(57)【要約】本発明の課題は、ホイールとホイール支持部材とを連結する連結手段に作用する応力に基づいて、従来に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することである。本発明のタイヤ作用力推定装置は、ホイール１６とホイールの外周部に保持されるタイヤ１８とを有する車輪１０と、回転軸線１４に垂直なホイール支持部３２にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材２０、３２と、回転軸線の周りに互いに隔置された複数の位置に於いてホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する複数の連結手段としてのボルト１４とを備えた車両に適用され、各ボルトに作用する応力を検出する応力検出手段としての複数の検出素子４６と、検出された応力に基づいてタイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を演算する演算手段としての電子回路装置５０とを有する。
2008133353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両に於いて、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置にして、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有することを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項２】
各連結手段は前記回転軸線に平行な中心軸線を有し、前記応力検出手段は対応する連結手段の前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力を検出することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項３】
前記応力検出手段は対応する連結手段の前記中心軸線の周りの複数の位置に於いて前記中心軸線に平行な方向の応力を検出することを特徴とする請求項２に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項４】
前記応力検出手段は対応する連結手段の前記中心軸線の周りの複数の位置に於いて前記中心軸線を通り且つ前記中心軸線に垂直な方向の応力を検出することを特徴とする請求項２に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項５】
前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記複数の連結手段の各々に作用する応力を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項６】
前記演算手段は各連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて各連結手段の前記中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、各連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の回転方向に作用する応力、前記車輪の横方向に作用する応力、前記車輪の上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力に基づいて、前記タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力を演算することを特徴とする請求項５に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項７】
前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項８】
前記演算手段は各連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて前記二つの連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の回転方向に作用すると推定される応力に基づいて前記タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算することを特徴とする請求項７に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項９】
前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記回転軸線の周りの周方向の角度間隔が９０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１０】
前記演算手段は前記二つの連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて前記二つの連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の上下方向に作用すると推定される応力に基づいて前記タイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算することを特徴とする請求項９に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１１】
前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は一つの連結手段に作用する応力を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１２】
前記演算手段は各連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて前記一つの連結手段の前記中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、前記一つの連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の回転方向に作用する応力及び前記車輪の上下方向に作用する応力に基づいて前記タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算することを特徴とする請求項１１に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１３】
前記タイヤ作用力検出装置は前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材との間に介装され前記ホイール支持部として機能するディスク部材を含み、前記ディスク部材は前記ホイール支持部材に固定され且つ前記複数の連結手段により前記ホイールの前記円板部に連結されることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１４】
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１５】
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１６】
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素の弾性変形に伴う前記保持部に対する前記連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１７】
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１８】
各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の前記中心軸線に垂直な方向の面圧を検出することを特徴とする請求項１７に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１９】
各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間に配置された検出素子と、前記連結要素と前記ホイール支持部との間の前記中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、前記タイヤに応力が作用していない状況に於いて前記検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２０】
各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイールの前記円板部との間の前記中心軸線に沿う方向の面圧を検出することを特徴とする請求項１７に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２１】
前記連結要素と前記ホイールの前記円板部との間に配置された検出素子と、前記連結要素と前記円板部との間にて前記連結要素に嵌合し前記円板部より前記検出素子へ前記中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいることを特徴とする請求項２０に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２２】
前記一端部は前記他端部よりも大きい断面積を有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２３】
前記ホイール支持部は前記一端部より前記中心軸線に沿って前記車輪の側へ隔置された位置に於いて前記連結要素に嵌合し前記連結要素の弾性変形を制限することにより前記連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有していることを特徴とする請求項１４乃至２２の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２４】
前記荷重制限手段は前記ホイール支持部の一部であることを特徴とする請求項２３に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２５】
前記連結要素と前記ホイール支持部の一部との間には前記中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、前記弾性シールリングは前記応力検出手段へ異物が到達することを防止することを特徴とする請求項２４に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２６】
前記荷重制限手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間にて前記連結要素の周りに環状に延在し、前記連結要素と前記荷重制限手段との間及び前記荷重制限手段と前記ホイール支持部との間にはそれぞれ前記中心軸線の周りに環状に延在する第一及び第二の弾性シールリングが配置されており、前記第一及び第二の弾性シールリングは前記応力検出手段へ異物が到達することを防止することを特徴とする請求項２３に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２７】
前記連結要素の少なくとも一部は筒状をなし、前記応力検出手段は前記連結要素の前記筒状をなす部分の歪を検出することを特徴とする請求項１４又は上記請求項２２乃至２６の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項２８】
前記保持部の少なくとも一部は筒状をなし、前記応力検出手段は前記保持部の前記筒状をなす部分の歪を検出することを特徴とする請求項１５又は上記請求項２２乃至２６の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の検出装置に係り、更に詳細には車輪のタイヤに作用する力を検出するタイヤ作用力検出装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に於いて車輪のタイヤに作用する力を検出するタイヤ作用力検出装置は従来より種々の構成のものが提案されており、例えば本願出願人の先の提案にかかる特開平２００３−１４５６３号公報、特開平２００５−２４９５１７号公報、特開平２００５−２７４４９２号公報には、外周部にてタイヤを保持するホイールと回転軸線の周りに回転可能にホイールを保持する保持体との間に介装され、ホイールと保持体との間に作用する力を間接的に検出することによりタイヤに作用する力を検出するよう構成されたタイヤ作用力検出装置が記載されている。
上記先の提案にかかるタイヤ作用力検出装置によれば、ホイールと保持体との間に作用する力に基づいてタイヤに作用する力を検出することができるが、この種のタイヤ作用力検出装置に於いてはホイールに連結固定されるホイール側部材と保持体に連結固定される保持体側部材とが必須である。またタイヤに作用する力に起因してホイールと保持体との間に作用する力によってホイール側部材及び保持体側部材が相対変位することを許容する部材やホイール側部材と保持体側部材との間に応力を伝達する部材が必要であり、検出器はホイール側部材及び保持体側部材の相対変位又はそれらの間に伝達される応力を検出しなければならない。従って上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置は構造が複雑になると共に高コストにならざるを得ないという問題がある。
一般に、自動車等の車両に於いては、タイヤ交換等のメンテナンスが可能であるよう、ホイールはボルトの如き連結要素を含む通常四つの連結手段により保持体に連結固定されるようになっている。従って路面よりタイヤを介してホイールに力が作用すると、その力の大部分は連結手段を介して保持体に伝達され、連結手段により伝達される応力はタイヤに作用する力に対応している。従ってホイールと保持体との間に複雑な構造のタイヤ作用力検出装置を介装しなくても、各連結手段に作用する応力に基づいてタイヤに作用する力を推定することができる。
【発明の開示】
【０００３】
本発明の主要な目的は、各連結手段に作用する応力に基づいてタイヤに作用する力を推定することができることに着目し、各連結手段に作用する応力を検出し、それらの応力に基づいてタイヤに作用する力を演算することにより、従来に比して単純な構造にてタイヤに作用する力を正確に検出することである。
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両に於いて、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有することを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
この構成によれば、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段に作用する応力が検出され、検出された応力に基づいてタイヤ作用力が演算されるので、連結手段を介してホイールとホイール支持部材との間に伝達される応力に基づいてタイヤ作用力を演算することができ、従って上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、各連結手段は回転軸線に平行な中心軸線を有し、応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、各連結手段は回転軸線に平行な中心軸線を有し、各応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力を検出するので、各連結手段に作用する応力を正確に求めることができ、従って各連結手段に作用する応力に基づいてタイヤ作用力を正確に求めることができる。
