JP2731856B2 - 車輪のサイドフォース測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）技術分野 本発明は、車輪のサイドフォース測定装置に関し、よ
り詳細には、車輪の車輪方向に作用するサイドフォース
を電気量に変換して測定する車輪のサイドフォース測定
装置に関するものである。

（ｂ）従来技術 例えば、特開昭60−38632号公報には、自動車の車輪
に加わる（発生する）車輪方向の力、すなわちサイドフ
ォースを測定する装置として、中心部に固定部を有し、
周囲に可動部を有する円盤状部材の所定の直径上にＵ字
状および逆Ｕ字状の貫通溝を設け、これらＵ字状および
逆Ｕ字状貫通溝の境部分に最も厚さの薄い部分がそれぞ
れ起歪部とされ、この起歪部の正面側および背面側の同
一位置にひずみゲージを添着し、さらに上記起歪部のＵ
字状および逆Ｕ字状貫通溝内に位置する部分にひずみゲ
ージを添着し、駆動軸と車輪との間を上記円板状部材、
すなわち起歪部を介して連結した上で、上記ひずみゲー
ジでホイートストンブリッジ（以下単に「ブリッジ」と
いう）を組み、このブリッジの出力端からサイドフォー
スに対応した電気的出力を得るように構成した走行性能
測定装置が開示されている。そしてこの走行性能測定装
置においては、上記起歪部の正面側および背面側に添着
されたひずみゲージによって、サイドフォースを検出す
るように構成されている。

しかしながら、上記従来装置には、次のような問題が
あった。

第１に、起歪部が形成された円盤状部材は、輪重（負
荷）に対して充分な剛性を付与するためにその車輪方向
の厚みが大となり、サイドフォース検出感度を低下する
という難点があるほか、円盤状部材の重量が増大し、測
定に悪影響を与えてしまうという問題がある。

第２に、サイドフォース検出用のひずみゲージは、上
述のように起歪部の正面および背面に添着され、起歪部
の曲げひずみを検出するように構成されているため、ト
ルク、輪重等の他の成分の影響（干渉）を受け易いばか
りでなく、車輪中心と車輪の接地面との距離が変化する
と、サイドフォースの検出出力が変化する。従って、車
輪を他のものに変えた場合は勿論のこと、タイヤ圧が変
化しても、サイドフォースの測定結果に変動（誤差）が
生じるという大きな難点がある。

第３に、外乱として作用するトルク、輪荷重等の影響
を除去するために、上記ブリッジの各辺を構成する上記
ひずみゲージの組合せが複雑で、その結果、配線処理が
厄介となるという問題がある。

第４に、起歪部を形成するために円盤状部材にＵ字状
およびＵ字状の貫通溝を形成する必要があるが、このよ
うな貫通溝の機械加工は、熟練を要し、しかも所望の加
工精度を得ることは困難である。

（ｃ）目的 本発明は、上記従来装置の問題点を克服すべくなされ
たもので、その目的とするところは、構成が簡素で製作
が容易であり、起歪片を揺する起歪板の薄肉化、軽量化
が可能であると共に、車輪径が異なるものに取換えた
り、タイヤ圧が変化しても測定値に影響を与えず、その
上正規のオフセットを保持し得る車輪のサイドフォース
測定装置を提供することにある。

（ｄ）構成 本発明は、上述の目的を達成するために、車輪の車軸
方向に作用するサイドフォースを電気量に変換して測定
するサイドフォース測定装置において、ディスクの中心
部に大きな円形孔が形成された車輪と、この車輪の上記
円形孔に嵌合され且つ正規の車輪と同じオフセットを保
持する状態で上記車輪に強固に固着された取付アダプタ
と、全体形状が略円板状を呈し、上記取付アダプタと同
心的に重合され、所定半径の円周上に少なくとも４で割
り切れる数の孔が均一に形成されることによって互いに
相隣る上記孔間に放射方向に延びるスポーク状の起歪片
が複数形成され、車両の駆動軸へ取付ねじをもって着脱
可能とされた第１の起歪板と、全体形状が略円板状を呈
し、少なくとも上記第１の起歪板の上記起歪片と同一条
件の起歪片が形成され、上記第１の起歪板と同心的に重
合され且つ上記起歪片の内方近傍と外方近傍においてボ
ルトをもって上記第１の起歪板に強固に固定された第２
の起歪板と、上記第１、第２の起歪板の所定の起歪片を
挟んで対をなす上記孔の一方側の第１添着予定面および
他方側の第２添着予定面に車輪方向に対し45°および13
5°の方向に受感軸を向けてそれぞれ添着された第１お
よび第２のひずみゲージとを具備し、上記第１、第２添
着予定面に添着された第１のひずみゲージを、２つの対
向する第１および第２のブリッジ辺にそれぞれ回路接続
し、上記第１、第２添着予定面に添着された第２のひみ
ずゲージを、上記第１および第２のブリッジ辺にそれぞ
れ隣接する第３および第４のブリッジ辺にそれぞれ回路
接続してサイドフォース検出用のホイートストンブリッ
ジを構成したものである。

