JP6692691B2 - Measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、計測装置に関し、より詳細には車両のタイヤを回転させるトルクおよび/または車軸方向に作用するスラスト力を電気量に変換して計測する計測装置に関するものである。   The present invention relates to a measuring device, and more particularly to a measuring device that converts a torque that rotates a tire of a vehicle and / or a thrust force that acts in an axle direction into an electric amount and measures the electric amount.

自動車等の車両の車輪(以下、「タイヤ」という)に作用するトルクを計測する装置には、計測専用に改造されたホイールセンサを取付けて計測する方法と、車両のハブと、タイヤが一体的に取り付けられているホイールとの間に、センサを挟み込んで計測する方法の2種類がある。
前者の計測装置は、価格が高く、複雑であり、取付けに多くの時間を要する、という難点がある。
後者のトルク計測装置は、価格が安く、既存のホイールを外して、間に挟み込むという簡易な取付方法である。
後者の従来のトルク計測装置を図23および図24を用いて説明する。
図23に示すように、車両のハブ101に埋め込まれたスタッドボルト101aに、センサ本体102に穿設されたボルト穴を挿通して、ハブナット103をねじ込むことにより、ハブ101にセンサ本体102を一体的に装着する。
A device that measures the torque acting on the wheels (hereinafter referred to as "tires") of a vehicle such as an automobile is equipped with a wheel sensor modified for measurement, a method for measuring the torque, a vehicle hub, and a tire are integrated. There are two methods of measuring by inserting a sensor between the sensor and the wheel attached to the.
The former measuring device has the drawbacks that it is expensive, complicated, and requires a lot of time to install.
The latter torque measuring device is inexpensive and is a simple mounting method in which an existing wheel is removed and sandwiched between them.
The latter conventional torque measuring device will be described with reference to FIGS. 23 and 24.
As shown in FIG. 23, the sensor body 102 is integrated with the hub 101 by inserting the stud bolt 101a embedded in the hub 101 of the vehicle into the bolt hole formed in the sensor body 102 and screwing the hub nut 103 into the hub. Wear it properly.

次いで、タイヤ104が取付けられたホイール105を、センサ本体102に当接して、ホイール締付け用ボルト106を、ホイール105に穿設されたボルト穴を介して挿通し、センサ本体102に形成された雌ねじ穴にねじ込むことでホイール105(タイヤ104)をセンサ本体102に装着する。
センサ本体102の構造は、図24(a)、(b)、(c)に示すように、円板状を呈し、その周縁部近くには第1のフランジ107と、第2のフランジ108が形成され、第1のフランジ107には、スタッドボルト101aを挿通するための大径の座繰り穴と、ホイール締付け用ボルト穴113(この場合雌ねじ穴)が複数個(この場合、6個)形成されている。
第2のフランジ108には、ハブ締付け用ボルト穴112が形成されている。
第1のフランジ107と第2のフランジ108との間には、ハブ締付け用ボルト穴112とホイール締付け用ボルト穴113が設けられた位置よりも半径方向内側位置に、中空円筒部109が設けられている。
この中空円筒部109の外周面には、トルク検出用のひずみゲージ110が接着されている。
Next, the wheel 105 to which the tire 104 is attached is brought into contact with the sensor body 102, and the wheel tightening bolt 106 is inserted through the bolt hole formed in the wheel 105 to form the female screw formed on the sensor body 102. The wheel 105 (tire 104) is mounted on the sensor body 102 by screwing it into the hole.
As shown in FIGS. 24 (a), 24 (b), and 24 (c), the structure of the sensor main body 102 has a disc shape, and a first flange 107 and a second flange 108 are provided near the peripheral edge thereof. The first flange 107 is formed with a large diameter counterbore hole for inserting the stud bolt 101a and a plurality of wheel fastening bolt holes 113 (in this case, female screw holes) (in this case, six). Has been done.
A hub fastening bolt hole 112 is formed in the second flange 108.
A hollow cylindrical portion 109 is provided between the first flange 107 and the second flange 108 at a position radially inward of a position where the hub fastening bolt hole 112 and the wheel fastening bolt hole 113 are provided. ing.
A strain gauge 110 for torque detection is bonded to the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion 109.

この従来技術に係るトルク計測装置で正しくひずみを検出するためには、応力集中の影響を受けないように、第1のフランジ107と第2のフランジ108との間に十分な距離を確保する必要がある。
そのため、センサ本体102の厚さが厚くなってしまう。センサ本体102が厚くなると、ホイール105が車体から大きく突出することになり、実際のホイール取付け状態と大きく異なってしまうため、正規のタイヤのオフセットが確保されず、従って、オフセット変化が測定に誤差を与えるような条件でトルク測定を行うときには、致命的な欠陥となる。
また、両側の第1のフランジ107と第2のフランジ108を、中空円筒部109で繋ぐ構造のため、中空円筒部109に応力が集中する。
In order to correctly detect strain with the torque measuring device according to this conventional technique, it is necessary to secure a sufficient distance between the first flange 107 and the second flange 108 so as not to be affected by stress concentration. There is.
Therefore, the thickness of the sensor body 102 becomes thick. If the sensor body 102 becomes thicker, the wheel 105 will largely protrude from the vehicle body, which will be significantly different from the actual wheel mounting state, so that a regular tire offset cannot be ensured, and therefore the offset change causes an error in measurement. This is a fatal defect when the torque is measured under the given conditions.
Further, since the first flange 107 and the second flange 108 on both sides are connected by the hollow cylindrical portion 109, stress concentrates on the hollow cylindrical portion 109.

さらに、中空円筒部109が破損した場合、第1のフランジ107と第2のフランジ108とが分離せずに走行が続けられるようにするために、ストッパ111が必要であった。これは、センサ全体の厚さに対して、両側のフランジ107およびフランジ108が薄く、旋回走行時に中空円筒部109のフランジ付け根部分にモーメントによる応力集中が発生するため、旋回走行ができなかった。
一方、センサ本体の厚みを薄くする工夫を施した従来技術として、特開2010−266387号公報(以下、「特許文献1」という)に記載のものがある。
この特許文献1に係る駆動トルク計測装置においては、上述した図23、図24に示したセンサ本体102の中空円筒部109に相当する部分を改良したもので、円筒部の内部を形成する凹部を、第2フランジから第1フランジの中間部分に至るまで、深く形成し、ひずみゲージを円筒部の内部の第1フランジの側に寄せた位置に貼り付けるようにしている。
Further, when the hollow cylindrical portion 109 is broken, the stopper 111 is necessary so that the first flange 107 and the second flange 108 can continue traveling without being separated from each other. This is because the flange 107 and the flange 108 on both sides are thin relative to the thickness of the entire sensor, and stress concentration due to moment occurs at the flange root portion of the hollow cylindrical portion 109 during turning travel, so turning travel was not possible.
On the other hand, as a conventional technique in which the thickness of the sensor body is thinned, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2010-266387 (hereinafter referred to as "Patent Document 1").
In the drive torque measuring device according to Patent Document 1, a portion corresponding to the hollow cylindrical portion 109 of the sensor body 102 shown in FIGS. 23 and 24 described above is improved, and a concave portion forming the inside of the cylindrical portion is formed. From the second flange to the intermediate portion of the first flange, it is deeply formed, and the strain gauge is attached inside the cylindrical portion at a position closer to the first flange.

このような構成とすることで、円筒部(または円管部)の内周面の第1フランジ側では、若干ではあるが、応力集中の影響が現れているため、ひずみ量が大き目に計測される。従って、僅かに残った応力集中の影響を利用してひずみ量を増幅することにより、円筒部の内周側にひずみゲージを貼り付けていることによる計測精度の低下を打ち消して、精度良くひずみ量を計測することが可能である、としている。   With such a configuration, on the first flange side of the inner peripheral surface of the cylindrical portion (or the circular pipe portion), the effect of stress concentration appears, but the strain amount is measured to a large degree. It Therefore, by amplifying the strain amount by utilizing the effect of the slightly remaining stress concentration, the decrease in measurement accuracy due to the attachment of the strain gauge on the inner peripheral side of the cylindrical portion is canceled out, and the strain amount is accurately measured. It is possible to measure.

特開2010−266387号公報JP, 2010-266387, A

しかしながら、特許文献1の駆動トルク計測装置では、センサ本体の軸方向の寸法(厚さ)が必ずしも薄いとはいえず、ホイールが外側にセンサ本体の分だけ突出し、車幅が増加することとなり、正規のタイヤのオフセットからのずれが小さいとはいえず、オフセット変化が計測に誤差を与えるような条件でトルク計測を行うときには欠陥となり得る。
また、過大なトルクがセンサ本体に負荷されたとき、中空円筒部が破損されると、2つのフランジが空転することとたるため、ストッパが必須となり、その分、構造が複雑化し、コスト増の要因となっている。
また、上記特許文献1においては、センサ本体全体の厚さに対して、両側の第1フランジ、第2フランジが薄く、旋回走行時に中空円筒部のフランジ付け根部分にモーメントによる応力集中が発生するため、旋回走行ができない、という課題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第1の目的とするところは、本体部の軸方向の寸法を従来のものに比べて大幅に減少させ得る計測装置を提供することにある。
第2の目的とするところは、過大なトルクが負荷されても本体部が、破壊することはなく、上記従来技術では、必須であったストッパを設ける必要がなく、そのため、構造が簡素化され、コストの低減が可能な計測装置を提供することにある。
本発明の第3の目的とするところは、旋回走行が可能な計測装置を提供することにある。
However, in the drive torque measurement device of Patent Document 1, the axial dimension (thickness) of the sensor body is not necessarily thin, and the wheel protrudes outward by the amount of the sensor body, which increases the vehicle width. It cannot be said that the deviation from the offset of the regular tire is small, and it may be a defect when the torque measurement is performed under the condition that the offset change causes an error in the measurement.
Further, when the sensor body is subjected to excessive torque, if the hollow cylindrical portion is damaged, the two flanges will idle, so a stopper will be required, and the structure will be complicated and the cost will increase. It is a factor.
Further, in Patent Document 1, the first flange and the second flange on both sides are thin with respect to the thickness of the entire sensor body, and stress concentration due to moment occurs at the flange root portion of the hollow cylindrical portion during turning traveling. However, there is a problem that turning is not possible.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide a measuring device capable of significantly reducing the axial dimension of the main body as compared with a conventional device. ..
A second object is that the main body does not break even if an excessive torque is applied, and it is not necessary to provide a stopper, which was essential in the above-mentioned conventional technique, and therefore the structure is simplified. It is to provide a measuring device capable of reducing cost.
A third object of the present invention is to provide a measuring device capable of turning.

