特開 2024-149459 多軸ロードセル本体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024149459

(43)【公開日】2024-10-18

(54)【発明の名称】多軸ロードセル本体

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/1627 20200101AFI20241010BHJP

【ＦＩ】

G01L5/1627

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024061473

(22)【出願日】2024-04-05

(31)【優先権主張番号】63/457,234

(32)【優先日】2023-04-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/625,762

(32)【優先日】2024-04-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】591203428

【氏名又は名称】イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100211177

【弁理士】

【氏名又は名称】赤木 啓二

(72)【発明者】

【氏名】リチャード エー．メイヤー

(72)【発明者】

【氏名】ニコラス イー．メイヤー

【テーマコード（参考）】

2F051

【Ｆターム（参考）】

2F051AA01

2F051AB03

2F051AB06

2F051AB09

2F051BA07

2F051DA03

2F051DB03

(57)【要約】

【課題】ロードセル本体及びロードセル本体を作製する方法の提供。
【解決手段】複数の方向に力及びモーメントを伝達するロードセル本体は、中心軸を有する剛性中央ハブと、中心軸の回りに中央ハブと同心の剛性環状リングとを有する。少なくとも３つの径方向部材は、中央ハブから環状リングへの対応する長手方向軸に沿って中心軸に対して径方向に延在し、各径方向部材は、中心軸に平行な開口軸に沿って開口が貫通する中央体を備える。第１の撓み部は、中央体を中央ハブに接合し、第２の撓み部は、中央体を環状リングに接合する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の方向に力及びモーメントを伝達するためのロードセル本体であって、
中心軸を有する剛性中央ハブと、
前記中心軸の回りに前記中央ハブと同心の剛性環状リングと、
前記中央ハブから前記環状リングへ、対応する長手方向軸に沿いつつ前記中心軸に対して径方向に延びる、少なくとも３つの径方向部材であって、各径方向部材が、
開口を有する中央体であって、前記開口は前記中心軸に平行な開口軸に沿って前記中央体を貫通する、中央体と、
前記中央体を前記中央ハブに接合する第１の撓み部と、
前記中央体を前記環状リングに接合する第２の撓み部と、
を備える、径方向部材と、
を備える、ロードセル本体。

【請求項2】

前記第１の撓み部のそれぞれ及び前記第２の撓み部のそれぞれは、前記中心軸の回りのモーメントに対してコンプライアンス性がある、請求項１に記載のロードセル本体。

【請求項3】

各径方向部材の前記第１の撓み部及び前記第２の撓み部のうちの少なくとも一方は、前記中心軸の回りのモーメントについて前記撓み部の曲げを測定するように構成されたセンサを含む、請求項２に記載のロードセル本体。

【請求項4】

前記センサは、歪みセンサを備える、請求項３に記載のロードセル本体。

【請求項5】

前記センサは、各径方向部材の前記第１の撓み部及び前記第２の撓み部のうちの前記少なくとも一方の第１の側上の第１の歪みセンサと、各径方向部材の前記第１の撓み部及び前記第２の撓み部のうちの前記少なくとも一方の第２の側上の第２の歪みセンサと、を備える、請求項４に記載のロードセル本体。

【請求項6】

複数の前記第１の歪みセンサのそれぞれ及び複数の前記第２の歪みセンサのそれぞれは、ホイートストンブリッジをなして接続される、請求項５に記載のロードセル本体。

【請求項7】

複数の前記中央体のそれぞれは、少なくとも１つの中央体センサであって、前記中心軸に沿って又は前記中心軸に直交して前記中央ハブに作用する力を測定するように構成された少なくとも１つの中央体センサを含む、請求項１に記載のロードセル本体。

【請求項8】

各中央体の外面は、複数の厚さ低減部分を含む、請求項７に記載のロードセル本体。

【請求項9】

前記少なくとも１つの中央体センサは、前記中心軸に沿って前記中央ハブに作用する力を測定するように構成された複数の第１の中央体センサを備える、請求項８に記載のロードセル本体。

