(57)【要約】【課題】  車輪において発生する横力の特性に基づいて車輪の姿勢角を調整する場合において、前輪と後輪とにおいて発生する横力の特性がさらに近似する姿勢角の値を決定することができる車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る車輪姿勢角測定装置は、基準車輪（ＲＬ）に発生する前後力変動率ｄＦｘ及び横力変動率ｄＦｙに基づいて、変動エネルギー和ＥＡ”，ＥＢ”を演算し、基準車輪参照姿勢角（トー角ＴＢＲ）を演算する。さらに、車輪姿勢角測定装置は、非基準車輪（ＦＬ）の非基準車輪参照姿勢（トー角ＴＮＢＲ）を演算し、トー角ＴＢＲとトー角ＴＩとの差、及びトー角ＴＮＢＲに基づいて、非基準車輪に設定するトー角ＴＮＢＡを演算する。【選択図】  図１０
2006076423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪が所定の突起に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間において、前記基準車輪に発生する横力の値を測定するセンサからの出力信号を受信するセンサ信号受信部と、
前記出力信号を用いて、前記変形最大時点までの前半期間における前記横力の変動率の和である前半期間変動エネルギー和、及び前記変形最大時点からの後半期間における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和を演算する変動エネルギー和演算部と、
前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角を演算する基準車輪参照姿勢角演算部と、
前記基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記基準車輪と前記車両の前後方向において異なる位置に装着されている非基準車輪に設定する非基準車輪設定姿勢角を演算する非基準車輪設定姿勢角演算部と
を備えることを特徴とする車輪姿勢角測定装置。
【請求項２】
前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づいて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角を演算する基準車輪理想姿勢角演算部をさらに備え、
前記非基準車輪設定姿勢角演算部は、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを特徴とする請求項１に記載の車輪姿勢角測定装置。
【請求項３】
前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角を演算する非基準車輪参照姿勢角演算部をさらに備え、
前記非基準車輪設定姿勢角演算部は、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを特徴とする請求項２に記載の車輪姿勢角測定装置。
【請求項４】
前記センサ信号受信部は、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサからの出力信号をさらに受信し、
前記変動エネルギー和演算部は、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間を決定することを特徴とする請求項１に記載の車輪姿勢角測定装置。
【請求項５】
前記変動エネルギー和演算部は、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和を演算することを特徴とする請求項１に記載の車輪姿勢角測定装置。
【請求項６】
前記基準車輪理想姿勢角演算部は、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記自乗和を演算することを特徴とする請求項２に記載の車輪姿勢角測定装置。
【請求項７】
車両に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪が所定の突起に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間において、前記基準車輪に発生する横力の値を測定するセンサからの出力信号を受信するステップと、
前記出力信号を用いて、前記変形最大時点までの前半期間における前記横力の変動率の和である前半期間変動エネルギー和、及び前記変形最大時点からの後半期間における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和を演算するステップと、
前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角を演算するステップと、
前記基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記基準車輪と前記車両の前後方向において異なる位置に装着されている非基準車輪に設定する非基準車輪設定姿勢角を演算するステップと
を備えることを特徴とする車輪姿勢角測定方法。
【請求項８】
前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づいて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角を演算するステップをさらに備え、
前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを特徴とする請求項７に記載の車輪姿勢角測定方法。
【請求項９】
前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角を演算する非基準車輪参照姿勢角を演算するステップをさらに備え、
前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを特徴とする請求項７に記載の車輪姿勢角測定方法。
【請求項１０】
前記出力信号を受信するステップでは、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサからの出力信号がさらに受信され、
前記変動エネルギー和を演算するステップでは、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間が決定されることを特徴とする請求項７に記載の車輪姿勢角測定方法。
【請求項１１】
前記変動エネルギー和を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和が演算されることを特徴とする請求項７に記載の車輪姿勢角測定方法。
【請求項１２】
前記基準車輪理想姿勢角を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記自乗和が演算されることを特徴とする請求項８に記載の車輪姿勢角測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に装着されている車輪の姿勢角を測定する車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車など、自動四輪車（以下、車両と適宜省略する）の車輪には、車両の走行安定性（例えば、操縦性や安定性）の確保や、車両に装着される空気入りタイヤの偏摩耗の抑制などを考慮して、一般的に、キャンバー角（車両に装着されている車輪を車両の正面から見たときに、車輪縦方向の中心線が鉛直線と成す角度）、トー角（車両を直進状態として、車両の前後中心を通る直線と車輪の水平直径線（赤道線）の成す角度）、キャスター角（車両の側面から車輪を見たときに、キングピン軸が鉛直線と成す角度）などの一定の“姿勢角”が設定されている。
【０００３】
このような姿勢角の規定値は、車両の設計において車両ごとに決定されており、各車輪の姿勢角は、必要に応じて、例えば、空気入りタイヤやタイヤホイールの交換時などに、車輪姿勢角測定装置（いわゆるホイールアライメント測定装置）を用い、当該規定値に基づいて調整される。
【０００４】
また、車両に装着される空気入りタイヤやタイヤホイールを交換した場合など、車両の状態の変化に伴って理想的な姿勢角の値が変化する場合があり得ることを考慮して、車輪において発生する横力Ｆｙの特性、具体的には、横力Ｆｙの変動率（例えば、横力Ｆｙの一次微分値の自乗和）に基づいて、設定すべき姿勢角（トー角）を調整する方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
この調整方法では、まず、基準車輪（例えば、後輪）が所定の突起（例えば、板状体）に乗り上げた時点を含む所定時間における横力Ｆｙが連続して測定される。次いで、後輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移を示す波形に基づいて、当該波形に極力近似する波形となる横力Ｆｙを発生させる非基準車輪（例えば、前輪）のトー角が演算によって求められる。
【０００６】
このような調整方法によれば、後輪及び前輪において発生する横力Ｆｙの変動率（特性）が同等となるため、車両のステアリング特性をニュートラルステアに近付けることができる。
