JP3001152B2 - 荷重測定用センシング素子及び荷重測定用ピンセンサ - Google Patents

荷重測定用センシング素子及び荷重測定用ピンセンサ

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JP3001152B2
JP3001152B2 JP7050767A JP5076795A JP3001152B2 JP 3001152 B2 JP3001152 B2 JP 3001152B2 JP 7050767 A JP7050767 A JP 7050767A JP 5076795 A JP5076795 A JP 5076795A JP 3001152 B2 JP3001152 B2 JP 3001152B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両積載重量を測定す
るのに用いられる荷重測定用センシング素子及び荷重測
定用ピンセンサに関し、特に、出力の直線性を改善し
て、測定精度の向上を図った荷重測定用センシング素子
及び荷重測定用ピンセンサに係る。
【0002】
【従来技術】周知のように、大型車両では、交通事故を
防止するために荷台の積載重量を測定する荷重測定装置
(自重計)を取り付けることが義務付けられ、この荷重
測定装置は指定業者によってその精度が定期的に点検さ
れている。従来の荷重測定装置に用いられる荷重測定用
センシング素子及び荷重測定用ピンセンサについて、図
7乃至図9を参照して説明する。
【0003】図7(a)を参照して荷重測定用センシン
グ素子について説明する。同図において、センシング素
子1はパーマロイ等の磁性材料からなる長方形の板状部
材1aに4個の孔2が穿設され、板状部材1aの側面か
らは板状部材1aと一体の突出軸1b,1cが形成され
ている。これらの孔2を利用してたすき掛けにコイル3
a,3bが組み付けられ、コイル3a,3bの端部がリ
ード線として引き出されている。
【0004】続いて、図7(b)を参照して荷重測定用
ピンセンサについて説明する。同図において、6は荷重
測定用ピンセンサを示し、円柱状係合軸(以下、ピンと
称する)7には挿入孔7aが形成されている。センシン
グ素子1はその突出軸1bにテーパ状保持部材4を嵌合
させ、且つ、突出軸1cに円柱状保持部材5を嵌合させ
て、センシング素子ユニットSが形成されている。セン
シング素子ユニットSはピン7に形成された挿入孔7a
に挿入されて、荷重測定用ピンセンサ6が形成されてい
る。
【0005】図8は荷重測定用ピンセンサ6が装着され
る車両の要部を示す図である。同図において、車両8の
荷台フレームにブラケット9が取着され、前輪12が設
けられたリーフスプリング10の前端10aがブラケッ
ト9を介して荷台フレームに取着され、その後端10b
がシャックル11及びブラケット9を介して荷台フレー
ムに取着されている。ブラケット9とシャックル11は
荷重測定用センシング素子が埋め込まれたピン、すなわ
ち、荷重測定用ピンセンサ6で係合されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】荷重測定用ピンセンサ
6は、図8に示すように、ブラケット9とシャックル1
1を係合する部分に挿着されている。従って、図9
(a)に示すように、車両の積載重量によって、矢印で
図示したように剪断力P1,P2がピンセンサ6に加わ
る。図9(c)は誇張した図であるが、ピンセンサ6に
剪断力P1,P2が加わると、ピンセンサ6に歪みが発
生する。歪量はピンセンサの直径に依存している。ピン
センサ6に剪断力P1,P2が加わると、センシング素
子ユニットSに剪断力A,Bが加わり、センシング素子
ユニットSのA,B間に応力が発生する。図9(b)
は、センシング素子ユニットSのA,B間をバネで示し
た図である。、センシング素子ユニットSのA,B間の
バネ定数bは一定である。従って、センシング素子ユニ
ットSに繰り返し多大な応力が加わると、センシング素
子1が破壊するおそれがある。
【0007】また、荷重測定用ピンセンサの出力特性に
ついて、図6(a)で説明すると、同図6(a)は横軸
が歪量(ε)を示し、縦軸が出力電圧(V)を示してい
る。同図から明らかなように、荷重測定用センシング素
子の出力特性は、領域R1と領域R2とでは歪量(ε)
の変化に対する出力電圧(V)の変化率が異なってい
る。従って、領域R1,R2の範囲で荷重測定を行う
と、測定精度が劣ることになる。例えば、車両積載荷重
