JP4844020B2 - ホイールの分力計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールに加わる力の分力を計測するホイールの分力計測装置に関する。

車両のホイール（車輪）にかかる力を計測するための分力計測装置は、車両の操縦安定性の向上、タイヤや車軸にかかる負荷、あるいは車両そのものの運動性能の研究などに用いられている。

このような分力計測装置としては、従来から６分力計と称される装置が用いられている。ここで言う６分力は、ホイールに直交する３軸方向に作用する３つの力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと３つのモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚである。

しかし、いわゆる６分力計はホイールに直接計測装置を取り付けるために、ホイールそのものの質量が変化してしまうため、ホイール形状やホイールの質量によっては、正確に６分力を計測できないと言う問題があった。

このため、より正確にホイールに生じる力を分力として計測するための従来の試みとして、ホイールのディスクサイドやスポークなどに複数のひずみゲージを取り付け、それらひずみゲージから得られたひずみ量をそれぞれ上記の３つの力および３つのモーメントに算術的に分解する技術がある（非特許文献１参照）。
自動車用タイヤの６分力リアルタイム計測に関する基礎的研究（回転試験機による実験）大堀真敬ほか、日本機械学会２００４年次大会後援論文集（７） ２００４年９月４日 日本機械学会 発行。

ところで、走行中にホイールに発生するひずみは、ホイールの接地面を向いたビーム部位（ホイールディスクやスポーク）に偏って生じる。このため、従来のひずみゲージを用いて６分力を計測する技術では、複数のひずみゲージによる計測値から複数の力（６分力）に正確に分解するのが難しいという問題があった。

そこで本発明の目的は、走行中の車両のホイールに生じる力を、より正確に分力として計測することができる車両ホイールの分力計測装置を提供することである。

上記課題を解決するための本発明は、車両のホイールのリムに所定間隔開けて取り付けられ、互いにブリッジ接続された複数のひずみゲージを有する分力計測装置である。ここで前記ひずみゲージは、前記ホイール中心からひずみゲージ取り付け位置を見た角度がそれぞれ９０度離れている４個のひずみゲージよりなる第１セットと、前記第１セットに対して４５度ずれて配置されたさらに４個のひずみゲージよりなる第２セットとを有しており、前記第１セットおよび前記第２セットはそれぞれ個別にブリッジ接続されている。

本発明によれば、車両のホイールのリムに所定間隔開けて取り付けられ、互いにブリッジ接続された複数のひずみゲージを有することとしたで、ホイールに加わる分力を、ホイールの変形方向、すなわち力のかかる方向として独立に計測することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明を適用した分力計測装置のひずみゲージ取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２は、分力計測装置のひずみゲージの接続を示す回路図である。

本実施形態では、図１に示すように、車両に取り付けられているホイール１のリム２に、１セット４個のひずみゲージを２セット（第１セットと第２セット）取り付けている。

第１セットは、ひずみゲージ１１〜１４である。各ひずみゲージ１１〜１４はリム２の内側に所定間隔開けて取り付けられている。所定間隔は、ホイール中心位置からひずみゲージ取り付け位置を見たときの角度で（以下、角度については同様である）、それぞれ互いに９０度（図中角度α）離れて取り付けられている。第２セットは、同じく４個のひずみゲージ２１〜２４からなり、第１セットと同様に互いに９０度離れて取り付けられている。そして第２セットは、第１セットの各ひずみゲージ１１〜１４に対して４５度（図中角度β）離れている。各ひずみゲージ１１〜１４および２１〜２４の取り付け方向はホイールの円周方向（図１（ａ）の矢印Ｃ方向）のひずみを計測できる方向に取り付けている。

使用するひずみゲージは特に限定されないが、少なくとも車両の走行中においてホイール１に発生するひずみを検知できる特性を有する必要がある。ここで用いるひずみゲージとしては、たとえば計測対象物の伸縮に比例して金属（抵抗体）が伸縮して抵抗値の変化する、電気抵抗式のひずみゲージが好ましい。このようなひずみゲージはさまざまな製品が市販または制作されており、大きさは箔タイプのもので数ｍｍ〜数十ｍｍ、その質量は大きさにもよるがリード線を含めても数グラムである。また、ひずみゲージの取り付けには接着剤を用いる（たとえばひずみゲージ接着のために市販されている専用接着剤を用いる）。

