(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、
前記一端部は前記他端部よりも大きい断面積を有する、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項２】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、
前記ホイール支持部は前記一端部より前記中心軸線に沿って前記車輪の側へ隔置された位置に於いて前記連結要素に嵌合し前記連結要素の弾性変形を制限することにより前記連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項３】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、
前記一端部は前記他端部よりも大きい断面積を有する、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項４】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、
前記ホイール支持部は前記一端部より前記中心軸線に沿って前記車輪の側へ隔置された位置に於いて前記連結要素に嵌合し前記連結要素の弾性変形を制限することにより前記連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項５】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素の弾性変形に伴う前記保持部に対する前記連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでおり、
前記ホイール支持部は前記一端部より前記中心軸線に沿って前記車輪の側へ隔置された位置に於いて前記連結要素に嵌合し前記連結要素の弾性変形を制限することにより前記連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項６】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、
前記ホイール支持部は前記一端部より前記中心軸線に沿って前記車輪の側へ隔置された位置に於いて前記連結要素に嵌合し前記連結要素の弾性変形を制限することにより前記連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項７】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、
各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の前記中心軸線に垂直な方向の面圧を検出する、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項８】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、
各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間に配置された検出素子と、前記連結要素と前記ホイール支持部との間の前記中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、前記タイヤに応力が作用していない状況に於いて前記検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいる、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項９】
回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、
各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、
前記ホイール支持部は前記一端部より前記中心軸線に沿って前記車輪の側へ隔置された位置に於いて前記連結要素に嵌合し前記連結要素の弾性変形を制限することにより前記連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
【請求項１０】
各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間に配置された検出素子と、前記連結要素と前記ホイール支持部との間の前記中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、前記タイヤに応力が作用していない状況に於いて前記検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいることを特徴とする請求項７に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１１】
前記連結要素と前記ホイールの前記円板部との間に配置された検出素子と、前記連結要素と前記円板部との間にて前記連結要素に嵌合し前記円板部より前記検出素子へ前記中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいることを特徴とする請求項９に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１２】
前記荷重制限手段は前記ホイール支持部の一部であることを特徴とする請求項２、４乃至６、９の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１３】
前記連結要素と前記ホイール支持部の一部との間には前記中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、前記弾性シールリングは前記応力検出手段へ異物が到達することを防止することを特徴とする請求項１２に記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１４】
前記荷重制限手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間にて前記連結要素の周りに環状に延在し、前記連結要素と前記荷重制限手段との間及び前記荷重制限手段と前記ホイール支持部との間にはそれぞれ前記中心軸線の周りに環状に延在する第一及び第二の弾性シールリングが配置されており、前記第一及び第二の弾性シールリングは前記応力検出手段へ異物が到達することを防止することを特徴とする請求項２、４乃至６、９の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１５】
前記連結要素の少なくとも一部は筒状をなし、前記応力検出手段は前記連結要素の前記筒状をなす部分の歪を検出することを特徴とする請求項１乃至６、９、１１乃至１４の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【請求項１６】
前記保持部の少なくとも一部は筒状をなし、前記応力検出手段は前記保持部の前記筒状をなす部分の歪を検出することを特徴とする請求項１乃至６、９、１１乃至１４の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の検出装置に係り、更に詳細には車輪のタイヤに作用する力を検出するタイヤ作用力検出装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に於いて車輪のタイヤに作用する力を検出するタイヤ作用力検出装置は従来より種々の構成のものが提案されており、例えば本願出願人の先の提案にかかる下記の特許文献１乃至３には、外周部にてタイヤを保持するホイールと回転軸線の周りに回転可能にホイールを保持する保持体との間に介装され、ホイールと保持体との間に作用する力を間接的に検出することによりタイヤに作用する力を検出するよう構成されたタイヤ作用力検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００３−１４５６３号公報
【特許文献２】特開平２００５−２４９５１７号公報
【特許文献３】特開平２００５−２７４４９２号公報
【発明の概要】
【０００４】
〔発明が解決しようとする課題〕
上記先の提案にかかるタイヤ作用力検出装置によれば、ホイールと保持体との間に作用する力に基づいてタイヤに作用する力を検出することができるが、この種のタイヤ作用力検出装置に於いてはホイールに連結固定されるホイール側部材と保持体に連結固定される保持体側部材とが必須である。またタイヤに作用する力に起因してホイールと保持体との間に作用する力によってホイール側部材及び保持体側部材が相対変位することを許容する部材やホイール側部材と保持体側部材との間に応力を伝達する部材が必要であり、検出器はホイール側部材及び保持体側部材の相対変位又はそれらの間に伝達される応力を検出しなければならない。従って上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置は構造が複雑になると共に高コストにならざるを得ないという問題がある。
【０００５】
一般に、自動車等の車両に於いては、タイヤ交換等のメンテナンスが可能であるよう、ホイールはボルトの如き連結要素を含む通常四つの連結手段により保持体に連結固定されるようになっている。従って路面よりタイヤを介してホイールに力が作用すると、その力の大部分は連結手段を介して保持体に伝達され、連結手段により伝達される応力はタイヤに作用する力に対応している。従ってホイールと保持体との間に複雑な構造のタイヤ作用力検出装置を介装しなくても、各連結手段に作用する応力に基づいてタイヤに作用する力を推定することができる。
【０００６】
本発明の主要な目的は、各連結手段に作用する応力に基づいてタイヤに作用する力を推定することができることに着目し、各連結手段に作用する応力を検出し、それらの応力に基づいてタイヤに作用する力を演算することにより、従来に比して単純な構造にてタイヤに作用する力を正確に検出することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
【０００７】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、一端部は他端部よりも大きい断面積を有する、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【０００８】
この構成によれば、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段に作用する応力が検出され、検出された応力に基づいてタイヤ作用力が演算されるので、連結手段を介してホイールとホイール支持部材との間に伝達される応力に基づいてタイヤ作用力を演算することができ、従って上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができる。
【０００９】
また各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。
【００１０】
また一端部は他端部よりも大きい断面積を有するので、ホイール支持部により支持される部分に十分な強度を確保し、タイヤ作用力検出装置の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、ホイール支持部は一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００１２】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。また連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限することができるので、連結要素に過剰の荷重が作用することを確実に防止することができる。
【００１３】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、一端部は他端部よりも大きい断面積を有する、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００１４】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を保持部の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。また一端部は他端部よりも大きい断面積を有するので、ホイール支持部により支持される部分に十分な強度を確保し、タイヤ作用力検出装置の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでおり、ホイール支持部は一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００１６】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を保持部の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。また連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限することができるので、連結要素に過剰の荷重が作用することを確実に防止することができる。
【００１７】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでおり、ホイール支持部は一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００１８】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量として正確に検出することができる。また連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限することができるので、連結要素に過剰の荷重が作用することを確実に防止することができる。
【００１９】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、ホイール支持部は一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有している、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００２０】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。また連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限することができるので、連結要素に過剰の荷重が作用することを確実に防止することができる。
【００２１】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、各面圧検出手段は連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の面圧を検出する、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００２２】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。また各連結手段に作用する車輪の回転方向の応力及び車輪の上下方向の応力を中心軸線に垂直な方向の面圧として正確に求めることができ、これによりこれらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力及びタイヤの上下方向に作用する応力を正確に演算することができる。
