JP2005308147A - ブレーキトルク測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ひずみを検出する部位の煩雑化を回避した状態でひずみを検出してブレーキトルクを測定できるブレーキトルク測定装置を提供すること。
【解決手段】 ブレーキトルク測定装置１０は、車輪とともに回転する回転部材に作用し、この回転部材の回転を制止させようとする制止部材１３と、この制止部材１３を車輪支持部材１１に支持させる支持部材１２と、制止部材１３、車輪支持部材１１及び支持部材１２のうち少なくとも１つに設けられる光ファイバ１１０とを備え、光ファイバ１１０で複数箇所において検出したひずみを検出してブレーキトルクを測定することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両のブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定装置に関する。

車両にブレーキ力を加えてその車両を制動する場合において、ブレーキキャリパが各ブレーキディスクを押さえて各車輪を制動すると、このブレーキ力の反力のモーメントがブレーキキャリパ、キャリパブラケット及びナックルにかかり、ブレーキ力に比例したひずみが発生する。そこで、ブレーキトルクを測定する装置において、ブレーキディスクの回転面と垂直でかつブレーキディスクの回転軸を含む一つの基準平面に対してひずみゲージを取付け、各車輪を制動したときに発生するひずみを検出することでブレーキ力を検出してブレーキトルクを推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２０３３６６号公報

上記従来のブレーキトルク測定装置においては、１個のひずみゲージに対して１箇所のみのひずみを検出するため、ひずみを検出する箇所のそれぞれにひずみゲージを配置する必要がある。また、ブレーキトルクが作用する方向を特定するために、その箇所に複数のひずみゲージを配置する必要がある。例えば、ブレーキトルクが作用する正方向及び逆方向の両方のひずみを検出する場合、２個のひずみゲージを配置して、両方のひずみゲージの出力値の差及び出力値の正負を検出する必要がある。その結果、これらひずみゲージを配置する際各ひずみゲージ間を接続するための配線が増加することとなり、ひずみゲージの取付けが煩雑化してしまうという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ひずみを検出する部位の煩雑化を回避した状態でひずみを検出してブレーキトルクを測定できるブレーキトルク測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち請求項１に係る発明において、ブレーキトルク測定装置（例えば実施形態におけるブレーキトルク測定装置１０）は、車輪とともに回転する回転部材（例えば実施形態におけるブレーキディスクＤ）に作用し、この回転部材の回転を制止させようとする制止部材（例えば実施形態におけるブレーキキャリパ１３）と、この制止部材を車輪支持部材（例えば実施形態におけるナックル１１）に支持させる支持部材（例えば実施形態におけるキャリパブラケット１２）と、前記制止部材、前記車輪支持部材及び前記支持部材のうち少なくとも１つに設けられる光ファイバ（例えば実施形態における光ファイバ１１０）とを備え、前記光ファイバにて複数箇所におけるひずみを検出することによりブレーキトルクを測定するようにしたことを特徴とする。

光ファイバに一定の周波数を有した光が入射すると、ブリルアン散乱光が発生する。このブリルアン散乱光の周波数は、光ファイバの伸びに応じて変化する性質を有している。そのため、その光ファイバを設置した部材に曲げが生じたとき、その部材とともに光ファイバが曲げられて光ファイバにひずみが発生する。そして、光ファイバに一定の周波数を有して入射した光には、入射光と出射光との周波数差、すなわち周波数シフトが生じる。ここで、制止部材、車輪支持部材及び支持部材のいずれか一つに沿うように光ファイバを設置して、その光ファイバを設置した部材にブレーキトルクが発生したとき、光ファイバに入射した光の周波数シフトの量は、光ファイバを設置した部材に発生したひずみに比例して変化する。また、このひずみは、光ファイバを設置した部材に発生したブレーキトルクに比例する。したがって、光ファイバに生じた周波数シフトの量を測定することによって、光ファイバを設置した部材に発生したひずみが検出され、ひずみに比例してその部材に発生したブレーキトルクが測定可能となる。
このような光ファイバを制止部材、車輪支持部材及び支持部材のいずれか一つに設置することで、その光ファイバが設置された任意の位置のひずみをひずみの位置及びひずみ方向とともに検出するため、それら部材に対してひずみゲージを検出箇所ごとに取付ける必要がなくなる。

請求項１に係る発明のブレーキトルク測定装置によれば、制止部材、車輪支持部材または支持部材にひずみゲージを取付ける必要がなくなるので、ひずみを検出する部位が煩雑化することなくひずみを検出してブレーキトルクを測定することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明を適用したブレーキトルク測定装置を示す図である。
ブレーキトルク測定装置１０は、車輪支持部材としてのナックル１１と、支持部材としてのキャリパブラケット１２と、制止部材としてのブレーキキャリパ１３と、光ファイバ１１０とを備えている。