【請求項10】

各径方向部材の前記複数の第１の中央体センサは、ホイートストンブリッジをなして接続される、請求項９に記載のロードセル本体。

【請求項11】

前記複数の第１の中央体センサのそれぞれは、歪みゲージである、請求項１０に記載のロードセル本体。

【請求項12】

各厚さ低減部分は、各関連する径方向部材についての平坦面であって、前記中心軸に平行な第１の方向に拡がるとともに、前記中央ハブに対する径方向である第２の方向に拡がる、平坦面を含み、前記複数の第１の中央体センサのそれぞれは、複数の前記平坦面のうちの１つの上に配置される、請求項１１に記載のロードセル本体。

【請求項13】

前記少なくとも１つの中央体センサは、前記中心軸を横切って前記中央ハブに作用する力を測定するように構成された複数の第２の中央体センサを備える、請求項８に記載のロードセル本体。

【請求項14】

複数の前記径方向部材は、前記中心軸の回りに互いに等しい角度間隔で離隔された４つであり、前記中心軸を横切って前記中央ハブに作用する第１の力を測定するために、互いに対向する前記径方向部材の第１の対の前記複数の第２の中央体センサはそれぞれ第１のホイートストンブリッジをなして一緒に接続され、前記中心軸を横切ってかつ前記第１の力を横切って前記中央ハブに作用する第２の力を測定するために、互いに対向する前記径方向部材の第２の対の前記複数の第２の中央体センサはそれぞれ第２のホイートストンブリッジをなして一緒に接続される、請求項１３に記載のロードセル本体。

【請求項15】

前記第２の中央体センサのそれぞれは、前記中央体の開口のうちの１つを形成する内面上に配置された歪みゲージである、請求項１４に記載のロードセル本体。

【請求項16】

前記中央ハブ、前記環状リング及び前記少なくとも３つの径方向部材は、単体から形成された一体物である、請求項１に記載のロードセル本体。

【請求項17】

複数の方向に力及びモーメントを伝達するためのロードセル本体であって、
中心軸を有する剛性中央ハブと、
前記中心軸の回りに前記中央ハブと同心の剛性環状リングと、
前記中央ハブから前記環状リングへ、対応する長手方向軸に沿いつつ前記中心軸に対して径方向に延びる、少なくとも３つの径方向部材であって、各径方向部材が、
開口を有する中央体であって、前記開口は前記中心軸に平行な開口軸に沿って前記中央体を貫通する、中央体と、
前記中央体を前記中央ハブに接合する第１の撓み部と、
前記中央体を前記環状リングに接合する第２の撓み部と、
を備える、径方向部材と、
前記中央体及び／又は撓み部材のそれぞれの歪みを検知して、前記中央ハブ又は前記環状リングに対する力及び／又はモーメントを示す、単数又は複数の信号を提供するように構成された、複数のセンサと、
を備える、ロードセル本体。

【請求項18】

複数の方向に力及びモーメントを伝達するためのロードセル本体を作製する方法であって、
一体型アセンブリであって、剛性中央ハブと、前記ハブと同心の剛性環状リングと、前記中央ハブから前記環状リングへ、対応する長手方向軸に沿いつつ前記中心軸に対して径方向に延びる少なくとも３つの径方向部材と、を有し、各径方向部材が、開口を有する中央体であって、前記開口は前記中心軸に平行な開口軸に沿って前記中央体を貫通する、中央体と、前記中央体を前記中央ハブに接合する第１の撓み部と、前記中央体を前記環状リングに接合する第２の撓み部と、を備えている一体型アセンブリを、単一の材料ブロックから、製造すること、
を含む、方法。

【請求項19】

前記製造することは、各径方向部材について、各径方向部材の外面が複数の厚さ低減部分を含んでいることを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

各厚さ低減部分は、各関連する径方向部材についての平坦面であって、前記中心軸に平行な第１の方向に拡がるとともに、前記中央ハブに対する径方向である第２の方向に拡がる平坦面を含んでいる、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２３年４月５日に出願された米国仮特許出願第６３／４５７，２３４号に基づき、その利益を主張するものであり、その内容は、引用することによりその全体が本開示の一部をなす。

【0002】

発明の背景
本発明は、３つの直交軸に沿った直線力及び３つの直交軸の回りのモーメントを伝達及び測定するロードセルに関する。より詳細には、１つの例示的な実施形態において、車輪力トランスデューサに好適な特徴を有するコンパクトなロードセル本体が開示される。