第１セットおよび第２セットの各ひずみゲージは、図２に示すように、それぞれ独立にブリッジ接続されていてホイートストンブリッジ回路を構成している。図２において、（ａ）は第１セットの回路図であり、（ｂ）は第２セットの回路図である。

このホイートストンブリッジ回路においては、ホイールの中心位置に対して対向する位置のひずみゲージが、ホイートストンブリッジ回路の対向する位置に設けられている。すなわち、第１セットでは、ホイートストンブリッジ回路１００におけるＲ１とＲ３がひずみゲージ１１と１３、Ｒ２とＲ４がひずみゲージ１２と１４となるように接続している。第２にセットについても同様であり、ホイートストンブリッジ回路１０１におけるＲ１とＲ３がひずみゲージ２１と２３、Ｒ２とＲ４がひずみゲージ２２と２４となるように接続している。

ホイートストンブリッジ回路は、周知の通り、入力電圧をＥ、出力電圧をｅ、各抵抗値をＲ１〜Ｒ４とすると、下記（１）式が成り立つ。

ｅ＝（Ｒ１×Ｒ３−Ｒ２×Ｒ４）／（（Ｒ１＋Ｒ２）×（Ｒ３＋Ｒ４））×Ｅ …（１）
ひずみの計測に当たっては、ホイールに無加重の状態で計測して（１）式によりｅの値を算出しておく（これをｅ０とする）。実際の分力計測においては、同様に計測して（１）式により求めたｅ値との差（Δｅ＝ｅ−ｅ０）がひずみ量を示す電圧値となる。ホイールに加わるひずみから相対的な分力を見る場合は、得られた電圧値の変化の値Δｅをそのまま用いてもよい。また、絶対的なひずみ量は、たとえばひずみゲージの抵抗値を機械的なひずみに換算するためのひずみゲージに固有のゲージ率から換算してもよい。

このようにしてひずみゲージを取り付けたホイール１は、その中心に鉛直方向の荷重ＦＺが加わると、図３に示すようにたわみが生じる（図中実線のホイール１形状）。なお、ホイール１中心に加わる荷重は、通常車両が平地面に停止している状態のときには車両質量である。

このようなたわみが生じると、第１セットのひずみゲージ１１と１３には引張応力、ひずみゲージ１２と１４には圧縮応力が加わることになり、それぞれに応じた抵抗値変化が生じる。これによりひずみゲージ１１と１３は抵抗値が上がり、ひずみゲージ１２と１４は抵抗値が下がる。したがって、ホイートストンブリッジ回路の入力電圧Ｅを一定としておけば、その出力電圧ｅがひずみに応じて変化することになる。このとき本実施形態のように４つのひずみゲージを互いに９０度ずらしてホイール１に取り付け、かつ、ホイートストンブリッジ回路を構成することで、ひずみゲージを単独でホイール１に付けた場合と比較して約４倍の電圧変化を得ることが可能となる。

このときに第１セットからの出力として得られる電圧値の変化の値ΔｅをｋＦｚｖとする。

一方、第２セットでは、加わる荷重が車両質量のみである場合、図３に示したような鉛直方向のみの力によるたわみに対しては、ひずみゲージ２１〜２４は鉛直に対して対向したひずみゲージ同士に同じ応力が加わることになる。このため、第２セットの出力電圧の変動はない。しかし、車両が動くと、前後方向にも力が加わることになるため、第２セットのひずみゲージ２１〜２４のそれぞれに付いても加わる応力にアンバランスが生じるため、出力電圧も変動することになる。この第２セットからの出力として得られる電圧値の変化の値ΔｅをｋＦｘｖとする。

第１セットおよび第２セットからのそれぞれの出力電圧値を車両が動いてホイール１が回転した状態で計測して、その値をグラフ化すると、図４に示すように、ホイール１回転につき２サイクルのサインカーブグラフが得られる。図４において、縦軸は電圧値、横軸はホイール１の回転角度である。図からわかるように、第１セットと第２セットから出力値は、ひずみゲージの取り付け位置に応じてその周期がじれている。すなわち、第１セットから得られる出力電圧値ｋＦｚｖのカーブに対して、第２セットから得られる出力電圧値ｋＦｘｖのカーブは４５度（１／８周期）ずれたものとなっている。

このようにして得られた出力電圧値ｋＦｚｖを下記（２）式のように回転角要素を加えて算出することで、ホイールにかかる鉛直方向の力Ｆｚを求めることができる。

Ｆｚ＝ｋＦｚｖ×ｃｏｓ（２θ）＋ｋＦｘｖ×ｓｉｎ（２θ） …（２）
なお、１回転にわたる鉛直方向の全力ｋＦｚを求めるためには（２）式についてθ＝１〜３６０°の総和を求めればよい。