以下、本発明に係る車輪のサイドフォース測定装置の
一実施例を添付図面に基づいて具体的に説明する。

第１図は、本発明に係る車輪のサイドフォース測定装
置の全体構成を一部破断して示す側面図、第２図は、第
１図に示す実施例の外観を理解しやすくするために第１
図をやや簡略化し、一部を破断した外観構成を示す側面
図、第３図は、第１図の正面図（ただし車輪を省略）で
ある。

第１図〜第３図において、１は車輪を駆動する車軸と
しての駆動軸、２はブレーキドラム等から成るキャリパ
ー、３は上記車輪（ただしタイヤ部分は省略）、3aはこ
の車軸３のリム、４はこのリム3aと溶接により一体化さ
れた車輪３のディスク、第２図の２点鎖線で示す4aは、
詳しくは後述するが、本例では既にディスク４のうち、
大きな円形状に繰り抜かれて、存在しない切断部、５は
環状をなす取付アダプタ、６はこの取付アダプタ５と上
記ディスク４とを強固に固着してなる溶接部、７および
８は共に略円板状を呈する第１および第２の起歪板、9,
10および11,12はそれぞれ第１の起歪板７および第２の
起歪板８に設けられ、ひずみゲージ（図示せず）が添着
されるひずみゲージ添着予定面（以下「添着予定面」と
いう）、13は上記第１、第２の起歪板7,8に形成された
環状溝が合わさって形成された断面矩形状の環状空間、
14および14aはそれぞれ第２の起歪板８に穿設された連
通孔、15および15aは上記連通孔14に連通し、第１の起
歪板７を駆動軸１に固定する取付ねじとしてのハブボル
ト用の座繰り穴およびねじ挿通孔、16は駆動軸１の端面
の突起を避けるための孔、17は上記連通孔14aに連通
し、端子板18を収納する端子室、18は上記端子板で、18
aはこの端子板18に植設された４本のうち１本を代表と
して示す端子、18bは該端子板18を第１の起歪板７の上
記端子室17に固定するビス、19は、上記環状空間13およ
び上記連通孔14ならびに上記端子室17に連通する配線
溝、20は第２の起歪板８の中央部に形成された連結部、
21はこの連結部20の中心部に穿設された集線スペース、
22はこの集線スペース21と上記端子室17および座繰り穴
15とに連通する配線斜穴、23は円板状の外側カバー、23
aは上記連通孔14に連通する挿通孔、24は取付アダプタ
５に緩く嵌合する円板状の内側カバー、25は上記外側カ
バー23、第１および第２の起歪板7,8を取付アダプタ５
に同心状に一体的に連結して検出器26を構成するための
ボルト、27および27aは共に、第１、第２の起歪板７お
よび８を連結するボルト、28は上記駆動軸１の軸心を示
し、29は軸心方向の車輪３の中心を示す。また、29は車
輪３のタイヤセンター位置、29aは、正規のオフセット
を示す。

30は上記検出器26、より詳しくは第２の起歪板８の連
結部20と同心的に固定され、速度を検出するための歯
車、31はこの歯車30の回転速度、すなわち車輪３の回転
速度を検出する磁気センサ、32は検出器26からの信号を
取出すスリップリング装置、33は上記歯車30と同心的に
回転自在に結合された回転部、33aはこの回転部33の外
周に設けられたスリップリング、34は上記回転に対する
不動部に上記信号を取出す防水型コネクタより成る入出
力端子、35は上記スリップリング装置32自体の回転を防
止する支持部材（図示せず）を取付けるための雌ねじ部
である。尚、以下の図面において、上記第１図〜第３図
の同一部材には同一符号を付して重複した説明は省略す
る。

