(57)【要約】【課題】走行中の車輪に作用する車輪力を測定する。【解決手段】車輪を構成するホイールリム２ｂに固着されかつ該ホイールリム２ｂの歪を検出する少なくとも一つの歪検出手段３と、前記歪検出手段３が歪を検出した歪測定位置を検知する位置検出手段４と該歪検出手段３から得られる歪情報と、歪検出手段３の歪測定位置情報と、予め記憶させた歪測定位置における歪感度情報とに基づいて転動中の車輪２の車輪力を計算する演算手段５とを含むことを特徴とする車輪力検出装置１である。【選択図】    図１
2004233331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を構成するホイールリムに固着されかつ該ホイールリムの歪を検出する少なくとも一つの歪検出手段と、
前記歪検出手段が前記歪を検出した歪測定位置を検知する位置検出手段と、
前記歪検出手段から得られる歪情報と、前記歪検出手段の歪測定位置情報と、予め記憶させた歪測定位置における歪感度情報とに基づいて転動中の車輪に作用する車輪力を計算する演算手段とを含むことを特徴とする車輪力検出装置。
【請求項２】
前記歪感度情報は、前記歪測定位置において、基準の車輪力を負荷したときの歪検出手段の歪情報と、前記基準の車輪力とに基づいて定められることを特徴とする請求項１記載の車輪力検出装置。
【請求項３】
前記歪検出手段は、ホイール部とディスク部とからなる前記ホイールリムのディスク部に設けられかつ該ディスク部の半径方向の歪を検出する歪ゲージからなることを特徴とする請求項１又は２記載の車輪力検出装置。
【請求項４】
前記歪検出手段は、車輪軸を中心とした同心円上に配された複数個の歪センサからなるとともに、
前記歪測定位置が、車輪軸を含む垂直面及び水平面が車輪を横切る１２時、３時、６時及び９時の位置から選ばれた少なくとも１つの位置を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車輪力検出装置。
【請求項５】
前記車輪力は、縦荷重、横荷重、前後荷重又はセルフアライニングトルクの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車輪力検出装置。
【請求項６】
車輪のホイールリムから該ホイールリムの歪情報を取得するステップ、
前記歪情報を取得した歪測定装置を特定するステップ、及び
前記歪情報と、前記歪測定位置情報と、予め記憶させた歪測定位置における歪感度情報とに基づいて転動中の車輪の車輪力を計算するステップを含むことを特徴とする車輪力検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行している車両の車輪に作用している車輪力を簡単に検出することができる車輪力検出装置及び車輪力検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、車両のＡＢＳ制御や姿勢制御をより正確に行うために、走行中の各車輪に作用する力（例えば縦荷重、横荷重、前後荷重又はセルフアライニングトルク）である車輪力を監視することが望まれている。従来、車輪力を測定しうるものとして、車輪を構成するタイヤの中に力センサー等を埋め込む技術が提案されている。しかしながら、この方法は、タイヤにセンサーを埋め込むためタイヤの生産性を著しく損ね、かつタイヤの価格上昇を招くなど机上の理論に過ぎず実用的ではない。
【０００３】
またタイヤを支持するホイールリムに６分力計を取り付け、その軸荷重などの変動を検知し得るように構成することも知られている。しかしながら、６分力計は、試験装置に用いる計測器で、高価で重く一般的ではない。即ち、この提案では、室内ドラム試験機上を走行するタイヤに適用されるものに過ぎず、実際に車両に装着された車輪には未だ適用されてはいない。またホイールリムに歪ゲージを設けた技術として次の特許文献１がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２７４５７１号公報
