(57)【要約】      （修正有）【課題】車両及び車輪の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことなく横力を正確に検出すること。【解決手段】横力検出装置１は、車輪の踏面の圧力分布Ｐｍｎを路面側において測定する圧力分布測定手段２と、圧力分布Ｐｍｎを踏面の前後方向に積分して踏面の幅方向の圧力分布ＣＯを演算する幅方向圧力分布演算手段３ａと、幅方向の圧力分布ＣＯを最小自乗近似して近似曲線Ｃを求め近似曲線Ｃが最小値を取る頂点ＣＰの幅方向の位置ＷＴを演算する位置演算手段３ｂと、幅方向の圧力分布ＣＯを幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより左側に作用する左側力ＳＳ１を演算する左側力演算手段３ｃと、幅方向の圧力分布ＣＯを幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより右側に作用する右側力ＳＳ２を演算する右側力演算手段３ｄと、左側力ＳＳ１と右側力ＳＳ２の差分ＳＳを求めることにより車輪Ｗの発生する横力Ｆを演算する横力演算手段３ｅを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2009288193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の踏面の圧力分布を路面側において測定する圧力分布測定手段と、前記圧力分布を前記踏面の前後方向に積分して前記車輪の踏面の幅方向の圧力分布を演算する幅方向圧力分布演算手段と、前記幅方向の圧力分布を最小自乗近似して近似曲線を求め当該近似曲線が最小値を取る頂点の前記幅方向の位置を演算する位置演算手段と、前記幅方向の圧力分布を前記踏面の幅方向左端から前記頂点の位置まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より左側に作用する左側力を演算する左側力演算手段と、前記幅方向の圧力分布を前記頂点の位置から前記踏面の幅方向右端まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より右側に作用する右側力を演算する右側力演算手段と、前記左側力と前記右側力の差分を求めることにより前記車輪の発生する横力を演算する横力演算手段を備えることを特徴とする横力検出装置。
【請求項２】
前記横力演算手段が、前記差分と前記横力との関係を示す差分横力関係を予め備えて、当該差分横力関係と前記差分に基づいて前記横力を演算することを特徴とする請求項１に記載の横力検出装置。
【請求項３】
前記圧力分布測定手段が前記車両の左右の車輪に対応させて左右一対備えられると共に、
当該圧力分布測定手段が測定した前記車両の前後左右の車輪の圧力分布に基づいて、前記横力演算手段が前記前後左右の車輪の発生する横力を演算するとともに、前記前後左右の車輪の横力の合計に基づいて前記車両の流れ量を演算する流れ量演算手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の横力検出装置。
【請求項４】
車輪の踏面の圧力分布を路面側において測定する圧力分布測定ステップと、前記圧力分布を前記踏面の前後方向に積分して前記車輪の踏面の幅方向の圧力分布を演算する幅方向圧力分布演算ステップと、前記幅方向の圧力分布を最小自乗近似して近似曲線を求め当該近似曲線が最小値を取る頂点の前記幅方向の位置を演算する位置演算ステップと、前記圧力分布を前記踏面の幅方向左端から前記頂点の位置まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より左側に作用する左側力を演算する左側力演算ステップと、前記圧力分布を前記頂点の位置から前記踏面の幅方向右端まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より右側に作用する右側力を演算する右側力演算ステップと、前記左側力と前記右側力の差分を求めることにより前記車輪の発生する横力を演算する横力演算ステップを備えることを特徴とする横力検出方法。
【請求項５】
前記横力演算ステップにおいて、前記差分と前記横力との関係を示す差分横力関係を予め備えて、当該差分横力関係と前記差分に基づいて前記横力を演算することを特徴とする請求項４に記載の横力検出方法。
【請求項６】
前記圧力分布測定ステップにおいて、前記車両の前後左右の車輪の圧力分布を測定するとともに、前記横力演算ステップにおいて前記前後左右の車輪の発生する横力を演算するとともに、前記前後左右の車輪の横力の合計に基づいて前記車両の流れ量を演算する流れ量演算ステップを備えることを特徴とする請求項７に記載の横力検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に乗用車、トラック、バス等の車両の車輪の発生する横力の検出に適用されて好適な横力検出装置、横力検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の製造後の出荷検査時及び出荷後の不具合発生時のディーラーにおける検査等において、車両の車輪の路面との接触面である踏面に発生する横力を検出することが行われている。この横力を検出してそれにより求められる車両の流れ量が規定値以下であるかを判定することにより、車両の整列態様つまりはホイールアライメント又は車輪を構成するタイヤの摩耗又は偏摩耗が所望の範囲に収まっていて正常であるかどうかを判定することが行われ、所望の範囲に収まっていない場合には、ホイールアライメントを調整する又は車輪を構成するタイヤを交換する等の適宜な処置が行われる。
