JPH1137831A - 圧縮型荷重センサの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、長いスパンでの取付けがもたらす過
負荷にかからず、十分な検出精度が発揮できる荷重セン
サの取付構造を提供する。 【解決手段】本発明の荷重センサの取付構造は、磁歪部
材よりなるセンサ板２１の中央に磁歪素子２５を装着し
てなる磁歪センサ１０を、両端に一対の取付座３４を有
する単一のセンサホルダ３０に組み付け、このセンサホ
ルダ３０の各取付座３４と磁歪センサ１０の両端を支持
する一対の支持部３７との間に、剛性を低下させる部分
３８を形成して、各取付部３４から磁歪素子２５へ向か
う過負荷を剛性低下部３８の変形で吸収させて、磁歪素
子２５において高い検出感度が確保されるようにしたこ
とにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定部材に作用
する荷重を検出する圧縮型荷重センサの取付構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】貨物を積載するトラック（車両）には、
積載量が明確に認識できるよう、自車にどれだけの荷重
の貨物が積載されたかを表示する機能を設けたものがあ
る。この機能は、トラックのサスペンション装置を構成
する部品の歪みを検出する荷重センサを用いて、負荷さ
れる荷重にしたがって歪む部品の特性を利用して同荷重
を検出し、この結果を表示器などに表示するものであ
る。

【０００３】ところで、こうした荷重の検出には高い測
定感度が求められる。そのため、近時、荷重センサとし
て、抵抗センサでなく、高い検出感度を有する圧縮型の
磁歪センサ（圧縮型荷重センサ）が用いられている。

【０００４】圧縮型の磁歪センサは、板状の磁歪部材に
センサ素子として磁歪素子（９０°位相した駆動コイル
と検出コイルとを有して形成されるもの）を組み付けて
形成され、圧縮方向の負荷が加わると変化する磁歪材料
の透磁率を利用して、検出コイルから負荷に比例した出
力を発生させる構造である。

【０００５】こうした磁歪センサは、磁歪部材に生じる
微小な歪みから負荷を検出するために過負荷に弱く、こ
のため特開昭５３−８３７７６号公報に示されるように
磁歪素子の両隣の磁歪材料部分に応力分散のための開口
を形成して、過負荷の入力を抑えることが行われてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした荷
重センサは、トラックのサスペンション装置の部品な
ど、大きな荷重が加わる大型の被測定部材だと、十分な
検出感度が確保しにくい問題がある。

【０００７】すなわち、荷重センサは、高い検出精度を
得るために、かなりセンサ本体を小さく形成してある。
特に磁歪センサはかなり全体が小さい。しかし、荷重セ
ンサが据え付けられる被測定部材が大型の部品の場合、
十分な検出感度を確保するのには、部材の表面に比較的
に長いスパンで取り付けることが求められる。

【０００８】このため、この大型部品への荷重センサを
取り付けを実現するためには、被測定部材に定めた取付
位置のスパンに合わせて、荷重センサのセンサ本体全体
を大型にすることが求められる。

【０００９】これでは、当初の荷重センサの検出精度が
損なわれてしまう。特に磁歪センサは検出精度の低下が
著しく、たとえ大型の被測定部材に磁歪センサを取り付
けることができたとしても、十分な検出感度が得られ難
い。

【００１０】しかも、荷重センサ、特に磁歪センサは精
密部品なので、大型化に伴い、製造コストが大幅に上昇
するおそれがある。そこで、センサ本体の大きさをに変
えずに、ホルダなどを用いて、比較的長い間隔で、被測
定部材の表面に荷重センサを取り付けることが考えられ
る。

【００１１】ところが、センサ本体に対する過負荷を抑
える容量（磁歪センサの開口面積）はセンサ本体の外形
に依存するので、今度はスパンの拡大で増大した過負荷
がセンサ本体へ入力されて、荷重センサの性能を損なう
おそれがある。

