CN101669017A - 轮胎作用力检测装置 - Google Patents

轮胎作用力检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101669017A
CN101669017A CN200880013680A CN200880013680A CN101669017A CN 101669017 A CN101669017 A CN 101669017A CN 200880013680 A CN200880013680 A CN 200880013680A CN 200880013680 A CN200880013680 A CN 200880013680A CN 101669017 A CN101669017 A CN 101669017A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stress
tire
wheel hub
coupling member
central axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880013680A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101669017B (zh
Inventor
矶野宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN101669017A publication Critical patent/CN101669017A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101669017B publication Critical patent/CN101669017B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/021—Tyre supporting devices, e.g. chucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/164—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in inductance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/169—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using magnetic means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明所要解决的问题在于根据作用于连结轮毂和轮毂支撑部件的连结单元的应力并通过比以往简单的构造来准确地检测轮胎作用力。本发明的轮胎作用力检测装置适用于以下车辆，该车辆包括：车轮10，其包括轮毂16和保持于轮毂的外圆周部的轮胎18；轮毂支撑部件20、32，该轮毂支撑部件20、32通过与旋转轴线14垂直的轮毂支撑部32来能够绕旋转轴线旋转地支撑轮毂；以及螺栓14，用作在绕旋转轴线彼此间隔开的多个位置处连结轮毂的圆板部和轮毂支撑部件的轮毂支撑部的多个连结单元；并且轮胎作用力检测装置包括：多个检测元件46，用作检测作用于各螺栓的应力的应力检测单元；以及电路装置50，用作根据检测出的应力计算作用于轮胎的触地点处的轮胎作用力的计算单元。

Description

轮胎作用力检测装置
技术领域
本发明涉及汽车等车辆的检测装置，更详细地说，涉及检测作用于车轮的轮胎的力的轮胎作用力检测装置。
背景技术
关于在汽车等车辆中检测作用于车轮的轮胎的力的轮胎作用力检测装置，以往提出有各种结构的方案，例如在本申请人之前提出的日本专利文献特开平2003-14563号公报、日本专利文献特开平2005-249517号公报、日本专利文献特开平2005-274492号公报中记载有如下构成的轮胎作用力检测装置：夹装在通过外周部保持轮胎的轮毂和将轮毂能够绕旋转轴线旋转地保持的保持体之间，通过间接地检测作用于轮毂与保持体之间的力来检测作用于轮胎的力。
根据上述之前提出的轮胎作用力检测装置，虽然可根据作用于轮毂与保持体之间的力来检测作用于轮胎的力，但是在这种轮胎作用力检测装置中，连结固定于轮毂的轮毂侧部件和连结固定于保持体的保持体侧部件是必需的。而且需要允许由于作用于轮胎的力而作用于轮毂与保持体之间的力导致轮毂侧部件和保持体侧部件的相对位移的情况的部件，检测器必须检测轮毂侧部件和保持体侧部件的相对位移或者在它们之间传递的应力。因而，如上述那样的以往的轮胎作用力检测装置存在构造复杂并且不得不为高成本的问题。
一般来说，在汽车等车辆中，为了使得能够进行更换轮胎等维护，轮毂通过包括如螺栓那样的连结构件在内的并通常为四个的连结单元来连结固定在保持体上。因而，一旦力从路面经由轮胎作用于轮毂，则该力的大部分经由连结单元传递到保持体，被连结单元传递的应力与作用于轮胎的力相对应。因而，即使在轮毂和保持体之间不夹装构造复杂的轮胎作用力检测装置，也能够根据作用于各连结单元的应力来推测作用于轮胎的力。
发明内容
本发明的主要目的如下：着眼于能够根据作用于各连结单元的应力来推测作用于轮胎的力的情况，检测作用于各连结单元的应力，并根据它们的应力计算作用于轮胎的力，由此通过比以往简单的构造来准确地检测作用于轮胎的力。
根据本发明，提供一种轮胎作用力检测装置，使用于车辆中，所述车辆包括：车轮，其包括轮毂和轮胎，轮毂具有与旋转轴线垂直的圆板部，轮胎被保持于轮毂的外圆周部；轮毂支撑部件，通过轮毂支撑部以能够绕旋转轴线旋转的方式支撑轮毂，所述轮毂支撑部以能够绕所述旋转轴线旋转的方式被车身支撑，并与所述旋转轴线垂直；和连结单元，该连结单元连结所述轮毂的所述圆板部和所述轮毂支撑部件的所述轮毂支撑部；所述轮胎作用力检测装置的特征在于，包括：应力检测单元，作为推测作用于轮胎的触地点的轮胎作用力的轮胎作用力推测装置，对作用于连结单元的应力进行检测；以及计算单元，根据检测出的应力计算轮胎作用力。
根据该构成，检测作用于连结轮毂的圆板部和轮毂支撑部件的轮毂支撑部的连结单元的应力，根据检测出的应力计算轮胎作用力，因此能够根据经由连结单元传递到轮毂和轮毂支撑部之间的应力计算轮胎作用力，因而与如上述那样的以往的轮胎作用力检测装置相比，能够通过简单的构造准确地检测轮胎作用力。
另外，在上述构成中，也可以是，各连结单元具有与旋转轴线平行的中心轴线，应力检测单元检测对应的连结单元的围绕中心轴线的多个位置处的应力。
根据该构成，各连结单元具有与旋转轴线平行的中心轴线，各应力检测单元检测对应的连结单元的围绕中心轴线的多个位置处的应力，因此能够准确地求得作用于各连结单元的应力，因而能够根据作用于各连结单元的应力准确地求得轮胎作用力。
另外，在上述构成中，也可以是，应力检测单元检测在对应的连结单元的围绕中心轴线的多个位置处与中心轴线平行的方向的应力。
根据该构成，应力检测单元检测在对应的连结单元的围绕中心轴线的多个位置处与中心轴线平行的方向的应力，因此能够准确地求得作用于各连结单元的车轮旋转方向的应力、车轮横向的应力、车轮上下方向的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，应力检测单元检测在对应的连结单元的围绕中心轴线的多个位置处通过中心轴线且与中心轴线垂直的方向的应力。
根据该构成，各应力检测单元检测在对应的连结单元的围绕中心轴线的多个位置处通过中心轴线且与中心轴线垂直的方向的应力，因此能够准确地求得作用于各连结单元的车轮旋转方向的应力和车轮径向的应力。
在上述构成中，也可以是，设置有绕旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，应力检测单元检测作用于多个连结单元的每一个的应力。
根据该构成，能够根据作用于多个连结单元的每一个的应力而作为轮胎作用力能够计算在轮胎的触地点处在轮胎的前后方向上起作用的应力、或在轮胎的横向上起作用的应力、或在轮胎的上下方向上起作用的应力。
在上述构成中，也可以是，计算单元根据针对各连结单元基于围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为作用于各连结单元的所述中心轴线的位置处的应力、即在各连结单元的中心轴线的位置处作用于车轮的旋转方向的应力、作用于车轮的横向的应力、作用于车轮的上下方向的应力中的至少任意一个应力，计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力、作用于轮胎的横向的应力、作用于轮胎的上下方向的应力中的至少任意一个应力。
根据该构成，能够将在轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力、作用于轮胎的横向的应力、作用于轮胎的上下方向的应力中的至少任意一个应力求得为轮胎作用力。
另外，在上述构成中，也可以是，设置有绕旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，应力检测单元检测作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于180°的两个连结单元的应力。
作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于180°的两个连结单元的车轮上下方向的应力彼此向相反的方向作用，处于彼此抵消对方的关系，因此根据该构成，能够降低在轮胎上下方向上起作用的应力的影响，由此能够根据作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于180°的两个连结单元的应力而作为轮胎作用力能够计算在轮胎的触地点处在轮胎的前后方向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是：计算单元根据针对各连结单元基于围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为在所述两个连结单元的所述中心轴线的位置处作用于所述车轮的旋转方向的应力，计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力。
例如能够通过被推测为在两个连结单元的中心轴线的位置处在车轮的旋转方向上起作用的应力之和来抵消作用于两个连结单元的车轮上下方向的应力的影响，因此根据上述构成，能够有效地排除车轮上下方向的应力的影响后计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力。
另外，在上述构成中，也可以是：设置有绕旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，应力检测单元检测作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于90°的两个连结单元的应力。
根据该构成，检测作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于90°的两个连结单元的应力，因此能够根据这些应力计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的上下方向的应力。
另外，在上述构成中，也可以是：计算单元根据针对所述两个连结单元基于围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为在所述两个连结单元的所述中心轴线的位置处作用于所述车轮的上下方向的应力，计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的上下方向的应力。
根据该构成，能够作为与被推测为在两个连结单元的中心轴线的位置处作用于车轮的上下方向的应力之合力成比例的值而计算作用于轮胎的上下方向的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，设置有绕旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，应力检测单元检测作用于一个连结单元的应力。
根据该构成，能够根据作用于绕旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元中的一个连结单元的应力而作为轮胎作用力能够计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力和作用于轮胎的上下方向的应力。
另外，在上述构成中，也可以是：计算单元根据针对各连结单元基于围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为作用于所述一个连结单元的所述中心轴线的位置处的应力、即在一个连结单元的中心轴线的位置处作用于车轮的旋转方向的应力和作用于车轮的上下方向的应力，计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力或作用于轮胎的上下方向的应力。
根据该构成，只检测作用于一个连结单元的应力就能够计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力或作用于轮胎的上下方向的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，轮胎作用力检测装置包括盘部件，该盘部件被夹装在轮毂的圆板部和轮毂支撑部件之间并作为轮毂支撑部发挥功能，盘部件被固定在轮毂支撑部件上且被多个连结单元连结在轮毂的圆板部上。
根据该构成，轮胎作用力检测装置包括盘部件，该盘部件被安装在轮毂的圆板部和轮毂支撑部件之间并作为轮毂支撑部而发挥功能，盘部件被固定在轮毂支撑部件上且被多个连结单元连结在轮毂的圆板部上，因此能够在不需要对如轴套部件那样的轮毂支撑部件进行大幅度的构造变更的情况下准确地检测轮胎作用力。
另外，在上述构成中，也可以是：各连结单元包括保持部和和连结构件，该保持部被设置在轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸，各应力检测单元包括应变检测单元，该应变检测单元检测连结构件的与弹性变形相伴的应变。
根据该构成，各连结单元包括：保持部，设置在轮毂支撑部上；以及连结构件，在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸；各应力检测单元包括应变检测单元，该应变检测单元检测连结构件的与弹性变形相伴的应变，因此能够将从轮毂经由连结单元传递到轮毂支撑部件的应力作为与连结构件的弹性变形相伴的应变而准确地检测。
另外，在上述构成中，也可以是：各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被设置在轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸，各应力检测单元包括应变检测单元，该应变检测单元检测保持部的与弹性变形相伴的应变。
根据该构成，各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被被设置在轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸，各应力检测单元包括应变检测单元，该应变检测单元检测保持部的与弹性变形相伴的应变，因此能够将从轮毂经由连结单元传递到轮毂支撑部件的应力作为与保持部的弹性变形相伴的应变而准确地检测。
