JP2003014563A - タイヤ作用力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両においてタイヤに作用する力を高い精度で
検出することを容易にする。 【解決手段】ホイール２２の外周にタイヤ２４が装着さ
れて成る車輪２０と、ホイールが同軸に装着されること
によって車輪を一体的に回転可能に保持する保持体とし
てのハブ３０を有する車体とを備えた車両に搭載される
タイヤ作用力検出装置を、ホイールと保持体との間に、
それら間における力の伝達を行う状態で設けられ、タイ
ヤ作用力を検出する検出器１０を含むものとする。この
装置によれば、ホイールによる制約もハブによる制約も
受けずに、タイヤ作用力を検出することが可能となる。
したがって、この装置によれば、部品の配置や構造、形
状等の適正化により、タイヤ作用力を高い精度で検出す
ることが容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両におけるタイ
ヤに作用する力を検出する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−２２４０号公報には、車両に
おけるタイヤに作用する力を検出するタイヤ作用力検出
装置の一従来例が開示されている。この公報には、その
タイヤ作用力検出装置が、ホイールの外周にタイヤが装
着されて成る車輪と、ホイールが同軸に装着されること
によって車輪を一体的に回転可能に保持する保持体を有
する車体とを備えた車両に搭載されることが開示されて
いる。ここに「保持体」は、ハブ、ハブキャリア、キャ
リア、スピンドル、ホイールサポート等と称される場合
がある。

【０００３】この公報には、さらに、そのタイヤ作用力
検出装置としての応力センサを装着する車両の部品とし
て既存の車軸を選ぶことが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、車両における
既存の部品にタイヤ作用力検出装置を装着する場合に
は、その既存の部品による制約を受け易い。

【０００５】そのため、上記公報に記載のタイヤ作用力
検出装置を使用する場合には、必要なタイヤ作用力を十
分に高い精度で検出することが困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】このよ
うな事情を背景として、本発明は、タイヤ作用力を高い
精度で検出することを容易にすることを課題としてなさ
れたものであり、本発明によって下記各態様が得られ
る。各態様は、項に区分し、各項に番号を付し、必要に
応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これ
は、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合せ
のいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に
記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定
されると解釈されるべきではない。 （１） ホイールの外周にタイヤが装着されて成る車輪
と、前記ホイールが同軸に装着されることによって前記
車輪を一体的に回転可能に保持する保持体を有する車体
とを備えた車両に搭載され、前記タイヤに作用するタイ
ヤ作用力を検出するタイヤ作用力検出装置であって、前
記ホイールと保持体との間に、それら間における力の伝
達を行う状態で設けられ、前記タイヤ作用力を検出する
検出器を含むタイヤ作用力検出装置。

【０００７】この装置によれば、ホイールによる制約も
保持体による制約も受けずに、タイヤ作用力を検出する
ことが可能となる。

【０００８】したがって、この装置によれば、車輪自体
または車輪と共に回転する既存の部材にタイヤ作用力検
出装置の検出器を装着する直接検出式とは異なり、タイ
ヤ作用力を検出するために必要な部品の配置や構造、形
状等を高い自由度で設計することが容易となる。

【０００９】よって、この装置によれば、タイヤ作用力
の検出精度を向上させることが容易となる。

【００１０】また、この装置によれば、例えば、タイヤ
作用力を検出するために必要な部品の配置や構造、形状
等を規格化することにより、互いに異なる複数の使用環
境に対する当該装置の汎用性を向上させることが容易と
なる。

【００１１】さらに、この装置によれば、ホイールと保
持体との間における力の伝達が行われる部位においてタ
イヤ作用力が検出される。

【００１２】したがって、この装置によれば、車輪自体
からも車輪と共に回転する既存の部材からも独立すると
ともにそれらと共に回転することなくそれらから力を受
ける別の既存の部材にタイヤ作用力検出装置の検出器を
装着する間接検出式とは異なり、タイヤ作用力を精度よ
く検出するために必要な情報を精度よくかつ十分な量で
取り込むことが容易となる。

【００１３】よって、この装置によれば、そのことに依
存することによっても、タイヤ作用力の検出精度を向上
させることが容易となる。

【００１４】本項において「力」は、狭義の力を意味す
る軸力と、モーメントすなわちトルクに相当する回転力
との双方を含む。

【００１５】また、本項において「車輪」は、車両の動
力源により駆動される駆動車輪としたり、車両の動力源
により駆動されずに転動させられる転動車輪とすること
が可能である。

【００１６】また、本項において「検出器」は、１種類
のタイヤ作用力のみを検出する形式としたり、複数種類
のタイヤ作用力を検出する形式とすることが可能であ
る。 （２） 前記検出器が、前記ホイールと保持体とに着脱
可能に装着される（１）項に記載のタイヤ作用力検出装
置。

【００１７】この装置によれば、当該装置の検出器が装
着されていない車両にその検出器を新たに装着したり、
既に装着されている車両においてそれの検出器を交換す
ることが可能となる。 （３） 前記タイヤ作用力が、前記タイヤにそれの前後
方向に作用する前後力と、タイヤにそれの横方向に作用
する横力と、タイヤにそれの上下方向に作用する上下力
と、タイヤにそれの前後方向に延びる軸線まわりに作用
する前後方向軸線まわりトルクと、タイヤにそれの横方
向に延びる軸線まわりに作用する横方向軸線まわりトル
クと、タイヤにそれの上下方向に延びる軸線まわりに作
用する上下軸線まわりトルクとの少なくとも一つを含む
（１）または（２）項に記載のタイヤ作用力検出装置。 （４） 前記タイヤ作用力が、前記タイヤにそれの前後
方向に作用する前後力と、タイヤにそれの横方向に作用
する横力と、タイヤにそれの上下方向に作用する上下力
とを含む（１）または（２）項に記載のタイヤ作用力検
出装置。 （５） 前記検出器が、前記ホイールと保持体との間に
それらと同軸に設けられ、それぞれと共に運動させられ
るホイール側運動部および保持体側運動部と、それらホ
イール側運動部と保持体側運動部との相対変位に基づ
き、前記タイヤ作用力を検出する検出部とを含む（１）
ないし（４）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装
置。

【００１８】この装置によれば、タイヤ作用力を反映し
た、ホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位を
利用することにより、タイヤ作用力が検出される。一
方、その相対変位は、ホイールまたは保持体内の相対変
位より顕著にタイヤ作用力を反映する現象として発現さ
せることが容易である。

【００１９】したがって、この装置によれば、タイヤ作
用力の検出精度を向上させることが容易となる。

【００２０】本項において「運動」は、直線運動と回転
運動との双方を含む。

【００２１】また、本項において「検出部」は、例え
ば、ホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位を
機械的現象に着目して検出する形式としたり、電気的現
象に着目して検出する形式としたり、電磁的現象に着目
して検出する形式としたり、光学的現象に着目して検出
する形式とすることが可能である。 （６） 前記ホイール側運動部と保持体側運動部と検出
部とが、それぞれ互いに独立して構成されている（５）
項に記載のタイヤ作用力検出装置。 （７） 前記ホイール側運動部および保持体側運動部
が、それぞれ、相対変位可能に互いに嵌合させられるこ
とによってそれらの中間に閉じた内部空間を形成する第
1分割ハウジングおよび第2分割ハウジングとして構成さ
れており、その形成された内部空間に前記検出部が配置
される（５）または（６）項に記載のタイヤ作用力検出
装置。

【００２２】この装置によれば、相対変位可能な２つの
分割ハウジングによって閉じられた内部空間に検出部が
配置されるため、例えば、その検出部を塵埃、水等から
保護することや、タイヤ作用力検出装置の検出器をホイ
ールおよび保持体との間に装着することに適合するよう
にその検出器全体の形状を設計することが容易となる。 （８） 前記検出部が、前記ホイール側運動部と保持体
側運動部とのうち前記車両の走行中に温度が上昇し難い
ものに近接して配置される（５）ないし（７）項のいず
れかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００２３】この装置によれば、検出部が車両における
熱源から遠ざけられて配置されることとなり、その結
果、車両の走行中における検出部の温度上昇を抑制する
ことが容易となる。 （９） 前記検出部が、前記ホイール側運動部および保
持体側運動部より低い剛性を有してそれらに係合させら
れることにより、それらホイール側運動部と保持体側運
動部との相対変位量に応じた大きさの歪が発生させられ
る検出部材と、その発生させられた歪を電気信号に変換
する検出素子とを含む（５）ないし（８）項のいずれか
に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００２４】この装置によれば、ホイール側運動部と保
持体側運動部との相対変位量に応じた大きさの歪が発生
させられる検出部材が、ホイール側運動部および保持体
側運動部より低い剛性を有してそれらに係合させられ
る。

【００２５】したがって、この装置によれば、タイヤ作
用力の変化に対する感度を検出部材においてホイール側
運動部および保持体側運動部より敏感にすることが容易
となる。

【００２６】その結果、この装置によれば、検出部材の
敏感さに依存することにより、タイヤ作用力の検出精度
を向上させることが容易となる。

【００２７】本項において「検出素子」は、例えば、歪
ゲージとしたり、圧電素子とすることが可能である。

【００２８】また、本項において「検出素子」は、例え
ば、検出部材のうち歪が発生し易い位置に装着されてそ
の歪を検出する形式とすることが可能である。 （１０） 前記検出部材が、前記ホイール側運動部と保
持体側運動部とにそれぞれ、それらから力が伝達される
状態で相対運動可能に取り付けられるものである（９）
項に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００２９】この装置によれば、検出部材をホイール側
運動部と保持体側運動部とに、それらから検出部材に、
タイヤ作用力の検出に必要な力のみが作用する状態で係
合させることが容易となる。 （１１） 前記検出部材が、前記ホイール側運動部と保
持体側運動部とにそれぞれ剛の状態で結合されるもので
ある（９）項に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００３０】この装置によれば、検出部材とホイール側
運動部および保持体側運動部との取付け構造を単純にす
ることが容易となる。 （１２） 前記検出部材が、板の折り曲げにより形成さ
れるものである（９）ないし（１１）項のいずれかに記
載のタイヤ作用力検出装置。

【００３１】この装置によれば、検出部材の部品点数の
削減および構造単純化を容易に図り得る。 （１３） 前記検出部が、前記ホイール側運動部と保持
体側運動部との相対変位運動を、前記タイヤの回転軸線
まわりの回転運動に機構的に変換する第１運動変換機構
と、その変換された回転運動を前記回転軸線に平行な直
線運動に機構的に変換する第２運動変換機構と、その変
換された直線運動に基づく軸力を電気信号に変換する検
出素子とを含む（５）ないし（１２）項のいずれかに記
載のタイヤ作用力検出装置。

【００３２】この装置によれば、ホイール側運動部と保
持体側運動部との相対変位量を軸力に機構的に変換する
ことが可能となる。

【００３３】本項において「検出素子」は、歪ゲージと
して構成したり、圧電素子として構成することが可能で
ある。さらに、軸力を液圧に変換する機構と共に使用す
ることを前提に、その変換された液圧を検出する液圧セ
ンサとして構成することが可能である。 （１４） 前記相対変位運動が、前記ホイール側運動部
と保持体側運動部との前記回転軸線まわりの相対回転運
動を含み、前記第１運動変換機構が、その相対回転運動
による入力ギヤの回転運動を少なくとも１段で増速して
出力ギヤに伝達するギヤ機構を含み、前記第２運動変換
機構が、その出力ギヤによるナットの回転運動をそのナ
ットと螺合するシャフトの直線運動に変換するねじ機構
を含む（１３）項に記載のタイヤ作用力検出装置。 （１５） 前記シャフトが、前記ホイール側運動部と保
持体側運動部との間に配置されており、 前記検出素子が、それらホイール側運動部および保持体
側運動部の間において前記シャフトの前後にそれぞれ形
成された２つの空間にそれぞれ配置されるとともに、そ
のシャフトから圧縮力は受けるが引張り力は受けないよ
うに、そのシャフトに係合させられている（１４）項に
記載のタイヤ作用力検出装置。 （１６） 前記検出部が、それ単独で前記タイヤ作用力
を複数種類検出可能なものである（５）ないし（１５）
項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００３４】この装置によれば、１つの検出部により複
数種類のタイヤ作用力を検出することが可能となるた
め、１つの検出部により１種類のタイヤ作用力しか検出
することが可能でない場合に比較し、検出可能なタイヤ
作用力の種類の数の割に検出部の数を削減することが容
易となる。 （１７） 前記複数種類のタイヤ作用力が、前記タイヤ
にそれの前後方向に作用する前後力と、タイヤにそれの
横方向に作用する横力と、タイヤにそれの上下方向に作
用する上下力とを含む（１６）項に記載のタイヤ作用力
検出装置。

【００３５】この装置によれば、１つの検出部により、
同じタイヤに作用する前後力と横力と上下力とをすべて
検出することが可能となる。 （１８） 前記検出部が、前記ホイール側運動部および
保持体側運動部より低い剛性を有してそれらに係合させ
られることにより、それらホイール側運動部と保持体側
運動部との相対変位量に応じた大きさの歪が発生させら
れる検出部材であって、板の折り曲げにより形成される
ものを含む（１７）項に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００３６】この装置によれば、１つの検出部により、
同じタイヤに作用する前後力と横力と上下力とをすべて
検出することが可能となるとともに、その検出部の部品
点数削減および構造単純化を容易に図り得る。 （１９） 前記検出部が複数、前記タイヤの回転軸線ま
わりに等間隔に配置される（５）ないし（１８）項のい
ずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００３７】この装置によれば、複数の検出部がタイヤ
の回転軸線まわりに均等に分散して配置されるため、少
なくとも１つの検出部が偏って配置される場合とは異な
り、ホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位の
特性が特定の方向に偏ることを容易に回避し得る。

【００３８】さらに、この装置によれば、それらホイー
ル側運動部と保持体側運動部との相対変位に伴う荷重を
複数の検出部が互いに共同して受ける傾向が生じる。

【００３９】その結果、この装置によれば、１つの検出
部のみがその相対変位に伴う荷重を受ける場合に比較
し、各検出部が耐えなければならない耐荷重が軽減され
る傾向が生じる。

【００４０】本項における「検出部の数」は、例えば、
２つとしたり、３つとしたり、４つとしたり、５つ以上
とすることが可能であるが、複数の検出部のすべてが常
に実質的に機能するのではなく、実質的に機能する検出
部の位置が車輪の回転角に応じて変化する場合には、い
ずれの瞬間においても少なくとも１つの検出部が実質的
に機能するように当該装置を設計する観点から「検出部
の数」を設定することが望ましい。

【００４１】例えば、後述のように、複数の検出部がタ
イヤの回転軸線まわりに等間隔に配置されるとともに、
それら複数の検出部の中央に、それら複数の検出部に共
通の伝達部が、ホイール側運動部と保持体側運動部との
一方から力を各検出部に伝達するために設けられている
場合には、検出部の数を３つ以上とすれば、いずれの瞬
間においても少なくとも１つの検出部が実質的に機能す
ることとなる。 （２０） 前記タイヤ作用力が、向きとして正方向と逆
方向とを有するものであり、前記検出部が、そのタイヤ
作用力をそれの正方向と逆方向とに関して区別して検出
可能なものである（５）ないし（１９）項のいずれかに
記載のタイヤ作用力検出装置。

