JP2002511578A - アクスル力及びモーメントトランスジューサ - Google Patents
アクスル力及びモーメントトランスジューサInfo
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- 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
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- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 力及びモーメントの計測に使用されるトランスジューサアッセンブリを提供する。
【解決手段】 本発明のトランスジューサアッセンブリは、定置の中央荷重アクスル（２４）を含み、このアクスルは、間隔が隔てられた両端間を長さ方向軸線に沿って延在する細長い部分を有する。トランスジューサアッセンブリは、力経路内において荷重アクスル（２４）の両側の第１及び第２の端部の間に配置された、第１及び第２のロードセル（３４、３６）を含み、二輪車のサスペンション荷重経路に加えられた荷重を計測する。
Description
【０００１】
本発明は、車輛のサスペンション特性及び作動特性を分析するため、ホイール
アクスルに加えられた力及びモーメントを計測するための装置に関する。詳細に
は、本発明は、オートバイの設計、又は乗り心地や操作性を改善するためにオー
トバイ試験を動的な力及びモーメントの計測値に基づいて制御するために使用さ
れるオートバイ用力トランスジューサ装置に関するがこれに限定されない。
アクスルに加えられた力及びモーメントを計測するための装置に関する。詳細に
は、本発明は、オートバイの設計、又は乗り心地や操作性を改善するためにオー
トバイ試験を動的な力及びモーメントの計測値に基づいて制御するために使用さ
れるオートバイ用力トランスジューサ装置に関するがこれに限定されない。
【０００２】
オートバイ等の二輪車の作動中、サスペンションシステム又はシャシーに様々
な力及びモーメントが加わる。これらの力及びモーメントを計測することは、こ
のような車輛の性能を設計し評価する上で有用である。例えば、オートバイ等の
二輪車のコーナリング中、制動中、及び加速中の性能及び取り扱い性を評価し、
シャシーの様々な位置に及ぼされる応力及び歪みを評価する上で、軸線方向力Ｆ X 、ＦY、及びＦZ及びロールモーメントＭX及び操舵モーメントＭZが有用である
。
な力及びモーメントが加わる。これらの力及びモーメントを計測することは、こ
のような車輛の性能を設計し評価する上で有用である。例えば、オートバイ等の
二輪車のコーナリング中、制動中、及び加速中の性能及び取り扱い性を評価し、
シャシーの様々な位置に及ぼされる応力及び歪みを評価する上で、軸線方向力Ｆ X 、ＦY、及びＦZ及びロールモーメントＭX及び操舵モーメントＭZが有用である
。
【０００３】 実際に作用する力及びモーメントを計測するため、「機内（ｏｎ−ｂｏａｒｄ
）」計測機器を車輛に設けることができる。これらの機器は、オペレータが車輛
を様々な地形及び状況で運転する際にサスペンションシステム又はシャシーに加
わる力及びモーメントを計測し、又は別の作動状況を実験室でシミュレートでき
る。このような用途では、計測機器をサスペンションシステム又はフレームと一
体化し、車輛のサスペンション又はシャシーに加わる荷重を計測し分析する。
）」計測機器を車輛に設けることができる。これらの機器は、オペレータが車輛
を様々な地形及び状況で運転する際にサスペンションシステム又はシャシーに加
わる力及びモーメントを計測し、又は別の作動状況を実験室でシミュレートでき
る。このような用途では、計測機器をサスペンションシステム又はフレームと一
体化し、車輛のサスペンション又はシャシーに加わる荷重を計測し分析する。
【０００４】 従来、計測装置は二輪車の回転ホイールアクスルに組み込まれるか或いは車輛
サスペンションに組み込まれた。例えば、力を計測するため、サスペンションロ
ッド間に支持されたホイールアクスルの内ボアに歪ゲージを組み込んでいた。内
ボアを持つホイールアクスルを使用することにより、ホイールアクスルの強度が
低下した。更に、計測機器を回転ホイールアクスルに組み込むには、計測を行う
ためにスリップリング又は他の装置を使用することが必要となり、回転ホイール
座標系から固定車輛座標系への複雑な変換が必要となる。計測機器をサスペンシ
ョンに組み込むと、サスペンションの形状のため、大きなクロスカップリング及
び複雑な装置となる。
サスペンションに組み込まれた。例えば、力を計測するため、サスペンションロ
ッド間に支持されたホイールアクスルの内ボアに歪ゲージを組み込んでいた。内
ボアを持つホイールアクスルを使用することにより、ホイールアクスルの強度が
低下した。更に、計測機器を回転ホイールアクスルに組み込むには、計測を行う
ためにスリップリング又は他の装置を使用することが必要となり、回転ホイール
座標系から固定車輛座標系への複雑な変換が必要となる。計測機器をサスペンシ
ョンに組み込むと、サスペンションの形状のため、大きなクロスカップリング及
び複雑な装置となる。
【０００５】
本発明は、二輪車のサスペンション荷重経路に加えられた軸線方向力及びモー
メントを計測するための荷重トランスジューサに関する。本発明は、「オンロー
ド（ｏｎ−ｒｏａｄ）」試験について「機内」データ収集を行うのに適合できる
。本発明の荷重トランスジューサは、回転ホイールハブを支持する中央荷重アク
スルの両端に連結された第１及び第２のロードセルを含む。
メントを計測するための荷重トランスジューサに関する。本発明は、「オンロー
ド（ｏｎ−ｒｏａｄ）」試験について「機内」データ収集を行うのに適合できる
。本発明の荷重トランスジューサは、回転ホイールハブを支持する中央荷重アク
