(57)【要約】【課題】ブッシュに生じたこじり力を取得することができる力算出装置を提供する。【解決手段】力算出装置１は、車両のボデー３０に対して固定されたボルト３２とサスペンションアーム４０との間に設けられたブッシュ１０が受ける力を算出する。ブッシュ１０は、内筒１１と、ゴム筒１２と、を有する。力算出装置１は、内筒１１に埋設され、ゴム筒１２に生じる応力である第１応力を検出する第１応力センサ１３ａと、ボルト３２の中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して第１応力センサ１３ａと同一側に位置するように内筒１１に埋設され、ゴム筒１２に生じる応力である第２応力を検出する第２応力センサ１３ｂと、第１応力センサ１３ａの位置である第１位置、第２応力センサ１３ｂの位置である第２位置、第１応力、及び第２応力に基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力を算出するこじり力算出部２１と、を備える。【選択図】図２
2019152643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体又は車輪に対して固定された軸部材と前記軸部材を把持するサスペンションアームとの間に設けられたブッシュが受ける力を算出する力算出装置であって、
前記ブッシュは、
前記軸部材と同軸に配置された内筒と、
前記内筒の外周面に接するように配置され、前記サスペンションアームに把持されるゴム筒と、を有し、
前記内筒に埋設され、前記ゴム筒の内周面に接し、前記サスペンションアームに把持された前記ゴム筒に生じる応力である第１応力を検出する第１応力検出部と、
前記軸部材の中心軸線を含む平面上において前記中心軸線に対して前記第１応力検出部と同一側に位置するように前記内筒に埋設され、前記ゴム筒の内周面に接し、前記サスペンションアームに把持された前記ゴム筒に生じる応力である第２応力を検出する第２応力検出部と、
前記第１応力検出部の位置である第１位置、前記第２応力検出部の位置である第２位置、前記第１応力検出部により検出された前記第１応力、及び、前記第２応力検出部により検出された前記第２応力に基づいて、前記ゴム筒に生じたこじり力を算出するこじり力算出部と、を備える、力算出装置。
【請求項２】
前記第１応力検出部により検出された前記第１応力と前記第２応力検出部により検出された前記第２応力との差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された前記差分と予め設定された横滑り閾値とに基づいて前記車両の走行時における横滑りを検出する横滑り検出部と、を備える、請求項１に記載の力算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、力算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の車体又は車輪とサスペンションとの接続部に設けられたブッシュが受ける力を算出する装置として、特許文献１には、ブッシュの内筒に形成された切欠部に圧電素子が配置され、内筒の外周面に接するように配置されたゴムブッシュに生じる応力を圧電素子により検出する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４７２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両のロードノイズにはサスペンションの振動が大きく影響する。そして、サスペンションの振動には車両の車体又は車輪とサスペンションとの接続部に設けられたブッシュの挙動が大きく影響する。車両の走行時においては、ブッシュには多方向から外力が入力されるため、当該ブッシュにはこじるように作用する力であるこじり力が生じる。したがって、車両のロードノイズを高精度に解析するためには、ブッシュに生じたこじり力を取得することが望まれる。しかしながら、特許文献１に開示される装置は、ブッシュの一か所における一方向の応力を検出するものであり、ブッシュに生じたこじり力を取得することができない。
【０００５】
そこで、本開示は、ブッシュに生じたこじり力を取得することができる力算出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る力算出装置は、車両の車体又は車輪に対して固定された軸部材と軸部材を把持するサスペンションアームとの間に設けられたブッシュが受ける力を算出する力算出装置であって、ブッシュは、軸部材と同軸に配置された内筒と、内筒の外周面に接するように配置され、サスペンションアームに把持されるゴム筒と、を有し、内筒に埋設され、ゴム筒の内周面に接し、サスペンションアームに把持されたゴム筒に生じる応力である第１応力を検出する第１応力検出部と、軸部材の中心軸線を含む平面上において中心軸線に対して第１応力検出部と同一側に位置するように内筒に埋設され、ゴム筒の内周面に接し、サスペンションアームに把持されたゴム筒に生じる応力である第２応力を検出する第２応力検出部と、第１応力検出部の位置である第１位置、第２応力検出部の位置である第２位置、第１応力検出部により検出された第１応力、及び、第２応力検出部により検出された第２応力に基づいて、ゴム筒に生じたこじり力を算出するこじり力算出部と、を備える。
【０００７】
本開示の一態様に係る力算出装置は、第１応力検出部により検出された第１応力と第２応力検出部により検出された第２応力との差分を算出する差分算出部と、差分算出部により算出された差分と予め設定された横滑り閾値とに基づいて車両の走行時における横滑りを検出する横滑り検出部と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の種々の態様によれば、ブッシュに生じたこじり力を取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る力算出装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、力算出装置のブッシュの断面図である。
