DE102014101258A1

DE102014101258A1 - Radbetriebskraftsensor

Info

Publication number: DE102014101258A1
Application number: DE102014101258.5A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Nagano; Hiroshi Shimoyama
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2034-02-04
Also published as: US20140245838A1; CN104015562B; US8960011B2; DE102014101258B4; JP5723402B2; CN104015562A; JP2014169864A

Abstract

Es wird ein Radbetriebskraftsensor bereitgestellt, der aufweist: eine Befestigungsstruktur 20, die an einem Fahrzeugkarosserie-Element befestigt ist, gelagert beziehungsweise gehalten von einer Aufhängungsvorrichtung; eine Nabe 10, an der ein Rad W befestigt ist und die drehbar gelagert ist um eine Radachse bezüglich der Befestigungsstruktur; einen Sensorkörper mit einem Rohr, das im Wesentlichen konzentrisch mit der Radachse ausgebildet ist, wobei ein Ende 113 des Rohres an der Befestigungsstruktur befestigt ist und das andere Ende 112 an der Nabe befestigt ist, wobei ein Nabenlager zwischen dem anderen Ende und der Nabe zwischengefügt ist; und eine Kraftkomponenten-Sensoreinheit mit einer Brückenschaltung einschließlich pro Kraftkomponente zumindest vier Dehnmessstreifen, die auf einer Umfangsfläche des Rohres des Sensorkörpers vorgesehen sind. Die Nabenlagerung weist auf: ein Radiallager 40, das zwischen dem Sensorkörper und der Nabe vorgesehen ist und eine Last in radialer Richtung aufnimmt; und ein Drucklager 50, das zwischen dem Sensorkörper und der Nabe vorgesehen ist und eine Last in einer Druckrichtung aufnimmt und darüber hinaus separat von dem Radiallager bereitgestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Radbetriebskraftsensoren für ein Fahrzeug wie beispielsweise ein Automobil und insbesondere einen Sensor, der leicht an einem Fahrzeug angebracht werden kann, einen einfachen Aufbau hat, leicht hergestellt werden kann und keinen komplexen Berechnungsprozess für die Ausgangsverarbeitung beziehungsweise den Ausgabeprozess erfordert.
Vorwärts beziehungsweise rückwärts gerichtete und axiale Kräfte, die auf ein Rad wirken, sowie Momente um die Achsen müssen manchmal detektiert werden, beispielsweise mit dem Ziel des Entwickelns und Bewertens eines Automobils und zur Durchführung einer Fahrzeugsteuerung. Eine Fünf-Komponenten-Wägezelle (Kraftmesselement), die beispielsweise dazu in der Lage ist, Kräfte zu erfassen, die längs dreier orthogonaler axialer Richtungen wirken, sowie Momente um zwei Achsen senkrecht zu der Richtung der Radachse oder eine Sechs-Komponenten-Kraftwägezelle, die zusätzlich eine Funktion beinhaltet des Erfassens eines Moments um die Radachse, sind zum Messen solcher Radbetriebskräfte vorgeschlagen worden.
Eine Struktur, in der Dehnmessstreifen auf der Oberfläche von kreuzförmigen Trägern befestigt sind, ist als ein solcher Sechs-Komponenten-Kraftsensor verwendet worden.
Des Weiteren beschreibt beispielweise die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung (JP-A) Nr. S61-79129 einen Sechs-Komponenten-Kraftsensor, bei dem sechs Dehnmessstreifen an untereinander unabhängigen Positionen in der Umfangsrichtung auf der Umfangfläche eines dünnwandigen hohlzylindrischen Körpers vorgesehen sind und die Axialkräfte und axialen Biegemomente, die erzeugt werden von Kräften, die zwischen den beiden Enden des zylindrischen Körpers aufgebracht werden, werden berechnet aus dem von jedem Dehnmessstreifen detektierten Dehnungsbetrag.
Eine Fünf-Komponenten-Kraftwägezelle, die typischerweise kreuzförmige Träger aufweist, ist jedoch schwierig anzubringen in einer außenliegenden Art und Weise an der radial inneren Seite der Felge zum Montieren eines Rades und der Eingang wird üblicherweise gemessen an einem Punkt, der von der Achsenmitte versetzt ist. Daher sind einige Berechnungsformeln zum Rückrechnen des Eingangs als eine Kraft, die auf das Rad wirkt, und ein Signalprozessor für derartige Berechnungen erforderlich. Zudem kann aufgrund der komplexen Struktur der Wägezelle und der In-Board-Anbringung hiervon eine unzureichende mechanische Festigkeit Probleme hervorrufen und es kann schwierig sein, Haltbarkeit sicherzustellen.
Zudem ist der Herstellungsprozess einer solchen Wägezelle, beispielsweise das mechanische Bearbeiten der Träger und das Montieren der Dehnmessstreifen auf der Oberfläche hiervon schwierig, das Verfahren ist ungeeignet für Massenherstellung und die Kosten hierfür sind hoch.
Zwar kann eine Konfiguration möglich sein, bei der ein Sensor wie beispielsweise ein Dehnmessstreifen an einem aufrechten Element angebracht wird, welches ein Element ist zum Anbringen einer Nabeneinheit bei einer Fahrzeugaufhebungsvorrichtung, doch erfordert eine solche Konfiguration eine Berechnungseinheit und die Genauigkeit ist schwierig sicherzustellen.
Wie in der JP-A Nr. S61-79129 angegeben, kann eine Wägezelle, die einen zylindrischen Sensorkörper verwendet, beispielsweise innerhalb einer Nabeneinheit angebracht werden. Die sechs Kraftkomponenten werden jedoch berechnet mittels Berechnungen mit den Ausgängen von sechs Dehnmessstreifen, eine Signalprozessvorrichtung wird immer noch benötigt und eine Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine vergleichsweise hohe Rechenlast zu bewältigen, ist erforderlich, insbesondere zum Durchführen von Echtzeitberechnungen.
Im Hinblick auf das vorstehende Problem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Radbetriebskraftsensor bereitzustellen, der leicht an einem Fahrzeug montiert werden kann, einen einfachen Aufbau hat, leicht hergestellt werden kann und keinen komplexen Berechnungsprozess für den Ausgabeprozess erfordert.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Radbetriebskraftsensor bereit, welcher aufweist: eine Befestigungsstruktur, die an einem Fahrzeugkarosserieelement befestigt ist, gelagert durch eine Aufhängungsvorrichtung; eine Nabe, an der ein Rad befestigt ist, und die drehbar gelagert ist um eine Radachse bezüglich der Befestigungsstruktur; einen Sensorkörper, der ein Rohr aufweist, das im Wesentlichen konzentrisch ausgebildet ist bezüglich der Radachse, wobei ein Ende des Rohres an der Befestigungsstruktur befestigt ist und das andere Ende mit der Nabe verbunden ist, wobei ein Nabenlager zwischen dem anderen Ende und der Nabe zwischengefügt ist; und eine Kraftkomponenten-Sensoreinheit mit einer Brückenschaltung, der pro Kraftkomponente mindestens vier Dehnmessstreifen aufweist, die auf einer Umfangsfläche des Rohres auf dem Sensorkörper vorgesehen sind. Die Nabenlagerung weist auf: ein Radiallager, das vorgesehen ist zwischen dem Sensorkörper und der Nabe und eine Last in einer radialen Richtung aufnimmt; und ein Drucklager, das vorgesehen ist zwischen dem Sensorkörper und der Nabe und eine Last in Druckrichtung aufnimmt und darüber hinaus separat von dem Radiallager vorgesehen ist.
Das Radiallager kann vorgesehen sein auf einer radial äußeren Seite eines Endes des Sensorkörpers auf der Nabenseite und das Drucklager kann vorgesehen sein auf einer radial inneren Seite des Endes des Sensorkörpers auf der Nabenseite.
Die Kraftkomponenten-Sensoreinheit kann aufweisen eine erste Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit und eine zweite Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit zum Detektieren von zwei Kraftkomponenten, die in der radialen Richtung entsprechend auf das Rohr wirken, eine Axialkraft-Komponente-Sensoreinheit zum Detektieren einer Kraftkomponente, die in der axialen Richtung des Rohres wirkt und eine erste Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit und eine zweite Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit zum Detektieren von Momenten, die um zwei Achsen längs der Radialrichtung des Rohres wirken. Die erste Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit, die zweite Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit, die erste Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit und die zweite Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit können jede eine Brückenschaltung aufweisen mit ersten bis vierten uniaxialen Dehnmessstreifen, die auf dem Rohr vorgesehen sind. Der zweite uniaxiale Dehnmessstreifen kann, von dem ersten uniaxialen Dehnmessstreifen entfernt, in der Mittelachsenrichtung des Rohres angeordnet sein. Der dritte uniaxiale Dehnmessstreifen und der vierte uniaxiale Dehnmessstreifen können in Positionen angeordnet sein, die um etwa 180 Grad verschoben sind um die Mittelachse des Rohres bezüglich des zweiten uniaxialen Dehnmessstreifens und des ersten uniaxialen Dehnmessstreifens. Die Axialkraft-Komponente-Sensoreinheit kann eine Brückenschaltung aufweisen, die die ersten bis vierten uniaxialen Dehnmessstreifen beinhaltet, die verteilt und annähernd äquidistant in der Umfangsrichtung des Rohres vorgesehen sind.