スルの両端に連結された第１及び第２のロードセルを含む。
【０００６】
適用では、中央荷重アクスル及び第１及び第２のロードセルを、回転ホイール
、荷重アクスル、及びサスペンションのサスペンション部材の間のサスペンショ
ン荷重経路に配置する。力が荷重アクスルに加わり、ロードセルを通ってサスペ
ンション部材に伝達される。ロードセルは、スリップリング等の装置や複雑な変
換を使用せずに二輪車の作動性能及び操作性を分析するため、サスペンション経
路内の荷重アクスルに加わった夫々の荷重を計測する。
、荷重アクスル、及びサスペンションのサスペンション部材の間のサスペンショ
ン荷重経路に配置する。力が荷重アクスルに加わり、ロードセルを通ってサスペ
ンション部材に伝達される。ロードセルは、スリップリング等の装置や複雑な変
換を使用せずに二輪車の作動性能及び操作性を分析するため、サスペンション経
路内の荷重アクスルに加わった夫々の荷重を計測する。
【０００７】
図１は、サスペンション部材１６に連結された回転アクスル（図示せず）によ
ってホイールが支持された前後のホイールアッセンブリ１２、１４を含むオート
バイ１０の側面図である。作動中、ホイールを通して車輛のサスペンション及び
シャシーに様々な力及びモーメントが加わる。設計及び性能評価を行う上で、車
輛のサスペンション及びシャシーに加わる力及びモーメントを計測し、分析する
ことが有用である。
ってホイールが支持された前後のホイールアッセンブリ１２、１４を含むオート
バイ１０の側面図である。作動中、ホイールを通して車輛のサスペンション及び
シャシーに様々な力及びモーメントが加わる。設計及び性能評価を行う上で、車
輛のサスペンション及びシャシーに加わる力及びモーメントを計測し、分析する
ことが有用である。
【０００８】 図２は、試験及び分析を行うために二輪車に組み込むことができる本発明のト
ランスジューサアッセンブリの一実施例の正面図である。図示のように、トラン
スジューサアッセンブリは、定置ロッド即ち荷重アクスル２４及びホイール２７
を回転するように支持するホイールハブ２６を含む。定置ロッド２４及びホイー
ルハブ２６は、ベアリング２８、３０を介して回転自在に連結されており、ホイ
ールアッセンブリを形成する。定置ロッド２４は、フォークロッド又はサスペン
ション部材３２、３３を介して車輛のフレーム（図示せず）にしっかりと連結さ
れている。車輛の使用中、ホイール２７からホイールハブ２６を通して定置ロッ
ド即ち荷重アクスル２４に力が加わる。本発明のトランスジューサアッセンブリ
は、コーナリングやステアリング等の様々な種類の作動についての作動力学及び
応力を分析するために定置ロッド２４に作用する力を計測するため、間隔が隔て
られた位置でロッド２４に連結された個々のハウジング内に包囲された間隔が隔
てられた二つの３軸ロードセル３４及び３６を含む。
ランスジューサアッセンブリの一実施例の正面図である。図示のように、トラン
スジューサアッセンブリは、定置ロッド即ち荷重アクスル２４及びホイール２７
を回転するように支持するホイールハブ２６を含む。定置ロッド２４及びホイー
ルハブ２６は、ベアリング２８、３０を介して回転自在に連結されており、ホイ
ールアッセンブリを形成する。定置ロッド２４は、フォークロッド又はサスペン
ション部材３２、３３を介して車輛のフレーム（図示せず）にしっかりと連結さ
れている。車輛の使用中、ホイール２７からホイールハブ２６を通して定置ロッ
ド即ち荷重アクスル２４に力が加わる。本発明のトランスジューサアッセンブリ
は、コーナリングやステアリング等の様々な種類の作動についての作動力学及び
応力を分析するために定置ロッド２４に作用する力を計測するため、間隔が隔て
られた位置でロッド２４に連結された個々のハウジング内に包囲された間隔が隔
てられた二つの３軸ロードセル３４及び３６を含む。
【０００９】 図２は、デカルトｘ−ｙ−ｚ座標系に重ねたトランスジューサアッセンブリを
示す。間隔が隔てられた二つの３軸ロードセル３４及び３６は、３軸荷重ＦX、
ＦY、及びＦZを計測するため、サスペンション荷重経路で定置ロッド即ち荷重ア
クスル２４に連結されている。ロードセル３４及び３６からの出力計測値は、分
析のためにＦX、ＦY、及びＦZを計算するため、コンピューター３８に連結され
ている。更に、コンピューター３８によってプロセスデータを記憶できる。図示
のように、フレームに結果的に加わる力Ｆx は、ＦX1＋ＦX2によって得られ、結
果的に加わる力ＦYは、ＦY1−ＦY2によって得られ、結果的に加わる力ＦZは、Ｆ Z1 ＋ＦZ2によって得られる。
示す。間隔が隔てられた二つの３軸ロードセル３４及び３６は、３軸荷重ＦX、
ＦY、及びＦZを計測するため、サスペンション荷重経路で定置ロッド即ち荷重ア
クスル２４に連結されている。ロードセル３４及び３６からの出力計測値は、分
析のためにＦX、ＦY、及びＦZを計算するため、コンピューター３８に連結され
ている。更に、コンピューター３８によってプロセスデータを記憶できる。図示
のように、フレームに結果的に加わる力Ｆx は、ＦX1＋ＦX2によって得られ、結
果的に加わる力ＦYは、ＦY1−ＦY2によって得られ、結果的に加わる力ＦZは、Ｆ Z1 ＋ＦZ2によって得られる。
【００１０】 本発明のトランスジューサアッセンブリは、オートバイに特に適している。オ
ートバイは、コーナリング中、又は他の操作中、ｘ軸に対して図３に示すように
ロールする。図３は、ｘ軸を中心としたトランスジューサアッセンブリのローリ
ングの正面図である。図３に示すように、３軸ロードセル３４、３６を使用し、
コーナリング中にオートバイのサスペンション及びシャシーに伝達される力及び
モーメントを計測する。トランスジューサアッセンブリは、中央点４０（定置ロ
ッド２４の中心）を中心として相対的に対称である。ロードセル３４、３６は、
