JP3181253B2 - 自動車の制動モーメントを測定する測定装置 - Google Patents

自動車の制動モーメントを測定する測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１のプレア
ンブルに記載の自動車の制動モーメントを測定する測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の測定装置は、英国特許第２０３
９０６３号から公知である。この公報に記載の測定装置
は、２部分からなる測定ボスを含み、双方の部分は、環
状ディスクとして構成されている。第１部分は、車軸に
同軸に車軸近傍に設けられネジ結合によって着脱自在に
自動車のホイルリムに結合された内側構成部分からな
る。内側構成部分に同心に且つ内側構成部分から半径方
向へ離隔して設置された外側部分は、測定ボスの縁範囲
を形成し、縁範囲を半径方向へ越えて延びるスポーク状
ウェブに一体に結合されている。このウェブには、伸張
応力を検知する測定ゲージが固定されており、この測定
ゲージによって、ウェブに生ずる剪断応力にもとづき、
ホイルに周面方向へ作用する力を測定できる。外側の環
状部分は、更に、ウェブの間に半径方向内方へ延びる湾
曲部を有し、この湾曲部の端面は、それぞれ内側部分と
ともに、周面方向へ延びる間隙を形成する。第２部分
は、縁側に、ディスク面から垂直に突出し周面方向へ約
９０°の角度だけ相互にずらして配置された４つの突起
を有する。突起は、測定ボスの組込位置において、内方
から外方へ軸線方向へ間隙を貫通し、湾曲部に溶接され
る。突起は、第２部分の使用位置において、第１部分の
内側部分とともに極めて細い間隙を形成するよう構成さ
れている。この場合、測定運転中、周面方向の測定ボス
スポークのねじれが間隙幅によって決まる最大値を越え
ると、上記箇所に作用する力モーメントによって、第２
部分の湾曲部または突起に対するスポークの当接にもと
づき、過負荷防止がなされる。第２部分は、車体の方向
へ、アダプタに螺着されており、アダプタ自体は、更に
車体の方向へ、ホイルボスに結合され測定ボスと同軸に
車軸に支持されたディスクブレーキの制動ディスクに螺
着されている。
【０００３】上述の測定ボスは、トルク測定に使用さ
れ、リムとホイルボスとの間に組込まれ、かくして、測
定ボスによって、ホイルに作用する実際のすべてのトル
クを検知できる。即ち、全トルクが吸収される。この場
合、例えば、車軸支承および伝動装置の摩擦モーメン
ト、ディスクブレーキの制動モーメント、ホイルの負荷
およびサイドフォースが作用する。この場合、しかしな
がら、制動ディスクに作用し制動モーメントとして役立
つ力のみを敏感に且つ選択的に検知できるに過ぎない。
更に、極めて小さい制動モーメントに適するよう上記測
定ボスを構成することは不可能である。なぜならば、測
定ボスは、特に測定箇所において、走行時のホイルの負
荷およびサイドフォースに耐え得るよう十分な強度を有
していなければならないからである。従って、通常の測
定ボスは、小さい制動モーメントには全く不感である。
【０００４】ドイツ特許公開第２３０２５４０号には、
伸び測定ゲージを備えたウェブを有し、ネジ結合によっ
て一方の端面側でブレーキドラムに固定し他方の端面側
で車のホイルに固定し、かくして、結合ネジの差込穴の
幾何学的配置を除いて測定対象に対する測定ボスの個別
の適合を必要としない測定ボスが記載されている。
【０００５】ドイツ実用新案ＤＥ９３０１１１１．３Ｕ
１には、半径方向内方へ突出するフランジによってアダ
プタを介して測定ボスを螺着したブレーキディスクを車
輛ボスに設けた形式の自動車のトルク測定装置が記載さ
れている。測定ボスの周面範囲には、ネジ結合によって
テストホイルを固定した別のアダプタが螺着されてい
る。かくして、車輛の実験結果が得られ、この結果は、
車輛ボスにホイルを直接に固定したこの車輛に伝達でき
る。
