JP2005308147A - Brake torque measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定装置に関する。 The present invention relates to a brake torque measuring device that measures a brake torque of a vehicle.
車両にブレーキ力を加えてその車両を制動する場合において、ブレーキキャリパが各ブレーキディスクを押さえて各車輪を制動すると、このブレーキ力の反力のモーメントがブレーキキャリパ、キャリパブラケット及びナックルにかかり、ブレーキ力に比例したひずみが発生する。そこで、ブレーキトルクを測定する装置において、ブレーキディスクの回転面と垂直でかつブレーキディスクの回転軸を含む一つの基準平面に対してひずみゲージを取付け、各車輪を制動したときに発生するひずみを検出することでブレーキ力を検出してブレーキトルクを推定するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記従来のブレーキトルク測定装置においては、1個のひずみゲージに対して1箇所のみのひずみを検出するため、ひずみを検出する箇所のそれぞれにひずみゲージを配置する必要がある。また、ブレーキトルクが作用する方向を特定するために、その箇所に複数のひずみゲージを配置する必要がある。例えば、ブレーキトルクが作用する正方向及び逆方向の両方のひずみを検出する場合、2個のひずみゲージを配置して、両方のひずみゲージの出力値の差及び出力値の正負を検出する必要がある。その結果、これらひずみゲージを配置する際各ひずみゲージ間を接続するための配線が増加することとなり、ひずみゲージの取付けが煩雑化してしまうという問題があった。 In the above-described conventional brake torque measuring device, since strain at only one location is detected for one strain gauge, it is necessary to dispose strain gauges at each location where strain is detected. Further, in order to specify the direction in which the brake torque acts, it is necessary to arrange a plurality of strain gauges at that location. For example, when detecting both positive and reverse strains where the brake torque acts, it is necessary to arrange two strain gauges and detect the difference between the output values of both strain gauges and the positive / negative of the output values. is there. As a result, when these strain gauges are arranged, the wiring for connecting the strain gauges increases, and there is a problem that the installation of the strain gauges becomes complicated.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ひずみを検出する部位の煩雑化を回避した状態でひずみを検出してブレーキトルクを測定できるブレーキトルク測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a brake torque measuring device capable of measuring a brake torque by detecting the strain while avoiding complication of a portion for detecting the strain. And
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち請求項1に係る発明において、ブレーキトルク測定装置(例えば実施形態におけるブレーキトルク測定装置10)は、車輪とともに回転する回転部材(例えば実施形態におけるブレーキディスクD)に作用し、この回転部材の回転を制止させようとする制止部材(例えば実施形態におけるブレーキキャリパ13)と、この制止部材を車輪支持部材(例えば実施形態におけるナックル11)に支持させる支持部材(例えば実施形態におけるキャリパブラケット12)と、前記制止部材、前記車輪支持部材及び前記支持部材のうち少なくとも1つに設けられる光ファイバ(例えば実施形態における光ファイバ110)とを備え、前記光ファイバにて複数箇所におけるひずみを検出することによりブレーキトルクを測定するようにしたことを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, in the invention according to claim 1, the brake torque measuring device (for example, the brake torque measuring
