JPH08210934A - 車両の応力検出計測法及びこれを用いた応力検出装置 - Google Patents
車両の応力検出計測法及びこれを用いた応力検出装置Info
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- JPH08210934A JPH08210934A JP4121195A JP4121195A JPH08210934A JP H08210934 A JPH08210934 A JP H08210934A JP 4121195 A JP4121195 A JP 4121195A JP 4121195 A JP4121195 A JP 4121195A JP H08210934 A JPH08210934 A JP H08210934A
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 車両の車軸及び車軸近傍の固定支持点を持つ
構造体にかかる応力を、目的とする一方向の応力のせん
断歪のみを計測するため、応力センサを装着する最適位
置（ニュートラルスポット）の条件を示す応力検出計測
法及び応力センサにかかる複数の応力を更に分離し、目
的とする一方向の応力のせん断歪のみを精度良く計測す
る応力検出装置を提供することを目的とする。 【構成】 固定支持点を持つ構造体に二方向の応力が加
えられた場合、目的とする一方向の応力のせん断歪のみ
を計測するとき、他の応力歪の変節帯（せん断応力歪の
極小帯）で目的とする応力の計測に適する位置に応力セ
ンサを装着して、その応力のせん断歪のみを計測でき
る。
構造体にかかる応力を、目的とする一方向の応力のせん
断歪のみを計測するため、応力センサを装着する最適位
置（ニュートラルスポット）の条件を示す応力検出計測
法及び応力センサにかかる複数の応力を更に分離し、目
的とする一方向の応力のせん断歪のみを精度良く計測す
る応力検出装置を提供することを目的とする。 【構成】 固定支持点を持つ構造体に二方向の応力が加
えられた場合、目的とする一方向の応力のせん断歪のみ
を計測するとき、他の応力歪の変節帯（せん断応力歪の
極小帯）で目的とする応力の計測に適する位置に応力セ
ンサを装着して、その応力のせん断歪のみを計測でき
る。
Description
【０００１】
【産業上に利用分野】本発明は、自動車、航空機、鉄道
車両などの運送用機械などの車両の車軸及び車軸近傍の
固定支持点を持つ構造体にかかる応力を、目的とする一
方向の応力のせん断歪のみを計測するため、応力センサ
を装着する最適位置（ニュートラルスポット）の条件を
示す応力検出計測法及び応力センサにかかる複数の応力
を更に分離し、目的とする一方向の応力のせん断歪のみ
を精度良く計測する応力検出計測法及び応力検出装置に
関するものである。
車両などの運送用機械などの車両の車軸及び車軸近傍の
固定支持点を持つ構造体にかかる応力を、目的とする一
方向の応力のせん断歪のみを計測するため、応力センサ
を装着する最適位置（ニュートラルスポット）の条件を
示す応力検出計測法及び応力センサにかかる複数の応力
を更に分離し、目的とする一方向の応力のせん断歪のみ
を精度良く計測する応力検出計測法及び応力検出装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車、航空機、鉄道車両などの運送用
機械などにかかる応力或は歪等を計測するための方法
は、光弾性法、応力塗料膜法、コースティックス法、ホ
ログラフィ法、歪ゲージ法等があり、一般的には、歪ゲ
ージ法が多用されている。歪ゲージ法は、種類が豊富で
扱いやすい。この歪ゲージを応力計測用として変換器に
して応力センサにし、必要によって複数個の歪ゲージを
車両又は、車軸近傍の構造体に取り付けなければならな
い。しかし、この方法では、歪ゲージに加わるあらゆる
方向の応力を受けてしまうため解析が必要であり、目的
とする一つの方向の応力のせん断歪のみを計測すること
は難しい。歪ゲージを利用した応力センサで、目的とす
る一つの方向のせん断歪以外をキャンセルするものは、
少なく、又、完全なものはない。
機械などにかかる応力或は歪等を計測するための方法
は、光弾性法、応力塗料膜法、コースティックス法、ホ
ログラフィ法、歪ゲージ法等があり、一般的には、歪ゲ
ージ法が多用されている。歪ゲージ法は、種類が豊富で
扱いやすい。この歪ゲージを応力計測用として変換器に
して応力センサにし、必要によって複数個の歪ゲージを
車両又は、車軸近傍の構造体に取り付けなければならな
い。しかし、この方法では、歪ゲージに加わるあらゆる
方向の応力を受けてしまうため解析が必要であり、目的
とする一つの方向の応力のせん断歪のみを計測すること
は難しい。歪ゲージを利用した応力センサで、目的とす
る一つの方向のせん断歪以外をキャンセルするものは、
少なく、又、完全なものはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の応力センサは、
