(57)【要約】【課題】相対回転可能かつラジアル方向に相対変位可能に設けられた第１回転部材と第２回転部材間の垂直荷重（例えば、車輪に作用する接地荷重）を高精度にて検出すること。【解決手段】第１回転部材３１と第２回転部材３２は、４個の連結支持部Ｔ１〜Ｔ４により回転荷重と垂直荷重を伝達可能に連結されている。各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４には、周方向にて対向配置されて第１回転部材３１と第２回転部材３２間の回転荷重と垂直荷重を伝達可能な一対の力伝達系Ｔａ、Ｔｂが設けられるとともに、一方の力伝達系Ｔａに介装されて正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと、他方の力伝達系Ｔｂに介装されて逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂが設けられている。【選択図】  図１
2007205835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に環状の接地面を有していて同接地面にて転動して回転する回転体を一体的に保持する第１回転部材と、この第１回転部材に対して相対回転可能かつラジアル方向に相対変位可能に設けられて支持体に一体的に支持される第２回転部材は、周方向にて所定の間隔に配置した３個以上の連結支持部により回転荷重と垂直荷重を伝達可能に連結されており、前記各連結支持部には、周方向にて対向配置されて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の回転荷重と垂直荷重を伝達可能な一対の力伝達系が設けられるとともに、前記一対の力伝達系の一方に介装されて前記第１回転部材が前記第２回転部材に対して一方に相対回転する正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する正転側荷重検出素子と、前記一対の力伝達系の他方に介装されて前記第１回転部材が前記第２回転部材に対して他方に相対回転する逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する逆転側荷重検出素子が設けられていて、前記第１回転部材と前記第２回転部材間で伝達される全ての垂直荷重が前記各力伝達系とこれに介装した前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされ、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の垂直荷重を演算する垂直荷重演算手段を備えていることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作用力検出装置において、前記連結支持部は周方向にて等間隔に４個配置されていることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作用力検出装置において、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子には、前記各力伝達系に設けた荷重付加手段により所定の荷重を付加することが可能であることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の作用力検出装置において、前記各力伝達系は、前記各検出素子に係合するボールと、このボールを前記各検出素子に向けて押動可能な螺子を備えていて、前記螺子の進退量により前記第１回転部材と前記第２回転部材間の伝達荷重の初期値を調整可能であることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の作用力検出装置において、前記螺子と前記ボール間には圧着荷重により前記ボールの中心と前記螺子の軸心を調心させる調心手段が設けられていることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の作用力検出装置において、前記調心手段は前記螺子のボール側端部に設けた球面座であってその曲率は前記ボールの曲率より小さく設定されており、この球面座にて前記螺子は前記ボールと当接していることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項７】
請求項４に記載の作用力検出装置において、前記各検出素子と前記ボール間には荷重を伝達可能なボールシートが介装されていて、このボールシートと前記ボール間には圧着荷重により前記ボールの中心と前記ボールシートの軸心を調心させる調心手段が設けられていることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の作用力検出装置において、前記調心手段は前記ボールシートのボール側端部に設けた球面座であってその曲率は前記ボールの曲率より小さく設定されており、この球面座にて前記ボールシートは前記ボールと当接していることを特徴とする作用力検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の作用力検出装置において、前記第１回転部材と前記第２回転部材間で伝達される全ての回転荷重が前記各力伝達系とこれに介装した前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされ、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の回転荷重を演算する回転荷重演算手段を備えていることを特徴とする作用力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周に環状の接地面を有していて同接地面にて転動して回転する回転体