【０００３】
この場合において、横力を測定するためには、車両を走行させた状態で車輪の軸重を支持するドラム状の支持部と、車両の車幅方向の移動を許容して拘束する拘束部と、横力を検出する検出部を含む大がかりな地上側の設備が必要となる。この設備をピット外の屋外路面やテストコースに適用することは難しく、ドラム状の支持部と車輪との接触面である踏面は、平板状の路面走行時の踏面とは異なるため、車両が路面を走行する場合に実際に発生する現象を再現しにくいという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば特許文献１に記載されているように、車輪を構成するタイヤ内部に複数の圧電素子を埋設して、圧電素子により検出した複数箇所の圧力を検出して踏面の圧力分布を求め、この圧力分布の変化に基づいて踏面内に発生する横力を推定することが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３５９２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来技術においては、圧電素子をタイヤ側に設けることが必須であるため、圧電素子の設置により車両側の条件が変化してしまい、通常の車両の路面走行時の実際の圧力分布の変化を正確に再現しにくく、実際の横力を正確に検出することが困難であるという問題が依然として残る。
【０００６】
さらに、通常の車両走行に必須でない複数の圧電素子をタイヤに備える必要があるため、車両及び車輪の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことにもなる。加えて、圧力分布の含むより具体的なパラメータの変化と横力との関係が明示されていない。このため、横力を正確に検出できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、車両及び車輪の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことなく横力を正確に検出することができる横力検出装置及び横力検出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】
【０００８】
上記の問題を解決するため、本発明による横力検出装置は、
車輪の踏面の圧力分布を路面側において測定する圧力分布測定手段と、前記圧力分布を前記踏面の前後方向に積分して前記車輪の踏面の幅方向の圧力分布を演算する幅方向圧力分布演算手段と、前記幅方向の圧力分布を最小自乗近似して近似曲線を求め当該近似曲線が最小値を取る頂点の前記幅方向の位置を演算する位置演算手段と、前記幅方向の圧力分布を前記踏面の幅方向左端から前記頂点の位置まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より左側に作用する左側力を演算する左側力演算手段と、前記幅方向の圧力分布を前記頂点の位置から前記踏面の幅方向右端まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より右側に作用する右側力を演算する右側力演算手段と、前記左側力と前記右側力の差分を求めることにより前記車輪の発生する横力を演算する横力演算手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記横力検出装置において、
前記横力演算手段が、前記差分と前記横力との関係を示す差分横力関係を予め備えて、当該差分横力関係と前記差分に基づいて前記横力を演算することが好ましい。ここで、前記差分横力関係は、前記車輪のみを回転させた状態で前記車両に相当する軸重を支持する前記車輪に対応する大きさのドラム状の支持部と、前記車輪の車幅方向の移動を許容して拘束する拘束部と、横力を検出する検出部を含む小規模な地上側の設備により実験的に容易に求められるものである。
【００１０】
なお、前記差分横力関係とは前記差分と前記横力との関係を示す関係式又はマップである。これによれば、前記差分により前記横力を演算することができる。
【００１１】
また、前記圧力分布測定手段は、平板状のシートにマトリクス状に複数の圧電素子を設けたものを路面側に設置することにより構成され、前記幅方向圧力分布演算手段と、前記位置演算手段と、前記左側力演算手段と、前記右側力演算手段と、前記横力演算手段とは、前記複数の圧電素子の出力端子が接続されたパーソナルコンピュータ又はワークステーションにより構成される。
【００１２】
このように前記圧力分布測定手段を路面側に設置することにより、前記圧電素子を前記車輪側に設ける必要がなくなるため、前記圧電素子の設置により車両側の条件が変化してしまうことを回避して、通常の車両の路面走行時の実際の圧力分布の変化を正確に再現することができ、実際の横力を正確に検出することをより容易なものとすることができる。