同様に、車両の前後方向（前後の水平方向）の力Ｆｘは（３）式により求めることができる。

Ｆｘ＝ｋＦｚｖ×ｓｉｎ（２θ）＋ｋＦｘｖ×ｃｏｓ（２θ） …（３）
１回転にわたる水平方向の全力ｋＦｘを求めるためには（３）式についてθ＝１〜３６０°の総和を求めればよい。

図４に示したように、本実施形態による第１セットおよび第２セットのそれぞれから得られる出力電圧値は、ホイール１回転について２サイクルであるため、それぞれから得られる力ｋＦｚおよびｋＦｚについてもホイール１回転について２サイクルとなる。しかし、後述する他の分力は、ホイール１回転について１サイクルの出力であるため、上記したｋＦｚｖ、ｋＦｚｖについてもホイール１回転について１サイクルに補正したほうが取り扱いやすい。

そこで、下記（４）および（５）式によりホイール１回転について１サイクルに補正する。

ｔＦｚｖ＝ｋＦｚｖ×ｃｏｓθ＋ｋＦｘｖ×ｓｉｎθ …（２）
ｔＦｚｖ＝ｋＦｚｖ×ｓｉｎθ＋ｋＦｘｖ×ｃｏｓθ …（３）
図５は下記（４）および（５）式により補正したホイール１回転につき１サイクルのグラフを図４に示した元の出力電圧値のグラフに重ねたものである。なお、図４および図５は、鉛直方向にのみ荷重が加わった状態をモデル化してしましたものであり、実際に得られるグラフは車両の加重バランス、走行速度、ホールバラ何砂祖さまざまな要因によって変化することになる。

このように本実施形態によれば、非常に簡単な構成で、６分力のうちの鉛直方向の力Ｆｚと前後方向の力Ｆｘを計測することができる。

次に、他の４分力について説明する。

図６は、鉛直方向の力Ｆｚおよび前後方向の力Ｆｘに対して垂直な方向の力、すなわちホイールに垂直な車軸方向の力Ｆｙを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図７は、このホイールに垂直な車軸方向の力Ｆｙを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。

力Ｆｙの計測には、ホイール１の中心２００からリム２方向へ延びたスポーク２０１〜２０８の内側に、一つのスポークに対して中心端側と外周端側の２箇所にひずみゲージ３１〜４６を取り付けている（これらのひずみゲージ３１〜４６を第３セットとする）。ひずみゲージ３１〜４６の取り付け方向は、ホイールの回転方向（図中矢印Ｃ）のひずみを計測できる方向である。スポークに対する取り付け位置は、本実施形態では、図６（ａ）に示したようにホイール内側（車軸側）であるが、外側であってもよい。

各ひずみゲージ３１〜４６は、図７に示すように、２つのホイートストンブリッジ回路が並列に接続されるようにブリッジ接続されている。

第１のホイートストンブリッジ回路３００には、ひずみゲージ３１があるスポーク２０１に対して９０度離れた位置にあるスポーク２０３のひずみゲージ３５が同じ抵抗位置（Ｒ２）となるように接続されている。同様に抵抗位置（Ｒ３）にはひずみゲージ３２と３６が接続されている。抵抗位置（Ｒ４）には、ひずみゲージ３５があるスポーク２０３からさらに９０度離れたスポーク２０５にあるひずみゲージ３９とそこからさらに９０度離れたスポーク２０７にあるひずみゲージ４３が接続され、抵抗位置（Ｒ１）には、同様にひずみゲージ４０と４４が接続されている。

第２のホイートストンブリッジ回路３０１も同様であり、第１のホイートストンブリッジ回路３００の場合と４５度離れたそれぞれのスポークに取り付けられたひずみゲージで構成されている。すなわち、スポークひずみゲージ３３があるスポーク２０２に対して９０度離れた位置にあるスポーク２０４のひずみゲージ３７が同じ抵抗位置（Ｒ２）となるように接続され、同様に抵抗位置（Ｒ３）にはひずみゲージ３４と３８、抵抗位置（Ｒ４）にはひずみゲージ４１と４５、抵抗位置（Ｒ１）にはひずみゲージ４２と４６が接続されている。

