JP2002022579A - 応力検知センサおよび応力測定装置 - Google Patents
応力検知センサおよび応力測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な形状で、しかも複数の異なる固定点を
有する構造体や、相互に異なった方向から外力が作用す
る構造体であっても、その構造体に作用する応力を精度
良く測定できる応力検知センサを提供する。 【解決手段】 少なくとも１つの主面１ａを有する基体
１と、基体１の主面１ａ上に互いに絶縁された状態で十
字状に配置された１対の抵抗体４，５を有する第１の歪
ゲージ２と、基体１の主面１ａ上に互いに絶縁された状
態で十字状に配置された１対の抵抗体６，７を有し、こ
れら１対の抵抗体６，７のいずれもが、第１の歪ゲージ
２の１対の抵抗体４，５のいずれに対しても、一直線状
あるいは平行状でない第２の歪ゲージ３とを備えた
有する構造体や、相互に異なった方向から外力が作用す
る構造体であっても、その構造体に作用する応力を精度
良く測定できる応力検知センサを提供する。 【解決手段】 少なくとも１つの主面１ａを有する基体
１と、基体１の主面１ａ上に互いに絶縁された状態で十
字状に配置された１対の抵抗体４，５を有する第１の歪
ゲージ２と、基体１の主面１ａ上に互いに絶縁された状
態で十字状に配置された１対の抵抗体６，７を有し、こ
れら１対の抵抗体６，７のいずれもが、第１の歪ゲージ
２の１対の抵抗体４，５のいずれに対しても、一直線状
あるいは平行状でない第２の歪ゲージ３とを備えた
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造体に作用する
六分力、すなわち３次元直交座標系の各軸方向に作用す
る分力と、各軸回りに作用するモーメントとを、剪断応
力として分離して計測するための応力検知センサ、およ
びその応力検知センサを用いた応力測定装置に関する。
六分力、すなわち３次元直交座標系の各軸方向に作用す
る分力と、各軸回りに作用するモーメントとを、剪断応
力として分離して計測するための応力検知センサ、およ
びその応力検知センサを用いた応力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、機械や構造物には圧縮と曲げ、あ
るいは捻りと曲げといったような二つ以上の荷重が同時
に作用している場合が多い。このような組合せ応力状態
にある物体内において、主応力と剪断応力との関係は、
以下のようであると考えられる。
るいは捻りと曲げといったような二つ以上の荷重が同時
に作用している場合が多い。このような組合せ応力状態
にある物体内において、主応力と剪断応力との関係は、
以下のようであると考えられる。
【０００３】物体内の任意の点における応力は、その点
を原点とする図１３に示すような直交座標系（ｘ，ｙ，
ｚ）で表示された微小立方体を考えれば、９個の垂直応
力成分および剪断応力成分からなる三次元応力（three
dimensional stress）で表される。但し、剪断応力のモ
ーメントの釣合いから、τxy＝τyx、τyz＝τzy、τzx
＝τxzの関係が成立するので、物体内の応力状態は、結
局のところ６個の応力成分σx 、σy 、σz 、τxy、τ
yz、τxzで表される。
を原点とする図１３に示すような直交座標系（ｘ，ｙ，
ｚ）で表示された微小立方体を考えれば、９個の垂直応
力成分および剪断応力成分からなる三次元応力（three
dimensional stress）で表される。但し、剪断応力のモ
ーメントの釣合いから、τxy＝τyx、τyz＝τzy、τzx
＝τxzの関係が成立するので、物体内の応力状態は、結
局のところ６個の応力成分σx 、σy 、σz 、τxy、τ
yz、τxzで表される。
【０００４】図１３において、σz ＝0 、τzy＝0 、τ
xz＝0 であると仮定すれば、物体に作用する応力σx 、
σy 、τxyはｘ−ｙ平面に平行な面内に存在する。この
ような応力を平面応力（plane stress）と呼称する。平
面応力状態にある物体について、任意の断面上に生ずる
法線応力と剪断応力とを求める。
xz＝0 であると仮定すれば、物体に作用する応力σx 、
σy 、τxyはｘ−ｙ平面に平行な面内に存在する。この
ような応力を平面応力（plane stress）と呼称する。平
面応力状態にある物体について、任意の断面上に生ずる
法線応力と剪断応力とを求める。
【０００５】図１４および図１５に示すように、ｘ軸お
よびｙ軸を含む平面に引張応力σx、σy と剪断応力τx
y＝τyxとが同時に作用すると、法線n がｘ軸に対して
時計方向にθの角度をなす断面Ｋ−Ｌ上の法線応力σn
と剪断応力τとは、三角形要素ＫＬＭに作用するｘ、ｙ
軸方向の力の釣合いにより、下記数式１のように表され
る。
よびｙ軸を含む平面に引張応力σx、σy と剪断応力τx
y＝τyxとが同時に作用すると、法線n がｘ軸に対して
時計方向にθの角度をなす断面Ｋ−Ｌ上の法線応力σn
と剪断応力τとは、三角形要素ＫＬＭに作用するｘ、ｙ
軸方向の力の釣合いにより、下記数式１のように表され
る。
【０００６】
【数１】
【０００７】上記数式１は、三角関数を用いて、下記数
式２のように変形できる。
式２のように変形できる。
【０００８】
【数２】
【０００９】上記数式２より、断面Ｋ−Ｌ上の法線応力
σn と剪断応力τとは、下記数式３、４のようになる。
σn と剪断応力τとは、下記数式３、４のようになる。
【００１０】
【数３】
【００１１】
【数４】
【００１２】図１４および図１５に示す応力状態におい
て、上記数式３、４によって与えられた法線応力σn お
よび剪断応力τは、θの値とともに変化する。法線応力
σnが最大または最小となる面は、上記数式３のσn を
θで微分して下記数式５のように与えられる。
て、上記数式３、４によって与えられた法線応力σn お
よび剪断応力τは、θの値とともに変化する。法線応力
σnが最大または最小となる面は、上記数式３のσn を
θで微分して下記数式５のように与えられる。
【００１３】
【数５】
【００１４】上記数式５を満足するθの値は、下記数式
６のようになる。
６のようになる。
【００１５】
【数６】
【００１６】しかも、そのときのτの値は上記数式４よ
り何れも0 となるので、法線応力は剪断応力が0 となる
断面で最大または最小になるといえる。
り何れも0 となるので、法線応力は剪断応力が0 となる
断面で最大または最小になるといえる。
【００１７】剪断応力τ＝0 となる断面上の法線応力σ
n のことを主応力（principal stress）、その働く面を
主応力面（principal plane of stress ）、主応力の作
用方向を主応力軸（principal axis of stress）と呼称
する。
n のことを主応力（principal stress）、その働く面を
主応力面（principal plane of stress ）、主応力の作
用方向を主応力軸（principal axis of stress）と呼称
する。
【００１８】次に、剪断応力τが最大または最小となる
条件は、上記数式４において（d τ）/ （d θ）＝0 を
満足する。このときのθの値をθ´とすれば、上記数式
４より下記数式７のようになる。
条件は、上記数式４において（d τ）/ （d θ）＝0 を
満足する。このときのθの値をθ´とすれば、上記数式
４より下記数式７のようになる。
【００１９】
【数７】
【００２０】上記数式５および上記数式７より、(tan2
θ) ×(tan2 θ´) ＝−1 の関係が導かれるので、θ´
＝θ±( π/4) となり、剪断応力が最大または最小にな
る面は、主応力面に対して４５度の傾きを為していると
いえる。また、このような関係が成立する場合の剪断応
力を主剪断応力と呼称する。
θ) ×(tan2 θ´) ＝−1 の関係が導かれるので、θ´
＝θ±( π/4) となり、剪断応力が最大または最小にな
る面は、主応力面に対して４５度の傾きを為していると
いえる。また、このような関係が成立する場合の剪断応
力を主剪断応力と呼称する。
【００２１】上記数式３および上記数式４を簡略化する
ために、図１６および図１７に示すように、剪断応力τ
xyが作用せず、垂直抗力σx と垂直抗力σy とのみが作
用する場合のσn とτとを考える。
ために、図１６および図１７に示すように、剪断応力τ
xyが作用せず、垂直抗力σx と垂直抗力σy とのみが作
用する場合のσn とτとを考える。
【００２２】上記数式３および上記数式４において、τ
xy＝0 とおけば、下記数式８および下記数式９のように
なる。
xy＝0 とおけば、下記数式８および下記数式９のように
なる。
【００２３】
【数８】
【００２４】
【数９】
【００２５】但し、τの符号は物体を時計回りに回転さ
せようとする方向を正にする。すなわち、上記数式９よ
り、τの値はσx ＜σy のときに0 ＜θ＜( π/2) で
正、σx ＞σy のときに0 ＜θ＜( π/2) で負となるの
で、σx ＞σy のときにはτの向きは図１７に示す方向
とは逆になる。
せようとする方向を正にする。すなわち、上記数式９よ
り、τの値はσx ＜σy のときに0 ＜θ＜( π/2) で
正、σx ＞σy のときに0 ＜θ＜( π/2) で負となるの
