(57)【要約】  変換器（４０、４０’、４０”、４０”’）は、コンプライアンス軸に沿ってセンサ本体（４２）に連結された支持体（４６、４８、４６Ｃ、４８Ｃ）を有する変換器本体を含む。センサ本体（４２）は２つの直交する感知軸について歪むように構成され、ここで感知軸はコンプライアンス軸に対して互いに直角である。屈曲部アセンブリ（１４７Ａ、１４７Ｂ）がセンサ本体（４２）および１つまたは複数の支持体（４６、４８、４６Ｃ、４８Ｃ）に連結される。これらの屈曲部アセンブリ（１４７Ａ、１４７Ｂ）は各々コンプライアンス軸に沿ってコンプライアントであり、コンプライアンス軸に対して互いに直角である軸に沿って剛性である。
2008537592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム支持体と、
前記フレーム支持体に連結され、各々が２つの直交する感知軸について感度を有し、少なくとも２つの直交軸に関して力とモーメントを示す信号を供給するように協同する、間隔を置かれた少なくとも３つの変換器であって、各々が
支持体と、
コンプライアンス軸に沿って前記支持体に連結され、前記コンプライアンスに対して互いに直角である２つの
直交する感知軸について歪むように構成されるセンサ本体と
を含む変換器本体を有する変換器と、
前記センサ本体に連結された第１の屈曲部アセンブリと前記支持体に連結された第２の屈曲部アセンブリであって、各々がコンプライアンス軸に沿ってコンプライアントであり、前記コンプライアンス軸に対して互いに直角である軸に沿って剛性である第１および第２の屈曲部アセンブリと
を含む、複数の方向で力およびモーメントを伝達するために適した台秤。
【請求項２】
前記フレーム支持体が第１の周辺フレームおよび第２の周辺フレームを含み、間隔を置かれた前記少なくとも３つの変換器が前記第１の周辺フレームを前記第２の周辺フレームに連結する、間隔を置かれた４つの変換器を含む、請求項１に記載の台秤。
【請求項３】
前記第１の周辺フレームに連結され、地面の支持体に係合するように構成された屈曲部の第１のセット、および前記第２の周辺フレームに連結され、検査試験品に係合するように構成された屈曲部の第２のセットをさらに含む、請求項１または２に記載の台秤。
【請求項４】
前記屈曲部の第２のセットが、車輪付き検査試験品に係合するように構成されたベルトフレームに連結される、請求項３に記載の台秤。
【請求項５】
各々の変換器が前記第２の周辺フレームに連結されたセンサ本体および前記第１の周辺フレームに連結された支持体を含み、前記センサ本体が前記支持体に連結され、前記支持体がコンプライアンス軸にコンプライアントであり、前記コンプライアンス軸が各々の変換器の感知軸に対して直角である、請求項１または２に記載の台秤。
【請求項６】
前記支持体が、前記コンプライアンス軸に沿って前記センサ本体の両側に配置された２つのＵリンクの半片を含む、請求項５に記載の台秤。
【請求項７】
前記第１の周辺フレームが前記２つのＵリンクの半片に連結される、請求項６に記載の台秤。
【請求項８】
前記支持体が前記コンプライアンス軸に沿って前記センサ本体の一方の側に配置された単一のＵリンクを含む、請求項５に記載の台秤。
【請求項９】
前記第１および第２の周辺フレームが箱型梁を含む、請求項２から８に記載の台秤。
【請求項１０】
前記第１および第２の周辺フレームが入れ子にされる、請求項２から８に記載の台秤。
【請求項１１】
前記支持体が、前記変換器に連結された強化用フレームを含む、請求項２から８に記載の台秤。
【請求項１２】
前記強化用フレームが前記第１の周辺フレームに直接連結される、請求項１１に記載の台秤。
【請求項１３】
支持体と、
コンプライアンス軸に沿って前記支持体に連結され、前記コンプライアンス軸に対して互いに直角である２つの直交する感知軸について歪むように構成されるセンサ本体と、
前記センサ本体に連結された第１の屈曲部アセンブリと前記支持体に連結された第２の屈曲部アセンブリであって、各々がコンプライアンス軸に沿ってコンプライアントであり、前記コンプライアンス軸に対して互いに直角である軸に沿って剛性である屈曲部アセンブリと
を含む変換器本体。
【請求項１４】
前記支持体が、前記センサ本体の両側で前記コンプライアンス軸に沿って配置された一対のＵリンクの半片を含む、請求項１３に記載の変換器本体。
【請求項１５】
前記センサ本体が間隔を置かれた中心ハブの付近に配置された概して剛性の周辺部材を含み、少なくとも３つの屈曲部材が前記周辺部材を前記中心ハブに連結し、前記屈曲部材が前記中心ハブの周りで概して等しい角度間隔で互いから隔てられる、請求項１３または１４に記載の変換器本体。