第４図および第５図は、第１の起歪板７の構成を詳し
く示した図で、第４図は正面図、第５図は第４図のＡ−
Ａ′矢視方向断面図である。

第４図および第５図において、36は第１の起歪板７と
第２の起歪板８との位置を正確に合わせるために、第１
の起歪板７の周縁部に植設された２個の位置決めピン、
37は同一半径上に穿設され、第１図のボルト25が挿通さ
れる16個の挿通孔、38および39はこの挿通孔37よりも少
し内側の半径位置の周回方向に穿設された断面凹状の環
状溝、19はこの環状溝38から端子室17に連通する断面凹
状の配線溝、40はこの環状溝38,39の内方に均等に配設
された多数の孔としての32個の起歪片形成孔、41はこの
起歪片形成孔40の相隣れる両孔間に最小幅Ｓを有し、上
記環状溝38,39間に厚みｔを有して形成されるスポーク
状の起歪片で、最小幅Ｓに比べて厚みｔが大きくなるよ
うに形成されている。42は上記各起歪片41のうち周回方
向に１つ置きに選ばれたトルク用起起片、43は同じく３
つ置きに選ばれたサイドフォース用起歪片である。

尚、各起歪片41は時計回り方向から見える面と反時計
回り方向から見える面とを有するが、この例では前者を
第１添着予定面、後者を第２添着予定面と呼ぶことにす
る。従って、第１図に示した添着予定面９および10は、
それぞれ第１添着予定面９および第２添着予定面10とな
る。A1,A2,A3,……,A16は各トルク用起歪片42の第１添
着予定面に添着されたトルク検出用のひずみゲージ、B
1,B2,B3,……B16は同じく各トルク用起歪片42の第２添
着予定面に添着されたトルク検出用のひずみゲージ、E1
およびF1は、サイドフォース用起歪片43の第１添着予定
面に直交して（詳しくは後述）添着されたサイドフォー
ス検出用のひずみゲージ、また、E2およびF2は同様に第
２添着予定面に添着されたサイドフォース検出用のひず
みゲージで、以下同様に、英文字の次の数字が奇数のひ
ずみゲージは第１添着予定面に、個数のひずみゲージは
第２添着予定面にそれぞれ英文字ＥとＦのひずみゲージ
がサイドフォース印加時に生ずるせん断ひずみを検出し
得るようにそれぞれ車軸方向（または放射方向軸）に対
して45°および135°をなし且つ互いに直交するように
して対を成し、E16およびF16まで、添着されている。

44および45はそれぞれ環状溝38,39を挟んで外方と内
方に所定の直径を有する円周上に等配され、内周に雌ね
じが螺設された16個のねじ孔で、第１図のボルト27およ
び27aがそれぞれ螺合するように構成されている。46は
端子室17の底部に設けられ、第１図の端子板18を取付け
るビス18bと螺合するねじ穴である。

第６図および第７図は、第２の起歪板８の構成をさら
に詳しく示した図面で、第６図は正面図、第７図は第６
図のＢ−Ｂ′、矢視方向断面図である。

第６図および第７図において、47は上記位置決めピン
36が嵌入されるピン孔、48は上記第１の起歪板７の挿通
孔37に対応する位置に穿設され、上記同様にボルト25が
挿通される挿通孔、49および50は第１の起歪板７と略同
様に形成された環状溝、51も第１の起歪板７の起歪片形
成孔40と略同一に形成された起歪片形成孔、52および53
ならびに54もそれぞれ第１の起歪板７と略同一に形成さ
れた起歪片およびトルク用起歪片ならびにサイドフォー
ス用起歪片、C1,C2,C3,……,C16およびD1,D2,D3,……,D
16も同様にそれぞれトルク用起歪片53の第１添着予定面
および第２添着予定面に添着されたトルク検出用のひず
みゲージ、G1およびH1,G2およびH2,……,G16およびH16
も第１の起歪板７における英文字ＥおよびＦのひずみゲ
ージと同様に添着されたひずみゲージで、サイドフォー
ス用起歪片54に添着されている。

ここで、第１添着予定面および第２添着予定面に、車
軸方向に対し例えば45°の方向に受感軸を向けて添着さ
れたひずみゲージF1〜F16、ひずみゲージH1〜H16の各１
枚ずつを第１のひずみゲージと称することとし、車軸方
向に対し1350°の方向に受感軸を受けて添着されたひず
みゲージE1〜E16、ひずみゲージG1〜G16の各１枚ずつを
第２のひずみゲージと称することとする。

