УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ НА ШИНЕ Российский патент 2012 года по МПК G01M17/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству определения для транспортного средства, такого как автомобиль, и, в частности, к устройству определения силы на шине, которое определяет силу, действующую на шину колеса с шиной в сборе.

Уровень техники

Известны различные устройства определения силы на шине, которые определяют силу, действующую на шину колеса с шиной в сборе транспортного средства, такого как автомобиль. Например, в опубликованной заявке на патент Японии №2005-241470 (JP 2005-241470) описано устройство определения силы на шине, в котором соединительные элементы стороны оси и соединительные элементы стороны колеса расположены попеременно в четырех позициях в окружном направлении вокруг центра вращения колеса с шиной в сборе, между соединительными элементами стороны оси и соединительными элементами стороны колеса размещены упругий элемент и датчики нагрузки для определения нагрузки, которая прилагается к упругому элементу, и сила, действующая на колесо, вычисляется на основании результата определения нагрузки датчиками нагрузки.

В публикации WO 2008/133353 описано устройство определения силы на шине, включающее в себя средства определения напряжения, которые определяют напряжение, приложенное к соединительным средствам для соединения дисковой части колеса в колесе с шиной в сборе и опорной части для колеса опорного элемента для колеса, и вычислительные средства, которые вычисляют силу на шине на основании определяемого напряжения.

В устройстве определения силы на шине, описанном в документе JP 2005-241470, напряжение передается между соединительными элементами стороны колеса и соединительными элементами стороны оси через упругий элемент. В устройстве определения силы на шине, описанном в документе WO 2008/133353, напряжение передается между дисковой частью колеса и опорной частью для колеса через соединительные средства, и определяется напряжение, приложенное к упругому элементу и соединительным элементам.

Таким образом, когда жесткость упругого элемента и соединительных средств задается низкой, чтобы увеличить отношение сигнал/шум при определении силы, действующей на шину, жесткость монтажа колеса с шиной в сборе уменьшается. С другой стороны, когда жесткость упругого элемента и соединительных средств задается высокой, чтобы обеспечить благоприятную жесткость монтажа колеса с шиной в сборе, отношение сигнал/шум при определении силы, действующей на шину, уменьшается, и становится трудно определить действующую на шину силу с высокой точностью.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение было сделано с учетом описанных выше проблем известных устройств определения силы на шине, сконфигурированных таким образом, что все напряжение, которое передается между элементом стороны колеса и элементом стороны оси, передается через промежуточный элемент, такой как упругий элемент и соединительный элемент, и определяется напряжение, приложенное к промежуточному элементу. Изобретение предлагает устройство определения силы на шине, которое увеличивает деформацию вследствие напряжения, приложенного к упругому телу, размещенному между элементом стороны колеса и элементом стороны оси, и определяет увеличенную деформацию, тем самым определяя силу, действующую на шину, с большей точностью в сравнении с известным устройством определения силы на шине, при этом обеспечивая благоприятную жесткость монтажа колеса с шиной в сборе.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается устройство определения силы на шине для определения силы, действующей на шину в точке контакта шины, характеризующееся тем, что оно включает в себя: колесо с шиной в сборе, причем колесо имеет дисковую часть, проходящую перпендикулярно оси вращения колеса с шиной в сборе, и шина удерживается на наружной окружной части колеса; опорный элемент для колеса для поддержки колеса с помощью опорной части для колеса таким образом, что колесо может вращаться вокруг оси вращения, причем опорная часть для колеса поддерживается кузовом транспортного средства таким образом, что оно может вращаться вокруг оси вращения и проходит перпендикулярно оси вращения; соединительный элемент, который соединяет дисковую часть колеса и опорную часть для колеса опорного элемента для колеса; упругое тело, расположенное между дисковой частью и опорной частью для колеса, причем упругое тело имеет столбчатую часть, которая проходит параллельно оси вращения и которая упирается, на ее противоположных концах, в дисковую часть и опорную часть для колеса, и пластинчатую часть, которая выполнена за одно целое со столбчатой частью между ее противоположными концами и проходит вокруг столбчатой части; устройство определения напряжений, которое определяет напряжение, приложенное к упругому телу посредством определения деформации пластинчатой части; и вычислительный блок, который вычисляет силу, действующую на шину, на основании определенного напряжения.

В соответствии с описанным выше первым аспектом упругое тело располагается между дисковой частью колеса и опорной частью для колеса опорного элемента для колеса. Упругое тело включает в себя столбчатую часть, которая проходит параллельно оси вращения колеса с шиной в сборе и которая упирается, на ее противоположных концах, в дисковую часть и опорную часть для колеса, и пластинчатую часть, которая выполнена за одно целое со столбчатой частью между ее противоположными концами и проходит вокруг столбчатой части. Напряжение, приложенное к упругому телу, определяется посредством определения деформации пластинчатой части, и сила, действующая на шину, вычисляется на основании определенного напряжения.

Тем самым деформация столбчатой части вследствие напряжения, приложенного к упругому телу, увеличивается в пластинчатой части, и напряжение, приложенное к упругому телу, определяется посредством определения увеличенной деформации. В связи с этим, в сравнении со случаем, когда пластинчатая часть отсутствует и определяется деформация столбчатой части, отношение сигнал/шум при определении напряжения, приложенного к упругому телу, увеличивается, и сила, действующая на шину, определяется с высокой точностью.

Дополнительно, нет необходимости слишком сильно уменьшать жесткость упругого элемента для увеличения отношения сигнал/шум при определении напряжения, приложенного к упругому телу. Тем самым, в сравнении со случаем, когда пластинчатая часть отсутствует и определяется деформация столбчатой части, возможно сделать жесткость столбчатой части более высокой, и поэтому возможно прочно соединить дисковую часть колеса и опорную часть для колеса опорного элемента для колеса, так что обеспечивается благоприятная жесткость монтажа колеса с шиной в сборе.

В описанном выше первом аспекте возможно использовать конструкцию, в которой упругое тело имеет множество столбчатых частей, разнесенных относительно друг друга вокруг оси вращения, и пластинчатая часть соединяет в одно целое каждую пару столбчатых частей, расположенных рядом друг с другом в окружном направлении.

В соответствии с описанной выше конструкцией, упругое тело проходит множество столбчатых частей, разнесенных относительно друг друга вокруг оси вращения, и пластинчатая часть соединяет в одно целое каждую пару столбчатых частей, расположенных рядом друг с другом в окружном направлении. Тем самым, в сравнении со случаем, когда множество столбчатых частей не соединены в одно целое пластинчатой частью, возможно уменьшить количество частей и легко и эффективно установить упругое тело.

Дополнительно, перемещение пластинчатой части в области около столбчатой части ограничивается столбчатой частью, расположенной рядом с ней в окружном направлении, и поэтому, в сравнении со случаем, когда множество столбчатых частей не соединены в одно целое пластинчатой частью, величина упругой деформации пластинчатой части увеличивается, так что возможно увеличить отношение сигнал/шум при определении напряжения, приложенного к упругому телу.

В описанном выше первом аспекте возможно использовать конструкцию, в которой пластинчатая часть имеет участок концентрации напряжений, который увеличивает деформацию пластинчатой части в области, в которой располагается устройство определения напряжений, посредством концентрации напряжения, приложенного к пластинчатой части вследствие напряжения, приложенного к упругому телу.

