WO2019159674A1 - 車両の重量測定装置 - Google Patents

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diaphragm
pressure
measuring device
piston
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Inventor
洋輔 下村
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日本精工株式会社
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    • G01GWEIGHING
    • G01G19/00Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
    • G01G19/10Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles having fluid weight-sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring the weight of a vehicle, for example, a vehicle weight measuring device that is incorporated in a suspension device of an automobile and detects overloading.
  • overloading may cause various problems as described below and must be avoided.
  • the motor performance of the automobile may be reduced or the components may be damaged due to overloading, which may cause an accident.
  • overloading there are many factors that cause accidents such as breakage of an axle (hub), breakage of a tire (burst), a braking distance becomes long and the brake is overheated and hardly works, and the vehicle easily rolls over.
  • Road maintenance costs will be incurred due to severe road damage caused by overloading.
  • Patent Document 1 a simple load measuring device that is mounted on a vehicle itself and capable of measuring a load has been proposed.
  • Patent Document 1 discloses a base assembly in which two welded portions are welded to different mounting positions of a load-receiving member that expands and contracts when a vehicle load is applied, and a change in the load applied to the vehicle by the base assembly.
  • a compression strain detection sensor element whose output changes as the base assembly expands and contracts in the direction in which the two welded portions approach and separate from each other, and a circuit board on which an amplifier for amplifying the output of the compression strain detection sensor element is mounted
  • a simple load measuring device is disclosed that measures the load by detecting compressive strain.
  • the conventional load measuring device of this type is complicated in configuration as in Patent Document 1, and requires a circuit board, an amplifier, and the like, which increases the cost.
  • these load measuring devices are provided in places where they are easily subjected to impact, there is a possibility that the circuit board, the amplifier and the like may be hindered.
  • the applicant of the present application pays attention to a bearing device incorporated in the vicinity of the attachment portion of the suspension device with the vehicle body, and is a simple, inexpensive, and durable vehicle weight capable of measuring a compressive load applied to the suspension device.
  • a measuring device By providing a measuring device, the above problem was solved (for example, Patent Document 2).
  • the measuring fluid is provided in the suspension chamber with the weight measuring device integrally, the piston is guided in the axial direction by the coil spring of the suspension device, and filled in the oil chamber by pressing the diaphragm through the pad.
  • a pressure is applied to the pressure sensor and the pressure change is detected by a pressure sensor.
  • the pressure to a diaphragm can be transmitted uniformly by pressing a diaphragm via a pad.
  • the weight measuring device disclosed in Patent Document 2 is roughly provided with two functional blocks.
  • the first functional block includes a hydraulic chamber (oil chamber) filled with a measurement fluid (hydraulic fluid), a diaphragm configured to be able to press and deform a part of the oil chamber, and an oil chamber in communication with the diaphragm.
  • It is the load detection part (attachment body) fixed to the vehicle which consists of a pressure sensor which detects the pressure change of the oil chamber by the press of.
  • the second functional block is a piston portion (moving body) that moves according to the load and presses the diaphragm by the spring force of the spring.
  • This type of weight measuring device is mainly intended for light commercial vehicles.
  • the front wheels often use a strut type or double wishbone type
  • the rear wheels often use a trailing arm type, semi-trailing arm type, or a torsion beam type.
  • the diaphragm and the pressure sensor are attached to the bottom plate when incorporated in the rear wheel suspension device, and are attached to the top plate when incorporated into the front wheel suspension device.
  • the pad sandwiched between the piston and the diaphragm has a surface that contacts the piston and the diaphragm, that is, the surface shape of the pressure receiving surface portion, and the pressure to the diaphragm is uniform. Is formed on a smooth surface.
  • a weld line is formed on the pressure receiving surface portion of the pad during injection molding.
  • a weld line formed on the pressure-receiving surface portion of the conventional resin pad is formed in a linear shape, there may be a decrease in strength at the boundary surface between the resins injected into the mold. .
  • Such a vehicle weight measuring device is not only used in the field of overload prevention described as an example, but also, for example, according to the loaded load, shift control according to the loaded weight is performed to improve environmental performance (saving).
  • This is a field to improve fuel efficiency, a field to improve safety by controlling brakes considering weight distribution, or a field to improve comfort by controlling the steering atmosphere to be constant.
  • a pad that can obtain a precise smoothness of the pressure-receiving surface portion surface while reducing cost, reduce wear of the pressure-receiving surface portion surface, and improve rigidity can be provided.
  • a vehicle weight measuring device is provided.
  • a vehicle weight measurement device includes: An attachment body fixed to the vehicle; A moving body that moves in the direction of the mounting body by the spring force of the spring; A diaphragm that can be pressed and deformed by movement of the moving body; An oil chamber filled with a predetermined measurement fluid, the internal pressure of which can be changed by pressing the diaphragm, A pressure sensor for detecting a pressure change in the oil chamber; A pad provided between the movable body and the diaphragm, The pad is provided with a concavo-convex structure on a surface portion in contact with the moving body.
  • the uneven structure may be provided on a surface portion of the pad that contacts the diaphragm.
  • the uneven structure may be a through-hole penetrating both surfaces of the pad.
  • a weight measuring device for a vehicle including a pad that can obtain a precise smoothness of the pressure-receiving surface portion while reducing costs, reduce wear of the pressure-receiving surface portion, and improve rigidity.