55および56はそれぞれ座繰り穴55aおよび56aを有し、
第１の起歪板７のねじ孔44および45に対応する位置に穿
設され、ボルト27および27aがそれぞれ挿通される取付
孔、57は第２の起歪板８と第１図の歯車30を連結するボ
ルト30aが挿通される取付孔である。

第８図および第９図は、それぞれ第５図に示した第１
添着予定面９および第２添着予定面10の部分を代表とし
てひずみゲージの添着状態を示す拡大断面図で、第８図
はトルク検出用のひずみゲージの添着状態、第９図はサ
イドフォース検出用のひずみゲージの添着状態をそれぞ
れ示してる。

第８図において、58は各起歪片41の最小幅Ｓの位置を
示し、この例では、起歪片形成孔40,51の中心と略一致
する起歪片41の中心部である。59はひずみゲージA11の
ベース、60は上記曲げ応力を検出する受歪部（いわゆる
ゲージグリッド）、61はゲージタブ、62はゲージリード
である。同図からわかるようにひずみゲージA11の受歪
部60は中心58よりもＰだけ内方側の最大曲げ応力が発生
する位置になるようにベース59を第１予定面９に添着し
てある。尚、上記位置が最大曲げ応力を発生することは
本出願人が実験的に確認している。

第９図において、63はせん断応力を検出する対のひず
みゲージE2,F2のベース、64および65はそれぞれひずみ
ゲージF2の受歪部（ゲージグリッド）およびゲージリー
ド、66および67はそれぞれひずみゲージE2の受歪部およ
びゲージリードである。対のひずみゲージE2,F2は中心5
8上に互いが略直交するように添着されている。

第10図は、トルク検出用のブリッジ（ホイートストン
ブリッジ）の一実施例を示す回路図である。

同図において、68〜71は上記ブリッジの接続端子、72
は第１の起歪板７の半周分に対応する部位に添着された
ひずみゲージA1〜A8が直列接続された直列枝路と第２の
起歪板８の上記半周分に対応する部位に添着されたひず
みゲージC1〜C8が直列接続された直列枝路とが共に接続
端子68,70間に並列接続されて成る第１辺、73はこの第
１辺72と対向し、上記半周分の残りの半周分に対応する
部位に添着されたひずみゲージA9〜A16の直列枝路とC9
〜C16の直列枝路とが共に接続端子69,71間に並列接続さ
れて成る第２辺、74および75は共に第１辺72および第２
辺73の隣辺で、しかも互いに対向しており、このうち、
75はそれぞれ第１の起歪板７と第２の起歪板８の半周分
のひずみゲージB1〜B8の直列枝路とD1〜D8の直列枝路と
が接続端子68,71間に並列接続されて成る第３辺、75は
第１の起歪板７と第２の起歪板８の残りの半周分に対応
する部位に添着されたひずみゲージB9〜B16の直列枝路
とD9〜D16の直列枝路とが接続端子69,70間に並列接続さ
れて成る第４辺である。尚、この例では接続端子68,69
が上記ブリッジの出力端子、接続端子70,71がブリッジ
電源入力端子である。

第11図は、サイドフォース検出用のブリッジの一実施
例を示す回路図である。

同図において、76〜79は上記ブリッジの接続端子、80
は第１の起歪板７の半周分に対応する部位に車軸方向に
対し135°の方向に受感軸を向けて添着された第２のひ
ずみゲージE1〜E8が直列接続された直列枝路と第２の起
歪板８の上記半周分に対応する部位に車軸方向に対し13
5°の方向に受感軸を向けて添着された第２のひずみゲ
ージG1〜G8が直列接続された直列枝路とが共に接続端子
76,78間に並列接続されて成る第１辺、81はこの第１辺
と対向し、第１、第２の起歪板7,8の上記半周分の残り
の半周分に対応する部位に車軸方向に対し135°の方向
に受感軸を向け添着された第２のひずみゲージE9〜E16
の直列枝路と第２のひずみゲージG9〜G16の直列枝路と
が共に接続端子79,77間に並列接続されて成る第２辺、8
2はそれぞれ第１の起歪板７と第２の起歪板８の半周分
の第１のひずみゲージF1〜F8の直列枝路と第１のひずみ
ゲージH1〜H8の直列枝路とが接続端子76,79間に並列接
続されて成る第３辺、83はこの第３辺の残りの半周分に
対応する第１のひずみゲージF9〜F16の直列枝路と第１
のひずみゲージH9〜H16の直列枝路とが接続端子77,78間
に並列接続されて成る第４辺である。尚、この例では接
続端子76,77が上記ブリッジの出力端子、接続端子78,79
がブリッジ電源入力端子である。

