JPH02503117A - 特に力測定装置に組合わせられる弾性結合装置並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 特に力測定装置に組合わせられる 弾性結合装置並びにその製造方法 発明の背景 １、　　明の技′分野 本発明は、請求項１記載の特徴を有する弾性結合および力測定装置、並びにその 製造方法に関する。

２、　従来技術の説明 国際特許出願ＷＯ３７１０２１２９には、結合される部分品の間に設けられる高 分子弾性物質の中に配置される少なくも１つの力または圧力またはトルクのセン サを有する弾性結合が開示されている。とシわけ、ばね式脚部への組合わせが説 明されているけれども、その力測定装置の構造上の高さは余シにも高く、組立て 及び保全作業に不便である。その上、そうした弾性結合を貫いて管などを通すこ とがしばしば必要となる。

さらに、米国特許１４４，７７０，０５０はるつぼ状の外側部材を含む測定装置 を開示しており、前記るつぼ状外側部材の底には中央開口部が設けられ、その中 へ、高分子弾性物質の硬化処理に基づいて圧力センサが挿入され、ねじによって 固定される。そのようにして、圧力センサが高分子弾性物質層に直接的に接触し ている。

交換可能な圧力センサが挿入の直前に校正され且つ補償された場合ですら、交換 後の圧力センサまたは他の交換器の、等しい荷重に於ける測定の読みが時々か々 シの偏差を有することが明らかとなった。

こうした不十分な再現性の原因は、高分子弾性物質と圧力センサとの間の接触面 に於ける不純物すなわち異物にあシ、それゆえ、センサは極度の清浄を必要とす る。測定の正確さが不十分であるというこの欠点に加えて、まず最初に圧力セン サを挿入し次に固定リングと何本かのねじによって支持部材へ固定せねばならな いので、例えば工具店のような埃っぽい環境にて圧力センサを交換する場合には とシわけ、圧力センサの組込みはかなシ面倒なものとなる。

発明の概要 従って、本発明の目的は、容易な組込みと互換性と極めて正確な再現性とを提供 し得るようにした上述の様式の弾性結合装置とシわけ力測定装置を提供し、さら に、そのような弾性結合装置とシわけ力測定装置を製造する方法をも提供するこ とでちる。

この目的は、請求項１記載の特徴を有する弾性結合装置と、請求項１４記載の力 測定装置と、請求項２１記載の特徴を有する方法とによって達成される。

管状の内側部材ラインの内部の通路に軸とコードとを通すことが可能でちり、例 えばばね式脚部のピストンφプランジャのような堅固な部材が、容易に接近し得 るようにそこへ取付けられてよい。本発明の提示例である車両に於ける力測定装 置、とシわけ車軸のばね式支持脚に於ける力測定装置に対して、るつぼ状外側部 材とピストン状内側部材との相互間のリング状接触面に高分子弾性物質を満たし 、それらの中心にばね式脚部のピストン・プランジャの為の通路を設けることが 提案される。こうして、それを完成させるため、ばね式脚部のピストン・プラン ジャが力測定装置の内側へ、また同様にセンサが力測定装置へ、容易に接近し得 るように上方から取付けられてよい。このように容易に接近し得ることは、当初 の製造時の組立ラインに於ける組立てのためばかシでなく、サービスショップに 於けるその後の保全作業および交換作業のためにも極めて重要である。

その上、力測定セルの内部に形成される中央通路と、ばね式脚部円蓋の内側のリ ングの肩への組合わせられるセンサの偏心配置とにかんがみて、との装置と力測 定装置取付手段との高さは、従来技術に比し明らかにかなシ減少する。狭い円筒 状空隙によって正確な案内と整合とが準備され、また、形成されたステップが安 定度の高い支承面を提供する。

横方向に準備された圧力／力センサを力測定装置へ挿入し又は交換することによ る力測定装置製造方法によれば、先ず初めに注入口へ液体が注入され、次いでセ ンサとセンサ保持器とが注入口の中へ、とシわけねじ込みによって挿入される。

センサと高分子弾性物質層との間の空間を油が満たしているお陰で、高分子弾性 物質とセンサとの間に存在するかなり大きな塵埃粒子でさえ、なんら悪影響を及 ばずことなく油の中に埋没させられよう。従って、圧力センサの交換は、絶対的 に清浄な環境を有する事業所のみに制限されることがない。その上、注入液が圧 力センサと丁度よく保合するに至る迄センサとセ／す保持器とがそれぞれ開口部 の中へ挿入されるので、すなわち、ねじ込み地点へ油が絞シ出されて来るまで圧 力センサがねじ込まれるので、空気の含有等は明確に回避される。このことは、 高分子弾性物質に作用している荷重の適切な伝達と、障害となる不完全な要素を 持たないセンサへの伝達とを確保し、それによシ、高度に正確な再現性を保障す る。

