(57)【要約】【課題】既存の車両で一般道を走行中の駆動トルクを簡単に且つ精度良く計測する。【解決手段】２つのフランジ部の間を短い円管部で接続した本体部を、車両のタイヤとハブとの間に装着する。そして、円管部の内周面で歪みを検出することによって、車両の駆動トルクを検出し、検出した駆動トルクは、車体側に設けた受信部に、電磁波に載せて送信する。円管部の外周面がフランジ部と交わる箇所には、応力集中が発生するが、円管部の内周面では応力集中の影響が緩和されているので、２つのフランジ部の間隔が狭くても、適切に歪みを検出し、駆動トルクを計測することが可能となる。また本体部を薄くすることができるので、タイヤとハブとの間に装着しても、ほとんどの車両では車幅が増加しないので、既存の車両に搭載して一般道を走行しながら駆動トルクを計測することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車重を支えるタイヤと、該タイヤが取り付けられるハブとを備え、該ハブを介して該タイヤを回転させることによって路上を走行する車両に装着されて、該ハブが該タイヤを回転させる駆動トルクを計測する駆動トルク計測装置において、
前記ハブと前記タイヤとの間に取り付けられて、前記駆動トルクを検出するとともに、該検出した駆動トルクのデータを電磁波に載せて送信する本体部と、
前記車両に取り付けられて、前記本体部から送信された電磁波を受信する受信部と、
前記受信部で受信した電磁波から前記駆動トルクのデータを取得する駆動トルク取得部と
を備え、
前記本体部は、
前記ハブに形成された前記タイヤの装着面に取り付けられる円環形状の第１フランジ部と、
前記第１フランジ部から同軸状に立設された中空の円管部と、
前記第１フランジ部および前記円管部に対して同軸状で、尚且つ該第１フランジ部に対して平行に設けられて、前記タイヤが装着される第２フランジ部と、
前記駆動トルクによって前記円管部に生じる歪みを電気的に検出することで、該駆動トルクを検出する駆動トルク検出部と、
前記駆動トルク検出部に電力を供給する電力供給部と、
前記第２フランジ部の外周箇所に設けられて前記電磁波を送信するアンテナ部と
を有しており、
前記駆動トルク検出部は、前記円管部の内周面に生じる歪みを検出することで、前記駆動トルクを検出することを特徴とする駆動トルク計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動トルク計測装置において、
前記駆動トルク検出部は、前記円管部の内周面で、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との中央から該第２フランジ部よりの位置に生じる歪みを検出することで、前記駆動トルクを検出することを特徴とする駆動トルク計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動トルク計測装置において、
前記駆動トルク検出部は、前記円管部の内周面の周方向に沿った複数箇所で歪みを検出するとともに、該歪みを検出する複数箇所は、前記第２フランジ部からの距離が異なる位置に設定されていることを特徴とする駆動トルク計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤを回転させて路上を走行する車両に装着されて、タイヤを回転させるための駆動トルクを計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境意識の高まりを背景として、車両に搭載された内燃機関の排ガス中に含まれる有害物質を減少させ、あるいは内燃機関の燃料消費量を減少させるための努力が続けられてきた。その結果、有害物質の排出量や燃料消費量は、全体の傾向として着実に低減されつつある。そして今日では、更に一歩進んで、沿道での局所的な排ガス汚染の改善にも、大きな関心が向けられるようになってきた。
【０００３】
沿道での局所的な排ガス汚染を改善するためには、排ガス汚染の実態を把握して、その原因解明を行うことが重要であり、そのためには実際に路上で車両を走行させながら、車両から排出される有害物質の挙動や、燃料消費の挙動を定量的に評価することが必要となる。更に、そのような排出挙動を引き起こす背景として、実際の路上走行中での車両の使われ方（すなわち、車両が発生する駆動トルク）についても把握しておく必要がある。
【０００４】
車両が発生する駆動トルクは、空気抵抗に起因する成分や、転がり抵抗に起因する成分、車両の加速に起因する成分、道路勾配に起因する成分によって決定されるので、これら各成分から合算して算出することも可能であるが、計測精度の観点や、計測の簡便さの観点などから、車両の駆動トルクを直接計測可能なことが望ましい。
【０００５】
そこで、車両に搭載して実走行中の駆動トルクを計測することを目的として、例えば、ホイールの外側に、歪みゲージ式のトルクメーターと送信機とを設けて、送信機からの電波を車両側で受信することによって駆動トルクを計測する技術が開発されている（特許文献１）。あるいは、車軸の軸方向に沿った複数箇所で回転パルスを検出し、検出パルスの位相の違いからネジレ角を測定して駆動トルクに換算する技術や（特許文献２、特許文献３）、更には、磁性材料の磁歪効果を利用して駆動トルクを検出する技術が提案されている（例えば、特許文献４など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５５６０４号公報
【特許文献２】特開２００７−０９３４５２号公報
【特許文献３】特開２００８−２１６１９０号公報
【特許文献４】特開２００８−１８０７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、提案されている何れの技術においても、実際に車両に適用して一般の道路上を走行しながら、走行中の駆動トルクを計測することは容易ではないという問題があった。すなわち、ホイールの外側にトルクメーターなどの計測装置を設ける特許文献１の技術では、ホイールの外側に設ける計測装置の分だけ車幅が増加するため、一般の道路を走行するには法律上の問題が生じる虞がある。かといって、計測装置をホイールの内側に設けるためにホイールの肉厚を削ると、法律上から要求される十分なホイール強度を確保することが困難となる。また、軸方向に沿った２箇所で車軸のネジレ角を検出する特許文献２あるいは特許文献３の技術では、十分な計測精度を確保することが困難であり、加えて車軸の追加工が必要となる。更に、磁歪効果を利用して駆動トルクを検出する特許文献４の技術では、駆動トルクのかかる部分を磁性材料で形成しておかなければならないので、既存の車両に対して簡単に適用することは困難である。
【０００８】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、既存の車両に対して簡単に装着可能であり、一般の道路上を走行しながら車両の駆動トルクを十分な精度で計測することが可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の駆動トルク計測装置は、次の構成を採用した。すなわち、
