JPS5833489B2 - チカラソクテイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体の荷重、特に自動車などの車輪荷重を荷重
分配部材を介して荷重受は素子に負荷し、前記素子内に
充満した液体の容積変化を測定するようにした荷重測定
装置に関する。

物体の荷重、特に自動車などの車輪荷重を測定する荷重
測定装置においては、１個または数個の車輪が測定装置
上を移動した場合に車体が傾き重量分布が変化すること
がないように装置の厚みが薄いことが必要である。

従来、荷重測定装置として種々の動力計、例えば歪計を
用いた装置、ピエゾ圧電変換器、または水力学的原理を
利用した装置などが知られている。

液体クッション上に荷重を乗せる計量装置は仏国特許第
７１２２３９４号により知られている。

圧力がクッションの各所で等しい結果、負荷される荷重
は常にクッションの圧力の中心に固定され、中心から変
位することができる。

同様の原理で働く心棒計量スケールは、米国特許第３１
５０７２９号により知られている。

この場合、荷重は常に同じ位置に作用するが、カプセル
内に生じた圧力によって等しく支持され、したがって測
定される。

米国特許第３７５２２４５号により知られているスケー
ル装置においては、荷重は弾性板上に負荷され、弾性板
はさらに液体クッション上に乗っている。

荷重が作用する位置の変化に伴って弾性板の撓みも変化
するが、その結果生じる液圧は荷重の偏心に従って変化
する。

牽引トラックの車軸上に、もつと一般的には自動車の荷
重支持構造とその車軸との間に載置される２つの同様の
計量装置が米国特許第 ２６４６２７２号および米国特許第２６８００１３号に
より知られている。

荷重は弾性板によって環状液室に伝達され、その結果生
じる液圧を測定する。

この場合、装置が正確に機能するか否かは荷重が対称的
に負荷されるか否かにかかつている。

荷重が非対称の場合、得られる圧力が変化するからであ
る。

米国特許第３１６６１３４号は液体を収容した可撓性容
器内に生じた圧力によって荷重を支持し、それを測定す
るようにした計量器を開示している。

荷重が偏心的に作用する場合には液圧の全支持表面が不
変になるような措置を講じる。

その結果、圧力は荷重に比例する。

米国特許第１４５８９２０号による荷重支持計器は荷重
受は素子として弾性材料製の厚肉の管コイルを備えてお
り、該管コイルには液体が充填されている。

荷重をかけると、累進ばねとして働く管コイルが圧迫さ
れ液圧を生じ、これが測定信号として働（。

荷重が偏心的に作用するときは、液圧は同じであり得な
い。

これは、管の開放横断面積の減少が管を変形させる荷重
の大きさに比例しないからである。

本発明は、荷重が測定装置上を横方向に移動できるよう
に厚みが薄く、しかも荷重の位置が偏心しても正確に測
定できる荷重測定装置を提供することを第１の目的とし
、さらに第２の目的として強固な構造の、しかも測定雰
囲気の温度変化による測定誤差を補償できる荷重測定装
置を提供するためになしたもので、第１の目的は、基底
板と、荷重支持板と、前記基底板および荷重支持板の間
に配置され且つ液体を収容した全く同形の圧縮可能な管
素子と、該管素子内の液体を相互に連通させてゲージに
導いた荷重測定装置において、管素子が、弾性変形可能
な非伸展性ばね材料でつくられ圧縮時に線形ばね特性を
示すばね素子で構成され且つ基底板垂直方向に短軸を有
するほぼ楕円形断面を形成する管状ばね素子であり、ゲ
ージが、荷重支持板上に作用する荷重によって圧縮した
少くとも１個以上の前記管状ばね素子から排出される液
体量を測定する容積型ゲージであり、少くとも２個以上
の前記管状ばね素子を基底板上に規則的に離間して配置
し前記荷重支持板を介して荷重を弾性支持させるように
構成した荷重測定装置によって達成され、また、第２の
目的は、前記荷重測定装置の管状ばね素子内に、管状ば
ね素子の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する棒
素子を内蔵し、該棒素子と管状ばね素子内壁間の隙間に
液体を完全に満たした荷重測定装置によって達成される
。

