WO2008133353A1

WO2008133353A1 - タイヤ作用力検出装置

Info

Publication number: WO2008133353A1
Application number: PCT/JP2008/058445
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Isono
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2008-11-06
Also published as: JPWO2008133353A1; US20100071453A1; CN101669017B; US8096173B2; CN101669017A; EP2141472A4; JP5083314B2; EP2730903A3; EP2730903A2; EP2141472A1; RU2423246C1

Abstract

　本発明の課題は、ホイールとホイール支持部材とを連結する連結手段に作用する応力に基づいて、従来に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することである。本発明のタイヤ作用力推定装置は、ホイール１６とホイールの外周部に保持されるタイヤ１８とを有する車輪１０と、回転軸線１４に垂直なホイール支持部３２にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材２０、３２と、回転軸線の周りに互いに隔置された複数の位置に於いてホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する複数の連結手段としてのボルト１４とを備えた車両に適用され、各ボルトに作用する応力を検出する応力検出手段としての複数の検出素子４６と、検出された応力に基づいてタイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を演算する演算手段としての電子回路装置５０とを有する。

Description

明細書

タイヤ作用力検出装置

技術分野

本発明は、自動車等の車両の検出装置に係り、更に詳細には車輪のタイヤに作用する力を検出するタイヤ作用力検出装置に係る。

背景技術

自動車等の車両に於いて車輪のタイヤに作用する力を検出するタイヤ作用力検出装置は従来より種々の構成のものが提案されており、例えば本願出願人の先の提案にかかる特開平

2 0 0 3 - 1 4 5 6 3号公報、特開平 2 0 0 5— 2 4 9 5 1 7号公報、特開平 2 0 0 5— 2

7 4 4 9 2号公報には、外周部にてタイヤを保持するホイールと回転軸線の周りに回転可能にホイ一ルを保持する保持体との間に介装され、ホイールと保持体との間に作用する力を間接的に検出することによりタイヤに作用する力を検出するよう構成されたタイヤ作用カ検出装置が記載されている。

上記先の提案にかかるタイヤ作用力検出装置によれば、ホイールと保持体との間に作用する力に基づいてタイヤに作用する力を検出することができるが、この種のタイヤ作用力検出装置に於いてはホイールに連結固定されるホイール側部材と保持体に連結固定される保持体側部材とが必須である。またタイヤに作用する力に起因してホイールと保持体との間に作用する力によってホイール側部材及び保持体側部材が相対変位することを許容する部材ゃホイール側部材と保持体側部材との間に応力を伝達する部材が必要であり、検出器はホイ一ル側部材及ぴ保持体側部材の相対変位又はそれらの間に伝達される応力を検出しなければならない。従って上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置は構造が複雑になると共に高コストにならざるを得ないという問題がある。

一般に、自動車等の車両に於いては、タイヤ交換等のメンテナンスが可能であるよう、ホィールはボルトの如き連結要素を含む通常四つの連結手段により保持体に連結固定されるようになつている。従って路面よりタイヤを介してホイールに力が作用すると、その力の大部分は連結手段を介して保持体に伝達され、連結手段により伝達される応力はタイヤに作用する力に対応している。従ってホイールと保持体との間に複雑な構造のタイヤ作用力検出装置を介装しなくても、各連結手段に作用する応力に基づいてタイヤに作用する力を推定することができる。

発明の開示

本発明の主要な目的は、各連結手段に作用する応力に基づいてタイヤに作用する力を推定することができることに着目し、各連結手段に作用する応力を検出し、それらの応力に基づいてタイヤに作用する力を演算することにより、従来に比して単純な構造にてタイヤに作用する力を正確に検出することである。

本発明によれば、回転軸線に垂直な円板部を有するホイールとホイールの外周部に保持されるタイヤとを有する車輪と、車体により回転軸線の周りに回転可能に支持され回転軸線に垂直なホイール支持部にてホイールを回転軸線の周りに回転可能に支持するホイール支持部材と、ホイ一ルの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両に於いて、タイヤの接地点に作用するタィャ作用力を推定するタィャ作用力推定装置であって、連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有することを特徴とするタイヤ作用力検出装置が提供される。

この構成によれば、ホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結する連結手段に作用する応力が検出され、検出された応力に基づいてタイヤ作用力が演算されるので、連結手段を介してホイールとホイール支持部材との間に伝達される応力に基づいてタィャ作用力を演算することができ、従って上述の如き従来のタイヤ作用力検出装置の場合に比して単純な構造にてタイヤ作用力を正確に検出することができる。

また上記構成に於いて、各連結手段は回転軸線に平行な中心軸線を有し、応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、各連結手段は回転軸線に平行な中心軸線を有し、各応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力を検出するので、各連結手段に作用する応力を正確に求めることができ、従って各連結手段に作用する応力に基づいてタイャ作用力を正確に求めることができる。

また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線に平行な方向の応力を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、各応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線に平行な方向の応力を検出するので、各連結手段に作用する車輪の回転方向の応力、車輪の横方向の応力、車輪の上下方向の応力を正確に求めることができる。

また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線を通り且つ中心軸線に垂直な方向の応力を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、各応力検出手段は対応する連結手段の中心軸線の周りの複数の位置に於いて中心軸線を通り且つ中心軸線に垂直な方向の応力を検出するので、各連結手段に作用する車輪の回転方向の応力及ぴ車輪の径方向の応力を正確に求めることができる。

上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、応力検出手段は複数の連結手段の各々に作用する応力を検出するようになっていてよい。この構成によれば、複数の連結手段の各々に作用する応力に基づいてタイヤ作用力としてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの横方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。

上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて各連結手段の中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、各連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力に基づいて、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力を演算するようになっていてよい。

この構成によれば、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力をタイヤ作用力として求めることができる。

また上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 1 8 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。

回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 1 8 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する車輪の上下方向の応力は互いに逆方向に作用し、互いに他を相殺する関係にあるので、この構成によれば、タイヤの上下方向に作用する応力の影響を低減することができ、これにより回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 1 8 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力に基づいてタイヤ作用力としてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算することができる。

また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用すると推定される応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

例えば二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用すると推定される応力の和により二つの連結手段に作用する車輪の上下方向の応力の影響を相殺することができるので、上記構成によれば、車輪の上下方向の応力の影響を効果的に排除してタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算することができる。

また上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、応力検出手段は回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 9 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 9 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力が検出されるので、これらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイャの上下方向に作用する応力を演算することができる。

また上記構成に於いて、演算手段は二つの連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の上下方向に作用すると推定される応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

この構成によれば、二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の上下方向に作用すると推定される応力の合力に比例する値としてタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。

また上記構成に於いて、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、応力検出手段は一つの連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。この構成によれば、回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段のうちの一つの連結手段に作用する応力に基づいてタイヤ作用力としてタイヤの接地点に於いてタィャの前後方向に作用する応力及びタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて一つの連結手段の中心軸線の位置に作用すると推定される応力であつて、一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

この構成によれば、一つの連結手段に作用する応力を検出するだけで、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算することができる。

また上記構成に於いて、タイヤ作用力検出装置はホイ一ルの円板部とホイール支持部材との間に介装されホイール支持部として機能するディスク部材を含み、ディスク部材はホイ一ル支持部材に固定され且つ複数の連結手段によりホイールの円板部に連結されるようになつていてよい。 ·

この構成によれば、タィャ作用力検出装置はホイ一ルの円板部とホイール支持部材との間に介装されホイール支持部として機能するディスク部材を含み、ディスク部材はホイール支持部材に固定され且つ複数の連結手段によりホイールの円板部に連結されるので、ハプ部材の如きホイール支持部材に対する大幅な構造変更を要することなくタイヤ作用力を正確に検出することができる。

また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいてよい。

この構成によれば、各連結手段はホイ一ル支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。

また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいてよい。

この構成によれば、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイ一ル支持部材へ伝達される応力を保持部の弾性変形に伴う歪として正確に検出することができる。

また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでいてよい。

この構成によれば、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材伝達される応力を連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の相対変位量として正確に検出することができる。

また上記構成に於いて、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部により片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでいてよい。

この構成によれば、各連結手段はホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて保持部によ "9片持支持され且つ他端部にて円板部に連結固定され且つ回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでいるので、ホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイール支持部との間の面圧として正確に検出することができる。また上記構成に於いて、各面圧検出手段は連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の面圧を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、各応力検出手段は連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の面圧を検出するので、各連結手段に作用する車輪の回転方向の応力及ぴ車輪の上下方向の応力を中心軸線に垂直な方向の面圧として正確に求めることができ、これによりこれらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力及ぴタイヤの上下方向に作用する応力を正確に演算十ることができる。

また上記構成に於いて、各面圧検出手段は連結要素とホイール支持部との間に配置された検出素子と、連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいてよい。

この構成によれば、連結要素とホイール支持部との間の中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、タイヤに応力が作用していない状況に於いて検出素子に作用する面圧を調節することができ、これによりホイールより連結手段を介してホイール支持部材へ伝達される応力を連結要素とホイ一ル支持部との間の面圧として正確に検出することができる。また上記構成に於いて、各面圧検出手段は連結要素とホイールの円板部との間の中心軸線に沿う方向の面圧を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、各面圧検出手段は連結要素とホイールの円板部との間の中心軸線に沿う方向の面圧を検出するので、各連結手段に作用する車輪の横方向の応力を中心軸線に沿う方向の面圧として正確に求めることができ、これによりこれらの応力に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの横方向に作用する応力を正確に演算することができる。

また上記構成に於いて、連結要素とホイールの円板部との間に配置された検出素子と、連結要素と円板部との間にて連結要素に嵌合し円板部より検出素子へ中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいてよい。

この構成によれば、連結要素とホイールの円板部との間に配置された検出素子と、連結要素と円板部との間にて連結要素に嵌合し円板部より検出素子へ中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいるので、ホイールより応力伝達手段を介して検出素子へ確実に応力を伝達させることができ、これにより中心軸線に沿って連結要素に作用し連結要素を中心軸線に沿って伸縮させる応力を確実に且つ正確に検出することができる。

また上記構成に於いて、一端部は他端部よりも大きい断面積を有していてよい。

この構成によれば、一端部は他端部よりも大きい断面積を有するので、ホイール支持部により支持される部分に十分な強度を確保し、タイヤ作用力検出装置の耐久性を向上させることができる。また上記構成に於いて、ホイール支持部は一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有していてよい。

この構成によれば、連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限することができるので、連結要素に過剰の荷重が作用することを確実に防止することができる。また上記構成に於いて、荷重制限手段はホイール支持部の一部であってよい。

この構成によれば、荷重制限手段はホイール支持部の一部であるので、荷重制限手段がホィール支持部とは独立の部材である場合に比してタイヤ作用力検出装置の部品点数及びコストを低減し、タイヤ作用力検出装置の組み立てを単純にすることができる。

また上記構成に於いて、連結要素とホイール支持部の一部との間には中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するようになつていてよい。

この構成によれば、締結要素とホイール支持部の一部との間には中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するので、応力検出手段異物が到達することに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検出装置の故障の虞れを効果的に低減することができる。

また上記構成に於いて、荷重制限手段は連結要素とホイール支持部との間にて連結要素の周りに環状に延在し、連結要素と荷重制限手段との間及び荷重制限手段とホイール支持部との間にはそれぞれ中心軸線の周りに環状に延在する第一及び第二の弾性シールリングが配置されており、第一及び第二の弾性シ一ルリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するようになっていてよい。

この構成によれば、締結要素と荷重制限手段との間及び荷重制限手段とホイール支持部との間にはそれぞれ中心軸線の周りに環状に延在する第一及ぴ第二の弾性シールリングが配置されており、第一及び第二の弾性シールリングは応力検出手段へ異物が到達することを防止するので、応力検出手段へ異物が到達することに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用力検出装置の故障の虞れを効果的に低減することができ、また荷重制限手段が中心軸線に垂直な方向へがたつくことを効果的に防止することができる。

また上記構成に於いて、連結要素の少なくとも一部は筒状をなし、応力検出手段は連結要素の筒状をなす部分の歪を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、応力検出手段は締結要素の筒状をなす部分の歪を検出し、筒状をなす部分は充実の部分よりも締結要素に作用する応力に対する弾性変形量の比が高いので、応力検出手段が締結要素の充実の部分の歪を検出する場合に比して、締結要素に作用する応力の検出の S ZN比を高くし、これによりタイヤ作用力検出の S ZN比を高くすることができる。また上記構成に於いて、保持部の少なくとも一部は筒状をなし、応力検出手段は保持部の筒状をなす部分の歪を検出するようになっていてよい。

