【手続補正書】
【提出日】平成16年12月7日(2004.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    車輪作用力測定装置および車輪作用力測定方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  車輪（ＷF ，ＷR ）の接地部への作用力を測定するための車輪作用力測定装置であって、車輪（ＷF ，ＷR ）を回転自在に支承して懸架装置（１，１９）で固定的に支持される車軸（３F ，３R ）が、車輪（ＷF ，ＷR ）の回転軸線方向であるＺ軸方向に延びるとともに剛性の高い円柱状に形成される基部（９）と、該基部（９）の中心部に交点を有するようにしてＺ軸に直交するＸ軸およびＹ軸方向に沿って前記基部（９）から外方に十字状に延びる４本のアーム部（１９）と、各アーム部（１０）の先端からさらに外方にそれぞれ延びる第１伝達部（１１）と、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面内で各第１伝達部（１１）とＴ字状をなすようにして各第１伝達部（１１）の先端部に連設される第２伝達部（１２）と、第２伝達部（１２）が共通に連設される枠部（１３）と、基部（９）の軸方向両端に同軸に連なって前記懸架装置（１，１９）で固定的に支持される軸部（１４）とを有して多分力ロードセルとして構成され、前記枠部（１３）の軸方向両端部および前記車輪（ＷF ，ＷR ）のハブ（４F ，４R ）間に軸受（１６F ，１６R ）がそれぞれ介装されることを特徴とする車輪作用力測定装置。
【請求項２】 請求項１記載の車軸（３F ，３R ）を用いて、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向の分力と、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸まわりの偶力との６分力を測定することを特徴とする車輪作用力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪の接地部への作用力を測定するための車輪作用力測定装置および車輪作用力測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる車輪作用力測定装置は、たとえば特開平７−２８６９１９号公報等により既に知られており、このものでは、車輪のホィールハブおよびホィール間に６分力計が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものは、乗用車両等の四輪車両に適合したものであり、自動二輪車には不向きであり、しかも６分力計が車輪とともに回転するので、６分力計からの測定信号を取出すためにスリップリング等が必要となり、構成が複雑となる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、自動二輪車にも適用可能であり、しかも簡単な構成で車輪の接地部への作用力が得られるようにした車輪作用力測定装置および車輪作用力測定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車輪の接地部への作用力を測定するための車輪作用力測定装置であって、を回転自在に支承して懸架装置で固定的に支持される車軸が、車輪の回転軸線方向であるＺ軸方向に延びるとともに剛性の高い円柱状に形成される基部と、該基部の中心部に交点を有するようにしてＺ軸に直交するＸ軸およびＹ軸方向に沿って前記基部から外方に十字状に延びる４本のアーム部と、各アーム部の先端からさらに外方にそれぞれ延びる第１伝達部と、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面内で各第１伝達部とＴ字状をなすようにして各第１伝達部の先端部に連設される第２伝達部と、第２伝達部が共通に連設される枠部と、基部の軸方向両端に同軸に連なって前記懸架装置で固定的に支持される軸部とを有して多分力ロードセルとして構成され、前記枠部の軸方向両端部および前記車輪のハブ間に軸受がそれぞれ介装されることを特徴とする。
【０００６】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、車輪の接地部に作用する作用力は、該車輪を支承する車軸にも作用するが、非回転部材である車軸が多分力ロードセルとして構成されるので、多分力ロードセルで得られた多分力に基づいて車輪の接地部の作用力を演算することができ、しかも多分力を取出すのにスリップリング等を用いた複雑な構成が不要であり、また自動二輪車にも容易に適用可能である。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の車軸を用いて、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向の分力と、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸まわりの偶力との６分力を測定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１ないし図３は本発明を自動二輪車の前輪に適用したときの第１実施例を示すものであり、図１は自動二輪車の前輪付近の縦断正面図、図２は車軸の拡大縦断正面図、図３は図２の３−３線で切断した状態での車軸の斜視図である。
