JP4347784B2 - ひずみ計による防振ゴム作用力測定装置とそれを用いた自動車用サスペンション機構 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車輪に及ぼされる外力による部材のひずみ量を測定することの出来る防振ゴム作用力測定装置とそれを用いた自動車用サスペンション機構に関するものである。

従来から、自動車の走行安定性を向上させるために、ドライバーの操作にメカニズム的な補助を与えてスリップ等の不安定な車体挙動を抑えることが研究されている。具体的には、ブレーキング時における車輪のロックを抑えるアンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）が実用化されている他、急加速時における車輪の空転を抑えるトラクション制御，車両の挙動安定化を総合的に制御するビークルスタビリティ制御等の車両制御システムが検討されている。

ところで、このような自動車の車両制御は、自動車の走行状態に対応した各種の検出信号を利用して行われることとなり、かかる信号を検出するための一つの機構として、車輪に作用する外力（路面摩擦力，垂直抗力）や路面摩擦係数等を検出するための作用力測定装置が幾つか提案されている。例えば、特許文献１，２に記載のものがそれである。

特許第２６２８４４４号公報 特公平８−２０３２３号公報

ところが、特許文献１に記載されているように、車軸に孔を設けてひずみゲージを埋め込む構造の作用力測定装置では、車軸の強度や構造，製作性等を考慮すると実用化が難しく、実際には複数方向で検出するために複数の孔を車軸上に設ける必要があることから、実用化が一層困難であるという問題がある。

また、特許文献２に記載されているように、サスペンション機構の構成部材に対して歪ゲージを取り付けて、剪断歪を検出するようにした構造の作用力測定装置では、歪ゲージを部材寸法の大きな車両のサスペンション機構に取り付ける作業が必要となり、場合によっては、サスペンション機構の構成部材に加工を施す必要が生じることもあって、配設作業が困難になり勝ちであった。

そこで、本出願人はこのような従来の機構の問題点に鑑みて、先に、特願２００３−０６３５８４号を出願して、車両ボデーと車輪の間に作用する荷重を検出する検出手段を設けたサスペンション用防振装置を提案した。このようなサスペンション用防振装置は、例えば、サスペンションブッシュにおけるインナ軸部材とアウタ筒部材の相対的な変位量を、変位量の検出用センサによって検出することによって実現することが可能であり、それによって、車軸の強度や車輪の剛性，タイヤの性能等に悪影響を及ぼすこともなく、またサスペンションブッシュに検出用センサを配設することにより、車両側へのセンサ取付作業や取付のための加工を施すことなく応力の測定が可能となるのである。

ところが、本出願人が更なる実験と検討を加えたところ、かかる先願の発明を採用した機構においても、未だ、改良すべき余地のあることが判明した。

すなわち、上述の先願の発明には、サスペンションブッシュのインナ軸部材とアウタ筒部材との相対変位量を検出する応力測定手段が示されている。しかしながら、インナ軸部材とアウタ筒部材は、弾性体である本体ゴム弾性体によって弾性的に連結されているため、本体ゴム弾性体の剛性の変化によって、例え同じ荷重が作用してもインナ軸部材とアウタ筒部材の相対的な変位量が変化してしまい、検出結果から推定される車輪に作用する外力に誤差が生じることとなる。しかも、本体ゴム弾性体の剛性は、本体ゴム弾性体の温度依存性や経時変化等により比較的容易に変化するため、車輪に作用する外力の推定誤差も生じ易いという問題があった。

ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、自動車の車輪に作用する外力を、種々の要因に伴う弾性体の剛性変化に影響されずに検出し得る機構を簡易に実現せしめ得る、新規な構造の作用力測定装置を実現することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載されたもの、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。

すなわち、作用力測定装置に関する本発明の第１の態様は、インナ軸部材と、該インナ軸部材の外周側に離隔して外挿状態で配設されるアウタ筒部材とが、それら両部材の軸直角方向対向面間に配した本体ゴム弾性体で弾性的に連結された筒型ゴムマウントにおいて、該インナ軸部材と該アウタ筒部材の間に作用する外力を測定する作用力測定装置であって、前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方を、径方向で重ね合わされた二重構造とすると共に、該二重構造における径方向の重ね合わせ面間で部分的に隙間を設け、該隙間に面する該重ね合わせ面にひずみ量を検出するひずみ検出手段を装着したことを、特徴とする。

このような本態様に従う構造とされた作用力測定装置においては、筒型ゴムマウントのインナ軸部材とアウタ筒部材の少なくとも一方に対して、ひずみ量を検出するひずみ検出手段を装着したことにより、ひずみ検出手段によるひずみ量の検出結果が、本体ゴム弾性体の温度依存性や経時変化による剛性の変化などの外的要因に影響されることなく、安定したひずみ量の検出が可能となって、かかる検出結果に基づく車輪に作用する外力の推定を確実且つ高精度に行うことが出来る。