【特許文献１】特開２０００−６２６３９号公報（第４−７頁、第１５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した姿勢角（トー角）の調整方法には、さらに改善すべき課題があった。すなわち、上述した姿勢角（トー角）の調整方法では、後輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移を示す波形に基づいて、当該波形に極力近似する波形となる横力Ｆｙを発生させる前輪のトー角が演算されるが、前輪のトー角を当該波形に近似する波形となる横力Ｆｙを発生させるように調整することには、限界があった。
【０００８】
つまり、車両、空気入りタイヤまたはタイヤホイールの種類などによっては、前輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移を、後輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移に充分に近似させることができない場合があるといった問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、車輪において発生する横力の特性に基づいて車輪の姿勢角を調整する場合において、前輪と後輪とにおいて発生する横力の特性がさらに近似する姿勢角の値を決定することができる車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定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】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、車両（自動四輪車１０）に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪（例えば、車輪２０Ｒ）が所定の突起（突起２３８）に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間（期間Ｔ）において、前記基準車輪に発生する横力（横力Ｆｙ）の値を測定するセンサ（力センサ２５２）からの出力信号を受信するセンサ信号受信部（センサ信号受信部５０３）と、前記出力信号を用いて、前記変形最大時点（Ｐ２）までの前半期間（ゾーンＡ）における前記横力の変動率（横力変動率ｄＦｙ）の和である前半期間変動エネルギー和（変動エネルギー和ＥＡ”）、及び前記変形最大時点からの後半期間（ゾーンＢ）における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和（変動エネルギー和ＥＢ”）を演算する変動エネルギー和演算部（変動エネルギー和演算部５０７）と、前記基準車輪の姿勢角（例えば、トー角）が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線（ゾーンＡ直線ＳＡ）、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線（ゾーンＢ直線ＳＢ）の交点（例えば、特異点ＰＲＬ）における姿勢角である基準車輪参照姿勢角（トー角ＴＢＲ）を演算する基準車輪参照姿勢角演算部（姿勢角演算部５０９）と、前記基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記基準車輪と前記車両の前後方向において異なる位置に装着されている非基準車輪（例えば、車輪２０Ｆ）に設定する非基準車輪設定姿勢角を演算する非基準車輪設定姿勢角演算部（姿勢角演算部５０９）とを備える車輪姿勢角測定装置（車輪姿勢角測定装置５００）であることを要旨とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角に基づいて、非基準車輪設定姿勢角が演算される。
【００１２】
このため、上述した従来の姿勢角（トー角）調整方法のように、非基準車輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移を、基準車輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移に近似させるといった複雑な処理を実行する必要がなく、非基準車輪設定姿勢角を容易かつ確実に設定することができる。
【００１３】
また、従来の姿勢角調整方法では、非基準車輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移を、基準車輪において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移に充分に近似させることができない場合があるといった問題があったが、このような問題を回避することができる。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づいて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角（トー角ＴＩ）を演算する基準車輪理想姿勢角演算部（姿勢角演算部５０９）をさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角演算部が、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを要旨とする。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点（例えば、特異点ＰＦＬ）における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角（トー角ＴＮＢＲ）を演算する非基準車輪参照姿勢角演算部（姿勢角演算部５０９）をさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角演算部が、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを要旨とする。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記センサ信号受信部が、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサからの出力信号をさらに受信し、前記変動エネルギー和演算部が、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間を決定することを要旨とする。
【００１７】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記変動エネルギー和演算部が、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和を演算することを要旨とする。
【００１８】
本発明の第６の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記基準車輪理想姿勢角演算部が、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記自乗和を演算することを要旨とする。
【００１９】
本発明の第７の特徴は、車両に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪が所定の突起に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力及び横力の値を測定するセンサからの出力信号を受信するステップと、前記出力信号を用いて、前記変形最大時点までの前半期間における前記横力の変動率の和である前半期間変動エネルギー和、及び前記変形最大時点からの後半期間における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和を演算するステップと、前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角を演算するステップと、前記基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記基準車輪と前記車両の前後方向において異なる位置に装着されている非基準車輪に設定する非基準車輪設定姿勢角を演算するステップとを備える車輪姿勢角測定方法であることを要旨とする。
【００２０】
本発明の第８の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づいて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角を演算するステップをさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを要旨とする。
【００２１】
本発明の第９の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角を演算する非基準車輪参照姿勢角を演算するステップをさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを要旨とする。
【００２２】