すなわち、互いに９０度離れたスポークに取り付けられているひずみゲージ３１、３２、３５、３６、３９、４０、４３、および４４により第１のホイートストンブリッジ回路３００が構成されており、第１のホイートストンブリッジ回路を構成するひずみゲージが取り付けられているスポークに対して４５度離れたスポークに取り付けられているひずみゲージ３３、３４、３７、３８、４１、４２、４５、および４６により第２のホイートストンブリッジ回路３０１が構成されている。

このように接続することで、ホイールの回転に伴うホイールに垂直な車軸方向の力Ｆｙをホイートストン回路の出力電圧（電圧値の変化Δｅ）として計測することができる。

図８は、鉛直方向および前後方向に対して垂直な方向のモーメント、すなわちホイールに垂直な車軸方向のモーメントＭｙを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図９は、このホイールに垂直な車軸方向のモーメントＭｙを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。

モーメントＭｙの計測には、ホイール１のスポーク２０１〜２０８の中心端側に、一つのスポークの側面にそれぞれ１つ、したがって、１本のスポークに２個ひずみゲージ５１〜６６を取り付けている（これらのひずみゲージ５１〜６６を第４セットとする）。

各ひずみゲージ５１〜６６は、図９に示すように、２つのホイートストンブリッジ回路が並列に接続されるようにブリッジ接続されている。

第１のホイートストンブリッジ回路４００には、ひずみゲージ５１があるスポーク２０１に対して９０度離れた位置にあるスポーク２０３のひずみゲージ５５が同じ抵抗位置（Ｒ２）となるように接続されている。同様に抵抗位置（Ｒ３）にはひずみゲージ５２と５６が接続されている。抵抗位置（Ｒ４）には、ひずみゲージ５５があるスポーク２０３からさらに９０度離れたスポーク２０５にあるひずみゲージ５９とそこからさらに９０度離れたスポーク２０７にあるひずみゲージ６３が接続され、抵抗位置（Ｒ１）には同様にひずみゲージ６０と６４が接続されている。

第２のホイートストンブリッジ回路４０１も同様であり、第１のホイートストンブリッジ回路４００の場合と４５度離れたそれぞれのスポークに取り付けられたひずみゲージで構成されている。すなわち、スポークひずみゲージ５３があるスポーク２０２に対して９０度離れた位置にあるスポーク２０４のひずみゲージ５７が同じ抵抗位置（Ｒ２）となるように接続され、同様に抵抗位置（Ｒ３）にはひずみゲージ５４と５８、抵抗位置（Ｒ４）にはひずみゲージ６１と６５、抵抗位置（Ｒ１）にはひずみゲージ６２と６６が接続されている。

すなわち、互いに９０度離れたスポークに取り付けられているひずみゲージ５１、５２、５５、５６、５９、６０、６３、および６４により第１のホイートストンブリッジ回路４００が構成されており、第１のホイートストンブリッジ回路を構成するひずみゲージが取り付けられているスポークに対して４５度離れたスポークに取り付けられているひずみゲージ５３、５４、５７、５８、６１、６２、６５、および４６により第２のホイートストンブリッジ回路４０１が構成されている。

このように接続することで、ホイールの回転に伴うホイールに垂直な車軸方向のモーメントＭｙをホイートストン回路の出力電圧（電圧値の変化Δｅ）として計測することができる。

図１０は、前後方向のモーメントＭｘを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１１は、このホイールに垂直な車軸方向のモーメントＭｘを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。

モーメントＭｘの計測には、ホイール１の対向する位置にあるスポーク２０１と２０５の外周端側近くに、一つのスポークの側面にそれぞれ２つ、したがって、１本のスポークに対して４個（２本で合計８個）のひずみゲージ７１〜７８を取り付けている（これらのひずみゲージ７１〜７８を第５セットとする）。同一位置に取り付けられる２個のひずみゲージは互いに直交する向きとなるように取り付けている（図１０（ｂ）参照）。

各ひずみゲージ７１〜７８は、図１１に示すように、ホイートストンブリッジ回路５００となるように接続されており、ホイールを１８０度回転させたときに同じ位置にくるひずみゲージ同士が同じ抵抗位置となるようにブリッジ回路接続している。つまり、ひずみゲージ７１とひずみゲージ７７が抵抗位置（Ｒ１）、同様に、ひずみゲージ７２とひずみゲージ７８が抵抗位置（Ｒ３）、ひずみゲージ７３とひずみゲージ７５が抵抗位置（Ｒ４）、ひずみゲージ７４とひずみゲージ７６が抵抗位置（Ｒ１）となるようにそれぞれ接続されている。したがって、ひずみゲージは、一つのホイールでは１８０度離れた位置にある２本のスポークに取り付けられるので一つのホイールで合計８個のひずみゲージが取り付けられることになる。

