(57)【要約】【課題】積載重量検出用のロードセルの取付個数を低減しながら、積載物の重心の移動があっても積載重量の計量誤差を小さくできる車両用の積載重量検出装置を提供する。【解決手段】車体本体上に複数の荷箱支持点を設け、これら複数の荷箱支持点の半数にロードセルを組み込み、前記荷箱支持点の位置およびロードセルを組み込む荷箱支持点を、積載物の重心の移動範囲に基づいて設定している。【選択図】図６
2010271146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体本体上に複数の荷箱支持点を設け、これら複数の荷箱支持点の半数にロードセルを組み込んでおり、前記荷箱支持点の位置およびロードセルを組み込む荷箱支持点を、積載物の重心の移動範囲に基づいて設定していることを特徴とする車両用積載重量検出装置。
【請求項２】
前後方向に延在する車体フレームが左右平行に配置され、この左右一対の車体フレーム間の中心軸に対して左右対称となる前記車体フレーム上の４点以上の位置に荷箱支持点を設け、これら荷箱支持点で前記荷箱を支持し、
前記荷箱支持点の全数の半数の荷箱支持点で且つ前記左右一対の車体フレームの一方の車体フレーム上の荷箱支持点に前後方向に平行にロードセルを組み込み、これらロードセルで前記荷箱に積載される積載物の重量を検出する構成としている請求項１に記載の車両用積載重量検出装置。
【請求項３】
前後方向に延在する車体フレームが左右平行に配置され、この左右一対の車体フレーム間の中心軸に対して左右対称となる長方形の４頂点にあたる前記車体フレーム上の４点に前記荷箱支持点を設け、かつ、これら荷箱支持点は前記４頂点を結ぶ２本の対角線の交点が積載物の最大積載量の水平面重心投影点付近となるように前記車体フレーム上に設定し、
前記４点の荷箱支持点を結ぶ２本の対角線のうちの１本の対角線の頂点となる２点の荷箱支持点にロードセルを組み込んで対角配置し、該ロードセルで前記荷箱に積載される積載物の重量を検出する構成としている請求項１に記載の車両用積載重量検出装置。
【請求項４】
前後方向に延在する車体フレームが左右平行に配置され、この左右一対の車体フレーム間の中心軸に対して左右対称となる等脚台形の４頂点にあたる前記車体フレーム上の４点に前記荷箱支持点を設け、かつ、これら荷箱支持点は前記４頂点を結ぶ２本の対角線の交点を等脚台形の高さの半分で折り返した点が積載物の最大積載量の水平面重心投影点付近となるように前記車体フレーム上に設定し、
前記４点の荷箱支持点を結ぶ２本の対角線のうちの１本の対角線の頂点となる２点の荷箱支持点にロードセルを組み込んで対角配置し、該ロードセルで前記荷箱に積載される積載物の重量を検出する構成としている請求項１に記載の車両用積載重量検出装置。
【請求項５】
前記ロードセルで検出した積載物の重量を、予め設定された最大積載量に対する比率で表示し、あるいは過積載警報を発する機器を備えている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用積載重量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用積載重量検出装置に関し、詳しくは、タンクローリー、給水・散水車、バキュームカー、塵芥収集車などの車両、特に、タンクや塵芥収集箱等の荷箱に収容される積載物の重心が移動しても、検出する積載重量の計量誤差を小さくするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンクローリー、バキュームカー、塵芥収集車等の車両に積載される積載物の重量を計測する装置として、定置式の車両重量計（トラックスケール）が知られている。しかし、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し、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い。そのため、巡回先の個々の収集場所において計量することができず、車両重量計が設置されている特定の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問題がある。
【０００３】
そこで、車両に搭載する積載重量検出装置が提供されている。
前記塵芥収集車、バキュームカー、液体輸送タンクローリー等の車両では、荷箱内に収容される積載物の重心が移動するため、車両に搭載した積載重量検出装置で積載物の重量を測定する際に、測定誤差が発生しやすい。
