JP2005059749A

JP2005059749A - 車輪止め装置

Info

Publication number: JP2005059749A
Application number: JP2003293246A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Imamura; 祐一今村
Original assignee: MISUZU MACH KK
Current assignee: MISUZU MACH KK
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】路面が固い場合にも車輪に大きな停止力を付与することができる車輪止め装置を提供する。
【解決手続】車輪止め装置１は、作業車等の車２の車輪３を止めるために路面上に置かれて使用される装置であり、車輪３が乗せられる底面材５、軸６、受け部材７、を有する。軸６は、Ｙ方向に底面材５の上方で底面材５に近い低い高さＨ₁の位置で、底面材５にブラケット６１で支持されている。受け部材７は、リング７２を介して軸６に回転可能に取り付けられた側板７１を備えていて、車輪３が当たるように形成された車輪受け面７３と路面４に当たるように形成されている厚みのある三角刃状の尖端部７４とを備えている。車輪がＸ方向に動かされると尖端部７４が路面に打ち込まれ、大きな車輪停止力が発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車の車輪を止めるために路面上に置かれて使用される車輪止め装置に関する。

道路でその補修等の工事をするときには、例えば高速道路等において、図９に示す如く、道路における車の進行方向であるＸ方向の一定範囲を作業区間とし、その後端部にある程度重量のある作業車２を配備し、その前後の車輪３ａ、３ｂのＸ方向の端位置に車輪止め２００を置いてその動きを拘束し、作業車の横を通行している他の車が作業車に衝突するような事故があった場合でも、道路補修等の作業をしている作業者に危険が及ばないように、作業車２から３０ｍ程度の離れた位置から先の部分を実質的な工事区間としている。なお作業車２の後端部には、図４に示すように追突されたときの緩衝用の水タンク２１が装備されることが多い。

このようなときに使用される車輪止め２００は、通常図１０に示すように、両側の側板２０１の間に円弧曲面状の車輪受け部２０２と取手２０３とを設けただけの簡単な構造のものであった。しかしながら、このような車輪止めは、単にハンドブレーキの補助用のもので殆ど車輪停止力のないものであるため、作業車に他の車が衝突する事故があったときには、それによって作業車が飛び出す距離を規制する力は、作業車のブレーキ力及び慣性力や水タンクの緩衝作用や衝突時の車両破壊による衝撃エネルギーの吸収作用等に依存することになっていた。

一方、車輪の路面への保持力を強化するようにした車輪止め装置としては、一面側に車輪受け面を備えた三角ブロックの両側からアームを出して車輪を挟み付けると共に、車輪受け面にタイヤ支え板及びこれと一体になっていて路面まで達する可動板を設けて、路面が泥道などの軟質なものであるときには、路面内に可動板を侵入させてより強固に車輪を拘束できるようにした自動車用の車輪止め装置が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、このような装置では、可動板が傾斜しやすいためこれを路面に突き刺す力が逃げやすいと共に、ブレーキを掛けた作業車が他の車に追突されて車輪が回転することなくその進行方向に移動するようなときには、可動板を地面に突き刺す力が生じないため、路面がある程度硬い場合には可動板の先端が路面上を滑ることになり、車の停止力が得られないという問題がある。

特開平11-124017 号公報（特に図７（ｂ）及び明細書の段落２７、４１等の関連説明部分）

そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、路面が固い場合にも車輪に大きな停止力を付与することができる車輪止め装置を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、車の車輪を止めるために路面上に置かれて使用される車輪止め装置において、
前記路面上に置かれて前記車輪が乗せられる平板状の底面材と、前記車輪の進行方向とほぼ直角な方向に前記底面材の上方で前記底面材に近い位置で前記底面材に支持された回転支持用の軸と、該軸に回転可能に取り付けられていて前記車輪が当たるように形成された円弧曲面状の車輪接触部と先が尖っていて前記路面に当たるように形成された尖端部とを備えた受け部材と、を有することを特徴とする。

以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、車の車輪を止めるために路面上に置かれて使用される車輪止め装置が、路面上に置かれて車輪が乗せられる平板状の底面材を備えているので、底面材に車輪が乗せられると、仮に車輪が４個の車であれば、車の重量の１／４程度の力による面圧が路面と底面材との間に発生する。又、底面材に支持された軸を有するので、軸と底面材との間では相互に力が伝達され、面圧による路面からの水平摩擦支持力は軸を水平支持することにもなる。

