(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側フレームと該車体側フレーム上に搭載されるタンクの間の車体前部および後部に配置される車載重量計量装置としてロードセルを備え、
該ロードセルのうち、少なくとも１つは、軸状弾性体の軸線方向の中央に荷重負荷部を備えると共に両側に支持部を備え、該荷重負荷部と支持部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、該起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設するとともに、前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉の平底平面部を構成し、前記凹部の底面の中心位置に歪みゲージを取り付けている軸状ピン型のロードセルとし、
前記各ロードセルの歪みゲージはホイートストンブリッジ回路を構成するように接続すると共に、歪み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設け、該軸状ピン型のロードセルは軸線方向に摺動可能で且つ回転可能に軸受を介して前記車体側フレームに取り付けられることを特徴とする車載重量計量装置。
【請求項２】
前記複数のロードセルは、前記軸状ピン型のロードセルと、平板型のロードセルとからなり、
前記平板型のロードセルは、略長方形状の薄板の中央部に前記タンクと面接触する荷重負荷部を備えると共に両側に支持部を備え、該荷重負荷部と支持部の間に歪みゲージを取り付けた起歪部を備え、
前記平板型のロードセルは前記軸状ピン型のロードセルの軸線方向と直交方向に摺動可能な構成としている請求項１に記載の車載重量計量装置。
【請求項３】
前記複数のロードセルは全て前記軸状ピン型のロードセルからなり、一部のロードセルの軸線方向は車長方向とすると共に、他のロードセルの軸線方向は車長方向と直交方向としている請求項１または請求項２に記載の車載重量計量装置。
【請求項４】
前記軸状ピン型のロードセルは、前記荷重負荷部あるいは／ および前記支持部を樽型として、前記軸受の内周面に点接触させ、かつ、軸状弾性体の長さ方向の一端と前記軸受との間に係止片等を介在させて、軸状弾性体の軸方向および回転方向を規制している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車載重量計量装置。
【請求項５】
前記タンクの後端が前記車体側フレームにヒンジ結合されたダンプ車に装着され、 前記軸状ピン型のロードセルを前記ヒンジ部に回転軸として組み込んでいる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車載重量計量装置。
【請求項６】
前記軸状ピン型のロードセルは車体後部の左右両側に２個配置される一方、車体前部では中央部に１個或いは左右両側に２個の前記平板型のロードセルあるいは前記軸状ピン型のロードセルが配置され、車体後部のロードセルと車体前部のロードセルの摺動方向を直交方向としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車載重量計量装置。
【請求項７】
前記軸線方向を同一方向として配置した軸状ピン型のロードセルの間に、車体側フレームとタンクとに固定した移動方向規制手段を介在させている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車載重量計量装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車載重量計量装置を備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載重量計量装置および該車載重量計量装置を備えた車両に関し、詳しくは、給水・散水車、タンクローリー車、バキュームカー、塵芥収集車などの車両、特に、ダンプ車に搭載されたタンク（タンクや荷台等）に収容される積載物（回収物）の重量を車両に組み込まれたロードセルを用いて精度良く計測するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バキュームカーや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、ロードセルを用いた車両重量計量装置を車両に搭載して積載物重量を測定する装置が提供されている。
例えば、特開２００１−７４５４０号公報（特許文献１）の車両用荷重検出器は、図１６に示すように、車体１上面に台座３を載置し、該台座３上に片持ち支持でロードセル２を取り付け、かつ、ロードセル２を保護するフレキシャ４がフレーム３より立設している。
特開２００４−２９９８４７号公報（特許文献２）の計量装置は、図１７に示すように、特許文献１と同様に、車体（シャシー）１にビーム型のロードセル２を台座２ａ上に片持ち状態で搭載し、自由端側に荷重が負荷される構成とされている。