光ファイバに一定の周波数を有した光が入射すると、ブリルアン散乱光が発生する。このブリルアン散乱光の周波数は、光ファイバの伸びに応じて変化する性質を有している。そのため、その光ファイバを設置した部材に曲げが生じたとき、その部材とともに光ファイバが曲げられて光ファイバにひずみが発生する。そして、光ファイバに一定の周波数を有して入射した光には、入射光と出射光との周波数差、すなわち周波数シフトが生じる。ここで、制止部材、車輪支持部材及び支持部材のいずれか一つに沿うように光ファイバを設置して、その光ファイバを設置した部材にブレーキトルクが発生したとき、光ファイバに入射した光の周波数シフトの量は、光ファイバを設置した部材に発生したひずみに比例して変化する。また、このひずみは、光ファイバを設置した部材に発生したブレーキトルクに比例する。したがって、光ファイバに生じた周波数シフトの量を測定することによって、光ファイバを設置した部材に発生したひずみが検出され、ひずみに比例してその部材に発生したブレーキトルクが測定可能となる。
このような光ファイバを制止部材、車輪支持部材及び支持部材のいずれか一つに設置することで、その光ファイバが設置された任意の位置のひずみをひずみの位置及びひずみ方向とともに検出するため、それら部材に対してひずみゲージを検出箇所ごとに取付ける必要がなくなる。
When light having a certain frequency enters the optical fiber, Brillouin scattered light is generated. The frequency of the Brillouin scattered light has a property of changing according to the elongation of the optical fiber. For this reason, when the member on which the optical fiber is installed is bent, the optical fiber is bent together with the member, and the optical fiber is distorted. Then, in the light incident on the optical fiber with a certain frequency, a frequency difference between the incident light and the outgoing light, that is, a frequency shift occurs. Here, when an optical fiber is installed along any one of the stop member, the wheel support member, and the support member, and brake torque is generated in the member on which the optical fiber is installed, the light incident on the optical fiber is The amount of frequency shift changes in proportion to the strain generated in the member on which the optical fiber is installed. This strain is proportional to the brake torque generated in the member on which the optical fiber is installed. Therefore, by measuring the amount of frequency shift generated in the optical fiber, the strain generated in the member on which the optical fiber is installed is detected, and the brake torque generated in the member can be measured in proportion to the strain.
In order to detect the strain at any position where the optical fiber is installed together with the strain position and strain direction by installing such an optical fiber on any one of the stop member, the wheel support member and the support member, There is no need to attach strain gauges to these members at each detection location.
請求項1に係る発明のブレーキトルク測定装置によれば、制止部材、車輪支持部材または支持部材にひずみゲージを取付ける必要がなくなるので、ひずみを検出する部位が煩雑化することなくひずみを検出してブレーキトルクを測定することができる。 According to the brake torque measuring device of the invention according to claim 1, since it is not necessary to attach a strain gauge to the restraining member, the wheel support member or the support member, the strain is detected without complicating the portion for detecting the strain. Brake torque can be measured.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1〜図3は、本発明を適用したブレーキトルク測定装置を示す図である。