【００１３】
さらに、通常の車両走行に必須でない複数の圧電素子を前記車輪に備えることを廃することができるため、前記車両の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことを防止することもできる。また、前記車両側に前記圧電素子を設けることに比べて、前記圧電素子の個数を大幅に削減することができるので、前記横力検出装置の製造コストを抑制することもできる。
【００１４】
加えて、前記横力検出装置は前記シートと前記パーソナルコンピュータ又はワークステーションにより、よりコンパクトに構成することができるので、テストコースやディーラー近傍の路面の任意の場所において設置することが可能であり、測定の自由度を高めるとともに、装置としての携帯性をも高めることができる。
【００１５】
さらに、前記幅方向圧力分布演算手段が前記圧力分布を前記踏面の前後方向に積分して前記車輪の踏面の幅方向の圧力分布を演算した上で、前記位置演算手段が前記幅方向の圧力分布を最小自乗近似して近似曲線を求め当該近似曲線が最小値を取る頂点の前記幅方向の位置を演算することにより、前記圧力分布の含む具体的なパラメータの内、前記近似曲線の最小値を示す頂点の前記幅方向の位置を抽出して明示することができる。
【００１６】
このように抽出して明示された前記位置に基づいて、前記車輪の踏面の前記位置から左側に路面から前記踏面の垂直方向に作用する力すなわち左側力と、前記踏面の前記位置から右側に路面から前記踏面の垂直方向に作用する右側力を以下のように演算する。
【００１７】
すなわち、前記左側力演算手段が、前記幅方向の圧力分布を前記踏面の幅方向左端から前記頂点の位置まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より左側に作用する左側力を演算し、前記右側力演算手段が前記圧力分布を前記頂点の位置から前記踏面の幅方向右端まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より右側に作用する右側力を演算する。
【００１８】
ここで、前記左側力と前記右側力との差分と、前記車輪の踏面が発生する横力との関係は、前述したように実験的に求められる前記差分横力関係により示されるものであるため、前記横力演算手段は前記左側力と前記右側力の差分を求めることにより、前記差分横力関係と前記差分に基づいて前記車輪の発生する横力をより正確に演算することができる。
【００１９】
さらに、前記横力検出装置において、
前記幅方向の圧力分布を前記踏面の幅方向左端から前記頂点の位置まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より左側に作用する左側力を演算する左側力演算手段と、前記圧力分布を前記頂点の位置から前記踏面の幅方向右端まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より右側に作用する右側力を演算する右側力演算手段と、前記左側力と前記右側力の差分を求めることにより前記車輪の発生する横力を演算する横力演算手段と、前記横力と前記スリップ角からキャンバ角を演算するキャンバ角演算手段を備えることが好ましい。
【００２０】
これによれば、前記左右一対の圧力分布測定手段により、前記車両の前後左右の車輪の圧力分布を、前記圧力分布測定手段の上を前記車両が走行するにあたり、一度に検出することができる。これらのことにより、前記流れ量演算手段が、前記前後左右の車輪の横力の合計に基づいて前記車両の流れ量をより正確に演算することができる。
【００２１】
なお、前記流れ量とは、前記車輪の摩耗や偏摩耗、前記車輪のホイールアライメントに起因して、前記車両が所定距離走行するにあたり車幅方向に移動される量を示すものであり、前記横力に基づいて周知の関係式により容易に演算することができる。
【００２２】
このように求めた前記流れ量が規定値以下であるかを判定することにより、車輪の車両に対する整列態様つまりはホイールアライメント又は車輪を構成するタイヤの摩耗又は偏摩耗が所望の範囲に収まっていて正常であるかどうかをより正確に判定することができる。この判定は前記横力検出装置で行っても良いし、作業員が行っても良い。
【００２３】
さらに上記の問題を解決するため、本発明による横力検出方法は、
車輪の踏面の圧力分布を路面側において測定する圧力分布測定ステップと、前記圧力分布を前記踏面の前後方向に積分して前記車輪の踏面の幅方向の圧力分布を演算する幅方向圧力分布演算ステップと、前記幅方向の圧力分布を最小自乗近似して近似曲線を求め当該近似曲線が最小値を取る頂点の前記幅方向の位置を演算する位置演算ステップと、前記圧力分布を前記踏面の幅方向左端から前記頂点の位置まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より左側に作用する左側力を演算する左側力演算ステップと、前記圧力分布を前記頂点の位置から前記踏面の幅方向右端まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より右側に作用する右側力を演算する右側力演算ステップと、前記左側力と前記右側力の差分を求めることにより前記車輪の発生する横力を演算する横力演算ステップを備えることを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記横力検出方法において、