【００１２】このため、長いスパンの取付けでも検出精
度が維持できる荷重センサの取付け構造が要望されてい
る。本発明は上記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、長いスパンでの取付けがもたらす
過負荷にかからず、十分な検出精度が発揮できる圧縮型
荷重センサの取付構造を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の荷重センサの取付構造では、単一の
センサホルダを用いて、センサ本体の大きさを変えず
に、被測定部材に荷重センサを長いスパンで取付けられ
る構造とした上で、センサ本体の両端を支持する各本体
支持部とホルダの各取付部との間に剛性を低下させる剛
性低下部を形成して、取付部からセンサ本体へ伝わる過
負荷をセンサ本体の大きさにかかわらず剛性低下部の変
形で吸収させる構造にして、高い検出感度が確保される
ようにした。

【００１４】請求項２に記載の荷重センサの取付構造で
は、センサ本体の両端部を支持する両本体支持部間の剛
性が弱くなる上、本体支持部以外からセンサ本体の中央
に向かう歪の伝達経路が断たれるので、圧縮歪をセンサ
本体で効率良く受けることができ、センサ素子での検出
精度の向上が図れるようになる。

【００１５】請求項３に記載の荷重センサの取付構造で
は、各本体支持部と各取付部との間に空孔を形成すると
いう簡単な構造で、取付部からセンサ本体へ伝わる過負
荷が吸収されるようになる。

【００１６】請求項４に記載の荷重センサの取付構造で
は、各本体支持部と各取付部との間に形成した長孔に
て、取付部のスパン方向の過負荷が効果的に吸収され、
各長孔と各本体支持部との間に形成した狭幅部にて、取
付部の周方向の過負荷が効果的に吸収される。つまり、
取付部から伝わる過負荷が、方向別に、その過負荷の吸
収に適した専用の応力低下部分にて吸収されるようにし
て、高い吸収性をもたらすようにしている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図５に
示す第１の実施形態にもとづいて説明する。図１（ａ）
は、本発明を適用した車両、例えば後二軸式のトラック
を示し、１はシャーシフレーム、２はキャブ、３は荷台
である。

【００１８】このトラックの前輪４を支持する部品、例
えばフロントサスペンション装置のフロントアクスルビ
ーム５と、トラックの後輪６を支持する部品、例えばリ
ヤサスペンション装置のウォーキングビーム７の各中央
部の上面には、それぞれ車軸に加わる荷重を検出する高
感度の圧縮型荷重センサ、例えば圧縮型の磁歪センサ１
０が据え付けられている。

【００１９】そして、各磁歪センサ１０の取付けに、本
発明の要部となる取付構造が採用されている。各磁歪セ
ンサ１０の取付構造には、いずれも図２〜図４に示され
るような構造が用いられている。

【００２０】同取付構造を説明すれば、圧縮型の磁歪セ
ンサ１０は、図４に示されるように小さな外形のセンサ
本体２０に単一のセンサホルダ３０を組み合わせて、大
きなスパンでの取付けを可能した構造にしてある。

【００２１】具体的には、センサ本体２０は、例えば磁
歪材料（パーマロイ等の磁性材料）で形成された薄帯板
状のセンサ板２１（長細板状体に相当）を有している。
このセンサ板２１の長手方向中央には、４個の小孔２２
が十字方向に形成してある。これら小孔２２間には、駆
動コイル２３と検出コイル２４とが十字状（９０°位
相）に巻回され、センサ本体２０の長手方向中央に磁歪
素子２５（センサ本体に相当）を形成してある。

【００２２】つまり、センサ本体２０は、センサ板２１
の両端部から圧縮方向の負荷（荷重）が加わると、セン
サ板２１で歪みが生じ、そのとき変化する磁歪材料の透
磁率で、センサ板２１の中央に装着された磁歪素子２５
（検出コイル２４）から負荷に比例した出力が発生され
るようにしてある（圧縮荷重の検出）。但し、磁歪素子
２５と隣接する両側には、同部分のセンサ板２１をくび
れさすような各一対の切欠部２１ａが形成されていて、
センサ板２１の両端部間で生じる歪を収束させながら中
央の磁歪素子２５の中心部へ伝えるようにしてある。