で、σx ＞σy のときにはτの向きは図１７に示す方向
とは逆になる。
【００２６】また、主応力σと剪断応力τとの関係は、
上記数式８および上記数式９より、下記数式１０で表さ
れる。
上記数式８および上記数式９より、下記数式１０で表さ
れる。
【００２７】
【数１０】
【００２８】上記数式１０は、σx ＞σy の場合、図１
９に示すように、横軸にσを、縦軸の上向き方向にτを
各々とれば、中心の座標Ｃを｛( σx+σy)/2,0｝とし、
( σx-σy)/2を半径とする円になる。この場合、τは0
＜θ＜( π/2) で負となり、円周上のP 点の座標値が図
１８における断面ＫＬ上の応力σn とτを表す。このよ
うな円をモールの応力円（Mohr's stress circle）と呼
称する。
９に示すように、横軸にσを、縦軸の上向き方向にτを
各々とれば、中心の座標Ｃを｛( σx+σy)/2,0｝とし、
( σx-σy)/2を半径とする円になる。この場合、τは0
＜θ＜( π/2) で負となり、円周上のP 点の座標値が図
１８における断面ＫＬ上の応力σn とτを表す。このよ
うな円をモールの応力円（Mohr's stress circle）と呼
称する。
【００２９】一方、σx ＜σy の場合における断面ＫＬ
上の応力σn とτとは、モールの応力円において、σ＝
σx の位置より時計方向に 2θ回転させた円周上の座標
で与えられる。なお、モールの応力円では時計方向に回
転する向きを正とする。
上の応力σn とτとは、モールの応力円において、σ＝
σx の位置より時計方向に 2θ回転させた円周上の座標
で与えられる。なお、モールの応力円では時計方向に回
転する向きを正とする。
【００３０】ところで、従来の応力検知センサは、図２
０に示すように、基体１０１の両面に、それぞれ１対の
抵抗体１０２、１０３を、十字状に、かつ基体１０１の
中心軸に対して４５度の傾きを持つように配置したもの
であった（たとえば特開平４−３３１３３６号公報参
照）。これは、上記のように、主応力軸が抵抗体１０
２、１０３の長さ方向に沿って、換言すれば基体１０１
の中心軸に対して４５度の傾きを持って分布していると
の仮定に基づいて設定されたものであり、このときの主
剪断応力τは基体１０１の中心軸に沿った方向すなわち
主応力軸に対して４５度の傾きを持った方向に作用して
いる。すなわち、主応力軸に沿って歪ゲージを配置する
ことで、主剪断応力τを計測することが初めて実現され
る訳であって、これについては上記のモールの応力円理
論からも実証される。
０に示すように、基体１０１の両面に、それぞれ１対の
抵抗体１０２、１０３を、十字状に、かつ基体１０１の
中心軸に対して４５度の傾きを持つように配置したもの
であった（たとえば特開平４−３３１３３６号公報参
照）。これは、上記のように、主応力軸が抵抗体１０
２、１０３の長さ方向に沿って、換言すれば基体１０１
の中心軸に対して４５度の傾きを持って分布していると
の仮定に基づいて設定されたものであり、このときの主
剪断応力τは基体１０１の中心軸に沿った方向すなわち
主応力軸に対して４５度の傾きを持った方向に作用して
いる。すなわち、主応力軸に沿って歪ゲージを配置する
ことで、主剪断応力τを計測することが初めて実現され
る訳であって、これについては上記のモールの応力円理
論からも実証される。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、理想構
造体であれば、上記従来の応力検知センサのように基体
１０１の中心軸に対して４５度の傾きを持って抵抗体１
０２、１０３を形成すれば主剪断応力を計測することが
可能であるが、たとえば車輌のサスペンションのよう
に、複雑な形状で、しかも複数の異なる固定点を有する
部材に作用する主剪断応力を測定する場合、それらの要
因が微妙に相互干渉し合って、一概に主応力軸が４５度
の傾きを為しているとは言えない。正確な外力を計測す
るためには、正確な主剪断応力を計測することが前提条
件であり、それを実現し得るには正確な主応力方向の把
握が必要不可欠であることから、上記従来の応力検知セ
ンサの構造では精度良く主剪断応力を計測できていると
は言えなかった。また、異なった方向から幾つもの力が
与えられて一つの応力の場を形成しているような構造体
においては、主応力の方向自体を見出すことは非常に困
難である。
造体であれば、上記従来の応力検知センサのように基体
１０１の中心軸に対して４５度の傾きを持って抵抗体１
０２、１０３を形成すれば主剪断応力を計測することが
可能であるが、たとえば車輌のサスペンションのよう
に、複雑な形状で、しかも複数の異なる固定点を有する
部材に作用する主剪断応力を測定する場合、それらの要
因が微妙に相互干渉し合って、一概に主応力軸が４５度
の傾きを為しているとは言えない。正確な外力を計測す
るためには、正確な主剪断応力を計測することが前提条
件であり、それを実現し得るには正確な主応力方向の把
握が必要不可欠であることから、上記従来の応力検知セ
ンサの構造では精度良く主剪断応力を計測できていると
は言えなかった。また、異なった方向から幾つもの力が
与えられて一つの応力の場を形成しているような構造体
においては、主応力の方向自体を見出すことは非常に困
難である。
【００３２】
【発明の開示】本発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、複雑な形状で、しかも複数の異な
る固定点を有する構造体や、相互に異なった方向から外
力が作用する構造体であっても、その構造体に作用する
応力を精度良く測定できる応力検知センサおよび応力測
定装置を提供することを、その課題とする。
されたものであって、複雑な形状で、しかも複数の異な
る固定点を有する構造体や、相互に異なった方向から外
力が作用する構造体であっても、その構造体に作用する
応力を精度良く測定できる応力検知センサおよび応力測
定装置を提供することを、その課題とする。
【００３３】上記の課題を解決する為、本発明では、次
の技術的手段を講じている。
の技術的手段を講じている。
【００３４】本発明の第１の側面によれば、少なくとも
１つの平面を有する基体と、基体の平面上に互いに絶縁
された状態で十字状に配置された１対の抵抗体を有する
第１の歪ゲージと、基体の平面上に互いに絶縁された状
態で十字状に配置された１対の抵抗体を有し、これら１
対の抵抗体の何れもが、第１の歪ゲージの１対の抵抗体
の何れに対しても、一直線状あるいは平行状でない第２
の歪ゲージとを備えたことを特徴とする、応力検知セン
サが提供される。
１つの平面を有する基体と、基体の平面上に互いに絶縁
された状態で十字状に配置された１対の抵抗体を有する
第１の歪ゲージと、基体の平面上に互いに絶縁された状
態で十字状に配置された１対の抵抗体を有し、これら１
対の抵抗体の何れもが、第１の歪ゲージの１対の抵抗体
の何れに対しても、一直線状あるいは平行状でない第２
の歪ゲージとを備えたことを特徴とする、応力検知セン
サが提供される。
【００３５】好ましい実施の形態によれば、第１および
第２の歪ゲージの各抵抗体は、各々１個の抵抗素子によ
り構成されている。
第２の歪ゲージの各抵抗体は、各々１個の抵抗素子によ
り構成されている。
【００３６】他の好ましい実施の形態によれば、第１お
よび第２の歪ゲージの各抵抗体は、各々複数の抵抗素子
と、それらの抵抗素子を直列に接続する導体とにより構
成されている。
よび第２の歪ゲージの各抵抗体は、各々複数の抵抗素子
と、それらの抵抗素子を直列に接続する導体とにより構
成されている。
【００３７】他の好ましい実施の形態によれば、第１の
歪ゲージの１対の抵抗体と第２の歪ゲージの１対の抵抗
体とは、十字状の中心位置が互いに異なっており、互い
に重なり合うことなく隣接配置されている。
歪ゲージの１対の抵抗体と第２の歪ゲージの１対の抵抗
体とは、十字状の中心位置が互いに異なっており、互い
に重なり合うことなく隣接配置されている。
【００３８】他の好ましい実施の形態によれば、第１の
歪ゲージの１対の抵抗体と第２の歪ゲージの１対の抵抗
体とは、十字状の中心位置が互いに一致しており、互い
に絶縁された状態で配置されている。
歪ゲージの１対の抵抗体と第２の歪ゲージの１対の抵抗
体とは、十字状の中心位置が互いに一致しており、互い
に絶縁された状態で配置されている。
【００３９】他の好ましい実施の形態によれば、第１の
歪ゲージの１対の抵抗体および／または第２の歪ゲージ
の１対の抵抗体は、複数組設けられており、これら複数
組の１対の抵抗体は、十字状の中心点の回りに所定角度
ずつ順次ずらせた状態で配置されている。
歪ゲージの１対の抵抗体および／または第２の歪ゲージ
の１対の抵抗体は、複数組設けられており、これら複数
組の１対の抵抗体は、十字状の中心点の回りに所定角度
ずつ順次ずらせた状態で配置されている。
【００４０】他の好ましい実施の形態によれば、基体
は、直方体であり、第１の歪ゲージおよび第２の歪ゲー
ジは、基体の複数の平面にそれぞれ設けられている。
は、直方体であり、第１の歪ゲージおよび第２の歪ゲー
ジは、基体の複数の平面にそれぞれ設けられている。
【００４１】他の好ましい実施の形態によれば、基体の
複数の平面は、互いに対向する平面を含む。
複数の平面は、互いに対向する平面を含む。