車重を支えるタイヤと、該タイヤが取り付けられるハブとを備え、該ハブを介して該タイヤを回転させることによって路上を走行する車両に装着されて、該ハブが該タイヤを回転させる駆動トルクを計測する駆動トルク計測装置において、
前記ハブと前記タイヤとの間に取り付けられて、前記駆動トルクを検出するとともに、該検出した駆動トルクのデータを電磁波に載せて送信する本体部と、
前記車両に取り付けられて、前記本体部から送信された電磁波を受信する受信部と、
前記受信部で受信した電磁波から前記駆動トルクのデータを取得する駆動トルク取得部と
を備え、
前記本体部は、
前記ハブに形成された前記タイヤの装着面に取り付けられる円環形状の第１フランジ部と、
前記第１フランジ部から同軸状に立設された中空の円管部と、
前記第１フランジ部および前記円管部に対して同軸状で、尚且つ該第１フランジ部に対して平行に設けられて、前記タイヤが装着される第２フランジ部と、
前記駆動トルクによって前記円管部に生じる歪みを電気的に検出することで、該駆動トルクを検出する駆動トルク検出部と、
前記駆動トルク検出部に電力を供給する電力供給部と、
前記第２フランジ部の外周箇所に設けられて前記電磁波を送信する送信部と
を有しており、
前記駆動トルク検出部は、前記円管部の内周面に生じる歪みを検出することで、前記駆動トルクを検出することを特徴とする。
【００１０】
このような構成を有する本発明の駆動トルク計測装置においては、車重を支えるタイヤと、車両側に設けられたハブとの間に挟み込むようにして本体部を装着することで、既存の車両に容易に取り付けることができる。本体部には、ハブに取り付けられる第１フランジ部と、タイヤに取り付けられる第２フランジ部とが設けられており、これら２つのフランジ部は、中空の円管部によって接続されている。そして、ハブからタイヤに駆動トルクが伝達されると、駆動トルクによって円管部に歪みが発生するので、この歪みを検出することで駆動トルクを検出する。ここで、本発明の駆動トルク計測装置では、駆動トルクによって生じる歪みを検出するに際して、円管部の内周面に生じる歪みを検出することによって、駆動トルクを検出することとしている。
【００１１】
一般に、２つのフランジの間を円管（あるいは円柱）で接続した部材に回転トルクが作用すると、円管（あるいは円柱）の外周面とフランジとが交わる箇所に「応力集中」と呼ばれる現象が発生し、その影響で正しい歪みを検出することができない。そこで通常は、２つのフランジ間に十分な距離を確保しておき、フランジから離れて応力集中の影響を受けない箇所で歪みを検出することが行われるが、本発明の駆動トルク計測装置では、２つのフランジ部を接続する円管部の内周面で歪みを検出している。上述したように応力集中は円管部の外周面で発生するので、内周面で歪みを検出すれば、２つのフランジ部の間を広げなくても、応力集中の影響を緩和した状態で歪みを検出することが可能となる。また、駆動トルクを受けて円管部に生じる歪みは、内周面よりも外周面の方が大きくなるから、この意味からすると、内周面で歪みを検出することは、検出精度を低下させる方向に作用する。しかし、円管部の内周面は、応力集中の影響がかなり緩和されているものの、多少の影響は残っているために、歪みが多少大きめに現れる。このため、円管部の内周面で検出することによる検出精度の低下が補われて、精度良く歪みを検出し、その結果として、駆動トルクを精度良く検出することが可能となる。
【００１２】
尚、本体部に設けられた送信部から、車両側の受信部に送信される電磁波は、電波であっても良いし、光であっても良い。場合によっては、駆動トルクのデータを超音波に載せて、本体部の送信部から車両側の受信部に送信するようにしても良い。
【００１３】
また、こうした本発明の駆動トルク計測装置においては、円管部の内周面の、特に次のような位置に生じる歪みを検出することとしても良い。すなわち、第１フランジ部と第２フランジ部との中央の位置から第２フランジ部までの範囲内で、何れかの位置に生じる歪みを検出することとしてもよい。
【００１４】
本体部の第１フランジ部は車両のハブに装着され、本体部の第２フランジ部はタイヤに装着されるので、本体部には駆動トルクによるネジリの他に、タイヤの反力による曲げも作用する。このうち、タイヤの反力による曲げの影響は、タイヤに近いほど（すなわち、円管部の第２フランジ部に近い位置ほど）影響が小さくなる。従って、第１フランジ部と第２フランジ部との中央の位置から、第２フランジ部側の位置で歪みを検出してやれば、タイヤの反力による曲げの影響を抑制した状態で、歪みを検出し、その結果、駆動トルクを精度良く検出することが可能となる。
【００１５】
また、このような本発明の駆動トルク計測装置において、次のようにして駆動トルクを検出することとしても良い。先ず、円管部の内周面の周方向に沿った複数箇所で歪みを検出する。このとき、歪みを検出する複数箇所は、第２フランジ部からの距離が異なる位置に設定しておくこととしてもよい。
【００１６】
こうすれば、たとえ、円管部の内周面での歪みの分布が、周方向に不均一となっている箇所が存在していた場合でも、そのような部分では、歪みを検出する箇所を第２フランジ部からの距離を異ならせて設定しておくことで、歪みの分布が不均一になっていることを補って、適切な歪みを検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、既存の車両に対して簡単に装着可能であり、一般の道路上を実際に走行しながら、車両の駆動トルクを十分な精度で計測することが可能な、駆動トルクの計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例の駆動トルク計測装置１００を車両１０に搭載した様子を示した説明図である。
【図２】本実施例の本体部１１０の詳細な構造を示した説明図である。
【図３】ホイール１４とハブ１６との間に本体部１１０が装着された状態を概念的に示した説明図である。
【図４】本体部１１０に駆動トルクＴを作用させたときに、凹部１１６ｉの内周面に発生する歪み量をシミュレーション計算した結果を示す説明図である。
【図５】第２フランジ部１１２の内側に凹加工が施された様子を示す説明図である。
【図６】８枚の歪みゲージ１１８が貼り付けられる位置関係を示した説明図である。
【図７】反力Ｐの影響を受けることなく駆動トルクＴによる歪み量を計測する原理を示した説明図である。
【図８】代表的な走行モードである１５モードを走行中の駆動トルクの計測結果を示した説明図である。
【図９】平坦路で加減速を繰り返しながら走行して駆動トルクを計測した結果を示した説明図である。
【図１０】車両１０を走行させながら路面の勾配θｒを計測する方法を示した説明図である。
【図１１】勾配路を走行しながら駆動トルクを計測した結果を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ａ−１．全体構成：
Ａ−２．本体部の構成：
Ｂ．計測結果：
Ｂ−１．シャシダイナモメーター試験での計測結果：
Ｂ−２．テストコース（平坦路）での計測結果：
Ｂ−３．テストコース（勾配路）での計測結果：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１の変形例：
