JP6501048B1 - 車両の重量測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)過積載により自動車の運動性能が低下したり、構成部品が破損したりする虞があるため、事故の原因となることがある。例えば、車軸(ハブ)の破損、タイヤの破損(バースト)、制動距離が長くなりブレーキが過熱して効きにくくなる、車両が横転し易くなるなど、事故等を招く要因を多数有している。
(2)過積載により道路の損傷が激しくなるため、道路のメンテナンス費用が掛かる。
すなわち、従来、車両の荷重測定(積載重量測定)は、台秤に測定対象の車両を載せて行っていた。
しかし、台秤の設置は、施設が大がかりで広い設置スペースを必要とするため、及び設置コストが嵩むため、設置できる台秤の台数が制限され多くの車両を測定することなど物理的にも無理があった。
一方、電動パワーステアリング(電動操舵補助装置)を備えた操舵系においては、好ましい制御特性を実現するために、転舵による摩擦に一定範囲の減衰を必要とするため、スラスト玉軸受(転がり軸受)を使った従来の構成では、転舵による摩擦が極端に小さくなりすぎ、操舵系の減衰性(ダンピング特性)が不足する虞があった。
上面側を車両側に固定するとともに、下面側に円筒状に開口する溝部を有する取付部と、
円筒状に形成されて、前記溝部の開口領域を覆い、前記溝部とともに所定空間の円筒状の油室を形成するダイアフラムと、
前記溝部の開口領域の外径よりも大径に形成され、前記ダイアフラムの外径寄りの面部
を、前記溝部の開口領域より外側の面部との間で挟み込んで密閉固定するカラーと、
スプリングの弾発力により前記ダイアフラムを押圧可能なピストンと、
前記取付部に備えられ、前記ピストンの移動により変化可能な油室内の測定流体の圧力
変化を検出し得る圧力センサと、を含み、
前記軸受はスラストニードル軸受である。
上面側を車両側に固定するとともに、下面側に開口する溝部を有する取付部と、
前記溝部の開口領域を覆い、前記溝部とともに所定空間の油室を形成するダイアフラムと、
前記溝部の開口領域の外径よりも大径に形成され、前記ダイアフラムの外径寄りの面部を、前記溝部の開口領域より外側の面部との間で挟み込んで密閉固定する環状のアウターカラーと、
前記アウターカラーの内径側で懸架装置の長さ方向に移動可能に備えられるとともに、前記アウターカラーの下側にアウターカラーと隙間を介して配されるフランジ部を備え、懸架装置のスプリングの弾発力により前記ダイアフラムを押圧可能な第1のピストンと、
前記第1のピストンの下面に当接するフランジ部を備えるとともに、中空な内部空間を備えた長尺円筒部に、下方から懸架装置の先端部を挿し込んで収容可能な第2のピストンと、
前記スプリングの一端を受けるスプリングブッシュと、
前記スプリングブッシュと前記第2のピストンとの間に介在され、相対回転可能に構成されている軸受ユニットと、
前記取付部に備えられ、前記ピストンの移動により変化可能な油室内の測定流体の圧力変化を検出し得る圧力センサと、を含み、
前記軸受ユニットは、懸架装置の長さ方向の荷重を揺動自在に支持するスラストニードル軸受と,揺動に一定減衰を発生させ、かつ長さ方向の荷重は受けず径方向の荷重を受けるすべりブッシュを備える。
相対回転可能に上下に対向配置された円環状の一対のレースと、
これら一対のレース相互間に構成された軸受内部空間に沿って配列された複数の針状ころと、
複数の針状ころを回転可能に保持する保持器と、を含み、
前記軸受ユニットは、
前記スラストニードル軸受のアッパーレースに当接して配されたアッパーケースと、
前記スラストニードル軸受のロアーレースに当接して配されたロアーケースと、を含み、
前記ロアーレースは前記アッパーケースとの間にシールを備えていてもよい。
上面側を車両側に固定するとともに、下面側に開口する溝部を有する取付部と、
前記溝部の開口領域を覆い、前記溝部とともに所定空間の油室を形成するダイアフラムと、
前記溝部の開口領域の外径よりも大径に形成され、前記ダイアフラムの外径寄りの面部を、前記溝部の開口領域より外側の面部との間で挟み込んで密閉固定するカラーと、