また、筒型ゴムマウントのインナ軸部材とアウタ筒部材の少なくとも一方に対して、ひずみ量を検出するひずみ検出手段を装着したことにより、比較的寸法の大きな車両のサスペンション部品やボデーなどに、ひずみ検出手段を配設するためのスペースを確保したり、特別な配設作業を行ったりする必要がなく、作用力測定装置を車両に対して容易に取り付けることが可能となる。

また、作用力測定装置に関する本発明の第２の態様は、前記第１の態様に係る作用力測定装置において、前記隙間が、周方向で４５度の中心角度の領域よりも小さな大きさとされていることを、特徴とする。
このような本態様に従う構造とされた作用力測定装置においては、隙間が周方向で全周に亘って連続することがないように形成されている。それ故、ひずみ検出手段の装着部位において比較的大きなひずみ量を得ることが出来て高精度の検出が可能とされると同時に、部材の剛性を十分に確保することが出来て、筒型ゴムマウントの防振性能に対する悪影響を低減乃至は回避することが可能となる。

また、作用力測定装置に関する本発明の第３の態様は、前記第１又は第２の態様に係る作用力測定装置において、前記隙間が前記インナ軸部材及び前記アウタ筒部材の軸方向中央付近に形成されていることを、特徴とする。
このような本態様に従う構造とされた作用力測定装置においては、インナ軸部材及びアウタ筒部材の軸方向中央付近に隙間が形成されていることにより、こじり方向の力が作用することによる、ひずみ検出手段の検出結果への悪影響が有利に回避されて、軸直角方向の作用力を確実に検出することが可能となる。

また、作用力測定装置に関する本発明の第４の態様は、前記第１乃至第３の何れかの態様に係る作用力測定装置において、前記インナ軸部材を筒状とすると共に、該インナ軸部材に挿通固定される固定ロッドを設けることにより、該インナ軸部材が径方向で重ね合わされた二重構造とされていることを、特徴とする。

このような本態様に従う構造とされた作用力測定装置においては、ひずみ検出手段の装着部位において、インナ軸部材の内周面と固定ロッドの外周面との間に隙間を設けたことにより、インナ軸部材におけるひずみ検出手段の装着部位が固定ロッドによって拘束されることがないため、他の部位に比して作用力によるひずみを生じ易くなっている。それ故、ひずみ検出手段によって、インナ軸部材に作用する作用力を高精度に検出することが出来る。

また、作用力測定装置に関する本発明の第５の態様は、前記第１乃至第４の何れかの態様に係る作用力測定装置において、嵌着孔を備えたブッシュ取付部を設けて、前記アウタ筒部材に対して該ブッシュ取付部を外嵌固定することにより、該アウタ筒部材が径方向で重ね合わされた二重構造とされていることを、特徴とする。

このような本態様に従う構造とされた作用力測定装置においては、ひずみ検出手段の装着部位において、アウタ筒部材の外周面とブッシュ取付部の内周面との間に隙間を設けたことにより、アウタ筒部材におけるひずみ検出手段の装着部位がブッシュ取付部の内周面によって拘束されることがないため、他の部位に比して作用力によるひずみを生じ易くされている。それ故、ひずみ検出手段によって、アウタ筒部材に作用する作用力を高精度に検出することが出来る。

また、作用力測定装置に関する本発明の第６の態様は、前記第１乃至第３の何れかの態様に係る作用力測定装置において、前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方を、内スリーブと外スリーブが相互に嵌着固定された二重筒体構造とすることにより、径方向で重ね合わされた二重構造としたことを、特徴とする。

このような本態様に従う構造とされた作用力測定装置においては、ひずみ検出手段が内外スリーブの何れかの重ね合わせ面に対して装着されることにより、ひずみ検出手段がインナ軸部材の内周面及び／又はアウタ筒部材の外周面に露出することを防ぐことが出来る。それ故、車両等への取付状態下においてひずみ検出手段の破損等を防ぐことが出来ると共に、倉庫における保管等や車両や船舶等による輸送時においてひずみ検出手段が破損するのを回避できて、作用力測定装置の取扱いが容易になる。また、ひずみ検出手段で検出された検出結果を外部に出力するための配線の取回しが容易となって、車両への取付作業を効率的に行うことが出来る。更に、ひずみ検出手段の外部からのシール性が高められることによって、性能の安定化や耐久性の向上を図ることが出来る。