（例えば、車輪）を一体的に保持する第１回転部材と、この第１回転部材に対して相対回転可能かつラジアル方向に相対変位可能に設けられて支持体（例えば、車軸ハブ）に一体的に支持される第２回転部材間の垂直荷重（例えば、車輪に作用する接地荷重）を検出することが可能な作用力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の作用力検出装置の一つとして、第１回転部材が第２回転部材に対して一方に相対回転する正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重に応じた電気信号を出力する正転側荷重検出素子、第１回転部材が第２回転部材に対して他方に相対回転する逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重に応じた電気信号を出力する逆転側荷重検出素子を備えた検出器と、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて第１回転部材と第２回転部材間の垂直荷重（上下力）を演算する演算器を備えたものがあり、例えば、下記特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開２００３−１４５６３号公報
【０００３】
上記した特許文献１に記載されているタイヤ作用力検出装置では、ホイール側運動部と保持体側運動部（第１回転部材と第２回転部材）が、これらの相対変位時に弾性変形可能な連結体を用いて、機械的に連結されている。また、上記した弾性変形可能な連結体には、保持体側運動部に対するホイール側運動部の中立状態から一方への相対変位に基づく前記連結体の一方への弾性変形により歪んで一方への伝達荷重を電気信号に変換して出力する一方の検出素子（歪みゲージ、圧電素子等）と、保持体側運動部に対するホイール側運動部の中立状態から他方への相対変位に基づく前記連結体の他方への弾性変形により歪んで他方への伝達荷重を電気信号に変換して出力する他方の検出素子（歪みゲージ、圧電素子等）がそれぞれ一体的に組付けられている。
【０００４】
ところで、上記した特許文献１の構成では、ホイール側運動部と保持体側運動部（第１回転部材と第２回転部材）の相対回転時に、連結体が回転方向に弾性変形するとともに、径方向や軸方向にも弾性変形するおそれがあって、連結体を含む荷重伝達部に作用する垂直荷重を精度よく検出することが難しい。また、上記した特許文献１の構成では、ホイール側運動部と保持体側運動部（第１回転部材と第２回転部材）との間で伝達される垂直荷重の一部は各検出素子を介して伝達されるものの、同垂直荷重の残部は各検出素子を介することなく伝達されるため、同垂直荷重を高精度にて検出することが難しい。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、本発明による作用力検出装置では、外周に環状の接地面を有していて同接地面にて転動して回転する回転体を一体的に保持する第１回転部材と、この第１回転部材に対して相対回転可能かつラジアル方向に相対変位可能に設けられて支持体に一体的に支持される第２回転部材は、周方向にて所定の間隔に配置した３個以上の連結支持部により回転荷重と垂直荷重を伝達可能に連結されており、前記各連結支持部には、周方向にて対向配置されて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の回転荷重と垂直荷重を伝達可能な一対の力伝達系が設けられるとともに、前記一対の力伝達系の一方に介装されて前記第１回転部材が前記第２回転部材に対して一方に相対回転する正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する正転側荷重検出素子と、前記一対の力伝達系の他方に介装されて前記第１回転部材が前記第２回転部材に対して他方に相対回転する逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する逆転側荷重検出素子が設けられていて、前記第１回転部材と前記第２回転部材間で伝達される全ての垂直荷重が前記各力伝達系とこれに介装した前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされ、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の垂直荷重を演算する垂直荷重演算手段を備えていることに特徴がある。
【０００６】
本発明による作用力検出装置においては、第１回転部材と第２回転部材との間で伝達される全ての垂直荷重が正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子を介して伝達される。このため、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて第１回転部材と第２回転部材間の垂直荷重を演算する垂直荷重演算手段では、第１回転部材と前記第２回転部材間の垂直荷重を高精度にて演算することが可能であり、第１回転部材と前記第２回転部材間の垂直荷重を高精度にて検出することが可能である。
【０００７】
また、本発明の実施に際して、前記連結支持部は周方向にて等間隔に４個配置されていることも可能である。この場合には、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子を備える各連結支持部が９０度位相で配置されることとなる。このため、各連結支持部での正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の出力差を１８０度位相間で演算して得られる計算値の自乗和の平方根を用いることにより、第１回転部材と前記第２回転部材間の垂直荷重を容易に演算することが可能である。
