JP2007205835A - Acting force detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外周に環状の接地面を有していて同接地面にて転動して回転する回転体(例えば、車輪)を一体的に保持する第1回転部材と、この第1回転部材に対して相対回転可能かつラジアル方向に相対変位可能に設けられて支持体(例えば、車軸ハブ)に一体的に支持される第2回転部材間の垂直荷重(例えば、車輪に作用する接地荷重)を検出することが可能な作用力検出装置に関する。 The present invention includes a first rotating member that has an annular grounding surface on the outer periphery and integrally holds a rotating body (for example, a wheel) that rolls and rotates on the grounding surface, and the first rotating member. A vertical load (for example, a grounding load acting on a wheel) between the second rotating members provided so as to be relatively rotatable with respect to the shaft and relatively displaceable in the radial direction and supported integrally with a support (for example, an axle hub). The present invention relates to an acting force detection device capable of detecting
この種の作用力検出装置の一つとして、第1回転部材が第2回転部材に対して一方に相対回転する正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重に応じた電気信号を出力する正転側荷重検出素子、第1回転部材が第2回転部材に対して他方に相対回転する逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重に応じた電気信号を出力する逆転側荷重検出素子を備えた検出器と、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて第1回転部材と第2回転部材間の垂直荷重(上下力)を演算する演算器を備えたものがあり、例えば、下記特許文献1に示されている。
上記した特許文献1に記載されているタイヤ作用力検出装置では、ホイール側運動部と保持体側運動部(第1回転部材と第2回転部材)が、これらの相対変位時に弾性変形可能な連結体を用いて、機械的に連結されている。また、上記した弾性変形可能な連結体には、保持体側運動部に対するホイール側運動部の中立状態から一方への相対変位に基づく前記連結体の一方への弾性変形により歪んで一方への伝達荷重を電気信号に変換して出力する一方の検出素子(歪みゲージ、圧電素子等)と、保持体側運動部に対するホイール側運動部の中立状態から他方への相対変位に基づく前記連結体の他方への弾性変形により歪んで他方への伝達荷重を電気信号に変換して出力する他方の検出素子(歪みゲージ、圧電素子等)がそれぞれ一体的に組付けられている。 In the tire acting force detection device described in Patent Document 1 described above, a connected body in which the wheel-side moving portion and the holding body-side moving portion (the first rotating member and the second rotating member) are elastically deformable at the time of relative displacement. Are connected mechanically. Further, the elastically deformable coupling body is distorted by elastic deformation of the coupling body to one side based on the relative displacement from the neutral state of the wheel side movement section to the holding body side movement section, and the transmission load to the one side. One of the detection elements (strain gauges, piezoelectric elements, etc.) that convert and output the electric signal to the other side of the connecting body based on the relative displacement from the neutral state of the wheel side moving part to the other side relative to the holding body side moving part The other detection elements (strain gauges, piezoelectric elements, etc.) that are distorted by elastic deformation and convert the transmission load to the other into electrical signals and output are integrally assembled.
ところで、上記した特許文献1の構成では、ホイール側運動部と保持体側運動部(第1回転部材と第2回転部材)の相対回転時に、連結体が回転方向に弾性変形するとともに、径方向や軸方向にも弾性変形するおそれがあって、連結体を含む荷重伝達部に作用する垂直荷重を精度よく検出することが難しい。また、上記した特許文献1の構成では、ホイール側運動部と保持体側運動部(第1回転部材と第2回転部材)との間で伝達される垂直荷重の一部は各検出素子を介して伝達されるものの、同垂直荷重の残部は各検出素子を介することなく伝達されるため、同垂直荷重を高精度にて検出することが難しい。 By the way, in the structure of above-mentioned patent document 1, while a connection body elastically deforms in a rotation direction at the time of relative rotation of a wheel side moving part and a holding body side moving part (a 1st rotation member and a 2nd rotation member), radial direction and There is a risk of elastic deformation also in the axial direction, and it is difficult to accurately detect the vertical load acting on the load transmitting portion including the coupling body. In the configuration of Patent Document 1 described above, a part of the vertical load transmitted between the wheel-side moving unit and the holding body-side moving unit (the first rotating member and the second rotating member) is passed through each detection element. Although transmitted, the remainder of the vertical load is transmitted without passing through each detection element, so it is difficult to detect the vertical load with high accuracy.
