(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験用のタイヤを装着可能なスピンドル軸と、該スピンドル軸が軸受部を介して回転自在に支持されるハウジングと、前記スピンドル軸の軸芯方向に沿って離れた位置に設けられると共にハウジングに固定され且つ前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な２つの多分力計測センサとを備えた多分力計測スピンドルユニットを用いて、前記スピンドル軸に作用する荷重を計測する「計測工程」と、この計測工程で得られた計測荷重ベクトルとこの計測荷重ベクトルに作用する変換行列とを用いて、前記タイヤに働く実荷重ベクトルを求める「算出工程」と、を有するタイヤ試験方法に適用される校正方法であって、
前記算出工程に先立って、複数の一次独立な試験条件の基で計測荷重ベクトルを計測し且つ得られた計測荷重ベクトルを基に前記変換行列を校正する「校正工程」を有しており、
前記２つの多分力計測センサは、スピンドル軸に作用する少なくとも並進３自由度の荷重を計測可能に構成されており、
前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に５個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１＋ｆｙ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列Ｅを作用させることで、タイヤＴで発生する実荷重（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）から選定されたｎ個（ｎ≦５）の成分の実荷重ベクトルを求めることとし、
前記校正工程では、５種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列Ｅ（５×ｎ行列又はｎ×５行列）を算出し、算出された変換行列を前記算出工程における変換行列とすることを特徴とする多分力計測スピンドルユニットの校正方法。
【請求項２】
試験用のタイヤを装着可能なスピンドル軸と、該スピンドル軸が軸受部を介して回転自在に支持されるハウジングと、前記スピンドル軸の軸芯方向に沿って離れた位置に設けられると共にハウジングに固定され且つ前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な２つの多分力計測センサとを備えた多分力計測スピンドルユニットを用いて、前記スピンドル軸に作用する荷重を計測する「計測工程」と、この計測工程で得られた計測荷重ベクトルとこの計測荷重ベクトルに作用する変換行列とを用いて、前記タイヤに働く実荷重ベクトルを求める「算出工程」と、を有するタイヤ試験方法に適用される校正方法であって、
前記算出工程に先立って、複数の一次独立な試験条件の基で計測荷重ベクトルを計測し且つ得られた計測荷重ベクトルを基に前記変換行列を校正する「校正工程」を有しており、
前記２つの多分力計測センサは、スピンドル軸に作用する少なくとも並進３自由度の荷重を計測可能であると共に、少なくともタイヤ進行方向及びタイヤ荷重方向回りのモーメントが計測可能に構成されており、
前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基にｍ個の成分を有する計測荷重ベクトルを選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤＴで発生する実荷重から選定されたｎ個の成分（ｎ≦ｍ）を有する実荷重ベクトルを算出することとし、
前記校正工程では、ｍ種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、
求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列を算出し、算出された変換行列を前記算出工程における変換行列とすることを特徴とする多分力計測スピンドルユニットの校正方法。
【請求項３】
前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に９個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１＋ｆｙ２，ｍｘ１，ｍｘ２，ｍｚ１，ｍｚ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列Ｅを作用させることで、タイヤＴで発生する実荷重から選定された５個の成分を有する実荷重ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）を求めることとし、
前記校正工程では、９種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列Ｅ（９×５行列又は５×９行列）を算出することを特徴とする請求項２に記載の多分力計測スピンドルユニットの校正方法。
【請求項４】
前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に１０個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１，ｆｙ２，ｍｘ１，ｍｘ２，ｍｚ１，ｍｚ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列Ｅを作用させることで、タイヤＴで発生する実荷重から選定された５個の成分を有する実荷重ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）を求めることとし、
前記校正工程では、１０種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列Ｅ（１０×５行列又は５×１０行列）を算出することを特徴とする請求項２に記載の多分力計測スピンドルユニットの校正方法。
【請求項５】
前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に１２個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１，ｆｙ２，ｍｘ１，ｍｘ２，ｍｙ１，ｍｙ２，ｍｚ１，ｍｚ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列Ｅを作用させることで、タイヤＴで発生する実荷重から選定された５個の成分を有する実荷重ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）を求めることとし、
