JPH076851B2 - 検出装置 - Google Patents
検出装置Info
- Publication number
- JPH076851B2 JPH076851B2 JP25001192A JP25001192A JPH076851B2 JP H076851 B2 JPH076851 B2 JP H076851B2 JP 25001192 A JP25001192 A JP 25001192A JP 25001192 A JP25001192 A JP 25001192A JP H076851 B2 JPH076851 B2 JP H076851B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spring
- strain
- coil
- load
- magnitude
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- Expired - Lifetime
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- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コイルばねやトーショ
ンバーなどのばねを利用してこのばねに負荷された荷重
やばねの変位などを検出する検出装置に関する。
ンバーなどのばねを利用してこのばねに負荷された荷重
やばねの変位などを検出する検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】被検出物に生じるひずみを検出するため
の手段として、従来より、抵抗線ひずみ計などのひずみ
ゲージが使われている。たとえば特開平４−３１７２５
号公報に開示されている荷重検出装置においては、ひず
みゲージを用いることによってばねに負荷される荷重変
化を検出するようにしている。この先行技術をはじめと
して、従来のひずみゲージを用いて被検出物の変位量や
荷重を検出する場合、被検出物の表面にひずみゲージを
接着剤等によって貼付け、荷重に応じて変化する被検出
物の表面のひずみを、ゲージの電気抵抗値の変化として
とらえるようにしている。
の手段として、従来より、抵抗線ひずみ計などのひずみ
ゲージが使われている。たとえば特開平４−３１７２５
号公報に開示されている荷重検出装置においては、ひず
みゲージを用いることによってばねに負荷される荷重変
化を検出するようにしている。この先行技術をはじめと
して、従来のひずみゲージを用いて被検出物の変位量や
荷重を検出する場合、被検出物の表面にひずみゲージを
接着剤等によって貼付け、荷重に応じて変化する被検出
物の表面のひずみを、ゲージの電気抵抗値の変化として
とらえるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のひ
ずみゲージを用いて検出を行う場合、ひずみゲージが被
検出物に完全に接着されていないと、被検出物に生じた
ひずみを正確に測定することができない。しかもこの種
のひずみゲージは、被検出物自体のひずみを直接検出す
るのではなく、ひずみゲージの抵抗線等に生じたひずみ
を電気抵抗値の変化として検出するようにしているた
め、被検出物のひずみと抵抗線のひずみとの相関が完全
に一致していないと測定精度が悪くなる。
ずみゲージを用いて検出を行う場合、ひずみゲージが被
検出物に完全に接着されていないと、被検出物に生じた
ひずみを正確に測定することができない。しかもこの種
のひずみゲージは、被検出物自体のひずみを直接検出す
るのではなく、ひずみゲージの抵抗線等に生じたひずみ
を電気抵抗値の変化として検出するようにしているた
め、被検出物のひずみと抵抗線のひずみとの相関が完全
に一致していないと測定精度が悪くなる。
【０００４】このため上記ひずみゲージを用いる場合に
は、ひずみゲージを被検出物に確実に接着しておくこと
が必要となる。しかしながら車両用懸架ばねのひずみを
検出する場合のように、泥水や砂塵にさらされる可能性
のある被検出物（ばね）にひずみゲージを接着すると、
接着部分の耐久性に問題が生じる。しかも従来のひずみ
ゲージは、温度変化や湿度変化に対して出力が不安定に
なりやすいなど、環境の変化に弱いという問題もあっ