を計測するための荷重測定用ピンセンサでは、車両積載
荷重の測定精度が劣ることになる。
【0008】本発明は、上述のような課題に鑑みなされ
たものであり、車両積載重量に対する出力の直線性の向
上を図った荷重測定用センシング素子及び荷重測定用ピ
ンセンサを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされ、本発明は、磁性材料からなる板状部材に四個
の孔を穿設して、前記四個の孔にコイルをたすき掛けに
組み付けた荷重測定用センシング素子であって、前記板
状部材の四隅に湾曲切欠部を形成し、前記長方形板状部
材の側面に長手方向に突出する突出軸を設けたことを特
徴とするものである。
【0010】また、本発明は、磁性材料からなる板状部
材に四個の孔を穿設して、前記四個の孔にコイルをたす
き掛けに組み付けた荷重測定用センシング素子であっ
て、前記板状部材の長手方向側面に、一対の湾曲切欠部
を二箇所設けることにより、前記湾曲切欠部間の板状部
材をセンシング部としたことを特徴とするものである。
【0011】また、本発明は、車両積載重量を計測する
荷重測定用ピンセンサであって、磁性材料からなる板状
部材を湾曲切欠部を設け、前記湾曲切欠部の板状部材に
四個の孔を穿設し、該孔にコイルをたすき掛けに組み付
けてセンシング部としたセンシング素子と、前記センシ
ング素子の前方にテーパ状保持体を設け、後方に円柱状
保持体を設けてなるセンシング素子ユニットと、先端部
がテーパ状である挿入孔を設けてなる円柱状係合軸とか
らなり、前記挿入孔に、前記テーパ状保持体側から前記
センシング素子ユニットを挿着してなることを特徴とす
るものである。
【0012】また、本発明は、車両積載重量を計測する
荷重測定用ピンセンサであって、磁性材料からなる板状
部材の四隅に湾曲切欠部を設け、且つ、前記板状部材に
コイルをたすき掛けに組み付ける四個の孔を穿設し、前
記板状部材の側面から長手方向に突出する第1と第2突
出軸を設けてなるセンシング素子と、前記センシング素
子の前記第1突出軸をテーパ状保持体に設けた貫通孔に
挿通し、且つ、前記第2突出軸を円柱状保持体に設けた
貫通孔に挿通してなるセンシング素子ユニットと、先端
部がテーパ状である挿入孔を設けた円柱状係合軸とから
なり、前記挿入孔に、前記テーパ状保持体側から前記セ
ンシング素子ユニットを挿着してなることを特徴とする
ものである。
【0013】
【作用】本発明の荷重測定用センシング素子は、湾曲切
欠部間の板状部材によってコイルがたすき掛けに組み付
けられてセンシング部を構成し、湾曲切欠部が設けられ
た板状部材の幅が狭くなっており、その部分のバネ定数
aはコイルがたすき掛けに組み付けられる板状部分(セ
ンシング部)のバネ定数bより小さいので、板状部材の
幅が狭まい部分に応力が集中する。従って、このセンシ
ング部に生じる応力が緩和されるので、荷重測定用セン
シング素子の出力の直線性が改善される。また、本発明
の荷重測定用ピンセンサは、上記荷重測定用センシング
素子が、円柱状係合軸の挿入孔に装着されたもので、出
力の直線性が改善され、荷重測定装置に用いられると、
車両積載荷重の測定精度が良好なものとなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1乃至図
6に基づいて説明する。図1は、本発明に係る荷重測定
用センシング素子の一実施例を示す斜視図である。同図
において、荷重測定用センシング素子20はパーマロイ
等の磁性材料で形成され、21はその四隅に湾曲切欠部
21aが形成された板状部材である。センシング部であ
る板状部材21には四個の孔22が穿設され、その側面
に嵌合鍔25a,25bが形成され、板状部材21の長
手方向に円柱状の突出軸26a,26bが突出してい
る。なお、突出部26a,26bは、四角柱状であって
もよい。板状部材21に形成された四個の孔22には、
たすき掛けにコイル23,24が組み付けられ、それら
の端部が外部接続用のリード線23a,24aとして引
き出されている。
【0015】図2は、本発明に係る荷重測定用ピンセン
サの一実施例を示す斜視図である。同図において、荷重
測定用ピンセンサ27は、図8に示した車両の台車フレ
ームに接続されたブラケット9と、リーフスプリング1
0が回動自在に接続されているシャックル11とを係合
する部分に用いられている。荷重測定用ピンセンサ27
は、円柱状係合軸(以下、ピンと称する)28に挿入孔
28aが設けられ、センシング素子ユニット29が挿入
