トラック用リヤサスペンション
【課題】リーフスプリングの折損を簡単な構成で検出することを可能にしつつ、リーフスプリング折損の早期発見が図れるトラック用リヤサスペンションを提供する。
【解決手段】車体フレーム１１にリーフスプリング４５を介して車軸１３が弾性自在に支持され、リーフスプリング４５は、車体フレーム１１に両端を支持されたメインスプリング２３と、このメインスプリング２３が荷重を受けて所定量撓んだときに荷重を受けるヘルパースプリング２６とから構成され、このヘルパースプリング２６が車体に設けられたヘルパーブラケット２７，２７に当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンション２０において、ヘルパーブラケット２７は、ヘルパースプリング２６に押圧されて荷重を検出する圧電素子６８が設けられている。
【解決手段】車体フレーム１１にリーフスプリング４５を介して車軸１３が弾性自在に支持され、リーフスプリング４５は、車体フレーム１１に両端を支持されたメインスプリング２３と、このメインスプリング２３が荷重を受けて所定量撓んだときに荷重を受けるヘルパースプリング２６とから構成され、このヘルパースプリング２６が車体に設けられたヘルパーブラケット２７，２７に当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンション２０において、ヘルパーブラケット２７は、ヘルパースプリング２６に押圧されて荷重を検出する圧電素子６８が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラック用リヤサスペンションの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトラック用リヤサスペンションとして、荷重変換素子を利用して積載重量計測を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１の図１によれば、懸架装置３を構成するばね部材としてのリーフスプリング４は、その両端が図示せぬ車体フレームに取付けられ、リーフスプリング４に連結金具５で車軸２が取付けられている。
【０００４】
特許文献１の図３（Ａ），（Ｂ）によれば、連結金具５には、リーフスプリング４の下面に沿うように取付板１１が取付けられ、この取付板１１とリーフスプリング４の下面との間に荷重変換素子としての圧電素子１２が設けられている。
【０００５】
トラックの荷台に荷物が積載されると、特許文献１の図３（Ｂ）に示すように、リーフスプリング４の中央部が上方に撓み、これに応じて取付板１１とリーフスプリング４の下面との間の圧電素子１２に作用する圧縮荷重も大きくなり、その圧縮荷重に応じた電圧が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９０６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の圧電素子１２によって、例えば、リーフスプリング４に車軸側から過負荷が作用した場合のリーフスプリング４の折損を検出することが可能である。
リーフスプリング４が折損すれば、リーフスプリング４で受ける荷重が変化し、これが圧電素子１２の出力電圧変化として検出される。
【０００８】
また、従来のトラック用リヤサスペンションとして、本明細書の図６に示すように、リーフスプリングをメインスプリングとヘルパースプリングとから構成したものが知られている。
【０００９】
図６において、リーフスプリング１００は、車軸１０１を支持するメインスプリング１０２と、このメインスプリング１０２の上部に一体的に取付けられたヘルパースプリング１０３とからなる。なお、符号１１０は車体フレーム、１１１は車軸１０１に取付けられた車輪である。
【００１０】
メインスプリング１０２が車軸１０１側からより大きな上向きの荷重を受けて上方に移動したときに、ヘルパースプリング１０３も共に移動し、ヘルパースプリング１０３は、その両端部が車体側に取付けられたヘルパーブラケット１０５，１０６に当たる。この結果、リーフスプリング１００全体のばね定数が増し、より大きな荷重を支えることが可能になる。
【００１１】
メインスプリング１０２に上記した特許文献１の圧電素子１２を設けた場合も同様に、メインスプリング１０２の折損が圧電素子１２で検出可能である。
しかし、以上に説明したような圧電素子をリーフスプリングに設ける技術では、トラックが走行中は、常にリーフスプリングが上下に振動し変位するため、この振動や変位で圧電素子が脱落しないように圧電素子のリーフスプリング側のへの取付けを締結部材等でより強固に行う必要がある。また、圧電素子の取付けに取付板を用いたり、取付板を連結金具へ溶接するなど、取付けが容易ではなく、コストが嵩む。
【００１２】
更に、特許文献１の技術では、リーフスプリングが折損すれば、すぐに走行不能になる可能性が高いが、図６に示した従来技術では、メインスプリング１０２が折損しても、ヘルパースプリング１０３がヘルパーブラケット１０５，１０６に引っ掛かり、メインスプリング１０２側に設けられた圧電素子１２での電圧変化が現れないことも考えられる。この場合には、メインスプリング１０２が折損した状態で走行が継続されることになり、その走行の途中で走行不能に陥ることも考えられる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、リーフスプリングの折損を簡単な構成で検出することを可能にしつつ、リーフスプリング折損の早期発見が図れるトラック用リヤサスペンションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、車体フレームにリーフスプリングを介して車軸が弾性自在に支持され、リーフスプリングは、車体フレームに両端を支持されたメインスプリングと、このメインスプリングが荷重を受けて所定量撓んだときに荷重を受けるヘルパースプリングとから構成され、このヘルパースプリングが車体に設けられたヘルパーブラケットに当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンションにおいて、ヘルパーブラケットに、ヘルパースプリングに押圧されて荷重を検出する荷重検出素子が設けられているトラック用リヤサスペンションが提供される。