【０００５】
上記特許文献１は、ホイールリムの耐久試験におけるリムそのものに作用する応力を測定するとともに、その測定誤差を減少させることを目的としたものである。従って、該歪から車輪力を求めることは教えていない。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、ホイールリムに固着されかつ該ホイールリムの歪を検出する少なくとも一つの歪検出手段と、この歪検出手段が歪を検出した歪測定位置を検知する位置検出手段と、前記歪検出手段からの歪情報と、歪検出手段の歪測定位置情報と、予め記憶させた歪測定位置における歪感度情報とに基づいて転動中の車輪の車輪力を計算する演算手段とを含むことを基本として、簡単に車輪力を計算しうる車輪力検出装置及び車輪力検出方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、車輪を構成するホイールリムに固着されかつ該ホイールリムの歪を検出する少なくとも一つの歪検出手段と、前記歪検出手段が前記歪を検出した歪測定位置を検知する位置検出手段と、前記歪検出手段から得られる歪情報と、前記歪検出手段の歪測定位置情報と、予め記憶させた歪測定位置における歪感度情報とに基づいて転動中の車輪に作用する車輪力を計算する演算手段とを含むことを特徴とする車輪力検出装置である。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、前記歪感度情報は、前記歪測定位置において、基準の車輪力を負荷したときの歪検出手段の歪情報と、前記前記基準の車輪力とに基づいて定められることを特徴とする請求項１記載の車輪力検出装置である。
【０００９】
また請求項３記載の発明は、前記歪検出手段は、ホイール部とディスク部とからなる前記ホイールリムのディスク部に設けられかつ該ディスク部の半径方向の歪を検出する歪ゲージからなることを特徴とする請求項１又は２記載の車輪力検出装置である。
【００１０】
また請求項４記載の発明は、前記歪検出手段は、車輪軸を中心とした同心円上に配された複数個の歪センサからなるとともに、前記歪測定位置が、車輪軸を含む垂直面及び水平面が車輪を横切る１２時、３時、６時及び９時の位置から選ばれた少なくとも１つの位置を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車輪力検出装置である。
【００１１】
また請求項５記載の発明は、前記車輪力は、縦荷重、横荷重、前後荷重又はセルフアライニングトルクの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車輪力検出装置である。
【００１２】
また請求項６記載の発明は、車輪のホイールリムから該ホイールリムの歪情報を取得するステップ、前記歪情報を取得した歪測定装置を特定するステップ、
及び前記歪情報と、前記歪測定位置情報と、予め記憶させた歪測定位置における歪感度情報とに基づいて転動中の車輪の車輪力を計算するステップを含むことを特徴とする車輪力検出方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の車輪力検出装置１の一例を示す全体ブロック図、図２は車輪２の側面図をそれぞれ示す。図において、車輪力検出装置１は、車輪２を構成するホイールリム２ｂの歪を検出する少なくとも一つの歪検出手段３と、この歪検出手段３が歪を検出した歪測定位置を検知する位置検出手段４と、前記歪情報と歪測定位置情報とを受け取り予め定めた手順（後述）に従い車輪力を計算する演算手段５とを含むものが例示される。本実施形態の車輪力検出装置１は、例えばＡＢＳ装置を有する四輪自動車に適用されており、４輪それぞれに作用する車輪力として、縦荷重、横荷重、前後荷重及びセルフアライニングトルクを検出しうるものを例示する。
【００１４】