例えば、図１５（Ａ）（Ｂ）に示す塵芥収集車１００では、車両の中央部に塵芥収容箱１０１が設けられ、塵芥収容箱１０１の後方には塵芥を強制的に塵芥収容箱内に詰め込む回転式あるいは圧縮式等の積み込み装置を備えた塵芥投入箱１０２が設けられている。収集された塵芥は  作業者により塵芥投入箱１０２を開いて投入口に搬入され、強制的に塵芥収容箱１０１内に押し込まれていく。従って、塵芥収容箱１０１内が空の状態から、塵芥を積み込む場合、塵芥収容箱１０１内の塵芥１０５の重心Ｇは  最初は後方にあり、順次前方へ移動し、通常、満杯に近づくと、塵芥収容箱１０１のほぼ中央付近に移動する。
【０００４】
図１６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すタンクローリーではタンク１１０の断面が概略楕円又は円の円筒で長手方向の軸を車両の進行方向に沿って配置し、車両の左右方向の中央にタンク１１０が設置されている。また、タンクの後端底部からの液体排出を容易にするため  タンクは後方にやや傾斜して設置されたものが多い。このようなタンクでは、タンク１１０内の液体の充填率が小さい場合、タンク１１０内の液体Ｑの重心Ｇは左右方向の偏りは小さいものの、タンク１１０の後方にあり、満杯に近づくとタンク１１０のほぼ中央付近に移動する。
【０００５】
前記塵芥収集車、バキュームカー、タンクローリー等に搭載する積載重量検出装置として、下記の提案がなされている。
例えば、特開昭５９−１５５７２２公報（特許文献１）では、車両のデファレンシャルギアケースの側面に歪ゲージを接着して、積載物の重量を検出する方法が提案されている。
該方法では、荷重は前後車軸に不均等に掛かるため、正確な計量をおこなうためには、全車軸に歪ゲージを接着して計測する必要がある。この場合、車体構造の歪を直接検出するため、歪検出位置により各出力感度がばらつき、積載物の重心移動がある場合、正確な計量は困難となり、出力感度の調整に多大な時間を要する問題がある。また、歪ゲージに対する保護や、温度変化に対する出力変化の補償が十分とは言えず、使用環境が厳しい状態で長期的に安定した計量をおこなうには問題がある。
【０００６】
また、特開平１０−２５３４３２号公報（特許文献２）では、車両のリーフスプリングのシャックルピンやトラニオンシャフトの軸孔に複数の磁歪式荷重センサを組み込み積載物の重量を検出する方法が提案されている。
この方式では、軸孔に荷重センサを圧入するため、圧入状態のばらつきの影響などにより車両へのセンサ組み込み後、出力感度にばらつきが生じる欠点がある。計量精度を改善するため、各々のセンサに補正抵抗を挿入し調整することが示されているが、このような調整は多大な時間を要する問題がある。
【０００７】
また、特開平９−２１３８公報（特許文献３）では、荷台とサスペンション（リーフスプリング）を介して荷台を支承する車軸との相対位置変位を光電管により検出し、積載物の重量により所定量以上に沈み込んだ時、過積載であると判断し、これを表示する過積載防止装置が提案されている。
この装置では、積載物の位置により荷台の沈みこみ量は大きく異なり、タイヤ圧の状態やサスペンションの経年変化によるへたり等の影響で過積載判断のばらつきが出やすく、過積載を安定して検出することが困難である。
【０００８】
前記特許文献１〜３の問題を解消し、積載物の位置の変化やタイヤ圧やサスペンションの状態に影響されず、車両の積載重量を正確に検出できるものとして、本出願人は特開２００２−３４０６６２公報（特許文献４）や特開２００７−１３９５１１公報（特許文献５）において、車体のフレーム上で荷箱を通常３個以上の複数個のロードセルで支持し、積載物の重量を検出する計量機を備えた車両を提供している。
【０００９】
前記特許文献４、５で提案されている装置では、収集先での塵芥等の収集量や、液体輸送タンクローリーで供給した液量を正確に計量するのには適しているが、高価な荷重検出用ロードセルの使用数が増え、過積載状態を安定して検出することのみを目的とした過積載検出装置としては高価となるため、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−１５５７２２公報
【特許文献２】特開平１０−２５３４３２号公報
【特許文献３】特開平９−２１３８公報
【特許文献４】特開２００２−３４０６６２公報
【特許文献５】特開２００７−１３９５１１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記した問題に鑑みてなされたもので、塵芥収集車、バキュームカー、タンクローリー、トラック等の荷箱を搭載した車両において、荷箱に収容する積載物の重心の移動がある場合も、簡単な構成で計量誤差を小さくして、過積載状態を正確に検知し、設置や調整に手間がかからず、従って、経済的な過積載の検知ができる積載重量検出装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明は、車体本体上に複数の荷箱支持点を設け、これら複数の荷箱支持点の半数にロードセルを組み込んでおり、前記荷箱支持点の位置およびロードセルを組み込む荷箱支持点を、積載物の重心の移動範囲に基づいて設定していることを特徴とする車両用積載重量検出装置を提供している。
