説明

転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法

【課題】 転がり抵抗試験機に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数を簡便に且つ精度良く校正する。
【解決手段】本発明の多分力検出器の校正方法は、タイヤTが装着されるスピンドル軸5と、タイヤTが押し付けられる模擬走行路面2を有する走行ドラム3と、走行ドラム3の回転軸に設けられた回転トルク計7を有する転がり抵抗試験機1に備えられた多分力検出器の校正方法であって、多分力検出器で発生するクロストークの影響を補正するクロストーク補正係数を用いて、多分力検出器の計測値からタイヤTに作用する力を算出する処理を行っているに際しては、クロストーク補正係数を、回転トルク計7で計測された回転トルクと多分力検出器で計測された力とからなる「転がり試験データ」を用いて校正する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
トラック、乗用自動車および他の車両用タイヤの性質および性能を測定するにあたり、重要な測定項目の一つとしてタイヤの転がり抵抗がある。タイヤの転がり抵抗は、タイヤと地面との間に作用する接線方向の力であり、転がり抵抗試験機においては試験用タイヤとドラム等の模擬走行路面との間に接線方向に作用する力Fx(押し付け荷重Fzを変化させた際の転がり抵抗Fxの変化)として計測される。
【0003】
転がり抵抗Fxを測定する方法としては、ドラム式の転がり抵抗試験機による方法が代表的である。ドラム式の転がり抵抗試験機は、走行ドラムの外周に形成された模擬走行路面にタイヤを押圧状態で接触させ、このタイヤを支持するスピンドル軸に設けられた多分力検出器(ロードセル)により押し付け荷重Fzと転がり抵抗Fxとの関係を測定する構成となっている。
【0004】
具体的に転がり抵抗Fxを計測する場合には、スピンドル軸に設けられた多分力検出器により転がり抵抗方向の荷重fxを計測して、「Fx=fx(L/Rd)」とすることによりFxを算出することができる(荷重法)。ここで、Rdは走行ドラムの半径、Lは走行ドラムとタイヤスピンドル軸との軸心間距離である。また、別の方法としては、走行ドラムを回転させる為の駆動トルクτを計測して、「Fx=τ/Rd」とすることで転がり抵抗Fxを計測する方法もある(トルク法)。
【0005】
ところで、このような転がり抵抗試験機では、試験機を使用するにあたって多分力検出器の校正を行う必要がある。加えて、長時間に亘って多分力検出器を使用し続けると検出値に誤差が生じることがある故、例えば、一定の使用時間毎に多分力検出器の校正が必要となる。
多分力検出器を校正する方法としてはさまざまなものが開発されているが、特許文献1に示すように質量が既知の錘を用いて各方向に試験荷重を加えた上で校正を行うものがある。また、特許文献2や特許文献3に示すように、高精度な荷重検定器を介して外力を与えることにより校正を行う方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭59−151032号公報
【特許文献2】特開昭61−116637号公報
【特許文献3】特開2003−4598号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、多分力検出器のように複数の力(並進荷重成分やモーメント成分)を同時に測定する計測器では、本来加えられた荷重の方向とは異なった方向においても荷重(偽の荷重)を計測してしまう「クロストーク」といわれる現象が発生する。
特に、転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器においては、押し付け荷重が転がり荷重へ影響してしまう等のクロストークが問題となる。
【0008】
