(57)【要約】  【課題】  コスト高を抑制しつつ、外乱による影響を受けにくいセンサを取り付けることにより、車輪ごとに設置してある緩衝部材の長さに基づいて積載重量を検出することができる積載重量検出装置及び該装置を備えた車両を提供する。  【解決手段】  複数の車輪と、車輪に加わる荷重に応じて緩衝部材の長さが変動する懸架装置とを備えた車両の積載重量を検出する積載重量検出装置において、緩衝部材は、作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により内筒から作動液を空気室へ誘導するオリフィスと、空気室内に配置してあるサーミスタとを有し、サーミスタに係る電気量に基づいて緩衝部材毎の長さの変動量を検出し、緩衝部材毎の長さの変動量に基づいて車輪毎の荷重を推算し、推算した荷重に基づいて積載重量を算出し、算出した積載重量が所定値より大きい場合、その旨を外部へ出力する。【選択図】      図７
2007010512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車輪と、車輪に加わる荷重に応じて緩衝部材の長さが変動する懸架装置とを備えた車両の積載重量を検出する積載重量検出装置において、
前記緩衝部材は、
作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により前記内筒から作動液を前記空気室へ誘導するオリフィスと、前記空気室内に配置してあるサーミスタとを有し、
前記サーミスタに係る電気量に基づいて前記緩衝部材毎の長さの変動量を検出する検出手段と、
検出した前記緩衝部材毎の長さの変動量に基づいて前記車輪毎の荷重を推算する荷重推算手段と、
推算した荷重に基づいて積載重量を算出する積載重量算出手段と、
算出した積載重量が所定値より大きいか否かを判断する判断手段と、
該判断手段で所定より大きいと判断した場合、その旨を外部へ出力する出力手段と
を備えることを特徴とする積載重量検出装置。
【請求項２】
前記荷重推算手段で推算した前記車輪毎の荷重の差を算出する手段と、
算出した荷重の差が所定値より大きいか否かを判断する手段と、
該手段で所定値より大きいと判断した場合、その旨を外部へ出力する出力手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の積載重量検出装置。
【請求項３】
前記サーミスタは、作動液に浸る度合が大きくなるほど抵抗値が大きくなる特性を有することを特徴とする請求項１又は２記載の積載重量検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積載重量検出装置を備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の積載重量を車輪ごとに加わる荷重に基づいて検出することができる積載重量検出装置、及び該装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の電子制御が進展するに伴い、車両へ積載する荷物の積載重量を検知して、作業者へ警報通知することにより、安全な車両輸送を促す積載重量検知システムが多々開発されている。例えば特許文献１では、トラックが過積載であることを検知した場合に最高速度を制限することができる装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、サスペンションシリンダの伸長室内の圧力を検出する圧力センサを備え、圧力センサの検出値に基づいて積載重量を算出し、算出した積載重量が所定値より大きい場合に過積載であると判断し、変速機のシフト操舵を制御するコントロールバルブを閉じ、高いギヤへシフトすることができないようにしてある。
【０００４】
現在では、多種多様な方式の圧力センサが開発されている。例えば、圧電式の圧力センサ、ピエゾ式の圧力センサ、半導体静電容量式の圧力センサ、ロードセル式の圧力センサ等である。
【特許文献１】特開平５−２２１２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、いずれの方式の圧力センサも比較的高価であり、すべての車両の車輪毎に配設することは、製造コストの観点から困難であるという問題点があった。コスト上の問題を解決すべく、例えばコイルバネの長さの変動を検知する磁気式変位センサ、超音波式変位センサ等の比較的安価なセンサを用いて積載重量を検出する方法も開発されている。しかし、このようなセンサは、車両の車輪近傍に配設することから、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱によりセンサに障害が発生する等の影響を受けやすい。したがって、センサ部分のカバー、保護容器等の保護用具を備えることが必要となり、コスト低減効果が半減するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コスト高を抑制しつつ、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱による影響を受けにくいセンサを取り付けることにより、車輪ごとに設置してある緩衝部材の長さの変動に基づいて積載重量を検出することができる積載重量検出装置、及び該装置を備えた車両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】
