(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のタイヤのホイールと共に回転するように当該ホイールに対して固定されるロータ部と、前記ロータ部に対して回転可能に設けられたステータ部と、前記ステータ部に対する前記ロータ部の回転角に基づいて前記ロータの回転角を検出する回転検出部とを備えた回転測定ユニットと、
二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットと、
前記回転測定ユニットの回転検出部が検出した回転角を用いて前記タイヤの回転角または回転速度を算出する回転速度算出部と、
変位算出部とを備え、
前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットは、前記自動車の車体に固定される本体部と、前記回転測定ユニットの前記ステータ部に連結される、前記本体部から引き出し可能なワイヤと、当該本体部から引き出されたワイヤに引き込み方向の力を加える復帰機構と、前記ワイヤが当該本体部から引き出された長さを検出する検出部とを備え、
前記二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの各々の前記本体部は、他のワイヤ式リニアエンコーダユニットの前記本体部と離間した位置で前記車体に固定されており、
前記変位算出部は、前記二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの検出部がそれぞれ検出した長さを用いて、前記タイヤの車軸の二次元の変位を算出し、
前記回転測定ユニットの前記ステータ部は、当該ステータ部に連結された前記二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの前記ワイヤの張力によって前記車体に対する回転が抑制されることを特徴とするタイヤ計測システム。
【請求項２】
自動車のタイヤのホイールと共に回転するように当該ホイールに対して固定されるロータ部と、前記ロータ部に対して回転可能に設けられたステータ部と、前記ステータ部に対する前記ロータ部の回転角に基づいて前記ロータの回転角を検出する回転検出部とを備えた回転測定ユニットと、
三つのワイヤ式リニアエンコーダユニットと、
前記回転測定ユニットの回転検出部が検出した回転角を用いて前記タイヤの回転角または回転速度を算出する回転速度算出部と、
変位算出部とを備え、
前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットは、前記自動車の車体に固定される本体部と、前記回転測定ユニットの前記ステータ部に連結される、前記本体部から引き出し可能なワイヤと、当該本体部から引き出されたワイヤに引き込み方向の力を加える復帰機構と、前記ワイヤが当該本体部から引き出された長さを検出する検出部とを備え、
前記三つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの各々の前記本体部は、他のワイヤ式リニアエンコーダユニットの前記本体部と離間した位置で前記車体に固定されており、
前記三つの前記ワイヤ式リニアエンコーダは、当該三つの前記ワイヤ式リニアエンコーダと前記回転測定ユニットの前記ステータ部との間の３本の前記ワイヤが、一つの平面上に位置しないように配置されており、
前記変位算出部は、前記三つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットの検出部がそれぞれ検出した長さを用いて、前記タイヤの車軸の三次元の変位を算出し、
前記回転測定ユニットの前記ステータ部は、当該ステータ部に連結された前記三つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの前記ワイヤの張力によって前記車体に対する回転が抑制されることを特徴とするタイヤ計測システム。
【請求項３】
自動車のタイヤのホイールと共に回転するように当該ホイールに対して固定されるロータ部と、前記ロータ部に対して回転可能に設けられたステータ部と、前記ステータ部に対する前記ロータ部の回転角に基づいて前記ロータの回転角を検出する回転検出部とを備えた回転測定ユニットと、
二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットと、
前記回転測定ユニットの回転検出部が検出した回転角を用いて前記タイヤの回転角または回転速度を算出する回転速度算出部と、
変位算出部とを備え、
前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットは、前記自動車の車体に固定される本体部と、前記回転測定ユニットの前記ステータ部に連結される、前記本体部から引き出し可能なワイヤと、当該本体部から引き出されたワイヤに引き込み方向の力を加える復帰機構と、前記ワイヤが当該本体部から引き出された長さを検出する検出部とを備え、
前記二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの各々の前記本体部は、他のワイヤ式リニアエンコーダユニットの前記本体部と離間した位置で前記車体に固定されており、