В соответствии с описанной выше конструкцией, в пластинчатой части напряжение, приложенное к пластинчатой части вследствие напряжения, приложенного к упругому телу, концентрируется на участке концентрации напряжений, и деформация пластинчатой части в области, в которой располагается устройство определения напряжений, увеличивается за счет концентрации напряжений. Тем самым, в сравнении со случаем, когда участок концентрации напряжений отсутствует, отношение сигнал/шум при определении напряжения, приложенного к упругому телу, увеличивается, и поэтому возможно увеличить жесткость столбчатого участка, что важно для получения желаемой точности определения напряжения.

В описанном выше первом аспекте возможно использовать конструкцию, в которой устройство определения напряжений располагается, относительно оси столбчатой части, в направлении, перпендикулярном радиальному направлению колеса с шиной в сборе, если смотреть вдоль оси вращения.

Как правило, когда дисковая часть колеса и опорная часть для колеса опорного элемента для колеса вращаются относительно друг друга вокруг оси вращения, деформация столбчатых частей и пластинчатой части будет больше в областях, расположенных, относительно оси столбчатой части, в направлении, перпендикулярном радиальному направлению колеса с шиной в сборе.

В соответствии с описанной выше конструкцией, устройство определения напряжений располагается, относительно оси столбчатой части, в направлении, перпендикулярном радиальному направлению колеса с шиной в сборе, если смотреть вдоль оси вращения, так что возможно эффективно определять напряжение, приложенное к упругому телу, когда дисковая часть колеса и опорная часть для колеса опорного элемента для колеса вращаются относительно друг друга вокруг оси вращения.

В описанном выше первом аспекте возможно использовать конструкцию, в которой соединительный элемент проходит параллельно оси вращения, и столбчатая часть представляет собой полый цилиндр, через который проходит соединительный элемент.

В соответствии с описанной выше конструкцией, соединительный элемент проходит параллельно оси вращения, и столбчатая часть представляет собой полый цилиндр, через который проходит соединительный элемент, так что возможно оценить напряжение, приложенное к соединительному элементу посредством определения напряжения, приложенного к упругому элементу, и поэтому возможно оценить силу, действующую на шину, на основании напряжения, приложенного к соединительному элементу.

Альтернативно, в описанном выше первом аспекте возможно использовать конструкцию, в которой столбчатая часть располагается, относительно соединительного элемента, в окружном направлении вокруг оси вращения.

В соответствии с описанной выше конструкцией, столбчатая часть располагается, относительно соединительного элемента, в окружном направлении вокруг оси вращения, так что расположение упругого тела (тел) и количество упругих тел могут быть заданы без каких-либо ограничений, вводимых расположением соединительного элемента (элементов) и количеством соединительных элементов, и сила, действующая на шину, оценивается на основании напряжения, приложенного к упругому телу. Дополнительно, столбчатая часть не обязательно должна быть полой, но может иметь сплошную структуру.

В описанном выше первом аспекте возможно использовать конструкцию, в которой устройство определения силы на шине дополнительно включает в себя элемент ограничения напряжения сжатия, который принимает на себя по меньшей мере часть напряжения сжатия, прилагаемого от дисковой части и опорной части для колеса к столбчатой части, тем самым ограничивая напряжение сжатия, которое прилагается к столбчатой части.

В соответствии с описанной выше конструкцией, элемент ограничения напряжения сжатия принимает на себя по меньшей мере часть напряжения сжатия, прилагаемого от дисковой части и опорной части для колеса к столбчатой части, тем самым ограничивая напряжение сжатия, которое прилагается к столбчатой части. Тем самым, в сравнении со случаем, когда элемент ограничения напряжения сжатия отсутствует, возможно сделать жесткость упругого тела ниже, при этом обеспечивая прочное соединение между дисковой частью колеса и опорной частью для колеса опорного элемента для колеса с помощью соединительного элемента. Тем самым возможно увеличить точность определения силы, действующей на шину, при этом обеспечивая благоприятную жесткость монтажа колеса с шиной в сборе.

В описанном выше первом аспекте возможно использовать конструкцию, в которой вычислительный блок вычисляет напряжение, которое прилагается в направлении вращения колеса с шиной в сборе к упругому телу, на основании напряжения, приложенного к упругому телу, и вычисляет силу, действующую на шину в продольном направлении в точке контакта шины, на основании напряжения, приложенного в направлении вращения колеса с шиной в сборе.

В соответствии с описанной выше конструкцией, сила, действующая на шину в продольном направлении в точке контакта шины, т.е. продольная сила, вычисляется надежно и точно.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше первом варианте осуществления устройство определения напряжений выполнено с возможностью определения напряжения, приложенного к упругому телу в направлении вращения колеса с шиной в сборе.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, в описанном выше первом аспекте пластинчатая часть проходит перпендикулярно оси столбчатой части.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше первом аспекте упругое тело имеет множество столбчатых частей, расположенных с равными интервалами вокруг оси вращения.

В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше четвертом аспекте упругое тело имеет четыре столбчатые части, расположенных с интервалами 90 градусов вокруг оси вращения.

В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше первом аспекте устройство определения силы на шине имеет множество устройств определения напряжений, которые определяют деформацию пластинчатой части вокруг столбчатых частей, чтобы определить напряжение, приложенное к упругому телу в направлении вращения колеса с шиной в сборе для каждой столбчатой части, и вычислительный блок может вычислять силу, действующую на шину в продольном направлении, на основании суммы напряжений, приложенных к столбчатым частям упругого тела в направлении вращения колеса с шиной в сборе.

В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше первом аспекте пластинчатая часть соединяет в одно целое все столбчатые части.

В соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше первом аспекте устройство определения напряжений выполнено с возможностью определения деформации поверхностного участка пластинчатой части в направлении, перпендикулярном оси столбчатой части.

В соответствии с девятым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше первом аспекте предусмотрены пара устройств определения напряжений, расположенных с противоположных сторон относительно оси каждой из столбчатых частей.

В соответствии с десятым аспектом настоящего изобретения, в описанном выше девятом аспекте пара устройств определения напряжений располагаются на поверхности пластинчатой части с одной стороны относительно центра толщины пластинчатой части.

Краткое описание чертежей

Описанные выше и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего описания примеров вариантов осуществления, с помощью прилагаемых чертежей. На чертежах одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные элементы.

Фиг.1 - вид в разрезе по плоскости (линия I-I с фиг.2), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий первый вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением, которое используется на приводном колесе.

Фиг.2 - вид в разрезе по линии II-II с фиг.1, показывающий основную часть первого варианта осуществления.

Фиг.3 - пояснительная схема, иллюстрирующая упругую деформацию пластинчатой части в преувеличенном размере, когда напряжение сдвига приложено к столбчатой части в первом варианте осуществления.

Фиг.4 - пояснительная схема, иллюстрирующая напряжения, которые определяются детекторными элементами в первом варианте осуществления, если смотреть со стороны колпака ступицы колеса с шиной в сборе.

Фиг.5 - вид в разрезе по плоскости (линия V-V с фиг.6), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий второй вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением.

