JP2010032263A - Ground contact load distribution detecting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に車両用タイヤの接地荷重分布を検出する接地荷重分布検出装置に関する。 The present invention relates to a contact load distribution detection device that mainly detects a contact load distribution of a vehicle tire.
車両に備わるタイヤが路面に接地するときの接地荷重分布は、車両の乗り心地及び操縦安定性を左右する大きな要素である。したがって、車両の乗り心地及び操縦安定性を向上するタイヤやサスペンション(懸架装置)を設計するため、タイヤの接地荷重分布を好適に測定する測定装置が要求されている。 The distribution of contact load when the tire provided on the vehicle contacts the road surface is a large factor that affects the riding comfort and steering stability of the vehicle. Therefore, in order to design tires and suspensions (suspension devices) that improve the riding comfort and handling stability of the vehicle, a measuring device that suitably measures the contact load distribution of the tires is required.
このような測定装置として、従来、発色剤を封入したマイクロカプセルを積層したフィルムにタイヤを載せ、タイヤの静荷重で破壊するマイクロカプセルから漏出する発色剤の分布によりタイヤの接地荷重分布を検出する検出装置がある。
また、例えば特許文献1には、フィルムを水平方向に移動可能な設置台に備え、タイヤがフィルムと接触する際に発生する横滑りを抑制して、精度良くタイヤの接地荷重分布を検出できる検出装置が開示されている。
Conventionally, as such a measuring device, a tire is placed on a film in which microcapsules encapsulating a color former are laminated, and the contact load distribution of the tire is detected by the distribution of the color former leaking from the microcapsules that are destroyed by the static load of the tire. There is a detection device.
In addition, for example,
しかしながら、車両の乗り心地及び操縦安定性をさらに向上するためには、例えば、ステアリング操作によって転回するタイヤの接地荷重分布や、横荷重を受けながら走行する車両におけるタイヤの接地荷重分布を検出する必要がある。
この場合、フィルムに載せた状態のタイヤに横荷重を入力したときの接地荷重分布の変化を検出する必要があるが、フィルムには水平方向の荷重に対する耐性がないことから、タイヤに入力される横荷重が水平方向の荷重としてフィルムに入力されると、フィルムが破損してしまうという問題がある。
In this case, it is necessary to detect a change in the ground load distribution when a lateral load is input to the tire placed on the film. However, since the film does not have resistance against the load in the horizontal direction, it is input to the tire. When the lateral load is input to the film as a horizontal load, there is a problem that the film is damaged.
そこで、本発明は、横荷重や前後方向荷重やタイヤを転回するモーメント(転回モーメント)が入力されるタイヤの接地荷重分布を検出できる、接地荷重分布検出装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a contact load distribution detection device capable of detecting a contact load distribution of a tire to which a lateral load, a longitudinal load, and a tire turning moment (turning moment) are input.
前記課題を解決するため、本発明は、タイヤの接地荷重分布を検出するセンサシートを備える接地荷重分布検出装置であって、前記タイヤと前記センサシートの間に保護プレートを介在させることを特徴とした。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a ground load distribution detecting device including a sensor sheet for detecting a ground load distribution of a tire, wherein a protective plate is interposed between the tire and the sensor sheet. did.
この発明によると、タイヤとセンサシートの間に保護プレートを介在させることができ、タイヤとセンサシートが直接に接触することを防止できる。したがって、タイヤに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力された場合であっても、タイヤが保護プレート上を滑ることで、センサシートに水平方向の加重がかかることを防止できる。 According to this invention, a protective plate can be interposed between a tire and a sensor sheet, and it can prevent that a tire and a sensor sheet contact directly. Therefore, even when a lateral load, a longitudinal load, or a turning moment is input to the tire, it is possible to prevent the sensor sheet from being applied with a horizontal load by sliding on the protective plate.