【００１０】
先ず図１において、自動二輪車における前輪懸架装置１が備える左、右一対のクッションユニット２，２の下端には、車軸３F の両端が固定的に支持されており、両クッションユニット２，２間に配置される前輪ＷF は、前記車軸３F で回転自在に支承される。
【００１１】
前輪ＷF は、車軸３F を同軸に囲繞する円筒状のハブ４F と、該ハブ４F を同軸に囲繞してリング状に形成されるリム５F と、ハブ４F およびリム５F 間に設けられる複数のスポーク６F ，６F …と、リム５F に装着されるタイヤ７F とで構成されるものであり、ハブ４F の両端には、ディスクブレーキを構成する要素であるブレーキディスク８F ，８F がそれぞれ固着される。
【００１２】
図２および図３を併せて参照して、車軸３F は、前輪ＷF の回転軸線方向であるＺ軸方向に延びるとともに剛性の高い円柱状に形成される基部９と、該基部９の中心部に交点を有するようにしてＺ軸に直交するＸ軸およびＹ軸方向に沿って前記基部９から外方に十字状に延びる４本のアーム部１０，１０…と、各アーム部１０，１０…の先端からさらに外方にそれぞれ延びる第１伝達部１１，１１…と、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面内で各第１伝達部１１，１１…とＴ字状をなすようにして各第１伝達部１１，１１…の先端部に連設される第２伝達部１２，１２…と、第２伝達部１２，１２…が共通に連設される剛性の高い枠部１３と、基部９の軸方向両端に同軸に連なる剛性の高い軸部１４，１４とで構成され、軸部１４，１４は、左、右一対のクッションユニット２，２の下端に固定的に支持される。
【００１３】
枠部１３は、Ｚ軸方向に沿って各第２伝達部１２，１２…の両側でＺ軸を中心とするリング状に形成される一対のリング部分１３ａ，１３ａと、周方向に等間隔をあけた４箇所で両リング部分１３ａ，１３ａ間を連結するようにしてＺ軸方向に延びる４つの連結部分１３ｂ，１３ｂ…とから成るものであり、各第２伝達部１２，１２…の両端が連結部分１３ｂ，１３ｂ…にそれぞれ連設され、各第２伝達部１２，１２…と枠部１３との間には、各第２伝達部１２，１２…の両側に位置するようにしてスリット１５，１５…が形成される。
【００１４】
この枠部１３のリング部分１３ａ，１３ａにおいてＺ軸方向に沿う外端部外周には、前輪ＷF のハブ４F および枠部１３間に介装される軸受１６F ，１６F の内輪を受けるための凹部１７，１７が設けられており、前輪ＷF は、軸受１６F ，１６F を介して車軸３F で回転自在に支承されることになる。
【００１５】
各アーム部１０，１０…は、Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面のいずれかに４つの側面が平行となるようにして四角柱状に形成される。また第１伝達部１１，１１…は、第１伝達部１１，１１…自体に捩りが生じることを許容するように形成されるものであり、Ｘ軸方向に延びる第１伝達部１１，１１は、Ｚ軸方向の肉厚がアーム部１０の幅寸法と同一に設定されるが、Ｙ軸方向の肉厚がアーム部１０の幅寸法よりも小さく設定され、Ｙ軸方向に延びる第２伝達部１１，１１は、Ｚ軸方向の肉厚がアーム部１０の幅寸法と同一に設定されるが、Ｘ軸方向の肉厚がアーム部１０の幅寸法よりも小さく設定される。
【００１６】
第２伝達部１２，１２…は、それらの第２伝達部１２，１２…自体の捩り、ならびに各第１伝達部１１，１１…が延伸する方向の撓みを許容するように形成されるものであり、Ｘ軸方向に延びる第２伝達部１２，１２は、Ｚ軸方向の肉厚が第１伝達部１１，１１のＺ軸方向の肉厚と同一に設定されるが、Ｙ軸方向の肉厚が前記Ｚ軸方向の肉厚よりも薄く設定され、Ｙ軸方向に延びる第２伝達部１２，１２は、Ｚ軸方向の肉厚が第１伝達部１１，１１のＺ軸方向の肉厚と同一に設定されるが、Ｘ軸方向の肉厚が前記Ｚ軸方向の肉厚よりも薄く設定される。
【００１７】
