JPH01253623A - トルク測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）　　技術分野 本発明は、トルク測定装置に関し、より詳細には、車輪
に作用するトルクを電気量に変換して測定するトルク測
定装置に関するものである。 （ｂ）　　従来技術 自動車等の車両の車輪に作用するトルクを測定する１−
ルク測定装置として、例えば円板状を呈する起歪板の所
定半径の仮想円周上に多数の孔を形成することによりこ
れらの孔の半径方向に延びるスポーク状の起歪片を形成
し、この起歪片にひずみゲージを添着し、さらに駆動軸
の軸心と直交するように固定された上記起歪板を、車輪
のディスクに固定してなり、上記ひずみゲージをもって
構成したホイーＩ〜ス１〜ンブリッジによって、車輪に
作用するトルクを電気量に変換して測定するトルク測定
装置が既にいくつか実用に供されている。 その−例として特公昭６０−　、＋−３４５３号公報に
て提案されたトルク測定装置がある。 しかしながら、この従来のトルク測定装置には、次のよ
うな問題点がある。 第１に、外乱として作用する駆動軸の軸心方向の力（サ
イドフォース）の影響を抑制するために、起歪片の軸心
方向の厚みを周回方向の幅に対し、充分大きく設定して
いるが、このようにした場合起歪板の厚さが増大し正規
の車輪重量（ばね下重量）に対し、著しく重量が増大す
るので、１〜ルク測定に悪影響を与えてしまうという問
題がある。 第２に、トルクを電気量に変換するひずみゲージを、起
歪片の中心より外方に配設しているが、この配設位置は
、トルク検出のためには最適な位置といえるものではな
く、従って、起歪片の幅寸法によっては所要の出力が得
られない場合がある。 第３に、トルク測定装置を車輪に装着した状態では、正
規の車輪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。 （ｃ）　　目的 本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、その目的
とするところは、簡素な構成でありながら、１〜ルク以
外の作用力、特にサイドフォースおよび輪重の影響を実
質的に受けることがなく、起歪板のトータルの厚みを従
来のものより大幅に薄肉化でき、その分軽量化を図り得
ると共に測定精度の向上を実現し得、その上正規のオフ
セットを保持し得るトルク測定装置を提供することにあ
る。 （ｄ）構成 本発明は、上述の目的を達成するために、車輪に作用す
る１〜ルクを電気量に変換して測定する１ヘルク測定装
置において、ディスクの中心部に大きな円形孔が形成さ
れた車輪と、この車輪の上記円形孔に嵌合され且つ正規
の車輪と同じオフセットを保持する状態で上記車輪に強
固に同上された取付アダプタと、全体形状が略円板状を
呈し、上記取付アダプタと同心的に重合され、所定半径
の円周上に少なくとも４で割り切れる数の孔が均一・に
形成されることによって互いに相隣る上記孔間に放射方
向に延びるスポーク状の起歪片が複数形成され、上記起
歪片の軸心方向の厚みが放射方向の最小幅より大きく形
成され、車両の駆動軸へ取付ボルトをもって着脱可能と
された第Ｊ−の起歪板と、全体形状が略円板状を呈し、
少なくとも上記第１−の起歪板の上記起歪片と同一条件
の起歪片が形成され、上記第１の起歪板と同心的に重合
され且つ上記起歪片の内方近傍と外方近傍においてボル
トをもって上記第１の起歪板に強固に固定された第２の
起歪板と、上記第１、第２の起歪板の所定の起歪片を挟
んで対をなす上記孔の一方側の第１添着予定面および他
方側の第２添着予定面にそれぞれ添着されたひずみゲー
ジとを具備し、上記対の一方をなす第１添着予定面に添
着されたひずみゲージを、２つの対向する第１および第
２のブリッジ辺にそれぞれ回路接続し、」二記対の他方
をなす第２添着予定面に添着されたひずみゲージを、上
記第１および第２のブリッジ辺にそれぞれ隣接する第３
および第４のブリッジ辺にそれぞれ回路接続してトルク
検出用のホイートストンブリッジを構成したものである
。 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明する。 第１図は、本発明に係るトルク測定装置の全体構成を一
部破断して示す側面図、第２図は、第１゜図に示す実施
例の外観を理解しやすくするために第１図をやや簡略化
し、一部を破断した外観構成を示す側面図、第３図は、
