JP4034763B2 - セミトレーラ - Google Patents

Description

本発明は、トラクタ（けん引自動車）に連結されるセミトレーラに係り、特にセミトレーラの接地タイヤの数を任意に増減する車軸の昇降制御の技術に関する。

貨物を搬送することを主たる目的とする大型トレーラは、エンジンを備えて自走できるトラクタ（けん引自動車）と、トラクタに連結したセミトレーラとからなっている。大型トレーラは、他の一般車両と同様に道路運送車両法（昭和二十六年法律第百八十五号）による走行時の条件規制を受ける。例えば、車両総重量、セミトレーラの長さ（最遠軸距）、自動車の軸重、隣り合う車軸にかかる荷重の和、自動車の輪荷重、空車状態及び積車状態におけるかじ取車輪の接地部にかかる荷重の総和などである。

ところで、近時、いわゆる行政の規制緩和により道路運送車両法第三章の規定に基く道路運送車両の保安基準が緩やかになった。例えば、分割可能な貨物の輸送に関して、特殊車両通行許可の許可限度重量が緩和される等である。

この結果、大型トレーラを利用する輸送業者は、貨物の最大積載量や走行速度などについて、従前の保安基準を超えた車両運用が可能となる。

従来、道路運送車両法に基づく保安基準は厳しかった。積荷を下ろしてセミトレーラの総重量が軽くなっても、輪荷重は五トンを超えてはならず、またタイヤの接地部の幅一センチメートル当り接地圧が二百キログラムをこえないことといった制限があった。このため、積荷をすべて下ろして空になったセミトレーラをけん引走行する場合でも、タイヤの本数は最大積載時のまま走行せざるをえなかった。
なし

ところで、大型トレーラに対する規制緩和、特にタイヤの接地圧に関する従前の厳しい条件が緩和された結果、セミトレーラのタイヤの本数も増減できることになった。

しかし、最大積載時の重量に合わせて車軸本数とタイヤ数を決定する従来のセミトレーラの車軸構造のままでは、車両運用上のメリットが殆どない。接地するタイヤの本数が多いほど、トラクタの燃費が増大するからである。また、接地するタイヤの本数が多いほど走行速度もあがらず、却って車両走行の安全を損なう場合もある。さらに云えば、路面に接地するタイヤの本数が多いほど、路面を削り、タイヤを摩耗させて、いわゆる粉塵公害を生じやすい。

そこで、本発明の目的は、車両の走行時の保安基準を遵守しつつ、最小限のタイヤによってトレーラを走行可能とする点にある。

前記目的を達成するため、請求項１に係るセミトレーラは、複数の車軸を備えることを技術的前提として、後側の車軸に荷重センサを配する一方、前側の車軸に接地タイヤを引き上げる昇降動装置を設け、荷重センサの検出荷重に基づき、直近前方の車軸に設けた昇降動装置を駆動する。

後方の車軸にかかる荷重を検出し、これに基づいて直近前方の車軸を引き上げることにより、積荷を下ろしたときのようにセミトレーラの積載重量が軽いときは、前方の車軸から順次タイヤの接地を解除して、走行時のタイヤ本数を減らすものである。最前方の車軸には荷重センサを設ける必要はなく、最後方の車軸には昇降動装置を設ける必要はない。セミトレーラの積載重量が増えたときは、引き上げていた車軸を後方のものから順次押し下げてタイヤの接地本数を増やすことは当然である。

また、昇降動装置を、車軸とセミトレーラ本体とを連結する複数本のエアサスペンションと、このエアサスペンションのシリンダー内空気を減圧し加圧するエアポンプ装置とによって構成する。

車軸の引き上げ、押し下げは、油圧装置を利用することもできる。しかし、油圧を利用した車軸の昇降駆動では、装置の全体重量が好ましくない程度に増大する。大型トレーラは、トラクタを含めた車両全体の重量規制、セミトレーラの重量規制など、重量に関する規制を受けるため、車軸の昇降動装置は軽量化が可能なエア駆動方式を採用することが望ましい。

さらに、昇降動装置を、少なくとも三本のエアサスペンションによって構成する。二本のエアサスペンションは、接地タイヤを引き上げるときに減圧し、残余のエアサスペンションは加圧する。

ポンプを介したシリンダへのエアの供給（加圧）、吸引（減圧）により、シリンダピストンがそれぞれ進展、収縮するので、これを利用して車軸を押し下げ、または引き上げる。このとき、車軸の引き上げに際して、二本のエアサスペンションを減圧し、残余のエアサスペンションを加圧する。車軸に反対方向の力を同時に与えることで、引き上げ動作の応答性を高めるためである。逆に、車軸の押し下げに際しては、二本のエアサスペンションを加圧し、残余のエアサスペンションを減圧すれば良い。