そこに加わる複数個の方向の応力を感知してしまうた
め、目的とする一つの方向の応力のせん断歪を知りたく
ても他の方向のクロストークを含んだ応力しか計測でき
なかった。或は、応力センサを複数個取り付けて必要で
ない応力をその応力センサで計測して取り除く作業が必
要であった。かかる点に鑑み本発明は、応力センサに加
わる複数個の方向の応力に対して、目的とする一つの方
向のみを検出出来るようにするため、応力センサを構造
体に装着する位置を、クロストークを最小にする位置
（ニュートラルスポットと呼ぶ。）とし、このニュート
ラルスポットをＦＥＭ（ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ
ｍｅｔｈｏｄ）の手法を利用して求めた一方向に応力が
かかるときの変節帯から得る方法による応力検出計測法
及び応力検出装置を提供するものである。
そこに加わる複数個の方向の応力を感知してしまうた
め、目的とする一つの方向の応力のせん断歪を知りたく
ても他の方向のクロストークを含んだ応力しか計測でき
なかった。或は、応力センサを複数個取り付けて必要で
ない応力をその応力センサで計測して取り除く作業が必
要であった。かかる点に鑑み本発明は、応力センサに加
わる複数個の方向の応力に対して、目的とする一つの方
向のみを検出出来るようにするため、応力センサを構造
体に装着する位置を、クロストークを最小にする位置
（ニュートラルスポットと呼ぶ。）とし、このニュート
ラルスポットをＦＥＭ（ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ
ｍｅｔｈｏｄ）の手法を利用して求めた一方向に応力が
かかるときの変節帯から得る方法による応力検出計測法
及び応力検出装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、構造体に加わる応力測定用の応力センサ取り付け位
置を、その構造体に加わる全ての外力方向からそれぞれ
単独に外力を加えたときの応力出力値より、測定目的以
外の応力値が最少または極小となり、かつ測定目的の応
力値が出力される位置に取り付けることで、クロストー
ク等の雑音を減少させる構成となっている。請求項２に
記載の本発明は、車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点
を持つ構造体を３次元図面化し、ＦＥＭの手法を使用し
てシュミレーションを行い、その構造体に計測を目的と
する応力以外の他方向から応力が加えられた状況におい
て、その応力の変節帯（せん断応力歪の極小帯）を求め
るか、もしくは構造体の複数箇所に同時に応力が加えら
れた状況を作り各応力に応じた変節帯それぞれを求め、
得られた変節帯のデータを重ね合わせてニュートラルス
ポット帯域で求める目的とする方向のせん断応力を計測
する構成になっている。請求項３に記載の本発明は、車
両の車軸又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に二方
向から応力が加えられた場合、目的とする一方向の応力
のせん断歪を計測するとき、もう一つの応力歪の変節帯
（せん断応力歪の極小帯）に、目的とする応力の計測に
必要な位置もしくは、適する位置即ち、変節帯ではない
位置に応力センサを装着して、目的としていない方向の
応力は、変節帯に位置しているため検出されず、目的と
する位置方向の応力のせん断歪のみを計測するように構
成されている。請求項４に記載の本発明は、車両の車軸
又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に三方向の応力
が加えられた場合、目的とする一方向の応力のせん断歪
のみを計測するとき、他の応力歪の変節帯（せん断応力
歪の極小帯）と、残りの応力歪の変節帯（せん断応力歪
の極小帯）の交差する帯域（線、面）、即ちニュートラ
ルスポットで、目的とする応力の計測に必要な位置もし
くは、適する位置即ち、変節帯でない位置に応力センサ
を装着して、目的としていない方向の応力は、変節点に
位置しているため検出されず、目的とする一方向の応力
のせん断歪のみを計測するように構成されている。請求
項５に記載の本発明は、車両の車軸又は車軸近傍の固定
支持点を持つ構造体に三方向の応力が加えられた場合、
目的とする一方向の応力のせん断歪のみを計測すると
き、三方向の変節帯（せん断応力歪の極小帯）上の交差
する帯域、即ちニュートラルスポットもしくは、二方向
のニュートラルスポット帯上で、残りの一方向の、でき
るだけ引張歪もしくは、圧縮歪の少ない点（せん断応力
歪の極小帯）に（平面的でなく立体的で）応力センサを
装着して、これで、変節帯上の応力は検出されず、目的
とする一方向の応力のせん断歪のみを計測するように構
成されている。請求項６に記載の本発明は、車両の車軸