スプリングの弾発力により前記ダイアフラムを押圧可能なピストンと、
前記取付部に備えられ、前記ピストンの移動により変化可能な油室内の測定流体の圧力変化を検出し得る圧力センサと、を含み、
前記軸受は、スラストニードル軸受で、前記ダイアフラムと前記ピストンとの間に介在されている。
本実施形態では、車両の重量測定装置を自動車の懸架装置(サスペンション)1に用いており、本実施形態は、車両側に固定される部材と転舵される部材との間に軸受を介在して車輪を転舵方向に揺動自在に支持する車両の重量測定装置の一実施形態を示す。
なお、本実施形態は、本発明の一実施形態であって、何等これに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
図1乃至図5は本発明の第一実施形態を示す。
図示は省略するが、例えば、懸架装置(サスペンション)1の上側は、取付部(トッププレート)7を介して自動車の本体フレーム(クロスメンバ)に固定され、下側はフレームに枢着されたロアアームを介してアクスル(車軸)に固定される。
なお、図1に示す懸架装置1は、本実施形態の車両の重量測定装置を組み込んだ以外は周知の構成であって、特に本実施形態に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
図1中、符号3はショックアブソーバのロッド、符号5はコイルスプリングを示す。
以下、車両の重量測定装置について説明し、それ以外の懸架装置の構成についての詳細な説明は省略する。
ダイアフラム収容凹部13は、溝部9cの外径側に所定幅で環状に構成された面部13aを備えている。
なお、センサ連結部7dと圧力センサ21との接続は、測定流体Rが漏れないよう接続することが必要である。
本実施形態では、センサ連結部7dに検出部21aを挿入するとともに、先端検出面21bを油室9内に臨ませ、突き当てフランジ面部21cをセンサ連結部7dの開口縁に密着させて鉛直方向に立設されている。
なお、圧力センサ21は、必ずしも取付部7の上面7aの中心に配設することはなく、先端検出面21bが油室9内に臨む限りにおいて、センサ連結部7dを取付部7の上面7aの任意位置に設けて配設することが可能で、車体側の取り付けにおいて支障のない位置を採択して配設することが可能である。
押圧領域31は、溝部9cの開口領域9dを覆う程度の幅をもって構成され、この押圧領域31と取付部7の溝部9cとによって所定領域の油室9が形成される。
密封領域27は、ダイアフラム収容凹部13の鉛直方向深さよりも肉厚に形成されており、アウターカラー35によって挟み込まれたときに圧縮されて密封可能な厚さとする。
アウターカラー35の上面35aと、取付部7の下面7bにおける溝部9cの開口領域9dより外側の面部(ダイアフラム収容凹部13の外側面部13b)との間で、ダイアフラム11の密封領域29を挟み込んで密封固定している。
さらに、アウターカラー35の上面35aに大小径の異なる二つの環状のシール溝39を設けるとともに、それぞれのシール溝39にOリング41を挿入して密封領域27の下面部27bとの間、取付部7の下面7bとの間で、それぞれのOリング41が圧縮されて密封している。
また、本実施形態では、上述のとおり相対移動がない領域に密封構造を設けたためシール耐久性も高い。
また、フランジ部43bの下面の外周端43jには、面取部43kが形成されている。
円筒部43aの上面43f側には、取付部7の溝部9cよりも小径の円筒状に開口する上溝部43hが形成され、円筒部43aの下面43g側には、上溝部43hよりも小径の円筒状に開口する下溝部43iが形成されている。
また、特に限定解釈されるものではないが、パッド45は、ダイアフラム11と第1のピストン43との間で摺動するため、自己潤滑性に優れた硬質の合成樹脂材、例えばデルリン(登録商標)等のポリアセタール樹脂からなるものなどが好ましい。また、パッド45の上面に設けた溝に潤滑剤を充填してパッド45とダイアフラム11との摺動面を潤滑してもよい。なお、パッド45を介さずに直接第1のピストン43が当接してもよい。
