JPS60161532A

JPS60161532A - 車両の積載重量の計測方法

Info

Publication number: JPS60161532A
Application number: JP1752884A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takagi; 和男高木
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1984-02-01
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1985-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は車体の重量をサスペンションシリンダによって
支持するダンプトラック等の°車両の積載重量の計測方
法に関する。

この種の車両の車載型荷重計による積載重量の計測は、
積載時における車両重量から空車重量を減算すること罠
より行なわれるが、上記車両重量および空車重量の計測
は各サスペンションシリンダにかかる重量を、サスペン
ションシリンダ内の圧力とシリンダの断面積との積とし
てめ、４本のサスペンションシリンダにかかる重量の合
計値から計測していていた。もち論、この計測は、サス
ペンションシリンダが静止している状態で行なわれる。

従来の上記方法によって計測した積載重量は、サスペン
ションシリンダにおけるピストン筒の摺動抵抗Ｈよび車
体の前後方向の傾斜の影響を受け最大±２５％程度の計
測誤差が生じていた。

なお、ダンプトラック等の車両は、岩石や鉱石等を運搬
するために使用されるが、積荷の正確な重量を知ること
は、過積みによる車両の損傷防止や生産廿管理のために
極めてＮ要である。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、サスペンシ
ョンシリンダにおけるピストン筒の摺動抵抗および車体
の傾斜の影響を除去し、積載重量を正確に計測すること
ができる車両の積載重量の計測方法を提供することを目
的とする。

この発明によれば、車両が振動中、即ちサスペンション
シリンダカｖ、′伸縮運動している所定時間の間ニ、サ
スペンションシリンダ内の圧力を逐次検出し、その圧力
とシリンダの断面積とに基づいて重量を算出し、この算
出した重量の前記所定時間の平均重量をめることにより
、サスペンションシリンダにおけるピストン筒の摺動抵
抗の影響を除去するようにし、また、車両の前後方向の
傾斜角を検出し、上述のようにしてめた前輪のサスペン
ションシリンダにかかる重量および後輪のサスペンショ
ンシリンダにかかる重量にそれぞれ前記傾斜角に対応す
る前輪傾斜補正係数および後輪傾斜補正係数を乗算して
水平時の重量に換算することにより、車体の傾斜の影響
を除去するようにしている。

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

まス、サスペンションシリンダについて簡単にｍ　’１
４　する。このサスペンションシリンダは、バネ性と減
荻性を有するハイドロニューマチックサスペンションで
、第１図に示すように前輪二輪と後輪二輪の合計四輪に
各１本づつ配設され、４本のサスベンジ１１１ンシリン
ダーＡ、ＩＢ、ＩＣ，ＩＤで車体ノの重量を支持している。

第２図はサスペンションシリンダーの断面図で、シリン
ダーａとピストン筒１ｂから構成されている。ピストン
筒１ｂは、シリンダ内壁内をピストン筒１ｂの内面とシ
リンダーａとによって画成される内室ｌＣと、ピストン
筒１ｂの外囲とシリンダ１ａとによって画成される外室
１ｄとに区分している。この内室ＩＣと外室１ｄはオリ
フィス１ｅを介して通じており、またこの室内にはオイ
ルとガスが封入されている。

さて、車体の重量を知るには、上記４本のサスペンショ
ンシリンダーＡ、ＩＢ、ＩＣ，ＩＤにかかる重量を計測
すればよい。今、第２図に示すようにサスペンションシ
リンダーのピストンＭ　ｌ　ｂＫ　Ｍ量Ｗがかかつてい
る場合、上記内室ＩＣの圧力（ボ＼ド５ム圧）をＰＢ１外室１ｄの圧力（トップ圧）をＰＴ
、シリンダーａの断面績をＳＢ、　ピストン筒１ｂＬ：
Ｉ）断面績をＳＴおよびピストン筒１ｂとシリンダ内壁
との摺動抵抗なＦとすると、前記重量Ｗは、次式％式％（１）で表わすことができる。なお、サスペンションシリンダ
１が静的状態では、上記ボトム圧ｐＢとトップ圧Ｐ？は
一致するが、動的状態では不一致となる。また、摺動抵
抗Ｆは計測することができない。

したがって、上記重量Ｗを計測するに際し、計測するこ
とができるボトム圧ＦＢおよびトップ圧ＰＴをそれぞれ
圧力センサ２および３で検出し、摺動抵抗Ｆを含んだ見
かけの重量Ｗ′を、次式、Ｗ　＝　ＰＢＸＳＢ−ＰＴ（
ＳＲ−８Ｔ）　、、、、、、（２）によりめる。

