JP2011033350A - Tire acting force detecting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tire acting force detecting device achieving both of improvement in measurement precision of tire acting force and suppression of excessive stress and deformation. <P>SOLUTION: The tire acting force detecting device 1-1 detects tire acting force in a vehicle including a hub 3 and a tire wheel 1. The tire acting force detecting device 1-1 includes a connection part 4a for connecting the hub to the wheel in an axle direction; and a detection means detecting the amount of deformation of the connection part to detect tire acting force based on the detected amount of deformation. Further, the tire acting force detecting device 1-1 includes a support member 4g disposed in parallel with the connection part between the hub and the wheel, fixed to one of the hub and wheel sides, and opposing the other 2 in an axle direction. When the connection part is deformed in an axle direction by a load for mutually bringing the hub and the wheel closer in an axle direction by the tire acting force, a gap between the support member and the other in an axle direction decreases. When the load is small, the support member is separated from the other and the connection part supports the load. When the load is large, the support member abuts on the other to support the load along with the connection part. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、タイヤ作用力検出装置に関し、特に、ハブと、ハブと接続されるホイールと、ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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に関する。   The present invention relates to a tire acting force detection device, and more particularly to a tire acting force for detecting a tire acting force acting on a tire in a vehicle including a hub, a wheel connected to the hub, and a tire attached to the wheel. The present invention relates to a detection device.

従来、ハブとホイールとの間に設けられた検出器によりタイヤ作用力を検出するタイヤ作用力検出装置が提案されている。たとえば、特許文献1には、ホイールと保持体(たとえば、ハブ)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を含むタイヤ作用力検出装置が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a tire acting force detection device that detects a tire acting force by a detector provided between a hub and a wheel has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a tire acting force detection device that includes a detector that detects a tire acting force and is provided between a wheel and a holding body (for example, a hub) in a state of transmitting force therebetween. Is disclosed.

特開2003−14563号公報JP 2003-14563 A

ここで、タイヤ作用力検出装置が、ホイールとハブとを接続する接続部の変形に基づいてタイヤ作用力を検出するものである場合、タイヤ作用力の計測精度を向上させるためには、接続部の変形量が大きいことが望ましい。タイヤ作用力の計測精度を高める点では、たとえば、接続部における車軸方向と直交する方向の断面積が小さい方が有利である。一方、接続部に過大な応力が作用したり、過大な変形が生じたりすることを抑制する観点からは、上記断面積を大きくすることが望ましい。   Here, when the tire acting force detection device detects the tire acting force based on the deformation of the connecting portion that connects the wheel and the hub, in order to improve the measurement accuracy of the tire acting force, the connecting portion It is desirable that the amount of deformation is large. In terms of increasing the measurement accuracy of the tire acting force, for example, it is advantageous that the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axle direction at the connecting portion is small. On the other hand, it is desirable to increase the cross-sectional area from the viewpoint of suppressing excessive stress from acting on the connecting portion or excessive deformation.

ホイールとハブとを接続する接続部の変形に基づいてタイヤ作用力を検出するタイヤ作用力検出装置において、タイヤ作用力の計測精度の向上と、接続部に過大な応力が作用したり過大な変形が生じたりすることの抑制とを両立できることが望まれている。   In the tire action force detection device that detects the tire action force based on the deformation of the connection part that connects the wheel and the hub, the measurement accuracy of the tire action force is improved and excessive stress is applied to the connection part or excessive deformation. It is desired to be able to achieve both the suppression of the occurrence of water.

本発明の目的は、ホイールとハブとを車軸方向に接続する接続部の変形に基づいてタイヤ作用力を検出する場合に、タイヤ作用力の計測精度の向上と、接続部に過大な応力が作用したり過大な変形が生じたりすることの抑制とを両立できるタイヤ作用力検出装置を提供することである。   The object of the present invention is to improve the measurement accuracy of the tire acting force and to apply excessive stress to the connecting portion when detecting the tire acting force based on the deformation of the connecting portion that connects the wheel and the hub in the axle direction. It is an object to provide a tire acting force detection device capable of achieving both suppression of excessive deformation and excessive deformation.

本発明のタイヤ作用力検出装置は、車軸周りに回転可能に支持されたハブと、前記ハブと接続されるホイールと、前記ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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、前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続する接続部と、前記接続部の変形量を検出する検出手段とを備え、前記検出手段により検出された前記変形量に基づいて前記タイヤ作用力を検出し、更に、前記車軸方向の前記ハブと前記ホイールとの間に前記接続部と並列に配置され、かつ前記ハブ側あるいは前記ホイール側の一方に固定されて他方と前記車軸方向に対向する支持部材を備え、前記タイヤ作用力による前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に互いに近づける荷重により前記接続部が前記車軸方向に変形することで、前記支持部材と前記他方との前記車軸方向の隙間が減少し、前記荷重が小さい場合には、前記支持部材は前記他方から離間して、前記接続部が前記荷重を支持し、前記荷重が大きい場合には、前記支持部材が前記他方に当接して、前記接続部と前記支持部材とで前記荷重を支持することを特徴とする。   The tire acting force detection device of the present invention acts on a tire in a vehicle including a hub rotatably supported around an axle, a wheel connected to the hub, and a tire attached to the wheel. A tire acting force detection device for detecting a tire acting force, comprising: a connecting portion for connecting the hub and the wheel in the axle direction; and a detecting means for detecting a deformation amount of the connecting portion. The tire acting force is detected based on the deformation amount detected by the vehicle, and is further arranged in parallel with the connecting portion between the hub and the wheel in the axle direction, and the hub side or the wheel side And a support member that is fixed to one of the two and faces the other in the axle direction, and a load that causes the hub and the wheel due to the tire acting force to approach each other in the axle direction. When the connecting portion is deformed in the axle direction, a gap in the axle direction between the support member and the other is reduced, and when the load is small, the support member is separated from the other, The connection portion supports the load, and when the load is large, the support member comes into contact with the other, and the load is supported by the connection portion and the support member.

本発明のタイヤ作用力検出装置は、車軸周りに回転可能に支持されたハブと、前記ハブと接続されるホイールと、前記ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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、前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続する接続部と、前記接続部の変形量を検出する検出手段とを備え、前記検出手段により検出された前記変形量に基づいて前記タイヤ作用力を検出し、更に、前記車軸方向の前記ハブと前記ホイールとの間に前記接続部と並列に配置された支持部材を備え、前記タイヤ作用力による前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に互いに近づける荷重により前記接続部が前記車軸方向に変形することで、前記ハブと前記ホイールとの前記車軸方向の隙間が減少し、前記支持部材は、前記荷重が作用しないときに前記ハブ側および前記ホイール側のいずれからも前記車軸方向に離間する位置に支持されており、前記荷重が小さい場合には、前記支持部材は前記ハブ側および前記ホイール側のいずれからも離間して、前記接続部が前記荷重を支持し、前記荷重が大きい場合には、前記ハブ側および前記ホイール側のそれぞれと前記支持部材が当接して、前記接続部と前記支持部材とで前記荷重を支持することを特徴とする。   The tire acting force detection device of the present invention acts on a tire in a vehicle including a hub rotatably supported around an axle, a wheel connected to the hub, and a tire attached to the wheel. A tire acting force detection device for detecting a tire acting force, comprising: a connecting portion for connecting the hub and the wheel in the axle direction; and a detecting means for detecting a deformation amount of the connecting portion. The tire acting force is detected based on the deformation amount detected by the vehicle, and further includes a support member disposed in parallel with the connecting portion between the hub and the wheel in the axle direction, The connecting portion is deformed in the axle direction by a load that brings the hub and the wheel close to each other in the axle direction by force, so that the axle direction of the hub and the wheel is When the gap is reduced, the support member is supported at a position separated from the hub side and the wheel side in the axle direction when the load does not act, and when the load is small, The support member is separated from both the hub side and the wheel side, and the connection portion supports the load. When the load is large, the hub side and the wheel side and the support member are It abuts and the load is supported by the connecting portion and the support member.

本発明のタイヤ作用力検出装置は、車軸周りに回転可能に支持されたハブと、前記ハブと接続されるホイールと、前記ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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、前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続する接続部と、前記接続部の変形量を検出する検出手段とを備え、前記検出手段により検出された前記変形量に基づいて前記タイヤ作用力を検出し、更に、前記車軸方向の前記ハブと前記ホイールとの間に前記接続部と並列に配置され、かつ前記ハブ側あるいは前記ホイール側の少なくともいずれか一方に固定された支持部材を備え、前記支持部材は、少なくとも前記タイヤ作用力による前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に互いに近づける荷重が作用しないときに前記ハブ側および前記ホイール側のそれぞれと接触し、前記荷重により前記接続部および前記支持部材が前記車軸方向に変形することで、前記ハブと前記ホイールとの前記車軸方向の隙間が減少し、前記荷重が小さい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比は、前記荷重が大きい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比と比較して大きいことを特徴とする。   The tire acting force detection device of the present invention acts on a tire in a vehicle including a hub rotatably supported around an axle, a wheel connected to the hub, and a tire attached to the wheel. A tire acting force detection device for detecting a tire acting force, comprising: a connecting portion for connecting the hub and the wheel in the axle direction; and a detecting means for detecting a deformation amount of the connecting portion. The tire acting force is detected based on the deformation amount detected by the vehicle, and is further arranged in parallel with the connecting portion between the hub and the wheel in the axle direction, and the hub side or the wheel side A support member fixed to at least one of the support member, and the support member connects at least the hub and the wheel by the tire acting force to each other in the axle direction. When the load to be applied does not act, the hub side and the wheel side are brought into contact with each other, and the connecting portion and the support member are deformed in the axle direction by the load, whereby the axle direction of the hub and the wheel is changed. The ratio of the deformation amount in the axle direction of the support member to the change amount of the load when the load is small is the axle ratio of the support member to the change amount of the load when the load is large. It is characterized by being larger than the ratio of the amount of deformation in the direction.

本発明のタイヤ作用力検出装置において、前記支持部材が、前記車軸方向の互いに異なる領域に配置され、かつ剛性が互いに異なる第一支持部材構成部と第二支持部材構成部とを有することで、前記荷重が小さい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比が、前記荷重が大きい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比と比較して大きいことを特徴とする。   In the tire acting force detection device of the present invention, the support member includes a first support member component and a second support member component that are arranged in different regions in the axle direction and have different rigidity. The ratio of the deformation amount of the support member in the axle direction to the change amount of the load when the load is small is the ratio of the deformation amount of the support member in the axle direction to the change amount of the load when the load is large. It is characterized by being larger than

本発明のタイヤ作用力検出装置において、前記車軸方向の変形における前記接続部の剛性に対する前記支持部材の剛性の比が、前記車軸方向と直交する方向の曲げ変形における前記接続部の剛性に対する前記支持部材の剛性の比と比較して大きいことを特徴とする。   In the tire acting force detection device of the present invention, the ratio of the rigidity of the support member to the rigidity of the connection portion in the deformation in the axle direction is the support for the rigidity of the connection portion in a bending deformation in a direction orthogonal to the axle direction. It is characterized in that it is larger than the rigidity ratio of the members.

本発明のタイヤ作用力検出装置において、周方向に間隔をあけて複数配置され、それぞれ前記ハブに締結された第一締結部と、周方向に間隔をあけて複数配置され、それぞれ前記ホイールに締結された第二締結部とを備え、前記接続部は、前記第一締結部と前記第二締結部とを前記車軸方向に接続することで、前記第一締結部および前記第二締結部を介して前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続し、周方向において、前記第一締結部と前記第二締結部とが交互に配置されていることを特徴とする。   In the tire acting force detection device of the present invention, a plurality of circumferentially spaced intervals are arranged, and a first fastening portion fastened to the hub and a plurality of circumferentially spaced intervals are arranged, and each is fastened to the wheel. A second fastening portion, and the connecting portion connects the first fastening portion and the second fastening portion in the axle direction, thereby passing the first fastening portion and the second fastening portion. The hub and the wheel are connected in the axle direction, and the first fastening portion and the second fastening portion are alternately arranged in the circumferential direction.

本発明にかかるタイヤ作用力検出装置は、ハブとホイールとを車軸方向に接続する接続部と、接続部の変形量を検出する検出手段とを備え、検出手段により検出された変形量に基づいてタイヤ作用力を検出し、更に、車軸方向のハブとホイールとの間に接続部と並列に配置され、かつハブ側あるいはホイール側の一方に固定されて他方と車軸方向に対向する支持部材を備える。   A tire acting force detection device according to the present invention includes a connection portion that connects a hub and a wheel in an axle direction, and detection means that detects a deformation amount of the connection portion, and is based on the deformation amount detected by the detection means. A tire working force is detected, and further, a support member is provided in parallel with the connecting portion between the hub and the wheel in the axle direction, and is fixed to one of the hub side or the wheel side and faces the other in the axle direction. .

タイヤ作用力によるハブとホイールとを車軸方向に互いに近づける荷重が作用して接続部が車軸方向に変形すると、支持部材と他方との車軸方向の隙間が減少する。上記荷重が小さい場合には、支持部材は他方から離間しており、接続部が上記荷重を支持し、上記荷重が大きい場合には、支持部材が他方に当接して、接続部と支持部材とで上記荷重を支持する。このように、上記荷重が大きい場合に支持部材が他方と当接し、接続部と支持部材とで上記荷重を支持することにより、接続部に過大な応力が作用したり過大な変形が生じたりすることを抑制しつつ、接続部の剛性を下げてタイヤ作用力の計測精度を向上させることが可能となる。   When a load that causes the hub and the wheel to approach each other in the axle direction due to the tire acting force acts and the connecting portion is deformed in the axle direction, the gap in the axle direction between the support member and the other is reduced. When the load is small, the support member is separated from the other, the connection portion supports the load, and when the load is large, the support member abuts the other, and the connection portion and the support member To support the load. As described above, when the load is large, the support member comes into contact with the other, and the connection portion and the support member support the load, so that excessive stress acts on the connection portion or excessive deformation occurs. While suppressing this, it is possible to reduce the rigidity of the connecting portion and improve the measurement accuracy of the tire acting force.

