衬套分力检测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种衬套分力检测装置，其可以高精度地进行车辆的悬架机构中的各轴的分力变化的检测。悬架装置(10)的下臂(6)和横梁(5)，经由压入下臂(6)的前衬套安装部(61)中的前衬套(100)连结。在前衬套安装部(61)的内周面安装前衬套分力检测装置(140)。前衬套分力检测装置(140)由外圈(170)、感受体(150)、内圈(160)构成，具有粘贴在感受体(150)的外周面上的多个应变计和包含应变计的桥式电路。压入前衬套安装部(61)中的前衬套(100)的外筒(130)与内圈(160)螺栓紧固。
【专利说明】衬套分力检测装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种衬套分力检测装置，其用于对作用在衬套上的分力进行检测，该 衬套设置于车辆的构造部件的连结部处。
【背景技术】
[0002] 由于车辆的悬架会给车辆的乘车心情及操纵的稳定性带来影响，因此通过测定悬 架的分力而对车辆的乘车心情及操纵的稳定性进行评价。并且，基于车辆的乘车心情及操 纵的稳定性等的评价而进行车辆的设计等。因此，通过正确地测定悬架各部分的动态的分 力变化，从而可以使车辆的乘车心情及操纵的稳定性等提高。
[0003] 因此，特别地，提出用于对作用在悬架机构的各部分上的偏向、纵摇、滚转等的分 力变化进行检测的各种方法。例如在专利文献1中公开了一种载荷测定传感器，其具有多 个应变计，贴合固定在车辆的悬架机构的缓冲器等棒状体上。
[0004] 专利文献1 :日本特开2011-85514号公报
[0005] 在这里，由于成为车辆的框架和臂部件的连结部的各轴是臂部件的可动基点，因 此在悬架机构的设计及调整中，必须高精度地进行框架和臂部件的连结部处的分力的检 测。
[0006] 但是，在对悬架的各部分的动作进行测定时，如上述所示，即使在缓冲器及臂部件 等上安装传感器，也无法准确地测定悬架的各轴（各部件的可动连结部分）的动作。也就 是说，对于测定悬架的各轴的动作，由于以由安装在与测定轴连结的臂部及缓冲器等上的 传感器进行的测定结果为基础而进行计算，因此仅是预测值。特别地，由于在使用悬架的轴 承的橡胶衬套等弹性体的情况下，必须考虑弹簧特性及选择，因此担心这种预测值会与实 际分力相差很多。另外，考虑了在轴承本身上安装传感器，但在该情况下，必须使轴承小型 化以确保传感器的安装空间，担心不仅生产成本增加，而且轴承的弹簧特性等会产生变化， 从而产生设计上的弊端。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的在于提供一种衬套分力检测装置，其可以高精度地对车辆悬 架机构中的各轴的分力变化进行检测。
[0008] 第1发明涉及的衬套分力检测装置，对作用在筒状的衬套上的分力进行检测，该 筒状的衬套插入在车辆的框架上设置的孔部内，在内侧轴支撑棒状部件，其特征在于，具 有：外圈，其设置在衬套与孔部之间，与衬套之间具有规定的间隔，包围衬套的外周面而安 装在孔部的内周面；以及感受体，其为配置在衬套和外圈之间并包围衬套的圆筒部件，其一 端部与衬套的外侧连接，另一端部与外圈连接，在外周面上配置多个应变计。
[0009] 第2发明涉及的衬套分力检测装置的特征在于，在第1发明涉及的衬套分力检测 装置中，在感受体的外周面上配置应变计，其分别用于对作用在第1径向上的分力、作用在 与第1径向正交的第2径向上的分力、作用在轴向上的分力、作用在围绕沿第1径向的轴的 方向上的分力、作用在围绕沿第2径向的轴的方向上的分力、以及作用在围绕轴的方向上 的分力。
[0010] 第3发明涉及的衬套分力检测装置的特征在于，在第1发明或第2发明涉及的衬 套分力检测装置中，外圈和感受体可拆装地连接。
[0011] 发明的效果
[0012] 根据本发明，由于车辆的框架和棒状部件经由插入框架的孔部中的衬套连结，并 配置与设置在孔部中的外圈连接的感受体，因此可直接地对作用在衬套上的分力进行检 测。由此，可以高精度地进行车辆的悬架机构中的各轴的分力变化的检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是从车辆前方观察本发明的车辆的悬架装置的示意主视图。