また、本発明は、前記センサシートは、前記保護プレートで覆われた平面からなる検出部を備え、前記保護プレートを介して前記検出部に押し付けられる前記タイヤの接地荷重分布を検出することを特徴とした。 Further, the present invention is characterized in that the sensor sheet includes a detection unit including a flat surface covered with the protection plate, and detects a contact load distribution of the tire pressed against the detection unit via the protection plate. It was.
この発明によると、センサシートに備わる平面形状の検出部を保護プレートで覆うことができる。したがって、検出部とタイヤが直接に接触することを防止できる。 According to the present invention, the planar detection portion provided in the sensor sheet can be covered with the protective plate. Therefore, it can prevent that a detection part and a tire contact directly.
また、本発明は、前記保護プレートと前記検出部の間には、互いの接触を防止するクリアランスを設け、前記タイヤを前記保護プレートに押し付けたときに、前記保護プレートに形成される前記タイヤの接地面の領域が前記検出部に押し付けられることを特徴とした。 Further, according to the present invention, a clearance is provided between the protection plate and the detection unit to prevent mutual contact, and the tire formed on the protection plate when the tire is pressed against the protection plate. An area of the ground plane is pressed against the detection unit.
この発明によると、保護プレートと検出部の間にクリアランスを設けることができる。さらに、保護プレートにタイヤが押し付けられたときは、保護プレートに形成されるタイヤの接地面の領域を検出部に押し付けることができる。
したがって、タイヤが保護プレートに押し付けられないときは、検出部に保護プレートが接触せず、検出部における誤検出を防止できる。さらに、保護プレートにタイヤが押し付けられると、保護プレートを介してタイヤを検出部に押し付けることができ、タイヤの接地荷重分布を検出できる。
According to the present invention, a clearance can be provided between the protective plate and the detection unit. Furthermore, when the tire is pressed against the protective plate, the area of the ground contact surface of the tire formed on the protective plate can be pressed against the detection unit.
Therefore, when the tire is not pressed against the protective plate, the protective plate does not come into contact with the detection unit, and erroneous detection in the detection unit can be prevented. Furthermore, when the tire is pressed against the protective plate, the tire can be pressed against the detection unit via the protective plate, and the contact load distribution of the tire can be detected.
本発明によれば、横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されるタイヤの接地荷重分布を検出できる、接地荷重分布検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ground load distribution detection apparatus which can detect the ground load distribution of the tire into which a lateral load, the front-back direction load, and a turning moment are input can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図1は、接地荷重分布検出装置を示す斜視図であり、図2は、接地荷重分布検出装置の構造を示す分解図である。図1に示すように、本実施形態に係る接地荷重分布検出装置1は、高さを調節するための底板10aに天板10bが取り付けられた取付土台10に、圧力センサ11が備わって形成される。
