JPH0338126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は空気タイヤを使用した案内軌道車やモ
ノレール等の軌道車両のタイヤ内圧低下検知と異
常に過大な内圧低下状態の検知を兼用する装置に
関する。 この種車両では安全な走行を維持し、かつ、さ
らにタイヤの寿命を低下させないためにタイヤの
漏気をできるだけ早期に発見対処する必要があ
る。タイヤの内圧低下の検出方法としては、車輪
自体に圧力スイツチ等を取付けて直接検知するも
のと地上設備によつてその上に車両が停止したと
きあるいは通過する際の内圧低下したタイヤに起
る現象により検知するものが知られている。それ
らの公知の方式のうち、地上方式の方が各タイヤ
に検知器を設けるより、その総数ははるかに少な
く、設備費用および検知装置の保守管理の点では
るかに有利であるが、直接タイヤの内圧を検知す
る方式に比し、検知の感度ならびに精度を高める
のが困難であるという問題があつた。 また空気タイヤを用いるこの種車両では、安全
な走行を維持するため、漏気があつた場合も短時
間の走行を許容できる程度に補助輪を設けること
が多い。その補助輪装着の方式に空気タイヤの前
あるいは後等前後方向に位置を変えて設けるもの
（例：特公昭57−54327号タイヤパンク検知装置、
第１図の車両）と空気タイヤと同軸上でタイヤに
隣接した外側またはタイヤの内部に設けるもの
（例：US PAT.No.4265180 Steering means for
guided vehicles FIG5、FIG6のWheel）がある。
それらの構成を第１〜３図に示す。第１図は、車
両全体を示す側面図で、車体１を支持する空気タ
イヤ２をもつた台車枠３があり、その先端に補助
輪４を設けている。２′は異常に内圧が低下した
空気タイヤで荷重支持ができず補助輪４′が走行
路５に接し空気タイヤが負担すべき負荷の大半を
分担している状態である。タイヤ２′は長い接地
長で走行路５に接している。第２図は空気タイヤ
６の内部同軸上に補助輪７を設けた車輪の断面図
で、第３図は空気タイヤ６の外側同軸上に補助輪
８を設けた断面図で、９は走行路を傷つけないよ
う設けたゴム等の硬質弾性体である。このような
補助輪をもつた空気タイヤの接地状況を見ると、
補助輪が作用するまでの空気タイヤ内圧の低下で
は、接地面圧（単位面積当りの支持力）が内圧低
下に伴い比例的に接地面圧が減少する。それにも
かかわらずタイヤの全負荷は接地長さが増大する
ことで支持される。さらに空気タイヤ内圧が低下
するとタイヤは半径方向にたわみ補助輪が作用す
るようになる。ここにおいて補助輪は一般に金属
製等で剛性の高いものであるため、タイヤの全負
荷のうち大部分を補助輪が分担することとなり、
かつ補助輪の剛性の高いことからその接地が線接
触に近く高い接地面圧を生ずる。以下にこの詳細
を図に従つて説明する。空気タイヤの接地特性は
第４図および第５図に一例を示す通りで、縦軸は
単位面積当りの荷重で表現される接地面圧で、横
軸は接地長さで０点は接地の中心である。第４図
は最小の接地長さとなる空車状態である。正規内
圧である９Kg／cm²のときを線図１０に、内圧が1/
２の4.5Kg／cm²の線図が１１、1/4の2.25Kg／cm²の
線図が１２である。第５図はタイヤ負荷が空車の
1.5倍である最大積載の状態で、第４図同様正規
内圧を１０′に、1/2内圧を１１′に、1/4内圧を１
２′に示している。第４図と第５図を比較すると
１：1′、２：2′、３：3′に見られるようにタイヤ
負荷の増大で接地面圧はごく僅か増大するのみで
タイヤ負荷の如何にかかわらず接地面圧はタイヤ
内圧にほぼ比例していると云える。点線１３およ