ナックル１１は、図示しない転舵装置に連結されており、車両が走行する際に車輪及び車輪とともに回転する回転部材としてのブレーキディスクＤを外側に回転支持するように配置されている。このナックル１１には一対の突出部１４，１５が設けられ、これら突出部１４，１５にはそれぞれネジ孔１６，１７が設けられている。
また、キャリパブラケット１２には、ナックル１１のネジ孔１６，１７に対応する一対のネジ挿通孔１８，１９が設けられており、これらネジ挿通孔１８，１９に締結ボルト２０，２１を挿通させてネジ孔１６，１７に取付け締結ナット２０ａ，２１ａで締結することでキャリパブラケット１２がナックル１１に固定される。

キャリパブラケット１２の両端には、ブレーキディスクＤの面に対して直交する方向に延在した一対のキャリパ保持部２２，２３が形成されている。これらキャリパ保持部２２，２３は、ブレーキディスクＤを跨ぐように設けられている。また、キャリパ保持部２２，２３の内部にはそれぞれピン挿通孔２４，２５が設けられ、これらピン挿通孔２４，２５の内部には、ブレーキディスクＤの内側からブート２６，２７を介してピン２８，２９が挿通されている。これらピン２８，２９は、ブート２６，２７の伸縮とともにピン挿通孔２４，２５内で摺動可能となっている。また、ピン２８，２９にはそれぞれ、ブレーキディスクＤの内側でブレーキキャリパ１３を取付けるためのネジ孔３０，３１が設けられている。

ブレーキキャリパ１３は、ブレーキディスクＤを跨ぐように設けられたブレーキキャリパ本体３２と、ブレーキディスクＤを挟んで両側に配置されブレーキディスクＤの面に対して直交する方向に移動してブレーキディスクＤを制止できるようにブレーキキャリパ本体３２に支持される一対のブレーキパッド３３，３４と、これらブレーキパッド３３，３４のブレーキディスクＤとの反対側の位置にそれぞれ配置されブレーキキャリパ本体３２の内部に嵌装されブレーキディスクＤの面に対して直交する方向に作用するピストン３５とを備えている。

ブレーキキャリパ１３の先端の両側には、キャリパ保持部２２，２３のピン２８，２９に対応する一対のネジ貫通孔３６，３７を設けたキャリパ取付け部３８，３９がそれぞれ設けられている。これらネジ貫通孔３６，３７に締結ボルト４０，４１を貫通させネジ孔３０，３１に取付けることでブレーキキャリパ１３がピン２８，２９に固定される。したがって、ブレーキキャリパ１３は、キャリパブラケット１２に対して、ブート２６，２７の伸縮によってブレーキディスクＤの面に対して直交する方向に摺動可能となっている。

また、ナックル１１のネジ孔１６，１７には、ブレーキディスクＤの回転方向にほぼ沿うように、すなわちブレーキキャリパ１３の長手方向に延在するように直線状に光ファイバ１１０が装着されている。この光ファイバ１１０は、ブレーキキャリパ１３によってブレーキディスクＤを制止させたとき、ナックル１１に発生するブレーキトルクによってひずみを生じる。また、この光ファイバ１１０の内部には、光ファイバ１１０の伸びに応じて周波数が変化するブリルアン散乱光を含んだ光が通過する。

上記のようなブレーキトルク測定装置において、図４に示すように、ブレーキキャリパ１３によってブレーキディスクＤを制止させ、ナックル１１にブレーキトルクが発生したときに、光ファイバ１１０を用いてひずみを検出するため、その検出したひずみからナックル１１に発生したブレーキトルクを測定する。すなわち、以下の手順を用いてナックル１１に発生したブレーキトルクを測定する。

まず、ナックル１１に取付けられた光ファイバ１１０によってひずみを測定する測定装置の機能について説明する。
一定の光周波数の連続光を発生する光源１０１から出射された連続光は、光分岐器１０２に入射され、信号光と参照光とに分岐される。なお、光分岐器１０２から出射される一方の分岐光を信号光と呼び、もう一方の分岐光を参照光と呼ぶことにする。この信号光は、光周波数シフタ１０３に入射され、光周波数がブリルアン散乱光による周波数シフト分だけシフトされる。光周波数シフタ１０３より出射された光は、連続した信号光をパルス光に変換するパルス化装置１０４に入射され、時間幅が１０ｎｓ〜１μｓ程度のパルス光に変換される。パルス化装置１０４から出射されたパルス光は、パルス光をセンシング用の光ファイバ１１０に入射するとともに光ファイバ１１０で発生したブリルアン散乱光を出射する光方向性結合器１０５を通過して、センシング用の光ファイバ１１０に入射される。