サスペンション荷重経路のホイールアクスルのところの力を枢動点４０のところ
で複雑な座標変換を行わずに計測するため、定置ロッド２４を介して、点４０の
両側で点４０から等距離のところに支持されている。
ートバイは、コーナリング中、又は他の操作中、ｘ軸に対して図３に示すように
ロールする。図３は、ｘ軸を中心としたトランスジューサアッセンブリのローリ
ングの正面図である。図３に示すように、３軸ロードセル３４、３６を使用し、
コーナリング中にオートバイのサスペンション及びシャシーに伝達される力及び
モーメントを計測する。トランスジューサアッセンブリは、中央点４０（定置ロ
ッド２４の中心）を中心として相対的に対称である。ロードセル３４、３６は、
サスペンション荷重経路のホイールアクスルのところの力を枢動点４０のところ
で複雑な座標変換を行わずに計測するため、定置ロッド２４を介して、点４０の
両側で点４０から等距離のところに支持されている。
【００１１】 ｘ軸を中心としたロールモーメントを、ロードセル３４、３６が計測した示差
力（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｏｒｃｅ）Ｆz に中心点４０からロードセル
３４、３６までの距離Ｒを乗じることによって計算する。距離Ｒは、ロードセル
３４、３６が中心点４０から等間隔に間隔が隔てられているため、ロードセル３
４、３６について同じである。かくして、図示のように、ロードセル３４は、Ｆ Z1 を計測し、ロードセル３６はＦZ2を計測し、これをコンピューター３８に出力
し、図３−１に示すようにホイールアッセンブリのロールモーメント即ちＭX＝
（ＦZ1−ＦZ2）×Ｒを決定する。ロードセルが対称でない場合には、ロードセル
３４の点４０からの距離をＦZ1倍し、ロードセル３６の点４０からの距離をＦZ2 倍することに基づいて示差モーメント（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｍｅｎ
ｔ）を計算できる。
力（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｏｒｃｅ）Ｆz に中心点４０からロードセル
３４、３６までの距離Ｒを乗じることによって計算する。距離Ｒは、ロードセル
３４、３６が中心点４０から等間隔に間隔が隔てられているため、ロードセル３
４、３６について同じである。かくして、図示のように、ロードセル３４は、Ｆ Z1 を計測し、ロードセル３６はＦZ2を計測し、これをコンピューター３８に出力
し、図３−１に示すようにホイールアッセンブリのロールモーメント即ちＭX＝
（ＦZ1−ＦZ2）×Ｒを決定する。ロードセルが対称でない場合には、ロードセル
３４の点４０からの距離をＦZ1倍し、ロードセル３６の点４０からの距離をＦZ2 倍することに基づいて示差モーメント（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｍｅｎ
ｔ）を計算できる。
【００１２】 図４は、ステアリング即ち操舵操作を行うためのｚ軸を中心としたトランスジ
ューサアッセンブリの回転を示す。ｚ軸を中心とした回転即ち操舵移動は、ロー
ドセル３４、３６からのＦX1及びＦX2に基づいて計測される。ロードセルがｚ軸
を中心として対称であるため、モーメントは、ＭZ＝（ＦX2−ＦX1）×Ｒによっ
てコンピューター３８で図４−１に示すように計算される。ここで、Ｒは、ロー
ドセル３４、３６のいずれかから点４０までの距離である。
ューサアッセンブリの回転を示す。ｚ軸を中心とした回転即ち操舵移動は、ロー
ドセル３４、３６からのＦX1及びＦX2に基づいて計測される。ロードセルがｚ軸
を中心として対称であるため、モーメントは、ＭZ＝（ＦX2−ＦX1）×Ｒによっ
てコンピューター３８で図４−１に示すように計算される。ここで、Ｒは、ロー
ドセル３４、３６のいずれかから点４０までの距離である。
【００１３】 図５は、ＦX、ＦY、及びＦZ、及び車輛、例えばオートバイの操舵モーメント
及びロールモーメントを計測するコンピューター３８の作動を示すフローチャー
トである。ブロック４６及び４８が示すように、ロードセル３４、３６によって
ＦX荷重を計測する。その後、ブロック５０に示すように、結果的に得られた力
を（ＦX1＋ＦY1）に基づいて計算する。ここで、ＦX1はロードセル３４が計測し
た力であり、ＦX2はロードセル３６が計測した力である。結果的に得られた力の
計測値をブロック５２に示すように出力するか或いは記憶する。
及びロールモーメントを計測するコンピューター３８の作動を示すフローチャー
トである。ブロック４６及び４８が示すように、ロードセル３４、３６によって
ＦX荷重を計測する。その後、ブロック５０に示すように、結果的に得られた力
を（ＦX1＋ＦY1）に基づいて計算する。ここで、ＦX1はロードセル３４が計測し
た力であり、ＦX2はロードセル３６が計測した力である。結果的に得られた力の
計測値をブロック５２に示すように出力するか或いは記憶する。
【００１４】 同様に、ブロック５４、５６に示すように、力ＦY1及びＦY2をロードセル３４
及び３６で計測し、結果的に得られたＦy 荷重をブロック５８に示すように（Ｆ Y2 −ＦY1）に基づいて計算する。ここで、ＦY1はロードセル３４からの力ＦYで
あり、ＦY2はロードセル３６からの力ＦYである。その後、力ＦYおける結果をブ
ロック６０に示すように出力するか或いは記憶する。同様に、結果的に得られた
力ＦZを、ブロック６２、６３、６４、６５、及び６６に示すように、ＦZ＝ＦZ1 ＋ＦZ1によって計算し、ブロック６８に示すように出力し、又は記憶する。
及び３６で計測し、結果的に得られたＦy 荷重をブロック５８に示すように（Ｆ Y2 −ＦY1）に基づいて計算する。ここで、ＦY1はロードセル３４からの力ＦYで