另外，在上述构成中，也可以是：各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被设置在轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸，各应力检测单元包括位移量检测单元，该位移量检测单元检测与连结构件的弹性变形相伴的、所述连结构件相对于保持部的相对位移量。
根据该构成，各连结单元包括：保持部，设置在轮毂支撑部上；以及连结构件，在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸；各应力检测单元包括位移量检测单元，该位移量检测单元检测与连结构件的弹性变形相伴的、所述连结构件相对于保持部的相对位移量，因此能够将从轮毂经由连结单元传递到轮毂支撑部件的应力作为与连结构件的弹性变形相伴的、连结构件对保持部的相对位移量而准确地检测。
另外，在上述构成中，也可以是：各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被设置在轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸，各应力检测单元包括面压力检测单元，该面压力检测单元检测连结构件和轮毂支撑部之间的面压力。
根据该构成，各连结单元包括：保持部，设置在轮毂支撑部上；以及连结构件，在一端部被保持部单支撑、在另一端部被连结固定在圆板部上、并且与旋转轴线平行地延伸；各应力检测单元包括面压力检测单元，该面压力检测单元检测连结构件和轮毂支撑部之间的面压力，因此能够将从轮毂经由连结单元传递到轮毂支撑部件的应力作为连结构件和轮毂支撑部之间的面压力而准确地检测。
另外，在上述构成中，也可以是，各面压力检测单元检测连结构件和轮毂支撑部之间的、与中心轴线垂直的方向上的面压力。
根据该构成，各面压力检测单元检测连结构件和轮毂支撑部之间的与中心轴线垂直的方向上的面压力，因此能够将作用于各连结单元的车轮旋转方向的应力和车轮上下方向的应力作为与中心轴线垂直的方向上的面压力而准确地求得，由此能够根据这些应力准确地计算在轮胎的触地点处在轮胎的前后方向上起作用的应力或在轮胎的上下方向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，各面压力检测单元包括：检测元件，配置在连结构件和轮毂支撑部之间；以及调节单元，该调节单元通过调节连结构件和轮毂支撑部之间的与中心轴线垂直的方向的间隔，来调节在应力没有作用于轮胎的状况下作用于检测元件的面压力。
根据该构成，能够通过调节连结构件和轮毂支撑部之间的与中心轴线垂直的方向的间隔来调节在应力没有作用于轮胎的状况下作用于检测元件的面压力，由此能够将从轮毂经由连结单元传递到轮毂支撑部件的应力作为连结构件和轮毂支撑部之间的面压力而准确地检测。
另外，在上述构成中，也可以是，各面压力检测单元检测连结构件和轮毂的圆板部之间的、顺沿中心轴线的方向上的面压力。
根据该构成，各面压力检测单元检测连结构件和轮毂的圆板部之间的沿中心轴线的方向的面压力，因此能够将作用于各连结单元的车轮横向的应力作为沿中心轴线的方向的面压力而准确地求得，由此能够根据这些应力准确地计算在轮胎的触地点处在轮胎的横向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，包括：检测元件，配置在连结构件和轮毂的圆板部之间；以及应力传递单元，在连结构件和圆板部之间与连结构件嵌合并沿中心轴线从圆板部向检测元件传递应力。
根据该构成，包括：检测元件，配置在连结构件和轮毂的圆板部之间；以及应力传递单元，在连结构件和圆板部之间与连结构件嵌合并沿中心轴线从圆板部向检测元件传递应力，因此能够可靠地使应力从轮毂经由应力传递单元传递到检测元件，由此能够可靠地且准确地检测沿中心轴线作用于连结构件并使连结构件沿中心轴线伸缩的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，一端部具有比另一端部大的截面积。
根据该构成，一端部具有比另一端部大的截面积，因此在被轮毂支撑部支撑的部分确保足够的强度，从而能够提高轮胎作用力检测装置的耐久性。
另外，在上述构成中，也可以是，轮毂支撑部包括载荷限制单元，该载荷限制单元通过在与一端部沿中心轴线向车轮侧间隔开的位置处与连结构件嵌合并限制连结构件的弹性变形而限制作用于连结构件的载荷。
根据该构成，能够通过在与一端部沿中心轴线并向车轮侧间隔开的位置处与连结构件嵌合并限制连结构件的弹性变形而限制作用于连结构件的载荷，因此能够可靠地防止过大的载荷作用于连结构件。
另外，在上述构成中，也可以是，载荷限制单元是轮毂支撑部的一部分。
根据该构成，载荷限制单元是轮毂支撑部的一部分，因此与载荷限制单元为独立于轮毂支撑部的部件的情况相比，减少了轮胎作用力检测装置的部件数量和成本，能够使轮胎作用力检测装置的组装简化。
另外，在上述构成中，也可以是，在连结构件和轮毂支撑部的一部分之间配置有绕中心轴线环状地延伸的弹性密封环，弹性密封环防止异物到达应力检测单元。
根据该构成，在紧固构件和轮毂支撑部的一部分之间配置有绕中心轴线环状地延伸的弹性密封环，弹性密封环防止异物到达应力检测单元，因此能够有效地降低由于异物到达应力检测单元而产生应力的检测误差或轮胎作用力检测装置的故障的可能性。
另外，在上述构成中，也可以是，载荷限制单元在连结构件和轮毂支撑部之间绕连结构件环状地延伸，在连结构件与载荷限制单元之间、以及载荷限制单元与轮毂支撑部之间分别配置有绕中心轴线环状地延伸的第一和第二弹性密封环，第一和第二弹性密封环防止异物到达应力检测单元。
根据该构成，在连结构件与载荷限制单元之间、以及载荷限制单元与轮毂支撑部之间分别配置有绕中心轴线环状地延伸的第一和第二弹性密封环，第一和第二弹性密封环防止异物到达应力检测单元，因此能够有效地降低由于异物到达应力检测单元而产生应力的检测误差或轮胎作用力检测装置的故障的可能性，并且能够有效地防止载荷限制单元在与中心轴线垂直的方向上晃动。
另外，在上述构成中，也可以是，连结构件的至少一部分呈筒状，应力检测单元检测连结构件的呈筒状的部分的应变。
根据该构成，应力检测单元检测紧固构件的呈筒状的部分的应变，呈筒状的部分对作用于紧固构件的应力的弹性变形量的比高于实心的部分，因此与应力检测单元检测紧固构件的实心的部分的应变的情况相比，使作用于紧固构件的应力检测的S/N比高，由此能够使轮胎作用力检测的S/N比高。
另外，在上述构成中，也可以是，保持部的至少一部分呈筒状，应力检测单元检测保持部的呈筒状的部分的应变。
根据该构成，应力检测单元检测保持部的呈筒状的部分的应变，呈筒状的部分对从紧固构件作用于保持部的应力的弹性变形量的比高于实心的部分，因此与应力检测单元检测保持部的实心的部分的应变的情况相比，使作用于紧固构件的应力检测的S/N比高，由此能够使轮胎作用力检测的S/N比高。
另外，在上述构成中，也可以是，应力检测单元检测在车轮旋转方向上作用于对应的连结单元的应力、在车轮横向上作用于对应的连结单元的应力、在车轮径向上作用于对应的连结单元的应力中的至少任意一个应力。
另外，在上述构成中，也可以是，应力检测单元检测在车轮旋转方向上作用于对应的连结单元的应力、在车轮横向上作用于对应的连结单元的应力、在车轮径向上作用于对应的连结单元的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元根据在车轮旋转方向上起作用的应力计算在轮胎前后方向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元根据在车轮旋转方向上作用于各连结单元的应力之和计算在轮胎前后方向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元根据在车轮横向上作用于各连结单元的应力计算在轮胎横向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元根据在车轮横向上作用于各连结单元的应力之和计算在轮胎横向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元根据在车轮旋转方向上作用于各连结单元的应力和在车轮径向上作用于各连结单元的应力计算在轮胎上下方向上作用于各连结单元的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元将在车轮上下方向上作用于各连结单元的应力计算为在车轮旋转方向上作用于各连结单元并排除了转动力矩的应力和在车轮径向上作用于各连结单元的应力的平方和的平方根。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元根据在车轮上下方向上作用于各连结单元的应力之和计算在轮胎上下方向上起作用的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，中心轴线周围的多个位置为由相对于中心轴线的车轮径向上的两个位置和相对于中心轴线的与车轮径向垂直的方向上的两个位置形成的四个位置。
另外，在上述构成中，也可以是，计算单元根据在各连结单元的中心轴线的位置处在车轮的旋转方向上起作用的应力、在车轮的横向上起作用的应力、在车轮的上下方向上起作用的应力而计算在轮胎的触地点处在轮胎的前后方向上起作用的应力、在轮胎的横向上起作用的应力、在轮胎的上下方向上起作用的应力，其中在各连结单元的中心轴线的位置处在车轮的旋转方向上起作用的应力、在车轮的横向上起作用的应力、在车轮的上下方向上起作用的应力对于各连结单元来说是根据中心轴线周围的多个位置处的应力被推测为作用于各连结单元的中心轴线的位置处的应力。
另外，在上述构成中，也可以是，盘部件支撑计算单元的至少一部分。
另外，在上述构成中，也可以是，应变检测单元检测连结构件的与弹性变形相伴的沿中心轴线的方向的应变。
另外，在上述构成中，也可以是，位移量检测单元检测与连结构件的弹性变形相伴的、相对于保持部的连结构件的与中心轴线垂直的方向的相对位移量。
另外，在上述构成中，也可以是，应力传递单元也作为通过在与连结构件的一端部沿中心轴线向车轮侧间隔开的位置处与连结构件嵌合并限制连结构件的弹性变形而限制作用于连结构件的载荷的载荷限制单元发挥功能。
另外，在应力检测单元检测作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于180°的两个连结单元的应力的上述构成中，也可以是，各应力检测单元检测在车轮圆周方向上彼此间隔开的位置处作用于对应的连结单元的应力。
另外，在应力检测单元检测作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于180°的两个连结单元的应力的上述构成中，也可以是，计算单元根据以下应力之和而计算在轮胎的触地点处在轮胎的前后方向上起作用的应力：对于各连结单元来说是根据中心轴线周围的多个位置处的应力被推测为在两个连结单元的中心轴线的位置处在车轮的旋转方向上起作用的应力。
另外，在应力检测单元检测作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于90°的两个连结单元的应力的上述构成中，也可以是，各应力检测单元检测在车轮径向上彼此间隔开的位置处作用于对应的连结单元的应力。
另外，在应力检测单元检测作用于绕旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于90°的两个连结单元的应力的上述构成中，也可以是，计算单元根据以下应力的平方和的平方根而计算在轮胎的触地点处在轮胎的上下方向上起作用的应力：对于两个连结单元来说是根据中心轴线周围的多个位置处的应力被推测为在两个连结单元的中心轴线的位置处在车轮的上下方向上起作用的应力。
另外，在应力检测单元检测作用于一个连结单元的应力的上述构成中，也可以是，计算单元计算在一个连结单元的中心轴线的位置处在车轮的旋转方向上起作用的应力和在车轮的上下方向上起作用的应力，根据在车轮的上下方向上起作用的应力从朝上向朝下变化时的在车轮的旋转方向上起作用的应力和在车轮的上下方向上起作用的应力从朝下向朝上变化时的在车轮的旋转方向上起作用的应力之和计算在轮胎的触地点处在轮胎的前后方向上起作用的应力。
另外，在应力检测单元检测作用于一个连结单元的应力的上述构成中，也可以是，计算单元计算在一个连结单元的中心轴线的位置处在车轮的旋转方向上起作用的应力和在车轮的上下方向上起作用的应力，根据作用于车轮的上下方向的应力从朝上向朝下变化时作用于车轮的旋转方向的应力和作用于车轮的上下方向的应力从朝下向朝上变化时的在车轮的旋转方向上起作用的应力之差计算在轮胎的触地点处作用于轮胎的上下方向的应力。
附图说明
图1是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图2的I-I)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第一实施例的截面图；
图2是将第一实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图；
图3是在从车轮的外侧观察的状态下表示在第一实施例中由各检测元件检测的应力的说明图；
图4是表示沿各螺栓的中心轴线作用于它们的应力fy和由各检测元件检测的检测应力fi的关系的图表；
图5是表示当车轮旋转方向的应力Fx作用于螺栓的螺纹部时沿中心轴线作用于螺栓的跟部的表面的应力的说明图；
图6是表示作用于螺栓的中心轴线的径向的应力Fzz、作用于螺栓的中心轴线的旋转方向的应力Fxx以及作用于螺栓的中心轴线的上下方向的应力Fz的关系的说明图；
图7是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图8的VII-VII)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第二实施例的截面图；
图8是将第二实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图；
图9是表示当车轮旋转方向的应力Fx作用于螺栓的螺纹部时沿中心轴线作用于螺栓支撑部的圆筒状的外表面的应力的说明图；
图10是表示第二实施例中的各检测单元的标准电压Vox*和Voz*的计算例程的流程图；
图11是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图12的XI-XI)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第三实施例的截面图；
图12是将第三实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图；
图13是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图14的XIII-XIII)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第四实施例的截面图；
图14是将第四实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图；
图15是表示垂直地作用于各螺栓的中心轴线的应力fxz和由第一检测元件检测的检测应力fv的关系的图表；
图16是表示沿各螺栓的中心轴线作用于它们的应力fxz和由第二检测元件检测的检测应力fp的关系的图表；
图17是将第四实施例的主要部分从车辆的外侧观察的正面图；
图18是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图19的XVIII-XVIII)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第五实施例的截面图；
