(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵輪に一端部が傾動自在に接続され、前記車両の幅方向に他端部を移動させることにより前記転舵輪を転舵する接続リンクと、
前記車両の幅方向に延設される軸状の部材である操舵軸本体部とその両端部の少なくとも一方に固定され前記接続リンクの前記他端部に傾動自在に接続される操舵軸端部とをもち、ステアリングの操作に応じて前記幅方向に移動する操舵軸と、
を有する操舵装置において、
前記操舵軸端部及び前記操舵軸本体部の間に介設され、前記操舵軸の軸方向における荷重を測定することで前記転舵輪に印加される作用力を測定し、前記作用力から算出した前記転舵輪におけるセルフアラインニングトルクとスリップアングルと前記車両の車両状態とに基づいて路面の摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出装置に採用される荷重センサであって、
前記操舵軸の軸方向における圧縮方向の予荷重を印加された荷重検出素子を有し、
前記荷重検出素子が内在する内部空間が形成され、前記操舵軸の軸方向における両端部から前記内部空間の内面にて前記荷重検出素子を挟持する構造部材をもち、
前記荷重センサに加えられる外力をＦｔ、
前記外力が加えられる方向を軸方向からの角度θ、
軸方向における素子荷重分担率αｘ、
軸方向に対して垂直方向における素子荷重分担率αｙ、
前記内部空間の内面と前記荷重検出素子との間の摩擦係数をμとして、
前記予荷重は、（αｘ・ｓｉｎθ／μ＋αｙ・ｃｏｓθ）・Ｆｔよりも大きく設定されることを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記荷重検出素子は複数あり、前記操舵軸の軸方向に対して垂直方向に並設され且つそれぞれに対して、橋渡し部材を介して、前記内部空間の内面にて挟持されている請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記内部空間は前記操舵軸の軸方向に対して垂直方向における長さよりもその軸方向における長さが短い請求項１又は２に記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記構造部材は前記荷重検出素子を圧縮する方向における剛性が他の方向に比べて小さい請求項１〜３の何れか１項に記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記荷重検出素子は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するＲｕＯ２よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する２つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有する請求項１〜４の何れか１項に記載の荷重センサ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の前記荷重センサと、
前記荷重センサで求めた軸力から前記転舵輪のセルフアラインニングトルクを算出するセルフアラインニングトルク算出手段と、
前記車両の走行状態を測定する走行状態測定手段と、
前記転舵輪のスリップアングルを測定するスリップアングル測定手段と、を有し、
前記セルフアラインニングトルクと前記走行状態と前記ステップアングルとに基づいて路面の摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両における転舵輪に印加される作用力を精度良く測定できる荷重センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から車両の転舵輪に印加される作用力を測定することが行われている（特許文献１、２など）。
【０００３】
特許文献１には、ステアリング操作に応じて車両の左右の転舵輪を転舵する操舵軸の両端にそれぞれ設けられ、左右の転舵輪を独立して転舵可能とする補助転舵手段と、車両が直進走行中か否かを判定する直進判定手段と、路面の影響によって左右の転舵輪にそれぞれ働く作用力の差を算出する作用力算出手段と、前記直進判定手段により車両が直進走行中と判定され、かつ前記作用力算出手段により算出された左右の転舵輪に働く作用力の差が予め定められた値以上であるとき、前記補助転舵手段を動作させて左右の転舵輪の少なくとも一方の操舵量を制御する操舵制御手段と、を備えることを特徴とする車両操舵装置が開示されており、転舵輪に印加される作用力を用いて操舵量を制御している。転舵輪に印加される作用力はタイロッドや補助ラックバー機構といったラックバーから独立して動くことができる部材に加わる軸力として測定している。
