JP2005349966A - タイヤ摩耗検知装置及びこれを備える産業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 産業車両において、タイヤの摩耗を正確に検知できるタイヤ摩耗検知装置を提供する。
【解決手段】 車体に旋回可能に備えられた操舵輪が有するタイヤの摩耗を検知するタイヤ摩耗検知装置であって、当該車両の走行距離を導出し、これに基づきタイヤの摩耗度を算出する走行摩耗演算手段と、操舵輪の操舵角度と当該車両の走行速度とを導出し、これらに基づきタイヤの摩耗度を算出する旋回摩耗演算手段と、両演算手段による摩耗度を積算してタイヤの総摩耗度を算出する総摩耗演算手段とを備える。総摩耗演算手段は、走行摩耗演算手段による摩耗度を積算した値と、旋回摩耗演算手段による摩耗度を積算した値とを合算し、この合算値に路面状況に合わせて設定された係数を乗算して総摩耗度を導出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、産業車両の車輪に用いられるタイヤの摩耗を検知するタイヤ摩耗検知装置と、これを備える産業車両に関する。

従来、産業車両に用いられる車輪は、例えば金属製のリムと、このリムの外周に設けられたゴム製のタイヤとからなっており、使用に伴ってタイヤの摩耗が進行すると、新品の車輪と交換することが行われている。ここで、タイヤの摩耗の具合は目視にて確認されることがあるが、このような確認作業は非常に手間がかかり、又、当然のことながら車両の走行中には確認できないという欠点がある。そこで、下記の特許文献に記載のように、検知装置によりタイヤの摩耗を定量的に検知し、運転者又は車両の管理者に対し報知することが試みられている。

特許文献１には、走行距離からタイヤの残存寿命を演算し、その残存寿命を表示する技術が記載されており、特許文献２には、駆動輪と従動輪の速度比から駆動輪の摩耗を判断し、警報を発する技術が記載されている。尚、摩耗ではないが、例えば特許文献３に記載にように、タイヤ空気圧の低下といった異常が発生したときに、車速を抑制する技術も提案されている。

実開昭５８−２３７０５号公報 特開２００４−４３１６５号公報 特開２００２−３１７６７９号公報

さて、車両が走行するに伴ってタイヤの摩耗は進行するので、上記のように走行距離によってタイヤの摩耗を検知することができる。しかしながら、例えば車両が停車した状態で操舵がなされる、いわゆる据え切りが行われても操舵輪のタイヤは摩耗するので、走行距離に関係なく摩耗が進行することになる。すなわち、操舵輪に関してタイヤの摩耗を検知する場合には、このような点を考慮しなければ、摩耗の状況を正確に把握することができない。

そこで本発明は、操舵輪について、タイヤの摩耗を正確に検知できるタイヤ摩耗検知装置を提供することを目的としており、又、産業車両においてタイヤの摩耗を正確に検知して安全性を高めることを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明に係るタイヤ摩耗検知装置は、車体に旋回可能に操舵輪が備えられ、該操舵輪又は車体に備えられた他の車輪を駆動して走行する産業車両において、上記操舵輪が有するタイヤの摩耗を検知するタイヤ摩耗検知装置であって、当該車両の走行距離を導出し、これに基づき上記タイヤの摩耗度を算出する走行摩耗演算手段と、上記操舵輪の操舵角度と当該車両の走行速度とを導出し、これらに基づき上記タイヤの摩耗度を算出する旋回摩耗演算手段と、上記両演算手段による摩耗度を積算して上記タイヤの総摩耗度を算出する総摩耗演算手段とを備える構成としている。

このようなタイヤ摩耗検知装置によれば、走行に伴うタイヤの摩耗と旋回に伴うタイヤの摩耗とからタイヤの全体としての摩耗が求められるので、例えば据え切りを行った場合の摩耗も漏らすことなく、正確にタイヤの摩耗状況を検知することができる。

