JP2533919Y2

JP2533919Y2 - 荷重センサ

Info

Publication number: JP2533919Y2
Application number: JP824191U
Authority: JP
Inventors: 三千也中村; 公久笠島
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2006-02-22
Also published as: JPH0517523U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、車体側連結ロッドの外
周面または中空部内周面に装着される円筒状の荷重セン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような荷重センサとしては、
例えば、特開昭６４−６０４１１号公報に記載されてい
るようなものが知られている。

【０００３】この従来の荷重センサは、ピストンロッド
の先端に形成された小径部外周面に装着可能な内径を有
する円筒状に形成されたもので、この荷重センサをアッ
パマウントインシュレータと直列に重ね、この両者をピ
ストンロッドに対しナットで同時に締結固定したもの
で、荷重センサが検出するひずみ量の変化によってピス
トンロッドに作用する軸方向入力荷重を検出するように
したものであった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の荷重センサにあっては、以下に述べるような
問題があった。

【０００５】即ち、この種の円筒状荷重センサは、安定
した出力特性が得られるように、ピストンロッドの上端
部に環状の係止段部を形成して設けられた小径部の外周
面に対し、その内周面を密に当接させると共に、係止段
部の平面度及び小径部外周面との直角度を確保する必要
があるが、小径部と係止段部との接合点となるコーナー
部には同部分の強度を高める必要からアールが形成され
ているため、このアール部に荷重センサの下端内周側コ
ーナー部が当接することで、実質的に係止段部の平面度
及び小径部外周面との直角度が崩れ、ナットによる締結
時に荷重センサに曲げ応力が作用し、これにより、荷重
センサの出力特性にバラツキを生じて軸方向入力荷重の
検出精度を悪化させる。

【０００６】また、従来の荷重センサは、精密仕上げ加
工を必要とする荷重センサと小径部との当接部の範囲が
広いので、加工コストが高くつく。

【０００７】本考案は、上述のような従来の問題に着目
してなされたもので、アールの存在に基づく軸方向入力
荷重の検出精度の悪化を防止すると共に、加工コストの
低減を図ることができる荷重センサを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するために、本考案の荷重センサでは、緩衝器の車体側
連結ロッドに対し、該車体側連結ロッドに上下対向状に
形成された上下両係止段部間に挟持状態で並列に装着さ
れる円筒状のセンサボディと、該センサボディの中間部
に形成された他の部分より肉薄のひずみ発生部と、該ひ
ずみ発生部に貼付された弾性変形量を検出可能なセンサ
とを備え、前記センサボディにおいて、車体側連結ロッ
ドと一体に形成される係止段部に当接する端面の車体側
連結ロッド側コーナー部に面取り部を形成した手段とし
た。

【０００９】

【作用】本考案の荷重センサでは、上述のように、上下
両係止段部間に挟持状態で装着されることにより、セン
サボディには初期荷重が付与されており、従って、セン
サにあっては、この初期荷重を基準値とし、検出荷重が
基準値である場合には、荷重が入力されていない状態を
示す。

【００１０】まず、車体側連結ロッドに対し上向きの入
力荷重（圧縮荷重）が加わった場合、センサボディが並
列に設けられる車体側連結ロッド部分に圧縮ひずみが生
じることで上下両係止段部相互間がその間隔を狭める方
向に相対変位して、両者間に介装されたセンサボディに
加わる荷重が増加するので、この増加分に応じてセンサ
の圧縮ひずみが基準値より上回ることになり、この基準
値との差に基づき、上向きの荷重入力を定量的に検出す
る。

【００１１】次に、車体側連結ロッドに対し下向きの入
力荷重（引っ張り荷重）が加わった場合、車体側連結ロ
ッドに引っ張りひずみが生じることで上下両係止段部相
互間がその間隔を広げる方向に相対変位して、両者間に
介装されたセンサボディに加わる圧縮荷重が減少するの
で、この減少分に応じてセンサの圧縮ひずみが基準値よ
り下回ることになり、この基準値との差に基づき、下向
きの荷重入力を定量的に検出する。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面により詳述す
る。