【００１５】
メインスプリングが荷台等から荷重を受けて上方へ所定量撓むと、これに伴ってヘルパースプリングが上方へ移動し、ヘルパースプリングがヘルパーブラケットに当たり、荷台等の荷重を受ける。この結果、荷重検出素子にはその荷重に応じた検出信号が発生する。
【００１６】
例えば、メインスプリングに過荷重が作用してメインスプリングが折損すると、荷台等からの荷重はヘルパースプリングだけで受けて車軸に伝わることになり、ヘルパーブラケット側には、メインスプリングが折損する前の荷重よりも大きな荷重が作用する。従って、荷重変換素子にはその荷重変化により検出信号が発生するため、メインスプリングの折損をその直後に迅速に検出することが可能になる。
【００１７】
荷重検出素子は、車体側に設けられたヘルパーブラケットに設けられるため、すなわち、車軸側と車体側との間にリーフスプリングが介在することで車軸側から車体側へ伝わる振動が減衰され、走行中でもヘルパーブラケットが取り付けられている部分は、車軸やリーフスプリング自体と比較して振動や変位が小さい部位であるため、ヘルパーブラケットへの荷重検出素子の取付け構造を簡易な構造にすることができ、コストを低減することができる。
【００１８】
また、本発明のトラック用リヤサスペンションでは、荷重検出素子は、好ましくは、ヘルパースプリングに押圧されて発電する圧電素子である。
圧電素子により、荷重変化は電圧変化の信号として検出される。更に、荷重検出素子は、ヘルパースプリングに押圧されて発電する圧電素子なので、外部電源を必要とせずに電圧変化を検出信号として取り出すことができる。
【００１９】
更に、好ましくは、圧電素子は、ヘルパーブラケットにおけるヘルパースプリングとの当接位置に取付けられたラバーに埋め込まれている。
圧電素子はラバーで覆われ、保護されるため、圧電素子が土埃、雨水等に晒されたり、圧電素子に飛び石が当たる心配がなく、環境変化に対する劣化が低減される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のトラック用リヤサスペンションでは、ヘルパーブラケットに、ヘルパースプリングに押圧されて荷重を検出する荷重検出素子が設けられているので、メインスプリングが折損したときに、ヘルパーブラケットに設けた荷重検出素子によってメインスプリングの折損をその直後に迅速に検出することができる。
この結果、メインスプリング折損を早期に発見することができるとともに、ヘルパースプリングによって、走行不能状態を回避することができる。
【００２１】
また、荷重検出素子を車体側のヘルパーブラケットに設けるため、車軸やリーフスプリング自体と比較して振動や変位が小さい部位であるため、ヘルパーブラケットへの荷重検出素子の取付け構造を簡易な構造にすることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るトラック用リヤサスペンションを示す側面図である。
【図２】本発明に係るヘルパーブラケット及び検出体を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るトラック用リヤサスペンションの作用を示す作用図である。
【図４】本発明に係る圧電素子の発生電圧特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係るリーフスプリング折損検出方法を示すフローチャートである。
【図６】従来のトラック用リヤサスペンションを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２４】
図１に示すように、トラックの車輪１０を懸架するトラック用リヤサスペンション２０は、トラックの車体フレーム１１に取付けられたフロントブラケット２１及びリヤブラケット組立体２２と、これらのフロントブラケット２１及びリヤブラケット組立体２２に連結された板ばねからなるメインスプリング２３と、このメインスプリング２３の上部に締結部材２５で一体的に取付けられたヘルパースプリング２６と、このヘルパースプリング２６が上方に移動したときにヘルパースプリング２６の両端部の上方への移動を規制する一対のヘルパーブラケット２７，２７と、メインスプリング２３の折損を検出する折損検出装置３２とからなる。
【００２５】
締結部材２５は、メインスプリング２３及びヘルパースプリング２６に掛けられた一対のＵボルト２４，２４と、アクスルハウジング１４を支持するとともにＵボルト２４，２４が通されたアクスルハウジング支持部材３１と、Ｕボルト２４，２４のそれぞれの先端にねじ込まれたナット３３とからなる。
アクスルハウジング１４の内部には車軸１３が回転自在に収納され、車軸１３の両端部にハブ（不図示）が取付けられ、これらのハブにそれぞれ車輪１０が取付けられている。
【００２６】
フロントブラケット２１は、車体フレーム１１の側面に複数のボルトで取付けられ、フロントブラケット２１の下端部に備えるフロント支軸３５にメインスプリング２３の前端部２３ａ（巻かれて筒状に形成されている部分）が揺動自在に連結されている。
【００２７】
