JPH1137860A - 荷重検出装置 - Google Patents
荷重検出装置Info
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- JPH1137860A JPH1137860A JP20719597A JP20719597A JPH1137860A JP H1137860 A JPH1137860 A JP H1137860A JP 20719597 A JP20719597 A JP 20719597A JP 20719597 A JP20719597 A JP 20719597A JP H1137860 A JPH1137860 A JP H1137860A
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- sensors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電式の荷重センサの、感応面である両面を
一対の板部材で挟み、板部材をボルトで共締めして荷重
センサにプリロードをかけて検出感度を高めた荷重検出
装置の検出精度を向上することである。 【解決手段】 板部材21,22で挟まれた複数の上記
荷重センサ31〜33をボルトの軸心Cを中心とする同
一円上でかつ周方向に等間隔に配置し、被測定荷重を、
複数の荷重センサ31〜33の検出出力を加算して検出
することで、軸心C回りのモーメント力が発生しても各
荷重センサ31〜33に偏荷重が生じないようにすると
ともに、各荷重センサ31〜33に等しくプリロードが
かかるようにする。
一対の板部材で挟み、板部材をボルトで共締めして荷重
センサにプリロードをかけて検出感度を高めた荷重検出
装置の検出精度を向上することである。 【解決手段】 板部材21,22で挟まれた複数の上記
荷重センサ31〜33をボルトの軸心Cを中心とする同
一円上でかつ周方向に等間隔に配置し、被測定荷重を、
複数の荷重センサ31〜33の検出出力を加算して検出
することで、軸心C回りのモーメント力が発生しても各
荷重センサ31〜33に偏荷重が生じないようにすると
ともに、各荷重センサ31〜33に等しくプリロードが
かかるようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動荷重等を検出
する荷重検出装置に関する。
する荷重検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】荷重検出装置は、車両ボディに伝わる振
動荷重等を検出するのに用いられ、例えばエンジンマウ
ントと、車体側ブラケット間を連結するボルトに、ワッ
シャ型の圧電式の荷重センサが挿通保持され、車体側ブ
ラケットからエンジンマウントの下部取り付けプレート
に伝達される振動荷重を検出している。荷重センサはボ
ルトによりエンジンマウントおよび車体側ブラケットと
共締めすることによりプリロードがかけられ検出感度を
高めている。
動荷重等を検出するのに用いられ、例えばエンジンマウ
ントと、車体側ブラケット間を連結するボルトに、ワッ
シャ型の圧電式の荷重センサが挿通保持され、車体側ブ
ラケットからエンジンマウントの下部取り付けプレート
に伝達される振動荷重を検出している。荷重センサはボ
ルトによりエンジンマウントおよび車体側ブラケットと
共締めすることによりプリロードがかけられ検出感度を
高めている。
【0003】特開平8−145818号公報に記載の座
金型荷重センサ装置のように、荷重センサと車体側ブラ
ケットの間にボルトに同軸に、車体側ブラケットからの
荷重を荷重センサと下部取り付けプレートとに分散する
皿ばねを設けて小型の荷重センサであっても大きな荷重
を検出可能としたものがある。
金型荷重センサ装置のように、荷重センサと車体側ブラ
ケットの間にボルトに同軸に、車体側ブラケットからの
荷重を荷重センサと下部取り付けプレートとに分散する
皿ばねを設けて小型の荷重センサであっても大きな荷重
を検出可能としたものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら実走行状
態において、この種の装置ではボルトの回りにモーメン
ト力(こじり力)が発生し、荷重センサの感圧面に均一
に圧力が作用せず偏荷重となる。この結果、検出精度が
必ずしも十分とはいえない。
態において、この種の装置ではボルトの回りにモーメン
ト力(こじり力)が発生し、荷重センサの感圧面に均一
に圧力が作用せず偏荷重となる。この結果、検出精度が
必ずしも十分とはいえない。
【0005】また上記座金型荷重センサ装置は、荷重セ
ンサを小型化しようとするとボルト径が細くなってしま