【００２３】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、各面圧検出手段は連結要素とホイール支持部との間に配置された検出素子と、連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいる、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００２４】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。また連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節することができ、これによりホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。
【００２５】
本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両について、タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有するタイヤ作用力推定装置に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでおり、各面圧検出手段は連結要素とホイールの円板部との間の中心軸線に沿う方向の面圧を検出し、ホイール支持部は一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有する、ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。
【００２６】
この構成によれば、上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができ、またホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。また各面圧検出手段は連結要素とホイールの円板部との間の中心軸線に沿う方向の面圧を検出するので、各連結手段に作用する車輪の横方向の応力を中心軸線に沿う方向の面圧として正確に求めることができ、これによりこれらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの横方向に作用する応力を正確に演算することができる。また連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限することができるので、連結要素に過剰の荷重が作用することを確実に防止することができる。
【００２７】
また上記構成に於いて、各面圧検出手段は連結要素とホイール支持部との間に配置された検出素子と、連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいてよい。
【００２８】
この構成によれば、連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節することができ、これによりホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。
【００２９】
また上記構成に於いて、連結要素とホイールの円板部との間に配置された検出素子と、連結要素と円板部との間にて連結要素に嵌合し円板部より検出素子へ中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいてよい。
【００３０】
この構成によれば、連結要素とホイールの円板部との間に配置された検出素子と、連結要素と円板部との間にて連結要素に嵌合し円板部より検出素子へ中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいるので、ホイールより応力伝達手段を介して検出素子へ確実に応力を伝達させることができ、これにより中心軸線に沿って連結要素に作用し連結要素を中心軸線に沿って伸縮させる応力を確実に且つ正確に検出することができる。
【００３１】
また上記構成に於いて、荷重制限手段はホイール支持部の一部であってよい。
【００３２】
この構成によれば、荷重制限手段はホイール支持部の一部であるので、荷重制限手段がホイール支持部とは独立の部材である場合に比してタイヤ作用力検出装置の部品点数及びコストを低減し、タイヤ作用力検出装置の組み立てを単純にすることができる。
【００３３】
また上記構成に於いて、連結要素とホイール支持部の一部との間には中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するようになっていてよい。
【００３４】
この構成によれば、締結要素とホイール支持部の一部との間には中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するので、応力検出手段へ異物が到達することに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検出装置の故障の虞れを効果的に低減することができる。
【００３５】
また上記構成に於いて、荷重制限手段は連結要素とホイール支持部との間にて連結要素の周りに環状に延在し、連結要素と荷重制限手段との間及び荷重制限手段とホイール支持部との間にはそれぞれ中心軸線の周りに環状に延在する第一及び第二の弾性シールリングが配置されており、第一及び第二の弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するようになっていてよい。
【００３６】
この構成によれば、締結要素と荷重制限手段との間及び荷重制限手段とホイール支持部との間にはそれぞれ中心軸線の周りに環状に延在する第一及び第二の弾性シールリングが配置されており、第一及び第二の弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するので、応力検出手段へ異物が到達することに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検出装置の故障の虞れを効果的に低減することができ、また荷重制限手段が中心軸線に垂直な方向へがたつくことを効果的に防止することができる。
【００３７】
また上記構成に於いて、連結要素の少なくとも一部は筒状をなし、応力検出手段は連結要素の筒状をなす部分の歪を検出するようになっていてよい。
【００３８】
この構成によれば、応力検出手段は締結要素の筒状をなす部分の歪を検出し、筒状をなす部分は充実の部分よりも締結要素に作用する応力に対する弾性変形量の比が高いので、応力検出手段が締結要素の充実の部分の歪を検出する場合に比して、締結要素に作用する応力の検出のＳ／Ｎ比を高くし、これによりタイヤ作用力検出のＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【００３９】
また上記構成に於いて、保持部の少なくとも一部は筒状をなし、応力検出手段は保持部の筒状をなす部分の歪を検出するようになっていてよい。
【００４０】
この構成によれば、応力検出手段は保持部の筒状をなす部分の歪を検出し、筒状をなす部分は充実の部分よりも締結要素より保持部に作用する応力に対する弾性変形量の比が高いので、応力検出手段が保持部の充実の部分の歪を検出する場合に比して、締結要素に作用する応力の検出のＳ／Ｎ比を高くし、これによりタイヤ作用力検出のＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【００４１】
また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段に車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の径方向に作用する応力の少なくとも何れかの応力を検出するようになっていてよい。
【００４２】
また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段に車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の径方向に作用する応力を検出するようになっていてよい。
【００４３】
また上記構成に於いて、演算手段は車輪の回転方向に作用する応力に基づいてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００４４】
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００４５】
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の横方向に作用する応力に基づいてタイヤの横方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００４６】
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の横方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの横方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００４７】
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用する応力及び各連結手段に車輪の径方向に作用する応力に基づいて各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００４８】
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用し車輪の回転トルクが除外された応力及び各連結手段に車輪の径方向に作用する応力の二乗和平方根として各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００４９】
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００５０】
また上記構成に於いて、中心軸線の周りの複数の位置は中心軸線に対し車輪の径方向の二つの位置と、中心軸線に対し車輪の径方向に垂直な方向の二つの位置とよりなる四つの位置であってよい。
【００５１】
また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて各連結手段の中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、各連結手段の前記中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の上下方向に作用する応力に基づいて、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００５２】
また上記構成に於いて、ディスク部材は演算手段の少なくとも一部を支持するようになっていてよい。
【００５３】
また上記構成に於いて、歪検出手段は連結要素の弾性変形に伴う中心軸線に沿う方向の歪を検出するようになっていてよい。
【００５４】
また上記構成に於いて、変位量検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の中心軸線に垂直な方向の相対変位量を検出するようになっていてよい。
【００５５】
また上記構成に於いて、応力伝達手段は連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段としても機能するようになっていてよい。
【００５６】
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、各応力検出手段は車輪の周方向に互いに隔置された位置に於いて対応する連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。
【００５７】
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が１８０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用すると推定される応力の和に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００５８】
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が９０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、各応力検出手段は車輪の径方向に互いに隔置された位置に於いて対応する連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。
【００５９】
また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が９０°に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は二つの連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の上下方向に作用すると推定される応力の二乗和平方根に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００６０】
また応力検出手段が一つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力を演算し、車輪の上下方向に作用する応力が上向きより下向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力と車輪の上下方向に作用する応力が下向きより上向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力との和に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【００６１】
また応力検出手段が一つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力を演算し、車輪の上下方向に作用する応力が上向きより下向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力と車輪の上下方向に作用する応力が下向きより上向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力との差に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第一の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図２のＩ−Ｉ）にて切断して示す断面図である。
