JPS607307A - ひずみ計集合体の改良 - 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】 （発明の利用分野） 本発明はひずみ針条合体に関する。

ひずみ計には多様な用途があるが、それらの問題の一つ
はそれらが取付けである部材がいくつかの相異なるひず
みを受ける可能性があゆ、その基本的なもの四つは引張
／圧縮・屈曲・剪断及び捻ゆであることである。しばし
ばこれらひずみの個々のものを測定することが望ましい
が、いずれか単一のトランスジューサからの読みとりが
しばしばひずみの組合せである。

（発明の目的） 本発明の目的は個々のひずみがただちに決定できるトラ
ンスジューサ（複数）の配置を提供することにある。

（発明の概要） 本発明により、固定子と回転子とを同軸に支えている機
械的システムであって回転子と固定子とは軸に直角に反
対の方向にただし軸にそって互いにずらしである負荷を
受け、固定子と回転子との間には可変の捻り負荷がある
ものに適用されるひずみ計４１５合体がもたらされ、そ
の集合体においてはそれぞれ平衡のブリッジ回路を形成
している２個のひずみ計センサが固定子に共通の軸と直
線負荷ベクトルとを含む平面の両側に７・ｊ称に該ベク
トルの中間に配置、してちる。

不発明の装置が適している特殊な用途は、車輌の車軸及
び車輻であり、車軸が固定子、車輪たらす。この場合、
ひずみ計センサすなわちトランスジューサは車輌前側及
び後側面に、関連の懸架点の外側に取付けられる。それ
らの出力は組合せて後述のとおり局所負荷についての包
括的情報を与えるようにすることができ、この種の配置
がもう１本の又はすべての車軸に設けられるとさらに完
全な情況を得ることができる。

出力をすべり止めのづレー＋システムを制御するのに使
用することも可能である。

（発明の実施例） 本発明のより良い理解のだめに添付図面を参照しながら
例として一実施例について記述する。

第１図のセンサには正方形の隅角に４個の端子２．３．
４及び５をｆｔ１ｉｉえた円板体１がある。

対角１１１１ｊ！上に対向している一対の２及び３は直
流供給のだめのもので、他の一対の４及び５は端子間に
ブリッジ状に結線しである低抗性素子６．７．８及び９
から導かれる出力のためのものである。これらの素子の
抵抗は正方形のそれぞれの辺にそって、それらにかけら
れるひずみに応じて変化する。その電気的回路は第２図
に示してあり、それから端子４．５からの出力は差動増
幅器１０の反転及び非反転入力端へとなっていることが
見られる。

便宜上抵抗器６及び８を通る方向をＸ軸、抵抗器７及び
９を通る方向をｙ軸とする。

こうしてひずみセンサは°°ロセットｎ（ばら結び）の
形をしており平衡ブリッジ回路を作シ、ひずみがないと
きは′電気的出力はない。またＸ及び１両１随に４５°
の方向に引張又は圧縮のひずみがあるときもそれがすべ
ての素子に同じように影響を及はして出力ヒロとなる。

それゆえこのｔｙすは特殊な点におけるひずみについで
ある址の情報をもたらすが、それは包括的ではなく、葦
たあい址いである。

実際の用途において不発明の目的はしばしば負荷（たと
えば単個の車軸負荷）の成分を他の影響とは無関係に測
定することにある。

第１図の型の１−ランスジューサは変動する四つの基本
的なひずみの形−引張／圧縮・屈曲・剪断及び捻り一の
組合せを受ける既存の構造部材に挿入することができる
が、一つの形のひずみを検出し他のものは捨てることに
適用できないならば正確に負荷を感知することはできな
い。

従って、本発明の目的は負荷に厳密に比例して磨耗・１
′ＩＩ−擦及び有効支点位置など他の可変因子とは無関
係のひずみの形を選び、可変因子の影響を受ける可能性
のあるひずみの形は捨てることにある。

例と１７で＠３図は公知の車輌負荷感知法が地表条件に
よって、どのように影響を受けるかを示す。車軸１２上
面に、懸架点１３間に対称的に取付けであるセンサ１１
は車軸の屈曲から生じるその面内の引張／圧縮ひずみを
感知する。

曲げ七−メシトは、車軸が効果的に単純に支えられてい
ると仮定すると、負荷及び支点分離に比例する。１１心
架点１３は一定であるが別の支点を形成する車輪１４の
有効接融点は第３図（ａ）、（Ｉ））及び（Ｃ）で見ら
れるとおり車輪が走行する地表に従ってＫ　動する。こ
のことは図示しだシステムに比例誤差をもたらし、第３
図（ａ）のとおりの平坦な地面でのみ使用することを必
要とする。

