JP2736395B2 - Wheel force measuring device and structure stress measuring device - Google Patents

Wheel force measuring device and structure stress measuring device

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JP2736395B2
JP2736395B2 JP3130840A JP13084091A JP2736395B2 JP 2736395 B2 JP2736395 B2 JP 2736395B2 JP 3130840 A JP3130840 A JP 3130840A JP 13084091 A JP13084091 A JP 13084091A JP 2736395 B2 JP2736395 B2 JP 2736395B2
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Japan
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axle
stress
stress detection
measuring device
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長生 宮崎
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両の車輪に作用する
路面摩擦力、垂直抗力、路面摩擦係数等を検出するため
の車輪作用力測定装置に関し、こうして検出される路面
摩擦力、垂直抗力等は、車両の急制動時に車輪のロック
を防止するアンチロックブレーキ装置(ABS)もしく
は加速時に車輪の過大なスリップを防止するトラクショ
ンコントロール装置の制御入力信号となりうるものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for measuring a wheel acting force for detecting a road friction force, a vertical drag, a road friction coefficient and the like acting on wheels of a vehicle. And the like can serve as a control input signal of an anti-lock brake device (ABS) for preventing the wheels from locking when the vehicle is suddenly braked or a traction control device for preventing the wheels from slipping excessively during acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば自動車に装備される従来のアンチ
ロックブレーキ装置(ABS)では、車体速度と車輪速
度とによって演算されるスリップ比が一定の範囲に入る
ように制動を自動制御する方式が一般的である(例えば
特公昭59−30585号公報、特開昭60−6013
54号公報参照。)。路面摩擦係数とスリップ比との間
の関係は、路面の状況によって変わりうる。そのため、
上記の従来の方式では、路面の状況によっては制動力が
最大とならない場合があり、この場合には、最小の制動
距離が得られない。また、車体速度は車輪速度からの推
定値であるため、スリップ比の制御において精度上の問
題がある。車体速度を正確に把握するには、対地速度セ
ンサー(例えば特開昭63−64861号公報)、車体
減速度センサー(例えば特開昭63−170157号公
報)などの、複雑な装置を必要とする。
2. Description of the Related Art For example, in a conventional anti-lock brake device (ABS) installed in an automobile, a method of automatically controlling braking so that a slip ratio calculated based on a vehicle body speed and a wheel speed falls within a certain range is generally used. (For example, JP-B-59-30585, JP-A-60-6013).
See No. 54 publication. ). The relationship between the road surface friction coefficient and the slip ratio can vary depending on the road surface conditions. for that reason,
In the above conventional method, the braking force may not be maximum depending on the road surface condition, and in this case, the minimum braking distance cannot be obtained. Also, since the vehicle speed is an estimated value from the wheel speed, there is a problem in accuracy in controlling the slip ratio. In order to accurately grasp the vehicle speed, complicated devices such as a ground speed sensor (for example, JP-A-63-64861) and a vehicle deceleration sensor (for example, JP-A-63-170157) are required. .

【0003】また、路面摩擦力、もしくは路面摩擦係数
を測定量として取り入れたABSが例えば特開昭63−
25169号公報において提案されている。同公報に記
載されている装置においては、車輪に作用する路面摩擦
力のトルク(タイヤトルク)を、車輪角加速度と、ブレ
ーキ液圧とから演算により算出して、ブレーキ液圧上昇
中のタイヤトルクの下降の始まりを車輪のロック直前状
態の判断材料として採用している。しかしながら、この
装置においては、タイヤトルクを車輪角加速度とブレー
キ液圧とから演算によって間接的に求めており、車輪の
慣性能率、ブレーキの制動効率等の不確定な定数の存在
のため、演算値に精度上の問題がある。これを解決する
ものとして、路面摩擦力、もしくは路面摩擦係数を直接
的に計測することを特徴とするABSが本願の出願人に
よって提案されている(例えば、特願平2−24819
号)。
Further, an ABS incorporating a road surface friction force or a road surface friction coefficient as a measured value is disclosed in, for example,
No. 25169 proposes this. In the device described in the publication, the torque (tire torque) of the road surface frictional force acting on the wheels is calculated from the wheel angular acceleration and the brake fluid pressure, and the tire torque during the increase of the brake fluid pressure is calculated. Is used as a material for determining the state immediately before locking of the wheels. However, in this device, the tire torque is calculated indirectly from the wheel angular acceleration and the brake fluid pressure, and the calculated value is calculated due to the existence of uncertain constants such as the wheel inertia rate and the braking efficiency of the brake. Has a problem with accuracy. As a solution to this, an ABS that directly measures the road surface friction force or the road surface friction coefficient has been proposed by the applicant of the present application (for example, Japanese Patent Application No. 2-24819).
issue).

【0004】車両のトラクションコントロール装置にお
いても、従来の装置はABSと同様に車輪速度を測定す
ることにより、加速時の車輪のスリップを検出してい
る。この場合にも車輪速度に基づいて制御が行われてい
るABSと同様の問題が存在する。
[0004] In a traction control device for a vehicle, the conventional device detects wheel slip during acceleration by measuring the wheel speed in the same manner as ABS. Also in this case, there is a problem similar to that of the ABS in which the control is performed based on the wheel speed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】走行中の路面の状況に
よって変化しうる路面摩擦力、あるいは路面摩擦係数等
の車輪作用力を制御入力情報として用いる新規なABS
あるいはトラクションコントロール装置を実用に供する
には、これら車輪作用力を正確かつ簡便に計測すること
が求められる。
SUMMARY OF THE INVENTION A novel ABS using, as control input information, a road friction force which can vary depending on the road surface condition during traveling or a wheel acting force such as a road friction coefficient.
Alternatively, in order to put the traction control device into practical use, it is required to measure these wheel acting forces accurately and simply.

【0006】したがって、本発明は、上記の要求に応え
る車輪作用力測定装置を提供することをその課題とす
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a wheel acting force measuring device which meets the above-mentioned demand.

【0007】[0007]

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本発明で
は、次の技術的手段を講じている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following technical means.

【0008】本発明の第1の側面によって提供される車
輪作用力測定装置は、車両の車軸または車軸近傍に歪ゲ
ージを備える応力検出センサーを埋設固定し、上記車軸
に作用する水平方向のせん断応力または垂直方向のせん
断応力を検出するように構成した車輪作用力測定装置で
あって、上記応力検出センサーは、上記車軸に作用する
軸トルクの影響を解消ないし軽減するように、上記歪ゲ
ージが上記車軸または車軸近傍の応力中心軸線上もしく
はその近傍に位置するように配置されており、上記応力
検出センサーの検出出力を信号処理回路で処理するよう
にしたことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a wheel acting force measuring device, wherein a stress detecting sensor having a strain gauge is buried and fixed at or near an axle of a vehicle, and a horizontal shear stress acting on the axle is fixed. Or a wheel acting force measuring device configured to detect a shear force in a vertical direction, wherein the stress detection sensor is configured to eliminate or reduce an influence of an axle torque acting on the axle, and the strain gauge is configured to be It is arranged so as to be located on or near the stress center axis near the axle or near the axle, and the detection output of the stress detection sensor is processed by a signal processing circuit.

