WO2011030412A1 - コンテナ応力検知装置及びこれを備えたトレーラー - Google Patents

コンテナ応力検知装置及びこれを備えたトレーラー Download PDF

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stress
sensor
chassis
trailer
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嘉和 藤本
義貴 高橋
紀之 坂手
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社団法人全日本検数協会
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    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
    • G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
    • G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
    • G01G23/3728—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting with wireless means

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting the stress of a container and a trailer equipped with the device.
  • the center of gravity of the container When a trailer rolls over at the land transport stage, the center of gravity of the container is biased to either the left or right because the cargo in the container loaded on the trailer is not evenly stacked or the cargo moves while moving. Is one of the causes.
  • the center of gravity of the container When the center of gravity of the container is biased, if the trailer tries to bend in a direction opposite to this center of gravity while giving a certain speed, a force is applied to the container toward the outside of the curve due to centrifugal force, and this force and the direction of the center of gravity And the center of gravity of the container is further biased, and if this exceeds a threshold value, the trailer rolls over. Depending on how the center of gravity is biased, it may roll over even at around 30 kilometers per hour.
  • a method of determining the center of gravity from the period of vibration and shaking of the container is also conceivable by installing a center-of-gravity measurement device at the connecting part of the trailer, placing the container on the trailer, and running it for about 30 seconds by a tow truck. If the position of the center of gravity of the container is known, it is possible to specify by calculation the degree of speed at which there is a risk of rollover.
  • Patent Document 1 includes a piezoelectric film, a pair of electrodes provided on both sides of the piezoelectric film, and a strain amplification member provided on the electrodes, and the strain amplification member is larger than the Young's modulus of the piezoelectric film.
  • a fluctuating load detection sheet made of an elastic body having a small Young's modulus is disclosed.
  • the load applied to the trailer may change due to road conditions such as road gradient and dredging even if the center of gravity of the container is the same, and the balance may be lost.
  • the load inside the container may move due to shaking or weighting during transportation and the center of gravity may change, but this change cannot be accommodated.
  • the work of reloading the center of gravity measuring device and the container on the trailer for inspection is complicated, and the port is charged according to the berthing time, so it cannot be inspected over time.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a container stress detection device capable of notifying the driver of the balance of the container at any time during traveling with a simple configuration and a trailer equipped with the same. With the goal.
  • a container stress detection device perceives a stress sensor attached to a plurality of locations of a chassis on which a container is mounted, and data detected by the stress sensor connected to the stress sensor to a driver.
  • An output device An output device.
  • a strain sensor or a pressure sensor can be used as the stress sensor.
  • the output device is, for example, a display and / or a speaker.
  • the trailer of the present invention is a container having a container, a stress sensor attached to a chassis on which the container is mounted, and an output device connected to the stress sensor and causing the driver to perceive data detected by the stress sensor.
  • a stress detection device is a container having a container, a stress sensor attached to a chassis on which the container is mounted, and an output device connected to the stress sensor and causing the driver to perceive data detected by the stress sensor.
  • stress sensors are attached to a plurality of locations of the chassis, and data detected by the stress sensor can be perceived by a driver who is driving through visual recognition or a warning sound through the output device. .
  • the driver can easily know the stress at the stress sensor mounting location at any time, even during driving, and thus measures such as reducing the driving speed can be taken quickly. be able to.
  • the stress sensor is attached to a plurality of locations on the chassis, and the driver can perceive the data detected by the stress sensor through the output device. It is possible to recognize at any time, and while monitoring this, driving while considering excessive speed according to road conditions, it is possible to effectively prevent a trailer rollover accident.
  • FIG. 1 shows the chassis in FIG. 1
  • (a) is a side view
  • (b) is a plan view.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6.
  • (A) is a perspective view which shows the affixing aspect of a strain sensor.
  • FIG. 12 is an enlarged perspective view of FIG. 11. It is the figure which looked at the vertical frame and leaf
  • the chassis of a modification is shown, (a) is a side view, (b) is a top view.
  • the chassis of a modification is shown, (a) is a side view, (b) is a top view.
  • the chassis of a modification is shown, (a) is a side view, (b) is a top view.
  • the chassis of a modification is shown, (a) is a side view, (b) is a top view.
  • FIG. 1 is a view showing a trailer provided with a container stress detection device according to a first embodiment of the present invention.
  • the trailer 1 includes a tractor 11 and a chassis 12 and includes a container stress detection device 2.
  • the container stress detection device 2 is connected to a strain sensor 51 and a pressure sensor 52 which are stress sensors attached to a plurality of locations of the chassis 12 on which the container 3 is mounted, and is connected to the strain sensor 51 and the pressure sensor 52, as shown in FIG.
  • a display 6 and a speaker 7 as an output device installed in front of the driver's seat of the tractor 11 so as to face the driver and for allowing the driver to perceive data detected by the strain sensor 51 and the pressure sensor 52;
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the container stress detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the strain sensor 51 and the pressure sensor 52 are connected to a computer 8 as a processing device via an amplifier 53.
  • the computer 8 includes a CPU 81, a storage unit 82, and a communication unit 83.
  • the computer 8 receives a voltage change signal from the strain sensor 51 via the communication unit 83, analyzes this signal by the CPU 81, which is a processing unit, and analyzes the strain sensor 51.
  • the magnitude of the strain applied to is calculated.
  • the calculated data is converted into image data and audio data, and transmitted to the display 6 and the speaker 7 through the communication unit 83.
