JP2017040499A - 貨物自動車の積載重量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に製造でき、搭載された貨物の積載重量を正確に測定できる貨物自動車の積載重量測定装置を提供する。
【解決手段】車軸１１の両側位置に設けられて、車体フレーム１２と車軸１１の距離を測定する超音波又は光を利用した距離センサ１３ａ〜１３ｄと、各距離センサ１３ａ〜１３ｄに付設され距離センサ１３ａ〜１３ｄの測定値を高周波変調した信号にする第１の送受信部１８ａ〜１８ｄと、第１の送受信部１８ａ〜１８ｄからの信号を受ける第２の送受信部２０と、第２の送受信部２０で復調した信号を入力して距離センサ１３ａ〜１３ｄの出力とし、事前に空荷時の距離センサ１３ａ〜１３ｄの出力として設定した値Ｐと積載時の距離センサ１３ａ〜１３ｄの出力Ｑから車体フレーム１２の積載重量を演算して表示する演算処理部２１とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体フレーム（荷台を含む）に搭載された貨物の重量による車体フレームの降下量をセンサによって測定し、そのセンサの出力値を演算して荷台に搭載された貨物の重量を測定する貨物自動車の積載重量測定装置に関する。

ダンプトラック等の車両により、岩石、土砂等が運搬され、最初は勘で積み込む量を決定していたので、定格荷重を超えて積み込む場合が生じて、車両の損傷、道路の損傷、交通事故等の原因になっていた。そこで、そうした問題を避け、運搬量の管理のために、近年ダンプトラック等の車両の積載重量を計測する車載型の積載重量測定装置、例えば、特許文献１記載の荷重検知装置が車両に搭載されている。

また、特許文献２には、車体の降下量を、複数箇所に設けられ車体と車軸の距離を測定する超音波又は光を用いたセンサで測定し、別に設けた制御装置に送り、演算して積載重量を計測する装置が提案されている。

特許第４０６１５５８号公報 特開平８−２１０９０５号公報

特許文献１記載の荷重検知装置においては、荷重センサとしてロードセルを使用していたので、全部の荷重がロードセルに掛かり、大型のロードセルが必要となるが、比較的正確に積載重量を測定できる。
一方、特許文献２記載の積層重量を計測する装置は、センサに超音波や光を使用しており、センサに荷重が掛からないので、比較的コンパクトで安価に製造可能であるが、車体の底に電源の他に信号を送る導線を配線する必要があり、複数箇所にセンサを設けると配線工事及びメテンナンスが極めて手間であるという問題があった（特許文献１においても同様）。
更に、以上の特許文献１、２に記載されている装置は、車両に搭乗している運転手等は容易に積載重量を知ることができるが、搭乗者以外は知ることができないという問題もあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、比較的安価に製造でき、しかも取付けも容易な貨物自動車の積載重量測定装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、複数の車軸にそれぞれ弾性部材（板バネ、コイルスプリング、エアスプリング、シリンダ、トーションバー等）を介して支持される車体フレームを有する貨物自動車の積載重量測定装置であって、
前記車軸の両側位置に設けられて、前記車体フレームと前記車軸の距離を測定する超音波又は光を利用した距離センサと、前記各距離センサに付設され該距離センサの測定値を高周波変調した信号にする第１の送受信部と、前記第１の送受信部からの信号を受ける第２の送受信部と、前記第２の送受信部で復調した信号を入力して前記距離センサの出力とし、事前に空荷時の前記距離センサの出力として設定した値Ｐと積載時の前記距離センサの出力Ｑから前記車体フレームの積載重量を演算して表示器に表示する演算処理部とを有する。

第２の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、前記第２の送受信部は前記各距離センサの測定値を順次送る命令を前記第１の送受信部に送る通信要求部を備えている。

第３の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１、第２の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、前記第１、第２の送受信部は無線機である。
なお、通信要求部からの信号も高周波変調信号を用いて（例えば、無線で）各第１の送受信部に送られるのが好ましい。

