(57)【要約】【課題】回転操作具の回動中心、および回動中心から測定点までの距離が不明であっても、荷重変位特性を測定可能にする。【解決手段】回動して操作される回動操作具の荷重変位特性を測定する荷重変位特性測定方法であって、レバー２００に、操作力を検出する力センサを有するグリップ１１０を固定し、グリップの近傍にレバー２００と共に回動する測定点Ｐを設定し、任意の位置に固定された距離基準点Ｑを設定し、３点以上の位置において、測定点と距離基準点の距離ｓ、および力センサ１１２の座標軸に対する角度θを測定し、距離ｓと角度θから測定点Ｐの回転半径ｒを算出し、回転半径ｒと操作力ｆと角度θとからレバー２００の荷重と変位の関係を求める。【選択図】図１
2012141222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動して操作される回動操作具の荷重変位特性を測定する荷重変位特性測定方法であって、
前記回動操作具に、操作力を検出する力センサを有するグリップを固定し、
前記グリップの近傍に前記回動操作具と共に回動する測定点を設定し、
前記任意の位置に固定された距離基準点を設定し、
任意の位置を原点とする座標系を設定し、
前記グリップを操作して前記回動操作具を回動させて、３点以上の位置において、前記測定点と前記距離基準点の距離、および前記力センサの座標軸に対する角度または前記測定点と前記距離基準点を通る直線の座標軸に対する角度を測定し、
前記距離と前記角度から前記測定点の回転半径を算出し、
前記グリップを操作して前記回動操作具を連続的に回動させて、操作力および前記力センサの座標軸に対する角度または前記測定点と前記距離基準点を通る直線の座標軸に対する角度を連続的に測定し、
前記回転半径と前記操作力と前記角度とから前記回動操作具の荷重と変位の関係を求めることを特徴とする回動操作具の荷重変位特性測定方法。
【請求項２】
回動して操作される回動操作具の荷重変位特性を測定する荷重変位特性測定装置であって、
前記回動操作具に固定されるホルダーと、
前記ホルダーに固定され操作力を検出する力センサを有するグリップと、
前記グリップの近傍に設定し前記回動操作具と共に回動する測定点から、前記回動操作具の近傍に設定し位置が固定された距離基準点までの距離を測定する距離測定手段と、
前記力センサの水平または鉛直に対する角度、または前記測定点と前記距離基準点を通る直線の水平または鉛直に対する角度を測定する角度センサと、
前記距離と前記角度から前記測定点の回転半径を算出し、かつ、該回転半径と前記操作力と前記角度とから前記回動操作具の荷重と変位の関係を求める演算部を備えたことを特徴とする回動操作具の荷重変位特性測定装置。
【請求項３】
前記距離測定手段は、前記測定点から前記距離基準点に渡した索体であることを特徴とする請求項２に記載の回動操作具の荷重変位特性測定装置。
【請求項４】
前記距離測定手段は、前記測定点から前記距離基準点に渡した索体と、該索体の繰り出し量をカウントするエンコーダとから構成されることを特徴とする請求項２に記載の回動操作具の荷重変位特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レバーなどの回動操作具の荷重変位特性測定方法および荷重変位特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、快適な操作性を保証するために、ユーザーが操作する装置（以下、「操作具」という。）の荷重変位特性（操作力特性ともいう）を定量的に測定することが行われている。スイッチのように直線的に操作する操作具であれば比較的単純な構成で測定することができるが、回動する操作具（以下、「回動操作具」という。）は測定が難しい。荷重を測定するためには、古くはバネばかり、近年では圧電素子が使用されるが、いずれも直線的な荷重を測定するものだからである。
【０００３】
回動操作具の例としては、自動車においてはＡＴセレクトレバー（ＡＴはオートマチックトランスミッションの略）、パーキングブレーキレバー、ペダルなどが挙げられる。また自動車以外にもレバーやスライダ、ロータリースイッチなど回動する操作具は様々な技術分野で多く用いられている。
【０００４】