  • FIG. 1 is an overall schematic cross-sectional view showing a vehicle weight measuring device in a first embodiment of the present invention. It is a perspective view of the pad used for a first embodiment. It is a pad of the first embodiment, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along line II of (a), (c) is a partially enlarged view of a region surrounded by a circle of (b). is there. It is a top view which shows the weld line of the pad of 1st embodiment with a broken line. It is a perspective view which shows other embodiment of a pad.
  • FIG. 5 is a pad of another embodiment shown in FIG.
  • FIG. 4C is a partially enlarged view of a region surrounded by a circle in (c). It is the elements on larger scale which show other embodiment of a pad, Comprising: It corresponds to FIG.3 (c).
  • the vehicle weight measuring device of this embodiment includes a moving body (piston part) 17 that moves in the direction indicated by an arrow V by the spring force of a spring, and an attachment body (load detection part) 1 that is attached and fixed to the vehicle side. Is provided.
  • the attachment body 1 includes a top plate 3 attached and fixed to the vehicle side, a collar 9 provided on the lower surface of the top plate 3, a diaphragm 7 sandwiched and fixed between the top plate 3 and the collar 9, and the top plate 3. And the diaphragm 7 and an oil chamber 13 filled with a predetermined measurement fluid (hydraulic oil) and a pressure change of the measurement fluid provided in the upper surface of the top plate 3 and filled in the oil chamber 13 And a pressure sensor 15 capable of detecting.
  • a predetermined measurement fluid hydroaulic oil
  • the top plate 3 is provided with a groove portion 5 in which the upper surface side is fixed to the vehicle side and opens to the lower surface side, and the oil chamber 13 is formed by covering the opening region with the diaphragm 7.
  • the collar 9 is formed to have a larger diameter than the opening region of the groove portion 5, and the surface portion near the outer diameter of the diaphragm 7 is sandwiched between the surface portion outside the opening region of the groove portion 5 and hermetically fixed.
  • a sealing structure for preventing foreign matter from entering the oil chamber 13 is provided between the moving body 17 and the mounting body 1.
  • the diaphragm 7 is integrally formed with an annular seal member (sealing structure) 10 protruding in a lip shape on the front and back surfaces near the outer diameter.
  • reference numeral 11 denotes an O-ring (sealing structure).
  • the moving body 17 includes a piston 19 that receives one end (upper end) of a coil spring (not shown) and can press the diaphragm 7 in a vertical direction (direction indicated by an arrow V in the drawing) via a pad 27.
  • the piston 19 includes at least a large-diameter cylindrical portion 21, and a small-diameter cylindrical portion 25 that is continuously and vertically raised in a cylindrical shape having a smaller diameter than the large-diameter cylindrical portion 21 on the upper surface of the large-diameter cylindrical portion 21. Is provided.
  • the upper surface of the small-diameter cylindrical portion 25 is provided with a concave pad receiving portion 25a that can receive the pad 27 in a protruding shape.
  • the pad 27 has an outer diameter that can be fitted into the pad housing portion 25a of the piston 19, and has a disk shape that has a height that allows the pad 27 to protrude from the pad housing portion 25a.
  • the pad 27 is formed of a known material as a pad incorporated in this type of measuring device such as rubber, resin, metal, and the like, and a pad suitable for the oil type and temperature range is appropriately selected within the scope of the present invention. In the present embodiment, a resin pad is used.
  • the pad 27 is provided with a plurality of recesses 29 on the surface of the pressure-receiving surface portion by injection molding, that is, on the front surface (surface portion in contact with the piston 19) 27a and the back surface (surface portion in contact with the diaphragm 7) 27b.
  • a structure is provided.
  • a plurality of quadrangular concave portions 29 are provided radially from the circular center S of the pad 27 toward the outer periphery in plan view.
  • a predetermined number of recesses 29 are provided so as to form a plurality of annular shapes (circles) having a predetermined diameter concentrically from the circle center S of the pad 27 in the outer circumferential direction.
  • first concave portions 29a constituting the first circle 31 from the circle center S side
  • sixteen second concave portions 29b constituting the second circle 33 outside the first circle 31
  • Sixteen third recesses 29c constituting the third circle 35 outside the second circle 33
  • 24th fourth recesses 29d constituting the fourth circle 37 outside the third circle 35
  • Twenty-four fifth recesses 29e constituting the fifth circle 39 are provided outside the four circles 37, respectively.
  • the first concave portion 29a, the second concave portion 29b, the third concave portion 29c, the fourth concave portion 29d, and the fifth concave portion 29e are each formed so that the outer peripheral side is longer than the inner peripheral side in plan view. It has a substantially fan shape.
  • the third recess 29c is larger than the first recess 29a
  • the fifth recess 29e is larger than the third recess 29c
  • the second recess 29b is smaller than the first recess 29a.
  • the fourth recess 29d is smaller than the third recess 29c.
  • the recesses 29 on the front surface 27a and the back surface 27b are provided back to back (see FIG. 3B).
  • the recesses 29 located back to back have the same shape.
  • the upper end edge 29f of the recess 29 is chamfered in an R shape, and an inner peripheral surface is formed in a downwardly inclined manner with a slight angle from the upper end edge 29f toward the inner bottom (see FIG. 3C). .
  • the concave portions 29 on the front surface 27a and the back surface 27b of the pad 27 it is possible to reduce the weight of the resin material charged into the mold, and to reduce the manufacturing cost and the product cost. Further, by providing the plurality of recesses 29, the weight of the entire pad 27 is reduced, and the weight of the entire pad 27 can be reduced.