前記二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットのうちの少なくとも一つのワイヤ式リニアエンコーダユニットは、前記二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットの間の距離を計測する計測手段を更に備え、
前記変位算出部は、前記計測手段が計測した二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットの間の距離と前記二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの検出部がそれぞれ検出した長さを用いて、前記タイヤの車軸の二次元の変位を算出することを特徴とするタイヤ計測システム。
【請求項４】
請求項１、２または３記載のタイヤ計測システムであって、
前記回転測定ユニットは、前記ステータ部の鉛直方向に対する傾斜を検出する検出センサを備え、
前記回転測定ユニットの回転検出部は、前記ステータ部に対する前記ロータ部の回転角に前記傾斜センサが検出した傾斜角を加算した角度を前記ロータの回転角として検出することを特徴とするタイヤ計測システム。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のタイヤ計測システムであって、
回転測定ユニットのロータ部には磁石が固定されており、当該磁石で前記タイヤのホイールのナットに吸着することにより、当該ロータ部は前記タイヤのホイールに対して固定されることを特徴とするタイヤ計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のタイヤの回転や変位などの挙動を計測する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のタイヤの回転や変位などの挙動を計測する技術としては、ステータに対するロータの回転角を検出するロータリエンコーダを、ロータを車両の車軸に連結した形態で用いて、タイヤの回転角を計測する車速検知ユニットが知られている（たとえば、特許文献１）。ここで、この車速検知ユニットでは、上下に摺動可能に車体に固定したシャフトに、ロータリエンコーダのステータを固定することにより、当該ステータの回転を抑止している。
【０００３】
また、ワイヤを巻き取るドラムと、ドラムにワイヤを巻き取る方向の力を加える復帰機構と、ドラムからのワイヤの引き出し長さを計測する計測部とを備えたワイヤ式リニアエンコーダの技術も知られている（たとえば、特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０７２５６６号
【特許文献２】特開平６-９４４０７号公報
【特許文献３】特開２０００-３２１００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した車速検知ユニットによれば、車速検知ユニットを新たな車両の計測に適用する度に、ロータリエンコーダのロータを車両の車軸に連結する作業に加え、シャフトを車体に適正に固定する煩雑な作業が必要となる。
【０００６】
また、ロータリエンコーダと車体とがシャフトで連結されているために、車両の挙動によっては、不測の力がシャフトやロータリエンコーダに加わって車速検知ユニットが破損してしまう可能性を排除できない。
【０００７】
また、上述した車速検知ユニットによれば、タイヤの回転角しか計測することができないが、自動車の様々な評価を行うためには、タイヤの変位などの他の挙動も計測できることが好ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、簡易な構成によって、タイヤの回転角と変位を計測できるタイヤ計測システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題達成のために、本発明は、自動車のタイヤのホイールと共に回転するように当該ホイールに対して固定されるロータ部と、前記ロータ部に対して回転可能に設けられたステータ部と、前記ステータ部に対する前記ロータ部の回転角に基づいて前記ロータの回転角を検出する回転検出部とを備えた回転測定ユニットと、ワイヤ式リニアエンコーダユニットとを備えたタイヤ計測システムを提供する。ただし、前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットは、前記自動車の車体に固定される本体部と、前記回転測定ユニットの前記ステータ部に連結される、前記本体部から引き出し可能なワイヤと、当該本体部から引き出されたワイヤに引き込み方向の力を加える復帰機構と、前記ワイヤが当該本体部から引き出された長さを検出する検出部とを備えたものである。
【００１０】
ここで、このようなタイヤ計測システムには、前記回転測定ユニットの回転検出部が検出した回転角を用いて前記タイヤの回転速度または回転速度を算出する回転速度算出部と、前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットの検出部が検出した長さを用いて、前記タイヤの車軸の変位を算出する変位算出部とを設けるようにしてもよい。