摺動抵抗Ｆが上向きに働いている時には、見かけの重量
Ｗ′と真の重量Ｗとの関係は、Ｗ　＝　Ｗ−Ｆ　・・・
・（３１となり、摺動抵抗Ｆが下向きに働いている時には、ｗ　
＝　Ｗ十Ｆ　・・・・−（４）となる。

次に、本発明を原理的に説明する。サスペンションシリ
ンダ１が伸縮運動をしていると、そのときのサスペンシ
ョンシリンダ１の摺動速度Ｖと摺動抵抗Ｆとの関係は、
第３図に示すグラフのようになり、特に注目すべきこと
は、摺動抵抗Ｆはプラスとマイナスの値が交互に繰り返
して現われる。

したかつて、第（５）式に示すように、サスペンション
シリンダ１が伸縮運動しているときの所足時間Ｔの間、
上記第（２）式に示す見かけのＭ量Ｗ′を積分して、時
間Ｔで割ると、摺動抵抗Ｆはキャンセルされて、真のＮ
量Ｗと等しくなる。

また、積載Ｍ量が同じであっても、車体が前後に傾斜し
、例えば車体が前上りになると、水平時に比較して、前
輪サスペンションシリンダ１ＡｔｌＢにかかる重量は小
さくなり、後輪サスペン７ヨンシリンダＩＣ＋ＩＤにか
かる荷重は大ぎくなる。そこで、それぞれ前輪サスペン
ションシリンダＩＡ。

１Ｂおよび後輪サスペンションシリンダＩ　Ｃ、ＩＤに
かかる重量に、第４図に示すような車体の前後傾斜角θ
（前上りを正）に対応する前輪傾斜補正係数ＰＦ（のお
よび後輪傾斜補正係数ＰＲ（θ）を乗算することにより
、水平時にかかる重量に換算する。

なお、車体の左右方向の傾斜に対しては、前輪の左右の
サスペンションシリンダＩＡおよヒＩＢ後輪の左右のサ
スペンションシリンダ１ｃおよびＩＤＩＣかかる重量を
加算することによりほぼ相殺することができる。

第５図は本発明に係る車両の積載重量の計測方法を実施
するための装置の一実施例を示すブロック図である。同
図罠おいて、４本のサスペンションシリンダＬＡ、ＩＢ
−ＩＣ＃ＩＤにはそれぞれ２個のボトム圧ＦＢを検出す
る圧力センサ２ａ〜２ｄと、トップ圧ＦＴを検出する圧
力センサ３ａ〜３ｄが設けられている。８個の圧力セン
サの出力信号は、それぞれ増幅器４ａ〜４ｈで増幅され
、マルチプレクサ５に加えられる。マルチプレクサ５は
入力信号を順次選択し、選択された信号はＡ　／　Ｄ　
変換器６でデジタル信号に変換されたのち、入出力回路
７を経由して中央処理装置（ａｐＢ　Ｂに取り込まれる
。

傾斜計９は車体の水平状態に対する車体の前後方向の傾
斜角を検出するものであり、振動上ンサ１０は車体の上
下方向を振動を検出するもので、それぞれ検出信号は増
幅器４１および４ｊで増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１およ
び１２でデジタル信号に変換されたのち、入出力回路７
を経由してＣＥ’Ｕ８に取り込まれる。

キャリブレーション・スイッチ１３は、空車重量の計測
を開始させるためのスイッチであり、パーキング・スイ
ッチ１４は車両が駐車中であることを検出するためのス
イッチであり、それぞれスイッチのオンオフ状態は、入
出力回路７を経由してＣＰＵ　３に取り込まれる。

また、タイマ１５はｃｐｔｙ　Ｂに時間の経過を知らせ
るためのものである。リード・オンリイ・メモリ（ＲＯ
Ｍ　）　１６は、ｃｐｔｙが実行するプログラム、サス
ペンションシリンダの断面積ＳＢおよびピストン筒の断
面積ＳＴ、車体傾斜角に対応する前輪傾斜補正係数およ
び後輪傾斜補正係数等を記憶している。なお、前輪傾斜
補正係数および後輪傾斜補正係数は、例えば車体の傾斜
実験等により予めめておく。

ランダム・アクセ゛ス・メモリ（ＲＡＭ）１７は、サス
ペンションシリンダのボトム圧ＦＢ、）ツブ圧ＦＴ、傾
斜角度θの時々刻々のデータ及び演算途中の数値を格納
するものである。

ＣＰＵ　Ｂは、後述するように種々の入力データをプロ
グラムに従って演ｉ処理し、計算した積載重量を示すデ
ータを入出力回路１８を経由して表示器１９に出力し、
積載Ｎ量を表示さ、せる。