あり、ＦY2はロードセル３６からの力ＦYである。その後、力ＦYおける結果をブ
ロック６０に示すように出力するか或いは記憶する。同様に、結果的に得られた
力ＦZを、ブロック６２、６３、６４、６５、及び６６に示すように、ＦZ＝ＦZ1 ＋ＦZ1によって計算し、ブロック６８に示すように出力し、又は記憶する。
【００１５】 コンピューター３８は、ロールモーメント及び操舵モーメントも計算する。ロ
ードセル３４及び３６からの計測された力ＦZ1及びＦZ2を使用し、ロールモーメ
ントをブロック７０に示すように計算する。上文中に説明したように、ロールモ
ーメントは、力ＦZ1及びＦZ2の差に点４０からのロードセルの距離Ｒであるモー
メントアームを乗じた値に等しい。ロールモーメントをブロック７２に示すよう
に出力し又は記憶する。同様に、ロードセル３４及び３６が計測した力の成分Ｆ X1 及びＦX1によって操舵モーメントを計算する。操舵モーメントは、ロードセル
３６が計測した値ＦX2とロードセル３４が計測した値ＦX1との間の差に点４０か
らロードセルまでの距離Ｒを乗じた値に基づいて計算される。操舵モーメントを
ブロック７６に示すように出力し又は記憶する。
ードセル３４及び３６からの計測された力ＦZ1及びＦZ2を使用し、ロールモーメ
ントをブロック７０に示すように計算する。上文中に説明したように、ロールモ
ーメントは、力ＦZ1及びＦZ2の差に点４０からのロードセルの距離Ｒであるモー
メントアームを乗じた値に等しい。ロールモーメントをブロック７２に示すよう
に出力し又は記憶する。同様に、ロードセル３４及び３６が計測した力の成分Ｆ X1 及びＦX1によって操舵モーメントを計算する。操舵モーメントは、ロードセル
３６が計測した値ＦX2とロードセル３４が計測した値ＦX1との間の差に点４０か
らロードセルまでの距離Ｒを乗じた値に基づいて計算される。操舵モーメントを
ブロック７６に示すように出力し又は記憶する。
【００１６】 図６は、本発明を組み込んだオートバイの前輪アッセンブリ８０の一実施例の
詳細図である。この実施例では、図２乃至図４に示すホイールアッセンブリの部
品と同じ部品には同じ参照番号が附してある。定置ロッド２４は細長い部材で形
成されており、この部材は、長さ方向軸線に沿って延びている。細長い部材の両
端は、長さ方向軸線に対して横方向に延びており、ねじ穴８２が設けられている
。ホイール（図示せず）を回転自在に支持するため、ベアリング２８、３０が、
ロッド２４の両端の間でホイールハブ２６をロッド２４の外周に回転自在に連結
する。
詳細図である。この実施例では、図２乃至図４に示すホイールアッセンブリの部
品と同じ部品には同じ参照番号が附してある。定置ロッド２４は細長い部材で形
成されており、この部材は、長さ方向軸線に沿って延びている。細長い部材の両
端は、長さ方向軸線に対して横方向に延びており、ねじ穴８２が設けられている
。ホイール（図示せず）を回転自在に支持するため、ベアリング２８、３０が、
ロッド２４の両端の間でホイールハブ２６をロッド２４の外周に回転自在に連結
する。
【００１７】 ロードセル３４、３６は、定置ロッド２４の横端に対し、間隔が隔てられた対
称な位置で支持されており、ロッド２４とフォークロッド即ちサスペンション部
材３２、３３との間の荷重経路内に配置されている。ロードセル３４及び３６は
、ミシガン州シャルルボーのミシガンサイエンティフィック社から入手できるロ
ードセル等の円筒形形状の３軸ロードセルであり、反対方向に延びるねじ穴８４
及び８６（荷重ベース）が第１及び第２の両ハウジング面に設けられたハウジン
グ内に３軸検出エレメントが収容されている。図示の実施例では、ロードセル３
４、３６は定置ロッド２４の端部とサスペンション部材３２、３３との間に配置
されている。ロードセル３４及び３６は、ねじ山を備えたファスナ８８を介して
ロッド２４の両端に連結されている。ファスナは、ロッド２４の協働ねじ穴８４
及びロードセル３４及び３６のねじ穴８６内に延びている。ねじ連結部は、荷重
を、計測のため、ロッド２４からロードセル３４及び３６に伝達する。ロードセ
ル３４、３６の反対側の面は、ロードセル３４、３６のねじ穴８６を介してフォ
ークロッド即ちサスペンション部材３２、３３に連結されている。
称な位置で支持されており、ロッド２４とフォークロッド即ちサスペンション部
材３２、３３との間の荷重経路内に配置されている。ロードセル３４及び３６は
、ミシガン州シャルルボーのミシガンサイエンティフィック社から入手できるロ
ードセル等の円筒形形状の３軸ロードセルであり、反対方向に延びるねじ穴８４
及び８６（荷重ベース）が第１及び第２の両ハウジング面に設けられたハウジン
グ内に３軸検出エレメントが収容されている。図示の実施例では、ロードセル３
４、３６は定置ロッド２４の端部とサスペンション部材３２、３３との間に配置
されている。ロードセル３４及び３６は、ねじ山を備えたファスナ８８を介して
ロッド２４の両端に連結されている。ファスナは、ロッド２４の協働ねじ穴８４
及びロードセル３４及び３６のねじ穴８６内に延びている。ねじ連結部は、荷重
を、計測のため、ロッド２４からロードセル３４及び３６に伝達する。ロードセ
ル３４、３６の反対側の面は、ロードセル３４、３６のねじ穴８６を介してフォ
ークロッド即ちサスペンション部材３２、３３に連結されている。
【００１８】 細長いファスナ９０がサスペンション部材３２、３３に設けられたファスナ穴
９１を通って延びている。ファスナ９０は、定置ロッド２４及びロードセル３４
、３６をフレームに連結するため、ロードセル３４及び３６のねじ穴８６に固定
される雄ねじ端部９２を有する。ピンチボルト９４がファスナ９０を固定し、フ
ァスナ９０をサスペンション部材３２、３３に対して固定する。
９１を通って延びている。ファスナ９０は、定置ロッド２４及びロードセル３４
、３６をフレームに連結するため、ロードセル３４及び３６のねじ穴８６に固定
