(57)【要約】【課題】セミトラクタの連結装置において、トレーラから伝達される振動を活用する。【解決手段】トレーラが連結されるセミトラクタの連結装置１は、カプラ２と圧電素子３と伝達部材４とを備えている。カプラ２は、トレーラに設けられたキングピン２２を把持するための把持部２ａと、把持部２ａによりキングピン２２が把持された状態でトレーラの前部が載置される上面部２ｂと、上面部２ｂから下方へ凹設された凹部２ｃとを有する。圧電素子３は、凹部２ｃ内に配置され、入力される振動で発電する。伝達部材４は、圧電素子３の上方に配置され、トレーラから入力される振動を圧電素子３に伝達する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレーラが連結されるセミトラクタの連結装置であって、
前記トレーラに設けられたキングピンを把持するための把持部、前記把持部により前記キングピンが把持された状態で前記トレーラの前部が載置される上面部、及び前記上面部から下方へ凹設された凹部を有するカプラと、
前記凹部内に配置され、入力される振動で発電する圧電素子と、
前記圧電素子の上方に配置され、前記トレーラから入力される振動を前記圧電素子に伝達する伝達部材と、
を備えたことを特徴とする、セミトラクタの連結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレーラの前部の荷重を負担するセミトラクタの連結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トレーラを牽引するセミトラクタの後端部には、トレーラを連結するための連結装置が設けられる。一般に、この連結装置は、トレーラに設けられたキングピンを把持するカプラを備えている（例えば特許文献１参照）。カプラがキングピンを把持した状態では、トレーラの前部がカプラの上面部に載置される。これにより、セミトラクタは、トレーラの前部の荷重を負担しながらトレーラを牽引走行可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第3102314号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述したようにセミトラクタがトレーラを牽引走行する間、カプラにはトレーラから様々な方向の振動が絶えず入力される。従来、この振動は、連結装置にて吸収されるのみで、活用されてこなかった。
【０００５】
本件のセミトラクタの連結装置は、前述したような課題に鑑み創案されたものであり、トレーラから伝達される振動を活用することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで開示するセミトラクタの連結装置は、トレーラが連結されるセミトラクタの連結装置であって、前記トレーラに設けられたキングピンを把持するための把持部、前記把持部により前記キングピンが把持された状態で前記トレーラの前部が載置される上面部、及び前記上面部から下方へ凹設された凹部を有するカプラと、前記凹部内に配置され、入力される振動で発電する圧電素子と、前記圧電素子の上方に配置され、前記トレーラから入力される振動を前記圧電素子に伝達する伝達部材と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
これにより、トレーラから伝達部材に振動が入力された場合、この振動が伝達部材を介して圧電素子に伝達されることから、圧電素子が発電する。このため、圧電素子で生じた電力を、例えば車載の電気機器の駆動に活用可能である。
【発明の効果】
【０００８】
開示のセミトラクタの連結装置によれば、トレーラから伝達される振動を活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る連結装置が適用されたセミトラクタの側面図である。
【図２】図１の連結装置の上面図である。
【図３】図１の連結装置の要部断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図）である。
【図４】図１の連結装置の圧電素子が設けられた電気回路を例示する図である。
【図５】変形例に係る連結装置の要部断面図（図３に対応する図）であり、（ａ）はトレーラが連結されていない状態を示し、（ｂ）はトレーラが連結されている状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、実施形態としてのセミトラクタの連結装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１１】
