JPS63222226A - 車両重量測定装置 - Google Patents
車両重量測定装置Info
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- JPS63222226A JPS63222226A JP5601687A JP5601687A JPS63222226A JP S63222226 A JPS63222226 A JP S63222226A JP 5601687 A JP5601687 A JP 5601687A JP 5601687 A JP5601687 A JP 5601687A JP S63222226 A JPS63222226 A JP S63222226A
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分腎〕
本発明は車両重量測定装置に関し、特に車両の走行時に
、その積荷自体又は積荷を含めた車両の重量を測定する
装置に関するものである。
、その積荷自体又は積荷を含めた車両の重量を測定する
装置に関するものである。
最近の自動車には、運転車にギヤ操作方法(シフトアッ
プ、シフトダウン)を指示する装置が取付けられている
が、これを正確に実行するには車両の重量を正確に知る
必要がある。
プ、シフトダウン)を指示する装置が取付けられている
が、これを正確に実行するには車両の重量を正確に知る
必要がある。
また、車両の積載重量が過大になると車両自体の運転性
能に支障を来し、交通事故の原因になるばかりでなく車
両や道路の傷みの要因となるので、常に車両の重量を知
っておく必要がある。
能に支障を来し、交通事故の原因になるばかりでなく車
両や道路の傷みの要因となるので、常に車両の重量を知
っておく必要がある。
車両の重量を測定する方法としては、高速道路の料金所
等において車両をのせる軸重計(例えば特開昭59−2
04724号公報)があるが、車両の移動中には測定で
きず、貨物車両のように車両の規模が大きくなればなる
ほど測定設備が大規模になってしまい費用も嵩むので一
般的な方法ではない。
等において車両をのせる軸重計(例えば特開昭59−2
04724号公報)があるが、車両の移動中には測定で
きず、貨物車両のように車両の規模が大きくなればなる
ほど測定設備が大規模になってしまい費用も嵩むので一
般的な方法ではない。
そこで、車高を測定することによって荷重を求める方法
や、例えば特開昭59−155722号公報のように車
両の車軸に生じた歪量を測定して積載重量を測定する自
重計が提案されている。
や、例えば特開昭59−155722号公報のように車
両の車軸に生じた歪量を測定して積載重量を測定する自
重計が提案されている。
一方、特開昭59−160720号公報では、走行中の
車両の変速機のギヤ段制御のために車両の重量を測定し
ている。即ち、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジ
ンの回転数を検出し、予め記憶しておいたエンジン特性
曲線から2地点での車両の駆動力F、、F、を求め、ま
た、車輪の回転数から車両の加速度α1、α2を2つの
時点において求める。そして、求めた2つの駆動力F、
、F、の差と2つの加速度α1、α2の差との比(F
、−Fi/(α1−α2)から車両の質量Mを求めてい
る。
車両の変速機のギヤ段制御のために車両の重量を測定し
ている。即ち、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジ
ンの回転数を検出し、予め記憶しておいたエンジン特性
曲線から2地点での車両の駆動力F、、F、を求め、ま
た、車輪の回転数から車両の加速度α1、α2を2つの
時点において求める。そして、求めた2つの駆動力F、
、F、の差と2つの加速度α1、α2の差との比(F
、−Fi/(α1−α2)から車両の質量Mを求めてい
る。
[発明が解決しようとする問題点〕
上記の車高を測定することによって荷重を求める方法や
特開昭59−155722号公報等に示された車両の車
軸に生じた歪量を測定して積載重量を測定する自重計は
、いずれも停車中で然も振動の少ない場合にのみ測定可
能な方法であり、車両の走行中には測定不可能である。
特開昭59−155722号公報等に示された車両の車