また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線に平行な方向の応力を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、各応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線に平行な方向の応力を検出するので、各連結手段に作用する車輪の回転方向の応力、車輪の横方向の応力、車輪の上下方向の応力を正確に求めることができる。
また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線を通り且つ中心軸線に垂直な方向の応力を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、各応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線を通り且つ中心軸線に垂直な方向の応力を検出するので、各連結手段に作用する車輪の回転方向の応力及び車輪の径方向の応力を正確に求めることができる。
上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、応力検出手段は複数の連結手段の各々に作用する応力を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、複数の連結手段の各々に作用する応力に基づいてタイヤ作用力としてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの横方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。
上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて各連結手段の中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、各連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力に基づいて、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力を演算するようになっていてよい。
この構成によれば、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力をタイヤ作用力として求めることができる。
また上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。
回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する車輪の上下方向の応力は互いに逆方向に作用し、互いに他を相殺する関係にあるので、この構成によれば、タイヤの上下方向に作用する応力の影響を低減することができ、これにより回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力に基づいてタイヤ作用力としてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算することができる。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用すると推定される応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
例えば二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用すると推定される応力の和により二つの連結手段に作用する車輪の上下方向の応力の影響を相殺することができるので、上記構成によれば、車輪の上下方向の応力の影響を効果的に排除してタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算することができる。
また上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、応力検出手段は回転軸線の周りの周方向の角度間隔が９０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、回転軸線の周りの周方向の角度間隔が９０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力が検出されるので、これらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。
また上記構成に於いて、演算手段は二つの連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の上下方向に作用すると推定される応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
この構成によれば、二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の上下方向に作用すると推定される応力の合力に比例する値としてタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。
また上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、応力検出手段は一つの連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段のうちの一つの連結手段に作用する応力に基づいてタイヤ作用力としてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力及びタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて一つの連結手段の中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
この構成によれば、一つの連結手段に作用する応力を検出するだけで、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。
また上記構成に於いて、タイヤ作用力検出装置はホイールの円板部とホイール支持部材との間に介装されホイール支持部として機能するディスク部材を含み、ディスク部材はホイール支持部材に固定され且つ複数の連結手段によりホイールの円板部に連結されるようになっていてよい。
この構成によれば、タイヤ作用力検出装置はホイールの円板部とホイール支持部材との間に介装されホイール支持部として機能するディスク部材を含み、ディスク部材はホイール支持部材に固定され且つ複数の連結手段によりホイールの円板部に連結されるので、ハブ部材の如きホイール支持部材に対する大幅な構造変更を要することなくタイヤ作用力を正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいてよい。
この構成によれば、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいてよい。
この構成によれば、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を保持部の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでいてよい。
この構成によれば、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量として正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでいてよい。
この構成によれば、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、各面圧検出手段は連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の面圧を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の面圧を検出するので、各連結手段に作用する車輪の回転方向の応力及び車輪の上下方向の応力を中心軸線に垂直な方向の面圧として正確に求めることができ、これによりこれらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力及びタイヤの上下方向に作用する応力を正確に演算することができる。
また上記構成に於いて、各面圧検出手段は連結要素とホイール支持部との間に配置された検出素子と、連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいてよい。
この構成によれば、連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節することができ、これによりホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、各面圧検出手段は連結要素とホイールの円板部との間の中心軸線に沿う方向の面圧を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、各面圧検出手段は連結要素とホイールの円板部との間の中心軸線に沿う方向の面圧を検出するので、各連結手段に作用する車輪の横方向の応力を中心軸線に沿う方向の面圧として正確に求めることができ、これによりこれらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの横方向に作用する応力を正確に演算することができる。
また上記構成に於いて、連結要素とホイールの円板部との間に配置された検出素子と、連結要素と円板部との間にて連結要素に嵌合し円板部より検出素子へ中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいてよい。
この構成によれば、連結要素とホイールの円板部との間に配置された検出素子と、連結要素と円板部との間にて連結要素に嵌合し円板部より検出素子へ中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいるので、ホイールより応力伝達手段を介して検出素子へ確実に応力を伝達させることができ、これにより中心軸線に沿って連結要素に作用し連結要素を中心軸線に沿って伸縮させる応力を確実に且つ正確に検出することができる。
また上記構成に於いて、一端部は他端部よりも大きい断面積を有していてよい。
この構成によれば、一端部は他端部よりも大きい断面積を有するので、ホイール支持部により支持される部分に十分な強度を確保し、タイヤ作用力検出装置の耐久性を向上させることができる。
また上記構成に於いて、ホイール支持部は一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有していてよい。
この構成によれば、連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限することができるので、連結要素に過剰の荷重が作用することを確実に防止することができる。
また上記構成に於いて、荷重制限手段はホイール支持部の一部であってよい。
この構成によれば、荷重制限手段はホイール支持部の一部であるので、荷重制限手段がホイール支持部とは独立の部材である場合に比してタイヤ作用力検出装置の部品点数及びコストを低減し、タイヤ作用力検出装置の組み立てを単純にすることができる。
また上記構成に於いて、連結要素とホイール支持部の一部との間には中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するようになっていてよい。
この構成によれば、締結要素とホイール支持部の一部との間には中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するので、応力検出手段へ異物が到達することに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検出装置の故障の虞れを効果的に低減することができる。
また上記構成に於いて、荷重制限手段は連結要素とホイール支持部との間にて連結要素の周りに環状に延在し、連結要素と荷重制限手段との間及び荷重制限手段とホイール支持部との間にはそれぞれ中心軸線の周りに環状に延在する第一及び第二の弾性シールリングが配置されており、第一及び第二の弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するようになっていてよい。
この構成によれば、締結要素と荷重制限手段との間及び荷重制限手段とホイール支持部との間にはそれぞれ中心軸線の周りに環状に延在する第一及び第二の弾性シールリングが配置されており、第一及び第二の弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するので、応力検出手段へ異物が到達することに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検出装置の故障の虞れを効果的に低減することができ、また荷重制限手段が中心軸線に垂直な方向へがたつくことを効果的に防止することができる。
また上記構成に於いて、連結要素の少なくとも一部は筒状をなし、応力検出手段は連結要素の筒状をなす部分の歪を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、応力検出手段は締結要素の筒状をなす部分の歪を検出し、筒状をなす部分は充実の部分よりも締結要素に作用する応力に対する弾性変形量の比が高いので、応力検出手段が締結要素の充実の部分の歪を検出する場合に比して、締結要素に作用する応力の検出のＳ／Ｎ比を高くし、これによりタイヤ作用力検出のＳ／Ｎ比を高くすることができる。
また上記構成に於いて、保持部の少なくとも一部は筒状をなし、応力検出手段は保持部の筒状をなす部分の歪を検出するようになっていてよい。
この構成によれば、応力検出手段は保持部の筒状をなす部分の歪を検出し、筒状をなす部分は充実の部分よりも締結要素より保持部に作用する応力に対する弾性変形量の比が高いので、応力検出手段が保持部の充実の部分の歪を検出する場合に比して、締結要素に作用する応力の検出のＳ／Ｎ比を高くし、これによりタイヤ作用力検出のＳ／Ｎ比を高くすることができる。
また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段に車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の径方向に作用する応力の少なくとも何れかの応力を検出するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段に車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の径方向に作用する応力を検出するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、演算手段は車輪の回転方向に作用する応力に基づいてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の横方向に作用する応力に基づいてタイヤの横方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の横方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの横方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用する応力及び各連結手段に車輪の径方向に作用する応力に基づいて各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用し車輪の回転トルクが除外された応力及び各連結手段に車輪の径方向に作用する応力の二乗和平方根として各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、中心軸線の周りの複数の位置は中心軸線に対し車輪の径方向の二つの位置と、中心軸線に対し車輪の径方向に垂直な方向の二つの位置とよりなる四つの位置であってよい。
