JPH0449563Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は自動車等の車輪に作用するトルクを直
接車輪側で計測する車輪トルク計測装置に関す
る。

〔従来技術及び考案が解決しようとする課題〕

車輪に作用するトルクの計測には自動車を計測
装置に搭載して計測する手段及び、自動車の車軸
とタイヤとの間に計測装置を組み込んで直接車輪
側で計測する手段が採用されているが、正確且つ
簡便に車輪トルクを計測するためには、計測装置
を車軸とタイヤとの間に介在させる手段が好適で
ある。

このように直接車輪側で車輪トルクを計測する
装置としては、車輪のホイルリムとホイルデイス
クプレートを分離してこれらの間を起歪部として
のはりで結合し、駆動及び制動時の回転方向の荷
重をこのはりの変形量から測定する構造、車軸と
タイヤとの間に設けられるホイルデイスクプレー
トを複数の放射方向はりを有する構成としてこの
放射方向はりに生ずる曲げ変形量を検出して駆動
力及び制動力を測定する構造等が用いられてい
る。

しかし、これらの計測装置では、試験条件に耐
え、且つ検出しようとする荷重だけに比例した変
形量を生ずるはりを設ける必要があり、このため
機構及び構造が複雑で計測装置が大重量となり回
転慣性の影響で実際の走行条件を正確にシミユレ
ートすることができない不具合を有しており、計
測範囲が限定される場合もあつた。

このため、起歪部を筒状とすることが考えられ
るが、筒状の起歪部を車軸とホイルデイスクプレ
ートとの間に軸線が偏心することなく、結合する
ことは困難であつた。

本考案は上記事実を考慮し、製作、取付が簡単
で装置の回転慣性が実走行特性に影響を及ぼす影
響が少なく、かつ車両の荷重によつて接地輪とホ
イルデイスクプレートとの軸線が偏心することが
ない車輪トルク計測装置を得ることが目的であ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る車輪トルク計測装置は、中空筒状
部、前記中空筒状部の一端に剛に結合され該中空
円筒部に対して充分な剛性を有する第１フランジ
及び前記中空筒状部の他端に剛に結合され該中空
円筒部に対して充分な剛性を有する第２フランジ
を備えた環状部の第１フランジを車軸へ装着して
中空筒状部を車軸に対して同軸的に配置し、外周
に接地輪が取付けられたホイルデイスクプレート
を前記第２フランジへ装着して接地輪をホイルデ
イスクプレート及び中空筒状部を介して車軸へ同
軸的に支持し、前記中空筒状部へ同軸的に装着し
た計測値伝送装置により前記中空筒状部に発生す
るねじれ歪を検出し車輪トルクを取り出すことを
特徴としている。

〔作用〕

接地輪の支持構造を考えると、本考案は車軸に
中空環状部の第１フランジを装着し、起歪部であ
る中空筒状部を車軸に対して同軸的に配設し、該
中空筒状部の他端に配設された第２フランジへ接
地輪を装着した構成となつている。

起歪部である中空筒状部は、その支持構造が、
本考案のように車軸に対して片持ち梁として取付
けることが計測装置の構成の簡単化のために有利
である。しかし、接地輪は車重の分担荷重及び走
行中の路面の凹凸等によつて上下方向あるいは前
後方向等の力及び曲げモーメントを受け、それに
よつて前記第１フランジ及び第２フランジを介し
て前記片持ち梁にも同様に上下方向あるいは前記
方向等の力及び曲げモーメントが作用する。

そのため、前記片持ち梁に起歪部を設けた場
合、該起歪部の上下方向あるいは前記方向等の力
及び曲げモーメントに対する曲げ剛性が不足しや
すい。

また、自動車規格「鋼製デイスクホイール」
（JASO C603−80）に示される試験項目にあるよ
うに、デイスクホイールに求められる性能として
は、接地輪からの衝撃的な荷重の入力を想定した
場合、半径方向等の負荷に対して曲げ剛性が高い
とが最も重要である。このことは、安全性に直結
する最重要課題であるため、曲げ剛性を確保する
ことは本考案のような試験装置においても同様に
重要な課題となる。