本発明の第１０の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記出力信号を受信するステップでは、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサからの出力信号がさらに受信され、前記変動エネルギー和を演算するステップでは、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間が決定されることを要旨とする。
【００２３】
本発明の第１１の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記変動エネルギー和を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和が演算されることを要旨とする。
【００２４】
本発明の第１２の特徴は、本発明の第８の特徴に係り、前記基準車輪理想姿勢角を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記自乗和が演算されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、車輪において発生する横力の特性に基づいて車輪の姿勢角を調整する場合において、前輪と後輪とにおいて発生する横力の特性がさらに近似する姿勢角の値を決定することができる車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（車輪姿勢角測定装置を含む車輪姿勢角測定システムの構成）
次に、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定装置を含む車輪姿勢角測定システムの構成について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２７】
（１）全体概略構成
まず、車輪姿勢角測定システムの全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの概略側面図である。同図に示すように、本実施形態に係る車輪姿勢角測定システムは、車輪姿勢角測定用リフト１００と、車輪姿勢角測定装置５００とによって構成されている。
【００２８】
車輪姿勢角測定用リフト１００は、自動四輪車１０（車両）が載置される載置台１１２と、載置台１１２を昇降させる主昇降機構１１０と、載置台１１２に取り付けられており、自動四輪車１０を昇降させる副昇降機構１１４とを備えている。
【００２９】
具体的には、副昇降機構１１４は、車両受け台１１６を昇降させる。車両受け台１１６が上昇することによって、自動四輪車１０の車輪２０Ｆ及び車輪２０Ｒを載置台１１２（具体的には、後述する車輪駆動部２００）から離隔させることができる。
【００３０】
また、自動四輪車１０が載置台１１２に載置された状態で、車輪２０Ｆ及び車輪２０Ｒと当接する位置には、車輪駆動部２００が設けられている。
【００３１】
車輪止め板１６４は、姿勢角を測定する車輪以外の自動四輪車１０の車輪が回転しないようにロックするものである。具体的には、車輪止め板１６４は、一端面を回動可能に支持された一対の板状体によって構成されており、それぞれの板状体の他端面（自由端面）が車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の接地面（不図示）に自動四輪車１０の前方及び後方から当接して、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の回転を制止する。
【００３２】
なお、車輪止め板１６４には、油圧シリンダ（不図示）に接続されており、油圧シリンダを作動させることによって、自由端面が車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の接地面に当接するように構成されている。
【００３３】
ロッド１７４は、載置台１１２に取り付けられており、当該取付部分を中心として、自動四輪車１０の前後方向に回動できるように構成されている。また、ロッド１７４は伸縮できるように構成されており、ロッド１７４の先端に取り付けられている距離センサ１７６を車輪２０Ｒ（２０Ｆ）のほぼ中心部に位置させることができる。
【００３４】
距離センサ１７６は、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）との距離を測定するセンサである。本実施形態では、距離センサ１７６として、レーザ光による非接触型のセンサが用いられている。
【００３５】
なお、同図では図示されていないが、車輪姿勢角測定用リフト１００には、自動四輪車１０の車輪数に応じて、計４つの車輪駆動部２００、車輪止め板１６４、ロッド１７４及び距離センサ１７６が設けられている。また、上述した車輪姿勢角測定用リフト１００の構成は、特開２０００−６２６３９号公報において開示されているものと同様である。
【００３６】
車輪姿勢角測定装置５００は、自動四輪車１０に設定するべきトー角（トー角ＴＮＢＡ）の演算の結果などを表示する表示部５１３や操作部５１５などから構成されている。なお、車輪姿勢角測定装置５００の論理ブロック構成については後述する。
【００３７】
（２）車輪駆動部の構成
次に、図２及び図３（ａ），（ｂ）を参照して、車輪姿勢角測定用リフト１００に設けられている車輪駆動部２００の構成について説明する。図２は、車輪駆動部２００の平面図である。また、図３（ａ）は、図２に示したＦ３Ａ−Ｆ３Ａ方向の断面図、図３（ｂ）は、図２に示したＦ３Ｂ−Ｆ３Ｂ方向の断面図をそれぞれ示している。
【００３８】
車輪駆動部２００は、一対のメインフレーム２２２Ａと、一対のメインフレーム２２２Ａを接続する側板２２２Ｂとによって構成されるフレーム２２２を有している。
【００３９】
フレーム２２２の内側には、アルミニウム合金製の板片２３２が多数連結されたキャタピラ２３４が設けられている。キャタピラ２３４は、一対の駆動軸２２４に取り付けられているスプロケット２２８によって、フレーム２２２の内側において循環できるように構成されている。
【００４０】
また、駆動軸２２４の一端には、歯車２２６が取り付けられている。歯車２２６は、動力伝達機構（不図示）を介して、キャタピラ駆動モータ２６２（図５参照）と連結されている。さらに、一方の駆動軸２２４に取り付けられているスプロケット２２８と、他方の駆動軸２２４に取り付けられているスプロケット２２８にはチェーン２３０が掛け渡されている。
【００４１】
また、板片２３２が多数連結されたキャタピラ２３４には、一定の厚さを有する突起２３８が、一定の間隔で複数設けられている。突起２３８は、キャタピラ２３４がキャタピラ駆動モータ２６２によって駆動されると、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）のトレッド面と当接しながら移動し、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）に前後力Ｆｘ、つまり自動四輪車１０の前後方向の力、及び横力Ｆｙ、つまり自動四輪車１０の車幅方向の力を発生させる。
【００４２】
車幅方向スライドガイドレール２５０は、駆動軸２２４方向、つまり、自動四輪車１０の車幅方向に沿って延びており、キャタピラ２３４（フレーム２２２）が車幅方向に移動できるように構成されている。
【００４３】
一方の側板２２２Ｂには、支持フレーム２４８の支持部２４８Ｂ側に突出するようにブラケット２５６が設けられており、ブラケット２５６には、雄ねじが形成された回転軸２５８がねじ込まれている。回転軸２５８は、支持部２４８Ｂに取り付けられている車幅方向モータ２６０の回転軸（不図示）と接続されている。すなわち、車幅方向モータ２６０が車輪姿勢角測定装置５００による制御に基づいて回転することによって、キャタピラ２３４（フレーム２２２）が車幅方向に移動する。
【００４４】
支持フレーム２４８の底部２４８Ａの下方には、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の水平直径線（赤道線）に対するキャタピラ２３４の配置方向を変化させるターンテーブル３００と、キャタピラ２３４の配置方向を検出するキャタピラ配置方向検出部３１０とが配置されている。
【００４５】
ターンテーブル３００は、送りねじ（不図示）を介して、ターンテーブル３００を回転させるハンドル（不図示）と接続されている。また、キャタピラ配置方向検出部３１０は、ターンテーブル３００の回転量を検出するロータリエンコーダ（不図示）を有し、キャタピラ２３４の配置方向を検出する。なお、ターンテーブル３００及びキャタピラ配置方向検出部３１０は、例えば、特開２００１−３０９４５号公報に開示されている装置と同様の構成とすることができる。
【００４６】
また、一対のメインフレーム２２２Ａの間には、荷重受け板部材２４２が設けられており、荷重受け板部材２４２の上方には、平板ガイド２４０及びガイド板２４４が固定されている。さらに、平板ガイド２４０には係合溝２４０Ａ、ガイド板２４４には受け溝２４４Ａが、それぞれ刻まれている。
【００４７】
係合溝２４０Ａと受け溝２４４Ａとによって形成される通路には、鋼製のボール２４６が多数配置されている。また、荷重受け板部材２４２には、係合溝２４０Ａと受け溝２４４Ａとによって形成される通路に連通される矩形溝２４２Ａが設けられている。ボール２４６は、係合溝２４０Ａと受け溝２４４Ａとによって形成される通路、及び矩形溝２４２Ａによって形成される通路を循環する。