タイヤがスリップ角を与えられて転動すると、コーナリングフォースが発生する。コーナリングフォースの着力点は、タイヤの接地中心点と位置ずれする。このため、タイヤは、接地中心回りに前記スリップ角を小さくする（即ち、タイヤを真っ直ぐに近づける）向きのｘ軸周りの回転力を受ける。この力を前記セルフアライニングトルクと呼ぶ。セルフアライニングトルクは、車輪とハンドルとが機械的に連結されている操舵システムの場合、舵角が与えられたハンドルを元に戻そうとする反力として作用する。これは、ドライバーに実際にハンドルを操舵している感覚（操舵感）を的確に伝える利点がある。しかし、近年では、車輪とハンドルとの機械的な連結を持たないいわゆるフライバイワイヤーと呼ばれる操舵システムが採用される場合がある。このようなシステムでは、ハンドルは、舵角信号を出力するスイッチとして機能するに止まり、タイヤを含む車輪は、前記ハンドルから出力される舵角信号に基づき操舵用のモータなどで別途舵取りされる。このため、フライバイワイヤーシステムでは、ハンドルまでセルフアライニングトルクがフィードバックされず、ドライバーに現実的な操舵感を与えないなど、フィーリングの面でやや難がある。したがって、車輪に発生しているセルフアライニングトルクを検出し、該セルフアライニングトルクに対応したトルクを例えばハンドルに負荷として与えることは前記欠点を改善するために有効である。ただし、本発明をフライバイワイヤーの操舵システムに採用されるものと限定して解してはならない。
【００１５】
四輪自動車（全体図示せず）には、左前、右前、左後及び右後の合計４つの車輪２が装着される。図２に略示するように、各車輪２は、本例では空気入りタイヤ２ａと、この空気入りタイヤ２ａのビード部が着座するホイールリム２ｂとで構成される。ホイールリム２ｂは、空気入りタイヤ２ａのビード部間に跨りかつ周方向にのびる環状のホイール部２ｂ１と、該ホイール部２ｂ１から半径方向にのび車輪軸ＣＬに装着されるハブを有したディスク部２ｂ２とを一体に含む。
【００１６】
本実施形態の歪検出手段３は、ホイールリム２ｂの前記ディスク部２ｂ２に設けられる。具体的には、歪ゲージ３ａが用いられる。歪ゲージ３ａは、機械式、半導体式又は電気抵抗線式など各種のものが採用できる。ホイール部２ｂ１は、内圧により大きな歪が生じ易く、純粋に荷重に基づいた歪が検出し難いため、本例のように該歪ゲージ３ａをディスク部２ｂ２に設けることが望ましい。但し、この態様に限定される訳ではない。また歪ゲージ３ａは、ディスク部２ｂ２の半径方向の歪を検出しうるように該ディスク部２ｂ２に固着される。歪ゲージ３ａの取付位置は、該ディスク部２ｂ２の表面、裏面などを含め特に制限はなく種々の位置に取り付けできる。
【００１７】
また図２に示すように、各車輪２において、歪ゲージ３ａが車輪軸ＣＬを中心とした同心円Ｃ上に複数個、本例では９０゜毎に４つ配されたものが例示される。具体的には第１の歪ゲージ３Ａ、第２の歪ゲージ３Ｂ、第３の歪ゲージ３Ｃ及び第４の歪ゲージ３Ｄの４個が用いられる。
【００１８】
車輪２に前記車輪力が作用すると、ディスク部２ｂ２には荷重に応じた半径方向の微小歪が生じる。各第１〜第４の歪ゲージ３Ａ〜３Ｄは、ディスク部２ｂ２とともに変形し、その歪を例えば電気抵抗値の変化として生じさせこれを歪情報として取り出しできる。各歪ゲージ３Ａ〜３Ｄで得られた歪情報（信号）は、例えばアンプ３ｂにより増幅され送信器３ｃへと入力される。各車輪２に設けられた送信機３ｃは、歪情報を四輪自動車の車体側に設けた受信機６に無線信号として送信する。この実施形態では、無線を介して歪情報を演算部５に入力しているが、例えばスリップリングなどの機械的な可動部分をもつ継手により有線式で伝達することができる。またアンプ３ｂ、送信機３ｃは、例えば歪ゲージ３ａとともに、前記ディスク部２ｂ２に固着することができる。
【００１９】
図３（Ａ）〜（Ｄ）には、歪ゲージ３ａを一つ取り付けた車輪２の転動中の種々の状態を示す。車輪２の転動中における歪ゲージ３ａの位置を示すために、本例では車輪軸ＣＬを中心とした歪ゲージの位置を時計表示で示す。即ち、図３（Ａ）の状態は歪ゲージ３ａの６時の位置、同（Ｂ）のものは１２時の位置、同（Ｃ）のものは３時の位置、同（Ｄ）のものは９時の位置として定める。