【０００７】
上記目的を達成するために第１発明に係る積載重量検出装置は、複数の車輪と、車輪に加わる荷重に応じて緩衝部材の長さが変動する懸架装置とを備えた車両の積載重量を検出する積載重量検出装置において、前記緩衝部材は、作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により前記内筒から作動液を前記空気室へ誘導するオリフィスと、前記空気室内に配置してあるサーミスタとを有し、前記サーミスタに係る電気量に基づいて前記緩衝部材毎の長さの変動量を検出する検出手段と、検出した前記緩衝部材毎の長さの変動量に基づいて前記車輪毎の荷重を推算する荷重推算手段と、推算した荷重に基づいて積載重量を算出する積載重量算出手段と、算出した積載重量が所定値より大きいか否かを判断する判断手段と、該判断手段で所定より大きいと判断した場合、その旨を外部へ出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２発明に係る積載重量検出装置は、第１発明において、前記荷重推算手段で推算した前記車輪毎の荷重の差を算出する手段と、算出した荷重の差が所定値より大きいか否かを判断する手段と、該手段で所定値より大きいと判断した場合、その旨を外部へ出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３発明に係る積載重量検出装置は、第１又は第２発明において、前記サーミスタは、作動液に浸る度合が大きくなるほど抵抗値が大きくなる特性を有することを特徴とする。
【００１０】
また、第４発明に係る車両は、第１乃至第３発明のいずれかの積載重量検出装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
第１発明では、作動液を充填した内筒と、該内筒との間に空気室を形成する外筒と、該内筒に対して移動可能なピストンと、該ピストンの移動により内筒から作動液を空気室へ誘導するオリフィスと、空気室内に配置してあるサーミスタとを有する緩衝部材を備えており、サーミスタに係る電気量、例えば電流値に基づいて緩衝部材毎の長さの変動量を検出する。検出した緩衝部材毎の長さの変動量に基づいて車輪毎に加わる荷重を推算し、推算した荷重に基づいて積載重量を算出する。算出した積載重量が所定値、例えば車両の法定積載重量、最大積載重量等より大きい場合には、その旨を外部へ出力する。これにより、車輪毎にかかっている荷重を推算することで、車両の積載重量が例えば法定積載重量、最大積載重量等を超えているか否かを判断することができ、センサ部分の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱によりセンサに障害が発生する等の影響を受けない。したがって、センサからの検出値の信頼度が高く、複雑な構成によるコスト高を回避しつつ、積載重量を精度良く算出することができる。また、算出した積載重量に基づいて車両が過積載であると判断した場合には、安全な走行を確保するために、その旨を示す警報をスピーカ、表示装置等へ出力することが可能となる。
【００１２】
第２発明では、荷重推算手段で推算した車輪毎の荷重の差を算出し、算出した荷重の差が所定値より大きい場合には、その旨を外部へ出力する。これにより、例えば前後の車輪に加わる荷重の差が過大である場合には、過積載でないにもかかわらず、車輪がホイールハウスと接触する等によりバーストするおそれ、左右の車輪に加わる荷重の差が過大である場合には、過積載でないにもかかわらず、車両が旋回時に転倒するおそれ等の存在を検出することができ、安全な走行を確保するために、その旨を示す警報をスピーカ、表示装置等へ出力することが可能となる。
【００１３】
第３発明では、サーミスタは、作動液に浸る度合が大きくなるほど抵抗値が大きくなる特性を有する。これにより、ピストンに荷重が加わり、サーミスタがオリフィスから流れ出た作動液に浸る度合が大きくなるほど、電気抵抗値が増大し、電流値が減少する。したがって、ピストンに加わる荷重、すなわち車輪にかかっている荷重を略リアルタイム的に推算することができ、車両の積載重量を確実に検出することができ、過積載、又は偏った積載状態である旨を出力することにより配車の変更、積載状態の変更等を促すことで安全な走行状態を確保することが可能となる。
【００１４】