【００１３】
前記のように、本発明では、荷箱支持点のうち半数の荷箱支持点にロードセルを組み込むだけで、即ち、荷箱支持点が４つの場合、２つの荷箱支持点にロードセルを組み込むだけで、荷箱内に収容される積載物の重心が移動しても、該積載物の重量を小さい測定誤差で検出でき、高価なロードセルの個数を減少すると共に、ロードセルの取付や調整に手間がかからないようにしている。
【００１４】
前記車体フレーム上に設ける荷箱支持点を構成する荷箱支持部材の具体的な機構は従来周知の機構を採用でき、荷箱支持部材の機構は限定されない。また、ロードセルも従来周知の種々のロードセルを採用でき、限定されない。例えば、本出願人の出願に係わる前記特許文献５の特開２００７−１３９５１１や特開２００４−６９３２３で提示した薄型板状ロードセルやピン型ロードセルを荷箱の支持部に組み込みむことが好ましい。なお、他の既存の圧縮型ロードセルを使用することもできる。
具体的には、薄型板状ロードセルやピン型ロードセルを荷箱支持点の車体フレームの上面に固定すると共に荷箱の下側フレームに固定して荷箱支持点に取り付けている。ロードセルを組み込まない荷箱支持点には荷重受け金具を車体フレームの上面と荷箱の下側フレームの間に固定して取り付けている。
ロードセルを組み込んだ荷箱支持点とロードセルを組み込んでいない荷箱支持点は荷箱の下側フレームに固定する接触面積は同等とし、かつ、同一高さに荷箱下側フレームを保持するものとしている。
【００１５】
前記のように、ロードセルの種類も限定されないが、各ロードセルの歪ゲージはホイートストンブリッジ回路が構成されるように接続されると共に、歪ゲージの出力を並列和算する回路の前段に抵抗値を可変調整する回路を備えていることが好ましい。
即ち、複数のロードセルを組み込んで計量する場合、各ロードセルの取付金具の設置誤差や固定方法の違いにより、各ロードセルの出力感度が異なり偏置誤差が生じる。車両の場合、シャーシの変形によりこの誤差が生じやすい。
これに対して、前記構成とすると、各ロードセルの出力感度の違いを、可変抵抗で調整することにより、荷物を積む位置によって出力が異なる偏置誤差を小さくし、負荷に応じた出力を検出することができるため、高精度の計量ができる。
【００１６】
さらに、前記ロードセルで検出した積載物の重量を、予め設定された最大積載量に対する比率で表示し、あるいは過積載警報を発する機器を備えていることが好ましい。
【００１７】
前記荷箱支持点の位置およびロードセルを組み込む荷箱支持点の位置は、荷箱の形状、荷箱の大きさ等に応じて設定している。
いずれの場合も、車両は前後方向に延在すると共に左右に平行配置される左右一対の車体フレーム間の中心軸に対して左右対称となる車体上に荷箱支持点を位置するように前記車体フレーム上に配置し、これら荷箱支持点で荷箱を支持している。
本発明では、前記のように、これら荷箱支持点の全数に対して半数の荷箱支持点にロードセルを組み込んでいる。
車体フレーム上に設ける荷箱支持点は左右の車体フレームに対称に設けるため、荷箱支持点の全数は偶数となり、よって、全荷箱支持点の半数は整数となる。
具体的には、下記の３つの態様がある。
【００１８】
第１の態様では、前後方向に延在する車体フレームが左右平行に配置され、この左右一対の車体フレーム間の中心軸に対して左右対称となる前記車体フレーム上の４点以上の位置に荷箱支持点を設け、これら荷箱支持点で前記荷箱を支持し、
前記荷箱支持点の全数の半数の荷箱支持点で且つ前記左右一対の車体フレームの一方の車体フレーム上の荷箱支持点に前後方向に平行にロードセルを組み込み、これらロードセルで前記荷箱に積載される積載物の重量を検出する構成としている。
【００１９】
具体的には、荷箱が小さい場合は左右車体フレームに各２点、合計４点の荷箱支持点を設け、荷箱が車両方向に長い場合には、左右車体フレームに各３点以上、合計６点以上の荷箱支持点を設けている。
この場合、全荷箱支持点の半数の荷箱支持点で且つ前記左右一対の車体フレームの一方の車体フレーム上の荷箱支持点に前後にロードセルを組み込み、該ロードセルで前記荷箱に積載される積載物の重量を検出する構成としている。
即ち、左右車体フレームに各２点ずつ荷箱支持点を設けて合計４点の荷箱支持点がある場合は、左右いずれか一方の車体フレーム上の２個の荷箱支持点にロードセルを組み込んでいる。車長が長い車両で、左右各３点ずつで６点支持している場合は、左右いずれか一方の３個の支持点にロードセルを組み込んでいる。
【００２０】
第２の態様では、前後方向に延在する車体フレームが左右平行に配置され、この左右一対の車体フレーム間の中心軸に対して左右対称となる長方形の４頂点にあたる前記車体フレーム上の４点に前記荷箱支持点を設け、かつ、これら荷箱支持点は前記４頂点を結ぶ２本の対角線の交点が積載物の最大積載量の水平面重心投影点付近となるように前記車体フレーム上に設定し、