い、ボルトの耐荷重性が低下し、実際にはあまり大きな
荷重は検出することができない。
ンサを小型化しようとするとボルト径が細くなってしま
い、ボルトの耐荷重性が低下し、実際にはあまり大きな
荷重は検出することができない。
【0006】そこで本発明は、モーメント力による検出
誤差を防止し、しかもボルト径が荷重センサの大きさで
制限されない荷重検出装置を提供することを目的とす
る。
誤差を防止し、しかもボルト径が荷重センサの大きさで
制限されない荷重検出装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、圧電式の荷重センサの両面を、被測定荷重が印加さ
れる一対の板部材で挟み、両板部材をボルトで共締めし
荷重センサにプリロードを印加して検出感度を高めた荷
重検出装置において、複数の上記荷重センサを上記ボル
トの軸心を中心とする同一円上でかつ周方向に等間隔に
配置し、上記被測定荷重を、複数の上記荷重センサの検
出出力を加算して検出する構成とする。
は、圧電式の荷重センサの両面を、被測定荷重が印加さ
れる一対の板部材で挟み、両板部材をボルトで共締めし
荷重センサにプリロードを印加して検出感度を高めた荷
重検出装置において、複数の上記荷重センサを上記ボル
トの軸心を中心とする同一円上でかつ周方向に等間隔に
配置し、上記被測定荷重を、複数の上記荷重センサの検
出出力を加算して検出する構成とする。
【0008】荷重センサをボルトの軸心を中心とする同
一円上でかつ周方向に等間隔に配置することで、各荷重
センサにプリロードが均等に印加され、荷重センサの検
出出力を加算したものが被測定荷重に対して直線的な対
応関係を示し、被測定荷重が検出される。また荷重セン
サを上記配置とすることにより荷重センサは上記ボルト
の軸心から離れ、ボルトを中心にモーメント力が生じて
も荷重センサが偏荷重の影響を受けないからモーメント
力による検出誤差を防止できるとともに、荷重センサの
大きさとは無関係にボルト径を選択することができる。
一円上でかつ周方向に等間隔に配置することで、各荷重
センサにプリロードが均等に印加され、荷重センサの検
出出力を加算したものが被測定荷重に対して直線的な対
応関係を示し、被測定荷重が検出される。また荷重セン
サを上記配置とすることにより荷重センサは上記ボルト
の軸心から離れ、ボルトを中心にモーメント力が生じて
も荷重センサが偏荷重の影響を受けないからモーメント
力による検出誤差を防止できるとともに、荷重センサの
大きさとは無関係にボルト径を選択することができる。
【0009】請求項2記載の発明では、上記荷重センサ
はワッシャ型で構成し、各荷重センサに、各荷重センサ
の検出感度を補正するボルトを挿通し、ボルトで上記両
板部材を連結する構成とする。
はワッシャ型で構成し、各荷重センサに、各荷重センサ
の検出感度を補正するボルトを挿通し、ボルトで上記両
板部材を連結する構成とする。
【0010】かかる構成とすることにより、両板部材間
に各荷重センサとボルトとが並列接続されることにな
る。ボルトの剛性すなわちばね定数を調整することで、
印加荷重に対する実質的な感度が補正され、上記荷重セ
ンサの感度に個体差があっても高い検出精度が得られ
る。
に各荷重センサとボルトとが並列接続されることにな
る。ボルトの剛性すなわちばね定数を調整することで、
印加荷重に対する実質的な感度が補正され、上記荷重セ
ンサの感度に個体差があっても高い検出精度が得られ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図1に本発明の荷重検出装置の全
体を示し、図2に該荷重検出装置の要部を示す。荷重検
出装置1は、車両ボディ6がマウントされるサブフレー
ム7のマウント部8に取り付けられ、サブフレーム7か
ら車両ボディ6へ伝わる振動荷重を検出するようになっ
ている。
体を示し、図2に該荷重検出装置の要部を示す。荷重検
出装置1は、車両ボディ6がマウントされるサブフレー
ム7のマウント部8に取り付けられ、サブフレーム7か
ら車両ボディ6へ伝わる振動荷重を検出するようになっ
ている。
【0012】マウント部8は、車両ボディ6下部から垂
下するマウントアッセンブリ8aと、これとサブフレー
ム7間を弾性的に接続する2つのゴムクッション86,
87より構成される。
下するマウントアッセンブリ8aと、これとサブフレー
ム7間を弾性的に接続する2つのゴムクッション86,
87より構成される。
【0013】マウントアッセンブリ8aは車両ボディ6
を貫通してボディ取り付け部81が設けられている。ボ
ディ取り付け部81は周壁に、位置決め用の鍔部811