【０００６】更に、ドイツ特許第２７０８４８４号に
は、トルク測定装置の強く変動する軸線方向または半径
方向負荷によってトルク測定結果が影響されるのを阻止
するトルク測定装置が記載されている。このため、トル
ク測定ディスクの半径方向内側の部分は、ホイルボスに
結合された制動可能なホイルフランジにネジ結合によっ
て固定されている。内側部分は、有孔冠によって、測定
ディスクの縁範囲を含む半径方向外側部分から分離され
ている。この場合、円弧上に密着する孔は、側部にー即
ち、有孔壁にー曲げ応力最大の箇所に伸び測定ゲージを
張付けた細いウェブによって分割されている。ウェブ
は、測定ディスクの内側部分と外側部分とを結合する。
外側部分自体は、ネジ結合によってホイルリムに取付け
られている。水平方向、垂直方向の半径方向力によって
誘起される引張応力または圧縮応力は、伸び測定ゲージ
を装着した箇所とは異なるウェブ箇所に現れるので、測
定時、測定を阻害する力は、いわば、消失される。同時
に、軸線方向力は、ウェブ変形について無視できる程度
に作用するに過ぎない。即ち、総括して、測定ウェブの
純粋にトルク起因の変形が把握される。
【０００７】更に、ドイツ特許公告第２１０４００３号
には、ホイル支承ではなく車軸に回転方向へ不動にフラ
ンジ止めされた車輛ホイルに軸線方向および／または半
径方向へ作用する力および／またはモーメントを測定す
る測定ボスが記載されている。測定ボスの内部に設けた
支承によって、測定ボスは、車輛ホイルを回転自在に支
持する。従って、制動モーメントおよびトラクションモ
ーメントを選択的に測定することはできない。測定ボス
は、スポークホイルの形で、ホイル中心面に対して軸線
方向へ異なる位置に配置され、更に、回転軸線に関して
部分的に異なる位置を取る３種の測定ウェブ冠を有す
る。スポークには、引張力または圧縮力の測定のため、
曲げモーメント最小の範囲に、伸び測定ゲージが設置し
てある。
【０００８】更に、ドイツ特許第３７１５４７２号に
は、測定ディスクの内側部分（ボス部分）を端面で車軸
のフランジにネジ止めした形式の、車輛タイヤに作用す
る力およびモーメントを測定する装置が記載されてい
る。測定ディスクの縁を含む外側部分（リム部分）は、
伸び測定ゲージを貼付けた細いウェブを介してボス部分
に結合されている。ウェブは、ディスクに円形に配置し
て９０°の相互間隔を置いて加工したＵ字状スリット
と、上記スリットに対して角度的にずらして且つ９０°
の相互間隔を置いてディスクに設けた逆Ｕ字状スリット
とによって形成されている。リム部分は、ホイルリムに
螺着されている。
【０００９】更に、米国特許第３２９８２２３号には、
外側部分をホイルリムに取付け、内側部分をホイルボス
に取付けたトルク測定ディスクが記載されている。この
ディスクには、更に、自動車の制動装置のブレーキディ
スクが、別個に螺着されている。測定ディスクの外側部
分とホイルボスに直接にフランジ止めしたトルクレバー
との間に、作用する引張力および／または圧縮力を検知
するセンサが固定されている。
【００１０】更に、ヨーロッパ特許公開第０５７５６３
４号には、順次に相互に平行に配設され複数の軸線方向
ウェブによって相互に結合された２つの同軸の円環フラ
ンジからなるトルクセンサが記載されている。ウェブに
は、印加される当該トルクによって誘起されるウェブの
曲げ伸びを測定する伸び測定ゲージが取付けてある。別
の実施例の場合、センサはスポークホイルとして構成さ
れており、伸び測定ゲージは、スポークの内面に取付け
てある。スポークホイルの特殊な構成を示す第３実施例
の場合、スポークの中間スペース内には、ホイルボスか
ら半径方向へ突出しスポークの伸び負荷限界に達した際
に過負荷防止系をなす円切片状部分が突出する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、自動
車のホイルに作用する他のモーメントに関して重畳する