上記構成においては、上記走行摩耗演算手段は、予め設定された走行距離と摩耗度との関係に応じて上記摩耗度を導出するものとすることができ、該関係は、走行距離が増大するほどこれに比例して摩耗度が増大するように設定することができる。このようにすれば、車両の走行距離が増大するほど摩耗量も増大するので、走行に係る摩耗度を簡潔に、且つ適正に算出することができる。又、上記旋回摩耗演算手段は、予め設定された操舵角度及び走行速度と摩耗度との関係に応じて上記摩耗度を導出するものとすることができ、該関係は、操舵角度が増大するほど摩耗度が増大し、且つ、走行速度が減少するほど摩耗度が増大するように設定することができる。このようにすれば、操舵輪の操舵角度が増大するほど摩耗量は増大し、車両の走行速度が減少するほどタイヤと路面との摩擦が増えて摩耗量は増大するので、旋回に係る摩耗度を簡潔に、且つ適正に算出することができる。

又、上記構成において、上記総摩耗演算手段は、上記走行摩耗演算手段による摩耗度を積算した値と、上記旋回摩耗演算手段による摩耗度を積算した値とを合算し、この合算値に路面状況に合わせて予め設定された係数を乗算して上記総摩耗度を算出するものとすれば、走行に係る摩耗度と旋回に係る摩耗度とからタイヤの総摩耗度を簡潔に、且つ正確に算出することができる。しかも、路面状況が考慮されるので、より一層適正な総摩耗度を算出することができる。尚、ここで用いる係数は一つだけを用意しなければならないわけではなく、路面状況ごとに異なる複数の係数を予め登録（記憶）させておき、そのうち適当なものを運転者が選択・指示して設定できるようにしたり、適当なものが自動的に選択され設定されるようにしたりしても構わない。

本発明に係る産業車両は、本発明に係るタイヤ摩耗検知装置を備えると共に、車体に設けられたアクセルの操作量を検出するアクセルセンサと、該アクセルセンサによるアクセル操作量及び上記タイヤ摩耗検知装置による総摩耗度に基づいて当該車両の走行を制御する駆動制御装置とを備え、上記駆動制御装置が、上記総摩耗度が大きいほど上記アクセル操作量に対する走行加速度を小さく抑制して走行をなす駆動輪を制御する構成としている。

このような産業車両によれば、タイヤ摩耗検知装置により正確にタイヤの摩耗が検知され、その上で、タイヤの摩耗が進行すると走行加速度が小さく抑制されるので、摩耗したタイヤで急加速してスリップを起こしたり、走行安定性が低下したりすることを防止することができる。

更に上記の構成に加えて、上記駆動制御装置が上記アクセル操作量に対する走行加速度を抑制する制御を行うときに、当該車両の運転者に対して走行加速度を抑制している旨の報知を行う報知器を備えるようにすれば、運転者は、報知器からの報知により走行加速度が抑制されていることを確認することができ、又、走行加速度の抑制が、機器の故障や不具合などによるものではなく、タイヤの摩耗の進行に伴うものであることを認識することができるので、余計な不安を感じたり気を回したりすることがなくなる。

又、本発明に係る産業車両は、本発明に係るタイヤ摩耗検知装置を備えると共に、該タイヤ摩耗検知装置による総摩耗度に基づいて当該車両の運転者に対し報知を行う報知器を備え、上記報知器が、上記総摩耗度が所定値よりも大きいときに、タイヤの交換が必要である旨の報知を行う構成としている。ここで、報知の内容は、所定値の設定に合わせて決定すれば良い。例えば所定値が、安全に走行できる、或いは必要な性能が発揮される限界までタイヤが摩耗したときの摩耗度に設定される場合には、直ちにタイヤの交換が必要であることを報知するようにすれば良く、上記のような限界の幾分手前までタイヤが摩耗したときの摩耗度に設定される場合には、近々タイヤの交換が必要であることを報知するようにすれば良い。

このような産業車両によれば、運転者は、報知器からの報知を受けて速やかにタイヤの交換を行うことができ、又、自動的にタイヤの交換が必要である旨の報知がなされるので、運転者は常にタイヤの摩耗状況を気にしていなくとも時機を失することなくタイヤの交換を行うことができる。