前記横力演算ステップにおいて、前記差分と前記横力との関係を示す差分横力関係を予め備えて、当該差分横力関係と前記差分に基づいて前記横力を演算することが好ましい。ここで、前記差分横力関係は、前記車輪のみを回転させた状態で前記車両に相当する軸重を支持する前記車輪に対応する大きさのドラム状の支持部と、前記車輪の車幅方向の移動を許容して拘束する拘束部と、横力を検出する検出部を含む小規模な地上側の設備により実験的に容易に求められるものである。
【００２５】
なお、前記差分横力関係とは前記差分と前記横力との関係を示す関係式又はマップである。これによれば、前記差分により前記横力を演算することができる。
【００２６】
また、前記圧力分布測定ステップは、路面側に設置されて、平板状のシートにマトリクス状に複数の圧電素子を設けたものにより実行され、前記幅方向圧力分布演算ステップと、前記位置演算ステップと、前記左側力演算ステップと、前記右側力演算ステップと、前記横力演算ステップとは、前記複数の圧電素子の出力端子が接続されたパーソナルコンピュータ又はワークステーションにおいて実行される。
【００２７】
これによれば、前記圧電素子を前記車輪側に設ける必要がなくなるため、前記圧電素子の設置により車両側の条件がしまうことを回避して、通常の車両の路面走行時の実際の圧力分布の変化を正確に再現することができ、実際の横力を正確に検出することをより容易なものとすることができる。さらに、通常の車両走行に必須でない複数の圧電素子を前記車輪に備えることを廃することができるため、前記車両の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことを防止することもできる。
【００２８】
さらに、前記幅方向圧力分布演算ステップにおいて、前記圧力分布を前記踏面の前後方向に積分して前記車輪の踏面の幅方向の圧力分布を演算した上で、前記位置演算ステップにおいて、前記幅方向の圧力分布を最小自乗近似して近似曲線を求め当該近似曲線が最小値を取る頂点の前記幅方向の位置を演算することにより、前記圧力分布の含む具体的なパラメータの内、前記近似曲線の最小値を示す頂点の前記幅方向の位置を抽出して明示することができる。
【００２９】
このように抽出して明示された前記位置に基づいて、前記車輪の踏面の前記位置から左側に路面から前記踏面の垂直方向に作用する力すなわち左側力と、前記踏面の前記位置から右側に路面から前記踏面の垂直方向に作用する右側力を以下のように演算する。
【００３０】
すなわち、前記左側力演算ステップにおいて、前記幅方向の圧力分布を前記踏面の幅方向左端から前記頂点の位置まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より左側に作用する左側力を演算し、前記右側力演算ステップにおいて、前記幅方向の圧力分布を前記頂点の位置から前記踏面の幅方向右端まで前記幅方向に積分して、前記踏面の前記頂点より右側に作用する右側力を演算する。
【００３１】
ここで、前記左側力と前記右側力との差分と、前記車輪の踏面が発生する横力との関係は、前述したように実験的に求められる前記差分横力関係により示されるものであるため、前記横力演算ステップにおいては前記左側力と前記右側力の差分を求めることにより、前記差分横力関係と前記差分に基づいて前記車輪の発生する横力をより正確に演算することができる。
【００３２】
さらに、前記横力検出方法において、
前記圧力分布測定ステップにおいて前記車両の前後左右の車輪の圧力分布を測定するとともに、前記横力演算ステップにおいて前記前後左右の車輪の発生する横力を演算するとともに、前記前後左右の車輪の横力の合計に基づいて前記車両の流れ量を演算する流れ量演算ステップを備えることが好ましい。
【００３３】
これによれば、前記圧力分布測定ステップにおいて、前記車両の前後左右の車輪の圧力分布を、前記圧力分布測定手段の上を前記車両が走行するにあたり、一度に検出することができる。これらのことにより、前記流れ量演算ステップにおいて、前記前後左右の車輪の横力の合計に基づいて前記車両の流れ量をより正確に演算することができる。
【００３４】
なお、前記流れ量とは、前記車輪の摩耗や偏摩耗、前記車輪のホイールアライメントに起因して、前記車両が所定距離走行するにあたり車幅方向に移動される量を示すものであり、前記横力に基づいて周知の関係式により容易に演算することができる。
【００３５】
このように求めた前記流れ量が規定値以下であるかを判定することにより、車両の整列態様つまりはホイールアライメント又は車輪を構成するタイヤの摩耗又は偏摩耗が所望の範囲に収まっていて正常であるかどうかを判定することができる。この判定は前記横力検出装置で行っても良いし、作業員が行っても良い。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、車両及び車輪の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことなく横力を正確に検出することができる横力検出装置及び横力検出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】