この構成によれば、応力検出手段は保持部の筒状をなす部分の歪を検出し、筒状をなす部分は充実の部分よりも締結要素より保持部に作用する応力に対する弾性変形量の比が高いので、応力検出手段が保持部の充実の部分の歪を検出する場合に比して、締結要素に作用する応力の検出の S ZN比を高くし、これによりタイヤ作用力検出の S /N比を高くすることができる。

また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段に車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の径方向に作用する応力の少なくとも何れかの応力を検出するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、応力検出手段は対応する連結手段に車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の径方向に作用する応力を検出するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、演算手段は車輪の回転方向に作用する応力に基づいてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の横方向に作用する応力に基づいてタイヤの横方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の横方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの横方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用する応力及び各連結手段に車輪の怪方向に作用する応力に基づいて各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の回転方向に作用し車輪の回転トルクが除外された応力及び各連結手段に車輪の径方向に作用する応力の二乗和平方根として各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段に車輪の上下方向に作用する応力の和に基づいてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、中心軸線の周りの複数の位置は中心軸線に対し車輪の径方向の二つの位置と、中心軸線に対し車輪の径方向に垂直な方向の二つの位置とよりなる四つの位置であってよい。

また上記構成に於いて、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて各連結手段の中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、各連結手段の前記中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力、車輪の横方向に作用する応力、車輪の上下方向に作用する応力に基づいて、タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、ディスク部材は演算手段の少なくとも一部を支持するようになつていてよい。

また上記構成に於いて、歪検出手段は連結要素の弾性変形に伴う中心軸線に沿う方向の歪を検出するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、変位量検出手段は連結要素の弾性変形に伴う保持部に対する連結要素の中心軸線に垂直な方向の相対変位量を検出するようになっていてよい。

また上記構成に於いて、応力伝達手段は連結要素の一端部より中心軸線に沿って車輪の側へ隔置された位置に於いて連結要素に嵌合し連結要素の弾性変形を制限することにより連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段としても機能するようになっていてよい。また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 1 8 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、各応力検出手段は車輪の周方向に互いに隔置された位置に於いて対応する連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。

また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 1 8 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は各連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用すると推定される応力の和に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 9 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、各応力検出手段は車輪の径方向に互いに隔置された位置に於いて対応する連結手段に作用する応力を検出するようになっていてよい。

また応力検出手段が回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 9 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は二つの連結手段について中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて二つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の上下方向に作用すると推定される応力の二乗和平方根に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また応力検出手段が一つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力を演算し、車輪の上下方向に作用する応力が上向きより下向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力と車輪の上下方向に作用する応力が下向きより上向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力との和に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。

また応力検出手段が一つの連結手段に作用する応力を検出する上記構成に於いては、演算手段は一つの連結手段の中心軸線の位置にて車輪の回転方向に作用する応力及び車輪の上下方向に作用する応力を演算し、車輪の上下方向に作用する応力が上向きより下向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力と車輪の上下方向に作用する応力が下向きより上向きに変化する際の車輪の回転方向に作用する応力との差に基づいてタイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算するようになっていてよい。図面の簡単な説明

図 1は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第一の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 2の I一 I ) にて切断して示す断面図である。

図 2は第一の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。

図 3は第一の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。図 4は各ボルトにその中心軸線に沿って作用する応力 fyと各検出素子による検出応力 fi との関係を示すグラフである。

図 5はボルトのねじ部に車輪の回転方向の応力 F xが作用する場合にボルトの根元部の表面に中心軸線に沿つて作用する応力を示す説明図である。

図 6はボルトにその中心軸線に作用する径方向の応力 F zz 及ぴ中心軸線に作用する回転方向の応力 F XXと中心軸線に作用する上下方向の応力 F zとの関係を示す説明図である。図 7は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第二の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 8の VII— VII) にて切断して示す断面図である。

図 8は第二の実施例の要部を車両のアウトボード側より見た半正面図である。

図 9はボルトのねじ部に車輪の回転方向の応力 F xが作用する場合にボルト支持部の円筒状の外面に中心軸線に沿って作用する応力を示す説明図である。

図 1 0は第二の実施例に於ける各検出素子の標準電圧 V ox*及ぴ Voz*の演算ルーチンを示すフローチヤ一トである。

図 1 1は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第三の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 1 2の XI— XI) にて切断して示す断面図である。

図 1 2は第三の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た半正面図である。

図 1 3は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第四の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 1 4の ΧΙΠ— XIII) にて切断して示す断面図である。

図 1 4は第四の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た半正面図である。

図 1 5は各ボルトにその中心軸線に垂直に作用する応力 F xz と第一の検出素子による検出応力 fvとの関係を示すグラフである。

図 1 6は各ポルトにその中心軸線に沿って作用する応力 F xz と第二の検出素子による検出応力 fpとの関係を示すグラフである。

図 1 7は第四の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た正面図である。

図 1 8は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第五の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 1 9の XVIII— XVIII) にて切断して示す断面図である。

図 1 9は第五の実施例の要部を車両のァゥトポード側より見た半正面図である。

図 2 0は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第六の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た正面図である。

図 2 1は第六の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。

図 2 2は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第七の実施例の要部を車両のァゥトポード側より見た正面図である。

図 2 3は第七の実 ¾例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。

図 2 4は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第八の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た正面図である。

図 2 5は第八の実施例に於いて各検出素子により検出される応力を車輪のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。

図 2 6はボルトの中心に車輪の周方向に作用する応力 F xl 及ぴ車輪の径方向に作用する F zlの変化を示すグラフである。

図 2 7は第八の実施例に於ける前後力 F xt及び上下力 F zt の演算ルーチンを示すフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。第一の実施例

図 Γは駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第一の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 2の I一 I ) にて切断して示す断面図、図 2は第一の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た半正面図である。

図 1に於いて、 1 0は図には示されていない車両の車輪を示し、 1 2はタイヤ作用カ検知装置を示している。車輪 1 0は回転軸線 1 4に垂直な円板部 1 6 Aを有する金属製のホイ一ル 1 6と、ホイール 1 6の外周のリム部 1 6 Bに保持され主としてゴムにて構成されたタイャ 1 8とを有している。車輪 1 0はハブ部材 2 0により回転軸線 1 4の周りに回転可能に支持されており、タイヤ作用カ検知装置 1 2はブレーキロータディスク 2 2と共に車輪 1 0とハプ部材 2 0との間に配設されている。

ハブ部材 2 0は軸受 2 4により回転軸線 1 4の周りに回転可能に支持される管状の軸部 2 6と、該軸部と一体をなし回転軸線 1 4に垂直なフランジ部 2 8とを有している。図 1には示されていないが、軸受 2 4はサスペンション部材を介して車体により支持されている。車輪 1 0は駆動輪であり、軸部 2 6には車輪 1 0とは反対の側より駆動軸 3 0が挿入されている。駆動軸 3 0は回転軸線 1 4の周りに回転可能に回転軸線 1 4に沿って延在し、圧入等の手段により軸部 2 6に剛固に連結されている。尚本発明のタイヤ作用カ検知装置が適用される車輪は従動輪であってもよい。

円板部 1 6 Aとフランジ部 2 8との間には回転軸線 1 4と同軸にて円板状のディスク部材 3 2が配置されており、ディスク部材 3 2は回転軸線 1 4に垂直に延在している。デイスク部材 3 2には回転軸線 1 4の周りに互いに 9 0 ° 隔置された位置に四つの孔 3 4が設けられており、孔 3 4は回転軸線 1 4と平行に延在している。各孔 3 4にはボルト 3 6が揷通されており、ボルト 3 6はハブ部材 2 0のフランジ部 2 8及ぴブレーキロータディスク 2 2 を貫通して延在し、フランジ部 2 8の内面にへッド部が当接している。ディスク部材 3 2はボルト 3 6及ぴそれに螺合するナツト 3 8によりフランジ部 2 8及ぴプレーキロータディスク 2 2と剛固に一体的に結合されている。

ディスク部材 3 2には孔 3 4に対し回転軸線 1 4の周りに 4 5 ° 隔置された位置にて回転軸線 1 4と平行に延在する四つの孔 4 0が設けられている。各孔 4 0には連結要素としてのボルト 4 2の大径の根元部 4 2 Aが圧入により固定されている。各ボルト 4 2はディスク部材 3 2に対し外側に小径のねじ部 4 2 Bを有し、各ボルト 4 2の中心軸線 4 2 Cは回転軸線 1 4と平行に延在している。ねじ部 4 2 Bはホイール 1 6の円板部 1 6 Bを貫通して延在し、その先端に螺合するナツト 4 4により円板部 1 6 Bと一体的に連結されている。

かくしてハプ部材 2 0及びディスク部材 3 2は互いに共働して回転軸線 1 4に垂直なホィール支持部を有するホイール支持部材として機能し、ディスク部材 3 2、ボルト 4 2、ナット 4 4は互いに共働して回転軸線 1 4の周りに互いに均等に隔置された四つの位置に於いてホイール 1 6の円板部 1 6 Aとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能し、各ボルト 4 2は根元部 4 2 Aにて対応するディスク部材 3 2により片持支持されている。

第一の実施例に於いては、ボルト 4 2の根元部 4 2 Aの中心軸線 4 2 Cに沿う方向の長さはディスク部材 3 2の厚さよりも大きい値に設定され、根元部 4 2 Aは車輪 1 0の側に於いてディスク部材 3 2より部分的に突出している。従ってホイール 1 6の円板部 1 6 Bはディスク部材 3 2より回転軸線 1 4に沿って隔置された状態にて根元部 4 2 Aのねじ部 4 2 B 側の端面に当接している。円板部 1 6 Bとディスク部材 3 2との間に位置する各ボルト 4 2 の根元部 4 2 Aの円筒状の表面には四つの検出素子 4 6が固定されている。

各検出素子 4 6は抵抗線式の歪ゲージの如くボルト 4 2の根元部 4 2 Aの中心軸線 4 2 Cに沿う方向の弹性歪に応じた電流値の電流信号を出力し、これにより根元部 4 2 Aの表面に於いて中心軸線 4 2 Cに沿って作用する応力を検出する応力検出手段として機能する。デイスク部材 3 2は回転軸線 1 4に整合する孔 4 8を有し、孔 4 8にはハブ部材 2 0の軸部 2 6の外端が部分的に嵌入すると共に、演算手段としての電子回路装置 5 0が配置されている。各検出素子 4 6より出力される電流信号は導線 5 2を経て電子回路装置 5 0へ供給される。また各ボルト 4 2の表面には温度センサ 5 4が設けられており、温度センサ 5 4により検出された温度 Tを示す信号も電子回路装置 5 0 供給される。

電子回路装置 5 0は、後に説明する如く、各検出素子 4 6より入力される電流信号及ぴ温度センサ 5 4より入力される温度信号に基づき、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する回転軸線 1 4に垂直な前後方向の応力（前後力） F xt、回転軸線 1 4に平行な横方向の応力（横力） F yt、回転軸線 1 4に垂直な上下方向の応力（上下力） F ztを演算し、各応力を示す信号を図には示されていない車両の制御装置へ出力する。図 2に示されている如く、各ボルト 4 2について見て、検出素子 4 6は回転軸線 1 4及び中心軸線 4 2 Cを通る径方向の直線 5 8と根元部 4 2 Aの外形線との二つの交点と、中心軸線 4 2 Cを通り直線 5 8に垂直な直線 6 0と根元部 4 2 Aの外形線との二つの交点とに対応する位置に設けられている。換言すれば、中心軸線 4 2 Cを挟んで互いに対向する一方の —対の検出素子 4 6はディスク部材 3 2の径方向、従って車輪 1 0の径方向に沿って互いに隔置され、他方の一対の検出素子 4 6は一方の一対の検出素子 4 6に対し中心軸線 4 2 Cの周りに 9 0 ° 隔置されている。

図 3は第一の実施例に於いて各検出素子 4 6により検出される応力を車輪 1 0のアウトボード側より見た状態にて示す説明図である。図 3に示されている如く、四つのボルト 4 2 を 4 2 a〜4 2 d とし、ボルト 4 2 a~ 4 2 d に於いて車輪 1 0の径方向外側の検出素子 4 6 により検出されるべき応力をそれぞれ fzll、 fz21、 fz31、 fz41 とし、これらの検出素子 4

6の検出応力をそれぞれ fizll、 fiz21, fiz31、 fiz41 とする。車輪 1 0の径方向内側の検出素子 4 6により検出されるべき応力をそれぞれ fzl2、 fz22、 fz32、 fz42 とし、これらの検出素子 4 6の検出応力をそれぞれ fizl2、 fiz22、 fiz32、 fiz42とする。