センサと高分子弾性物質との間に中間スペースを形成し、提案されたようにこの スペースを非圧縮性伝達媒体にて完全に満たすことによシ、力測定装置のシリコ ーン油処理は大幅に軽減される。こうして、センサの挿入による力測定装置の仕 上げは清浄な環境ヲ持た々いサービスショップに於いてなされることが可能とな シ、いつかは必要となるセンサの交換も、清浄を必要とすることなく達成され得 る。ばね式脚部の支持構造に上部から接近し得るので、ばね式脚部またはショッ クアブソーバの交換は、力測定セルを取シ除くだめの余計な手間をかけずにそれ ぞれ実行し得る。

図面の説明 本発明の一層有益な改良はサブフレイムの主題であシ、且つ、実施態様について の以下の記述の中で詳細に説明される。

第１図は、力測定装置を組み込まれている車両のばね式脚部の円蓋に設けられる 弾性結合の断面図、第２図は、第１図の、変更された設計を示す拡大図、第３図 は、第２図のもう１つの実施態様、第４図は、第１図の、変更された実施態様で ある。

好ましい実施例の説明 第１図に於いて、力測定装置１としての弾性結合が、車両のばね式脚部の円蓋５ の中にねじ５ａによって組み込まれている。力測定装置１は、不可欠なものとし て、ばね式脚部の円蓋５に直接的に取付けられているるつぼ状外側部材２を含む 。外側部材２の内側にはピストン状の内側部材４が配置され、それら２つの部材 ２．４の間に形成される環状空隙には、特定的にはシリコーンであってよい高分 子弾性物質塊３が充填される。管状の内側部材４の内部には本発明に従って通路 １６が設計されておシ、そこには、ばね式脚部７を回転可能なように支持してい るベアリング６が設けられている。この例に於いては、それは、自動車の操縦可 能な車軸すなわち前車軸のための設計である。ばね式脚部７は、多くの場合、ピ ストン・プランジャＩＣによりその上部が示されているショック・アブソーバと コイルばね１ｂとを支えているばね用上部座金７ａを含んでいる。

ピストン・プランジャ７ｃは、軸受スリーブ７ｄを介してベアリング６にもたれ かかっておシ、止めねじ１７によってばね式脚部円蓋５の上端に固定されている 。止めねじ１７は、外側部材２および内側部材４の内側の中央通路１６の内部に 於いて接近され得る。密封するため、止めねじ１７および通路１６は、蓋１８に よシ閉ざされる。

特定的には、本質的に環状をなしている外側部材２の、中心軸１１１の右側にて ばね式脚部円蓋５を越えて突出している部分に設けられた穴であってよい外側部 材２に設けられた穴１０の中に、センサ８が収容される。この穴１０を介して、 直角のステップ１１４及び環状空隙１１８及びそこへ充用される高分子弾性物質 ３への接近が計られる。この例に於いては、静的または動的な車輪荷重によって 力導入方向Ａから力測定装置１に負荷を与えることによシ、内側部材４の特にス テップ１１４によって高分子弾性物質３に負荷が与えられ、それゆえ、高分子弾 性物質３に接触しているセンサ８に負荷が与えられる。

この例ではセンサ８は、ダイアフラム状に設計されておシ、且つ、提示されてい る設計に於いては高分子弾性物質３の方向に中間スペース９を形成しておシ、力 測定装置１の完成状態に於いて前記中間スペースは、特定的にはシリコーン油で あってよい非圧縮性伝達液１１を満たされる。センサ８の挿入に先立って、伝達 液１１が穴１ｏから注入される。しかしながら、別個の注入口が設けられてもよ い。伝達液１１が注入されたならば、センサ８およびセンサ保持器１２が穴１０ の中へ挿入される。この目的のために固定用ねじ切り部１３が設けられておシ、 その中ヘセンサ保持器１２がねじ込まれる。密閉リング１４が、外部からの影響 に対しセンサ保持器１２を保護する。センサ８にょシ得られる読みを伝達し測定 値を加工するため、接続ケーブルがセンサ保持器１２の内部から増幅器１５へと 伸長しておシ、増幅器１５は、この例に於いてはそれぞれの前輪の車輪荷重であ る測定値を受取シ、次いでそれらを処理し、指示されたラインを通じて例えばワ ンボード・コンピュータへと伝送する。