第１図の正面図（ただし車輪を省略）である。 第１図〜第３図において、１は車輪を駆動する回転軸と
しての駆動軸、２はブレーキドラム等から成るキャリパ
−１３は上記車輪（ただしタイヤ部分は省略）、３ａは
この車輪３のリム、４はこのリム３ａと溶接により一体
化された車輪３のディスク、第２図の２点鎖線で示す４
ａは、詳しくは後述するが、本例では既にディスク４を
大きな円形状に繰り抜かれて、存在しない切断部、５は
環状をなす取付アダプタ、６はこの取付アダプタ５と上
記ディスク４とを強固に固着してな・る溶接部、７およ
び８は共に略円板状を呈する第１および第２の起歪板、
９，１０および１１．１２はそれぞれ第１の起歪板７お
よび第２の起歪板８に設けられ、ひずみゲージ（図示せ
ず）が添着されるひずみゲージ添着予定面（以下「添着
予定面」という）、１３は上記第１、第２の起歪板７，
８に形成された環状溝が合わさって形成された断面矩形
状の環状空間、１４および１４ａはそれぞれ第２の起歪
板８に穿設された連通孔、１５および１５ａは上記連通
孔１４に連通し、第１の起歪板７を駆動軸１に固定する
ハブボルト用の座繰り穴およびねじ挿通孔、１６は駆動
軸１の端面の突起を避けるための孔、１７は上記連通孔
１４ａに連通し、端子板１８を収納する端子室、１８は
上記端子板で、１８ａはこの端子板１８に植設された４
本のうち１本を代表として示す端子、１８ｂは該端子板
１８を第１の起歪板７の上記端子室１７に固定するビス
、１９は、上記環状空間１３および上記連通孔１４なら
びに上記端子室１７に連通ずる配線溝、２０は第２の起
歪板８の中央部に形成された連結部、２１はこの連結部
２０の中心部に穿設された集線スペース、２２はこの集
線スペース２１と上記端子室１７および座繰り六１５と
に通達する配線釘穴、２３は円板状の外側カバー、２３
ａは上記連通孔１４に連通する挿通孔、２４は取付アダ
プタ５に緩く嵌合する円板状の内側カバー、２５は上記
外側カバー２３．′第１および第２の起歪板７，８を取
付アダプタ５に同心状に一体的に連結して検出器２６を
構成するためのボルト、２７および２７ａは共に第１、
第２の起歪板７および８を連結するボルト、２８は上記
駆動軸１の軸心を示し、２９は軸心方向の車輪３の中心
を示す。また、２９ａは、正規の車輪位置（オフセット
）を示す。　　　　　　　　　 ３０は上記検出器２６、より詳しくは第２の起歪板８の
連結部２０と同心的に固定され、速度を検出するための
歯車、３゛１はこの歯車３ｏの回転速度、すなわち車輪
３の回転速度を検出する磁気センサ、３２は検出器２６
からの信号を取出すスリップリング装置、３３は上記歯
車３０と同心的に回転自在に結合された回転部、３３ａ
はこの回転部３３の外周に設けられたスリップリング、
３４は上記回転に対する不動部に上記信号を取出す防水
型コネクタより成る入出力端子、３５は上記スリップリ
ング装置３２自体の回転を防止する支持部材（図示せず
）を取付けるための雌ねじ部である。尚、以下の図面に
おいて、上記第１図〜第３図の同一部材には同一符号を
付して重複した説明は省略する。 第４図および第５図は、第１の起歪板７の構成を詳しく
示した図で、第４図は正面図、第５図は第４図のＡ−Ａ
′矢視方向断面図である。 第４図および第５図において、３６は第１の起歪板７と
第２の起歪板８との位置を正確に合わせるために、第１
の起歪板７０周縁部に植設された２個の位置決めピン、
３７は同−半径上に穿設され、第１図のボルト２５が挿
通される１６個の挿通孔、３８および３９はこの挿通孔
３７よりも少し内側の半径位置の周回方向に穿設された
断面凹状の環状溝、１９はこの環状溝３８から端子室１
７に連通ずる断面凹状の配線溝、４０はこの環状溝３８
．３９の内方に均等に配設された多数の孔としての３２
個の起歪茸形成孔、４１はこの起歪茸形成孔４０の相隣
れる両孔間に最小幅Ｓを有し、上記環状溝３８．３９間
に厚みｔを有して形成されるスポーク状の起歪片で、最
小幅Ｓに比べて厚みｔが大きくなるように形成されてい
る。４２は上記各起歪片４１のうち周回方向に１つ置き
に選ばれたトルク用起歪片、４８は同しく３つ置きに選
ばれたサイドフォース用起歪片である。 尚、各起歪片４１は時計回り方向から見える面と反時計
回り方向から見える面とを有するが、この例では前者を
第１添着予定面、後者を第２添着予定面と呼ぶことにす
る。従って、第１図に示した添着予定面９および１０は
、それぞれ第１添着予定面９および第２添着予定面］−
〇となる。Ａｌ。 Ａ２．Ａ３．・・・・、Ａ１６は各トルク用起歪片４２