すなわち、タイヤの押し付け荷重Fzは、通常、転がり抵抗Fxの約100倍のオーダであり、タイヤの横力Fyは、Fxの約10倍のオーダの荷重となる。また、タイヤ中心は、構造上、多分力検出器からオフセットした位置となるため、荷重Fzによりモーメントmxも比較的大きな値として多分力検出器に作用する。それ故、クロストークの影響は無視できず、多分力検出器のx方向の出力値fx’が、x方向以外の荷重の影響を受けて正しい値を表さなくなる。また、軸荷重(押し付け荷重)を与える向きが少しでもずれていると、試験条件が変動して校正実験自体が満足に行えなくなる。例えば、5000Nの軸荷重Fzを与える場合に、その押し付け方向に0.1度でも誤差があればx方向に9Nの荷重が余計に加わってしまい、実験条件自体が所望のものからずれてしまう。当然、このようにしっかりと定まっていない実験条件では、クロストーク補正係数を精度良く校正することも困難である。
【0009】
これらクロストークを調べる為に、特許文献1の技術を用い、x方向に既知の荷重を与え、その荷重がy軸、z軸方向に及ぼす影響を計測することが考えられる。しかしながら、この方法であると、多分力検出器に付与する値としてFx以外にも、Fy,FzやMx,My,Mzを与える校正実験が必要となり、手間がかかるため現実的ではない。
前述した特許文献2,3では、クロストークの影響を加味した多分力検出器の校正方法が一部開示されてはいるものの、具体的な手法が開示されるに至っておらず、実際の現場で採用できる技術とは言い難い。
【0010】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、転がり抵抗試験機に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数を簡便に且つ精度良く校正することができる校正方法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】
【0011】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の転がり抵抗試験機に備えられた多分力計の校正方法は、タイヤが装着されるスピンドル軸と、前記タイヤが押し付けられる模擬走行路面を有する走行ドラムと、走行ドラムの回転軸に設けられた回転トルク計を有する転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法であって、前記多分力検出器で発生するクロストークの影響を補正するクロストーク補正係数を用いて、多分力検出器の計測値からタイヤに作用する力を算出する処理を行っているに際しては、前記クロストーク補正係数を、前記回転トルク計で計測された回転トルクと多分力検出器で計測された力とからなる「転がり試験データ」を用いて校正することを特徴とする。
【0012】
本発明者は、多分力検出器とは異なり回転トルク計は比較的高精度な校正が可能なことから、この回転トルク計を用いて算出した転がり抵抗も精度が高いのではないかと考えた。そして、多分力検出器から算出した転がり抵抗と、走行ドラムに設けられた回転トルク計により算出された転がり抵抗とが等しくなるものとしてクロストーク補正係数を校正すれば、簡便に且つ高精度な校正が可能となることを見出して本発明を完成させたのである。
【0013】
なお、上述した校正方法は、多分力検出器から算出した転がり抵抗と、走行ドラムの回転トルク計により算出された転がり抵抗とが等しくなるように変換行列を作成することに相当する。
この校正方法を採用するにあたり、回転トルク計自体の校正は高精度に行えることから、この回転トルク計により算出される転がり抵抗は精度が高いものとなる。また、多分力検出器に関しては、押し付け荷重と同じ方向に計測される荷重(例えば、fxやfz)については、押し付け方向と計測方向とは基本的には同方向であり、押し付け荷重を付与する角度誤差の影響は少ないが故に、比較的容易に且つ精確に計測値を求めることができる。そこで、クロストークの影響度合い(クロストーク補正係数)のみを、上記した技術的手段を用いて、多分力検出器の出力と回転トルク計の出力との比較により算出するようにする。このようにすれば、少なくとも未知係数の数の分だけデータを採取することで、高精度な校正が可能である。
【0014】