第２図の拡大図には、弾性結合１１０の中に設けられている別の様式のセンサが 、符号１２４にて示されている。センサ１２４は、ダイアフラム状のデザインを 有しておシ、且つ、圧力の値を得るために例えば圧力−抵抗測定原理によシ作動 する。しかしながら、センサ１２４として、例えば歪みゲージもしくは他の既知 の変換器が使用されてよい。第１図とは対照的に、センサ１２４は、ステップ１ １４に対し水平に整合させられて横穴１２２の中へ挿入される。内側部材１１２ の直径の拡大によシ生ずるステップ１１４は、先細シとなって中間空隙１２０を 形成する。

中央通路１６を有するこの内側部材１１２は、狭い環状空隙１１８を残しつつ内 側部材１１２の外周面を補足する形状を有する外側部材１１６によって取シ囲ま れておシ、環状空隙１１８は、泡を含まない高分子弾性物質（第１図の高分子弾 性物質３に相当する）を充填されるのが好ましい。内側部材１１２のステップ１ １４の領域に於いて環状空隙がいくらか拡張されて円錐状の環状中間空隙１２０ を形成しておシ、中間空隙１２０には、同様に高分子弾性物質を充填されるのが 好ましい穴１２２を通して、外側部材１１６へ横向きに取付けられた力または圧 力のセンサ１２４の力導入側が結合されている。

高分子弾性物質を充填された環状空隙１１８は、外部よシの影響から高分子弾性 物質３を保護する上部リング１２６と下部リング１２８とによシ閉鎖されるのが よい。

第３図は、第２図のものに比し単純化された実施例を示しておシ、拡張された中 間空隙１２０に充填された高分子弾性物質の中に直接的に埋め込まれた圧力セン サ１３０を有している。この例では、中間空隙１２０は、垂直方向に見た場合に 環状空隙１１８の上側と下側との中間に配置されるのが好ましく（第４図参照） 、そこへ結合される部材の正確な整合をもたらす。

線、コード、シャフト、軸、或いはそれに類したどのようなものでも中央通路１ ６の中を伸長することが可能でアシ、また、どのような液体でもそこを通過し得 ることが、この弾性結合装置１１０の有する独特な利点である。内側部材４　、 １１２及び外側部材２　、１１６は何等かの他の部分品の端部であってもよく、 例えば第４図の内側部材４は、ベアリング６の軸受リングをも構成していてよい 。或いは又、外側部材２　、１１６及び内側部材４　、１１２は各々、ねじ止め または他の方法によって、それらの連続体として別々の部分品に結合されてもよ い。

また、第２図および第３図に示されている装置はそれぞれ、第１図にて使用され 得る力または圧力の測定セルを表している。

内側部材１１２が垂直に支持されている場合に外側部材１１６へ上から加えられ る力は、本質的に摩擦無しに、力センサ１２４または圧力センサ１３０へと伝達 されよう。狭い環状空隙１１８に充填されている高分子弾性物質のおかげで、横 方向の力はいずれも全く無効と々る。

特に第３図の実施例に於いては、例えば内側部材１１２の内部を伸長している適 切な導電体を介して（或いは無線でもよい）数値化手段へと接続されるようにし て、幾つかの圧力センサ１３０が周囲に配分されて中間空隙１２０の高分子弾性 物質内に埋め込まれて設置されてもよいことが注目されるべきである。

ここに示されている弾性結合装置のもう１つの修正例に於いては、第１図の実施 例の力または圧力のセンサが、中間空隙１２０から内側部材１１２の壁を貫いて 伸長する穴を有しているチューブの内部に配置されてもよい。

字を使用して示されている。内側部材４は、コイルばねＴｂによシ概略的に示さ れているばね式脚部Ｔを回転可能なように据え付けるため、ベアリング６の外輪 とヲ体に作られている。この場合には、拡張された中間空隙１２０ヘステップ部 １１４に於いて接続し且つねじ切シ部手段１３によってセンサ８とセンサ保持器 １２とを受入れるための穴１０が、ステップ１１４の斜面に対して直角に整合さ せられる。このことはセンサ８への直接負荷を可能とし、その傾斜は、ばね式脚 部円蓋５からの装置の高さを尚一層減少させる。通路丁６がある御陰で、ねじ５ ａを取外すことにより、摩耗しない部分品である内側部材４と外側部材２との一 体構成を崩すことなく、組立て又は修理作業のために、ばね式脚部７とピストン ・プランジャ７ｃとセンサ８とがそれぞれ個別に容易に取外され得る。

