(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸の支持機構とシャシとの間に介在されたエアスプリングと、このエアスプリングの空気圧を調節する手段とを備えた車高調節装置において、
前記エアスプリングの空気圧を低くしたときに前記車軸と前記シャシとの間の最小距離を制約するように配置されたロック手段と、このロック手段に加わる荷重を検出する手段とを備え、
前記エアスプリングの空気圧を調節する手段は、前記荷重を検出する手段により検出される前記荷重が所定範囲になるように前記エアスプリングの空気圧を自動調節する荷役モードを含むことを特徴とする車高調節装置。
【請求項２】
前記ロック手段は車軸の支持機構とシャシとの間の空間に挿入されるロック部材であり、そのロック部材は少なくもその一部に弾力性部材を含み、
前記ロック部材に加わる荷重を検出する手段は、前記弾力性部材の機械的な変位を検出する手段を含み、
前記エアスプリングの空気圧を調節する手段は、前記荷役モードでは前記荷重を検出する手段により検出されるその機械的な変位が所定の範囲内になるように前記エアスプリングの空気圧を調節する手段を含む
請求項１記載の車高調節装置。
【請求項３】
前記弾力性部材の機械的な変位を検出する手段は、この弾力性部材の荷重方向に生じる機械的な変位の大小二点を検出する手段を含む請求項２記載の車高調節装置。
【請求項４】
前記ロック部材は、車軸を支持するビームと前記シャシとの間に挿入される請求項２記載の車高調節装置。
【請求項５】
前記ロック部材および前記荷重を検出する手段は一体的に一つのロック装置として構成され、このロック装置を前記ビームと前記シャシとの間に挿入または離脱させる手段を備えた請求項４記載の車高調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアスプリングを備え、そのエアスプリングに供給する空気圧か車高にしたがって自動的に調節される車高調節装置に関する。本発明は、貨物自動車、被牽引車両、その他積載荷重が変動する車両に利用する。本発明は、貨物の積み下ろしを行うときに車高の変化を一時的に抑制するための装置として利用する。本発明は、最大積載重量の大きい大型貨物用車両に利用するために開発された装置であるが、広く一般車両にも利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
エアスプリングを備えた車両では、車両に搭載される貨物などの重量が変化するたびに空気圧が調節され、車高（車軸から車台までの高さ）がつねに一定範囲になるように自動的に調節制御される。しかし車高が変化してから空気圧が適正値に調節されるには相応の時間が必要であり、たとえば大きい貨物を積み込む、あるいは積み下ろすなどの作業中には一時的に車高が大きく変動することがある。とくに、フォークリフトや大型のカートなどの補助装置を利用して貨物の積み下ろし作業を行う場合には、補助装置が車台に乗り込む瞬間に車高が大きく下がり、また補助装置が車台から離れる瞬間に車高が大きく跳ね上がることがある。エアスプリングが有効に作用しているときには数秒後には車高がもとの基準値にもどるが、この一時的な変動のために車両に搭載されている貨物が荷崩れをおこすなど、現場作業者の人力によっては支えきれない事態が発生することがある。
【０００３】
エアスプリングについてのこのような不都合を回避するために、特開２００１−２１９７２４号公報（出願人: 三菱自動車、第一の公報）に開示された技術が知られている。これは、車台と車軸との間に着脱自在のロック部材を設ける構造のものである。すなわち貨物の積み下ろし作業を行うときには、そのロック部材の位置を車台と車軸の間に有効になるように変位させて、エアスプリングの空気圧を下げ、車高をそのロック部材で規制される高さまで低くしてしまうようにして使用する。そして車両が走行中にはそのロック部材は引き上げておく。この構造により積み下ろし作業を行う間は、エアスプリングを無効にして車台はこのロック部材によりスプリング作用のない状態で保持されることになる。
【０００４】