【００４２】本発明の第２の側面によれば、直方体状の
基体と、基体の内部に立体的に配置され、基体の何れの
面への投影像も十字形状になる１対の抵抗体を有する第
１の歪ゲージと、基体の内部に立体的に配置され、基体
の何れの面への投影像も十字形状になる１対の抵抗体で
あって、これら１対の抵抗体の何れもが、基体の何れの
面への投影像においても、第１の歪ゲージの１対の抵抗
体の何れに対しても、一直線状あるいは平行状でない１
対の抵抗体を有する第２の歪ゲージとを備えたことを特
徴とする、応力検知センサが提供される。
基体と、基体の内部に立体的に配置され、基体の何れの
面への投影像も十字形状になる１対の抵抗体を有する第
１の歪ゲージと、基体の内部に立体的に配置され、基体
の何れの面への投影像も十字形状になる１対の抵抗体で
あって、これら１対の抵抗体の何れもが、基体の何れの
面への投影像においても、第１の歪ゲージの１対の抵抗
体の何れに対しても、一直線状あるいは平行状でない１
対の抵抗体を有する第２の歪ゲージとを備えたことを特
徴とする、応力検知センサが提供される。
【００４３】本発明の第３の側面によれば、請求項１な
いし７のいずれかに記載の応力検知センサを備え、構造
体に作用する六分力を剪断応力として分離して計測する
応力測定装置であって、第１の歪ゲージが、外力により
構造体内部に生じる主応力を主因として歪による抵抗値
変化を生じ、かつ、第２の歪ゲージが、外力により構造
体内部に生じる剪断応力を主因として歪による抵抗値変
化を生じるように、基体を構造体に配置し、第１の歪ゲ
ージから得られる出力信号値と第２の歪ゲージからの出
力信号値とに基づいて主剪断応力値を演算する演算部を
設けたことを特徴とする、応力測定装置が提供される。
いし７のいずれかに記載の応力検知センサを備え、構造
体に作用する六分力を剪断応力として分離して計測する
応力測定装置であって、第１の歪ゲージが、外力により
構造体内部に生じる主応力を主因として歪による抵抗値
変化を生じ、かつ、第２の歪ゲージが、外力により構造
体内部に生じる剪断応力を主因として歪による抵抗値変
化を生じるように、基体を構造体に配置し、第１の歪ゲ
ージから得られる出力信号値と第２の歪ゲージからの出
力信号値とに基づいて主剪断応力値を演算する演算部を
設けたことを特徴とする、応力測定装置が提供される。
【００４４】本発明の第４の側面によれば、請求項８に
記載の応力検知センサを備え、構造体に作用する六分力
を剪断応力として分離して計測する応力測定装置であっ
て、第１の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる
主応力を主因として歪による抵抗値変化を生じ、かつ、
第２の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる剪断
応力を主因として歪による抵抗値変化を生じるように、
基体を構造体に配置し、第１の歪ゲージから得られる出
力信号値と第２の歪ゲージからの出力信号値とに基づい
て、主剪断応力値を演算すると共に、基体の互いに対向
する平面にそれぞれ設けられた第１の歪ゲージの抵抗値
と第２の歪ゲージの抵抗値との差に基づいて、所定の軸
芯回りに作用するモーメントを演算する演算部を設けた
ことを特徴とする、応力測定装置が提供される。
記載の応力検知センサを備え、構造体に作用する六分力
を剪断応力として分離して計測する応力測定装置であっ
て、第１の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる
主応力を主因として歪による抵抗値変化を生じ、かつ、
第２の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる剪断
応力を主因として歪による抵抗値変化を生じるように、
基体を構造体に配置し、第１の歪ゲージから得られる出
力信号値と第２の歪ゲージからの出力信号値とに基づい
て、主剪断応力値を演算すると共に、基体の互いに対向
する平面にそれぞれ設けられた第１の歪ゲージの抵抗値
と第２の歪ゲージの抵抗値との差に基づいて、所定の軸
芯回りに作用するモーメントを演算する演算部を設けた
ことを特徴とする、応力測定装置が提供される。
【００４５】好ましい実施の形態によれば、演算部が、
複数組設けられた第１の歪ゲージの１対の抵抗体および
／または第２の歪ゲージの１対の抵抗体から得られる歪
み量に対応した出力信号値をそれぞれ比較し、最も大き
な変化量を示した１対の抵抗体からの出力信号値に基づ
いて、主剪断応力値を演算する。
複数組設けられた第１の歪ゲージの１対の抵抗体および
／または第２の歪ゲージの１対の抵抗体から得られる歪
み量に対応した出力信号値をそれぞれ比較し、最も大き
な変化量を示した１対の抵抗体からの出力信号値に基づ
いて、主剪断応力値を演算する。
【００４６】本発明の第５の側面によれば、請求項９に
記載の応力検知センサを備え、構造体に作用する六分力
を剪断応力として分離して計測する応力測定装置であっ
て、第１の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる
主応力を主因として歪による抵抗値変化を生じ、かつ、
第２の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる剪断
応力を主因として歪による抵抗値変化を生じるように、
基体を構造体に配置し、第１の歪ゲージから得られる出
力信号値と第２の歪ゲージからの出力信号値とに基づい
て、主剪断応力値と基体の稜線と平行な軸芯回りに作用
するモーメントとを演算する演算部を設けたことを特徴
とする、応力測定装置が提供される。
記載の応力検知センサを備え、構造体に作用する六分力
を剪断応力として分離して計測する応力測定装置であっ
て、第１の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる
主応力を主因として歪による抵抗値変化を生じ、かつ、
第２の歪ゲージが、外力により構造体内部に生じる剪断
応力を主因として歪による抵抗値変化を生じるように、
基体を構造体に配置し、第１の歪ゲージから得られる出
力信号値と第２の歪ゲージからの出力信号値とに基づい
て、主剪断応力値と基体の稜線と平行な軸芯回りに作用
するモーメントとを演算する演算部を設けたことを特徴
とする、応力測定装置が提供される。
【００４７】好ましい実施の形態によれば、構造体は、
車輌のサスペンションであり、基体は、サスペンション
に形成された孔に埋設固定されており、第１および第２
の歪ゲージは、サスペンション内部のニュートラルスポ
ットに一致あるいは内包される位置に配設されている。
車輌のサスペンションであり、基体は、サスペンション
に形成された孔に埋設固定されており、第１および第２
の歪ゲージは、サスペンション内部のニュートラルスポ
ットに一致あるいは内包される位置に配設されている。
【００４８】本発明によれば、一つの測定点につき少な
くとも３つの異なった方向の歪を測定して、主応力に相
当する主歪みの大きさとその方向を求め、モールの応力
円の理論から主剪断応力を算出することが可能となるの
で、複雑な形状で、しかも複数の異なる固定点を有する
構造体や、相互に異なった方向から外力が作用する構造
体であっても、その構造体に作用する応力を精度良く測
定できる。
くとも３つの異なった方向の歪を測定して、主応力に相
当する主歪みの大きさとその方向を求め、モールの応力
円の理論から主剪断応力を算出することが可能となるの
で、複雑な形状で、しかも複数の異なる固定点を有する
構造体や、相互に異なった方向から外力が作用する構造
体であっても、その構造体に作用する応力を精度良く測
定できる。
【００４９】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明
らかとなろう。
図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明
らかとなろう。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照して具体的に説明する。
態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００５１】図１は、本発明の一実施形態における応力
検知センサの平面図であって、平板状の基体１の一方の
主面１ａには、第１の歪ゲージ２と第２の歪ゲージ３と
が隣接配置されている。第１の歪ゲージ２は、十字状に
配置された１対の抵抗体４、５からなり、第２の歪ゲー
ジ３は、十字状に配置された１対の抵抗体６、７からな
る。抵抗体４、５、６、７は、基体１の一方の主面１ａ
にスパッタ蒸着法等による半導体プロセスを用いて形成
されている。抵抗体４、５、６、７は、それぞれ１個の
抵抗素子からなり、各抵抗素子は、細長い矩形のシート
状である。第１の歪ゲージ２の抵抗体４と抵抗体５と
は、十字状の中心部で互いに重なっており、この重なっ
た部分は互いに絶縁体により絶縁されている。第２の歪
ゲージ３の抵抗体６と抵抗体７も同様で、十字状の中心
部で互いに重なっており、この重なった部分は互いに絶
縁体により絶縁されている。絶縁体としては、例えば抵
抗体４と抵抗体６、抵抗体５と抵抗体７との間にＳｉＯ
2 に代表される絶縁層が形成される構成としてもよい。
