(57)【要約】【課題】延在方向に断面形状が大きく変化するアームを用いることなく、路面から車輪へ入力される荷重を精度良く検出する。【解決手段】車体と車輪の間に介在しそれぞれ少なくとも車両の左右方向へ延びる二本のリンクの軸方向の荷重を検出し、検出された各リンクの軸方向荷重と、各軸方向荷重及び路面から車輪への所定の二方向についての入力荷重をそれぞれ関連付ける関連情報と、に基づいて、所定の二方向について車輪への入力荷重を算出する。【選択図】図５
2014190944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と車輪の間に介在し、それぞれ少なくとも車両の左右方向へ延びる第１リンク及び第２リンクと、
前記第１リンクに加わる軸方向の荷重を検出する第１荷重検出部と、
前記第２リンクに加わる軸方向の荷重を検出する第２荷重検出部と、
前記第１荷重検出部にて検出された第１軸方向荷重及び所定の第１方向について路面から前記車輪に入力される第１入力荷重を関連付けた第１関連情報と、前記第１軸方向荷重及び所定の第２方向について路面から前記車輪に入力される第２入力荷重を関連付けた第２関連情報と、前記第２荷重検出部にて検出された第２軸方向荷重及び前記第１入力荷重を関連付けた第３関連情報と、前記第２軸方向荷重及び前記第２入力荷重を関連付けた第４関連情報と、が記憶される関連情報記憶部と、
前記第１荷重検出部にて検出された第１軸方向荷重と、前記第２荷重検出部にて検出された第２軸方向荷重と、前記関連情報記憶部に記憶されている前記第１関連情報、前記第２関連情報、前記第３関連情報及び前記第４関連情報と、に基づいて、前記第１入力荷重及び前記第２入力荷重を算出する入力荷重算出部と、を備える車輪の入力荷重検出装置。
【請求項２】
前記第１リンク及び前記第２リンクは、ラテラルリンクであり、
前記所定の第１方向は、車両の前後方向であり、
前記所定の第２方向は、車両の左右方向である請求項１に記載の車輪の入力荷重検出装置。
【請求項３】
前記第１リンク及び前記第２リンクは、前記車輪の車軸を平面視にて前後方向に跨いで配置される請求項２に記載の車輪の入力荷重検出装置。
【請求項４】
前記第１荷重検出部は、前記第１リンクに軸方向に対称に貼付された少なくとも一対の歪みゲージを含み、
前記第２荷重検出部は、前記第２リンクに軸方向に対称に貼付された少なくとも一対の歪みゲージを含む請求項１から３のいずれか１項に記載の車輪の入力荷重検出装置。
【請求項５】
車体と車輪の間に介在しそれぞれ少なくとも車両の左右方向へ延びる第１リンク及び第２リンクの軸方向の荷重を検出する軸方向荷重検出ステップと、
前記第１リンクの軸方向の第１軸方向荷重と、前記第２リンクの軸方向の第２軸方向荷重と、前記第１軸方向荷重及び所定の第１方向について路面から前記車輪に入力される第１入力荷重を関連付けた第１関連情報と、前記第１軸方向荷重及び所定の第２方向について路面から前記車輪に入力される第２入力荷重を関連付けた第２関連情報と、前記第２軸方向荷重及び前記第１入力荷重を関連付けた第３関連情報と、前記第２軸方向荷重及び前記第２入力荷重を関連付けた第４関連情報と、に基づいて、前記第１入力荷重及び前記第２入力荷重を算出する入力荷重算出ステップと、を含む車輪の入力荷重検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも車両の左右方向へ延びる二本のリンクを有するサスペンションにおける車輪の入力荷重検出装置及び車輪の入力荷重検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両において、路面から車輪への入力を測定する際に、複数の方向からの入力を検出するために、分力計を利用可能な計測専用ホイールを使用することがある。しかし、計測専用ホイールを装着すると、実際に装着されるホイールと剛性が異なるとともに、ばね下の重量も実際の車両と異なってしまい、車両の挙動が実際の車両と異なってしまう。
【０００３】