前記４点の荷箱支持点を結ぶ２本の対角線のうちの１本の対角線の頂点となる２点の荷箱支持点にロードセルを組み込んで対角配置し、該ロードセルで前記荷箱に積載される積載物の重量を検出する構成としている。
具体的には、右車体フレームの後側支持点と左車体フレームの前側支持点、あるいは逆に左車体フレームの後側支持点と右車体フレームの前側支持点にロードセルを組み込んでいる。
【００２１】
第３の態様では、前後方向に延在する車体フレームが左右平行に配置され、この左右一対の車体フレーム間の中心軸に対して左右対称となる等脚台形の４頂点にあたる前記車体フレーム上の４点に前記荷箱支持点を設け、かつ、これら荷箱支持点は前記４頂点を結ぶ２本の対角線の交点を等脚台形の高さの半分で折り返した点が積載物の最大積載量の水平面重心投影点付近となるように前記車体フレーム上に設定し、
前記４点の荷箱支持点を結ぶ２本の対角線のうちの１本の対角線の頂点となる２点の荷箱支持点にロードセルを組み込んで対角配置し、該ロードセルで前記荷箱に積載される積載物の重量を検出する構成としている
具体的には、前記第２の態様と同様で、右車体フレームの後側支持点と左車体フレームの前側支持点、あるいは逆に左車体フレームの後側支持点と右車体フレームの前側支持点にロードセルを組み込んでいる。
【００２２】
前記した荷箱支持点の位置およびロードセルを組み込む荷箱支持点の位置と、荷計量誤差の関係について、力学原理により以下に説明する。また、その結果から、計量誤差の小さい積載物の荷重（重心）位置範囲があることを示す。
【００２３】
図１に示すように、水平断面長方形の荷箱を搭載する場合、左右車体フレームＦ１、Ｆ２にそれぞれ、前部に荷箱支持点Ｒ１、Ｒ２を設け、後部に荷箱支持点Ｒ３、Ｒ４を配置している。
前記第１の態様では、前記荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４のうち、左右車体フレームＦ１、Ｆ２のいずれか一方の車体フレームＦ１の荷箱支持点Ｒ１とＲ３にロードセルを組み込んでいる。
前記第２の態様では、図１において、フレームＦ１の後側の荷箱支持点Ｒ３とフレームＦ２の前側の荷箱支持点Ｒ２にロードセルを組み込んでいる。
【００２４】
前記第１の態様の荷箱支持点Ｒ１とＲ３とにロードセルＡ，Ｂを組み込んだ状態で、荷箱内の積載物の重心が移動しても測定誤差を小さくできる原理を説明する。
【００２５】
図１に示す水平に置かれた長方形平板の中心にＸＹ座標の原点をとり、４隅位置（２ａ×２ｂ）で平板を支持する時、座標位置（ｘ、ｙ）に平板に垂直に荷重Ｗを負荷した場合を考える。
座標（ｘ、ｙ）は積載物の重心の水平面（ＸＹ平面）への投影点となる。平板の自重を除外し、各支持点の抗力をＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とすると、力とモーメントの釣り合いより、
Ｒ１＋Ｒ３＝（ｂ−ｙ）／２ｂ×Ｗ＝（１−ｙ／ｂ）×Ｗ／２
Ｒ１＋Ｒ２＝（ａ−ｘ）／２ａ×Ｗ＝（１−ｘ／ａ）×Ｗ／２                    
Ｒ１／Ｒ３＝（ａ−ｘ）／（ａ＋ｘ）
Ｒ１／Ｒ２＝（ｂ−ｙ）／（ｂ＋ｙ）           
…（式１−１）
上記式（１−１）より  Ｒ１，Ｒ４を消去し、Ｒ２、Ｒ３を求めると
Ｒ２＝（ａ−ｘ）（ｂ＋ｙ）／４ａｂ×Ｗ
Ｒ３＝（ａ＋ｘ）（ｂ−ｙ）／４ａｂ×Ｗ
従って、下記の式（１−２）が得られる。  
Ｒ２＋Ｒ３＝｛（ａ−ｘ）（ｂ＋ｙ）＋（ａ＋ｘ）（ｂ−ｙ）｝／４ａｂ×Ｗ
＝｛（１−ｘ／ａ）（１＋ｙ／ｂ）＋（１＋ｘ／ａ）（１−ｙ／ｂ｝×Ｗ／４
…（式１−２）
【００２６】
同一車体フレーム上の荷箱支持点Ｒ１、Ｒ３にロードセルを平行配置して積載荷重を検出する場合、
（式１−１）より、
ｙ＝０では  Ｒ１＋Ｒ３＝Ｗ／２  となり  Ｘ軸上では一定となる。
ｙ＝０以外の荷重位置では  Ｒ１＋Ｒ３≠Ｗ／２となり、Ｗ／２からの偏差は計量誤差となる。
（式１−１）より、計量誤差は下式（式１−３）となる。
計量誤差＝（Ｒ１＋Ｒ３）／（Ｗ／２）−１＝−ｙ／ｂ    …（式１−３）        
【００２７】
前記第２の態様の左右車体フレームの荷箱支持点Ｒ２とＲ３とのロードセルを対角配置して積載荷重を検出する場合、
前記（式１−２）より、
ｙ＝０では、Ｒ２＋Ｒ３＝Ｗ／２  となり、Ｘ軸上では一定となる。
また、ｘ＝０では、Ｒ２＋Ｒ３＝Ｗ／２となり、Ｙ軸上では一定となる。
ｙ＝０及びｘ＝０以外の荷重位置では、Ｒ２＋Ｒ３≠Ｗ／２となりＷ／２からの偏差が生じる。
また、荷重位置の偏りにより検出力がＷ／２と異なる場合、計量誤差を生じる。
前記（式１−２）より、計量誤差は以下の式（式１−４）となる。