【００２３】またセンサホルダ３０には、図４に示され
るように例えば大形の被測定部材（フロントアクスルビ
ーム５，ウォーキングビーム７）の上面に並べて据付け
てある一対のセンサブラケット３１の据付スパンと同等
の長さを有する帯状板３０ａが用いられている。

【００２４】但し、各センサブラケット３１には、例え
ば一側壁が被測定部材に固定され、他側壁が被測定部材
の表面から起立する方向に延びるＬ字形をなし、この他
側壁にボルト挿通孔３２を形成し、このボルト挿通孔３
２の出口端にナット３３を組み付けた構造が用いてある
（図３に図示）。

【００２５】帯状板３０ａのうち、例えば各センサホル
ダ３０のボルト挿通孔３２と対応した両端部には、環状
をなした一対の取付座３４（取付部に相当）が形成され
ている。なお、取付座３４の中央には、ボルト挿通孔３
２に応じた径の通孔３４ａが形成してある。

【００２６】帯状板３１の長手方向中央は枠、例えば細
い辺部がなす矩形の枠３５が形成してある。また矩形枠
３５を挟む、帯状板３１の矩形枠３５寄り一側面部分
（取付座より内側寄りの部位に相当）には、一対の本体
支持部、例えば帯状板３１の長手方向に向く一対のセン
サ装着溝３７（本体支持部に相当）が形成されている。

【００２７】各センサ装着溝３７は、センサ本体２０の
外形にならう形状で形成され、中央に向く各端部が矩形
枠３５の開口部３５ａに開口している。そして、これら
各センサ装着溝３７内に、センサ本体２０の両端部がそ
れぞれ嵌挿してある。

【００２８】またセンサ本体２０の各端部は、歪みの影
響が起きないように各センサ装着溝３７に固定、例えば
レーザー溶接で固定されていて、センサ本体２０を検出
感度が損なわれないようにセンサホルダ３０に装着（支
持）させている。

【００２９】矩形枠３５は、センサ本体２０の中央部分
を、開口３５ａ（外部）に露出させながら収容する大き
さに設定されていて、磁歪素子２５が収容されるセンサ
ホルダ３０のセンサ装着溝３７間の部分剛性を弱く、さ
らにはセンサ装着溝３７以外から磁歪素子２５に向かう
歪の伝達経路を断つようにして、各取付座３４から入力
される圧縮方向の歪みだけを磁歪素子２５へ入力させる
ようにしてある。すなわち、矩形枠３５は、それぞれセ
ンサ本体２０につながる根元部分にくびれた部分３５ｂ
が形成されており、圧縮歪はセンサ本体２０で受け、矩
形枠３５はほとんど荷重を受けない構造となっている。

【００３０】また帯状板３０ａのうち、各取付座３４と
各センサ装着溝３７との間の部分（各本体支持部とホル
ダの各取付部との間の部位に相当）には、剛性低下部と
して空孔、例えばセンサ装着溝３７を中心として帯状板
３０ａの幅方向（歪の伝達経路と交差する方向）に矩形
枠３５と同等の地点まで延びる一対の細長の空孔３８が
形成されている。

【００３１】これら空孔３８により、センサホルダ３０
のうち、特に各取付座３４と各センサ装着溝３７との間
の部分の剛性を局部的に低下させて、たとえ取付時など
の際、各取付座３４から磁歪素子２５の検出精度を損な
わせるような過負荷が入力しても、空孔３８の変形にて
同過負荷を吸収して、磁歪素子２５へ伝わらない構造に
してある。

【００３２】そして、図５にも示されるように各取付座
３４が、それぞれボルト３９にて、各センサブラケット
３１に締結されることによって、大形の被測定部材に小
部品の磁歪センサ１０を据え付けてある。具体的には、
磁歪センサ１０は、例えばボルト３９をそれぞれ取付座
３７からボルト挿通孔３２へ螺挿することによって、フ
ロントアクスルビーム５，ウォーキングビーム７など
に、求められる長いスパンで取り付けてある。