の第１添着予定面に添着された１〜ルタ検出用のひずみ
ゲージ、Ｂｌ、Ｂ２．Ｂ３．・・・Ｂ　１．６は同じく
各トルク用起歪片４２の第２添着予定面に添着されたト
ルク検出用のひずみゲージ、ＥｌおよびＦ上は、サイド
フォース用起歪片４３の第１添着予定面に直交して（詳
しくは後述）添着されたサイドフォース検出用のひずみ
ゲージ、また、Ｂ２およびＦ２は同様に第２添着予定面
に添着されたサイドフォース検出用のひずみゲージで、
以下同様に、英文字の次の数字が奇数のひずみゲージは
第１添着予定面に、偶数のひずみゲージは第２添着予定
面にそれぞれ英文字ＥとＦのひずみゲージがサイドフォ
ース印加時に生ずるせん断ひずみを検出し得るようにそ
れぞれ放射方向軸に対して４５°および１３５″をなし
且つ互に直交するようにして対を成し、Ｅｌ６およびＢ
１６まで、添着されている。 ４４および４５はそれぞれ環状溝３８．３９を挟んで外
方と内方に所定の直径を有する円周上に等配され、内周
に雌ねじが螺設された１６個のねじ孔で、第１図のボル
ト２７および２７ａがそれぞれ螺合するように構成され
ている。４６は端子室１７の底部に設けられ、第１図の
端子板１８を取付けるビス１８ｂと螺合するねじ穴であ
る。 第６図および第７図は、第２の起歪板８の構成をさらに
詳しく示した図面で、第６図は正面図、第７図は第６図
のＢ−Ｂ’矢視方向断面図である。 第６図および第７図において、４７は上記位置決めピン
３６が嵌入されるピン孔、４８は上記第１の起歪板７の
挿通孔３７に対応する位置に穿設され、上記同様にボル
ト２５が挿通される挿通孔、４９および５０は第１の起
歪板７と略同様に形成された環状溝、５］、も第１の起
歪板７の起歪茸形成孔４０と路間−に形成された起歪茸
形成孔、５２および５３ならびに５４もそれぞれ第１の
起歪板７と路間−に形成された起歪片およびトルク用起
歪片ならびにサイドフォース用起歪片、Ｃ１゜Ｃ２，Ｃ
３，−、Ｃ１６およびＤｉ、Ｄ２．Ｄ３、・・　、Ｄ１
６も同様にそれぞれトルク用起歪片５３の第１添着予定
面および第２添着予定面に＝１２＝ 添着されたトルク検出用のひずみゲージ、Ｇ］およびＨ
ｌ、Ｇ２およびＨ２、・・・・、Ｇ１６およびＨ１６も
第１の起歪板７における英文字ＥおよびＦのひずみゲー
ジと同様に添着されたひずみゲージで、サイドフォース
用起歪片５４に添着されている。 ５５および５６はそれぞれ座繰り穴５５ａおよび５６ａ
を有し、第１の起歪板７のねじ孔４４および４５に対応
する位置に穿設され、ボルト２７および２７ａがそれぞ
れ挿通される取付孔、５７は第２の起歪板８と第１図の
歯車３０を連結するボルト３０ａが挿通される取付孔で
ある。 第８図および第９図は、それぞれ第５図に示した第１添
着予定面９および第２添着予定面１ｏの部分を代表とし
てひずみゲージの添着状態を示す拡大断面図で、第８図
はトルク検出用のひずみゲージの添着状態、第９図はサ
イドフォース検出用のひずみゲージの添着状態をそれぞ
れ示している。 第８図において、５８は各起歪片４１の最小幅Ｓの位置
を示し、この例では、起歪茸形成孔４０゜５１の中心と
略一致する起歪片４１の中心である。 ５９はひずみゲージＡｌｌのベース、６０は上記曲げ応
力を検出する受歪部（いわゆるゲージグリッド）、６１
はゲージタブ、６２はゲージリードである。同図かられ
かるようにひずみゲージＡ１１の受歪部６０は中心５８
よりもＰだけ内方側の最大曲げ応力が発生する位置にな
るようにベース５９を第１予定面９に添着しである。尚
、上記位置が最大曲げ応力を発生することは本出願人が
実験的に確認している。 第９図において、６３はせん断応力を検出する対のひず
みゲージＥ２．Ｆ２のベース、６４および６５はそれぞ
れひずみゲージＦ２の受歪部（ゲージグリッド）および
ゲージリード、６６および６７はそれぞれひずみゲージ
Ｅ２の受歪部およびゲージリードである。対のひずみゲ
ージＥ２．Ｆ２は中心５８上に互いが略直交するように
添着されている。 第１０図は、トルク検出用のブリッジ（ホイートストン
ブリッジ）の一実施例を示す回路図である。 同図において、６８〜７１は上記ブリッジの接続端子、
７２は第１の起歪板７の半周分に対応する部位に添着さ
れたひずみゲージＡ１〜Ａ８が直列接続された直列枝路
と第２の起歪板８の上記半周分に対応する部位に添着さ
れたひずみゲージＣ１〜Ｃ８が直列接続された直列枝路
とが共に接続端子６８．７０間に並列接続されて成る第
１辺、７３はこの第１辺７２と対向し、上記半周分の残