前記校正工程では、１２種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列Ｅ（１２×５行列又は５×１２行列）を算出することを特徴とする請求項２に記載の多分力計測スピンドルユニットの校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ試験機において、計測対象であるタイヤから発生する複数方向の荷重を当該タイヤの支持軸の部分で同時に測定する多分力計測スピンドルユニットの校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、走行状態にあるタイヤの動的特性、例えばタイヤの転がり抵抗などを測定する際には、タイヤ試験機が用いられる。このようなタイヤ試験機には、計測対象であるタイヤをスピンドル軸にて回転自在に支持すると共に、タイヤから発生する複数方向の荷重をスピンドル軸の部分で同時に測定可能となっている多分力計測スピンドルユニットが備えられている。
【０００３】
この多分力計測スピンドルユニットに取り付けられたタイヤは、タイヤ試験機に備えられた走行ドラムの外周に所定の荷重をもって接地され、タイヤのキャンバ角やスリップ角および接地荷重などの各種条件の下で、多分力計測スピンドルユニットに備えられた「多分力計測センサ（ロードセル）」によって、スピンドル軸に作用する各方向の荷重を同時計測する。
【０００４】
その後、求められた計測荷重からタイヤに作用する実荷重を算出するものとなっている。
なお、本明細書で「荷重」と表現した際には、モーメントも含まれることとする。例えば、タイヤを走行ドラムへ押し付ける方向をｚ軸、タイヤ進行方向をｘ軸、タイヤ回転軸芯（スピンドル軸芯）方向をｙ軸とおくと、タイヤに作用する実荷重としては、タイヤ接地荷重Ｆｚ、タイヤ転がり抵抗力Ｆｘ（トラクティブ力）、タイヤ横力Ｆｙ（コーナーリングフォース）、ｚ軸回りのモーメントであるセルフアライニングトルクＭｚ、ｘ軸回りのモーメントであるオーバーターニングモーメントＭｘ、ｙ軸回りのモーメントである転がり抵抗モーメントＭｙがある。
【０００５】
ところで、このような多分力計測スピンドルユニットに備えられた「多分力計測センサ」としては様々な構成のものがあり、例えば、特許文献１〜特許文献４に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−１６９６４３号公報
【特許文献２】特開昭５２−１３３２７０号公報
【特許文献３】米国特許第４，８２１，５８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、特許文献１に開示されたロードセルが採用されたスピンドルユニットを用いることで、タイヤに起因するスピンドル軸での６分力の計測が可能となる。しかしながら、特許文献１に開示されたスピンドルユニットにおいては、タイヤ荷重は多分力計測センサ本体からオフセットした位置に作用するために、多分力計測センサに作用するモーメントが大きくなり十分な耐荷重が得られない状況が懸念される。
【０００８】
一方、特許文献２、特許文献３の多分力計測センサは、特許文献１の多分力計測センサが有する難点を回避可能なものである。
すなわち、特許文献２、特許文献３のスピンドルユニットにおいては、２つの多分力計測センサをスピンドル軸の軸芯方向に所定の距離を持って配備しており、特に特許文献３のスピンドルユニットにおいては、２つの多分力計測センサを剛性の高い円筒部材（スリーブ）で結合する構造となっており、多分力計測センサに作用するモーメント等を小さくでき、十分な耐荷重を得ることができる。
【０００９】
しかしながら、このようなスピンドルユニット構造であると、２つの多分力計測センサ間で並進と回転が拘束される状態、換言すれば、不静定状態乃至は過拘束状態となる。そ
の結果、タイヤ試験を行った際に、２つの多分力計測センサで計測される計測荷重は、単純に外力の釣合条件からは求まらず、円筒部材及び多分力計測センサの剛性の関係により決まる撓みや撓み角の条件も、多分力計測センサの計測荷重に影響することとなる。
【００１０】
このような影響（悪影響）を軽減するために、多分力計測センサと円筒部材との一体化構造も考えられるが、加工コストが嵩んだりメンテナンスが煩雑となる等の課題がある。分割構造であれば、問題箇所の交換のみで継続使用できるといったメンテナンス容易性は、非常に優位な利点である。
また、２つの多分力計測センサと円筒部材とが剛性の高い過剰な拘束状態となっていることから、特許文献２、特許文献３のスピンドルユニットのような構造は、熱の影響を受けやすいという問題がある。
【００１１】
つまり、このようなスピンドルユニットは、わずかな熱歪みが生じても、ユニット内部には大きな内力が発生する。具体的には、スピンドル軸を支持するベアリングが熱源となり、その熱はユニット全体に伝わり温度分布が生じる。この結果、スピンドルユニットに歪みが生じ、その熱変形が多分力計測センサに強制変形力として作用して、タイヤ荷重とは関係の無い荷重が多分力計測センサから出力され、その影響が計測誤差となって現れる。
【００１２】
以上述べたように、２つの多分力計測センサがスピンドル軸芯方向に沿って離れた位置に配備され、それぞれの多分力計測センサが円筒部材などに取り付けられた構成のスピンドルユニットにおいては、過拘束の影響や熱変形の影響により、タイヤに発生する荷重（並進荷重およびモーメント）を精度良く計測することが困難になる状況が発生する。
このような状況を回避するための手段として、タイヤ試験に先立ち、多分力計測スピンドルユニットを校正する（校正試験を行う）ことが非常に有効である。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、スピンドル軸芯方向に沿って離れた位置に２つの多分力計測センサを備えた多分力計測スピンドルユニットにおいて、タイヤに発生する並進荷重およびモーメントを精度良く計測することを可能とするような多分力計測スピンドルユニットの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】
