JP2007315920A - 車両用積載重量計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、車種にかかわらず、かつ、既設車にも容易に設置でき、過積載防止に大きく寄与できる車両用積載重量計量装置を提供する。
【解決手段】車軸アクスルに一端を軸着する第１リンクの他端と、リーフスプリングで支承されるシャーシフレームに一端を軸着する第２リンクの他端とを、シャーシフレーム下面より上方位置で軸着している車載重量測定用のリンク機構と、積載重量に応じて変位する前記第１リンクあるいは第２リンクの傾斜角度、あるいは第１リンクと第２リンク間の角度を測定する角度測定手段を備え、前記リンク機構と角度測定手段とを前後両側の車軸に取り付け、前後両側の前記角度測定手段で測定された測定値の平均値に基づいて前記車体に積載された積載物の重量を演算する演算手段を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用積載重量計量装置に関し、詳しくは、塵芥収集車、給水・散水車、バキュームカー等の環境衛生車や、トラック、ダンプカーなど貨物運搬車両の荷台に積載される荷物の重量を計測して、法定基準より過積載であるか否かを判定するものである。

貨物運搬用の車両においては、走行安全性、大気汚染物質の排出量抑制、道路の損害防止等の観点から荷台への荷物積載重量が車両運行規定によって法的に制限され義務づけられている。特に、積載重量が超過した、いわゆる、過積載のままで運行すると、ブレーキの効きが悪く事故原因になるだけでなく、道路に大きな負担が加わり、道路が短期間のうちに損害を蒙り、それの復旧及び保全に多大な費用が浪費されることになる。
また、塵芥収集車やバキュームカー等の環境衛生車においては、積載重量を把握することによって、所定の回収業務の効率化が図れるものであり、その意味からも計量精度の向上が望まれる。

この種の貨物運搬車両用の積載重量を計量する手段として、従来一般的には、トラックスケールが使用されていた。すなわち、荷物を積載した貨物運搬車両自体をトラックスケールのスケール台上に載せて車両重量（風袋重量）を含めた総重量を計測し、その計測した総重量から既知の風袋重量を減算する（差し引く）ことにより、荷物の積載重量を算出する手段が採られていた。

しかしながら、トラックスケールは大掛かりな装置で、設備コストがかかると共に大きな設置スペースを要する。そのため、小規模な配送倉庫や配送センター等には設置することができない場合が多く、其の場合にはトラックスケールの設置場所にわざわざ出向く必要があり、時間ロスおよびコストがかかることとなる。

そこで、特開平１０−２５３４３２号公報（特許文献１）、特開２００１−２６４１５２号公報（特許文献２）等において、積載重量計量装置付きの車両が提案されており、車両の車台フレームと荷台フレームとの間や車台フレームと車軸との間等に複数の磁歪式センサやロードセル等の重量検知センサが設置されている。
これら複数の重量検知センサからの信号を演算処理して算出された合成出力に基づいて積載荷物の全重量を計測し、その計測した全重量を、例えば運転席に設けた表示装置に数値あるいは画像で表示させている。
また、特許文献１、２で提案されている方式以外にも、車軸に溶接した歪ゲージで積載量を測定する方式、車体に取り付けたバネの伸縮量をポテンショメータで測定する方式、車体に取り付けたバネの変位を光電スイッチを用いて過積載を検出する方式等が採用されている。

しかしながら、特許文献１、２で開示された複数の重量検知センサを点在させる計量装置においては、所定の計量精度を確保するために、センサの設置位置によってばらつきが生じる出力特性を一致させることが必要である。そのために、例えば補正抵抗を接続するなどの出力調整手段を備えさせること、及び、その出力調整手段を操作して出力調整する作業が必要不可欠となる。したがって、センサの設置数だけでなく、出力特性の調整手段も必要となり装置全体のコストが高いものになるばかりでなく、実際の車両自体に直接、計量装置を組込み設置した後の狭隘なスペースのもとで複数のセンサに対する出力調整が必要となり、計量装置の組付作業にも大変な手間及び高度な技術を要するという問題がある。
また、前記他の方式においても、車両の狭隘なスペースに各装置を取り付けなければならず、車両によってはスペース上の制約により取り付けることができなかったり、取付作業に大変な手間がかかってしまい、コスト高になってしまう問題がある。
さらに、車軸に歪ゲージを溶接する方式では、車軸への後付けによる溶接により材質が変化してしまい、車軸に悪影響を及ぼすおそれがある。

