JPH09236498A

JPH09236498A - 荷重検出装置

Info

Publication number: JPH09236498A
Application number: JP7115396A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Suzuki; 豊鈴木; Hirokuni Tomita; 浩邦冨田; Naoto Hirasaka; 直人平坂; Tadashi Kimura; 忠司木村
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】車両ボディに伝わる荷重を精度良く検出する
ことができ、かつ取り付けが容易である荷重検出装置を
実現する。【解決手段】車両ボディ３に固定される上板２１と車
両サスペンション１に固定される下板２２を設け、これ
ら上板２１と下板２２を固定する複数のボルト４周り
の、上板２１と下板２２の間に複数のワッシャ型圧電式
荷重センサ５を装着する。予め上板２１と下板２２の間
に荷重センサ５をボルト固定して一体としておくことが
できるので組付けが容易であり、車両ボディとの間に緩
衝材等が介在しないので、車両ボディに伝達される荷重
を精度よく検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両サスペンショ
ンからボディに伝わる荷重を検出する荷重検出装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のサスペンションに伝わる荷
重を検出する荷重検出装置としては、例えば、特開平４
−３０５１３２号公報に記載されるものがある。これ
は、サスペンションのアッパーサポートに組み込まれて
いるベアリング部を、ショックアブソーバのロッドが挿
通される円筒状内輪と、その外周の外輪軌道部と、外輪
軌道部上に配置されるボールベアリングとで構成し、上
記円筒状内輪の外壁面に歪ゲージを設けて荷重検出部と
なしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、荷重検出部がサスペンションとアッパーサポー
トの連結部に設けられ、荷重検出部と車両ボディとの間
にアッパーサポートのゴム等、緩衝部材が介在する。こ
のため、荷重検出部で検出される荷重が必ずしも車両ボ
ディに伝わる荷重とはならず、車両ボディに伝わる荷重
を正しく検出できないという問題が生じる。

【０００４】これを避けるには、例えば、アッパーサポ
ートを車両ボディに取り付けるためのボルト周りに荷重
センサを装着する方法がある。ところが、通常、アッパ
ーサポートとボディとの取り付けは３箇所でなされてい
るため、３本の取り付けボルトに対し荷重センサも３個
必要で、位置決め等、取り付けが煩雑で手間がかかる。
また、３個の荷重センサの検出感度の違いにより測定誤
差が生じるおそれがある。

【０００５】しかして、本発明の目的は、車両ボディに
伝わる荷重を精度良く検出することができ、かつ取り付
けが容易である荷重検出装置を実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を解決するた
めに本発明請求項１の構成では、車両ボディに固定され
る上板と車両サスペンションに固定される下板を設け、
これら上板と下板を複数のボルトで固定する。そして、
上記複数のボルト周りの、上記上板と下板の間にそれぞ
れ装着保持される複数のワッシャ型圧電式荷重センサを
設けたものである。

【０００７】上記構成の荷重検出装置は、直接、車両ボ
ディに固定され、ボディとの間に緩衝材等が介在しない
ので、車両ボディに伝達される荷重を精度よく検出する
ことができる。また、予め上板と下板の間に荷重センサ
をボルト固定して一体としておき、しかる後、上板を車
両ボディに、下板をサスペンションにそれぞれ固定すれ
ばよいから、組付けも容易である。

【０００８】請求項２の構成では、さらに、上記荷重セ
ンサの近傍に取り付け部を設けてサブボルトを装着でき
るようにしてあり、センサ感度の調整が容易にできる。
あるいは、請求項３の構成のように、上記上板と下板を
固定する上記ボルトを中空として、その内部にサブボル
トを装着するようにすれば、構成がより簡単にできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図１において、１は車両の
サスペンションで、ショックアブソーバ１１とその上半
部周りに配設されるスプリング１２を備え、図示しない
タイヤからボディ３に伝わる振動荷重を吸収している。
上記スプリング１２はスプリングストッパ１３、１４間
に保持されている。

【００１０】上記ショックアブソーバ１１はロッド１１
ａの上端部にてアッパーサポート１５に固定されてい
る。アッパーサポート１５は、筒状の内側ブラケット１
５ｃおよび外側ブラケット１５ｄの間にリング状の防振
ゴム体１５ｂを接合してなり、内側ブラケット１５ｃ内
周に設けたボールベアリング１５ａの中央開口に上記ロ
ッド１１ａを挿通してナット１６で固定している。上記
アッパーサポート１５の上部にはゴム材料よりなるキャ
ップ１７が装着してある。また、スプリングストッパ１
４下方のロッド１１ａ周りには筒状のインシュレータ１
８が嵌着してある。