Фиг.6 - вид в разрезе по линии VI-VI с фиг.6, показывающий основную часть в соответствии с вторым вариантом осуществления.

Фиг.7 - вид в разрезе по линии VII-VII с фиг.6, показывающий упругое тело в соответствии с вторым вариантом осуществления.

Фиг.8 - вид в разрезе по плоскости (линия VIII-VIII с фиг.9), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий третий вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением.

Фиг.9 - вид в разрезе по линии IX-IX с фиг.8, показывающий основную часть в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг.10 - вид в разрезе по плоскости (линия X-X с фиг.11), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий четвертый вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением.

Фиг.11 - вид в разрезе по линии XI-XI с фиг.10, показывающий основную часть в соответствии с четвертым вариантом осуществления.

Фиг.12 - вид в местном разрезе по линии XII-XII с фиг.10, показывающий основную часть в соответствии с четвертым вариантом осуществления.

Фиг.13 - вид в разрезе по плоскости (линия XIII-XIII с фиг.14), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий пятый вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением.

Фиг.14 - вид в разрезе по линии XIV-XIV с фиг.13, показывающий основную часть в соответствии с пятым вариантом осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи будут подробно описаны варианты осуществления изобретения.

Первый вариант осуществления изобретения

Фиг.1 представляет вид в разрезе по плоскости (линия I-I с фиг.2), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий первый вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением, которое используется на приводном колесе. Фиг.2 представляет вид в разрезе по линии II-II с фиг.1, показывающий основную часть первого варианта осуществления.

На фиг.1 ссылочная позиция 10 обозначает колесо с шиной в сборе транспортного средства (не показано) и ссылочная позиция 12 обозначает устройство определения силы на шине. Колесо 10 с шиной в сборе включает колесо 16, изготовленное из металла, которое имеет дисковую часть 16А, проходящую перпендикулярно оси 14 вращения, и шину 18, изготовленную в основном из каучука, которая поддерживается периферической ободной частью 16В колеса 16. Колесо 10 с шиной в сборе поддерживается ступицей 20 с возможностью вращения вокруг оси 14 вращения. Устройство 12 определения силы на шине располагается, вместе с тормозным диском 22, между колесом 10 с шиной в сборе и ступицей 20.

Ступица 20 имеет цилиндрическую часть 26 в виде вала, которая поддерживается опорой 24 с возможностью вращения вокруг оси 14 вращения, и фланцевую часть 28, выполненную за одно целое с частью в виде вала, которая перпендикулярна оси 14 вращения. Хотя это и не показано на фиг.1, опора 24 поддерживается кузовом транспортного средства с помощью подвески. Колесо 10 с шиной в сборе является приводным колесом, и приводной вал 30 вставлен в часть 26 в виде вала со стороны, противоположной колесу 10 с шиной в сборе. Приводной вал 30 проходит вдоль оси 14 вращения с возможностью вращения вокруг оси 14 вращения, и прочно соединен с частью 26 в виде вала посредством прессовой посадки или т.п. Колесо с шиной в сборе, в котором используется устройство определения силы на шине, может быть приводным колесом.

Ступица 20 выполняет функцию опорного элемента для колеса вместе с дисковой частью 22А тормозного диска 22. Фланцевая часть 28 образует опорную часть для колеса вместе с дисковой частью 22А. Кольцевое упругое тело 32 располагается коаксиально с осью 4 вращения между дисковой частью 6А и дисковой частью 22А. Упругое тело 32 включает в себя четыре по существу цилиндрических столбчатых части 32А, расположенных с интервалами 90 градусов вокруг оси 4 вращения, и пластинчатую часть 32В, выполненную за одно целое со столбчатыми частями 32А и проходящую вокруг столбчатых частей. Пластинчатая часть 32В располагается в средней позиции между противоположными продольными концами столбчатых частей 32А.

Ступица 20 и тормозной диск 22 могут быть изготовлены из металлического материала, имеющего высокую прочность и высокую жесткость, такого как ферросплав. Колесо 16 может быть изготовлено из металлического материала с относительно высокой прочностью и относительно высокой жесткостью, такого как алюминиевый сплав или ферросплав. Упругое тело 32 может быть изготовлено из металлического материала с относительно высокой упругостью, такого как алюминиевый сплав.

Оси 32С столбчатых частей 32А проходят параллельно оси 4 вращения, и два конца столбчатых частей 32А упираются в дисковую часть 6А и в дисковую часть 22А. Пластинчатая часть 32В проходит в виде кольца вокруг оси 14 вращения и перпендикулярно оси 14 вращения и соединяет в одно целое четыре столбчатые части 32А. Пластинчатая часть 32В имеет внутренний диаметр больше, чем диаметр части 26 в виде вала ступицы 20, и имеет наружный диаметр меньше, чем диаметр дисковой части 22А тормозного диска 22.

Закрывающий элемент 34 располагается между дисковой частью 16А и дисковой частью 22А. Закрывающий элемент 34 имеет дисковую часть 34А и цилиндрическую часть 34В, выполненные за одно целое друг с другом. Дисковая часть 34А имеет отверстия 34С, в которые с плотной посадкой вставлены столбчатые части 32А, и упирается в дисковую часть 16А. Цилиндрическая часть 34В проходит параллельно оси 14 вращения вокруг упругого тела 32 и упирается в дисковую часть 22А на концевом участке на стороне, противоположном дисковой части 32А. Уплотнительное кольцо 35, для предотвращения попадания загрязненной воды и/или пыли внутрь закрывающего элемента 34 через зазор между цилиндрической частью 34В и дисковой частью 22А, располагается на торце цилиндрической части 34В.

Отверстие 36 с круглым поперечным сечением, которое проходит вдоль оси 32С, образовано в каждой столбчатой части 32А. Болт 38, выполняющий функцию соединительных средств, проходит через каждое из отверстий 36. Ось каждого из болтов 38 проходит вдоль оси 32С и выровнена с ней. Головка каждого из болтов 38 фиксируется на внутренней поверхности фланцевой части 28. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, отверстие 36 имеет участок большего диаметра, в котором размещается болт 38 со свободной посадкой, и участок меньшего диаметра, в котором болт 38 размещается по существу с плотной посадкой.

Каждый из болтов 38 проходит через фланцевую часть 28 ступицы 20, дисковую часть 22А тормозного диска 22, столбчатую часть 32А упругого тела 32 и дисковую часть 16А колеса 16, и проходит наружу от дисковой части 16А. Упругое тело 32 и закрывающий элемент 34 зажимаются между дисковой частью 16А и дисковой частью 22А болтами 38 и гайками 40, которые навинчиваются на болты 38. Дисковая часть 16А прочно соединена с фланцевой частью 28 и тормозным диском 22 в одно целое.

Детекторные элементы 42 закреплены на поверхности пластинчатой части 32В упругого тела 32 около столбчатых частей 32А. Как показано на фиг.2, для каждой из столбчатых частей 32А, детекторные элементы 42 располагаются в позициях, расположенных в направлении, перпендикулярном радиальному направлению колеса с шиной в сборе относительно оси 32С, то есть в позициях на прямой линии 46, идущей перпендикулярно плоскости 44, которая проходит через ось 14 вращения и ось 32С. В показанном на чертежах варианте осуществления детекторные элементы 42 располагаются с противоположных сторон каждой из столбчатых частей 32А в направлении вдоль прямой линии 46, на одной стороне относительно центра пластинчатой части 32В в направлении ее толщины.