特開平１０−２５３４３２号公報 特開２００１−２６４１５２号公報

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で、車種にかかわらず、かつ、既設車にも容易に設置でき、過積載防止に大きく寄与できる車両用積載重量計量装置を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、車軸アクスルに一端を軸着する第１リンクの他端と、リーフスプリングで支承されるシャーシフレームに一端を軸着する第２リンクの他端とを、シャーシフレーム下面より上方位置で軸着している車載重量測定用のリンク機構と、
積載重量に応じて変位する前記第１リンクあるいは第２リンクの傾斜角度、あるいは第１リンクと第２リンク間の角度を測定する角度測定手段を備え、
前記リンク機構と角度測定手段とを前後両側の車軸に取り付け、前後両側の前記角度測定手段で測定された測定値の平均値に基づいて前記車体に積載された積載物の重量を演算する演算手段を備えていることを特徴とする車両用積載重量計量装置を提供している。

前記構成によれば、従来例で示したようなロードセル等を用いるのではなく、積載物が積載される車体側と該車体にリーフスプリングを介して取り付けられた車軸側との間にリンク機構を設け、積載量によって変化するリンクの傾斜角度あるいはリンク間の角度を測定することにより積載量を検出している。
かつ、前記リンク機構を前輪側と後輪側の両車軸に設けて複数箇所で測定し、これら複数箇所の測定結果の平均値から積載量を検出しているため、より正確に積載重量を計量できるようにしている。
このように、本発明では車両の狭隘なスペースに、リンク機構とリンクの傾斜角度を測定する角度測定手段を取り付けるだけでよいため、車種にかかわらず、また、新車に限らず既設車にも容易に取り付けることができる。

また、第１リンクと第２リンクの連結部分を第２リンクを軸着したシャーシフレーム下面より上方位置に設定していることで、車軸の前後方向にリンクが突出するのを防止できると共に、車体下部のスペースをとることがなく、また、リンク機構のリンクが道路上に設置されたもの等と干渉するのを防止することができる。

前記角度測定手段は、第１リンクを基準リンクとし、第２リンクを測定リンクとし、該第１リンクに対する第２リンクの傾斜角度を前記角度測定手段で測定していることが好ましい。これは、第１リンク側に角度測定手段を取り付けやすいことによる。

詳細には、前記シャーシフレームを支承するリーフスプリングは、車体の前後方向に延在され、その一端は車体に固定される一方、他端は車体に回転自在に取り付けたシャックルに固定され、該リーフスプリングの所要箇所に前記車軸アクスルが固定されている。
車体への積載重量に応じて前記シャックルが回転し、この回転によりリーフスプリングが伸縮して車軸アクスルが前後方向に移動して、車軸アクスルに取り付けた前記第１リンクも前後方向に移動すると共に、積載重量に応じて車体が上下方向に昇降して、車体に取り付けた第２リンクも上下方向に昇降する。
前記第２リンクと車体との取付位置が積載量に応じて上下方向に移動するだけでなく、第１リンクと車軸アクスルとの取付位置も前後方向に移動するため、第２リンクとの取付位置が移動する場合と比較して、第１リンクに対する第２リンクの角度変化が大きくなり、積載量の微妙な違いも正確に検出することができる。

前記リンク機能の第１リンクあるいは／および第２リンクが積載荷重に応じて変位する傾斜角度を測定する角度測定手段としては角度測定センサやポテンショメータが好適に用いられる。

また、前記演算手段には許容積載重量が予め入力され、演算した積載重量が許容積載重量が許容積載重量よりも大きな場合には、過積載であることを表示する手段に信号を出力する構成としていることが好ましい。

前述したように、本発明によれば、車体側と車軸側との間に第１リンクと第２リンクとからなるリンク機構を設け、車体への積載量によって変化する第１リンクあるいは／および第２リンクの傾斜角度、あるいは第１リンクと第２リンク間の角度を測定することにより積載量を検出し、かつ、前記リンク機構を前輪側と後輪側の両車軸に設けて複数箇所で測定し、これら複数箇所の測定結果の平均値から積載量を検出しているため、より正確に積載重量を計量することができる。
このように、本発明では車両の狭隘なスペースに、リンク機構とリンクの傾斜角度を測定する角度測定手段を取り付けるだけでよいため、車種にかかわらず、また、新車に限らず既設車にも容易に取り付けることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は、本発明の実施形態を示し、図１は本発明に係る積載重量計量装置が装着されている塵芥収集車１を示す。
塵芥収集車１は、運転席キャビン２後部の一部を含め前後方向に長いシャーシフレーム３（車体）を備え、該シャーシフレーム３上に塵芥回収用容器４が固定設置されている。シャーシフレーム３の前方下側部に左右一対の前輪５、シャーシフレーム３の後方下側部に左右一対の後輪６が配設され、前輪５の車軸１０および後輪６の車軸１２は夫々リーフスプリング７を介してシャーシフレーム３側に支承されている。

