JPH0989697A - Stress sensor for measuring apparatus for wheel operation force - Google Patents

Stress sensor for measuring apparatus for wheel operation force

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JPH0989697A
JPH0989697A JP7278491A JP27849195A JPH0989697A JP H0989697 A JPH0989697 A JP H0989697A JP 7278491 A JP7278491 A JP 7278491A JP 27849195 A JP27849195 A JP 27849195A JP H0989697 A JPH0989697 A JP H0989697A
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stress
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Osao Miyazaki
長生 宮崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a direction horizontal with a road face as a stress in a lower direction, a vertical direction as a stress in an N direction, a twist direction of a spindle as a stress in an FB direction and an end face of the spindle as a stress in an S direction by burying a stress detection sensor comprising a plurality of sensor segments made of a single axis strain gage attached to respective faces of a substrate in the spindle of an automobile or in a structure in the vicinity of the spindle. SOLUTION: A strain gage (e) is pasted on a substrate 8 to provide a sensor segment (f). An a-gage 9 and a b-gage 10 are pasted to a surface and rear of the substrate 8 on the segment (f). When directions of stress to be measured differ, the strain gage (e) is pasted to a substrate with an angle changed by 90 deg. to provide a c-gage 11 and a d-gage 12. The strain gage (e) is built into a bridge circuit (g) and connected to a dynamic strain amplifier 13 and a DSP 14 for sensing a stress from an output. The segment (f) is mounted in a sensor insertion hole 21, for sensing an X-axis direction of a spindle as a stress in an F direction, a Z-axis direction as a stress in an N direction, a y-axis direction as a stress in an S direction and a twist direction as a stress in an FB direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、航空機、鉄道
車両や起重機、ロボット等の構造体に生じる剪断歪など
の応力を計測するための応力検出センサを用いた車輪作
用応力測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wheel action stress measuring device using a stress detecting sensor for measuring stress such as shear strain generated in a structure such as an automobile, an aircraft, a railway vehicle, a hoist, a robot and the like. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車、航空機、鉄道車両や起重機、ロ
ボット等の構造体に生じる剪断歪などの応力を計測する
ための計測方法としては、光弾性法、応力塗料膜法、ア
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。この様
な機械量センサは種類が豊富で扱いやすいが、反面応力
計測用としては変換器にしなければならず、また歪ゲー
ジ法では、歪ゲージに加わるあらゆる方向の応力を受け
てしまうために解析が必要である。歪ゲージ等の従来の
機械量センサからなる応力センサは、構造体に単体で使
用する場合、取付位置により主応力に対してその他の応
力の混入量が大きくなるので、複数個用いるとか、また
構造体に存在する主応力以外の応力を伝達しないもしく
は減少したニュートラルポイントを探す必要があり、し
かもそのニュートラルポイントに応力センサを精度良く
取着させる必要があった。歪ゲージからなる応力検出セ
ンサを用いた応力測定装置として同一出願人は先に、特
願平3−130840号(特開平4−331336
号)、特願平5−65891(特開平6−241922
号)、特願平6−257715号を提案しているが、こ
れらは、歪ゲージを車両の車軸または、車軸近傍の構造
体に埋め込み、各方向の応力を測定している。又、ワン
セグメント方式では、F方向の応力、T方向の応力に関
しては、演算によるクロストーク分離を行っている。し
かし、これはまずセンサに含まれている多方向の応力に
対するクロストーク分離に関しては、センサーの埋め込
む位置に依存している。また、サイドフォースの分離
は、方法がなかった。従って、これらは純粋な応力を計
測しているとはいえなかった。
2. Description of the Related Art Photoelastic method, stress paint film method, acoustic method, holography are available as measuring methods for measuring stress such as shear strain generated in structures such as automobiles, aircrafts, railway vehicles, hoists and robots. Method, strain gauge method, etc., and the strain gauge method is commonly used. There are many types of mechanical quantity sensors such as these, and they are easy to handle, but on the other hand, a transducer must be used for stress measurement, and in the strain gauge method, stress in all directions applied to the strain gauge must be analyzed. is necessary. When a stress sensor consisting of a conventional mechanical quantity sensor such as a strain gauge is used alone in a structure, the amount of other stress mixed with the main stress increases depending on the mounting position. It was necessary to find a neutral point that does not transmit or reduce the stress other than the main stress existing in the body, and moreover, it was necessary to attach the stress sensor to the neutral point with high accuracy. The same applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 3-130840 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-331336) as a stress measuring device using a stress detection sensor composed of a strain gauge.
Japanese Patent Application No. 5-65891 (JP-A-6-241922).
No. 6-257715, which proposes that a strain gauge is embedded in an axle of a vehicle or a structure near the axle to measure stress in each direction. Further, in the one-segment method, the crosstalk separation is performed for the stress in the F direction and the stress in the T direction by calculation. However, this first depends on the embedding position of the sensor with respect to the crosstalk separation with respect to multidirectional stress contained in the sensor. Also, there was no method for separating the side force. Therefore, they could not be said to measure pure stress.

【0003】[0003]

【発明が解決しようする課題】かかる点に鑑み本発明
は、歪みゲージからなる複数個のセンサセグメントを基
板の表裏に取着した応力検出センサ(機械量センサ)を
単独、もしくは、複数個を車両の車軸または車軸近傍の
構造体に埋め込み応力検出センサにかかる応力を、多方
向のクロストークを分離して計測するようにしたもので
ある。
In view of the above problems, the present invention provides a single stress detection sensor (mechanical quantity sensor) in which a plurality of sensor segments composed of strain gauges are attached to front and back surfaces of a substrate, or a plurality of stress detection sensors. The stress applied to the stress detection sensor embedded in the axle or the structure near the axle is measured by separating crosstalk in multiple directions.

【0004】[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、基板の表裏へ歪ゲージからなる複数個のセンサセグ
メントを取着した応力検出センサを、車両の車軸または
車軸近傍に付設した剪断応力検出装置であって、上記応
力検出センサは、複数個のセンサエレメントの少なくと
も4つの信号を使って、応力検出センサに掛かる応力を
主方向であるF方向、N方向、T方向、S方向に分離し
て車輪に作用する応力を検出する構成となっている。請
求項2に記載の本発明は、基板の表裏へ歪ゲージからな
る複数個のセンサセグメントを取着した応力検出センサ
を、水平方向とそれと直角方向にした応力検出センサ2
組を、車両の車軸または車軸近傍に付設した剪断応力検
出装置であって、上記水平方向に付設した第1の応力検
出センサは、歪ゲージからなる複数個のセンサセグメン
トの少なくとも4つの信号を演算し、応力検出センサに
掛かる主方向F方向の応力を検出し、垂直方向に付設し
た第2の応力検出センサは、歪ゲージからなる4個のセ
ンサセグメントの4つの信号を演算して応力検出センサ
に掛かるN方向、T方向、S方向を検出し、水平方向に
付設した第1の応力検出センサから検出したF方向の応
力から、垂直方向に付設した第2の応力検出センサから
検出したN方向、T方向、S方向の応力を除去して、車
輪に作用する純粋なF方向の応力に分離して、検出する
構成となっている。請求項3に記載の本発明は、請求項
2に記載の車輪作用力測定装置複数個を車両の車軸又は
車軸近傍に付設して、複数個のF方向応力、N方向応
力、T方向応力、S方向応力を検出し、F方向の応力か
らN方向応力、T方向応力、S方向応力を除去する構成
となっている。請求項4に記載の本発明は、請求項2に
記載の応力検出センサを車両の車軸または、車軸近傍に
付設して、水平方向のセンサエレメントと垂直方向のセ
ンサエレメントからそれぞれ少なくとも4つの信号を演
算して、F方向の応力、N方向の応力、S方向の応力、
T方向の応力を検出し、センサエレメントに掛かる応力
を各方向に分離する構成になっている。請求項5に記載
の本発明は、応力検出センサを、車両の車軸または車軸
近傍に付設して、F方向の応力、N方向の応力、T方向
の応力、S方向の応力をそれぞれ予め印加して、歪みゲ
ージからなる応力検出センサの固有の信号値を演算し
て、純粋な各応力を分離して車輪に作用する応力を検出
する構成になっている。
According to the present invention as set forth in claim 1, a stress detecting sensor having a plurality of sensor segments made of strain gauges attached to the front and back of a substrate is attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle. A shear stress detecting device, wherein the stress detecting sensor uses at least four signals of a plurality of sensor elements to apply stress applied to the stress detecting sensor to F direction, N direction, T direction and S direction which are main directions. The stress acting on the wheel is detected separately. According to a second aspect of the present invention, the stress detection sensor having a plurality of sensor segments, which are strain gauges, attached to the front and back surfaces of the substrate is arranged in a horizontal direction and a direction perpendicular to the stress detection sensor.
A shear stress detecting device in which a set is attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle, wherein the first stress detecting sensor attached in the horizontal direction calculates at least four signals of a plurality of sensor segments including strain gauges. The second stress detection sensor, which detects the stress applied to the stress detection sensor in the main direction F and is attached in the vertical direction, calculates the four signals of the four sensor segments including the strain gauge to detect the stress. N direction, T direction, and S direction applied to the F direction are detected, and from the F direction stress detected by the first stress detection sensor attached in the horizontal direction, the N direction detected by the second stress detection sensor attached in the vertical direction. , T-direction and S-direction stresses are removed and separated into pure F-direction stresses acting on the wheels for detection. According to a third aspect of the present invention, a plurality of the wheel action force measuring devices according to the second aspect are attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle, and a plurality of F-direction stresses, N-direction stresses, T-direction stresses, The S-direction stress is detected, and the N-direction stress, the T-direction stress, and the S-direction stress are removed from the F-direction stress. According to a fourth aspect of the present invention, the stress detection sensor according to the second aspect is attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle, and at least four signals are respectively supplied from the horizontal sensor element and the vertical sensor element. By calculating the stress in the F direction, the stress in the N direction, the stress in the S direction,
The stress in the T direction is detected, and the stress applied to the sensor element is separated in each direction. According to a fifth aspect of the present invention, the stress detection sensor is attached to the axle of the vehicle or in the vicinity of the axle, and stress in the F direction, stress in the N direction, stress in the T direction, and stress in the S direction are applied in advance. Then, a signal value specific to the stress detection sensor composed of a strain gauge is calculated, and each pure stress is separated to detect the stress acting on the wheel.

【0005】[0005]

【作用】請求項1に記載の本発明によれば、基板の表裏
へ歪ゲージからなる複数個のセンサセグレメントを取着
した応力検出センサを、車両の車軸または車軸近傍に付
設して、この応力検出センサから複数個のセンサセグメ
ントの少なくとも4つの信号を検出すれば、応力検出セ
ンサにかかる応力を主方向であるF方向、N方向、T方
向、S方向に分離して車輪に作用する応力を検出するこ
とができる。請求項2に記載の本発明によれば、基板の
表裏へ歪ゲージからなる複数個のセンサセグメントを取
着した応力検出センサを、水平方向とそれと直角方向に
した応力検出センサ2組を、車両の車軸または車軸近傍
に付設し、上記水平方向に付設した第1の応力検出セン
サは、歪ゲージからなる複数個のセンサセグメントの少
なくとも4つの信号を検出して、応力検出センサに掛か
る主方向F方向の応力を検出する。同時に、垂直方向に
付設した第2の応力検出センサから、4つの信号を検出
することで、応力検出センサにかかるN方向、T方向、
S方向の応力を検出し、水平方向に付設した第1の応力
検出センサから検出したF方向の応力から第2の応力検
出センサで検出したN方向、T方向、S方向の応力を除
去して、車輪に作用する純粋なF方向の応力を検出する
ことが出来る。請求項3に記載の本発明によれば、請求
項2に記載の車輪作用力測定装置複数個を車両の車軸又
は車軸近傍に付設して、複数個のF方向応力、N方向応
力、T方向応力、S方向応力を検出すれば、F方向の応
力からN方向応力、T方向応力、S方向応力を除去する
ことが出来る。請求項4に記載の本発明によれば、請求
項2に記載の応力検出センサを車両の車軸または、車軸
近傍に付設して、水平方向のセンサエレメントと垂直方
向のセンサエレメントからそれぞれ少なくとも4つの信
号を演算して、F方向の応力、N方向の応力、S方向の
応力、T方向の応力を検出し、センサエレメントに掛か
る応力を各方向に分離することが出来る。請求項5に記
載の本発明は、応力検出センサを、車両の車軸または車
軸近傍に付設して、F方向の応力、N方向の応力、T方
向の応力、S方向の応力をそれぞれ予め印加して、歪ゲ
ージからなる応力検出センサから少なくとも4つの信号
を検出すれば、この応力検出センサの固有の信号値を演
算でき、純粋な各応力を分離して車輪に作用する応力を
検出することが出来る。
According to the present invention as set forth in claim 1, a stress detecting sensor having a plurality of sensor segments consisting of strain gauges attached to the front and back of the substrate is attached to the axle of the vehicle or in the vicinity of the axle. If at least four signals of the plurality of sensor segments are detected from the stress detection sensor, the stress applied to the stress detection sensor is separated into the main directions F, N, T, and S to act on the wheel. Can be detected. According to the present invention as set forth in claim 2, a stress detection sensor having a plurality of sensor segments made of strain gauges attached to the front and back of the substrate, and two sets of stress detection sensors arranged in a horizontal direction and a direction perpendicular to the stress detection sensor are mounted on a vehicle. The first stress detection sensor attached to the axle or in the vicinity of the axle and attached in the horizontal direction detects at least four signals of a plurality of sensor segments each including a strain gauge, and the main direction F applied to the stress detection sensor is detected. Detect stress in direction. At the same time, by detecting four signals from the second stress detection sensor attached in the vertical direction, the N direction, the T direction applied to the stress detection sensor,
The stress in the S direction is detected, and the stress in the N direction, T direction, and S direction detected by the second stress detection sensor is removed from the stress in the F direction detected by the first stress detection sensor attached in the horizontal direction. It is possible to detect the pure F-direction stress acting on the wheel. According to the present invention described in claim 3, a plurality of wheel action force measuring devices according to claim 2 are attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle, and a plurality of F-direction stresses, N-direction stresses, and T-direction stresses are provided. If the stress and the S-direction stress are detected, the N-direction stress, the T-direction stress, and the S-direction stress can be removed from the F-direction stress. According to the present invention described in claim 4, the stress detection sensor according to claim 2 is attached to an axle of the vehicle or in the vicinity of the axle, and at least four sensor elements are provided each from a horizontal sensor element and a vertical sensor element. The stress in the F direction, the stress in the N direction, the stress in the S direction, and the stress in the T direction can be detected by calculating the signal, and the stress applied to the sensor element can be separated in each direction. According to a fifth aspect of the present invention, the stress detection sensor is attached to the axle of the vehicle or in the vicinity of the axle, and stress in the F direction, stress in the N direction, stress in the T direction, and stress in the S direction are applied in advance. Then, if at least four signals are detected from the stress detection sensor consisting of a strain gauge, the signal value specific to this stress detection sensor can be calculated, and the pure stresses can be separated to detect the stress acting on the wheel. I can.