び１３′はほぼ反比例関係にあることを示す曲線
である。各線図でかこまれた面積はタイヤ負荷の
大きさを現わしており内圧が変化しても面積は一
定である。負荷が増大すると接地長さが増大し、
かこまれた面積が増大する。このことは車両走行
中の動的負荷は接地長さの増減作用となり接地面
圧の変動はほとんど生じないことを意味してい
る。さらに内圧が低下した異常な状態においては
タイヤは過大に半径方向たわみを生じ補助輪が作
用する。空気タイヤと前後方向に位置を変えて補
助輪が設けられている場合の接地の状況は第６図
に示す通りで、空気タイヤの接地面圧は低く長い
接地長さをもつており、車輪配置から距離Ｌの位
置に補助輪の高い接地面圧が見られる。空気タイ
ヤと同軸に補助輪が設けられている場合の接地の
状況は第７図に示す通りで、空気タイヤの接地で
生ずる低い接地面圧とその中央に補助輪の接地で
生ずる高い接地面圧を実線で示している。点線は
内圧が下がり補助輪が接しはじめた状態である。
内圧が下つた状態で接地中心に面圧のピークを生
ずるものは補助輪の剛性が高いためタイヤ負荷の
大半を分担し、かつ集中的に路面に荷重が伝達さ
れるためである。第６図および第７図の補助輪に
よるピーク面圧はともに一点鎖線で示した正常時
のタイヤ接地面圧に比し格段と大きいといつた顕
著な現象を示している。空気タイヤならびに補助
輪の以上のような接地状況から補助輪が作用する
までの内圧の低下と異状な内圧低下に伴う補助輪
の作用状況の両方を一つの検知手段のみで行うこ
とは困難である。 ここにおいて本出願人は、先に特願昭56−
176499号「空気タイヤを有する軌道車両における
タイヤ内圧管理装置」をもつて感度が高く僅かな
内圧低下も感知しうるものを提案し、別に特願昭
56−178361号「空気タイヤに補助輪を同軸配置し
た軌道車両のタイヤ内圧異常検出装置」をもつて
補助輪の作用した状況を感知するものを提案して
いるが、その両者の検知を行うためには２様の装
置を必要とした。 本発明は以上の点に着目してなされたもので、
軌道車両における空気タイヤの僅かな内圧低下を
検知し、空気タイヤに併設される補助輪の作用し
た場合も一つの装置で兼用し検知しうるものをう
ることを目的とし、さらにその検知の感度および
正確度を高いものとしうる装置を提供するもので
ある。 本発明は一個あるいは一組のロードセルをもつ
て空気タイヤの内圧低下による接地面圧の低下を
計測し、さらにそのロードセル出力を用い、電気
装置に複数の検知機能をもたせるもので、その構
成は、空気タイヤの有する軌道車両の軌道のタイ
ヤ転走面に接地する正常なタイヤ接地長さより車
両進行方向の長さが短いふみ面をもつロードセル
装置と、そのふみ面を空気タイヤが転走毎にふみ
面に与える荷重を計測する一つの計測機能をも
ち、前記荷重の計測値が正常な内圧の空気タイヤ
によつて生ずる荷重値より低い値で設定された第
１の基準値より低い場合を検知する第１の検知機
能をもち、車両にあつて空気タイヤと同軸上に補
助輪を有するとき、前記荷重の計測値が正常な内
圧の空気タイヤによつて生ずる荷重値より高い値
で設定された第２の基準値より高い場合を検知す
る第２の検知機能をもち、さらにそれらの検知結
果を表示する表示機能をもつた電気装置とで構成
し、さらに空気タイヤを有する軌道車両の軌道の
タイヤ転走面に設置する正常なタイヤ接地長さよ
り車両進行方向の長さが短いふみ面をもつロード
セル装置と、そのふみ面を空気タイヤが転走毎に
ふみ面に与える荷重を計測する一つの計測機能を
もち、前記荷重の計測値が正常な内圧の空気タイ
ヤによつて生ずる荷重値より低い値で設定された
第１の基準値より低い場合を検知する第１の検知
