(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に対して横方向にかかる力に、前記車両に設けられている複数の後軸に装着されているタイヤのうち路面に接触しているタイヤが発生させる横方向のタイヤ発生力が対抗できなくなる直前に発生する、前記車両が前記横方向に旋回しやすくなる状態である前記車両の旋回限界状態を検知する検知手段と、
前記車両に設けられている前記複数の後軸のうち、一部の後軸が上昇している場合において、前記検知手段が前記旋回限界状態を検知したことに応じて、前記一部の後軸を下降させる下降制御手段と、
を備えることを特徴とする車軸自動昇降装置。
【請求項２】
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車両の運動状態を示す要素の値を取得する取得手段とを備え、
前記検知手段は、検出された前記車速及び前記操舵角において前記車両が安定して走行可能なときの前記車両の運動状態を示す要素の限界値を算出し、取得した運動状態を示す要素の値が、当該限界値を超えた場合に、前記車両が前記旋回限界状態となったことを検知することを特徴とする、
請求項１に記載の車軸自動昇降装置。
【請求項３】
前記複数の後軸に装着されているタイヤの特性を示す特性情報を取得する特性取得手段をさらに備え、
前記検知手段は、前記特性情報に基づいて前記限界値を算出することを特徴とする、
請求項２に記載の車軸自動昇降装置。
【請求項４】
前記車両の荷重を測定する測定手段をさらに備え、
前記検知手段は、前記荷重に基づいて前記限界値を算出することを特徴とする、
請求項２又は３に記載の車軸自動昇降装置。
【請求項５】
前記検知手段は、取得した運動状態を示す値が、前記限界値よりも所定割合低い値を超えた場合に、前記車両が前記旋回限界状態となったことを検知することを特徴とする、
請求項２から４のいずれか１項に記載の車軸自動昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車軸自動昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の後軸を備えた大型の貨物車両等において、荷物の積載時に一部の後軸を下降させることにより当該一部の後軸に装着されているタイヤを接地させ、空車時に当該一部の後軸を上昇させることにより当該タイヤを浮上させる車軸自動昇降装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数の後軸として後前軸と後後軸とを備え、空車時に後前軸を上昇させる車軸自動昇降装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
後前軸を上昇させて車両を走行させる場合、後前軸と後後軸で支えるべき軸重を後後軸のみで支持することから、後後軸の軸重が増加して後後軸に装着されているタイヤと路面との間に発生する横方向のタイヤ発生力（例えば、摩擦力）が飽和しやすくなる。すなわち、車両に対して横方向にかかる遠心力等にタイヤ発生力が対抗できなくなり、車両が旋回しやすくなるという問題がある。また、空車時には、積載時に比べてタイヤにかかる垂直加重が減少することから、タイヤと路面との間に発生する横方向のタイヤ発生力が低下し、車両がさらに旋回しやすくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、空車時に車両を安定して走行させることができる車軸自動昇降装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車軸自動昇降装置は、車両の旋回限界状態を検知する検知手段と、前記車両に設けられている複数の後軸のうち、一部の後軸が上昇している場合において、前記検知手段が前記旋回限界状態を検知したことに応じて、前記一部の後軸を下降させる下降制御手段と、を備えることを特徴とする。
このようにすることで、車軸自動昇降装置は、接地するタイヤを増加させて、車両に装着されているタイヤが発生させる横方向のタイヤ発生力を飽和しにくくし、車両を旋回しにくくすることができる。これにより、車軸自動昇降装置は、空車時に車両を安定して走行させることができる。