請求項1に記載した本発明に係る計測装置は、車両のタイヤに作用するトルクおよび/またはスラスト力を電気量に変換して計測する計測装置において、
車両のハブとタイヤのホイールとの間に装着される略円板状を呈する本体部は、
円板中心から所定半径の第1の仮想同心円上に、前記本体部を前記ハブに装着するためのハブ締付用ボルト穴と、前記タイヤホイールを前記本体部に装着するためのホイール締付け用ボルト穴とが交互に等角度をもって形成され、
前記ハブ締付け用ボルト穴と前記ホイール締付け用ボルト穴との中間角度位置であって、前記ハブ締付け用ボルト穴と前記ホイール締付け用ボルト穴との間を分離するように半径方向に長く伸びた少なくとも外方端と内方端が円弧状または一部に平面を含む円弧状を呈する分離穴が形成され、
前記分離穴の前記外方端の円弧状または一部に平面を含む円弧状内面と前記本体部の外周面との間に前記本体部の軸心方向厚みより薄い肉厚の起歪部が、前記第1の仮想同心円よりも大きな半径の第2の仮想同心円上に形成され、
前記起歪部の前記円弧状または一部に平面を含む穴の内周面側および/または外周面側にひずみゲージが添着されてなり、
前記ハブ締付け用ボルト穴に挿通されたハブ締付け用ボルトまたは前記ハブ締付け用ボルトとナットをもって、前記本体部を前記ハブに装着し、
前記ホイール締付け用ボルト穴に挿通されまたは螺合されるホイール締付け用ボルトまたは前記ホイール締付け用ボルトとナットをもって、前記ホイールを前記本体部に装着した状態で、走行中の前記タイヤに作用するトルクおよび/またはスラスト力を、前記起歪部に添着されたひずみゲージをもって計測し得るように構成したことを特徴としている。
The measuring device according to the present invention as set forth in claim 1 is a measuring device for converting torque and / or thrust force acting on a tire of a vehicle into an electric quantity for measurement,
The main body, which has a substantially disk shape and is mounted between the vehicle hub and the tire wheel,
A hub tightening bolt hole for mounting the body portion on the hub and a wheel tightening bolt for mounting the tire wheel on the body portion on a first virtual concentric circle having a predetermined radius from the center of the disk. Holes are formed alternately at equal angles,
At least an intermediate angular position between the hub fastening bolt hole and the wheel fastening bolt hole, and extending at least in a radial direction so as to separate the hub fastening bolt hole and the wheel fastening bolt hole. A separation hole is formed in which the outer end and the inner end have an arc shape or an arc shape including a flat surface in a part,
Between the arcuate inner surface including a flat surface in the arcuate shape or a part of the outer end of the separation hole and the outer peripheral surface of the main body portion, a strained portion having a thickness smaller than the axial direction thickness of the main body portion, Formed on a second virtual concentric circle having a radius larger than that of the first virtual concentric circle,
A strain gauge is attached to an inner peripheral surface side and / or an outer peripheral surface side of a hole including a flat surface in the arc shape or a part of the strain generating portion,
With the hub tightening bolt or the hub tightening bolt and nut inserted through the hub tightening bolt hole, the main body is attached to the hub,
With a wheel fastening bolt or a wheel fastening bolt and nut that is inserted or screwed into the wheel fastening bolt hole, with the wheel attached to the main body portion, a torque that acts on the running tire and It is characterized in that the thrust force can be measured with a strain gauge attached to the strain-flexing portion.

請求項1に記載の発明によれば、車両のタイヤに作用するトルクおよび/またはスラスト力を電気量に変換して計測する計測装置において、
車両のハブとタイヤのホイールとの間に装着される略円板状を呈する本体部は、
円板中心から所定半径の第1の仮想同心円上に、前記本体部を前記ハブに装着するためのハブ締付用ボルト穴と、前記タイヤホイールを前記本体部に装着するためのホイール締付け用ボルト穴とが交互に等角度をもって形成され、
前記ハブ締付け用ボルト穴と前記ホイール締付け用ボルト穴との中間角度位置であって、前記ハブ締付け用ボルト穴と前記ホイール締付け用ボルト穴との間を分離するように半径方向に長く伸びた少なくとも外方端と内方端が円弧状または一部に平面を含む円弧状を呈する分離穴が形成され、
前記分離穴の前記外方端の円弧状または一部に平面を含む円弧状内面と前記本体部の外周面との間に前記本体部の軸心方向厚みより薄い肉厚の起歪部が、前記第1の仮想同心円よりも大きな半径の第2の仮想同心円上に形成され、
前記起歪部の前記円弧状または一部に平面を含む穴の内周面側および/または外周面側にひずみゲージが添着されてなり、
前記ハブ締付け用ボルト穴に挿通されたハブ締付け用ボルトまたは前記ハブ締付け用ボルトとナットをもって、前記本体部を前記ハブに装着し、
前記ホイール締付け用ボルト穴に挿通されまたは螺合されるホイール締付け用ボルトまたは前記ホイール締付け用ボルトとナットをもって、前記ホイールを前記本体部に装着した状態で、走行中の前記タイヤに作用するトルクおよび/またはスラスト力を、前記起歪部に添着されたひずみゲージをもって計測し得るように構成したことにより、
本体部の軸方向の寸法(厚さ)を、従来のものに比べ、大幅に減少させることが可能となり、そのため、正規のタイヤのオフセットに極力近づけることができ、より正確なトルクおよび/またはスラスト力を計測することが可能となる。
According to the invention as set forth in claim 1, in the measuring device for measuring the torque and / or thrust force acting on the tire of the vehicle by converting it into an electric quantity,
The main body, which has a substantially disk shape and is mounted between the vehicle hub and the tire wheel,
A hub tightening bolt hole for mounting the body portion on the hub and a wheel tightening bolt for mounting the tire wheel on the body portion on a first virtual concentric circle having a predetermined radius from the center of the disk. Holes are formed alternately at equal angles,
At least an intermediate angular position between the hub fastening bolt hole and the wheel fastening bolt hole, and extending at least in a radial direction so as to separate the hub fastening bolt hole and the wheel fastening bolt hole. A separation hole is formed in which the outer end and the inner end have an arc shape or an arc shape including a flat surface in a part,
Between the arcuate inner surface including a flat surface in the arcuate shape or a part of the outer end of the separation hole and the outer peripheral surface of the main body portion, a strained portion having a thickness smaller than the axial direction thickness of the main body portion, Formed on a second virtual concentric circle having a radius larger than that of the first virtual concentric circle,
A strain gauge is attached to an inner peripheral surface side and / or an outer peripheral surface side of a hole including a flat surface in the arc shape or a part of the strain generating portion,
With the hub tightening bolt or the hub tightening bolt and nut inserted through the hub tightening bolt hole, the main body is attached to the hub,
With a wheel fastening bolt or a wheel fastening bolt and nut that is inserted or screwed into the wheel fastening bolt hole, with the wheel attached to the main body portion, a torque that acts on the running tire and Since the thrust force can be measured by a strain gauge attached to the strain-flexing portion,
The axial dimension (thickness) of the main body can be significantly reduced compared to the conventional one, so that the offset of the regular tire can be brought as close as possible, and more accurate torque and / or thrust can be obtained. It becomes possible to measure the force.

また、本発明によれば、過大なトルクおよび/またはスラスト力が負荷されたとしても、本体部が破壊することはなく、従って、ストッパのような部材を設ける必要がなく、その分構成の簡素化とコストの低減に結び付けることができる。
さらに、本発明によれば、モーメントに対して、強度的に強くなり、旋回走行が可能となり、スラスト力を検出できるため、旋回走行時の状態を把握することができる。
Further, according to the present invention, even if an excessive torque and / or thrust force is applied, the main body is not destroyed, and therefore, it is not necessary to provide a member such as a stopper, and the structure can be simplified accordingly. And cost reductions.
Further, according to the present invention, the strength becomes stronger against the moment, the turning traveling becomes possible, and the thrust force can be detected, so that the state at the time of turning traveling can be grasped.