圧力センサ11は、平面状のセンサ面11aが天板10bの平面に重なるように取り付けられ、センサ面11aに入力される荷重を例えば電気信号などの荷重信号に変換して、インターフェースIFを介してパーソナルコンピュータ等の測定装置20に入力する機能を有する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a perspective view showing a ground load distribution detection device, and FIG. 2 is an exploded view showing the structure of the ground load distribution detection device. As shown in FIG. 1, the ground load
The
パーソナルコンピュータ等の測定装置20は、圧力センサ11から入力される荷重信号に基づいてセンサ面11aの荷重の分布を算出し、タイヤの接地状態を測定する。
The
図2に示すように、圧力センサ11は、センサシート2と、センサシート2の検出部2aを覆うカーボンプレート(保護プレート)3と、取付土台10に備わる取付台座10cにカーボンプレート3を固定するフレーム4が組み合わさって形成される。
As shown in FIG. 2, the
センサシート2は、例えば帯状に感圧抵抗インクが印刷された2枚のフィルムを、感圧抵抗インクが交差するように積層した検出部2aと、荷重が加えられた部分のフィルムの接触抵抗の変化を電気信号(例えば電流の変化)として取り出す電極部2bを含んで構成される。
検出部2aは例えば矩形を呈する平面であって、センサシート2は、検出部2aが取付土台10の天板10bの平面に載置されて、取付土台10に備わる。
The
The
センサシート2の電極部2bは、例えば検出部2aの周囲から外側に向かって帯状に延出して備わり、電気信号を取り出しやすくする。
取付土台10を構成する天板10bの平面には、検出部2aの厚みより高く(厚く)、且つ検出部2aの矩形の周囲を囲むように形成される取付台座10cが備わる。
取付台座10cは、例えばセンサシート2の検出部2aの厚みより厚い板状の部材を枠状に組み合わせた部材を天板10bの平面に固定して形成することができる。
なお、取付台座10cには、センサシート2の電極部2bを枠外に引き出すための切り欠き10c1が形成される構成が好適である。
The
A flat surface of the
The
Note that the
カーボンプレート3は、カーボンを素材とした、厚さが0.1〜0.2mm程度の薄いプレートであり、フレーム4と取付台座10cとで挟持されて、センサシート2の検出部2aを覆うように備わる。
The
フレーム4は、例えばアルミニウムを素材とし、取付台座10cの平面形状と等しく形成される枠状の部材である。
そして、前記したようにフレーム4と取付台座10cとでカーボンプレート3を挟持することで、フレーム4の枠状の開口部は取付台座10cの側からカーボンプレート3で覆われ、圧力センサ11のセンサ面11aを形成する。
The
As described above, the
フレーム4を取付台座10cに固定する方法は限定されるものではないが、例えば、スクリューS1等の締結部材が貫通する複数の固定孔4aをフレーム4に設け、カーボンプレート3には、フレーム4の固定孔4aと対応するように、スクリューS1が貫通する固定孔3aを設ける。
さらに、取付台座10cには、フレーム4の固定孔4aと対応するように、スクリューS1が螺合するねじ穴10c2を形成し、スクリューS1でフレーム4及びカーボンプレート3を取付台座10cに締結固定する構成とすればよい。
The method of fixing the
Further, a
又は、枠状に組み合わされた部材を天板10bの平面に固定して取付台座10cを形成する場合、フレーム4とカーボンプレート3を取付台座10cに固定するスクリューS1で、取付台座10cを天板10bに共締めする構成であってもよい。
Alternatively, when the
図3は、接地荷重分布検出装置の断面図であり、図2におけるX1−X1断面図である。
図3に示すように、天板10bに備わる取付台座10cは、センサシート2の検出部2aの厚みより厚く形成され、カーボンプレート3は取付台座10cとフレーム4とで挟持されるとともに適度な張りを持って固定される。この構成によって、カーボンプレート3とセンサシート2の検出部2aとの間にクリアランスCLが形成される。
例えば、厚みが0.3mmの検出部2aを有するセンサシート2を使用する場合、取付台座10cの高さを0.5mmとすれば、カーボンプレート3とセンサシート2の間には、0.2mmのクリアランスCLを形成することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the ground load distribution detecting device, and is a cross-sectional view taken along the line X1-X1 in FIG.
As shown in FIG. 3, the
For example, when the
このように、センサシート2の検出部2aとカーボンプレート3との間にクリアランスCLを形成することによって、カーボンプレート3と検出部2aが互いに接触することを防止できる。そして、カーボンプレート3が検出部2aに接触して発生する、センサシート2による誤検出を防止できる。
Thus, by forming the clearance CL between the
図4の(a)は、取付土台の構成を裏面の側から見た図である。
図4の(a)に示すように、取付土台10は、天板10bの裏面(センサシート2が備わらない側)に底板10aが取り付けられて構成される。
(A) of FIG. 4 is the figure which looked at the structure of the mounting base from the back side.