【００１４】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る多分力計測スピンドルユニットの校正方法は、試験用のタイヤを装着可能なスピンドル軸と、該スピンドル軸が軸受部を介して回転自在に支持されるハウジングと、前記スピンドル軸の軸芯方向に沿って離れた位置に設けられると共にハウジングに固定され且つ前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な２つの多分力計測センサとを備えた多分力計測スピンドルユニットを用いて、前記スピンドル軸に作用する荷重を計測する「計測工程」と、この計測工程で得られた計測荷重ベクトルとこの計測荷重ベクトルに作用する変換行列とを用いて、前記タイヤに働く実荷重ベクトルを求める「算出工程」と、を有するタイヤ試験方法に適用される校正方法であって、前記算出工程に先立って、複数の一次独立な試験条件の基で計測荷重ベクトルを計測し且つ得られた計測荷重ベクトルを基に前記変換行列を校正する「校正工程」を有していることを特徴とする。
【００１５】
この手段によれば、多分力計測スピンドルユニットの校正、言い換えるならば、試験用のタイヤに作用する実荷重を求める際に使用する変換行列の校正が確実にでき、タイヤに発生する実荷重を精度良く計測することを可能となる。
好ましくは、前記２つの多分力計測センサは、スピンドル軸に作用する少なくとも並進３自由度の荷重を計測可能に構成されており、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基にｍ個の成分を有する計測荷重ベクトルを選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤで発生する実荷重から選定されたｎ個の成分（ｎ≦ｍ）を有する実荷重ベクトルを算出することとし、前記校正工程では、ｍ種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列を算出し、算
出された変換行列を、前記算出工程における変換行列とするとよい。
【００１６】
この手段によれば、試験用のタイヤに作用するｎ個（ｎ方向）の荷重を求めるためには、必ずしも２つの多分力計測センサの全ての出力値を利用する必要はなく、ｍ個の出力値を利用するだけでよいことになる。
例えば、試験用のタイヤに作用するｎ＝２の荷重（Ｆｘ，Ｍｚ）のみを求めたい場合は、基本的には多分力計測センサの出力値ｆｘ１，ｆｘ２だけでよいことになる（Ｍｚはｆｘ１とｆｘ２との線形結合で表される）。
【００１７】
とはいえ、多分力計測スピンドルユニットの組立誤差や、多分力計測スピンドルユニットの試験機本体への取り付け誤差（アライメント誤差）等により、このｆｘ１とｆｘ２の出力値にｚ軸方向の荷重が影響してくる場合がある（クロストーク）。その場合には、ｆｚ１とｆｚ２の出力を利用することにより、タイヤ荷重の計測精度は向上する。この場合には、計測荷重ベクトルはｍ＝４個の成分を有するものとなり、校正工程においては、ＦｘやＭｚの既知の荷重を与える試験だけでなく、ＦｚやＭｘをそれぞれ独立に与えた実験を行う必要がある。以上の４つの複合荷重でも構わないが、それぞれの大きさの比が少なくとも４種類以上変えて行う必要がある。校正荷重ＦｚやＭｘに関しては未知の荷重で構わないが、それら荷重を与える際に、ＦｘやＭｚ方向にも同時に荷重が作用する場合には、ＦｘやＭｚ方向の荷重は既知である必要がある。
【００１８】
また、前記２つの多分力計測センサは、スピンドル軸に作用する少なくとも並進３自由度の荷重を計測可能であると共に、少なくともタイヤ進行方向及びタイヤ荷重方向回りのモーメントが計測可能に構成されており、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基にｍ個の成分を有する計測荷重ベクトルを選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤで発生する実荷重から選定されたｎ個の成分（ｎ≦ｍ）を有する実荷重ベクトルを算出することとし、前記校正工程では、ｍ種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列を算出し、算出された変換行列を、前記算出工程における変換行列とするとよい。
【００１９】
このように、多分力計測センサが並進３自由度に加えてモーメントも計測できる六分力計（スピンドル軸芯回りのモーメント無しの５分力でも可）であると、モーメントを含めた全方向の荷重に対する相互干渉補正を行っておくことができ、多分力計測スピンドルユニットとしてのキャリブレーションを行わなくても、タイヤ実荷重の算出が可能となる。また、より多くの計測荷重を得ることが可能となるため、タイヤに発生する実荷重（並進荷重およびモーメント）を精度良く計測することを可能とする多分力計測スピンドルユニットの校正方法が実現できる。
【００２０】
なお、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に５個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１＋ｆｙ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤで発生する実荷重（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）から選定されたｎ個（ｎ≦５）の成分の実荷重ベクトルを求めることとし、前記校正工程では、５種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列（５×ｎ行列又はｎ×５行列）を算出するとよい。
【００２１】
この手段によれば、２つの多分力計測センサの並進荷重成分（ｆｘ１，ｆｙ１，ｆｚ１）と（ｆｘ２，ｆｙ２，ｆｚ２）を利用し、（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１＋ｆｙ２）の５成分を有する計測荷重ベクトルと、タイヤで発生する実荷重ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）を関係づける変換行列を校正試験により求め、その変換行列を基に計測荷重ベクトルから実荷重ベクトルを算出できるようになる。
【００２２】
詳しくは、２つの多分力計測センサがハウジングに固定された不静定構造である本スピ