計測専用ホイールを用いることなく車輪の入力荷重を検出する方法として、ダブルウィッシュボーン形式のサスペンションのロアアームに複数の応力センサを取り付ける方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、ロアアームの前面と後面に応力センサを設け、各応力センサの出力の差動を監視することにより前後方向荷重を検知している。また、各応力センサにより左右方向荷重も検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ダブルウィッシュボーン形式等で用いられるアームは、車体側に２点で支持され、車輪側に１点で支持されることから、延在方向について断面形状が大きく変化する。このため、車輪からの入力に対し、アームに曲げ方向の応力が発生しやすい。これにより、応力センサが圧縮方向及び引っ張り方向の応力の他に曲げ方向の応力を検出してしまうことから、特定方向の荷重を精度良く検出することは困難である。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、延在方向に断面形状が大きく変化するアームを用いることなく、路面から車輪へ入力される荷重を精度良く検出することのできる車輪の入力荷重検出装置及び車輪の入力荷重検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、車体と車輪の間に介在し、それぞれ少なくとも車両の左右方向へ延びる第１リンク及び第２リンクと、前記第１リンクに加わる軸方向の荷重を検出する第１荷重検出部と、前記第２リンクに加わる軸方向の荷重を検出する第２荷重検出部と、前記第１荷重検出部にて検出された第１軸方向荷重及び所定の第１方向について路面から前記車輪に入力される第１入力荷重を関連付けた第１関連情報と、前記第１軸方向荷重及び所定の第２方向について路面から前記車輪に入力される第２入力荷重を関連付けた第２関連情報と、前記第２荷重検出部にて検出された第２軸方向荷重及び前記第１入力荷重を関連付けた第３関連情報と、前記第２軸方向荷重及び前記第２入力荷重を関連付けた第４関連情報と、が記憶される関連情報記憶部と、前記第１荷重検出部にて検出された第１軸方向荷重と、前記第２荷重検出部にて検出された第２軸方向荷重と、前記関連情報記憶部に記憶されている前記第１関連情報、前記第２関連情報、前記第３関連情報及び前記第４関連情報と、に基づいて、前記第１入力荷重及び前記第２入力荷重を算出する入力荷重算出部と、を備える車輪の入力荷重検出装置が提供される。
【０００８】
この車輪の入力荷重検出装置によれば、車両走行時に路面から車輪に入力荷重が加わると、この荷重に応じて第１リンク及び第２リンクに軸方向の荷重が加わる。第１リンク及び第２リンクに加わった軸方向の荷重は、第１荷重検出部及び第２荷重検出部により検出される。入力荷重算出部は、第１荷重検出部及び第２荷重検出部にて検出された第１軸方向荷重及び第２軸方向荷重と、関連情報記憶部に記憶されている各関連情報に基づいて、所定の第１方向及び第２方向について路面から車輪に入力される第１入力荷重及び第２入力荷重を算出する。関連情報記憶部には、第１軸方向荷重及び第１入力荷重を関連付けた第１関連情報と、第１軸方向荷重及び第２入力荷重を関連付けた第２関連情報と、第２軸方向荷重及び第１入力荷重を関連付けた第３関連情報と、第２軸方向荷重及び第２入力荷重を関連付けた第４関連情報と、が記憶されていることから、入力荷重演算部は二方向の入力荷重を的確に算出することができる。
これにより、少なくとも車両の左右方向に延びる二本のリンクから、路面から車両に入力される任意の二方向の荷重を算出することができる。
【０００９】
上記車輪の入力荷重検出装置において、前記第１リンク及び前記第２リンクは、ラテラルリンクであり、前記所定の第１方向は、車両の前後方向であり、前記所定の第２方向は、車両の左右方向であってもよい。
【００１０】
この車輪の入力荷重検出装置によれば、二本のラテラルリンクに加わった軸方向の荷重から、路面から車輪への前後方向の入力と、左右方向の入力とを算出することができる。
【００１１】
上記車輪の入力荷重検出装置において、前記第１リンク及び前記第２リンクは、前記車輪の車軸を平面視にて前後方向に跨いで配置されてもよい。
【００１２】
この車輪の入力荷重検出装置によれば、路面から車輪に前後方向の入力荷重が加わると、一方のラテラルリンクには軸方向について圧縮方向の荷重が加わり、他方のラテラルリンクには軸方向について引っ張り方向の荷重が加わる。このように２つのラテラルリンクに逆方向の荷重が加わることから、これらの差分を利用することにより、路面から車輪への前後方向の入力荷重を比較的精度良く算出することができる。
【００１３】
上記車輪の入力荷重検出装置において、前記第１荷重検出部は、前記第１リンクに軸方向に対称に貼付された少なくとも一対の歪みゲージを含み、前記第２荷重検出部は、前記第２リンクに軸方向に対称に貼付された少なくとも一対の歪みゲージを含んでもよい。
【００１４】