計量誤差＝（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｗ／２）−１
＝｛（１−ｘ／ａ）（１＋ｙ／ｂ）＋（１＋ｘ／ａ）（１−ｙ／ｂ）｝／２−１            …（式１−４）
なお、荷箱の水平断面が正方形で、ａ＝ｂについても、以上の関係式は成り立つ。
【００２８】
前記第３の態様の水平断面が等脚台形の荷箱である場合について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、Ｘ軸を対称軸とする等脚台形の４頂点で支持する場合を考える。等脚台形の高さを２ａ，上底の長さを２ｂ１、下底の長さを２ｂ２とし、高さの１／２にＹ軸をとる。前記図１に示す長方形４点支持の場合と同様、以下の関係式が成り立つ。
Ｒ１＋Ｒ２＝（ａ−ｘ）／２ａ×Ｗ  
Ｒ１／Ｒ２＝（ｂ１−ｙ）／（ｂ１＋ｙ）    
Ｒ３＋Ｒ４＝（ａ＋ｘ）／２ａ×Ｗ
Ｒ４／Ｒ３＝（ｂ２＋ｙ）／（ｂ２−ｙ）    …（式２−１）
上式より、Ｒ１，Ｒ４を消去し、Ｒ２、Ｒ３を求めると
Ｒ２＝（ａ−ｘ）（ｂ１＋ｙ）／４ａｂ１×Ｗ
Ｒ３＝（ａ＋ｘ）（ｂ２−ｙ）／４ａｂ２×Ｗ
従って  
Ｒ２＋Ｒ３＝｛(ａ−ｘ)(ｂ１＋ｙ)／ａｂ１＋(ａ＋ｘ)(ｂ２−ｙ)／ａｂ２}×Ｗ／４
＝｛(１−ｘ／ａ)(１＋ｙ／ｂ１)＋(１＋ｘ／ａ)(１−ｙ／ｂ２)}×Ｗ／４
…（式２−２）
【００２９】
荷箱支持点Ｒ２、Ｒ３にロードセルを配置し荷重を検出する場合、（式２−２）より
ｙ＝０ではＲ２＋Ｒ３＝Ｗ／２となり  Ｘ軸上では一定となる。
また（式２−２）の右辺はｘ、ｙの関数であり、長方形４点支持の場合と同様、ｙの変化に対してＲ２＋Ｒ３が不変となるｘがあるとすると（Ｒ２＋Ｒ３）のｙについての下記の偏微分；
2010271146.tif 000003
これより、ｘ＝（ｂ２−ｂ１）ａ／（ｂ１＋ｂ２）を得る。  
ＸＹ座標で（ｘ，０）を点Ｃ’とすると、
点Ｃ’を通りＹ軸に平行な直線（Ｙ’軸）上では、式（２−２）より、
Ｒ２＋Ｒ３＝Ｗ／２（一定）となる。
従って長方形４点支持の場合と異なり、Ｙ軸（ｘ＝０）ではなく、
ｘ＝（ｂ２−ｂ１）ａ／（ｂ１＋ｂ２）に移動したＹ’軸上で、
Ｒ２＋Ｒ３＝Ｗ／２（一定）となる。
また、この点Ｃ’は  等脚台形の対角線の交点ＣをＹ軸に関して折り返した点として求まることは図２の幾何学（三角形の相似）から証明できる。
また、荷重位置の偏りによる下式より求められる計量誤差（式２−３）は前記（式１−４）と同様、以下の式となる。
計量誤差＝（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｗ／２）−１
＝｛(１−ｘ／ａ)(１＋ｙ／ｂ１)＋(１＋ｘ／ａ)(１−ｙ／ｂ２)｝／２−１                                              …（式２−３）
【００３０】
荷重位置と計量誤差の関係を図３〜図５のグラフに示す。
図３〜図５のグラフは、前記荷重位置による計量誤差を（式１−３）、（式１−４）、（式２−３）より求め  計量誤差±２％、±４％の荷重位置範囲を図示する。
前記グラフでは、ロードセルを組み込んでいる荷箱支持点を○で示し、ロードセルを組み込んでいない荷箱支持点を△で示す。
【００３１】
図３は前記態様１の場合で、ロードセルは同一車体フレーム上の２点に前後方向に平行配置している場合を示す。
図３において、Ｘ軸上で計量誤差は零となり、積載物の水平面重心投影点がＸ軸に沿って移動すると考えられる車両に適用すれば、計量誤差を小さくできる。
【００３２】
図４は前記態様２の場合で、ロードセルは左右の車体フレーム上の対角位置に配置している場合を示す。
図４において、Ｘ軸上、Ｙ軸上で計量誤差は零となり、最大積載量の水平面重心投影点が対角線の交点Ｃ（即ち、ＸＹ座標の原点）に一致するように荷箱の支持位置を決めれば最大積載量付近での計量誤差を小さくできる。  
【００３３】
図５は前記態様３の場合で、等脚台形の４頂点を荷箱支持点とし、ロードセルは左右の車体フレーム上の対角位置に配置している場合を示す。
図中、ｂ１／ｂ２＝０．６である。
図５において、Ｘ軸上、及びＣ’を通るＹ’軸上で計量誤差は零となり、Ｃ’は対角線の交点ＣをＹ軸で折り返した点となる。最大積載量の水平面重心投影点がＣ’に一致するように荷箱の支持位置を決めれば  最大積載量付近での計量誤差を小さくできる。
【発明の効果】
【００３４】
前述したように、本発明は左右一対の前後方向に延在する車体フレームに設ける荷箱支持点のうち、半数の荷箱支持点にロードセルを組み込めば良い構成としているため、ロードセルの取付個数を減少し、簡単な構成としながら、積載物の重心の移動がある場合も、計量誤差を小さくして、過積載状態を正確に検知し、設置や調整に手間がかからず、従って、経済的な過積載検知装置を提供することができる。