図1は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態の車軸方向の断面を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a cross section in the axle direction of a first embodiment of a tire acting force detection apparatus according to the present invention. 図2は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態の構成を示す図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 showing the configuration of the first embodiment of the tire acting force detection device according to the present invention. 図3は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態におけるセンサプレートの構成の詳細を示す図2のY視図である。FIG. 3 is a Y view of FIG. 2 showing details of the configuration of the sensor plate in the first embodiment of the tire acting force detection device according to the present invention. 図4は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態においてオーバーターニングモーメントが作用したときのセンサプレートを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a sensor plate when an overturning moment is applied in the first embodiment of the tire acting force detection apparatus according to the present invention. 図5は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態においてオーバーターニングモーメントおよび回転トルクが作用したときのセンサプレートを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a sensor plate when an overturning moment and a rotational torque are applied in the first embodiment of the tire acting force detection apparatus according to the present invention. 図6は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態のセンシング部および過荷重防止部の形状について説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the shapes of the sensing unit and the overload prevention unit of the first embodiment of the tire acting force detection device according to the present invention. 図7は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態の第1変形例にかかるセンサプレートの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a sensor plate according to a first modification of the first embodiment of the tire acting force detection device according to the present invention. 図8は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態の第2変形例のセンサプレートの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a sensor plate of a second modification of the first embodiment of the tire acting force detection apparatus according to the present invention. 図9は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第2実施形態のセンサプレートの構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a sensor plate of the second embodiment of the tire acting force detection device according to the present invention.

以下に、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, it demonstrates in detail, referring drawings for one Embodiment of the tire action force detection apparatus concerning this invention. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

(第1実施形態)
図1から図6を参照して、第1実施形態について説明する。本実施形態は、ハブと、ハブと接続されるホイールと、ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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に関する。図1は、本発明にかかるタイヤ作用力検出装置の第1実施形態の車軸方向の断面を示す図、図2は、本実施形態にかかるタイヤ作用力検出装置の構成を示す図1のA−A断面図、図3は、センサプレートの構成の詳細を示す図2のY視図である。ただし、図3において、後述する図2の回転側回路部30は省略されている。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The present embodiment relates to a tire acting force detection device that detects a tire acting force acting on a tire in a vehicle including a hub, a wheel connected to the hub, and a tire attached to the wheel. FIG. 1 is a diagram showing a cross section in the axle direction of a first embodiment of a tire acting force detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram of A- FIG. 1 showing the configuration of the tire acting force detection device according to this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A, and FIG. 3 is a Y view of FIG. However, in FIG. 3, the rotation side circuit unit 30 of FIG. 2 described later is omitted.

図1において、符号3は、ハブを示す。ハブ3は、軸部3a、フランジ部3b、および円筒部3cを有している。ハブ3の軸部3aは、円柱形状をなしており、図示しない軸受を介して図示しない車両の車体により回転可能に支持されている。ハブ3は、車軸Xと同軸上に支持されており、車軸X周りに自在に回転することができる。フランジ部3bは、軸部3aと接続されており、車軸Xを中心軸線とする円盤形状をなしている。円筒部3cは、フランジ部3bにおける車軸方向のホイール側(車体側と反対側)に形成されており、ホイール側に向けて突出している。円筒部3cは、車軸Xを中心軸線とする円筒形状に形成されている。   In FIG. 1, the code | symbol 3 shows a hub. The hub 3 has a shaft portion 3a, a flange portion 3b, and a cylindrical portion 3c. The shaft portion 3a of the hub 3 has a cylindrical shape and is rotatably supported by a vehicle body (not shown) via a bearing (not shown). The hub 3 is supported coaxially with the axle X and can freely rotate around the axle X. The flange portion 3b is connected to the shaft portion 3a and has a disk shape with the axle X as the central axis. The cylindrical portion 3c is formed on the wheel side (the opposite side to the vehicle body side) in the axle direction of the flange portion 3b, and protrudes toward the wheel side. The cylindrical portion 3c is formed in a cylindrical shape having the axle X as a central axis.

なお、車両には複数の車軸があるが、以下の説明において、車軸方向とは、特に記載していない限り、図1に示す車軸Xの車軸方向をいう。同様に、径方向とは、特に記載していない限り、車軸Xと直交する方向をいう。   Although the vehicle has a plurality of axles, in the following description, the axle direction refers to the axle direction of the axle X shown in FIG. 1 unless otherwise specified. Similarly, the radial direction refers to a direction orthogonal to the axle X unless otherwise specified.

ホイール1は、円筒形状をなしており、外周部には図示しないタイヤが装着されている。ハブ3とホイール1との間には、ブレーキロータ2およびセンサプレート4が配置されている。つまり、ハブ3とホイール1とはブレーキロータ2およびセンサプレート4を挟んで車軸方向に対向している。   The wheel 1 has a cylindrical shape, and a tire (not shown) is mounted on the outer peripheral portion. A brake rotor 2 and a sensor plate 4 are disposed between the hub 3 and the wheel 1. That is, the hub 3 and the wheel 1 are opposed to each other in the axle direction with the brake rotor 2 and the sensor plate 4 interposed therebetween.

ブレーキロータ2は、円環形状をなしており、ハブ3とセンサプレート4との間に配置されている。ブレーキロータ2は、ハブ3と一体回転するようにハブ3に対して固定されるものであり、後述するブレーキキャリパ17と共に車両を制動するディスクブレーキを構成している。   The brake rotor 2 has an annular shape and is disposed between the hub 3 and the sensor plate 4. The brake rotor 2 is fixed to the hub 3 so as to rotate integrally with the hub 3 and constitutes a disc brake that brakes the vehicle together with a brake caliper 17 described later.

センサプレート4は、ホイール1に締結されるホイール側プレート(第二締結部)4bと、ハブ3に締結されるハブ側プレート(第一締結部)4cと、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとを車軸方向に接続するセンシング部(接続部)4aと、回転側回路部30を有している。センサプレート4は、車両の走行に耐えうる強度を有している。   The sensor plate 4 includes a wheel side plate (second fastening portion) 4b fastened to the wheel 1, a hub side plate (first fastening portion) 4c fastened to the hub 3, a wheel side plate 4b and a hub side plate 4c. Are connected to each other in the axle direction, and a rotation side circuit unit 30 is provided. The sensor plate 4 has a strength that can withstand running of the vehicle.

図2に示すように、ホイール側プレート4bおよびハブ側プレート4cは、それぞれ扇形をなしている。ホイール側プレート4bは、周方向に間隔を空けて複数配置されている。同様に、ハブ側プレート4cは、周方向に間隔を空けて複数配置されている。また、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとは周方向に交互に配置されている。言い換えると、1つのホイール側プレート4bの配置領域は、ハブ側プレート4cの配置領域によって周方向に挟まれており、1つのハブ側プレート4cの配置領域は、ホイール側プレート4bの配置領域によって周方向に挟まれている。センシング部4aは、このように周方向の隣接する領域に配置されたホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとを車軸方向に接続している。   As shown in FIG. 2, the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c each have a sector shape. A plurality of wheel side plates 4b are arranged at intervals in the circumferential direction. Similarly, a plurality of hub side plates 4c are arranged at intervals in the circumferential direction. Further, the wheel side plates 4b and the hub side plates 4c are alternately arranged in the circumferential direction. In other words, the arrangement area of one wheel side plate 4b is sandwiched in the circumferential direction by the arrangement area of the hub side plate 4c, and the arrangement area of one hub side plate 4c is surrounded by the arrangement area of the wheel side plate 4b. It is sandwiched in the direction. The sensing unit 4a connects the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c arranged in the adjacent regions in the circumferential direction in this way in the axle direction.

図3に示すように、センシング部4aは、梁部4m、ホイール側プレート4bとの接合部4n、およびハブ側プレート4cとの接合部4pを有している。梁部4mは、板状に形成されており、車軸方向と平行に伸びている。梁部4mにおける車軸Xと直交する方向の断面形状は矩形となっている。梁部4mの断面の長辺は、径方向と平行であり、短辺が径方向と直交している。言い換えると、梁部4mは、厚み方向が径方向と直交する板状の部材である。接合部4nは、梁部4mの車軸方向の一端に、接合部4pは車軸方向の他端に設けられている。センシング部4aは、接合部4nがホイール側プレート4bに固定され、接合部4pがハブ側プレート4cに固定されることで、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとを車軸方向に接続している。つまり、センシング部4aは、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとを車軸方向に接続することで、ホイール側プレート4bおよびハブ側プレート4cを介してハブ3とホイール1とを車軸方向に接続している。   As shown in FIG. 3, the sensing part 4a has a beam part 4m, a joint part 4n with the wheel side plate 4b, and a joint part 4p with the hub side plate 4c. The beam portion 4m is formed in a plate shape and extends parallel to the axle direction. The cross-sectional shape of the beam portion 4m in the direction orthogonal to the axle X is a rectangle. The long side of the cross section of the beam portion 4m is parallel to the radial direction, and the short side is orthogonal to the radial direction. In other words, the beam portion 4m is a plate-like member whose thickness direction is orthogonal to the radial direction. The joint portion 4n is provided at one end in the axle direction of the beam portion 4m, and the joint portion 4p is provided at the other end in the axle direction. The sensing part 4a connects the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c in the axle direction by fixing the joint part 4n to the wheel side plate 4b and fixing the joint part 4p to the hub side plate 4c. . That is, the sensing unit 4a connects the hub 3 and the wheel 1 in the axle direction via the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c by connecting the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c in the axle direction. ing.

センシング部4aは、ホイール側プレート4bの周方向の両端をそれぞれ異なるハブ側プレート4cの周方向の端部と接続している。言い換えると、ホイール側プレート4bの周方向の一端は、隣接する2つのハブ側プレート4cの一方に接続され、ホイール側プレート4bの周方向の他端は、ハブ側プレート4cの他方に接続されている。したがって、周方向に隣接する2つのハブ側プレート4cは、センシング部4aとホイール側プレート4bとを介して接続されている。また、ハブ側プレート4cの周方向の両端は、センシング部4aにより、それぞれ異なるホイール側プレート4bの周方向の端部と接続されている。すなわち、ハブ側プレート4cの周方向の一端は、隣接する2つのホイール側プレート4bの一方に接続され、ハブ側プレート4cの周方向の他端は、ホイール側プレート4bの他方に接続されている。したがって、周方向に隣接する2つのホイール側プレート4bは、センシング部4aとハブ側プレート4cとを介して接続されている。   The sensing unit 4a connects both ends in the circumferential direction of the wheel side plate 4b to end portions in the circumferential direction of different hub side plates 4c. In other words, one end of the wheel side plate 4b in the circumferential direction is connected to one of the two adjacent hub side plates 4c, and the other end in the circumferential direction of the wheel side plate 4b is connected to the other of the hub side plate 4c. Yes. Therefore, the two hub side plates 4c adjacent in the circumferential direction are connected via the sensing unit 4a and the wheel side plate 4b. Further, both ends in the circumferential direction of the hub side plate 4c are connected to end portions in the circumferential direction of different wheel side plates 4b by the sensing portions 4a. That is, one end in the circumferential direction of the hub side plate 4c is connected to one of the two adjacent wheel side plates 4b, and the other end in the circumferential direction of the hub side plate 4c is connected to the other of the wheel side plate 4b. . Therefore, the two wheel side plates 4b adjacent in the circumferential direction are connected via the sensing unit 4a and the hub side plate 4c.

このように、周方向に互い違いに配置されたホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとがセンシング部4aによりそれぞれ接続されることで、一体のセンサプレート4が構成されている。したがって、センシング部4aは、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとの総数と同じ数だけ配置されている。本実施形態では、ホイール側プレート4bおよびハブ側プレート4cはそれぞれ4個設けられており、センシング部4aは8個配置されている。ホイール側プレート4bは、周方向に90度ずつの等間隔で配置されており、ハブ側プレート4cも周方向に90度ずつの等間隔で配置されている。また、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとは位相を45度ずらして配置されている。つまり、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとは交互に45度ずつの等間隔で配置されている。このように、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとが周方向に交互に配置されていることで、センサプレート4の軽量化が可能となっている。   As described above, the wheel-side plates 4b and the hub-side plates 4c that are alternately arranged in the circumferential direction are connected to each other by the sensing unit 4a, whereby the integrated sensor plate 4 is configured. Therefore, as many sensing units 4a as the total number of wheel side plates 4b and hub side plates 4c are arranged. In the present embodiment, four wheel side plates 4b and four hub side plates 4c are provided, and eight sensing units 4a are arranged. The wheel side plates 4b are arranged at equal intervals of 90 degrees in the circumferential direction, and the hub side plates 4c are also arranged at equal intervals of 90 degrees in the circumferential direction. Further, the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c are arranged with a phase shifted by 45 degrees. That is, the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c are alternately arranged at equal intervals of 45 degrees. Thus, the wheel plate 4b and the hub plate 4c are alternately arranged in the circumferential direction, so that the sensor plate 4 can be reduced in weight.

ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとは、車軸方向に離間した状態でセンシング部4aにより接続されており、ホイール側プレート4bと、ハブ側プレート4cとの間で、センシング部4aを介して力やモーメントが相互に伝達される。   The wheel side plate 4b and the hub side plate 4c are connected by the sensing unit 4a in a state of being separated from each other in the axle direction, and a force is applied between the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c via the sensing unit 4a. And moments are transmitted to each other.

センシング部4aは、その変形に基づいてタイヤ作用力が検出される変形部材と、ホイール1とハブ3との間で力やモーメントを伝達する伝達部材の両方の機能を果たすものである。タイヤ作用力を検出する観点からは、センシング部4aは、単数であってもよい。たとえば、センシング部4aは、車軸Xを中心軸線とする1本の梁状部材であってもよい。一方で、ホイール1とハブ3との間で力を伝達する観点からは、センシング部4aは、複数であることが好ましく、たとえば、周方向に配置された4本以上の梁構造であることが好ましい。なお、センシング部4aの断面形状は、円形、楕円形、四角形(たとえば矩形)、多角形などの形とすることができ、中空または中実のいずれでもよい。本実施形態では、センシング部4aが8本の中実の矩形である。   The sensing unit 4a functions as both a deformable member that detects a tire acting force based on the deformation and a transmission member that transmits force and moment between the wheel 1 and the hub 3. From the viewpoint of detecting the tire acting force, the sensing unit 4a may be singular. For example, the sensing unit 4a may be a single beam-shaped member having the axle X as the central axis. On the other hand, from the viewpoint of transmitting force between the wheel 1 and the hub 3, it is preferable that there are a plurality of sensing units 4 a, for example, a structure of four or more beams arranged in the circumferential direction. preferable. In addition, the cross-sectional shape of the sensing unit 4a can be a circle, an ellipse, a quadrangle (for example, a rectangle), a polygon, or the like, and may be hollow or solid. In the present embodiment, the sensing unit 4a is eight solid rectangles.

モーメントの入力に対して強度を確保するために、センシング部4aの位置は、センサプレート4における径方向の外側に配置されている。タイヤは、センサプレート4よりも大径であるため、タイヤ作用力によりセンシング部4aにかかる荷重が大きなものとなる場合があるが、センシング部4aがセンサプレート4における径方向の外側に配置されることで、センサプレート4の適切な強度を確保しつつ、タイヤ作用力を精度良く計測することが可能とされている。   In order to ensure the strength against the input of moment, the position of the sensing unit 4a is arranged on the outer side of the sensor plate 4 in the radial direction. Since the tire has a larger diameter than the sensor plate 4, the load applied to the sensing unit 4 a due to the tire acting force may be large, but the sensing unit 4 a is disposed on the outer side in the radial direction of the sensor plate 4. Thus, it is possible to accurately measure the tire acting force while securing an appropriate strength of the sensor plate 4.