【0006】[0006]

【実施例】ここに示すも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。以下に車両特に乗用車に適用した車輪
作用力測定装置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、応力検出センサの斜視図である。ベ
ースになる基板1は、金属やシリコン系の材料を使用
し、その表裏両面に金属抵抗箔を使った歪ゲージあるい
は半導体のピエゾ抵抗効果を使った歪ゲージからなるセ
ンサセグメントa、b、c、dを形成し応力検出センサ
Gとなるセンサエレメントeとする。表裏面とも歪ゲー
ジは直交させて配置する。歪ゲージaと歪ゲージcは、
基板1に対して面対称に配置されている。歪ゲージbと
歪ゲージdも同様に面対称に配置されている。応力を検
出する場合応力検出センサのセンサエレメントeは、4
個の歪ゲージa、b、c、dを図2のような各々ブリッ
ジ回路Sを組み、歪ゲージaからの信号をa出力、歪ゲ
ージbからの信号をb出力、歪ゲージcからの信号をc
出力、歪ゲージdからの信号をd出力が各別に得られる
ようになっている。図3は、応力検出センサの外観図を
示す。一つのセンサエレメントeから4つの信号が得ら
れるのでこの4つの信号を組み合わせることによってF
方向(X方向)、S方向(Y方向)、N方向(Z方向)
及びブレーキトルクT(ねじれの方向)の歪量を計測す
ることが出来る。図4で示す車輪近傍の構造体の車軸に
孔2を設け、上記応力検出センサ(センサエレメント)
を埋設してせん断応力検出装置を形成し、このセンサエ
レメントの各歪ゲージの出力を演算装置(図示しない)
にて接続し車輪作用力測定装置を構成する。
The present invention is an example of the preferred embodiment, and the scope of the claims is not limited to the embodiment shown here. The present invention will be described below with reference to an example of a wheel acting force measuring device applied to a vehicle, particularly a passenger car, based on the illustrated embodiment. FIG. 1 is a perspective view of the stress detection sensor. The base substrate 1 is made of a metal or silicon-based material, and has sensor segments a, b, c, which are strain gauges using a metal resistance foil on both front and back surfaces or a strain gauge using the piezoresistive effect of a semiconductor. Let d be a sensor element e that forms a stress detection sensor G. Strain gauges are arranged orthogonally on both front and back surfaces. The strain gauge a and the strain gauge c are
They are arranged symmetrically with respect to the substrate 1. The strain gauges b and d are also arranged symmetrically about the plane. When detecting stress, the sensor element e of the stress detection sensor is 4
The strain gauges a, b, c, and d are assembled in a bridge circuit S as shown in FIG. 2, and the signal from the strain gauge a is output a, the signal from the strain gauge b is output b, and the signal from the strain gauge c is output. C
The output and the signal from the strain gauge d are separately obtained. FIG. 3 shows an external view of the stress detection sensor. Since four signals are obtained from one sensor element e, by combining these four signals, F
Direction (X direction), S direction (Y direction), N direction (Z direction)
Also, the amount of strain of the brake torque T (twisting direction) can be measured. A hole 2 is provided in the axle of the structure near the wheel shown in FIG. 4 to provide the stress detection sensor (sensor element).
Is embedded to form a shear stress detecting device, and the output of each strain gauge of this sensor element is a computing device (not shown).
To establish a wheel action force measuring device.

【0007】次にこのセンサエレメントeにある力が加
えられたときの各方向の応力を分離する方法を記述す
る。乗用車の車軸または、車軸近傍の構造体は、たとえ
ば図4に示すように複雑な構造をしている。説明を簡単
にするために車軸近傍の構造体を理想構造体である角棒
と考えた場合、その角棒に孔2を設けその孔にセンサエ
レメントeを挿入した角棒を図5で示す。F方向から応
力が加わると図5の角棒は、図6のように曲がり、セン
サエレメントeは、構造体の内部で図7のように歪むこ
とになる。センサエレメントeは、図7のように歪ゲー
ジaと歪ゲージcが伸び、歪ゲージbと歪ゲージdが縮
むことになる。この変化量を各歪ゲージの出力値として
数式1に代入して演算する。
Next, a method for separating the stress in each direction when a force is applied to the sensor element e will be described. The axle of a passenger car or a structure in the vicinity of the axle has a complicated structure as shown in FIG. 4, for example. In order to simplify the explanation, when the structure near the axle is considered to be a square rod which is an ideal structure, FIG. 5 shows a square rod in which a hole 2 is provided in the square rod and the sensor element e is inserted into the hole. When stress is applied from the F direction, the square bar in FIG. 5 bends as shown in FIG. 6, and the sensor element e is distorted inside the structure as shown in FIG. In the sensor element e, as shown in FIG. 7, the strain gauge a and the strain gauge c expand, and the strain gauge b and the strain gauge d contract. This change amount is substituted as an output value of each strain gauge into Equation 1 for calculation.

【数1】 この数式から4つの歪ゲージの変化を全て加算したこと
になる。
[Equation 1] From this equation, all the changes of the four strain gauges are added.

【0008】次にこの構造体にT方向から応力が加わる
と図5の角棒は、図8のようになり、センサエレメント
eは、構造体内部で、図9のように、歪ゲージaと歪ゲ
ージdは縮み、歪ゲージbと歪ゲージcは伸びる。この
変化量を各歪ゲージの出力値として数式2に代入して演
算する。
Next, when stress is applied to this structure from the T direction, the square bar in FIG. 5 becomes as shown in FIG. 8, and the sensor element e inside the structure is strain gauge a and as shown in FIG. The strain gauge d contracts, and the strain gauges b and c expand. This change amount is substituted into Equation 2 as an output value of each strain gauge to perform calculation.

【数2】 この数式から4つの歪ゲージの変化を全て加算したこと
になる。
[Equation 2] From this equation, all the changes of the four strain gauges are added.

【0009】次にこの構造体にN方向から応力が加わる
と図5の角棒は、図10のようになり、センサエレメン
トeは、構造体の内部で、図11のように、歪ゲージ
a、歪ゲージb、歪ゲージcと歪ゲージdは伸びる。こ
の変化量を各歪ゲージの出力値として数式3に代入して
演算する。
Next, when stress is applied to this structure from the N direction, the square bar in FIG. 5 becomes as shown in FIG. 10, and the sensor element e is strain gauge a inside the structure as shown in FIG. , Strain gauge b, strain gauge c and strain gauge d extend. This change amount is substituted into Equation 3 as the output value of each strain gauge to be calculated.

【数3】 この数式から4つの歪ゲージの変化を全て加算したこと
になる。
(Equation 3) From this equation, all the changes of the four strain gauges are added.

【0010】次にこの構造体にS方向から応力が加わる
と図5の角棒は、図12のように、センサエレメントe
は、構造体の内部で図13のように歪ゲージaと歪ゲー
ジbは伸び、歪ゲージcと歪ゲージdは縮む。この変化
量を各ゲージの出力値として数式4に代入して演算す
る。
Next, when stress is applied to this structure from the S direction, the square bar in FIG.
In the inside of the structure, as shown in FIG. 13, the strain gauge a and the strain gauge b expand, and the strain gauge c and the strain gauge d contract. The amount of change is substituted into Equation 4 as the output value of each gauge for calculation.

【数4】 この数式から4つの歪ゲージの変化を全て加算したこと
になる。この様にしてセンサエレメントeから4つの方
向の応力を導き出すことが出来る。
[Equation 4] From this equation, all the changes of the four strain gauges are added. In this way, the stress in four directions can be derived from the sensor element e.

【0011】応力検出センサGであるセンサエレメント
eに方向の分からない応力が加えられた場合、上記のそ
れぞれの方向(F方向の応力、N方向の応力、S方向の
応力、T方向の応力)に分離する方法を述べる。まず、
センサエレメントeの埋め込まれた構造体での応力検出
センサGセンサエレメントeの基本特性を調べる。その
ために、実際ある一定の大きさの応力を各方向毎に加え
ていき応力検出センサからの出力を計測する。一方向の
応力を印加すると4方向の出力値が得られるので、4方
向の応力を印加すると次の表1のように16個の出力値
が求められる。
When a stress whose direction is unknown is applied to the sensor element e which is the stress detecting sensor G, the above-mentioned respective directions (stress in the F direction, stress in the N direction, stress in the S direction, stress in the T direction). The method of separation will be described. First,
Stress detection sensor G in the structure in which the sensor element e is embedded The basic characteristics of the sensor element e are examined. For that purpose, a certain amount of stress is actually applied in each direction, and the output from the stress detection sensor is measured. When stress in one direction is applied, output values in four directions are obtained. Therefore, when stress in four directions is applied, 16 output values are obtained as shown in Table 1 below.

【表1】 センサエレメントeから信号を得るときにF方向、N方
向、S方向、T方向を時間的に分けることも有効であ
る。この表を[A]とすると表2のようなマトリックス
に書き換えることが出来る。
[Table 1] It is also effective to temporally separate the F direction, N direction, S direction, and T direction when obtaining a signal from the sensor element e. If this table is [A], it can be rewritten into a matrix as shown in Table 2.

【表2】 理想的なある構造体にセンサエレメントeを装着して、
F荷重、N荷重、T荷重、S荷重を印加すると表2の
[A]は、表3[B]の様なようなマトリックスに書き
換えることが出来る。
[Table 2] Attach the sensor element e to an ideal structure,
When F load, N load, T load, and S load are applied, [A] in Table 2 can be rewritten into a matrix as shown in Table 3 [B].

【表3】 これは、センサエレメントeの基本マトリックスであ
り、センサエレメンeの基本仕様となる。ところが、表
3のマトリックス[B]はある一定の大きさの応力を印
加したときのものであるから応力Wで割って、センサエ
レメントeの単位マトリックス[E]を作ると表4のよ
うになる。
[Table 3] This is a basic matrix of the sensor element e, which is a basic specification of the sensor element e. However, since the matrix [B] in Table 3 is the one when a certain amount of stress is applied, it is divided by the stress W to form the unit matrix [E] of the sensor element e as shown in Table 4. .

【表4】 このマトリックス[E]が、センサエレメントeの埋め
込まれた構造体での応力検出センサGの基本特性にな
る。
[Table 4] This matrix [E] becomes a basic characteristic of the stress detection sensor G in the structure in which the sensor element e is embedded.

【0012】このマトリックス[E]を使ってクロスト
ークを分離する方法を述べる。今、ある方向からある応
力が加えられた場合センサエレメントeから得られるデ
ータは、f成分、n成分、s成分、t成分の4つの成分
である。これを[α]とすると表5のマトリックスのよ
うに書き換えることが出来る。
A method of separating crosstalk using this matrix [E] will be described. Now, when a certain stress is applied from a certain direction, the data obtained from the sensor element e are the four components of the f component, the n component, the s component, and the t component. If this is [α], it can be rewritten as the matrix of Table 5.

【表5】 これから各方向の応力を求めるためには、F方向、N方
向、S方向、T方向にクロストークが分離された応力F
β、Nβ、Sβ、Tβを考える。これを[β]とすると
表6のマトリックスのように書き換えることが出来る。
[Table 5] In order to obtain the stress in each direction, the stress F in which the crosstalk is separated in the F direction, N direction, S direction, and T direction is calculated.
Consider β , N β , S β , and T β . If this is [β], it can be rewritten as the matrix of Table 6.

【表6】 これらの間には、は次のような数式が成立する。[Table 6] Between these, the following mathematical formula is established.

【数5】 これを書き直すと数式6となる。(Equation 5) Rewriting this gives Equation 6.

【数6】 これは、ある力がセンサエレメントeが装着されている
構造体に加えられたときにある力をF方向、N方向、T
方向、S方向に分離することが出来る。つまり、方向の
分からない応力が加えられた場合、応力検出センサGの
出力は、マトリックス[α]と[E]を用いることによ
ってマトリックス[β]というクロストークが分離され
た応力に変換することが出来る。
(Equation 6) This is because when a certain force is applied to the structure to which the sensor element e is attached, the certain force is applied in the F direction, the N direction, and the T direction.
Direction and S direction can be separated. That is, when a stress whose direction is unknown is applied, the output of the stress detection sensor G can be converted into the stress of the matrix [β] in which the crosstalk is separated by using the matrices [α] and [E]. I can.

【0013】別の方法として第1の応力検出センサであ
るセンサエレメントe1をF方向の応力を大きく検出で
きる位置に挿入し、第2の応力検出センサであるセンサ
エレメントe2をN方向の応力を大きく検出できる位置
に挿入する。この場合、第2の応力検出センサであるセ
ンサエレメントe2は、第1の応力検出センサであるセ
ンサエレメントe1のクロストーク分離のための補正デ
ータを測定するために用いる。第1の応力検出センサで
あるセンサエレメントe1と第2の応力検出センサであ
るセンサエレメントe2を組み合わせた場合の斜視図を
図14、図15、図16に示す。第1の応力検出センサ
であるセンサエレメントe1は、先ほど説明したように
F方向の応力を測定する。但し、第1の応力センサであ
るセンサエレメントe1に対して正確なF方向から応力
が掛かればクロストークは起こらないが、実際は各方向
に応力が含まれる。クロストークを除去するため、第2
の応力検出センサであるセンサエレメントe2が検出す
るデータを使用する。第2の応力検出センサであるセン
サレメントe2は第1の応力検出センサであるセンサエ
レメントe1に対して直交しているため、第2の応力検
出センサであるセンサエレメントe2は、N方向の応力
を検出することが出来る。この構造体にN方向から応力
が加わると第2の応力検出センサであるセンサエレメン
トe2は、図7のように歪ゲージaと歪ゲージcが伸
び、歪ゲージbと歪ゲージdが縮むことになる。この変
化量を各歪ゲージの出力値として数式3に代入して演算
する。
As another method, the sensor element e1 which is the first stress detecting sensor is inserted at a position where the stress in the F direction can be greatly detected, and the sensor element e2 which is the second stress detecting sensor increases the stress in the N direction. Insert it at a position where it can be detected. In this case, the sensor element e2 that is the second stress detection sensor is used to measure the correction data for the crosstalk separation of the sensor element e1 that is the first stress detection sensor. 14, 15 and 16 are perspective views showing a combination of the sensor element e1 which is the first stress detection sensor and the sensor element e2 which is the second stress detection sensor. The sensor element e1 that is the first stress detection sensor measures the stress in the F direction as described above. However, if stress is applied to the sensor element e1 that is the first stress sensor from the correct F direction, crosstalk does not occur, but in reality, stress is included in each direction. Second to eliminate crosstalk
The data detected by the sensor element e2 which is the stress detection sensor of is used. Since the sensor element e2 which is the second stress detection sensor is orthogonal to the sensor element e1 which is the first stress detection sensor, the sensor element e2 which is the second stress detection sensor applies the stress in the N direction. Can be detected. When stress is applied to this structure from the N direction, the strain gauge a and the strain gauge c are expanded and the strain gauge b and the strain gauge d are contracted in the sensor element e2 which is the second stress detection sensor as shown in FIG. Become. This change amount is substituted into Equation 3 as the output value of each strain gauge to be calculated.