リヤブラケット組立体２２は、車体フレーム１１の側面に複数のボルトで取付けられたリヤブラケット本体３７と、このリヤブラケット本体３７の中央部に設けられたリヤ支軸３８に上端部が揺動自在に連結されるとともに下端部に設けられたロアピン４１にメインスプリング２３の後端部２３ｂが揺動自在に連結されたリンク部材４２とからなる。
【００２８】
メインスプリング２３及びヘルパースプリング２６はそれぞれ、複数の鋼板製板ばねが重ね合わされた部材であり、所定のばね定数に設定され、これらのメインスプリング２３とヘルパースプリング２６とは、リーフスプリング４５を構成する部材である。
【００２９】
このような二段式のリーフスプリング４５は、荷台に荷物を積んでいない空車時と荷台に荷物を積んだ積載時での変動の大きい荷重に対応するために採用され、軽負荷時はメインスプリング２３のみ作用し、重負荷時はメインスプリング２３及びヘルパースプリング２６の両方が作用して荷重を支える。
【００３０】
ヘルパーブラケット２７は、ヘルパースプリング２６と当たる部分（後で詳述する検出体６２）に圧電素子が設けられている。
圧電素子は、ヘルパースプリング２６がヘルパーブラケット２７に当たることで、圧縮されて発電する。
【００３１】
折損検出装置３２は、圧電素子、コントローラ５１及びコーションランプ５２からなり、コントローラ５１は、圧電素子の発電による発生電圧に基づいて、例えばトラックの運転席近傍に設けられたコーションランプ５２を点灯或いは点滅させる制御手段である。
コーションランプ５２が点灯又は点滅すれば、トラックの運転者は、メインスプリング２３が折損したことに気づき、トラックを直ちに停止させることが可能になる。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、ヘルパーブラケット２７は、ブラケット本体６１と、このブラケット本体６１に取付けられた検出体６２とからなる。
ブラケット本体６１は、車体フレーム１１（図１参照）に取付けられるベース板６４と、このベース板６４の側面上部に取付けられた断面コ字形状の側方突出部材６５とからなり、この側方突出部材６５の下面に検出体６２が取付けられている。
ここで、複数の符号６４ａは車体フレーム１１にヘルパーブラケット２７を取付けるボルトを通すボルト挿通穴、６４ｂは補強のためにベース板６４の中央部に縦に設けられた補強リブである。
【００３３】
側方突出部材６５は、底壁６５ａと、この底壁６５ａから曲げ成形された対向する一対の側壁６５ｂ，６５ｃとからなり、底壁６５ａに検出体６２を取付けるための２つのボルト挿通穴（不図示）が開けられている。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、検出体６２は、平板状のアッパプレート６７と、このアッパプレート６７の下面に貼り付けられたラバー７１と、このラバー７１に埋め込まれた圧電素子６８と、アッパプレート６７の上面に取付けられた一対のボルト７２，７２とからなる。
【００３５】
圧電素子６８はラバー７１に埋め込まれているため、ラバー７１で圧電素子６８を保護することができ、圧電素子６８が土埃、雨水等に晒されたり、圧電素子６８に飛び石が当たる心配がない。
【００３６】
ボルト７２，７２は、図２（ａ）で説明した底壁６５ａのボルト挿通穴にそれぞれ挿入され、ボルト７２，７２の先端にそれぞれナット７３がねじ込まれることで、底壁６５ａに検出体６２が取付けられる。
【００３７】
以上に述べたトラック用リヤサスペンション２０の作用を次に説明する。
図１の状態からトラックの荷台に重負荷が作用すると、図３に示すように、車体フレーム１１に対して車軸１３が白抜き矢印で示すように相対的に上方に移動し、メインスプリング２３の中央部が上方に撓み、ヘルパースプリング２６が上方へ移動し、ヘルパースプリング２６の両端部がヘルパーブラケット２７に当たる。
この結果、重負荷に対してメインスプリング２３及びヘルパースプリング２６の両方が作用し、リーフスプリング４５全体のばね定数が増大して重負荷を支える。
【００３８】
このときのヘルパーブラケット２７，２７に組み込まれた圧電素子の発生電圧の変化が図４に示されている。
図４の縦軸は圧電素子の発生電圧Ｖ、横軸は時間Ｔを表している。
時間Ｔ＝０から時間Ｔ１までの間は軽負荷状態であり、メインスプリングのみ作用している。このときの発生電圧はＶ＝０である。
【００３９】
時間Ｔ１から時間Ｔ２の間は重負荷状態であり、図３に示したような、メインスプリング２３及びヘルパースプリング２６の両方が作用している。このときの発生電圧Ｖは、路面からの振動等の伝達により変動している。このときの発生電圧Ｖの平均電圧をＶ１とする。
【００４０】
例えば、時間Ｔ２において、走行中のトラックのメインスプリングが折損すると、負荷の大部分はヘルパースプリングで受けることになるため、ヘルパースプリングが圧電素子を押圧する押圧荷重がより一層大きくなるので、圧電素子の発生電圧Ｖはその平均電圧がＶ２まで大きくなる。この平均電圧Ｖ２は、コーションランプを点灯又は点滅させるための発生電圧しきい値Ｖ３を越えており、更に、平均電圧Ｖ２が発生電圧しきい値Ｖ３を越えた状態での継続時間Ｔｃが時間しきい値δよりも長くなると、コーションランプが点灯又は点滅し、運転者にメインスプリングが折損したことを知らせる。
【００４１】
図５のフローチャートを参照して、メインスプリングの折損検出方法を説明する。なお、Ｓ１、Ｓ２、…はステップ番号を示している。
ステップＳ１では、ヘルパースプリングがヘルパーブラケットに接触したか判断する。
ヘルパースプリングが接触しない（ＮＯ）場合は、再度ステップＳ１に進む。
ヘルパースプリングが接触した（ＹＥＳ）場合は、ステップＳ２に進む。
【００４２】
ステップＳ２では、圧電素子が発電する。