【００３７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００３８】
図１は、本発明に係る横力検出装置の一実施形態を示す模式図である。図２は、本発明に係る横力検出装置の一実施形態を示す模式図である。図３は、本発明に係る横力検出装置の一実施形態により検出した圧力分布の一例を示す模式図である。
【００３９】
図４は、本発明に係る横力検出装置の一実施形態により検出した幅方向の圧力分布の一例を示す模式図である。図５は、本発明に係る横力検出装置の一実施形態による差分の演算方法を示す模式図である。図６は、本発明に係る横力検出装置の一実施形態に用いられる差分横力関係を示すマップの一例を示す模式図である。
【００４０】
図１に示すように、横力検出装置１は、シート２と、パーソナルコンピュータ３とから構成される。
【００４１】
シート２は、長方形状且つ平板状の合成樹脂からなる基部２０と、基部２０の表面にマトリクス状に複数配置された圧電素子２１ｍｎとから構成され、車両が走行する路面において車両の左右一対の車輪が通過する位置を含むように左右一対かつ前後方向の位置を同一として設置されるものであって、車輪Ｗの踏面の圧力分布を路面側において測定する圧力分布測定手段を構成するものである。
【００４２】
基部２０は長辺方向が走行する車両の進行方向に垂直な車幅方向に延在するように設置されて、圧電素子２１ｍｎは、基部２０の左前を基準として基部２０の表面の車両の進行方向の後方向に一致する短辺方向にＭ個並列されるとともに長辺方向の左から右に向かう方向にＮ個並列されて、合計Ｍ×Ｎ個設けられている。
【００４３】
すなわち圧電素子２１ｍｎは基部２０の左前の圧電素子２１ｍｎ（ｍ＝１、ｎ＝１）を基準として、短辺方向つまり前後方向後側にｍ個目、長辺方向つまり幅方向外側にｎ個目に位置するもの全てを示し、ｍ＝１〜Ｍ、ｎ＝１〜Ｎとなる。Ｍ、Ｎは１以上の自然数である。それぞれの圧電素子２１ｍｎは圧力Ｐｍｎをパーソナルコンピュータ２に対して出力する。
【００４４】
パーソナルコンピュータ３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む本体部３０、ハードディスク３１、ディスプレイ３２、キーボード及びマウス３３およびそれらを接続するデータバス及び入出力インターフェースから構成されるものである。
【００４５】
この入出力インターフェースには左右一対のシート２の複数の圧電素子２１ｍｎの出力端子が接続されており、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下に述べる所定の処理を行うことにより、パーソナルコンピュータ３は、幅方向圧力分布演算手段３ａと、位置演算手段３ｂと、左側力演算手段３ｃと、右側力演算手段３ｄと、横力演算手段３ｅと、流れ量演算手段３ｆと、判定手段３ｇを構成する。
【００４６】
このように路面に設置された左右一対のシート２上を、図２に示すように、車両の前後左右の車輪Ｗが通過するように、車両をテストドライバーにより運転させて、左のシート２により、車両の左前、左後の車輪Ｗのそれぞれの踏面の圧力分布Pｍｎ（ｍ＝１〜Ｍ、ｎ＝１〜Ｎ）が測定され、右のシート２により、車両の右前、右後の車輪Ｗのそれぞれの踏面の圧力分布Pｍｎ（ｍ＝１〜Ｍ、ｎ＝１〜Ｎ）が測定される。
【００４７】
このように測定された前後左右の車輪Ｗに対応する四種類の圧力分布Pｍｎ（ｍ＝１〜Ｍ、ｎ＝１〜Ｎ）のそれぞれを、パーソナルコンピュータ３の幅方向圧力分布演算手段３ａは、それぞれの踏面の前後方向に積分して、車輪Ｗの踏面の幅方向の圧力分布を演算する。ここで踏面の前後方向に積分する演算は以下のようにして行われる。
【００４８】
車両の前の車輪Ｗが右のシート２を通過し始める時間をＴ１、通過し終わる時間をＴ２、後の車輪Ｗが右のシート２を通過し始める時間をＴ３、通過し終わる時間をＴ４とする。このＴ１〜Ｔ４の時間は、車両の通過速度と前後の車輪の間隔及び踏面の前後方向の長さにより予め適当な値を定めておいてもよいし、シート２の圧電素子２１ｍｎのうち車両の進行方向後側のｍ＝Ｍである圧電素子２１ｍｎの検出結果Ｐｍｎの立ち上がり時間と、車両の進行方向前側のｎ＝１である圧電素子２１ｍｎの検出結果Ｐｍｎの立ち下がり時間からリアルタイムに求めても良い。
【００４９】
右前の車輪Ｗについては圧力分布Ｐｍｎを、積分区間をＴ１からＴ２として時間積分して∫Ｐｍｎを演算し、右のシート２の長辺方向すなわち踏面の幅方向の位置ｎが同じである∫Ｐｍｎ相互間をｍ＝１〜Ｍまで合計して、Σ∫Ｐｍｎを演算して、ｎ＝１〜ＮについてのΣ∫Ｐｍｎを車輪Ｗの幅方向にプロットすることにより図４に示すような幅方向の圧力分布を示す曲線ＣＯを求める。
【００５０】
同様に、右後の車輪Ｗについては圧力分布Ｐｍｎを、積分区間をＴ３からＴ４として時間積分して∫Ｐｍｎを演算し、右のシート２の長辺方向すなわち踏面の幅方向の位置ｎが同じである∫Ｐｍｎ相互間をｍ＝１〜Ｍまで合計して、Σ∫Ｐｍｎを演算して、ｎ＝１〜ＮについてのΣ∫Ｐｍｎを車輪Ｗの幅方向にプロットすることによりこれも図４に示したものとほぼ同様の幅方向の圧力分布を示す曲線ＣＯを求めることができる。