  • the CPU 81 is also connected to the storage unit 9, and the magnitude of the strain analyzed by the CPU 81 can be periodically recorded in the storage unit 82 and can be referred to as data especially after an accident.
  • the strain sensor 51 is a fluctuating load detection sheet for detecting a change in electrical resistance when a metal piezoelectric film is strained, and has a rectangular shape as shown in FIG. 7, and can detect a bending deformation in the longitudinal direction. it can.
  • the fluctuating load detection sheet described in Patent Document 1 described above can be used. According to such a strain sensor 51, it is possible to measure the strain of the surface to which the sensor is attached with high accuracy and easily with a simple structure.
  • the pressure sensor 52 is a fluctuating load detection sheet that detects a change in electrical resistance when a pressure is applied to a metal piezoelectric film, and can detect a pressure applied perpendicularly to the film surface. According to such a pressure sensor 52, it is possible to measure pressure with high accuracy and easily with a simple structure.
  • the strain sensor 51 and the pressure sensor 52 are connected to an amplifier 53, and the strain sensor 51, the pressure sensor 52, and the amplifier 53 constitute a fluctuating load detection circuit 5.
  • the fluctuating load detection circuit 5 detects fluctuating load that detects an output voltage proportional to the fluctuating load generated by the amount of charge charged on the piezoelectric film in accordance with the fluctuating load acting on the strain sensor 51 and the pressure sensor 52. Circuit. According to such a fluctuating load measurement detection circuit, a fluctuating load can be measured by a simple voltage measuring device without requiring a special measuring device for issuing and processing a scan signal.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing the chassis 12, wherein FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a plan view.
  • the chassis 12 includes a pair of left and right vertical frames 12a and 12b extending in the front-rear direction, that is, in the longitudinal direction on both sides in the width direction, and a plurality of horizontal frames 12c and 12d coupled to the vertical frames 12a and 12b and extending in the width direction. ing. Further, the chassis 12 is connected to the tractor 11 via a connecting portion 13.
  • the container 3 is placed on the chassis 12. As shown in FIG. 5, at the rear end of the container 3, pins 12 p protruding upward at both ends of the horizontal frame 12 d at the rear end of the chassis 12 are fitted into the holes 31 at the left and right rear ends of the container 3. The movement in the horizontal direction is restricted.
  • a spacer 12h having a thickness of about 5 mm is provided around the base of the pin 12p, and the left and right rear ends of the container 3 are held about 5 mm above the left and right rear ends of the chassis 12 by the spacer 12h.
  • pins 12q projecting rearward at both ends of the horizontal frame 12c at the front end of the chassis 12 are formed on the container 3 as shown in FIG. By fitting in the holes 32 at the left and right front ends, movement in the vertical and horizontal directions is restricted.
  • the load of the container 3 is mainly applied to the chassis 12 described above, where the above-described pins 12p and 12q are connected to the container 3 and the chassis 12, that is, in the vicinity of both ends of the horizontal frames 12c and 12d, as well as the vertical frames 12a and 12b. Hanging on a spot. This can be determined by examining the scratches caused by friction with the container in the chassis that has been used for a long time.
  • the chassis used for a long time is distorted compared to a new chassis, and such distortion is particularly seen at the joints of the vertical frames 12a and 12b with the horizontal frames 12c and 12d. It can be seen that stress due to load tends to concentrate.
  • the location where the pressure sensor 52 is attached is set near the portion of the chassis 12 where the load of the container 3 is mainly applied as described above.
  • the pressure sensor 52 can be attached to the point 52a in FIG.
  • the pressure sensor 52 for detecting the pressure is attached to a point 52a on the upper surface near both ends of the horizontal frames 12c and 12d.
  • the strain sensor 51 for detecting the surface strain is set near the portion where the stress of the container 3 is concentrated as described above.
  • the vertical frames 12a and 12b are attached to the joint portions of the vertical frames 12a and 12b with the horizontal frames 12c and 12d and the point 51a on the side surface above the axle.
  • the two strain sensors 51 are attached to adjacent surface portions so that the detection directions are orthogonal to each other, that is, the longitudinal directions are orthogonal to each other. It is possible to detect surface distortion in any direction.
  • a plan view 6 a simulating the trailer 1 and a plan view 6 b simulating the chassis 12 are displayed on the display 6.
  • the state of the trailer 1 is schematically displayed. For example, when the driver turns the steering wheel to the right, the tractor 11 moves to the right with respect to the chassis 12, and as shown in FIG. 2, a state where the tractor 11 has moved to the right is displayed as a plan view 6a.
  • icons 51b and 52b corresponding to the points 51a and 52a to which the strain sensor 51 and the pressure sensor 52 are attached are displayed. These icons 51b and 52b indicate the stress applied to the corresponding points 51a and 52a, respectively.
  • the stress detected by the strain sensor 51 and the pressure sensor 52 is amplified by the amplifier 53 and further converted into color information by the computer 8. It is converted and displayed. For example, a location where a strong stress is applied is colored red, a location where the stress is weak is blue, a location where an intermediate stress is applied is colored in yellow, and the stress between them is expressed in an intermediate color. By changing this color at any time according to the change of the stress due to the road surface condition or the like, the stress can be recognized sensuously.
  • the color may be set according to the absolute value of the stress, the average value is yellow, the stronger one is red, and the weaker one is blue. It may be a typical setting.
  • the speaker 7 is used when the stress detected by the strain sensor 51 and the pressure sensor 52 exceeds a predetermined threshold, or when the comparison value of the stress applied to the plurality of strain sensors 51 and the pressure sensor 52 exceeds the predetermined threshold. Sound an alarm.