本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、本発明による作用力検出装置では、外周に環状の接地面を有していて同接地面にて転動して回転する回転体を一体的に保持する第1回転部材と、この第1回転部材に対して相対回転可能かつラジアル方向に相対変位可能に設けられて支持体に一体的に支持される第2回転部材は、周方向にて所定の間隔に配置した3個以上の連結支持部により回転荷重と垂直荷重を伝達可能に連結されており、前記各連結支持部には、周方向にて対向配置されて前記第1回転部材と前記第2回転部材間の回転荷重と垂直荷重を伝達可能な一対の力伝達系が設けられるとともに、前記一対の力伝達系の一方に介装されて前記第1回転部材が前記第2回転部材に対して一方に相対回転する正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する正転側荷重検出素子と、前記一対の力伝達系の他方に介装されて前記第1回転部材が前記第2回転部材に対して他方に相対回転する逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する逆転側荷重検出素子が設けられていて、前記第1回転部材と前記第2回転部材間で伝達される全ての垂直荷重が前記各力伝達系とこれに介装した前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされ、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第1回転部材と前記第2回転部材間の垂直荷重を演算する垂直荷重演算手段を備えていることに特徴がある。 The present invention has been made to cope with the above-described problems. In the acting force detection device according to the present invention, a rotating body that has an annular grounding surface on the outer periphery and rotates and rotates on the grounding surface. The first rotating member that integrally holds the first rotating member and the second rotating member that is rotatably supported relative to the first rotating member and that is relatively displaceable in the radial direction and is integrally supported by the support body are Three or more connection support portions arranged at a predetermined interval in the direction are connected so as to be able to transmit a rotational load and a vertical load, and each of the connection support portions is arranged to face each other in the circumferential direction. A pair of force transmission systems capable of transmitting a rotational load and a vertical load between the rotation member and the second rotation member are provided, and the first rotation member is interposed between one of the pair of force transmission systems and the first rotation member Increased during forward rotation relative to one rotation member A forward rotation-side load detecting element that converts a forward rotation-side transmission load that decreases during rolling into an electrical signal and outputs it, and the other one of the pair of force transmission systems, and the first rotation member is the second rotation member In contrast, there is provided a reverse-side load detecting element that converts a reverse-side transmission load that increases at the time of reverse rotation that rotates relative to the other and decreases at the time of forward rotation into an electrical signal, and outputs the electrical signal. All the vertical loads transmitted between the rotating members are transmitted through the force transmission systems, the forward rotation load detecting elements and the reverse load detecting elements interposed therebetween, and the forward rotations. There is a feature in that it includes a vertical load calculating means for calculating a vertical load between the first rotating member and the second rotating member based on outputs of the side load detecting element and the reverse load detecting element.
本発明による作用力検出装置においては、第1回転部材と第2回転部材との間で伝達される全ての垂直荷重が正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子を介して伝達される。このため、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて第1回転部材と第2回転部材間の垂直荷重を演算する垂直荷重演算手段では、第1回転部材と前記第2回転部材間の垂直荷重を高精度にて演算することが可能であり、第1回転部材と前記第2回転部材間の垂直荷重を高精度にて検出することが可能である。 In the acting force detection device according to the present invention, all vertical loads transmitted between the first rotating member and the second rotating member are transmitted via the forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element. For this reason, in the vertical load calculating means for calculating the vertical load between the first rotating member and the second rotating member based on the outputs of the forward rotation side load detecting element and the reverse rotation side load detecting element, the first rotating member and the first rotating member The vertical load between the two rotating members can be calculated with high accuracy, and the vertical load between the first rotating member and the second rotating member can be detected with high accuracy.