【００４２】この装置によれば、あるタイヤ作用力に大
きさのみならず正方向および逆方向という向きも存在
し、かつ、その大きさのみならず向きも検出することが
必要である場合に、１つの検出部があれば足りる。

【００４３】その検出部は、例えば、タイヤ作用力を正
方向においてのみ検出する第１検出素子と、そのタイヤ
作用力を逆方向においてのみ検出する第２検出素子とを
有するように構成される。 （２１） 前記タイヤ作用力が、向きとして正方向と逆
方向とを有するものであり、前記検出部が、そのタイヤ
作用力をそれの正方向と逆方向とのいずれかのみに関し
て検出可能なものである（５）ないし（１９）項のいず
れかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００４４】この装置によれば、あるタイヤ作用力に大
きさのみならず正方向および逆方向という向きも存在
し、かつ、その大きさのみならず向きも検出することが
必要である場合に、互いに異なる向きのタイヤ作用力を
検出する複数の検出部が必要となる。ただし、個々の検
出部については、タイヤ作用力を一方向に関してのみ検
出可能な構成で足りるため、構成単純化を容易に図り得
る。 （２２） 前記ホイール側運動部と保持体側運動部と
が、前記タイヤの回転軸線まわりに相対回転可能とされ
ており、前記検出部が、その相対回転に伴ってそれらホ
イール側運動部と保持体側運動部との間に作用する回転
トルクに基づき、前記タイヤにそれの前後方向に作用す
る前後力を検出する前後力検出部を含む（５）ないし
（２１）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００４５】この装置によれば、タイヤの回転軸線まわ
りの相対回転に伴ってホイール側運動部と保持体側運動
部との間に作用する回転トルクであってタイヤの前後力
を精度よく反映する物理量に基づいてタイヤの前後力が
検出される。

【００４６】したがって、この装置によれば、タイヤの
前後力の検出精度を向上させることが容易となる。

【００４７】本項において「前後力」は、駆動力と制動
力との少なくとも一方を意味するように解釈することが
可能である。 （２３） 前記ホイール側運動部と保持体側運動部と
が、前記タイヤの横方向に相対移動可能とされており、
前記検出部が、その相対移動に伴ってそれらホイール側
運動部と保持体側運動部との間に作用する軸力に基づ
き、前記タイヤにそれの横方向に作用する横力を検出す
る横力検出部を含む（５）ないし（２２）項のいずれか
に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００４８】タイヤの横方向における相対移動に伴って
ホイール側運動部と保持体側運動部との間に作用する軸
力であってタイヤの横力を精度よく反映する物理量に基
づいてタイヤの横力が検出される。

【００４９】したがって、この装置によれば、タイヤの
横力の検出精度を向上させることが容易となる。 （２４） 前記ホイール側運動部と保持体側運動部と
が、前記タイヤの上下方向に相対移動可能とされてお
り、前記検出部が、その相対移動に伴ってそれらホイー
ル側運動部と保持体側運動部との間に作用する軸力に基
づき、前記タイヤにそれの上下方向に作用する上下力を
検出する上下力検出部を含む（５）ないし（２３）項の
いずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００５０】タイヤの上下方向における相対移動に伴っ
てホイール側運動部と保持体側運動部との間に作用する
軸力であってタイヤの上下力（「接地荷重」ともいわれ
る。）を精度よく反映する物理量に基づいてタイヤの上
下力が検出される。

【００５１】したがって、この装置によれば、タイヤの
上下力の検出精度を向上させることが容易となる。 （２５） 前記検出部が、前記ホイール側運動部および
保持体側運動部からその検出部に伝達される荷重に基づ
いて発生させられた歪または力を電気信号に変換する検
出素子を含み、前記検出器が、さらに、前記検出素子に
発生させられる歪または力を前記荷重の割りに機械的に
低減させる低減機構を含む（５）ないし（２４）項のい
ずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００５２】この装置によれば、検出部における検出素
子に発生させられる歪または力が、ホイール側運動部お
よび保持体側運動部からその検出部に伝達される荷重の
割りに低減されるため、その検出素子が耐えなければな
らない耐荷重を低減させることが容易となる。したがっ
て、この装置によれば、検出素子の低容量化が容易とな
る。

【００５３】検出素子の耐荷重が低減すれば、その検出
素子が検出しなければならない最大荷重も低減する。こ
のことは、検出素子の出力信号のレンジ幅が同じ条件の
もとでその検出素子の検出感度を敏感にすることが容易
となることを意味する。

【００５４】したがって、本項に係る装置によれば、タ
イヤ作用力の検出感度を敏感にしてそれの検出精度を向
上させることが容易となる。

【００５５】本項において「検出素子」は、歪ゲージと
して構成したり、圧電素子として構成することが可能で
ある。さらに、軸力を液圧に変換する機構と共に使用す
ることを前提に、その変換された液圧を検出する液圧セ
ンサとして構成することが可能である。

【００５６】また、本項において「低減機構」は、例え
ば、てこの原理を利用する形式としたり、ギヤ機構を利
用する形式としたり、ねじ機構を利用する形式とした
り、流体とピストンとによって力の伝達を行う形式とす
ることが可能である。 （２６） 前記低減機構が、てこの原理を利用すること
により、前記機械的な低減を実現するものである（２
５）項に記載のタイヤ作用力検出装置。 （２７） 前記検出部が、前記ホイール側運動部および
保持体側運動部より低い剛性を有してそれらに係合させ
られることにより、それらホイール側運動部と保持体側
運動部との相対変位量に応じた大きさの歪が発生させら
れる検出部材を含み、かつ、その検出部材が、それらホ
イール側運動部および保持体側運動部と前記検出素子と
の関係において前記てことして機能するものである（２
６）項に記載のタイヤ作用力検出装置。 （２８） 前記検出部が、前記ホイール側運動部および
保持体側運動部から伝達される荷重に基づいて前記タイ
ヤ作用力を検出するものであり、当該タイヤ作用力検出
装置が、さらに、前記ホイール側運動部および保持体側
運動部から前記検出部に伝達される荷重を設定限度を超
えないように機械的に制限する制限機構を含む（５）な
いし（２７）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装
置。

【００５７】この装置によれば、ホイール側運動部およ
び保持体側運動部から検出部に伝達される荷重が設定限
度を超えないように機械的に制限されるため、その検出
部が耐えなければならない耐荷重を低減させることが容
易となる。したがって、この装置によれば、検出部の低
容量化が容易となる。

【００５８】検出部の耐荷重が低減すれば、その検出部
が検出しなければならない最大荷重も低減する。このこ
とは、検出部の出力信号のレンジ幅が同じ条件のもとで
その検出部の検出感度を敏感にすることが容易となるこ
とを意味する。

【００５９】したがって、本項に係る装置によれば、タ
イヤ作用力の検出感度を敏感にしてそれの検出精度を向
上させることが容易となる。

【００６０】本項において「設定限度」は、例えば、タ
イヤ作用力の実用域の上限値に対応する荷重の大きさと
して定義することが可能である。

【００６１】本項に係る装置は、前記（２５）項におけ
る「低減機構」と共に実施すれば、検出部の検出感度の
一層の鋭敏化に依存することにより、タイヤ作用力の検
出精度を向上させることが一層容易となる。 （２９） 前記制限機構が、前記設定限度に対応する基
準値に前記ホイール側運動部と保持体側運動部との相対
変位量が到達した後には、それらホイール側運動部と保
持体側運動部とが互いに当接することにより、前記設定
限度を超える荷重が前記検出部に伝達されることを制限
するものである（２８）項に記載のタイヤ作用力検出装
置。 （３０） 前記ホイール側運動部と保持体側運動部と
が、前記タイヤの横方向に相対移動可能とされており、
前記検出部が、その相対移動に伴ってそれらホイール側
運動部と保持体側運動部との間に作用する軸力に基づ
き、前記タイヤにそれの横方向に作用する横力を検出す
る横力検出部を含み、前記検出器が、さらに、前記タイ
ヤの横方向に前記ホイール側運動部と保持体側運動部と
が設定限度以上互いに離間することを機械的な係合によ
って阻止するストッパを含む（５）ないし（２９）項の
いずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００６２】この装置によれば、タイヤの横力を検出す
るためにホイール側運動部と保持体側運動部とがタイヤ
の横方向に相対移動可能とされているが、それらホイー
ル側運動部と保持体側運動部とが設定限度以上互いに離
間することがストッパによる機械的な係合によって阻止
される。

【００６３】したがって、この装置によれば、ホイール
側運動部および保持体側運動部相互の離脱を確実に防止
しつつタイヤの横力を検出することが容易となる。 （３１） 前記検出器が、さらに、前記ホイール側運動
部と保持体側運動部との間に予荷重を、それらホイール
側運動部と保持体側運動部との自由な相対変位が抑制さ
れる向きに付与する予荷重付与機構を含む（５）ないし
（３０）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００６４】この装置によれば、例えば、ホイール側運
動部と保持体側運動部との間にがたが発生することを容
易に回避し得る。

【００６５】さらに、この装置によれば、結局、検出部
にも予荷重が付与されることになるため、その検出部が
正常である場合には、タイヤ作用力が０である状況にお
いて、その検出部の出力信号が０ではない特定の値を示
すことになる。

【００６６】したがって、この装置によれば、上述の事
実に基づき、タイヤ作用力が０である状況において検出
部の出力信号も０を示す場合には、例えば、その検出部
自体またはその検出部に力を伝達する部分に異常がある
可能性があると判定することが可能となる。 （３２） 前記検出部が、前記ホイール側運動部および
保持体側運動部より低い剛性を有してそれらに係合させ
られることにより、それらホイール側運動部と保持体側
運動部との相対変位量に応じて弾性変形させられる検出
部材を含み、前記予荷重付与機構が、その検出部材と前
記ホイール側運動部および保持体側運動部との相対位置
を、前記タイヤ作用力が０である状態でその検出部材が
弾性変形させられるように規定する位置規定機構を含む
（３１）項に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００６７】この装置によれば、検出部材自体の弾性力
により、ホイール側運動部と保持体側運動部との間に予
荷重が付与される。

【００６８】したがって、この装置によれば、それらホ
イール側運動部と保持体側運動部との間に予荷重を付与
するために特別の部材を追加することが不可欠ではなく
なる。 （３３） 前記検出部が、前記タイヤ作用力を電気信号
に変換する検出素子を含み、当該タイヤ作用力検出装置
が、さらに、その検出素子の出力信号に基づいて前記タ
イヤ作用力を演算する演算部を含む（５）ないし（３
２）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００６９】本項および他の各項における「演算部」
は、検出器内に設けられた形式としたり、車体側に設け
られた形式とすることが可能である。 （３４） 前記検出部が、前記タイヤ作用力を電気信号
に変換する検出素子であって、それの出力信号が、前記
タイヤ作用力の実際値が時間的に変化しないにもかかわ
らず、前記車輪の回転角に応じて変化するという特性を
有するものを含み、当該タイヤ作用力検出装置が、さら
に、その特性を考慮し、前記検出素子の出力信号に基づ
いて前記タイヤ作用力を演算する演算部を含む（５）な
いし（３２）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装
置。

【００７０】この装置によれば、検出素子の出力信号
が、タイヤ作用力の実際値が時間的に変化しないにもか
かわらず、車輪の回転角に応じて変化するという特性を
考慮し、検出素子の出力信号に基づいてタイヤ作用力が
演算される。

【００７１】したがって、この装置によれば、そのよう
な特性にもかかわらず、タイヤ作用力の演算値における
誤差を低減することが容易となる。 （３５） 前記車両が、前記車輪の回転角を検出する車
輪回転角センサを含み、前記演算部が、前記検出素子の
出力信号と、前記車輪回転角センサの出力信号とに基づ
いて前記タイヤ作用力を演算するものである（３４）項
に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００７２】この装置によれば、検出素子の出力信号
と、車輪回転角との双方を考慮することにより、タイヤ
作用力を精度よく演算することが容易となる。

【００７３】本項および他の各項において「車輪回転角
センサ」は、車輪の角速度を検出することを目的として
その車輪の回転角を検出する車輪速度センサとして構成
することが可能である。 （３６） 前記車両が、前記車輪の回転角を検出する車
輪回転角センサを含み、前記演算部が、前記検出素子の
出力信号を前記車輪回転角センサの出力信号に基づいて
補正する補正手段を含む（３４）項に記載のタイヤ作用
力検出装置。

【００７４】この装置によれば、検出素子の出力信号が
車輪回転角センサの出力信号に基づいて補正されるた
め、前述の特性にもかかわらず、タイヤ作用力について
誤差が少ない演算値を取得することが容易となる。 （３７） 前記検出部が、前記タイヤ作用力を電気信号
に変換する検出素子であって、それの出力信号が、前記
タイヤ作用力の実際値が時間的に変化しないにもかかわ
らず、前記車輪の回転角に応じて周期的に変化するとと
もに、その検出素子の出力信号の極大値が前記タイヤ作
用力の実際値と一致するという特性を有するものであ
り、当該タイヤ作用力検出装置が、さらに、前記検出素
子の出力信号の極大値を前記タイヤ作用力として演算す
る演算部を含む（５）ないし（３２）項のいずれかに記
載のタイヤ作用力検出装置。

【００７５】この装置によれば、検出素子の出力信号の
極大値がタイヤ作用力の実際値と一致するという特性に
着目することにより、車輪回転角センサの使用を不可欠
とすることなく、タイヤ作用力について誤差が少ない演
算値を取得することが容易となる。 （３８） 前記検出部が４つ、前記タイヤの回転軸線ま
わりに９０度ずつ等間隔に配置されており、かつ、各検
出部が、前記タイヤ作用力を電気信号に変換する検出素
子を含み、その検出素子の出力信号が、前記タイヤ作用
力の実際値が時間的に変化しないにもかかわらず、他の
検出素子の出力信号に対して位相が９０度異なる状態で
前記車輪の回転角に応じて周期的に変化するという特性
を有するものであり、当該タイヤ作用力検出装置が、さ
らに、それら４つの検出素子の出力信号またはそれにを
表す計算値の自乗和の平方根を用いることにより、前記
タイヤ作用力を演算する演算部を含む（５）ないし（３
２）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。

【００７６】タイヤの回転軸線まわりに９０度ずつ等間
隔に配置された４つの検出部における４つの検出素子の
出力信号またはそれを表す計算値の自乗和の平方根は、
車輪の回転角にかかわらず、タイヤ作用力と一致すると
いう事実が成立する場合がある。

【００７７】このような知見に基づき、本項に係る装置
においては、それら４つの検出素子の出力信号またはそ
れを表す計算値の自乗和の平方根を用いることにより、
タイヤ作用力が演算される。