りの半周分に対応する部位に添着されたひずみゲージＡ
９〜Ａ１６の直列枝路とＣ９〜Ｃ１６の直列枝路とが共
に接続端子６９．７１間に並列接続されて成る第２辺、
７４および７５は共に第１辺７２および第２辺７３の隣
辺で、しかも互いに対向しており、このうち、７５はそ
れぞれ第１の起歪板７と第２の起歪板８の半周分のひず
みゲージ８１〜Ｂ８の直列枝路とＤ１〜Ｄ８の直列枝路
とが接続端子６８．７１間に並列接続されて成る第３辺
、７５は第１の起歪板７と第２の起歪板８の残りの半周
分に対応する部位に添着されたひずみゲージ８９〜Ｂ１
６の直列枝路とＤ９〜Ｄ１６の直列枝路とが接続端子６
９．７０間に並列接続されて成る第４辺である。尚、こ
の例では接続端子６８．６９が上記ブリッジの出力端子
、接続端子７０．７１がブリッジ電源入力端子である。 第１１図は、サイドフォース検出用のブリッジの一実施
例を示す回路図である。 同図において、７６〜７９は上記ブリッジの接続端子、
８０は第１の起歪板７の半周分に対応する部位しこ添着
されたひずみゲージＥ１〜Ｅ８が直列接続された直列枝
路と第２の起歪板８の上記半周分に対応する部位に添着
されたひずみゲージ０１〜Ｇ８が直列接続された直列枝
路とが共に接続端子７６．７８間に並列接続されて成る
第１辺、８１はこの第１辺と対向し、第１、第２の起歪
板７．８の上記半周分の残りの半周分に対応する部位に
添着されたひずみゲージＥ９〜Ｅ１６の直列枝路と０９
〜Ｇ１６の直列枝路とが共に接続端子７９．７７間に並
列接続されて成る第２辺、８２はそれぞれ第１の起歪板
７と第２の起歪板８の半周分のひずみゲージＦ１〜Ｆ８
の直列枝路とひずみゲージＨ１〜Ｈ８の直列枝路とが接
続端子７６゜７９間に並列接続されて成る第３辺、８３
はこの第３辺の残りの半周分に対応するひずみゲージＦ
９〜Ｆ１６の直列枝路とひずみゲージＨ９〜Ｈ１６の直
列枝路とが接続端子７７．７８間に並列接続されて成る
第４辺である。尚、この例では接続端子７６．７７が上
記ブリッジの出力端子、接続端子７８．７９がブリッジ
電源入力端子である。 第１２図は、トルク検出動作を説明するために、第１添
着予定面９を有するトルク用起歪片４１の近傍を誇張し
て示す拡大平面図である。 同図において、８４ａおよび８４ｂは、力の作用方向お
よび反力の作用方向を示す矢印、８５はトルク用起歪片
４１の外方部、８６は同じく内方部、８７は例えば第１
予定面９上の曲げ応力の分布を示す線図である。 第１３図および第１４図は、サイドフォース検出動作を
説明するために第１図を模式的に示した模式図で、第１
４図は第１３図の一部を誇張して示す拡大模式図である
。 同図において、８８は車輪３を構成するタイヤ、８９は
地面、９０はサイドフォースの方向を示す矢印、９１は
サイドフォース用起歪片４３．５４に発生するせん断応
力の分布を示す線図である。 このように構成された本実施例の組立手順を簡略に説明
する。まず、第４図に示す４個の端子室１７にそれぞれ
端子板１８を第１図に示すようにビス１８ｂにて取付け
る。 次にひずみゲージを第４図および第６図に示す位置に、
より具体的には、トルク検出用は第８図に示す状態で、
サイドフォース検出用は第９図に示す状態で各々添着す
る。これらのひずみゲージの結線は、第１０図および第
１１図に示したように第１の起歪板７と第２の起歪板８
の半周分づつの直列接続であるから、例えばひずみゲへ
ジＡ１−八８を代表として述へると、Ａ１からＡ２、Ａ
２からＡ３へとそれぞれのゲージリードを順次直列に結
線し、この結線されたゲージリードを環状溝３８内に沿
わせる。また、ひずみゲージＡ１の一方のゲージリード
およびひずみゲージＡ８の一方のゲージリードはそれぞ
れ最も近い配線溝１９内を沿わせて端子室１７の所定の
端子］−８８に接続する。つまり、第１０図の接続端子
６８〜７１および第１１図の接続端子７６〜７９は、金
側１６本ある端子１８ａの所定のものにそれぞれ接続す
る。 一方、車輪３の−・次加工を行う。すなわち、市販され
ている一般的な車輪３は、第２図に示すようにディスク
４が一点鎖線で示す切断部４ａまで一体成形されている
ので、この切断部４ａを大きな円形状に切断して取り除
き、これによってできた孔に取付アダプタ５を嵌入し、
溶接部６にて溶接してディスク４と取付アダプタ５とを
強固に固着する。この−次加工によって正規のオフセッ
ト（２９ａ）が保持できるのである。 次に、第１の起歪板７と第２の起歪板８とをボルト２７