機能をもち、車両にあつて空気タイヤと同軸上に
補助輪を有するとき、前記荷重の計測値が正常な
内圧の空気タイヤによつて生ずる荷重値より高い
値で設定された第２の基準値より高い場合を検知
する第２の検知機能をもち、車両にあつて同軸上
左右に空気タイヤを有するとき前記荷重の計測値
の左右の値を比較し、その比較値が一定の値以上
である場合を検知する第３の検知機能と、前記ロ
ードセルの出力で計測された時間の左右の値を比
較し、その比較値が一定の値以上である場合を検
知する第４の検知機能との２機能の少なくとも一
方の機能をもち、さらにそれらの検知結果を表示
する表示機能をもつた電気装置とで構成し、また
空気タイヤを有する軌道車両の軌道のタイヤ転走
面に設置する正常なタイヤ接地長さより車両進行
方向の長さが短いふみ面をもつロードセル装置
と、そのふみ面を空気タイヤが転走毎にふみ面に
与える荷重を計測する一つの計測機能をもち、前
記荷重の計測値が正常な内圧の空気タイヤによつ
て生ずる荷重値より低い値で設定された第１の基
準値より低い場合を検知する第１の検知機能をも
ち、車両にあつて同軸上左右に空気タイヤを有す
るとき、前記荷重の計測値の左右の値を比較し、
その比較値が一定の値以上である場合を検知する
第３の検知機能と、前記ロードセルの出力で計測
された時間の左右の値を比較し、その比較値が一
定の値以上である場合を検知する第４の検知機能
との２機能の少なくとも一方の機能をもち、さら
にそれらの検知結果を表示する表示機能をもつた
電気装置とで構成することを特徴とする軌道車両
における空気タイヤの内圧低下検知兼異常検知装
置である。 本発明の構成における主要な機能は接地面圧の
計測であり、その具体的な接地面圧の検出手段は
タイヤ走行面にロードセルを設け、接地面圧であ
る単位面積当りの荷重をうるためにロードセルの
ふみ面はタイヤの接地面積より十分小さいものと
する。そのロードセルによつてタイヤから与えら
れる荷重を計測し、その荷重をふみ面の面積で除
すれば接地面圧が得られる。あらかじめ明らかに
されているタイヤの接地特性から接地面圧をタイ
ヤ内圧に換算することができる。これを原理とし
たものである。 次に接地面圧を計測しうるロードセル構造につ
いて述べる。 第８図は左右に空気タイヤの走行輪をもつた案
内軌道車における本発明の他の実施例で、車両の
正面と軌道の横断を示している。空気タイヤ２に
対するロードセル１３が走行路１４に埋設されて
おり、空気タイヤの案内輪１５に対するロードセ
ル１６が案内軌条１７のタイヤ転走面に埋設され
ている。１８は走行輪の車軸、１９は案内輪を支
持するはり、２０は車体である。 第９図は本発明におけるロードセルとタイヤの
接地面との関係を示す説明の平面図で、空気タイ
ヤの左右間隔がL₁でタイヤの接地幅がW₁の車両
と空気タイヤの左右間隔がL₂でタイヤの接地幅
がW₂の車両が同一の軌道を走行する場合におい
てロードセル１３のふみ面の面積が小さいため前
者の車両のタイヤの接地面Ａおよび後者の車両の
タイヤの接地面Ｂの何れの面積内にもロードセル
１３は包含され面圧検出が可能である。またロー
ドセルの幅がタイヤトレツト幅より小さいときは
接地面圧を正確に把握するのに算式である、 ロードセル荷重／ふみ面面積 の分母は一定であるため有利である。タイヤの接
地幅W₁とW₂に大きな差違があつても何れの車両
の接地面圧も正確に検知することができる。 第１０図はタイヤの接地幅より大きい幅のふみ
面をもつたロードセルを用いた場合におけるロー
ドセルとタイヤの接地面の関係を示す説明図で、
空気タイヤの左右間隔がL₃でタイヤの接地面Ｃ
の接地幅がW₃の車両と空気タイヤの左右間隔が
L₄でタイヤの接地面Ｄの接地幅がW₄の車両が同