好ましくは、前記スピンドル軸には多分力検出器が取り付けられていて、前記多分力検出器により、走行ドラムの接線方向をx軸、スピンドル軸芯方向をy軸、タイヤに加えられる荷重方向をz軸とした際に、各軸方向に作用する力fx,fy,fz、及び各軸回りのモーメントmx,my,mzのうち、少なくともfxおよびfzを含む2以上を計測可能とされているとよい。
【0015】
また好ましくは、前記多分力検出器がfx,fz,mxの計測が可能であるに際しては、前記fx,fz,mxを含み且つ少なくとも2種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、fxに対するfz及びmxのクロストーク補正係数を校正するとよい。
fz及びmxは、多分力検出器で計測される荷重及びモーメントの中でもfxにクロストークの影響を及ぼしやすいものである。それゆえ、少なくともfx、fz、mxを検出可能な多分力検出器に対して、fxに対するfz及びmxのクロストーク補正係数の校正を行うのが良い。
【0016】
好ましくは、前記多分力検出器がfx,fz,fyの計測が可能であるに際しては、前記fx,fz,fyを含み且つ少なくとも2種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、fxに対するfz及びfyのクロストーク補正係数を校正するとよい。
多分力検出器で計測されるmxは、タイヤ半径rとfyとの積を含み、タイヤの横力fyとの相関が高い。それゆえ、fx、fy、fzの並進荷重を計測する多分力検出器に対しては、mxに替えてfyを利用し、fxに対するfz及びfyのクロストーク補正係数の校正を行っても良い。
【0017】
好ましくは、前記多分力検出器がfx,fz,fy,mxの計測が可能であるに際しては、前記fx,fz,fy,mxを含み且つ少なくとも3種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、fxに対するfz、fy及びmxのクロストーク補正係数を校正するとよい。
上述したfx,fz,fy,mxのすべての計測が可能な多分力検出器に対しては、fxに対するfz、fy及びmxのクロストーク補正係数をすべて校正することで、さらに精度の高い多分力検出器の校正が可能となる。
【0018】
また、前記走行ドラムにタイヤを試験荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値から、タイヤを試験荷重と異なる荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値を差し引いた「差分荷重」を求め、求められた「差分荷重」を「転がり試験データ」とし、クロストーク補正係数の校正を行うとよい。
タイヤを取り付けるスピンドル軸や回転ドラムの回転軸に設けられた軸受けには、少なからず回転摩擦の影響が存在する。この回転摩擦が転がり抵抗力の計測値に上乗せされると、精度の良いfxの計測やクロストーク補正係数の校正が困難となる。そこで、試験荷重が加えられた状態から試験荷重と異なる荷重(例えばスキム荷重)が加えられた状態を差し引いた差分荷重を用いてクロストーク補正係数を校正すれば、回転摩擦の影響を排除しつつ校正を行うことができ、クロストーク補正係数を精度良く校正することが可能となるのである。
【発明の効果】
【0019】
本発明の転がり抵抗試験機に備えられる多分力検出器の校正方法によれば、転がり抵抗試験機に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数を簡便に且つ精度良く校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】(a)は本発明の校正方法で校正される多分力検出器が設けられた転がり抵抗試験機の平面図であり、(b)は転がり抵抗試験機の正面図である。
【図2】スピンドル軸の拡大図である。
【図3】既知質量の錘を用いてx方向に沿った荷重成分を校正する校正方法を示す図である。
【図4】z方向に沿って荷重を付与する校正方法を示す図である。
【図5】第4実施形態に係る校正方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の校正方法で校正される多分力検出器が設けられた転がり抵抗試験機1を図面に基づき説明する。