【請求項１６】
前記センサ本体が４つの屈曲部材を含む、請求項１５に記載の変換器本体。
【請求項１７】
前記中心ハブが前記支持体に連結される、請求項１５に記載の変換器本体。
【請求項１８】
前記センサ本体が複数のセンサを受け入れるように構成される、請求項１３から１７に記載の変換器本体。
【請求項１９】
前記支持体がコンプライアント部材を含み、前記変換器本体が、最初に述べた前記センサ本体に対向して且つ前記コンプライアンス軸に沿って前記コンプライアント部材の側部上に配置された第２のセンサ本体をさらに含む、請求項１３に記載の変換器本体。
【請求項２０】
前記Ｕリンクの半片が剛体であり、一体に接続される、請求項１４に記載の変換器本体。
【請求項２１】
前記支持体が剛性部材を含み、前記変換器本体が、最初に述べた前記センサ本体に対向して且つ前記コンプライアンス軸に沿って前記剛性部材の側部上に配置された第２のセンサ本体をさらに含み、最初に述べた前記センサ本体と前記第２のセンサ本体が一体に接続される、請求項１３に記載の変換器本体。
【請求項２２】
前記センサ本体を前記支持体に接続することで前記センサ本体と前記支持体を通って延びる軸の周りで前記支持体に対して前記センサ本体の旋回運動を可能にするピボット接続をさらに含む、請求項１３から２１に記載の変換器本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の検討は単に一般的背景情報として与えられ、権利主張される主題事項の範囲を決定する目的として使用されるように意図されていない。
本開示は３つの直交軸に沿った直線的力および軸の周りのモーメントを伝達および測定する装置に関する。さらに特定すると、本開示は風洞などの検査環境において検査試験品に対する力およびモーメントを測定するために特に良く適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
確度および精度を伴った力とモーメントの両方の荷重の測定は多くの用途において重要である。いくつかのモーメントおよび力を検査する必要がある場合の一般的な使用法は風洞内の試験品を検査する工程にある。検査試験品は風洞のくぼみに設置された台秤の上に置かれることもあり得る。台秤は単に車両の縮尺模型ではなく車両またはその他の大型検査試験品を受け止めるように構成されることが可能である。車両の縮尺模型ではなく実際の車両は、設計者が単に推定測定値ではなく試作品の実際の測定値を判定することを可能にする。検査試験品が車輪を備えた車両であれば、台秤は車輪を回すための回転ベルトを装備されることが可能であり、これは測定精度に大幅な改善を行なう。
【０００３】
力およびモーメントの６つの成分が風洞内の台秤上の検査試験品に作用する。これら６つの成分は揚力、抗力、横力、ピッチングモーメント、ヨーイングモーメント、ローリングモーメントとして知られている。検査試験品に作用するモーメントおよび力は普通、その成分に感度を有する変換器でもって力の３つの成分およびモーメントの３つの成分へと分解される。各々の変換器は、組み合わせて接続されてホイートストンブリッジ回路を形成する歪みゲージなどのセンサを担持する。これらのセンサを適切に接続することによって、結果として得られるホイートストンブリッジ回路は、力の３つの成分およびモーメントの３つの成分の表示に分解することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
台秤は検査環境の様々な物理的特性に左右される傾向を有し、これは追加的な補償を伴わないと不正確な測定につながりかねない。例えば、風洞内の温度の遷移は結果として台秤の熱膨張につながることが見込まれ、これが変換器に悪影響を及ぼす可能性が高い。付け加えると、大型の検査試験品は変換器に対する大きなスラスト荷重を作り出す傾向があり、これが不正確な測定の原因となりかねない。したがって、大型の検査試験品で使用するために適した台秤を開発する継続的な必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この「課題を解決するための手段」および「要約書」は単純化した形でいくつかの概念を導入するために与えられ、これらの概念は「発明を実施するための最良の形態」の中で下記にさらに述べられる。この「課題を解決するための手段」および「要約書」は権利主張される主題事項の主要な特徴または本質的な特徴を特定するように意図されるものではなく、また、権利主張される主題事項の範囲を決定する目的で使用されるように意図されるものでもない。付け加えると、本願明細書で与えられる説明および権利主張される主題事項は「背景技術」で検討された欠点のいずれかに対処することに向けられると解釈されるべきではない。