ステップＳ３では、発生電圧Ｖが、発生電圧しきい値Ｖｓｔより大きいかどうか判断する。
Ｖ≦Ｖｓｔである（ＮＯ）場合は、再度ステップＳ２に進む。
Ｖ＞Ｖｓｔである（ＹＥＳ）場合は、ステップＳ４に進む。
【００４３】
ステップＳ４では、タイマをＯＮにする。このとき、Ｖ＞Ｖｓｔとなっている継続時間はＴｃ＝０である。
ステップＳ５では、継続時間Ｔｃが、時間しきい値Ｔｓｔより大きいかどうか判断する。
Ｔｃ≦Ｔｓｔである（ＮＯ）場合は、再度ステップＳ２に進む。
Ｔｃ＞Ｔｓｔである（ＹＥＳ）場合は、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、コーションランプを点灯又は点滅させる。
【００４４】
以上の図１、図３〜図５に示したように、本発明は、車体フレーム１１にリーフスプリング４５を介して車軸１３が弾性自在に支持され、リーフスプリング４５は、車体フレーム１１に両端を支持されたメインスプリング２３と、このメインスプリング２３が荷台等から荷重を受けて所定量撓んだときに荷重を受けるヘルパースプリング２６とから構成され、このヘルパースプリング２６が車体に設けられたヘルパーブラケット２７，２７に当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンション２０において、ヘルパーブラケット２７は、ヘルパースプリング２６に押圧されて荷重を検出する荷重検出素子としての圧電素子６８が設けられている。
【００４５】
好ましくは、荷重検出素子は、ヘルパースプリング２６に押圧されて発電する圧電素子６８であり、圧電素子６８は、ヘルパーブラケット２７におけるヘルパースプリング２６との当接位置に取付けられたラバー７１に埋め込まれている。
【００４６】
上記したように、ヘルパーブラケット２７に、ヘルパースプリング２６に押圧されて荷重を検出する圧電素子６８が設けられているので、メインスプリング２３が折損したときに、圧電素子６８によってメインスプリング２３の折損をその直後に検出することができる。従って、メインスプリング２３の折損を早期に発見することができ、トラックの走行不能状態を回避することができる。
【００４７】
また、圧電素子６８を車体フレーム１１側のヘルパーブラケット２７に設けられることで、すなわち、走行中でもヘルパーブラケット２７が取り付けられている部分は、アクスルハウジング１４やリーフスプリング４５と比較して振動や変位が小さい部位に設けられることで、圧電素子６８の取付けを簡易な構造にすることができ、コストを低減することができる。
【００４８】
更に、ヘルパースプリング２６がヘルパーブラケット２７に当たったことを圧電素子６８で検知することが可能なので、車両積載荷重によるリヤサスペンション２０への負荷を定量的に把握することができ、車両積載荷重の調整を容易に行うことができる。これによって、過積載を防止することができ、過積載による燃費の悪化を防ぐことができる。
【００４９】
圧電素子６８は圧縮荷重により発電するため、外部電源を必要とせずに電圧変化を検出信号として出力することができ、このことからもメインスプリング２３の折損検出のためのコストを低減することができる。
また、トラック用リヤサスペンション２０には、一対の圧電素子６８，６８が用いられるため、メインスプリング２６の折損検出の信頼性を向上させることができる。
【００５０】
尚、本発明では、荷重変換素子として、圧電素子を用いたが、これに限らず、例えば、ストレインゲージ等の抵抗素子を、図２（ａ）に示した側方突出部材６５に貼り付けるなどして用いてもよい。
【００５１】
また、本発明の圧電素子は、基本として圧電体を２枚の電極で挟んだ素子であり、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、或いは電圧を力に変換する、圧電効果を利用した受動素子である。
【００５２】
圧電体としては、水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム）（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が好適である。
【００５３】
更に、図２（ｂ）に示した実施形態では、圧電素子６８が埋め込まれたラバー７１をアッパプレート６７の下面に貼り付けたが、これに限らず、アッパプレート６７の下面に圧電素子６８を取付け、この圧電素子６８を覆うようにラバー７１をアッパプレート６７の下面に貼付けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、リーフスプリングを備えるリヤサスペンションに好適である。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 車体フレーム
１３ 車軸
２０ トラック用リヤサスペンション
２３ メインスプリング
２６ ヘルパースプリング
２７ ヘルパーブラケット
３２ 折損検出装置
４５ リーフスプリング
６２ 検出体
６８ 荷重検出素子（圧電素子）
７１ ラバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラック用リヤサスペンションの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトラック用リヤサスペンションとして、荷重変換素子を利用して積載重量計測を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１の図１によれば、懸架装置３を構成するばね部材としてのリーフスプリング４は、その両端が図示せぬ車体フレームに取付けられ、リーフスプリング４に連結金具５で車軸２が取付けられている。
【０００４】
