JP2933379B2

JP2933379B2 - 荷重センサ取付構造

Info

Publication number: JP2933379B2
Application number: JP30545790A
Authority: JP
Inventors: 史之山岡
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1999-08-09
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JPH04177135A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ばね上−ばね下間の相対速度を検出するた
め、サスペンションにおけるばね下側とばね上側との荷
重伝達経路の途中に設けられて、ばね上−ばね下間の荷
重を検出する荷重センサの取付構造に関する。

（従来の技術）従来、このような荷重センサの取付構造としては、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。

この従来構造は、車体側のアッパマウントインシュレ
ータにサスペンション部材としてのピストンロッドの上
端部が締結され、このピストンロッドの上端部とアッパ
マウントインシュレータとの間に、荷重センサを締結し
た取付構造となっている。

（発明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取付構造
にあっては、荷重センサのひずみ量が、サスペンション
部材としてのピストンロッドのひずみ量と略同一である
取付構造であるため、ピストンロッドがストラットタイ
プのように大きな曲げ強度・剛性を必要とする場合に
は、ピストンロッドの断面積が大きくなって荷重入力に
対するひずみ量が小さくなり、これにより、荷重センサ
の出力感度が低下して検出精度が悪くなる。

本発明は、上述のような従来の問題に着目してなされ
たもので、サスペンション部材のひずみ量よりも荷重セ
ンサのひずみ量を大きくし、即ち、荷重センサのひずみ
倍率の拡大を可能にすることで、荷重検出精度の向上を
図ることができる荷重センサの取付構造を提供すること
を目的としている。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達成するために、本発明の荷重センサ取
付構造では、荷重センサの一端を、サスペンション部材
に対して軸方向に結合し、荷重センサの他端を、内外一
方側の支点と、荷重センサの他端に当接された内外他方
側の作用点と、サスペンション部材と軸方向に結合され
た中間部の入力点とを有した荷重伝達部材を介してサス
ペンション部材に結合した取付構造とした。

（作用）本発明の荷重センサ取付構造では、ばね下−ばね上間
で荷重の伝達が成されると、この荷重に対応してサスペ
ンション部材に圧縮ひずみ及び引張ひずみが生じ、さら
に、このひずみによりサスペンション部材に並列に締結
固定された荷重センサに荷重伝達部材を介して荷重が入
力され、これにより、該荷重センサも、初期ひずみの状
態から変化してサスペンション部材への入力荷重に応じ
た信号が出力される。

この場合、荷重伝達部材の中間部の入力点にサスペン
ション部材側から荷重が入力されると、荷重伝達部材の
内外他方側の作用点が内外一方側の支点を中心として、
入力点の変位量よりも所定のレバー比で増幅された量だ
け変位するもので、このように、荷重センサのひずみ量
がサスペンション部材のひずみ量よりも拡大されるの
で、高い荷重検出精度が得られる。

また、荷重センサの初期ひずみの状態からの圧縮側及
び引張側の変化を検出することができ、これにより、１
つの荷重センサで、サスペンション部材に対して入力さ
れる圧縮荷重及び引張荷重を定量的に検出できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

まず、実施例の構成を説明する。

第１図は、本発明一実施例のセンサ取付構造を適用し
たサスペンションユニットの主要部を示す断面図であっ
て、図中１は、サスペンション部材としてのピストンロ
ッドを示している。このピストンロッド１は、緩衝器の
一部を構成しているもので、このピストンロッド１の上
端部が図示を省略したアッパマウントインシュレータを
介して車体側に取り付けられている。

即ち、ピストンロッド１の大径本体部1aの上端部に
は、２段の段部1d,1eを形成して中間中径部1b及び先端
小径部1cが形成されている。

そして、この先端小径部1cに対し、図示を省略したア
ッパマウントインシュレータを装着し、ねじ部1gにロッ
ド締結用のナットを締結して、このナットと前記段部1e
との間にアッパマウントインシュレータを挟持した状態
で取付固定されるようになっている。

また、前記中間中径部1bには、荷重センサ９が締結固
定されている。

この荷重センサ９は、センサボディ90とひずみゲージ
91とで形成されている。

前記センサボディ90は、円筒状に形成されると共に、
内周面に形成された環状溝90aによってその中央部分に
肉薄状のひずみ発生部90bが形成され、従来よりも格段
に小さな剛性に形成されている。

また、前記ひずみゲージ91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
90bの外周部でセンサボディ90の径方向に対向して２箇
所に貼付されている。そして、このひずみゲージ91は、
図示を省略したハーネスを介して図外のコントローラに
接続されるようになっている。

次に、前記荷重センサ９の取付構造について説明す
る。

即ち、中間中径部1bのねじ部1fに荷重センサ締結用の
ナット７が螺合され、また、下側の段部1dにその下端を
係止する状態で下側ブッシュ８が装着されると共に、ナ
ット７と下側ブッシュ８との間には荷重伝達部材３を介
して両者間に挟持された状態で荷重センサ９が装着され
ている。