图19是将第五实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图；
图20是将适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第六实施例的主要部分从车辆的外侧观察的正面图；
图21是在从车轮的外侧观察的状态下表示在第六实施例中由各检测元件检测的应力的说明图；
图22是将适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第七实施例的主要部分从车辆的外侧观察的正面图；
图23是在从车轮的外侧观察的状态下表示在第七实施例中由各检测元件检测的应力的说明图；
图24是将适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第八实施例的主要部分从车辆的外侧观察的正面图；
图25是在从车轮的外侧观察的状态下表示在第八实施例中由各检测元件检测的应力的说明图；
图26是表示在车轮圆周方向上作用于螺栓的中心的应力Fx1和在车轮的径向上作用于螺栓的中心的Fz1的变化的图表；
图27是表示第八实施例中的前后力Fxt和上下力Fzt的计算例程的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明本发明的几个优选实施例。
第一实施例
图1是用通过车轮的旋转轴线的截取面(图2的I-I)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第一实施例的截面图。图2是将第一实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图。
在图1中，10表示在图中没有示出的车辆的车轮，12表示轮胎作用力检测装置。车轮10包括具有与旋转轴线14垂直的圆板部16A的金属制的轮毂16、以及被轮毂16的外周的轮辋部16B保持并主要由橡胶构成的轮胎18。车轮10由轴套部件20能够绕旋转轴线14旋转地支撑，轮胎作用力检测装置12与制动盘22一起配置在车轮10和轴套部件20之间。
轴套部件20包括由轴承24能够绕旋转轴线14旋转地支撑的管状的轴部26、以及与该轴成为一体并与旋转轴线14垂直的法兰部28。虽然在图1中没有示出，但轴承24经由悬架部件被车身支撑。车轮10是驱动轮，在轴部26上从与车轮10相反的一侧插入有驱动轴30。驱动轴30能够绕旋转轴线14旋转地沿旋转轴线14延伸，通过压入等方法而与轴部26牢固地连结。另外，适用本发明的轮胎作用力检测装置的车轮也可以是从动轮。
在圆板部16A和法兰部28之间以与旋转轴线14同轴的方式配置有圆板状的盘部件32，盘部件32以与旋转轴线14垂直的方式延伸。在盘部件32上，在绕旋转轴线14相互间隔90°的位置设置有四个孔34，孔34以与旋转轴线14平行的方式延伸。在各孔34中插穿有螺栓，螺栓36插穿轴套部件20的法兰部28和制动盘22而延伸，头部与法兰部28的内表面抵接。盘部件32通过螺栓36和与该螺栓36螺纹结合的螺母38而与法兰部28和制动盘22牢固地且一体地结合。
在盘部件32上，在相对于孔34绕旋转轴线14间隔45°位置设置有以与旋转轴线14平行的方式延伸的四个孔40。在各孔40中，通过压入而固定有用作连结构件的螺栓42的大径的根部42A。各螺栓42在相对于盘部件32外侧处具有小径的螺纹部42B，各螺栓42的中心轴线42C以与旋转轴线14平行的方式延伸。螺纹部42B贯穿轮毂16的圆板部16B而延伸，通过与其顶端螺纹结合的螺母44来与圆板部16B一体地连结。
这样，轴套部件20和盘部件32通过相互合作而作为具有与旋转轴线14垂直的轮毂支撑部的轮毂支撑部件发挥功能，盘部件32、螺栓42、螺母44通过相互合作而作为在绕旋转轴线14相互均等地间隔开的四个位置处连结轮毂16的圆板部16A和轮毂支撑部件的轮毂支撑部的四个连结单元发挥功能，盘部件32通过相对应的根部42A来单支撑各螺栓42。
在第一实施例中，螺栓42的根部42A的沿中心轴线42C方向的长度设定为比盘部件32的厚度大的值，根部42A在车轮10一侧从盘部件32突出一部分。因而，轮毂16的圆板部16B以与盘部件32沿旋转轴线14间隔开的状态与根部42A的螺纹部42B侧的端面抵接。在位于圆板部16B和盘部件32之间的各螺栓42的根部42A的圆筒状的表面上固定有四个检测元件46。
各检测元件46输出如电阻丝式的应变计那样响应了螺栓42的根部42A的沿中心轴线42C方向的弹性应变的电流值的电流信号，由此作为检测在根部42A的表面上沿中心轴线42C作用的应力的应力检测单元发挥功能。盘部件32具有与旋转轴线14同轴的孔48，在孔48中嵌入有轴套部件20的轴部26的外端的一部分、并且配置有用作计算单元的电路装置50。由各检测元件46输出的电流信号经由导线52供应给电路装置50。另外，在各螺栓42的表面上设置有温度传感器54，表示由温度传感器54检测出的温度T的信号也供应给电路装置50。
如在后面所说明的那样，电路装置50基于由各检测元件46输入的电流信号和由温度传感器54输入的温度信号，计算在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的与旋转轴线14垂直的前后方向的应力(前后力)Fxt、与旋转轴线14平行的横向的应力(横向力)Fyt、与旋转轴线14垂直的上下方向的应力(上下力)Fzt，向在图中没有示出的车辆的控制装置输出表示各应力的信号。
如图2所示，在各螺栓42中，检测元件46设置在与以下交点相对应的位置，该交点是通过旋转轴线14和中心轴线42C的径向的直线58与根部42A的外廓线的两个交点、以及垂直于通过中心轴线42C的直线58的直线60与根部42A的外廓线的两个交点。换句话说，夹着中心轴线42C彼此相对的一方的一对检测元件46沿盘部件32的径向、即车轮10的径向彼此间隔开，另一方的一对检测元件46相对于一方的一对检测元件46绕中心轴线42C间隔90°。
图3是在从车轮10的外侧观察的状态下表示在第一实施例中由各检测元件46检测的应力的说明图。如图3所示，将四个螺栓42设为42a～42d，在螺栓42a～42d中，应由车轮10径向外侧的检测元件46检测出的应力分别设为fz11、fz21、fz31、fz41，这些检测元件46的检测应力分别设为fiz11、fiz21、fiz31、fiz41。应由车轮10径向内侧的检测元件46检测出的应力分别设为fz12、fz22、fz32、fz42，这些检测元件46的检测应力分别设为fiz12、fiz22、fiz32、fiz42。
另外，在螺栓42a～42d中，应由位于相对于车轮10径向外侧的检测元件46向逆时针旋转方向间隔90°的位置处的检测元件46检测出的应力分为设为fx11、fx21、fx31、fx41，这些检测元件46的检测应力分别设为fix11、fix21、fix31、fix41。应由位于相对于车轮10径向内侧的检测元件46向逆时针旋转方向间隔90°的位置处的检测元件46检测出的应力分为设为fx12、fx22、fx32、fx42，这些检测元件46的检测应力分别设为fix12、fix22、fix32、fix42。
图4是表示沿各螺栓42a～42d的中心轴线作用于它们的应力fy和由各检测元件的检测应力fi的关系的图表。如图4所示，各检测元件46调整为使应力fy没有作用于螺栓42a～42d时的检测应力fi成为标准检测应力fio(正的常数)。另外，各检测元件46的检测应力fi当应力fy为拉伸应力时从标准检测应力fio与应力fy的大小成比例地减小，当应力fy为压缩应力时从标准检测应力fio与应力fy的大小成比例地增大。
而且，各检测元件46具有已知的温度特性，如果由温度传感器54检测出的螺栓42a～42d的温度分别设为T1～T4，则螺栓42a～42d的各检测元件46的检测应力fi的温度依存变动量可用温度T1～T4的函数fi1(T1)～fi4(T4)表示。
因而，如果将*设为1～4，则应力fx*1、fx*2、fz*1、fz*2可分别通过下式1～4表示。
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)
图5是表示当车轮10旋转方向的应力Fx作用于螺栓42的螺纹部42B时沿中心轴线42C作用于螺栓42的跟部42A的表面的应力的说明图。如图5所示，作用于根部42A的外周部的应力在相对于中心轴线42C的应力Fx作用方向一侧为压缩应力，在相对于中心轴线42C的与应力Fx作用方向相反的一侧为拉伸应力。因而，在车轮10的旋转方向上作用于各螺栓42的应力Fx与以下差值成比例关系，该差值是应由位于相对于车轮10径向外侧的检测元件46向逆时针旋转方向间隔90°的位置处的检测元件46检测出的应力fx11、fx21、fx31、fx41和应由位于相对于车轮10径向内侧的检测元件46向逆时针旋转方向间隔90°的位置处的检测元件46检测出的应力fx12、fx22、fx32、fx42之差。
因此，如果将比例常数设为kx(正的常数)，则如图3所示，在车轮10的旋转方向上作用于螺栓42的应力Fx1～Fx4可分别通过下式5～8表示。
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)
如果将由车轮10的旋转半径、旋转轴线14与中心轴线42C之间的距离等决定的系数设为Ax(正的常数)，则在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt可通过下式9表示。
Fxt＝Ax(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)……(9)
另外，沿中心轴线42C作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fy1～Fy4分别与应力fx*1+fx*2+fz*1+fz*2之和成比例关系，因此如果将该比例常数设为ky，则可通过下式10～13表示。
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)
如果将由车轮10的旋转半径、旋转轴线14与中心轴线42C之间的距离等决定的系数设为Ay(正的常数)，则在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的横向力Fyt可通过下式14表示。
Fyt＝Ay(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)……(14)
图6是表示作用于螺栓42a、42b的中心轴线42C的径向的应力Fzz、作用于螺栓42a、42b的中心轴线42C并排除了转动力矩(Fxt/4Ax)的旋转方向的应力Fxx以及作用于螺栓42a、42b的中心轴线42C的上下方向的应力Fz的关系的说明图。如图6所示，不管旋转轴线14周围的螺栓位置如何，可认为上下方向的应力Fz是径向的应力Fzz和排除了转动力矩的旋转方向的应力Fxx的合力。
因此，如果将与径向的应力fz*1-fz*2相关的比例常数设为kz，则在上下方向上作用于螺栓42a～42d的中线的应力Fz1～Fz4可分别通过下式15～18表示。
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)
如果将由车轮10的上下运动的瞬间中心与各检测元件46、轮胎18的触地点的中心P之间的距离等决定的系数设为Az(正的常数)，则在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt可通过下式19表示。
Fzt＝Az(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)……(19)
如从以上的说明中可知的那样，电路装置50基于从各检测元件46输入过来的电流信号和从温度传感器54输入过来的温度信号，按照上式5至9计算作用于轮胎18的前后力Fxt，按照上式10至14计算作用于轮胎18的横向力Fyt，按照上式5至9和上式15至19计算作用于轮胎18的上下力Fzt。
另外，虽然由于在上下力Fzt的计算中使用旋转方向的应力Fx*和前后力Fxt，在计算上下力Fxt之前先计算前后力Fxt，但是横向力Fyt是既可以在计算前后力Fxt和上下力Fxt之前先计算，也可以之后再计算。而且，作用于轮胎18的前后力Fxt也可以按照在上式9中代入了上式5至8的式子计算，作用于轮胎18的横向力Fyt也可以按照在上式14中代入了上式10至13的式子计算，作用于轮胎18的上下力Fzt也可以按照在上式19中代入了上式5至9和上式15至18的式子计算。
这样，根据图示的第一实施例，能够根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的应力作用所导致的各螺栓42的弹性变形相伴的应变而求出作用于各螺栓42的车轮10的旋转方向的应力Fx1～Fx4、车轮10横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4，并且能够根据这些应力而准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
第二实施例
图7是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图8的VII-VII)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第二实施例的截面图，图8是将第二实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图。在图7和图8中，在与图1和图2中示出的部件相同的部件上标注了与在图1和图2中标注的标号相同的标号，关于此在后述的其他实施例中也相同。
在该第二实施例中，没有设置与上述第一实施例中的盘部件32相当的部件，在轴套部件20的法兰部28上并在绕旋转轴线14彼此间隔90°的位置处设置有四个螺栓支撑部64。各螺栓支撑部64形成以与旋转轴线14平行的方式延伸的实质上的圆筒形，一端与法兰部28一体地连接。
各螺栓支撑部64将形成与上述第一实施例中的螺栓42相同的形状的螺栓42的大径的根据42A以紧密嵌合的状态支撑，螺栓42的小径的螺纹部42B与设置在螺栓支撑部64的另一端上的螺纹孔66螺纹结合。另外，螺纹部42B贯穿螺栓支撑部64的另一端和轮毂16的圆板部16B而延伸，其顶端通过螺纹结合的螺母44而与圆板部16B一体地连结。
这样，轴套部件20作为轮毂支撑部件发挥功能，法兰部28作为与旋转轴线14垂直的轮毂支撑部发挥功能。螺栓支撑部64、螺栓42、螺母44通过相互合作而作为在绕旋转轴线14相互间隔开的四个位置处连结轮毂16的圆板部16A和轮毂支撑部件的轮毂支撑部的四个连结单元发挥功能，盘部件32通过相对应的根部42A来单支撑各螺栓42。轮毂16的圆板部16B以与法兰部28沿旋转轴线14间隔开的状态与螺栓支撑部64的另一端抵接。
在该第二实施例中，在各螺栓支撑部64的圆筒状的外表面上固定有四个检测元件46和一个温度传感器54。在各螺栓支撑部64上，四个检测元件46相对于旋转轴线14和螺栓42的中心轴线42C的位置关系与上述第一实施例相同。另外，检测元件46的应力检测特性和温度特性也与上述第一实施例相同。
但是，各检测元件46的标准检测应力fio、即应力fy没有作用于各螺栓支撑部64时的检测应力fi计算为夹着中心轴线42C彼此相对的一对检测元件46的检测应力fi的平均值。即，沿着车轮10径向彼此相对的一对检测元件46的标准检测应力fioz*(*＝1、2、3、4)是按照下式20计算，在垂直于车轮10径向的方向上彼此相对的一对检测元件46的标准检测应力fiox*(*＝1、2、3、4)是按照下式21计算。