特許文献１の図３（Ａ），（Ｂ）によれば、連結金具５には、リーフスプリング４の下面に沿うように取付板１１が取付けられ、この取付板１１とリーフスプリング４の下面との間に荷重変換素子としての圧電素子１２が設けられている。
【０００５】
トラックの荷台に荷物が積載されると、特許文献１の図３（Ｂ）に示すように、リーフスプリング４の中央部が上方に撓み、これに応じて取付板１１とリーフスプリング４の下面との間の圧電素子１２に作用する圧縮荷重も大きくなり、その圧縮荷重に応じた電圧が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９０６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の圧電素子１２によって、例えば、リーフスプリング４に車軸側から過負荷が作用した場合のリーフスプリング４の折損を検出することが可能である。
リーフスプリング４が折損すれば、リーフスプリング４で受ける荷重が変化し、これが圧電素子１２の出力電圧変化として検出される。
【０００８】
また、従来のトラック用リヤサスペンションとして、本明細書の図６に示すように、リーフスプリングをメインスプリングとヘルパースプリングとから構成したものが知られている。
【０００９】
図６において、リーフスプリング１００は、車軸１０１を支持するメインスプリング１０２と、このメインスプリング１０２の上部に一体的に取付けられたヘルパースプリング１０３とからなる。なお、符号１１０は車体フレーム、１１１は車軸１０１に取付けられた車輪である。
【００１０】
メインスプリング１０２が車軸１０１側からより大きな上向きの荷重を受けて上方に移動したときに、ヘルパースプリング１０３も共に移動し、ヘルパースプリング１０３は、その両端部が車体側に取付けられたヘルパーブラケット１０５，１０６に当たる。この結果、リーフスプリング１００全体のばね定数が増し、より大きな荷重を支えることが可能になる。
【００１１】
メインスプリング１０２に上記した特許文献１の圧電素子１２を設けた場合も同様に、メインスプリング１０２の折損が圧電素子１２で検出可能である。
しかし、以上に説明したような圧電素子をリーフスプリングに設ける技術では、トラックが走行中は、常にリーフスプリングが上下に振動し変位するため、この振動や変位で圧電素子が脱落しないように圧電素子のリーフスプリング側のへの取付けを締結部材等でより強固に行う必要がある。また、圧電素子の取付けに取付板を用いたり、取付板を連結金具へ溶接するなど、取付けが容易ではなく、コストが嵩む。
【００１２】
更に、特許文献１の技術では、リーフスプリングが折損すれば、すぐに走行不能になる可能性が高いが、図６に示した従来技術では、メインスプリング１０２が折損しても、ヘルパースプリング１０３がヘルパーブラケット１０５，１０６に引っ掛かり、メインスプリング１０２側に設けられた圧電素子１２での電圧変化が現れないことも考えられる。この場合には、メインスプリング１０２が折損した状態で走行が継続されることになり、その走行の途中で走行不能に陥ることも考えられる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、リーフスプリングの折損を簡単な構成で検出することを可能にしつつ、リーフスプリング折損の早期発見が図れるトラック用リヤサスペンションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、車体フレームにリーフスプリングを介して車軸が弾性自在に支持され、リーフスプリングは、車体フレームに両端を支持されたメインスプリングと、このメインスプリングが荷重を受けて所定量撓んだときに荷重を受けるヘルパースプリングとから構成され、このヘルパースプリングが車体に設けられたヘルパーブラケットに当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンションにおいて、ヘルパーブラケットに、ヘルパースプリングに押圧されて荷重を検出する荷重検出素子が設けられているトラック用リヤサスペンションが提供される。
【００１５】
メインスプリングが荷台等から荷重を受けて上方へ所定量撓むと、これに伴ってヘルパースプリングが上方へ移動し、ヘルパースプリングがヘルパーブラケットに当たり、荷台等の荷重を受ける。この結果、荷重検出素子にはその荷重に応じた検出信号が発生する。
【００１６】
例えば、メインスプリングに過荷重が作用してメインスプリングが折損すると、荷台等からの荷重はヘルパースプリングだけで受けて車軸に伝わることになり、ヘルパーブラケット側には、メインスプリングが折損する前の荷重よりも大きな荷重が作用する。従って、荷重変換素子にはその荷重変化により検出信号が発生するため、メインスプリングの折損をその直後に迅速に検出することが可能になる。
【００１７】
荷重検出素子は、車体側に設けられたヘルパーブラケットに設けられるため、すなわち、車軸側と車体側との間にリーフスプリングが介在することで車軸側から車体側へ伝わる振動が減衰され、走行中でもヘルパーブラケットが取り付けられている部分は、車軸やリーフスプリング自体と比較して振動や変位が小さい部位であるため、ヘルパーブラケットへの荷重検出素子の取付け構造を簡易な構造にすることができ、コストを低減することができる。
【００１８】
また、本発明のトラック用リヤサスペンションでは、荷重検出素子は、好ましくは、ヘルパースプリングに押圧されて発電する圧電素子である。
圧電素子により、荷重変化は電圧変化の信号として検出される。更に、荷重検出素子は、ヘルパースプリングに押圧されて発電する圧電素子なので、外部電源を必要とせずに電圧変化を検出信号として取り出すことができる。
【００１９】