又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に複数の応力が
加えられた場合、目的とする一方向の応力を主体として
計測する時、三方向以上の変節帯が交差しない場合があ
る。この時に、目的とする一つの方向の応力を計測する
ために、目的とする一つの方向の応力を検出することが
出来る分解能を持つニュートラルスポット帯（せん断応
力歪の極小帯）の近傍に、応力センサを装着して、各応
力の変節点は、等高線のような連続帯で変化している。
従って、変節帯の近傍においてもかかる応力の混入は小
さく、目的とする一方向の応力のせん断歪のみを計測す
るよう構成されている。請求項７に記載の本発明は、請
求項３乃至６に記載の応力検出装置において、応力セン
サにかかるクロストークを完全に取り除くために、セン
サ基板の上下面に４個の圧抵抗の歪ゲージを２個宛クロ
スさせて配置したワンセグメント方式の応力センサを使
用して、ある一方向からかかる応力のみ或は複数の応力
を選出して計測するように構成されている。請求項８に
記載の本発明は、車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点
を持つ構造体に掛る応力から目的とする次元方向の応力
を計測するとき、目的とする次元の係数を求めるのに必
要な複数の応力を、請求項３乃至７に記載の応力検出装
置において計測し、得られたせん断応力歪から演算処理
して、その次元の係数を得る構成となっている。
は、構造体に加わる応力測定用の応力センサ取り付け位
置を、その構造体に加わる全ての外力方向からそれぞれ
単独に外力を加えたときの応力出力値より、測定目的以
外の応力値が最少または極小となり、かつ測定目的の応
力値が出力される位置に取り付けることで、クロストー
ク等の雑音を減少させる構成となっている。請求項２に
記載の本発明は、車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点
を持つ構造体を３次元図面化し、ＦＥＭの手法を使用し
てシュミレーションを行い、その構造体に計測を目的と
する応力以外の他方向から応力が加えられた状況におい
て、その応力の変節帯（せん断応力歪の極小帯）を求め
るか、もしくは構造体の複数箇所に同時に応力が加えら
れた状況を作り各応力に応じた変節帯それぞれを求め、
得られた変節帯のデータを重ね合わせてニュートラルス
ポット帯域で求める目的とする方向のせん断応力を計測
する構成になっている。請求項３に記載の本発明は、車
両の車軸又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に二方
向から応力が加えられた場合、目的とする一方向の応力
のせん断歪を計測するとき、もう一つの応力歪の変節帯
（せん断応力歪の極小帯）に、目的とする応力の計測に
必要な位置もしくは、適する位置即ち、変節帯ではない
位置に応力センサを装着して、目的としていない方向の
応力は、変節帯に位置しているため検出されず、目的と
する位置方向の応力のせん断歪のみを計測するように構
成されている。請求項４に記載の本発明は、車両の車軸
又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に三方向の応力
が加えられた場合、目的とする一方向の応力のせん断歪
のみを計測するとき、他の応力歪の変節帯（せん断応力
歪の極小帯）と、残りの応力歪の変節帯（せん断応力歪
の極小帯）の交差する帯域（線、面）、即ちニュートラ
ルスポットで、目的とする応力の計測に必要な位置もし
くは、適する位置即ち、変節帯でない位置に応力センサ
を装着して、目的としていない方向の応力は、変節点に
位置しているため検出されず、目的とする一方向の応力
のせん断歪のみを計測するように構成されている。請求
項５に記載の本発明は、車両の車軸又は車軸近傍の固定
支持点を持つ構造体に三方向の応力が加えられた場合、
目的とする一方向の応力のせん断歪のみを計測すると
き、三方向の変節帯（せん断応力歪の極小帯）上の交差
する帯域、即ちニュートラルスポットもしくは、二方向
のニュートラルスポット帯上で、残りの一方向の、でき
るだけ引張歪もしくは、圧縮歪の少ない点（せん断応力
歪の極小帯）に（平面的でなく立体的で）応力センサを
装着して、これで、変節帯上の応力は検出されず、目的
とする一方向の応力のせん断歪のみを計測するように構
成されている。請求項６に記載の本発明は、車両の車軸
又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に複数の応力が
加えられた場合、目的とする一方向の応力を主体として
計測する時、三方向以上の変節帯が交差しない場合があ
る。この時に、目的とする一つの方向の応力を計測する
ために、目的とする一つの方向の応力を検出することが
出来る分解能を持つニュートラルスポット帯（せん断応
力歪の極小帯）の近傍に、応力センサを装着して、各応