軸に生じた歪量を測定して積載重量を測定する自重計は
、いずれも停車中で然も振動の少ない場合にのみ測定可
能な方法であり、車両の走行中には測定不可能である。
また特開昭59−160720号公報では、駆動力Fと
、走行抵抗Rと、車両の質f1Mと、加速度αとで表さ
れる運動方程式 %式% に基づいて車両の質i1Mを上記のように、M=(Fl
−Fり/(α1−αt)として求めているが、その前提
には、2つの時点において走行抵抗Rが等しいと仮定し
ており、この走行抵抗Rが、R−Mgsinθ+kIV
” +kzMで表される(但し、gは重力加速度、θは
道路勾配、klは空気抵抗係数、■は車速、k2はころ
がり抵抗係数)ことを考えると、この従来技術は車両が
走行中であっても道路勾配を考慮しておらず、走行抵抗
Rが2つの時点で等しいと仮定することは正確な車両重
量の測定を行うことができない。
、走行抵抗Rと、車両の質f1Mと、加速度αとで表さ
れる運動方程式 %式% に基づいて車両の質i1Mを上記のように、M=(Fl
−Fり/(α1−αt)として求めているが、その前提
には、2つの時点において走行抵抗Rが等しいと仮定し
ており、この走行抵抗Rが、R−Mgsinθ+kIV
” +kzMで表される(但し、gは重力加速度、θは
道路勾配、klは空気抵抗係数、■は車速、k2はころ
がり抵抗係数)ことを考えると、この従来技術は車両が
走行中であっても道路勾配を考慮しておらず、走行抵抗
Rが2つの時点で等しいと仮定することは正確な車両重
量の測定を行うことができない。
また、特開昭59−160720号公報では、2つの加
速度を、車両がエンジンにより駆動されている時点(加
減速時点)と、車両がエンジンにより駆動されていない
時点(加減速されていない時点)と、で検出しなければ
ならならず、これは、それぞれクラッチを接続した時と
クラッチを切った時に相当しており、また、2つの時点
の駆動力の差は運転者がアクセルペダルを大きく変化さ
せる必要があり、このように人為的な行為を必要とする
ため、正確な車両の重量が測定できないという問題点が
あった。
速度を、車両がエンジンにより駆動されている時点(加
減速時点)と、車両がエンジンにより駆動されていない
時点(加減速されていない時点)と、で検出しなければ
ならならず、これは、それぞれクラッチを接続した時と
クラッチを切った時に相当しており、また、2つの時点
の駆動力の差は運転者がアクセルペダルを大きく変化さ
せる必要があり、このように人為的な行為を必要とする
ため、正確な車両の重量が測定できないという問題点が
あった。
従って、本発明の目的は、道路勾配があっても走行中の
車両の重量を自動的に且つ正確に測定できる装置を提供
することに在る。
車両の重量を自動的に且つ正確に測定できる装置を提供
することに在る。
上記の問題点を解決する手段として、本発明に係る車両
型!1測定装置においては、車両のバネの定数を申告す
るスイッチと、該バネの変位センサーと、該センサーか
らの変位信号の交流成分を抽出するフィルタと、該交流
成分から振動基本周波数を求め、該周波数と前記バネ定
数とから車両の重層を演算する演算手段と、を備えてい
る。
型!1測定装置においては、車両のバネの定数を申告す
るスイッチと、該バネの変位センサーと、該センサーか
らの変位信号の交流成分を抽出するフィルタと、該交流
成分から振動基本周波数を求め、該周波数と前記バネ定
数とから車両の重層を演算する演算手段と、を備えてい
る。
本発明の車両重量測定装置においては、車両を懸架する
バネの定数を運転者のスイッチ操作により演算手段に入
力しておく、車両の走行中におけるバネの変位量が変位
センサーからの変位信号によって与えられ、この変位信
号がフィルタに入力されてその交流成分のみが抽出され
る。
バネの定数を運転者のスイッチ操作により演算手段に入
力しておく、車両の走行中におけるバネの変位量が変位
センサーからの変位信号によって与えられ、この変位信
号がフィルタに入力されてその交流成分のみが抽出され
る。
そして、演算手段では、フィルタからの交流信号成分か
ら振動基本周波数を算出するとともに、この周波数と予
め入力しておいたバネ定数とから車両の重量を演算する
。
ら振動基本周波数を算出するとともに、この周波数と予
め入力しておいたバネ定数とから車両の重量を演算する
。
このようにして、走行中の車両において自動的に車両i