この車輪の入力荷重検出装置によれば、第１リンク及び第２リンクに貼付された歪みゲージを含む所定の回路を組むことにより、各リンクに加わっている曲げ方向の荷重の成分を除去した状態で各リンクの軸方向の荷重を検出することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、車体と車輪の間に介在しそれぞれ少なくとも車両の左右方向へ延びる第１リンク及び第２リンクの軸方向の荷重を検出する荷重検出ステップと、前記第１リンクの軸方向の第１軸方向荷重と、前記第２リンクの軸方向の第２軸方向荷重と、前記第１軸方向荷重及び所定の第１方向について路面から前記車輪に入力される第１入力荷重を関連付けた第１関連情報と、前記第１軸方向荷重及び所定の第２方向について路面から前記車輪に入力される第２入力荷重を関連付けた第２関連情報と、前記第２軸方向荷重及び前記第１入力荷重を関連付けた第３関連情報と、前記第２軸方向荷重及び前記第２入力荷重を関連付けた第４関連情報と、に基づいて、前記第１入力荷重及び前記第２入力荷重を算出する荷重算出ステップと、を含む車輪の入力荷重検出方法が提供される。
【００１６】
この車輪の入力荷重検出方法によれば、車両走行時に路面から車輪に入力が加わると、この入力に応じて第１リンク及び第２リンクに軸方向の力が加わる。そして、第１リンク及び第２リンクにて検出された第１軸方向荷重及び第２軸方向荷重と、各関連情報に基づいて、所定の第１方向及び第２方向について路面から車輪に入力される第１入力荷重及び第２入力荷重を算出する。このとき、第１関連情報によって第１軸方向荷重と第１入力荷重が関連付けられ、第２関連情報によって第１軸方向荷重と第２入力荷重が関連付けられ、第３関連情報によって第２軸方向荷重と第１入力荷重が関連付けられ、第４関連情報によって第２軸方向荷重と第２入力荷重が関連付けられているので、二方向の入力荷重が的確に算出される。
これにより、少なくとも車両の左右方向に延びる二本のリンクから、任意の二方向の荷重を算出することができる。
【００１７】
上記車輪の入力荷重検出方法において、前記第１リンク及び前記第２リンクは、ラテラルリンクであり、前記所定の第１方向は、車両の前後方向であり、前記所定の第２方向は、車両の左右方向であってもよい。
【００１８】
この車輪の入力荷重検出方法によれば、二本のラテラルリンクに加わった軸方向の荷重から、路面から車輪への前後方向の入力と、左右方向の入力とを算出することができる。
【００１９】
上記車輪の入力荷重検出方法において、前記第１リンク及び前記第２リンクは、前記車輪の車軸を平面視にて前後方向に跨いで配置されてもよい。
【００２０】
この車輪の入力荷重検出方法によれば、路面から車輪に前後方向の入力荷重が加わると、一方のラテラルリンクには軸方向について圧縮方向の荷重が加わり、他方のラテラルリンクには軸方向について引っ張り方向の荷重が加わる。このように二本のラテラルリンクに逆方向の荷重が加わることから、これらの差分を利用することにより、路面から車輪への前後方向の入力荷重を比較的精度良く算出することができる。
【００２１】
上記車輪の入力荷重検出方法において、前記第１関連情報及び前記第３関連情報を、前記車輪に前記第１方向へ所定の荷重を加えて検出される前記第１リンク及び前記第２リンクの軸方向の荷重に基づいて予め取得する第１関連情報取得ステップと、前記第２関連情報及び前記第４関連情報を、前記車輪に前記第２方向へ所定の荷重を加えて検出される前記第１リンク及び前記第２リンクの軸方向の荷重に基づいて予め取得する第２関連情報取得ステップと、を含んでもよい。
【００２２】
この車輪の入力荷重検出方法によれば、予め、車輪に第１方向へ所定の荷重を加えて第１リンク及び第２リンクに加わる荷重を検出するとともに、車輪に第２方向へ所定の荷重を加えて第１リンク及び第２リンクに加わる荷重を検出することにより、各関連情報を取得することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、車両が少なくとも左右方向へ延びる二本のリンクを有していれば、これらのリンクの軸方向荷重を検出することにより、路面から車両に入力される任意の二方向の荷重を算出することができる。従って、例えば車両走行時の挙動と路面入力の関係を調べる際に、実際に装着されるホイール、タイヤ等を用いることができ、ホイール剛性、ばね下重量等を実車と同じ条件とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す車両の底面説明図である。