また、車体に付属する燃料タンクやバッテリーその他機器との干渉を避け、積載物の重心の位置を考慮して支持位置を決定することは、比較的容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の積載重量検出装置の荷箱支持点とロードセルを組み込む荷箱支持点においてロードセルにより測定誤差なく検出できる力学原理を説明する図面である。
【図２】本発明の他の積載重量検出装置の荷箱支持点とロードセルを組み込む荷箱支持点においてロードセルにより測定誤差なく検出できる力学原理を説明する図面である。
【図３】荷重位置と計量誤差の関係を示すグラフである。
【図４】ロードセルの組み込む位置を変えた荷重位置と計量誤差の関係を示すグラフである。
【図５】ロードセルの組み込む位置を別の位置に変えた荷重位置と計量誤差の関係を示すグラフである。
【図６】第一実施形態を示し、（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は概略平面図である。
【図７】（Ａ）はロードセルを組み込んでいる荷箱支持点を示す斜視図、（Ｂ）はロードセルを組み込んでいない荷箱支持点を示す斜視図である。
【図８】薄型板状ロードセルの概略斜視図である。
【図９】ロードセルの歪みゲージ並びに並列和算回路図である。
【図１０】ロードセルの出力信号と接続する機器を示す概略図である。
【図１１】第２実施形態の概略平面図である。
【図１２】第３実施形態の概略平面図である。
【図１３】第３実施形態のロードセルの取り付け状態を示す車幅方向の断面図である。
【図１４】前記ロードセルの取り付け部分の斜視図である。
【図１５】（Ａ）（Ｂ）は塵芥収集車の積載物の移動状態を示す図面である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｃ）はタンクローリーの積載物の移動状態を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の車両の積載重量検出装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図６乃至図１０に第一実施形態を示す。
第一実施形態は、タンクローリー１に、前記第１の態様で、２個の積載重量検出装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）を搭載している。
【００３７】
図６（Ａ）（Ｂ）に示す液体輸送用のタンクローリー１は、運転席キャビン２後部の一部を含め前後方向に延びると共に左右平行に配置する左右一対の車体シャーシからなる左車体フレーム３と右車体フレーム４とを備え、左右車体フレーム３、４の間をクロスメンバー５で連結している。
前記左右車体フレーム３、４およびクロスメンバー５上に水平断面が長方形状の荷箱（タンク）６を搭載している。左右車体フレーム３、４の前方下側部に左右一対の前輪７Ａ、後方下側部に左右一対の後輪７Ｂを取り付けている。
【００３８】
左右一対の車体フレーム３、４の間の中心軸（車両の長さ方向の中心軸）をＸ軸とし、このＸ軸に対して左右対称となる左右車体フレーム３、４上に、長方形の頂点となる４点を荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４として設定し、左車体フレーム３上の前後の荷箱支持点Ｒ１とＲ３にそれぞれロードセル１０（１０Ａ、１０Ｂ）を組み込んでいる。
なお、左車体フレーム３にロードセルを取り付ける代わりに、右車体フレーム４上の荷箱支持点Ｒ２とＲ４とにロードセルを組み込んでもよい。
【００３９】
前記４点の荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４の位置は、長方形の対称軸Ｘがタンク６に収容される液体積載物の水平面重心投影点と一致するように決定している。この荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４の位置は、液体積載物の最大積載量における重心予定位置は積載物が液体で流動性が良く、密度が均一の場合、荷箱６の容積と荷箱６の形状、傾斜角等の幾何学形状から決定している。
【００４０】
前記荷箱支持点Ｒ１とＲ３にそれぞれ組み込むロードセル１０は限定されないが、本実施形態では、図７（Ａ）に示す薄型板状ロードセルを用い、前記のように、左車体フレーム３と荷箱６の荷箱下側フレーム８の間に組み込んでいる。
左車体フレーム３上に薄型板状のロードセル１０を設置し、該ロードセル１０の両端を固定ボルト９で左車体フレーム３に締結している。該ロードセル１０の中央部は荷重受け金具１１を介して荷箱６と一体の前記荷箱下側フレーム８にボルト１２で締結している。
