JP3730478B2 - 車両荷重測定用センサユニット及びその取付構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラック等の車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に取り付けられる車両荷重測定用センサユニットと、この車両荷重測定用センサユニットを用いて車両荷重測定装置を構成する際に適用可能な車両荷重測定用センサユニットの取付構造とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主としてトラック等の大型車両を対象とし、例えば過積載による横転等の交通事故や、車両、路面の劣化の促進を防ぐ目的で行われる車両の荷重測定は、大がかりな施設と設置スペースを要する台秤に代わって、近年、車両の荷重がかかる被荷重部材に磁歪式荷重センサ等を取り付けて、その出力を基に車両の荷重を直に測定する荷重測定装置によって行われつつある。
【０００３】
このような荷重測定装置に用いられる磁歪式荷重用センサを取り付ける対象となる被荷重部材は、当初は、荷台フレームを支えるリーフスプリングからの荷重がかかる車軸部分に取り付けられるスプリング受けや、ブラケットを介してリーフスプリングを荷台フレームに連結する際に用いられるシャックルピンに限られていた。
【０００４】
しかしその後、スプリング受けやシャックルピンでは取付作業が非常に煩雑であるという問題を打開する対策として、取付対象の汎用性に対する要求が高まったことから、本出願人はこれに応えるべく、伸縮部を介して互いに接近離間可能に連結された２つのベース部に、これら２つのベース部の接近離間により出力が変化する圧縮歪検出用センサの両端部を各々固着した車両荷重測定用センサユニットを、特開２０００−１９００３号公報にて公開されているように過去に提案した。
【０００５】
そして、上述した本出願人の過去の提案による車両荷重測定用センサユニットでは、各ベース部の端部から段差を持たせて各々膨出形成した固定片を、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材の異なる箇所に溶接にて固定し、被荷重部材から離間した箇所に位置させた圧縮歪検出用センサを、車両の荷重がかかることで伸縮した被荷重部材から各ベース部を介して圧縮歪検出用センサの両端部に伝わる圧縮力で伸縮させるようにしている。
【０００６】
ところで、固定片を溶接する際には被荷重部材側に高熱が生じて被荷重部材が膨張するので、各固定片は膨張した被荷重部材の両固定片の間隔だけ離間した箇所に各々溶着されるが、この膨張は溶接作業後の被荷重部材の冷却により収まることから、冷却による収縮で被荷重部材に発生する応力が各ベース部を介して圧縮歪検出用センサの両端部にかかると、圧縮歪検出用センサに圧縮力が作用して、実際にはかかっていない車両の荷重が圧縮歪検出用センサにより検出されてしまうことになってしまう。
【０００７】
そこで、上述した本出願人の過去の提案による車両荷重測定用センサユニットでは、固定片の溶着される部分とベース部との間に形成した貫通孔により、溶接前後の被荷重部材の膨張収縮を吸収して、この被荷重部材の膨張収縮が車両の荷重として誤って圧縮歪検出用センサにより検出されてしまうのを防ぐ工夫を凝らしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願人の過去の提案による車両荷重測定用センサユニットでの上述した工夫は、反面、被荷重部材の伸縮を圧縮歪検出用センサにより検出して車両にかかる荷重を測定するという通常の動作にとっては、貫通孔により被荷重部材の伸縮が吸収される分だけ感度を下げてしまうという不都合を有していた。
【０００９】
実際のところ、一般的に望まれる荷重測定の精度を確保するためには、上述した貫通孔の存在による感度の低下は全く影響を与えないため、貫通孔が存在することをことさら問題視する必要もないのだが、車両上で直に荷重を測定する方式が今後さらに普及し、それに伴って求められる検出精度が高くなった暁には、貫通孔の存在に注目してこれをなくすことを要求される場合も多分に考えられる。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に、溶着によって取り付けて車両の荷重を測定するに当たり、溶着前後の被荷重部材の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止することができる車両荷重測定用センサユニットと、この車両荷重測定用センサユニットを用いて車両荷重測定装置を構成する際に適用可能な車両荷重測定用センサユニットの取付構造とを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１に記載した本発明は、車両荷重測定用センサユニットに関するものである。
【００１２】
そして、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットは、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材の異なる取付箇所に溶着によって両端部分が各々位置決めされたベースアッシーの、前記両端部分の接近離間方向に間隔をおいたベースアッシー箇所に、両端部の接近離間方向に伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子の各端部を各々固着し、前記ベースアッシーの両端部分から各々膨出形成された固定片を前記被荷重部材の対応する前記各取付箇所に対して溶着することで、前記ベースアッシー及び前記圧縮歪検出用センサ素子を前記被荷重部材から離間して位置させた車両荷重測定用センサユニットにおいて、前記ベースアッシーが、長尺扁平板状の支持部と、この支持部の長手方向両端に各々連接された２つのベース部と、各ベース部の先端部から各々一体に膨出形成された前記固定片とを有しており、前記各固定片が、ベース部側から段差部及び溶着部の順に連なる２つの部分により構成されており、前記ベースアッシーの支持部が、前記被荷重部材の前記各取付箇所に溶着される前記溶着部どうしの接近により、前記被荷重部材に対して接近離間方向に撓む可撓性を有するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
かつ、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットは、次の構成を有するものとした。
【００１４】
即ち、前記圧縮歪検出用センサ素子が、該圧縮歪検出用センサ素子の圧縮歪検出方向への伸縮により変化する出力を発生する歪電気変換体と、該歪電気変換体を支持する支持体とを有しており、該支持体により前記ベースアッシーが構成されているものとした。
【００１５】
かつ、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットは、前記両端部分の接近離間方向と直交しかつ前記被荷重部材の延在方向に沿う幅方向において、前記ベースアッシーのうち少なくとも前記両端部分を除くベースアッシー部分が該両端部分の寸法を下回る寸法で形成されているものとした。
【００１８】
請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、ベースアッシーの両端部分を被荷重部材の対応する各取付箇所に対して溶着する際に、溶接で発生する熱により膨張していた被荷重部材が、その後の冷却により収縮すると、ベースアッシーの各端部部分を溶着した被荷重部材の対応する各取付箇所間の間隔が、本来の各固定片間の間隔よりも短くなって、これにより、両端部分どうしが接近してベースアッシーが被荷重部材に対して接近離間方向に撓むことになる。
【００１９】
しかも、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、次の作用が奏されることになる。
【００２０】
即ち、圧縮歪検出用センサ素子の歪電気変換体を支持する支持体によりベースアッシーが構成されることから、支持体とベースアッシーとが同一物により構成される分だけ部品点数が削減されることになる。
【００２１】
かつ、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、ベースアッシーが被荷重部材に対して接近離間方向に撓むためには、幅方向に延在する曲げの境界線を発生させる必要が生じるが、その境界線は、幅方向の寸法が小さい、ベースアッシーのうち少なくとも両端部分を除く部分の方が、他のベースアッシー部分よりも剛性が低いため発生し易く、したがって、他のベースアッシー部分に対する幅方向の寸法差により、被荷重部材に対して接近離間方向に撓む可撓性が、ベースアッシーのうち少なくとも両端部分を除く部分に備わることになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車両荷重測定用センサユニットの取付構造の実施形態を、本発明による車両荷重測定用センサユニットの実施形態と共に、図面を参照して説明する。