第12図は、トルク検出動作を説明するために、第１添
着予定面９を有するトルク用起歪片41の近傍を誇張して
示す拡大平面図である。

同図において、84aおよび84bは、力の作用方向および
反力の作用方向を示す矢印、85はトルク用起歪片41の外
方部、86は同じく内方部、87は例えば第１予定面９上の
曲げ応力の分布を示す線図である。

同図において、88は車輪３を構成するタイヤ、89は地
面、90はサイドフォースの方向を示す矢印、91はサイド
フォース用起歪片43,54に発生するせん断応力の分布を
示す線図である。

このように構成された本実施例の組立手順を簡略に説
明する。まず、第４図に示す４個の端子室17にそれぞれ
端子板18を第１図に示すようにビス18bにて取付ける。

次にひずみゲージを第４図および第６図に示す位置
に、より具体的には、トルク検出用は第８図に示す状態
で、サイドフォース検出用は第９図に示す状態で各々添
着する。これらのひずみゲージの結線は、第10図および
第11図に示したように第１の起歪板７と第２の起歪板８
の半周分ずつの直列接続であるから、例えばひずみゲー
ジA1〜A8を代表として述べると、A1からA2、A2からA3へ
とそれぞれのゲージリードを順次直列に結線し、この結
線されたゲージリードを環状溝38内に沿わせる。また、
ひずみゲージA1の一方のゲージリードおよびひずみゲー
ジA8の一方のゲージリードはそれぞれ最も近い配線溝19
内を沿わせて端子室17の所定の端子18aに接続する。つ
まり、第10図の接続端子68〜71および第11図の接続端子
76〜79は、合計16本ある端子18aの所定のものにそれぞ
れ接続する。

一方、車輪３の一次加工を行う。すなわち、市販され
ている一般的な車輪３は、第２図に示すようにディスク
４が一点鎖線で示す切断部4aまで一体成形されているの
で、この切断部4aを大きな円形状に切断して切り除き、
これによってできた孔に取付アダプタ４と取付アダプタ
５を嵌入し、溶接部６にて溶接してディスク４と取付ア
ダプタ５とを強固に固着する。この二次加工によって正
規のオフセット（29a）が保持できるのである。

次に、第１の起歪板７と第２の起歪板８とをボルト2
7,27aにて強固に連結する。この時、位置決めピン36と
ピン孔47とによって位置決めがなされるので端子室17と
連通孔14aおよび座繰り穴15と連通孔14とが連通し、さ
らに、第１の起歪板７の環状溝38と第２の起歪板８の環
状溝49とによって環状空間13が形成され、第１の起歪板
７の配線溝19の開口部を第２の起歪板８が塞ぐことによ
って配線穴が形成される。従って第１の起歪板７および
第２の起歪板８に配設されたひずみゲージ（ブリッジ）
の結線・配線はこの環状空間13および配線溝19ならびに
端子室17を通して行われる。

次に、起歪片形成孔40に異物等が侵入してひずみゲー
ジに悪影響を与えないように内側カバー24を第１の起歪
板７の内側（駆動軸１側）に取付ける。

一方、スリップリング装置32に磁気センサ31を取付け
た上で、歯車30と回転体33とを連結し、歯車30の端部
（駆動軸１側）に外側カバー23を挿通し遊嵌状態として
おく。そして回転体33内部から各スリップ33aに接続さ
れたリード線（図示せず）を集線スペース21に一旦引き
出し、ここから配線斜穴22を通して各端子室17に必要本
数だけ分配した上で、歯車30と連結部20とをボルト30a
で連結する。すなわちここで、第１の起歪板７、第２の
起歪板８、歯車30およびスリップリング装置32が結合さ
れ、第２の起歪板８と歯車30の間に外側カバー23が遊嵌
された状態になっている。次にこの外側カバー23を手で
回転させて挿通孔23aを端子室17に合わせ、分配された
上記リード線を端子18aに接続する。