なお、これとは反対の駆動方式、すなわち車軸の引き上げ時に二本のエアサスペンションを加圧し、残余のエアサスペンションを減圧することも可能である。ただし、この構成では三本のエアサスペンションによる昇降駆動は難しくなる。応答性が悪くなるからである。

本発明に係るセミトレーラによれば、後方の車軸に設けた荷重センサに基づいて直近前方の車軸を昇降駆動できるので、車両の走行時の保安基準を遵守しつつ、最小限のタイヤ本数によってトレーラを走行させることが出来る。

図１に示すように、本発明に係るセミトレーラ２０は、複数の車軸、例えば三本の車軸の両端にタイヤを配するものである。符号３１は後前輪、４１は後中輪、５１は後後輪である。そして、セミトレーラ２０の積荷の重量が軽くなったときに、図２に示すように、後前輪３１を引き上げる。図２の状態からさらにセミトレーラ２０の積荷の重量が軽くなったときは、図３に示すように後中輪４１を引き上げて、後後輪５１だけを接地させて走行する。図１〜図３において、１０はトラクタである。トラクタ１０は、適宜本数、例えば二本の車軸の両端にタイヤ１１、１２を備える。セミトレーラ２０の後後輪５１と、トラクタ１０のタイヤ１１、１２は常時接地している。

積荷の重量（車軸にかかる重量）に応じて、後前輪３１または／および後中輪４１を独立して昇降駆動するため、本発明に係るセミトレーラ２０は、図４に示すように、後中輪の車軸４０と後後輪の車軸５０にそれぞれ荷重センサ４３、５３を設けるとともに、後前輪の車軸３０と後中輪の車軸４０を昇降駆動するためのエアポンプ３５、４５を設ける。

そして、荷重センサ４３、５３の検出値に基づいて直近前方のエアポンプ３５、４５を駆動する。車軸（３０、４０）を引き上げるときの順番は、後前輪の車軸３０が後中輪の車軸４０に優先する。引き下げ（タイヤ接地）のときは、後中輪の車軸４０の引き下げが、後前輪の車軸３０の引き下げに優先する。

このため、荷重センサ４３、５３に基づく制御の優先順位は、車軸（３０、４０）の引き上げのときは、後中輪の車軸４０に設けた荷重センサ４３が優先し、荷重センサ４３が閾値以下の検出値となったときに、エアポンプ３５を駆動して後前輪の車軸３０を引き上げる。その状態で、後後輪の車軸５０に設けた荷重センサ５３が閾値以下の検出値となったときは、エアポンプ４５を駆動して後中輪の車軸４０を引き上げる。

後前輪の車軸３０を引き上げた状態で、後中輪の車軸４０に設けた荷重センサ４３が閾値以上の検出値となったときは、エアポンプ３５を駆動して後前輪の車軸３０を引き下げる。同様に、後中輪の車軸４０を引き上げた状態で、後後輪の車軸５０に設けた荷重センサ５３が閾値以上の検出値となったときは、エアポンプ４５を介して後中輪の車軸４０を引き下げる。常に前方の車軸の昇降駆動が優先され、直近後段にある荷重センサ（４３）が後方の荷重センサ（５３）の働きに優先する。

図５〜図７は、エアポンプ（３５、４５）による車軸（３０、４０）の昇降駆動の構造を具体的に例示するものである。後前輪の車軸３０を例にとって説明する。後中輪の車軸４０の制御も同じである。

図５に示すように、後前輪の車軸３０を独立して昇降駆動するため、車軸３０には、複数のエアサスペンション３６〜３８を設けておく。このうち適宜数、例えば二本のエアサスペンション３６、３７は、第一のエアポンプ３５／Ｐ１を介してエアの量の制御し、他のエアサスペンション３８は、第二のエアポンプ３５／Ｐ２を介してエア量を制御する。二つのエアポンプ（３５／Ｐ１、３５／Ｐ２）を用いるのは、応答性を良好にするためであり、応答性を優先しなければ同一のエアポンプによって同一結果を実現できる。

図６は、後前輪の車軸３０を持ち上げるとき（上昇駆動）における、第一のエアポンプ３５／Ｐ１の作用を例示するもので、このとき、第一のエアポンプ３５／Ｐ１は、二本のエアサスペンション３６、３７のシリンダーＳ１内の空気を抜き取って、可動ピストンＱ１を収縮移動させ、可動ピストンＱ１に連結している車軸３０を収縮方向（上方）へ移動させる。可動ピストンＱ１と車軸３０との連結は、各種の部材を介して間接的に連結させてあってもよい。