【００１３】まず、実施例の構成を説明する。

【００１４】図１は、本考案実施例の荷重センサを装着
した緩衝器の主要部を示す断面図である。この緩衝器
は、ストラットタイプのもので、図において１は車体側
連結ロッドとしてのピストンロッドである。尚、この緩
衝器は、減衰力可変型のもので、前記ピストンロッド１
の上端には、図示を省略したコントロールロッドを介し
て減衰力変更機構を作動させるためのモータアクチュエ
ータ２が取り付けられている。そして、このモータアク
チュエータ２の駆動は、図外のコントローラから出力さ
れる制御信号により制御される。

【００１５】前記ピストンロッド１は、アッパマウント
インシュレータ３を介して車体Ｂに取り付けられてい
る。即ち、前記アッパマウントインシュレータ３は、弾
性体から成るインシュレータ本体３ａが溶着された外側
ブラケット３ｂと内側ブラケット３ｃを備えている。そ
して、外側ブラケット３ｂが車体Ｂに対し、ボルト・ナ
ット４により取り付けられている。

【００１６】前記ピストンロッド１は、その上部に大径
本体部１ａとの間に第１環状段部１ｂを形成して中間中
径部１ｃが形成され、該中間中径部１ｃの上部には第２
環状段部１ｄを形成して先端小径部１ｅが形成されてい
て、該先端小径部１ｅの上端にはねじ部１ｆが形成され
ている。

【００１７】そして、前記ピストンロッド１の先端小径
部１ｅに、カラー６，アッパスプリングシート７，内側
ブラケット３ｃ，カラー８を順に装着し、最後にねじ部
１ｆにナット９を螺合させることにより、このナット９
と第２環状段部１ｄとの間に前記各部材を挟持した状態
で締結されている。

【００１８】また、前記中間中径部１ｃの外周には、前
記カラー（上側係止段部）６と第１環状段部（下側係止
段部）１ｂとの間に挟持された状態で荷重センサ５が装
着されていて、この荷重センサ５は、センサボディ５０
と一対のひずみゲージ（センサ）５１ａ，５１ｂとで形
成されている（図２参照）。

【００１９】次に、図２にその詳細を示すように、前記
センサボディ５０は起歪材により円筒状に形成され、そ
の内外周両面に形成された環状溝５０ａ，５０ｂにより
その中央部分に肉薄状のひずみ発生部５０ｃが形成さ
れ、従来よりも格段に小さな剛性・強度に形成されてい
る。

【００２０】そして、前記センサボディ５０の上下両端
面の内外両コーナー部分には面取り部５０ｄがそれぞれ
形成されていて、この各面取り部５０ｄにより、センサ
ボディ５０の上下両端部の肉厚ｈ₁ が前記ひずみ発生部
５０ｃの肉厚ｈ₂ と同一に形成されている。

【００２１】以上のように、センサボディ５０の内周側
に形成された環状溝５０ａ及び上下両面取り部５０ｄ，
５０ｄによって、中間中径部１ｃの外周面に対するセン
サボディ５０の当接部Ｔの範囲が限られたものとなって
いる。

【００２２】また前記センサボディ５０は、その上端が
第２環状段部１ｄの上端面よりは僅かに突出するように
その軸方向寸法が設定されることにより、ナット９の締
結力でその突出分だけ荷重センサ５に初期荷重が付与さ
れている。

【００２３】また、前記両ひずみゲージ５１ａ，５１ｂ
はそれ自体のひずみにより抵抗が変化する周知構造のも
ので、前記ひずみ発生部５０ａの外周部でセンサボディ
５０の径方向（横力の作用方向）に対向する位置にそれ
ぞれ貼付されている。

【００２４】図１に戻り、前記荷重センサ５のハーネス
５２は、荷重センサ５とカラー６のスカート部６ａとの
中空部内，カラー６の底部に形成された半径方向溝６
ｂ，先端小径部１ｅに形成された軸方向溝１ｊ及びカラ
ー８の底部に形成された半径方向溝８ａを経由して車体
の上部まで引き出され、図外のコントローラに接続され
る。そして、このコントローラでは、荷重センサ５の検
出値に基づいて所定の演算や判定を行いその制御結果に
基づいてモータアクチュエータ２に制御信号を出力して
減衰力の制御がなされる。