【０００６】
本開示は、下記に述べられる特徴を有する変換器を使用して複数の方向の力およびモーメントを伝達するために適した台秤に向けられる。この台秤は風洞などの検査環境において大型車両などの検査試験品を支えるように構成される。この台秤はフレーム支持体およびこのフレーム支持体に連結された少なくとも３つの間隔を置かれた変換器を含む。各々の変換器は２つの直交する感知軸について感度を有する。これらの変換器は少なくとも２つの直交軸に関して力およびモーメントを示す信号を供給するように協同する。一例では、このフレーム支持体は第１の周辺フレームおよび第２の周辺フレームを含む。この例の台秤は第１の周辺フレームを第２の周辺フレームに連結する４つの間隔を置かれた変換器を含む。２つの直交する感知軸について感度を有する変換器はフレーム支持体の熱膨張の影響に左右されず、３つの直交する感知軸について感度を有する変換器に存在する大きなスラスト荷重を排除する。
【０００７】
本開示はまた、コンプライアンス軸に沿ってセンサ本体に連結された支持体を有する変換器本体にも向けられる。このセンサ本体は２つの直交する感知軸について歪むように構成され、ここで感知軸はコンプライアンス軸に対して互いに直角である。一態様では、この支持体はコンプライアンス軸に沿ってセンサ本体の両側に配置された一対のＵリンクの半片を有する。屈曲部アセンブリがセンサ本体および支持体のうちの１つまたは複数に連結される。この屈曲部アセンブリはコンプライアンス軸に沿って各々コンプライアントであり、コンプライアンス軸に対して互いに直角である軸に沿って剛性である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この開示は３つの直交軸に沿った直線的力および軸の周りのモーメントを伝達および測定する装置および構造に関する。図面を含めた本開示は、いくつかの具体的な例を参照して台秤およびこれに含まれる変換器を記述する。例えば、本開示は下記に述べられるマルチパート変換器アセンブリに取り付けられるフレーム支持体に関して進行する。しかしながら、本発明が他の装置または構造、および同様に変換器で実施されることが可能であることに留意すべきである。本発明は、単に具体例を示す目的でフレーム支持体および変換器アセンブリに関して述べられる。他の例が予期されて下記で述べられ、またはそうでなければ当業者に想像できる。本発明の範囲は少数の例、すなわち記述された本発明の実施形態に限定されない。そうではなく、本発明の範囲は添付の特許請求項を参照することにより規定される。開示されていない代替の設計を含めて、これらの例に変更が為されることが可能であるが、それでもなおこれらは特許請求の範囲の範囲の中にある。
【０００９】
本開示の一例の実施形態の台秤１０が図１〜３に具体的に示される。例示された実施形態では、台秤１０は第１のフレーム支持体１２および第２のフレーム支持体１４を含むことが可能である。複数の変換器アセンブリ１６（ここでは４つであるが３つ以上のいずれの数が使用されてもよい）が第１のフレーム支持体１２を第２のフレーム支持体１４に連結する。台秤１０は車両、エンジン、航空機などといった公称で大きな重量または質量の検査試験品に加えられる力およびモーメントを測定するために使用されることが可能である。フレーム支持体１２および１４は公称で応力のない反力フレームであり、各々の変換器は２軸の力変換器を含む。公称で大きな質量を支えている間に、向上した感度を供給するために様々なレベルの屈曲絶縁が台秤１０に供給されてもよい。
【００１０】
図４〜６を参照すると、変換器アセンブリのうちの１つが４０で例示されており、ここでは変換器アセンブリ１６の各々は同様に構築されることが好ましい。変換器アセンブリ４０はセンサ本体４２およびＵリンクアセンブリ４４を含む。Ｕリンクアセンブリ４４は第１のＵリンクの半片４６および第２のＵリンクの半片４８を含む。センサ本体４２はＵリンクの半片４６と４８の間に配置され、適切な締め具で一体に連結される。例示された実施形態では、この締め具はＵリンクの半片４８、センサ本体４２、およびＵリンクの半片４６それぞれの開口４８Ａ、４２Ａおよび４６Ａを貫通して延びるボルトまたはネジ付き棒５０を含む。ナット５１が棒５０の端部５３に設けられ、スーパーナット５２がネジ付き棒５０の端部５４にネジ接続される。Ｕリンクの半片４６の端部に係合するように複数の位置決めネジ５６がナット５２の開口を貫通して延びる。ナット５２自体の使用を通じてではなく位置決めネジ５６の締め付けが、効率的に且つ各々の位置決めネジ５６への少ないトルク値で高い締め付け圧が達成されることを可能にする。Ｕリンク４６および４８の中心部分が開口４６Ａ、４２Ａおよび４８Ａ付近でセンサ本体４２の中心部分と係合または接触するが、別の場合ではＵリンクの半片４６および４８に対してセンサ本体４２が動くことを可能にするようにＵリンクの半片４６および４８の各々とセンサ本体４２との間に隙間が設けられることに留意すべきである。