【図３】図３は、力算出装置のブッシュにこじり力が生じた状態を示す断面図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る力算出装置を示すブロック図である。
【図５】図５は、力算出装置のブッシュの断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係る力算出装置を示すブロック図である。
【図７】図７は、力算出装置のブッシュの断面図である。
【図８】図８は、第４実施形態に係る力算出装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る力算出装置１を示すブロック図である。図２は、力算出装置１のブッシュ１０の断面図である。図１及び図２に示される力算出装置１は、車両のボデー（車体）３０とサスペンションアーム４０との接続部に設けられ、ブッシュとして機能しつつ当該ブッシュが受ける力を算出する装置である。「ブッシュが受ける力」とは、より詳細には、ブッシュに生じたこじり力である。「こじり力」とは、こじるように作用する力であり、力のモーメント等として作用する力である。こじり力は、例えば、ボデー３０又はサスペンションアーム４０を介して入力される外力に起因してブッシュに生じる。力算出装置１は、ブッシュ１０、第１応力センサ（第１応力検出部）１３ａ、第２応力センサ（第２応力検出部）１３ｂ、及び演算装置２０を備えている。
【００１２】
ブッシュ１０は、車両のボデー３０に対して固定されたボルト（軸部材）３２と、ボルト３２を把持するサスペンションアーム４０と、の間に設けられている。「車両のボデー３０に対して固定された」とは、車両のボデー３０に直接固定されていてもよく、車両のボデー３０に固定された別の部材を介して固定されていてもよいことを意味する。ブッシュ１０は、内筒１１及びゴム筒１２を有している。また、ブッシュ１０には、第１応力センサ（第１応力検出部）１３ａ及び第２応力センサ（第２応力検出部）１３ｂが設けられている。
【００１３】
内筒１１は、ボデー３０に保持されている。より詳細には、ボデー３０は、対面するように突出して設けられた平板状の一対のリブ３１ａ，３１ｂ、これらのリブ３１ａ，３１ｂに掛け渡されるボルト３２、及び、ボルト３２を一対のリブ３１ａ，３１ｂに固定するナット３３を備えている。内筒１１は、円筒形状を呈し、その内部にボルト３２が通されて当該ボルト３２と同軸に配置されている。「同軸に」には、必ずしもボルト３２の中心軸線Ｌと内筒１１の中心軸線とが厳密には一致していない状態も含む。すなわち、各中心軸線は、互いに若干ずれていてもよく、互いに若干傾いていてもよい。なお、ボルト３２の中心軸線Ｌとは、ボルト３２の軸部３２ａの中心軸線である。
【００１４】
内筒１１は、その内周面１１ｂの内径がボルト３２の軸部３２ａにおける外周面３２ｂの外径よりも大きく形成されており、内周面１１ｂと外周面３２ｂとの間にはクリアランスＧが存在する。また、内筒１１は、中心軸線Ｌに沿った方向における一端１１ｃ及び他端１１ｄがリブ３１ａ，３１ｂにそれぞれ当接するように配置されている。以上により、内筒１１は、リブ３１ａ，３１ｂに対して中心軸線Ｌに沿った方向及び中心軸線Ｌに直交する方向への移動が阻害され、且つ、中心軸線Ｌ回りに回動可能とされている。
【００１５】
内筒１１には、内筒１１の外周面１１ａから内周面１１ｂに貫通するように２個の孔部（すなわち、第１孔部１４ａ及び第２孔部１４ｂ）が形成されている。つまり、第１孔部１４ａ及び第２孔部１４ｂは、その外周面１１ａ及び内周面１１ｂに開口している。第１孔部１４ａ及び第２孔部１４ｂは、中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置するように内筒１１に形成されている。より具体的には、第１孔部１４ａ及び第２孔部１４ｂは、図２に示される断面上において、中心軸線Ｌに対して右側に位置している。
【００１６】
第１孔部１４ａ及び第２孔部１４ｂは、中心軸線Ｌを含む平面上において、中心軸線Ｌに沿った方向における内筒１１の中央を通り且つ中心軸線Ｌに直交する中央線Ｃに対して一方側（すなわち、内筒１１の一端１１ｃ側）及び他方側（すなわち、内筒１１の他端１１ｄ側）に分かれて形成されている。つまり、第１孔部１４ａ及び第２孔部１４ｂは、中央線Ｃを挟む位置に形成されている。第１孔部１４ａは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の一端１１ｃ側に、中央線Ｃから距離Ｌａだけ離間した位置に形成されている。第２孔部１４ｂは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の他端１１ｄ側に、中央線Ｃから距離Ｌｂだけ離間した位置に形成されている。
【００１７】
ゴム筒１２は、ボデー３０側とサスペンションアーム４０側との間の緩衝部材である。ゴム筒１２は、内筒１１の外周面１１ａに接するように配置されている。より詳細には、ゴム筒１２は、円筒形状を呈し、その内部に内筒１１が通されている。ゴム筒１２は、内筒１１と同軸円筒状に形成されている。ゴム筒１２は、内周面１２ｂの内径が内筒１１の外周面１１ａの外径と同一となるように形成されることで、内周面１２ｂが内筒１１の外周面１１ａに接するように配置されている。
【００１８】
図３は、力算出装置１のブッシュ１０にこじり力が生じた状態を示す断面図である。図３に示されるように、ゴム筒１２には、例えば車両の走行時において、ボデー３０又はサスペンションアーム４０を介して多方向からの外力が入力され、こじり力が生じる。ゴム筒１２にこじり力が生じると、ゴム筒１２には、縮み、伸び、傾き等の変形が生じる。