【0014】また、この構造体にS方向から応力が加わ
ると第2の応力検出センサであるセンサエレメントe2
は、図17のように歪ゲージaと歪ゲージcが縮み、歪
ゲージbと歪ゲージdが伸びることになり、この変化量
を各歪ゲージの出力値として数式4に代入して演算す
る。この様にして、S方向も検出することが出来る。ま
たT方向のねじれも検出できる。構造体にT方向から応
力が加わるとセンサエレメントeは、図9のようにな
り、歪ゲージaと歪ゲージdは縮み、歪ゲージbと歪ゲ
ージcは伸びる。この変化量を各歪ゲージの出力値とし
て数式2に代入して演算する。第2の応力検出センサで
あるセンサエレメントe2からN方向、S方向、T方向
の応力を検出し、第1の応力検出センサであるセンサエ
レメントe1に掛かる応力のクロストークとしてし、第
1の応力検出センサであるセンサエレメントe1で取得
したデータを補正する。補正は、第1の応力検出センサ
であるセンサエレメントe1のデータF1から第2の応
力検出センサであるセンサエレメントe2のデータN2
とS2とT2のデータを数式7の演算により計算する。
When stress is applied to this structure from the S direction, the sensor element e2 which is the second stress detecting sensor.
As shown in FIG. 17, the strain gauge a and the strain gauge c contract, and the strain gauge b and the strain gauge d expand. The change amount is substituted into the mathematical expression 4 as an output value of each strain gauge for calculation. In this way, the S direction can also be detected. Further, the twist in the T direction can also be detected. When stress is applied to the structure from the T direction, the sensor element e becomes as shown in FIG. 9, the strain gauge a and the strain gauge d contract, and the strain gauge b and the strain gauge c expand. This change amount is substituted into Equation 2 as an output value of each strain gauge to perform calculation. The stress in the N direction, the S direction, and the T direction is detected from the sensor element e2 that is the second stress detection sensor, and the stress is applied to the sensor element e1 that is the first stress detection sensor as crosstalk. The data acquired by the sensor element e1 which is the detection sensor is corrected. The correction is performed from the data F1 of the sensor element e1 which is the first stress detection sensor to the data N2 of the sensor element e2 which is the second stress detection sensor.
Then, the data of S2 and T2 are calculated by the calculation of Expression 7.

【数7】 上記数式7でk、k、kは、第2の応力検出セン
サであるセンサエレメントe2の出力データの補正係数
である。第1の応力検出センサであるセンサエレメント
e1においても、前記の4方向の成分にクロストーク分
離を行って各方向の応力を表7のマトリックスで求める
ことが出来る。
(Equation 7) In Equation 7, k 1 , k 2 , and k 3 are correction coefficients for the output data of the sensor element e2 that is the second stress detection sensor. Also in the sensor element e1 which is the first stress detection sensor, the stress in each direction can be obtained by the matrix in Table 7 by performing crosstalk separation on the components in the four directions.

【表7】 第2の応力検出センサであるセンサエレメントe2も同
様にして表8のマトリックスで求めることが出来る。
[Table 7] The sensor element e2, which is the second stress detection sensor, can be similarly obtained from the matrix in Table 8.

【表8】 そして、求めるクロストークが分離された応力をマトリ
ックス[β]とおくと、数式8で求めることが出来る。
[Table 8] Then, if the stress from which the desired crosstalk is separated is set as the matrix [β], then it can be calculated by Equation 8.

【数8】 また、センサエレメントeをF方向とN方向の2つだけ
ではなく、これらのユニットを複数個使った場合も同様
にして数式9で求めることが出来る。
(Equation 8) Further, not only the two sensor elements e in the F direction and the N direction, but also the case where a plurality of these units are used can be obtained by the equation 9 similarly.

【数9】 [Equation 9]

【0015】なお上述した実施例では、応力検出センサ
であるセンサエレメントeは、歪ゲージからなる4個の
センサセグメントを基板に取着したセンサエレメントを
用い4つの信号を取出すものを例示したが、本発明は、
4個のセンサセグメントに限定されるものではなく、4
個以上の複数個のセンサセグメントを取着したセンサエ
レメントでもよく、要するに少なくとも4方向の信号が
各別に検出できるセンサエレメント(応力検出センサ)
であればよい。
In the above-described embodiment, the sensor element e, which is a stress detection sensor, has been exemplified in which four sensor segments, each of which is a strain gauge, are attached to the substrate to extract four signals. The present invention is
The number of sensor segments is not limited to four, and is not limited to four.
A sensor element having a plurality of sensor segments attached may be used, that is, a sensor element capable of individually detecting signals in at least four directions (stress detection sensor).
Should be fine.

【0016】[0016]

【効果】本発明によれば、車両の車軸或いは車軸近傍の
構造体に掛かる応力を、特定の方向の応力をクロストー
クを含まないで計測することが出来る。また、F方向、
N方向、S方向、T方向の応力を同時にクロストークを
含まないで計測することが出来、安全性の高いブレーキ
システムに利用でき、また、車両の総合制御にも利用で
きる。路面とタイヤの間の応力を計測できるのでタイヤ
の性能を調べることにも利用できる。
According to the present invention, the stress applied to the vehicle axle or the structure near the axle can be measured in a specific direction without including crosstalk. Also, in the F direction,
The stress in the N direction, the S direction, and the T direction can be measured at the same time without including crosstalk, and can be used for a highly safe brake system, and also for comprehensive control of the vehicle. Since the stress between the road surface and the tire can be measured, it can be used to investigate the performance of the tire.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】応力検出センサであるセンサエレメントの斜視
図。
FIG. 1 is a perspective view of a sensor element that is a stress detection sensor.

【図2】応力検出センサの信号処理回路の構成例を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a signal processing circuit of a stress detection sensor.

【図3】応力検出センサの外観を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of a stress detection sensor.

【図4】車両の車軸及び車軸近傍の構造体を示した斜視
図。
FIG. 4 is a perspective view showing a vehicle axle and a structure near the axle.

【図5】角棒に応力検出センサであるセンサエレメント
を埋め込んだ様子を示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a sensor element which is a stress detection sensor is embedded in a square bar.

【図6】角棒にF方向の応力が印加されたときの様子を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a state when a stress in a F direction is applied to a square rod.

【図7】図6に於けるセンサエレメントの歪ゲージの様
子を示す図。
7 is a diagram showing a state of a strain gauge of the sensor element in FIG.

【図8】角棒にT方向の応力が印加されたときの様子を
示す斜視図。
FIG. 8 is a perspective view showing a state where a stress in a T direction is applied to the rectangular bar.

【図9】図8に於けるセンサエレメントの歪ゲージの様
子を示す図。
9 is a diagram showing a state of a strain gauge of the sensor element in FIG.

【図10】角棒にN方向の応力が印加されたときの様子
を示す斜視図。
FIG. 10 is a perspective view showing a state where a stress in the N direction is applied to the square rod.

【図11】図10に於けるセンサエレメントの歪ゲージ
の様子を示す図。
11 is a diagram showing a state of a strain gauge of the sensor element in FIG.

【図12】角棒にS方向の応力が印加されたときの様子
を示す斜視図。
FIG. 12 is a perspective view showing a state in which stress in the S direction is applied to the square bar.

【図13】図12に於けるセンサエレメントの歪ゲージ
の様子を示す図。
13 is a diagram showing a state of a strain gauge of the sensor element in FIG.

【図14】第1の応力検出センサであるセンサエレメン
トe1と第2応力検出センサであるセンサエレメントe
2を組み合わせた応用例の斜視図。
FIG. 14 is a sensor element e1 which is a first stress detection sensor and a sensor element e which is a second stress detection sensor.
The perspective view of the application example which combined 2.

【図15】第1の応力検出センサであるセンサエレメン
トe1と第2応力検出センサであるセンサエレメントe
2を組み合わせた応用例の斜視図。
FIG. 15 is a sensor element e1 which is a first stress detection sensor and a sensor element e which is a second stress detection sensor.
The perspective view of the application example which combined 2.

【図16】第1の応力セ検出ンサであるセンサエレメン
トe1と第2応力検出センサであるセンサエレメントe
2を組み合わせた応用例の斜視図。
FIG. 16 is a sensor element e1 which is a first stress sensor and a sensor element e which is a second stress sensor.
The perspective view of the application example which combined 2.

【図17】第2の応力検出センサであるセンサエレメン
トe2の歪ゲージの様子を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a state of a strain gauge of a sensor element e2 that is a second stress detection sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a,b,c,d 歪ゲージ(センサセグメント) 1 基板 2 孔 e1 センサエレメント e2 センサエレメント A F方向の増幅回路 B N方向の増幅回路 C S方向の増幅回路 D T方向の増幅回路 E D/A変換回路 a, b, c, d strain gauge (sensor segment) 1 substrate 2 hole e1 sensor element e2 sensor element A F direction amplification circuit B N direction amplification circuit C S direction amplification circuit D T direction amplification circuit ED / A conversion circuit

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年9月18日[Submission date] September 18, 1996

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 車輪作用力測定装置用応力
検知センサ
Title: Stress for wheel action force measuring device
Detection sensor

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両の車軸構造体に装
着して、車軸に加わる力を直行座標系x軸、y軸、z軸
方向と軸のねじり方向に分離してその大きさを計測する
応力検出センサに関するもので、これは自動車、航空
機、鉄道車両や起重機、ロボット等の構造体に加えられ
る力を検出する車輪作用力測定装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is mounted on an axle structure of a vehicle.
Wear and apply the force on the axle to the orthogonal coordinate system x-axis, y-axis, z-axis
Direction and the torsional direction of the shaft, and measure the size
It relates to stress detection sensors, which are used for automobiles, aviation
Machine, railway vehicle, hoist, robot, etc.
It relates to a wheel action force measuring device for detecting the force
You.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車、航空機、鉄道車両や起重機、ロ
ボット等の構造体に生じる応力を計測するための計測方
法としては、光弾性法、応力塗料膜法、アコースティッ
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が、反面応力計測用としては変換器
にしなければならず、また歪ゲージの伸び縮みで剪断ひ
ずみを計測するため、あらゆる方向の応力を受けてしま
うために解析が必要である。歪ゲージ等を用いる機械量
センサは、構造体に単体で使用する場合、取付位置によ
り主応力に対してその他の応力の混入量が大きくなるの
で、複数個用いるとか、また構造体に存在する主応力以
外の応力を伝達しないもしくは減少したニュートラルポ
イントを探す必要があり、しかもそのニュートラルポイ
ントに応力センサを精度良く取着させる必要があった。
歪ゲージからなる応力検出センサを用いた応力測定装置
として同一出願人は先に、特願平3−130840号
(特開平4−331336号)、特願平5−65891
(特開平6−241922号)、特願平6−25771
5号を提案しているが、これらは、歪ゲージを車両の車
軸または、車軸近傍の構造体に埋め込み、各方向の応力
を測定している。又、ワンセグメント方式では、路面と
水平方向であるF方向の応力、車軸のねじれ方向である
FB方向の応力に関しては、演算による簡単なクロスト
ーク分離を行っている。しかし、センサに含まれている
多方向のクロストークは、センサーの埋め込む位置に依
存している。また、サイドフォースの検出の方法はなか
った。従って、これらは純粋な応力を計測しているとは
いえなかった。
2. Description of the Related Art Photoelastic method, stress paint film method, acoustics method, holography method, strain gauge are used as measurement methods for measuring stress generated in structures such as automobiles, aircrafts, railway vehicles, hoists and robots. The strain gauge method is often used. The strain gauge method has a wide variety of types and is easy to handle, but on the other hand, a transducer must be used for stress measurement, and the strain gauge must be used for shearing.
It is necessary to analyze because the stress is measured in all directions in order to measure the displacement . Machine quantity using strain gauge, etc.
When a sensor is used alone in a structure, the amount of other stress mixed with the main stress increases depending on the mounting position. Therefore, use multiple sensors and do not transmit stress other than the main stress existing in the structure. Alternatively, it is necessary to search for the reduced neutral point, and to attach the stress sensor to the neutral point with high accuracy.
As a stress measuring device using a stress detection sensor composed of a strain gauge, the same applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 3-130840 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-331336) and Japanese Patent Application No. 5-65891.
(JP-A-6-241922), Japanese Patent Application No. 6-25771
No. 5 is proposed, which measures the stress in each direction by embedding a strain gauge in an axle of a vehicle or a structure near the axle. In addition, in the one-segment method, and the road surface
The stress in the F direction, which is the horizontal direction, and the twisting direction of the axle.
Regarding the stress in the FB direction, simple crosstalk separation is performed by calculation. But included in the sensor
Multidirectional crosstalk depends on the position where the sensor is embedded.
I have it. Also, what is the method of detecting the side force?
It was. Therefore, they could not be said to measure pure stress.

【0003】[0003]

【発明が解決しようする課題】かかる点に鑑み本発明
は、単軸の歪ゲージからなる複数個のセンサセグメント
を仕様に合わせた形状の基板の各面に取着した応力検出
センサを車両の車軸または車軸近傍の構造体に埋め込ん
で、路面と水平方向であるF方向、垂直方向であるN方
向、車軸のねじれ方向であるFB方向、車軸の端面方向
であるS方向にクロストークを分離して、求める力を検
出するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention is directed to a plurality of sensor segments composed of a uniaxial strain gauge.
Of stress attached to each surface of the substrate with a shape conforming to the specifications
Embed sensors in vehicle axles or structures near the axles
In the F direction, which is horizontal to the road surface, and the N direction, which is vertical
Direction, FB direction which is the twist direction of the axle, end face direction of the axle
The crosstalk is separated in the S direction, which is the
It was designed to be released.