【００２０】
発明者らは、車輪軸ＣＬに基準となる縦荷重（ｘ方向）、横荷重（ｙ方向）、前後荷重（ｚ方向）又はセルフアライニングトルク（ｘ軸回り）を作用させて車輪２を微少角度づつ転動させ、その転動角度毎に歪ゲージ３ａの出力を測定した。図４はその結果を示し、横軸が６時の位置を基準とする車輪２の転動角度（ｄｅｇ表示で図３において左回りを正としている。）、縦軸が歪ゲージ３ａから得た歪が示されている。歪は、正が引張、負が圧縮である。なお図４の縦軸に表示された「μ−ｓｔｒａｉｎ」は１×１０−６（０．０００１％）を意味している。なお測定条件は次の通りである。
タイヤサイズ：１９５／６０Ｒ１５
リムサイズ：６ＪＪ×１５
リムの材質：アルミ
内圧：２００ｋＰａ
＜直線＞
縦荷重５００ｋｇｆ、横荷重０ｋｇｆ、前後荷重０ｋｇｆ、セルフアライニングトルク０ｋｇｆ・ｍ
＜一点鎖線＞
縦荷重５００ｋｇｆ、横荷重４００ｋｇｆ、前後荷重０ｋｇｆ、セルフアライニングトルク０ｋｇｆ・ｍ
＜鎖線＞
縦荷重５００ｋｇｆ、横荷重０ｋｇｆ、前後荷重４００ｋｇｆ、セルフアライニングトルク０ｋｇｆ・ｍ
＜二点鎖線＞
縦荷重５００ｋｇｆ、横荷重０ｋｇｆ、前後荷重０ｋｇｆ、セルフアライニングトルク５ｋｇｆ・ｍ
なお、各基準の荷力は、このタイヤが受ける代表的な値として選定している。
【００２１】
図３、図４から明らかなように、歪ゲージ３ａが６時の位置、即ち車輪軸ＣＬと地面との間にあるとき、歪は、どの荷重状態の場合でも比較的大きくなる。とりわけ一点鎖線で示す縦＋横荷重の場合、６時の位置での歪が最大になる。歪ゲージ３ａが１２時の位置、即ち車輪軸ＣＬの直上にあるときには、いずれの荷重状態でも引張の歪が生じる。さらに縦荷重＋横荷重＋前後荷重＋セルフアライニングトルクが作用している場合には、３時の位置と、９時の位置とでは、縦荷重のみの場合と比較して、歪の変化方向が逆となっている。また前後荷重が作用している場合、３時の位置で大きな引張歪が生じている。このように、一定の荷重が負荷されていても、歪ゲージ３ａによる歪検出位置が車輪軸ＣＬを中心とする円周方向のどの位置にあるかによって検出される歪の大きさが異なる。本明細書では荷重に対する歪の変化代を歪感度と呼ぶ。
【００２２】
例えば、車輪２に、縦荷重、横荷重、前後荷重及びセルフアライニングトルクの全てが作用した状況を考える。ディスク部２ｂ２の任意の位置における半径方向の歪は、縦荷重、横荷重、前後荷重及びセルフアライニングトルクそれぞれの力によって生じた半径方向の歪の総和に等しい。歪から各荷重（力）を求めるためには、予め各測定位置毎に歪計測を行って得た歪感度を用いて連立方程式を作成し、各荷重を未知数として解けば良い。
【００２３】
例えば歪ゲージ３ａから得られる６時の位置の歪を”ａ”、同１２時の位置の歪を”ｂ”、３時の位置の歪を”ｃ”、同９時の位置の歪を”ｄ”とする。また縦荷重ｘ、横荷重ｙ、前後荷重ｚ及びセルフアライニングトルクｔを未知数とし、このときの６時の位置の歪を”ａ（ｘ，ｙ，ｚ、ｔ）”、１２時の位置の歪を”ｂ（ｘ，ｙ，ｚ、ｔ）”、３時の位置の歪を”ｃ（ｘ，ｙ，ｚ、ｔ）”、９時の位置の歪を”ｄ（ｘ，ｙ，ｚ、ｔ）”で表すものとする。そして、６時の位置における縦荷重、横荷重、前後荷重及びセルフアライニングトルクの各歪感度を示す係数Ａ１〜Ａ４、１２時の位置における縦荷重、横荷重、前後荷重及びセルフアライニングトルクの各歪感度を示す係数Ｂ１〜Ｂ４、３時の位置における縦荷重、横荷重、前後荷重及びセルフアライニングトルクの各歪感度を示す係数Ｃ１〜Ｃ４、９時の位置における縦荷重、横荷重、前後荷重及びセルフアライニングトルクの各歪感度を示す係数Ｄ１〜Ｄ４は、下記数１により求め得る。
【００２４】
【数１】
2004233331.tif 000003
【００２５】
