JPS5842927A - 車輌車軸用積荷監視装置 - 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】 この発明は車輛車軸用積荷監視装置に関し、これＫよっ
て車輛上の負荷が監視できるものである。

このような負荷が許容値を超えないことを保証するため
に車輛車軸ｋかかる負荷を監視することは重要である。

さらに、最大運転効率を提供するためｋその最、大許容
負荷まで安全に積荷することができるよ５　’ｌｌ’ｋ
）このような負荷を正確に監視することが重要で社る。

種々の積荷監視装置が従来から提案されている。その１
つの装置は、変換器を車輛の車輛ケーシングにボルト結
合或は溶接し、車輌ケーシングの曲げ応力を測定するも
のである。

二重後方車輪をもつ車輛の場合、負荷点は、それが負荷
表面の不均等性および／またはタイヤの彬張状態の相違
の結果として変化するから正確には知ることができない
。これを解決するために、車軸当り２個、出来得れば４
個の変換器を用（・、これらの差を監視することが提案
された。しかし、これはこのシステムの原価および複雑
さを大いに増大するという不利点をもち、かつ車軸クー
シンダ上の製造公差を無視する。この結果、車幅の各型
式に対し個別の装着方法が必要で、型式とは無関係に各
車輛の個別の校正が必要である。

別の従来提案システムにおいては、車軸と車輛シャシと
の間に変換器が最り付けられている。これらの変換器は
車軸と車輛シャシとの間の間隔を監視し、この間隔は車
輌の負荷が増大すれば減するからこれによって車輛の負
荷の程度の指示を与える。しかし、車輛と車輛シャシと
の間の間隔は必ずしも厳重に車輌の負荷によって定まら
ず懸架ばねの長さに左右される。成る期間を超えると、
懸架ばねは一定長さに落着く傾向があるからこのシステ
ムは全体として不正確となり、従って頻繁に校正する必
要がある。

この発明の目的は上記不利点を除去し或は軽減するにあ
る。

この発明によれば、車輛車軸用の積荷監視装置が提供さ
れ、皺装置は使用時に、車体上に取り付けられかつ弾性
懸架部分と結合された部材を含み、これによって車体が
前記部材を介して弾性懸架部分と結合され、さらにこの
装置は前記部材に取り付けられてこれに作用する負荷力
の影響を監視するための変換器を含む。

この発明は主ばねが支援ばねによって増大された懸架装
置を有する重荷重車輛に適用されるとともにこのような
支援ばねな具備しない車輛にも適用可能である。支援ば
ねな具備する場合、この部材は支援ばねと組み合わされ
或は前述の弾性懸架部分として作用する主ばねと組み合
わされる。成る状況の下では、容土ばねおよび各組み合
わされた支援ばねに対し積荷監視装置を設は変換器から
の諸出力を総計することが好適或は必要である。

前記部ｕはボルトを使用でき、かつ変換器はこれに作用
する剪断力或は曲げ応力を監視するように配置される。

′変換器は、車軸車体がこの変換器にＩｔＬ接作用しな
いように部材に固定される。これを実施するために、変
換器は部材の凹部内に、或は部材が通過する車幅車体の
一部分に設けられた凹部内の一位置に配設される。例え
ば、部材がボルトである場合、この装置はボルトの軸の
平坦部に取り付けることができる。スリツノ署板の剛性
が変換器を用いてこれに作用する力を測定することを困
難にするスリツノセ板を用いる懸架装置の場合、変換器
によって精密に監視される力に対し十分に応答できるこ
とを保証するためにスリ７　／ｌ板の少くとも一部分を
改変することはこの発明の範囲に含まれる。

特に便宜な実施例におい工、・・１、変換器は歪計装置
の形態をとり、この装置は複数の薄膜歪計を含むことが
極めて好ましい、前記部材がボルトの場合、このボルト
は中空部分を有し、この中に変換器を収容するから、変
換器はこのボルト内に配置され、従って保護されるよさ
１に、構成することが好適である。