ことなく、ディスクブレーキに作用する制動モーメント
を簡単に適切に測定できるよう、冒頭に述べた種類の測
定装置を改良することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明にも
とづき、請求項１の特徴によって解決される。
【００１３】本発明にもとづき、ブレーキディスクと、
ーウェブを除いてー内側構成部分および車軸から完全に
分離した外側構成部分とを設置したことによって、ウェ
ブの双方の部分を結合するウェブには、制動装置に起因
する、即ち、キャリパ部材とブレーキディスクとの共働
によって生ずる制動モーメントのみが作用し、かくし
て、支承および伝動装置に起因して測定結果に不正に作
用する他のトルクは、ブレーキディスクが測定ボスの外
側構成部分にのみ結合されていることによって、いわば
消失するので、上記モーメントは、ウェブに装着したセ
ンサによって、上記別のトルクの重畳なく簡単に検知で
きる。正しく検知された制動モーメントを参照して、小
さい制動モーメントも、例えば完全制動時に生ずる比較
的大きい制動モーメントも敏感に確認できる。上記セン
サは、他の因子から絶縁された最適に短い力線路にもと
づき、極めて小さい制動モーメント（例えば、ブレーキ
の非作動時にキャリパ部材からブレーキディスクに作用
する摩擦モーメント）を高感度で測定するのに特に好適
である。不均一な厚さ分布および／またはキャリパ部材
におけるブレーキディスクのスティック・スリップ効果
から生ずるブレーキのこの残存摩擦は、定常的な著しい
出力ロスを誘起し、従って、できる限り小さくしなけれ
ばならない。残存摩擦の測定によって、即ち、小さい制
動モーメントの把握によって、制動装置の構造変更によ
って所望の結果、即ち、残存摩擦モーメントの減少が達
成されたか否かを迅速且つ確実に評価できる。
【００１４】測定ボスの本発明に係る構成または測定ボ
スにおけるブレーキディスクの配置にもとづき且つ、か
くして、ブレーキディスクとキャリパ部材との共働によ
って生ずる制動モーメントのみが構成部分の間の測定箇
所を有するウェブに負荷されることにもとづき、ウェブ
は、その強度に関して、制動モーメントにのみ耐えるよ
う構成すればよい。測定箇所の強度に関する要求が僅か
であることにもとづき、ウェブは、通常の事例よりも小
さい厚さおよび／または大きい長さによって、極めて可
撓性に構成でき、かくして、測定感度が、著しく増大さ
れる。
【００１５】他方、従来の測定ボスによる測定は、極め
て不正確に実施できるに過ぎない。なぜならば、測定ボ
スは、ホイルに作用するすべての力およびモーメントに
耐えなければならないからである。かくして、測定ボス
の構成に際して、測定箇所に対する高い強度要求にもと
づき測定ボスを極めて堅牢に構成するという妥協的解決
法が取られ、従って、特に、小さいモーメントの測定時
に、測定感度が低下することになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の合目的的な実施例を従属
請求項に開示した。図示の実施例を参照して、以下に、
本発明を詳細に説明する。
【００１７】図１に、ディスクブレーキを備えた自動車
の制動モーメントを測定する測定装置の測定ボス１の斜
視図を示した。測定ボス１は、２つの構成部分、即ち、
半径方向へ見て内側の構成部分２と、測定ボス１の外縁
を形成し内側構成部分２を同心に囲む外側の構成部分３
とからなる。
【００１８】内側構成部分２は、その構造に関して、星
形状の外観を有し、その５つの先端４は、円弧状に構成
され、星形状の周面方向へ対称に相互に７２°だけずら
して配置されている。構成部分２は、その中心に、この
部分を車軸６にはめ込むための貫通口５を有する。更
に、その先端は、自動車のホイルのホイルリム８を螺着
するための貫通する固定ネジ部７を有する。これらのネ
ジ部７は、ホイルボスにホイルを取付けるための通常の