  • the comparison value of the stress applied to the plurality of strain sensors 51 and the pressure sensor 52 can be determined, for example, by calculating the ratio of the stress detected by the strain sensor 51 and the pressure sensor 52 provided at both ends of the lateral frame 12c. it can.
  • the strain sensor 51 and the pressure sensor 52 indicate the stress applied to various parts of the chassis 12 due to the weight of the container 3 while the trailer 1 is traveling. Detect.
  • the detected stress is amplified by the amplifier 53, and the computer 8 outputs it as image data or sound data, whereby the real-time stress state is displayed on the display 6.
  • an alarm sound is output from the speaker 7, so that the driver can take safety measures such as decelerating or stopping the trailer 1 by self-judgment while driving.
  • a trailer rollover accident can be prevented.
  • the container stress detection device 2 can be easily retrofitted to a conventional trailer, and safety measures can be taken without cost by adopting an inexpensive component called a strain sensor as a stress detection means. .
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing a portion of the trailer provided with the container stress detection device of the second embodiment, excluding the tractor.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the leaf spring unit, where (a) shows a state seen from above and (b) shows a state seen from below.
  • a plurality of pairs of leaf spring units 60 are attached to the vertical frames 12 a and 12 b in the trailer chassis, and the strain sensor assembly 70 is attached to the leaf spring unit 60.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a state in which a plurality of pairs of leaf spring units 60 are attached to the vertical frames 12a and 12b, and the strain sensor assembly 70 is attached to the leaf spring unit 60 as viewed from below, and FIG. It is a perspective view.
  • the provision of a plurality of pairs of leaf spring units 60 means that the leaf springs 60 are attached to the opposing positions of the vertical frame 12a and the vertical frame 12b, and a plurality of pairs are provided side by side in the front-rear direction.
  • the leaf spring units 60 are connected to each other by a connecting member 65 as shown in FIG.
  • the leaf spring unit 60 is a combination of three or five long plate-like plate springs parallel to the vehicle width direction and two long plate-like vertical bones 60b parallel to the vehicle longitudinal direction. It is a bowl-shaped member, and is installed so that the center part in the vehicle width direction is positioned on the vertical frames 12a and 12b.
  • the strain sensor assembly 70 is attached to the lower side of the central portion of the horizontal bone 60a along the horizontal bone 60a. As shown in FIG. 12, one end is the vehicle outer side of the vertical frames 12a and 12b, and the other end is The longitudinal bone 60b is attached to a portion outside the vehicle.
  • a plurality of combinations of the leaf spring unit 60 and the strain sensor assembly 70 as described above are attached to the vertical frames 12a and 12b, in the example of FIG.
  • the strain sensor assembly 70 is obtained by attaching a strain sensor 70a including an amplifier to the substrate 70b, and the substrate 70b warps when an upward or downward force is applied to both ends in the length direction of the substrate 70b. Such distortion and deflection can be detected. Since the strain sensor assembly 70 is attached so as to protrude outward in the vehicle width direction from the vertical frames 12a and 12b of the chassis, the strain 70 is detected when a load is applied to the outer end in the vehicle width direction. .
  • FIG. 13 is a view of the vertical frame 12a and the leaf spring unit 60 in FIG. 12 as seen from the front of the vehicle.
  • the lateral bone 60a is positioned horizontally and linearly.
  • the vertical bone 60b is configured on the horizontal bone 60a, that is, the upper surface of the left and right ends of the leaf spring unit 60 as a whole is higher than the upper surface of the central portion.
  • the lateral bone 60a bends and strains so that both ends of the leaf spring unit 60 are lowered downward.
  • the strain sensor 70b detects this strain.
  • the leaf spring unit 60 includes a plurality of transverse bones 60a, which are long plate-like leaf springs, arranged at intervals in the front-rear direction. The left and right ends of each horizontal bone 60a are sandwiched between two vertical bones 60b. On each of the vertical frames 12a and 12b extending in the front-rear direction with a cross-section H shape, the hook-shaped leaf spring units 60 are arranged side by side with no space in the front-rear direction.
  • a substrate 70b as a plate is disposed between the vertical frames 12a and 12b and either one of the left and right vertical bones 60b, preferably at equal distances from the front and rear ends of each leaf spring unit 60, and the sensor 70a is disposed on the substrate 70b. Is attached.
  • one end of the substrate 70b is attached to the longitudinal frames 12a and 12b having an H-shaped cross section, and the other end is attached to the lower longitudinal bone 60b. Since the horizontal bone 60a in each leaf spring unit 60 is deformed according to the load applied from the container 3 to the vertical frames 12a and 12b, the deformation amount can be measured by the strain sensor 70a.
  • the horizontal bones 60a are provided at intervals in the front-rear direction. This is for reducing the weight of the leaf spring 60 unit and adjusting the resilience strength. At least two transverse bones 60a may be provided apart from each other in the front-rear direction. The number of the transverse bones 60a is appropriately selected depending on the thickness, material, and dimensions of the leaf spring, but is preferably in a range in which the strain amount changes linearly with respect to the load.
  • the strain sensor 70 b is connected to the battery 91 and the data logger 92 via the cable assembly 80, receives power supply from the battery 91, and issues a detection signal to the data logger 92.
  • the detection signal is a signal representing the degree of distortion.
  • the data logger 92 sends a signal to the output device 93 wirelessly or by wire, and the output device 93 displays the position of the center of gravity, the degree of danger, the load value, the degree of one piece, etc., as shown in FIG.