この軸は、車輪の進行方向とほぼ直角な方向である底面材の幅方向に底面材の上方でこれに近い位置で底面材に支持されているので、路面レベルにある底面材上の低位置で幅方向に延設された状態になっている。そして、このように底面材に支持された軸に受け部材が回転可能に取り付けられていて、この受け部材が、車輪が当たるように形成された円弧曲面状の車輪接触部を備えているので、車輪接触部に車輪が当たって車輪接触部に車輪の進行方向の力が加わると、受け部材は幅方向の軸を回転中心として進行方向の側に回転する。

即ち、車輪接触部に車輪が当たる位置は、低位置にある軸より高い位置になると共に、車輪が車輪接触部に当たって接触部が進行方向力を受けると，軸は底面材を介して進行方向とは反対方向に前記水平摩擦支持力を受け，この支持力と進行方向力のうちの支持力分とが偶力となり、受け部材には軸を中心としたモーメントが発生し、それによって受け部材が軸を中心として回転することになる。

又，受け部材は先が尖っていて路面に当たるように形成された尖端部を備えているので、受け部材が進行方向に回転すると、そのモーメントによって尖端部には路面に打ち込まれる力が発生する。この場合、車輪止め装置が装着された車に他の車が衝突するようなことがあると、車輪受け部は車輪から強大な衝撃力を受けるので、その衝撃力は車輪を停止させる摩擦力より大きく衝突された車は進行方向に動かされようとするが、車輪接触部が力を受けると瞬時に前記摩擦力が発生し、前記の如く衝撃力の一部分と摩擦力との間のモーメントによって瞬時に尖端部が路面に打ち込まれ、それにより、受け部材に摩擦力よりも大きい抵抗力が生ずるので、その抵抗モーメントによる打ち込み力によって尖端部は更に路面内に確実に打ち込まれ、完全に打ち込まれて十分大きい抵抗力になる。

しかしそれでも、他の車の衝突があったときの衝撃力は、通常、摩擦力とこれよりも十分大きい尖端部の抵抗力とを加えた全抵抗力よりも更に大きな力であるため、車及び車輪は車輪接触部を介して車輪受け装置を進行方向に押し進めつつ進み、受け部材の尖端部はアスファルト等の路面を剪断しつつ進行方向に進むことになる。

しかしながら、尖端部が路面を剪断しつつ進行するときの抵抗力は、通常の車輪止め装置を用いたときの単なる車輪と路面との間の摩擦力のうち車輪が滑り出した後のより小さい動摩擦力よりはるかに大きいので、衝突事故があったような非常時に、本発明の装置によって衝突された車の飛び出し距離を大幅に削減することができる。その結果、道路の補修工事等における作業現場での作業の安全性を格段に向上させることができる。

そしてこの場合、車輪止め装置は、通常のものと同様の主体をなす受け部材に、底面材と軸と受け部材に設けられた尖端部とが追加されただけのものであるたら、簡単な構造で重量もそれほど重くならず安価に製造できると共に作動が確実なものである。従って、作業現場等で容易に使用されて確実に作業の安全性を高めることができる実用価値の高いものである。

図１及び図２は本発明を適用した車輪止め装置の全体構成の一例を示す。
車輪止め装置１は、例えば図４に示すような作業車等の車両である車２の車輪３を止めるために路面４上に置かれて使用される装置であり、底面材５と軸６と受け部材７とを有する。

底面材５は、路面４上に置かれて車輪３が乗せられる平板状のものであり、角形に形成されていて強度があり車輪３のタイヤの外周面３１の保持性が良いように縞鋼板でできている。底面材５には、車輪ガイド兼運搬用になる後部の取手５１及び運搬用の前部の取手５２が取り付けられている。なお、取手５１をガイド板のようなより強固でタイヤの保持性の良いものにしてもよい。底面材５の下面には、路面４との間の摩擦力が大きく高強度の特殊ゴム製のマット５３が貼り付けられている。又前部には、後述する目的の開口５４が空けられている。

軸６は、車輪３の進行方向であるＸ方向にほぼ直角な方向として直角なＹ方向に底面材５の上方で底面材５に近い位置としてできるだけ低い高さＨ₁の位置で、底面材５にその幅方向の両端の少し内側に配置されたブラケット６１で支持されている。

受け部材７は、底面材５の幅方向の両端位置に側板７１を備えていて、側板７１がリング７２を介して軸６に支持されることによって軸６に回転可能に取り付けられていて、車輪３が当たるように形成された円弧曲面状の車輪接触部である受け面７３と先が尖っていて路面４に当たるように形成されている厚みのある三角刃状の尖端部７４とを備えている。即ち、受け部材７は、通常、車輪３が底面材５に乗って車輪止め装置１と組み合わされた状態では、図３（ａ）に示す如く、軸６に支持された受け部材７が自重によって回転してその尖端部７４が路面４に当たり、受け面７３の傾斜が大きくなって立つ方向になり、その上端７３ａからその下の近傍の部分までの部分が車輪３のタイヤの外周面３１に当たり、車輪３がＸ方向に大きな力Ｆを受けたときには、図２のようにタイヤ外周面３１が受け面７３の全面に当たるようにされる。なお、図３（ａ）では各部を簡略化して示している。

