【手続補正書】
【提出日】平成17年2月3日(2005.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ３軸力ピンセンサにおいて、
第１の端部と、接触面に加えられた局部的な垂直方向の力および／または接線方向の力を測定するための前記接触面を形成する反対側の第２の端部とを有する片持梁状の力ピンと、
せん断板部を形成する前記第２の端部の前記接触面から離れて前記片持梁状の力ピン内に配置されており、各々が、前記片持梁状の力ピンの互いに反対向きの両側面に開口し、かつ前記接触面から互いに異なる距離に配置されている、２つのスロットと、
を有し、
前記片持梁状の力ピンが、前記第１の端部から離れている、断面が小さい領域を有している
ことを特徴とする３軸力ピンセンサ。
【請求項２】  ３軸力ピンセンサモジュールにおいて、
２つの力ピンセンサアレイを有し、
該力ピンセンサアレイの各々が、
力ピン支持構造と、
前記力ピン支持構造の第１の端部に取り付けられている２つ以上の片持梁状の力ピンであって、各々が、接触面に加えられた局部的な垂直方向の力および／または接線方向の力を測定するための前記接触面を形成する、前記第１の端部の反対側の第２の端部を有する、片持梁状の力ピンと、
せん断板部を形成する前記第２の端部の前記接触面から離れて、かつそれに平行に前記２つ以上の片持梁状の力ピン内に配置されており、各々が、１つ以上の前記片持梁状の力ピンの、反対向きの側面に開口している、２つのスロットと、
を有し、
前記２つ以上の片持梁状の力ピンの各々が、前記第１の端部から離れている、断面が小さい領域を有している
ことを特徴とする、３軸力ピンセンサモジュール。
【請求項３】  各々が、断面が小さい領域と、せん断板部を形成する接触面に隣接して配置された互いに離れている２つのスロットとを有し、第１の端部の反対側の第２の端部で支持構造に取り付けられた１つ以上の片持梁状の力ピンの各々の前記第１の端部で前記接触面に力を加えるステップと、
前記接触面に加えられた垂直方向の力に対応するせん断板信号を、前記せん断板部に取り付けられた第１の組のひずみゲージを用いて測定するステップと、
前記片持梁状の力ピンの、前記断面が小さい領域に取り付けられた第２および第３の組のひずみゲージを用いて、力信号が前後方向および／または横方向に前記接触面に加えられた接線方向の力に対応している、前記接触面に対して接線方向の力を測定するステップと
を含む、３軸力ピンセンサアレイを用いて力を測定する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、力を測定する改良されたセンサアレイに関する。より詳細には、本発明はタイヤのフットプリント（以下「踏み跡」とも言う）で発生するような３軸の力を測定する改良された力ピンセンサアレイに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
（発明の目的と概要）
本発明の目的は、３軸力ピンセンサアレイを提供することであり、この３軸力ピンセンサアレイは添付する１つ以上の特許請求の範囲に定義されており、付随する以下の目的の１つ以上を達成するように構成され得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の他の目的は、先行技術による装置の問題および制限を回避するタイヤの踏み跡で発生するような３軸の力を測定する３軸力ピンセンサアレイを提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の他の目的は、欠陥をもつセンサアレイ素子を素早く交換できるモジュール構造を組み入れた３軸力ピンセンサアレイを提供することである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
したがって、一緒に取り付けられた２つの３軸力ピンセンサアレイを有する３軸力ピンセンサアレイモジュールが提供される。３軸力ピンセンサアレイの各々は、ピンの上部接触面に加えられた局部的な垂直方向の圧力および接線方向の力を測定する複数の片持梁状の力ピン（以下「片持梁力ピン」とも言う）を有する。個々の片持梁力ピンは、ピンの外周の周りに延びる断面が小さい領域と、断面が小さい領域と接触面との間に互いに反対向きに配置された２つのスロットとを有する。スロットは、接触圧に対する感度が、断面が小さい領域と、ウェブを貫通して延びる内部の穴の直径との間のウェブの厚さによって決定されるウェブ、またはせん断板（shear plate）を形成する上部接触面から離れて配置される。複数のセンサが、断面が小さい領域において片持梁力ピンの互いに反対向きの両側面と、２つのスロットの間の面に取り付けられている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
［片持ち梁３軸力ピン］