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて各連結手段の中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、各連結手段の前記中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の上下方向に作用する応力に基づいて、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、ディスク部材は演算手段の少なくとも一部を支持するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、歪検出手段は連結要素の弾性変形に伴う中心軸線に沿う方向の歪を検出するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、変位量検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の中心軸線に垂直な方向の相対変位量を検出するようになっていてよい。
また上記構成に於いて、応力伝達手段は連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段としても機能するようになっていてよい。
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、各応力検出手段は車輪の周方向に互いに隔置された位置に於いて対応する連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用すると推定される応力の和に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が９０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、各応力検出手段は車輪の径方向に互いに隔置された位置に於いて対応する連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が９０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は二つの連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の上下方向に作用すると推定される応力の二乗和平方根に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また応力検出手段が一つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力を演算し、車輪の上下方向に作用する応力が上向きより下向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力と車輪の上下方向に作用する応力が下向きより上向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力との和に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
また応力検出手段が一つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力を演算し、車輪の上下方向に作用する応力が上向きより下向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力と車輪の上下方向に作用する応力が下向きより上向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力との差に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第一の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図２のＩ−Ｉ）にて切断して示す断面図である。
図２は第一の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
図３は第一の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
図４は各ボルトにその中心軸線に沿って作用する応力ｆｙと各検出素子による検出応力ｆｉとの関係を示すグラフである。
図５はボルトのねじ部に車輪の回転方向の応力Ｆｘが作用する場合にボルトの根元部の表面に中心軸線に沿って作用する応力を示す説明図である。
図６はボルトにその中心軸線に作用する径方向の応力Ｆｚｚ及び中心軸線に作用する回転方向の応力Ｆｘｘと中心軸線に作用する上下方向の応力Ｆｚとの関係を示す説明図である。
図７は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第二の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図８のＶＩＩ−ＶＩＩ）にて切断して示す断面図である。
図８は第二の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
図９はボルトのねじ部に車輪の回転方向の応力Ｆｘが作用する場合にボルト支持部の円筒状の外面に中心軸線に沿って作用する応力を示す説明図である。
図１０は第二の実施例に於ける各検出素子の標準電圧Ｖｏｘ＊及びＶｏｚ＊の演算ルーチンを示すフローチャートである。
図１１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第三の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１２のＸＩ−ＸＩ）にて切断して示す断面図である。
図１２は第三の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
図１３は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第四の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ）にて切断して示す断面図である。
図１４は第四の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
図１５は各ボルトにその中心軸線に垂直に作用する応力Ｆｘｚと第一の検出素子による検出応力ｆｖとの関係を示すグラフである。
図１６は各ボルトにその中心軸線に沿って作用する応力Ｆｘｚと第二の検出素子による検出応力ｆｐとの関係を示すグラフである。
図１７は第四の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
図１８は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第五の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１９のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ）にて切断して示す断面図である。
図１９は第五の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
図２０は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第六の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
図２１は第六の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
図２２は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第七の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
図２３は第七の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
図２４は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第八の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
図２５は第八の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
図２６はボルトの中心に車輪の周方向に作用する応力Ｆｘ１及び車輪の径方向に作用するＦｚ１の変化を示すグラフである。
図２７は第八の実施例に於ける前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔの演算ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【０００６】
図１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第一の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図２のＩ−Ｉ）にて切断して示す断面図、図２は第一の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
図１に於いて、１０は図には示されていない車両の車輪を示し、１２はタイヤ作用力検知装置を示している。車輪１０は回転軸線１４に垂直な円板部１６Ａを有する金属製のホイール１６と、ホイール１６の外周のリム部１６Ｂに保持され主としてゴムにて構成されたタイヤ１８とを有している。車輪１０はハブ部材２０により回転軸線１４の周りに回転可能に支持されており、タイヤ作用力検知装置１２はブレーキロータディスク２２と共に車輪１０とハブ部材２０との間に配設されている。
ハブ部材２０は軸受２４により回転軸線１４の周りに回転可能に支持される管状の軸部２６と、該軸部と一体をなし回転軸線１４に垂直なフランジ部２８とを有している。図１には示されていないが、軸受２４はサスペンション部材を介して車体により支持されている。車輪１０は駆動輪であり、軸部２６には車輪１０とは反対の側より駆動軸３０が挿入されている。駆動軸３０は回転軸線１４の周りに回転可能に回転軸線１４に沿って延在し、圧入等の手段により軸部２６に剛固に連結されている。尚本発明のタイヤ作用力検知装置が適用される車輪は従動輪であってもよい。
円板部１６Ａとフランジ部２８との間には回転軸線１４と同軸にて円板状のディスク部材３２が配置されており、ディスク部材３２は回転軸線１４に垂直に延在している。ディスク部材３２には回転軸線１４の周りに互いに９０°隔置された位置に四つの孔３４が設けられており、孔３４は回転軸線１４と平行に延在している。各孔３４にはボルト３６が挿通されており、ボルト３６はハブ部材２０のフランジ部２８及びブレーキロータディスク２２を貫通して延在し、フランジ部２８の内面にヘッド部が当接している。ディスク部材３２はボルト３６及びそれに螺合するナット３８によりフランジ部２８及びブレーキロータディスク２２と剛固に一体的に結合されている。
ディスク部材３２には孔３４に対し回転軸線１４の周りに４５°隔置された位置にて回転軸線１４と平行に延在する四つの孔４０が設けられている。各孔４０には連結要素としてのボルト４２の大径の根元部４２Ａが圧入により固定されている。各ボルト４２はディスク部材３２に対し外側に小径のねじ部４２Ｂを有し、各ボルト４２の中心軸線４２Ｃは回転軸線１４と平行に延在している。ねじ部４２Ｂはホイール１６の円板部１６Ｂを貫通して延在し、その先端に螺合するナット４４により円板部１６Ｂと一体的に連結されている。
かくしてハブ部材２０及びディスク部材３２は互いに共働して回転軸線１４に垂直なホイール支持部を有するホイール支持部材として機能し、ディスク部材３２、ボルト４２、ナット４４は互いに共働して回転軸線１４の周りに互いに均等に隔置された四つの位置に於いてホイール１６の円板部１６Ａとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能し、各ボルト４２は根元部４２Ａにて対応するディスク部材３２により片持支持されている。
第一の実施例に於いては、ボルト４２の根元部４２Ａの中心軸線４２Ｃに沿う方向の長さはディスク部材３２の厚さよりも大きい値に設定され、根元部４２Ａは車輪１０の側に於いてディスク部材３２より部分的に突出している。従ってホイール１６の円板部１６Ｂはディスク部材３２より回転軸線１４に沿って隔置された状態にて根元部４２Ａのねじ部４２Ｂ側の端面に当接している。円板部１６Ｂとディスク部材３２との間に位置する各ボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面には四つの検出素子４６が固定されている。
各検出素子４６は抵抗線式の歪ゲージの如くボルト４２の根元部４２Ａの中心軸線４２Ｃに沿う方向の弾性歪に応じた電流値の電流信号を出力し、これにより根元部４２Ａの表面に於いて中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力を検出する応力検出手段として機能する。ディスク部材３２は回転軸線１４に整合する孔４８を有し、孔４８にはハブ部材２０の軸部２６の外端が部分的に嵌入すると共に、演算手段としての電子回路装置５０が配置されている。各検出素子４６より出力される電流信号は導線５２を経て電子回路装置５０へ供給される。また各ボルト４２の表面には温度センサ５４が設けられており、温度センサ５４により検出された温度Ｔを示す信号も電子回路装置５０へ供給される。
電子回路装置５０は、後に説明する如く、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する回転軸線１４に垂直な前後方向の応力（前後力）Ｆｘｔ、回転軸線１４に平行な横方向の応力（横力）Ｆｙｔ、回転軸線１４に垂直な上下方向の応力（上下力）Ｆｚｔを演算し、各応力を示す信号を図には示されていない車両の制御装置へ出力する。
図２に示されている如く、各ボルト４２について見て、検出素子４６は回転軸線１４及び中心軸線４２Ｃを通る径方向の直線５８と根元部４２Ａの外形線との二つの交点と、中心軸線４２Ｃを通り直線５８に垂直な直線６０と根元部４２Ａの外形線との二つの交点とに対応する位置に設けられている。換言すれば、中心軸線４２Ｃを挟んで互いに対向する一方の一対の検出素子４６はディスク部材３２の径方向、従って車輪１０の径方向に沿って互いに隔置され、他方の一対の検出素子４６は一方の一対の検出素子４６に対し中心軸線４２Ｃの周りに９０°隔置されている。
図３は第一の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図３に示されている如く、四つのボルト４２を４２ａ〜４２ｄとし、ボルト４２ａ〜４２ｄに於いて車輪１０の径方向外側の検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれｆｚ１１、ｆｚ２１、ｆｚ３１、ｆｚ４１とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれｆｉｚ１１、ｆｉｚ２１、ｆｉｚ３１、ｆｉｚ４１とする。車輪１０の径方向内側の検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれｆｚ１２、ｆｚ２２、ｆｚ３２、ｆｚ４２とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれｆｉｚ１２、ｆｉｚ２２、ｆｉｚ３２、ｆｉｚ４２とする。
またボルト４２ａ〜４２ｄに於いて車輪１０の径方向外側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれｆｘ１１、ｆｘ２１、ｆｘ３１、ｆｘ４１とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれｆｉｘ１１、ｆｉｘ２１、ｆｉｘ３１、ｆｉｘ４１とする。車輪１０の径方向内側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれｆｘ１２、ｆｘ２２、ｆｘ３２、ｆｘ４２とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれｆｉｘ１２、ｆｉｘ２２、ｆｉｘ３２、ｆｉｘ４２とする。