また、本発明は、自動車のサスペンション部材（アームやリンク、ロッド等を含む）の車両ボデーへの連結部分に介装されるサスペンションブッシュとして前記筒型ゴムマウントを採用することにより、作用力測定装置に関する本発明の前記第１乃至第６の何れかの態様に係る作用力測定装置を構成し、前記ひずみ検出手段によって得られる検出値を利用して、自動車の車輪に対して路面から作用する外力を求めるようにした自動車用サスペンション機構も、特徴とする。

このような本態様に従う構造とされた自動車用サスペンション機構においては、自動車の車輪に対して路面から作用する外力を本体ゴム弾性体の剛性変化に影響されることなく容易且つ高精度に検出することが可能となる。

上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた作用力測定装置にあっては、車輪に及ぼされる外力を、ゴムマウントを構成する弾性体の温度変化や経年変化に基づく剛性変化に影響されることなく、迅速且つ確実に推定することが出来る。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

先ず、図１〜図３には、本発明の第一の実施形態として、作用力測定装置を備えた筒型ゴムマウントとしてのサスペンションブッシュ１０が示されている。このサスペンションブッシュ１０は、インナ軸部材としての内筒金具１２とアウタ筒部材としての外筒金具１４が本体ゴム弾性体１６によって弾性的に連結された構造を有している。

より詳細には、内筒金具１２は、小径の略円筒形状を有する剛性材で構成されている一方、外筒金具１４は、全体として大径の薄肉円筒形状の剛性材によって構成されている。また、外筒金具１４の上部は径方向外方に向かって屈曲せしめられており、全周に亘って延びるフランジ部１８が形成されている。これらの内筒金具１２と外筒金具１４は、略同一中心軸上に配置されており、径方向で互いに離隔して位置せしめられている。

そして、内筒金具１２の外周面と外筒金具１４の内周面との対向面間には、全体として略円筒形状を有する本体ゴム弾性体１６が介装されて、内筒金具１２と外筒金具１４にそれぞれ加硫接着されている。また、本体ゴム弾性体１６の上部には、上方へ突出するストッパゴム２０が本体ゴム弾性体１６と一体成形されており、外筒金具１４に形成されたフランジ部１８の上面に加硫接着されている。これにより、本体ゴム弾性体１６の内外周面に対して、内筒金具１２と外筒金具１４が加硫接着された一体加硫成形品として、本実施形態のサスペンションブッシュ１０が構成されている。

而して、図３に示されているように、サスペンションブッシュ１０の外周面、即ち、外筒金具１４の外周面には、その軸方向中央付近に隙間としてのセンサ取付凹所２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが形成されている。センサ取付凹所２２ａ〜２２ｄは、正面視略八角形で、外筒金具１４の外周面を径方向内方へ窪めることによって形成されている。かかるセンサ取付凹所は、本実施形態において、外筒金具１４の外周面の４箇所に形成されており、そのうちの２箇所に形成されるセンサ取付凹所２２ａ，２２ｂが、外筒金具１４の径方向の一方向において互いに対向するように形成されると共に、他の２箇所に形成されるセンサ取付凹所２２ｃ，２２ｄが、センサ取付凹所２２ａとセンサ取付凹所２２ｂの対向方向と略直交する外筒金具１４の径方向において互いに対向するように形成される。換言すれば、各センサ取付凹所２２ａ〜ｄが、外筒金具１４の外周面において、互いに周方向で等しい離隔距離で位置してそれぞれ形成される。

そして、各センサ取付凹所２２ａ〜ｄの略中央部分には、それぞれひずみ検出手段としてのひずみ計２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが取り付けられている。かかるひずみ計２４ａ〜２４ｄは、外力の作用による外筒金具１４のひずみ量に応じて起電力を生じる歪ゲージであって、公知の抵抗線歪ゲージや半導体歪ゲージ等が好適に採用され得る。なお、本実施形態においては、ひずみ計２４ａとひずみ計２４ｂが、外筒金具１４の径方向の一方向において、互いに対向位置せしめられると共に、ひずみ計２４ｃとひずみ計２４ｄがひずみ計２４ａとひずみ計２４ｂの対向方向に略直交する径方向で互いに対向位置せしめられる。

このひずみ計２４ａ〜ｄには、ひずみ量に応じて生じた起電力を外部へ伝達するためのリード線２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが取り付けられている。リード線２６ａ〜ｄは、その一端がひずみ計２４ａ〜ｄの下端部にそれぞれ接続されており、センサ取付凹所２２ａ〜ｄの下端にそれぞれ接続されて下方へ延びる配線溝２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ内を軸方向下方に延びて、外部に配設された外部演算装置３０に他端が接続されている。このリード線２６ａ〜ｄによって、ひずみ計２４ａ〜ｄにおいて検出したひずみ量に応じて生じた起電力が外部演算装置３０に伝達されて、外部演算装置３０において、ひずみ量の検出結果に基づく、図示しない車輪に作用する外力の算出が行われることとなる。