【背景技術】

【0003】

３つの直交軸に沿った力又は３つの直交軸の回りのモーメントを測定するホイール力トランスデューサ又はロードセルが既知である。ホイール力トランスデューサは、典型的には、車両スピンドルと車両リムの一部との間に取り付けられる。トランスデューサは、車両の動作時にスピンドルにおいてホイールアセンブリを通して反作用する力及びモーメントを測定する。

【0004】

大きな成功を収め、批評家からの称賛を受けているホイール力トランスデューサの１つの形態は、ミネソタ州エデンプレイリ所在のMTS Systems Corporation社が販売しているＳｗｉｆｔ（商標）トランスデューサであり、特許文献１及び特許文献２に詳細に記載されている。概して、このトランスデューサは、剛性中央部材と、剛性環状リングと、径方向に延在し、中央部材を環状リングに接合する複数の管状部材とを有するロードセル本体を備える。複数の検知回路が複数の管状部材に取り付けられる。剛性中央部材は、車両スピンドルに取り付けられ、環状リングは、車両リムに取り付けられる。エンコーダが、径方向管状部材を通して伝達される力を直交静止座標系に関して解消することを可能にするロードセル本体の角度位置を測定する。

【0005】

Ｓｗｉｆｔ（商標）トランスデューサは、車両スピンドルを通して乗用車等の車両に対して反作用する負荷を測定するのに好適であるが、製造が容易でコンパクトなロードセルを改善することが引き続き必要とされている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］米国特許第５，９６９，２６８号
［特許文献２］米国特許第６，０３８，９３３号

【発明の概要】

【0006】

発明の概要
本開示におけるこの概要及び要約は、詳細な説明において下記に更に説明される選り抜きの概念を、簡略化された形態で紹介するために提供される。この概要及び要約は、請求される主題の重要となる特徴又は不可欠な特徴を識別することを意図せず、請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることも意図していない。請求される主題は、背景技術に記載される任意又は全ての欠点を解決する実装に限定されるものではない。

【0007】

１つの包括的な態様は、複数の方向に力及びモーメントを伝達するロードセル本体を含む。ロードセル本体は、中心軸を有する剛性中央ハブと、中心軸の回りに中央ハブと同心の剛性環状リングとを有する。少なくとも３つの径方向部材は、中央ハブから環状リングへの対応する長手方向軸に沿って中心軸に対して径方向に延在し、各径方向部材は、中心軸に対して平行な開口（孔）軸に沿って開口が貫通する中央体を備える。第１の撓み部は、中央体を中央ハブに接合し、第２の撓み部は、中央体を環状リングに接合する。

【0008】

実施態様は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。第１の撓み部のそれぞれ及び第２の撓み部のそれぞれは、中心軸の回りのモーメントに対してコンプライアンス性があるロードセル本体。各径方向部材の第１の撓み部及び第２の撓み部のうちの少なくとも一方は、中心軸の回りのモーメントについて撓み部の曲げを測定するように構成されるセンサを備える。センサは、歪みセンサを含むことができる。センサは、各径方向部材の第１の撓み部及び第２の撓み部のうちの少なくとも一方の第１の側上に第１の歪みセンサを備え、各径方向部材の第１の撓み部及び第２の撓み部のうちの少なくとも一方の第２の側上に第２の歪みセンサを含むことができる。第１の歪みセンサのそれぞれ及び第２の歪みセンサのそれぞれは、ホイートストンブリッジをなして接続されることができる。

【0009】

複数の中央体のそれぞれは、中心軸に沿った又は中心軸に対して直交した中央ハブにかかる力を測定するように構成される少なくとも１つの中央体センサを備えることができる。各中央体の外面は、複数の厚さ低減部分を備える。少なくとも１つの中央体センサは、中心軸に沿った中央ハブにかかる力を測定するように構成される複数の第１の中央体センサを含むことができる。各径方向部材の複数の第１の中央体センサは、ホイートストンブリッジをなして接続されることができる。第１の中央体センサのそれぞれは、歪みゲージであることができる。

【0010】

各厚さ低減部分は、中心軸に対して平行な第１の方向に延在するとともに、各関連する径方向部材の中央ハブに対して径方向である第２の方向に延在する平坦面を含み、第１の中央体センサのそれぞれは、平坦面のうちの１つの上に配置されることができる。

