JP2005257451A - 車載重量検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで車両の積載重量を検知する。
【解決手段】車両Ｃの車輪Ｗ₁〜Ｗ₄に連繋されたサスペンションの伸縮するコイルバネ２５の長さを検知するセンサ１１と、センサ１１から出力されるコイルバネ２５のバネ長に応じて、車両Ｃへの積載物の重量を算出する重量換算部１６を有する演算制御手段１５とを備え、センサ１１は、コイルバネ２５の一部に固定されたホール素子２４と、コイルバネ２５の他部に固定された磁石２３とを備え、重量判定部１７において重量換算部１６で算出された積載重量が予め設定された法定重量を超えているかを判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車載重量検知装置に関し、詳しくは、車両への積載物の重量および積載配置の偏り等を検知するものである。

従来より、車両に積載された物の重量を計測する装置が種々提案されている。
例えば、特開平５−２２１２５１号公報において、ダンプトラックが過積載の時に最高速度を制限する装置が開示されている。この装置は、図６に示すように、サスペンションシリンダ１、２の伸張室圧力を検出する圧力センサ３と、この圧力センサ３で取得された圧力に基づいて積載重量を演算する積載重量演算部４と、コントロールバルブ６により変速される変速機７と、シフトレバー８からの速度信号でコントロールバルブ６に切換信号を出力するシフトコントローラ５とを備え、積載重量演算部４で演算した積載重量が過積載重量の時にはシフトコントローラ５が最高速度段への切換信号の出力をカットするようにして過積載重量の時には変速機７が最高速度段に変速されないようにしている。

しかしながら、上記公報の装置では、積載重量の計測のために圧力センサを用いているためコストアップになる問題がある。この他にも一般的には、６分力計、圧電計、ピエゾ式、半導体静電容量式、ロードセル式などの積載重量検知装置が提案されているが、コストが掛かることに変わりはない。
また、積載物を車両に対して前後左右に偏って積載している場合には、カーブ走行時に車両がロールオーバ（進行方向の軸回りの回転）して車両が横転し易くなるため、そのような危険を自動で検知して回避できる装置が望まれるところである。
特開平５−２２１２５１号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、低コストで車両の積載重量を検知できると共に、積載物の車両上での積載配置の偏りを検知できる装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、車両の車輪に連繋されたサスペンションの伸縮するコイルバネの長さを検知するセンサと、
前記センサから出力される前記コイルバネのバネ長に応じて、車両への積載物の重量を算出する重量換算部を有する演算制御手段とを備え、
前記センサは、前記コイルバネの一部あるいは該一部に連続された部位に固定されたホール効果を有する半導体素子と、前記コイルバネの他部あるいは該他部に連続された部位に固定された磁性体とを備えた磁気式変位センサであることを特徴とする車載重量検知装置を提供している。

前記構成とすると、前記ホール効果を有する半導体素子と前記磁性体の近接距離に応じて前記半導体素子に流れる電流値が相違することを利用して、半導体素子と磁性体との間の距離を算出することができるので、該距離より求められるコイルバネ長から換算して積載重量を容易に求めることができる。また、コイルバネ長の検出用に前記ホール効果を有する半導体素子として安価なホール素子を用いれば、低コストで積載重量の計測を行うことができる。

前記演算制御手段は、前記重量換算部で算出された積載重量が予め設定された制限重量を超えているかを判定する重量判定部を備えている。

前記構成とすると、例えば、前記制限重量として法定重量を設定しておけば、現在の積載重量が法定重量を超えていることを運転手が認知することができ、法令遵守に役立てることができる。

前記センサは、前記車両の前後左右の各車輪に連繋された夫々のサスペンションのコイルバネに対応して取り付けられており、前記演算制御手段で前記各センサから取得された各車輪に負荷される重量を合算して全積載重量を算出している一方、
前記演算制御手段には、前記各センサから取得された前記各車輪に負荷される夫々の重量のうち、最大値と最小値との差が所定値を超えている場合に、積載配置に偏りがあると判断する偏り判定部を備えている。

例えば、車両の前後左右に均一に積載されずに偏って積載物が搭載されている場合に、積載物からの負荷が大きい車輪のコイルバネに取り付けられたセンサから取得される重量と、負荷が小さい車輪のコイルバネに取り付けられたセンサから取得される重量との差が大きくなるが、前記構成とすれば、各センサから取得される重量の最大値と最小値との差を求めるだけで簡単に積載配置分布の偏りを検知することができる。よって、偏り積載に起因するロールオーバや横転の危険を予め知ることができ、事故防止に貢献することができる。