が形成されたもので、下側の半部が車両ボディ6から下
方へ突出している。マウントアッセンブリ8aは、車両
ボディ6の下方にボディ取り付け部81に同軸に、荷重
検出装置1を構成するセンサ部1a、環状の第1のマウ
ントプレート82、ボス83、環状の第2のマウントプ
レート84、ワッシャ85が積層し、これらセンサ部1
a等は、プリロードボルト41がセンサ部1a等を挿通
しボディ取り付け部81と螺結することで共締めされ、
マウントアッセンブリ8aは車両ボディ6と一体化して
いる。プリロードボルト41は荷重検出装置1を構成す
るもので、例えばSUS630を熱処理してなる剛性の
高い金属材料が用いられている。
を貫通してボディ取り付け部81が設けられている。ボ
ディ取り付け部81は周壁に、位置決め用の鍔部811
が形成されたもので、下側の半部が車両ボディ6から下
方へ突出している。マウントアッセンブリ8aは、車両
ボディ6の下方にボディ取り付け部81に同軸に、荷重
検出装置1を構成するセンサ部1a、環状の第1のマウ
ントプレート82、ボス83、環状の第2のマウントプ
レート84、ワッシャ85が積層し、これらセンサ部1
a等は、プリロードボルト41がセンサ部1a等を挿通
しボディ取り付け部81と螺結することで共締めされ、
マウントアッセンブリ8aは車両ボディ6と一体化して
いる。プリロードボルト41は荷重検出装置1を構成す
るもので、例えばSUS630を熱処理してなる剛性の
高い金属材料が用いられている。
【0014】サブフレーム7は鋼板等を折り曲げ成形し
て構成した中空の梁部材で、中央に凹部701が形成さ
れている。凹部701の底には貫通穴702が形成され
て、これに、車両ボディ6と一体のマウントアッセンブ
リ8aの先端部が挿通している。
て構成した中空の梁部材で、中央に凹部701が形成さ
れている。凹部701の底には貫通穴702が形成され
て、これに、車両ボディ6と一体のマウントアッセンブ
リ8aの先端部が挿通している。
【0015】第1のゴムクッション86は短寸の筒状に
成形されたもので、ボス83に接着してあり、外周面が
サブフレーム7の凹部701側面と密着している。ゴム
クッション86は下端部の外周縁よりフランジ部861
が斜め外方へ延出している。フランジ部861は環状の
下端面861aにおいて第2のマウントプレート84と
密着するとともに、上端面861bにおいてサブフレー
ム7を下方から受けている。
成形されたもので、ボス83に接着してあり、外周面が
サブフレーム7の凹部701側面と密着している。ゴム
クッション86は下端部の外周縁よりフランジ部861
が斜め外方へ延出している。フランジ部861は環状の
下端面861aにおいて第2のマウントプレート84と
密着するとともに、上端面861bにおいてサブフレー
ム7を下方から受けている。
【0016】第2のゴムクッション87は第1のマウン
トプレート82と略同じ外径の環状に成形されたもの
で、マウント用のプレート82の下端面に接着してあ
り、環状の下端面がサブフレーム7の上端面と密着して
いる。
トプレート82と略同じ外径の環状に成形されたもの
で、マウント用のプレート82の下端面に接着してあ
り、環状の下端面がサブフレーム7の上端面と密着して
いる。
【0017】しかしてサブフレーム7が両ゴムクッショ
ン86,87を介して水平方向および垂直方向に車両ボ
ディ6を弾性的に保持する。
ン86,87を介して水平方向および垂直方向に車両ボ
ディ6を弾性的に保持する。
【0018】かかるマウント部8に設けられる荷重検出
装置1について説明する。センサ部1aは環状のアッパ
ープレート21とロアプレート22とを有している。ア
ッパープレート21およびロアプレート22には、その
段付きの内周壁に沿って樹脂製のスペーサ23が設けて
あり、アッパープレート21およびロアプレート22が
やや間隔をおいて同軸に重ねられ、車両ボディ取り付け
部81の外周に配置される。スペーサ23は内径が車両
ボディ取り付け部81の外径と同じに成形され、アッパ
ープレート21およびロアプレート22が車両ボディ取
り付け部81に同軸に位置決めされる。
装置1について説明する。センサ部1aは環状のアッパ
ープレート21とロアプレート22とを有している。ア
ッパープレート21およびロアプレート22には、その
段付きの内周壁に沿って樹脂製のスペーサ23が設けて
あり、アッパープレート21およびロアプレート22が
やや間隔をおいて同軸に重ねられ、車両ボディ取り付け
部81の外周に配置される。スペーサ23は内径が車両
ボディ取り付け部81の外径と同じに成形され、アッパ
ープレート21およびロアプレート22が車両ボディ取
り付け部81に同軸に位置決めされる。