【0011】

少なくとも１つの中央体センサは、中心軸を横切る中央ハブにかかる力を測定するように構成される複数の第２の中央体センサを含むことができる。複数の径方向部材は、中心軸の回りに等しい角度間隔で離隔される４つの部材とすることができ、対向する径方向部材の第１の対の複数の第２の中央体センサは、それぞれ第１のホイートストンブリッジをなして一緒に接続され、中心軸を横切る中央ハブにかかる第１の力を測定し、対向する径方向部材の第２の対の複数の第２の中央体センサは、それぞれ第２のホイートストンブリッジをなして一緒に接続され、中心軸を横切るとともに第１の力を横切る中央ハブにかかる第２の力を測定する。第２の中央体センサのそれぞれは、中央体開口のうちの１つを形成する内面上に配置される歪みゲージとすることができる。中央ハブ、環状リング及び少なくとも３つの径方向部材は、単体から一体形成されることが好ましい。

【0012】

１つの包括的な態様はまた、複数の方向に力及びモーメントを伝達するロードセル本体を含む。ロードセル本体は、中心軸を有する剛性中央ハブと、中心軸の回りに中央ハブと同心の剛性環状リングと、中央ハブから環状リングへの対応する長手方向軸に沿って中心軸に対して径方向に延在する少なくとも３つの径方向部材とを備える。各径方向部材は、中心軸に対して平行な開口軸に沿って開口が貫通する中央体と、中央体を中央ハブに接合する第１の撓み部と、中央体を環状リングに接合する第２の撓み部と、を備えることができる。複数のセンサは、中央体及び／又は撓み部材のそれぞれの歪みを検知して、中央ハブ又は環状リングに対する力及び／又はモーメントを示す信号（複数の場合もある）を提供するように構成される。

【0013】

１つの包括的な態様はまた、複数の方向に力及びモーメントを伝達するロードセル本体を作製する方法を含む。方法は、剛性中央ハブと、ハブと同心の剛性環状リングと、中央ハブから環状リングへの対応する長手方向軸に沿って中心軸に対して径方向に延在する少なくとも３つの径方向部材とを有する一体型アセンブリを単一の材料ブロックから製造することであって、各径方向部材は、中心軸に対して平行な開口軸に沿って開口が貫通する中央体と、中央体を中央ハブに接合する第１の撓み部と、中央体を環状リングに接合する第２の撓み部とを備えること、を含む。

【0014】

実施態様は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。製造することは、各径方向部材について、各径方向部材の外面が複数の厚さ低減部分を備えることを含むことができる方法。各厚さ低減部分は、中心軸に対して平行な第１の方向に延在するとともに、各関連する径方向部材の中央ハブに対して径方向である第２の方向に延在する平坦面を含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ロードセル本体の斜視図である。

【0016】

【図2】ロードセル本体の上面図である。

【0017】

【図3】ロードセル本体とともに使用される例示的なセンサを示す図である。

【図4】ロードセル本体とともに使用される例示的なセンサを示す図である。

【0018】

【図5】図３及び図４のセンサ用のホイートストンブリッジを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

実施形態の詳細な説明
図１及び図２は、ロードセル本体１０を示している。ロードセル本体１０は、単一の材料ブロックから製造される一体型本体１２を備えることが好ましい。本体１２は、剛性中央ハブ１４と、中心軸１５の回りに中央ハブ１４と同心の剛性環状リング１６とを備える。複数の径方向部材２０は、中央ハブ１４を環状リング１６に接合する。図示の実施形態において、複数の径方向部材２０は、４つの部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄを含む。部材２０Ａ～２０Ｄのそれぞれは、対応する長手方向軸２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ及び２１Ｄに沿って中央ハブ１４から環状リング１６に向かって径方向に延在する。軸２１Ａは軸２１Ｃと位置合わせされ、軸２１Ｂは軸２１Ｄと位置合わせされることが好ましい。加えて、軸２１Ａ及び２１Ｃは、軸２１Ｂ及び２１Ｄに対して垂直である。複数の径方向部材２０が４に等しいものと示されているが、中央ハブ１４を環状リング１６に接合するために、任意の数の部材、３つ又はそれ以上を使用することができることを理解されたい。複数の径方向部材２０は、中心軸１５の回りに等しい角度間隔で離隔されることが好ましい。