[0014] 图2是从上方观察图1的悬架装置的示意俯视图。
[0015] 图3是本发明的前衬套安装部的斜视图和前衬套的斜视图。
[0016] 图4是图3(b)的A- A 7剖面图。
[0017] 图5是图3(b)的B- B 7剖面图。
[0018] 图6是将图5的局部放大的示意剖面图。
[0019] 图7是本发明的感受体的示意斜视图。
[0020] 图8是是表示6分力检测装置中的力检测系统的桥式电路的结构的图。
[0021] 图9是表示6分力检测装置中的力矩检测系统的桥式电路的结构的图。
[0022] 标号的说明
[0023] 1 车体
[0024] 2 纵梁
[0025] 3 顶梁
[0026] 4 支撑塔
[0027] 5 横梁
[0028] 6 下臂
[0029] 7 支撑板
[0030] 10悬架装置
[0031] 11 前轮
[0032] 21连结部件
[0033] 41减振器
[0034] 42螺旋弹簧
[0035] 51 托架
[0036] 61前衬套安装部
[0037] 62后衬套安装部
[0038] 63球窝接头
[0039] 100前衬套
[0040] 110 内筒
[0041] 120橡胶部
[0042] 121侧孔部
[0043] 130 外筒
[0044] 131外筒凸缘
[0045] 132安装螺栓
[0046] 140前衬套分力检测装置
[0047] 150感受体
[0048] 151a?151d Fx检测系统的单轴应变计
[0049] 152a?152d Fy检测系统的单轴应变计
[0050] 153a?153d Fz检测系统的单轴应变计
[0051] 154a?154d Mx检测系统的单轴应变计
[0052] 155a?155d My检测系统的单轴应变计
[0053] 156a?156d Mz检测系统的剪切形应变计
[0054] 160 内圈
[0055] 161内圈凸缘
[0056] 170 外圈
[0057] 171外圈凸缘
[0058] 200后衬套
【具体实施方式】
[0059] 图1至图9表不本发明的一个实施方式。
[0060] 如图1、图2所示，具有本发明的衬套分力检测装置的车辆的车体1，具有纵梁2、顶 梁3、支撑塔4、横梁5及悬架装置10。
[0061] 纵梁2是从作为车室前部分隔壁的未图示的踏脚隔板向车辆前方延伸的构造部 件，隔着车辆的发动机室左右地设置一对。左右的纵梁2的两个后端部之间由连结部件21 连结。
[0062] 顶梁3分别设置在左右纵梁2上方的车外侧方向，是从车室前部分隔壁朝向车辆 前方，沿着发动机罩的左右两端部而延伸的构造部件。
[0063] 支撑塔4,从纵梁2的车宽方向外侧的端部延伸至顶梁3的车宽方向内侧的端部之 间而设置，固定后述的减震器41的上端部。
[0064] 横梁5是向车辆的宽度方向延伸的构造部件，其两端部分别由螺栓等紧固在左右 纵梁2的下表面上。另外，在横梁5的下部，用于连接后述的下臂6的托架51朝向下方凸 出形成。
[0065] 悬架装置10具有减震器41、下臂6及支撑板7。
[0066] 减震器41为在外周面上具有螺旋弹簧42的油压式缓冲装置，其上端部可旋转地 安装在支撑塔4上，下端部紧固固定在可旋转地轴支撑前轮11的未图示的前轮悬架部件的 上端部上。
[0067] 下臂6为支撑前轮悬架部件的下端部的悬架臂，在车宽方向上左右设置一对。在 左右下臂6的车体宽度方向内侧端部的车辆前后方向前侧设置前衬套安装部61，在车体宽 度方向内侧端部的车辆前后方向后侧设置后衬套安装部62,在车体宽度方向外侧端部设置 球窝接头63。
[0068] 如图3(a)所示，前衬套安装部61是形成为中心轴沿下臂6的摆动中心轴延伸的 圆筒形的孔部，是使前衬套1〇〇压入并固定的部分。在前衬套安装部61上设置后述的前衬 套分力检测装置140。
[0069] 如图3(b)所示，前衬套100为防振用的橡胶衬套，由内筒110、橡胶部120及外筒 130构成。内筒110和外筒130为大致同轴的圆筒部件，内筒110插入外筒130的内侧，橡 胶部120设置在内筒110和外筒130之间。在橡胶部120上，左右形成一对作为在内筒110 的轴向上贯穿的开口部的侧孔部121，侧孔部121形成为在俯视时以内筒110为中心的圆 弧状，从而使弹性能量（弹簧特性）在橡胶部120的径向（X轴方向）和与X轴正交的径向 (y轴方向）上不同。另外，内筒110和外筒130的轴向长度，形成为与前衬套安装部61的 内周面的轴向长度大致相同。