望ましくは、変換器は、ボルトとの緊密接触を保つため
にボルトの中空部内に配置される。

また、この発明によれば、車体、複数の車軸、および各
車軸の一端を車輛車体と結合する弾性懸架部を含む車輛
と、車輛車体に固定取り付けられかつ弾性懸架部と結合
された部材を含み、これによって車体が前記部材を介し
て弾性懸架部と結合され、かつ前記部材に作用する負荷
力の影醤を監視するために前記部材に取り付けられた変
換器とを含む負荷監視装置が提供される。

図面を参照しつつ以下にこの発明を実施例について説明
する。

□ 第１図におドて＝、、、図示の車輛は路面貨物車であり
、シャシ−０、車輪１１（１個のみ示す）、一対の車軸
１２（１個のみ示す）、および車体の各個において車軸
を車体に敗り付ける板ばね１５を含む車体をもつ。各板
ばね１３の一端は「ＭＥＴＡ−ＬＡＳＴＩＣＪという登
動商檄で市販される金縞とゴムとの合成ブシュを介在し
てボルト１４に敗り付けられる。ボルト１４は取付ブラ
ケット１７の孔１６を間隙をもって貫通する。シャシ１
ｏにボルト結合された取付ブラケット１７は車輛車体の
部分を形成する。ボルト１４は孔１６を貫通【−たのち
ブシュ１５が内装された取付ノンフット内の四部に進入
してからブラケット１７のねじ孔１８内に係合する。金
部ブシュ１９が孔１６にプレスはめされかつこれを貫通
する役付内孔２ｏをもつ。

段付内孔２０の小直径部分のサイズは取付ブラケット１
７の外方におけるボルト１４のＩｋ４１部まわりに密接
に取り付けられる寸法をもち、これにより【孔１６内に
おいて金縞ブシュ１９とボルト１４との間に環状すき間
２１が形成される。一対の薄膜式歪計要素２２をもつ歪
計装置は環状すき間２１０区域内でボルト１４０軸部に
付着される。

このようにして、本体の重量は取付ブラケット１７の外
方部に位置するボルト軸部の部分と、孔１８内に保合さ
れたボルトの部分とによってとられる。換言すれば、車
輛車体の重量は歪計要素２２自身には加えられない。第
２図から明らかなよ５に、歪計要素２２は互いに直角で
かつボルト１４の縦軸線に対し４５＠をなして配置され
る。

ボルト１４０軸部にはその下表面（第２図で見て）に半
円形断面の横方向凹部が設けられる。金属ブシュ１９は
これを貫通する横方向円形内孔８を有し、該内孔は段付
内孔２０の小直径区域の下表面内に開口する０組立中に
、ボルト１４は孔１８と係合し、かつ凹部７が横方向内
孔８と整合するまで緊締され、この後にピン９が挿入さ
れる。

これによって要素２２がブシュ１９内に正確に位置づけ
られかつボルト１４がボルト１４の側部にあるよ５に配
向されることを保証する。

ブシュ１５と反対側の各板ばねの末端はブシュ１５と類
似のブシュ（図示せず）およびシャックル２３を介して
それ自身車輛懸架分野において衆知の方法でシャシ１０
に取り付けられる。この実施例において、シャックル２
６をシャシ１０に取り付けるポル）Ｋは歪計装置は設け
られない。しかし、シャックル２３をシャシ１０に、或
は実際にはシャックル２６の下端を板ばね１３に取り付
明の範囲内に含まれる。いずれの場合にせよ、板ばね１
６の他端においてボルト１４と組み合わされた歪計装置
は従って要求されない。

第６図において歪計要素２２はボルト１４の軸部に形成
された平坦部によって提供された凹部の底に付着される
。ボルト１４に歪計要素２２を付着する方法については
以下に述べる。

上記の実施例において、歪計要素２２はボルト１４内の
純剪断応力を感知するように配置され、かつそれがボル
トの側廊上に位置するから、曲げ、引張或は圧縮力には
無関係である。

しかし、この発明は、引張、圧縮或は剪断力とは無関係
にボルト１４丙の曲げ応力を測定するような方法で取り
付けるｅｈ４．できる、このような配置は第４図に示さ
れここにおいて歪計要素２２は歪計要素の一方のものが
ポル□ト軸線と整合しかつ他方のものがボルト軸線と垂
直に配置される。

