(57)【要約】【課題】簡単な構成で精度のよい車両の積載重量計測装置を提供する。【解決手段】複数のサスペンションシリンダ５により車体の重量を支持する車両の積載重量計測装置において、前記複数のサスペンションシリンダ５内の圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４をそれぞれ検出する複数の圧力検出手段７と、車体の前後方向の傾斜角度θを検出する傾斜角度検出手段６と、既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎを積載した走行時の前記複数の圧力検出手段７の検出圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と前記傾斜角度検出手段６の検出傾斜角度θとに基づくデータテーブルＴを予め記憶すると共に、前記複数の圧力検出手段７の検出圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と前記傾斜角度検出手段６の検出傾斜角度θと前記データテーブルＴとに基づいて積載重量Ｗｒｅａｌを算出する演算手段２０とを備えた構成とする。【選択図】        図４
2004157054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサスペンションシリンダ（５）により車体の重量を支持する車両の積載重量計測装置において、
前記複数のサスペンションシリンダ（５）内の圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）をそれぞれ検出する複数の圧力検出手段（７）と、
車体の前後方向の傾斜角度（θ）を検出する傾斜角度検出手段（６）と、
既知の積載重量（Ｗｒｅａｌｎ）を積載した走行時の前記複数の圧力検出手段（７）の検出圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）と前記傾斜角度検出手段（６）の検出傾斜角度（θ）とに基づくデータテーブル（Ｔ）を予め記憶すると共に、前記複数の圧力検出手段（７）の検出圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）と前記傾斜角度検出手段（６）の検出傾斜角度（θ）と前記データテーブル（Ｔ）とに基づいて積載重量（Ｗｒｅａｌ）を算出する演算手段（２０）と
を備えたことを特徴とする車両の積載荷重計測装置。
【請求項２】
複数のサスペンションシリンダ（５）により車体の重量を支持する車両の積載重量計測装置において、
前記複数のサスペンションシリンダ（５）内の圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）をそれぞれ検出する複数の圧力検出手段（７）と、
車体の前後方向の傾斜角度（θ）を検出する傾斜角度検出手段（６）と、
既知の積載重量（Ｗｒｅａｌｎ）の値を演算手段（２０）に入力する入力手段（２７）と、
既知の積載重量（Ｗｒｅａｌｎ）を積載した走行時の前記複数の圧力検出手段（７）の検出圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）と前記傾斜角度検出手段（６）の検出傾斜角度（θ）とに基づくデータテーブル（Ｔｇ）を作成すると共に、前記複数の圧力検出手段（７）の検出圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）と前記傾斜角度検出手段（６）の検出傾斜角度（θ）と前記データテーブル（Ｔｇ）とに基づいて積載重量（Ｗｒｅａｌ）を算出する演算手段（２０）と
を備えたことを特徴とする車両の積載荷重計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サスペンションシリンダによって車体の重量を支持するダンプトラック等の車両の積載重量を計測する積載重量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダンプトラック等のサスペンションシリンダを備えた車両は、岩石や鉱石または土砂等を運搬するために使用されるが、積載重量を正確に把握することは、過積載を防止して車両の耐久性向上に重要であるばかりでなく、生産量（仕事量）管理等の点で極めて重要である。
【０００３】
ダンプトラック等の車両の積載重量を計測する方法として、例えば４本のサスペンションシリンダに加わる力を、サスペンションシリンダ内の圧力とシリンダの受圧面積との積としてそれぞれ求め、車体の前後方向の傾斜に応じた補正を加えた後、これから４本のサスペンションシリンダに加わる力の合計値から積載時における車両重量を求める。そしてこの積載時における車両重量から空荷重量を減算して積載重量を求めている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