６時の位置において、縦荷重の歪感度を示す係数Ａ１は、例えば縦荷重５００（ｋｇｆ）のときの歪情報である歪ゲージの出力ａ（５００，０，０、０）から全ての荷重を０としたときの歪ゲージの出力ａ（０，０，０，０）を差し引いた値「ａ（５００，０，０，０）−ａ（０，０，０，０）」を基準の縦荷重である５００ｋｇｆで割った値により求まる。これは縦荷重が１ｋｇｆ変化した時の６時の位置の歪の変化代を示す。同様に６時の位置において、横荷重の歪感度を示す係数Ａ２は、縦荷重５００（ｋｇｆ）、横荷重４００（ｋｇｆ）が作用しているときの歪ゲージの出力ａ（５００，４００，０，０）から縦荷重５００（ｋｇｆ）のみが作用しているときの歪ゲージの出力ａ（５００，０，０，０）を差し引いた値を基準の横荷重差４００ｋｇｆで除して得られる。さらに６時の位置において、前後荷重の歪感度を示す係数Ａ３は、縦荷重５００（ｋｇｆ）、前後荷重４００（ｋｇｆ）のみが作用しているときの歪ゲージの出力ａ（５００，０，４００，０）から縦荷重のみ５００（ｋｇｆ）が作用しているときの歪ゲージの出力ａ（５００，０，０，０）を差し引いた値を基準とした前後荷重４００ｋｇｆで除して得られる。同様に６時の位置において、セルフアライニングトルクの歪感度を示す係数Ａ４は、縦荷重５００（ｋｇｆ）、セルフアライニングトルク５（ｋｇｆ・ｍ）のみが作用しているときの歪ゲージの出力ａ（５００，０，０，５）から縦荷重のみ５００（ｋｇｆ）が作用しているときの歪ゲージの出力ａ（５００，０，０，０）を差し引いた値を基準としたセルフアライニングトルクである５（ｋｇｆ・ｍ）で除して得られる。なお他の位置における係数Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４及びＤ１からＤ４においても同様である。
【００２６】
これらの歪感度の係数を用いると、未知の縦荷重ｘ、横荷重ｙ、前後荷重ｚ又はセルフアライニングトルクｔが車輪２に作用している状態において、６時、１２時及び３時及び９時の各位置で検出された各歪ａ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）、ｂ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）、ｃ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）及びｄ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）は、係数Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４と、各荷重の未知数ｘ、ｙ、ｚ、ｔとを用いて数２のように分解することができる。
【００２７】
【数２】
2004233331.tif 000004
【００２８】
そして、各荷重ｘ、ｙ、ｚ及びｔを未知数として数２の連立方程式を数３により解くことにより、各車輪２に作用している縦荷重ｘ、横荷重ｙ、前後荷重ｚ及びセルフアライニングトルクｔを計算することができる。
【００２９】
【数３】
2004233331.tif 000005
【００３０】
上記の解法を用いる場合、歪ゲージ３ａが歪を検出した歪測定位置が、車輪軸ＣＬの回りのどの位置にあるかを知る必要がある。本実施形態では、予め車輪軸ＣＬの回りの特定の位置に、４つの未知数に対応して第１ないし第４の歪測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を定め、そこに歪ゲージ３ａが位置したときに該歪ゲージ３ａの歪情報を取得している。本例では第１の歪測定位置Ｐ１は６時の位置、第２の歪測定位置Ｐ２は９時の位置、第３の歪測定位置Ｐ３は１２時の位置、第４の歪測定位置Ｐ４は３時の位置にそれぞれ定められる。そして、歪ゲージ３ａが各Ｐ１〜Ｐ４に位置したことを位置検出手段４により検出している。
【００３１】
本実施形態の位置検出手段４は、トリガー装置７と、車速パルス検出部８とで構成されたものが例示される。
【００３２】
