车轮作用力检测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种车轮作用力检测装置，其容易安装到车辆且结构简单、制造容易，且不需要为了输出处理而进行复杂的运算处理。该车轮作用力检测装置具备：安装部（20），其固定于由悬架装置支承的车身侧部件；轮毂（10），其固定有车轮（W）并且被支承为相对于安装部绕车轴可旋转；感受体，其具有与车轴实质同心形成的筒状部（111），该筒状部的一端部（113）固定于安装部，另一端（112）经由轮毂轴承与轮毂连接；分力检测装置，其具有包含设于感受体的筒状部周面的每一分力至少四个应变计的桥式电路，轮毂轴承具有设于感受体和轮毂之间承担径向负荷的径向轴承（40），和设于感受体和轮毂之间承担推力方向负荷并且与径向轴承分开设置的推力轴承（50）。
【专利说明】车轮作用力检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车等车辆的车轮作用力检测装置，特别涉及容易安装到车辆并且结构简单、容易制造且不需要为了输出处理而进行复杂的运算处理的车轮作用力检测装置。
【背景技术】
[0002]例如以汽车的开发、评价或车辆控制等为目的，有时需要检测作用在车轮上的前后力、轴向力及绕各轴的力矩。目前，为了测定这种车轮作用力，例如已提出使用可检测正交三个轴向的力及围绕与车轴方向正交的两个轴的力矩的五分力测力传感器，或者在五分力测力传感器中添加了围绕车轴的力矩检测功能的六分力测力传感器。
[0003]目前，作为这种六分力检测装置，使用在形成十字形的梁表面安装了应变计的结构的检测装置。
[0004]另外，例如在专利文献I中记载有一种六分力检测装置，其在薄壁中空圆筒体的周面上的周向相互独立的位置，具备六个应变计，利用由这些各应变计检测的应变量，运算求得施加于圆筒体的两端间的力产生的各轴向负荷和各轴弯曲力矩。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:(日本)特开昭61 - 79129号公报
[0008]但是，在具有一般的十字形梁的五分力测力传感器的情况下，在安装有轮胎的轮圈内径侧进行外挂配置比较困难，通常，为了测量在远离车轴中心的点的输入，需要将输入转换成车轮作用力的一些运算式和对该运算式进行运算的信号处理装置。另外，由于测力传感器的结构复杂且为内侧配置，因此，机械强度有可能不足，难以确保耐久性。
[0009]另外，这种测力传感器中，梁的机械加工及应变计向其表面的安装等制造工序繁杂且不适宜批量生产，并且成本较高。
[0010]另一方面，在车辆的悬架装置中，还考虑在安装轮毂单元的部件即立柱上设置应变计等传感器，但在该情况下也需要运算装置，并且也难以确保精度。
[0011]另外，如专利文献I所记载，如果是使用圆筒状的感受体的测力传感器，则可以安装在例如轮毂单元内，但由于是根据六个应变传感器的输出进行运算而算出六分力，因此仍然需要信号处理装置，特别是为了实时进行运算，要求对应比较高的运算负荷的处理装置。
【发明内容】
[0012]鉴于上述问题，本发明的课题在于，提供一种车轮作用力检测装置，其容易安装到车辆并且结构简单、容易制造，且不需要为了输出处理而进行复杂的运算处理。
[0013]本发明利用如下的解决手段解决上述课题。
[0014]本发明的第一方面提供一种车轮作用力检测装置，包括:安装部，其固定于由悬架装置支承的车身侧部件；轮毂，其固定有车轮，并且被支承为相对于所述安装部绕车轴可旋转；感受体(感受体)，其具有与所述车轴实质上同心地形成的筒状部，该筒状部的一端部固定于所述安装部，另一端部经由轮毂轴承与所述轮毂连接；分力检测装置，其具有包含设于所述感受体的所述筒状部周面的每一分力至少四个应变计的桥式电路，其中所述轮毂轴承具有:径向轴承，其设于所述感受体和所述轮毂之间，承担径向的负荷；推力轴承，其设于所述感受体和所述轮毂之间，承担推力方向的负荷，并且与所述径向轴承分开设置。
[0015]据此，通过将分力测定用的测力传感器设于轮毂单元内，能够通过改造现有的轮毂单元而容易地安装至车辆上。另外，也可以配置在接近车轮中心的部位，能够将其输出直接用作车轮作用力。
[0016]另外，相对于以例如十字状的梁为感受体的现有多分力测力传感器，能够简化感受体的制造及应变计的安装工序，能够容易地实现量产化而降低成本。