第４発明では、上述したような積載重量検出装置を備えることにより、車両の安全な走行状態を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明によれば、車輪毎にかかっている荷重を推算することで、車両の積載重量が例えば法定積載重量、最大積載重量等を超えているか否かを判断することができ、センサ部分の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱によりセンサに障害が発生する等の影響を受けない。したがって、センサからの検出値の信頼度が高く、複雑な構成によるコスト高を回避しつつ、積載重量を精度良く算出することができる。また、算出した積載重量に基づいて車両が過積載であると判断した場合には、安全な走行を確保するために、その旨を示す警報をスピーカ、表示装置等へ出力することが可能となる。
【００１６】
第２発明によれば、例えば前後の車輪に加わる荷重の差が過大である場合には、過積載でないにもかかわらず、車輪がホイールハウスと接触する等によりバーストするおそれ、左右の車輪に加わる荷重の差が過大である場合には、過積載でないにもかかわらず、車両が旋回時に転倒するおそれ等の存在を検出することができ、安全な走行を確保するために、その旨を示す警報をスピーカ、表示装置等へ出力することが可能となる。
【００１７】
第３発明によれば、ピストンに荷重が加わり、サーミスタがオリフィスから流れ出た作動液に浸る度合が大きくなるほど、電気抵抗値が増大し、電流値が減少する。したがって、ピストンに加わる荷重、すなわち車輪にかかっている荷重を略リアルタイム的に推算することができ、車両の積載重量を確実に検出することができ、過積載、又は偏った積載状態である旨を出力することにより配車の変更、積載状態の変更等を促すことで安全な走行状態を確保することが可能となる。
【００１８】
第４発明によれば、上述したような積載重量検出装置を備えることにより、車両の安全な走行状態を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る積載重量検出装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る積載重量検出装置は、車両の車輪１毎に設置してある緩衝部材２により、車輪１へ加わる荷重、例えば路面からの荷重を緩衝する。緩衝部材２は、伸縮度合に応じて出力される電流値を検出する電流検出回路３に接続されており、電流検出回路３で検出した電流値は車載ＬＡＮ６を介して演算装置５へ送信される。さらに演算装置５は、車載ＬＡＮ６を介して、他の演算装置５と接続されており、種々のデータを送受信する。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態に係る積載重量検出装置の緩衝部材２の構成を示す斜視図である。図２に示すように、本実施の形態に係る積載重量検出装置の緩衝部材２は、略円筒形状のカバー２１の内部に、一体としてカバー２１と相互に移動可能な外筒２２及び内筒２３を備えている。内筒２３の内部は作動液（例えば作動油）２５で充填してあり、外筒２２及び内筒２３の間に配設してある空気室２４との間で作動液２５を出し入れする弁機能を有するオリフィス２６を備えている。
【００２２】
作動液２５、カバー２１内に設けてあるロッド２７の先端部に配設してあるピストン２８が押し下がることにより、オリフィス２６を押し下げ、空気室２４内へと流れ込む。すなわち、空気室２４は、オリフィス２６を介して押し出された作動液２５のリザーバとなっている。図３及び図４は、ピストン２８の位置と作動油２５の状態との関係を示す部分断面図である。図３はピストン２８を押し下げた場合の、図４はピストン２８を引き上げた場合の、それぞれの場合の作動油２５の空気室２４内への流入状態を示している。
【００２３】
図３に示すように、ピストン２８を押し下げた場合、ピストン２８自体に配設してあるオリフィス２９を介して、ピストン２８が下方へ移動した後の空間へ作動液２５が流入し、ピストン２８は荷重を緩衝しつつ円滑に移動することができる。また、内筒２３に配設してあるオリフィス２６を介して、作動液２５の一部が空気室２４へ流入する。したがって、空気室２４内の作動液２５の液位が上昇する。
【００２４】
図４に示すように、ピストン２８を引き上げた場合、ピストン２８自体に配設してあるオリフィス２９を介して、ピストン２８が上方へ移動した後の空間に流入していた作動液２５が内筒２３へと流入し、ピストン２８は荷重を緩衝しつつ円滑に移動することができる。また、内筒２３に配設してあるオリフィス２６を介して、空気室２４内の作動液２５が内筒２３へと流入する。したがって、空気室２４内の作動液２５の液位が下降する。
【００２５】
空気室２４内には、上下動する作動液２５の液位を検出するためのサーミスタ３０が設けてある。サーミスタ３０は、作動液２５に浸漬する表面積が大きくなるほど周囲の温度が低下し、抵抗値が大きくなる。したがって、サーミスタ３０に一定の電圧を印加している場合、負荷抵抗に流れる電流値の変動に応じて液位を推定することができる。
【００２６】
また、緩衝部材２は外筒２２及び内筒２３で保護されており、特段の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱により検出値に異常が生じるおそれがない。したがって、検出した作動液２５の液位の検出精度を一定水準に維持することが容易である。