  • the concave portions 29 on the front surface 27a and the back surface 27b of the pad 27 it is possible to prevent warping and distortion of the parts by improving the cooling efficiency taken out from the mold as the surface area of the pad 27 is increased, and manufacturing by reducing additional processing. Cost can be reduced. That is, by providing a plurality of recesses (grooves) 29 radially on the front surface 27a and the back surface 27b with respect to the conventional pad shape, it is possible to avoid excessive wall thickness and increase the cooling efficiency after injection molding. As a result, it is possible to perform pad molding that suppresses the generation of voids, sink marks, and distortion, and ensures stable smoothness. Therefore, the pressure from the piston 19 can be uniformly transmitted to the diaphragm 7 without additional processing, and the manufacturing cost is reduced.
  • each of the recesses 29 functions as a grease reservoir, there is no risk of the grease on the surface of the pad 27 (pressure receiving surface). Moreover, the recessed part 29 functions also as air bleeding at the time of an assembly.
  • a weld line 41 formed by injection molding from a pin gate (for example, a position indicated by a circle in FIG. 4) is as shown by a broken line in FIG. Non-linearly formed.
  • the strength of the boundary surface between the resins injected from the pin gate 41 is increased, and the surface rigidity can be improved.
  • both the front surface 27a and the back surface 27b of the pad 27 are provided with a concavo-convex structure provided with a plurality of concave portions 29, but at least the front surface of the pad 27 in contact with the piston 19 (pressure receiving portion surface). What is necessary is just to provide the uneven structure in 27a. "Other embodiments of pads"
  • 5 and 6 show another embodiment of the pad 27 used in the weight measuring device of the first embodiment, and the structure of the recess 29 of the pad 27 is different from that of the first embodiment.
  • a plurality of honeycomb-shaped recesses (grooves) 29 are formed on the front surface 27 a and the back surface 27 b of the pad 27.
  • the recesses 29 are all formed in a honeycomb shape having the same size. Further, in the present embodiment, the description will be given by using the regular hexagonal honeycomb-shaped recess 29 in a plan view in which each side has the same length. However, the present invention is not limited thereto, and the hexagonal honeycomb in a plan view in which each side is not the same. It may be a concave portion. Since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. "Other embodiments of pads"
  • FIG. 7 and 8 show another embodiment of the pad 27 used in the weight measuring device of the first embodiment, and the structure of the recess 29 of the pad 27 is different from that of the first embodiment.
  • a plurality of dimple-like recesses (grooves) 29 are formed on the front surface 27 a and the back surface 27 b of the pad 27. That is, the cross-sectional shape of the recess is an arc shape as shown in FIG.
  • all the recesses 29 are formed in a circular dimple shape in plan view having the same size. Moreover, it may consist of a combination of recesses formed in a circular dimple shape in plan view of different sizes. Since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. "Other embodiments of pads"
  • FIGS. 9 and 10 show another embodiment of the pad 27 used in the weight measuring device of the first embodiment, and the structure of the recess 29 of the pad 27 is different from that of the first embodiment.
  • the front surface 27 a and the back surface 27 b of the pad 27 are formed by a plurality of lattice-shaped recesses (grooves) 29.
  • the recesses 29 are all formed in a square shape in plan view having the same size, and are formed in a lattice shape. Moreover, it may be formed in a lattice shape by a combination of square recesses in plan view of different sizes. Moreover, it may be formed in a lattice shape by a combination of rectangular recesses in plan view. Since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. "Other embodiments of pads"
  • 11 and 12 show another embodiment of the pad 27 used in the weight measuring device of the first embodiment, and the structure of the recess 29 of the pad 27 is different from that of the first embodiment.
  • the front surface 27 a and the back surface 27 b of the pad 27 are formed of a plurality of annular recesses (wave-shaped grooves) 29 concentrically.
  • each recessed part 29 is independently formed by the annular groove of the same width.
  • Each recess 29 may be an annular groove having a different width.
  • the recess 29 may be formed in a continuous spiral shape. Since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. ⁇ Second embodiment>
  • FIG. 13 to 15 show a vehicle weight measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • This embodiment is an embodiment of another weight measuring device used for a suspension device for a front wheel, and an annular pad 27 is incorporated between a hollow piston 19 and an annular (hollow type) diaphragm 7.
  • a plurality of recesses (grooves) 29 are formed on the front surface 27 a and the back surface 27 b of the pad 27.
  • the configuration of the pad 27 is characteristic, and the configuration other than the pad 27 may be a known configuration, and can be appropriately employed within the scope of the present invention.
  • the pad 27 has a back surface 27b wider than the front surface 27a and is formed in a trapezoidal shape in a cross-sectional view (see FIG. 15D), and is formed in a substantially triangular shape in plan view on the front surface 27a and the back surface 27b, respectively.
  • a plurality of recessed portions (grooves) 29 (29g, 29h) are formed.
  • All the recesses 29g on the front surface 27a have the same shape, and all the recesses 29h on the back surface 27b have the same shape.
  • the concave portion 29g of each front surface 27a may be composed of a plurality of concave portions having different shapes, and the concave portion 29h of the back surface 27b is composed of a plurality of concave portions having different shapes. Also good.
  • the concave portion 29h of the back surface 27b is formed larger than the concave portion 29g of the front surface 27a.
  • Each of the recesses 29 is formed independently, but may be communicated at one place or a plurality of places.
  • the cross-sectional view shape of the pad 27 and the shape of the concave portion (groove) 29 are not limited to the present embodiment, and can be appropriately changed in design such as a lattice shape or a dimple shape. "Other embodiments of pads"
  • FIG. 16 is a partially enlarged cross-sectional view of the pad 27 of the embodiment provided with a through hole 43 corresponding to FIG.