[0017]进而，可以利用筒状部的应力斑的对称性，抑制各分力的相互干扰，并且使偏差均衡，而不需要对桥式电路输出的信号处理运算，能够大幅简化信号处理系统的结构。
[0018]另外，通过将径向轴承和推力轴承分开设置，不需要使用例如大径的径向止推轴承等多功能化的特殊轴承，可以使用通用的轴承，提高了轴承的选择自由度等设计自由度。
[0019]另外，也可以简化密封的构成。
[0020]本发明的第二方面是在第一方面所记载的车轮作用力检测装置的基础上，其中，所述径向轴承设于所述感受体在所述轮毂侧的端部的外径侧，所述推力轴承设于所述感受体在所述轮毂侧的端部的内径侧。
[0021]据此，相对于 沿轴向排列径向轴承、推力轴承的情况，缩小了轴向的尺寸而使结构紧凑，并且通过分别从外径侧、内径侧对感受体传递径向负荷、推力负荷，能够提高灵敏度。
[0022]另外，能够在轮毂单元的中央部容易地配置推力轴承的预压调整机构。
[0023]本发明的第三方面是在第一方面或第二方面所记载的车轮作用力检测装置的基础上，其中，所述分力检测装置包括:分别检测作用于所述筒状部的径向的两个分力的第一径向分力检测装置及第二径向分力检测装置、检测作用于所述筒状部的轴向的分力的轴向分力检测装置、分别检测围绕沿着所述筒状部的径向的两个轴作用的力矩的第一径向旋转力矩检测装置(第I O径方向回>9 ? 一 ^ >卜検出手段)及第二径向旋转力矩检测装置，所述第一径向分力检测装置、所述第二径向分力检测装置、所述第一径向旋转力矩检测装置、所述第二径向旋转力矩检测装置分别具有桥式电路，该桥式电路包括设于所述筒状部的第一~第四单轴应变计，第二单轴应变计相对于第一单轴应变计在所述筒状部的中心轴方向分开配置，第三单轴应变计及第四单轴应变计分别相对于第二单轴应变计及第一单轴应变计配置于绕所述筒状部的中心轴偏离大致180度的位置，所述轴向分力检测装置具有包括沿所述筒状部的周向大致等间隔地分散设置的第一~第四单轴应变计的桥式电路。
[0024]据此，容易地形成所有的分力、力矩的中心轴集中于I点的所谓的单焦点型构成，降低了分力相互间的干扰，且不需要补偿换算。
[0025]本发明的第四方面是在第三方面所记载的车轮作用力检测装置的基础上，其中，所述分力检测装置包括检测围绕所述筒状部的轴作用的力矩的轴向旋转力矩检测装置，所述轴向旋转力矩检测装置具有包含沿所述筒状部的周向大致等间隔地分散设置的第一~第四剪切型应变计(断型f — -7')的桥式电路。
[0026]据此，通过检测绕车轴的力矩，能够用于滚动阻力的测定、补偿、故障检测等。[0027]本发明的第五方面是在第一方面~第四方面中任一方面所记载的车轮作用力检测装置的基础上，其中，所述筒状部形成内径及外径实质上恒定或与距一端部的距离成比例地变化的圆筒状。
[0028]据此，能够通过例如简单的车床加工等形成感受体，可以简化其制造工序，设定为适于批量生产的规格。
[0029]另外，通过将感受体设定为圆形截面，能够确保应力斑的对称性。
[0030]本发明的第六方面是在第一方面~第五方面中任一方面所记载的车轮作用力检测装置的基础上，其中，所述分力检测装置的焦点实质上与所述车轮的中心一致。
[0031]据此，不需要进行在焦点和车轮的中心偏离的情况下所需要的运算，能够实现装置的简化。
[0032]发明效果
[0033]如以上说明，根据本发明，能够提供容易安装到车辆，并且结构简单、制造容易且不需要为了输出处理而进行复杂的运算处理的车轮作用力检测装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是表示作为应用了本发明的车轮作用力检测装置的实施例的轮毂单元的图；
[0035]图2是用包含中心轴的平面将图1的轮毂单元的感受体切开进行观察的剖面图；
[0036]图3是表示设于图2的感受体上的应变计的配置的示意性立体图；
[0037]图4是表示实施例的轮毂单元中的力检测系统的桥式电路的构成的图；以及
[0038]图5是表示实施例的轮毂单元中的力矩检测系统的桥式电路的构成的图。
[0039]符号说明
[0040]I轮毂单元10轮毂
[0041]11圆盘部12圆筒部
[0042]13周向槽C C型环
[0043]W 车轮
[0044]20轮毂单元固定部 30输入传递部
[0045]31环状圆盘部32外筒部
[0046]32a凸缘部33内筒部