  • the biased portion of the leaf spring unit 60 is particularly distorted, and more particularly, a load is further applied to the portion of the center of gravity that is biased due to a curve or the like.
  • the leaf spring unit 60 in that portion is distorted very greatly.
  • the strain sensor 70b detects the strain of the leaf spring unit 60 and outputs it to the output device 93, so that the driver can perceive the data, and the vehicle can be urged to stop when there is a dangerous bias in the center of gravity. .
  • the container stress detection device of the present invention and the trailer equipped with the same are provided with stress sensors attached to a plurality of locations on the chassis on which the container is mounted, and the driver detects the data detected by the stress sensors.
  • the output device is connected to the stress sensor, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the output device.
  • FIGS. 16 to 18 show modified examples of the chassis, and show 2-axis, 2-axis, and 3-axis chassis 14, 15, and 16, respectively.
  • the pressure sensor 52 for detecting the pressure is attached to the point 52a on the upper surface near both ends of the horizontal frame where the load of the container 3 is mainly applied.
  • the strain sensor 51 for detecting the strain on the surface is attached to a point 51a on the side of the joint portion with the horizontal frame or above the axle in the vertical frame where the stress of the container 3 is concentrated. .
  • strain sensor and stress sensor can be used.
  • an appropriate sensor such as a sensor serving as a strain sensor and a pressure sensor can be adopted. According to such a sensor, it is possible to detect not only the pressure directly applied to the sensor itself but also the strain of the surface to which the sensor is attached.
  • Stress output means can be selected from any of the appropriate methods such as color coding and voice output of the embodiment, numerical display, alerting by light emission, or a combination thereof.
  • the display 6 and the speaker 7 can use a conventionally mounted device such as a car navigation system or a car audio, and the computer 8 can also use the car navigation system.
  • the container stress detection device 2 can be configured simply by connecting the fluctuating load detection circuit 5 to an existing system and installing necessary software, the installation is simple and the cost can be further reduced.

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Abstract

　簡易な構成で、走行中に随時コンテナのバランスを運転者に知らせることのできる、コンテナ応力検知装置及びこれを備えたトレーラーを提供する。コンテナ３を搭載するシャーシ１２の複数箇所に応力センサ５１，５２を取り付け、この応力センサ５１，５２により検知されたデータを運転者に知覚させるためのディスプレイ６及びスピーカー７をこの応力センサ５１，５２に接続した、コンテナ応力検知装置２及びこれを備えたトレーラー１を構成する。

Description

コンテナ応力検知装置及びこれを備えたトレーラー
　本発明は、コンテナの応力を検知する装置及びこれを備えたトレーラーに関する。