【００２５】次に、図３は軸方向入力荷重検出回路を示
している。この軸方向入力荷重検出回路は、センサボデ
ィ５０の横力が作用する径方向に対向して配置された一
対のひずみゲージ５１ａ，５１ｂと３つの基準抵抗Ｒ
₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ とでホイートストンブリッジ回路を組む
ことにより、横力による軸直角方向の入力荷重をキャン
セルして軸方向の入力荷重のみを検出するように構成さ
れている。

【００２６】即ち、この軸方向入力荷重検出回路では、
直列に接続された両ひずみゲージ５１ａ，５１ｂを１つ
のブロックとしてブリッジが組まれていることから、両
ひずみゲージ５１ａ，５１ｂの直列加算抵抗値のみが検
出され、このため、両抵抗値の差異で検出される軸直角
方向の入力荷重の有無に関係なく、両ひずみゲージ５１
ａ，５１ｂのひずみが同方向となる軸方向の入力荷重の
みを検出することができる。尚、図３においてＥはＣ−
Ｄ間に負荷された入力電圧、ｅはＡ−Ｂ間からの出力電
圧である。

【００２７】次に、実施例の作用を説明する。

【００２８】本実施例の荷重センサでは、上述のよう
に、荷重センサ５にはナット９による締結時に初期荷重
が付与されており、従って、荷重センサ５にあっては、
この初期荷重を基準値とし、検出荷重が基準値である場
合には、荷重が入力されていない状態を示す。

【００２９】（イ）圧縮荷重入力時ピストンロッド１に対し上向きの入力荷重（圧縮荷重）
が加わった場合、ピストンロッド１における中間中径部
１ｃに圧縮ひずみが生じることでカラー６と第１環状段
部１ｂとの間がその間隔を狭める方向に相対変位して、
両者間に介装された荷重センサ５に加わる荷重が増加す
るので、この増加分に応じて荷重センサ５の圧縮ひずみ
が基準値より上回ることになり、この基準値との差に基
づき、上向きの荷重入力を定量的に検出する。

【００３０】（ロ）引っ張り荷重入力時ピストンロッド１に対し下向きの入力荷重（引っ張り荷
重）が加わった場合、ピストンロッド１における中間中
径部１ｃに引っ張りひずみが生じることでカラー６と第
１環状段部１ｂとの間がその間隔を広げる方向に相対変
位して、両者間に介装された荷重センサ５に加わる圧縮
荷重が減少するので、この減少分に応じて荷重センサ５
の圧縮ひずみが基準値より下回ることになり、この基準
値との差に基づき、下向きの荷重入力を定量的に検出す
る。

【００３１】（ハ）横力入力時ピストンロッド１に横力が作用した場合は、荷重センサ
５が挟持状態で介装されるカラー６の下面と第１環状段
部１ｂとの平行状態の崩れから、一方のひずみゲージ５
１ａ側には横力のモーメントと同等の圧縮力が加算さ
れ、他方のひずみゲージ５１ｂ側には横力のモーメント
と同等の引っ張り力が加算されるため、両ひずみゲージ
５１ａ，５１ｂの直列加算抵抗値に変動はなく、従っ
て、両ひずみゲージ５１ａ，５１ｂを直列に配したホイ
−トストンブリッジ回路により横力による入力荷重分が
完全にキャンセルされ、これにより軸方向入力荷重のみ
が検出されることになる。

【００３２】以上説明したように、この実施例の荷重セ
ンサにあっては、緩衝器におけるピストンロッド１の中
間中径部１ｃと第１環状段部１ｂとの接合点となるコー
ナー部にアール部が存在していても、センサボディ５０
の下端面内側コーナー部分に形成された面取り部５０ｄ
によって、センサボディ５０の下端面を係止する第１環
状段部（下側係止段部）１ｂの平面度及び中間中径部１
ｃの外周面との直角度を実質的に確保するできるので、
アール部の存在に基づく軸方向入力荷重の検出精度の悪
化を防止することができるという特徴を有している。