一の軌道を走行する場合でタイヤの接地幅W₃と
W₄が同一かほぼ等しい場合ロードセル２１のふ
み面をタイヤ接地幅より広いものとして両者のタ
イヤ接地幅がロードセル２１のふみ面に包含され
るようにし、接地面圧を検出することができる。
すなわち接地面圧算出式の分母である面積はW₃
またはW₄にロードセルふみ面の長さｌを乗じて
えられるので、W₃＝W₄またはW₃≒W₄ならばそ
の面積は一定あるいはほぼ一定となるからであ
る。このような幅の広いふみ面のロードセルを使
用する場合、分子である荷重値が大きいので計測
上の誤差要素が少なくなる長所があり、特に通過
する車両が一種類の場合はこの構造が非常に有利
である。 本発明はタイヤ内圧にほぼ比例関係にある接地
面圧を計測する方式であるため負荷の大小には関
係がない。したがつてタイヤ荷重が大幅に異なる
異種車両でもタイヤ内圧がほぼ同一であれば検出
に支障することがない。 正規内圧の異なる空気タイヤを用いた車両が同
一の軌道を走行する場合、内圧の低下を比較判断
する基準値を変える必要がある。このために本検
知装置のロードセルふみ面上を通過する車両の種
別に応じた基準値に関する情報を外部からうける
ようにすることで、本検知装置の電気装置の比較
判断により正しい表示を行なわせうる。また別の
手段として異常を生ずるタイヤは全タイヤ中に占
める割合は非常に小さいことを前提に通過した一
列車の全タイヤの計測値の平均値を求めその値か
ら差引いたものあるいは一定の係数を乗じたもの
等を比較判断の基準値とすることで実用上のタイ
ヤ内圧低下検知が可能である。 これらの検知結果により、電気装置において内
圧低下を表示することができる。 次に異常に内圧が低下し補助輪が作用した場合
の検知について述べる。第６図、第７図に示した
ように補助輪の接地によつて正常時の空気タイヤ
接地面圧に比し格段と大きいピーク面圧となると
いつた顕著な現象を示すのでこれを把握すれば確
実な検出ができる。そこで前記のロードセル出力
すなわち計測された荷重値を正規内圧の空気タイ
ヤによつて生ずる荷重値より高い値で設定された
基準値より高い場合に異常と判断し、その結果を
電気装置において異常と表示することができる。 第８図に示したように左右に間隔をもち空気タ
イヤを配した案内軌道車、あるいは左右の空気タ
イヤを近接して配したモノレール車両等複数のタ
イヤを同軸にもつた軌道車両で、内圧低下や異常
が同時に発生しないことを条件とすると次のよう
な手段で検知が可能である。 (1) １輪が内圧低下すると左右の空気タイヤの接
地面圧に差を生ずる。したがつて面圧を比較す
れば絶対値との比較を行うことなく検知が可能
である。そこで左右のロードセル出力の比ある
いは差を比較し、その比較値が一定値以上であ
るとき内圧低下と判断できる。 (2) １輪が異常に内圧低下し補助輪が作用する状
況になると左右の空気タイヤの接地面圧に大き
い差を生ずる。したがつて面圧を比較し絶対値
との比較を行うことなく検知が可能である。そ
こで前項の一定値より大きい値を予じめ別に定
め、この値以上であるとき異常と判断できる。 ただし第１図に示したように補助輪４が空気
タイヤ２と位置を異にする場合、第６図に示し
たように補助輪の接地面は単独に発生するので
左右を比較した場合、０：有限値であり(1)項で
示した内圧低下検知の比較において検知され
る。しかもその検知は確実である。 (3) 空気タイヤは内圧の低下に伴い反比例して接
地長さが長くなる。そこで１輪のみ内圧が低下
したときは左右の空気タイヤの接地長さに差違
を生じる。この車両が前記ロードセル上を通過
すると左右のロードセルの出力時間に差違が生
じ、これを比較することで内圧低下の検知が可
能である。そこで電気装置内にクロツクを設け