　従来、輸入コンテナ貨物は、港で陸揚げされ、トレーラーに積まれて陸送される。このような陸送段階において、コーナーなどを曲がる際にトレーラーがバランスを崩して横転する事故が後を絶たない。
　陸送段階におけるトレーラーの横転事故は、トレーラーに積まれたコンテナ内の積み荷が均一に積層されていないことや移動中に積み荷が移動するなどにより、コンテナの重心が左右の何れかに偏っていることが原因の一つである。コンテナの重心が偏っている場合に、ある程度のスピードを出しつつこの重心と逆の方向にトレーラーが曲がろうとすると、遠心力によりコンテナにカーブの外側方向への力がかかり、この力と重心方向とが一致することにより、コンテナの重心がさらに偏り、これが閾値を超えた場合にはトレーラーごと横転することになる。重心の偏り具合によっては、時速３０キロメートル程度でも横転することがある。
　このような横転事故を防ぐには、陸揚げ段階においてコンテナの中身を検査することが効果的であるが、実際には荷主の許可を得ることなくコンテナの中身を検査することは法律的な問題が伴うため、海外で施錠され、内部に異常があっても確認することができないまま国内流通されているのが実情である。また、港においては停泊時間に応じて課金されるため、時間をかけて検査をすることができない。
　また、コンテナの重心や重さを予め運転者が知っていれば、これを考慮しながら運転することができるから、ある程度横転事故を防ぐことができる。そのため、トレーラーの連結部分に重心測定装置を設置し、コンテナをトレーラーに載せ、牽引トラックにより３０秒ほど走らせることで、コンテナの振動と揺れの周期から重心を割り出すという方法も考えられる。コンテナの重心位置がわかれば、どの程度のスピードを出すと横転の危険があるかを計算により特定することができる。
　一方、ひずみや圧力を検知するセンサが知られている。例えば、特許文献１には圧電フィルムと、この圧電フィルムの両面に設けられた一対の電極と、該電極上に設けられたひずみ増幅部材とからなり、ひずみ増幅部材は圧電フィルムのヤング率よりも小さいヤング率を有する弾性体からなる変動荷重検出用シートが開示されている。
特開２００６－１５３８４２号公報
　しかしながら、上述のような重心位置の算出方法では、道路勾配や轍などの道路状況によって、コンテナの重心が同じであってもトレーラーに対する荷重のかかり方が変わり、バランスが崩れてしまうことがあるし、輸送時の揺れや加重によりコンテナ内部の荷物が移動して重心が変化することもあるが、このような変化に対応することができない。また、検査のためにトレーラーに重心測定装置やコンテナを積み替える作業は煩雑であるし、港においては停泊時間に応じて課金されるため、時間をかけて検査をすることができない。
　本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、走行中に随時コンテナのバランスを運転者に知らせることのできる、コンテナ応力検知装置及びこれを備えたトレーラーを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明のコンテナ応力検知装置は、コンテナを搭載するシャーシの複数箇所に取り付けられる応力センサと、この応力センサに接続されこの応力センサにより検知されたデータを運転者に知覚させるための出力装置と、を有する。
　応力センサとしては、ひずみセンサまたは圧力センサを利用することができる。
　出力装置は、例えばディスプレイ及び／又はスピーカーである。
　また、本発明のトレーラーは、コンテナと、コンテナを搭載するシャーシに取り付けられる応力センサとこの応力センサに接続され該応力センサにより検知されたデータを運転者に知覚させるための出力装置とを有するコンテナ応力検知装置と、を備える。
　本発明のコンテナ応力検知装置によれば、応力センサがシャーシの複数箇所に取り付けられ、応力センサにより検知されたデータを出力装置を通じて運転中の運転者に視認又は警告音などで知覚させることができる。
　応力センサとしてひずみセンサまたは圧力センサを利用することで、簡易に取り付けることができる。
　出力装置がディスプレイ及びスピーカーである場合には、運転中であっても、応力センサ取付箇所における応力を運転者が随時容易に知ることができ、これにより運転スピードを落とすなどの対処を迅速にとることができる。
　本発明のトレーラーによれば、応力センサがシャーシの複数箇所に取り付けられ、応力センサにより検知されたデータを出力装置を通じて運転者に知覚させることができるから、応力センサ取付箇所における応力を運転者が随時認識することができ、これを監視しながら道路状況に応じてスピードの出しすぎに配慮しつつ運転することにより、効果的にトレーラーの横転事故を防ぐことができる。
本発明に係る第１の実施形態のコンテナ応力検知装置を備えたトレーラーを示す図である。 ディスプレイ及びスピーカーを示す図である。 実施形態のコンテナ応力検知装置の構成を示すブロック図である。 図１におけるシャーシを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 図１におけるトレーラーの後部を示す斜視図である。 図１におけるシャーシの前部を示す斜視図である。 図６のＡ－Ａ断面図である。 （ａ），（ｂ）は、ひずみセンサの貼り付け態様を示す斜視図である。 第２実施形態のコンテナ応力検知装置を備えたトレーラーのうちトラクタを除いた部分を示す分解斜視図である。 図９における板ばねユニットを示す斜視図である。 縦フレーム上に複数対の板ばねユニットを取り付け、この板ばねユニットにひずみセンサアッシーを取り付け下方から見た状態を示す斜視図である。 図１１の拡大した斜視図である。 図１２における縦フレーム及び板ばねユニットを車両前方から見た図であり、（ａ）は荷重のかかっていない状態、（ｂ）は荷重のかかっている状態を示す。 第２実施形態における各機器の接続関係を示す図である。 第２実施形態における出力装置を示す図である。 変形例のシャーシを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 変形例のシャーシを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 変形例のシャーシを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
　１　　　トレーラー
　２　　　コンテナ応力検知装置
　３　　　コンテナ
　５　　　変動荷重検出回路