ンドルユニットでは、一般に、多分力計測センサで計測されるｍｚはｆｘ１とｆｘ２の線形結合で表され、ｍｘもｆｚ１とｆｚ２の線形結合で表される。よって、校正試験により求まった変換行列でタイヤの実荷重を算出する際には、必ずしも、モーメント成分は必要としない。また、Ｆｙに関しても構造上ｆｙ１とｆｙ２は独立の関係に無いことから、本発明では、多分力計測センサの出力ｆｙをｆｙ１＋ｆｙ２としてまとめて取り扱うことにする。
【００２３】
以上述べた計測荷重の選択と合成により、計測荷重ベクトルの５成分とタイヤ実荷重ベクトルの５成分とを１対１に対応づけられる。その上で、５種類の一次独立な試験条件の基、既知となっているのタイヤ荷重と多分力計測センサの計測荷重を対応づける校正試験を行うことで、正確な変換行列を陽的（５×５の変換行列は逆行列が求まる）に計算することができる。
【００２４】
なお、本発明の多分力計測スピンドルユニットにおいて、Ｍｙはスピンドル軸を支えるベアリングの回転摩擦力の値を示すだけであり、タイヤ実荷重としては意味を為さないと考えた。Ｍｙを計測したい場合は、多分力計測センサ単体のｍｙ１とｍｙ２の出力値の和を取ることにより可能である。また、多分力計測スピンドルユニットでの校正試験を行う場合は、Ｆｙと同様の考えでｍｙ１＋ｍｙ２を利用する。
【００２５】
また、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に９個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１＋ｆｙ２，ｍｘ１，ｍｘ２，ｍｚ１，ｍｚ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤで発生する実荷重から選定された５個の成分を有する実荷重ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）を求めることとし、前記校正工程では、９種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列（９×５行列又は５×９行列）を算出してもよい。
【００２６】
この手段は、２つの多分力計測センサからの出力であるｍｘ１、ｍｘ２，ｍｚ１，ｍｚ２を校正に加えるものである。本発明の多分力計測スピンドルユニットでは、当該ユニットの温度上昇の分布による熱歪み変形に対しては、多分力計測センサ出力値のモーメントｍと荷重ｆには相関が無く一次独立の関係となる。それ故、本手段により、温度分布による計測誤差の影響を低減できる。校正工程の際には、タイヤ位置に並進３自由度、モーメント２自由度の独立した荷重に加えるとともに、様々な温度分布により発生する荷重を校正データとして取り扱い、少なくとも９種類の一次独立な条件のデータを用いることにより変換行列が算出できる。
【００２７】
また、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に１０個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１，ｆｙ２，ｍｘ１，ｍｘ２，ｍｚ１，ｍｚ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤで発生する実荷重から選定された５個の成分を有する実荷重ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）を求めることとし、前記校正工程では、１０種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列（１０×５行列又は５×１０行列）を算出してもよい。
【００２８】
この手段は、計測荷重ベクトルの成分にｆｙ１，ｆｙ２を分離して加える方法である。より多くの変数を独立して用いることにより、より精度の高い変換行列の作成が可能となる。少なくとも１０種類の一次独立な条件のデータを用いることにより変換行列が算出できる。なお、変数が多い分、適正な校正データを得ることが難しい場合もあり、その時は、変換行列の特性が悪くなるために注意が必要である。
【００２９】
また、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に
１２個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１，ｆｙ２，ｍｘ１，ｍｘ２，ｍｙ１，ｍｙ２，ｍｚ１，ｍｚ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤで発生する実荷重から選定された５個の成分を有する実荷重ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）を求めることとし、前記校正工程では、１２種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列（１２×５行列又は５×１２行列）を算出することは好ましい。
【００３０】
この手段は、さらに、計測荷重ベクトルの成分にｍｙ１，ｍｙ２を加える方法である。より多くの変数を独立して用いることにより、より精度の高い変換行列の作成が可能となる。少なくとも１２種類の一次独立な条件のデータを用いることにより変換行列が算出できる。なお、変数が多い分、適正な校正データを得ることが難しい場合もあり、その時は、変換行列の特性が悪くなるために注意が必要である。
【００３１】
なお、タイヤ実荷重ベクトルの成分として、Ｍｙを加える場合は、変換行列は６×１２となる。
なお、本発明の最も好ましい形態は、試験用のタイヤを装着可能なスピンドル軸と、該スピンドル軸が軸受部を介して回転自在に支持されるハウジングと、前記スピンドル軸の軸芯方向に沿って離れた位置に設けられると共にハウジングに固定され且つ前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な２つの多分力計測センサとを備えた多分力計測スピンドルユニットを用いて、前記スピンドル軸に作用する荷重を計測する「計測工程」と、この計測工程で得られた計測荷重ベクトルとこの計測荷重ベクトルに作用する変換行列とを用いて、前記タイヤに働く実荷重ベクトルを求める「算出工程」と、を有するタイヤ試験方法に適用される校正方法であって、前記算出工程に先立って、複数の一次独立な試験条件の基で計測荷重ベクトルを計測し且つ得られた計測荷重ベクトルを基に前記変換行列を校正する「校正工程」を有しており、前記２つの多分力計測センサは、スピンドル軸に作用する少なくとも並進３自由度の荷重を計測可能に構成されており、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基に５個の成分を有する計測荷重ベクトル（ｆｘ１，ｆｘ２，ｆｚ１，ｆｚ２，ｆｙ１＋ｆｙ２）を選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列Ｅを作用させることで、タイヤＴで発生する実荷重（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｚ）から選定されたｎ個（ｎ≦５）の成分の実荷重ベクトルを求めることとし、前記校正工程では、５種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列Ｅ（５×ｎ行列又はｎ×５行列）を算出し、算出された変換行列を前記算出工程における変換行列とすることを特徴とする。