【００７８】したがって、この装置によれば、車輪回転
角センサを使用しないで簡単に、タイヤ作用力について
誤差が少ない演算値を取得することが可能となる。 （３９） 前記検出部が、複数種類の前記タイヤ作用力
をそれぞれ検出するために電気信号を出力する複数種類
の検出素子を含み、かつ、第1種類のタイヤ作用力を検
出するために設けられた第1種類の検出素子の出力信号
が、他の種類の検出素子の少なくとも一つである第2種
類の検出素子により検出されるべき第2種類のタイヤ作
用力の影響を受けるという特性を有するものであり、当
該タイヤ作用力検出装置が、さらに、その特性を考慮
し、前記第1種類の検出素子の出力信号に基づいて前記
第1種類のタイヤ作用力を演算する演算部を含む（５）
ないし（３８）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出
装置。

【００７９】同じ検出部により複数種類のタイヤ作用力
を検出するためにその同じ検出部が複数種類の検出素子
を有する場合に、第1種類のタイヤ作用力を検出するた
めに設けられた第1種類の検出素子の出力信号が、他の
種類の検出素子の少なくとも一つである第2種類の検出
素子により検出されるべき第2種類のタイヤ作用力の影
響を受けるという特性を有することがある。

【００８０】このような知見に基づき、本項に係る装置
においては、その特性を考慮し、第1種類の検出素子の
出力信号に基づいて第1種類のタイヤ作用力が演算され
る。

【００８１】したがって、この装置によれば、上述の特
性にもかかわらず、第1種類のタイヤ作用力について誤
差が少ない演算値を取得することが容易となる。 （４０） 前記演算部が、前記第2種類の検出素子の出
力信号に基づき、前記第1種類の検出素子の出力信号か
ら、前記第2種類のタイヤ作用力の影響を受けた成分を
除去する除去手段を含む（３９）項に記載のタイヤ作用
力検出装置。

【００８２】この装置によれば、第2種類の検出素子の
出力信号に基づき、第1種類の検出素子の出力信号か
ら、第2種類のタイヤ作用力の影響を受けた成分が除去
される。

【００８３】したがって、この装置によれば、検出すべ
き種類のタイヤ作用力とは異なる種類のタイヤ作用力の
影響を受けた成分を除去するという手法を採用すること
により、検出すべきタイヤ作用力について誤差が少ない
演算値を取得することが容易となる。 （４１） 前記検出器が、前記タイヤ作用力を検出し、
それに応じた電気信号を出力する検出部と、その検出部
の出力信号を電波として外部の送信先に送信する送信器
とを含む（１）ないし（４０）項のいずれかに記載のタ
イヤ作用力検出装置。

【００８４】この装置によれば、それの検出部の出力信
号の外部への送信が無線方式で行われるため、その出力
信号の送信に配線が不要となる。 （４２） さらに、前記車体に搭載された受信器を含
み、前記送信器が、前記車体を前記外部の送信先とし
て、前記検出部の出力信号を電波として前記受信器に送
信する（４２）項に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００８５】この装置によれば、当該装置の検出器から
車体への電波による通信すなわち無線通信という手法を
採用することにより、検出器と車体とが相対回転を含む
相対運動を行うにもかかわらず、検出器により検出され
たタイヤ作用力に関する情報を簡単にかつ確実に車体側
に伝達することが容易となる。

【００８６】さらに、この装置によれば、当該装置の検
出器から車体への電波による通信すなわち無線通信とい
う手法が採用されるため、後述のスリップリングを採用
する場合とは異なり、互いに摺接する電極部の摩耗とい
う事態の発生を想定せずに済む。 （４３） 前記検出器が、さらに、前記検出部と送信器
とに電力を供給する電源を含む（４１）または（４２）
項に記載のタイヤ作用力検出装置。

【００８７】この装置によれば、検出部および送信器
は、検出器外からの電力供給に依存せずに、作動するこ
とが可能となる。

【００８８】本項において「電源」は、使用中に消費電
力が補充されない消耗型としたり、使用中に車輪の回転
等の運動を利用して発電を行うことにより、消費電力が
補充される自給型とすることが可能である。 （４４） 前記検出器が、前記タイヤ作用力を検出し、
それに応じた電気信号を出力する検出部を含み、当該タ
イヤ作用力検出装置が、さらに、前記保持体側運動部ま
たは保持体と前記車体との相対回転が行われる部分に設
けられたスリップリングであって、前記検出部の出力信
号を前記車体側に送信するものを含む（１）ないし（４
０）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。 （４５） 前記車両が、その車両の状態を制御するアク
チュエータと、当該タイヤ作用力検出装置により検出さ
れたタイヤ作用力に基づき、前記アクチュエータを駆動
するための信号を制御するコントローラとを含む（１）
ないし（４４）項のいずれかに記載のタイヤ作用力検出
装置。

【００８９】この装置によれば、それにより検出された
タイヤ作用力に基づき、車両の状態を制御することが可
能となる。

【００９０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のさらに具体的な実
施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。

【００９１】図１には、本発明の第１実施形態に従うタ
イヤ作用力検出装置が正面図で示され、図２には、断面
図で示されている。このタイヤ作用力検出装置は、検出
器１０と演算部１２（図１２参照）とを含むように構成
されており、図１および図２には、検出器１０のみが示
されている。

【００９２】このタイヤ作用力検出装置は、複数の車輪
を備えた車両に搭載されて使用される。図３に示すよう
に、各車輪２０は、鋼製のホイール２２の外周にゴム製
のタイヤ２４が装着されて構成されている。それら複数
の車輪２０は、車両の動力源によって駆動される少なく
とも１つの駆動車輪と、その動力源によって駆動されず
に転動させられる少なくとも１つの転動車輪とを含んで
いる。

【００９３】車両は、各車輪２０ごとに、ホイール２２
が同軸に装着されることによって車輪２０を一体的に回
転可能に保持する保持体としてハブ３０を有している。
そして、検出器１０は、図３に示すように、各車輪２０
ごとに、ハブ３０とホイール２２との間に着脱可能に装
着されることにより車両に搭載される。検出器１０は、
さらに、各車輪２０ごとに、ハブ３０とホイール２２と
の間における力の伝達を担う状態で車両に搭載される。

【００９４】図３には、この検出器１０により検出され
るタイヤ作用力の種類も示されている。それは、タイヤ
２４の前後力（路面反力のうちのＸ方向成分Ｆ_X）に基
づく回転トルクＴと、タイヤ２４の横力（路面反力のう
ちのＹ方向成分Ｆ_Y）ＳＦと、タイヤ２４の上下力（路
面反力のうちのＺ方向成分Ｆ_Z）ＶＦとを含んでいる。
ここに、回転トルクＴは、駆動トルクと制動トルクとの
双方を含み、よって、これに伴い、前後力は、駆動力と
制動力との双方を含んでいる。

【００９５】図２に示すように、この検出器１０は、相
対変位が可能な２つの分割ハウジング４０，４２が互い
に嵌合させられることによって構成されている。いずれ
の分割ハウジング４０，４２も、底部５０，５２の直径
が筒部５４，５６の高さより長いカップ状を成してい
る。それら２つの分割ハウジング４０，４２は、底部５
０，５２の内面同士において互いに対向する姿勢で嵌合
させられている。

【００９６】本実施形態においては、それら２つの分割
ハウジング４０，４２のうち大径のものが、４本のタイ
ヤ取付け用ボルト６０（図１参照）によりホイール２２
に同軸にかつ着脱可能に装着される第１分割ハウジング
４０とされ、一方、小径のものが、図示しない４本のハ
ブ取付け用ボルトによりハブ３０に同軸にかつ着脱可能
に装着される第２分割ハウジング４２とされている。

【００９７】それら４本のタイヤ取付け用ボルト６０
は、図２に示すように、各頭部６２が第２分割ハウジン
グ４２に埋め込まれて各軸部６４が第１分割ハウジング
４０を貫通してホイール２２側に臨まされている。ただ
し、各タイヤ取付け用ボルト６０は、第１分割ハウジン
グ４０との相対変位は阻止されるが、第２分割ハウジン
グ４２との相対変位は許容される状態で、第１分割ハウ
ジング４０にホイール２２を強固に取り付けるために使
用される。

【００９８】これに対して、それら図示しない４本のハ
ブ取付け用ボルトは、各頭部がハブ３０に埋め込まれて
各軸部が第２分割ハウジング４２を貫通させられてそれ
の内部に至っている。図１には、それら４本のハブ取付
け用ボルトが第２分割ハウジング４２を貫通するための
貫通穴７０が示されている。それら４本のハブ取付け用
ボルトにより、ハブ３０に第２分割ハウジング４２が強
固に取り付けられる。

【００９９】すなわち、本実施形態においては、第１分
割ハウジング４０が前記ホイール側運動部の一例を構成
し、第２分割ハウジング４２が前記保持体側運動部の一
例を構成しているのである。

【０１００】なお付言すれば、図１は、検出器１０を、
第１分割ハウジング４０の底部５０を取り除いた状態
で、ホイール２２側からハブ３０側に向かって見た図で
あり、これに対して、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ
断面図である。また、図１においては、車両の前進時に
タイヤ２４が回転するのに伴って検出器１０が回転する
方向が「前進回転方向」で表されている。

【０１０１】図２に示すように、第１分割ハウジング４
０の底部５０の内面から同軸に中央軸部７４が延び出さ
せられている。これに対向するように、第２分割ハウジ
ング４２の底部５２の内面から同軸に中央筒部７６が延
び出させられている。中央軸部７４は中央筒部７６に同
軸にかつ摺動可能に嵌合されている。

【０１０２】図２に示すように、それら２つの分割ハウ
ジング４０，４２の間には弾性部材としてのコイルスプ
リング８０が同軸に配置されている。このコイルスプリ
ング８０は、それら２つの分割ハウジング４０，４２を
互いに接近する向きに付勢している。これにより、それ
ら２つの分割ハウジング４０，４２の間に予荷重が付与
されることとなる。

【０１０３】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、２つの分割ハウジング４０，４２が、対
応する２つの筒部５４，５６と、中央軸部７４および中
央筒部７６とにおいて嵌合させられているが、それら２
つの分割ハウジング４０，４２に共通の回転軸線（タイ
ヤ２４の回転軸線とほぼ一致するかまたはそれとほぼ平
行である。）まわりの相対回転と、その回転軸線に平行
な方向における相対移動と、その回転軸線に直角な方向
における相対移動とが許容されている。その回転軸線に
直角な方向における相対移動は、中央軸部７４と中央筒
部７６との間における半径方向クリアランスにより許容
される。

【０１０４】すなわち、本実施形態においては、それら
相対回転と２種類の相対移動とが互いに共同して「相対
変位」を構成しているのである。

【０１０５】図１に示すように、この検出器１０は、４
つの検出部９０を備えている。それら４つの検出部９０
は、２つの分割ハウジング４０，４２に共通の回転軸線
（以下、「検出器軸線」という。）まわりに放射状にか
つ等間隔に配置されている。その結果、互いに隣接する
２つの検出部９０は、検出器軸線まわりに９０度隔てら
れている。

【０１０６】各検出部９０は、２つの分割ハウジング４
０，４２に係合させられた検出部材９４を備えている。
検出部材９４の剛性すなわち弾性変形し難さは、それら
２つの分割ハウジング４０，４２より低くされている。

【０１０７】本実施形態においては、検出部材９４が、
１枚の鋼製の平板の折り曲げにより、３つの構造部１０
０，１０２，１０４を有するように形成されている。そ
れらのうちの第１および第２構造部１００，１０２は、
いずれも、検出器軸線の半径方向に平行に延びている。
残りの第３構造部１０４は、それら第１および第２構造
部１００，１０２の双方と直角な方向に延びている。

【０１０８】いずれの構造部１００，１０２，１０４
も、横断面の断面係数に方向性があるビームとして機能
する形状を有しており、本実施形態においては、長い長
方形断面で真直ぐに延びる板状を有している。その結
果、いずれの構造部１００，１０２，１０４も、それの
中立軸と交差する平面上において互いに直交する２つの
方向の一方においては撓むが、他の方向においてはほと
んど撓まず、弾性変形なしで力の伝達を行う部材として
機能する。

【０１０９】図２に示すように、検出部材９４は、第１
分割ハウジング４０に係合させられている。第１分割ハ
ウジング４０は、第２分割ハウジング４２より、車輪２
０の回転を抑制するブレーキ（図示しない）のブレーキ
摩擦材（図示しない）から離れて配置されており、その
ブレーキ摩擦材の熱による影響を受け難い。検出部材９
４は、具体的には、第１分割ハウジング４０に強固に取
り付けられたタイヤ取付け用ボルト６０と、第１分割ハ
ウジング４０に強固に取り付けられた第１および第２支
持部材１１０，１１２とを媒介とすることにより第１分
割ハウジング４０に係合させられている。本実施形態に
おいては、検出部材９４が、タイヤ取付け用ボルト６０
に、それの回りに揺動可能に支持されている。

【０１１０】このように、本実施形態においては、検出
部材９４がタイヤ取付け用ボルト６０を利用して第１分
割ハウジング４０に係合させられているため、専用の係
合部材を利用して第１分割ハウジング４０に係合させる
場合に比較して、検出器１０の部品点数の削減を容易に
図り得る。

【０１１１】さらに、検出部材９４は、第２分割ハウジ
ング４２にも係合させられている。具体的には、図１に
示すように、検出器軸線に対して直角に立体交差する方
向に第２分割ハウジング４２から延びる第１伝達部１２
０と、図２に示すように、検出器軸線からずれた位置に
おいてそれと平行に第２分割ハウジング４２から延びる
第２伝達部１２２と、第２分割ハウジング４２において
中央筒部７６の外周部に形成された第３伝達部１２４と
を媒介とすることにより第２分割ハウジング４２に係合
させられている。

【０１１２】各検出部９０のうち、第１および第２構造
部１００，１０２と、タイヤ取付け用ボルト６０と、第
１支持部材１１０と、第１伝達部１２０とが互いに共同
することにより、タイヤ２４の回転トルクＴを、検出器
軸線まわりの一円周の一接線方向に作用する第１軸力Ｆ
１に変換することにより、タイヤ２４の前後力を検出す
る前後力検出部１３０（図４および図５参照）が構成さ
れている。

【０１１３】図１に示すように、第１伝達部１２０が検
出部材９４に押し付けられれば、第１および第２構造部
１００，１０２のうち第２構造部１０２のみが撓む。こ
の撓みにより、第２構造部１０２の厚さ方向に互いに対
向する両面にはそれぞれ歪が発生する。それら両面には
それぞれ、歪ゲージ１３４，１３６が貼り付けられてい
て、各面の歪が互いに区別されて電気信号に変換され
る。

【０１１４】本実施形態においては、それら一対の歪ゲ
ージ１３４，１３６が、車両の進行方向の向き（前進方
向と後退方向）と、検出すべき前後力の向き（駆動力と
制動力）との組合せに応じて区別して使用される。前進
時の制動力と後退時の駆動力とは、いずれも、第１方向
の歪を各歪ゲージ１３４，１３６に発生させ、これに対
して、前進時の駆動力と後退時の制動力とは、いずれ
も、第１方向とは逆の第２方向の歪を各歪ゲージ１３
４，１３６に発生させる。