【図２】図２は第一の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【図３】図３は第一の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
【図４】図４は各ボルトにその中心軸線に沿って作用する応力fyと各検出素子による検出応力fiとの関係を示すグラフである。
【図５】図５はボルトのねじ部に車輪の回転方向の応力Ｆxが作用する場合にボルトの根元部の表面に中心軸線に沿って作用する応力を示す説明図である。
【図６】図６はボルトにその中心軸線に作用する径方向の応力Ｆzz及び中心軸線に作用する回転方向の応力Ｆxxと中心軸線に作用する上下方向の応力Ｆzとの関係を示す説明図である。
【図７】図７は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第二の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図８のVII−VII）にて切断して示す断面図である。
【図８】図８は第二の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【図９】図９はボルトのねじ部に車輪の回転方向の応力Ｆxが作用する場合にボルト支持部の円筒状の外面に中心軸線に沿って作用する応力を示す説明図である。
【図１０】図１０は第二の実施例に於ける各検出素子の標準電圧Ｖox*及びＶoz*の演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第三の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１２のXI−XI）にて切断して示す断面図である。
【図１２】図１２は第三の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【図１３】図１３は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第四の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１４のXIII−XIII）にて切断して示す断面図である。
【図１４】図１４は第四の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【図１５】図１５は各ボルトにその中心軸線に垂直に作用する応力Ｆxzと第一の検出素子による検出応力fvとの関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は各ボルトにその中心軸線に沿って作用する応力Ｆxzと第二の検出素子による検出応力fpとの関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は第四の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
【図１８】図１８は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第五の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１９のXVIII−XVIII）にて切断して示す断面図である。
【図１９】図１９は第五の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【図２０】図２０は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第六の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
【図２１】図２１は第六の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
【図２２】図２２は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第七の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
【図２３】図２３は第七の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
【図２４】図２４は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第八の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
【図２５】図２５は第八の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。
【図２６】図２６はボルトの中心に車輪の周方向に作用する応力Ｆx1及び車輪の径方向に作用するＦz1の変化を示すグラフである。
【図２７】図２７は第八の実施例に於ける前後力Ｆxt及び上下力Ｆztの演算ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
第一の実施例
【００６４】
図１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第一の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図２のＩ−Ｉ）にて切断して示す断面図、図２は第一の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【００６５】
図１に於いて、１０は図には示されていない車両の車輪を示し、１２はタイヤ作用力検知装置を示している。車輪１０は回転軸線１４に垂直な円板部１６Ａを有する金属製のホイール１６と、ホイール１６の外周のリム部１６Ｂに保持され主としてゴムにて構成されたタイヤ１８とを有している。車輪１０はハブ部材２０により回転軸線１４の周りに回転可能に支持されており、タイヤ作用力検知装置１２はブレーキロータディスク２２と共に車輪１０とハブ部材２０との間に配設されている。
【００６６】
ハブ部材２０は軸受２４により回転軸線１４の周りに回転可能に支持される管状の軸部２６と、該軸部と一体をなし回転軸線１４に垂直なフランジ部２８とを有している。図１には示されていないが、軸受２４はサスペンション部材を介して車体により支持されている。車輪１０は駆動輪であり、軸部２６には車輪１０とは反対の側より駆動軸３０が挿入されている。駆動軸３０は回転軸線１４の周りに回転可能に回転軸線１４に沿って延在し、圧入等の手段により軸部２６に剛固に連結されている。尚本発明のタイヤ作用力検知装置が適用される車輪は従動輪であってもよい。
【００６７】
円板部１６Ａとフランジ部２８との間には回転軸線１４と同軸にて円板状のディスク部材３２が配置されており、ディスク部材３２は回転軸線１４に垂直に延在している。ディスク部材３２には回転軸線１４の周りに互いに９０°隔置された位置に四つの孔３４が設けられており、孔３４は回転軸線１４と平行に延在している。各孔３４にはボルト３６が挿通されており、ボルト３６はハブ部材２０のフランジ部２８及びブレーキロータディスク２２を貫通して延在し、フランジ部２８の内面にヘッド部が当接している。ディスク部材３２はボルト３６及びそれに螺合するナット３８によりフランジ部２８及びブレーキロータディスク２２と剛固に一体的に結合されている。
【００６８】
ディスク部材３２には孔３４に対し回転軸線１４の周りに４５°隔置された位置にて回転軸線１４と平行に延在する四つの孔４０が設けられている。各孔４０には連結要素としてのボルト４２の大径の根元部４２Ａが圧入により固定されている。各ボルト４２はディスク部材３２に対し外側に小径のねじ部４２Ｂを有し、各ボルト４２の中心軸線４２Ｃは回転軸線１４と平行に延在している。ねじ部４２Ｂはホイール１６の円板部１６Ｂを貫通して延在し、その先端に螺合するナット４４により円板部１６Ｂと一体的に連結されている。
【００６９】
かくしてハブ部材２０及びディスク部材３２は互いに共働して回転軸線１４に垂直なホイール支持部を有するホイール支持部材として機能し、ディスク部材３２、ボルト４２、ナット４４は互いに共働して回転軸線１４の周りに互いに均等に隔置された四つの位置に於いてホイール１６の円板部１６Ａとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能し、各ボルト４２は根元部４２Ａにて対応するディスク部材３２により片持支持されている。
【００７０】
第一の実施例に於いては、ボルト４２の根元部４２Ａの中心軸線４２Ｃに沿う方向の長さはディスク部材３２の厚さよりも大きい値に設定され、根元部４２Ａは車輪１０の側に於いてディスク部材３２より部分的に突出している。従ってホイール１６の円板部１６Ｂはディスク部材３２より回転軸線１４に沿って隔置された状態にて根元部４２Ａのねじ部４２Ｂ側の端面に当接している。円板部１６Ｂとディスク部材３２との間に位置する各ボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面には四つの検出素子４６が固定されている。
【００７１】
各検出素子４６は抵抗線式の歪ゲージの如くボルト４２の根元部４２Ａの中心軸線４２Ｃに沿う方向の弾性歪に応じた電流値の電流信号を出力し、これにより根元部４２Ａの表面に於いて中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力を検出する応力検出手段として機能する。ディスク部材３２は回転軸線１４に整合する孔４８を有し、孔４８にはハブ部材２０の軸部２６の外端が部分的に嵌入すると共に、演算手段としての電子回路装置５０が配置されている。各検出素子４６より出力される電流信号は導線５２を経て電子回路装置５０へ供給される。また各ボルト４２の表面には温度センサ５４が設けられており、温度センサ５４により検出された温度Ｔを示す信号も電子回路装置５０へ供給される。
【００７２】
電子回路装置５０は、後に説明する如く、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する回転軸線１４に垂直な前後方向の応力（前後力）Ｆxt、回転軸線１４に平行な横方向の応力（横力）Ｆyt、回転軸線１４に垂直な上下方向の応力（上下力）Ｆztを演算し、各応力を示す信号を図には示されていない車両の制御装置へ出力する。
【００７３】
図２に示されている如く、各ボルト４２について見て、検出素子４６は回転軸線１４及び中心軸線４２Ｃを通る径方向の直線５８と根元部４２Ａの外形線との二つの交点と、中心軸線４２Ｃを通り直線５８に垂直な直線６０と根元部４２Ａの外形線との二つの交点とに対応する位置に設けられている。換言すれば、中心軸線４２Ｃを挟んで互いに対向する一方の一対の検出素子４６はディスク部材３２の径方向、従って車輪１０の径方向に沿って互いに隔置され、他方の一対の検出素子４６は一方の一対の検出素子４６に対し中心軸線４２Ｃの周りに９０゜隔置されている。
【００７４】
図３は第一の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図３に示されている如く、四つのボルト４２を４２a〜４２dとし、ボルト４２a〜４２dに於いて車輪１０の径方向外側の検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれfz11、fz21、fz31、fz41とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれfiz11、fiz21、fiz31、fiz41とする。車輪１０の径方向内側の検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれfz12、fz22、fz32、fz42とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれfiz12、fiz22、fiz32、fiz42とする。
【００７５】
またボルト４２a〜４２dに於いて車輪１０の径方向外側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれfx11、fx21、fx31、fx41とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれfix11、fix21、fix31、fix41とする。車輪１０の径方向内側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力をそれぞれfx12、fx22、fx32、fx42とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれfix12、fix22、fix32、fix42とする。
【００７６】
図４は各ボルト４２a〜４２dの外周部にその中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力fyと各検出素子の検出応力fiとの関係を示すグラフである。図４に示されている如く、各検出素子４６はボルト４２a〜４２dに応力fyが作用していない場合の検出応力fiが標準検出応力fio（正の定数）になるよう調整されている。また各検出素子４６の検出応力fiは、応力fyが引張り応力である場合には標準検出応力fioより応力fyの大きさに比例して減少し、応力Ｆyが圧縮応力である場合には標準検出応力fioより応力fyの大きさに比例して増大する。
【００７７】
尚各検出素子４６は既知の温度特性を有し、温度センサ５４により検出されたボルト４２a〜４２dの温度をそれぞれＴ1〜Ｔ4とすると、ボルト４２a〜４２dの各検出素子４６の検出応力fiの温度依存変動量は温度Ｔ1〜Ｔ4の関数ｆi1(Ｔ1)〜ｆi4(Ｔ４)にて表されるものとする。
【００７８】
従って*を1〜4とすると、応力fx*1、fx*2、fz*1、fz*2はそれぞれ下記の式１〜４により表される。
fx*1＝fix*1−fio−ｆi*(Ｔ*)  ……（１）
fx*2＝fix*2−fio−ｆi*(Ｔ*)  ……（２）
fz*1＝fiz*1−fio−ｆi*(Ｔ*)  ……（３）
fz*2＝fiz*2−fio−ｆi*(Ｔ*)  ……（４）
【００７９】
図５はボルト４２のねじ部４２Ｂに車輪１０の回転方向の応力Ｆxが作用する場合にボルト４２の根元部４２Ａの表面に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力を示す説明図である。図５に示されている如く、根元部４２Ａの外周部に作用する応力は中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆxの作用方向の側に於いては圧縮応力であり、中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆxの作用方向とは反対の側に於いては引張り応力である。従って各ボルト４２に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆxは、車輪１０の径方向外側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力fx11、fx21、fx31、fx41と車輪１０の径方向内側の検出素子４６に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する検出素子４６により検出されるべき応力fx12、fx22、fx32、fx42との差に比例する。