なお、本発明の最も好ましい他の形態は、試験用のタイヤを装着可能なスピンドル軸と、該スピンドル軸が軸受部を介して回転自在に支持されるハウジングと、前記スピンドル軸の軸芯方向に沿って離れた位置に設けられると共にハウジングに固定され且つ前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な２つの多分力計測センサとを備えた多分力計測スピンドルユニットを用いて、前記スピンドル軸に作用する荷重を計測する「計測工程」と、この計測工程で得られた計測荷重ベクトルとこの計測荷重ベクトルに作用する変換行列とを用いて、前記タイヤに働く実荷重ベクトルを求める「算出工程」と、を有するタイヤ試験方法に適用される校正方法であって、前記算出工程に先立って、複数の一次独立な試験条件の基で計測荷重ベクトルを計測し且つ得られた計測荷重ベクトルを基に前記変換行列を校正する「校正工程」を有しており、前記２つの多分力計測センサは、スピンドル軸に作用する少なくとも並進３自由度の荷重を計測可能であると共に、少なくともタイヤ進行方向及びタイヤ荷重方向回りのモーメントが計測可能に構成されており、前記算出工程では、２つの多分力計測センサから出力される複数の出力値を基にｍ個の成分を有する計測荷重ベクトルを選定し、選定された計測荷重ベクトルに変換行列を作用させることで、タイヤＴで発生する実荷重から選定されたｎ個の成分（ｎ≦ｍ）を有する実荷重ベクトルを算出することとし、前記校正工程では、ｍ種類の一次独立な試験条件となるように、各成分が既知とされた実荷重ベクトル、及び／又は、温度変化を多分力計測スピンドルユニットに対して与え、その上で、２つの多分力計測センサの出力値から前記計測荷重ベクトルを求め、求めた計測値ベクトルと、各成分が既知とされた実荷重ベクトルとを関係づけるような変換行列を算出し、算出された変換行列を前記算出工程における変換行列とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る技術を用いれば、スピンドル軸芯方向に沿って離れた位置に２つの多分力計測センサを備えた多分力計測スピンドルユニットにおいて、タイヤに作用する実荷重を求める際に用いる変換行列を確実に校正することができ、校正された変換行列を用いることで、タイヤに発生する並進荷重およびモーメントを精度よく算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る多分力計測スピンドルユニットの構成を示した図である。
【図２】多分力計測センサ（ロードセル）の正面図及び斜視図である。
【図３】多分力計測センサの計測荷重とタイヤ荷重の関係を示すモデル図である。
【図４】多分力計測センサの計測荷重とタイヤ荷重の関係を示すモデル図である（多分力計測センサの剛性を含めた図）。
【図５】温度分布により発生する多分力計測スピンドルユニット内の内力状態を示した図である。
【図６】多分力計測スピンドルユニットの校正試験における荷重条件を示した図である。
【図７】本発明に係る校正試験を行った結果を示した図である（５×５の変換行列）。
【図８】多分力計測スピンドルユニットの校正試験における温度分布を示した図である。
【図９】本発明に係る校正試験を行った結果を示した図である（５×９の変換行列）。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の実施形態を、図を基に説明する。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１に、本実施形態に係る多分力計測スピンドルユニット１の概略構造を示す。
本実施形態の多分力計測スピンドルユニット１は、走行状態にあるタイヤＴの動的特性、例えば、タイヤＴの転がり抵抗などを測定するタイヤ試験機２を構成するものであり、タイヤ試験機２のフレーム３に取り付けられている。
【００３５】
多分力計測スピンドルユニット１は、試験用のタイヤＴが端部に取り付けられ且つそのタイヤＴと一体回転するスピンドル軸４を有しており、このスピンドル軸４が軸芯水平状態でハウジング５内に遊嵌され、軸受部６（ベアリング）を介してハウジング５に回転自在に支持されている。
詳しくは、多分力計測スピンドルユニット１のハウジング５は二重筒構造となっており、軸芯が水平方向を向くように配備された円筒状のインナースリーブ７（内筒体）の内部に、スピンドル軸４が水平状に挿入されており、軸受部６を介してインナースリーブ７に回転自在に支持されている。インナースリーブ７は、このインナースリーブ７より径大となっている円筒状のアウタースリーブ８（外筒体）内に、同軸状に挿入されている。インナースリーブ７とアウタースリーブ８とは軸芯方向に略同尺であり、それぞれの端部が外観円盤状のロードセル９（多分力計測センサ）により互いに連結されている。このような構成を備えた多分力計測スピンドルユニット１は、そのアウタースリーブ８がタイヤ試験機２のフレーム３に取り付けられるものとなっている。
【００３６】
上記の如く、ロードセル９とハウジング５を一体型で構成せずに分割構造とすることにより、加工コストを下げることができる。また、それぞれ独立した２つのロードセル９を利用することにより、装置に組み付ける前に、ロードセル９単独での校正試験が行える。ロードセル９単体での相互干渉が除去された計測荷重を元に、スピンドルユニット１全体で再度、校正試験を行うことにより、さらに、相互干渉を小さくすることができる。
【００３７】
図２には、ロードセル９すなわち多分力計測センサが示されている。