  • a through hole 43 that penetrates from the front surface 27a of the pad 27 to the back surface 27b is formed.
  • the upper end edge 43f of the through hole 43 is chamfered in an R shape, and an inner peripheral surface is formed in a downwardly inclined manner with a slight angle from the upper end edge 43f toward the center in the thickness direction.
  • a through hole is formed in the same manner.
  • the through holes 43 on the front surface 27a and the back surface 27b of the pad 27 it is possible to further reduce the weight of the resin material charged into the molding die, and to reduce the manufacturing cost and product cost. Further, by providing the plurality of through holes 43, the weight of the entire pad 27 is further reduced, and the weight of the entire pad 27 can be reduced.
  • the through holes 43 in the front surface 27a and the back surface 27b of the pad 27 it is possible to prevent warping and distortion of the components and to reduce additional processing by improving the cooling efficiency taken out from the molding die as the surface area of the pad 27 increases. Manufacturing cost can be reduced. That is, the cooling efficiency after injection molding can be increased by providing a plurality of through holes 43 radially on the front surface 27a and the back surface 27b with respect to the conventional pad shape. As a result, it is possible to perform pad molding that suppresses the generation of voids, sink marks, and distortion, and ensures stable smoothness. Therefore, the pressure from the piston 19 can be uniformly transmitted to the diaphragm 7 without additional processing, and the manufacturing cost is reduced.
  • each through-hole 43 functions as a grease reservoir, there is no possibility that the surface of the pad 27 (surface of the pressure receiving portion) will be broken.
  • the through hole 43 also functions as an air vent during assembly.
  • the weld line 41 formed by injection molding from a pin gate (for example, a position indicated by a circle in FIG. 4) is indicated by a broken line in FIG. It is formed nonlinearly.
  • the strength of the boundary surface between the resins injected from the pin gate 41 is increased, and the surface rigidity can be improved.
  • the concavo-convex structure shown in each embodiment including the concave portions 29 is detected from the hydraulic chamber for the usage of the automobile to which the load sensor is applied (maximum load weight, suspension specifications, road surface load magnification, etc.). It becomes possible to use properly according to the set oil pressure.
  • the present invention is not limited to the suspension device having the configuration shown in the present embodiment, but can be used for a suspension device having another configuration.