また、本発明の実施に際して、前記連結支持部は周方向にて等間隔に4個配置されていることも可能である。この場合には、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子を備える各連結支持部が90度位相で配置されることとなる。このため、各連結支持部での正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の出力差を180度位相間で演算して得られる計算値の自乗和の平方根を用いることにより、第1回転部材と前記第2回転部材間の垂直荷重を容易に演算することが可能である。 In carrying out the present invention, it is also possible to arrange four connection support portions at equal intervals in the circumferential direction. In this case, each connection support part provided with the forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element is arranged at a phase of 90 degrees. For this reason, by using the square root of the square sum of the calculated values obtained by calculating the output difference between the forward load detecting element and the reverse load detecting element at each connection support portion between the 180 ° phases, the first rotation It is possible to easily calculate the vertical load between the member and the second rotating member.
また、本発明の実施に際して、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子には、前記各力伝達系に設けた荷重付加手段により所定の荷重を付加することも可能である。この場合、前記各力伝達系は、前記各検出素子に係合するボールと、このボールを前記各検出素子に向けて押動可能な螺子を備えていて、前記螺子の進退量により前記第1回転部材と前記第2回転部材間の伝達荷重の初期値を調整可能であることも可能である。 Further, when carrying out the present invention, it is possible to apply a predetermined load to the forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element by load applying means provided in each force transmission system. In this case, each of the force transmission systems includes a ball that engages with each of the detection elements and a screw that can push the ball toward each of the detection elements. It is also possible to adjust the initial value of the transmission load between the rotating member and the second rotating member.
この場合には、荷重付加手段により正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力を補正することが可能であり、当該作用力検出装置の初期状態を的確に調整することが可能である。また、各力伝達系の螺子によって第1回転部材と第2回転部材間の回転方向およびラジアル方向でのガタを無くすことが可能である。このため、上記したガタに伴う異音や摩耗の発生を無くすことが可能である。 In this case, it is possible to correct each output of the forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element by the load adding means, and it is possible to accurately adjust the initial state of the acting force detection device. is there. Further, it is possible to eliminate play in the rotational direction and radial direction between the first rotating member and the second rotating member by the screws of each force transmission system. For this reason, it is possible to eliminate the generation of abnormal noise and wear due to the above-described play.
また、前記螺子と前記ボール間には圧着荷重により前記ボールの中心と前記螺子の軸心を調心させる調心手段が設けられていることも可能であり、この調心手段は前記螺子のボール側端部に設けた球面座であってその曲率は前記ボールの曲率より小さく設定されており、この球面座にて前記螺子は前記ボールと当接していることも可能である。また、前記各検出素子と前記ボール間には荷重を伝達可能なボールシートが介装されていて、このボールシートと前記ボール間には圧着荷重により前記ボールの中心と前記ボールシートの軸心を調心させる調心手段が設けられていることも可能であり、この調心手段は前記ボールシートのボール側端部に設けた球面座であってその曲率は前記ボールの曲率より小さく設定されており、この球面座にて前記ボールシートは前記ボールと当接していることも可能である。これらの場合には、ボールが調心手段(球面座)にて対向する部材と点接触しているため、螺子の進退量により第1回転部材と第2回転部材間の伝達荷重の初期値を調整する際の作業性を向上させることが可能である。 An aligning means for aligning the center of the ball and the axis of the screw by a pressure load may be provided between the screw and the ball, and the aligning means may be a ball of the screw. It is a spherical seat provided at the side end, and its curvature is set smaller than the curvature of the ball, and the screw can be in contact with the ball at this spherical seat. In addition, a ball sheet capable of transmitting a load is interposed between each of the detection elements and the ball, and the center of the ball and the axis of the ball sheet are placed between the ball sheet and the ball by a pressure load. It is also possible to provide aligning means for aligning, and this aligning means is a spherical seat provided at the ball side end of the ball seat, and its curvature is set smaller than the curvature of the ball. The ball seat may be in contact with the ball at the spherical seat. In these cases, since the ball is in point contact with the opposing member by the aligning means (spherical seat), the initial value of the transmission load between the first rotating member and the second rotating member is determined by the amount of advancement / retraction of the screw. It is possible to improve workability at the time of adjustment.