前記車軸１０、１２には左右一対の前輪５及び後輪６の近傍の計４ヶ所に荷重検出手段３０が取り付けられている。
また、前記荷重検出手段３０からの検出信号は、ケーブル２７を経て運転席キャビン２に設置されているコンピュータ２８（演算手段）に送信され、該コンピュータ２８での演算結果を運転席キャビン２に設けた表示装置２９に数値や画像で表示する構成としている。また、コンピュータ２８により車両毎に規定されている許容積載重量と比較して過積載と判定されたとき、該コンピュータ２８に接続されたアラーム２６によりブザーやランプ点滅などによって過積載であることを報知する構成としている。

前後の車軸１０、１２に取り付けた荷重検出手段３０は、いずれも同様の構成としているため、後輪６の車軸１２に取り付けた荷重検出手段３０のみ説明し、前輪５の車軸１０に取り付けた荷重検出手段３０については説明を省略する。

図２及び図３に示すように、帯状の板バネを複数枚重ね合わせて円弧状に反らせたリーフスプリング４０を車両の前後方向Ｘに延在させてシャーシフレーム３の下面側に配置し、リーフスプリング４０の前端をシャーシフレーム３に設けたブラケット３ａに固定する一方、後端をシャーシフレーム３に回転自在に取り付けたシャックル４１に固定している。該リーフスプリング４０の前後方向Ｘの中央下面には車軸１２を回転自在に保持する車軸アクスル４２をＵボルト４３を用いて固定している。

荷重検出手段３０は、シャーシフレーム３と該シャーシフレーム３にリーフスプリング４０を介して保持される車軸アクスル４２との間に取り付けられるリンク機構３１と、該リンク機構３１の傾斜角度を検出する角度測定センサ４３からなる。

リンク機構３１は、車軸アクスル４２に一端を軸着する第１リンク３２の他端と、リーフスプリング４０で支承されるシャーシフレーム３に一端を軸着する第２リンク３３の他端とを、シャーシフレーム３との連結位置Ｆ２より上方位置、即ち、シャーシフレーム下面より上方位置で軸着している。
第１リンク３２と第２リンク３３との連結位置は、第１リンク３２と第２リンク３３の上端位置で、第１リンク３２の下端を車軸アクスル４２に回転自在に軸着し、第２リンク３３の下端をシャーシフレーム３に軸着して取り付け、リンク機構３１は逆Ｖ字状のリンク機構としている。

本実施形態では、前記第１リンク３２は基準リンクとし、第２リンク３３を測定リンクとし、第１リンク３２に対する第２リンク３３の傾斜角度を、図３に示すように、第２リンク３３に取り付けた角度測定センサ３４により測定している。
前記第２リンク３３の傾斜角度と積載荷重との関係を以下に説明する。

図３（Ａ）は塵芥回収用容器４に積載物を積載する前のリンク機構３１を示し、図３（Ｂ）は積載物を積載した状態のリンク機構３１を示す。
塵芥回収用容器４に積載物を積載すると、図３（Ｂ）に示すように、シャーシフレーム３が下降する。よって、シャーシフレーム３に固定した第２リンク３３も下方に移動しながら回転する。これと同時に、シャックル４１が車両後方に向けて回転し、リーフスプリング４０が引き伸ばされる。これにより、リーフスプリング４０に固定した第１リンク３２も後方に移動しながら回転する。
このように、積載量に応じて第１リンク３２が前後方向に移動すると共に、第２リンク３３が上下方向に移動する。即ち、積載量が大きくなれば第１リンク３２と第２リンク３３が共に近接する方向に移動し、積載量が小さくなれば共に離反する方向に移動することにより、第１リンク３２に対する第２リンク３３の傾斜角度が大きく変化する。