  • the vehicle weight measuring device of the present invention improves the environmental performance (fuel saving) by performing shift control according to the loaded weight, improves the safety by controlling the brake in consideration of weight distribution, and has a constant steering atmosphere. It can also be used in the field of improving control and maintaining comfort.

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Abstract

車両に取り付け固定される取付体と、スプリングの弾発力により移動するピストンと、ピストンの移動により押圧変形可能なダイアフラムと、所定の測定流体を充填し、ダイアフラム7の押圧により内部圧力が変化可能な油室と、油室内の圧力変化を検出する圧力センサと、ピストンとダイアフラムとの間に備えられるパッドと、を含み、パッドは、ピストンと接触する正面に複数の凹部を設けた凹凸構造とした。

Description

車両の重量測定装置
 本発明は、車両の重量を測定する装置、例えば自動車の懸架装置に組込み、過積載を検出する車両の重量測定装置に関する。
 自動車、特に、種々の荷物などを運搬するトラックやバンなどの商用車において、例えば、法定積載量を超えて道路を通行する不法な過積載が社会問題となっている。これは、一度にたくさんの荷物を運搬したほうが運送費を少なくできるからである。
 しかし、このような過積載は次のような種々の問題を招く虞を有しており、避けなければならない。
 (1)過積載により自動車の運動性能が低下したり、構成部品が破損したりする虞があるため、事故の原因となることがある。例えば、車軸(ハブ)の破損、タイヤの破損(バースト)、制動距離が長くなりブレーキが過熱して効きにくくなる、車両が横転し易くなるなど、事故等を招く要因を多数有している。
 (2)過積載により道路の損傷が激しくなるため、道路のメンテナンス費用が掛かる。
 このような過積載の防止が困難となっている原因は多々あるが、その内の一つには、積載重量が運転手あるいは同乗者などから容易に認識できないということにある。
すなわち、従来、車両の荷重測定(積載重量測定)は、台秤に測定対象の車両を載せて行っていた。
 しかし、台秤の設置は、施設が大がかりで広い設置スペースを必要とするため、及び設置コストが嵩むため、設置できる台秤の台数が制限され多くの車両を測定することなど物理的にも無理があった。
 そこで、昨今では、特許文献1などに開示されているように、車両自体に搭載して荷重を測定することを可能とした簡易的な荷重測定装置が提案されている。
 例えば、特許文献1は、車両の荷重が掛かることで伸縮する被荷重部材の異なる取付箇所に2つの溶着部分が溶着されるベースアッシーと、該ベースアッシーにより支持され、車両に掛かる荷重の変化により2つの溶着部分が接近離間する方向にベースアッシーが伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子と、該圧縮歪検出用センサ素子の出力を増幅するアンプが実装された回路基板とを備え、圧縮歪を検出することにより荷重測定する簡易的な荷重測定装置を開示している。
 しかし、従来のこの種の荷重測定装置にあっては、特許文献1のように構成が複雑でかつ回路基板やアンプなどを備える必要があるためコスト高を招いていた。また、これら荷重測定装置が衝撃を受け易い箇所に備えられるため、回路基板やアンプなどに支障を来す虞もあった。
 そこで本願の出願人は、懸架装置における車体との取付部近傍に組み込まれている軸受装置に着目し、懸架装置に掛かる圧縮方向荷重を計測し得る簡易かつ安価で耐久性に優れた車両の重量測定装置を提供することで上記問題点を解消した(例えば、特許文献2等)。具体的には、重量測定装置を懸架装置に一体に備え、懸架装置のコイルスプリングによって、ピストンが軸方向に案内され、パッドを介してダイアフラムを押圧することによって油室内に充填されている測定流体に圧力を掛け、その圧力変化を圧力センサで検出する。このように、パッドを介してダイアフラムを押圧することで、ダイアフラムへの圧力を均一に伝達できる。
 特許文献2に開示の重量測定装置は、大きく分けて2つの機能ブロックを備える。
 1つ目の機能ブロックは、測定流体(作動油)を充填した油圧室(油室)と、油室の一部を押圧変形可能に構成するダイアフラムと、油室と連通して備えられ、ダイアフラムの押圧による油室の圧力変化を検出する圧力センサからなる車両に固定される荷重検出部(取付体)である。
 2つ目の機能ブロックは、スプリングの弾発力などにより、荷重に従って移動して前記ダイアフラムを押圧するピストン部(移動体)である。
 この種の重量測定装置は、小型商用車を主な対象としている。
小型商用車は、前輪はストラット式あるいはダブルウイッシュボーン式などが使われることが多く、後輪はトレーリングアーム式やセミトレーリングアーム式、あるいはトーションビーム式などが多く利用される。また、このダイアフラムや圧力センサは、後輪用の懸架装置に組み込まれる場合にはボトムプレートに取り付けられ、前輪用の懸架装置に組み込まれる場合には、トッププレートに取り付けられる。
日本国特開2001-330503号公報 国際公開2018/016481号パンフレット
 従来、この種の重量測定装置において、例えば、ピストンとダイアフラムとの間に挟みこまれているパッドは、ピストン並びにダイアフラムと接触する面、すなわち、受圧面部の表面形状が、ダイアフラムへの圧力を均一に伝達するため平滑面に形成されている。
 このようにパッドの受圧面部の表面形状を平滑面とするためには、パッド成型時に発生する歪みを除去する必要がある。
従来、パッド成形時に発生する歪みを除去して受圧面部の表面形状を精密な平滑面とするためには、冷却時間を延ばしたり、プレスでの追加工をしたりしていた。
 また、パッドの受圧面部表面の磨耗防止のため、組立工程においてパッドの受圧面部表面へのグリスを塗布している。
 ところが、精密な平滑面を確保するために、パッド成型時に発生する歪みの除去工程や、材料強度を確保する為に内部欠陥を除去する熱処理工程といった製造管理における追加コストが高くなる。
 また、ダイアフラムならびにピストン部の圧接面を、パッドの受圧面部に密着させる際に、前記圧接面と受圧面部との間にエアが混入するとピストンアッセンブリー不良を招く虞がある。このため、前記圧接面と受圧面部との間のエア抜きをする必要があるが、エア抜き作業は大変困難であった。