［１．構成］
本実施形態に係る連結装置１は、図１に示すセミトラクタ１０の後部に取り付けられている。セミトラクタ１０は、例えばエンジンの動力で走行する車両であって、トレーラ２０を牽引可能である。一方、トレーラ２０は、セミトラクタ１０に牽引されることで走行する車両であって、連結装置１によりセミトラクタ１０に連結可能である。以下、トレーラ２０がセミトラクタ１０に連結された状態を連結状態といい、トレーラ２０がセミトラクタ１０から分離された（セミトラクタ１０に連結されていない）状態を非連結状態という。
【００１２】
トレーラ２０は、その前部において下方を向く平面状の取付面２１と、取付面２１から下方へ突設されたキングピン２２とを有する。取付面２１は、連結状態で連結装置１に上方から当接する部位である。また、キングピン２２は、連結状態でセミトラクタ１０に対するトレーラ２０の回動軸となる部位である。
【００１３】
図２に示すように、連結装置１は、連結状態でトレーラ２０の前部を支持するカプラ２と、カプラ２に取り付けられた圧電素子３と、圧電素子３を上方から覆うように設けられたカバー（伝達部材）４とを備えている。本実施形態では、カプラ２に対して四つの圧電素子３が取り付けられているとともに、それぞれの圧電素子３の上方にカバー４が設けられている場合を例示する。
【００１４】
カプラ２は、連結状態でトレーラ２０から入力される荷重に耐えうる剛性を有するように、例えば鉄で形成される。カプラ２は、トレーラ２０のキングピン２２を把持するための把持部２ａと、連結状態でトレーラ２０の取付面２１が上方から重なる上面部２ｂと、上面部２ｂから下方へ凹設された凹部２ｃとを有する。
【００１５】
把持部２ａは、例えば、キングピン２２を把持可能な一対のジョーで構成される。セミトラクタ１０とトレーラ２０とは、把持部２ａがキングピン２２を把持することで連結状態となり、把持部２ａがキングピン２２を解放してトレーラ２０がセミトラクタ１０から分離させられることで非連結状態となる。
【００１６】
上面部２ｂは、連結状態（すなわち把持部２ａによりキングピン２２が把持された状態）でトレーラ２０の前部が載置される部位であって、上方を向く平面状に形成される。上面部２ｂは、カプラ２の上面視では各凹部２ｃの周囲を取り囲むように設けられる。
【００１７】
凹部２ｃは、カプラ２に圧電素子３及びカバー４を組み込むための窪みである。本実施形態の凹部２ｃは、カプラ２の上面視において、連結状態でキングピン２２が配置される位置から前後及び左右に延びる十字の仮想線Ｌで区画される四つの領域のそれぞれに設けられている。すなわち、複数の凹部２ｃは、カプラ２の上面視で、キングピン２２が配置される位置を取り囲むように配置されている。
【００１８】
圧電素子３は、入力される振動で発電する受動素子であって、水晶やセラミックス等の圧電体で構成される。図３に示すように、圧電素子３は、シート状であって、平面視で凹部２ｃに対応した形状を持つ。圧電素子３は、凹部２ｃ内に配置される。
【００１９】
カバー４は、トレーラ２０から入力される荷重や振動を圧電素子３に伝達する機能と、これらの荷重や振動から圧電素子３を保護する機能とを併せ持つ部材である。カバー４は、板状であって、平面視で凹部２ｃに対応した形状を持つ。カバー４は、圧電素子３の上方に配置される。
【００２０】
カバー４は、連結状態でトレーラ２０の取付面２１が面接触する平面状の受圧部４ａを有する。受圧部４ａは、連結状態でトレーラ２０の取付面２１から下方向の荷重を入力される部位であって、上方を向く平面状に形成される。
【００２１】
カバー４は、非連結状態では、受圧部４ａがカプラ２の上面部２ｂよりも僅かに上方に位置するように設けられる。また、カバー４は、連結状態では、トレーラ２０により下方へ押圧され、走行に伴いトレーラ２０から入力される振動を圧電素子３に伝達する。
【００２２】
図２及び図３に示すように、圧電素子３及びカバー４は、カプラ２に対して複数の固定具５で共締めされる。本実施形態では、固定具５として六角ボルトが適用される場合を例示する。固定具５は、円柱又は角柱状の頭部５ａと、頭部５ａから延設され、雄ねじが切られた軸部５ｂとを有する。
【００２３】