【０００７】
前記車軸自動昇降装置は、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車両の運動状態を示す要素の値を取得する取得手段とを備え、前記検知手段は、検出された前記車速及び前記操舵角において前記車両が安定して走行可能なときの前記車両の運動状態を示す要素の限界値を算出し、取得した運動状態を示す要素の値が、当該限界値を超えた場合に、前記車両が前記旋回限界状態となったことを検知してもよい。
このようにすることで、車軸自動昇降装置は、検出した車速及び操舵角に対応して、旋回限界状態を適切に検知することができる。
【０００８】
前記車軸自動昇降装置は、前記複数の後軸に装着されているタイヤの特性を示す特性情報を取得する特性取得手段をさらに備え、前記検知手段は、前記特性情報に基づいて前記限界値を算出してもよい。
このようにすることで、車軸自動昇降装置は、タイヤの特性を考慮して精度良く限界値を算出することができる。これにより、車軸自動昇降装置は、旋回限界状態も精度良く検知することができる。
【０００９】
前記車軸自動昇降装置は、前記車両の荷重を測定する測定手段をさらに備え、前記検知手段は、前記荷重に基づいて前記限界値を算出してもよい。
このようにすることで、車軸自動昇降装置は、タイヤにかかる荷重を考慮して精度良く限界値を算出することができる。これにより、車軸自動昇降装置は、旋回限界状態も精度良く検知することができる。
【００１０】
前記検知手段は、取得した運動状態を示す値が、前記限界値よりも所定割合低い値を超えた場合に、前記車両の旋回限界状態を検知してもよい。
このようにすることで、検知手段は、実際の旋回限界状態に達していない状態で旋回限界状態を検知するため、旋回限界状態の検知後に、車両が即座に旋回することがない。そして、車軸自動昇降装置は、実際の旋回限界状態に達する前に一部の後軸を下降させて接地するタイヤを増加させるので、実際の旋回限界状態に達する前に車両の安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、空車時に車両を安定して走行させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車両の後前軸が下降した状態及び上昇した状態を示す図である。
【図２】車軸自動昇降装置の構成及びエア供給回路を示す図である。
【図３】車軸自動昇降装置が、旋回限界状態を検出するときの処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［車両１の構成］
以下、本発明の一実施形態に係る車軸自動昇降装置２０について説明する。車軸自動昇降装置２０は、例えば、複数の後軸を有するトラック等の車両１に搭載され、車両１に設けられている一の後軸を自動で昇降させる装置である。
図１（ａ）は、車両１の後前軸が下降した状態を示す図である。図１（ｂ）は、車両１の後前軸が上昇した状態を示す図である。図２は、車軸自動昇降装置２０の構成及びエア供給回路を示す図である。
【００１４】
車両１は、図１に示すように、複数の後軸として、後前軸３及び後後軸４を備える。また、車両１は、第１ベローズ５、第２ベローズ６、第３ベローズ７、アーム８、ブラケット９、及びアーム１０を備える。また、車両１は、図２に示すように、エアタンク１１と、電磁弁１２と、車軸自動昇降装置２０とを備える。
【００１５】
第１ベローズ５は、上端が車両１のフレーム２に取り付けられており、下端がアーム８の前端に接続されている。また、第１ベローズ５は、電磁弁１２を介してエアタンク１１に接続されている。第１ベローズ５は、後前軸３の昇降に用いられる。
【００１６】
第２ベローズ６は、上端が車両１のフレーム２に取り付けられており、下端がアーム８の後端に接続されている。また、第２ベローズ６は、電磁弁１２を介してエアタンク１１に接続されている。第２ベローズ６は、後前軸３が下降し、後前軸３に装着されているタイヤが接地している場合に、内部にエアが供給されることにより、当該タイヤが路面から受ける衝撃や、車両１の振動を吸収するエアサスペンションとして機能する。