前記演算制御手段は、前記重量判定部において積載重量が制限重量を超えていると判断された場合に、警告アラームの発生を指令する通報回路部を備えている。

前記構成とすると、過積載を検出した場合に運転手に警告を発することで運転手は危険を認識することができる。

前記演算制御手段は、前記偏り判定部において積載配置に偏りがあると判断された場合に、警告アラームの発生を指令する通報回路部を備えている。

前記構成とすると、車両上の積載配置の偏りを検出した場合に運転手に警告を発することで運転手は危険を認識することができる。

前記重量判定部において積載重量が法定重量を超えていると判断された場合に、車両駆動源を動作させない駆動停止制御部を備えている。

前記構成とすると、車両が過積載を検知したときに車両が走行できないように制御することができるので、運転手の意思に関わらず強制的に法令違反を防止することができる。なお、駆動停止制御部が駆動停止させる駆動源としてはエンジンやモータ等が挙げられる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、前記ホール効果を有する半導体素子と前記磁性体との近接距離に応じて該半導体素子に流れる電流値が相違することを利用して求められる前記半導体素子と磁性体との間の距離よりコイルバネ長を算出し、このコイルバネ長から換算して積載重量を求めることができる。また、前記半導体素子として安価なホール素子を用いれば低コストで車載重量検知を行うことができる。さらに、車両の各車輪に対応して取り付けられた各センサから取得される重量の最大値と最小値との差を求めるだけで簡単に積載配置分布の偏りが検知され、車両のロールオーバや横転の危険を認識して事故防止を図ることが可能となる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２に示すように、車載重量検知装置１０は車両Ｃに搭載されており、車両Ｃの前輪Ｗ₁、Ｗ₂および後輪Ｗ₃、Ｗ₄に連繋された各サスペンションのコイルバネ２５に取り付けられた磁気式変位センサである第１〜第４センサ１１Ａ〜１１Ｄと、第１〜第４センサ１１Ａ〜１１Ｄから出力される電気信号を増幅する信号増幅器１２と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３と、後述する重量判定や偏り判定などを行う本体１４とを備えている。

第１〜第４センサ１１Ａ〜１１Ｄは夫々同様であるので、図３を用いて１つのセンサ１１について代表して説明する。
センサ１１は、コイルバネ２５の外面の一部に取り付けたホール素子（ホール効果を有する半導体素子）２４と、ホール素子２４に対向する位置でコイルバネ２５の外面の他部に取り付けた磁石（磁性体）２３とを備えている。
ホール素子２４は、図４に示すように、二対の入力端子および出力端子があり、一方の入力端子および出力端子に電流を流した状態で、磁石２３により発生する磁界が与えられることにより、他方の入力端子および出力端子に磁界の強弱に応じた電圧が発生するようになっている。

つまり、コイルバネ２５が収縮してホール素子２４に磁石２３が近接すると、ホール素子２４に与えられる磁界が強くなり大きな電圧が発生する一方、コイルバネ２５が伸張してホール素子２４から磁石２３が離反すると、ホール素子２４に与えられる磁界が弱まり発生する電圧が小さくなる。このホール効果を利用することで、出力される電圧からホール素子２４と磁石２３との間の距離を換算して、コイルバネ２５の全長Ｌを求めることができる。
なお、図３は一例を示したものであり、ホール素子２４と磁石２３の取付位置はコイルバネ２５の一部あるいは該一部に連続された部位であればどこでもよい。

本体１４は、各種演算処理を行う演算制御手段１５と、警告アラームを発する発音手段２０と、警告を表示するディスプレイである表示手段２１と、演算制御手段１５からの指令により車両Ｃのエンジンあるいはモータ等の車両駆動源を駆動させないように制御する駆動停止制御部２２とを備えている。

演算制御手段１５は、第１〜第４センサ１１Ａ〜１１Ｄから出力される電気信号を受信して該電気信号から換算して重量を算出する重量換算部１６と、重量換算部１６で算出された積載重量が予め設定された制限重量を超えているか否かを判定する重量判定部１７と、第１〜第４センサ１１Ａ〜１１Ｄから取得された夫々の重量から積載配置の偏りを判断する偏り判定部１８と、過積載あるいは積載配置の偏りがあった場合に発音手段２０、表示手段２１および駆動停止制御部２２に指令する通報回路部１９とを備えている。

重量換算部１６は、ホール素子２４から出力される電圧値により磁石２３とホール素子２４との距離を算出し、該距離にコイルバネ２５の巻数を掛けてコイルバネ長Ｌ_iを算出し、あるいは、該距離とコイルバネ長Ｌ_iとの予め求めておいた相関関係を用いてコイルバネ長Ｌ_iを算出し、このコイルバネ長Ｌ_iを用いて車輪W_iに負荷される車両重量M_iを数式１により換算する。

よって、車両全体重量Mは数式２で求められ、積載重量ｍは数式３で算出される。

なお、ｋ_iはコイルバネ２５のバネ定数、ｇは重力加速度、L_０iはコイルバネの初期長さ、M₀は車両自体の重量とする。また、ｉ＝１、２、３、４であり、ｉ＝１は左前輪Ｗ₁、ｉ＝２は右前輪Ｗ₂、ｉ＝３は左後輪Ｗ₃、ｉ＝４は右後輪Ｗ₄を表すこととする。