fioz*＝(fiz*1+fiz*2)/2……(20)
fiox*＝(fix*1+fix*2)/2……(21)
图9是表示当车轮10旋转方向的应力Fx作用于螺栓42的螺纹部42B时沿中心轴线42C作用于螺栓支撑部64的圆筒状的外表面的应力的说明图。如图9所示，作用于螺栓支撑部64的圆筒状的外表面的应力在相对于中心轴线42C的应力Fx作用方向一侧为压缩应力，在相对于中心轴线42C的与应力Fx作用方向相反的一侧为拉伸应力。因而，与上述第一实施例相同，在车轮10的旋转方向上作用于螺栓42a～42d的中心的各应力Fx1～Fx4是与上述第一实施例相同地可用上式5～8计算。
另外，在该第二实施例中，作为用于减少由各螺栓支撑部64的弹性变形的偏差、各检测元件46的应变的偏差等引起的检测误差的系数，针对在车轮10的旋转方向上作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fx1～Fx4，校正系数α1～α4是例如通过实验预先求出的。因而，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt可通过下式22表示。
Fxt＝Ax(α1Fx1+α2Fx2+α3Fx3+α4Fx4)……(22)
另外，各检测元件46的标准检测应力fiox*和fioz*是按照上式20和21计算，因此沿中心轴线42C作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fy1～Fy4可分别通过下式23～26表示。
Fy1＝ky(fx11+fx12+fz11+fz12)
＝ky{fix11+fix12+fiz11+fiz12
-2(fiox1+fioz1)-4ii1(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)
另外，在该第二实施例中，作为用于减少由各螺栓支撑部64的弹性变形的偏差、各检测元件46的应变的偏差等引起的检测误差的系数，针对沿中心轴线42C作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fy1～Fy4，校正系数β1～β4是例如通过实验预先求出的。因而，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的横向力Fyt可通过下式27表示。
Fyt＝Ay(β1Fy1+β2Fy2+β3Fy3+β4Fy4)……(27)
另外，在该第二实施例中，如上述那样对于在车轮10的旋转方向上作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fx1～Fx4，预先求出校正系数α1～α4，因此在上下方向上作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fz1～Fz4可分别通过与上式15～18对应的下式28～31表示。
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
＝{(α3Fx4-Fxt/4Ax)2+kz2(fiz41-fiz42)2}1/2
                                         ……(31)
并且，在该第二实施例中，作为用于减少由各螺栓支撑部64的弹性变形的偏差、各检测元件46的应变的偏差等引起的检测误差的系数，针对在上下方向上作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fz1～Fz4，校正系数γ1～γ4是例如通过实验预先求出的。因而，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fzt可通过下式32表示。
Fzt＝Az(γ1Fz1+γ2Fz2+γ3Fz3+γ4Fz4)……(32)
如从以上的说明中可知的那样，电路装置50基于从各检测元件46输入过来的电流信号和从温度传感器48输入过来的温度信号，按照上式5至8和上式22计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的前后力Fxt，按照上式20、21和上式23至27计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的横向力Fyt，按照上式5至8和上式28至32计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的上下力Fzt。另外，该第二实施例的其他方面是与上述第一实施例相同地构成。并且，该第二实施例中的电路装置50配置在轴套部件20的轴部26的外端部内，但是也可以固定在法兰部28的外表面上。
另外，前后力Fxt也可以按照在上式22中代入了上式5至8的式子计算，横向力Fyt也可以按照在上式27中代入了上式20、21和上式23至26的式子计算，上下力Fzt也可以按照在上式32中代入了上式5至8和上式28至31的式子计算。
下面，参照图10中示出的流程图来说明第二实施例中的各检测元件46的标准检测应力fiox*和fioz*的计算例程。通过图10中示出的流程图来进行的计算控制是通过在图中没有示出的点火开关的接通而开始，并由电路装置50按照预定的时间执行，但是也可以将表示前后力Fxt等的信号向在图中没有示出的车辆的控制装置输出，由车辆的控制装置执行通过图10中示出的流程图进行的计算，计算结果通过通信而向电路装置50输入。
首先，在步骤10中进行来自各检测元件46的表示输出电流的信号、来自车辆的控制装置的表示转向角θ和车速V的信号的读入，在步骤20中例如将基准值θo设为接近0的正的常数而判别转向角θ的绝对值是否小于基准值θo、即判别是否为所有车轮实质上位于车辆的直进位置并横向力没有作用于车辆的状况，当进行了否定判别时进入步骤60，当进行了肯定判别时进入步骤30。
在步骤30中例如通过当前的车速V和预定周期前的车速V的偏差而计算车辆的加减速度Gx，在步骤40中例如通过将基准值Gxo设为接近0的正的常数而判别车辆的加减速度Gx的绝对值是否小于基准值Gxo、即判别是否为车辆实质上处于匀速行驶状态并实质上前后力和上下力没有作用于车轮的状态，当进行了肯定判别时进入步骤50，当进行了否定判别时进入步骤60。
在步骤50中按照上式20和21计算各检测元件46的标准检测应力fiox*和fioz*，在步骤60中维持已计算好的各检测元件46的标准检测应力fiox*和fioz*。另外，在控制开始时，标准检测应力fiox*和fioz*设定为预先设定的固定值或者上次车辆行驶时最后计算的值。
这样，根据图示的第二实施例，能够根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的载荷作用所导致的各螺栓支撑部64的弹性变形相伴的应变而求出作用于各螺栓42的车轮10旋转方向的应力Fx1～Fx4、车轮10横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4，并且与上述第一实施例相同，能够根据这些应力而准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
尤其，根据图示的第二实施例，作为用于减少由各螺栓支撑部64的弹性变形的偏差、各检测元件46的应变的偏差等引起的检测误差的系数，预先求出针对应力Fx1～Fx4的校正系数α1～α4、针对应力Fy1～Fy4的校正系数β1～β4、针对应力Fz1～Fz4的校正系数γ1～γ4，在通过这些校正系数来校正了各应力的基础上计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt，因此与不考虑校正系数的情况相比，不管螺栓支撑部64的弹性变形的偏差如何均都能够准确地计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
另外，根据第二实施例，检测元件46的标准检测应力fioz*和fiox*分别按照上式20和21计算为夹着中心轴线42C彼此相对的一对检测元件46的检测应力的平均值，因此与标准检测应力为固定值的情况相比，能够有效地降低各检测元件46的个别差异导致的检测误差。
另外，根据第二实施例，检测元件46固定在螺栓支撑部64的呈圆筒形的部分的外表面上，因此与上述第一实施例相比，使检测元件64的应变量对作用于各螺栓42的应力的比大，由此通过使由检测元件64进行的应力检测的S/N比高而能够比上述第一实施例更准确地计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
而且，在上述第二实施例中，在通过用于减少由各螺栓支撑部64的弹性变形的偏差、各检测元件46的应变的偏差等引起的检测误差的校正系数α1～α4、β1～β4、γ1～γ4而分别校正了旋转方向的应力Fx1～Fx4、横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4的基础上，计算了前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt，但是也可以省略通过这些校正系数的任一来进行的校正。
相反，在上述第一实施例和后述的第三至第五实施例中，虽然不进行通过校正系数α1～α4、β1～β4、γ1～γ4的对各应力的校正，但是与第二实施例相同，在这些实施例中也可以在校正了旋转方向的应力Fx1～Fx4、横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4的基础上计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
第三实施例
图11是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图12的XI-XI)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第三实施例的截面图，图12是将第三实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图。
该第三实施例作为上述第一实施例的修改例而构成，在该第三实施例中，各螺栓42在其大径的根部42A和小径的螺纹部42B之间具有沿中心轴线42C延伸的中径的圆柱状的中间部42D。另外，各螺栓42具有从根部42A的端面沿中心轴线42C延伸的圆柱形的凹坑42E，由此中间部42D的一部分呈圆筒形。
设置在盘部件32上的孔40包括大径部、小径部、以及位于它们之间的具有中间的内径的中间部，各螺栓42的大径的根部42A通过压入孔40的大径部而嵌合固定，由此通过根部42A来单支撑各螺栓42。孔40的小径部具有比螺栓42的中间部42D的外径稍微大的内径，由此与中间部42D松动嵌合。在孔40的小径部和螺栓42的中间部42D之间配置有由如橡胶那样的弹性材形成并绕中心轴线42C环状地延伸的O形环密封件66。
在该第三实施例中，检测元件46和温度传感器54在与孔40的中间部相对应的位置处固定在中间部42D的外表面上。四个检测元件46相对于各螺栓42的旋转轴线14和螺栓42的中心轴线42C的位置关系是与上述第一实施例相同。另外，检测元件46的应力检测特性和温度特性也与上述第一实施例相同。
这样，与上述第一实施例相同，轴套部件20和盘部件32通过相互合作而作为具有与旋转轴线14垂直的轮毂支撑部的轮毂支撑部件发挥功能，盘部件32、螺栓42、螺母44通过相互合作而作为在绕旋转轴线14相互均等地间隔开的四个位置处连结轮毂16的圆板部16A和轮毂支撑部件的轮毂支撑部的四个连结单元发挥功能。
在此情况下，一旦通过根部42A单支撑的螺栓42发生大的弹性变形而弯曲，则中间部42D与孔40的小径部抵接，限制发生更多的弹性变形，因此孔40的小径部作为限制载荷以使得弯曲应力不会过大地作用于螺栓42的载荷限制单元发挥功能。另外，O形环密封件66在允许螺栓42的弹性变形的同时，作为防止如粉尘和泥水那样的异物侵入的弹性密封件发挥功能。
该第三实施例的其他方面构成为与上述第一实施例相同，并且电路装置50基于由各检测元件46输入的电流信号和由温度传感器48输入的温度信号，以与上述第一实施例相同的要领计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
这样，根据图示的第三实施例，能够根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的应力作用所导致的各螺栓42的弹性变形相伴的应变而求出作用于各螺栓42的车轮10旋转方向的应力Fx1～Fx4、车轮10横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4，并且与上述第一和第二实施例相同，能够根据这些应力而准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
尤其，根据第三实施例，各螺栓42具有凹坑42E，检测元件46固定在呈圆筒形的中间部42D的外表面上，因此与上述第一实施例相比，使检测元件64的应变量对作用于各螺栓42的应力的比大，由此通过使由检测元件64进行的应力检测的S/N比高而能够比上述第一实施例更准确地计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
另外，根据第三实施例，盘部件32的孔40的小径部作为限制载荷以使得弯曲应力不会过量地作用于螺栓42的载荷限制单元发动功能，因此能够在确保应力检测的高S/N比的情况下有效地防止弯曲应力过量地作用于螺栓42，由此能够有效地防止由于作用于轮胎18的力而车轮10的旋转轴线14过量地变动。
而且，根据上述第一至第三实施例，检测作用于由螺栓42、螺栓支撑部64等形成的连结单元的应力的检测元件是检测与螺栓42或螺栓支撑部64的弹性变形相伴的应变的一个种类的检测元件46，因此与使用多个种类的检测元件的后述的第四和第五实施例相比，能够在简单化轮胎作用力检测装置12的构造的同时降低成本。
另外，根据上述第一至第三实施例，通过大径的端部单支撑螺栓42，因此与单支撑部位的直径比图示的各实施例小的情况相比，降低了螺栓42的强度不足的可能性，从而能够提高轮胎作用力检测装置12和车辆的耐久性。
第四实施例
图13是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图14的XIII-XIII)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第四实施例的截面图，图14是将第四实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图。
该第四实施例作为上述第一实施例的修改例而构成，在该第四实施例中，螺栓42在其小径的根部42A和小径的螺纹部42B之间具有垂直于中心轴线42C延伸的大径的圆板状的法兰部42F。根部42A的顶端部嵌入盘部件32的孔40的小径部并且通过压入而固定在盘部件32上，由此盘部件32通过根部42A的顶端部来单支撑螺栓42。
法兰部42F沿中心轴线42C并向车轮10侧与孔40的小径部间隔开，并且具有比孔40的大径部的内径稍微小的外径。在孔40的大径部的外端嵌入有金属制的载荷传递环68，载荷传递环68沿中心轴线42C并向车轮10侧与法兰部42F间隔开，并且具有比孔40的大径部的内径稍微小的外径。载荷传递环68与相对于法兰部42F相反于根部42A的一侧的螺栓42的小径部实质性地紧密嵌合，在载荷传递环68的内表面和螺栓42的小径部的外表面之间配置有由如橡胶那样的弹性材形成的O形环密封件70。另外，在载荷传递环68的外表面和孔40的大径部的内表面之间配置有由如橡胶那样的弹性材形成的O形环密封件72。