また、フランジ部44dの外径端は、拡開状に鉛直方向で上方に向けて嵌合部44gが、第1のピストン43のフランジ部43bの面取部43kに沿うように形成されている。
また、ゴムブッシュ46の内周面46bの鉛直方向中央位置に、嵌合凹部46cが形成されている。嵌合凹部46cには、ブッシュ内金属部材46eが嵌着されている。
ゴムブッシュ46は、例えば、本実施形態では、内径側に外径側よりも鉛直方向に肉厚な係止領域46aが形成されている。係止領域46aは、第2のピストン44の長尺円筒部44aの鉛直方向深さよりも上下に突出した肉厚に形成されており、第1のピストン43の円筒部43aの下面43gによって挟み込まれて、嵌合凹部46cに嵌着されたブッシュ内金属部材46eを強固に保持する。
そして、第2のピストン44のフランジ部44dと鉛直方向に密接する第1のピストン43のフランジ部43bを介して、第1のピストン43の上溝部43hに嵌着されたパッド45で、懸架装置1のスプリング5の弾発力によりダイアフラム11を押圧可能に備えられている。
ロアーレース62は、上面に軌道面62aを有し、アッパーレース61よりも幅広に形成された円環部62bと、円環部62bの外径端から一体に垂設された円筒部62cと、を備える。
アッパーレース61とロアーレース62は、軌道面61aおよび軌道面62aが対向配置されるように組み合わされている。
アッパーケース71は、スラストニードル軸受60のアッパーレース61の上面61bと、第2のピストン44のフランジ部44dの下面との間に介在し、ロアーケース72は、スラストニードル軸受60のロアーレース62の下面62dと、後述するスプリングブッシュ47のフランジ部47cとの間に介在している。
すべりブッシュ75の材質としては、耐摩耗性と所定の減衰特性を備えた素材であれば良く、特に限定解釈されるものではないが、例えば、テフロン(登録商標)などの樹脂材料を選択してもよい。
シール66は、ロアーレース62の円筒部62cを心金として、円筒部62cの上面62e寄りの軸方向内側面の一面から軸方向外側面(外周面)62fの全面にわたって弾性材66aで被覆するとともに、軸方向外側面(外周面)62fを覆う部分から第1のリップ67と第2のリップ68が一体形成されている。
なお、シール66は、例えばゴムやエラストマーなどの周知の弾性材が本発明の範囲内で適宜選択して採用される。
第2のリップ68は、第1のリップ67よりも外気側に備えられ、シール66の外周側66bにおいて、基部68aからアッパーケース71の垂下円筒部71hの内周面71iに向けて下向き傾斜で、全周にわたって突出して略傘状に形成されて、リップ先端68bが垂下円筒部71hの内周面71iと摺接している。すなわち、この第2のリップ68も、第1のリップ67の外気側で、垂下円筒部71hの内周面71iとの摺接による密封領域を構成しており、軸受内部(空間)に異物が侵入しないように作用している。
さらに、ロアーレース62は、アッパーケース71の延出円環部71gと薄肉円筒部71fに近接対向して配されており、これにより、ラビリンス隙間を形成して密封領域を構成している。
本実施形態では、固定手段は、例えば、アッパーケース71の円筒部71dの下端71kに設けられたアッパーケース側爪部(嵌合爪)80と、ロアーケース72の円筒部72dの下端72gに設けられたロアーケース側爪部(嵌合爪)81とが互いに噛み合うように構成されている。
ロアーケース側爪部81は、ロアーケース72の円筒部72dの下端72gから水平方向で一体に、アッパーケース側爪部80を越えて、アッパーケース71の円筒部71dと同径の内周面を有して延出した延出部81aから、アッパーケース71の円筒部71dの下端71kに向けて備えられ、基部81bから先端側81cにかけてなだらかに内径方向に突出した膨出部81dが形成されている。