i量を測定することができる。
i量を測定することができる。
以下、本発明に係る車両重量測定装置の一実施例を説明
する。
する。
まず最初に、本発明の基礎となる原理について説明する
。
。
本発明は車体(例えば荷台)の振動の基本周波数を求め
るものであり、第3図に示すように、バネ定数k[N/
m )のバネと、質量M [Kg)の質点から成る振動
系で発生する単振動の基本周波数rは、 で表される。
るものであり、第3図に示すように、バネ定数k[N/
m )のバネと、質量M [Kg)の質点から成る振動
系で発生する単振動の基本周波数rは、 で表される。
従って、振動の基本周波数fを求めることにより、バネ
に掛かる荷重Mg [:N)(gは重力加速度(m/s
”)を示す〕は、式(1)より、Mg=に−g/(2π
f)寞 式(2)として求められる。
に掛かる荷重Mg [:N)(gは重力加速度(m/s
”)を示す〕は、式(1)より、Mg=に−g/(2π
f)寞 式(2)として求められる。
そして、車両の積み荷の荷重がn個の複数の場所に分散
している場合は、それぞれの場所iでの荷重Mgiを求
めて加算することにより全荷重W(N)を、 W−、ΣM g t 式(3
)として求めることができる。
している場合は、それぞれの場所iでの荷重Mgiを求
めて加算することにより全荷重W(N)を、 W−、ΣM g t 式(3
)として求めることができる。
また、車両が停車していて車体が振動していない場合は
、車体の荷重によるバネの変位量Xから荷重Mgを、 Mg−k (x、−x) 式(4)と
して求める。ここで、xoは荷重が無いときの変位量で
ある。
、車体の荷重によるバネの変位量Xから荷重Mgを、 Mg−k (x、−x) 式(4)と
して求める。ここで、xoは荷重が無いときの変位量で
ある。
この場合においても、荷重が複数の場所に分散している
ときには、式(3)と同様にして求める。
ときには、式(3)と同様にして求める。
以上、説明した原理に基づいて車両の重量を測定する本
発明装置のハードウェア構成図を第1図に示す、1は車
体の荷重によりバネが変位したときの変位量を検出する
変位センサーで具体的には例えば車高センサーが用いら
れ、第4図に示すように車体(荷台)10と車輪11と
の間をつなぐバネ12(図示の例ではコイル・スプリン
グ)と平行にアクスル13と車体10との間に取り付け
られている。
発明装置のハードウェア構成図を第1図に示す、1は車
体の荷重によりバネが変位したときの変位量を検出する
変位センサーで具体的には例えば車高センサーが用いら
れ、第4図に示すように車体(荷台)10と車輪11と
の間をつなぐバネ12(図示の例ではコイル・スプリン
グ)と平行にアクスル13と車体10との間に取り付け
られている。
この変位センサー1は第4図の側面断面図である第5図
に示すように車体10を固定点■としてブラケット14
により固定され、アクスル13を固定点■として蝶番1
4により固定され、両者の間をロッド15が上下するこ
とにより中の可変抵抗(図示せず)が変化するもので、
その可変抵抗信号をリード線16により取り出し、車体
の変位量に対応した電気信号を例えばブリッジ回路(図
示せず)を介して発生するようになっている。
に示すように車体10を固定点■としてブラケット14
により固定され、アクスル13を固定点■として蝶番1
4により固定され、両者の間をロッド15が上下するこ
とにより中の可変抵抗(図示せず)が変化するもので、
その可変抵抗信号をリード線16により取り出し、車体
の変位量に対応した電気信号を例えばブリッジ回路(図
示せず)を介して発生するようになっている。
変位センサー1の出力信号はローパスフィルタ2及びバ
ンドパスフィルタ3に入力され、ローパスフィルタ2か
らは直流信号が、バンドパスフィルタ3からは交流信号
が抽出される。バンドパスフィルタ3を用いることによ
り、バネ上共振のみを取り出すことができ、フレームの
曲げ共振やバネ上共振の影響を排除することができる。
ンドパスフィルタ3に入力され、ローパスフィルタ2か
らは直流信号が、バンドパスフィルタ3からは交流信号
が抽出される。バンドパスフィルタ3を用いることによ
り、バネ上共振のみを取り出すことができ、フレームの
曲げ共振やバネ上共振の影響を排除することができる。