そこで、本考案では、前記起歪部の曲げ剛性を
確保し上下方向あるいは前後方向等の力等の力及
び曲げモーメントに対する強度を保ちつつ、トル
クにより前記起歪部に発生する最大剪断応力を大
きくし、トルク検出感度を向上させるために、前
記起歪部を、車軸に固定する第１フランジと、接
地輪に固定する第２フランジとの間に配設される
と共に、外径及び内径を調節された中空筒状部に
よつて構成した。これにより、曲げ剛性を確保し
つつ、トルク検出感度を向上させることができる
ので、正確なトルク検出を可能にすることができ
る。また、構造及び取付が簡単であるので小型軽
量化が計れると共に組付作業性も向上する。

また、ホイルデイスクプレートと第２フランジ
との間が環状部と同軸かつ剛に結合されており、
車軸と第１フランジとの間が同軸かつ剛に支持さ
れているので、環状部に車両の荷重が常に加わつ
ていても、車軸とホイルデイスクプレートとのア
ライメントは確実に維持される。従つて、荷重が
常に加わる車両の車輪等に適用することができ
る。

〔実施例〕

第１図、第２図Ａ乃至第２図Ｃには、本実施例
に係る計測装置が適用された車輪が示されてい
る。

自動車の車軸１０は軸受１２，１４を介してブ
レーキドラム１６の円筒部へ軸支されている。こ
のブレーキドラム１６の半径方向へ突出した円板
部には取付ボルト１８でデイスク２０が固着され
て図示しないブレーキ装置により制動力を受ける
ようになつている。

また、このブレーキドラム１６の円板部には中
空の環状部２２が同軸的に固着されている。すな
わち、環状部２２は、その軸方向中間に起歪部で
ある中空筒状部を備え、軸方向一端に半径方向へ
突出した第１フランジ２４を有しており、この第
１のフランジ２４へ軸方向に穿設された円孔２６
へはブレーキドラム１６へ固着された植込ボルト
２８の先端部が貫通しており、この植込ボルト２
８の先端部が貫通しており、この植込ボルト２８
の貫通先端部へハブナツト３０を締付けることに
より環状部２２がブレーキドラム１６へ固着され
ている。この植込ボルト２８は第１図に示される
如く軸回りに等間隔で４個配置されてそれぞれハ
ブナツト３０が螺合するようになつている。

この環状部２２の中空孔３２はブレーキドラム
１６から更に車両横方向へ突出する車軸１０を受
け入れる逃げ部分となつている。

また、環状部２２の他の一端からは半径方向に
第２のフランジ３４が突出しており、この第２フ
ランジ３４へ円板形状のホイルデイスクプレート
３６の内端がボルト３８で締着されて環状部２２
と同軸的に配置されている。このホイルデイスク
プレート３６、及び環状部２２の第２フランジ３
４には貫通孔４０，４２が穿設されてハブナツト
３０の組付時におけるハブナツト通過用となつて
おり、第１図に示される如くボルト３８はこれら
の貫通孔４０間に２個ずつ、合計８個が設けられ
ている。

ホイルデイスクプレート３６は外周にかけてし
だいに車軸１０側（第２図左方向）へ傾斜したテ
ーパ状とされて外周端部がホイルリム４４の内周
へ全周溶着されている。このホイルデイスクプレ
ート３６は環状部２２と共にこの計測装置のため
に特別に設計された部品であり、ホイルデスクプ
レート３６のテーパ形状は、ブレーキドラム１６
へ環状部２２を取付けることによりホイルリム４
４の外周へ取付けられる接地輪としてのタイヤ４
６が車両外方向（第２図Ａ右方向）へ偏心して組
付けられるのを阻止して正規の位置へ取付けるこ
とができるようになつている。

ホイルデイスクプレート３６は一般的に約３mm
の肉厚であり、テーパ部には第１図に示される如
く軸心を中心として４ケ所に等間隔で透孔４８が
穿設されている。この透孔４８は制動時に生ずる
熱に対する空冷効果を向上すると共にホイルデイ
スクプレートの軽量化に寄与している。

本実施例では環状部２２の外周上の４ケ所に等
間隔で荷重感知素子としてのひずみゲージ５０
Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ（２軸ゲージ）が接
着されている。これらのひずみゲージは環状部２
２に作用するトルクに応じて生ずる剪断ひずみを
電気的に計測するべく接着されており、４個（８
素子）のひずみゲージはトルクによるひずみ出力
だけを検出できるようにフルブリツジ回路が構成
されている。