【００５１】
左前の車輪Ｗについては圧力分布Ｐｍｎを、積分区間をＴ１からＴ２として時間積分して∫Ｐｍｎを演算し、右のシート２の長辺方向すなわち踏面の幅方向の位置ｎが同じである∫Ｐｍｎ相互間をｍ＝１〜Ｍまで合計して、Σ∫Ｐｍｎを演算して、ｎ＝１〜ＮについてのΣ∫Ｐｍｎを車輪Ｗの幅方向にプロットすることにより図４に示したものとはほぼ左右逆の幅方向の圧力分布を示す曲線ＣＯを求める。
【００５２】
同様に、左後の車輪Ｗについては圧力分布Ｐｍｎを、積分区間をＴ３からＴ４として時間積分して∫Ｐｍｎを演算し、右のシート２の長辺方向すなわち踏面の幅方向の位置ｎが同じである∫Ｐｍｎ相互間をｍ＝１〜Ｍ合計して、Σ∫Ｐｍｎを演算して、ｎ＝１〜ＮについてのΣ∫Ｐｍｎを車輪Ｗの幅方向にプロットすることによりこれも図４に示したものとほぼ左右逆の幅方向の圧力分布を示す曲線ＣＯを求めることができる。
【００５３】
なお、以下の演算については、前後左右の車輪Ｗのいずれにおいても同様であるため、右前の車輪Ｗについて説明する。
【００５４】
パーソナルコンピュータ３の位置演算手段３ｂは、図４に示した右前の車輪Ｗの幅方向の圧力分布Σ∫Ｐｍｎを最小自乗近似して近似曲線Ｃを求めて、この近似曲線Ｃが最小値を取る頂点ＣＰの幅方向の位置ＷＴを演算する。
【００５５】
このように求められた位置ＷＴに基づいて、パーソナルコンピュータ３の左側力演算手段３ｃは、幅方向の圧力分布Σ∫Ｐｍｎを踏面の幅方向左端ＷＬから頂点の位置ＷＴまで幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより左側に作用する左側力ＳＳ１を演算する。同様に、右側力演算手段３ｄは、幅方向の圧力分布Σ∫Ｐｍｎを頂点ＷＴの位置から踏面の幅方向右端ＷＲまで幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより右側に作用する右側力ＳＳ２を演算する。
【００５６】
さらに、パーソナルコンピュータ３の横力演算手段３ｅは、左側力ＳＳ１と右側力ＳＳ２の差分ＳＳ＝ＳＳ１−ＳＳ２を求めて、図６に示すような、予め実験的に求めた差分横力関係を示すマップをハードディスク３１から読み出して、マップと差分ＳＳに基づいて横力Ｆｆｒを演算する。同様に、横力演算手段３ｅは、右後の車輪Ｗの横力Ｆｒｒ、左前の車輪Ｗの横力Ｆｆｌ、左後の車輪Ｗの横力Ｆｒｌを演算する。
【００５７】
加えて、パーソナルコンピュータ３の流れ量演算手段３ｆは、前後左右の横力Ｆｆｒ、Ｆｒｒ、Ｆｆｌ、Ｆｒｌから横力の合計ΣＦを演算し、この横力の合計ΣＦと、流れ量を求める式、
「流れ量Ｘ＝ΣＦ×（距離）＾２／（車両重量Ｗｆ×車速＾２）×α−路面傾き対応値（α＝車両毎に決定される係数：車両の操舵装置の摩擦係数により決定される値）」
に基づいて、流れ量Ｘ（ｍ）を演算する。
【００５８】
このように流れ量演算手段３ｆが演算した流れ量Ｘが規定値Ｘ０以下であれば、パーソナルコンピュータ３の判定手段３ｇはＯＫ判定を行い、ディスプレイ３２にＯＫである旨をテキスト又は記号により表示し、規定値Ｘ０以下でない場合には、ＮＧ判定を行い、ディスプレイ３２にＮＧである旨をテキスト又は記号により表示する。
【００５９】
ここで、本発明に係わる横力検出装置１のパーソナルコンピュータ３の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図７は、本発明に係る横力検出装置の一実施形態の制御内容を示す模式図である。
【００６０】
Ｓ１において、圧力分布測定手段である左右一対のシート２は、前後左右の車輪Ｗの圧力分布Ｐｍｎを測定し、Ｓ２において、パーソナルコンピュータ３の幅方向圧力分布演算手段３ａは、前後左右の車輪Ｗに対応する圧力分布Ｐｍｎをそれぞれ前後方向に積分して、Ｓ３において前後左右の車輪Ｗにそれぞれ対応する幅方向の圧力分布Σ∫Ｐｍｎを演算する。
【００６１】
つづいて、Ｓ４においてパーソナルコンピュータ３の位置演算手段３ｂは、前後左右の車輪にそれぞれ対応する幅方向の圧力分布Σ∫Ｐｍｎを最小自乗近似して近似曲線Ｃを求め、Ｓ５において、位置演算手段３ｂは、この近似曲線が最小値を取る頂点ＣＰの幅方向の位置ＷＴを前後左右の車輪Ｗそれぞれにおいて演算する。
【００６２】
さらに、Ｓ６において、パーソナルコンピュータ３の左側力演算手段３ｃは、幅方向の圧力分布Σ∫Ｐｍｎを踏面の幅方向左端ＷＬから頂点の位置ＷＴまで幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより左側に作用する左側力ＳＳ１を前後左右の車輪Ｗのそれぞれにおいて演算する。
【００６３】
つづいて、Ｓ７において、パーソナルコンピュータ３の右側力演算手段３ｄは、幅方向の圧力分布Σ∫Ｐｍｎを頂点ＷＴの位置から踏面の幅方向右端ＷＲまで幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより右側に作用する右側力ＳＳ２を前後左右の車輪Ｗのそれぞれにおいて演算する。
【００６４】