【0009】応力中心線とは、車軸に作用するねじりト
ルクによる歪みの影響が最も少ない領域を結んだ線であ
り、単純な円形軸の場合、その中心軸と一致する。車輪
に制動力を作用させたとき、タイヤが路面から受ける車
両前後方向の路面摩擦力は、車幅方向に延びる車軸を前
後方向にせん断しようとする応力として等価に作用す
る。同時に、車両重量によりタイヤが路面から受ける垂
直抗力は、車軸を上下方向にせん断しようとする応力と
して作用する。本発明においては、基本的に、上記路面
摩擦力によって車軸に生じる水平方向のせん断歪みを計
測しうる応力検出センサーまたは上記垂直抗力によって
車軸に生じる垂直方向のせん断歪みを計測しうる応力検
出センサーを、車軸の応力中心軸線上に配置するのであ
る。このように応力センサーを配置する結果、制動中に
当然に車軸に作用するねじりトルクによるクロストーク
成分が適正に上記各応力検出センサーの出力から除去な
いしは軽減されることになる。
The stress center line is a line connecting the areas where the influence of the distortion due to the torsion torque acting on the axle is least, and in the case of a simple circular axis, coincides with the center axis. When a braking force is applied to the wheels, the road surface frictional force that the tires receive from the road surface in the vehicle longitudinal direction acts equivalently as a stress that tends to shear the axle extending in the vehicle width direction in the vehicle longitudinal direction. At the same time, the normal force that the tire receives from the road surface due to the weight of the vehicle acts as a stress that tends to shear the axle up and down. In the present invention, basically, a stress detection sensor capable of measuring the horizontal shear strain generated on the axle by the road surface friction force or a stress detection sensor capable of measuring the vertical shear strain generated on the axle by the vertical drag. , On the center axis of the axle stress. As a result of disposing the stress sensors in this manner, the crosstalk component due to the torsional torque acting on the axle during braking is appropriately removed or reduced from the output of each of the stress detection sensors.

【0010】好ましい実施の形態においては、上記応力
検出センサーは、車軸または車軸近傍に設けた孔内に埋
設固定されており、上記応力検出センサーは、上記孔内
にその内壁面と接合するように埋設固定されるか、また
は、隔離材を介して上記孔内に埋設固定される。この場
合、上記隔離材は上記応力検出センサーと上記孔の内壁
面との間の空隙を埋め、上記応力検出センサーと上記内
壁面とを接合する。また、上記孔は、車両の車軸または
車軸近傍に複数設けられる場合があり、各孔内に上記応
力検出センサーが埋設固定され、各応力検出センサーの
信号を信号処理回路で処理することにより、特定の応
力、たとえば、路面摩擦力に対応する水平方向のせん断
応力、垂直抗力に対応する垂直方向のせん断応力が取り
出される。そうして、このように路面摩擦力に対応する
水平方向のせん断応力および垂直抗力に対応する垂直方
向のせん断応力に係る各検出信号を上記信号処理回路で
処理することにより、路面摩擦係数を取り出すことがで
きる。
[0010] In a preferred embodiment, the stress detection sensor is embedded and fixed in a hole provided in the axle or in the vicinity of the axle, and the stress detection sensor is connected to the inner wall surface in the hole. It is buried and fixed, or buried and fixed in the hole via an isolating material. In this case, the separating material fills a gap between the stress detection sensor and the inner wall surface of the hole, and joins the stress detection sensor and the inner wall surface. In some cases, the plurality of holes are provided on the axle of the vehicle or in the vicinity of the axle. , For example, a horizontal shear stress corresponding to the road surface frictional force and a vertical shear stress corresponding to the vertical drag are taken out. Then, by processing the respective detection signals relating to the horizontal shear stress corresponding to the road surface friction force and the vertical shear stress corresponding to the vertical reaction force by the signal processing circuit, the road surface friction coefficient is extracted. be able to.

【0011】好ましい実施の形態においてはまた、上記
信号処理回路は、上記応力検出センサーとともに車軸ま
たは車軸近傍に埋設される。このようにすれば、センサ
ーの出力信号のS/N比が高くなる。
In a preferred embodiment, the signal processing circuit is embedded in the axle or in the vicinity of the axle together with the stress detection sensor. This increases the S / N ratio of the output signal of the sensor.

【0012】好ましい実施の形態においてはまた、上記
応力検出センサーは、基体の表面または表面近傍に歪ゲ
ージを一体化した構成とされる。このように歪ゲージを
基体に一体化する手法としては、基体の表面に歪ゲージ
を貼着する方法、基体の表面近傍に歪ゲージを埋設する
方法、半導体でできた基体表面に歪ゲージを一体に造り
込む方法などが考えられる。
In a preferred embodiment, the stress detection sensor has a structure in which a strain gauge is integrated on or near the surface of the substrate. The method of integrating the strain gauge with the substrate in this way includes a method of attaching the strain gauge to the surface of the substrate, a method of embedding the strain gauge near the surface of the substrate, and a method of integrating the strain gauge with the surface of the semiconductor substrate. It is possible to consider a method of building it into the product.

【0013】好ましい実施の形態においてはさらに、車
両の車軸または車軸近傍に、歪ゲージが上記車軸または
車軸近傍の応力中心線上もしくはその近傍に位置するよ
うにして埋設固定した応力検出センサーを主応力検出セ
ンサーとし、この主応力検出センサーの近傍にブレーキ
トルクを検出するための副応力検出センサーを設け、こ
れらの応力検出信号を信号処理回路で処理することによ
り、上記主応力検出センサーの出力信号からブレーキト
ルク等の応力信号を除去もしくは減少させる構成とされ
ている。応力検出センサーを応力中心軸線上に配置する
ことが本発明の基本概念であるが、どうしても制動力に
起因するねじりトルク成分が各センサー出力に混入する
場合が生じる。この場合には、ブレーキトルクを別途検
出し、これを上記主応力検出センサーの出力から除去す
ることにより、より正確に目的の作用力を測定すること
ができる。
In a preferred embodiment, a stress detection sensor buried and fixed such that a strain gauge is located on or near the center of stress of the axle or the vicinity of the axle is provided near the axle of the vehicle or in the vicinity of the axle. A sub-stress detection sensor for detecting brake torque is provided in the vicinity of the main stress detection sensor as a sensor, and these stress detection signals are processed by a signal processing circuit. The configuration is such that a stress signal such as torque is removed or reduced. The basic concept of the present invention is to dispose the stress detection sensor on the central axis of the stress. However, there is a case where a torsional torque component caused by the braking force is mixed into each sensor output. In this case, the target acting force can be measured more accurately by separately detecting the brake torque and removing it from the output of the main stress detection sensor.

【0014】本発明の第2の側面によって提供される車
輪作用力測定装置は、車軸または車軸近傍に孔を設け、
上記孔内に歪ゲージを備える応力検出センサーを埋設固
定し、上記車軸に作用する力を検出するように構成した
車輪作用力測定装置であって、上記応力検出センサー
は、基体表面に歪ゲージを貼着するか、または基体表面
近傍に歪ゲージを埋め込んだ恰好で、隔離材を介して上
記孔内に埋設固定されており、上記応力検出センサーの
検出出力を信号処理回路で処理するようにしたことを特
徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a wheel acting force measuring device, wherein a hole is provided at or near an axle,
A wheel acting force measuring device configured to embed and fix a stress detection sensor having a strain gauge in the hole and to detect a force acting on the axle, wherein the stress detection sensor includes a strain gauge on a surface of a base. Affixed or embedded with a strain gauge near the surface of the substrate, embedded and fixed in the hole via an isolating material, and the detection output of the stress detection sensor is processed by a signal processing circuit. It is characterized by:

【0015】この側面によれば、応力検出センサーは、
基体にあらかじめ歪ゲージが一体化されたものを作製し
ておき、この応力検出センサーを車軸または車軸近傍に
設けた孔に装着するという簡単な手法によって、車軸ま
たは車軸近傍の内部におけるたとえば応力中心軸線等の
適切な位置を選んで応力検出センサー、より具体的に
は、基体に一体化される歪ゲージを配置することができ
る。
According to this aspect, the stress detection sensor includes:
For example, by using a simple method in which a strain gauge is integrated with a base in advance and the stress detection sensor is mounted in a hole provided in the axle or in the vicinity of the axle. The stress detection sensor, more specifically, a strain gauge integrated with the base can be arranged by selecting an appropriate position such as the above.