第４の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１、第２の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、前記各距離センサ及び前記各第１の送受信部には、有線コードで電力が供給され、前記高周波変調された信号は前記有線コードで前記第２の送受信部に送られる。

第５の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１〜第４の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、該貨物自動車は、燃料タンクの残燃料を検知する燃料計を備え、前記燃料計の出力値を前記積載重量から差し引いた実積載重量を表示する。

第６の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１〜第５の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、前記車軸の左右両側位置に設けられている前記距離センサの測定値から、前記車体フレームの傾きを演算して前記表示器又は別の表示器に表示する。

第７の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１〜第５の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、前記車体フレームには、該車体フレームの前後左右の傾きを検知する水準器が設けられ、該水準器の出力は有線又は無線で、前記表示器又は別の表示器に伝える。

第８の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１〜第７の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、前記演算処理部によって演算された積載重量をその位置情報と共に、ネットワーク回線を介して管理コンピュータに送る。

第９の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１〜第８の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置において、エンジン停止検出手段が設けられ、エンジンが停止している間に、該貨物自動車の積載重量測定装置が作動する。

また、以上の発明において、第１の送受信部を含む各距離センサの電源は電池であってもよいが、振動等のエネルギーを電気に変える振動発電素子（蓄電池を含む）や、前述のように直接有線コードを用いるものであってもよい。
なお、本発明に係る積載重量測定装置を取付ける貨物自動車は、通常のトラックの他、車軸と車体フレームを有するものであれば、他の機種（例えば、トレーラ、トラクタ、ダンプ等）にも適用できる。

第１の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、車軸の両側位置に設けられて、車体フレームと車軸の距離を測定する超音波又は光を利用した距離センサと、各距離センサに付設され距離センサの測定値を高周波変調した信号にする第１の送受信部と、第１の送受信部からの信号を受ける第２の送受信部と、第２の送受信部で復調した信号を入力して距離センサの出力とし、事前に空荷時の距離センサの出力として設定した値Ｐと積載時の距離センサの出力Ｑから車体フレームの積載重量を演算して表示器に表示する演算処理部とを有するので、車体フレームに載せた貨物（積載物）の重量を測定でき、各距離センサの測定値を第１の送受信部から第２の送受信部を介して演算処理部に送信し、演算して貨物の積載重量を表示できる。
また、第１の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、光又は超音波を利用する距離センサ自体が荷重を受けることがなく、貨物自動車の積載重量測定装置自体を安価に製造できる

第２の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第２の送受信部に各距離センサの測定値を順次送る命令を第１の送受信部に送る通信要求部を備えているので、信号の入出力の動作が確実となる。

第３の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、第１、第２の送受信部が無線機であるので、信号を送る配線を行うことなく、距離センサのデータを第２の送受信部に送ることができる。

第４の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、各距離センサ及び各第１の送受信部に、有線コードで電力が供給され、高周波変調された信号は有線コードで第２の送受信部に送られるので、電池等も必要がなく、信号伝送にもこの有線コードを使用できる。

第５の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、燃料タンクの残燃料を検知する燃料計を備え、燃料計の出力値を積載重量から差し引いた実積載重量を表示するので、より正確に積載重量を表示できる。

第６の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、車軸の左右両側位置に設けられている距離センサの測定値から、車体フレームの傾きを演算して表示器又は別の表示器に表示するので、容易に車体フレームの傾きを検知でき、データの信憑性を高めることができる。

第７の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、車体フレームに、車体フレームの前後左右の傾きを検知する水準器が設けられ、水準器の出力は有線又は無線で、表示器又は別の表示器に伝えるので、車体フレームが水平状態にあるか否か容易に確認できる。
こともできる。

第８の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、演算処理部によって演算された積載重量をその位置情報と共に、ネットワーク回線を介して管理コンピュータに送るので、特定場所での貨物自動車の積載重量の管理ができる。