以下本発明の実施例につき図面を参照しつ工説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、本発明の装置の主要部ははｇ全長に亘って一様なば
ね特性を有する少なくとも２本（第１図では１３本）の
長い直線状の管状ばね素子（以下管素子と称す）３７と
、荷重Ｐを前記管素子３７に連続的分配するための荷重
支持板３８と、装置の合板を形成する基底板４０と、荷
重が負荷された場合管状ばね素子内の液室３７ａから押
出された液体の量を測定するゲージ５２などにより構成
される。

管素子３７の内部には液体を完全に充満してあり管の横
断面ははｇ楕円形をなし、この楕円の短軸は荷重支持板
３８に対しほぼ垂直方向に、すなわち荷重Ｐが楕円の短
軸方向に作用するよう延びている（第３図参照）。

はぼ楕円形断面の管が弾性変形する場合は、円形断面の
管と異なり、断面の変形量、すなわち管内容積の変化が
荷重に比例するという特性があるので、同形の管素子を
複数個配設することにより、場所によって荷重の大きさ
が異なる分布荷重を液室３７ａから押出された液の総量
として捉え測定することができる。

基底板４０は矩形状で堅固に構成され、これを実際に使
用する際には何らかの平坦な表面上に載置する。

矩形棒４３，４４，４５が基底板４０の３つの側辺に沿
ってピンまたは他の均等な手段（第９図の４２参照）に
よって取付けられ、該矩形棒の厚みを管素子３７の楕円
形横断面の短径に正確に一致させる。

板４６を同様の方法で基底板４０の第４０側辺に取付け
る。

上述の多数の管素子３７を並列に配置して基底板４０上
に載置し、さらにその上に板状の荷重支持板３８を載置
し、ねじ４７を用いて基底板４０に固定する。

ねじ４７は矩形棒４３ないし４５および荷重支持板４６
を貫通している。

管素子３７はプラグ（図示せず）によって両端を閉じら
れており、２つの小管４８および４９が各管素子３７の
間を横切っている。

該小管４Ｂ、４９は管素子３７にロー付げにより緊密に
結合されている。

これらの小管４８゜４９は各管素子３７の内側に連通ず
る孔を有しており、該孔によってすべての管素子３Ｔの
内部が連通している。

小管４８は管５０によりベローズ５１に接続されている
。

このベローズシリンダーは荷重支持板４６に固定された
指示装置５２０部分を成しており、該指示装置は上述の
ように、荷重が負荷された場合管素子３７から押出され
る液体の量を測定し表示する役割をしている。

云うまでもなく、各管素子３７、小管４８，４９，５０
およびベローズ５１から成る系の全体に液体が充分行き
渡るよう注意深くガス拭きしなげればならない。

基底板４０に取付けた管状部材５３は荷重測定装置を移
動もしくは持ち運ぶための役割をする。

第４図に本発明の第２の実施例を示す。

この例は管素子３７の液室３７ａ内に棒素子３９を挿入
し、管素子３７の内壁と棒素子３９の間に液体を充填し
たものである。

棒素子３９は過大な荷重が負荷された場合、管素子３７
の変形を制限することおよび液室３７ａ内の液体の量を
減少させる機能を持つので有利である。

これらの棒素子３９は管素子３７の熱膨張係数より小さ
い熱膨張係数を有する材料で作る。

このようにして温度変化によって液体が膨張もしくは収
縮することによる誤差を補償することができる。

別に温度補償素子がなお必要であるとしても、このもの
をより小さくすることができる。

本発明の装置は、低床な価格で製造することができ、か
つ厚さが薄いために非常に実用的であることが判明して
いる。

実地試験を行なったところ、負荷された荷重の正確な値
が常に示され、荷重が広い領域にわたって分布するか、
あるいは集中して作用するかに無関係に、また、荷重支
持板３８の中央に作用するか縁の近傍に作用するかに無
関係である。

液体の押出量として得られた測定信号は、異なった方法
で変換し、伝達し、表示することができる。

すなわち、（ａ） 液室の容積変化により押出された
液体を気圧計と同様の弾性抵抗の小さいベローズ型シリ
ンダーに導き、生じた変位をアネロイド気圧計と同様の
機構によって増幅して表示する（第１図参照）。