図1に示すように、ホイール側プレート4bには、ホイール側プレート4bを車軸方向に貫通する貫通孔4jが形成されている。また、ホイール側プレート4bにおけるホイール1と車軸方向に対向する部分には、ホイール接触面4hが形成されている。ホイール接触面4hは、ホイール1におけるホイール接触面4hと対向する部分の形状と対応する形状に形成されている。具体的には、ホイール接触面4hは、車軸方向と直交する平面形状に形成されている。つまり、ホイール1とホイール接触面4hとは、車軸Xと直交する面において互いに当接している。ホイール側プレート4bとホイール1とは、ホイール1に車軸方向に形成された貫通孔1aとホイール側プレート4bの貫通孔4jとに挿入されたホイール固定ボルト7と、ホイール固定ボルト7に螺合するホイール固定ナット8とにより締結される。   As shown in FIG. 1, the wheel side plate 4b is formed with a through hole 4j that passes through the wheel side plate 4b in the axle direction. A wheel contact surface 4h is formed at a portion of the wheel side plate 4b that faces the wheel 1 in the axle direction. The wheel contact surface 4h is formed in a shape corresponding to the shape of the portion of the wheel 1 that faces the wheel contact surface 4h. Specifically, the wheel contact surface 4h is formed in a planar shape orthogonal to the axle direction. That is, the wheel 1 and the wheel contact surface 4h are in contact with each other on a surface orthogonal to the axle X. The wheel side plate 4b and the wheel 1 are screwed into the wheel fixing bolt 7 and the wheel fixing bolt 7 inserted into the through hole 1a formed in the wheel 1 in the axle direction and the through hole 4j of the wheel side plate 4b. Fastened with the wheel fixing nut 8.

ホイール側プレート4bにおける径方向内側の端部には、ホイール同軸突起4eが形成されている。ホイール同軸突起4eは、ホイール側に向けて突出しており、その外周面は、車軸Xを中心とする円弧状に形成されている。ホイール同軸突起4eの外周面にホイール1の内周面が嵌合することで、ホイール1の軸合わせ(径方向の位置決め)がなされる。   A wheel coaxial protrusion 4e is formed at the radially inner end of the wheel side plate 4b. The wheel coaxial protrusion 4e protrudes toward the wheel side, and an outer peripheral surface thereof is formed in an arc shape centered on the axle X. By fitting the inner peripheral surface of the wheel 1 to the outer peripheral surface of the wheel coaxial protrusion 4e, the wheel 1 is axially aligned (positioning in the radial direction).

ハブ側プレート4cには、ハブ側プレート4cを車軸方向に貫通する貫通孔4kが形成されている。また、ハブ側プレート4cにおけるブレーキロータ2と車軸方向に対向する部分には、ブレーキロータ接触面4iが形成されている。ブレーキロータ接触面4iは、ブレーキロータ2におけるブレーキロータ接触面4iと対向する部分の形状と対応する形状に形成されている。具体的には、ブレーキロータ接触面4iは、車軸方向と直交する平面形状に形成されている。つまり、ブレーキロータ2とブレーキロータ接触面4iとは、車軸Xと直交する面において互いに当接している。ハブ3には、車軸方向の貫通孔3dが、ブレーキロータ2には、車軸方向の貫通孔2aがそれぞれ形成されている。ハブ3と、ブレーキロータ2と、ハブ側プレート4cとは、貫通孔3d,2a,4kに挿入されたブレーキロータ固定ボルト5と、ブレーキロータ固定ボルト5に螺合するブレーキロータ固定ナット6とにより締結されている。   The hub side plate 4c is formed with a through hole 4k that passes through the hub side plate 4c in the axle direction. A brake rotor contact surface 4i is formed in a portion of the hub side plate 4c that faces the brake rotor 2 in the axle direction. The brake rotor contact surface 4i is formed in a shape corresponding to the shape of the portion of the brake rotor 2 that faces the brake rotor contact surface 4i. Specifically, the brake rotor contact surface 4i is formed in a planar shape orthogonal to the axle direction. That is, the brake rotor 2 and the brake rotor contact surface 4i are in contact with each other on a surface orthogonal to the axle X. The hub 3 is formed with a through hole 3d in the axle direction, and the brake rotor 2 is formed with a through hole 2a in the axle direction. The hub 3, the brake rotor 2, and the hub side plate 4c are formed by a brake rotor fixing bolt 5 inserted into the through holes 3d, 2a, and 4k, and a brake rotor fixing nut 6 screwed into the brake rotor fixing bolt 5. It is concluded.

ハブ側プレート4cにおける径方向内側の端部には、ハブ同軸突起4fが形成されている。ハブ同軸突起4fにおいて車軸Xと径方向に対向する内周面は、ハブ3の円筒部3cの外径と対応する径の円弧状に形成されている。ハブ同軸突起4fにより、センサプレート4をハブ3の円筒部3cに嵌合させるときの軸合わせがなされる。   A hub coaxial protrusion 4f is formed at the radially inner end of the hub side plate 4c. The inner peripheral surface of the hub coaxial protrusion 4 f that faces the axle X in the radial direction is formed in an arc shape having a diameter corresponding to the outer diameter of the cylindrical portion 3 c of the hub 3. Axis alignment when the sensor plate 4 is fitted into the cylindrical portion 3c of the hub 3 is performed by the hub coaxial projection 4f.

ホイール側プレート4bがホイール1に、ハブ側プレート4cがハブ3にそれぞれ締結されていることで、図示しないタイヤに作用するタイヤ作用力(接地力)は、ホイール1からホイール側プレート4b、センシング部4a、ハブ側プレート4cを介してハブ3に伝達される。   Since the wheel side plate 4b is fastened to the wheel 1 and the hub side plate 4c is fastened to the hub 3, the tire acting force (grounding force) acting on the tire (not shown) is transmitted from the wheel 1 to the wheel side plate 4b, the sensing unit. 4a is transmitted to the hub 3 via the hub side plate 4c.

図2に示すように、ホイール側プレート4bの貫通孔4jと、ハブ側プレート4cの貫通孔4kとは、周方向の位相をずらして配置されており、ホイール固定ボルト7とブレーキロータ固定ボルト5との干渉が抑制されている。具体的には、ホイール側プレート4bの貫通孔4jと、ハブ側プレート4cの貫通孔4kとは45度位相をずらせて(位相角45度)で配置されている。ホイール固定ボルト7とブレーキロータ固定ボルト5との干渉が抑制されることで、センサプレート4の車軸方向の幅の増加が抑制されている。   As shown in FIG. 2, the through hole 4 j of the wheel side plate 4 b and the through hole 4 k of the hub side plate 4 c are arranged with a phase shift in the circumferential direction, and the wheel fixing bolt 7 and the brake rotor fixing bolt 5 are arranged. Interference with is suppressed. Specifically, the through hole 4j of the wheel side plate 4b and the through hole 4k of the hub side plate 4c are arranged with a phase shift of 45 degrees (phase angle of 45 degrees). By suppressing interference between the wheel fixing bolt 7 and the brake rotor fixing bolt 5, an increase in the width of the sensor plate 4 in the axle direction is suppressed.

タイヤの進行方向をx軸、車軸方向をy軸、鉛直方向(x軸およびy軸とそれぞれ直交する方向)をz軸としたときに、タイヤには、前後力Fx、横力Fy、上下力Fz、横力Fyよるモーメント(以下、「オーバーターニングモーメント」と記述する)Mx、回転トルクMy、セルフアライニングトルクMzのタイヤ作用力が作用する。ここで、センサプレート4の直径は、タイヤ直径よりも小径であるため、モーメントの入力によりセンサプレート4に発生する応力が大きなものとなる。上記6分力のうち、特に、オーバーターニングモーメントMxによる応力が最も大きい。本実施形態のセンサプレート4では、たとえば、オーバーターニングモーメントMxによる応力(あるいはセルフアライニングトルクMzによる応力)は、回転トルクMyによる応力と比較しても2倍程度であり、他の力(前後力Fx、横力Fy、上下力Fz)による応力と比較すると10倍程度の大きさとなる。   When the tire traveling direction is the x-axis, the axle direction is the y-axis, and the vertical direction (the direction orthogonal to the x-axis and y-axis) is the z-axis, the tire has a longitudinal force Fx, a lateral force Fy, and a vertical force. The tire acting forces of Fz, moment due to lateral force Fy (hereinafter referred to as “over-turning moment”) Mx, rotational torque My, and self-aligning torque Mz are applied. Here, since the diameter of the sensor plate 4 is smaller than the diameter of the tire, the stress generated in the sensor plate 4 due to the input of moment becomes large. Of the six component forces, the stress due to the overturning moment Mx is particularly large. In the sensor plate 4 of the present embodiment, for example, the stress due to the overturning moment Mx (or the stress due to the self-aligning torque Mz) is about twice that of the stress due to the rotational torque My, and other forces (front and rear) Compared with the stress caused by the force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz), the magnitude is about ten times.

上記のタイヤ作用力を計測するセンサとして、図2に示すように、センシング部4aには、センサ(検出手段)4dが設けられている。センサ4dは、センシング部4aに作用する荷重(応力)あるいは荷重によるセンシング部4aの変形に反応するセンサであり、タイヤ接地力に対応して出力が変化する。センサ4dとしては、たとえば、歪ゲージや圧電素子等を用いることができる。以下の説明では、センサ4dが歪ゲージである場合について説明する。センサ4dとしての歪ゲージは、センシング部4aの変形と共に変形(伸縮)するようにセンシング部4aに固定されている。具体的には、センサ4dは、各センシング部4aにおける周方向と直交する面(径方向に沿った面)に2個ずつ固定されている。これにより、センシング部4aが変形すると、センサ4dの検出結果に基づいてその歪量(変形量)を検出することができる。なお、本実施形態では、センサ4dは、各センシング部4aに2個ずつで合計16個配置されているが、センサ4dの設置数はこれには限定されず、計測制度と搭載スペースを考慮して増減することができる。   As a sensor for measuring the tire acting force, as shown in FIG. 2, the sensing unit 4a is provided with a sensor (detecting means) 4d. The sensor 4d is a sensor that reacts to a load (stress) acting on the sensing unit 4a or deformation of the sensing unit 4a due to the load, and an output changes in accordance with the tire ground contact force. For example, a strain gauge or a piezoelectric element can be used as the sensor 4d. In the following description, a case where the sensor 4d is a strain gauge will be described. The strain gauge as the sensor 4d is fixed to the sensing unit 4a so as to be deformed (expanded) with the deformation of the sensing unit 4a. Specifically, two sensors 4d are fixed to a surface (surface along the radial direction) orthogonal to the circumferential direction in each sensing unit 4a. Thereby, if the sensing part 4a deform | transforms, the distortion amount (deformation amount) can be detected based on the detection result of the sensor 4d. In the present embodiment, two sensors 4d are arranged in each sensing unit 4a, a total of 16 sensors, but the number of sensors 4d is not limited to this, and the measurement system and mounting space are taken into consideration. Can be increased or decreased.

図1および図2に示すように、センサプレート4の外周部には、回転側回路部30が配置されている。回転側回路部30は、回転側ホルダ10、送信回路9、電源受信コイル11、信号送信アンテナ12、センサ配線13を含んで構成されている。回転側ホルダ10は、車軸Xを中心軸線とする円筒形状をなしており、内部には、送信回路9、電源受信コイル11、信号送信アンテナ12、センサ配線13が配置されている。回転側ホルダ10は、ホイール側プレート4bおよびハブ側プレート4cの外周部に固定されており、ホイール側プレート4bおよびハブ側プレート4cと一体に回転する。送信回路9は、電源受信コイル11を介して供給される電力により作動するものであり、各センサ4dおよび信号送信アンテナ12と電気的に接続されている。各センサ4dに接続されたセンサ配線13は、回転側ホルダ10内を通って送信回路9に接続されており、各センサ4dの歪量は、送信回路9により取得される。取得された各センサ4dの歪量を示す信号は、信号送信アンテナ12により後述する信号受信アンテナ16に送信される。回転側ホルダ10は、信号送信に影響しない樹脂等の材質で形成されており、送信回路9、電源受信コイル11、信号送信アンテナ12、センサ配線13がインサート、接着剤モールド等の防水処理をされた状態で内蔵されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a rotation side circuit unit 30 is disposed on the outer periphery of the sensor plate 4. The rotation side circuit unit 30 includes a rotation side holder 10, a transmission circuit 9, a power reception coil 11, a signal transmission antenna 12, and a sensor wiring 13. The rotation-side holder 10 has a cylindrical shape with the axle X as a central axis, and a transmission circuit 9, a power reception coil 11, a signal transmission antenna 12, and a sensor wiring 13 are arranged inside. The rotation side holder 10 is fixed to the outer peripheral portions of the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c, and rotates integrally with the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c. The transmission circuit 9 is operated by electric power supplied via the power receiving coil 11, and is electrically connected to each sensor 4d and the signal transmission antenna 12. The sensor wiring 13 connected to each sensor 4d passes through the rotation side holder 10 and is connected to the transmission circuit 9, and the distortion amount of each sensor 4d is acquired by the transmission circuit 9. The acquired signal indicating the amount of distortion of each sensor 4d is transmitted from the signal transmission antenna 12 to the signal reception antenna 16 described later. The rotation-side holder 10 is made of a material such as resin that does not affect signal transmission. Built in state.

上記のようにセンサプレート4が構成されていることで、ホイール固定ナット8とブレーキロータ固定ナット6を取り外すだけでセンサプレート4の取り外しが可能となる。したがって、ボルトの数とピッチが合う車両間で互換性があり、容易に取り付け、取り外しが可能となる。また、車両の改造を要することなくセンサプレート4を車両に取り付け可能である。   By configuring the sensor plate 4 as described above, the sensor plate 4 can be removed simply by removing the wheel fixing nut 8 and the brake rotor fixing nut 6. Therefore, there is compatibility between vehicles in which the number of bolts matches the pitch, and attachment and removal can be easily performed. Further, the sensor plate 4 can be attached to the vehicle without requiring modification of the vehicle.