【００１９】
ゴム筒１２は、中心軸線Ｌに沿った方向における一端１２ｃ及び他端１２ｄがリブ３１ａ，３１ｂにそれぞれ当接しないように配置されている。つまり、中心軸線Ｌに沿った方向において、ゴム筒１２は内筒１１よりも短く形成されている。ゴム筒１２は、中心軸線Ｌに直交する方向から見て、その一端１２ｃが内筒１１の一端１１ｃよりも中央線Ｃ側となるように、且つ、その他端１２ｄが内筒１１の他端１１ｄよりも中央線Ｃ側となるように配置されている。換言すると、中心軸線Ｌに直交する方向から見て、内筒１１の一端１１ｃ付近の部分１１ｅ及び内筒１１の他端１１ｄ付近の部分１１ｆのそれぞれは、ゴム筒１２に包囲されずに露出している。これにより、ゴム筒１２は、こじり力が生じることにより変形が生じても、一端１２ｃ及び他端１２ｄがリブ３１ａ，３１ｂにそれぞれ干渉することが抑制される。よって、ブッシュ１０の挙動への悪影響が抑制される。
【００２０】
図１及び図２に戻り、ゴム筒１２は、サスペンションアーム４０に把持されている。より具体的に、サスペンションアーム４０には、その延在方向における端部に円筒形状の外筒部４１が形成されており、外筒部４１は、ゴム筒１２と同軸円筒状に形成されている。サスペンションアーム４０において、外筒部４１と外筒部４１以外の部分とは一体的に形成されている。ゴム筒１２は外筒部４１に圧入されている。つまり、ゴム筒１２の外周面１２ａは、外筒部４１の内周面４１ｂと接している。なお、外筒部４１は、その内周面４１ｂがゴム筒１２の外周面１２ａに沿った断面円形状を呈していればよく、外筒部４１の外周側の形状は特に限定されない。
【００２１】
第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、ゴム筒１２に生じる応力を検出するセンサである。第１応力センサ１３ａは、サスペンションアーム４０に把持されたゴム筒１２に生じる応力である第１応力Ｆａを検出する。第２応力センサ１３ｂは、サスペンションアーム４０に把持されたゴム筒１２に生じる応力である第２応力Ｆｂを検出する。第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、例えばロードセルである。
【００２２】
第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、内筒１１に埋設されている。より詳細には、第１応力センサ１３ａは、内筒１１の第１孔部１４ａの内部に設けられており、第１孔部１４ａから脱落しないように固定されている。第１応力センサ１３ａを第１孔部１４ａに固定する手段は特に限定されない。また、第２応力センサ１３ｂは、内筒１１の第２孔部１４ｂの内部に設けられており、第２孔部１４ｂから脱落しないように固定されている。第２応力センサ１３ｂを第２孔部１４ｂに固定する手段は特に限定されない。
【００２３】
第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂの外周面は、ゴム筒１２の内周面１２ｂに沿って湾曲した形状を呈し、内周面１２ｂに接している。なお、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、その外周面に絶縁材を含み、当該絶縁材の厚さを調整することによりゴム筒１２の内周面１２ｂに接するように（すなわち、内筒１１の外周面１１ａと面一となるように）調整されていてもよい。この場合、絶縁材は、ゴム筒１２よりも硬度が高い材料により構成されていてもよい。また、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂの外周面は、内周面１２ｂに接していればよく、ゴム筒１２の内周面１２ｂに沿って湾曲した形状を呈していなくてもよい。
【００２４】
第１応力センサ１３ａは第１孔部１４ａの内部に設けられ、且つ、第２応力センサ１３ｂは第２孔部１４ｂの内部に設けられていることから、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは以下のような位置に配置されることとなる。すなわち、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置するように内筒１１に埋設されている。より具体的には、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、図２に示される断面上において、中心軸線Ｌに対して右側に位置している。また、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の一方側（すなわち、内筒１１の一端１１ｃ側）及び他方側（すなわち、内筒１１の他端１１ｄ側）に分かれて配置されている。つまり、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、中央線Ｃを挟む位置に配置されている。第１応力センサ１３ａは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の一端１１ｃ側に、中央線Ｃから距離Ｌａだけ離間した位置に配置されている。第２応力センサ１３ｂは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の他端１１ｄ側に、中央線Ｃから距離Ｌｂだけ離間した位置に配置されている。以下、第１応力センサ１３ａが配置されている位置を第１位置といい、第２応力センサ１３ｂが配置されている位置を第２位置という場合がある。
【００２５】