【００２５】
まず、本発明による車両荷重測定用センサユニットが取り付けられる車両箇所について、図１を参照して説明する。
【００２６】
図１は車両のシャシ部分の斜視図であり、図１中引用符号１で示す断面略コ字状の荷台フレームには、取付用ブラケット３を介して、トラニオンシャフト７の端部を支持するトラニオンブラケット５（被荷重部材に相当）が固着されており、このトラニオンブラケット５のリブ部５ｂの両側に位置し車両の荷重がかかることでリブ部５ｂの延在方向に沿って伸縮する表面５ａ，５ａに、本発明による車両荷重測定用センサユニットが各々取り付けられる。
【００２７】
そして、図２に平面図で示すように、本発明の参考例に係る車両荷重測定用センサユニット１１は、圧縮歪検出用のセンシング素子１３（圧縮歪検出用センサ素子に相当）と、このセンシング素子１３を保持してトラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けられるベースアッシー１５とを有している。
【００２８】
前記センシング素子１３は、図３に拡大斜視図で示すように、パーマロイ等の磁性材料により長尺の扁平板状に形成された基板１３ａと、この基板１３ａの長手方向中央部に「×印」状に巻回された励磁用及び検出用の２つのコイル１３ｂ，１３ｃとを有しており、励磁用コイル１３ｂに所定周波数の励磁用電流を流すことで発生する誘導起電力により検出用コイル１３ｃに流れる検出用電流の周波数が、基板１３ａの長手方向に沿いかつ基板１３ａの表面に沿う方向から基板１３ａにかかる荷重に応じて変化するように構成されており、参考例では、励磁用及び検出用の２つのコイル１３ｂ，１３ｃが請求項中の歪電気変換体に相当している。
【００２９】
前記ベースアッシー１５は、図４に平面図で示すように、長手方向中央の細幅に形成された一対の連結部１９，１９を介して互いに接近離間可能に連結された、これら一対の連結部１９，１９の幅方向寸法よりも大きい寸法の２つのベース部１７，１７を有しており、前記一対の連結部１９，１９が請求項中の連結部を構成している。
【００３０】
これら２つのベース部１７，１７の連結部１９寄りの部分には、２つのベース部１７，１７に跨ってセンシング素子１３を保持するための収容部１７ａ，１７ａが、図５に図４のＡ−Ａ線断面図で示すように、プレス成形等により形成された段差により形成されており、この収容部１７ａ，１７ａは、図４に示すように、全体で基板１３ａに対応する平面形状を呈するように構成されている。
【００３１】
また、前記各ベース部１７の先端部からは、固定片２１が各々一体に膨出形成されており、各固定片２１は、ベース部２１側から段差部２１ａ及び溶着部２１ｂの順に連なる２つの部分により構成されていて、図５に示すように、溶着部２１ｂは段差部２１ａの存在により、収容部１７ａよりも若干低めの箇所に底部が位置するように構成されている。
【００３２】
そして、前記ベースアッシー１５は、２つのベース部１７，１７の接近離間方向と直交し各ベース部１７の表面に沿うベースアッシー１５の幅方向の中心線が、ベースアッシー１５に保持されたセンシング素子１３の基板１３ａの幅方向における中心線と合致するように構成されており、各固定片２１は、ベースアッシー１５に保持されたセンシング素子１３の基板１３ａの幅方向における中心線の延長線上に位置する各ベース部１７の先端部分から各々膨出形成されている。
【００３３】
このように構成された車両荷重測定用センサユニット１１は、図２に示すように、ベースアッシー１５の各収容部１７ａに収容したセンシング素子１３の基板１３ａの長手方向両端部を各ベース部１７に、例えばアーク溶接等により固着した状態で、図６に要部拡大斜視図で示すように、トラニオンブラケット５の表面５ａの、リブ部５ｂの延在方向に間隔を置いた箇所に、ベースアッシー１５の各固定片２１の溶着部２１ｂの底部を各々溶着することで取り付けられる。
【００３４】
すると、先に説明したとおり、収容部１７ａよりも若干低めの箇所に溶着部２１ｂの底部が位置することから、トラニオンブラケット５の表面５ａに車両荷重測定用センサユニット１１を取り付けた状態では、各固定片２１のうち溶着部２１ｂのみがトラニオンブラケット５の表面５ａに接触し、この溶着部２１ｂ及び段差部２１ａを除くベースアッシー１５部分とセンシング素子１３とがトラニオンブラケット５の表面５ａから離間することになる。
【００３５】
尚、トラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けた車両荷重測定用センサユニット１１は、必要に応じて保護カバー等により覆われる。
【００３６】
そして、上述したトラニオンブラケット５の表面５ａに対するベースアッシー１５の各溶着部２１ｂの底部の溶着作業時には、両者の間にかける高電圧のためにトラニオンブラケット５が加熱されて表面５ａが膨張し、その状態でベースアッシー１５の各溶着部２１ｂの底部が対応する表面５ａ箇所に各々溶着され、その後、トラニオンブラケット５が自然冷却されて表面５ａが収縮すると、その応力が溶着された各溶着部２１ｂを介してベースアッシー１５の２つのベース部１７，１７に、互いに接近する方向への圧縮力となって作用する。
【００３７】
すると、図４に示すように、各ベース部１７が一対の連結部１９，１９よりもベースアッシー１５の長手方向と直交する幅方向において大きい寸法で形成されていることから、両ベース部１７が接近する方向にベースアッシー１５に対してかかる圧縮力への対抗力が、各連結部１９よりも各ベース部１７の方が勝り、その結果、ベースアッシー１５に対してかかる圧縮力により各連結部１９が、図７に断面図で示すように、本来の直線上に延在する図７中実線の姿勢から変形する。
【００３８】
そして、各ベース部１７に形成された収容部１７ａがトラニオンブラケット５の表面５ａ側に突出する段差により形成されていて、この収容部１７ａの形成された各ベース部１７部分が、トラニオンブラケット５の表面５ａから離間する方向への変形に対して補強された状態にあることから、各連結部１９は、図７中想像線で示すように、長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓んで変形するように誘導される。
【００３９】
このようにして各連結部１９の長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓むと、少なくとも、各ベース部１７間に架設されたセンシング素子１３の表面５ａに対向する面とは反対側の面上において、センシング素子１３の基板１３ａにその両端部が接近するような圧縮力がかかった状態となる。
【００４０】
そこで、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５にかかっていないことを確認した上で、溶接作業後のトラニオンブラケット５の冷却による表面５ａの収縮がおさまった状態でのセンシング素子１３の出力を、荷重＝０の値として取り扱うようにする。
【００４１】
そして、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５に実際にかかると、トラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に各連結部１９の長手方向の中央部が撓む度合いが、図７中想像線で示す状態よりも増して、車両にかかる荷重により生じるトラニオンブラケット５の表面５ａの圧縮力がベースアッシー１５において吸収されてしまうことなくセンシング素子１３に伝わって、センシング素子１３の出力が荷重＝０の値からさらに変化するので、その差分を基に車両の荷重を測定するようにすれば、車両の荷重を確実に測定できるようになる。
【００４２】
このように本実施形態の車両荷重測定用センサユニット１１によれば、細幅の一対の連結部１９，１９を介して２つのベース部１７，１７を互いに接近離間可能に連結し、連結部１９寄りの各ベース部１７部分に形成された収容部１７ａに基板１３ａの長手方向両端部を各々固着して、２つのベース部１７，１７に跨ってセンシング素子１３を保持した状態のベースアッシー１５の、各ベース部１７の端部から各々膨出形成された固定片２１を、車両の荷重がかかることでリブ部５ｂの延在方向に沿って伸縮するトラニオンブラケット５の表面５ａに対して各々溶着し、各ベース部１７、各連結部１９、及び、センシング素子１３をトラニオンブラケット５の表面５ａから離間した状態に位置させるに当たり、少なくとも各連結部１９をトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓み変形可能に構成した。
【００４３】