車体におけるセンサプレート4の近傍には、ブレーキキャリパ17が固定されている。ブレーキキャリパ17は、ブレーキロータ2と共に車両を制動するディスクブレーキを構成するものであり、ブレーキロータ2の径方向外側に配置されている。ブレーキキャリパ17には、固定側回路部31が固定されている。固定側回路部31は、固定側ホルダ14、電源送信コイル15、および信号受信アンテナ16を含んで構成されている。固定側ホルダ14は、回転側ホルダ10の径方向外側に配置され、回転側ホルダ10と径方向に対向している。固定側ホルダ14は、回転側ホルダ10との径方向の隙間が周方向で一定となるように、車軸Xを中心軸線とする円弧形状に形成されている。図1に示すように、固定側ホルダ14の内部には、電源送信コイル15および信号受信アンテナ16が配置されている。固定側ホルダ14は、信号受信に影響しない樹脂等の材質で形成されており、電源送信コイル15および信号受信アンテナ16は、固定側ホルダ14にインサート、接着剤モールド等の防水処理をされた状態で内蔵されている。なお、固定側回路部31の取り付け箇所は、ブレーキキャリパ17には限定されず、車両におけるタイヤ回転と連動して回転しない部品であればよい。   A brake caliper 17 is fixed near the sensor plate 4 in the vehicle body. The brake caliper 17 constitutes a disc brake that brakes the vehicle together with the brake rotor 2, and is disposed on the radially outer side of the brake rotor 2. A fixed circuit portion 31 is fixed to the brake caliper 17. The fixed circuit unit 31 includes the fixed holder 14, the power transmission coil 15, and the signal receiving antenna 16. The fixed side holder 14 is disposed on the radially outer side of the rotary side holder 10 and faces the rotary side holder 10 in the radial direction. The fixed-side holder 14 is formed in an arc shape having the axle X as the central axis so that the radial gap with the rotation-side holder 10 is constant in the circumferential direction. As shown in FIG. 1, a power transmission coil 15 and a signal reception antenna 16 are arranged inside the fixed side holder 14. The fixed side holder 14 is formed of a material such as resin that does not affect signal reception, and the power transmission coil 15 and the signal reception antenna 16 are subjected to waterproof processing such as an insert and an adhesive mold on the fixed side holder 14. Built in. In addition, the attachment location of the fixed side circuit unit 31 is not limited to the brake caliper 17 and may be any component that does not rotate in conjunction with tire rotation in the vehicle.

固定側ホルダ14の信号受信アンテナ16には、受信回路18が電気的に接続されており、信号受信アンテナ16で受信した各センサ4dの歪量を示す信号は、受信回路18を介して車両制御コンピュータ19に入力される。車両制御コンピュータ19は、周知のマイクロコンピュータによって構成されており、入力される各センサ4dの歪量を示す信号に基づいて、タイヤ作用力を検出(算出)する。車両制御コンピュータ19には、タイヤの回転角度位置を検出する図示しない位置センサが接続されている。車両制御コンピュータ19は、位置センサにより検出されたタイヤの回転角度位置と、各センサ4dの検出結果に基づいて算出される各センシング部4aに作用する応力とに基づいて、タイヤ作用力を算出する。   A receiving circuit 18 is electrically connected to the signal receiving antenna 16 of the fixed holder 14, and a signal indicating the amount of distortion of each sensor 4 d received by the signal receiving antenna 16 is controlled by the vehicle via the receiving circuit 18. Input to the computer 19. The vehicle control computer 19 is configured by a known microcomputer, and detects (calculates) the tire acting force based on a signal indicating the strain amount of each sensor 4d that is input. The vehicle control computer 19 is connected to a position sensor (not shown) that detects the rotational angle position of the tire. The vehicle control computer 19 calculates the tire acting force based on the rotation angle position of the tire detected by the position sensor and the stress acting on each sensing unit 4a calculated based on the detection result of each sensor 4d. .

本実施形態のセンシング部4aは、断面形状において、径方向に長く、周方向に短い長方形となっている。このように、曲げに対する幅方向の長さ(径方向の長さ)に対して、曲げに対する厚み方向の長さ(周方向の長さ)を短くすることで、車軸方向の荷重に対して十分な断面積を確保しつつ、回転トルクMyによる曲げ応力が作用したときの変形量を大きなものとし、回転トルクMyの計測精度を向上させている。   The sensing unit 4a of the present embodiment has a rectangular shape that is long in the radial direction and short in the circumferential direction in the cross-sectional shape. Thus, the length in the thickness direction (length in the circumferential direction) for bending is shorter than the length in the width direction (length in the radial direction) for bending, which is sufficient for the load in the axle direction. While ensuring a sufficient cross-sectional area, the amount of deformation when bending stress due to the rotational torque My is applied is increased to improve the measurement accuracy of the rotational torque My.

本実施形態のタイヤ作用力検出装置1−1は、センサプレート4、回転側回路部30、固定側回路部31、受信回路18、および車両制御コンピュータ19を含んで構成される。   The tire acting force detection device 1-1 according to the present embodiment includes a sensor plate 4, a rotation side circuit unit 30, a fixed side circuit unit 31, a reception circuit 18, and a vehicle control computer 19.

ここで、本実施形態のタイヤ作用力検出装置1−1のように、ハブ3とホイール1とを接続するセンシング部(接続部)4aの変形に基づいてタイヤ作用力を検出する場合、タイヤ作用力の計測精度を向上させるためには、センシング部4aが変形しやすいことが有利である。言い換えると、同じタイヤ作用力に対して、センシング部4aの変形量(歪量)が大きい方が、タイヤ作用力の計測精度を向上させる点では有利である。たとえば、センシング部4aの断面積を小さくするなど、センシング部4aの剛性を低くすれば、タイヤ作用力の計測精度を向上させることができる。しかしながら、センシング部4aの剛性を低くしてしまうと、センシング部4aに過大な応力が作用したり、センシング部4aに過大な変形が生じたりする虞がある。   Here, as in the case of the tire acting force detection device 1-1 of the present embodiment, when the tire acting force is detected based on the deformation of the sensing portion (connecting portion) 4a that connects the hub 3 and the wheel 1, the tire action is detected. In order to improve force measurement accuracy, it is advantageous that the sensing unit 4a is easily deformed. In other words, a larger deformation amount (distortion amount) of the sensing unit 4a with respect to the same tire acting force is advantageous in terms of improving the measurement accuracy of the tire acting force. For example, if the rigidity of the sensing unit 4a is reduced, such as by reducing the cross-sectional area of the sensing unit 4a, the measurement accuracy of the tire acting force can be improved. However, if the rigidity of the sensing unit 4a is lowered, excessive stress may act on the sensing unit 4a or excessive deformation may occur in the sensing unit 4a.

本実施形態のタイヤ作用力検出装置1−1では、センシング部4aに過大な荷重が作用することを抑制する過荷重防止部(支持部材)4gが設けられている。過荷重防止部4gは、図1に示すように、ホイール側プレート4bにおける車体側(車軸方向におけるホイール側と反対側)に固定されており、ブレーキロータ2に向けて車軸方向に突出している。言い換えると、過荷重防止部4gは、車軸方向のハブ3とホイール1との間にセンシング部4aと並列に配置され、かつ、過荷重防止部4gの基端部はホイール側プレート4bに固定されており、先端部がハブ3側に向けて突出し、ハブ3側のブレーキロータ2と車軸方向に対向している。過荷重防止部4gは、ホイール側プレート4bにおける径方向外側の端部に設けられている。   In the tire acting force detection device 1-1 of the present embodiment, an overload prevention unit (support member) 4g that suppresses an excessive load from acting on the sensing unit 4a is provided. As shown in FIG. 1, the overload prevention part 4 g is fixed to the vehicle body side (the side opposite to the wheel side in the axle direction) of the wheel side plate 4 b and protrudes toward the brake rotor 2 in the axle direction. In other words, the overload prevention portion 4g is disposed in parallel with the sensing portion 4a between the hub 3 and the wheel 1 in the axle direction, and the base end portion of the overload prevention portion 4g is fixed to the wheel side plate 4b. The front end portion protrudes toward the hub 3 and faces the brake rotor 2 on the hub 3 side in the axle direction. The overload prevention portion 4g is provided at the radially outer end of the wheel side plate 4b.

図2に示すように、過荷重防止部4gの車軸方向と直交する方向の断面形状は、矩形であり、具体的には、径方向が長辺、周方向が短辺の長方形である。過荷重防止部4gは、ホイール側プレート4bにおける周方向の中央部に配置されている。したがって、過荷重防止部4gは、周方向において互いに隣接するセンシング部4a同士の中間部に位置している。   As shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the overload preventing portion 4g in the direction orthogonal to the axle direction is a rectangle, and specifically, a rectangle having a long side in the radial direction and a short side in the circumferential direction. The overload prevention part 4g is arrange | positioned in the center part of the circumferential direction in the wheel side plate 4b. Therefore, the overload prevention part 4g is located in an intermediate part between the sensing parts 4a adjacent to each other in the circumferential direction.

図3には、タイヤに横力Fyが作用していない(オーバーターニングモーメントMxが生じていない)状態のセンサプレート4が示されている。オーバーターニングモーメントMxが生じていない状態では、過荷重防止部4gとブレーキロータ2とは離間している。過荷重防止部4gとブレーキロータ2との車軸方向の隙間Δtにおける初期値(オーバーターニングモーメントMxが生じていない状態の大きさ)は、オーバーターニングモーメントMxの入力による変形変位以内の大きさとされている。すなわち、オーバーターニングモーメントMxが0であるときには、上記隙間Δtは正の値であり、過荷重防止部4gとブレーキロータ2とは車軸方向に離間している。   FIG. 3 shows the sensor plate 4 in a state where the lateral force Fy is not acting on the tire (the overturning moment Mx is not generated). In a state where the overturning moment Mx is not generated, the overload preventing portion 4g and the brake rotor 2 are separated from each other. The initial value (the magnitude of the state in which no overturning moment Mx is generated) of the clearance Δt between the overload prevention portion 4g and the brake rotor 2 in the axle direction is set to be within the deformation displacement due to the input of the overturning moment Mx. Yes. That is, when the overturning moment Mx is 0, the gap Δt is a positive value, and the overload preventing portion 4g and the brake rotor 2 are separated in the axle direction.

オーバーターニングモーメントMxが発生して、ホイール側プレート4bに対してハブ側プレート4cに向かう軸方向の荷重が作用すると、過荷重防止部4gとブレーキロータ2とは車軸方向に接近し(オーバーターニングモーメントMxの入力による変形変位が生じ)、上記隙間Δtは初期値よりも減少する。オーバーターニングモーメントMxが増加して、隙間Δtの初期値に相当する変形変位が生じる(隙間Δtが0となる)と、過荷重防止部4gは、ブレーキホイール2に当接する。このときの変形変位は、オーバーターニングモーメントMxの入力による変形変位の最大値よりも小さな値である。すなわち、設計上の最大値よりも小さなオーバーターニングモーメントMxにおいて、過荷重防止部4gはブレーキロータ2に当接する。これにより、後述するように、オーバーターニングモーメントMxの入力による荷重が作用したときのみ過荷重防止部4gがブレーキロータ2と接触して車軸方向の応力を緩和することが可能となり、かつ、回転トルクMyのみが作用したときには、過荷重防止部4gとブレーキロータ2とは離間しているため、回転トルクMyの計測精度への影響はない。   When an overturning moment Mx is generated and an axial load is applied to the wheel side plate 4b toward the hub side plate 4c, the overload preventing portion 4g and the brake rotor 2 approach in the axle direction (overturning moment). Deformation displacement occurs due to the input of Mx), and the gap Δt decreases from the initial value. When the overturning moment Mx increases and a deformation displacement corresponding to the initial value of the gap Δt occurs (the gap Δt becomes 0), the overload preventing portion 4g comes into contact with the brake wheel 2. The deformation displacement at this time is a value smaller than the maximum value of the deformation displacement due to the input of the overturning moment Mx. That is, the overload preventing portion 4g contacts the brake rotor 2 at an overturning moment Mx smaller than the designed maximum value. As a result, as will be described later, the overload preventing portion 4g can be brought into contact with the brake rotor 2 only when a load due to the input of the overturning moment Mx is applied, and the stress in the axle direction can be relieved. When only My acts, the overload prevention unit 4g and the brake rotor 2 are separated from each other, so that the measurement accuracy of the rotational torque My is not affected.

図4は、オーバーターニングモーメントMxが作用したときのセンサプレート4を示す図である。オーバーターニングモーメントMxが作用すると、車軸Xを挟んで一方側のホイール側プレート4bには、ブレーキロータ2へ向かう車軸方向の荷重が作用し、他方側のホイール側プレート4bには、ブレーキロータ2から離間する車軸方向の荷重が作用する。ここで、ブレーキロータ2へ向かう車軸方向の荷重とは、ハブ3とホイール1とを車軸方向に互いに近づける荷重のことである。図4において、符号20は、ブレーキロータ2へ向かう車軸方向の荷重(以下、単に「車軸方向の荷重20」と記述する)を示す。   FIG. 4 is a diagram showing the sensor plate 4 when the overturning moment Mx is applied. When the overturning moment Mx acts, a load in the axle direction toward the brake rotor 2 acts on the one wheel side plate 4b across the axle X, and the other wheel side plate 4b acts on the wheel side plate 4b from the brake rotor 2. A load in the direction of the axle that separates acts. Here, the load in the axle direction toward the brake rotor 2 is a load that brings the hub 3 and the wheel 1 closer to each other in the axle direction. In FIG. 4, reference numeral 20 indicates a load in the axle direction toward the brake rotor 2 (hereinafter, simply referred to as “load 20 in the axle direction”).

各センシング部4aのうち、車軸方向の荷重20が作用するホイール側プレート4bを支持しているセンシング部4aには、圧縮応力が作用する。圧縮応力が作用したセンシング部4aは、車軸方向に収縮し、ホイール側プレート4bとハブ側プレート4cとが車軸方向に近づく。これにより、過荷重防止部4gとブレーキロータ2との車軸方向の隙間Δtが減少する。すなわち、車軸方向の荷重20(ハブ3とホイール1とを車軸方向に互いに近づける荷重)によりセンシング部4aが車軸方向に変形することで、過荷重防止部4gとブレーキロータ2との車軸方向の隙間Δtが減少する。   Among each sensing part 4a, compressive stress acts on sensing part 4a which supports wheel side plate 4b where load 20 of an axle direction acts. The sensing part 4a on which the compressive stress is applied contracts in the axle direction, and the wheel side plate 4b and the hub side plate 4c approach the axle direction. As a result, the gap Δt between the overload preventing portion 4g and the brake rotor 2 in the axle direction is reduced. That is, the sensing portion 4a is deformed in the axle direction by the load 20 in the axle direction (the load that brings the hub 3 and the wheel 1 close to each other in the axle direction), so that the clearance in the axle direction between the overload prevention portion 4g and the brake rotor 2 is reduced. Δt decreases.