【００１１】アッパーサポート１５には、外側ブラケッ
ト１５ｄ外周にフランジ１５ｅが突設してあり、該フラ
ンジ１５ｅと車両ボディ３の間に本発明の荷重検出装置
２が介設してある。荷重検出装置２は、図２（ａ）、
（ｂ）の如く、円環状の上板２１と下板２２を有し、上
板２１は周面の３箇所に等間隔で設けた植え込みボルト
２３とナット２４により車両ボディ３に固定される（図
１）。下板２２は、周面の３箇所に等間隔で設けたボル
ト穴２５を有し（図２（ｂ））、アッパーサポート１５
の３本の植え込みボルト１５ｆとナット２６により上記
フランジ１５ｅ上に固定される（図１）。なお、植え込
みボルト２３と植え込みボルト１５ｆは上下の対称位置
に配置されている。

【００１２】上記上板２１と下板２２は、上記植え込み
ボルト２３、１５ｆの取り付け位置の中間位置において
３本の取り付けボルト４にて固定されている。そして、
上記上板２１と下板２２の間の、これら取り付けボルト
４外周には、それぞれワッシャ型圧電式荷重センサ５が
嵌着してある。

【００１３】ここで、ワッシャ型圧電式荷重センサ５と
しては公知の構造のものが使用でき、例えば圧電材料で
ある水晶を用いた３組のリングと出力を取り出すための
電極板を積層してハウジンク内に収納してなる。各水晶
リングは感応軸の方向が測定される成分の軸方向と一致
するようにカットされており、従って１つのセンサでそ
れぞれ前後（ｘ）方向、左右（ｙ）方向、上下（ｚ）方
向の荷重印加に比例した電荷を発生するようになしてあ
る。このワッシャ型圧電式荷重センサ５を組み付ける場
合には、測定したい荷重の方向に合わせて位置決めされ
た状態で上板２１と下板２２の間に配置し、取り付けボ
ルト４で締付け固定すると同時に一定の予備荷重を印加
する。

【００１４】なお、図２（ａ）、（ｂ）において２７は
ワッシャであり、２８は荷重センサ５の位置決めのため
に取り付けボルト４に装着される筒状のスペーサで、Ａ
ＢＳ樹脂等のような比較的弾力のある樹脂からなる。

【００１５】上記圧電式荷重センサ５に加わる荷重は、
図３に示すような公知のチャージアンプ回路７により、
印加荷重に比例した電圧信号として取りだされる。ここ
で、３個の荷重センサ５の同一方向出力は、チャージア
ンプ回路７に入力される前に結合してある。図ではｚ方
向のみについて示したが、Ｘ、Ｙ方向も同様の回路構成
とすることにより、それぞれ印加荷重に比例した電圧出
力を得ることができる。

【００１６】また、これら荷重センサ５が装着される取
り付けボルト４の近傍には、必要に応じてセンサ感度を
調整するためのサブボルト６が取り付け可能としてある
（図２）。ここでは、取り付けボルト４の左右２箇所に
おいて、上板２１および下板２２にそれぞれ取り付け部
となるボルト穴２１ａおよびネジ穴２２ａを設ける一
方、サブボルト６の先端部外周にオネジを形成して、メ
ネジを形成した上記ネジ穴２２ａに螺合されるようにな
してある。なお、図中、６１はサブボルト６用のワッシ
ャである。

【００１７】上記構成の荷重検出装置２を装着する場合
には、まず、サスペンション側に、アッパーサポート１
５の植え込みボルト１５ｆとナット２６にて荷重検出装
置２を固定しておき、これ全体を一体として植え込みボ
ルト２３とナット２４にてボディ３に装着する。このよ
うに、本発明の荷重検出装置２は、サスペンション側お
よびボディ３側の取り付け部と複数の荷重検出センサを
一体とした構成を有しているので、直接複数のセンサを
組付ける場合に比べて組付けの手間が大幅に省略でき、
取り付け性が大きく向上する。

【００１８】また、このとき、サスペンションからボデ
ィに伝わる振動荷重は、まず荷重検出装置２の下板２２
に伝わり、これと同一の力が荷重センサ５と取り付けボ
ルト４およびサブボルト６を経由して上板２１よりボデ
ィ３に伝わることになる。しかして、センサ出力を予め
下板２２に印加される荷重で校正しておけば、センサ出
力を測定することにより、サスペンション１からボディ
３に伝わる振動荷重を正確に測定することができる。

【００１９】ところで、上記構成では、３個の荷重セン
サ５を上板２１と下板２２の間に３本の取り付けボルト
４で締付け固定している。ここで、これら３個の荷重セ
ンサ５の感度は、上記取り付けボルト４の剛性と荷重セ
ンサ５自身の剛性の比により決まる。そのため、上記荷
重検出装置２に荷重が印加されると、各センサ５の感度
は、センサ自身のばらつきがないものを使用しても、３
本の取り付けボルト４の剛性の差によりばらつきが生じ
ることになる。