【0016】本発明のその他の特徴および利点は、図面
を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとな
ろう。
[0016] Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the drawings.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1、図2および図3は、本発明
の車輪作用力測定装置を路面摩擦係数を測定することが
できるように構成した実施形態を示している。
FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 show an embodiment in which a wheel acting force measuring apparatus of the present invention is configured to measure a road surface friction coefficient.

【0018】図1は、応力選出センサーの取付け状態
を、図2は応力検出センサーを、図3は信号処理回路
を、それぞれ示す。図1に示されるように、この実施形
態では、乗用車に多く用いられるストラット型サスペン
ション構造を有する非駆動車輪の車軸または車軸近傍に
応力検出センサーが取付けられている。
FIG. 1 shows a mounting state of a stress selection sensor, FIG. 2 shows a stress detection sensor, and FIG. 3 shows a signal processing circuit. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a stress detection sensor is mounted on an axle or near an axle of a non-driven wheel having a strut-type suspension structure often used in passenger cars.

【0019】車軸1(この例ではナックル)の上面から
下面まで中心軸が路面に垂直な方向11に沿って、かつ
車軸の中心線(応力中心線)と交わるように孔2があけ
られている。この孔2の直径は、例えば5〜10mm程
度とされる。ここで車軸の中心線(応力中心線)とは、
スピンドルを軸に回転する車輪に作用する路面摩擦力と
垂直抗力および横力(サイドフォース)により、車軸1
に生じる曲げ変形の中心線(その線上では曲げ変形にと
もなう引っ張り歪も圧縮歪も生じない線)、もしくはブ
レーキ作動時のブレーキトルクにより車軸1に生じるね
じれ変形の中心線(その線上ではねじれ変形にともなう
せん断歪を生じない線)の意味である。これらは近似的
にスピンドルの中心線(車軸の中心線5)に一致する。
A hole 2 is formed from the upper surface to the lower surface of the axle 1 (knuckle in this example) so that the central axis extends in a direction 11 perpendicular to the road surface and intersects the axle center line (stress center line). . The diameter of the hole 2 is, for example, about 5 to 10 mm. Here, the center line (stress center line) of the axle is
The axle 1 is generated by the road surface frictional force, the normal force, and the lateral force (side force) acting on the wheel rotating about the spindle.
The center line of the bending deformation occurring on the axle 1 (the line on which neither tensile strain nor compressive strain is generated due to the bending deformation) or the center line of the torsional deformation generated on the axle 1 by the brake torque at the time of the brake operation (on that line, (A line that does not cause shear strain). These approximately coincide with the centerline of the spindle (centerline 5 of the axle).

【0020】上記孔2には、応力検出センサー3が挿入
される。この応力検出センサー3は、図2に示すよう
に、エポキシ樹脂などのプラスチックまたは金属材など
からなる直方体形状の基体20と、これに取付けられた
歪測定手段とからなる。歪測定手段は、例えば、金属抵
抗線歪ゲージを用いることができる。図において、歪ゲ
ージ21〜24および31〜34を基体20の各面上で
の線分で示している。
A stress detecting sensor 3 is inserted into the hole 2. As shown in FIG. 2, the stress detection sensor 3 includes a rectangular parallelepiped base body 20 made of a plastic such as epoxy resin or a metal material, and a strain measuring unit attached thereto. As the strain measuring means, for example, a metal resistance wire strain gauge can be used. In the figure, the strain gauges 21 to 24 and 31 to 34 are indicated by line segments on each surface of the base 20.

【0021】歪ゲージ21〜24および31〜34は、
基体20の表面にたとえば接着剤を用いて貼着するか、
あるいは、基体20の表面近傍に埋め込む等によって基
体20に取付けられる。歪ゲージ21〜24および31
〜34の各々は、y軸に対して45°の角度をなすよう
に取付けるのが望ましい。こうして形成される応力検出
センサー3は、上記の孔2に挿入され、車軸の中心線
(車軸の中心線5)上に設置される。また、x、y、z
軸を各々車輪の進行方向9、車軸方向10、垂直方向1
1に一致させる。この応力検出センサー3の上面(その
法線方向がz軸方向である一つの面)は車軸の中心線に
対して上方に、同じく下面(その法線方向がz方向であ
る他の一つの面)は車軸の中心線に対して下方に位置す
るように、また、車輪に作用する路面摩擦力と垂直抗力
および横力により生じる曲げ変形にともなう引っ張りも
しくは圧縮歪の大きさが各底面において同じになる位置
であるのが望ましい。同じく応力検出センサー3の前面
(その法線方向がx軸方向である一つの面)と後面(そ
の法線方向がx方向である他の一つの面)が車軸の中心
線を間に挟むように位置し、上記の曲げ変形もしくはね
じれ変形にともなう歪が各面において同じにある位置で
あるのが望ましい。
The strain gauges 21 to 24 and 31 to 34
Affixing to the surface of the base 20 using, for example, an adhesive,
Alternatively, it is attached to the base 20 by being embedded near the surface of the base 20 or the like. Strain gauges 21 to 24 and 31
Desirably, each of .about.34 is mounted at a 45.degree. Angle to the y-axis. The stress detection sensor 3 thus formed is inserted into the hole 2 and installed on the center line of the axle (center line 5 of the axle). X, y, z
The axes are the traveling direction 9 of the wheel, the axle direction 10 and the vertical direction 1 respectively.
Match with 1. The upper surface (one surface whose normal direction is the z-axis direction) of the stress detection sensor 3 is located above the center line of the axle, and the lower surface thereof (the other surface whose normal direction is the z direction). ) Is located below the center line of the axle, and the magnitude of the tensile or compressive strain caused by the bending deformation caused by the road surface friction force acting on the wheels and the normal force and the lateral force is the same at each bottom surface. It is desirable that the position be Similarly, the front surface (one surface whose normal direction is the x-axis direction) and the rear surface (the other surface whose normal direction is the x direction) of the stress detection sensor 3 sandwich the center line of the axle therebetween. And it is desirable that the strain caused by the bending deformation or the torsional deformation be the same on each surface.

【0022】上記孔2は、望ましくは充填材(隔離材)
4によって充填される。この充填材4は、応力検出セン
サー3の基体と同等のたとえばエポキシ樹脂等の材質で
あることが望ましく、この充填材4は応力検出センサー
3の周辺を充分に充填してこの応力検出センサー3を孔
2内に確実に固着する。これにより、歪ゲージ21〜2
4および31〜34が孔2の中に所定の位置ならびに所
定の方向に効果的に埋設固着される。
The hole 2 is preferably made of a filler (separation material).
4 filled. The filler 4 is desirably made of a material such as an epoxy resin equivalent to the base of the stress detection sensor 3. The filler 4 sufficiently fills the periphery of the stress detection sensor 3 and replaces the stress detection sensor 3. It is firmly fixed in the hole 2. Thereby, the strain gauges 21 to 2
4 and 31 to 34 are effectively embedded and fixed in the holes 2 at predetermined positions and in predetermined directions.