そして、フィルタ3からの交流信号は増幅器4で増幅さ
れる。
れる。
そして、フィルタ2からの直流信号及び増幅器4で増幅
された交流信号はA/D変換器5でディジタル信号に変
換される。この場合、アナログ信号をディジタル信号に
変換するために、一定の周期でサンプリングを行ってい
るが、停車状態でも荷重を求めるので、サンプリングの
ための車速信号は必要としない。
された交流信号はA/D変換器5でディジタル信号に変
換される。この場合、アナログ信号をディジタル信号に
変換するために、一定の周期でサンプリングを行ってい
るが、停車状態でも荷重を求めるので、サンプリングの
ための車速信号は必要としない。
A/D変換器5から出力されるディジタル信号は演算手
段としてのプロセッサ(CPU)6に入力され、所定の
演算処理を行って荷重表示器7に車両の荷重を表示する
。
段としてのプロセッサ(CPU)6に入力され、所定の
演算処理を行って荷重表示器7に車両の荷重を表示する
。
尚、8は各車両に対応した一定のバネ定数を運転車が申
告入力するためのボリュームスイッチであり、9はスイ
ッチ8の位置に対応するバネ定数kを読み出すためのメ
モリである。このメモリ9には、荷重がないときのバネ
の長さxoも記憶しておく。
告入力するためのボリュームスイッチであり、9はスイ
ッチ8の位置に対応するバネ定数kを読み出すためのメ
モリである。このメモリ9には、荷重がないときのバネ
の長さxoも記憶しておく。
第2図はプロセッサ6により実行されるプログラムのフ
ローチャートを示す図で、このフローチャートを参照し
ながら、本発明の車両重量測定装置の動作を説明する。
ローチャートを示す図で、このフローチャートを参照し
ながら、本発明の車両重量測定装置の動作を説明する。
まず、変位センサー1からの変位信号はフィルタ2及び
3でそれぞれ直流及び交流信号に分離されてA/D変換
器5に送られ、このA/D変換器5からはディジタル化
された直流成分及び交流成分信号がプロセッサ6に入力
され、最初にその直流成分Xが第6図に示す所定領域内
(Xt%Xx)に収まっているか否かを判定する(第2
図のステップS2)、これは、車両の荷重が過大でバネ
が極端に下がった場合や、荷重が少な過ぎてバネが殆ど
下がらない場合には振動解析から荷重を求めることがで
きないからである。従って、変位信号Xがその領域Xc
””X++内にないときは、上記の式(4)に従ってそ
の変位量Xに基づく荷重Mgを算出する(同ステップS
7)、但し、この算出された荷重はあくまでも参考値に
過ぎない。
3でそれぞれ直流及び交流信号に分離されてA/D変換
器5に送られ、このA/D変換器5からはディジタル化
された直流成分及び交流成分信号がプロセッサ6に入力
され、最初にその直流成分Xが第6図に示す所定領域内
(Xt%Xx)に収まっているか否かを判定する(第2
図のステップS2)、これは、車両の荷重が過大でバネ
が極端に下がった場合や、荷重が少な過ぎてバネが殆ど
下がらない場合には振動解析から荷重を求めることがで
きないからである。従って、変位信号Xがその領域Xc
””X++内にないときは、上記の式(4)に従ってそ
の変位量Xに基づく荷重Mgを算出する(同ステップS
7)、但し、この算出された荷重はあくまでも参考値に
過ぎない。
直流信号が領域X、〜x、内に収まっているときには、
プロセッサ6は今度は、ディジタル化された交流信号y
の実効値を演算する(同ステップ32)。そして、この
実効値を所定値りと比較する(同ステップS3)。実効
値が所定値りより小さい時は、やはり振動解析の精度が
悪くなるので、上記と同様にステップS7を実行して参
考値を得る。
プロセッサ6は今度は、ディジタル化された交流信号y
の実効値を演算する(同ステップ32)。そして、この
実効値を所定値りと比較する(同ステップS3)。実効
値が所定値りより小さい時は、やはり振動解析の精度が
悪くなるので、上記と同様にステップS7を実行して参
考値を得る。
交流信号yの実効値が所定値しより大きい時には、振動
の周波数解析を行う(同ステップ34)。
の周波数解析を行う(同ステップ34)。
即ち、まず交流信号yの自己相関関数
C(τ) =y D) y D−τ)
を求め、これをフーリエ変換してパワースペクトラムS
(ω)を求める。
(ω)を求める。
このようにして求めたパワースペクトラムS(ω)が最