次に、上記挿通孔23aが座繰り穴15に合うように外側
カバー23を回転させた上で、重ねられた第１および第２
の起歪板7,8と外側カバー23とをボルト25でアダプタ５
に締付けて連結する。つまり、この段階で車輪３と検出
器26およびスリップリング装置32等とが結合されたので
ある。

次に、ハブボルト（図示せず）を挿通孔23a、連通孔1
4、座繰り穴15、ねじ挿通孔15aに挿通して駆動軸１に検
出器26（より詳しくは第１の起歪板７）を取付けて、組
立を完了する。尚、上記トルク検出用およびサイドフォ
ース検出用のブリッジは、入出力端子34、スリップリン
グ装置32および上記リード線を介して接続端子70,71お
よび78,79がブリッジ電源に接続され、同様に接続端子6
8,69および76,77が入出力端子34から外部の測定器に接
続されるものとする。

次に、このように組立てられた本実施例の動作を説明
する。まずトルク検出動作については要旨ではないので
簡単に説明する。

第４図および第６図において、第１および第２の起歪
板7,8の外周側が固定されているとし、内周側が矢印84
に示す時計方向に回転力が与えられるものとする。この
ときの起歪片41の変形の態様をひずみゲージA11およびB
11が添着してあるものを代表として第12図に基づいて述
べる。矢印84aの方向に力を受けて、起歪片41の内方部8
6の第１添着予定面９側は圧縮され、その反対面側は伸
長する。従ってひずみゲージA11は抵抗値が減少し、ひ
ずみゲージB11は抵抗値が増加する。つまり、第１の起
歪板７および第２の起歪板８の第１添着予定面９に添着
したひずみゲージB1〜B16およびD1〜D16の抵抗値が増大
し、第２添着予定面に添着したひずみゲージA1〜A16お
よびC1〜C16の抵抗値が減少する。つまり第10図のブリ
ッジにおいては、第１辺および第２辺が抵抗値減少とな
り、第３辺および第４辺が抵抗値増大となって、接続端
子68から69に向かって検出電流が流れる。また、回転力
84の方向が逆になれば該検出電流の方向が逆になること
はいうまでもない。

次に、サイドフォース検出動作を述べる。

第13図に示すように矢印90の方向の力を駆動軸１が受
けたとする。尚、タイヤ88は地面89上を滑らないものと
する。サイドフォース用起歪片43,54にはせん断応力が
発生し、線図91に示すように中心58近傍が最大となる。
そしてひずみゲージE2,F2の対およびG2,H2の対を代表と
して説明すると、ひずみゲージE2,G2が圧縮され、ひず
みゲージF2,H2が伸長する。つまり全体的には、E1〜E16
およびG1〜G16が圧縮され、F1〜F16およびH1〜H16が伸
長される。従って第11図のサイドフォース検出用ブリッ
ジは、第１辺80および第２辺81が抵抗値減少となり、第
３辺82および第４辺83が抵抗値増大となる。その結果、
接続端子76から77へサイドフォースに対応した検出電流
が流れる。

次に他の力による影響の除去について述べる。

まず、矢印84で示す方向の回転力を各サイドフォース
用起歪片43,54が受けた場合、第１添着予定面のひずみ
ゲージE2,F2の対は共に伸長し、反対側のひずみゲージE
1,F1の対は、圧縮となる。また、同様に、G2,H2の対は
伸長し、G1,H1の対は圧縮される。このことを第11図で
見ると、第１辺80においてはE1とE2のペア、G1とG2のペ
ア、第３辺82においてはF1とF2のペア、H1とH2のペア等
のように、各辺80〜83の各直列枝路には、抵抗値減少と
抵抗値増大となるにずみゲージが交互に配置されてペア
をなし、これらの１つのペア内において互いに打消し合
うので、全体としてブリッジに変化はない。つまり、回
転力84の影響は電気的にキャンセルされる。また、垂直
方向Ｖの輪荷重の影響についても、上記ペア内でいずれ
も打消されるので影響を受けることはない。

尚、歯車30は、車輪３の回転に伴って回転し、歯車30
の歯の凹凸を磁気センサ31が感知し、これを別途設けら
れたカウンタ等によってパルス数として検出し、車輪３
の回転速度を測定する。

