JPH04177135A - 荷重センサ取付構造 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ばね上−ばね下問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−ばね下問の荷重
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、すスペンション部
材としてのピストンロッドのひずみ量と路間−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。

（課題を解決するだめの手段） 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−ばね土間で
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ス断面図であって
、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、ｌｅ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１９にロ
ッド締結用のナツトを締結して、このナツトと前記段部
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９
１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
のナツト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ツシュ８が装着されると共に
、ナツト７と下側ブツシュ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、ナツト７と荷重センサ９との間に介装され
るもので、上側ブツシュ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、その下端が下側ブツシュ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の上端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とで断面が逆り字状
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３
１ｆ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への作用点すとなる内周側端部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、前記上側ブツシュ３０は、ナツト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アに
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の下端を下側ブツシュ
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、下側ブツシュ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３
１ｆ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
状態で上側ブツシュ３０を装着する。

その後、ナツト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、該ナツト７と下側ブツシュ８との
間に上側ブツシュ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、このようなナツ
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９
０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ツトにより図外の
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にはナツト７と下側ブツシュ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、ナツト７と下側ブツシュ８の間隔が狭まると、ナ
ツト７側からの下向き荷重は、上側ブツシュ３０から梁
部材３１に伝達され、この梁部材３１と下側ブツシュ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、上側ブツシュ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３
１ｆ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。

部ち、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２４、梁部への入力点Ｃから荷重セ
ンサ９への作用点すまでの間をβ２とすると、通貫セン
サ９のひずみ量し、とピストンロッド１のひずみ量Ｌ２
との関係は、Ｌ・＝Ｉ２．．　＋Ｘ、　ＸＬ２ １゜ 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、ナツト７と下側ブツシュ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、通貫センサ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、実施例の取り付は構造では、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作動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 Ｔ・・・ナツト 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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。