 また、繰り返し外部入力によりグリス切れが起こり易く、このグリス切れがパッドの受圧面部表面の磨耗を進行させ、面剛性の低下が発生する可能性が判ってきた。
 さらに、樹脂製パッドの場合、射出成形時にパッドの受圧面部表面にウエルドラインが形成される。しかし、従来の樹脂製パッドの受圧面部表面に形成されるこのようなウエルドラインは線形に形成されているため、金型内に射出された樹脂同士の境界面の強度低下が見られることがある。
 なお、このような車両の重量測定装置は、一例として説明した過積載防止の分野において利用されるだけではなく、例えば、積載荷重に応じて、積載重量に応じた変速制御を図り環境性(省燃費)を向上する分野であったり、重量配分を考慮したブレーキ制御を図り安全性を向上する分野であったり、あるいは、操舵雰囲気を一定に保つ制御を図り快適性を向上する分野などであっても利用可能であり、種々の分野において用いられるものである。このため上述の課題は重要な解決課題の一つである。
 上述の事情に鑑み、本発明の一態様によれば、コスト低減を図りつつ受圧面部表面の精密な平滑度を得るとともに、受圧面部表面の磨耗低減を図り、また剛性を向上し得るパッドを備えた車両の重量測定装置を提供する。
 発明の一実施形態に係る車両の重量測定装置は、
 車両に取り付け固定される取付体と、
 スプリングの弾発力により前記取付体の方向に移動する移動体と、
 前記移動体の移動により押圧変形可能なダイアフラムと、
 所定の測定流体を充填し、前記ダイアフラムの押圧により内部圧力が変化可能な油室と、
 前記油室内の圧力変化を検出する圧力センサと、
 前記移動体と前記ダイアフラムとの間に備えられるパッドと、を含み、
 前記パッドは、前記移動体と接触する面部に凹凸構造を設けた。
 上記車両の重量測定装置において、前記凹凸構造は、前記パッドにおけるダイアフラムと接触する面部にも設けられていてもよい。
 上記車両の重量測定装置において、前記凹凸構造は、前記パッドの両面を貫通する貫通孔であってもよい。
 上記構成によれば、コスト低減を図りつつ受圧面部表面の精密な平滑度を得るとともに、受圧面部表面の磨耗低減を図り、また剛性を向上し得るパッドを備えた車両の重量測定装置を提供できる。
本発明の第一実施形態における車両の重量測定装置を示す全体概略断面図である。 第一実施形態に用いられているパッドの斜視図である。 第一実施形態のパッドであって、(a)は平面図、(b)は(a)のI-I線断面図、(c)は(b)の円で囲んだ領域の部分拡大図である。 第一実施形態のパッドのウエルドラインを破線にて示す平面図である。 パッドの他の実施形態を示す斜視図である。 図5に示す他の実施形態のパッドであって、(a)は平面図、(b)は(a)のII-II線断面図、(c)は(b)の円で囲んだ領域の部分拡大図である。 パッドの他の実施形態を示す斜視図である。 図7に示す他の実施形態のパッドであって、(a)は平面図、(b)は(a)のIII-III線断面図、(c)は(b)の円で囲んだ領域の部分拡大図である。 パッドの他の実施形態を示す斜視図である。 図9に示す他の実施形態のパッドであって、(a)は平面図、(b)は(a)のIV-IV線断面図、(c)は(b)の円で囲んだ領域の部分拡大図である。 パッドの他の実施形態を示す斜視図である。 図11に示す他の実施形態のパッドであって、(a)は平面図、(b)は(a)のV-V線断面図、(c)は(b)の円で囲んだ領域の部分拡大図である。 本発明の第二実施形態における車両の重量測定装置を示す全体概略断面図である。 第二実施形態に用いられているパッドの斜視図である。 第二実施形態のパッドであって、(a)は平面図(正面図)、(b)は背面図(裏面図)、(c)は(a)のVI-VI線断面図、(d)は(c)の円で囲んだ領域の部分拡大図である。 パッドの他の実施形態を示す部分拡大図であって、図3(c)に対応するものである。
 以下、本発明の実施形態に係る車両の重量測定装置を自動車の懸架装置(サスペンション)に用いた例を、添付図面を参照して説明する。本実施形態では、自動車の前輪用の懸架装置に適用した例を示すが、後輪用の懸架装置に適用されてもよい。
 なお、本実施形態は、本発明の一実施形態であって、何等これに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
<第一実施形態>
 本実施形態の車両の重量測定装置は、スプリングの弾発力により矢印Vで示す方向に移動する移動体(ピストン部)17と、車両側に取付固定される取付体(荷重検出部)1とを備える。
 取付体1は、車両側に取り付け固定されるトッププレート3と、トッププレート3の下面に備えられるカラー9と、トッププレート3とカラー9とによって挟まれて固定されるダイアフラム7と、トッププレート3とダイアフラム7との間で形成され、所定の測定流体(作動油)が充填される油室13と、トッププレート3の上面に備えられ、油室13内に充填されている測定流体の圧力変化を検出し得る圧力センサ15と、を含む。
 トッププレート3は、上面側が車両側に固定され、かつ下面側に開口し、ダイアフラム7によって開口領域が覆われることにより油室13が形成される溝部5を設けている。
 カラー9は、溝部5の開口領域よりも大径に形成され、ダイアフラム7の外径寄りの面部を、溝部5の開口領域より外側の面部との間で挟み込んで密閉固定されている。
 また、移動体17と取付体1との間に、油室13への異物侵入を防止する密封構造が備えられている。
 ダイアフラム7は、外径寄りの表裏面部に、それぞれリップ状に突出する環状のシール部材(密封構造)10が一体に形成されている。なお、図中符号11はOリング(密封構造)を示す。
 移動体17は、図示しないコイルスプリングの一端(上端)を受け、パッド27を介してダイアフラム7を鉛直方向(図中矢印Vで示す方向)に押圧可能なピストン19を含んでいる。
 ピストン19は、少なくとも、大径円筒部21と、大径円筒部21の上面にて、大径円筒部21よりも小径の円筒状に連続して垂直に立ち上げ形成された小径円筒部25とを備える。
 小径円筒部25の上面には、パッド27を突出状に収容可能な凹形状のパッド収容部25aを備える。
 パッド27は、ピストン19のパッド収容部25aに嵌合可能な外径を有するとともに、パッド収容部25aから突出可能な高さを有する円板形状を有する。
 パッド27は、ゴム、樹脂、金属等この種の測定装置に組み込まれるパッドとして周知の材料で成形されており、油種や温度領域に適したものを本発明の範囲内において適宜選定する。なお、本実施形態では、樹脂製パッドを用いている。