　６　　　ディスプレイ
　７　　　スピーカー
　８　　　コンピュータ
　９　　　記憶部
　１１　　トラクタ
　１２，１４，１５，１６　　シャーシ
　１２ａ，１２ｂ　縦フレーム
　１２ｃ，１２ｄ　横フレーム
　１２ｈ　スペーサー
　１２ｐ，１２ｑ　ピン
　１３　　連結部
　３０　　時速
　３１，３２　　穴
　５１　　ひずみセンサ
　５１ａ，５２ａ　ポイント
　５１ｂ，５２ｂ　アイコン
　５２　　圧力センサ
　５３　　増幅器
　６０　　板ばねユニット
　６０ａ　横骨
　６０ｂ　縦骨
　６５　連結部材
　７０　　ひずみセンサアッシー
　７０ａ　ひずみセンサ
　７０ｂ　基板
　８０　　ケーブルアッシー
　８１　　ＣＰＵ
　８２　　記憶部
　８３　　通信部
　９１　　バッテリー
　９２　　データロガー
　９３　　出力装置
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図においてＵＰは上方、ＬＨは左方、ＦＲは前方を示す。
〔第１の実施形態〕
　図１は本発明の第１の実施形態に係るコンテナ応力検知装置を備えたトレーラーを示す図である。トレーラー１は、トラクタ１１とシャーシ１２とから成り、コンテナ応力検知装置２を備える。コンテナ応力検知装置２は、コンテナ３を搭載するシャーシ１２の複数箇所に取り付けられる応力センサであるひずみセンサ５１及び圧力センサ５２と、このひずみセンサ５１及び圧力センサ５２に接続され、図２に示すように、トラクタ１１の運転席前方に、運転者に面して設置され、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２により検知されたデータを運転者に知覚させるための出力装置としてのディスプレイ６及びスピーカー７と、を有する。
　図３は本発明の第１の実施形態に係るコンテナ応力検知装置の構成を示すブロック図である。ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２は、増幅器５３を介して処理装置としてのコンピュータ８に接続されている。このコンピュータ８はＣＰＵ８１と記憶部８２と通信部８３とを備え、通信部８３を介してひずみセンサ５１からの電圧変化信号を受信し、これを処理部であるＣＰＵ８１で解析して、ひずみセンサ５１に掛かっているひずみの大きさを算出する。算出されたデータは画像データ及び音声データに変換され、通信部８３を通じてディスプレイ６及びスピーカー７に送信される。ＣＰＵ８１はまた、記憶部９にも接続されており、ＣＰＵ８１で解析されたひずみの大きさを記憶部８２に定期的に記録し、特に事故後などに資料として参照することができる。
　ひずみセンサ５１は、金属製圧電フィルムのひずみ時の電気抵抗変化を検出する変動荷重検出用シートであって、図７に示すように長方形状をなし、長手方向への湾曲変形を検出することができる。例えば、上述の特許文献１に記載の変動荷重検出用シートを使用することができる。このようなひずみセンサ５１によれば、簡単な構造で、高精度かつ容易にセンサが張り付けられた表面のひずみを測定することができる。
　圧力センサ５２は、金属製の圧電フィルムに圧力が加えられた時の電気抵抗変化を検出する変動荷重検出用シートであって、フィルム面に垂直に掛かる圧力を検出することができる。このような圧力センサ５２によれば、簡単な構造で、高精度かつ容易に圧力を測定することができる。
　図３に示すように、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２は増幅器５３に接続され、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２と増幅器５３とにより変動荷重検出回路５が構成されている。変動荷重検出回路５は、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２に作用する変動荷重の大きさに応じて圧電フィルムに帯電された電荷量により発生する、変動荷重に比例した出力電圧を検出する変動荷重検出回路である。このような変動荷重測定検出回路によれば、スキャン信号の発令と処理に特別な測定装置を必要とせず簡単な電圧測定装置によって変動荷重を測定することができる。
　図４はシャーシ１２を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。シャーシ１２は、幅方向の両側において前後、すなわち長手方向に延びる左右一対の縦フレーム１２ａ，１２ｂと、この縦フレーム１２ａ，１２ｂに結合され幅方向に延びる複数の横フレーム１２ｃ，１２ｄとを有している。また、シャーシ１２は、連結部１３を介してトラクタ１１に接続されている。
　コンテナ３は、シャーシ１２の上に載置される。図５に示すように、コンテナ３の後端においては、シャーシ１２の後端の横フレーム１２ｄの両端において上方へ突出したピン１２ｐが、コンテナ３の左右後端の穴３１に嵌合することにより、水平方向への移動が規制される。なお、ピン１２ｐの基部周囲には厚さ５ｍｍ程度のスペーサー１２ｈが備えられており、このスペーサー１２ｈによりコンテナ３の左右後端はシャーシ１２の左右後端から５ｍｍ程度上に保持される。
　また、図６に示すコンテナ３の前端においては、図７に図６のＡ－Ａ断面図として示すように、シャーシ１２の前端の横フレーム１２ｃの両端において後方へ突出したピン１２ｑがコンテナ３の左右前端の穴３２に嵌合することにより、上下左右方向への移動が規制される。
　コンテナ３の荷重は主に、上述したシャーシ１２において、上述したピン１２ｐ，１２ｑによるコンテナ３とシャーシ１２との結合部分、すなわち横フレーム１２ｃ，１２ｄの両端付近のほか、縦フレーム１２ａ，１２ｂの各地点に掛かる。このことは、長く使用したシャーシにはコンテナとの摩擦により生じた傷があり、これを検証することで割り出すことができる。
　また、長く使用したシャーシは新品のシャーシと比較するとひずみがあり、このようなひずみは縦フレーム１２ａ，１２ｂにおける横フレーム１２ｃ，１２ｄとの接合部分に特に見られることから、この部分にコンテナ３の荷重による応力が集中しやすいことがわかる。
　圧力センサ５２の貼り付け箇所は、シャーシ１２において、上述のようにコンテナ３の荷重が主に掛かる部分付近に設定されることが望ましい。例えば、図１においてポイント５２ａに圧力センサ５２を張り付けることができる。具体的には、圧力を検出するための圧力センサ５２は、横フレーム１２ｃ，１２ｄの両端付近の上面のポイント５２ａに張り付ける。