各固定具５は、カバー４に貫設された段状の穴部４ｈと、圧電素子３に貫設された穴部３ｈとに上方から差し込まれ、頭部５ａがカバー４の穴部４ｈ内に収容された状態で、軸部５ｂがカプラ２に形成された雌ねじ部２ｄに螺合させられる。すなわち、固定具５は、カプラ２に螺合した状態で、カバー４の受圧部４ａよりも上方に突出しないように設けられる。
【００２４】
固定具５は、圧電素子３及びカバー４を上下方向に遊びを持たせた状態でカプラ２に取り付ける。言い換えると、固定具５がカプラ２に固定された状態で、カバー４は圧電素子３に対して上下方向に僅かに揺動可能とされる。
【００２５】
また、本実施形態では、圧電素子３及びカバー４の相対的な位置ずれを防止するために、圧電素子３及びカバー４の対向面に形成された溝にロックピン６が埋め込まれている。ロックピン６は、各凹部２ｃに配置される圧電素子３及びカバー４に対し、少なくとも一つ設けられる。ロックピン６は、圧電素子３に対するカバー４の上下方向の僅かな揺動は許容しつつ、圧電素子３とカバー４との相対移動を規制する。
【００２６】
なお、固定具５がカプラ２から取り外された状態では、圧電素子３及びカバー４をカプラ２から取り外すことが可能である。すなわち、圧電素子３及びカバー４は、必要に応じて新品と交換可能である。
【００２７】
図４に示すように、圧電素子３は、セミトラクタ１０内に設けられた電気回路１１に接続される。電気回路１１は、セミトラクタ１０に搭載された様々な電気機器１２に電力を供給するためのものである。電気回路１１には、電気機器１２のほかに、レギュレータ１３，バッテリ１４，オルタネータ１５，イグニッションスイッチ１６が設けられる。
【００２８】
レギュレータ１３は、圧電素子３と電気回路１１との間に介装され、圧電素子３で生じた電力を一定に制御する機能を持つ。圧電素子３で生じた電力は、レギュレータ１３により一定に制御された後、バッテリ１４に蓄えられる。一方、オルタネータ１５は、例えばエンジンの動力により発電する発電機である。オルタネータ１５で発生した電力は、オルタネータ１５内で一定に制御された後、バッテリ１４に蓄えられる。
【００２９】
本実施形態のレギュレータ１３と圧電素子３とは、オルタネータ１５と同様の機能を持つ振動発電ユニット１７を構成する。振動発電ユニット１７は、電気回路１１においてオルタネータ１５と並列に設けられ、オルタネータ１５を補助する第二のオルタネータとして機能する。
【００３０】
イグニッションスイッチ１６は、セミトラクタ１０の電源であって、バッテリ１４と電気機器１２との間に介装される。イグニッションスイッチ１６がオン（閉）状態である場合は、バッテリ１４から電気機器１２への給電が許容される。一方、イグニッションスイッチ１６がオフ（開）状態である場合は、バッテリ１４から電気機器１２への給電が禁止される。
【００３１】
［２．作用，効果］
連結状態では、カプラ２の上面部２ｂ及びカバー４の受圧部４ａにトレーラ２０の前部が載置される。このため、カバー４の受圧部４ａには、トレーラ２０自体の荷重やトレーラ２０の積荷の荷重が取付面２１から入力される。また、連結状態における牽引走行時は、トレーラ２０の取付面２１が連結装置１に対して様々な方向へ相対的に揺動することから、カバー４の受圧部４ａには、あらゆる方向の振動がトレーラ２０の取付面２１から絶えず入力される。
【００３２】
このようにカバー４に入力された荷重や振動は、カバー４を介して圧電素子３に伝達される。これにより、圧電素子３が電力を生じる。そして、圧電素子３で発生した電力は、レギュレータ１３により一定に制御された後、電気回路１１を通ってバッテリ１４に蓄電される。このようにバッテリ１４に蓄えられた電力は、必要に応じて電気機器１２の駆動に使用される。
【００３３】
したがって、連結装置１によれば、連結状態でトレーラ２０から伝達される振動を用いて電力を発生させることができるとともに、発生させた電力を電気機器１２の駆動に用いることができる。このように、連結装置１によれば、トレーラ２０から伝達される振動を活用することができる。また、発生させた電力をバッテリ１４に蓄えることで、バッテリ１４の蓄電量（残存量）が確保されやすくなることから、オルタネータ１５の稼働頻度を下げることができ、燃費の向上に寄与することができる。
【００３４】
また、カプラ２には複数の凹部２ｃが設けられることから、圧電素子３を配置するためのスペースを確保しつつ、カプラ２の上面部２ｂの面積を確保しやすくすることができる。すなわち、カプラ２の上面視で、複数の凹部２ｃを分散させて配置することで、各凹部２ｃの周囲に上面部２ｂを設けることができる。このため、圧電素子３による発電を実現しながら、トレーラ２０の取付面２１をカプラ２でより適切に支持することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、カプラ２の上面視で複数の凹部２ｃがキングピン２２を取り囲むように配置されている。このため、トレーラ２０が連結装置１に対してキングピン２２まわりに回動した場合であっても、複数の圧電素子３の少なくとも何れかにトレーラ２０の荷重や振動を伝達できるとともに、カプラ２の上面部２ｂとトレーラ２０の取付面２１との接触面積を確保することができる。よって、圧電素子３による発電量を確保しながら、トレーラ２０を安定して支持することができる。
【００３６】
［３．変形例］
前述した連結装置１の構成は一例である。連結装置１は、前述したロックピン６が省略されてもよいし、圧電素子３とカプラ２の凹部２ｃとの間に電気の流れを絶つ絶縁体が介装されてもよい。また、図５に示すように、連結装置１は、カバー４を上方へ向けて付勢するスプリング７を更に備えてもよい。なお、図５には、前述した実施形態で説明した要素と同一又は対応する要素には同一の符号を付して示している。
【００３７】
スプリング７は、圧電素子３の穴部３ｈ内でボルト５の軸部５ｂの外周に配置され、上下方向に圧縮された状態でカプラ２とカバー４とに挟持される。スプリング７は、カバー４から圧電素子３に加わる負荷を低減するとともに、連結状態でトレーラ２０が上下方向に振動した場合にカバー４の上方への揺動を補助する機能を持つ。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、スプリング７は、非連結状態ではカバー４と圧電素子３とが非接触となる、あるいはカバー４から圧電素子３に加わる負荷が殆ど無くなるように、カバー４を上方へ付勢する。一方、図５（ｂ）に示すように、スプリング７は、連結状態では、トレーラ２０からカバー４に入力される荷重や振動により、カバー４と圧電素子３とが接触するまで圧縮される。
【００３９】
このようなスプリング７を設けることで、カバー４から圧電素子３に圧縮力（下方向の荷重）が作用した場合に、カバー４をスプリング７の付勢力により開放側（上方向）へと押すことができる。このため、連結状態でトレーラ２０からカバー４に入力される上下方向の振動を圧電素子３へより適切に伝達でき、圧電素子３による発電を促進することができる。よって、トレーラ２０から伝達される振動をより効率よく活用することができる。また、スプリング７を設ければ、カバー４から圧電素子３に入力される荷重を低減することができるため、圧電素子３の潰れを抑制することができる。したがって、圧電素子３の保護に寄与することができる。
【００４０】
カバー４の材質は特に限定されないが、受圧部４ａとトレーラ２０の取付面２１との摺動性を確保するという観点では、カバー４を樹脂製とすることが好ましい。一方、カバー４を金属製とすれば、樹脂製とする場合よりも剛性を確保しやすくなるため、製品寿命の向上を図ることができる。
【００４１】
なお、固定具５をカバー４の受圧部４ａよりも上方に突出させない構成に代えて、固定具５の頭部５ａの端面がカプラ２の上面部２ｂと同一平面上に配置されるように、固定具５の位置，形状を設定してもよい。この場合、連結状態では、トレーラ２０の取付面２１に対し、カプラ２の上面部２ｂに加えて、固定具５の頭部５ａの端面も当接させることができる。このため、トレーラ２０からの荷重を固定具５でも負担することができ、カプラ２の上面部２ｂに加わる負荷を低減することができる。よって、カプラ２の上面部２ｂを保護しつつ、トレーラ２０をより安定して支持することができる。
【００４２】
また、振動発電ユニット１７からの電力は、バッテリ１４を介さずに、電気機器１２へと直接的に送給されてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  連結装置
２  カプラ
２ａ  把持部
２ｂ  上面部
２ｃ  凹部
３  圧電素子
４  カバー（伝達部材）
１０  セミトラクタ
２０  トレーラ
２２  キングピン
【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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