また、本発明の実施に際して、前記第1回転部材と前記第2回転部材間で伝達される全ての回転荷重が前記各力伝達系とこれに介装した前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされ、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第1回転部材と前記第2回転部材間の回転荷重を演算する回転荷重演算手段を備えていることも可能である。この場合には、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて、第1回転部材と第2回転部材間の回転荷重をも回転荷重演算手段にて演算することが可能であり、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子を垂直荷重検出用としてのみならず回転荷重検出用としても共用することが可能である。 In carrying out the present invention, all the rotational loads transmitted between the first rotating member and the second rotating member are the force transmission systems, the forward-side load detecting elements interposed therebetween, and the reverse rotation. The rotation load between the first rotation member and the second rotation member is determined based on the outputs of the forward rotation load detection element and the reverse rotation load detection element. It is also possible to provide rotational load calculation means for calculating. In this case, based on the outputs of the forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element, the rotation load between the first rotation member and the second rotation member can also be calculated by the rotation load calculation means. The forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element can be shared not only for vertical load detection but also for rotational load detection.
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1〜図5は本発明による作用力検出装置を示していて、この作用力検出装置は、車両の各車輪11と車軸ハブ21(図2参照)間に組付けられる各検出器Aと、車体側に組付けられる演算器B(図3参照)とを含むように構成されている。車軸ハブ21は、アクスルハウジング22に回転可能に支持されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 show an acting force detection device according to the present invention, and this acting force detection device includes each detector A assembled between each
各検出器Aは、第1回転部材としてのホイール側ハウジング31と、第2回転部材としてのハブ側ハウジング32を備えている。ホイール側ハウジング31は、複数個のフランジ部31aを有していて、各フランジ部31aにてボルト33、ナット(図示省略)を介して車輪11を一体的に保持している。車輪11は、外周に環状の接地面11aを有していて、同接地面11aにて転動して回転する回転体である。ハブ側ハウジング32は、ホイール側ハウジング31に対して所定量相対回転可能かつラジアル方向(径方向)に所定量相対変位可能に設けられていて、複数個のフランジ部32aを有しており、各フランジ部32aにて支持体としての車軸ハブ21のフランジ部(図示省略)に複数個のボルト、ナット(共に図示省略)を介して一体的に支持されている。
Each detector A includes a
ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32は、同軸的に配置されていて、周方向にて等間隔(90度の間隔)に配置した4個の連結支持部T1〜T4により、回転荷重と垂直荷重を伝達可能に連結されている。各連結支持部T1〜T4には、図1に示したように、一対の力伝達系Ta、Tbが設けられるとともに、正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bが設けられている。
The wheel-
各一対の力伝達系Ta、Tbは、周方向にて対向配置されていて、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の回転荷重と垂直荷重を伝達可能である。一方の力伝達系Taは、それぞれボール(鋼球)34aと螺子35aを備えていて、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aが介装されている。他方の力伝達系Tbは、それぞれボール(鋼球)34bと螺子35bを備えていて、各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bが介装されている。
Each of the pair of force transmission systems Ta and Tb is disposed to face each other in the circumferential direction, and can transmit a rotational load and a vertical load between the
各正転側荷重検出素子S1a〜S4aは、ホイール側ハウジング31がハブ側ハウジング32に対して一方に相対回転する正転時(図1の反時計方向へ相対回転するとき)に増大し逆転時(図1の時計方向へ相対回転するとき)に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する例えば歪みゲージ、圧電素子等であり、その出力(電圧)は図3にて示したように検出器本体40に伝わるように結線されている。また、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aは、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32の水平方向に延びた回転中心Loから同一(図1に示した半径R1)の円周上に等間隔(90度の間隔)に配置されていて、ハブ側ハウジング32に形成されて径方向に突出する突起32bの一方の周方向端面に固着されている。
Each of the forward rotation side load detection elements S1a to S4a increases during forward rotation when the
各螺子35aは、ホイール側ハウジング31に進退可能に螺着されていて、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aに係合するボール(鋼球)34aを各正転側荷重検出素子S1a〜S4aに向けて押動可能であり、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aに所定の荷重を付加することが可能である。また、各螺子35aのボール34a側端部にはボール34aの表面の曲率より曲率が小さい球面座35a1が形成されていて、この球面座35a1にて螺子35aはボール34aと当接している。なお、各螺子35aの螺合位置は、ロックナット36aによって固定可能に構成されている。