すなわち、各サスペンションシリンダにはトップ室の圧力Ｐｔを検出する圧力センサ及びボトム室の圧力Ｐｂを検出する圧力センサがそれぞれ設けられており、この検出値により次式の演算を行なう。
Ｋ×（Ｐｔ×Ｓｔ−Ｐｂ×Ｓｂ）
（Ｋは係数、Ｓｔはトップ室の受圧面積、Ｓｂはボトム室の受圧面積）
これにより、各サスペンションシリンダに作用する軸力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が求まる。そして、後部サスペンションシリンダの軸力Ｆ３，Ｆ４については車体の傾斜角度により補正し、補正軸力Ｆ’３，Ｆ’４とする。
計測方法は、まず、空荷状態での総重量Ｗｏ（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ’３＋Ｆ’４）を計測する。次に、積載状態での総重量Ｗｔを計測し、空荷状態での総重量Ｗｏとの差（Ｗｔ−Ｗｏ）により積載重量Ｗを求めている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−５２４４３号公報  （第２頁、第１〜２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、以下に述べるような問題点がある。
すなわち、上記計測は、車体の機械的構造のモデリングをベースとした幾何学計算式に基づく演算なので、積載物の積み方による重心位置の変化、計算に入らない車体の変形、サスペンションシリンダの摩擦抵抗等、様々な物理的な誤差が混入しやすく、計測精度が向上できない要因となっている。特にサスペンションシリンダの静止摩擦抵抗の影響は大きく、停止する際の制動の度合い（緩制動か急制動か）により、同じ重量を積載していても摩擦抵抗が作用してサスペンションシリンダの伸縮の戻り具合がばらつき、この摩擦抵抗分を含んだ圧力が検出され、これが計測量の再現性の悪さ及び計測誤差の大きな要因となっている。
サスペンションシリンダの摩擦抵抗の影響を小さくするために、走行しながら計測することも考えられるが、走行に伴い計算式に組み込まなければならないパラメータが多数増加して、計算式が非常に複雑なものとなるうえ、幾何学計算式に基づいているので、現実的な精度を得ることはできない。
【０００７】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、簡単な構成で精度のよい車両の積載重量計測装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、複数のサスペンションシリンダにより車体の重量を支持する車両の積載重量計測装置において前記複数のサスペンションシリンダ内の圧力をそれぞれ検出する複数の圧力検出手段と、車体の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、既知の積載重量を積載した走行時の前記複数の圧力検出手段の検出圧力と前記傾斜角度検出手段の検出傾斜角度とに基づくデータテーブルを予め記憶すると共に、前記複数の圧力検出手段の検出圧力と前記傾斜角度検出手段の検出傾斜角度と前記データテーブルとに基づいて積載重量を算出する演算手段とを備えた構成としている。
【０００９】
上記構成によれば、既知の重量を積載して実負荷計測したデータに基づくデータテーブルを用いて積載重量を計測しているので、積載重量を算出する複雑な幾何学計算式やこれに組み込む多数のパラメータは不要となり、簡単な構成により精度のよい計測装置が得られる。さらに、走行しながら積載重量を計測するので、従来大きな誤差要因となっていたサスペンションシリンダの摩擦抵抗の影響が非常に小さくなり、再現性及び計測精度を向上できる。
【００１０】
また、第２の発明は、複数のサスペンションシリンダにより車体の重量を支持する車両の積載重量計測装置において、前記複数のサスペンションシリンダ内の圧力をそれぞれ検出する複数の圧力検出手段と、車体の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、既知の積載重量の値を演算手段に入力する入力手段と、既知の積載重量を積載した走行時の前記複数の圧力検出手段の検出圧力と前記傾斜角度検出手段の検出傾斜角度とに基づくデータテーブルを作成すると共に、前記複数の圧力検出手段の検出圧力と前記傾斜角度検出手段の検出傾斜角度と前記データテーブルとに基づいて積載重量を算出する演算手段とを備えた構成としている。
【００１１】