　また、表面のひずみを検出するためのひずみセンサ５１は、上述のようにコンテナ３の応力が集中する部分付近に設定されることが望ましい。具体的には、縦フレーム１２ａ，１２ｂにおける横フレーム１２ｃ，１２ｄとの接合部分や車軸の上方の側面のポイント５１ａに張り付ける。この際、図８に示すように、近接する表面箇所に二つのひずみセンサ５１を、互いに検出方向が直交するように、すなわち長手方向が直交するように張り付けることで、上下方向及びこれに垂直な方向の面ゆがみを検出することができる。
　ディスプレイ６には、図２に示すように、トレーラー１を模した平面図６ａと、シャーシ１２を模した平面図６ｂとが表示される。トレーラー１を模した平面図には、トレーラー１の状態が模式的に表示される。例えば、運転者が右にハンドルを切ると、トラクタ１１がシャーシ１２に対し右へ移動するから、図２に示すように、平面図６ａとして、トラクタ１１が右へ移動した状態が表示される。
　シャーシ１２を模した平面図６ｂには、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２の貼り付け箇所であるポイント５１ａ，５２ａに対応したアイコン５１ｂ，５２ｂが表示される。これらのアイコン５１ｂ，５２ｂは、それぞれ対応するポイント５１ａ，５２ａに掛かる応力を示すものであり、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２により検知された応力が増幅器５３により増幅され、さらにコンピュータ８により色情報に変換されて表示されるものである。例えば、強い応力が掛かっている箇所は赤、応力が弱い箇所は青、中間の応力が掛かっている箇所は黄色というように色分けされ、それらの間の応力については中間色で表現される。この色が、路面状態などによる応力の変化に応じて随時変化することで、感覚的に応力を認識できる。なお、応力の強さと色分けの関係は、応力の絶対値に対応して色を設定してもよいし、平均値を黄色とし、これより強いものを赤、弱いものを青とするような相対的な設定としてもよい。
　スピーカー７は、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２により検知された応力が所定の閾値を超えた場合や、複数のひずみセンサ５１及び圧力センサ５２に掛かる応力の比較値が所定の閾値を超えた場合に、アラーム音を鳴らす。複数のひずみセンサ５１及び圧力センサ５２に掛かる応力の比較値とは、例えば横フレーム１２ｃの両端に設けられたひずみセンサ５１及び圧力センサ５２により検地された応力の比を算出することで割り出すことができる。
　以上のように構成されたコンテナ応力検知装置２を備えたトレーラー１によれば、トレーラー１の走行中に、コンテナ３の重量によりシャーシ１２の各所に掛かる応力を、ひずみセンサ５１及び圧力センサ５２が検知する。検知された応力を増幅器５３で増幅し、コンピュータ８が画像データや音声データとして出力することで、ディスプレイ６にリアルタイムの応力状況が表示される。これにより、安全範囲を超える応力が掛かった際にはスピーカー７からアラーム音が流れるから、運転者が運転中に自己判断でトレーラー１を減速し、または停止するなどの安全措置を採ることができ、トレーラーの横転事故を未然に防ぐことができる。また、コンテナ応力検知装置２は、従来のトレーラーに簡単に後付けすることができるし、応力検知手段としてひずみセンサという安価な部品を採用することにより、コストをかけずに安全対策を講じることができる。
〔第２実施形態〕
　続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図９は第２実施形態のコンテナ応力検知装置を備えたトレーラーのうちトラクタを除いた部分を示す分解斜視図である。また、図１０は板ばねユニットを示す斜視図であり、（ａ）は上方から、（ｂ）は下方から見た状態を示す。この実施形態では、トレーラーのシャーシにおける縦フレーム１２ａ，１２ｂ上に複数対の板ばねユニット６０を取り付け、板ばねユニット６０にひずみセンサアッシー７０を取り付けている。図１１は、縦フレーム１２ａ，１２ｂ上に複数対の板ばねユニット６０を取り付け、板ばねユニット６０にひずみセンサアッシー７０を取り付け下方から見た状態を示す斜視図であり、図１２はその拡大した斜視図である。ここで、板ばねユニット６０を複数対設けるとは、縦フレーム１２ａ及び縦フレーム１２ｂの相対する位置に板ばね６０を取り付け、その対が前後方向に複数並んで設けられていることを意味する。板ばねユニット６０同士は図１２に示すように連結部材６５で前後で接続されている。
　板ばねユニット６０は、車幅方向に平行な三枚または五枚の長板状の板ばねである横骨６０ａと車両前後方向に平行な二枚の長板状の縦骨６０ｂとを組み合わせた筏状の部材であって、車幅方向中央部が縦フレーム１２ａ，１２ｂ上に位置するように設置される。
　ひずみセンサアッシー７０は、横骨６０ａのうち中央の部位の下側に、この横骨６０ａに沿って取り付けられ、図１２に示すように、一端は縦フレーム１２ａ，１２ｂの車両外側、他端は縦骨６０ｂのうち車両外側の部位に取り付けられる。
　以上のような板ばねユニット６０とひずみセンサアッシー７０との組み合わせが、縦フレーム１２ａ，１２ｂに対し複数個、図１１の例では７組、車両前後方向に並んで取り付けられる。
　ひずみセンサアッシー７０は、詳細には、アンプを含むひずみセンサ７０ａを基板７０ｂに取り付けたものであり、基板７０ｂの長さ方向両端に上または下方向への力が加わることにより基板７０ｂが反るようなひずみ、たわみを検出することができる。ひずみセンサアッシー７０は、シャーシの縦フレーム１２ａ，１２ｂから車幅方向外側に張り出すように取り付けられているから、車幅方向外側の端部に荷重がかかった場合の基板７０ｂのひずみを検出する。
　このことについてより詳細に説明する。図１３は図１２における縦フレーム１２ａ及び板ばねユニット６０を車両前方から見た図である。板ばねユニット６０は、荷重のかかっていない状態においては、図１３（ａ）に示すように、横骨６０ａが水平に直線状に位置する。ここで、縦骨６０ｂが横骨６０ａの上に構成されており、すなわち板ばねユニット６０全体として、左右端の上面が中央部の上面より高くなっている。
　そのため、図１３（ｂ）に示すように、荷重のかかった状態、すなわちコンテナ３が載置された状態では板ばねユニット６０の両端が下方へ下がるように横骨６０ａがたわみ、ひずみが生じる。ひずみセンサ７０ｂはこのひずみを検出する。