Die Kraftkomponenten-Sensoreinheit kann aufweisen eine Axialmoment-Sensoreinheit zum Detektieren eines Moments, das um die Achse des Rohres wirkt, und die Axialmoment-Sensoreinheit kann aufweisen eine Brückenschaltung mit ersten bis vierten Scher-Dehnmessstreifen, die verteilt und annähernd äquidistant in der Umfangsrichtung des Rohres vorgesehen sind.
Das Rohr kann zylinderförmig ausgebildet sein, sein Innendurchmesser und Außendurchmesser können im Wesentlichen konstant sein oder sich proportional ändern von einem Ende aus.
Der Fokalpunkt der Kraftkomponenten-Sensoreinheit kann im Wesentlichen mit dem Mittelpunkt des Rades zusammenfallen.
Die Erfindung wird im Folgenden weiter erläutert anhand einer Ausführungsform unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen
1 eine Nabeneinheit darstellt, welche ein Ausführungsbeispiel eines Radbetriebskraftsensors ist, der die vorliegende Erfindung verwendet;
2 eine Querschnittsansicht des Sensorkörpers in der in 1 dargestellten Nabeneinheit ist, wobei die Ansicht ausgeführt ist längs einer Ebene, die die Mittelachse beinhaltet;
3 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die die Anordnung der Dehnmessstreifen zeigt, die auf dem in 2 dargestellten Sensorkörper vorgesehen sind;
4 die Konfiguration der Brückenschaltung des Kraftsensorsystems in der Nabeneinheit des Ausführungsbeispiels zeigt und
5 die Konfiguration der Brückenschaltung des Momentsensorsystems in der Nabeneinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe, einen Radbetriebskraftsensor bereitzustellen, der leicht an einem Fahrzeug angebracht werden kann, einen simplen Aufbau aufweist, leicht hergestellt werden kann und keinen komplexen Berechnungsprozess zur Ausgangs- beziehungsweise Ausgabeverarbeitung erfordert, gelöst durch Anordnen des Sensorkörpers mit einem Zylinder zwischen der Aufrechten und der Nabenlagerung, Konfigurieren einer Brückenschaltung durch Bereitstellen von vier Dehnmessstreifen pro einer Kraftkomponente auf der Oberfläche des Zylinders und Konfigurieren der Nabenlagerung des Radiallagers und des Drucklagers so, dass beide voneinander separat sind.
Ausführungsbeispiele
Eine Nabeneinheit, welche ein Ausführungsbeispiel der Rad-Betriebskraft-Detektionsvorrichtung unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist, wird nachfolgend erläutert.
1 ist eine Querschnittsansicht der Nabeneinheit, welche ein Ausführungsbeispiel der Rad-Betriebskraft-Detektionsvorrichtung ist, die die vorliegende Erfindung verwendet. Diese Ansicht verläuft längs der vertikalen Ebene, die die Radachse (Rotationsmittelachse des Rades) einschließt.
Die Nabeneinheit gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fixiert eine Aufrechte (Gehäuse), gelagert an einer Spitze eines Aufhängungsarms, gleitend bezüglich einer Fahrzeugkarosserie und lagert drehbar das aus einem Reifen und einer Felge bestehende Rad an einem Automobil, beispielsweise einem Personenkraftwagen.
Beispielsweise in dem Fall einer Federbein-Aufhängungsvorrichtung ist die Aufrechte fixiert an dem oberen Ende an dem unteren Ende des Umhüllungsgehäuses eines Stoßdämpfers, der das Federbein bildet, und angekoppelt an dem unteren Ende an einem unteren Arm mittels eines Kugelgelenks oder dergleichen.
Wenn die Aufhängungsvorrichtung eine Mehrpunktaufhängung oder eine Doppelquerlenkeraufhängung ist, ist die Aufrechte gleitbar beziehungsweise verschiebbar angelenkt durch ihr oberes Ende und ihr unteres Ende an dem oberen Arm und unteren Arm und ein Längslenker oder dergleichen ist, sofern notwendig, damit verbunden.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Nabeneinheit 1 dahingehend konfiguriert, beispielsweise aufzuweisen eine Nabe 10, einen Nabeneinheit-Fixierabschnitt 20, einen Eingangs-Übertragungsabschnitt 30, ein Radiallager 40, ein Drucklager 50 und einen Sensorkörper 110 eines Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100.
Ein Rad W ist an der Nabe 10 befestigt und die Nabe dreht zusammen mit dem Rad W.
Die Nabe 10 ist dahingehend konfiguriert, beispielsweise einen Scheibenabschnitt 11 und einen Zylinder 12 aufzuweisen.
Der Scheibenabschnitt 11 liegt an der Oberfläche des Rades W an der inneren Seite des Rades in der Breitenrichtung an und das Rad W ist hieran befestigt mit Befestigungselementen wie beispielweise Schrauben.
Der Scheibenabschnitt 11 ist im Wesentlichen konzentrisch ausgebildet bezüglich der Drehmitte des Rades W.
Der Zylinder 12 ist so ausgebildet, dass er in der Rad-Breitenrichtung von dem äußeren Umfangsrand des Scheibenabschnitts 11 nach innen vorsteht.
Der Zylinder 12 ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen konzentrisch mit dem Drehmittelpunkt des Rades W ist.
Ein Außenring des Radiallagers 40 ist an der radial inneren Seite des Zylinders 12 eingefügt und daran befestigt.
Eine Umfangsnut 13, die einen C-Ring beziehungsweise Sprengring C aufnimmt, der verhindert, dass das Radiallager 40 herausfällt, ist in der inneren Umfangsfläche des Zylinders 12 ausgebildet.
Eine Öffnung zum Einführen des unten beschriebenen Kragens 51 ist in der Mitte des Rades W und des Scheibenabschnitts 11 vorgesehen.
Der Nabeneinheit-Fixierabschnitt 20 ist ein plattenförmiges Element, das an der Aufrechten einer Aufhängungsvorrichtung (in der Figur nicht gezeigt) befestigt ist.
Ein zweiter Flansch 113 des Sensorkörpers 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 ist an dem Nabeneinheit-Fixierabschnitt 20 befestigt mit einem Befestigungsmittel wie beispielweise einer Schraube.
Der Eingangs-Übertragungsabschnitt 30 verbindet die Nabe 10 und den Sensorkörper 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 durch das Radiallager 40 und das Drucklager 50.
Der Eingangs-Übertragungsabschnitt 30 ist dahingehend konfiguriert, beispielweise einen ringförmigen Scheibenabschnitt 31, ein äußeres Rohr 32 und ein inneres Rohr 33 aufzuweisen.
Der ringförmige Scheibenabschnitt 31 ist ausgebildet als eine flache Scheibe mit einer runden konzentrischen Öffnung mit einem äußeren Umfangsrand in der Mitte.
Ein erster Flansch 112 des Sensorkörpers 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 ist an dem ringförmigen Scheibenabschnitt 31 befestigt mit einem Befestigungsmittel wie beispielsweise einer Schraube.
Das äußere Rohr 32 ist dahingehend ausgebildet, nach innen in der Breitenrichtung des Rades von dem äußeren Umfangsrand des ringförmigen Scheibenabschnitts 31 vorzustehen.
Die äußere Umfangsfläche des äußeren Rohres 32 ist in den Innenring des Radiallagers 40 eingeführt.
Ein Flansch 32a, der an dem Ende anliegt, auf der Innenseite in der Breitenrichtung des Rades, des Innenrings des Radiallagers 40 und dessen Positionierung in der Axialrichtung sichert, ist an der äußeren Umfangsfläche des äußeren Rohres 32 ausgebildet.
Der Sensorkörper 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 ist in die radial innere Seite des äußeren Rohres 32 eingeführt.
Die innere Umfangsfläche des äußeren Rohres 32 liegt der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111 des Sensorkörpers 110 gegenüber, wobei ein Spalt dazwischen vorgesehen ist.