尚、本発明に係る報知器としては、視覚的に報知を行うもの（例えばランプやディスプレイ）や、聴覚的に報知を行うもの（例えばブザーや音声アラーム）などを採用することができる。

以上に説明したように、本発明に係るタイヤ摩耗検知装置によれば、走行に伴うタイヤの摩耗と旋回に伴うタイヤの摩耗とをそれぞれ求めた上で、これらから全体としてのタイヤの摩耗が求められるので、より正確にタイヤの摩耗状況を検知することができる。

又、本発明に係る産業車両によれば、タイヤ摩耗検知装置による総摩耗度に応じて走行加速度が小さく抑制される、或いは、運転者に対しタイヤの交換が必要である旨の報知が行われるので、運転者は、常にタイヤの摩耗状況を把握しておかずともタイヤの摩耗による安全性の低下を回避することができるようになる。

以下、本発明を産業車両の一種であるリーチ型フォークリフトに適用した実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、このリーチ型フォークリフトは、車体フレーム１に前後方向に向けて延設された左右一対のリーチレッグ２を備えており、このリーチレッグ２に沿って前後方向に移動可能にリフト装置３が設けられている。又、リーチレッグ２の前端部にはそれぞれ従動輪である前輪４が設けられ、車体フレーム１の後部には駆動輪と操舵輪とを兼ねた後輪５が設けられている。前輪４及び後輪５は、それぞれ円筒状に形成された金属製のリムと、このリムの外周に設けられたゴム製のタイヤとからなり、前輪４のリムがリーチレッグ２に備えられた車軸に、後輪５のリムが後述するドライブ装置１３に備えられた車軸にそれぞれ取り付けられる。

図１に示すように、車体フレーム１の後部はボンネット６で覆われており、この内部に後輪５を駆動する走行モータ１２などが収納されている。ボンネット６の上部には横向きに運転者が搭乗する運転座席７が設けられており、この運転座席７と対向する位置に操舵をなすステアリングハンドル８が設けられている。ステアリングハンドル８には、図２に示すように、回転角度を検出するセンサ８ａが内蔵されており、このセンサ８ａの出力は後述する操舵制御装置３０に伝えられる。又、図１に示すように、ステアリングハンドル８の下方には運転座席７に搭乗した運転者が足を置くフロア９が配置され、又、運転座席７のリフト装置３側には、リフト装置３などを操作する操作盤１０が設けられている。フロア９にはアクセルペダル１１が設けられ、図２に示すように、アクセルペダル１１の傾倒角度、つまり操作角を検出するセンサ１１ａが付設されている。このセンサ１１ａの出力は後述する走行制御装置２０に伝えられる。

ボンネット６内には、後輪５を駆動輪として駆動する走行モータ１２が収納されており、この走行モータ１２の動力がドライブ装置１３を介して後輪５へと伝達される。走行モータ１２には、図２に示すように、回転数を検出するセンサ１２ａが内蔵されており、このセンサ１２ａの出力は走行制御装置２０に伝えられる。ドライブ装置１３は、後輪５を支持すると共に、ボンネット６内で車体フレーム１に旋回可能に支持されており、同じくボンネット６内に収納されたステアリングモータ１４により駆動されて、後輪５と共に一体的に旋回する。図２に示すように、ドライブ装置１３には、このドライブ装置１３の旋回する角度を検出するセンサ１５が付設されており、ここで、後輪５とドライブ装置１３とは一体的に旋回することから、センサ１５からの出力は後輪５の操舵角として後述する走行制御装置２０及び操舵制御装置３０に伝えられる。

尚、図１には示していないが、操作盤１０には、リフト装置３を操作するための操作レバーの他、本発明に係る表示を行うディスプレイ１６、及びオン・オフ操作されるリセットスイッチ１７が設けられている。ディスプレイ１６の表示は表示制御装置４０により制御され、リセットスイッチ１７からの出力であるオン信号は走行制御装置２０に伝えられる。又、同じく図１には示していないが、走行モータ１２を制御する走行制御装置２０、ステアリングモータ１４を制御する操舵制御装置３０、及びディスプレイ１６を制御する表示制御装置４０が、車体フレーム１に搭載されている。