特許文献１（車両用変速機のチェンジレバー操作力検出装置）には、チェンジレバー（ＡＴセレクトレバー）のグリップ（シフトノブ）に４本の柱（起歪部）と３２個のひずみゲージを内包させ、レバー操作する際の荷重を測定する操作力検出装置が提案されている。特許文献１に提案された操作力検出装置を用いた場合、測定者が手動にてレバー操作を行い、同時にレバーの回転角をポテンショメータで測定することにより、グリップ部の荷重変位特性を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２６０６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された装置は、そのグリップに加えられた力を検知するものであって、移動量や回転量をどのように測定するかについては記載されていない。一般的な技術として、回転量はポテンショメータで測定することができる。
【０００７】
しかしながらポテンショメータを用いるためには、回動操作具の回動中心とポテンショメータの回動中心を一致させなくてはならない。このため、ＡＴセレクトレバーを実車に取り付ける前の、回動中心軸が露出した状態であれば測定することが可能である。しかしＡＴセレクトレバーを実車に取り付けた後ではレバーの回動中心はセンターコンソールの中に収容されてしまうため、位置を正確に知ることは難しく、またその近傍にポテンショメータを配置することも難しいため、測定が不可能になってしまうという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献１の装置はおおむねグリップ部の大きさであって、これをチェンジレバーに取り付けるだけで測定を行うことができる。このため、実験室で測定するばかりではなく、実車に搭載して操作力測定を行うことも可能である。そのため、ポテンショメータを使用せずにレバーの回転角を取得したいという要請がある。
【０００９】
また、上記のように回動操作具には様々な種類のものがあるため、汎用性を持たせて、他の回動操作具の荷重変位特性も測定可能とすることが望まれる。
【００１０】
そこで本発明は、回転操作具の回動中心、および回動中心から測定点までの距離が不明であっても、荷重変位特性を測定することが可能な回動操作具の荷重変位特性測定方法および荷重変位特性測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を鑑みて、本発明の代表的な構成は、回動して操作される回動操作具の荷重変位特性を測定する荷重変位特性測定方法であって、回動操作具に、操作力を検出する力センサを有するグリップを固定し、グリップの近傍に回動操作具と共に回動する測定点を設定し、任意の位置に固定された距離基準点を設定し、任意の位置を原点とする座標系を設定し、グリップを操作して回動操作具を回動させて、３点以上の位置において、測定点と距離基準点の距離、および力センサの座標軸に対する角度または測定点と距離基準点を通る直線の座標軸に対する角度を測定し、距離と角度から測定点の回転半径を算出し、グリップを操作して回動操作具を連続的に回動させて、操作力および力センサの座標軸に対する角度または測定点と距離基準点を通る直線の座標軸に対する角度を連続的に測定し、回転半径と操作力と角度とから回動操作具の荷重と変位の関係を求めることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の方法によれば、回動操作具の回動中心がわからなくても、回動操作具の回転半径を算出することができる。したがって、この回転半径と力の角度、および操作力（トルク）を用いて、荷重変位特性を求めることができる。特に、回動操作具の回動中心とポテンショメータの軸合わせをする必要がないため、回動操作具に対する測定装置の取り付け位置の自由度が高く、回動操作具を装置本体に取り付けた状態でも測定可能である。
【００１３】