このため、溶接作業時に発生する熱によりトラニオンブラケット５の表面５ａが膨張した状態でベースアッシー１５の各溶着部２１ｂの底部が各々溶着されて、その後、トラニオンブラケット５の自然冷却により表面５ａが収縮しても、この収縮を各連結部１９の撓みによる変形で吸収し、かつ、表面５ａが収縮した後の車両にかかる荷重によるトラニオンブラケット５の表面５ａの伸縮に伴う圧縮力の変化が、ベースアッシー１５を介してセンシング素子１３の基板１３ａに確実に伝わるようにして、溶着前後のトラニオンブラケット５の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニット１１を用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【００４４】
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００４５】
図８は本発明の一実施形態に係る車両荷重測定用センサユニットの斜視図であり、図８中３１で示す本実施形態の車両荷重測定用センサユニットは、圧縮歪検出用のセンシング素子３３（圧縮歪検出用センサ素子に相当）と、このセンシング素子３３を保持してトラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けられるベースアッシー３５とを有している。
【００４６】
前記センシング素子３３は、パーマロイ等の磁性材料により長尺の扁平板状に形成された基板（詳細な図示を省略、支持体に相当）の表面に金属箔歪ゲージ（図示せず、歪電気変換体に相当）を形成して構成されている。
【００４７】
そして、前記センシング素子３３は、金属箔歪ゲージの抵抗値が、基板の長手方向に沿いかつ基板の表面に沿う方向から基板にかかる荷重に応じて変化し、これにより、通電された状態の金属箔歪ゲージにおける電圧降下量が、上述した方向から基板にかかる荷重に応じて変化するように構成されている。
【００４８】
前記ベースアッシー３５は、センシング素子３３よりも若干広めの幅で形成された長尺扁平板状の支持部３９（連結部に相当）と、この支持部３９の長手方向両端に各々連接された幅広の２つのベース部３７，３７とを有しており、前記支持部３９がベース部３７よりも細幅に形成されていることから、支持部３９の長手方向への力がベースアッシー３５に加わった際に、特に支持部３９が長手方向に伸縮してベース部３７，３７が接近離間できるように構成されている。
【００４９】
そして、図９に底面図で示すように、前記支持部３９の裏面に、前記センシング素子３３の裏面側を、双方の長手方向を合致させ、かつ、双方の幅方向の中央の位置を合致させて当接させた状態で、センシング素子３３の長手方向の両端が例えばアーク溶接により支持部３９の長手方向に間隔をおいた箇所に各々固着される。
【００５０】
また、前記ベースアッシー３５の各ベース部３７の先端部からは、固定片４１が各々一体に膨出形成されており、各固定片４１は、ベース部３７側から段差部４１ａ及び溶着部４１ｂの順に連なる２つの部分により構成されていて、図１０に図８のＢ−Ｂ線断面図で示すように、溶着部４１ｂは段差部４１ａの存在により、支持部３９の裏面に固着したセンシング素子３３よりも若干低めの箇所に底部が位置するように構成されている。
【００５１】
そして、各固定片４１は、ベースアッシー３５に保持されたセンシング素子３３の幅方向における中心線の延長線上に位置する各ベース部３７の先端部分から各々膨出形成されている。
【００５２】
このように構成された車両荷重測定用センサユニット３１は、図９に示すように、ベースアッシー３５の支持部３９の裏面にセンシング素子３３の長手方向の両端を固着した状態で、図１１に要部拡大斜視図で示すように、トラニオンブラケット５の表面５ａの、リブ部５ｂの延在方向に間隔を置いた箇所に、ベースアッシー３５の各固定片４１の溶着部４１ｂの底部を各々溶着することで取り付けられる。
【００５３】
すると、先に説明したとおり、センシング素子３３よりも若干低めの箇所に溶着部４１ｂの底部が位置することから、トラニオンブラケット５の表面５ａに車両荷重測定用センサユニット３１を取り付けた状態では、各固定片４１のうち溶着部４１ｂのみがトラニオンブラケット５の表面５ａに接触し、この溶着部４１ｂ及び段差部４１ａを除くベースアッシー３５部分とセンシング素子３３とがトラニオンブラケット５の表面５ａから離間することになる。
【００５４】
尚、トラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けた車両荷重測定用センサユニット３１は、必要に応じて保護カバー等により覆われる。
【００５５】
そして、上述したトラニオンブラケット５の表面５ａに対するベースアッシー３５の各溶着部４１ｂの底部の溶着作業時には、両者の間にかける高電圧のためにトラニオンブラケット５が加熱されて表面５ａが膨張し、その状態でベースアッシー３５の各溶着部４１ｂの底部が対応する表面５ａ箇所に各々溶着され、その後、トラニオンブラケット５が自然冷却されて表面５ａが収縮すると、その応力が溶着された各溶着部４１ｂを介してベースアッシー３５の２つのベース部３７，３７に、互いに接近する方向への圧縮力となって作用する。
【００５６】
すると、図８に示すように、各ベース部３７が支持部３９よりもベースアッシー３５の長手方向と直交する幅方向において大きい寸法で形成されていることから、両ベース部３７が接近する方向にベースアッシー３５に対してかかる圧縮力への対抗力が、支持部３９よりも各ベース部３７の方が勝り、その結果、ベースアッシー３５に対してかかる圧縮力により支持部３９が、図１２に断面図で示すように、本来の直線上に延在する図１２中実線の姿勢から変形する。
【００５７】
そして、支持部３９の裏面にセンシング素子３３が固着されていて裏面側が表面側よりも補強された状態にあることから、支持部３９は、図１２中想像線で示すように、長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓んで変形するように誘導される。
【００５８】
このようにして支持部３９の長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓むと、少なくとも、各ベース部３７間に架設されたセンシング素子３３の裏面側に、センシング素子３３の長手方向の両端部が接近するような圧縮力がかかった状態となる。
【００５９】
そこで、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５にかかっていないことを確認した上で、溶接作業後のトラニオンブラケット５の冷却による表面５ａの収縮がおさまった状態でのセンシング素子３３の出力を、荷重＝０の値として取り扱うようにする。
【００６０】
そして、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５に実際にかかると、トラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に支持部３９の長手方向の中央部が撓む度合いが、図１２中想像線で示す状態よりも増して、車両にかかる荷重により生じるトラニオンブラケット５の表面５ａの圧縮力がベースアッシー３５において吸収されてしまうことなくセンシング素子３３に伝わって、センシング素子３３の出力が荷重＝０の値からさらに変化するので、その差分を基に車両の荷重を測定するようにすれば、車両の荷重を確実に測定できるようになる。
【００６１】
このように構成された本実施形態の車両荷重測定用センサユニット３１によっても、参考例の車両荷重測定用センサユニット１１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
即ち、溶接作業時に発生する熱によりトラニオンブラケット５の表面５ａが膨張した状態でベースアッシー３５の各溶着部４１ｂの底部が各々溶着されて、その後、トラニオンブラケット５の自然冷却により表面５ａが収縮しても、この収縮を支持部３９の撓みによる変形で吸収し、かつ、表面５ａが収縮した後の車両にかかる荷重によるトラニオンブラケット５の表面５ａの伸縮に伴う圧縮力の変化が、ベースアッシー３５を介してセンシング素子１３の基板１３ａに確実に伝わるようにして、溶着前後のトラニオンブラケット５の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニット３１を用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【００６３】
尚、本実施形態では、支持部３９の裏面に固着したセンシング素子３３の存在により支持部３９が、その長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓んで変形するように誘導されるものとしたが、支持部３９の表面にセンシング素子３３を固着する等により支持部３９が、その長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａから離間する方向に撓んで変形するように構成してもよい。
【００６４】
