JPH0740186Y2 - 荷重センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、電子制御サスペンションユニットの減衰力制
御やその他の制御を行うために、ばね下からばね上に入
力される荷重を検出する荷重センサに関する。

（従来の技術） 従来、このような荷重センサを組み込んだサスペンショ
ンユニットとしては、例えば、特開昭64−60411号公報
に記載されているようなものが知られている。

この従来のサスペンションユニットでは、荷重センサと
して圧電素子が用いられ、この圧電素子を荷重により相
対変位するピストンロッドとシャフトとの間に介装させ
た構造となっていた。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、従来のサスペンションユニットでは、荷
重センサとして圧電素子が用いられているため、以下に
述べるような問題があった。

即ち、圧電素子はその構造上低周波作動領域における荷
重を検出することができない。

また、低周波作動領域において荷重を検出すべくひずみ
ゲージを用いた場合、この従来の取付構造では、取付状
態でひずみゲージが圧縮され、使用時には常に（伸側・
圧側両行程において）圧縮方向のひずみが発生するた
め、ゲージの最大圧縮ひずみが非常に大きくなって荷重
検出精度が悪い。

本考案は、上述のような従来の問題に着目してなされた
もので、低周波作動領域における荷重の検出を可能とす
べくひずみゲージを用いながら、高い荷重検出精度が得
られる荷重センサを提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上述のような目的を達成するために、本考案の荷重セン
サでは、取付状態で圧縮方向に荷重を受けるセンサボデ
ィの外周に、該センサボディに対し圧縮方向にセット荷
重を加えた状態でひずみゲージを貼付した。

（作用） （イ）取付前 本考案の荷重センサでは、センサボディを圧縮させた状
態でセンサボディの外周にひずみゲージを貼付した構造
となっているため、このセンサボディに対する圧縮荷重
を取り去っると、センサボディが復元し、このセンサボ
ディの復元によりひずみゲージは引張ひずみが発生した
状態になっている。

（ロ）取付時 この荷重をセンサを所定の取付位置に取り付けると、セ
ンサボディに対し圧縮方向に荷重が入力されて圧縮ひず
みが生じる。そして、それに伴ないひずみゲージは、引
張ひずみ状態から圧縮ひずみ状態側へ変形する。

従って、取付前にセンサボディに与えるセット荷重と、
取付状態でのセンサボディに与えられる荷重とを一致さ
せることにより、取付時にひずみゲージに全くひずみが
生じない状態とすることができる。

（ハ）検出時 ひずみゲージは、取付状態におけるひずみを基準とし
て、ばね上方向への荷重入力時には圧縮ひずみ側にひず
み変形し、一方、ばね下方向への荷重入力時には引張ひ
ずみ側にひずみ変形し、これにより入力荷重を検出する
ことになる。

そして、センサボディに与えたセット荷重の分だけ最大
圧縮ひずみが抑えられて荷重検出精度が向上する。

また、荷重の検出にひずみゲージを用いることで、圧電
素子に比べて低周波作動領域における荷重入力に対して
も荷重の検出を行なうことができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面により詳述する。

まず、実施例の構成を説明する。

第１図は、本考案実施例の荷重センサＡを示す断面図で
あって、図中１はセンサボディを示している。このセン
サボディ１は、円筒状に形成されると共に、内周面に形
成された環状溝1aによってその中央部分に肉薄状のひず
み発生部1bが形成されている。

そして、前記ひずみ発生部1bの外周面にはひずみゲージ
２が貼付されている。このひずみゲージ２は、第２図に
示すように、貼付時にセンサボディ１に対し軸方向に所
定のセット荷重F₀kg・ｆを付与して、ひずみ発生部1bに
予め圧縮ひずみを生じさせた状態で貼付されたもので、
第１図のセット荷重F₀kg・ｆを取り去った取付前の状態
では、引張ひずみ側にひずみ変形している。

尚、このひずみゲージ２は、それ自体のひずみにより抵
抗が変化する周知構造のもので、センサボディ１の径方
向に対向して２箇所に設けられている。

次に、本実施例の作用を、第３図に基づいて説明する。

本実施例の荷重センサＡは、例えば、緩衝器のピストン
ロッドの上端等に締結して、ばね上−ばね下荷重が入力
される部位に取り付けて使用するものである。

この場合、締結時に荷重センサＡに対して圧縮方向に荷
重が入力される。

第３図は、この締結時に入力される荷重を、前記セット
荷重F₀kg・ｆと一致させた状態における入力荷重とセン
サひずみとの関係を示すもので、横軸は入力荷重（右側
が圧縮荷重、左側が引っ張り荷重）を示し、縦軸はセン
サひずみε（上側が圧縮側ひずみ、下側が引っ張り側ひ
ずみ）を示している。

そして、図においての実線はひずみゲージ２のひずみ
特性、の点線はセンサボディ１のひずみ特性、ａはひ
ずみゲージ２の使用範囲、ｂはセット荷重によるひずみ
量、ｃはセンサボディ１の使用範囲、ｄは荷重計測範囲
をそれぞれ示している。

即ち、この実施例の荷重センサＡをサスペンションユニ
ットの荷重変位部に締結した時にセンサボディ１に入力
される荷重を、前記セット荷重F₀kg・ｆと一致させたこ
とで、静止時におけるひずみゲージ２のひずみ量が丁度
零となる。従って、ひずみゲージ２は、緩衝器の圧側行
程時には圧縮ひずみを発生し、伸側行程には引張ひずみ
を発生して入力荷重を検出することになる。

このように実施例の荷重センサＡにあっては、ひずみが
零の状態を基準とし、圧側行程時には圧縮ひずみが発生
し、伸側行程時には引張ひずみが発生するため、ひずみ
の絶対量が従来の半分に抑えられ、これにより、荷重検
出精度を向上させることができるという特徴を有してい
る。

また、荷重の検出にひずみゲージ２を用いていることか
ら、圧電素子に比べて低周波作動領域における荷重入力
に対しても荷重を検出できるという特徴を有している。

以上、本考案の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本考
案の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本考案に含まれる。

例えば、実施例では、荷重センサをサスペンションユニ
ットの荷重変位部に締結した状態においてひずみゲージ
のひずみ量が丁度零となるようにセット荷重F₀kg・ｆを
与えた場合を例にとって説明したが、これには限られ
ず、使用時におけるセット荷重の値は任意に設定するこ
とができる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の荷重センサにあっては、
荷重の検出にひずみゲージを用いて低周波作動領域にお
ける荷重まで検出できるようにしながら、センサボディ
に対し、予めセット荷重を加えた状態でセンサボディの
外周にひずみゲージを貼付したため、使用状態において
検出ひずみの絶対値が低く抑えられ、これにより、荷重
検出精度を向上できるという効果が得られ、さらに、セ
ット荷重をセンサ取付状態で与えられる圧縮荷重と一致
させることで、取付状態におけるひずみゲージのひずみ
量を零の状態にでき、これにより一層の荷重検出精度の
向上を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の荷重センサを示す断面図、第２
図はひずみゲージの貼付方法を示す断面説明図、第３図
は入力荷重とセンサひずみとの関係を示すグラフであ
る。 １……センサボディ ２……ひずみゲージ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】取付状態で圧縮方向に荷重を受けるセンサ
   ボディの外周に、該センサボディに対し圧縮方向にセッ
   ト荷重を加えた状態でひずみゲージを貼付したことを特
   徴とする荷重センサ。