【０００８】
また、本発明の実施に際して、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子には、前記各力伝達系に設けた荷重付加手段により所定の荷重を付加することも可能である。この場合、前記各力伝達系は、前記各検出素子に係合するボールと、このボールを前記各検出素子に向けて押動可能な螺子を備えていて、前記螺子の進退量により前記第１回転部材と前記第２回転部材間の伝達荷重の初期値を調整可能であることも可能である。
【０００９】
この場合には、荷重付加手段により正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力を補正することが可能であり、当該作用力検出装置の初期状態を的確に調整することが可能である。また、各力伝達系の螺子によって第１回転部材と第２回転部材間の回転方向およびラジアル方向でのガタを無くすことが可能である。このため、上記したガタに伴う異音や摩耗の発生を無くすことが可能である。
【００１０】
また、前記螺子と前記ボール間には圧着荷重により前記ボールの中心と前記螺子の軸心を調心させる調心手段が設けられていることも可能であり、この調心手段は前記螺子のボール側端部に設けた球面座であってその曲率は前記ボールの曲率より小さく設定されており、この球面座にて前記螺子は前記ボールと当接していることも可能である。また、前記各検出素子と前記ボール間には荷重を伝達可能なボールシートが介装されていて、このボールシートと前記ボール間には圧着荷重により前記ボールの中心と前記ボールシートの軸心を調心させる調心手段が設けられていることも可能であり、この調心手段は前記ボールシートのボール側端部に設けた球面座であってその曲率は前記ボールの曲率より小さく設定されており、この球面座にて前記ボールシートは前記ボールと当接していることも可能である。これらの場合には、ボールが調心手段（球面座）にて対向する部材と点接触しているため、螺子の進退量により第１回転部材と第２回転部材間の伝達荷重の初期値を調整する際の作業性を向上させることが可能である。
【００１１】
また、本発明の実施に際して、前記第１回転部材と前記第２回転部材間で伝達される全ての回転荷重が前記各力伝達系とこれに介装した前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされ、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の回転荷重を演算する回転荷重演算手段を備えていることも可能である。この場合には、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて、第１回転部材と第２回転部材間の回転荷重をも回転荷重演算手段にて演算することが可能であり、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子を垂直荷重検出用としてのみならず回転荷重検出用としても共用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明による作用力検出装置を示していて、この作用力検出装置は、車両の各車輪１１と車軸ハブ２１（図２参照）間に組付けられる各検出器Ａと、車体側に組付けられる演算器Ｂ（図３参照）とを含むように構成されている。車軸ハブ２１は、アクスルハウジング２２に回転可能に支持されている。
【００１３】
各検出器Ａは、第１回転部材としてのホイール側ハウジング３１と、第２回転部材としてのハブ側ハウジング３２を備えている。ホイール側ハウジング３１は、複数個のフランジ部３１ａを有していて、各フランジ部３１ａにてボルト３３、ナット（図示省略）を介して車輪１１を一体的に保持している。車輪１１は、外周に環状の接地面１１ａを有していて、同接地面１１ａにて転動して回転する回転体である。ハブ側ハウジング３２は、ホイール側ハウジング３１に対して所定量相対回転可能かつラジアル方向（径方向）に所定量相対変位可能に設けられていて、複数個のフランジ部３２ａを有しており、各フランジ部３２ａにて支持体としての車軸ハブ２１のフランジ部（図示省略）に複数個のボルト、ナット（共に図示省略）を介して一体的に支持されている。
【００１４】
ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２は、同軸的に配置されていて、周方向にて等間隔（９０度の間隔）に配置した４個の連結支持部Ｔ１〜Ｔ４により、回転荷重と垂直荷重を伝達可能に連結されている。各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４には、図１に示したように、一対の力伝達系Ｔａ、Ｔｂが設けられるとともに、正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂが設けられている。
【００１５】
各一対の力伝達系Ｔａ、Ｔｂは、周方向にて対向配置されていて、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の回転荷重と垂直荷重を伝達可能である。一方の力伝達系Ｔａは、それぞれボール（鋼球）３４ａと螺子３５ａを備えていて、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａが介装されている。他方の力伝達系Ｔｂは、それぞれボール（鋼球）３４ｂと螺子３５ｂを備えていて、各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂが介装されている。
【００１６】