．２７ａにて強固に連結する。この時、位置決めピン３
６とピン孔４７とによって位置決めがなされるので端子
室１７と連通孔１４．ａおよび座繰り穴１５と連通孔１
４とが連通し、ざらに、第１の起歪板７の環状溝３８と
第２の起歪板８の環状溝４９とによって環状空間１３が
形成され、第１の起歪板７の配線溝１９の開口部を第２
の起歪板８が塞ぐことによって配線穴が形成さ才する。 従って第１の起歪板７および第２の起歪板８に配設され
たひずみゲージ（ブリッジ）の結線・配線はこの環状空
間コ−３および配線溝１−９ならびに端子室１７を通し
て行われる。 次に、起歪井形成孔４０に異物等が侵入してひずみゲー
ジに悪影響を与えないように内側カバー２４を第１の起
歪板７の内側（駆動軸１側）に取付ける。 一方、スリップリング装［３２に磁気センサ３１を取付
けた上で、歯車３０と回転体３３とを連結し、歯車３０
の端部（駆動軸上側）に外側カバー２３を挿通し遊嵌状
態としておく。そして回転体３３内部から各スリップリ
ング３３ａに接続されたリード線（図示せず）を集線ス
ペース２１に一旦引き出し、ここから配線釘穴２２を通
して各端子室１７に必要本数だけ分配した上で、歯車３
０と連結部２０とをボルト３０ａで連結する。すなわち
ここで、第１の起歪板７、第２の起歪板８、歯車３０お
よびスリップリング装置３２が結合され、第２の起歪板
８と歯車３０の間に外側カバー２３が遊嵌された状態に
なっている。次にこの外側カバー２３を手で回転させて
挿通孔２３’ａを端子室１７に合わせ、分配された上記
リード線を端子１８ａに接続する。 次に、上記挿通孔２３ａが座繰り穴〕、に合うように外
側カバー２３を回転させた上で、重ねられた第１および
第２の起歪板７，８と外側カバー２３とをボルト２５で
アダプタ５に締付けて連結する。つまり、この段階で車
輪３と検出器２６およびスリップリング装置３２等とが
結合されたのである。 次に、ハブボルト（図示せず）を挿通孔２３ａ、連通孔
１４、座繰り穴コ、、ねし挿通孔１５ａに挿通して駆動
軸１に検出器２６（より詳しくは第１の起歪板７）を取
付けて、組立を完了する。尚、上記トルク検出用および
サイドフォース検出用のブリッジは、入出力端子３４、
スリップリング装置３２および上記リード線を介して接
続端子７０゜７１および７８．７９がブリッジ電源に接
続され、同様に接続端子６８．６９および７６．７７が
入出力端子３４から外部の測定器に接続されるものとす
る。 次に、このように組立てられた本実施例の動作を説明す
る。まずトルク検出動作を述べる。 第４図および第６図において、第１および第２の起歪板
７，８の外周側が固定されているとし、内周側が矢印８
４に示す時計方向に回転力が与えられるものとする。こ
のときの起歪片４１の変形の態様をひずみゲージＡｌｌ
およびＢｌｌが添着しであるものを代表として第１２図
に基づいて述べる。矢印８４ａの方向に力を受けて、起
歪片４１の内方部８６の第１添着予定面９側は圧縮され
、その反対面側は伸長する。従ってひずみゲージＡ１１
は抵抗値が減少し、ひずみゲージＢｌｌは抵抗値が増加
する。つまり、第１の起歪板７および第２の起歪板８の
第１添着予定面９に添着したひずみゲージＢ１〜Ｂ１６
およびＤ１〜Ｄ１６の抵抗値が増大し、第２添着予定面
に添着したひずみゲージＡ１〜Ａ１６およびＣ１〜Ｃ１
６の抵抗値が減少する。つまり第１０図のブリッジにお
いては、第１辺および第２辺が抵抗値減少となり、第３
辺および第４辺が抵抗値増大となって、接続端子６８か
ら６９に向かって検出電流が流れる。また、回転力８４
の方向が逆になれば該検出電流の方向が逆になることは
いうまでもない。 次に、このトルク検出動作における干渉の除去について
述べる。まず、駆動軸の軸心方向の力、すなりちサイド
フォースの干渉は、第１に、起歪片４１．５２の幅Ｓに
比べて厚みｔを十分大きくすることによって減少せしめ
、第２に、トルク検出用のひずみゲージＡ１〜Ａ１６．
Ｂｌ〜Ｂ１６゜Ｃ１〜Ｃ１６，Ｄｉ〜Ｄ１６を第１２図
の線図８７に示すように大きな曲げ応力が発生する内方
側に添着し、しかも第８図に示すようにひずみゲージの
受感軸をサイドフォースの影響が最も少ない一２３＝ 直交方向に選んであり、さらに第１および第２の起歪板
７および８をもって２枚構造としたことにより、トータ
ルの板厚を減少させつつ軸荷重方向および軸方向の剛性
を高めることができ、その結果軸荷重およびサイトフォ
ースによる各起歪片の伸縮および軸心方向への曲りの発
生が大幅に抑圧され、第３に、わずかに発生する影響も