【0023】図3の信号処理回路のように上記応力検出
センサー3の歪ゲージ21,22,23,24の組と、
歪ゲージ31,32,33,34の組を各々ブリッジに
組み、各ブリッジを電気信号線8を介して直流電源42
と増幅器43とからなる増幅回路41および直流電源4
5と増幅器46とからなる増幅回路44に電気的に接続
する。
As in the signal processing circuit of FIG. 3, a set of strain gauges 21, 22, 23, and 24 of the stress detection sensor 3;
A set of strain gauges 31, 32, 33, and 34 is assembled into bridges, and each bridge is connected to a DC power source 42 via an electric signal line 8.
Circuit 41 and DC power supply 4
5 and an amplifier 46.

【0024】車輪に作用する路面摩擦力にともなって上
記応力検出センサー3の上面および下面には、それらの
面内にせん断歪が生じる。歪ゲージ21〜24はこのせ
ん断歪を感知する。増幅回路41はこのせん断歪に比例
した、すなわち路面摩擦力に比例した電圧信号を出力す
る。歪ゲージ21〜24がブリッジに組まれていること
に加えて、車軸の中心線の付近で上記せん断歪を感知す
る構成としているために、上記の曲げ変形およびねじれ
変形による出力信号へのクロストークを極力低く抑制す
ることができる。すなわち、この構成により、精度よく
路面摩擦力を測定することができる車輪作用力測定装置
が実現している。
The upper surface and the lower surface of the stress detection sensor 3 are subjected to shear strain in the upper and lower surfaces of the stress detection sensor 3 due to the road surface frictional force acting on the wheels. The strain gauges 21 to 24 sense this shear strain. The amplifier circuit 41 outputs a voltage signal proportional to the shear strain, that is, proportional to the road surface frictional force. In addition to the strain gauges 21 to 24 being assembled in a bridge, the shear strain is sensed in the vicinity of the center line of the axle. Therefore, the crosstalk to the output signal due to the bending deformation and the torsional deformation is caused. Can be suppressed as low as possible. That is, with this configuration, a wheel acting force measuring device capable of accurately measuring the road surface friction force is realized.

【0025】同じく、車輪に作用する垂直抗力にともな
って、上記応力検出センサー3の前面および後面には、
それらの面内にせん断歪が生じる。歪ゲージ31〜34
はこのせん断歪を感知する。増幅回路44はこのせん断
歪に比例した、すなわち垂直抗力に比例した電圧信号を
出力する。歪ゲージ31〜34がブリッジに組まれてい
ることに加えて、車軸の中心線の付近で上記せん断歪を
感知する構成としているために、上記の曲げ変形および
ねじれ変形による出力信号へのクロストークを極力低く
抑制することができる。すなわち、この構成により、精
度良く垂直抗力を測定する車輪作用力測定装置が実現し
ている。そして、演算回路47において、上記路面摩擦
力と垂直抗力との商を演算することにより、路面摩擦係
数を求めることができる。
Similarly, along with the normal force acting on the wheels, the front and rear surfaces of the stress detection sensor 3
Shear strain occurs in those planes. Strain gauges 31-34
Senses this shear strain. The amplifier circuit 44 outputs a voltage signal proportional to the shear strain, that is, proportional to the normal force. In addition to the strain gauges 31 to 34 being assembled in a bridge, since the shear strain is sensed near the center line of the axle, the crosstalk to the output signal due to the bending deformation and the torsional deformation is caused. Can be suppressed as low as possible. That is, with this configuration, a wheel acting force measuring device that accurately measures the normal force is realized. Then, the arithmetic circuit 47 calculates the quotient of the road surface frictional force and the normal force to obtain the road surface friction coefficient.

【0026】なお、この実施形態においては、孔2内の
応力検出センサー3の周辺がエポキシ樹脂等の合成樹
脂、あるいはその他の材料によって充填されているた
め、歪ゲージ21〜24、および31〜34が外界から
適切に保護されるという効果を達成することもできる。
In this embodiment, since the periphery of the stress detection sensor 3 in the hole 2 is filled with a synthetic resin such as an epoxy resin or another material, the strain gauges 21 to 24 and 31 to 34 are provided. Can be effectively protected from the outside world.

【0027】路面摩擦力、あるいは垂直抗力のいずれか
一方のみを測定するためには、図2に示す応力検出セン
サー3に代えて、図4に示す応力検出センサー3を使用
することもできる。歪ゲージ21〜24の各々は、y軸
に対して45°の角度をなすように取付けるのが望まし
い。路面摩擦力を測定する目的のためには、図4におけ
るx、y、z軸を各々垂直方向11、車輪の進行方向
9、車軸方向10に一致させると良い。垂直抗力を測定
する目的のためには、図4におけるx、y、z軸を各々
車輪の進行方向9、車軸方向10、垂直方向11に一致
させると良い。取付け位置の中心線との関係は図2に示
す応力検出センサーの場合と同様である。この場合にお
いて、歪ゲージ21〜24は図5に示す信号処理回路に
接続される。すなわち、ブリッジに組み、増幅回路41
に接続される。増幅回路41より路面摩擦力、または垂
直抗力に対応する信号が出力される。
In order to measure only one of the road surface frictional force and the normal force, the stress detection sensor 3 shown in FIG. 4 can be used instead of the stress detection sensor 3 shown in FIG. It is desirable that each of the strain gauges 21 to 24 be attached at an angle of 45 ° with respect to the y-axis. For the purpose of measuring the road surface frictional force, it is preferable that the x, y, and z axes in FIG. 4 coincide with the vertical direction 11, the traveling direction 9 of the wheel, and the axle direction 10, respectively. For the purpose of measuring the vertical drag, the x, y, and z axes in FIG. The relationship between the mounting position and the center line is the same as in the case of the stress detection sensor shown in FIG. In this case, the strain gauges 21 to 24 are connected to the signal processing circuit shown in FIG. That is, the amplifier 41
Connected to. The amplifier circuit 41 outputs a signal corresponding to the road surface frictional force or the vertical drag.

【0028】車輪作用力として横力(サイドフォース)
を測定するためには、図6に示す応力検出センサーを使
用し、歪ゲージ21〜24の各々を、図示するようにy
軸もしくはz軸に沿った方向をなすように取付け、x、
y、zの方向を各々車輪の進行方向9、車軸方向10、
垂直方向11に一致させ、図5に示す信号処理回路と同
じように接続する。これにより、車輪に作用する横力を
測定する車輪作用力測定装置を構成しうる。
Lateral force (side force) as wheel acting force
Is measured using the stress detection sensor shown in FIG. 6 and each of the strain gauges 21 to 24 is set as shown in FIG.
Mounting along the axis or z-axis, x,
The directions of y and z are respectively defined as the traveling direction 9 of the wheel, the axle direction 10,
The connection is made in the vertical direction 11 and the connection is made in the same manner as the signal processing circuit shown in FIG. Thereby, a wheel acting force measuring device for measuring the lateral force acting on the wheel can be configured.