左右のロードセル出力の発生時間の比あるいは
差を比較し、その比較値が一定以上であるとき
内圧低下と判断できる。 以上に述べた前記ロードセル出力を基に電気装
置の複数の計測、検知機能による結果の表示例は
第１表の通りである。なお、電気装置の機能とし
て云う表示とは目視できる表示に限らず検知結果
を電気接点のONまたはOFFで、あるいは直流あ
るいは交流の電気信号を発する表示などを含むも
のである。

【表】 本発明の効果ならびに適切な用途を検知項目の
組合せによる５種類のおのおのについて以下に述
べる。 の組合せでは「イ」検知項目により感度の高
い内圧低下の検知が行われ、「ハ」の検知項目に
より異常な内圧低下による補助輪の作用を検知し
うるので、本発明の主たる目的である内圧低下の
検知と異常の検知が一組のロードセル出力を電気
装置の複数機能によつて検知表示することで達成
できる。「ハ」の検知項目による内圧低下の検知
は、「イ」の検知項目を補完するよう利用できる。
本組合せは左右に間隔をもち空気タイヤを配した
案内軌道車あるいは左右の空気タイヤを近接して
配したモノレール車両等複数のタイヤを同軸にも
つた軌道車両に適用できる。 の組合せでは「イ」の検知項目により感度の
高い内圧低下の検知が行われ、「ロ」の検知項目
で補助輪作用の異常状況が検知できる。本組合せ
は内圧低下異常ともロードセル出力により計測さ
れた荷重の絶対値のみによるもので同軸に配置さ
れる空気タイヤが複数でも単数でも適用できる特
徴をもつている。第８図に示したように案内輪１
５は１輪しか設けないのが一般的であり、この場
合の内圧低下ならびに異常検知には本組合せが
適当である。 の組合せでは内圧低下は「イ」および「ニ」
の検知項目で、補助輪作用の異常は「ロ」の検知
項目で検知するもので、の組合せより「ニ」の
検知項目により内圧低下の検知が付加され「イ」
の検知項目を補完する効果をもち、その表示を利
用しORで判断するときは感度向上でき、ANDで
判断するときは正確度向上ができる。 の組合せでは内圧低下は「イ」および「ハ」
の検知項目で、補助輪作用の異常は「ロ」および
「ハ」の検知項目で検知するもので、内圧低下の
検知につき「イ」のほかに「ハ」が補完し、その
表示の利用によつて感度、正確度の向上が期待で
きる。 の組合せでは内圧低下は「イ」、「ハ」および
「ニ」の検知項目で、補助輪作用の異常は「ロ」
および「ハ」の検知項目で検知するもので、おの
おのの検知を複数で行いそれらの表示の利用によ
つて感度・正確度が最大に向上できる。 〜の組合せは同軸に複数の空気タイヤをも
つ軌道車両に適用される。 なお、本発明の空気タイヤの内部に充填される
気体は空気のほかに窒素その他の不活性ガスが用
いられることがある。特にタイヤ内に補助輪を設
ける場合に内部の清浄を保持する、その他の理由
で不活性ガスが用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気タイヤと前後に位置を異にして補
助輪が配置された公知車両の全体側面図、第２図
および第３図は空気タイヤと同軸に補助輪をもつ
公知の車輪構造を示す断面図、第４図および第５
図はそれぞれ空車時および最大積載時における空
気タイヤの接地特性を示す図、第６図および第７
図は異常にタイヤ内圧が低下し補助輪が作用した
ときの接地特性を示す図、第８図は本発明の一実
施例を示す横断面図、第９図および第１０図は本
発明の構成要素であるロードセルの配置とタイヤ
接地面の関係を示した平面図である。 ２，６……空気タイヤ、４，７，８……補助
輪、１３，１６，２１……ロードセル、１５……