[0070] 下臂6经由在压入前衬套安装部61中的前衬套100的内筒110中插入的未图示的 螺栓，与横梁5的托架51连结。另外，在前衬套安装部61上设置前衬套分力检测装置140， 其用于检测作用在前衬套100上的分力。对于前衬套分力检测装置140的详细说明，后面 进行叙述。
[0071] 后衬套安装部62是使后衬套200压入并固定的部分，是形成为中心轴沿下臂6的 车体前后方向的摆动中心轴延伸的圆筒形的孔部。后衬套200是与前衬套100大致相同地 构成的防振用的橡胶衬套，由内筒、橡胶部及外筒构成。内筒和外筒为大致同轴的圆筒部 件，内筒插入外筒的内侧，橡胶部设置在内筒和外筒之间。并且，下臂6经由在后衬套200 的内筒中插入的螺栓与支撑板7连结，该后衬套200被压入后衬套安装部62内。
[0072] 支撑板7是支撑下臂6的下部的板状部件，经由螺栓与压入左右下臂6的后衬套 安装部62中的后衬套200连结，并且由螺栓等紧固在纵梁2的后端部附近。
[0073] 下面，使用图3至图9对前衬套分力检测装置140进行说明，该前衬套分力检测装 置140用于对作用在设置于悬架装置10上的前衬套100上的分力进行检测。
[0074] 前衬套分力检测装置140对作用在前衬套100上的6个分力进行检测，该前衬套 100将下臂6和横梁5连结。前衬套分力检测装置140由作为大致同轴且直径彼此不同的 圆筒部件的感受体150、内圈160及外圈170构成，具有设置在感受体150上的多个应变计 及包含该应变计的桥式电路。此外，感受体150、内圈160和外圈170彼此大致同轴，但也可 以不是严格地同轴。
[0075] 感受体150为直径形成得比内圈160大、比外圈170小的圆筒部件，与圆筒状地开 口的前衬套安装部61大致同轴地配置。感受体150的与后述的内圈凸缘161连接的上端 部、和与后述的外圈凸缘171连接的下端部形成为，与中间部分相比稍厚。中间部分以固定 的壁厚形成，在外侧面上粘贴后述的多个应变计。
[0076] 内圈160为直径形成得比感受体150小的圆筒部件。内圈160的下端部由安装螺 栓132与外筒凸缘131连结，该外筒凸缘131从前衬套100的外筒130的下端部向径向外 侧凸出。也就是说，压入前衬套安装部61内的前衬套100,由插入外筒凸缘131中的安装螺 栓132与内圈160进行螺栓紧固。
[0077] 因此，在要更换前衬套100的情况下，将安装螺栓132拆下后，使前衬套100从前 衬套安装部61上脱离，将新的前衬套100压入内圈160的内周面，然后进行拧紧安装螺栓 132的作业。
[0078] 外圈170设置在前衬套安装部61的内周面，是直径形成得比感受体150大的圆筒 部件。外圈170螺钉紧固在前衬套安装部61的内周面上，但并限于此，也可以使外圈170 和前衬套安装部61的内周面成为一体，从而使外圈170形成前衬套安装部61的内周面。
[0079] 在内圈160的上端部形成内圈凸缘161，其从外周面朝向径向外侧凸出，在外圈 170的下端部形成外圈凸缘171，其从内周面朝向径向内侧凸出。并且，感受体150的上端部 与内圈凸缘161连接，下端部与外圈凸缘171连接。也就是说，感受体150配置在内圈160 和外圈170之间，感受体150的上端部和下端部分别支撑在内圈160和外圈170上。另外， 感受体150的内周面和内圈160的外周面之间利用内圈凸缘161保持一定的间隔，感受体 150的外周面和外圈170的内周面之间利用外圈凸缘171保持一定的间隔。由于形成该间 隔，感受体150可朝向径向内侧及外侧变形。
[0080] 前衬套分力检测装置140具有Fx检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统、Mx检测系 统、My检测系统及Mz检测系统，它们分别具有包含设置在感受体150上的应变计在内的桥 式电路。
[0081] Fx检测系统对作用在感受体150上的径向（以下称为X方向）力Fx进行检测。
[0082] Fy检测系统对作用在感受体150上的与X轴方向正交的方向的径向（以下称为y 方向）力Fy进行检测。
[0083] Fz检测系统对作用在感受体150上的轴向（以下称为z方向）力Fz进行检测。
[0084] Mx检测系统对作用在感受体150上的围绕X轴的力矩Mx进行检测。