【００１１】
また、この場合には、タイヤ計測システムに、前記本体部が前記車体の離間した位置に固定された、二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットを備え、前記変位算出部において、前記二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの検出部がそれぞれ検出した長さを用いて、前記タイヤの車軸の二次元の変位を算出するようにしてもよい。
【００１２】
または、この場合には、タイヤ計測システムに、前記本体部が前記車体の離間した位置に固定された、三つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットを、当該三つの前記ワイヤ式リニアエンコーダと前記回転測定ユニットの前記ステータ部との間の３本の前記ワイヤが、一つの平面上に位置しないように設け、前記変位算出部において、前記三つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットの検出部がそれぞれ検出した長さを用いて、前記タイヤの車軸の三次元の変位を算出するようにしてもよい。
【００１３】
または、この場合には、タイヤ計測システムに、前記本体部が前記車体の離間した位置に固定された、二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットを備えると共に、前記二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットのうちの少なくとも一つのワイヤ式リニアエンコーダユニットは、前記二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットの間の距離を計測する計測手段を更に設け、前記変位算出部において、前記計測手段が計測した二つの前記ワイヤ式リニアエンコーダユニットの間の距離と前記二つのワイヤ式リニアエンコーダユニットの検出部がそれぞれ検出した長さを用いて、前記タイヤの車軸の二次元の変位を算出するようにしてもよい。
【００１４】
ここで、以上の各タイヤ計測システムは、前記回転測定ユニットに、前記ステータ部の鉛直方向に対する傾斜を検出する検出センサを備え、前記回転測定ユニットの回転検出部において、前記ステータ部に対する前記ロータ部の回転角に前記傾斜センサが検出した傾斜角を加算した角度を前記ロータの回転角として検出するように構成してもよい。
【００１５】
また、以上の各タイヤ計測システムは、回転測定ユニットのロータ部に磁石を固定し、当該磁石で前記タイヤのホイールのナットに吸着することにより、当該ロータ部を前記タイヤのホイールに対して固定するものとしてもよい。
【００１６】
以上のようなタイヤ計測システムによれば、ワイヤ式リニアエンコーダユニットのワイヤの張力で回転測定ユニットのステータ部の回転を抑止するので、回転測定ユニットのステータ部を固定するための専用の機構を必要とすることなく、回転測定ユニットをタイヤのホイールに対して固定し、ワイヤ式リニアエンコーダユニットを車体に固定した上で、ワイヤ式リニアエンコーダユニットのワイヤを回転測定ユニットに連結するだけの、簡易に構築可能な構成によって、タイヤの回転角や回転速度と共に、タイヤの中心軸の変位が計測できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、簡易な構成によって、タイヤの回転角と変位を計測できるタイヤ計測システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るタイヤ計測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るタイヤ計測システムの各部の配置を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るワイヤ式リニアエンコーダユニットの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転測定ユニットの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転測定ユニットの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るタイヤ中心軸座標の測定法を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るタイヤ計測システムの他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るタイヤ計測システムの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、図１に、本実施形態に係るタイヤ計測システムの構成を示す。
