車軸６分力測定システム
【課題】測定対象の軸に対する６分力荷重計の傾き角度の検出精度を高めることができる車軸６分力測定システムを提供する。
【解決手段】エンコーダのパルス信号φＡの前々回の周期Ｔn-1における平均角速度Ｖn-2と、前回の周期Ｔn-1における平均角速度Ｖn-1における平均角速度Ｖn-1との差から、今回の周期Ｔnにおける角加速度αnを推定し、該Ｖn-1と角加速度αnと周期Ｔnにおける測定トリガ信号の入力時ｔsまでの補間パルスＣpのカウント値Ｎxとを用いて算出した、周期Ｔnにおける測定トリガ信号の入力時ｔsまでの角度変化量dθを、パルス信号φＡのカウント値に応じた検出角度θnに加算して、ｔsにおける傾き角度θを算出する角度検出手段を備える。
【解決手段】エンコーダのパルス信号φＡの前々回の周期Ｔn-1における平均角速度Ｖn-2と、前回の周期Ｔn-1における平均角速度Ｖn-1における平均角速度Ｖn-1との差から、今回の周期Ｔnにおける角加速度αnを推定し、該Ｖn-1と角加速度αnと周期Ｔnにおける測定トリガ信号の入力時ｔsまでの補間パルスＣpのカウント値Ｎxとを用いて算出した、周期Ｔnにおける測定トリガ信号の入力時ｔsまでの角度変化量dθを、パルス信号φＡのカウント値に応じた検出角度θnに加算して、ｔsにおける傾き角度θを算出する角度検出手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、６分力荷重計をタイヤのホイールに取り付けて、車両の走行時にホイールに作用する外力を測定するシステムに関し、特に鉛直方向に対する６分力荷重計の傾き角度を検出する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤのホイールに６分力荷重計を取り付けて車両を走行させ、走行中の６分力荷重計の検出値により、ホイールが路面から受ける外力を直交する３軸（ｘ：車両走行方向、ｙ：車軸方向、ｚ：鉛直方向）方向の分力、及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を測定する車軸６分力測定システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、６分力荷重計は、直交する３軸（ｕ，ｖ，ｗ）のうちの１軸（例えばｖ軸）を車軸方向（ｙ軸方向）に合わせて取り付けられ、該３軸（ｕ，ｖ，ｗ）方向の分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）及びその回りの３モーメント（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する。そして、６分力荷重計の検出結果を回転座標変換して、測定対象である上記３軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向の分力と、その周りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を得るために、ｚ軸に対するｗ軸の傾き角度θを検出する必要がある。
【０００４】
そこで、該傾き角度θを検出するため、車軸６分力測定システムにはエンコーダ等の角度センサが備えられている。そして、傾き角度θの検出誤差が大きいと、傾き角度θに基づく回転角度変換に算出される角度３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向の分力及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）の測定誤差が大きくなるため、傾き角度θの検出精度は極力高いことが望ましい。
【０００５】
しかし、角度センサは分解能が高くなるに従ってコストが高くなり、また、物理的な制約や堅牢性の確保のため、角度センサの分解能には限界があるという不都合がある。
【特許文献１】特開昭６２−８７８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記不都合を解消し、測定対象の軸に対する６分力荷重計の傾き角度の検出精度を高めることができる車軸６分力測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、第１の軸（ｖ）を車軸方向としてホイールに装着されて、直交３軸（ｕ，ｖ，ｗ）方向の分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）及びその回りのモーメント（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する６分力荷重計と、鉛直方向に対する第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出する角度検出手段とを備え、前記６分力荷重計の検出値に対して該傾き角度（θ）に基づく回転座標変換を行って、直交３軸（ｘ：車両走行方向、ｙ：車軸方向、ｚ：鉛直方向）方向の分力、及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を、車両走行時にホイールが受ける外力として測定する車軸６分力測定システムの改良に関する。
【０００８】
そして、前記ホイールが所定回転位置となったときに原点パルスを出力すると共に、前記ホイールが所定角度回転する毎に角度パルスを出力する角度センサと、前記原点パルスが出力された時から次に前記原点パルスが出力されるまでの間、前記角度センサから出力される前記角度パルスをカウントする角度パルスカウンタと、前記ホイールが受ける外力の測定時に前記角度センサから出力される前記角度パルスの周波数よりも、周波数が高い補間パルスを出力する補間パルス出力手段と、前記角度パルスの各周期において、前記補間パルス出力手段から出力される前記補間パルスをカウントする補間パルスカウンタと、前記ホイールが受ける外力の測定を指示する測定指示手段とを備え、前記角度検出手段は、前記測定指示手段により前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時に、前回の前記角度パルスの周期（Ｔn-1）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-1）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-1）と、前々回の前記角度パルスの周期（Ｔn-2）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-2）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-2）との差から、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における角加速度（αn）を推定し、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎx）と該角加速度（αn）と前記平均角速度（Ｖn-1）とに基づいて算出した、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を用いて、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、前記角度検出手段は、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における角加速度（αn）を、前回の前記角度パルスの周期（Ｔn-1）における平均角速度（Ｖn-1）と前々回の前記角度パルスの周期（Ｔn-2）における平均角速度（Ｖn-2）との差から推定し、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎx）と該角加速度（αn）と前記平均角速度（Ｖn-1）とに基づいて、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を算出する。これにより、ホイールの角加速度を考慮した上で、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を、前記角度パルスよりも周波数が高い前記補間パルスにより該周期（Ｔn）を細分化して検出することができる。