【０００４】
特許文献１、２のように、ロードセルを片持ち支持し、自由端に荷重が負荷される構成とすると、台座部３、２ａに大きな曲げモーメントが作用する。そのため、台座部は十分な強度を持った構造にする必要があり、その結果、小型化および軽量化に限界がある。
かつ、台座部は余り強度を有しない車体（シャシー）上に取り付けられるため、該台座部の強度が不足すると、シャシーへの集中荷重によりシャシーに損傷を与える危険性がある。
さらに、台座部を強固にするため厚くすると車高が高くなる。また、特許文献１のようにフレキシャ４を設けると車高が高くなる。車高が高くなると走行道路上の規制に注意を払う必要があると共に、車両の重心が高くなり安定性や操作性の面で問題が生じる。また、塵芥収集車では、車高が高くなると積込作業性が悪くなる問題が生じるため、一般的に車高を低くしたい要望があり、この要望に特許文献１、２は応えることができない。
【０００５】
また、特許文献２では、複数のロードセル２の軸方向を交差させて配置し、ロードセル２の軸方向と直交する方向への移動を規制している。
しかしながら、ロードセル２は片持ち支持であるため、これを実現するにはロードセル自体を相当強固に作成する必要があると共に、前記したように、台座部を強固な構造とする必要があり、その場合には前記した車高及び重量増大の問題が生じる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７４５４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９９８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、ロードセルを片持ち支持で車体に搭載せずに、ロードセルを安定した状態で車体に支持し、それによって、車体への集中荷重の影響を小さくすると共に、車高や重量の増大を抑制し、かつ、精度の良い計量ができる車載重量計量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】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、車体側フレームと該車体側フレーム上に搭載されるタンクの間の車体前部および後部に配置される車載重量計量装置としてロードセルを備え、
該ロードセルのうち、少なくとも１つは、軸状弾性体の軸線方向の中央に荷重負荷部を備えると共に両側に支持部を備え、該荷重負荷部と支持部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、該起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設するとともに、前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉の平底平面部を構成し、前記凹部の底面の中心位置に歪みゲージを取り付けている軸状ピン型のロードセルとし、
前記各ロードセルの歪みゲージはホイートストンブリッジ回路を構成するように接続すると共に、歪み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設け、該軸状ピン型のロードセルは軸線方向に摺動可能で且つ回転可能に軸受を介して前記車体側フレームに取り付けられることを特徴とする車載重量計量装置を提供している。
【０００９】
前記ロードセルが取り付けられる車体側フレームは車体シャシーのメインフレームあるいは該メインフレーム上のサブフレームからなる。前記のように、ロードセルとして、前記軸状ピン型のロードセルを用いて計量を行うと、歪みゲージの接着箇所が軸状弾性体の軸直角方向から対向して凹設した凹部の底面で、中心軸線に対向した両側に位置し、接着箇所が曲げモーメントの影響を受けにくい構造となっているため高精度の計量が可能である。
【００１０】
前記軸状ピン型のロードセルは、その両側の支持部を車体フレーム側に軸受けを介して支承し、中央の荷重負荷部はタンク側の軸受けで支承している。
あるいは、両側の支持部はタンク側に軸受を介して支承する一方、中央の荷重負荷部を軸受を介して車体フレーム側で支承している。
いずれも場合も、起歪部には剪断歪みを生じさせる構成としている。
このように軸状ピン型のロードセルは前記従来例の特許文献１、２で提案された片持ち支持でなく、両側の支持部で車体フレーム側あるいはタンク側で安定支持するため、車体フレーム（シャシー）に応力集中を発生させず、シャシーに損傷が生じることを確実に防止できる。
かつ、ロードセルを片持ち支持ではなく、安定支持するため、車体のメインフレーム（主桁）または主桁上に固定しているサブフレームに、ロードセルの取付基板の厚さを大として補強する必要がなく、主桁あるいはサブフレームから突設した軸受でロードセルを支持することができる。よって、厚い台座を設けた場合に生じる車高の増加、重量の増加を防止することができる。
【００１１】