【００４１】
ロードセル１０を組み込まない右車体フレーム４の荷箱支持点では、図７（Ｂ）に示すように、荷箱６の下面に固定した前記荷箱下側フレーム８に対して前記荷重受け金具１１と同じ接合面積を持つ支持点金具１３を荷箱下側フレーム８に溶接結合し、ロードセル１０を取り付けた左側と同じ高さに荷箱下側フレーム８を保って、右車体フレーム４に固定ボルト１４で締結している。
【００４２】
前記薄型板状のロードセル１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、図８に示すように、その長さ方向の中央に荷箱６の下面と面接触する平板状の荷重負荷部１０ａを備え、両側に支持部１０ｂ、１０ｃを備え、荷重負荷部１０ａと支持部１０ｂ、１０ｃの間に夫々貫通穴を設けた剪断歪みを発生する起歪部１０ｄ、１０ｅを設けている。図９に示すように、前記貫通穴の内周面に夫々４つの歪ゲージ（ＳＧ１〜ＳＧ４，ＳＧ１’〜ＳＧ４’）を取り付け、１個の平板型ロードセル１０において、ホイートストンブリッジ回路と同一構成の回路を構成している。
また並列和算の前段に偏置誤差を小さくするための可変抵抗Ｒを備えている。
【００４３】
前記構成からなるロードセル１０からの荷重信号は荷重に比例した電圧信号として得られ、２個のロードセル１０Ａ、１０Ｂの荷重信号は、図１０に示すように接続した接続箱４０で電圧の並列和算を経てロードセルアンプ４１に入力され、信号処理装置４２により、重量値の表示や最大積載量に対する比率表示が行われる。また必要に応じて、最大積載量を越えた場合、警報を発する設定としている。
【００４４】
本実施形態では、４点の荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４で荷箱６を支持し、荷箱支持点の半数の２個の荷箱支持点にそれぞれロードセル１０Ａ、１０Ｂを組み込んで荷重を検出するが、前記接続箱４０で電圧の並列和算を行うため、荷箱支持点を全数ロードセルにする場合と同じ電圧信号がロードセルアンプ４１に入力される。
【００４５】
前記４点の荷箱支持点の各頂点を結ぶ対角線の交点Ｃの位置に、積載重量４ｔが負荷された場合、４点の各支持点には各々１ｔが負荷される。荷重に対するロードセルの出力感度が２ｍＶ／１ｔであれば  ２個のロードセル１０Ａ、１０Ｂからは  各々２ｍＶが計測箱に出力される。接続箱４０で電圧の並列和算により、（２ｍＶ＋２ｍＶ）／２＝２ｍＶとなり、２ｍＶがロードセルアンプ４１に入力される。
一方、４点の荷箱支持点の全てにロードセルが組み込まれた場合、４個のロードセルからは各々２ｍＶが出力され、計測箱での電圧の並列和算により、（２ｍＶ＋２ｍＶ＋２ｍＶ＋２ｍＶ）／４＝２ｍＶとなり、ロードセル２個の場合と同様、２ｍＶがロードセルアンプ４１に入力される。従って、ロードセルアンプ４１のゲインは同じで荷重表示の調整は容易に行える。
【００４６】
前記各ロードセル１０Ａ、１０Ｂは、製作時に荷重に対する出力感度が精度良く調整され、通常０．１〜０．２％以内のばらつきに抑えられている。また、ロードセルアンプ４１以降の信号処理装置４２はロードセル出力予定電圧を入力する等により、事前に製作時の検査段階で精度良く重量表示の調整は容易に行える。従って、車両へのロードセル１０Ａ、１０Ｂの組み込み後、信号線を結線するのみで、個々のロードセル感度を調整すること無しに目的とする過積載検出装置の調整が短時間で完了する。
【００４７】
前記構成からなる積載重量検出装置では、荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４からなる４点の内、２点の荷箱支持点にロードセル１０をそれぞれ配置するだけで、荷箱６内に収容する液体積載物の重心が移動しても、前記（式１−４）より計量誤差は零となり、実質的に計量誤差を微小とすることができる。かつ、全荷箱支持点の半数にロードセルを取り付けるだけでよいため、ロードセルの個数を低減でき、コストの低下を図ることができる。ロードセルの個数を低減していることにより、メンテナンスも容易となる利点も有する。
【００４８】
図１１に第２実施形態を示す。
第２実施形態は塵芥収集車からなる車両に、前記態様２で荷箱６を左右車体フレーム３、４上に支持している。
第２実施形態も、左右車体フレーム３、４にそれぞれ前後２個ずつ配置し、長方形の頂点となる４点の荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４で荷箱６を支持している。これら荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４のうち対角位置の荷箱支持点Ｒ２とＲ３とにそれぞれロードセル１０を組み込んでいる。
【００４９】