また、ベースアッシー３５の幅方向における各固定片４１の寸法は、本実施形態で示したように、各ベース部３７の寸法よりも小さい寸法でなくてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、支持部３９のみを撓み変形可能に構成する場合を例に取って説明したが、支持部３９に加えて各ベース部３７を撓み変形可能に構成してもよいのは言うまでもない。
【００６６】
さらに、実施形態では、２つのベース部３７，３７をそれよりも細幅の支持部３９を介して互いに接近離間可能に連結したベースアッシー３５を例に取って説明したが、本発明は、細部の形状・構成が実施形態とは異なる車両荷重測定用センサユニットについても、同様に適用可能である。
【００６７】
即ち、参考例でその変形例を示すと、図１３に平面図で示すように、センシング素子１３の基板１３ａの長手方向両端から各々段差部２１ａ及び溶着部２１ｂによる固定片２１を各々膨出形成して、基板１３ａがベースアッシーを兼ねる構成ということになる。
【００６８】
また、他の具体的な変形例としては、図１４に斜視図で示すように、センシング素子３３の長手方向両端から各々段差部４１ａ及び溶着部４１ｂによる固定片４１を各々膨出形成して、センシング素子３３がベースアッシーを兼ねる構成としてもよい。
【００６９】
そして、センシング素子３３の基板（この場合、請求項中の支持体に相当）がベースアッシーを兼ねる構成を採用すれば、センシング素子３３の基板とベースアッシーが同一物により構成される分だけ部品点数が削減されることになるので、トラニオンブラケット５等の取付対象に対する車両荷重測定用センサユニットの取付作業を簡素化することができ、有利である。
【００７１】
また、本実施形態のように、細幅の弱体化部分を両ベース部３７の間に設ければ、これらベース部３７どうしの接近離間とそれに伴うベースアッシー３５のトラニオンブラケット５に接近離間する方向への撓み変形を容易化して、車両の荷重がかかることによるトラニオンブラケット５の伸縮をセンシング素子３３により確実に検出し、車両荷重測定用センサユニット３１を用いた車両の荷重の測定をより一層精度よく実現させることができるので、有利である。
【００７２】
さらに、本実施形態では、荷台フレーム１に取付用ブラケット３を介して固着されるトラニオンブラケット５のリブ部５ｂの両側に位置する表面５ａに取り付ける場合を例に取って説明したが、トラニオンブラケット５の表面５ａに限らず、車両の荷重がかかることで伸縮する車両の被荷重部材に対して取り付けられる荷重測定用のセンサユニットの全般に本発明が広く適用可能であることは、勿論のことである。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材の異なる取付箇所に溶着によって両端部分が各々位置決めされたベースアッシーの、前記両端部分の接近離間方向に間隔をおいたベースアッシー箇所に、両端部の接近離間方向に伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子の各端部を各々固着し、前記ベースアッシーの両端部分から各々膨出形成された固定片を前記被荷重部材の対応する前記各取付箇所に対して溶着することで、前記ベースアッシー及び前記圧縮歪検出用センサ素子を前記被荷重部材から離間して位置させた車両荷重測定用センサユニットにおいて、前記ベースアッシーが、長尺扁平板状の支持部と、この支持部の長手方向両端に各々連接された２つのベース部と、各ベース部の先端部から各々一体に膨出形成された前記固定片とを有しており、前記各固定片が、ベース部側から段差部及び溶着部の順に連なる２つの部分により構成されており、前記ベースアッシーの支持部が、前記被荷重部材の前記各取付箇所に溶着される前記溶着部どうしの接近により、前記被荷重部材に対して接近離間方向に撓む可撓性を有するように構成した。
【００７４】
このため、ベースアッシーの両端部分を溶着する際の熱で膨張した被荷重部材がその後の冷却により収縮しても、その収縮によるベースアッシーの各端部部分の変位を、可撓性を有するベースアッシーの被荷重部材に対して接近離間する方向への撓み変形により吸収し、かつ、その後の車両にかかる荷重による被荷重部材の伸縮を、撓み変形したベースアッシーの両端部分を介して、これら両端部分に両端部が固着された圧縮歪検出用センサ素子に確実に伝達して、溶着前後の被荷重部材の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニットを用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【００７５】
しかも、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、前記圧縮歪検出用センサ素子が、該圧縮歪検出用センサ素子の圧縮歪検出方向への伸縮により変化する出力を発生する歪電気変換体と、該歪電気変換体を支持する支持体とを有しており、該支持体により前記ベースアッシーが構成されているものとした。
【００７６】
このため、支持体とベースアッシーとが同一物により構成される分だけ部品点数を削減して、被荷重部材に対する車両荷重測定用センサユニットの取付作業を簡素化することができる。
【００７９】
さらに、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、前記両端部分の接近離間方向と直交しかつ前記被荷重部材の延在方向に沿う幅方向において、前記ベースアッシーのうち少なくとも前記両端部分を除くベースアッシー部分が該両端部分の寸法を下回る寸法で形成されているものとした。
【００８０】
このため、ベースアッシーの両端部分に互いに接近する方向の力がかかった場合に、幅方向に延在する境界線を、ベースアッシーのうち少なくとも両端部分を除く部分に先に発生させてその境界線を境に、少なくとも両端部分を除くベースアッシー部分を曲がらせ、少なくとも両端部分を除くベースアッシー部分を被荷重部材に対して接近離間する方向に撓ませて、固定片の溶着前後に生じる被荷重部材の伸縮の吸収と、その後に車両にかかる荷重による被荷重部材の伸縮の圧縮歪検出用センサ素子に対する伝達とを確実に行わせて、溶着前後の被荷重部材の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニットを用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による車両荷重測定用センサユニットが取り付けられる車両のシャシ部分の斜視図である。
【図２】 本発明の参考例に係る車両荷重測定用センサユニットの平面図である。
【図３】 図２に示すセンシング素子の拡大斜視図である。
【図４】 図２に示すベースアッシーの平面図である。
【図５】 図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】 図２の車両荷重測定用センサユニットを図１のトラニオンブラケットの表面に取り付けた状態を示す要部拡大斜視図である。
【図７】 図６のトラニオンブラケットの表面に対する固定片の溶着前後の連結部の姿勢を示す断面図である。
【図８】 本発明の一実施形態に係る車両荷重測定用センサユニットの斜視図である。
【図９】 図８に示すベースアッシーの底面図である。
【図１０】 図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】 図８の車両荷重測定用センサユニットを図１のトラニオンブラケットの表面に取り付けた状態を示す要部拡大斜視図である。
【図１２】 図１１のトラニオンブラケットの表面に対する固定片の溶着前後の支持部の姿勢を示す断面図である。
【図１３】 本発明の参考例の変形例に係る車両荷重測定用センサユニットのベースアッシーを示す平面図である。
【図１４】 本発明の他の変形例に係る車両荷重測定用センサユニットのベースアッシーを示す平面図である。
【符号の説明】
５ トラニオンブラケット（被荷重部材）
１１，３１ 車両荷重測定用センサユニット
１３，３３ センシング素子（圧縮歪検出用センサ素子）
１３ａ 基板（支持体）
１３ｂ 励磁用コイル（歪電気変換体）
１３ｃ 検出用コイル（歪電気変換体）
１７，３７ ベース部
１９ 連結部
２１，４１ 固定片
３９ 支持部（連結部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラック等の車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に取り付けられる車両荷重測定用センサユニットと、この車両荷重測定用センサユニットを用いて車両荷重測定装置を構成する際に適用可能な車両荷重測定用センサユニットの取付構造とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主としてトラック等の大型車両を対象とし、例えば過積載による横転等の交通事故や、車両、路面の劣化の促進を防ぐ目的で行われる車両の荷重測定は、大がかりな施設と設置スペースを要する台秤に代わって、近年、車両の荷重がかかる被荷重部材に磁歪式荷重センサ等を取り付けて、その出力を基に車両の荷重を直に測定する荷重測定装置によって行われつつある。