【図２】図２は、路面から車輪に前後方向の荷重が入力した際に、前側ラテラルリンク及び後側ラテラルリンクに加わる軸方向荷重を示す斜視説明図である。
【図３】図３は、歪みゲージを用いたブリッジ回路を示す回路図である。
【図４】図４は、路面から車輪に左右方向の荷重が入力した際に、前側ラテラルリンク及び後側ラテラルリンクに加わる軸方向荷重を示す斜視説明図である。
【図５】図５は、車輪の入力荷重検出装置の概略ブロック図である。
【図６】図６は、車輪の入力荷重検出方法のフローチャートである。
【図７】図７は、変形例を示す歪みゲージを用いたブリッジ回路を示す回路図である。
【図８】図８は、変形例を示す車両用サスペンションの斜視説明図である。
【図９】図９は、変形例を示す車両用サスペンションの斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１から図６は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は本発明の一実施形態を示す車両の底面説明図である。
【００２６】
図１に示すように、自動車車両の車体フレーム１は、車両の前後方向へ延びる左右一対のメインフレーム２と、車両の左右方向へ延び左右のメインフレーム２を連結するクロスメンバ３を備えている。また、車体フレーム１の下側には、サブフレーム１０が取り付けられる。
【００２７】
サブフレーム１０は、それぞれ左右方向へ延びる前部フレーム部材１１及び後部フレーム部材１２と、前後方向へ延びる左右一対の側部フレーム部材１３と、を有し、前部フレーム部材１１、後部フレーム部材１２及び各側部フレーム部材１３が接続されることでサブフレーム１０の開口が閉塞された状態となっている。本実施形態においては、前部フレーム部材１１の左右両端がサブフレーム１０の前部左右の端部をなし、後部フレーム部材１２の左右両端がサブフレーム１０の後部左右の端部をなしている。前部フレーム部材１１の左右両端は、弾性ブッシュ２１及びリンホース２５によってそれぞれ各メインフレーム２に支持される。また、後部フレーム部材１２の左右両端は、弾性ブッシュ３１及びリンホース３５によってそれぞれメインフレーム２及びクロスメンバ３に支持される。
【００２８】
サスペンション４０は、サブフレーム１０、車体フレーム１等と、車輪５０との間に介在する。本実施形態においては、サスペンション４０は、自動車車両の後輪用のリヤサスペンションである。サスペンション４０は、車輪５０を回転自在に支持するハブユニット５１（図２参照）が取り付けられるハウジング４１と、ハウジング４１の前端と側部フレーム部材１３の前端側とを連結する前側ラテラルリンク４２と、ハウジング４１の後端と側部フレーム部材１３の後端側とを連結する後側ラテラルリンク４３と、を有する。前側ラテラルリンク４２は、左右方向へ延び、一端が弾性ブッシュ４２ａを介してハウジング４１に支持され、他端が弾性ブッシュ４２ｂ及びブラケット４２ｃを介して側部フレーム部材１３に支持される。前側ラテラルリンク４２は、延在方向に断面形状がほぼ一定となっている。後側ラテラルリンク４３は、左右方向へ延び、一端が弾性ブッシュ４３ａを介してハウジング４１に支持され、他端が弾性ブッシュ４３ｂ及びブラケット４３ｃを介して側部フレーム部１３に支持される。後側ラテラルリンク４３は、延在方向に断面形状がほぼ一定となっている。
【００２９】
また、サスペンション４０は、ハウジング４１の下端と前部フレーム部材１１の端部とを連結するトレーリングリンク４４と、ハウジング４１の上端と側部フレーム部材１３の上側とを連結するアッパーアーム４５と、を有する。トレーリングリンク４４は、前後方向へ延び、一端が弾性ブッシュ４４ａを介してハウジング４１に支持され、他端が弾性ブッシュ４４ｂ及びブラケット４４ｃを介して前部フレーム部材１１に支持される。また、アッパーアーム４５は、ハウジング４１の上端から二股に分かれて左右方向へ延び、一端が弾性ブッシュ４５ａを介してハウジング４１に支持され、他端が第１弾性ブッシュ４４ｂ１及び第２弾性ブッシュ４４ｂ２と第１ブラケット４４ｃ１及び第２ブラケット４４ｃ２を介して側部フレーム部材１３に支持される。車輪５０は、前側ラテラルリンク４２と、後側ラテラルリンク４３と、トレーリングリンク４４と、アッパーアーム４５と、により、前後方向及び左右方向への移動が規制された状態で、上下方向への移動が許容される。
【００３０】
