衬套分力检测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种衬套分力检测装置，其可以对车辆的悬架机构中的各轴承上的分力的分布等高精度地进行检测。前衬套(100)、感受体(150)、以及在下臂(6)上形成的孔部(61a)分别形成为圆筒状，前衬套(100)压入感受体(150)中，将压入了前衬套(100)的感受体(150)压入孔部(61a)中。在感受体(150)的内周面上，沿内周方向并列地设置多个内侧凸出部(130)，其沿感受体的轴向形成，在感受体(150)的外周面上，沿内周方向并列设置多个外侧凸出部(140)，其沿感受体的轴向形成。并且，在感受体的外周面的内侧凸出部(130)和外侧凸出部(140)之间，沿感受体的轴向粘贴多列应变计。
【专利说明】衬套分力检测装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种衬套分力检测装置，其用于对作用在衬套上的分力进行检测，该 衬套设置于车辆的构造部件的连结部处。
【背景技术】
[0002] 由于车辆的悬架会给车辆的乘车心情及操纵的稳定性带来影响，因此通过测定悬 架的分力而对车辆的乘车心情及操纵的稳定性等进行评价。并且，基于车辆的乘车心情及 操纵的稳定性等的评价进行车辆的设计等。因此，通过正确地测定悬架各部分的动态的分 力变化，从而可以使车辆的乘车心情及操纵的稳定性等提高。
[0003] 因此，特别提出用于对作用在悬架机构的各部上的偏向、纵摇、滚转等的分力变化 进行检测的各种方法。例如，在专利文献1中公开了一种载重测定传感器，其具有多个应变 计，贴合固定在车辆的悬架机构的缓冲器等棒状体上。
[0004] 专利文献1 :日本特开2011-85514号公报
[0005] 在这里，由于成为车辆的框架和臂部件的连结部的各轴是臂部件的可动基点，因 此在悬架机构的设计及调整中，必须高精度地进行框架和臂部件的连结部处的分力的检 测。
[0006] 但是，在对悬架的各部分的动作进行测定时，如上述所示，即使在缓冲器及臂部件 等上安装传感器，也无法准确地测定悬架的各轴（各部件的可动连结部分）的动作。也就 是说，对于测定悬架的各轴的动作，由于以由安装在与测定轴连结的臂部及缓冲器等上的 传感器进行的测定结果为基础而进行计算，因此仅是预测值。特别地，由于在悬架的轴承上 使用弹性衬套的情况下，因衬套的安装部件的位置及材质等而作用在衬套上的力的分力会 不同，因此在上述的计算方法中，很难正确地测定作用在衬套上的力的分布。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的在于提供一种衬套分力检测装置，其可以对车辆的悬架机构 中的各轴上的分力分布高精度地进行检测。
[0008] 第1发明涉及的衬套分力检测装置，对作用在衬套上的分力进行检测，该衬套压 入设置在车辆的框架上的孔部内，其特征在于，具有：圆筒部，其为与孔部隔着规定的间隙 而插入该孔部内的圆筒部件，在其外周面上配置多个应变计；可弹性变形的多个外侧凸出 部，其在圆筒部的轴向上延伸，从圆筒部的外侧面向径向外侧凸出形成；以及可弹性变形的 多个内侧凸出部，其在圆筒部的轴向上延伸，从圆筒部的内侧面向径向内侧凸出形成。
[0009] 第2发明涉及的衬套分力检测装置的特征在于，在第1发明涉及的衬套分力检测 装置中，外侧凸出部相对于相邻的其他外侧凸出部，在圆筒部的周向上隔着间隔而配置，内 侧凸出部相对于相邻的其他内侧凸出部，在圆筒部的周向上隔着间隔而配置。
[0010] 第3发明涉及的衬套分力检测装置的特征在于，在第1发明或第2发明涉及的衬 套分力检测装置中，外侧凸出部和内侧凸出部在圆筒部的周向上，交替地排列而配置。 toon] 发明的效果
[0012] 根据本发明，在插入使衬套压入的车辆孔部中的圆筒部的外侧面和内侧面上分别 设置凸出部，在圆筒部上粘贴应变计。由此，可以利用凸出部抑制圆筒部的变形，并且即使 圆筒部产生变形，也可以避免其与衬套及孔部的内侧面接触，从而可以正确地检测作用在 衬套上的分力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是从车辆前方观察本发明的车辆的悬架装置的示意主视图。