トルク検出用ブリッジの各辺へのひずみゲージの分布に
よって電気的に打消すので、最終的にサイドフォースの
影響は実用上皆無となる。 次に、第４図および第６図の矢印Ｖで示す垂直方向の力
、すなわち軸荷重を受けたとする。説明を煩雑にしない
ために、この軸荷重を最も大きく受けるひずみゲージＡ
１５．Ｂ１５の対、Ａ７゜Ｇ７の対およびＣ１５，Ｇ１
５の対、Ｇ７．Ｃ７の対を代表として説明する。ひずみ
ゲージＡ７゜Ｂ１５．Ｃ７，Ｇ１５が伸長し、逆にひず
みゲージＢ　７　、　Ａ　１５　、　Ｄ　７　、　Ｃ１
５が圧縮される。従って、第１０図のブリッジは、第１
辺７２および第４辺７５が抵抗増大、第３辺７４および
第２辺７３が抵抗減少となり、接続端子６８．６９間の
電位は変化せず、軸荷重はキャンセルされる。 また、矢印Ｖで示す垂直方向Ｖの力（輪荷重）を受けた
場合、駆動軸１を通る水平線より上方に位置する起歪片
４１および５２は伸長されるが、該水平線より下方に位
置する起歪片４１および５２は圧縮され、その伸長量と
圧縮量が等量であるため、垂直方向の力の影響は電気的
にキャンセルされる。 次、に、サイドフォース検出動作を参考までに述べる。 第１３図に示すように矢印９０の方向の力を駆動軸１が
受けたとする。尚、タイヤ８８は地面８９上を滑らない
ものとする。サイドフォース用起歪片４３．５４にはせ
ん断応力が発生し、線図９１に示すように中心５８近傍
が最大となる。そしてひずみゲージＥ２．Ｆ２の対およ
びＧ２．Ｈ２の対を代表として説明すると、ひずみゲー
ジＥ２゜Ｇ２が圧縮され、ひずみゲージＦ２．、Ｈ２が
伸長する。つまり全体的には、Ｅ１〜Ｅ　１．６および
Ｇ１〜Ｇ１６が圧縮され、Ｆ１〜Ｆ１６および１丁１〜
Ｈｉ　６が伸長される。従って第１１図のサイドフォー
ス検出用ブリッジは、第１辺８０および第２辺８１が抵
抗値減少となり、第３辺８２および第４辺８３が抵抗値
増大となる。その結果、接続端子７６から７７へサイド
フォースに対応した検出電流が流れる。 次に他の力による影響の除去について述べる。 まず、矢印８４で示す方向の回転力を各サイドフォース
用起歪片４−３．５４が受けた場合、第」−添着予定面
のひずみゲージＥ２．Ｆ２の対は共に伸長し、反対側の
ひずみゲージＥｌ、Ｆｌの対は圧縮となる。また、同様
しこ、Ｇ２．Ｉ（２の対は伸長し、Ｇｌ、Ｉ−（１の対
は圧縮される。このことを第１−］図で見ると、第１辺
８０においてはＥｌとＦ２のペア、Ｇ１と０２のペア、
第３辺８２においてはＦｌとＦ２のペア、ＨｌとＦ２の
ペア等のように、各辺８０〜８３の各直列枝路には、抵
抗値減少と抵抗値増大となるひずみゲージが交互に配置
されてペアをなし、これらの１つのペア内において互い
に打消し合うので、全体としてブリッジに変化はない。 つまり、回転力８４の影響は電気的にキャンセルされる
。また、垂直方向■の輪荷重の影響についても、上記ペ
ア内でいずれも打消されるので影響を受けることはない
。 尚、歯車３０は、車輪３の回転に伴って回転し、歯車３
０の歯の凹凸を磁気センサ３］が感知し、これを別途設
けられたカウンタ等によってパルス数として検出し、車
＠３の回転速度を測定する。 このように、本実施例によれば、第１および第２の二つ
の起歪板７，８をもって２枚構造とし、各起歪板７，８
の所定の直径を有する円周上に３２個の起歪月形成孔４
０，５］を穿設して形成される起歪片４１．，５２から
、周回方向に１つ置きに１−ルク用起歪片４２．５３を
選び、さらに３つ置きにサイドフォース用起歪片４．３
．５４を選び。 それぞれ第１添着予定面９，１１およびその反対側の第
２添着予定面１０．１２とに対をなして、それぞれトル
ク検出用のひずみゲージおよびサイドフォース検出用の
ひずみゲージを添着し、これらによってそれぞれ１ヘル
ク検出用ホイートストンブリツジおよびサイドフォース
検出用ホイートストンブリッジを構成したから、トルク
検出とサイドフォース検出とが同時にしかも独立的に行
えるという利点があり、さらに、上記両ホイートストン
ブリッジは、第１および第２の起歪板７，８に配設され
たひずみゲージの半周分づつの直列接続をもって該両ブ
リッジの各辺を構成したので、各ひずみゲージに接続さ
れる入力側および出力側の多数のゲージリードやリード
線が可及的に短縮化でき、結線および配線が極めて簡略
化されるという利点がある。 また、トルク検出動作に関しては、各起歪片４］、５２
の幅Ｓよりも厚みｔを」分大きくし、サイドフォースの