【００１０】
そして、このようにして算出した周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を用いることで、該周期（Ｔn）内における傾き角度（θ）の変化を検出することができ、これにより、前記角度パルスのカウント値から直接傾き角度（θ）を検出する場合よりも、傾き角度（θ）の検出精度を高めることができる。
【００１１】
また、前記角度検出手段は、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）における前記角度パルスカウンタのカウント値（ＣT1）に前記所定角度を乗じたセンサ検出角度（θn）に、該時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を加算して、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明によれば、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）における前記角度パルスカウンタのカウント値（ＣT1）に前記所定角度を乗じることで、前回の制御サイクル（Ｔn-1）の終了時における傾き角度（θn）を算出することができる。そのため、このようにして算出した該傾き角度（θn）に、前記時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を加算することで、該時点（ｔs）における前記傾き角度（θ）を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の一例について、図１〜図８を参照して説明する。図１は車軸６分力測定システム及び６分力荷重計の装着態様の説明図、図２は６分力荷重計の検出データの回転座標変換の説明図、図３は車軸６分力測定システムの構成図、図４〜図６は６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート、図７は加速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図、図８は減速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図である。
【００１４】
図１を参照して、本発明の車軸６分力測定システムは、車両１の走行時にタイヤ２を介してホイール３が路面から受ける外力を、車両進行方向のｘ軸と車軸方向のｙ軸と鉛直方向のｚ軸という直交３軸方向の３分力（Ｆx，Ｆy，Ｆz）と、これらの軸回りの３モーメント成分（Ｍx，Ｍy，Ｍz）により測定するものである。
【００１５】
そして、直交３分力（Ｆx，Ｆy，Ｆz）と３モーメント成分（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を測定するため、タイヤ２のホイール３には、直交３分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）とその回りの３モーメント成分（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する６分力荷重計４が、ｖ軸（本発明の第１の軸に相当する）の方向を車軸方向（ｙ軸方向）に合わせて装着されている。
【００１６】
６分力荷重計４には、測定対象の直交３軸（ｘ，ｙ，ｚ）に対する６分力荷重計４の直交３軸（ｕ，ｖ，ｗ）の傾きを検出するために、エンコーダ５（本発明の角度検出手段に相当する）が内蔵されている。エンコーダ５は、１回転するごとにＺ相のパルス信号φＺ（本発明の原点パルスに相当し、φＺが出力されるホイール３の回転位置が本発明の所定回転位置に相当する）を１パルス出力すると共に、１回転あたり３６０パルスの分解能で、１度（本発明の所定角度に相当する）回転するごとにＡ相のパルス信号φＡ（本発明の角度パルスに相当する）を１パルス出力するものである。
【００１７】
６分力荷重計４による６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）と、エンコーダ５のパルス信号φＺ，φＡは、スリップリング２５（図１（ｂ）参照）を介して接続された６分力測定器１０に入力される。なお、エンコーダ５は、パルス信号φＺが出力される位置を、６分力荷重計４のｕ軸（本発明の第２の軸に相当する）がｚ軸（鉛直方向）に一致する位置に合わせて装着されている。
【００１８】
図１（ｂ）に示したように、６分力荷重計４は、ホイール３のネジ穴２０に６分力荷重計４の貫通穴２１を介してボルト２２を螺着することにより、ホイール３に締結される。車両１の車軸（図示しない）に連結されたハブ３０にはボルト３１が立設されており、ボルト３１をハブアダプタ４０の貫通穴４１に貫通させてナット４２を螺着させることにより、ハブアダプタ４０がハブ３０に締結される。そして、ハブアダプタ４０に立設されたボルト４３を、６分力荷重計４の貫通穴５０に貫通させ、ワッシャ５１を嵌めてナット５２を螺着することにより、６分力荷重計４がハブアダプタ４０に締結される。
【００１９】
なお、図１（ａ）では車両１の左前輪のホイール３に６分力荷重計４を装着した状態を示しているが、車両１の他のホイール（右前輪、右後輪、左後輪）についても、同様にして６分力荷重計４が装着され、各ホイールがタイヤを介して路面から受ける外力（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）が測定される。
【００２０】
次に、図２に示したように、６分力測定器１０は、６分力荷重計４の鉛直方向（ｚ軸方向）に対する傾き角度（θ）により、６分力荷重計４の６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）の回転座標変換を行って、静止座標の測定値（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）を算出する。
【００２１】
図３に示したように、６分力測定器１０には、６分力荷重計４から６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）が入力され、エンコーダ５からパルス信号φＺ，φＡが入力される。また、６分力測定器１０は外部機器８（記録器、パソコン等）と通信可能に接続されている。
【００２２】
そして、６分力測定器１０は、６分力検出手段１２と角度検出手段１３とを備えたＣＰＵ１１、パルス信号φＡをカウントする角度パルスカウンタ１４、補間パルスＣpを生成する補間パルス発振器１６、補間パルスＣpをカウントする補間パルスカウンタ１５、ＲＯＭ１７、及びＲＡＭ１８を備えている。
【００２３】