【0020】

後述のセンサからの出力信号は、６自由度で中央ハブ１４と環状リング１６との間に伝達される力成分及びモーメント成分を示す。説明のために、直交座標系４５を定義することができ、ここで、Ｘ軸は長手方向軸２０Ａ及び２０Ｃと位置合わせされ、Ｙ軸は長手方向軸２０Ｂ及び２０Ｄと位置合わせされ、Ｚ軸は中心軸１５と位置合わせされる。センサの数及び検知回路の数は、５自由度以下での力及びモーメントの測定が望ましい場合に削減することができることを理解されたい。

【0021】

概して、各径方向部材２０Ａ～２０Ｄは、同様の設計であり、開口３２Ａ～３２Ｄが貫通する中央体３１Ａ～３１Ｄを備え、それぞれ、中心軸１５に対して平行な開口軸を有する。第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄは、各関連する中央体３１Ａ～３１Ｄを中央ハブ１４に接合し、第２の撓み部３６Ａ～３６Ｄは、関連する中央体３１Ａ～３１Ｄを環状リング１６に接合する。第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄのそれぞれ及び第２の撓み部３６Ａ～３６Ｄのそれぞれは、中心軸１５の回りのモーメントの検知に対してコンプライアンス性（追従性）があり、第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄのそれぞれ及び第２の撓み部３６Ａ～３６Ｄのそれぞれは、それぞれの軸２１Ａ～２１Ｄに沿って中央ハブ１４と環状リング１６との間に中を通る径方向の力に対して実質的に剛性がある。

【0022】

中心軸１５の回りのモーメントを検知するために、各径方向部材２０Ａ～２０Ｄの第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄ及び３６Ａ～３６Ｄのうちの少なくとも一方は、中心軸１５の回りのモーメントについて関連する撓み部の曲げを測定するように構成されるセンサを備える。１つの実施形態において、センサは、歪みセンサを含む。図示の実施形態において、第１の歪みセンサ４０Ａ～４０Ｄが、第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄ及び第２の撓み部３６Ａ～３６Ｄのうちの少なくとも一方の第１の側上に配置され、第２の歪みセンサ４２Ａ～４２Ｄが、第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄ及び第２の撓み部３６Ａ～３６Ｄのうちの少なくとも一方の第２の側上に配置される。図示の実施形態において、歪みセンサ４０Ａ～４０Ｄ及び４２Ａ～４２Ｄは、第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄの両側に配置される。図５を参照すると、第１の歪みセンサ４０Ａ～４０Ｄのそれぞれ及び第２の歪みセンサ４２Ａ～４２Ｄのそれぞれは、図５に示されているように、中心軸１５の回りのモーメントを検知して、これに従って出力信号を提供するように、ホイートストンブリッジをなして接続される。

【0023】

また、ロードセル本体１０は、中心軸１５に沿った及び／又は中心軸１５に対して直交した中央ハブ１４にかかる力を測定するセンサを有して構成することができる。中心軸１５に対して直交した力に関して、センサは、それぞれの軸２１Ａ～２１Ｄに沿った中央ハブ１４と環状リング１６との間の径方向の力を測定するものとみなすこともできる。

【0024】

複数の中央体３１Ａ～３１Ｄのそれぞれは、中心軸１５に対して直交した中央ハブ１４にかかる径方向の力、又は中心軸１５に沿った中央ハブ１４にかかる力を測定するように構成される少なくとも１つの中央体センサを備える。好ましくは、各中央体３１Ａ～３１Ｄは、複数の厚さ低減部分を備え、好ましくは、例えば、各中央体３１Ａ～３１Ｄのリムの各半分に沿って各それぞれの第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄと第２の撓み部３６Ａ～３６Ｄとの間の中間にある中央体３１Ａ～３１Ｄのそれぞれの開口の両側に形成される４７Ａ及び４７Ｂで識別される、２つのそのような部分を備える。