本実施形態のロードセル９は、外観が円盤状であり、中央に配備されたリング形状の着力体１０を有している。着力体１０の中心に設けられた開口１１にはスピンドル軸４が遊嵌状態で貫通するものとなっている。着力体１０の径方向外側には、リング形状の固定体１２が配備されている。着力体１０と固定体１２とは同中心となるように配備されていて、着力体１０と固定体１２とは径方向に放射状に伸びる複数（４つ）の梁部材１３（起歪体）により連結されている。
【００３８】
この着力体１０とインナースリーブ７とがボルト等の締結具により強固に結合されていて、スピンドル軸４→軸受部６→インナースリーブ７→着力体１０へと力が伝わるようになっている。また、固定体１２とアウタースリーブ８ともボルト等の締結具により強固に結合されていて、結果として、スピンドル軸４、インナースリーブ７、アウタースリーブ８、ロードセル９が一体となった構造となり、多分力計測スピンドルユニット１が構成されている。
【００３９】
図２（ｂ）に示すように、起歪体１３には歪ゲージ５１〜８２が貼られ、検知部１４となっている。なお、歪ゲージ５１〜６６が並進荷重を計測するためのものであり、歪ゲージ６７〜８２がモーメントを計測するためのものである。
例えば、着力体１０にｘ軸方向の荷重ｆｘが作用した場合は、上下方向に伸びる起歪体１３に図２（ａ）の紙面内での曲げ変形が発生し、その曲げ歪みが歪ゲージ５１〜５４で検知され計測荷重ｆｘに換算される。計測荷重ｆｚの場合は、左右方向に伸びる起歪体１３に曲げが発生する。計測荷重ｆｙの作用時は４つの起歪体１３が図２（ｂ）の紙面貫通方向に曲げ変形する。一方、着力体１０にモーメントｍｘが作用した場合は、左右方向に伸びる起歪体１３は捩れ、上下方向に伸びる起歪体１３が紙面貫通方向に曲げ変形する。上下方向に伸びる起歪体１３に貼られた６７〜７０の歪ゲージにより、この曲げモーメントを検知する。モーメントｍｚが作用した場合には、左右方向に伸びる起歪体１３に曲げが発生する。モーメントｍｙが作用した場合には、４つ全ての起歪体１３が紙面面内方向に変形する。
【００４０】
図２（ｂ）から明らかなように、本実施形態の多分力計測スピンドルユニット１においては、スピンドル軸４の軸芯方向に沿って離れた位置に、２つのロードセル９（ロードセル９）が配備されているため、ロードセル９は、ｘ、ｙ、ｘ方向の並進荷重が計測できる三分力計であると共に、ｘ、ｚ軸回りのモーメントが計測できる５分力計、もしくはｙ軸回りのモーメントも計測できる６分力計となっている。それ故、本実施形態の多分力計測スピンドルユニット１においては、スピンドル軸４に作用する少なくとも並進３自由度の荷重ｆｘ、ｆｙ、ｆｚ及び、少なくともタイヤＴ進行方向（ｘ軸）ｍｘ、タイヤＴ荷重方向（ｚ軸）回りのモーメントｍｚを、それぞれ２組計測できる。
【００４１】
以上の構成を有する多分力計測スピンドルユニット１では、前述の如く、計測用のタイヤＴで発生した荷重やモーメントは、タイヤＴが取り付けられたスピンドル軸４へ伝わり
、スピンドル軸４→軸受部６→インナースリーブ７→ロードセル９の着力体１０へと力が伝わった上で、ロードセル９の検知部１４により、計測荷重が計測される（計測工程）。
次に、ロードセル９の検知部１４により計測された計測荷重（計測荷重ベクトル）から、タイヤＴに作用している実荷重（実荷重ベクトル）を算出する手法について述べる（算出工程）。
【００４２】
まず、試験用のタイヤＴが取り付けられたスピンドル軸４に、並進荷重やモーメントが作用すると、ロードセル９の起歪体１３で曲げや剪断、ねじれ変形が生じて、その変形量（歪み量）を起歪体１３に取り付けられたロードセル９で検知され、計測荷重として出力される。
便宜的に、図３に示す「ｘ−ｙ平面内の簡略化モデル」を利用して説明を進める。
【００４３】
スピンドル軸４に沿った方向で、タイヤＴに近い側に設けられたロードセル９で計測される荷重をｆｘ１，ｆｙ１，ｍｘ１とし、タイヤＴから遠い側に設けられたロードセル９で計測される荷重をｆｘ２，ｆｙ２，ｍｘ２とする。その場合、タイヤＴに作用する実荷重Ｆｘ，Ｆｙ，Ｍｚは、式（１）で表すことができる。
【００４４】
【数１】
0005191521.tif 000002
【００４５】
この関係を拡張し、Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙに関して全てまとめると、式（２）のようになる。
【００４６】
【数２】
0005191521.tif 000003
【００４７】
ロードセル９単体の校正が確実に行われていれば、式（２）を用いることで、正確にタイヤＴに作用する荷重を算出することができる。式（２）を用いる場合、各ロードセル９は、モーメントが計測できる多分力計測計であることが必要条件である。なお、ｙ軸回りのモーメントＭｙはベアリングの回転摩擦力に相当するため、必ずしも必要とならない故、各ロードセル９は、ｍｙ１，ｍｙ２の出力を必ずしも必要としない。
【００４８】
ところが、本発明の多分力計測スピンドルユニット１ように、スピンドル軸４の軸芯方向の離れた位置に２つのロードセル９を備えた構造においては、加工精度や組立誤差、結合部の特性により、式（２）のロードセル９単体の校正のみでは十分な精度が確保できない場合がある。
詳しくは、多分力計測スピンドルユニット１では、２つのロードセル９が剛性の高い部材（インナースリーブ７及びアウタースリーブ８）で結合されることにより、二つのロードセル９間で並進と回転が拘束された不静定すなわち過拘束状態となり、その結果、タイ
ヤＴ荷重が作用した際に、二つのロードセル９で観測される荷重やモーメントは、単純に外力の釣合条件からは求まらず、スリーブおよび多軸ロードセル９の剛性の関係により決まる撓みや撓み角の条件もロードセル９の計測値に影響することになる。
【００４９】
ロードセル９単体において計測荷重の相互干渉（クロストーク）を極力避ける構造としても、スピンドルユニット１として形状誤差や組立誤差さらに結合部の状態により、荷重の相互干渉が生じて計測誤差が発生しやすいという課題が残ることになる。
また、剛性の高い過剰な拘束状態となっていることから、熱の影響を受けやすいという問題がある。わずかな熱歪みが生じても、スピンドルユニット１内部には大きな内力が発生する。スピンドル軸４を支持する軸受部６が熱源となり、その熱はユニット全体に伝わり温度分布が生じる。この結果、スピンドルユニット１に歪みが生じ、その熱変形がロードセル９に強制変形力として作用して、タイヤＴ荷重とは関係の無い荷重が計測され誤差となって現れる。加えて、ロードセル９がモーメント出力の無い三分力計の場合には、式（２）は適用できない。
【００５０】
以上のことを鑑みるに、ロードセル９、ひいては多分力計測スピンドルユニット１の校正試験（校正作業）が必要となる。