上記構成によれば、既知の重量を積載して実負荷計測したデータに基づくデータテーブルを用いて積載重量を計測しているので、積載重量を算出する複雑な幾何学計算式やこれに組み込む多数のパラメータは不要となり、簡単な構成により精度のよい計測装置が得られる。さらに、走行しながら積載重量を計測するので、従来大きな誤差要因となっていたサスペンションシリンダの摩擦抵抗の影響が非常に小さくなり、再現性及び計測精度を向上できる。また、各車両が個別にデータテーブルを作成することができるので、ユーザの稼動現場においてこのデータテーブルを作成することが可能となり、特殊な稼動現場に対応した精度のよい積載荷重計測装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、ダンプトラック１の車体２と前輪３並びに車体２と後輪４とがそれぞれサスペンションシリンダ５Ａ，５Ｂ並びにサスペンションシリンダ５Ｃ，５Ｄにより支持されている。車体２には、車体の前後方向の傾斜角度θを検出する傾斜計６が取着されている。
【００１４】
図２に示すように、サスペンションシリンダ５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）は、シリンダ１１内にピストン１２を備えたロッド１３を摺動自在に嵌挿しており、ピストン１２はシリンダ１１内をトップ室１４とボトム室１５とに区分している。このトップ室１４とボトム室１５とは、チェックボール１６を備えたオリフィス１７により連通し、両室１４，１５内にはオイルが封入されると共に、ボトム室１５の上部（ロッド１３部）にはガスが封入されており、外力が作用するとシリンダ１１とロッド１３とが伸縮作動するように構成されている。各サスペンションシリンダ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのロッド１３には、ボトム室１５の圧力を検出する圧力検出器７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）が装着されている。
【００１５】
図３は、積載重量計測装置のシステムブロック図を表している。演算処理装置２０は、ＣＰＵ２１に接続されたＡ／Ｄ変換器２２を有しており、各圧力検出器７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ及び傾斜計６の電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によりデジタル信号に変換されＣＰＵ２１に与えられる。ＣＰＵ２１には、車両の積載重量を算出するための演算プログラム等の各種プログラム及び各種データが記憶されているＲＯＭ２３と、演算処理の際に各種データを記憶するＲＡＭ２４とが接続されている。また、演算処理装置２０のＣＰＵ２１には、表示装置２６及び入力装置２７が接続されている。演算処理装置２０による演算結果はこの表示装置２６に表示され、また、入力装置２７は、入力装置２７に備わる図示しないテンキー等のスイッチ操作により、各種データをＣＰＵ２１に入力可能となっている。
【００１６】
図４は、ＣＰＵ２１が行なう積載重量演算の概略を示すブロック図を表している。サスペンション総負荷演算部３１は、各圧力検出器７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄからの圧力値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を入力し、次式よりサスペンション総負荷Ｗｐを演算する。
2004157054.tif 000003
積載重量変換部３２は、サスペンション総負荷演算部３１が算出したサスペンション総負荷Ｗｐ及び傾斜計６が検出した傾斜角度θを入力しＲＡＭ２４に記憶されている変換テーブルＴに基づいて積載重量Ｗｒｅａｌを求める。
【００１７】
上述の積載重量変換部３２で用いられる変換テーブルＴは、予め作成されＲＯＭ２３に格納され演算時にＲＡＭ２４に読み込まれたもの、または予め作成されＲＡＭ２４に格納されているものであるが、この変換テーブルＴの作成方法について、図５〜７を用いて説明する。
【００１８】
図５に示すように、ダンプトラック１に既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎの積荷を積載して所定コース９を走行し、既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎにおける各サスペンション圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４及び傾斜角度θを計測する。そして、この計測を複数種類の積載重量Ｗｒｅａｌｎについて繰り返す。なお、所定コース９は、ダンプトラック１の各種稼動現場での様々な傾斜角度θをカバーできるように傾斜角度θが変化するコースである。また、既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎは、ダンプトラック１の様々な積載重量をカバーできるような複数種類の値が選定され、各計測毎にそれぞれ入力装置２７からＣＰＵ２１に入力される。