Das innere Rohr 33 ist so ausgebildet, dass es in der Rad-Breitenrichtung von dem inneren Umfangsrand des ringförmigen Scheibenabschnitts 31 nach innen vorsteht.
Das innere Rohr 33 ist in die radial innere Seite des Sensorkörpers 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 eingeführt.
Die äußere Umfangsfläche des inneren Rohres 33 liegt der inneren Umfangsfläche des Zylinders 111 des Sensorkörpers 110 gegenüber, wobei ein Spalt dazwischen vorgesehen ist.
Eine Stufe 33a, die ausgebildet ist durch Reduzieren des Durchmessers in einer stufenförmigen Weise (überhängend auf der radial inneren Seite) und der das Drucklager 50 hält, ist an dem Ende der inneren Umfangsfläche des inneren Rohres 33 an der äußeren Seite in der Rad-Breitenrichtung ausgebildet.
Eine Befestigungsabdeckung 34 ist in die radial innere Seite in das Ende des Drucklagers 50 eingeführt, auf der inneren Seite in der Rad-Breitenrichtung, an der inneren Umfangsfläche des inneren Rohres 33.
Die Befestigungsabdeckung 34 ist ein scheibenförmiges Element, das das Drucklager 50 hält, und ein Außengewinde, das an der äußeren Umfangsfläche der Befestigungsabdeckung ausgebildet ist, ist in Eingriff mit einem Innengewinde, das auf der radial inneren Seite des inneren Rohres 33 ausgebildet ist.
Das Radiallager 40 ist ein Rollenlager, das zwischen der Nabe 10 und dem Eingangs-Übertragungsabschnitt 30 vorgesehen ist, und nimmt eine radiale Last auf, die dazwischen wirkt.
Das Radiallager 40 ist an der radial äußeren Seite des Endes des Sensorkörpers 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 auf der äußeren Seite in der Rad-Breitenrichtung (Nabe 10 Seite) angeordnet.
Beispielsweise können zwei einreihige Tiefnut-Kugellager als die Radiallagerung 40 angeordnet und verwendet werden.
Der Außenring des Radiallagers 40 ist in die radial innere Seite des Zylinders 12 der Nabe 10 eingeführt, im Wesentlichen fixiert, und durch den Sprengring C daran gehindert, herauszufallen.
Der Außenring des Radiallagers 40 dreht zusammen mit der Nabe 10 und dem Rad W relativ zu dem Innenring.
Das äußere Rohr 32 des Eingangs-Übertragungsabschnitts 30 ist eingeführt in den Innenring des Radiallagers 40, bis der Flansch 32a dagegen anstößt, und ist im Wesentlichen darin befestigt.
Das Drucklager 50 ist ein Rollenlager, das zwischen der Nabe 10 und dem Eingangs-Übertragungsabschnitt 30 vorgesehen ist, und nimmt eine Druckkraft auf, die dazwischen wirkt.
Das Drucklager 50 ist auf der radial inneren Seite des Endes des Sensorkörpers 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 auf der äußeren Seite in der Rad-Breitenrichtung angeordnet.
Es kann beispielsweise ein Druckkugellager als das Drucklager 50 verwendet werden.
Das Drucklager 50 wird von der Innenseite, in Rad-Breitenrichtung, in die radial innere Seite des inneren Rohres 33 des Eingangs-Übertragungsabschnitts 30 eingeführt und das Ende (Spurplatte) auf der äußeren Seite in der Rad-Breitenrichtung ist so angeordnet, dass es gegen die Stufe 33a anstößt und im Wesentlichen in dem Eingangs-Übertragungsabschnitt 30 fixiert ist.
Das Ende (die Spurplatte) des Drucklagers 50 auf der inneren Seite, in der Breitenrichtung des Rades, wird von dem Kragen 51 gehalten. Die Spurplatte rotiert zusammen mit der Nabe 10 und dem Rad W relativ zu der anderen Spurplatte.
Der Kragen 51 ist dahingehend konfiguriert, eine Welle 51a und einen Flansch 51b aufzuweisen.
Die Welle 51a ist ein wellenförmiges Element, das konzentrisch mit der Mitteldrehachse des Rades W angeordnet ist, und ist in eine Öffnung eingeführt, die in der Mitte der Nabe 10 und der Mitte des Rades W ausgebildet ist.
Der Flansch 51b ist ein scheibenförmiger Teil, der ausgebildet ist, um in einer bundartigen Weise von dem Ende der Welle 51a vorzustehen auf der inneren Seite in Rad-Breitenrichtung zu der radial äußeren Seite.
Die Oberfläche des Flansches 51b an der äußeren Seite in der Rad-Breitenrichtung stößt an gegen die Endfläche des Drucklagers 50 auf der inneren Seite in der Rad-Breitenrichtung.
Das Ende der Welle 51a auf der äußeren Seite in der Rad-Breitenrichtung ist an der Nabe 10 befestigt mittels einer Befestigungseinheit wie beispielsweise einer Sperrmutter (nicht in der Figur gezeigt) und das Befestigungsdrehmoment hiervon übt eine Zugkraft aus auf die Welle 51a und übt eine Vorspannung auf das Drucklager 50 aus.
Des Weiteren wird die Oberfläche des Flansches 51b auf der inneren Seite in der Rad-Breitenrichtung gehalten mittels der Befestigungsabdeckung 34, wobei das Drucklager 52 dazwischen angeordnet ist.
Das Drucklager 52 ist zwischengelagert zwischen dem Flansch 51b und der Befestigungsabdeckung 34 und überträgt eine Druckkraft dazwischen, wobei es erlaubt, dass der Flansch 51b und die Befestigungsabdeckung 34 relativ zueinander drehen.
Der Sechs-Komponenten-Kraftdetektor 100 ist dahingehend konfiguriert, den Sensorkörper 110 aufzuweisen, welcher ausgebildet ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form und den Nabeneinheit-Fixierabschnitt 20 und den Eingangs-Übertragungsabschnitt 30 verbindet, wobei eine Mehrzahl von Dehnmessstreifen auf dem Sensorkörper 110 vorgesehen ist, sowie eine Brückenschaltung, die die Dehnmessstreifen beinhaltet.
2 ist eine Querschnittsansicht, die erhalten wird durch Schneiden des Sensorkörpers 110 des Sechs-Komponenten-Kraftdetektors 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Ebene, welche die Mittelachse enthält.
Wie in 2 gezeigt, ist der Sensorkörper 110 ausgebildet um aufzuweisen beispielsweise einen Zylinder 111, einen ersten Flansch 112 und einen zweiten Flansch 113.
Der Zylinder 111 ist ein Teil, das in einer zylindrischen Form ausgebildet ist mit im Wesentlichen konstantem inneren Durchmesser und äußerem Durchmesser über eine vorbestimmte Länge in der Axialrichtung, und eine Mehrzahl von weiter unten beschriebenen Dehnmessstreifen ist hieran angeheftet (geklebt). Der Zylinder 111 ist im Wesentlichen konzentrisch mit der Radachse angeordnet.
Der erste Flansch 112 ist ein flachplattiger Abschnitt, der an einem Ende des Zylinders 111 vorgesehen ist und zu der radial äußeren Seite und der radial inneren Seite in Bezug auf den Zylinder 111 vorsteht.
Der erste Flansch 112 ist mit dem ringförmigen Scheibenabschnitt 31 des Eingangs-Übertragungsabschnitts 30 zu befestigen und eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 112a zur Befestigung mit einer Schraube ist darin ausgebildet.
Ein Zwischenabschnitt 114 ist zwischen dem Zylinder 111 und dem ersten Flansch 112 vorgesehen und so ausgeführt, dass der äußere Durchmesser und der innere Durchmesser hiervon vermittelt werden. Die äußere Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 114 ist ausgebildet durch Vergrößern des Durchmessers in einer stufenartigen Weise bezüglich desjenigen der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111. Die innere Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 114 ist ausgebildet durch Verringern des Durchmessers in einer stufenweisen Art bezüglich desjenigen der inneren Umfangsfläche des Zylinders 111.
Ein R-Abschnitt (R1) ist vorgesehen zwischen der Endfläche auf der radial äußeren Seite des ersten Flansches 112 auf der Zweiter-Flansch-113-Seite und der äußeren Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 114.
Ein R-Abschnitt (R2) ist vorgesehen zwischen der Endfläche auf der radial äußeren Seite des Zwischenabschnitts 114 auf der Zweiter-Flansch-113-Seite und der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111.
Ein R-Abschnitt (R3) ist vorgesehen zwischen der Endfläche auf der radial inneren Seite des ersten Flansches 112 auf der Zweiter-Flansch-113-Seite und der inneren Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 114.
Ein R-Abschnitt (R4) ist vorgesehen zwischen der Endfläche auf der radial inneren Seite des Zwischenabschnitts 114 auf der Zweiter-Flansch-113-Seite und der inneren Umfangsfläche des Zylinders 111.