図２に示すように、走行制御装置２０は、走行摩耗演算部２０ａと、旋回摩耗演算部２０ｂと、総摩耗演算部２０ｃと、駆動制御部２０ｄとを備えている。
走行摩耗演算部２０ａは、センサ１２ａからの走行モータ１２の回転数Ｂから走行距離Ｍを算出し、この走行距離Ｍに所定の係数を乗算して走行摩耗度Ｗｍを算出する。走行距離Ｍと走行摩耗度Ｗｍとの関係は、図３に示すように表され、例えば走行距離Ｍ＝Ｍｉのときには走行摩耗度Ｗｍ＝Ｗｍｉと算出する。尚、図３から明らかなように、走行距離Ｍが大であるほど走行摩耗度Ｗｍは大きな値となる。
旋回摩耗演算部２０ｂは、センサ１２ａからの走行モータ１２の回転数Ｂから走行速度Ｖを算出し、この走行速度Ｖとセンサ１５からの後輪５の操舵角Ａとに応じて旋回摩耗度Ｗｄを算出する。すなわち、図４に示す各走行速度Ｖにおける操舵角Ａと旋回摩耗度Ｗｄの関係が予め記憶されており、例えば走行速度Ｖ＝Ｖｉのときに、操舵角Ａ＝Ａｊであれば、旋回摩耗度Ｗｄ＝Ｗｄｊと算出する。尚、図４から明らかなように、走行速度Ｖが小であるほど、又、操舵角Ａが大であるほど旋回摩耗度Ｗｄは大きな値となる。
総摩耗演算部２０ｃは、走行摩耗演算部２０ａにより算出された走行摩耗度Ｗｍと、旋回摩耗演算部２０ｂにより算出された旋回摩耗度Ｗｄとから総摩耗度Ｗを算出する。すなわち、走行摩耗度Ｗｍを積算してその総和（総走行摩耗度）ΣＷｍを算出すると共に、旋回摩耗度Ｗｄを積算してその総和（総旋回摩耗度）ΣＷｄを算出し、これらを記憶する。そして、総走行摩耗度ΣＷｍと総旋回摩耗度ΣＷｄとから次式により総摩耗度Ｗを算出する。
Ｗ＝（ΣＷｍ＋ΣＷｄ）×Ｋ
ここで、Ｋは路面状況に合わせて予め記憶される係数であり、路面状況が悪く摩耗の進行が早いほど大きな値とされる。又、総摩耗演算部２０ｃは、リセットスイッチ１７からオン信号を受けると、記憶している総走行摩耗度ΣＷｍ及び総旋回摩耗度ΣＷｄをクリアしてそれぞれを０とする。

駆動制御部２０ｄは、総摩耗度Ｗに応じて基準アクセル角Ｃｗ、及び限界加速指令Ｄｗを設定し、更に、これらとセンサ１１ａからのアクセルペダル１１の操作角Ｃとに応じて加速指令Ｄを算出する。すなわち、図５（ａ）に示す総摩耗度Ｗと基準アクセル角Ｃｗとの関係が予め記憶されており、例えば総摩耗度Ｗ＝Ｗｏのときには基準アクセル角Ｃｗ＝Ｃｏに設定する。又、図５（ｂ）に示す総摩耗度Ｗと限界加速指令Ｄｗとの関係が予め記憶されており、例えば総摩耗度Ｗ＝Ｗｏのときには限界加速指令Ｄｗ＝Ｄｏに設定する。その後、アクセルペダル１１の操作角Ｃと基準アクセル角Ｃｗとを比較し、操作角Ｃの方が小さければ、操作角Ｃに所定の係数を乗算して加速指令Ｄを算出し、操作角Ｃの方が大きれば、加速指令Ｄを限界加速指令Ｄｗに設定する。この結果、操作角Ｃと加速指令Ｄとの関係は、図５（ｃ）に示すように表され、総摩耗度Ｗが大であるほど、操作角Ｃが小さいときから加速指令Ｄが限界加速指令Ｄｗに設定されるようになり、又、限界加速指令Ｄｗは小さな値となる。そして、駆動制御部２０ｄは、加速指令Ｄを走行モータ１２に与えて走行モータ１２を作動させる。尚、駆動制御部２０ｄは、加速指令Ｄを限界加速指令Ｄｗに設定した際には、表示制御装置４０に対して所定の信号（抑制信号）を送出する。