孔28aに挿着され、盲蓋19で封じられている。挿入
孔28aの先端部はテーパが設けられている。
【0016】次に、図3を参照して、センシング素子ユ
ニット29について説明する。同図において、センシン
グ素子ユニット29は荷重測定用センシング素子20と
テーパ状保持体30と円柱状保持体31から構成されて
いる。テーパ状保持体30は貫通孔30aが設けられ、
センシング素子20の突出軸26bが挿通されている。
また、円柱状保持体31には貫通孔31aが設けられ、
荷重測定用センシング素子20の突出軸26aが挿通さ
れている。円柱状保持体31には溝32が設けられ、孔
22にたすき掛けに組み付けられるコイルのリード線を
引き出すための溝として利用されている。
【0017】図2に示すように、ピン28に設けられた
挿入孔28aの先端部28b内壁がテーパ状となってお
り、センシング素子ユニット29のテーパ状保持体30
がこのテーパ状先端部28bに嵌合している。このテー
パ状保持体30の貫通孔30aにセンシング素子20の
突出軸26bが挿通され、挿入孔28aに嵌合する円柱
状保持体31は、その貫通孔31aにセンシング素子2
0の突出軸26aが挿通されている。センシング部を形
成する板状部材21は挿入孔28a内壁に接触していな
いように保持されている。
【0018】図4は、本発明に係る荷重測定用センシン
グ素子の他の実施例を示す斜視図である。同図におい
て、板状部材21はパーマロイ等の磁性材料からなり、
板状部材21には、図1の実施例と同様にコイル23,
24が組み付けられた孔22が四個設けられ、板状部材
21は長手方向側面に一対のU字状の湾曲切欠部21a
が二箇所設けられ、センシング部が形成されている。な
お、センシング部の側壁から突出する板状部分は幅を狭
くしてもよい。なお、この荷重測定用センシング素子を
用いて、センシング素子ユニットを形成する場合は、そ
のテーパ状保持体と円柱状保持体にそれぞれ板状部材2
1が貫通する孔が設けられる(図示なし)。
【0019】上記実施例の荷重測定用センシング素子の
作用について、図5(a),(b)を参照して説明す
る。図5(a)に示すように、センシング素子ユニット
29のテーパ保持体30と円柱状保持体31に剪断力
A,Bが加わわるものとすると、このセンシング素子2
0の弾力性は、図5(b)に示すようなバネとして図示
することができる。湾曲切欠部21aで板状部分が狭く
なった部分のバネ定数aと、板状部分21のバネ定数b
は、バネ定数a<バネ定数bの関係にある。従って、剪
断力A,Bがセンシング素子ユニット29に加わると、
湾曲切欠部21aが形成されて幅の狭い板状部材のバネ
定数aによって吸収され、板状部材20に加わる応力を
低減することができる。
【0020】図6(a)〜(c)を参照して説明する
と、先ず、図6(a)に示すように、歪量(ε)が大き
い領域R2では出力電圧(V)が歪量に対する出力電圧
(V)の変化率が小さくなるので、図6(a)の範囲R
1,R2で、車両積載重量を測定すれば、積載重量の測
定精度が劣ることになる。しかし、本実施例の荷重測定
用センシング素子によれば、センシング部の応力が低減
できる。しかも、歪量(ε)と応力(Q)の関係は、図
6(b)に示すように、比例関係にある。従って、実施
例の構成によってセンシング部に加わる歪量を小さな値
にできるので、図6(c)に示すように、荷重測定用ピ
ンセンサで、実際に計測に用いられる範囲の出力特性の
直線性を改善することができる。
【0021】実施例の荷重測定用センシング素子を荷重
測定用ピンセンサに用いれば、直線性の良好な範囲で車
両重量を計測することができるので、車両積載重量の荷
重測定精度を高めることができる。なお、上記実施例で
は、荷重測定用センシング素子に、テーパ状保持体と円
柱状保持体が別体となっているが、荷重測定用センシン
グ素子とテーパ状保持体とを一体に構成してもよい。更
に、荷重測定用センシング素子とテーパ状保持体及び円
柱状保持体を一体に構成してもよいことは明らかであ
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の荷重測定
用センシング素子は、湾曲切欠部を形成して幅を狭くし
た板状部材がコイルを組み付けた板状部材に連なってお
り、この幅を狭くした板状部材のバネ定数aがセンシン
グ部の板状部材(センシング部)のバネ定数bより小さ
く設定されており、センシング部に加わわる応力を小さ
くすることができるので、荷重測定用センシング素子の
出力特性の直線性が良好なものとなる利点がある。