Each
各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bは、ホイール側ハウジング31がハブ側ハウジング32に対して他方に相対回転する逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する例えば歪みゲージ、圧電素子等であり、その出力(電圧)は図3にて示したように検出器本体40に伝わるように結線されている。また、各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bは、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32の水平方向に延びた回転中心Loから同一(図1に示した半径R1)の円周上に等間隔(90度の間隔)に配置されていて、ハブ側ハウジング32に形成された突起32bの他方の周方向端面に固着されている。
Each of the reverse-side load detecting elements S1b to S4b converts the reverse-side transmission load that increases when the wheel-
各螺子35bは、ホイール側ハウジング31に進退可能に螺着されていて、各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bに係合するボール(鋼球)34bを各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bに向けて押動可能であり、各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bに所定の荷重を付加することが可能である。また、各螺子35bのボール34b側端部にはボール34bの表面の曲率より曲率が小さい球面座35b1が形成されていて、この球面座35b1にて螺子35bはボール34bと当接している。なお、各螺子35bの螺合位置は、ロックナット36bによって固定可能に構成されている。
Each
また、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32は、図2に示したように、上述した4個の連結支持部T1〜T4における各ボール(鋼球)34aおよび各ボール(鋼球)34bと、多数のボール(鋼球)37および段付スリーブ38により、軸方向荷重を伝達可能に連結されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
各ボール34aおよび34bは、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32によって軸方向にて挟持されていて、ホイール側ハウジング31のハブ側ハウジング32に対向する端面に設けた垂直面31cに一点で当接するとともにハブ側ハウジング32のホイール側ハウジング31に対向する端面に設けた垂直面32cに一点で当接している。かかる構成では、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の軸方向荷重を伝達可能であるが、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の回転荷重と垂直荷重を伝達不能である。
Each of the
各ボール37は、段付スリーブ38とハブ側ハウジング32によって軸方向にて挟持されていて、ケージ(図示省略の保持器)によって周方向にて略等間隔に保持された状態にてハブ側ハウジング32の内周部に設けた環状の垂直面32dに一点で当接するとともに段付スリーブ38の外周部に設けた環状の垂直面38aに一点で当接している。かかる構成では、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の軸方向荷重を伝達可能であるが、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の回転荷重と垂直荷重を伝達不能である。
Each
段付スリーブ38は、小径部外周に形成した雄ねじ部38bにて、ホイール側ハウジング31の内周に形成した雌ねじ部31dに、軸方向にて螺合量調整可能にねじ結合されていて、雄ねじ部31dに螺着したロックナット39により固定保持されている。なお、段付スリーブ38は、車軸ハブ21の端面に対して僅かな軸方向隙間で対向していて、ホイール側ハウジング31とのねじ結合部での結合が緩くなっても車軸ハブ21の端面に当たって抜け止めされるように構成されている。
The stepped
上記のように構成した検出器Aにおいては、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間で伝達される全ての垂直荷重と全ての回転荷重が、各連結支持部T1〜T4に設けた一対の力伝達系Ta、Tbと、各力伝達系Ta、Tbに介装した正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bを介して、伝達されるとともに、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間で伝達される全ての軸方向荷重が、各ボール34aおよび34bと各ボール37および段付スリーブ38を介して、伝達される。
In the detector A configured as described above, all the vertical loads and all the rotational loads transmitted between the wheel-
また、この実施形態においては、図4に示したように、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aの伝達荷重に応じた出力勾配の絶対値と各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの伝達荷重に応じた出力勾配の絶対値が略同じに設定されるとともに、伝達荷重がゼロのときにおける各正転側荷重検出素子S1a〜S4aと各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの出力が最大出力値Vmaxと最小出力値Vminの中間値Voに設定されている。 Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the absolute value of the output gradient according to the transmission load of each normal rotation side load detection element S1a-S4a and the transmission load of each reverse rotation side load detection element S1b-S4b. The absolute values of the output gradients according to the output are set to be substantially the same, and the outputs of the forward rotation side load detection elements S1a to S4a and the reverse rotation side load detection elements S1b to S4b when the transmission load is zero are the maximum output values. It is set to an intermediate value Vo between Vmax and the minimum output value Vmin.