【００１７】
アーム８は、フレーム２に垂下設されているブラケット９の下部に回動可能に取り付けられており、前端が第１ベローズ５の下端に接続され、後端が第２ベローズ６の下端に接続されている。また、アーム８は、ブラケット９に取り付けられている部分と、後端との間に後前軸３が取り付けられている。
【００１８】
第３ベローズ７は、上端が車両１のフレーム２に取り付けられており、下端がアーム１０の後端に接続されている。アーム１０は、前端が後後軸４に接続されており、後端が第３ベローズ７の下端に接続されている。第３ベローズ７は、内部にエアが供給されることにより、後後軸４に装着されているタイヤが路面から受ける衝撃や、車両１の振動を吸収するエアサスペンションとして機能する。また、第３ベローズ７は、車両１の荷重を検出するために用いられる。
【００１９】
エアタンク１１は、車軸自動昇降装置２０によって開閉が制御される電磁弁１２に接続されており、電磁弁１２を介して、第１ベローズ５、第２ベローズ６、及び第３ベローズ７にエアを供給する。
【００２０】
［車軸自動昇降装置２０の構成］
車軸自動昇降装置２０は、圧力検出部２１と、車速検出部２２と、操舵角検出部２３と、ヨーレート検出部２４と、横加速度検出部２５と、横すべり角検出部２６と、制御部２７とを備える。
【００２１】
圧力検出部２１は、電磁弁１２と、第３ベローズ７との間に設けられており、第３ベローズ７の内部の圧力（空気圧）を検出し、検出した圧力を示す値を制御部２７に出力する。
車速検出部２２は、車両１の速度を検出し、検出した速度を制御部２７に出力する。
操舵角検出部２３は、車両１の運転者によって操舵操作されるハンドル（不図示）の回転角度を、車両１の操舵角として検出し、検出した操舵角を制御部２７に出力する。
【００２２】
ヨーレート検出部２４、横加速度検出部２５、横すべり角検出部２６は、車両の運動状態を示す要素の値を取得する取得部として機能し、車両の運動状態を示す要素であるヨーレート、横加速度、及び横すべり角の値を取得する。
ヨーレート検出部２４は、車両１のヨーレートを検出し、検出したヨーレートを制御部２７に出力する。
【００２３】
横加速度検出部２５は、車両１の横加速度を検出し、検出した横加速度を制御部２７に出力する。なお、横加速度検出部２５は、ヨーレート検出部２４が検出したヨーレートを、車速検出部２２が検出した車速で除算することにより、横加速度を算出してもよい。
横すべり角検出部２６は、車両１の横すべり角を検出し、検出した横すべり角を制御部２７に出力する。
【００２４】
制御部２７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部２７は、ＲＡＭやＲＯＭによって構成される記憶部（不図示）に記憶されたプログラムを実行することにより、上昇制御部２７１と、検知部２７２と、下降制御部２７３として動作する。
【００２５】
上昇制御部２７１は、後前軸３が下降しており後前軸３に装着されているタイヤが接地しているとともに、車両１が停車中である場合に、圧力検出部２１が検出した圧力に基づいて後前軸３を上昇させる。具体的には、上昇制御部２７１は、後前軸３が下降している場合に、圧力検出部２１が検出した圧力に基づいて、車両１の荷重を測定する。上昇制御部２７１は、測定した荷重が予め定められている重量以下である場合、後前軸３を上昇させる制御を行うと判定する。
【００２６】
上昇制御部２７１は、後前軸３を上昇させる制御を行うと判定すると、電磁弁１２を制御することにより、エアタンク１１から第１ベローズ５にエアを供給して、第１ベローズ５を上下に伸長させるとともに、第２ベローズ６から外部にエアを排気させて、第２ベローズ６を上下に圧縮させる。これにより、アーム８の前端が降下するとともにアーム８の後端が上昇してアーム８に取り付けられている後前軸３が上昇し、図１（ｂ）に示すように、後前軸３に装着されているタイヤが浮上する。
【００２７】
検知部２７２は、後前軸３が上昇している場合に、車両１の旋回限界状態を検知する。具体的には、検知部２７２は、車速検出部２２によって検出された車速、及び操舵角検出部２３によって検出された操舵角において車両１が安定して走行可能なときの車両１の運動状態を示す要素の限界値を算出する。ここで、車両１の運転状態を示す要素は、車両１のヨーレート、横加速度、及び横すべり角である。また、限界値は、後後軸４に装着されているタイヤと路面との間に発生する横方向のタイヤ発生力が飽和するときの、ヨーレートの値、横加速度の値、及び横すべり角の値である。
【００２８】
検知部２７２は、記憶部に記憶されている車両１の力学モデルに基づいて、検出された車速及び操舵角に対応するヨーレートの限界値、横加速度の限界値、及び横すべり角の限界値を算出する。ここで、力学モデルは、車速及び操舵角に基づいてヨーレートの限界値、横加速度の限界値、及び横すべり角の限界値を算出する演算式である。
【００２９】
検知部２７２は、取得した要素の値、すなわち、検出されたヨーレート、横加速度、及び横すべり角の少なくともいずれかが、算出したヨーレートの限界値、横加速度の限界値、及び横すべり角の限界値を超えた場合に、車両１が旋回限界状態となったことを検出する。このようにすることで、車軸自動昇降装置は、検出した車速及び操舵角に対応して、ヨーレートの限界値と、横加速度の限界値と、横すべり角の限界値を算出し、これらの限界値に基づいて車両１の旋回限界状態を適切に検知することができる。
【００３０】
なお、検知部２７２は、車両１の力学モデルに基づいて、ヨーレートの限界値、横加速度の限界値、及び横すべり角の限界値を算出したが、これに限らない。例えば、車速と、操舵角と、ヨーレートの限界値と、横加速度の限界値と、横すべり角の限界値とを関連付けたテーブルを車軸自動昇降装置２０の記憶部に記憶させておき、検知部２７２が、当該テーブルを参照して、検出された車速及び操舵角に対応するヨーレートの限界値と、横加速度の限界値と、横すべり角の限界値を取得するようにしてもよい。
【００３１】
また、検知部２７２は、車両１に設けられている後前軸３が上昇している場合に限定して、旋回限界状態か否かを検知してもよい。また、検知部２７２は、車両１が走行している場合に限定して、旋回限界状態か否かを検知してもよい。また、検知部２７２は、車速検出部２２が検出した車速が所定速度以上である場合に限定して、旋回限界状態か否かを検知してもよい。このようにすることで、検知部２７２は、旋回限界状態が発生し得る場合に限定して旋回限界状態か否かを検知するので、車軸自動昇降装置２０にかかる負荷を軽減することができる。
【００３２】
また、車軸自動昇降装置２０に、複数の後軸に装着されているタイヤの特性を示す特性情報を取得する特性取得部をさらに備えておき、検知部２７２が、当該特性情報にさらに基づいて限界値を算出するようにしてもよい。このようにすることで、車軸自動昇降装置２０は、タイヤの状態を考慮して、精度良く限界値を算出することができる。これにより、車軸自動昇降装置２０は、旋回限界状態も精度良く検知することができる。
【００３３】
また、車軸自動昇降装置２０に、圧力検出部２１が検出した圧力に基づいて、車両１の荷重を測定する測定部をさらに備えておき、検知部２７２が、当該荷重に基づいて限界値を算出するようにしてもよい。このようにすることで、車軸自動昇降装置２０は、タイヤにかかる荷重を考慮して精度良く限界値を算出することができる。これにより、車軸自動昇降装置２０は、旋回限界状態も精度良く検知することができる。
【００３４】
下降制御部２７３は、後前軸３が上昇状態であり、後前軸３に装着されているタイヤが浮上している場合に、圧力検出部２１が検出した圧力に基づいて後前軸３を下降させる。下降制御部２７３は、後前軸３が上昇している場合に、圧力検出部２１が検出した圧力に基づいて、車両１の荷重を測定する。下降制御部２７３は、測定した荷重が予め設定されている設定重量を超えている場合、後前軸３を下降させる制御を行うと判定する。
【００３５】
また、下降制御部２７３は、車両１に設けられている後前軸３が上昇している場合において、検知部２７２が旋回限界状態を検知したことに応じて、後前軸３を下降させる制御を行うと判定し、後前軸３を下降させる。
【００３６】