【0019】アッパープレート21およびロアプレート
22は、上記のごとくマウントアッセンブリ8aを構成
する他の部材とともにプリロードボルト41で共締めさ
れ、アッパープレート21の上端面が車両ボディ6の下
面と密着し、ロアプレート22の下端面が第1のマウン
トのプレート82と密着し、全面で振動荷重を受けるよ
うになっている。
22は、上記のごとくマウントアッセンブリ8aを構成
する他の部材とともにプリロードボルト41で共締めさ
れ、アッパープレート21の上端面が車両ボディ6の下
面と密着し、ロアプレート22の下端面が第1のマウン
トのプレート82と密着し、全面で振動荷重を受けるよ
うになっている。
【0020】アッパープレート21とロアプレート22
とには、図の左側半部に2か所と右側半部に1カ所に、
対向する矩形の溝201,202が形成してある。各溝
201,202はアッパープレート21とロアプレート
22の周縁より図の左右方向に形成してある。対向する
溝201、202で形成される空間にはそれぞれに荷重
センサ31,32,33が一つづつセットされる。
とには、図の左側半部に2か所と右側半部に1カ所に、
対向する矩形の溝201,202が形成してある。各溝
201,202はアッパープレート21とロアプレート
22の周縁より図の左右方向に形成してある。対向する
溝201、202で形成される空間にはそれぞれに荷重
センサ31,32,33が一つづつセットされる。
【0021】荷重センサ31〜33は圧電式のもので、
図3に示すように薄型の矩形体ハウジング301を有
し、ハウジング301内に圧電材料である水晶を用いた
3組のリングと出力を取り出すための電極板を積層した
ものが格納してある。各水晶リングは感応軸の方向が互
いに直角となるようにカットされ、測定される成分の軸
方向が図の前後方向(X方向)、左右方向(Y方向)、
上下方向(Z方向)としてある。上記水晶リングには、
ハウジング301上下の感応面301a,301bより
荷重が印加される。またハウジング301の側面301
cには、これら3方向の測定成分の検出出力を取り出す
出力端子302が突設している。
図3に示すように薄型の矩形体ハウジング301を有
し、ハウジング301内に圧電材料である水晶を用いた
3組のリングと出力を取り出すための電極板を積層した
ものが格納してある。各水晶リングは感応軸の方向が互
いに直角となるようにカットされ、測定される成分の軸
方向が図の前後方向(X方向)、左右方向(Y方向)、
上下方向(Z方向)としてある。上記水晶リングには、
ハウジング301上下の感応面301a,301bより
荷重が印加される。またハウジング301の側面301
cには、これら3方向の測定成分の検出出力を取り出す
出力端子302が突設している。
【0022】荷重センサ31〜33は、面たる上下の感
応面301a,301bがアッパープレート21および
ロアプレート22の溝201,202の底面と密着し、
プリロードボルト41によりアッパープレート21およ
びロアプレート22からプリロード荷重が印加される。
応面301a,301bがアッパープレート21および
ロアプレート22の溝201,202の底面と密着し、
プリロードボルト41によりアッパープレート21およ
びロアプレート22からプリロード荷重が印加される。
【0023】各荷重センサ31〜33には上下に貫通す
る穴301dが形成してある。この穴301dは上記3
組のリングに同軸に形成され、穴301dの中心が荷重
センサ31〜33の検出中心位置となる。各荷重センサ
31〜33の穴301dには、アッパープレート21お
よびロアプレート22の溝201,202の底に形成さ
れた荷重センサ位置決め用の円形の凸部203,204
が嵌まるようになっている。荷重センサ31〜33の穴
301dと凸部203,204の間にはスペーサ24が
介挿され、正確に荷重センサ31〜33の位置決めが行
われるようになっている。
る穴301dが形成してある。この穴301dは上記3
組のリングに同軸に形成され、穴301dの中心が荷重
センサ31〜33の検出中心位置となる。各荷重センサ
31〜33の穴301dには、アッパープレート21お
よびロアプレート22の溝201,202の底に形成さ
れた荷重センサ位置決め用の円形の凸部203,204
が嵌まるようになっている。荷重センサ31〜33の穴
301dと凸部203,204の間にはスペーサ24が
介挿され、正確に荷重センサ31〜33の位置決めが行
われるようになっている。
【0024】この荷重センサ位置決め用の凸部203,
204は、形成位置がアッパープレート21およびロア
プレート22の中心(すなわちプリロードボルト41の