類似の歪計要素（図示せず）が図示の要素２２と直径上
に対向する対応位置に取り付けられる。第４図の実施例
において、ボルト１４はブラケット１７内に取り付けら
れ、これによってシャンクの上表面ＶＣ１組の要素２２
が配置され、いつぼ５他組の要素がシャンクの下表面に
配置されるが、これは要素２２がボルト１４のシャンク
の側方表面に取り付けられた第２図および第３図の実施
例とは反対である。第４図の実施例において、簡単な普
通のゾリツジ回路が、歪計要素２２引張、圧縮および剪
断力を取り消すように接続し、これによって純曲げ応力
がボルト１４内で測定される。

第５図において、各歪計要素２２は如何なる掻き傷も”
／４　ｍ１ｃｒｏｎを超えない深さをもつ表面を、ボル
ト１４の平坦部２４上の”；／４　ｍ１ｃｒｏｎ掻き傷
なし表面をつくるためｋまず研磨し、ついでこの磨かれ
た表面呈ｔｋ　５　ｍ１ｃｒｏｎのガラス層２５を配設
する。この層２５上に、まず５Ω／　の薄板抵抗を提供
するためＩＣ８０％ニッケル・２０％クロム合金の層２
６を配設し、この合金は登録商標［ＮＩＣＨＲＯＭＥ　
Ｊで市販されている種類のもので、この層の上には０．
５　ｍ１ｃｒｏｎ　の金層が配設される。

層２５．２６および金層は無線周波数ス、ｅツタ技術を
用いて形成される。所要のゲージぷターンが適切な形状
の被覆を用いかつ写真石板および食刻技術を使用するこ
とによって層２６および金層内に提供され層２６および
金層の所蒙の歪計、ｅターンをガラス基質層２５上に残
す。金・セットゝ２７（１つのみを示す）が次に適当な
被覆および食刻技術を用いて金層の部分を除去すること
によって所要のゲージ連結点において食刻された１−２
６上に形成される。ニッケル／クロム合金ノモターンが
２００Ｃで２時間加熱することによって焼きなまされる
。３５０Ωの最終抵抗値゛が合金・セターンのレーザト
リミングによって達成される。５　ｍ１ｃｒｏｎガラス
層２９が金パット°２７を除き全ゲージ上に配設され、
保護の役ｉＱを果す。もち論、他の形成の保護被覆も用
いることができる。次にアルミニウムワイヤ２８が加熱
および圧接作業、熱音波作業、或＆を超音波作業によっ
て接着される。

次に第６図において、図示Ｑ）車輛は２車軸車輛でかつ
車輪１１０４個の板ばれ取付部それぞれと組み合゛わさ
れた歪計装置を具備する。これらの歪計装置は運転室３
１に取り付けられた電子モジュールおよび表示ユニット
３０−に接続−れる。ユニット３０は個々の車輪負荷、
車軸負荷および車輛総重量を個々に表示、従って監視さ
せることができる。

次に第７図において、個々の歪計装置からの出力を増−
するため異った様態で接続された４個のＩＣＬ７６５０
型チョッパ安定化演算増幅器３２がそれぞれ車輪車軸組
立体に配設され、かつ増幅器３２からの出力が選択スイ
ッチ６３を介して４個の７４１Ｍ入力加算増幅器３４へ
、さらに１個のＩＣＬ７１０７型デジタルパネルメータ
集積回路３５に接続され、この回路の出力は５８６−５
２６型・７セグメント・デジタルＬＥＤ表示ユニット３
６に接続される。

選択スイッチ６６は４個の演算増幅器６２の任意の１つ
を加算増幅器６４と接続して個々の車輪負荷を表示させ
、演算増幅器６２の選択された対を加算増幅器３４と接
続して前車軸或は後車軸負荷を表示し、或は４個のすべ
ての演算増幅器３２を加算増幅器６４と接続して車輛総
重せを表示するように選択的に作動させることができる
。また選択スイッチユニット３３内に含ませることによ
って荷卸し車輛重量を車輛総重蓋から差し引くこと、に
よって実際の積荷重量を知ることができる。