このように構成された作用力測定装置を備えたサスペンションブッシュ１０は、サスペンションリンクやサスペンションロッド等を含んで構成されるサスペンション部材としてのサスペンション部品３２に取り付けられる。より詳細には、図１，図２に示されているように、サスペンション部品３２を構成するサスペンションアーム３４の端部に形成されたブッシュ取付部３６に開口形成される嵌着孔３７に対してサスペンションブッシュ１０が内挿状態で嵌め付けられる。このブッシュ取付部３６は、略円筒形状の剛性材で形成されており、その内径寸法がサスペンションブッシュ１０の外径寸法より僅かに小径とされていて、ブッシュ取付部３６にサスペンションブッシュ１０が圧入されることにより、サスペンション部品３２に対してサスペンションブッシュ１０が固定的に取り付けられるようにされている。なお、かかる取付状態下において、外筒金具１４の外周面でセンサ取付凹所２２ａ〜ｄ内にそれぞれ配設されたひずみ計２４ａ〜ｄは、ブッシュ取付部３６の内周面から離隔して位置せしめられる。また、特に本実施形態においては、サスペンションブッシュ１０のサスペンション部品３２への取付状態下において、外筒金具１４の略直交する径方向２方向に配設された４つのひずみ計は、ひずみ計２４ａ，２４ｂがそれぞれ車両の前後方向に位置せしめられると共に、ひずみ計２４ｃ，２４ｄがそれぞれ車両左右方向に位置せしめられる。

また、内筒金具１２には、図示しない車両ボデーから突出せしめられた同じく図示しない固定ロッドが挿通せしめられて、ボルトや溶接等によって内筒金具１２が車両ボデーに対して固定される。なお、上述のストッパゴム２０の上面が車両ボデーに当接せしめられることによって、サスペンションブッシュ１０の車両ボデーに対する相対変位が制限されている。

このようにして、内筒金具１２が図示しない車両ボデーに固定されると共に、外筒金具１４がサスペンション部品３２に固定されており、図示しない車両ボデーとサスペンション部品３２とがサスペンションブッシュ１０を介して弾性的に連結されている。

そして、本実施形態においては、車輪からサスペンション部品３２を介してサスペンションブッシュ１０に及ぼされる車輪への作用力に基づいて、車両前後方向及び車両左右方向のひずみ量がひずみ計２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって検出されることとなる。以下の（１）〜（６）に、本実施形態において、外筒金具１４のひずみ量に基づいて車輪に作用する外力を精度良く推定する手段の一例について、説明する。