Как иллюстрируется на фиг.3, на которой деформация показана в увеличенном масштабе, когда дисковая часть 16А и дисковая часть 22А вращаются относительно друг друга вокруг оси 14 вращения под действием крутящего момента, прилагаемого к колесу 10 с шиной в сборе и ступице 20, к столбчатым частям 32А упругого тела 32 прилагается напряжение сдвига, так что оси 32С наклоняются относительно дисковой части 16А и дисковой части 22А. Тем самым участки пластинчатой части 32В с противоположных сторон столбчатой части 32А в окружном направлении упругого тела 32 упруго изгибаются, так что вогнутый поверхностный участок подвергается деформации сжатия, тогда как выгнутый поверхностный участок подвергается деформации растяжения.

Величина упругой деформации пластинчатой части 32В пропорциональна напряжению сдвига, которое прилагается к столбчатым частям 32А. Напряжение сдвига, которое прилагается к столбчатым частям 32А, пропорционально крутящему моменту, передаваемому между колесом 10 с шиной в сборе и ступицей 20 через болты 38. Тем самым возможно оценить силу в окружном направлении, которая передается болтом 38 между дисковой частью 16А и дисковой частью 22А, в позиции соответствующей столбчатой части 32А посредством определения величины упругой деформации пластинчатой части 32В с противоположных сторон столбчатой части 32А.

Каждый из детекторных элементов 42 выполняет функцию устройства определения напряжений, подобного тензорезистору, которые выдают сигнал электрического тока, указывающий величину электрического тока, соответствующую упругой деформации пластинчатой части 32В в направлении вдоль прямой линии 46, тем самым определяя напряжение, которое приложено к поверхностному участку пластинчатой части 32В вдоль прямой линии 46 с противоположных сторон каждого из болтов 38 в окружном направлении. Закрывающий элемент 34 имеет участок 48 небольшого диаметра, который выровнен с осью 14 вращения. Наружный концевой участок части 26 в виде вала ступицы 20 частично вставлен в участок 48 небольшого диаметра. Устройство 50 с электронной схемой, которое выполняет функцию вычислительного блока, располагается в центральной части закрывающего элемента 34. Сигнал электрического тока, который выдает каждый из детекторных элементов 42, подается к устройству 50 с электронной схемой через вывод 52.

Можно считать, что напряжение, которое вызывает деформацию сжатия поверхностного участка пластинчатой части 32В в вогнутой форме, и напряжение, которое вызывает деформацию растяжения поверхностного участка пластинчатой части 32В в выгнутой форме, имеют одинаковую амплитуду и противоположны друг другу. Дополнительно, деформации с противоположных сторон каждой из столбчатых частей 32А в направлении вдоль прямой линии 46 являются обратными друг другу. Тем самым пара детекторных элементов 42, которые обеспечены для каждой из столбчатых частей 32А, определяют, с одной стороны пластинчатой части 32В упругие напряжения, положительные направления которых противоположны друг другу вдоль прямой линии 46.

Как будет описано позднее, устройство 50 с электронной схемой вычисляет силы Fx1-Fx4 в окружном направлении, которые действуют на дисковую часть 16А и дисковую часть 22А в позициях, в которых располагаются болты 38, на основании сигналов электрического тока, принимаемых от детекторных элементов 42. Устройство 50 с электронной схемой затем вычисляет силу Fxt в продольном направлении (продольную силу), перпендикулярном оси 14 вращения, причем продольная сила Fxt действует от поверхности 56 дороги на шину 18 в центре Р поверхности контакта шины 18, на основании описанных выше сил Fx1-Fx4, и устройство 50 с электронной схемой затем выдает сигнал, указывающий продольную силу Fxt, на блок управления транспортного средства, который не показан на чертежах.

Фиг.4 представляет пояснительную схему, показывающую напряжения, которые определяются детекторными элементами 42 в первом варианте осуществления, если смотреть со стороны колпака ступицы колеса 10 с шиной в сборе. Как показано на фиг.4, полагается, что четыре болта 38 являются болтами 38а-38d, и напряжения, определяемые детекторными элементами 42, которые располагаются со стороны болтов 38а-38d в направлении против часовой стрелки, - это напряжения fx11, fx21, fx31, fx41, соответственно. Дополнительно, полагается, что напряжения, определяемые детекторными элементами 42, которые располагаются со стороны болтов 38а-38d в направлении по часовой стрелке, - это напряжения fx12, fx22, fx32, fx42, соответственно.

Устройство 50 с электронной схемой вычисляет напряжения Fx1-Fx4, которые приложены к центрам болтов 38а-38d в направлении вращения колеса 10 с шиной в сборе, используя следующие уравнения (1)-(4):

Fx1=(fx11+fx12)/2 (1) Fx2=(fx21+fx22)/2 (2) Fx3=(fx31+fx32)/2 и (3) Fx4=(fx41+fx42)/2 (4)

Если коэффициент, определяемый на основании радиуса вращения колеса 10 с шиной в сборе, расстояния между осью 14 вращения и осью 32С, например, равен Ах (положительная константа), продольная сила Fxt, которая действует от поверхности 56 дороги на шину 18 в центре Р поверхности контакта шины 18, выражается с помощью приведенного ниже уравнения (5). Тем самым устройство 50 с электронной схемой вычисляет продольную силу Fxt, которая действует на шину 18, используя следующее уравнение (5):

Fxt=Ax(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4) (5)

На столбчатые части 32А действует вертикальная сила сдвига вследствие вертикальной силы, действующей на колесо 10 с шиной в сборе, так что силы fx11-fx41 и fx12-fx42, определенные детекторными элементами 42, имеют составляющие погрешности из-за вертикальной силы сдвига. Однако направления составляющих погрешности из-за вертикальной силы сдвига противоположны друг другу с противоположных сторон оси 14 вращения колеса 10 с шиной в сборе в горизонтальном направлении. Тем самым вычисление уравнения (5) ведет в результате к исключению составляющих погрешности из-за вертикальной силы сдвига.

Напряжение изгиба прилагается к столбчатым частям 32А вследствие боковой силы, действующей на колесо 10 с шиной в сборе, и силы fx11-fx41 и fx12-fx42, определенные детекторными элементами 42, имеют составляющие погрешности из-за напряжения изгиба. Однако направления составляющих погрешности из-за напряжения изгиба противоположны друг другу с противоположных сторон оси 14 вращения колеса 10 с шиной в сборе в вертикальном направлении. Тем самым вычисление уравнения (5) ведет в результате к исключению составляющих погрешности из-за напряжения изгиба.

Соответственно, возможно точно вычислить продольную силу Fxt, действующую на шину 18, без влияния на это вертикально направленной силы и/или боковой силы, действующих на колесо 10 с шиной в сборе, и такая работа и эффективность достигаются в случае других вариантов осуществления, описываемых позднее.