Unter den oben beschriebenen R-Abschnitten (R1 bis R4) sind R1 und R3 so angeordnet, dass ihre Positionen in der axialen Richtung des Sensorkörpers 110 praktisch miteinander übereinstimmen.
Die Positionen von R2 und R4 in der Axialrichtung des Sensorkörpers 110 sind versetzt zueinander, so dass R2 näher an dem zweiten Flansch 113 ist.
Der zweite Flansch 113 ist ein flachplattiger Abschnitt, der an dem Ende des Zylinders 111 auf der Seite entgegengesetzt derjenigen des ersten Flansches 112 vorgesehen ist und dahingehend ausgebildet, radial zur äußeren Seite und radial zur inneren Seite bezüglich des Zylinders 111 vorzustehen.
Der zweite Flansch 113 ist mit dem Nabeneinheit-Fixierungsabschnitt 20 zu verbinden und eine Schraubenbohrung 113a zum Einfügen einer Schraube ist darin ausgebildet.
Ein Zwischenabschnitt 115 ist zwischen dem Zylinder 111 und dem zweiten Flansch 113 vorgesehen und so gewählt, dass der äußere Durchmesser und der innere Durchmesser hiervon dazwischen vermittelt werden. Die äußere Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 115 ist gebildet durch Vergrößern des Durchmessers in einer stufenförmigen Weise bezüglich desjenigen der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111. Die innere Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 115 ist gebildet durch Verringern des Durchmessers in einer stufenartigen Weise bezüglich derjenigen der inneren Umfangsfläche des Zylinders 111.
Ein R-Abschnitt (R5) ist vorgesehen zwischen der Endfläche an der radial äußeren Seite des zweiten Flansches 113 auf der Erster-Flansch-112-Seite und der äußeren Umfangsfläche der Zwischenabschnitts 115.
Ein R-Abschnitt (R6) ist vorgesehen zwischen der Endfläche auf der radial äußeren Seite des Zwischenabschnitts 115 auf der Erster-Flansch-112-Seite und der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111.
Ein R-Abschnitt (R7) ist vorgesehen zwischen der Endfläche auf der radial inneren Seite des zweiten Flansches 113 auf der Erster-Flansch-112-Seite und der inneren Umfangsfläche des Zwischenabschnitts 115.
Ein R-Abschnitt (R8) ist vorgesehen zwischen der Endfläche auf der radial inneren Seite des Zwischenabschnitts 115 auf der Erster-Flansch-112-Seite und der inneren Umfangsfläche des Zylinders 111.
Unter den oben beschriebenen R-Abschnitten (R5 bis R8) sind R5 und R7 so angeordnet, dass ihre Positionen in der axialen Richtung des Sensorkörpers 110 praktisch miteinander übereinstimmen.
Die Positionen R6 und R8 in der Axialrichtung des Sensorkörpers 110 sind versetzt zueinander angeordnet, so dass R6 näher an dem ersten Flansch 112 ist.
Die Dicke (Wandstärke) t1 des ersten Flansches 112 und die Dicke (Wandstärke) t2 des zweiten Flansches 113 sind so gewählt, dass sie ausreichend größer sind als die Dicke (Wandstärke) t0 des Zylinders 111.
Der Sechs-Komponenten-Kraftdetektor 110 verfügt über ein Fx-Sensorsystem, ein Fy-Sensorsystem, ein Fz-Sensorsystem, ein Mx-Sensorsystem, ein My-Sensorsystem und ein Mz-Sensorsystem, wobei jedes Sensorsystem eine Brückenschaltung aufweist mit einem Dehnmessstreifen, der an dem Zylinder 111 des oben beschriebenen Sensorkörpers 110 vorgesehen ist.
Das Fx-Sensorsystem detektiert eine Kraft Fx in der radialen Richtung (im Folgenden als x-Achsenrichtung bezeichnet), die auf den Zylinder 111 des oben beschriebenen Sensorkörpers 110 wirkt.
Das Fy-Sensorsystem detektiert eine Kraft Fy in der radialen Richtung (im Folgenden als y-Achsenrichtung bezeichnet), die zu der x-Achsenrichtung orthogonal ist, welche auf den Zylinder 111 des oben beschriebenen Sensorkörpers 110 wirkt.
Das Fz-Sensorsystem detektiert eine Kraft Fz in der axialen Richtung (im Folgenden als z-Achsenrichtung bezeichnet), die auf den Zylinder 111 des oben beschriebenen Sensorkörpers 110 wirkt.
Das Mx-Sensorsystem detektiert ein Moment Mx um die x-Achse, das auf den Zylinder 111 des oben beschriebenen Sensorkörpers 110 wirkt.
Das My-Sensorsystem detektiert ein Moment My um die y-Achse, das auf den Zylinder 111 des oben beschriebenen Sensorkörpers 110 wirkt.
Das Mz-Sensorsystem detektiert ein Moment Mz um die z-Achse, das auf den Zylinder 111 des oben beschriebenen Sensorkörpers 110 wirkt.
Das oben beschriebene Fx-Sensorsystem, Fy-Sensorsystem, Fz-Sensorsystem, Mx-Sensorsystem, My-Sensorsystem und Mz-Sensorsystem sind dahingehend konfiguriert, eine Brückenschaltung aufzuweisen, die vier Dehnmessstreifen beinhaltet.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Anordnung der Dehnmessstreifen in der Sechs-Komponenten-Detektionsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt.
4 zeigt die Anordnung der Dehnmessstreifen und die Konfiguration der Brückenschaltungen in dem Kraftsensorsystem in der Sechs-Komponenten-Detektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die 4A, 4B und 4C zeigen das Fx-Sensorsystem, das Fy-Sensorsystem und das Fz-Sensorsystem.
5 zeigt die Konfiguration der Brückenschaltungen in den Momentsensorsystemen in der Sechs-Komponenten-Detektionsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die 5A, 5B und 5C zeigen das Mx-Sensorsystem, das My-Sensorsystem und das Mz-Sensorsystem.
In den 4 und 5 sind die Zwischenabschnitte 114 und 115 beispielsweise nicht gezeigt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist das Fx-Sensorsystem dahingehend konfiguriert, die Dehnmessstreifen 121 bis 124 aufzuweisen. Die Dehnmessstreifen 121 bis 124 sind uniaxiale Dehnmessstreifen und an der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111 so angeheftet, dass ihre Detektionsrichtungen parallel zu der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111 sind.
Der Dehnmessstreifen 121 ist in einer Region (Region in der Nähe des Zwischenabschnitts 114) der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111 auf der Erster-Flansch-112-Seite angeordnet.
Der Dehnmessstreifen 122 ist auf einer geraden Linie angeordnet, die durch den Dehnmessstreifen 121 verläuft und parallel ist zu der Axialrichtung des Zylinders 111 und ist angeordnet in einer Region (Region in der Nähe des Zwischenabschnitts 115) der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 111 auf der Zweiter-Flansch-113-Seite.
Der Dehnmessstreifen 123 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 122 bezüglich der Mittelachse des Zylinders 111), die um 180 Grad verschoben ist um die Mittelachse des Zylinders 111 von dem Dehnmessstreifen 122 aus gesehen.
Der Dehnmessstreifen 124 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 121 bezüglich der Mittelachse des Zylinders 111), die um 180 Grad verschoben ist um die Mittelachse des Zylinders 111 von dem Dehnmessstreifen 121 aus gesehen.
Des Weiteren sind, wie in 4A gezeigt, in der Brückenschaltung des Fx-Sensorsystems die Dehnmessstreifen 121 bis 124 sequenziell in einer Schleife verbunden, die positive Elektrode einer Stromversorgung ist zwischen dem Dehnmessstreifen 122 und dem Dehnmessstreifen 123 verbunden, die negative Elektrode der Stromversorgung ist zwischen dem Dehnmessstreifen 121 und dem Dehnmessstreifen 124 verbunden, und die Potentialdifferenz zwischen dem Dehnmessstreifen 121 und dem Dehnmessstreifen 122 und zwischen dem Dehnmessstreifen 123 und dem Dehnmessstreifen 124 wird als ein Ausgang beziehungsweise ein Ausgabewert extrahiert.
Das Fy-Sensorsystem ist dahingehend konfiguriert, die Dehnmessstreifen 131 bis 134 aufzuweisen. Die Dehnmessstreife 131 bis 134 sind uniaxiale Dehnmessstreifen und auf die äußere Umfangsfläche des Zylinders 111 so angeheftet, dass ihre Detektionsrichtungen parallel zu der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111 sind.
Der Dehnmessstreifen 131 ist so angeordnet, dass er um 90 Grad verschoben ist um die Mittelachse des Zylinders 111 in Bezug auf den Dehnmessstreifen 121 des Fx-Sensorsystems.
Der Dehnmessstreifen 132 ist so angeordnet, dass er um 90 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111 verschoben ist in Bezug auf den Dehnmessstreifen 122 des Fx-Sensorsystems.
Der Dehnmessstreifen 131 und der Dehnmessstreifen 132 sind auf der gleichen Linie angeordnet parallel zu der axialen Linie des Zylinders 111.