本発明の転がり抵抗試験機1は、タイヤT(試験用のタイヤ)を走行させる模擬走行路面2が外周面に備えられた円筒状の走行ドラム3と、この走行ドラム3の模擬走行路面2にタイヤTを押し付けるキャリッジ4とを備えている。このキャリッジ4は、タイヤTを回転自在に保持するスピンドル軸5を搭載するスライド台であって、走行ドラム3から水平方向に距離をあけて配備されている。
【0022】
以下の説明において、図1(b)の左側を転がり抵抗試験機1を説明する際の左側、図1(b)の右側を右側とする。
走行ドラム3は、左右方向と垂直な水平方向に沿った軸回りに回転自在に取り付けられた円筒体であり、その外周面にはタイヤTが転動可能な無端の模擬走行路面2が形成されている。走行ドラム3の回転軸には走行ドラム3を回転させるモータ6及び回転トルク計7が取り付けられており、走行ドラム3は回転トルク計7を介してモータ6で駆動可能となっている。回転トルク計7は、走行ドラム3で発生するトルクを計測可能となっている。
【0023】
なお、この回転トルク計7は、モータ6の駆動軸に対して取り外し自在となっている構成であるとよい。この構成であれば、回転トルク計7を、通常の試験時には取り外しておき、後述するクロストーク補正係数を校正する試験の時だけ設置可能となる。
例えば、回転トルク計7を常設したまま走行ドラム3を急加速したり急減速したりして転がり抵抗を計測しようとすると、回転トルク計7に大きなトルクが作用する。それゆえ、このような常設が可能な回転トルク計7には、負荷容量の大きいトルク計、言い換えれば計測精度の粗いトルク計を用いる必要がある。しかし、回転トルク計7を常設しないのであれば、校正試験の範囲においては急加速や急減速は必要が無いため、計測精度の細かい低負荷容量の回転トルク計7を利用できる。一般に、低負荷容量の回転トルク計は、高負荷容量のものに比べて安価である。
【0024】
一方、キャリッジ4は荷重が加わった際に変形しないように剛性に優れた構造のスライド台である。このキャリッジ4には、スピンドル軸5が挿入される中空な円筒状のハウジング8が、当該軸芯が走行ドラム3の軸芯と軸平行な状態となるようにキャリッジ4の垂直壁部4aに設けられている。このハウジング8の内周面にはベアリング15を介してスピンドル軸5が回転自在に挿入されている。
【0025】
キャリッジ4の下部には、キャリッジ4を左右方向に沿って水平移動するリニアガイド9が配備されている。また、キャリッジ4の左側には、キャリッジ4を水平方向に移動させると共に、スピンドル軸5に取り付けられたタイヤTを走行ドラム3に押し付け可能なように押圧する油圧シリンダ10が配備されている。
なお、上述したスピンドル軸5は、先端にタイヤTを保持可能な軸部材であり、円筒状のハウジング8に水平方向を向く軸回りに回転自在に挿入された状態で取り付けられている。このスピンドル軸5の回転軸心は走行ドラム3の回転軸心と上下方向で同じ高さに且つ平行となるように配備されており、キャリッジ4を水平移動させるとスピンドル軸5に取り付けられたタイヤTが走行ドラム3の模擬走行路面2に対してその法線方向から押し当てられるようになっている。このスピンドル軸5を回転自在に支持するハウジング8には多分力検出器が設けられている。
【0026】
多分力検出器(図示せず)は外観が円盤状であり、中央部から径方向に放射状に伸びる複数の梁部材(起歪体)とそれに取り付けられたロードセルから構成される。多分力検出器は、その中央部にベアリング15が配設されており、スピンドル軸5を回転自在に支持する。多分力検出器の外周部は、ハウジング8の端部と連結するようになっている。
図1に示すような座標軸、すなわち、キャリッジ4の移動方向(軸荷重の付与方向)を向くz軸、スピンドル軸5の軸芯と同軸なy軸、z軸及びy軸と直交する方向であって走行ドラム3の外周接線方向を向くx軸を設定した場合に、多分力検出器は、これらの座標軸に沿った荷重(fx、fy、fz)、及びこれらの座標軸回りのモーメント(mx、my、mz)のうち、少なくともfxおよびfzを含む2以上を検出する。なお、タイヤTに作用する力を表現する際は大文字のFを用いることとする。(たとえば、Fx、Fy、Fz)