６分力測定器１０は、外部機器８から送信される測定トリガ信号（ＭST）を受信したときに、角度検出手段１３により６分力荷重計４の傾き角度（θ）を検出する。そして、６分力検出手段１２は、該傾き角度(θ）により、６分力荷重計４による６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）を回転座標変換して、静止座標の測定値（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）を算出する。そして、６分力測定器１０は、該静止座標の測定値のデータ（ＭDAT）を外部機器８に送信する。
【００２４】
補間パルス発振器１６と補間パルスカウンタ１５は、エンコーダ５により傾き角度（θ）を検出する際の分解能を高めて、傾き角度（θ）の検出精度を高めるためのものであり、角度検出手段１３は、角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1と補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2とを用いて、傾き角度（θ）を算出する。以下、図４〜図６に示したフローチャートに従って、角度検出手段１３による傾き角度（θ）の算出手順について説明する。
【００２５】
角度検出手段１３は、エンコーダ５からパルス信号φＺを入力したときに、図３のＳＴＥＰ１で、角度パルスカウンタ１４と補間パルスカウンタ１５のカウント値をリセットし、ＳＴＥＰ２で角度パルスカウンタ１４によるパルス信号φＡのカウントを開始する。そして、続くＳＴＥＰ３でパルス信号φＡの立上がりを検出したときにＳＴＥＰ４に進み、その時点の角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1をθn-2としてＲＡＭ１８に保持する。
【００２６】
続くＳＴＥＰ５で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５による補間パルスＣpのカウントを開始する。そして、次のＳＴＥＰ６でパルス信号φＡの立上がりを検出したときにＳＴＥＰ７に進み、角度検出手段１３は、その時点の角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1をθn-1としてＲＡＭ１８に保持する。また、ＳＴＥＰ８で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５のカウントを終了して、その時点の補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2を、周期Ｔn-2における補間パルスＣpのカウント値Ｎn-2としてＲＡＭ１８に保持する。
【００２７】
そして、角度検出手段１３は、以下の式（１）により、周期Ｔn-2における平均角速度Ｖn-2を算出する。Ｖn-2は、周期Ｔn-2における補間パルスＣpの１パルスあたりの角度変化量の平均値となる。
【００２８】
Ｖn-2 ＝ （θn-1−θn-2）／Ｎn-2 ・・・・・（１）
但し、上記式（１）におけるＮn-2は補間パルスＣpのカウント数であるが、１パルス当たりの時間が決められているため、時間のディメンジョンとすることができる。後述する式（２）、式（３）、式（４）、式（６）、式（７）におけるＮn-1、Ｎn-2、Ｎxについても同様である。
【００２９】
続くＳＴＥＰ１０で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５をリセットして、補間パルスカウンタ１５による補間パルスＣpのカウントを開始する。そして、図５のＳＴＥＰ１１で、パルス信号φＡの立上がりを検出したときにＳＴＥＰ１２に進んで、その時点の角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1を、周期Ｔnの検出角度θnとしてＲＡＭ１８に保持する。また、ＳＴＥＰ１３で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５のカウントを終了し、その時点の補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2を、周期Ｔn-1における補間パルスＣpのカウント値Ｎn-1として、ＲＡＭ１８に保持する。
【００３０】
そして、角度検出手段１３は、以下の式（２）により、周期Ｔn-1における平均角速度Ｖn-1を算出する。Ｖn-1は、周期Ｔn-1における補間パルスＣpの１パルスあたりの角度変化量の平均値となる。
【００３１】
Ｖn-1 ＝ （θn−θn-1）／Ｎn-1 ・・・・・（２）
続くＳＴＥＰ１５で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５をリセットして、補間パルスカウンタ１５による補間パルスＣpのカウントを開始する。また、ＳＴＥＰ１６で、角度検出手段１３は、周期Ｔnにおける角加速度αnの推定値を、以下の式（３）により算出する。
【００３２】
αn ＝ （Ｖn-1−Ｖn-2）／｛（Ｎn-1＋Ｎn-2）／２｝ ・・・・・（３）
そして、角度検出手段１３は、次のＳＴＥＰ１７とＳＴＥＰ３０とからなるループを実行し、ＳＴＥＰ１７でパルス信号φＡの立上がりが検出されたときは、ＳＴＥＰ１８に進んで周期Ｔn+1以降の処理を実行する。周期Ｔn+1以降の各周期においては、ＳＴＥＰ１２からＳＴＥＰ１７及びＳＴＥＰ３０と同様の処理が実行される。
【００３３】
一方、ＳＴＥＰ１７でパルス信号φＡの立上がりが検出されないときには、ＳＴＥＰ３０に分岐する。そして、ＳＴＥＰ３０で外部機器８からの測定トリガ信号（ＭST）を入力したときは図６のＳＴＥＰ３１に進み、ＳＴＥＰ３０で外部機器８からの測定トリガ信号（ＭST）を入力しなかったときにはＳＴＥＰ１７に戻る。
【００３４】
図６のＳＴＥＰ３１で、角度検出手段１３は、その時点における補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2を、周期Ｔnにおける測定トリガ信号（ＭST）入力時までのカウント値Ｎxとして、ＲＡＭ１８に保持する。そして、角度検出手段１３は、以下の式（４）により、周期Ｔnにおける測定トリガ信号（ＭST）入力時までの角度変化量dθを算出し、以下の式（５）により、測定トリガ信号（ＭST）入力時の傾き角度（θ）を算出する。
【００３５】
dθ ＝ ｛Ｖn-1＋αn（Ｎn-1／２＋Ｎx）｝×Ｎx ・・・・・（４）
θ ＝ θn＋dθ ・・・・・（５）
そして、６分力検出手段１２は、このようにして角度検出手段１３により算出された傾き角度（θ）を用いて、測定トリガ信号（ＭST）入力時に６分力荷重計４から取り込んだ６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）の回転座標変換を行って、静止座標の測定値（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）を算出する。
【００３６】
図７は、以上説明した傾き角度θの検出処理を、車両が加速している状態で行った場合の態様を説明した図であり、横軸が時間（ｔ）に設定されている。また、縦軸は、上から、パルス信号φＡ、パルス信号φＡの周期Ｔ、補間パルスＣp、角速度Ｖに設定されている。車両が加速している状態では、パルス信号φＡの周期Ｔが次第に短くなり、それに応じて１周期Ｔに含まれる補間パルスＣpのパルス数が減少する。
【００３７】
図中、ｔn-2，ｔn-1，ｔn，…は、パルス信号φＡの周期Ｔn-2，Ｔn-1，Ｔnの開始時点を示し、ｔsは測定トリガ（ＭST）の入力時点を示している。なお、図中のＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ６，ＳＴＥＰ１１，ＳＴＥＰ１８，及びＳＴＥＰ３３は、図４〜図６のフローチャートにおける該当ＳＴＥＰの実行タイミングを示している。
【００３８】