【０００３】
このような荷重測定装置に用いられる磁歪式荷重用センサを取り付ける対象となる被荷重部材は、当初は、荷台フレームを支えるリーフスプリングからの荷重がかかる車軸部分に取り付けられるスプリング受けや、ブラケットを介してリーフスプリングを荷台フレームに連結する際に用いられるシャックルピンに限られていた。
【０００４】
しかしその後、スプリング受けやシャックルピンでは取付作業が非常に煩雑であるという問題を打開する対策として、取付対象の汎用性に対する要求が高まったことから、本出願人はこれに応えるべく、伸縮部を介して互いに接近離間可能に連結された２つのベース部に、これら２つのベース部の接近離間により出力が変化する圧縮歪検出用センサの両端部を各々固着した車両荷重測定用センサユニットを、特開２０００−１９００３号公報にて公開されているように過去に提案した。
【０００５】
そして、上述した本出願人の過去の提案による車両荷重測定用センサユニットでは、各ベース部の端部から段差を持たせて各々膨出形成した固定片を、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材の異なる箇所に溶接にて固定し、被荷重部材から離間した箇所に位置させた圧縮歪検出用センサを、車両の荷重がかかることで伸縮した被荷重部材から各ベース部を介して圧縮歪検出用センサの両端部に伝わる圧縮力で伸縮させるようにしている。
【０００６】
ところで、固定片を溶接する際には被荷重部材側に高熱が生じて被荷重部材が膨張するので、各固定片は膨張した被荷重部材の両固定片の間隔だけ離間した箇所に各々溶着されるが、この膨張は溶接作業後の被荷重部材の冷却により収まることから、冷却による収縮で被荷重部材に発生する応力が各ベース部を介して圧縮歪検出用センサの両端部にかかると、圧縮歪検出用センサに圧縮力が作用して、実際にはかかっていない車両の荷重が圧縮歪検出用センサにより検出されてしまうことになってしまう。
【０００７】
そこで、上述した本出願人の過去の提案による車両荷重測定用センサユニットでは、固定片の溶着される部分とベース部との間に形成した貫通孔により、溶接前後の被荷重部材の膨張収縮を吸収して、この被荷重部材の膨張収縮が車両の荷重として誤って圧縮歪検出用センサにより検出されてしまうのを防ぐ工夫を凝らしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願人の過去の提案による車両荷重測定用センサユニットでの上述した工夫は、反面、被荷重部材の伸縮を圧縮歪検出用センサにより検出して車両にかかる荷重を測定するという通常の動作にとっては、貫通孔により被荷重部材の伸縮が吸収される分だけ感度を下げてしまうという不都合を有していた。
【０００９】
実際のところ、一般的に望まれる荷重測定の精度を確保するためには、上述した貫通孔の存在による感度の低下は全く影響を与えないため、貫通孔が存在することをことさら問題視する必要もないのだが、車両上で直に荷重を測定する方式が今後さらに普及し、それに伴って求められる検出精度が高くなった暁には、貫通孔の存在に注目してこれをなくすことを要求される場合も多分に考えられる。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に、溶着によって取り付けて車両の荷重を測定するに当たり、溶着前後の被荷重部材の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止することができる車両荷重測定用センサユニットと、この車両荷重測定用センサユニットを用いて車両荷重測定装置を構成する際に適用可能な車両荷重測定用センサユニットの取付構造とを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１に記載した本発明は、車両荷重測定用センサユニットに関するものである。
【００１２】
そして、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットは、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材の異なる取付箇所に溶着によって両端部分が各々位置決めされたベースアッシーの、前記両端部分の接近離間方向に間隔をおいたベースアッシー箇所に、両端部の接近離間方向に伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子の各端部を各々固着し、前記ベースアッシーの両端部分から各々膨出形成された固定片を前記被荷重部材の対応する前記各取付箇所に対して溶着することで、前記ベースアッシー及び前記圧縮歪検出用センサ素子を前記被荷重部材から離間して位置させた車両荷重測定用センサユニットにおいて、前記ベースアッシーが、長尺扁平板状の支持部と、この支持部の長手方向両端に各々連接された２つのベース部と、各ベース部の先端部から各々一体に膨出形成された前記固定片とを有しており、前記各固定片が、ベース部側から段差部及び溶着部の順に連なる２つの部分により構成されており、前記ベースアッシーの支持部が、前記被荷重部材の前記各取付箇所に溶着される前記溶着部どうしの接近により、前記被荷重部材に対して接近離間方向に撓む可撓性を有するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
かつ、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットは、次の構成を有するものとした。
【００１４】
即ち、前記圧縮歪検出用センサ素子が、該圧縮歪検出用センサ素子の圧縮歪検出方向への伸縮により変化する出力を発生する歪電気変換体と、該歪電気変換体を支持する支持体とを有しており、該支持体により前記ベースアッシーが構成されているものとした。
【００１５】
かつ、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットは、前記両端部分の接近離間方向と直交しかつ前記被荷重部材の延在方向に沿う幅方向において、前記ベースアッシーのうち少なくとも前記両端部分を除くベースアッシー部分が該両端部分の寸法を下回る寸法で形成されているものとした。
【００１８】
請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、ベースアッシーの両端部分を被荷重部材の対応する各取付箇所に対して溶着する際に、溶接で発生する熱により膨張していた被荷重部材が、その後の冷却により収縮すると、ベースアッシーの各端部部分を溶着した被荷重部材の対応する各取付箇所間の間隔が、本来の各固定片間の間隔よりも短くなって、これにより、両端部分どうしが接近してベースアッシーが被荷重部材に対して接近離間方向に撓むことになる。
【００１９】
しかも、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、次の作用が奏されることになる。
【００２０】
即ち、圧縮歪検出用センサ素子の歪電気変換体を支持する支持体によりベースアッシーが構成されることから、支持体とベースアッシーとが同一物により構成される分だけ部品点数が削減されることになる。
【００２１】
かつ、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、ベースアッシーが被荷重部材に対して接近離間方向に撓むためには、幅方向に延在する曲げの境界線を発生させる必要が生じるが、その境界線は、幅方向の寸法が小さい、ベースアッシーのうち少なくとも両端部分を除く部分の方が、他のベースアッシー部分よりも剛性が低いため発生し易く、したがって、他のベースアッシー部分に対する幅方向の寸法差により、被荷重部材に対して接近離間方向に撓む可撓性が、ベースアッシーのうち少なくとも両端部分を除く部分に備わることになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車両荷重測定用センサユニットの取付構造の実施形態を、本発明による車両荷重測定用センサユニットの実施形態と共に、図面を参照して説明する。
【００２５】
まず、本発明による車両荷重測定用センサユニットが取り付けられる車両箇所について、図１を参照して説明する。
【００２６】
図１は車両のシャシ部分の斜視図であり、図１中引用符号１で示す断面略コ字状の荷台フレームには、取付用ブラケット３を介して、トラニオンシャフト７の端部を支持するトラニオンブラケット５（被荷重部材に相当）が固着されており、このトラニオンブラケット５のリブ部５ｂの両側に位置し車両の荷重がかかることでリブ部５ｂの延在方向に沿って伸縮する表面５ａ，５ａに、本発明による車両荷重測定用センサユニットが各々取り付けられる。
【００２７】