この多分力検出器で計測された荷重及びトルクの計測値は制御部11に送られる。
【0027】
図1(a)に示すように、制御部11は、キャリッジ4を走行ドラム3側に押し付ける油圧シリンダ10や走行ドラム3を駆動回転させるモータ6を制御するものである。
また、制御部11は、多分力検出器で計測された計測データに基づいて、真の転がり抵抗Fxなどを算出する計測部12を備えている。この計測部12においては、多分力検出器で計測されたfx’、fz’、mx’などの荷重計測値やトルク計測値が入力され、後述の式(1)を用いて、fxが算出される。なお、式(1)には、係数a,bなどが存在するが、これらa,bは、多分力検出器におけるクロストークの影響を補正する係数である。この係数a,bを正確に知ること、言い換えるならば、正確に校正しておくことは、計測部12においてfxを正確に算出するためには不可欠なことである。
【0028】
ところで、係数a,bなどを正確に校正しておいたとしても、転がり抵抗試験機1を長時間に亘って使用していると、fxの値などがずれるなどして真の転がり抵抗Fxが求められない状況が発生する。このような状況が発生する原因にはさまざまな要因が挙げられるが、その原因の一つとして係数a、bが正しい値からずれてしまっていることが考えられる。
【0029】
そこで、本発明の転がり抵抗試験機1に設けられた制御部11には、クロストークの影響を補正する係数a、bを正しい値へと校正してfxを正確に算出できるようにする校正部13を設けている。
次に、制御部11内に設けられたこの校正部13で行われる信号処理、言い換えれば本発明の多分力検出器の校正方法を説明する。
【0030】
本発明の多分力検出器の校正方法は、多分力検出器で発生するクロストークの影響を補正するクロストーク補正係数a,bを用いて、多分力検出器の計測値からタイヤTに作用する力を算出する処理を行うに際して、クロストーク補正係数a,bを回転トルク計7で計測された回転トルクと多分力検出器で計測された力とからなる「転がり試験データ」を用いて校正することを特徴としている。
【0031】
具体的には、本発明の多分力検出器の校正方法には、多分力検出器で計測される荷重やトルク、すなわち、多分力検出器から得られる「転がり試験データ」の種類に合わせて、第1実施形態〜第4実施形態が考えられる。
[第1実施形態]
まず、第1実施形態の多分力検出器の校正方法について説明する。
【0032】
第1実施形態の校正方法は、fx,fz,mxの計測が可能な多分力検出器を用いた場合に採用されるものである。
fxに対する軸荷重fzのクロストーク補正係数a、及びmxのクロストーク補正係数bの校正は、次の順序で行われる。
まず、図3に示すように、質量が既知の錘をスピンドル軸5に取り付けてx方向に荷重を加え、多分力検出器で同方向に加わる荷重を計測し、校正(キャリブレーション)を行う。このようにすると、fxに対する多分力検出器の計測値fx’の校正係数αを求めることができる。
【0033】
さらに、図4に示すように、精度の高い荷重検定器14をスピンドル軸5と走行ドラム3との間に設置し、キャリッジ4を走行ドラム3方向に動かすことにより、スピンドル軸5にz方向の押し付け荷重fz(=Fzであり、ドラム荷重)を与える。
その状態で、多分力検出器から出力される荷重fz’の計測値と荷重検定器14で示される荷重fzの信号から、転がり抵抗の場合と同様に校正係数を求めるなどして真の軸荷重fzの校正を行う。
【0034】
なお、図4に示される校正試験において、クロストーク補正係数aを求めることも可能であるが、押し付け荷重fzはfxに比べてかなり大きな値となる為、油圧シリンダ10に僅かな設置誤差があってもfx方向に無視できない大きさの余計な荷重が付与される。よって、図4に示すようなz方向に荷重fzを与える校正実験から、fxに対するfz’のクロストーク補正係数を求めることは困難である。
【0035】
それ故、本実施形態では、クロストーク補正係数の校正に関し、以下の方法を採用する。
まず、図3のやり方で求めた校正係数α、及びクロストーク補正係数a、bを用いることで、fxは式(1)のように示される。