この場合、角度検出手段１３は、周期Ｔnの開始時点ｔnにおける角速度を、周期Ｔn-1の中間点における角速度が平均角速度Ｖn-1であるとして、以下の式（６）により算出する。また、角度検出手段１３は、ｔsにおける角速度を以下の式（７）により算出して、上記式（４）により周期Ｔnにおけるｔsまでの角度の変化量dθを算出する。
【００３９】
Ｖ(ｔn) ＝ Ｖn-1＋αn×Ｎn-1／２ ・・・・・（６）
Ｖ(ｔs) ＝ Ｖn-1＋αn×（Ｎn-1／２＋Ｎx） ・・・・・（７）
次に、図８は、上述した傾き角度θの検出処理を、車両が減速している状態で行った場合の態様を示した図であり、図７と同様に、横軸が時間（ｔ）に設定され、縦軸が上から、パルス信号φＡ，パルス信号φＡの周期Ｔ、補間パルスＣp、角速度Ｖに設定されている。車両が減速している状態では、パルス信号φＡの周期Ｔが次第に長くなり、それに応じて１周期に含まれる補間パルスＣpのパルス数が増加する。
【００４０】
図中、ｔn-2，ｔn-1，ｔn，…は、パルス信号φＡの周期Ｔn-2，Ｔn-1，Ｔnの開始時点を示し、ｔsは測定トリガ（ＭST）の入力時点を示している。なお、図中のＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ６，ＳＴＥＰ１１，ＳＴＥＰ１８，及びＳＴＥＰ３３は、図４〜図６のフローチャートにおける該当ＳＴＥＰの実行タイミングを示している。
【００４１】
この場合、角度検出手段１３は、周期Ｔn-1の中間点の角速度が平均角速度Ｖn-1であると想定して、周期Ｔnの開始時点ｔnにおける角速度を上記式（６）により算出する。また、角度検出手段１３は、ｔsにおける角速度を上記式（７）により算出して、上記式（５）により周期Ｔnにおけるｔsまでの角度の変化量dθを算出する。
【００４２】
本発明の６分力測定システムによれば、図７，図８に示したように、パルス信号φＡの各周期Ｔを補間パルスＣpで細分化することで傾き角度（θ）の検出分解能を高めることができる。そして、上記式（１）〜式（５）により、角加速度αnによる速度の変化を考慮して周期Ｔnにおける測定トリガ（ＭST）の入力時点ｔsまでの角度の変化量dθを算出して、傾き角度（θ）を算出することで、角速度の変化による傾き角度（θ）の検出誤差を減少させて、精度良く傾き角度（θ）を検出することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、本発明の角度検出手段としてエンコーダ５を用いたが、レゾルバ等、他の種類の角度検出手段を用いてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、上記式（１）〜式（３）により、周期Ｔnにおける角加速度αnを、前回の周期Ｔn-1の平均角速度Ｖn-1及び前々回の周期Ｔn-2の平均角速度Ｖn-2を用いて算出したが、さらに以前の周期（周期Ｔn-3，Ｔn-4，…）における平均角速度を併用して角加速度αnを算出するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記式（１）〜式（４）は周期Ｔnにおける角加速度αn及び測定トリガ信号（ＭST）入力時までの角度変化量の算出式の一例に過ぎず、他の算出式により角加速度αn及び測定トリガ信号（ＭST）入力時までの角度変化量を算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】車軸６分力測定システム及び６分力荷重計の装着状態の説明図。
【図２】６分力荷重計の検出データの回転座標変換の説明図。
【図３】車軸６分力測定システムの構成図。
【図４】６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート。
【図５】６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート。
【図６】６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート。
【図７】加速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図。
【図８】減速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図。
【符号の説明】
【００４７】
１…車両、２…タイヤ、３…ホイール、４…６分力荷重計、５…エンコーダ、１０…６分力測定器、１１…ＣＰＵ、１２…６分力検出手段、１３…角度検出手段、１４…角度パルスカウンタ、１５…補間パルスカウンタ、１６…補間パルス発振器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、６分力荷重計をタイヤのホイールに取り付けて、車両の走行時にホイールに作用する外力を測定するシステムに関し、特に鉛直方向に対する６分力荷重計の傾き角度を検出する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤのホイールに６分力荷重計を取り付けて車両を走行させ、走行中の６分力荷重計の検出値により、ホイールが路面から受ける外力を直交する３軸（ｘ：車両走行方向、ｙ：車軸方向、ｚ：鉛直方向）方向の分力、及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を測定する車軸６分力測定システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、６分力荷重計は、直交する３軸（ｕ，ｖ，ｗ）のうちの１軸（例えばｖ軸）を車軸方向（ｙ軸方向）に合わせて取り付けられ、該３軸（ｕ，ｖ，ｗ）方向の分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）及びその回りの３モーメント（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する。そして、６分力荷重計の検出結果を回転座標変換して、測定対象である上記３軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向の分力と、その周りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を得るために、ｚ軸に対するｗ軸の傾き角度θを検出する必要がある。
【０００４】
そこで、該傾き角度θを検出するため、車軸６分力測定システムにはエンコーダ等の角度センサが備えられている。そして、傾き角度θの検出誤差が大きいと、傾き角度θに基づく回転角度変換に算出される角度３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向の分力及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）の測定誤差が大きくなるため、傾き角度θの検出精度は極力高いことが望ましい。
【０００５】
しかし、角度センサは分解能が高くなるに従ってコストが高くなり、また、物理的な制約や堅牢性の確保のため、角度センサの分解能には限界があるという不都合がある。