第９の発明に係る貨物自動車の積載重量測定装置は、エンジン停止検出手段が設けられ、エンジンが停止している間に、貨物自動車の積載重量測定装置が作動するので、より正確なデータを得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る貨物自動車の積載重量測定装置の全体構成を示すブロック図である。 距離センサの説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る貨物自動車（「車両」とも称する）の積載重量測定装置１０は、並列に配置された複数（この実施の形態では２）の車軸１１にそれぞれ弾性部材の一例である板バネ（図示せず）を介して支持される荷台（車体フレームの一例又は一部）１２を有している。それぞれの車軸１１の両側位置には、車軸１１と荷台１２の距離を測定する第１〜第４の距離センサ１３ａ〜１３ｄが設けられている。この実施の形態では、距離センサ１３ａ〜１３ｄの片側（投光部１５と受光部１６）が、荷台１２の底部の補強金具に定着した状態で設けられ、距離センサ１３ａ〜１３ｄの他側（反射板１４）は車軸１１に補助金具を介して取付けられ、この距離センサ１３ａ〜１３ｄで、それぞれの位置の車軸１１と荷台１２との距離を測定し、荷台１２の降下量を測定している。

距離センサ１３ａ〜１３ｄは、光を利用した距離測定手段からなって、この実施の形態では、距離センサ１３ａ〜１３ｄはレーザ光を用いた光センサであって、車軸１１の上に反射板１４を設け、直上にある投光部１５からの光が反射板１４で反射して受光部１６に入光し、距離センサ１３ａ〜１３ｄで反射板１４から受光部１６までの距離を測定している。なお、距離測定手段に超音波を使用することもできる。

第１〜第４の距離センサ１３ａ〜１３ｄにはそれぞれ第１の送受信部１８ａ〜１８ｄが付設され、第１の送受信部１８ａ〜１８ｄでは距離センサ１３ａ〜１３ｄの計測信号（測定値）をデジタル信号に変換して、その信号を高周波変調する回路を有している。高周波変調された信号は、アンテナに接続してそのまま高周波信号として空中に送信することも可能であるし、搬送波として有線コード（電源ライン）に流すこともできる。
なお、複数の距離センサ１３ａ〜１３ｄを区別するため、計測信号をテジタル信号にＡＤ変換した後、異なるＩＤ信号を付加している。

車両の前側には、各距離センサ１３ａ〜１３ｄに付設して設けられた計４つの第１の送受信部１８ａ〜１８ｄからの電波信号を受信する一つの第２の送受信部２０を有している。第２の送受信部２０は、各第１の送受信部１８ａ〜１８ｄに対して、時間ｔ（例えば、０．１〜１秒）ごとに順次、距離センサ１３ａ〜１３ｄで測定されたデータを送信する命令を送る通信要求部を有し、これによって第１の送受信部１８ａ〜１８ｄの信号が混信しないようになっている。なお、高周波変調した信号をアンテナを介して送受信する場合は、第１の送受信部１８ａ〜１８ｄ、第２の送受信部２０は無線機として働く。有線コードに高周波変調信号を流す場合は、有線通信となるが、シャーシを−、有線コードを＋とする電力線と兼用できる。

第２の送受信部２０には演算処理部２１が接続され、第２の送受信部２０で復調した信号を入力して距離センサ１３ａ〜１３ｄの出力とし、荷台１２の積載重量を演算している。この演算では、まず最初に荷台１２を空にした状態で、各距離センサ１３ａ〜１３ｄの測定値（設定値Ｐ）をゼロとし、荷台１２の中央に４・Ｗ（ｋｇ）の重り、又は荷台１２の四隅にＷ（ｋｇ）の重りをそれぞれ置いた場合の各距離センサ１３ａ〜１３ｄの測定値（距離）の合計ｙ（出力Ｑ’）を４Ｗ（ｋｇ）とする。この後、測定しようとする積み荷を荷台１２に載せると、各距離センサ１３ａ〜１３ｄが作動するので、その合計値をｚ（出力Ｑ）とするとｚ×４Ｗ／ｙが荷台１２の積載重量（ＬＧ）となる。