【００４８】
すなわち、キャタピラ２３４を構成する板片２３２に自動四輪車１０の荷重が加わった場合でも、板片２３２は、平板ガイド２４０、ガイド板２４４及び荷重受け板部材２４２によって移動可能に支持され、キャタピラ２３４は、自動四輪車１０の荷重によって凹むことなく、一定範囲において平面を形成することができる。
【００４９】
また、キャタピラ２３４がキャタピラ駆動モータ２６２によって駆動されることによって、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）において前後力Ｆｘが発生すると、前後力Ｆｘは、スプロケット２２８を介してフレーム２２２に伝達され、側板２２２Ｂが自動四輪車１０の前後方向に移動する。
【００５０】
側板２２２Ｂが自動四輪車１０の前後方向に移動すると、力センサ２５２の測定用梁２５２Ａが前後方向に変形し、力センサ２５２によって前後力Ｆｘの大きさが測定される。
【００５１】
一方、キャタピラ２３４がキャタピラ駆動モータ２６２によって駆動されることによって、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）において横力Ｆｙが発生すると、横力Ｆｙは、平板ガイド２４０〜ボール２４６〜ガイド板２４４〜荷重受け板部材２４２を介してフレーム２２２に伝達され、側板２２２Ｂが自動四輪車１０の車幅方向に移動する。
【００５２】
側板２２２Ｂが自動四輪車１０の車幅方向に移動すると、力センサ２５２の測定用梁２５２Ａが車幅方向に変形し、力センサ２５２によって横力Ｆｙの大きさが測定される。
【００５３】
（３）力センサの構成
次に、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して、車輪駆動部２００（フレーム２２２）に設けられている力センサ２５２の構成について説明する。同図（ａ）及び（ｂ）に示すように、力センサ２５２は、測定用梁２５２Ａと、連結板２５２Ｂと、矩形枠２５２Ｃとを備えている。
【００５４】
測定用梁２５２Ａは、ロードセルによって構成される力検出素子を有している。測定用梁２５２Ａの両端部は、矩形枠２５２Ｃに固定されており、測定用梁２５２Ａの中間部は、連結板２５２Ｂに連結されている。また、矩形枠２５２Ｃは、ねじによって側板２２２Ｂに取り付けられている。
【００５５】
力センサ２５２は、同図（ａ）に示すように、自動四輪車１０の車幅方向に発生する力（横力Ｆｙ）を検出することができる。さらに、力センサ２５２は、同図（ｂ）に示すように、自動四輪車１０の前後方向に発生する力（前後力Ｆｘ）を検出することができる。
【００５６】
（４）車輪姿勢角測定システムの論理ブロック構成
次に、図５を参照して、上述した車輪姿勢角測定用リフト１００と、車輪姿勢角測定装置５００とによって構成される車輪姿勢角測定システムの論理ブロック構成について説明する。
【００５７】
同図に示すように、車輪姿勢角測定装置５００は、動作制御部５０１と、センサ信号受信部５０３と、変動率演算部５０５と、変動エネルギー和演算部５０７と、姿勢角演算部５０９と、表示部５１３と、操作部５１５と、記憶部５１７とを備えている。
【００５８】
なお、本実施形態に係る車輪姿勢角測定装置５００は、オペレーティングシステム上において動作するコンピュータ装置（パーソナルコンピュータ）を用いて構成することができる。
【００５９】
動作制御部５０１は、車輪姿勢角測定用リフト１００の動作を制御するものである。具体的には、動作制御部５０１は、主昇降機構１１０と、副昇降機構１１４と、車輪駆動部２００（キャタピラ２３４）を自動四輪車１０の車幅方向に移動させる車幅方向モータ２６０と、キャタピラ２３４を駆動するキャタピラ駆動モータ２６２とに接続されている。
【００６０】
動作制御部５０１は、操作部５１５によって出力された制御情報に基づいて、上述した主昇降機構１１０、副昇降機構１１４、車幅方向モータ２６０またはキャタピラ駆動モータ２６２を制御する。
【００６１】
センサ信号受信部５０３は、自動四輪車１０（車両）に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪（例えば、車輪２０Ｒ）が、キャタピラ２３４上に設けられている突起２３８に乗り上げることに伴い、基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む期間Ｔ（所定期間）において、基準車輪に発生する横力Ｆｙの値を測定する力センサ２５２からの出力信号を受信するものである。
【００６２】
また、センサ信号受信部５０３は、期間Ｔにおいて、車輪２０Ｒに発生する前後力Ｆｘの値を測定する力センサ２５２からの出力信号をさらに受信する。なお、以下、本実施形態では、基準車輪を車輪２０Ｒとした場合を例として説明する。
【００６３】
また、センサ信号受信部５０３は、ロッド１７４の先端に取り付けられている距離センサ１７６及びキャタピラ２３４の配置方向を検出するキャタピラ配置方向検出部３１０からの出力信号を受信するものである。
【００６４】
さらに、センサ信号受信部５０３は、力センサ２５２からの出力信号に基づいて生成されたデータ（前後力Ｆｘ，横力Ｆｙ）を変動率演算部５０５に出力する。なお、センサ信号受信部５０３は、非基準車輪（車輪２０Ｆ）についても同様の処理を実行することができる。
【００６５】
変動率演算部５０５は、力センサ２５２からの出力信号、つまり、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）において発生した前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙのデータを用いて、前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙの単位時間ｄｔごとの変動率である前後力変動率ｄＦｘ及び横力変動率ｄＦｙを演算するものである。
【００６６】
具体的には、変動率演算部５０５は、前後力変動率ｄＦｘとして、前後力Ｆｘの一次微分値（＝ｄＦｘ／ｄｔ）及び二次微分値（＝ｄ２Ｆｘ／ｄｔ２）を演算する。また、変動率演算部５０５は、横力変動率ｄＦｙとして、横力Ｆｙの一次微分値（＝ｄＦｙ／ｄｔ）及び二次微分値（＝ｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）を演算する。
【００６７】
ここで、図６（ａ）及び（ｂ）は、基準車輪が、キャタピラ２３４上に設けられている突起２３８に乗り上げ、方向Ｄに進行（実際には、キャタピラ２３４に設けられている突起２３８が方向Ｄと逆方向に進行）する際における前後力Ｆｘの変動率（一次微分値＝ｄＦｘ／ｄｔ）及び横力Ｆｙの変動率（一次微分値＝ｄＦｙ／ｄｔ）を示している。
【００６８】
本実施形態では、“期間Ｔ”（所定期間）として、同図に示すように、基準車輪（車輪２０Ｒ）が、突起２３８に当接した時点（Ｐ１’）から、突起２３８に乗り上げて基準車輪（空気入りタイヤ）の変形が戻った時点（Ｐ３’）までの期間が設定されている。
【００６９】
変動エネルギー和演算部５０７は、期間Ｔのうち、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）が突起２３８に乗り上げることに伴い、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の変形がほぼ最大となる変形最大時点までの前半期間であるゾーンＡにおける横力変動率ｄＦｙの和である前半期間変動エネルギー和（以下、変動エネルギー和ＥＡ”）を演算するものである。
【００７０】
また、変動エネルギー和演算部５０７は、期間Ｔのうち、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）が突起２３８に乗り上げることに伴い、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の変形がほぼ最大となる変形最大時点からの後半期間であるゾーンＢにおける横力変動率ｄＦｙの和である後半期間変動エネルギー和（以下、変動エネルギー和ＥＢ”）を演算するものである。
【００７１】
具体的には、変動エネルギー和演算部５０７は、変動エネルギー和ＥＡ”として、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、期間Ｔのうち、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）が突起２３８に乗り上げる（実際には、キャタピラ２３４によって移動する突起２３８によって車輪２０Ｒが押し上げられる）ことに伴い、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の変形がほぼ最大となる変形最大時点までの期間であるゾーンＡ（図中のＰ１〜Ｐ２の期間）における横力変動率ｄＦｙ（二次微分値）の総和（＝Σｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）を演算する。
【００７２】