本発明の他の代表的な構成は、回動して操作される回動操作具の荷重変位特性を測定する荷重変位特性測定装置であって、回動操作具に固定されるホルダーと、ホルダーに固定され操作力を検出する力センサを有するグリップと、グリップの近傍に設定し回動操作具と共に回動する測定点から、回動操作具の近傍に設定し位置が固定された距離基準点までの距離を測定する距離測定手段と、力センサの水平または鉛直に対する角度、または測定点と距離基準点を通る直線の水平または鉛直に対する角度を測定する角度センサと、距離と角度から測定点の回転半径を算出し、かつ、回転半径と操作力と角度とから回動操作具の荷重と変位の関係を求める演算部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の装置によれば、上記方法を実現することができる。すなわち、回動操作具の回動中心がわからなくてもその回転半径を算出することができ、この回転半径と力の角度、および操作力（トルク）を用いて荷重変位特性を求めることができる。
【００１５】
距離測定手段は、測定点から距離基準点に渡した索体であってもよい。そして索体の長さを測定することにより、測定点と距離基準点の距離を容易に取得することができる。また、索体に目盛りを入れることにより、さらに簡便に測定点と距離基準点の距離を測定することができる。
【００１６】
距離測定手段は、測定点から距離基準点に渡した索体と、索体の繰り出し量をカウントするエンコーダとから構成されていてもよい。これにより、測定点と距離基準点の距離をデータとして取得することができ、作業の自動化および迅速化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、自動車のＡＴセレクトレバーのような回動する回動操作具について、その回動中心、および回動中心から測定点までの距離が不明であっても、荷重変位特性を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る回動操作具の荷重変位特性測定装置の構成を示す図である。
【図２】荷重変位特性測定方法を説明するフローチャートである。
【図３】予備測定のセッティングを説明する図である。
【図４】回転半径の計算を説明する図である。
【図５】操作トルクの計算を説明する図である。
【図６】第２実施形態にかかる荷重変位特性測定装置を説明する図である。
【図７】第２実施形態にかかる荷重変位特性測定方法を説明するフローチャート
【図８】各部の角度を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は本実施形態に係る回動操作具の荷重変位特性測定装置（以下、単に「測定装置１００」という。）の構成を示す図である。測定装置１００は、回動操作具の例としてのＡＴセレクトレバー（以下、単に「レバー２００」という。）の荷重変位特性を測定する。
【００２１】
図１は、レバー２００が装置本体である車体に取り付けられた状態で測定する例である。レバー２００はセンターコンソール２１０の内部に回動中心Ｃを有し、先端にシフトノブ２０４を備えている。なお、レバー２００は湾曲したガイドをスライドする機構となっている場合もあるため、回動中心Ｃは仮想点である場合もある。
【００２２】
測定装置１００は、レバー２００に固定されるホルダー１０２と、ホルダー１０２に固定されたロッド１０４と、ロッドの先端に固定されたグリップ１１０を備えている。すなわちグリップ１１０はホルダー１０２に間接的に固定されていて、グリップ１１０に力を加えると、グリップ１１０からレバー２００までの全体が一体として回動する。
【００２３】
グリップ１１０は、内部に力センサ１１２を有している。力センサ１１２を有するグリップとしては、例えば特許文献１（特開平７−２６０６０５号公報）に記載のものを用いることができる。詳細は特許文献１に詳しいのでここでは詳細な説明を省略する。簡潔に説明すれば、グリップ１１０の内部に４本の柱（起歪部）と３２個のひずみゲージを内包させ、複数のひずみゲージの信号の差分から、２軸の力とそれに直交する軸のモーメントを測定することができる。
【００２４】
２軸とは、３次元を表す座標系（デカルト座標系）における３軸のうち、レバー２００が回動する平面と平行な平面内にある２軸である。すなわち、レバー２００を回動させるための力のベクトルを表現できる平面である。本実施形態では、力センサ１１２の中心軸と一致する軸を測定軸（Ｙ）、これと直交する軸を測定軸（Ｚ）と称する。また、それに直交する軸のモーメントＭｘとは、レバー２００の回動方向にグリップ１１０をねじる方向のモーメントである。
【００２５】