[0047]33a台阶部34固定盖板
[0048]40径向轴承
[0049]50推力轴承51轴环
[0050]51a轴部51b凸缘部
[0051]52推力轴承
[0052]100六分力检测装置 110感受体
[0053]111圆筒部112第一凸缘
[0054]112a螺纹孔113第二凸缘
[0055]113a螺栓孔114中间部
[0056]115中间部Rl~R8R部
[0057]121~124Fx检测系统的单轴应变计[0058]131?134Fy检测系统的单轴应变计
[0059]141?144Fz检测系统的单轴应变计
[0060]151?154Mx检测系统的单轴应变计
[0061]161?164My检测系统的单轴应变计
[0062]171?174Mz检测系统的剪切型应变计
[0063]F 焦点
【具体实施方式】
[0064]本发明课题在于，提供一种容易安装到车辆，并且结构简单、制造容易且不需要为了输出处理而进行复杂的运算处理的车轮作用力检测装置，通过在立柱和轮毂轴承之间配置具有圆筒部的感受体，在圆筒部表面设置每一分力四个应变计而构成桥式电路，并且由分开设置的径向轴承及推力轴承构成轮毂轴承来解决该课题。
[0065]实施例
[0066]下面，对作为应用了本发明的车轮作用力检测装置的实施例的轮毂单元进行说明。
[0067]图1是作为应用了本发明的车轮作用力检测装置的实施例的轮毂单元的剖面图，是用包含车轴(车轮的旋转中心轴)的垂直面切开进行观察的图。
[0068]例如在轿车等汽车中，实施例的轮毂单元固定在被支承于相对车身进行摆动的悬架臂的前端部的立柱(壳体)上，并且可旋转地支承由轮胎及轮圈构成的车轮。
[0069]在例如悬架装置为支柱式的情况下，立柱的上端部固定于构成悬架支柱的减震器的外壳下端部，下端部经由球节等与下臂连结。
[0070]另外，在悬架装置为多联杆式或双横臂式的情况下，立柱的上端部及下端部分别与上臂及下臂可摆动地连结，并且根据需要连接后臂等。
[0071]如图1所示，轮毂单元I具有:轮毂10、轮毂单元固定部20、输入传递部30、径向轴承40、推力轴承50、六分力检测装置100的感受体110等而构成。
[0072]轮毂10是联接车轮W并与车轮W —起旋转的部件。
[0073]轮毂10具有圆盘部11、圆筒部12等而构成。
[0074]圆盘部11是与车轮W的车宽方向内侧的面部抵接且利用螺栓等联接装置固定车轮W的部分。
[0075]圆盘部11形成与车轮W的旋转中心实质上同心的圆盘状。
[0076]圆筒部12从圆盘部11的外周缘部向车宽方向内侧突出而形成。
[0077]圆筒部12形成与车轮W的旋转中心实质上同心的圆筒状。
[0078]在圆筒部12的内径侧，插入固定有径向轴承40的外圈。
[0079]在圆筒部12的内周面部，形成有装入C型环C的周向槽13，该周向槽13防止径向轴承40脱落。
[0080]另外，在车轮W及圆盘部11的中央部，设有插入后述的轴环51的开口。
[0081]轮毂单元固定部20是固定于未图示的悬架装置的立柱上的板状部件。
[0082]在轮毂单元固定部20，利用螺栓等联接装置固定有六分力检测装置100的感受体110的第二凸缘113。[0083]输入传递部30是经由径向轴承40、推力轴承50连结六分力检测装置100的感受体110和轮毂10的部件。
[0084]输入传递部30具有环状圆盘部31、外筒部32、内筒部33等而构成。
[0085]环状圆盘部31形成为在中央部具有与外周缘同心的圆形开口的平板状圆盘。
[0086]在环状圆盘部31，利用螺栓等联接装置固定有六分力检测装置100的感受体110的第一凸缘112。
[0087]外筒部32从环状圆盘部31的外周缘部向车宽方向内侧突出而形成。
[0088]外筒部32的外周面部被插入径向轴承40的内圈。
[0089]在外筒部32的外周面部，形成有与径向轴承40的内圈的车宽方向内侧的端部抵接而将轴向位置进行定位的凸缘部32a。
[0090]在外筒部32的内径侧，插入有六分力检测装置100的感受体110。
[0091]外筒部32的内周面部与感受体110的圆筒部111的外周面隔开间隙对向配置。
[0092]内筒部33从环状圆盘部31的内周缘部向车宽方向内侧突出而形成。
[0093]内筒部33插入六分力检测装置100的感受体110的内径侧。