軸心C)を中心とする同一円上でかつ周方向に等間隔に
形成してあり、荷重センサ31〜33が凸部203,2
04で規定される対称な位置に配置される。
204は、形成位置がアッパープレート21およびロア
プレート22の中心(すなわちプリロードボルト41の
軸心C)を中心とする同一円上でかつ周方向に等間隔に
形成してあり、荷重センサ31〜33が凸部203,2
04で規定される対称な位置に配置される。
【0025】アッパープレート21およびロアプレート
22には、凸部203,204位置に貫通穴205,2
06が形成してあり、ロアプレート22に形成された貫
通穴206は下半部206aがねじ穴206aとしてあ
る。これら穴205,206にはアッパープレート21
側より、小ボルト42がワッシャ43を介して挿通しね
じ穴203aに螺入せしめてあり、アッパープレート2
1とロアプレート22とを連結せしめている。小ボルト
42は剛性の高い、例えばプリロードボルト41と同じ
材料で製作される。ワッシャ43は小ボルト42締め付
け時の摩擦を軽減するためのものである。
22には、凸部203,204位置に貫通穴205,2
06が形成してあり、ロアプレート22に形成された貫
通穴206は下半部206aがねじ穴206aとしてあ
る。これら穴205,206にはアッパープレート21
側より、小ボルト42がワッシャ43を介して挿通しね
じ穴203aに螺入せしめてあり、アッパープレート2
1とロアプレート22とを連結せしめている。小ボルト
42は剛性の高い、例えばプリロードボルト41と同じ
材料で製作される。ワッシャ43は小ボルト42締め付
け時の摩擦を軽減するためのものである。
【0026】小ボルト42の締め付け荷重は各荷重セン
サ31〜33について等しい値に設定し、荷重センサ3
1〜33間でプリロード荷重がばらつかないようにす
る。また締め付け荷重は、荷重センサ31〜33にプリ
ロードボルト41により締め付けたときの圧縮歪み量よ
りも大きな歪み量が与えられるようにしてあり、この締
め付け荷重を与えることで、小ボルト42がアッパープ
レート21およびロアプレート22を連結するばねとし
て作用するようになっている。
サ31〜33について等しい値に設定し、荷重センサ3
1〜33間でプリロード荷重がばらつかないようにす
る。また締め付け荷重は、荷重センサ31〜33にプリ
ロードボルト41により締め付けたときの圧縮歪み量よ
りも大きな歪み量が与えられるようにしてあり、この締
め付け荷重を与えることで、小ボルト42がアッパープ
レート21およびロアプレート22を連結するばねとし
て作用するようになっている。
【0027】図4は荷重センサ31〜33を含み構成さ
れる、荷重検出装置1の電気回路で、各方向(X,Y,
Z)ごとに、荷重センサ31〜33の出力がワイヤ結合
し、共通のチャージアンプ回路5に入力せしめてあり、
3つの荷重センサ31〜33の加算出力が検出出力とし
て得られるようになっている。図例ではZ方向出力につ
いてのみ示しているが他の方向についても同様の構成が
用いられる。なお荷重センサ31のみが他の荷重センサ
32,33と左右反対向きに配置されるため、第1の荷
重センサ31はX方向の出力が反転するものが用いられ
る。
れる、荷重検出装置1の電気回路で、各方向(X,Y,
Z)ごとに、荷重センサ31〜33の出力がワイヤ結合
し、共通のチャージアンプ回路5に入力せしめてあり、
3つの荷重センサ31〜33の加算出力が検出出力とし
て得られるようになっている。図例ではZ方向出力につ
いてのみ示しているが他の方向についても同様の構成が
用いられる。なお荷重センサ31のみが他の荷重センサ
32,33と左右反対向きに配置されるため、第1の荷
重センサ31はX方向の出力が反転するものが用いられ
る。
【0028】上記荷重検出装置1の作動を説明する。タ
イヤ等からサブフレーム7へと伝わる振動は、サブフレ
ーム7からさらに第1のゴムクッション86や第2のゴ
ムクッション87を介してマウントアッセンブリ8aへ
と伝わり、さらに車両ボディ6に伝わっていく。かかる
振動荷重は、荷重検出装置1ではアッパープレート21
とロアプレート22に印加され、この振動荷重を3つの
荷重センサ31〜33が分担して受ける。各荷重センサ
31〜33に印加される荷重に比例した検出信号の加算
出力がチャージアンプ5から被測定荷重である上記振動
荷重の検出信号として出力される。
イヤ等からサブフレーム7へと伝わる振動は、サブフレ
ーム7からさらに第1のゴムクッション86や第2のゴ
ムクッション87を介してマウントアッセンブリ8aへ
と伝わり、さらに車両ボディ6に伝わっていく。かかる
振動荷重は、荷重検出装置1ではアッパープレート21