【0023】また、本発明の荷重測定用ピンセンサは、
出力特性が直線性を有する荷重測定用センシング素子が
用いており、大型車両の積載重量測定用の荷重計測装置
に用いることにより、信頼性の高い荷重測定装置を提供
することができるとともに、積載荷重の計測精度が向上
できる利点がある。また、本発明の荷重測定用センシン
グ素子は、繰り返し加えられる剪断力による応力によっ
て破壊することがない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る荷重測定用センシング素子の一実
施例を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る荷重測定用ピンセンサの一実施例
を示す斜視図である。
【図3】センシング素子ユニットの斜視図である。
【図4】本発明に係る荷重測定用センシング素子の他の
実施例を示す斜視図である。
【図5】(a),(b)は荷重測定用センシング素子の
作用を説明するための図である。
【図6】(a)は荷重測定用センシング素子の歪量と出
力電圧の関係を示し、(b)は応力と歪量の関係を示
し、(c)は出力電圧と応力の関係を示す図である。
【図7】(a)は従来の荷重測定用センシング素子の正
面図であり、(b)は荷重測定用ピンセンサを示す図で
ある。
【図8】荷重測定用ピンセンサが装着された大型車両の
概略図である。
【図9】(a)〜(c)は従来の荷重測定用ピンセンサ
の作用を説明する図である。
【符号の説明】
19 盲蓋 20 荷重測定用センシング素子 21 板状部材 21a 湾曲切欠部 22 孔 23,24 コイル 23a,24a リード線 25a,25b 嵌合鍔 26a,26b 突出軸 27 荷重測定用ピンセンサ 28 円柱状係止軸(ピン) 29 センシング素子ユニット 30 テーパ状保持部 31 円柱状保持部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01G 19/08 - 19/12 G01G 3/15 G01L 1/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性材料からなる板状部材に四個の孔を
    穿設し、コイルをたすき掛けに組み付けてなる荷重測定
    用センシング素子において、 前記板状部材の四隅に湾曲切欠部を形成し、前記板状部
    材の側面に長手方向に突出する突出軸を設けたことを特
    徴とする荷重測定用センシング素子。
  2. 【請求項2】 磁性材料からなる板状部材に四個の孔を
    穿設し、コイルをたすき掛けに組み付けてなる荷重測定
    用センシング素子において、 前記板状部材の長手方向側面に、一対の湾曲切欠部を二
    箇所設けることより、前記湾曲切欠部間の板状部材をセ
    ンシング部としたことを特徴とする荷重測定用センシン
    グ素子。
  3. 【請求項3】 車両積載重量を計測する荷重測定用ピン
    センサにおいて、 磁性材料からなる板状部材に湾曲切欠部を設け、前記湾
    曲切欠部の板状部材に四個の孔を穿設し、該孔にコイル
    をたすき掛けに組み付けてなるセンシング素子と、 前記センシング素子の前方にテーパ状保持体を設け、後
    方に円柱状保持体を設けてなるセンシング素子ユニット
    と、 先端部がテーパ状である挿入孔を設けた円柱状係合軸と
    からなり、 前記挿入孔に、前記テーパ状保持体側から前記センシン
    グ素子ユニットを挿着してなることを特徴とする荷重測
    定用ピンセンサ。
  4. 【請求項4】 車両積載重量を計測する荷重測定用ピン
    センサにおいて、 磁性材料からなる板状部材の四隅に湾曲切欠部を設け、
    且つ、前記板状部材にコイルをたすき掛けに組み付ける
    四個の孔を穿設し、前記板状部材の側面に長手方向に突
    出した第1と第2突出軸を設けてなるセンシング素子
    と、 前記センシング素子の前記第1突出軸をテーパ状保持体
    に設けられた貫通孔に挿通し、且つ、前記第2突出軸を
    円柱状保持体の貫通孔に挿通してなるセンシング素子ユ
    ニットと、 先端部がテーパ状である挿入孔を設けた円柱状係合軸と
    からなり、 前記センシング素子ユニットを前記テーパ状保持体側か
    ら前記挿入孔に挿着してなることを特徴とする荷重測定
    用ピンセンサ。
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