される雄ねじ端部９２を有する。ピンチボルト９４がファスナ９０を固定し、フ
ァスナ９０をサスペンション部材３２、３３に対して固定する。
【００１９】 細長いファスナ９０は、ファスナ９０の外周に亘って延びるフランジ９８を更
に含む。サスペンション部材３２、３３は、側方凹所１００を含む。ロードセル
３２及び３６は凹所１００内に延びており、ロードセル３４、３６のハウジング
はサスペンション部材３２、３３の長さ方向表面１０２と整合している。ファス
ナ９０に設けられたフランジ９８は比較的薄く、ロードセル３４、３６のハウジ
ング面を長さ方向表面１０２から離間し、サスペンション部材３２、３３をアク
スル２４から外し、荷重をロードセル３４、３６を通して伝達する。
に含む。サスペンション部材３２、３３は、側方凹所１００を含む。ロードセル
３２及び３６は凹所１００内に延びており、ロードセル３４、３６のハウジング
はサスペンション部材３２、３３の長さ方向表面１０２と整合している。ファス
ナ９０に設けられたフランジ９８は比較的薄く、ロードセル３４、３６のハウジ
ング面を長さ方向表面１０２から離間し、サスペンション部材３２、３３をアク
スル２４から外し、荷重をロードセル３４、３６を通して伝達する。
【００２０】 全ての力ＦX、ＦY、及びＦZ及びロールモーメント（ＭX）及び操舵モーメント
（ＭZ）についての力経路は、専ら、ホイールハブ２６からベアリング２８、３
０、定置ロッド２４、ファスナ８８を通ってロードセル３４、３６に至る経路で
あり、ロードセル３４、３６によって計測された後、ファスナ９０を通ってオー
トバイ即ち車輛のサスペンション部材３２、３３に至る。ロードセル３４、３６
の面は、サスペンション部材３２、３３（フレーム）の影響を制限して定置ロッ
ド即ち荷重アクスル２４に作用するモーメント又は力を相殺するため、表面１０
２から離間されている。その結果、モーメントは、計測のため、ロードセル３４
、３６に限定され、ファスナ９０を介してサスペンション部材３２、３３に伝達
される。ロードセル３４及び３６の面は、ファスナ９０の外周に亘って延びる図
７に詳細に示すスペーサフランジ９８によって、長さ方向表面１０２から離間さ
れている。
（ＭZ）についての力経路は、専ら、ホイールハブ２６からベアリング２８、３
０、定置ロッド２４、ファスナ８８を通ってロードセル３４、３６に至る経路で
あり、ロードセル３４、３６によって計測された後、ファスナ９０を通ってオー
トバイ即ち車輛のサスペンション部材３２、３３に至る。ロードセル３４、３６
の面は、サスペンション部材３２、３３（フレーム）の影響を制限して定置ロッ
ド即ち荷重アクスル２４に作用するモーメント又は力を相殺するため、表面１０
２から離間されている。その結果、モーメントは、計測のため、ロードセル３４
、３６に限定され、ファスナ９０を介してサスペンション部材３２、３３に伝達
される。ロードセル３４及び３６の面は、ファスナ９０の外周に亘って延びる図
７に詳細に示すスペーサフランジ９８によって、長さ方向表面１０２から離間さ
れている。
【００２１】 図８は、二つの対称な３軸ロードセル３４、３６がロッド３２−１と３３−１
との間に取り付けられた本発明の装置を組み込んだ後輪アッセンブリ１１０の一
実施例を示す。この実施例では、図２乃至図７に示す部品を示すのに同じ参照番
号が附してある。図８に示すように、定置ロッド２４−１は、端部１１２及び１
１４にねじ山が設けられた細長い円筒形部材で形成されている。端部１１２及び
１１４は、雌ねじ及び雄ねじを持つスペーサリング１１６を介してロードセル３
４及び３６の雌ねじ穴８６に連結されている。スペーサリング１１６は、計測を
行うためにモーメントをロードセル３４、３６に伝達するため、ベアリング２８
、３０、及びホイールハブ２４に対してしっかりとした支持を提供する。リング
１１６に設けられた雄ねじをロードセル３４、３６のねじ穴８６にねじ込んでリ
ング１１６をロードセル３４、３６に固定し、定置ロッド２４−１のねじ山を備
えた端部をリング１１６の雌ねじに固定し、ロッド２４−１をロードセル３４、
３６に固定する。
との間に取り付けられた本発明の装置を組み込んだ後輪アッセンブリ１１０の一
実施例を示す。この実施例では、図２乃至図７に示す部品を示すのに同じ参照番
号が附してある。図８に示すように、定置ロッド２４−１は、端部１１２及び１
１４にねじ山が設けられた細長い円筒形部材で形成されている。端部１１２及び
１１４は、雌ねじ及び雄ねじを持つスペーサリング１１６を介してロードセル３
４及び３６の雌ねじ穴８６に連結されている。スペーサリング１１６は、計測を
行うためにモーメントをロードセル３４、３６に伝達するため、ベアリング２８
、３０、及びホイールハブ２４に対してしっかりとした支持を提供する。リング
１１６に設けられた雄ねじをロードセル３４、３６のねじ穴８６にねじ込んでリ
ング１１６をロードセル３４、３６に固定し、定置ロッド２４−１のねじ山を備
えた端部をリング１１６の雌ねじに固定し、ロッド２４−１をロードセル３４、
３６に固定する。
【００２２】 図８に示すように、ロードセル３４及び３６のハウジング面には、中央突出部
分１１８即ち荷重ベースが設けられている。中央突出部分１１８はロッド３２−
１、３３−１に当接し、ロードセル面とロッド３２−１、３３−１との接触を制
限する。端ボルト１２２がロードセル３４、３６をロッド３２−１、３３−１に
、中央突出部分１１８のところで、ねじ穴８４を介して連結する。図９は、ボル
ト１２２、スペーサリング１１６、及び定置ロッド２４を形成するねじ山を備え
た細長いシャフトの詳細図である。かくして、二つのロードセル３４及び３６の
計測値をコンピューター３８に伝達し、ＦX、ＦY、及びＦZ及びロールモーメン
ト及び操舵モーメントを上文中に説明したように計測する。
分１１８即ち荷重ベースが設けられている。中央突出部分１１８はロッド３２−