またボルト 4 2 a〜4 2 d に於いて車輪 1 0の径方向外側の検出素子 4 6に対し反時計廻り方向に 90° 隔置された位置に位置する検出素子 4 6により検出されるべき応力をそれぞれ fxll、fx21、fx31、fx41 とし、これらの検出素子 46の検出応力をそれぞれ f ixll、 f ix21、 fix31、 fix41 とする。車輪 10の径方向内側の検出素子 46に対し反時計廻り方向に 90° 隔置された位置に位置する検出素子 46により検出されるべき応力をそれぞれ fxl2、 fx22、 fx32、 fx42とし、これらの検出素子 46の検出応力をそれぞれ fixl2、 fix22、 fix32、 fix42 とする。

図 4は各ポルト 42a〜42dの外周部にその中心軸線 42 Cに沿って作用する応力 fyと各検出素子の検出応力 fi との関係を示すグラフである。図 4に示されている如く、各検出素子 46はボルト 42a〜42dに応力 fyが作用していない場合の検出応力 fiが標準検出応力 fio (正の定数）になるよう調整されている。また各検出素子 46の検出応力 fiは、応力 fyが引張り応力である場合には標準検出応力 fioより応力 fyの大きさに比例して減少し、応力 Fyが圧縮応力である場合には標準検出応力 fioより応力 fyの大きさに比例して増大する。

尚各検出素子 46は既知の温度特性を有し、温度センサ 54により検出されたボルト 42 a〜42dの温度をそれぞれ T1〜T4とすると、ボルト 42 a〜 42dの各検出素子 46の検出応力 fi の温度依存変動量は温度 T1〜T4 の関数 f il(Tl)〜 f i4(T4)にて表されるものとする。

従って *を 1〜4 とすると、応力 fx*l、 fx*2、 fz*l、 fz*2はそれぞれ下記の式 1〜4により表される。

fx*l = fix*l-fio- f i*(T*) (1)

fx*2 = fix*2-fio- f i*(T*) (2)

fz*l = fiz*l-fio- f i*(T*) (3)

fz*2 = fiz*2-fio- f i*(T*) (4)

図 5はボルト 42のねじ部 42 Bに車輪 1 0の回転方向の応力 Fxが作用する場合にボルト 42の根元部 4 2 Aの表面に中心軸線 42 Cに沿って作用する応力を示す説明図である。図 5に示されている如く、根元部 42 Aの外周部に作用する応力は中心軸線 42 Cに対し応力 Fx の作用方向の側に於いては圧縮応力であり、中心軸線 42 Cに対し応力 Fx の作用方向とは反対の側に於いては引張り応力である。従って各ボルト 42に車輪 1 0の回転方向に作用する応力 Fxは、車輪 1 0の径方向外側の検出素子 46に対し反時計廻り方向に 90°

― 1り― 隔置された位置に位置する検出素子 46により検出されるべき応力 fxll、 fx21、 f_x31、 fx41 と車輪 1 0の径方向内側の検出素子 46に対し反時計廻り方向に 90° 隔置された位置に位置する検出素子 46により検出されるべき応力 fxl2、 fx22、 fx32、 fx42 との差に比例する。

よって比例定数を kx (正の定数）とすると、図 3に示されている如く、ボルト 42a〜4 2dの中心に車輪 1 0の回転方向に作用する応力 Fxl〜Fx4はそれぞれ下記の式 5〜8により表される。

Fxl= kx (fxll-fxl2)

= kx (fixll-fixl2)

Fx2= kx (fx21-fx22)

= kx (fix21-fix22)

Fx3= kx (fx31-fx32)

= kx (fix31-fix32)

F 4= kx (fx41-fx42)

= kx (fix41-fix42)

車輪 1 0の回転半径、回転軸線 14と中心軸線 42 Cとの間の距離等により決定される係数を Ax (正の定数）とすると、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxtは下記の式 9により表される。

Fxt= Ax (Fxl+Fx2+Fx3+Fx4) (9)

またボルト 42a〜42dの中心に中心軸線 42 Cに沿って作用する応力 Fyl〜Fy4はそれぞれ応力 fx*l + fx*2 + fz*l + fz*2の和に比例するので、その比例定数を kyとすると、下記の式 1 0〜 1 3により表される。

Fyl = ky (fxll + fxl2 + fzll + fzl2)

=ky {fixll + fixl2 + fizll-t-fizl2- 4 (fio+ f il(Tl)) } (1 0)

Fy2 = ky (f 21+ f x22 + f z21 + f z22)

=ky {fix21 + fix22 + fiz21 + fiz22- 4 (f io+ f i2(T2) ) } (1 1)

Fy3 = ky (fx31 + fx32 + fz31 + fz32)

=ky {fix31 + fix32 + fiz31 + fiz32- 4 (fio+ f i3(T3)) } (1 2)

Fy4=ky (f 41 + f 42+ f z41 + f z42) =ky {fix41 + fix42 + fiz41 + fiz42- 4 (fio+ f i4(T4)) } (1 3) 車輪 1 0の回転半径、回転軸線 1 4と中心軸線 4 2 Cとの間の距離等により決定される係数を Ay (正の定数）とすると、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ

1 8に作用する横力 Fytは下記の式 1 4により表される。

Fyt = Ay (Fyl+ Fy2+ Fy3+ Fy4) (1 4)

図 6はボルト 4 2a、 4 2 b にその中心軸線 4 2 Cに作用する径方向の応力 F zz及ぴ中心軸線 4 2 Cに作用し回転トルク (Fxt/4 Ax) が排除された回転方向の応力 Fxx と中心軸線 4 2 Cに作用する上下方向の応力 Fz との関係を示す説明図である。図 6より解る如く、回転軸線 1 4の周りのボルトの位置に拘わらず、上下方向の応力 Fzは径方向の応力 Fzz及ぴ回転トルクが排除された回転方向の応力 Fxxの合力と考えることができる。

従って径方向の応力 fz*l— fz*2 に関する比例定数を kz とすると、ボルト 4 2a〜4 2d の中心に上下方向に作用する応力 Fzl〜Fz4 はそれぞれ下記の式 1 5〜1 8により表される。 t

Fzl = ( (Fxl- F t/4 Ax) 2+kz² (fzll- -fzl2) ²} ¹ /2

： [ (Fxl- F t/4 Ax) ²+kz² (fizll 1 /2

…- (1 5)

Fz2 = { (F 2- Fxt/4 Ax) ²+kz² (fz21- -fz22) ²} ¹ 11

= [ (Fx2- Fxt/4 Ax) 2+kz² (fiz21 -fiz22) ²} 1 /2 …- (1 6)

Fz3 = [ (Fx3- Fxt/ 4 Ax) 2+kz² (fz31- -fz32) ²) ¹ /2

= [ (Fx3- Fxt/4 Ax) ²+kz² (fiz31 — fiz32) ²} 1/2 … （1 7)

Fz4= [ (F 4- Fxt/4 A ) ²+kz² (fz41- -fz42) ²} ¹ /2

= [ (Fx4- F t/4 Ax) 2+kz² (fiz41 -fiz42) ²} 1 /2 .. -… （1 8) 車輪 1 0の上下運動の瞬間中心と各検出素子 4 6及ぴタイヤ 1 8の接地点の中心 Pとの間の距離等により決定される係数を Az (正の定数）とすると、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する上下力 Fztは下記の式 1 9により表される。

Fzt=Az (Fzl+Fz2+Fz3+Fz4) ( 1 9)

以上の説明より解る如く、電子回路装置 5 0は、各検出素子 4 6より入力される電流信号及ぴ温度センサ 54より入力される温度信号に基づき、上記式 5乃至 9に従ってタイヤ 1 8 に作用する前後力 Fxtを演算し、上記式 1 0乃至 1 4に従ってタイヤ 1 8に作用する横力 F ytを演算し、上記式 5乃至 9及び上記式 1 5乃至 1 9に従ってタイヤ 1 8に作用する上下力 F ztを演算する。

尚上下力 F zt の演算には回転方向の応力 F x*及ぴ前後力 F xt が使用されるので、前後力 F xtは上下力 F ztに先立って演算される力、横力 F ytは前後力 F xt及び上下力 F ztよりも先に演算されても後に演算されてもよい。またタイヤ 1 8に作用する前後力 F xtは上記式 9 に上記式 5乃至 8が代入された式に従って演算されてもよく、タイヤ 1 8に作用する横力 F ytは上記式 1 4に上記式 1 0乃至 1 3が代入された式に従って演算されてもよく、タイヤ 1 8に作用する上下力 F zt は上記式 1 9に上記式 5乃至 9及ぴ上記式 1 5乃至 1 8が代入された式に従って演算れてもよい。

かくして図示の第一の実施例によれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ボルト 4 2 に応力が作用することによる各ポルト 4 2の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト 4 2に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 F xl~ F x4、車輪 1 0の横方向の応力 F yl〜F y4、上下方向の応力 F zl〜F z4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面 5 6よりタイャ 1 8に作用する前後力 F x1:、横力 F yt、上下力 F ztを正確に演算することができる。

第二の実施例図 7は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置第二の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 8の VII— VII) にて切断して示す断面図、図 8は第二の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た半正面図である。尚図 7及び図 8に於いて図 1及び図 2に示された部材と同一の部材には図 1及ぴ図 2に於いて付された符号と同一の符号が付されており、このことは後述の他の実施例についても同様である。

この第二の実施例に於いては、上述の第一の実施例に於けるディスク部材 3 2に相当する部材は設けられておらず、ハブ部材 2 0のフランジ部 2 8には回転軸線 1 4の周りに互いに 9 0 ° 隔置された位置に四つのボルト支持部 6 4が設けられている。各ボルト支持部 6 4は回転軸線 1 4と平行に延在する実質的に円筒形をなし、一端にてフランジ部 2 8と一体に接続されている。

各ボルト支持部 6 4は上述の第一の実施例に於けるボルト 4 2と同様の形態をなすボルト 4 2の大径の根元部 4 2 Aを密に嵌合する状態にて支持しており、ボルト 4 2の小径のねじ部 4 2 Bはボルト支持部 6 4の他端に設けられたねじ孔 6 6に螺合している。またねじ部

4 2 Bはボルト支持部 6 4の他端及ぴホイール 1 6の円板部 1 6 Bを貫通して延在し、その先端に螺合するナツト 4 4により円板部 1 6 Bと一体的に連結されている。かくしてハブ部材 2 0はホイール支持部材として機能し、フランジ部 2 8は回転軸線 1 4 に垂直なホイール支持部として機能する。ボルト支持部 6 4、ボルト 4 2、ナット 4 4は互いに共働して回転軸線 1 4の周りに互いに隔置された四つの位置に於いてホイール 1 6の円板部 1 6 Aとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能し、各ポルト 4 2は根元部 4 2 Aにて対応するボルト支持部 6 4により片持支持されている。ホイール 1 6の円板部 1 6 Bはフランジ部 2 8より回転軸線 1 4に沿って隔置された状態にてボルト支持部 6 4の他端の端面に当接する。

この第二の実施例に於いては、各ボルト支持部 6 4の円筒状の外面に四つの検出素子 4 6 と一つの温度センサ 5 4が固定されている。各ボルト支持部 6 4に於ける回転軸線 1 4及びボルト 4 2の中心軸線 4 2 Cに対する四つの検出素子 4 6の位置関係は上述の第一の実施例の場合と同一である。また検出素子 4 6の応力検出特性及び温度特性も上述の第一の実施例の場合と同一である。

伹し各検出素子 4 6の標準検出応力 f io、即ち各ボルト支持部 6 4の外周部に応力 fyが作用していない場合の検出応力 fi は、中心軸線 4 2 Cを挟んで互いに対向する一対の検出素子 4 6の検出応力 fi の平均値として演算される。即ち車輪 1 0の径方向に沿って互いに対向する一対の検出素子 4 6の標準検出応力 fioz* (*= 1, 2, 3, 4) は下記の式 2 0に従って演算され、車輪 1 0の径方向に対し垂直な方向に互いに対向する一対の検出素子 4 6の標準検出応力 fiox* (*= 1, 2, 3, 4) は下記の式 2 1に従って演算される。

fioz*= (fiz*l + fiz*2) / 2 ( 2 0 )

fiox*= (fix*l + fix*2) / 2 ( 2 1 )

図 9はボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに車輪 1 0の回転方向の応力 F xが作用する場合にボルト支持部 6 4の円筒状の外面に中心軸線 4 2 Cに沿って作用する応力を示す説明図である。図 9に示されている如く、ボルト支持部 6 4の円筒状の外面に作用する応力は中心軸線 4 2 Cに対し応力 F xの作用方向の側に於いては圧縮応力であり、中心軸線 4 2 Cに対し応力 F x の作用方向とは反対の側に於いては引張り応力である。従って上述の第一の実施例の場合と同様、ボルト 4 2 a~ 4 2 d の中心に車輪 1 0の回転方向に作用する応力 F xl〜F x4 は上述の第一の実施例の場合と同様それぞれ上記式 5 ~ 8により表される。

またこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部 6 4の弾性変形のバラツキ、各検出素子 4 6の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト 4 2 a~ 42d の中心に車輪 1 0の回転方向に作用する応力 Fxl〜Fx4 について捕正係数ひ 1〜 _α 4 が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Ρに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxtは下記の式 22により表される。

Fxt = Ax (a lFxl + a2Fx2+ a3F 3+ «4Fx4) (2 2)

また各検出素子 46の標準検出応力 fiox*及び fioz*は上記式 20及ぴ 2 1に従って演算されるので、ボルト 42a〜42dの中心に中心軸線 42 Cに沿って作用する応力 F yl~ F y4 はそれぞれ下記の式 23〜 26により表される。

Fyl = ky (fxll + fxl2 + fzll + fzl2)

=ky {fixll + fixl2 + fizll-t-fizl2

— 2 (fioxl + fiozl) - 4 f il(Tl)}

Fy2 = ky (fx21 + fx22 + fz21 + fz22)

=ky {fix21 + fix22 + fiz21 + fiz22

一 2 (fiox2 + fioz2) 一 4 f i2(T2)}

Fy3 = ky (fx31 + fx32 + f z31 + f z32)

=ky {fix31 + fix32-(-fiz31 + fiz32

- 2 (fiox3 + fioz3) - 4 f i3(T3)}

Fy4 = ky (fx41 + fx42 + f z41 + fz42)

=ky {fix41 + fix42- fiz41 + fiz42

一 2 (fiox4 + fioz4) - 4 f i4(T4)}

またこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部 64の弾性変形のバラツキ、各検出素子 46の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ポルト 42a〜 42d の中心に中心軸線 42 Cに沿って作用する応力 Fyl〜Fy4 についても補正係数 ]31〜 /34が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する横力 Fytは下記の式 2 7により表される。

Fyt= Ay lFyl+ |32Fy2+ ^3Fy3+ j34Fy4) (27)

またこの第二の実施例に於いては、上述の如くボルト 42a〜42dの中心に車輪 1 0の回転方向に作用する応力 Fxl〜Fx4 について捕正係数 al〜o;4が予め求められているので、ボルト 42a〜42dの中心に上下方向に作用する応力 Fzl~Fz4 はそれぞれ上記式 1 5〜

1 8に対応する下記の式 28〜 3 1により表される。 ,

Fzl = a lFxl- Fxt/4 Ax) (fzll-fzl2) ²} ^1/2

a lFxl— Fxt/4 Ax) (fizll— fizl2) ²} ^1/2 (28)

Fz2 = a2F 2- Fxt/4 Ax) (fz21-fz22) ²} ^1/2

a2Fx2- Fxt/4 Ax) (fiz21-fiz22) ²} ^1/2 (29)

Fz3 = a 3Fx3- Fxt/4 Ax) (fz31-fz32) ²} ^1/2

a 3 Fx3- Fxt/4 Ax) (fiz31-fiz32) ²} ^1/2 (30)

Fz4 = a4Fx4- Fxt/ 4 Ax) (fz41-fz42) ²} ^1/2

a4Fx4- Fxt/4 Ax) (fiz41— fiz42) ²} ^1/2 (3 1) 更にこの第二の実施例に於いては、各ボルト支持部 64の弾性変形のバラツキ、各検出素子 46の歪のパラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、ボルト 4 2a〜 42d の中心に上下方向に作用する応力 Fzl〜： Fz4 についても補正係数 y 1〜 y 4 が例えば実験により予め求められている。従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する上下力 Fztは下記の式 32により表される。

Fzt = Az (y lFzl+ y 2Fz2+ y 3Fz3+ y 4Fz4) (32)

以上の説明より解る如く、電子回路装置 50は、各検出素子 46より入力される電流信号及び温度センサ 48より入力される温度信号に基づき、上記式 5乃至 8及び上記式 22に従つてタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する前後力 Fxtを演算し、上記式 20、 2 1及ぴ上記式 23乃至 2 7に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する横力 Fytを演算し、上記式 5乃至 8及ぴ上記式 28乃至 3 2に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する上下力 Fztを演算する。尚この第二の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。またこの第二の実施例に於ける電子回路装置 50はハブ部材 20の軸部 26の外端部内に配置されているが、フランジ部 28の外面に固定されていてもよい。

また前後力 Fxt は上記式 22に上記式 5乃至 8が代入された式に従って演算されてもよく、横力 Fytは上記式 27に上記式 20、 2 1及ぴ上記式 23乃至 26が代入された式に従つて演算されてもよく、上下力 Fztは上記式 32に上記式 5乃至 8及び上記式 28乃至 3 1 が代入された式に従って演算されてもよい。

次に図 1 0に示されたフローチヤ一トを参照して第二の実施例に於ける各検出素子 46 の標準検出応力 fiox*及ぴ fioz*の演算ルーチンについて説明する。尚図 1 0に示されたフローチャートによる演算制御は図には示されていないイダ二ッションスィツチの閉成により開始され、電子回路装置 5 0により所定の時間毎に実行されるが、前後力 F xt等を示す信号が図には示されていない車両の制御装置へ出力され、車両の制御装置により図 1 0に示されたフローチャートによる演算が実行され、演算結果が通信により電子回路装置 5 0へ入力されてもよい。

まずステップ 1 0に於いては各検出素子 4 6よりの出力電流を示す信号、車両の制御装置よりの操舵角 0及び車速 Vを示す信号の読み込みが行われ、ステップ 2 0に於いては例えば基準値 0 0 を 0に近い正の定数として操舵角 Θの絶対値が基準値 0 0未満であるか否かの判別、即ち全ての車輪が実質的に車両の直進位置にあり車両に横力が作用していない状況であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ 6 0へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ 3 0へ進む。

ステップ 3 0に於いては例えば現在の車速 Vと所定サイクル前の車速 Vとの偏差として車両の加減速度 Gxが演算され、ステップ 4 0に於いては例えば基準値 Gxoを 0に近い正の定数として車両の加減速度 Gxの絶対値が基準値 Gxo未満であるか否かの判別、即ち車両が実質的に定速走行状態にあり実質的に車輪に前後力及び上下力が作用していない状況であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ 5 0へ進み、否定判別が行われたときにはステップ 6 0へ進む。

ステップ 5 0に於いては各検出素子 4 6の標準検出応力 fiox*及び fioz*が上記式 2 0及び 2 1に従って演算され、ステップ 6 0に於いては各検出素子 4 6の標準検出応力 fiox*及ぴ fioz*が既に演算されている値に維持される。尚制御の開始時には標準応力 fiox*及び fioz*は予め設定された一定の値又は車両の前回の走行時に最終的に演算された値に設定される。

かくして図示の第二の実施例によれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ボルト 4 2 に荷重が作用することによる各ボルト支持部 6 4の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト 4 2に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 F xl〜F x4、車輪 1 0の横方向の応力 F yl~ F y4、上下方向の応力 F zl〜F z4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一の実施例の場合と同様に路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 F xt、横力 F yt、上下力 F ztを正確に演算することができる。

特に図示の第二の実施例によれば、各ボルト支持部 6 4の弾性変形のバラツキ、各検出素子 4 6の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための係数として、応力 F xl〜F x4 についての補正係数 α 1~α4、応力 Fyl~Fy4についての捕正係数 /31〜 i34、応力 Fzl〜F z4 についての捕正係数 γ 1〜γ4が予め求められており、これらの捕正係数によって各応力が捕正された上で前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fztが演算されるので、補正係数が考慮されない場合に比してボルト支持部 64の弾性変形のパラツキ等に拘わらず前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fztを正確に演算することができる。

また第二の実施例によれば、検出素子 46の標準検出応力 fioz*及び fiox*はそれぞれ上記式 20及ぴ 2 1に従って中心軸線 42 Cに対し互いに対向する一対の検出素子 4 6の検出応力の平均値として演算されるので、標準検出応力が一定値である場合に比して、各検出素子 46の個体差等に起因する検出誤差を効果的に低減することができる。

また第二の実施例によれば、検出素子 46はボルト支持部 64の円筒形をなす部分の外面に固定されているので、上述の第一の実施例の場合に比して各ボルト 42に作用する応力に対する検出素子 46の歪量の比を大きくし、これにより検出素子 46による応力検出の S/ N比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fztを正確に演算することができる。

尚上述の第二の実施例に於いては、各ボルト支持部 64の弾性変形のバラツキ、各検出素子 46の歪のバラツキ等に起因する検出誤差を低減するための捕正係数ひ 1〜α4、 β1〜β4、 γ 1〜γ4にてそれぞれ回転方向の応力 Fxl〜Fx4、横方向の応力 Fyl~Fy4、上下方向の応力 Fzl〜Fz4が捕正された上で前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fzt が演算されるようになつているが、これらの捕正係数の何れかによる捕正が省略されてもよい。

逆に上述の第一の実施例及び後述の第三乃至第五の実施例に於いては、補正係数ひ 1〜《4、 β1〜 β4、 γ 1〜 4による各応力の捕正は行われないが、これらの実施例に於いても上述の第二の実施例の場合と同様に回転方向の応力 Fxl〜Fx4、横方向の応力 Fyl~Fy4、上下方向の応力 Fzl~Fz4が補正された上で前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fzt が演算されてもよい。

第三の実施例図 1 1は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第三の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 1 2の XI— XI) にて切断して示す断面図、図 1 2は第三の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た半正面図である。

この第三の実施例は上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第三の実施 8 058445 例に於いては、各ポルト 4 2はその大径の根元部 4 2 Aと小径のねじ部 4 2 Bとの間に中心軸線 4 2 Cに沿って延在する中間怪の円柱状の中間部 4 2 Dを有している。また各ボルト 4 2は根元部 4 2 Aの端面より中心軸線 4 2 Cに沿って延在する円柱形の窪み 4 2 Eを有しており、これにより中間部 4 2 Dは部分的に円筒形をなしている。

ディスク部材 3 2に設けられた孔 4 0は大径部と小径部とこれらの間に位置する中間の内径を有する中間部とを有し、各ボルト 4 2の大径の根元部 4 2 Aは孔 4 0の大径部に圧入により嵌合し固定されており、これにより各ポルト 4 2は根元部 4 2 Aにて片持支持されている。孔 4 0の小径部はボルト 4 2の中間部 4 2 Dの外径よりも僅かに大きい内径を有し、これにより中間部 4 2 Dに遊嵌合している。孔 4 0の小径部とポルト 4 2の中間部 4 2 Dとの間にはゴムの如き弹性材よりなり中心軸線 4 2 Cの周りに環状に延在する Oリングシ一ル 6 6が配設されている。 - この第三の実施例に於いては、検出素子 4 6及び温度センサ 5 4は孔 4 0の中間部に対応する位置にて中間部 4 2 Dの外面に固定されている。各ボルト 4 2に於ける回転軸線 1 4及びボルト 4 2の中心軸線 4 2 Cに対する四つの検出素子 4 6の位置関係は上述の第一の実施例の場合と同一である。また検出素子 4 6の応力検出特性及ぴ温度特性も上述の第一の実施例の場合と同一である。

かくして上述の第一の実施例の場合と同様、ハブ部材 2 0及ぴディスク部材 3 2は互いに共働して回転軸線 1 4に垂直なホイール支持部を有するホイール支持部材として機能し、デイスク部材 3 2、ポルト 4 2、ナット 4 4は互いに共働して回転軸線 1 4の周りに互いに隔置された四つの位置に於いてホイール 1 6の円板部 1 6 Aとホイール支持部材のホイール支持部とを連結する四つの連結手段として機能する。

この場合根元部 4 2 Aにて片持支持されたボルト 4 2が大きく弾性変形により湾曲すると、中間部 4 2 Dが孔 4 0の小径部に当接し、それ以上の弾性変形が制限されるので、孔 4 0の小径部はボルト 4 2に過剰に曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能する。また Oリングシール 6 6はボルト 4 2の弾性変形を許容すると共に、検出素子 4 6及ぴ温度センサ 5 4が設けられたディスク部材 3 2とボルト 4 2との間の空間領域に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止する弾性シールとして機能する。

この第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されており、また電子回路装置 5 0は各検出素子 4 6より入力される電流信号及ぴ温度センサ 4 8より入力される温度信号に基づき、上述の第一の実施例の場合と同一の要領にてタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する前後力 F xt、横力 F yt、上下力 F ztを演算する。