また、サスペンション４０は、上下方向へ延び、後側ラテラルリンク４３の先端側と車体とを連結するショックアブソーバ４６を有する。ショックアブソーバ４６は、ダンパー及びスプリングを有し、車輪５０の上下方向の移動を抑制する。
【００３１】
図２は、路面から車輪に前後方向の荷重が入力した際に、前側ラテラルリンク及び後側ラテラルリンクに加わる軸方向荷重を示す斜視説明図である。尚、図２においては、説明のため、いくつかの部品を省略して図示している。
【００３２】
図２に示すように、前側ラテラルリンク４２には、軸方向の荷重を検出するために、一対の歪みゲージ６１が貼付される。各歪みゲージ６１は、軸方向の向きに貼付され、ブリッジ回路６２（図３参照）に組み込まれる。また、後側ラテラルリンク４３には、軸方向の荷重を検出するために、一対の歪みゲージ７１が貼付される。各歪みゲージ７１は、軸方向の向きに貼付され、ブリッジ回路に組み込まれる。
【００３３】
図３は、歪みゲージを用いたブリッジ回路を示す回路図である。
図３に示すように、前側ラテラルリンク４２の第１荷重検出部６０は、各歪みゲージ６１及びこれらの間に設けられた固定抵抗６３により組まれたブリッジ回路６２を有する。図３に示すように、ブリッジ回路６２の一方の対角線に入力電圧を印加し、他方の対角線の出力電圧ｅ０を測定することにより、前側ラテラルリンク４２の軸方向の圧縮及び引っ張りの荷重を検出することができる。具体的には、ゲージ率をＫ、ラテラルリンクの歪み量をεとすると、出力電圧ｅ０は、
ｅ０＝（Ｅ／２）・Ｋ・ε
の式で表すことができる。本実施形態においては、各歪みゲージ６１は、前側ラテラルリンク４２に軸方向に対称に貼付されているので、曲げ成分の荷重を除去した状態で軸方向の荷重を検出することができる。後側ラテラルリンク４３の第２荷重検出部７０（図５参照）についても同様のブリッジ回路を組むことにより、軸方向の荷重を検出することができる。
【００３４】
本実施形態においては、前側ラテラルリンク４２と後側ラテラルリンク４３の軸方向の荷重を検出することにより、路面から車輪５０に加わる前後方向及び左右方向の入力荷重を算出することができる。図２に示すように、車輪５０に前後方向の荷重が加わると、前側ラテラルリンク４２と後側ラテラルリンク４３に軸方向の荷重が発生する。本実施形態においては、前側ラテラルリンク４２と後側ラテラルリンク４３は、車輪５０の車軸を平面視にて前後方向に跨いで配置されている。これにより、路面から車輪５０に前後方向の入力荷重が加わると、前側ラテラルリンク４２と後側ラテラルリンク４３の一方に圧縮方向の荷重が加わり、他方に引っ張り方向の荷重が加わる。図２では、車輪５０に車両後方への荷重が加わると、前側ラテラルリンク４２に引っ張り方向の荷重が加わり、後側ラテラルリンク４３に圧縮方向の荷重が加わる状態を示している。
【００３５】
図４は、路面から車輪に左右方向の荷重が入力した際に、前側ラテラルリンク及び後側ラテラルリンクに加わる軸方向荷重を示す説明図である。
また、図４に示すように、車輪５０に左右方向の荷重が加わると、前側ラテラルリンク４２と後側ラテラルリンク４３には軸方向について同じ方向の荷重が加わる。図４では、車輪５０に左右内側方向の荷重が加わると、前側ラテラルリンク４２及び後側ラテラルリンク４３にそれぞれ圧縮方向の荷重が加わる状態を示している。
【００３６】
図５は、車輪の入力荷重検出装置の概略ブロック図である。
図５に示すように、車両の入力荷重検出装置１００は、第１荷重検出部６０及び第２荷重検出部７０と、車内バスライン３００を介して接続される制御部１０１と、を有する。また、制御部１０１は、車内バスライン３００を介して、路面から車輪５０への上下方向の荷重を検出する第３荷重検出部８０と、装置に関する各種操作を受け付ける操作部８１と、各種情報を表示するための表示部８２と、車両の走行状態を制御する車両制御装置９０と、に接続されている。第３荷重検出部８０は、ショックアブソーバ４６の所定箇所に貼付された歪みゲージの出力電圧を検出する。本実施形態においては、制御部１０１において、第１荷重検出部６０及び第２荷重検出部７０にて測定された第１出力電圧２０１及び第２出力電圧２０２に基づいて、前側ラテラルリンク４２及び後側ラテラルリンク４３の荷重が算出される。尚、各荷重検出部６０，７０側で各出力電圧２０１，２０２から荷重を算出し、制御部１０１は算出された荷重の情報を各荷重検出部６０，７０から受信するようにしてもよい。制御部１０１は、外部と情報の送受信を行うインターフェース部１１０と、第１ブリッジ回路６２及び第２ブリッジ回路にて検出された出力電圧に基づいて前側ラテラルリンク４２及び後側ラテラルリンク４３の軸方向の荷重を算出する軸方向荷重算出部１２０と、各ブリッジ回路６２にて検出される各出力電圧２０１，２０２と各リンク４２，４３の軸方向の荷重を関連付ける各校正情報２０３，２０４が記憶される校正情報記憶部１３０と、校正情報記憶部１３０の各校正情報２０３，２０４の設定を行う設定部１４０と、を有している。