各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａは、ホイール側ハウジング３１がハブ側ハウジング３２に対して一方に相対回転する正転時（図１の反時計方向へ相対回転するとき）に増大し逆転時（図１の時計方向へ相対回転するとき）に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する例えば歪みゲージ、圧電素子等であり、その出力（電圧）は図３にて示したように検出器本体４０に伝わるように結線されている。また、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａは、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２の水平方向に延びた回転中心Ｌｏから同一（図１に示した半径Ｒ１）の円周上に等間隔（９０度の間隔）に配置されていて、ハブ側ハウジング３２に形成されて径方向に突出する突起３２ｂの一方の周方向端面に固着されている。
【００１７】
各螺子３５ａは、ホイール側ハウジング３１に進退可能に螺着されていて、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａに係合するボール（鋼球）３４ａを各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａに向けて押動可能であり、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａに所定の荷重を付加することが可能である。また、各螺子３５ａのボール３４ａ側端部にはボール３４ａの表面の曲率より曲率が小さい球面座３５ａ１が形成されていて、この球面座３５ａ１にて螺子３５ａはボール３４ａと当接している。なお、各螺子３５ａの螺合位置は、ロックナット３６ａによって固定可能に構成されている。
【００１８】
各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂは、ホイール側ハウジング３１がハブ側ハウジング３２に対して他方に相対回転する逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する例えば歪みゲージ、圧電素子等であり、その出力（電圧）は図３にて示したように検出器本体４０に伝わるように結線されている。また、各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂは、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２の水平方向に延びた回転中心Ｌｏから同一（図１に示した半径Ｒ１）の円周上に等間隔（９０度の間隔）に配置されていて、ハブ側ハウジング３２に形成された突起３２ｂの他方の周方向端面に固着されている。
【００１９】
各螺子３５ｂは、ホイール側ハウジング３１に進退可能に螺着されていて、各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂに係合するボール（鋼球）３４ｂを各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂに向けて押動可能であり、各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂに所定の荷重を付加することが可能である。また、各螺子３５ｂのボール３４ｂ側端部にはボール３４ｂの表面の曲率より曲率が小さい球面座３５ｂ１が形成されていて、この球面座３５ｂ１にて螺子３５ｂはボール３４ｂと当接している。なお、各螺子３５ｂの螺合位置は、ロックナット３６ｂによって固定可能に構成されている。
【００２０】
また、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２は、図２に示したように、上述した４個の連結支持部Ｔ１〜Ｔ４における各ボール（鋼球）３４ａおよび各ボール（鋼球）３４ｂと、多数のボール（鋼球）３７および段付スリーブ３８により、軸方向荷重を伝達可能に連結されている。
【００２１】
各ボール３４ａおよび３４ｂは、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２によって軸方向にて挟持されていて、ホイール側ハウジング３１のハブ側ハウジング３２に対向する端面に設けた垂直面３１ｃに一点で当接するとともにハブ側ハウジング３２のホイール側ハウジング３１に対向する端面に設けた垂直面３２ｃに一点で当接している。かかる構成では、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の軸方向荷重を伝達可能であるが、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の回転荷重と垂直荷重を伝達不能である。
【００２２】
各ボール３７は、段付スリーブ３８とハブ側ハウジング３２によって軸方向にて挟持されていて、ケージ（図示省略の保持器）によって周方向にて略等間隔に保持された状態にてハブ側ハウジング３２の内周部に設けた環状の垂直面３２ｄに一点で当接するとともに段付スリーブ３８の外周部に設けた環状の垂直面３８ａに一点で当接している。かかる構成では、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の軸方向荷重を伝達可能であるが、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の回転荷重と垂直荷重を伝達不能である。
【００２３】
段付スリーブ３８は、小径部外周に形成した雄ねじ部３８ｂにて、ホイール側ハウジング３１の内周に形成した雌ねじ部３１ｄに、軸方向にて螺合量調整可能にねじ結合されていて、雄ねじ部３１ｄに螺着したロックナット３９により固定保持されている。なお、段付スリーブ３８は、車軸ハブ２１の端面に対して僅かな軸方向隙間で対向していて、ホイール側ハウジング３１とのねじ結合部での結合が緩くなっても車軸ハブ２１の端面に当たって抜け止めされるように構成されている。
【００２４】
上記のように構成した検出器Ａにおいては、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間で伝達される全ての垂直荷重と全ての回転荷重が、各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４に設けた一対の力伝達系Ｔａ、Ｔｂと、各力伝達系Ｔａ、Ｔｂに介装した正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂを介して、伝達されるとともに、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間で伝達される全ての軸方向荷重が、各ボール３４ａおよび３４ｂと各ボール３７および段付スリーブ３８を介して、伝達される。
【００２５】
また、この実施形態においては、図４に示したように、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａの伝達荷重に応じた出力勾配の絶対値と各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの伝達荷重に応じた出力勾配の絶対値が略同じに設定されるとともに、伝達荷重がゼロのときにおける各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの出力が最大出力値Ｖｍａｘと最小出力値Ｖｍｉｎの中間値Ｖｏに設定されている。
【００２６】
検出器本体４０は、図３にブロック図で概念的に示したように、信号処理回路４１、送信器４２、電源４３等を含んでいて、ハブ側ハウジング３２に一体的に固定されている。信号処理回路４１は、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａからの出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａと各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂからの出力Ｖ１ｂ〜Ｖ４ｂを送信器４２に供給するものである。送信器４２は、その供給された各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａからの出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａと各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂからの出力Ｖ１ｂ〜Ｖ４ｂを電波として演算器Ｂの受信器５１に送信するものである。電源４３は、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ、信号処理回路４１、送信器４２等の作動に必要な電力を供給するものである。
【００２７】
一方、演算器Ｂは、図３にブロック図で概念的に示したように、受信器５１、信号処理装置５２等を含んでいて、車体側に組付けられており、車両制御装置Ｃに接続されている。受信器５１は、送信器４２から受信した出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａと出力Ｖ１ｂ〜Ｖ４ｂを信号処理装置５２に供給するものである。
【００２８】
信号処理装置５２は、図５のフローチャートに対応したプログラムを所定の微小な演算周期毎に繰り返し実行するマイクロコンピュータを備えていて、受信器５１からの出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａと出力Ｖ１ｂ〜Ｖ４ｂに基づいて演算処理されたホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の垂直荷重Ｆｚおよび回転荷重Ｆθと、回転荷重Ｆθと図２に示した半径Ｒ１に基づいて演算処理された伝達トルクＴｔを車両制御装置Ｃに供給（出力）するものである。車両制御装置Ｃは、車両の状態を制御するアクチュエータ（図示しない）と、そのアクチュエータを駆動するとともにその駆動状態を制御するコントローラ（図示しない）とを含むように構成されている。
【００２９】
上記のように構成した作用力検出装置においては、当該車両のイグニッションスイッチ（図示省略）がＯＮとされている状態のとき、信号処理装置５２のマイクロコンピュータが図５のフローチャートに対応したプログラムを所定の微小な演算周期毎に繰り返し実行して、受信器５１からの出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａと出力Ｖ１ｂ〜Ｖ４ｂに基づいて車両制御装置Ｃにて必要な垂直荷重Ｆｚおよび回転荷重Ｆθと伝達トルクＴｔを演算し、これを信号処理装置５２内に記憶するとともに車両制御装置Ｃに供給する。
【００３０】
信号処理装置５２のマイクロコンピュータは、図５のステップ１０１にて処理を開始し、ステップ１０２にて、各正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａの出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａと各逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの出力Ｖ１ｂ〜Ｖ４ｂを読み込み記憶する。また、信号処理装置５２のマイクロコンピュータは、ステップ１０３にて垂直荷重Ｆｚを演算して記憶し、ステップ１０４にて回転荷重Ｆθを演算して記憶し、ステップ１０５にて伝達トルクＴｔを演算して記憶し、ステップ１０６にて垂直荷重Ｆｚ、回転荷重Ｆθおよび伝達トルクＴｔを出力する。なお、ステップ１０７では、プログラムの実行を終了する。
【００３１】
ステップ１０３では下記式１にて垂直荷重Ｆｚが演算され、ステップ１０４では下記式２にて回転荷重Ｆθが演算され、ステップ１０５では下記式３にて伝達トルクＴｔが演算される。
Ｆｚ＝Ｋｚ×{(ＸＺ１−ＸＺ３)２＋(ＸＺ２−ＸＺ４)２}１／２    （式１）
但し；Ｋｚは実験や解析により予め求められた補正係数である。
また、ＸＺ１＝（Ｖ１ａ−Ｖ１ｂ）、ＸＺ２＝（Ｖ２ａ−Ｖ２ｂ）であり、
ＸＺ３＝（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）、ＸＺ４＝（Ｖ４ａ−Ｖ４ｂ）である。
Ｆθ＝Ｋθ×（ＸＺ１＋ＸＺ２＋ＸＺ３＋ＸＺ４）                （式２）
Ｔｔ＝Ｋｔ×Ｆθ×Ｒ１                                        （式３）
但し；ＫθとＫｔは実験や解析により予め求められた補正係数である。
【００３２】
ところで、この実施形態の作用力検出装置においては、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間で伝達される全ての垂直荷重と全ての回転荷重が、各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４に設けた一対の力伝達系Ｔａ、Ｔｂと、各力伝達系Ｔａ、Ｔｂに介装した正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂを介して、伝達される。このため、正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの各出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａとＶ１ｂ〜Ｖ４ｂとに基づいてホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の垂直荷重Ｆｚを演算するステップ１０３では、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の垂直荷重Ｆｚを高精度にて演算することが可能であり、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の垂直荷重Ｆｚを高精度にて検出することが可能である。
【００３３】
また、この実施形態の作用力検出装置においては、各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４が周方向にて等間隔に４個配置されている。このため、正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂを備える各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４が９０度位相で配置されることとなる。このため、各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４での正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの出力差を１８０度位相間で演算して得られる計算値の自乗和の平方根を用いること（上記式１参照）により、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の垂直荷重Ｆｚを容易に演算することが可能である。
【００３４】
また、この実施形態の作用力検出装置においては、各連結支持部Ｔ１〜Ｔ４における各力伝達系Ｔａ、Ｔｂに各螺子３５ａ、３５ｂ（荷重付加手段）が設けられていて、正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂには所定の荷重を付加することが可能である。このため、各螺子３５ａ、３５ｂの進退量によりホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の伝達荷重の初期値を調整可能である。
【００３５】
したがって、各螺子３５ａ、３５ｂにより正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの各出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａとＶ１ｂ〜Ｖ４ｂを補正することが可能であり、当該作用力検出装置の初期状態を的確に調整することが可能である。また、力伝達系Ｔａ、Ｔｂの各螺子３５ａ、３５ｂによってホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の回転方向およびラジアル方向でのガタを無くすことが可能である。このため、上記したガタに伴う異音や摩耗の発生を無くすことが可能である。
【００３６】
また、この実施形態の作用力検出装置においては、各螺子３５ａ、３５ｂのボール側端部に、ボール３４ａ、３４ｂの表面の曲率より曲率が小さい球面座３５ａ１、３５ｂ１が形成されていて、この球面座３５ａ１、３５ｂ１にて螺子３５ａ、３５ｂはボール３４ａ、３４ｂと当接している。このため、ボール３４ａ、３４ｂと球面座３５ａ１、３５ｂ１が点接触しており、螺子３５ａ、３５ｂの進退量によりホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の伝達荷重の初期値を調整する際の作業性を向上させることが可能である。
【００３７】
また、この実施形態の作用力検出装置においては、正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの各出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａとＶ１ｂ〜Ｖ４ｂに基づいてホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の回転荷重Ｆθを演算するステップ１０４を備えている。このため、正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂの各出力Ｖ１ａ〜Ｖ４ａとＶ１ｂ〜Ｖ４ｂに基づいて、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２間の回転荷重Ｆθをも演算することが可能であり、正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａと逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂを垂直荷重検出用としてのみならず回転荷重検出用としても共用することが可能である。
【００３８】
上記した実施形態の検出器Ａにおいては、各ボール３４ａ、３４ｂを正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂに直接係合（当接）させて実施したが、各ボール３４ａ、３４ｂと正転側荷重検出素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、逆転側荷重検出素子Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ間に、図６にボール３４ａを例として示したように、ボールシートＢＳを介装して実施することも可能である。
【００３９】
この場合において、ボールシートＢＳのボール側端部に、ボール３４ａの中心とボールシートＢＳの中心を調心させる調心手段としての球面座ＢＳ１を設け、この球面座ＢＳ１の曲率がボール３４ａの表面の曲率より小さくなるように形成して、この球面座ＢＳ１にてボールシートＢＳがボール３４ａと当接するように構成することも可能である。なお、ボール３４ａの中心とボールシートＢＳの中心を調心させる調心手段として球面座ＢＳ１に代えてテーパー形状座を設けて実施することも可能である。
【００４０】
また、上記した実施形態の検出器Ａにおいては、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２が４個の連結支持部Ｔ１〜Ｔ４にて連結されるように構成して実施したが、ホイール側ハウジング３１とハブ側ハウジング３２を連結する連結支持部の個数は３個以上であればよく、４個に限定されるものではない。なお、各正転側荷重検出素子と各逆転側荷重検出素子が１８０度位相で配置されない場合には、各演算時における各正転側荷重検出素子と各逆転側荷重検出素子の回転位相を角度センサにて検出して、回転位相に応じて各正転側荷重検出素子と各逆転側荷重検出素子の出力をそれぞれ補正する必要がある。
【００４１】
また、上記した実施形態の検出器Ａにおいては、各力伝達系Ｔａ、Ｔｂに螺子３５ａ、３５ｂ（荷重付加手段）を設けて実施したが、本発明に実施に際して、何れか一方の力伝達系にのみ荷重付加手段（螺子）を設けて実施することも、何れの力伝達系にも荷重付加手段（螺子）を設けないで実施することも可能である。
【００４２】
また、上記した実施形態の検出器Ａにおいては、各螺子３５ａ、３５ｂのボール側端部に、圧着荷重により各ボール３４ａ、３４ｂの中心と各螺子３５ａ、３５ｂの軸心を調心させる調心手段としての球面座３５ａ１、３５ｂ１が形成されていて、各球面座３５ａ１、３５ｂ１の曲率が各ボール３４ａ、３４ｂの表面の曲率より小さく設定されているが、各螺子３５ａ、３５ｂと各ボール３４ａ、３４ｂ間に設けられて圧着荷重により各ボール３４ａ、３４ｂの中心と各螺子３５ａ、３５ｂの軸心を調心させる調心手段として、各球面座３５ａ１、３５ｂ１に代えてテーパー形状座を設けて実施することも可能である。
【００４３】
また、上記した実施形態においては、車輪１１と車軸ハブ２１間にて伝達される作用力を検出する実施形態に本発明を実施したが、本発明は上記実施形態以外の作用力検出部にも上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による作用力検出装置における検出器の一実施形態を示した縦断側面図である。
【図２】図１に示した検出器の要部縦断正面図である。
【図３】図１および図２に示した検出器を含む本発明による作用力検出装置の電気的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】図１に示した各荷重検出素子にて得られる伝達荷重と電圧の関係を示すグラフである。
【図５】図３に示した演算器における信号処理装置のマイクロコンピュータが実行するプログラムのフローチャートである。
【図６】各力伝達系のボールと正転側荷重検出素子、逆転側荷重検出素子間に、ボールシートを介装した変形実施形態を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１…車輪（回転体）、１１ａ…接地面、２１…車軸ハブ（支持体）、３１…ホイール側ハウジング（第１回転部材）、３２…ハブ側ハウジング（第２回転部材）、３４ａ、３４ｂ…ボール、３５ａ、３５ｂ…螺子（荷重付加手段）、３５ａ１、３５ｂ１…球面座、Ｔ１〜Ｔ４…連結支持部、Ｔａ、Ｔｂ…力伝達系、Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ…正転側荷重検出素子、Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ…逆転側荷重検出素子、Ａ…検出器、Ｂ…演算器
【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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