力の変節点は、等高線のような連続帯で変化している。
従って、変節帯の近傍においてもかかる応力の混入は小
さく、目的とする一方向の応力のせん断歪のみを計測す
るよう構成されている。請求項７に記載の本発明は、請
求項３乃至６に記載の応力検出装置において、応力セン
サにかかるクロストークを完全に取り除くために、セン
サ基板の上下面に４個の圧抵抗の歪ゲージを２個宛クロ
スさせて配置したワンセグメント方式の応力センサを使
用して、ある一方向からかかる応力のみ或は複数の応力
を選出して計測するように構成されている。請求項８に
記載の本発明は、車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点
を持つ構造体に掛る応力から目的とする次元方向の応力
を計測するとき、目的とする次元の係数を求めるのに必
要な複数の応力を、請求項３乃至７に記載の応力検出装
置において計測し、得られたせん断応力歪から演算処理
して、その次元の係数を得る構成となっている。
【０００５】
【作用】請求項１に記載の本発明では、構造体に加わる
応力測定の応力センサ取り付け位置を、その物体に加わ
る全ての外力方向からそれぞれ単独に外力を加えたとき
の応力出力値より、測定目的以外の応力値が最少または
極小となり、かつ測定目的の応力値が最も大きく出力さ
れる位置に応力センサを取り付けることで、クロストー
ク等の雑音を効果的に減少させ目的の応力を測定するこ
とが出来る。請求項２に記載の本発明によれば、車両の
車軸又は、車軸近傍の固定支持点を持つ構造体を３次元
図面化し、ＦＥＭ（ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍ
ｅｔｈｏｄ）の手法を使用してシュミレーションを行
い、その構造体に一方向から応力が加えられた状況を作
りせん断応力帯を求めるか、もしくは、この構造体の複
数箇所に同時に応力が加えられた場合、各応力に応じた
変節帯（せん断応力歪の極小帯）それぞれを求め、得ら
れた変節帯（せん断応力歪の極小帯）のデータを重ね合
わせて、ニュートラルスポット帯域を見つけることが出
来、このクロストークの最小の位置であるニュートラル
スポットを利用して、目的とする方向の応力を計測する
ことが出来る。請求項３に記載の本発明によれば、車両
の車軸又は、車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に二方
向から応力が加えられた場合、ＦＥＭにより二つの変節
帯（せん断応力歪の極小帯）を見つけニュートラルスポ
ット帯を調べ、このニュートラルスポット帯に沿って応
力センサを装着すれば、目的としていない方向の応力
は、変節点に位置しているため検出されず、目的とする
一方向の応力のせん断歪のみを計測することが出来る。
請求項４に記載の本発明によれば、車両の車軸又は、車
軸近傍の固定支持点を持つ構造体に三方向の応力が加え
られた場合、ＦＥＭにより三つの変節帯（せん断応力歪
の極小帯）を見つけニュートラルスポット帯を調べ、こ
のニュートラルスポット帯に沿って応力センサを装着す
れば、目的としていない方向の応力は、変節点に位置し
ているため検出されず、目的とする一方向の応力のせん
断歪のみを計測することが出来る。請求項５に記載の本
発明によれば、車両の車軸又は、車軸近傍の固定支持点
を持つ構造体に三方向の応力が加えられた場合、ＦＥＭ
により加えられた応力分の変節帯（せん断応力歪の極小
帯）を見つけニュートラルスポット帯を調べ、このニュ
ートラルスポット帯に沿って応力センサを装着すれば、
目的としていない方向の応力は、変節点に位置している
ため検出されず、目的とする一方向の応力のせん断歪の
みを計測することが出来る。請求項６に記載の本発明に
よれば、車両の車軸又は、車軸近傍の固定支持点を持つ
構造体に複数の応力が加えられた場合に、三方向以上の
変節帯（せん断応力歪の極小帯）が交差しない時、ＦＥ
Ｍにより加えられた応力分の変節帯を見つけ、出来るだ
け多く重なり合う変節帯があるニュートラルスポツト帯
を調べ、このニュートラルスポット帯に沿って応力セン
サを装着すれば、目的としていない方向の応力は、変節
点に或はその近傍に位置しているため検出されず或は検
出されてもクロストークは小さくなり、目的とする一方
向の応力のせん断歪のみを計測することが出来る。請求
項７に記載の本発明によれば、請求項３乃至６に記載の
応力検出装置において、ワンセグメント方式の応力セン
サを採用する事で、目的としていない方向の応力は変節
点の近傍であっても応力センサのブリッジ回路でクロス
トークをキャンセルできるため、目的とする一方向の応
力を得ることが出来る。請求項８に記載の本発明では、
車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に掛
る応力から目的とする次元方向の応力を計測するとき、
目的とする次元の係数を求めるのに必要な複数の応力