（１）自動車の走行中において、サスペンション部品３２に取り付けられたサスペンションブッシュ１０に車輪に作用した外力が伝達されると、外筒金具１４が内筒金具１２に対して相対的に変位せしめられる。なお、以下の説明において外筒金具１４は内筒金具１２に対して、車両前後方向では車両前方向（図１における上方向、以下の説明においてｘ方向とする），車両左右方向では車両右方向（図１における右方向、以下の説明においてｙ方向とする），車両上下方向では車両上方向（図２における上方向、以下の説明においてｚ方向とする）に変位したものとする。
（２）かかる相対変位によって、外筒金具１４には、本体ゴム弾性体１６の弾性変形に基づく弾性力によってひずみが生ぜしめられることとなり、各ひずみ計２４ａ〜２４ｄがそれぞれひずみ量に応じた起電力を検出する。
（３）ここにおいて、例えば、ひずみ計２４ａの配設部位に車両前後方向の引っ張りひずみが生じると、ひずみ計２４ｂの配設部位には車両前後方向において略同じ大きさの圧縮ひずみが生じることとなる。また、ひずみ計２４ｃの配設部位に車両左右方向の引っ張りひずみが生じると、ひずみ計２４ｄには車両左右方向において略同じ大きさの圧縮ひずみが生じることとなる。換言すれば、ひずみ計２４ａ，２４ｂは、車両前後方向におけるひずみに応じて、大きさが略等しく向き（符号）が互いに反対の起電力を生じると共に、車両左右方向及び車両上下方向のひずみに応じて、大きさが略等しく向き（符号）も同じ起電力を生じる。一方、ひずみ計２４ｃ，２４ｄでは、車両左右方向のひずみに応じて、大きさが略等しく向き（符号）が互いに反対の起電力を生じると共に、車両前後方向及び車両上下方向におけるひずみに応じて、大きさが略等しく向き（符号）も同じの起電力を生じる。なお、特に本実施形態においては、外筒金具１４のｘ，ｙ，ｚの各方向へのひずみに応じて、ひずみ計２４ａ，２４ｂがＥ１，Ｅ２，Ｅ３の大きさの起電力を生じると共に、ひずみ計２４ｃ，２４ｄがＥ４，Ｅ５，Ｅ６の大きさの起電力を生じるものとする。
従って、本実施形態においては、検出されるひずみ量に応じて、
ひずみ計２４ａが（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３）
ひずみ計２４ｂが（−Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３）
ひずみ計２４ｃが｛Ｅ４＋（−Ｅ５）＋Ｅ６｝
ひずみ計２４ｄが（Ｅ４＋Ｅ５＋Ｅ６）
の起電力をそれぞれ生じる。
（４）そして、サスペンションブッシュ１０の径方向で対向位置せしめられた二組のひずみ計、即ち、ひずみ計２４ａとひずみ計２４ｂ及びひずみ計２４ｃとひずみ計２４ｄの二組において、それぞれ検出値の差を取ることによって、ひずみ計の対向方向（本実施形態においては車両の前後方向及び左右方向）のひずみによる起電力を略２倍の値で得ることが出来ると共に、その他の方向のひずみによる起電力を検出値から排除することが出来る。
即ち、
ひずみ計２４ａとひずみ計２４ｂの検出値の差を取ることにより、
（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３）−（−Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３）＝２＊Ｅ１
ひずみ計２４ｃとひずみ計２４ｄの検出値の差を取ることにより、
｛Ｅ４＋（−Ｅ５）＋Ｅ６｝−（Ｅ４＋Ｅ５＋Ｅ６）＝−２＊Ｅ５
の起電力がそれぞれ算出される。
（５）この算出値を必要に応じて２で除算することにより、必要な方向におけるひずみ量に応じた起電力のみを高精度に分離して検出することが可能となる。即ち、本実施形態においては、ひずみ計２４ａとひずみ計２４ｂによって、車両前後方向（ｘ方向）におけるひずみに基づいて起電力：Ｅ１が検出されると共に，ひずみ計２４ｃとひずみ計２４ｄによって、車両左右方向（ｙ方向）におけるひずみに基づいて起電力：−Ｅ５が検出される。この検出結果から、車両前後方向において、起電力：Ｅ１に対応する大きさの引張ひずみが生じていると共に、車両左右方向において起電力：Ｅ５に対応する大きさの圧縮ひずみが生じていることがわかる。
（６）なお、各ひずみ計２４ａ〜２４ｄにおいて生じた起電力は、各ひずみ計２４ａ〜ｄにそれぞれ取り付けられたリード線２６ａ〜ｄを通じて、外部演算装置３０に伝達され、ひずみの検出結果に基づいて、車輪に対して車両前後方向及び左右方向へ作用した外力が演算により推定されることとなる。

上述の如き手段によれば、車輪への外力の作用と高い相関性を有する外筒金具１４のひずみ量を必要な方向において高精度に検出できるため、かかるひずみ量の検出値に基づいて推定される車輪に作用する外力についても、実際に作用した外力に極めて近い高精度な推定結果を得ることが出来る。更に、このようにして得られたひずみ量の検出値に基づく車輪に及ぼされる外力の推定値を、アンチロックブレーキングシステムやトラクション制御，ビークルスタビリティ制御等の車両制御システムの制御信号として利用することも可能である。

このような本実施形態に従う構造とされた作用力測定装置においては、剛性材である外筒金具１４に対してひずみ計２４ａ〜ｄが取り付けられていることにより、温度依存性や経時変化に基づく本体ゴム弾性体１６の剛性変化の影響を受けることなく、車輪に作用する外力に応じたひずみ量を安定して検出することが出来て、車輪に作用する外力の確実な推定が可能となる。

また、本実施形態においては、外筒金具１４の径方向で互いに対向するように一組のひずみ計２４ａ，２４ｂを配設すると共に、これらのひずみ計２４ａ，２４ｂの対向方向と略直交する外筒金具１４の径方向において、互いに対向位置するひずみ計２４ｃ，２４ｄが配設されている。それ故、ひずみ計２４ａ〜２４ｄによって検出されるひずみに基づいて生じる起電力から、ひずみ計２４ａとひずみ計２４ｂ及びひずみ計２４ｃとひずみ計２４ｄの各対向方向のひずみ量のみを精度良く分離することが可能となって、車輪に作用する外力を、推定が必要な方向において高精度に推定することが出来る。

また、本実施形態においては、サスペンションブッシュ１０を構成する外筒金具１４に対してひずみ計２４ａ〜ｄを取り付けたことにより、車両側の部品、つまりサスペンション部品３２等に対してひずみ計２４ａ〜ｄを配設する必要がない。それ故、サスペンション部品３２等の寸法の大きな部材に加工を施す必要がなく、ひずみゲージを容易に取り付けることが出来る。