トリガ装置７は、図２に略示するように、例えばホイールリム２ｂに固着された磁性体７ａと、車体側に設けた磁性体検知部７ｂとを用いて構成される。図２のように、磁性体７ａが磁性体検知部７ｂに最も近づくとき、磁性体検知部７ｂはトリガパルスを前記演算部５へと出力するよう構成される。そして本例では、このトリガパルスが出力されるとき、第１ないし第４の歪ゲージ３Ａ〜３Ｄは、車輪軸ＣＬを含む垂直面ＶＰ及び水平面ＨＰが車輪を横切る６時、９時、１２時及び３時の位置にそれぞれ配置されるように設定している。つまり、トリガ装置７の出力により、第１、第２、第３及び第４の歪ゲージ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄが、第１、第４、第２及び第３の歪測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に配されたことを検知できる。
【００３３】
また、車速パルス検出部８は、例えば車輪軸ＣＬに設けられ一体となって回転するギア体と、このギア体の歯が通過する毎に一つのパルス信号を演算部５に出力するパルス発生部とを用いて構成される（いずれも図示せず。）。例えばギア体の歯数を４８とすると、パルス発生部は車輪２の１回転当たり４８パルスを演算部５へと出力できる。
【００３４】
以上のような位置検出手段４は、トリガ装置７において図２に示す第１ないし第４の歪ゲージ３Ａ〜３Ｄの配列状態が検出できる。より詳細には、第１の歪ゲージ３Ａが第１の歪測定位置Ｐ１、第２の歪ゲージ３Ｂが第２の歪測定位置Ｐ２、第３の歪ゲージ３Ｃが第３の歪測定位置Ｐ３、第４の歪ゲージ３Ｄが第４の歪測定位置Ｐ４にあることを検知できる。また本例では、トリガーパルス検出後、車速パルス検出部８から１２個づつパルスをカウントすることにより、各歪ゲージ３Ａないし３Ｄが、図２の状態から９０゜毎に転動した位置にあることを常に検出できる。この実施形態では、トリガ装置７と車速パルス検出部８とを組み合わせたものを例示するが、トリガ装置７の磁性体検知部７ｂを複数個設け、車速パルス検出部８を省略することもできる。
【００３５】
図５には、演算部５の処理手順の一例を示している。この例では、１つの車輪についての処理を示すが、同じ処理が全ての車輪について行われる。先ず処理の開始は、例えば演算部に電源が投入され時点である。具体的には四輪自動車のイグニッションキーがＯＮされた時とする。演算部５では、先ずトリガパルスの検出の有無を判断する（ステップＳ１）。トリガパルスが検出されると（ステップＳ１でＹ）、車速パルス検出部８のパルスカウント数を調べる（ステップＳ２）。そして、トリガパルスの検出の判断を再度行ない（ステップＳ３）、トリガパルスが検出された場合（ステップＳ３でＹ）、その結果から、第１の歪ゲージ３Ａが６時の位置にあることがわかり、これに基づきステップＳ８で各歪ゲージ３Ａ〜３Ｄの位置が特定される。
【００３６】
他方、トリガパルスが検出されていない場合（ステップＳ３でＮ）、演算部５は、車輪２の位置を計算する（ステップＳ４）。例えば、車輪２が図２において左回りに転動する場合、トリガーパルスが入力された時点で第１の歪ゲージ３Ａは６時の位置にある。これから車速パルス信号のカウント数を調べ、例えば車輪１回転で４８個のパルス信号が出力される場合、１２個のパルス信号を数えたとき、第１の歪ゲージ３Ａは９時の位置にあることを計算できる。なお図示していないが、演算部５には、ミッションセレクタなどから、前進又は後進を示す回転方向信号が入力される。
【００３７】
次に、演算部５は、ステップＳ４の結果に基づき、第１の歪ゲージ３Ａの歪検出位置に応じた分岐処理を行う。具体的には、第１の歪ゲージ３Ａが９時、１２時又は３時のいずれかにあるか否かを判断する（ステップＳ５〜Ｓ７）。ステップＳ５〜Ｓ７のいずれかの結果が肯定的である場合、その結果にもとづき、ステップＳ８で各歪ゲージの位置が求められる。しかる後、演算部５は、第１〜第４の歪ゲージ３Ａ〜３Ｄから歪信号を入力する（ステップＳ９）。
【００３８】