前記第２リンク３３の傾斜角度の測定は、前記のように、角度測定センサ３４で行い、該角度測定センサ３４により積載前と積載後の第２リンク３３の変位角度θを測定している。
なお、第２リンク３３の傾斜角度に限らず、第１リンク３２の傾斜角度を測定してもよいし、第１リンク３２と第２リンク３３とで挟まれた連結位置の角度を測定してもよい。

前記角度測定センサ３４には前記ケーブル２７を介してコンピュータ２８が接続されており、該コンピュータ２８には、予め変位角度θと塵芥回収用容器４に積載された積載物の重量との相関関係が入力されている。該コンピュータ２８は前後の車軸に設けた複数の角度測定センサ３４から変位角度θに関する情報を受信し、これら変位角度θの平均値を求めて所要の演算処理を行ない、塵芥回収用容器４の積載重量を検出する。コンピュータ２８で検出された積載重量は運転席キャビン２に設けた表示装置２９に表示される。
また、コンピュータ２８には、許容積載重量の値が入力されており、コンピュータ２８で検出された積載重量と比較して過積載と判定されたときには、アラーム２６によりブザーやランプ点滅などによって過積載であることを報知する。

前記構成によれば、積載物が積載される側のシャーシフレーム３と該シャーシフレーム３にリーフスプリング４０を介して取り付けられた車軸アクスル４２との間にリンク機構３１を設け、積載量によって変化する第２リンク３３の傾斜角度を角度測定センサ３４で測定することにより積載量を検出することができる。かつ、荷重検出手段３０を前輪５側と後輪６側の両車軸１０、１２に設けて複数箇所で測定し、これら複数箇所の測定結果の平均値から積載量を検出しているため、より正確に積載重量を計量することができる。
また、車両の狭隘なスペースに、２本の第１、第２リンク３２、３３からなる簡単なリンク機構３１と第２リンク３３の傾斜角度を測定する角度測定センサ３４を取り付けるだけでよいため、車種にかかわらず、また、新車に限らず既設車にも容易に取り付けることができる。

さらに、第１リンク３２と第２リンク３３の連結部分が車軸１０、１２の前後方向Ｘに大きく突出するのを防止でき、車体下部のスペースをとることがなく、また、リンク機構３１のリンクが道路上に設置されたもの等と干渉するのを防止することができる。

さらにまた、第２リンク３３とシャーシフレーム３との取付位置Ｆ２が積載量に応じて上下方向Ｙに移動するだけでなく、第１リンク３２と車軸アクスル４２との取付位置Ｆ１も前後方向Ｘに移動するため、第２リンク３３とシャーシフレーム３との取付位置Ｆ２のみが移動する場合と比較して第２リンク３３の角度変化が大きくなり、積載量の微妙な違いも正確に検出することができる。
なお、本実施形態では、前後両車軸の左右両輪近傍に荷重検出手段３０を設けているが、必ずしも左右両輪近傍に設ける必要はなく、左右いずれか一方の車輪近傍にのみ荷重検出手段３０を設ける構成としてもよい。
また、本実施形態では、積載重量計量装置を塵芥収集車に装着使用する場合について説明したが、バキュームカーや給水・散水車等の環境衛生車、あるいは、トラック、ダンプカーなどいかなる貨物運搬車両に簡単に装着使用可能である。

図５は、前記実施形態の変形例を示す。
本変形例では、前記角度測定センサ３４に替えて、第２リンク３３とシャーシフレーム３の回転の支点となる取付位置Ｆ２にポテンショメータ３５を取り付けてリンクの回転角度を測定する構成としている。

図６に示すように、リンク機構の構成や積載重量を変えてリンク機構のリンクの角度変化を測定した。
第１リンク３２と第２リンク３３を同一長さＬとし、第１リンク３２の取付位置Ｆ１と第２リンク３３の取付位置Ｆ２の車両前後方向Ｘの距離をａ、上下方向Ｙの距離をｂ、積載前と積載後の第１リンク３２の取付位置Ｆ１の前後方向Ｘの移動距離をｘ、第２リンク３３の取付位置Ｆ２の上下方向の移動距離をｙとする。
また、積載物を積載していない状態における第１リンク３２の取付位置Ｆ１と第２リンク３３の取付位置Ｆ２を結ぶ直線ｌの水平方向に対する角度をθ０ａ、直線ｌと第２リンク３３の間の角度をθ０ｂ、第２リンク３３の垂直方向に対する角度θ０とし、積載物を積載した状態における直線ｌの水平方向に対する角度をθａ、直線ｌと第２リンク３３の間の角度をθｂ、第２リンク３３の垂直方向に対する角度θとする。
このとき、角度θ０は下記の式１で求められ、角度θは下記の式２で求められる。