第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、検出した応力に関する情報を電気信号として伝達するためのケーブルを含んでいる（不図示）。内筒１１の外周面１１ａ又はゴム筒１２の内周面１２ｂには、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂからブッシュ１０の外部に引き出されるケーブルを配置するための溝部が形成されている（不図示）。なお、内筒１１の外周面１１ａ及びゴム筒１２の内周面１２ｂには溝部が形成されておらず、ケーブルは内筒１１の外周面１１ａとゴム筒１２の内周面１２ｂとの間に挟み込まれていてもよい。また、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、ケーブルを含んでいなくてもよい。
【００２６】
演算装置２０は、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂにより検出された応力に関する情報を処理するＥＣＵ［Electronic Control Unit］である。演算装置２０は、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂに電気的に接続されている。より詳細には、演算装置２０は、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂのケーブルと電気的に接続されており、第１応力センサ１３ａにより検出された第１応力及び第２応力センサ１３ｂにより検出された第２応力に関する情報を取得する。演算装置２０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read OnlyMemory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］等を有する電子制御ユニットである。演算装置２０は、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより、応力に関する情報を処理する。
【００２７】
演算装置２０は、こじり力算出部２１を有している。こじり力算出部２１は、第１応力センサ１３ａの位置である第１位置、第２応力センサ１３ｂの位置である第２位置、第１応力センサ１３ａにより検出された第１応力Ｆａ、及び、第２応力センサ１３ｂにより検出された第２応力Ｆｂに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを算出する。具体的には、演算装置２０は、図２に示される直線Ｑ回りの力のモーメントとして、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを取得する。直線Ｑとは、中心軸線Ｌ、第１応力センサ１３ａ、及び第２応力センサ１３ｂを含む平面に垂直な直線であり、且つ、内筒１１の外周面１１ａ（すなわち、ゴム筒１２の内周面１２ｂ）と中央線Ｃとの交点（中心軸線Ｌに垂直な方向において中心軸線Ｌに対して第１応力センサ１３ａが配置されている側の交点）を通る直線である。
【００２８】
ここで、中心軸線Ｌに沿った方向における中央線Ｃから第１応力Ｆａ及び第２応力Ｆｂの重心位置までの距離Ｌｇ、当該重心位置での応力Ｆｇ、こじり力Ｍとした場合に、下記の式（１）〜式（３）が成り立つ。こじり力算出部２１は、下記の式（１）〜式（３）を用いて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを算出する。
【数１】
2019152643.tif 000003
【数２】
2019152643.tif 000004
【数３】
2019152643.tif 000005
【００２９】
以上説明したように、力算出装置１では、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、内筒１１に埋設され、ゴム筒１２の内周面１２ｂに接している。また、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、ボルト３２の中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置している。これにより、ゴム筒１２の２か所において生じる応力が検出され、力算出装置１は、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂの位置と第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂにより検出された応力とに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを算出することができる。
【００３０】
［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る力算出装置１Ａを示すブロック図である。図５は、力算出装置１Ａのブッシュ１０Ａの断面図である。図４及び図５に示されるように、力算出装置１Ａは、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂに加えて第３応力センサ１３ｃを更に備えている点で、第１実施形態に係る力算出装置１と主に相違している。
【００３１】
第３応力センサ１３ｃは、サスペンションアーム４０に把持されたゴム筒１２に生じる応力である第３応力Ｆｃを検出する。第３応力センサ１３ｃは、内筒１１の第３孔部１４ｃの内部に設けられている。第３応力センサ１３ｃは、中心軸線Ｌ、第１応力センサ１３ａ、及び第２応力センサ１３ｂを含む平面上において中心軸線Ｌに対して第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂと同一側に位置するように内筒１１に埋設されている。より具体的には、第３応力センサ１３ｃは、図５に示される断面上において、中心軸線Ｌに対して右側に位置している。また、第３応力センサ１３ｃは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の他端１１ｄ側に、中央線Ｃから距離Ｌｃだけ離間した位置に配置されている。ここでは、距離Ｌｃは距離Ｌｂよりも長い。以下、第３応力センサ１３ｃが配置されている位置を第３位置という場合がある。