【０１１５】具体的には、車両前進中に駆動力がタイヤ
２４に作用したときと、車両後退中に制動力がタイヤ２
４に作用したときとに引張り歪が発生することとなる歪
ゲージ１３４は、車両前進時に駆動力を検出するため
と、車両後退時に制動力を検出するためとに限って使用
される。

【０１１６】これに対して、車両後退中に駆動力がタイ
ヤ２４に作用したときと、車両前進中に制動力がタイヤ
２４に作用したときとに引張り歪が発生することとなる
歪ゲージ１３６は、車両後退時に駆動力を検出するため
と、車両前進時に制動力を検出するためとに限って使用
される。

【０１１７】図４および図５にはそれぞれ、前後力検出
部１３０が前後力（回転モーメントＴに相当する。）を
検出する原理が正面図および側面断面図で概念的に示さ
れている。

【０１１８】図４および図５においては、符号１４０
が、検出部材９４のうちタイヤ２４の前後力の検出のた
めにビームとして機能する第１ビーム機能部を示してい
る。この第１ビーム機能部１４０は、それの両端におい
て第１分割ハウジング４０に支持されている。第１ビー
ム機能部１４０は、タイヤ２４の前後力によっては撓ま
ないビームとして機能する第１部分であって第１構造部
１００に相当するものと、タイヤ２４の前後力によって
撓むビームとして機能する第２部分であって第２構造部
１０２に相当するものとが互いに直列に連結されて構成
されている。前後力の伝達に関し、第１および第２構造
部１００，１０２と第３構造部１０４とは第１支持部材
１１０により互いに絶縁されている。

【０１１９】図４に示すように、その第１ビーム機能部
１４０に第１伝達部１２０が係合させられている。その
結果、回転トルクＴが第１伝達部１２０により第１軸力
Ｆ１に変換され、その変換された第１軸力Ｆ１が第１ビ
ーム機能部１４０にそれのせん断方向に作用させられ
る。それにより、第１ビーム機能部１４０に、回転トル
クＴの大きさに応じた歪が発生させられる。

【０１２０】図１に示すように、前後力検出部１３０に
おいては、第１および第２構造部１００，１０２が、タ
イヤ取付け用ボルト６０と第１構造部１００との取付け
点を支点、第１伝達部１２０と第１構造部１００との接
触点を力点、第１支持部材１１０と第２構造部１０２と
の取付け点を作用点とするてこを構成していると考える
ことが可能である。そのてこの原理により、第１軸力Ｆ
１の大きさの割りに低減させられた歪が歪ゲージ１３
４，１３６に発生させられることとなる。

【０１２１】図６には、そのてこの原理が概念的に示さ
れている。同図においては、Ｌ１が支点と作用点との距
離を表し、Ｌ２が支点と力点との距離を表し、Ｒ１が第
１軸力Ｆ１に対抗して作用点に発生する第１反力を表し
ている。このてこにおいては、支点まわりのモーメント
のつりあいを考慮することにより、第１反力Ｒ１が、 Ｒ１＝Ｆ１・（Ｌ２／Ｌ１） として求められる。レバー比である（Ｌ２／Ｌ１）の値
は１より小さいため、反力Ｒ１が第１軸力Ｆ１より小さ
い大きさを有することとなる。その結果、歪ゲージ１３
４，１３６に作用する曲げモーメントが大きくならずに
済み、結局、歪ゲージ１３４，１３６に発生させられる
歪も大きくならずに済む。

【０１２２】なお付言すれば、本実施形態においては、
第１構造部１００と第２構造部１０２とが互い一体的に
形成されることによってそれらの直列連結が実現されて
いるが、その直列連結は、例えば、図７に示すように、
第１構造部１００と第２構造部１０２とを互いに独立し
て形成した上でそれらを直列に係合させることによって
も実現することが可能である。このような可能性は、後
述の横力検出部にも存在する。

【０１２３】さらに付言すれば、本実施形態において
は、コイルスプリング８０により予荷重が２つの分割ハ
ウジング４０，４２間に付与され、これにより、検出部
材９４および後述の横力検出用の歪ゲージにも予荷重が
付与されている。

【０１２４】すなわち、本実施形態においては、コイル
スプリング８０が前記予荷重付与機構の一例を構成して
いるのである。

【０１２５】このように予荷重が付与される結果、２つ
の分割ハウジング４０，４２のがたが抑制されるととも
に、横力検出用の歪ゲージの出力信号が０である場合に
は、横力検出に関係する部品（機械部品または電気部
品）に何らかの異常があると判定することが可能とな
る。

【０１２６】以上、各検出部９０のうちタイヤ２４の前
後力を検出する前後力検出部１３０の原理的な構造を説
明したが、次に、タイヤ２４の横力ＳＦを検出する横力
検出部の原理的な構造を説明する。

【０１２７】図２に示すように、前後力検出部１３０と
同様に、各検出部９０のうち、第１および第２構造部１
００，１０２と、タイヤ取付け用ボルト６０と、第１支
持部材１１０と、第２伝達部１２２とが互いに共同する
ことにより、タイヤ２４の横力ＳＦを検出する横力検出
部１５０（図８参照）が構成されている。

【０１２８】図２に示すように、第２伝達部１２２が検
出部材９４に押し付けられれば、第１および第２構造部
１００，１０２のうち第１構造部１００のみが撓む。こ
の撓みにより、第１構造部１００の厚さ方向に互いに対
向する両面にはそれぞれ歪が発生する。それら両面には
それぞれ、歪ゲージ１５４，１５６が貼り付けられてい
て、各面の歪が互いに区別されて電気信号に変換され
る。

【０１２９】本実施形態においては、それら一対の歪ゲ
ージ１５４，１５６が、タイヤ２４に横力ＳＦが旋回外
向き（図２においては左向き）に作用する外向き作用時
と旋回内向き（図２においては右向き）に作用する内向
き作用時とで区別して使用される。外向き作用時に引張
り歪が発生することとなる歪ゲージ１５４は、外向き作
用時においてのみ横力ＳＦを検出するために使用され
る。これに対して、内向き作用時に引張り歪が発生する
こととなる歪ゲージ１５６は、内向き作用時においての
み横力ＳＦを検出するために使用される。

【０１３０】図８には、横力検出部１５０が横力ＳＦを
検出する原理が側面断面図で概念的に示されている。

【０１３１】図８においては、符号１６０が、検出部材
９４のうち横力ＳＦの検出のためにビームとして機能す
る第２ビーム機能部を示している。この第２ビーム機能
部１６０は、それの両端において第１分割ハウジング４
０に支持されている。第２ビーム機能部１６０は、横力
ＳＦによって撓むビームとして機能する第１部分であっ
て第１構造部１００に相当するものと、横力ＳＦによっ
ては撓まないビームとして機能する第２部分であって第
２構造部１０２に相当するものとが互いに直列に連結さ
れて構成されている。横力ＳＦの伝達に関し、第１およ
び第２構造部１００，１０２と第３構造部１０４とは第
１支持部材１１０により互いに絶縁されている。

【０１３２】図８に示すように、その第２ビーム機能部
１６０に第２伝達部１２２が係合させられている。その
結果、横力ＳＦに基づく第２軸力Ｆ２が第２伝達部１２
２により第２ビーム機能部１６０にそれのせん断方向に
作用させられる。それにより、第２ビーム機能部１６０
に、横力ＳＦの大きさに応じた歪が発生させられる。

【０１３３】図２に示すように、前後力検出部１３０と
同様に、横力検出部１５０においても、第１および第２
構造部１００，１０２がてこを構成していると考えるこ
とが可能である。そのてこは、タイヤ取付け用ボルト６
０と第１構造部１００との取付け点を支点、第２伝達部
１２２と第１構造部１００との接触点を力点、第１支持
部材１１０と第２構造部１０２との取付け点を作用点と
するように構成されている。そのてこの原理により、第
２軸力Ｆ２の大きさの割りに低減させられた歪が歪ゲー
ジ１５４，１５６に発生させられることとなる。

【０１３４】次に、各検出部９０のうちタイヤ２４の上
下力ＶＦを検出する上下力検出部の原理的な構造を説明
する。

【０１３５】図１に示すように、各検出部９０のうち、
第３構造部１０４と、第１および第２支持部材１１０，
１１２と、第３伝達部１２４とが互いに共同することに
より、上下力ＶＦを検出する上下力検出部１７０（図９
および図１０参照）が構成されている。上下力の伝達に
関し、第１および第２構造部１００，１０２と第３構造
部１０４とは第１支持部材１１０により互いに絶縁され
ている。

【０１３６】図１に示すように、第３伝達部１２４が検
出部材９４に押し付けられれば、第３構造部１０４のみ
が撓む。この撓みにより、第３構造部１０４の厚さ方向
に互いに対向する両面にはそれぞれ歪が発生する。それ
ら両面のうち第３伝達部１２４とは反対側の面には、歪
ゲージ１７４が貼り付けられていて、その面の歪が電気
信号に変換される。すなわち、歪ゲージ１７４は、第３
構造部１０４の両面のうち、第３伝達部１２４の押付け
による撓みによって引張り歪が発生する面に貼り付けら
れているのである。

【０１３７】なお付言すれば、本実施形態においては、
検出部材９４が、前述のように、１枚の鋼製の平板の折
り曲げにより、３つの構造部１００，１０２，１０４を
有するように形成されており、さらに、それら３つの構
造部１００，１０２，１０４の各面に複数の歪ゲージ１
３４，１３６，１５４，１５６，１７４が貼り付けられ
ている。

【０１３８】したがって、本実施形態においては、例え
ば、平板の折り曲げ前に、その平板の各面上において選
択された位置に複数の歪ゲージを貼り付け、その終了
後、その平板をプレス機等によって折り曲げることによ
り、検出部材９４を完成させることが可能である。

【０１３９】ところで、本実施形態においては、前後力
検出部１３０および横力検出部１５０がいずれも、図１
および図２に示すように、各伝達部１２０，１２２が、
検出部材９４を挟んで互いに対向する２つの部分を有す
るように構成されている。それら２つの部分は、互いに
逆向きに力を検出部材９４に伝達するが、各部分は、検
出部材９４に力を一方向である圧縮方向にしか伝達しな
い。検出部材９４に押し付けられて圧縮力は生じさせら
れるが、検出部材９４から離間させられても引張力は生
じさせられないのである。

【０１４０】これに対して、本実施形態においては、上
下力検出部１７０が、それの第３伝達部１２４が、検出
部材９４に力を一方向である圧縮方向にしか伝達しない
部分を１つのみ有するように構成されている。４つの検
出部９０は、第３伝達部１２４を隔てて互いに対向する
対を２つ構成している。したがって、各検出部９０が圧
縮力しか検出しないように構成されても、各対を構成す
る２つの検出部９０の双方に着目すれば、それら２つの
検出部９０に上下力ＶＦが作用する向きが変化しても、
それら２つの検出部９０のいずれかが上下力ＶＦを検出
することになるからである。

【０１４１】車両の走行中にあっては、ホイール２２も
ハブ３０も一緒に回転させられるため、４つの検出部９
０の各々の、検出器軸線まわりの回転位置が変化する。
その結果、前後力と横力とについては、いずれの回転位
置においても各検出部９０に発生させられるのに対し、
上下力については、それが発生させられる回転位置が限
定されている。

【０１４２】上下力については、具体的には、第３伝達
部１２４から第３構造部１０４に上下力のみが伝達され
る状態においては、その第３伝達部１２４から第３構造
部１０４に上下力が伝達される直線から時計方向と反時
計方向とに９０度ずつ回転させられた範囲内の複数の回
転位置においてのみ、各検出部９０が上下力を検出する
ことが可能である。これに対して、後述のように、第３
伝達部１２４から第３構造部１０４に上下力と前後力と
の合力が伝達される状態においては、その第３伝達部１
２４から第３構造部１０４に合力が伝達される直線（第
３伝達部１２４から真下に延びる直線に対して傾斜して
いる直線）から時計方向と反時計方向とに９０度ずつ回
転させられた範囲内の複数の回転位置においてのみ、各
検出部９０が合力を検出することが可能である。

【０１４３】図９および図１０にはそれぞれ、その上下
力検出部１７０が上下力ＶＦを検出する原理が正面図お
よび側面断面図で概念的に示されている。図９および図
１０においては、符号１８０が、検出部材９４のうち上
下力ＶＦの検出のためにビームとして機能する第３ビー
ム機能部を示している。この第３ビーム機能部１８０
は、それの両端において第１分割ハウジング４０に支持
されている。第３ビーム機能部１８０は、上下力ＶＦに
よって撓むビームとして機能する部分であって第３構造
部１０４に相当するものを有している。

【０１４４】図９に示すように、その第３ビーム機能部
１８０に第３伝達部１２４が係合させられている。その
結果、上下力ＶＦが第３伝達部１２４により第３ビーム
機能部１８０にそれのせん断方向に作用させられる。そ
れにより、第３ビーム機能部１８０に、上下力ＶＦの大
きさに応じた歪が発生させられる。

【０１４５】図１に示すように、前後力検出部１３０お
よび横力検出部１５０と同様に、上下力検出部１７０に
おいて、第３構造部１０４がてこを構成していると考え
ることが可能である。そのてこは、第１支持部材１１０
と第３構造部１０４との取付け点を支点、第３伝達部１
２４と第３構造部１０４との接触点を力点、第２支持部
材１１２と第３構造部１０４との取付け点を作用点とす
るように構成されている。そのてこの原理により、上下
力ＶＦの大きさの割りに低減させられた歪が歪ゲージ１
７４に発生させられることとなる。

【０１４６】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、前後力検出部１３０、横力検出部１５０
および上下力検出部１７０がいずれも、各検出素子とし
ての各歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５６，１７
４に歪が、各伝達部１２０，１２２，１２４から検出部
材９４に伝達される荷重の大きさの割りに機械的に低減
させられて発生させられるように設計されている。その
結果、各歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５６，１
７４が耐えなければならない耐荷重が低減させられてい
る。

【０１４７】すなわち、本実施形態においては、検出部
材９４自体によって形成されたてこが前記低減機構の一
例を構成しているのである。

【０１４８】本実施形態においては、さらに、制限機能
によっても各歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５
６，１７４の耐荷重が低減させられる。その制限機構
は、本実施形態においては、前後力検出部１３０と、横
力検出部１５０とについて設けられている。

【０１４９】図１に示すように、前後力検出部１３０の
ための第１制限機構１９０は、第２分割ハウジング４２
のうちタイヤ取付け用ボルト６０に近接した一対のスト
ッパ１９２，１９４を含むように構成されている。一方
のストッパ１９２は、車両の前進時に機能し、他方のス
トッパ１９４は、車両の後退時に機能する。