В соответствии с показанным на чертежах первым вариантом осуществления, если крутящий момент действует на колесо 16 или ступицу 20, напряжение сдвига прилагается к столбчатым частям 32А упругих тел 32, и возможно определить напряжения Fx1-Fx4 в направлении вращения колеса 10 с шиной в сборе, которые прилагаются к позициям, в которых располагаются соответствующие болты 38, на основании деформаций, которые сопровождают упругую деформацию пластинчатой части 32В вследствие возникновения напряжения сдвига. Дополнительно, на основании этих напряжений возможно точно вычислить продольную силу Fxt, которая действует от поверхности 56 дороги на шину 18.

В частности, в соответствии с первым вариантом осуществления, закрывающий элемент 34 располагается между дисковой частью 16А и дисковой частью 22А и принимает на себя по меньшей мере часть напряжения сжатия, прилагаемого к дисковым частям 16А и 22А. Тем самым закрывающий элемент 34 выполняет функцию средства ограничения напряжения сжатия, которое ограничивает напряжение сжатия, прилагаемое к столбчатым частям 32А упругого тела 32.

Тем самым, в сравнении со случаем, когда напряжение сжатия, которое прилагается к столбчатым частям 32А, не ограничивается закрывающим элементом 34, возможно уменьшить жесткость упругого тела 32, при этом обеспечивая прочное соединение между дисковой частью 16А колеса 16 и фланцевой частью 28 ступицы 20. Тем самым, возможно увеличить точность определения силы на шине, при этом обеспечивая благоприятную жесткость монтажа колеса 10 с шиной в сборе. Такая работа и эффективность достигаются также в случае четвертого и пятого вариантов осуществления, описываемых позднее.

В соответствии с первым вариантом осуществления пара детекторных элементов 42 располагаются на одной боковой поверхности пластинчатой части 32В с противоположных сторон относительно каждой из столбчатых частей 32А в окружном направлении колеса 10 с шиной в сборе. Напряжения Fx1-Fx4, которые прилагаются к центрам болтов 38а-38d в направлении вращения колеса 10 с шиной в сборе, вычисляются в виде средних значений напряжений, которые определяются каждой парой детекторных элементов 42, используя приведенные выше уравнения (1)-(4).

Тем самым, в сравнении со случаем, когда только один детекторный элемент 42 обеспечен около каждой из столбчатых частей 32А, возможно более точно определить напряжения Fx1-Fx4, которые прилагаются к упругому телу 32 в позициях соответствующих столбчатых частей 32А. Дополнительно, в сравнении со случаем, когда детекторные элементы 42 обеспечены только для некоторых столбчатых частей 32А, возможно более точно вычислить продольную силу Fxt, которая действует на шину 18. Такая работа и эффективность достигаются также в случае других вариантов осуществления, описываемых позднее.

В соответствии с первым вариантом осуществления, столбчатые части 32А соединены в одно целое друг с другом пластинчатой частью 32В, и поэтому упругое тело 32 представляет собой единую деталь. Тем самым, в сравнении со случаем, когда пластинчатая часть 32В проходит только частично вокруг столбчатых частей 32А и четыре столбчатых части 32А поэтому не соединены в одно целое пластинчатой частью 32В, возможно уменьшить количество составных деталей упругого тела 32, и установка упругого тела 32 будет более легкой. Такая работа и эффективность достигаются также в случае других вариантов осуществления, описываемых позднее, за исключением четвертого варианта осуществления.

В соответствии с первым вариантом осуществления столбчатые части 32А по существу плотно насажены на болты 38. Тем самым возможно легко и надежно выровнять ось 32С каждой из столбчатых частей 32А с осью соответствующего болта 38. Тем самым возможно легко и надежно позиционировать упругое тело 32 относительно дисковых частей 16А и 22А, и, дополнительно, возможно точно определять напряжения Fx1-Fx4, которые прилагаются к упругому телу 32 в позициях соответствующих столбчатых частей 32А.

Хотя закрывающий элемент 34 выполняет также функцию средства ограничения напряжения сжатия, ограничивающего напряжение сжатие, которое прилагается к столбчатым частям 32А упругого тела 32 в показанном на чертежах первом варианте осуществления, возможна модификация, в которой закрывающий элемент 34 не выполняет функцию средства ограничения напряжения сжатия. Более конкретно, возможна модификация, в которой столбчатые части 32А проходят через и наружу за пределы дисковой части 34А закрывающего элемента 34, и закрывающий элемент 34 поэтому не принимает на себя напряжение сжатия, прилагаемое к дисковым частям 16А и 22А.

Второй вариант осуществления изобретения

Фиг.5 представляет вид в разрезе по плоскости (линия V-V с фиг.6), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий второй вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением. Фиг.6 представляет вид в разрезе по линии VI-VI с фиг.6, показывающий основную часть в соответствии с вторым вариантом осуществления. Фиг.7 представляет вид в разрезе по линии VII-VII с фиг.6, показывающий упругое тело в соответствии с вторым вариантом осуществления.

На фиг.5-7 элементы, одинаковые с элементами, показанными на фиг.1-2, обозначены теми же ссылочными позициями, что и на фиг.1-2. Конструкция является такой же, что и в описанном выше первом варианте осуществления, за исключением частей, конкретно описываемых для второго варианта осуществления. Это относится также и к другим вариантам осуществления, описываемым позднее.

Во втором варианте осуществления отсутствует элемент, соответствующий закрывающему элементу 34 в описанном выше первом варианте осуществления. Отверстие 36, образованное в столбчатой части 32А упругого тела 32, имеет постоянный диаметр по всей его длине, и диаметр отверстия 36 больше, чем диаметр болта 38, так что в отверстии 36 болт 38 размещается со свободной посадкой.

Столбчатая часть 32А упругого тела 32 имеет овальное поперечное сечение, вытянутое в радиальном направлении колеса 10 с шиной в сборе. На участках, отличных от противоположных концов каждой из столбчатых частей 32А вдоль ее большой оси, столбчатые части 32А упругого тела 32 соединены с пластинчатой частью 32В через опорные участки 32D, которые имеют круглое поперечное сечение. Толщина опорного участка 32D меньше, чем длина столбчатой части 32А вдоль оси 32С, и больше, чем толщина пластинчатой части 32В. Радиус Ra опорного участка 32D составляет половину большой оси столбчатой части 32А, и поэтому радиус Ra больше длины Rb, а именно, половины малой оси столбчатой части 32А.

Столбчатые части 32А каждая имеют позиционирующий выступ 58 на их внутреннем в радиальном направлении конце, и позиционирующий выступ 58 проходит радиально внутрь от столбчатой части 32А. Концы позиционирующих выступов 58 упираются в наружную окружную поверхность колпака 60, в котором заключено устройство 50 с электронной схемой, так что ось упругого тела 32 выровнена с осью 14 вращения, и отверстия 36 располагаются таким образом, что они выровнены относительно соответствующих болтов 38.

Дополнительно, в пластинчатой части 32В образована прорезь 62 между двумя столбчатыми частями 32А, расположенными рядом друг с другом в окружном направлении. Прорезь 62 проходит прямолинейно до окрестности детекторного элемента 42 с каждого конца, параллельно касательной к воображаемой дуге окружности, которая, если смотреть в осевом направлении, проходит через ось 32С отверстий 36, и центр которой располагается на оси 14 вращения. Прорезь 62 проходит в направлении толщины пластинчатой части 32В таким образом, что она проходит через пластинчатую часть 32В в направлении толщины, и каждый конец прорези 62 имеет форму равнобедренного треугольника.