【００８０】
よって比例定数をｋx（正の定数）とすると、図３に示されている如く、ボルト４２a〜４２dの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆx1〜Ｆx4はそれぞれ下記の式５〜８により表される。
Ｆx1＝ｋx（fx11−fx12）
＝ｋx（fix11−fix12）  ……（５）
Ｆx2＝ｋx（fx21−fx22）
＝ｋx（fix21−fix22）  ……（６）
Ｆx3＝ｋx（fx31−fx32）
＝ｋx（fix31−fix32）  ……（７）
Ｆx4＝ｋx（fx41−fx42）
＝ｋx（fix41−fix42）  ……（８）
【００８１】
車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡx（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtは下記の式９により表される。
Ｆxt＝Ａx（Ｆx1＋Ｆx2＋Ｆx3＋Ｆx4）  ……（９）
【００８２】
またボルト４２a〜４２dの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆy1〜Ｆy4はそれぞれ応力fx*1＋fx*2＋fz*1＋fz*2の和に比例するので、その比例定数をkyとすると、下記の式１０〜１３により表される。
Ｆy1＝ky（fx11＋fx12＋fz11＋fz12）
＝ky｛fix11＋fix12＋fiz11＋fiz12−４（fio＋ｆi1(Ｔ1)）｝  ……（１０）
Ｆy2＝ky（fx21＋fx22＋fz21＋fz22）
＝ky｛fix21＋fix22＋fiz21＋fiz22−４（fio＋ｆi2(Ｔ2)）｝  ……（１１）
Ｆy3＝ky（fx31＋fx32＋fz31＋fz32）
＝ky｛fix31＋fix32＋fiz31＋fiz32−４（fio＋ｆi3(Ｔ3)）｝  ……（１２）
Ｆy4＝ky（fx41＋fx42＋fz41＋fz42）
＝ky｛fix41＋fix42＋fiz41＋fiz42−４（fio＋ｆi4(Ｔ4)）｝  ……（１３）
【００８３】
車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡy（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆytは下記の式１４により表される。
Ｆyt＝Ａy（Ｆy1＋Ｆy2＋Ｆy3＋Ｆy4）  ……（１４）
【００８４】
図６はボルト４２a、４２bにその中心軸線４２Ｃに作用する径方向の応力Ｆzz及び中心軸線４２Ｃに作用し回転トルク（Ｆxt／４Ａx）が排除された回転方向の応力Ｆxxと中心軸線４２Ｃに作用する上下方向の応力Ｆzとの関係を示す説明図である。図６より解る如く、回転軸線１４の周りのボルトの位置に拘わらず、上下方向の応力Ｆzは径方向の応力Ｆzz及び回転トルクが排除された回転方向の応力Ｆxxの合力と考えることができる。
【００８５】
従って径方向の応力fz*1−fz*2に関する比例定数をkzとすると、ボルト４２a〜４２dの中心に上下方向に作用する応力Ｆz1〜Ｆz4はそれぞれ下記の式１５〜１８により表される。
Ｆz1＝｛（Ｆx1−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz11−fz12）２｝１/２
＝｛（Ｆx1−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz11−fiz12）２｝１/２  ……（１５）
Ｆz2＝｛（Ｆx2−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz21−fz22）２｝１/２
＝｛（Ｆx2−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz21−fiz22）２｝１/２  ……（１６）
Ｆz3＝｛（Ｆx3−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz31−fz32）２｝１/２
＝｛（Ｆx3−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz31−fiz32）２｝１/２  ……（１７）
Ｆz4＝｛（Ｆx4−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz41−fz42）２｝１/２
＝｛（Ｆx4−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz41−fiz42）２｝１/２  ……（１８）
【００８６】
車輪１０の上下運動の瞬間中心と各検出素子４６及びタイヤ１８の接地点の中心Ｐとの間の距離等により決定される係数をＡz（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztは下記の式１９により表される。
Ｆzt＝Ａz（Ｆz1＋Ｆz2＋Ｆz3＋Ｆz4）  ……（１９）
【００８７】
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式５乃至９に従ってタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtを演算し、上記式１０乃至１４に従ってタイヤ１８に作用する横力Ｆytを演算し、上記式５乃至９及び上記式１５乃至１９に従ってタイヤ１８に作用する上下力Ｆztを演算する。
【００８８】
尚上下力Ｆztの演算には回転方向の応力Ｆx*及び前後力Ｆxtが使用されるので、前後力Ｆxtは上下力Ｆztに先立って演算されるが、横力Ｆytは前後力Ｆxt及び上下力Ｆztよりも先に演算されても後に演算されてもよい。またタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtは上記式９に上記式５乃至８が代入された式に従って演算されてもよく、タイヤ１８に作用する横力Ｆytは上記式１４に上記式１０乃至１３が代入された式に従って演算されてもよく、タイヤ１８に作用する上下力Ｆztは上記式１９に上記式５乃至９及び上記式１５乃至１８が代入された式に従って演算れてもよい。
【００８９】
かくして図示の第一の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
第二の実施例
【００９０】
図７は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第二の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図８のVII−VII）にて切断して示す断面図、図８は第二の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。尚図７及び図８に於いて図１及び図２に示された部材と同一の部材には図１及び図２に於いて付された符号と同一の符号が付されており、このことは後述の他の実施例についても同様である。
【００９１】
この第二の実施例に於いては、上述の第一の実施例に於けるディスク部材３２に相当する部材は設けられておらず、ハブ部材２０のフランジ部２８には回転軸線１４の周りに互いに９０°隔置された位置に四つのボルト支持部６４が設けられている。各ボルト支持部６４は回転軸線１４と平行に延在する実質的に円筒形をなし、一端にてフランジ部２８と一体に接続されている。
【００９２】
各ボルト支持部６４は上述の第一の実施例に於けるボルト４２と同様の形態をなすボルト４２の大径の根元部４２Ａを密に嵌合する状態にて支持しており、ボルト４２の小径のねじ部４２Ｂはボルト支持部６４の他端に設けられたねじ孔６６に螺合している。またねじ部４２Ｂはボルト支持部６４の他端及びホイール１６の円板部１６Ｂを貫通して延在し、その先端に螺合するナット４４により円板部１６Ｂと一体的に連結されている。
【００９３】
かくしてハブ部材２０はホイール支持部材として機能し、フランジ部２８は回転軸線１４に垂直なホイール支持部として機能する。ボルト支持部６４、ボルト４２、ナット４４は互いに共働して回転軸線１４の周りに互いに隔置された四つの位置に於いてホイール１６の円板部１６Ａとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能し、各ボルト４２は根元部４２Ａにて対応するボルト支持部６４により片持支持されている。ホイール１６の円板部１６Ｂはフランジ部２８より回転軸線１４に沿って隔置された状態にてボルト支持部６４の他端の端面に当接する。
【００９４】
この第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の円筒状の外面に四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。各ボルト支持部６４に於ける回転軸線１４及びボルト４２の中心軸線４２Ｃに対する四つの検出素子４６の位置関係は上述の第一の実施例の場合と同一である。また検出素子４６の応力検出特性及び温度特性も上述の第一の実施例の場合と同一である。
【００９５】
但し各検出素子４６の標準検出応力fio、即ち各ボルト支持部６４の外周部に応力fyが作用していない場合の検出応力fiは、中心軸線４２Ｃを挟んで互いに対向する一対の検出素子４６の検出応力fiの平均値として演算される。即ち車輪１０の径方向に沿って互いに対向する一対の検出素子４６の標準検出応力fioz*（*＝1,2,3,4）は下記の式２０に従って演算され、車輪１０の径方向に対し垂直な方向に互いに対向する一対の検出素子４６の標準検出応力fiox*（*＝1,2,3,4）は下記の式２１に従って演算される。
fioz*＝（fiz*1＋fiz*2）／２  ……（２０）
fiox*＝（fix*1＋fix*2）／２  ……（２１）
【００９６】
図９はボルト４２のねじ部４２Ｂに車輪１０の回転方向の応力Ｆxが作用する場合にボルト支持部６４の円筒状の外面に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力を示す説明図である。図９に示されている如く、ボルト支持部６４の円筒状の外面に作用する応力は中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆxの作用方向の側に於いては圧縮応力であり、中心軸線４２Ｃに対し応力Ｆxの作用方向とは反対の側に於いては引張り応力である。従って上述の第一の実施例の場合と同様、ボルト４２a〜４２dの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆx1〜Ｆx4は上述の第一の実施例の場合と同様それぞれ上記式５〜８により表される。
【００９７】
またこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト４２a〜４２dの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆx1〜Ｆx4について補正係数α1〜α4が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtは下記の式２２により表される。
【００９８】
Ｆxt＝Ａx（α1Ｆx1＋α2Ｆx2＋α3Ｆx3＋α4Ｆx4）  ……（２２）
【００９９】
また各検出素子４６の標準検出応力fiox*及びfioz*は上記式２０及び２１に従って演算されるので、ボルト４２a〜４２dの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆy1〜Ｆy4はそれぞれ下記の式２３〜２６により表される。
Ｆy1＝ky（fx11＋fx12＋fz11＋fz12）
＝ky｛fix11＋fix12＋fiz11＋fiz12
−２（fiox1＋fioz1）−４ｆi1(Ｔ1)｝  ……（２３）
Ｆy2＝ky（fx21＋fx22＋fz21＋fz22）
＝ky｛fix21＋fix22＋fiz21＋fiz22
−２（fiox2＋fioz2）−４ｆi2(Ｔ2)｝  ……（２４）
Ｆy3＝ky（fx31＋fx32＋fz31＋fz32）
＝ky｛fix31＋fix32＋fiz31＋fiz32
−２（fiox3＋fioz3）−４ｆi3(Ｔ3)｝  ……（２５）
Ｆy4＝ky（fx41＋fx42＋fz41＋fz42）
＝ky｛fix41＋fix42＋fiz41＋fiz42
−２（fiox4＋fioz4）−４ｆi4(Ｔ4)｝  ……（２６）
【０１００】
またこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト４２a〜４２dの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆy1〜Ｆy4についても補正係数β1〜β4が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆytは下記の式２７により表される。
Ｆyt＝Ａy（β1Ｆy1＋β2Ｆy2＋β3Ｆy3＋β4Ｆy4）  ……（２７）
【０１０１】
またこの第二の実施例に於いては、上述の如くボルト４２a〜４２dの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆx1〜Ｆx4について補正係数α1〜α4が予め求められているので、ボルト４２a〜４２dの中心に上下方向に作用する応力Ｆz1〜Ｆz4はそれぞれ上記式１５〜１８に対応する下記の式２８〜３１により表される。
Ｆz1＝｛（α1Ｆx1−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz11−fz12）２｝１/２
＝｛（α1Ｆx1−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz11−fiz12）２｝１/２  ……（２８）
Ｆz2＝｛（α2Ｆx2−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz21−fz22）２｝１/２
＝｛（α2Ｆx2−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz21−fiz22）２｝１/２  ……（２９）
Ｆz3＝｛（α3Ｆx3−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz31−fz32）２｝１/２
＝｛（α3Ｆx3−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz31−fiz32）２｝１/２  ……（３０）
Ｆz4＝｛（α4Ｆx4−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fz41−fz42）２｝１/２
＝｛（α4Ｆx4−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fiz41−fiz42）２｝１/２  ……（３１）
【０１０２】
更にこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト４２a〜４２dの中心に上下方向に作用する応力Ｆz1〜Ｆz4についても補正係数γ1〜γ4が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztは下記の式３２により表される。