方向とトルク検出用ひずみゲージ（例えばＡ１１）の受
感軸とを最も影響の小さい直交方向に添着し、さらに第
１および第２の起歪板７，８をもって２枚構造としたの
で、サイドフォースや輪荷重の干渉が実用上皆無となし
得る利点があり、さらに、第１−添着予定面と第２添着
予定面とに添着されたひずみゲージが互いにその出力を
打消し合うようにブリッジを構成したのでこの点でも、
輪荷重の干渉を受けない利点がある。 また、キャリパ−２および駆動軸１等に手を加えること
なく、車輪３の１次加工によるだけで、検出器２６装着
後も車輪３の正規オフセットが保持できると共に他の車
両にもタイヤ交換作業と同様の要領で簡単に取り付は得
るという利点がある。 また、上記２枚構造を用いたことにより、輪荷重に対し
て、実質的に軽量化を図りつつ剛性を大きくし得るとい
う利点がある。 また、トルク検出用ひずみゲージ（例えばＡ］１）を起
歪月形成孔４０．５］−の中心を結ぶ円の中心５８より
もＰだけ内方側に添着したので、トルク検出の感度が向
上するという利点がある。 また、両起歪板７，８の構造（形状）が簡略なので、特
殊な工作機械を必要とせず、容易に製作できるという利
点がある。 また、サイドフォース検出動作に関しては、せん断力を
検出するように構成したので、車輪の直径が変化しても
その影響を受けることなく、高精度のサイドフォースが
測定できるという利点がある。 また、第１添着予定面に添着されたサイドフォース用ひ
ずみゲージ（例えばＥｌ、ＦｌおよびＧ１、Ｈｌ）と第
２添着予定面に添着されたひずみゲージ（例えばＦ２．
Ｆ２およびＧ２．Ｈ２）とをブリッジの各辺においてペ
アをなすように構成したから、回転力、輪荷重および水
平方向の力の影響をすべて上記ペア内で打消し合い、こ
れらの干渉が除去できるという利点がある。 また、歯車３０および磁気センサ３１によって、トルク
検出、サイドフォース検出と同時に独立して回転速度が
検出できるので、速度との相関関係が的確に把握できる
という利点がある。 尚、本発明は、上述の実施例に何ら限定されることなく
、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施ができ
るものである。 例えば、起歪月形成孔４０．５１は３２個に限ることな
く、４で割り切れる数であれば適宜、変更してもよい。 また、トルク用起歪片４２．５３は周回方向に１つおき
に選ぶことなく、起歪片４１．５２のすべてであっても
よく、また、出力信号の滑らかさが保持できるならば、
逆に２つおきに選んでもよい。 また、サイドフォース用起歪片４３．５４は周回方向に
３つおきに選ぶことなく、２つおきでも４つおきでもよ
い。 また、起歪月形成孔４０．５１は円孔に限ることなく、
加工上の問題がなければ、角孔、長円孔あるいは扇形状
孔でもよい。 （ｅ）　　効果 以上、詳述したところかられかるように、本発明によれ
ば、簡単な穿孔加工を施こされた車輪と、オフセットが
正規に設定された取付アダプタと、多数の起歪片が形成
された第１および第２の起歪板と、上記起歪片の最大曲
げ応力が生ずる部位に添着されたひずみゲージとから構
成されているため、構成が簡素であり、車輪に作用する
トルク以外のサイドフォースや軸荷重の影響を実用上皆
無とすることができ、特に起歪板のトータルの厚みを、
従来のものより大幅に薄肉化でき、その分車輪重量の軽
量化が図れ、車輪重量の増加によるトルク測定誤差を極
力減少させることができ、さらには正規のオフセットを
保持でき、実車に近い状態で正確なトルクを測定し得る
トルク測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るトルク測定装置の全体構成を一
部破断して示す側面図、第２図は、第１図に示す実施例
を簡略化し、一部を破断して示す側図、第３図は、第１
図の車輪を省略した検出器の構成を示す正面図、第４図
および第５図は、第１の起歪板の構成を詳しく示した図
で、このうち、第４図は正面図、第５図は第４図のＡ−
Ａ’矢視方向断面図、第６図および第７図は、第２の起
歪板の構成を詳しく示した図で、このうち第６図は正面
図、第７図は第６図のＢ−Ｂ’矢視方向断面図、第８図
および第９図は、それぞれ第５図に示した第１添着予定
面および第２添着予定面を代表としてひずみゲージの添
着状態を示す拡大断面図で、第８図はトルク検出用のひ
ずみゲージ、第９図はサイドフォース検出用のひずみゲ
ージの例、第１０図および第１１図は、それぞれトルク