【００１９】
図６に示すように、変換テーブル作成部３３は、既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎ、傾斜角度θ及びサスペンション総負荷演算部３１で各サスペンション圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から算出されたサスペンション総負荷Ｗｐに基づいて変換テーブルＴを作成する。すなわち、図７（ａ）に示すように、既知の積載重量Ｗｒｅａｌ１，Ｗｒｅａｌ２，Ｗｒｅａｌ３，…を積載した走行時の計測に対して傾斜角度θとサスペンション総負荷Ｗｐとの関係をそれぞれ求めることにより、図７（ｂ）に示すような３次元のマップが得られ、これを変換することにより図７（ｃ）に示すように、変換テーブルＴのデータとして（所定傾斜角度θＸ，所定サスペンション総負荷ＷｐＸ）に対応する積載重量Ｗｒｅａｌの値が記憶されている変換テーブルＴが作成される。
【００２０】
上記構成による作動を説明する。
ダンプトラック１が、稼動現場において任意の重量を積載して走行する際に、演算処理装置２０は、各サスペンションシリンダ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのサスペンション圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からサスペンション総負荷Ｗｐを算出すると共に、このサスペンション総負荷Ｗｐ及び傾斜計６が検出する傾斜角度θから変換テーブルＴに基づいて積載重量Ｗｒｅａｌを求める。
この積載重量Ｗｒｅａｌは表示装置２６に表示されると共に、過積載の検出や生産量管理のデータとして用いられる。
【００２１】
上記構成による効果を説明する。
既知の重量を積載して実負荷計測したデータに基づく変換テーブルＴを用いて積載重量Ｗｒｅａｌを計測しているので、複雑な幾何学計算式やこれに組み込む多数のパラメータは不要となり、簡単な構成により精度のよい計測装置が得られる。さらに、走行しながら積載重量Ｗｒｅａｌを計測するので、従来大きな誤差要因となっていたサスペンションシリンダ５の摩擦抵抗の影響が非常に小さくなり、再現性及び計測精度を向上できる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の範囲内において変更や修正を加えても構わない。
例えば、上記実施形態においては、変換テーブルＴのデータとして積載重量Ｗｒｅａｌの値が記憶されている例にて説明したが、変換テーブルＴのデータ内容はこれに限定するものではなく、図８（ａ）に示すように、（所定傾斜角度θＸ，所定サスペンション総負荷ＷｐＸ）のときの所定サスペンション総負荷ＷｐＸを積載重量Ｗｒｅａｌに補正する補正係数ＫθＷを記憶してもよい。すなわち、既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎ＝５５ｔｏｎを積載して計測中に、傾斜角度θ＝２゜の傾斜面にてサスペンション総負荷Ｗｐ＝５０ｔｏｎが算出された場合には、ＫθＷ＝１．１（５５／５０）が変換テーブルＴの（θ，Ｗｐ）＝（２，５０）のデータとして取り込まれて変換テーブルＴが作成される。また、図８（ｂ）に示すように、（所定傾斜角度θＸ，所定サスペンション総負荷ＷｐＸ）のときの所定サスペンション総負荷ＷｐＸを積載重量Ｗｒｅａｌに補正する補正偏差ｍθＷを記憶してもよい。すなわち、既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎ＝５５ｔｏｎを積載して計測中に、傾斜角度θ＝２゜の傾斜面にてサスペンション総負荷Ｗｐ＝５０ｔｏｎが算出された場合には、ｍθＷ＝５（５５−５０）が変換テーブルＴの（θ，Ｗｐ）＝（２，５０）のデータとして取り込まれて変換テーブルＴが作成される。
【００２３】