【０１５０】第１伝達部１２０から検出部材９４に伝達
される第１軸力Ｆ１が設定限度を超えないうちは、各ス
トッパ１９２，１９４と検出部材９４との間に、その第
２分割ハウジング４２の周方向におけるクリアランスが
存在する。これに対し、その第１軸力Ｆ１が設定限度を
超えようとすると、そのクリアランスが減少してやがて
消滅する。消滅すると、以後は、第２分割ハウジング４
２から、２つのストッパ１９２，１９４のうち対応する
ものおよびタイヤ取付け用ボルト６０を経て第１分割ハ
ウジング４０に力が伝達されるようになり、その結果、
第１軸力Ｆ１が設定限度から増加せずに済む。第１軸力
Ｆ１は、設定限度を超えないうちは回転トルクＴに応じ
て増加するが、超えようとしても、設定限度に維持され
る。

【０１５１】横力検出部１５０のための第２制限機構２
００は、図２に示すように、第１分割ハウジング４０の
うちタイヤ取付け用ボルト６０に近接した一対のストッ
パ２０４，２０６を含むように構成されている。一方の
ストッパ２０４は、タイヤ２４に横力が旋回外向きに作
用した時に機能し、他方のストッパ２０６は、旋回内向
きに作用した時に機能する。

【０１５２】第２伝達部１２２から検出部材９４に伝達
される横力ＳＦが設定限度を超えないうちは、各ストッ
パ２０４，２０６と検出部材９４との間に、検出器軸線
に平行な方向においてクリアランスが存在する。これに
対し、その横力ＳＦが設定限度を超えようとすると、そ
のクリアランスが減少してやがて消滅する。消滅する
と、以後は、第２分割ハウジング４２から、２つのスト
ッパ２０４，２０６のうち対応するものを経て第１分割
ハウジング４０に力が伝達されるようになり、その結
果、第２軸力Ｆ２が設定限度から増加せずに済む。第２
軸力Ｆ２は、設定限度を超えないうちは横力ＳＦと一致
するが、超えようとしても、設定限度に維持される。

【０１５３】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、第１および第２制限機構１９０，２００
がそれぞれ前記制限機構の一例を構成しているのであ
る。

【０１５４】なお付言すれば、ストッパ２０６は、結
局、２つの分割ハウジング４０，４２が検出器軸線に平
行な方向すなわちタイヤ２４の横方向に設定限度以上互
いに離間することを阻止する離間阻止機能をも果たすこ
ととなる。

【０１５５】図１１には、共に制限機構を有する前後力
検出部１３０と横力検出部１５０とにつき、それぞれ第
１および第２軸力Ｆ１，Ｆ２である検出部９０への入力
荷重と、それに応じて歪ゲージ１３４，１３６，１５
４，１５６に発生させられる歪との関係がグラフで表さ
れている。同図には、そのような制限機構を有しない場
合も比較例として示されている。

【０１５６】ところで、この検出器１０を設計する場合
には、他の通常の装置と同様に、一般に、実際の使用状
態で発生することが予想される荷重に対して安全率を見
込むために、その予想荷重より大きな設計許容値が設定
される。そして、その設定された設計許容値をクリアす
るように検出器１０が設計される。

【０１５７】前記制限機構を有しない場合には、入力荷
重が設計許容値に一致する状況において歪ゲージ１３
４，１３６，１５４，１５６の歪がそれの最大レンジ幅
を超えないように歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１
５６が使用される。

【０１５８】これに対して、前記制限機構を有する場合
には、入力荷重が、設計許容値より小さい設定限界を超
えることがないため、入力荷重がその設定限界に一致す
る状況において歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５
６の歪がそれの最大レンジ幅を超えないように歪ゲージ
１３４，１３６，１５４，１５６が使用され得る。

【０１５９】したがって、本実施形態においては、前後
力と横力との検出については、制限機構を有しない場合
より、図１１におけるグラフの勾配が急になり、このこ
とは、歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５６による
前後力と横力との検出感度が敏感になることを意味す
る。

【０１６０】以上、この検出器１０の機械的な構成を説
明したが、次に、その電気的な構成を説明する。

【０１６１】図１２には、この検出器１０の電気的な構
成がブロック図で概念的に示されている。この検出器１
０においては、歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５
６，１７４に接続された信号処理回路２１０に送信器２
１４が接続されている。信号処理回路２１０は、歪ゲー
ジ１３４，１３６，１５４，１５６，１７４に発生させ
られた歪を表す電気信号をそれら歪ゲージ１３４，１３
６，１５４，１５６，１７４から取り出して送信器２１
４に供給する。送信器２１４は、その供給された電気信
号を電波として送信する。それら信号処理回路２１０と
送信器２１４とは、検出器１０に設けられた電源２１６
から供給される電力により作動させられる。電源２１６
は、使用中に消費された電力がその使用中には補充され
ない消耗型であり、例えば、直流バッテリである。

【０１６２】図１２には、前記車両の車体側に搭載され
ている電気機器もブロック図で概念的に示されている。
車体側には、送信器２１４に近接した位置において受信
器２２０が取り付けられている。その受信器２２０には
信号処理装置２２２を介して車両制御装置２２４が接続
されている。信号処理装置２２２は、送信器２１４から
受信器２２０が受信して信号処理装置２２２に供給した
信号を、必要な処理を施した後、車両制御装置２２４に
供給する。車両制御装置２２４は、車両の状態を制御す
るアクチュエータ（図示しない）と、そのアクチュエー
タを駆動するとともにその駆動状態を制御するコントロ
ーラ（図示しない）とを含むように構成されている。

【０１６３】信号処理装置２２２は、検出器１０の出力
信号に基づいて前後力、横力および上下力を演算する演
算部１２を含んでいる。すなわち、本実施形態において
は、ホイール２２とハブ３０との間に設けられた検出器
１０と、車体側に設けられた受信器２２０および演算部
１２とが互いに共同することにより、前記タイヤ２４作
用力検出装置の全体が構成されているのである。

【０１６４】本実施形態においては、検出すべきタイヤ
作用力が前後力であるか横力であるか上下力であるかを
問わず、歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５６，１
７４の出力信号に基づくタイヤ作用力の演算が、車体側
に設けられた演算部１２において行われる。

【０１６５】前述のように、前後力と横力とについて
は、検出器軸線まわりのいずれの回転位置においても各
検出部９０に発生させられるのに対し、上下力について
は、限定された回転位置においてのみ各検出部９０に発
生させられる。

【０１６６】図１３には、９０度ずつ隔たった４つの回
転位置にそれぞれ位置する４つの検出部９０の第３構造
部１０４における各歪ゲージ１７４の出力信号が、検出
器１０の回転角と共に変化する様子が複数の単位曲線グ
ラフで示されている。図１から明らかなように、上下力
ＶＦのうち各歪ゲージ１７４に直角に作用する成分の大
きさは、実際の上下力ＶＦの大きさが時間的に変化しな
いにもかかわらず、各検出部９０の回転位置すなわちタ
イヤ２４の回転角に応じて周期的に変化する。この周期
的変化が、各歪ゲージ１７４の出力信号の周期的変化と
して現れる。

【０１６７】図１３には、実際の上下力ＶＦに対応する
仮想の出力信号が水平の直線グラフで表されている。同
図のグラフから明らかなように、各歪ゲージ１７４の出
力信号は、１周期ごとに、すなわち、タイヤ２４の１回
転ごとに、上に凸の正弦波で表される単位曲線グラフで
表され、各単位曲線グラフにおける極大値が、実際の上
下力ＶＦに対応する仮想の出力信号と一致する。

【０１６８】本実施形態においては、互いに隣接する２
つの検出部９０が検出器軸線まわりに９０度隔てられて
いる。その結果、図１に示すように、互いに隣接する２
つの第３構造部１０４は、互いに共同して直角を構成し
ている。それら２つの第３構造部１０４の双方に第３伝
達部１２４がそれの円筒面において接触させられてい
る。

【０１６９】したがって、第３伝達部１２４から真下に
上下力ＶＦが作用する状況においては、それら２つの第
３構造部１０４の一方が第３伝達部１２４の真下に位置
する場合には、その第３構造部１０４のみに第３伝達部
１２４から力が伝達されるが、その第３構造部１０４が
その真下の位置から回転させられるにつれて第３伝達部
１２４が他方の第３構造部１０４にも力を伝達すること
となる。この状態においては、実際の上下力ＶＦが２つ
の第３構造部１０４に分配される。そして、各第３構造
部１０４が第３伝達部１２４から、各第３構造部１０４
の面に直角な方向に伝達される力を分力ｆ１，ｆ２とす
れば、実際の上下力ＶＦは、分力ｆ１と分力ｆ２との自
乗和の平方根で表されることになる。

【０１７０】一方、それら２つの第３構造部１０４が共
に、第３伝達部１２４から力が伝達されている状態にあ
るときには、４つの第３構造部１０４のうちの残りの２
つには、第３伝達部１２４から力が伝達されていない状
態にある。しかし、さらに回転が進むと、最初の２つの
第３構造部１０４の一方と、残りの２つの第３構造部１
０４の一方とであって、互いに隣接するものが、最初の
２つの第３構造部１０４と同じように、第３伝達部１２
４から力が伝達される状態に至る。

【０１７１】このような力伝達状態のシフトが検出器１
０の回転に伴って繰り返されることから明らかなよう
に、結局、上下力ＶＦは、検出器１０の回転位置に依存
することなく、それら４つの検出部９０の各歪ゲージ１
７４の出力信号の自乗和の平方根を利用することにより
演算することができる。

【０１７２】図１に示すように、本実施形態において
は、前後力と上下力との双方が第２分割ハウジング４２
に作用し、その結果、それら２つの力の双方が第３伝達
部１２４にも作用している状態においては、それら２つ
の力の双方がその第３伝達部１２４を経て第３構造部１
０４に伝達されることとなる。上下力のみならず前後力
も第３構造部１０４に伝達されてしまうのである。なぜ
なら、横力については、その向きが、第３構造部１０４
を撓ませることに寄与しないものであるのに対し、前後
力および上下力についてはいずれも、その向きが、第３
構造部１０４を撓ませることに寄与するものであるから
である。

【０１７３】そのため、本実施形態においては、図１４
に示すように、前後力ＬＦと上下力ＶＦとの合力ＲＦが
各第３構造部１０４に作用させられる。その結果、第３
構造部１０４の歪ゲージ１７４の出力信号が、上下力Ｖ
Ｆではなく、合力ＲＦを表す信号となってしまう。出力
信号に、上下力を反映した成分のみならず、前後力を反
映した成分が含まれてしまうのである。

【０１７４】そこで、本実施形態においては、演算部１
２において、第３構造部１０４の歪ゲージ１７４の出力
信号から、前後力を反映した成分を除去することが行わ
れる。

【０１７５】具体的には、演算部１２においては、ま
ず、４つの検出部９０における各第３構造部１０４の歪
ゲージ１７４の生の出力信号に基づき、前後力と上下力
との合力の自乗が演算される。この演算は、前述のよう
に、４つの歪ゲージ１７４の出力信号の自乗和を用いて
行われる。次に、第２構造部１０２の歪ゲージ１５４，
１５６の出力信号に基づいて前後力が演算される。その
後、上記演算された合力の自乗から、その演算された前
後力の自乗を差し引いた値の平方根として、上下力が演
算される。

【０１７６】なお付言すれば、本実施形態においては、
第１ないし第３構造部１００，１０２，１０４が互いに
一体的に形成されるように検出部材９４が構成されてい
るが、それらのうちの１つの構造部が残りの２つの構造
部から分離されるようにして検出部材９４を構成するこ
とが可能である。この態様によれば、例えば、特定の種
類のタイヤ作用力の伝達に関し、互いに分離された２つ
の部分を互いに絶縁することが容易となる。そして、例
えば、上記１つの構造部には第３構造部１０４、上記残
りの２つの構造部には第１および第２構造部１００，１
０２を選定することが可能である。

【０１７７】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が
多く、異なる要素は、第３構造部１０４に予荷重を付与
するための構造に関するもののみであるため、異なる要
素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については
第１実施形態と同一の名称および同一の符号を使用する
ことにより、説明を省略する。

【０１７８】第１実施形態においては、前述のように、
コイルスプリング８０により、横力検出用の歪ゲージ１
５４，１５６に予荷重が付与されるが、本実施形態にお
いては、さらに、上下力検出用の歪ゲージ１７４にも予
荷重が付与される。

【０１７９】本実施形態においては、図１５に原理的に
示すように、上下力検出用の歪ゲージ１７４と第３伝達
部１２４との相対位置が、上下力が０である状態でもそ
の歪ゲージ１７４に第３伝達部１２４が押し付けられる
ように規定されている。そのように規定された相対位置
により、第３伝達部２４０が歪ゲージ１７４に予荷重を
付与する。

【０１８０】さらに、本実施形態においては、その付与
される予荷重の大きさが、検出器１０の組立て時に、作
業者により調整可能となっている。

【０１８１】それらの技術を実施するために、本実施形
態においては、図１５に示すように、第３構造部１０４
が係合させられる完全円筒面を有する第３伝達部２４０
が、検出器軸線に対して偏心して配置されるとともに、
その第３伝達部２４０が、検出器軸線まわりに回転可能
とされている。

【０１８２】したがって、本実施形態においては、第３
伝達部２４０、第３構造部１０４等の製造ばらつきにも
かかわらず、その第３伝達部２４０の検出器軸線まわり
の回転角を調整することにより、第３構造部１０４およ
びそれの歪ゲージ１７４に付与される予荷重の大きさが
調整される。

【０１８３】本実施形態においては、第３伝達部２４０
の周辺に４つの第３構造部１０４が配置されており、第
３伝達部２４０は、いずれの第３構造部１０４について
もそれの予荷重を調整可能であることが望ましい。

【０１８４】そこで、本実施形態においては、第３伝達
部２４０のうち４つの第３構造部１０４と係合させられ
る係合面が、図１６に示すように、検出器軸線に対して
互いに９０度ずつ異なる向きに同じ量で偏心させられた
４つの、互いに同径の部分円筒面を組み合わせることに
より形成されている。このような係合面を有する第３伝
達部２４０を検出器軸線まわりに回転させれば、その回
転角に応じ、すべての第３構造部１０４およびそれの歪
ゲージ１７４の予荷重が一斉に同じ向きに同じ量で変更
されることになる。

【０１８５】すなわち、本実施形態においては、第３伝
達部２４０が前記予荷重付与機構の一例を構成するとと
もに、前記位置規定機構の一例を構成しているのであ
る。

【０１８６】次に、本発明の第３実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が
多く、異なる要素は、前後力検出部および横力検出部の
構造に関するもののみであるため、異なる要素について
のみ詳細に説明し、共通する要素については第１実施形
態と同一の名称および同一の符号を使用することによ
り、説明を省略する。

【０１８７】第１実施形態においては、前述のように、
前後力検出部１３０が、車両前進中にタイヤ２４に駆動
力が作用するか、または車両後退中にタイヤ２４に制動
力が作用する時と、車両前進中にタイヤ２４に制動力が
作用するか、または車両後退中にタイヤ２４に駆動力が
作用する時とで互いに異なる歪ゲージ１３４，１３６を
使用するように設計されている。