 パッド27は、射出成形により受圧面部の表面、すなわち、パッド27の正面(ピストン19と接触する面部)27aと、背面(ダイアフラム7と接触する面部)27bに、それぞれ複数の凹部29を備えた凹凸構造を設けている。
 パッド27の円中心Sから外周に向けて放射状に、平面視で四角形状の凹部29が複数個設けられている。
 言い換えると、パッド27の円中心Sから外周方向に、同心円状に所定径の複数の環状(サークル)を形成するように所定数の凹部29が設けられている。すなわち、円中心S側から第一のサークル31を構成する8個の第一の凹部29a、第一のサークル31の外側で第二のサークル33を構成する16個の第二の凹部29b、第二のサークル33の外側で第三のサークル35を構成する16個の第三の凹部29c、第三のサークル35の外側で第四のサークル37を構成する24個の第四の凹部29d、第四のサークル37の外側で第五のサークル39を構成する24個の第五の凹部29e、がそれぞれ設けられている。
 第一の凹部29a、第二の凹部29b、第三の凹部29c、第四の凹部29d、第五の凹部29eは、それぞれ平面視で、内周側の辺よりも外周側の辺が長く形成されたほぼ扇形状を有している。
 また、第一の凹部29aよりも第三の凹部29cが大きく、第三の凹部29cよりも第五の凹部29eが大きく、また、第二の凹部29bは、第一の凹部29aよりも小さく、第四の凹部29dは第三の凹部29cよりも小さい。
 正面27aと背面27bの凹部29はそれぞれ背中合わせに設けられている(図3(b)参照。)。背中合わせに位置する凹部29は同一形状である。
 凹部29の上端縁29fはR状に面取りされているとともに、上端縁29fから内底に向けて僅かに角度をもって下り傾斜状に内周面が形成されている(図3(c)参照。)。
 なお、正面27aと背面27bの凹部29が設けられている位置をずらしてもよい。また、正面27aと背面27bのそれぞれの凹部29の形状を異にしてもよい。
 さらに、正面27aと背面27bの凹部29をランダムに形成してもよい。
 本実施形態によれば、パッド27の正面27aと背面27bに凹部29を設けることで、成形型への樹脂材料の投入重量を減らすことができ、製造コスト・製品コストが低減できる。
 また、複数個の凹部29を設けたことによりパッド27全体の重量が低減され、パッド27全体の軽量化が図れる。
 パッド27の正面27aと背面27bに凹部29を設けることで、パッド27の表面積拡大に伴って、成形型から取り出された冷却効率向上により、部品の反りや歪みを防止できることと追加工削減による製造コストの低減が図れる。すなわち、従来のパッド形状に対し、正面27a並びに背面27bに放射状に複数の凹部(溝)29を設けることで、過度な肉厚を避け、射出成形後の冷却効率を上げることができる。これにより、ボイドやヒケ、歪みの発生を抑え、安定して平滑度を確保したパッド成型が出来る。したがって、追加工せず、ピストン19からの圧力をダイアフラム7に均一に伝えることができ、製造コストが削減される。
 また凹部29を設けることで面形状が複雑になるため、剛性向上が見込まれ、ピストン19による繰り返しの面直方向入力に対し、強度耐久性が図れる。
 また、それぞれの凹部29がグリス溜まりとして機能するため、パッド27の表面(受圧部表面)のグリス切れの虞もない。また、凹部29は、組立時のエア抜きとしても機能している。
 また本実施形態に示す凹部29を備えることにより、ピンゲート(例えば図4にて〇印で示す位置を想定する。)から射出成形されてできるウエルドライン41は、図4にて破線で示すような非線形に形成される。これにより、ピンゲート41から射出された樹脂同士の境界面の強度が上がり、面剛性が向上できる。さらに剛性向上代で板厚低減することも可能で、部品自体が軽量化される。
 なお、本実施形態では、パッド27の正面27aと背面27bの双方に、それぞれ複数の凹部29を備えた凹凸構造を設けているが、少なくとも、ピストン19と接するパッド27の正面(受圧部表面)27aに凹凸構造を設けていればよい。
「パッドの他の実施形態」
 図5及び図6は第一実施形態の重量測定装置に用いられるパッド27の他の実施形態を示し、パッド27の凹部29の構造が第一実施形態と異なっている。
 本実施形態では、パッド27の正面27a及び背面27bには、複数のハニカム状の凹部(溝)29が形成されている。
 本実施形態によれば、凹部29は、全て同一大きさのハニカム状に形成されている。また、本実施形態では、各辺が同一長さの平面視で正六角形のハニカム状の凹部29にて説明するが、これに限定されず、各辺が同一ではない平面視で六角形のハニカム状の凹部であってもよい。
 その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一であるため詳細な説明は省略する。
「パッドの他の実施形態」
 図7及び図8は第一実施形態の重量測定装置に用いられるパッド27の他の実施形態を示し、パッド27の凹部29の構造が第一実施形態と異なっている。
 本実施形態では、パッド27の正面27a及び背面27bは複数のディンプル状の凹部(溝)29が形成されている。つまり、凹部の断面形状は図8(c)示すように円弧形状である。
 本実施形態によれば、凹部29は、全て同一大きさの平面視で円形のディンプル状に形成されている。また、異なる大きさの平面視で円形のディンプル状に形成されている凹部の組合せからなるものであってもよい。
 その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一であるため詳細な説明は省略する。
「パッドの他の実施形態」
 図9及び図10は、第一実施形態の重量測定装置に用いられるパッド27の他の実施形態を示し、パッド27の凹部29の構造が第一実施形態と異なっている。
 本実施形態では、パッド27の正面27a及び背面27bは複数の格子状の凹部(溝)29で形成されている。
 本実施形態によれば、凹部29は、全て同一大きさの平面視で正方形に形成され、格子状に形成されている。また、異なる大きさの平面視で正方形の凹部の組合せにて格子状に形成されてなるものであってもよい。また、平面視で長方形状の凹部の組合せにて格子状に形成されてなるものであってもよい。
 その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一であるため詳細な説明は省略する。
「パッドの他の実施形態」
 図11及び図12は、第一実施形態の重量測定装置に用いられるパッド27の他の実施形態を示し、パッド27の凹部29の構造が第一実施形態と異なっている。
 本実施形態では、パッド27の正面27a及び背面27bは同心円状に複数個の環状の凹部(波型溝)29で形成されている。