As shown to (a) of FIG. 4, the mounting
天板10bは、例えばアルミ合金からなる板状の部材で、平面形状は、取付台座10c(図2参照)と同形状の矩形部10b1を有する。
なお、図4の(a)には、円形に矩形が組み合わさった平面形状の天板10bが図示されているが、この平面形状は限定されるものではなく、取付台座10cの矩形と同形状の矩形部10b1を有する平面形状であれば、どのような形状であってもよい。
The
In FIG. 4A, a planar
天板10bの裏面の側には、例えば浅い凹部を形成し、素材となるアルミ合金の使用量を削減するとともに天板10bを軽量化する構成であってもよい。
この場合、浅い凹部に補強リブ10b2を形成し、天板10bの剛性を高める構成が好適である。
補強リブ10b2は、例えば、矩形部10b1の周囲に沿った矩形状、及び矩形部10b1の中心から周囲に向かう放射状に形成される構成とすればよい。
この構成によって、天板10bの剛性を維持したまま、天板10bの軽量化と、アルミ合金の使用量の削減による材料費の低減効果を奏する。
For example, a shallow concave portion may be formed on the back side of the
In this case, a configuration in which the reinforcing
Reinforcing
With this configuration, while maintaining the rigidity of the
さらに、補強リブ10b2と補強リブ10b2の間の浅い凹部に、例えばナイロン材からなる補強部材10b3を埋め込む構成としてもよい。この構成によって、天板10bの剛性をさらに高めることができる。
Further, a shallow recess between the reinforcing
また、センサシート2の電極部2bを保持するための電極保持部10b4を、電極部2bに対応した形状に天板10bの外周に形成してもよい。このような電極保持部10b4を形成することで、センサシート2の電極部2bの形状を安定させることができ、図1に示すインタフェースIFと電極部2bを確実に接続することができる。
Further, the
底板10aは、例えばナイロン材からなり、天板10bの平面形状と同形状の平面形状を呈する板状の部材である。
なお、底板10aの厚みは、取付土台10に要求される高さに対応して適宜設定すればよい。
また、底板10aの軽量化のため、底板10aに例えば複数の貫通孔10a3を形成してもよい。
The
In addition, what is necessary is just to set the thickness of the
Further, since the weight of the
底板10aには、例えば天板10bの矩形部の中心と角部近傍に対応する位置に5個のねじ止め孔10a1が形成され、天板10bに設けられる5個のねじ穴10b5に螺合するボルトB1などの締結部材で天板10bに固定される。
The
図4の(b)は、図4の(a)におけるX2−X2断面図であり、ねじ止め孔の形状を示す図である。前記したように、底板10aは、ナイロン材など剛性の低い素材で形成される部材であることから、ボルトB1などで天板10bに固定する場合、確実に固定できないおそれがある。そこで、例えばアルミニウムを素材とするカラー100を嵌め込んだねじ止め孔10a1が好適である。
FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line X2-X2 in FIG. 4A and shows the shape of the screw hole. As described above, since the
カラー100は、ボルトB1が貫通する管状の部材であって、底板10aに形成される貫通孔にカラー100を嵌め込んでねじ止め孔10a1を形成する。
なお、ボルトB1の頭部を収納するように、一端が拡径したカラー100であってもよい。この構成によって、ボルトB1がカラー100を貫通したとき、頭部が底板10aの平面から凸状に突出することを防止できる。
Note that the
また、底板10aと天板10bを含んで構成される取付土台10を、図示しない設備側の接地面に固定する、図示しないボルト等の締結部材が貫通する固定孔10a2が、底板10aに形成される構成が好適である。
Further, forming a composed mounting
図4の(c)は、図4の(a)におけるX3−X3断面図であり、固定孔の構成を示す図である。前記したように、底板10aは、ナイロン材など剛性の低い素材で形成される部材であることから、図示しないボルトなどで、図示しない設備側の接地面に固定する場合、取付土台10を確実に固定できないおそれがある。そこで、例えばアルミニウムを素材とするカラー101を嵌め込んだ固定孔10a2とすればよい。
FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line X3-X3 in FIG. 4A, illustrating the configuration of the fixing hole. As described above, since the
カラー101は、図示しないボルト等の締結部材が貫通する管状の部材であって、底板10aに形成される貫通孔にカラー101を嵌め込んで固定孔10a2を形成する。
さらに、天板10bには、底板10aの固定孔10a2に対応するように貫通孔10b6を形成し、天板10bの表面10bSの側から、図示しないボルト等の締結部材を貫通孔10b6、及び固定孔10a2を貫通するように挿入して、取付土台10を図示しない設備側の接地面に固定する。
Further, a through
以上、図4の(a)に示すように、天板10bに底板10aを固定して、圧力センサ11を取り付ける取付土台10が形成される。そして、図2に示すように、取付土台10に圧力センサ11が取り付けられて、接地荷重分布検出装置1が構成される。