ただし本発明にいう力センサ１１２とは特許文献１に記載されたものに限定する必要はなく、柱の代わりに板であったり、歪みゲージの数が異なっていたりしてもよく、２軸の力とそれに直交する軸のモーメントを測定可能なものであればよい。さらには、モーメントを生じさせずに測定装置１００を回動させることも可能であるため、力センサ１１２は上記２軸の力のみを測定可能であって、モーメントを測定できない構成であってもよい。
【００２６】
またグリップ１１０の近傍には測定点Ｐを設定していて、この測定点Ｐを中心として力センサ１１２の角度を測定する角度センサ１１４を備えている。測定点Ｐは仮想的なものであるが、角度センサ１１４の中心として認識することができる。測定点Ｐは、レバー２００と共に回動する。角度センサ１１４は、力センサ１１２の水平または鉛直に対する角度を測定する。角度センサ１１４の具体例としては、鉛直方向（重力方向）を基準にして傾きを検知する傾斜計、ジャイロ、加速時計、地磁気センサなどを用いることができる。また目視で測定するのでよければ、中心から糸で錘を吊した分度器を用いてもよい。なお、角度センサ１１４が水平または鉛直の一方からの傾きを測定するものであっても、９０°を加算減算することによって水平または鉛直の他方からの傾きに変換することができる。
【００２７】
力センサ１１２の角度とは、力センサ１１２が検出する２軸の力のうち一方の軸の角度である。本実施形態ではロッド１０４の軸方向の角度と、グリップ１１０の軸方向（２軸の一方）の角度は等しい。この場合にも、９０°を加算減算することによってグリップ１１０の中心軸に直交する方向（２軸の他方）の角度に容易に変換することができる。
【００２８】
レバー２００の近傍には、位置が固定された距離基準点Ｑが設定される。距離基準点Ｑは任意の位置に設定することができるが、レバー２００の回動中心Ｃとは異なる位置に設定する必要がある。具体例としては、レバー２００が取り付けられているセンターコンソール２１０の上に設定することができる。
【００２９】
距離基準点Ｑは本質的には仮想的なものであるが、本実施形態では、物理的に距離基準点Ｑの位置を決定し、測定点Ｐから距離基準点Ｑに距離測定手段の例としての索体１１６を渡すことができる。測定点Ｐと距離基準点Ｑの間に索体１１６が張ってあることにより、測定点Ｐと距離基準点Ｑの直線距離を容易かつ確実に認識し、これらの間の距離をメジャー等を用いて測定することができる。また、索体１１６に目盛りを入れることにより、さらに簡便に測定点と距離基準点の距離を測定することができる。索体１１６としては比較的細くて可撓性を有するものであればよく、紐、糸、ワイヤー、ベルトなどを例示することができる。したがって測定点Ｐおよび距離基準点Ｑには、索体１１６を接続することが可能なように、リングやクリップ、フックなどを設けている。また、図示しないが、索体１１６のたるみを取る巻取機構を備えていることが好ましい。
【００３０】
また測定装置１００は、センサーインターフェース１２０に、力センサ１１２の出力信号を受信する力センサ用受信部１２２と、角度センサ１１４の出力信号を受信する角度センサ用受信部１２４を備えている。力センサ用受信部１２２および角度センサ用受信部１２４は、それぞれのセンサの出力をＡ／Ｄ変換し、演算部１３０へと送信する。
【００３１】
演算部１３０は、データを記憶する記憶部１３２、各種計算を行う処理部１３４、各種計算結果や線図を表示、出力する出力部１３６を備えている。具体例として、汎用のコンピュータを演算部１３０として利用することができる。記憶部１３２はＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やハードディスク、フラッシュメモリなどによって構成され、センサーインターフェース１２０から受け取ったデータや、計算結果のデータなどを記憶する。処理部１３４はＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）であって、その処理内容については後述する。出力部１３６はモニタやディスプレイ、プリンタなど、データを視覚的に表示または印刷するものによって構成される。
【００３２】
上記構成の測定装置１００を用いて、荷重変位特性を測定する方法について説明する。図２は荷重変位特性測定方法を説明するフローチャートである。以下、図２に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３３】