[0085] My检测系统对作用在感受体150上的围绕y轴的力矩My进行检测。
[0086] Mz检测系统对作用在感受体150上的围绕z轴的力矩Mz进行检测。
[0087] Fx检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统、Mx检测系统、My检测系统及Mz检测系统 分别具有包含4个应变计在内的桥式电路。
[0088] 如图7所示，Fx检测系统具有应变计151a、151b、151c、151d。应变计151a?151d 为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周 面上。
[0089] 另外，如图8(a)所示，Fx检测系统的桥式电路将应变计151a?151d以环状依次 连接，在应变计151b与151c之间及应变计151a与151d之间分别连接电源的正极、负板， 并且在应变计151a与151b之间及应变计151c与151d之间产生电位差。
[0090] 如图7所示，Fy检测系统具有应变计152a、152b、152c、152d。应变计152a? 152d为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行，并且分别位于从应变 计151a?151d的粘贴位置开始围绕感受体150的中心轴偏移90度相位角的位置，粘贴在 感受体150的外周面上。
[0091] 另外，如图8(b)所示，Fy检测系统的桥式电路，将应变计152a?152d以环状依次 连接，在应变计152b与152c之间及应变计152a与152d之间分别连接电源的正极、负板， 并且在应变计152a与152b之间及应变计152c与152d之间产生电位差。
[0092] 如图7所示，Fz检测系统具有应变计153a、153b、153c、153d。应变计153a?153d 为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周 面上。应变计153a配置在应变计151a与151b的中间，应变计153b?153d分别配置在从 应变计153a开始围绕感受体150的中心轴偏移90度、180度、270度相位角的位置上。
[0093] 另外，如图8(c)所示，Fz检测系统的桥式电路将应变计153a?153d以环状依次 连接，在应变计153a与153c之间及应变计153b与153d之间分别连接电源的正极、负板， 并且在应变计153a与153b之间及应变计153c与153d之间产生电位差。
[0094] 如图7所示，Mx检测系统具有应变计154a、154b、154c、154d。应变计154a?154d 为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周 面上。应变计154a?154d在感受体150的中心轴方向上，分别与应变计152a?152d相 邻而配置。
[0095] 另外，如图9 (a)所示，Mx检测系统的桥式电路将应变计154a?154d以环状依次 连接，在应变计154a与154c之间及应变计154b与154d之间分别连接电源的正极、负板， 并且在应变计154a与154b之间及应变计154c与154d之间产生电位差。
[0096] 如图7所示，My检测系统具有应变计155a、155b、155c、155d。应变计155a?155d 为单轴的应变计，其检测方向与感受体150的中心轴方向平行而粘贴在感受体150的外周 面上。应变计155a?155d在感受体150的中心轴方向上分别与应变计151a?151d相邻 而配置。
[0097] 另外，如图9(b)所示，My检测系统的桥式电路将应变计155a?155d以环状依次 连接，在应变计155a与155c之间及应变计155b与155d之间分别连接电源的正极、负板， 并且在应变计155a与155b之间及应变计155c与155d之间产生电位差。
[0098] 如图7所示，Mz检测系统具有应变计156a、156b、156c、156d。应变计156a?156d 为剪切型的应变计，其检测方向与感受体150的周向平行而粘贴在感受体150的外周面上。 应变计156a和156b分别配置在应变计153a与153b之间及应变计153b与153d之间，应 变计156c和156d分别配置为，相对于感受体150的中心轴与应变计156a和156b轴对称。