【0004】[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、基板の表裏へ単軸の歪ゲージからなるセンサセグメ
ントを取着した応力検出センサを、車両の車軸または車
軸近傍に付設し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び
演算回路を備えた応力検出装置であって、各応力が検出
できるように装着したセンサエレメントから得られる2
つの信号を使って、応力検出センサにかかる応力を路面
と水平な方向であるF方向、垂直な方向であるN方向、
車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の端面方向であ
るS方向の応力を検出する構成になっている。請求項2
に記載の本発明は、基板の表裏へ単軸の歪ゲージからな
るセンサセグメントを取着した応力検出センサを、車両
の車軸または車軸近傍に路面と水平な面と垂直な面に付
設し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び演算回路を
備えた応力検出装置であって、各応力が検出できるよう
に装着したセンサエレメントから得られる2つの信号を
使って、応力検出センサにかかる応力を路面と水平な方
向であるF方向、垂直な方向であるN方向、車軸のねじ
り方向であるFB方向、車軸の端面方向であるS方向に
分離して車輪に作用する応力を検出する構成になってい
る。請求項3に記載の本発明は、基板の表裏へ単軸の歪
ゲージからなるセンサセグメントを取着した応力検出セ
ンサを、車両の車軸または車軸近傍に路面と水平な面と
垂直な面に複数個、付設し、ブリッジボックスとひずみ
アンプ及び演算回路を備えた応力検出装置であって、各
応力が検出できるように装着したセンサエレメントから
得られる信号を使って、応力検出センサにかかる応力を
路面と水平な方向であるF方向、垂直な方向であるN方
向、車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の端面方向
であるS方向に分離して車輪に作用する応力を検出する
構成になっている。請求項4に記載の本発明は、立方体
の形状をした基板の各面へ単軸の歪ゲージからなるセン
サセグメントを取着した応力検出センサを、車両の車軸
または車軸近傍に付設し、ブリッジボックスとひずみア
ンプ及び演算回路を備えた応力検出装置であって、各応
力が検出できるように装着したセンサエレメントから得
られる信号を使って、応力検出センサにかかる応力を路
面と水平な方向であるF方向、垂直な方向であるN方
向、車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の端面方向
であるS方向に分離して車輪に作用する応力を検出する
構成になっている。請求項5に記載の本発明は、立方体
の形状をした基板の各面へ単軸の歪ゲージからなるセン
サセグメントを取着した応力検出センサを、車両の車軸
または車軸近傍に複数個、付設し、ブリッジボックスと
ひずみアンプ及び演算回路を備えた応力検出装置であっ
て、各応力が検出できるように装着した複数のセンサエ
レメントから得られる信号を使って、応力検出センサに
かかる応力を路面と水平な方向であるF方向、垂直な方
向であるN方向、車軸のねじり方向であるFB方向、車
軸の端面方向であるS方向に分離して車輪に作用する応
力を検出する構成になっている。請求項6に記載の本発
明は、基板の表裏へ単軸の歪ゲージからなるセンサセグ
メント取着した応力検出センサと2軸90゜の歪ゲージ
からなるセンサセグメントを、車両の車軸または車軸近
傍に複数個、付設し、ブリッジボックスとひずみアンプ
及び演算回路を備えた応力検出装置であって、各応力が
検出できるように装着した複数のセンサエレメントから
得られる信号を使って、応力検出センサにかかる応力を
路面と水平な方向であるF方向、垂直な方向であるN方
向、車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の端面方向
であるS方向に分離して車輪に作用する応力を検出する
構成になっている。請求項7に記載の本発明によれば、
立方体の形状をした基板の各面へ単軸の歪ゲージからな
るセンサセグメント取着した応力検出センサと2軸90
゜の歪ゲージからなるセンサセグメントを、車両の車軸
または車軸近傍に複数個、付設した応力検出装置であっ
て、複数個のセンサセグメントの信号を使って、応力検
出センサにかかる応力を路面と水平な方向であるF方
向、垂直な方向であるN方向、車軸のねじり方向である
FB方向、車軸の端面方向であるS方向の応力を検出す
る構成になっている。請求項8に記載の本発明は、請求
項1から7に記載の車輪作用力測定装置において応力検
出センサは、F方向、N方向、FB方向、S方向にかか
る応力から目的としない応力のクロストークがほとんど
ないかまたは非常に小さいニュートラルポイントにそれ
ぞれ応力検知センサを装着して、応力検出センサにかか
る応力を路面と水平な方向であるF方向、垂直な方向で
あるN方向、車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の
端面方向であるS方向を分離して車輪に作用する応力を
検出するように演算処理をする構成になっている。請求
項9に記載の本発明は、立方体の形状をした基板の各面
へ単軸の歪ゲージからなるセンサセグメント取着した応
力検出センサと2軸90゜の歪ゲージからなるセンサセ
グメントを、車両の車軸または車軸近傍に複数個、付設
し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び演算回路を備
えた応力検出装置であって、各応力が検出できるように
装着した複数のセンサエレメントから得られる信号を使
って、応力検出センサにかかる応力を路面と水平な方向
であるF方向、垂直な方向であるN方向、車軸のねじり
方向であるFB方向、車軸の端面方向であるS方向に分
離して車輪に作用する応力を検出する構成になってい
る。請求項10に記載の本発明は、請求項2から8に記
載の車輪作用力測定装置において応力検出センサにかか
る応力を、F方向、N方向、FB方向、S方向にかかる
応力から目的としない応力のクロストークを分離して車
輪に作用する応力を検出するように、演算回路で演算処
理をする構成になっている。
According to the present invention as set forth in claim 1, a stress detecting sensor having sensor segments consisting of a single-axis strain gauge attached to the front and back of a substrate is attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle. , A stress detecting device having a bridge box, a strain amplifier, and an arithmetic circuit, which is obtained from a sensor element mounted so that each stress can be detected.
By using two signals, the stress applied to the stress detection sensor is applied to the F direction, which is the horizontal direction with respect to the road surface, the N direction which is the vertical direction,
The stress is detected in the FB direction, which is the twisting direction of the axle, and in the S direction, which is the end face direction of the axle. Claim 2
The present invention described in, a stress detection sensor having a sensor segment consisting of a single-axis strain gauge is attached to the front and back of the substrate, is attached to a surface vertical to the road surface and a horizontal surface in the vicinity of the axle or axle of the vehicle, bridge A stress detection device equipped with a box, a strain amplifier, and a calculation circuit, wherein the stress applied to the stress detection sensor is measured in a direction parallel to the road surface by using two signals obtained from a sensor element mounted so that each stress can be detected. The F-direction, the N-direction which is the vertical direction, the FB-direction which is the twisting direction of the axle, and the S-direction which is the end face direction of the axle are separated to detect the stress acting on the wheel. According to a third aspect of the present invention, a plurality of stress detection sensors, each having a sensor segment formed of a uniaxial strain gauge attached to the front and back surfaces of the substrate, are provided on a vehicle axle or in the vicinity of the axle on a surface perpendicular to a road surface and a surface perpendicular to the road surface. A stress detector equipped with a bridge box, a strain amplifier, and an arithmetic circuit, each of which is attached to the road surface by using a signal obtained from a sensor element mounted so that each stress can be detected. And F direction which is a horizontal direction, N direction which is a vertical direction, FB direction which is a twisting direction of an axle, and S direction which is an end face direction of an axle. There is. According to a fourth aspect of the present invention, a stress detection sensor in which sensor segments each including a uniaxial strain gauge is attached to each surface of a substrate having a cubic shape is attached to a vehicle axle or in the vicinity of the axle, and a bridge box is attached. And a strain amplifier and an arithmetic circuit, wherein the stress applied to the stress detecting sensor is in a direction horizontal to the road surface by using a signal obtained from a sensor element mounted so that each stress can be detected. Direction, the N direction which is the vertical direction, the FB direction which is the twisting direction of the axle, and the S direction which is the end face direction of the axle are separated to detect the stress acting on the wheel. According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of stress detection sensors, each having a sensor segment formed of a uniaxial strain gauge attached to each surface of a substrate having a cubic shape, are attached to an axle of the vehicle or in the vicinity of the axle. , A stress detection device equipped with a bridge box, a strain amplifier, and an arithmetic circuit, the stress applied to the stress detection sensor is made horizontal with the road surface by using signals obtained from a plurality of sensor elements mounted so that each stress can be detected. The stress acting on the wheel is detected separately in the F direction, which is the vertical direction, the N direction which is the vertical direction, the FB direction which is the twisting direction of the axle, and the S direction which is the end face direction of the axle. According to a sixth aspect of the present invention, a stress detecting sensor having a uniaxial strain gauge attached to the front and back surfaces of a substrate and a sensor segment having a biaxial 90 ° strain gauge are provided on or near an axle of a vehicle. A stress detection device, which is provided with a plurality of bridge boxes, strain amplifiers, and arithmetic circuits, and applies to the stress detection sensor by using signals obtained from a plurality of sensor elements mounted so that each stress can be detected. A configuration in which the stress acting on the wheel is detected by separating the stress into F direction that is horizontal to the road surface, N direction that is vertical direction, FB direction that is the twisting direction of the axle, and S direction that is the end face direction of the axle. It has become. According to the present invention described in claim 7,
Biaxial 90 and stress detection sensors with sensor segments attached to each surface of a cube-shaped substrate consisting of uniaxial strain gauges
A stress detection device is provided with a plurality of sensor segments each consisting of a strain gauge of 0 ° on or near the axle of the vehicle, and the stress applied to the stress detection sensor is leveled with the road surface by using the signals of the plurality of sensor segments. The F-direction, which is the vertical direction, the N-direction, which is the vertical direction, the FB direction, which is the torsion direction of the axle, and the S-direction, which is the end face direction of the axle, are detected. According to the present invention described in claim 8, in the wheel action force measuring device according to any one of claims 1 to 7, the stress detection sensor is a cross of undesired stress from stress applied in the F direction, the N direction, the FB direction, and the S direction. The stress detection sensor is attached to each of the neutral points where there is little or very little talk, and the stress applied to the stress detection sensor is applied in the F direction that is horizontal to the road surface, the N direction that is vertical, and the twisting direction of the axle. The FB direction and the S direction, which is the end face direction of the axle, are separated and the arithmetic processing is performed so as to detect the stress acting on the wheel. According to a ninth aspect of the present invention, a sensor segment comprising a uniaxial strain gauge is attached to each surface of a substrate having a cubic shape, and a sensor segment comprising a biaxial 90 ° strain gauge is attached to a vehicle. near the axle or axle plurality, annexed, a stress detecting device including an amplifier and arithmetic circuit and strain bridge box, so that each stress can be detected
It uses signals obtained from multiple mounted sensor elements.
The stress applied to the stress detection sensor in the direction parallel to the road surface.
F direction, vertical direction N direction, axle twist
FB direction which is the direction, S direction which is the end face direction of the axle
It is configured to detect the stress acting on the wheels when separated.
You. The present invention according to claim 10 is as described in claims 2 to 8.
The stress detection sensor in the wheel force measuring device
Applied stress in F direction, N direction, FB direction, S direction
Isolate undesired stress crosstalk from stress
A calculation circuit is used to detect the stress acting on the wheel.
It is configured to make sense.

【0005】[0005]