Когда к упругому телу 32 прилагается напряжение и пластинчатая часть 32В упруго деформируется, напряжение концентрируется на каждом концевом участке прорези 62, которая имеет форму вытянутого шестиугольника, так что величина упругой деформации пластинчатой части 32В в областях, в каждой из которых располагается детекторный элемент 42, увеличивается. Тем самым прорези 62 обеспечивают участки концентрации напряжений, которые увеличивают деформацию пластинчатой части 32В в областях, в каждой из которых располагается детекторный элемент 42, посредством концентрации напряжения, которое прилагается к пластинчатой части 32В.

Форма прорезей 62 не ограничена формой вытянутого шестиугольника. Прорези 62 могут иметь любую форму, например форму ромба или форму треугольника, при условии, что прорези обеспечивают увеличение деформации пластинчатой части 32В в областях, в каждой из которых располагается детекторный элемент 42. Количество прорезей 62, образованных между двумя столбчатыми частями 32А, расположенными рядом друг с другом в окружном направлении, не ограничено одной. Например, одна прорезь 62 может быть образована для каждого из детекторных элементов 42 в его окрестности. Дополнительно, толщина пластинчатой части 32В может иметь величину, которая больше толщины в случае первого варианта осуществления.

В соответствии с показанным на чертежах вторым вариантом осуществления, как и в случае описанного выше первого варианта осуществления, напряжения Fx1-Fx4 в направлении вращения колеса 10 с шиной в сборе, которые прилагаются в позициях, в которых располагаются болты 38, определяются на основании деформации пластинчатой части 32В, и возможно точно вычислить продольную силу Fxt, которая действует от поверхности 56 дороги на шину 18, на основании указанных выше напряжений Fx1-Fx4.

В частности, в соответствии с показанным на чертежах вторым вариантом осуществления, столбчатые части 32А имеют овальное поперечное сечение, вытянутое в радиальном направлении колеса 10 с шиной в сборе, и на участках, отличных от противоположных концов каждой из столбчатых частей 32А вдоль ее большой оси, столбчатые части 32А соединены с пластинчатой частью 32В через опорные участки 32D, которые имеют круглое поперечное сечение. Тем самым в сравнении со случаем, когда опорные участки 32D отсутствуют, величина упругой деформации пластинчатой части 32В является небольшой, и поэтому жесткость, требуемая для упругого тела 32, будет ниже, чем требуется в случаях других вариантов осуществления.

В соответствии с вторым вариантом осуществления прорезь 62 образована в пластинчатой части 32В в позиции между двумя столбчатыми частями 32А, расположенными рядом друг с другом в окружном направлении, и прорезь 62 выполняет функцию участка концентрации напряжений, который концентрирует напряжение, которое прилагается к пластинчатой части 32В.

Тем самым деформация пластинчатой части 32В в областях, в каждой из которых располагается детекторный элемент 42, увеличивается с помощью прорезей 62, так что возможно задать большую величину толщины пластинчатой части 32В, в сравнении со случаем, когда прорези 62 отсутствуют. Тем самым возможно уменьшить ненужную деформацию пластинчатой части 32В, которая вызывается, когда упругое тело 32 транспортируется или устанавливается.

В соответствии с вторым вариантом осуществления, концы позиционирующих выступов 58 упираются в наружную окружную поверхность колпака 60, результатом чего является позиционирование упругого тела 32. Тем самым, в сравнении со случаем, когда позиционирующие выступы 58 отсутствуют, упругое тело 32 легко и точно позиционируется таким образом, что ось упругого тела 32 выровнена с осью 14 вращения, и отверстия 36 позиционируются таким образом, что они выровнены с соответствующими болтами 38.

Третий вариант осуществления изобретения

Фиг.8 представляет вид в разрезе по плоскости (линия VIII-VIII с фиг.9), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий третий вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением. Фиг.9 представляет вид в разрезе по линии IX-IX с фиг.8, показывающий основную часть в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Третий вариант осуществления является модификацией описанного выше второго варианта осуществления. В третьем варианте осуществления столбчатые части 32А упругого тела 32 имеют цилиндрическую форму. Пластинчатая часть 32В упругого тела 32 имеет кольцевую пластинчатую форму, как и в случае описанного выше первого варианта осуществления, и имеет внутренний диаметр больше, чем наружный диаметр колпака 60, в котором заключено устройство 50 с электронной схемой.

Отверстие 36, образованное в каждой из столбчатой частей 32А, имеет постоянный диаметр по всей его длине, как и в случае описанного выше второго варианта осуществления. Диаметр отверстий 36 по существу равен или немного больше, чем диаметр болтов 38, так что болты 38 размещаются в отверстиях 36 не с прессовой посадкой, а по существу с плотной посадкой.

Пластинчатая часть 32В не имеет участка концентрации напряжений, такого как прорезь 62 в описанном выше втором варианте осуществления. Величина толщины пластинчатой части 32В задается меньше, чем толщина пластинчатой части 32В во втором варианте осуществления.

Тем самым, в соответствии с третьим вариантом осуществления, показанным на чертежах, как и в случае описанных выше первого и второго вариантов осуществления, напряжения Fx1-Fx4 в окружном направлении колеса 10 с шиной в сборе, которые прилагаются в позициях, в которых располагаются болты 38, определяются на основании деформации пластинчатой части 32В, и возможно точно вычислить продольную силу Fxt, которая действует от поверхности 56 дороги на шину 18, на основании указанных выше напряжений Fx1-Fx4.

В частности, в соответствии с третьим вариантом осуществления столбчатые части 32А имеют простую цилиндрическую форму, и пластинчатая часть 32В имеет простую кольцевую форму. Тем самым форма упругого тела 32 является более простой, чем ее форма в случае других вариантов осуществления, и поэтому возможно изготовить упругое тело 32 с меньшими затратами.

В соответствии с третьим вариантом осуществления в столбчатых частях 32А размещаются соответствующие болты 38 по существу с плотной посадкой. Тем самым возможно выровнять ось упругого тела 32 с осью 14 вращения и выровнять оси 32С столбчатых частей 32А с осями болтов 38 без каких-либо специальных позиционирующих средств. Упругое тело 32 может быть модифицировано таким образом, что соответствующие болты 38 размещаются в столбчатых частях 32А по меньшей мере частично с свободной посадкой.

Четвертый вариант осуществления изобретения

Фиг.10 представляет вид в разрезе по плоскости (линия X-X с фиг.11), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий четвертый вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением. Фиг.11 представляет вид в разрезе по линии XI-XI с фиг.10, показывающий основную часть в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Фиг.12 представляет вид в местном разрезе по линии XII-XII с фиг.10, показывающий основную часть в соответствии с четвертым вариантом осуществления.

Четвертый вариант осуществления является модификацией описанного выше первого варианта осуществления. В четвертом варианте осуществления, как и в случае описанного выше первого варианта осуществления, предусмотрен закрывающий элемент 34. Упругое тело 32 не имеет форму кольца, идущего вокруг оси 14 вращения. Четыре упругих элемента 32 располагаются в позициях, разнесенных относительно друг друга с интервалами 90 градусов в окружном направлении вокруг оси 14 вращения колеса 10 с шиной в сборе.