１、３３−１に当接し、ロードセル面とロッド３２−１、３３−１との接触を制
限する。端ボルト１２２がロードセル３４、３６をロッド３２−１、３３−１に
、中央突出部分１１８のところで、ねじ穴８４を介して連結する。図９は、ボル
ト１２２、スペーサリング１１６、及び定置ロッド２４を形成するねじ山を備え
た細長いシャフトの詳細図である。かくして、二つのロードセル３４及び３６の
計測値をコンピューター３８に伝達し、ＦX、ＦY、及びＦZ及びロールモーメン
ト及び操舵モーメントを上文中に説明したように計測する。
【００２３】 別の態様では、図１０に示す実施例のように、ロードセルをサスペンション部
材即ちロッド３２、３３の外側に配置してもよい。この実施例では、図１乃至図
９に示す部品と同様の部品には同じ参照番号が附してある。図１０は、簡略化を
図るため、トランスジューサアッセンブリの半分の正面図である。図１０に示す
ように、定置ロッド２４はねじ山を備えた端部１３０を含む。定置ロッド２４は
、サスペンション部材３２、３３に設けられた開口部１３２よりも小さく、この
開口部を通ってロードセル３４、３６の雌ねじ穴１３６内に延びている。定置ロ
ッド２４は、ねじ山を備えた端部１３０とロードセル３４、３６のねじ穴１３６
との協働により、ロードセル３４、３６に連結される。ロードセル３４、３６は
、図示のように、ボルト１３８によってサスペンション部材３２、３３にボルト
止めされている。フォークロッド３２、３３の開口部１３２は、ロッド２４の寸
法よりも大きく、力及びモーメントの経路が定置ロッド２４からロードセル３４
、３６を通ってサスペンション部材３２、３３に至るようにするのに十分な隙間
を、定置ロッド２４とサスペンション部材３２、３３との間に提供する。
材即ちロッド３２、３３の外側に配置してもよい。この実施例では、図１乃至図
９に示す部品と同様の部品には同じ参照番号が附してある。図１０は、簡略化を
図るため、トランスジューサアッセンブリの半分の正面図である。図１０に示す
ように、定置ロッド２４はねじ山を備えた端部１３０を含む。定置ロッド２４は
、サスペンション部材３２、３３に設けられた開口部１３２よりも小さく、この
開口部を通ってロードセル３４、３６の雌ねじ穴１３６内に延びている。定置ロ
ッド２４は、ねじ山を備えた端部１３０とロードセル３４、３６のねじ穴１３６
との協働により、ロードセル３４、３６に連結される。ロードセル３４、３６は
、図示のように、ボルト１３８によってサスペンション部材３２、３３にボルト
止めされている。フォークロッド３２、３３の開口部１３２は、ロッド２４の寸
法よりも大きく、力及びモーメントの経路が定置ロッド２４からロードセル３４
、３６を通ってサスペンション部材３２、３３に至るようにするのに十分な隙間
を、定置ロッド２４とサスペンション部材３２、３３との間に提供する。
【００２４】 変形例では、制動トルクモーメント又は駆動トルクモーメントを計算するのに
ロードセルを使用できる。本発明をＦX、ＦY、及びＦZを計算する３軸ロードセ
ル３４、３６に関して説明したが、制動モーメントを計測するため、ＦX、ＦY、
及びＦZに加えてモーメントを計算するロードセルを使用することもできる。本
発明のトランスジューサアッセンブリは、「オンロード」試験を行うため、上文
中に説明したように二輪車に組み込むことができる。試験データは、後に分析し
且つ使用するため、「機内」コンピューターによって集めることができる。別の
態様では、本発明のトランスジューサアッセンブリは、シミュレーション試験荷
重を加え、分析及び使用のために計測データを集める実験室でのシミュレーッシ
ョン試験の用途に組み込むことができる。
ロードセルを使用できる。本発明をＦX、ＦY、及びＦZを計算する３軸ロードセ
ル３４、３６に関して説明したが、制動モーメントを計測するため、ＦX、ＦY、
及びＦZに加えてモーメントを計算するロードセルを使用することもできる。本
発明のトランスジューサアッセンブリは、「オンロード」試験を行うため、上文
中に説明したように二輪車に組み込むことができる。試験データは、後に分析し
且つ使用するため、「機内」コンピューターによって集めることができる。別の
態様では、本発明のトランスジューサアッセンブリは、シミュレーション試験荷
重を加え、分析及び使用のために計測データを集める実験室でのシミュレーッシ
ョン試験の用途に組み込むことができる。
【００２５】 特定の連結部材を示したけれども、ロードセル及びシャフトを上文中に説明し
たようにフレームに固定するために様々な連結ねじを使用できるということは理
解されるべきである。本発明を特定の実施例に関して示したけれども、本発明は
図示の特定の実施例に限定されず、自転車等の二輪車を含むどのような車輛につ
いても使用できるということは理解されるべきである。
たようにフレームに固定するために様々な連結ねじを使用できるということは理
解されるべきである。本発明を特定の実施例に関して示したけれども、本発明は
図示の特定の実施例に限定されず、自転車等の二輪車を含むどのような車輛につ
いても使用できるということは理解されるべきである。
【００２６】 本発明を好ましい実施例に関して示したけれども、本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく、形態及び詳細に変更を加えることができるということは当業
者には理解されよう。
逸脱することなく、形態及び詳細に変更を加えることができるということは当業
者には理解されよう。
【図１】 作動力及びモーメントを計測するために本発明を適合できるオー
トバイの斜視図である。
トバイの斜視図である。
【図２】 本発明のトランスジューサアッセンブリの一実施例の正面図であ
る。
る。
【図３】 コーナリング時又はロール時の正面図であり、図３−１はロール
モーメントの計算を示す図である。