【０１８８】さらに、第１実施形態においては、横力検
出部１５０が、横力がタイヤ２４に旋回外向きに作用す
る時と旋回内向きに作用する時とで互いに異なる歪ゲー
ジ１５４，１５６を使用するように設計されている。

【０１８９】そのため、第１実施形態においては、第１
および第２構造部１００，１０２については、それぞれ
の両面に歪ゲージ１３４，１３６，１５４，１５６が取
り付けられる。

【０１９０】これに対して、本実施形態においては、図
１７および図１８に示すように、いずれの検出部９０に
ついても、平板を折り曲げて検出部材９４を形成する前
におけるその平板の片面に、前後力検出用の歪ゲージ２
６０と横力検出用の歪ゲージ２６２と上下力検出用の歪
ゲージ１７４とが取り付けられている。

【０１９１】また、本実施形態においても、第１実施形
態と同様に、いずれの歪ゲージ２６０，２６２，１７４
も、それに発生させられた引張り歪に基づいて必要なタ
イヤ作用力を検出するという前提が採用されている。

【０１９２】そして、本実施形態においては、図１９に
表で示すように、図１７においてＡを付した検出部９０
については、駆動力は車両前進時に、制動力は車両後退
時に、横力は旋回外向きにタイヤ２４に作用する時にそ
れぞれ検出する。

【０１９３】Ｂを付した検出部９０であってＡを付した
検出部９０より前進回転方向とは逆方向に９０度ずれて
配置されたものについては、駆動力は車両後退時に、制
動力は車両前進時に、横力は旋回内向きにタイヤ２４に
作用する時にそれぞれ検出する。

【０１９４】Ｃを付した検出部９０であってＢを付した
検出部９０より前進回転方向とは逆方向に９０度ずれて
配置されたものについては、駆動力は車両前進時に、制
動力は車両後退時に、横力は旋回外向きにタイヤ２４に
作用する時にそれぞれ検出する。

【０１９５】Ｄを付した検出部９０であってＣを付した
検出部９０より前進回転方向とは逆方向に９０度ずれて
配置されたものについては、駆動力は車両後退時に、制
動力は車両前進時に、横力は旋回内向きにタイヤ２４に
作用する時にそれぞれ検出する。

【０１９６】次に、本発明の第４実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が
多く、異なる要素は、検出部の構造に関するもののみで
あるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通
する要素については第１実施形態と同一の名称および同
一の符号を使用することにより、説明を省略する。

【０１９７】第１実施形態においては、単一の部材とし
て形成された検出部材９４が２つの分割ハウジング４
０，４２に剛の状態で取り付けられているのではなく、
相対運動が許容される状態で取り付けられている。

【０１９８】これに対して、本実施形態においては、図
２０に概念的に斜視図で示すように、検出器２７８にお
いて、各検出部２８０における検出部材２８２が２つの
分割ハウジング２８４，２８６に剛の状態で取り付けら
れている。ただし、同図には、検出器軸線まわりに等間
隔に配置された４つの検出部２８０のうちの２つのみが
代表的に示されている。第１分割ハウジング２８４は、
図２１に示すように、タイヤ取付け用ボルト２８７によ
り、図示しないホイール２２に取り付けられる。第２分
割ハウジング２８６は、図示しないハブ取付け用ボルト
により、図示しないハブ３０に取り付けられる。

【０１９９】図２１に示すように、各検出部材２８２
は、締結手段である２本のボルトにより、２つの分割ハ
ウジング２８４，２８６に締結されている。図２０にお
いて、各検出部材２８２内に描かれた楕円は、各検出部
材２８２をそれら２本のボルトが貫通するための貫通穴
２８８を示している。それら２本のボルトの一方は、タ
イヤ取付け用ボルト２８７とされており、これにより、
検出器２７８のホイール２２への取付けと、各検出部材
２８２の第１分割ハウジング２８４への取付けとが、同
じボルトを利用して行われる。

【０２００】検出部材２８２の剛性はそれら２つの分割
ハウジング２８４，２８６より低くされており、それに
より、その検出部材２８２の弾性変形により、それら２
つの分割ハウジング２８４，２８６の相対変位が許容さ
れる。

【０２０１】検出部材２８２には、第３実施形態と同様
に、それの片面のみに、前後力検出用の歪ゲージ２９０
と、横力検出用の歪ゲージ２９２と、上下力検出用の歪
ゲージ２９４とが取り付けられている。

【０２０２】図２１に示すように、第１分割ハウジング
２８４をそれの両側から挟む一対のストッパ２９６，２
９８が第２分割ハウジング２８６に設けられている。そ
れら一対のストッパ２９６，２９８が選択的に、第１分
割ハウジング２８４の両面のうち対向するものに当接す
ることにより、２つの分割ハウジング２８４，２８６か
ら各検出部材２８２に、検出器軸線に平行な両方向に作
用する第２軸力Ｆ２（図２０参照）が設定限度を超えて
作用することが阻止される。

【０２０３】さらに、ストッパ２９６は、第１分割ハウ
ジング２８４が第２分割ハウジング２８６から同軸に離
脱することを阻止する機能も果たす。

【０２０４】次に、本発明の第５実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が
多く、異なる要素は、検出部の配置に関するもののみで
あるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通
する要素については第１実施形態と同一の名称および同
一の符号を使用することにより、説明を省略する。

【０２０５】第１実施形態においては、検出部９０の数
が４つとされているが、本実施形態においては、４つよ
り少ない２つとされている。本実施形態における検出器
においては、それら２つの検出部９０が、図１において
Ａを付した検出部９０と、Ｃを付した検出部９０とであ
る。

【０２０６】前後力および横力の検出については、検出
部９０の数が４つより少ない場合であっても、検出器の
回転角にかかわらず、各歪ゲージ１３４，１３６，１５
４，１５６の出力信号が前後力および横力をそれぞれ反
映する。

【０２０７】これに対して、上下力については、検出部
９０の数が４つより少ない場合には、実際の上下力の大
きさが時間的に変化しなくても、検出器の回転角が変化
するにつれて、歪ゲージ１７４の出力信号が周期的に変
化するとともに、いずれの歪ゲージ１７４についても、
それの出力信号が実際の上下力の大きさを全く反映しな
い回転位置が存在する。

【０２０８】図２２には、本実施形態において、２つの
検出部９０における各歪ゲージ１７４の出力信号が、実
際の上下力の大きさが時間的に変化しない状況におい
て、検出器の回転角と共に変化する様子が複数の単位曲
線グラフで示されている。各単位曲線グラフにおいて
は、前述のように、極大値が実際の上下力の大きさを忠
実に反映している。ある単位曲線グラフにおける極大値
に対応する検出器の回転角を０度とした場合に、そこか
らの回転角に関する隔たりを表す相対回転角が９０度お
よび２７０度である２つの回転位置においては、いずれ
の検出部９０においても、歪ゲージ１７４の出力信号が
０となる。

【０２０９】本実施形態においては、車体側に設けられ
た演算部１２が、上述の特性を考慮しつつ、上下力検出
用の２つの歪ゲージ１７４の各出力信号に基づいて上下
力を逐次演算する。

【０２１０】具体的には、演算部１２は、各演算周期ご
とに、各歪ゲージ１７４の出力信号に基づき、第１実施
形態と同様にして、上下力を暫定上下力として演算す
る。次に、演算部１２は、その演算された暫定上下力
を、その演算周期における相対回転角Θを利用すること
によって補正し、最終上下力を取得する。

【０２１１】暫定上下力の補正は、例えば、次のように
して行われる。

【０２１２】Ａを付した検出部９０を基準にその補正を
行う場合には、その基準検出部９０の歪ゲージ１７４の
出力信号が極大値を示したときの検出器の回転位置を基
準回転位置とする。相対回転角Θは、その基準回転位置
から計算される。

【０２１３】本実施形態に従うタイヤ作用力検出装置が
搭載されている車両には、各車輪２０の相対回転角Θを
検出する車輪回転角センサ（図示しない）も搭載されて
いる。本実施形態においては、その車輪回転角センサの
出力信号に基づいて相対回転角Θが計算される。

【０２１４】そのようにして計算された相対回転角Θが
０度より大きく、かつ、９０度より小さい場合には、Ａ
を付した検出部９０により取得される暫定上下力をＰＶ
Ａ、最終上下力をＦＶでそれぞれ表すこととすると、Ｆ
Ｖ＝ＰＶＡ／ＣＯＳΘという式で表される演算により、
暫定上下力ＰＶＡが補正される。

【０２１５】相対回転角Θが９０度より大きく、かつ、
１８０度より小さい場合には、Ｃを付した検出部９０に
より取得される暫定上下力をＰＶＣとすると、 ＦＶ＝ＰＶＣ／ＣＯＳΘ という式で表される演算により、暫定上下力ＰＶＣが補
正される。

【０２１６】相対回転角Θが１８０度より大きく、か
つ、２７０度より小さい場合にも、 ＦＶ＝ＰＶＣ／ＣＯＳΘ という式で表される演算により、暫定上下力ＰＶＣが補
正される。

【０２１７】相対回転角Θが２７０度より大きく、か
つ、３６０度より小さい場合には、 ＦＶ＝ＰＶＡ／ＣＯＳΘ という式で表される演算により、暫定上下力ＰＶＡが補
正される。

【０２１８】ただし、相対回転角Θが０度である場合に
は、暫定上下力ＰＶＡがそのまま最終上下力ＦＶとして
演算され、また、相対回転角Θが１８０度である場合に
は、暫定上下力ＰＶCがそのまま最終上下力ＦＶとして
演算される。

【０２１９】さらに、相対回転角Θが９０度である場合
と２７０度である場合とには、そのときの暫定上下力Ｐ
ＶＡが０であり、ＣＯＳΘによる割り算の補正が不可能
である。そのため、それらの場合には、最終上下力ＦＶ
の演算を実質的に行わずに、例えば、９０度または２７
０度の近傍において演算された最終上下力ＦＶで代用さ
れる。

【０２２０】なお付言すれば、本実施形態においては、
暫定上下力ＰＶＡ，ＰＶＣが極大値を示す相対回転角Θ
以外の相対回転角Θにおいても、最終上下力ＦＶが取得
されるようになっているが、暫定上下力ＰＶＡ，ＰＶＣ
が極大値を示す相対回転角Θにおいてのみ最終上下力Ｆ
Ｖを取得する態様で本発明を実施することが可能であ
る。

【０２２１】この態様においては、各歪ゲージ１７４ご
とに、それの出力信号の各周期に関連付けて、暫定上下
力の極大値として最終上下力を取得することが必要であ
る場合がある。この場合には、例えば、出力信号が０か
ら０でない値に変化するごとに新たな周期が開始される
として、ある回の周期において暫定上下力の極大値が取
得されてから同じ回の周期が終了するまで、その極大値
として最終上下力を取得することが可能である。この場
合、次回の周期が開始されるのに伴って、前回の周期に
おいて取得された最終上下力を無効にすることが可能で
あり、さらに、今回の周期における暫定上下力が極大値
を示すまで、前回の周期において取得された最終上下力
を有効にすることも可能である。

【０２２２】さらに付言すれば、以上、検出部９０の数
が２つである場合における上下力演算手法を説明した
が、検出器１０の数が１つである場合にも、それに準じ
た手法により、上下力を演算するようにして本発明を実
施することが可能である。

【０２２３】次に、本発明の第６実施形態を説明する。
ただし、第１実施形態と共通する要素については、同一
の名称および符号を使用して引用することにより、詳細
な説明を省略する。

【０２２４】本実施形態に従うタイヤ作用力検出装置
は、検出器がホイール２２とハブ３０との間にそれら間
における力の伝達を担う状態で着脱可能に装着される点
と、その検出器と無線通信可能な演算部１２が車体側に
設けられている点と、相対変位可能に嵌合された２つの
分割ハウジング内に形成された閉じた内部空間に、検出
素子を有する検出部が配置される点とにおいて、第１実
施形態と共通する。

【０２２５】しかし、本実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置は、前後力および横力のみを検出する点におい
て、それら前後力および横力のみならず上下力をも検出
する第１実施形態と相違する。

【０２２６】さらに、本実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置は、２つの分割ハウジング間の回転トルクＴを、
互いに直列に連携させられたギヤ機構とねじ機構との組
合せにより、検出素子に伝達する点において、ビームと
して機能する検出部材９４により、検出素子に伝達する
第１実施形態と相違する。

【０２２７】さらに、本実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置は、２つの分割ハウジング間の横力ＳＦを直接に
検出する点において、ビームとして機能する検出部材９
４を介して間接に検出する第１実施形態と相違する。

【０２２８】図２３に示すように、本実施形態における
検出器３１８においては、第１分割ハウジング３２０か
ら複数本のタイヤ取付け用ボルト３２２が図示しないホ
イール２２に向かって延び出させられている。第２分割
ハウジング３２４には、図示しないハブ３０が図示しな
い複数本のハブ取付けボルトにより取り付けられる。

【０２２９】それら２つの分割ハウジング３２０，３２
４は、検出器軸線まわりに相対回転可能とされていると
ともに、検出器軸線に平行な方向に相対移動可能とされ
ている。その相対回転を利用して回転トルクＴが検出さ
れ、その相対移動を利用して横力ＳＦが検出される。

【０２３０】第２分割ハウジング３２４には、第１分割
ハウジング３２０の背後において、支持部材３２８が位
置固定に取り付けられている。第１分割ハウジング３２
０は、その支持部材３２８に、検出器軸線まわりに回転
可能に支持されている。第１分割ハウジング３２０は、
その支持部材３２８により、第２分割ハウジング３２４
から離脱することが阻止されている。

【０２３１】これに対して、第１分割ハウジング３２０
が第２分割ハウジング３２４に接近する限度は、第１分
割ハウジング３２０が転動体としての複数のボール３３
２を介して第２分割ハウジング３２４に当接させられる
ことによって規定されている。したがって、その当接状
態においても、それら２つの分割ハウジング３２０，３
２４のスムーズな相対回転が許容されることとなる。

【０２３２】本実施形態においては、第１実施形態とは
異なり、第１分割ハウジング３２０の円筒部３３６が第
２分割ハウジング３２４の円筒部３３８より小径とされ
ている。したがって、第１分割ハウジング３２０の円筒
部３３６の内面が、第２分割ハウジング３２４の中央部
に対向させられている。第２分割ハウジング３２４は、
第１分割ハウジング３２０の円筒部３３６の内面と対向
する位置に、突出部３４２を一体的に有している。

【０２３３】２つの分割ハウジング３２０，３２４の間
には、それらと同軸にねじ機構３５０が設けられてい
る。そのねじ機構３５０は、例えば、ボールねじ機構と
して実施することが可能である。そのねじ機構３５０
は、ナット３５２にシャフト３５４が螺合されて構成さ
れており、そのシャフト３５４が検出器３１８と同軸に
配置されているのである。