Ｃ−２．第２の変形例：
【００２０】
Ａ．装置構成  ：
Ａ−１．全体構成  ：
図１は、本実施例の駆動トルク計測装置１００を車両１０に搭載した様子を示した説明図である。図１（ａ）に示されるように、本実施例の駆動トルク計測装置１００は、車両１０がタイヤに伝える駆動トルクを検出して電磁波に載せて送信する本体部１１０と、本体部１１０から送信される電磁波を受信する受信部１２０と、受信した電磁波から駆動トルクのデータを取得する駆動トルク取得部１３０と、取得した駆動トルクのデータを記憶するデータ記憶部１４０などから構成されている。
【００２１】
駆動トルクを検出する本体部１１０は、車両１０の駆動輪側のハブとタイヤのホイールとの間に装着される。本実施例では、車両１０として、いわゆる前輪駆動車が用いられている関係上、前側の左右のタイヤのホイールとハブとの間に、１つずつ本体部１１０が装着されている。
【００２２】
図１（ｂ）には、本体部１１０および受信部１２０を車両１０に装着する様子が示されている。図示されているように、本実施例の本体部１１０は、車両側のハブ１６と、タイヤ１２のホイール１４との間に、挟み込むようにして取り付けられるようになっている。すなわち、ハブ１６には、ホイール１４を取り付けるためのスタッドボルトが立設されているが、このスタッドボルトにナットを用いて本実施例の本体部１１０を取り付ける。また、タイヤ１２のホイール１４は、本体部１１０に立設されたスタッドボルトに、ナットで取り付ける。
【００２３】
また、受信部１２０は、本体部１１０からの電磁波を受け取るアンテナ部１２２と、ブラケット１２４から構成されており、ハブ１６を支える足回り部品（ショックアブソーバー１８など）にブラケット１２４を共締めすることによって、受信部１２０を取り付ける。すると、アンテナ部１２２が、本体部１１０の外周側面と向き合う位置となって、本体部１１０からの電磁波を効率よく受信することが可能となっている。
【００２４】
このように、本実施例の駆動トルク計測装置１００では、本体部１１０をハブ１６に取り付け、その本体部１１０にホイール１４を取り付けるができるので、車両１０側には何ら改造を施す必要がない。また、車両１０の車種に合わせて適切な形状のブラケット１２４を用意しておけば、どのような車両１０に対しても極めて簡単に、駆動トルク計測装置１００を装着することが可能である。加えて、詳細には後述するが、本実施例の駆動トルク計測装置１００では、本体部１１０がたいへんに薄く形成されているため、ハブ１６とホイール１４との間に本体部１１０を装着しても、ホイール１４が僅かに外側に移動するだけである。このため、大部分の車両１０では、タイヤ１２およびホイール１４が車両１０のフェンダーから外側にはみ出すことが無く、そのまま一般の道路を走行することが可能である。
【００２５】
Ａ−２．本体部の構成  ：
図２は、本実施例の本体部１１０の詳細な構造を示した説明図である。図２（ａ）は、ホイール１４側から見た本体部１１０の正面図であり、図２（ｂ）は、本体部１１０の側面図であり、図２（ｃ）は、本体部１１０をハブ１６側から見た背面図である。また、図２（ｂ）には、図２（ａ）中に示したＡ−Ａ位置での断面図も示されている。図示されているように、本実施例の本体部１１０は、大まかには、２枚の円板を、短軸の中空円管で連結したような形状となっている。すなわち、図２（ｃ）に示す円環形状のフランジ（第１フランジ部１１６）に対して同軸状に、中空の短い円管（円管部１１４）が立設されており、その円管部１１４と同軸状に略円板形状のフランジ（第２フランジ部１１２）が設けられている。
【００２６】
第１フランジ部１１６には、ハブ１６のスタッドボルトの位置に合わせて取付穴１１６ｈが形成されており（図２（ｃ）を参照のこと）、また、第２フランジ部１１２には、第１フランジ部１１６の取付穴１１６ｈの位置に合わせて、大きな貫通穴１１２ｈが設けられている（図２（ａ）を参照のこと）。従って、ハブ１６から突設されたスタッドボルトに第１フランジ部１１６を装着した後、貫通穴１１２ｈから工具を挿入してナットを締結することで、本体部１１０を簡単にハブ１６に取り付けることができる。
【００２７】
また、通常、ハブ１６の中央には円形の凸部が形成されており（図１（ｂ）を参照）、この凸部が、ホイール１４側の凹部との間で、いわゆる「インロー」を構成して、タイヤ１２およびホイール１４の位置合わせを行うことが可能となっている。このことと対応して、本実施例の本体部１１０にも、ハブ１６の凸部との間でインローを構成する凹部１１６ｉが形成されている。すなわち、円管形状をした第１フランジ部１１６の内周面と、円管部１１４の内周面とは面一となっており、一つの凹部１１６ｉを構成している。本実施例の本体部１１０では、この凹部１１６ｉの内周面に、歪みゲージ１１８が貼り付けられている。歪みゲージ１１８が貼り付けられている詳細な位置については、後ほど詳しく説明する。
【００２８】
ホイール１４が取り付けられる第２フランジ部１１２は、円管部１１４と同軸状で、尚且つ、第１フランジ部１１６と平行に設けられている。また、第２フランジ部１１２にはスタッドボルト１１２ｓが取り付けられており、第２フランジ部１１２の中央には、ハブ１６と同様な凸部１１２ｉが設けられている（図２（ｂ）を参照）。そして、この凸部１１２ｉは、ホイール１４の凹部との間でインローを構成している。従って、本体部１１０の第２フランジ部１１２にホイール１４を取り付ける際には、ハブ１６にホイール１４を取り付ける場合と全く同様に、第２フランジ部１１２の凸部１１２ｉとホイール１４の凹部とを用いて位置合わせをしながら取り付けることができる。
【００２９】
また、第２フランジ部１１２に設けられた凸部１１２ｉの頂面中央には、浅い窪みが設けられており、ここには、歪みゲージ１１８で計測された電圧値を電磁波に載せて送信するための送信部１１２ｔと、歪みゲージ１１８や送信部１１２ｔに電力を供給する電力供給部１１２ｂとが設けられている。更に、第２フランジ部１１２の外周部分には、電磁波を送信するためのアンテナ１１２ａが、樹脂モールドで固められた状態で設けられている。
【００３０】
図３は、ホイール１４とハブ１６との間に、本体部１１０が装着された状態を概念的に示した説明図である。本実施例の駆動トルク計測装置１００を既存の車両１０に適用して、一般道を実際に走行しながら駆動トルクを精度良く計測することの難しさは、図３に集約されている。そこで、以下では、図３を参照しながら、既存の車両１０を用いて一般道を実際に走行しながら駆動トルクを精度良く計測することが困難な理由について説明する。
【００３１】
先ず、前述したように、本実施例の駆動トルク計測装置１００の本体部１１０は、第１フランジ部１１６には車両１０のハブ１６が取り付けられ、第２フランジ部１１２にはホイール１４が取り付けられる。車両１０の重量は、４つのタイヤ１２に分散して支えられ、それぞれのタイヤ１２での反力は、ホイール１４を介して本体部１１０の第２フランジ部１１２に作用する。ここで、本体部１１０の第１フランジ部１１６が取り付けられるハブ１６は、車両１０の重量を支えるべく頑丈な構造となっているが、タイヤ１２はゴム材料で形成された柔軟な構造となっている。従って、車両１０に取り付けられた本体部１１０は、図３（ｂ）に示したように、第１フランジ部１１６側が固定端で、第２フランジ部１１２側が自由端の片持ち梁構造となっている。