このように、本実施例によれば、第１および第２の二
つの起歪板7,8をもって２枚構造とし、各起歪板7,8の所
定の直径を有する円周上に32個の起歪片形成孔40,51を
穿設して形成される起歪片41,52から、周回方向に１つ
置きにトルク用起歪片42,53を選び、さらに３つ置きに
サイドフォース用起歪片43,54を選び、それぞれ第１添
着予定面9,11およびその反対側の第２添着予定面10,12
とに対をなして、それぞれトルク検出用のひずみゲージ
およびサイドフォース検出用のひずみゲージを添着し、
これらによってそれぞれトルク検出用ホイートストンブ
リッジおよびサイドフォース検出用ホイートストンブリ
ッジを構成したから、トルク検出とサイドフォース検出
とが同時にしかも独立的に行えるという利点があり、さ
らに、上記両ホイートストンブリッジは、第１および第
２の起歪板7,8に配設されたひずみゲージの半周分づつ
の直列接続をもって該両ブリッジの各辺を構成したの
で、各ひずみゲージに接続される入力側および出力側の
多数のゲージリードやリード線が可及的に短縮化でき、
結線および配線が極めて簡略化されるという利点があ
る。

また、キャリパー２および駆動軸１等に手を加えるこ
となく、車輪３の二次加工によるだけで、検出器26装着
後も車輪３の正規オフセットが保持できると共に他の車
両にもタイヤ交換作業と同様の要領で簡単に取り付け得
るという利点がある。

また、上記２枚構造を用いたことにより、輪荷重に対
して、実質的に軽量化を図りつつ剛性を大きくし得ると
いう利点がある。

また、両起歪板7,8の構造（形状）が簡略なので、特
殊な工作機械を必要とせず、容易に且つ高精度に製作で
きるという利点がある。

また、サイドフォース検出動作に関しては、せん断力
を検出するように構成したので、車輪の直径が変化して
もその影響を受けることなく、高精度のサイドフォース
が測定できるという利点がある。

また、第１添着予定面に添着されたサイドフォース用
ひずみゲージ（例えばE1,F1およびG1,H1）と第２添着予
定面に添着されたひずみゲージ（例えばE2,F2およびG2,
H2）とをブリッジの各辺においてペアをなすように構成
したから、回転力、輪荷重および水平方向の力の影響を
すべて上記ペア内で打消し合い、これらの干渉が除去で
きるという利点がある。

また、歯車30および磁気センサ31によって、トルク検
出、サイドフォース検出と同時に独立して回転速度が検
出できるので、速度との相関関係が的確に把握できると
いう利点がある。

尚、本発明は、上述の実施例に何ら限定されることな
く、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施がで
きるものである。