本発明の第1の実施の形態に係る計測装置の要部である本体部の構成を示すもので、(a)は、外方側(正面側)から見た外観構成を示す正面図、(b)は、正面中央縦断面図である。The structure of the main-body part which is the principal part of the measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention is shown, (a) is a front view which shows the external structure seen from the outer side (front side), ( b) is a front central longitudinal sectional view. 図1に示す本体部を正面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the main part shown in Drawing 1 from the front side. 図1に示す本体部を車両側(背面側)から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the main part shown in Drawing 1 from the vehicles side (back side). 図1に示す本体部を略半分に破断して外観構成と断面構成を示す部分破断斜視図である。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing an external appearance configuration and a cross-sectional configuration of the main body section shown in FIG. 図1に示す本体部に、トルクが負荷される前の形態を実線で示し、トルクが負荷された後の形態を点線で、それぞれ示すもので、(a)は、全体の様子を示す正面図、(b)は、本体部の一部を拡大して示す部分正面図である。In the main body shown in FIG. 1, the form before torque is applied is shown by a solid line, and the form after torque is applied is shown by a dotted line, and (a) is a front view showing the overall appearance. , (B) are partial front views showing a part of the main body in an enlarged manner. 図1に示す本体部に、スラスト力が負荷される前の形態を実線で示し、スラスト力が負荷されたときの形態を点線で示す底面図である。It is a bottom view which shows the form before thrust force is applied to the main-body part shown in FIG. 1 with a solid line, and shows the form when a thrust force is applied with a dotted line. 本発明の第2の実施の形態に係る計測装置の要部である本体部の構成を示すもので、トルクのみを計測することのできる計測装置における本体部の外観構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the main-body part which is the principal part of the measuring device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and shows the external appearance structure of the main-body part in the measuring device which can measure only a torque. 図1または図7に示す本体部の起歪部の内周側に添着した複数のひずみゲージをもって形成したホイートストンブリッジ回路を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge circuit formed with a plurality of strain gauges attached to the inner peripheral side of the strain-flexing portion of the main body shown in FIG. 1 or 7. 図7に示す本体部の起歪部の外周側に添着した複数のひずみゲージをもって形成したホイートストンブリッジ回路を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge circuit formed with a plurality of strain gauges attached to the outer peripheral side of the strain generating portion of the main body shown in FIG. 7. 本発明の第3の実施の形態に係る計測装置の要部である本体部を示すものでスラスト力を計測することができる本体部の構成およびひずみゲージの添着位置を示す正面図である。It is a front view which shows the main body part which is a main part of the measuring device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, and shows the structure of the main body part which can measure thrust force, and the attachment position of a strain gauge. 図10に示す本体部の起歪部の内周側に添着された複数のひずみゲージをもって形成したホイートストンブリッジ回路を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge circuit formed with a plurality of strain gauges attached to the inner peripheral side of the strain-flexing portion of the main body shown in FIG. 10. 図10に示す本体部の起歪部の外周面側に添着された複数のひずみゲージをもって形成したホイートストンブリッジ回路を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge circuit formed with a plurality of strain gauges attached to the outer peripheral surface side of the strain generating portion of the main body portion shown in FIG. 10. 本発明に係る計測装置の本体部を、ハブ締付け用ボルトとナットをもってハブに装着し、ホイールをホイール締付け用ボルトをもって、本体部に装着した状態を示す組立断面図である。It is an assembly sectional view showing the state where the main part of the measuring device concerning the present invention was attached to the hub with the bolt and the nut for hub fastening, and the wheel was attached to the main part with the bolt for wheel fastening. 本発明に係る計測装置およびタイヤを、車両のハブに装着する前の状態を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view showing the state before attaching the measuring device and tire concerning the present invention to the hub of a vehicle. 図1に示す本体部の起歪部の内周面に曲げ検出型の2素子のひずみゲージを添着した状態を拡大して示す部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view showing a state in which a bending detection type two-element strain gauge is attached to the inner peripheral surface of the strain-flexing portion of the main body portion shown in FIG. 1. 図1に示す本体部の内周面に曲げ検出型の2枚のひずみゲージを離間させて互いに平行に添着した状態を示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a state in which two bending detection type strain gauges are separated from each other and attached in parallel to each other on the inner peripheral surface of the main body portion shown in FIG. 1. 図10に示した本体部の起歪部における内周面にせん断検出型のひずみゲージを各々2枚(2素子)ずつ、受感軸を車軸方向に沿って平行に添着した状態を示す部分断面図である。Partial cross section showing a state in which two shear detection type strain gauges (two elements) each are attached to the inner peripheral surface of the strain generating portion of the main body portion shown in FIG. 10 and the sensing axes are attached in parallel along the axle direction. It is a figure. 図10に示した本体部の起歪部における外周面にせん断検出型のひずみゲージを各々2素子平行に、受感軸を車軸方向に沿って添着した状態を示す部分断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a state in which two elements of shear detection type strain gauges are attached in parallel to each other on the outer peripheral surface of the strain-flexing portion of the main body portion shown in FIG. 図10に示した本体部の起歪部における外周面にせん断検出型のひずみゲージを各々2素子平行に、受感軸を車軸方向に沿って添着した状態を示すものであるが、図18に示す起歪部と隣接する起歪部にひずみゲージを添着してなる部分断面図である。FIG. 18 shows a state in which two shear-gauge strain gauges are attached in parallel to each other on the outer peripheral surface of the strain-flexing portion of the main body shown in FIG. 10 and the sensitive axis is attached along the axle direction. It is a fragmentary sectional view which attaches a strain gauge to the strain generating part adjacent to the strain generating part shown. 本発明の第4の実施の形態に係る計測装置の本体部の起歪部の近傍を拡大して示す部分正面図であり、分離穴を形成する外方の円弧状部分に平面を含ませた構成としたものである。It is a partial front view which expands and shows the vicinity of the strain-flexing part of the main-body part of the measuring device which concerns on the 4th Embodiment of this invention, Comprising: The plane was included in the outer circular arc-shaped part which forms a separation hole. It is configured. 本発明の第5の実施の形態に係る計測装置の本体部における起歪部の近傍を拡大し、且つ破断して示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands the vicinity of a strain generating part in a main part of a measuring device concerning a 5th embodiment of the present invention, and shows it in fracture. 図21に示す本発明の第5の実施の形態に係る計測装置の本体部の全体構成を示すもので、(a)は、正面図、(b)は、右側面図、(c)は、A−A線矢視方向断面図である。FIG. 21 shows an overall configuration of a main body of a measuring device according to a fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 21, (a) is a front view, (b) is a right side view, and (c) is It is a sectional view taken along line AA. 従来のトルク計測装置の概略構成を分解して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which decomposes | disassembles and shows the schematic structure of the conventional torque measuring device. 図23に示す従来のトルク計測装置に係るセンサ本体の構成を示すもので、(a)は、右側面図、(b)は、縦断面図、(c)は、斜視図である。23A and 23B show a configuration of a sensor main body according to the conventional torque measuring device shown in FIG. 23, where FIG. 23A is a right side view, FIG. 23B is a vertical sectional view, and FIG.

以下、本発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態および実施例は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で、説明されている特徴の組合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1〜図6は、本発明の第1の実施の形態に係る計測装置に関するものである。このうち、図1は、本発明の第1の実施の形態に係る計測装置の要部である本体部の構成を示すもので、(a)は、外方側(正面図)から見た外観構成を示す正面図、(b)は、正面中央縦断面図である。
図2は、図1に示す本体部を正面側から見た斜視図であり、図3は、図1に示す本体部を車両側(背面側)から見た斜視図であり、図4は、図1に示す本体部を略半分に破断して外観構成と断面構成を示す部分破断斜視図である。
図5は、図1に示す本体部に、トルクが負荷される前の形態を実線で示し、トルクが負荷された後の形態を点線で、それぞれ示すもので、(a)は、全体の様子を示す正面図、(b)は、図5(a)の本体部の一部を拡大して示す部分正面図である。
Hereinafter, the present invention will be described through the embodiments of the present invention, but the following embodiments and examples do not limit the invention according to the scope of the claims, and the description will be given in the embodiments. Not all combinations of the described features are essential to the solution of the invention.
1 to 6 relate to a measuring device according to a first embodiment of the present invention. Of these, FIG. 1 shows a configuration of a main body which is a main part of the measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, and (a) shows an appearance as seen from the outside (front view). The front view which shows a structure, (b) is a front center longitudinal cross-sectional view.
2 is a perspective view of the main body portion shown in FIG. 1 from the front side, FIG. 3 is a perspective view of the main body portion shown in FIG. 1 from the vehicle side (back side), and FIG. FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the external structure and the cross-sectional structure of the main body shown in FIG.
FIG. 5 shows a form before torque is applied to the main body shown in FIG. 1 by a solid line and a form after torque is applied by a dotted line, and FIG. FIG. 5B is a partial front view showing a part of the main body of FIG. 5A in an enlarged manner.

図6は、図1に示す本体部に、スラスト力が負荷される前の形態を実線で示し、スラスト力が負荷されたときの形態を点線で示す底面図である。
図1〜図6において、第1の実施の形態に係る計測装置1の要部本体部2は、以下のように構成されている。
本体部2は、トルクおよび/またはスラスト力(「スラスト荷重」とも称されている)を検知して電気量に変換する一種の変換器(センサ)である。
本体部2は、略円板状を呈し、弾性変形する素材で形成されており、本体部2の軸穴9の中心から所定半径の第1の仮想同心円VC1上に、本体部2をハブ101(図14参照)に装着するためのハブ締付け用ボルト穴3と、このボルト穴3と同軸にハブナット103が嵌入され得る大きな直径の座繰り穴3aと、タイヤ104のホイール105(図14参照)を本体部2に装着するためのホール締付け用ボルト穴(雄ねじ穴)4とが、交互に等角度(この実施の形態にあっては、36度)間隔をもって形成されている。
FIG. 6 is a bottom view showing a form before a thrust force is applied to the main body portion shown in FIG. 1 by a solid line and a form when the thrust force is applied by a dotted line.
1 to 6, the main body 2 of the measuring apparatus 1 according to the first embodiment is configured as follows.
The main body 2 is a kind of converter (sensor) that detects torque and / or thrust force (also referred to as “thrust load”) and converts it into an electric quantity.
The main body 2 has a substantially disk shape and is formed of a material that is elastically deformable. The main body 2 is placed on the first virtual concentric circle VC1 having a predetermined radius from the center of the shaft hole 9 of the main body 2, and the hub 101 (See FIG. 14) A hub tightening bolt hole 3 to be mounted on the wheel 104, a counterbore hole 3a having a large diameter into which the hub nut 103 can be fitted coaxially with the bolt hole 3, and a wheel 105 of the tire 104 (see FIG. 14). And bolt holes 4 (male screw holes) for tightening holes for attaching the to the main body 2 are alternately formed at equal intervals (36 degrees in this embodiment).

また、ハブ締付け用ボルト穴3とホイール締付け用ボルト穴4との中間角度位置であって、ハブ締付け用ボルト穴3とホイール締付け用ボルト穴4との間を分離する(または遮断する)ように、半径方向(放射方向)に長く伸びた少なくとも外方端と内方端が円弧状(円形の一部)を呈する分離穴5が形成されている。
より詳しくは、上記分離穴5の形状は、外方端側の大きな円弧、即ち大径円弧部5aと、内方端の小さな円弧、即ち小径円弧部5bと、上記2つの円弧、即ち、大径円弧部5aと小径円弧部5bの間を平行なスリットからなる連結部5cで連通してなる非対称のメガネ型に形成してなる。
尚、図示は省略したが、分離穴5の形状としては、外方端の円弧が大きく、内方端の円弧が小さく、2つの円弧の間がくびれをもって連結された瓢箪型を呈するようなものであってもよく、要は、隣接するハブ締付け用ボルト穴3とホイール締付け用ボルト穴4との間を、分離する機能と、外方端の円弧部、即ち、大径円弧部5aの外端内周面にひずみゲージSGが接着、蒸着、スパッタリング、融着等の手段により添着することができる機能を有していればよい。
Further, at an intermediate angular position between the hub fastening bolt hole 3 and the wheel fastening bolt hole 4, the hub fastening bolt hole 3 and the wheel fastening bolt hole 4 are separated (or blocked). A separation hole 5 extending in the radial direction (radial direction) and having at least an outer end and an inner end in an arc shape (a part of a circle) is formed.
More specifically, the shape of the separation hole 5 is such that a large circular arc on the outer end side, that is, a large-diameter circular arc portion 5a, a small arc at the inner end, that is, a small-diameter circular arc portion 5b, and the two circular arcs, that is, large arcs. The circular arc portion 5a and the small circular arc portion 5b are connected to each other by a connecting portion 5c formed of parallel slits to form an asymmetric eyeglass type.
Although illustration is omitted, the shape of the separation hole 5 is such that the outer end arc is large, the inner end arc is small, and the shape of the separation hole 5 is a gourd shape in which two arcs are connected with a constriction. The point is that the hub fastening bolt hole 3 and the wheel fastening bolt hole 4 which are adjacent to each other are separated from each other, and the arc portion at the outer end, that is, the outside of the large-diameter arc portion 5a. It suffices that the strain gauge SG has a function of being attached to the inner peripheral surface of the end by means such as adhesion, vapor deposition, sputtering and fusion.