上記の装置において、変換器はボルト上に比較的露呈さ
れた状態で取り付けられるから、例えばボルトの取付お
よび／、または交換中に変換器に破損を起す危険がある
。第８．９および１０図は上記危険のおそれを最小なら
しめる装置を示す。

第８１，９および１０図において、積荷゛監視装置はシ
ャックルボルト４０を含み、このボルトは第１図乃至第
°７図に関してよ述したボルト１４と同様にして路面貨
物車輛に喫、１す；１カけられる。ボルト４０は貫通す
る軸方向内孔４１をもつ。一般に、内孔４１の直径に対
するボルト４０の軸部の外径の比は曲げ強度には実質的
な低下が起らないように定めなければならず、例えば前
記比は２−＝１より小さくなく、これによれば曲げ強度
の低下は５係で済む。この宋施例において、ボルト４０
０軸部の外径は２０■で、内孔４１の直径は９簡である
。ボルト４０の頭部端においＣ１内孔４１は拡大直径の
中間部分４２内に開口し、次いでさらに大直径でかつね
じ山が施された木端部分４３内に開口する。第８図から
明らかなＬうに、拡大直径の中間および末端部分４２お
よび４５は実質的にボルトの頭部内に収容される。ボル
ト４０と同一の高抗張力鋼で造られた挿入体４４が内孔
４１内に配置され、従って挿入体およびボルトは同一の
熱膨張係数寺もち、これに、よって温度補償式組立体を
提供する。挿入体４４は中間部分４２内に緊密はめあう
頭部４５、および内孔４１内に干渉はめ合い従“つてボ
ルト４００元の強度を１．部分的に戻す軸部４６をもつ
：午の実施例において、挿入体４４の軸部４６は内孔４
１の直径よりも０．００７−大きい直径゛をもつ。頭部
４５から遠い方の挿入体４４の末端は挿入体４４を内孔
４１内にプレスはめするのに好適なように外向きにテー
パが形成されかつそこに盲ねじ孔をもつ。軸部４６はそ
の両端の、中間に平坦部４８を有し、ただしもし望むな
らば、この平坦部４８は挿入体４４の全長に沿って延設
することもできる。頭部４５および＠部４５と平坦部４
８との間に位置する軸部４６の該部分には縦方向溝４９
を有する。頭部４５は肉糊凹部５０を具備する。複数の
薄膜式歪計を含む屋式の歪計が挿入体４４の平坦部４８
に設けられる。

薄膜式歪計ノターンは、この薄膜式歪計ノリ―ンゼボル
ト１４上に配設するために上記手順および方法を用いて
平坦部４８上に形成できる。よって、薄膜式歪計パター
ンは剪断力、曲げ力或は引張力を監視するように提供さ
れる。変換器５１からの゛リートゞ線５２が凹部ｒ）０
と連通する溝４９を通って延びる。リード線５２は凹部
５０内に配置された４ピン変換器頭部５３に終端を置く
。ケーブル５４０部分を形成する太いリード線が変換器
頭部５３と接続される。クーゾル５４はボルトから貨物
車輛の運転室内に配置された表示モジュールに延びる。

ケーブル５６は、スリーブ５５、中空ナツト５６、密閉
リング５７、およびワッシャ５８′を含むケーブルクラ
ンプおよび７−ルによってボルト４０に対して所定位置
に緊締される。スリーブ５６は内孔４１の末端部分４３
内のねじ山と係合するねじ°山付き末端部分をも一つ。

スリーブ５５０反対端は内ねじが施されて中空ナツト５
６を受は入れる。中空ナツト５６を緊締すると、密閉リ
ング５７を圧縮させ、このリングは半径方向内向きに圧
縮されてケーブル５４の周縁部を緊締しかつこれを密閉
する。

一好適実施例（図示せず）において、適正な界面電子回
路が、比較的大き〜・出力を一撫供するよ５に変換器５
１からの小さい信号を増幅するために変換器ヘッダ５３
内に配設される。このような界面電子回路は公知の半導
体製造技術を用いて提供することが好適である。