【００３３】しかして、このようにして取付けられる磁
歪センサ１０は、比較的に長いスパンで大形の被測定部
品（フロントアクスルビーム５，ウォーキングビーム７
など）に据え付けられるので、例えば部品の公差、据付
部位の公差（いずれもばらつき）などにより、各取付座
３５から磁歪材料を通じて磁歪素子２５ヘ過負荷が入力
されやすい。

【００３４】特に、磁歪センサ１０は、センサ板２１の
両端から、貨物の積載に伴い、圧縮方向の荷重が加わる
と、磁歪素子２５の磁歪材料の透磁率が変化して、検出
コイル２４から荷重に比例した出力を発生させる構造な
ので、過負荷には弱い。

【００３５】ここで、本発明は、各取付座３５と磁歪素
子２５との間のホルダ部分には、剛性が低下している空
孔３８が形成してあるので、上記過負荷は、空孔３８の
変形、具体的には図５中の二点鎖線で示されるような空
孔３８が狭まるように変形することによって吸収され
る。なお、図５中は過負荷の方向を示す。

【００３６】これにより、磁歪センサ１０には過負荷の
影響を与えずにすみ、貨物の積載荷重の検出に求められ
る高い検出感度が発揮されることとなる。しかも、空孔
３８は、センサ本体２０の大きさに依存しないから、予
想される過負荷を十分に吸収できるような容量を確保さ
せることができ、どのような大きさの過負荷でも効率良
く吸収できる。

【００３７】この結果、磁歪センサ１０は、長いスパン
での取付けがもたらす過負荷にかかわらず、十分な検出
精度が発揮できる。しかも、センサ本体２５を無用に大
型にする必要がないので、大幅なコストの上昇や検出感
度の低下を招くことはない。

【００３８】そのうえ、単一のセンサホルダ３０でセン
サ本体２０の両端部を支持する構造なので、センサ本体
２０を装着する作業が簡単である上、容易にセンサ本体
２０の高い組付精度が確保できる。

【００３９】また剛性を低下させる構造は、各取付座３
４と各センサ装着溝３７との間に空孔３８を形成するだ
けでよいから、簡単な構造ですむ。図６および図７は、
本発明の第２の実施形態を示す。

【００４０】本実施形態は、各取付座３４と各センサ装
着溝３７との間に形成した剛性を低下させる剛性低下部
の構造を変えたものである。具体的には、各取付座３４
と各センサ装着溝３７との間に該間に沿って矩形枠３５
を超えるように延びる一対の長孔４０を形成して、同部
分の剛性を局部的に低下させると共に、各長孔４０と各
センサ装着溝３７との間に各センサ装着溝３７より幅寸
法を狭くした一対の狭幅部４１を形成して、同部分でく
び振り変形が可能となるように剛性を局部的に低下させ
てある（剛性低下部）。

【００４１】こうした構造だと、図７中の二点鎖線で示
されるように取付座３４のスパン方向の過負荷が、各長
孔４０の変形にて吸収される。と共に取付座３４の周方
向の過負荷となる、例えば取付座３４の締付時における
ボルト３９の締付けトルクの入力が、各狭幅部４１のく
び振りの変形にて吸収されるようになる。なお、図７中
の矢印は過負荷の方向を示す。

【００４２】このことは、取付座３４から伝わる過負荷
が、方向別に、その過負荷の吸収に適した専用の剛性低
下部分にて効果的に吸収されるので、一層、高い過負荷
の吸収性能をもたらすことができ、一層、高いセンサ本
体２０の検出感度の確保が期待できる。

【００４３】但し、第２の実施形態において、剛性低下
部以外の構造については、第１の実施形態と同じなの
で、その説明を省略した。なお、上述した実施形態で
は、フロントアクスルビーム、ウォーキングビームに荷
重センサ（磁歪センサ）を据え付けたが、これに限ら
ず、歪みから積載荷重の検出が可能な部品であれば、他
の部品に据え付けもよい。むろん、ボルトでなく、他の
締結部品を用いて、荷重センサを被測定部材に取り付け
るようにしても構わない。