た。従って本発明の目的は、ばねに負荷された荷重や変
位などを、このばねを利用して正確に測定できかつ耐久
性の高い検出装置を提供することにある。
は、ひずみゲージを被検出物に確実に接着しておくこと
が必要となる。しかしながら車両用懸架ばねのひずみを
検出する場合のように、泥水や砂塵にさらされる可能性
のある被検出物（ばね）にひずみゲージを接着すると、
接着部分の耐久性に問題が生じる。しかも従来のひずみ
ゲージは、温度変化や湿度変化に対して出力が不安定に
なりやすいなど、環境の変化に弱いという問題もあっ
た。従って本発明の目的は、ばねに負荷された荷重や変
位などを、このばねを利用して正確に測定できかつ耐久
性の高い検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明装置は、負荷される荷重の大きさに応
じたひずみを生じるばねと、上記ばねの一部を囲むよう
にして設けられかつ交流電圧が印加される励磁コイル
と、上記励磁コイルに隣接して設けられかつ励磁コイル
に交流電圧を印加した時に電磁誘導による出力を生じる
検出コイルと、上記検出コイルの出力に基づいて上記ば
ねに生じたひずみの大きさを求めるとともにこのひずみ
に基づいて上記ばねに負荷された荷重あるいは変位等を
算出するコントローラとを具備している。
開発された本発明装置は、負荷される荷重の大きさに応
じたひずみを生じるばねと、上記ばねの一部を囲むよう
にして設けられかつ交流電圧が印加される励磁コイル
と、上記励磁コイルに隣接して設けられかつ励磁コイル
に交流電圧を印加した時に電磁誘導による出力を生じる
検出コイルと、上記検出コイルの出力に基づいて上記ば
ねに生じたひずみの大きさを求めるとともにこのひずみ
に基づいて上記ばねに負荷された荷重あるいは変位等を
算出するコントローラとを具備している。
【０００６】
【作用】励磁コイルに交流電圧が印加されると、電磁誘
導による出力電圧が検出コイルに生じる。この出力はば
ねの透磁率によって影響を受ける。透磁率はばねの材料
に固有の値であるが、ばねのひずみの大きさによっても
変化する。従ってこのばねに荷重が負荷されることによ
ってばねが撓むと、荷重の大きさに応じてひずみが変化
することにより、透磁率に応じた出力電圧が得られる。
この出力とひずみとの関係を予め計算あるいは実測によ
って求めておくことにより、出力に基づいてひずみの大
きさを算出することができる。ひずみと荷重もしくは変
位は比例するので、ひずみが求まれば荷重の大きさや撓
み量も求まる。
導による出力電圧が検出コイルに生じる。この出力はば
ねの透磁率によって影響を受ける。透磁率はばねの材料
に固有の値であるが、ばねのひずみの大きさによっても
変化する。従ってこのばねに荷重が負荷されることによ
ってばねが撓むと、荷重の大きさに応じてひずみが変化
することにより、透磁率に応じた出力電圧が得られる。
この出力とひずみとの関係を予め計算あるいは実測によ
って求めておくことにより、出力に基づいてひずみの大
きさを算出することができる。ひずみと荷重もしくは変
位は比例するので、ひずみが求まれば荷重の大きさや撓
み量も求まる。
【０００７】
【実施例】以下にこの発明の一実施例について、図１な
いし図３を参照して説明する。図１に示された検出装置
１０は、ばねの一例としてのコイルばね１１と、このコ
イルばね１１に設けられたセンサ部１２とを備えてい
る。コイルばね１１にはコイル軸方向に荷重Ｐが負荷さ
れるようになっている。コイルばね１１は、たとえば車
両の懸架装置に用いられる懸架ばねであるが、懸架ばね
以外の用途でもかまわない。要するに、荷重が負荷され
た時に荷重に応じたひずみを生じるばねであればよい。
いし図３を参照して説明する。図１に示された検出装置
１０は、ばねの一例としてのコイルばね１１と、このコ
イルばね１１に設けられたセンサ部１２とを備えてい
る。コイルばね１１にはコイル軸方向に荷重Ｐが負荷さ
れるようになっている。コイルばね１１は、たとえば車
両の懸架装置に用いられる懸架ばねであるが、懸架ばね
以外の用途でもかまわない。要するに、荷重が負荷され
た時に荷重に応じたひずみを生じるばねであればよい。
【０００８】コイルばね１１の材料は、けい素を含有す
るばね鋼鋼材であり、たとえばシリコンマンガン鋼鋼材