また、本実施形態では、外筒金具１４にセンサ取付凹所２２ａ〜ｄを形成して、かかるセンサ取付凹所２２ａ〜ｄにそれぞれひずみ計２４ａ〜ｄを配設した。それ故、外筒金具１４におけるひずみ計２４ａ〜ｄの配設箇所がブッシュ取付部３６の内周面から離隔せしめられて、外筒金具１４におけるブッシュ取付部３６の内周面に当接する部位に比してひずみ易くなるため、ひずみ計２４ａ〜ｄによる確実且つ高精度なひずみの検出を実現できる。

さらに、センサ取付凹所２２ａ〜ｄを周方向に連続しないように周方向の所定長さで複数形成したことにより、ひずみ計２４ａ〜ｄによるひずみ量の検出方向を十分に確保しつつ、外筒金具１４のサスペンションアーム３４への取付強度の確保や防振性能に対する悪影響の低減乃至は回避を実現できる。

更にまた、センサ取付凹所２２ａ〜ｄを外筒金具１４の軸方向中央付近に形成すると共に、センサ取付凹所２２ａ〜ｄの下端部から外筒金具１４の下端まで延びる配線溝２８ａ〜ｄをそれぞれ形成した。これにより、外筒金具１４の上端部は全周に亘ってブッシュ取付部３６の内周面に当接せしめられることとなる。それ故、サスペンションブッシュ１０に対してこじり方向の荷重が作用した場合においても、十分な部材強度及び取付強度を確保することが出来る。

また、本実施形態において、外筒金具１４は、内筒金具１２に比して車輪の近くに位置するため、車輪に作用した外力が直接的に作用することとなる。それ故、外筒金具１４のひずみ量は車輪に作用する外力との相関性が高く、車輪に加わる外力を高精度に推定することが可能となる。

さらに、外筒金具１４は、内筒金具１２に比して、部材寸法が大きいため、ひずみゲージの配設スペースを確保し易い。

また、本体ゴム弾性体１６が加硫接着された面と反対側の面にひずみ計２４ａ〜ｄを配設したことにより、外筒金具１４を本体ゴム弾性体１６に対して加硫接着した後でひずみ計２４ａ〜ｄを外筒金具１４に対して取り付けることが出来る。それ故、加硫接着時の熱によるひずみ計２４ａ〜ｄの破損を防ぐことが出来る。

次に、図４，５，６には、本発明の第二の実施形態としての作用力測定装置を備えた筒型ゴムマウントとしてのサスペンションブッシュ３８が示されている。なお、以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材及び部位については、図中に第一の実施形態と同一の符号を付すことにより説明を省略する。

すなわち、第二の実施形態においては、略円筒形状とされたアウタスリーブ４０が、外筒金具１４と略同一中心軸上に配置されて、外筒金具１４に対して外挿状態で嵌め付けられている。かかるアウタスリーブ４０を配設することにより、外筒金具１４を内スリーブ、アウタスリーブ４０を外スリーブとする二重構造とされた本実施形態におけるアウタ筒部材としてのアウタ筒金具４２が構成される。そして、本実施形態において、ひずみ計２４ａ〜ｄは、外筒金具１４の外周面とアウタスリーブ４０の内周面の対向面間において外筒金具１４の外周面に形成されたセンサ取付凹所２２ａ〜ｄ内に配設されることとなる。

このような本実施形態に従う構造とされた作用力測定装置においては、外筒金具１４の外周面に重ね合わせられるアウタスリーブ４０を嵌め付けたことにより、センサ取付凹所２２ａ〜ｄの開口部がアウタスリーブ４０によって略覆蓋されることとなる。それ故、ひずみ計２４ａ〜ｄが外部に露出することによる、ひずみ計２４ａ〜ｄの破損等の問題を回避することが出来て、輸送や倉庫での保管等を有利に行うことが出来る。更に、配線溝２８ａ〜ｄもアウタスリーブ４０によって径方向外方への開口部が略覆蓋されることとなるため、配線溝２８ａ〜ｄ内を延びるリード線２６ａ〜ｄの取回しが容易になって、ブッシュ取付部３６へのサスペンションブッシュ３８の取付作業を一層効率よく行うことが出来得る。更にまた、ひずみ計２４ａ〜ｄやリード線２６ａ〜ｄのシール性を高めることにより、検出性能の安定化や耐久性の向上を実現できる。

次に、図７，８には、本発明の第三の実施形態としての作用力測定装置を備えた筒型ゴムマウントとしてのサスペンションブッシュ４４が示されている。なお、以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材及び部位については、図中に第一の実施形態と同一の符号を付すことにより説明を省略する。

すなわち、本実施形態においては、略同一中心軸上に配置されて、径方向に離隔位置せしめられる内筒金具１２と外筒金具４６の対向面間に本体ゴム弾性体１６が介装されて形成された一体加硫成形品４８と、かかる一体加硫成形品４８とは別体で形成されて、一体加硫成形品４８に対して外挿状態で嵌め付けられる作用力測定スリーブ５０によってサスペンションブッシュ４４が構成されている。