以下、本発明の特徴的な技術である「多分力計測スピンドルユニットの校正方法」について述べる。
［校正試験（１）］
まず、ロードセル９で計測される計測値と、タイヤＴに作用する作用力との関係が、式（３）のように、変換行列Ｅにより変換されるとする。この変換行列Ｅの各成分を校正試験により求める。
【００５１】
【数３】
0005191521.tif 000004
【００５２】
式（３）においては、タイヤ実荷重として、少なくとも一次独立な５種類の既知の荷重を与えることにより、変換行列Ｅを求めることができる。換言するならば、各試験条件でのタイヤ実荷重ベクトルからなる行列をＦ、その試験条件下においてロードセル９で検出された計測荷重ベクトルからなる行列をＸとおくと、変換行列Ｅは式（４）で算出できる。
【００５３】
【数４】
0005191521.tif 000005
【００５４】
さらに、精度の高い変換行列Ｅを算出する為には、荷重条件を多くしての最小二乗法が有効である。その場合、行列ＦおよびＸは列数が５以上となる。行列Ｘの逆行列が求まらないために、次式の疑似行列を用いて計算を行う。この式は最小二乗法と等価となる。
【００５５】
【数５】
0005191521.tif 000006
【００５６】
なお、この計算の荷重条件には少なくとも一次独立の５種類のデータが含まれている必要がある。ところで、一次独立な実験データが５種類あるかどうかは、実験データ行列Ｘのランク（階数）の計算から求まる。ランクは行列ｘの特異値分解などにより計算できる。
次に、ロードセル９荷重のｆｙをｆｙ１＋ｆｙ２として扱った理由を説明する。
【００５７】
図３から推定される様に、ロードセル９の出力ｆｙ１とｆｙ２は独立の関係には無い（
スピンドル軸４にの軸芯に沿った荷重であり、互いに分離できない値）である。タイヤ実荷重Ｆｙはロードセル９のｙ方向の荷重およびインナースリーブ７の縦剛性により求まる比で、荷重分配される。式(４)および式(５)の変換行列の算出の際に、ｆｙ１とｆｙ２を分離して取り扱うと、ロードセル９の荷重行列Ｘが一次独立とならずに、逆行列や疑似逆行列が求まらない。式（２）から明らかな様に、タイヤ実荷重Ｆｙはロードセル９の計測荷重ｆｙ１＋ｆｙ２で表されるために、式（３）でも和の形で扱うことができる。
【００５８】
次に、本実施形態の校正試験（１）において、式（２）には存在するモーメント荷重を除いた理由を説明する。
本実施形態の多分力計測スピンドルユニット１は、ロードセル９のｘ，ｚ方向の荷重に対して不静定な構造となっていることは前述したとおりである。それ故に、２つのロードセル９の荷重は単純な外力の釣合条件からでは求まらずに、外力とロードセル９や各部の剛性により求まる撓みや撓み角の関係をも用いて荷重を計算する必要がある。
【００５９】
図４は、そのモデル図を示したものである。簡単化の為に、ｘ−ｙ平面で発生する荷重に関する図としている。ここで、簡単の為に梁の曲げ剛性を無限大とおくと、各ロードセル９の変位と回転角の関係は、式（６）で表される。
【００６０】
【数６】
0005191521.tif 000007
【００６１】
また、変位と荷重およびモーメントの関係は、ロードセル９のバネ剛性を用いて、式（７）で表せる。
【００６２】
【数７】
0005191521.tif 000008
【００６３】
式（４）と式（５）から、モーメントｍｚ１，ｍｚ２は、式（８）の如く表すことができ、ｆｘ１とｆｘ２との線形結合の関係にあることが分かる。すなわち、一次独立でない。
【００６４】
【数８】
0005191521.tif 000009
【００６５】
よって、前述のｆｙと同様に、ロードセル９の荷重行列Ｘに荷重ｆとモーメントｍの両成分を加えると、行列Ｘが一次独立でなくなり、逆行列が求まらなくなる。なお、ロードセル９のｆｘ，ｆｚの代わりにｍｘ，ｍｚ成分のみを式（３）に加えても、理論上、変換行列は求まることにはなる。しかしながら、モーメント剛性を高める為に、二つのロードセル９を用いた本ユニット構造では、各ロードセル９自体に発生するモーメントは並進荷重に比べて相対的に小さくなる（歪ゲージの出力が小さい）。精度を高めるためには、ｆ成分を使うのが有効である。
【００６６】
なお、実際には、スピンドル軸４、インナースリーブ７、アウタースリーブ８（図４では、ロードセル９のバネの基礎部の剛性に相当）は剛体では無いために、式（６）にはそれらの曲げ剛性ＥＩが含まれる形となる。ロードセル９剛性とスリーブの曲げ剛性の大小関係により、ロードセル９のf成分とｍ成分の関係は変化するが、線形結合の特性は変化しないこととなる。
［校正試験（２）］
次に、本実施形態における他の校正試験について述べる。
【００６７】
この校正試験では、ロードセル９で計測される計測値と、タイヤＴに作用する作用力との関係が、式（９）のように、５×９の変換行列Ｅにより変換されるとする。この変換行列Ｅの各成分を校正試験により求める。
【００６８】
【数９】
0005191521.tif 000010
【００６９】
式（９）における変換行列Ｅを求めるためには、少なくとも９種類の荷重条件が必要である。変換行列Eの算出は次式の疑似逆行列の方法で求まる。
【００７０】
【数１０】
0005191521.tif 000011
【００７１】
図５に示すように、多分力計測スピンドルユニット１では、ユニットの温度分布による熱歪みによって生じる内力に対しては、ロードセル９による計測荷重ｆとｍは、校正試験（１）の場合とは異なる関係式となる。図５に示す様な内力状態は、タイヤＴ荷重では発生し得ないため、内力状態に応じて関係式が異なるということは、内力変化に対してはｍとｆは一次独立となることとなる。このロードセル９のモーメント出力を加えた校正式（式（９））により、温度分布等による計測誤差の影響を低減できる。校正試験データ、タイヤＴ位置に並進３自由度、モーメント２自由度の独立した荷重を、様々な温度分布状態で計測し、それらを校正データ群として取り扱うとことにより、変換行列が算出できる。
【００７２】
本校正試験において、９個の一次独立の実験データとなっているかは、前述の通り実験データ行列Ｘのランク計算（階数計算）により評価できる。
［校正試験（３）］
さらに、本実施形態における他の校正試験について述べる。
本校正試験では、ロードセル９で計測される計測値と、タイヤＴに作用する作用力との関係が、式（１１）のように、５×１０の変換行列Ｅにより変換されるとする。この変換行列Ｅの各成分を校正試験により求める。
【００７３】
【数１１】
0005191521.tif 000012