さらに、ロードセルとして軸状ピン型のロードセルを用い、該ロードセルを、その軸状弾性体の軸線方向の移動可能で回転可能に軸受を介して構成とすることで、ロードセルに水平方向の力がかかるとロードセルが摺動するので、車体側フレーム（主桁或いはサブフレーム）とタンクの熱膨張差や、組み込み誤差によるタンクと車体側フレームの水平方向のずれによってロードセルにかかる内力を減少し、計量の精度を向上させることができる。
さらに、ロードセルの荷重負荷部に対して軸状弾性体を回転可能に支承しているため、車体側フレームの変形によってロードセルにかかる曲げモーメントを減少でき、この点からも計量誤差を抑制できる。
さらにまた、取付誤差の許容が大きいため、組み込みが容易となる。
【００１２】
なお、タンク側の軸受と車体フレーム側の軸受の側面が接触すると摩擦の影響で計量誤差が生じるので、タンク側の軸受と車体フレームム側の軸受の側面の間には、１〜３ｍｍの隙間を設けることが望ましく、接触した場合に備え、グリース等の給脂を行い摩擦力を減少させることが望ましい。
【００１３】
また、前記軸状ピン型のロードセルは、前記荷重負荷部あるいは／および前記支持部を樽型として、前記軸受の内周面に軸線方向において点接触させてもよい。即ち、円柱状の軸状弾性体の両側の支持部と中央の荷重負荷部に樽型の膨出部を設けて、荷重負荷部には点接触で荷重が負荷される構成としても良い。該構成とすると、ロードセルの車両への組み込み時のミスアライメントによる曲げモーメントの影響を減少することができる。
なお、両側の支持部には樽型の膨出部を設ける一方、中央の荷重負荷部の外周面はフラットとし軸線方向において線接触で荷重が負荷される構成としてもよい。
【００１４】
さらに、前記軸状ピン型のロードセルは、車両への組み込みアライメントを調節した後、その軸状弾性体の長さ方向の一端と前記軸受との間に係止片あるいは抜け止板等を溶接等により介在させて、軸状弾性体の軸方向の移動方向を一方側に規制し、かつ、回転角度を規制あるいは回転不可としてもよい。
【００１５】
車両に設置する前記複数のロードセルとして、前記軸状ピン型のロードセルと、平板型のロードセルとを併用して用いても良い。
前記平板型のロードセルは、略長方形状の薄板の中央部に前記タンクと面接触する荷重負荷部を備えると共に両側に支持部を備え、該荷重負荷部と支持部の間に歪ゲージを取り付けた起歪部を備えている。
前記平板型のロードセルは前記軸状ピン型のロードセルの軸線方向と直交方向に摺動可能に設置することが好ましい。この摺動構造としては、例えば、ロードセルの両側支持部の下端と車体側フレームとの間にゴムまたはエラストマー等の弾性板を挟みこみ、該弾性板を介して車体側フレームに対して摺動可能としている。
【００１６】
前記軸状ピン型のロードセルと平板型のロードセルとを併用する代わりに、前記複数のロードセルは全て前記軸状ピン型のロードセルとし、一部のロードセルの軸線方向は車長方向とすると共に、他のロードセルの軸線方向は車長方向と直交方向としても良い。
例えば、車体後部の左右両側、車体前部の左右両側に配置してもよい。さらには、車体の左右の主桁上あるいは主桁上のサブフレーム上に車体後部から前部にかけて、車長方向に複数のロードセルを配置してもよい。
【００１７】
複数のロードセルの配置関係は、例えば、前記軸状ピン型のロードセルは車体後部の左右両側に２個配置する一方、車体前部では左右の主桁間に装架した車幅方向のフレームの中央部に１個のロードセルを配置してもよい。或いは、左右の主桁側に夫々ロードセルを配置してもよい。この前部側に配置するロードセルは平板型のロードセルでも良いし、軸状ピン型のロードセルでもよい。これら車体前部側に配置するロードセルは車体後部のロードセルの摺動方向を直交方向に摺動可能なロードセルとしていることが好ましい。
其の際、車体後部側の軸状ピン型のロードセルは軸線方向を車長方向と直交方向とし、車体前部側のロードセルは車長方向に摺動可能な構成とすることが好ましい。
【００１８】
前記タンクの後端が前記車体側フレームにヒンジ結合されたダンプ車に装着される場合には、前記軸状ピン型のロードセルは前記ヒンジ部に回転軸として組み込み、該ロードセルの両側の支持部をタンク側の軸受で支承する一方、荷重負荷部を車体側フレーム側の軸受で支承することが好ましい。
前記構成とすると、ダンプ車の既存のヒンジピンに代えて、軸状ピン型ロードセルを組み込んでいるので車高の増加を防止することができ、サブフレームや車体シャシーを補強する必要が無いので、車体重量の増加を抑えることができる。
【００１９】
本発明では、前記のように、車体前部および後部においてロードセルを車体シャシー主桁またはサブフレームに摺動可能に設置しているため、設置時の取付誤差、温度によって生じるタンクと車体との膨張率の違いによって起きるタンクと車体シャシーのずれ、およびタンクの積荷によって起こる車体シャシーの変形等の影響がより小さくなり、より高精度に計量することができる。