さらに、Ｓ８において、パーソナルコンピュータ３の横力演算手段３ｅは、左側力ＳＳ１から右側力ＳＳ２を減じて、前後左右の車輪Ｗのそれぞれにおいて差分ＳＳ＝ＳＳ１−ＳＳ２を演算し、Ｓ９において、ハードディスク３１に予め格納された図６に示すような差分横力関係を示すマップを読み出して、Ｓ１０において、マップと差分ＳＳに基づいて、前後左右の車輪Ｗそれぞれにおける横力Ｆｆｒ、Ｆｒｒ、Ｆｆｌ、Ｆｒｌを演算する。
【００６５】
つづいて、Ｓ１１において、パーソナルコンピュータ３の流れ量演算手段３ｆは、横力Ｆｆｒ、Ｆｒｒ、Ｆｆｌ、Ｆｒｌの合計ΣＦを演算して、流れ量を求める式、
「流れ量Ｘ＝ΣＦ×（距離）＾２／（車両重量Ｗｆ×車速＾２）×α−路面傾き対応値（α＝車両毎に決定される係数：車両の操舵装置の摩擦係数により決定される値）」
と合計ΣＦに基づいて、流れ量Ｘ（ｍ）を演算する。
【００６６】
さらに、Ｓ１２において、パーソナルコンピュータ３の判定手段３ｇは、流れ量Ｘが規定値Ｘ０以下であるかどうかを判定し、肯定であれば、Ｓ１３にすすんでＯＫ判定を行い、ＯＫ判定である旨をディスプレイ３２により表示する。Ｓ１２において否定である場合には、Ｓ１４においてＮＧ判定を行い、ＮＧ判定である旨をディスプレイ３２より表示する。
【００６７】
なお上述したフローチャートにおいて、Ｓ１において、本発明に係わる横力検出方法の圧力分布測定ステップが実行され、Ｓ２〜Ｓ３において、幅方向圧力分布演算ステップが実行され、Ｓ４〜Ｓ５において、位置演算ステップが実行され、Ｓ６において、左側力演算ステップが実行され、Ｓ７において、右側力演算ステップが実行される。さらに、Ｓ８〜Ｓ１０において、横力演算ステップが実行され、Ｓ１１において、流れ量演算ステップが実行される。
【００６８】
上述したような本実施例の横力検出装置１及びそれにより実行される本発明の横力検出方法よれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、横力演算手段３ｅを構成するパーソナルコンピュータ３のハードディスク３１が差分ＳＳと横力Ｆとの関係を示す差分横力関係である図６に示すようなマップを予め備えて、マップと差分ＳＳに基づいて横力Ｆを演算することにより、より容易にかつ正確に横力Ｆを演算することができる。
【００６９】
特には、従来技術のようにドラム状の支持部の上において実際に車両を走行させながら、横力を検出することに比べて、本実施例に使用したような図６に示したような差分横力関係を示すマップは、車輪Ｗのみを回転させた状態で車両に相当する軸重を支持する車輪Ｗに対応する大きさのドラム状の支持部と、車輪の車幅方向の移動を許容して拘束する拘束部と、横力を検出する検出部を含む小規模な地上側の設備により実験的に容易に求めることができるので、必要な地上側の設備をより小規模なものとすることができる。
【００７０】
また、地上側の設備は、図６に示したような差分横力関係を示すマップを予め求めるにあたってのみ必要であり、圧力分布Ｐｍｎを測定してそれに基づいて横力Ｆひいては流れ量Ｘを演算するにあたっては、地上側の設備は必要でなく、上述したシート２とそれに接続されるパーソナルコンピュータ３があればよく、横力検出装置１を例えば車両が故障した場合のディーラー近傍の路面や、テストコースに適宜配置することにより、ピット外の屋外においても横力Ｆや流れ量Ｘをより簡易に検出することができる。
【００７１】
加えて、車両側に圧電素子を設けることに比べて、圧電素子２１ｍｎの個数を大幅に削減して、横力検出装置１をより安価に構成することができ、横力検出装置１の製造コストを抑制することもできる。
【００７２】
また、圧力分布測定手段は、平板状のシート２にマトリクス状に複数の圧電素子２１ｍｎを設けたものを路面側に設置することにより構成され、幅方向圧力分布演算手段３ａと、位置演算手段３ｂと、左側力演算手段３ｃと、右側力演算手段３ｄと、横力演算手段３ｅとは、複数の圧電素子２１ｍｎの出力端子が接続されたパーソナルコンピュータ３により構成することができるので、横力検出装置１そのものをより容易に構成することができる。
【００７３】
さらに、圧力分布測定手段を構成するシート２を路面側に設置することにより、従来技術のように圧電素子を車輪側に設ける必要がなくなるため、圧電素子の設置により車両側の条件が変化してしまうことを回避して、通常の車両の路面走行時の実際の圧力分布の変化を正確に再現することができ、実際の横力を正確に検出することをより容易なものとすることができる。
【００７４】
加えて、通常の車両走行に必須でない複数の圧電素子を車輪に備えることを廃することができるため、車両や車輪の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことを防止することもできる。
【００７５】
さらに、幅方向圧力分布演算手段３ａが圧力分布Ｐｍｎを踏面の前後方向に積分して車輪の踏面の幅方向の圧力分布を示す曲線ＣＯを演算した上で、位置演算手段３ｂが幅方向の圧力分布を最小自乗近似して近似曲線Ｃを求め、この近似曲線Ｃが最小値を取る頂点ＣＰの幅方向の位置ＷＴを演算することにより、圧力分布の含む具体的なパラメータの内、近似曲線Ｃの最小値を示す頂点ＣＰの幅方向の位置ＷＴを抽出して明示することができる。
【００７６】