を、請求項３乃至７に記載の応力検出装置において計測
し、得られたせん断応力歪から演算処理して、その次元
の係数を得ることができる。
応力測定の応力センサ取り付け位置を、その物体に加わ
る全ての外力方向からそれぞれ単独に外力を加えたとき
の応力出力値より、測定目的以外の応力値が最少または
極小となり、かつ測定目的の応力値が最も大きく出力さ
れる位置に応力センサを取り付けることで、クロストー
ク等の雑音を効果的に減少させ目的の応力を測定するこ
とが出来る。請求項２に記載の本発明によれば、車両の
車軸又は、車軸近傍の固定支持点を持つ構造体を３次元
図面化し、ＦＥＭ（ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍ
ｅｔｈｏｄ）の手法を使用してシュミレーションを行
い、その構造体に一方向から応力が加えられた状況を作
りせん断応力帯を求めるか、もしくは、この構造体の複
数箇所に同時に応力が加えられた場合、各応力に応じた
変節帯（せん断応力歪の極小帯）それぞれを求め、得ら
れた変節帯（せん断応力歪の極小帯）のデータを重ね合
わせて、ニュートラルスポット帯域を見つけることが出
来、このクロストークの最小の位置であるニュートラル
スポットを利用して、目的とする方向の応力を計測する
ことが出来る。請求項３に記載の本発明によれば、車両
の車軸又は、車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に二方
向から応力が加えられた場合、ＦＥＭにより二つの変節
帯（せん断応力歪の極小帯）を見つけニュートラルスポ
ット帯を調べ、このニュートラルスポット帯に沿って応
力センサを装着すれば、目的としていない方向の応力
は、変節点に位置しているため検出されず、目的とする
一方向の応力のせん断歪のみを計測することが出来る。
請求項４に記載の本発明によれば、車両の車軸又は、車
軸近傍の固定支持点を持つ構造体に三方向の応力が加え
られた場合、ＦＥＭにより三つの変節帯（せん断応力歪
の極小帯）を見つけニュートラルスポット帯を調べ、こ
のニュートラルスポット帯に沿って応力センサを装着す
れば、目的としていない方向の応力は、変節点に位置し
ているため検出されず、目的とする一方向の応力のせん
断歪のみを計測することが出来る。請求項５に記載の本
発明によれば、車両の車軸又は、車軸近傍の固定支持点
を持つ構造体に三方向の応力が加えられた場合、ＦＥＭ
により加えられた応力分の変節帯（せん断応力歪の極小
帯）を見つけニュートラルスポット帯を調べ、このニュ
ートラルスポット帯に沿って応力センサを装着すれば、
目的としていない方向の応力は、変節点に位置している
ため検出されず、目的とする一方向の応力のせん断歪の
みを計測することが出来る。請求項６に記載の本発明に
よれば、車両の車軸又は、車軸近傍の固定支持点を持つ
構造体に複数の応力が加えられた場合に、三方向以上の
変節帯（せん断応力歪の極小帯）が交差しない時、ＦＥ
Ｍにより加えられた応力分の変節帯を見つけ、出来るだ
け多く重なり合う変節帯があるニュートラルスポツト帯
を調べ、このニュートラルスポット帯に沿って応力セン
サを装着すれば、目的としていない方向の応力は、変節
点に或はその近傍に位置しているため検出されず或は検
出されてもクロストークは小さくなり、目的とする一方
向の応力のせん断歪のみを計測することが出来る。請求
項７に記載の本発明によれば、請求項３乃至６に記載の
応力検出装置において、ワンセグメント方式の応力セン
サを採用する事で、目的としていない方向の応力は変節
点の近傍であっても応力センサのブリッジ回路でクロス
トークをキャンセルできるため、目的とする一方向の応
力を得ることが出来る。請求項８に記載の本発明では、
車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点を持つ構造体に掛
る応力から目的とする次元方向の応力を計測するとき、
目的とする次元の係数を求めるのに必要な複数の応力
を、請求項３乃至７に記載の応力検出装置において計測
し、得られたせん断応力歪から演算処理して、その次元
の係数を得ることができる。
【０００６】
【実施例】ここに示すのは好ましい実施形態の一例であ
って、特許請求の範囲はここに示す実施例に限定される
ものではない。以下に応力検出方法の例を図示の実施例
に基づいて本発明を説明する。図１は、車両の車軸又
は、車軸近傍の構造体Ａを簡単な固定支持点（線、面）
を持つ構造体として考えた時の図である。この構造体Ａ
に矢印Ｐの方向から応力が加えられた時に、応力分布
が、固定支持点（線、面）に対して引張応力がかかる領
域をｂとし、圧縮応力がかかる領域をａとする。この二
つの領域の間に引張応力及び圧縮応力でない領域、即ち
変節帯ｃ（せん断応力歪の極小帯）があり、この領域を
せん断応力帯と呼ぶ。この変節帯とは、目的とする応力
以外のクロストーク応力を目的とする方向よりみたせん
断応力歪帯の極小帯である。せん断応力による歪は検知