【００２７】
図５は、サーミスタ３０の配設状態を模式的に示す図である。ピストン２８の上下動に応じて作動液２５の液位が上下動し、サーミスタ３０が作動液２５に浸漬される液位が変動する。電流検出回路３は、一定電圧Ｖを負荷抵抗Ｒに印加し、負荷抵抗Ｒに流れる電流Ｉを検出する。サーミスタ３０は、ピストン２８が押し下げられた場合、作動液２５の液位が増加し、作動液２５に浸漬する表面積が増加する。作動液２５に浸漬される表面積が増加するにつれてサーミスタ３０の周囲の温度が低下し、サーミスタ３０の電気抵抗値が増加する。したがって、負荷抵抗Ｒに流れる電流Ｉが減少する。逆に、ピストン２８が引き上げられた場合、作動液２５の液位が減少し、作動液２５に浸漬される表面積が減少する。作動液２５に浸漬される表面積が減少するにつれてサーミスタ３０の周囲の温度が上がり、サーミスタ３０の電気抵抗値が減少する。したがって、負荷抵抗Ｒに流れる電流Ｉが増加する。
【００２８】
サーミスタ３０の抵抗値Ｒは、サーミスタ定数をＢ、温度Ｔ０での抵抗値をＲ０とした場合、（数１）に従って変動する。
【００２９】
【数１】
2007010512.tif 000003
【００３０】
印加される電圧をＶとした場合、電流値をＩとすると抵抗値ＲはＲ＝Ｖ／Ｉであることから、（数２）によりサーミスタ３０の温度Ｔを求めることができる。
【００３１】
【数２】
2007010512.tif 000004
【００３２】
したがって、液位ｈは、温度Ｔ０での液位ｈ０を基準に、（数３）で示す実験値として求めることができる。なお、Ｋ１は経験値に基づく定数である。
【００３３】
【数３】
2007010512.tif 000005
【００３４】
液位ｈが求まることにより、演算装置５は、車輪１に加わる荷重を推算する。
【００３５】
図６は、本発明の実施の形態に係る演算装置５の概略構成を示すブロック図である。演算装置５は、少なくとも、ＭＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、車載ＬＡＮ６と接続する通信インタフェース５４、及び上述したハードウェアを接続する内部バス５５で構成する。
【００３６】
ＭＰＵ５１は、内部バス５５を介して演算装置５の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ５２に記憶されている処理プログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。
【００３７】
ＲＯＭ５２は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、電流検出回路３で取得した電圧又は電流の変化量に基づいて、緩衝部材２の長さの変動量を算出するプログラム、算出した緩衝部材２の長さの変動量に基づいて、各車輪１に加わる荷重を算出するプログラム、算出した荷重に基づいて、車両の積載重量を算出するプログラム、及び算出した車両の積載重量が過大であるか否かを判断するプログラム等を記憶してある。
【００３８】
ＲＡＭ５３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。通信インタフェース５４は、内部バス５５に接続されており、車載ＬＡＮ６に接続されることにより、処理に必要とされるデータを送受信する。
【００３９】
図７は、本発明の実施の形態に係る積載重量検出装置の演算装置５のＭＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。演算装置５のＭＰＵ５１は、車輪１毎に電流検出回路３から負荷抵抗に流れる電流値Ｉを取得し（ステップＳ７０１）、（数２）及び（数３）に従って液位ｈを算出する（ステップＳ７０２）。
【００４０】
ＭＰＵ５１は、算出した液位ｈをキー情報として、例えば事前にＲＡＭ５３に液位ｈと荷重Ｆとの関係を荷重テーブルとして記憶しておき、記憶してある荷重テーブルを参照することにより車輪毎に加わる荷重Ｆｉ（ｉは車輪の数）を推算する（ステップＳ７０３）。ＭＰＵ５１は、推算した車輪毎に加わる荷重Ｆｉに基づいて積載重量ｍを算出する（ステップＳ７０４）。
【００４１】
すなわち、車両がｎ輪車（ｎは自然数）である場合、車輪１毎に加わる荷重をＦｉ（ｉは自然数、ｉ≦ｎ）としたとき、車両総重量Ｍは（数４）で求めることができる。したがって、積載重量ｍは、車両総重量Ｍから車両重量Ｍ０を減算することにより求めることができる。なお、車両が四輪車（ｎ＝４）である場合、ｉ＝１は左前輪を、ｉ＝２は右前輪を、ｉ＝３は左後輪を、ｉ＝４は右後輪を、それぞれ示すものとする。
【００４２】
【数４】
2007010512.tif 000006
【００４３】
ＭＰＵ５１は、算出した積載重量ｍが所定値、例えば法定積載重量、最大積載重量等より大きいか否かを判断する（ステップＳ７０５）。ＭＰＵ５１が、積載重量ｍが所定値より大きいと判断した場合（ステップＳ７０５：ＹＥＳ）、ＭＰＵ５１は、過積載であると判断し、クラクションの動作を制御するＥＣＵへ鳴動指示信号を送出する（ステップＳ７０６）。鳴動指示信号を受け付けたＥＣＵの指示によりクラクションが鳴動し、過積載に係る車両の荷物の一部を他の車両へ積み替える等の処理を促し、車両の安全な運行を促進する。