更に、好ましくは、圧電素子は、ヘルパーブラケットにおけるヘルパースプリングとの当接位置に取付けられたラバーに埋め込まれている。
圧電素子はラバーで覆われ、保護されるため、圧電素子が土埃、雨水等に晒されたり、圧電素子に飛び石が当たる心配がなく、環境変化に対する劣化が低減される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のトラック用リヤサスペンションでは、ヘルパーブラケットに、ヘルパースプリングに押圧されて荷重を検出する荷重検出素子が設けられているので、メインスプリングが折損したときに、ヘルパーブラケットに設けた荷重検出素子によってメインスプリングの折損をその直後に迅速に検出することができる。
この結果、メインスプリング折損を早期に発見することができるとともに、ヘルパースプリングによって、走行不能状態を回避することができる。
【００２１】
また、荷重検出素子を車体側のヘルパーブラケットに設けるため、車軸やリーフスプリング自体と比較して振動や変位が小さい部位であるため、ヘルパーブラケットへの荷重検出素子の取付け構造を簡易な構造にすることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るトラック用リヤサスペンションを示す側面図である。
【図２】本発明に係るヘルパーブラケット及び検出体を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るトラック用リヤサスペンションの作用を示す作用図である。
【図４】本発明に係る圧電素子の発生電圧特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係るリーフスプリング折損検出方法を示すフローチャートである。
【図６】従来のトラック用リヤサスペンションを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２４】
図１に示すように、トラックの車輪１０を懸架するトラック用リヤサスペンション２０は、トラックの車体フレーム１１に取付けられたフロントブラケット２１及びリヤブラケット組立体２２と、これらのフロントブラケット２１及びリヤブラケット組立体２２に連結された板ばねからなるメインスプリング２３と、このメインスプリング２３の上部に締結部材２５で一体的に取付けられたヘルパースプリング２６と、このヘルパースプリング２６が上方に移動したときにヘルパースプリング２６の両端部の上方への移動を規制する一対のヘルパーブラケット２７，２７と、メインスプリング２３の折損を検出する折損検出装置３２とからなる。
【００２５】
締結部材２５は、メインスプリング２３及びヘルパースプリング２６に掛けられた一対のＵボルト２４，２４と、アクスルハウジング１４を支持するとともにＵボルト２４，２４が通されたアクスルハウジング支持部材３１と、Ｕボルト２４，２４のそれぞれの先端にねじ込まれたナット３３とからなる。
アクスルハウジング１４の内部には車軸１３が回転自在に収納され、車軸１３の両端部にハブ（不図示）が取付けられ、これらのハブにそれぞれ車輪１０が取付けられている。
【００２６】
フロントブラケット２１は、車体フレーム１１の側面に複数のボルトで取付けられ、フロントブラケット２１の下端部に備えるフロント支軸３５にメインスプリング２３の前端部２３ａ（巻かれて筒状に形成されている部分）が揺動自在に連結されている。
【００２７】
リヤブラケット組立体２２は、車体フレーム１１の側面に複数のボルトで取付けられたリヤブラケット本体３７と、このリヤブラケット本体３７の中央部に設けられたリヤ支軸３８に上端部が揺動自在に連結されるとともに下端部に設けられたロアピン４１にメインスプリング２３の後端部２３ｂが揺動自在に連結されたリンク部材４２とからなる。
【００２８】
メインスプリング２３及びヘルパースプリング２６はそれぞれ、複数の鋼板製板ばねが重ね合わされた部材であり、所定のばね定数に設定され、これらのメインスプリング２３とヘルパースプリング２６とは、リーフスプリング４５を構成する部材である。
【００２９】
このような二段式のリーフスプリング４５は、荷台に荷物を積んでいない空車時と荷台に荷物を積んだ積載時での変動の大きい荷重に対応するために採用され、軽負荷時はメインスプリング２３のみ作用し、重負荷時はメインスプリング２３及びヘルパースプリング２６の両方が作用して荷重を支える。
【００３０】
ヘルパーブラケット２７は、ヘルパースプリング２６と当たる部分（後で詳述する検出体６２）に圧電素子が設けられている。
圧電素子は、ヘルパースプリング２６がヘルパーブラケット２７に当たることで、圧縮されて発電する。
【００３１】
折損検出装置３２は、圧電素子、コントローラ５１及びコーションランプ５２からなり、コントローラ５１は、圧電素子の発電による発生電圧に基づいて、例えばトラックの運転席近傍に設けられたコーションランプ５２を点灯或いは点滅させる制御手段である。
コーションランプ５２が点灯又は点滅すれば、トラックの運転者は、メインスプリング２３が折損したことに気づき、トラックを直ちに停止させることが可能になる。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、ヘルパーブラケット２７は、ブラケット本体６１と、このブラケット本体６１に取付けられた検出体６２とからなる。
ブラケット本体６１は、車体フレーム１１（図１参照）に取付けられるベース板６４と、このベース板６４の側面上部に取付けられた断面コ字形状の側方突出部材６５とからなり、この側方突出部材６５の下面に検出体６２が取付けられている。