かくして図示の第三の実施例によれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ポルト 4 2 に応力が作用することによる各ポルト 4 2の弾性変形に伴う歪に基づいて各ボルト 4 2に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 F xl〜F x4、車輪 1 0の横方向の応力 F yl〜F y4、上下方向の応力 F zl〜F z4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一及び第二の実施例の場合と同様に路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 F xt、横力 F yt、上下力 F ztを正確に演算することができる。

特に第三の実施例によれば、各ボルト 4 2は窪み 4 2 Eを有し、検出素子 4 6は円筒形をなす中間部 4 2 Dの外面に固定されているので、上述の第一の実施例の場合に比して各ボルト 4 2に作用する応力に対する検出素子 4 6の歪量の比を大きくし、これにより検出素子 4

6による応力検出の S ZN比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力 F xt、横力

F yt、上下力 F ztを正確に演算することができる。

また第三の実施例によれば、ディスク部材 3 2の孔 4 0の小径部はボルト 4 2に過剰に曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能するので、応力検出の高い

S / N比を確保しつつボルト 4 2に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ 1 8に作用する力に起因して車輪 1 0の回転軸線 1 4が過剰に変動することを効果的に防止することができる。

尚上述の第一乃至第三の実施例によれば、ボルト 4 2、ボルト支持部 6 4等よりなる連結手段に作用する応力を検出する検出素子はボルト 4 2又はボルト支持部 6 4の弾性変形に伴う歪を検出する一種類の検出素子 4 6であるので、複数種類の検出素子が使用される後述の第四及び第五の実施例の場合に比して、タイヤ作用カ検知装置 1 2の構造を単純化すると共にコストを低減することができる。

また上述の第一乃至第三の実施例によれば、ボルト 4 2は大径の端部にて片持支持されるので、片持支持される部位の直径が図示の各実施例よりも小さい場合に比して、ボルト 4 2 の強度不足の虡れを確実に低減し、タイヤ作用カ検知装置 1 2や車両の耐久性を向上させることができる。

第四の実施例図 1 3は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用力検知装黧の第四の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 1 4の XIII— ΧΙΠ) にて切断して示す断面図、図 1 4は第四の実施例の要部を車両のァゥトボ一ド側より見た半正面図である。

この第四の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第四の実施例に於いては、ポルト 4 2はその小径の根元部 4 2 Aと小径のねじ部 4 2 Bとの間に中心軸線 4 2 Cに垂直に延在する大径の円板状のフランジ部 4 2 Fを有している。根元部 4 2 Aの先端部はディスク部材 3 2の孔 4 0の小径部に嵌入すると共に圧入によりディスク部材 3 2に固定されており、これによりボルト 4 2は根元部 4 2 Aの先端部にてディスク部材 3 2 により片持支持されている。

フランジ部 4 2 Fは孔 4 0の小径部より中心軸線 4 2 Cに沿って車輪 1 0の側へ隔置されると共に、孔 4 0の大径部の内径よりも僅かに小さい外径を有している。孔 4 0の大径部の外端には金属製の荷重伝達リング 6 8が嵌入しており、荷重伝達リング 6 8はフランジ部 4 2 Fより中心軸線 4 2 Cに沿って車輪 1 0の側へ隔置されると共に、孔 4 0の大径部の內径ょりも極僅かに小さい外径を有している。荷重伝達リング 6 8はフランジ部 4 2 Fに対し根元部 4 2 Aとは反対側のポルト 4 2の小径部に実質的に密に嵌合し、荷重伝達リング 6 8 の内面とボルト 4 2の小径部の外面との間にはゴムの如き弹性材よりなる Oリングシール 7 0が配設されている。また荷重伝達リング 6 8の外面と孔 4 0の大径部の内面との間にはゴムの如き弾性材よりなる Oリングシール 7 2が配設されている。

Oリングシ一ル 7 0及び 7 2は荷重伝達リング 6 8より根元部 4 2 A側の空間領域に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止する弾性シールとして機能し、また Oリンダシール 7 2はポルト 4 2がその中心軸線 4 2 Cに垂直な方向への弾性変形することを許容する。そしてボルト 4 2が大きく弾性変形すると、荷重伝達リング 6 8の外面が孔 4 0の大径部の内面に当接し、それ以上の弾性変形が制限されるので、荷重伝達リング 6 8はボルト 4 2に過剰な曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能する。

フランジ部 4 2 Fと孔 4 0の小径部を郭定する部分との間の空間には四つの第一の検出素子 7 4が配置されており、フランジ部 4 2 Fと荷重伝達リング 6 8との間の空間には四つの第二の検出素子 7 6及ぴ一つの温度センサ 5 4が配置されている。第一の検出素子 7 4、第二の検出素子 7 6、温度センサ 5 4はそれぞれ各ボルトに対し上述の第一の実施例に於ける検出素子 4 6及ぴ温度センサと同一の周方向位置に配設されている。尚車輪 1 0がボルト

4 2及ぴナツト 4 4によりディスク部材 3 2に固定され、第二の検出素子 7 6に所定の圧縮応力が付与された状態に於いても、荷重伝達リング 6 8はディスク部材 3 2の外側の側面より僅かに突出してホイール 1 6の円板部 1 6 Aに当接し、これにより円板部 1 6 Aがポルト支持部 6 4の外端に直接当接することを防止すると共に、ホイール 1 6に回転軸線 1 4に沿つて作用する応力を第二の検出素子 7 6 へ伝達する。

特に各第一の検出素子 7 4はフランジ部 4 2 Fに固定された永久磁石とディスク部材 3 2に固定され永久磁石より中心軸線 4 2 Cに沿って隔置された検出器とよりなるホール I C式の変位センサであり、フランジ部 4 2 Fがディスク部材 3 2に対し中心軸線 4 2 Cに垂直な方向へ相対変位することによる磁界の変化をディスク部材 3 2に対するフランジ部 4 2 Fの相対変位量として検出することにより、各ボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに中心軸線 4 2 Cに垂直に作用する応力 F xzを検出する。

この場合各第一の検出素子 7 4はポルト 4 2のねじ部 4 2 Bに何れの方向にも応力 F xz が作用していない場合の検出応力 fvが標準検出応力 fvo (正の定数）になるよう調整されている。また図 1 5に示されている如く、各第一の検出素子 7 4の検出応力 fv は、ボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに中心軸線 4 2 Cに垂直に作用する応力 F xz の作用方向が当該検出素子 7 4の位置について見てボルト 4 2の径方向外向きである場合には標準検出応力 fvoより応力 F xz に比例して増大し、応力 F xz の作用方向が当該検出素子 7 4の位置について見てボルト 4 2の径方向内向きである場合には標準検出応力 fvo より応力 F xz に比例して減少する。

これに対し第二の検出素子 7 6は面圧センサであり、フランジ部 4 2 Fと荷重伝達リング 6 8との間の面圧を検出することにより、各ボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに中心軸線 4 2 Cに沿って作用する応力 F p を検出する。この場合各第二の検出素子 7 6は応力 F p が 0である場合の検出応力 fpが標準検出応力 fpo (正の定数）になるよう調整されている。また図 1 6 に示されている如く、各第二の検出素子 7 6の検出応力 fpは、応力 F pが引張り応力である場合には標準検出応力 fpoより応力 F pに比例して減少し、応力 F pが圧縮応力である場合には標準検出応力 fpoより応力 F pに比例して増大する。

尚各第一の検出素子 7 4及び各第二の検出素子 7 6により検出された応力を示す電圧信号は温度センサ 5 4により検出された温度を示す信号と共に電子回路装置 5 0へ供給される。また各第一の検出素子 7 4及び各第二の検出素子 7 6はそれぞれ温度特性を有し、温度センサ 5 4により検出されたボルト 4 2 a~ 4 2 dの温度を T 1〜 T4とすると、ボルト 4 2 a 〜42dの各第一の検出素子 74の検出応力 fvの温度依存変動量は温度 T1〜T4の関数 f vl(Tl)〜 f v4(T4)にて表され、ボルト 42a〜42d の各第二の検出素子 76の検出応力 fpの温度依存変動量は温度 T1〜T4の関数 f pl(Tl)〜 f p4(T4)にて表されるものとする。図 1 7は第四の実施例に於いて各第一の検出素子 74及び各第二の検出素子 7 6により検出される応力を車輪 1 0のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。図 1 7に示されている如く、四つのボルト 42を 42a〜42d とし、ボルト 42 a~ 42d に於いて車輪 1 0の径方向外側の第一の検出素子 74により検出されるべき応力をそれぞれ fzll、 fz21、 fz31、 fz41 とし、これらの検出素子 46の検出応力をそれぞれ fvzll、 fvz21, fvz31_N fvz41 とする。車輪 1 0の径方向内側の第一の検出素子 74により検出されるべき応力をそれぞれ fzl2、 fz22、 fz32、 fz42 とし、これらの検出素子 46の検出応力をそれぞれ fvzl2、 fvz22、 fvz32、 fvz42とする。

またポルト 42a〜42d に於いて車輪 1 0の径方向外側の第一の検出素子 74に対し反時計廻り方向に 90° 隔置された位置に位置する第一の検出素子 74により検出されるべき応力をそれぞれ fxll、 fx21_% fx31、 fx41 とし、これらの第一の検出素子 74の検出応力をそれぞれ fvxll、 fvx21、 fvx31、 fvx41 とする。車輪 1 0の径方向内側の第一の検出素子 74に対し反時計廻り方向に 90° 隔置された位置に位置する第一の検出素子 74により検出されるべき応力をそれぞれ fxl2、 fx22、 fx32、 fx42 とし、これらの第一の検出素子 7 4の検出応力をそれぞれ fvxl2、 fvx22、 fvx32、 fvx42とする。

ポルト 42a〜42の各第一の検出素子 74に対応する位置に於いてねじ部 42 Bに中心軸線 42 Cに垂直に作用する応力 Fx*l、 Fx*2、 Fz*l、 F z*2はそれぞれ下記の式 3 3〜 3

6により表される。

F *l = fvx*l-fvo- f v*(T*) (33)

F *2 = fvx*2-fvo- f v*(T*) (34)

Fz*l = fvz*l-fvo- f v*(T*) (35)

Fz*2 = vfz*2-fvo- f v*(T*) (3 6)

よってボルト 42a〜42d に於いてねじ部 42 Bに中心軸線 42 Cに垂直に車輪 1 0の回転方向に作用する応力 Fxl、 Fx2、 Fx3、 Fx4はそれぞれ下記の式 3 7〜 40により表され、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxt は上記式 9により表される。 Fxl= kx (fxll-fxl2)

= kx (fvxll-fvxl2) (3 7)

Fx2= kx (fx21-fx22)

= kx (fvx21-fvx22) (38 )

Fx3= kx (fx31-fx32)

= kx (fvx31-fvx32) ( 3 9)

Fx4= kx (fx41-fx42)

= kx (fvx41-fvx42) (40)

また各第二の検出素子 76により検出されるべき応力をそれぞれ fy*l〜fy*4 とすると、ボルト 42a~42dの中心に中心軸線 42 Cに沿って作用する応力 F yl〜 F y4 はそれぞれ下記の式 41〜44により表され、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイャ 1 8に作用する横力 Fytは上記式 1 4により表される。

Fyl = ky (fyll + fyl2 + fyl3 + fyl4)

=ky {fpll + fpl2 + fpl3 + f_P14- 4 (fpo+ f pl(Tl)) }

Fy2 = ky (f y21 + f 22 + f y23 + f y24)

=ky {fp21 + fp22 + fp23 + fp24- 4 (fpo+ f p2(T2)) }

Fy3 = ky (f y31 + f y32 + f y33 + f y34)

=ky { f 31 + f 32 + f _P33 + f p3 - 4 (fpo+ f p3(T3)) }

Fy4 = ky (f y41 + f y42 + f y43 + f y44)

=ky {fp41 + fp42 + fp43 + fp44- 4 (fpo+ f p4(T4)) }

更にボルト 42a〜42dの中心に上下方向に作用する応力 Fzl〜Fz4 はそれぞれ上記式 1 5-1 8に対応する下記の式 45〜48により表され、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する上下力 Fztは上記式 1 9により表される。

Fzl= { (Fxl-Fxt/4 Ax) ²+kz² (Fzll— Fzl2) ²} ^1/2

= { (Fxl-Fxt/4 Ax) ²+kz² (fvzll-fvzl2) ²} ^1/2 (45)

Fz2= { (Fx2- Fxt/4 Ax) ²+kz² (Fz21— Fz22) ²} ^1/2

= { (Fx2-Fxt/4 Ax) 2+kz² (fvz21-fvz22) ²} ^1/2 (46)