Столбчатые части 32А упругого тела 32 не проходят через дисковую часть 34А закрывающего элемента 34, и размещаются в немного сжатом состоянии между дисковой частью 34А и дисковой частью 22А тормозного диска 22. Столбчатые части 32А имеют цилиндрическую форму. Каждая из пластинчатых частей 32В проходит только в небольшой области вокруг столбчатой части 32А.

Пластинчатая часть 32В каждого из упругих тел 32 имеет пару опорных участков 64 в форме полос, которые выполнены за одно целое с пластинчатой частью 32В и проходят вдоль прямой линии 46, и каждое из упругих тел 32 симметрично относительно плоскости 44, идущей в радиальном направлении. Опорные основания 66 образованы за одно целое на внутренней стороне дисковой части 34А закрывающего элемента 34 в позициях, смещенных относительно каждой из столбчатых частей 32А в направлении вдоль прямой линии 46.

Концы опорных участков 64 вставлены с прессовой посадкой в пазы, образованные в опорных основаниях 66. Тем самым упругие тела 32 поддерживаются опорными основаниями 66 в состоянии, в котором отверстия 36 столбчатых частей 32А выровнены с отверстиями, в которых размещены болты 38 и которые образованы в дисковой части 22А тормозного диска 22 и дисковой части 34А закрывающего элемента 34. Отверстия в дисковых частях 22А и 34А имеют такой диаметр, что болты 38 размещаются в них с плотной посадкой. Отверстия 36 имеют такой диаметр, что болты 38 размещаются в них со свободной посадкой.

Дополнительно, устройство 50 с электронной схемой не встроено в закрывающий элемент 34, и колпак 60, в котором заключено устройство 50 с электронной схемой, размещен между дисковой частью 34А закрывающего элемента 34 и частью 26 в виде вала таким образом, что колпак 60 частично вставлен в часть 26 в виде вала ступицы 20.

В соответствии с показанным на чертежах четвертым вариантом осуществления, как и в случае описанных выше первого, второго и третьего вариантов осуществления, напряжения Fx1-Fx4 в направлении вращения колеса 10 с шиной в сборе, прилагаемые в позициях, в которых располагаются болты 38, определяются на основании деформации пластинчатой части 32В, и возможно точно вычислить продольную силу Fxt, которая действует от поверхности 56 дороги на шину 18, на основании указанных выше напряжений Fx1-Fx4.

В частности, в соответствии с четвертым вариантом осуществления, концы опорного участка 64 каждого из упругих тел 32 вставлены с прессовой посадкой в пазы, образованные в опорных основаниях 66, соответственно, в результате чего упругие тела 32 фиксируются относительно дисковой части 34А закрывающего элемента 34. Тем самым возможно надежно выровнять отверстия 36 столбчатых частей 32А упругих тел 32 с отверстиями, образованными в дисковых частях 24А и 34А, в которых размещены болты 38, и поэтому возможно надежно выровнять оси 32С столбчатых частей 32А с осями болтов 38.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления в столбчатых частях 32А болты 38 размещаются со свободной посадкой по всей их длине. Тем самым, в сравнении со случаем, когда в столбчатых частях 32А болты 38 размещаются по меньшей мере частично с плотной посадкой, возможно более надежно предотвратить ситуацию, что болты 38 будут препятствовать упругой деформации столбчатых частей 32А и пластинчатых частей 32В.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления предусмотрены четыре упругие тела 32, которые отделены друг от друга. Тем самым, в сравнении со случаями других вариантов осуществления, в которых четыре столбчатых части 32А соединены в одно целое с помощью одной кольцевой пластинчатой части 32В, возможно более надежно предотвратить взаимное влияние столбчатых частей 32А, расположенных рядом друг с другом, на упругую деформацию окружающей пластинчатой части 32В.

Пятый вариант осуществления изобретения

Фиг.13 представляет вид в разрезе по плоскости (линия XIII-XIII с фиг.14), проходящей через ось вращения колеса с шиной в сборе, показывающий пятый вариант осуществления устройства определения силы на шине в соответствии с изобретением. Фиг.14 представляет вид в разрезе по линии XIV-XIV с фиг.13, показывающий основную часть в соответствии с пятым вариантом осуществления.

Пятый вариант осуществления является модификацией описанного выше третьего варианта осуществления. В пятом варианте осуществления, как и в случае третьего варианта осуществления, столбчатые части 32А имеют цилиндрическую форму. Пластинчатая часть 32В упругого тела 32 имеет кольцевую пластинчатую форму, как и в случае описанного выше первого варианта осуществления, и имеет внутренний диаметр больше, чем наружный диаметр колпака 60, в котором заключено устройство 50 с электронной схемой. Столбчатые части 32А могут представлять собой сплошные, а не полые цилиндры.

Как и в случае описанного выше третьего варианта осуществления, столбчатые части 32А располагаются в позициях, разнесенных относительно друг друга на интервалы 90 градусов в окружном направлении вокруг оси 14 вращения колеса 10 с шиной в сборе. Отверстия 68, в которых размещаются болты 38 с свободной посадкой, образованы в позициях, смещенных относительно столбчатых частей 32А на интервалы 45 градусов в окружном направлении вокруг оси 14 вращения.

Кольцевая закрывающая пластина (не показана) может располагаться таким образом, чтобы упираться в дисковую часть 22А тормозного диска 22. В этом случае болты 38 проходят через и за пределы закрывающей пластины и пластинчатой части 32В упругого тела 32, и болты 38 вставлены в отверстия, образованные в пластинчатой части 32В с плотной посадкой. Конец цилиндрического участка закрывающего элемента 34 и один конец каждой из столбчатых частей 32А упираются в закрывающую пластину. Отметим, что закрывающая пластина может отсутствовать.

В соответствии с показанным на чертежах пятым вариантом осуществления, как и в случае описанных выше предыдущих, с первого по четвертый, вариантов осуществления, напряжения Fx1-Fx4 в направлении вращения колеса 10 с шиной в сборе, которые прилагаются в позициях столбчатых частей 32А, определяются на основании деформации пластинчатой части 32В, и возможно точно вычислить продольную силу Fxt, которая действует от поверхности 56 дороги на шину 18, на основании указанных напряжений Fx1-Fx4.

В частности, в соответствии с пятым вариантом осуществления столбчатые части 32А не насажены на болты 38 и разнесены относительно болтов 38 в окружном направлении колеса 10 с шиной в сборе. Тем самым возможно вычислить продольную силу Fxt, которая действует от поверхности 56 дороги на шину 18, без каких-либо ограничений на позиции столбчатых частей 32А вследствие позиций болтов 38.

В соответствии с пятым вариантом осуществления болты 38 вставлены с плотной посадкой в отверстия, образованные в пластинчатой части 32В. Тем самым возможно надежно выровнять ось упругого тела 32 с осью 14 вращения, и в то же время возможно легко и точно расположить столбчатые части 32А в предварительно заданных позициях.

В приведенном выше описании были подробно описаны конкретные варианты осуществления. Однако изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления. Специалистам в этой области техники очевидно, что возможны различные другие варианты осуществления в пределах объема изобретения.