【作用】請求項1に記載の本発明によれば、基板の表裏
単軸の歪ゲージからなるセンサセグメントを取着した
応力検出センサを、車両の車軸または車軸近傍に付設
し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び演算回路を取
り付ける。各応力がクロストークを小さくして検出でき
る位置に装着したセンサエレメントから得られる2つの
信号を使って、応力検出センサにかかる応力を路面と水
平な方向であるF方向、垂直な方向であるN方向、車軸
のねじり方向であるFB方向、車軸の端面方向であるS
方向の応力をそれぞれ演算して検出することができる。
請求項2に記載の本発明によれば、基板の表裏へ単軸の
歪ゲージからなるセンサセグメントを取着した応力検出
センサを、車両の車軸または車軸近傍に路面と水平な面
と垂直な面に付設し、ブリッジボックスとひずみアンプ
及び演算回路を取り付ける。各応力がクロストークを小
さくして検出できる位置に装着したセンサエレメントか
ら得られる2つの信号を使って、応力検出センサにかか
る応力を路面と水平な方向であるF方向、垂直な方向で
あるN方向、車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の
端面方向であるS方向の応力をそれぞれ演算して検出
し、車輪に作用する応力を検出することができる。請求
項3に記載の本発明によれば、基板の表裏へ単軸の歪ゲ
ージからなるセンサセグメントを取着した応力検出セン
サを、車両の車軸または車軸近傍に路面と水平な面と垂
直な面に複数個、付設し、ブリッジボックスとひずみア
ンプ及び演算回路を取り付ける。各応力がクロストーク
を小さくして検出できる位置に装着したセンサエレメン
トから得られる信号を使って、応力検出センサにかかる
応力を路面と水平な方向であるF方向、垂直な方向であ
るN方向、車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の端
面方向であるS方向の応力をそれぞれ演算して検出し、
車輪に作用する応力を検出することができる。請求項4
に記載の本発明によれば、立方体の形状をした基板の各
面へ単軸の歪ゲージからなるセンサセグメントを取着し
た応力検出センサを、車両の車軸または車軸近傍に付設
し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び演算回路を取
り付ける。各応力がクロストークを小さくして検出でき
る位置に装着したセンサエレメントから得られる信号を
使って、応力検出センサにかかる応力を路面と水平な方
向であるF方向、垂直な方向であるN方向、車軸のねじ
り方向であるFB方向、車軸の端面方向であるS方向の
応力をそれぞれ演算して検出し、車輪に作用する応力を
検出することができる。請求項5に記載の本発明によれ
ば、立方体の形状をした基板の各面へ単軸の歪ゲージか
らなるセンサセグメントを取着した応力検出センサを、
車両の車軸または車軸近傍に複数個、付設し、ブリッジ
ボックスとひずみアンプ及び演算回路を取り付ける。各
応力がクロストークを小さくして検出できる位置に装着
した複数のセンサエレメントから得られる信号を使っ
て、応力検出センサにかかる応力を路面と水平な方向で
あるF方向、垂直な方向であるN方向、車軸のねじり方
向であるFB方向、車軸の端面方向であるS方向の応力
にそれぞれ演算して検出し、車輪に作用する応力を検出
することができる。請求項6に記載の本発明によれば、
基板の表裏へ単軸の歪ゲージからなるセンサセグメント
取着した応力検出センサと2軸90゜の歪ゲージからな
るセンサセグメントを、車両の車軸または車軸近傍に複
数個、付設し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び演
算回路を取り付ける。各応力がクロストークを小さくし
て検出できる位置に装着した複数のセンサエレメントか
ら得られる信号を使って、応力検出センサにかかる応力
を路面と水平な方向であるF方向、垂直な方向であるN
方向、車軸のねじり方向であるFB方向、車軸の端面方
向であるS方向の応力をそれぞれ演算して検出し、車輪
に作用する応力を検出することができる。請求項7に記
載の本発明によれば、立方体の形状をした基板の各面へ
単軸の歪ゲージからなるセンサセグメント取着した応力
検出センサと2軸90゜の歪ゲージからなるセンサセグ
メントを、車両の車軸または車軸近傍に複数個、付設
し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び演算回路を取
り付ける。各応力がクロストークを小さくして検出でき
る位置にに装着した複数のセンサエレメントから得られ
る信号を使って、応力検出センサにかかる応力を路面と
水平な方向であるF方向、垂直な方向であるN方向、車
軸のねじり方向であるFB方向、車軸の端面方向である
S方向の応力をそれぞれ演算して検出し、車輪に作用す
る応力を検出することができる。請求項8に記載の本発
明によれば、請求項1から7に記載の車輪作用力測定装
置において応力検出センサは、F方向、N方向、FB方
向、S方向にかかる応力から目的としない応力のクロス
トークがほとんどないかまたは非常に小さいニュートラ
ルポイントにそれぞれ応力検知センサを装着して、応力
検出センサにかかる応力を路面と水平な方向であるF方
向、垂直な方向であるN方向、車軸のねじり方向である
FB方向、車軸の端面方向であるS方向を分離して車輪
に作用する応力を検出することができる。請求項9に記
載の本発明によれば、立方体の形状をした基板の各面へ
単軸の歪ゲージからなるセンサセグメント取着した応力
検出センサと2軸90゜の歪ゲージからなるセンサセグ
メントを、車両の車軸または車軸近傍に複数個、付設
し、ブリッジボックスとひずみアンプ及び演算回路を備
えた応力検出装置であって、各応力が検出できるように
装着した複数のセンサエレメントから得られる信号を使
って、応力検出センサにかかる応力を路面と水平な方向
であるF方向、垂直な方向であるN方向、車軸のねじり
方向であるFB方向、車軸の端面方向であるS方向に分
離して車輪に作用する応力を検出する構ことができる。
請求項10に記載の本発明によれば、請求項2から8に
記載の車輪作用力測定装置において応力検出センサにか
かる応力を、F方向、N方向、FB方向、S方向にかか
る応力から目的としない応力のクロストークを分離して
車輪に作用する応力を検出するように、演算回路で演算
処理をすることができる。
According to the present invention as set forth in claim 1, a stress detecting sensor having sensor segments consisting of a single-axis strain gauge attached to the front and back sides of the substrate is attached to the axle of the vehicle or in the vicinity of the axle to form a bridge box. Attach a strain amplifier and arithmetic circuit. By using two signals obtained from the sensor element mounted at a position where each stress can be detected by reducing crosstalk, the stress applied to the stress detection sensor is F direction which is a direction horizontal to the road surface and N which is a vertical direction. Direction, FB direction which is the twisting direction of the axle, S which is the end face direction of the axle
The stress in each direction can be calculated and detected.
According to the present invention as set forth in claim 2, a stress detection sensor having sensor segments made up of uniaxial strain gauges attached to the front and back surfaces of a substrate is provided on a vehicle axle or in the vicinity of the axle and a surface perpendicular to a road surface and a surface vertical to the road surface. Attach the bridge box, strain amplifier and arithmetic circuit. By using two signals obtained from the sensor element mounted at a position where each stress can be detected by reducing crosstalk, the stress applied to the stress detection sensor is F direction which is a direction horizontal to the road surface and N which is a vertical direction. Direction, the FB direction which is the torsion direction of the axle, and the S direction which is the end face direction of the axle are calculated and detected, respectively, and the stress acting on the wheel can be detected. According to the present invention as set forth in claim 3, a stress detection sensor, in which sensor segments composed of uniaxial strain gauges are attached to the front and back surfaces of the substrate, is provided on a vehicle axle or in the vicinity of the axle and a surface perpendicular to a road surface and a surface vertical to the road surface. A plurality of units will be attached to and a bridge box, strain amplifier, and arithmetic circuit will be attached. Sensor element mounted at a position where each stress can be detected with reduced crosstalk
Applied to the stress detection sensor using the signal obtained from
Stress is applied in the F direction, which is horizontal to the road surface, and in the vertical direction,
N direction, FB direction which is the twisting direction of the axle, the end of the axle
The stress in the S direction, which is the surface direction, is calculated and detected,
The stress acting on the wheel can be detected. Claim 4
According to the invention described in 1., each of the substrates in the shape of a cube.
Attach the sensor segment consisting of a single-axis strain gauge to the surface.
A stress detection sensor installed on or near the axle of the vehicle.
The bridge box, strain amplifier and arithmetic circuit.
Attach Each stress can be detected by reducing crosstalk
Signal from the sensor element mounted at
Use the stress detection sensor to apply the stress to the surface parallel to the road surface.
Direction F direction, vertical direction N direction, axle screw
In the FB direction, which is the rearward direction, and the S direction, which is the end face direction of the axle.
The stress acting on the wheels is calculated by detecting the stress respectively.
Can be detected. According to the present invention described in claim 5,
For example, a single-axis strain gauge may be applied to each side of a cube-shaped board.
The stress detection sensor with the sensor segment
Multiple bridges are installed on or near the axles of the vehicle.
Attach the box, strain amplifier and arithmetic circuit. each
Mounted at a position where stress can be detected by reducing crosstalk
Using signals obtained from multiple sensor elements
The stress applied to the stress detection sensor in a direction parallel to the road surface.
Some F direction, N direction which is vertical direction, how to twist the axle
FB direction, which is the direction, and stress in the S direction, which is the end face direction of the axle
The stress acting on the wheel is detected by calculating and detecting each
can do. According to the present invention described in claim 6,
A sensor segment consisting of a single axis strain gauge is attached to the front and back of the board, and a plurality of sensor segments consisting of a stress detection sensor and a 90 degree biaxial strain gauge are attached to the axle of the vehicle or in the vicinity of the axle. Attach the amplifier and arithmetic circuit. By using signals obtained from a plurality of sensor elements mounted at positions where each stress can be detected with reduced crosstalk, the stress applied to the stress detection sensor is applied in the F direction, which is the direction horizontal to the road surface, and in the direction N, which is the vertical direction.
Direction, the FB direction which is the torsion direction of the axle, and the S direction which is the end face direction of the axle are calculated and detected, respectively, and the stress acting on the wheel can be detected. According to the present invention described in claim 7, and the sensor segment attached consisting Ibitsuge over di uniaxial to the substrate in the form of a cube surfaces stress
Sensor segment consisting of a detection sensor and a biaxial 90 ° strain gauge
Multiple attachments on or near the axle of the vehicle.
The bridge box, strain amplifier and arithmetic circuit.
Attach Each stress can be detected by reducing crosstalk
Can be obtained from multiple sensor elements mounted in
The signal applied to the stress detection sensor is used to
Horizontal F direction, vertical N direction, car
The FB direction, which is the torsion direction of the shaft, and the end face direction of the axle.
Calculates and detects the stress in the S direction and acts on the wheels
Stress can be detected. Main claim according to claim 8
According to the description, the wheel action force measuring device according to claim 1 to 7.
The stress detection sensor in the position is F direction, N direction, FB direction
Crossing of undesired stress from the stress applied in the S and S directions
Neutral with very little or very little talk
The stress detection sensor is attached to each
The stress applied to the detection sensor is the F direction, which is the direction horizontal to the road surface.
Direction, the N direction, which is the vertical direction, and the twisting direction of the axle.
Wheels are separated from the FB direction and the S direction, which is the end face direction of the axle.
The stress acting on can be detected. Note in claim 9
According to the present invention, each surface of the substrate in the shape of a cube is
Stress attached to a sensor segment consisting of a uniaxial strain gauge.
Sensor segment consisting of a detection sensor and a biaxial 90 ° strain gauge
Multiple attachments on or near the axle of the vehicle.
Equipped with a bridge box, strain amplifier, and arithmetic circuit
This is a stress detection device that can detect each stress.
It uses signals obtained from multiple mounted sensor elements.
The stress applied to the stress detection sensor in the direction parallel to the road surface.
F direction, vertical direction N direction, axle twist
FB direction which is the direction, S direction which is the end face direction of the axle
The stress acting on the wheels can be detected separately from each other.
According to the present invention as defined in claim 10, the invention is defined in claims 2 to 8.
In the wheel action force measuring device described above,
Is the stress applied in the F, N, FB, and S directions?
The crosstalk of unintended stress from the stress
Calculated by a calculation circuit to detect the stress acting on the wheel
Can be processed.

【0006】[0006]

【実施例】ここに示すも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。以下に車両特に乗用車に適用した車輪
作用力測定装置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、単軸の歪ゲージの例を示した図であ
る。ベース7は、絶縁材料でできており、ポリイミド樹
脂または酸化珪素を使用している。抵抗素子は、金属箔
のNi−Cr合金またはSiを使用している。図2は、
歪ゲージeを基板8に貼付してセンサセグメントfにし
た様子を示した図である。基板8は、金属材料またはS
iウエハーでできている。基板8の表裏面に単軸の歪ゲ
ージeを貼付している。センサセグメントfには2つの
歪ゲージが使用されている。それぞれaゲージ9、bゲ
ージ10と名付けている。図3は、図2のセンサセグメ
ントfと同じ構造であるが、計測する応力の方向が異な
る場合であって、その構成は、歪ゲージeを図2の基板
8に対して90゜角度を変えた基板8に貼付してセンサ
セグメントfにした様子を示した図である。基板8は、
金属材料またはSiウエハーでできている。基板8の両
側面に単軸の歪ゲージeを貼付している。センサセグメ
ントfには2つの歪ゲージが使用されている。それぞれ
cゲージ11、dゲージ12と名付けている。図4は、
図2と図3で示したセンサセグメントfを1枚の基板8
に歪ゲージeを貼付した複合のセンサセグメントfを示
した斜視図である。図5は、図2、図3で示したセンサ
セグメントfを組み込んだ応力検知装置の構成図を示し
ている。歪ゲージeは、それぞれブリッジ回路gに組み
込み、動ひずみアンプ13とDSP14に接続する。D
SP14の出力側に制御用パソコンを取り付けることが
できる。図6は、図4の複合のセンサセグメントfを組
み込んだ応力検知装置の構成図を示している。図5の回
路が二組あり、それぞれの出力が制御CPU15に入力
される。次ぎに車両の車軸構造体について述べる。図7
は、車両の車軸構造体とタイヤを示した斜視図である。
路面と水平な方向をx軸とし、垂直な方向をz軸、車軸
の方向をy軸とする。また、y軸のねじりモーメントを
FBとする。車軸構造体16にはショックアブソーバー
17が取り付けられており、車軸側には、ブレーキディ
スク18がベアリングを介して取り付けられている。タ
イヤ19は、ブレーキディスク18を覆うように取り付
けられている。 図8は、車両の車軸構造体を示した斜視
図である。車軸構造体16には車軸20がある。図9
は、図8とは形式が異なるが車両の車軸の構造体を示し
ている。車軸の構造体16には車軸20がある。図10
は、図8、図9とは形式が異なるが車両の車軸の構造体
を示している。車軸の構造体16には車軸20がある。
また、ショックアブソーバー17が取り付けられてい
る。図8から図10のような構造体にセンサ挿入穴21
を設ける。図11は、車両の車軸近傍の構造体を示した
斜視図である。構造体22には車軸を挿入する穴23が
ある。図12は、図11とは形式が異なる車両の車軸近
傍の構造体を示した斜視図である。構造体22には車軸
を挿入する穴23がある。図13は、図11、図12と
は形式が異なる車両の車軸近傍の構造体を示した斜視図
である。構造体22には車軸を挿入する穴23がある。
図11から図13のような構造体にもセンサ挿入穴21
を設ける。
The present invention is an example of the preferred embodiment, and the scope of the claims is not limited to the embodiment shown here. The present invention will be described below with reference to an example of a wheel acting force measuring device applied to a vehicle, particularly a passenger car, based on the illustrated embodiment. FIG. 1 is a diagram showing an example of a uniaxial strain gauge. The base 7 is made of an insulating material and uses polyimide resin or silicon oxide. The resistive element uses a Ni-Cr alloy of metal foil or Si. FIG.
It is the figure which showed a mode that the strain gauge e was stuck on the board | substrate 8 and it was set as the sensor segment f. The substrate 8 is made of metal material or S
It is made of i-wafer. Uniaxial strain gauges e are attached to the front and back surfaces of the substrate 8. Two strain gauges are used for the sensor segment f. They are named a gauge 9 and b gauge 10, respectively. 3 has the same structure as the sensor segment f of FIG. 2, but the direction of the stress to be measured is different. The structure is such that the strain gauge e is changed by 90 ° with respect to the substrate 8 of FIG. It is the figure which showed a mode that it stuck to the board | substrate 8 and was made into the sensor segment f. The substrate 8 is
Made of metal material or Si wafer. Uniaxial strain gauges e are attached to both side surfaces of the substrate 8. Two strain gauges are used for the sensor segment f. They are named c gauge 11 and d gauge 12, respectively. FIG.
The sensor segment f shown in FIG. 2 and FIG.
It is the perspective view which showed the composite sensor segment f which attached the strain gauge e to. FIG. 5 shows a configuration diagram of a stress detection device incorporating the sensor segment f shown in FIGS. 2 and 3. The strain gauges e are respectively incorporated in the bridge circuit g and connected to the dynamic strain amplifier 13 and the DSP 14. D
A control personal computer can be attached to the output side of the SP14. FIG. 6 shows a block diagram of a stress detection device incorporating the composite sensor segment f of FIG. There are two sets of the circuits shown in FIG. 5, and the respective outputs are input to the control CPU 15. Next, the axle structure of the vehicle will be described. Figure 7
FIG. 3 is a perspective view showing an axle structure and a tire of a vehicle.
The x-axis is horizontal to the road surface and the z-axis is vertical.
Is the y-axis. In addition, the torsional moment of the y-axis
FB. The axle structure 16 has a shock absorber.
17 is attached, and the brake disc is attached to the axle side.
The disk 18 is attached via a bearing. Ta
Mount the ear 19 so as to cover the brake disc 18.
Have been killed. FIG. 8 is a perspective view showing an axle structure of a vehicle.
FIG. The axle structure 16 has an axle 20. FIG.
Shows the structure of the axle of the vehicle, although the format is different from that of FIG.
ing. The axle structure 16 has an axle 20. FIG.
Is a structure different from that shown in FIGS. 8 and 9 but is the structure of the axle of the vehicle.
Is shown. The axle structure 16 has an axle 20.
Moreover, the shock absorber 17 is attached.
You. The sensor insertion hole 21 is provided in the structure as shown in FIGS.
Is provided. FIG. 11 shows a structure near the axle of the vehicle.
It is a perspective view. The structure 22 has a hole 23 for inserting an axle.
is there. FIG. 12 shows a vehicle with a different type from that shown in FIG.
It is the perspective view which showed the structure of the side. The structure 22 has an axle
There is a hole 23 for inserting. FIG. 13 corresponds to FIG. 11 and FIG.
Is a perspective view showing the structure near the axle of a vehicle of a different type
It is. The structure 22 has a hole 23 for inserting an axle.
The sensor insertion hole 21 is provided in the structure shown in FIG. 11 to FIG.
Is provided.