図４は各ボルト４２ａ〜４２ｄの外周部にその中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力ｆｙと各検出素子の検出応力ｆｉとの関係を示すグラフである。図４に示されている如く、各検出素子４６はボルト４２ａ〜４２ｄに応力ｆｙが作用していない場合の検出応力ｆｉが標準検出応力ｆｉｏ（正の定数）になるよう調整されている。また各検出素子４６の検出応力ｆｉは、応力ｆｙが引張り応力である場合には標準検出応力ｆｉｏより応力ｆｙの大きさに比例して減少し、応力Ｆｙが圧縮応力である場合には標準検出応力ｆｉｏより応力ｆｙの大きさに比例して増大する。
尚各検出素子４６は既知の温度特性を有し、温度センサ５４により検出されたボルト４２ａ〜４２ｄの温度をそれぞれＴ１〜Ｔ４とすると、ボルト４２ａ〜４２ｄの各検出素子４６の検出応力ｆｉの温度依存変動量は温度Ｔ１〜Ｔ４の関数ｆｉ１（Ｔ１）〜ｆｉ４（Ｔ４）にて表されるものとする。
従って＊を１〜４とすると、応力ｆｘ＊１、ｆｘ＊２、ｆｚ＊１、ｆｚ＊２はそれぞれ下記の式１〜４により表される。
ｆｘ＊１＝ｆｉｘ＊１−ｆｉｏ−ｆｉ＊（Ｔ＊）  ……（１）
ｆｘ＊２＝ｆｉｘ＊２−ｆｉｏ−ｆｉ＊（Ｔ＊）  ……（２）
ｆｚ＊１＝ｆｉｚ＊１−ｆｉｏ−ｆｉ＊（Ｔ＊）  ……（３）
ｆｚ＊２＝ｆｉｚ＊２−ｆｉｏ−ｆｉ＊（Ｔ＊）  ……（４）
図５はボルト４２のねじ部４２Ｂに車輪１０の回転方向の応力Ｆｘが作用する場合にボルト４２の根元部４２Ａの表面に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力を示す説明図である。図５に示されている如く、根元部４２Ａの外周部に作用する応力は中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆｘの作用方向の側に於いては圧縮応力であり、中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆｘの作用方向とは反対の側に於いては引張り応力である。従って各ボルト４２に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘは、車輪１０の径方向外側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力ｆｘ１１、ｆｘ２１、ｆｘ３１、ｆｘ４１と車輪１０の径方向内側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力ｆｘ１２、ｆｘ２２、ｆｘ３２、ｆｘ４２との差に比例する。
よって比例定数をｋｘ（正の定数）とすると、図３に示されている如く、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４はそれぞれ下記の式５〜８により表される。
Ｆｘ１＝ｋｘ（ｆｘ１１−ｆｘ１２）
＝ｋｘ（ｆｉｘ１１−ｆｉｘ１２）  ……（５）
Ｆｘ２＝ｋｘ（ｆｘ２１−ｆｘ２２）
＝ｋｘ（ｆｉｘ２１−ｆｉｘ２２）  ……（６）
Ｆｘ３＝ｋｘ（ｆｘ３１−ｆｘ３２）
＝ｋｘ（ｆｉｘ３１−ｆｉｘ３２）  ……（７）
Ｆｘ４＝ｋｘ（ｆｘ４１−ｆｘ４２）
＝ｋｘ（ｆｉｘ４１−ｆｉｘ４２）  ……（８）
車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡｘ（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔは下記の式９により表される。
Ｆｘｔ＝Ａｘ（Ｆｘ１＋Ｆｘ２＋Ｆｘ３＋Ｆｘ４）  ……（９）
またボルト４２ａ〜４２ｄの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４はそれぞれ応力ｆｘ＊１＋ｆｘ＊２＋ｆｚ＊１＋ｆｚ＊２の和に比例するので、その比例定数をｋｙとすると、下記の式１０〜１３により表される。
Ｆｙ１＝ｋｙ（ｆｘ１１＋ｆｘ１２＋ｆｚ１１＋ｆｚ１２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ１１＋ｆｉｘ１２＋ｆｉｚ１１＋ｆｉｚ１２−４（ｆｉｏ＋ｆｉ１（Ｔ１））｝  ……（１０）
Ｆｙ２＝ｋｙ（ｆｘ２１＋ｆｘ２２＋ｆｚ２１＋ｆｚ２２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ２１＋ｆｉｘ２２＋ｆｉｚ２１＋ｆｉｚ２２−４（ｆｉｏ＋ｆｉ２（Ｔ２））｝  ……（１１）
Ｆｙ３＝ｋｙ（ｆｘ３１＋ｆｘ３２＋ｆｚ３１＋ｆｚ３２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ３１＋ｆｉｘ３２＋ｆｉｚ３１＋ｆｉｚ３２−４（ｆｉｏ＋ｆｉ３（Ｔ３））｝  ……（１２）
Ｆｙ４＝ｋｙ（ｆｘ４１＋ｆｘ４２＋ｆｚ４１＋ｆｚ４２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ４１＋ｆｉｘ４２＋ｆｉｚ４１＋ｆｉｚ４２−４（ｆｉｏ＋ｆｉ４（Ｔ４））｝  ……（１３）
車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡｙ（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆｙｔは下記の式１４により表される。
Ｆｙｔ＝Ａｙ（Ｆｙ１＋Ｆｙ２＋Ｆｙ３＋Ｆｙ４）  ……（１４）
図６はボルト４２ａ、４２ｂにその中心軸線４２Ｃに作用する径方向の応力Ｆｚｚ及び中心軸線４２Ｃに作用し回転トルク（Ｆｘｔ／４Ａｘ）が排除された回転方向の応力Ｆｘｘと中心軸線４２Ｃに作用する上下方向の応力Ｆｚとの関係を示す説明図である。図６より解る如く、回転軸線１４の周りのボルトの位置に拘わらず、上下方向の応力Ｆｚは径方向の応力Ｆｚｚ及び回転トルクが排除された回転方向の応力Ｆｘｘの合力と考えることができる。
従って径方向の応力ｆｚ＊１−ｆｚ＊２に関する比例定数をｋｚとすると、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に上下方向に作用する応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４はそれぞれ下記の式１５〜１８により表される。
Ｆｚ１＝｛（Ｆｘ１−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ１１−ｆｚ１２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ１−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ１１−ｆｉｚ１２）２｝１／２  ……（１５）
Ｆｚ２＝｛（Ｆｘ２−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ２１−ｆｚ２２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ２−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ２１−ｆｉｚ２２）２｝１／２  ……（１６）
Ｆｚ３＝｛（Ｆｘ３−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ３１−ｆｚ３２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ３−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ３１−ｆｉｚ３２）２｝１／２  ……（１７）
Ｆｚ４＝｛（Ｆｘ４−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ４１−ｆｚ４２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ４−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ４１−ｆｉｚ４２）２｝１／２  ……（１８）
車輪１０の上下運動の瞬間中心と各検出素子４６及びタイヤ１８の接地点の中心Ｐとの間の距離等により決定される係数をＡｚ（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔは下記の式１９により表される。
Ｆｚｔ＝Ａｚ（Ｆｚ１＋Ｆｚ２＋Ｆｚ３＋Ｆｚ４）  ……（１９）
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式５乃至９に従ってタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔを演算し、上記式１０乃至１４に従ってタイヤ１８に作用する横力Ｆｙｔを演算し、上記式５乃至９及び上記式１５乃至１９に従ってタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔを演算する。
尚上下力Ｆｚｔの演算には回転方向の応力Ｆｘ＊及び前後力Ｆｘｔが使用されるので、前後力Ｆｘｔは上下力Ｆｚｔに先立って演算されるが、横力Ｆｙｔは前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔよりも先に演算されても後に演算されてもよい。またタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔは上記式９に上記式５乃至８が代入された式に従って演算されてもよく、タイヤ１８に作用する横力Ｆｙｔは上記式１４に上記式１０乃至１３が代入された式に従って演算されてもよく、タイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔは上記式１９に上記式５乃至９及び上記式１５乃至１８が代入された式に従って演算れてもよい。
かくして図示の第一の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
【実施例２】
【０００７】
図７は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第二の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図８のＶＩＩ−ＶＩＩ）にて切断して示す断面図、図８は第二の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。尚図７及び図８に於いて図１及び図２に示された部材と同一の部材には図１及び図２に於いて付された符号と同一の符号が付されており、このことは後述の他の実施例についても同様である。
この第二の実施例に於いては、上述の第一の実施例に於けるディスク部材３２に相当する部材は設けられておらず、ハブ部材２０のフランジ部２８には回転軸線１４の周りに互いに９０°隔置された位置に四つのボルト支持部６４が設けられている。各ボルト支持部６４は回転軸線１４と平行に延在する実質的に円筒形をなし、一端にてフランジ部２８と一体に接続されている。
各ボルト支持部６４は上述の第一の実施例に於けるボルト４２と同様の形態をなすボルト４２の大径の根元部４２Ａを密に嵌合する状態にて支持しており、ボルト４２の小径のねじ部４２Ｂはボルト支持部６４の他端に設けられたねじ孔６６に螺合している。またねじ部４２Ｂはボルト支持部６４の他端及びホイール１６の円板部１６Ｂを貫通して延在し、その先端に螺合するナット４４により円板部１６Ｂと一体的に連結されている。
かくしてハブ部材２０はホイール支持部材として機能し、フランジ部２８は回転軸線１４に垂直なホイール支持部として機能する。ボルト支持部６４、ボルト４２、ナット４４は互いに共働して回転軸線１４の周りに互いに隔置された四つの位置に於いてホイール１６の円板部１６Ａとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能し、各ボルト４２は根元部４２Ａにて対応するボルト支持部６４により片持支持されている。ホイール１６の円板部１６Ｂはフランジ部２８より回転軸線１４に沿って隔置された状態にてボルト支持部６４の他端の端面に当接する。
この第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の円筒状の外面に四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。各ボルト支持部６４に於ける回転軸線１４及びボルト４２の中心軸線４２Ｃに対する四つの検出素子４６の位置関係は上述の第一の実施例の場合と同一である。また検出素子４６の応力検出特性及び温度特性も上述の第一の実施例の場合と同一である。
但し各検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏ、即ち各ボルト支持部６４の外周部に応力ｆｙが作用していない場合の検出応力ｆｉは、中心軸線４２Ｃを挟んで互いに対向する一対の検出素子４６の検出応力ｆｉの平均値として演算される。即ち車輪１０の径方向に沿って互いに対向する一対の検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏｚ＊（＊＝１，２，３，４）は下記の式２０に従って演算され、車輪１０の径方向に対し垂直な方向に互いに対向する一対の検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏｘ＊（＊＝１，２，３，４）は下記の式２１に従って演算される。
ｆｉｏｚ＊＝（ｆｉｚ＊１＋ｆｉｚ＊２）／２  ……（２０）
ｆｉｏｘ＊＝（ｆｉｘ＊１＋ｆｉｘ＊２）／２  ……（２１）
図９はボルト４２のねじ部４２Ｂに車輪１０の回転方向の応力Ｆｘが作用する場合にボルト支持部６４の円筒状の外面に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力を示す説明図である。図９に示されている如く、ボルト支持部６４の円筒状の外面に作用する応力は中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆｘの作用方向の側に於いては圧縮応力であり、中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆｘの作用方向とは反対の側に於いては引張り応力である。従って上述の第一の実施例の場合と同様、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４は上述の第一の実施例の場合と同様それぞれ上記式５〜８により表される。
またこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４について補正係数α１〜α４が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔは下記の式２２により表される。
Ｆｘｔ＝Ａｘ（α１Ｆｘ１＋α２Ｆｘ２＋α３Ｆｘ３＋α４Ｆｘ４）  ……（２２）
また各検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏｘ＊及びｆｉｏｚ＊は上記式２０及び２１に従って演算されるので、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４はそれぞれ下記の式２３〜２６により表される。
Ｆｙ１＝ｋｙ（ｆｘ１１＋ｆｘ１２＋ｆｚ１１＋ｆｚ１２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ１１＋ｆｉｘ１２＋ｆｉｚ１１＋ｆｉｚ１２
−２（ｆｉｏｘ１＋ｆｉｏｚ１）−４ｆｉ１（Ｔ１）｝  ……（２３）
Ｆｙ２＝ｋｙ（ｆｘ２１＋ｆｘ２２＋ｆｚ２１＋ｆｚ２２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ２１＋ｆｉｘ２２＋ｆｉｚ２１＋ｆｉｚ２２
−２（ｆｉｏｘ２＋ｆｉｏｚ２）−４ｆｉ２（Ｔ２）｝  ……（２４）