【００３３】また、実施例の荷重センサでは、その内周
側に形成された環状溝５０ａ及び上下両面取り部５０
ｄ，５０ｄにより、精密仕上げ加工を必要とする中間中
径部１ｃの外周面に対するセンサボディ５０内周側の当
接部Ｔの範囲が少なくてすむため、両当接面の加工コス
トを低減することができるという特徴を有している。

【００３４】尚、実施例の緩衝器では、横力の入力時で
あっても、横力による入力荷重分を完全にキャンセルし
て軸方向入力荷重のみを検出することができる。

【００３５】また、実施例の緩衝器では、荷重センサ５
のセット荷重を、ナット９によるアッパマウントインシ
ュレータ３の締結荷重とは無関係に任意に設定可能であ
って、荷重センサ５のセット荷重を最小限度に抑えるこ
とができることから、荷重センサ５の最大ひずみ量が低
く抑えられ、これにより、荷重検出精度を向上させるこ
とができると共に、以上のように必要以上の大きなセッ
ト荷重が加わることがないことから、荷重センサ５自体
の剛性・強度を低くでき、これにより、入力荷重に対す
る荷重センサ５のひずみ倍率が大きくなって荷重検出精
度をさらに向上させることができる。

【００３６】以上、本考案の実施例を図面により詳述し
てきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもので
はなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲における設計変
更等があっても本考案に含まれる。

【００３７】例えば、実施例では、荷重センサをピスト
ンロッドの外周側に設ける場合を示したが、ピストンロ
ッドの中空部側に設ける場合にも適用することができ
る。

【００３８】また、実施例では、センサとしてひずみゲ
ージを用いたものを示したが、その他の構造のセンサを
用いることができる。

【００３９】また、面取り部の形状も任意であり、実施
例に示すような溝状に窪ませる場合の他、面取り部を平
面状や外向きのアールに形成することもできる。

【００４０】また、実施例では、センサボディの内外周
両面に環状溝を形成することで肉薄部を形成させたが、
いずれか一方の環状溝で形成させることもできる。

【００４１】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の荷重セン
サにあっては、センサボディにおいて、車体側連結ロッ
ドと一体に形成される係止段部に当接する端面の車体側
連結ロッド側コーナー部に面取り部を形成した手段とし
たため、緩衝器における車体側連結ロッドと該車体側連
結ロッドと一体に形成される係止段部との接合点となる
コーナー部にアール部が存在する場合であっても、セン
サボディの下端面を係止する係止段部の平面度及び車体
側連結ロッド周面との直角度を実質的に確保することが
できるようになり、これにより、アール部の存在に基づ
く軸方向入力荷重の検出精度の悪化を防止できるという
効果が得られる。

【００４２】また、前記面取り部の形成により、精密仕
上げ加工を必要とするセンサボディと車体側連結ロッド
周面との当接部の範囲が減少し、これにより、加工コス
トを低減することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の荷重センサを示す断面図であ
る。

【図２】実施例の荷重センサを適用した緩衝器の要部断
面図である。

【図３】実施例荷重センサの軸方向入力荷重検出回路で
ある。

【符号の説明】

１ピストンロッド（車体側連結ロッド）１ｂ第１環状段部（下側係止段部）５０センサボディ５０ｃひずみ発生部５０ｄ面取り部５１ａひずみゲージ（センサ）５１ｂひずみゲージ（センサ）

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】緩衝器の車体側連結ロッドに対し、該車
体側連結ロッドに上下対向状に形成された上下両係止段
部間に挟持状態で並列に装着される円筒状のセンサボデ
ィと、該センサボディの中間部に形成された他の部分よ
り肉薄のひずみ発生部と、該ひずみ発生部に貼付された
弾性変形量を検出可能なセンサとを備え、前記センサボディにおいて、車体側連結ロッドと一体に
形成される係止段部に当接する端面の車体側連結ロッド
側コーナー部に面取り部を形成したことを特徴とする荷
重センサ。