[0094]内筒部33的外周面部与感受体110的圆筒部111的内周面隔开间隙对向配置。
[0095]在内筒部33的内周面部的车宽方向外侧的端部，形成有保持推力轴承50的台阶部33a，该台阶部33a使直径以台阶状缩小而形成(向内径侧突出)。
[0096]在内筒部33的内周面部的推力轴承50的车宽方向内侧的端部，向内径侧插入有固定盖板34。
[0097]固定盖板34是保持推力轴承50的圆盘状部件，将形成于其外周面部的外螺纹部与形成于内筒部33内径侧的内螺纹部联接。
[0098]径向轴承40是设于轮毂10和输入传递部30之间的滚动轴承，而承担作用于它们之间的径向负荷。
[0099]径向轴承40配置于六分力检测装置100的感受体110车宽方向外侧(轮毂10侧)的端部的外径侧。
[0100]作为径向轴承40，例如，可以将单列的深沟球轴承并排两列来使用。
[0101]径向轴承40的外圈插入轮毂10的圆筒部12的内径侧，实质上被固定，并且利用C型环C防止脱落。
[0102]径向轴承40的外圈与轮毂10及车轮W—起，相对于内圈进行相对旋转。
[0103]在径向轴承40的内圈，输入传递部30的外筒部32插入直到碰上凸缘部32a，实质上被固定。
[0104]推力轴承50是设于轮毂10和输入传递部30之间的滚动轴承,承担作用于它们之间的推力负荷。
[0105]推力轴承50配置于六分力检测装置100的感受体110车宽方向外侧的端部的内径侧。
[0106]作为推力轴承50,例如,可以使用推力球轴承。
[0107]推力轴承50从车宽方向内侧向输入传递部30的内筒部33的内径侧插入，推力轴承50车宽方向外侧的端部(轨道板)配置为与台阶部33a碰上的状态，实质上被固定于输入传递部30。[0108]推力轴承50的车宽方向内侧的端部(轨道板)利由轴环51保持。该轨道板与轮毂10及车轮W —起相对于另一轨道板进行相对旋转。
[0109]轴环51具有轴部51a、凸缘部51b而构成。
[0110]轴部5Ia是与车轮W的旋转中心轴同心配置的轴状部件，其插入形成于轮毂10及车轮W的中央部的开口。
[0111]凸缘部51b是从轴部51a的车宽方向内侧的端部向外径侧突缘状地伸出而形成的圆盘状部分。
[0112]凸缘部51b的车宽方向外侧的面部与推力轴承50的车宽方向内侧的端面抵接。
[0113]轴部51a的车宽方向外侧的端部利用未图示的锁紧螺母等联接装置与轮毂10联接，并且利用该紧固扭矩给予轴部51a张力，向推力轴承50给予预压。
[0114]另外，凸缘部5Ib的车宽方向内侧的面部，经由推力轴承52利用固定盖板34保持。
[0115]推力轴承52被夹持于凸缘部51b及固定盖板34之间，允许凸缘部51b和固定盖板34的相对旋转，并且在它们之间传递推力。
[0116]六分力检测装置100实质上形成圆筒状，具有连结轮毂单元固定部20和输入传递部30的感受体110、设于该感受体110上的多个应变计及包含该应变计的桥式电路而构成。
[0117]图2是用包含中心轴的平面将实施例的六分力检测装置100中的感受体110切开进行观察的剖面图。
[0118]如图2所示，感受体110具有圆筒部111、第一凸缘112、第二凸缘113等而形成。
[0119]圆筒部111是形成为内径及外径遍及规定的轴向长度实质上恒定的圆筒状的部分，是粘贴(附着)有后述的多个应变计的部分。圆筒部111与车轴实质上同心配置。
[0120]第一凸缘112是设于圆筒部111的一端部且相对于圆筒部111分别向外径侧及内径侧突出而形成的平板状的部分。
[0121]第一凸缘112联接有输入传递部30的环状圆盘部31，形成有联接螺栓的螺纹孔112a。
[0122]另外，在圆筒部111和第一凸缘112之间，设有以外径及内径在它们中间的方式设定的中间部114。中间部114的外周面相对于圆筒部111的外周面使直径以台阶状增大而形成。另外，中间部114的内周面相对于圆筒部111的内周面使直径以台阶状缩小而形成。
[0123]在第一凸缘112外径侧的第二凸缘113侧的端面和中间部114的外周面之间设有R部(R1)。
[0124]在中间部114外径侧的第二凸缘113侧的端面和圆筒部111的外周面之间设有R部(R2)。
[0125]在第一凸缘112内径侧的第二凸缘113侧的端面和中间部114的内周面之间设有R部(R3)。
[0126]在中间部114内径侧的第二凸缘113侧的端面和圆筒部111的内周面之间设有R部(R4)。