この積載重量は、積み荷を荷台１２のどの位置においても誤差なく測定できる。演算処理部２１に付設する表示器２２に演算値を表示することによって、運転者が積載重量を容易に把握できる。
距離センサ１３ａ〜１３ｄ及び付設する第１の送受信部１８ａ〜１８ｄの電源は電池であるのが好ましいが、電池を充電式の電池とし、振動等によって発電する発電手段（例えば、重りの回転によって発電機を駆動する装置、又は振動によって発電する発電素子）を内蔵し、電池を常時充電するようにしてもよい。
更に、電源として有線コードを使用して給電することもでき、この場合、第１の送受信部１８ａ〜１８ｄからの高周波変調信号を、この有線コードを介して第２の送受信部２０の制御部に送信してもよい。

なお、貨物自動車は通常燃料タンクを有し、その量（残燃料）は運転席にある燃料計によって確認でき、その値をα（０≦α≦１）とすると、燃料タンクの満タン時の燃料の重さをＦＧとして、ＦＧαの重さだけ測定値に加算される。
従って、積載物の正しい重量（実積載重量、ＴＷ）＝積載重量（ＬＧ）−燃料重量（ＦＧα）となる。なお、貨物自動車に、その他、工具やワイヤ等の装備を備えている場合は、これらを積んだ状態で、距離センサ１３ａ〜１３ｄのゼロ点調整を行う。

第２の送受信部２０には、外部通信装置２４が設けられ、携帯電話又はインターネット回線等のネットワーク回線２５を通じて、ＧＰＳで測定されたその車両の位置情報と共に、演算された積載重量を管理コンピュータ２６に送ることもできる。この場合、車両の積載重量を外部から管理することができる。なお、信号を管理コンピュータ２６に送る手段として、携帯電話やインターネット以外の手段であってもよい。

車軸１１の左右両側位置に設けられている距離センサ１３ａ〜１３ｄの測定値から、荷台１２の傾きを演算して表示することもでき、これを表示器２２又は他の表示器に表示することも管理センターに送ることもできる。この場合、荷台１２が空荷で、水平状態にある場合の各距離センサ１３ａ〜１３ｄの測定値を０に設定し、各距離センサ１３ａ〜１３ｄに変位があった場合のデータを第１の送受信部１８ａ〜１８ｄによって、第２の送受信部２０及び演算処理部２１に送って、荷台１２の傾きθを演算する。この角度θは、一つの車軸１１の両側に設けられている距離センサ１３ａ、１３ｄ（距離センサ１３ｂ、１３ｃ）の距離をＤ及びそれぞれの出力をｅ、ｆとした場合、ｔａｎ^-1 ｛（ｅ−ｆ）／Ｄ｝ラジアンとなる。

距離センサ１３ａ〜１３ｄはそれぞれの車軸１１を水平状態に保持し、空荷の状態でゼロ点調整を行うのが好ましい。距離センサ１３ａ〜１３ｄのゼロ点調整は、第２の送受信部２０又は演算処理部２１に設けられているリセットボタンを押すことによって行う。リセットボタンによって、各距離センサ１３ａ〜１３ｄは全てゼロにリセットされるが、演算処理部２１の出力値から燃料重量（ＦＧα）を差し引いた値をゼロに設定すると、より正確に積載重量を測定できる。

また、以上の実施の形態において、貨物自動車の水平状態は、距離センサ１３ａ〜１３ｄの出力値から判断したが、図１に示すように、荷台１２の中央に設けた水準器３０によって荷台１２の前後及び左右の傾き角度を測定することもできる。この場合、水準器３０からの信号は無線又は有線によって、第２の送受信部２０に送られる。この出力は、表示器２２又は別の表示器に伝えられる。