などが使用される。上記ばね鋼鋼材にはＣ，Ｓｉ，Ｍｎ
などが含まれており、一例として、Ｃ0.55〜0.65％、Ｓ
ｉ1.05〜2.20％，Ｍｎ0.70〜1.00％であるが、その含有
率や成分は上記の範囲に限るものでなく、必要に応じて
適宜選択される。
るばね鋼鋼材であり、たとえばシリコンマンガン鋼鋼材
などが使用される。上記ばね鋼鋼材にはＣ，Ｓｉ，Ｍｎ
などが含まれており、一例として、Ｃ0.55〜0.65％、Ｓ
ｉ1.05〜2.20％，Ｍｎ0.70〜1.00％であるが、その含有
率や成分は上記の範囲に限るものでなく、必要に応じて
適宜選択される。
【０００９】コイルばね１１に設けられたセンサ部１２
は、図２に示されるように、一次コイルとしての励磁コ
イル１５と、この励磁コイル１５に隣接して設けられた
二次コイルとしての検出コイル１６を備えている。励磁
コイル１５と検出コイル１６は、共通のボビン１７に巻
かれている。ボビン１７は電気絶縁材料からなり、コイ
ルばね１１に接着する必要はないが、適宜の保持手段に
よってコイルばね１１の所定位置に保持されている。
は、図２に示されるように、一次コイルとしての励磁コ
イル１５と、この励磁コイル１５に隣接して設けられた
二次コイルとしての検出コイル１６を備えている。励磁
コイル１５と検出コイル１６は、共通のボビン１７に巻
かれている。ボビン１７は電気絶縁材料からなり、コイ
ルばね１１に接着する必要はないが、適宜の保持手段に
よってコイルばね１１の所定位置に保持されている。
【００１０】励磁コイル１５に接続された電源２０は励
磁コイル１５に交流電圧を印加するものである。励磁コ
イル１５に交流電圧が印加されると、電磁誘導によって
検出コイル１６に起電力が生じる。この出力は、磁心と
して作用するコイルばね１１の透磁率に左右される。透
磁率μは、磁束密度Ｂとそれに対応する磁化力Ｈの比で
あり、μ＝Ｂ／Ｈで表される。
磁コイル１５に交流電圧を印加するものである。励磁コ
イル１５に交流電圧が印加されると、電磁誘導によって
検出コイル１６に起電力が生じる。この出力は、磁心と
して作用するコイルばね１１の透磁率に左右される。透
磁率μは、磁束密度Ｂとそれに対応する磁化力Ｈの比で
あり、μ＝Ｂ／Ｈで表される。
【００１１】透磁率μはコイルばね１１の材料に固有の
値であるが、ひずみの大きさによっても左右される。す
なわち図３に示されるように、ひずみが大きくなるほ
ど、入出力電圧比（出力電圧／入力電圧）が小さくなる
傾向がある。このひずみと入出力電圧比との関係は、予
め計算あるいは実測によって求めておく。
値であるが、ひずみの大きさによっても左右される。す
なわち図３に示されるように、ひずみが大きくなるほ
ど、入出力電圧比（出力電圧／入力電圧）が小さくなる
傾向がある。このひずみと入出力電圧比との関係は、予
め計算あるいは実測によって求めておく。
【００１２】検出コイル１６に接続されたコントローラ
２１は、マイクロコンピュータ等の電気回路を用いたも
のであり、検出コイル１６の出力電圧を入力するように
なっている。このコントローラ２１は、上述した入出力
電圧比とひずみとの関係（図３）をマップ等に記憶する
手段を備えている。
２１は、マイクロコンピュータ等の電気回路を用いたも
のであり、検出コイル１６の出力電圧を入力するように
なっている。このコントローラ２１は、上述した入出力
電圧比とひずみとの関係（図３）をマップ等に記憶する
手段を備えている。
【００１３】上記検出装置１０を車両の懸架装置に用い
る場合、図４に示されるように、コイルばね１１と油空
圧サスペンション等の車高調整機構２５を並設するとよ
い。この車高調整機構２５は、油やガス等の圧力流体を
収容したシリンダ２６と、シリンダ２６に挿入されたロ
ッド２７と、シリンダ２６に上記圧力流体を出し入れ可
能な油圧回路２８などを備えており、シリンダ２６に供
給する圧力流体の量を変化させることでロッド２７の突
出量を変化させ、車高を変化させるようにしている。
る場合、図４に示されるように、コイルばね１１と油空
圧サスペンション等の車高調整機構２５を並設するとよ
い。この車高調整機構２５は、油やガス等の圧力流体を
収容したシリンダ２６と、シリンダ２６に挿入されたロ
ッド２７と、シリンダ２６に上記圧力流体を出し入れ可