[0127]上述各R部(Rl?R4)中，Rl和R3在感受体110轴向的位置配置大致一致。
[0128]另外，R2和R4在感受体110轴向的位置，以R2—方在第二凸缘113侧的方式偏
置配置。[0129]第二凸缘113是设于圆筒部111的与第一凸缘112相对侧的端部，且是相对于圆筒部111分别向外径侧及内径侧突出而形成的平板状部分。
[0130]第二凸缘113联接有轮毂单元固定部20，且形成有插入螺栓的螺栓孔113a。
[0131]在圆筒部111和第二凸缘113之间，设有以外径及内径在圆筒部111和第二凸缘113的中间的方式设定的中间部115。中间部115的外周面相对于圆筒部111的外周面使直径以台阶状增大而形成。另外，中间部115的内周面相对于圆筒部111的内周面使直径以台阶状缩小而形成。
[0132]在第二凸缘113外径侧的第一凸缘112侧的端面和中间部115的外周面之间设有R部(R5)。
[0133]在中间部115外径侧的第一凸缘112侧的端面和圆筒部111的外周面之间设有R部(R6)。
[0134]在第二凸缘113内径侧的第一凸缘112侧的端面和中间部115的内周面之间设有R部(R7)。
[0135]在中间部115内径侧的第一凸缘112侧的端面和圆筒部111的内周面之间设有R部(R8)。
[0136]在上述的各R部(R5?R8)中，R5和R7在感受体110轴向的配置位置大致一致。
[0137]另外，R6和R8在感受体110轴向的位置，以R6 —方在第一凸缘112侧的方式偏
置配置。
[0138]另外，第一凸缘112的厚度tl及第二凸缘113的厚度t2设定为相对圆筒部111的壁厚to而言足够大。
[0139]六分力检测装置100分别具有Fx检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统、Mx检测系统、My检测系统、Mz检测系统，Fx检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统、Mx检测系统、My检测系统、Mz检测系统分别具有包含设于上述感受体110的圆筒部111中的应变计的桥式电路。
[0140]Fx检测系统检测作用于感受体110的圆筒部111的径向(以下，称为x轴方向)的力Fx0
[0141 ] Fy检测系统检测作用于感受体110的圆筒部111的与X轴方向正交的方向的径向(以下，称为I轴方向)的力Fy。
[0142]Fz检测系统检测作用于感受体110的圆筒部111的轴向(以下，称为z轴方向)的力Fz。
[0143]Mx检测系统检测作用于感受体110的圆筒部111的围绕x轴的力矩Mx。
[0144]My检测系统检测作用于感受体110的圆筒部111的围绕y轴的力矩My。
[0145]Mz检测系统检测作用于感受体110的圆筒部111的围绕z轴的力矩Mz。
[0146]上述的Fx检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统、Mx检测系统、My检测系统、Mz检测系统分别具有包含四个应变计的桥式电路而构成。
[0147]图3是表示实施例的六分力检测装置的应变计的配置的示意性立体图。
[0148]图4是表示实施例的六分力检测装置的力检测系统的应变计的配置及桥式电路的构成的图。图4 (a)、图4 (b)、图4 (c)分别表示Fx检测系统、Fy检测系统、Fz检测系统。[0149]图5是表示实施例的六分力检测装置的力矩检测系统的桥式电路的构成的图。图5 (a)、图5 (b)、图5 (C)分别表示Mx检测系统、My检测系统、Mz检测系统。
[0150]另外，图4、图5中，中间部114、115等省略图示。
[0151]如图3及图4所示，Fx检测系统具有应变计121?124而构成。应变计121?124为单轴的应变计，以其检测方向与圆筒部111的中心轴方向平行的方式粘贴在圆筒部111的外周面。
[0152]应变计121配置于圆筒部111外周面的第一凸缘112侧的区域(与中间部114接近的区域)。
[0153]应变计122配置于通过应变计121且与圆筒部111的轴向平行的直线上，且配置于圆筒部111外周面的第二凸缘113侧的区域(接近中间部115的区域)。