このように接続することで、ホイールの回転に伴う車両の前後方向のモーメントＭｘをホイートストン回路の出力電圧（電圧値の変化Δｅ）として計測することができる。

図１２は、ホイール鉛直方向のモーメントＭｚを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１３は、この鉛直方向のモーメントＭｚを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。

モーメントＭｚの計測には、ホイール１の対向する位置にあるスポーク２０３と２０７の外周端側近くに、一つのスポークの側面にそれぞれ２つ、したがって、１本のスポークに対して４個（２本で合計８個）のひずみゲージ８１〜８８を取り付けている（これらのひずみゲージ８１〜８８を第６セットとする）。同一位置に取り付けられる２個のひずみゲージは互いに直交する向きとなるように取り付けている（図１２（ｂ）参照）。つまり、モーメントＭｚ計測のためのひずみゲージ８１〜８８は、前記したモーメントＭｘと同時計測が可能となるように、モーメントＭｘを計測するためのひずみゲージ７１〜７８を取り付けているスポーク２０１と２０５に対して９０度離れたスポーク２０３と２０７に取り付けている。

各ひずみゲージ８１〜８８は、図１３に示すように、ホイートストンブリッジ回路６００となるように接続されており、ホイールを１８０度回転させたときに同一にくるひずみゲージ同士が同じ抵抗位置となるようにブリッジ回路接続している。つまり、ひずみゲージ７１とひずみゲージ７７が抵抗位置（Ｒ１）、同様に、ひずみゲージ７２とひずみゲージ７８が抵抗位置（Ｒ３）、ひずみゲージ７３とひずみゲージ７５が抵抗位置（Ｒ４）、ひずみゲージ７４とひずみゲージ７６が抵抗位置（Ｒ１）となるようにそれぞれ接続されている。

このように接続することで、ホイールの回転に伴う車両の前後方向のモーメントＭｚをホイートストン回路の出力電圧（電圧値の変化Δｅ）として計測することができる。

図１４は、上述のようにして計測された６分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測した結果をホイールの一回転として示したグラフである。なお、計測結果はいずれも各ホイートストンブリッジ回路からの電圧値（上述したΔｅ）であり、Ｆｘは補正後のｔＦｘｖ、ＦｙはＦｙｖ、Ｆｚは補正後のｔＦｚｖ、ＭｘはＭｘｖ、ＭｙはＭｙｖ、ＭｚはＭｚｖである。

図示するように、本実施形態によれば、６分力のすべてがその出力周期に差があり、はっきりと別れて計測されるのがわかる。しかも、ホイールに取り付けるは、極軽いひずみゲージのみでよいため、それを複数個取り付け付けたとしてもホイールに対する質量増加などはホイールの質量に対して非常に少なく、６文力の計測に与える影響は無視できるほど少なく、正確な６分力の計測が可能となる。

なお、６分力の計測は、たとえば、各図に示したように、ひずみゲージを各分力ごとに個別に取り付けてそれぞれを別々に計測してもよいし、すべてのひずみゲージを一つのホイールに取り付けて一度に計測することも可能である。

以上本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、ひずみゲージの一部はスポークに取り付けているが同様の作用を示す部材であればよい。これは、ホイール形状やデザインなどによりその名称が異なる場合があり、たとえば、ディスク、ビーム等さまざまな名称が用いられているものがある。しかしそれらはいずれもホイールの中心とリムを接続する部材であって、名称の違いに過ぎない。したがって、上述した実施形態として示したスポークと同様作用を示す部材にひずみゲージを取り付ければ、本発明は実施可能である。

また、上述した各ホイートストンブリッジ回路は、すべてのひずみゲージをブリッジ接続することのみで構成したが、回路内にはブリッジ電圧（図中Ｅ）に対する出力電圧（図中ｅ）を補正するための固定抵抗器や可変抵抗器などをさらに追加してもよい。