そして、図２に平面図で示すように、本発明の参考例に係る車両荷重測定用センサユニット１１は、圧縮歪検出用のセンシング素子１３（圧縮歪検出用センサ素子に相当）と、このセンシング素子１３を保持してトラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けられるベースアッシー１５とを有している。
【００２８】
前記センシング素子１３は、図３に拡大斜視図で示すように、パーマロイ等の磁性材料により長尺の扁平板状に形成された基板１３ａと、この基板１３ａの長手方向中央部に「×印」状に巻回された励磁用及び検出用の２つのコイル１３ｂ，１３ｃとを有しており、励磁用コイル１３ｂに所定周波数の励磁用電流を流すことで発生する誘導起電力により検出用コイル１３ｃに流れる検出用電流の周波数が、基板１３ａの長手方向に沿いかつ基板１３ａの表面に沿う方向から基板１３ａにかかる荷重に応じて変化するように構成されており、参考例では、励磁用及び検出用の２つのコイル１３ｂ，１３ｃが請求項中の歪電気変換体に相当している。
【００２９】
前記ベースアッシー１５は、図４に平面図で示すように、長手方向中央の細幅に形成された一対の連結部１９，１９を介して互いに接近離間可能に連結された、これら一対の連結部１９，１９の幅方向寸法よりも大きい寸法の２つのベース部１７，１７を有しており、前記一対の連結部１９，１９が請求項中の連結部を構成している。
【００３０】
これら２つのベース部１７，１７の連結部１９寄りの部分には、２つのベース部１７，１７に跨ってセンシング素子１３を保持するための収容部１７ａ，１７ａが、図５に図４のＡ−Ａ線断面図で示すように、プレス成形等により形成された段差により形成されており、この収容部１７ａ，１７ａは、図４に示すように、全体で基板１３ａに対応する平面形状を呈するように構成されている。
【００３１】
また、前記各ベース部１７の先端部からは、固定片２１が各々一体に膨出形成されており、各固定片２１は、ベース部２１側から段差部２１ａ及び溶着部２１ｂの順に連なる２つの部分により構成されていて、図５に示すように、溶着部２１ｂは段差部２１ａの存在により、収容部１７ａよりも若干低めの箇所に底部が位置するように構成されている。
【００３２】
そして、前記ベースアッシー１５は、２つのベース部１７，１７の接近離間方向と直交し各ベース部１７の表面に沿うベースアッシー１５の幅方向の中心線が、ベースアッシー１５に保持されたセンシング素子１３の基板１３ａの幅方向における中心線と合致するように構成されており、各固定片２１は、ベースアッシー１５に保持されたセンシング素子１３の基板１３ａの幅方向における中心線の延長線上に位置する各ベース部１７の先端部分から各々膨出形成されている。
【００３３】
このように構成された車両荷重測定用センサユニット１１は、図２に示すように、ベースアッシー１５の各収容部１７ａに収容したセンシング素子１３の基板１３ａの長手方向両端部を各ベース部１７に、例えばアーク溶接等により固着した状態で、図６に要部拡大斜視図で示すように、トラニオンブラケット５の表面５ａの、リブ部５ｂの延在方向に間隔を置いた箇所に、ベースアッシー１５の各固定片２１の溶着部２１ｂの底部を各々溶着することで取り付けられる。
【００３４】
すると、先に説明したとおり、収容部１７ａよりも若干低めの箇所に溶着部２１ｂの底部が位置することから、トラニオンブラケット５の表面５ａに車両荷重測定用センサユニット１１を取り付けた状態では、各固定片２１のうち溶着部２１ｂのみがトラニオンブラケット５の表面５ａに接触し、この溶着部２１ｂ及び段差部２１ａを除くベースアッシー１５部分とセンシング素子１３とがトラニオンブラケット５の表面５ａから離間することになる。
【００３５】
尚、トラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けた車両荷重測定用センサユニット１１は、必要に応じて保護カバー等により覆われる。
【００３６】
そして、上述したトラニオンブラケット５の表面５ａに対するベースアッシー１５の各溶着部２１ｂの底部の溶着作業時には、両者の間にかける高電圧のためにトラニオンブラケット５が加熱されて表面５ａが膨張し、その状態でベースアッシー１５の各溶着部２１ｂの底部が対応する表面５ａ箇所に各々溶着され、その後、トラニオンブラケット５が自然冷却されて表面５ａが収縮すると、その応力が溶着された各溶着部２１ｂを介してベースアッシー１５の２つのベース部１７，１７に、互いに接近する方向への圧縮力となって作用する。
【００３７】
すると、図４に示すように、各ベース部１７が一対の連結部１９，１９よりもベースアッシー１５の長手方向と直交する幅方向において大きい寸法で形成されていることから、両ベース部１７が接近する方向にベースアッシー１５に対してかかる圧縮力への対抗力が、各連結部１９よりも各ベース部１７の方が勝り、その結果、ベースアッシー１５に対してかかる圧縮力により各連結部１９が、図７に断面図で示すように、本来の直線上に延在する図７中実線の姿勢から変形する。
【００３８】
そして、各ベース部１７に形成された収容部１７ａがトラニオンブラケット５の表面５ａ側に突出する段差により形成されていて、この収容部１７ａの形成された各ベース部１７部分が、トラニオンブラケット５の表面５ａから離間する方向への変形に対して補強された状態にあることから、各連結部１９は、図７中想像線で示すように、長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓んで変形するように誘導される。
【００３９】
このようにして各連結部１９の長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓むと、少なくとも、各ベース部１７間に架設されたセンシング素子１３の表面５ａに対向する面とは反対側の面上において、センシング素子１３の基板１３ａにその両端部が接近するような圧縮力がかかった状態となる。
【００４０】
そこで、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５にかかっていないことを確認した上で、溶接作業後のトラニオンブラケット５の冷却による表面５ａの収縮がおさまった状態でのセンシング素子１３の出力を、荷重＝０の値として取り扱うようにする。
【００４１】
そして、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５に実際にかかると、トラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に各連結部１９の長手方向の中央部が撓む度合いが、図７中想像線で示す状態よりも増して、車両にかかる荷重により生じるトラニオンブラケット５の表面５ａの圧縮力がベースアッシー１５において吸収されてしまうことなくセンシング素子１３に伝わって、センシング素子１３の出力が荷重＝０の値からさらに変化するので、その差分を基に車両の荷重を測定するようにすれば、車両の荷重を確実に測定できるようになる。
【００４２】
このように本実施形態の車両荷重測定用センサユニット１１によれば、細幅の一対の連結部１９，１９を介して２つのベース部１７，１７を互いに接近離間可能に連結し、連結部１９寄りの各ベース部１７部分に形成された収容部１７ａに基板１３ａの長手方向両端部を各々固着して、２つのベース部１７，１７に跨ってセンシング素子１３を保持した状態のベースアッシー１５の、各ベース部１７の端部から各々膨出形成された固定片２１を、車両の荷重がかかることでリブ部５ｂの延在方向に沿って伸縮するトラニオンブラケット５の表面５ａに対して各々溶着し、各ベース部１７、各連結部１９、及び、センシング素子１３をトラニオンブラケット５の表面５ａから離間した状態に位置させるに当たり、少なくとも各連結部１９をトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓み変形可能に構成した。
【００４３】
このため、溶接作業時に発生する熱によりトラニオンブラケット５の表面５ａが膨張した状態でベースアッシー１５の各溶着部２１ｂの底部が各々溶着されて、その後、トラニオンブラケット５の自然冷却により表面５ａが収縮しても、この収縮を各連結部１９の撓みによる変形で吸収し、かつ、表面５ａが収縮した後の車両にかかる荷重によるトラニオンブラケット５の表面５ａの伸縮に伴う圧縮力の変化が、ベースアッシー１５を介してセンシング素子１３の基板１３ａに確実に伝わるようにして、溶着前後のトラニオンブラケット５の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニット１１を用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【００４４】
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００４５】
図８は本発明の一実施形態に係る車両荷重測定用センサユニットの斜視図であり、図８中３１で示す本実施形態の車両荷重測定用センサユニットは、圧縮歪検出用のセンシング素子３３（圧縮歪検出用センサ素子に相当）と、このセンシング素子３３を保持してトラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けられるベースアッシー３５とを有している。