【0029】応力検出センサーの他の実施形態を図7お
よび図8に示す。これらの実施形態においては、応力検
出センサーは棒状の構造体51の一端面に形成した平板
部52に歪測定用のゲージ21〜24を取付けて構成さ
れている。ここにおいても、ゲージは、金属抵抗線歪ゲ
ージが好適に使用される。棒状構造体51は、プラスチ
ック等であっても、このセンサーが埋め込まれる車軸1
と同一の材料であってもよい。歪ゲージ21、22、2
3、24はいずれもその軸が中心軸50に対して45°
の角度をなすようにして取付けられ、上記車軸1の孔2
内に固定的に取付けられる。すなわち、叩き込み、接
着、ろう付け、溶接、あるいは焼きばめ等によって取付
け固着される。この実施形態に係る応力検出センサー
は、棒状の構造体を有するために、孔2内に埋設固着す
るに際し、歪ゲージの位置および方向を所望どおりに容
易に設定できるという利点がある。とくに、図8に示す
ものは、平板部52の幅が棒状構造体51の直径よりも
小さくなっている。このため、この応力検出センサー3
を孔2に埋設固着するに際し、回転その他により平板部
52にねじれ等の変形を引き起こして余分な歪を与えた
り、あるいは平板部52を破損するといったことを防止
することができる。
Another embodiment of the stress detecting sensor is shown in FIGS. In these embodiments, the stress detection sensor is configured by attaching gauges 21 to 24 for strain measurement to a flat plate portion 52 formed on one end surface of a rod-shaped structure 51. Also in this case, a metal resistance wire strain gauge is suitably used as the gauge. Even if the rod-shaped structure 51 is made of plastic or the like, the axle 1 in which the sensor is embedded is used.
The same material may be used. Strain gauges 21, 22, 2
Both axes 3 and 24 are at 45 ° to the central axis 50
The axle 1 has a hole 2
Fixedly mounted inside. That is, it is attached and fixed by hammering, bonding, brazing, welding, shrink fitting or the like. Since the stress detection sensor according to this embodiment has the rod-shaped structure, there is an advantage that the position and the direction of the strain gauge can be easily set as desired when the stress detection sensor is embedded and fixed in the hole 2. In particular, in the configuration shown in FIG. 8, the width of the flat plate portion 52 is smaller than the diameter of the rod-shaped structure 51. Therefore, this stress detection sensor 3
When the flat plate portion 52 is embedded and fixed in the hole 2, it is possible to prevent the flat plate portion 52 from being deformed by twisting or the like due to rotation or the like, thereby giving extra strain or damaging the flat plate portion 52.

【0030】図9は、車軸に設けた孔2の部分を拡大し
て示している。この実施形態では、図4に示す応力検出
センサー3を2個用いている。一方の応力検出センサー
3は、車軸の中心軸線上に配置されている。各々x、
y、z方向が各々垂直方向11、車輪の進行方向9、車
軸方向10になるように置かれる。各々の応力検出セン
サー3の歪ゲージの組21〜24、および21〜24を
図3に示す信号処理回路と同様の要領で接続することに
より、路面摩擦力とともに、車輪に作用する駆動トルク
もしくはブレーキ装置が作動したときのブレーキトルク
を出力することができる。演算回路47において二つの
増幅回路41、44の出力信号の和を演算すれば路面摩
擦力が、差を演算すれば上記トルクが得られる。
FIG. 9 is an enlarged view of the hole 2 provided in the axle. In this embodiment, two stress detection sensors 3 shown in FIG. 4 are used. One stress detection sensor 3 is disposed on the center axis of the axle. X,
It is placed so that the y and z directions are the vertical direction 11, the traveling direction 9 of the wheels, and the axle direction 10, respectively. By connecting the sets of strain gauges 21 to 24 and 21 to 24 of each stress detection sensor 3 in the same manner as the signal processing circuit shown in FIG. 3, the driving torque or the brake acting on the wheels together with the road surface frictional force. Brake torque when the device operates can be output. If the arithmetic circuit 47 calculates the sum of the output signals of the two amplifier circuits 41 and 44, the road surface frictional force is obtained, and if the difference is calculated, the above torque is obtained.

【0031】図10は、路面摩擦力を測定するための他
の実施形態であり、増幅回路41を車軸の中心軸線上に
配置される応力検出センサー3と一緒に孔2の中に埋め
込んでいる。増幅回路41を孔2の中に埋め込むこと
は、現在の回路の集積技術により実現可能である。増幅
回路41を応力検出センサー3の近傍に配置することに
より、雑音の少ない出力信号を信号線53を介して得る
ことができる。
FIG. 10 shows another embodiment for measuring the road surface frictional force, in which an amplifying circuit 41 is embedded in a hole 2 together with a stress detection sensor 3 arranged on the center axis of an axle. . Embedding the amplifier circuit 41 in the hole 2 can be realized by current circuit integration technology. By arranging the amplifier circuit 41 near the stress detection sensor 3, an output signal with less noise can be obtained through the signal line 53.

【0032】図11は、車軸に水平に孔を設け、図10
の場合と同様に増幅回路41を応力検出センサー3と一
緒に孔の中に埋め込んだものである。
FIG. 11 shows a horizontal axle with holes,
As in the case of (1), the amplification circuit 41 is embedded in the hole together with the stress detection sensor 3.

【0033】図12は、二つの応力検出センサー3を用
いて、路面摩擦力とともに、車輪に作用する駆動トルク
もしくはブレーキトルクを測定する装置において、増幅
回路41、44、ならびに演算回路47からなる信号処
理回路54を応力検出センサー3と一緒に孔の中に埋め
込んだ例を示している。符号55は信号処理回路54の
出力信号線である。なお、半導体歪ゲージを用いること
により、応力検出センサー、増幅回路、演算回路を一体
化して孔の中に埋設することも可能である。
FIG. 12 shows a device for measuring driving torque or braking torque acting on wheels together with road surface frictional force using two stress detecting sensors 3. An example in which the processing circuit 54 is embedded in a hole together with the stress detection sensor 3 is shown. Reference numeral 55 denotes an output signal line of the signal processing circuit 54. In addition, by using a semiconductor strain gauge, it is also possible to integrate the stress detection sensor, the amplifier circuit, and the arithmetic circuit and bury it in the hole.

【0034】図12に示す形態においては、応力検出セ
ンサー3を挿入する孔2を垂直方向11に沿って設けた
例を示しているが、孔2の方向は任意でよく、例えば車
輪の進行方向9など水平方向に沿って設けてもよい。図
13は車軸方向10に沿って設けた形態を示している。
また、孔の位置は図1の場合のようなナックルの位置に
限定されるものではなく、例えば車軸のこれよりも先端
部分、いわゆるスピンドル56の部分に設けてもよい。
図13に示す実施形態においては、図7もしくは図8に
示す同一種類の応力センサーにより、センサーの向きを
変えて取付けるだけで路面摩擦力検出装置にも、垂直抗
力検出装置にもなるという利点を有している。
FIG. 12 shows an example in which the hole 2 for inserting the stress detection sensor 3 is provided along the vertical direction 11, but the direction of the hole 2 may be arbitrary, for example, the traveling direction of the wheel. 9 may be provided along the horizontal direction. FIG. 13 shows a configuration provided along the axle direction 10.
Further, the position of the hole is not limited to the position of the knuckle as in the case of FIG.
In the embodiment shown in FIG. 13, the same type of stress sensor shown in FIG. 7 or FIG. 8 has an advantage that it can be used both as a road surface frictional force detecting device and a vertical drag detecting device simply by changing the orientation of the sensor. Have.

【0035】図14は、車輪作用力測定装置のさらに他
の実施形態を示している。この実施形態においても、一
例として、乗用車に多く用いられるストラット型のサス
ペンション構造を有する自動車の非駆動車輪の車軸に、
応力検出センサーとしての金属抵抗線歪ゲージが所定の
ように取付けられて構成されている。なお、この実施形
態は、車輪作用力として路面摩擦力を測定するように構
成している。
FIG. 14 shows still another embodiment of the wheel acting force measuring device. Also in this embodiment, as an example, an axle of a non-drive wheel of an automobile having a strut type suspension structure often used in a passenger car,
A metal resistance wire strain gauge as a stress detection sensor is attached as specified. This embodiment is configured to measure the road surface frictional force as the wheel acting force.