【００３２】
また、片持ち梁構造の本体部１１０には、タイヤ１２を回転させようとする駆動トルクＴの他に、車両１０の重量を支えるタイヤ１２からの反力Ｐも作用している。このことから、既存の車両１０を用いて一般道を実際に走行しながら、精度良く駆動トルクを計測するためには、本体部１１０に、次のようなことが要請されることになる。
【００３３】
先ず第１に、片持ち梁構造で車両１０の重量を支えられるように、本体部１１０は十分な強度を有することが要請される。ここで、本体部１１０の第２フランジ部１１２および第１フランジ部１１６は、駆動トルクＴや反力Ｐに対しては頑丈な構造となっているため、駆動トルクＴおよび反力Ｐは円管部１１４の部分に集中して作用する。このため、長期に亘って使用している間に円管部１１４で疲労破壊が発生することのない様に、円管部１１４の剛性を十分に確保しておく必要がある。特に、本実施例の駆動トルク計測装置１００は、既存の車両１０に装着して一般道を走行しながら駆動トルクを計測することが目的となっており、一般道の走行中にタイヤ１２およびホイール１４が脱輪してはたいへんなので、円管部１１４の剛性を十分に確保しておくことが重要となる。
【００３４】
その一方で、周知のように、歪みゲージ１１８は変形による歪みを計測しているため、円管部１１４の剛性を高くすればするほど歪み量が減少し、計測精度の低下を引き起こす。すなわち、本実施例の本体部１１０では、剛性の確保が比較的困難な片持ち梁構造でも一般道を走行可能なように円管部１１４の剛性を十分に確保しつつ、それでいながら、高い精度で駆動トルクを計測するという二律背反な事柄を、同時に成立させることが必要となる。
【００３５】
また、一般に、２つのフランジの間を円管で連結したような部材にネジリ、あるいは曲げを加えると、円管の外周面とフランジとが交わる箇所に大きな応力が発生する。これは、ネジリや曲げに対する剛性が、フランジと円管との境界部分で急激に変化するために、いわゆる「応力集中」と呼ばれる現象が発生するためである。本実施例の本体部１１０では、図３（ｂ）で「Ｑ」と示した箇所（円管部１１４の外周面と第２フランジ部１１２とが交わる箇所、および、円管部１１４の外周面と第１フランジ部１１６とが交わる箇所）に応力集中が発生する。この応力集中の影響が及んでいる範囲では、正しい歪み量を計測することができないので、通常は、円管部１１４を長くして、第２フランジ部１１２からも、第１フランジ部１１６からも十分に隔たった円管部１１４の中央で歪みを計測することで、応力集中の影響が及ばないように注意すること一般的である。しかし、本実施例の駆動トルク計測装置１００では、円管部１１４を長くすると、その分だけタイヤ１２およびホイール１４が外側に移動することとなり、車幅が広がって一般道を走行できなくなってしまう。
【００３６】
更に、図３（ｂ）に示すように、本実施例の駆動トルク計測装置１００の本体部１１０には、タイヤ１２を回転させるための駆動トルクＴだけでなく、タイヤ１２からの反力Ｐも作用しており、この反力Ｐは、タイヤ１２が車両１０を支える力であることから明らかなように、かなりの大きさとなる。そして、本体部１１０の円管部１１４には、駆動トルクＴによる歪みだけでなく、反力Ｐに起因した曲げによる歪みも発生している。従って、本実施例の駆動トルク計測装置１００では、反力Ｐによる曲げの影響を受けずに、駆動トルクＴによる歪みだけを精度良く検出することが必要となる。
【００３７】
そこで、本実施例の本体部１１０は、歪みゲージ１１８の貼り付け位置を工夫することによって、こうした種々の要請を同時に満足させ、その結果、既存の車両１０を用いて一般道を実際に走行しながら、精度良く駆動トルクを計測することを可能としている。
【００３８】
図４は、第１フランジ部１１６の端面を固定して、第２フランジ部１１２の端面に駆動トルクＴを作用させたときに、本体部１１０の凹部１１６ｉの内周面に発生する歪み量をシミュレーション計算した結果を示す説明図である。図４中に示した破線は、計算によって得られた歪み量の等高線を表している。また、破線が太くなるほど歪み量が大きくなり、細くなるほど歪み量が小さくなることを示している。
【００３９】
図４に示されるように、第１フランジ部１１６や第２フランジ部１１２では、ほとんど歪みは発生していない。これは、第１フランジ部１１６や第２フランジ部１１２は、駆動トルクＴに対しては剛性が高い構造となっているためである。これに対して、第１フランジ部１１６と第２フランジ部１１２とを連結する円管部１１４の部分では、凹部１１６ｉの内周面に比較的大きな歪みが発生している。また、凹部１１６ｉの奥には、第２フランジ部１１２の裏側が見えているが、第２フランジ部１１２は駆動トルクＴに対して高い剛性を有していることに対応して、この部分には歪みはほとんど発生していない。
【００４０】
図３（ｂ）を用いて前述したように、円管部１１４の外周面と第２フランジ部１１２あるいは第１フランジ部１１６とが交わる箇所には、応力集中によって、局所的に大きな歪みが発生しているが、凹部１１６ｉの内周面では応力集中による大きな影響は見られない。すなわち、応力集中による影響を緩和するために、第２フランジ部１１２と第１フランジ部１１６との間隔を広げて中央で計測する一般的な方法の代わりに、円管部１１４の内周側（すなわち、凹部１１６ｉの内周面）で歪みを計測することとすれば、第２フランジ部１１２と第１フランジ部１１６との間隔を広げずとも、応力集中の影響を緩和して歪みを計測することが可能と考えられる。
【００４１】
更に、図４に示されるように、凹部１１６ｉの内周面に発生している歪みは、第１フランジ部１１６側では小さく、第２フランジ部１１２側に行くほど大きくなっている。これは、第１フランジ部１１６側では、円管部１１４の内周面が開口しているのに対して、第２フランジ部１１２側では円管部１１４の内周面が塞がっており、第２フランジ部１１２側の方が剛性が高いために、応力集中の影響が円管部１１４の内周側（凹部１１６ｉの内周面）に及び易くなっていることが１つの原因と考えられる。
【００４２】
そこで、本実施例の本体部１１０では、円管部１１４の内周側（凹部１１６ｉの内周面）に、歪みゲージ１１８を貼り付けて歪みを計測する。こうすることで、第２フランジ部１１２と第１フランジ部１１６との間隔を広げることなく、応力集中の影響を緩和して、適切に歪みを計測することが可能となる。
【００４３】
また、一般に、円管にネジリを作用させた場合、ネジリによる歪みは、円管の内周面よりも外周面の方が大きく現れる。従って、この意味からは、本実施例の本体部１１０のように、円管部１１４の内周面で歪みを計測することは、計測精度を低下させる方向に作用する。そこで、歪みゲージ１１８を貼り付ける位置を、単に円管部１１４の内周側（凹部１１６ｉの内周面）にするだけでなく、第２フランジ部１１２の側に寄せた位置に貼り付けることが望ましい。図４を用いて前述したように、円管部１１４の内周面の第２フランジ部１１２側では、若干ではあるが応力集中の影響が現れているため、歪み量が大きめに計測される。従って、僅かに残った応力集中の影響を利用して歪み量を増幅することにより、円管部１１４の内周側に歪みゲージ１１８を貼り付けていることによる計測精度の低下を打ち消して、精度良く歪み量を計測することが可能となる。