第１の歪ゲージ２の抵抗体４は、基体１の主面１ａの長
辺と平行であり、第１の歪ゲージ２の抵抗体５は、基体
１の主面１ａの短辺と平行である。また、第２の歪ゲー
ジ３の抵抗体６および抵抗体７は、基体１の主面１ａの
長辺および短辺と４５度の傾きを為している。基体１
は、たとえばエポキシ系樹脂などの有機材料あるいは金
属により構成されている。なお、図１には図示していな
いが、各抵抗体４、５、６、７の両端には、たとえばＡ
ｌ配線から構成される導体の一端が接続されており、こ
れら導体の他端は、基体１の外部に設けられる演算回路
に接続されている。
検知センサの平面図であって、平板状の基体１の一方の
主面１ａには、第１の歪ゲージ２と第２の歪ゲージ３と
が隣接配置されている。第１の歪ゲージ２は、十字状に
配置された１対の抵抗体４、５からなり、第２の歪ゲー
ジ３は、十字状に配置された１対の抵抗体６、７からな
る。抵抗体４、５、６、７は、基体１の一方の主面１ａ
にスパッタ蒸着法等による半導体プロセスを用いて形成
されている。抵抗体４、５、６、７は、それぞれ１個の
抵抗素子からなり、各抵抗素子は、細長い矩形のシート
状である。第１の歪ゲージ２の抵抗体４と抵抗体５と
は、十字状の中心部で互いに重なっており、この重なっ
た部分は互いに絶縁体により絶縁されている。第２の歪
ゲージ３の抵抗体６と抵抗体７も同様で、十字状の中心
部で互いに重なっており、この重なった部分は互いに絶
縁体により絶縁されている。絶縁体としては、例えば抵
抗体４と抵抗体６、抵抗体５と抵抗体７との間にＳｉＯ
2 に代表される絶縁層が形成される構成としてもよい。
第１の歪ゲージ２の抵抗体４は、基体１の主面１ａの長
辺と平行であり、第１の歪ゲージ２の抵抗体５は、基体
１の主面１ａの短辺と平行である。また、第２の歪ゲー
ジ３の抵抗体６および抵抗体７は、基体１の主面１ａの
長辺および短辺と４５度の傾きを為している。基体１
は、たとえばエポキシ系樹脂などの有機材料あるいは金
属により構成されている。なお、図１には図示していな
いが、各抵抗体４、５、６、７の両端には、たとえばＡ
ｌ配線から構成される導体の一端が接続されており、こ
れら導体の他端は、基体１の外部に設けられる演算回路
に接続されている。
【００５２】図２は、本発明の別の実施形態における応
力検知センサの平面図である。図１においては、第１の
歪ゲージ２と第２の歪ゲージ３とを隣接配置したが、図
２に示すように、第１の歪ゲージ４２と第２の歪ゲージ
４３とを十字状の中心点が互いに重なるように配置して
もよい。図２に示す応力検知センサ１３においては、基
体４１の一方の主面４１ａに、第１の歪ゲージ４２を構
成する抵抗体４４、４５を十字状に配置し、さらに、十
字状の中心が一致するように、第２の歪ゲージ４３を構
成する抵抗体４６、４７が十字状に配置されている。第
１の歪ゲージ４２を構成する抵抗体４４、４５と、第２
の歪ゲージ４３を構成する抵抗体４６、４７とは、互い
に４５度の角度を為して配列されている。抵抗体４４、
４５、４６、４７は、スパッタ蒸着法等の半導体プロセ
スを用いて基体４１の一方の主面４１ａに形成されてお
り、各抵抗体が重なり合う部分は、ＳｉＯ2 等による絶
縁層を介して電気的に絶縁されている。基体４１は、た
とえばエポキシ系樹脂などの有機材料あるいは金属によ
り構成されている。なお、図２には図示されていない
が、各抵抗体４４、４５、４６、４７の両端には、たと
えばＡｌ導体の一端が接続されており、これら導体の他
端は、基体４１の外部に設けられる演算回路に接続され
る。
力検知センサの平面図である。図１においては、第１の
歪ゲージ２と第２の歪ゲージ３とを隣接配置したが、図
２に示すように、第１の歪ゲージ４２と第２の歪ゲージ
４３とを十字状の中心点が互いに重なるように配置して
もよい。図２に示す応力検知センサ１３においては、基
体４１の一方の主面４１ａに、第１の歪ゲージ４２を構
成する抵抗体４４、４５を十字状に配置し、さらに、十
字状の中心が一致するように、第２の歪ゲージ４３を構
成する抵抗体４６、４７が十字状に配置されている。第
１の歪ゲージ４２を構成する抵抗体４４、４５と、第２
の歪ゲージ４３を構成する抵抗体４６、４７とは、互い
に４５度の角度を為して配列されている。抵抗体４４、
４５、４６、４７は、スパッタ蒸着法等の半導体プロセ
スを用いて基体４１の一方の主面４１ａに形成されてお
り、各抵抗体が重なり合う部分は、ＳｉＯ2 等による絶
縁層を介して電気的に絶縁されている。基体４１は、た
とえばエポキシ系樹脂などの有機材料あるいは金属によ
り構成されている。なお、図２には図示されていない
が、各抵抗体４４、４５、４６、４７の両端には、たと
えばＡｌ導体の一端が接続されており、これら導体の他
端は、基体４１の外部に設けられる演算回路に接続され
る。
【００５３】図３は、本発明に係る応力測定装置の概略
構成図であって、この実施形態では、乗用車に多く用い
られるマルチリンク型のウィッシュボーン式サスペンシ
ョン構造を有する自動車のステアリングナックル１２
に、応力検知センサ１３を配設している。この応力検知
センサ１３は、図２に示す応力検知センサと同じであ
る。図３においては、ステアリングナックル１２にｙ軸
方向に沿って断面円形の貫通孔１４が形成されている。
貫通孔１４の直径としては、５mm〜１０mm程度である。
貫通孔の内部には、所定の位置に所定の姿勢で応力検知
センサ１３が内臓されており、応力検知センサ１３は、
貫通孔１４に充填された充填材１６によって埋設固着さ
れている。充填材１６の材質は、応力検知センサ１３の
基体４１と同等の機械的性質を有する材質であるのが望
ましい。
構成図であって、この実施形態では、乗用車に多く用い
られるマルチリンク型のウィッシュボーン式サスペンシ
ョン構造を有する自動車のステアリングナックル１２
に、応力検知センサ１３を配設している。この応力検知
センサ１３は、図２に示す応力検知センサと同じであ
る。図３においては、ステアリングナックル１２にｙ軸
方向に沿って断面円形の貫通孔１４が形成されている。
貫通孔１４の直径としては、５mm〜１０mm程度である。
貫通孔の内部には、所定の位置に所定の姿勢で応力検知
センサ１３が内臓されており、応力検知センサ１３は、
貫通孔１４に充填された充填材１６によって埋設固着さ
れている。充填材１６の材質は、応力検知センサ１３の
基体４１と同等の機械的性質を有する材質であるのが望
ましい。
【００５４】いま、車輌の進行方向に平行なｘ軸、車輪
の軸芯方向、すなわち車幅方向に平行なｙ軸、ｘ軸とｙ
軸との双方に直交するｚ軸とを仮想すると、車輌走行若
しくは制動時にタイヤと路面との間に作用する路面摩擦
力（ｘ軸方向）と、横力（ｙ軸方向）と、垂直抗力（ｚ
軸方向）とがベクトル的に合算された状態で、ステアリ
ングナックル１２に同時作用する。これら各軸方向の力
のうち、たとえば横力（ｙ軸方向力）のみを分離測定し
ようとする場合、図４に示すように応力検知センサ１３
を設置すればよい。すなわち、基体４１の主面４１ａが
ｙ−ｚ平面と平行になり、かつ第１の歪ゲージ４２を構
成する抵抗体４４、４５のうちの一方がｙ軸と平行にな
るように、応力検知センサ１３を貫通孔１４の内部に配
置する。このような姿勢で応力検知センサ１３を配置す
ることにより、第１の歪ゲージ４２の抵抗体４４、４５
は、その長さ方向が主応力軸に対してほぼ４５度の傾き
を持つように配置され、第２の歪ゲージ３の抵抗体４
６、４７は、その長さ方向が主応力軸とほぼ平行に位置
するように配置されることになる。ここで、主応力軸と
は、剪断応力τが０となる断面であり、最大または最小
となる法線応力すなわち主応力が作用している方向を示
している。もちろん、ステアリングナックル１２を含む
サスペンション構造が極めて複雑であること、しかも固
定点が複数存在することから正確な主応力軸は不明なの
であるが、理想的には主応力軸の方向は、ｙ−ｚ平面内
でｘ軸およびｙ軸双方に４５度の角度を為す方向であ
る。また、横力と同時に路面摩擦力、垂直抗力を分離計
測する場合には、外力が作用する方向に対応した各軸に
沿ってステアリングナックル１２に個別の貫通孔を形成
し、それに応力検知センサを適切な姿勢で埋設固着すれ
ばよい。ここでの適切な姿勢とは、たとえば路面摩擦力
の場合はｘ−ｙ平面に、垂直抗力の場合ではｘ−ｚ平面
に平行となる姿勢であって、このように基体４１の主面
４１ａを配設してやればよい。
の軸芯方向、すなわち車幅方向に平行なｙ軸、ｘ軸とｙ
軸との双方に直交するｚ軸とを仮想すると、車輌走行若
しくは制動時にタイヤと路面との間に作用する路面摩擦
力（ｘ軸方向）と、横力（ｙ軸方向）と、垂直抗力（ｚ
軸方向）とがベクトル的に合算された状態で、ステアリ
ングナックル１２に同時作用する。これら各軸方向の力
のうち、たとえば横力（ｙ軸方向力）のみを分離測定し
ようとする場合、図４に示すように応力検知センサ１３
を設置すればよい。すなわち、基体４１の主面４１ａが
ｙ−ｚ平面と平行になり、かつ第１の歪ゲージ４２を構
成する抵抗体４４、４５のうちの一方がｙ軸と平行にな
るように、応力検知センサ１３を貫通孔１４の内部に配
置する。このような姿勢で応力検知センサ１３を配置す
ることにより、第１の歪ゲージ４２の抵抗体４４、４５
は、その長さ方向が主応力軸に対してほぼ４５度の傾き
を持つように配置され、第２の歪ゲージ３の抵抗体４