【００１１】
センサ本体４２は一体品であって単一の統一された材料の塊りで形成されることが好ましい。センサ本体４２は畝付きの中心ハブ６０（本明細書では開口４２Ａを有する）および中心ハブ６０と同心であるかまたは付近に配置された畝付きの周辺本体６２を含む。複数の屈曲構造６４（他の形態が使用されることもあり得るが本明細書では屈曲梁６４）が中心ハブ６０を周辺本体６２に接続する。例示された実施形態では、複数の屈曲梁６４は４つの帯金７１、７２、７３および７４を含む。各々の帯金７１〜７４は対応する長手方向軸７１Ａ、７２Ａ、７３Ａおよび７４Ａに沿って中心ハブ６０から周辺本体６２へと放射状に延びる。軸７１Ａは軸７３Ａに整列させられ、その一方で軸７２Ａは軸７４Ａに整列させられることが好ましい。付け加えると、軸７１Ａと７３Ａは軸７２Ａと７４Ａに対して直角である。ここでは４本に等しい複数の屈曲梁６４が例示されているが、中心ハブ６０を周辺本体６２に接続するために３本以上のいずれの数の帯金が使用されることもあり得ることは理解されるべきである。屈曲梁６４は８５で示される中心軸の回りで等しい角度間隔で隔てられることが好ましい。
【００１２】
屈曲部材８１、８２、８３および８４が各々の屈曲梁７１〜７４の端部を周辺本体６２にそれぞれ接続する。屈曲部材８１〜８４は対応する長手方向軸７１Ａ〜７４Ａに沿って各々の対応する屈曲梁７１〜７４の変位に対してコンプライアントである。例示された実施形態では、屈曲部材８１〜８４は同一であり、一体に形成された屈曲帯金８６および８８を含む。屈曲帯金８６および８８は各々の長手方向軸７１Ａ〜７４Ａの両側に設置され、対応する屈曲梁７１〜７４および周辺本体６２へと接続される。
【００１３】
感知装置がセンサ本体４２の部分の変位または変形を測定する。例示された本体では、複数の歪みセンサ９０が屈曲梁６４に装着されることでその歪みを感知する。剪断応力の表示を提供するために複数のセンサ９０が複数の屈曲梁６４上に設置されることも可能であるが、例示された実施形態では、屈曲梁６４内の曲げ応力を示す出力信号を提供するために歪みセンサが従来式に装着される。例示された実施形態では、８個の歪みセンサが各々の変換器４０のセンサ本体４２上に設けられ、ここに２つの従来式のホイートストンブリッジが形成される。第１のホイートストンブリッジまたは感知回路は屈曲梁７１および７３上に設けられた歪みセンサから従来式に形成され、その一方で第２のホイートストンブリッジまたは第２の感知回路は屈曲梁７２および７４上に設けられた歪みセンサから形成される。他の実施形態では、別々のホイートストンブリッジが各々の屈曲梁７１〜７４上に形成されることが可能であり、これらの出力が当該技術で知られているように組み合わされることが可能である。複数のセンサ９０は抵抗性歪みゲージを含んでもよい。しかしながら、光学に基づいたセンサまたはキャパシタンスに基づいたセンサなどの他の形態の感知装置もやはり屈曲梁６４、または所望であればセンサ本体４２の各々の帯金８６および８８などの他の部分の変形もしくは変位を測定するために使用されることが可能である。
【００１４】
感知装置からの出力信号は２つの自由度で中心ハブ６０と周辺本体６２の間で伝達される力成分を示す。説明の目的で、座標系９７が規定されることが可能であってここでＸ軸９７Ａは長手方向軸７１Ａおよび７３Ａに整列させられ、Ｚ軸９７Ｂは垂直軸７２Ａおよび７４Ａに整列させられ、Ｙ軸９７Ｃは軸８５に整列させられる。
【００１５】
例示された実施形態では、各々の変換器アセンブリ１６が２つの力を測定する。具体的には、屈曲梁７１および７３の端部にある屈曲部材８１および８３はこの方向にコンプライアントであるので、Ｘ軸に沿った力は屈曲梁７２および７４内に作り出される曲げ応力として測定される。同様に、屈曲梁７２および７４の端部にある屈曲部材８２および８４はこの方向にコンプライアントであるので、Ｚ軸に沿った力は屈曲梁７１および７３内の曲げ応力として測定される。
【００１６】
Ｕリンクアセンブリ４４上に与えられる屈曲が原因で、変換器４０もやはり軸８５に沿ってコンプライアントである。例示された実施形態では、Ｕリンクアセンブリ４４は実質的に同一のＵリンクの半片４６および４８で形成される。例示された実施形態では、センサ４２は変換器本体の「内部部材」である。他の実施形態が想起される。例えば、単一のＵリンクの半片がそれ自体で使用されることもやはりあり得る。さらにまた、２つのセンサに接続された内部部材として単一のＵリンクの半片（これは後に図８に関して述べられる）が使用されることもやはりあり得る。