Fz3= { (Fx3- Fxt/4 Ax) ²+kz² (Fz31—Fz32) ²} ^1/2

= { (Fx3- Fxt/4 Ax) ²+kz² (fvz31-fvz32) ²} ^1/2 ··'··· (4 7) Fz4= { (Fx4-Fxt/4 Ax) ²+kz² (Fz41-Fz42) ²} ^1/2

= { (Fx4-Fxt/4 Ax) ²+kz² (fvz41-fvz42) ²} ^1/2 (48) 以上の説明より解る如く、電子回路装置 50は、第一の検出素子 74及び各第二の検出素子 76より入力される電圧信号及ぴ温度センサ 54より入力される温度信号に基づき、上記式 3 7乃至 40及ぴ上記式 9に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する前後力 Fxt を演算し、上記式 41乃至 44及ぴ上記式 14に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する横力 Fytを演算し、上記式 45乃至 48及び上記式 1 9に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する上下力 Fztを演算する。

尚前後力 Fxt は上記式 9に上記式 37乃至 40が代入された式に従って演算されてもよく、横力 Fytは上記式 14に上記式 4 1乃至 44が代入された式に従って演算されてもよく、上下力 Fztは上記式 1 9に上記式 45乃至 48が代入された式に従って演算されてもよい。かくして図示の第四の実施例によれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ポルト 42 に応力が作用することによる各ポルト 42の弾性変形に伴うディスク部材 3 2に対するフランジ部 42 Fの径方向の相対変位及びフランジ部 4 2 Fと荷重伝達リング 6 8との間の軸線方向の面圧の変化に基づいて、各ボルト 42に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 Fxl 〜Fx4、車輪 1 0の横方向の応力 Fyl〜Fy4、上下方向の応力 F zl〜 F z4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一乃至第三の実施例の場合と同様に路面 56よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxt、横力 Fy1;、上下力 Fztを正確に演算することができる。特に第四の実施例によれば、各ボルト 42に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 Fxl〜F x4及ぴ上下方向の応力 Fzl〜Fz4 は第一の検出素子 74により検出されるディスク部材 3 2に対するフランジ部 42 Fの径方向の相対変位に基づいて演算され、車輸 10の横方向の応力 Fyl〜Fy4 は第二の検出素子 76より検出されるフランジ部 42 Fと荷重伝達リング 68との間の面圧の変化に基づいて演算されるので、回転方向の応力 Fxl〜Fx4、横方向の応力 Fyl〜Fy4、上下方向の応力 Fzl〜Fz4の全てが一種類の検出素子 46の検出値に基づいて演算される上述の第一乃至第四の実施例の場合に比して正確に各応力を演算することができる。

また第四の実施例によれば、ボルト 42はフランジ部 42 Fを除き小径であり、各ボルト

42に作用する応力に対する上記径方向の相対変位及び面圧の変化の比を大きくし、これにより第一の検出素子 74及び第二の検出素子 7 6による応力検出の S/N比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力 F xt、横力 F yt、上下力 F ztを正確に演算することができる。

また第四の実施例によれば、孔 4 0の大径部の外端には金属製の荷重伝達リング 6 8が嵌入しており、荷重伝達リング 6 8はボルト 4 2に過剰な曲げ応力が作用しないよう荷重を制限する荷重制限手段として機能するので、上述の第三の実施例の場合と同様、応力検出の高い S /N比を確保しつつボルト 4 2に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ 1 8に作用する力に起因して車輪 1 0の回転軸線 1 4が過剰に変動することを効果的に防止することができる。

尚フランジ部 4 2 Fが中心軸線 4 2 Cに沿って変位することによつても第一の検出素子 7 4による検出値が影響を受けるので、その影響が比較的大きい場合には、車輪 1 0の横方向の応力 F yl〜F y4に基づいてそれぞれ回転方向の応力 F xl〜 F x4が捕正されてもよい。

第五の実施例図 1 8は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第五の実施例を車輪の回転軸線を通る切断面（図 1 9の XVIII— XVIII) にて切断して示す断面図、図 1 9は第五の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た半正面図である。

この第五の実施例は上述の第二の実施例の修正例として構成されており、ディスク部材 3 2は設けられていない。この第五の実施例に於いては、上述の第四の実施例の場合と同様、各ボルト 4 2はその小径の根元部 4 2 Aと小径のねじ部 4 2 Bとの間に中心軸線 4 2 Cに垂直に延在する大径の円板状のフランジ部 4 2 Fを有している。また各ボルト 4 2はハブ部材 2 0のフランジ部 2 8に設けられたポルト支持部 6 4に揷通された状態で小径の根元部 4 2 Aがフランジ部 2 8のねじ孔 2 8 Aにねじ込まれており、これによりボルト 4 2は根元部 4 2 Aの先端部にてディスク部材 3 2により片持支持されている。

上述の第四の実施例の場合と同様、フランジ部 4 2 Fはフランジ部 2 8より中心軸線 4 2 Cに沿って車輪 1 0の側へ隔置されると共に、ポルト支持部 6 4の内径よりも僅かに小さい外径を有している。ボルト支持部 6 4の外端部には金属製の荷重伝達リング 6 8が嵌入しており、荷重伝達リング 6 8はフランジ部 4 2 Fより中心軸線 4 2 Cに沿って車輪 1 0の側へ隔置されると共に、ボルト支持部 6 4の外端部の内径よりも極僅かに小さい外径を有している。荷重伝達リング 6 8はフランジ部 4 2 Fに対し根元部 4 2 Aとは反対側の小径部に実質的に密に嵌合し、荷重伝達リング 6 8の内面とボルト 4 2の小径部の外面との間にはゴムの如き弾性材ょりなる Oリングシール 7 0が配設されている。また荷重伝達リング 6 8の外面とボルト支持部 6 4の内面との間にはゴムの如き弾性材ょりなる Oリングシール 7 2が配設されている。

各ボルト支持部 6 4には直線 5 8及ぴ 6 0に整合する四つのねじ孔 8 0が設けられており、各ねじ孔 8 0にはねじ 8 2がねじ込まれている。フランジ部 4 2 Fの外周部にはねじ孔 8 0に整合してリセスが設けられており、各リセスには圧縮.膨張センサの如き第一の検出素子 8 6が配置されている。第一の検出素子 8 6はフランジ部 4 2 Fとねじ 8 2との間に作用するボルト 4 2の径方向の応力を検出することにより、各ボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに中心軸線 4 2 Cに垂直に作用する応力 F xzを検出する。

この第五の実施例に於いては、ねじ孔 8 0に対するねじ 8 2のねじ込み量が調整されることにより、上述の第四の実施例に於ける第一の検出素子 7 4の場合と同様、各第一の検出素子 8 6はボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに何れの方向にも応力 F xz が作用していない場合の検出応力 fvが標準検出応力 fvo (正の定数）になるよう調整される。また上述の第四の実施例に於ける第一の検出素子 7 4の場合と同様、各第一の検出素子 8 6の検出応力 fv は、ボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに中心軸線 4 2 Cに垂直に作用する応力 F xz の作用方向が当該検出素子 7 4の位置について見てボルト 4 2の径方向外向きである場合には標準検出応力 fvoより応力 F xz に比例して増大し、応力 F xz の作用方向が当該検出素子 7 4の位置について見てポルト 4 2の径方向内向きである場合には標準検出応力 fvo より応力 F xz に比例して減少する。

フランジ部 4 2 Fと荷重伝達リング 6 8との間の空間には各ボルト 4 2のねじ部 4 2 B に中心軸線 4 2 Cに沿って作用する応力 F pを検出する四つの第二の検出素子 7 6及ぴ一つの温度センサ 5 4が配置されている。この第五の実施例の第二の検出素子 7 6及ぴ温度センサ 5 4もそれぞれ各ポルトに対し上述の第一の実施例及ぴ第四の実施例に於ける検出素子 4 6 , 7 6及び温度センサ 5 4と同一の周方向位置に配設されている。

図 1 8に示されている如く、上述の第四の実施例の場合と同様、ボルト 4 2のねじ部 4 2

Bにナット 4 4が締め付けられることによりホイール 1 6がハプ部材 2 0のフランジ部 2

8に固定され、第二の検出素子 7 6に所定の圧縮応力が付与された状態に於いても、荷重伝達リング 6 8はボルト支持部 6 4の外端より突出してホイール 1 6の円板部 1 6 Aに当接し、これにより円板部 1 6 Aがボルト支持部 6 4の外端に直接当接することを防止すると共に、ホイール 1 6に回転軸線 1 4に沿って作用する応力を第二の検出素子 7 6へ伝達する。この第五の実施例に於いても、各第二の検出素子 7 6は応力 F pが 0である場合の検出応力 fpが標準検出応力 fpo (正の定数）になるよう調整されている。また各第二の検出素子 7 6の検出応力 fpは、応力 F pが引張り応力である場合には標準検出応力 fpoより応力 F第二の検出素子 7 6に比例して減少し、応力 F pが圧縮応力である場合には標準検出応力 fpoより応力 F pに比例して増大する。

以上の説明より解る如く、この第五の実施例に於いても、電子回路装置 5 0は、第一の検出素子 8 6及び各第二の検出素子 7 6より入力される電圧信号及ぴ温度センサ 5 4より入力される温度信号に基づき、上記式 3 7乃至 4 0及び上記式 9に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する前後力 F xtを演算し、上記式 4 1乃至 4 4及び上記式 1 4に従ってタイャ 1 8の接地点の中心 Pに作用する横力 F ytを演算し、上記式 4 5乃至 4 8及ぴ上記式 1 9 に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに作用する上下力 F ztを演算する。尚この第五の実施例の他の点は上述の第一の実施例又は他の実施例の場合と同様に構成されている。またこの第五の実施例に於ける電子回路装置 5 0はハブ部材 2 0の軸部 2 6の外端部内に配置されているが、フランジ部 2 8の外面に固定されていてもよい。

かくして図示の第五の実施例によれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ボルト 4 2 に応力が作用することによる各ポルト 4 2の弾性変形に伴うポルト支持部 6 4に対するフランジ部 4 2 Fの径方向の面圧の変化及びフランジ部 4 2 Fと荷重伝達リング 6 8との間の軸線方向の面圧の変化に基づいて、各ボルト 4 2に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 F xl〜F x4、車輪 1 0の横方向の応力 F yl〜F y4、上下方向の応力 F zl〜F z4を求めることができ、またこれらの応力に基づいて上述の第一乃至第四の実施例の場合と同様に路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 F xt、横力 F yt、上下力 F ztを正確に演算ことができる。特に第五の実施例によれば、各ポルト 4 2に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 F xl〜F x4及ぴ上下方向の応力 F zl~ F z4 は第一の検出素子 8 6により検出されるボルト支持部 6

4に対するフランジ部 4 2 Fの径方向の面圧の変化に基づいて演算され、車輸 1 0の横方向の応力 F yl〜F y⁴ は第二の検出素子 7 6より検出されるフランジ部 4 2 Fと荷重伝達リング 6 8との間の面圧の変化に基づいて演算されるので、回転方向の応力 F xl〜F x4、横方向の応カ 71〜？74、上下方向の応カ？21〜 24の全てが一種類の検出素子 4 6の検出値に基づいて演算される上述の第一乃至第三の実施例の場合に比して正確に各応力を演算することができる。

また第五の実施例によれば、上述の第四の実施例の場合と同様、ボルト 4 2はフランジ部

4 2 Fを除き小径であり、各ボルト 4 2に作用する応力に対する径方向及び軸線方向の面圧の変化の比を大きくし、これにより第一の検出素子 8 6及び第二の検出素子 7 6による応力検出の S / N比を高くして上述の第一の実施例の場合よりも前後力 F xt、横力 F yt、上下力

F ztを正確に演算することができる。

また第五の実施例によれば、フランジ部 4 2 Fの外端には金属製の荷重伝達リング 6 8が嵌入しており、荷重伝達リング 6 8はボルト 4 2に過剰な変形応力が作用することを制限する荷重制限手段としても機能するので、上述の第三及び第四の実施例の場合と同様、応力検出の高い S / N比を確保しつつボルト 4 2に過剰の曲げ応力が作用することを効果的に防止することができ、これによりタイヤ 1 8に作用する力に起因して車輪 1 0の回転軸線 1 4 が過剰に変動することを効果的に防止することができる。また第五の実施例によれば、ねじ孔 8 0に対するねじ 8 2のねじ込み量を調整することにより、ボルト 4 2のねじ部 4 2 Bに何れの方向にも応力 F xzが作用していない状況に於いて第一の検出素子 8 6に作用する面圧を検出素子毎に個別に調節することができるので、各第一の検出素子 8 6 4について標準検出応力 fvoの調整を容易に且つ確実に行うことができる。

第六の実施例図 2 0は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第六の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た正面図である。