できるが、引張応力、圧縮応力、曲げ応力、捻りなどは
影響を受けにくい。
って、特許請求の範囲はここに示す実施例に限定される
ものではない。以下に応力検出方法の例を図示の実施例
に基づいて本発明を説明する。図１は、車両の車軸又
は、車軸近傍の構造体Ａを簡単な固定支持点（線、面）
を持つ構造体として考えた時の図である。この構造体Ａ
に矢印Ｐの方向から応力が加えられた時に、応力分布
が、固定支持点（線、面）に対して引張応力がかかる領
域をｂとし、圧縮応力がかかる領域をａとする。この二
つの領域の間に引張応力及び圧縮応力でない領域、即ち
変節帯ｃ（せん断応力歪の極小帯）があり、この領域を
せん断応力帯と呼ぶ。この変節帯とは、目的とする応力
以外のクロストーク応力を目的とする方向よりみたせん
断応力歪帯の極小帯である。せん断応力による歪は検知
できるが、引張応力、圧縮応力、曲げ応力、捻りなどは
影響を受けにくい。
【０００７】図２は、構造体ｅの変節帯ｃ（せん断応力
歪の極小帯）又は、せん断応力帯に孔ｆを設け、この孔
に応力センサｇを装着させたものである。応力センサｇ
の位置は、この構造体ｅの変節帯ｃ（せん断応力歪の極
小帯）と水平に交わっている。又応力センサの中心は、
変節帯ｃ（せん断応力歪の極小帯）と交差している。
歪の極小帯）又は、せん断応力帯に孔ｆを設け、この孔
に応力センサｇを装着させたものである。応力センサｇ
の位置は、この構造体ｅの変節帯ｃ（せん断応力歪の極
小帯）と水平に交わっている。又応力センサの中心は、
変節帯ｃ（せん断応力歪の極小帯）と交差している。
【０００８】図３は、車両の応力検出計測法及び応力検
出装置についての処理をフローチャートにしたものであ
る。作業内容としては、ステップ１０で応力センサを装
着する車両の車軸構造体を選択して、ステップ１１に進
み、三次元測定を行う。次にステップ１２でＣＡＤを使
用して三次元図面を作成し、つづいてステップ１３に進
み目的とする応力についてＦＥＭ解析を行う。次にステ
ップ１４で解析データをプリントアウトし、つづいてス
テップ１５に進み解析データを基に変節帯解析を行う。
次にステップ１６で変節帯解析を基に応力センサ挿入位
置を決め、構造体の加工用図面を作成する。つづいてス
テップ１７に進み加工用図面の検証を行い、もし不具合
があればステップ１３に戻り再度ＦＥＭ解析と解析デー
タを基に変節帯解析を行う。不具合がなければ、ステッ
プ１８に進み加工用図面に基づき構造体に孔あけ加工す
る。次にステップ１９で加工用図面に基づき応力センサ
を構造体の孔に挿入する。そしてステップ２０で応力セ
ンサから適正なデータが得られれば、そこで本ルーチン
は終了となる。なお、応力センサは、本出願人がさきに
提案した特願平３−１３０８４０号（特開平４−３３１
３３６号公報）に開示した、基板の相対向する上下面に
４個の圧抵抗の歪ゲージを各々２個宛クロスさせて取着
したワンセグメント方式を採用して、この応力センサを
構造体に設けた孔に装着し、各歪ゲージをブリッジ回路
に組み、その出力を演算処理する。構造体にかかる応力
は応力センサの基板を通して圧抵抗の各歪ゲージに伝わ
り歪ゲージが抵抗変化する。応力の方向によって歪ゲー
ジの抵抗変化に規則性があり、この規則性を利用して論
理計算を行い、目的とする方向のせん断応力を求める。
出装置についての処理をフローチャートにしたものであ
る。作業内容としては、ステップ１０で応力センサを装
着する車両の車軸構造体を選択して、ステップ１１に進
み、三次元測定を行う。次にステップ１２でＣＡＤを使
用して三次元図面を作成し、つづいてステップ１３に進
み目的とする応力についてＦＥＭ解析を行う。次にステ
ップ１４で解析データをプリントアウトし、つづいてス
テップ１５に進み解析データを基に変節帯解析を行う。
次にステップ１６で変節帯解析を基に応力センサ挿入位
置を決め、構造体の加工用図面を作成する。つづいてス
テップ１７に進み加工用図面の検証を行い、もし不具合
があればステップ１３に戻り再度ＦＥＭ解析と解析デー
タを基に変節帯解析を行う。不具合がなければ、ステッ
プ１８に進み加工用図面に基づき構造体に孔あけ加工す
る。次にステップ１９で加工用図面に基づき応力センサ
を構造体の孔に挿入する。そしてステップ２０で応力セ
ンサから適正なデータが得られれば、そこで本ルーチン
は終了となる。なお、応力センサは、本出願人がさきに
提案した特願平３−１３０８４０号（特開平４−３３１
３３６号公報）に開示した、基板の相対向する上下面に
４個の圧抵抗の歪ゲージを各々２個宛クロスさせて取着
したワンセグメント方式を採用して、この応力センサを
構造体に設けた孔に装着し、各歪ゲージをブリッジ回路
に組み、その出力を演算処理する。構造体にかかる応力
は応力センサの基板を通して圧抵抗の各歪ゲージに伝わ
り歪ゲージが抵抗変化する。応力の方向によって歪ゲー
ジの抵抗変化に規則性があり、この規則性を利用して論
理計算を行い、目的とする方向のせん断応力を求める。