【００１７】
例示された実施形態では、各々のＵリンクの半片は４６および４８中心ハブ１０２（例示された実施形態ではこれを通って開口４６Ａおよび４８Ａが設けられる）、および剛性の外側本体１０４を含む。屈曲機構が剛性の中心ハブ１０２を外側本体１０４と連結する。例示された実施形態では、複数の屈曲帯金１０６には中心ハブ１０２から外側本体１０４の第１の部分１０４Ａへと延びる第１の対の屈曲帯金１１１および１１２と、中心ハブ１０２から本体１０４の第２の部分１０４Ｂへと延びる第２の対の屈曲帯金１１３および１１４とが設けられる。しかしながら、所望であれば軸８５に沿ったコンプライアンスを可能にするために他の形態の屈曲部材もしくは機構が剛性のハブ１０２と外側本体１０４の間に使用され得ることに留意すべきである。そのような形態は（複数の）ダイヤフラムなどの他の一体型屈曲機構、または摺動もしくは旋回接続などの自在性の連結を有する多部品アセンブリを含むことも可能である。
【００１８】
図１〜３を参照すると、各々の変換器アセンブリ４０のセンサ本体４２はフレーム支持体１２へと接続され、その一方で各々の変換器アセンブリ４０のＵリンクの半片４６および４８の各々はフレーム支持体１４へと接続される。例示された実施形態では、センサ本体４２をフレーム支持体１２に連結するために取り付け板１２０が使用され、その一方でＵリンクの半片４６および４８をフレーム支持体１４に接続するために取り付け板１２２が使用される。この方式では、フレーム支持体１２は内側の周辺フレームを提供し、その一方でフレーム支持体１４は外側の周辺フレームを提供する。取り付け板１２０および１２２の使用はフレーム支持体１２および１４が入れ子にされることを可能にし、それにより、台秤１０の全高を小さくする。
【００１９】
フレーム支持体１２および１４の各々は、対応する堅固なアセンブリを供給するように周辺に形成される連続した中空の箱型梁を含む。フレーム支持体１２は複数のセンサ本体４２を互いに関して定位置に保持し、その一方でフレーム支持体１４は複数のＵリンクアセンブリ４４を互いに関して定位置に保持する。例示されるように強化用箱型部材１２４が支持フレーム１２内に設けられることもやはりあり得る。
【００２０】
当業者によって理解されるように、各々の変換器１６からの２軸の感知回路の各々からの出力は６つの自由度で台秤への力およびモーメントを示す出力を感知または供給するように組み合わされることが可能である。Ｕリンクアセンブリ４４の屈曲機構が変換器１６を、屈曲部材８１〜８４がセンサ本体４２にコンプライアンス性を与える方法に類似した方式で動作させることに留意すべきである。
【００２１】
台１０に関する座標系が図１および２に１３１で示される。変換器アセンブリ４０Ａおよび４０Ｃからの出力信号はＸ軸に沿った力を測定するために使用される。なぜならば変換器アセンブリ４０Ｂおよび４０Ｄがこの方向にコンプライアントであるからである。同様に、変換器アセンブリ４０Ｂおよび４０Ｄからの出力信号はＹ軸に沿った力を測定するために使用される。なぜならば変換器アセンブリ４０Ａおよび４０Ｃがこの方向にコンプライアントであるからである。全部の変換器４０Ａ〜４０Ｄからの出力がＺ軸に沿った力を測定するために使用される。Ｘ軸に関する転倒モーメントは変換器４０Ａおよび４０Ｃからの出力信号から測定され、その一方でＹ軸に関する転倒モーメントは変換器４０Ｂおよび４０Ｄからの出力信号から測定され、その一方でＺ軸に関する転倒モーメントは変換器４０Ａ〜４０Ｄからの出力信号から測定される。プロセッサ１８０は所望の通りに、通常では直交座標系１３１に関する力および／またはモーメントを計算するために変換器４０の感知回路からの出力信号を受け取る。
【００２２】
上述のように、この台は４つの２軸変換器アセンブリを含むことがあり得る。この特定の設計は４つの３軸（またはさらに多くの）変換器アセンブリを有する実施形態を上回る利点を有することが可能である。実験室または風洞の温度変位の間のフレーム１２と１４の互いに相対した熱膨張の排除に加えて、台１０は４つの変換器アセンブリの各々に対する比較的大きなスラスト荷重を排除する必要がない（Ｕリンク屈曲部はすべて（軸８６に沿った）スラストに極めて柔軟であり、したがってｘまたはｙ側の荷重が加えられるときに２つの直交する２軸変換器アセンブリへの荷重を削減する）。