【0025】

１つの実施形態において、少なくとも１つの中央体センサは、各径方向部材２０Ａ～２０Ｄについて中心軸１５に沿った中央ハブ１４にかかる力を測定するように構成される複数の第１の中央体センサ５０を含む。例として径方向部材２０Ａを参照すると、第１の中央体センサ５０は、厚さ低減部分４７Ａ、４７Ｂのそれぞれに取り付けられる歪みセンサを含む。特に、４つの歪みセンサが、図３及び図４に示されているように、各厚さ低減部分４７Ａ、４７Ｂ上にそれぞれ２つの歪みセンサ４９Ａ、４９Ｂ及び４９Ｃ、４９Ｄずつ設けられ、ホイートストンブリッジ５１Ａ（図５）をなして一緒に接続されて設けられる。他の径方向部材２０Ｂ～２０Ｄのそれぞれも、図５に示されているものと同様のホイートストンブリッジを有する。それゆえ、各径方向部材２０Ａ～２０Ｄは、中心軸１５に沿った力に対して敏感であり、中心軸１５に沿った合計の力は、径方向部材２０Ａ～２０Ｄ上に設けられるホイートストンブリッジの出力信号によって表される対応する値を加算することによって得られ、転倒モーメントは、対向する径方向部材からの出力信号の差から得られる、すなわち、Ｘ軸の回りの転倒モーメントは、径方向部材２０Ｂ及び２０Ｄからのホイートストンブリッジ５１Ｂ及び５１Ｄの出力信号から得られ、Ｙ軸の回りの転倒モーメントは、径方向部材２０Ａ及び２０Ｃからのホイートストンブリッジ５１Ａ及び５１Ｃの出力信号から得られる。

【0026】

上述のように、ロードセル本体１０は、中心軸１５を横切る中央ハブ１４にかかる力を測定するために使用することもできる、換言すれば、軸２１Ａ～２１Ｄに沿った中央ハブ１４と環状リング１６との間の径方向の力の測定に対して敏感であり得る。径方向部材の数は３つ以下を含み得るが、有利な実施形態において、４つの径方向部材２１Ａ～２１Ｄが、中心軸１５の回りに等しい角度間隔で、すなわち９０度離して設けられる。複数の第２の中央体センサ６０が、まとめて後述するように径方向部材２０Ａ～２０Ｄ上に設けられ、中心軸１５を横切る中央ハブ１４にかかる力を測定するように構成される。

【0027】

図示の実施形態において、第２の中央体センサのそれぞれも、厚さ低減部分４７Ａ、４７Ｂ上に配置され、センサ、本開示では歪みセンサ、が、各厚さ低減部分４７Ａ、４７Ｂ上に取り付けられる。それゆえ、各中央体３１Ａ～３１Ｄは、２つの歪みセンサ等の第２の中央体センサ６０を備える。概して、対向する径方向部材上の第２の中央体センサ６０は、ホイートストンブリッジをなして接続される。特に、対向する径方向部材２０Ａ及び２０Ｃの第１の対の複数の第２の中央体センサ６１Ａ、６１Ｂ及び６１Ｃ、６１Ｄは、それぞれ第１のホイートストンブリッジ６１をなして一緒に接続され、軸２１Ａ及び２１Ｃと位置合わせされるＸ軸に沿った中心軸１５を横切る中央ハブ１４にかかる第１の力を測定し、対向する径方向部材２０Ｂ及び２０Ｄの第２の対の複数の第２の中央体センサ６３Ａ、６３Ｂ及び６３Ｃ、６３Ｄは、それぞれ第２のホイートストンブリッジ６３をなして一緒に接続され、中心軸１５を横切るとともに、軸２１Ｂ及び２１Ｄと位置合わせされるＹ軸に沿った第１の力も横切る中央ハブ１４にかかる第２の力を測定する。第１の撓み部３４Ｂ及び３４Ｄ並びに第２の撓み部３６Ｂ及び３６Ｄは、Ｘ軸に沿った力に対して実質的にコンプライアンス性があり、第１の撓み部３４Ａ及び３４Ｃ並びに第２の撓み部３６Ａ及び３６Ｃは、Ｙ軸に沿った力に対して実質的にコンプライアンス性があることに留意されたい。