【０００４】
特許文献２には、左右両側に転舵輪を連結して上記転舵輪を転舵する転舵機構と、上記転舵機構に転舵力を付与する電動アクチュエータと、右転舵輪から上記転舵機構に加わる荷重の大きさをその荷重の方向とあわせて検出する右荷重センサと、左転舵輪から上記転舵機構に加わる荷重の大きさをその荷重の方向とあわせて検出する左荷重センサとを有する荷重検出手段と、少なくとも上記検出した２つの荷重センサの検出値に基づいて上記電動アクチュエータを駆動する転舵力制御手段とを備えた電動操舵装置において、上記左荷重センサの検出値と上記右荷重センサの検出値とを比較して上記荷重検出手段の異常を判定するセンサ異常検出手段を備えたことを特徴とする電動操舵装置が開示されており、転舵輪に印加される作用力を用いて操舵アシスト量の付与量を制御している。転舵輪に印加される作用力はタイロッドに加わる軸力として測定している。
【０００５】
特許文献１及び２では転舵輪に印加される作用力の測定をタイロッドや補助ラックバー機構などに対してそれらの軸方向に印加される作用力を測定することにより行っているが、これらタイロッドなどの軸方向は転舵輪の転舵状態に応じて変化している。
【特許文献１】特開２００６−５６３７４号公報（請求項１、００２１段落など）
【特許文献２】特開２００７−１４５０４０号公報（請求項１、００２２段落、要約など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、路面の摩擦係数の測定などを目的として各転舵輪におけるセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を測定することが行われている。具体的に説明すると、タイヤには、与えられたスリップアングルの大きさなどに応じて転舵方向に作用力（ＳＡＴ）が加わることが知られており、このＳＡＴの大きさは、タイヤのスリップアングルの大きさ、路面の摩擦係数、走行状態などにより特有の大きさで発生する。従って、スリップアングルの大きさ、ＳＡＴの大きさなどを測定することにより、路面の摩擦係数を算出することができる。
【０００７】
ここで、ＳＡＴは、図７に示すように、タイヤ９０を転舵させる方向、すなわち回転方向に加わる力であり、その力はナックルアーム９４、タイロッド９３、ラックエンド９２、そしてラック９１へと伝達される。ナックルアーム９４はサスペンションアームに回動自在に配設されているため、ＳＡＴはナックルアーム９４周りの回転トルクとして発現する。ＳＡＴはナックルアーム９４とタイロッド９３との接続部分において車両幅方向に向いた力になっており、車両の幅方向における力Ｆ２を測定することで精度良く算出することができる。ところが、従来技術のようにタイロッド９３などの軸方向の力を測定する方法ではＳＡＴを精度良く測定することができない場合があった。すなわち、タイロッド９３は車両の幅方向に対してある角度θだけ傾くことがあり、ＳＡＴを精度良く算出するにはその傾きθに応じた補正を行う必要があるが、その傾きθは走行状態により大きく変化するため補正が困難だからである。具体的にはタイロッド９３の傾きθは車両の上下動やステアリングの切れ角（タイヤ９０の転舵角）などに応じて複雑に変化しており、その値を精度良く算出することは非常に困難であるか又は煩雑であり、一般の車両の場合特に上下動による傾きθの変動が大きい（図８）。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、操舵装置に適用した場合に、精度良くＳＡＴなどの転舵輪に印加される作用力を測定することができる荷重センサを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する請求項１に係る荷重センサの特徴は、車両の転舵輪に一端部が傾動自在に接続され、前記車両の幅方向に他端部を移動させることにより前記転舵輪を転舵する接続リンクと、
前記車両の幅方向に延設される軸状の部材である操舵軸本体部とその両端部の少なくとも一方に固定され前記接続リンクの前記他端部に傾動自在に接続される操舵軸端部とをもち、ステアリングの操作に応じて前記幅方向に移動する操舵軸と、
を有する操舵装置において、