従って、前記実施の形態に係る発明によって、トラック等の車両定格荷重（前後の軸重）オーバーを管理しながら積載でき、予め設定された前後左右の荷重の規定内で安全走行できる。また、測定データをコンピュータ（例えば、演算処理部を含む）に送り、トラック等の自動ブレーキコントローラの入力信号の一つとして使用できるので、安定した制動を発揮し、小型車等を巻き込む事故を減らし、人命を守ることができる。

また、前記実施の形態においては、距離センサ１３ａ〜１３ｄとして光センサを使用しているので外部からの埃等によって誤動作が生じる場合があり、図２に示すように周囲に伸縮筒２８や筒状蛇腹を設けるのが好ましい。
前記実施の形態においては、車軸の本数は２本であったが、３本以上もあり得る。なお、重量及び水平度の計測（貨物自動車の積載重量測定装置の作動）にあたっては、エンジンの作動中に測定すると誤差が発生するので、エンジン停止検出手段によってエンジンが停止したことを確認して行うのが好ましい。

更に、前記実施の形態に係る距離センサ１３ａ〜１３ｄの代わりにロードセルを用いて車体フレーム又は直接荷台の重量を測定し、ロードセルの信号を、第１の送受信部、第２の送受信部に送り、配線を無くす（即ち、無線ＬＡＮを用いる）こともできる。この場合、ロードセルは積載物の荷重を測定するので大型となり、また、常時はロードセルに荷重が掛からず、測定時のみに荷重が掛かるようにすることも必要であるが、配線が不要となり構造が簡略化する。

１０：貨物自動車の積載重量測定装置、１１：車軸、１２：荷台、１３ａ〜１３ｄ：距離センサ、１４：反射板、１５：投光部、１６：受光部、１８ａ〜１８ｄ：第１の送受信部、２０：第２の送受信部、２１：演算処理部、２２：表示器、２４：外部通信装置、２５：ネットワーク回線、２６：管理コンピュータ、２８：伸縮筒、３０：水準器

Claims (9)

1. 複数の車軸にそれぞれ弾性部材を介して支持される車体フレームを有する貨物自動車の積載重量測定装置であって、
   前記車軸の両側位置に設けられて、前記車体フレームと前記車軸の距離を測定する超音波又は光を利用した距離センサと、前記各距離センサに付設され該距離センサの測定値を高周波変調した信号にする第１の送受信部と、前記第１の送受信部からの信号を受ける第２の送受信部と、前記第２の送受信部で復調した信号を入力して前記距離センサの出力とし、事前に空荷時の前記距離センサの出力として設定した値Ｐと積載時の前記距離センサの出力Ｑから前記車体フレームの積載重量を演算して表示器に表示する演算処理部とを有することを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
2. 請求項１記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、前記第２の送受信部は前記各距離センサの測定値を順次送る命令を前記第１の送受信部に送る通信要求部を備えていることを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
3. 請求項１又は２記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、前記第１、第２の送受信部は無線機であることを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
4. 請求項１又は２記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、前記各距離センサ及び前記各第１の送受信部には、有線コードで電力が供給され、前記高周波変調された信号は前記有線コードで前記第２の送受信部に送られることを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、該貨物自動車は、燃料タンクの残燃料を検知する燃料計を備え、前記燃料計の出力値を前記積載重量から差し引いた実積載重量を表示することを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、前記車軸の左右両側位置に設けられている前記距離センサの測定値から、前記車体フレームの傾きを演算して前記表示器又は別の表示器に表示することを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、前記車体フレームには、該車体フレームの前後左右の傾きを検知する水準器が設けられ、該水準器の出力は有線又は無線で、前記表示器又は別の表示器に伝えられることを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、前記演算処理部によって演算された積載重量をその位置情報と共に、ネットワーク回線を介して管理コンピュータに送ることを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１記載の貨物自動車の積載重量測定装置において、エンジン停止検出手段が設けられ、エンジンが停止している間に、該貨物自動車の積載重量測定装置が作動することを特徴とする貨物自動車の積載重量測定装置。

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