例えば、起歪片形成孔40,51は32個に限ることなく、
４で割り切れる数であれば適宜，変更してもよい。

また、サイドフォース用起歪片43,54は周回方向に３
つおきに選ぶことなく、２つおきでも４つおきでもよ
い。

また、起歪片形成孔40,51は円孔に限ることなく、加
工上の問題がなければ、角孔、長円孔あるいは扇形状孔
でもよい。

（ｅ）効果 以上詳述したところからわかるように本発明によれ
ば、簡単な穿孔加工を施された車輪と、オフセットが正
規に設定された取付アダプタと、多数の起歪片が形成さ
れた第１および第２の起歪板と、これら第１、第２の起
歪板の第１、第２の添着予定面に車軸方向に対し45°お
よび135°の方向に受感軸を向けてそれぞれ添着された
第１、第２のひずみゲージによって、組まれたブリッジ
とから構成されているため、構成が簡素で製作が容易で
あり、車輪に作用するサイドフォース以外のトルクや輪
荷重の影響を実用上皆無とすることができ、特に起歪板
のトータルの厚みを、従来のものより大幅に薄肉化で
き、その分車輪重量の軽量化が図れ、車輪重量の増加に
よるトルク測定誤差を極力減少させることができ、さら
には正規のオフセットを保持でき、実車に近い状態で正
確なサイドフォースを測定し得る車輪のサイドフォース
測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車輪のサイドフォース測定装置
の全体構成を一部破断して示す側面図、第２図は、第１
図に示す実施例を簡略化し、一部を破断して示す側面
図、第３図は、第１図の車輪を省略した検出器の構成を
示す正面図、第４図および第５図は、第１の起歪板の構
成を詳しく示した図で、このうち、第４図は正面図、第
５図は第４図のＡ−Ａ′矢視方向断面図、第６図および
第７図は、第２の起歪板の構成を詳しく示した図で、こ
のうち第６図は正面図、第７図は第６図のＢ−Ｂ′矢視
方向断面図、第８図および第９図は、それぞれ第５図に
示した第１添着予定面および第２添着予定面を代表とし
てひずみゲージの添着状態を示す拡大断面図で、第８図
はトルク検出用のひずみゲージ、第９図はサイドフォー
ス検出用のひずみゲージの例、第10図および第11図は、
それぞれトルク検出用のブリッジおよびサイドフォース
検出用のブリッジを示す回路図、第12図は、トルク検出
動作を説明するためにトルク用起歪片の近傍を拡大して
示す拡大正面図、第13図は、サイドフォース検出動作を
説明するために第１図を模式的に示した模式図、第14図
は、さらに第13図の一部を拡大した拡大模式図である。 １……駆動軸、２……キャリパー、３……車輪、3a……
リム、４……ディスク、4a……切断部、５……取付アダ
プタ、６……溶接部、７……第１の起歪板、８……第２
の起歪板、9,10,11,12……添着予定面、13……環状空
間、14,14a……連通孔、15……ハブボルト用の座繰り
穴、15a……ねじ挿通孔、16……孔、17……端子室、18
……端子板、18a……端子、19……配線溝、20……連結
部、21……集線スペース、22……配線斜穴、23……外側
カバー、23a……挿通孔、24……内側カバー、25,27,27
a,30a……ボルト、26……検出器、28……軸心、29……
車輪の中心、29a……正規のオフセット、30……歯車、3
1……磁気センサ、32……スリップリング装置、37,48…
…挿通孔、38,39,49,50……環状溝、40,51……起歪片形
成孔、41,42,43,52,53,54……起歪片、55……取付孔、5
8……中心、A1〜A16,B1〜B16,C1〜C16,D1〜D16……トル
ク検出用ひずみゲージ、E1〜E16,F1〜F16,G1〜G16,H1〜
H16……サイドフォース検出用ひずみゲージ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪の車軸方向に作用するサイドフォース
   を電気量に変換して測定するサイドフォース測定装置に
   おいて、ディスクの中心部に大きな円形孔が形成された
   車輪と、この車輪の上記円形孔に嵌合され且つ正規の車
   輪と同じオフセットを保持する状態で上記車輪に強固に
   固着された取付アダプタと、全体形状が略円板状を呈
   し、上記取付アダプタと同心的に重合され、所定半径の
   円周上に少なくとも４で割り切れる数の孔が均一に形成
   されることによって互いに相隣る上記孔間に放射方向に
   延びるスポーク状の起歪片が複数形成され、車両の駆動
   軸へ取付ねじをもって着脱可能とされた第１の起歪板
   と、全体形状が略円板状を呈し、少なくとも上記第１の
   起歪板の上記起歪片と同一条件の起歪片が形成され、上
   記第１の起歪板と同心的に重合され且つ上記起歪片の内
   方近傍と外方近傍においてボルトをもって上記第１の起
   歪板に強固に固定された第２の起歪板と、上記第１、第
   ２の起歪板の所定の起歪片を挟んで対をなす上記孔の一
   方側の第１添着予定面および他方側の第２添着予定面に
   車軸方向に対し45°および135°の方向に受感軸を向け
   てそれぞれ添着された第１および第２のひずみゲージと
   を具備し、上記第１、第２添着予定面に添着された第１
   のひずみゲージを、２つの対向する第１および第２のブ
   リッジ辺にそれぞれ回路接続し、上記第１、第２添着予
   定面に添着された第２のひずみゲージを、上記第１およ
   び第２のブリッジ辺にそれぞれ隣接する第３および第４
   のブリッジ辺にそれぞれ回路接続してサイドフォース検
   出用のホイートストンブリッジを構成したことを特徴と
   する車輪のサイドフォース側定装置。
2. 【請求項２】ホイートストンブリッジは、対をなす第
   １、第２添着予定面に添着され且つ上記第１、第２の起
   歪板の半周部に添着された第１のひずみゲージを該半周
   分ずつ２つの対向する第１および第２のブリッジ辺にそ
   れぞれ回路接続し、上記対をなす第１、第２の添着予定
   面に添着され且つ上記第１、第２の起歪板の半周部に添
   着された第２のひずみゲージを該半周分ずつ上記第１お
   よび第２のブリッジ辺にそれぞれ隣り合う第３および第
   ４のブリッジ辺にそれぞれ回路接続することにより構成
   したことを特徴とする請求項（１）記載の車輪のサイド
   フォース測定装置。