O形环密封件70和72作为防止如粉尘和泥水那样的异物从载荷传递环68侵入根部42A侧的空间区域的弹性密封件发挥功能，并且O形环密封件72允许螺栓42向垂直于其中心轴线42C的方向弹性变形。于是，一旦螺栓42发生大的弹性变形，则载荷传递环68的外表面与孔40的大径部的内表面抵接，限制发生更多的弹性变形，因此载荷传递环68作为限制载荷以使得不会有过大的弯曲应力作用于螺栓42的载荷限制单元发挥功能。
在法兰部42F和圈定孔40的小径部的部分之间的空间配置有四个第一检测元件74，在法兰部42F和载荷传递环68之间的空间配置有四个第二检测元件76和一个温度传感器54。第一检测元件74、第二检测元件76、温度传感器54分别相对于各螺栓配置在与上述第一实施例中的检测元件46和温度传感器相同的圆周方向位置处。而且，车轮10通过螺栓42和螺母44固定在盘部件32上，在向第二检测元件76施加了预定的压缩应力的状态下也载荷传递环68从盘部件32的外侧的侧表面稍微突出而与轮毂16的圆板部16A抵接，由此防止圆板部16A直接抵接于螺栓支撑部64的外端、并且向第二检测元件76传递沿旋转轴线14作用于轮毂16的应力。
尤其，各第一检测元件74是霍尔IC式的移位传感器，该霍尔IC式的移位传感器包括固定在法兰部42F上的永久磁铁、以及固定在盘部件32上并沿中心轴线42C与永久磁铁间隔开的检测器，将法兰部42F相对于盘部件32向垂直于中心轴线42C的方向相对位移所引起的磁场的变化检测为法兰部42F对盘部件32的相对位移量，由此检测与中心轴线42C垂直地作用于各螺栓42的螺纹部42B的应力Fxz。
在此情况下，各第一检测元件74调整为使应力Fxz在任何方向上也没有作用于螺栓42的螺纹部42B时的检测应力fv成为标准检测应力fvo(正的常数)。另外，如图15所示，各第一检测元件74的检测应力fv在与中心轴线42C垂直地作用于螺栓42的螺纹部42B的应力Fxz的作用方向为相对于该检测元件74的位置来说螺栓42的径向朝外时从标准检测应力fvo起与应力Fxz成比例地增大，在应力Fxz的作用方向为相对于该检测元件74的位置来说螺栓42的径向朝内时从标准检测应力fvo起与应力Fxz成比例地减少。
与此相反，第二检测元件76是面压力传感器，通过检测法兰部42F和载荷传递环68之间的面压力来检测沿中心轴线42C作用于各螺栓42的螺纹部42B的应力Fp。在此情况下，第二检测元件76调整为使应力Fp为0时的检测应力fp成为标准检测应力fpo(正的常数)。另外，如图16所示，各第二检测元件76的检测应力fp在应力Fp为拉伸应力时从标准检测应力fpo起与应力Fp成比例地减少，在应力Fp为压缩应力时从标准检测应力fpo起与应力Fp成比例地增大。
而且，表示由各第一检测元件74和各第二检测元件76检测的应力的电压信号与表示由温度传感器54检测的温度的信号一起供应给电路装置50。并且，各第一检测元件74和各第二检测元件76分别具有温度特性，并如果将由温度传感器54检测的螺栓42a～42b的温度设为T1～T4，则螺栓42a～42d的各第一检测元件74的检测应力fv的温度依存变动量可用温度T1～T4的函数fv1(T1)～fv4(T4)表示，螺栓42a～42d的各第二检测元件76的检测应力fp的温度依存变动量可用温度T1～T4的函数fp1(T1)～fv4(T4)表示。
图17是在从车轮10的外侧观察的状态下表示在第四实施例中由各第一检测元件74和各第二检测元件76检测的应力的说明图。图17所示，将四个螺栓42设为42a～42d，在螺栓42a～42d中，应由车轮10径向外侧的第一检测元件74检测出的应力分别设为fz11、fz21、fz31、fz41，这些检测元件46的检测应力分别设为fvz11、fvz21、fvz31、fvz41。应由车轮10径向内侧的第一检测元件74检测出的应力分别设为fz12、fz22、fz32、fz42，这些检测元件46的检测应力分别设为fvz12、fvz22、fvz32、fvz42。
另外，在螺栓42a～42d中，应由位于相对于车轮10径向外侧的第一检测元件74向逆时针旋转方向间隔90°的位置处的第一检测元件74检测出的应力分为设为fx11、fx21、fx31、fx41，这些第一检测元件74的检测应力分别设为fvx11、fvx21、fvx31、fvx41。应由位于相对于车轮10径向内侧的第一检测元件74向逆时针旋转方向间隔90°的位置处的第一检测元件74检测出的应力分为设为fx12、fx22、fx32、fx42，这些第一检测元件74的检测应力分别设为fvx12、fvx22、fvx32、fvx42。
在螺栓42a～42d的与各第一检测元件74相对应的位置处与中心轴线42C垂直地作用于螺纹部42B的应力Fx*1、Fx*2、Fz*1、Fz*2可分别通过下式33～36表示。
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＝fvz*2-fvo-fv*(T*)……(36)
因此，在螺栓42a～42d中与中心轴线42C垂直地并在车轮10的旋转方向上作用于螺纹部42B的应力Fx1、Fx2、Fx3、Fx4可分别通过下式37～40表示，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt可通过上式9表示。
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)
另外，如果将应由各第二检测元件76检测出的应力分别设为fy*1～fy*4，则沿中心轴线42C作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fy1～Fy4可分别通过下式41～44表示，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的横向力Fyt可通过上式14表示。
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)
并且，在上下方向上作用于螺栓42a～42d的中心的应力Fz1～Fz4可分别通过与上式15～18相对应的下式45～48表示，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt可通过上式19表示。
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)
如从以上的说明中可知的那样，电路装置50基于从第一检测元件74和第二检测元件76输入过来的电流信号和从温度传感器54输入过来的温度信号，按照上式37至40和上式9计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的前后力Fxt，按照上式41至44和上式14计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的横向力Fyt，按照上式45至48和上式19计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的上下力Fzt。
而且，前后力Fxt也可以按照在上式9中代入了上式37至40的式子计算，横向力Fyt也可以按照在上式14中代入了上式41至44的式子计算，上下力Fzt也可以按照在上式19中代入了上式45至48的式子计算。
这样，根据图示的第四实施例，能够根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的应力作用所导致的各螺栓42的弹性变形相伴的、相对于盘部件32的法兰部42F的径向的相对位移和法兰部42F和载荷传递环68之间的轴线方向的面压力而求出作用于各螺栓42的车轮10旋转方向的应力Fx1～Fx4、车轮10横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4，并且与上述第一至第三实施例相同，能够根据这些应力而准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
尤其，根据第四实施例，作用于各螺栓42的车轮10的旋转方向的应力Fx1～Fx4和上下方向的应力Fz1～Fz4是根据由第一检测元件74检测出的相对于盘部件32的法兰部42F的径向的相对位移而计算，车轮10的横向的应力Fy1～Fy4是根据由第二检测元件76检测出的法兰部42F和载荷传递环68之间的面压力的变化而计算，因此与旋转方向的应力Fx1～Fx4、横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4均都根据一个种类的检测元件46的检测值而计算的上述第一至第四实施例相比，能够准确地计算各应力。
另外，根据第四实施例，螺栓42为除法兰部42F以外是小径，使上述径向的相对位移、面压力的变化对作用于各螺栓42的应力比大，由此通过使由第一检测元件74和第二检测元件76进行的应力检测的S/N比高而能够比上述第一实施例更准确地计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
另外，根据第四实施例，在孔40的大径部的外端上嵌入有金属制的载荷传递环68，载荷传递环68作为限制载荷以使得过大的弯曲应力不会作用于螺栓42的载荷限制单元发挥功能，因此与上述第三实施例相同，能够在确保应力检测的高S/N比的情况下有效地防止弯曲应力过量地作用于螺栓42，由此能够有效地防止由于作用于轮胎18的力而车轮10的旋转轴线14过量地变动。
而且，由第一检测元件74检测的检测值也受到法兰部42F沿中心轴线42C位移的影响，因此当该影响比较大的时，也可以根据车轮10的横向的应力Fy1～Fy4而分别校正旋转方向的应力Fx1～Fx4。
第五实施例
图18是表示用通过车轮的旋转轴线的截取面(图19的XVIII-XVIII)截取了适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第五实施例的截面图，图19是将第五实施例的主要部分从车辆的外侧观察的半正面图。
该第五实施例作为上述第二实施例的修改例而构成，没有设置盘部件32。在该第五实施例中，与上述第四实施例相同，各螺栓42在其小径的根部42A和小径的螺纹部42B之间具有垂直于中心轴线42C延伸的大径的圆板状的法兰部42F。另外，各螺栓42以插穿了设置在轴套部件20的法兰部28上的螺栓支撑部64的状态小径的根部42A拧入在法兰部28的螺纹孔28A中，由此盘部件32通过根部42A的顶端部来单支撑螺栓42。
与上述第四实施例相同，法兰部42F沿中心轴线42C并向车轮10侧与法兰部28间隔开，并且具有比螺栓支撑部64的内径稍微小的外径。在螺栓支撑部64的外端部嵌入有金属制的载荷传递环68，载荷传递环68沿中心轴线42C并向车轮10侧与法兰部42F间隔开，并且具有比螺栓支撑部64的外端部的内径稍微小的外径。载荷传递环68与相对于法兰部42F相反于根部42A的一侧的小径部实质性地紧密嵌合，在载荷传递环68的内表面和螺栓42的小径部的外表面之间配置有由如橡胶那样的弹性材形成的O形环密封件70。另外，在载荷传递环68的外表面和螺栓支撑部64的内表面之间配置有由如橡胶那样的弹性材形成的O形环密封件72。
在各螺栓支撑部64上对准直线58和60设置有四个螺纹孔80，在各螺纹孔80中拧入有螺栓82。在法兰部42F的外周部上对准螺纹孔80设置有凹槽。第一检测元件86通过检测作用于法兰部42F和螺纹部82之间的螺栓42的径向的应力来检测与中心轴线42C垂直地作用于各螺栓42的螺纹部42B的应力Fxz。
在该第五实施例中，调整对螺纹孔80的螺纹件82的拧入量，由此与上述第四实施例中的第一检测元件74相同，将各第一检测元件74调整为使应力Fxz在任何方向上也没有作用于螺栓42的螺纹部42B时的检测应力fv成为标准检测应力fvo(正的常数)。并且与上述第四实施例中的第一检测元件74相同，各第一检测元件74的检测应力fv在与中心轴线42C垂直地作用于螺栓42的螺纹部42B的应力Fxz的作用方向为相对于该检测元件74的位置来说螺栓42的径向朝外时从标准检测应力fvo起与应力Fxz成比例地增大，在应力Fxz的作用方向为相对于该检测元件74的位置来说螺栓42的径向朝内时从标准检测应力fvo起与应力Fxz成比例地减少。
在法兰部42F和载荷传递环68之间的空间中配置有检测沿中心轴线42C作用于各螺栓42的螺纹部42B的应力应力Fp的四个第二检测元件76和一个温度传感器54。该第五实施例的第二检测元件76和温度传感器54也分别相对于各螺栓配置在与上述第一实施例和第四实施例中的检测元件46、76和温度传感器54相同的圆周方向位置处。
如图18所示，与上述第四实施例相同，通过在螺栓42的螺纹部42B上紧固螺母44而将轮毂16固定在轴套部件20的法兰部28上，在向第二检测元件76施加了预定的压缩应力的状态下也载荷传递环68从螺栓支撑部64的外端突出而与轮毂16的圆板部16A抵接，由此防止圆板部16A直接抵接于螺栓支撑部64的外端、并且向第二检测元件76传递沿旋转轴线14作用于轮毂16的应力。
在该第五实施例中也将各第二检测元件76调整为使应力Fp为0时的检测应力fp成为标准检测应力fpo(正的常数)。并且，各第二检测元件76的检测应力fp在应力Fp为拉伸应力时从标准检测应力fpo起与应力F第二检测元件76成比例地减少，在应力Fp为压缩应力时从标准检测应力fpo起与应力Fp成比例地增大。
如从以上的说明中可知的那样，在该第五实施例中也电路装置50基于从第一检测元件86和各第二检测元件76输入过来的电流信号和从温度传感器54输入过来的温度信号，按照上式37至40和上式9计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的前后力Fxt，按照上式41至44和上式14计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的横向力Fyt，按照上式45至48和上式19计算作用于轮胎18的触地点的中心P处的上下力Fzt。而且，该第五实施例的其他方面构成为与上述的第一实施例或其他实施例相同。另外，该第五实施例中的电路装置50虽然配置在轴套部件20的轴部26的外端部内，但是也可以固定在法兰部28的外表面上。
这样，根据图示的第五实施例，能够根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的应力作用所导致的各螺栓42的弹性变形相伴的、相对于螺栓支撑部64的法兰部42F的径向的面压力变化和法兰部42F和载荷传递环68之间的轴线方向的面压力而求出作用于各螺栓42的车轮10旋转方向的应力Fx1～Fx4、车轮10横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4，并且与上述第一至第四实施例相同，能够根据这些应力而准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
尤其，根据第五实施例，作用于各螺栓42的车轮10的旋转方向的应力Fx1～Fx4和上下方向的应力Fz1～Fz4是根据由第一检测元件86检测出的相对于螺栓支撑部64的法兰部42F的径向的面压力变化而计算，车轮10的横向的应力Fy1～Fy4是根据由第二检测元件76检测出的法兰部42F和载荷传递环68之间的面压力的变化而计算，因此与旋转方向的应力Fx1～Fx4、横向的应力Fy1～Fy4、上下方向的应力Fz1～Fz4均都根据一个种类的检测元件46的检测值而计算的上述第一至第三实施例相比，能够准确地计算各应力。