ロアーケース72が樹脂素材で形成されることによって、その弾性により、ロアーケース側爪部81をロアーケース72の円筒部72dから離間するように押し広げることが容易である。このため、アッパーケース71とロアーケース72とを組み合わせる際に、ロアーケース側爪部81とロアーケース72の円筒部72dとの隙間にアッパーケース側爪部80を差し込み易いので、アッパーケース側爪部80の膨出部80cとロアーケース側爪部81の膨出部81dとの嵌着作業が容易になる。
また、本実施形態では、ロアーケース72を形成する弾性材として樹脂素材を選択したが、これに限定解釈されるものではなく、アッパーケース側爪部80とロアーケース側爪部81との嵌着が容易かつ確実であれば任意に選択されれば良い。
さらに、アッパーケース側爪部80の膨出部80cとロアーケース側爪部81の膨出部81dとの嵌着作業を容易にするため、本実施形態では、図示を省略するが、ロアーケース72の円筒部72dの下端72g側に、周方向に所定の間隔で数箇所、スリットが形成されている。
このように、ロアーケース72にスリットを形成したことによって、アッパーケース側爪部80の膨出部80cとロアーケース側爪部81の膨出部81dとの嵌着作業において、ロアーケース72の円筒部72dの周方向の一部の下端72gをスリットで撓ませることにより、ロアーケース側爪部81がロアーケース72の円筒部72dから離間するように押し広げられるので嵌着作業が容易となる。
なお、ロアーケース72に形成されるスリットの数や長さについては、任意に選択されればよい。
フランジ部47cの下面には、懸架装置1を構成するコイルスプリング5の一端(上端)5aが鉛直方向で突き当たる(図1参照)。
環状取付部49aには、取付部7のボルト固定孔7hに鉛直方向で同軸に配されるようにボルト挿通孔49dが形成されている。
図6乃至図8は本発明の第二実施形態を示す。
さらに本実施形態では、スラストニードル軸受60とダイアフラム11との間にスラストプレート90が介在されている。
このような構成により、重量測定装置全体の鉛直方向厚さを第一実施形態と比して薄く構成することが可能となる。
また、本実施形態で採用しているカラー35は、第一実施形態で説明したアウターカラー35と同一構成であるためその詳細な説明も省略する。
図中符号65はケージを示す。本実施形態では、上溝部43hの鉛直方向深さよりも大径の断面視円形状に形成されたころ63が、スラストプレート90の下面に当接した状態で備えられる。
大径状円筒部47aは上下面を開口して形成されている。
環状取付部49aには、取付部7のボルト固定孔7hに鉛直方向で同軸に配されるようにボルト挿通孔49dが形成されている。
また、一対の凸部95a,95aの形状・大きさは特に図示形態に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
また、凸部95aと凹部95bとは、複数個でも単数個でもよく任意である。さらに、スラストプレート90の外径とカラー35の内径とが、それぞれ嵌合可能な連続した凹凸面に形成されているものであってもよい。
図9は本発明の第三実施形態を示す。
なお、例えば、小型車やコミュータ等の重量が軽い車両に本実施形態を適用する場合には、ダイアフラム11の材質は特に限定されないが、重量が重い車両に本実施形態を適用する場合、ダイアフラム11は、バネ性のある鋼材とするのが好ましい。
7 取付部
9 油室
9c 溝部
9d 開口領域
11 ダイアフラム
13a ダイアフラムの外径よりの面部
21 圧力センサ
35 アウターカラー
43 第1のピストン
43b 第1のピストンのフランジ部
44 第2のピストン
44d 第2のピストンのフランジ部
47 スプリングブッシュ
50 軸受ユニット
60 スラストニードル軸受
75 すべりブッシュ
R 測定流体
Claims (8)
- 懸架装置に備えられ、車両側に固定される部材と転舵される部材との間に軸受を介在して車輪を転舵方向に揺動自在に支持しており、
上面側を車両側に固定するとともに、下面側に円筒状に開口する溝部を有する取付部と、
円筒状に形成されて、前記溝部の開口領域を覆い、前記溝部とともに所定空間の円筒状の油室を形成するダイアフラムと、