【００３２】
力算出装置１Ａは演算装置２０Ａを備え、演算装置２０Ａはこじり力算出部２１Ａを有している。こじり力算出部２１Ａは、第１応力センサ１３ａの位置である第１位置、第２応力センサ１３ｂの位置である第２位置、第３応力センサ１３ｃの位置である第３位置、第１応力センサ１３ａにより検出された第１応力Ｆａ、第２応力センサ１３ｂにより検出された第２応力Ｆｂ、及び、第３応力センサ１３ｃにより検出された第３応力Ｆｃに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを算出する。具体的には、演算装置２０は、図５に示される直線Ｑ回りの力のモーメントとして、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを取得する。直線Ｑとは、中心軸線Ｌ、第１応力センサ１３ａ、第２応力センサ１３ｂ、及び第３応力センサ１３ｃを含む平面に垂直な直線であり、且つ、内筒１１の外周面１１ａ（すなわち、ゴム筒１２の内周面１２ｂ）と中央線Ｃとの交点（中心軸線Ｌに垂直な方向において中心軸線Ｌに対して第１応力センサ１３ａが配置されている側の交点）を通る直線である。
【００３３】
ここで、中心軸線Ｌに沿った方向における中央線Ｃから第１応力Ｆａ、第２応力Ｆｂ、及び第３応力Ｆｃの重心位置までの距離Ｌｇ、当該重心位置での応力Ｆｇ、こじり力Ｍとした場合に、下記の式（４）〜式（６）が成り立つ。こじり力算出部２１Ａは、下記の式（４）〜式（６）を用いて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを算出する。
【数４】
2019152643.tif 000006
【数５】
2019152643.tif 000007
【数６】
2019152643.tif 000008
【００３４】
以上説明したように、力算出装置１Ａでは、第１応力センサ１３ａ、第２応力センサ１３ｂ、及び第３応力センサ１３ｃは、内筒１１に埋設され、ゴム筒１２の内周面１２ｂに接している。また、第１応力センサ１３ａ、第２応力センサ１３ｂ、及び第３応力センサ１３ｃは、ボルト３２の中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置している。これにより、ゴム筒１２の３か所において生じる応力が検出され、力算出装置１Ａは、第１応力センサ１３ａ、第２応力センサ１３ｂ、及び第３応力センサ１３ｃの位置と第１応力センサ１３ａ、第２応力センサ１３ｂ、及び第３応力センサ１３ｃにより検出された応力とに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを算出することができる。
【００３５】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態に係る力算出装置１Ｂを示すブロック図である。図７は、力算出装置１Ｂのブッシュ１０Ｂの断面図である。図６及び図７に示されるように、力算出装置１Ｂは、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂに加えて第４応力センサ１３ｄ及び第５応力センサ１３ｅを更に備えている点で、第１実施形態に係る力算出装置１と主に相違している。
【００３６】
第４応力センサ１３ｄは、サスペンションアーム４０に把持されたゴム筒１２に生じる応力である第４応力Ｆｄを検出する。第４応力センサ１３ｄは、内筒１１の第４孔部１４ｄの内部に設けられている。第４応力センサ１３ｄは、中心軸線Ｌ、第１応力センサ１３ａ、及び第２応力センサ１３ｂを含む平面上において中心軸線Ｌに対して第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂと反対側に位置するように内筒１１に埋設されている。より具体的には、第４応力センサ１３ｄは、図７に示される断面上において、中心軸線Ｌに対して左側に位置している。また、第４応力センサ１３ｄは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の一端１１ｃ側に、中央線Ｃから距離Ｌｄだけ離間した位置に配置されている。以下、第４応力センサ１３ｄが配置されている位置を第４位置という場合がある。
【００３７】
第５応力センサ１３ｅは、サスペンションアーム４０に把持されたゴム筒１２に生じる応力である第５応力Ｆｅを検出する。第５応力センサ１３ｅは、内筒１１の第５孔部１４ｅの内部に設けられている。第５応力センサ１３ｅは、中心軸線Ｌ、第１応力センサ１３ａ、第２応力センサ１３ｂ、及び第４応力センサ１３ｄを含む平面上において中心軸線Ｌに対して第４応力センサ１３ｄと同一側に位置するように内筒１１に埋設されている。より具体的には、第５応力センサ１３ｅは、図７に示される断面上において、中心軸線Ｌに対して左側に位置している。また、第５応力センサ１３ｅは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の他端１１ｄ側に、中央線Ｃから距離Ｌｅだけ離間した位置に配置されている。以下、第５応力センサ１３ｅが配置されている位置を第５位置という場合がある。
【００３８】
力算出装置１Ｂは演算装置２０Ｂを備え、演算装置２０Ｂはこじり力算出部２１Ｂを有している。また、こじり力算出部２１Ｂは、第１こじり力算出部２２、第２こじり力算出部２３、及び第３こじり力算出部２４を含んでいる。