しかしながら、ロードセルの軸状弾性体の摺動を所要範囲に規制するため、隣接する前後のロードセル間、左右方向のロードセル間には移動規制手段を配置することが好ましい。
【００２０】
即ち、軸線方向を同一方向として配置した軸状ピン型のロードセルの間に、車体側フレームとタンクとに固定した移動方向規制手段を介在させている。
具体的には、左右の車体シャシーの後部と前部とに軸状ピン型ロードセルを軸線方向を車長方向として配置した場合に、これらロードセルの間に、タンクと車体フレームとの間にターンバックル等からなる前記移動規制手段を配置している。
【００２１】
また、前記軸状ピン型のロードセルを車体後部の左右２ケ所に配置し、該ロードセルの軸線方向は車長方向と直交方向として、左右方向に移動可とし、これらの左右のロードセル間の中央部に、車体側フレームとタンクとの間にチェックロッドを配置している。
其の際、左右のロードセルの軸状弾性体の車幅方向で外側に軸受との間に前記係止片あるいは抜け止板等を溶接等により取り付けて、ロードセルと軸受の間の移動を規制する一方、互いに近接する内方の移動規制を前記チェックロッドに軸状弾性端の他端面が当接することでタンクと車体フレームとの間の移動を規制することが好ましい。
【００２２】
本発明で用いる前記各ロードセルの歪みゲージはホイートストンブリッジ回路を構成するように接続されると共に、歪み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。
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、シャシー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。
【００２３】
第二の発明として、前記構成の車載重量計量装置を備えた車両を提供している。
該車両としては、給水・散水車、タンクローリー車、バキュームカー、塵芥収集車等が挙げられ、特に、タンクが車体フレームに水平状態で搭載されると共にタンクの前部が上昇されて傾斜状態となるダンプ車に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
前述したように、本発明の車載重量計量装置によれば、使用するロードセルとして、軸状ピン型のロードセルを用い、その軸状弾性体を軸受に対して軸線方向に容易に摺動できるため、タンクと車体の熱膨張差および組込誤差によるタンクと車体の位置ずれによってロードセルにかかる応力が減少し、計量の精度を向上させることができる。かつ、取付誤差の許容が大きいため、組み込みが容易となる。
さらに、前記軸状弾性体を軸受に回転可能に支承しているため、車体側フレームの変形によってロードセルにかかる曲げモーメントを減少でき、この点からも計量誤差を抑制できる。
【００２５】
さらに、ロードセルを片持ち支持ではなく、両側の支持部を安定支持するため、車体のメインフレーム（主桁）または主桁上に固定しているサブフレームに、厚さを大として補強を兼ねた台座を設ける必要はない。よって、厚さを大とした台座を設けた場合に生じる車高の増加、重量の増加を防止することができ、その分、タンクに多くの荷物を積むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、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８は、本発明の第１実施形態の車載重量計量装置を備えた車両を示す。
図１に示すように、車両１０は、運転席キャビン１１後部の一部を含め前後方向に延びた長い車体シャシー１２を備え、該車体シャシー１２上にタンク１３を搭載している。車体シャシー１２の前方下側部に左右一対の前輪１４、車体シャシー１２の後方下側部に左右一対の後輪１５が配設さている。車体シャシー１２は主桁（メインフレーム）１２ａ上にサブフレーム１２ｂを固定した構造となっている。
【００２７】
本実施形態では、車両後部側では、サブフレーム１２ｂの後部の左右両側とタンク１３との間に２個の軸状ピン型ロードセル２０（２０Ａ、２０Ｂ）を配置する一方、車両前部側では、主桁１２ａ上で幅方向に装架したサブフレーム１２ｂの幅方向中央とタンク１３との間には長方形の薄板からなる平板型ロードセル３０を配置している。２個の軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂの軸線方向は車長方向と直交方向としている。
即ち、車両後部の左右の２個の軸状ピン型ロードセル２０と、車両前部の中央に１個の平板型ロードセル３０との３個のロードセルを重量計量器として配置している。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、軸状ピン型ロードセル２０は、略円柱状の軸状弾性体２１の軸方向の中央を荷重負荷部２１ａとし、軸方向の両側を支持部２１ｂ、２１ｃとし、支持部２１ｂと荷重負荷部２１ａの間および支持部２１ｃと荷重負荷部２１ａの間にそれぞれに剪断歪みが発生する起歪部２１ｄ、２１ｅを設けている。
【００２９】