操舵制御装置３０は、センサ８ａからのステアリングハンドル８の回転角度に基づき操舵角Ａの目標値を算出し、センサ１５により検出される操舵角Ａがこの目標値に一致するようステアリングモータ１４を作動させる。
表示制御装置４０は、総摩耗演算部２０ｃにより算出された総摩耗度Ｗと、後輪５において許容される総摩耗度Ｗａとを比較し、総摩耗度Ｗの方が大きければ、後輪５の交換が必要である旨の表示（例えば、「タイヤを交換して下さい」）をディスプレイ１６に表示させる。又、表示制御装置４０は、駆動制御部２０ｄからの抑制信号の有無を判定し、抑制信号があれば走行加速の抑制中である旨の表示（例えば、「走行加速を抑制しています」）をディスプレイ１６に表示させる。

以下、走行制御装置２０と、表示制御装置４０による制御の流れについて、図６と図７を参照しながら説明する。

図６に示すように、まず各センサによる検出が行われる。すなわち、センサ１５が後輪５の操舵角Ａを検出し（Ｓ１）、センサ１２ａが走行モータ１２の回転数Ｂを検出し（Ｓ２）、センサ８ａがアクセルペダル１１の操作角Ｃを検出する（Ｓ３）。これをうけて、走行制御装置２０は、走行モータ１２の回転数Ｂから走行距離Ｍを算出し（Ｓ４）、走行距離Ｍから走行摩耗度Ｗｍを算出する（Ｓ５）。更に、走行モータ１２の回転数Ｂから走行速度Ｖを算出し（Ｓ６）、走行速度Ｖと操舵角Ａとから旋回摩耗度Ｗｄを算出する（Ｓ７）。そして、走行摩耗度Ｗｍと旋回摩耗度Ｗｄとから総摩耗度Ｗを算出する（Ｓ８）。
続いて、走行制御装置２０は、図６に示すように、総摩耗度Ｗに応じて基準アクセル角Ｃｗを設定し（Ｓ９）、総摩耗度Ｗに応じて限界加速指令Ｄｗを設定する（Ｓ１０）。そして、検出された操作角Ｃが基準アクセル角Ｃｗよりも大きいか否かを判定し（Ｓ１１）、操作角Ｃの方が小さければ操作角Ｃに対応する加速指令Ｄを算出し（Ｓ１２）、これを走行モータ１２に与えて制御する（Ｓ１３）。操作角Ｃの方が大きければ加速指令Ｄを限界加速指令Ｄｗとし（Ｓ１４）、表示制御装置４０に対し抑制信号を与え（Ｓ１５）、その上で、加速指令Ｄを走行モータ１２に与えて制御する（Ｓ１３）。
更に、走行制御装置２０は、リセットスイッチ１７がオン操作されているか否かを判定し（Ｓ１６）、オン操作されていなければそのまま次の処理に進み、オン操作されていれば総走行摩耗度ΣＷｍと総旋回摩耗度ΣＷｄをクリアする（Ｓ１７）。

表示制御装置４０は、図７に示すように、総摩耗度Ｗが許容される総摩耗度Ｗａよりも大きいか否かを判定し（Ｓ１）、総摩耗度Ｗの方が小さければそのまま次の処理に進み、総摩耗度Ｗの方が大きければ後輪５の交換が必要であることをディスプレイ１６に表示させる（Ｓ２）。続いて、抑制信号が与えられているか否かを判定し（Ｓ３）、抑制信号がなければそのまま次の処理に進み、抑制信号があれば走行加速度の抑制中であることをディスプレイ１６に表示させる（Ｓ４）。