Ｆｙ３＝ｋｙ（ｆｘ３１＋ｆｘ３２＋ｆｚ３１＋ｆｚ３２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ３１＋ｆｉｘ３２＋ｆｉｚ３１＋ｆｉｚ３２
−２（ｆｉｏｘ３＋ｆｉｏｚ３）−４ｆｉ３（Ｔ３）｝  ……（２５）
Ｆｙ４＝ｋｙ（ｆｘ４１＋ｆｘ４２＋ｆｚ４１＋ｆｚ４２）
＝ｋｙ｛ｆｉｘ４１＋ｆｉｘ４２＋ｆｉｚ４１＋ｆｉｚ４２
−２（ｆｉｏｘ４＋ｆｉｏｚ４）−４ｆｉ４（Ｔ４）｝  ……（２６）
またこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４についても補正係数β１〜β４が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆｙｔは下記の式２７により表される。
Ｆｙｔ＝Ａｙ（β１Ｆｙ１＋β２Ｆｙ２＋β３Ｆｙ３＋β４Ｆｙ４）  ……（２７）
またこの第二の実施例に於いては、上述の如くボルト４２ａ〜４２ｄの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４について補正係数α１〜α４が予め求められているので、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に上下方向に作用する応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４はそれぞれ上記式１５〜１８に対応する下記の式２８〜３１により表される。
Ｆｚ１＝｛（α１Ｆｘ１−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ１１−ｆｚ１２）２｝１／２
＝｛（α１Ｆｘ１−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ１１−ｆｉｚ１２）２｝１／２  ……（２８）
Ｆｚ２＝｛（α２Ｆｘ２−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ２１−ｆｚ２２）２｝１／２
＝｛（α２Ｆｘ２−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ２１−ｆｉｚ２２）２｝１／２  ……（２９）
Ｆｚ３＝｛（α３Ｆｘ３−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ３１−ｆｚ３２）２｝１／２
＝｛（α３Ｆｘ３−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ３１−ｆｉｚ３２）２｝１／２  ……（３０）
Ｆｚ４＝｛（α４Ｆｘ４−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｚ４１−ｆｚ４２）２｝１／２
＝｛（α４Ｆｘ４−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｉｚ４１−ｆｉｚ４２）２｝１／２  ……（３１）
更にこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に上下方向に作用する応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４についても補正係数γ１〜γ４が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔは下記の式３２により表される。
Ｆｚｔ＝Ａｚ（γ１Ｆｚ１＋γ２Ｆｚ２＋γ３Ｆｚ３＋γ４Ｆｚ４）  ……（３２）
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ４８より入力される温度信号に基づき、上記式５乃至８及び上記式２２に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆｘｔを演算し、上記式２０、２１及び上記式２３乃至２７に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する横力Ｆｙｔを演算し、上記式５乃至８及び上記式２８乃至３２に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する上下力Ｆｚｔを演算する。尚この第二の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。またこの第二の実施例に於ける電子回路装置５０はハブ部材２０の軸部２６の外端部内に配置されているが、フランジ部２８の外面に固定されていてもよい。
また前後力Ｆｘｔは上記式２２に上記式５乃至８が代入された式に従って演算されてもよく、横力Ｆｙｔは上記式２７に上記式２０、２１及び上記式２３乃至２６が代入された式に従って演算されてもよく、上下力Ｆｚｔは上記式３２に上記式５乃至８及び上記式２８乃至３１が代入された式に従って演算されてもよい。
次に図１０に示されたフローチャートを参照して第二の実施例に於ける各検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏｘ＊及びｆｉｏｚ＊の演算ルーチンについて説明する。尚図１０に示されたフローチャートによる演算制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、電子回路装置５０により所定の時間毎に実行されるが、前後力Ｆｘｔ等を示す信号が図には示されていない車両の制御装置へ出力され、車両の制御装置により図１０に示されたフローチャートによる演算が実行され、演算結果が通信により電子回路装置５０へ入力されてもよい。
まずステップ１０に於いては各検出素子４６よりの出力電流を示す信号、車両の制御装置よりの操舵角θ及び車速Ｖを示す信号の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては例えば基準値θｏを０に近い正の定数として操舵角θの絶対値が基準値θｏ未満であるか否かの判別、即ち全ての車輪が実質的に車両の直進位置にあり車両に横力が作用していない状況であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ６０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ３０へ進む。
ステップ３０に於いては例えば現在の車速Ｖと所定サイクル前の車速Ｖとの偏差として車両の加減速度Ｇｘが演算され、ステップ４０に於いては例えば基準値Ｇｘｏを０に近い正の定数として車両の加減速度Ｇｘの絶対値が基準値Ｇｘｏ未満であるか否かの判別、即ち車両が実質的に定速走行状態にあり実質的に車輪に前後力及び上下力が作用していない状況であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ６０へ進む。
ステップ５０に於いては各検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏｘ＊及びｆｉｏｚ＊が上記式２０及び２１に従って演算され、ステップ６０に於いては各検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏｘ＊及びｆｉｏｚ＊が既に演算されている値に維持される。尚制御の開始時には標準応力ｆｉｏｘ＊及びｆｉｏｚ＊は予め設定された一定の値又は車両の前回の走行時に最終的に演算された値に設定される。
かくして図示の第二の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に荷重が作用することによる各ボルト支持部６４の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
特に図示の第二の実施例によれば、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４についての補正係数α１〜α４、応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４についての補正係数β１〜β４、応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４についての補正係数γ１〜γ４が予め求められており、これらの補正係数によって各応力が補正された上で前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔが演算されるので、補正係数が考慮されない場合に比してボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ等に拘わらず前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
また第二の実施例によれば、検出素子４６の標準検出応力ｆｉｏｚ＊及びｆｉｏｘ＊はそれぞれ上記式２０及び２１に従って中心軸線４２Ｃに対し互いに対向する一対の検出素子４６の検出応力の平均値として演算されるので、標準検出応力が一定値である場合に比して、各検出素子４６の個体差等に起因する検出誤差を効果的に低減することができる。
また第二の実施例によれば、検出素子４６はボルト支持部６４の円筒形をなす部分の外面に固定されているので、上述の第一の実施例の場合に比して各ボルト４２に作用する応力に対する検出素子４６の歪量の比を大きくし、これにより検出素子４６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
尚上述の第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための補正係数α１〜α４、β１〜β４、γ１〜γ４にてそれぞれ回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４が補正された上で前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔが演算されるようになっているが、これらの補正係数の何れかによる補正が省略されてもよい。
逆に上述の第一の実施例及び後述の第三乃至第五の実施例に於いては、補正係数α１〜α４、β１〜β４、γ１〜γ４による各応力の補正は行われないが、これらの実施例に於いても上述の第二の実施例の場合と同様に回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４が補正された上で前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔが演算されてもよい。
【実施例３】
【０００８】
図１１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第三の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１２のＸＩ−ＸＩ）にて切断して示す断面図、図１２は第三の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
この第三の実施例は上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第三の実施例に於いては、各ボルト４２はその大径の根元部４２Ａと小径のねじ部４２Ｂとの間に中心軸線４２Ｃに沿って延在する中間径の円柱状の中間部４２Ｄを有している。また各ボルト４２は根元部４２Ａの端面より中心軸線４２Ｃに沿って延在する円柱形の窪み４２Ｅを有しており、これにより中間部４２Ｄは部分的に円筒形をなしている。
ディスク部材３２に設けられた孔４０は大径部と小径部とこれらの間に位置する中間の内径を有する中間部とを有し、各ボルト４２の大径の根元部４２Ａは孔４０の大径部に圧入により嵌合し固定されており、これにより各ボルト４２は根元部４２Ａにて片持支持されている。孔４０の小径部はボルト４２の中間部４２Ｄの外径よりも僅かに大きい内径を有し、これにより中間部４２Ｄに遊嵌合している。孔４０の小径部とボルト４２の中間部４２Ｄとの間にはゴムの如き弾性材よりなり中心軸線４２Ｃの周りに環状に延在するＯリングシール６６が配設されている。
この第三の実施例に於いては、検出素子４６及び温度センサ５４は孔４０の中間部に対応する位置にて中間部４２Ｄの外面に固定されている。各ボルト４２に於ける回転軸線１４及びボルト４２の中心軸線４２Ｃに対する四つの検出素子４６の位置関係は上述の第一の実施例の場合と同一である。また検出素子４６の応力検出特性及び温度特性も上述の第一の実施例の場合と同一である。
かくして上述の第一の実施例の場合と同様、ハブ部材２０及びディスク部材３２は互いに共働して回転軸線１４に垂直なホイール支持部を有するホイール支持部材として機能し、ディスク部材３２、ボルト４２、ナット４４は互いに共働して回転軸線１４の周りに互いに隔置された四つの位置に於いてホイール１６の円板部１６Ａとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能する。
この場合根元部４２Ａにて片持支持されたボルト４２が大きく弾性変形により湾曲すると、中間部４２Ｄが孔４０の小径部に当接し、それ以上の弾性変形が制限されるので、孔４０の小径部はボルト４２に過剰に曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能する。またＯリングシール６６はボルト４２の弾性変形を許容すると共に、検出素子４６及び温度センサ５４が設けられたディスク部材３２とボルト４２との間の空間領域に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止する弾性シールとして機能する。
この第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されており、また電子回路装置５０は各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ４８より入力される温度信号に基づき、上述の第一の実施例の場合と同一の要領にてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを演算する。
かくして図示の第三の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一及び第二の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
特に第三の実施例によれば、各ボルト４２は窪み４２Ｅを有し、検出素子４６は円筒形をなす中間部４２Ｄの外面に固定されているので、上述の第一の実施例の場合に比して各ボルト４２に作用する応力に対する検出素子４６の歪量の比を大きくし、これにより検出素子４６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
また第三の実施例によれば、ディスク部材３２の孔４０の小径部はボルト４２に過剰に曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能するので、応力検出の高いＳ／Ｎ比を確保しつつボルト４２に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ１８に作用する力に起因して車輪１０の回転軸線１４が過剰に変動することを効果的に防止することができる。
尚上述の第一乃至第三の実施例によれば、ボルト４２、ボルト支持部６４等よりなる連結手段に作用する応力を検出する検出素子はボルト４２又はボルト支持部６４の弾性変形に伴う歪を検出する一種類の検出素子４６であるので、複数種類の検出素子が使用される後述の第四及び第五の実施例の場合に比して、タイヤ作用力検知装置１２の構造を単純化すると共にコストを低減することができる。
また上述の第一乃至第三の実施例によれば、ボルト４２は大径の端部にて片持支持されるので、片持支持される部位の直径が図示の各実施例よりも小さい場合に比して、ボルト４２の強度不足の虞れを確実に低減し、タイヤ作用力検知装置１２や車両の耐久性を向上させることができる。
【実施例４】
【０００９】