この第六の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、この第六の実施例に於いては、ディスク部材 3 2は上述の第一の実施例の場合と同様、四つのボルト 3 6及びそれらに螺合するナツト 3 8によりフランジ部 2 8及ぴプレーキロータディスク 2 2と剛固に一体的に結合され、また四つのボルト 4 2及びそれらに螺合するナツト 4 4によりホィール 1 6の円板部 1 6 Bと一体的に連結されている。尚これらの点は後述の第七及ぴ第八の実施例についても同様である。

各ボルト 4 2は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子 4 6は回転軸線 1 4に対し怪方向に互いに隔置された二つのボルト 4 2にのみ設けられている。これらのボルト 4 2の根元部 4 2 Aの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子 4 6と一つの温度センサ 5 4が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。

図 2 1は第六の実施例に於いて各検出素子 4 6により検出される応力を車輪 1 0のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。図 2 1に示されている如く、四つのボルト 4 2a~4 2 dのうち、回転軸線 1 4の周りの角度間隔が 1 8 0° であるボルト 4 2 a及ぴ 4 2 cに検出素子 4 6が設けられているものとする。

図 2 1に示されている如く、回転軸線 1 4に対し径方向に互いに隔置された二つのボルトに於いて車輪 1 0の上下方向に作用する応力は、ポルトの中心軸線 4 2に対し互いに逆方向に作用する。従って回転軸線 1 4に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト 4 2 a及び 4 2c に於いて車輪 1 0の回転方向に作用する応力 Fxl 及ぴ Fx3 の和を演算することにより、車輪 1 0の上下方向に作用する応力の影響を相殺することができ、応力 Fxl 及び Fx3 はそれぞれ上記式 5及ぴ 7により表される。

よって車輪 1 0の回転半径、回転軸線 1 4と中心軸線 4 2 Cとの間の距離等により決定される係数を Axl (正の定数）とすると、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxtは下記の式 4 9により表される。

Fxt= Axl (Fxl+Fx3) (4 9)

以上の説明より解る如く、電子回路装置 5 0は、各検出素子 4 6より入力される電流信号及ぴ温度センサ 5 4より入力される温度信号に基づき、上記式 5、 7、 4 9に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心に作用する前後力 Fxt を演算する。尚前後力 Fxt は上記式 4 9に上記式 5、 7が代入された式に従って演算されてもよい。

かくして図示の第六の実施例によれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ボルト 4 2 に応力が作用することによる各ボルト 4 2の弾性変形に伴う歪に基づいて径方向に互いに隔置された二つのボルト 4 2に作用する車輪 1 0の回転方向の応力 Fxl及び Fx3 を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxt を正確に演算することができる。

尚図示の第六の実施例に於いては、各ボルト 4 2に四つの検出素子 4 6が設けられているが、ボルトの中心線に対し車輪 1 0の径方向に互いに隔置された検出素子 4 6が省略されてもよい。

第七の実施例図 2 2は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第七の実施例の要部を車両のァゥトポード側より見た正面図である。

この第七の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、各ボルト 42は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子 46は回転軸線 14の周りの周方向に互いに隣接する二つのボルト 42、即ち回転軸線 14の周りに互いに他に対し 90° 隔置された二つのボルト 42にのみ設けられている。これらのボルト 42の根元部 4 2 Aの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子 46と一つの温度センサ 54が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。

図 2 3は第七の実施例に於いて各検出素子 46により検出される応力を車輪 1 0のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。図 23に示されている如く、四つのボルト 42a〜42dのうち、回転軸線 14の周りの角度間隔が 90° であるボルト 42a及ぴ 42 bに検出素子 46が設けられているものとする。

図 23に示されている如く、ボルト 42a及び 42b の中心に車輪 1 0の上下方向に作用する応力 Fzl 及ぴ Fz2 はそれぞれ下記の式 50及び 5 1により表される。またタイヤ 1 8 に作用する上下方向の応力は応力 Fzl及ぴ Fz2 の合力に比例すると考えられ、合力は応力 Fzl及び Fz2の二乗和平方根として演算可能である。

Fzl = fzll-fzl2

= fizll-fizl2 (50)

Fz2 = fz21-fz22

= fiz21-fiz22 (5 1)

よって車輪 1 0の上下運動の瞬間中心と各検出素子 46及びタイヤ 1 8の接地点の中心 Pとの間の距離等により決定される係数を Az2 (正の定数）とすると、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する上下力 Fzt は下記の式 5 2又は 5 3 により表される。

Fzt = Az2 kz² {Fzl² + Fz2²} ^1/2 …… (5 2)

Fzt= Az2 kz² { (fzll— fzl2) ²+ (fz21-fz22) ²} ^1/2

= Az2 kz² { (fizll— fizl2) ²+ (f iz21-f iz22) ²} ^1/2 (5 3) 以上の説明より解る如く、電子回路装置 50は、各検出素子 46より入力される電流信号及ぴ温度センサ 54より入力される温度信号に基づき、上記式 50〜52又は上記式 5 3に従ってタイヤ 1 8の接地点の中心に作用する上下力 Fztを演算する。かくして図示の第七の実施例によれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ボルト 42 に応力が作用することによる各ポルト 42の弹性変形に伴う歪に基づいて互いに隣接する二つのボルト 42に作用する車輪 10の径方向の応力 Fzl 及ぴ Fz2 を求めることができ、またこれらの応力に基づいて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する上下力 Fzt を正確に演算することができる。

尚図示の第七の実施例に於いては、各ポルト 42に四つの検出素子 46が設けられているが、ボルトの中心線に対し車輪 1 0の周方向に互いに隔置された検出素子 46が省略されてあよい。

第八の実施例図 24は駆動輪に適用された本発明によるタイヤ作用カ検知装置の第八の実施例の要部を車両のァゥトボード側より見た正面図である。

この第八の実施例も上述の第一の実施例の修正例として構成されており、各ボルト 42は上述の第一の実施例の場合と同一の構造を有しているが、検出素子 46は一つのポルト 42 にのみ設けられている。ボルト 42の根元部 42 Aの円筒状の表面にはそれぞれ四つの検出素子 46と一^ Dの温度センサ 54が固定されている。この実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されている。

図 2 5は第八の実施例に於いて各検出素子 46により検出される応力を車輪 1 0のァゥトボード側より見た状態にて示す説明図である。図 25に示されている如く、四つのポルト 42a〜42dのうち、ボルト 42aのみに検出素子 46が設けられているものとする。図 25に示されている如く、ボルト 42aの中心に車輪 1 0の周方向に作用する応力 F xl は下記の式 54により表され、ボルト 42 aの中心に車輪 1 0の径方向に作用する応力 F zl は下記の式 5 5により表される。

Fxl = fxll-fxl2

= kx (fixll-fixl2) (54)

Fzl = fzll-fzl2

= kz (fizll-fizl2) (55)

図 26は応力 Fxl及び Fzl の変化を示すグラフである。図 2 6に示されている如く、応力 Fzl はボルト 42aが図 25に於けるボルト 42b及ぴ 42dの位置にあるときに 0になり、ボルト 42aが図 25に於けるボルト 42a の位置にあるときに最大値になり、ボルト 42aが図 25に於けるポルト 42c の位置にあるときに最小値になるサインカープにて変化する。これに対し応力 Fxl は応力 Fzl が最大値より最小値へ変化する過程に於いて 0になるときに最小値 Fxlminになり、応力 Fzlが最小値より最大値へ変化する過程に於いて 0 になるときに最大値 Fxlmaxになるサインカーブにて変化する。

従って応力 Fzlが負の値より正の値へ変化する際の応力 Fxlの値を応力 Fxlの最大値 F xlmax とし、応力 Fzlが正の値より負の値へ変化する際の応力 Fxlの値を応力 Fxlの最小値 Fxlminとすることができる。

またボルトの中心に車輪 1 0の回転方向に作用する応力 Fx は最大値 Fxltnax及び最小値 Fxlminの平均値であり、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxtは応力 Fxに比例すると考えられる。これに対しボルトの中心に車輪 1 0の上下方向に作用する応力 Fzは最大値 Fxlmaxと最小値 Fxlminとの差であり、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する上下力 Fztは応力 Fzに比例すると考えられる。

よって車輪 1 0の回転半径、回転軸線 1 4と中心軸線 42 Cとの間の距離等により決定される係数を Ax3 (正の定数）とし、車輪 1 0の上下運動の瞬間中心と各検出素子 46及ぴタィャ 1 8の接地点の中心 Pとの間の距離等により決定される係数を Az3 (正の定数）とすると、タイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する前後力 Fxt 及び上下力 Fztはそれぞれ下記の式 56及び 5 7により表される。

Fxt = Ax3 ( F lmax + Fxlmin) (56)

Fzt= Az3 (F lmax - Fxlmin) (5 7)

次に図 2 7に示されたフローチヤ一トを参照して第八の実施例に於ける前後力 Fxt 及ぴ上下力 Fztの演算ルーチンについて説明する。尚図 27に示されたフローチャートによる演算制御は図には示されていないィダニッシヨンスィツチの閉成により開始され、電子回路装置 50により所定の時間毎に実行される。

まずステップ 1 10に於いては各検出素子 46よりの出力電流を示す信号、車速 Vを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ 1 20に於いては上記式 5 1及び 52に従ってそれぞれ応力 Fxl及び Fzlが演算される。

ステップ 1 30に於いては応力 Fzl が正の値より負の値へ変化したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ 1 50へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ 1 4 0に於いてそのときの応力 F xlが最小値 F xlrainに設定された後ステップ 1 7 0へ進む。

ステップ 1 5 0に於いては応力 F zl が負の値より正の値へ変化したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには図 2 7に示されたフローチャートによる制御がそのまま一且終了され、肯定判別が行われたときにはステップ 1 6 0に於いてそのときの応力 F xlが最大値 F xlmaxに設定された後ステップ 1 7 0へ進む。

ステップ 1 7 0に於いては図 2 7に示されたフローチャートによる制御が開始された後に最小値 F xlmin 及び最大値 F xlmax の更新履歴があるか否かの判別、即ち最小値 F xlmin 及び最大値 F xlraaxが更新されたことがあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには図 2 7に示されたフローチャートによる制御がそのまま一旦終了され、肯定判別が行われたときにはステップ 1 8 0へ進む。

ステップ 1 8 0に於いてはタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 F xtが上記式 5 3に従って演算され、ステップ 1 9 0に於いてはタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する上下力 F zt が上記式 5 4に従って演算される。

かくして図示の第八の実施例にれば、ホイール 1 6より連結要素としての各ボルト 4 2 に応力が作用することによるボルト 4 2の弾性変形に伴う歪に基づいて一つのボルト 4 2 に作用する車輪 1 0の周方向の応力 F xl及び径方向の応力 F zl を求め、これらの応力 F xl 及ぴ F zlの周期的変化に一定の位相関係があることを利用して、応力 F xl及ぴ F zlに基づいて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 F xt及ぴ上下力 F zt を正確に演算することができる。

また上述の第八の実施例によれば、前後力 F xt及ぴ上下力 F ztは車輪 1 0の 2分の 1回転毎に 1回演算されるので、前サイクルの値と現サイクルの値との平均値や、過去数サイクルの値と現サイクルの値についての移動平均値の如く、演算される値について平滑化処理が行われてもよい。

また上述の第八の実施例に於いては、検出素子 4 6は一つのボルト 4 2にしか設けられていないが、上述の第六の実施例と同様、検出素子 4 6が回転軸線 1 4に対し径方向に互いに隔置された二つのボルト 4 2に設けられ、前後力 F xt及ぴ上下力 F ztが車輪 1 0の 4分の 1 回転毎に 1回演算されるよう修正されてもよく、また検出素子 4 6が四つのボルト 4 2に設けられ、前後力 F xt及ぴ上下力 F ztが車輪 1 0の 8分の 1回転毎に 1回演算されるよう修正されてもよい。 .