モーメントの計算を示す図である。
【図４】 操舵時の平面図であり、図４−１は操舵モーメントの計算を示す
図である。
図である。
【図５】 作動特性を計算するためのトランスジューサアッセンブリに連結
されたコンピューターの一実施例の作動のフローチャートである。
されたコンピューターの一実施例の作動のフローチャートである。
【図６】 本発明のトランスジューサアッセンブリの一実施例の詳細図であ
る。
る。
【図７】 作動特性を計測するためのロードセルにサスペンション部材を連
結するファスナの詳細図である。
結するファスナの詳細図である。
【図８】 作動特性を計測するためのトランスジューサアッセンブリの変形
例の図である。
例の図である。
【図９】 図９のトランスジューサアッセンブリの構成要素を示す分解図で
ある。
ある。
【図１０】 本発明のトランスジューサアッセンブリの一実施例の一方の側
部の部分図である。
部の部分図である。
１０ オートバイ １２、１４ ホイールアッセンブリ １６ サスペンション部材 ２４ 定置ロッド ２６ ホイールハブ ２８、３０ ベアリング ３２、３３ サスペンション部材 ３４、３６ ３軸ロードセル
【手続補正書】
【提出日】平成１３年４月１０日（２００１．４．１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トゥルイエ，ロビン アメリカ合衆国ミネソタ州55412，ミネア ポリス，アーヴィング・アベニュー・ノー ス 3248 Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB09 DA03
Claims (20)
- 【請求項１】 二輪車において、前記二輪車は、 車輛フレームと 間隔を置き、かつ、対向配置された、サスペンション部材で支持された、第１
及び第２のホイールアッセンブリと、 少なくとも一つのホイールアッセンブリと、 を備え、前記ホイールアッセンブリは、 間隔を置いて配置された両端部と、前記両端部間に位置する細長い部分とを
有し、かつ、前記サスペンション部材に関して固定支持された、中央荷重アクス
ルと、 前記中央荷重アクスルの外周の周りに回転自在に連結されたホイールハブと
、 ハウジング内に収容された検出エレメントを有し、前記ハウジングは、前記
中央荷重アクスルと前記サスペンション部材の間のサスペンション荷重経路にお
いて、前記中央荷重アクスルの両端に連結された、第１及び第２のロードセルと
、 を含む、二輪車。 - 【請求項２】 請求項１に記載の二輪車において、前記第１及び第２のロー
ドセルは３軸ロードセルである、前記二輪車。 - 【請求項３】 請求項１に記載の二輪車において、前記第１及び第２のロー
ドセルは、ｘ軸に沿う力と、ｙ軸に沿う力と、ｚ軸に沿う力とを計測するように
構成され、ｘ軸とｙ軸とｚ軸に沿う力を計算するために前記第１及び第２のロー
ドセルに接続されたプロセッサを含む、前記二輪車。 - 【請求項４】 請求項１に記載の二輪車において、前記第１及び第２のロー
ドセルに作動的に接続されたプロセッサを備え、前記第１及び第２のロードセル
は、前記荷重アクスルに対してｚ軸に沿う軸力を計測し、前記プロセッサは、前
記荷重アクスルに対するｘ軸モーメントを、ＭX＝（ＦZ2−ＦZ1）Ｒの式によっ
て計算し、この式中、 ＦZ2は、第１ロードセルが計測したｚ軸に沿う軸力を示し、 ＦZ1は、第２ロードセルが計測したｚ軸に沿う軸力を示し、 Ｒは、第１及び第２のロードセル間の距離を示す、 前記二輪車。 - 【請求項５】 請求項１に記載の二輪車において、前記第１及び第２のロー
ドセルに作動的に接続されたプロセッサを有し、前記第１及び第２のロードセル
は、前記中央荷重アクスルに対してｘ軸に沿う軸力を計測し、前記プロセッサは
、前記荷重アクスルに対するｚ軸モーメントをＭZ＝（ＦX1−ＦX2）Ｒの式によ
って計算し、この式中、 ＦX1は、第１ロードセルが計測したｘ軸に沿う軸力を示し、 ＦX2は、第２ロードセルが計測したｘ軸に沿う軸力を示し、 Ｒは、第１及び第２のロードセル間の距離を示す、 請求項１に記載の二輪車。 - 【請求項６】 請求項１に記載の二輪車において、前記第１及び第２のロー
ドセルは、荷重アクスルの両端とサスペンション部材の間に支持されている、前
記二輪車。 - 【請求項７】 請求項６に記載のトランスジューサアッセンブリにおいて、 前記第１及び第２のロードセルは第１面と第２面を有し、 前記第１面は、荷重アクスルに連結された第１荷重ベースを含み、前記第２面
は、前記サスペンション部材に連結された第２荷重ベースを含み、 前記アッセンブリは、前記第１及び第２のロードセルを介して前記荷重アクス
ルからフォークロッドに荷重を伝達するため、前記第１及び第２のロードセルの
前記第２面をそれぞれサスペンション部材から分離して、前記ロードセルを前記
サスペンション部材から分断する、フランジを有する、 前記二輪車。 - 【請求項８】 請求項１に記載の二輪車において、前記サスペンション部材
と前記荷重アクスルは、前記第１及び第２のロードセル間に位置する、前記二輪
車。 - 【請求項９】 請求項８に記載の二輪車において、前記ロードセルは第１面
と第２面とを有し、前記サスペンション部材と前記荷重アクスルは、前記ロード
セルの前記第１面に連結され、前記サスペンション部材に前記荷重アクスルの端
部が通過する開口部が設けられ、前記アクスル端部は前記ロードセルの前記第１
面に連結する、前記二輪車。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の二輪車において、前記サスペンション部
材の前記開口部の寸法は、前記荷重アクスルと前記サスペンション部材との間で
前記荷重アクスルを前記サスペンション部材から分離し、荷重を前記第１及び第
２のロードセルに伝達するのに十分な隙間を提供する大きさである、前記二輪車