これは、アセンブリが台付近の４つの変換器アセンブリの位置のスラストに反応または測定しようと試みている場合に３軸以上の変換器アセンブリよりも各々の２軸センサ本体４２内の４つの感知用屈曲帯金に関して台１０が一層最適に調整されることを可能にする。この設計は、直交する屈曲梁の交差軸寸法およびＩ／ｃが独立して変更されることを可能にすることにより感度を最適化する。例えば、２つが他の２つよりも厚くてもよく、同様に厚さが可変であってもよい。変換器アセンブリが３軸変換器であってこれが生じると、梁のうちの互いに同一線上にある２つは一層堅固になって直交する対とは異なる出力を与え、したがって軸外または複合荷重のセンサの予想外の挙動を作り出す。スラストへの測定および反応の必要性の欠如はまた、内側中心ハブへの梁の付け根接続部における追加的な軸での曲げを付加するであろう第２の曲げ応力テンソルが存在しないので一層高い応力および歪み設計を可能にする。やはりここでも一層高い感度、一層高い分解能、および一層高い信号対ノイズ比が、互いに相対した絶対的および実測の成分の両方の測定可能性の一層大きな範囲を伴って供給される。
【００２３】
さらなる実施形態では、センサ本体４２またはＵリンクアセンブリ４４の屈曲機構への損傷を防止するために過剰動程阻止機構が変換器アセンブリ１６の各々に設けられる。図４〜６に戻って参照すると、Ｕリンクアセンブリ４４に相対したセンサ本体４２の変位を制限するために１つまたは複数のピン１４０が設けられる。例示された実施形態では、開口４６Ｂ、４８Ｂ、４２ＢがＵリンクの半片４６および４８、およびセンサ本体４２にそれぞれ設けられる。ピン１４０の延長部分がＵリンクの半片４６および４８の開口４６Ｂおよび４８Ｂの中に延び、その内壁から公称で間隔を置かれるように、ピン１４０は例えば、圧入などによってセンサ本体４２に固定される。センサ本体４２の可動部分の変位がＵリンクの半片４６および４８の本体に対して望ましい変位を超えれば、ピン１４０の延長部分がＵリンクの半片４６および／または４８の開口４６Ｂおよび／または４８Ｂの内壁に接触し、それにより、センサ本体４２の周辺本体６２をＵリンクの半片４６および４８の外側本体１０４と連結することで屈曲帯金もしくは機構への損傷を防止するであろう。過剰動程予防を供給するために周辺本体６２がＵリンクの（複数の）半片４６および／または４８から適切に間隔を置かれ得ることに留意すべきである。特に、軸８５に沿った変位が選択された距離を超えれば周辺本体６２がＵリンクの半片４６および／または４８に係合してもよい。
【００２４】
センサ本体４２およびＵリンクの半片４６および４８はいずれの適切な材料で形成されてもよいが、一実施形態では、センサ本体４２は鋼鉄から形成され、その一方でＵリンクの半片はアルミニウムから形成される。各々のピン１４０は硬化鋼から形成されてもよく、必要であればピン１４０の遠位部分に係合するように硬化軸筒がＵリンクの半片４６および４８の開口４６Ｂ、４８Ｂに設けられてもよい。ピン１４０の延長部分が、Ｕリンクの半片４６および４８に形成された開口４６Ｂ、４８Ｂの内壁とのピン１４０の分散した接触を確実にするために、図７に例示されるように柄の部分１５３に対して湾曲または球状の表面１５１を与えられることもあり得ることに留意すべきである。
【００２５】
意図される用途に応じてセンサ本体４２およびＵリンクの半片または複数の半片が単一の統一型本体に形成され得ることにもやはり留意すべきである。
図８は変換器の別の選択肢の実施形態、すなわち変換器４０’およびこれに対応する本体を示している。同様の部品は同様の参照番号で示される。この実施形態では、図４〜６のＵリンクの半片４６の１つが内部部材になる。図４〜６の２つのセンサ部材４２はＵリンクの半片になる。この例では、前の例とは異なり、内部部材は装備されない。そうではなく、前の実施形態のセンサ部材構造はセンサを装備されるがこの実施形態ではＵリンクの半片として機能する。それでもなお歪みゲージ９０などの適切なセンサが部材４２に接続される。図示された例は図４〜６の実施形態の２倍の多さのセンサ９０を含む。使用可能な出力を供給するために、当該技術で知られているように例えばホイートストンブリッジ内の信号を組み合わせるかまたは合計することによってセンサ信号が各々の変換器内で組合わされることも可能である。図８の構造は図４〜６の実施形態よりも（座標系内で示されるような）ｙ方向で堅固である。しかしながら図４〜６の実施形態は図８の実施形態よりもｘ軸に関するモーメントで堅固である。
【００２６】