【００４４】
更に、第２フランジ部１１２の側に寄せた位置に歪みゲージ１１８を貼り付けることは、次のような点からも、合理的である。すなわち、図３（ｂ）を用いて前述したように、本体部１１０は、ハブ１６に取り付けられた第１フランジ部１１６側を固定端とする片持ち梁構造となっており、ホイール１４が取り付けられた第２フランジ部１１２から、駆動トルクＴと反力Ｐとが作用する。その結果、本体部１１０の円管部１１４には、駆動トルクＴのネジリによる歪みに加えて、反力Ｐの曲げによる歪みも発生している。そして、本体部１１０が、第２フランジ部１１２が自由端、第１フランジ部１１６が固定端の片持ち梁構造をしていることから、第２フランジ部１１２から離れた位置ほど曲げによる影響が大きく現れる。逆に言えば、第２フランジ部１１２の側に寄せた位置に歪みゲージ１１８を貼り付けることで、タイヤ１２からの反力Ｐによる影響をあまり受けずに、駆動トルクＴによる歪みを計測することが可能となる。このように、第２フランジ部１１２の側に寄せて歪みゲージ１１８を貼り付けることは、タイヤ１２の反力Ｐの影響をできるだけ小さくする意味からも、計測精度の向上に寄与していると言うことができる。
【００４５】
本実施例の本体部１１０では、第２フランジ部１１２と第１フランジ部１１６との中間の位置（より正確には、第２フランジ部１１２と第１フランジ部１１６とが互いに向かい合う端面間の中間の位置）よりも第２フランジ部１１２側に、歪みゲージ１１８が貼り付けられている。また、円管部１１４の内周面の第２フランジ部１１２に寄せた側に、歪みゲージ１１８を貼り付けるに際して、内周面の奥にある第２フランジ部１１２が、貼り付け作業の妨げにならないように、第２フランジ部１１２の内側にも若干の凹加工が施されている。
【００４６】
図５は、第２フランジ部１１２の内側に凹加工が施された様子を示す説明図である。図示されているように、第２フランジ部１１２には、円管部１１４の内周面と面一に、深さＫだけ追い込んで凹加工が施されている。このため、歪みゲージ１１８を貼る際に、第２フランジ部１１２の内側の面との距離が確保されるので、貼り付け作業を容易に行うことが可能となる。また、歪みゲージ１１８にもある程度の大きさがあるので、第２フランジ部１１２の内側の面に寄せられる範囲にも限界があり、必ずしも最適な位置に歪みゲージ１１８を貼り付けられない場合も生じ得る。しかし、本実施例の本体部１１０では、第２フランジ部１１２に凹加工を施すことで内側の面が後退するため、歪みゲージ１１８を貼り付ける際の自由度が増加し、より適切な位置に歪みゲージ１１８を貼り付けることが可能となる。
【００４７】
更に、本実施例の本体部１１０では、タイヤ１２からの反力Ｐの影響をより完全に取り除いて、駆動トルクＴによる歪みだけを計測するために、８枚の歪みゲージ１１８を用いて歪み量を計測している。
【００４８】
図６は、８枚の歪みゲージ１１８が貼り付けられる位置関係を示した説明図である。図６では、第１フランジ部１１６の側から見て、各歪みゲージ１１８が貼り付けられる位置関係が示されている。図示されるように、本実施例の本体部１１０では、８枚の歪みゲージ１１８が、４５度ずつの均等な間隔を空けて貼り付けられている。こうすると、互いに対称な位置に貼り付けられた２枚の歪みゲージ１１８を一組と考えると、歪みゲージ１１８の組が４つ、できあがる。例えば、図６中で「Ｒ１」と表示された歪みゲージ１１８に対しては、「Ｒ２」と表示された歪みゲージ１１８が一組となり、「Ｒ３」と表示された歪みゲージ１１８に対しては、「Ｒ４」と表示された歪みゲージ１１８が一組となる。同様に、「Ｒ５」の歪みゲージ１１８に対しては「Ｒ６」の歪みゲージ１１８が、そして「Ｒ７」の歪みゲージ１１８に対しては「Ｒ８」の歪みゲージが一組となる。
【００４９】
ここで、互いに対称な位置にある歪みゲージ１１８は、反力Ｐによる曲げの影響が、逆の方向に現れる関係にある。例えば、反力Ｐによる曲げの影響で、上側の「Ｒ１」の歪みゲージ１１８が縮む方向の歪みが発生すると、対になる下側の「Ｒ２」の歪みゲージ１１８では伸びる方向の歪みが発生する。また、周知のように歪みゲージ１１８は、縮む方向の歪みが発生すると抵抗値が小さくなり、伸びる方向の歪みが発生すると抵抗値が大きくなる。従って、対になる「Ｒ１」および「Ｒ２」の歪みゲージ１１８を組み合わせて用いれば、それぞれの歪みゲージ１１８に生じた曲げの影響を打ち消すことができる。
【００５０】
他の組の歪みゲージ１１８についても同様なことが成立する。例えば、図６中に示した「Ｒ７」の歪みゲージ１１８と「Ｒ８」の歪みゲージ１１８との組については、反力Ｐによる曲げの影響で、上側にある「Ｒ７」の歪みゲージ１１８が縮む方向の歪みが発生すると、下側にある「Ｒ８」の歪みゲージ１１８では伸びる方向の歪みが発生する。従って、「Ｒ７」および「Ｒ８」の歪みゲージ１１８についても、これらを組み合わせて用いることで、反力Ｐによる曲げの影響を打ち消すことが可能である。更に、このことは、本体部１１０が回転して、例えば「Ｒ１」の歪みゲージ１１８が移動した場合にも成立する。そこで、互いに対象な位置に貼られた一組の歪みゲージ１１８を直列に接続し、それら４組の歪みゲージ１１８を用いて、ホイーストンブリッジを形成する。
【００５１】
図７は、４組の歪みゲージ１１８を用いてホイーストンブリッジを形成することにより、反力Ｐの影響を受けることなく、駆動トルクＴによる歪み量を計測する原理を示した説明図である。例えば、ホイーストンブリッジの一辺を構成する「Ｒ１」の歪みゲージ１１８および「Ｒ２」の歪みゲージ１１８に着目するものとする。反力Ｐによる曲げの影響で「Ｒ１」の歪みゲージ１１８が縮んで抵抗値が減少すると、「Ｒ２」の歪みゲージ１１８は伸びて抵抗値が増加する。このため、ホイーストンブリッジの一辺を構成する２つの歪みゲージ１１８の合成抵抗には、反力Ｐによる曲げの影響は現れない。ホイーストンブリッジの他の辺についても全く同様なことが成立し、各辺を構成する２つの歪みゲージ１１８の合成抵抗には、反力Ｐによる曲げの影響は現れない。その結果、８枚の歪みゲージ１１８を用いて図７に示すホイーストンブリッジを構成することで、反力Ｐによる影響を受けることなく、駆動トルクＴによる歪みだけを計測することが可能となる。
【００５２】
以上に詳しく説明したように、本実施例の本体部１１０には、車両１０に装着して一般道を走行可能とするために、種々の事柄が要請されている。例えば、タイヤ１２からの反力Ｐおよび駆動トルクＴに対しては、十分な剛性を確保しながら、車幅の増加を抑制するために、２つのフランジ（第２フランジ部１１２および第１フランジ部１１６）間の距離ができるだけ短いことが要請される。当然のことながら、剛性を高くすると歪み量が減少し、また、２つのフランジ間の距離を短くすると応力集中の影響を受け易くなるので、これらの要請は、何れも、計測精度を低下させる方向に作用する。加えて、本体部１１０には、タイヤ１２からの駆動トルクＴだけでなく、反力Ｐによる曲げも作用する。そのような中で、駆動トルクＴによる歪みだけを、精度良く検出することが要請されている。本実施例の本体部１１０では、図５および図６に示したように、円管部１１４の内周面に８枚の歪みゲージ１１８を等間隔に貼り付けて、図７に示したホイーストンブリッジを構成することで、これら互いに矛盾する要請を同時に満足させ、その結果として、既存の車両１０に装着して一般道を走行しながら、駆動トルクＴを精度良く計測することが可能となっているのである。