この隙間Δtは、オーバーターニングモーメントMxが大きくなるほど減少し、オーバーターニングモーメントMxが所定値以上となると、0となる。すなわち、オーバーターニングモーメントMxが所定値以上となると、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接し、オーバーターニングモーメントMxによる車軸方向の荷重20を受ける。つまり、オーバーターニングモーメントMxが小さく、車軸方向の荷重20が小さい場合には、過荷重防止部4gはブレーキロータ2から離間して、センシング部4aが車軸方向の荷重20を支持し、オーバーターニングモーメントMxが大きく、車軸方向の荷重20が大きい場合には、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接して、センシング部4aと過荷重防止部4gとで車軸方向の荷重20を支持する。これにより、タイヤ作用力の6分力のうち特に大きなオーバーターニングモーメントMxによりセンシング部4aに作用する荷重を軽減させ、センシング部4aに過大な応力が作用したり過大な変形が生じたりすることを抑制することができる。   The gap Δt decreases as the overturning moment Mx increases, and becomes zero when the overturning moment Mx exceeds a predetermined value. That is, when the overturning moment Mx is equal to or greater than a predetermined value, the overload preventing portion 4g contacts the brake rotor 2 and receives the load 20 in the axle direction due to the overturning moment Mx. That is, when the overturning moment Mx is small and the load 20 in the axle direction is small, the overload prevention portion 4g is separated from the brake rotor 2, and the sensing portion 4a supports the load 20 in the axle direction, and the overturning moment When Mx is large and the load 20 in the axle direction is large, the overload prevention portion 4g contacts the brake rotor 2, and the sensing portion 4a and the overload prevention portion 4g support the load 20 in the axle direction. This reduces the load acting on the sensing unit 4a due to the particularly large overturning moment Mx out of the six component forces of the tire acting force, and causes excessive stress or excessive deformation to the sensing unit 4a. Can be suppressed.

過荷重防止部4gは、オーバーターニングモーメントMxが所定値未満である場合や、オーバーターニングモーメントMxが作用していない場合には、ブレーキロータ2から離間している。この状態では、過荷重防止部4gは、オーバーターニングモーメントMxや回転トルクMy等のタイヤ作用力の計測精度には影響しない。たとえば、タイヤに対してオーバーターニングモーメントMxが作用せず、回転トルクMyのみが作用している場合には、過荷重防止部4gは、回転トルクMyの計測精度には影響を与えない。   The overload preventing portion 4g is separated from the brake rotor 2 when the overturning moment Mx is less than a predetermined value or when the overturning moment Mx is not acting. In this state, the overload prevention unit 4g does not affect the measurement accuracy of the tire acting force such as the overturning moment Mx and the rotational torque My. For example, when the overturning moment Mx does not act on the tire and only the rotational torque My acts, the overload prevention unit 4g does not affect the measurement accuracy of the rotational torque My.

また、以下に図5および図6を参照して説明するように、過荷重防止部4gは、ブレーキロータ2に当接した場合であっても回転トルクMyの計測精度に与える影響が小さくなるように構成されている。過荷重防止部4gの断面形状を径方向に長くすることで、引張圧縮剛性と曲げ剛性の特性の違いから、オーバーターニングモーメントMxの入力による応力に対する緩和能力を大きく、かつ、回転トルクMyの計測精度への影響を少なくすることができる。図5は、オーバーターニングモーメントMxおよび回転トルクMyが作用したときのセンサプレート4を示す図、図6は、センシング部4aおよび過荷重防止部4gの形状について説明するための図である。   Further, as will be described below with reference to FIGS. 5 and 6, the overload prevention portion 4 g has a small influence on the measurement accuracy of the rotational torque My even when it is in contact with the brake rotor 2. It is configured. By increasing the cross-sectional shape of the overload prevention part 4g in the radial direction, the ability to relieve stress due to the input of the overturning moment Mx is increased and the rotational torque My is measured due to the difference in the characteristics of the tensile compression stiffness and bending stiffness. The influence on accuracy can be reduced. FIG. 5 is a diagram showing the sensor plate 4 when the overturning moment Mx and the rotational torque My are applied, and FIG. 6 is a diagram for explaining the shapes of the sensing unit 4a and the overload prevention unit 4g.

図5において、符号21は、回転トルクMyによりホイール側プレート4bに作用する周方向の荷重(以下単に「周方向の荷重21」と記述する)を示す。軸方向の荷重20と周方向の荷重21の両方がホイール側プレート4bに作用している場合、軸方向の荷重20により過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接すると、過荷重防止部4gは、軸方向の荷重20のみならず周方向の荷重21も受けることとなる。これにより、過荷重防止部4gが設けられていない場合と比較して、センシング部4aにおける軸方向および曲げ方向の応力がそれぞれ異なる値となる。   In FIG. 5, reference numeral 21 indicates a circumferential load (hereinafter simply referred to as “circumferential load 21”) acting on the wheel side plate 4 b by the rotational torque My. When both the axial load 20 and the circumferential load 21 are acting on the wheel side plate 4b, if the overload prevention part 4g contacts the brake rotor 2 due to the axial load 20, the overload prevention part 4g Will receive not only the axial load 20 but also the circumferential load 21. Thereby, compared with the case where the overload prevention part 4g is not provided, the stress of the axial direction in a sensing part 4a and a bending direction becomes a different value, respectively.

まず、軸方向の剛性および応力について説明する。オーバーターニングモーメントMxの入力に対しては、センシング部4aおよび過荷重防止部4gにおいて引張圧縮となるため、応力は引張圧縮剛性と反比例する。すなわち、ヤング率Eが同じであれば、応力は断面積に反比例する。本実施形態では、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接すると、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接していない場合と比較して、軸方向の荷重20を支持する断面積が増加する。過荷重防止部4gの引張圧縮剛性は、EA(E:ヤング率、A:車軸方向と直交する方向の断面積)で表すことができる。図6に示すように、過荷重防止部4gの断面形状が、径方向の長さがb、周方向の長さがhの長方形である場合、過荷重防止部4gの断面積Aは、下記式(1)で表される。
A = bh (1)
First, axial rigidity and stress will be described. With respect to the input of the overturning moment Mx, the compression is tensile in the sensing unit 4a and the overload prevention unit 4g, so the stress is inversely proportional to the tensile compression stiffness. That is, if the Young's modulus E is the same, the stress is inversely proportional to the cross-sectional area. In the present embodiment, when the overload prevention portion 4g contacts the brake rotor 2, the cross-sectional area that supports the axial load 20 is larger than when the overload prevention portion 4g does not contact the brake rotor 2. To increase. The tensile compression rigidity of the overload preventing portion 4g can be expressed by EA (E: Young's modulus, A: cross-sectional area in a direction orthogonal to the axle direction). As shown in FIG. 6, when the cross-sectional shape of the overload prevention part 4g is a rectangle whose radial length is b and circumferential length is h, the cross-sectional area A of the overload prevention part 4g is It is represented by Formula (1).
A = bh (1)

同様に、センシング部4aの断面積をA、ヤング率を過荷重防止部4gと同じEとすると、センシング部4aの引張圧縮剛性はEAである。センシング部4aの断面形状を径方向の長さb、周方向の長さhの長方形とすると、センシング部4aの断面積Aは、下記式(2)で表される。
= b (2)
Similarly, assuming that the cross-sectional area of the sensing unit 4a is A s and the Young's modulus is E, which is the same as that of the overload prevention unit 4g, the tensile and compressive rigidity of the sensing unit 4a is EA s . Length b s of a cross section of the sensing portion 4a radially, when a rectangular circumferential length h s, the cross-sectional area A s of the sensing portion 4a is represented by the following formula (2).
A s = b sh s (2)

過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接すると、過荷重防止部4gが設けられていない場合と比較して、オーバーターニングモーメントMxの入力による応力は低減する。オーバーターニングモーメントMxの入力によるセンシング部4aの車軸方向の応力において、過荷重防止部4gが設けられていない場合の応力に対する、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接している場合の応力の比(以下、単に「車軸方向の応力比P1」と記述する)は、下記式(3)で表される。
P1 = (A/(A+A)) (3)
つまり、過荷重防止部4gが車軸方向の荷重20を受けることにより、応力が(A/(A+A))倍に低減される。これにより、過荷重防止部4gが設けられていない場合と比較して、センシング部4aに作用する応力およびセンシング部4aの変形量が低減する。
When the overload prevention part 4g contacts the brake rotor 2, the stress due to the input of the overturning moment Mx is reduced as compared with the case where the overload prevention part 4g is not provided. With respect to the stress in the axle direction of the sensing unit 4a by the input of the overturning moment Mx, the stress when the overload prevention unit 4g is in contact with the brake rotor 2 with respect to the stress when the overload prevention unit 4g is not provided The ratio (hereinafter simply referred to as “axle direction stress ratio P1”) is expressed by the following equation (3).
P1 = (A s / (A s + A)) (3)
That is, when the overload prevention part 4g receives the load 20 in the axle direction, the stress is reduced to (A s / (A s + A)) times. Thereby, compared with the case where the overload prevention part 4g is not provided, the stress which acts on the sensing part 4a and the deformation amount of the sensing part 4a are reduced.

次に、曲げにおける剛性および応力(歪量)について説明する。過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接することで、曲げ剛性にも変化が生じる。過荷重防止部4gの曲げ剛性は、EI(E:ヤング率、I:断面2次モーメント)で表される。過荷重防止部4gの断面において、曲げに対する幅方向の長さがb、曲げに対する厚み方向の長さがhであるため、断面2次モーメントIは、下記式(4)で表される。
I = bh/12 (4)
Next, bending rigidity and stress (amount of strain) will be described. When the overload prevention part 4g contacts the brake rotor 2, the bending rigidity also changes. The bending rigidity of the overload preventing portion 4g is represented by EI (E: Young's modulus, I: secondary moment of section). In the cross section of the overload preventing portion 4g, the length in the width direction with respect to the bending is b, and the length in the thickness direction with respect to the bending is h. Therefore, the cross-sectional secondary moment I is expressed by the following formula (4).
I = bh 3/12 (4 )

同様に、センシング部4aの断面2次モーメントIは、下記式(5)で表される。
= b /12 (5)
Similarly, cross-sectional secondary moment I s of the sensing portion 4a is represented by the following formula (5).
I s = b s h s 3 /12 (5)

回転トルクMyの入力に対しては、センシング部4aおよび過荷重防止部4gにおいて曲げとなるため、応力(歪量)は曲げ剛性に反比例するが、ヤング率Eは一定値のため、応力は断面2次モーメントに反比例することとなる。過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接すると、過荷重防止部4gが設けられていない場合と比較して、回転トルクMyの入力による応力(歪量)は低減する。回転トルクMyの入力によるセンシング部4aの曲げ応力(歪量)において、過荷重防止部4gが設けられていない場合の応力(歪量)に対する、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接している場合の応力(歪量)の比(以下、単に「曲げ応力比P2」と記述する)は、下記式(6)で表される。
P2 = I/(I+I) (6)
つまり、過荷重防止部4gが周方向の荷重21を受けることにより、応力(歪量)が(I/(I+I))倍に低減される。
When the rotational torque My is input, the sensing unit 4a and the overload prevention unit 4g are bent, so the stress (strain amount) is inversely proportional to the bending stiffness, but the Young's modulus E is a constant value, so the stress is a cross section. It will be inversely proportional to the second moment. When the overload prevention part 4g contacts the brake rotor 2, the stress (strain amount) due to the input of the rotational torque My is reduced as compared with the case where the overload prevention part 4g is not provided. In the bending stress (strain amount) of the sensing unit 4a by the input of the rotational torque My, the overload prevention unit 4g contacts the brake rotor 2 against the stress (strain amount) when the overload prevention unit 4g is not provided. The stress (strain amount) ratio (hereinafter simply described as “bending stress ratio P2”) is expressed by the following formula (6).
P2 = Is / ( Is + I) (6)
That is, the stress (strain amount) is reduced to (I s / (I s + I)) times by the overload preventing portion 4 g receiving the circumferential load 21.

本実施形態では、オーバーターニングモーメントMxの入力による応力が緩和され、かつ、回転トルクMyの計測精度に対する影響が軽微となるように過荷重防止部4gが構成されている。具体的には、過荷重防止部4gは、車軸方向の変形におけるセンシング部4aの剛性EAに対する過荷重防止部4gの剛性EAの比(以下、単に「車軸方向の剛性比」と記述する)が、車軸方向と直交する方向(特に、径方向と直交する方向)の曲げ変形におけるセンシング部4aの剛性EIに対する過荷重防止部4gの剛性EIの比(以下、単に「曲げ剛性比」と記述する)と比較して大きくなるように構成されている。 In the present embodiment, the overload prevention unit 4g is configured so that the stress due to the input of the overturning moment Mx is relieved and the influence on the measurement accuracy of the rotational torque My is minimal. Specifically, overload prevention unit 4g, the ratio of the stiffness EA of overload prevention unit 4g for stiffness EA s of the sensing portion 4a in the axle direction of the deformation (hereinafter, simply referred to as "rigidity ratio of the axle direction") but the direction perpendicular to the axle direction (in particular, a direction perpendicular to the radial direction) the ratio of the stiffness EI of the overload prevention unit 4g for rigidity EI s of the sensing portion 4a of the bending deformation (hereinafter, simply as "flexural rigidity ratio" It is configured to be larger than (describe).

まず、車軸方向の剛性比をS1とすると、車軸方向の剛性比S1は、下記式(7)で表される。
S1 = EA/EA = A/A (7)
First, when the rigidity ratio in the axle direction is S1, the rigidity ratio S1 in the axle direction is expressed by the following formula (7).
S1 = EA / EA s = A / A s (7)

上記式(7)を用いて上記式(3)を変形すると、車軸方向の応力比P1は、下記式(8)で表される。
P1 = 1/(1+S1) (8)
When the above equation (3) is transformed using the above equation (7), the stress ratio P1 in the axle direction is expressed by the following equation (8).
P1 = 1 / (1 + S1) (8)

次に、曲げ剛性比をS2とすると、曲げ剛性比S2は、下記式(9)で表される。
S2 = EI/EI = I/I (9)
Next, when the bending rigidity ratio is S2, the bending rigidity ratio S2 is expressed by the following formula (9).
S2 = EI / EI s = I / I s (9)

上記式(9)を用いて上記式(6)を変形すると、曲げ応力比P2は、下記式(10)で表される。
P2 = 1/(1+S2) (10)
When the above equation (6) is deformed using the above equation (9), the bending stress ratio P2 is expressed by the following equation (10).
P2 = 1 / (1 + S2) (10)

上記式(8)および式(10)からわかるように、車軸方向の剛性比S1が曲げ剛性比S2よりも大きい場合、曲げ応力比P2は、車軸方向の応力比P1と比較して大きな値となる。言い換えると、車軸方向の剛性比S1が曲げ剛性比S2よりも大きい場合、車軸方向の応力の低下割合と比較して、曲げ応力(歪量)の低下割合が小さくなる。つまり、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接した場合の、車軸方向の応力の低下度合いと比較して、曲げ応力の低下度合いが小さくなり、曲げ応力の計測精度に与える影響は、車軸方向の応力の計測精度に与える影響と比較して小さくなる。   As can be seen from the above equations (8) and (10), when the rigidity ratio S1 in the axle direction is larger than the bending rigidity ratio S2, the bending stress ratio P2 is larger than the stress ratio P1 in the axle direction. Become. In other words, when the rigidity ratio S1 in the axle direction is larger than the bending rigidity ratio S2, the reduction ratio of the bending stress (strain amount) is smaller than the reduction ratio of the stress in the axle direction. That is, the degree of decrease in bending stress is smaller than the degree of decrease in stress in the axle direction when the overload prevention portion 4g abuts against the brake rotor 2, and the influence on the measurement accuracy of bending stress is It becomes smaller compared to the effect on the measurement accuracy of the stress in the direction.