能な油圧回路２８などを備えており、シリンダ２６に供
給する圧力流体の量を変化させることでロッド２７の突
出量を変化させ、車高を変化させるようにしている。
【００１４】次に上記検出装置１０の作用について説明
する。電源２０から供給される交流電圧を励磁コイル１
５に印加すると、コイルばね１１の透磁率によって影響
を受ける電磁誘導により、検出コイル１６に一定の出力
電圧が生じる。この出力はコントローラ２１に入力され
る。
する。電源２０から供給される交流電圧を励磁コイル１
５に印加すると、コイルばね１１の透磁率によって影響
を受ける電磁誘導により、検出コイル１６に一定の出力
電圧が生じる。この出力はコントローラ２１に入力され
る。
【００１５】コイルばね１１に荷重Ｐが負荷されると、
荷重Ｐの大きさに応じてコイルばね１１が撓み、コイル
ばね１１の各部に荷重Ｐに応じたひずみが生じる。この
ひずみによってコイルばね１１の透磁率が変化すること
により、入出力電圧比（出力電圧／入力電圧）が変化す
る。
荷重Ｐの大きさに応じてコイルばね１１が撓み、コイル
ばね１１の各部に荷重Ｐに応じたひずみが生じる。この
ひずみによってコイルばね１１の透磁率が変化すること
により、入出力電圧比（出力電圧／入力電圧）が変化す
る。
【００１６】このため、予めコントローラ２１に記憶し
ておいた入出力電圧比とひずみとの関係に基づいて、コ
イルばね１１に生じたひずみの大きさが算出される。ま
た、ひずみと荷重あるいは変位との間に一定の関係があ
るから、コイルばね１１に負荷された荷重Ｐもしくはコ
イルばね１１の撓み（変位）を求めることもできる。更
には、車両の積載重量や基準車高に対する現在の車高も
算出できる。
ておいた入出力電圧比とひずみとの関係に基づいて、コ
イルばね１１に生じたひずみの大きさが算出される。ま
た、ひずみと荷重あるいは変位との間に一定の関係があ
るから、コイルばね１１に負荷された荷重Ｐもしくはコ
イルばね１１の撓み（変位）を求めることもできる。更
には、車両の積載重量や基準車高に対する現在の車高も
算出できる。
【００１７】また、車高調整機構２５を備えている場合
には、検出装置１０によって求められた車高検出信号に
基づいて、車高調整機構２５の油圧回路２８を動作させ
ることにより、所定車高値へのレベリングを実施するこ
とができる。
には、検出装置１０によって求められた車高検出信号に
基づいて、車高調整機構２５の油圧回路２８を動作させ
ることにより、所定車高値へのレベリングを実施するこ
とができる。
【００１８】図５は本発明の他の実施例を示すものであ
り、この場合、ばねの一例としてのトーションバー３０
に、前記実施例と同様のセンサ部１２を設けている。ト
ーションバー３０は、丸棒状の本体部３１の両端に、セ
レーションやスプライン等が形成された端末つかみ部３
２，３３を有し、端末つかみ部３２，３３を相対的にね
じる方向に荷重（トルク）が負荷される。
り、この場合、ばねの一例としてのトーションバー３０
に、前記実施例と同様のセンサ部１２を設けている。ト
ーションバー３０は、丸棒状の本体部３１の両端に、セ
レーションやスプライン等が形成された端末つかみ部３
２，３３を有し、端末つかみ部３２，３３を相対的にね
じる方向に荷重（トルク）が負荷される。
【００１９】上記トーションバー３０の本体部３１の軸
線方向中間部に、センサ部１２が配置されている。本体
部３１がねじられてひずみを生じると、ひずみの大きさ
に応じて本体部３１の透磁率が変化するため、前記実施
例と同様に検出コイル１６の出力に基づいてひずみが求
められ、更には荷重や変位が検出される。
線方向中間部に、センサ部１２が配置されている。本体
部３１がねじられてひずみを生じると、ひずみの大きさ
に応じて本体部３１の透磁率が変化するため、前記実施
例と同様に検出コイル１６の出力に基づいてひずみが求
められ、更には荷重や変位が検出される。
【００２０】本発明が適用されるばねは、上述の圧縮コ
イルばね１１やトーションバー３０以外にも、引張りば
ねやねじりコイルばね、あるいは車両用スタビライザな
ど、要するに荷重が負荷された時に発生するひずみに関
連して透磁率が変化する部材であればよい。
イルばね１１やトーションバー３０以外にも、引張りば
ねやねじりコイルばね、あるいは車両用スタビライザな