また、変動エネルギー和演算部５０７は、変動エネルギー和ＥＢ”として、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、期間Ｔのうち、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）が突起２３８に乗り上げることに伴い、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の変形がほぼ最大となる変形最大時点からの期間であるゾーンＢ（図中のＰ２〜Ｐ３の期間）における横力変動率ｄＦｙ（二次微分値）の総和（＝Σｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）を演算する。
【００７３】
なお、本実施形態では、変動エネルギー和演算部５０７による検出を容易にするため、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）が突起２３８に当接した時点（Ｐ１’）、及び車輪２０Ｒ（２０Ｆ）が突起２３８に乗り上げ、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の変形が戻った時点（Ｐ３’）に代えて、前後力変動率ｄＦｘがほぼ最大となる時点（Ｐ１及びＰ３）を基準としているが、当該時点（Ｐ１’及びＰ３’）を正確に検出できる場合には、当該時点に基づいて、ゾーンＡ及びゾーンＢを設定してもよい。
【００７４】
姿勢角演算部５０９は、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）のトー角（姿勢角）が異なる場合におけるゾーンＡの変動エネルギー和ＥＡ”の値を示す複数の点に基づいて当てはめられるゾーンＡ直線ＳＡ（前半期間直線）、及び車輪２０Ｒ（２０Ｆ）のトー角が異なる場合におけるゾーンＢの変動エネルギー和ＥＢ”の値を示す複数の点に基づいて当てはめられるゾーンＢ直線ＳＢ（後半期間直線）の交点である特異点ＰＲＬ（特異点ＰＲＲ）におけるトー角ＴＢＲ（基準車輪参照姿勢角）を演算するものであり、本実施形態では、基準車輪参照姿勢角演算部を構成する。
【００７５】
例えば、姿勢角演算部５０９は、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）のトー角を変更（例えば、４種類のトー角）し、それぞれのトー角における変動エネルギー和ＥＡ”の値を線形補間することによって当てはめられるゾーンＡ直線ＳＡ（図９（ａ３）参照）を求める。
【００７６】
なお、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）のトー角を変更は、車輪駆動部２００の下方に設けられているターンテーブル３００を回転させることによって、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の水平直径線（赤道線）に対するキャタピラ２３４の配置方向を変化させることによって行われる。
【００７７】
このような方法を用いることによって、車輪２０Ｒのトー角を変更することができない自動四輪車にも対応することができる。さらに、車輪２０Ｒのトー角を実際に変更する必要がないため、迅速に異なるトー角のデータを取得することができる。勿論、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の水平直径線に対するキャタピラ２３４の配置方向を変化させることに代えて、自動四輪車１０のサスペンションの取付状態を調整することによって、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）のトー角を変更してもよい。
【００７８】
さらに、姿勢角演算部５０９は、車輪２０Ｒのトー角が異なる場合における変動エネルギー和ＥＢ”の値を線形補間することによって当てはめられるゾーンＢ直線ＳＢ（図９（ａ３）参照）を求める。次いで、姿勢角演算部５０９は、ゾーンＡ直線ＳＡとゾーンＢ直線ＳＢとの交点である特異点ＰＲＬにおけるトー角ＴＢＲを演算する。
【００７９】
また、姿勢角演算部５０９は、車輪２０Ｒのトー角（姿勢角）が異なる場合における複数の横力変動率ｄＦｙの自乗和に基づいて、当該自乗和が最も小さくなるトー角ＴＩ（基準車輪理想姿勢角）を演算するものであり、本実施形態では、基準車輪理想姿勢角演算部を構成する。
【００８０】
具体的には、姿勢角演算部５０９は、横力変動率ｄＦｙの自乗和として、期間Ｔ（図６（ａ）参照）における横力変動率ｄＦｙ（二次微分値）の自乗和Ｅ”（＝Σ（ｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）２）を、異なる値に設定された車輪２０Ｒのトー角ごと（例えば、４種類のトー角）に演算する。
【００８１】
また、姿勢角演算部５０９は、車輪２０Ｒ（基準車輪）と自動四輪車１０の前後方向において異なる位置に装着されている車輪２０Ｆ（非基準車輪）のゾーンＡ直線ＳＡ及びゾーンＢ直線ＳＢの交点である特異点ＰＦＬ（特異点ＰＦＲ）におけるトー角ＴＮＢＲ（非基準車輪参照姿勢角）を演算するものであり、本実施形態では、非基準車輪参照姿勢角演算部を構成する。
【００８２】
例えば、姿勢角演算部５０９は、上述した車輪２０Ｒと同様の方法によって、特異点ＰＦＬにおけるトー角ＴＮＢＲを演算する（図９（ｂ３）参照）。
【００８３】
また、姿勢角演算部５０９は、トー角ＴＢＲ（基準車輪参照姿勢角）と、トー角ＴＩ（基準車輪理想姿勢角）との差、及びトー角ＴＮＢＲ（非基準車輪参照姿勢角）に基づいて、車輪２０Ｆ（非基準車輪）に設定するトー角ＴＮＢＡ（非基準車輪設定姿勢角）を演算するものであり、本実施形態では、非基準車輪設定姿勢角演算部を構成する。
【００８４】
具体的には、姿勢角演算部５０９は、トー角ＴＢＲと、トー角ＴＩとの差に基づく比率を用いて、トー角ＴＮＢＡを演算する。また、姿勢角演算部５０９は、以下の式を用いてトー角ＴＮＢＡを演算することもできる。
【００８５】
ＴＮＢＡ＝ＴＮＢＲ＋（ＴＢＲ−ＴＩ）×（（ＴＮＢＲ）２／（（ＴＢＲ）２＋（ＴＮＢＲ）２）
なお、トー角ＴＮＢＡの具体的な演算方法については、後述する。
【００８６】
表示部５１３は、また、センサ信号受信部５０３によって出力された距離センサ１７６と各車輪との距離、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の水平直径線（赤道線）に対するキャタピラ２３４の配置方向（トー角）、記憶部５１７に記憶されている前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、変動率（ｄＦｘ，ｄＦｙ）、及び変動エネルギー和（ＥＡ”，ＥＢ”）などの値またはグラフを表示するものである。具体的には、表示部５１３は、ＣＲＴやＬＣＤによる表示機によって構成されている。
【００８７】
操作部５１５は、作業者による車輪姿勢角測定装置５００に対する操作内容を受け付けるものである。具体的には、操作部５１５は、キーボードやマウスなどによって構成されている。
【００８８】
記憶部５１７は、変動エネルギー和演算部５０７によって演算された変動エネルギー和（ＥＡ”，ＥＢ”）や、姿勢角演算部５０９によって演算されたトー角（ＴＢＲ，ＴＩ，ＴＮＢＲ，ＴＮＢＡ）の値を記憶するものである。
【００８９】
（車輪姿勢角測定システムの動作）
次に、上述した車輪姿勢角測定システムの動作について説明する。
【００９０】
（１）後輪の測定
まず、図７を参照して、本実施形態において基準車輪となる車輪２０Ｒに係る測定について説明する。
【００９１】
同図に示すように、ステップＳ１０において、作業者は、測定の準備として、載置台１１２に載置されている自動四輪車１０の各車輪に車輪駆動部２００（キャタピラ２３４）が当接するように車輪駆動部２００の位置を調整するとともに、測定対象となる車輪２０Ｒ（例えば、左後輪／ＲＬ）以外の車輪を車輪止め板１６４によってロックする。
【００９２】
ここで、距離センサ１７６と各車輪との距離のデータに基づいて、自動四輪車１０の載置位置が前後方向において斜めになっている場合、表示部５１３にその旨が表示され、作業者は、車幅方向モータ２６０を作動させ、自動四輪車１０の載置位置を修正する。
【００９３】
ステップＳ２０において、作業者は、操作部５１５を操作し、車輪駆動部２００のキャタピラ２３４を駆動させる。キャタピラ２３４を駆動させることによって、キャタピラ２３４に設けられている突起２３８が、車輪２０Ｒのトレッド面と当接しながら移動し、車輪２０Ｒに前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙを発生させる。
【００９４】
ステップＳ３０において、車輪姿勢角測定装置５００は、車輪駆動部２００に設けられている力センサ２５２からの出力信号、具体的には、力センサ２５２を構成するロードセルから出力される電圧値（単位：ボルト）を受信する。当該電圧値は、前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙと対応付けられており、ｋｇに換算すると、１００ｋｇ／５Ｖに相当する。
【００９５】
ステップＳ４０において、作業者は、測定対象の車輪２０Ｒにおいて発生した前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙのデータ（電圧値）が正常に取得できたか否かを確認する。