fx=α・fx’+a・fz’+b・mx’ (1)

なお、式(1)において、係数aは、z方向の計測値fz’に起因するクロストークの影響度合いを表す係数であり、fz’のクロストーク補正係数である。係数bは、x軸回りのモーメントの計測値mx’に起因するクロストークの影響度合いを表す係数であり、mx’のクロストーク補正係数である。
【0036】
一方、fxは、走行ドラム3の回転トルクの計測値をτ、タイヤTと走行ドラム3との軸心間距離をLとしたときに、式(2)のように示される。なお、この回転トルク計7のキャリブレーションは、試験機から取り外して専用の検査装置で予め実施されているものとし、正確な計測値を示すものとする。

fx=τ/L (2)

上述した式(1)から得られるfxと、式(2)から得られるfxとを等しいとおくことで、クロストーク補正係数a,bの具体的な数値を算出することができる。

τ/L=α・fx’+a・fz’+b・mx’ (1)’

ただし、式(1)には、2つの未知な係数a、bがあるため、2つのクロストーク補正係数a、bを求めるためには、少なくとも2種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を得る必要がある。2種類以上の一次独立となっている「転がり試験データ」が得られれば、式(1)’を基にした独立な2次連立方程式を得ることができ、変数a、bを算出可能となる。
【0037】
このような「転がり試験データ」を得るためには、例えば1本のタイヤTを表向きと裏向きとに分けて取り付けて試験データをそれぞれ採集し、2つの一次独立な「転がり試験データ」を得るとよい。
なお、一次独立な「転がり試験データ」を得る方法はタイヤTの取り付け方向を変更するものに限定されない。例えば、転がり特性が互いに異なる2本のタイヤTを用意し、それぞれのタイヤTを用いて試験データを採集しても一次独立な「転がり試験データ」を得ることができる。また、1本のタイヤTをスピンドル軸5に取り付けたまま、正転させた場合の試験データと、逆転させた場合の試験データとを採集してもよい。なお、1本のタイヤTについてその回転速度条件を変えたり、押し付け荷重を変えたりして得たデータは1次独立とはならないので、本発明の「転がり試験データ」とは言えない。
【0038】
また、転がり試験データを複数回(3回以上)採集し、得られた転がり試験データを最小二乗法を用いて処理することで、さらに精度の高いクロストーク補正係数a、bを算出することも可能である。
以上述べた第1実施形態の校正方法によれば、転がり抵抗試験機1に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数a,bを手間や時間をかけることなく精度良く校正することができ、ひいては、fxを精確に求めることができるようになる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の多分力検出器の校正方法について、説明する。
【0039】
第2実施形態の校正方法は、第1実施形態とは異なりfx,fz,fyの計測が可能な多分力検出器を用いるものであり、fxに対する、fz’のクロストーク補正係数a、及びfy’のクロストーク補正係数cの校正を行うものである。
第2実施形態のクロストーク補正係数a及びcの校正は、次の順序で行われる。
まず、図3に示す如く、第1実施形態と同様に、fxに対して転がり抵抗方向の計測値fx’が有する校正係数αを求める。
【0040】
次に、mx'に替えてfy'のクロストークの影響を考慮すると、転がり抵抗方向の力fxは式(3)のように示される。なお、この式(3)中のcは、y方向の計測値fy’に起因するクロストーク補正係数である。

fx=α・fx’+a・fz’+c・fy’ (3)

一方、fxは、回転トルク計7の計測値を用いて、式(2)のように表せる。それゆえ、式(3)の右辺と式(2)の右辺とを等しいとおくことで、式(3)’を導出できる。

τ/L=α・fx’+a・fz’+c・fy’ (3)’

この式(3)’においても、2つの未知な係数a,cがあるため、2つのクロストーク補正係数a、cを求めるためには、少なくとも2種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を得る必要がある。2種類の一次独立となっている「転がり試験データ」が得られれば、式(3)’を基にした独立な2次連立方程式を得ることができ、変数a、cを算出可能となる。
【0041】
一次独立な「転がり試験データ」は、第1実施形態と同様な手法で得ることができる。例えば1本のタイヤTを表向きと裏向きとに分けて取り付けて試験データをそれぞれ採集するとよい。
以上述べた第2実施形態の校正方法が奏する作用効果は、第1実施形態の校正方法と略同様である故、説明は省略する。
【0042】
ところで、x軸芯回りのモーメントmxは、多分力検出器の中心からタイヤTの中心までのy方向に沿った距離をLt、タイヤTの半径をRtとおくと、式(4)で示される。

mx=−Lt・Fz−Rt・Fy (4)

この式(4)から分かるように、タイヤ径Rtが変わらない場合には、mxとFyは線形の関係にあり、タイヤTの横力fyとの相関が高いことを意味する。つまり、mxに替えてfyを利用してクロストーク補正係数の校正を行っても、第1実施形態と同様に精度の高いクロストーク補正係数を求めることができる。
【0043】
なお、タイヤ径Rtが大きく変化する様な場合においては、mxとFyは一次独立の関係にある為に、第3実施形態に示す様に、fxに対するmx’のクロストーク補正係数b及びfy’のクロストーク補正係数cの両方を同時に考慮する必要がある。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の多分力検出器の校正方法について、説明する。
【0044】
第3実施形態の校正方法は、第1及び第2実施形態とは異なりfx,fz,fy,mxのすべてが計測可能な多分力検出器を用いるものであり、上述したクロストーク補正係数a、b、cのすべてについて校正を行うものである。
第3実施形態のクロストーク補正係数a,b,cの校正は、次の順序で行われる。
まず、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、図3に示す如く、fxに対する転がり抵抗方向の計測値fx’の校正係数αを求める。
【0045】
校正係数αやクロストーク補正係数a,b,cを考慮すると、本実施形態でのfxは式(5)のように示される。

fx=α・fx’+a・fz’+b・mx’+c・fy’ (5)