またぞうしてさえ精度は限られており、精密秤足が不可
能となる。すなわち非理想状況での秤惜となる。

第４図ｆｄ懸架点１３と車輪１４との間の車軸垂直ｕｎ
　Ｋ句加的なセンサ１５を備えた、第３図において３及
した均等な車軸における応力（従ってまたひずみ）の分
Ｋｆｉ　ｆ示す。第４図（ａ）は実線で曲は七−メント
を点線及び破線で大小の車輪有効間隔（第３図に示しで
ある）で見られる曲げ七−メントを示す。懸架点間の曲
げモーメントがυ［与の車輪間隔については一定である
がその間隔によって左右されることが見られる。

第４図（ｂ）は剪断応力が一足であり、各車輪１４とＪ
杼架点１３との間の負荷のみＶこＥ右されることを示し
、それゆえ負荷は剪１１．ｌ−＋ひずみセンｔ１５によ
り感知できる。

（発明の実施例の効果） しかし、車軸は多くの場合にプレー士装置を支えること
になり、こりして車軸のこの面積はかなりの捻り負荷を
受ける。これらの負荷はプレー十装置又はその作動のな
いときにも車輪軸受の）Ｊａ擦により存在することがあ
る。

しかし、第５図に示しであるとおりに剪断ひずみを検出
するセンサを車輌に取付けることにより捻り効果による
剪断を捨てることができ、第３図の左法に結びついてい
る誤差の主要な源は排除できる。第５図のしシサ１５は
すべて車輪１４と懸架点１３との間の車軸１２の前面及
び後面に、Ｘ軸を各車軸の中心線に対して４ｒに取付け
である。またこれらを接続して前後一対のセンサの各々
の出力の合計が各車輪の負荷の表示を個別に与えるよう
にもしである。そのときセンサの出力は適宜な電子式手
段によって組合せて下記のものケ示了よつにすることも
できる。

ａ）個々の車輪負荷 ｂ）個々の車軸負荷 Ｃ）個々の車台負荷 ｄ）車輌線型１よ ｅ）　ｄ）から車体型針を引いて車輌総有効荷重ｆ）　
ｅ）から燃料タンク重量その他既知の荷重を引いて車輌
正味有効荷重 さらに上記のものの代りに又はそれに加えて各前後の対
のセンサの出力を組合せて各個の車輪の捻りひずみの沖
ｊ定を示すようにすることもできる。伺らかのうレー十
反作用装置かセンサより内１則に位置しているとすると
、運転者が車輌を減速しようとすることによる各車輪の
づレー十効果の測定が入手可能となる。このプレー十効
果がり１ノ一士システム内の圧その他の測定可能のパラ
メータから算出できるほど大きくないときは車輪がス＋
ツドを起こずイ頃向がある。このことはすべりどめの制
御の基礎として利用できる。

紀６図にし第５図に示したような三軸貨車に取付けたセ
ンｔ１５から情報ａ）乃至ｆ）を作るための回路の図で
ある。構成部分は慣習上の形で示してあり評細には記述
しない。

各車軸には４個の１３ンサの出力を組合せるためのそれ
ぞれの回路１６．１７及び１８があり、前車軸用の回路
１６のみが詳細に示しである。

爾後車軸用の回路１７及び１８は同じであるがそれぞれ
個別のス′Ｉ−リンク・ポテンショメータを備えている
。それぞれ４個の入力端（左側前面及び後面のセンサか
ら及び右側前面及び後面のものから、左側に上から下へ
次々に）があり、まだそれぞれ左側車輪、右側車輪及び
車軸全体にかかる負荷に相当する３個の出力端１６Ａ１
１６Ｂ　、１６Ｃｆｚどｌどがある。

車軸負荷信号はさらに回路１９において組合せて全車輌
負荷に相当する信号を作るようにする。） このことに付加して、燃料計は正の信号を線２０にもた
らすことができ、車体１ａ量は予めポテンショメータ２
１に設定しておくことができる。これらをともに点２２
にある車輌総荷重信号（この例においては負）から差引
いて増幅させた後に有効荷車信号が２３において得られ
る。