。 - 【請求項１１】 請求項１に記載の二輪車において、計測データを記憶する
ためのコンピューターを含む、前記二輪車。 - 【請求項１２】 トランスジューサアッセンブリにおいて、前記トランスジ
ューサアッセンブリは、 長さ方向軸線に沿って延在する細長い部分と端部とを有する、中央荷重アクス
ルと、 ハウジング内に収容された検出エレメントを有する第１及び第２のロードセル
であって、前記ロードセルは、荷重を前記荷重アクスルから前記ロードセルに伝
達するため、前記中央荷重アクスルの前記端部に連結された、前記ロードセルと
、 前記第１及び第２のロードセルの間において前記荷重アクスルの外周に回転自
在に連結された、ホイールハブと、 を有する、トランスジューサアッセンブリ。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載のトランスジューサアッセンブリにおい
て、前記トランスジューサアッセンブリは、車輛の間隔が隔てられたサスペンシ
ョン部材に連結することができる、前記トランスジューサアッセンブリ。 - 【請求項１４】 請求項１２に記載のトランスジューサアッセンブリにおい
て、前記中央アクスルと前記ロードセルは、二輪車のサスペンション部材の間に
支持されている、前記トランスジューサアッセンブリ。 - 【請求項１５】 請求項１２に記載のトランスジューサアッセンブリにおい
て、前記サスペンション部材は、前記中央荷重アクスルと、間隔を置いて配置さ
れたロードセルとの間に支持されている、前記トランスジューサアッセンブリ。 - 【請求項１６】 請求項１２に記載のトランスジューサアッセンブリにおい
て、計測データを記憶するためのコンピューターを含む、前記トランスジューサ
アッセンブリ。 - 【請求項１７】 請求項１２に記載のトランスジューサアッセンブリにおい
て、前記荷重アクスルは、前記長さ方向軸線を横切る両端面を有し、前記第１及
び第２のロードセルは、前記中央荷重アクスルの対向する両端面に連結されてい
る、前記トランスジューサアッセンブリ。 - 【請求項１８】 ホイールアッセンブリを試験するための方法において、前
記方法は、 両端を有し、かつ、第１及び第２のサスペンション部材の間に堅固に固定され
た、中央荷重アクスルを提供する工程と、 ハウジング内に収容された検出エレメントを有し、前記ハウジングは、前記荷
重アクスルの前記両端とサスペンション部材との間の荷重経路内に配置された、
第１及び第２のロードセルを提供する工程と、 前記第１及び第２のサスペンション部材の間の前記中央荷重アクスルに試験荷
重を加える工程と、 前記第１及び第２のロードセルを介して試験荷重を計測する工程と、 を含む、前記方法。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載の方法において、前記アッセンブリは二
輪車であり、前記試験荷重は「オンロード」作動中に加えられる、前記方法。 - 【請求項２０】 請求項１８に記載の方法において、前記試験荷重は、実験
室のシミュレーションで加えられる、前記方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US8130698P | 1998-04-10 | 1998-04-10 | |
| US60/081,306 | 1998-04-10 | ||
| PCT/US1999/007824 WO1999053285A1 (en) | 1998-04-10 | 1999-04-09 | Axle force and moment transducer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002511578A true JP2002511578A (ja) | 2002-04-16 |
| JP4594521B2 JP4594521B2 (ja) | 2010-12-08 |
Family
ID=22163344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000543803A Expired - Lifetime JP4594521B2 (ja) | 1998-04-10 | 1999-04-09 | アクスル力及びモーメントトランスジューサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6308583B1 (ja) |
| EP (1) | EP1070238B1 (ja) |
| JP (1) | JP4594521B2 (ja) |
| DE (1) | DE69925904T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999053285A1 (ja) |
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- 1999-04-09 DE DE69925904T patent/DE69925904T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-09 EP EP99916567A patent/EP1070238B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-09 JP JP2000543803A patent/JP4594521B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-09 WO PCT/US1999/007824 patent/WO1999053285A1/en active IP Right Grant
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