Ｆzt＝Ａz（γ1Ｆz1＋γ2Ｆz2＋γ3Ｆz3＋γ4Ｆz4）  ……（３２）
【０１０３】
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ４８より入力される温度信号に基づき、上記式５乃至８及び上記式２２に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆxtを演算し、上記式２０、２１及び上記式２３乃至２７に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する横力Ｆytを演算し、上記式５乃至８及び上記式２８乃至３２に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する上下力Ｆztを演算する。尚この第二の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。またこの第二の実施例に於ける電子回路装置５０はハブ部材２０の軸部２６の外端部内に配置されているが、フランジ部２８の外面に固定されていてもよい。
【０１０４】
また前後力Ｆxtは上記式２２に上記式５乃至８が代入された式に従って演算されてもよく、横力Ｆytは上記式２７に上記式２０、２１及び上記式２３乃至２６が代入された式に従って演算されてもよく、上下力Ｆztは上記式３２に上記式５乃至８及び上記式２８乃至３１が代入された式に従って演算されてもよい。
【０１０５】
次に図１０に示されたフローチャートを参照して第二の実施例に於ける各検出素子４６の標準検出応力fiox*及びfioz*の演算ルーチンについて説明する。尚図１０に示されたフローチャートによる演算制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、電子回路装置５０により所定の時間毎に実行されるが、前後力Ｆxt等を示す信号が図には示されていない車両の制御装置へ出力され、車両の制御装置により図１０に示されたフローチャートによる演算が実行され、演算結果が通信により電子回路装置５０へ入力されてもよい。
【０１０６】
まずステップ１０に於いては各検出素子４６よりの出力電流を示す信号、車両の制御装置よりの操舵角θ及び車速Ｖを示す信号の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては例えば基準値θoを０に近い正の定数として操舵角θの絶対値が基準値θo未満であるか否かの判別、即ち全ての車輪が実質的に車両の直進位置にあり車両に横力が作用していない状況であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ６０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ３０へ進む。
【０１０７】
ステップ３０に於いては例えば現在の車速Ｖと所定サイクル前の車速Ｖとの偏差として車両の加減速度Ｇxが演算され、ステップ４０に於いては例えば基準値Ｇxoを０に近い正の定数として車両の加減速度Ｇxの絶対値が基準値Ｇxo未満であるか否かの判別、即ち車両が実質的に定速走行状態にあり実質的に車輪に前後力及び上下力が作用していない状況であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ６０へ進む。
【０１０８】
ステップ５０に於いては各検出素子４６の標準検出応力fiox*及びfioz*が上記式２０及び２１に従って演算され、ステップ６０に於いては各検出素子４６の標準検出応力fiox*及びfioz*が既に演算されている値に維持される。尚制御の開始時には標準応力fiox*及びfioz*は予め設定された一定の値又は車両の前回の走行時に最終的に演算された値に設定される。
【０１０９】
かくして図示の第二の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に荷重が作用することによる各ボルト支持部６４の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１１０】
特に図示の第二の実施例によれば、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、応力Ｆx1〜Ｆx4についての補正係数α1〜α4、応力Ｆy1〜Ｆy4についての補正係数β1〜β4、応力Ｆz1〜Ｆz4についての補正係数γ1〜γ4が予め求められており、これらの補正係数によって各応力が補正された上で前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztが演算されるので、補正係数が考慮されない場合に比してボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ等に拘わらず前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１１１】
また第二の実施例によれば、検出素子４６の標準検出応力fioz*及びfiox*はそれぞれ上記式２０及び２１に従って中心軸線４２Ｃに対し互いに対向する一対の検出素子４６の検出応力の平均値として演算されるので、標準検出応力が一定値である場合に比して、各検出素子４６の個体差等に起因する検出誤差を効果的に低減することができる。
【０１１２】
また第二の実施例によれば、検出素子４６はボルト支持部６４の円筒形をなす部分の外面に固定されているので、上述の第一の実施例の場合に比して各ボルト４２に作用する応力に対する検出素子４６の歪量の比を大きくし、これにより検出素子４６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１１３】
尚上述の第二の実施例に於いては、各ボルト支持部６４の弾性変形のバラツキ、各検出素子４６の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための補正係数α1〜α4、β1〜β4、γ1〜γ4にてそれぞれ回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4が補正された上で前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztが演算されるようになっているが、これらの補正係数の何れかによる補正が省略されてもよい。
【０１１４】
逆に上述の第一の実施例及び後述の第三乃至第五の実施例に於いては、補正係数α1〜α4、β1〜β4、γ1〜γ4による各応力の補正は行われないが、これらの実施例に於いても上述の第二の実施例の場合と同様に回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4が補正された上で前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztが演算されてもよい。
第三の実施例
【０１１５】
図１１は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第三の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１２のXI−XI）にて切断して示す断面図、図１２は第三の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【０１１６】
この第三の実施例は上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第三の実施例に於いては、各ボルト４２はその大径の根元部４２Ａと小径のねじ部４２Ｂとの間に中心軸線４２Ｃに沿って延在する中間径の円柱状の中間部４２Ｄを有している。また各ボルト４２は根元部４２Ａの端面より中心軸線４２Ｃに沿って延在する円柱形の窪み４２Ｅを有しており、これにより中間部４２Ｄは部分的に円筒形をなしている。
【０１１７】
ディスク部材３２に設けられた孔４０は大径部と小径部とこれらの間に位置する中間の内径を有する中間部とを有し、各ボルト４２の大径の根元部４２Ａは孔４０の大径部に圧入により嵌合し固定されており、これにより各ボルト４２は根元部４２Ａにて片持支持されている。孔４０の小径部はボルト４２の中間部４２Ｄの外径よりも僅かに大きい内径を有し、これにより中間部４２Ｄに遊嵌合している。孔４０の小径部とボルト４２の中間部４２Ｄとの間にはゴムの如き弾性材よりなり中心軸線４２Ｃの周りに環状に延在するＯリングシール６６が配設されている。
【０１１８】
この第三の実施例に於いては、検出素子４６及び温度センサ５４は孔４０の中間部に対応する位置にて中間部４２Ｄの外面に固定されている。各ボルト４２に於ける回転軸線１４及びボルト４２の中心軸線４２Ｃに対する四つの検出素子４６の位置関係は上述の第一の実施例の場合と同一である。また検出素子４６の応力検出特性及び温度特性も上述の第一の実施例の場合と同一である。
【０１１９】
かくして上述の第一の実施例の場合と同様、ハブ部材２０及びディスク部材３２は互いに共働して回転軸線１４に垂直なホイール支持部を有するホイール支持部材として機能し、ディスク部材３２、ボルト４２、ナット４４は互いに共働して回転軸線１４の周りに互いに隔置された四つの位置に於いてホイール１６の円板部１６Ａとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能する。
【０１２０】
この場合根元部４２Ａにて片持支持されたボルト４２が大きく弾性変形により湾曲すると、中間部４２Ｄが孔４０の小径部に当接し、それ以上の弾性変形が制限されるので、孔４０の小径部はボルト４２に過剰に曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能する。またＯリングシール６６はボルト４２の弾性変形を許容すると共に、検出素子４６及び温度センサ５４が設けられたディスク部材３２とボルト４２との間の空間領域に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止する弾性シールとして機能する。
【０１２１】
この第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されており、また電子回路装置５０は各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ４８より入力される温度信号に基づき、上述の第一の実施例の場合と同一の要領にてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを演算する。
【０１２２】
かくして図示の第三の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一及び第二の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１２３】
特に第三の実施例によれば、各ボルト４２は窪み４２Ｅを有し、検出素子４６は円筒形をなす中間部４２Ｄの外面に固定されているので、上述の第一の実施例の場合に比して各ボルト４２に作用する応力に対する検出素子４６の歪量の比を大きくし、これにより検出素子４６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１２４】
また第三の実施例によれば、ディスク部材３２の孔４０の小径部はボルト４２に過剰に曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能するので、応力検出の高いＳ／Ｎ比を確保しつつボルト４２に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ１８に作用する力に起因して車輪１０の回転軸線１４が過剰に変動することを効果的に防止することができる。
【０１２５】
尚上述の第一乃至第三の実施例によれば、ボルト４２、ボルト支持部６４等よりなる連結手段に作用する応力を検出する検出素子はボルト４２又はボルト支持部６４の弾性変形に伴う歪を検出する一種類の検出素子４６であるので、複数種類の検出素子が使用される後述の第四及び第五の実施例の場合に比して、タイヤ作用力検知装置１２の構造を単純化すると共にコストを低減することができる。
【０１２６】
また上述の第一乃至第三の実施例によれば、ボルト４２は大径の端部にて片持支持されるので、片持支持される部位の直径が図示の各実施例よりも小さい場合に比して、ボルト４２の強度不足の虞れを確実に低減し、タイヤ作用力検知装置１２や車両の耐久性を向上させることができる。
第四の実施例
【０１２７】
図１３は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第四の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１４のXIII−XIII）にて切断して示す断面図、図１４は第四の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【０１２８】
この第四の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第四の実施例に於いては、ボルト４２はその小径の根元部４２Ａと小径のねじ部４２Ｂとの間に中心軸線４２Ｃに垂直に延在する大径の円板状のフランジ部４２Ｆを有している。根元部４２Ａの先端部はディスク部材３２の孔４０の小径部に嵌入すると共に圧入によりディスク部材３２に固定されており、これによりボルト４２は根元部４２Ａの先端部にてディスク部材３２により片持支持されている。
【０１２９】
フランジ部４２Ｆは孔４０の小径部より中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、孔４０の大径部の内径よりも僅かに小さい外径を有している。孔４０の大径部の外端には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆより中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、孔４０の大径部の内径よりも極僅かに小さい外径を有している。荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆに対し根元部４２Ａとは反対側のボルト４２の小径部に実質的に密に嵌合し、荷重伝達リング６８の内面とボルト４２の小径部の外面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７０が配設されている。また荷重伝達リング６８の外面と孔４０の大径部の内面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７２が配設されている。
【０１３０】
Ｏリングシール７０及び７２は荷重伝達リング６８より根元部４２Ａ側の空間領域に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止する弾性シールとして機能し、またＯリングシール７２はボルト４２がその中心軸線４２Ｃに垂直な方向への弾性変形することを許容する。そしてボルト４２が大きく弾性変形すると、荷重伝達リング６８の外面が孔４０の大径部の内面に当接し、それ以上の弾性変形が制限されるので、荷重伝達リング６８はボルト４２に過剰な曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能する。