起歪部２１ｄ、２１ｅには、図中前後両側には軸直角方向の凹部２１ｈを対向して凹設し、これら凹部２１ｈの底面の間で且つ軸状弾性体２１の軸線に沿った中心部に薄肉の平底平面部２１ｉを残している。凹部２１ｈの底面のほぼ中心位置にせん断歪検出用の歪ゲージＳＧを接着している。
起歪部２１ｄ、２１ｅの直径は軸状弾性体２１の支持部２１ｂ、２１ｃの直径よりも小さくしている。
【００３０】
軸状弾性体２１の内部には軸方向に向かって連結穴２１ｊを設け、連結穴２１ｊに歪ゲージＳＧのリード線を挿通し、該リード線を軸状弾性体２１の一端から信号出力ケーブル２６として引き出している。なお、歪みゲージＳＧの接続構成については後述する。
【００３１】
前記中央の荷重負荷部２１ａは外周面には台円錐形状の膨出部２１ａ−１を設けて最大外径とする一方、両側の支持部２１ｂ、２１ｃは大きな曲率の樽状の膨出部２１ｂ−１、２１ｃ−１を設けているが、その外径は荷重負荷部の膨出部２１ａ−１の外径とほぼ等しくしている。
【００３２】
前記軸状弾性体２１は図３（Ｂ）に示すように、支持板２２より立設した左右一対の軸受２３により支持部２１ｂ、２１ｃを支承する一方、荷重負荷部２１ａは軸受２４で支承しており、該軸受２４は支持板２２とは別体であり、その上端面がタンク１３の底壁下面が当接してタンク１３の支持面となる。
軸状弾性体２１は、軸受２３、２４の中央貫通穴を一致させた状態で挿通して組みつけている。これら軸受２３、２４により軸状弾性体２１を回転可能に支承している。
【００３３】
前記軸状弾性体２１の支持部２１ｃの先端より、歪みゲージＳＧからの検出データを出力する信号出力ケーブル２６を埋設しているケーブル引出金具２１ｆを突出させている。他端側の支持部２１ｂの先端には平板状の係止片２５を取り付ける断面略矩形状の抜け止め部２１ｇを突出させている。
【００３４】
図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、係止片２５は抜け止め部２１ｇと支持部２１ｂの間に介設している。詳しくは、抜け止め部２１ｇの側面に係止片２５が係止する凹部２１ｇ−１を設け、係止片２５の一部を凹部２１ｇ−１に係止した状態で、軸受２３にボルトＢで固定している。軸状弾性体２１を軸受２３、２４に貫通して、位置調節した後、係止片２５を取り付けることで、軸状弾性体２１が軸受２３から抜け落ちるのを防止し、かつ、支持部２１ｂ側への移動を阻止している。
また、図８に示す様に、略矩形状穴を持つ抜け止板２５’を軸受２３に溶接し、割りピン等の抜け止ピンを使用して同等の機能を持たせてもよい。
【００３５】
軸受２３の貫通穴の内径Ｄ１は、支持部２１ｂ、２１ｃの外径Ｄ２より僅かに大きくしている。前記設定とすることで、軸状弾性体２１を係止片２５により回転やずれを防止しつつ、軸受２３の若干の傾きに対してもフレキシブルな接合が可能な構造としている。
【００３６】
車両の前部側で車幅方向の中央に配置する前記平板型ロードセル３０は、図２（ｃ）および図６に示す構成からなる。
該ロードセル３０はサブフレーム１２ｂ上に配置して幅方向の両側をサブフレーム１２ｂより突出させ、主桁１２ａとサブフレーム１２ｂおよびロードセル３０の両側を図２（Ｃ）で示すようにボルトＢで固定し、あるいは図６に示すようにＵボルトＢ’で挟み込んで固定している。なお、図６は主桁１２ａに平板型ロードセル３０を取り付けた実施例を示している。
【００３７】
該平板型ロードセル３０は略長方形状の薄板３１の長さ方向の中央にタンク１３の下面と面接触する平板状の荷重負荷部３１ａ備える  と共に両側に支持部３１ｂ、３１ｃを備え、荷重負荷部３１ａと支持部３１ｂ、３１ｃの間に夫々貫通穴３１ｄ−１、３１ｅ−１を設けた剪断歪みを発生する起歪部３１ｄ、３１ｅを設けている。前記貫通穴３１ｄ−１、３１ｅ−１の内周面に歪みゲージＳＧを装着している。
支持部３１ｂ、３１ｃの下面と主桁１２ａまたはサブフレーム１２ｂとの間にゴムまたはエラストマー等の弾力のある弾性体３３を挟み込んでいる。該弾性体３３によりある程度は摺動可能として設置誤差や熱膨張を吸収できるようにしている。
なお、図６では、図２（ｃ）に示す荷重負荷部３１ａの上面から突出させる荷重受部３４を省略している。該荷重受部３４はタンク１３側の荷重負荷金具３２と面接触しているだけで、固定されておらず、どの方向にもスライド自在で摺動可能としている。  
【００３８】
前記軸状ピン型のロードセル２０は、前記したように、軸状弾性体２１の軸方向中心位置に対して左右対称に設ける起歪部２１ｄ、２１ｅの各一対の凹部２１ｈ（合計４個の凹部）の底面には、図５（Ａ）に示すように、起歪部２１ｄの凹部２１ｈに２個の歪ゲージＳＧ１とＳＧ２（裏面側の凹部ではＳＧ１’とＳＧ２’）、起歪部２１ｅの凹部２１ｈに２個の歪ゲージＳＧ３とＳＧ４（裏面側の凹部ではＳＧ３’とＳＧ４’）を取り付けている。よって、１個の軸状弾性体２１には合計８個の歪ゲージＳＧを備え、これらの歪みゲージＳＧを図５（Ｂ）に示すように、ホイートストンブリッジ回路１００を構成するように接続している。