本体部2の分離穴5の外方端の円弧状内面と、本体部2の外周面6bとの間に、本体部2の軸心方向厚さDよりも薄い肉厚の起歪部6が、上記第1の仮想同心円VC1よりも大きな半径の第2の仮想同心円VC2上に形成されている。
この起歪部6は、図1の本体部2にあっては、第1の起歪部6−1〜第10の起歪部6−10の10個が形成されている。
それぞれ起歪部6の外方端の大径円弧部5aの内周面、即ち、起歪部内周面6aと起歪部外周面6bにひずみゲージSGが添着されている。
本体部2の外周面は、外周全面に亘って、断面凹形状の段差11aが形成され、その中間部の凹んだ外周面の起歪部6と対応する部位、即ち、起歪部外周面6bに、ひずみゲージSGが添着されている。
本体部2の外周面の段差11aは、凹形溝の部分は、図1(b)に示すように、起歪部外周面6bとされ、凹形溝の両側は、やや大きな外径のリブ11、11が形成されている。
Between the arcuate inner surface at the outer end of the separation hole 5 of the main body 2 and the outer peripheral surface 6b of the main body 2, a strain-flexing portion 6 having a thickness smaller than the axial thickness D of the main body 2 is formed. , And is formed on a second virtual concentric circle VC2 having a radius larger than that of the first virtual concentric circle VC1.
In the main body portion 2 of FIG. 1, the strain-flexing portions 6 are formed with ten first strain-generating portions 6-1 to tenth strain-generating portions 6-10.
Strain gauges SG are attached to the inner peripheral surface of the large-diameter circular arc portion 5a at the outer end of the strain generating portion 6, that is, the strain generating portion inner peripheral surface 6a and the strain generating portion outer peripheral surface 6b.
On the outer peripheral surface of the main body portion 2, a step 11a having a concave cross section is formed over the entire outer peripheral surface, and a portion corresponding to the strain generating portion 6 of the recessed outer peripheral surface of the intermediate portion, that is, the strain generating portion outer peripheral surface 6b. A strain gauge SG is attached to.
As shown in FIG. 1B, the step 11a on the outer peripheral surface of the main body 2 has a concave groove portion as an outer peripheral surface 6b of the strain generating portion, and both sides of the concave groove have ribs with a slightly large outer diameter. 11 and 11 are formed.

また、本体部2のハブ101と当接する面側、即ち図1(b)において右側には、互いに隣接する分離穴5に挟まれたハブ締付け用穴3の周りの部分のみを他の部分よりも高い平面として、ハブ101と本体部2との当接面7を形成してなる。
また、本体部2のホイール105と当接する面側、即ち、図1(b)の左面側には、互いに隣接する分離穴5に挟まれたホイール締付け用ボルト穴4の周りの部分のみを、他の部分よりも高い平面として、ホイール105と本体部2との当接面を形成してなる。
図1(a)、(b)に示す第1の実施の形態においては、トルクとスラスト力を計測し得るように構成されている。
トルク計測に際しては、図15または図16に示すように、分離穴5の大径円弧部5a、即ち、起歪部6の内周面6aに沿う方向(図15において左右方向)に受感軸を向けて曲げ検出型のひずみゲージSG1、SG2によってトルクを計測し得るように構成されている。
On the surface side of the main body 2 that contacts the hub 101, that is, on the right side in FIG. 1B, only the portion around the hub tightening hole 3 sandwiched between the separation holes 5 adjacent to each other is more than the other portion. The contact surface 7 between the hub 101 and the main body 2 is formed as a high flat surface.
Further, on the surface side of the main body 2 that abuts the wheel 105, that is, on the left side of FIG. 1B, only the portion around the wheel fastening bolt holes 4 sandwiched by the separation holes 5 adjacent to each other, The contact surface between the wheel 105 and the main body 2 is formed as a plane higher than the other portions.
In the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, the torque and the thrust force can be measured.
When measuring the torque, as shown in FIG. 15 or FIG. 16, the sensing axis is in the direction along the large-diameter circular arc portion 5a of the separation hole 5, that is, the inner peripheral surface 6a of the strain-flexing portion 6 (the left-right direction in FIG. 15). The torque can be measured by bending detection type strain gauges SG1 and SG2.

また、スラスト力計測に際しては、図18および図19に示すように、本体部2の外周面の起歪部6に対応する起歪部外周面6bに、受感軸をタイヤの軸方向に沿うように向けてせん断検出型のひずみゲージSG(図18、図19においては、R31、R31´およびR32、R32´)を添着し、当該ひずみゲージSGによりタイヤの車軸方向に作用するスラスト力を計測し得るように構成されている。
上記のように構成された第1の実施の形態に係る計測装置でトルクおよびスラスト力を計測するに際しては、図14に示す分解斜視図における、ハブ101に対し、本体部2の当接面7を向けてハブ締付け用ボルト穴3にハブ締付け用ボルトとしてのスタッドボルト101aを挿通して、ハブ101と当接面7とを当接した状態で、スタッドボルト101aにハブナット103を螺合し、締付けることによって、本体部2をハブ101に装着する。
Further, in measuring the thrust force, as shown in FIGS. 18 and 19, the sensing axis is along the tire axial direction on the strain-flexing portion outer peripheral surface 6b corresponding to the strain-generating portion 6 on the outer peripheral surface of the main body 2. A strain detection type strain gauge SG (R31, R31 ′ and R32, R32 ′ in FIGS. 18 and 19) is attached to the tire so as to measure the thrust force acting in the tire axle direction by the strain gauge SG. Is configured to be able to.
When measuring the torque and the thrust force with the measuring device according to the first embodiment configured as described above, the contact surface 7 of the main body portion 2 against the hub 101 in the exploded perspective view shown in FIG. The hub nut 103 is screwed to the stud bolt 101a with the hub 101 and the contact surface 7 in contact with each other. The body portion 2 is attached to the hub 101 by tightening.

次いで、本体部2に対し、ホイール105の背面側を向けて、本体部2の当接面8と当接させて、ホイール105に穿設したボルト穴を介して、ホイール締付け用ボルト106を挿入し、本体部2のホイール締付け用ボルト穴(雌ねじ穴)4に螺合し、締付けることによって、ホイール105(タイヤ104)を本体部2に装着する。
尚、上記図14に示す実施の形態においては、ハブ締付け用ボルトとしてのスタッドボルト101aは、ハブ101に対し埋め込まれた(植設された)ものを用い、ハブナット103をスタッドボルト101aに螺合し、締付けることによって、本体部2を固定しているが、車両によっては、ハブ101に雌ねじ穴が形成されたものもあるので、その場合には、頭付きのボルトをホイール締付け用ボルトとして用い、当該雌ねじ穴に螺合し、締付けることによってホイール105を本体部2に装着するようにしてもよい。
また、図14に示す実施の形態においては、本体部2に雌ねじ穴4を形成し、この雌ねじ穴4に頭付きのホイール締付け用ボルト106を螺合するように構成されているが、これに代えて、ホイール締付け用ボルト穴4に頭無しのホイール締付け用ボルトを挿入且つ固定し、このホイール締付け用ボルトにナットを螺合し且つ締付けることでホイール105を本体部2に装着するようにしてもよい。
このようにして、ホイール105をハブ101に装着した状態を図13に示す。
上述のように、車両に装着された本発明に係る計測装置は、車両の走行に伴いタイヤに作用するトルクおよび車軸に作用するスラスト力を本体部2の起歪部6の内周面6aと外周面6bの変形量として検出し、この起歪部6に添着したひずみゲージをもって形成したホイートストンブリッジ回路によって電気信号に変換した出力信号を得る。
Next, with the rear surface side of the wheel 105 facing the main body portion 2, the wheel 105 is brought into contact with the contact surface 8 of the main body portion 2, and the wheel tightening bolt 106 is inserted through the bolt hole formed in the wheel 105. Then, the wheel 105 (tire 104) is mounted on the main body 2 by screwing it into the wheel tightening bolt hole (female screw hole) 4 of the main body 2 and tightening.
In the embodiment shown in FIG. 14, the stud bolt 101a as a hub tightening bolt is one embedded (planted) in the hub 101, and the hub nut 103 is screwed into the stud bolt 101a. The main body 2 is fixed by tightening it. However, depending on the vehicle, there are some hubs 101 having female screw holes. In that case, a headed bolt is used as a wheel tightening bolt. The wheel 105 may be attached to the main body portion 2 by screwing it into the female screw hole and tightening it.
Further, in the embodiment shown in FIG. 14, the internal threaded hole 4 is formed in the main body 2, and the headed wheel fastening bolt 106 is screwed into the internal threaded hole 4. Instead, a headless wheel tightening bolt is inserted and fixed in the wheel tightening bolt hole 4, and a nut is screwed and tightened on the wheel tightening bolt so that the wheel 105 is attached to the main body 2. Good.
FIG. 13 shows a state in which the wheel 105 is mounted on the hub 101 in this way.
As described above, the measuring device according to the present invention mounted on a vehicle is configured to apply the torque acting on the tire and the thrust force acting on the axle as the vehicle travels to the inner peripheral surface 6a of the strain-flexing portion 6 of the main body 2. The amount of deformation of the outer peripheral surface 6b is detected, and an output signal converted into an electric signal by a Wheatstone bridge circuit formed by a strain gauge attached to the strain-flexing portion 6 is obtained.