環状部２２の第２フランジ３４には計測値伝送
装置５２がボルト３８でホイルデイスクプレート
３６と共に共締めされて環状部２２と同軸的に配
置されている。この伝送装置５２はひずみゲージ
５０Ａ〜５０Ｄがブリツジ回路を介して接続され
ており、発信装置が内蔵されて計測結果を非接触
で車内へ搭載された計測器へ伝送するようになつ
ている。また、この計測値伝送装置５２は環状部
２２と同軸的に配置されることにより、即ち、車
輪の回転中心へ配置されることにより回転慣性が
小さく、これによつて車輪を実際の自動車の車輪
へ正確にシミユレートすることができると共に、
計測値伝送装置自体が受ける回転慣性による影響
力が少なくなつている。

このように構成される本実施例では、ブレーキ
ドラム１６へ環状部２２をその第１フランジ２４
を用いて固着し、この環状部２２の第２フランジ
３４へホイルデイスクプレート３６を固着すれば
車体への取付けが完了する。車両を加速すること
により、または走行中にブレーキをかけて減速さ
せることにより駆動力及び制動力が環状部２２へ
トルクとなつて作用し、４個のひずみゲージ５０
Ａ〜５０Ｄでこのトルクが検出され、計測値伝送
装置５２から車内の図示しない計測器へ伝送され
る。従つて、計測者は室内で駆動力及び制動力を
時々刻々知ることができる。

なお、本実施例装置は実写に装着される車輪と
ほぼ等価の回転慣性になるように構成したので、
実際の走行状態を得ることができ、その状態で計
測することができる。

上記実施例中、環状部２２の長手方向寸法を変
更することにより走行特性に及ぼすトレツドの影
響を容易に検討可能である。

このように環状部２２及びホイルデイスクプレ
ート３６は簡単な構造であるため、従来の如く起
歪部を兼ねる複雑な構造のはり部材に比べ製作及
び取付けが簡単である。また環状部２２とデイス
クプレート３６は上下方向（重力方向）に対する
剛性が高い形状であるので、薄肉、軽量化が達成
でき、取付時の車両性も良い。

第３図には本実施例の計測装置による実際の試
験結果の一例が示されている。前後加速度は各ギ
ヤチエンジ状態及び制動状態で自動車に装着した
加速度計から得られる車両前後方向の加減速度の
出力波形であり、トルクは各運転状態の駆動トル
ク及び制動トルクの出力波形であり、自動車の走
行状態に即した明瞭な出力波形が得られている。

次に第４図には本考案の第２実施例に係る車輪
が示されている。この実施例では、環状部２２の
外周上に12個のひずみゲージ５４Ａ〜５４Ｌが接
着されている。これらのひずみゲージは第５，６
図に示される如く環状部２２の軸方向中央部外周
へ等間隔で配置されており、90°の間隔で配置さ
れる４個のひずみゲージが１組のひずみゲージ群
となり、合計３組のひずみゲージ群がそれぞれ駆
動力及び制動力測定用、上下力測定用、横力測定
用となつている。

すなわち、駆動力及び制動力測定用ゲージ５４
Ａ，５４Ｄ，５４Ｇ，５４Ｊは環状部２２に作用
するねじりトルクに比例したひずみのみを検出す
るように、環状部２２の軸線に対して45°の方向
に接着されている。横力測定用ゲージ５４Ｂ，５
４Ｅ，５４Ｈ，５４Ｋは横力の作用で生ずる環状
部２２の曲げによるひずみと軸方向の引圧による
ひずみのうち、後者のひずみだけを検出するよう
に環状部２２の軸方向とこれに直交する方向に
各々接着されている、更に、上下力測定用ゲージ
５４Ｃ，５４Ｆ，５４Ｉ，５４Ｌは環状部２２の
長手方向に対して45°の方向に各々接着されて上
下力による剪断ひずみだけを検出するようになつ
ている。これらのひずみゲージの被覆線はホイル
デイスクプレート３６の透孔４８を通して取り出
され、回転中に切断しないように接着剤で固定さ
れている。また、ひずみゲージの被覆線は４個ご
とにフルブリツヂを構成するように結線され、そ
れぞれ伝送装置５２へ接続されている。