図示するように、タイヤ計測システムは、タイヤの変位を検出する二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１と、タイヤの回転角を検出する回転測定ユニット２と、データ処理装置３とを備えている。
【００２０】
データ処理装置３と回転測定ユニット２とは無線接続され、回転測定ユニット２で検出したタイヤの回転角は無線通信を介してデータ処理装置３に送信される。また、データ処理装置３とワイヤ式リニアエンコーダユニット１は有線接続されており、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１が検出したタイヤの中心軸の変位は有線通信を介してデータ処理装置３に送られる。
【００２１】
ここで、図示するようにデータ処理装置３は、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１と有線通信を行う有線インタフェース３０１、回転測定ユニット２と無線通信を行う無線インタフェース３０２、データ収集部３０３、記憶装置３０４、データ処理部３０５、入出力部３０６を備えている。
【００２２】
データ収集部３０３は,有線インタフェース３０１を介してワイヤ式リニアエンコーダユニット１から受信したタイヤの変位や、無線インタフェース３０２を介して回転測定ユニット２から受信したタイヤの回転角を記憶装置３０４に格納する。データ処理部３０５は、入出力部３０６で受け付けたユーザの操作に応じて、記憶装置３０４に格納された回転角や変位の解析や加工を行って、その結果を記憶装置３０４に格納したり、入出力部３０６を介してユーザに提示する処理を行う。
【００２３】
ここで、このようなタイヤ計測システムは、データ処理装置３に無線インタフェース３０２を設けずに、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１に、回転測定ユニット２とデータ処理装置３との間の中継機能を備えるようにしてもよい。すなわち、回転測定ユニット２とワイヤ式リニアエンコーダユニット１とを無線接続すると共に、回転測定ユニット２からワイヤ式リニアエンコーダユニット１にタイヤの回転角を無線通信を介して送信し、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１からデータ処理装置３に有線通信を介して回転測定ユニット２から無線通信で受信したタイヤの回転角を送信するようにしてもよい。
【００２４】
さて、図２ａ、ｂに、自動車の後輪のタイヤの計測にタイヤ計測システムを適用した場合について示したように、回転測定ユニット２は、タイヤのホイール４に固定され、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１は、それぞれ回転測定ユニット２の斜め前上方と斜め後ろ上方の位置で自動車の車体に固定される。また、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３が、回転測定ユニット２の上部に連結される。
【００２５】
データ処理装置３は、自動車の車内にオペレータによって操作可能に配置され、有線通信を介してワイヤ式リニアエンコーダユニット１が検出したタイヤの中心軸の変位を収集すると共に、無線通信を介して回転測定ユニット２からタイヤの回転角を収集する。
【００２６】
次に、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１の詳細について説明する。
図３ａ1-ａ４に、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１の構造を示す。ここで、図３ａ１はワイヤ式リニアエンコーダユニット１の前面図、図３ａ２はワイヤ式リニアエンコーダユニット１の側面図、図３ａ３はワイヤ式リニアエンコーダユニット１の背面図、図３ａ４はワイヤ式リニアエンコーダユニット１の斜視図である。
【００２７】
図示するように、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１は、本体部１１と基盤１２とワイヤ１３を有し、本体部１１は基盤１２に固定されている。
また、基盤１２の裏面には、複数の吸盤１２１が固定されており、吸盤１２１を車体に吸着させることにより、図２ａ、ｂに示したようにワイヤ式リニアエンコーダユニット１は車体に固定される。
また、本体部１１には、本体部１１の内外の間でワイヤ１３を出入りさせるための出入口１１１が設けられている。
【００２８】
次に、図３ｂ１に前方から見た本体部１１の内部構造を模式的に示し、図３ｂ２に側方から見た本体部１１の内部構造を模式的に示す。図示するように、本体部１１には、出入口１１１を通って本体部１１の外部と本体部１１の内部の間を出入りするワイヤ１３を巻き取るドラム１１２と、ドラム１１２の回転角を検出するロータリエンコーダ１１３と、復帰機構１１４と、信号処理部１１５を備えている。復帰機構１１４は、ドラム１１２にワイヤ１３を巻き取る回転方向の力を加える機構であり、このような復帰機構１１４としてはバネを用いてドラム１１２をワイヤ１３を巻き取る回転方向に付勢する機構や、モータを用いてドラム１１２にワイヤ１３を巻き取る回転方向のトルクを加える機構等を用いることができる。