【特許文献１】特開昭６２−８７８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記不都合を解消し、測定対象の軸に対する６分力荷重計の傾き角度の検出精度を高めることができる車軸６分力測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、第１の軸（ｖ）を車軸方向としてホイールに装着されて、直交３軸（ｕ，ｖ，ｗ）方向の分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）及びその回りのモーメント（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する６分力荷重計と、鉛直方向に対する第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出する角度検出手段とを備え、前記６分力荷重計の検出値に対して該傾き角度（θ）に基づく回転座標変換を行って、直交３軸（ｘ：車両走行方向、ｙ：車軸方向、ｚ：鉛直方向）方向の分力、及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を、車両走行時にホイールが受ける外力として測定する車軸６分力測定システムの改良に関する。
【０００８】
そして、前記ホイールが所定回転位置となったときに原点パルスを出力すると共に、前記ホイールが所定角度回転する毎に角度パルスを出力する角度センサと、前記原点パルスが出力された時から次に前記原点パルスが出力されるまでの間、前記角度センサから出力される前記角度パルスをカウントする角度パルスカウンタと、前記ホイールが受ける外力の測定時に前記角度センサから出力される前記角度パルスの周波数よりも、周波数が高い補間パルスを出力する補間パルス出力手段と、前記角度パルスの各周期において、前記補間パルス出力手段から出力される前記補間パルスをカウントする補間パルスカウンタと、前記ホイールが受ける外力の測定を指示する測定指示手段とを備え、前記角度検出手段は、前記測定指示手段により前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時に、前回の前記角度パルスの周期（Ｔn-1）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-1）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-1）と、前々回の前記角度パルスの周期（Ｔn-2）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-2）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-2）との差から、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における角加速度（αn）を推定し、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎx）と該角加速度（αn）と前記平均角速度（Ｖn-1）とに基づいて算出した、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を用いて、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、前記角度検出手段は、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における角加速度（αn）を、前回の前記角度パルスの周期（Ｔn-1）における平均角速度（Ｖn-1）と前々回の前記角度パルスの周期（Ｔn-2）における平均角速度（Ｖn-2）との差から推定し、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎx）と該角加速度（αn）と前記平均角速度（Ｖn-1）とに基づいて、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を算出する。これにより、ホイールの角加速度を考慮した上で、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を、前記角度パルスよりも周波数が高い前記補間パルスにより該周期（Ｔn）を細分化して検出することができる。
【００１０】
そして、このようにして算出した周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を用いることで、該周期（Ｔn）内における傾き角度（θ）の変化を検出することができ、これにより、前記角度パルスのカウント値から直接傾き角度（θ）を検出する場合よりも、傾き角度（θ）の検出精度を高めることができる。
【００１１】
また、前記角度検出手段は、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）における前記角度パルスカウンタのカウント値（ＣT1）に前記所定角度を乗じたセンサ検出角度（θn）に、該時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を加算して、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明によれば、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）における前記角度パルスカウンタのカウント値（ＣT1）に前記所定角度を乗じることで、前回の制御サイクル（Ｔn-1）の終了時における傾き角度（θn）を算出することができる。そのため、このようにして算出した該傾き角度（θn）に、前記時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を加算することで、該時点（ｔs）における前記傾き角度（θ）を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の一例について、図１〜図８を参照して説明する。図１は車軸６分力測定システム及び６分力荷重計の装着態様の説明図、図２は６分力荷重計の検出データの回転座標変換の説明図、図３は車軸６分力測定システムの構成図、図４〜図６は６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート、図７は加速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図、図８は減速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図である。
【００１４】
図１を参照して、本発明の車軸６分力測定システムは、車両１の走行時にタイヤ２を介してホイール３が路面から受ける外力を、車両進行方向のｘ軸と車軸方向のｙ軸と鉛直方向のｚ軸という直交３軸方向の３分力（Ｆx，Ｆy，Ｆz）と、これらの軸回りの３モーメント成分（Ｍx，Ｍy，Ｍz）により測定するものである。
【００１５】
そして、直交３分力（Ｆx，Ｆy，Ｆz）と３モーメント成分（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を測定するため、タイヤ２のホイール３には、直交３分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）とその回りの３モーメント成分（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する６分力荷重計４が、ｖ軸（本発明の第１の軸に相当する）の方向を車軸方向（ｙ軸方向）に合わせて装着されている。
【００１６】
６分力荷重計４には、測定対象の直交３軸（ｘ，ｙ，ｚ）に対する６分力荷重計４の直交３軸（ｕ，ｖ，ｗ）の傾きを検出するために、エンコーダ５（本発明の角度検出手段に相当する）が内蔵されている。エンコーダ５は、１回転するごとにＺ相のパルス信号φＺ（本発明の原点パルスに相当し、φＺが出力されるホイール３の回転位置が本発明の所定回転位置に相当する）を１パルス出力すると共に、１回転あたり３６０パルスの分解能で、１度（本発明の所定角度に相当する）回転するごとにＡ相のパルス信号φＡ（本発明の角度パルスに相当する）を１パルス出力するものである。