作用力測定スリーブ５０は、何れも略円筒形状とされた内側スリーブ５２と外側スリーブ５４とが略同一中心軸上で配設されることにより重ね合わせられて構成されている。そして、外側スリーブ５４の内周面には、その軸方向中央付近にセンサ取付凹所５６ａ〜ｄが形成されている。また、センサ取付凹所５６ａ〜ｄの下端には、外側スリーブ５４の内周面を軸方向下端まで延びる配線溝５８ａ〜ｄがそれぞれ接続されている。かかるセンサ取付凹所５６ａ〜ｄ及び配線溝５８ａ〜ｄは、互いに略直交する径方向２方向において合計４箇所に形成されており、その径方向内方の開口部が内側スリーブ５２によって略覆蓋されている。即ち、内側スリーブ５２と外側スリーブ５４の部材間にセンサ取付凹所５６ａ〜ｄ及び配線溝５８ａ〜ｄが位置している。そして、外側スリーブ５４の内周面においてセンサ取付凹所５６ａ〜ｄの略中央部分には、それぞれひずみ計２４ａ〜ｄが固着されている。

かかる作用力測定スリーブ５０は、一体加硫成形品４８がブッシュ取付部３６に対して略同一中心軸で配設された状態において、外筒金具４６の外周面とブッシュ取付部３６の内周面との対向面間に介挿されて、一体加硫成形品４８に対して外挿状態で取り付けられる。これにより、作用力測定スリーブ５０と外筒金具４６とによって本実施形態におけるアウタ筒部材としてのアウタ筒金具５９が構成されると共に、一体加硫成形品４８と作用力測定スリーブ５０とによってサスペンションブッシュ４４が構成される。なお、本実施形態においては、外筒金具４６に対してセンサ取付凹所５６ａ〜ｄは形成されておらず、ひずみ計２４ａ〜ｄも取り付けられていない。

このような本実施形態に従う構造とされたサスペンションブッシュ４４においては、別体形成された作用力測定スリーブ５０において、車輪に作用する外力に基づく内側スリーブ５２のひずみ量を検出する。それ故、サスペンションブッシュ４４を構成する一体加硫成形品４８としては、ひずみ計２４ａ〜ｄを取り付けていない従来のものを採用することが出来て、ひずみ計２４ａ〜ｄを一体加硫成形品４８に対して配設することによる防振性能への悪影響を回避しつつ、ひずみ計２４ａ〜ｄによるひずみ量の検出が可能となると共に、サスペンションアーム３４へのサスペンションブッシュ４４の配設作業も容易に行うことが出来る。

以上、本発明の幾つかの実施形態について説明してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

例えば、前記第一乃至第三の実施形態においては、サスペンションブッシュ１０，３８，４４に対して本発明を適用した例を示したが、本発明は、サブフレームマウント等、各種ゴムブッシュに対して適用可能である。

また、前記第一及び第二の実施形態においては、サスペンションブッシュ１０，３８の外筒金具１４の外周面にひずみ計２４ａ〜ｄが取り付けられていた。しかしながら、ひずみ計２４ａ〜ｄの取付位置は前記実施形態のものに何等限定されない。具体的には、例えば、図９，１０に示されているサスペンションブッシュ６０のように、インナ軸部材としての内筒金具６２の内周面の軸方向中央部にセンサ取付凹所６４ａ〜ｄを形成して、かかるセンサ取付凹所６４ａ〜ｄの中央部にひずみ計２４ａ〜ｄを配設すると共に、センサ取付凹所６４ａ〜ｄの下方に延びる配線溝６６ａ〜ｄに配線２６ａ〜ｄを位置せしめることも可能であり、例えば、ひずみ計２４ａ〜ｄを取り付けられた内筒金具６２が、車輪に外力が作用しても外部演算装置３０に対する相対的な変位量が比較的小さい車両ボデー側に取り付けられることによって、外筒金具１４にひずみ計２４ａ〜ｄを配設した場合に比して、外部演算装置３０に対するひずみ計２４ａ〜ｄの相対変位量が少なく、リード線２６ａ〜ｄの断線等を回避できるため、リード線２６ａ〜ｄの断線を防ぐために長さの余裕を設ける必要がなくなって、リード線２６ａ〜ｄの取回しが容易になる。なお、上述の説明において、前記第一乃至第三の実施形態と実質的に同一の部材及び部位については、図中に同一の符号を付すことによって説明を省略する。また、本体ゴム弾性体１６と内筒金具１２及び／又は外筒金具１４の部材間に凹所を設けてひずみ計２４ａ〜ｄを取り付けることも出来る。