【００３７】
軸方向荷重算出部１２０は、インターフェース部１１０から送信される第１出力電圧２０１と、校正情報記憶部１３０に記憶されている第１校正情報２０３と、に基づいて、前側ラテラルリンク４２の軸方向の第１軸方向荷重２１１を算出する。第１校正情報２０３は、予め、前側ラテラルリンク４２に所定の軸方向荷重を加えて、第１ブリッジ回路６２にて検出される出力電圧を測定することにより取得される。取得された第１校正情報２０３は、設定部１４０により校正情報記憶部１３０に書き込まれる。第１校正情報２０３は、前側ラテラルリンク４２を車両に組み込む前に取得することが好ましい。
【００３８】
また、軸方向荷重算出部１２０は、インターフェース部１１０から送信される第２出力電圧２０２と、校正情報記憶部１３０に記憶されている第２校正情報２０４と、に基づいて、後側ラテラルリンク４３の軸方向の第２軸方向荷重２１２を算出する。第２校正情報２０４は、予め、後側ラテラルリンク４３に所定の軸方向荷重を加えて、第２ブリッジ回路７２にて検出される出力電圧を測定することにより取得される。取得された第１校正情報２０３は、設定部１４０により校正情報記憶部１３０に書き込まれる。第２校正情報２０４は、後側ラテラルリンク４３を車両に組み込む前に取得することが好ましい。
【００３９】
また、制御部１０１は、軸方向荷重算出部１２０にて算出された各軸方向荷重２１１，２１２に基づいて路面から車輪５０への前後方向及び左右方向の入力荷重を算出する入力荷重算出部１５０と、各軸方向荷重２１１，２１２と前後方向及び左右方向の入力荷重を関連付ける各関連情報２１３，２１４，２１５，２１６が記憶される関連情報記憶部１６０と、を有している。
【００４０】
入力荷重算出部１５０は、軸方向荷重算出部１２０にて算出された第１軸方向荷重２１１及び第２軸方向荷重２１２と、関連情報記憶部１６０に記憶されている各関連情報２１３，２１４，２１５，２１６と、に基づいて、路面から車輪５０に加わる前後方向の前後入力荷重２１７と、左右方向の左右入力荷重２１８と、を算出する。ここで、第１関連情報２１３は第１軸方向荷重２１１と前後入力荷重２１７とを関連付け、第２関連情報２１４は第１軸方向荷重２１１と左右入力荷重２１８とを関連付け、第３関連情報２１５は第２軸方向荷重２１２と前後入力荷重２１７とを関連付け、第４関連情報２１６は第２軸方向荷重２１２と左右入力荷重２１８とを関連付けている。第１関連情報２１３及び第３関連情報２１５は、予め、車輪５０に所定の前後方向の荷重を入力し、軸方向荷重算出部１２０にて第１軸方向荷重２１１及び第２軸方向荷重２１２を算出することにより取得される。第２関連情報２１４及び第４関連情報２１６は、予め、車輪５０に所定の左右方向の荷重を入力し、軸方向荷重算出部１２０にて第１軸方向荷重２１１及び第２軸方向荷重２１２を算出することにより取得される。取得された各関連情報２１３，２１４，２１５，２１６は、設定部１４０により関連情報記憶部１６０に書き込まれる。
【００４１】
ここで、各ラテラルリンク４２，４３に貼付した歪みゲージ６１，７１から、車輪５０の入力荷重を算出する具体的な式を説明する。前側ラテラルリンク４２の歪み量をεＦ、後側ラテラルリンク４３の歪み量をεＲとし、車輪５０の前後入力荷重２１７をＦｘ、車輪５０の左右入力荷重２１８をＦｙとすると、
Ｆｘ＝（１／（ａＦ・ｂＲ−ａＲ・ｂＦ））・（ｂＲ・εＦ−ｂＦ・εＲ）
Ｆｙ＝（１／（ａＲ・ｂＦ−ａＦ・ｂＲ））・（ａＲ・εＦ−ａＦ・εＲ）
の式が成り立つ。ここで、ａＦは前側ラテラルリンク４２における車輪５０の前後方向荷重に対する歪みの感度を示す係数、ａＲは後側ラテラルリンク４３における車輪５０の前後方向荷重に対する歪みの感度を示す係数、ｂＦは前側ラテラルリンク４２における車輪５０の左右方向荷重に対する歪みの感度を示す係数、ｂＲは後側ラテラルリンク４３における車輪５０の左右方向荷重に対する歪みの感度を示す係数である。すなわち、ａＦが第１関連情報２１３に対応し、ｂＦが第２関連情報２１４に対応し、ａＲが第３関連情報２１５に対応し、ｂＲが第４関連情報２１６に対応する。
【００４２】