このような車軸３F の構成によれば、前輪ＷF の接地部に作用する力が軸受１６F ，１６F を介して枠部１３に作用することになり、この枠部１３に作用する力は、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向の分力および各軸まわりの偶力に分解されて各アーム部１０，１０…の曲げ歪として表われる。すなわちＸ軸方向の力ＦX は、Ｙ軸方向に沿う２つのアーム部１０，１０の曲げ歪として表われ、Ｙ軸方向の力ＦY は、Ｘ軸方向に沿う２つのアーム部１０，１０の曲げ歪として表われ、Ｚ軸方向の力ＦZ は、４本のアーム部１０，１０…の曲げ歪として表われる。またＸ軸まわりの偶力ＭX は、Ｙ軸方向に沿う２つのアーム部１０，１０の曲げ歪として表われ、Ｙ軸まわりの偶力ＭY は、Ｘ軸方向に沿う２つのアーム部１０，１０の曲げ歪として表われ、Ｚ軸まわりの偶力ＭZ は、４本のアーム部１０，１０…の曲げ歪として表われる。
【００１８】
各アーム部１０，１０…の４つの側面には、たとえば一対ずつのストレインゲージ１８，１８…がそれぞれ貼着される。該ストレインゲージ１８としては、たとえば抵抗線ストレインゲージや、半導体ストレインゲージ等従来既知のものを全て採用することが可能である。
【００１９】
而して各ストレーンゲージ１８，１８…による歪検出値に基づいて、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向の分力ＦX ，ＦY ，ＦZ および各軸まわりの偶力ＭX ，ＭY ，ＭZ 、すなわち６分力を測定することが可能であり、車軸３F は、６分力ロードセルとして構成されることになる。
【００２０】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、前輪ＷF の接地部に作用する作用力は、前輪ＷF を回転自在に支持して前輪懸架装置１に固定的に支持されている車軸３F にも作用するのであるが、車軸３F が６分力ロードセルとして構成されており、前輪ＷF に作用する６分力を６分力ロードセルである車軸３F が備える複数のストレインゲージ１８，１８…の検出値に基づいて得ることができ、得られた６分力を基づいて前輪ＷF の接地部での作用力を演算することができる。
【００２１】
しかも車軸３F は前輪懸架装置１で固定的に支持されているので、６分力を取出すのにスリップリング等を用いた複雑な構成が不要であり、また自動二輪車にも容易に適用可能である。
【００２２】
図４は本発明を自動二輪車の後輪に適用したときの第２実施例を示すものであり、自動二輪車において左、右の後輪懸架装置１９，１９の後端には、車軸３R の両端が固定的に支持されており、両後輪懸架装置１９，１９間に配置される後輪ＷR は、前記車軸３R で回転自在に支承される。
【００２３】
後輪ＷR は、車軸３R を同軸に囲繞する円筒状のハブ４R と、該ハブ４R を同軸に囲繞してリング状に形成されるリム５R と、ハブ４R およびリム５R 間に設けられる複数のスポーク６R ，６R …と、リム５R に装着されるタイヤ７R とで構成されるものであり、ハブ４R の一端には、ディスクブレーキを構成する要素であるブレーキディスク８R が、またハブ４R の他端には、図示しないパワーユニットからの動力を後輪ＷR に伝達するためのチェーン（図示せず）が巻きかけられるスプロケット２０が固着される。
【００２４】
車軸３R は、上記第１実施例の車軸３F と基本的に同一の構造を有し、６分力ロードセルとして構成されるものであり、車軸３R が備える軸部１４，１４が、左、右の後輪懸架装置１９，１９の後端に固定的に支持され、車軸３R の枠部１３およびハブ４R 間に一対の軸受１６R ，１６R が設けられる。
【００２５】
この第２実施例によっても、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００２７】
たとえば、上記実施例では、自動二輪車の前輪ＷF および後輪ＷR に適用した場合について説明したが、本発明は四輪車両にも適用可能であり、また本発明は、６分力に限定されず多分力を測定するものとして広く適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、非回転部材である車軸を多分力ロードセルとして構成することにより、その車軸で得られた多分力に基づいて車輪の接地部の作用力を演算することを可能とするとともに、多分力を取出すのにスリップリング等を用いた複雑な構成を不要とし、自動二輪車にも容易に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１実施例における自動二輪車の前輪付近の縦断正面図である。
【図２】
車軸の拡大縦断正面図である。
【図３】
図２の３−３線で切断した状態での車軸の斜視図である。
【図４】
第２実施例における自動二輪車の後輪付近の縦断正面図である。
【符号の説明】
１，１９・・・懸架装置
３F ，３R ・・・車軸
４F ，４R ・・・ハブ
９・・・基部
１０・・・アーム部
１１・・・第１伝達部
１２・・・第２伝達部
１３・・・枠部
１４・・・軸部
１６F ，１６R ・・・軸受
ＷF ・・・前輪
ＷR ・・・後輪