[0014] 图2是从上方观察图1的悬架装置的示意俯视图。
[0015] 图3是本发明的前衬套安装部的斜视图、前衬套的斜视图、感受体的斜视图、以及 后臂前端部的斜视图。
[0016] 图4是图3(d)的A- A 7剖面图。
[0017] 图5是图3(d)的B- B 7剖面图。
[0018] 图6是将图5的局部放大的示意剖面图。
[0019] 图7是本发明的感受体的示意斜视图。
[0020] 图8是表示6分力检测装置中的力检测系统的桥式电路的结构的图。
[0021] 图9是表示6分力检测装置中的力矩检测系统的桥式电路的结构的图。
[0022] 标号的说明
[0023] 1 车体
[0024] 2 纵梁
[0025] 3 顶梁
[0026] 4支撑塔
[0027] 5 横梁
[0028] 6 下臂
[0029] 7支撑板
[0030] 10悬架装置
[0031] 11 前轮
[0032] 21连结部件
[0033] 41减振器
[0034] 42螺旋弹簧
[0035] 51 托架
[0036] 61前衬套安装部
[0037] 61a 孔部
[0038] 62后衬套安装部
[0039] 63球窝接头
[0040] 100前衬套
[0041] 110 内筒
[0042] 120橡胶部
[0043] 121侧孔部
[0044] 130内侧凸出部
[0045] 140外侧凸出部
[0046] 150感受体
[0047] 151a?151d Fx检测系统的单轴应变计
[0048] 152a?152d Fy检测系统的单轴应变计
[0049] 153a?153d Fz检测系统的单轴应变计
[0050] 154a?154d Mx检测系统的单轴应变计
[0051] 155a?155d My检测系统的单轴应变计
[0052] 156a?156d Mz检测系统的剪切型应变计
[0053] 160前衬套分力检测装置
[0054] 200后衬套
【具体实施方式】
[0055] 图1至图9表示本发明的一个实施方式。
[0056] 如图1、图2所示，具有本发明的衬套分力检测装置的车辆的车体1，具有纵梁2、顶 梁3、支撑塔4、横梁5及悬架装置10。
[0057] 纵梁2是从作为车室前部分隔壁的未图示的踏脚隔板向车辆前方延伸的构造部 件，隔着车辆的发动机室左右地设置一对。左右的纵梁2的两个后端部之间由连结部件21 连结。
[0058] 顶梁3是分别设置在左右纵梁2的上方的车外侧方向上的构造部件，其从车室前 部分隔壁朝向车辆前方，以沿着发动机罩的左右两端部的方式延伸。
[0059] 支撑塔4,从纵梁2的车宽方向外侧的端部至顶梁3的车宽方向内侧的端部之间而 设置，固定后述的减震器41的上端部。
[0060] 横梁5是沿车辆的宽度方向延伸的构造部件，其两端部分别由螺栓等紧固在左右 纵梁2的下表面上。另外，在横梁5的下部，用于连接后述的下臂6的托架51朝向下方凸 出形成。
[0061] 悬架装置10具有减震器41、下臂6及支撑板7。
[0062] 减震器41为在外周面上具有螺旋弹簧42的油压式缓冲装置，其上端部可旋转地 安装在支撑塔4上，下端部紧固固定在可旋转地支撑前轮11的未图示的前轮悬架部件的上 端部上。
[0063] 下臂6为支撑前轮悬架部件的下端部的悬架臂，在车宽方向上左右设置一对。在 左右下臂6的车体宽度方向内侧端部的车辆前后方向前侧设置前衬套安装部61，在车体宽 度方向内侧端部的车辆前后方向后侧设置后衬套安装部62,在车体宽度方向外侧端部设置 球窝接头63。
[0064] 如图3(a)所示，前衬套安装部61设置在下臂6的前端部上，其形成圆筒状的孔 部61a，其中心轴沿下臂6的上下方向的摆动中心轴延伸。并且，在孔部61a内压入前衬套 100,该前衬套100压入后述的感受体150中。
[0065] 如图3(b)所示，前衬套100是形成为圆筒状的防振用的橡胶衬套，由内筒110及 橡胶部120构成。在橡胶部120上，左右形成一对作为在内筒110的轴向上贯穿的开口部 的侧孔部121，侧孔部121形成为在俯视时以内筒110为中心的圆弧状，从而使橡胶部120 的弹性在径向（X轴方向）和与X轴正交的径向（y轴方向）上不同。