Der Dehnmessstreifen 133 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 132 in Bezug auf die Mittelachse des Zylinders 111) verschoben um 180 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111, gesehen von dem Dehnmessstreifen 132 aus.
Der Dehnmessstreifen 134 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 131 in Bezug auf die Mittelachse des Zylinders 111) verschoben um 180 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111, gesehen von dem Dehnmessstreifen 131 aus.
Des Weiteren sind, wie in 4B gezeigt, in der Brückenschaltung des Fy-Sensorsystems die Dehnmessstreifen 131 bis 134 sequenziell verbunden in einer Schleife, die positive Elektrode einer Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 132 und dem Dehnmessstreifen 133, die negative Elektrode der Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 131 und dem Dehnmessstreifen 134 und die Potentialdifferenz zwischen dem Dehnmessstreifen 131 und dem Dehnmessstreifen 132 und zwischen dem Dehnmessstreifen 133 und dem Dehnmessstreifen 134 wird als ein Ausgang beziehungsweise ein Ausgabewert extrahiert.
Das Fz-Sensorsystem ist dahingehend konfiguriert, die Dehnmessstreifen 141 bis 144 aufzuweisen. Die Dehnmessstreifen 141 bis 144 sind uniaxiale Dehnmessstreifen und auf die äußere Umfangsfläche des Zylinders 111 so angeheftet, dass ihre Detektionsrichtungen parallel zu der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111 sind.
Der Dehnmessstreifen 141 ist angeordnet in der Zwischenposition zwischen den Dehnmessstreifen 121 und 122 des Fx-Sensorsystems.
Die Dehnmessstreifen 142, 143 und 144 sind angeordnet an Positionen, verschoben in Phasen um 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111 in Bezug auf den Dehnmessstreifen 141.
Des Weiteren sind, wie in 4C gezeigt, in der Brückenschaltung des Fz-Sensorsystems die Dehnmessstreifen 141, 142, 144 und 143 sequenziell verbunden in einer Schleife, die positive Elektrode einer Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 141 und dem Dehnmessstreifen 143, die negative Elektrode der Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 142 und dem Dehnmessstreifen 144 und die Potentialdifferenz zwischen dem Dehnmessstreifen 141 und dem Dehnmessstreifen 142 und zwischen dem Dehnmessstreifen 143 und dem Dehnmessstreifen 144 wird als ein Ausgang beziehungsweise Ausgabewert extrahiert.
Wie in den 3 und 5 gezeigt, ist das Mx-Sensorsystem dahingehend konfiguriert, die Dehnmessstreifen 151 bis 154 aufzuweisen. Die Dehnmessstreifen 151 bis 154 sind uniaxiale Dehnmessstreifen und so auf die äußere Umfangsfläche des Zylinders 111 angeheftet, dass ihre Detektionsrichtungen parallel zu der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111 sind.
Der Dehnmessstreifen 151 ist angeordnet neben, in der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111, dem Dehnmessstreifen 131 des Fy-Sensorsystems.
Der Dehnmessstreifen 152 ist angeordnet neben, in der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111, dem Dehnmessstreifen 132 des Fy-Sensorsystems.
Der Dehnmessstreifen 151 und der Dehnmessstreifen 152 sind angeordnet auf der gleichen Linie parallel zu der Axiallinie des Zylinders 111.
Der Dehnmessstreifen 153 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 152 in Bezug auf die Mittelachse des Zylinders 111), die verschoben ist um 180 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111, gesehen von dem Dehnmessstreifen 152.
Der Dehnmessstreifen 154 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 151 in Bezug auf die Mittelachse des Zylinders 111), verschoben um 180 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111, gesehen von dem Dehnmessstreifen 151.
Des Weiteren sind, wie in 5A gezeigt, in der Brückenschaltung des Mx-Sensorsystems die Dehnmessstreifen 151, 153, 152 und 154 sequenziell angeordnet in einer Schleife, die positive Elektrode einer Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 151 und dem Dehnmessstreifen 153, die negative Elektrode der Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 152 und dem Dehnmessstreifen 154 und die Potentialdifferenz zwischen dem Dehnmessstreifen 151 und dem Dehnmessstreifen 154 und zwischen dem Dehnmessstreifen 153 und dem Dehnmessstreifen 152 wird als ein Ausgang beziehungsweise ein Ausgabewert extrahiert.
Das My-Sensorsystem ist dahingehend konfiguriert, die Dehnmessstreifen 161 bis 164 aufzuweisen. Die Dehnmessstreifen 161 bis 164 sind uniaxiale Dehnmessstreifen und so auf die äußere Umfangsfläche des Zylinders 111 angeheftet, dass ihre Detektionsrichtungen parallel zu der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111 sind.
Der Dehnmessstreifen 161 ist angeordnet neben, in der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111, dem Dehnmessstreifen 121 des Fx-Sensorsystems.
Der Dehnmessstreifen 162 ist angeordnet neben, in der Mittelachsenrichtung des Zylinders 111, dem Dehnmessstreifen 122 des Fx-Sensorsystems.
Der Dehnmessstreifen 161 und der Dehnmessstreifen 162 sind angeordnet auf der gleichen Linie parallel zu der Axiallinie des Zylinders 111.
Der Dehnmessstreifen 163 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 162 in Bezug auf die Mittelachse des Zylinders 111), verschoben um 180 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111, gesehen von dem Dehnmessstreifen 162.
Der Dehnmessstreifen 164 ist angeordnet an einer Position (Position symmetrisch zu dem Dehnmessstreifen 161 in Bezug auf die Mittelachse des Zylinder 111), verschoben um 180 Grad um die Mittelachse des Zylinders 111, gesehen von dem Dehnmessstreifen 161.
Des Weiteren sind, wie in 5B gezeigt, in der Brückenschaltung des My-Sensorsystems die Dehnmessstreifen 161, 163, 162 und 164 sequenziell verbunden in einer Schleife, die positive Elektrode einer Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 161 und dem Dehnmessstreifen 163, die negative Elektrode der Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 162 und dem Dehnmessstreifen 164 und die Potentialdifferenz zwischen dem Dehnmessstreifen 161 und dem Dehnmessstreifen 164 und zwischen dem Dehnmessstreifen 163 und dem Dehnmessstreifen 162 wird extrahiert als ein Ausgang beziehungsweise ein Ausgabewert.
Das Mz-Sensorsystem ist dahingehend konfiguriert, die Dehnmessstreifen 171 bis 174 aufzuweisen. Die Dehnmessstreifen 171 bis 174 sind scher-förmige Dehnmessstreifen und so auf die äußere Umfangsfläche des Zylinders 111 angeheftet, dass ihre Detektionsrichtungen die Umfangsrichtung des Zylinders 111 sind.
Der Dehnmessstreifen 171 ist angeordnet zwischen den Dehnmessstreifen 141 und 142 des Fz-Sensorsystems.
Der Dehnmessstreifen 172 ist angeordnet zwischen den Dehnmessstreifen 142 und 144 des Fz-Sensorsystems.
Die Dehnmessstreifen 173 und 174 sind angeordnet an Positionen symmetrisch zu den Dehnmessstreifen 172 beziehungsweise 171 in Bezug auf die Mittelachse des Zylinders 111.
Des Weiteren sind, wie in 5C gezeigt, in der Brückenschaltung des Mz-Sensorsystems die Dehnmessstreifen 171, 173, 174 und 172 sequenziell verbunden in einer Schleife, die positive Elektrode einer Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 171 und dem Dehnmessstreifen 173, die negative Elektrode der Stromzuführung ist verbunden zwischen dem Dehnmessstreifen 172 und dem Dehnmessstreifen 174 und die Potentialdifferenz zwischen dem Dehnmessstreifen 171 und dem Dehnmessstreifen 172 und zwischen dem Dehnmessstreifen 173 und dem Dehnmessstreifen 174 wird extrahiert als ein Ausgang beziehungsweise ein Ausgabewert.
Die Dehnmessstreifen von jedem der zuvor beschriebenen Sensorsysteme sind so angeordnet, dass der Fokalpunkt F jedes Sensorsystems im Wesentlichen übereinstimmt mit dem Zentrum (dem Mittelpunkt in der Rad-Breitenrichtung auf der Radachse) des Rades (nicht in der Figur gezeigt).
Gemäß dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel können die folgenden Effekte erzielt werden.