検出器本体40は、図3にブロック図で概念的に示したように、信号処理回路41、送信器42、電源43等を含んでいて、ハブ側ハウジング32に一体的に固定されている。信号処理回路41は、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aからの出力V1a〜V4aと各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bからの出力V1b〜V4bを送信器42に供給するものである。送信器42は、その供給された各正転側荷重検出素子S1a〜S4aからの出力V1a〜V4aと各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bからの出力V1b〜V4bを電波として演算器Bの受信器51に送信するものである。電源43は、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aと各逆転側荷重検出素子S1b〜S4b、信号処理回路41、送信器42等の作動に必要な電力を供給するものである。
As conceptually shown in the block diagram of FIG. 3, the detector
一方、演算器Bは、図3にブロック図で概念的に示したように、受信器51、信号処理装置52等を含んでいて、車体側に組付けられており、車両制御装置Cに接続されている。受信器51は、送信器42から受信した出力V1a〜V4aと出力V1b〜V4bを信号処理装置52に供給するものである。
On the other hand, the arithmetic unit B includes a
信号処理装置52は、図5のフローチャートに対応したプログラムを所定の微小な演算周期毎に繰り返し実行するマイクロコンピュータを備えていて、受信器51からの出力V1a〜V4aと出力V1b〜V4bに基づいて演算処理されたホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の垂直荷重Fzおよび回転荷重Fθと、回転荷重Fθと図2に示した半径R1に基づいて演算処理された伝達トルクTtを車両制御装置Cに供給(出力)するものである。車両制御装置C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。
The
上記のように構成した作用力検出装置においては、当該車両のイグニッションスイッチ(図示省略)がONとされている状態のとき、信号処理装置52のマイクロコンピュータが図5のフローチャートに対応したプログラムを所定の微小な演算周期毎に繰り返し実行して、受信器51からの出力V1a〜V4aと出力V1b〜V4bに基づいて車両制御装置Cにて必要な垂直荷重Fzおよび回転荷重Fθと伝達トルクTtを演算し、これを信号処理装置52内に記憶するとともに車両制御装置Cに供給する。
In the acting force detection device configured as described above, when the ignition switch (not shown) of the vehicle is in the ON state, the microcomputer of the
信号処理装置52のマイクロコンピュータは、図5のステップ101にて処理を開始し、ステップ102にて、各正転側荷重検出素子S1a〜S4aの出力V1a〜V4aと各逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの出力V1b〜V4bを読み込み記憶する。また、信号処理装置52のマイクロコンピュータは、ステップ103にて垂直荷重Fzを演算して記憶し、ステップ104にて回転荷重Fθを演算して記憶し、ステップ105にて伝達トルクTtを演算して記憶し、ステップ106にて垂直荷重Fz、回転荷重Fθおよび伝達トルクTtを出力する。なお、ステップ107では、プログラムの実行を終了する。
The microcomputer of the
ステップ103では下記式1にて垂直荷重Fzが演算され、ステップ104では下記式2にて回転荷重Fθが演算され、ステップ105では下記式3にて伝達トルクTtが演算される。
Fz=Kz×{(XZ1−XZ3)2+(XZ2−XZ4)2}1/2 (式1)
但し;Kzは実験や解析により予め求められた補正係数である。
また、XZ1=(V1a−V1b)、XZ2=(V2a−V2b)であり、
XZ3=(V3a−V3b)、XZ4=(V4a−V4b)である。
Fθ=Kθ×(XZ1+XZ2+XZ3+XZ4) (式2)
Tt=Kt×Fθ×R1 (式3)
但し;KθとKtは実験や解析により予め求められた補正係数である。
In
Fz = Kz × {(XZ1-XZ3) 2 + (XZ2-XZ4) 2 } 1/2 (Formula 1)
Kz is a correction coefficient obtained in advance by experiments and analysis.
Further, XZ1 = (V1a−V1b), XZ2 = (V2a−V2b),
XZ3 = (V3a−V3b), XZ4 = (V4a−V4b).