受け面７３の円弧面の曲率は、上記の如く、通常タイヤ外周面３１の曲率と同じにされるが、受け面７３とタイヤとが強く接触したときのタイヤの変形を考慮し、タイヤの曲率より少し大きくされてもよい。尖端部７４は、図２（ｂ）にも示す如く、本例では取付板７５に溶接されていて刃付き板として一体形成されている。そして、受け部材７の両側の側板７１に連結板７６が一体的に形成されていて、取付板７５はボルト７７によって連結板７６に取り付けられている。

なお、前記の如く底面材５には開口５４が空けられていて、この部分に取付板７５が入り込み、尖端部７４はこの開口５４を通過して路面４に当たるようになっている。符号７８は側板７１と受け面７３とを結合している補強板である。このような補強板は、省略されたり必要に応じて適当な位置に追加されてもよい。

以上のような車輪止め装置は次のように使用されてその作用効果を発揮する。
車輪止め装置１は、例えば図４に示すように、４トン程度の１台の作業車である車２の片側の前後の車輪３ａ、３ｂの前側にそれぞれ１組、合計２組設置される。即ち、車輪止め装置１を車輪３ａ、３ｂに近づけて設置し，底面材５上に車輪３ａ、３ｂを乗り上げさせ、図３（ａ）に示す如く、それぞれのタイヤ外周面３１が受け部材７の受け面７３に軽く接触するようにして車にブレーキを掛け、車輪３と車輪止め装置１とを一体化させる。この用途の作業車には、前記の如く緩衝用としての水タンク２１が車体の最後部に装備されている。なお図４では、車輪止め装置１を車２の右側の車輪に取り付けた状態を示しているが、右側に平行通行路線があるようなときには、車輪止め装置は通常車の左側の車輪に取り付けられる。

このように本装置１を車２と組み合わせると、底面材５には数トンという作業車の重量がかかるが、受け部材７は軸６に支持されていて回転可能であるため、その尖端部７４は単に路面４上に乗っているだけの状態になる。従って、事故等が発生せずこの状態が維持されれば、路面４が傷つくようなことにはならない。即ち、受け部材７は通常質量２０kg程度以下のものであるため、それによって生ずる路面４に作用する尖端部７４の力は小さいので、路面４がアスファルトやコンクリートの場合には、それらの表面が損傷するようなことはない。

この状態で、仮に通行している他の車が車２に衝突するような事故が発生したときに本装置が有効になる。このときには、車２の後端部に衝突による力が加わる。この力は、水タンク２１や衝突した両方の車体の破壊時の変形によってある程度緩衝されが、それでも非常に大きな衝撃力が主として車輪停止力の大きい車輪止め装置１のある車輪３ａ、３ｂに加わる。

この車輪３ａ、３ｂにかかる大きな衝撃力をＦとすると、これが車輪止め装置の受け部材７に伝達される。このときの衝撃力Ｆを集中荷重として示すと、図３（ａ）のように、上端７３ａに近い位置に作用する。このように力Ｆがかかると、車輪止め装置の底面材５には車の重量Ｗの１／４がかかっているため、瞬時に路面４との間でマット５３を介してＦとは方向が反対のＸ₁方向に静摩擦力ｆ＝μＷ／４が発生し、この力が受け部材７の軸６に作用してＦに対抗する支点反力になる。μはマットと路面との間の摩擦係数である。その結果、軸６とＦの作用点との間の距離をｙとすると、受け部材７にはモーメントＭ＝μｙＷ／４が発生し、受け部材７の尖端部７４と軸６との間の距離をｘとすると、尖端部７４には軸６を中心とした円の円周方向にｐ＝μｙＷ／４ｘの尖端部打込み力が発生する。このｐも瞬時に衝撃的に発生する。

ここで、Ｆとｆとを較べると、衝突する車の速度及び重量、作業車の重量、衝突時の緩衝作用の程度等にもよるが、通常Ｆはｆより十分大きく、作業車はＸ方向に大きな飛び出し力を受けるが、Ｆによりｆを介してｐが瞬時に衝撃的に発生するので、例えば路面４がアスファルトのときには、ｐによって尖端部７４が瞬時に路面４に打ち込まれる。そして、図３（ｂ）のように、尖端部７４が少しでも路面４に入ると、これが路面に引っ掛かかり、ｆを加えた全体の抵抗力Ｒがｆの何倍にも急増し、それに伴ってｐの値も大きくなり、尖端部７４は結局衝突とほとんど同時に図２に示すように路面４内に完全に打ち込まれる。