また、特開２００１−１９２２００号公報（出願人: 古河機械金属、第二の公報）、および実開平２−１１５００９号公報（出願人: 日産ティーゼル、第三の公報）には、貨物の積み下ろし作業を行う間は、エアスプリングを機械的にロックして、エアスプリングに加わる荷重が変化しても車高調節を禁止するように構成した装置も開示されている。
【０００５】
さらに本願出願人は、車両への荷役中には、エアスプリングの空気圧を細かく調節する、エアスプリングに並列的に設けられているショック・アブソーバを一時的に固定する、などの制御方法および装置について特許出願した（特開２００１−４７８３６号公報、特開２００１−８８５２６号公報、特開２００１−９７０１８号公報、第四ないし第六の公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記第一の公報に開示されている技術は、簡単な構造のものであり原理的に優れているが、最大積載重量の大きい車両では、ストッパ部材はそれ自体がかなり大きい構造物になる欠点がある。すなわち、エアスプリングの空気圧を小さくすると、このロック部材は、シャシ、荷台および搭載される最大積載量の貨物の重量の全部を支えることになり、このロック部材は十分な余裕をもつ堅固な構造のものに設計することが必要である。したがってロック部材の形状およびそれ自体の重量が大きくなり、簡単に着脱自在の構造を設計することができないことになる。
【０００７】
上記第二および第三の公報に開示されているものは、車高を一時的にロック状態にするとき、その高さを調節することはできる構造であるが、その機械構造が複雑であり、この構造により大型車両用のロック機構を設計すると、装置そのものが大型かつ重量のある構造物となってしまう。またその調節操作は簡単ではない。とくに重量物が搭載されている状態でその車台の高さを調節するには、かなり複雑な操作が必要であると考えられる。
【０００８】
さらに上記第四ないし第六の公報に開示された技術を利用することにより、積み荷の重量が変化するにしたがって車高をこまかく調節することができるし、必要ならばその変化を禁止することもできるが、これも大型車両に実施するにはロック機構の機械構造を堅固に設計する必要があり、大型車両に実施するには適当ではない。
【０００９】
貨物車両または被牽引車両に利用して車高を一時的に規制するための装置は、これを安全に利用するには加わる荷重にたいして十分な余裕をもって設計することが必要である。いずれの構造を採用するとしても、貨物の最大積載量の数倍の荷重を支持することができる構造が必要になるものと考えられる。さらに具体的には最大積載量が１０トンを越える車両では、ロック状態の荷重を後部車軸の両端で支えるとしても、このロック機構あるいはロック部材などの構造は、数十トンの荷重に耐えるように設計しなければならない。これは必然的に装置が大型化するとともに格納しておくための空間も大きくなる。しかもこのようなロック機構やロック部材は貨物の積み下ろしのときのみに利用するものであり、このように一時的に利用する装置のために車両重量を増大させ、あるいは車両の最大積載量を制約し、ひいては車両の価格が上昇することになるのは望ましいことではない。
【００１０】
本発明はこのような背景に行われたものであって、貨物車両または被牽引車両に利用して車高を一時的に規制するための装置であって、その荷重分担を小さくすることができる構造の装置を提供することを目的とする。本発明は、車高を一時的に固定するための装置の形状および重量を小型化することを目的とする。本発明は、使用に際して安全性を損なうことなく、車両の最大積載量を制約することなく、かつ経済性に優れた車高調節装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、貨物の積み下ろしなどのために、ロック手段により車高を一時的に固定した場合にも、搭載されている貨物、荷台、およびシャシなどの荷重の全部をロック手段に負担させるのではなく、荷重の一部をエアスプリングにより分担することを最大の特徴とする。貨物の積み下ろしを行う際に、車軸を支持するビームと車体との間にロック部材などを挿入する、あるいはショックアブソーバその他の機械的なロック機構を有効にするなどロック手段を有効にした状態でも、エアスプリングを走行時とは異なる低い空気圧の荷役モードで作動させ、荷重の一部をエアスプリングにより分担するように構成するものである。これにより、車高を一時的に固定させるためのロック部材やロック機構が分担する荷重が小さくなり、そのロック部材やロック機構を小形に構成することが可能になる。