Например, хотя в описанных выше втором и третьем вариантах осуществления закрывающий элемент отсутствует, может быть обеспечен закрывающий элемент, подобный закрывающему элементу 34 в первом варианте осуществления. С другой стороны, закрывающий элемент 34 может быть исключен из первого, четвертого и пятого вариантов осуществления.

Хотя в описанном выше первом варианте осуществления столбчатые части 32А проходят через и за пределы закрывающего элемента 34, концевые участки столбчатых частей 32А могут упираться в дисковую часть 34А закрывающего элемента 34. С другой стороны, столбчатые части 32А могут проходить через и за пределы закрывающего элемента 34 в четвертом и пятом вариантах осуществления, как и в случае первого варианта осуществления.

Хотя средства ограничения напряжения сжатия, которые ограничивают напряжение сжатия, прилагаемое к столбчатым частям 32А упругого тела 32, отсутствуют в описанных выше втором и третьем вариантах осуществления, средства ограничения напряжения сжатия могут быть обеспечены также и в этих вариантах осуществления. Например, возможно использовать конструкцию, в которой колпак 60 имеет заплечик, который упирается в дисковую часть 16А колеса 16, так что колпак 60 выполняет функцию средства ограничения напряжения сжатия, которое ограничивает напряжение сжатия, прилагаемое к столбчатым частям 32А упругого тела 32.

В описанных выше вариантах осуществления поперечное сечение столбчатой части 32А имеет круглую или овальную форму. Однако поперечное сечение столбчатой части 32А может иметь любую форму, например многоугольную форму или эллипсоидную форму. Подобно этому, хотя пластинчатая часть 32В имеет кольцевую пластинчатую форму в описанных выше вариантах осуществления, за исключением четвертого варианта осуществления, пластинчатая часть 32В может иметь любую форму, например многоугольную форму.

Хотя коррекция напряжения с учетом температуры упругого тела 32 не выполняется в описанных выше вариантах осуществления, возможна модификация, в которой определяется температура упругого тела 32, в частности температура пластинчатой части 32В, и напряжения fx11 и т.д. или напряжения Fx1-Fx4, приложенные в направлении вращения колеса 10 с шиной в сборе, могут корректироваться на основании определенной температуры.

Хотя вертикальная сила, действующая от поверхности 56 дороги на шину 18, не вычисляется в описанных выше вариантах осуществления, разница между напряжениями, определяемыми парой детекторных элементов 42, обеспеченных с противоположных сторон каждой из столбчатых частей 32А, изменяется по синусоидальному закону при вращении колеса 10 с шиной в сборе, так что вертикальная сила, действующая от поверхности 56 дороги на шину 18, может быть вычислена с помощью матричной операции на основании синусоидального изменения разницы между напряжениями.

Хотя изобретение было описано с помощью его примерных вариантов осуществления, понятно, что оно не ограничено описанными вариантами осуществления или конструкциями. Напротив, изобретение охватывает различные модификации и эквивалентные конструкции. Дополнительно, хотя различные элементы примерных вариантов осуществления показаны в различных сочетаниях и конфигурациях, другие сочетания и конфигурации также находятся в пределах объема изобретения.

Изобретение относится к измерительным устройствам, предназначенным для определения силы, действующей на шину колеса с шиной в сборе транспортного средства, в частности автомобиля. Устройство (12) включает в себя: колесо (10) с шиной в сборе, включающее колесо (16) и шину (18), удерживаемую на наружном окружном участке колеса (16); и опорный элемент (20) для колеса, который поддерживает с возможностью вращения колесо (16) через опорную часть (28) для колеса. Устройство также включает в себя: упругое тело (32), расположенное между колесом (16) и опорной частью (28) для колеса. Упругое тело (32) имеет столбчатые части (32А), каждая из которых упирается, на их противоположных концах, в колесо (16) и опорную часть (28) для колеса, и пластинчатую часть (32В), выполненную за одно целое со столбчатыми частями и идущую вокруг столбчатых частей. Также имеются устройства определения напряжений, которые определяют напряжение, приложенное к упругому телу посредством определения деформации пластинчатой части; и устройство (50) с электронной схемой, которое вычисляет силу, действующую на шину, на основании определенного напряжения. Технический результат - повышение точности определения силы, действующей на шину. 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство определения силы на шине для определения силы, действующей на шину в точке контакта шины, отличающееся тем, что оно содержит:
колесо с шиной в сборе, причем колесо имеет дисковую часть, проходящую перпендикулярно оси вращения колеса с шиной в сборе, и шина удерживается на наружном окружном участке колеса;
опорный элемент колеса для поддержки колеса через опорную часть колеса таким образом, что колесо может вращаться вокруг оси вращения, причем опорная часть колеса поддерживается кузовом транспортного средства с возможностью вращения вокруг оси вращения и проходит перпендикулярно оси вращения;
соединительный элемент, соединяющий дисковую часть колеса и опорную часть опорного элемента колеса;
упругое тело, расположенное между дисковой частью и опорной частью колеса, причем упругое тело включает в себя столбчатую часть, проходящую параллельно оси вращения и упирающуюся на ее противоположных концах в дисковую часть и опорную часть колеса, и пластинчатую часть, выполненную за одно целое со столбчатой частью между ее противоположными концами и проходящую вокруг столбчатой части, при этом пластинчатая часть расположена в средней позиции между противоположными концами столбчатой части;
устройство определения напряжений, которое определяет напряжение, приложенное к упругому телу, посредством определения деформации пластинчатой части; и
вычислительный блок, который вычисляет силу, действующую на шину, на основании определенного напряжения.

2. Устройство по п.1, в котором упругое тело имеет множество столбчатых частей, разнесенных относительно друг друга вокруг оси вращения, и пластинчатая часть соединяет в одно целое каждую пару столбчатых частей, расположенных рядом друг с другом в окружном направлении.

3. Устройство по п.1, в котором пластинчатая часть имеет участок концентрации напряжений, который увеличивает деформацию пластинчатой части в области, где располагается устройство определения напряжений, посредством концентрации напряжения, приложенного к пластинчатой части вследствие напряжения, приложенного к упругому телу.

4. Устройство по п.1, в котором устройство определения напряжений располагается относительно оси столбчатой части в направлении, перпендикулярном радиальному направлению колеса с шиной в сборе, если смотреть вдоль оси вращения.

5. Устройство по п.1, в котором соединительный элемент проходит параллельно оси вращения и столбчатая часть представляет собой полый цилиндр, через который проходит соединительный элемент.

6. Устройство по п.1, в котором столбчатая часть располагается относительно соединительного элемента в окружном направлении вокруг оси вращения.

7. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит элемент ограничения напряжения сжатия, который принимает на себя, по меньшей мере, часть напряжения сжатия, прилагаемого от дисковой части и опорной части для колеса к столбчатой части, тем самым ограничивая напряжение сжатия, которое прилагается к столбчатой части.

8. Устройство по п.1, в котором вычислительный блок вычисляет напряжение, которое приложено в направлении вращения колеса с шиной в сборе на упругом теле, на основании напряжения, приложенного к упругому телу, и вычисляет силу, действующую на шину в продольном направлении в точке контакта шины, на основании напряжения, приложенного в направлении вращения колеса с шиной в сборе.