次に、０ＰＵ８が実行する具体的な処理手）■を第６図
および第７図に示すフローチャートを参照しながら説明
する。

第６図は空車重量を計測記憶するだめの処理手ＩＮ　ヲ
示ｔフローチャートで、キャリブレーションをスタート
させるためには、空荷の車両をほぼ一定速度で走行させ
、その走行中にキャリブレーションスイッチ１３を押す
。そして空車重量の計測期間Ｔ１の間、定速走行させる
。この走行時にをま、車体はその車体の固有振動数で若
干上下動する。

すなわち、４本のサスペンションシリンダＩＡ＃１”Ｉ
Ｃ，ＩＤは伸縮を繰り返す。

そこで、まず４輪のサスペンションシリンダＩＡ。

ｉＢ、１０ｔｌＤのボトム圧ＰＢおよびトップ圧ＦＴを
それぞれ読み込むとともに、車体の前後方向の傾斜角θ
を読み込む（入力１０１）。次に、４＠のサスペンショ
ンシリンダＩＡ＋ＩＢｔｌｏｔｌＤにかかる見かけ重量
ＷＦＲ、ＷＩＩ、ＷＲＲ、ＷＲＬをそれぞれ前記第（２
）式に基づいて計算する（処理１０２）、、なお、ＷＩ
ＩＲＷＩＩＩＩＩ　、　ＷＲＲおよびＷＲｌ、は前輪右
サスペンションシリンダ、前輪左サスペンションシリン
ダ、後輪右すスベンジ町ンシリンダおよヒ後輪左サスペ
ンションシリンダにかかる見かけの重量である。

次に、車体傾斜角θによってＲＱＭ１５から読み出した
前輪傾斜補正係数ＰＦ（θ）と後輪傾斜補正係数ＰＲ（
のに基づいて、次式の計算を実行し、前輪二輪にかかる水平時に換算した重
量Ｗ７および後輪二輪にかかる水平時に換算したｚｚＷ
Ｒをめる（処理１０３）。そして、ΔＴ１周期毎に実行
され算出される上記重量ｗｙおよびＷＸ゛をそれぞれ累
算する（処理１０４）、続いて、キャリブレーションス
イッチ１３がオンサしてから所定時間Ｔ１経過したか否
かを判断しく判縛Ｔ　１０５　）　、経過前はΔＴ、周
期で上記処理を引き続いて実行し、経過後は次の処理１
０６に移行する。

処理１０６は上記累算した前輪および後輪にかかる基量
ΣＷ１およびΣＷＲをそれぞれ累算した数回Ｎ、（＝　
’ｒ、／ΔＴ）で除算し、前輪と後輪にかかる空車重量
ＷＦｄ　、　ＷＲ−を計算し、これをＲＡＭＩ　７に記
憶する。

この前輪と後輪にかかる空車Ｍ量Ｗ１ｏＡをＲＡＭ１７
に記憶させることによりキャリブレーションは終了する
。なお、空車型ｆｆ１ｗｔ’ｃｖおよびＷＲａ＋ｌＩは
車両の設計段階で予め知ることもできるが、必要に応じ
てオプションを適宜付加することもあるので、上記方法
によって空車Ｍ量を計測することが好ましい。なお、こ
の空車重量の計測は、積載重量を計測する毎に行なう必
要はない。

第７図は空車Ｍ量が計測記憶されたのち、積載Ｍ景を計
測表示するための処理手順を示すフローチャートである
。同図において、積載Ｎ量の計測をスタートさせるため
には、パーキングスイッチ１４をオンにする。これは、
積載重量は積荷の積み込み時（駐車中）に計測しなげれ
ばならないからである。すなわち、前記空車重量の計測
のように走行中に振動を利用して正確な積載重量を計測
しても、その積載重量が最大積載Ｍ（量な土回っている
場合あるいは大きく下回っている場合に、適切な処置を
とることができないからである。なお、ローダによって
積荷の積み込みを行なう場合、通常パケット４杯〜５杯
で積載重量が適量となるように管理されているため、駐
車時でも積荷の積み込み時には車両は振動する。また、
この振動は約５秒〜１０秒で減衰して消滅する。

したがって、積載重量計測スタート後、車体が振動して
いるか否かを判断する（判断２００）。なお、この＋Ｕ
［υｉに際しては、振動センサ１０からの信号が、サス
ペンションシリンダが伸縮するに十分な振動に対応した
闇値を越えたか否かによって判断する。

車体が振動している場合には、入力２０１１処理２０２
および２０３に進む、なお、この人力２０１、処理２０
２および２０３は第６図で説明した人力１０１、処理１
０２、および１０３と同じため、ここでは説明を省略す
る。

次に、処理２σ゛４では、車体が振動中の最新の１２時
間における前輪および後輪にかかる平均重量Ｖ１ｍｅａ
ｎおよびＷ　Ｒｌｌ１ｅａｎを次式、２によって計算する。ただし、Ｎｔは所定時間Ｔ２をサン
プリング同期ΔＴ２で除算した数値である。