前記のように、２個のロードセル１０（１０Ａ、１０Ｂ）を対角配置する場合、前記４点の荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４は、図１１に示すように、４点の荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４で囲まれる長方形の対角線の交点Ｃが積載物の最大積載量の水平面重心投影点と一致するように荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４の位置を決定している。
前記積載物の水平面重心投影点が図１１のＸ軸上又はＹ軸上にある時、前記（式１−４）より計量誤差は零となる。
なお、積載物の最大積載量における重心予定位置は積載物が液体で流動性が良く、密度が均一の場合、荷箱（タンク）６の容積と形状、傾斜角等の幾何学形状から比較的容易に決定できる。また、液体でない塵芥等の場合も、密度の不均一性を仮定して  最大積載量の重心位置の概略範囲を想定することは可能である。
【００５０】
前記第２実施形態の荷箱支持点Ｒ２，Ｒ３にロードセル１０を組み込んだ構成は前記第１実施形態の図７（Ａ）と同様とし、ロードセルを組み込まない荷箱支持点Ｒ１、Ｒ４の構成も第１実施形態の図７（Ｂ）と同様としている。
【００５１】
図１２乃至図１４に第３実施形態を示す。
第３実施形態は第１実施形態と同様なタンクローリーであり、前記態様３で荷箱６を左右車体フレーム３、４上に支持している。
第３実施形態も、左右車体フレーム３、４にそれぞれ前後２個ずつ配置し、等脚台形の頂点となる４点の荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４で荷箱６を支持している。これら荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４のうち対角位置の荷箱支持点Ｒ４とＲ１とにそれぞれロードセル３０（３０Ａ，３０Ｂ）を組み込んでいる。ロードセル３０Ａ、３０Ｂはピン型ロードセルとしている。
【００５２】
前記のように、２個のロードセル３０（３０Ａ、３０Ｂ）を対角配置する場合、前記４点の荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４は、図１２に示すように、荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４で囲まれる等脚台形の対角線の交点Ｃを等脚台形の高さの半分で折り返した点が積載物の最大積載量の水平面重心投影点付近となるように荷箱支持点Ｒ１〜Ｒ４の位置を決定している。
前記積載物の水平面重心投影点が図１２のＸ軸上又はＹ’軸上にある時、前記（式２−３）より計量誤差は零となる。
【００５３】
車体フレーム３、４の後部側の荷箱支持点Ｒ３、Ｒ４は車体フレーム３、４よりもそれぞれ外方に位置しているため、図１３及び図１４に示す構成で車体フレーム３、４に取り付けている。
車体フレーム４の後部の荷箱支持点Ｒ４では、外側横に張り出した車体側荷重受け３３と荷箱下側フレーム８から外側横に張り出した２枚の荷箱側荷重受け２２Ａと２２Ｂの間をピン型ロードセル３０Ａで接続している。また、車体側荷重受け３３は接続板３４、外側ブラケット３５、内側ブラケット３６を使用して、左右車体フレーム３、４と結合している。
一方、ロードセル３０を組み込まない荷箱支持点Ｒ３には左車体フレーム３に金具類３７を取り付けている。該金具類３７はピン型ロードセル３０Ａと同じ直径の支持ピン３８を使用している。
左右車体フレーム３、４を結ぶ接続板３４は左右車体フレーム３、４から張り出した位置で荷重を受けるため、左右車体フレーム３、４が過大に捩れることを防ぐと共に、ピン型ロードセル３０と支持ピン３８の荷重負荷の対称性を得易くする役目を持つ。
車体側荷重受け３３は車体フレーム３、４及び荷箱下側フレーム８の下面に張り出して、ピン型ロードセル３０と支持ピン３８を対称に配置するようにしてもよい。
車体フレーム３の前部の荷箱支持点Ｒ１に搭載するロードセル３０Ｂは前記ロードセル３０Ａと同一機器としているが、車体フレーム３の上面に荷箱６の下面との間に配置している。
【００５４】
なお、ロードセルは前記実施形態の薄型板状ロードセルやピン型ロードセルに限定されず、圧縮型ロードセルでもよい。また、ロードセルを車体フレームと荷箱との間に固定する機構も前記実施形態の機構に限定されない。
【符号の説明】
【００５５】
Ｒ１〜Ｒ４  荷箱支持点
３  左車体フレーム
４  右車体フレーム
６  荷箱
１０（１０Ａ、１０Ｂ）、３０（３０Ａ、３０Ｂ）  ロードセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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