Fθ = Kθ × (XZ1 + XZ2 + XZ3 + XZ4) (Formula 2)
Tt = Kt × Fθ × R1 (Formula 3)
However, Kθ and Kt are correction coefficients obtained in advance by experiments and analysis.
ところで、この実施形態の作用力検出装置においては、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間で伝達される全ての垂直荷重と全ての回転荷重が、各連結支持部T1〜T4に設けた一対の力伝達系Ta、Tbと、各力伝達系Ta、Tbに介装した正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bを介して、伝達される。このため、正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの各出力V1a〜V4aとV1b〜V4bとに基づいてホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の垂直荷重Fzを演算するステップ103では、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の垂直荷重Fzを高精度にて演算することが可能であり、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の垂直荷重Fzを高精度にて検出することが可能である。
By the way, in the acting force detection apparatus of this embodiment, all the vertical loads and all the rotational loads transmitted between the
また、この実施形態の作用力検出装置においては、各連結支持部T1〜T4が周方向にて等間隔に4個配置されている。このため、正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bを備える各連結支持部T1〜T4が90度位相で配置されることとなる。このため、各連結支持部T1〜T4での正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの出力差を180度位相間で演算して得られる計算値の自乗和の平方根を用いること(上記式1参照)により、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の垂直荷重Fzを容易に演算することが可能である。
Moreover, in the acting force detection apparatus of this embodiment, each four connection support parts T1-T4 are arrange | positioned at equal intervals in the circumferential direction. For this reason, each connection support part T1-T4 provided with forward rotation side load detection element S1a-S4a and reverse rotation side load detection element S1b-S4b will be arrange | positioned at a 90 degree phase. For this reason, the sum of squares of the calculated values obtained by calculating the output difference between the forward rotation side load detection elements S1a to S4a and the reverse rotation side load detection elements S1b to S4b at 180 degrees in each of the connection support portions T1 to T4. By using the square root (see Equation 1 above), the vertical load Fz between the
また、この実施形態の作用力検出装置においては、各連結支持部T1〜T4における各力伝達系Ta、Tbに各螺子35a、35b(荷重付加手段)が設けられていて、正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bには所定の荷重を付加することが可能である。このため、各螺子35a、35bの進退量によりホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の伝達荷重の初期値を調整可能である。
Further, in the acting force detection device of this embodiment, the
したがって、各螺子35a、35bにより正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの各出力V1a〜V4aとV1b〜V4bを補正することが可能であり、当該作用力検出装置の初期状態を的確に調整することが可能である。また、力伝達系Ta、Tbの各螺子35a、35bによってホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の回転方向およびラジアル方向でのガタを無くすことが可能である。このため、上記したガタに伴う異音や摩耗の発生を無くすことが可能である。
Accordingly, the respective outputs V1a to V4a and V1b to V4b of the forward rotation side load detection elements S1a to S4a and the reverse rotation side load detection elements S1b to S4b can be corrected by the
また、この実施形態の作用力検出装置においては、各螺子35a、35bのボール側端部に、ボール34a、34bの表面の曲率より曲率が小さい球面座35a1、35b1が形成されていて、この球面座35a1、35b1にて螺子35a、35bはボール34a、34bと当接している。このため、ボール34a、34bと球面座35a1、35b1が点接触しており、螺子35a、35bの進退量によりホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の伝達荷重の初期値を調整する際の作業性を向上させることが可能である。
Further, in the acting force detection device of this embodiment, spherical seats 35a1 and 35b1 having a curvature smaller than the curvature of the surface of the
また、この実施形態の作用力検出装置においては、正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの各出力V1a〜V4aとV1b〜V4bに基づいてホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の回転荷重Fθを演算するステップ104を備えている。このため、正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bの各出力V1a〜V4aとV1b〜V4bに基づいて、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32間の回転荷重Fθをも演算することが可能であり、正転側荷重検出素子S1a〜S4aと逆転側荷重検出素子S1b〜S4bを垂直荷重検出用としてのみならず回転荷重検出用としても共用することが可能である。