前記操舵軸端部及び前記操舵軸本体部の間に介設され、前記操舵軸の軸方向における荷重を測定することで前記転舵輪に印加される作用力を測定し、前記作用力から算出した前記転舵輪におけるセルフアラインニングトルクとスリップアングルと前記車両の車両状態とに基づいて路面の摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出装置に採用される荷重センサであって、
前記操舵軸の軸方向における圧縮方向の予荷重を印加された荷重検出素子を有し、
前記荷重検出素子が内在する内部空間が形成され、前記操舵軸の軸方向における両端部から前記内部空間の内面にて前記荷重検出素子を挟持する構造部材をもち、
前記荷重センサに加えられる外力をＦｔ、
前記外力が加えられる方向を軸方向からの角度θ、
軸方向における素子荷重分担率αｘ、
軸方向に対して垂直方向における素子荷重分担率αｙ、
前記内部空間の内面と前記荷重検出素子との間の摩擦係数をμとして、
前記予荷重は、（αｘ・ｓｉｎθ／μ＋αｙ・ｃｏｓθ）・Ｆｔよりも大きく設定されることにある。
【００１２】
上記課題を解決する請求項２に係る荷重センサの特徴は、請求項１において、前記荷重検出素子が複数あり、前記操舵軸の軸方向に対して垂直方向に並設され且つそれぞれに対して、橋渡し部材を介して、前記内部空間の内面にて挟持されていることにある。
【００１３】
上記課題を解決する請求項３に係る荷重センサの特徴は、請求項１又は２において、前記内部空間が前記操舵軸の軸方向に対して垂直方向における長さよりもその軸方向における長さが短いことにある。
【００１４】
上記課題を解決する請求項４に係る荷重センサの特徴は、請求項１〜３の何れか１項において、前記構造部材が前記荷重検出素子を圧縮する方向における剛性が他の方向に比べて小さいことにある。
【００１５】
上記課題を解決する請求項５に係る荷重センサの特徴は、請求項１〜４の何れか１項において、前記荷重検出素子が、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するＲｕＯ２よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する２つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有することにある。
上記課題を解決する請求項６に係る路面摩擦係数算出手段の特徴は、請求項１〜５の何れか１項に記載の前記荷重センサと、
前記荷重センサで求めた軸力から前記転舵輪のセルフアラインニングトルクを算出するセルフアラインニングトルク算出手段と、
前記車両の走行状態を測定する走行状態測定手段と、
前記転舵輪のスリップアングルを測定するスリップアングル測定手段と、を有し、
セルフアラインニングトルクと前記走行状態と前記ステップアングルとに基づいて路面の摩擦係数を算出することである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明における荷重センサは、操舵軸の操舵軸本体部と操舵軸端部との間に介設されることにより、転舵輪に印加される作用力（ＳＡＴ）を精度良く測定できる。操舵軸（図７におけるラック９１及びラックエンド９２に相当）は、軸方向が常に車両の幅方向と一致しており、その軸方向における荷重を測定するように、荷重センサを配置することにより、接続リンク（図７におけるタイロッド９３などに相当：なお、接続リンクは２つ以上のリンクを接続したものであっても良い）の傾き（図７における操舵に伴う傾き、図８の車輪上下運動に伴う傾きθに相当）に関わらずＳＡＴの大きさを測定可能である。つまり、図７におけるように、ＳＡＴに関連する力である力Ｆ２は、タイロッド９３に加えられる力の車両幅方向の成分Ｆ２としてそのままタイロッド９３を介してラックエンド９２に伝達されため、ラックエンド９２とラック９１との間に軸方向における荷重を測定可能な荷重センサを介設することにより、力Ｆ２を精度良く測定することが可能である。ここで、「軸方向における荷重を測定可能」とは、軸方向から印加される荷重に対しての感度が、他の方向から印加される荷重に対しての感度に比べて十分に高いものや、軸方向から印加される荷重を独立して検出可能なものを表す。例えば、実質的に軸方向からの荷重のみを検出し、他の方向から印加される荷重は実質的に検出しないものである。
【００１７】
そして、荷重センサは、荷重検出素子に対して予荷重を印加することにより、圧縮方向のみならず引張方向における荷重も測定することが可能になって、圧縮方向・引張方向の何れの方向に発生する作用力であっても、より高い精度で測定することが可能になる。