【００４４】もちろん、トラックの積載荷重を検出する
構造に本発明を適用したが、車載用に限らず、他の用途
で荷重センサを取り付ける構造に適用してもよいことは
いうまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、各本体支持部とホルダの各取付部との間に
剛性を低下させる剛性低下部を形成したので、取付部か
らセンサ本体へ伝わる過負荷をセンサ本体の大きさにか
かわらず剛性低下部の変形で十分に吸収させることがで
きる。この結果、荷重センサは、高い検出感度を確保で
き、長いスパンでの取付けがもたらす過負荷にかから
ず、十分な検出精度が発揮できる。

【００４６】しかも、センサ本体を無用に大型にする必
要がないので、大幅なコストの上昇や検出感度の低下を
招かずにすむ。そのうえ、単一のセンサホルダでセンサ
本体の装着が行えるので、センサ本体を装着する作業が
簡単である上、高い組付精度が確保できる。

【００４７】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、センサ素子が開口によっ
て、圧縮歪をセンサ本体に効率良く伝達することがで
き、センサ素子での検出精度の向上が図れるといった効
果を奏する。

【００４８】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、空孔を形成するといった簡
単な構造で、取付部からセンサ本体へ伝わる過負荷を吸
収できるといった効果を奏する。

【００４９】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、取付部から伝わる過負荷
が、取付部のスパン方向、取付部の周方向といった方向
別に、その過負荷の吸収に適した専用の応力低下部分に
て吸収できるので、高い吸収性をもたらすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の圧縮型荷重センサの
取付構造が適用されたトラック（車両）を、圧縮型荷重
センサの据付け状態と共に示す図。

【図２】圧縮型荷重センサが被測定部材に取付けられた
状態を拡大して示す斜視図。

【図３】同圧縮型荷重センサの取付け構造を説明するた
めの斜視図。

【図４】同圧縮型荷重センサの構造を説明するための分
解斜視図。

【図５】同圧縮型荷重センサの取付時に加わる過負荷の
吸収を説明するための正面図。

【図６】第２の実施形態の圧縮型荷重センサの構造を説
明するための斜視図。

【図７】同圧縮型荷重センサの取付時に加わる過負荷の
吸収を説明するための正面図。

【符号の説明】

５，７…フロントアクスルビーム，ウォーキングビーム
（被測定部材） １０…磁歪センサ（荷重センサ） ２０…センサ本体 ２１…センサ板（長細板状体） ２５…磁歪素子（センサ素子） ３０…センサホルダ ３７…センサ装着溝（一対の本体支持部） ３８…空孔（剛性低下部） ４０，４１…長孔，狭幅部（剛性低下部）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長細板状体の中央部にセンサ素子が装着
   され長手方向から入力される圧縮荷重を検出するセンサ
   本体と、 両端にそれぞれ取付部を有し、各取付部より内側寄りに
   上記センサ本体の両端部をそれぞれ支持する一対の本体
   支持部を有し、かつ上記各本体支持部と上記各取付部と
   の間には同部分の剛性を低下させる剛性低下部をそれぞ
   れ有して、板状に形成された単一のセンサホルダとを備
   え、 上記センサ本体が装着された上記センサホルダの上記各
   取付部を被測定部材に固定することを特徴とする圧縮型
   荷重センサの取付構造。
2. 【請求項２】 上記センサホルダの両本体支持部の間に
   は、上記センサ本体の中央部を外部に露出させて収容す
   る開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の圧縮型荷重センサの取付構造。
3. 【請求項３】 上記剛性低下部は、各本体支持部と上記
   各取付部との間に形成された空孔から構成されることを
   特徴とする請求項１に記載の圧縮型荷重センサの取付構
   造。
4. 【請求項４】 上記剛性低下部は、 各本体支持部と上記各取付部との間にぞれぞれ形成され
   た、各本体支持部と上記各取付部との間に沿って延びる
   長孔と、 上記各長孔と上記各本体支持部との間にそれぞれ形成さ
   れた、各本体支持部より幅の狭い狭幅部とから構成され
   ることを特徴とする請求項１に記載の圧縮型荷重センサ
   の取付構造。