As described above, as shown in FIG. 4A, the
図5の(a)は、接地荷重分布検出装置でタイヤの接地荷重分布を検出する状態を示す図、(b)は、図5の(a)におけるX4−X4断面図である。図5の(a)に示すように、接地荷重分布検出装置1に備わる圧力センサ11は、水平な設置面に、センサ面11aが上方を向くように設置される。そして、カーボンプレート3の上方からセンサ面11aにタイヤTiを載置すると、タイヤTiは、自重によってカーボンプレート3に押し付けられ、接地面2a1を形成する。
FIG. 5A is a diagram showing a state in which the contact load distribution of the tire is detected by the contact load distribution detection device, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line X4-X4 in FIG. As shown to (a) of FIG. 5, the
このとき、図5の(b)に示すように、カーボンプレート3はタイヤTiから加えられる鉛直方向の荷重によってたわみ、接地面2a1の領域がセンサシート2の検出部2aに押し付けられる。
そして、検出部2aは、接地面2a1の荷重の分布を接地荷重分布として検出する。検出された接地荷重分布は電気信号などの荷重信号に変換され、インターフェースIFを介して、例えば、パーソナルコンピュータ等の測定装置20に入力される。
パーソナルコンピュータ等の測定装置20は、入力された荷重信号に基づいて、接地面2a1の形状や接地荷重分布を算出して、タイヤTiの接地状態を測定する。
At this time, as shown in (b) of FIG. 5, a
The detecting
Measuring
図5の(a)、(b)に示すように、本実施形態に係る圧力センサ11のセンサ面11aは、センサシート2の検出部2aとタイヤTiの間にカーボンプレート3が介在する構成である。カーボンプレート3は、水平方向の荷重に対して充分な強度を有することから、カーボンプレート3に押し付けられた状態のタイヤTiに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントを入力し、カーボンプレート3に水平方向の荷重を加えても、カーボンプレート3は破損しない。
したがって、カーボンプレート3に押し付けられた状態のタイヤTiに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されても、検出部2aに水平方向の荷重が入力されることがない。
なお、横荷重は、タイヤTiのトレッドの幅方向に作用する荷重とし、前後方向荷重は、タイヤTiの幅方向と、センサ面11a内で直角な方向に作用する荷重とする。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
Therefore, even when a lateral load, a longitudinal load, or a turning moment is input to the tire Ti pressed against the
The lateral load is a load acting in the width direction of the tread of the tire Ti, and the longitudinal load is a load acting in a direction perpendicular to the width direction of the tire Ti and within the
前記したように、センサシート2の検出部2aは、感圧抵抗インクが印刷された2枚のフィルムを積層して構成されることから、検出部2aに水平方向の荷重が入力されると、例えば印刷された感圧抵抗インクの剥離や積層した2枚のフィルムの剥離が発生して、センサシート2が破損する場合がある。
このことによって、センサシート2は、検出部2aに押し付けられたタイヤTiに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されたときの接地荷重分布を検出することが不可能である。
As described above, since the
As a result, the
本実施形態に係る圧力センサ11のセンサ面11aは、検出部2aとタイヤTiの間にカーボンプレート3が介在することから、検出部2aにカーボンプレート3を介して押し付けられているタイヤTiに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されても、検出部2aに水平方向の荷重が入力されることが無く、センサシート2の破損を防止できる。
したがって、本実施形態に係る圧力センサ11は、センサ面11aに押し付けられたタイヤTiに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されたときの接地荷重分布を検出することができる。
The
Therefore, the
例えば、センサ面11aに押し付けたタイヤTiに横荷重を入力し、センサ面11aに沿って水平方向に移動するタイヤTiの接地荷重分布の変化を検出することで、横荷重を受けながら走行する車両に備わるタイヤTiの接地荷重分布の変化をシミュレートすることができる。
同様に、センサ面11aに押し付けたタイヤTiに前後方向荷重を入力すると、前後方向荷重が入力されるタイヤTiの接地荷重分布の変化をシミュレートすることができる。
また、センサ面11aに押し付けたタイヤTiが接地面2a1で転回するときの接地荷重分布の変化を検出することで、ステアリング操作で転回するタイヤTi、すなわち、転回モーメントが入力されるタイヤTiの接地荷重分布の変化をシミュレートすることができる。