なお、従来のような車輪止め装置が仮に図３（ｃ）に示すように尖端部７４を備えていたとしても、このように車輪止め装置３００では、尖端部７４の打込み力は、図示のような各部の寸法のときにｑ₁＝ｗｘ₁／ｘ₂になり、Ｗ／４を発生させる質量が１０００kgであるのに対してｗを発生させる質量は１０〜２０kg程度であるため、ｑはｐに較べて格段に小さい値になる。又、摩擦力もｔ＝μｗになるのでこれによる尖端部の打込み力はｑ₂＝μｗｙ₁／ｘ₂になる。その結果、ｑ₁＋ｑ₂が極めて小さい値になるので、尖端部７４がアスファルト等の路面４に打ち込まれることにはならない。

図２のように尖端部７４が路面４内に完全に打ち込まれると、尖端部７４には、図２（ｃ）に示すようにＦに抵抗する抵抗力Ｒが発生する。この抵抗力Ｒは、Ｗに伴う摩擦力ｆとは関係がなく、尖端部７４が路面４を切り裂いて行くときの路面剪断力に相当する力である。従ってｆより十分大きい値である。そして、これらのＲ＋ｆ＝Ｒ₁が、衝撃力Ｆに対抗する力として軸６に発生する。

このＲ₁は、ｆだけの抵抗力よりは十分大きい値になるが、それでも、通常ＦはＲ₁より相当大きいので、尖端部７４がアスファルト等の路面４を切り裂いて行き、車輪止め装置１が受け部材７を介してＲ₂＝Ｒ₁＋ｆ₁の抵抗力を車輪３に与えつつ、車２はＸ方向に押し進められる。なお、ｆ₁は車輪止め装置１が滑り出したときの動摩擦力で、ｆよりもかなり小さい値である。

しかしながら、Ｒ₂はｆ₁の少なくとも数倍以上の値になるので、車を制動するときの仕事量も同じだけ大きくなり、衝撃力Ｆによる車の制動距離を、従来の車止めを使用したときの数分の１以下の十分短い距離にすることができる。従って、作業車２と工事開始区間との距離を仮に従来と同じ３０ｍにするとすれば、作業の安全性を格段に向上させることができる。

なお以上では、本発明の車輪止め装置が道路補修等の作業車に使用されアスファルト路面に設置される場合について説明したが、本装置は、土木や建設工事現場等で使用される車輪止め装置として、又、路面がアスファルトより硬いコンクリートや舗装していない柔らかい土や砂利路面にも使用可能である。即ち、コンクリートの場合には、尖端部がコンクリートの中に嵌入しないとしても、コンクリート路面をある程度破壊しつつ進むことになるので、相当の車停止力が得られる。又、土や砂利路面では、高速道路における他の車の衝突のような大きな衝撃力を受けることはないので、尖端部の高さや幅をある程度大きくすることにより、その目的に合った必要な車停止力を得ることができる。

発明者等は、本願発明の車輪止め装置を試作し、これをアスファルトの路面４上で実際の車に装着して試験を行った。試験は、図５に示すように、試験車１００として２トントラックを用い、これに重りになる荷物１０１を搭載して総重量を約４５kN（質量4500kg）とし、その４個の車輪のうち右側前後の車輪３ａ、３ｂに上記車輪止め装置を装着し、車の前部から順次、油圧シリンダ１０２、フック付きチェーン１０３、チェーンブロック１０４を介してワイヤー１０５をコンクリートの路面上に固設したアンカー１０６に接続して牽引系を形成し、この系をチェーンブロックで引き締めた後、圧力計１０７で圧力を確認しつつ油圧をかけて油圧シリンダで車に張力を付与する方法で実施された。

この試験で使用した車輪止め装置１は、図１、２に示す装置と同様なものである。図２に示す諸寸法等としては、Ｌ＝760mm 、幅Ｂ（図１）＝305 mm、Ｈ₁＝45mm、Ｈ₂＝260mm 、尖端部７４の高さｈ＝45mm、幅ｂ＝15mm、総重量ｇ≒２８０Ｎである。