箇所に、組込技術的に簡単に設置されている。
【００１９】内側構成部分２を囲む外側構成部分３は、
その内周面に、円形輪郭を有し、その内周面に、内側構
成部分の外周面に対してネガチブ形状の輪郭を有する。
双方の構成部分２，３は、ｍｍ範囲（好ましくは、１ｍ
ｍ）の均一な幅を有する環状間隙９によって相互に離隔
されている。
【００２０】間隙９には、星状内側構成部分２の先端４
の範囲に、間隙９を限定して５／１００ｍｍの範囲の幅
に減少する中間片１０が設置してある。この場合、中間
片１０は、星状構成部分２の各先端４にクリップ状には
め込まれている。図示の実施例の場合、中間片１０は、
円切片状の先端４に対応して、スリットを切ったスリー
ブとして構成され、各先端４に先端を同心に囲むようは
め込んである。スリーブの内径は、先端４の外径よりも
小さく設計されており、従って、先端４にはスリーブの
締付作用が生ずる。即ち、スリーブは、内側構成部分２
に、固定要素（他えば、ネジ、ボルトなど）を使用せず
に簡単に且つ重量を節減して固定される。
【００２１】内側構成部分２は、その先端４および固定
ネジ部７の範囲において、外側構成部分３に係合し、従
って、双方の構成部分２，３は、周面方向へ極く僅かに
相対回転できるに過ぎない。次いで、双方の構成部分
２，３は、接触し、以降の相対回転を阻止する。双方の
構成部分２，３は、先端４の間で、それぞれ、中央に配
置されたウェブ１１によって相互に結合されている。上
記ウェブは、薄い隔壁から形成され、外側構成部分３か
ら半径方向内方へ延び測定ボス１の幅方向へ構成部分３
に貫通状態で加工された形状同一の２つの開口１２，１
３を相互に分離する。外側構成部分３の端面１４の縁範
囲には、先端４の間に、それぞれ、図２に示した如くブ
レーキディスク１６に外側構成部分を固定するための複
数のネジ穴１５が周面方向へ１列に構成されている。上
記部分にブレーキディスク１６を螺着できるよう、ブレ
ーキディスク１６を対応して加工する必要がある。
【００２２】自動車の制動装置のブレーキディスク１６
は、外側構成部分３を同軸に囲み、その内周面に、固定
フランジ１７を有する。この固定フランジは、軸線方向
へ延びる第１部分１８で内周面に直接に結合され、第１
部分１８に続き半径方向内方へ直角に折曲げられた第２
部分１９によって、それぞれ内側構成部分２の先端４の
間で外側構成部分３の端面１４を被う。部分１９は、そ
れぞれ、ネジ穴１５に螺着されるネジ２０によって外側
構成部分３に着脱自在に結合されている。ブレーキディ
スク１６は、車軸６に関して非接触に設置され、外側構
成部分３にのみ固定されている。
【００２３】ウェブ１１の測定ボス１の周面方向へ向く
壁２１には、伸び測定ゲージ（ＤＭＳ）として構成され
完全ブリッジをなすよう配線されたセンサ２２が装着さ
れている。上記センサによって、制動モーメントの導入
によってウェブ１１に作用する曲げ応力を測定でき、こ
の曲げ応力の測定値にもとづき、瞬間的に作用する制動
モーメントの大きさを把握できる。内側構成部分２は、
その貫通口５の内法径外に、信号処理・評価のための電
子装置にセンサ２２を接続する測定ケーブルを導入する
ための軸線が傾斜した貫通孔２３（図面には１つだけ示
してある）を有する。
【００２４】測定ボス１は、ホイルボスに加えて、自動
車の駆動シャフトを形成する車軸６に支持できる。この
構成の場合、ホイルボスに測定ボス１を補足的に設置し
たことによって、走行中のホイルの垂直方向振動運動に
関してバネ支持されないホイル質量が増加し、場合によ
っては、ホイルの質量分布が変化するという欠点が現れ
る。かくして、系統的測定エラーが生じ、従って、得ら
れた測定結果は、質量差および質量分布の差にもとづ
き、測定装置なしでは実際の走行運転に容易には関連づ
けることはできない。従って、制動装置について以降で
修正すべき方策のための信号結果の正確な判断が制限さ
れる。上記欠点を回避するため、簡単であるが極めて有