For example, a vehicle that travels while receiving a lateral load by inputting a lateral load to the tire Ti pressed against the
Similarly, when a longitudinal load is input to the tire Ti pressed against the
Further, since the tire Ti pressed against the
このように、センサ面11aの水平面内で動作するタイヤTiの接地荷重分布の変化を検出することで、ステアリング操作で転回するとき、及び横荷重や前後方向荷重を受けながら走行するときの車両のタイヤTiと、路面の接地荷重分布の変化を検出することができる。
そして、パーソナルコンピュータ等の測定装置20は、ステアリング操作で転回するとき、及び横荷重や前後方向荷重を受けながら走行するときの車両のタイヤTiの接地状態を測定できる。
In this way, by detecting a change in the ground load distribution of the tire Ti that operates in the horizontal plane of the
Then, the measuring
例えば車両の設計担当者は、接地状態の測定結果に基づいて、車両がステアリング操作で転回するとき、及び横荷重や前後方向荷重を受けながら走行するときに、路面と好適に接地するタイヤTiやサスペンション(懸架装置)を設計することができ、当該タイヤTiやサスペンション(懸架装置)を備える車両の乗り心地や操作性を向上できるという優れた効果を奏する。 For example, a vehicle designer can use a tire Ti or the like that suitably contacts the road surface when the vehicle turns by steering operation and travels while receiving a lateral load or a longitudinal load based on the measurement result of the ground contact state. A suspension (suspension device) can be designed, and an excellent effect of improving the riding comfort and operability of a vehicle including the tire Ti and the suspension (suspension device) is achieved.
さらに、図2に示すように、本実施形態に係る接地荷重分布検出装置1のセンサシート2の検出部2aは、カーボンシート3によって保護されることから、センサシート2の劣化が抑制される。したがって、接地荷重分布検出装置1の寿命を延ばすことができるという優れた効果を奏する。
Furthermore, as shown in FIG. 2, since the
1 接地荷重分布検出装置
2 センサシート
2a 検出部
2a1 接地面
3 カーボンプレート(保護プレート)
CL クリアランス
Ti タイヤ
DESCRIPTION OF
CL clearance Ti tire
Claims (3)
前記タイヤと前記センサシートの間に保護プレートを介在させることを特徴とする接地荷重分布検出装置。 A contact load distribution detection device including a sensor sheet for detecting a contact load distribution of a tire,
A grounding load distribution detecting device, wherein a protective plate is interposed between the tire and the sensor seat.
前記保護プレートを介して前記検出部に押し付けられる前記タイヤの接地荷重分布を検出することを特徴とする請求項1に記載の接地荷重分布検出装置。 The sensor sheet includes a detection unit including a plane covered with the protection plate,
The contact load distribution detection device according to claim 1, wherein the contact load distribution of the tire pressed against the detection unit via the protective plate is detected.
前記タイヤを前記保護プレートに押し付けたときに、前記保護プレートに形成される前記タイヤの接地面の領域が前記検出部に押し付けられることを特徴とする請求項2に記載の接地荷重分布検出装置。 Between the protection plate and the detection unit, a clearance for preventing mutual contact is provided,
The contact load distribution detection device according to claim 2, wherein when the tire is pressed against the protection plate, an area of the contact surface of the tire formed on the protection plate is pressed against the detection unit.
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