前記溝部の開口領域の外径よりも大径に形成され、前記ダイアフラムの外径寄りの面部を、前記溝部の開口領域より外側の面部との間で挟み込んで密閉固定するカラーと、
スプリングの弾発力により前記ダイアフラムを押圧可能なピストンと、
前記取付部に備えられ、前記ピストンの移動により変化可能な油室内の測定流体の圧力変化を検出し得る圧力センサと、を含み、
前記軸受はスラストニードル軸受である、車両の重量測定装置。 - 懸架装置に備えられ、車両側に固定される部材と転舵される部材との間に軸受を介在して車輪を転舵方向に揺動自在に支持しており、
上面側を車両側に固定するとともに、下面側に開口する溝部を有する取付部と、
前記溝部の開口領域を覆い、前記溝部とともに所定空間の油室を形成するダイアフラムと、
前記溝部の開口領域の外径よりも大径に形成され、前記ダイアフラムの外径寄りの面部を、前記溝部の開口領域より外側の面部との間で挟み込んで密閉固定する環状のアウターカラーと、
前記アウターカラーの内径側で懸架装置の長さ方向に移動可能に備えられるとともに、前記アウターカラーの下側にアウターカラーと隙間を介して配されるフランジ部を備え、懸架装置のスプリングの弾発力により前記ダイアフラムを押圧可能な第1のピストンと、
前記第1のピストンの下面に当接するフランジ部を備えるとともに、中空な内部空間を備えた長尺円筒部に、下方から懸架装置の先端部を挿し込んで収容可能な第2のピストンと、
前記スプリングの一端を受けるスプリングブッシュと、
前記スプリングブッシュと前記第2のピストンとの間に介在され、相対回転可能に構成されている軸受ユニットと、
前記取付部に備えられ、前記ピストンの移動により変化可能な油室内の測定流体の圧力変化を検出し得る圧力センサと、を含み、
前記軸受ユニットは、懸架装置の長さ方向の荷重を揺動自在に支持するスラストニードル軸受と,揺動に一定減衰を発生させ、かつ長さ方向の荷重は受けず径方向の荷重を受けるすべりブッシュを備える、車両の重量測定装置。 - 前記スラストニードル軸受は、
相対回転可能に上下に対向配置された円環状の一対のレースと、
これら一対のレース相互間に構成された軸受内部空間に沿って配列された複数の針状ころと、
前記複数の針状ころを回転可能に保持する保持器と、を含み、
前記軸受ユニットは、
前記スラストニードル軸受のアッパーレースに当接して配されたアッパーケースと、
前記スラストニードル軸受のロアーレースに当接して配されたロアーケースと、を含み、
前記ロアーレースは、前記アッパーケースとの間にシールを備えている請求項2に記載の車両の重量測定装置。 - 前記軸受ユニットのアッパーケースとロアーケースは、分解防止用の固定手段を備えている、請求項2又は請求項3に記載の車両の重量測定装置。
- 前記固定手段は、アッパーケースとロアーケースに備えられた、互いに噛み合う嵌合爪である、請求項4に記載の車両の重量測定装置。
- 懸架装置に備えられ、車両側に固定される部材と転舵される部材との間に軸受を介在して車輪を転舵方向に揺動自在に支持しており、
上面側を車両側に固定するとともに、下面側に開口する溝部を有する取付部と、
前記溝部の開口領域を覆い、前記溝部とともに所定空間の油室を形成するダイアフラムと、
前記溝部の開口領域の外径よりも大径に形成され、前記ダイアフラムの外径寄りの面部を、前記溝部の開口領域より外側の面部との間で挟み込んで密閉固定するカラーと、
スプリングの弾発力により前記ダイアフラムを押圧可能なピストンと、
前記取付部に備えられ、前記ピストンの移動により変化可能な油室内の測定流体の圧力変化を検出し得る圧力センサと、を含み、
前記軸受は、スラストニードル軸受で、前記ダイアフラムと前記ピストンとの間に介在されている、車両の重量測定装置。 - 前記スラストニードル軸受と前記ダイアフラムとの間にはスラストプレートが介在されている、請求項6に記載の車両の重量測定装置。
- 前記スラストプレート側と前記カラー側との対向領域に回転不能機構を設けた、請求項7に記載の車両の重量測定装置。
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