Moreover, in the acting force detection apparatus of this embodiment, the
上記した実施形態の検出器Aにおいては、各ボール34a、34bを正転側荷重検出素子S1a〜S4a、逆転側荷重検出素子S1b〜S4bに直接係合(当接)させて実施したが、各ボール34a、34bと正転側荷重検出素子S1a〜S4a、逆転側荷重検出素子S1b〜S4b間に、図6にボール34aを例として示したように、ボールシートBSを介装して実施することも可能である。
In the detector A of the above-described embodiment, each
この場合において、ボールシートBSのボール側端部に、ボール34aの中心とボールシートBSの中心を調心させる調心手段としての球面座BS1を設け、この球面座BS1の曲率がボール34aの表面の曲率より小さくなるように形成して、この球面座BS1にてボールシートBSがボール34aと当接するように構成することも可能である。なお、ボール34aの中心とボールシートBSの中心を調心させる調心手段として球面座BS1に代えてテーパー形状座を設けて実施することも可能である。
In this case, a spherical seat BS1 as a centering means for aligning the center of the
また、上記した実施形態の検出器Aにおいては、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32が4個の連結支持部T1〜T4にて連結されるように構成して実施したが、ホイール側ハウジング31とハブ側ハウジング32を連結する連結支持部の個数は3個以上であればよく、4個に限定されるものではない。なお、各正転側荷重検出素子と各逆転側荷重検出素子が180度位相で配置されない場合には、各演算時における各正転側荷重検出素子と各逆転側荷重検出素子の回転位相を角度センサにて検出して、回転位相に応じて各正転側荷重検出素子と各逆転側荷重検出素子の出力をそれぞれ補正する必要がある。
In the detector A of the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態の検出器Aにおいては、各力伝達系Ta、Tbに螺子35a、35b(荷重付加手段)を設けて実施したが、本発明に実施に際して、何れか一方の力伝達系にのみ荷重付加手段(螺子)を設けて実施することも、何れの力伝達系にも荷重付加手段(螺子)を設けないで実施することも可能である。
In the detector A of the above-described embodiment, the force transmission systems Ta and Tb are provided with the
また、上記した実施形態の検出器Aにおいては、各螺子35a、35bのボール側端部に、圧着荷重により各ボール34a、34bの中心と各螺子35a、35bの軸心を調心させる調心手段としての球面座35a1、35b1が形成されていて、各球面座35a1、35b1の曲率が各ボール34a、34bの表面の曲率より小さく設定されているが、各螺子35a、35bと各ボール34a、34b間に設けられて圧着荷重により各ボール34a、34bの中心と各螺子35a、35bの軸心を調心させる調心手段として、各球面座35a1、35b1に代えてテーパー形状座を設けて実施することも可能である。
In the detector A of the above-described embodiment, the center of each
また、上記した実施形態においては、車輪11と車軸ハブ21間にて伝達される作用力を検出する実施形態に本発明を実施したが、本発明は上記実施形態以外の作用力検出部にも上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施可能である。
Further, in the above-described embodiment, the present invention is implemented in the embodiment in which the acting force transmitted between the
11…車輪(回転体)、11a…接地面、21…車軸ハブ(支持体)、31…ホイール側ハウジング(第1回転部材)、32…ハブ側ハウジング(第2回転部材)、34a、34b…ボール、35a、35b…螺子(荷重付加手段)、35a1、35b1…球面座、T1〜T4…連結支持部、Ta、Tb…力伝達系、S1a〜S4a…正転側荷重検出素子、S1b〜S4b…逆転側荷重検出素子、A…検出器、B…演算器
DESCRIPTION OF
Claims (9)
9. The acting force detection device according to claim 1, wherein all rotational loads transmitted between the first rotating member and the second rotating member are interposed between the force transmission systems and the force transmitting system. The first rotation member is configured to be transmitted via the forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element, and based on outputs of the forward rotation side load detection element and the reverse rotation side load detection element. And a rotating load calculating means for calculating a rotating load between the second rotating member and the second rotating member.
Priority Applications (3)
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JP2009300276A (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Nippon Soken Inc | Tire acting force detector |
JP2010271273A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Nippon Soken Inc | Tire grounding force detector |
JP2022514581A (en) * | 2018-12-18 | 2022-02-14 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲー | Methods for testing test stands and bearings |
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2006
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