【００９６】
車輪２０Ｒにおいて発生した前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙのデータが正常に取得できなかった場合（ステップＳ４０のＮＯ）、作業者は、再度ステップＳ２０及びＳ３０の処理を実行する。また、作業者は、他方の後輪（例えば、右後輪／ＲＲ）、及び後輪のトー角を変更して測定を継続する場合（ステップＳ５０のＮＯ）、ステップＳ１０〜Ｓ４０の処理を繰り返し実行する。
【００９７】
本実施形態では、トー角を変更は、上述したように、車輪駆動部２００の下方に設けられているターンテーブル３００を回転させることによって、車輪２０Ｒの水平直径線（赤道線）に対するキャタピラ２３４の配置方向を変化させることによって行われる。
【００９８】
また、本実施形態では、両方の車輪２０Ｒ（ＲＬ／ＲＲ）を対象とし、４種類（もしくは５種類）のトー角について上述したステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が実行される。
【００９９】
なお、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）を構成する空気入りタイヤの種別などによるが、トー角１度は、横力Ｆｙと対応付けられる電圧５Ｖにほぼ相当する。すなわち、本実施形態では、ロードセルによって出力される電圧値をそのまま用いるため、トー角は、当該電圧値によって示される。勿論、当該電圧値をトー角の値に変換して処理を実行してもよい。或いは、ターンテーブル３００の回転量を検出するキャタピラ配置方向検出部３１０（ロータリエンコーダ）の出力値に基づいて得られるトー角の値と、当該トー角における電圧値とを対応付けておくことによって、電圧値に代えて、トー角の値を表示させるようにしてもよい。
【０１００】
また、本実施形態では、当該電圧値が、概ね−３．０Ｖ〜＋５．０Ｖの範囲、つまり、概ね−０．６度〜＋１．０度のトー角の範囲内において、上述した４種類のトー角の値が設定される。
【０１０１】
両後輪の測定が終了した場合（ステップＳ５０のＹＥＳ）、作業者は、ステップＳ６０において、車輪のロックを解除する。
【０１０２】
ステップＳ７０において、車輪姿勢角測定装置５００は、車輪２０Ｒにおいて発生した前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙのデータを用いて、前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙの単位時間ｄｔごとの変動率である前後力変動率ｄＦｘ及び横力変動率ｄＦｙを演算する。
【０１０３】
具体的には、車輪姿勢角測定装置５００は、前後力変動率ｄＦｘとして、前後力Ｆｘの一次微分値（＝ｄＦｘ／ｄｔ）及び二次微分値（＝ｄ２Ｆｘ／ｄｔ２）を演算し、横力変動率ｄＦｙとして、横力Ｆｙの一次微分値（＝ｄＦｙ／ｄｔ）及び二次微分値（＝ｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）を演算する。
【０１０４】
ここで、図９（ａ１）は、車輪２０Ｒ（左後輪／ＲＬ）が、突起２３８に乗り上げることに伴い発生した前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙの変動状況を示している。具体的には、同図（ａ１）では、車輪２０Ｒのトー角を変更して測定したそれぞれのトー角における前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙの変動状況が示されている。同図（ａ１）では、前後力Ｆｘが実線で示され、横力Ｆｙが点線で示されている。
【０１０５】
図９（ａ２）は、同図（ａ１）示した前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙのデータに基づいて演算された前後力変動率ｄＦｘ及び横力変動率ｄＦｙ（前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙの二次微分値）を示している。同図（ａ２）では、前後力Ｆｘの二次微分値が実線で示され、横力Ｆｙの二次微分値が点線で示されている。
【０１０６】
次いで、図７に示すように、ステップＳ８０において、車輪姿勢角測定装置５００は、横力変動率ｄＦｙ（横力Ｆｙの二次微分値）に基づいて、ゾーンＡにおける変動エネルギー和ＥＡ”を演算するとともに、ゾーンＢにおける変動エネルギー和ＥＢ”を演算する。
【０１０７】
なお、ゾーンＡは、上述したように、車輪２０Ｒが突起２３８に乗り上げる（実際には、キャタピラ２３４によって移動する突起２３８によって車輪２０Ｒが押し上げられる）ことに伴い、車輪２０Ｒの変形がほぼ最大となる変形最大時点までの期間（図６（ａ）のＰ１〜Ｐ２の期間）である。
【０１０８】
また、ゾーンＢは、車輪２０Ｒが突起２３８に乗り上げることに伴う車輪２０Ｒの変形がほぼ最大となる変形最大時点からの期間（図６（ａ）のＰ２〜Ｐ３の期間）である。
【０１０９】
具体的には、車輪姿勢角測定装置５００は、変動エネルギー和ＥＡ”として、ゾーンＡにおける横力変動率ｄＦｙ（二次微分値）の総和（＝Σｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）を演算するとともに、変動エネルギー和ＥＢ”として、ゾーンＢにおける横力変動率ｄＦｙ（二次微分値）の総和（＝Σｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）を演算する。
【０１１０】
ステップＳ９０において、車輪姿勢角測定装置５００は、車輪２０Ｒ（左後輪／ＲＬ）のトー角が異なる場合における変動エネルギー和ＥＡ”の値を示す複数の点に基づいて当てはめられるゾーンＡ直線ＳＡ、及び変動エネルギー和ＥＢ”の値を示す複数の点に基づいて当てはめられるゾーンＢ直線ＳＢの交点である特異点ＰＲＬ（または右後輪／ＲＲの特異点ＰＲＲ）におけるトー角ＴＢＲ（基準車輪参照姿勢角）を演算する。
【０１１１】
具体的には、車輪姿勢角測定装置５００は、それぞれのトー角における変動エネルギー和ＥＡ”，ＥＢ”の値を線形補間することによって当てはめられるゾーンＡ直線ＳＡ，ＳＢを求める。さらに、車輪姿勢角測定装置５００は、特異点ＰＲＬ（特異点ＰＲＲ）におけるトー角ＴＢＲを演算する。
【０１１２】
ここで、図９（ａ３）は、上述した車輪２０Ｒ（左後輪／ＲＬ）のゾーンＡ直線ＳＡ及びゾーンＢ直線ＳＢの交点である特異点ＰＲＬを示している。同図（ａ３）では、特異点ＰＲＬにおけるトー角ＴＢＲと対応付けられる電圧値は、約２．４１４Ｖと演算される。
【０１１３】
次いで、図７に示すように、ステップＳ１００において、車輪姿勢角測定装置５００は、車輪２０Ｒのトー角が異なる場合における複数の横力変動率ｄＦｙの自乗和に基づいて、当該自乗和が最も小さくなるトー角ＴＩ（基準車輪理想姿勢角）を演算する。
【０１１４】
具体的には、車輪姿勢角測定装置５００は、期間Ｔ（図６（ａ）参照）における横力変動率ｄＦｙ（二次微分値）の自乗和Ｅ”（＝Σ（ｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）２）を、異なる値に設定された車輪２０Ｒのトー角ごとに演算する。
【０１１５】
ステップＳ１１０において、車輪姿勢角測定装置５００は、ステップＳ７０〜Ｓ９０における演算の結果を表示したり、記憶したりして、車輪２０Ｒに係る測定を終了する。なお、ステップＳ１００の処理は、ステップＳ８０の処理と並行して、またはステップＳ８０の処理よりも先に実行してもよい。
【０１１６】
（２）前輪の測定
次に、図８を参照して、本実施形態において非基準車輪となる車輪２０Ｆに係る測定について説明する。なお、以下、上述した車輪２０Ｒと同様の処理については、適宜その説明を省略する。
【０１１７】
同図に示すように、ステップＳ２１０〜Ｓ２８０の処理は、上述したステップＳ１０〜Ｓ８０の処理（図７参照）と同様であり、車輪２０Ｆについても同様の処理が実行される。
【０１１８】
ステップＳ２９０において、車輪姿勢角測定装置５００は、車輪２０Ｒ（基準車輪）と自動四輪車１０の前後方向において異なる位置に装着されている車輪２０Ｆ（非基準車輪）のゾーンＡ直線ＳＡ及びゾーンＢ直線ＳＢの交点である特異点ＰＦＬ（または右前輪の特異点ＰＦＲ）におけるトー角ＴＮＢＲ（非基準車輪参照姿勢角）を演算する。
【０１１９】
具体的には、車輪姿勢角測定装置５００は、上述した車輪２０Ｒと同様の処理（ステップＳ９０参照）によって、車輪２０Ｆの特異点ＰＦＬ（特異点ＰＦＲ）におけるトー角ＴＮＢＲを演算する。
【０１２０】
ここで、図９（ｂ１）〜（ｂ３）は、車輪２０Ｆ（左前輪／ＦＬ）に係るデータを示しており、（ｂ１）は、前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙの変動状況、（ｂ２）は、前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙのデータに基づいて演算された前後力変動率ｄＦｘ及び横力変動率ｄＦｙ（前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙの二次微分値）、（ｂ３）は、ゾーンＡ直線ＳＡ及びゾーンＢ直線ＳＢの交点である特異点ＰＦＬを示している。同図（ｂ３）では、特異点ＰＦＬにおけるトー角ＴＮＢＲと対応付けられる電圧値は、約０．７１０Ｖと演算される。