【０２３４】ナット３５２は、各端部において、それと
同軸の各ベアリング３５６を隔てて各分割ハウジング３
２０，３２４に当接し得るようになっている。したがっ
て、その当接状態においても、ナット３５２がそれら２
つの分割ハウジング３２０，３２４に対してスムーズに
相対回転することが許容される。

【０２３５】シャフト３５４の軸方向寸法は、２つの分
割ハウジング３２０，３２４の底部３５８，３６０間の
距離より短く設定されており、そのシャフト３５４の各
端部と各分割ハウジング３２０，３２４との間にそれぞ
れ、検出素子としての圧電素子３６２，３６４が設けら
れている。したがって、本実施形態においては、シャフ
ト３５４の各端部が各圧電素子３６２，３６４を介して
各分割ハウジング３２０，３２４に当接し得るようにな
っており、それにより、横力ＳＦが各圧電素子３６２，
３６４によって検出される。

【０２３６】ただし、本実施形態においては、横力ＳＦ
の発生状態においては、２つの分割ハウジング３２０，
３２４の相対接近時には、それら２つの分割ハウジング
３２０，３２４がボール３３２を介して互いに当接させ
られるため、その横力ＳＦの一部がシャフト３５４およ
び圧電素子３６２，３６４に作用させられることとな
る。これに対して、それら２つの分割ハウジング３２
０，３２４の相対離間時には、それら２つの分割ハウジ
ング３２０，３２４が支持部材３２８を介して互いに係
合させられるため、この場合にも、その横力ＳＦの一部
がシャフト３５４および圧電素子３６２，３６４に作用
させられることとなる。

【０２３７】本実施形態においては、ナット３５２が一
方向に回転させられた結果、シャフト３５４が一方向に
移動させられれば、２つの圧電素子３６２，３６４のう
ちそのシャフト３５４の前方に位置するものが圧縮され
る。その圧電素子は、それの圧縮歪に応じた高さの電圧
を電気信号として出力する。このとき、２つの圧電素子
３６２，３６４のうちそのシャフト３５４の後方に位置
するものに引張力は作用させられない。

【０２３８】本実施形態においては、２つの分割ハウジ
ング３２０，３２４間の回転トルクＴをナット３５２に
伝達するためにギヤ機構３７０が使用されている。ギヤ
機構３７０は、遊星ギヤに類似の構成を有している。

【０２３９】ギヤ機構３７０は、具体的には、入力ギヤ
３７２と、中間ギヤ３７４と、出力ギヤ３７６とを互い
に直列に備えている。入力ギヤ３７２は、リングギヤと
して、第２分割ハウジング３２４の突出部３４２の外面
にその第２分割ハウジング３２４と同軸に形成されてい
る。中間ギヤ３７４は、その入力ギヤ３７２と噛み合う
円筒ギヤとされている。

【０２４０】第１分割ハウジング３２０の円筒部３３６
の内面にはアウタギヤ３７８がリングギヤとして第１分
割ハウジング３２０と同軸に形成されている。中間ギヤ
３７４は、そのアウタギヤ３７８と入力ギヤ３７２との
双方に噛み合わされている。中間ギヤ３７４は複数、検
出器軸線まわりに等間隔に配置されている。２つの分割
ハウジング３２０，３２４の相対回転はそれら入力ギヤ
３７２とアウタギヤ３７８との相対変位を生じさせ、そ
の相対変位により、各中間ギヤ３７４がそれの軸線まわ
りに自転させられる。

【０２４１】各中間ギヤ３７４には、それと同軸に出力
ギヤ３７６が固定されている。本実施形態においては、
それら中間ギヤ３７４と出力ギヤ３７６とが単一の部材
によって互いに一体的に形成されている。出力ギヤ３７
６は、アーム状を成して、中間ギヤ３７４からナット３
５２に向かって延びており、その先端部に歯面が形成さ
れている。出力ギヤ３７６は、それの歯面においてナッ
ト３５２と噛み合わされている。

【０２４２】したがって、本実施形態としては、検出器
３１８の全体としては、それぞれアーム状を成す複数の
出力ギヤ３７６が検出器軸線から放射状に等間隔に延び
出させられている。そして、それら複数の出力ギヤ３７
６と噛み合わせられることにより、ねじ機構３５０がそ
れら複数の出力ギヤ３７６の中央位置に支持されてい
る。

【０２４３】したがって、このギヤ機構３７０において
は、２つの分割ハウジング３２０，３２４間に相対回転
が生ずれば、それに応じて中間ギヤ３７４が回転させら
れ、それと同じ角度で出力ギヤ３７６が揺動させられ
る。その揺動角に応じてナット３５２が回転させられ、
その回転角に応じてシャフト３５４が移動させられる。

【０２４４】本実施形態においては、横力ＳＦに基づく
第２軸力のみならず回転トルクＴに基づく第１軸力も同
じシャフト３５４に及ぼされることとなる。そのため、
圧電素子３６２，３６４に生じた電圧を単に参照するの
みでは、それら２種類のタイヤ作用力を互いに分離して
検出することができない。

【０２４５】しかし、本実施形態においては、前述のよ
うに、シャフト３５４から各圧電素子３６２，３６４に
圧縮力は伝達されるが引張力は伝達されない。したがっ
て、２つの圧電素子３６２，３６４のうち、横力ＳＦに
基づく第２軸力の作用方向において前側に位置する前側
圧電素子には、横力ＳＦに基づく第２軸力Ｆ２と、回転
トルクＴに基づく第１軸力Ｆ１とのベクトル和が作用さ
せられる。これに対して、２つの圧電素子３６２，３６
４のうち、横力ＳＦに基づく第２軸力の作用方向におい
て後側に位置する後側圧電素子には、横力ＳＦに基づく
第２軸力Ｆ２のみが作用させられる。

【０２４６】そして、本実施形態においては、そのよう
な現象に着目することにより、第１軸力Ｆ１が、前側圧
電素子の出力電圧が換算された軸力から、後側圧電素子
の出力電圧が換算された軸力を差し引くことにより、演
算される。また、第２軸力Ｆ２が、後側圧電素子の出力
電圧が換算された軸力として演算される。２つの圧電素
子３６２，３６４のうちのいずれが前側圧電素子であ
り、いずれが後側圧電素子であるかの判別は、例えば、
それぞれの出力信号が換算された軸力が大きい方が、前
側圧電素子の出力信号であるという事実に着目して行う
ことが可能である。

【０２４７】すなわち、本実施形態においては、第１軸
力Ｆ１については、前側圧電素子の出力電圧から換算さ
れた軸力から第２軸力Ｆ２の成分を除去することによ
り、演算されるのである。

【０２４８】したがって、本実施形態によれば、２つの
圧電素子３６２，３６４間における力の伝達状態の特性
を利用することにより、第１および第２軸力Ｆ１，Ｆ２
を互いに分離して検出することが可能となっている。

【０２４９】ここに、２つの分割ハウジング３２０，３
２４間の回転トルクＴと、ナット３５２の回転トルクＱ
との関係を検討する。ただし、入力ギヤ３７２の半径を
Ｒ１、中間ギヤ３７４の半径をＲ２、出力ギヤ３７６の
半径をＲ３、ナット３５２の半径をＲ４とする。

【０２５０】噛み合わされるギヤ対の噛み合い点におい
ては接線力の大きさが互いに等しいことを考慮すると、
入力ギヤ３７２と中間ギヤ３７４との間には、中間ギヤ
３７４の回転トルクをＳで表すこととすれば、 Ｔ／Ｒ１＝Ｓ／Ｒ２ なる式が成立する。また、出力ギヤ３７６とナット３５
２との間には、 Ｓ／Ｒ３＝Ｑ／Ｒ４ なる式が成立する。

【０２５１】したがって、ナット３５２の回転トルクＱ
は、 Ｑ＝Ｔ・（Ｒ２／Ｒ１）・（Ｒ４／Ｒ３） なる式で表される。ここに、Ｒ２／Ｒ１の値も、Ｒ４／
Ｒ３の値も、１より小さいため、回転トルクＱは、回転
トルクＴより小さくなる。

【０２５２】したがって、このギヤ機構３７０は、２つ
の分割ハウジング３２０，３２４の相対回転運動を２段
で増速することにより、それら２つの分割ハウジング３
２０，３２４間の回転トルクＴを低減させてナット３５
２に伝達する機構であるということができる。

【０２５３】このように、本実施形態においては、ギヤ
機構３７０により、回転トルクＴが低減させられてナッ
ト３５２に伝達されるようになっている。よって、本実
施形態によれば、ねじ機構３５０が耐えなければならな
い耐荷重が低減するように検出器３１８を設計すること
が容易となる。

【０２５４】さらに、回転トルクＱが低減すれば、シャ
フト３５４が圧電素子３６２，３６４に伝達する軸力も
低減する傾向があることとなる。本実施形態によれば、
圧電素子３６２，３６４が耐えなければならない耐荷重
が低減するように検出器３１８を設計することも容易と
なる。

【０２５５】本実施形態においては、２つの分割ハウジ
ング３２０，３２４間に、それらが互いに接近する向き
に予荷重が付与されている。そのために、本実施形態に
おいては、図２３に示すように、第１分割ハウジング３
２０に予荷重付与機構３８２が取り付けられている。こ
の予荷重付与機構３８２は、検出器３１８と同軸に、か
つ、第１分割ハウジング３２０の背後からそれを押圧す
る押圧子３８４を備えている。

【０２５６】この押圧子３８４は、支持部材３２８に取
り付けられたホルダ３８６により軸方向位置が規定され
ている。そのホルダ３８６は、それら押圧子３８４と第
１分割ハウジング３２０との軸方向相対位置を調整可能
とされている。具体的には、ホルダ３８６にはおねじ
が、支持部材３２８にはめねじがそれぞれ形成され、そ
れらおねじとめねじとが螺合させられることによってホ
ルダ３８６が支持部材３２８に取り付けられている。ホ
ルダ３８６を支持部材３２８にねじ込む長さを作業者が
変更すれば、それに応じて押圧子３８４と第１分割ハウ
ジング３２０との軸方向相対位置が変化させられ、ひい
ては、２つの分割ハウジング３２０，３２４間の予荷重
の大きさが変更される。

【０２５７】次に、本発明の第７実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第６実施形態と共通する要素が
多く、異なる要素は、検出素子の形式に関するもののみ
であるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共
通する要素については第６実施形態と同一の名称および
同一の符号を使用することにより、説明を省略する。

【０２５８】第６実施形態においては、検出素子として
圧電素子３６２，３６４が使用されているが、本実施形
態においては、図２４に示すように、複数の歪ゲージ４
００，４０２が使用されている。

【０２５９】図２４に示すように、シャフト３５４の前
後にそれぞれに、外力に応じた歪を発生させてそれを検
出するための検出部材４０６，４０８が設けられてい
る。各検出部材４０６，４０８は、２つの分割ハウジン
グ３２０，３２４より低い剛性を有するものとされてい
る。各検出部材４０６，４０８は、シャフト３５４の各
端部と各分割ハウジング３２０，３２４とにより挟まれ
ている。各検出部材４０６，４０８には、歪ゲージ４０
０，４０２が１対ずつ取り付けられている。

【０２６０】したがって、本実施形態においては、シャ
フト３５４が一方向に移動させられれば、２つの検出部
材４０６，４０８の一方に圧縮力が生じて撓ませられ、
その結果、それに密着して貼り付けられている歪ゲージ
４００，４０２に歪が発生させられる。このとき、２つ
の検出部材４０６，４０８の他方には、シャフト３５４
から引張力が伝達されることはない。本実施形態は、こ
の点において第６実施形態と共通する。

【０２６１】次に、本発明の第８実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が
多く、異なる要素は、電源に関するもののみであるた
め、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要
素については第１実施形態と同一の名称および同一の符
号を使用することにより、説明を省略する。

【０２６２】第１実施形態においては、前述のように、
電源２１６が消耗型とされている。そのため、電源２１
６が消耗した後には、使用前の電源と交換するかまたは
その電源２１６に外部から電力を補充することが必要と
なる。

【０２６３】図２５には、本実施形態に従うタイヤ作用
力検出装置の検出器４２０が側面図で示されている。こ
の検出器４２０は、同軸に中空とされているが、それ以
外の構成については、検出器１０と同じである。検出器
４２０には、車体に回転不能に固定されたスピンドル４
２２が同軸に貫通させられている。

【０２６４】スピンドル４２２の外周面には複数の永久
磁石４２４が周方向に間隔を隔てて並んでいる。検出器
４２０のうちそれら複数の永久磁石４２４にエアギャッ
プを隔てて対向する位置にコイル４２６が配置されてい
る。それら複数の永久磁石４２４とコイル４２６とは、
それらの相対回転を利用して発電する発電器４２８を構
成している。

【０２６５】検出器４２０においては、コイル４２６が
電力制御回路４３０を経て蓄電池４３２に接続されてい
る。電力制御回路４３０は、コイル４２６に発生させら
れた電力によって蓄電池４３２を充電するとともに、そ
の充電状態を制御するために設けられている。本実施形
態においては、その蓄電池４３２が図１２に示す信号処
理回路２１０と送信器２１４とに接続され、必要な電力
をそれらに供給する。

【０２６６】すなわち、本実施形態においては、発電器
４２８と電力制御回路４３０と蓄電池４３２とが互いに
共同して自給型電源を構成し、この自給型電源が前記電
源の一例を構成しているのである。

【０２６７】以上、本発明の実施形態のいくつかを図面
に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前
記［課題を解決するための手段および発明の効果］の欄
に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種
々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に従うタイヤ作用力検出
装置における検出器１０の内部構造を示す正面図であ
る。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】図１における検出器１０と車輪２０のホイール
２２と車体側のハブ３０との相対位置関係を示す斜視図
である。

【図４】図１における検出器１０のうちタイヤ２４の前
後力を検出する前後力検出部１３０を概念的に示す正面
図である。

【図５】図４における前後力検出部１３０を概念的に示
す側面断面図である。

【図６】図４における前後力検出部１３０が採用してい
るてこの原理を概念的に説明するための正面図である。

【図７】図４における前後力検出部１３０が採用可能で
ある別のてこの原理を概念的に説明するための正面図で
ある。

【図８】図１における検出器１０のうちタイヤ２４の横
力を検出する横力検出部１５０を概念的に示す側面断面
図である。

【図９】図１における検出器１０のうちタイヤ２４の上
下力を検出する上下力検出部１７０を概念的に示す正面
図である。

【図１０】図９における上下力検出部１７０を概念的に
示す側面断面図である。

【図１１】図１における各検出部９０への入力荷重Ｆ
１，Ｆ２と、各検出部９０における歪ゲージの歪との関
係を示すグラフである。

【図１２】前記第１実施形態に従うタイヤ作用力検出装
置の電気的な構成を示すブロック図である。

【図１３】図１における各検出部９０においてそれの歪
ゲージの出力信号が同図における検出器１０の回転角と
共に変化する様子を示すグラフである。

【図１４】図９における上下力検出部１７０においてそ
れの歪ゲージに作用する力の種類を説明するための正面
図である。

【図１５】本発明の第２実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置における検出器のうちの上下力検出部を原理的に
示す正面図である。