【００５３】
Ｂ．計測結果  ：
以下では、以上のようにして開発された本実施例の駆動トルク計測装置１００、実際に車両１０に装着して駆動トルクを計測した結果について説明する。
【００５４】
Ｂ−１．シャシダイナモメーター試験での計測結果  ：
先ず始めは、シャシダイナモメーターを用いて、本実施例の駆動トルク計測装置１００の計測精度を確認した。周知のように、シャシダイナモメーターでは、ローラー上に車両１０の駆動輪を載せた状態で、車両１０を固定したまま、種々のモードを走行して、その時の走行速度や駆動トルクを計測することが可能である。そこで、車両１０の駆動輪である左右の前輪に本実施例の駆動トルク計測装置１００を装着して、左右の前輪で計測された駆動トルクの合計値と、シャシダイナモメーターで計測された駆動トルクとを比較した。尚、本実施例の駆動トルク計測装置１００で得られた駆動トルクと、シャシダイナモメーターで計測された駆動トルクとを区別するために、シャシダイナモメーターで計測したトルクを、以下では「ダイナモトルク」と呼ぶことにする。
【００５５】
図８は、代表的な走行モードである１５モードを走行中の駆動トルクの計測結果を示した説明図である。図中の上段にはシャシダイナモメーターで測定した走行速度の変化が示されており、図中の中段には走行速度から求めた加速度の変化が示されている。また、下段には、車両１０の左右の駆動輪で計測された駆動トルクの合計値と、シャシダイナモメーターで計測されたダイナモトルクとが示されている。図示されているように、太い実線で示した駆動トルクは、ダイナモトルクと良く一致している。
【００５６】
もっとも、車両１０が止まっている期間（例えば、経過時間が４９０秒に達する前や、６５０秒以降の期間）では、駆動トルク計測装置１００による駆動トルクの計測値が、完全には「０」になっていない。また、ゼロ点からのシフト量も、経過時間が４９０秒に達する前と、経過時間が６５０秒に達した以降とでは異なっている。これは、タイヤ１２からの反力Ｐによって生じる曲げの影響を完全には除去し切れておらず、タイヤ１２が止まったときの歪みゲージ１１８の位置の違いによって、曲げの影響が表れてしまう場合が存在しているためと考えられる。しかし、車両１０の停止中を除けば、左右の駆動輪から得られた駆動トルクの合計値と、ダイナモトルクとはたいへんに良く一致しており、一次近似式の相関係数は、「０．９７９」と非常に高い相関値が得られる。
【００５７】
Ｂ−２．テストコース（平坦路）での計測結果  ：
シャシダイナモメーターを用いた試験によって、本実施例の駆動トルク計測装置１００が高い計測精度を有することが確認できたので、今度は、平坦路と呼ばれるテストコースを、実際に走行させた時の駆動トルクを計測した。また、走行中に計測した駆動トルクの妥当性を検証するために、車両１０の走行速度や路面の勾配なども計測して車両１０の走行抵抗を算出しておき、この走行抵抗と、駆動トルクの計測値をタイヤ半径で除算して力の単位に変換した値とを比較することとした。尚、以下では、車両１０の走行速度や路面の勾配などから算出された走行抵抗を「算出走行抵抗」と呼び、一方、駆動トルクの計測値をタイヤ半径で除算して力に変換した値を「駆動力」と呼ぶことにする。
【００５８】
周知のように、車両１０の算出走行抵抗は、車両１０を加速させるための加速抵抗Ｒｃと、空気抵抗Ｒａと、転がり抵抗Ｒｒと、路面の勾配に起因する勾配抵抗Ｒｅとを合計することによって算出することができる。このうち加速抵抗Ｒｃは、車両１０の質量（但し、回転部分の相当質量も含む）に加速度を乗算することによって算出することができる。また、空気抵抗Ｒａおよび転がり抵抗Ｒｒについては、車両１０の惰行試験を行って、その結果を元に算出した。更に、勾配抵抗Ｒｅについては、路面の勾配θｒが分かれば算出することができる。本願の発明者らは、車両の走行中に路面の勾配θｒを精度良く計測する手法を開発して既に特許出願済みであり、この技術を用いて路面の勾配θｒを実測した。尚、平坦路を走行していることから、実測した路面の勾配θｒは、ほとんど無視できる程度に小さい値であった。そこで、ここでは、勾配抵抗Ｒｅは「０」であるものとして説明する。
【００５９】
図９は、平坦路で加減速を繰り返しながら走行して、駆動トルクを計測した結果を示した説明図である。図８の最上段には走行速度の実測値が示されており、上から２段目には走行速度から算出した車両１０の加速度が示されている。走行速度の変化に示されているように、停止状態から時速９０ｋｍ近くまで急加速したり、時速９０ｋｍ近くから急減速して停止したりするなどの、かなりの急加速や急減速を含んだ走行条件となっている。
【００６０】
上から３段目には、加速度から算出した加速抵抗、および走行速度から算出した空気抵抗が示されており、上から４段目には、転がり抵抗が示されている。更に、最下段には、駆動トルクの計測値から算出した駆動力と、算出走行抵抗とが重ねて示されている。ここで、駆動力は、車両１０の左右の駆動輪に装着した駆動トルク計測装置１００から得られた駆動トルクの合計値を、タイヤ半径で除算することによって算出している。また、算出走行抵抗は、上から３段目および４段目に示された加速抵抗、空気抵抗、転がり抵抗を合計することによって算出している。
【００６１】
図９の最下段に示されるように、太い実線で示した駆動力と、細い破線で示した算出走行抵抗とは、全体的に良く一致している。このことは、平坦路を加減速しながら走行した場合にも、本実施例の駆動トルク計測装置１００を用いて、精度良く駆動トルクを計測可能であることを示している。尚、図８を用いて前述したシャシダイナモメーターでの計測結果と同様に、平坦路を走行して得られた計測結果においても、車両１０の停止時では、駆動力の値が「０」から若干シフトしている。これは、前述したように、車両１０が停止したときのタイヤ１２の位置によっては、反力Ｐによる曲げの影響を除去し切れない場合が存在しているためと考えられる。
【００６２】
また、平坦路での加減速走行では、２回の急減速中（経過時間にして３６秒〜４２秒、および７８秒〜８４秒）に、駆動トルクから求めた駆動力と、算出走行抵抗とが乖離しており、何れの場合も駆動力が小さめの値となっている。これは、試験に用いた車両１０が前輪駆動車であり、急減速時には荷重の多くが前輪側に移動して、タイヤ１２が潰れたことによるものと考えられる。すなわち、急減速時には、実際にはタイヤ１２が潰れてタイヤ半径が小さくなっているにも拘わらず、駆動トルクを駆動力に変換する際には通常走行時と同じタイヤ半径で除算したために、駆動力が小さめに算出されてしまったためと考えられる。従って、車両１０の停止時を除けば、急加速および急減速を含む走行条件でも、駆動トルク自体は精度良く計測可能であると考えられる。
【００６３】