[0099] 另外，如图9(c)所示，Mz检测系统的桥式电路将应变计156a?156d以环状依次 连接，在应变计156a与156c之间及应变计156b与156d之间分别连接电源的正极、负板， 并且在应变计156a与156b之间及应变计156c与156d之间产生电位差。
[0100] 此外，在后衬套安装部63上也设置后衬套检测装置，其用于检测作用在后衬套 200上的分力，后衬套检测装置与前衬套分力检测装置140相同地，由作为大致同轴的圆筒 部件的内圈、外圈及感受体构成，具有设置在感受体上的多个应变计及包含该应变计的桥 式电路。并且，利用后衬套检测装置，可以分别检测作用在后衬套200上的径向（X轴方向 及y轴方向）上的分力、作用在轴向上（z轴）的分力、作用在围绕X轴方向上的分力、作用 在围绕y轴方向上的分力、以及作用在围绕z轴方向上的分力。
[0101] 如上述所示，前衬套分力检测装置140的感受体150设置在前衬套安装部61的内 周面上。由此，可以直接对作用在压入前衬套安装部61中的前衬套100上的分力进行检测， 从而可以准确地检测出作用在下臂6与横梁5的连接部上的6个分力。也就是说，由于不 是以在离开前衬套1〇〇的位置上检测出的分力为基础而进行计算，而是在前衬套1〇〇本身 上设置前衬套分力检测装置140,而直接对作用在前衬套100上的分力进行检测，因此可以 消除计算方法复杂的问题，并且可检测出正确的分力。
[0102] 另外，前衬套分力检测装置140设置在下臂6的前衬套安装部61上，通过将压入 前衬套安装部61中的前衬套100固定在前衬套分力检测装置140上，从而对作用在前衬套 100上的分力进行检测。也就是说，通过将在前衬套100上形成的外筒凸缘131和设置在前 衬套分力检测装置140上的内圈160进行螺栓紧固，从而将前衬套100安装在前衬套分力 检测装置140上。因此，仅通过将连接外筒凸缘131和内圈160的安装螺栓132拆下，就可 以简单地进行更换前衬套100的作业。由此，在更换为新的前衬套100的情况下，以及在更 换为不同弹簧特性的前衬套100的情况下，也可以简单地进行将前衬套分力检测装置140 直接安装在前衬套安装部61上，另外，可以立即对作用在更换的新前衬套100上的分力进 行检测。
[0103] 此外，在本实施方式中，在车辆的悬架装置10中，下臂6和横梁5经由前衬套100 连结，下臂6和支撑板7经由后衬套200连结，在前衬套100和后衬套200上分别设置用于 检测作用在衬套上的分力的分力检测装置。但并不限于此，也可以在其他构造部件的连结 部分的轴承部件上使用衬套，在该衬套上，也可以设置与前衬套100上的前衬套分力检测 装置140相同的分力检测装置。
[0104] 另外，在本实施方式中，前衬套100及后衬套200使用橡胶衬套，但并不限于此，例 如也可以为使用聚氨脂等的衬套。
[0105] 另外，在本实施方式中，多个应变计粘贴在感受体150的外周面上，但并不限于 此，也可以粘贴在感受体150的内周面上。
【权利要求】
1. 一种衬套分力检测装置，其对作用在筒状的衬套上的分力进行检测，该筒状的衬套 插入在车辆的框架上设置的孔部内，在内侧对棒状部件进行轴支撑，该衬套分力检测装置 的特征在于，具有 ： 外圈，其设置在衬套与孔部之间，与衬套之间具有规定的间隔，包围衬套的外周面而安 装在孔部的内周面；以及 感受体，其为配置在衬套和外圈之间而包围衬套的圆筒部件，其一端部与衬套的外侧 连接，另一端部与外圈连接，在外周面上配置多个应变计。
2. 根据权利要求1所述的衬套分力检测装置，其特征在于， 在感受体的外周面上配置应变计，该应变计分别用于对作用在第1径向上的分力、作 用在与第1径向正交的第2径向上的分力、作用在轴向上的分力、作用在围绕沿第1径向的 轴的方向上的分力、作用在围绕沿第2径向的轴的方向上的分力、以及作用在围绕轴的方 向上的分力进行检测。
3. 根据权利要求1或2所述的衬套分力检测装置，其特征在于， 外圈和感受体可拆装地连接。
【文档编号】G01L5/16GK104142199SQ201410184297
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2013年5月8日
【发明者】下山浩, 永野弘树 申请人:富士重工业株式会社