[0154]从应变计122看，应变计123配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计122，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0155]从应变计121看，应变计124配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计121，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0156]另外，如图4 Ca)所示，Fx检测系统的桥式电路将应变计121?124依次连接成环状，在应变计122和应变计123之间及应变计121和应变计124之间分别连接电源的正极、负极，并且提取应变计121和应变计122之间及应变计123和应变计124之间的电位差作为输出。
[0157]Fy检测系统具有应变计131?134而构成。应变计131?134为单轴应变计，且以其检测方向与圆筒部111的中心轴方向平行的方式粘贴在圆筒部111的外周面。
[0158]应变计131相对于Fx检测系统的应变计121，绕圆筒部111的中心轴偏离90度而配置。
[0159]应变计132相对于Fx检测系统的应变计122，绕圆筒部111的中心轴偏离90度而配置。
[0160]应变计131和应变计132配置于与圆筒部111的轴方向平行的同一直线上。
[0161]从应变计132看，应变计133配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计132，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0162]从应变计131看，应变计134配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计131，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0163]另外，如图4 (b)所示，Fy检测系统的桥式电路将应变计131?134依次连接成环状，在应变计132和应变计133之间及应变计131和应变计134之间分别连接电源的正极、负极，并且提取应变计131和应变计132之间及应变计133和应变计134之间的电位差作为输出。
[0164]Fz检测系统具有应变计141?144而构成。应变计141?144为单轴应变计，且以其检测方向与圆筒部111的中心轴方向平行的方式粘贴在圆筒部111的外周面。
[0165]应变计141配置于Fx检测系统的应变计121、122的中间。
[0166]应变计142、143、144分别相对于应变计141配置于绕圆筒部111的中心轴的相位偏离90度、180度、270度的位置。
[0167]另外，如图4 (C)所示，Fz检测系统的桥式电路将应变计141、142、144、143依次连接成环状，在应变计141和应变计143之间及应变计142和应变计144之间分别连接电源的正极、负极，并且提取应变计141和应变计142之间及应变计143和应变计144之间的电位差作为输出。
[0168]如图3及图5所示，Mx检测系统具有应变计151?154而构成。应变计151?154为单轴应变计，以其检测方向与圆筒部111的中心轴方向平行的方式粘贴在圆筒部111的外周面。
[0169]应变计151相对于Fy检测系统的应变计131，在圆筒部111的中心轴方向邻接配置。
[0170]应变计152相对于Fy检测系统的应变计132，在圆筒部111的中心轴方向邻接配置。
[0171]应变计151和应变计152配置于与圆筒部111的轴方向平行的同一直线上。
[0172]从应变计152看，应变计153配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计152，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0173]从应变计151看，应变计154配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计151，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0174]另外，如图5 (a)所示，Mx检测系统的桥式电路将应变计151、153、152、154依次连接成环状，在应变计151和应变计153之间及应变计152和应变计154之间分别连接电源的正极、负极，并且提取应变计151和应变计154之间及应变计153和应变计152之间的电位差作为输出。