また、センサ取付凹所２２ａ〜ｄ，５２ａ〜ｄの形状は前記第一乃至第三の実施形態のものに何等限定されない。具体的には、例えば、外筒金具１４や内側スリーブ４８の軸方向全長に亘って延びるようにセンサ取付凹所２２ａ〜ｄ，５６ａ〜ｄを形成しても良い。

また、本発明は、流体封入式のサスペンションブッシュ等、各種の筒型ゴムマウントに対して好適に採用され得る。

さらに、前記第一乃至第三の実施形態においては、サスペンションブッシュ１０，３８，４４のサスペンション部品３２に対する配設状態下において、車両の前後方向および左右方向にひずみ計２４ａ〜ｄが位置するように配設されていたが、ひずみ計２４ａ〜ｄの配設方向は、ひずみの検出が必要とされる方向によって適宜に設定されるものであって、前記実施形態のものに何等限定されない。

また、前記第一乃至第三の実施形態において示したように、ひずみ計２４ａ〜ｄは、軸方向中央付近に取り付けられることが望ましいが、かかる軸方向での配設位置も前記実施形態によって何等限定されるものではない。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

本発明の第一の実施形態としての作用力測定装置を備えたサスペンションブッシュのサスペンション部品への取付状態を示す横断面図である。 図１に示されたサスペンションブッシュのサスペンション部品への取付状態を示す縦断面図である。 図１に示されたサスペンションブッシュの側面図である。 本発明の第二の実施形態としての作用力測定装置を備えたサスペンションブッシュのサスペンション部品への取付状態を示す横断面図である。 図４に示されたサスペンションブッシュのサスペンション部品への取付状態を示す縦断面図である。 図４に示されたサスペンションブッシュの側面図である。 本発明の第三の実施形態としての作用力測定装置を備えたサスペンションブッシュのサスペンション部品への取付状態を示す横断面図である。 図７に示されたサスペンションブッシュのサスペンション部品への組付方法を示す縦断面説明図である。 本発明の別の一実施形態としての作用力測定装置を備えたサスペンションブッシュのサスペンション部品への取付状態を示す横断面図である。 図９に示されたサスペンションブッシュのサスペンション部品への取付状態を示す縦断面図である。

１０ サスペンションブッシュ
１２ 内筒金具
１４ 外筒金具
１６ 本体ゴム弾性体
２２ａ〜ｄ センサ取付凹所
２４ａ〜ｄ ひずみ計
２８ａ〜ｄ 配線溝
３２ サスペンション部品

Claims (7)

1. インナ軸部材と、該インナ軸部材の外周側に離隔して外挿状態で配設されるアウタ筒部材とが、それら両部材の軸直角方向対向面間に配した本体ゴム弾性体で弾性的に連結された筒型ゴムマウントにおいて、該インナ軸部材と該アウタ筒部材の間に作用する外力を測定する作用力測定装置であって、
   前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方を、径方向で重ね合わされた二重構造とすると共に、該二重構造における径方向の重ね合わせ面間で部分的に隙間を設け、該隙間に面する該重ね合わせ面にひずみ量を検出するひずみ検出手段を装着したことを特徴とする筒型ゴムマウント用の作用力測定装置。
2. 前記隙間が、周方向で４５度の中心角度の領域よりも小さな大きさとされている請求項１に記載の作用力測定装置。
3. 前記隙間が前記インナ軸部材及び前記アウタ筒部材の軸方向中央付近に形成されている請求項１又は２に記載の作用力測定装置。
4. 前記インナ軸部材を筒状とすると共に、該インナ軸部材に挿通固定される固定ロッドを設けることにより、該インナ軸部材が径方向で重ね合わされた二重構造とされている請求項１乃至３の何れかに記載の作用力測定装置。
5. 嵌着孔を備えたブッシュ取付部を設けて、前記アウタ筒部材に対して該ブッシュ取付部を外嵌固定することにより、該アウタ筒部材が径方向で重ね合わされた二重構造とされている請求項１乃至４の何れかに記載の作用力測定装置。
6. 前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方を、内スリーブと外スリーブが相互に嵌着固定された二重筒体構造とすることにより、径方向で重ね合わされた二重構造とした請求項１乃至３の何れかに記載の作用力測定装置。
7. 自動車のサスペンション部材（アームやリンク、ロッド等を含む）の車両ボデーへの連結部分に介装されるサスペンションブッシュとして前記筒型ゴムマウントを採用することにより、請求項１乃至６の何れかに記載の作用力測定装置を構成し、前記ひずみ検出手段によって得られる検出値を利用して、自動車の車輪に対して路面から作用する外力を求めるようにしたことを特徴とする自動車用サスペンション機構。

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