【0036】車軸(この例ではナックル)の上面と下面
から各々中心軸が路面に垂直な方向11に沿ってかつ互
いに一致させて、しかも車軸の中心線と交わるように孔
2が設けられている。孔2の直径は例えば5〜10mm
程度でよい。各々の孔2の底面は車軸の中心線にできる
だけ近づけるのが望ましく、例えば車軸の中心線の付近
で底面間の距離が1mm程度であってもよい。上面から
設けた孔2は車軸の中心線に対して上方に、下方から設
けた孔2は車軸の中心線に対して下方に位置するよう
に、かつ、車輪に作用する路面摩擦力と垂直抗力により
生じる曲げ変形にともなう引っ張りもしくは圧縮歪の大
きさが各底面において互いに同じになる位置、もしくは
ブレーキ作動時のブレーキトルクにより生じるねじれ変
形にともなうせん断歪の大きさが各底面において互いに
同じになる位置であるのが望ましい。
A hole 2 is provided from the upper surface and the lower surface of the axle (knuckle in this example) so that their central axes are aligned with each other along a direction 11 perpendicular to the road surface and intersect with the center line of the axle. . The diameter of the hole 2 is, for example, 5 to 10 mm.
Degree is fine. It is desirable that the bottom surface of each hole 2 is as close as possible to the center line of the axle. For example, the distance between the bottom surfaces near the center line of the axle may be about 1 mm. The hole 2 provided from the upper surface is located above the center line of the axle, and the hole 2 provided from below is located below the center line of the axle. A position where the magnitude of the tensile or compressive strain due to bending deformation caused by bending becomes the same at each bottom surface, or a position where the magnitude of the shear strain due to torsional deformation caused by brake torque at the time of brake operation becomes the same at each bottom surface It is desirable that

【0037】上記の底面の各々に次の要領で金属抵抗線
歪ゲージを貼付する。歪ゲージを4個用意して、2個ず
つを各々の底面に貼付する。いずれの歪ゲージもその軸
がスピンドルの中心軸方向10に対して45°の方向に
なるように貼付する。そして、これらの歪ゲージ21〜
24を図5の信号処理回路に示すようにブリッジ回路に
組み、増幅回路41に接続する。
A metal resistance wire strain gauge is attached to each of the bottom surfaces in the following manner. Four strain gauges are prepared, and two strain gauges are attached to each bottom face. All strain gauges are attached so that their axes are at 45 ° to the central axis direction 10 of the spindle. And these strain gauges 21 to
24 is assembled in a bridge circuit as shown in the signal processing circuit of FIG.

【0038】車輪に作用する路面摩擦力にともなって上
記の孔の底面の各々にはせん断歪が生じる。これらの歪
ゲージはこのせん断歪を感知する。増幅回路41はこの
せん断歪に比例した、すなわち路面摩擦力に比例した電
圧信号を出力する。孔2をあけ、車軸の中心線の付近で
上記せん断歪を感知する構成であるために、ブリッジに
組んでいることとあいまって、上記の曲げ変形、および
ねじれ変形による出力信号へのクロストークを極力低く
抑制することができる。すなわち、精度の良い路面摩擦
力測定装置が実現する。上記の孔2をエポキシ樹脂等の
合成樹脂、あるいはその他の材料で充填することによ
り、歪ゲージ21〜24を外界から保護することもでき
る。
A shear strain is generated at each of the bottom surfaces of the above holes due to the road surface frictional force acting on the wheels. These strain gauges sense this shear strain. The amplifier circuit 41 outputs a voltage signal proportional to the shear strain, that is, proportional to the road surface frictional force. Since the hole 2 is drilled and the above-mentioned shear strain is sensed near the center line of the axle, crosstalk to the output signal due to the above-mentioned bending deformation and torsion deformation is combined with the fact that the bridge is assembled. It can be suppressed as low as possible. That is, an accurate road surface friction force measuring device is realized. By filling the hole 2 with a synthetic resin such as an epoxy resin or other materials, the strain gauges 21 to 24 can be protected from the outside.

【0039】図15は、車輪作用力のさらにもう一つの
実施形態を示している。この実施形態では、車輪作用力
として垂直抗力を測定する。本実施形態においても、一
例として、ストラット型のサスペンション構造を有する
自動車の非駆動車輪の車軸に、歪測定用のゲージとして
金属抵抗線歪ゲージを取付けている。図に示すように、
車軸1(この例ではナックル)の両側面から各々の中心
軸が車輪の進行方向9に沿ってかつ互いに一致させて、
しかも車軸の中心線と交わるように孔が設けられるのが
望ましい。孔の直径は前述の路面摩擦力測定装置と同
様、たとえば5〜10mm程度でよい。各々の孔の底面
は車軸の中心線に近く設けるのがよく、例えば車軸の中
心線の付近で底面間の距離が1mm程度であってもよ
い。前方の側面から設けた孔と車軸の中心線に対して前
方に、後方の側面から設けた孔は車軸の中心線に対して
後方に位置するように、また、車輪に作用する路面摩擦
力と垂直抗力により生じる曲げ変形にともなう引っ張り
もしくは圧縮歪の大きさが各底面において互いに同じに
なる位置、もしくはブレーキ作動時のブレーキトルクに
より生じるねじれ変形にともなうせん断歪の大きさが各
底面において互いに同じにもる位置であるのが望まし
い。
FIG. 15 shows still another embodiment of the wheel acting force. In this embodiment, the normal reaction is measured as the wheel acting force. Also in the present embodiment, as an example, a metal resistance wire strain gauge is attached as a strain measurement gauge to an axle of a non-driven wheel of an automobile having a strut type suspension structure. As shown in the figure,
From both sides of the axle 1 (knuckle in this example), the respective central axes are aligned with each other along the traveling direction 9 of the wheels,
Moreover, it is desirable that a hole be provided so as to cross the center line of the axle. The diameter of the hole may be, for example, about 5 to 10 mm, similarly to the above-described road surface friction force measuring device. The bottom surface of each hole is preferably provided near the center line of the axle. For example, the distance between the bottom surfaces near the center line of the axle may be about 1 mm. The hole provided from the front side and the center line of the axle are located forward, and the hole provided from the back side is located behind the center line of the axle. The position where the magnitude of the tensile or compressive strain caused by the bending deformation caused by the normal force is the same on each bottom surface, or the magnitude of the shear strain caused by the torsional deformation caused by the brake torque when the brake is applied is the same on each bottom surface It is desirable that it is a holding position.

【0040】上記の底面の各々に次の要領で金属抵抗線
歪ゲージを貼付する。歪ゲージを4個用意して、2個ず
つを各々の底面に貼付する。いずれの歪ゲージもその軸
が路面に垂直な方向11に対して45°の方向になるよ
うに貼付する。そして、これらの歪ゲージの組21〜2
4を図5の信号処理回路に示すようにブリッジに組み、
増幅回路41に接続する。路面より車輪に作用する垂直
抗力にともなって上記の孔の底面の各々には面内にせん
断歪が生じる。これらの歪ゲージはこのせん断歪を感知
する。増幅回路41はこのせん断歪に比例した、すなわ
ち垂直抗力に比例した電圧信号を出力する。孔2をあ
け、車軸の中心線の付近で上記せん断歪を感知する構成
であるために、曲げ変形、およびねじれ変形による出力
信号へのクロストークを極力低く抑制することができ
る。すなわち、精度の良い垂直抗力測定装置が実現す
る。また、上記の孔2をエポキシ樹脂等の合成樹脂、あ
るいはその他の材料で充填することにより、歪ゲージを
外界から保護することもできる。
A metal resistance wire strain gauge is attached to each of the above bottom surfaces in the following manner. Four strain gauges are prepared, and two strain gauges are attached to each bottom face. Each strain gauge is attached so that its axis is at 45 ° to the direction 11 perpendicular to the road surface. And these sets of strain gauges 21 to 2
4 is assembled into a bridge as shown in the signal processing circuit of FIG.
Connected to amplifier circuit 41. Due to the normal force acting on the wheels from the road surface, in-plane shear strain occurs at each of the bottom surfaces of the holes. These strain gauges sense this shear strain. The amplification circuit 41 outputs a voltage signal proportional to the shear strain, that is, proportional to the normal force. Since the hole 2 is formed and the shear strain is sensed near the center line of the axle, crosstalk to an output signal due to bending deformation and torsion deformation can be suppressed as low as possible. That is, an accurate vertical drag measuring device is realized. Further, by filling the hole 2 with a synthetic resin such as an epoxy resin or other materials, the strain gauge can be protected from the outside.