前記荷重伝達部材３は、入力荷重による変位量を増幅
させるために、ナット７と荷重センサ９との間に介装さ
れるもので、上側ブッシュ30と梁部材31とで構成されて
いる。

即ち、この梁部材31は、第２図の要部拡大断面図に示
すように、その下端が下側ブッシュ８の外周上面に形成
された環状段部8aに係合支持された円筒部31aと、該円
筒部31aの上側から内向きに突出形成され、その内周側
端部（変位側端部）31fの下面がセンサボディ90の上端
面に当接した梁部31bとで断面が逆Ｌ字状に形成されて
いる。

そして、円筒部31aと梁部31bとの間には外側の支点ａ
となる肉薄部（支点側端部）31cが形成されていて、こ
の支点ａを中心として梁部31bの内周側端部31fが上下方
向に変位可能な構造となっている。

尚、梁部31bから円筒部31aの上部にかけての半径方向
のスリット31dが周方向等間隔のもとに複数形成されて
いて、このスリット31dにより分離された各梁部31bが周
方向に独立して撓むことができるようになっている。

また、前記梁部31bの上面で、前記支点ａとセンサボ
ディ90への作用点ｂとなる内周側端部31fとの間の中途
部には、梁部31bへの荷重入力点ｃとなる環状突起31eが
形成されている。

また、前記上側ブッシュ30は、ナット７と梁部材31と
の間に介装されるもので、その内周上面がナット７に当
接すると共に、外周下面が環状突起31eの上端面に当接
する肉厚の環状部30aと、該環状部30aの外周部から下向
きに延設され、梁部材31の外周に摺動自在に嵌装される
肉薄の円筒部30bとで構成されている。

次に、実施例の作用を説明する。

（イ）荷重センサ締結固定時本実施例では、荷重センサ９を締結する場合、まず、
荷重センサ９を、センサボディ90の下端を下側ブッシュ
８の内周側上面に係止させた状態でピストンロッド１の
中間中径部1bの外周に装着させる。

次に、下側ブッシュ８の環状段部8aに円筒部31aの下
端を嵌合係止させ、かつ、梁部31bの内周側端部31fの下
面をセンサボディ90の上端に係止させた状態で、梁部材
31を装着し、次いで、円筒部30bを梁部材31の外周に装
着させると共に、梁部材31における環状突起31eの上面
に梁部31bの下面を当接させた状態で上側ブッシュ30を
装着する。

その後、ナット７を中間中径部1bのねじ部1fに螺合さ
せることによって、該ナット７と下側ブッシュ８との間
に上側ブッシュ30及び梁部材31を介して荷重センサ９を
締結させるものである。そして、このようなナット７に
よる締結によって荷重センサ９にセット荷重が付与され
ており、このセット荷重により、センサボディ90及びひ
ずみゲージ91に初期ひずみが発生した状態となってい
る。

本実施例ではこのように荷重センサ９が締結固定され
たピストンロッド１をロッド締結用のナットにより図外
のアッパマウントインシュレータに締結する。

このように本実施例では、荷重センサ９は、ピストン
ロッド１の車体側への締結固定とは別個に、ピストンロ
ッド１に対して並列にピストンロッド１に締結固定され
ている。

（ロ）荷重検出時本実施例では、荷重センサ９のひずみゲージ91の初期
ひずみ量が、従来のアッパマウントインシュレータに対
するピストンロッド１の締結荷重による荷重センサの初
期ひずみ量に比べ小さな値であって、伸側行程の最大減
衰力発生時における引張ひずみと打ち消し合う値に設定
されている。また、荷重センサ９のセンサボディ90の剛
性・強度が従来に比べ格段に小さく設定されているか
ら、本実施例センサ９のひずみ率は従来のひずみ率より
も大きくなっている。

（ハ）圧縮荷重入力時ピストンロッド１に対し圧縮荷重が加わった場合、ピ
ストンロッド１にはナット７と下側ブッシュ８との間隔
を狭めるような圧縮ひずみが生じ、これに伴ない両者間
に介装された荷重センサ９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９の圧縮ひずみが基
準値（初期ひずみ）よりも上回ることになり、この基準
値（初期ひずみ）との差に基づき、圧縮方向の荷重入力
を定量的に検出する。

即ち、ナット７と下側ブッシュ８の間隔が狭まると、
ナット７側からの下向き荷重は、上側ブッシュ30からの
梁部材31に伝達され、この梁部材31と下側ブッシュ８と
の間で荷重センサ９が挟持されて圧縮荷重が入力され
る。そして、上側ブッシュ30から入力された下向き荷重
入力は、その環状部30aから梁部31bの環状突起31eに伝
達されるため、該梁部31bは、その肉薄部31cにおける外
周側支点ａを中心として内周側端部31fが下方に変位
し、この変位量に応じた荷重が荷重センサ９に入力され
る。