６、４７は、その長さ方向が主応力軸とほぼ平行に位置
するように配置されることになる。ここで、主応力軸と
は、剪断応力τが０となる断面であり、最大または最小
となる法線応力すなわち主応力が作用している方向を示
している。もちろん、ステアリングナックル１２を含む
サスペンション構造が極めて複雑であること、しかも固
定点が複数存在することから正確な主応力軸は不明なの
であるが、理想的には主応力軸の方向は、ｙ−ｚ平面内
でｘ軸およびｙ軸双方に４５度の角度を為す方向であ
る。また、横力と同時に路面摩擦力、垂直抗力を分離計
測する場合には、外力が作用する方向に対応した各軸に
沿ってステアリングナックル１２に個別の貫通孔を形成
し、それに応力検知センサを適切な姿勢で埋設固着すれ
ばよい。ここでの適切な姿勢とは、たとえば路面摩擦力
の場合はｘ−ｙ平面に、垂直抗力の場合ではｘ−ｚ平面
に平行となる姿勢であって、このように基体４１の主面
４１ａを配設してやればよい。
【００５５】貫通孔１４は、ニュートラルスポットを内
包する位置に形成されており、応力検知センサ１３は、
ニュートラルスポットと一致するか、あるいはニュート
ラルスポットに内包される位置に配置されている。ニュ
ートラルスポットとは、ステアリングナックル１２に同
時且つ複数の方向から外力が作用したときの内部応力の
分布を考えた場合、測定を目的とする方向の外力による
応力が存在し、かつそれ以外の方向の外力により作用す
る内部応力の影響が無いか若しくは極めて小さい分布帯
であると定義される。このニュートラルスポットを求め
るに際しては、たとえば計算力学的手法の一つとされる
有限要素法を用いたＦＥＭ(finite element method) 解
析を利用する方法が一般的である。すなわち、路面摩擦
力、垂直抗力、および横力がそれぞれ単独で作用した場
合の剪断応力分布図をＦＥＭ解析によって求め、たとえ
ば横力のみを計測しようとする場合においては、その他
の路面摩擦力、垂直抗力による応力分布図を重ね合わせ
て、両外力による剪断応力が共に最小である範囲を決定
し、その決定範囲と横力による剪断応力分布図とを照合
して、横力による剪断応力のみが最大に検知される最適
位置を含むように決定すればよい（特開平７−３５６３
２号公報参照）。
包する位置に形成されており、応力検知センサ１３は、
ニュートラルスポットと一致するか、あるいはニュート
ラルスポットに内包される位置に配置されている。ニュ
ートラルスポットとは、ステアリングナックル１２に同
時且つ複数の方向から外力が作用したときの内部応力の
分布を考えた場合、測定を目的とする方向の外力による
応力が存在し、かつそれ以外の方向の外力により作用す
る内部応力の影響が無いか若しくは極めて小さい分布帯
であると定義される。このニュートラルスポットを求め
るに際しては、たとえば計算力学的手法の一つとされる
有限要素法を用いたＦＥＭ(finite element method) 解
析を利用する方法が一般的である。すなわち、路面摩擦
力、垂直抗力、および横力がそれぞれ単独で作用した場
合の剪断応力分布図をＦＥＭ解析によって求め、たとえ
ば横力のみを計測しようとする場合においては、その他
の路面摩擦力、垂直抗力による応力分布図を重ね合わせ
て、両外力による剪断応力が共に最小である範囲を決定
し、その決定範囲と横力による剪断応力分布図とを照合
して、横力による剪断応力のみが最大に検知される最適
位置を含むように決定すればよい（特開平７−３５６３
２号公報参照）。
【００５６】このようにして応力検知センサ１３の装着
位置を決定することによって、測定すべき方向の力以外
の外力による影響を良好に低減でき、測定精度を一層向
上させることができる。さらに、材料力学の応力分布の
観点から、剪断応力はそれに作用する構造体に対して一
様に分布することが公知であることから、このような剪
断応力を計測対象とすることで、力点とは異なるステア
リングナックル１２に応力検知センサ１３を配設しても
精度の高い計測が可能となる。
位置を決定することによって、測定すべき方向の力以外
の外力による影響を良好に低減でき、測定精度を一層向
上させることができる。さらに、材料力学の応力分布の
観点から、剪断応力はそれに作用する構造体に対して一
様に分布することが公知であることから、このような剪
断応力を計測対象とすることで、力点とは異なるステア
リングナックル１２に応力検知センサ１３を配設しても
精度の高い計測が可能となる。
【００５７】図５は、本発明に係る応力測定装置の回路
ブロック図であって、第１の歪ゲージ４２の抵抗体４
４、４５、および第２の歪ゲージ４３の抵抗体４６、４
７は、それぞれブリッジ回路に組み込まれている。すな
わち、抵抗体４４は、抵抗器２１ａ、２１ｂ、２１ｃと
共にブリッジ回路２１を構成している。抵抗器２１ａ、
２１ｂ、２１ｃのうちのいずれか１以上は、可変抵抗器
であってもよい。抵抗体４５は、抵抗器２２ａ、２２
ｂ、２２ｃと共にブリッジ回路２２を構成している。抵
抗器２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうちのいずれか１以上
は、可変抵抗器であってもよい。抵抗体４６は、抵抗器
２３ａ、２３ｂ、２３ｃと共にブリッジ回路２３を構成
している。抵抗器２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうちのいず
れか１以上は、可変抵抗器であってもよい。抵抗体４７
は、抵抗器２４ａ、２４ｂ、２４ｃと共にブリッジ回路
２４を構成している。抵抗器２４ａ、２４ｂ、２４ｃの
うちのいずれか１以上は、可変抵抗器であってもよい。
ブロック図であって、第１の歪ゲージ４２の抵抗体４
４、４５、および第２の歪ゲージ４３の抵抗体４６、４
７は、それぞれブリッジ回路に組み込まれている。すな
わち、抵抗体４４は、抵抗器２１ａ、２１ｂ、２１ｃと
共にブリッジ回路２１を構成している。抵抗器２１ａ、
２１ｂ、２１ｃのうちのいずれか１以上は、可変抵抗器
であってもよい。抵抗体４５は、抵抗器２２ａ、２２
ｂ、２２ｃと共にブリッジ回路２２を構成している。抵
抗器２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうちのいずれか１以上
は、可変抵抗器であってもよい。抵抗体４６は、抵抗器
２３ａ、２３ｂ、２３ｃと共にブリッジ回路２３を構成
している。抵抗器２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうちのいず
れか１以上は、可変抵抗器であってもよい。抵抗体４７
は、抵抗器２４ａ、２４ｂ、２４ｃと共にブリッジ回路
２４を構成している。抵抗器２４ａ、２４ｂ、２４ｃの
うちのいずれか１以上は、可変抵抗器であってもよい。
【００５８】ブリッジ回路２１、２２、２３、２４に
は、直流電源２５から所定の直流電圧が供給される。ブ
リッジ回路２１の出力は、増幅器２６によって増幅され
る。ブリッジ回路２２の出力は、増幅器２７によって増
幅される。ブリッジ回路２３の出力は、増幅器２８によ
って増幅される。ブリッジ回路２４の出力は、増幅器２
９によって増幅される。増幅器２６、２７、２８、２９
の出力は、マイクロコンピュータあるいはパーソナルコ
ンピュータ等のコンピュータを備えた演算部３１に供給
される。
は、直流電源２５から所定の直流電圧が供給される。ブ
リッジ回路２１の出力は、増幅器２６によって増幅され
る。ブリッジ回路２２の出力は、増幅器２７によって増
幅される。ブリッジ回路２３の出力は、増幅器２８によ
って増幅される。ブリッジ回路２４の出力は、増幅器２
９によって増幅される。増幅器２６、２７、２８、２９
の出力は、マイクロコンピュータあるいはパーソナルコ
ンピュータ等のコンピュータを備えた演算部３１に供給
される。
【００５９】次に動作を説明する。ステアリングナック
ル１２に作用する横力によって、応力検知センサ１３の
基体４１の主面４１ａに剪断歪が発生する。第１の歪ゲ
ージ４２および第２の歪ゲージ４３は、この剪断歪を検
知する。すなわち、第１および第２の歪ゲージ４２、４
３の抵抗体４４、４５、４６、４７の抵抗値が、それぞ
れの歪に伴なう微小な変形量に応じて変化する。そし
て、それらの抵抗値の変化に応じてブリッジ回路２１〜
２４の出力電圧が変化する。演算部３１は、ブリッジ回
路２１〜２４の出力電圧に基づいて、抵抗体４４、４
５、４６、４７に作用した歪量を演算し、その演算結果
に基づいて垂直抗力の大きさと作用方向とを特定して、
結果を出力する。この出力は、図外の記憶媒体に記憶さ
れ、また図外のディスプレイ装置に表示され、さらには
図外のプリンタによって印字出力される。
ル１２に作用する横力によって、応力検知センサ１３の
基体４１の主面４１ａに剪断歪が発生する。第１の歪ゲ
ージ４２および第２の歪ゲージ４３は、この剪断歪を検
知する。すなわち、第１および第２の歪ゲージ４２、４
３の抵抗体４４、４５、４６、４７の抵抗値が、それぞ
れの歪に伴なう微小な変形量に応じて変化する。そし
て、それらの抵抗値の変化に応じてブリッジ回路２１〜
２４の出力電圧が変化する。演算部３１は、ブリッジ回
路２１〜２４の出力電圧に基づいて、抵抗体４４、４
５、４６、４７に作用した歪量を演算し、その演算結果
に基づいて垂直抗力の大きさと作用方向とを特定して、