【0007】次ぎに請求項1に記載の内容を説明する。
図14は、センサ挿入穴21にセンサセグメントfを装
着した様子を示した斜視図である。車軸にx軸方向であ
るF方向の力が加わると、センサセグメントfの基板8
は、剪断ひずみを受ける。上下面に貼付されている2つ
の歪ゲージeは、伸び、それぞれΔa、Δbだけ変化す
る。これを数1に代入して演算し、F方向の応力を検知
する。
Next, the content of claim 1 will be described.
In FIG. 14, the sensor segment f is attached to the sensor insertion hole 21.
It is the perspective view which showed the appearance of wearing. In the x-axis direction on the axle
When a force in the F direction is applied to the substrate 8 of the sensor segment f.
Undergoes shear strain. Two attached on the upper and lower surfaces
The strain gauge e of is stretched and changes by Δa and Δb, respectively.
You. Calculating by substituting this into Equation 1 detects the stress in the F direction
I do.

【数1】 F方向を検知するための演算式。車軸にz軸方向である
N方向の力が加わると、センサセグメントfの基板8
は、圧縮と引張応力を受け、曲がる。上下面に貼付され
ている2つの歪ゲージeは、縮みと伸びになり、−Δ
a、Δbだけ変化する。この変化量を数2に代入して演
算し、N方向の応力を検知する。
[Equation 1] An arithmetic expression for detecting the F direction. Z axis direction to the axle
When a force in the N direction is applied, the substrate 8 of the sensor segment f
Bends under compressive and tensile stress. Affixed to the top and bottom
The two strain gauges that are in contact are contraction and elongation, and -Δ
It changes by a and Δb. Substituting this variation into equation 2
The stress in the N direction is detected.

【数2】 N方向を検知するための演算式。車軸にy軸方向である
S方向の力が加わると、センサセグメントfの基板8
は、圧縮応力を受け、上下面に貼付されている2つの歪
ゲージはeは、縮み、それぞれ−Δa、−Δbだけ変化
する。この変化量を数3に代入して演算し、S方向の力
を検知する。
[Equation 2] An arithmetic expression for detecting the N direction. It is the y-axis direction to the axle
When a force in the S direction is applied, the substrate 8 of the sensor segment f
Is the two strains that are affixed to the upper and lower surfaces due to compressive stress.
The gauge e shrinks and changes by -Δa and -Δb respectively
I do. Substituting this amount of change into Equation 3 for calculation, the force in the S direction
Is detected.

【数3】 S方向を検知するための演算式。車軸にねじれ方向の力
が加わると、センサセグメントfの基板8は、引張と圧
縮応力を受け、ねじれる。上下面に貼付されている2つ
の歪ゲージはeは、伸びと縮みになり、Δaと−Δbだ
け変化する。この変化量を数4に代入して演算し、FB
方向の力を検知する。
(Equation 3) An arithmetic expression for detecting the S direction. Torsional force on the axle
Is applied, the substrate 8 of the sensor segment f is pulled and pressed.
It receives a compressive stress and twists. Two attached on the upper and lower surfaces
The strain gauge of e becomes expansion and contraction, and is Δa and −Δb
Change. Substituting this change amount into Equation 4 and performing calculation, FB
Detects directional force.

【数4】 FB方向を検知するための演算式。以上センサセグメン
トfの2つの歪ゲージの変化量にを演算して各方向の応
力を検知する。図15は、他の例を示した斜視図であ
る。この場合も同様に歪ゲージの変化量を演算して、各
方向の力を検知する。
[Equation 4] An arithmetic expression for detecting the FB direction. The stress in each direction is detected by calculating the change amount of the two strain gauges of the sensor segment f . FIG. 15 is a perspective view showing another example.
You. In this case as well, the change amount of the strain gauge is calculated and
Detects directional force.

【0008】次ぎに請求項2について説明する。図4で
示したセンサセグメントfを、車軸構造体16にセンサ
挿入穴21を設けて挿入する。この時の構成図は、図6
の通りである。車軸にx軸方向であるF方向の力が加わ
ると、センサセグメントfの基板8は、剪断ひずみを受
ける。上下面に貼付されている2つの歪ゲージeは、伸
び、それぞれΔa、Δbだけ変化する。また、側面に貼
付されている2つの歪ゲージeは、Δc、Δdだけ変化
する。これを数5に代入して演算し、F方向の応力を検
知する。
Next, claim 2 will be described. In Figure 4
The sensor segment f shown in FIG.
An insertion hole 21 is provided and the insertion is performed. The configuration diagram at this time is shown in FIG.
Is the street. Force in the F direction, which is the x-axis direction, is applied to the axle.
Then, the substrate 8 of the sensor segment f receives shear strain.
Kick The two strain gauges e attached to the upper and lower surfaces are
And change by Δa and Δb respectively. Also, put on the side
The attached two strain gauges e change by Δc and Δd
I do. Substituting this into Equation 5 for calculation, the stress in the F direction is detected.
To know.

【数5】 F方向を検知するための演算式。車軸にz軸方向である
N方向の力が加わると、センサセグメントfの基板8
は、圧縮と引張応力を受け、曲がる。上下面に貼付され
ている2つの歪ゲージeは、縮みと伸びになり、−Δ
a、Δbだけ変化する。また、側面に貼付されている2
つの歪ゲージeは、Δc、Δdだけ変化する。この変化
量を数6に代入して演算し、N方向の応力を検知する。
(Equation 5) An arithmetic expression for detecting the F direction. Z axis direction to the axle
When a force in the N direction is applied, the substrate 8 of the sensor segment f
Bends under compressive and tensile stress. Affixed to the top and bottom
The two strain gauges that are in contact are contraction and elongation, and -Δ
It changes by a and Δb. Also, it is attached to the side 2
The two strain gauges e change by Δc and Δd. This change
The amount is substituted into the equation 6 to calculate and the stress in the N direction is detected.

【数6】 N方向を検知するための演算式。車軸にy軸方向である
S方向の力が加わると、センサセグメントfの基板8
は、圧縮応力を受け、上下面に貼付されている2つの歪
ゲージはeは、縮み、それぞれ−Δa、−Δbだけ変化
する。また、側面に貼付されている2つの歪ゲージe
は、−Δc、−Δdだけ変化する。この変化量を数7に
代入して演算し、S方向の力を検知する。
(Equation 6) An arithmetic expression for detecting the N direction. When a force in the S direction, which is the y-axis direction, is applied to the axle, the substrate 8 of the sensor segment f
Undergoes compressive stress, and the two strain gauges attached to the upper and lower surfaces shrink e and change by −Δa and −Δb, respectively. Also, the two strain gauges affixed to the side surface e
Changes by -Δc and -Δd. This amount of change to
Substituting and calculating, the force in the S direction is detected.

【数7】 S方向を検知するための演算式。車軸にねじれ方向の力
が加わると、センサセグメントfの基板8は、引張と圧
縮応力を受け、ねじれる。上下面に貼付されている2つ
の歪ゲージはeは、伸びと縮みになり、Δaと−Δbだ
け変化する。側面に貼付されている2つの歪ゲージe
は、Δc、−Δdだけ変化する。また、この変化量を数
8に代入して演算し、FB方向の力を検知する。
(Equation 7) An arithmetic expression for detecting the S direction. Torsional force on the axle
Is applied, the substrate 8 of the sensor segment f is pulled and pressed.
It receives a compressive stress and twists. Two attached on the upper and lower surfaces
The strain gauge of e becomes expansion and contraction, and is Δa and −Δb
Change. Two strain gauges attached to the side
Changes by Δc and −Δd. In addition, this change amount
Then, the force in the FB direction is detected.

【数8】 FB方向を検知するための演算式。以上が複数のセンサ
セグメントfの4つの歪ゲージの変化量にを演算して各
方向の応力を検知する。
(Equation 8) An arithmetic expression for detecting the FB direction. More than one sensor
By calculating the change amount of the four strain gauges of segment f,
Detects directional stress.

【0009】次ぎに請求項3について説明する。請求項
2の説明したセンサセグメントfを複数個、センサ挿入
穴21に取り付ける。車軸にx軸方向であるF方向の力
が加わると、複数個のセンサセグメントfの基板8は、
剪断ひずみを受ける。歪ゲージの変化量を数5に代入し
て更に数9に代入して演算し、F方向の応力を検知す
る。
Next, claim 3 will be described. Claim
Insert a plurality of sensor segments f described in 2 above
Attach to hole 21. Force in the F direction, which is the x-axis direction on the axle
Is added, the substrate 8 of the plurality of sensor segments f becomes
Subject to shear strain. Substituting the amount of change in the strain gauge into Equation 5
Then, the stress in the F direction is detected.
You.

【数9】 F方向を検知するための演算式。車軸にz軸方向である
N方向の力が加わると、複数個のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮と引張応力を受け、曲がる。歪ゲージの
変化量を数6に代入して更に数10に代入して演算し、
N方向の応力を検知する。
[Equation 9] An arithmetic expression for detecting the F direction. Z axis direction to the axle
When a force in the N direction is applied, a plurality of sensor segments f
The substrate 8 is bent by being subjected to compressive and tensile stress. Strain gauge
Substituting the amount of change into Equation 6 and then into Equation 10 for calculation,
Detect stress in the N direction.

数10 N方向を検知するための演算式。車軸にy軸方向である
S方向の力が加わると、複数個のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮応力を受ける。歪ゲージの変化量を数7
に代入して更に数11に代入して演算し、S方向の力を
検知する。
[ Equation 10 ] An arithmetic expression for detecting the N direction. It is the y-axis direction to the axle
When a force in the S direction is applied, a plurality of sensor segments f
The substrate 8 receives a compressive stress. The amount of change in strain gauge is 7
Substituting into, and further substituting into Equation 11 for calculation, the force in the S direction is calculated.
Detect.

数11 S方向を検知するための演算式。車軸にねじれ方向の力
が加わると、複数個のセンサセグメントfの基板8は、
引張と圧縮応力を受け、ねじれる。歪ゲージの変化量を
数12に代入して演算し、FB方向の力を検知する。
[ Equation 11 ] An arithmetic expression for detecting the S direction. Torsional force on the axle
Is added, the substrate 8 of the plurality of sensor segments f becomes
Twist under tensile and compressive stress. Change the strain gauge
The force in the FB direction is detected by substituting into Equation 12 for calculation.

数12 FB方向を検知するための演算式。以上が複数個のセン
サセグメントfの歪ゲージの変化量にを演算して各方向
の応力を検知する。図16、図17は、複数個のセンサ
セグメントfの例を示している。また、図18から図2
0は、センサ挿入穴21にセンサセグメントfを挿入し
た例を示した斜視図である。
[ Equation 12 ] An arithmetic expression for detecting the FB direction. The above is more than one sensor
Calculate the change amount of the strain gauge of the sas segment f to calculate
To detect the stress of. 16 and 17 show a plurality of sensors.
An example of the segment f is shown. 18 to FIG.
0 inserts the sensor segment f into the sensor insertion hole 21
It is the perspective view which showed the example.

【0010】次ぎに請求項4について説明する。図21
で示したセンサセグメントfを、車軸構造体16にセン
サ挿入穴21を設けて挿入する。この時の構成図は、図
6に準ずるものとする。車軸にx軸方向であるF方向の
力が加わると、立方体のセンサセグメントfの基板8
は、剪断ひずみを受ける。立方体の各面に貼付された歪
ゲージeの変化量をセンサセグメントfのそれぞれにつ
いて演算し更に数13に代入して演算し、F方向の応力
を検知する。
Next, claim 4 will be described. FIG.
The sensor segment f shown by is attached to the axle structure 16.
The insertion hole 21 is provided for insertion. The configuration diagram at this time is
It shall be in accordance with 6. In the F direction, which is the x-axis direction on the axle
When a force is applied, the substrate 8 of the cubic sensor segment f
Undergoes shear strain. Strain attached to each side of the cube
The change amount of the gauge e is set for each sensor segment f.
Then, calculate it by substituting it into Equation 13 and calculate the stress in the F direction.
Is detected.

数13 F方向を検知するための演算式。車軸にz軸方向である
N方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮と引張応力を受け、曲がる。立方体の各
面に貼付されている歪ゲージeの変化量をセンサセグメ
ントfのそれぞれについて演算し更に数14に代入して
演算し、N方向の応力を検知する。
[ Equation 13 ] An arithmetic expression for detecting the F direction. Z axis direction to the axle
When a force in the N direction is applied, the cubic sensor segment f
The substrate 8 is bent by being subjected to compressive and tensile stress. Each of the cubes
The change amount of the strain gauge e attached to the surface is measured by the sensor segment.
For each of the f
Calculate and detect the stress in the N direction.

数14 N方向を検知するための演算式。車軸にy軸方向である
S方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮応力を受け、立方体の各面に貼付されて
いる歪ゲージeの変化量をセンサセグメントfのそれぞ
れについて演算し更に数15に代入して演算し、S方向
の力を検知する。
[ Equation 14 ] An arithmetic expression for detecting the N direction. It is the y-axis direction to the axle
When a force in the S direction is applied, the cubic sensor segment f
The substrate 8 is subjected to compressive stress and is attached to each side of the cube.
The amount of change in the strain gauge e that is present in the sensor segment f
This is calculated and further substituted into Equation 15 to calculate, S direction
To detect the force of.

数15S方向を検知するための演算式。車軸にねじれ方向の力
が加わると、立方体のセンサセグメントfの基板8は、
引張と圧縮応力を受け、ねじれる。立方体の各面に貼付
されている歪ゲージはeの変化量をセンサセグメントf
のそれぞれについて演算し更に数16に代入して演算
し、FB方向の力を検知する。
[ Equation 15 ] An arithmetic expression for detecting the S direction. When a twisting force is applied to the axle, the substrate 8 of the cube sensor segment f is
Twist under tensile and compressive stress. The strain gauges attached to each side of the cube measure the amount of change in e as the sensor segment f.
For each of the above
Then, the force in the FB direction is detected.

数16 FB方向を検知するための演算式。以上が立方体のセン
サセグメントfの歪ゲージの変化量を演算して各方向の
応力を検知する。図22と図23は、センサ挿入穴21
に装着された様子を示した斜視図である。
[ Equation 16 ] An arithmetic expression for detecting the FB direction. The above is a cubic sen
Calculate the change amount of the strain gauge of the sas segment f, and
Detect stress. 22 and 23 show the sensor insertion hole 21.
It is the perspective view which showed the mode that it was mounted | worn with.