【００１７】
６分力荷重計４による６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）と、エンコーダ５のパルス信号φＺ，φＡは、スリップリング２５（図１（ｂ）参照）を介して接続された６分力測定器１０に入力される。なお、エンコーダ５は、パルス信号φＺが出力される位置を、６分力荷重計４のｕ軸（本発明の第２の軸に相当する）がｚ軸（鉛直方向）に一致する位置に合わせて装着されている。
【００１８】
図１（ｂ）に示したように、６分力荷重計４は、ホイール３のネジ穴２０に６分力荷重計４の貫通穴２１を介してボルト２２を螺着することにより、ホイール３に締結される。車両１の車軸（図示しない）に連結されたハブ３０にはボルト３１が立設されており、ボルト３１をハブアダプタ４０の貫通穴４１に貫通させてナット４２を螺着させることにより、ハブアダプタ４０がハブ３０に締結される。そして、ハブアダプタ４０に立設されたボルト４３を、６分力荷重計４の貫通穴５０に貫通させ、ワッシャ５１を嵌めてナット５２を螺着することにより、６分力荷重計４がハブアダプタ４０に締結される。
【００１９】
なお、図１（ａ）では車両１の左前輪のホイール３に６分力荷重計４を装着した状態を示しているが、車両１の他のホイール（右前輪、右後輪、左後輪）についても、同様にして６分力荷重計４が装着され、各ホイールがタイヤを介して路面から受ける外力（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）が測定される。
【００２０】
次に、図２に示したように、６分力測定器１０は、６分力荷重計４の鉛直方向（ｚ軸方向）に対する傾き角度（θ）により、６分力荷重計４の６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）の回転座標変換を行って、静止座標の測定値（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）を算出する。
【００２１】
図３に示したように、６分力測定器１０には、６分力荷重計４から６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）が入力され、エンコーダ５からパルス信号φＺ，φＡが入力される。また、６分力測定器１０は外部機器８（記録器、パソコン等）と通信可能に接続されている。
【００２２】
そして、６分力測定器１０は、６分力検出手段１２と角度検出手段１３とを備えたＣＰＵ１１、パルス信号φＡをカウントする角度パルスカウンタ１４、補間パルスＣpを生成する補間パルス発振器１６、補間パルスＣpをカウントする補間パルスカウンタ１５、ＲＯＭ１７、及びＲＡＭ１８を備えている。
【００２３】
６分力測定器１０は、外部機器８から送信される測定トリガ信号（ＭST）を受信したときに、角度検出手段１３により６分力荷重計４の傾き角度（θ）を検出する。そして、６分力検出手段１２は、該傾き角度(θ）により、６分力荷重計４による６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）を回転座標変換して、静止座標の測定値（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）を算出する。そして、６分力測定器１０は、該静止座標の測定値のデータ（ＭDAT）を外部機器８に送信する。
【００２４】
補間パルス発振器１６と補間パルスカウンタ１５は、エンコーダ５により傾き角度（θ）を検出する際の分解能を高めて、傾き角度（θ）の検出精度を高めるためのものであり、角度検出手段１３は、角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1と補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2とを用いて、傾き角度（θ）を算出する。以下、図４〜図６に示したフローチャートに従って、角度検出手段１３による傾き角度（θ）の算出手順について説明する。
【００２５】
角度検出手段１３は、エンコーダ５からパルス信号φＺを入力したときに、図３のＳＴＥＰ１で、角度パルスカウンタ１４と補間パルスカウンタ１５のカウント値をリセットし、ＳＴＥＰ２で角度パルスカウンタ１４によるパルス信号φＡのカウントを開始する。そして、続くＳＴＥＰ３でパルス信号φＡの立上がりを検出したときにＳＴＥＰ４に進み、その時点の角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1をθn-2としてＲＡＭ１８に保持する。
【００２６】
続くＳＴＥＰ５で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５による補間パルスＣpのカウントを開始する。そして、次のＳＴＥＰ６でパルス信号φＡの立上がりを検出したときにＳＴＥＰ７に進み、角度検出手段１３は、その時点の角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1をθn-1としてＲＡＭ１８に保持する。また、ＳＴＥＰ８で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５のカウントを終了して、その時点の補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2を、周期Ｔn-2における補間パルスＣpのカウント値Ｎn-2としてＲＡＭ１８に保持する。
【００２７】
そして、角度検出手段１３は、以下の式（１）により、周期Ｔn-2における平均角速度Ｖn-2を算出する。Ｖn-2は、周期Ｔn-2における補間パルスＣpの１パルスあたりの角度変化量の平均値となる。
【００２８】
Ｖn-2 ＝ （θn-1−θn-2）／Ｎn-2 ・・・・・（１）
但し、上記式（１）におけるＮn-2は補間パルスＣpのカウント数であるが、１パルス当たりの時間が決められているため、時間のディメンジョンとすることができる。後述する式（２）、式（３）、式（４）、式（６）、式（７）におけるＮn-1、Ｎn-2、Ｎxについても同様である。
【００２９】
続くＳＴＥＰ１０で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５をリセットして、補間パルスカウンタ１５による補間パルスＣpのカウントを開始する。そして、図５のＳＴＥＰ１１で、パルス信号φＡの立上がりを検出したときにＳＴＥＰ１２に進んで、その時点の角度パルスカウンタ１４のカウント値ＣT1を、周期Ｔnの検出角度θnとしてＲＡＭ１８に保持する。また、ＳＴＥＰ１３で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５のカウントを終了し、その時点の補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2を、周期Ｔn-1における補間パルスＣpのカウント値Ｎn-1として、ＲＡＭ１８に保持する。
【００３０】
そして、角度検出手段１３は、以下の式（２）により、周期Ｔn-1における平均角速度Ｖn-1を算出する。Ｖn-1は、周期Ｔn-1における補間パルスＣpの１パルスあたりの角度変化量の平均値となる。
【００３１】
Ｖn-1 ＝ （θn−θn-1）／Ｎn-1 ・・・・・（２）