【００１８】
また、予荷重の大きさを印加が想定される荷重の範囲を考慮した適正な値に設定することにより、構造部材と荷重検出素子との間が離れたり、ずれたりする不都合の発生が抑制できる。
【００１９】
また、荷重センサは、構造部材として内部空間をもつ部材を採用し、その内部空間内に荷重検出素子を配設することにより、本荷重センサに印加された荷重のうち、荷重検出素子に加える荷重の割合を任意に設定できる。つまり、構造部材の剛性を調節することにより、その内部空間内に配設した荷重検出素子に伝達する荷重の割合（荷重分担率）を任意に設定することができる。構造部材の軸方向の剛性を高くして内部空間の変形を抑制すると、外部から印加される荷重が荷重検出素子に伝達される割合が小さくなる。反対に剛性を低くして内部空間の変形を促進すると、外部から印加される荷重が荷重検出素子に伝達される割合が大きくなる。従って、採用する荷重検出素子の荷重測定範囲と印加される作用力とに応じて、荷重検出素子に伝達する荷重の割合を適正に制御することが可能になる。
【００２０】
請求項２に係る発明における荷重センサは、荷重検出素子を複数個並設することにより、それぞれの荷重検出素子に印加分担される荷重を減らすことができると共に、橋渡し部材により、荷重検出素子と構造部材における前記内部空間の内面との当接・挟持部分を長くできるので、その当接・挟持部分に印加される回転方向（荷重検出素子を浮かせる方向）の力を吸収することができる範囲を大きくできる。
【００２１】
請求項３に係る発明における荷重センサは、このような構成を採用することにより、圧縮方向における変形がずれ方向に比べて小さくなって、荷重検出素子に印加される荷重のうち、軸方向の力が優先的に印加され、その他の方向の力は印加され難くなることから、軸方向の力を選択的に測定することが可能になる。また、荷重検出素子に対し、圧縮方向以外の力が印加され難くなることから、圧縮方向以外の方向における荷重検出素子の耐性を必要以上に高くする必要がなくなり、低コスト化が実現できる。
【００２２】
請求項４に係る発明における荷重センサは、このような構成を採用することにより、圧縮方向における変形がずれ方向に比べて小さくなって、荷重検出素子に印加される荷重のうち、軸方向の力が優先的に印加され、その他の方向の力は印加され難くなることから、軸方向の力を選択的に測定することが可能になる。また、荷重検出素子に対し、圧縮方向以外の力が印加され難くなることから、圧縮方向以外の方向における荷重検出素子の耐性を必要以上に高くする必要がなくなり、低コスト化が実現できる。
【００２３】
請求項６に係る発明における荷重センサは、上述の構成の荷重検出素子を採用することにより、高感度且つ高精度に荷重の大きさを検知することができる。
【実施例】
【００２４】
（構成）
本発明の荷重センサについて以下実施例に基づき説明する。本実施例の荷重センサは車両の操舵装置に用いられるものである。操舵装置における転舵輪に印加される作用力を荷重の変化として測定するために採用されるセンサである。特に、ＳＡＴの測定に用いられるセンサである。ここで、本実施例の荷重センサは前輪、後輪を問わずに用いることができる。例えば、いわゆる４ＷＳのように前輪、後輪の双方に操舵装置が採用されている場合に、その両方に適用することはもちろん、前輪又は後輪の一方のみに適用することも可能である。
【００２５】
図１〜３に示すように、本実施例の荷重センサ１０は、操舵軸としての、ラック２１（操舵軸本体部）及びラックエンド２２（操舵軸端部）の間（具体的にはラック２１の一端部２１１とラックエンド２２の一端部２２１との間）に介設されている。従って、荷重センサ１０にはラック２１及びラックエンド２２の間に印加される荷重がすべて伝達される。なお、図１では車両右側に位置する部材のみを記載し、左側に位置する部材を省略しているが、左側も概ね右側と同じ部材から構成されている。
【００２６】
荷重センサ１０は内部に荷重検出素子１１が配設される内部空間としての開口部１０１が形成された構造部材としての荷重センサ本体部１２をもつ。開口部１０１は上下方向又は前後方向に貫通する孔であり、その内面にて荷重検出素子１１を挟持している。荷重検出素子１１は車両の幅方向において開口部１０１の内面に当接している。従って、本荷重センサ１０に対して車両の幅方向から印加される荷重とその他の方向から印加される荷重とを比較すると、幅方向から印加される荷重が荷重検出素子１１に印加される割合が大きくなる。従って車両の幅方向から印加される荷重に対する感度がその他の方向から印加される荷重を検出する感度よりも高くなっている。特に、開口部１０１は車両の幅方向の長さに対して、その方向に垂直方向の長さが長くなっている。そのため、荷重センサ本体部１２はその他の方向から荷重が印加される場合と比べて、車両の幅方向から印加される荷重により撓み易くなっており、幅方向から印加される荷重を荷重検出素子１１に伝達しやすくなっている。