【０１２１】
次いで、図８に示すように、ステップＳ３００において、車輪姿勢角測定装置５００は、トー角ＴＢＲ（基準車輪参照姿勢角）と、トー角ＴＩ（基準車輪理想姿勢角）との差、及びトー角ＴＮＢＲ（非基準車輪参照姿勢角）に基づいて、車輪２０Ｆ（非基準車輪）に設定するトー角ＴＮＢＡ（非基準車輪設定姿勢角）を演算する。
【０１２２】
ここで、図１０を参照して、トー角ＴＮＢＡの演算方法について説明する。車輪姿勢角測定装置５００は、まず、後輪軸（ＲＬ／ＲＲ）のトー角ＴＢＲと、前輪軸（ＦＬ／ＦＲ）のトー角ＴＮＢＲの値に基づいて、以下のように後輪軸と前輪軸の参照トー角（ＴＢＲ，ＴＮＢＲ）の比率（モーメント比率）を演算する。
【０１２３】
（０．７１０Ｖ＋１．０１３Ｖ）／（２．４１４Ｖ＋２．１６０Ｖ）≒０．３７７
次いで、車輪姿勢角測定装置５００は、トー角ＴＢＲとトー角ＴＩとの差を以下のように演算する。
【０１２４】
２．４１４Ｖ−１．４２０Ｖ＝０．９９４Ｖ  …（左後輪／ＲＬ）
２．１６０Ｖ−１．３６０Ｖ＝０．８００Ｖ  …（右後輪／ＲＲ）
さらに、車輪姿勢角測定装置５００は、上述したモーメント比率、及びトー角ＴＢＲとトー角ＴＩとの差を用いて、トー角ＴＮＢＡを以下のように演算する。
【０１２５】
０．７１０Ｖ−（０．９９４Ｖ×０．３７７）≒０．３３５Ｖ  …（左前輪／ＦＬ）
１．０１３Ｖ−（０．８００Ｖ×０．３７７）≒０．７１７Ｖ  …（右前輪／ＦＲ）
なお、車輪姿勢角測定装置５００は、上述した演算方法に代えて、以下の式を用いて、トー角ＴＮＢＡを演算してもよい。
【０１２６】
ＴＮＢＡ＝ＴＮＢＲ＋（ＴＢＲ−ＴＩ）×（（ＴＮＢＲ）２／（（ＴＢＲ）２＋（ＴＮＢＲ）２）
次いで、図８に示すように、ステップＳ３１０において、作業者は、ステップＳ３００において演算された車輪２０Ｆに設定するトー角ＴＮＢＡ（電圧値）の値に基づいて、車輪２０Ｆがトー角ＴＮＢＡとなるように、自動四輪車１０の前輪サスペンション（不図示）の取付状態を調整する。
【０１２７】
なお、作業者は、トー角ＴＮＢＡと対応付けられている電圧値から、自動四輪車１０の車輪２０Ｆに設定するトー角ＴＮＢＡの角度を判断（上述したように、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）を構成する空気入りタイヤの種別などによるが、トー角１．０度は、電圧５Ｖにほぼ相当）して、車輪２０Ｆを当該トー角に調整する。
【０１２８】
（比較評価）
次に、図１１〜図１３を参照して、上述した車輪姿勢角測定システムによって演算されたトー角ＴＮＢＡに設定された自動四輪車について実施した走行安定性（操縦性や安定性）に関する比較評価試験の方法ならびにその結果について説明する。
【０１２９】
（１）テストドライバーによる走行安定性の比較
図１１は、テストドライバーによるフィーリング評価の結果をグラフとして示したものである。同図に示すように、駆動方式や排気量が異なる３種類の自動四輪車について、標準トー角（新車時に設定されているトー角）に設定した状態と、トー角ＴＮＢＡ（調整後トー角）に設定した状態との走行安定性を比較した。
【０１３０】
なお、試験条件などは、以下のとおりである。
【０１３１】
・車種（駆動方式）：  ＦＲ車Ａ、ＦＦ車Ａ、及びＦＦ車Ｂ
・装着タイヤ種別：  新車装着（ＯＥ）タイヤＡ，Ｂ、及び交換用タイヤＡ，Ｂ
・評点基準：  （６）−辛うじて満足、（７）−ほぼ満足、（８）−満足
・評点差異レベル：
（±０．５）−やや差がある、（±１．０）−差がある、（±２．０）−大いに差がある
同図に示すように、すべての車種において、トー角ＴＮＢＡに調整した後における走行安定性が向上している。また、同一の車種（ＦＲ車Ａ）に異なるタイヤ（新車装着タイヤＡ，交換用タイヤＡ）を装着した場合でも、トー角ＴＮＢＡに調整した後における走行安定性が向上している。
【０１３２】
すなわち、自動四輪車や装着されるタイヤの種別によらず、車輪姿勢角測定システムを用いて演算されたトー角ＴＮＢＡに調整された自動四輪車は、標準トー角に設定した場合と比較して、走行安定性が向上していることが確認された。
【０１３３】
（２）サスペンションへの入力量の比較
図１２（ａ）及び（ｂ）は、上述したＦＦ車Ｂのサスペンション（具体的には、前後左右の各ロアアーム）への入力量の変動状況を比較したものである。
【０１３４】
具体的には、同図（ａ）は、ＦＦ車Ｂを標準トー角に設定し、高速道路を約６分間走行させた場合における前後左右の各ロアアームへの入力変動状況を重ねて表示している。一方、同図（ｂ）は、ＦＦ車Ｂをトー角ＴＮＢＡ（調整後トー角）に設定し、高速道路を約６分間走行させた場合における前後左右の各ロアアームへの入力変動状況を重ねて表示している。
【０１３５】
ＦＦ車Ｂをトー角ＴＮＢＡに設定した場合、標準トー角に設定した場合と比較して、ロアアームへの入力の変動率（当該入力の一次微分値）の総和が、１４〜１５％改善されている。具体的には、トー角ＴＮＢＡに設定した場合、フロントロアアームでは標準トー角比で０．８５１７に、リアロアアームでは標準トー角比で０．８６３６に当該総和が低減されている。
【０１３６】
また、同図（ｂ）に示したように、トー角ＴＮＢＡに設定した場合、標準トー角に設定した場合と比較して、当該変動率が小さく、かつ一定以上の幅で変動する頻度も低減している。
【０１３７】
すなわち、車輪姿勢角測定システムを用いて演算されたトー角ＴＮＢＡに調整すれば、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）を介して自動四輪車（サスペンションのロアアーム）に伝達される力が低減され、いわゆる振動乗り心地性を向上させることができる。
【０１３８】
（３）自動四輪車の挙動比較
図１３は、車輪姿勢角測定システムを用いて演算されたトー角ＴＮＢＡに設定された自動四輪車の走行安定性をさらに客観的に比較評価するために実施した試験結果を示している。なお、本試験において用いた自動四輪車は、上述したＦＲ車Ａである。
【０１３９】
具体的には、同図（ａ）〜（ｃ）は、自動四輪車によるスラローム走行時の（１）ヨーレート、（２）ステアリング角、（３）ロール量を示している。また、同図（ａ）〜（ｃ）に示されているグラフの縦軸は、ある方向に対する上記（１）〜（３）を（＋）、当該方向と逆方向に対する上記（１）〜（３）を（−）によって表現している。なお、（＋）と（−）とで示される上記（１）〜（３）の方向は、一致していないこと（例えば、ヨーレートとステアリング角の方向）に留意されたい。
【０１４０】
同図（ａ）は、自動四輪車をトー角ＴＮＢＡから“アウト側”（自動四輪車１０の車幅方向外側）に０．１度オフセットさせた状態でのスラローム走行の結果を示している。一方、同図（ｂ）は、自動四輪車をトー角ＴＮＢＡから“イン側”（自動四輪車１０の車幅方向内側）に０．１度オフセットさせた状態でのスラローム走行の結果を示している。また、同図（ｃ）は、自動四輪車をトー角ＴＮＢＡに設定した状態でのスラローム走行の結果を示している。
【０１４１】
同図（ａ）〜（ｃ）を比較すると、同図（ａ）では、ステアリング角の増加に対して、途中からヨーレートが追従せずに“頭打ち”となっている。つまり、ステアリング角を増加させていくと、あるタイミングからステアリング角に応じたコーナリングフォースが立ち上がらなくなり、ドライバーは、あるタイミングから「ハンドルが切れなくなるような感触」を持つことになる。
【０１４２】
同図（ｂ）では、ステアリング角の増加に対して、ヨーレートが遅れて発生しており、ステアリング角に対する応答が緩慢となっている。また、同図（ａ）及び（ｃ）と比較するとロール量も大きくなっている。
【０１４３】
同図（ｃ）では、同図（ａ）や（ｂ）と比較すると、ステアリング角の増加に対して、ヨーレートがリニアに追従しており、ドライバーは、ステアリング操作に対して自動四輪車１０が俊敏に反応するとともに、ステアリング特性が、ほぼニュートラルステアであるような感覚を持つことになる。
【０１４４】
また、同図（ｃ）では、同図（ａ）や（ｂ）と比較すると、ロール量、特に、ステアリング角をほぼ０度に戻す際、つまり、直進走行に戻る際における逆側へのロール量が少なく、いわゆる“収まり感”がよく、操縦性や安定性に優れた特性となっていることが解かる。
【０１４５】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態に係る車輪姿勢角測定システム（車輪姿勢角測定用リフト１００及び車輪姿勢角測定装置５００）によれば、変動エネルギー和ＥＡ”の値に基づいて当てはめられるゾーンＡ直線ＳＡ、及び変動エネルギー和ＥＢ”の値に基づいて当てはめられるゾーンＢ直線ＳＢの交点（特異点ＰＲＬ，ＰＦＬ）における姿勢角であるトー角ＴＢＲ（基準車輪参照姿勢角）に基づいて、トー角ＴＮＢＡ（非基準車輪設定姿勢角）が演算される。
【０１４６】
このため、上述した従来の姿勢角（トー角）調整方法のように、車輪２０Ｆ（非基準車輪）において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移を、車輪２０Ｒ（基準車輪）において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移に近似させるといった複雑な処理を実行する必要がなく、トー角ＴＮＢＡを容易かつ確実に設定することができる。