結果を出力する。この出力は、図外の記憶媒体に記憶さ
れ、また図外のディスプレイ装置に表示され、さらには
図外のプリンタによって印字出力される。
【００６０】すなわち本実施形態においては、一つの測
定点につき少なくとも３つの異なった方向の歪を測定し
て、主応力に相当する主歪ε1 、ε2 の大きさと方向と
を求め、モールの応力円の理論から主剪断応力を算出す
ることにより、ステアリングナックル１２に作用する横
力を正確に検出するのである。
定点につき少なくとも３つの異なった方向の歪を測定し
て、主応力に相当する主歪ε1 、ε2 の大きさと方向と
を求め、モールの応力円の理論から主剪断応力を算出す
ることにより、ステアリングナックル１２に作用する横
力を正確に検出するのである。
【００６１】以下に、抵抗体４４、４５、４６、４７の
抵抗値変化に基づいて主剪断応力τを演算可能である理
論について述べる。なお、理論的には３つの抵抗値を用
いればよいので、説明を判り易くするために、抵抗体４
４、４５、４６の抵抗値を用いて説明する。
抵抗値変化に基づいて主剪断応力τを演算可能である理
論について述べる。なお、理論的には３つの抵抗値を用
いればよいので、説明を判り易くするために、抵抗体４
４、４５、４６の抵抗値を用いて説明する。
【００６２】図６のように、抵抗体４４、４５、４６か
ら得られる各軸方向の測定歪値をそれぞれεa 、εb 、
εc とし、それぞれの軸から主歪の１つへの角度を
θa 、θ b 、θc とすると、εa 、εb 、εc は、主歪
の大きさをε1(max)、ε2(min)として下記数式１１のよ
うになる。
ら得られる各軸方向の測定歪値をそれぞれεa 、εb 、
εc とし、それぞれの軸から主歪の１つへの角度を
θa 、θ b 、θc とすると、εa 、εb 、εc は、主歪
の大きさをε1(max)、ε2(min)として下記数式１１のよ
うになる。
【００６３】
【数１１】
【００６４】図６における反時計回りの方向を正の角度
とすると、θa −θb ＝４５度、θ a −θc ＝９０度で
あるから、上記数式１１より、下記数式１２が成立す
る。
とすると、θa −θb ＝４５度、θ a −θc ＝９０度で
あるから、上記数式１１より、下記数式１２が成立す
る。
【００６５】
【数１２】
【００６６】また、最大剪断歪γmax 、および主剪断応
力τmax は、主応力面から４５度傾いた面に働くことか
ら、下記数式１３で与えられる。
力τmax は、主応力面から４５度傾いた面に働くことか
ら、下記数式１３で与えられる。
【００６７】
【数１３】
【００６８】すなわち、演算部３１により、抵抗体４
４、４５、４６の抵抗値に基づいて、主剪断応力τmax
を演算できることがわかる。
４、４５、４６の抵抗値に基づいて、主剪断応力τmax
を演算できることがわかる。
【００６９】なお、演算部３１により、抵抗体４４、４
５、４６の抵抗値に基づいて、モールの応力円を規定
し、その半径を求めることによって最大剪断応力を演算
するように構成してもよい。このようにすれば、上記の
ような複雑な演算手法を用いる必要が無く、演算部３１
の負荷が軽減される。
５、４６の抵抗値に基づいて、モールの応力円を規定
し、その半径を求めることによって最大剪断応力を演算
するように構成してもよい。このようにすれば、上記の
ような複雑な演算手法を用いる必要が無く、演算部３１
の負荷が軽減される。
【００７０】このように、一つの測定点につき少なくと
も３つの異なった方向の歪を測定して、主応力に相当す
る主歪の大きさとその方向とを求め、モールの応力円の
理論から主剪断応力を算出するので、複雑な形状を有
し、しかも複数の異なる固定点を有する構造体や、相互
に異なった方向から同時に外力が作用する構造体であっ
ても、その構造体に作用する応力を精度良く測定するこ
とが出来る。
も３つの異なった方向の歪を測定して、主応力に相当す
る主歪の大きさとその方向とを求め、モールの応力円の
理論から主剪断応力を算出するので、複雑な形状を有
し、しかも複数の異なる固定点を有する構造体や、相互
に異なった方向から同時に外力が作用する構造体であっ
ても、その構造体に作用する応力を精度良く測定するこ
とが出来る。
【００７１】なお、上記実施形態においては、第１及び
第２の歪ゲージ４２、４３の抵抗体４４、４５、４６、
４７をそれぞれ１つの抵抗素子により構成したが、各抵
抗体４４、４５、４６、４７を、図７に示すように複数
の抵抗体３２、３３、３４、３５、３６、３７により構
成し、それらを導体３０により直列的に接続してもよ
い。たとえば、各抵抗体４４、４５、４６、４７をそれ
ぞれ２個の抵抗素子によって構成する場合、抵抗体４４
に代わるものとして抵抗体３２と抵抗体３３、抵抗体４
５に代わるものとして抵抗体３４と抵抗体３５、抵抗体
４６に代わるものとして抵抗体３６と抵抗体３７、抵抗
体４７に代わるものとして抵抗体３８と抵抗体３９とを
それぞれ各別に導体３０を介して電気的に直列接続する
ことにより、図２のような抵抗体４４と抵抗体４５との
重なり合う部分や、抵抗体４６と抵抗体４７との重なり
合う部分をなくすることが出来る。
第２の歪ゲージ４２、４３の抵抗体４４、４５、４６、
４７をそれぞれ１つの抵抗素子により構成したが、各抵
抗体４４、４５、４６、４７を、図７に示すように複数
の抵抗体３２、３３、３４、３５、３６、３７により構
成し、それらを導体３０により直列的に接続してもよ
い。たとえば、各抵抗体４４、４５、４６、４７をそれ
ぞれ２個の抵抗素子によって構成する場合、抵抗体４４
に代わるものとして抵抗体３２と抵抗体３３、抵抗体４
５に代わるものとして抵抗体３４と抵抗体３５、抵抗体
４６に代わるものとして抵抗体３６と抵抗体３７、抵抗
体４７に代わるものとして抵抗体３８と抵抗体３９とを
それぞれ各別に導体３０を介して電気的に直列接続する
ことにより、図２のような抵抗体４４と抵抗体４５との
重なり合う部分や、抵抗体４６と抵抗体４７との重なり
合う部分をなくすることが出来る。
【００７２】また、上記実施形態においては、第１の歪
ゲージ４２と第２の歪ゲージ４３とを各々１個設けた
が、図８に示すように、１個の第１の歪ゲージ５２と、
複数の第２の歪ゲージ５３とを設けてもよい。図８に示
す実施形態では、基体５１の一方の主面５１ａに、第１
の歪ゲージ５２を構成する抵抗体５４、５５を十字状に
配置し、さらに、十字状の中心が一致するように第２の
歪ゲージ５３を構成する抵抗体５６、５７を十字状に多
数配置している。多数の第２の歪ゲージ５３を構成する
複数の抵抗体５６、５７は、各第２の歪ゲージ５３毎に
十字状の中心点の回りに互いに所定角度づつずらせた状
態で配置されている。図８においては、各抵抗体を２
２．５度間隔でずらした場合の構成を示しているが、そ
の限りではなく、たとえば１５度間隔でずらしたような
構成にしてもよい。もちろん、複数の第１の歪ゲージ５
２と、１個の第２の歪ゲージ５３とを設ける構成として
もよい。また、複数の第１の歪ゲージ５２と、複数の第
２の歪ゲージ５３とを、十字状の中心を一致させずに隣
接配置してもよい。
ゲージ４２と第２の歪ゲージ４３とを各々１個設けた
が、図８に示すように、１個の第１の歪ゲージ５２と、
複数の第２の歪ゲージ５３とを設けてもよい。図８に示
す実施形態では、基体５１の一方の主面５１ａに、第１
の歪ゲージ５２を構成する抵抗体５４、５５を十字状に
配置し、さらに、十字状の中心が一致するように第２の
歪ゲージ５３を構成する抵抗体５６、５７を十字状に多
数配置している。多数の第２の歪ゲージ５３を構成する
複数の抵抗体５６、５７は、各第２の歪ゲージ５３毎に
十字状の中心点の回りに互いに所定角度づつずらせた状
態で配置されている。図８においては、各抵抗体を２
２．５度間隔でずらした場合の構成を示しているが、そ
の限りではなく、たとえば１５度間隔でずらしたような
構成にしてもよい。もちろん、複数の第１の歪ゲージ５
２と、１個の第２の歪ゲージ５３とを設ける構成として
もよい。また、複数の第１の歪ゲージ５２と、複数の第
２の歪ゲージ５３とを、十字状の中心を一致させずに隣
接配置してもよい。
【００７３】このような構成にすることにより、演算部
３１が処理する主剪断応力τの大きさとその方向の算出
はより容易なものとなる。すなわち、主剪断応力τに応
じた剪断歪γは、その平面における剪断歪の最大または
最小の値であることから、複数組設けられた第１の歪ゲ
ージ５２と第２の歪ゲージ５３を構成する全ての抵抗体
から得られる出力信号値より、十字状に配置された各対
の抵抗体に応じた剪断歪量を算出し、それらを相互比較
することによって、その最大値を最大剪断歪γmax とし
て主剪断応力τを演算すればよい。
３１が処理する主剪断応力τの大きさとその方向の算出
はより容易なものとなる。すなわち、主剪断応力τに応
じた剪断歪γは、その平面における剪断歪の最大または
最小の値であることから、複数組設けられた第１の歪ゲ
ージ５２と第２の歪ゲージ５３を構成する全ての抵抗体
から得られる出力信号値より、十字状に配置された各対
の抵抗体に応じた剪断歪量を算出し、それらを相互比較
することによって、その最大値を最大剪断歪γmax とし
て主剪断応力τを演算すればよい。
【００７４】以下に、図８に示すような構成を有した応
力検知センサ１３での主剪断応力τの演算例を、具体的