上記の実−例において、挿入体４４は内孔４１内にプレ
スはめされる。これによって挿入体４４内に内部圧縮応
力を生じ゛、これらの応力はねじ孔４７と係合される小
型ボルト（図示せず）によって挿入体４４に引張力を加
えることによって解除され、゛圧縮応力解除後に除去さ
れる。

内孔４１内へプレスはめを行う代りＶＣ１挿入体４′４
は内孔内に焼ばめされるか、適切な接着材を用いて取り
付けられ、或は挿入体４４がボルト４０と密接に接触し
てボルト４０内の応力が挿入体４４に伝達されるような
任意の他の方法を用いるように設計することができる。

上述の実施例は事故破損に対し変換器５１お′よび他の
敏感な諸部品を有効に保−する。

前述の特定の緒例は車輛懸架システムの主ばね“　　と
組み合わされたー断応力或は曲げ応力を測定する変換器
につい゛て述ぺているが、既述の如く、この発明はまた
、主ばねが□支援ばねによって増強される懸架システム
におト・□ても使用できる。第１図の破線はこのような
支ｉ′赫ね６１を装着した配置を示す、この例において
、シャシ１０はスリツーξ板６２を有し、各スリッパ板
は車輛が積荷を卸しぇ暮支゛援ばゎ。へ、わ。、常接触
、な゛辷１．長部材６３をもつ。車輛の積荷が増大する
と、支援ばね６−５１が延長部材６３と接触状態に到る
とき１つの荷重をあられす、延長部材６６は主ばね１３
と組み合わされたボルト１４と同様に構成され、かつ第
３図或は第４図に示す配置と同様にして歪計がそれに取
り付けられる。