重量判定部１７は、図５に示すように、重量換算部１６で取得された積載重量ｍが予め設定された制限重量（例えば、法定重量）ｍ₀を超えているか否かを判断し（Ｓ１）、ｍ＞ｍ₀の場合には通報回路部１９により発音手段２０に警告アラームを鳴らすよう指令すると共に、表示手段２１に警告メッセージを表示するよう指令し、あるいは／および、駆動停止制御部２２にエンジンあるいはモータ等の車両駆動源を停止させるように指令する（Ｓ２）。

前記構成のように制限重量ｍ₀として法定重量を設定しておけば、現在の積載重量が法定重量を超えていることを運転手が認知でき、法令遵守に役立てることができると共に、エンジンあるいはモータ等の車両駆動源を自動的に停止させることで法令違反を強制的に防止することもできる。 また、コイルバネ２５の長さの検出用に安価なホール素子２４を用いているので、低コストで積載重量の計測を行うことができる。

次に、偏り判定部１８は、第１〜第４センサ１１Ａ〜１１Ｄの夫々から取得された車両重量Ｍ_iの最大値と最小値との差αを数式４で算出し、この差αが予め設定された偏り許容定数α₀を超えているか否かを判断し（Ｓ３）、α＞α₀の場合には積載配置に偏りがあると判断して通報回路部１９により発音手段２０に警告アラームを鳴らすよう指令すると共に、表示手段２１に警告メッセージを表示するよう指令し、あるいは／および、駆動停止制御部２２にエンジンあるいはモータ等の車両駆動源を停止させるように指令する（Ｓ４）。

前記構成とすれば、第１〜第４センサ１１Ａ〜１１Ｄから取得される重量の最大値Ｍａｘ（Ｍ_i）と最小値Ｍｉｎ（Ｍ_i）との差αを求めるだけで簡単に積載配置分布の偏りを検知して、偏り積載に起因するロールオーバや横転事故等を防止することができる。

（Ａ）は本発明の実施形態の車載重量検知装置を搭載した車両の側面図、（Ｂ）は上面図である。 車載重量検知装置を示すブロック図である。 磁気式変位センサを示す図面である。 ホール素子を示す図面である。 車載重量検知装置の処理手順を示すフローチャートである。 従来例を示す図面である。

符号の説明

１０ 車載重量検知装置
１１ センサ
１１Ａ〜１１Ｄ 第１〜第４センサ
１２ 信号増幅器
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ 本体
１５ 演算制御手段
１６ 重量換算部
１７ 重量判定部
１８ 偏り判定部
１９ 通報回路部
２０ 発音手段
２１ 表示手段
２２ 駆動停止制御部
２３ 磁石
２４ ホール素子
２５ コイルバネ
Ｃ 車両
Ｗ₁〜Ｗ₄ 車輪

Claims (6)

1. 車両の車輪に連繋されたサスペンションの伸縮するコイルバネの長さを検知するセンサと、
   前記センサから出力される前記コイルバネのバネ長に応じて、車両への積載物の重量を算出する重量換算部を有する演算制御手段とを備え、
   前記センサは、前記コイルバネの一部あるいは該一部に連続された部位に固定されたホール効果を有する半導体素子と、前記コイルバネの他部あるいは該他部に連続された部位に固定された磁性体とを備えた磁気式変位センサであることを特徴とする車載重量検知装置。
2. 前記演算制御手段は、前記重量換算部で算出された積載重量が予め設定された制限重量を超えているかを判定する重量判定部を備えている請求項１に記載の車載重量検知装置。
3. 前記センサは、前記車両の前後左右の各車輪に連繋された夫々のサスペンションのコイルバネに対応して取り付けられており、前記演算制御手段で前記各センサから取得された各車輪に負荷される重量を合算して全積載重量を算出している一方、
   前記演算制御手段には、前記各センサから取得された前記各車輪に負荷される夫々の重量のうち、最大値と最小値との差が所定値を超えている場合に、積載配置に偏りがあると判断する偏り判定部を備えている請求項１または請求項２に記載の車載重量検知装置。
4. 前記演算制御手段は、前記重量判定部において積載重量が制限重量を超えていると判断された場合に、警告アラームの発生を指令する通報回路部を備えている請求項２に記載の車載重量検知装置。
5. 前記演算制御手段は、前記偏り判定部において積載配置に偏りがあると判断された場合に、警告アラームの発生を指令する通報回路部を備えている請求項３に記載の車載重量検知装置。
6. 前記重量判定部において積載重量が法定重量を超えていると判断された場合に、車両駆動源を動作させない駆動停止制御部を備えている請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の車載重量検知装置。

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