前記長さＬ、距離ａ、ｂ、ｘ、ｙと各角度の関係を図７の表に示す。
図７の表から明らかなように、他のパターンより移動距離ｘ、ｙが大きい、即ち、積載量が多いパターンＡは大きな角度変化（θ−θ０）が検出された。即ち、積載量が大きくなると角度変化も大きくなることが確認できた。
また、リンクの長さＬ及び各距離ａ、ｂ、ｙを同一としたパターンＢ、Ｃ、Ｄの中では、第１リンク３２の取付位置Ｆ１の移動距離ｘが最も大きいパターンＤにおいて最も大きな角度変化が検出された。即ち、第１リンク３２の前後方向Ｘの移動が角度変化に寄与することが確認できた。
さらに、距離ａ、ｂ、ｘ、ｙを同一とし、リンクの長さＬだけを変えたパターンＣとパターンＥとでは、リンクの長さＬを短くしたパターンＥの方が大きな角度変化が検出された。
さらにまた、リンクの長さＬと距離ｂ、ｘ、ｙを同一とし、第１リンク３２の取付位置Ｆ１と第２リンク３３の取付位置Ｆ２の車両前後方向Ｘの距離ａのみを変えたパターンＣとパターンＧとでは、距離ａを小さくしたパターンＧの方が大きな角度変化が検出された。

前記実施形態の荷重検出手段３０を設けた車両に積載物を積載し、前輪の車軸に設けた角度測定センサと後輪の車軸に設けた角度測定センサでリンクの角度変化をそれぞれ測定すると、図８のグラフに示すように、測定値に誤差が生じることがわかった。
これは、積載物の積載箇所によって前輪側と後輪側にかかる荷重が異なるからであり、本発明では、前輪側と後輪側で測定された測定値の平均値から積載物の重量を検出して測定値の精度を高めている。

本発明の実施形態の積載重量計量装置が装着されている貨物運搬車両の概略側面図である。 リーフスプリングを車軸に固定した状態を示す図面である。 積載重量計量装置のリンク機構を示し、（Ａ）は積載前の状態を示す図面、（Ｂ）は積載後の状態を示す図面である。 積載重量計量装置のブロック図である。 実施形態の変形例を示す図面である。 実施例の測定方法を示す図面である。 実施例の結果を示す図面である。 前輪側と後輪側でそれぞれ積載重量を測定した結果を示す図面である。

符号の説明

３ シャーシフレーム（車体）
１０、１２ 車軸
２８ コンピュータ（演算手段）
３１ リンク機構
３２ 第１リンク
３３ 第２リンク
３４ 角度測定センサ（角度測定手段）
３５ ポテンショメータ（角度測定手段）
４０ リーフスプリング
４１ シャックル
４２ 車軸アクスル

Claims (4)

1. 車軸アクスルに一端を軸着する第１リンクの他端と、リーフスプリングで支承されるシャーシフレームに一端を軸着する第２リンクの他端とを、シャーシフレーム下面より上方位置で軸着している車載重量測定用のリンク機構と、
   積載重量に応じて変位する前記第１リンクあるいは第２リンクの傾斜角度、あるいは第１リンクと第２リンク間の角度を測定する角度測定手段を備え、
   前記リンク機構と角度測定手段とを前後両側の車軸に取り付け、前後両側の前記角度測定手段で測定された測定値の平均値に基づいて前記車体に積載された積載物の重量を演算する演算手段を備えていることを特徴とする車両用積載重量計量装置。
2. 前記角度測定手段は、第１リンクを基準リンクとする一方、第２リンクを測定リンクとし、該第１リンクに対する第２リンクの傾斜角度を前記角度測定手段で測定している請求項１に記載の車両用積載重量計量装置。
3. 前記角度測定手段としてポテンショメータあるいは角度測定センサを用いている請求項１または請求項２に記載の車両用積載重量計量装置。
4. 前記演算手段には許容積載重量が予め入力され、演算した積載重量が許容積載重量が許容積載重量よりも大きな場合には、過積載であることを表示する手段に信号を出力する構成としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用積載重量計量装置。

Images