即ち、第２図に示すように、外周側支点ａから梁部へ
の入力点ｃまでの間を_１、梁部への入力点ｃから荷重
センサ９への作用点ｂまでの間を_２とすると、過重セ
ンサ９のひずみ量L₁とピストンロッド１のひずみ量L₂と
の関係は、となる。尚、本明細書では、この比率を以後、ひずみ倍
率と称する。

従って、高感度の荷重検出が可能となる。

（ニ）引張荷重入力時ピストンロッド１に引張荷重が加わった場合、以上と
は逆に、ナット７と下側ブッシュ８との間隔を広げるよ
うな引張ひずみが生じ、これに伴ない荷重センサ９に加
わる荷重が減少するので、この減少分に応じて荷重セン
サ９の圧縮ひずみが基準値（初期ひずみ）よりも下回る
ことになり、この基準値との差に基づき、引張方向の荷
重入力を定量的に検出する。

尚、この場合も、過重センサ９では、上記のひずみ倍
率が得られ、高感度の荷重検出が可能となる。

このように、実施例の取付構造にあっては、ストラッ
トタイプのように大きな曲げ強度・剛性を必要とするこ
とで、ピストンロッド１の断面積が大きくなるような場
合であっても、ピストンロッド１のひずみ量に対して荷
重センサのひずみ量の方が大きくなる所定のひずみ倍率
を得ることができ、これにより、高感度の荷重検出が可
能となって検出精度の向上が図れるという特徴を有して
いる。

また、１つの荷重センサ９により、ピストンロッド１
に対して入力される圧縮・引張両方向の荷重を定量的に
検出できるという特徴を有している。

また、実施例の取り付け構造では、荷重センサ９のセ
ット荷重を任意に設定可能であり低く抑えることができ
ることから、荷重センサ９の最大ひずみ量を低く抑える
ことができ、これにより、大荷重入力時における破損を
防止して荷重検出精度を向上させることができるという
特徴を有している。

さらに、以上のように必要以上の大きな荷重が加わる
ことがないので、荷重センサ９自体の剛性・強度を低く
でき、これにより、入力荷重に対するひずみ量が大きく
なって検出精度をさらに向上させることができるという
特徴を有している。

また、荷重の検出にひずみゲージ91を用いていること
から、圧電素子に比べて低周波動作領域における荷重入
力に対しても荷重を検出できるという特徴を有してい
る。

以上、本発明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
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。

例えば、実施例では、支点が外側で作用点が内側とな
るように構成した場合を示したが、内外を逆にすること
もできる。

また、実施例では、荷重センサとしてセンサボディと
ひずみゲージとの組み合わせたものを示したが、これに
限らず、円筒状の圧電素子を用いてもよい。

また、実施例では、荷重センサを締結固定するサスペ
ンション部材としてピストンロッドを示したが、このサ
スペンション部材としてはシリンダ側を車体側に連結す
る倒立型の緩衝器にあってはシリンダに締結固定しても
よいし、また、サスペンション部材として緩衝器に限定
されることもなく、車高を変更させる手段等のような他
の部材を用いてもよい。

また、荷重センサのセット荷重の値は任意に設定して
よいもので、伸側最大減衰力発生時には引張ひずみが生
じるようにしてもよい。この場合、荷重センサの最大ひ
ずみ量は、さらに低下する。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の荷重センサ取付構造に
あっては、荷重センサの一端を、サスペンション部材に
対して軸方向に結合し、一方、荷重センサの他端を、内
外一方側の支点と、荷重センサの他端に当接された内外
他方側の作用点と、サスペンション部材と軸方向に結合
された中間部の入力点とを有した荷重伝達部材を介して
サスペンション部材に結合した手段としたため、サスペ
ンション部材のひずみ量に対する荷重センサのひずみ量
を所定の倍率で高めることができ、これにより、高感度
の荷重検出を可能にして荷重検出精度を向上させること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例構造を適用したサスペンションユ
ニットの要部を示す断面図、第２図は要部の拡大断面図
である。１……ピストンロッド（サスペンション部材）３……荷重伝達部材７……ナット９……荷重センサ 31c……肉薄部 31e……環状突起 31f……内周側端部ａ……支点ｂ……作用点ｃ……入力点

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ばね下側とばね上側との間の荷重伝達経路
の途中に設けられて入力荷重に対応して軸方向にひずみ
が生じるサスペンション部材に対し、このサスペンショ
ン部材の軸方向のひずみにより入力荷重を検出可能に荷
重センサを取り付ける取付構造であって、前記荷重センサの一端を、サスペンション部材に対して
軸方向に結合し、前記荷重センサの他端を、内外一方側の支点と、荷重セ
ンサの他端に当接された内外他方側の作用点と、サスペ
ンション部材と軸方向に結合された中間部の入力点とを
有した荷重伝達部材を介してサスペンション部材に結合
したことを特徴とする荷重センサ取付構造。