(1) Da der Sechs-Komponenten-Kraftdetektor 100, der eine Wägezelle zum Messen der Kraftkomponenten ist, innerhalb der Nabeneinheit 1 angeordnet ist, kann die Nabeneinheit 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform leicht an dem Fahrzeug angebracht werden durch Austausch der existierenden Nabeneinheit. Des Weiteren, da der Sensor angeordnet werden kann an einer Stelle in der Nähe des Radzentrums beziehungsweise des Radmittelpunkts, kann dessen Ausgang beziehungsweise Ausgabewert direkt verwendet werden als eine Radbetriebskraft.

Zudem kann der Sensorkörper 110 vergleichsweise einfach ausgebildet werden, beispielsweise durch mechanisches Bearbeiten mit einer Drehbank, und die Dehnmessstreifen werden lediglich auf der Oberflächenseite des Zylinders 111 angebracht. Der Herstellungsprozess des Sensorkörpers 110 und das Anbringen der Dehnmessstreifen kann daher vereinfacht werden, verglichen mit den bekannten Sechs-Komponenten-Kraftsensoren, die beispielsweise kreuzförmige Träger als Sensorkörper verwenden, eine Massenproduktion kann realisiert werden und die Kosten werden reduziert.
Zudem können die Schaltkreise integral durch Drucken ausgeführt werden.