【００２７】
また、荷重検出素子１１に対しては予荷重が印加されている。荷重検出素子１１は、圧縮方向に対し、せん断方向の荷重感度は無視できる為、素子面の荷重印加部が浮いたり、滑ったりしない様にすれば、常に純粋に圧縮方向の荷重が測定できる。また、予荷重を印加することにより、圧縮方向のみならず引張方向における作用力も測定できる。引張方向の作用力も測定できるため、左右の転舵輪であるタイヤにおけるＳＡＴを常に測定することが可能になり、それぞれのタイヤの接触面における摩擦係数が常に測定できる。予荷重の印加の方法は特に限定しないが、荷重センサ本体部１２の弾性変形を利用して予荷重を印加する方法が例示できる。例えば、荷重センサ本体部１２及び取付用部材１４に対し、取付用部材１４側から車両の幅方向に延設される孔を形成し、その孔内に予荷重印加部材１５を圧入、又は、ねじ込んで、その先端部にて荷重検出素子１１を押圧することにより予荷重の大きさを調節することができる。予荷重印加部材１５と荷重検出素子１１との間には緩衝部材１１ａが介設されている。緩衝部材１１ａを介設することにより、各材料の熱膨張率の相違を吸収できるなどの効果を奏する。
【００２８】
具体的な予荷重の大きさとしては引張方向や折れ曲がる方向の荷重が印加された場合に荷重検出素子１１と開口部１０１の内面とが離れたり、滑ったりしないような大きさとすることができる。例えば、図４を用い、印加すべき予荷重の大きさについて説明する。図４に示すように、印加する予荷重の大きさをＦｏ、荷重検出素子１１の幅をｂ、荷重検出素子１１が接する部位における荷重センサ本体部１２の内面から外面に至る厚みがＬ、荷重センサ１０の荷重センサ本体部１２に加えられる外力をＦｔ、その外力が加えられる方向を軸方向からの角度θ、その外力により荷重検出素子１１の幅ｂ方向の端部に作用する力の大きさが図面左方でｆ１、右方でｆ２とする。荷重検出素子１１と荷重センサ本体部１２の開口部１０１の内面との間に作用する力は、Ｘ方向（図面上下方向）においては、ｆ１＋ｆ２となり、Ｆｏ−Ｆｔ・αｙ・ｃｏｓθとなる。Ｙ方向（図面左右方向）においては、μ（ｆ１＋ｆ２）となり、Ｆｔ・αｘ・ｓｉｎθとなる。モーメントにおいては、Ｌ・Ｆｔ・αｘ・ｓｉｎθ＋ｂ・ｆ２となり、（Ｆｏ−Ｆｔ・αｙ・ｃｏｓθ）・ｂ／２となる。ここで、αｘはＸ方向（図面上下方向）における素子荷重分担率（荷重センサ１０に印加される荷重のうち、荷重検出素子１１に印加される割合：０〜１）、αｙはＹ方向（図面左右方向）における素子荷重分担率である。このように仮定すると、荷重検出素子１１と内面とが離れない条件としては予荷重Ｆｏが（２Ｌ・αｘ・ｓｉｎθ／ｂ＋αｘ・ｃｏｓθ）・Ｆｔよりも大きくしたＦｏ１とすることであり、両者の間が滑らない条件としては、予荷重Ｆｏが（αｘ・ｓｉｎθ／μ＋αｙ・ｃｏｓθ）・Ｆｔよりも大きくしたＦｏ２とすることである。ここで、上下左右の傾斜を考慮した予荷重Ｆｏとしては（Ｆｏ１２＋Ｆｏ２２）０．５としたＦｏｔとすることである。ここで、荷重検出素子１１の幅ｂが大きくなるにつれて必要な予荷重の値はＦｏｔが徐々に小さくなる。従って、荷重検出素子１１の幅は大きい方が望ましい。
【００２９】
荷重検出素子１１は絶縁体から構成される１組の素子構造部材（図略）とそれらに挟持された薄膜状の感圧体（図略）とからなる。素子構造部材を構成する絶縁体としては剛性の高いセラミックスから形成することが望ましく、アルミナから形成することできる。またＺｒＯ２（ジルコニア）、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４等よりなるものを用いることができ、また、これらによって表面が被覆され、電気的に絶縁状態となった金属等を用いることもできる。
【００３０】
感圧体は外部から印加される荷重の大きさに応じて電気的特性が変化する材料から形成されていれば十分であり、例えば、ガラスよりなるマトリックスとそのマトリックス中に分散された導電性粒子とからなるものが挙げられる。ガラスとしてはホウケイ酸鉛ガラスが例示できる。導電性粒子としては酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、ルテニウム酸鉛が例示できる。特に酸化ルテニウムからなることが望ましい。