操作トルクの測定には、測定点Ｐと回動中心Ｃとの位置関係が必要となるため、まず予備測定を行って回転半径ｒおよび回動中心Ｃを求める。
【００３４】
図３は予備測定のセッティングを説明する図、図４は回転半径の計算を説明する図である。まず、レバー２００にホルダー１０２を取り付けて、グリップ１１０を固定する（ステップ３０２）。そしてグリップ１１０の近傍に測定点Ｐを設定する（ステップ３０４）。
【００３５】
そして図３（ａ）に示すように、測定点Ｐから距離基準点Ｑにわたって索体１１６を張り渡す。このとき図３（ｂ）に示すように、上から見たときに索体１１６と測定軸（Ｚ）が平行となるように、距離基準点Ｑを設定する（ステップ３０６）。
【００３６】
任意の点を原点とする座標系を設定する（ステップ３０８）。ただし、座標系の横軸（ｙ軸とする）は水平と一致させ、縦軸（ｚ軸）は鉛直と一致させる。
【００３７】
レバー２００を回動させて、異なる３つの測定点Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）において測定点Ｐ−距離基準点Ｑ間の距離（以下、ＰＱ間距離ｓ（ｓ１、ｓ２、ｓ３）という。）と、測定軸（Ｙ）とｚ軸（鉛直）とがなす角度θ（θ１、θ２、θ３）を測定する（ステップ３１０）。索体１１６は、巻取可能にするか、またはレバー２００を回動させる度に張り直す。このように測定点Ｐ−距離基準点Ｑ間に索体１１６を渡すことにより、これらの距離はすなわち索体１１６の長さとなり、測定が容易である。なお、この段階ではまだ力センサ１１２で操作力を検出する必要はない（出力信号を処理しない）。
【００３８】
そして、ある１箇所の測定点（ここではＰ１とする）において、測定軸（Ｚ）と索体１１６の角度β１を測定する（ステップ３１２）。角度β１は、位置Ｐ１でレバー２００に対する力センサ１１２の角度βを求めるために使用する値である。ＰＱ間距離ｓ（ｓ１、ｓ２、ｓ３）、角度θ（θ１、θ２、θ３）および角度β１は演算部１３０に入力し、記憶部１３２に記憶させる。
【００３９】
図４において、∠Ｐ１ＣＱ、∠Ｐ２ＣＱ、∠Ｐ３ＣＱの角度を、それぞれα１、α２、α３とする。回動中心Ｃ（まだ不明である）から各測定点Ｐまでの回転半径をｒ、回動中心Ｃから距離基準点Ｑまでの距離をｌとする。測定軸（Ｚ）とＣＰ１のなす角度がβである（βは一定）。これらの条件の下で、演算部１３０の処理部１３４は、以下のようにしてＰＱ間距離ｓと角度θから測定点Ｐの回転半径ｒを算出する（ステップ３１４）。
【００４０】
α１−θ１をαとおくと、α１、α２、α３は以下のように表される。
【数１】
2012141222.tif 000003
すると図４より、以下の関係が成立する。
【数２】
2012141222.tif 000004
式（２）を変形すると、次式が得られる。
【数３】
2012141222.tif 000005
式（３）のいずれか２式から２ｒｌを消去してαについて整理すると、次式が得られる。
【数４】
2012141222.tif 000006
回転半径ｒもＣＱ間距離ｌも定数であるから、未定定数ｋを用いて次式を定義する。
【数５】
2012141222.tif 000007
式（５）を式（２）に代入して、回転半径ｒについて整理すると、次式が得られる。
【数６】
2012141222.tif 000008
式（６）のいずれか２式からｒ２を消去して、ｋについて整理すると次式が得られる。
【数７】
2012141222.tif 000009
ここでｃは次式で定義される定数である。
【数８】
2012141222.tif 000010
式（７）を解くと、次式を得ることができる。
【数９】
2012141222.tif 000011
そして回転半径ｒは、式（６）より次式のように求まるから、式（９）のｋを代入することによって算出することができる。なお、ＣＱ間距離ｌは式（５）にｋを代入することによって求めることができる。
【数１０】
2012141222.tif 000012
また、βはβ１を用いて次式で求めることができる。
【数１１】
2012141222.tif 000013