【００３９】
第１こじり力算出部２２は、第１応力センサ１３ａの位置である第１位置、第２応力センサ１３ｂの位置である第２位置、第１応力センサ１３ａにより検出された第１応力Ｆａ、及び、第２応力センサ１３ｂにより検出された第２応力Ｆｂに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍｒを算出する。具体的には、第１こじり力算出部２２は、図７に示される直線Ｑｒ回りの力のモーメントとして、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍｒを取得する。直線Ｑｒとは、中心軸線Ｌ、第１応力センサ１３ａ、及び第２応力センサ１３ｂを含む平面に垂直な直線であり、且つ、内筒１１の外周面１１ａ（すなわち、ゴム筒１２の内周面１２ｂ）と中央線Ｃとの交点（中心軸線Ｌに垂直な方向において中心軸線Ｌに対して第１応力センサ１３ａが配置されている側の交点）を通る直線である。ここで、中心軸線Ｌに沿った方向における中央線Ｃから第１応力Ｆａ及び第２応力Ｆｂの重心位置までの距離Ｌｇ、当該重心位置での応力Ｆｇ、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂに基づいて取得されるこじり力Ｍｒとする。
【００４０】
第２こじり力算出部２３は、第４応力センサ１３ｄの位置である第４位置、第５応力センサ１３ｅの位置である第５位置、第４応力センサ１３ｄにより検出された第４応力Ｆｄ、及び、第５応力センサ１３ｅにより検出された第５応力Ｆｅに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍｌを算出する。具体的には、第２こじり力算出部２３は、図７に示される直線Ｑｌ回りの力のモーメントとして、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍｌを取得する。直線Ｑｌとは、中心軸線Ｌ、第４応力センサ１３ｄ、及び第５応力センサ１３ｅを含む平面に垂直な直線であり、且つ、内筒１１の外周面１１ａ（すなわち、ゴム筒１２の内周面１２ｂ）と中央線Ｃとの交点（中心軸線Ｌに垂直な方向において中心軸線Ｌに対して第４応力センサ１３ｄが配置されている側の交点）を通る直線である。ここで、中心軸線Ｌに沿った方向における中央線Ｃから第４応力Ｆｄ及び第５応力Ｆｅの重心位置までの距離Ｌｈ、当該重心位置での応力Ｆｈ、第４応力センサ１３ｄ及び第５応力センサ１３ｅに基づいて取得されるこじり力Ｍｌとする。
【００４１】
第３こじり力算出部２４は、こじり力Ｍｒとこじり力Ｍｌとの平均値を算出することで、ゴム筒１２全体に生じたこじり力Ｍを取得する。具体的には、第３こじり力算出部２４は、図７に示される直線Ｑ回りの力のモーメントとして、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを取得する。直線Ｑとは、中心軸線Ｌ、第１応力センサ１３ａ、第２応力センサ１３ｂ、第４応力センサ１３ｄ、及び第５応力センサ１３ｅを含む平面に垂直な直線であり、且つ、中心軸線Ｌと中央線Ｃとの交点を通る直線である。ここで、ゴム筒１２全体に生じたこじり力Ｍとした場合に、下記の式（７）〜式（１３）が成り立つ。こじり力算出部２１Ｂは、下記の式（７）〜式（１３）を用いて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍを算出する。
【数７】
2019152643.tif 000009
【数８】
2019152643.tif 000010
【数９】
2019152643.tif 000011
【数１０】
2019152643.tif 000012
【数１１】
2019152643.tif 000013
【数１２】
2019152643.tif 000014
【数１３】
2019152643.tif 000015
【００４２】
以上説明したように、力算出装置１Ｂでは、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、内筒１１に埋設され、ゴム筒１２の内周面１２ｂに接している。また、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、ボルト３２の中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置している。これにより、ゴム筒１２の２か所において生じる応力が検出され、力算出装置１Ｂは、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂの位置と第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂにより検出された応力とに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍｒを算出することができる。一方、力算出装置１Ｂでは、第４応力センサ１３ｄ及び第５応力センサ１３ｅは、内筒１１に埋設され、ゴム筒１２の内周面１２ｂに接している。また、第４応力センサ１３ｄ及び第５応力センサ１３ｅは、ボルト３２の中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置している。これにより、ゴム筒１２の２か所において生じる応力が検出され、力算出装置１Ｂは、第４応力センサ１３ｄ及び第５応力センサ１３ｅの位置と第４応力センサ１３ｄ及び第５応力センサ１３ｅにより検出された応力とに基づいて、ゴム筒１２に生じたこじり力Ｍｌを算出することができる。ここで、こじり力Ｍｒは、中心軸線Ｌに垂直な方向において中心軸線Ｌに対して第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂが配置されている側での算出結果であり、こじり力Ｍｌは、中心軸線Ｌに垂直な方向において中心軸線Ｌに対して第４応力センサ１３ｄ及び第５応力センサ１３ｅが配置されている側（すなわち、こじり力Ｍｒとは反対側）での算出結果である。このため、こじり力Ｍをこじり力Ｍｒとこじり力Ｍｌとの平均値とすることで、ゴム筒１２が圧縮されて内筒１１に正の圧力が生じる場合に限らず、ゴム筒１２が引っ張られて内筒１１に負の圧力が生じる場合にも、こじり力Ｍを精度良く算出することが可能となる。