另外，根据第五实施例，与上述根据第四实施例相同，螺栓42为除法兰部42F以外是小径，使径向和轴线方向的面压力的变化对作用于各螺栓42的应力比大，由此通过使由第一检测元件86和第二检测元件76进行的应力检测的S/N比高而能够比上述第一实施例更准确地计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
另外，根据第五实施例，在法兰部42F的外端上嵌入有金属制的载荷传递环68，载荷传递环68作为限制过大的变形载荷作用于螺栓42的载荷限制单元发挥功能，因此与上述第三和第四实施例相同，能够在确保应力检测的高S/N比的情况下有效地防止弯曲应力过量地作用于螺栓42，由此能够有效地防止由于作用于轮胎18的力而车轮10的旋转轴线14过量地变动。
另外，根据第五实施例，通过调整对螺纹孔80的螺纹件82的拧入量，能够按照检测元件单独地调节在应力Fxz在任何方向上也没有作用于螺栓42的螺纹部42B的状况下作用于第一检测元件86的面压力，因此能够对各第一检测元件86容易且可靠地进行标准检测应力fvo的调整。
第六实施例
图20是将适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第六实施例的主要部分从车辆的外侧观察的正面图。
该第六实施例作为上述第一实施例的修改例而构成，在该第六实施例中，盘部件32是与上述第一实施例相同，通过四个螺栓36和与这些螺栓36螺纹结合的螺母38而与法兰部28和制动盘22牢固地且一体地结合，并且通过四个螺栓42和与这些螺栓42螺纹结合的螺母44而与轮毂16的圆板部16B一体地连结。而且，这些方面在后述的第七和第八实施例中也相同。
虽然各螺栓42具有与上述第一实施例相同的构造，但是检测元件46仅设置在相对于旋转轴线14在径向上彼此间隔开的两个螺栓42上。这些螺栓42的根部42A的圆筒状的表面上分别固定有四个检测元件46和一个温度传感器54。该实施例的其他方面构成为与上述第一实施例相同。
图21是在从车轮10的外侧观察的状态下表示在第六实施例中由各检测元件46检测的应力的说明图。如图21所示，视作在四个螺栓42a～42d中，检测元件46设置在绕旋转轴线14的角度间隔为180°的螺栓42a和42c上。
如图21所示，在相对于旋转轴线14在径向上彼此间隔开的两个螺栓上，在车轮10的上下方向上作用的应力向相对于螺栓的中心轴线42彼此相反的方向作用。因而，通过计算在相对于旋转轴线14在径向上彼此间隔开的两个螺栓42a和42c上并在车轮10的旋转方向上作用的应力Fx1和Fx3的和，能够能够抵消在车轮10的上下方向上作用的应力的影响，从而应力Fx1和Fx3可分别通过上式5和7表示。
因此，如果将由车轮10的旋转半径、旋转轴线14和中心轴线42C之间的距离等决定的系数设为Ax1(正的常数)，则在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt可通过下式49表示。
Fxt＝Ax1(Fx1+Fx3)……(49)
如从以上的说明中可知的那样，电路装置50基于从各检测元件46输入过来的电流信号和从温度传感器54输入过来的温度信号，按照上式5、7、49计算作用于轮胎18的触地点的中心处的前后力Fxt。另外，前后力Fxt也可以按照在上式49中代入了上述5、7的式子计算。
这样，根据图示的第六实施例，能够根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的应力作用所导致的各螺栓42的弹性变形相伴的应变而求出作用于在径向上彼此间隔开的两个螺栓42的车轮10旋转方向的应力Fx1和Fx3，并且能够根据这些应力而准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt。
而且，在图示的第六实施例中，在各螺栓42上设置了四个检测元件46，但是也可以省略相对于螺栓的中心线在车轮10的径向上彼此间隔开的检测元件46。
第七实施例
图22是将适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第七实施例的主要部分从车辆的外侧观察的正面图。
该第七实施例作为上述第一实施例的修改例而构成，各螺栓42具有与上述第一实施例相同的构造，但是检测元件46仅设置在绕旋转轴线14彼此邻接的两个螺栓42、即绕旋转轴线14彼此相对于对方间隔开90°的两个螺栓42上。在这些螺栓42的根部42A的圆筒状的表面上分别固定有四个检测元件46和一个温度传感器54。该实施例的其他方面构成为与上述第一实施例相同。
图23是在从车轮10的外侧观察的状态下表示在第七实施例中由各检测元件46检测的应力的说明图。如图23所示，视作在四个螺栓42a～42d中，检测元件46设置在绕旋转轴线14的角度间隔为90°的螺栓42a和42b上。
如图23所示，在车轮10的上下方向上作用于螺栓42a和42b的中心的应力Fz1和Fz2可分别通过下式50和51表示。并且，考虑到作用于轮胎18的上下方向的应力与应力Fz1和Fz2的合力成比例，合力可计算为应力Fz1和Fz2的平方和的平方根。
Fz1＝fz11-fz12
＝fiz11-fiz12……(50)
Fz2＝fz21-fz22
＝fiz21-fiz22……(51)
因此，如果将由车轮10的上下运动的瞬间中心与各检测元件46、轮胎18的触地点的中心P之间的距离等决定的系数设为Az2(正的常数)，则在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt可通过下式52或53表示。
Fzt＝Az2kz2{Fz12+Fz22}1/2……(52)
Fzt＝Az2kz2{(fz11-fz12)2+(fz21-fz22)2}1/2
＝Az2kz2{(fiz11-fiz12)2+(fiz21-fiz22)2}1/2
                                       ……(53)
如从以上的说明中可知的那样，电路装置50基于从各检测元件46输入过来的电流信号和从温度传感器54输入过来的温度信号，按照上式50～52或53计算作用于轮胎18的触地点的中心处的上下力Fzt。
这样，根据图示的第七实施例，能够根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的应力作用所导致的各螺栓42的弹性变形相伴的应变而求出作用于彼此邻接的两个螺栓42的车轮10径向的应力Fz1和Fz2，并且能够根据这些应力而准确地计算从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt。
而且，在图示的第七实施例中，在各螺栓42上设置了四个检测元件46，但是也可以省略相对于螺栓的中心线在车轮10的径向上彼此间隔开的检测元件46。
第八实施例
图24是将适用于驱动轮的本发明的轮胎作用力检测装置的第八实施例的主要部分从车辆的外侧观察的正面图。
该第八实施例作为上述第一实施例的修改例而构成，各螺栓42具有与上述第一实施例相同的构造，但是检测元件46仅设置在一个螺栓42上。在螺栓42的根部42A的圆筒状的表面上分别固定有四个检测元件46和一个温度传感器54。该实施例的其他方面构成为与上述第一实施例相同。
图25是在从车轮10的外侧观察的状态下表示在第八实施例中由各检测元件46检测的应力的说明图。图25所示，视作在四个螺栓42a～42d中，检测元件46仅设置在螺栓42a上。
图25所示，在车轮10的圆周方向上作用于螺栓42a的中心的应力Fx1可通过下式54表示，在车轮10的径向上作用于螺栓42a的中心的应力Fz1可通过下式55表示。
Fx1＝fx11-fx12
＝kx(fix11-fix12)……(54)
Fz1＝fz11-fz12
＝kz(fiz11-fiz12)……(55)
图26是表示应力Fx1和Fz1的变化的图表。如图26所示，应力Fz1按照当螺栓42a位于图25中的螺栓42b和42d时成为0、当螺栓42a位于图25中的螺栓42a时成为最大值、螺栓42a位于图25中的螺栓42c时成为最小值的正弦曲线而变化。对此，应力Fx1按照当应力Fz1从最大值向最小值变化的过程中成为0时成为最小值Fx1min、当应力Fz1从最小值向最大值变化的过程中成为0时成为最小值Fx1max的正弦曲线而变化。
因而，可将应力Fz1从负值向正值变化时的应力Fx1的值设为应力Fx1的最大值Fx1max，将应力Fz1从正值向负值变化时的应力Fx1的值设为应力Fx1的最大值Fx1min。
另外，可认为在车轮10的旋转方向上作用于螺栓的中心的应力Fx是最大值Fx1max和最小值Fxmin的平均值，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt与应力Fx成比例。对此，可认为在车轮10的上下方向上作用于螺栓的中心的应力Fz是最大值Fx1max和最小值Fxmin之差，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt与应力Fz成比例。
因此，如果将由旋转轴线14与中心轴线42C之间的距离和车轮10的旋转半径等决定的系数设为Ax3(正的常数)，并将由车轮10的上下运动的瞬间中心与各检测元件46、轮胎18的触地点的中心P之间的距离等决定的系数设为Az3(正的常数)，则在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt和上下力Fzt可分别通过下式56和57表示。
Fxt＝Ax3(Fx1max+Fx1min)……(56)
Fzt＝Az3(Fx1max-Fx1min)……(57)
下面，参照图27中示出的流程图来说明第八实施例中的前后力Fxt和上下力Fzt的计算例程。通过图27中示出的流程图来进行的计算控制是通过在图中没有示出的点火开关的接通而开始，并由电路装置50按照预定的时间执行。
首先，在步骤110中进行来自各检测元件46的表示输出电流的信号、表示车速V的信号等的读入，在步骤120中按照上式51和52分别计算应力Fx1和Fz1。
在步骤130中判别应力Fz1是否从正值向负值变化了，当进行了否定判别时进入步骤150，当进行了肯定判别时在步骤140中此时的应力Fx1设定为最小值Fx1min之后进入步骤170。
在步骤150中判别应力Fz1是否从负值向正值变化了，当进行了否定判别时通过图27中示出的例程进行的控制直接暂时结束，当进行了肯定判别时在步骤160中此时的应力Fx1设定为最大值Fx1max之后进入步骤170。
在步骤170中通过图27中示出的例程进行的控制开始之后判别是否有最小值Fx1min和Fx1max的更新历史、即判别最小值Fx1min和Fx1max是否被更新过，当进行了否定判别时通过图27中示出的例程进行的控制直接暂时结束，当进行了肯定判别时进入步骤180。
在步骤180中，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt可按照上式53计算。在步骤190中，在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt可按照上式54计算。
这样，根据图示的第八实施例，根据与从轮毂16作用于用作连结构件的各螺栓42的应力作用所导致的螺栓42的弹性变形相伴的应变而求出作用于一个螺栓42的车轮10的圆周方向的应力Fx1和径向的应力Fz1，利用这些应力Fx1和Fz1的周期变化具有恒定的相位关系的情况，而可根据应力Fx1和Fz1准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt和上下力Fzt。
另外，根据上述的第八实施例，车轮10每旋转2分之1就计算一次前后力Fxt和上下力Fzt，因此也可以如上次周期的值和当前周期的值的平均值或者对过去数次周期的值和当前周期的值的移动平均值那样，对计算的值进行平滑处理。
另外，在上述的第八实施例中，检测元件46仅设置在一个螺栓42上，但是与上述第六实施例相同，也可以修改为检测元件46设置在相对于旋转轴线14在径向上彼此间隔开的两个螺栓42上，使得车轮10每旋转4分之1就计算一次前后力Fxt和上下力Fzt，另外也可以检测元件46设置在四个螺栓42上，使得车轮10每旋转8分之1就计算一次前后力Fxt和上下力Fzt。
另外，在上述的第八实施例中，计算前后力Fxt和上下力Fzt这两者，但是也可以修改为按照上式56或57仅计算前后力Fxt和上下力Fzt中的一者。
如从以上的说明中可知的那样，根据上述的各实施例，通过温度传感器54检测出各螺栓42或各螺栓支撑部64的温度T1等，根据温度T1等校正检测应力fix*1等，从而计算出温度校正后的应力fx*1等，因此与不进行基于温度的校正的情况或者根据外气温度、盘部件32、法兰部28中的一个温度进行校正的情况相比，不管各螺栓42、各螺栓支撑部64的温度如何均都能够准确地计算从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
另外，根据上述的第一至第五实施例，作用于各螺栓的上下方向的应力Fz1～Fz4按照上式15～18等而计算为径向的应力Fzz和排除了转动力矩的旋转方向的应力Fxx的合力，因此与不排除转动力矩的情况相比，能够准确地计算上下方向的应力Fz1～Fz4，由此能够准确地计算从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt。
另外，根据上述的第二至第五实施例，不需要盘部件32，因此与上述的第一、第三、第四、第六至第八实施例相比，能够减少轮胎作用力检测装置12的部件数量而降低成本，并且能够高效地进行在车辆上的轮胎作用力检测装置12的装配。相反，根据上述的第一、第三、第四、第六至第八实施例，构成轮胎作用力检测装置12的至少一部分的盘部件32固定在轴套部件20的法兰部28上，车轮10连结固定到盘部件32上，因此与上述的第二和第五实施例相比，能够将对原有的轴套部件的构造变更要求抑制到最小。
另外，根据上述的第三至第五实施例，检测元件74、76、86配置在与外界切断了的空间内，因此与上述的第一和第二实施例、第六至第八实施例相比，能够降低由于低粉尘或泥水到达检测元件而产生应力的检测误差或轮胎作用力检测装置12的故障的可能性。
以上详细说明了本发明的特定实施例，但是本发明不限于上述的实施例，对于本领域技术人员来说在本发明的范围内可进行其他的各种实施例的是显而易见的。
例如，在上述的第一至第五实施例中，根据在车轮10的旋转方向上作用于各螺栓的中心的应力Fx1～Fx4计算在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的前后力Fxt，根据沿中心轴线42C作用于各螺栓的中心的应力Fy1～Fy4计算在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的横向力Fyt，根据在上下方向上作用于各螺栓的中心的应力Fz1～Fz4计算在轮胎18的触地点的中心P处从路面56作用于轮胎18的上下力Fzt，但是也可以省略前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt中的任意一个的计算。
另外，在上述的第一至第五实施例中，电路装置50计算应力Fx1～Fx4、Fy1～Fy4、Fz1～Fz4，并且计算前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt，但是也可以修改为计算单元是如车辆的运动控制装置那样安装在车身上的控制装置，向该安装在车身上的控制装置供应从各检测元件46输入过来的电流信号和从温度传感器54输出过来的温度信号或者表示应力Fx1～Fx4、Fy1～Fy4、Fz1～Fz4的信号，通过安装在车身上的控制装置来计算应力Fx1～Fx4、Fy1～Fy4、Fz1～Fz4或者前后力Fxt、横向力Fyt、上下力Fzt。