軸状弾性体２１の内部には軸方向に向かって連結穴２１ｊが設けられ、連結穴２１ｊには歪ゲージＳＧのリード線が挿通され、軸状弾性体２１の一端から信号出力ケーブル２６として引き出している。
【００３９】
前記１つの軸状ピン型のロードセル２０のホイートストンブリッジ回路１００の出力部に可変抵抗Ｒを設けて、取付角度や固定方法の違いによる歪ゲージＳＧの抵抗変化を調整し偏置誤差を減少させ、精度よく計量することができるようにしている。
図５（Ｂ）に示すように、２本の軸状弾性体２１からの出力信号の並列和算により、２つの信号が加算して荷重信号を出力しており、歪みゲージＳＧの出力を並列和算する回路の前段に前記可変抵抗Ｒを設けている。
【００４０】
前記軸状ピン型ロードセル２１の場合、図７に示すように、起歪部２１ｄ（２１ｅ）の軸中心付近で、垂直分力Ｆｖによる剪断歪みを検出しており、水平分力Ｆｈによる剪断歪をほとんど検出しない構成としている。また、起歪部２１ｄ（２１ｅ）の各凹部２１ｈに接着された各歪ゲージＳＧの歪によって生じる抵抗変化は、起歪部２１ｄ（２１ｅ）の対称性によりホイートストンブリッジ回路で出力変化を相殺するように働き、垂直分力Ｆｖによるせん断歪を検出している。
【００４１】
平板型ロードセル３０も同様に、起歪部３１ｄ、３１ｅの貫通穴の内周面に夫々４つの歪ゲージを取り付け、１個の平板型ロードセル３０において、図５（Ｂ）に示すホイートストンブリッジ回路と同一構成のホイートストンブリッジ回路を構成している。
【００４２】
前記構成からなる車載重量計量装置を備えた車両では、車両後部の左右両側の２つの軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂと、車両前部中央の１つの平板型ロードセル３０でタンク１３の荷重を支え、タンク１３の荷重は軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂから出力された荷重と平板型ロードセル３０から出力された荷重を加算したものとなる。
【００４３】
本発明では、後部の左右両側に配置する軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂを車長方向は固定し、車長方向と直交方向は摺動可能である一方、前部の平板型ロードセル３０を車長方向に摺動可能としているので、タンク１３と主桁１２の熱膨張差や組み込み誤差によるタンク１３と主桁１２の車幅方向および車長方向のずれを吸収でき、ロードセル２０、３０にかかる内力を減少でき、高精度にタンク１３の荷重を計量することができる。
【００４４】
また、軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂおよび平板型ロードセル２０は、その両側の支持部を車両側フレームに固定するため、安定性がよい。よって、従来例の特許文献１、２のような片持ち支持の場合には厚さを大とした高強度の台座が必要であったが、本実施形態では厚さを大とした台座は必要なく、単にロードセルを予め配置している支持板を設けるだけでよい。この支持板は前記台座よりも厚さを薄くでき、その分、車高が高くなるのを防ぐことができると共に重量増加を抑制できる。かつ、ロードセルを取り付けるために主桁１２を補強する必要がないので、主桁１２の重量が増加せずに、タンク１３に多くの荷物を積むことができる。
さらに、軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂを軸受２４に対して軸状弾性体２１をある程度は回転可能の軸承結合しているため、サブフレーム１２ｂや主桁１２ａの変形によってロードセルにかかる曲げモーメントを減少でき、計量誤差を改善することができる。
【００４５】
図８に軸状ピン型ロードセル２０の軸状弾性体２１の第１変形例を示す。該ロードセル２０では、軸状弾性体２１の荷重負荷部２１ａおよび支持部２１ｂ、２１ｃの外形をいずれも樽型にしている。このように、荷重負荷部２１ａも樽型にすることで、軸状弾性体２１のフレキシブル性をより高めることができ、取り付け時のミスアライメントによる曲げモーメントの影響を減少することができる。
【００４６】
図９は軸状弾性体２１の第２変形例を示す。起歪部２１ｄ’（２１ｅ’）に、軸状弾性体２１の両端から軸方向に円形断面を削孔して設け、円形断面穴２１ｈ’の内壁に歪みゲージＳＧを接着し、円形断面穴２１ｈ’を蓋２１ｋ’で塞ぐ構成としている。
具体的には、軸状弾性体２１の両端から軸方向に円形断面の穴加工を行い、支持部２１ｂ’（２１ｃ’）と荷重負荷部２１ａの間に薄肉の起歪部２１ｄ’（２１ｅ’）を設け、円形断面穴２１ｈ’の内壁で互いに対向するように水平部位に２つの歪ゲージＳＧが接着している。
上記変形例では、円形断面穴２１ｈ’の内壁に歪ゲージＳＧを湾曲させて貼り付けているため、軸状弾性体２１の径を小さくしても同形状の歪ゲージＳＧを貼り付けることができるため、軸状ピン型ロードセル２０自体を小型化できコスト削減にもつながる。