(2) Da das Radiallager 40 auf der radial äußeren Seite angeordnet ist und das Drucklager 50 auf der radial inneren Seite des Endes des Sensorkörpers 110 auf der Nabe-10-Seite angeordnet ist, wird die Last übertragen von der radial äußeren Seite und der radial inneren Seite des Sensorkörpers 110, wodurch es möglich ist, die Lastübertragungseffizienz zu erhöhen und die Detektionssensitivität anzuheben. Des Weiteren, da Lager für allgemeinen Gebrauch, welche konventionelle Produkte sind, als das Radiallager 40 und das Drucklager 50 verwendet werden können, und da die Abdichtung leicht ausgeführt werden kann, wird die Konstruktionsfreiheit wie beispielsweise die Freiheit zum Auswählen von Lagern erhöht und die Produktion kann vereinfacht werden.
(3) Durch Verwendung der Symmetrie der Spannungspunkte in dem Zylinder 111 ist es möglich, die wechselseitige Interferenz der Komponentenkräfte zu unterbinden, Verschiebung beziehungsweise Drift auszugleichen, wird es unnötig gemacht, Signalverarbeitungsberechnungen der Rückenschaltungsausgänge durchzuführen und der Aufbau beziehungsweise die Struktur des Signalverarbeitungssystems kann erheblich vereinfacht werden.
(4) Die sogenannte Einzelfokus-Konfiguration, in der die Mittelachsen aller Kraftkomponenten und Momente in einem einzigen Punkt gesammelt werden, kann leicht realisiert werden, die Interferenz zwischen den Kraftkomponenten wird reduziert und Kompensationsberechnungen werden unnötig gemacht.

Des Weiteren, als ein Ergebnis des im Wesentlichen Übereinstimmen des Fokalpunkts mit dem Radmittelpunkt, ist ein Berechnungsprozess, der erforderlich ist in Folge des Versatzes zwischen der Messposition und dem Radmittelpunkt, nicht notwendig.

(5) Durch Anordnen der R-Abschnitte R2, R4 zwischen dem Zylinder 111 und dem Zwischenabschnitt 114 mit einem Versatz und durch Anordnen der R-Abschnitte R6, R8 zwischen dem Zylinder 111 und dem Zwischenabschnitt 115 mit einem Versatz ist es möglich, den Einfluss von beispielsweise dem Anzugsmoment, das erzeugt wird, wenn der Stützabschnitt oder Eingangsabschnitt an dem ersten Flansch 112 und dem zweiten Flansch 113 befestigt wird, davon abzuhalten, den Zylinder 111 zu beeinträchtigen, und eine hochakkurate Detektion der sechs Kraftkomponenten kann durchgeführt werden.
(6) Mit einer derartigen Konfiguration, als Ergebnis des Detektierens des Moments um die Radachse, kann zusätzlich zu den fünf Kraftkomponenten einschließlich der Kräfte in Richtung nach oben und unten, nach vorne und hinten und den Axialkräften, die auf das Rad wirken, und den Momenten um die vertikale Achse und die horizontalen Achsen, der Sensor dazu verwenden werden, Rollwiderstand und Fehldetektion zu messen oder zu kompensieren.

(Unterschiedliche Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und zahlreiche Änderungen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne von dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

(1) Die Form, die Struktur, die Materialien und die Anordnung und dergleichen der Elemente, welche die Nabeneinheit darstellen, können in geeigneter Weise geändert werden.

Die Arten des Radiallagers und des Drucklagers sind nicht auf diejenige des Ausführungsbeispiels beschränkt und andere Arten von Lagern können verwendet werden.