【0011】次ぎに請求項5について説明する。図21Next, claim 5 will be described. FIG.
で示した複数個の立方体のセンサセグメントfを、車軸A plurality of cubic sensor segments f shown in
構造体16にセンサ挿入穴21を設けて挿入する。図1The structure body 16 is provided with the sensor insertion hole 21 for insertion. FIG.
8は、2個の立方体のセンサセグメントfが挿入された8 has two cube sensor segments f inserted
センサ挿入穴21を示している。この時の構成図は、図The sensor insertion hole 21 is shown. The configuration diagram at this time is
6に準ずるものとする。車軸にx軸方向であるF方向のIt shall be in accordance with 6. In the F direction, which is the x axis direction on the axle
力が加わると、立方体のセンサセグメントfの基板8When a force is applied, the substrate 8 of the cubic sensor segment f
は、剪断ひずみを受ける。立方体の各面に貼付された歪Undergoes shear strain. Strain attached to each side of the cube
ゲージeの変化量を数17に代入して演算し、F方向のSubstituting the amount of change in gauge e into Eq.
応力を検知する。Detect stress.

数17 F方向を検知するための演算式。車軸にz軸方向である
N方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮と引張応力を受け、曲がる。立方体の各
面に貼付されている歪ゲージeの変化量を数18に代入
して演算し、N方向の応力を検知する。
[ Equation 17 ] An arithmetic expression for detecting the F direction. Z axis direction to the axle
When a force in the N direction is applied, the cubic sensor segment f
The substrate 8 is bent by being subjected to compressive and tensile stress. Each of the cubes
Substituting the change amount of the strain gauge e attached to the surface into Equation 18
Then, the stress in the N direction is detected.

数18 N方向を検知するための演算式。車軸にy軸方向である
S方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮応力を受け、立方体の各面に貼付されて
いる歪ゲージeの変化量を数19に代入して演算し、S
方向の力を検知する。
[ Equation 18 ] An arithmetic expression for detecting the N direction. It is the y-axis direction to the axle
When a force in the S direction is applied, the cubic sensor segment f
The substrate 8 is subjected to compressive stress and is attached to each side of the cube.
Substituting the amount of change of the strain gauge e present in Equation 19 for calculation, S
Detects directional force.

数19 S方向を検知するための演算式。車軸にねじれ方向の力
が加わると、立方体のセンサセグメントfの基板8は、
引張と圧縮応力を受け、ねじれる。立方体の各面に貼付
されている歪ゲージはeの変化量を数20に代入して演
算し、FB方向の力を検知する。
[ Formula 19 ] An arithmetic expression for detecting the S direction. Torsional force on the axle
Is added, the substrate 8 of the cubic sensor segment f becomes
Twist under tensile and compressive stress. Stick on each side of the cube
The strain gauge that is used is calculated by substituting the change amount of e into Eq.
Then, the force in the FB direction is detected.

数20 FB方向を検知するための演算式。以上が立方体のセン
サセグメントfの歪ゲージの変化量を演算して各方向の
応力を検知する。
[ Equation 20 ] An arithmetic expression for detecting the FB direction. The above is a cubic sen
Calculate the change amount of the strain gauge of the sas segment f, and
Detect stress.

【0012】次ぎに請求項6について説明する。図24Next, claim 6 will be described. FIG.
は、単軸の歪ゲージからなるセンサセグメントfと2軸Is a sensor segment f consisting of a single-axis strain gauge and two axes
90゜の歪ゲージからなるセンサセグメントfを基板8The sensor segment f consisting of a 90 ° strain gauge is attached to the substrate 8
に装着した例を示している。図25は、複数のセンサセThe example attached to is shown. FIG. 25 shows a plurality of sensor units.
グメントfが取り付けられたセンサエレメントgを示しShowing the sensor element g to which the module f is attached.
ている。基板8上には、配線部26、電極部27、ケーing. On the substrate 8, the wiring portion 26, the electrode portion 27, the cable
ブル28、コネクタ29が取り付けられている。図26A bull 28 and a connector 29 are attached. FIG.
は、図24で示したセンサセグメントfが挿入されたセIndicates that the sensor segment f shown in FIG.
ンサ挿入穴21を示した斜視図である。この時の構成図3 is a perspective view showing a sensor insertion hole 21. FIG. Configuration diagram at this time
は、図30に準ずるものとする。車軸にx軸方向であるIs based on FIG. Is in the x-axis direction on the axle
F方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfのWhen a force in the F direction is applied, the cube sensor segment f
基板8は、剪断ひずみを受ける。立方体の各面に貼付さThe substrate 8 is subjected to shear strain. Affixed to each side of the cube
れた歪ゲージeの変化量を数21に代入して演算し、FThe calculated change amount of the strain gauge e is substituted into the equation 21, and F is calculated.
方向の応力を検知する。Detects directional stress.

数21 F方向を検知するための演算式。車軸にz軸方向である
N方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮と引張応力を受け、曲がる。立方体の各
面に貼付されている歪ゲージeの変化量を数22に代入
して演算し、N方向の応力を検知する。
[ Equation 21 ] An arithmetic expression for detecting the F direction. Z axis direction to the axle
When a force in the N direction is applied, the cubic sensor segment f
The substrate 8 is bent by being subjected to compressive and tensile stress. Each of the cubes
Substituting the amount of change in strain gauge e attached to the surface into Equation 22
Then, the stress in the N direction is detected.

数22 N方向を検知するための演算式。車軸にy軸方向である
S方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮応力を受け、立方体の各面に貼付されて
いる歪ゲージeの変化量を数23に代入して演算し、S
方向の力を検知する。
[ Equation 22 ] An arithmetic expression for detecting the N direction. It is the y-axis direction to the axle
When a force in the S direction is applied, the cubic sensor segment f
The substrate 8 is subjected to compressive stress and is attached to each side of the cube.
The amount of change of the strain gauge e present is substituted into the equation 23 to calculate S
Detects directional force.

数23 S方向を検知するための演算式。車軸にねじれ方向の力
が加わると、立方体のセンサセグメントfの基板8は、
引張と圧縮応力を受け、ねじれる。立方体の各面に貼付
されている歪ゲージはeの変化量を数24に代入して演
算し、FB方向の力を検知する。
[ Equation 23 ] An arithmetic expression for detecting the S direction. Torsional force on the axle
Is added, the substrate 8 of the cubic sensor segment f becomes
Twist under tensile and compressive stress. Stick on each side of the cube
The strain gauge that is used is calculated by substituting the change amount of e into Equation 24.
Then, the force in the FB direction is detected.

数24 FB方向を検知するための演算式。以上が立方体のセン
サセグメントfの歪ゲージの変化量を演算して各方向の
応力を検知する。
[ Equation 24 ] An arithmetic expression for detecting the FB direction. The above is a cubic sen
Calculate the change amount of the strain gauge of the sas segment f, and
Detect stress.

【0013】次ぎに請求項7について説明する。請求項
6で記載のセンサセグメントfが、複数個センサ挿入穴
21に取り付けられているのもである。図27から図2
9は、基板に歪ゲージを貼付したセンサセグメントの例
を示した斜視図である。図31と図32は、立方体の基
板に歪ゲージを貼付したセンサセグメントの例を示した
斜視図である。図33は、センサ挿入穴21にセンサセ
グメントfを装着した様子を示した斜視図である。この
時の構成図は、図30に準ずるものとする。車軸にx軸
方向であるF方向の力が加わると、立方体のセンサセグ
メントfの基板8は、剪断ひずみを受ける。立方体の各
面に貼付された歪ゲージeの変化量を数25に代入して
演算し、F方向の応力を検知する。
Next, claim 7 will be described. Claim
The sensor segment f described in 6 has a plurality of sensor insertion holes.
It is also attached to 21. 27 to 2
9 is an example of a sensor segment in which a strain gauge is attached to the substrate
It is the perspective view which showed. 31 and 32 show a cube base.
An example of a sensor segment with a strain gauge attached to a plate is shown
It is a perspective view. In FIG. 33, the sensor insertion hole 21
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a cement f is attached. this
The block diagram at that time is based on FIG. X axis on axle
When a force is applied in the F direction, which is the direction of the
The substrate 8 of the ment f is subjected to shear strain. Each of the cubes
Substituting the change amount of the strain gauge e attached to the surface into Equation 25,
Calculate and detect the stress in the F direction.

数25 F方向を検知するための演算式。車軸にz軸方向である
N方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮と引張応力を受け、曲がる。立方体の各
面に貼付されている歪ゲージeの変化量を数26に代入
して演算し、N方向の応力を検知する。
[ Equation 25 ] An arithmetic expression for detecting the F direction. Z axis direction to the axle
When a force in the N direction is applied, the cubic sensor segment f
The substrate 8 is bent by being subjected to compressive and tensile stress. Each of the cubes
Substituting the amount of change in strain gauge e attached to the surface into Equation 26
Then, the stress in the N direction is detected.

数26N方向を検知するための演算式。車軸にy軸方向である
S方向の力が加わると、立方体のセンサセグメントfの
基板8は、圧縮応力を受け、立方体の各面に貼付されて
いる歪ゲージeの変化量を数27に代入して演算し、S
方向の力を検知する。
[ Equation 26 ] An arithmetic expression for detecting the N direction. When a force in the S direction, which is the y-axis direction, is applied to the axle, the substrate 8 of the cube sensor segment f receives compressive stress, and the change amount of the strain gauge e attached to each surface of the cube is substituted into the equation 27. And calculate S
Detects directional force.

数27 S方向を検知するための演算式。車軸にねじれ方向の力
が加わると、立方体のセンサセグメントfの基板8は、
引張と圧縮応力を受け、ねじれる。立方体の各面に貼付
されている歪ゲージはeの変化量を数28に代入して演
算し、FB方向の力を検知する。
[ Equation 27 ] An arithmetic expression for detecting the S direction. Torsional force on the axle
Is added, the substrate 8 of the cubic sensor segment f becomes
Twist under tensile and compressive stress. Stick on each side of the cube
The strain gauge that is used is calculated by substituting the variation of e into Eq.
Then, the force in the FB direction is detected.

数28 FB方向を検知するための演算式。以上が立方体のセン
サセグメントfの歪ゲージの変化量を演算して各方向の
応力を検知する。
[ Equation 28 ] An arithmetic expression for detecting the FB direction. The above is a cubic sen
Calculate the change amount of the strain gauge of the sas segment f, and
Detect stress.

【0014】請求項8について説明する。請求項1から
7に示した演算により路面と水平であるF方向の応力、
垂直であるN方向の応力、車軸の端面方向のS方向の応
力、車軸のねじれ方向であるFB方向の応力を演算して
いる図34に示したベンチテスト台に応力検出センサを
装着した車軸構造体を取り付け、x軸f、y軸g、z軸
hの方向及びy軸gのねじりモーメントを油圧シリンダ
ー23で加える。この時センサセグメントから得られる
信号を取得すると、表1のようまとめる。
The eighth aspect will be described. From claim 1
According to the calculation shown in 7, the stress in the F direction, which is horizontal to the road surface,
Vertical N-direction stress, axle end face direction S-direction response
Calculate the force and the stress in the FB direction, which is the twisting direction of the axle.
Install the stress detection sensor on the bench test bench shown in Fig. 34.
Attach the mounted axle structure, x-axis f, y-axis g, z-axis
The direction of h and the torsional moment of y-axis g
Add at 23 At this time obtained from the sensor segment
When the signals are acquired, they are summarized in Table 1.

【表1】 車軸構造体は、弾性変形内でしか使用しないのでセンサ
セグメントの出力と荷重量の関係は、比例関係になる。
この結果を数14から数17のように荷重量とひずみ量
関係式をもとめる。
[Table 1] Since the axle structure is used only within elastic deformation, the sensor
The output of the segment and the load amount are in a proportional relationship.
These results are shown in equations 14 to 17 and the amount of load and strain
Find the relational expression.

数29 F方向の荷重量とひずみの関係。 ( 29 ) Relationship between load and strain in F direction.

数30 N方向の荷重量とひずみの関係。 [ Equation 30 ] Relationship between load and strain in N direction.

数31 S方向の荷重量とひずみの関係。 [ Equation 31 ] Relationship between load and strain in the S direction.

数32 Fb方向の荷重量とひずみの関係。同時に、荷重を2
重、3重、4重に加えていき、1次式がどう変化するか
調べる。この場合を数18から数20のようにまとめ
る。
[ Equation 32 ] Relationship between the amount of load in the Fb direction and strain. At the same time, load 2
How to change the linear equation by adding to triple, triple and quadruple
Find out. This case is summarized as in Equation 18 to Equation 20.
You.

数33 2方向の荷重が同時に加えられたときのF方向の変化し
た1次式。
[ Expression 33 ] Changes in the F direction when loads in two directions are applied simultaneously
A linear expression.

数34 3方向の荷重が同時に加えられたときのF方向の変化し
た1次式。
[ Equation 34 ] Changes in F direction when loads in 3 directions are applied simultaneously
A linear expression.

数35 4方向の荷重が同時に加えられたときのF方向の変化し
た1次式。数14と数18から数20を使い変化量の関
係式を数21のようにもとめる。
[ Equation 35 ] Changes in F direction when loads in 4 directions are applied simultaneously
A linear expression. Using Equation 14 and Equation 18 to Equation 20,
The equation is also fixed as shown in Formula 21.

数36 同時荷重による変化量の1次式。xをθに変換には、実
験値からひずみ量を力に変換する1次式を作製する。数
18と数21を使い数22に代入して純粋なF方向の力
を検出する。
[ Equation 36 ] A linear expression for the amount of change due to simultaneous loading. To convert x to θ,
A linear equation for converting the amount of strain into force is prepared from the test value. number
Substituting Eq. 18 and Eq. 21 into Eq. 22, pure force in F direction
To detect.

数37 同時荷重による純粋なF方向の力を検出する1次式。ク
ロストークを除去する演算は、制御用Cpuで処理させ
る。または、DSPで処理する。
[ Equation 37 ] A linear expression that detects the pure force in the F direction due to simultaneous loading. Ku
The calculation to remove the loss talk is processed by the control Cpu.
You. Alternatively, it is processed by the DSP.

【0015】請求項9について説明する。センサセグメ
ントfは、センサ挿入穴21に適当に挿入するのではな
く、センサが目的とする応力の検知の精度を高めるため
には、位置は重要な要素である。センサセグメントfの
位置は、そのセンサセグメントfが測定する応力以外の
力を受けないあるいは受けにくいニュートラルポイント
になる。これは、有限要素法などの手法により車軸構造
体の応力分布を調べて決める。ニュートラルポイントの
大きさは、車軸構造体の形状によりまちまちになる。よ
って、装着されるセンサは小さい方がよい。
The ninth aspect will be described. The position of the sensor segment f is an important factor for improving the accuracy of detecting the stress intended by the sensor, rather than being properly inserted into the sensor insertion hole 21. The position of the sensor segment f is a neutral point that is not or is not subjected to a force other than the stress measured by the sensor segment f.
become. This is the axle structure by a method such as the finite element method.
Determine by examining the stress distribution of the body. Of neutral point
The size varies depending on the shape of the axle structure. Yo
Therefore, the attached sensor should be small.