空気タイヤの案内輪、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……タイヤ
の接地面、Ｌ……空気タイヤと補助輪の距離、
L₁，L₂，L₃，L₄……空気タイヤの左右間隔、
W₁，W₂，W₃，W₄……タイヤの接地幅、ｌ……
ロードセルのふみ面長さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気タイヤを有する軌道車両の軌道のタイヤ
   転走面に設置する正常なタイヤ接地長さより車両
   進行方向の長さが短いふみ面をもつロードセル装
   置と、そのふみ面を空気タイヤが転走毎にふみ面
   に与える荷重を計測する一つの計測機能をもち、
   前記荷重の計測値が正常な内圧の空気タイヤによ
   つて生ずる荷重値より低い値で設定された第１の
   基準値より低い場合を検知する第１の検知機能を
   もち、車両にあつて空気タイヤと同軸上に補助輪
   を有するとき、前記荷重の計測値が正常な内圧の
   空気タイヤによつて生ずる荷重値より高い値で設
   定された第２の基準値より高い場合を検知する第
   ２の検知機能をもち、さらにそれらの検知結果を
   表示する表示機能をもつた電気装置とで構成する
   ことを特徴とする軌道車両における空気タイヤの
   内圧低下検知兼異常検知装置。 ２ 空気タイヤを有する軌道車両の軌道のタイヤ
   転走面に設置する正常なタイヤ接地長さより車両
   進行方向の長さが短いふみ面をもつロードセル装
   置と、そのふみ面を空気タイヤが転走毎にふみ面
   に与える荷重を計測する一つの計測機能をもち、
   前記荷重の計測値が正常な内圧の空気タイヤによ
   つて生ずる荷重値より低い値で設定された第１の
   基準値より低い場合を検知する第１の検知機能を
   もち、車両にあつて空気タイヤと同軸上に補助輪
   を有するとき、前記荷重の計測値が正常な内圧の
   空気タイヤによつて生ずる荷重値より高い値で設
   定された第２の基準値より高い場合を検知する第
   ２の検知機能をもち、車両にあつて同軸上左右に
   空気タイヤを有するとき前記荷重の計測値の左右
   の値を比較し、その比較値が一定の値以上である
   場合を検知する第３の検知機能と、前記ロードセ
   ルの出力で計測された時間の左右の値を比較し、
   その比較値が一定の値以上である場合を検知する
   第４の検知機能との２機能の少なくとも一方の機
   能をもち、さらにそれらの検知結果を表示する表
   示機能をもつた電気装置とで構成することを特徴
   とする軌道車両における空気タイヤの内圧低下検
   知兼異常検知装置。 ３ 空気タイヤを有する軌道車両の軌道のタイヤ
   転走面に設置する正常なタイヤ接地長さより車両
   進行方向の長さが短いふみ面をもつロードセル装
   置と、そのふみ面を空気タイヤが転走毎にふみ面
   に与える荷重を計測する一つの計測機能をもち、
   前記荷重の計測値が正常な内圧の空気タイヤによ
   つて生ずる荷重値より低い値で設定された第１の
   基準値より低い場合を検知する第１の検知機能を
   もち、車両にあつて同軸上左右に空気タイヤを有
   するとき、前記荷重の計測値の左右の値を比較
   し、その比較値が一定の値以上である場合を検知
   する第３の検知機能と、前記ロードセルの出力で
   計測された時間の左右の値を比較し、その比較値
   が一定の値以上である場合を検知する第４の検知
   機能との２機能の少なくとも一方の機能をもち、
   さらにそれらの検知結果を表示する表示機能をも
   つた電気装置とで構成することを特徴とする軌道
   車両における空気タイヤの内圧低下検知兼異常検
   知装置。