【００１２】
すなわち本発明は、車軸（１）の支持機構（２）とシャシ（３）との間に介在されたエアスプリング（４）と、このエアスプリングの空気圧を調節する手段（１０）とを備えた車高調節装置において、前記エアスプリング（４）の空気圧を低くしたときに前記車軸（１）と前記シャシ（３）との間の最小距離を制約するように配置されたロック手段（５）と、このロック手段（５）に加わる荷重を検出する手段（９）とを備え、前記エアスプリングの空気圧を調節する手段（１０）は、前記荷重を検出する手段（９）により検出される前記荷重が所定範囲になるように前記エアスプリング（４）の空気圧を自動調節する荷役モードを含むことを特徴とする。
【００１３】
上記括弧内の数字はあとから説明する実施例図面の図面参照数字である。これは本発明の構成を理解しやすいように付すものであって、本発明の構成を実施例に限定して理解するためのものではない。以下の説明においても同様である。
【００１４】
この構成により、貨物の積み下ろし作業などのときにエアスプリングの空気圧を低くして、車高を下げ、車高をロック手段により維持するように操作することができる。このときに車台および積載貨物のすべての荷重をこのロック手段のみが保持するのではなく、エアスプリングをなお有効な状態に作用させて、この荷重をロック手段およびエアスプリングがともに分担して保持するように構成する。このときのエアスプリングの空気圧を調節する手段は荷役モードとなる。荷役モードでは、車高はロック手段により規制される高さになる。そしてロック手段に加わる荷重がつねに所定範囲になるように、さらに詳しくは所定値を越えないように、並列的にこの荷重を保持するエアスプリングの空気圧を自動調節する。
【００１５】
ロック手段は、車軸の支持機構とシャシとの間に介在させるロック部材とすることができる。ロック部材以外にも、上記従来例で説明したように、機械的な支持機構、ショック・アブソーバの伸縮を一時的に禁止することにより車高の変化を禁止する機構、その他も利用できる。本発明の構成では、ロック手段に加わる荷重を検出する手段を設けることが必要である。しかしこの検出する手段はかならずしも荷重の厳密な値を検出する必要はない。ロック手段に加わる荷重によりロック手段が破壊されない範囲であることを検出することができれば十分である。
【００１６】
この構成により、ロック手段が分担する荷重をきわめて小さくすることができる。ロック手段が分担する荷重を小さくするために、エアスプリングが分担する荷重を大きくしてゆくと、車高はロック手段により規制されているが、ちょうど全部の荷重をエアスプリングが分担する状態になったときには、貨物の積み下ろし作業などにより荷重に変動があるとそれに応じて車高が変化することになる。とくに、荷重が小さくなる方向に変化したときに車高が高くなる方向に変化することになる。貨物の積み下ろし作業でいちどに生じえる荷重変化の最大値（たとえば荷物をいっぱいに積んだフォークリフトが荷台に出入りするときに生じる荷重の変化分）が、その車両の最大積載量の貨物を搭載したときの荷重のｘ%であるとすると、エアスプリングが荷役モードで作動中に荷重変化により車高変化が生じないようにするには、ロック部材に上記ｘ%に相当する荷重を加えておくように制御すればよいことになる。
【００１７】
前記ロック手段は車軸（１）の支持機構（さらに具体的には車軸を支持するビーム（２））とシャシとの間の空間に挿入されるロック部材（５）とすることができる。そして、そのロック部材（５）は少なくもその一部に弾力性部材（例、ラバー部材）を含み、この前記ロック部材に加わる荷重を検出する手段（９）は、前記弾力性部材の機械的な変位を検出する手段とすることができる。さらに前記エアスプリングの空気圧を調節する手段（１０）は、前記荷役モードでは、前記荷重を検出する手段（９）により検出されるその機械的な変位が所定の範囲内になるように前記エアスプリングの空気圧を調節する手段を含む構成とすることができる。