に説明する。たとえば、十字状に配置された１対の抵抗
体５４、５５を有する第１の歪ゲージ５２と、同じく十
字状に配置された３対の抵抗体５６ａと５７ａ、５６ｂ
と５７ｂ、５６ｃと５７ｃを有する第２の歪ゲージ５３
ａ、５３ｂ、５３ｃとから応力検知センサが構成されて
いるものとする。各抵抗体から得られる測定歪量をそれ
ぞれε54、ε55、ε56a 、ε56b 、ε56c 、ε 57a 、ε
57b 、ε57c とすると、各歪ゲージ５２、５３ａ、５３
ｂ、５３ｃから得られる剪断歪γ52、γ53a 、γ53b 、
γ53c は下記数式１４より求められる。
力検知センサ１３での主剪断応力τの演算例を、具体的
に説明する。たとえば、十字状に配置された１対の抵抗
体５４、５５を有する第１の歪ゲージ５２と、同じく十
字状に配置された３対の抵抗体５６ａと５７ａ、５６ｂ
と５７ｂ、５６ｃと５７ｃを有する第２の歪ゲージ５３
ａ、５３ｂ、５３ｃとから応力検知センサが構成されて
いるものとする。各抵抗体から得られる測定歪量をそれ
ぞれε54、ε55、ε56a 、ε56b 、ε56c 、ε 57a 、ε
57b 、ε57c とすると、各歪ゲージ５２、５３ａ、５３
ｂ、５３ｃから得られる剪断歪γ52、γ53a 、γ53b 、
γ53c は下記数式１４より求められる。
【００７５】
【数１４】
【００７６】各剪断歪γ52、γ53a 、γ53b 、γ53c を
相互比較し、その数値が最も大きな剪断歪量を最大剪断
歪γmax として上記の数式１３に代入することにより、
主剪断応力τを得ることが出来る。また、主剪断応力τ
を伴なう外力の作用方向は、主応力方向に対して４５度
の角度を為すことはモールの応力円理論から明らかであ
ることから、最大剪断歪γmax を出力した抵抗体が配置
されている方向が主応力方向であり、それに対して４５
度の傾きを有する角度方向に外力が作用していることが
分かる。このようにすれば、のような複雑な演算手法を
用いる必要が無く、演算部３１の負荷がより一層軽減さ
れる。
相互比較し、その数値が最も大きな剪断歪量を最大剪断
歪γmax として上記の数式１３に代入することにより、
主剪断応力τを得ることが出来る。また、主剪断応力τ
を伴なう外力の作用方向は、主応力方向に対して４５度
の角度を為すことはモールの応力円理論から明らかであ
ることから、最大剪断歪γmax を出力した抵抗体が配置
されている方向が主応力方向であり、それに対して４５
度の傾きを有する角度方向に外力が作用していることが
分かる。このようにすれば、のような複雑な演算手法を
用いる必要が無く、演算部３１の負荷がより一層軽減さ
れる。
【００７７】図９は、さらに別の実施形態における応力
検知センサの外観斜視図を示したものである。上記の実
施形態では、基体４１の一方の主面４１ａのみに第１の
歪ゲージ４２と第２の歪ゲージ４３とを設ける構成とし
ていたが、図９に示すように、基体４１の一方の主面４
１ａと他方の主面４１ｂとの双方に面対称となる位置に
第１の歪ゲージ４２と第２の歪ゲージ４３とをそれぞれ
設ける構成としてもよい。
検知センサの外観斜視図を示したものである。上記の実
施形態では、基体４１の一方の主面４１ａのみに第１の
歪ゲージ４２と第２の歪ゲージ４３とを設ける構成とし
ていたが、図９に示すように、基体４１の一方の主面４
１ａと他方の主面４１ｂとの双方に面対称となる位置に
第１の歪ゲージ４２と第２の歪ゲージ４３とをそれぞれ
設ける構成としてもよい。
【００７８】さらには、図１０に示すように、立方体状
の基体６１を構成する６つの平面６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆに、それぞれ第１の歪ゲー
ジ６２と第２の歪ゲージ６３とを設けてもよい。図１０
においては、平面６１ａは面ＡＢＣＤを、平面６１ｂは
面ＥＦＧＨを、平面６１ｃは面ＣＤＨＧを、平面６１ｄ
は面ＡＢＦＥを、平面６１ｅは面ＡＤＨＥを、平面６１
ｆは面ＢＣＧＦをそれぞれ構成している。また、平面６
１ａと平面６１ｂ、平面６１ｃと平面６１ｄ、平面６１
ｅと平面６１ｆとに配設された各第１および第２の歪ゲ
ージ６２、６３は、それぞれ面対称な位置関係を有して
いる。このような構成を備えた応力検知センサ７３を用
いれば、ステアリングナックル１２に１つの貫通孔１４
のみを形成して、その貫通孔１４に１つの応力検知セン
サ７３を埋設固定するだけで、ステアリングナックル１
２に作用する路面摩擦力、垂直抗力、および横力に相当
するｘ、ｙ、ｚ軸方向の外力を精度良く測定することが
可能となる。さらには、同一軸上に配置されている面
（たとえば平面６１ａと平面６１ｂ）に配設された第１
の歪ゲージ６２および第２の歪ゲージ６３とから算出さ
れる各主剪断応力τの相互差と、各面間距離とを乗算す
ることにより、基体６１の各稜線と平行なｘ軸、ｙ軸、
ｚ軸回りに作用するモーメントを演算することが出来
る。
の基体６１を構成する６つの平面６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆに、それぞれ第１の歪ゲー
ジ６２と第２の歪ゲージ６３とを設けてもよい。図１０
においては、平面６１ａは面ＡＢＣＤを、平面６１ｂは
面ＥＦＧＨを、平面６１ｃは面ＣＤＨＧを、平面６１ｄ
は面ＡＢＦＥを、平面６１ｅは面ＡＤＨＥを、平面６１
ｆは面ＢＣＧＦをそれぞれ構成している。また、平面６
１ａと平面６１ｂ、平面６１ｃと平面６１ｄ、平面６１
ｅと平面６１ｆとに配設された各第１および第２の歪ゲ
ージ６２、６３は、それぞれ面対称な位置関係を有して
いる。このような構成を備えた応力検知センサ７３を用
いれば、ステアリングナックル１２に１つの貫通孔１４
のみを形成して、その貫通孔１４に１つの応力検知セン
サ７３を埋設固定するだけで、ステアリングナックル１
２に作用する路面摩擦力、垂直抗力、および横力に相当
するｘ、ｙ、ｚ軸方向の外力を精度良く測定することが
可能となる。さらには、同一軸上に配置されている面
（たとえば平面６１ａと平面６１ｂ）に配設された第１
の歪ゲージ６２および第２の歪ゲージ６３とから算出さ
れる各主剪断応力τの相互差と、各面間距離とを乗算す
ることにより、基体６１の各稜線と平行なｘ軸、ｙ軸、
ｚ軸回りに作用するモーメントを演算することが出来
る。
【００７９】また、図１１に示すように、立方体状の基
体８１の内部に、第１の歪ゲージ８２と第２の歪ゲージ
８３とを立体的に設けてもよい。すなわち、立方体状の
基体８１の各平面すなわち６つの各表面への投影像が、
いずれも図１２に示すような形状になるように、各抵抗
体を基体８１の内部に立体的に配置する。このような応
力検知センサ９３は、たとえば、シリコン基体８１の内
部に、イオンドーピング法により添加物（ＢやＰ等）の
ドーピング深さを制御しながら各抵抗体を形成すること
により実現可能である。この応力検知センサ９３を用い
れば、ステアリングナックル１２に１つの貫通孔１４を
形成して、その貫通孔１４に１つの応力検知センサ９３
を埋設固定するだけで、各面毎に第１および第２の歪ゲ
ージを形成すること無く、ステアリングナックル１２に
作用する路面摩擦力、垂直抗力、および横力に相当する
ｘ、ｙ、ｚ軸方向の外力を精度良く測定することが可能
となる。さらには、第１の歪ゲージ８２および第２の歪
ゲージ８３からの信号に基づいて、同一軸上に配置され
ている面、すなわち互いに平行な面における主剪断応力
τをそれぞれ算出し、それらの主剪断応力τの相互差
と、それらの面の面間距離とを乗算することにより、基
体８１の各稜線と平行なｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りに作用す
るモーメントを演算することが出来る。
体８１の内部に、第１の歪ゲージ８２と第２の歪ゲージ
８３とを立体的に設けてもよい。すなわち、立方体状の
基体８１の各平面すなわち６つの各表面への投影像が、
いずれも図１２に示すような形状になるように、各抵抗
体を基体８１の内部に立体的に配置する。このような応
力検知センサ９３は、たとえば、シリコン基体８１の内
部に、イオンドーピング法により添加物（ＢやＰ等）の
ドーピング深さを制御しながら各抵抗体を形成すること
により実現可能である。この応力検知センサ９３を用い
れば、ステアリングナックル１２に１つの貫通孔１４を
形成して、その貫通孔１４に１つの応力検知センサ９３
を埋設固定するだけで、各面毎に第１および第２の歪ゲ
ージを形成すること無く、ステアリングナックル１２に
作用する路面摩擦力、垂直抗力、および横力に相当する
ｘ、ｙ、ｚ軸方向の外力を精度良く測定することが可能
となる。さらには、第１の歪ゲージ８２および第２の歪
ゲージ８３からの信号に基づいて、同一軸上に配置され
ている面、すなわち互いに平行な面における主剪断応力
τをそれぞれ算出し、それらの主剪断応力τの相互差
と、それらの面の面間距離とを乗算することにより、基
体８１の各稜線と平行なｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りに作用す
るモーメントを演算することが出来る。
【図１】本発明の一実施形態における応力検知センサの
平面図である。
平面図である。
【図２】他の実施形態における応力検知センサの平面図
である。
である。
【図３】本発明に係る応力測定装置の概略構成図であ
る。
る。
【図４】図３に示す応力測定装置における応力検知セン
サの配置状態を説明する説明図である。
サの配置状態を説明する説明図である。
【図５】図３に示す応力測定装置の回路ブロック図であ
る。
る。
【図６】図３に示す応力測定装置における応力検知セン
サによって検出される歪に係わる説明図である。
サによって検出される歪に係わる説明図である。
【図７】さらに他の実施形態における応力検知センサの
平面図である。
平面図である。
【図８】さらに他の実施形態における応力検知センサの
平面図である。
平面図である。
【図９】さらに他の実施形態における応力検知センサの
外観斜視図である。
外観斜視図である。
【図１０】さらに他の実施形態における応力検知センサ
の外観斜視図である。
の外観斜視図である。
【図１１】さらに他の実施形態における応力検知センサ
の外観斜視図である。
の外観斜視図である。
【図１２】図１１に示す応力検知センサに備えられた歪
ゲージの各面への投影像を説明する説明図である。
ゲージの各面への投影像を説明する説明図である。
【図１３】構造体に作用する三次元応力状態を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図１４】図１３に示す構造体のｘ−ｙ平面に作用する
平面応力状態を説明するための説明図である。
平面応力状態を説明するための説明図である。
【図１５】図１４に示すｘ−ｙ平面を構成する三角要素
ＫＬＭに作用する主応力および剪断応力を説明するため
の説明図である。
ＫＬＭに作用する主応力および剪断応力を説明するため
の説明図である。
【図１６】図１３に示す構造体のｘ−ｙ平面に作用する
平面応力状態を説明するための説明図である。
平面応力状態を説明するための説明図である。
【図１７】図１６に示すｘ−ｙ平面を構成する三角要素
ＫＬＭに作用する主応力および剪断応力を説明するため
の説明図である。
ＫＬＭに作用する主応力および剪断応力を説明するため
の説明図である。
【図１８】モールの応力円を説明するための説明図であ
る。
る。
【図１９】モールの応力円を説明するための説明図であ
る。
る。
【図２０】従来の応力検知センサの外観斜視図である。
１、４１、５１、６１、８１ 基体 １ａ、４１ａ、４１ｂ、５１ａ、６１ａ〜６１ｆ、８１
ａ〜８１ｆ 主面 ２、４２、５２、６２、８２ 第１の歪ゲージ ３、４３、５３、６３、８３ 第２の歪ゲージ １２ ステアリングナックル １３、７３、９３ 応力検知センサ １４ 貫通孔 １６ 充填材 ３１ 演算部
ａ〜８１ｆ 主面 ２、４２、５２、６２、８２ 第１の歪ゲージ ３、４３、５３、６３、８３ 第２の歪ゲージ １２ ステアリングナックル １３、７３、９３ 応力検知センサ １４ 貫通孔 １６ 充填材 ３１ 演算部
Claims (14)
- 【請求項１】 少なくとも１つの平面を有する基体と、 前記基体の前記平面上に互いに絶縁された状態で十字状
に配置された１対の抵抗体を有する第１の歪ゲージと、 前記基体の前記平面上に互いに絶縁された状態で十字状
に配置された１対の抵抗体を有し、これら１対の抵抗体
の何れもが、前記第１の歪ゲージの前記１対の抵抗体の
何れに対しても、一直線状あるいは平行状でない第２の
歪ゲージとを備えたことを特徴とする、応力検知セン
サ。 - 【請求項２】 前記第１および第２の歪ゲージの前記各
抵抗体は、各々１個の抵抗素子により構成されている、
請求項１に記載の応力検知センサ。 - 【請求項３】 前記第１および第２の歪ゲージの前記各
抵抗体は、各々複数の抵抗素子と、それらの抵抗素子を
直列に接続する導体とにより構成されている、請求項１
に記載の応力検知センサ。 - 【請求項４】 前記第１の歪ゲージの前記１対の抵抗体
と前記第２の歪ゲージの前記１対の抵抗体とは、十字状
の中心位置が互いに異なっており、互いに重なり合うこ
となく隣接配置されている、請求項１ないし３のいずれ
かに記載の応力検知センサ。 - 【請求項５】 前記第１の歪ゲージの前記１対の抵抗体
と前記第２の歪ゲージの前記１対の抵抗体とは、十字状
の中心位置が互いに一致しており、互いに絶縁された状
態で配置されている、請求項１ないし３のいずれかに記
載の応力検知センサ。 - 【請求項６】 前記第１の歪ゲージの前記１対の抵抗体
および／または前記第２の歪ゲージの前記１対の抵抗体
は、複数組設けられており、これら複数組の１対の抵抗
体は、十字状の中心点の回りに所定角度ずつ順次ずらせ
た状態で配置されている、請求項５に記載の応力検知セ
ンサ。 - 【請求項７】 前記基体は、直方体であり、 前記第１の歪ゲージおよび前記第２の歪ゲージは、前記
基体の複数の平面にそれぞれ設けられている、請求項１
ないし６のいずれかに記載の応力検知センサ。 - 【請求項８】 前記基体の前記複数の平面は、互いに対
向する平面を含む、請求項７に記載の応力検知センサ。 - 【請求項９】 直方体状の基体と、 前記基体の内部に立体的に配置され、前記基体の何れの
面への投影像も十字形状になる１対の抵抗体を有する第
１の歪ゲージと、 前記基体の内部に立体的に配置され、前記基体の何れの
面への投影像も十字形状になる１対の抵抗体であって、
これら１対の抵抗体の何れもが、前記基体の何れの面へ
の投影像においても、前記第１の歪ゲージの前記１対の
抵抗体の何れに対しても、一直線状あるいは平行状でな
い１対の抵抗体を有する第２の歪ゲージとを備えたこと
を特徴とする、応力検知センサ。 - 【請求項１０】 請求項１ないし７のいずれかに記載の
応力検知センサを備え、構造体に作用する六分力を剪断
応力として分離して計測する応力測定装置であって、 前記第１の歪ゲージが、外力により前記構造体内部に生
じる主応力を主因として歪による抵抗値変化を生じ、か
つ、前記第２の歪ゲージが、外力により前記構造体内部
に生じる剪断応力を主因として歪による抵抗値変化を生
じるように、前記基体を前記構造体に配置し、 前記第１の歪ゲージから得られる出力信号値と前記第２
の歪ゲージからの出力信号値とに基づいて主剪断応力値
を演算する演算部を設けたことを特徴とする、応力測定
装置。 - 【請求項１１】 請求項８に記載の応力検知センサを備
え、構造体に作用する六分力を剪断応力として分離して
計測する応力測定装置であって、 前記第１の歪ゲージが、外力により前記構造体内部に生
じる主応力を主因として歪による抵抗値変化を生じ、か
つ、前記第２の歪ゲージが、外力により前記構造体内部
に生じる剪断応力を主因として歪による抵抗値変化を生
じるように、前記基体を前記構造体に配置し、 前記第１の歪ゲージから得られる出力信号値と前記第２
の歪ゲージからの出力信号値とに基づいて、主剪断応力
値を演算すると共に、前記基体の互いに対向する平面に
それぞれ設けられた前記第１の歪ゲージの抵抗値と前記
第２の歪ゲージの抵抗値との差に基づいて、所定の軸芯
回りに作用するモーメントを演算する演算部を設けたこ
とを特徴とする、応力測定装置。 - 【請求項１２】 前記演算部が、複数組設けられた前記
第１の歪ゲージの前記１対の抵抗体および／または前記
第２の歪ゲージの前記１対の抵抗体から得られる歪み量
に対応した出力信号値をそれぞれ比較し、最も大きな変
化量を示した前記１対の抵抗体からの前記出力信号値に
基づいて、主剪断応力値を演算する構成とした、 請求項
１０または１１に記載の応力測定装置。 - 【請求項１３】 請求項９に記載の応力検知センサを備
え、構造体に作用する六分力を剪断応力として分離して
計測する応力測定装置であって、 前記第１の歪ゲージが、外力により前記構造体内部に生
じる主応力を主因として歪による抵抗値変化を生じ、か
つ、前記第２の歪ゲージが、外力により前記構造体内部
に生じる剪断応力を主因として歪による抵抗値変化を生
じるように、前記基体を前記構造体に配置し、 前記第１の歪ゲージから得られる出力信号値と前記第２
の歪ゲージからの出力信号値とに基づいて、主剪断応力
値と前記基体の稜線と平行な軸芯回りに作用するモーメ
ントとを演算する演算部を設けたことを特徴とする、応
力測定装置。 - 【請求項１４】 前記構造体は、車輌のサスペンション
であり、 前記基体は、前記サスペンションに形成された孔に埋設
固定されており、 前記第１および第２の歪ゲージは、前記サスペンション
内部のニュートラルスポットに一致あるいは内包される
位置に配設されている、請求項１０ないし１３のいずれ
かに記載の応力測定装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000212479A JP2002022579A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 応力検知センサおよび応力測定装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2000212479A JP2002022579A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 応力検知センサおよび応力測定装置 |
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|---|---|
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