試験では、まず最初に、本発明の車輪止め装置を設置する前に試験車１００に強くハンドブレーキをかけて、その状態で油圧シリンダ１０２に油圧をかけ、試験車が動き始めたときの油圧を測定した。その結果、油圧が５ＭＰａで試験車の引張力が約１０ｋＮのときに試験車が動き出すことが確認された。即ち、この試験車のアスファルト路面に対する静摩擦力は約１０ｋＮであった。

図６乃至図８はこの試験における車輪止め装置１の状態を示す。

そのうちの図６は、車輪止め装置１の底面材５の上に車輪３ａ、３ｂを乗り上げさせて受け部材７の受け面７３に車輪のタイヤ面を接触させた状態を示す。なお、図６を含めて図６〜図８は車輪３ａのものを示しているが、車輪３ｂのものもほぼ同様であった。この状態では、受け部材７の尖端部７４は路面４上に乗るだけであるが、この試験では、タイヤ外周面３１が受け面７３に少し強く当たったため、尖端部７４の先端がすでに少し路面４に食い込んでいる。従って、路面４がアスファルトである場合には、尖端部７４は、受け面７３にそれ程大きな力を加えなくても、その力と路面摩擦力による軸支持力との間で形成されるモーメントにより、路面４内に容易に入り込むことが確認された。このとき、車輪止め装置１が車の進行方向に動いていないことも確認されている。

図７は、油圧シリンダを作動させその圧力を約５ＭＰａにして、図６の状態から試験車１００を約１０ｋＮの力で引っ張り、この力を主として車輪３ａ、３ｂを介して受け面７３に作用させたときの状態を示す。このときには、尖端部７４が路面４の中に半分位入っていた。車輪止め部材１が車の進行方向に動いていないことも確認された。

図８は、油圧シリンダを最大圧力の１５ＭＰａにして、試験車１００を約３２ｋＮの力で引っ張ったときの状態を示す。このときには、尖端部７４が路面４の中に完全に入っていて、その取付板７５が路面４に密着していることが確認された。当然車輪止め部材１は車の進行方向に動いていなかった。

なお、以上の試験では、油圧シリンダの引張力の制限上、これを約３２ｋＮまでとしたが、路面４内に打ち込まれた尖端部７４は、アスファルトによってこの数倍の力程度までは十分支持されることが推定される。仮に上記３２ｋＮの場合でも、タイヤのブレーキ力による動摩擦力を約５ｋＮとしたときの６倍の車停止力があり、従って、衝突されたときの車の停止距離を約１／６にすることができる。

以上のような車輪止め装置１は、受け面７３が設けられる通常のものと同様の構造の主体をなす受け部材７に、主として底面材５、軸６及び尖端部７４を追加しただけの構造のものであるたら、簡単な構造で、重量もそれほど重くならず人が搬送可能な前記２８０Ｎ程度であり、安価に製造できると共に作動が確実なものである。従って、作業現場等で容易に使用され、確実に道路補修作業等の安全性を高めることができる実用価値の高いものである。

本発明の車輪止め装置は、例えば高速道路の補修における作業車として直ちに好都合に実用可能なものである。又、土木や建設工事現場等においも効果的に使用可能な装置である。

本発明を適用した車輪止め装置の全体構成の位置を示す斜視図である。（ａ）及び（ｃ）は上記装置の尖端部が路面に入った状態を示している側面図で、（ｂ）は尖端部の部分の正面図である。（ａ）及び（ｂ）は上記装置の使用時の側面状態を示す説明図であり、（ｃ）は受け部材に尖端部を設けたでけの装置の使用時の側面状態を示す説明図である。。上記装置が使用される作業車の一例を示す側面図である。上記装置を試験車に装着して試験をするときの説明図である。上記試験における車輪止め装置の初期状態を示す斜視図である。上記試験における車輪止め装置の中間状態を示す斜視図である。上記試験における車輪止め装置の最終状態を示す斜視図である。上記装置が使用される作業車の配置状態の一例を示す説明図である。従来の車輪止めの一例を示す側面図である。

符号の説明

１車輪装置
２車
３車輪
４路面
５底面材
６軸
７受け部材
７３受け面（車輪接触部）
７４尖端部
Ｘ車輪の進行方向
Ｙ直角な方向

Claims

車の車輪を止めるために路面上に置かれて使用される車輪止め装置において、
前記路面上に置かれて前記車輪が乗せられる平板状の底面材と、前記車輪の進行方向とほぼ直角な方向に前記底面材の上方で前記底面材に近い位置で前記底面材に支持された回転支持用の軸と、該軸に回転可能に取り付けられていて前記車輪が当たるように形成された円弧曲面状の車輪接触部と先が尖っていて前記路面に当たるように形成された尖端部とを備えた受け部材と、を有することを特徴とする車輪止め装置。