【００４７】
図１０および図１１は本発明の第２実施形態を示す。
第２実施形態では、主桁１２の前部および後部の左右とタンク１３との間に計４個の軸状ピン型ロードセル２０Ａ〜２０Ｄを設置している。車両後部の２個の軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂは軸線方向を車長方向と直角としている一方、前部の軸状ピン型ロードセル２０Ｃ、２０Ｄの軸線方向は車長方向としている。
【００４８】
本実施形態に係る軸状ピン型ロードセル２０は、軸受２３に対して抜け止めの係止片２５で軸方向の動きを規制している。また、軸状弾性体２１を軸受２３、２４に挿通しているだけなので、軸受２４に対して軸状弾性体２１は軸方向に摺動可能である。
【００４９】
上記構成とすることで、後部の軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂでタンク１３と主桁１２を車長方向に固定し、前部の軸状ピン型ロードセル２０Ｃ、２０Ｄが車長方向に摺動するので、第１実施形態同様、タンク１３と主桁１２の熱膨張差や組み込み誤差によるタンク１３と主桁１２の車長方向のずれを吸収し、ロードセルにかかる水平方向の内力が減少し、タンク１３の荷重を高精度に計量することができる。
【００５０】
図１２は本発明の第３実施形態を示し、主桁１２の後部の左右とタンク１３との間に２個の軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂを設置し、主桁１２上の前部の左右には平板型ロードセル３０Ａ、３０Ｂを配置している。後部の２個の軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂの軸線方向は車長方向と直交方向とし、タンク１３と主桁１２を車長方向に固定している。一方、前部の平板型ロードセル３０Ａ、３０Ｂは車長方向に摺動可能としている。第３実施形態も第２実施形態と作用効果は同一であるので省略する。
【００５１】
図１３および図１４は本発明の第４実施形態を示し、ダンプ車両４０を対象としている。該ダンプ車両４０では、タンク１３を油圧シリンダ４２により車両後端のヒンジピン４１を支点として傾動させている。
該ダンプ車４０では、左右のヒンジピン４１として軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂを組み込んでいる。
なお、油圧シリンダ４２によってタンク１３に作用する力は計量の零点変化を生じる原因となるので、計量時には油圧シリンダ４２の油圧をできるだけ開放する油圧制御を行い、荷重測定への影響を小さくしている。
一方、車両前部では、左右のサブフレーム１２ｂ上の平板型ロードセル３０Ａ、３０Ｂを車長方向に摺動可能に取り付けている。
【００５２】
図１４（Ｂ）に示すように、車体後部の左右に配置する軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂでは、軸状弾性体２１の両側の支持部２１ｂ、２１ｃをタンク１３の下面から突設した軸受２４’、２４’で夫々支承する一方、中央の荷重負荷部２１ａの軸受２３’は主桁１２のサブフレーム１２ｂに設けた貫通穴１２ｂ−１に摺動可能且つ回転可能に挿通して支承している。
前記軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂでは車幅方向の外側の支持部２１ｂと軸受２４’の間に係止片２５を取り付けて、軸状弾性体２１が軸受２４’に対して左右に移動しないようにしている。
【００５３】
前記左右のロードセル２０Ａと２０Ｂとの間には、互いに近接する車幅方向の移動を規制する移動規制手段５０をタンク１３と主桁１２との間に設けている。
移動規制手段５０はタンク１３の下面の車幅方向の中心に取り付けた支持部５１の下端に左右両側へ突出するチェックロッド５２、５３を取り付け、これらチェックロッド５２、５３の先端は球面としている。一方、主桁１２より一対のストッパ５４、５５を突設し、タンク１３と主桁１２との位置ずれが発生した場合に、ストッパ５４をチェックロッド５２の先端と点接触させ、あるいはストッパ５５がチェックロッド５３の先端と点接触させている。また、チェックロッド５２、５３の中心軸は、軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂの軸と同一軸となる様に配置している。
該構成とすることで、タンク１３と主桁１２が相対的に水平方向に位置ずれを起こすことを防いでいる。また、チェックロッド５２、５３の先端を球面としているため転がり摩擦が生じるが、計量に及ぼす影響はほとんど無視できるほど小さくできる利点がある。
【００５４】
本実施形態のダンプ車両では、既存のヒンジピン４１として軸状ピン型ロードセル２０Ａ、２０Ｂを組み込んでいるため、車高の増加を防止することができる。かつ、ロードセル２０Ａ、２０Ｂの軸状弾性体２１の支持部をタンク側の軸受で支承しているため、サブフレーム１２ｂや主桁１２ａに過度の負荷がかからず、よって、車体シャシーを補強する必要が無いため、車体重量の増加を抑えることができる。