【０１３１】
フランジ部４２Ｆと孔４０の小径部を郭定する部分との間の空間には四つの第一の検出素子７４が配置されており、フランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の空間には四つの第二の検出素子７６及び一つの温度センサ５４が配置されている。第一の検出素子７４、第二の検出素子７６、温度センサ５４はそれぞれ各ボルトに対し上述の第一の実施例に於ける検出素子４６及び温度センサと同一の周方向位置に配設されている。尚車輪１０がボルト４２及びナット４４によりディスク部材３２に固定され、第二の検出素子７６に所定の圧縮応力が付与された状態に於いても、荷重伝達リング６８はディスク部材３２の外側の側面より僅かに突出してホイール１６の円板部１６Ａに当接し、これにより円板部１６Ａがボルト支持部６４の外端に直接当接することを防止すると共に、ホイール１６に回転軸線１４に沿って作用する応力を第二の検出素子７６へ伝達する。
【０１３２】
特に各第一の検出素子７４はフランジ部４２Ｆに固定された永久磁石とディスク部材３２に固定され永久磁石より中心軸線４２Ｃに沿って隔置された検出器とよりなるホールＩＣ式の変位センサであり、フランジ部４２Ｆがディスク部材３２に対し中心軸線４２Ｃに垂直な方向へ相対変位することによる磁界の変化をディスク部材３２に対するフランジ部４２Ｆの相対変位量として検出することにより、各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆxzを検出する。
【０１３３】
この場合各第一の検出素子７４はボルト４２のねじ部４２Ｂに何れの方向にも応力Ｆxzが作用していない場合の検出応力fvが標準検出応力fvo（正の定数）になるよう調整されている。また図１５に示されている如く、各第一の検出素子７４の検出応力fvは、ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆxzの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向外向きである場合には標準検出応力fvoより応力Ｆxzに比例して増大し、応力Ｆxzの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向内向きである場合には標準検出応力fvoより応力Ｆxzに比例して減少する。
【０１３４】
これに対し第二の検出素子７６は面圧センサであり、フランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の面圧を検出することにより、各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆpを検出する。この場合各第二の検出素子７６は応力Ｆpが０である場合の検出応力fpが標準検出応力fpo（正の定数）になるよう調整されている。また図１６に示されている如く、各第二の検出素子７６の検出応力fpは、応力Ｆpが引張り応力である場合には標準検出応力fpoより応力Ｆpに比例して減少し、応力Ｆpが圧縮応力である場合には標準検出応力fpoより応力Ｆpに比例して増大する。
【０１３５】
尚各第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６により検出された応力を示す電圧信号は温度センサ５４により検出された温度を示す信号と共に電子回路装置５０へ供給される。また各第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６はそれぞれ温度特性を有し、温度センサ５４により検出されたボルト４２a〜４２dの温度をＴ1〜Ｔ4とすると、ボルト４２a〜４２dの各第一の検出素子７４の検出応力fvの温度依存変動量は温度Ｔ1〜Ｔ4の関数ｆv1(Ｔ1)〜ｆv4(Ｔ4)にて表され、ボルト４２a〜４２dの各第二の検出素子７６の検出応力fpの温度依存変動量は温度Ｔ1〜Ｔ4の関数ｆp1(Ｔ1)〜ｆp4(Ｔ4)にて表されるものとする。
【０１３６】
図１７は第四の実施例に於いて各第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図１７に示されている如く、四つのボルト４２を４２a〜４２dとし、ボルト４２a〜４２dに於いて車輪１０の径方向外側の第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれfz11、fz21、fz31、fz41とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれfvz11、fvz21、fvz31、fvz41とする。車輪１０の径方向内側の第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれfz12、fz22、fz32、fz42とし、これらの検出素子４６の検出応力をそれぞれfvz12、fvz22、fvz32、fvz42とする。
【０１３７】
またボルト４２a〜４２dに於いて車輪１０の径方向外側の第一の検出素子７４に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれfx11、fx21、fx31、fx41とし、これらの第一の検出素子７４の検出応力をそれぞれfvx11、fvx21、fvx31、fvx41とする。車輪１０の径方向内側の第一の検出素子７４に対し反時計廻り方向に９０°隔置された位置に位置する第一の検出素子７４により検出されるべき応力をそれぞれfx12、fx22、fx32、fx42とし、これらの第一の検出素子７４の検出応力をそれぞれfvx12、fvx22、fvx32、fvx42とする。
【０１３８】
ボルト４２a〜４２の各第一の検出素子７４に対応する位置に於いてねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆx*1、Ｆx*2、Ｆz*1、Ｆz*2はそれぞれ下記の式３３〜３６により表される。
Ｆx*1＝fvx*1−fvo−ｆv*(Ｔ*)  ……（３３）
Ｆx*2＝fvx*2−fvo−ｆv*(Ｔ*)  ……（３４）
Ｆz*1＝fvz*1−fvo−ｆv*(Ｔ*)  ……（３５）
Ｆz*2＝vfz*2−fvo−ｆv*(Ｔ*)  ……（３６）
【０１３９】
よってボルト４２a〜４２dに於いてねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆx1、Ｆx2、Ｆx3、Ｆx4はそれぞれ下記の式３７〜４０により表され、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtは上記式９により表される。
Ｆx1＝ｋx（fx11−fx12）
＝ｋx（fvx11−fvx12）  ……（３７）
Ｆx2＝ｋx（fx21−fx22）
＝ｋx（fvx21−fvx22）  ……（３８）
Ｆx3＝ｋx（fx31−fx32）
＝ｋx（fvx31−fvx32）  ……（３９）
Ｆx4＝ｋx（fx41−fx42）
＝ｋx（fvx41−fvx42）  ……（４０）
【０１４０】
また各第二の検出素子７６により検出されるべき応力をそれぞれfy*1〜fy*4とすると、ボルト４２a〜４２dの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆy1〜Ｆy4はそれぞれ下記の式４１〜４４により表され、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆytは上記式１４により表される。
Ｆy1＝ky（fy11＋fy12＋fy13＋fy14）
＝ky｛fp11＋fp12＋fp13＋fp14−４（fpo＋ｆp1(Ｔ1)）｝  ……（４１）
Ｆy2＝ky（fy21＋fy22＋fy23＋fy24）
＝ky｛fp21＋fp22＋fp23＋fp24−４（fpo＋ｆp2(Ｔ2)）｝  ……（４２）
Ｆy3＝ky（fy31＋fy32＋fy33＋fy34）
＝ky｛fp31＋fp32＋fp33＋fp34−４（fpo＋ｆp3(Ｔ3)）｝  ……（４３）
Ｆy4＝ky（fy41＋fy42＋fy43＋fy44）
＝ky｛fp41＋fp42＋fp43＋fp44−４（fpo＋ｆp4(Ｔ4)）｝  ……（４４）
【０１４１】
更にボルト４２a〜４２dの中心に上下方向に作用する応力Ｆz1〜Ｆz4はそれぞれ上記式１５〜１８に対応する下記の式４５〜４８により表され、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztは上記式１９により表される。
Ｆz1＝｛（Ｆx1−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（Ｆz11−Ｆz12）２｝１/２
＝｛（Ｆx1−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fvz11−fvz12）２｝１/２  ……（４５）
Ｆz2＝｛（Ｆx2−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（Ｆz21−Ｆz22）２｝１/２
＝｛（Ｆx2−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fvz21−fvz22）２｝１/２  ……（４６）
Ｆz3＝｛（Ｆx3−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（Ｆz31−Ｆz32）２｝１/２
＝｛（Ｆx3−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fvz31−fvz32）２｝１/２  ……（４７）
Ｆz4＝｛（Ｆx4−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（Ｆz41−Ｆz42）２｝１/２
＝｛（Ｆx4−Ｆxt／４Ａx）２＋kz２（fvz41−fvz42）２｝１/２  ……（４８）
【０１４２】
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、第一の検出素子７４及び各第二の検出素子７６より入力される電圧信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式３７乃至４０及び上記式９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆxtを演算し、上記式４１乃至４４及び上記式１４に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する横力Ｆytを演算し、上記式４５乃至４８及び上記式１９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する上下力Ｆztを演算する。
【０１４３】
尚前後力Ｆxtは上記式９に上記式３７乃至４０が代入された式に従って演算されてもよく、横力Ｆytは上記式１４に上記式４１乃至４４が代入された式に従って演算されてもよく、上下力Ｆztは上記式１９に上記式４５乃至４８が代入された式に従って演算されてもよい。
【０１４４】
かくして図示の第四の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴うディスク部材３２に対するフランジ部４２Ｆの径方向の相対変位及びフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の軸線方向の面圧の変化に基づいて、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一乃至第三の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１４５】
特に第四の実施例によれば、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4及び上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4は第一の検出素子７４により検出されるディスク部材３２に対するフランジ部４２Ｆの径方向の相対変位に基づいて演算され、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4は第二の検出素子７６より検出されるフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の面圧の変化に基づいて演算されるので、回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4の全てが一種類の検出素子４６の検出値に基づいて演算される上述の第一乃至第四の実施例の場合に比して正確に各応力を演算することができる。
【０１４６】
また第四の実施例によれば、ボルト４２はフランジ部４２Ｆを除き小径であり、各ボルト４２に作用する応力に対する上記径方向の相対変位及び面圧の変化の比を大きくし、これにより第一の検出素子７４及び第二の検出素子７６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１４７】
また第四の実施例によれば、孔４０の大径部の外端には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はボルト４２に過剰な曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能するので、上述の第三の実施例の場合と同様、応力検出の高いＳ／Ｎ比を確保しつつボルト４２に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ１８に作用する力に起因して車輪１０の回転軸線１４が過剰に変動することを効果的に防止することができる。
【０１４８】
尚フランジ部４２Ｆが中心軸線４２Ｃに沿って変位することによっても第一の検出素子７４による検出値が影響を受けるので、その影響が比較的大きい場合には、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4に基づいてそれぞれ回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4が補正されてもよい。
第五の実施例
【０１４９】
図１８は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第五の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図１９のXVIII−XVIII）にて切断して示す断面図、図１９は第五の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。
【０１５０】