【００１８】
前記弾力性部材の機械的な変位を検出する手段は、この弾力性部材の荷重方向に生じる機械的な変位を必ずしも連続的に検出する必要はなく、最大値および最小値の二点を検出する構成とすることができる。
【００１９】
前記ロック部材（５）および前記荷重を検出する手段（９）は一体的に一つのロック装置（６）として構成され、このロック装置（６）を前記ビームと前記シャシとの間に挿入または離脱させる手段（７）を備えた構成とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施例図面を利用してさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置の構造を説明するための側面図である。貨物車両の最後軸の左側面図である。一点鎖線で示す円は車輪外形である。
【００２１】
車軸１はビーム２により支持され、このビーム２とシャシ３との間にはエアスプリング４が介在する。車両の走行中に路面の凹凸にしたがって車軸１に生じる振動は、このエアスプリング４が吸収し振動がシャシ３に直接に伝わらないように構成されている。シャシ３と車軸１との距離は車高センサ１２により検出され、車高がつねに一定範囲にあるようにエアスプリング４の空気圧が調節される。このエアスプリング４の空気圧を調節する自動制御系はよく知られている装置であるから、ここでは詳しい説明は省略する。さらにエアスプリング４と機械的に並列にショック・アブソーバ８が連結されて、空気圧の変化によりエアスプリング４に振動が生じても、これが長く持続することがないように振動エネルギが吸収される。
【００２２】
何らかの事情によりエアスプリング４の空気圧が消滅すると、車高が低くなり、車軸１を支持するビーム２はシャシ３に当接することになる。ビーム２が直接にシャシ３に当接しないように、シャシ３にはストッパ部材１５が設けられている。この構造もよく知られた構造である。この装置では、このストッパ部材１５より高さの大きいロック部材５を設け、貨物の積み下ろし作業をするときにはストッパ部材１５に代えてこのロック部材５を利用して車高を一定値に固定することができる。すなわち、ストッパ部材１５およびロック部材５は一つのロック装置６に装着され、このロック装置６はモータ・ユニット７により図１に示す矢印の方向に移動できるように構成される。通常の走行状態では、ちょうど図１に示すようにストッパ部材１５が車軸１の真上にあり、貨物の積み下ろしを行うときには、ロック部材５が車軸の真上に位置するように移動される。この移動制御は、図外に設けられ、前記モータ・ユニット７に供給する電源電流の開閉およびその極性を変更するためのスイッチ操作により行われる。このスイッチ操作についてはあとから制御フローチャートの中で詳しく説明する。
【００２３】
貨物の積み下ろしを行うときには、このロック装置６の位置を操作により、ロック部材５が車軸１の真上にあるように変更される。そしてエアスプリング４の空気圧を小さくする。これは空気圧系を操作することにより行う。そうすると車高は低くなり、車軸１を支持するビーム２はロック部材５に当接する位置で固定されることになる。この空気圧の操作制御についてもあとから制御フローチャートの中で詳しく説明する。
【００２４】
本発明の装置は、このロック部材５が弾力性のある材料により構成される。一例としてラバー部材により構成される。さらに本発明のロック部材５にはその変位を検出する手段として、荷重センサ９が設けられている。さらに本発明の特徴は、エアスプリング４の空気圧を低くしロック部材５がビーム２とシャシ３との間に作用して、車高がさらに低くなることがないようにした状態で、なおエアスプリング４の空気圧を維持するところにある。すなわち荷重のすべてがロック部材５に加わるのではなく、荷重をロック部材５とエアスプリング４とで分担して支持するように制御する。このような構成によりロック部材５が、この車両のシャシ、荷台、および積み荷のすべての荷重を負担するのではなく、そのすべての荷重の一部を負担することができるようになる。これによりロック部材５を小型軽量化することができる。ロック部材５と荷重を分担して保持しているエアスプリング４の制御モードを荷役モードという。