なお、上下力により生ずる環状部２２の外周上
の剪断ひずみ分布は一様でなく、且つ環状部２２
は回転体であるため、上下力作用時のひずみげー
じ５４Ｃ，５４Ｆ，５４Ｉ，５４Ｌの位置関係が
変わると上下力が一定であつても出力値は異な
り、４個の剪断ひずみ出力値の総和は上下力に比
例しなくなる。従つて、ひずみゲージ５４Ｃと５
４Ｉの出力値の積とひずみゲージ５４Ｆと５４Ｌ
の出力値の積との和を検出するような電気回路を
構成し、ひずみゲージがどのような位置関係にな
つても上下力に比例した出力値を得られるように
している。これらの３種類の測定値は伝送装置５
２を介して車内の計測器で定量的に計測される。

なお、本実施例は本考案の計測装置が非駆動車
輪へ適用された構成であるが、エンジンの回転が
車軸へ伝達される駆動車輪へも適用可能であるこ
とは当然である。

〔考案の効果〕

以上説明した如く本考案に係る車輪トルク計測
装置は、車軸へ装着される環状部を設け、この環
状部へ計測値伝送装置を同軸的に設けると共に、
この環状部を車軸及びホイルデイスクプレートへ
同軸かつ剛に結合したので、計測装置が小型且つ
軽量で製作、取付が容易となつて回転慣性が実走
行特性に及ぼす影響が少なくなり、かつ車両の荷
重によつて接地輪とホイルデイスクプレートとの
軸線が偏心することがないという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る車輪トルク計測装置の第
１実施例を示す車軸方向から見た正面図、第２図
Ａは第１図−線断面図、第２図Ｂは第１実施
例に係る環状部の側面図、第２図Ｃは第２図Ｂの
Ｃ−Ｃ線断面図、第３図は第１実施例の測定
結果を示す各運転状態におけるトルク線図、第４
図は第２実施例に係る計測装置を示す第２図に相
当する断面図、第５図は第２実施例に係る環状部
を示す側面図、第６図は第５図の−線断面図
である。 １０……車軸、１６……ブレーキドラム、２２
……環状部、２４……第１フランジ、３０……ナ
ツト、３４……第２フランジ、３６……ホイルデ
イスクプレート、４４……ホイルリム、４６……
タイヤ、５０Ａ〜５０Ｄ……ひずみゲージ、５２
……計測値伝送装置、５４Ａ〜５４Ｌ……ひずみ
ゲージ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 中空筒状部、前記中空筒状部の一端に剛に結
   合され該中空円筒部に対して充分な剛性を有す
   る第１フランジ及び前記中空筒状部の他端に剛
   に結合され該中空円筒部に対して充分な剛性を
   有する第２フランジを備えた環状部の第１フラ
   ンジを車軸へ装着して中空筒状部を車軸に対し
   て同軸的に配置し、外周に接地輪が取付けられ
   たホイルデイスクプレートを前記第２フランジ
   へ装着して接地輪をホイルデイスクプレート及
   び中空筒状部を介して車軸へ同軸的に支持し、
   前記中空筒状部へ同軸的に装着した計測値伝送
   装置により前記中空筒状部に発生するねじれ歪
   を検出し車輪トルクを取り出すことを特徴とし
   た車輪トルク計測装置。 (2) 前記環状部の第１フランジは車軸へ固着され
   るブレーキドラムに装着されることを特徴とし
   た前記実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
   車輪トルク計測装置。 (3) 前記ホイルデイスクプレートは前記筒状部の
   第２フランジから接地輪にかけてテーパ状とさ
   れることを特徴とした前記実用新案登録請求の
   範囲第１項または第２項に記載の車輪トルク計
   測装置。 (4) 前記中空筒状部には荷重感知素子が配置され
   て前記計測値伝送装置と接続されることを特徴
   とした前記実用新案登録請求の範囲第１項〜第
   ３項のいずれか１項に記載の車輪トルク計測装
   置。 (5) 前記ホイルデイスクプレートの外周にはホイ
   ルリムを介して接地輪であるタイヤが取付けら
   れることを特徴とした前記実用新案登録請求の
   範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の車
   輪トルク計測装置。