とロアプレート22に印加され、この振動荷重を3つの
荷重センサ31〜33が分担して受ける。各荷重センサ
31〜33に印加される荷重に比例した検出信号の加算
出力がチャージアンプ5から被測定荷重である上記振動
荷重の検出信号として出力される。
【0029】図5は荷重検出装置1のモデル図で、荷重
センサ31〜33、プリロードボルト41、小ボルト4
2はこれと等価なばねで示される(図例では荷重センサ
33は省略)。荷重Mが印加されると、これはプリロー
ドボルト41に印加される荷重Fb と各荷重センサ31
〜33部に印加される荷重F1 ,F2 ,F3 に分配さ
れ、式(1)と表せる。 M=Fb +F1 +F2 +F3 ……(1)
センサ31〜33、プリロードボルト41、小ボルト4
2はこれと等価なばねで示される(図例では荷重センサ
33は省略)。荷重Mが印加されると、これはプリロー
ドボルト41に印加される荷重Fb と各荷重センサ31
〜33部に印加される荷重F1 ,F2 ,F3 に分配さ
れ、式(1)と表せる。 M=Fb +F1 +F2 +F3 ……(1)
【0030】各荷重センサ31〜33部には小ボルト4
2が設けられているから、荷重センサ31〜33部に印
加される荷重Fi (i=1,2,3、以下同じ)は荷重
センサ31〜33が受ける荷重Fsiと、小ボルト42が
受ける荷重Fsbi に分配され、式(2)が成り立つ。 M=Fb +Fs1+Fsb1 +Fs2+Fsb2 +Fs3+Fsb3 ……(2)
2が設けられているから、荷重センサ31〜33部に印
加される荷重Fi (i=1,2,3、以下同じ)は荷重
センサ31〜33が受ける荷重Fsiと、小ボルト42が
受ける荷重Fsbi に分配され、式(2)が成り立つ。 M=Fb +Fs1+Fsb1 +Fs2+Fsb2 +Fs3+Fsb3 ……(2)
【0031】一方、各荷重センサ31〜33は、各荷重
センサ31〜33に印加される荷重に比例した検出信号
を出力するので、チャージアンプ5の出力Vは、各荷重
センサ31〜33の感度をPi とすると式(3)で与え
られる。 V=P1 ×Fs1+P2 ×Fs2+P3 ×Fs3……(3)
センサ31〜33に印加される荷重に比例した検出信号
を出力するので、チャージアンプ5の出力Vは、各荷重
センサ31〜33の感度をPi とすると式(3)で与え
られる。 V=P1 ×Fs1+P2 ×Fs2+P3 ×Fs3……(3)
【0032】各荷重センサ31〜33は対称位置に配置
されているから、各荷重センサ31〜33には、その感
度Pi を決めるプリロード荷重が均等に印加されて各荷
重センサ31〜33の感度Pi は実質的に等しい。した
がってチャージアンプ5の出力Vは荷重Mに対して直線
的に変化し、出力Vから荷重Mが検出できる。
されているから、各荷重センサ31〜33には、その感
度Pi を決めるプリロード荷重が均等に印加されて各荷
重センサ31〜33の感度Pi は実質的に等しい。した
がってチャージアンプ5の出力Vは荷重Mに対して直線
的に変化し、出力Vから荷重Mが検出できる。
【0033】また荷重センサ31〜33の位置はプリロ
ードボルト41の軸心Cから離れているから、プリロー
ドボルト41回りのモーメント力が発生しても各荷重セ
ンサ31〜33は偏荷重の影響を受けることなくその取
り付け位置における荷重を検出することができる。また
プリロードボルト41の径は荷重センサ31〜33の大
きさとは無関係に、必要な耐荷重性等に応じて設定し得
る。
ードボルト41の軸心Cから離れているから、プリロー
ドボルト41回りのモーメント力が発生しても各荷重セ
ンサ31〜33は偏荷重の影響を受けることなくその取
り付け位置における荷重を検出することができる。また
プリロードボルト41の径は荷重センサ31〜33の大
きさとは無関係に、必要な耐荷重性等に応じて設定し得
る。
【0034】ところで荷重センサ31〜33は実質的に
同一の構成のものを用いているが、多少、特性が異なり
感度に個体差がある。これを小ボルト42の剛性を調整
することで補正し、さらに検出精度を高めることができ
る。各荷重センサ31〜33に印加される荷重Fsiは、
各荷重センサ31〜33のばね定数をKsi、小ボルト4
2のばね定数をKsbi とすると式(4)で表される。 Fsi=(Fi ×Ksi)/(Ksi+Ksbi )……(4)
同一の構成のものを用いているが、多少、特性が異なり
感度に個体差がある。これを小ボルト42の剛性を調整
することで補正し、さらに検出精度を高めることができ
る。各荷重センサ31〜33に印加される荷重Fsiは、
各荷重センサ31〜33のばね定数をKsi、小ボルト4