【００７４】
本校正試験では、ロードセル９で計測される計測値として、１０種類の一次独立のロードセル９荷重が出力される様な、外力、内力（温度影響）条件を与えることとする。ｆｙ１とｆｙ２に独立に荷重を発生させるためは、内部温度の発生等の内力を発生させる必要がある。インナースリーブ７とアウタースリーブ８に温度差を与えることにより実現可能である。
［校正試験（４）］
さらに、本実施形態における他の校正試験について述べる。
【００７５】
本校正試験では、ロードセル９で計測される計測値と、タイヤＴに作用する作用力との関係が、式（１２）のように、５×１２の変換行列Ｅにより変換されるとする。この変換行列Ｅの各成分を校正試験により求める。
【００７６】
【数１２】
0005191521.tif 000013
【００７７】
この校正試験は、ｍｙ１，ｍｙ２に有意な一次独立の荷重出力が実現できた場合に、この変換行列Ｅを使用する。また、校正データ群に、上記の様々な温度分布状態で各種独立
した荷重条件を与えたものに加えて、式（１３）で表される条件を加えることにより精度が改善される。
【００７８】
【数１３】
0005191521.tif 000014
【００７９】
式（１３）は、ｙ軸方向に関するものであり、外力が作用しない状態で、ｙ方向の内力（インナースリーブ７の伸縮、ねじれ）が発生しても、それらの荷重はタイヤＴに近い側のロードセル９とタイヤＴから遠い側のロードセル９で作用反作用として対称で現れてくることを意味する。この条件式を加えることにより、式（１１）の変換行列Eの同定精度が向上し、試験時の各種条件においても、二つのロードセル９出力荷重から、精度よくタイヤＴ発生荷重を算出することができる。
［校正試験を行った結果］
最後に、以上述べた多分力計測スピンドルユニット１の校正方法を実施した際の結果について説明する。
【００８０】
まず、校正試験（１）を行った結果について述べる。
この校正試験では、図６に示すような５種類の試験条件を与えて試験を行った。すなわち、校正試験においての荷重状態は、図６（ａ）に示すＦｘ荷重（トラクティブ力）を付与する条件、図６（ｂ）に示すＦｙ荷重（タイヤＴ軸荷重）を付与する条件、図６（ｃ）に示すＦｚ荷重（車体荷重）を付与する条件があり、加えて、図６（ｄ）に示すＭｘモーメントを付与する条件、図６（ｄ）に示すＭｚモーメントを付与する条件がある。
【００８１】
モーメントＭｘおよびＭｙは、スピンドル軸４に取り付けられたタイヤＴの中心から距離Ｌだけ離れた位置にＦｚおよびＦｘを載荷することにより複合荷重として与えた。Ｍｘの値はＬ×Ｆｚ、ＭｚはＬ×Ｆｘとなる。
図７に、タイヤＴに作用する実荷重の計測精度の検証結果として、ＦｘおよびＦｚに対する計測精度を示す。
【００８２】
図７における○は、校正試験（１）を行った後のＦｘ計測誤差を示したものであり、両荷重に対する計測誤差がほとんど無いことが確認でき、５×５の校正式の有効性が確認できる。その後、タイヤ試験を行い、その直後にＦｘ計測誤差を計測した。その結果を●で示している。●のグラフから明らかなように、タイヤ試験終了直後に精度検証試験をしたところ、大きな誤差が生じていることがわかる。これは、ドラム荷重Ｆｚを載荷した状態で、タイヤＴを回転させることにより、軸受部６で熱が発生し、スピンドルユニット１内に温度分布が生じて内力が発生する影響と思われる。
【００８３】
そこで、図８に示す様に、４つの温度分布状態を作り、校正試験（２）を行ってみた。温度分布状態は、図８（ａ）に示すタイヤ試験直後の温度分布条件、図８（ｂ）に示すアウタースリーブ８全体を加熱した条件、図８（ｃ）に示すアウタースリーブ８の上部を加熱すると共に下部を冷却した条件、図８（ｄ）に示すアウタースリーブ８の左右側一方を加熱すると共に左右側他方を冷却した条件がある。
【００８４】
校正試験（２）では、変換行列Ｅが５×９であり、試験条件としては、図６の荷重５条件と、図８の温度分布４条件で合計９条件を採用した。
図９に結果を示す。図９における○は、校正試験（２）を行った後のＦｘ計測誤差を示したものであり、荷重に対する計測誤差がほとんど無いことが確認できる。その後、タイヤ試験を行い、その直後にＦｘ計測誤差を計測した。その結果を●で示している。●のグラフから明らかなように、タイヤ試験終了直後に精度検証試験をしたところ、校正試験（２）を行っている故に、スピンドルユニット１内に温度分布が存在した後も、荷重に対する計測誤差がほとんど無いことがわかる。
【００８５】
以上述べたように、本発明に係る技術を用いれば、スピンドル軸芯方向に沿って離れた位置に２つの多分力計測センサを備えた多分力計測スピンドルユニット１において、タイヤＴに作用する実荷重を求める際に用いる変換行列Ｅを確実に校正することができ、校正された変換行列Ｅを用いることで、タイヤＴに発生する並進荷重およびモーメントを精度よく算出することが可能となる。
【００８６】
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、本実施形態で示した校正式は、ロードセル９からの歪信号出力値を荷重やモーメントに換算したものを基に記述しているが、実際の荷重演算においては、ロードセル９の歪み信号を荷重やモーメントに変換する行列と、本発明によるロードセル荷重をタイヤ荷重に変換する行列Ｅを、あらかじめ合成して一つの行列としておくことが望ましい。このことにより、ロードセル９の歪み信号から直接タイヤ荷重を計算することが出来、計算時に発生する桁落ち誤差を低減するとともに、計算時間の短縮化が図れる。
【符号の説明】
【００８７】
１    多分力計測スピンドルユニット
２    タイヤ試験機
３    フレーム
４    スピンドル軸
５    ハウジング
６    軸受部
７    インナースリーブ
８    アウタースリーブ
９    ロードセル
１０  着力体
１１  開口
１２  固定体
１３  起歪体（梁部材）
１４  検知部
５１〜８２  歪ゲージ
Ｔ    タイヤ
【図２】
0005191521.tif 000015
【図３】
0005191521.tif 000016
【図７】
0005191521.tif 000017
【図９】
0005191521.tif 000018
【図１】
0005191521.tif 000019
【図４】
0005191521.tif 000020
【図５】
0005191521.tif 000021
【図６】
0005191521.tif 000022
【図８】
0005191521.tif 000023