また、操作部８１は、校正情報記憶部１３０及び関連情報記憶部１６０に記憶される情報の設定、表示部８２に表示させる情報の設定等のための、ユーザによる入力を受け付ける。表示部８２は、制御部１０１にて算出された各荷重２１１，２１２、２１７，２１８、各記憶部１３０，１６０に記憶されている各情報２０３，２０４，２１３，２１４，２１５，２１６等を表示する。車両制御装置９０は、制御部１０１から送信される前後入力荷重２１７、左右入力荷重２１８及び上下入力荷重に基づいて、車両の走行状態を制御する。車両制御装置９０は、例えばアンチロック・ブレーキ・システム、ビークル・ダイナミクス・コントロール等である。
【００４３】
以上のように構成された車輪の入力荷重検出装置１００の荷重検出方法を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、前側ラテラルリンク４２及び後側ラテラルリンク４３が車両に組み込まれる前に、第１校正情報２０３及び第２校正情報２０４を取得する（校正情報取得ステップ：Ｓ１）。各校正情報２０３，２０４は、各ラテラルリンク４２，４３に各歪みゲージ６１，７１を貼付した状態で、例えば油圧試験機等により各ラテラルリンク４２，４３に圧縮方向及び引っ張り方向に荷重を加え、各ブリッジ回路６２に所定の入力電圧を加えた状態で検出される各出力電圧を測定することにより取得することができる。これにより、軸方向荷重算出部１２０は、各ブリッジ回路６２の各出力電圧情報２０１，２０２から、各ラテラルリンク４２，４３の軸方向荷重を算出可能な状態となる。
【００４４】
次に、前側ラテラルリンク４２及び後側ラテラルリンク４３を車両に組み込み、車輪５０の前後方向の入力荷重に関する第１関連情報２１３及び第３関連情報２１５を取得する（第１の関連情報取得ステップ：Ｓ２）。第１関連情報２１３及び第３関連情報２１５は、ハウジング４１に車輪５０を取り付けた状態で、例えば油圧試験機等により車輪５０に前方向及び後方向に荷重を加え、軸方向荷重算出部１２０にて第１軸方向荷重２１１及び第２軸方向荷重２１２を算出することにより取得される。
【００４５】
さらに、車輪５０の左右方向の入力荷重に関する第２関連情報２１４及び第４関連情報２１６を取得する（第２の関連情報取得ステップ：Ｓ３）。第２関連情報２１４及び第４関連情報２１６は、ハウジング４１に車輪５０を取り付けた状態で、例えば油圧試験機等により車輪５０に左右方向内側及び外側への荷重を加え、軸方向荷重算出部１２０にて第１軸方向荷重２１１及び第２軸方向荷重２１２を算出することにより取得される。このように各関連情報２１３，２１４，２１５，２１６を取得することにより、入力荷重算出部１５０は各ラテラルリンク４２，４３の各軸方向荷重２１１，２１２から、路面から車輪５０に加えられている前後方向及び左右方向の荷重を的確に算出することができる。
【００４６】
この後、実際に車両を走行させ、路面から車輪５０への入力荷重に応じて各ラテラルリンク４２，４３に加わる各軸方向荷重２１１，２１２を検出する（軸方向荷重検出ステップ：Ｓ４）。そして、各軸方向荷重２１１，２１２から、路面から車輪５０への前後入力荷重２１７及び左右入力荷重２１８を算出する（入力荷重算出ステップ：Ｓ５）。本実施形態においては、前後入力荷重２１７及び左右入力荷重２１８と独立に、路面から車輪５０への上下入力荷重も算出される。算出された前後入力荷重２１７、左右入力荷重２１８及び上下入力荷重は、表示部８２及び車両制御装置９０へ送信される（入力荷重送信ステップ：Ｓ６）。校正情報取得ステップＳ１、第１の関連情報取得ステップＳ２及び第２の関連情報取得ステップＳ３は車両走行前に行われ、軸方向荷重検出ステップＳ４、入力荷重算出ステップＳ５及び入力荷重送信ステップＳ６は車両走行中に行われる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の車輪の入力荷重検出装置１００によれば、二本のラテラルリンク４２，４３の軸方向荷重を検出することにより、路面から車両に入力される前後方向及び左右方向の荷重を算出することができる。従って、例えば車両走行時の挙動と路面入力の関係を調べる際に、実際に装着されるホイール、タイヤ等を用いることができ、ホイール剛性、ばね下重量等を実車と同じ条件とすることができる。
【００４８】
特に、各ラテラルリンク４２，４３がその延在方向に断面形状がほぼ一定であることから、曲げ方向の応力が比較的小さく、精度良く入力荷重を算出することができる。さらに、各歪みゲージ６１，７１を、各ラテラルリンク４２，４３の中心軸について対称に貼付することにより、曲げ成分の荷重を除去することができ、これによっても精度良く入力荷重を算出することができる。