【００５５】
図１５は本発明の第５実施形態を示す。
本実施形態では、使用するロードセルを全て軸状ピン型ロードセルとしている。
具体的には、左右両側の主桁１２の前部および後部の４カ所にタンク１３との間に軸状ピン型ロードセル２０Ａ〜２０Ｄを設置している。
これら軸状ピン型ロードセル２０Ａ〜２０Ｄは軸線方向を車長方向と同一としており、前後のロードセル２０Ａと２０Ｃ、２０Ｂと２０Ｄ間には、それぞれ車長方向への移動規制手段５０’を２個直列に設置している。
該移動規制手段５０’は、前後方向の一方にタンク１３の下面から突設した軸受６０で支承する軸６１と、他方に主桁１２の上面から突設した軸受６２で支承する軸６３を設けている。これらの軸６１と６３の軸線方向は車長方向と直交方向としている。かつ、軸６１と６３にターンバックル６５、６６の軸の両端を連結している。
【００５６】
軸状ピン型ロードセル２０Ａ〜２０Ｄは全て軸線方向を車長方向しているため、タンク１３と主桁１２は車長方向に相対移動可能となるが、移動規制手段５０’により車長方向の移動は規制でき、かつ、直交する車幅方向への移動も規制できる。その結果、タンクと主桁の組付誤差や熱膨張による位置ずれを吸収できると共に、過度の相対移動を移動規制手段５０’で抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の車載重量計量装置は、給水・散水車、タンクローリー車、バキュームカー、塵芥収集車などの車両に好適に採用できると共に、積載物が積み込まれる荷台を備えた車両にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態の車両を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２】図１に係る車両を示し、（Ａ）は軸状ピン型ロードセルおよび平板型ロードセルの拡大平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】図１に係る軸状ピン型ロードセルを示し、（Ａ）は軸状弾性体の斜視図であり（Ｂ）は軸状ピン型ロードセルの要部斜視図である。
【図４】図１に係る軸状ピン型ロードセルを示し、（Ａ）は車長方向から見た起歪部の拡大図であり、（Ｂ）はＡ方向から見た起歪部の拡大側面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は歪ゲージの回路構成図である。
【図６】平板型ロードセルの斜視図である。
【図７】起歪部への荷重の負荷状況である。
【図８】軸状弾性体の第１変形例を示す図である。
【図９】軸状弾性体の第２変形例を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る車両を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１１】第２実施形態の軸状ピン型ロードセルの拡大平面図である。
【図１２】第３実施形態に係る車両を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１３】第４実施形態に係るダンプ車両を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１４】第４実施形態の車両を示し、（Ａ）は軸状ピン型ロードセルおよび板状薄型ロードセルの拡大正面図であり、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図１５】第５実施形態に係る車両を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１６】従来例を示す図である。
【図１７】他の従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  車両
１２  車体シャシー
１２ａ  主桁
１２ｂ  サブフレーム
１３  タンク
２０Ａ〜２０Ｄ  軸状ピン型ロードセル
２１  軸状弾性体
２１ａ  荷重負荷部
２１ｂ、２１ｃ  支持部
２１ｄ、２１ｅ  起歪部
２３、２４  軸受
２５  係止片
３０  平板型ロードセル
４０  タンク車両
４１  ヒンジピン
【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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【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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【図１７】
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