【００４４】
なお、過積載である旨を出力する方法は、クラクションの鳴動に限定されるものではなく、例えば表示手段に警告メッセージを表示しても良い。また、より積極的に過積載による走行を回避すべく、エンジン、モータ等の車両の駆動源に対して、駆動を停止する停止信号を送出することにより、車両が走行することができないようにする方法であっても良い。
【００４５】
ＭＰＵ５１が、積載重量ｍが所定値以下であると判断した場合（ステップＳ７０５：ＮＯ）、ＭＰＵ５１は、検出した車輪に加わる荷重の差の最大値を算出する（ステップＳ７０７）。ＭＰＵ５１は、算出した車輪に加わる荷重の差の最大値が所定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ７０８）。
【００４６】
ＭＰＵ５１が、車輪に加わる荷重の差の最大値が所定値より大きいと判断した場合（ステップＳ７０８：ＹＥＳ）、ＭＰＵ５１は、積載されている荷物が偏った積み方になっているものと判断し、クラクションの動作を制御するＥＣＵへ鳴動指示信号を送出する（ステップＳ７０６）。鳴動指示信号を受け付けたＥＣＵの指示によりクラクションが鳴動し、積荷の積み方を均等に調整することを促す。これにより、過積載でない場合であっても、積荷の偏在による旋回時の横滑り現象、横転事故の発生等を未然に防止することが可能となる。あるいは積荷の偏在に係る車両の荷物の一部を他の車両へ積み替える等の処理を促し、車両の安全な運行を促進する。
【００４７】
ＭＰＵ５１が、車輪に加わる荷重の差の最大値が所定値以下であると判断した場合（ステップＳ７０８：ＮＯ）、ＭＰＵ５１は、例えば法定積載重量、最大積載重量等を超えず、荷物が均等に積載されているものと判断し、ステップＳ７０１へ戻る。
【００４８】
以上のように本実施の形態によれば、車輪毎にかかっている荷重を推算することで、車両の積載重量が例えば法定積載重量、最大積載重量等を超えているか否かを判断することができ、センサ部分の保護用具を必要とすることなく、路面から跳ね上げられた泥、小石等の異物の衝突等の外乱によりセンサに障害が発生する等の影響を受けない。したがって、センサからの検出値の信頼度が高く、複雑な構成によるコスト高を回避しつつ、積載重量を精度良く算出することができる。
【００４９】
また、例えば前後の車輪に加わる荷重の差が過大である場合には、過積載でないにもかかわらず、車輪がホイールハウスと接触する等によりバーストするおそれ、左右の車輪に加わる荷重の差が過大である場合には、過積載でないにもかかわらず、車両が旋回時に転倒するおそれ等の存在を検出することができ、安全な走行を確保するための警報を出力することが可能となる。
【００５０】
なお、サーミスタ３０は、作動液２５に浸漬する表面積が大きくなるほど周囲の温度が低下し、抵抗値が小さくなる特性を有していても良い。この場合、サーミスタ３０に一定の電圧を印加している場合、負荷抵抗に流れる電流値が所定値より大きくなった場合に、積載重量が大きいものと判断することで、上述した効果と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る積載重量検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る積載重量検出装置の緩衝部材の構成を示す斜視図である。
【図３】ピストンを押し下げた場合の作動油の空気室内への流入状態を示す図である。
【図４】ピストンを引き上げた場合の作動油の空気室内への流入状態を示す図である。
【図５】サーミスタの配設状態を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る演算装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る積載重量検出装置の演算装置のＭＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１  車輪
２  緩衝部材
３  電流検出回路
５  演算装置
６  車載ＬＡＮ
２１  カバー
２２  外筒
２３  内筒
２４  空気室
２５  作動液
２６、２９  オリフィス
２８  ピストン
３０  サーミスタ
５１  ＭＰＵ
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  通信インタフェース
５５  内部バス
【図１】
2007010512.tif 000007
【図２】
2007010512.tif 000008
【図３】
2007010512.tif 000009
【図４】
2007010512.tif 000010
【図５】
2007010512.tif 000011
【図６】
2007010512.tif 000012
【図７】
2007010512.tif 000013