【0041】図14に示す路面摩擦力測定装置と図15
に示す垂直抗力測定装置とを組み合わせる事により、路
面摩擦係数を測定する車輪作用力測定装置を構成するこ
とができる。この車輪作用力測定装置は、路面摩擦力測
定装置を構成する場合と垂直抗力測定装置を構成する場
合について前述したのと同様の理由により、クロストー
クが極力低く抑制された精度の良いものとなる。
The road surface friction force measuring device shown in FIG.
By combining with the vertical drag measuring device shown in (1), a wheel acting force measuring device for measuring a road surface friction coefficient can be constituted. For the same reason as described above for the case of configuring the road friction force measuring device and the case of configuring the vertical drag measuring device, the wheel acting force measuring device has high accuracy in which the crosstalk is suppressed as low as possible. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の車輪作用力測定装置の一実施形態を示
す一部透視斜視図である。
FIG. 1 is a partially transparent perspective view showing an embodiment of a wheel acting force measuring device according to the present invention.

【図2】本発明の車輪作用力測定装置に用いる応力検出
センサーの一例を示す一部透視斜視図である。
FIG. 2 is a partially transparent perspective view showing an example of a stress detection sensor used in the wheel acting force measuring device of the present invention.

【図3】本発明の車輪作用力測定装置の信号処理回路の
一例の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a signal processing circuit of the wheel acting force measuring device according to the present invention.

【図4】本発明の車輪作用力測定装置に用いる応力検出
センサーの他の例を示す一部透視斜視図である。
FIG. 4 is a partially transparent perspective view showing another example of the stress detection sensor used in the wheel acting force measuring device of the present invention.

【図5】本発明の車輪作用力測定装置の信号処理回路の
他の例の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of another example of the signal processing circuit of the wheel acting force measuring device of the present invention.

【図6】本発明の車輪作用力測定装置に用いる応力検出
センサーのさらに他の例を示す一部透視斜視図である。
FIG. 6 is a partially transparent perspective view showing still another example of the stress detection sensor used in the wheel acting force measuring device of the present invention.

【図7】本発明の車輪作用力測定装置の他の実施形態を
示す一部透視斜視図である。
FIG. 7 is a partially transparent perspective view showing another embodiment of the wheel acting force measuring device of the present invention.

【図8】本発明の車輪作用力測定装置のさらに他の実施
形態を示す一部透視斜視図である。
FIG. 8 is a partially transparent perspective view showing still another embodiment of the wheel acting force measuring device of the present invention.

【図9】車輪作用力として路面摩擦力以外にブレーキト
ルクもしくは駆動トルクを測定することができるように
複数の応力検出センサーを用いて構成した実施形態を示
す透視斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment in which a plurality of stress detection sensors are used so that a braking torque or a driving torque other than a road surface friction force can be measured as a wheel acting force.

【図10】車輪作用力として路面摩擦力を測定するよう
に構成する場合において、信号処理回路と応力検出セン
サーを同じ孔に埋め込んだ実施形態を示す透視斜視図で
ある。
FIG. 10 is a perspective view showing an embodiment in which a signal processing circuit and a stress detection sensor are embedded in the same hole in a case where a road surface friction force is measured as a wheel acting force.

【図11】車輪作用力として路面摩擦力を測定するよう
に構成する場合において、信号処理回路と応力検出セン
サーを同じ孔に埋め込んだ実施形態であって、孔を水平
に設けたものの透視斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of an embodiment in which a signal processing circuit and a stress detection sensor are embedded in the same hole in a case where a road surface friction force is measured as a wheel acting force, and the hole is provided horizontally. It is.

【図12】車輪作用力として路面摩擦力以外にブレーキ
トルクもしくは駆動トルクを測定することができるよう
に複数の応力検出センサーを用いて構成し、かつ信号処
理回路と応力検出センサーとを同じ孔に埋め込んだ実施
形態を示す透視斜視図である。
FIG. 12 shows a configuration in which a plurality of stress detection sensors are used so that a brake torque or a driving torque can be measured in addition to a road surface friction force as a wheel acting force; FIG. 3 is a perspective view showing the embodiment in which the implant is performed.

【図13】本発明の車輪作用力測定装置における応力検
出センサーが埋設固着される孔の他の例を示す一部透視
斜視図である。
FIG. 13 is a partially transparent perspective view showing another example of the hole in which the stress detection sensor is embedded and fixed in the wheel acting force measuring device of the present invention.

【図14】車輪作用力として路面摩擦力を測定するよう
にした装置における応力検出センサーの設置状態の他の
形態を示す一部透視斜視図である。
FIG. 14 is a partially transparent perspective view showing another embodiment of an installation state of a stress detection sensor in a device configured to measure a road surface friction force as a wheel acting force.

【図15】車輪作用力として垂直抗力を測定するように
した装置における応力検出センサーの設置状態の他の形
態を示す一部透視斜視図である。
FIG. 15 is a partially transparent perspective view showing another embodiment of a state where a stress detection sensor is installed in a device for measuring a normal force as a wheel acting force.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車軸 2 孔 3 応力検出センサー 4 充填材(隔離材) 5 車軸の中心軸 7 車輪 8 応力検出センサーの電気信号線 9 車輪の進行方向 10 車軸方向 11 垂直方向 21〜24 歪ゲージ 31〜34 歪ゲージ 41 増幅回路 43 増幅器 44 増幅回路 46 増幅器 47 演算回路 Reference Signs List 1 axle 2 hole 3 stress detection sensor 4 filler (separation material) 5 center axis of axle 7 wheel 8 electric signal line of stress detection sensor 9 wheel traveling direction 10 axle direction 11 vertical direction 21 to 24 strain gauge 31 to 34 strain Gauge 41 Amplifier circuit 43 Amplifier 44 Amplifier circuit 46 Amplifier 47 Operation circuit