また上述の第八の実施例に於いては、前後力 F xt及ぴ上下力 F zt の両方が演算されるようになっているが、上記式 5 6又は 5 7に従って前後力 F xt及ぴ上下力 F zt の一方のみが演算されるよう修正されてもよい。

以上の説明より解る如く、上述の各実施例によれば、温度センサ 5 4より各ボルト 4 2又は各ポルト支持部 6 4の温度 T 1等が検出され、温度 T 1等に基づいて検出応力 fix*l等が捕正されることにより温度捕正後の応力 fx*l等が演算されるので、温度に基づく補正が行われない場合や、外気温又はディスク部材 3 2又はフランジ部 2 8の一つの温度に基づいて捕正が行われる場合に比して、各ポルト 4 2や各ボルト支持部 6 4の温度の如何に拘わらず路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する前後力 F xt、横力 F yt、上下力 F ztを正確に演算することができる。

また上述の第一乃至第五の実施例によれば、各ボルトに作用する上下方向の応力 F zl〜F z は上記式 1 5〜 1 8等に従って、径方向の応力 F zz及び回転トルクが排除された回転方向の応力 F xxの合力として演算されるので、回転トルクが排除されない場合に比して、正確に上下方向の応力 F zl〜F z4することができ、これにより路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する上下力 F ztを正確に演算することができる。

また上述の第二及び第五の実施例によれば、ディスク部材 3 2は不要であるので、上述の第一、第三、第四、第六乃至第八の実施例の場合に比して、タイヤ作用カ検知装置 1 2の部品点数を低減してコストを低減することができると共に、車両に対するタイヤ作用力検知装置 1 2の組付けを能率よく行うことができる。逆に上述の第一、第三、第四の実施例や第六乃至第八の実施例によれば、タイヤ作用カ検知装置 1 2の少なくとも一部を構成するデイスク部材 3 2がハブ部材 2 0のフランジ部 2 8に固定され、車輪 1 0はディスク部材 3 2に連結固定されるので、上述の第二及び第五の実施例の場合に比して、既存のハプ部材に対する構造変更要求を最小限に抑えることができる。

また上述の第三乃至第五の実施例によれば、検出素子 7 4、 7 6、 8 6は外界より遮断された空間内に配置されているので、上述の第一及ぴ第二の実施例や第六乃至第八の実施例の場合に比して、検出素子に粉塵や泥水が到達し、これに起因する応力の検出誤差やタイヤ作用カ検知装置 1 2の故障の虡れを低減することができる。以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の第一乃至第五の実施例に於いては、各ボルトの中心に車輪 10の回転方向に作用する応力 Fxl〜Fx4 に基づいてタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタィャ 1 8に作用する前後力 Fxtが演算され、各ボルトの中心に中心軸線 42 Cに沿って作用する応力 Fyl〜Fy4 に基づいてタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 56よりタイヤ 1 8に作用する横力 Fytが演算され、各ボルトの中心に上下方向に作用する応力 Fzl~Fz4 に基づいてタイヤ 1 8の接地点の中心 Pに於いて路面 5 6よりタイヤ 1 8に作用する上下力 Fzt が演算されるようになっているが、前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fzt の何れかの演算が省略されてもよい。

また上述の第一乃至第五の実施例に於いては、電子回路装置 50が応力 Fxl〜Fx4、 Fyl 〜Fy4、 Fzl〜Fz4 を演算すると共に、前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fzt を演算するようになっているが、演算手段は車両の運動制御装置の如き車体に搭載された制御装置であり、該車体に搭載された制御装置に各検出素子 46より入力される電流信号及び温度センサ 5 4ょり入カされる温度信号若しくは応カFxl〜Fx4、 Fyl〜Fy4、 F zl〜 F z4を示す信号が供給され、車体に搭載された制御装置により応力 Fxl〜Fx4、 Fyl〜Fy4、 Fzl〜Fz4若しくは前後力 Fxt、横力 Fyt、上下力 Fztが演算されるよう修正されてもよい。

また上述の第六乃至第八の実施例に於いては、ボルトに作用する応力を検出する応力検出手段は上述の第一の実施例に於ける応力検出手段と同様の構造を有しているが、上述の第二乃至第五の何れかの実施例に於ける応力検出手段と同様の構造を有する応力検出手段が第六乃至第八の実施例に適用されてもよい。

また上述の各実施例に於いては、各ボルトに温度センサ 54が設けられ、ポルト毎に検出素子の温度特性に基づく検出応力の補正が行われるようになっているが、各車輪の一つの温度センサが設けられ、その検出値に基づいて当該車輪の全てのボルトについて検出素子の温度特性に基づく検出応力の捕正が行われるよう修正されてもよく、また検出素子の温度による検出値の変動が小さい場合には、温度に基づく検出応力の補正が省略されてもよい。

また上述の各実施例に於いては、連結手段の連結要素として四つのボルトが設けられているが、本発明のタイヤ作用力検出装置は車輪の回転軸線の周りに隔置された四つ以外の数、例えば五つ、六つ、八つの連結手段が設けられた車輪に適用されてもよい。特に上逑の第六の実施例が四つ以外の数の連結手段が設けられた車輪に適用される場合には、応力検出手段は車輪の回転軸線の周りの角度間隔が 1 8 0 ° に最も近い任意の二つの連結手段に設けられてよい。また上述の第七の実施例が四つ以外の数の連結手段が設けられた車輪に適用される場合には、応力検出手段は車輪の回転軸線の周りの角度間隔が 9 0 ° に最も近い任意の二つの連結手段に設けられてよい。

また上述の各実施例に於いては、連結手段はボルト及ぴナツトよりなる締結式の連結手段であるが、ホイ一ルの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結することができるものである限り、好ましくは取り外し可能にホイールの円板部とホイール支持部材のホイール支持部とを連結することができるものである限り、例えばボルトと同様に車輪の回転軸線に平行に延在する棒状部材の先端にキャップ部材がビス、割りピン、回転ロック等の固定手段により固定される構造の如く、ポルト及びナツト以外の連結手段であってもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 回転軸線に垂直な円板部を有するホイールと前記ホイールの外周部に保持されるタイャとを有する車輪と、車体により前記回転軸線の周りに回転可能に支持され前記回転軸線に垂直なホイール支持部にて前記ホイールを前記回転軸線の周りに回転可能に支持するホイ —ル支持部材と、前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材の前記ホイール支持部とを連結する連結手段とを備えた車両に於いて、前記タイヤの接地点に作用するタイヤ作用力を推定するタイヤ作用力推定装置にして、前記連結手段に作用する応力を検出する応力検出手段と、検出された応力に基づいてタイヤ作用力を演算する演算手段とを有することを特徴とするタイヤ作用力検出装置。

2 . 各連結手段は前記回転軸線に平行な中心軸線を有し、前記応力検出手段は対応する連結手段の前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力を検出することを特徴とする請求項 1に記載のタイヤ作用力検出装置。

3 . 前記応力検出手段は対応する連結手段前記中心軸線の周りの複数の位置に於いて前記中心軸線に平行な方向の応力を検出することを特徴とする請求項 2に記載のタイヤ作用力検出装置。

4 . 前記応力検出手段は対応する連結手段の前記中心軸線の周 19の複数の位置に於いて前記中心軸線を通り且つ前記中心軸線に垂直な方向の応力を検出することを特徴とする請求項 2に記載のタイヤ作用力検出装置。

5 . 前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記複数の連結手段の各々に作用する応力を検出することを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか一つに記載のタィャ作用力検出装置。

6 . 前記演算手段は各連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて各連結手段の前記中心軸線の位置に作用すると推定される応力であって、各連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の回転方向に作用する応力、前記車輪の横方向に作用する応力、前記車輪の上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力に基づいて、前記タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力、タイヤの横方向に作用する応力、タイヤの上下方向に作用する応力の少なくとも何れか一つの応力を演算することを特徴とする請求項 5に記載のタイヤ作用力検出装置。

7 . 前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 1 8 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出することを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか一つに記載のタイャ作用力検出装置。

8 . 前記演算手段は各連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて前記二つの連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の回転方向に作用すると推定される応力に基づいて前記タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力を演算することを特徴とする請求項 7に記載のタイヤ作用力検出装置。

9 . 前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は前記回転軸線の周りの周方向の角度間隔が 9 0 ° に最も近い二つの連結手段に作用する応力を検出することを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

1 0 . 前記演算手段は前記二つの連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて前記二つの連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の上下方向に作用すると推定される応力に基づいて前記タイヤの接地点に於いてタイヤの上下方向に作用する応力を演算することを特徴とする請求項 9に記載のタイヤ作用力検出装置。

1 1 . 前記回転軸線の周りに互いに他に対し隔置された複数の連結手段が設けられ、前記応力検出手段は一つの連結手段に作用する応力を検出することを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

1 2 . 前記演算手段は各連結手段について前記中心軸線の周りの複数の位置に於ける応力に基づいて前記一つの連結手段の前記中心軸線の位置に作用すると推定される応力であつて、前記一つの連結手段の前記中心軸線の位置にて前記車輪の回転方向に作用する応力及ぴ前記車輪の上下方向に作用する応力に基づいて前記タイヤの接地点に於いてタイヤの前後方向に作用する応力若しくはタイヤの上下方向に作用する応力を演算することを特徴とする請求項 1 1に記載のタイヤ作用力検出装置。

1 3 . 前記タイヤ作用力検出装置は前記ホイールの前記円板部と前記ホイール支持部材との間に介装され前記ホィール支持部として機能するディスク部材を含み、前記デイスク部材は前記ホイール支持部材に固定され且つ前記複数の連結手段によ ·9前記ホイールの前記円板部に連結されることを特徴とする請求項 1乃至 1 2の何れか一つに記載のタィャ作用力検出装置。

1 4 . 各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいることを特徴とする請求項 1乃至 1 3の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

1 5 . 各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記保持部の弾性変形に伴う歪を検出する歪検出手段を含んでいることを特徴とする請求項 1乃至 1 3の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

1 6 . 各連結手段は前記ホイール支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素の弾性変形に伴う前記保持部に対する前記連結要素の相対変位量を検出する変位量検出手段を含んでいることを特徴とする請求項 1乃至 1 3の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

1 7 . 各連結手段は前記ホイ一ル支持部に設けられた保持部と、一端部にて前記保持部により片持支持され且つ他端部にて前記円板部に連結固定され且つ前記回転軸線と平行に延在する連結要素とを含み、各応力検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の面圧を検出する面圧検出手段を含んでいることを特徴とする請求項 1.乃至 1 6の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

1 8 . 各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間の前記中心軸線に垂直な方向の面圧を検出することを特徴とする請求項 1 7に記載のタイヤ作用力検出装置。

1 9 . 各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間に配置された検出素子と、前記連結要素と前記ホイール支持部との間の前記中心軸線に垂直な方向の間隔を調節することにより、前記タイヤに応力が作用していない状況に於いて前記検出素子に作用する面圧を調節する調節手段とを含んでいることを特徴とする請求項 1 7又は 1 8に記載のタイャ作用力検出装置。

2 0 . 各面圧検出手段は前記連結要素と前記ホイールの前記円板部との間の前記中心軸線に沿う方向の面圧を検出することを特徴とする請求項 1 7に記載のタイヤ作用力検出装置。

2 1 . 前記連結要素と前記ホイールの前記円板部との間に配置された検出素子と、前記連結要素と前記円板部との間にて前記連結要素に嵌合し前記円板部より前記検出素子八前記中心軸線に沿って応力を伝達する応力伝達手段とを含んでいることを特徴とする請求項 2 0に記載のタイヤ作用力検出装置。

2 2 . 前記一端部は前記他端部よりも大きい断面積を有することを特徴とする請求項 1 4 又は 1 5に記載のタイヤ作用力検出装置。前記ホイール支持部は前記一端部より前記中心軸線に沿つて前記車輪の側れた位置に於いて前記連結要素に嵌合し前記連結要素の弾性変形を制限することにより前記連結要素に作用する荷重を制限する荷重制限手段を有していることを特徴とする請求項 1 4乃至 2 2の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

2 4 . 前記荷重制限手段は前記ホイール支持部の一部であることを特徴とする請求項 2 3 に記載のタイヤ作用力検出装置。

2 5 . 前記連結要素と前記ホイール支持部の一部との間には前記中心軸線の周りに環状に延在する弾性シールリングが配置されており、前記弾性シールリングは前記応力検出手段へ異物が到達することを防止することを特徴とする請求項 2 4に記載のタイヤ作用力検出装置。

2 6 . 前記荷重制限手段は前記連結要素と前記ホイール支持部との間にて前記連結要素の周りに環状に延在し、前記連結要素と前記荷重制限手段との間及び前記荷重制限手段と前記ホィール支持部との間にはそれぞれ前記中心軸線の周りに環状に延在する第一及ぴ第二の弾性シールリングが配置されており、前記第一及ぴ第二の弾性シールリングは前記応力検出手段へ異物が到達することを防止することを特徴とする請求項 2 3に記載のタイヤ作用力検出装置。

2 7 . 前記連結要素の少なくとも一部は筒状をなし、前記応力検出手段は前記連結要素の前記筒状をなす部分の歪を検出することを特徴とする請求項 1 4又は上記請求項 2 2乃至 2 6の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。

2 8 . 前記保持部の少なくとも一部は筒状をなし、前記応力検出手段は前記保持部の前記筒状をなす部分の歪を検出することを特徴とする請求項 1 5又は上記請求項 2 2乃至 2 6 の何れか一つに記載のタイヤ作用力検出装置。