続くＳＴＥＰ１５で、角度検出手段１３は、補間パルスカウンタ１５をリセットして、補間パルスカウンタ１５による補間パルスＣpのカウントを開始する。また、ＳＴＥＰ１６で、角度検出手段１３は、周期Ｔnにおける角加速度αnの推定値を、以下の式（３）により算出する。
【００３２】
αn ＝ （Ｖn-1−Ｖn-2）／｛（Ｎn-1＋Ｎn-2）／２｝ ・・・・・（３）
そして、角度検出手段１３は、次のＳＴＥＰ１７とＳＴＥＰ３０とからなるループを実行し、ＳＴＥＰ１７でパルス信号φＡの立上がりが検出されたときは、ＳＴＥＰ１８に進んで周期Ｔn+1以降の処理を実行する。周期Ｔn+1以降の各周期においては、ＳＴＥＰ１２からＳＴＥＰ１７及びＳＴＥＰ３０と同様の処理が実行される。
【００３３】
一方、ＳＴＥＰ１７でパルス信号φＡの立上がりが検出されないときには、ＳＴＥＰ３０に分岐する。そして、ＳＴＥＰ３０で外部機器８からの測定トリガ信号（ＭST）を入力したときは図６のＳＴＥＰ３１に進み、ＳＴＥＰ３０で外部機器８からの測定トリガ信号（ＭST）を入力しなかったときにはＳＴＥＰ１７に戻る。
【００３４】
図６のＳＴＥＰ３１で、角度検出手段１３は、その時点における補間パルスカウンタ１５のカウント値ＣT2を、周期Ｔnにおける測定トリガ信号（ＭST）入力時までのカウント値Ｎxとして、ＲＡＭ１８に保持する。そして、角度検出手段１３は、以下の式（４）により、周期Ｔnにおける測定トリガ信号（ＭST）入力時までの角度変化量dθを算出し、以下の式（５）により、測定トリガ信号（ＭST）入力時の傾き角度（θ）を算出する。
【００３５】
dθ ＝ ｛Ｖn-1＋αn（Ｎn-1／２＋Ｎx）｝×Ｎx ・・・・・（４）
θ ＝ θn＋dθ ・・・・・（５）
そして、６分力検出手段１２は、このようにして角度検出手段１３により算出された傾き角度（θ）を用いて、測定トリガ信号（ＭST）入力時に６分力荷重計４から取り込んだ６分力検出データ（Ｆu，Ｆv，Ｆw，Ｍu，Ｍv，Ｍw）の回転座標変換を行って、静止座標の測定値（Ｆx，Ｆy，Ｆz，Ｍx，Ｍy，Ｍz）を算出する。
【００３６】
図７は、以上説明した傾き角度θの検出処理を、車両が加速している状態で行った場合の態様を説明した図であり、横軸が時間（ｔ）に設定されている。また、縦軸は、上から、パルス信号φＡ、パルス信号φＡの周期Ｔ、補間パルスＣp、角速度Ｖに設定されている。車両が加速している状態では、パルス信号φＡの周期Ｔが次第に短くなり、それに応じて１周期Ｔに含まれる補間パルスＣpのパルス数が減少する。
【００３７】
図中、ｔn-2，ｔn-1，ｔn，…は、パルス信号φＡの周期Ｔn-2，Ｔn-1，Ｔnの開始時点を示し、ｔsは測定トリガ（ＭST）の入力時点を示している。なお、図中のＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ６，ＳＴＥＰ１１，ＳＴＥＰ１８，及びＳＴＥＰ３３は、図４〜図６のフローチャートにおける該当ＳＴＥＰの実行タイミングを示している。
【００３８】
この場合、角度検出手段１３は、周期Ｔnの開始時点ｔnにおける角速度を、周期Ｔn-1の中間点における角速度が平均角速度Ｖn-1であるとして、以下の式（６）により算出する。また、角度検出手段１３は、ｔsにおける角速度を以下の式（７）により算出して、上記式（４）により周期Ｔnにおけるｔsまでの角度の変化量dθを算出する。
【００３９】
Ｖ(ｔn) ＝ Ｖn-1＋αn×Ｎn-1／２ ・・・・・（６）
Ｖ(ｔs) ＝ Ｖn-1＋αn×（Ｎn-1／２＋Ｎx） ・・・・・（７）
次に、図８は、上述した傾き角度θの検出処理を、車両が減速している状態で行った場合の態様を示した図であり、図７と同様に、横軸が時間（ｔ）に設定され、縦軸が上から、パルス信号φＡ，パルス信号φＡの周期Ｔ、補間パルスＣp、角速度Ｖに設定されている。車両が減速している状態では、パルス信号φＡの周期Ｔが次第に長くなり、それに応じて１周期に含まれる補間パルスＣpのパルス数が増加する。
【００４０】
図中、ｔn-2，ｔn-1，ｔn，…は、パルス信号φＡの周期Ｔn-2，Ｔn-1，Ｔnの開始時点を示し、ｔsは測定トリガ（ＭST）の入力時点を示している。なお、図中のＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ６，ＳＴＥＰ１１，ＳＴＥＰ１８，及びＳＴＥＰ３３は、図４〜図６のフローチャートにおける該当ＳＴＥＰの実行タイミングを示している。
【００４１】
この場合、角度検出手段１３は、周期Ｔn-1の中間点の角速度が平均角速度Ｖn-1であると想定して、周期Ｔnの開始時点ｔnにおける角速度を上記式（６）により算出する。また、角度検出手段１３は、ｔsにおける角速度を上記式（７）により算出して、上記式（５）により周期Ｔnにおけるｔsまでの角度の変化量dθを算出する。
【００４２】
本発明の６分力測定システムによれば、図７，図８に示したように、パルス信号φＡの各周期Ｔを補間パルスＣpで細分化することで傾き角度（θ）の検出分解能を高めることができる。そして、上記式（１）〜式（５）により、角加速度αnによる速度の変化を考慮して周期Ｔnにおける測定トリガ（ＭST）の入力時点ｔsまでの角度の変化量dθを算出して、傾き角度（θ）を算出することで、角速度の変化による傾き角度（θ）の検出誤差を減少させて、精度良く傾き角度（θ）を検出することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、本発明の角度検出手段としてエンコーダ５を用いたが、レゾルバ等、他の種類の角度検出手段を用いてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、上記式（１）〜式（３）により、周期Ｔnにおける角加速度αnを、前回の周期Ｔn-1の平均角速度Ｖn-1及び前々回の周期Ｔn-2の平均角速度Ｖn-2を用いて算出したが、さらに以前の周期（周期Ｔn-3，Ｔn-4，…）における平均角速度を併用して角加速度αnを算出するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記式（１）〜式（４）は周期Ｔnにおける角加速度αn及び測定トリガ信号（ＭST）入力時までの角度変化量の算出式の一例に過ぎず、他の算出式により角加速度αn及び測定トリガ信号（ＭST）入力時までの角度変化量を算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】車軸６分力測定システム及び６分力荷重計の装着状態の説明図。
【図２】６分力荷重計の検出データの回転座標変換の説明図。
【図３】車軸６分力測定システムの構成図。
【図４】６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート。
【図５】６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート。
【図６】６分力荷重計の傾き角度の算出手順を示したフローチャート。
【図７】加速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図。
【図８】減速状態における６分力荷重計の傾き角度の算出態様の説明図。
【符号の説明】
【００４７】