ここで、本実施形態のようにセンシング部4aおよび過荷重防止部4gの断面形状が矩形である場合について、車軸方向の剛性比S1が曲げ剛性比S2よりも大きくなる条件について見てみる。上記式(7)と式(9)から、車軸方向の剛性比S1と曲げ剛性比S2との差は、下記式(11)となる。
S1−S2 = A/A−I/I (11)
上記式(11)に上記式(1)、式(2)、式(4)、および式(5)を代入すると、下記[数1]を得る。
Here, in the case where the cross-sectional shapes of the sensing unit 4a and the overload prevention unit 4g are rectangular as in the present embodiment, the conditions for the rigidity ratio S1 in the axle direction to be greater than the bending rigidity ratio S2 will be described. From the above equations (7) and (9), the difference between the rigidity ratio S1 in the axle direction and the bending rigidity ratio S2 is the following expression (11).
S1-S2 = A / A s -I / I s (11)
Substituting the above formula (1), formula (2), formula (4), and formula (5) into the above formula (11), the following [Formula 1] is obtained.

Figure 2011033350
Figure 2011033350

上記[数1]から、過荷重防止部4gの厚み方向の長さhが、センシング部4aの厚み方向の長さhと比較して小さければ、上記[数1]が正の値となる、すなわち、車軸方向の剛性比S1が曲げ剛性比S2と比較して大きくなることがわかる。つまり、過荷重防止部4gおよびセンシング部4aがそれぞれ断面形状が矩形の梁部である場合、過荷重防止部4gの厚み方向の長さhを、センシング部4aの厚み方向の長さhと比較して小さくすることで、車軸方向の剛性比S1を曲げ剛性比S2と比較して大きくし、曲げ応力比P2を車軸方向の応力比P1と比較して大きな値とすることができる。 From the above [Equation 1], if the length h in the thickness direction of the overload prevention portion 4g is smaller than the length h s in the thickness direction of the sensing portion 4a, the above [Equation 1] becomes a positive value. That is, it can be seen that the rigidity ratio S1 in the axle direction is larger than the bending rigidity ratio S2. That is, when each of the overload prevention unit 4g and the sensing unit 4a is a beam portion having a rectangular cross section, the length h in the thickness direction of the overload prevention unit 4g is set to the length h s in the thickness direction of the sensing unit 4a. By making the comparison smaller, the rigidity ratio S1 in the axle direction can be made larger than the bending rigidity ratio S2, and the bending stress ratio P2 can be made larger than the stress ratio P1 in the axle direction.

なお、以下に説明するように、過荷重防止部4gのヤング率とセンシング部4aのヤング率とが異なる場合であっても、同様である。   As will be described below, the same applies even when the Young's modulus of the overload prevention unit 4g and the Young's modulus of the sensing unit 4a are different.

過荷重防止部4gのヤング率をE、センシング部4aのヤング率をEとした場合、車軸方向の応力比P1は、下記式(12)で表される。
P1 = E/(E+EA) (12)
また、曲げ応力比P2は、下記式(13)で表される。
P2 = E/(E+EI) (13)
If the Young's modulus of the overload prevention unit 4g E, the Young's modulus of the sensing portion 4a was E s, the stress ratio P1 of the axle direction is represented by the following formula (12).
P1 = E s A s / ( E s A s + EA) (12)
The bending stress ratio P2 is expressed by the following formula (13).
P2 = E s I s / ( E s I s + EI) (13)

また、車軸方向の剛性比S1および曲げ剛性比S2は、それぞれ下記式(14)、式(15)で表される。
S1 = EA/E (14)
S2 = EI/E (15)
Further, the rigidity ratio S1 and the bending rigidity ratio S2 in the axle direction are expressed by the following expressions (14) and (15), respectively.
S1 = EA / E s A s (14)
S2 = EI / E s I s (15)

上記式(14)を用いて上記式(12)を変形すれば、車軸方向の応力比P1は、上記式(8)で表すことができる。また、上記式(15)を用いて上記式(13)を変形すれば、曲げ応力比P2は、上記式(10)で表すことができる。また、上記式(14)と式(15)、および上記式(1)、式(2)、式(4)、式(5)から、車軸方向の剛性比S1と曲げ剛性比S2との差は、下記[数2]で表される。   If the above equation (12) is modified using the above equation (14), the stress ratio P1 in the axle direction can be expressed by the above equation (8). Moreover, if the said Formula (13) is deform | transformed using the said Formula (15), the bending stress ratio P2 can be represented by the said Formula (10). Further, the difference between the rigidity ratio S1 in the axle direction and the bending rigidity ratio S2 from the expressions (14) and (15) and the expressions (1), (2), (4), and (5). Is expressed by the following [Equation 2].

Figure 2011033350
Figure 2011033350

上記[数2]から、センシング部4aのヤング率Eと過荷重防止部4gのヤング率Eとが異なる場合であっても、過荷重防止部4gの厚み方向の長さhが、センシング部4aの厚み方向の長さhと比較して小さければ、車軸方向の剛性比S1が曲げ剛性比S2と比較して大きくなることがわかる。すなわち、過荷重防止部4gの厚み方向の長さhを、センシング部4aの厚み方向の長さhと比較して小さくすることで、車軸方向の剛性比S1を曲げ剛性比S2と比較して大きくし、曲げ応力比P2を車軸方向の応力比P1と比較して大きな値とすることができる。 From the above Equation 2, even when the Young's modulus E Young's modulus E s and overload prevention unit 4g of the sensing portion 4a is different, the length h in the thickness direction of the overload prevention unit 4g is, the sensing unit If it is smaller than the length h s in the thickness direction of 4a, it can be seen that the rigidity ratio S1 in the axle direction is larger than the bending rigidity ratio S2. In other words, the length h in the thickness direction of the overload prevention unit 4g, by small compared to the length h s in the thickness direction of the sensing portion 4a, as compared to the rigidity ratio S2 flexural rigidity ratio S1 of the axle direction Thus, the bending stress ratio P2 can be made larger than the stress ratio P1 in the axle direction.

ここで、例として、過荷重防止部4gの断面形状の幅方向の長さb=20mm、厚み方向の長さh=1mm、センシング部4aの幅方向の長さb=20mm、厚み方向の長さh=5mmとしたときの、オーバーターニングモーメントMx、および回転トルクMyに対する応力(歪量)の影響について計算する。車軸方向の応力比P1および曲げ応力比P2は、それぞれ以下のようになる。
P1 = (A/(A+A))=0.83
P2 = (I/(I+I))=0.99
すなわち、オーバーターニングモーメントMxの入力に対する応力は17%低減し、回転トルクMyの入力に対する歪量は1%の低減となる。つまり、オーバーターニングモーメントMxの入力による応力が緩和され、かつ、回転トルクMyの計測精度に対する影響がわずかなものとなる。よって、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接した状態においても、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接していない場合とほぼ同様の精度で、センサ4dの検出結果に基づいてタイヤに作用する回転トルクMyを計測することができる。
Here, as an example, the width direction length b = 20 mm of the cross-sectional shape of the overload prevention portion 4g, the thickness direction length h = 1 mm, the width direction length b s of the sensing portion 4a = 20 mm, the thickness direction length The influence of the stress (strain amount) on the overturning moment Mx and the rotational torque My when the length h s = 5 mm is calculated. The stress ratio P1 and bending stress ratio P2 in the axle direction are as follows.
P1 = (A s / (A s + A)) = 0.83
P2 = ( Is / ( Is + I)) = 0.99
That is, the stress with respect to the input of the overturning moment Mx is reduced by 17%, and the strain amount with respect to the input of the rotational torque My is reduced by 1%. That is, the stress due to the input of the overturning moment Mx is relieved, and the influence on the measurement accuracy of the rotational torque My is minimal. Therefore, even when the overload prevention portion 4g is in contact with the brake rotor 2, the tire is based on the detection result of the sensor 4d with almost the same accuracy as when the overload prevention portion 4g is not in contact with the brake rotor 2. Rotational torque My acting on can be measured.

このように、本実施形態のタイヤ作用力検出装置1−1には、センシング部4aに最も大きな応力を発生させるオーバーターニングモーメントMxによる荷重(車軸方向の荷重20)に対して、荷重が増加した場合にその荷重をセンシング部4aと共に支持する過荷重防止部4gが設けられている。これにより、センシング部4aに過大な応力が作用したり、過大な変形が生じたりすることが抑制される。これにより、強度に余裕ができるため、タイヤ作用力検出装置1−1の信頼性の向上、センサプレート4の小型化、計測精度と強度のバランス改善が可能となる。   As described above, in the tire acting force detection device 1-1 of the present embodiment, the load is increased with respect to the load (load 20 in the axle direction) due to the overturning moment Mx that generates the largest stress in the sensing unit 4a. In some cases, an overload prevention unit 4g is provided to support the load together with the sensing unit 4a. Thereby, it is suppressed that an excessive stress acts on the sensing part 4a or an excessive deformation occurs. Thereby, since there is a margin in strength, it is possible to improve the reliability of the tire acting force detector 1-1, downsize the sensor plate 4, and improve the balance between measurement accuracy and strength.

たとえば、センシング部4aの剛性が同じであっても、過荷重防止部4gが荷重を受けることでセンシング部4aにかかる荷重が減少するため、タイヤ作用力検出装置1−1の信頼性が向上する。また、センシング部4aのみでオーバーターニングモーメントMxによる車軸方向の荷重20を受ける場合と比較して、センシング部4aの剛性を低く(たとえば、断面積を小さく)することができる。これにより、センサプレート4の小型化が可能となる。センシング部4aを低剛性とできることで、過荷重防止部4gがブレーキロータ2に当接するまでの相対的に小さなオーバーターニングモーメントMxの領域では、オーバーターニングモーメントMxを含むタイヤ作用力を高い精度で計測することができる。   For example, even if the rigidity of the sensing unit 4a is the same, the load applied to the sensing unit 4a is reduced when the overload prevention unit 4g receives a load, so that the reliability of the tire acting force detection device 1-1 is improved. . In addition, the rigidity of the sensing unit 4a can be reduced (for example, the cross-sectional area can be reduced) as compared with the case where only the sensing unit 4a receives the load 20 in the axle direction due to the overturning moment Mx. Thereby, size reduction of the sensor plate 4 is attained. Since the sensing portion 4a can be made low in rigidity, the tire acting force including the overturning moment Mx is measured with high accuracy in the region of the relatively small overturning moment Mx until the overload preventing portion 4g contacts the brake rotor 2. can do.

また、過荷重防止部4gは、車軸方向の剛性比S1が、曲げ剛性比S2と比較して大きくなるように構成されている。すなわち、過荷重防止部4gは、車軸方向の荷重20に対する剛性が高く、センシング部4aで発生する車軸方向の応力(歪量)を低減させることができると共に、周方向の荷重21による曲げに対する剛性が低いため、センシング部4aで発生する曲げ応力(歪量)には大きな影響を与えない。その結果、過荷重防止部4gが車軸方向の荷重20を支持している状態であっても、センサ4dの検出結果に基づいてタイヤに作用する回転トルクMyを精度良く検出することができる。   The overload preventing portion 4g is configured such that the rigidity ratio S1 in the axle direction is larger than the bending rigidity ratio S2. That is, the overload prevention part 4g has high rigidity with respect to the load 20 in the axle direction, can reduce the stress (distortion amount) in the axle direction generated in the sensing part 4a, and is rigid with respect to bending due to the load 21 in the circumferential direction. Therefore, the bending stress (amount of strain) generated in the sensing unit 4a is not greatly affected. As a result, even if the overload prevention part 4g is supporting the load 20 in the axle direction, the rotational torque My acting on the tire can be accurately detected based on the detection result of the sensor 4d.

なお、本実施形態では、センサプレート4が、ハブ3やホイール1とは独立しているが、センサプレート4の少なくとも一部がハブ3あるいはホイール1と一体に形成されてもよい。たとえば、センシング部4aが、ハブ3と一体に形成されてもよい。言い換えれば、センサプレート4は、ハブ3とホイール1とを車軸方向に接続し、ハブ3とホイール1との間で力を伝達する接続部と、接続部の変形を検出する検出手段とを備えていればよい。   In the present embodiment, the sensor plate 4 is independent of the hub 3 and the wheel 1, but at least a part of the sensor plate 4 may be formed integrally with the hub 3 or the wheel 1. For example, the sensing unit 4a may be formed integrally with the hub 3. In other words, the sensor plate 4 includes a connection portion that connects the hub 3 and the wheel 1 in the axial direction, transmits a force between the hub 3 and the wheel 1, and a detection unit that detects deformation of the connection portion. It only has to be.

(第1実施形態の第1変形例)
第1実施形態の第1変形例について説明する。図7は、本変形例にかかるセンサプレート4の構成を示す図である。上記第1実施形態では、過荷重防止部4gが、センシング部4aと同数であったが、過荷重防止部4gの数は、これには限定されない。過荷重防止部4gの数は、オーバーターニングモーメントMxによる応力と、回転トルクMyによる歪量とのバランスが設計基準を満たすように自由に設定されることができる。
(First modification of the first embodiment)
A first modification of the first embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the sensor plate 4 according to this modification. In the said 1st Embodiment, although the overload prevention part 4g was the same number as the sensing part 4a, the number of the overload prevention parts 4g is not limited to this. The number of overload prevention parts 4g can be freely set so that the balance between the stress due to the overturning moment Mx and the strain amount due to the rotational torque My satisfies the design criteria.