另外，在上述的第六至第八实施例中，检测作用于螺栓的应力的应力检测单元具有与上述第一实施例中的应力检测单元相同的构造，但是具有与上述的第二至第五中任意一个实施例中的应力检测单元相同的构造的应力检测单元也可以适用于第六至第八实施例。
另外，在上述的各实施例中，在各螺栓上设置有温度传感器54，按照每个螺栓进行基于检测元件的温度特性的检测应力的校正，但是也可以修给为设置各车轮的一个温度传感器，根据其检测值对该车轮的所有螺栓进行基于检测元件的温度特性的检测应力的校正，另外在检测元件由于温度引起的检测值的变动小的情况下，也可以省略基于温度的检测应力的校正。
另外，在上述的各实施例中，作为连结单元的连结构件而设置了四个螺栓，但是本发明的轮胎作用力检测装置也可以适用于设置有除绕车轮的旋转轴线间隔开了四个以外的数量例如五个、六个、八个连结单元的车轮。尤其，当上述第六实施例适用于设置有四个以外数量的连结单元的车轮时，应力检测单元设置在绕车轮的旋转轴线的角度间隔最接近于180°的任意的两个连结单元上即可。另外，当上述第七实施例适用于设置有四个以外数量的连结单元的车轮时，应力检测单元设置在绕车轮的旋转轴线的角度间隔最接近于90°的任意的两个连结单元上即可。
另外，在上述的各实施例中，连结单元是包括螺栓和螺母的连结式的连结单元，但是只要是能够连结轮毂的圆板部和轮毂支撑部件的轮毂支撑部的，优选只要是可拆卸地能够连结轮毂的圆板部和轮毂支撑部件的轮毂支撑部的，例如也可以是如与螺栓相同地在平行于车轮旋转轴线延伸的棒状部件的顶端上通过小螺钉、开尾销、旋转锁止件等固定单元固定盖部件的构造那样的除螺栓和螺母以外的连结单元。

Claims (28)

1.一种轮胎作用力检测装置，使用于车辆中，所述车辆包括：
车轮，该车轮具有轮毂和轮胎，所述轮毂具有与旋转轴线垂直的圆板部，所述轮胎被保持于所述轮毂的外圆周部；
轮毂支撑部件，该轮毂支撑部件通过与所述旋转轴线垂直的轮毂支撑部以能够绕所述旋转轴线旋转的方式支撑所述轮毂，且所述轮毂支撑部件以能够绕所述旋转轴线旋转的方式被车身支撑；和
连结单元，该连结单元连结所述轮毂的所述圆板部和所述轮毂支撑部件的所述轮毂支撑部；
所述轮胎作用力检测装置的特征在于，
所述轮胎作用力检测装置是作为推测作用于所述轮胎的触地点的轮胎作用力的轮胎作用力推测装置，其包括：
应力检测单元，该应力检测单元对作用于所述连结单元的应力进行检测；以及
计算单元，根据检测出的应力计算轮胎作用力。
2.如权利要求1所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各连结单元具有与所述旋转轴线平行的中心轴线，所述应力检测单元检测对应的连结单元的围绕所述中心轴线的多个位置处的应力。
3.如权利要求2所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述应力检测单元检测在对应的连结单元的围绕所述中心轴线的多个位置处与所述中心轴线平行的方向的应力。
4.如权利要求2所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述应力检测单元检测在对应的连结单元的围绕所述中心轴线的多个位置处通过所述中心轴线且与所述中心轴线垂直的方向的应力。
5.如权利要求1至4中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
设置有绕所述旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，所述应力检测单元检测作用于所述多个连结单元的每一个的应力。
6.如权利要求5所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述计算单元根据基于各连结单元的围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为作用于各连结单元的所述中心轴线的位置处的应力、即在各连结单元的所述中心轴线的位置处作用于所述车轮的旋转方向的应力、作用于所述车轮的横向的应力、作用于所述车轮的上下方向的应力中的至少任意一个应力，计算在所述轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力、作用于轮胎的横向的应力、作用于轮胎的上下方向的应力中的至少任意一个应力。
7.如权利要求1至4中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
设置有绕所述旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，所述应力检测单元检测作用于绕所述旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于180°的两个连结单元的应力。
8.如权利要求7所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述计算单元根据基于各连结单元的围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为在所述两个连结单元的所述中心轴线的位置处作用于所述车轮的旋转方向的应力，计算在所述轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力。
9.如权利要求1至4中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
设置有绕所述旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，所述应力检测单元检测作用于绕所述旋转轴线的圆周方向的角度间隔最接近于90°的两个连结单元的应力。
10.如权利要求9所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述计算单元根据基于所述两个连结单元的围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为在所述两个连结单元的所述中心轴线的位置处作用于所述车轮的上下方向的应力，计算在所述轮胎的触地点处作用于轮胎的上下方向的应力。
11.如权利要求1至4中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
设置有绕所述旋转轴线彼此间隔开的多个连结单元，所述应力检测单元检测作用于一个连结单元的应力。
12.如权利要求11所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述计算单元根据基于各连结单元的围绕所述中心轴线的多个位置处的应力而被推测为作用于所述一个连结单元的所述中心轴线的位置处的应力、即在所述一个连结单元的所述中心轴线的位置处作用于所述车轮的旋转方向的应力和作用于所述车轮的上下方向的应力，计算在所述轮胎的触地点处作用于轮胎的前后方向的应力或作用于轮胎的上下方向的应力。
13.如权利要求1至12中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述轮胎作用力检测装置包括盘部件，该盘部件被夹装在所述轮毂的所述圆板部和所述轮毂支撑部件之间并作为所述轮毂支撑部而发挥功能，所述盘部件被固定在所述轮毂支撑部件上且通过所述多个连结单元被连结在所述轮毂的所述圆板部上。
14.如权利要求1至13中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被设置在所述轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被所述保持部单臂支撑、在另一端部被连结固定在所述圆板部上，且该连结构件与所述旋转轴线平行地延伸，
各应力检测单元包括应变检测单元，该应变检测单元检测所述连结构件的与弹性变形相伴的应变。
15.如权利要求1至13中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被设置在所述轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被所述保持部单臂支撑、在另一端部被连结固定在所述圆板部上，且该连结构件与所述旋转轴线平行地延伸，
各应力检测单元包括应变检测单元，该应变检测单元检测所述保持部的与弹性变形相伴的应变。
16.如权利要求1至13中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被设置在所述轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被所述保持部单臂支撑、在另一端部被连结固定在所述圆板部上，且该连结构件与所述旋转轴线平行地延伸，
各应力检测单元包括位移量检测单元，该位移量检测单元检测与所述连结构件的弹性变形相伴的、所述连结构件相对于所述保持部的相对位移量。
17.如权利要求1至16中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各连结单元包括保持部和连结构件，该保持部被设置在所述轮毂支撑部上，该连结构件在一端部被所述保持部单臂支撑、在另一端部被连结固定在所述圆板部上，且该连结构件与所述旋转轴线平行地延伸，
各应力检测单元包括面压力检测单元，该面压力检测单元检测所述连结构件和所述轮毂支撑部之间的面压力。
18.如权利要求17所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各面压力检测单元检测所述连结构件和所述轮毂支撑部之间的、与所述中心轴线垂直的方向的面压力。
19.如权利要求17或18所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各面压力检测单元包括：
检测元件，该检测元件被配置在所述连结构件和所述轮毂支撑部之间；以及
调节单元，该调节单元通过调节所述连结构件和所述轮毂支撑部之间的与所述中心轴线垂直的方向的间隔，来调节在应力没有作用于所述轮胎的状况下作用于所述检测元件的面压力。
20.如权利要求17所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
各面压力检测单元检测所述连结构件和所述轮毂的所述圆板部之间的、沿所述中心轴线的方向的面压力。
21.如权利要求20所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，包括：
检测元件，该检测元件被配置在所述连结构件和所述轮毂的所述圆板部之间；以及
应力传递单元，该应力传递单元在所述连结构件和所述圆板部之间与所述连结构件嵌合并沿所述中心轴线从所述圆板部向所述检测元件传递应力。
22.如权利要求14或15所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述一端部具有比所述另一端部的截面积大的截面积。
23.如权利要求14至22中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述轮毂支撑部具有载荷限制单元，该载荷限制单元通过在从所述一端部沿所述中心轴线向所述车轮侧间隔开的位置处与所述连结构件嵌合并限制所述连结构件的弹性变形，而限制作用于所述连结构件的载荷。
24.如权利要求23所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述载荷限制单元是所述轮毂支撑部的一部分。
25.如权利要求24所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
在所述连结构件和所述轮毂支撑部的一部分之间配置有绕所述中心轴线环状地延伸的弹性密封环，所述弹性密封环防止异物到达所述应力检测单元。
26.如权利要求23所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述载荷限制单元在所述连结构件和所述轮毂支撑部之间绕所述连结构件环状地延伸，在所述连结构件与所述载荷限制单元之间、以及所述载荷限制单元与所述轮毂支撑部之间分别配置有绕所述中心轴线环状地延伸的第一和第二弹性密封环，所述第一和第二弹性密封环防止异物到达所述应力检测单元。
27.如权利要求14、22至26中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述连结构件的至少一部分呈筒状，所述应力检测单元检测所述连结构件的所述呈筒状的部分的应变。
28.如权利要求15、22至26中任一项所述的轮胎作用力检测装置，其特征在于，
所述保持部的至少一部分呈筒状，所述应力检测单元检测所述保持部的所述呈筒状的部分的应变。
CN2008800136803A 2007-04-25 2008-04-25 轮胎作用力检测装置 Expired - Fee Related CN101669017B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007115413 2007-04-25
JP115413/2007 2007-04-25
PCT/JP2008/058445 WO2008133353A1 (ja) 2007-04-25 2008-04-25 タイヤ作用力検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101669017A true CN101669017A (zh) 2010-03-10
CN101669017B CN101669017B (zh) 2012-06-27

Family

ID=39925790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008800136803A Expired - Fee Related CN101669017B (zh) 2007-04-25 2008-04-25 轮胎作用力检测装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8096173B2 (zh)
EP (2) EP2730903A3 (zh)
JP (1) JP5083314B2 (zh)
CN (1) CN101669017B (zh)
RU (1) RU2423246C1 (zh)
WO (1) WO2008133353A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344382A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 浙江省计量科学研究院 滚筒反力式汽车制动检验台动态制动力两轮检定仪
CN107615033A (zh) * 2015-05-19 2018-01-19 Ntn株式会社 车辆紧固状态的利用服务器的判断装置
CN108507803A (zh) * 2018-03-09 2018-09-07 徐州阿波罗新材料科技有限公司 压力脱胎实验机
CN110455836A (zh) * 2018-05-07 2019-11-15 通伊欧轮胎株式会社 轮胎用载荷附加装置及轮胎用检查装置

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4860680B2 (ja) * 2008-12-03 2012-01-25 トヨタ自動車株式会社 タイヤ作用力検出装置
JP2010151676A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Nippon Soken Inc タイヤ作用力検出装置