下降制御部２７３は、後前軸３を下降させる制御を行うと判定すると、電磁弁１２を制御して、第１ベローズ５からエアを外部に排気させることにより、第１ベローズ５を上下に圧縮させるとともに、エアタンク１１から第２ベローズ６にエアを供給して第２ベローズ６を上下に伸長させる。これにより、アーム８の前端が上昇するとともにアーム８の後端が下降してアーム８に取り付けられている後前軸３が下降し、図１（ａ）に示すように、後前軸３に装着されているタイヤが接地する。また、第２ベローズ６は、後前軸３のエアサスペンションとして機能する。
【００３７】
なお、下降制御部２７３は、後前軸３が上昇しているとともに、車両１が走行中である場合において、後前軸３を下降させるか否かの制御を行うようにしてもよい。このようにすることで、下降制御部２７３は、旋回限界状態が発生する場合に限定して後前軸３を下降させるか否かの制御を行うので、車軸自動昇降装置２０にかかる負荷を軽減することができる。
【００３８】
［旋回限界状態の検出に係るフローチャート］
図３は、車軸自動昇降装置２０が、旋回限界状態を検出するときの処理の手順を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、下降制御部２７３は、後前軸３が上昇状態であるか否かを判定する。下降制御部２７３は、後前軸３が上昇状態であると判定すると、Ｓ２０に処理を移し、後前軸３が下降状態であると判定すると、Ｓ１０を再実行する。
【００４０】
続いて、下降制御部２７３は、車両１が走行中であるか否かを判定する（Ｓ２０）。下降制御部２７３は、車両１が走行中であると判定すると、Ｓ３０に処理を移し、車両１が走行していないと判定すると、Ｓ１０に処理を移す。
【００４１】
続いて、下降制御部２７３は、検知部２７２が旋回限界状態を検知したか否かを判定する。下降制御部２７３は、旋回限界状態を検知したと判定すると、Ｓ４０に処理を移して、後前軸３を下降させる。また、下降制御部２７３は、旋回限界状態を検知していないと判定すると、Ｓ１０に処理を移す。
【００４２】
［本実施形態における効果］
以上説明したように、車軸自動昇降装置２０は、車両１の旋回限界状態を検知する検知部２７２と、車両１に設けられている後前軸３が上昇している場合において、検知部２７２が旋回限界状態を検知したことに応じて、後前軸３を下降させる下降制御部２７３とを備える。これにより、車軸自動昇降装置２０は、接地するタイヤを増加させて、車両１に装着されているタイヤが発生させる横方向のタイヤ発生力を飽和しにくくし、車両１を旋回しにくくすることができる。これにより、車軸自動昇降装置２０は、空車時に車両を安定して走行させることができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態において、検知部２７２は、検出されたヨーレート、横加速度、横すべり角の少なくともいずれかが、限界値よりも所定割合低い値を超えた場合に、車両の旋回限界状態を検知するようにしてもよい。このようにすることで、検知部２７２が、車両１の旋回限界状態を検知した段階では、実際の旋回限界状態に達していないため、車両１が即座に旋回することがない。そして、車軸自動昇降装置２０は、実際の旋回限界状態に達する前に後前軸３を下降させて接地するタイヤを増加させるので、実際の旋回限界状態に達する前に車両の安定性を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４５】
１  車両
２  フレーム
３  後前軸
４  後後軸
５  第１ベローズ
６  第２ベローズ
７  第３ベローズ
８  アーム
９  ブラケット
１０  アーム
１１  エアタンク
１２  電磁弁
２０  車軸自動昇降装置
２１  圧力検出部
２２  車速検出部
２３  操舵角検出部
２４  ヨーレート検出部
２５  横加速度検出部
２６  横すべり角検出部
２７  制御部
２７１  上昇制御部
２７２  検知部
２７３  下降制御部
【図１】
0006597169.tif 000002
【図２】
0006597169.tif 000003
【図３】
0006597169.tif 000004