この式(5)と、回転トルク計7の計測値を用いた式(2)を基に、式(5)’を導出できる。

τ/L=α・fx’+a・fz’+b・mx’+c・fy’ (5)’

このようにして求めた式(5)’は、3つの未知な変数があるため、これらを解く(言い換えれば、校正係数から成る校正行列を求める)ためには、一次独立な3種類の「転がり試験データ」を得る必要がある。
【0046】
また、3種類の「転がり試験データ」を得るためには、例えば、径の異なるタイヤTを用いて「転がり試験データ」を採集するとよい。転がり試験データを複数個(4以上)採集し、採集した転がり試験データを最小二乗法を用いて処理してさらに精度の高いクロストーク補正係数a,b,cを算出することも可能である。複数の転がり試験データが一次独立なデータ群になっているか否かは、特異値分解により評価することができる。
【0047】
以上の方法により、クロストーク補正係数a,b,cがすべて校正されるため、より精度の高いfxの計測が可能となり、ひいては、真の転がり抵抗Fxを正確に求めることができるようになる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態の多分力検出器の校正方法について、説明する。
【0048】
前述した第1実施形態〜第3実施形態の校正方法を行うに際しては、タイヤTを取り付けるスピンドル軸5や回転ドラムの回転軸に設けられた軸受けには、少なからず回転摩擦の影響が存在することとなる。この回転摩擦が転がり抵抗の計測値に上乗せされると、精度の良いfx’の計測やクロストーク補正係数の校正が困難となる場合がある。そのような場合、第4実施形態で述べる校正方法が有効となる。
【0049】
すなわち、図5に示すように、第4実施形態の校正方法は、上述した第1実施形態〜第3実施形態で「転がり試験データ」を得る際に用いるfx’、fz’、fy’及びmx’に、多分力検出器で計測された計測値を直接入力するのではなく、軸荷重(z方向の押し付け荷重)が試験荷重で得られた計測値からスキム荷重(試験荷重とは異なる荷重)で得られた計測値を差し引いた「差分荷重」を入力して、校正を行うものである。
【0050】
第3実施形態のクロストーク補正係数の校正は、次の順序で行われる。
まず、第1実施形態及び第2実施形態と同様にして、真の転がり抵抗fxに対して転がり抵抗の計測値fx’が有する校正係数αを求めておく。
そして、標準荷重(例えば、5000N)でタイヤTを走行ドラム3に押し付けた状態で時計回りCW(正転方向)にタイヤTを回転させ、多分力検出器でfx1、fz1、fy1及びmx1を計測する。
【0051】
次に、タイヤTを走行ドラム3に押し付ける荷重を標準荷重より小さなスキム荷重(例えば、100N)に変更し、スキム荷重でタイヤTを走行ドラム3に押し付けた状態で時計回りCWにタイヤTを回転させ、多分力検出器でfsx1、fsz1、fsy1及びmsx1を計測する。このとき、転がり抵抗自体は小さな値となる。なお、軸荷重以外の条件、タイヤ走行速度は同じものとする。
【0052】
このスキム荷重と標準荷重との双方には、スピンドル軸5や走行ドラム3の軸受けに発生する回転摩擦に由来する荷重成分やトルク成分が誤差分として重畳しており、式(7)に示すように試験荷重で得られた計測値からスキム荷重で得られた計測値を差し引くことで、より精度の高いfx1’、fz1’、fy1’及びmx1’を求めることができる。