図１３は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第四の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ）にて切断して示す断面図、図１４は第四の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
この第四の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第四の実施例に於いては、ボルト４２はその小径の根元部４２Ａと小径のねじ部４２Ｂとの間に中心軸線４２Ｃに垂直に延在する大径の円板状のフランジ部４２Ｆを有している。根元部４２Ａの先端部はディスク部材３２の孔４０の小径部に嵌入すると共に圧入によりディスク部材３２に固定されており、これによりボルト４２は根元部４２Ａの先端部にてディスク部材３２により片持支持されている。
フランジ部４２Ｆは孔４０の小径部より中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、孔４０の大径部の内径よりも僅かに小さい外径を有している。孔４０の大径部の外端には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆより中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、孔４０の大径部の内径よりも極僅かに小さい外径を有している。荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆに対し根元部４２Ａとは反対側のボルト４２の小径部に実質的に密に嵌合し、荷重伝達リング６８の内面とボルト４２の小径部の外面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７０が配設されている。また荷重伝達リング６８の外面と孔４０の大径部の内面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７２が配設されている。
Ｏリングシール７０及び７２は荷重伝達リング６８より根元部４２Ａ側の空間領域に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止する弾性シールとして機能し、またＯリングシール７２はボルト４２がその中心軸線４２Ｃに垂直な方向への弾性変形することを許容する。そしてボルト４２が大きく弾性変形すると、荷重伝達リング６８の外面が孔４０の大径部の内面に当接し、それ以上の弾性変形が制限されるので、荷重伝達リング６８はボルト４２に過剰な曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能する。
フランジ部４２Ｆと孔４０の小径部を郭定する部分との間の空間には四つの第一の検出素子７４が配置されており、フランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の空間には四つの第二の検出素子７６及び一つの温度センサ５４が配置されている。第一の検出素子７４、第二の検出素子７６、温度センサ５４はそれぞれ各ボルトに対し上述の第一の実施例に於ける検出素子４６及び温度センサと同一の周方向位置に配設されている。尚車輪１０がボルト４２及びナット４４によりディスク部材３２に固定され、第二の検出素子７６に所定の圧縮応力が付与された状態に於いても、荷重伝達リング６８はディスク部材３２の外側の側面より僅かに突出してホイール１６の円板部１６Ａに当接し、これにより円板部１６Ａがボルト支持部６４の外端に直接当接することを防止すると共に、ホイール１６に回転軸線１４に沿って作用する応力を第二の検出素子７６へ伝達する。
特に各第一の検出素子７４はフランジ部４２Ｆに固定された永久磁石とディスク部材３２に固定され永久磁石より中心軸線４２Ｃに沿って隔置された検出器とよりなるホールＩＣ式の変位センサであり、フランジ部４２Ｆがディスク部材３２に対し中心軸線４２Ｃに垂直な方向へ相対変位することによる磁界の変化をディスク部材３２に対するフランジ部４２Ｆの相対変位量として検出することにより、各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆｘｚを検出する。
この場合各第一の検出素子７４はボルト４２のねじ部４２Ｂに何れの方向にも応力Ｆｘｚが作用していない場合の検出応力ｆｖが標準検出応力ｆｖｏ（正の定数）になるよう調整されている。また図１５に示されている如く、各第一の検出素子７４の検出応力ｆｖは、ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆｘｚの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向外向きである場合には標準検出応力ｆｖｏより応力Ｆｘｚに比例して増大し、応力Ｆｘｚの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向内向きである場合には標準検出応力ｆｖｏより応力Ｆｘｚに比例して減少する。
これに対し第二の検出素子７６は面圧センサであり、フランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の面圧を検出することにより、各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆｐを検出する。この場合各第二の検出素子７６は応力Ｆｐが０である場合の検出応力ｆｐが標準検出応力ｆｐｏ（正の定数）になるよう調整されている。また図１６に示されている如く、各第二の検出素子７６の検出応力ｆｐは、応力Ｆｐが引張り応力である場合には標準検出応力ｆｐｏより応力Ｆｐに比例して減少し、応力Ｆｐが圧縮応力である場合には標準検出応力ｆｐｏより応力Ｆｐに比例して増大する。
尚各第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６により検出された応力を示す電圧信号は温度センサ５４により検出された温度を示す信号と共に電子回路装置５０へ供給される。また各第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６はそれぞれ温度特性を有し、温度センサ５４により検出されたボルト４２ａ〜４２ｄの温度をＴ１〜Ｔ４とすると、ボルト４２ａ〜４２ｄの各第一の検出素子７４の検出応力ｆｖの温度依存変動量は温度Ｔ１〜Ｔ４の関数ｆｖ１（Ｔ１）〜ｆｖ４（Ｔ４）にて表され、ボルト４２ａ〜４２ｄの各第二の検出素子７６の検出応力ｆｐの温度依存変動量は温度Ｔ１〜Ｔ４の関数ｆｐ１（Ｔ１）〜ｆｐ４（Ｔ４）にて表されるものとする。
図１７は第四の実施例に於いて各第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図１７に示されている如く、四つのボルト４２を４２ａ〜４２ｄとし、ボルト４２ａ〜４２ｄに於いて車輪１０の径方向外側の第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれｆｚ１１、ｆｚ２１、ｆｚ３１、ｆｚ４１とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれｆｖｚ１１、ｆｖｚ２１、ｆｖｚ３１、ｆｖｚ４１とする。車輪１０の径方向内側の第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれｆｚ１２、ｆｚ２２、ｆｚ３２、ｆｚ４２とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれｆｖｚ１２、ｆｖｚ２２、ｆｖｚ３２、ｆｖｚ４２とする。
またボルト４２ａ〜４２ｄに於いて車輪１０の径方向外側の第一の検出素子７４に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれｆｘ１１、ｆｘ２１、ｆｘ３１、ｆｘ４１とし、これらの第一の検出素子７４の検出応力をそれぞれｆｖｘ１１、ｆｖｘ２１、ｆｖｘ３１、ｆｖｘ４１とする。車輪１０の径方向内側の第一の検出素子７４に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれｆｘ１２、ｆｘ２２、ｆｘ３２、ｆｘ４２とし、これらの第一の検出素子７４の検出応力をそれぞれｆｖｘ１２、ｆｖｘ２２、ｆｖｘ３２、ｆｖｘ４２とする。
ボルト４２ａ〜４２の各第一の検出素子７４に対応する位置に於いてねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆｘ＊１、Ｆｘ＊２、Ｆｚ＊１、Ｆｚ＊２はそれぞれ下記の式３３〜３６により表される。
Ｆｘ＊１＝ｆｖｘ＊１−ｆｖｏ−ｆｖ＊（Ｔ＊）  ……（３３）
Ｆｘ＊２＝ｆｖｘ＊２−ｆｖｏ−ｆｖ＊（Ｔ＊）  ……（３４）
Ｆｚ＊１＝ｆｖｚ＊１−ｆｖｏ−ｆｖ＊（Ｔ＊）  ……（３５）
Ｆｚ＊２＝ｖｆｚ＊２−ｆｖｏ−ｆｖ＊（Ｔ＊）  ……（３６）
よってボルト４２ａ〜４２ｄに於いてねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘ１、Ｆｘ２、Ｆｘ３、Ｆｘ４はそれぞれ下記の式３７〜４０により表され、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔは上記式９により表される。
Ｆｘ１＝ｋｘ（ｆｘ１１−ｆｘ１２）
＝ｋｘ（ｆｖｘ１１−ｆｖｘ１２）  ……（３７）
Ｆｘ２＝ｋｘ（ｆｘ２１−ｆｘ２２）
＝ｋｘ（ｆｖｘ２１−ｆｖｘ２２）  ……（３８）
Ｆｘ３＝ｋｘ（ｆｘ３１−ｆｘ３２）
＝ｋｘ（ｆｖｘ３１−ｆｖｘ３２）  ……（３９）
Ｆｘ４＝ｋｘ（ｆｘ４１−ｆｘ４２）
＝ｋｘ（ｆｖｘ４１−ｆｖｘ４２）  ……（４０）
また各第二の検出素子７６により検出されるべき応力をそれぞれｆｙ＊１〜ｆｙ＊４とすると、ボルト４２ａ〜４２ｄの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４はそれぞれ下記の式４１〜４４により表され、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆｙｔは上記式１４により表される。
Ｆｙ１＝ｋｙ（ｆｙ１１＋ｆｙ１２＋ｆｙ１３＋ｆｙ１４）
＝ｋｙ｛ｆｐ１１＋ｆｐ１２＋ｆｐ１３＋ｆｐ１４−４（ｆｐｏ＋ｆｐ１（Ｔ１））｝  ……（４１）
Ｆｙ２＝ｋｙ（ｆｙ２１＋ｆｙ２２＋ｆｙ２３＋ｆｙ２４）
＝ｋｙ｛ｆｐ２１＋ｆｐ２２＋ｆｐ２３＋ｆｐ２４−４（ｆｐｏ＋ｆｐ２（Ｔ２））｝  ……（４２）
Ｆｙ３＝ｋｙ（ｆｙ３１＋ｆｙ３２＋ｆｙ３３＋ｆｙ３４）
＝ｋｙ｛ｆｐ３１＋ｆｐ３２＋ｆｐ３３＋ｆｐ３４−４（ｆｐｏ＋ｆｐ３（Ｔ３））｝  ……（４３）
Ｆｙ４＝ｋｙ（ｆｙ４１＋ｆｙ４２＋ｆｙ４３＋ｆｙ４４）
＝ｋｙ｛ｆｐ４１＋ｆｐ４２＋ｆｐ４３＋ｆｐ４４−４（ｆｐｏ＋ｆｐ４（Ｔ４））｝  ……（４４）
更にボルト４２ａ〜４２ｄの中心に上下方向に作用する応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４はそれぞれ上記式１５〜１８に対応する下記の式４５〜４８により表され、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔは上記式１９により表される。
Ｆｚ１＝｛（Ｆｘ１−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（Ｆｚ１１−Ｆｚ１２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ１−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｖｚ１１−ｆｖｚ１２）２｝１／２  ……（４５）
Ｆｚ２＝｛（Ｆｘ２−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（Ｆｚ２１−Ｆｚ２２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ２−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｖｚ２１−ｆｖｚ２２）２｝１／２  ……（４６）
Ｆｚ３＝｛（Ｆｘ３−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（Ｆｚ３１−Ｆｚ３２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ３−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｖｚ３１−ｆｖｚ３２）２｝１／２  ……（４７）
Ｆｚ４＝｛（Ｆｘ４−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（Ｆｚ４１−Ｆｚ４２）２｝１／２
＝｛（Ｆｘ４−Ｆｘｔ／４Ａｘ）２＋ｋｚ２（ｆｖｚ４１−ｆｖｚ４２）２｝１／２  ……（４８）
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６より入力される電圧信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式３７乃至４０及び上記式９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆｘｔを演算し、上記式４１乃至４４及び上記式１４に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する横力Ｆｙｔを演算し、上記式４５乃至４８及び上記式１９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する上下力Ｆｚｔを演算する。
尚前後力Ｆｘｔは上記式９に上記式３７乃至４０が代入された式に従って演算されてもよく、横力Ｆｙｔは上記式１４に上記式４１乃至４４が代入された式に従って演算されてもよく、上下力Ｆｚｔは上記式１９に上記式４５乃至４８が代入された式に従って演算されてもよい。
かくして図示の第四の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴うディスク部材３２に対するフランジ部４２Ｆの径方向の相対変位及びフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の軸線方向の面圧の変化に基づいて、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一乃至第三の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
特に第四の実施例によれば、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４及び上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４は第一の検出素子７４により検出されるディスク部材３２に対するフランジ部４２Ｆの径方向の相対変位に基づいて演算され、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４は第二の検出素子７６より検出されるフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の面圧の変化に基づいて演算されるので、回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４の全てが一種類の検出素子４６の検出値に基づいて演算される上述の第一乃至第四の実施例の場合に比して正確に各応力を演算することができる。
また第四の実施例によれば、ボルト４２はフランジ部４２Ｆを除き小径であり、各ボルト４２に作用する応力に対する上記径方向の相対変位及び面圧の変化の比を大きくし、これにより第一の検出素子７４及び第二の検出素子７６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