ブレーキトルク測定装置10は、車輪支持部材としてのナックル11と、支持部材としてのキャリパブラケット12と、制止部材としてのブレーキキャリパ13と、光ファイバ110とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 3 are diagrams showing a brake torque measuring device to which the present invention is applied.
The brake
ナックル11は、図示しない転舵装置に連結されており、車両が走行する際に車輪及び車輪とともに回転する回転部材としてのブレーキディスクDを外側に回転支持するように配置されている。このナックル11には一対の突出部14,15が設けられ、これら突出部14,15にはそれぞれネジ孔16,17が設けられている。
また、キャリパブラケット12には、ナックル11のネジ孔16,17に対応する一対のネジ挿通孔18,19が設けられており、これらネジ挿通孔18,19に締結ボルト20,21を挿通させてネジ孔16,17に取付け締結ナット20a,21aで締結することでキャリパブラケット12がナックル11に固定される。
The
The
キャリパブラケット12の両端には、ブレーキディスクDの面に対して直交する方向に延在した一対のキャリパ保持部22,23が形成されている。これらキャリパ保持部22,23は、ブレーキディスクDを跨ぐように設けられている。また、キャリパ保持部22,23の内部にはそれぞれピン挿通孔24,25が設けられ、これらピン挿通孔24,25の内部には、ブレーキディスクDの内側からブート26,27を介してピン28,29が挿通されている。これらピン28,29は、ブート26,27の伸縮とともにピン挿通孔24,25内で摺動可能となっている。また、ピン28,29にはそれぞれ、ブレーキディスクDの内側でブレーキキャリパ13を取付けるためのネジ孔30,31が設けられている。
At both ends of the
ブレーキキャリパ13は、ブレーキディスクDを跨ぐように設けられたブレーキキャリパ本体32と、ブレーキディスクDを挟んで両側に配置されブレーキディスクDの面に対して直交する方向に移動してブレーキディスクDを制止できるようにブレーキキャリパ本体32に支持される一対のブレーキパッド33,34と、これらブレーキパッド33,34のブレーキディスクDとの反対側の位置にそれぞれ配置されブレーキキャリパ本体32の内部に嵌装されブレーキディスクDの面に対して直交する方向に作用するピストン35とを備えている。
The
ブレーキキャリパ13の先端の両側には、キャリパ保持部22,23のピン28,29に対応する一対のネジ貫通孔36,37を設けたキャリパ取付け部38,39がそれぞれ設けられている。これらネジ貫通孔36,37に締結ボルト40,41を貫通させネジ孔30,31に取付けることでブレーキキャリパ13がピン28,29に固定される。したがって、ブレーキキャリパ13は、キャリパブラケット12に対して、ブート26,27の伸縮によってブレーキディスクDの面に対して直交する方向に摺動可能となっている。
On both sides of the tip of the
また、ナックル11のネジ孔16,17には、ブレーキディスクDの回転方向にほぼ沿うように、すなわちブレーキキャリパ13の長手方向に延在するように直線状に光ファイバ110が装着されている。この光ファイバ110は、ブレーキキャリパ13によってブレーキディスクDを制止させたとき、ナックル11に発生するブレーキトルクによってひずみを生じる。また、この光ファイバ110の内部には、光ファイバ110の伸びに応じて周波数が変化するブリルアン散乱光を含んだ光が通過する。
The
上記のようなブレーキトルク測定装置において、図4に示すように、ブレーキキャリパ13によってブレーキディスクDを制止させ、ナックル11にブレーキトルクが発生したときに、光ファイバ110を用いてひずみを検出するため、その検出したひずみからナックル11に発生したブレーキトルクを測定する。すなわち、以下の手順を用いてナックル11に発生したブレーキトルクを測定する。
In the brake torque measuring apparatus as described above, as shown in FIG. 4, when the brake disc D is stopped by the
まず、ナックル11に取付けられた光ファイバ110によってひずみを測定する測定装置の機能について説明する。
一定の光周波数の連続光を発生する光源101から出射された連続光は、光分岐器102に入射され、信号光と参照光とに分岐される。なお、光分岐器102から出射される一方の分岐光を信号光と呼び、もう一方の分岐光を参照光と呼ぶことにする。この信号光は、光周波数シフタ103に入射され、光周波数がブリルアン散乱光による周波数シフト分だけシフトされる。光周波数シフタ103より出射された光は、連続した信号光をパルス光に変換するパルス化装置104に入射され、時間幅が10ns〜1μs程度のパルス光に変換される。パルス化装置104から出射されたパルス光は、パルス光をセンシング用の光ファイバ110に入射するとともに光ファイバ110で発生したブリルアン散乱光を出射する光方向性結合器105を通過して、センシング用の光ファイバ110に入射される。
First, the function of the measuring device that measures strain by the
The continuous light emitted from the
パルス光がセンシング用の光ファイバ110に入射されると、このセンシング用の光ファイバ110中でレイリー散乱やブリルアン散乱を受け、後方散乱光が生じる。この後方散乱光は、光方向性結合器105を介して、出射されたブリルアン散乱光と信号光とを合波する光合波器106の一方の入射端に入射される。
前述した光分岐器102から出射された参照光は光合波器106へ入射され、前述した後方散乱光と合波される。光合波器106から出射される合波光は、合波光を検出して電気信号に変換しブリルアン散乱光のパワーを計測してそのスペクトルを得る光検出器107に入射されて検波され、受信されたパワーに対応した検出信号が光検出器107から、得られた散乱光パワースペクトルに対して演算処理を行う信号処理部108に出力される。