この第五の実施例は上述の第二の実施例の修正例として構成されており、ディスク部材３２は設けられていない。この第五の実施例に於いては、上述の第四の実施例の場合と同様、各ボルト４２はその小径の根元部４２Ａと小径のねじ部４２Ｂとの間に中心軸線４２Ｃに垂直に延在する大径の円板状のフランジ部４２Ｆを有している。また各ボルト４２はハブ部材２０のフランジ部２８に設けられたボルト支持部６４に挿通された状態で小径の根元部４２Ａがフランジ部２８のねじ孔２８Ａにねじ込まれており、これによりボルト４２は根元部４２Ａの先端部にてディスク部材３２により片持支持されている。
【０１５１】
上述の第四の実施例の場合と同様、フランジ部４２Ｆはフランジ部２８より中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、ボルト支持部６４の内径よりも僅かに小さい外径を有している。ボルト支持部６４の外端部には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆより中心軸線４２Ｃに沿って車輪１０の側へ隔置されると共に、ボルト支持部６４の外端部の内径よりも極僅かに小さい外径を有している。荷重伝達リング６８はフランジ部４２Ｆに対し根元部４２Ａとは反対側の小径部に実質的に密に嵌合し、荷重伝達リング６８の内面とボルト４２の小径部の外面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７０が配設されている。また荷重伝達リング６８の外面とボルト支持部６４の内面との間にはゴムの如き弾性材よりなるＯリングシール７２が配設されている。
【０１５２】
各ボルト支持部６４には直線５８及び６０に整合する四つのねじ孔８０が設けられており、各ねじ孔８０にはねじ８２がねじ込まれている。フランジ部４２Ｆの外周部にはねじ孔８０に整合してリセスが設けられており、各リセスには圧縮・膨張センサの如き第一の検出素子８６が配置されている。第一の検出素子８６はフランジ部４２Ｆとねじ８２との間に作用するボルト４２の径方向の応力を検出することにより、各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆxzを検出する。
【０１５３】
この第五の実施例に於いては、ねじ孔８０に対するねじ８２のねじ込み量が調整されることにより、上述の第四の実施例に於ける第一の検出素子７４の場合と同様、各第一の検出素子８６はボルト４２のねじ部４２Ｂに何れの方向にも応力Ｆxzが作用していない場合の検出応力fvが標準検出応力fvo（正の定数）になるよう調整される。また上述の第四の実施例に於ける第一の検出素子７４の場合と同様、各第一の検出素子８６の検出応力fvは、ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに垂直に作用する応力Ｆxzの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向外向きである場合には標準検出応力fvoより応力Ｆxzに比例して増大し、応力Ｆxzの作用方向が当該検出素子７４の位置について見てボルト４２の径方向内向きである場合には標準検出応力fvoより応力Ｆxzに比例して減少する。
【０１５４】
フランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の空間には各ボルト４２のねじ部４２Ｂに中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆpを検出する四つの第二の検出素子７６及び一つの温度センサ５４が配置されている。この第五の実施例の第二の検出素子７６及び温度センサ５４もそれぞれ各ボルトに対し上述の第一の実施例及び第四の実施例に於ける検出素子４６、７６及び温度センサ５４と同一の周方向位置に配設されている。
【０１５５】
図１８に示されている如く、上述の第四の実施例の場合と同様、ボルト４２のねじ部４２Ｂにナット４４が締め付けられることによりホイール１６がハブ部材２０のフランジ部２８に固定され、第二の検出素子７６に所定の圧縮応力が付与された状態に於いても、荷重伝達リング６８はボルト支持部６４の外端より突出してホイール１６の円板部１６Ａに当接し、これにより円板部１６Ａがボルト支持部６４の外端に直接当接することを防止すると共に、ホイール１６に回転軸線１４に沿って作用する応力を第二の検出素子７６へ伝達する。
【０１５６】
この第五の実施例に於いても、各第二の検出素子７６は応力Ｆpが０である場合の検出応力fpが標準検出応力fpo（正の定数）になるよう調整されている。また各第二の検出素子７６の検出応力fpは、応力Ｆpが引張り応力である場合には標準検出応力fpoより応力Ｆ第二の検出素子７６に比例して減少し、応力Ｆpが圧縮応力である場合には標準検出応力fpoより応力Ｆpに比例して増大する。
【０１５７】
以上の説明より解る如く、この第五の実施例に於いても、電子回路装置５０は、第一の検出素子８６及び各第二の検出素子７６より入力される電圧信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式３７乃至４０及び上記式９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する前後力Ｆxtを演算し、上記式４１乃至４４及び上記式１４に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する横力Ｆytを演算し、上記式４５乃至４８及び上記式１９に従ってタイヤ１８の接地点の中心Ｐに作用する上下力Ｆztを演算する。尚この第五の実施例の他の点は上述の第一の実施例又は他の実施例の場合と同様に構成されている。またこの第五の実施例に於ける電子回路装置５０はハブ部材２０の軸部２６の外端部内に配置されているが、フランジ部２８の外面に固定されていてもよい。
【０１５８】
かくして図示の第五の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴うボルト支持部６４に対するフランジ部４２Ｆの径方向の面圧の変化及びフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の軸線方向の面圧の変化に基づいて、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一乃至第四の実施例の場合と同様に路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算ことができる。
【０１５９】
特に第五の実施例によれば、各ボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4及び上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4は第一の検出素子８６により検出されるボルト支持部６４に対するフランジ部４２Ｆの径方向の面圧の変化に基づいて演算され、車輪１０の横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4は第二の検出素子７６より検出されるフランジ部４２Ｆと荷重伝達リング６８との間の面圧の変化に基づいて演算されるので、回転方向の応力Ｆx1〜Ｆx4、横方向の応力Ｆy1〜Ｆy4、上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4の全てが一種類の検出素子４６の検出値に基づいて演算される上述の第一乃至第三の実施例の場合に比して正確に各応力を演算することができる。
【０１６０】
また第五の実施例によれば、上述の第四の実施例の場合と同様、ボルト４２はフランジ部４２Ｆを除き小径であり、各ボルト４２に作用する応力に対する径方向及び軸線方向の面圧の変化の比を大きくし、これにより第一の検出素子８６及び第二の検出素子７６による応力検出のＳ／Ｎ比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１６１】
また第五の実施例によれば、フランジ部４２Ｆの外端には金属製の荷重伝達リング６８が嵌入しており、荷重伝達リング６８はボルト４２に過剰な変形応力が作用することを制限する荷重制限手段としても機能するので、上述の第三及び第四の実施例の場合と同様、応力検出の高いＳ／Ｎ比を確保しつつボルト４２に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ１８に作用する力に起因して車輪１０の回転軸線１４が過剰に変動することを効果的に防止することができる。
【０１６２】
また第五の実施例によれば、ねじ孔８０に対するねじ８２のねじ込み量を調整することにより、ボルト４２のねじ部４２Ｂに何れの方向にも応力Ｆxzが作用していない状況に於いて第一の検出素子８６に作用する面圧を検出素子毎に個別に調節することができるので、各第一の検出素子８６４について標準検出応力fvoの調整を容易に且つ確実に行うことができる。
第六の実施例
【０１６３】
図２０は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第六の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
【０１６４】
この第六の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第六の実施例に於いては、ディスク部材３２は上述の第一の実施例の場合と同様、四つのボルト３６及びそれらに螺合するナット３８によりフランジ部２８及びブレーキロータディスク２２と剛固に一体的に結合され、また四つのボルト４２及びそれらに螺合するナット４４によりホイール１６の円板部１６Ｂと一体的に連結されている。尚これらの点は後述の第七及び第八の実施例についても同様である。
【０１６５】
各ボルト４２は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子４６は回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト４２にのみ設けられている。これらのボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。
【０１６６】
図２１は第六の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図２１に示されている如く、四つのボルト４２a〜４２dのうち、回転軸線１４の周りの角度間隔が１８０°であるボルト４２a及び４２cに検出素子４６が設けられているものとする。
【０１６７】
図２１に示されている如く、回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルトに於いて車輪１０の上下方向に作用する応力は、ボルトの中心軸線４２に対し互いに逆方向に作用する。従って回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト４２a及び４２cに於いて車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆx1及びＦx3の和を演算することにより、車輪１０の上下方向に作用する応力の影響を相殺することができ、応力Ｆx1及びＦx3はそれぞれ上記式５及び７により表される。
【０１６８】
よって車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡx1（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtは下記の式４９により表される。
Ｆxt＝Ａx1（Ｆx1＋Ｆx3）  ……（４９）
【０１６９】
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式５、７、４９に従ってタイヤ１８の接地点の中心に作用する前後力Ｆxtを演算する。尚前後力Ｆxtは上記式４９に上記式５、７が代入された式に従って演算されてもよい。
【０１７０】
かくして図示の第六の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて径方向に互いに隔置された二つのボルト４２に作用する車輪１０の回転方向の応力Ｆx1及びＦx3を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtを正確に演算することができる。
【０１７１】
尚図示の第六の実施例に於いては、各ボルト４２に四つの検出素子４６が設けられているが、ボルトの中心線に対し車輪１０の径方向に互いに隔置された検出素子４６が省略されてもよい。
第七の実施例
【０１７２】
図２２は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第七の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
【０１７３】
この第七の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、各ボルト４２は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子４６は回転軸線１４の周りの周方向に互いに隣接する二つのボルト４２、即ち回転軸線１４の周りに互いに他に対し９０°隔置された二つのボルト４２にのみ設けられている。これらのボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。
【０１７４】
図２３は第七の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図２３に示されている如く、四つのボルト４２a〜４２dのうち、回転軸線１４の周りの角度間隔が９０°であるボルト４２a及び４２bに検出素子４６が設けられているものとする。
【０１７５】
図２３に示されている如く、ボルト４２a及び４２bの中心に車輪１０の上下方向に作用する応力Ｆz1及びＦz2はそれぞれ下記の式５０及び５１により表される。またタイヤ１８に作用する上下方向の応力は応力Ｆz1及びＦz2の合力に比例すると考えられ、合力は応力Ｆz1及びＦz2の二乗和平方根として演算可能である。
Ｆz1＝fz11−fz12
＝fiz11−fiz12  ……（５０）
Ｆz2＝fz21−fz22
＝fiz21−fiz22  ……（５１）
【０１７６】
よって車輪１０の上下運動の瞬間中心と各検出素子４６及びタイヤ１８の接地点の中心Ｐとの間の距離等により決定される係数をＡz2（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztは下記の式５２又は５３により表される。
Ｆzt＝Ａz2 kz２｛Ｆz1２＋Ｆz2２｝１/２  ……（５２）
Ｆzt＝Ａz2 kz２｛（fz11−fz12）２＋（fz21−fz22）２｝１/２
＝Ａz2 kz２｛（fiz11−fiz12）２＋（fiz21−fiz22）２｝１/２  ……（５３）
【０１７７】
以上の説明より解る如く、電子回路装置５０は、各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号に基づき、上記式５０〜５２又は上記式５３に従ってタイヤ１８の接地点の中心に作用する上下力Ｆztを演算する。
【０１７８】