最後に、高分子弾性物質としてゴム、とシわけ天然ゴムを使用することが望まし いことに言及して置かねばならない。或いは又、シリコーンゴム、もしくは、例 えばＷＯ８７１０２１９２９に述べられているような他の高分子弾性物質が使用 されてもよい。高分子弾性物質が接触面にしつかシと密着することが重要であシ 、そこへ硬化処理を施されるのが好ましい。測定に高度の正確さを必要とされる 場合には、高分子弾性物質は、泡を含まないものでなければならない。

本発明にとって特に重要なことは、力または圧力を測定するための装置８が、第 ４図に図示されているユニットの中に統合されていることである。センサ保持器 １２として示されているこのユニットは、外側にねじ９９部を有する自動車用ス パーク・プラグのような形式となっておシ、挿入用開口部内側のねじ９９部の中 に、ねじ込みに先立って充填された伝達液が前記ねじ９９部を通って押出され得 るだけの緩みを残すようにしてねじ込まれてよい。最終位置に於いては、それ以 上の伝達液の漏れは、ノ・ウジングの端面もしくはねじ９９部の内面端部に設け られてよいシールによって阻止され得る。力または圧力を測定するための装置８ はハウジング内に固定される。さらに、数値化と校正と増幅と補償とのために必 要々電気回路は、加えられた力またはその時点に於ける圧力に対応する強力な信 号をユニットが出力し得るよう、集積回路の中に含まれてよい。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．堅固な内側部材と堅固な外側部材との間に残されている環状空隙内に、力ま たは圧力を伝達し得るよう力または圧力のセンサへ接触させられて高分子弾性物 質が設けられるようにした、前記内側部材と前記外側部材との間の弾性結合装置 にして、前記の内側部材（４，１１２）が、通路（１６）を設けられており、且 つ、外径を半径方向に拡げられてステップ（１１４）を形成していることと、前 記外側部材（２，１１６）が、内側部材（１１２）の外周面を補足する形状を有 して、狭い中間空隙（１２０）を形成していることと、 を特徴とする弾性結合装置。 ２．前記外側部材（２，１１６）または前記内側部材（４，１１２）に穴（１０ ，１２２）が設けられ、且つ、前記穴（１０，１２２）が、前記の力または圧力 のセンサ（８，１２４）のそれぞれ力または圧力を導入される側へ結合されるこ とを特徴とする請求項１記載の弾性結合装置。 ３．前記の力または圧力のセンサ（１２４）が、前記外側部材（１１６）に横向 きに取付けられることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性結合装置。 ４．前記ステップ（１１４）に形成される環状の中間空隙（１２０）の中の前記 高分子弾性物質内に、少なくとも１つの圧力センサ（１３０）が埋め込まれるこ とを特徴とする請求項１又は２記載の弾性結合装置。 ５．前記圧力センサ（１３０）からの信号線及び／又は電源線が、前記内側部材 （４）の壁を貫いて前記通路（１６）へと抜けることを特徴とする請求項４記載 の弾性結合装置。 ６．前記空隙（１１８）が、前記の内側および外側の部材（１１２，１１６）の 端面にて、環状のシール材（１２６，１２８）により密閉されることを特徴とす る請求項１又は２記載の弾性結合装置。 ７．前記結合装置が力測定装置（１，１１０）として形成されることを特徴とす る請求項１又は２記載の弾性結合装置。 ８．前記ステップ（１１４）が中心軸（１１１）に対して傾斜させられることを 特徴とする請求項２又は４記載の弾性結合装置。 ９．前記の穴（１０）が、前記内側部材（１１２）の中心軸に対して平行に又は 直角に伸びていることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性結合装置。 １０．前記の穴（１０）が、前記ステツプ（１１４）の斜面に対して垂直となる ように前記斜面の勾配に応じて傾斜させられることを特徴とする請求項８記載の 弾性結合装置。 １１．生じがちな中間スペース（９）が伝達液（１１）にて完全に満たされてお り且つねじ込み式に形成されている前記の穴（１０）の中へ、力または圧力を測 定するための前記センサ（８）が挿入され得ることを特徴とする請求項９又は１ ０記載の弾性結合装置。 １２．力または圧力を測定するための前記センサ（８）のハウジング（１２）の 一端の外側に設けられているねじ切り部が、前記の穴の内側に設けられているね じ切り部に対して幾分かの緩みを有しており、それにより、ねじ込みの際に余分 の伝達液（１１）が脱出可能であり、さらに、ねじ込まれた位置に於ける螺合部 分を経由しての前記伝達法（１１）のそれ以上の漏出を阻止し得るシールが施さ れることを特徴とする請求項１１記載の弾性結合装置。 １３．前記高分子弾性物質がゴム、好ましくは天然ゴム、であり且つ硬化処理を 施されて接触面へしつかりと密着していることを特徴とする請求項１又は２記載 の弾性結合装置。 １４．前記の力または圧力のセンサ（８）が、自動車のスパーク・プラグ状に形 成された交換可能な別個のユニットの中に組み込まれてかり、且つ、前記ユニッ トが、前記の力または圧力のセンサ（８）によつて発生させられる電気信号の補 償及び／又は校正及び／又は数値化及び／又は増幅のための電気回路を含んでい ることを特徴とする請求項２又は１２記載の弾性結合装置。 １５．前記の穴（１０）が、前記伝達液（１１）のための注入口として形成され ていることを特徴とする請求項１１記載の弾性結合装置。 １６．前記力測定装置（１）がばね式脚部（７）に設けられており、前記ばね式 脚部（７）のピストン・プランジヤ（７ｃ）が前記内側部材（４）の中央通路（ １６）の中に取付けられており、且つ、前記センサ（８）が、前記ばね式脚部（ ７）のばね式脚部円蓋（５）と前記ピストン・プランジヤ（７ｃ）との間にある 前記外側部材（２）の中に、取外し可能なように且つ前記中心軸（１１１）に対 し偏心させられて配置されることを特徴とする請求項１又は１１記載の弾性結合 装置。 １７．前記内側部材（４）が、車両の舵取り車軸に於ける回転ベアリング（６） の外輪として形成されることを特徴とする請求項１６記載の弾性結合装置。 １８．堅固な内側部材および堅固な外側部材と、堅固左前記内側部材と堅固な前 記外側部材との間の環状空隙内に充填されて接触面へしつかりと密着している高 分子弾性物質と、 力または圧力をそれぞれ伝達され得るようにして前記高分子弾性物質と接触して いる少なくも１つの力または圧力のセンサ（８）と、 前記内側部材（４，１１２）が半径方向に拡大してステツプ（１１４）を形成し ており、且つ、前記外側部材（２，１１６）が前記内側部材（１１２）の外周面 を補足し得る形状を有して狭い中間空隙（１２０）を形成していることと、 を含む力測定装置。 １９．前記内側部材（４，１１２）に長手方向の通路（１６）が設けられている ことを特徴とする請求項１８記載の力測定装置。 ２０．前記ステップ（１１４）に形成された環状の中間空隙（１２０）の中の高 分子弾性物質内に少なくも１つの圧力センサ（１３０）が埋め込まれることを特 徴とする請求項１７又は１８記載の力測定装置。 ２１．力または圧力を測定するための装置を圧力伝達媒体を含む襲置へ取付ける ための方法にして、力１たは圧力を測定するための前記装置を相み込むことの可 能左挿入用開口部を前記装置に形成する工程と、 前記圧力伝達媒体と前記力測定装置との間に生じがち衣中間スペースの中へ伝達 液を充填する工程と、力または圧力を測定するための前記装置を前記挿入用開口 部の中へ挿入する工程と、 前記中間スペースを完全に満たすようにして前記伝達液をその中へ定着させる工 程と、 を含むことを特徴とする取付け方法。 ２２．外側にねじ切り部を設けられているハウジング内に力または圧力を測定す るための前記装置が組み込まれ、前記挿入用開口部内への組み込みは、力または 圧力を測定するための前記装置の外側に設けられたねじ切り部に対して幾分かの 緩みを有するようにして前記挿入用開口部の内側に設けられたねじ切り部へねじ 込むことにより達成され、さらに、力または圧力を測定するための前記装置と前 記挿入用開口部との間に設けられたシール材が前記ねじ込みに応じて密閉技能を 発揮し得る係合状態に至るようにして組み込みが完遂されることを特徴とする請 求項２１記載の方法。 ２３．前記の中間スペース内へ一定量の伝達液が注入されることを特徴とする請 求項２１記載の方法。