2のばね定数をKsbi とすると式(4)で表される。 Fsi=(Fi ×Ksi)/(Ksi+Ksbi )……(4)
【0035】ゆえに式(3)は(5)のように変形でき
る。
る。
【0036】式(5)より知られるように、偏荷重によ
り荷重印加位置が変わってもVを常にFi の加算値に比
例した出力とするには、Ks1/(Ks1+Ksb1 )とKs2
/(Ks2+Ksb2 )とKs2/(Ks2+Ksb2 )とを同じ
にすればよい。したがって荷重センサ31〜33間の感
度Pi やばね定数Ksiの個体差は、小ボルト42のばね
定数Ksbi を調整することで解消できる。
り荷重印加位置が変わってもVを常にFi の加算値に比
例した出力とするには、Ks1/(Ks1+Ksb1 )とKs2
/(Ks2+Ksb2 )とKs2/(Ks2+Ksb2 )とを同じ
にすればよい。したがって荷重センサ31〜33間の感
度Pi やばね定数Ksiの個体差は、小ボルト42のばね
定数Ksbi を調整することで解消できる。
【0037】小ボルト42のばね定数Ksbi の調整は小
ボルト42の剛性を調整することで行う。剛性は小ボル
ト42の軸部の断面積を、ボルト長で除したものに比例
するから、小ボルト42を、図6に示すように小ボルト
42のボルト径またはボルト長(小ボルト42の軸部の
うち、ロアプレート22のねじ穴206aに螺入する先
端部を除く部分の長さ)の異なるものに変更する。例え
ば小ボルト42のばね定数Ksbi を上げる必要がある場
合にはボルト径の大きなものに変更し、ばね定数Ksbi
を下げる必要がある場合にはボルト径の小さなものに変
更する。
ボルト42の剛性を調整することで行う。剛性は小ボル
ト42の軸部の断面積を、ボルト長で除したものに比例
するから、小ボルト42を、図6に示すように小ボルト
42のボルト径またはボルト長(小ボルト42の軸部の
うち、ロアプレート22のねじ穴206aに螺入する先
端部を除く部分の長さ)の異なるものに変更する。例え
ば小ボルト42のばね定数Ksbi を上げる必要がある場
合にはボルト径の大きなものに変更し、ばね定数Ksbi
を下げる必要がある場合にはボルト径の小さなものに変
更する。
【0038】なお、本実施形態では、荷重センサ31〜
33として3方向の荷重を検出できるものを使用した
が、これに限らず、1方向(例えば上下方向)のみを検
出する荷重センサを使用してももちろんよい。また、荷
重センサの数は3個に限るものではなく、これより多く
てもよい。荷重センサをプリロードボルトの軸心Cを中
心とする同一円上でかつ周方向に等間隔に形成すること
で本実施形態と同様の効果が得られる。
33として3方向の荷重を検出できるものを使用した
が、これに限らず、1方向(例えば上下方向)のみを検
出する荷重センサを使用してももちろんよい。また、荷
重センサの数は3個に限るものではなく、これより多く
てもよい。荷重センサをプリロードボルトの軸心Cを中
心とする同一円上でかつ周方向に等間隔に形成すること
で本実施形態と同様の効果が得られる。
【0039】また荷重センサに特性のばらつきの小さい
ものを使用することができる場合や要求される検出精度
によっては必ずしも小ボルトにより検出感度の補正を行
う必要はない。この場合、荷重センサの形状はワッシャ
型に限られない。
ものを使用することができる場合や要求される検出精度
によっては必ずしも小ボルトにより検出感度の補正を行
う必要はない。この場合、荷重センサの形状はワッシャ
型に限られない。
【0040】また本発明は車両の振動荷重の検出に限ら
ず他の用途にも適用できる。
ず他の用途にも適用できる。
【図1】図1は本発明の荷重検出装置を適用した車両ボ
ディマウント部分の全体断面図である。
ディマウント部分の全体断面図である。
【図2】(A)は本発明の荷重検出装置のセンサ部の上
面図であり、(B)は(A)におけるIIB−IIB線に沿
う断面図である。
面図であり、(B)は(A)におけるIIB−IIB線に沿
う断面図である。
【図3】(A)は本発明の荷重検出装置を構成する荷重
センサの上面図であり、(B)は荷重センサの正面図で
ある。
センサの上面図であり、(B)は荷重センサの正面図で
ある。
【図4】本発明の荷重検出装置の電気回路図である。
【図5】本発明の荷重検出装置の作動を説明するモデル
図である。
図である。
【図6】本発明の荷重検出装置を構成する小ボルトの正
面図である。
面図である。