(2) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Rohr des Sensorkörpers des Sechs-Komponenten-Kraftsensors beispielsweise in einer zylindrischen Form ausgebildet mit gleichförmigen äußeren und inneren Durchmessern. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt und der Sensorkörper kann beispielsweise ein konisch zulaufender rohrförmiger Körper sein, in dem sich der Außendurchmesser und der Innendurchmesser über den axialen Abstand ändern. Zudem ist die Querschnittsform nicht auf die runde Form beschränkt und polygonale Querschnittsformen oder andere Querschnittsformen können ebenfalls verwendet werden.
(3) In dem Ausführungsbeispiel werden sechs Kraftkomponenten detektiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt und eine Konfiguration, in der lediglich einige der Kraftkomponenten hiervon detektiert werden, kann ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise kann eine Konfiguration, in der fünf Kraftkomponenten detektiert werden, wobei das Moment um die Radachse weggelassen wird, ebenfalls verwendet werden.
(4) Die in jedem Kraftkomponenten-Sensorsystem verwendeten Dehnmessstreifen sind nicht auf die Konfiguration beschränkt, die durch einen einzelnen Dehnmessstreifen dargestellt ist, und ein Satz, bei dem mehrere Dehnmessstreifen parallel oder in Reihe verbunden sind, kann ebenfalls als ein einzelner Dehnmessstreifen verwendet werden. Mit einer solchen Konfiguration kann beispielsweise die Sensitivität erhöht werden.
(5) Das Vorhandensein beziehungsweise nicht Vorhandensein, die Dimensionen und die Form der Stufe, die an jedem Ende des Zylinders bereitgestellt ist, und das Setzen von R an den Grenzen ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und kann in geeigneter Weise geändert werden.
(6) Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Dehnmessstreifen auf der äußeren Umfangsfläche des Zylinders angeheftet. Es kann jedoch auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Dehnmessstreifen auf die innere Umfangsfläche angeheftet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird ein Radbetriebskraftsensor bereitgestellt, der aufweist: eine Befestigungsstruktur 20, die an einem Fahrzeugkarosserie-Element befestigt ist, gelagert beziehungsweise gehalten von einer Aufhängungsvorrichtung; eine Nabe 10, an der ein Rad W befestigt ist und die drehbar gelagert ist um eine Radachse bezüglich der Befestigungsstruktur; einen Sensorkörper mit einem Rohr, das im Wesentlichen konzentrisch mit der Radachse ausgebildet ist, wobei ein Ende 113 des Rohres an der Befestigungsstruktur befestigt ist und das andere Ende 112 an der Nabe befestigt ist, wobei ein Nabenlager zwischen dem anderen Ende und der Nabe zwischengefügt ist; und eine Kraftkomponenten-Sensoreinheit mit einer Brückenschaltung einschließlich pro Kraftkomponente zumindest vier Dehnmessstreifen, die auf einer Umfangsfläche des Rohres des Sensorkörpers vorgesehen sind. Die Nabenlagerung weist auf: ein Radiallager 40, das zwischen dem Sensorkörper und der Nabe vorgesehen ist und eine Last in radialer Richtung aufnimmt; und ein Drucklager 50, das zwischen dem Sensorkörper und der Nabe vorgesehen ist und eine Last in einer Druckrichtung aufnimmt und darüber hinaus separat von dem Radiallager bereitgestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 61-79129 A [0004, 0008]

Claims

Radbetriebskraftsensor, umfassend: eine Befestigungsstruktur, die an einem Fahrzeugkarosserie-Element befestigt ist, gehalten von einer Aufhängungsvorrichtung; eine Nabe, an der ein Rad befestigt ist und die drehbar gelagert ist um eine Radachse in Bezug auf die Befestigungsstruktur; einen Sensorkörper, der ein Rohr aufweist, das im Wesentlichen konzentrisch mit der Radachse ausgebildet ist, wobei ein Ende des Rohres an der Befestigungsstruktur befestigt ist und das andere Ende an der Nabe befestigt ist, wobei ein Nabenlager zwischen dem anderen Ende und der Nabe zwischengefügt ist, und eine Kraftkomponenten-Sensoreinheit mit einer Brückenschaltung, die pro Kraftkomponente zumindest vier Dehnmessstreifen aufweist, die auf einer Umfangsfläche des Rohres des Sensorkörpers vorgesehen sind, wobei die Nabenlagerung aufweist: ein Radiallager, das zwischen dem Sensorkörper und der Nabe vorgesehen ist und eine Last in einer radialen Richtung aufnimmt, und ein Drucklager, das zwischen dem Sensorkörper und der Nabe vorgesehen ist und eine Last in einer Druckrichtung aufnimmt und darüber hinaus separat von dem Radiallager vorgesehen ist.
Radbetriebskraftsensor nach Anspruch 1, wobei das Radiallager an einer radial äußeren Seite an einem Ende des Sensorkörpers auf der Nabenseite vorgesehen ist und das Drucklager an einer radial inneren Seite des Endes des Sensorkörpers an der Nabenseite vorgesehen ist.
Radbetriebskraftsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftkomponenten-Sensoreinheit aufweist eine erste Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit und eine zweite Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit zum Detektieren von zwei Kraftkomponenten, die jeweils in der radialen Richtung des Rohres wirken, eine Axialkraft-Komponente-Sensoreinheit zum Detektieren einer Kraftkomponente, die in der axialen Richtung des Rohres wirkt, und eine erste Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit und eine zweite Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit zum Detektieren von Momenten, die um zwei Achsen längs der Radialrichtung des Rohres wirken, wobei die erste Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit, die zweite Radialkraft-Komponente-Sensoreinheit, die erste Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit und die zweite Radialrichtung-Moment-Sensoreinheit jede eine Brückenschaltung aufweisen mit ersten bis vierten uniaxialen Dehnmessstreifen, die auf dem Rohr vorgesehen sind, wobei der zweite uniaxiale Dehnmessstreifen von dem ersten uniaxialen Dehnmessstreifen in der Mittelachsenrichtung des Rohres entfernt angeordnet ist, und der dritte uniaxiale Dehnmessstreifen und der vierte uniaxiale Dehnmessstreifen an Positionen angeordnet sind, die um die Mittelachse des Rohres um 180 Grad verschoben angeordnet sind in Bezug auf den zweiten uniaxialen Dehnmessstreifen und den ersten uniaxialen Dehnmessstreifen, und die Axialkraft-Komponente-Sensoreinheit eine Brückenschaltung aufweist mit ersten bis vierten uniaxialen Dehnmessstreifen, die verteilt und praktisch äquidistant in der Umfangsrichtung des Rohres vorgesehen sind.
Radbetriebskraftsensor nach Anspruch 3, wobei die Kraftkomponenten-Sensoreinheit eine Axialmoment-Sensoreinheit zum Detektieren eines Momentes aufweist, das um die Achse des Rohres wirkt, und die Axialmoment-Sensoreinheit eine Brückenschaltung aufweist mit ersten bis vierten Scher-Typ-Dehnmessstreifen, die verteilt und annähernd äquidistant in der Umfangsrichtung des Rohres vorgesehen sind.
Radbetriebskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rohr ausgebildet ist in einer zylindrischen Form, deren Innen- und Außendurchmesser im Wesentlichen konstant sind oder sich proportional von einem Ende zum anderen hin ändern.
Radbetriebskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Fokalpunkt der Kraftkomponenten-Sensoreinheit im Wesentlichen mit dem Radmittelpunkt zusammenfällt.