かくして図示の第七の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによる各ボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて互いに隣接する二つのボルト４２に作用する車輪１０の径方向の応力Ｆz1及びＦz2を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１７９】
尚図示の第七の実施例に於いては、各ボルト４２に四つの検出素子４６が設けられているが、ボルトの中心線に対し車輪１０の周方向に互いに隔置された検出素子４６が省略されてもよい。
第八の実施例
【０１８０】
図２４は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装置の第八の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た正面図である。
【０１８１】
この第八の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、各ボルト４２は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子４６は一つのボルト４２にのみ設けられている。ボルト４２の根元部４２Ａの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子４６と一つの温度センサ５４が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。
【０１８２】
図２５は第八の実施例に於いて各検出素子４６により検出される応力を車輪１０のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図２５に示されている如く、四つのボルト４２a〜４２dのうち、ボルト４２aのみに検出素子４６が設けられているものとする。
【０１８３】
図２５に示されている如く、ボルト４２aの中心に車輪１０の周方向に作用する応力Ｆx1は下記の式５４により表され、ボルト４２aの中心に車輪１０の径方向に作用する応力Ｆz1は下記の式５５により表される。
Ｆx1＝fx11−fx12
＝ｋx（fix11−fix12）  ……（５４）
Ｆz1＝fz11−fz12
＝ｋz（fiz11−fiz12）  ……（５５）
【０１８４】
図２６は応力Ｆx1及びＦz1の変化を示すグラフである。図２６に示されている如く、応力Ｆz1はボルト４２aが図２５に於けるボルト４２b及び４２dの位置にあるときに０になり、ボルト４２aが図２５に於けるボルト４２aの位置にあるときに最大値になり、ボルト４２aが図２５に於けるボルト４２cの位置にあるときに最小値になるサインカーブにて変化する。これに対し応力Ｆx1は応力Ｆz1が最大値より最小値へ変化する過程に於いて０になるときに最小値Ｆx1minになり、応力Ｆz1が最小値より最大値へ変化する過程に於いて０になるときに最大値Ｆx1maxになるサインカーブにて変化する。
【０１８５】
従って応力Ｆz1が負の値より正の値へ変化する際の応力Ｆx1の値を応力Ｆx1の最大値Ｆx1maxとし、応力Ｆz1が正の値より負の値へ変化する際の応力Ｆx1の値を応力Ｆx1の最小値Ｆx1minとすることができる。
【０１８６】
またボルトの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆxは最大値Ｆx1max及び最小値Ｆx1minの平均値であり、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtは応力Ｆxに比例すると考えられる。これに対しボルトの中心に車輪１０の上下方向に作用する応力Ｆzは最大値Ｆx1maxと最小値Ｆx1minとの差であり、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztは応力Ｆzに比例すると考えられる。
【０１８７】
よって車輪１０の回転半径、回転軸線１４と中心軸線４２Ｃとの間の距離等により決定される係数をＡx3（正の定数）とし、車輪１０の上下運動の瞬間中心と各検出素子４６及びタイヤ１８の接地点の中心Ｐとの間の距離等により決定される係数をＡz3（正の定数）とすると、タイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt及び上下力Ｆztはそれぞれ下記の式５６及び５７により表される。
Ｆxt＝Ａx3（Ｆx1max＋Ｆx1min）  ……（５６）
Ｆzt＝Ａz3（Ｆx1max−Ｆx1min）  ……（５７）
【０１８８】
次に図２７に示されたフローチャートを参照して第八の実施例に於ける前後力Ｆxt及び上下力Ｆztの演算ルーチンについて説明する。尚図２７に示されたフローチャートによる演算制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、電子回路装置５０により所定の時間毎に実行される。
【０１８９】
まずステップ１１０に於いては各検出素子４６よりの出力電流を示す信号、車速Ｖを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ１２０に於いては上記式５１及び５２に従ってそれぞれ応力Ｆx1及びＦz1が演算される。
【０１９０】
ステップ１３０に於いては応力Ｆz1が正の値より負の値へ変化したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１５０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１４０に於いてそのときの応力Ｆx1が最小値Ｆx1minに設定された後ステップ１７０へ進む。
【０１９１】
ステップ１５０に於いては応力Ｆz1が負の値より正の値へ変化したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには図２７に示されたフローチャートによる制御がそのまま一旦終了され、肯定判別が行われたときにはステップ１６０に於いてそのときの応力Ｆx1が最大値Ｆx1maxに設定された後ステップ１７０へ進む。
【０１９２】
ステップ１７０に於いては図２７に示されたフローチャートによる制御が開始された後に最小値Ｆx1min及び最大値Ｆx1maxの更新履歴があるか否かの判別、即ち最小値Ｆx1min及び最大値Ｆx1maxが更新されたことがあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには図２７に示されたフローチャートによる制御がそのまま一旦終了され、肯定判別が行われたときにはステップ１８０へ進む。
【０１９３】
ステップ１８０に於いてはタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtが上記式５３に従って演算され、ステップ１９０に於いてはタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztが上記式５４に従って演算される。
【０１９４】
かくして図示の第八の実施例によれば、ホイール１６より連結要素としての各ボルト４２に応力が作用することによるボルト４２の弾性変形に伴う歪に基づいて一つのボルト４２に作用する車輪１０の周方向の応力Ｆx1及び径方向の応力Ｆz1を求め、これらの応力Ｆx1及びＦz1の周期的変化に一定の位相関係があることを利用して、応力Ｆx1及びＦz1に基づいて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt及び上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１９５】
また上述の第八の実施例によれば、前後力Ｆxt及び上下力Ｆztは車輪１０の２分の1回転毎に１回演算されるので、前サイクルの値と現サイクルの値との平均値や、過去数サイクルの値と現サイクルの値についての移動平均値の如く、演算される値について平滑化処理が行われてもよい。
【０１９６】
また上述の第八の実施例に於いては、検出素子４６は一つのボルト４２にしか設けられていないが、上述の第六の実施例と同様、検出素子４６が回転軸線１４に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト４２に設けられ、前後力Ｆxt及び上下力Ｆztが車輪１０の４分の1回転毎に１回演算されるよう修正されてもよく、また検出素子４６が四つのボルト４２に設けられ、前後力Ｆxt及び上下力Ｆztが車輪１０の８分の1回転毎に１回演算されるよう修正されてもよい。
【０１９７】
また上述の第八の実施例に於いては、前後力Ｆxt及び上下力Ｆztの両方が演算されるようになっているが、上記式５６又は５７に従って前後力Ｆxt及び上下力Ｆztの一方のみが演算されるよう修正されてもよい。
【０１９８】
以上の説明より解る如く、上述の各実施例によれば、温度センサ５４より各ボルト４２又は各ボルト支持部６４の温度Ｔ1等が検出され、温度Ｔ1等に基づいて検出応力fix*1等が補正されることにより温度補正後の応力fx*1等が演算されるので、温度に基づく補正が行われない場合や、外気温又はディスク部材３２又はフランジ部２８の一つの温度に基づいて補正が行われる場合に比して、各ボルト４２や各ボルト支持部６４の温度の如何に拘わらず路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０１９９】
また上述の第一乃至第五の実施例によれば、各ボルトに作用する上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4は上記式１５〜１８等に従って、径方向の応力Ｆzz及び回転トルクが排除された回転方向の応力Ｆxxの合力として演算されるので、回転トルクが排除されない場合に比して、正確に上下方向の応力Ｆz1〜Ｆz4することができ、これにより路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztを正確に演算することができる。
【０２００】
また上述の第二及び第五の実施例によれば、ディスク部材３２は不要であるので、上述の第一、第三、第四、第六乃至第八の実施例の場合に比して、タイヤ作用力検知装置１２の部品点数を低減してコストを低減することができると共に、車両に対するタイヤ作用力検知装置１２の組付けを能率よく行うことができる。逆に上述の第一、第三、第四の実施例や第六乃至第八の実施例によれば、タイヤ作用力検知装置１２の少なくとも一部を構成するディスク部材３２がハブ部材２０のフランジ部２８に固定され、車輪１０はディスク部材３２に連結固定されるので、上述の第二及び第五の実施例の場合に比して、既存のハブ部材に対する構造変更要求を最小限に抑えることができる。
【０２０１】
また上述の第三乃至第五の実施例によれば、検出素子７４、７６、８６は外界より遮断された空間内に配置されているので、上述の第一及び第二の実施例や第六乃至第八の実施例の場合に比して、検出素子に粉塵や泥水が到達し、これに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検知装置１２の故障の虞れを低減することができる。
【０２０２】
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【０２０３】
例えば上述の第一乃至第五の実施例に於いては、各ボルトの中心に車輪１０の回転方向に作用する応力Ｆx1〜Ｆx4に基づいてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する前後力Ｆxtが演算され、各ボルトの中心に中心軸線４２Ｃに沿って作用する応力Ｆy1〜Ｆy4に基づいてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する横力Ｆytが演算され、各ボルトの中心に上下方向に作用する応力Ｆz1〜Ｆz4に基づいてタイヤ１８の接地点の中心Ｐに於いて路面５６よりタイヤ１８に作用する上下力Ｆztが演算されるようになっているが、前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztの何れかの演算が省略されてもよい。
【０２０４】
また上述の第一乃至第五の実施例に於いては、電子回路装置５０が応力Ｆx1〜Ｆx4、Ｆy1〜Ｆy4、Ｆz1〜Ｆz4を演算すると共に、前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztを演算するようになっているが、演算手段は車両の運動制御装置の如き車体に搭載された制御装置であり、該車体に搭載された制御装置に各検出素子４６より入力される電流信号及び温度センサ５４より入力される温度信号若しくは応力Ｆx1〜Ｆx4、Ｆy1〜Ｆy4、Ｆz1〜Ｆz4を示す信号が供給され、車体に搭載された制御装置により応力Ｆx1〜Ｆx4、Ｆy1〜Ｆy4、Ｆz1〜Ｆz4若しくは前後力Ｆxt、横力Ｆyt、上下力Ｆztが演算されるよう修正されてもよい。
【０２０５】
また上述の第六乃至第八の実施例に於いては、ボルトに作用する応力を検出する応力検出手段は上述の第一の実施例に於ける応力検出手段と同様の構造を有しているが、上述の第二乃至第五の何れかの実施例に於ける応力検出手段と同様の構造を有する応力検出手段が第六乃至第八の実施例に適用されてもよい。
【０２０６】
また上述の各実施例に於いては、各ボルトに温度センサ５４が設けられ、ボルト毎に検出素子の温度特性に基づく検出応力の補正が行われるようになっているが、各車輪の一つの温度センサが設けられ、その検出値に基づいて当該車輪の全てのボルトについて検出素子の温度特性に基づく検出応力の補正が行われるよう修正されてもよく、また検出素子の温度による検出値の変動が小さい場合には、温度に基づく検出応力の補正が省略されてもよい。
【０２０７】
また上述の各実施例に於いては、連結手段の連結要素として四つのボルトが設けられているが、本発明のタイヤ作用力検出装置は車輪の回転軸線の周りに隔置された四つ以外の数、例えば五つ、六つ、八つの連結手段が設けられた車輪に適用されてもよい。特に上述の第六の実施例が四つ以外の数の連結手段が設けられた車輪に適用される場合には、応力検出手段は車輪の回転軸線の周りの角度間隔が１８０°に最も近い任意の二つの連結手段に設けられてよい。また上述の第七の実施例が四つ以外の数の連結手段が設けられた車輪に適用される場合には、応力検出手段は車輪の回転軸線の周りの角度間隔が９０°に最も近い任意の二つの連結手段に設けられてよい。
【０２０８】
また上述の各実施例に於いては、連結手段はボルト及びナットよりなる締結式の連結手段であるが、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結することができるものである限り、好ましくは取り外し可能にホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結することができるものである限り、例えばボルトと同様に車輪の回転軸線に平行に延在する棒状部材の先端にキャップ部材がビス、割りピン、回転ロック等の固定手段により固定される構造の如く、ボルト及びナット以外の連結手段であってもよい。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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