【0028】

図示の実施形態において、各中央体３１Ａ～３１Ｄの各厚さ低減部分４７Ａ及び４７Ｂは、中心軸１５に対して平行な第１の方向に延在するとともに、各関連する径方向部材２０Ａ～２０Ｄの中央ハブ１４に対して径方向である第２の方向に延在する平坦面７０、本開示では、外側を向く面、を含む。図示の実施形態において、上述した第１の中央体センサ５０のそれぞれは、平坦面７０上に配置される。第２の中央体センサ６０のそれぞれも、厚さ低減部分４７Ａ及び４７Ｂ上に配置される。本開示において、第２の中央体センサ６０は、第１の中央体センサ５０の反対で、中央体３１Ａ～３１Ｄのそれぞれの開口３２Ａ～３２Ｄの内面上に配置される。所望の場合、第１の本体センサ５０及び第２の本体センサ６０を厚さ低減部分４７Ａ、４７Ｂに反転した様式で取り付けることができ、その場合、第１の本体センサ５０は、中央体３１Ａ～３１Ｄの各開口の内面上に取り付けられ、第２の本体センサ６０は、各厚さ低減部分４７Ａ、４７Ｂの外側を向く面上に取り付けられることに留意されたい。加えて、所望の場合、その場所にそのように取り付けられる場合、平坦面７０のような平坦面は、第１の本体センサ５０又は第２の本体センサ６０のいずれかについて中央体３１Ａ～３１Ｄの開口３２Ａ～３２Ｄのそれぞれの内面上に形成することができる。

【0029】

本発明の別の態様は、ロードセル本体１０を作製する方法である。特に、本方法は、中央ハブ１４と、中央ハブ１４と同心の環状リング１６と、中央ハブ１４から環状リング１６への中心軸１５に対して径方向に延在する少なくとも３つの径方向部材２０とを有する一体型アセンブリを単一の材料ブロック１２から製造することを含む。各径方向部材は、中心軸１５に対して平行な開口軸に沿って開口３２Ａ～３２Ｄが貫通する中央体３１Ａ～３１Ｄを備える。第１の撓み部３４Ａ～３４Ｄは、中央体３１Ａ～３１Ｄを中央ハブ１４に接合し、第２の撓み部３６Ａ～３６Ｄは、中央体３１Ａ～３１Ｄを環状リング１６に接合する。中央ハブ１４上の取付け開口８０及び環状リング１６上の取付け開口８２、並びに中央体３１Ａ～３１Ｄのそれぞれの開口が、中心軸１５に対して実質的に平行であるため、ロードセル本体１０の片側及び／又は反対側から実質的に機械加工することができることに留意されたい。同様に、径方向部材２１Ａ～２１Ｄ間の開口９０も、中心軸１５に対して平行に方向付けられ、中央体３１Ａ～３１Ｄのそれぞれの上の平坦面７０を形成することを可能にするようなサイズである。

【0030】

センサは歪みセンサを含む場合を上述したが、又は光学ベースのセンサ若しくは容量ベースのセンサ等の他の形態の検知デバイスを使用することもできる。

【0031】

ロードセル本体１０は、２つの本体、すなわち、中央ハブ１４に取り付けられる第１の本体と、環状リング１６に取り付けられる第２の本体との間の力成分及びモーメント成分を測定するのに特に好適である。そのような用途に限定されないが、ロードセル本体１０は、その全体が引用することにより本開示の一部をなす特許文献１に記載されているロードセル本体と同様に、車輪リムの中央部分の代わりとすることができる。概して、そのような用途において、ロードセル本体が回転するか又は部分的に回転する場合、スリップリング組立体を通してコントローラによって電力が複数のセンサに供給され、複数のセンサから出力信号が得られる。

【0032】

コントローラは、ロードセル本体によって測定される力成分及びモーメント成分を計算、記録及び／又は表示する。特許文献１に記載されているように、部材２０Ａ～２０Ｄ上の個々の検知回路から受信した出力信号を変換して、静止直交座標系内での６自由度に関する力成分及びモーメント成分を示す出力信号を得る動作が、コントローラによって行われる。検知回路からの出力信号は、換算及び幾何学変換回路によって受信することができ、換算及び幾何学変換回路は、検知回路間の不均衡を補償するように出力信号を調整し、別の回路は、出力信号を組み合わせて、回転直交座標系の力成分及びモーメント成分を示す出力信号を提供することができる。クロスカップリング効果を補償するように出力信号を調整するために、クロスカップリングマトリクス回路が存在することができる。静止直交座標系に関する力成分及びモーメント成分を提供するために、座標変換回路が、エンコーダ等から角度入力を受信する。

【0033】

本発明は好ましい実施形態を参照しながら説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び細部に関して変更を加えることができることが、当業者には認識されよう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】