【００３１】
荷重センサ１０には外周にねじ溝が形成されラック２１の軸方向と同方向に延設される取付用部材１３及び１４をもつ。ラック２１の一端部２１１には取付用部材１３が螺嵌可能なねじ溝が内周に形成された取付部２１１ａが形成され、ラックエンド２２の一端部２２１には取付用部材１４が螺嵌可能なねじ溝が内周に形成された取付部２２１ａが形成される。荷重センサ１０は、その取付用部材１３及び１４をラック２１及びラックエンド２２の取付部２２１ａ及び２２２ａにそれぞれねじ込むことにより、ラック２１及びラックエンド２２の間に介設、固定される。荷重センサ１０をラック２１及びラックエンド２２の間に固定する方法としてはねじによる方法の他、圧入、溶接など通常の方法が採用できる。ラックエンド２２の他端部２２２はタイロッド２３の一端部２３２と共にボールジョイントを形成している。ラックエンド２２の他端部２２２内には樹脂製の球軸受け２２２ｂをもつ。タイロッド２３の他端部２３１はナックルアーム２４に連結ジョイント（図略）にて連結されている。
【００３２】
ラック２１の幅方向の中程にはラック２１の幅方向の動きとステアリングシャフト２７の回転とを相互に変換するラックアンドピニオン機構２６が設けられている。ラックアンドピニオン機構２６にはステアリングシャフト２７の一端部が接続される。ステアリングシャフト２７の他端部にはステアリング２８が固定される。
【００３３】
従って、ステアリング２８の操作に応じてラック２１は幅方向に移動する。ステアリング２８を回転すると、ステアリング２８からステアリングシャフト２７に伝達され、その回転はラックアンドピニオン機構２６によりラック２１の幅方向の移動に変換される。その後、ラックエンド２２及びタイロッド２３を介してナックルアーム２４を移動させ、タイヤ２５（転舵輪）が転舵される。
【００３４】
（作用効果）
以下に、タイヤ２５に印加されるＳＡＴを本荷重センサ１０により測定する場合の作用効果を説明する。タイヤ２５には種々の要因に基づきＳＡＴが発生する。例えば、タイヤ２５のスリップアングルや路面の摩擦係数や車両の走行状態に応じてＳＡＴの大きさは変化する。
【００３５】
タイヤ２５に発生したＳＡＴはタイヤ２５を直進に戻す方向に転舵させる回転モーメントとして発生する（図２など参照）。ＳＡＴの大きさから摩擦係数が精度良く測定できる範囲としては、タイヤ２５が直進方向を向いている近傍である。従って、タイヤ２５に生起したＳＡＴは車両の幅方向の力Ｆ２として把握できる。発生したＳＡＴに相当する力Ｆ２はナックルアーム２４、タイロッド２３、ラックエンド２２を介してラック２１に伝達される。ラック２１とラックエンド２２との間には本実施例の荷重センサ１０が介設されているため、伝達されてきた力は荷重センサ１０により、その大きさを測定可能である。
【００３６】
ここで、荷重センサ１０は上述の構成を有することから、ラック２１の軸方向（車両の幅方向）に向けて印加される荷重に対する感度が高いセンサである。そのため、ラック２１に印加される回転モーメントのうち、ラック２１の軸方向における成分を測定することが可能になる。ＳＡＴの大きさは、タイヤ２５に対して車両の幅方向に印加される荷重の大きさに対応する。例えば、図１に示すように、ＳＡＴに対応する力Ｆ２は力Ｆとしてタイロッド２３に印加される。その力Ｆは幅方向の力Ｆ１と力Ｆ１と垂直方向の力Ｆｓとに分離することができるが、そのうち力Ｆ１が力Ｆ２に対応する大きさ方向をもつ力である。
【００３７】
従って、ナックルアーム２４から荷重センサ１０に印加される力は、途中、タイロッド２３を経由し、タイロッド２３の傾きは、図２に示すように、前後、上下共に大きく変化するが、ナックルアーム２４からタイロッド２３の他端部２３１に印加される荷重のうち、ＳＡＴに対応する作用力である車両幅方向の成分は、そのままラックエンド２２に対して、車両の幅方向に向いた作用力として印加されることになる。本実施例の荷重センサ１０は幅方向の荷重に対する感度が高いため、ラック２１に印加される幅方向の荷重を高い精度で測定できる。
【００３８】
（第１変形態様）
本変形態様の荷重センサは、図５に示すように、荷重検出素子３０は荷重検出素子１１と同様の構成をもち、開口部１０１の開口方向に長軸方向を向けて配設される直方体である素子３１及び３２と、それら素子３１及び３２のそれぞれに対し、車両の幅方向に積層され且つ平らな面を素子３１及び３２に当接させているかまぼこ状の緩衝部材３３及び３４と、緩衝部材３３及び３４の凸面を平らな面で且つ幅方向の端部近傍にて受けるかまぼこ状の橋渡し部材３５とをもつ。橋渡し部材３５の凸面が開口部１０１の内面に当接することにより、寸法公差を容易に吸収させることができると共に、当たり面における馴染みを優れさせることができる。また、緩衝部材３３、３４として別の材料から形成することにより、それぞれの構成要素を構成する部材毎の熱膨張差を吸収することができる。例えば荷重検出素子１１の表面をアルミナ（線膨張率：７．２×１０−６／℃）から形成し、荷重センサ本体部１２、及び橋渡し部材３５を炭素鋼（線膨張率：１０．８〜１１．４（Ｓ３５Ｃ、ＳＣＭ４３５）×１０−６／℃程度）から構成し、緩衝部材３３、３４をステンレス鋼（熱膨張率：１７．３×１０−６／℃程度（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５））から構成することにより、それぞれの部材の厚みを、荷重センサ本体部１２と荷重検出素子１１とにおける線膨張率×部材の厚みの和が緩衝部材３３、３４及び３５における線膨張率×部材の厚みの和と同じになるようにすることによって、両者が打ち消し合うことになり、熱による影響（変位による荷重変化）を最小限にすることができる。また、前述した荷重検出素子１１の幅ｂに相当する長さが大きくすることができ、印加する予荷重の値を小さくすることができる。
【００３９】
（第２変形態様）
本変形態様の荷重センサは、図６に示すように、荷重検出素子１１と構造部材（第１部材４０及び第２部材５０）と予荷重調節部材５５とを有する。つまり、実施例１における荷重センサ本体部１２に替えて、第１部材４０及び第２部材５０の２つの別々の部材から形成される構造部材から構成する点で実施例１の荷重センサ１０と異なるものである。なお、図６における荷重センサは予荷重調節部材５５を第２部材５０に設けられた孔内に圧入することにより荷重検出素子１１に印加する予荷重の大きさを調節している。ここで、予荷重調節部材５５の先端部と荷重検出素子１１との間には緩衝部材１１ａを介設している。
【００４０】
この構成を採用すると、荷重検出素子１１を配置する空間を前述の実施例のような開口部とすることなく、閉じた空間とすることができる。
【００４１】
（第３変形態様）
本実施例及び変形態様では、ラック２１はその両端部にラックエンド２２が接続されており、左右双方の転舵輪を操舵する部材であるが、一端部のみにラックエンド２２が接続されて左右のうち何れか一方の転舵輪のみを操舵する部材であってもよい。例えば、左右の転舵輪の操舵角をそれぞれ独立して制御するような機構を採用した場合には、それぞれ独立して幅方向に移動するラック２１に相当する部材を左右の転舵輪毎に２つ備えることもある。この場合、左右の転舵輪の一方に印加されるＳＡＴ（荷重）は他方の転舵輪に印加される荷重による影響を原理的には受けることなく測定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例の荷重センサの使用形態を示す概略断面図（車両後方から見た図）である。
【図２】実施例の荷重センサの使用形態を示す概略断面図（車両上方から見た図）である。
【図３】実施例の荷重センサの使用形態における拡大概略断面図である。
【図４】実施例の荷重センサに作用する力を示す概略断面図である。
【図５】変形態様の荷重センサの使用形態における拡大概略断面図である。
【図６】変形態様の荷重センサの概略断面図である。
【図７】従来の荷重センサの使用形態を示す概略断面図（車両後方から見た図）である。
【図８】従来の荷重センサの使用形態を示す概略断面図（車両上方から見た図）である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…荷重センサ
１１、３０…荷重検出素子    １１ａ…緩衝部材    １１ｂ…荷重検出素子  ３５…橋渡し部材    １１ａ、３１，３２…緩衝部材    １２、４０、５０…構造部材    １３、１４…取付用部材    １５、５５…予荷重印加部材    ２１、９１…ラック    ２２、９２…ラックエンド    ２３、９３…タイロッド    ２４、９４…ナックルアーム    ２６、９５…サスペンションアーム    ２５、９０…タイヤ    ２６…ラックアンドピニオン機構    ２７…ステアリングシャフト    ２８…ステアリング
【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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