ここで、複数の符号６４ａは車体フレーム１１にヘルパーブラケット２７を取付けるボルトを通すボルト挿通穴、６４ｂは補強のためにベース板６４の中央部に縦に設けられた補強リブである。
【００３３】
側方突出部材６５は、底壁６５ａと、この底壁６５ａから曲げ成形された対向する一対の側壁６５ｂ，６５ｃとからなり、底壁６５ａに検出体６２を取付けるための２つのボルト挿通穴（不図示）が開けられている。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、検出体６２は、平板状のアッパプレート６７と、このアッパプレート６７の下面に貼り付けられたラバー７１と、このラバー７１に埋め込まれた圧電素子６８と、アッパプレート６７の上面に取付けられた一対のボルト７２，７２とからなる。
【００３５】
圧電素子６８はラバー７１に埋め込まれているため、ラバー７１で圧電素子６８を保護することができ、圧電素子６８が土埃、雨水等に晒されたり、圧電素子６８に飛び石が当たる心配がない。
【００３６】
ボルト７２，７２は、図２（ａ）で説明した底壁６５ａのボルト挿通穴にそれぞれ挿入され、ボルト７２，７２の先端にそれぞれナット７３がねじ込まれることで、底壁６５ａに検出体６２が取付けられる。
【００３７】
以上に述べたトラック用リヤサスペンション２０の作用を次に説明する。
図１の状態からトラックの荷台に重負荷が作用すると、図３に示すように、車体フレーム１１に対して車軸１３が白抜き矢印で示すように相対的に上方に移動し、メインスプリング２３の中央部が上方に撓み、ヘルパースプリング２６が上方へ移動し、ヘルパースプリング２６の両端部がヘルパーブラケット２７に当たる。
この結果、重負荷に対してメインスプリング２３及びヘルパースプリング２６の両方が作用し、リーフスプリング４５全体のばね定数が増大して重負荷を支える。
【００３８】
このときのヘルパーブラケット２７，２７に組み込まれた圧電素子の発生電圧の変化が図４に示されている。
図４の縦軸は圧電素子の発生電圧Ｖ、横軸は時間Ｔを表している。
時間Ｔ＝０から時間Ｔ１までの間は軽負荷状態であり、メインスプリングのみ作用している。このときの発生電圧はＶ＝０である。
【００３９】
時間Ｔ１から時間Ｔ２の間は重負荷状態であり、図３に示したような、メインスプリング２３及びヘルパースプリング２６の両方が作用している。このときの発生電圧Ｖは、路面からの振動等の伝達により変動している。このときの発生電圧Ｖの平均電圧をＶ１とする。
【００４０】
例えば、時間Ｔ２において、走行中のトラックのメインスプリングが折損すると、負荷の大部分はヘルパースプリングで受けることになるため、ヘルパースプリングが圧電素子を押圧する押圧荷重がより一層大きくなるので、圧電素子の発生電圧Ｖはその平均電圧がＶ２まで大きくなる。この平均電圧Ｖ２は、コーションランプを点灯又は点滅させるための発生電圧しきい値Ｖ３を越えており、更に、平均電圧Ｖ２が発生電圧しきい値Ｖ３を越えた状態での継続時間Ｔｃが時間しきい値δよりも長くなると、コーションランプが点灯又は点滅し、運転者にメインスプリングが折損したことを知らせる。
【００４１】
図５のフローチャートを参照して、メインスプリングの折損検出方法を説明する。なお、Ｓ１、Ｓ２、…はステップ番号を示している。
ステップＳ１では、ヘルパースプリングがヘルパーブラケットに接触したか判断する。
ヘルパースプリングが接触しない（ＮＯ）場合は、再度ステップＳ１に進む。
ヘルパースプリングが接触した（ＹＥＳ）場合は、ステップＳ２に進む。
【００４２】
ステップＳ２では、圧電素子が発電する。
ステップＳ３では、発生電圧Ｖが、発生電圧しきい値Ｖｓｔより大きいかどうか判断する。
Ｖ≦Ｖｓｔである（ＮＯ）場合は、再度ステップＳ２に進む。
Ｖ＞Ｖｓｔである（ＹＥＳ）場合は、ステップＳ４に進む。
【００４３】
ステップＳ４では、タイマをＯＮにする。このとき、Ｖ＞Ｖｓｔとなっている継続時間はＴｃ＝０である。
ステップＳ５では、継続時間Ｔｃが、時間しきい値Ｔｓｔより大きいかどうか判断する。
Ｔｃ≦Ｔｓｔである（ＮＯ）場合は、再度ステップＳ２に進む。
Ｔｃ＞Ｔｓｔである（ＹＥＳ）場合は、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、コーションランプを点灯又は点滅させる。
【００４４】
以上の図１、図３〜図５に示したように、本発明は、車体フレーム１１にリーフスプリング４５を介して車軸１３が弾性自在に支持され、リーフスプリング４５は、車体フレーム１１に両端を支持されたメインスプリング２３と、このメインスプリング２３が荷台等から荷重を受けて所定量撓んだときに荷重を受けるヘルパースプリング２６とから構成され、このヘルパースプリング２６が車体に設けられたヘルパーブラケット２７，２７に当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンション２０において、ヘルパーブラケット２７は、ヘルパースプリング２６に押圧されて荷重を検出する荷重検出素子としての圧電素子６８が設けられている。
【００４５】
好ましくは、荷重検出素子は、ヘルパースプリング２６に押圧されて発電する圧電素子６８であり、圧電素子６８は、ヘルパーブラケット２７におけるヘルパースプリング２６との当接位置に取付けられたラバー７１に埋め込まれている。
【００４６】
上記したように、ヘルパーブラケット２７に、ヘルパースプリング２６に押圧されて荷重を検出する圧電素子６８が設けられているので、メインスプリング２３が折損したときに、圧電素子６８によってメインスプリング２３の折損をその直後に検出することができる。従って、メインスプリング２３の折損を早期に発見することができ、トラックの走行不能状態を回避することができる。
【００４７】