JP5210968B2 (ja) * 2009-05-25 2013-06-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 タイヤ接地力検知装置
JP5735882B2 (ja) * 2011-08-02 2015-06-17 Ntn株式会社 磁気式荷重センサ
US8742914B2 (en) * 2011-08-09 2014-06-03 Continental Automotive Systems, Inc. Tire pressure monitoring apparatus and method
US9676238B2 (en) 2011-08-09 2017-06-13 Continental Automotive Systems, Inc. Tire pressure monitor system apparatus and method
EP2741927B1 (en) 2011-08-09 2017-04-26 Continental Automotive Systems, Inc. Apparatus and method for activating a localization process for a tire pressure monitor
US8843269B2 (en) 2011-08-17 2014-09-23 Deere & Company Vehicle soil pressure management based on topography
US9511633B2 (en) 2011-08-17 2016-12-06 Deere & Company Soil compaction management and reporting
US9446636B2 (en) 2014-02-26 2016-09-20 Continental Automotive Systems, Inc. Pressure check tool and method of operating the same
US9517664B2 (en) 2015-02-20 2016-12-13 Continental Automotive Systems, Inc. RF transmission method and apparatus in a tire pressure monitoring system
US9649879B2 (en) 2015-03-30 2017-05-16 Caterpillar Inc. High load capacity wheel force transducer
JP6545501B2 (ja) * 2015-03-30 2019-07-17 Ntn株式会社 車輪締結状態の判定装置
DE102016213290A1 (de) 2015-08-03 2017-02-09 Continental Automotive Systems, Inc. Vorrichtung, System und Verfahren zum Konfigurieren eines Reifeninformationssensors mit einem Übertragungsprotokoll auf der Basis von Fahrzeugtriggerkenngrößen
JP6639838B2 (ja) * 2015-09-04 2020-02-05 Ntn株式会社 ホイール締結状態判定装置
JP2017161477A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 株式会社ブリヂストン タイヤ荷重推定方法及びタイヤ荷重推定装置
EP3379222B1 (en) 2017-03-22 2020-12-30 Methode Electronics Malta Ltd. Magnetoelastic based sensor assembly
US11084342B2 (en) 2018-02-27 2021-08-10 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11014417B2 (en) 2018-02-27 2021-05-25 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11221262B2 (en) 2018-02-27 2022-01-11 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11491832B2 (en) 2018-02-27 2022-11-08 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11135882B2 (en) 2018-02-27 2021-10-05 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
EP3758959A4 (en) 2018-02-27 2022-03-09 Methode Electronics, Inc. TOWING SYSTEMS AND METHODS USING MAGNETIC SENSING
JP6907993B2 (ja) * 2018-04-19 2021-07-21 トヨタ自動車株式会社 回転体の作用力検出装置
TWI804619B (zh) 2018-05-11 2023-06-11 義大利商坎帕克諾羅公司 設有電氣/電子系統的自行車曲柄臂
IT201800005299A1 (it) 2018-05-11 2019-11-11 Componente di bicicletta dotato di sensore di sforzi/deformazioni compensato in temperatura
IT201800005302A1 (it) 2018-05-11 2019-11-11 Pedivella di bicicletta dal lato trasmissione, dotata di rilevatore di sforzi/deformazioni per un misuratore di coppia o di potenza, nonche' metodi correlati
IT201800005297A1 (it) 2018-05-11 2019-11-11 Pedivella di bicicletta e relativa guarnitura
IT201800005294A1 (it) 2018-05-11 2019-11-11 Componente di bicicletta in materiale composito e relativo processo di fabbricazione
JP7099908B2 (ja) * 2018-08-30 2022-07-12 トヨタ自動車株式会社 センサシステム、ロボットハンド、センサシステムの較正方法、およびプログラム
TWI716789B (zh) * 2018-12-20 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 多軸力感測裝置
CN111366297B (zh) * 2019-06-27 2024-07-09 襄阳达安汽车检测中心有限公司 一种胎压监测系统的检测装置的检测支架
CN114778054B (zh) * 2022-03-17 2024-07-26 中国舰船研究设计中心 一种轮胎加速变角度反向冲击试验装置
WO2024134789A1 (ja) * 2022-12-20 2024-06-27 ミネベアミツミ株式会社 センサ装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023404A (en) * 1976-05-07 1977-05-17 Lebow Associates, Inc. Force measuring apparatus
DE2856453A1 (de) * 1978-12-28 1980-07-10 Volkswagenwerk Ag Messnabe
JPS62263434A (ja) * 1986-05-09 1987-11-16 Yamato Scale Co Ltd 実車測定装置
JP2979741B2 (ja) 1991-06-13 1999-11-15 荒川化学工業株式会社 製紙用添加剤の製造法
DE4133418C2 (de) * 1991-10-09 1993-11-04 Daimler Benz Ag Mehrkomponenten-messscheibenrad
EP0949496B1 (en) * 1998-04-07 2007-12-12 Pirelli Tyre S.p.A. Method for determining the road handling of a tyre of a wheel for a vehicle
US6769312B2 (en) * 2000-11-22 2004-08-03 Mts Systems Corporation Multi-axis load cell body
JP4779246B2 (ja) 2001-06-28 2011-09-28 トヨタ自動車株式会社 タイヤ作用力検出装置
DE60231067D1 (de) * 2001-07-10 2009-03-19 Commissariat Energie Atomique Eine Kraftmesseinrichtung beinhaltender Reifen
CN2512639Y (zh) * 2001-12-10 2002-09-25 周幼龙 轮胎压力检测装置的无源感压器件
JP2003246201A (ja) 2002-02-25 2003-09-02 Nsk Ltd 車輪支持用転がり軸受ユニット
JP2004142577A (ja) * 2002-10-24 2004-05-20 Nsk Ltd 車輪用転がり軸受ユニット
JP2005241470A (ja) * 2004-02-26 2005-09-08 Denso Corp タイヤ作用力検出装置及びタイヤ作用力検出方法
JP4072688B2 (ja) 2004-03-03 2008-04-09 トヨタ自動車株式会社 タイヤ作用力検出装置
JP4036204B2 (ja) 2004-03-26 2008-01-23 トヨタ自動車株式会社 回転体の物理量検出装置
JP2007040782A (ja) 2005-08-02 2007-02-15 Toyota Motor Corp 車輪作用力検出システムおよび車輪作用力検出方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344382A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 浙江省计量科学研究院 滚筒反力式汽车制动检验台动态制动力两轮检定仪
CN107615033A (zh) * 2015-05-19 2018-01-19 Ntn株式会社 车辆紧固状态的利用服务器的判断装置
US10408709B2 (en) 2015-05-19 2019-09-10 Ntn Corporation Device for determining wheel fastening state using server
CN107615033B (zh) * 2015-05-19 2020-06-26 Ntn株式会社 车辆紧固状态的利用服务器的判断装置
CN108507803A (zh) * 2018-03-09 2018-09-07 徐州阿波罗新材料科技有限公司 压力脱胎实验机
CN110455836A (zh) * 2018-05-07 2019-11-15 通伊欧轮胎株式会社 轮胎用载荷附加装置及轮胎用检查装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5083314B2 (ja) 2012-11-28
EP2730903A2 (en) 2014-05-14
WO2008133353A1 (ja) 2008-11-06
JPWO2008133353A1 (ja) 2010-07-29
CN101669017B (zh) 2012-06-27
EP2141472A4 (en) 2013-08-14
EP2141472A1 (en) 2010-01-06
US20100071453A1 (en) 2010-03-25
RU2423246C1 (ru) 2011-07-10
EP2730903A3 (en) 2016-08-10
US8096173B2 (en) 2012-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101669017B (zh) 轮胎作用力检测装置
US7882752B2 (en) Sensor-equipped bearing for wheel
US7497131B2 (en) Sensor-mounted roller bearing apparatus
KR100445049B1 (ko) 하중 탐지용 센서를 구비한 베어링 조립체
US8021052B2 (en) Sensor-equipped bearing for wheel
CN104015562B (zh) 车轮作用力检测装置
US20090052825A1 (en) Preload measuring device for double row rolling bearing unit
US7780358B2 (en) Sensor-incorporated wheel support bearing assembly
CN101326431B (zh) 带有传感器的车轮用轴承
US20050076721A1 (en) Vehicle wheel bearing and method for controlling a vehicle
WO2008067392A2 (en) Load sensor and method of sensing a load
US7874732B2 (en) Bearing device for drive wheel
CN104568283A (zh) 一种轮毂花键轴螺栓预紧力检测装置
JP6692691B2 (ja) 計測装置
CN209198086U (zh) 一种轴承振动检测装置
JP5355118B2 (ja) センサ付車輪用軸受
CN104428645B (zh) 带有传感器的车轮用轴承装置
JP2010133761A (ja) タイヤ作用力検出装置
JP2010144888A (ja) センサ付車輪用軸受
KR20220062219A (ko) 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체
KR101345884B1 (ko) 휠 옵셋 조정이 가능한 6분력계용 허브아답터 장치
JP2006077806A (ja) センサ付きハブユニット
JP2007320466A (ja) 車両用センサ付き転がり軸受装置
JP2006145435A (ja) センサ付き転がり軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120627

Termination date: 20180425

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee