JP2009271074A

JP2009271074A - 荷重変換器

Info

Publication number: JP2009271074A
Application number: JP2009111874A
Authority: JP
Inventors: Martin Ammann; アマンマーティン; Frank Furter; フルターフランク
Original assignee: Kistler Holding AG
Current assignee: Kistler Holding AG
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2009-11-19
Also published as: US20090272182A1; US7784336B2; ES2629101T3; EP2116833A1; EP2116833B1

Abstract

【課題】高い動的周波数及び高い固有振動数での高負荷にも適している圧電測定の原理に基づいて、実験室内のタイヤ試験台で及び移動試験車輌でのホイール力及び／又はモーメントを検出する荷重変換器を提供する。
【解決手段】荷重変換器は、ベース・プレート２及びこのベース・プレート３と、これらのプレート間に薄層状に配列された板状水晶センサ５とを含む。ベース・プレート２及びカバープレート３は、細長い形状に設計されて、プレート間に２個以上の上記板状水晶センサ５を含む。水晶センサは、プレート２、３の長手方向に整列して配置されると共に、プレート２、３により予め荷重が掛けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電測定の原理に基づいて、実験室内のタイヤ試験台で及び移動試験車輌でホイール力（ｗｈｅｅｌｆｏｒｃｅ）及び／又はモーメントを検出するセンサに関する。

タイヤ及びリムだけでなく車輪懸架及び緩衝装置を試験し最適化するために、ホイール力が実験室内のタイヤ試験台で及び移動試験車輌で測定されている。通常、この目的のために２種類の試験装置が使用される。まず最初に、試験台又は試験車輌において車輪の固定領域に、いわゆる測定ハブに、次に、車輪の移動領域に、例えば試験車輌のリムに、力センサが取り付けられる。双方の装置には、幾つかのセンサが、用途に対応して車軸の周りに円をなして均一に配列される。それらの例としては、測定ハブ型式９２９５又は測定車輪型式９２９６があり、双方ともキストラー（Ｋｉｓｔｌｅｒ）社から提供されている。

これらの場合、非常に強い力が伝動されるため、大型トラックの車輪に適用するには問題がある。従来の応用では、車輪の法線方向で３０ｋＮまでの、その他の方向で２０ｋＮまでの合力に耐え得る。これらの合力は荷重変換器を介して導かれるので、荷重変換器は対応した方法で設計される必要がある。あまりに弱い荷重変換器は、試験走行時に破壊する可能性があるので、ドライバーを危険に曝すことになる。

以上のような強い力を測定可能にするためには、より大きな水晶盤又は従来通りの大きさの複合的な荷重変換器のいずれかを使用する必要がある。多くの場合、自由に利用できる領域が、リムの半径付近の外側に及び大きなシャフト付近の内側に限られているため、より大きな水晶盤に向いたスペースが十分にない。より多くの水晶盤を使用すると、各水晶盤により支持されなければならない多くの電荷チャンネルが問題となる。他方で、各水晶盤には予め別々に荷重を掛けなければならないので、そのため、車輪の組立及び分解がより複雑になる。

本発明の目的は、高い動的周波数及び高い固有振動数での高負荷にも、特に大型トラックの車輪にも適している圧電測定の原理に基づいて、実験室内のタイヤ試験台で及び移動試験車輌でホイール力及び／又はモーメントを検出する、測定機構又はセンサについて記述することにある。
上記目的は独立請求項の特徴により解決される。

本発明に基礎となる概念は、冒頭に述べたセンサとして荷重変換器を使用することにある。荷重変換器は、ベース・プレート及びこのベース・プレートに面するカバー・プレートと、これらのプレート間に薄層状に配列された２個以上の板状水晶センサとを含む。本発明によれば、ベース・プレート及びカバー・プレートは細長い形状に設計され、水晶センサはプレートの長手方向に整列して配置される。更に、水晶センサにはプレートにより予め荷重が掛けられている。

細長い形状のため、車輪上で利用できる領域内に例えば４，５又は６個の上記荷重変換器を輪状線で配列することができる。他方、荷重変換器は既に前もって荷重が掛けられているので、組立及び分解が非常に簡単である。
更なる有利な実施の形態が従属請求項に記述されている。

２個の水晶センサを備えた本発明の荷重変換器の概略斜視図である。図１の荷重変換器の概略断面図である。本発明の４個の荷重変換器を有する測定する車輪の組立状態に関する概略平面図である。

以下に、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図１は、実験室内のタイヤ試験台で及び移動試験車輌で、ホイール力及び／又はモーメントを検出する本発明の荷重変換器１を示す。荷重変換器は、ベース・プレート２とこのベース・プレートに面するカバー・プレート３とを含む。図２に示すように、２個の板状水晶センサ５がこれらのプレート２，３間に薄層状に配列されている。更に、図１には、予め加えられた所望の荷重下に、隠れて配置される水晶センサ５（図示していない）を備えることのできる、予め荷重を掛けた２つのナット４が図示されている。

予め荷重が掛けられたナット４の周囲に取付穴８が配置されている。これらの穴は、カバー・プレート３の他に、図１に図示されていないが、ベース・プレート２にも配置されている。車輪側だけでなく車輌又は試験台の側にも、それぞれ固定ネジを上記プレートに螺合させることができ、このようにして荷重変換器１を固定することができる。従って、従来の測定要素と対照的に、本発明の実施の形態では既に水晶センサ５に前もって荷重が加えられているので、そのため組立がより簡単である。これにより、車輪構成部材にだけ接続を行えばよい。このように、荷重変換器１の交換もまた非常に簡素化される。

本発明によれば、ベース・プレート２及びカバー・プレート３が、細長い形態に設計されている。特に、荷重変換器１は長さが少なくとも幅の２倍ある。このような配置では、２個の水晶センサ５が荷重変換器１に配列されるが、３個以上であってもよい。いずれの場合でも、上記水晶センサ５はプレートの長手方向に整列して配置されなければならず、配列はまた弓状に連続していてもよいが、荷重変換器１の幅よりも弓の半径を大きくする必要がある。

図１，３に示すように、荷重変換器１は、傾斜した又は丸味を帯びた縁部を有するように設計されてもよく、特に卵形とすることができる。この形態により、合計すると同じ数の円形又は長方形の荷重変換器１よりも大きな力を取り上げ得るリム１１に、大きな水晶センサ５を有する荷重変換器１を設けることができる。

ベース・プレート２とカバー・プレート３間に荷重経路を許容すると共に、水晶センサ５を経由しない分路（ｓｈｕｎｔ）力が、上記プレート２，３間に存在しないことが好ましい。唯一可能性のある分路力は、予荷重ナット４を経由して発生する。

水晶センサ５の測地線及び中立線が、荷重変換器１において全て束になって共通のコネクタ６に結集されている。従って、荷重変換器１の組立時及び交換時に、荷重変換器１に代えて２つの個々の測定要素を用いるような場合、４本の単線ではなく、１つのコネクタ６のみを接続する必要がある。更に、荷重変換器１に前置増幅器７を設置して、測定信号の更なる処理を簡素化してもよい。

図３に示すように、大型トラックの車輪領域内に本発明の上記荷重変換器１を組み込むことができる。荷重変換器は、タイヤ１２が最終的に取り付けられるリム１１領域のシャフト１０周囲に、均一に割り振られる。

多重水晶センサ５が荷重変換器１に配置され、通常３〜８個の多重荷重変換器が車軸周囲に円形に配列されるので、上記荷重変換器は、その完全な配列では、このために使用される荷重変換器１を損傷することなく、少なくとも１方向に３０ｋＮ以上の荷重、特に４０ｋＮ以上の荷重を吸収し、測定することができるような大きさを有する。

特に、試験台又は試験車輌の固定領域又は回転領域において、上記荷重変換器１を使用することができる。

１荷重変換器
２ベース・プレート
３カバー・プレート
４水晶センサ前面の予め荷重が掛けられたナット
５水晶センサ
６コネクタ
７前置増幅器
８取付装置
９車輪
１０シャフト
１１リム
１２タイヤ

Claims

ベース・プレート（２）及び該ベース・プレートに面するカバー・プレート（３）と、これらのプレート間に薄層状に配列された板状水晶センサ（５）とを含み、圧電測定の原理に基づいて、実験室内のタイヤ試験台で及び移動試験車輌でホイール力及び／又はモーメントを検出する荷重変換器において、ベース・プレート（２）及びカバー・プレート（３）が、細長い形状に設計されて、プレート間に２個以上の上記板状水晶センサ（５）を包囲し、該水晶センサは、プレート（２），（３）の長手方向に整列して配置されると共に、プレート（２），（３）により予め荷重が掛けられている、ことを特徴とする荷重変換器。
前記ベース・プレート（２）及びカバー・プレート（３）が、傾斜した又は丸味を帯びた縁部を有するように設計されており、特に卵形を呈する、ことを特徴とする請求項１に記載の荷重変換器。
前記予め掛けられる荷重が予め荷重を加えたボルト（４）により行われる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の荷重変換器。
前記水晶センサ（５）の全ての測地線及び中立線が、共通のコネクタ（６）に案内される、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷重変換器。
前記水晶センサ（５）をバイパスする分路力が、予荷重ボルト（４）を殆ど経由してベース・プレート（２）とカバー・プレート（３）の間を通る、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷重変換器。
前置増幅器（７）が荷重変換器に組み込まれている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の荷重変換器。
荷重変換器が、ベース・プレート（２）及びカバー・プレート（３）に取付手段（８）、特に取付穴がある、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の荷重変換器。
大型トラックの車輪領域で使用される、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の荷重変換器。
前記試験台又は試験車輌の固定領域で使用される、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の荷重変換器。
前記試験台又は試験車輌の回転領域で使用される、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の荷重変換器。