また、圧電素子６８を車体フレーム１１側のヘルパーブラケット２７に設けられることで、すなわち、走行中でもヘルパーブラケット２７が取り付けられている部分は、アクスルハウジング１４やリーフスプリング４５と比較して振動や変位が小さい部位に設けられることで、圧電素子６８の取付けを簡易な構造にすることができ、コストを低減することができる。
【００４８】
更に、ヘルパースプリング２６がヘルパーブラケット２７に当たったことを圧電素子６８で検知することが可能なので、車両積載荷重によるリヤサスペンション２０への負荷を定量的に把握することができ、車両積載荷重の調整を容易に行うことができる。これによって、過積載を防止することができ、過積載による燃費の悪化を防ぐことができる。
【００４９】
圧電素子６８は圧縮荷重により発電するため、外部電源を必要とせずに電圧変化を検出信号として出力することができ、このことからもメインスプリング２３の折損検出のためのコストを低減することができる。
また、トラック用リヤサスペンション２０には、一対の圧電素子６８，６８が用いられるため、メインスプリング２６の折損検出の信頼性を向上させることができる。
【００５０】
尚、本発明では、荷重変換素子として、圧電素子を用いたが、これに限らず、例えば、ストレインゲージ等の抵抗素子を、図２（ａ）に示した側方突出部材６５に貼り付けるなどして用いてもよい。
【００５１】
また、本発明の圧電素子は、基本として圧電体を２枚の電極で挟んだ素子であり、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、或いは電圧を力に変換する、圧電効果を利用した受動素子である。
【００５２】
圧電体としては、水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム）（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が好適である。
【００５３】
更に、図２（ｂ）に示した実施形態では、圧電素子６８が埋め込まれたラバー７１をアッパプレート６７の下面に貼り付けたが、これに限らず、アッパプレート６７の下面に圧電素子６８を取付け、この圧電素子６８を覆うようにラバー７１をアッパプレート６７の下面に貼付けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、リーフスプリングを備えるリヤサスペンションに好適である。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 車体フレーム
１３ 車軸
２０ トラック用リヤサスペンション
２３ メインスプリング
２６ ヘルパースプリング
２７ ヘルパーブラケット
３２ 折損検出装置
４５ リーフスプリング
６２ 検出体
６８ 荷重検出素子（圧電素子）
７１ ラバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームにリーフスプリングを介して車軸が弾性自在に支持され、前記リーフスプリングが、前記車体フレーム側に両端を支持されたメインスプリングと、このメインスプリングが荷重を受けて所定量撓んだときに前記荷重を受けるヘルパースプリングとから構成され、このヘルパースプリングが前記車体フレームに設けられたヘルパーブラケットに当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンションにおいて、
前記ヘルパーブラケットに、前記ヘルパースプリングに押圧されて前記荷重を検出する荷重検出素子が設けられていることを特徴とするトラック用リヤサスペンション。
【請求項２】
前記荷重検出素子は、前記ヘルパースプリングに押圧されて発電する圧電素子であることを特徴とする請求項１記載のトラック用リヤサスペンション。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記ヘルパーブラケットにおける前記ヘルパースプリングとの当接位置に取付けられたラバーに埋め込まれていることを特徴とする請求項２記載のトラック用リヤサスペンション。
【請求項１】
車体フレームにリーフスプリングを介して車軸が弾性自在に支持され、前記リーフスプリングが、前記車体フレーム側に両端を支持されたメインスプリングと、このメインスプリングが荷重を受けて所定量撓んだときに前記荷重を受けるヘルパースプリングとから構成され、このヘルパースプリングが前記車体フレームに設けられたヘルパーブラケットに当接又は離間可能に支持されるトラック用リヤサスペンションにおいて、
前記ヘルパーブラケットに、前記ヘルパースプリングに押圧されて前記荷重を検出する荷重検出素子が設けられていることを特徴とするトラック用リヤサスペンション。
【請求項２】
前記荷重検出素子は、前記ヘルパースプリングに押圧されて発電する圧電素子であることを特徴とする請求項１記載のトラック用リヤサスペンション。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記ヘルパーブラケットにおける前記ヘルパースプリングとの当接位置に取付けられたラバーに埋め込まれていることを特徴とする請求項２記載のトラック用リヤサスペンション。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３１４０６（Ｐ２０１２−１３１４０６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６０９７（Ｐ２０１０−２８６０９７）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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