When the pulsed light is incident on the sensing
The reference light emitted from the
上記のような測定装置を機能させた状態において、ブレーキディスクDの面に対して直交する方向に作用するピストン35を用いてブレーキキャリパ本体32を摺動させ、ブレーキパッド33,34によってブレーキディスクDを挟持すると、ブレーキディスクDが制止する。そして、ブレーキディスクDを制止したことによって、ブレーキパッド33,34を介してブレーキキャリパ本体32、キャリパブラケット12及びナックル11にブレーキトルクが発生するとともに、そのブレーキトルクに比例したひずみが発生する。このとき、ナックル11に取付けられた光ファイバ110にも同様にひずみが発生するため、前述の測定装置によって光の周波数シフトの量を測定して光ファイバ110のひずみの大きさを検出する。なお光ファイバ110が伸びる場合を正、縮む場合を負とすると、光ファイバ110が配置された位置におけるひずみの大きさを図5のように示すことができる。
In a state where the measuring device as described above is functioning, the
この場合、ナックル11に光ファイバ110を設置して、そのナックル11にブレーキトルクが発生したとき、光ファイバ110に入射した光の周波数シフトの量は、光ファイバ110を設置したナックル11に発生したひずみに比例して変化する。また、このひずみは、光ファイバ110を設置したナックル11に発生したブレーキトルクに比例する。したがって、光ファイバ110に生じた周波数シフトの量を測定することによって、光ファイバ110を設置したナックル11に発生したひずみが検出され、ひずみに比例してその部材に発生したブレーキトルクが測定可能となる。
In this case, when the
このような光ファイバ110をナックル11に設置することで、その光ファイバ110が設置された任意の位置のひずみをひずみの位置及びひずみ方向とともに検出するため、ナックル11に対してひずみゲージを検出箇所ごとに取付ける必要がなくなる。したがって、ひずみを検出する部位が、ひずみゲージを取付けることによる煩雑化を生じることなくひずみを検出してブレーキトルクを測定することができる。
By installing such an
なお、上記実施の形態において、ナックル11に配置される光ファイバ110を直線状に配置しなくてもよく、図6に示すように、光ファイバ110をブレーキキャリパ13に沿うように配置し、光ファイバ110の一部を屈曲させ、突出部14,15それぞれの先端を通過するように配置してもよい。このような構成とすることによって、ブレーキディスクDを制止させる際、ブレーキトルクが局所的に大きく作用する位置のひずみを検出して、図7に示すようなブレーキトルクを測定することができる。
また、上記実施の形態において、図8に示すように、ナックル11に光ファイバ110がその一部を屈曲して複数配置されてもよい。このような構成とすることによって、ブレーキトルクがナックル11に作用するひずみを広範囲に検出してブレーキトルクの分布を測定することができる。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, as shown in FIG. 8, a plurality of
さらに、上記実施の形態において、ナックル11のみならず、キャリパブラケット12またはブレーキキャリパ13に光ファイバ110を配置してもよい。これらキャリパブラケット12またはブレーキキャリパ13に光ファイバ110を配置した場合においても、キャリパブラケット12またはブレーキキャリパ13に発生するひずみを検出することでブレーキトルクを測定することができる。
Furthermore, in the above embodiment, the
10 ブレーキトルク測定装置
11 ナックル(車輪支持部材)
12 キャリパブラケット(支持部材)
13 ブレーキキャリパ(制止部材)
110 光ファイバ
D ブレーキディスク(回転部材)
10 Brake
12 Caliper bracket (support member)
13 Brake caliper (stopping member)
110 Optical fiber D Brake disc (Rotating member)
Claims (1)
この制止部材を車輪支持部材に支持させる支持部材と、
前記制止部材、前記車輪支持部材及び前記支持部材のうち少なくとも1つに設けられる光ファイバとを備え、
前記光ファイバにて複数箇所におけるひずみを検出することによりブレーキトルクを測定するようにしたことを特徴とするブレーキトルク測定装置。 A restraining member that acts on the rotating member that rotates together with the wheel and tries to restrain the rotation of the rotating member;
A support member for supporting the stop member on the wheel support member;
An optical fiber provided on at least one of the stop member, the wheel support member and the support member;
A brake torque measuring apparatus, wherein the brake torque is measured by detecting strains at a plurality of locations with the optical fiber.
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