【０００９】図４は、目的とする次元方向の係数の演算
を処理するフローチャートを示したものである。作業内
容として、ステップ３０で、構造体に挿入した応力セン
サからクロストークに影響されない目的とする応力のせ
ん断歪を計測する。続いてステップ３１に進み、せん断
歪のデータから各次元の係数を演算する。次にステップ
３２に進み、演算結果が適正であれば、本ルーチンは終
了する。なお、上記実施例では車両について述べたが本
発明は一般的構造体の応力計測にも使用できる。
を処理するフローチャートを示したものである。作業内
容として、ステップ３０で、構造体に挿入した応力セン
サからクロストークに影響されない目的とする応力のせ
ん断歪を計測する。続いてステップ３１に進み、せん断
歪のデータから各次元の係数を演算する。次にステップ
３２に進み、演算結果が適正であれば、本ルーチンは終
了する。なお、上記実施例では車両について述べたが本
発明は一般的構造体の応力計測にも使用できる。
【００１０】
【効果】本発明によれば、車両の車軸或は車軸近傍のよ
うな複雑な構造を有している構造体においても、複数の
方向から加わる応力に対して、ＦＥＭ解析し、ニュート
ラルスポット帯を検出することで、目的とする一つの方
向の応力のせん断歪のみを検出計測することが出来、ク
ロストークの影響を受けない路面摩擦力、応力、垂直荷
重、ブレーキトルク、駆動トルク、路面摩擦係数等の車
両の車軸もしくは車軸近傍の構造体に作用する応力を正
確に計測することができ、車両のアンチロックブレーキ
装置やトラクションコントロール装置の制御に適用し
て、必要な入力信号の信頼性が格段に向上し、あらゆる
路面の状況での制御判断が素早くかつ正確になり、アン
チロックブレーキ装置やトラクションコントロール装置
の性能に格段の向上をもたらすものである。又、ニュー
トラルスポット帯が、完全な形で検出されなくても変節
点の近傍でも十分使用できる。又、ワンセグメント方式
の応力センサを採用することで更に目的とする一つの方
向の応力のせん断歪のみをクロストークを含まずに検出
することが出来る。
うな複雑な構造を有している構造体においても、複数の
方向から加わる応力に対して、ＦＥＭ解析し、ニュート
ラルスポット帯を検出することで、目的とする一つの方
向の応力のせん断歪のみを検出計測することが出来、ク
ロストークの影響を受けない路面摩擦力、応力、垂直荷
重、ブレーキトルク、駆動トルク、路面摩擦係数等の車
両の車軸もしくは車軸近傍の構造体に作用する応力を正
確に計測することができ、車両のアンチロックブレーキ
装置やトラクションコントロール装置の制御に適用し
て、必要な入力信号の信頼性が格段に向上し、あらゆる
路面の状況での制御判断が素早くかつ正確になり、アン
チロックブレーキ装置やトラクションコントロール装置
の性能に格段の向上をもたらすものである。又、ニュー
トラルスポット帯が、完全な形で検出されなくても変節
点の近傍でも十分使用できる。又、ワンセグメント方式
の応力センサを採用することで更に目的とする一つの方
向の応力のせん断歪のみをクロストークを含まずに検出
することが出来る。
【図１】固定支持点を持つ構造体に圧縮領域と引張領域
と変節帯を示した斜視図。
と変節帯を示した斜視図。
【図２】固定支持点を持つ構造体にワンセグメント応力
センサを装着したときの斜視図。
センサを装着したときの斜視図。
【図３】応力検出計測法のフローチャート図。
【図４】各次元の係数検出計測法のフローチャート図。
Ａ 構造体 ａ 圧縮領域 ｂ 引張領域 ｃ 変節帯 ｄ 仮想固定面 ｅ 応力センサを装着した固定支持構造体 ｆ 応力センサ装着用孔 ｇ ワンセグメント方式応力センサ
Claims (8)
- 【請求項１】構造体に加わる応力を測定する応力センサ
の取り付け位置を、構造体に加わる全ての外力方向から
それぞれ単独に外力を加えたときの応力出力値より、測
定目的以外の応力値が最少または極小となり、かつ測定
目的の応力値が出力される位置を選択し、該選択位置に
応力センサを取り付けることにより、クロストーク等の
雑音を減少させることを特徴とする車両の応力検出計測
法。 - 【請求項２】車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点を持
つ構造体を３次元図面化し、ＦＥＭの手法を使用してシ
ュミレーションを行い、その構造体に計測を目的とする
応力以外の他方向から応力が加えられた状況において、
その応力の変節帯（せん断応力歪の極小帯）を求める
か、もしくは構造体の複数箇所に同時に応力が加えられ
た状況を作り、各応力に応じた変節帯それぞれを求め、
得られた変節帯のデータを重ね合わせてニュートラルス
ポット帯域で求める目的とする方向のせん断応力を計測
することを特徴とする車両の応力検出計測法。 - 【請求項３】固定支持点を持つ構造体に二方向の応力が
加えられた場合、目的とする一方向の応力のせん断歪を