 本実施形態によれば、それぞれの凹部29は、同一幅の環状溝でそれぞれが独立して形成されている。
 それぞれの凹部29は、異なる幅の環状溝としてもよい。
 なお、凹部29は連続した螺旋状に形成されてもよい。
 その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一であるため詳細な説明は省略する。
<第二実施形態>
 図13乃至図15は本発明の第二実施形態に係る車両の重量測定装置を示す。
 本実施形態は、前輪用の懸架装置に用いられる他の重量測定装置の実施形態であって、中空状のピストン19と環状(ホロータイプ)のダイアフラム7との間に環状のパッド27を組み込んで構成されているものであって、パッド27の正面27a及び背面27bに複数の凹部(溝)29を形成している。なお、本実施形態では、パッド27の形態に特徴を有するものであって、パッド27以外の構成は周知の形態でよく、本発明の範囲内で適宜採用可能である。
 パッド27は、正面27aよりも背面27bを広く形成した、断面視でほぼ台形状に形成され(図15(d)参照)、その正面27aと背面27bに、それぞれ平面視でほぼ三角形状に形成された凹部(溝)29(29g,29h)を複数個形成している。
 正面27aのすべての凹部29gは同一形状、背面27bの全ての凹部29hは同一形状に形成されている。それぞれの正面27aの凹部29gは異なる形状の複数個の凹部で構成されているものであってもよく、また背面27bの凹部29hは異なる形状の複数個の凹部で構成されているものであってもよい。
 正面27aの凹部29gに対して背面27bの凹部29hを大きく形成している。凹部29はそれぞれが独立して形成されているが、一箇所乃至複数箇所で連通していてもよい。
 なお、パッド27の断面視形状や凹部(溝)29の形状は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、格子状やディンプル状など適宜設計変更可能である。
「パッドの他の実施形態」
 なお、図2乃至図4に示された第一実施形態、図5乃至図10に示されたそれぞれの他の実施形態および図14、図15に示された第二実施形態のパッド27の凹凸構造は両面を貫通する貫通孔で構成されてもよい。
 図16(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、ぞれぞれ図3(c)、図6(c)、図8(c)、図10(c)、図15(d)に対応する、貫通孔43を設けた実施形態のパッド27の部分拡大断面図である。
 例えば、図16(a)に示す実施形態では、パッド27の正面27aから背面27bに貫通する貫通孔43が形成されている。貫通孔43の上端縁43fはR状に面取りされているとともに、上端縁43fから厚さ方向中心に向けて僅かに角度をもって下り傾斜状に内周面が形成されている。図16(b)乃至図16(e)も同様に貫通孔が形成されている。
 本実施形態によれば、パッド27の正面27aと背面27bに貫通孔43を設けることで、成形型への樹脂材料の投入重量をさらに減らすことができ、製造コスト・製品コストが低減できる。
 また、複数個の貫通孔43を設けたことによりパッド27全体の重量がさらに低減され、パッド27全体の軽量化が図れる。
 パッド27の正面27aと背面27bに貫通孔43を設けることで、パッド27の表面積拡大に伴って、成形型から取り出された冷却効率向上により、部品の反りや歪みを防止できることと追加工削減による製造コストの低減が図れる。すなわち、従来のパッド形状に対し、正面27a並びに背面27bに放射状に複数の貫通孔43を設けることで、射出成形後の冷却効率を上げることができる。これにより、ボイドやヒケ、歪みの発生を抑え、安定して平滑度を確保したパッド成型が出来る。したがって、追加工せず、ピストン19からの圧力をダイアフラム7に均一に伝えることができ、製造コストが削減される。
 また貫通孔43を設けることで面形状が複雑になるため、剛性向上が見込まれ、ピストン19による繰り返しの面直方向入力に対し、強度耐久性が図れる。
 また、それぞれの貫通孔43がグリス溜まりとして機能するため、パッド27の表面(受圧部表面)のグリス切れの虞もない。また、貫通孔43は、組立時のエア抜きとしても機能している。
 また本実施形態に示す貫通孔43を備えることにより、ピンゲート(例えば図4にて〇印で示す位置を想定する。)から射出成形されてできるウエルドライン41は、図4にて破線で示すような非線形に形成される。これにより、ピンゲート41から射出された樹脂同士の境界面の強度が上がり、面剛性が向上できる。さらに剛性向上代で板厚低減することも可能で、部品自体が軽量化される。
 各凹部29からなるそれぞれの実施形態に示す凹凸構造は、積載荷重センサを適用する自動車の使われ方(最大積載重量、サスペンション仕様、市場での路面負荷倍率など)に対し、油圧室から検出する設定油圧に応じて使い分けることが可能となる。
 なお、本出願は、2018年2月15日出願の日本特許出願(特願2018-024807)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
 本発明は、本実施形態に示す構成からなる懸架装置に係らず、他の構成からなる懸架装置にも利用可能である。
 また、本発明の車両の重量測定装置は、積載重量に応じた変速制御を図り環境性(省燃費)を向上する、重量配分を考慮したブレーキ制御を図り安全性を向上する、操舵雰囲気を一定に保つ制御を図り快適性を向上する分野においても利用可能である。
1 取付体
3 トッププレート
7 ダイアフラム
13 油室
15 圧力センサ
17 移動体
19 ピストン
27 パッド
29 凹部
43 貫通孔

Claims (3)

  1.  車両に取り付け固定される取付体と、
     スプリングの弾発力により前記取付体の方向に移動する移動体と、
     前記移動体の移動により押圧変形可能なダイアフラムと、
     所定の測定流体を充填し、前記ダイアフラムの押圧により内部圧力が変化可能な油室と、
     前記油室内の圧力変化を検出し得る圧力センサと、
     前記移動体と前記ダイアフラムとの間に備えられるパッドと、を含み、
     前記パッドは、前記移動体と接触する面部に凹凸構造を設けた車両の重量測定装置。
  2.  前記凹凸構造は、前記パッドにおけるダイアフラムと接触する面部にも設けられている請求項1に記載の車両の重量測定装置。
  3.  前記凹凸構造は、前記パッドの両面を貫通する貫通孔である請求項1または2に記載の車両の重量測定装置。
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