１…車両、２…タイヤ、３…ホイール、４…６分力荷重計、５…エンコーダ、１０…６分力測定器、１１…ＣＰＵ、１２…６分力検出手段、１３…角度検出手段、１４…角度パルスカウンタ、１５…補間パルスカウンタ、１６…補間パルス発振器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸（ｖ）を車軸方向としてホイールに装着されて、直交３軸（ｕ，ｖ，ｗ）方向の分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）及びその回りのモーメント（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する６分力荷重計と、鉛直方向に対する第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出する角度検出手段とを備え、前記６分力荷重計の検出値に対して該傾き角度（θ）に基づく回転座標変換を行って、直交３軸（ｘ：車両走行方向、ｙ：車軸方向、ｚ：鉛直方向）方向の分力、及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を、車両走行時にホイールが受ける外力として測定する車軸６分力計測システムにおいて、
前記ホイールが所定回転位置となったときに原点パルスを出力すると共に、前記ホイールが所定角度回転する毎に角度パルスを出力する角度センサと、
前記原点パルスが出力された時から次に前記原点パルスが出力されるまでの間、前記角度センサから出力される前記角度パルスをカウントする角度パルスカウンタと、
前記ホイールが受ける外力の測定時に前記角度センサから出力される前記角度パルスの周波数よりも、周波数が高い補間パルスを出力する補間パルス出力手段と、
前記角度パルスの各周期において、前記補間パルス出力手段から出力される前記補間パルスをカウントする補間パルスカウンタと、
前記ホイールが受ける外力の測定を指示する測定指示手段とを備え、
前記角度検出手段は、前記測定指示手段により前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時に、前回の前記角度パルスの周期（Ｔn-1）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-1）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-1）と、前々回の前記角度パルスの周期（Ｔn-2）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-2）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-2）との差から、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における角加速度（αn）を推定し、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎx）と該角加速度（αn）と前記平均角速度（Ｖn-1）とに基づいて算出した、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を用いて、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする車軸６分力測定システム。
【請求項２】
前記角度検出手段は、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）における前記角度パルスカウンタのカウント値ＣT1に前記所定角度を乗じたセンサ検出角度（θn）に、該時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を加算して、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする請求項１記載の車軸６分力測定システム。
【請求項１】
第１の軸（ｖ）を車軸方向としてホイールに装着されて、直交３軸（ｕ，ｖ，ｗ）方向の分力（Ｆu，Ｆv，Ｆw）及びその回りのモーメント（Ｍu，Ｍv，Ｍw）を検出する６分力荷重計と、鉛直方向に対する第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出する角度検出手段とを備え、前記６分力荷重計の検出値に対して該傾き角度（θ）に基づく回転座標変換を行って、直交３軸（ｘ：車両走行方向、ｙ：車軸方向、ｚ：鉛直方向）方向の分力、及びその回りの３モーメント（Ｍx，Ｍy，Ｍz）を、車両走行時にホイールが受ける外力として測定する車軸６分力計測システムにおいて、
前記ホイールが所定回転位置となったときに原点パルスを出力すると共に、前記ホイールが所定角度回転する毎に角度パルスを出力する角度センサと、
前記原点パルスが出力された時から次に前記原点パルスが出力されるまでの間、前記角度センサから出力される前記角度パルスをカウントする角度パルスカウンタと、
前記ホイールが受ける外力の測定時に前記角度センサから出力される前記角度パルスの周波数よりも、周波数が高い補間パルスを出力する補間パルス出力手段と、
前記角度パルスの各周期において、前記補間パルス出力手段から出力される前記補間パルスをカウントする補間パルスカウンタと、
前記ホイールが受ける外力の測定を指示する測定指示手段とを備え、
前記角度検出手段は、前記測定指示手段により前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時に、前回の前記角度パルスの周期（Ｔn-1）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-1）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-1）と、前々回の前記角度パルスの周期（Ｔn-2）における前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎn-2）に基づいて算出した平均角速度（Ｖn-2）との差から、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における角加速度（αn）を推定し、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記補間パルスカウンタのカウント値（Ｎx）と該角加速度（αn）と前記平均角速度（Ｖn-1）とに基づいて算出した、該周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を用いて、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする車軸６分力測定システム。
【請求項２】
前記角度検出手段は、前記ホイールが受ける外力の測定が指示された時点（ｔs）における前記角度パルスカウンタのカウント値ＣT1に前記所定角度を乗じたセンサ検出角度（θn）に、該時点（ｔs）の前記角度パルスの周期（Ｔn）における該時点（ｔs）までの前記ホイールの回転角度（dθ）を加算して、該時点（ｔs）における鉛直方向に対する前記６分力荷重計の第２の軸（ｕ）の傾き角度（θ）を検出することを特徴とする請求項１記載の車軸６分力測定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１３２８２５（Ｐ２００７−１３２８２５Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２６８７８（Ｐ２００５−３２６８７８）
【出願日】平成１７年１１月１１日（２００５．１１．１１）
【出願人】（０００１５１５２０）株式会社東京測器研究所 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１１日（２００５．１１．１１）
【出願人】（０００１５１５２０）株式会社東京測器研究所 (29)
【Ｆターム（参考）】
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