【００２５】
さらにこれを具体例で説明すると、最大積載量１１トンの貨物車両について、最大積載量まで搭載された貨物と車台とを加えた荷重総量が１６トンであったとする。これを左右の車輪で分担すると片側の車輪が８トンを分担することになる。エアスプリング４の空気圧を実質的に零にしてしまうと、この８トン全部がロック手段に加わることになる。したがって、この８トンにかりに３倍の安全係数を乗じて、ロック部材の荷重耐量は２４トン以上になるように設計しなければならない。
【００２６】
これに対して本発明の装置では、荷重総量が問題になるのではなく、この車両でいちどに生じる荷重変化の最大値が問題になる。かりに荷重変化の最大値、たとえば荷物を保持しこの車両の荷台に出入りするフォークリフトの全重量が１トンであるとすると、荷役モードでは、ロック部材５には１トンをわずかに越える程度の荷重を加えた状態で利用することができることになる。すなわち、フォークリフトが荷台を離脱して急に１トンの荷重が減少しても、これはロック部材５が分担していた荷重が減少するだけであり、車高にはほとんど変化が生じない。フォークリフトが荷台に入り急に１トンの荷重が増大しても、ロック部材５の変位はわずかであり車高には変化がほとんど生じない。したがって、かりに上と同様に３倍の安全係数を採用してもロック手段の荷重耐量は３トンでよいことになる。すなわち、本発明の装置を利用することにより、ロック部材の荷重耐量を従来の設計に比べてきわめて小さくすることができるから、ロック部材を小型軽量の材料で構成することができることになる。
【００２７】
ロック部材５は弾力性のある部材を含み、その荷重を検出することができるように構成する。ラバー部材は一つの例であり、ばね材料を含むように構成することもできる。そして本発明のロック部材は荷重が加わることによりこの弾力性のある部材に生じる変位を検出する手段が必要である。この変位を検出する手段は、ロック部材５の変位を必ずしも連続的に検出することは必要ではなく、加わる荷重が小さく変位がほとんど生じていない状態と、荷重が大きくなりその変位が最大になった状態との２点について、その変位を検出することができれば足りる。
【００２８】
図２にその構造の一例を示す。ロック部材５は、比較的硬質のラバー部材５１に薄い鋼板５２を介して厚い鋼板５３が取り付けられ、ラバー部材５１の底部はロック装置６に取り付けられる。厚い鋼板５３がビーム２に当接し矢印で示すように荷重が加わると、ラバー部材５１が圧縮変形する。この変形はこの薄い鋼板５２とロック装置６との間に設けられた荷重センサ９により検出される。この荷重センサ９は、ロック装置６と薄い鋼板５２との間の距離を検出するものであり、探針がスプリング作用により薄い鋼板５２の裏面に当接している。そしてこの探針がほとんど伸び切って荷重がほとんど零であるとき、およびラバー部材５１が最大に変形しこの探針が押し込まれたときの２点の位置を検出することができる。この２点の位置を検出する検出出力は電気信号として取りだされる。
【００２９】
図３はこの制御系のブロック構成図である。エアサスペンションＥＣＵ１０は従来から設けられている車高センサ１２の検出出力にしたがって、車高が一定になるようにエアスプリング４に供給する空気圧を調節制御するプログラム制御回路である。この制御出力はエアバルブ制御リレー１７に供給される。このエアサスペンションＥＣＵ１０の構成およびその制御動作、ならびにエアバルブ制御リレー１７については、エアスプリングの制御装置としてよく知られているのでここでは詳しい説明は省略する。本発明の装置では、このエアサスペンションＥＣＵ１０に付加ソフトウエアを装備して、荷物の積み下ろし時にもエアスプリング４の空気圧を別の制御モードで調節制御するように構成される。このときの制御モードは荷役モードである。
【００３０】