[0175]My检测系统具有应变计161?164而构成。应变计161?164为单轴应变计，且以其检测方向与圆筒部111的中心轴方向平行的方式粘贴在圆筒部111的外周面。
[0176]应变计161相对于Fx检测系统的应变计121，在圆筒部111的中心轴方向邻接配置。
[0177]应变计162相对于Fx检测系统的应变计122，在圆筒部111的中心轴方向邻接配置。
[0178]应变计161和应变计162配置于与圆筒部111的轴方向平行的同一直线上。
[0179]从应变计162看，应变计163配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计162，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0180]从应变计161看，应变计164配置于绕圆筒部111的中心轴偏离180度的位置(相对于应变计161，关于圆筒部111的中心轴对称的位置)。
[0181]另外，如图5 (b)所示，My检测系统的桥式电路将应变计161、163、162、164依次连接成环状，在应变计161和应变计163之间及应变计162和应变计164之间分别连接电源的正极、负极，并且提取应变计161和应变计164之间及应变计163和应变计162之间的电位差作为输出。
[0182]Mz检测系统具有应变计171?174而构成。应变计171?174为剪切型应变计，以其检测方向在圆筒部111的周向的方式粘贴在圆筒部111的外周面。
[0183]应变计171配置于Fz检测系统的应变计141、142的中间。
[0184]应变计172配置于Fz检测系统的应变计142、144的中间。
[0185]应变计173、174分别相对于应变计172、171，配置于关于圆筒部111的中心轴对称的位置。
[0186]另外，如图5 (C)所示，Mz检测系统的桥式电路将应变计171、173、174、172连接成环状，在应变计171和应变计173之间及应变计172和应变计174之间分别连接电源的正极、负极，并且提取应变计171和应变计172之间及应变计173和应变计174之间的电位
差作为输出。
[0187]上述各检测系统的应变计以各检测系统分别具有的焦点F与未图示的车轮中心(车轴上的轮胎宽度的中心)实质上一致的方式配置。
[0188]根据以上说明的实施例，可以得到以下的效果。
[0189](I)通过将作为分力测定用的测力传感器的六分力检测装置100设于轮毂单元I内，来改造现有的轮毂单元，由此，能够容易地将本实施例的轮毂单元I安装于车辆上。另夕卜，可以配置在接近车轮中心的部位，可以将其输出直接作为车轮作用力。
[0190]另外，由于感受体110可以通过例如车床进行的机械加工等比较容易地形成，并且仅在圆筒部111的表面侧安装应变计，因此相对于例如以十字状的梁作为感受体的现有六分力测力传感器，可以简化感受体110的制造及应变计的安装工序，适于批量生产且成本低廉。
[0191]另外，电路也可以通过印刷一体形成。
[0192](2)通过在感受体110的轮毂10侧的端部的外径侧配置径向轴承40、在内径侧配置推力轴承50，分别从感受体110的外径侧、内径侧传递负荷，由此，能够提高负荷的传递效率，改善检测灵敏度。另外，作为径向轴承40、推力轴承50，可以使用通用且成品的轴承，并且可以容易地进行密封等，因此，能够改善轴承的选择自由度等设计自由度，并且，制造容易。
[0193](3)可以利用圆筒部111的应力斑的对称性，抑制各分力的相互干扰，并且使偏差均衡，不需要进行对桥式电路输出的信号处理运算，能够大幅度简化信号处理系统的结构。
[0194](4)容易设定为所有的分力、力矩的中心轴集中于一点的所谓的单焦点型的构成，减少了分力相互间的干扰而不需要补偿换算。
[0195]另外，通过使这种焦点与车轮中心实质上一致，可以不需要因测量位置和车轮中心的偏离而成为必要的运算处理。