大となる周波数、即ち振動の基本周波数f0を求める(
同ステップS5)。
大となる周波数、即ち振動の基本周波数f0を求める(
同ステップS5)。
この周波数f。を上記の式(2)に代入して車両の重量
Mgを算出する(同ステップS6)。
Mgを算出する(同ステップS6)。
ステップS6又はS7で算出した車両型itMgは一箇
所に設置した変位センサーにより得た値であるが、通常
は複数の変位センサーを用いるので、車両全体の重量は
複数場所の重量を合計する(同ステップS8)。
所に設置した変位センサーにより得た値であるが、通常
は複数の変位センサーを用いるので、車両全体の重量は
複数場所の重量を合計する(同ステップS8)。
尚、上記の実施例においては、パワースペクトラムを求
めてその最大となる周波数を演算したが、バンドパスフ
ィルタを種々用い、その内の最大出力信号を発生するフ
ィルタの中心周波数(基本振動周波数)により車両の重
量を測定してもよい。
めてその最大となる周波数を演算したが、バンドパスフ
ィルタを種々用い、その内の最大出力信号を発生するフ
ィルタの中心周波数(基本振動周波数)により車両の重
量を測定してもよい。
また、スイッチ8が特定の位置にある場合は、非線形バ
ネとして第2@のパワースペクトラム演算をせずに直流
信号と周波数とのマツプを予め作成し、これをメモリ9
に記憶しておくことにより、荷重Mgを求めるようにし
てもよい。
ネとして第2@のパワースペクトラム演算をせずに直流
信号と周波数とのマツプを予め作成し、これをメモリ9
に記憶しておくことにより、荷重Mgを求めるようにし
てもよい。
更に、通常、バネにはシリツクアブソーバが用いられる
が、これは単に振動の幅を小さくするだけであり、振動
周波数には影響を及ぼさない、そして、減衰力の強弱を
悪路と良路とでシリツクアブソーバをハード/ソフトに
切り替えて用いる場合にバネ上共振が発生しなくなった
場合は上述の第2図のステップS3及びS7により参考
荷重を求めるので問題はない。
が、これは単に振動の幅を小さくするだけであり、振動
周波数には影響を及ぼさない、そして、減衰力の強弱を
悪路と良路とでシリツクアブソーバをハード/ソフトに
切り替えて用いる場合にバネ上共振が発生しなくなった
場合は上述の第2図のステップS3及びS7により参考
荷重を求めるので問題はない。
以上のように、本発明の車両重量測定装置では、車両を
懸架するバネの変位を求め、その交流成分から振動基本
周波数を演算して車両重量を測定するように構成したの
で、走行中の車両がどのような位置にあっても自動的に
正確な車両重量を測定することができる。これにより、
トラック等の積載重量の運行管理が実施できるとともに
、このような車両重量測定装置をシフト変更装置に応用
すれば、正確な道路勾配と積載重量とを知ることにより
、正確なシフト変更の指示ができ、急坂路における走行
安全性が確保でき、最適なギヤ段が選定されて燃費が改
善される効果が得られる。
懸架するバネの変位を求め、その交流成分から振動基本
周波数を演算して車両重量を測定するように構成したの
で、走行中の車両がどのような位置にあっても自動的に
正確な車両重量を測定することができる。これにより、
トラック等の積載重量の運行管理が実施できるとともに
、このような車両重量測定装置をシフト変更装置に応用
すれば、正確な道路勾配と積載重量とを知ることにより
、正確なシフト変更の指示ができ、急坂路における走行
安全性が確保でき、最適なギヤ段が選定されて燃費が改
善される効果が得られる。
第1図は、本発明に係る車両重量測定装置の一実施例を
示すハードウェア構成図、 第2図は、本発明のプロセッサで実行されるプログラム
のフローチャート図、 第3図は、バネを用いた振動系を示す図、第4図及び第
5図は、変位センサーを車両に取り付けたところを示す
概略図、 第6図は、本発明の周波数解析に適切な直流信号におけ
るレベルを示す図、である。 第1図において、1は変位センサー、2はローパスフィ
ルタ、3はバンドパスフィルタ、5はA/D変換器、6
はプロセッサ、8はバネ定数申告スイッチ、10は車体
(荷台)、11は車輪、12はバネである。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
示すハードウェア構成図、 第2図は、本発明のプロセッサで実行されるプログラム