【００２９】
このような構成において、図３ｂ１の矢印Ａのようにワイヤ１３を本体部１１から引き出すとドラム１１２が矢印Ｂのように回転し、その回転角がロータリエンコーダ１１３によって検出される。また、引き出したワイヤ１３には、復帰機構１１４からドラム１１２に加えられている力によって、本体部１１に引き込む方向の力が加わり、ワイヤ１３の張力が発生する。また、引き出したワイヤ１３を解放すると、復帰機構１１４からドラム１１２に加えられている力によって、ワイヤ１３を巻き取る回転方向にドラム１１２が回転し、ワイヤ１３がドラム１１２に巻き取られる。
【００３０】
そして、信号処理部１１５は、ロータリエンコーダ１１３が検出したドラム１１２の回転角に基づいてワイヤ１３が本体部１１から引き出された長さを検出し、検出した長さを、そのワイヤ式リニアエンコーダユニット１に対するタイヤの中心軸の変位として無線通信を介してデータ処理装置３に送信する処理を繰り返し行う
次に、回転測定ユニット２の詳細について説明する。
【００３１】
図４ａ１-ａ４に、回転測定ユニット２の構造を示す。ここで、図４ａ１は回転測定ユニット２の前面図、図４ａ２は回転測定ユニット２の側面図、図４ａ３は回転測定ユニット２の背面図、図４ａ４は回転測定ユニット２の斜視図である。
【００３２】
図示するように、回転測定ユニット２は、ステータ部２１と、ステータ部２１を回動可能に軸支するロータ部２２を備えており、ロータ部２２は、タイヤのホイール４に固定されるロータ盤２２１、ロータ盤２２１に固定されロータ盤２２１と一体となって回転するロータ軸２２２を備えている。そして、ステータ部２１の上部には、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３を連結するための連結部２１１１が設けられている。
【００３３】
また、ロータ盤２２１の背面には、図４ｂに示すように、タイヤのホイール４のナットホール（ボルト孔）と同数の磁石２２１１がホイール４のナットホールと同じ配置で固定されている。
【００３４】
そして、回転測定ユニット２は、図４ｃに示すように、ロータ盤２２１の背面の磁石２２１１の各々を、タイヤのホイール４のナット４１の各々に磁力で吸着させることにより、図２ａ、ｂに示したように、タイヤのホイール４のセンターに固定される。
【００３５】
ただし、回転測定ユニット２のタイヤへの固定は、ロータ盤２２１を、自動車のハブボルトまたはハブボルトに螺合した延長ボルトにナット４１で固定することにより行うようにしてもよい。
【００３６】
次に、図５ａは、図４ａ１の断面線Ａ-Ａによる回転測定ユニット２の断面を表している。
図示するように、回転測定ユニット２のステータ部２１は、ベース２１１、カバー２１２、ベアリング２１３、回転角センサ２１４、ベース２１１に固定された信号処理系２１５を備えている。
【００３７】
ここで、ベース２１１は、ベアリング２１３によって図の左右方向を回転軸として回転可能にロータ部２２のロータ軸２２２によって軸支されており、ロータ軸２２２の図の左端面には回転検出用磁石２２２１が固定されている。
【００３８】
また、図５ｂにロータ軸２２２と回転検出用磁石２２２１と回転角センサ２１４の配置関係を示すように、回転角センサ２１４は、回転検出用磁石２２２１と対向する配置でベース２１１に固定されている。ここで回転検出用磁石２２２１は、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に配置された磁石である。そして、回転角センサ２１４は、たとえば、ホール素子やMR素子などを用いて検出した磁力から、回転角センサ２１４に対する回転検出用磁石２２２１の回転角、すなわち、ベース２１１に対するロータ軸２２２の回転角、したがって、ステータ部２１に対するロータ部２２の回転角を検出するセンサである。
【００３９】
また、カバー２１２は、ベース２１１に固定されステータ部２１の内部を保護している。
そして、信号処理系２１５は、回転角センサ２１４が検出したステータ部２１に対するロータ部２２の回転角を取得し、取得した回転角をタイヤの回転角として無線通信を介してデータ処理装置３に送信する処理を繰り返し行う。
【００４０】
さて、次に、上述した連結部２１１１はステータ部２１のベース２１１の上部に設けられており、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３が図５ｃに示すように連結部２１１１に連結される。
【００４１】
ここで、前述のように、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１は、ワイヤ１３をワイヤ式リニアエンコーダユニット１に引き込む方向の力をワイヤ１３に加えており、ロータ盤２２１をタイヤのホイール４に固定し回転測定ユニット２のベース２１１の連結部２１１１にワイヤ１３が連結された状態においてワイヤ１３は張力を有する。
【００４２】