（ｂ） 液室の容積変化により押出された液体をスケ
ール９を備えた細管６内に導いて液柱を動かし、または
シリンダー７内の指示ピストン８を動かす（第５図参照
）。

（ｃ） 液室の容積変化により液体が押圧されるので
、その際に発生する圧力をマノメータなどを用いて測定
する。

生しる圧力を低く保つためにマノメータを適当に選択す
るなど適宜の措置を講じなげればならない。

これは指示計器の選択を誤ると管素子が所定の機能を果
すことができないからである。

実地ではゲージ内に補集される液体容積変化は温度に依
存するが、この容積変化は管状ばね素子と棒素子の熱膨
張差によって吸収され測定誤差を補償する。

なお、別の対策として液室内に突出するねじを設け、測
定前にねじを調整するようにしてもよい。

本発明の荷重測定装置は前述の構成を有するので次の優
れた効果を発揮する。

（１）液体を充満した管状ばね素子を用いて荷重を受は
止めるようにしたので、装置の高さを低くすることがで
きる。

従って自動車などの車輪荷重を測定する際に、車体が傾
いてサスペンションスプリングの撓みが変化し、車輪荷
重に変動を生じることがなく正確な荷重を測定すること
ができる。

（１１）管状ばね素子の断面をほぼ楕円状に形成し、複
数個配置したので、装置に負荷された荷重の位置、分布
状態に無関係に荷重を測定することができる。

（ｍ） 管状ばね素子内に棒素子を挿入し、その隙間
に液体を充填するようにすることにより、過大な荷重が
加わったときに管状ばね素子の過大な変形を防止するこ
とができる。

０Ｖｌ 第（ｎ；）項に述べた棒素子の熱膨張係数を
管状ばね素子のそれよりも小さくすることにより、管状
素子内の液体の熱膨張、あるいは熱収縮による温度誤差
を補償することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は荷重測定装置の平面図、第２図は第１図における
Ｘ−Ｘ方向からの矢視図、第３図は管状ばね素子の切断
図、第４図は本発明の第２の実施例を示す管状ばね素子
の切断図、第５図は別の指示計の概略説明図である。 図中、３Ｔは管状ばね素子、３８は荷重支持板、３９は
棒素子、４０は基底板、５２はゲージを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基底板と、荷重支持板と、前記基底板および荷重支
   持板の間に配置され且つ液体を収容した全く同形の圧縮
   可能な管素子と、該管素子内の液体を相互に連通させて
   ゲージに導いた荷重測定装置において、管素子が、弾性
   変形可能な非伸展性ばね材料でつくられ圧縮時に線形ば
   ね特性を示すばね素子で構成され且つ基底板垂直方向に
   短軸を有するほぼ楕円形断面を形成する管状ばね素子で
   あり、ゲージが、荷重支持板上に作用する荷重によって
   圧縮した少くとも１個以上の前記管状ばね素子から排出
   される液体量を測定する容積型ゲージであり、少くとも
   ２個以上の前記管状ばね素子を基底板上に規則的に離間
   して配置し前記荷重支持板を介して荷重を弾性支持させ
   るように構成したことを特徴とする荷重測定装置。 ２ 基底板と、荷重支持板と、前記基底板および荷重支
   持板の間に配置され且つ液体を収容した全く同形の圧縮
   可能な管素子と、該管素子内の液体を相互に連通させて
   ゲージに導いた荷重測定装置において、管素子が、弾性
   変形可能な非伸展性ばね材料でつくられ圧縮時に線形ば
   ね特性を示すばね素子で構成され且つ基底板垂直方向に
   短軸を有するほぼ楕円形断面を形成し、さらに管素子内
   部に管素子の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する
   棒素子を内蔵し、該棒素子と管素子内壁間の隙間に液体
   を完全に満たした管状ばね素子であり、ゲージが、荷重
   支持板上に作用する荷重によって圧縮した少（とも１個
   以上の前記管状ばね素子がら排出される液体量を測定す
   る容積型ゲージであり、少くとも２個以上の前記管状ば
   ね素子を基底板上に規則的に離間して配置し前記荷重支
   持板を介して荷重を弾性支持させるように構成したこと
   を特徴とする荷重測定装置。