図示は省略したが、この出力信号は、送信機から電波としてアンテナより発信し、上記出力信号を、当該車両側(以下、「固定側」という)に設置した受信装置によって受信し、トルク測定およびスラスト力測定を行うことができる。
また、上記出力信号を、固定側のトルク測定装置に伝達するには、公知のスリップリング装置を用いるようにしてもよい。
次に、トルクおよびスラスト力の計測作用について説明する。
車両のハブ101に例えば、エンジンからの回転トルクが与えられると、そのトルクは、ハブ締付け用ボルト(スタッドボルト101a)とハブ締付け用ボルト穴3を介してホイール締付け用ボルト穴4に螺合しているホイール締付け用ボルト106に伝達され、タイヤ104へと伝達される。
その結果、ハブ締付け用ボルト穴3とホイール締付け用ボルト穴4との間の起歪部6に圧縮力または引張力が生じ、起歪部6の内周面6aおよび外周面6bに変形が生じる。
このときの本体部2の変形状況を図5(a)、(b)に示す。
Although not shown, this output signal is transmitted from an antenna as a radio wave from a transmitter, and the output signal is received by a receiving device installed on the vehicle side (hereinafter, referred to as “fixed side”) to measure torque. Thrust force measurement can be performed.
A known slip ring device may be used to transmit the output signal to the fixed torque measuring device.
Next, the measurement operation of torque and thrust force will be described.
For example, when rotational torque from an engine is applied to the hub 101 of the vehicle, the torque is screwed into the wheel fastening bolt hole 4 through the hub fastening bolt (stud bolt 101a) and the hub fastening bolt hole 3. It is transmitted to the wheel tightening bolts 106, which are transmitted to the tire 104.
As a result, compressive force or tensile force is generated in the strain-flexing portion 6 between the hub fastening bolt hole 3 and the wheel fastening bolt hole 4, and the inner circumferential surface 6a and the outer circumferential surface 6b of the strain-flexing portion 6 are deformed. ..
The deformation state of the main body portion 2 at this time is shown in FIGS.

即ち、図5(a)、(b)において、トルクが負荷される前の状態を実線で示し、トルクが負荷されたときの状態を点線をもって示している。
例えば、図5(b)をみると、ホイール締付けボルト穴4に反時計回りのトルクが矢印の方向に向かって、作用したとすると、隣接する手前(右側)の分離穴5が伸ばされ、左側の分離穴5が圧縮されるように変形することが分かる。
ここで、ハブ締付け用ボルト穴3は、ハブ101に固定されているため、殆ど回動はしないものとする。
例えば、図1と図5(a)、(b)を参照して説明すると、例えば、10個所の起歪部6−1〜起歪部6−10のうち、奇数番目の起歪部6−1、6−3、6−5、6−7、6−9が圧縮を受け、偶数番目の起歪部6−2、6−4、6−6、6−8、6−10が伸長していることが分かる。
That is, in FIGS. 5A and 5B, the state before the torque is applied is shown by the solid line, and the state when the torque is applied is shown by the dotted line.
For example, referring to FIG. 5 (b), if counterclockwise torque acts on the wheel tightening bolt hole 4 in the direction of the arrow, the adjacent front (right) separation hole 5 is stretched, and the left side It can be seen that the separation hole 5 of No. 1 is deformed so as to be compressed.
Here, since the hub tightening bolt hole 3 is fixed to the hub 101, it is assumed that the hub tightening bolt hole 3 hardly rotates.
For example, with reference to FIG. 1 and FIGS. 5A and 5B, for example, an odd-numbered strain-generating portion 6- of 10 strain-generating portions 6-1 to 6-10 1, 6-3, 6-5, 6-7, 6-9 are compressed, and the even strain elements 6-2, 6-4, 6-6, 6-8, 6-10 are expanded. I understand that.

そこで、ひずみゲージSGの組み方としては、図1と図7と図8を参照して説明すると、例えば、奇数番目の起歪部6−1、6−3、6−5、6−7、6−9にそれぞれ2素子添着されたひずみゲージR1(R1´)、R3(R3´)、R5(R5´)、R7(R7´)、R9(R9´)は、図8に「内周側ブリッジ回路」の同一辺か、または、その対辺に分けて回路接続されている。
そして、例えば、偶数番目の起歪部6−2、6−4、6−6、6−8、6−10にそれぞれ2素子ずつ添着されたひずみゲージR2(R2´)、R4(R4´)、R6(R6´)、R8(R8´)、R10(R10´)は、図8の「内周側ブリッジ回路」の隣接する一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、ブリッジ回路入力端にブリッジ電源(入力電圧)を供給することで、その出力端からタイヤに作用するトルクに対応する出力(電圧または電流)を得ることができる。
Therefore, a method of assembling the strain gauge SG will be described with reference to FIGS. 1, 7, and 8, for example, odd-numbered strain-flexing portions 6-1, 6-3, 6-5, 6-7, 6 The strain gauges R1 (R1 '), R3 (R3'), R5 (R5 '), R7 (R7'), and R9 (R9 '), each of which has two elements attached to -9, are shown in FIG. The circuit is connected on the same side of the "circuit" or on the opposite side.
Then, for example, strain gauges R2 (R2 ') and R4 (R4') attached to the even strain elements 6-2, 6-4, 6-6, 6-8, and 6-10 by two elements each. , R6 (R6 ′), R8 (R8 ′), and R10 (R10 ′) are separately connected to the adjacent one side and the opposite side of the “inner circumference side bridge circuit” in FIG. 8 and bridged to the bridge circuit input end. By supplying the power source (input voltage), the output (voltage or current) corresponding to the torque acting on the tire can be obtained from the output end thereof.

次に、本体部2の外周面6bに、せん断検出型の2素子のひずみゲージSGを、図18および図19に示すように、受感軸をタイヤの車軸方向に沿うように向けて添着する。
一対のせん断検出型のひずみゲージR31とR31´は、図18に示すように、矢印方向にスラスト力が作用したとき、同じ抵抗変化をするのではなく、右側のひずみゲージR31は、縮み、左側のひずみゲージR31´は、伸びる、という反対の挙動を示す。
同様に、図19に示すひずみゲージR32とR32´は、図18に示す起歪部とは隣接する起歪部に添着したものであるが、図18とは反対の挙動を示す。
そこで、上記せん断検出型のひずみゲージを起歪部6の外周面6bに添着して、スラスト力を計測するブリッジ回路を組む場合は、同じ起歪部に添着された2枚のひずみゲージ、例えば、R31とR31´は、ブリッジ回路の隣接する一辺またはその対辺に分けて、回路接続している。その接続結果は、図12に示す通りである。
尚、図1に示す本体部2に対し、車両のハブ側を固定と仮定し、図6の矢印で示す方法にスラスト力が負荷されたときの形態を点線で示し、スラスト力が負荷されない状態を実線で示している。
Next, as shown in FIGS. 18 and 19, a shear detection type two-element strain gauge SG is attached to the outer peripheral surface 6b of the main body portion 2 so that the sensitive axis is along the tire axle direction. ..
As shown in FIG. 18, the pair of shear detection type strain gauges R31 and R31 ′ do not undergo the same resistance change when thrust force acts in the direction of the arrow, but the strain gauge R31 on the right side contracts and the strain gauge R31 on the left side contracts. The strain gauge R31 ′ of 1 exhibits the opposite behavior of stretching.
Similarly, the strain gauges R32 and R32 ′ shown in FIG. 19 are attached to the strain-flexing portion adjacent to the strain-flexing portion shown in FIG. 18, but exhibit the behavior opposite to that in FIG.
Therefore, when the above-mentioned shear detection type strain gauge is attached to the outer peripheral surface 6b of the strain generating portion 6 to form a bridge circuit for measuring the thrust force, two strain gauges attached to the same strain generating portion, for example, , R31 and R31 'are connected to the adjacent one side of the bridge circuit or the opposite side of the bridge circuit. The connection result is as shown in FIG.
In addition, assuming that the hub side of the vehicle is fixed to the main body 2 shown in FIG. 1, the form when the thrust force is applied is shown by the dotted line in the method shown by the arrow in FIG. 6, and the state where the thrust force is not applied is shown. Is indicated by a solid line.

従って、スラスト力の計測においては、起歪部6の内周面6aでも外周面6bのいずれでもひずみゲージを添着することが可能である。
但し、スラスト力計測においては、せん断検出型のひずみゲージを、車軸方向に受感軸を合わせて、添着すればよく、ブリッジを形成するに当たっては、図11および図12に示す通りに結線すればよい。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る計測装置について、図7、図8および図9を用いて説明する。
この第2の実施の形態に係る計測装置においては、本体部2の構成は、第1の実施の形態と同じであるが、ひずみゲージの添着方法および結線方法が異なっている。
Therefore, in measuring the thrust force, it is possible to attach a strain gauge to either the inner peripheral surface 6a or the outer peripheral surface 6b of the strain-flexing portion 6.
However, in the thrust force measurement, a shear detection type strain gauge may be attached by aligning the sensitive axis in the direction of the axle and forming a bridge by connecting as shown in FIGS. 11 and 12. Good.
Next, a measuring device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7, 8 and 9.
In the measuring device according to the second embodiment, the configuration of the main body 2 is the same as that of the first embodiment, but the strain gauge attachment method and the wire connection method are different.

即ち、起歪部6の内周面6aに添着されるひずみゲージSGは、第1の実施の形態と同じであるが、起歪部6の外周面に添着されるひずみゲージの種類は異なっている。
即ち、本体部2に複数形成されたすべての起歪部6−1〜6−10の外周面6bに沿う方向に受感軸を向けて1つの起歪部6毎に、それぞれ2素子(または2枚)平行に曲げ検出型のひずみゲージR11(R11´)〜R20(R20´)を20枚(20素子)添着している。
複数のひずみゲージSGのうち、奇数番目の起歪部6−1、6−3、6−5、6−7、6−9に添着されたひずみゲージR11(R11´)、R13(R13´)、R15(R15´)、R17(R17´)R19(R19´)を、ブリッジ回路の一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、偶数番目の起歪部6−2、6−4、6−6、6−8、6−10に添着されたひずみゲージR12(R12´)、R14(R14´)、R16(R16´)、R18(R18´)R20(R20´)を、ブリッジ回路の隣接する一辺およびその対辺にそれぞれ分けて接続する。
That is, the strain gauge SG attached to the inner peripheral surface 6a of the strain generating section 6 is the same as that of the first embodiment, but the type of strain gauge attached to the outer peripheral surface of the strain generating section 6 is different. There is.
That is, two elements (or two elements) are provided for each strain-generating portion 6 with the sensitive axis oriented in the direction along the outer peripheral surface 6b of all the strain-generating portions 6-1 to 6-10 formed in the main body 2. Two pieces of bending detection type strain gauges R11 (R11 ') to R20 (R20') are attached in parallel (two pieces).
Of the plurality of strain gauges SG, the strain gauges R11 (R11 ′) and R13 (R13 ′) attached to the odd-numbered strain producing sections 6-1, 6-3, 6-5, 6-7, 6-9. , R15 (R15 ′), R17 (R17 ′) and R19 (R19 ′) are separately connected to one side of the bridge circuit and the opposite side thereof, and the even strain generating units 6-2, 6-4, 6-6 are connected. , 6-8, 6-10 attached strain gauges R12 (R12 '), R14 (R14'), R16 (R16 '), R18 (R18') R20 (R20 ') to the adjacent side of the bridge circuit. And connect to the opposite side separately.