　重心がコンテナの中心に位置し荷重が均等にかかる場合には、全ての板ばねユニット６０に等しく荷重がかかるから、全てのひずみセンサ７０ｂにおけるひずみ度合いが等しいが、重心がコンテナの中心からずれているときは、重心に近い位置にある板ばねユニット６０ほど大きくひずむ。この性質を利用することで、コンテナの重心位置を割り出す。
　さらに第２の実施形態について詳細に説明すると、図１２に示すように、板ばねユニット６０は、長板状の板ばねである横骨６０ａを複数枚、前後方向に間隔をあけて配置し、各横骨６０ａの左右両端部をそれぞれ上下の二枚の縦骨６０ｂで挟持している。断面Ｈ状をなして前後に延びている縦フレーム１２ａ，１２ｂのそれぞれに、筏状の板ばねユニット６０が前後に間隔をあけないで並べて配置されている。縦フレーム１２ａ，１２ｂと左右の縦骨６０ｂの何れか一方との間、好ましくは、各板ばねユニット６０の前後端から等距離に、プレートとしての基板７０ｂを配置して、基板７０ｂにセンサ７０ａが取り付けられている。
　図１２に示すように、基板７０ｂは一端が断面Ｈ状の縦フレーム１２ａ，１２ｂに取り付けられ、他端が下側の縦骨６０ｂに取り付けられている。コンテナ３から縦フレーム１２ａ，１２ｂにかかる荷重に応じて各板ばねユニット６０における横骨６０ａが変形するので、その変形量をひずみセンサ７０ａで計測することができる。
　なお、板ばねユニット６０は、横骨６０ａを前後方向に間隔をあけて設けているが、これは、板ばね６０ユニットの軽量化や反発強度の調整のためであり、各板ばねユニット６０は少なくとも二枚の横骨６０ａを前後方向に離隔しても設けたものであってもよい。横骨６０ａの枚数は、板ばねの厚み、素材、寸法により適宜選定されるが、荷重に対してひずみ量が線形に変化する範囲のものが好ましい。
　図１４に示すように、ひずみセンサ７０ｂは、ケーブルアッシー８０を介してバッテリー９１及びデータロガー９２に接続され、バッテリー９１から電力供給を受け、データロガー９２へ検出信号を発する。検出信号は、ひずみの程度を表す信号である。データロガー９２は、無線または有線により出力装置９３へ信号を送り、出力装置９３は、図１６に示すように、重心の位置や危険度、荷重値、片荷度合いなどを表示する。
　以上のような構造のトレーラーによれば、載置したコンテナに重心の偏りがあれば、偏った部分の板ばねユニット６０が特にひずみ、特に、カーブなどで重心の偏った部分にさらに荷重がかかる場合には、その部分の板ばねユニット６０が非常に大きくひずむ。この板ばねユニット６０のひずみをひずみセンサ７０ｂが検出し、出力装置９３に出力することにより、データを運転者に知覚させることができ、危険な重心の偏りの際には停車を促すことができる。
　以上説明したように、本発明のコンテナ応力検知装置及びこれを備えたトレーラーは、コンテナを搭載するシャーシの複数箇所に応力センサを取り付け、この応力センサにより検知されたデータを運転者に知覚させるための出力装置をこの応力センサに接続したものであり、その主旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施することができる。
　例えば、ひずみセンサや応力センサの貼り付け箇所は適宜選択することができる。図１６から図１８は、シャーシの変形例を示し、それぞれ２軸，２軸，３軸のシャーシ１４，１５，１６を示す。いずれの場合においても、圧力を検出するための圧力センサ５２は、コンテナ３の荷重が主に掛かる横フレームの両端付近の上面のポイント５２ａに張り付けることが望ましい。また、表面のひずみを検出するためのひずみセンサ５１は、コンテナ３の応力が集中する部分である、縦フレームにおける車軸の上方や横フレームとの接合部分の側面のポイント５１ａに張り付けることが望ましい。
　ひずみセンサ及び応力センサのいずれか一方のみを使用することもできる。また、センサは、ひずみセンサと圧力センサを兼ねるセンサなど、適宜のセンサを採用することができる。このようなセンサによれば、直接センサ自体に掛かる圧力のほか、センサが張り付けられた表面のひずみを検出することもできる。
　応力の出力手段は、実施形態の色分けや音声出力のほか、数値表示や発光による注意喚起など、適宜の方式の何れか又はこれらを組み合わせて選択することができる。また、ディスプレイ６やスピーカー７は、カーナビゲーションシステムやカーオーディオなど、従来車載されている機器を利用することができ、コンピュータ８についてもカーナビゲーションシステムのものを利用することができる。その場合には変動荷重検出回路５を既存のシステムに接続し、必要なソフトウェアをインストールするだけでコンテナ応力検知装置２を構成することができるから、設置が簡易であると共にコストがさらに低減できる。

Claims (7)

  1. 　コンテナを搭載するシャーシの複数箇所に取り付けられる応力センサと、
    　この応力センサに接続され、この応力センサにより検知されたデータを運転者に知覚させるための出力装置と、を有する、コンテナ応力検知装置。
  2. 　前記応力センサは、金属板のひずみ時の電気抵抗変化を検出するひずみセンサまたは圧力センサである、請求の範囲１に記載のコンテナ応力検知装置。
  3. 　前記出力装置は、ディスプレイ及び／又はスピーカーである、請求の範囲１または２に記載のコンテナ応力検知装置。
  4. 　コンテナと、
    　コンテナを搭載するシャーシの複数箇所に取り付けられた応力センサとこの応力センサに接続され応力センサにより検知されたデータを運転者に知覚させるための出力装置とを有するコンテナ応力検知装置と、
    を備えた、トレーラー。
  5. 　前記シャーシは、車幅方向外側に張り出すように取り付けられた板ばねを有し、
    　前記応力センサは前記板ばねに取り付けられ、前記板ばねのひずみ時の電気抵抗変化を検出するひずみセンサである、請求の範囲４に記載のトレーラー。
  6. 　前記板ばね及び前記ひずみセンサは前記シャーシの左右の縦フレームから車幅方向外側に張り出すように対をなし、前記縦フレームの長さ方向に沿って複数対が備えられている、請求の範囲５に記載のトレーラー。
  7. 　前記シャーシは、横骨と縦骨とからなる筏状であって前記コンテナを載置するための台座を備え、前記板ばねは、内側端が前記縦フレームに、外側端が前記台座の車幅方向外側部分に取り付けられた、請求の範囲６に記載のトレーラー。
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