演算部５は、各歪ゲージ３Ａ〜３Ｄからそれぞれ歪情報を得ると、車輪力を計算する（ステップＳ１０）。車輪力の計算は、各歪信号（歪情報）と、各歪ゲージの歪測定位置の情報と、予め記憶させた各歪測定位置毎における前記歪感度の情報とに基づいて、前記数３の方程式を解くことにより行われる。計算された各車輪２の車輪力（この例では、縦荷重ｘ、横荷重ｙ、前後荷重ｚ及びセルフアライニングトルクｔは、例えばＡＢＳ装置や姿勢制御装置、さらにはフライバイワイヤーシステムなどへ出力される（ステップＳ１１）。ＡＢＳ装置等では、各車輪２に作用している車輪力を常時モニターすることができ、精度の良い制動や姿勢制御を行うことができる。
【００３９】
例えば、ＡＢＳ装置では、車輪力のうち、前後力をモニターし、この前後力が常に最大となるように制動力を制御することができる。現在のＡＢＳ装置では、車輪２がロックしているか否かを検出して制御するものが一般的であるが、最大摩擦力が得られるスリップ比の部分で制御するため、より制動距離を短くするなど精度の良い制御を行うのに役立つ。またフライバイワイヤーシステムでは、ハンドルに電気モータなどを連携させ、該ハンドルにセルフアライニングトルクに応じた操舵反力を加えて操舵感を向上させることもできる。なお、トリガパルスの検出時に第１の歪ゲージ３Ａが６時の位置にはない場合、図６に示すような処理手順を用いることもできる。この場合、処理により汎用性を持たせることができる。
【００４０】
以上本発明の実施形態について四輪自動車を例に挙げ説明したが、これに限定されるわけではなく、車輪を有するものであれば各種の車両に適用しうるのは言うまでもない。また上記の実施形態では、４つの歪検出位置を採用しているが、これについても未知数の車輪力数に応じて任意の変更が可能である。また演算部の処理手順は、一つの例に過ぎず、上記各ステップは、当業者のレベルで順番の入れ替え等が適宜行える。つまり、細部については本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更しうるのは言うまでもない。また上記実施形態では、４つの車輪力を求める態様を示したが、１つでも良いなど必要に応じて検出する車輪力は選択できる。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の車輪力検出装置では、簡単な構成で走行中の車輪力を検出することができる。従って、ＡＢＳ装置や姿勢制御といった車両のコンピュータ制御をより精度良く行うのに役立つ。
【００４２】
また請求項２記載の発明のように、歪感度情報は、歪測定位置において、歪検出手段に基準の車輪力を負荷したときの歪情報と、前記前記基準力とに基づいて定めらることができる。
【００４３】
また請求項３記載の発明のように、歪検出手段は、ホイール部とディスク部とからなる前記ホイールリムのディスク手段に設けられかつ該ディスク手段の半径方向の歪を検出する歪ゲージとしたときには、空気圧の影響などを減じることができるから、精度良く車輪力を検出するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】車輪の一例を示す側面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、車輪の回転中における歪ゲージの位置を示す側面図である。
【図４】車輪の回転角度と歪ゲージの出力との関係を示すグラフである。
【図５】演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    車輪力検出装置
２    車輪
２ａ    タイヤ
２ｂ    ホイールリム
３    歪検出手段
３ａ    歪ゲージ
３ｂ    アンプ
３ｃ    送信機
４    位置検出手段
７    トリガ検出部
８    車速パルス検出部
【図１】
2004233331.tif 000006
【図２】
2004233331.tif 000007
【図３】
2004233331.tif 000008
【図４】
2004233331.tif 000009
【図５】
2004233331.tif 000010
【図６】
2004233331.tif 000011