このようにして形成されたブリッジ回路は、図8および図9に示す通りとなる。
従って、この第2の実施の形態の計測装置は、起歪部6の内周面6aと外周面6bの両方に曲げ検出型のひずみゲージをもって、より正確なトルクを計測することができる。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る計測装置を図10、図11および図12を参照して説明する。
この第3の実施の形態に係る計測装置30は、起歪部6の形態は、上述した第1および第2の実施の形態と同じであり、ひずみゲージの種類、添着方法が異なっている。
即ち、起歪部6の内周面6aと外周面6bに添着するひずみゲージは、共にせん断検出型のものを用い、添着方法は、起歪部6の内周面6aに添着する場合、図17に示すように、受感軸を軸方向に沿って2枚(または2素子)のひずみゲージSG(R21、R21´)を添着する。
The bridge circuit thus formed is as shown in FIGS. 8 and 9.
Therefore, the measuring device according to the second embodiment can measure the torque more accurately by using the bending detection type strain gauges on both the inner peripheral surface 6a and the outer peripheral surface 6b of the strain-flexing portion 6.
Next, a measuring device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10, 11 and 12.
In the measuring device 30 according to the third embodiment, the form of the strain-flexing part 6 is the same as that of the first and second embodiments described above, and the strain gauge type and attachment method are different.
That is, the strain gauges attached to the inner peripheral surface 6a and the outer peripheral surface 6b of the strain-flexing portion 6 are both of the shear detection type, and the attachment method is as follows: As shown in 17, two (or two elements) strain gauges SG (R21, R21 ') are attached along the axis of sensitivity.

さらに、起歪部6の外周面6bに添着させる場合、図18および図19に示すように、受感軸を軸方向に沿って、2枚(または、2素子)のひずみゲージSG(R31、R31´)、(R32、R32´)のように平行に添着する。
このように起歪部6の内周面6aに添着された複数のひずみゲージR21(R21´)〜R30(R30´)を、図11の「内周側ブリッジ回路」に示すように分けてブリッジ回路を形成する。
また、起歪部6の外周面6bに添着された複数のひずみゲージR31(R31´)〜R40(R40´)を、図12の「外周側ブリッジ回路」に示すように分けてブリッジ回路を形成する。
このように構成された第3の実施の形態に係る計測装置によれば、正確なスラスト力を計測することが可能となる。
Further, in the case of attaching the strain sensing portion 6 to the outer peripheral surface 6b, as shown in FIG. 18 and FIG. 19, two (or two element) strain gauges SG (R31, R31 ') and (R32, R32') are attached in parallel.
In this way, the plurality of strain gauges R21 (R21 ') to R30 (R30') attached to the inner peripheral surface 6a of the strain-flexing portion 6 are divided into bridges as shown in the "inner peripheral bridge circuit" in FIG. Form a circuit.
Further, a plurality of strain gauges R31 (R31 ') to R40 (R40') attached to the outer peripheral surface 6b of the strain-flexing portion 6 are divided as shown in "outer peripheral bridge circuit" in FIG. 12 to form a bridge circuit. To do.
According to the measuring device according to the third embodiment configured as described above, it is possible to accurately measure the thrust force.

次に、本発明の第4および第5の実施の形態に係る計測装置について、図20および図21、図22(a)(b)(d)を参照して説明する。
図20は、本発明の第4の実施の形態に係る計測装置の本体部の起歪部の近傍を拡大して示す部分正面図であり、分離穴を形成する外方の円弧状部分を平面を含ませた構成としたものである。
図21は、本発明の第5の実施の形態に係る計測装置の本体部における起歪部の近傍を拡大し、且つ破断して示す部分拡大断面図であり、図22は、本発明の第5の実施の形態に係る計測装置の本体部の全体構成を示すもので、(a)は、正面図、(b)は、右側面図、(c)は、A−A線矢視方向断面図である。
第1〜第3の実施の形態の計測装置における分離穴5は、半径方向に長く伸び、少なくとも外方端と内方端が円弧状を呈するものを例示したが、必らずしも円弧に限られるものではなく、図20に示すように、起歪部内周面の頂部一部を平面に加工し平坦5dとしてもよく、平坦面5dを設けることにより、ひずみゲージの接着作業が容易となる。
Next, a measuring device according to the fourth and fifth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 20 and 21, and FIGS. 22 (a) (b) (d).
FIG. 20 is a partial front view showing, in an enlarged manner, the vicinity of the strain-flexing part of the main body of the measuring device according to the fourth embodiment of the present invention. It is configured to include.
FIG. 21 is a partially enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the strain-flexing portion in the main body portion of the measuring device according to the fifth embodiment of the present invention in an enlarged manner and broken away, and FIG. 5A and 5B show the overall configuration of the main body of the measuring device according to the fifth embodiment, wherein FIG. 7A is a front view, FIG. 9B is a right side view, and FIG. It is a figure.
The separation holes 5 in the measuring devices according to the first to third embodiments are illustrated to be long in the radial direction, and at least the outer end and the inner end have an arc shape, but they are necessarily arc shapes. As shown in FIG. 20, the top portion of the inner peripheral surface of the strain-flexing portion may be processed into a flat surface to form a flat surface 5d. By providing the flat surface 5d, the work of adhering the strain gauge is facilitated. ..

起歪部6の内周面は、第1〜第3の実施の形態に示すように、円弧面の場合、ドリルでの穴開け加工が容易という利点はあるが、図21に示すように、大径円弧部5aの頂部を平坦加工することは、一般的には円弧のより小さいドリルで穴を開けてエンドミルで加工することができ、然程難しい加工ではない。
また、図21に示す第5の実施の形態に係る計測装置は、本体部2の外周面のうち、起歪部6に対応する部分を、平坦面6cとするものであり、同時に、図20に示した第4の実施の形態の計測装置のように起歪部6の内周面に形成した円弧面の頂部を平坦部5dに形成している。
以上、本発明について、第1の実施の形態から第5の実施の形態に係る計測装置を、図面を用いて説明したが、以下に本発明の要旨とするところをまとめて説明する。
When the inner peripheral surface of the strain-flexing portion 6 is an arc surface as shown in the first to third embodiments, there is an advantage that drilling is easy with a drill, but as shown in FIG. The flat machining of the top of the large-diameter circular arc portion 5a can generally be performed by an end mill by making a hole with a drill having a smaller circular arc, which is not so difficult.
Further, in the measuring apparatus according to the fifth embodiment shown in FIG. 21, a portion of the outer peripheral surface of the main body portion 2 corresponding to the strain-flexing portion 6 is a flat surface 6c. Like the measuring device of the fourth embodiment shown in FIG. 5, the top of the arc surface formed on the inner peripheral surface of the strain-flexing portion 6 is formed on the flat portion 5d.
Although the present invention has been described above with reference to the drawings of the measuring devices according to the first to fifth embodiments, the gist of the present invention will be summarized below.

即ち、本発明の要旨とするところは、
車両のタイヤ104(ホイール105)に作用するトルクおよび/またはスラスト力を電気量に変換して計測する計測装置において、
車両のハブ101とタイヤ104のホイール105との間に装着される略円板状を呈する本体部2は、
円板中心から所定半径の第1の仮想同心円VC1上に、前記本体部2を前記ハブ101に装着するためのハブ締付用ボルト穴3と、前記タイヤホイール105を前記本体部2に装着するためのホイール締付け用ボルト穴4とが交互に等角度をもって形成され、
前記ハブ締付け用ボルト穴3と前記ホイール締付け用ボルト穴4との中間角度位置であって、前記ハブ締付け用ボルト穴3と前記ホイール締付け用ボルト穴4との間を分離するように半径方向に長く伸びた少なくとも外方端と内方端が円弧状または一部平坦面5dを含む円弧状を呈する分離穴5が形成され、
前記分離穴5の前記外方端の円弧状または一部平面を含む円弧状内面と前記本体部2の外周面6bとの間に前記本体部2の軸心方向厚みより薄い肉厚の起歪部6が、前記第1の仮想同心円VC1よりも大きな半径の第2の仮想同心円VC2上に形成され、
前記起歪部6の前記大径の円弧部5aまたは一部に平面を含む穴の内周面側および/または外周面側にひずみゲージSGが添着されてなり、
前記ハブ締付け用ボルト穴3に挿通されたスタッドボルト101aまたは前記スタッドボルト101aと螺合するナットをもって、前記本体部2を前記ハブ101に装着し、
前記ホイール締付け用ボルト穴4に挿通されまたは螺合されるホイール締付け用ボルト106または前記ホイール締付け用ボルトとナットをもって、前記ホイール105を前記本体部2に装着した状態で、走行中のトルクおよび/またはスラスト力を、前記起歪部6に添着されたひずみゲージをもって計測し得るように構成したものである(請求項1に対応する)。
That is, the gist of the present invention is
In a measuring device for measuring torque and / or thrust force acting on a tire 104 (wheel 105) of a vehicle by converting it into an electric quantity,
The main body 2 having a substantially disc shape, which is mounted between the hub 101 of the vehicle and the wheel 105 of the tire 104,
A hub fastening bolt hole 3 for mounting the main body 2 on the hub 101 and the tire wheel 105 are mounted on the main body 2 on a first virtual concentric circle VC1 having a predetermined radius from the center of the disk. Wheel tightening bolt holes 4 are alternately formed at equal angles,
At an intermediate angular position between the hub tightening bolt hole 3 and the wheel tightening bolt hole 4, the hub tightening bolt hole 3 and the wheel tightening bolt hole 4 are radially separated so as to be separated from each other. At least the outer end and the inner end that extend for a long time are formed with a separation hole 5 having an arc shape or an arc shape including a partially flat surface 5d,
A strain strain having a wall thickness smaller than the axial thickness of the main body 2 is formed between the inner surface of the separation hole 5 having an arcuate shape or a partial plane including an arcuate surface and the outer peripheral surface 6b of the main body 2. The portion 6 is formed on a second virtual concentric circle VC2 having a radius larger than that of the first virtual concentric circle VC1;
A strain gauge SG is attached to an inner peripheral surface side and / or an outer peripheral surface side of a hole including a flat surface in the large-diameter circular arc portion 5a or a part of the strain-flexing portion 6,
The main body 2 is attached to the hub 101 with a stud bolt 101a inserted into the hub tightening bolt hole 3 or a nut screwed with the stud bolt 101a,
With the wheel tightening bolts 106 or the wheel tightening bolts and nuts inserted or screwed into the wheel tightening bolt holes 4, the torque and / or the running torque in the state where the wheel 105 is mounted on the main body 2 Alternatively, the thrust force can be measured with a strain gauge attached to the strain-flexing portion 6 (corresponding to claim 1).