また第四の実施例によれば、孔４０の大径部の外端には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はボルト４２に過剰な曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能するので、上述の第三の実施例の場合と同様、応力検出の高いＳ／Ｎ比を確保しつつボルト４２に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ１８に作用する力に起因して車輪１０の回転軸線１４が過剰に変動することを効果的に防止することができる。
尚フランジ部４２Ｆが中心軸線４２Ｃに沿って変位することによっても第一の検出素子７４による検出値が影響を受けるので、その影響が比較的大きい場合には、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４に基づいてそれぞれ回転方向の応力Ｆｘ１〜ｘ４が補正されてもよい。
【実施例５】
【００１０】
図１８は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第五の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１９のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ）にて切断して示す断面図、図１９は第五の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
この第五の実施例は上述の第二の実施例の修正例として構成されており、ディスク部材３２は設けられていない。この第五の実施例に於いては、上述の第四の実施例の場合と同様、各ボルト４２はその小径の根元部４２Ａと小径のねじ部４２Ｂとの間に中心軸線４２Ｃに垂直に延在する大径の円板状のフランジ部４２Ｆを有している。また各ボルト４２はハブ部材２０のフランジ部２８に設けられたボルト支持部６４に挿通された状態で小径の根元部４２Ａがフランジ部２８のねじ孔２８Ａにねじ込まれており、これによりボルト４２は根元部４２Ａの先端部にてディスク部材３２により片持支持されている。
上述の第四の実施例の場合と同様、フランジ部４２Ｆはフランジ部２８より中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、ボルト支持部６４の内径よりも僅かに小さい外径を有している。ボルト支持部６４の外端部には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆより中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、ボルト支持部６４の外端部の内径よりも極僅かに小さい外径を有している。荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆに対し根元部４２Ａとは反対側の小径部に実質的に密に嵌合し、荷重伝達リング６８の内面とボルト４２の小径部の外面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７０が配設されている。また荷重伝達リング６８の外面とボルト支持部６４の内面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７２が配設されている。
各ボルト支持部６４には直線５８及び６０に整合する四つのねじ孔８０が設けられており、各ねじ孔８０にはねじ８２がねじ込まれている。フランジ部４２Ｆの外周部にはねじ孔８０に整合してリセスが設けられており、各リセスには圧縮・膨張センサの如き第一の検出素子８６が配置されている。第一の検出素子８６はフランジ部４２Ｆとねじ８２との間に作用するボルト４２の径方向の応力を検出することにより、各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆｘｚを検出する。
この第五の実施例に於いては、ねじ孔８０に対するねじ８２のねじ込み量が調整されることにより、上述の第四の実施例に於ける第一の検出素子７４の場合と同様、各第一の検出素子８６はボルト４２のねじ部４２Ｂに何れの方向にも応力Ｆｘｚが作用していない場合の検出応力ｆｖが標準検出応力ｆｖｏ（正の定数）になるよう調整される。また上述の第四の実施例に於ける第一の検出素子７４の場合と同様、各第一の検出素子８６の検出応力ｆｖは、ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆｘｚの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向外向きである場合には標準検出応力ｆｖｏより応力Ｆｘｚに比例して増大し、応力Ｆｘｚの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向内向きである場合には標準検出応力ｆｖｏより応力Ｆｘｚに比例して減少する。
フランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の空間には各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆｐを検出する四つの第二の検出素子７６及び一つの温度センサ５４が配置されている。この第五の実施例の第二の検出素子７６及び温度センサ５４もそれぞれ各ボルトに対し上述の第一の実施例及び第四の実施例に於ける検出素子４６、７６及び温度センサ５４と同一の周方向位置に配設されている。
図１８に示されている如く、上述の第四の実施例の場合と同様、ボルト４２のねじ部４２Ｂにナット４４が締め付けられることによりホイール１６がハブ部材２０のフランジ部２８に固定され、第二の検出素子７６に所定の圧縮応力が付与された状態に於いても、荷重伝達リング６８はボルト支持部６４の外端より突出してホイール１６の円板部１６Ａに当接し、これにより円板部１６Ａがボルト支持部６４の外端に直接当接することを防止すると共に、ホイール１６に回転軸線１４に沿って作用する応力を第二の検出素子７６へ伝達する。
この第五の実施例に於いても、各第二の検出素子７６は応力Ｆｐが０である場合の検出応力ｆｐが標準検出応力ｆｐｏ（正の定数）になるよう調整されている。また各第二の検出素子７６の検出応力ｆｐは、応力Ｆｐが引張り応力である場合には標準検出応力ｆｐｏより応力Ｆ第二の検出素子７６に比例して減少し、応力Ｆｐが圧縮応力である場合には標準検出応力ｆｐｏより応力Ｆｐに比例して増大する。
以上の説明より解る如く、この第五の実施例に於いても、電子回路装置５０は、第一の検出素子８６及び各第二の検出素子７６より入力される電圧信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式３７乃至４０及び上記式９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆｘｔを演算し、上記式４１乃至４４及び上記式１４に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する横力Ｆｙｔを演算し、上記式４５乃至４８及び上記式１９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する上下力Ｆｚｔを演算する。尚この第五の実施例の他の点は上述の第一の実施例又は他の実施例の場合と同様に構成されている。またこの第五の実施例に於ける電子回路装置５０はハブ部材２０の軸部２６の外端部内に配置されているが、フランジ部２８の外面に固定されていてもよい。
かくして図示の第五の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴うボルト支持部６４に対するフランジ部４２Ｆの径方向の面圧の変化及びフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の軸線方向の面圧の変化に基づいて、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一乃至第四の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算ことができる。
特に第五の実施例によれば、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４及び上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４は第一の検出素子８６により検出されるボルト支持部６４に対するフランジ部４２Ｆの径方向の面圧の変化に基づいて演算され、車輪１０の横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４は第二の検出素子７６より検出されるフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の面圧の変化に基づいて演算されるので、回転方向の応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、横方向の応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４の全てが一種類の検出素子４６の検出値に基づいて演算される上述の第一乃至第三の実施例の場合に比して正確に各応力を演算することができる。
また第五の実施例によれば、上述の第四の実施例の場合と同様、ボルト４２はフランジ部４２Ｆを除き小径であり、各ボルト４２に作用する応力に対する径方向及び軸線方向の面圧の変化の比を大きくし、これにより第一の検出素子８６及び第二の検出素子７６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
また第五の実施例によれば、フランジ部４２Ｆの外端には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はボルト４２に過剰な変形応力が作用することを制限する荷重制限手段としても機能するので、上述の第三及び第四の実施例の場合と同様、応力検出の高いＳ／Ｎ比を確保しつつボルト４２に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ１８に作用する力に起因して車輪１０の回転軸線１４が過剰に変動することを効果的に防止することができる。
また第五の実施例によれば、ねじ孔８０に対するねじ８２のねじ込み量を調整することにより、ボルト４２のねじ部４２Ｂに何れの方向にも応力Ｆｘｚが作用していない状況に於いて第一の検出素子８６に作用する面圧を検出素子毎に個別に調節することができるので、各第一の検出素子８６４について標準検出応力ｆｖｏの調整を容易に且つ確実に行うことができる。
【実施例６】
【００１１】
図２０は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第六の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
この第六の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第六の実施例に於いては、ディスク部材３２は上述の第一の実施例の場合と同様、四つのボルト３６及びそれらに螺合するナット３８によりフランジ部２８及びブレーキロータディスク２２と剛固に一体的に結合され、また四つのボルト４２及びそれらに螺合するナット４４によりホイール１６の円板部１６Ｂと一体的に連結されている。尚これらの点は後述の第七及び第八の実施例についても同様である。
各ボルト４２は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子４６は回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト４２にのみ設けられている。これらのボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。
図２１は第六の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図２１に示されている如く、四つのボルト４２ａ〜４２ｄのうち、回転軸線１４の周りの角度間隔が１８０°であるボルト４２ａ及び４２ｃに検出素子４６が設けられているものとする。
図２１に示されている如く、回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルトに於いて車輪１０の上下方向に作用する応力は、ボルトの中心軸線４２に対し互いに逆方向に作用する。従って回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト４２ａ及び４２ｃに於いて車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘ１及びＦｘ３の和を演算することにより、車輪１０の上下方向に作用する応力の影響を相殺することができ、応力Ｆｘ１及びＦｘ３はそれぞれ上記式５及び７により表される。
よって車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡｘ１（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔは下記の式４９により表される。
Ｆｘｔ＝Ａｘ１（Ｆｘ１＋Ｆｘ３）  ……（４９）
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式５、７、４９に従ってタイヤ１８の接地点の中心に作用する前後力Ｆｘｔを演算する。尚前後力Ｆｘｔは上記式４９に上記式５、７が代入された式に従って演算されてもよい。
かくして図示の第六の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて径方向に互いに隔置された二つのボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆｘ１及びＦｘ３を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔを正確に演算することができる。
尚図示の第六の実施例に於いては、各ボルト４２に四つの検出素子４６が設けられているが、ボルトの中心線に対し車輪１０の径方向に互いに隔置された検出素子４６が省略されてもよい。
【実施例７】
【００１２】
図２２は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第七の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
この第七の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、各ボルト４２は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子４６は回転軸線１４の周りの周方向に互いに隣接する二つのボルト４２、即ち回転軸線１４の周りに互いに他に対し９０°隔置された二つのボルト４２にのみ設けられている。これらのボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。
図２３は第七の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図２３に示されている如く、四つのボルト４２ａ〜４２ｄのうち、回転軸線１４の周りの角度間隔が９０°であるボルト４２ａ及び４２ｂに検出素子４６が設けられているものとする。
図２３に示されている如く、ボルト４２ａ及び４２ｂの中心に車輪１０の上下方向に作用する応力Ｆｚ１及びＦｚ２はそれぞれ下記の式５０及び５１により表される。またタイヤ１８に作用する上下方向の応力は応力Ｆｚ１及びＦｚ２の合力に比例すると考えられ、合力は応力Ｆｚ１及びＦｚ２の二乗和平方根として演算可能である。
Ｆｚ１＝ｆｚ１１−ｆｚ１２
＝ｆｉｚ１１−ｆｉｚ１２  ……（５０）
Ｆｚ２＝ｆｚ２１−ｆｚ２２
＝ｆｉｚ２１−ｆｉｚ２２  ……（５１）
よって車輪１０の上下運動の瞬間中心と各検出素子４６及びタイヤ１８の接地点の中心Ｐとの間の距離等により決定される係数をＡｚ２（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔは下記の式５２又は５３により表される。