のフローチャート図、 第3図は、バネを用いた振動系を示す図、第4図及び第
5図は、変位センサーを車両に取り付けたところを示す
概略図、 第6図は、本発明の周波数解析に適切な直流信号におけ
るレベルを示す図、である。 第1図において、1は変位センサー、2はローパスフィ
ルタ、3はバンドパスフィルタ、5はA/D変換器、6
はプロセッサ、8はバネ定数申告スイッチ、10は車体
(荷台)、11は車輪、12はバネである。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (5)
- (1)車両のバネの定数を申告するスイッチと、該バネ
の変位センサーと、該センサーからの変位信号の交流成
分を抽出するフィルタと、該交流成分からバネの振動基
本周波数を求め、該周波数と前記バネ定数とから車両の
重量を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする
車両重量測定装置。 - (2)前記演算手段は、前記振動基本周波数を、前記交
流成分のパワースペクトラムが最大となる周波数により
求めるものである特許請求の範囲第1項に記載の車両重
量測定装置。 - (3)前記演算手段は、前記変位信号の直流成分により
前記バネの変位が上下端部に位置する場合には該変位か
ら車両の重量を演算するものである特許請求の範囲第1
項に記載の車両重量測定装置。 - (4)前記演算手段は、前記交流成分の実効値が所定値
より小さいとき、前記バネ変位から車両の重量を演算す
るものである特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれ
か1項に記載の車両重量測定装置。 - (5)前記センサーは、車両の複数箇所に分散して配置
されている特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか
1項に記載の車両重量測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5601687A JPS63222226A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 車両重量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5601687A JPS63222226A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 車両重量測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63222226A true JPS63222226A (ja) | 1988-09-16 |
Family
ID=13015263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5601687A Pending JPS63222226A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 車両重量測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63222226A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102862934A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-09 | 北京嘉乐嘉得科技有限公司 | 一种用于叉车的网络化电子称重系统 |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP5601687A patent/JPS63222226A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102862934A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-09 | 北京嘉乐嘉得科技有限公司 | 一种用于叉车的网络化电子称重系统 |
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