したがって、図５ｃに示すように、ロータ盤２２１がタイヤのホイール４に固定された回転測定ユニット２のステータ部２１のベース２１１の連結部２１１１にワイヤ１３が連結された状態において、タイヤが回転するとタイヤの回転に伴ってロータ部２２は回転するが、ステータ部２１は、ワイヤ１３の張力によって回転が抑止される。よって、回転測定ユニット２において検出されるステータ部２１に対するロータ部２２の回転角はタイヤの回転角を表すものとなる。
【００４３】
なお、このような回転測定ユニット２は、ベース２１１に、重力を利用して重力方向（鉛直方向）に対する傾斜角を検出する傾斜センサを固定すると共に、信号処理系２１５において、回転角センサ２１４が検出したステータ部２１に対するロータ部２２の回転角に傾斜角センサが検出した傾斜角を加算した角度を、タイヤの回転角として無線通信を介してデータ処理装置３に送信する処理を繰り返し行うように構成したり、信号処理系２１５において、回転角センサ２１４が検出したステータ部２１に対するロータ部２２の回転角をタイヤの回転角として、傾斜角センサが検出した傾斜角を車体の傾斜角度として無線通信を介してデータ処理装置３に送信する処理を繰り返し行うように構成してもよい。
【００４４】
以上、回転測定ユニット２について説明した。
さて、このようなタイヤ計測システムによれば、データ処理装置３のデータ処理部３０５において、回転測定ユニット２から受信するタイヤの回転角から、タイヤの回転角の他にタイヤの回転速度や車速も計測することができる。また、データ処理装置３のデータ処理部３０５において、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１から受信するタイヤの中心軸の変位から、タイヤの二次元の変位を計測することができる。
【００４５】
ここで、タイヤの二次元の変位は次のように求めることができる。
すなわち、図６に示すように、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３の出入口１１１と回転測定ユニット２の連結部２１１１を含むＸＹ平面における一つ目のワイヤ式リニアエンコーダユニット１の出入口１１１の座標を(x1,y1)、二つ目のワイヤ式リニアエンコーダユニット１の出入口１１１の座標を(x2,y2)、一つ目のワイヤ式リニアエンコーダユニット１が検出した一つ目のワイヤ式リニアエンコーダユニット１の出入口１１１に対する回転測定ユニット２の連結部２１１１の変位をL1、二つ目のワイヤ式リニアエンコーダユニット１が検出した二つ目のワイヤ式リニアエンコーダユニット１の出入口１１１に対する回転測定ユニット２の連結部２１１１の変位をL2として、回転測定ユニット２のワイヤ１３の連結部２１１１の座標(x0,y0)は、(x1,y1)を中心とする半径L1の円と、(x2,y2)を中心とする半径L2の円との交点として求まる。そして、連結部２１１１の座標やその変動より、タイヤの中心軸の座標や、タイヤの中心軸の位置の変動を算出することができる。
【００４６】
なお、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３の出入口１１１と回転測定ユニット２の連結部２１１１を含む平面が、自動車の左右方向を法線とする平面となるように、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１と回転測定ユニット２の形状や取付位置を設定することが、タイヤの前後上下の変位を直接計測する上で好ましい。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明した。
本実施形態によれば、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤの張力で回転測定ユニット２のステータ部２１の回転を抑止するので、回転測定ユニット２のステータ部２１を固定するための専用の機構は必要としない。したがって、回転測定ユニット２をタイヤのホイール４に対して固定すると共に、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１を車体に固定した上で、各ワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３を回転測定ユニット２に連結するだけで、タイヤの回転角や回転速度と共に、タイヤの中心軸の変位を計測できるようになる。
【００４８】
ところで、以上の実施形態では、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１を二つ用いて、タイヤの中心軸の二次元座標やその変動を計測するようにしたが、これは、図７ａ１、ａ２に示すように、三つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１を用いてタイヤの中心軸の三次元座標やその変動を計測するようにしてもよい。
【００４９】