【０１４７】
また、従来の姿勢角調整方法では、車輪２０Ｆ（非基準車輪）において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移を、車輪２０Ｒ（基準車輪）において発生する横力Ｆｙの時間軸上の推移に充分に近似させることができない場合があるといった問題があったが、このような問題を回避することができる。
【０１４８】
すなわち、変動エネルギー和ＥＡ”と、変動エネルギー和ＥＢ”とが同等となるトー角ＴＢＲを用いて、車輪２０Ｆ（非基準車輪）のトー角ＴＮＢＡが決定されるため、車輪２０Ｆ（前輪）と車輪２０Ｒ（後輪）とにおいて発生する横力Ｆｙの特性がバランスし、車輪２０Ｆ（前輪）と車輪２０Ｒ（後輪）とにおいて発生する横力Ｆｙの特性をより近似させることができるトー角ＴＮＢＡの値を容易に決定することができる。
【０１４９】
より具体的には、各車輪において発生する横力Ｆｙによって発生する自動四輪車１０のモーメントを、自動四輪車１０を構成する車体の重心位置の付近でバランスさせることができる。
【０１５０】
つまり、発明者は、自動四輪車１０の各車輪（ＲＬ／ＲＲ／ＦＬ／ＦＲ）に対する外乱（突起２３８への乗り上げ）による入力（変動エネルギー和ＥＡ”）に伴う各車輪からの出力（変動エネルギー和ＥＢ”）の比率を同等とすることによって、車体の重心位置の付近で当該モーメントをバランスさせることができるとの仮説を設定し、当該仮説が成立することを上述した比較評価試験によって立証したのである。
【０１５１】
トー角ＴＮＢＡに設定された自動四輪車１０のステアリング特性は、上述したように、ニュートラルステアに近づくことになる。つまり、自動四輪車１０は、リニアで安定した挙動を示すようになり、自動四輪車１０の操縦性や安定性といった走行安定性がさらに向上する。
【０１５２】
さらに、トー角ＴＮＢＡに設定された自動四輪車１０では、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）を介して自動四輪車１０に伝達される力が低減され、いわゆる振動乗り心地性を向上させることができる。
【０１５３】
また、このようにトー角ＴＮＢＡが決定されるため、自動四輪車１０のサスペンション形式の違いなどによって、変動エネルギー和が基準車輪と非基準車輪とで大きく異なる場合でも、トー角ＴＮＢＡを演算することができる。つまり、自動四輪車１０のサスペンション形式の影響を受けることなく、トー角ＴＮＢＡを演算することができる。
【０１５４】
また、本実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによれば、各車輪において発生する前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙに基づいて、設定すべきトー角（トー角ＴＮＢＡ）が演算されるため、空気入りタイヤやタイヤホイールを交換した場合でも、より適切なトー角を容易に設定することができる。
【０１５５】
（その他の実施形態）
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１５６】
例えば、上述した本発明の実施形態では、乗用車である自動四輪車１０を例として説明したが、本発明は、乗用車に限らず、例えば、ＳＵＶ、トラックまたはバスなどにも勿論適用することができる。
【０１５７】
また、上述した本発明の実施形態では、変動エネルギー和ＥＡ”，ＥＢ”として、横力変動率ｄＦｙ（二次微分値）の総和（＝Σｄ２Ｆｙ／ｄｔ２）が用いられていたが、変動エネルギー和ＥＡ”，ＥＢ”として、一次微分値の総和（和（＝ΣｄＦｙ／ｄｔ）や、三次微分値の総和（＝Σｄ３Ｆｙ／ｄｔ３）を用いてもよい。
【０１５８】
また、変動エネルギー和ＥＡ”とＥＢ”との差を自乗した値を用いて、特異点（ＰＲＬなど）を求めてもよい。
【０１５９】
さらに、上述した本発明の実施形態では、車輪２０Ｒ（２０Ｆ）の姿勢角として、トー角について測定、演算が行われていたが、トー角に代えて、例えば、キャンバー角の測定、演算に本発明を適用することもできる。
【０１６０】
また、上述した本発明の実施形態では、車輪２０Ｒ（後輪）が基準車輪とされていたが、自動四輪車１０のサスペンション形式によっては、車輪２０Ｆ（前輪）を基準車輪としてもよい。
【０１６１】
さらに、上述した車輪姿勢角測定装置５００を構成する動作制御部５０１、センサ信号受信部５０３、変動率演算部５０５、変動エネルギー和演算部５０７及び姿勢角演算部５０９は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置によって実行可能なプログラムとして提供することもできる。
【０１６２】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの概略側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定用リフトに設けられているタイヤ駆動部の平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定用リフトに設けられているタイヤ駆動部の側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るタイヤ駆動部に設けられている力センサの正面図及び側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの論理ブロック構成図である。
【図６】本実施形態に係るタイヤ駆動部に設けられている突起を車輪が乗り上げることに伴う前後力及び横力の変動率を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの動作フローを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの動作フローを示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムにおいて測定、演算されるデータを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムにおいて測定、演算されるデータを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによって測定、演算された姿勢角に設定された車両と、当該姿勢角と異なる姿勢角に設定された車両のテストドライバーによるフィーリング評価結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによって測定、演算された姿勢角に設定された車両と、当該姿勢角と異なる姿勢角に設定された車両の入力変動率を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによって測定、演算された姿勢角に設定された車両と、当該姿勢角と異なる姿勢角に設定された車両の挙動を示す図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１０…自動四輪車、２０Ｆ，２０Ｒ…車輪、１００…車輪姿勢角測定用リフト、１１０…主昇降機構、１１２…載置台、１１４…副昇降機構、１１６…車両受け台、１６４…車輪止め板、１７４…ロッド、１７６…距離センサ、２００…車輪駆動部、２２２…フレーム、２２２Ａ…メインフレーム、２２２Ｂ…側板、２２４…駆動軸、２２６…歯車、２２８…スプロケット、２３０…チェーン、２３２…板片、２３４…キャタピラ、２３８…突起、２４０…平板ガイド、２４０Ａ…係合溝、２４２…荷重受け板部材、２４２Ａ…矩形溝、２４４…ガイド板、２４４Ａ…受け溝、２４６…ボール、２４８…支持フレーム、２４８Ａ…底部、２４８Ｂ…支持部、２５０…車幅方向スライドガイドレール、２５２…力センサ、２５２Ａ…測定用梁、２５２Ｂ…連結板、２５２Ｃ…矩形枠、２５６…ブラケット、２５８…回転軸、２６０…車幅方向モータ、２６２…キャタピラ駆動モータ、３００…ターンテーブル、３１０…キャタピラ配置方向検出部、５００…車輪姿勢角測定装置、５０１…動作制御部、５０３…センサ信号受信部、５０５…変動率演算部、５０７…変動エネルギー和演算部、５０９…姿勢角演算部、５１３…表示部、５１５…操作部、５１７…記憶部
【図１】
2006076423.tif 000003
【図２】
2006076423.tif 000004
【図３】
2006076423.tif 000005
【図４】
2006076423.tif 000006
【図５】
2006076423.tif 000007
【図６】
2006076423.tif 000008
【図７】
2006076423.tif 000009
【図８】
2006076423.tif 000010
【図９】
2006076423.tif 000011
【図１０】
2006076423.tif 000012
【図１１】
2006076423.tif 000013
【図１２】
2006076423.tif 000014
【図１３】
2006076423.tif 000015