なお、Ｎ、は定数であり、乏Ｗｌｌおよび２Ｗａは、Δ
Ｔ２毎に取り込まれたＮ３個の垂ｍＷ’およびＷＲの総
和であり、最新の重量Ｗ？およびＷＲが加算され最古の
重量ｗｙおよびＷＲが減算されてΔＴ２毎に更新される
。

上記のようにしてめた平均重量Ｗｌ１ｍθ卸およびＷＲ
ｍｅａｎと、第６図で説明したように計測記憶した空車
重液Ｗ’？−およびＷＲ−に基づいて積載重量Ｗｎｅｔ
を、次式、Ｗｎｅｔ　＝　Ｋｘ（Ｗｙｍｅａｎ−１−Ｗａｍｅａｎ
−Ｗ１’ａ＋ｇ　−ＷＲＹ）　−＝（８）により計算す
る〔処理２０５）、なお、Ｋは比例定数である。

このようにしてめた積載Ｎ量ｗｎｅｔを表示器１９に表
示させる（出力２０６）。

なお、本実施例では空車重量計測および積載電量計測を
それぞれ車体が振動中（すなわち、走行中あるいは積込
み中）に行なうようにしたが、いずれか一方の計測に際
して振動中の所定時間における平均重量をめるようにし
てもよい。この場合テモ、サスペンションシリンダの摺
動抵抗による計測誤差を従来の２分の１にすることがで
きる。

以上説明したように本発明によれば、サスペンションシ
リンダの摺動抵抗による槓載頁童の計測誤差を小さくあ
るいは除去することができ、より正確な積載重量の計測
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される車両の概略狽１１面図
、第２図はサスベンジ目ン／リンダの構造を示すために
用いた１所面図、第３図は本発明の詳細な説明するため
に用いたサスペ／ショ／シＩＪンタ゛の摺動速度と摺動
抵抗との関係を示すグラフ、第４図は車体前後傾斜角に
対する前輪傾斜補正係数および後輪頑斜補正係数を示す
グラフ、第５図＆’！。本発明方法を実施するための装置の一実施例を示すブロ
ック図、第６図および第７図はそれぞれ本発明方法の一
実施例を説明するために用（・たフローチャートである
。ＬＩＡ＊ｌＢｓ１Ｏ＊ＩＤ・・・サスペンションシリン
ダ゛、　２゜３・・・圧力スイッチ、８・・・中央処理
装置（ＣＰＵ　）、９・・・１頃斜計、１０−・・振動
センサ、１３・・・キャリブレーションスイッチ、１４
−・・ノく一キングスイッチ、１９・・・表示器。第１図第２図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車両の全サスペンションシリンダによって支持さ
れる積載時の重量から空車時の重量を減算することによ
り積載重量を計測する車両の積載重量の計測方法におい
て、前記車両が振動中の所定時間の間に、前記全サスペ
ンションシリンダ内の圧力を逐次検出し、その圧力とシ
リンダの断面積とに基づいて重量を算出し、この算出し
た重量の前記所定時間の平均重量をめることにより前記
積載時のＮ量および空車時の重量の少なくとも一方の重
量を計測することを特徴とする車両の槓載重最の計測方
法。（２１ｆｎｌｔｆ己サスペンションシリンダのボトム圧
をＰＢ１トップ圧なＰＴ、サスペンションシリンダの断
面積をＳＢ、およびサスペンションシリンダのピストン
筒の断面積をＳＴとし、前記逐次算出される重量をＷ′
とすると、この重量Ｗ′は、次式％式％）で表わされるものである特許請求の範囲第（１）項記載
の車両の積載重量の計測方法。＋３１　車Ｍの全サスペンションシリンダによって支持
される積載時の重量から空車時の重量を減算することに
より積載重量を計測する車両の積載重量の計測方法にお
いて、前記車両が振動中に該車両の前後方向の傾斜角を
検出するとともに、前記振動中の所定時間の間に、それ
ぞれ前輪のサスペンションシリンダおよび後輪のサスペ
ンションシリンダ別にシリンダ内の圧力を逐次検出し、
そのシリンダ別の圧力とシリンダの断面積とに基づいて
容重量を算出し、この算出した各重量別に前記検出した
傾斜角に対応する前輪傾斜補正係数および後輪傾斜補正
係数を逐次乗鼻して水平時のＮ量に換算し、この換算し
た各重量を加算してなる重量の前記所定時間の平均重量
をめることにより前記積載時のＮ量および空車時のＮ量
の少なくとも一方の重量を計測することを特徴とする車
両の積載重量の計測方法。