【００４９】
また、各ラテラルリンク４２，４３が平面視にて車軸を前後方向に跨いで配置されていることから、車輪５０への前後方向の荷重が加わると、各ラテラルリンク４２，４３に逆方向の荷重が加わるので、これらの差分を利用することにより、路面から車輪５０への前後方向の入力荷重を精度良く算出することができる。
【００５０】
尚、前記実施形態においては、前側ラテラルリンク４２及び後側ラテラルリンク４３の各ブリッジ回路が各歪みゲージの他に固定抵抗を含むものを示したが、例えば図７に示すようにブリッジ回路４６０が４つの歪みゲージ６１，４６４から構成されるようにしてもよい。図７における各歪みゲージ４６４は、前側ラテラルリンク４２の周方向の向きに、前側ラテラルリンク４２の中心軸について対称に貼付される。これにより、精度良く前側ラテラルリンク４２の軸方向の荷重を算出することができる。また、前側ラテラルリンク４２または後側ラテラルリンク４３に曲げ方向の力がさほど発生しない場合は、歪みゲージを１つとしてもよい。
【００５１】
また、前記実施形態においては、サスペンション４０の下側に二本のラテラルリンク４２，４３が配置され、上側にアッパーアーム４５が配置されるものを示したが、例えば図８に示すように、サスペンション５４０の上側に二本のラテラルリンク５４２，５４３が配置され、下側にロアアーム５４５が配置されるものであってもよい。この場合、各ラテラルリンク５４２，５４３の軸方向荷重を検出することにより、ハウジング５４１及びハブユニット５５１を介して取り付けられる車輪の前後方向及び左右方向の入力荷重を算出することができる。
【００５２】
さらに、例えば図９に示すように、アームを用いることなく、リンクのみにより構成されるサスペンション６４０に本発明を適用することができる。図９のサスペンション６４０は、ハブユニット６５１が取り付けられるハウジング６４１に、５本のリンクが接続されている。サスペンション６４０は、ほぼ左右に延びる前側ラテラルリンク６４２及び後側ラテラルリンク６４３と、ハウジング６４１の前側に接続される下側コントロールリンク６４４及び上側コントロールリンク６４５と、ハウジング６４１の上部に接続されるアッパーリンク６４６と、を有している。尚、このような５リンク式のサスペンション６４０の場合、各コントロールリンク６４４，６４５及びアッパーリンク６４６も斜め左右方向へ延びていることから、これらのリンク６４４，６４５，６４６の軸方向荷重を検出して車輪の前後方向及び左右方向の入力荷重を算出することもできる。すなわち、軸方向荷重が検出される二本のリンクが、それぞれ少なくとも車両の左右方向に延びていればよい。ただし、荷重を測定するリンクとして、前側ラテラルリンク６４２及び後側ラテラルリンク６４３のように、ほぼ左右方向へ延びる二本のリンクを選択した方が精度は高くなる。
【００５３】
また、前記実施形態においては、車輪５０への前後方向及び左右方向の入力荷重を算出するものを示したが、例えば、斜め方向からの入力による車両の挙動を調べる場合などは、任意の斜めの二方向を選択して入力荷重を算出するようにしてもよい。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００５５】
１  車体フレーム
１０  サブフレーム
４２  前側ラテラルリンク
４３  後側ラテラルリンク
５０  車輪
６０  第１荷重検出部
６１  歪みゲージ
７０  第２荷重検出部
７１  歪みゲージ
１２０ 軸方向荷重算出部
１５０ 入力荷重算出部
１６０ 関連情報記憶部
２１１ 第１軸方向荷重
２１２ 第２軸方向荷重
２１３ 第１関連情報
２１４ 第２関連情報
２１５ 第３関連情報
２１６ 第４関連情報
２１７ 前後入力荷重
２１８ 左右入力荷重
５４２ ラテラルリンク
５４３ ラテラルリンク
６４２ ラテラルリンク
６４３ ラテラルリンク
【図１】
2014190944.tif 000003
【図２】
2014190944.tif 000004
【図３】
2014190944.tif 000005
【図４】
2014190944.tif 000006
【図５】
2014190944.tif 000007
【図６】
2014190944.tif 000008
【図７】
2014190944.tif 000009
【図８】
2014190944.tif 000010
【図９】
2014190944.tif 000011