【００４３】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態に係る力算出装置１Ｃを示すブロック図である。図８に示されるように、力算出装置１Ｃは、演算装置２０Ｃを備え、当該演算装置２０Ｃにより、ブッシュ１０に生じたこじり力を算出可能であることに加えて車両の走行時における横滑りを検出可能である点で、第１実施形態に係る力算出装置１と主に相違している。
【００４４】
演算装置２０Ｃには、内部センサ２が接続されている。内部センサ２は、車両の走行状態を検出する検出機器である。内部センサ２は、車速センサ、加速度センサ、及び操舵角センサを含む。
【００４５】
車速センサは、車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、車両の車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報を演算装置２０Ｃに送信する。加速度センサは、車両の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両の横加速度を検出する横加速度センサを含んでいる。加速度センサは、車両の加速度情報を演算装置２０Ｃに送信する。操舵角センサは、例えば、車両のステアリングシャフトに対して設けられ、運転者によるステアリングホイールの回転角（操舵角）を検出する。操舵角センサは、検出した操舵角情報を演算装置２０Ｃに送信する。
【００４６】
演算装置２０Ｃは、こじり力算出部２１、差分算出部２５、及び横滑り検出部２６を有している。演算装置２０Ｃのこじり力算出部２１は、演算装置２０のこじり力算出部２１と同一である。
【００４７】
差分算出部２５は、第１応力センサ１３ａにより検出された第１応力Ｆａと第２応力センサ１３ｂにより検出された第２応力Ｆｂとの差分（以下、「差分応力」という）を算出する。横滑り検出部２６は、差分算出部２５により算出された差分応力と予め設定された横滑り閾値とに基づいて車両の走行時における横滑りを検出する。「横滑り閾値」とは、車両が走行中に横滑りをした場合における差分応力の値として設定される閾値である。
【００４８】
横滑り閾値は、車両の走行状態（例えば、車両の速度、横加速度、操舵角）に応じて異なる値である。例えば、横滑り検出部２６は、車両の速度、横加速度、及び操舵角に応じた値の横滑り閾値が予め設定された閾値マップを記憶しており、内部センサ２から受信した車速情報、加速度情報、操舵角情報等に基づいて、閾値マップを参照して横滑り閾値を決定する。
【００４９】
横滑り検出部２６は、差分応力と横滑り閾値とを比較して、差分応力が横滑り閾値以上となった場合に、車両が横滑りしたと検出する。横滑り閾値は、例えば車両毎に設定される値であってもよい。横滑り閾値は、当該車両の過去の走行データに基づいて好適な値に設定されてもよい。なお、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂは、車両の幅方向に互いにずれた位置に配置されていてもよく、この場合、より精度良く車両の横滑りを検出可能である。
【００５０】
以上説明したように、力算出装置１Ｃでは、第１応力Ｆａと第２応力Ｆｂとの差分である差分応力を算出する。ここで、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、車両の走行時において横滑りが発生すると、横滑りが発生していないときと比較して差分応力が大きくなる傾向があることを発見した。これは、例えば、車両が横滑りせずに安定して走行しているときには、ブッシュ１０の各部に応力が比較的均一に生じるのに対して、横滑りが発生すると、ブッシュ１０の各部に生じる応力が比較的不均一になることに起因するとも考えられる。そこで、力算出装置１Ｃは、算出された差分応力と予め設定された横滑り閾値とに基づいて、車両の走行時における横滑りを検出する。より具体的には、力算出装置１Ｃは、差分応力が横滑り閾値以上となった場合に、車両が横滑りしたと検出する。
【００５１】
ここで、力算出装置１Ｃは、１つの応力センサにより検出された応力ではなく、第１応力Ｆａと第２応力Ｆｂとの差分である差分応力に基づいて、車両の走行時における横滑りを検出する。これにより、１つの応力センサにより検出された応力では例えば走行時の振動といった外乱の影響を受けやすいのに対して、差分応力を用いることにより外乱の影響を互いに差し引くことができる（すなわち、キャンセルすることができる）。よって、力算出装置１Ｃでは、車両の走行時における横滑りを精度良く検出することができる。
【００５２】
また、従来の装置では、例えば、車両のヨーレートに基づいて、車両の走行時における横滑りを検出していた。例えば、従来の装置では、車速センサにより検出された車速情報、加速度センサにより検出された加速度情報、及び操舵角センサにより検出された操舵角情報に基づいて所定の算出式を用いて算出された規範ヨーレートと、車両の車体に設けられたヨーレートセンサにより検出された実ヨーレートと、の差分に基づいて、車両の走行時における横滑りを検出していた。しかし、この場合、車両が横滑りする際のタイヤスリップ角の発生に起因する横力が発生してから、当該横力が車両の車体を伝達してヨーレートセンサに到達するまでの、タイヤからセンサまでの力の伝達距離が長いため、応答遅れが大きくなりやすい。