このような実施形態によれば、走行に伴う摩耗を表す走行摩耗度Ｗｍと、旋回に伴う摩耗を表す旋回摩耗度Ｗｄをそれぞれ求めた上で、これらからタイヤの総摩耗度Ｗが求められるので、より正確に後輪５のタイヤの摩耗状況を検知することができる。又、タイヤの摩耗が進行するに従って加速指令Ｄが小さく抑制されるので、摩耗の進んだタイヤで急加速してスリップするなどの不都合が生じることがなく、後輪５の交換までの間、走行時の安全性を確保することができる。しかも、加速指令Ｄが抑制されていることがディスプレイ１６に表示されるので、運転者はそれを見て抑制が行われていることを確認することができる。更に、総摩耗度Ｗが許容される総摩耗度Ｗａを越えると、後輪５の交換が必要であることがディスプレイ１６に表示されるので、運転者はそれを見て速やかに後輪５の交換を行うことができ、常にタイヤの摩耗状況を気にしていなくとも済む。尚、後輪５を交換した後は、リセットスイッチ１７をオン操作するだけで、改めて０から走行摩耗度Ｗｍ及び旋回摩耗度Ｗｄの積算、延いては総摩耗度Ｗの算出を始めさせることができる。

本発明の実施形態に係る斜視図である。 本発明の実施形態に係る機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る制御特性図である。 本発明の実施形態に係る制御特性図である。 本発明の実施形態に係る制御特性図である。 本発明の実施形態に係る制御フロー図である。 本発明の実施形態に係る制御フロー図である。

符号の説明

１ 車体フレーム
４ 前輪（従動輪）
５ 後輪（駆動輪兼操舵輪）
８ ステアリングハンドル
８ａ センサ
１１ アクセルペダル
１１ａ センサ
１２ 走行モータ
１２ａ センサ
１３ ドライブ装置
１４ ステアリングモータ
１５ センサ
１６ ディスプレイ
１７ リセットスイッチ
２０ 走行制御装置
２０ａ 走行摩耗演算部
２０ｂ 旋回摩耗演算部
２０ｃ 総摩耗演算部
２０ｄ 駆動制御部
３０ 操舵制御装置
４０ 表示制御装置

Claims (5)

1. 車体に旋回可能に操舵輪が備えられ、該操舵輪又は車体に備えられた他の車輪を駆動して走行する産業車両において、上記操舵輪が有するタイヤの摩耗を検知するタイヤ摩耗検知装置であって、
   当該車両の走行距離を導出し、これに基づき上記タイヤの摩耗度を導出する走行摩耗演算手段と、上記操舵輪の操舵角度と当該車両の走行速度とを導出し、これらに基づき上記タイヤの摩耗度を導出する旋回摩耗演算手段と、上記両演算手段による摩耗度を積算して上記タイヤの総摩耗度を導出する総摩耗演算手段とを備えることを特徴とするタイヤ摩耗検知装置。
2. 上記旋回摩耗演算手段は、予め設定された操舵角度及び走行速度と摩耗度との関係に応じて上記摩耗度を導出するものであり、該関係は、操舵角度が増大するほど摩耗度が増大し、且つ、走行速度が減少するほど摩耗度が増大するように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ摩耗検知装置。
3. 上記総摩耗演算手段は、上記走行摩耗演算手段による摩耗度を積算した値と、上記旋回摩耗演算手段による摩耗度を積算した値とを合算し、この合算値に路面状況に合わせて予め設定された係数を乗算して上記総摩耗度を導出することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ摩耗検知装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のタイヤ摩耗検知装置を備えると共に、車体に設けられたアクセルの操作量を検出するアクセルセンサと、該アクセルセンサによるアクセル操作量及び上記タイヤ摩耗検知装置による総摩耗度に基づいて当該車両の走行を制御する駆動制御装置とを備え、
   上記駆動制御装置が、上記総摩耗度が大きいほど上記アクセル操作量に対する走行加速度を小さく抑制して走行をなす駆動輪を制御することを特徴とする産業車両。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載のタイヤ摩耗検知装置を備えると共に、該タイヤ摩耗検知装置による総摩耗度に基づいて当該車両の運転者に対し報知を行う報知器を備え、上記報知器が、上記総摩耗度が所定値よりも大きいときに、タイヤの交換が必要である旨の報知を行うことを特徴とする産業車両。

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