検出用のブリッジおよびサイドフォース検出用のブリッ
ジを示す回路図、第１２図は、トルク検出動作を説明す
るためにトルク用起歪片の近傍を拡大して示す拡大正面
図、第１３図は、サイドフォース検出動作を説明するた
めに第１図を模式的に示した模式図、第１４図は、さら
に第１３図の一部を拡大した拡大模式図である。 １・・・・・・駆動軸、　　　　　　　２　・・・キャ
リパ−１３・・・・・・車輪、　　　　　　　　３ａ・
・・・・・リム、４・・・・・ディスク、　　　　　　
４ａ　・・切断部、５・・・・・・取付アダプタ、　　
　６・・・・・・溶接部、７・・・・第１の起歪板、 ８・・・・・・第２の起歪板、 ９．１０，１１．１２・・・・・・添着予定面、１３・
・・・・・環状空間、 １、４．　、　］−４ａ　　　連通孔、１５・・・ハブ
ボルト用の座繰り穴、 １５ａ　　・・・・ねじ挿通孔、 １６・・・・・・孔、　　　　　　　１７・・・・・端
子室、１８・・・・・・端子板、　　　　　１８ａ　　
・・・・・端子、１９・・・・・配線溝、　　　　　　
２０・・・・連結部、２１・・・・集線スペース、 ２２・・・・・配線釘穴、 ２３・・・外側カバー、 ２３ａ・・・・挿通孔、 ２４・・・・・・内側カバー、 ２５．２７，２７ａ　、３０ａ・　・ボルト、２６・・
・検出器、　　　　　２８　・・軸心、２９・・・・車
輪の中心、　　　３０・・・・歯車、２９ａ　　・・　
正規のオフセット位置、３１・・・・・磁気センサ、 ３２・・・・スリップリング装置、 ３７．４．８・・・・・挿通孔、 ３８．３９，４９．５０・・・環状溝、４０．５１・・
・・起歪茸形成孔、 ４Ｌ　４２，４３，５２，５３．５４　・・・起歪片、 ５５・・・・・取付孔、　　　　　　５８・・・・・・
中心、Ａ１−Ａ１６．Ｂｌ〜Ｂ１．６．Ｃ１〜Ｃ１６゜
Ｄ１〜Ｄ　１．６・・・・トルク検出用ひずみゲージ、
Ｅ１〜Ｅ１６．Ｆｌ〜Ｆｉ６．Ｇｌ〜Ｇ１６゜Ｈ１〜Ｈ
１６・・・・・サイドフォース検出用ひずみゲージ。 第　　１３　　図 第　　１４　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車輪に作用するトルクを電気量に変換して測定す
   るトルク測定装置において、ディスクの中心部に大きな
   円形孔が形成された車輪と、この車輪の上記円形孔に嵌
   合され且つ正規の車輪と同じオフセットを保持する状態
   で上記車輪に強固に固着された取付アダプタと、全体形
   状が略円板状を呈し、上記取付アダプタと同心的に重合
   され、所定半径の円周上に少なくとも４で割り切れる数
   の孔が均一に形成されることによって互いに相隣る上記
   孔間に放射方向に延びるスポーク状の起歪片が複数形成
   され、上記起歪片の軸心方向の厚みが放射方向の最小幅
   より大きく形成され、車両の駆動軸へ取付ボルトをもっ
   て着脱可能とされた第１の起歪板と、全体形状が略円板
   状を呈し、少なくとも上記第１の起歪板の上記起歪片と
   同一条件の起歪片が形成され、上記第１の起歪板と同心
   的に重合され且つ上記起歪片の内方近傍と外方近傍にお
   いてボルトをもって上記第１の起歪板に強固に固定され
   た第２の起歪板と、上記第１、第２の起歪板の所定の起
   歪片を挟んで対をなす上記孔の一方側の第１添着予定面
   および他方側の第２添着予定面にそれぞれ添着されたひ
   ずみゲージとを具備し、上記対の一方をなす第１添着予
   定面に添着されたひずみゲージを、２つの対向する第１
   および第２のブリッジ辺にそれぞれ回路接続し、上記対
   の他方をなす第２添着予定面に添着されたひずみゲージ
   を、上記第１および第２のブリッジ辺にそれぞれ隣接す
   る第３および第４のブリッジ辺にそれぞれ回路接続して
   トルク検出用のホイートストンブリッジを構成したこと
   を特徴とするトルク測定装置。
2. （２）ホイートストンブリッジは、対の一方をなす第１
   添着予定面に添着され且つ上記第１、第２の起歪板の半
   周部に添着されたひずみゲージを該半周分づつ２つの対
   向する第１および第２のブリッジ辺にそれぞれ回路接続
   し、上記対の他方をなす第２の添着予定面に添着され且
   つ上記第１、第２の起歪板の半周部に添着されたひずみ
   ゲージを該半周分づつ上記第１および第２のブリッジ辺
   にそれぞれ隣り合う第３および第４のブリッジ辺にそれ
   ぞれ回路接続することにより構成したことを特徴とする
   トルク測定装置。