たとえば、本変形例では、周方向に隣接するセンシング部4a同士の間に、それぞれ3枚の過荷重防止部4gが配置されている。これにより、オーバーターニングモーメントMxによる車軸方向の荷重20によるセンシング部4aの応力を更に低減させることができる。   For example, in this modification, three overload prevention parts 4g are arranged between the sensing parts 4a adjacent in the circumferential direction. Thereby, the stress of the sensing part 4a by the load 20 of the axle direction by the overturning moment Mx can be further reduced.

図7に示すように、周方向に隣接するセンシング部4a同士の間には、3枚の過荷重防止部4gが周方向に隣接して配置されている。過荷重防止部4gの形状は、上記第1実施形態の過荷重防止部4gと同様であり、その断面形状は、径方向の長さ(幅)がb、周方向の長さ(厚さ)がhである。3枚の過荷重防止部4gは、互いに並行であり、かつ、等間隔に周方向に配置されている。3枚のうち中央の過荷重防止部4gは、隣接するセンシング部4a同士の中間部に位置している。   As shown in FIG. 7, between the sensing parts 4a adjacent to each other in the circumferential direction, three overload prevention parts 4g are arranged adjacent to each other in the circumferential direction. The shape of the overload prevention portion 4g is the same as that of the overload prevention portion 4g of the first embodiment, and the cross-sectional shape thereof is b in the radial direction (width) and length (thickness) in the circumferential direction. Is h. The three overload prevention parts 4g are parallel to each other and arranged in the circumferential direction at equal intervals. Among the three sheets, the central overload prevention part 4g is located at an intermediate part between adjacent sensing parts 4a.

過荷重防止部4gが3枚設けられていることで、車軸方向の応力比P1は、下記式(16)で表される。
P1 = A/(A+3A) (16)
By providing three overload preventing portions 4g, the stress ratio P1 in the axle direction is expressed by the following equation (16).
P1 = A s / (A s + 3A) (16)

また、曲げ応力比P2は、下記式(17)で表される。
P2 = I/(I+3I) (17)
Moreover, the bending stress ratio P2 is represented by the following formula (17).
P2 = I s / (I s + 3I) (17)

上記第1実施形態と同様に、過荷重防止部4gの断面形状の幅方向の長さb=20mm、厚み方向の長さh=1mm、センシング部4aの幅方向の長さb=20mm、厚み方向の長さh=5mmとした場合、上記式(16)から車軸方向の応力比P1=0.63、上記式(17)から曲げ応力比P2=0.98となる。すなわち、オーバーターニングモーメントMxによる応力は37%低減し、回転トルクMyによる応力(歪量)の低減は2%のみとなる。よって、回転トルクMyによる応力への影響をわずかなものとしつつ、さらにセンシング部4aに生じる車軸方向の応力を緩和することができる。 Similar to the first embodiment, the width b of the cross-sectional shape of the overload preventing portion 4g is 20 mm, the length h is 1 mm in the thickness direction, the length b s is 20 mm in the width direction of the sensing portion 4a, When the length h s in the thickness direction is 5 mm, the stress ratio P1 = 0.63 in the axle direction from the above equation (16), and the bending stress ratio P2 = 0.98 from the above equation (17). That is, the stress due to the overturning moment Mx is reduced by 37%, and the stress (strain amount) reduction due to the rotational torque My is only 2%. Therefore, it is possible to reduce the stress in the axle direction generated in the sensing unit 4a while minimizing the influence of the rotational torque My on the stress.

このように、過荷重防止部4gにおける車軸方向と直交する方向の断面積Aを増加させる場合に、1つの過荷重防止部4gの厚み方向の長さ(周方向の長さ)hを増やす代わりに、過荷重防止部4gの数を増やすことで、回転トルクMyによる応力への影響の度合いが増加することを抑制しつつ、車軸方向の応力を緩和することができる。過荷重防止部4gの断面積Aを3倍に増加させる場合に、過荷重防止部4gの厚み方向の長さhを3倍とすると、上記式(4)から断面2次モーメントIが27倍に増加してしまう。これに対して、本変形例のように、厚み方向の長さhを変えずに過荷重防止部4gの枚数を3枚とすれば、断面2次モーメントIの増加は3倍に抑えることができる。つまり、大きな断面積Aを確保しつつ、断面2次モーメントIを低減させるためには、厚み方向の長さhを小さくした過荷重防止部4gを複数配置すればよい。   Thus, when increasing the cross-sectional area A in the direction orthogonal to the axle direction in the overload prevention portion 4g, instead of increasing the thickness direction length (circumferential length) h of one overload prevention portion 4g. In addition, by increasing the number of overload prevention portions 4g, it is possible to relieve the stress in the axle direction while suppressing an increase in the degree of influence of the rotational torque My on the stress. When the cross-sectional area A of the overload prevention part 4g is increased three times, if the length h in the thickness direction of the overload prevention part 4g is tripled, the secondary moment I of the cross section is 27 times from the above formula (4). Will increase. On the other hand, if the number of overload prevention portions 4g is three without changing the length h in the thickness direction as in the present modification, the increase in the cross-sectional secondary moment I can be suppressed to three times. it can. That is, in order to reduce the secondary moment I of the cross section while ensuring a large cross sectional area A, a plurality of overload prevention portions 4g having a reduced length h in the thickness direction may be disposed.

なお、本変形例では、過荷重防止部4gの数を上記第1実施形態と異ならせたが、過荷重防止部4gの位置を変更してもよい。過荷重防止部4gの位置についても、過荷重防止部4gの数と同様に、オーバーターニングモーメントMxによる応力と、回転トルクMyによる歪量とのバランスが設計基準を満たすように自由に設定されることができる。   In this modification, the number of overload prevention parts 4g is different from that in the first embodiment, but the position of the overload prevention part 4g may be changed. As with the number of overload prevention portions 4g, the position of the overload prevention portion 4g is freely set so that the balance between the stress due to the overturning moment Mx and the amount of distortion due to the rotational torque My satisfies the design criteria. be able to.

(第1実施形態の第2変形例)
第1実施形態の第2変形例について説明する。図8は、本変形例のセンサプレート4の構成を示す図である。上記第1実施形態では、過荷重防止部4gが、ホイール側あるいはハブ側の一方(例えばホイール側プレート4b)に固定され、車軸方向の荷重20が小さい場合に他方(例えば、ブレーキロータ2)から離間し、車軸方向の荷重20が大きい場合に他方に当接したが、これに代えて、過荷重防止部4gが、車軸方向の荷重20が小さい場合にホイール側およびハブ側のいずれからも離間し、車軸方向の荷重20が大きい場合にホイール側およびハブ側にそれぞれ当接するようにしてもよい。
(Second modification of the first embodiment)
A second modification of the first embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the sensor plate 4 of this modification. In the first embodiment, the overload prevention portion 4g is fixed to one of the wheel side or the hub side (for example, the wheel side plate 4b), and when the load 20 in the axle direction is small, the other (for example, the brake rotor 2) When the load 20 in the axle direction is large, the load 20 abuts on the other side. Instead, the overload prevention portion 4g is separated from both the wheel side and the hub side when the load 20 in the axle direction is small. However, when the load 20 in the axle direction is large, the wheel side and the hub side may be brought into contact with each other.

図8に示すように、本変形例の過荷重防止部41は、センシング部4aと連結され、センシング部4aに支持されている。過荷重防止部41は、例えば、周方向および径方向において上記第1実施形態の過荷重防止部4gと同様の位置に配置される。また、過荷重防止部41の車軸方向と直交する方向の断面形状は、上記第1実施形態の過荷重防止部4gと同様の形状とすることができる。過荷重防止部41は、車軸方向のハブ3とホイール1との間にセンシング部4aと並列に配置され、ホイール側の端部はホイール側プレート4bと車軸方向に対向し、車体側の端部はブレーキロータ2と車軸方向に対向している。   As shown in FIG. 8, the overload prevention part 41 of this modification is connected with the sensing part 4a and supported by the sensing part 4a. The overload prevention part 41 is arrange | positioned in the same position as the overload prevention part 4g of the said 1st Embodiment in the circumferential direction and radial direction, for example. Moreover, the cross-sectional shape of the direction orthogonal to the axle direction of the overload prevention part 41 can be made into the same shape as the overload prevention part 4g of the said 1st Embodiment. The overload prevention portion 41 is disposed in parallel with the sensing portion 4a between the hub 3 and the wheel 1 in the axle direction, and the end on the wheel side faces the wheel side plate 4b in the axle direction, and the end on the vehicle body side Faces the brake rotor 2 in the axle direction.

図8には、タイヤに横力Fyが作用していない(オーバーターニングモーメントMxが生じていない)状態のセンサプレート4が示されている。オーバーターニングモーメントMxが生じていない状態では、過荷重防止部41は、ブレーキロータ2およびホイール側プレート4bのそれぞれから車軸方向に離間している。過荷重防止部41とブレーキロータ2との車軸方向の隙間Δtにおける初期値(オーバーターニングモーメントMxが生じていない状態の大きさ)は、オーバーターニングモーメントMxの入力による変形変位以内の大きさとされている。また、過荷重防止部41とホイール側プレート4bとの車軸方向の隙間は、過荷重防止部41とブレーキロータ2との車軸方向の隙間Δtと同様の大きさに設定されている。   FIG. 8 shows the sensor plate 4 in a state where the lateral force Fy is not acting on the tire (the overturning moment Mx is not generated). In a state where the overturning moment Mx is not generated, the overload prevention portion 41 is separated from the brake rotor 2 and the wheel side plate 4b in the axle direction. The initial value (the magnitude of the state in which no overturning moment Mx occurs) of the clearance Δt between the overload prevention portion 41 and the brake rotor 2 in the axle direction is set to a size within the deformation displacement due to the input of the overturning moment Mx. Yes. Further, the gap in the axle direction between the overload prevention portion 41 and the wheel side plate 4b is set to the same size as the gap Δt in the axle direction between the overload prevention portion 41 and the brake rotor 2.

過荷重防止部41とセンシング部4aとは、連結部材42により連結されている。連結部材42は、過荷重防止部41とセンシング部4aとを車軸方向と直交する方向に連結している。過荷重防止部41は、連結部材42を介してセンシング部4aに支持されていることで、ホイール側プレート4bおよびブレーキロータ2のいずれとも接触しない状態で、ホイール側プレート4bとブレーキロータ2との隙間に静止していることができる。   The overload prevention part 41 and the sensing part 4a are connected by a connecting member 42. The connecting member 42 connects the overload prevention part 41 and the sensing part 4a in a direction orthogonal to the axle direction. The overload prevention part 41 is supported by the sensing part 4a via the connecting member 42, so that neither the wheel side plate 4b nor the brake rotor 2 is in contact with the wheel side plate 4b and the brake rotor 2. Can stand still in the gap.

オーバーターニングモーメントMxが発生して、ホイール側プレート4bに対してハブ側プレート4cに向かう車軸方向の荷重20が作用すると、センシング部4aが車軸方向に変形してホイール1とブレーキロータ2との車軸方向の隙間が減少する。これにより、過荷重防止部41とブレーキロータ2との車軸方向の隙間Δt、および過荷重防止部41とホイール側プレート4bとの車軸方向の隙間は、それぞれ減少する。オーバーターニングモーメントMxが所定値以上となると、過荷重防止部41とホイール側プレート4b、および過荷重防止部41とブレーキロータ2がそれぞれ当接し、過荷重防止部41がセンシング部4aと共に車軸方向の荷重20を受ける。これにより、タイヤ作用力の6分力のうち特に大きなオーバーターニングモーメントMxによりセンシング部4aに作用する荷重を軽減させ、センシング部4aに過大な応力が作用したり過大な変形が生じたりすることを抑制することができる。   When the overturning moment Mx is generated and the load 20 in the axle direction toward the hub side plate 4c is applied to the wheel side plate 4b, the sensing portion 4a is deformed in the axle direction and the axle of the wheel 1 and the brake rotor 2 is The direction gap is reduced. Thereby, the gap Δt in the axle direction between the overload prevention portion 41 and the brake rotor 2 and the gap in the axle direction between the overload prevention portion 41 and the wheel side plate 4b are reduced. When the overturning moment Mx exceeds a predetermined value, the overload prevention part 41 and the wheel side plate 4b, the overload prevention part 41 and the brake rotor 2 come into contact with each other, and the overload prevention part 41 together with the sensing part 4a in the axle direction. A load 20 is received. This reduces the load acting on the sensing unit 4a due to the particularly large overturning moment Mx out of the six component forces of the tire acting force, and causes excessive stress or excessive deformation to the sensing unit 4a. Can be suppressed.

(第2実施形態)
図9を参照して第2実施形態について説明する。第2実施形態については、上記第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。図9は、本実施形態のセンサプレートの構成を示す図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, only differences from the first embodiment will be described. FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the sensor plate of the present embodiment.

本実施形態の過荷重防止部43が、上記第1実施形態の過荷重防止部4g,41と異なる点は、少なくとも車軸方向の荷重20が作用しないときに過荷重防止部43がハブ側およびホイール側のそれぞれと接触している点である。また、車軸方向の荷重20が小さい場合と大きい場合とで、車軸方向の荷重20の変化量に対する過荷重防止部43の車軸方向の変形量の比が異なる。言い換えると、過荷重防止部43の実質的な剛性は、車軸方向の荷重20が小さい場合と大きい場合とで異なる。車軸方向の荷重20が小さい場合には、大きい場合と比較して、同じ車軸方向の荷重20の変化量に対して、過荷重防止部43の変形量が大きい。   The overload prevention part 43 of the present embodiment is different from the overload prevention parts 4g, 41 of the first embodiment in that the overload prevention part 43 is connected to the hub side and the wheel at least when the load 20 in the axle direction does not act. It is the point that is in contact with each of the sides. Further, the ratio of the amount of deformation in the axle direction of the overload prevention unit 43 to the amount of change in the load 20 in the axle direction differs depending on whether the load 20 in the axle direction is small or large. In other words, the substantial rigidity of the overload prevention unit 43 differs between when the load 20 in the axle direction is small and when it is large. When the load 20 in the axle direction is small, the amount of deformation of the overload prevention unit 43 is large with respect to the amount of change in the load 20 in the same axle direction as compared with the case where the load 20 is large.

車軸方向の荷重20が作用すると、センシング部4aおよび過荷重防止部43が車軸方向に変形し、ハブ3とホイール1との車軸方向の隙間が減少する。車軸方向の荷重20が小さい場合には、過荷重防止部43はハブ側およびホイール側のそれぞれと接触して車軸方向の荷重20を支持するものの、その支持する荷重の大きさは小さい。よって、センシング部4aの変形に与える影響は小さく、タイヤ作用力の計測精度に与える影響は小さい。一方、車軸方向の荷重20が大きい場合には、過荷重防止部43は大きな荷重を支持することができ、センシング部4aに過大な応力が作用したり、センシング部4aに過大な変形が生じたりすることを抑制できる。   When the load 20 in the axle direction acts, the sensing portion 4a and the overload prevention portion 43 are deformed in the axle direction, and the gap in the axle direction between the hub 3 and the wheel 1 is reduced. When the load 20 in the axle direction is small, the overload prevention unit 43 contacts the hub side and the wheel side to support the load 20 in the axle direction, but the supported load is small. Therefore, the influence on the deformation of the sensing unit 4a is small, and the influence on the measurement accuracy of the tire acting force is small. On the other hand, when the load 20 in the axle direction is large, the overload prevention unit 43 can support a large load, and excessive stress acts on the sensing unit 4a or excessive deformation occurs in the sensing unit 4a. Can be suppressed.