[0066] 感受体150构成后述的前衬套分力检测装置160,如图3 (c)所示，其形成为圆筒形 状，在内周面上设置多个内侧凸出部130,在外周面上设置多个外侧凸出部140。内侧凸出 部130是沿感受体150的轴向形成的弹性部件，从感受体150的内周面朝向径向内侧凸出 形成。另外，外侧凸出部140是沿感受体150的轴向形成的弹性部件，从感受体150的外周 面朝向径向外侧凸出形成。内侧凸出部130和外侧凸出部140沿感受体150的周向等间隔 地交替配置。在本实施方式中，内侧凸出部130和外侧凸出部140分别设置4条。
[0067] 并且，如图3(d)所示，前衬套100压入感受体150内，并且将压入了前衬套100的 感受体150压入孔部61a中。也就是说，如图4至图6所示，前衬套100的感受体150配置 为，夹在前衬套1〇〇的外周面和孔部61a的内周面之间。并且，利用由前衬套100产生的向 径向外侧的压力，前衬套100与感受体150的内周面卡止，并且使压入了前衬套100的感受 体150与孔部61a的内周面卡止。
[0068] 后衬套安装部62是使后衬套200压入并固定的部分，其形成孔部，该孔部形成为 中心轴沿下臂6的车体前后方向的摆动中心轴延伸的圆筒形。后衬套200是与前衬套100 大致相同地构成的防振用的橡胶衬套，由内筒及橡胶部构成。在橡胶部上形成侧孔部。并 且，下臂6经由在后衬套200的内筒中插入的螺栓与支撑板7连结，该后衬套200被压入后 衬套安装部62内。
[0069] 支撑板7是支撑下臂6的下部的板状部件，经由螺栓与压入左右下臂6的后衬套 安装部62中的后衬套200连结，并且由螺栓等紧固在纵梁2的后端部附近。
[0070] 下面，使用图4至图9对前衬套分力检测装置160进行说明，该前衬套分力检测装 置160用于对作用在前衬套100上的分力进行检测。
[0071] 前衬套分力检测装置160对作用在前衬套100上的6个分力进行检测，该前衬套 100将下臂6和横梁5连结。前衬套分力检测装置160具有：感受体150 ;多个应变计，其 设置在感受体150上；以及桥式电路，其包含该应变计，该前衬套分力检测装置160具有Fx 检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统、Mx检测系统、My检测系统及Mz检测系统。
[0072] 如图7所示，各应变计成为沿感受体150的轴向的列而粘贴在感受体150外周面 的内侧凸出部130与外侧凸出部140之间。因此，如图4至图6所示，由于感受体150外周 面与孔部61a的内周面由外侧凸出部140隔开，因此粘贴在感受体150的外周面上的应变 计与孔部61a的内周面不会接触。此外，该应变计的列形成多个，在本实施方式中，应变计 成为8列而粘贴在感受体150上。
[0073] Fx检测系统对作用在感受体150上的径向（以下称为X轴方向）力Fx进行检测。
[0074] Fy检测系统对作用在感受体150上的与X轴方向正交的方向的径向（以下称为y 轴方向）力Fy进行检测。
[0075] Fz检测系统对作用在感受体150上的轴向（以下称为z轴方向）力Fz进行检测。
[0076] Mx检测系统对作用在感受体150上的围绕X轴的力矩Mx进行检测。
[0077] My检测系统对作用在感受体150上的围绕y轴的力矩My进行检测。
[0078] Mz检测系统对作用在感受体150上的围绕z轴的力矩Mz进行检测。
[0079] Fx检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统、Mx检测系统、My检测系统及Mz检测系统 分别具有包含4个应变计在内的桥式电路。
[0080] Fx检测系统具有应变计151a、151b、151c、151d。应变计151a?151d为单轴的应 变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周面上。
[0081] 另外，如图8(a)所示，Fx检测系统的桥式电路，将应变计151a?151d以环状依次 连接，在应变计151b与151c之间及应变计151a与151d之间分别连接电源的正极、负极， 并且在应变计151a与151b之间及应变计151c与151d之间产生电位差。