ただし、この場合には、図示するように、三つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の３本のワイヤ１３が、自動車の左右方向を法線とする平面上に位置しないようにする。すなわち、三つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の車体への取付位置を異ならせると共に、少なくとも一つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３の出入口１１１の車両の左右方向の位置を、他のワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３の出入口１１１と異ならせるようにする。
【００５０】
このようにすることにより、図７ｂに示すように、三つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３の出入口１１１の座標(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)と、三つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１で検出した当該ワイヤ式リニアエンコーダユニット１に対する回転測定ユニット２の連結部２１１１の座標(x0,y0,z0)の変位L1、L2、L3より、タイヤの中心軸の三次元座標やその変動を計測できる。
【００５１】
また、以上の実施形態は、図８ａに示すように、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１を一つのみ設けるようにすることもできる。このようにしても、タイヤの回転速度や車速の他に、タイヤの中心軸の一次元の変位を計測することができる。また、タイヤの中心軸の一次元の変位より、自動車のサスペンションジオメトリに従って、タイヤの中心軸の二次元または三次元の変位を推定することもできる。
すなわち、たとえば、単純には、図示するように、ワイヤ式リニアエンコーダユニット１のワイヤ１３の出入口１１１と、回転測定ユニット２のワイヤ１３の連結部２１１１とを上下に配置すれば、タイヤの中心軸の上下方向の変位を計測することができるようになる。
【００５２】
また、以上の実施形態では、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の二つのワイヤ１３の回転測定ユニット２への連結点を同じ位置としたが、これは図８ｂに示すように、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の二つのワイヤ１３を、回転測定ユニット２の異なる位置に連結するようにしてもよい。
【００５３】
また、以上の実施形態において、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の間を固定長のワイヤ５で連結し、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１をワイヤ１３の出入口１１１の上下方向の高さが一致するように設置するようにしてもよい。
【００５４】
このようにすることにより、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１と回転測定ユニット２との３点を頂点とする三角形の各辺の距離が求まり、この各辺の距離の変動より、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の座標を別途測定しなくても、タイヤの中心軸の位置の車体に対する前後上下の変動を計測することができるようになる。
【００５５】
なお、この場合には、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の間を固定長のワイヤ５で連結する代わりに、一方のワイヤ式リニアエンコーダユニット１に、二本目のワイヤ１３の引き出し長さを計測する、上述の回転測定ユニット２に連結したワイヤ１３の引き出し長さを計測する機構と同様の機構を持たせると共に、二本目のワイヤ１３を他方のワイヤ式リニアエンコーダユニット１に連結することにより、二つのワイヤ式リニアエンコーダユニット１の間の距離を測定し、測定した二本目のワイヤ１３の引き出し長さを、前記ワイヤ５の固定長の代わりに用いて、タイヤの中心軸の位置の車体に対する前後上下の変動を計測するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…ワイヤ式リニアエンコーダユニット、２…回転測定ユニット、３…データ処理装置、４…ホイール、５…ワイヤ、１１…本体部、１２…基盤、１３…ワイヤ、２１…ステータ部、２２…ロータ部、４１…ナット、１１１…出入口、１１２…ドラム、１１３…ロータリエンコーダ、１１４…復帰機構、１１５…信号処理部、１２１…吸盤、２１１…ベース、２１２…カバー、２１３…ベアリング、２１４…回転角センサ、２１５…信号処理系、２２１…ロータ盤、２２２…ロータ軸、３０１…有線インタフェース、３０２…無線インタフェース、３０３…データ収集部、３０４…記憶装置、３０５…データ処理部、３０６…入出力部、２１１１…連結部、２２１１…磁石、２２２１…回転検出用磁石。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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