ど、要するに荷重が負荷された時に発生するひずみに関
連して透磁率が変化する部材であればよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、ばね自体のひずみ変化
をこのばねを利用して磁気的に検出することにより、温
度や湿度変化に悪影響を受けることなく荷重や変位を正
確に検出することができ、しかも従来のひずみゲージの
ような耐久性の問題も解決される。
をこのばねを利用して磁気的に検出することにより、温
度や湿度変化に悪影響を受けることなく荷重や変位を正
確に検出することができ、しかも従来のひずみゲージの
ような耐久性の問題も解決される。
【図１】本発明の一実施例を示す検出装置の正面図。
【図２】図１に示された検出装置の一部を示す断面図。
【図３】ばねのひずみと入出力電圧比との関係を示す
図。
図。
【図４】図１に示された検出装置と車高調整機構とを備
えた懸架装置の正面図。
えた懸架装置の正面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す検出装置を備えたト
ーションバーの正面図。
ーションバーの正面図。
１０…検出装置、１１…コイルばね、１２…センサ部、
１５…励磁コイル、１６…検出コイル、２０…電源、２
１…コントローラ、３０…トーションバー。
１５…励磁コイル、１６…検出コイル、２０…電源、２
１…コントローラ、３０…トーションバー。
Claims (1)
- 【請求項１】負荷される荷重の大きさに応じたひずみを
生じるばねと、上記ばねの一部を囲むようにして設けら
れかつ交流電圧が印加される励磁コイルと、上記励磁コ
イルに隣接して設けられかつ上記励磁コイルに交流電圧
を印加した時に電磁誘導による出力を生じる検出コイル
と、上記検出コイルの出力に基づいて上記ばねに生じた
ひずみの大きさを求めるとともにこのひずみに基づいて
上記ばねに負荷された荷重あるいは変位等を算出するコ
ントローラとを具備したことを特徴とする検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25001192A JPH076851B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25001192A JPH076851B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102105A JPH06102105A (ja) | 1994-04-15 |
| JPH076851B2 true JPH076851B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=17201520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25001192A Expired - Lifetime JPH076851B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076851B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007017308B4 (de) * | 2007-04-11 | 2011-01-27 | Ab Elektronik Gmbh | Feder-Einheit mit Sensor für den Federweg |
| AT515231B1 (de) * | 2014-01-09 | 2015-09-15 | Trumpf Maschinen Austria Gmbh | Unterwerkzeug einer Biegepresse mit einer Biegewinkelmessvorrichtung |
-
1992
- 1992-09-18 JP JP25001192A patent/JPH076851B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06102105A (ja) | 1994-04-15 |
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