以上のようにして、レバー２００の回動中心がわからなくても、測定点Ｐの回転半径ｒを求めることができた。予備測定は以上である。
【００４１】
図５は操作トルクの計算を説明する図である。グリップ１１０を操作してレバー２００を連続的に回動（変位）させて、力センサ１１２によって操作力を連続的に測定し、角度センサ１１４によって測定軸（Ｙ）とｚ軸（鉛直）とがなす角度θを連続的に測定する（ステップ３１６）。なおこのとき、もう索体１１６は不要である。測定軸（Ｙ）方向の力をｆｙ、測定軸（Ｚ）方向の力をｆｚ、これらに直交する軸のモーメントをＭｘとする。そして、回転半径ｒと操作力（ｆｙ、ｆｚ、Ｍｘ）と角度θとから、レバー２００の荷重と変位の関係を求める（ステップ３１８）。
【００４２】
回動中心Ｃと測定点Ｐを結ぶ線分ＣＰがｙ軸となす角度Ψは次式で与えられる。
【数１２】
2012141222.tif 000014
そして、回動中心Ｃのまわりに働くトルクτの大きさは、回動中心Ｃまわりの釣り合いから、次式で与えられる。
【００４３】
【数１３】
2012141222.tif 000015
そして処理部１３４は、算出した角度Ψとトルクτの関係、すなわち荷重変位特性を記憶部１３２に記憶し、また出力部１３６から出力する（ステップ３２０）。
【００４４】
上記の式（１２）、（１３）のうち、操作力（ｆｙ、ｆｚ、Ｍｘ）と角度θは力センサ１１２および角度センサ１１４から得られる値である。残りの値である回転半径ｒと角度βは定数であって、予備測定で求められている。すなわち、上記説明した方法によれば、レバー２００の回動中心がわからなくても、荷重変位特性を求めることができる。特に、レバー２００の回動中心Ｃとポテンショメータの軸合わせをする必要がないため、レバー２００に対する測定装置の取り付け位置の自由度が高く、レバー２００を車体に取り付けた状態でも測定可能である。
【００４５】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では測定点Ｐに角度センサを設け、力センサ１１２の角度を測定すると説明した。これに対し本実施形態では、距離基準点Ｑに角度センサを配置し、測定点Ｐと距離基準点Ｑを通る直線ＰＱの座標軸（ｚ軸）に対する角度を測定する例である。
【００４６】
図６は第２実施形態にかかる荷重変位特性測定装置１４０を説明する図であって、上記第１実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態にかかる荷重変位特性測定装置１４０では、測定点Ｐには角度センサが設けられていない。その代わりに、距離基準点Ｑに角度センサ１４２が設けられている。角度センサ１４２は、ｙ軸（水平）に対する測定点Ｐと距離基準点Ｑを通る直線ＰＱの角度（索体１１６の角度に等しい）を測定する。
【００４８】
また本実施形態において距離基準点Ｑには、索体１１６の繰り出し量をカウントするエンコーダ１４４が設けられている。すなわち、索体１１６とエンコーダ１４４の組み合わせによって距離測定手段が構成されている。これにより、測定点Ｐと距離基準点Ｑの距離をデータとして取得することができ、作業の自動化および迅速化を図ることができる。
【００４９】
センサーインターフェース１２０は、力センサ用受信部１２２に加えて、角度センサ１４２の出力信号を受信する角度センサ用受信部１２６、エンコーダ１４４の出力信号を受信するエンコーダ用受信部１２８が備えられている。力センサ用受信部１２２、角度センサ用受信部１２６、エンコーダ用受信部１２８は、それぞれのセンサの出力をＡ／Ｄ変換し、演算部１３０へと送信する。
【００５０】
図７は第２実施形態にかかる荷重変位特性を説明するフローチャート、図８は各部の角度を説明する図であって、図８（ａ）は回転半径の計算を説明する図、図８（ｂ）は操作トルクの計算を説明する図である。
【００５１】
上記第１実施形態と同様に、任意の位置を原点とする座標系を設定する（ステップ３０８）。次に、レバー２００を回動させて、異なる３つの測定点Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）においてエンコーダ１４４によってＰＱ間距離ｓ（ｓ１、ｓ２、ｓ３）を測定する（ステップ３３０）。このときあわせて、角度センサ１４２によって測定点Ｐと距離基準点Ｑを通る直線ＰＱとｙ軸（水平）とがなす角度θ（θ１、θ２、θ３）を測定する。また、図８（ａ）においても図４と同様に、∠Ｐ１ＣＱ、∠Ｐ２ＣＱ、∠Ｐ３ＣＱの角度を、それぞれα１、α２、α３とする。本実施形態では角度β、β１は使用しない。これらの条件の下で、演算部１３０の処理部１３４は、以下のようにしてＰＱ間距離ｓと角度θから測定点Ｐの回転半径ｒを算出する（ステップ３３２）。