図４に本発明の特徴である荷役モードにおける制御フローチャートを示す。車速センサ１８の出力により車速が零であるときに、作動スイッチ１６が操作されると、制御モードが荷役モードとなり、荷役モードが開始される。車速が零であることを確認してロック装置６の位置が変更制御される。これはモータ・ユニット７に設けられたロック装置位置センサ１１の出力を監視しながら、ロック装置位置制御リレー１９に制御電流を送出することにより行われる。このロック装置位置制御リレー１９によりモータ・ユニット７に供給される電流およびその極性が制御される。
【００３１】
ロック部材５が車軸の真上に位置するようになると、さらに作動スイッチ１６がオン状態であれば、エアスプリング４の空気圧を小さくするようにエアバルブ制御リレー１７を制御し車高を低くする。さらにエアスプリング４の空気圧を低くして車高を低くするように制御すると、本発明のロック部材５に荷重が加わるようになる。ロック部材５のラバー部材の部分が変位して、荷重センサ９の出力を取込みながら、荷重センサ９がちょうど上限と下限の間になるように、エアスプリング４の空気圧を加減する。
【００３２】
この状態で貨物の積み下ろし作業を行う。貨物の積み下ろし作業が進行すると、車両の荷台に積載された貨物の荷重が増大または減少する。それに応じて、ロック部材５のラバー部材が縮小しまたは増大する。そのたびに荷重センサ９が上限と下限との間になるように、エアスプリング４の空気圧が調節制御される。エアスプリング４の空気圧を増大するとエアスプリング４が分担する荷重が大きくなる。エアスプリング４の空気圧を減少させるとエアスプリング４が分担する荷重が小さくなる。このようにして、エアスプリング４が相応の荷重をつねに分担し、ロック部材５に過大な荷重が加わることがないようにエアスプリング４の空気圧が調節制御される。
【００３３】
貨物の積み下ろし作業が終了すると、作動スイッチ１６をオフにすることにより、荷役モードは終了し、エアスプリング４の空気圧は車高センサ１２の検出出力にしたがって、走行に適する車高に変更される。これによりロック部材５に加わる荷重はなくなる。そしてロック装置６は走行に適する格納位置に移動する。
【００３４】
上記実施例は車軸と車台との間にロック部材を挟み込むように構成されたロック手段について説明したが、ロック手段はロック部材に限るものでなく、車高の変化を一時的に固定するほかの手段についても本発明を実施することができる。たとえば、ショック・アブソーバの変位を一時的に固定することにより車高の変化を固定する手段についても、荷重の変化により生じるその小さい変位を検出して、エアスプリングの空気圧を制御するように構成して本発明を実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、貨物車両または被牽引車両に利用して車高を一時的に規制するための装置であって、その荷重分担を小さくすることができる構造の装置を提供することができる。本発明により、車高を一時的に固定するための装置の形状および重量を小型化することができる。本発明の装置は、使用に際して安全性を損なうことなく、車両の最大積載量を制約することなく、かつ経済性に優れた車高調節装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置の構造図。
【図２】本発明施例装置に利用するロック部材の構造図。
【図３】本発明実施例装置の制御系ブロック構成図。
【図４】本発明施例装置の要部制御フローチャート。
【符号の説明】
１  車軸
２  ビーム
３  シャシ
４  エアスプリング
５  ロック部材
６  ロック装置
７  モータ・ユニット
８  ショック・アブソーバ
９  荷重センサ
１０  エアサスペンションＥＣＵ
１１  ロック装置位置センサ
１２  車高センサ
１５  ストッパ部材
１６  作動スイッチ
１７  エアバルブ制御リレー
１８  車速センサ
１９  ロック装置位置制御リレー
５１  ラバー部材
５２  薄い鋼板
５３  厚い鋼板
【図１】
0003884303.tif 000002
【図２】
0003884303.tif 000003
【図３】
0003884303.tif 000004
【図４】
0003884303.tif 000005