他方、第二のエアポンプ３５／Ｐ２は、例えば図７に示すように、エアサスペンション３８のシリンダーＳ２に空気を供給して、可動ピストンＱ２を伸展移動させ、可動ピストンＱ２に連結している車軸３０を上方へ移動させる。可動ピストンＱ２と車軸３０との連結は、直接または間接的に連結させる。

かかる構成によれば、セミトレーラ２０の積荷重量が大きなときは、すべての車軸３０、４０、５０を下ろして走行するが、積荷がやや軽くなったときは、後中輪の車軸４０に設けた荷重センサ４３によって後前輪の車軸３０を引き上げ、さらに積荷重量が軽くなったときは、後後輪の車軸５０に設けた荷重センサ５３によって後中輪の車軸４０を引き上げて走行することが出来る。

積荷の状態に応じて常に最適なタイヤ本数で走行することが可能となるため、燃費の向上に伴う輸送コストの削減が可能となり、タイヤの摩耗や路面の摩耗による粉塵公害を最小限に抑えることが可能となる。各車軸３０、４０を独立して昇降駆動するから、積荷の軽重に応じた最適な走行条件を得る。

車軸３０、４０の昇降駆動は、エアポンプ３５、４５を介して行うため、油圧を用いる駆動システムに較べて全体重量を格段に低減できる。トレーラは、車両全体の重量、第五輪（セミトレーラの連結部）にかかる重量、車軸にかかる重量など、重量に関する各種の拘束を受けるため、車軸３０、４０を昇降駆動するにしても駆動システムの重量は軽い方が有利である。

また、エアポンプ３５（４５）によって空気圧力の調整を受けるエアサスペンション３６〜３８に異なる機能をもたせ、車軸３０（４０）を上昇させるときに、二本のエアサスペンション３６、３７を減圧して可動ピストンＱ１を介して上方から車軸３０を引き上げ、エアサスペンション３８を加圧して可動ピストンＱ２を介して下から車軸３０の持ち上るため、比較的重量のある車軸３０をエア制御によって応答性よく昇降駆動することが出来る。タイヤを接地させるときは減圧／加圧を逆にすれば良い。

なお、車軸（３０、４０）の昇降動作における、エアサスペンションの減圧／加圧の組み合わせ、本数、配設位置は、セミトレーラ２０の大きさや車軸本数等に応じて適宜設計して構わない。本実施形態では車軸を三本として説明したが、車軸が二本の場合でも四本の場合でも、独立して各車軸を昇降駆動させる点、後後輪は常時接地させる点は同じであり、車軸を上昇駆動するときには最前方の車軸から持ち上げ、逆に下降駆動するときには後方車軸から順番に下げることが望ましい点も同じである。

実施形態に係るセミトレーラのタイヤの接地状態を例示する第一の図である。 実施形態に係るセミトレーラのタイヤの接地状態を例示する第二の図である。 実施形態に係るセミトレーラのタイヤの接地状態を例示する第三の図である。 実施形態に係る車軸の駆動原理を示す図である。 実施形態に係るエアサスペンションの配置例を示す図である。 実施形態に係るエアポンプの作用と車軸との関係を示す第一の図である。 実施形態に係るエアポンプの作用と車軸との関係を示す第二の図である。

符号の説明

２０ セミトレーラ
３０ 後前輪の車軸
３１ 後前輪
３５、４５ エアポンプ
３６〜３８ エアサスペンション
４０ 後中輪の車軸
４１ 後中輪
４３、５３ 荷重センサ
５０ 後後輪の車軸
５１ 後後輪
Ｐ１ 第一のエアポンプ
Ｐ２ 第二のエアポンプ
Ｑ１、Ｑ２ 可動ピストン

Claims (1)

1. 後前輪、後中輪、後後輪の車軸を備えるセミトレーラにおいて、
   後中輪の車軸と後後輪の車軸に荷重センサを配する一方、
   後前輪の車軸と後中輪のそれぞれの車軸に接地タイヤを引き上げる昇降動装置を設け、
   荷重センサの検出荷重に基づき、直近前方の車軸に設けた昇降動装置を駆動するものであって、
   前記各昇降動装置は、
   車軸とセミトレーラ本体とを連結する複数本のエアサスペンションと、
   このエアサスペンションのシリンダー内空気を減圧し加圧するエアポンプ装置とによって構成するとともに、
   当該昇降動装置は、少なくとも三本のエアサスペンションを備え、
   これらの各エアサスペンションは、シリンダーと可動ピストンによって構成したものであって、
   二本のエアサスペンションは、接地タイヤを引き上げるときに第一のエアポンプを介して減圧し、残余のエアサスペンションは、接地タイヤを引き上げるときに第二のエアポンプを介して加圧するものであって、
   前記荷重センサを介して、後中輪の車軸よりも常に後前輪の車軸の昇降駆動を優先させることを特徴とするセミトレーラ。

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