上記のように構成された実施の形態によれば、第1に、本体部の軸方向の寸法(厚さ)を、従来のものに比べ、大幅に減少させる(具体的には、20cm程減少させる)ことが可能となり、そのため、正規のタイヤのオフセットに極力近づけることができ、より正確なトルクおよび/またはスラスト力を計測することが可能となる。
第2に、過大なトルクおよび/またはスラスト力が負荷されたとしても、本体部が破壊することはなく、従って、ストッパのような部材を設ける必要がなく、その分構成の簡素化とコストの低減に結び付けることができる。
さらに、第3に、モーメントに対して、強度的に強くなり、旋回走行が可能となり、スラスト力を検出できるため、旋回走行時の状態を把握することができる。
また、前記分離穴5の形状は、外方端の大きな円弧部5aと、内方端の小さな円弧部5bの2つの円弧の間を平行なスリット5cで連通してなる非対称のメガネ型に形成してなることが望ましい(請求項2に対応する)。
According to the embodiment configured as described above, firstly, the axial dimension (thickness) of the main body is significantly reduced as compared with the conventional one (specifically, it is reduced by about 20 cm). Therefore, the offset of the regular tire can be brought as close as possible, and more accurate torque and / or thrust force can be measured.
Secondly, even if an excessive torque and / or thrust force is applied, the main body is not destroyed, and therefore, it is not necessary to provide a member such as a stopper, which simplifies the configuration and reduces the cost. Can be linked to a reduction.
Furthermore, thirdly, since the strength becomes stronger against the moment, the turning traveling becomes possible, and the thrust force can be detected, the state at the time of turning traveling can be grasped.
Further, the shape of the separation hole 5 is formed as an asymmetric eyeglass type in which two arcs of a large circular arc portion 5a at the outer end and a small circular arc portion 5b at the inner end are connected by a parallel slit 5c. It is desirable to do so (corresponding to claim 2).

前記分離穴5の形状は、外方端の円弧部5aが大きく且つ端部の一部に平坦面5dを有し、内方端の円弧部5bが小さく、2つの円弧の間が連結部5cとしてのスリットをもって連結されたものであってもよい(請求項3に対応する)。
前記本体部2の前記ハブと当接する面側には、互いに隣接する前記分離穴5に挟まれた前記ハブ締付け用ボルト穴3の周りの部分のみを他の部分よりも高い平面として、前記ハブ101と前記本体部2との当接面7を形成することが望ましい(請求項4に対応する)。
前記本体部2の前記ホイールと当接する面側には、互いに隣接する前記分離穴5に挟まれた前記ホイール締付け用ボルト穴4の周りの部分のみを他の部分よりも高い平面として前記ホイールと前記本体部との当接面8を形成することが望ましい(請求項5に対応する)。
また、前記起歪部6の内側の前記分離穴5の円弧状の円弧面に沿う方向に受感軸を向けて添着されたひずみゲージSGにより曲げひずみを検出することで、前記タイヤに作用するトルクを計測するようにしてもよい(請求項6に対応する)。
The shape of the separation hole 5 is such that the arcuate portion 5a at the outer end is large, the flat surface 5d is partially formed at the end, and the arcuate portion 5b at the inner end is small, and the connecting portion 5c is between the two arcs. It may be connected with a slit as (corresponding to claim 3).
On the surface side of the main body portion 2 that abuts the hub, only the portion around the hub tightening bolt hole 3 sandwiched between the separation holes 5 adjacent to each other is a flat surface higher than other portions, and the hub is formed. It is desirable to form a contact surface 7 between the body 101 and the main body 2 (corresponding to claim 4).
On the side of the body portion 2 that comes into contact with the wheel, only the portion around the wheel tightening bolt hole 4 sandwiched between the separation holes 5 adjacent to each other is a flat surface higher than other portions, and It is desirable to form the contact surface 8 with the main body (corresponding to claim 5).
Further, it acts on the tire by detecting a bending strain with a strain gauge SG attached with a sensitive axis oriented in a direction along the arcuate arc surface of the separation hole 5 inside the strain-flexing portion 6. The torque may be measured (corresponding to claim 6).

前記起歪部6の内側の前記円弧状穴の円弧面に沿う方向に受感軸を向けて添着されたひずみゲージにより、せん断ひずみを検出することで、前記タイヤに作用するトルクを計測するようにしてもよい(請求項7に対応する)。
前記起歪部6の外側の外周面6bに受感軸を前記タイヤの軸方向に沿うように向けて添着されたせん断ひずみ検出型のひずみゲージにより、前記タイヤの軸方向に作用するスラスト力を計測するようにしてもよい(請求項8に対応する)。
前記本体部2に複数形成されたすべての前記起歪部6−1〜6−10の内側6aおよび/または外側の前記円弧状穴の円弧面または外周面に沿う方向に受感軸を向けて、1つの前記起歪部毎にそれぞれ2枚平行にひずみゲージを添着し、
複数のひずみゲージのうち、奇数番目の前記起歪部6−1〜6−10に添着されたひずみゲージR1(R1´)〜R10(R10´)をホイートストンブリッジ回路の一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、偶数番目の起歪部に添着された前記ひずみゲージを前記ホイートストンブリッジ回路の隣接する一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、前記ホイートストンブリッジ回路の入力端にブリッジ電源を供給することでその出力端から前記タイヤに作用するトルクに対応する出力を得るように構成してもよい(請求項9に対応する)。
The torque acting on the tire is measured by detecting the shear strain by a strain gauge attached with the sensitive axis in a direction along the arc surface of the arc-shaped hole inside the strain-flexing portion 6. (Corresponding to claim 7).
A thrust force acting in the axial direction of the tire is applied by a shear strain detection type strain gauge attached to the outer peripheral surface 6b on the outer side of the strain-flexing portion 6 so that the sensitive axis is oriented along the axial direction of the tire. You may make it measure (corresponding to Claim 8).
With the sensing axis oriented in a direction along the arc surface or the outer peripheral surface of the arc-shaped holes on the inner side 6a and / or the outer side of all the strain-flexing portions 6-1 to 6-10 formed in plural in the main body portion 2. Two strain gauges are attached in parallel to each of the strain generating parts,
Of the plurality of strain gauges, the strain gauges R1 (R1 ′) to R10 (R10 ′) attached to the odd-numbered strain generating units 6-1 to 6-10 are divided into one side of the Wheatstone bridge circuit and its opposite side, respectively. And connecting the strain gauges attached to the even-numbered strain-flexing parts separately to the adjacent side of the Wheatstone bridge circuit and its opposite side, and supplying a bridge power supply to the input end of the Wheatstone bridge circuit. Then, an output corresponding to the torque acting on the tire may be obtained from the output end (corresponding to claim 9).

前記本体部2に複数形成されたすべての前記起歪部6の内側または外側の前記円弧状穴の円弧面6aまたは外周面6bに沿う方向に受感軸を前記タイヤ104の軸方向に向けて、1つの前記起歪部6毎にそれぞれ2枚平行にせん断検出型のひずみゲージを添着し、
複数のひずみゲージのうち、同じ起歪部に添着された2枚の前記ひずみゲージの一方をホイートストンブリッジ回路の一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、同じ起歪部に添着された2枚の前記ひずみゲージの他方を前記ホイートストンブリッジ回路の隣接する一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、前記ホイートストンブリッジ回路の入力端にブリッジ電源を供給することでその出力端から前記タイヤに作用するスラスト力に対応する出力を得るように構成してもよい(請求項10に対応する)。
本体部2の外周全面に亘って、断面凹形状の段差11aを形成し、その中間部の凹んだ外周面の前記起歪部6と対応する外周面6bに前記ひずみゲージを添着するように構成してもよい(請求項11対応する)。
A sensing axis is directed in the axial direction of the tire 104 in a direction along the arc surface 6a or the outer peripheral surface 6b of the arc-shaped holes inside or outside all the strain-flexing portions 6 formed in the main body 2. A shear detection type strain gauge is attached in parallel to each of the two strain-generating parts 6,
Of the plurality of strain gauges, one of the two strain gauges attached to the same strain generating portion is separately connected to one side of the Wheatstone bridge circuit and its opposite side, and two of the strain gauges attached to the same strain generating portion are connected. Thrust force acting on the tire from its output end by connecting the other side of the strain gauge to the adjacent side of the Wheatstone bridge circuit and its opposite side separately, and supplying bridge power to the input end of the Wheatstone bridge circuit. May be configured to obtain an output (corresponding to claim 10).
A step 11a having a concave cross section is formed over the entire outer periphery of the main body 2, and the strain gauge is attached to the outer peripheral surface 6b corresponding to the strain-generating portion 6 in the recessed outer peripheral surface of the intermediate portion. It may be (corresponding to claim 11).