変換テーブルＴは通常、予めメーカがダンプトラック１の機種毎に既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎによる計測を行い標準の変換テーブルＴｏとして作成し、出荷時にそのデータが当該機種の車両毎にＲＯＭ２３に格納されており、通常の稼動現場での積載重量計測に対応できる。この場合、メーカが機種の代表車両で機種の標準の変換テーブルＴｏを作成するときには、演算処理装置２０に接続可能な図示しない変換テーブル作成装置を接続し、この装置を用いて既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎの入力及びテーブル作成を行なえば、各車両の積載重量計測装置には入力装置２７及び変換テーブル作成部３３を設ける必要はない。
勿論各車両に、入力装置２７及び変換テーブル作成部３３を設けておいて、各車両が稼動現場で、変換テーブルＴを作成自在となるようにしても構わない。すなわち、ダンプトラック１に既知の積載重量Ｗｒｅａｌｎの積荷を積載して稼動現場を走行し、各サスペンション圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から算出するサスペンション総負荷Ｗｐ及び傾斜角度θを計測する。そして、この計測を複数種類の積載重量Ｗｒｅａｌｎについて繰り返し、変換テーブルＴｇを作成する。これによると、ＲＯＭ２３に予め格納された変換テーブルＴｏのデータが破損した場合に対応できるほか、特殊な稼動現場に対応して精度よく計測できる変換テーブルＴｇを得ることができる。
【００２４】
変換テーブルＴを記憶する記憶手段は、ＲＯＭ２３でもＲＡＭ２４でもよいし、演算処理装置２０に接続されるその他の外部記憶装置でも構わない。また、演算時にＲＡＭ２４に変換テーブルＴを読み込んで演算処理する例で説明したが、ＣＰＵ２１内部の図示しないレジスタに読み込んで演算処理してもよい。
【００２５】
サスペンションシリンダ５のボトム室１５の圧力を検出する圧力検出器７を設ける例で説明したが、トップ室１４側の圧力を検出する圧力検出器を設け、この検出値に応じたサスペンション総負荷に基づく変換テーブルを作成し、これにより積載重量を計測してもよい。また、サスペンションシリンダ５に、ボトム室１５用の圧力検出器７及びトップ室１４用の圧力検出器をそれぞれ設け、
Ｐｔ×Ｓｔ−Ｐｂ×Ｓｂ
（Ｐｔはトップ室の圧力、Ｐｂはボトム室の圧力、Ｓｔはトップ室の受圧面積、Ｓｂはボトム室の受圧面積）
を、各シリンダ毎に求めて合計したものをサスペンション総負荷として、テーブル作成及び積載重量計測を行なっても構わない。
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、既知の重量を積載して実負荷計測したデータに基づく変換テーブルを用いて積載重量を計測しているので、複雑な幾何学計算式やこれに組み込む多数のパラメータは不要となり、簡単な構成により精度のよい計測装置が得られる。さらに、走行しながら積載重量を計測するので、従来大きな誤差要因となっていたサスペンションシリンダの摩擦抵抗の影響が非常に小さくなり、再現性及び計測精度を向上できる。また、各車両が稼動現場で変換テーブルを作成することもできるので、特殊な稼動現場において精度のよい積載荷重計測装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するダンプトラックの概略側面図である。
【図２】サスペンションシリンダの断面図である。
【図３】本発明に係わる積載重量計測装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明に係わる積載重量演算の概略ブロック図である。
【図５】本発明に係わる変換テーブル作成時のダンプトラックの走行コースを説明する図である。
【図６】本発明に係わる変換テーブル作成時の概略ブロック図である。
【図７】本発明に係わる変換テーブル作成を説明する図である。
【図８】別態様の変換テーブルを説明する図である。
【符号の説明】
１…ダンプトラック、５…サスペンションシリンダ、６…傾斜計、７…圧力検出器、２０…演算処理装置、２１…ＣＰＵ、２３…ＲＯＭ、２４…ＲＡＭ、２６…表示装置、２７…入力装置、３１…サスペンション総負荷演算部、３２…積載重量変換部、３３…変換テーブル作成部、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…サスペンション圧、Ｔ…変換テーブル、Ｗｐ…サスペンション総負荷、Ｗｒｅａｌ…積載重量、Ｗｒｅａｌｎ…既知の積載重量、θ…傾斜角度。
【図１】
2004157054.tif 000004
【図２】
2004157054.tif 000005
【図３】
2004157054.tif 000006
【図４】
2004157054.tif 000007
【図５】
2004157054.tif 000008
【図６】
2004157054.tif 000009
【図７】
2004157054.tif 000010
【図８】
2004157054.tif 000011