本発明は、自動車のホイールに加わる分力の計測に用いられる他、自動二輪車、自転車、その他車両以外の回転物体に加わる分力の計測にも使用することができる。

本発明を適用したひずみゲージ取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ひずみゲージの接続を示す回路図であり、（ａ）は第１セットの回路図、（ｂ）は第２セットの回路図である。 ホイールに鉛直方向の荷重が加わった場合のホイールのたわみを説明する説明図である。 第１セットおよび第２セットからのそれぞれの出力電圧値のグラフである。 図４に示したそれぞれの出力電圧値をホイール１回転につき１サイクルに補正したグラフである。 鉛直方向の力Ｆｚおよび前後方向の力Ｆｘに対して垂直な方向の力Ｆｙを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ホイールに垂直な車軸方向の力Ｆｙを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。 鉛直方向および前後方向に対して垂直な方向のモーメントＭｙを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 ホイールに垂直な車軸方向のモーメントＭｙを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。 前後方向のモーメントＭｘを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 ホイールに垂直な車軸方向のモーメントＭｘを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。 鉛直方向のモーメントＭｚを計測するためのひずみゲージの取り付け位置を示す図面であり、（ａ）は車両ホイール内側正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 鉛直方向のモーメントＭｚを計測するためのひずみゲージの接続を示す回路図である。 ６分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測した結果（電圧値）をホイールの一回転として示したグラフである。

符号の説明

１…ホイール、
２…リム、
１１〜１４、２１〜２４、３１〜４６、５１〜６６、７１〜７８、８１〜８８…ひずみゲージ、
２０１〜２０８…スポーク、
１００、１０１、３００、３０１、４００、４０１、５００、６００…ホイートストンブリッジ回路。

Claims (6)

1. ホイールのリムに所定間隔開けて取り付けられ、互いにブリッジ接続された複数のひずみゲージを有し、
   前記ひずみゲージは、前記ホイール中心からひずみゲージ取り付け位置を見た角度がそれぞれ９０度離れている４個のひずみゲージよりなる第１セットと、
   前記第１セットに対して４５度ずれて配置された４個のひずみゲージよりなる第２セットと、を有して、
   前記第１セットおよび前記第２セットは、それぞれ個別にブリッジ接続されていることを特徴とするホイールの分力計測装置。
2. 前記第１セットおよび前記第２セットからの出力は、前記ひずみゲージの取り付け位置に応じて出力値の周期がずれていることを特徴とする請求項１記載のホイールの分力計測装置。
3. 前記ホイールに４５度間隔で設けられているホイール中心からリム方向への延びたスポークのそれぞれに、一つのスポークにつき中心端側と外周端側の２箇所に取り付けられたひずみゲージと、
   互いに９０度離れたスポークに取り付けられている前記ひずみゲージをブリッジ接続した第１のブリッジ回路と、
   前記第１のブリッジ回路を構成する前記ひずみゲージが取り付けられている前記スポークに対して４５度離れた前記スポークに取り付けられている前記ひずみゲージをブリッジ接続し、前記第１のブリッジ回路と並列に接続された第２のブリッジ回路と、
   を有する第３セットをさらに有することを特徴とする請求項１または２記載のホイールの分力計測装置。
4. 前記ホイールに４５度間隔で設けられているホイール中心からリム方向への延びたスポークのそれぞれに、一つのスポークにつき中心端側の側面２箇所に取り付けられたひずみゲージと、
   互いに９０度離れた前記スポークに取り付けられている前記ひずみゲージをブリッジ接続した第１のブリッジ回路と、
   前記第１のブリッジ回路を構成する前記ひずみゲージが取り付けられている前記スポークに対して４５度離れた前記スポークに取り付けられている前記ひずみゲージをブリッジ接続し、前記第１のブリッジ回路と並列に接続された第２のブリッジ回路と、
   を有する第４セットをさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のホイールの分力計測装置。
5. 前記ホイールにホイール中心からリム方向への延びたスポークのうち１８０度離れた位置に設けられている前記スポークのそれぞれに、一つのスポークにつき外周端側の両側面にそれぞれ２個互いに直交するように取り付けられた合計４個のひずみゲージと、
   前記１８０度離れた位置に設けられた２つの前記スポークに取り付けられている合計８個の前記ひずみゲージをブリッジ接続したブリッジ回路と、
   を有する第５セットをさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のホイールの分力計測装置。
6. 前記第５セットと同一構成であり、前記第５セットのひずみゲージを取り付けたスポークに対して９０度離れた位置にあるスポークに取り付けられた合計８個の前記ひずみゲージにより構成されたブリッジ回路を有する第６セットをさらに有することを特徴とする請求項５記載のホイールの分力計測装置。

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