fx1’=fx1−fsx1
fz1’=fz1−fsz1 (7)
fy1’=fy1−fsy1
mx1’=mx1−msx1

上述したようにして求めたfx1’、fz1’、fy1’及びmx1’を、式(1)'、式(3)'、式(5)'のfx’、fz’、fy’及びmx’に適用することで、第1実施形態〜第3実施形態の手法により、校正係数を求めることが可能となる。
【0053】
なお、図5に示すように、一次独立な複数の「転がり試験データ」を得るに際しては、まずは、タイヤTを正転方向に回転させて計測を行った後、タイヤTの回転方向を逆転させて、反時計回り(CCW)で、試験荷重とスキム荷重との2回に分けて荷重成分やトルク成分を計測し、式(8)にて、別の転がり試験データを採取するとよい。

fx2’=fx2−fsx2
fz2’=fz2−fsz2 (8)
fy2’=fy2−fsy2
mx2’=mx2−msx2

上述したようにして求めたfx2’、fz2’、fy2’及びmx2’を、式(1)'、式(3)'、式(5)'のfx’、fz’、fy’及びmx’に適用することで、第1実施形態〜第3実施形態の手法により、校正係数を求めることが可能となる。
【0054】
このようにして得られた「転がり試験データ」は、スピンドル軸5や走行ドラム3の軸受けに発生する回転摩擦に由来する荷重成分やトルク成分が差し引かれたデータとなっており、このような誤差成分の少ないデータを用いることで、クロストーク補正係数をより確実に且つ精度良く校正することができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【0055】
例えば、上記した実施形態以外のやり方として、fxに対するfz’のクロストークの影響、言い換えればクロストーク補正係数aのみを校正することもできる。
【符号の説明】
【0056】
1 転がり抵抗試験機
2 模擬走行路面
3 走行ドラム
4 キャリッジ
4a 垂直壁部
5 スピンドル軸
6 モータ
7 回転トルク計
8 ハウジング
9 リニアガイド
10 油圧シリンダ
11 制御部
12 計測部
13 校正部
14 荷重検定器
15 ベアリング
T タイヤ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
タイヤが装着されるスピンドル軸と、前記タイヤが押し付けられる模擬走行路面を有する走行ドラムと、走行ドラムの回転軸に設けられた回転トルク計を有する転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法であって、
前記多分力検出器で発生するクロストークの影響を補正するクロストーク補正係数を用いて、多分力検出器の計測値からタイヤに作用する力を算出する処理を行っているに際しては、
前記クロストーク補正係数を、前記回転トルク計で計測された回転トルクと多分力検出器で計測された力とからなる「転がり試験データ」を用いて校正することを特徴とする転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
【請求項2】
前記スピンドル軸には多分力検出器が取り付けられていて、
前記多分力検出器により、走行ドラムの接線方向をx軸、スピンドル軸芯方向をy軸、タイヤに加えられる荷重方向をz軸とした際に、各軸方向に作用する力fx,fy,fz、及び各軸回りのモーメントmx,my,mzのうち、少なくともfxおよびfzを含む2以上を計測可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
【請求項3】
前記多分力検出器がfx,fz,mxの計測が可能であるに際しては、
前記fx,fz,mxを含み且つ少なくとも2種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、fxに対するfz及びmxのクロストーク補正係数を校正することを特徴とする請求項2に記載された転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
【請求項4】
前記多分力検出器がfx,fz,fyの計測が可能であるに際しては、
前記fx,fz,fyを含み且つ少なくとも2種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、fxに対するfz及びfyのクロストーク補正係数を校正することを特徴とする請求項2に記載された転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
【請求項5】
前記多分力検出器がfx,fz,fy,mxの計測が可能であるに際しては、
前記fx,fz,fy,mxを含み且つ少なくとも3種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、fxに対するfz、fy及びmxのクロストーク補正係数を校正することを特徴とする請求項2に記載された転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
【請求項6】
前記走行ドラムにタイヤを試験荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値から、タイヤを試験荷重と異なる荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値を差し引いた「差分荷重」を求め、
求められた「差分荷重」を「転がり試験データ」とし、クロストーク補正係数の校正を行うことを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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