パルス光がセンシング用の光ファイバ１１０に入射されると、このセンシング用の光ファイバ１１０中でレイリー散乱やブリルアン散乱を受け、後方散乱光が生じる。この後方散乱光は、光方向性結合器１０５を介して、出射されたブリルアン散乱光と信号光とを合波する光合波器１０６の一方の入射端に入射される。
前述した光分岐器１０２から出射された参照光は光合波器１０６へ入射され、前述した後方散乱光と合波される。光合波器１０６から出射される合波光は、合波光を検出して電気信号に変換しブリルアン散乱光のパワーを計測してそのスペクトルを得る光検出器１０７に入射されて検波され、受信されたパワーに対応した検出信号が光検出器１０７から、得られた散乱光パワースペクトルに対して演算処理を行う信号処理部１０８に出力される。

上記のような測定装置を機能させた状態において、ブレーキディスクＤの面に対して直交する方向に作用するピストン３５を用いてブレーキキャリパ本体３２を摺動させ、ブレーキパッド３３，３４によってブレーキディスクＤを挟持すると、ブレーキディスクＤが制止する。そして、ブレーキディスクＤを制止したことによって、ブレーキパッド３３，３４を介してブレーキキャリパ本体３２、キャリパブラケット１２及びナックル１１にブレーキトルクが発生するとともに、そのブレーキトルクに比例したひずみが発生する。このとき、ナックル１１に取付けられた光ファイバ１１０にも同様にひずみが発生するため、前述の測定装置によって光の周波数シフトの量を測定して光ファイバ１１０のひずみの大きさを検出する。なお光ファイバ１１０が伸びる場合を正、縮む場合を負とすると、光ファイバ１１０が配置された位置におけるひずみの大きさを図５のように示すことができる。

この場合、ナックル１１に光ファイバ１１０を設置して、そのナックル１１にブレーキトルクが発生したとき、光ファイバ１１０に入射した光の周波数シフトの量は、光ファイバ１１０を設置したナックル１１に発生したひずみに比例して変化する。また、このひずみは、光ファイバ１１０を設置したナックル１１に発生したブレーキトルクに比例する。したがって、光ファイバ１１０に生じた周波数シフトの量を測定することによって、光ファイバ１１０を設置したナックル１１に発生したひずみが検出され、ひずみに比例してその部材に発生したブレーキトルクが測定可能となる。

このような光ファイバ１１０をナックル１１に設置することで、その光ファイバ１１０が設置された任意の位置のひずみをひずみの位置及びひずみ方向とともに検出するため、ナックル１１に対してひずみゲージを検出箇所ごとに取付ける必要がなくなる。したがって、ひずみを検出する部位が、ひずみゲージを取付けることによる煩雑化を生じることなくひずみを検出してブレーキトルクを測定することができる。

なお、上記実施の形態において、ナックル１１に配置される光ファイバ１１０を直線状に配置しなくてもよく、図６に示すように、光ファイバ１１０をブレーキキャリパ１３に沿うように配置し、光ファイバ１１０の一部を屈曲させ、突出部１４，１５それぞれの先端を通過するように配置してもよい。このような構成とすることによって、ブレーキディスクＤを制止させる際、ブレーキトルクが局所的に大きく作用する位置のひずみを検出して、図７に示すようなブレーキトルクを測定することができる。
また、上記実施の形態において、図８に示すように、ナックル１１に光ファイバ１１０がその一部を屈曲して複数配置されてもよい。このような構成とすることによって、ブレーキトルクがナックル１１に作用するひずみを広範囲に検出してブレーキトルクの分布を測定することができる。

さらに、上記実施の形態において、ナックル１１のみならず、キャリパブラケット１２またはブレーキキャリパ１３に光ファイバ１１０を配置してもよい。これらキャリパブラケット１２またはブレーキキャリパ１３に光ファイバ１１０を配置した場合においても、キャリパブラケット１２またはブレーキキャリパ１３に発生するひずみを検出することでブレーキトルクを測定することができる。

本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置の平面図である。 本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置の断面図である。 本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置の側面図である。 本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置の構成を示す図である。 本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置によって検出されたひずみを示す図である。 本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置の側面図である。 本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置によって検出されたひずみを示す図である。 本発明における実施の形態に係るブレーキトルク測定装置の側面図である。

符号の説明

１０ ブレーキトルク測定装置
１１ ナックル（車輪支持部材）
１２ キャリパブラケット（支持部材）
１３ ブレーキキャリパ（制止部材）
１１０ 光ファイバ
Ｄ ブレーキディスク（回転部材）

Claims (1)

1. 車輪とともに回転する回転部材に作用し、この回転部材の回転を制止させようとする制止部材と、
   この制止部材を車輪支持部材に支持させる支持部材と、
   前記制止部材、前記車輪支持部材及び前記支持部材のうち少なくとも１つに設けられる光ファイバとを備え、
   前記光ファイバにて複数箇所におけるひずみを検出することによりブレーキトルクを測定するようにしたことを特徴とするブレーキトルク測定装置。

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