本実施形態の過荷重防止部43は、図9に示すように、車軸方向の互いに異なる領域に配置され、かつ剛性が互いに異なる第一構成部(第一支持部材構成部)43aと第二構成部(第二支持部材構成部)43bとを有する。第一構成部43aの剛性は、第二構成部43bの剛性と比較して大きい。過荷重防止部43において、第一構成部43aはホイール側に、第二構成部43bは車体側にそれぞれ配置されている。第一構成部43aにおけるホイール側の端部は、ホイール側プレート4bにおける車体側に固定されている。また、第二構成部43bにおける車体側の端部は、ブレーキロータ2に当接している。なお、第二構成部43bにおける車体側の端部がブレーキロータ2に固定されていてもよい。   As shown in FIG. 9, the overload prevention portion 43 of the present embodiment is disposed in different regions in the axle direction and has a first configuration portion (first support member configuration portion) 43 a and a second configuration that are different in rigidity. Part (second support member constituting part) 43b. The first component 43a has a higher rigidity than the second component 43b. In the overload prevention unit 43, the first component 43a is disposed on the wheel side, and the second component 43b is disposed on the vehicle body side. The wheel side end portion of the first component 43a is fixed to the vehicle body side of the wheel side plate 4b. Further, the end of the second component 43 b on the vehicle body side is in contact with the brake rotor 2. The end of the second component 43b on the vehicle body side may be fixed to the brake rotor 2.

車軸方向の荷重20が小さい場合には、第一構成部43aおよび第二構成部43bがそれぞれの剛性に応じて収縮する。第一構成部43aの剛性と比較して第二構成部43bの剛性が小さいことで、車軸方向の荷重20が小さい場合には、第一構成部43aと比較して第二構成部43bの収縮の度合いが大きい。第二構成部43bの収縮量が一定以上となると、第二構成部43bがそれ以上収縮しないあるいは収縮しにくくなり、主として第一構成部43aが収縮する。つまり、車軸方向の荷重20が大きい場合には、車軸方向の荷重20が小さい場合と比較して、過荷重防止部43の収縮において、第一構成部43aの剛性がより大きく影響する。これにより、車軸方向の荷重20が大きい場合には、小さい場合と比較して、同じ車軸方向の荷重20の変化量に対して、過荷重防止部43の変形量が小さくなる。言い換えると、車軸方向の荷重20が大きい場合には、小さい場合と比較して、過荷重防止部43の実質的な剛性が大きくなる。よって、車軸方向の荷重20が大きい場合には、過荷重防止部43は大きな荷重を支持することができ、センシング部4aに過大な応力が作用したり、センシング部4aに過大な変形が生じたりすることを抑制できる。   When the load 20 in the axle direction is small, the first component 43a and the second component 43b contract according to their rigidity. When the load 20 in the axle direction is small because the rigidity of the second component 43b is small compared to the rigidity of the first component 43a, the contraction of the second component 43b compared to the first component 43a. The degree of. When the amount of contraction of the second component part 43b becomes a certain amount or more, the second component part 43b does not contract any more or becomes difficult to contract, and the first component part 43a mainly contracts. That is, when the load 20 in the axle direction is large, the rigidity of the first component 43a has a greater influence on the contraction of the overload prevention unit 43 than when the load 20 in the axle direction is small. As a result, when the load 20 in the axle direction is large, the deformation amount of the overload prevention unit 43 is small with respect to the amount of change in the load 20 in the same axle direction as compared with the case where the load 20 is small. In other words, when the load 20 in the axle direction is large, the substantial rigidity of the overload prevention unit 43 is increased as compared with the case where the load 20 is small. Therefore, when the load 20 in the axle direction is large, the overload prevention unit 43 can support a large load, an excessive stress acts on the sensing unit 4a, or an excessive deformation occurs in the sensing unit 4a. Can be suppressed.

なお、第一構成部43aと第二構成部43bの車軸方向における配置は、本実施形態の配置には限定されない。例えば、第二構成部43bが過荷重防止部43における車軸方向の中央部に配置されてもよく、ホイール側の端部に配置されてもよい。   In addition, arrangement | positioning in the axle direction of the 1st structure part 43a and the 2nd structure part 43b is not limited to the arrangement | positioning of this embodiment. For example, the 2nd structure part 43b may be arrange | positioned in the center part of the axle direction in the overload prevention part 43, and may be arrange | positioned at the edge part by the side of a wheel.

1−1 タイヤ作用力検出装置
1 ホイール
2 ブレーキロータ
3 ハブ
4 センサプレート
4a センシング部
4b ホイール側プレート
4c ハブ側プレート
4d センサ
4g 過荷重防止部
9 送信回路
13 センサ配線
17 ブレーキキャリパ
18 受信回路
19 車両制御コンピュータ
20 車軸方向の荷重
21 周方向の荷重
30 回転側回路部
31 固定側回路部
41,43 過荷重防止部
42 連結部材
43a 第一構成部
43b 第二構成部
Fx 前後力
Fy 横力
Fz 上下力
Mx オーバーターニングモーメント(横力によるモーメント)
My 回転トルク
Mz セルフアライニングトルク
P1 車軸方向の応力比
P2 曲げ応力比
S1 車軸方向の剛性比
S2 曲げ剛性比
1-1 Tire acting force detection device 1 Wheel 2 Brake rotor 3 Hub 4 Sensor plate 4a Sensing unit 4b Wheel side plate 4c Hub side plate 4d Sensor 4g Overload prevention unit 9 Transmission circuit 13 Sensor wiring 17 Brake caliper 18 Reception circuit 19 Vehicle Control computer 20 Load in the axle direction 21 Load in the circumferential direction 30 Rotation side circuit portion 31 Fixed side circuit portion 41, 43 Overload prevention portion 42 Connecting member 43a First component portion 43b Second component portion Fx Front / rear force Fy Lateral force Fz Up / down Force Mx Overturning moment (moment by lateral force)
My rotational torque Mz Self-aligning torque P1 Axle direction stress ratio P2 Bending stress ratio S1 Axle direction rigidity ratio S2 Bending stiffness ratio

Claims (6)

車軸周りに回転可能に支持されたハブと、前記ハブと接続されるホイールと、前記ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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、
前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続する接続部と、
前記接続部の変形量を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段により検出された前記変形量に基づいて前記タイヤ作用力を検出し、
更に、前記車軸方向の前記ハブと前記ホイールとの間に前記接続部と並列に配置され、かつ前記ハブ側あるいは前記ホイール側の一方に固定されて他方と前記車軸方向に対向する支持部材を備え、
前記タイヤ作用力による前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に互いに近づける荷重により前記接続部が前記車軸方向に変形することで、前記支持部材と前記他方との前記車軸方向の隙間が減少し、
前記荷重が小さい場合には、前記支持部材は前記他方から離間して、前記接続部が前記荷重を支持し、前記荷重が大きい場合には、前記支持部材が前記他方に当接して、前記接続部と前記支持部材とで前記荷重を支持する
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
Tire action force detection for detecting a tire action force acting on a tire in a vehicle including a hub rotatably supported around an axle, a wheel connected to the hub, and a tire mounted on the wheel A device,
A connecting portion for connecting the hub and the wheel in the axle direction;
Detecting means for detecting the deformation amount of the connecting portion,
Detecting the tire acting force based on the deformation amount detected by the detecting means;
And a support member disposed in parallel with the connecting portion between the hub and the wheel in the axle direction and fixed to one of the hub side or the wheel side and facing the other in the axle direction. ,
The connecting portion is deformed in the axle direction by a load that brings the hub and the wheel close to each other in the axle direction due to the tire acting force, thereby reducing a gap in the axle direction between the support member and the other,
When the load is small, the support member is separated from the other, and the connection portion supports the load. When the load is large, the support member abuts the other, and the connection The tire acting force detection device, wherein the load is supported by a portion and the support member.
車軸周りに回転可能に支持されたハブと、前記ハブと接続されるホイールと、前記ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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、
前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続する接続部と、
前記接続部の変形量を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段により検出された前記変形量に基づいて前記タイヤ作用力を検出し、
更に、前記車軸方向の前記ハブと前記ホイールとの間に前記接続部と並列に配置された支持部材を備え、
前記タイヤ作用力による前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に互いに近づける荷重により前記接続部が前記車軸方向に変形することで、前記ハブと前記ホイールとの前記車軸方向の隙間が減少し、
前記支持部材は、前記荷重が作用しないときに前記ハブ側および前記ホイール側のいずれからも前記車軸方向に離間する位置に支持されており、
前記荷重が小さい場合には、前記支持部材は前記ハブ側および前記ホイール側のいずれからも離間して、前記接続部が前記荷重を支持し、前記荷重が大きい場合には、前記ハブ側および前記ホイール側のそれぞれと前記支持部材が当接して、前記接続部と前記支持部材とで前記荷重を支持する
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
Tire action force detection for detecting a tire action force acting on a tire in a vehicle including a hub rotatably supported around an axle, a wheel connected to the hub, and a tire mounted on the wheel A device,
A connecting portion for connecting the hub and the wheel in the axle direction;
Detecting means for detecting the deformation amount of the connecting portion,
Detecting the tire acting force based on the deformation amount detected by the detecting means;
And a support member disposed in parallel with the connecting portion between the hub and the wheel in the axle direction.
The connecting portion is deformed in the axle direction by a load that brings the hub and the wheel close to each other in the axle direction due to the tire acting force, thereby reducing a gap in the axle direction between the hub and the wheel,
The support member is supported at a position separated from the hub side and the wheel side in the axle direction when the load is not applied,
When the load is small, the support member is separated from both the hub side and the wheel side, and the connection portion supports the load, and when the load is large, the hub side and the wheel Each of the wheel side and the support member abut, and the load is supported by the connection portion and the support member.
車軸周りに回転可能に支持されたハブと、前記ハブと接続されるホイールと、前記ホイールに装着されたタイヤとを備えた車両において、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、
前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続する接続部と、
前記接続部の変形量を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段により検出された前記変形量に基づいて前記タイヤ作用力を検出し、
更に、前記車軸方向の前記ハブと前記ホイールとの間に前記接続部と並列に配置され、かつ前記ハブ側あるいは前記ホイール側の少なくともいずれか一方に固定された支持部材を備え、
前記支持部材は、少なくとも前記タイヤ作用力による前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に互いに近づける荷重が作用しないときに前記ハブ側および前記ホイール側のそれぞれと接触し、
前記荷重により前記接続部および前記支持部材が前記車軸方向に変形することで、前記ハブと前記ホイールとの前記車軸方向の隙間が減少し、
前記荷重が小さい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比は、前記荷重が大きい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比と比較して大きい
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
Tire action force detection for detecting a tire action force acting on a tire in a vehicle including a hub rotatably supported around an axle, a wheel connected to the hub, and a tire mounted on the wheel A device,
A connecting portion for connecting the hub and the wheel in the axle direction;
Detecting means for detecting the deformation amount of the connecting portion,
Detecting the tire acting force based on the deformation amount detected by the detecting means;
And a support member disposed in parallel with the connecting portion between the hub and the wheel in the axle direction, and fixed to at least one of the hub side or the wheel side,
The support member is in contact with each of the hub side and the wheel side when a load that causes the hub and the wheel due to at least the tire acting force to approach each other in the axle direction does not act,
The connecting portion and the support member are deformed in the axle direction by the load, thereby reducing a gap in the axle direction between the hub and the wheel,
The ratio of the deformation amount of the support member in the axle direction to the change amount of the load when the load is small is the ratio of the deformation amount of the support member in the axle direction to the change amount of the load when the load is large. Tire action force detection device characterized in that it is larger than the above.
請求項3に記載のタイヤ作用力検出装置において、
前記支持部材が、前記車軸方向の互いに異なる領域に配置され、かつ剛性が互いに異なる第一支持部材構成部と第二支持部材構成部とを有することで、前記荷重が小さい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比が、前記荷重が大きい場合の前記荷重の変化量に対する前記支持部材の前記車軸方向の変形量の比と比較して大きい
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
In the tire acting force detection device according to claim 3,
The change of the load when the load is small by having the first support member constituent part and the second support member constituent part that are arranged in different regions in the axle direction and have different rigidity from each other. The ratio of the deformation amount in the axle direction of the support member to the amount is larger than the ratio of the deformation amount in the axle direction of the support member to the change amount of the load when the load is large. Tire force detection device.
請求項1から4のいずれか1項に記載のタイヤ作用力検出装置において、
前記車軸方向の変形における前記接続部の剛性に対する前記支持部材の剛性の比が、前記車軸方向と直交する方向の曲げ変形における前記接続部の剛性に対する前記支持部材の剛性の比と比較して大きい
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
In the tire acting force detection device according to any one of claims 1 to 4,
The ratio of the rigidity of the support member to the rigidity of the connection portion in the deformation in the axle direction is larger than the ratio of the rigidity of the support member to the rigidity of the connection portion in a bending deformation in a direction orthogonal to the axle direction. A tire acting force detection device characterized by the above.
請求項1から5のいずれか1項に記載のタイヤ作用力検出装置において、
周方向に間隔をあけて複数配置され、それぞれ前記ハブに締結された第一締結部と、
周方向に間隔をあけて複数配置され、それぞれ前記ホイールに締結された第二締結部とを備え、
前記接続部は、前記第一締結部と前記第二締結部とを前記車軸方向に接続することで、前記第一締結部および前記第二締結部を介して前記ハブと前記ホイールとを前記車軸方向に接続し、
周方向において、前記第一締結部と前記第二締結部とが交互に配置されている
ことを特徴とするタイヤ作用力検出装置。
In the tire acting force detection device according to any one of claims 1 to 5,
A plurality of first fastening portions arranged at intervals in the circumferential direction, each fastened to the hub;
A plurality of circumferentially spaced intervals, each having a second fastening portion fastened to the wheel,
The connecting portion connects the first fastening portion and the second fastening portion in the axle direction so that the hub and the wheel are connected to the axle via the first fastening portion and the second fastening portion. Connected in the direction,
In the circumferential direction, the first fastening portion and the second fastening portion are alternately arranged. A tire acting force detection device, wherein:
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