図９および１０は変換器のさらに別の実施形態、すなわち変換器４０”およびこれに対応する本体を示す。同様の部品は同様の参照番号で示される。変換器４０”はセンサ本体４２がＵリンクの半片４６Ｃと４８Ｃの間に配置されるという点で上述の変換器４０と同様であるが、しかしこの実施形態ではＵリンクの半片４６Ｃおよび４８Ｃは内部に屈曲部材を伴わない中実の堅い支持体である。上述の実施形態と同様に、変換器４０”は適切なセンサ装置がセンサ本体４２に設けられるとＸ軸９７ＡおよびＺ軸９７Ｂに沿った力を感知し、その一方でＹ軸９７Ｃに沿った力に感度がない、またはコンプライアントである２軸感知アセンブリである。特に、本願明細書では比較的薄い屈曲板として具現化される屈曲部アセンブリ１４７Ａおよび１４７Ｂはセンサ本体４２およびＵリンクの半片４６Ｃ、４８ＣがＹ軸９７Ｃに沿って自在に動き、この方向にコンプライアントであるがＸ軸９７ＡおよびＺ軸９７Ｂの方向に沿った移送力荷重に対して実質的に堅固であることを可能にする。例示されるように、各々の屈曲部アセンブリ１４７Ａ、１４７Ｂは２つの可撓性の板１５３を含むこともあり得るが、しかし１つまたは任意の数の板が使用されることもあり得る。屈曲部アセンブリ１４７Ａは取り付けブロック１５５によってセンサ本体４２に、および取り付けブロック１４７によって例えばフレーム１２に接続される。同様に、屈曲アセンブリ１４７ＢはＵリンク結合ブロック１５９でＵリンクの半片４６Ｃ、４８Ｃに、および取り付けブロック１６１によって例えばフレーム１４に接続される。所望であれば、屈曲アセンブリ１４７Ａおよび１４７Ｂは本願明細書に述べられるすべての実施形態で使用されてもよい。さらなる実施形態では、屈曲アセンブリ１４７Ａおよび１４７Ｂは（板１５３に対して直角のブロック１４７、１５５、１５９および１６１に装着された）交差屈曲部１６９をさらに含んでもよく、これは屈曲板１５３が一層薄く、したがってさらに可撓性であることを可能にする。
【００２７】
ネジ付き棒５０を含む締め具などの締め具および上述のその他の部品がＵリンクの半片４６Ｃ、４８Ｃをセンサ本体４２に接続する。Ｕリンクの半片４６Ｃおよび４８Ｃの中心部分はセンサ本体４２の中心部分に係合または接触するであろうが、別の場合にはセンサ本体４２がＵリンクの半片４６Ｃおよび４８Ｃに対して動くことを可能にするために隙間がＵリンクの半片４６Ｃおよび４８Ｃの各々とセンサ本体４２との間に設けられることに留意すべきである。例示された一実施形態では、Ｕリンクの半片４６Ｃ、４８Ｃおよび結合ブロック１５９は別々の部品であり、センサ本体４２に接続されたときにＵリンクの半片４６Ｃ、４８Ｃがバネ力を生み出さないようにこれらは一体に締め付けられる。特に、センサ本体４２が最初に締め具でＵリンクの半片４６Ｃ、４８Ｃに接続され、次いでＵリンクの半片が結合ブロック１５９と一体に接続される。
【００２８】
所望であれば、本願明細書に述べられる実施形態のいずれかがセンサ本体をＵリンクもしくは複数のＵリンクに接続する連結を通って延びる軸についてトルクを測定するためのトルクセンサを含むこともあり得る。感知されたトルク値は、必要であればセンサの混信を削減するための補償、または梁の剛性もしくは変換器の回転剛性を補償するために使用されることが可能である。
【００２９】
例として図９および１０の実施形態を参照すると、トルクセンサはセンサ本体４２の屈曲部の中の歪みを測定するように構成されたセンサを含むことが可能である。例えば、センサは図１２に例示されるようなホイートストンブリッジ内に接続された歪みゲージ１７０を含んでもよい。しかしながら、知られている電気、機械、および／または光学に基づいたセンサのいずれの形態も使用され得ることは理解されるべきである。
【００３０】
図１１は変換器の別の選択肢の実施形態、すなわち変換器４０”’およびこれに対応する本体を示している。同様の部品は同様の参照番号で示される。この実施形態では、図９〜１０の２つのセンサ部材４２はＵリンクの半片になる。この例では、前の例とは異なって内部部材１６３は装備されず、やはり剛体である。図８の実施形態に類似して、センサ部材構造４２はセンサを装備され、Ｕリンクの半片として機能し、その一方で屈曲アセンブリ１４７Ａおよび１４７Ｂは前の実施形態で述べられたように横方向のコンプライアンスを提供するが、しかし所望であれば含まれてもよい交差屈曲部１６９を含んでいない。それでもなお歪みゲージ９０などの適切なセンサは部材４２に接続される。
【００３１】
上述の実施形態の各々で、センサ本体４２は対応する支持用Ｕリンクもしくは複数のＵリンクに中心部分で固定して連結される。しかしながら、さらなる実施形態ではセンサ本体４２とＵリンクまたは複数のＵリンクとの間にピボット接続が設けられることもあり得る。このピボット接続は変換器の回転剛性をなくす。
【００３２】