[0082] 如图7所示，Fy检测系统具有应变计152a、152b、152c、152d。应变计152a? 152d为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行，并且分别位于从应变 计151a?151d的粘贴位置开始围绕感受体150的中心轴的相位角偏移90度的位置，粘贴 在感受体150的外周面上。
[0083] 另外，如图8(b)所示，Fy检测系统的桥式电路，将应变计152a?152d以环状依次 连接，在应变计152b与152c之间及应变计152a与152d之间分别连接电源的正极、负极， 并且在应变计152a与152b之间及应变计152c与152d之间产生电位差。
[0084] 如图7所示，Fz检测系统具有应变计153a、153b、153c、153d。应变计153a?153d 为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周 面上.应变计153a配置在应变计151a与151b的中间，应变计153b?153d分别配置在从 应变计153a开始围绕感受体150的中心轴的相位角偏移90度、180度、270度的位置上。
[0085] 另外，如图8(c)所示，Fz检测系统的桥式电路，将应变计153a?153d以环状依次 连接，在应变计153a与153c之间及应变计153b与153d之间分别连接电源的正极、负极， 并且在应变计153a与153b之间及应变计153c与153d之间产生电位差。
[0086] 如图7所示，Mx检测系统具有应变计154a、154b、154c、154d。应变计154a?154d 为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周 面上。应变计154a?154d在感受体150的中心轴方向上分别与应变计152a?152d相邻 而配置。
[0087] 另外，如图9(a)所示，Mx检测系统的桥式电路，将应变计154a?154d以环状依次 连接，在应变计154a与154c之间及应变计154b与154d之间分别连接电源的正极、负极， 并且在应变计154a与154b之间及应变计154c与154d之间产生电位差。
[0088] 如图7所示，My检测系统具有应变计155a、155b、155c、155d。应变计155a?155d 为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周 面上。应变计155a?155d在感受体150的中心轴方向上分别与应变计151a?151d相邻 而配置。
[0089] 另外，如图9(b)所示，My检测系统的桥式电路，将应变计155a?155d以环状依次 连接，在应变计155a与155c之间及应变计155b与155d之间分别连接电源的正极、负极， 并且在应变计155a与155b之间及应变计155c与155d之间产生电位差。
[0090] 如图7所示，Mz检测系统具有应变计156a、156b、156c、156d。应变计156a?156d 为剪切型的应变计，其检测方向与感受体150的周向平行而粘贴在感受体150的外周面上。 应变计156a和156b分别配置在应变计153a与153b之间及应变计153b与153d之间，应 变计156c和156d分别配置为，相对于感受体150的中心轴与应变计156a和156b轴对称。
[0091] 另外，如图9(c)所示，Mz检测系统的桥式电路，将应变计156a?156d以环状依次 连接，在应变计156a与156c之间及应变计156b与156d之间分别连接电源的正极、负极， 并且在应变计156a与156b之间及应变计156c与156d之间产生电位差。
[0092] 利用这种结构，前衬套分力检测装置160对作用在前衬套100上的分力的分布进 行检测，例如，图4所示的P点是前衬套安装部61的基端中心部，Q点是前衬套安装部61的 最前端部位。在本实施方式中，检测出P点部位的应变为1. lmv/v，检测出Q点部位的应变 为1. 36mv/v，从而可以观察到力Fx向P点侧产生了位移。这样，通过在每个部位对作用在 前衬套100上的力进行检测，可以正确地观察由前衬套安装部61的形状、配置及侧孔部的 大小等引起的力的位移。
[0093] 此外，在后衬套200上也设置后衬套检测装置，其用于检测作用在后衬套200上的 分力，后衬套检测装置与前衬套分力检测装置160相同地，由内圈、外圈及感受体构成。并 且，利用后衬套检测装置，可以分别对作用在后衬套200上的径向（X轴方向及y轴方向） 上的分力、作用在轴向上（z轴）的分力、作用在围绕X轴方向上的分力、作用在围绕y轴方 向上的分力、以及作用在围绕z轴方向上的分力进行检测。
[0094] 如上述所示，由于在设置于前衬套100和孔部61a之间的感受体150的内周面上 具有内侧凸出部130,在外周面上具有外侧凸出部140和应变计，因此可以直接且正确地对 作用在前衬套1〇〇上的分力的分布进行检测。也就是说，由于压入感受体150内的前衬套 100的外周面与感受体150的内周面的接触面积因内侧凸出部130而扩大，因此可以将由于 前衬套100的压力而产生的感受体150的变形抑制为最小，从而可以进行正确的分力的检 测。另外，由于利用外侧凸出部140使感受体150的外周面与孔部61a的内周面保持一定 的间隔，而允许感受体150的变形，并且可以避免因应变计与孔部61a的内周面接触而导致 的缺陷，因此可以始终正确地检测分力。
[0095] 另外，由于设置在感受体150的外周面及内周面上的多个内侧凸出部130和外侧 凸出部140等间隔地配置，因此可以防止感受体150的倾斜变形。
[0096] 此外，在本实施方式中，在车辆的悬架装置10中，下臂6和横梁5经由前衬套100 连结，下臂6和支撑板7经由后衬套200连结，在前衬套100和后衬套200上分别设置用于 检测作用在衬套上的分力的分力检测装置。但并不限于此，也可以在其他构造部件的连结 部分的轴承部件上使用衬套，在该衬套上，也可以设置与前衬套100上的前衬套分力检测 装置16相同的分力检测装置。
[0097] 另外，在本实施方式中，前衬套100及后衬套200使用橡胶衬套，但并不限于此，例 如也可以为使用聚氨脂等的衬套。
[0098] 另外，在本实施方式中，多个应变计粘贴在感受体150的外周面上，但并不限于 此，也可以粘贴在感受体150的内周面上。
[0099] 另外，在本实施方式中，为了对作用在安装于车辆中的前衬套100上的分力进行 检测而使用了前衬套分力检测装置160,但并不限于此，例如，也可以独立地设置感受体，将 衬套压入该感受体中而对作用在该衬套上的分力进行检测。
[0100] 另外，在本实施方式中，内侧凸出部130和外侧凸出部140在感受体150的周向上 等间隔地设置，但不限于此，也可以不等间隔地设置。在该情况下，在各桥式电路中，必须对 测定值进行校正。
[0101] 另外，在本实施方式中，外侧凸出部140设置在感受体150的外周面上，但并不限 于此，也可以设置在孔部61a的内周面上。
[0102] 另外，在本实施方式中，内侧凸出部130和外侧凸出部140分别设置在4个部位， 但并不限于此，也可以多于4个部位或少于4个部位，也可以使内侧凸出部130的设置数量 比外侧凸出部140多或比其少。另外，应变计成为8列而粘贴在感受体150上，但例如也可 以成为4列或16列等。
【权利要求】
1. 一种衬套分力检测装置，其对作用在衬套上的分力进行检测，该衬套压入于在车辆 的框架上设置的孔部内，该衬套分力检测装置的特征在于，具有： 圆筒部，其为与孔部隔着规定的间隙而插入该孔部内的圆筒部件，配置多个应变计； 可弹性变形的多个外侧凸出部，其沿圆筒部的轴向延伸，从圆筒部的外侧面向径向外 侧凸出形成；以及 可弹性变形的多个内侧凸出部，其沿圆筒部的轴向延伸，从圆筒部的内侧面向径向内 侧凸出形成。
2. 根据权利要求1所述的衬套分力检测装置，其特征在于， 外侧凸出部相对于相邻的其他外侧凸出部，在圆筒部的周向上具有间隔而配置， 内侧凸出部相对于相邻的其他内侧凸出部，在圆筒部的周向上具有间隔而配置。
3. 根据权利要求1或2所述的衬套分力检测装置，其特征在于， 外侧凸出部和内侧凸出部在圆筒部的周向上，交替地排列而配置。
【文档编号】G01L5/16GK104142201SQ201410185558
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2013年5月8日
【发明者】下山浩 申请人:富士重工业株式会社