利な態様で、測定ボス１自体をホイルボスとして構成
し、この代わりに、内側構成部分２を車軸６に設置し
た。この場合、通常のホイルボスは不要である。
【００２５】さて、制動モーメントがキャリパ部材から
ブレーキディスク１６に導入されると、外側構成部分３
が、内側構成部分２に対してねじられる。この場合、可
撓性に構成され、従って、測定ボス１とセンサ２２とブ
レーキディスク１６とセンサ信号評価装置とを含む測定
装置の感度を増大するウェブ１１は、内側構成部分２が
先端４の範囲において外側構成部分に当接するまでＳ字
状に湾曲される。この場合、ねじれは、上記範囲におい
て相互に負荷する構成部分２，３の当接面が撓む程度で
のみ可能である。
【００２６】ウェブ１１に設置されたＤＭＳ・完全ブリ
ッジは、小さいモーメントの場合、ストッパに達するま
で大きい感度を有する。ストッパに達した後、なお、Ｄ
ＭＳ・ブリッジの出力信号が僅かに増大するまで、トル
クが更に増大する。従って、測定ボス１の感度が、著し
く低下する。しかしながら、大きいトルク範囲を評価す
ることも可能である。この測定範囲では、同じく、トル
クと出力信号との間に線形関係が与えられる。
【００２７】ウェブ１１の許容変形度は、僅かに数百分
の１ｍｍに過ぎない。間隙９の縮小のため、先端４の範
囲には、スリットを備えたスリーブが挿入されており、
従って、残存する間隙の調節可能な寸法は減少される。
この場合、構成部材の公差を簡単に補償するため、肉厚
の異なるスリーブを使用できる。中間片１０の使用によ
って、あらかじめ過度に広い間隙９を形成し、内側構成
部分２および外側構成部分３の外周面の輪郭およびウェ
ブ１１の輪郭をワイヤ放電加工によってカットして製造
技術的に簡単に作製し、次いで、十分な過負荷保護の保
証のため、対応して縮小すべき箇所、即ち、先端４の範
囲において、間隙９を中間片１０によって縮小できる。
これは、測定ボス１に対する要求、即ち、一方では、小
さい制動モーメントに対する敏感な応答性と、他方で
は、制動時に測定範囲の数倍のモーメントに損傷なく耐
え得る堅牢性とに依拠する。
【００２８】十分な当接面積および十分な過負荷保護能
を与えるため、外側構成部分３は、対応する肉厚の２つ
の脚２４，２５で、先端４を支持する内側構成部分２の
環状部分２６の近傍まで測定ボス１の幅方向および周面
方向へ先端４を囲む。この場合、脚２４，２５は、開口
１２，１３の側壁２７，２８によって形成される。ホイ
ルの力は、測定ボス１の内側構成部分２にのみ作用し、
ウェブ１１には達しないので、極めて小さい制動モーメ
ントも測定できるよう、上記ウェブを可撓性に、即ち、
薄く且つ長く設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測定装置の測定ボスの斜視図であ
る。
【図２】車輛ホイルに組込まれた図１の測定ボスの縦断
面図である。
【符号の説明】
１ 測定ボス ２ 内側構成部分 ３ 外側構成部分 ４ 先端 ５ 貫通口 ６ 車軸 ７ 固定ネジ部 ８ ホイルリム ９ 間隙 １０ 中間片 １１ ウェブ １６ ブレーキディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−3207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−263434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−106181（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−21709（ＪＰ，Ａ) 英国特許2039063（ＧＢ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 17/00 - 17/10 G01L 5/28 G01L 3/00 - 3/26