Ｆｚｔ＝Ａｚ２  ｋｚ２｛Ｆｚ１２＋Ｆｚ２２｝１／２  ……（５２）
Ｆｚｔ＝Ａｚ２  ｋｚ２｛（ｆｚ１１−ｆｚ１２）２＋（ｆｚ２１−ｆｚ２２）２｝１／２
＝Ａｚ２  ｋｚ２｛（ｆｉｚ１１−ｆｉｚ１２）２＋（ｆｉｚ２１−ｆｉｚ２２）２｝１／２  ……（５３）
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式５０〜５２又は上記式５３に従ってタイヤ１８の接地点の中心に作用する上下力Ｆｚｔを演算する。
かくして図示の第七の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて互いに隣接する二つのボルト４２に作用する車輪１０の径方向の応力Ｆｚ１及びＦｚ２を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
尚図示の第七の実施例に於いては、各ボルト４２に四つの検出素子４６が設けられているが、ボルトの中心線に対し車輪１０の周方向に互いに隔置された検出素子４６が省略されてもよい。
【実施例８】
【００１３】
図２４は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第八の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
この第八の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、各ボルト４２は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子４６は一つのボルト４２にのみ設けられている。ボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。
図２５は第八の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図２５に示されている如く、四つのボルト４２ａ〜４２ｄのうち、ボルト４２ａのみに検出素子４６が設けられているものとする。
図２５に示されている如く、ボルト４２ａの中心に車輪１０の周方向に作用する応力Ｆｘ１は下記の式５４により表され、ボルト４２ａの中心に車輪１０の径方向に作用する応力Ｆｚ１は下記の式５５により表される。
Ｆｘ１＝ｆｘ１１−ｆｘ１２
＝ｋｘ（ｆｉｘ１１−ｆｉｘ１２）  ……（５４）
Ｆｚ１＝ｆｚ１１−ｆｚ１２
＝ｋｚ（ｆｉｚ１１−ｆｉｚ１２）  ……（５５）
図２６は応力Ｆｘ１及びＦｚ１の変化を示すグラフである。図２６に示されている如く、応力Ｆｚ１はボルト４２ａが図２５に於けるボルト４２ｂ及び４２ｄの位置にあるときに０になり、ボルト４２ａが図２５に於けるボルト４２ａの位置にあるときに最大値になり、ボルト４２ａが図２５に於けるボルト４２ｃの位置にあるときに最小値になるサインカーブにて変化する。これに対し応力Ｆｘ１は応力Ｆｚ１が最大値より最小値へ変化する過程に於いて０になるときに最小値Ｆｘ１ｍｉｎになり、応力Ｆｚ１が最小値より最大値へ変化する過程に於いて０になるときに最大値Ｆｘ１ｍａｘになるサインカーブにて変化する。
従って応力Ｆｚ１が負の値より正の値へ変化する際の応力Ｆｘ１の値を応力Ｆｘ１の最大値Ｆｘ１ｍａｘとし、応力Ｆｚ１が正の値より負の値へ変化する際の応力Ｆｘ１の値を応力Ｆｘ１の最小値Ｆｘ１ｍｉｎとすることができる。
またボルトの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘは最大値Ｆｘ１ｍａｘ及び最小値Ｆｘ１ｍｉｎの平均値であり、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔは応力Ｆｘに比例すると考えられる。これに対しボルトの中心に車輪１０の上下方向に作用する応力Ｆｚは最大値Ｆｘ１ｍａｘと最小値Ｆｘ１ｍｉｎとの差であり、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔは応力Ｆｚに比例すると考えられる。
よって車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡｘ３（正の定数）とし、車輪１０の上下運動の瞬間中心と各検出素子４６及びタイヤ１８の接地点の中心Ｐとの間の距離等により決定される係数をＡｚ３（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔはそれぞれ下記の式５６及び５７により表される。
Ｆｘｔ＝Ａｘ３（Ｆｘ１ｍａｘ＋Ｆｘ１ｍｉｎ）  ……（５６）
Ｆｚｔ＝Ａｚ３（Ｆｘ１ｍａｘ−Ｆｘ１ｍｉｎ）  ……（５７）
次に図２７に示されたフローチャートを参照して第八の実施例に於ける前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔの演算ルーチンについて説明する。尚図２７に示されたフローチャートによる演算制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、電子回路装置５０により所定の時間毎に実行される。
まずステップ１１０に於いては各検出素子４６よりの出力電流を示す信号、車速Ｖを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ１２０に於いては上記式５１及び５２に従ってそれぞれ応力Ｆｘ１及びＦｚ１が演算される。
ステップ１３０に於いては応力Ｆｚ１が正の値より負の値へ変化したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１５０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１４０に於いてそのときの応力Ｆｘ１が最小値Ｆｘ１ｍｉｎに設定された後ステップ１７０へ進む。
ステップ１５０に於いては応力Ｆｚ１が負の値より正の値へ変化したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには図２７に示されたフローチャートによる制御がそのまま一旦終了され、肯定判別が行われたときにはステップ１６０に於いてそのときの応力Ｆｘ１が最大値Ｆｘ１ｍａｘに設定された後ステップ１７０へ進む。
ステップ１７０に於いては図２７に示されたフローチャートによる制御が開始された後に最小値Ｆｘ１ｍｉｎ及び最大値Ｆｘ１ｍａｘの更新履歴があるか否かの判別、即ち最小値Ｆｘ１ｍｉｎ及び最大値Ｆｘ１ｍａｘが更新されたことがあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには図２７に示されたフローチャートによる制御がそのまま一旦終了され、肯定判別が行われたときにはステップ１８０へ進む。
ステップ１８０に於いてはタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔが上記式５３に従って演算され、ステップ１９０に於いてはタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔが上記式５４に従って演算される。
かくして図示の第八の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによるボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて一つのボルト４２に作用する車輪１０の周方向の応力Ｆｘ１及び径方向の応力Ｆｚ１を求め、これらの応力Ｆｘ１及びＦｚ１の周期的変化に一定の位相関係があることを利用して、応力Ｆｘ１及びＦｚ１に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
また上述の第八の実施例によれば、前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔは車輪１０の２分の１回転毎に１回演算されるので、前サイクルの値と現サイクルの値との平均値や、過去数サイクルの値と現サイクルの値についての移動平均値の如く、演算される値について平滑化処理が行われてもよい。
また上述の第八の実施例に於いては、検出素子４６は一つのボルト４２にしか設けられていないが、上述の第六の実施例と同様、検出素子４６が回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト４２に設けられ、前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔが車輪１０の４分の１回転毎に１回演算されるよう修正されてもよく、また検出素子４６が四つのボルト４２に設けられ、前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔが車輪１０の８分の１回転毎に１回演算されるよう修正されてもよい。
また上述の第八の実施例に於いては、前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔの両方が演算されるようになっているが、上記式５６又は５７に従って前後力Ｆｘｔ及び上下力Ｆｚｔの一方のみが演算されるよう修正されてもよい。
以上の説明より解る如く、上述の各実施例によれば、温度センサ５４より各ボルト４２又は各ボルト支持部６４の温度Ｔ１等が検出され、温度Ｔ１等に基づいて検出応力ｆｉｘ＊１等が補正されることにより温度補正後の応力ｆｘ＊１等が演算されるので、温度に基づく補正が行われない場合や、外気温又はディスク部材３２又はフランジ部２８の一つの温度に基づいて補正が行われる場合に比して、各ボルト４２や各ボルト支持部６４の温度の如何に拘わらず路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
また上述の第一乃至第五の実施例によれば、各ボルトに作用する上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４は上記式１５〜１８等に従って、径方向の応力Ｆｚｚ及び回転トルクが排除された回転方向の応力Ｆｘｘの合力として演算されるので、回転トルクが排除されない場合に比して、正確に上下方向の応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４することができ、これにより路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔを正確に演算することができる。
また上述の第二及び第五の実施例によれば、ディスク部材３２は不要であるので、上述の第一、第三、第四、第六乃至第八の実施例の場合に比して、タイヤ作用力検知装置１２の部品点数を低減してコストを低減することができると共に、車両に対するタイヤ作用力検知装置１２の組付けを能率よく行うことができる。逆に上述の第一、第三、第四の実施例や第六乃至第八の実施例によれば、タイヤ作用力検知装置１２の少なくとも一部を構成するディスク部材３２がハブ部材２０のフランジ部２８に固定され、車輪１０はディスク部材３２に連結固定されるので、上述の第二及び第五の実施例の場合に比して、既存のハブ部材に対する構造変更要求を最小限に抑えることができる。
また上述の第三乃至第五の実施例によれば、検出素子７４、７６、８６は外界より遮断された空間内に配置されているので、上述の第一及び第二の実施例や第六乃至第八の実施例の場合に比して、検出素子に粉塵や泥水が到達し、これに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検知装置１２の故障の虞れを低減することができる。
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
例えば上述の第一乃至第五の実施例に於いては、各ボルトの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４に基づいてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆｘｔが演算され、各ボルトの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆｙ１〜Ｆｙ４に基づいてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆｙｔが演算され、各ボルトの中心に上下方向に作用する応力Ｆｚ１〜Ｆｚ４に基づいてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚｔが演算されるようになっているが、前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔの何れかの演算が省略されてもよい。
また上述の第一乃至第五の実施例に於いては、電子回路装置５０が応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、Ｆｙ１〜Ｆｙ４、Ｆｚ１〜Ｆｚ４を演算すると共に、前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔを演算するようになっているが、演算手段は車両の運動制御装置の如き車体に搭載された制御装置であり、該車体に搭載された制御装置に各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号若しくは応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、Ｆｙ１〜Ｆｙ４、Ｆｚ１〜Ｆｚ４を示す信号が供給され、車体に搭載された制御装置により応力Ｆｘ１〜Ｆｘ４、Ｆｙ１〜Ｆｙ４、Ｆｚ１〜Ｆｚ４若しくは前後力Ｆｘｔ、横力Ｆｙｔ、上下力Ｆｚｔが演算されるよう修正されてもよい。
また上述の第六乃至第八の実施例に於いては、ボルトに作用する応力を検出する応力検出手段は上述の第一の実施例に於ける応力検出手段と同様の構造を有しているが、上述の第二乃至第五の何れかの実施例に於ける応力検出手段と同様の構造を有する応力検出手段が第六乃至第八の実施例に適用されてもよい。
また上述の各実施例に於いては、各ボルトに温度センサ５４が設けられ、ボルト毎に検出素子の温度特性に基づく検出応力の補正が行われるようになっているが、各車輪の一つの温度センサが設けられ、その検出値に基づいて当該車輪の全てのボルトについて検出素子の温度特性に基づく検出応力の補正が行われるよう修正されてもよく、また検出素子の温度による検出値の変動が小さい場合には、温度に基づく検出応力の補正が省略されてもよい。
また上述の各実施例に於いては、連結手段の連結要素として四つのボルトが設けられているが、本発明のタイヤ作用力検出装置は車輪の回転軸線の周りに隔置された四つ以外の数、例えば五つ、六つ、八つの連結手段が設けられた車輪に適用されてもよい。特に上述の第六の実施例が四つ以外の数の連結手段が設けられた車輪に適用される場合には、応力検出手段は車輪の回転軸線の周りの角度間隔が１８０°に最も近い任意の二つの連結手段に設けられてよい。また上述の第七の実施例が四つ以外の数の連結手段が設けられた車輪に適用される場合には、応力検出手段は車輪の回転軸線の周りの角度間隔が９０°に最も近い任意の二つの連結手段に設けられてよい。
また上述の各実施例に於いては、連結手段はボルト及びナットよりなる締結式の連結手段であるが、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結することができるものである限り、好ましくは取り外し可能にホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結することができるものである限り、例えばボルトと同様に車輪の回転軸線に平行に延在する棒状部材の先端にキャップ部材がビス、割りピン、回転ロック等の固定手段により固定される構造の如く、ボルト及びナット以外の連結手段であってもよい。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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