【００４６】
前記センシング素子３３は、パーマロイ等の磁性材料により長尺の扁平板状に形成された基板（詳細な図示を省略、支持体に相当）の表面に金属箔歪ゲージ（図示せず、歪電気変換体に相当）を形成して構成されている。
【００４７】
そして、前記センシング素子３３は、金属箔歪ゲージの抵抗値が、基板の長手方向に沿いかつ基板の表面に沿う方向から基板にかかる荷重に応じて変化し、これにより、通電された状態の金属箔歪ゲージにおける電圧降下量が、上述した方向から基板にかかる荷重に応じて変化するように構成されている。
【００４８】
前記ベースアッシー３５は、センシング素子３３よりも若干広めの幅で形成された長尺扁平板状の支持部３９（連結部に相当）と、この支持部３９の長手方向両端に各々連接された幅広の２つのベース部３７，３７とを有しており、前記支持部３９がベース部３７よりも細幅に形成されていることから、支持部３９の長手方向への力がベースアッシー３５に加わった際に、特に支持部３９が長手方向に伸縮してベース部３７，３７が接近離間できるように構成されている。
【００４９】
そして、図９に底面図で示すように、前記支持部３９の裏面に、前記センシング素子３３の裏面側を、双方の長手方向を合致させ、かつ、双方の幅方向の中央の位置を合致させて当接させた状態で、センシング素子３３の長手方向の両端が例えばアーク溶接により支持部３９の長手方向に間隔をおいた箇所に各々固着される。
【００５０】
また、前記ベースアッシー３５の各ベース部３７の先端部からは、固定片４１が各々一体に膨出形成されており、各固定片４１は、ベース部３７側から段差部４１ａ及び溶着部４１ｂの順に連なる２つの部分により構成されていて、図１０に図８のＢ−Ｂ線断面図で示すように、溶着部４１ｂは段差部４１ａの存在により、支持部３９の裏面に固着したセンシング素子３３よりも若干低めの箇所に底部が位置するように構成されている。
【００５１】
そして、各固定片４１は、ベースアッシー３５に保持されたセンシング素子３３の幅方向における中心線の延長線上に位置する各ベース部３７の先端部分から各々膨出形成されている。
【００５２】
このように構成された車両荷重測定用センサユニット３１は、図９に示すように、ベースアッシー３５の支持部３９の裏面にセンシング素子３３の長手方向の両端を固着した状態で、図１１に要部拡大斜視図で示すように、トラニオンブラケット５の表面５ａの、リブ部５ｂの延在方向に間隔を置いた箇所に、ベースアッシー３５の各固定片４１の溶着部４１ｂの底部を各々溶着することで取り付けられる。
【００５３】
すると、先に説明したとおり、センシング素子３３よりも若干低めの箇所に溶着部４１ｂの底部が位置することから、トラニオンブラケット５の表面５ａに車両荷重測定用センサユニット３１を取り付けた状態では、各固定片４１のうち溶着部４１ｂのみがトラニオンブラケット５の表面５ａに接触し、この溶着部４１ｂ及び段差部４１ａを除くベースアッシー３５部分とセンシング素子３３とがトラニオンブラケット５の表面５ａから離間することになる。
【００５４】
尚、トラニオンブラケット５の表面５ａに取り付けた車両荷重測定用センサユニット３１は、必要に応じて保護カバー等により覆われる。
【００５５】
そして、上述したトラニオンブラケット５の表面５ａに対するベースアッシー３５の各溶着部４１ｂの底部の溶着作業時には、両者の間にかける高電圧のためにトラニオンブラケット５が加熱されて表面５ａが膨張し、その状態でベースアッシー３５の各溶着部４１ｂの底部が対応する表面５ａ箇所に各々溶着され、その後、トラニオンブラケット５が自然冷却されて表面５ａが収縮すると、その応力が溶着された各溶着部４１ｂを介してベースアッシー３５の２つのベース部３７，３７に、互いに接近する方向への圧縮力となって作用する。
【００５６】
すると、図８に示すように、各ベース部３７が支持部３９よりもベースアッシー３５の長手方向と直交する幅方向において大きい寸法で形成されていることから、両ベース部３７が接近する方向にベースアッシー３５に対してかかる圧縮力への対抗力が、支持部３９よりも各ベース部３７の方が勝り、その結果、ベースアッシー３５に対してかかる圧縮力により支持部３９が、図１２に断面図で示すように、本来の直線上に延在する図１２中実線の姿勢から変形する。
【００５７】
そして、支持部３９の裏面にセンシング素子３３が固着されていて裏面側が表面側よりも補強された状態にあることから、支持部３９は、図１２中想像線で示すように、長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓んで変形するように誘導される。
【００５８】
このようにして支持部３９の長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓むと、少なくとも、各ベース部３７間に架設されたセンシング素子３３の裏面側に、センシング素子３３の長手方向の両端部が接近するような圧縮力がかかった状態となる。
【００５９】
そこで、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５にかかっていないことを確認した上で、溶接作業後のトラニオンブラケット５の冷却による表面５ａの収縮がおさまった状態でのセンシング素子３３の出力を、荷重＝０の値として取り扱うようにする。
【００６０】
そして、車両の荷重が荷台フレーム１側から取付用ブラケット３を介してトラニオンブラケット５に実際にかかると、トラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に支持部３９の長手方向の中央部が撓む度合いが、図１２中想像線で示す状態よりも増して、車両にかかる荷重により生じるトラニオンブラケット５の表面５ａの圧縮力がベースアッシー３５において吸収されてしまうことなくセンシング素子３３に伝わって、センシング素子３３の出力が荷重＝０の値からさらに変化するので、その差分を基に車両の荷重を測定するようにすれば、車両の荷重を確実に測定できるようになる。
【００６１】
このように構成された本実施形態の車両荷重測定用センサユニット３１によっても、参考例の車両荷重測定用センサユニット１１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
即ち、溶接作業時に発生する熱によりトラニオンブラケット５の表面５ａが膨張した状態でベースアッシー３５の各溶着部４１ｂの底部が各々溶着されて、その後、トラニオンブラケット５の自然冷却により表面５ａが収縮しても、この収縮を支持部３９の撓みによる変形で吸収し、かつ、表面５ａが収縮した後の車両にかかる荷重によるトラニオンブラケット５の表面５ａの伸縮に伴う圧縮力の変化が、ベースアッシー３５を介してセンシング素子１３の基板１３ａに確実に伝わるようにして、溶着前後のトラニオンブラケット５の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニット３１を用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【００６３】
尚、本実施形態では、支持部３９の裏面に固着したセンシング素子３３の存在により支持部３９が、その長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａに近づく方向に撓んで変形するように誘導されるものとしたが、支持部３９の表面にセンシング素子３３を固着する等により支持部３９が、その長手方向の中央部がトラニオンブラケット５の表面５ａから離間する方向に撓んで変形するように構成してもよい。
【００６４】
また、ベースアッシー３５の幅方向における各固定片４１の寸法は、本実施形態で示したように、各ベース部３７の寸法よりも小さい寸法でなくてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、支持部３９のみを撓み変形可能に構成する場合を例に取って説明したが、支持部３９に加えて各ベース部３７を撓み変形可能に構成してもよいのは言うまでもない。
【００６６】
さらに、実施形態では、２つのベース部３７，３７をそれよりも細幅の支持部３９を介して互いに接近離間可能に連結したベースアッシー３５を例に取って説明したが、本発明は、細部の形状・構成が実施形態とは異なる車両荷重測定用センサユニットについても、同様に適用可能である。
【００６７】
即ち、参考例でその変形例を示すと、図１３に平面図で示すように、センシング素子１３の基板１３ａの長手方向両端から各々段差部２１ａ及び溶着部２１ｂによる固定片２１を各々膨出形成して、基板１３ａがベースアッシーを兼ねる構成ということになる。
【００６８】
また、他の具体的な変形例としては、図１４に斜視図で示すように、センシング素子３３の長手方向両端から各々段差部４１ａ及び溶着部４１ｂによる固定片４１を各々膨出形成して、センシング素子３３がベースアッシーを兼ねる構成としてもよい。