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 車両の車軸または車軸近傍に歪ゲージを
備える応力検出センサーを埋設固定し、上記車軸に作用
する水平方向のせん断応力または垂直方向のせん断応力
を検出するように構成した車輪作用力測定検出装置であ
って、 上記応力検出センサーは、上記車軸に作用する軸トルク
の影響を解消ないし軽減するように、上記歪ゲージが上
記車軸または車軸近傍の応力中心軸線上もしくはその近
傍に位置するように配置されており、上記応力検出セン
サーの検出出力を信号処理回路で処理するようにしたこ
とを特徴とする、車輪作用力測定装置。
1. A wheel acting force configured to embed and fix a stress detection sensor provided with a strain gauge on or near an axle of a vehicle to detect a horizontal shear stress or a vertical shear stress acting on the axle. In the measurement and detection device, the stress detection sensor is arranged such that the strain gauge is located on or near a stress center axis near the axle or the axle so as to eliminate or reduce the influence of the shaft torque acting on the axle. A wheel processing force measurement device, wherein the detection output of the stress detection sensor is processed by a signal processing circuit.
【請求項2】 上記応力検出センサーは、車軸または車
軸近傍に設けた孔内に埋設固定されている、請求項1に
記載の車輪作用力測定装置。
2. The wheel acting force measuring device according to claim 1, wherein the stress detection sensor is embedded and fixed in an axle or a hole provided near the axle.
【請求項3】 上記応力検出センサーは、上記孔内にそ
の内壁面と接合するように埋設固定されている、請求項
2に記載の車輪作用力測定装置。
3. The wheel force measuring device according to claim 2, wherein the stress detection sensor is embedded and fixed in the hole so as to be joined to an inner wall surface thereof.
【請求項4】 上記応力検出センサーは、隔離材を介し
て上記孔内に埋設固定されており、上記隔離材は上記応
力検出センサーと上記孔の内壁面との間の空隙を埋め、
上記応力検出センサーと上記内壁面とを接合している、
請求項2に記載の車輪作用力測定装置。
4. The stress detection sensor is embedded and fixed in the hole via an isolating material, and the isolating material fills a gap between the stress detection sensor and an inner wall surface of the hole,
Joining the stress detection sensor and the inner wall surface,
The wheel acting force measuring device according to claim 2.
【請求項5】 上記孔は、車両の車軸または車軸近傍に
複数設けられているとともに各孔内に上記応力検出セン
サーが埋設固定されており、各応力検出センサーの信号
を信号処理回路で処理することにより、特定の応力を取
り出すようにしたことを特徴とする、請求項2ないし4
のいずれかに記載の車輪作用力測定装置。
5. A plurality of said holes are provided at or near an axle of a vehicle, and said stress detection sensors are embedded and fixed in each of said holes, and a signal processing circuit processes a signal of each stress detection sensor. 5. A method according to claim 2, wherein a specific stress is taken out.
The wheel force measuring device according to any one of the above.
【請求項6】 上記応力検出センサーは、車軸に作用す
る水平方向のせん断応力を検出するものと、車軸に作用
する垂直方向のせん断応力を検出するものとが設けられ
ており、各応力検出センサーの検出信号を上記信号処理
回路で処理することにより、路面摩擦係数を取り出すよ
うにしたことを特徴とする、請求項1ないし5のいずれ
かに記載の車輪作用力測定装置。
6. The stress detection sensor includes a sensor for detecting a horizontal shear stress acting on an axle and a sensor for detecting a vertical shear stress acting on an axle. The wheel acting force measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the detected signal is processed by the signal processing circuit to extract a road surface friction coefficient.
【請求項7】 上記信号処理回路は、上記応力検出セン
サーとともに車軸または車軸近傍に埋設されている、請
求項1ないし6のいずれかに記載の車輪作用力測定装
置。
7. The wheel acting force measuring device according to claim 1, wherein said signal processing circuit is embedded in an axle or in the vicinity of an axle together with said stress detection sensor.
【請求項8】 上記応力検出センサーは、基体の表面ま
たは表面近傍に歪ゲージを一体化した構成であることを
特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の車輪
作用力測定装置。
8. The wheel acting force measuring device according to claim 1, wherein the stress detecting sensor has a structure in which a strain gauge is integrated on or near the surface of the base.
【請求項9】 上記基体は、立方体をしており、その表
面に歪ゲージが一体化されて上記応力検出センサーが構
成されている、請求項8に記載の車輪作用力測定装置。
9. The wheel acting force measuring device according to claim 8, wherein the substrate has a cubic shape, and a strain gauge is integrated with a surface of the substrate to constitute the stress detection sensor.
【請求項10】 上記基体は、棒状体をしており、その
一端部に設けた平板部に歪ゲージが一体化されて上記応
力検出センサーが構成されている、請求項8に記載の車
輪作用力測定装置。
10. The wheel operation according to claim 8, wherein the substrate has a rod shape, and a strain gauge is integrated with a flat plate provided at one end thereof to constitute the stress detection sensor. Force measuring device.
【請求項11】 上記基体は、セラミックまたはシリコ
ンからなる半導体基板であり、この半導体基板に歪ゲー
ジが一体化されて上記応力検出センサーが構成されてい
る、請求項8に記載の車輪作用力測定装置。
11. The wheel acting force measurement according to claim 8, wherein the substrate is a semiconductor substrate made of ceramic or silicon, and a strain gauge is integrated with the semiconductor substrate to constitute the stress detection sensor. apparatus.
【請求項12】 上記応力検出センサーにおける歪ゲー
ジは、車軸の応力中心線または/およびこの応力中心線
に垂直方向に交差する線に対して略45°で交差するよ
うに配置されている、請求項1ないし11のいずれかに
記載の車輪作用力測定装置。
12. A strain gauge in the stress detection sensor, wherein the strain gauge is disposed so as to intersect at about 45 ° with a stress center line of the axle and / or a line perpendicular to the stress center line. Item 12. The wheel force measuring device according to any one of Items 1 to 11.
【請求項13】 車両の車軸または車軸近傍に、歪ゲー
ジが上記車軸または車軸近傍の応力中心線上もしくはそ
の近傍に位置するようにして埋設固定した応力検出セン
サーを主応力検出センサーとし、この主応力検出センサ
ーの近傍にブレーキトルクを検出するための副応力検出
センサーを設け、これらの応力検出信号を信号処理回路
で処理することにより、上記主応力検出センサーの出力
信号からブレーキトルク等の応力信号を除去もしくは減
少させることを特徴とする、車輪作用力測定装置。
13. A main stress detection sensor, wherein a stress detection sensor buried and fixed such that a strain gauge is located on or near a stress center line near the axle or near the axle is provided as a main stress detection sensor. A sub-stress detection sensor for detecting brake torque is provided near the detection sensor, and a stress signal such as a brake torque is obtained from an output signal of the main stress detection sensor by processing these stress detection signals by a signal processing circuit. A wheel acting force measuring device characterized in that it is eliminated or reduced.
【請求項14】 車軸または車軸近傍に孔を設け、上記
孔内に歪ゲージを備える応力検出センサーを埋設固定
し、上記車軸に作用する力を検出するように構成した車
輪作用力測定装置であって、 上記応力検出センサーは、基体表面に歪ゲージを貼着す
るか、または基体表面近傍に歪ゲージを埋め込んだ恰好
で、隔離材を介して上記孔内に埋設固定されており、上
記応力検出センサーの検出出力を信号処理回路で処理す
るようにしたことを特徴とする、車輪作用力測定装置。
14. A wheel acting force measuring device comprising a hole provided in an axle or in the vicinity of an axle, a stress detection sensor having a strain gauge embedded therein and fixed in the hole, and configured to detect a force acting on the axle. The stress detection sensor may be formed by attaching a strain gauge to the surface of the base or embedding the strain gauge near the surface of the base, and may be embedded and fixed in the hole via an isolating material. A wheel acting force measuring device, wherein a detection output of a sensor is processed by a signal processing circuit.
【請求項15】 上記信号処理回路が、上記応力検出セ
ンサーのブリッジ回路、あるいはこれに加えて増幅回
路、あるいはさらにこれらに加えて演算回路を含んで構
成されていることを特徴とする、請求項1ないし14の
いずれかに記載の車輪作用力測定装置。
15. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the signal processing circuit includes a bridge circuit of the stress detection sensor, an amplification circuit in addition to the bridge circuit, or an arithmetic circuit in addition thereto. 15. The wheel acting force measuring device according to any one of 1 to 14.
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