このように抽出して明示された位置ＷＴに基づいて、車輪Ｗの踏面の位置ＷＴから、左側力演算手段３ｃが、幅方向の圧力分布を示す曲線Ｃを踏面の幅方向左端ＷＬから頂点ＷＴの位置まで幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより左側に作用する左側力ＳＳ１を演算し、右側力演算手段３ｄが、幅方向の圧力分布を示す曲線Ｃを頂点ＷＴの位置から踏面の幅方向右端ＷＲまで幅方向に積分して、踏面の頂点ＷＴより右側に作用する右側力を演算することができる。
【００７７】
ここで、左側力ＳＳ１と右側力ＳＳ２との差分ＳＳと、車輪Ｗの踏面が発生する横力Ｆとの関係は、前述した図６に示すようなマップに示すような差分横力関係により示されるものであるため、横力演算手段３ｅは左側力ＳＳ１と右側力ＳＳ２の差分ＳＳを求めることにより、マップと差分ＳＳに基づいて車輪Ｗの発生する横力Ｆをより正確に演算することができる。
【００７８】
さらに、上述した横力検出装置１において、圧力分布測定手段を構成するシート２を、車両の左右の車輪Ｗに対応させて左右一対備えられることにより、左右一対のシート２により、車両の前後左右の車輪Ｗの圧力分布を、左右一対のシート２の上を車両が走行するにあたり、一度に検出することができる。
【００７９】
加えて、左右一対のシート２が測定した車両の前後左右の車輪Ｗの圧力分布Ｐｍｎに基づいて、パーソナルコンピュータ３の横力演算手段３ｅが前後左右の車輪Ｗの発生する横力Ｆを演算するとともに、流れ量演算手段３ｆが前後左右の車輪Ｗの横力Ｆの合計ΣＦに基づいて車両の流れ量Ｘを演算することにより、さらに以下のような作用効果を得ることができる。
【００８０】
すなわち、流れ量演算手段３ｆが、前後左右の車輪Ｗの横力Ｆの合計ΣＦに基づいて車両の流れ量Ｘをより正確に演算することができる。さらに、このように求めた流れ量Ｘが規定値Ｘ０以下であるかを判定することにより、車輪の車両に対する整列態様つまりはホイールアライメント又は車輪を構成するタイヤの摩耗又は偏摩耗が所望の範囲に収まっていて正常であるかどうかをより正確に判定することができる。
【００８１】
加えて、横力検出装置１はシート２とパーソナルコンピュータ３により、よりコンパクトに構成することができるので、テストコースやディーラー近傍の路面の任意の場所において設置することが可能であり、測定の自由度を高めるとともに、装置としての携帯性をも高めることができる。
【００８２】
さらに、図６に示すようなマップに示す差分横力関係も、車輪Ｗのみを回転させた状態で車両に相当する軸重を支持する車輪Ｗに対応する大きさのドラム状の支持部と、車輪Ｗの車幅方向の移動を許容して拘束する拘束部と、キャンバ角をレーザー変位計により検出し横力を検出する検出部を含む小規模な地上側の設備により実験的に容易に求められるものであるため、従来技術のような大規模な地上側の設備を廃することができる。
【００８３】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、横力検出装置及び横力検出方法に関するものであり、車両及び車輪の製造コストの増大や信頼性の低下を招くことなく横力を正確に検出することができる横力検出装置及び横力検出方法を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る横力検出装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る横力検出装置の一実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る横力検出装置の一実施形態により検出した圧力分布の一例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る横力検出装置の一実施形態により検出した幅方向の圧力分布の一例を示す模式図である。
【図５】本発明に係る横力検出装置の一実施形態による差分の演算方法を示す模式図である。
【図６】本発明に係る横力検出装置の一実施形態に用いられる差分横力関係を示すマップの一例を示す模式図である。
【図７】本発明に係る横力検出装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１      横力検出装置
２      シート（圧力分布測定手段）
２０      基部
２１ｍｎ  圧電素子
３      パーソナルコンピュータ
３ａ    幅方向圧力分布演算手段
３ｂ    位置演算手段
３ｃ    左側力演算手段
３ｄ    右側力演算手段
３ｅ    横力演算手段
３ｆ    流れ量演算手段
３ｇ    判定手段
３０      本体部
３１      ハードディスク
３２      ディスプレイ
３３      キーボードｏｒマウス
【図１】
2009288193.tif 000003
【図２】
2009288193.tif 000004
【図４】
2009288193.tif 000005
【図５】
2009288193.tif 000006
【図６】
2009288193.tif 000007
【図７】
2009288193.tif 000008
【図３】
2009288193.tif 000009