[0196](5)通过偏置配置圆筒部111和中间部114之间的R部R2、R4，并且偏置配置圆筒部111和中间部115之间的R部R6、R8，可以防止将支承部或输入部固定于第一凸缘112、第二凸缘113时的紧固扭矩等的影响波及到圆筒部111，从而进行更高精度的六分力的检测。
[0197](6)除了检测由车轮的上下力、前后力、轴向力及绕垂直轴、前后轴的力矩构成的五分力以外，还检测绕车轴的力矩，由此可以进行滚动阻力的测定、补偿用、故障检测用等。
[0198](变形例)
[0199]本发明不限于以上说明的实施例，可以进行各种变形或变更，这些变形或变更也在本发明的技术范围内。
[0200](I)构成轮毂单元的各部件的形状、结构、材质、配置等，可以适当变更。
[0201]进而，径向轴承、推力轴承的种类也不限于实施例，也可以是其它种类的径向轴承、推力轴承。[0202](2)在实施例中，形成为六分力检测装置的感受体的筒状部，作为一例形成为具有一样的外径、内径的圆筒状，但本发明不限于此，例如，也可以设定为外径及内径根据轴向距离而变化的锥形状的筒状体。进而，截面形状也不限定于圆形，也可以是多边形截面或其它截面形状。
[0203](3)在实施例中，例如检测六分力，但本发明不限于此，也可以设定为只检测它们中的一部分分力的构成。例如，也可以设定为检测省略绕车轴的力矩的五分力的构成。
[0204](4)各分力检测系统中使用的各应变计不限于由单一应变计构成的结构，也可以将多个应变计进行并联或串联连接而作为一个应变计使用。通过设定为这种构成，能够改
善灵敏度等。
[0205](5)设于圆筒部两端的台阶部的有无、尺寸、形状、或边界部的R的设定等不限于上述实施例的构成，可以进行适当变更。
[0206](6)在实施例中，各应变计粘贴在圆筒部的外周面，但也可以设定为粘贴在内周面的构成。
【权利要求】
1.一种车轮作用力检测装置，包括: 安装部，其固定于由悬架装置支承的车身侧部件； 轮毂，其固定有车轮，并且被支承为相对于所述安装部绕车轴可旋转； 感受体，其具有与所述车轴同心地形成的筒状部，该筒状部的一端部固定于所述安装部，所述筒状部的另一端部经由轮毂轴承连接于所述轮毂；以及 分力检测装置，其具有包含设于所述感受体的所述筒状部的周面的每一分力的至少四个应变计的桥式电路， 其中所述轮毂轴承具有: 径向轴承，其设于所述感受体和所述轮毂之间，并且承担径向负 荷；以及 推力轴承，其设于所述感受体和所述轮毂之间，并且承担推力方 向的负荷，并且与所述径向轴承分开设置。
2.如权利要求1所述的车轮作用力检测装置，其中， 所述径向轴承设于所述感受体在所述轮毂侧的端部的外径侧， 所述推力轴承设于所述感受体在所述轮毂侧的端部的内径侧。
3.如权利要求1或2所述的车轮作用力检测装置，其中， 所述分力检测装置包括:分别检测作用于所述筒状部的径向的两个分力的第一径向分力检测装置及第二径向分力检测装置、检测作用于所述筒状部的轴向的分力的轴向分力检测装置、分别检测围绕沿着所述筒状部的径向的两个轴作用的力矩的第一径向旋转力矩检测装置及第二径向旋转力矩检测装置， 所述第一径向分力检测装置、所述第二径向分力检测装置、所述第一径向旋转力矩检测装置、所述第二径向旋转力矩检测装置分别具有包含设于所述筒状部的第一单轴应变计~第四单轴应变计的桥式电路，第二单轴应变计相对于第一单轴应变计在所述筒状部的中心轴方向分开配置，第三单轴应变计及第四单轴应变计分别相对于第二单轴应变计及第一单轴应变计配置于绕所述筒状部的中心轴偏离180度的位置， 所述轴向分力检测装置具有包含沿所述筒状部的周向等间隔地分散设置的第一单轴应变计至第四单轴应变计的桥式电路。
4.如权利要求3所述的车轮作用力检测装置，其中， 所述分力检测装置包括检测围绕所述筒状部的轴作用的力矩的轴向旋转力矩检测装置， 所述轴向旋转力矩检测装置具有包含沿所述筒状部的周向等间隔地分散设置的第一剪切型应变计至第四剪切型应变计的桥式电路。
5.如权利要求1或2所述的车轮作用力检测装置，其中， 所述筒状部形成内径及外径恒定或与距一端部的距离成比例地变化的圆筒状。
6.如权利要求1或2所述的车轮作用力检测装置，其中， 所述分力检测装置的焦点与所述车轮的中心一致。
【文档编号】G01L5/16GK104015562SQ201410065504
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2013年3月1日
【发明者】永野弘树, 下山浩 申请人:富士重工业株式会社