【００２０】ここで、取り付けボルト４の剛性は、ＥＡ
／Ｌ（Ｅ：ボルトの縦弾性係数、Ａ：ボルトの断面積、
Ｌ：ボルト長）で表すことができる。従って、各荷重セ
ンサ５を上板２１と下板２２の間に取り付けボルト４で
締付け固定して、この時の各センサ感度を測定し、例え
ばそのうち感度の小さいセンサについて、上記取り付け
ボルト４の剛性の低い（すなわち、面積Ａを小さくする
ためにボルト径を細くした）ものに取り替える方法もあ
るが、時として取り付けボルト４の脱着において、同じ
ものを使用してもセンサ感度が変化してしまうことがあ
り、正確な測定ができないおそれがある。

【００２１】そこで、本発明では、取り付けボルト４を
１度組付けた後は、それを取り外す必要がないようにし
た。すなわち、センサ感度を測定した後、感度の大きい
センサの近傍に新たにサブボルト６を装着して、センサ
感度を調整できるようにしている。この時、サブボルト
６は中心部分６ａの径の太さを変えたものをいくつか準
備しておき、上記３個の荷重センサ５のばらつきの大き
さに応じて、選択的に取り付け可能なようにするのがよ
い。これにより感度の大きいセンサにかかる荷重配分を
減らして、結果としてセンサ感度を下げることができ
る。かくして、複数の荷重センサ５のセンサ感度のばら
つきを小さくし、検出精度を向上させることができる。
なお、荷重検出装置２の剛性は、全体としては十分に大
きいので、サスペンションからの振動荷重はこれを挿入
することによって変化することはない。

【００２２】図４には本発明の第２の実施の形態を示
す。上記実施の形態では、荷重センサ５のセンサ感度調
整用のサブボルト６を荷重センサ５の近傍に配置するよ
うにしたが、図４のように、荷重センサ５が装着される
取り付けボルト４を中空形状とし、その中空部分の内周
にメネジを形成してサブボルト６を取り付ける構成とし
てもよい。

【００２３】上記構成においても、ある荷重センサ５が
他に比べて感度が大きい場合に、その荷重センサ５の中
空部にセンサ感度の大きさに応じたサブボルト６を選択
して装着することで、上記実施の形態と同様の効果が得
られる。また、この場合、サブボルト６の装着による感
度低下の影響は、サブボルト６が装着される荷重センサ
５のみに現れ、他のセンサに殆ど影響しないという効果
がある。

【００２４】なお、上記実施の形態では、荷重センサ５
として３方向の荷重を検出できるものを使用したが、こ
れに限らず、１方向（例えば上下方向）のみを検出する
荷重センサを使用してももちろんよい。また、荷重セン
サ５の数は３個に限るものではなく、上板２１と下板２
２の固定用の取り付けボルト４の数に合わせた数とすれ
ばよい。また、上記実施の形態では、下板２２とアッパ
ーサポート１５のブラケット１５ｄを別部材とした例を
示したが、下板２２とアッパーサポート１５のブラケッ
ト１５ｄを一体化して１つの部材で作製し、荷重検出装
置付きサスペンションとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施の形態を示す荷重検出装
置の全体断面図である。

【図２】図２（ａ）は図１の部分拡大図、図２（ｂ）は
図２（ａ）のIIｂ−IIｂ線断面図である。

【図３】図３は本発明の一実施の形態における荷重セン
サのチャージアンプ回路図である。

【図４】図４は本発明の第２の実施の形態を示す荷重検
出装置の全体断面図である。

【符号の説明】

１サスペンション１１ショックアブソーバ１１ａロッド１２スプリング１３、１４スプリングストッパ１５アッパーサポート１５ａボールベアリング１５ｂ防振ゴム体１５ｃ内側ブラケット１５ｄ外側ブラケット１５ｅフランジ１５ｆ植え込みボルト１６ナット１７キャップ１８インシュレータ２荷重検出装置２１上板２１ａボルト穴（取り付け部）２２下板２２ａねじ穴（取り付け部）３車両ボディ４取り付けボルト（ボルト）５ワッシャ型圧電式荷重センサ６サブボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平坂直人愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者木村忠司愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両ボディに固定される上板と、車両サ
スペンションに固定される下板と、これら上板と下板を
固定する複数のボルトと、上記複数のボルト周りの、上
記上板と下板の間にそれぞれ装着保持される複数のワッ
シャ型圧電式荷重センサとを具備することを特徴とする
荷重検出装置。
【請求項２】上記荷重センサの近傍に、センサ感度調
整用のサブボルトを装着するための取り付け部を設けた
請求項１記載の荷重検出装置。
【請求項３】上記上板と下板を固定する上記ボルトを
中空として、その内部にセンサ感度調整用のサブボルト
を装着するようにした請求項１記載の荷重検出装置。