【0016】請求項10について述べる。説明では、歪
ゲージを利用したセンサセグメントfで行ってきたが、
歪ゲージ以外の素子を使うことができる。歪ゲージの場
合は、ひずみによる抵抗の変化を見ているが、他の素子
によるひずみの変化量もここで示した式に適用できる。
また、金属やシリコンなどの材料を使わず、基板自体を
接着用材料で製作し、センサ挿入穴21に固定されると
きには、基板ではなく、センサ挿入穴21に充填された
接着剤として機能させ、歪ゲージだけが封入させること
もできる。図36と図37は、基板材料が接着剤材料で
作った場合の例を示した斜視図である。図38は、セン
サ挿入穴21にセンサセグメントfを挿入した例を示し
た斜視図である。
The tenth aspect will be described. In the description, distortion
I went with the sensor segment f using a gauge,
Elements other than strain gauges can be used. Strain gauge field
If you are seeing a change in resistance due to strain,
The amount of change in strain due to can also be applied to the equation shown here.
In addition, the substrate itself is used without using materials such as metal and silicon.
If it is made of adhesive material and fixed in the sensor insertion hole 21,
The sensor insertion hole 21 instead of the substrate.
Act as an adhesive and only the strain gauge is enclosed.
Can also. 36 and 37, the substrate material is an adhesive material.
It is the perspective view which showed the example at the time of making. FIG. 38 shows
An example of inserting the sensor segment f into the insertion hole 21 is shown.
FIG.

【0017】[0017]

【効果】本発明によれば、車両の車軸或いは車軸近傍の
構造体にかかる応力を、基板に設置されたセンサセグメ
ントが特定の方向の応力を検知し、なおかつクロストー
クを除去する演算回路で処理することにより他の応力の
クロストークを含まない純粋な応力を計測することがで
きる。また、車軸にかかる路面と水平なF方向、垂直な
N方向、車軸のねじれ方向であるFB方向、車軸の端面
方向であるS方向の応力を計測することができる。これ
は今までこれだけの応力を計測するためには専用の計測
器を準備しなければならず計測の経費だけを見ても大変
な作業であったが、この応力検知装置を使えば小型で計
量で低コストで4つの方向の応力を検知することができ
る。このことは安全性の高いブレーキシステムに利用で
き、また、車両の総合制御にも利用できる。路面とタイ
ヤの間の応力を計測できるのでタイヤの性能を調べるこ
とにも利用できる。
According to the present invention, the stress applied to the vehicle axle or the structure near the axle is processed by the arithmetic circuit which detects the stress in a specific direction by the sensor segment installed on the substrate and removes the crosstalk. By doing so, it is possible to measure a pure stress that does not include crosstalk of other stress. Further, it is possible to measure the stress in the F direction horizontal to the road surface applied to the axle, the N direction perpendicular to the road surface, the FB direction that is the twist direction of the axle, and the S direction that is the end face direction of the axle. Up until now, it was a difficult task to measure the amount of stress so much as a dedicated measuring instrument had to be prepared, but it was a difficult task even if only the cost of measurement was taken into consideration. Can detect stress in four directions at low cost. This can be used for highly safe braking systems and also for total vehicle control. Since the stress between the road surface and the tire can be measured, you can check the tire performance.
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【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】単軸の歪ゲージの模式図。 FIG. 1 is a schematic view of a uniaxial strain gauge.

【図2】単軸の歪ゲージを用いたセンサセグメントの斜
視図。
[Fig. 2] Angle of sensor segment using uniaxial strain gauge
View.

【図3】単軸の歪ゲージを用いたセンサセグメントの斜
視図
FIG. 3 is an inclination of a sensor segment using a uniaxial strain gauge.
View .

【図4】単軸の歪ゲージを用いたセンサセグメントの斜
視図。
FIG. 4 is a tilt of a sensor segment using a uniaxial strain gauge.
View.

【図5】単軸の歪ゲージを使った応力検知センサの構成
図。
FIG. 5: Structure of stress detection sensor using uniaxial strain gauge
Fig.

【図6】2つの単軸の歪ゲージを使った応力検知センサ
の構成図。
FIG. 6 Stress detection sensor using two uniaxial strain gauges
Configuration diagram of.

【図7】車両の車軸とタイヤの関係を示す斜視図。 FIG. 7 is a perspective view showing a relationship between an axle of a vehicle and a tire.

【図8】車軸のついた構造物の例を示す斜視図。 FIG. 8 is a perspective view showing an example of a structure with an axle.

【図9】車軸のついた構造物の例を示す斜視図。 FIG. 9 is a perspective view showing an example of a structure with an axle.

【図10】車軸のついた構造物の例を示す斜視図。 FIG. 10 is a perspective view showing an example of a structure with an axle.

【図11】車軸のない構造物の例を示す斜視図FIG. 11 is a perspective view showing an example of a structure without an axle .

【図12】車軸のない構造物の例を示す斜視図。 FIG. 12 is a perspective view showing an example of a structure without an axle.

【図13】車軸のない構造物の例を示す斜視図。 FIG. 13 is a perspective view showing an example of a structure without an axle.

【図14】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着され
た様子を示す斜視図。
FIG. 14: The sensor segment is attached to the sensor insertion hole
FIG.

【図15】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着され
た様子を示す斜視図。
FIG. 15: The sensor segment is attached to the sensor insertion hole
FIG.

【図16】センサセグメントの例を例を示す斜視図。 FIG. 16 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図17】センサセグメントの例を例を示す斜視図。 FIG. 17 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図18】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着されFIG. 18: The sensor segment is attached to the sensor insertion hole
た様子を示す斜視図。FIG.

【図19】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着されFIG. 19 shows a sensor segment mounted in the sensor insertion hole.
た様子を示す斜視図。FIG.

【図20】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着されFIG. 20: The sensor segment is attached to the sensor insertion hole
た様子を示す斜視図。FIG.

【図21】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 21 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図22】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着されFIG. 22: The sensor segment is attached to the sensor insertion hole
た様子を示す斜視図。FIG.

【図23】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着されFIG. 23: The sensor segment is attached to the sensor insertion hole
た様子を示す斜視図。FIG.

【図24】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 24 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図25】センサエレメントの例を示す斜視図。FIG. 25 is a perspective view showing an example of a sensor element.

【図26】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着され[Fig. 26] A sensor segment is attached to the sensor insertion hole.
た様子を示す斜視図。FIG.

【図27】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 27 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図28】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 28 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図29】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 29 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図30】単軸の歪ゲージと2軸の歪ゲージを使った応FIG. 30: Response using a single-axis strain gauge and a two-axis strain gauge
力検知センサの構成図。The block diagram of a force detection sensor.

【図31】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 31 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図32】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 32 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図33】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着され[Fig. 33] A sensor segment is attached to the sensor insertion hole.
た様子を示す斜視図。FIG.

【図34】ベンチテスト台の斜視図。FIG. 34 is a perspective view of a bench test table.

【図35】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 35 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図36】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 36 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図37】センサセグメントの例を例を示す斜視図。FIG. 37 is a perspective view showing an example of a sensor segment.

【図38】センサ挿入穴にセンサセグメントが装着され[Fig. 38] A sensor segment is attached to the sensor insertion hole.
た様子を示す斜視図。FIG.

【符号の説明】1 ゲージリード 2 スポット溶接 3 金属箔 4 ゲージタブ 5 補強 6 カバー 7 ゲージベース 8 センサ基板 9 単軸の歪ゲージa 10 単軸の歪ゲージb 11 単軸の歪ゲージc 12 単軸の歪ゲージd 13 ひずみアンプ 14 DSP 15 制御用CPU 16 車軸構造体 17 ショックアブソーバー 18 ブレーキディスク 19 タイヤ 20 車軸 21 センサ挿入穴 22 車軸のない構造体 23 車軸挿入用の穴 24 単軸の歪ゲージ 25 単軸の歪ゲージ 26 配線部 27 電極部 28 ケーブル 29 コネクター 30 油圧シリンダー 31 接着剤料による基板 a 歪ゲージ b 歪ゲージ c 歪ゲージ d 歪ゲージe 抵抗素子 f センサセグメント g ブリッジ回路 h ベンチテスト架台 [Explanation of symbols] 1 gauge lead 2 spot welding 3 metal foil 4 gauge tab 5 reinforcement 6 cover 7 gauge base 8 sensor substrate 9 uniaxial strain gauge a 10 uniaxial strain gauge b 11 uniaxial strain gauge c 12 uniaxial Strain gauge d 13 strain amplifier 14 DSP 15 control CPU 16 axle structure 17 shock absorber 18 brake disc 19 tire 20 axle 21 sensor insertion hole 22 structure without axle 23 hole for axle insertion 24 single axis strain gauge 25 Uniaxial strain gauge 26 Wiring section 27 Electrode section 28 Cable 29 Connector 30 Hydraulic cylinder 31 Substrate by adhesive material a Strain gauge b Strain gauge c Strain gauge d Strain gauge e Resistance element f Sensor segment g Bridge circuit h Bench test stand

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図4】 FIG. 4

【図5】 [Figure 5]

【図6】 FIG. 6

【図7】 FIG. 7

【図8】 [Figure 8]

【図9】 [Figure 9]

【図10】 [Figure 10]

【図11】 FIG. 11

【図12】 FIG.

【図13】 FIG. 13

【図17】 FIG.

【図14】 FIG. 14

【図15】 FIG.

【図16】 FIG. 16

【図18】 FIG.

【図19】 FIG.

【図20】 FIG.

【図21】 FIG. 21

【図22】 FIG.

【図23】 FIG. 23

【図24】 FIG. 24

【図25】 FIG. 25

【図26】 FIG. 26

【図27】 FIG. 27

【図28】 FIG. 28

【図29】 FIG. 29

【図30】 FIG. 30

【図31】 FIG. 31

【図32】 FIG. 32

【図33】 FIG. 33

【図34】 FIG. 34

【図35】 FIG. 35

【図36】 FIG. 36

【図37】 FIG. 37

【図38】 FIG. 38

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板の表裏へ歪ゲージからなる複数個のセ
ンサセグメントを取着した応力検出センサを、車両の車
軸または車軸近傍に付設した剪断応力検出装置であっ
て、上記応力検出センサは、複数個のセンサセグメント
の少なくとも4つの信号を使って、応力検出センサに掛
かる応力を主方向であるF方向、N方向、T方向、S方
向に分離して車輪に作用する応力を検出するようにした
ことを特徴とする車輪作用力測定装置。
1. A shear stress detecting device in which a stress detecting sensor having a plurality of sensor segments made of strain gauges attached to the front and back of a substrate is attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle, wherein the stress detecting sensor comprises: At least four signals from the plurality of sensor segments are used to separate the stress applied to the stress detection sensor into the main directions F, N, T, and S to detect the stress acting on the wheel. A wheel action force measuring device characterized in that
【請求項2】基板の表裏へ歪ゲージからなる複数個のセ
ンサセグメントを取着した応力検出センサを、水平方向
とそれと直角方向にした応力検出センサ2組を、車両の
車軸または車軸近傍に付設した剪断応力検出装置であっ
て、上記水平方向に付設した第1の応力検出センサは、
歪ゲージからなる複数個のセンサセグメントの少なくと
も4つの信号を演算し、応力検出センサに掛かる主方向
F方向の応力を検出し、垂直方向に付設した第2の応力
検出センサは、歪ゲージからなる複数個のセンサセグメ
ントの4つの信号を演算して応力検出センサに掛かるN
方向、T方向、S方向の応力を検出し、水平方向に付設
した第1の応力検出センサから検出したF方向の応力か
ら、垂直方向に付設した第2の応力検出センサから検出
したN方向、T方向、S方向の応力を除去して、車輪に
作用する純粋なF方向の応力に分離して、検出するよう
にしたことを特徴とする車輪作用力測定装置。
2. A stress detection sensor having a plurality of sensor segments made up of strain gauges attached to the front and back of a board, and two sets of stress detection sensors arranged in a horizontal direction and a direction perpendicular to the stress detection sensor are attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle. In the shear stress detecting device described above, the first stress detecting sensor attached in the horizontal direction is
At least four signals of a plurality of sensor segments composed of strain gauges are calculated to detect stress in the main direction F applied to the stress detection sensors, and the second stress detection sensor attached in the vertical direction is composed of strain gauges. N applied to the stress detection sensor by calculating four signals from a plurality of sensor segments
Direction, T direction, S direction stress is detected, F direction stress detected from the first stress detection sensor attached in the horizontal direction, N direction detected from the second stress detection sensor attached in the vertical direction, A wheel action force measuring device characterized in that stress in the T direction and S direction is removed to be separated into pure stress acting in the F direction on a wheel for detection.
【請求項3】請求項2に記載の車輪作用測定装置複数個
を車両の車軸又は車軸近傍に付設して、複数個のF方向
応力、N方向応力、T方向応力、S方向応力を検出し、
F方向の応力からN方向応力、T方向応力、S方向応力
を除去するようにしたことを特徴とする車輪作用力測定
装置。
3. A plurality of wheel action measuring devices according to claim 2 are attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle to detect a plurality of F direction stress, N direction stress, T direction stress and S direction stress. ,
A wheel action force measuring device characterized in that N-direction stress, T-direction stress, and S-direction stress are removed from F-direction stress.
【請求項4】請求項2に記載の応力検出センサを車両の
車軸または、車軸近傍に付設して、水平方向のセンサエ
レメントと垂直方向のセンサエレメントからそれぞれ少
なくとも4つの信号を演算して、F方向の応力、N方向
の応力、S方向の応力、T方向の応力を夫々検出し、セ
ンサエレメントに掛かる応力を各方向に分離することを
特徴とする車輪作用力測定装置。
4. The stress detection sensor according to claim 2 is attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle, and at least four signals are calculated from each of the horizontal sensor element and the vertical sensor element, and F A wheel action force measuring device characterized by detecting a stress in a direction, a stress in an N direction, a stress in an S direction, and a stress in a T direction, respectively, and separating a stress applied to a sensor element in each direction.
【請求項5】応力検出センサを、車両の車軸または車軸
近傍に付設して、F方向の応力、N方向の応力、T方向
の応力、S方向の応力をそれぞれ予め印加して、歪ゲー
ジからなる応力検出センサの固有の信号値を演算して、
純粋な各応力を分離して車輪に作用する応力を検出する
ようにしたことを特徴とする車輪作用力測定装置。
5. A stress detection sensor is attached to an axle of a vehicle or in the vicinity of the axle to apply a stress in the F direction, a stress in the N direction, a stress in the T direction, and a stress in the S direction in advance, and a strain gauge is used. Calculate the unique signal value of the stress detection sensor
A wheel action force measuring device characterized in that pure stresses are separated to detect stress acting on a wheel.
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