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスクブレーキを備えた自動車の制動
    モーメントを測定する測定装置であって、自動車のブレ
    ーキ装置のブレーキディスクと、車軸に固定されホイル
    リムに結合された測定ボスとを有し、上記測定ボスを半
    径方向へ見て車軸近傍の内側の構成部分と、測定ボスの
    外縁を形成し内側の構成部分を同心に囲む外側の構成部
    分とに分割し、双方の部分を半径方向へ延びるウェブに
    よって相互に結合し、上記ウェブに、制動モーメントの
    導入によってウェブに作用する曲げ応力を測定するセン
    サを装着し、上記センサの測定値を介して、瞬間的に作
    用する制動モーメントを把握する形式のものにおいて、
    内側構成部分（２）が、星形状に構成され、内側構成部
    分（２）を囲む外側構成部分（３）の内周面が、内側構
    成部分（２）の外周面に対して、ウェブ（１１）を除い
    て、間隙（９）によって離隔されたネガチブ形状の輪郭
    を有し、ブレーキディスク（１６）が、測定ボス（１）
    の外側構成部分（３）に同軸に配置され、上記部分
    （３）にのみ固定され、測定ボス（１）の内側構成部分
    （２）が、ホイルリム（８）に直接に固定されているこ
    とを特徴とする測定装置。
  2. 【請求項２】 測定ボス（１）が、ホイルボスとして構
    成され、内側構成部分（２）が車軸（６）に設置してあ
    ることを特徴とする請求項１の測定装置。
  3. 【請求項３】 測定ボス（１）の内側構成部分（２）
    が、自動車のホイルを取付けるための固定ネジ部（７）
    を有し、上記ネジ部は、ホイルボスにホイルを取付ける
    ための通常の箇所に設けてあることを特徴とする請求項
    ２の測定装置。
  4. 【請求項４】 ｍｍ範囲で測定される間隙（９）が、先
    端（４）の範囲において、内側構成部分（２）の外周面
    の他の箇所の幅以下の幅を有することを特徴とする請求
    項３の測定装置。
  5. 【請求項５】 内側構成部分（２）の先端（４）の間の
    中央には、それぞれ、外側構成部分（３）に構成され測
    定ボス（１）の幅方向へ延びる形状同一の２つの開口
    （１２，１３）を相互に分離する半径方向へ延びる境壁
    から形成されたウェブ（１１）が設けてあることを特徴
    とする請求項１の測定装置。
  6. 【請求項６】 内側構成部分（２）の先端（４）が、円
    弧状に構成されていることを特徴とする請求項１の測定
    装置。
  7. 【請求項７】 内側構成部分（２）の先端（４）の範囲
    の間隙（９）には、間隙（９）を先端範囲において限定
    して５／１００ｍｍの範囲の幅に縮小する中間片（１
    ０）が設置されていることを特徴とする請求項１の測定
    装置。
  8. 【請求項８】 中間片（１０）が、内側構成部分（２）
    の各先端（４）にクリップ状にはめ込まれていることを
    特徴とする請求項７の測定装置。
  9. 【請求項９】 内側構成部分（２）の先端（４）が円弧
    状である場合は、中間片（１０）が、スリットを有し内
    径が先端（４）の外径よりも小さく各先端（４）に各先
    端を同心に囲むようはめ込まれたスリーブであることを
    特徴とする請求項７の測定装置。
  10. 【請求項１０】 内側構成部分（２）の外周面の輪郭、
    外側構成部分（３）の内周面の輪郭およびウェブ（１
    １）の輪郭が、放電加工によって作成されていることを
    特徴とする請求項１の測定装置。
  11. 【請求項１１】 ウェブ（１１）が、可撓性に構成され
    ていることを特徴とする請求項１の測定装置。
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