第７図は一つの車輪、プレー十装置のだめの、関連の前
側及び後側のｔンづからの信号を線２４及び２５に受け
るすべり止め回路の図である。

車輪負荷信号を作るための加算回路が再び示しであるが
、址だ２６に捻り信号をもたらすための減算回路もある
。

プレー十流体管２７は調圧器２８に達し、そこから追従
シリンジ２９に達する。後者には油圧系統容器への戻り
３０がある。調圧器２８とシリンづ２９との間には減算
回路３３ヘス’Ｉ−−リング・ポテンショメータ３２を
介して一方の入力をもたらす圧セｙす３１がある。他方
の入力は捻り信号であり、出力は調圧器２８への制御信
号である。こうしてプレー十は捻りを受け車輪のス＋ツ
ドを回避するようにする。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように本発明によれば、他の昏
因に影響されることなく、個々の負荷成分を正確に測定
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は°゛ロゼツトひずみセンサの正面図、第２図は
第１図のセンサの回路図であり、第３図は車輌後端の線
図を示し、第４図はセンサを取付けである車軸後端の線
図及び関連の曲げ七−メシト、ひずみ特性であり、第５
図は本発明による配置でセンサを備えている車輌車台の
平面図及び断面図を示し、第６図はこの種の配置のセｙ
すからの情報の処理の／ヒめの回路の線図、第７図はこ
れら゛センサからの情報を用いるすべり止め回路の線区
である。 １・・・円板体　２．３．４．５・・・端子６．７．８
．９・・・抵抗素子 １０・・・差動増幅器　１１・・・センサ１２・・・車
軸　１３・・・懸架点 １４・・・車輪　１５・・・付加的なセンサ１６．１７
．１８・・・セｙす出力処理回路１９・・・車輌総荷重
算出回路 ２０・・・燃料信号入力端 ２１・・・ポテンショメータ ２２・・・車輌総荷重信号入力端 ２３・・・有効荷重信号出力端 ２４・・・前面センサ出力信号入力端 ２５・・・後面センサ出力信号入力端 ２６・・・捻り信号出力端 ２７・・・プし−十流体管 ２８・・・調圧器　２９・・・追従シリシタ３０・・・
戻り　３１・・・圧センη ３２・・・スグーリンタ・ポテンショメータ３３・・・
減勢１回路 １へ１面の庁”’ｌ’ｌ’を内゛１：；に変更なし）第
３図 手続補正書二〇て戎ン １．事件の表示

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　固定子と回転子とを同軸に支えている機械的システ
   ムであって、回転子と固定子とは軸に直角な反対の方向
   で軸にそって互いにずれた負荷を受けており、固定子と
   回転子との間には可変の捻り負荷が生じる機械的システ
   ムに適用されるひずみ針条合体＆ておいて、それぞれ平
   衡ブリッジ回路を形成する２個のひずみ計センサが固定
   子に共通軸と直線負荷ベクトルとを含む平面の両側に対
   称的にかつ該ベクトルの間に配置されていることを特徴
   とするひずみ針条合体。 ２　機械的システムは車輌の車軸及び車輪であり車軸が
   固定子、車輪が回転子であり、車輌重量が車軸すなわち
   固定子にかかる負荷を地面反作用が車輪にかかる負荷を
   またづシー中が可変捻り負荷をもたらす特許請求の範囲
   第１項に記載のひずみ針条合体。 ３　ひすみ計センサは車軸の前側及び後側で関連の懸架
   点の外側に取付けである特許請求の範囲第２項に記載の
   ひずみ針条合体。 ４　センサの出力は組合せられて下記のもののうちから
   一つを選んで表示するようにしである特許請求の範囲第
   ３項に記・観のひずみ針条合体： ａ）個々の車輪の負荷 ｂ）個々の車軸の負荷 Ｃ）個々の台車の負荷 ｄ）車輌の総重帳 ５　車−の載荷因子・車体取計及び燃料タンク重Ｆ＆　
   ｌどを記憶し又は決定するだめの−よ−ｙこれらをセン
   サ出力と組合せて車輌の総有効荷重か、車輌の正味有効
   荷重かを示すようＫするだめの手段を設けた特許請求の
   範囲第４項に記載のひずみ針条合体。 センサ出力を組合せて関連の車軸の捻りひずみを決定す
   るようにするだめの手段を設けた特許請求の範囲第３項
   、第４項又は第５項に記載のひずみ針条合体。 ７　捻りひずみ信号とプレー十適用信号とを組合せるだ
   めの手段及び組合せられた信号を車輪のス＋ツドを回避
   するようにプレー十適用を制御するのに用いるための手
   段を設けた特許請求の範囲第６項に記載のひずみ針条合
   体０