1 荷重検出装置 1a センサ部 21 アッパープレート(板部材) 22 ロアプレート(板部材) 31,32,33 荷重センサ 301a,301b 感応面(面) 41 プリロードボルト(ボルト) 42 小ボルト(ボルト) C 軸心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 忠司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 平坂 直人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 平野 宏彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 圧電式の荷重センサの両面を、被測定荷
重が印加される一対の板部材で挟み、両板部材をボルト
で共締めし荷重センサにプリロードを印加するようにし
た荷重検出装置において、複数の上記荷重センサを上記
ボルトの軸心を中心とする同一円上でかつ周方向に等間
隔に配置し、上記被測定荷重を、複数の上記荷重センサ
の検出出力を加算して検出するようにしたことを特徴と
する荷重検出装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の荷重検出装置において、
上記荷重センサはワッシャ型で構成し、各荷重センサに
はこれを挿通し上記両板部材を連結する別のボルトを設
けて各荷重センサの検出感度を補正するようにした荷重
検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20719597A JPH1137860A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 荷重検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20719597A JPH1137860A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 荷重検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1137860A true JPH1137860A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16535825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20719597A Pending JPH1137860A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 荷重検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1137860A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002350293A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-12-04 | Kokusai Keisokki Kk | タイヤのユニフォーミティ試験装置 |
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EP2093550A2 (en) | 2008-02-21 | 2009-08-26 | Denso Corporation | Load sensor having load detection element and support element and method for manufacturing the same |
DE102009012308A1 (de) | 2008-03-25 | 2009-10-01 | Denso Corporation, Kariya-City | Lastfühler und Verfahren zu seiner Herstellung |
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CN103175638A (zh) * | 2011-12-20 | 2013-06-26 | 精工爱普生株式会社 | 传感器器件及其制造方法、传感器模块、机器人 |
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WO2024009501A1 (ja) * | 2022-07-08 | 2024-01-11 | 株式会社Soken | 荷重センサ |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP20719597A patent/JPH1137860A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020129 |