計測するとき、他の応力歪の変節帯（せん断応力歪の極
小帯）で目的とする応力の計測に適する位置に応力セン
サを装着して、その応力のせん断歪のみを計測するよう
にしたことを特徴とする車両の応力検出装置。 - 【請求項４】固定支持点を持つ構造体に三方向の応力が
加えられた場合、目的とする一方向の応力のせん断歪を
計測するとき、他の応力歪の変節帯（せん断応力歪の極
小帯）と、残りの応力歪の変節帯（せん断応力歪の極小
帯）の交差する帯域（せん断応力歪の極小帯）すなわち
ニュートラルスポットで、目的とする応力の計測に適す
る位置に応力センサを装着して、その応力のせん断歪の
みを計測するようにしたことを特徴とする車両の応力検
出装置。 - 【請求項５】固定支持点を持つ構造体に三方向の応力が
加えられた場合、目的とする一方向の応力のせん断歪を
計測するとき、三方向の変節帯上の交差する帯域（せん
断応力歪の極小帯）即ちニュートラルスポットもしく
は、二方向のニュートラルスポット帯上で、残りの一方
向の、出来るだけ引張歪もしくは、圧縮歪の少ない位置
（せん断応力歪の極小帯）に応力センサを装着して、そ
の応力のせん断歪のみを計測するようにしたことを特徴
とする車両の応力検出装置。 - 【請求項６】固定支持点を持つ構造体に複数の応力が加
えられた場合、目的とする応力を主体として計測すると
き、三方向以上の変節帯が交差しない時に、目的とする
一つの方向の応力を計測するために、目的とする一つの
方向の応力を検出することが出来る分解能を持つニュー
トラルスポット帯（せん断応力歪の極小帯）の近傍に、
応力センサを装着してその応力のせん断歪のみを計測す
るようにしたことを特徴とする車両の応力検出装置。 - 【請求項７】請求項３乃至６に記載の応力検出装置に於
て、センサ基板の上下面に４個の圧抵抗の歪ゲージを２
個宛クロスさせて配置したワンセグメント方式の応力セ
ンサを使用して、ある一方向からかかる応力のみ或は、
複数の応力を選出して計測するようにしたことを特徴と
する車両の応力検出装置。 - 【請求項８】車両の車軸又は車軸近傍の固定支持点を持
つ構造体に掛る応力から目的とする次元方向の応力を計
測するとき、目的とする次元の係数を求めるのに必要な
複数の応力を、請求項３乃至７に記載の応力検出装置に
おいて計測し、得られたせん断応力歪から演算処理し
て、その次元の係数を得ることを特徴とする車両の応力
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121195A JPH08210934A (ja) | 1994-11-29 | 1995-01-20 | 車両の応力検出計測法及びこれを用いた応力検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-331999 | 1994-11-29 | ||
| JP33199994 | 1994-11-29 | ||
| JP4121195A JPH08210934A (ja) | 1994-11-29 | 1995-01-20 | 車両の応力検出計測法及びこれを用いた応力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08210934A true JPH08210934A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=26380778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4121195A Withdrawn JPH08210934A (ja) | 1994-11-29 | 1995-01-20 | 車両の応力検出計測法及びこれを用いた応力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08210934A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026004854A1 (ja) * | 2024-06-24 | 2026-01-02 | 株式会社Ｙｇソリューションズ | センサー設置位置分析方法並びにセンサー設置位置分析用プログラム、及び、このプログラムを記録した記録媒体 |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP4121195A patent/JPH08210934A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026004854A1 (ja) * | 2024-06-24 | 2026-01-02 | 株式会社Ｙｇソリューションズ | センサー設置位置分析方法並びにセンサー設置位置分析用プログラム、及び、このプログラムを記録した記録媒体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020402 |