図１３に例示された一実施形態では、センサ本体４２がセンサ本体４２および支持用Ｕリンクもしくは複数のＵリンクを通って延びる軸の周りで回転することを可能にするために屈曲ピボット軸受１７１が締め具５０の代わりに使用されることが可能であるが、それでもセンサ本体４２は上述されたような２つの直交方向の力を感知する。屈曲ピボット軸受はよく知られており、例えば、Ｒｉｖｅｒｈａｗｋ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｅｗ  Ｈａｒｔｆｏｒｄ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＵＳＡ）により市販されている。屈曲ピボット軸受１７１は部分１７３Ａに接続されたセンサ本体と共に使用するのに適しており、その一方で単一の支持Ｕリンクは部分１７３Ｂに接続される。２つの支持Ｕリンク（センサ本体）が存在する実施形態では二重端部にされた屈曲ピボット軸受が使用され、部分１７３Ａの各々の側に２つの部分１７３Ｂが設けられ、Ｕリンク（センサ本体）に固定される。当業者によって理解されるように、限定はされないが空気軸受、針状軸受および油静圧軸受などの他の形態のピボット接続が使用されることもあり得る。
【００３３】
台秤１０は風洞などの環境中で車両などの大型の試験品への力および／またはモーメントを測定するために特に良く適している。この用途または類似した用途では、台秤１０はフレーム支持体１２および１４を検査試験品および地面の支持機構から分離する屈曲部１７０を含むこともあり得る。例示された実施形態では４つの屈曲部１７０が変換器アセンブリ４０の各々の間に設けられ、板１２０に連結される。同様に、４つの屈曲部１７２が取り付け板１２２に連結される。したがって屈曲部１７０、１７２はフレーム支持体１２と１４を分離する。屈曲部１７０、１７２は概して、各々の対応する変換器アセンブリ４０のセンサ本体４２と位置合わせされる。
【００３４】
平衡錘システムまたはアセンブリは概して、検査試験品、道路などの運転環境の他の構成要素、シミュレータおよび台秤自体の構成要素の公称静質量を支えるために供給される。平衡錘システムはエアバッグ、油圧もしくは圧空装置、または滑車と釣り合い重りを備えたケーブルなどの数多くの形態のうちのいずれをとることもあり得る。平衡錘システムの重要な特徴は、検査試験品へのすべての力とモーメントを測定するために変換器アセンブリ４０による感度と力測定を妨害しないように極めてコンプライアントであるということである。例示された実施形態では平衡錘システムはアクチュエータ１９０で概略的に例示される。
【００３５】
台秤１０は風洞内で車両または他の大型の検査試験品に対する力の測定に使用するのに特に良く適している。そのような用途では、回転式道路ベルト１８２は屈曲部材１７０に連結された中間フレーム１８４によって支えられる。回転式道路ベルト１８２は車両のタイヤを支える。いくつかの実施形態では車両のすべてのタイヤについて単一の道路ベルトが使用される。台秤１０と回転式道路ベルトアセンブリ１８２はくぼみの中に配置され、検査試験品、例えば車両が風洞の風に対して選択的に方向転換されることが可能になるように回転台機構１８６に取り付けられる。
【００３６】
いくつかの実施形態を参照して本発明がここまで述べられてきた。構造的特徴および／または方法論的作用に特有の言語で主題事項が述べられてきたが、法廷の管轄下にあるように、添付の特許請求の範囲に規定される主題事項が上述された特定の特徴または作用に限定されないことは理解されるはずである。そうではなく、上述された特定の特徴および作用は特許請求の範囲を実施する例の形として開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本開示に従って構築された台秤の平面図である。
【図２】図１の台秤の立面図であって、追加的な特徴を有し、検査試験品を受け止めるために適している。
【図３】図２の台秤の立面図であって、一例の検査試験品を有する。
【図４】本開示に従って構築され、図１の台秤の中に含まれる変換器の上面図である。
【図５】図４の変換器の正面図である。
【図６】図４の変換器の側面図である。
【図７】図４の変換器の一部分の詳細図である。
【図８】本開示に従って構築された別の変換器の側面図である。
【図９】本開示に従って構築された別の変換器の正面図である。
【図１０】図９の変換器の側面図である。
【図１１】本開示に従って構築されたさらに別の変換器の側面図である。
【図１２】一例となるトルク感知回路を示す図である。
【図１３】屈曲ピボット軸受の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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