【００６９】
そして、センシング素子３３の基板（この場合、請求項中の支持体に相当）がベースアッシーを兼ねる構成を採用すれば、センシング素子３３の基板とベースアッシーが同一物により構成される分だけ部品点数が削減されることになるので、トラニオンブラケット５等の取付対象に対する車両荷重測定用センサユニットの取付作業を簡素化することができ、有利である。
【００７１】
また、本実施形態のように、細幅の弱体化部分を両ベース部３７の間に設ければ、これらベース部３７どうしの接近離間とそれに伴うベースアッシー３５のトラニオンブラケット５に接近離間する方向への撓み変形を容易化して、車両の荷重がかかることによるトラニオンブラケット５の伸縮をセンシング素子３３により確実に検出し、車両荷重測定用センサユニット３１を用いた車両の荷重の測定をより一層精度よく実現させることができるので、有利である。
【００７２】
さらに、本実施形態では、荷台フレーム１に取付用ブラケット３を介して固着されるトラニオンブラケット５のリブ部５ｂの両側に位置する表面５ａに取り付ける場合を例に取って説明したが、トラニオンブラケット５の表面５ａに限らず、車両の荷重がかかることで伸縮する車両の被荷重部材に対して取り付けられる荷重測定用のセンサユニットの全般に本発明が広く適用可能であることは、勿論のことである。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材の異なる取付箇所に溶着によって両端部分が各々位置決めされたベースアッシーの、前記両端部分の接近離間方向に間隔をおいたベースアッシー箇所に、両端部の接近離間方向に伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子の各端部を各々固着し、前記ベースアッシーの両端部分から各々膨出形成された固定片を前記被荷重部材の対応する前記各取付箇所に対して溶着することで、前記ベースアッシー及び前記圧縮歪検出用センサ素子を前記被荷重部材から離間して位置させた車両荷重測定用センサユニットにおいて、前記ベースアッシーが、長尺扁平板状の支持部と、この支持部の長手方向両端に各々連接された２つのベース部と、各ベース部の先端部から各々一体に膨出形成された前記固定片とを有しており、前記各固定片が、ベース部側から段差部及び溶着部の順に連なる２つの部分により構成されており、前記ベースアッシーの支持部が、前記被荷重部材の前記各取付箇所に溶着される前記溶着部どうしの接近により、前記被荷重部材に対して接近離間方向に撓む可撓性を有するように構成した。
【００７４】
このため、ベースアッシーの両端部分を溶着する際の熱で膨張した被荷重部材がその後の冷却により収縮しても、その収縮によるベースアッシーの各端部部分の変位を、可撓性を有するベースアッシーの被荷重部材に対して接近離間する方向への撓み変形により吸収し、かつ、その後の車両にかかる荷重による被荷重部材の伸縮を、撓み変形したベースアッシーの両端部分を介して、これら両端部分に両端部が固着された圧縮歪検出用センサ素子に確実に伝達して、溶着前後の被荷重部材の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニットを用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【００７５】
しかも、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、前記圧縮歪検出用センサ素子が、該圧縮歪検出用センサ素子の圧縮歪検出方向への伸縮により変化する出力を発生する歪電気変換体と、該歪電気変換体を支持する支持体とを有しており、該支持体により前記ベースアッシーが構成されているものとした。
【００７６】
このため、支持体とベースアッシーとが同一物により構成される分だけ部品点数を削減して、被荷重部材に対する車両荷重測定用センサユニットの取付作業を簡素化することができる。
【００７９】
さらに、請求項１に記載した本発明の車両荷重測定用センサユニットによれば、前記両端部分の接近離間方向と直交しかつ前記被荷重部材の延在方向に沿う幅方向において、前記ベースアッシーのうち少なくとも前記両端部分を除くベースアッシー部分が該両端部分の寸法を下回る寸法で形成されているものとした。
【００８０】
このため、ベースアッシーの両端部分に互いに接近する方向の力がかかった場合に、幅方向に延在する境界線を、ベースアッシーのうち少なくとも両端部分を除く部分に先に発生させてその境界線を境に、少なくとも両端部分を除くベースアッシー部分を曲がらせ、少なくとも両端部分を除くベースアッシー部分を被荷重部材に対して接近離間する方向に撓ませて、固定片の溶着前後に生じる被荷重部材の伸縮の吸収と、その後に車両にかかる荷重による被荷重部材の伸縮の圧縮歪検出用センサ素子に対する伝達とを確実に行わせて、溶着前後の被荷重部材の伸縮がその後の車両の荷重測定精度に悪影響を及ぼすのを確実に防止し、車両荷重測定用センサユニットを用いた車両の荷重の精度よい測定を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による車両荷重測定用センサユニットが取り付けられる車両のシャシ部分の斜視図である。
【図２】 本発明の参考例に係る車両荷重測定用センサユニットの平面図である。
【図３】 図２に示すセンシング素子の拡大斜視図である。
【図４】 図２に示すベースアッシーの平面図である。
【図５】 図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】 図２の車両荷重測定用センサユニットを図１のトラニオンブラケットの表面に取り付けた状態を示す要部拡大斜視図である。
【図７】 図６のトラニオンブラケットの表面に対する固定片の溶着前後の連結部の姿勢を示す断面図である。
【図８】 本発明の一実施形態に係る車両荷重測定用センサユニットの斜視図である。
【図９】 図８に示すベースアッシーの底面図である。
【図１０】 図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】 図８の車両荷重測定用センサユニットを図１のトラニオンブラケットの表面に取り付けた状態を示す要部拡大斜視図である。
【図１２】 図１１のトラニオンブラケットの表面に対する固定片の溶着前後の支持部の姿勢を示す断面図である。
【図１３】 本発明の参考例の変形例に係る車両荷重測定用センサユニットのベースアッシーを示す平面図である。
【図１４】 本発明の他の変形例に係る車両荷重測定用センサユニットのベースアッシーを示す平面図である。
【符号の説明】
５ トラニオンブラケット（被荷重部材）
１１，３１ 車両荷重測定用センサユニット
１３，３３ センシング素子（圧縮歪検出用センサ素子）
１３ａ 基板（支持体）
１３ｂ 励磁用コイル（歪電気変換体）
１３ｃ 検出用コイル（歪電気変換体）
１７，３７ ベース部
１９ 連結部
２１，４１ 固定片
３９ 支持部（連結部）
Claims (1)
- 車両の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材の異なる取付箇所に溶着によって両端部分が各々位置決めされたベースアッシーの、前記両端部分の接近離間方向に間隔をおいたベースアッシー箇所に、両端部の接近離間方向に伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子の各端部を各々固着し、前記ベースアッシーの両端部分から各々膨出形成された固定片を前記被荷重部材の対応する前記各取付箇所に対して溶着することで、前記ベースアッシー及び前記圧縮歪検出用センサ素子を前記被荷重部材から離間して位置させた車両荷重測定用センサユニットにおいて、
前記ベースアッシーは、長尺扁平板状の支持部と、この支持部の長手方向両端に各々連接された２つのベース部と、各ベース部の先端部から各々一体に膨出形成された前記固定片とを有しており、
前記各固定片は、ベース部側から段差部及び溶着部の順に連なる２つの部分により構成されており、
前記ベースアッシーの支持部は、前記被荷重部材の前記各取付箇所に溶着される前記溶着部どうしの接近により、前記被荷重部材に対して接近離間方向に撓む可撓性を有するように構成されており、
前記圧縮歪検出用センサ素子は、該圧縮歪検出用センサ素子の圧縮歪検出方向への伸縮により変化する出力を発生する歪電気変換体と、該歪電気変換体を支持する支持体とを有しており、該支持体により前記ベースアッシーの支持部が構成されていて、
前記両端部分の接近離間方向と直交しかつ前記被荷重部材の延在方向に沿う幅方向において、前記ベースアッシーのうち少なくとも前記両端部分を除くベースアッシー部分は該両端部分の寸法を下回る寸法で形成されている、
ことを特徴とする車両荷重測定用センサユニット。
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