【００５２】
α１＋θ１をαとおくと、α１、α２、α３は以下のように表される。
【数１４】
2012141222.tif 000016
すると、図８（ａ）より以下の関係が成立する。
【数１５】
2012141222.tif 000017
式（１５）を変形すると、次式が得られる。
【数１６】
2012141222.tif 000018
式（１６）のいずれか２式から２ｌを消去してαについて整理すると、次式が得られる。
【数１７】
2012141222.tif 000019
式（１６）から、ＣＱ間距離ｌは次式で与えられる。
【数１８】
2012141222.tif 000020
また、式（１５）から回転半径ｒは次式で与えられる。
【数１９】
2012141222.tif 000021
図８（ｂ）より、回動中心Ｃと測定点Ｐを結ぶ線分ＣＰがｙ軸となす角度Ψは次式で与えられることがわかる。
【００５３】
【数２０】
2012141222.tif 000022
予備測定は以上である。予備測定が終了すると、グリップ１１０を操作してレバー２００を連続的に回動（変位）させて、力センサ１１２によって操作力を連続的に測定し、角度センサ１４２によって直線ＰＱとｙ軸（水平）とがなす角度θを連続的に測定する（ステップ３３４）。第２実施形態においては、この段階でも索体１１６が必要である。そして、回転半径ｒと操作力（ｆｙ、ｆｚ、Ｍｘ）と角度θとからレバー２００の荷重と変位の関係を求め（ステップ３１８）、荷重変位特性を出力部１３６から出力する（ステップ３２０）。
【００５４】
上記のようにして、測定点Ｐと距離基準点Ｑを通る直線ＰＱの座標軸（ｚ軸）に対する角度を測定することでも、レバー２００の回動中心がわからなくても、荷重変位特性を求めることができる。特に、索体１１６を常設とし、これの角度を求めることによって直線ＰＱの角度とし、また索体１１６の繰り出し量を検出してＰＱの距離を測定することにより、自動化を促進することが可能となる。
【００５５】
本発明は、回動して操作される回動操作具であれば、レバー２００以外のものにも適用可能である。例えばダイヤル、ドアノブやイグニッションキーなど、ホルダー１０２を固定できるものであれば本発明を適用し、その荷重変位特性を測定することが可能である。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５７】
例えば距離測定手段にとして、第１実施形態では索体１１６を、第２実施形態では索体１１６とエンコーダ１４４の組み合わせを例示した。しかし本発明はこれに限るものではなく、光学式の測距センサ、超音波式のセンサなど、測定点Ｐと距離基準点Ｑの距離を測定できる物であれば既知の任意のセンサを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、レバーなどの回動操作具の荷重変位特性測定方法および荷重変位特性測定装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１００…測定装置、１０２…ホルダー、１０４…ロッド、１１０…グリップ、１１２…力センサ、１１４…角度センサ、１１６…索体、１２０…センサーインターフェース、１２２…力センサ用受信部、１２４…角度センサ用受信部、１２６…角度センサ用受信部、１２８…エンコーダ用受信部、１３０…演算部、１３２…記憶部、１３４…処理部、１３６…出力部、１４０…荷重変位特性測定装置、１４２…角度センサ、１４４…エンコーダ、２００…レバー、２０４…シフトノブ、２１０…センターコンソール、Ｃ…回動中心、Ｐ…測定点、Ｑ…距離基準点、ｌ…ＣＱ間距離、ｒ…回転半径
【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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