【図１６】図１５における第３伝達部２４０を示す正面
図である。

【図１７】本発明の第３実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置における検出器の内部構造を示す正面図である。

【図１８】図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面
図である。

【図１９】図１７における各検出部９０がタイヤ２４の
前後力と横力と上下力とをそれぞれ検出する条件を表形
式で示す図である。

【図２０】本発明の第４実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置における検出器の構造を部分的にかつ原理的に示
す斜視図である。

【図２１】図２０において第１分割ハウジング３２０と
第２分割ハウジング３２４とが検出部材２８２により互
いに連結される様子を１つの検出部材２８２を例にとっ
て示す部分断面側面図である。

【図２２】本発明の第５実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置における検出器の歪ゲージの出力信号がその検出
器の回転角と共に変化する様子を示すグラフである。

【図２３】本発明の第６実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置における検出器３１８の要部を示す部分断面側面
図である。

【図２４】本発明の第７実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置における検出器の要部を示す部分断面側面図であ
る。

【図２５】本発明の第８実施形態に従うタイヤ作用力検
出装置における検出器の電源に関する部分を概念的に示
す部分断面側面図である。

【符号の説明】

１０，２７８，３１８，４２０ 検出器 １２ 演算部 ２０ 車輪 ２２ ホイール ２４ タイヤ ３０ ハブ ４０，３２０ 第１分割ハウジング ４２，３２４ 第２分割ハウジング ８０ コイルスプリング ９０，２８０ 検出部 ９４，２８２，４０６，４０８ 検出部材 １３０ 前後力検出部 １３４，１３６，１５４，１５６，１７４，２６０，２
６２，２９０，２９２，２９４，４００，４０２ 歪ゲ
ージ １５０ 横力検出部 １７０ 上下力検出部 １９０ 第１制限機構 ２００ 第２制限機構 ２１４ 送信器 ３５０ ねじ機構 ３７０ ギヤ機構

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホイールの外周にタイヤが装着されて成
   る車輪と、前記ホイールが同軸に装着されることによっ
   て前記車輪を一体的に回転可能に保持する保持体を有す
   る車体とを備えた車両に搭載され、前記タイヤに作用す
   るタイヤ作用力を検出するタイヤ作用力検出装置であっ
   て、 前記ホイールと保持体との間に、それら間における力の
   伝達を行う状態で設けられ、前記タイヤ作用力を検出す
   る検出器を含むタイヤ作用力検出装置。
2. 【請求項２】 前記検出器が、前記ホイールと保持体と
   に着脱可能に装着される請求項１に記載のタイヤ作用力
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記検出器が、 前記ホイールと保持体との間にそれらと同軸に設けら
   れ、それぞれと共に運動させられるホイール側運動部お
   よび保持体側運動部と、 それらホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位
   に基づき、前記タイヤ作用力を検出する検出部とを含む
   請求項１または２に記載のタイヤ作用力検出装置。
4. 【請求項４】 前記ホイール側運動部および保持体側運
   動部が、それぞれ、相対変位可能に互いに嵌合させられ
   ることによってそれらの中間に閉じた内部空間を形成す
   る第1分割ハウジングおよび第2分割ハウジングとして構
   成されており、その形成された内部空間に前記検出部が
   配置される請求項３に記載のタイヤ作用力検出装置。
5. 【請求項５】 前記検出部が、前記ホイール側運動部と
   保持体側運動部とのうち前記車両の走行中に温度が上昇
   し難いものに近接して配置される請求項３または４に記
   載のタイヤ作用力検出装置。
6. 【請求項６】 前記検出部が、 前記ホイール側運動部および保持体側運動部より低い剛
   性を有してそれらに係合させられることにより、それら
   ホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位量に応
   じた大きさの歪が発生させられる検出部材と、 その発生させられた歪を電気信号に変換する検出素子と
   を含む請求項３ないし５のいずれかに記載のタイヤ作用
   力検出装置。
7. 【請求項７】 前記検出部材が、前記ホイール側運動部
   と保持体側運動部とにそれぞれ、それらから力が伝達さ
   れる状態で相対運動可能に取り付けられるものである請
   求項６に記載のタイヤ作用力検出装置。
8. 【請求項８】 前記検出部材が、前記ホイール側運動部
   と保持体側運動部とにそれぞれ剛の状態で結合されるも
   のである請求項６に記載のタイヤ作用力検出装置。
9. 【請求項９】 前記検出部材が、板の折り曲げにより形
   成されるものである請求項５ないし７のいずれかに記載
   のタイヤ作用力検出装置。
10. 【請求項１０】 前記検出部が、 前記ホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位運
    動を、前記タイヤの回転軸線まわりの回転運動に機構的
    に変換する第１運動変換機構と、 その変換された回転運動を前記回転軸線に平行な直線運
    動に機構的に変換する第２運動変換機構と、 その変換された直線運動に基づく軸力を電気信号に変換
    する検出素子とを含む請求項３ないし９のいずれかに記
    載のタイヤ作用力検出装置。
11. 【請求項１１】 前記相対変位運動が、前記ホイール側
    運動部と保持体側運動部との前記回転軸線まわりの相対
    回転運動を含み、 前記第１運動変換機構が、その相対回転運動による入力
    ギヤの回転運動を少なくとも１段で増速して出力ギヤに
    伝達するギヤ機構を含み、 前記第２運動変換機構が、その出力ギヤによるナットの
    回転運動をそのナットと螺合するシャフトの直線運動に
    変換するねじ機構を含む請求項１０に記載のタイヤ作用
    力検出装置。
12. 【請求項１２】 前記検出部が、それ単独で前記タイヤ
    作用力を複数種類検出可能なものである請求項３ないし
    １１のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。
13. 【請求項１３】 前記検出部が複数、前記タイヤの回転
    軸線まわりに等間隔に配置される請求項３ないし１２の
    いずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。
14. 【請求項１４】 前記タイヤ作用力が、向きとして正方
    向と逆方向とを有するものであり、 前記検出部が、そのタイヤ作用力をそれの正方向と逆方
    向とに関して区別して検出可能なものである請求項３な
    いし１３のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。
15. 【請求項１５】 前記タイヤ作用力が、向きとして正方
    向と逆方向とを有するものであり、 前記検出部が、そのタイヤ作用力をそれの正方向と逆方
    向とのいずれかのみに関して検出可能なものである請求
    項３ないし１３のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装
    置。
16. 【請求項１６】 前記ホイール側運動部と保持体側運動
    部とが、前記タイヤの回転軸線まわりに相対回転可能と
    されており、 前記検出部が、その相対回転に伴ってそれらホイール側
    運動部と保持体側運動部との間に作用する回転トルクに
    基づき、前記タイヤにそれの前後方向に作用する前後力
    を検出する前後力検出部を含む請求項３ないし１５のい
    ずれかに記載のタイヤ作用力検出装置。
17. 【請求項１７】 前記ホイール側運動部と保持体側運動
    部とが、前記タイヤの横方向に相対移動可能とされてお
    り、 前記検出部が、その相対移動に伴ってそれらホイール側
    運動部と保持体側運動部との間に作用する軸力に基づ
    き、前記タイヤにそれの横方向に作用する横力を検出す
    る横力検出部を含む請求項３ないし１６のいずれかに記
    載のタイヤ作用力検出装置。
18. 【請求項１８】 前記ホイール側運動部と保持体側運動
    部とが、前記タイヤの上下方向に相対移動可能とされて
    おり、 前記検出部が、その相対移動に伴ってそれらホイール側
    運動部と保持体側運動部との間に作用する軸力に基づ
    き、前記タイヤにそれの上下方向に作用する上下力を検
    出する上下力検出部を含む請求項３ないし１７のいずれ
    かに記載のタイヤ作用力検出装置。
19. 【請求項１９】 前記検出部が、前記ホイール側運動部
    および保持体側運動部からその検出部に伝達される荷重
    に基づいて発生させられた歪または力を電気信号に変換
    する検出素子を含み、 前記検出器が、さらに、前記検出素子に発生させられる
    歪または力を前記荷重の割りに機械的に低減させる低減
    機構を含む請求項３ないし１８のいずれかに記載のタイ
    ヤ作用力検出装置。
20. 【請求項２０】 前記低減機構が、てこの原理を利用す
    ることにより、前記機械的な低減を実現するものである
    請求項１９に記載のタイヤ作用力検出装置。
21. 【請求項２１】 前記検出部が、 前記ホイール側運動部および保持体側運動部より低い剛
    性を有してそれらに係合させられることにより、それら
    ホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位量に応
    じた大きさの歪が発生させられる検出部材を含み、か
    つ、その検出部材が、それらホイール側運動部および保
    持体側運動部と前記検出素子との関係において前記てこ
    として機能するものである請求項２０に記載のタイヤ作
    用力検出装置。
22. 【請求項２２】 前記検出部が、前記ホイール側運動部
    および保持体側運動部から伝達される荷重に基づいて前
    記タイヤ作用力を検出するものであり、 当該タイヤ作用力検出装置が、さらに、前記ホイール側
    運動部および保持体側運動部から前記検出部に伝達され
    る荷重を設定限度を超えないように機械的に制限する制
    限機構を含む請求項３ないし２１のいずれかに記載のタ
    イヤ作用力検出装置。
23. 【請求項２３】 前記制限機構が、前記設定限度に対応
    する基準値に前記ホイール側運動部と保持体側運動部と
    の相対変位量が到達した後には、それらホイール側運動
    部と保持体側運動部とが互いに当接することにより、前
    記設定限度を超える荷重が前記検出部に伝達されること
    を制限するものである請求項２２に記載のタイヤ作用力
    検出装置。
24. 【請求項２４】 前記ホイール側運動部と保持体側運動
    部とが、前記タイヤの横方向に相対移動可能とされてお
    り、 前記検出部が、その相対移動に伴ってそれらホイール側
    運動部と保持体側運動部との間に作用する軸力に基づ
    き、前記タイヤにそれの横方向に作用する横力を検出す
    る横力検出部を含み、 前記検出器が、さらに、前記タイヤの横方向に前記ホイ
    ール側運動部と保持体側運動部とが設定限度以上互いに
    離間することを機械的な係合によって阻止するストッパ
    を含む請求項３ないし２３のいずれかに記載のタイヤ作
    用力検出装置。
25. 【請求項２５】 前記検出器が、さらに、前記ホイール
    側運動部と保持体側運動部との間に予荷重を、それらホ
    イール側運動部と保持体側運動部との自由な相対変位が
    抑制される向きに付与する予荷重付与機構を含む請求項
    ３ないし２４のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装
    置。
26. 【請求項２６】 前記検出部が、 前記ホイール側運動部および保持体側運動部より低い剛
    性を有してそれらに係合させられることにより、それら
    ホイール側運動部と保持体側運動部との相対変位量に応
    じて弾性変形させられる検出部材を含み、 前記予荷重付与機構が、その検出部材と前記ホイール側
    運動部および保持体側運動部との相対位置を、前記タイ
    ヤ作用力が０である状態でその検出部材が弾性変形させ
    られるように規定する位置規定機構を含む請求項２５に
    記載のタイヤ作用力検出装置。
27. 【請求項２７】 前記検出部が、前記タイヤ作用力を電
    気信号に変換する検出素子であって、それの出力信号
    が、前記タイヤ作用力の実際値が時間的に変化しないに
    もかかわらず、前記車輪の回転角に応じて変化するとい
    う特性を有するものを含み、 当該タイヤ作用力検出装置が、さらに、その特性を考慮
    し、前記検出素子の出力信号に基づいて前記タイヤ作用
    力を演算する演算部を含む請求項３ないし２６のいずれ
    かに記載のタイヤ作用力検出装置。
28. 【請求項２８】 前記車両が、前記車輪の回転角を検出
    する車輪回転角センサを含み、 前記演算部が、前記検出素子の出力信号と、前記車輪回
    転角センサの出力信号とに基づいて前記タイヤ作用力を
    演算するものである請求項２７に記載のタイヤ作用力検
    出装置。
29. 【請求項２９】 前記車両が、前記車輪の回転角を検出
    する車輪回転角センサを含み、 前記演算部が、前記検出素子の出力信号を前記車輪回転
    角センサの出力信号に基づいて補正する補正手段を含む
    請求項２７に記載のタイヤ作用力検出装置。
30. 【請求項３０】 前記検出部が、前記タイヤ作用力を電
    気信号に変換する検出素子であって、それの出力信号
    が、前記タイヤ作用力の実際値が時間的に変化しないに
    もかかわらず、前記車輪の回転角に応じて周期的に変化
    するとともに、その検出素子の出力信号の極大値が前記
    タイヤ作用力の実際値と一致するという特性を有するも
    のであり、 当該タイヤ作用力検出装置が、さらに、前記検出素子の
    出力信号の極大値を前記タイヤ作用力として演算する演
    算部を含む請求項３ないし２６のいずれかに記載のタイ
    ヤ作用力検出装置。
31. 【請求項３１】 前記検出部が４つ、前記タイヤの回転
    軸線まわりに９０度ずつ等間隔に配置されており、か
    つ、各検出部が、前記タイヤ作用力を電気信号に変換す
    る検出素子を含み、その検出素子の出力信号が、前記タ
    イヤ作用力の実際値が時間的に変化しないにもかかわら
    ず、他の検出素子の出力信号に対して位相が９０度異な
    る状態で前記車輪の回転角に応じて周期的に変化すると
    いう特性を有するものであり、 当該タイヤ作用力検出装置が、さらに、それら４つの検
    出素子の出力信号またはそれを表す計算値の自乗和の平
    方根を用いることにより、前記タイヤ作用力を演算する
    演算部を含む請求項３ないし２６のいずれかに記載のタ
    イヤ作用力検出装置。
32. 【請求項３２】 前記検出部が、複数種類の前記タイヤ
    作用力をそれぞれ検出するために電気信号を出力する複
    数種類の検出素子を含み、かつ、第1種類のタイヤ作用
    力を検出するために設けられた第1種類の検出素子の出
    力信号が、他の種類の検出素子の少なくとも一つである
    第2種類の検出素子により検出されるべき第2種類のタイ
    ヤ作用力の影響を受けるという特性を有するものであ
    り、 当該タイヤ作用力検出装置が、さらに、その特性を考慮
    し、前記第1種類の検出素子の出力信号に基づいて前記
    第1種類のタイヤ作用力を演算する演算部を含む請求項
    ３ないし３１のいずれかに記載のタイヤ作用力検出装
    置。
33. 【請求項３３】 前記演算部が、前記第2種類の検出素
    子の出力信号に基づき、前記第1種類の検出素子の出力
    信号から、前記第2種類のタイヤ作用力の影響を受けた
    成分を除去する除去手段を含む請求項３２に記載のタイ
    ヤ作用力検出装置。
34. 【請求項３４】 前記検出器が、 前記タイヤ作用力を検出し、それに応じた電気信号を出
    力する検出部と、 その検出部の出力信号を電波として外部に送信する送信
    器とを含む請求項１ないし３３のいずれかに記載のタイ
    ヤ作用力検出装置。