支持構造１２が、複数の片持ち梁３軸力ピン３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆ、３６ｇ、および３６ｈ（３６ａ〜３６ｈ）を備え、それらは互いに隣接して配置されて支持構造１２のベース部４０に一体化して取付けられることが好ましい。片持梁力ピン３６ａ〜３６ｈの各々は同一であり、したがって各３軸ピンの構造の詳細はほぼ同じなので、図４、５、５Ａ、および５Ｂに示されているように、ピン３６ｂだけが詳細に述べられる。８個のカンチレバー力ピン３６ａ〜３６ｈが示されているが、特定の用途に応じて、より多い、またはより少ない片持梁力ピンを設けることは本発明の範囲内である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ピン３６ｂは、図４、５、５Ａおよび５Ｂに示されているように、距離ｗ1だけ離れた向かい合わせの正面４８ｂおよび背面５０ｂと、距離ｔ1だけ離れた向かい合わせの側面５２ｂおよび５４ｂとを備え、断面が長方形または正方形である上部４６ｂを有している。上部４６ｂの下方に、距離ｗ2だけ離れた向かい合わせの正面６２ｂおよび背面６４ｂと、距離ｔ2だけ離れた向かい合わせの側面６２ｂおよび６４ｂとを備え、前記と同様に断面がほぼ長方形または正方形である中間部、すなわち中間領域５６ｂが在る。上部４６ｂは、図５Ａに最もよく見られるように、力ピンの外周の周りに延びる複数の曲面、すなわち連結面４８ｂおよび５８ｂと、面５０ｂおよび６０ｂと、面５２ｂおよび６２ｂと、面５４ｂおよび６４ｂとによって、中間部５６ｂに隣接し一体化して取付けられている。本発明の特徴は、上部４６ｂの向かい合わせの面と面の間の距離ｗ1およびｔ1は、中間部５６ｂの対応する向かい合わせの面の間の距離ｗ2およびｔ2よりそれぞれ大きいことである。中間部５６ｂの下方に、前記と同様に断面がほぼ長方形または正方形であり、距離ｗ3だけ離れた向かい合わせの正面７２ｂおよび背面７４ｂと、距離ｔ3だけ離れた向かい合わせの側面６８ｂおよび７０ｂとを備えたベース部６６ｂが在る。中間部５６ｂは、図５に最もよく見られるように、複数のくぼんだ曲面によってベース部６６ｂに隣接し一体化して取付けられている。ピン３６ｂの底面７６ｂが隣接し支持構造１２のベース部４０の一体部分を形成している。ピン３６ａ〜３６ｈはそれぞれ単独に中間部の底に取付けられている。すなわち、支持構造１２のベース部のくぼんだ面によって、ピンはベース部４０に対して片持ち梁状に突出した状態で効果的に取付けられている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
［３軸力ピンセンサアレイ］
複数の片持梁３軸力ピン３６ａ〜３６ｈを有する３軸力ピンセンサアレイ１０は、単一の材料ブロックから図１、１Ａ、２、および３に概ね示すような形に機械加工される。すなわち、材料ブロックは先ず、取付け部２６および２８の距離ｗ4と、上部端面１８と下部端面２０の間の高さｈ1とを有する、ほぼ長方形に形作られる（図１および１Ａ参照）。後述するように、複数のスリット８０が支持構造１２の上部端面１８において開口しており、隣接する３軸力ピン３６ａ〜３６ｈ間の細長い通しスロット８２ａ〜８２ｉの上端と一致する部位８１まで延びている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
［保護密封材］
引っ張り応力の小さい密封材が、スリット８０内も含めて片持梁ピン３６ａ〜３６ｈの各々の周りに設けられて、塵埃粒子が隙間に堆積するのを防止する。この密封材は約１００〜１０００ｐｓｉ（６．８９×１０5〜６．８９×１０6Ｎ／ｍ2）の弾性率を有する。約１００ｐｓｉ未満（通常はゲルである）の弾性率は、塵埃粒子の堆積を防止するのに必要な接着力を欠いていると考えられる。他方、引っ張り応力が約１０００ｐｓｉより大きいというような大き過ぎる場合には、ピンが必要に応じて自由に動くことを材料が妨げてしまう。好ましい材料は、ダウ−コーニング（Dow-Corning）製シリコーンゴムＲＴＶ Ｎｏ．３１４０である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
［センサアレイモジュール］
完全な３軸力ピンセンサアレイモジュール１３０は、図６に示されているように、銅バーを有する回路カード１２０を挟んだ２つの３軸力ピンセンサアレイ１０を含むのが好ましい。ひずみゲージ１１２、１１４、および１１６の組からの信号が、センサアレイモジュール１３０から直接得られて、それから図７に示されているように、例えばオハイオ州マイアミズバーグ（Miamisburgh, Ohio）のデイトロニック・コーポレーション（Datronic Corporation）製のデイトロニック・モデル（Datronic Model）１０Ｋ７測定および制御ユニットのようなデータ収集装置１３２において調整され処理される。本発明によれば、単一のセンサアレイモジュール１３０は、故障時、最小の休止時間（ダウンタイム）で素早くかつ容易に交換され得る。さらに、センサアレイモジュール１３０は、高密度測定ができるように複数のカンチレバーピンをｘ−ｘおよびｙ−ｙ方向に密接させて構成され得る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ピン構成に関する点では、ピンとピンの間の寸法変化が自然に起きる。これらの変化は各ピンに対して個々の較正値を維持することによって適応される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
［ひずみゲージによる測定］
ひずみゲージセット１１２、１１４、および１１６はピン３６ａ〜３６ｈに取付けられて、ピン３６ａ〜３６ｈの上部接触面４２ａ〜４２ｈに発生する垂直方向の力およびせん断力をそれぞれ測定する。タイヤに使うために、前後の方向、すなわち測定対象のタイヤがモジュールの上面を横切って回転する方向をｘ−ｘ方向として、１回の通過における完全なトレッド部材を測定するために、複数のセンサアレイモジュール１３０はセンサアレイ取付けフレーム構造３４に取付けられ得る（単一のモジュール１３０だけが図７に示されている）。前後の方向を横切る方向は横方向すなわちｙ−ｙ方向である。垂直または負荷接触圧がｚ−ｚ方向に測定される。本発明の第２の実施形態では、ｘ−ｘ方向とｙ−ｙ方向を反対または逆にしたりして、箱形構造３４内の３軸力ピンセンサアレイモジュール上の１回の通過においてタイヤのリブ全体を測定するようにセンサアレイ取付けフレーム構造３４を回転させる。