1、20、30、40、50 計測装置
2 本体部(変換器本体部)
3 ハブ締付け用ボルト穴
4 ホイール締付け用ボルト穴
5 分離穴
5a 大径円弧部
5b 小径円弧部
5c 連結部
6 起歪部
6a 起歪部内周面
6b 起歪部外周面(本体部の外周面)
7 ハブと本体部との当接面
8 本体部とホイールとの当接面
9 軸穴
11 リブ
11a 段差
SG ひずみゲージ
R1〜R10、R1´〜R10´ トルク検出用(内周面)ひずみゲージ
R11〜R20、R11´〜R20´ トルク検出用(外周面)ひずみゲージ
R21〜R30、R21´〜R30´ スラスト力検出用(内周面)ひずみゲージ
R31〜R40、R31´〜R40´ スラスト力検出用(外周面)ひずみゲージ
1, 20, 30, 40, 50 Measuring device 2 Main body (converter main body)
3 Hub tightening bolt hole 4 Wheel tightening bolt hole 5 Separation hole 5a Large diameter arc portion 5b Small diameter arc portion 5c Connecting portion 6 Straining portion 6a Straining portion inner peripheral surface 6b Straining portion outer peripheral surface (outer peripheral surface of main body)
7 Contact surface between hub and main body 8 Contact surface between main body and wheel 9 Shaft hole 11 Rib 11a Step SG Strain gauge R1 to R10, R1 'to R10' Strain gauge for torque detection (inner peripheral surface) R11 -R20, R11'-R20 'For torque detection (outer peripheral surface) strain gauges R21-R30, R21'-R30' For thrust force detection (inner peripheral surface) strain gauges R31-R40, R31'-R40 'For thrust force detection (Outer peripheral surface) Strain gauge

Claims (11)

車両のタイヤに作用するトルクおよび/またはスラスト力を電気量に変換して計測する計測装置において、
車両のハブとタイヤのホイールとの間に装着される略円板状を呈する本体部は、
円板中心から所定半径の第1の仮想同心円上に、前記本体部を前記ハブに装着するためのハブ締付用ボルト穴と、前記タイヤホイールを前記本体部に装着するためのホイール締付け用ボルト穴とが交互に等角度をもって形成され、
前記ハブ締付け用ボルト穴と前記ホイール締付け用ボルト穴との中間角度位置であって、前記ハブ締付け用ボルト穴と前記ホイール締付け用ボルト穴との間を分離するように半径方向に長く伸びた少なくとも外方端と内方端が円弧状または一部に平面を含む円弧状を呈する分離穴が形成され、
前記分離穴の前記外方端の円弧状または一部に平面を含む円弧状内面と前記本体部の外周面との間に前記本体部の軸心方向厚みより薄い肉厚の起歪部が、前記第1の仮想同心円よりも大きな半径の第2の仮想同心円上に形成され、
前記起歪部の前記円弧状または一部に平面を含む穴の内周面側および/または外周面側にひずみゲージが添着されてなり、
前記ハブ締付け用ボルト穴に挿通されたハブ締付け用ボルトまたは前記ハブ締付け用ボルトとナットをもって、前記本体部を前記ハブに装着し、
前記ホイール締付け用ボルト穴に挿通されまたは螺合されるホイール締付け用ボルトまたは前記ホイール締付け用ボルトとナットをもって、前記ホイールを前記本体部に装着した状態で、走行中のトルクおよび/またはスラスト力を、前記起歪部に添着されたひずみゲージをもって計測し得るように構成したことを特徴とする計測装置。
In a measuring device that measures torque and / or thrust force acting on a vehicle tire by converting it into an electric quantity,
The main body, which has a substantially disk shape and is mounted between the vehicle hub and the tire wheel,
A hub tightening bolt hole for mounting the body portion on the hub and a wheel tightening bolt for mounting the tire wheel on the body portion on a first virtual concentric circle having a predetermined radius from the center of the disk. Holes are formed alternately at equal angles,
At least an intermediate angular position between the hub fastening bolt hole and the wheel fastening bolt hole, and extending at least in a radial direction so as to separate the hub fastening bolt hole and the wheel fastening bolt hole. A separation hole is formed in which the outer end and the inner end have an arc shape or an arc shape including a flat surface in a part,
Between the arcuate inner surface including a flat surface in the arcuate shape or a part of the outer end of the separation hole and the outer peripheral surface of the main body portion, a strained portion having a thickness smaller than the axial direction thickness of the main body portion, Formed on a second virtual concentric circle having a radius larger than that of the first virtual concentric circle,
A strain gauge is attached to an inner peripheral surface side and / or an outer peripheral surface side of a hole including a flat surface in the arc shape or a part of the strain generating portion,
With the hub tightening bolt or the hub tightening bolt and nut inserted through the hub tightening bolt hole, the main body is attached to the hub,
With the wheel fastening bolts or the wheel fastening bolts and nuts that are inserted or screwed into the wheel fastening bolt holes, the torque and / or the thrust force during running are set in the state where the wheel is attached to the main body. A measuring device, characterized in that it can be measured with a strain gauge attached to the strain-flexing part.
前記分離穴の形状は、外方端の大きな円弧と、内方端の小さな円弧の2つの円弧の間を平行なスリットで連通してなる非対称のメガネ型に形成してなることを特徴とする請求項1に記載の計測装置。   The shape of the separation hole is formed in an asymmetrical spectacle shape in which two arcs, a large arc at the outer end and a small arc at the inner end, are connected by parallel slits. The measuring device according to claim 1. 前記分離穴の形状は、外方端の円弧が大きく且つ端部の一部に平面を有し、内方端の円弧が小さく、2つの円弧の間がスリットをもって連結されたことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。   The shape of the separation hole is characterized in that the arc at the outer end is large and has a flat surface at a part of the end, the arc at the inner end is small, and the two arcs are connected by a slit. The measuring device according to claim 1. 前記本体部の前記ハブと当接する面側には、互いに隣接する前記分離穴に挟まれた前記ハブ締付け用ボルト穴の周りの部分のみを他の部分よりも高い平面として、前記ハブと前記本体部との当接面を形成してなることを特徴とする請求項1に記載の計測装置。   On the surface side of the main body portion that abuts the hub, only the portion around the hub tightening bolt hole sandwiched between the separation holes adjacent to each other is a flat surface higher than other portions, and the hub and the main body are provided. The measuring device according to claim 1, wherein a contact surface with the portion is formed. 前記本体部の前記ホイールと当接する面側には、互いに隣接する前記分離穴に挟まれた前記ホイール締付け用ボルト穴の周りの部分のみを他の部分よりも高い平面として前記ホイールと前記本体部との当接面を形成してなることを特徴とする請求項1に記載の計測装置。   On the surface side of the main body portion that abuts the wheel, only the portion around the wheel fastening bolt hole sandwiched between the separation holes adjacent to each other is a flat surface higher than other portions, and the wheel and the main body portion are formed. The measuring device according to claim 1, wherein a contact surface with is formed. 前記起歪部の内側の前記分離穴の円弧面に沿う方向に受感軸を向けて添着されたひずみゲージにより曲げひずみを検出することで、前記タイヤに作用するトルクを計測することを特徴とした請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の計測装置。 The torque acting on the tire is measured by detecting a bending strain with a strain gauge attached with the sensitive axis oriented in a direction along the arc surface of the separation hole inside the strain-flexing portion. The measuring device according to any one of claims 1 to 3. 前記起歪部の内側の前記円弧状穴の円弧面に沿う方向に受感軸を向けて添着されたひずみゲージにより、せん断ひずみを検出することで、前記タイヤに作用するトルクを計測することを特徴とした請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の計測装置。   By the strain gauge attached with the sensitive axis directed in the direction along the arc surface of the arc-shaped hole inside the strain-flexing portion, by detecting shear strain, it is possible to measure the torque acting on the tire. The measuring device according to any one of claims 1 to 3, which is characterized. 前記起歪部の外側の外周面に受感軸を前記タイヤの軸方向に沿うように向けて添着されたせん断ひずみ検出型のひずみゲージにより、前記タイヤの軸方向に作用するスラスト力を計測することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の計測装置。   By a strain gauge of a shear strain detection type attached to the outer peripheral surface of the outside of the strain-flexing portion so that the sensitive axis is oriented along the axial direction of the tire, the thrust force acting in the axial direction of the tire is measured. The measuring device according to any one of claims 1 to 3 characterized by things. 前記本体部に複数形成されたすべての前記起歪部の内側および/または外側の前記円弧状穴の円弧面または外周面に沿う方向に受感軸を向けて、1つの前記起歪部毎にそれぞれ2枚平行にひずみゲージを添着し、
複数のひずみゲージのうち、奇数番目の前記起歪部に添着されたひずみゲージをホイートストンブリッジ回路の一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、偶数番目の起歪部に添着された前記ひずみゲージを前記ホイートストンブリッジ回路の隣接する一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、前記ホイートストンブリッジ回路の入力端にブリッジ電源を供給することでその出力端から前記タイヤに作用するトルクに対応する出力を得るように構成したことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の計測装置。
For each one of the strain-flexing portions, the sensing axis is directed in a direction along the arc surface or the outer peripheral surface of the arc-shaped holes inside and / or outside all the strain-flexing portions formed in the main body portion. Attach two strain gauges in parallel,
Of the plurality of strain gauges, the strain gauges attached to the odd-numbered strain generating section are separately connected to one side of the Wheatstone bridge circuit and the opposite side thereof, and the strain gauge attached to the even-numbered strain generating section is connected. The Wheatstone bridge circuit is connected separately to the adjacent side and its opposite side, and by supplying bridge power to the input end of the Wheatstone bridge circuit, an output corresponding to the torque acting on the tire is obtained from the output end. The measuring device according to claim 6 or 7, wherein the measuring device is configured as described above.
前記本体部に複数形成されたすべての前記起歪部の内側または外側の前記円弧状穴の円弧面または外周面に沿う方向に受感軸を前記タイヤの軸方向に向けて、1つの前記起歪部毎にそれぞれ2枚平行にせん断検出型のひずみゲージを添着し、
複数のひずみゲージのうち、同じ起歪部に添着された2枚の前記ひずみゲージの一方をホイートストンブリッジ回路の一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、同じ起歪部に添着された2枚の前記ひずみゲージの他方を前記ホイートストンブリッジ回路の隣接する一辺とその対辺にそれぞれ分けて接続し、前記ホイートストンブリッジ回路の入力端にブリッジ電源を供給することでその出力端から前記タイヤに作用するスラスト力に対応する出力を得るように構成したことを特徴とする請求項8に記載の計測装置。
One of the flexures is formed with the sensing axis oriented in the axial direction of the tire in a direction along the arcuate surface or the outer peripheral surface of the arcuate holes inside or outside all the strain-flexing parts formed in the main body part. Attach two shear detection type strain gauges in parallel for each strained part,
Of the plurality of strain gauges, one of the two strain gauges attached to the same strain generating portion is separately connected to one side of the Wheatstone bridge circuit and its opposite side, and two of the strain gauges attached to the same strain generating portion are connected. Thrust force acting on the tire from its output end by connecting the other side of the strain gauge to the adjacent side of the Wheatstone bridge circuit and its opposite side separately, and supplying bridge power to the input end of the Wheatstone bridge circuit. The measuring device according to claim 8, wherein the measuring device is configured to obtain an output corresponding to.
本体部の外周全面に亘って、断面凹形状の段差を形成し、その中間部の凹んだ外周面の前記起歪部と対応する部位に前記ひずみゲージを添着するように構成したことを特徴とする請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載の計測装置。   A stepped portion having a concave cross section is formed over the entire outer circumference of the main body portion, and the strain gauge is attached to a portion corresponding to the strain generating portion of the recessed outer circumferential surface of the intermediate portion. The measuring device according to any one of claims 8 to 10.
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