【００５３】
これに対して、力算出装置１Ｃでは、第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂがタイヤ（車輪）に近いサスペンションアームの直近のブッシュ部分に設けられており、第１応力センサ１３ａにより検出された第１応力Ｆａと第２応力センサ１３ｂにより検出された第２応力Ｆｂとの差分に基づいて、車両の走行時における横滑りを検出する。したがって、力算出装置１Ｃでは、上述した従来の装置と比較して、タイヤからセンサまでの力の伝達距離が短いため、車両が横滑りする際のタイヤスリップ角の発生に起因する横力が発生してから、当該横力が第１応力センサ１３ａ及び第２応力センサ１３ｂに到達するまでの応答遅れが低減される。よって、力算出装置１Ｃでは、車両の走行時における横滑りの検出の応答性を向上させることができる。
【００５４】
［変形例］
上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
【００５５】
例えば、ブッシュ１０，１０Ａ，１０Ｂは、車両のボデー３０ではなく車輪（不図示）に対して固定されたボルト（軸部材、不図示）と、当該ボルトを保持するサスペンションアーム４０との間に設けられていてもよい。「車両の車輪に対して固定された」とは、車両の車輪に固定された別の部材を介して固定されていてもよいことを意味する。例えば、ボルトは、車輪を保持するハブキャリア（不図示）に固定されていてもよい。
【００５６】
また、軸部材は、ボルトに限定されず、軸状の部位を含む部材であればよい。
【００５７】
また、力算出装置１は、応力センサを更に備えていてもよい。力算出装置１は、中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置する少なくとも２個の応力センサを備えていればよい。力算出装置１は、中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対するいずれか一方側に少なくとも２個の応力センサを備えていてもよく、中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対する一方側及び他方側の両側のそれぞれに少なくとも２個ずつの応力センサを備えていてもよい。
【００５８】
なお、中心軸線Ｌを含む平面上において中心軸線Ｌに対して互いに同一側に位置する少なくとも２個の応力センサは、中心軸線Ｌに沿った方向において、中央線Ｃに対して内筒１１の一方側及び他方側に分かれて配置されていてもよく、中央線Ｃに対して内筒１１の一方側又は他方側のいずれかにまとめて配置されていてもよい。
【００５９】
また、第１孔部１４ａ〜第５孔部１４ｅのそれぞれは、内筒１１を貫通していなくてもよい。第１孔部１４ａ〜第５孔部１４ｅのそれぞれは、内筒１１の外周面１１ａに開口していればよく、内周面１１ｂには開口していなくてもよい。つまり、第１孔部１４ａ〜第５孔部１４ｅのそれぞれは、内筒１１の外周面１１ａに開口している有底の凹部であってもよい。
【００６０】
また、こじり力算出部２１，２１Ａ，２１Ｂがこじり力Ｍ，Ｍｒ，Ｍｌを算出するための演算方法は、式（１）〜式（１３）を用いる方法に限定されない。
【００６１】
また、第４実施形態において、「横滑り検出部２６が、差分応力と横滑り閾値とに基づいて車両の走行時における横滑りを検出する」とは、「横滑り検出部２６が、差分応力が横滑り閾値以上となった場合に、車両が横滑りしたと検出する」態様に限定されず、例えば、「横滑り検出部２６が、差分応力が横滑り閾値以上となった場合に、車両が横滑りした可能性が高いと推定する」態様も含む。
【００６２】
また、第４実施形態において、内部センサ２は、車速センサ、加速度センサ、及び操舵角センサのうち少なくとも１つを有していればよく、また、車速センサ、加速度センサ、及び操舵角センサ以外のセンサを更に有していてもよい。この場合、横滑り閾値は、内部センサ２が有しているセンサによって検出可能な車両の走行状態に応じた値であってもよい。
【００６３】
また、第４実施形態において、演算装置２０Ｃには、内部センサ２が接続されていなくてもよい。この場合、横滑り閾値は、車両の走行状態にかかわらず一定の値であってもよい。
【００６４】
また、第４実施形態において、横滑り検出部２６は、車両の速度、横加速度、及び操舵角に基づいて横滑り閾値を算出する算出式を予め記憶しており、内部センサ２から受信した車速情報、加速度情報、操舵角情報等に基づいて、算出式を用いて横滑り閾値を都度決定してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…力算出装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…ブッシュ、１１…内筒、１１ａ…外周面、１２…ゴム筒、１２ｂ…内周面、１３ａ…第１応力センサ、１３ｂ…第２応力センサ、２１，２１Ａ，２１Ｂ…こじり力算出部、３０…ボデー（車体）、３２…ボルト（軸部材）、４０…サスペンションアーム、Ｌ…中心軸線。
【図１】
2019152643.tif 000016
【図２】
2019152643.tif 000017
【図３】
2019152643.tif 000018
【図４】
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【図５】
2019152643.tif 000020
【図６】
2019152643.tif 000021
【図７】
2019152643.tif 000022
【図８】
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