尚、上述したように、急減速時の駆動力が小さめに算出されたのは、計測に用いた車両１０が前輪駆動車であり、前側の車輪に駆動トルク計測装置１００を装着したためと考えられる。従って、後輪駆動車を用いて計測した場合には、後側の車輪に駆動トルク計測装置１００を装着するので、急加速時の駆動力が小さめに算出されるものと考えられる。
【００６４】
Ｂ−３．テストコース（勾配路）での計測結果  ：
平坦路に続いて、今度は、勾配路と呼ばれるテストコースを、実際に走行させた時の駆動トルクを計測した。また、勾配路における試験においても、車両１０の走行抵抗を算出しておき、得られた算出走行抵抗と、駆動力とを比較することによって、駆動トルクの計測精度を検証した。
【００６５】
勾配路での走行では、前述した平坦路と異なり、無視できない大きさの勾配抵抗Ｒｅが発生する。そこで、走行に際しては、路面の勾配θｒを計測しておき、勾配θｒから勾配抵抗Ｒｅを求めることによって、算出走行抵抗を算出した。ここで、本願の発明者らが開発した方法を用いれば、車両１０を走行させながら、路面の勾配θｒをたいへんに高い精度で計測することが可能である。そこで、勾配路での駆動トルクの計測結果を説明する前に、路面の勾配θｒを計測した方法について簡単に説明しておく。
【００６６】
図１０は、車両１０を走行させながら路面の勾配θｒを計測する方法を示した説明図である。路面の勾配θｒを計測するためには、車両１０にジャイロセンサ１０２を固定して搭載するとともに、車両１０の前部および後部にそれぞれ設けられたハイトセンサ１０４を搭載しておく。ここで、ジャイロセンサ１０２とは、物体が回転したときに発生するコリオリ力を利用して、物体が回転する速度（すなわち角速度）を検出するセンサである。物体（ここでは車両１０）が回転する方向は三つの方向が存在するが、車両１０の前方が上下に回転する方向（ピッチ方向）の角速度を検出可能な状態で、ジャイロセンサ１０２を取り付けておけばよい。また、ハイトセンサ１０４は、前輪の車軸位置付近および後輪の車軸位置付近に取り付けられており、路面に対してレーザー光を照射することにより、それぞれの位置で路面に対する車体の高さを検出することが可能となっている。
【００６７】
図１０中に太い破線で示した矢印は、車両１０の前後軸である。ここで、前後軸とは、車両１０のほぼ中央に、後部から前部に向かって車体を基準に設定された軸である。前後軸は、大まかには車両１０の進行方向と一致するが、あくまでも車体を基準に設定されているので、厳密には一致しない。例えば、車両１０の前部が少し上がり、後部が少し下がった状態で走行しているような場合を考えれば明らかなように、車両１０の進行方向と前後軸とは本質的に異なるものであって、厳密には、両者が一致することはない。
【００６８】
この前後軸の先端側が重力の方向に沿って上下に移動するような方向（ピッチ方向）に車両１０が回転すると、車両１０に搭載されたジャイロセンサ１０２は、ピッチ方向の回転に伴う角速度を検出し、検出した角速度からピッチ角θｐを算出して出力する。ここで、車両１０の前後軸は、車両１０が傾いても回転するし、路面が傾いても回転する。このことから明らかなように、ジャイロセンサ１０２によって得られたピッチ角θｐは、車両１０の路面に対する傾き角（車両傾き角θｖ）と、路面の勾配θｒとが合わさったものとなっている。従って、ピッチ角θｐから、車両傾き角θｖを減算することで、路面の勾配θｒを求めることが可能である。
【００６９】
また、上述したように、車両１０の前部および後部にそれぞれハイトセンサ１０４が設けられており、それぞれの位置で、路面に対する車体の高さを検出可能である。従って、車両１０の進行方向へのハイトセンサ１０４間の距離Ｌを予め求めておけば、前後のハイトセンサ１０４で得られた高さの差（高低差ｄＨ）をＬで除算した値の逆正弦関数（ｓｉｎ−１）を算出することによって、車両傾き角θｖを求めることができる。そして、ジャイロセンサ１０２によって得られたピッチ角θｐから車両傾き角θｖを減算することで、路面の勾配θｒを算出することができる。
【００７０】
以上に説明したように、車両１０にジャイロセンサ１０２およびハイトセンサ１０４を搭載しておき、ジャイロセンサ１０２で計測したピッチ角θｐを、ハイトセンサ１０４から求めた車両傾き角θｖで補正することにより、走行中の路面の勾配θｒをたいへんに精度良く計測することが可能となる。
【００７１】
図１１は、勾配路を走行しながら、駆動トルクを計測した結果を示した説明図である。図１１の最上段には走行速度の実測値が示されており、上から２段目には走行速度から算出した車両１０の加速度と、上述した方法で計測した路面の勾配θｒとが示されている。尚、図の左側の軸には加速度の目盛りが示されており、図の右側の軸には、路面の勾配θｒの目盛りが、「パーセント」の単位で表示されている。図から分かるように、計測に用いた勾配路は、最大勾配が２０％の勾配路となっている。
【００７２】
上から３段目には、加速度から算出した加速抵抗、および走行速度から算出した空気抵抗が示されており、上から４段目には、転がり抵抗、および路面の勾配θｒから算出した勾配抵抗が示されている。更に、最下段には、駆動トルクの計測値から算出した駆動力と、算出走行抵抗とが重ねて示されている。ここで、勾配路では勾配抵抗も無視できないので、算出走行抵抗は、上から３段目および４段目に示された加速抵抗、空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗を合計することによって算出している。
【００７３】
図１１の最下段に示されるように、勾配路で得られた計測結果においても、太い実線で示した駆動力と、細い破線で示した算出走行抵抗とは、全体的に良く一致している。このことは、上り勾配や下り勾配を含んだ道路を走行した場合にも、本実施例の駆動トルク計測装置１００を用いて、精度良く駆動トルクを計測可能であることを示している。
【００７４】
また、勾配路での計測では、急な下り勾配の走行中（経過時間にして３秒付近、および７８秒付近）に、駆動トルクから求めた駆動力と、算出走行抵抗とが乖離しており、何れの場合も駆動力が小さめの値となっている。これは、急な下り勾配では荷重の多くが前輪側に移動して、タイヤ１２が潰れたために、駆動トルクを駆動力に変換する際に実際よりも大きなタイヤ半径で除算したためと考えられる。従って、急な勾配を含んだ走行条件でも、駆動トルク自体は精度良く計測可能であると考えられる。
【００７５】
尚、上述したように、急な下り勾配での駆動力が小さめに算出されたのは、計測に用いた車両１０が前輪駆動車であり、前側の車輪に駆動トルク計測装置１００を装着したためと考えられる。従って、後輪駆動車を用いて計測した場合には、後側の車輪に駆動トルク計測装置１００を装着するので、急な上り勾配での駆動力が小さめに算出されるものと考えられる。
【００７６】
以上に説明したように、本実施例の駆動トルク計測装置１００では、車両１０の停止中を除いては、急な加減速や、上り勾配、あるいは下り勾配を含んだ走行条件でも、精度良く駆動トルクを計測可能である。また、本実施例の駆動トルク計測装置１００は、タイヤ１２のホイール１４と、ハブ１６との間に挟み込んで取り付けるようになっており、既存の車両１０に対しても、簡単に装着することが可能である。更に、本体部１１０は、たいへんに薄い形状となっていることから、ほとんどの場合は、タイヤ１２が車両１０よりも外側にはみ出してしまうことがない。しかも、本体部１１０は十分な剛性が確保されている。従って、既存の車両１０に取り付けて、一般道路を走行しながら、十分な精度で駆動トルクを計測することが可能となる。