信号がスリツノセ板と組み合わされた延長部材６３から
とられる場合、これら１号は演算増幅器３２を経て選択
スイッチ３３に送られ、また変換器が主ばねと組み合わ
された部材上に取り付けられる場合は、所要の負荷指示
を提供するために主ばね部材からの信号と組み合わされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は貨物車輛の一部を示す側面図、第２図は第１図
に示す車輛の部分をとおる断面図で、この発明による積
荷監視装置を示し、第３図は第２１に示すボルト：ｌシ
（、歪計装置の拡大図、第４図は第５図の変形実施例、
第５図は歪計要素の断面図、第６図はこの発明による複
数の積荷監視装置を具備した貨物車輛の平面略図、第７
図は第６図に示す電子モジュールおよび表示ユニットの
構成部品を示すプレツク図、ｖＪ８図は第３１図および
第４図。 に示すボルトの別種実施例の断面図、第９図は第８図の
構造の挿入体の側面図、第１０図は第２図の挿入体の端
面図である。 図中の符号、　　　　　１０・・・シャシ、１１・・・
車輪、　　　　　１２・・・車幅、１６・・・板ばね、
　　　　１４・・・ボルト、１５・・・金属・ゴムブシ
ュ、１６・・・孔、１７・・・取付プラケット、１８・
・・ねじ化１９・・・金属ブシュ、　　２０・・・段付
内孔、２１・・・環状すき間、　　２２・・・薄膜式歪
計要素、２６・・・シャックル、　　２４・・・平坦部
、２５・・・ガラス層、　　　２６・・・合金層、２７
・・・金パツド、　　　２８・・・アルミニウムワイヤ
、２９・・・ガラス層、 ６０・・・電子モジール・表示ユニット、６１・・・運
転室、　　　　３２・・・演算増幅器、６３・・・選択
スイッチ、　３４・・・加算増幅器、６５・・・集積回
路、 ３６・・・発光ダイオード表示ユニット、４０・・・シ
ャックルボルト、　　４１・・・内孔、４２・・・中間
部分、　　　４３・・・末端部分、４４・・・挿入体、
　　　　４５・・・頭部、７ｉ６・・パ軸部、　　　　
　４７・・・盲孔、４８・・・平坦部、　　　　４９・
・・縦溝、５０・・・内側凹部、　　　５１・・・変換
器、５２・・・リード線、　　　５６・・・トランジス
タヘッダ、５４・・・ケージ々、　　　　５５・・・ス
リーブ、５６・・・小中ナツト、　　５７・・・密閉リ
ング、５８・・・ワッシャ、　　　を示す。 （ほか３名）− ＦＩＧ、３゜ １Ａ ＦＩＧ４゜ ＦＩＧ７゜ ＦＩＣ１δ。 ＦＩＧ○。 ＦＩＧ、ｌ○。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　使用時に車輛車体（１０）上に固着されかつ弾性的
   な懸架部（１３，６１）と結合された部材（１４，４０
   ）を含みこれによって車体（１０）が前記部材（１４，
   ４０）を介して前記懸架部（１３，６１）　Ｋ結合され
   、変換器（２２，５１）が前記部材（１４，４０）に取
   り付けられてこれに作用する負荷力の影響を監視するよ
   うに構成されることを特徴とする車輌車軸用積荷監視装
   置。 ２　前記弾性懸架部が車輛の主ばね（１３）である特許
   請求の範囲第１項記載の積荷監視装”置。 五　前記弾”性悪架部が支援ばね（６１）を含み、前記
   部材（１４）が車輌が積荷されたとき前記支援ばねに結
   合される特許請求の範囲第１項記載の積荷監視装置。 ４、前記部材がポル）　（１４，４０）であり、かつ前
   記変換器（２２，５１）がこれに作用するｉ断力を一視
   するように配置される特許請求の範囲第′１項記載の積
   荷監視装置。 ５、前記部材がボルト（１４，４０）であり、かつ前記
   変換器（２２，５１）がこれに作用する曲げ応力を監視
   するように配置される特許請求の範囲第１項記載の積４
   ＪＩ監視装置。 ＆　変換器（２２，５１）が、車輌車体（１０）が変換
   器（２２，５１）には直接に作用しないように部材に固
   定される特許請求の範囲第１項記載の積荷監視装置。 ７、　前記変換器（２２）が部材（１４）の凹部（２４
   ）内に配置される特許請求の範囲第６項記載の積荷監視
   装置。 ａ　変換器（２２）が部材（１４）が貫通する車輛車体
   （１０）の一部分（１９）の凹部（２１）内に位置する
   一つの位置において部材（１４）上に配置される特許請
   求の範囲第６項記載の積荷監視装置み ９　前記部材がポル）　（１４）であり、かつ前記凹部
   がポル）　（１４）の軸部の表面上に平坦部（２４）を
   有する特許請求の範囲第７・項記載の積荷監視装置。 ＩＱ、　　前記部材（１４）がボルト（４０）であって
   、該ポル）　（４０）が変換器（５１）がポル）　（４
   ０）内に配置されるように変換器（５１）を受は入れる
   中空部（４１）をもつ特許請求の範囲第７項記載の積荷
   監視装置。 １ｔ　ｉ換器（５１）が、ポル）　（４０）と密接に接
   触するようにボルト（４０）の中空部（４１）内に配置
   された挿１人体（４４）上に提供される特許請求の範囲
   第１０項記載の積荷監視装置。 １２、挿入体（４４）およびポル）　（４０）が同一材
   料で造られる特許請求の範囲第１１項記載の積荷監視装
   置。 １６、前記変換器（２２，５１）が歪計装置である％軒
   請求の範囲上記各項のいずれか１項記載の積荷監視装置
   。 １４、前記変換器が複数の薄膜式歪計（２２，５１）で
   ある特許請求の範囲上記各項のいずれか１項記載の積荷
   監視装置。 １５、前記部材がポル）　（１４，４０）であり、かつ
   前記変換器（２２，５１）がポ１”ルト（１４，４０）
   　Ｋ作用する剪断力を監視するように配置された歪計装
   置であり、歪計装置が、車幅車体（１０）が歪計装置上
   には直接作用し、ないようにボルト上に固定される特許
   請求の範囲第１項記載の積荷監視装置。 １６、車体（１０）、複数の車軸および車輛車体（ｌＯ
   ）と各車軸め一端を結合する弾性懸東部（１３，６１）
   を含み、車輌車体上に取り付けられかつ懸架部と結合さ
   れた部材を含みこれによって車体（１０）が前記部材を
   介して懸架部（１３，６１）と結合された前記部材と、
   前記部材に作用する負荷力の影響を監視するために前記
   部材に固定された変換器とを含む積荷監視装置を具備す
   る車輛。