【００７７】
Ｃ．変形例  ：
上述した本実施例の駆動トルク計測装置１００には、幾つかの変形例が存在している。以下では、これらの変形例について、簡単に説明する。
【００７８】
Ｃ−１．第１の変形例  ：
上述した実施例では、車両の停止中を除いて、駆動トルクを精度良く計測可能であるが、急減速時や急な下り勾配の走行中は、荷重が前輪側に移動する影響で、駆動トルクから駆動力への変換精度が低下している。
【００７９】
そこで、駆動トルク計測装置１００を取り付けた側の車輪の近くに、ハイトセンサ１０４を装着しておいてもよい。例えば、車両１０が前輪駆動車の場合には、前輪に駆動トルク計測装置１００を取り付けるので、前輪の車軸付近にハイトセンサ１０４を取り付ける。逆に、車両１０が後輪駆動車の場合には、後輪に駆動トルク計測装置１００を取り付けるので、後輪の車軸付近にハイトセンサ１０４を取り付ける。
【００８０】
車両１０が前輪駆動車であれば、急な減速や急な下り勾配では、前側のタイヤ１２が潰れてしまい、また、後輪駆動車の場合は、急な加速や急な上り勾配で後側のタイヤ１２が潰れてしまうので、駆動力が小さめに算出されてしまう。しかし、ハイトセンサ１０４でタイヤ半径の潰れ量を検出して、潰れ量を考慮しながら駆動トルクを駆動力に変換してやれば、駆動力についても精度良く計測することが可能となる。
【００８１】
Ｃ−２．第２の変形例  ：
また、上述した実施例では、図６および図７を用いて前述したように、８枚の歪みゲージ１１８を用いることにより、タイヤ１２からの反力Ｐによる曲げの影響を除去しているにも拘わらず、実際には、車両の停止中に、駆動トルクの計測値が「０」からずれる場合が存在している。
【００８２】
この原因の一つには、本体部１１０が完全な対称形状になっていないことによる影響が考えられる。すなわち、図６を用いて前述したように、歪みゲージ１１８を貼り付ける位置については、上下、左右、斜めの何れの方向にも対称となっている。しかし、本体部１１０の第１フランジ部１１６については、ハブ１６に取り付けるための取付穴１１６ｈが５箇所に設けられている関係で、完全に対称になっているわけではない。例えば、図６に示した例では、左右方向には対称形状と考えることができるが、上下方向や斜め方向については対称形状とはなっていない。実際、図４に示した歪み量のシミュレーション計算でも、第１フランジ部１１６に取付穴１１６ｈが設けられた方向では、その他の方向に比べて若干、大きな歪み量が発生している。更に、このことは、ホイール１４側の第２フランジ部１１２についても、全く同様な減少が発生していると考えられる。すなわち、図６に示すように、８枚の歪みゲージ１１８を対称な位置に貼り付けても、本体部１１０に生じる歪みが厳密な意味では対称でないために、タイヤ１２が停止したときの位置によっては、反力Ｐの影響を完全には除去できない場合が発生し、このことが１つの原因となって、車両１０が停止しているにも拘わらず、駆動トルクが「０」にならない場合が生じるものと考えられる。
【００８３】
そこで、こうした問題を抑制するために、歪みゲージ１１８を貼り付ける位置を、円管部１１４の軸方向にずらすこととしても良い。すなわち、８枚全ての歪みゲージ１１８を、第２フランジ部１１２から同じ距離の位置に貼り付けるのではなく、第２フランジ部１１２に設けられたスタッドボルト１１２ｓや貫通穴１１２ｈの影響で、歪みが大きく現れる箇所と、そうでない箇所とで、第１フランジ部１１６の方向に少しだけ位置をずらして、歪みゲージ１１８を貼り付けることとしても良い。図４を用いて前述したように、円管部１１４の内周面（凹部１１６ｉの内周面）の歪みは、第２フランジ部１１２から第１フランジ部１１６の方向に、なだらかに変化している。従って、この方向に沿って少しずつ位置をずらした状態で、歪みゲージ１１８を貼り付ければ、第２フランジ部１１２の設けられたスタッドボルト１１２ｓや貫通穴１１２ｈの影響や、第１フランジ部１１６の取付穴１１６ｈの影響を受けずに、駆動トルクによる歪みだけを、精度良く計測することが可能となる。
【００８４】
以上、本発明について各種の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００８５】
例えば、上述した実施例および各種の変形例では、第１フランジ部１１６の中心位置には穴が貫通しているが、第２フランジ部１１２の中心位置には、浅い凹加工が施されているものの、貫通はしていないものとして説明した。しかし、第２フランジ部１１２の中心位置にも、小さな穴を貫通させておいてもよい。
【００８６】
また、このとき、第２フランジ部１１２と第１フランジ部１１６とで、駆動トルクによるネジリや、タイヤ１２の反力Ｐによる曲げに対する剛性を異ならせておけば、円管部１１４の内周面（凹部１１６ｉの内周面）の歪みを、第２フランジ部１１２から第１フランジ部１１６の方向になだらかに変化させることができる（図４を参照）。従って、歪みゲージ１１８を貼り付ける位置を、第１フランジ部１１６の方向に少しだけずらしておくことで、第２フランジ部１１２の設けられたスタッドボルト１１２ｓや貫通穴１１２ｈの影響や、第１フランジ部１１６の取付穴１１６ｈの影響を受けずに、駆動トルクによる歪みだけを、精度良く計測することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、既存の車両に装着して、実際の路上を走行しながら、車両の駆動トルクを十分な精度で計測することで、各種の試験あるいは検査に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０…車両、    １２…タイヤ、    １４…ホイール、    １６…ハブ、
１８…ショックアブソーバー、      １００…駆動トルク計測装置、
１０２…ジャイロセンサ、            １０４…ハイトセンサ、
１１０…本体部、                    １１２…第２フランジ部、
１１２ａ…アンテナ、                １１２ｂ…電力供給部、
１１２ｈ…貫通穴、                  １１２ｉ…凸部、
１１２ｓ…スタッドボルト、          １１２ｔ…送信部
１１４…円管部、                    １１６…第１フランジ部
１１６ｈ…取付穴、                  １１６ｉ…凹部、
１１８…ゲージ、                    １２０…受信部、
１２２…アンテナ部、                １２４…ブラケット
１３０…駆動トルク取得部、          １４０…データ記憶部
【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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