JP2002228676A - 走行車両の車速測定方法及びそれを用いた走行性能測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行車両の車速を測定し、それを用いて走行
車両の性能を測定するに際し、その車速測定方法が多様
な車両の形態に依存することなく、あらゆる車両に使用
できる方法であって、且つ容易、確実に着脱できる方法
である車速測定方法およびそれを用いた走行車両の性能
測定方法を提供する。 【解決手段】 走行車両の車輪３の車輪リム３ａにリフ
レクタ１ｃを貼付し、サスペンション６の下部取付部に
光センサ本体１ａを取付けて光線を送受光し、車輪３の
回転パルスを検出することによって車速を得ると共に、
これを用いて走行車両の性能を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行時の車両性能
を測定する方法であって、詳しくは実車を用いたＲＰＭ
−トラッキング分析、回転次数比分析を簡便に行える車
速信号測定方法とそれを用いた走行性能測定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、自動車の走行性能を評価する手段
としてＲＰＭ−トラッキング分析、回転次数比分析が広
く用いられているが、この手段を実施するためには対象
となる物理信号の創出は元より、掃引信号となる車速信
号を創出しなければならない。

【０００３】通常、走行時の車速情報は自動車室内の車
速計を視認することによって得られるが、この車速計に
入力される信号規格は標準化されている訳でなく、セン
サ方式まで含めると車種、メーカーによって種々雑多で
ある。

【０００４】例えば、ミッション最終段の回転を回転ケ
ーブルで取出し、室内の電磁誘導板に伝え、この回転力
によって車速を表示する電磁誘導式車速メータ、あるい
は４輪のホイールに取付けられてトラクションコントロ
ールに使用される電磁式ピックアップ、更にはオートマ
チックトランスミッションの入出力軸に取付けられてシ
ステムをモニターする電磁ピックアップ等があり、夫
々、取付位置、センサ種類を異にする車速計が必要に応
じて用意されている。

【０００５】その他、車体の衝突防止に用いられて対地
速度を測定する空間フィルター車速計等、車種、メーカ
ーによって異なる雑多な仕様を有する車速計が使用され
ている。

【０００６】具体例として例えば、特開平１１−１０８
９４２号公報にミッションのギヤ回転速度に応じた回転
周期パルスを車速に変換する装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の車速計も元々実車走行テストを行うために計装されて
いる訳ではないので、実車を走行させて所定の物理量を
ＲＰＭ−トラッキング分析、或いは回転次数比分析を実
施するためには、掃引信号となる車速信号を、別途、入
力する必要がある。

【０００８】この車速信号を多様な車両に実装された各
種車速計から利便良く取出すためには、第１にこの車速
計からの出力信号を分岐させること、第２に個別センサ
に適応した信号インターフェースを全て用意することが
必要である。この方法は煩雑であり、現実的でない。

【０００９】そこで、本発明者は車種に依存しない車速
信号を得る方法として、新たなセンサを別途用意し、車
両への着脱を容易にする方法を鋭意検討した。しかし、
これに用いるセンサの条件は、第１に正確な車速が得ら
れること、第２に着脱が容易且つ確実に行えること、第
３に低価格であることがその条件である。

【００１０】先ず、トランスミッション等の出力軸に電
磁ピックアップを新たに取付ける方法は改造の手間を伴
うため、本発明がその対象とするスポット的な利用用途
には適さない。

【００１１】また、空間フィルター速度センサ等は価格
が高価であり、且つ路面状態によっては正確に測定でき
ないことがある。特に自動車に使用する場合にはその取
扱が複雑となる欠点がある。例えば、特開平７−３８９
４３号公報に空間フィルター速度センサを用いた車速計
測装置が開示されている。

【００１２】また、上記条件をクリヤーするセンサとし
て電磁ピックアップ或いはロータリーエンコーダーを車
輪に取付ける方法があるが、この方法は価格的にも正確
の点でも優れていると考えられる。

【００１３】しかし、このケースであっても、電磁ピッ
クアップによる方法は車輪のリム部にギヤを取付ける必
要があり、ロータリエンコーダーを用いる方法はスリッ
ト円盤を取付ける必要がある。いずれにしても、その取
付は調整ステップも含めて煩雑となるため、現実的でな
い。

【００１４】以上のことから、本発明者は、多種多様な
車両の形態に依存することなく、あらゆる車両に容易、
且つ確実にその着脱が行えるセンサとそれを用いた測定
方法を発明した。

【００１５】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明は、走行車両の車速測定方法において、光線を送受光
する光センサ本体を走行車両の車体に固定し、少なくと
も１以上のリフレクタを車輪側面のリム部の円周上に等
ピッチで配列貼付し、光センサ本体から送光した光線を
リフレクタで反射させ、この反射光を受光することによ
って車輪の回転パルス信号を創出し、この回転パルス信
号の入力周期をクロックパルスによって算出する回転周
期演算回路、またはゲート時間に入力された回転パルス
信号数によって入力回転数を算出する回転数演算回路、
そのいずれかの回路を併用または単独に使用して車輪回
転数を算出し、更に所定の回数を乗算して車速信号を得
る走行車両の車速測定方法である。

【００１６】請求項２の発明は、光センサ本体は車軸を
懸架支持するサスペンション部材と一体に固定され、リ
フレクタは車輪側面のリム部に貼付された光反射テープ
である請求項１記載の走行車両の車速測定方法である。

【００１７】請求項３の発明は、走行車両の走行性能測
定方法において、走行車両の車速測定方法は、光線を送
受光する光センサ本体を走行車両の車体に固定し、少な
くとも１以上のリフレクタを車輪側面のリム部の円周上
に等ピッチで配列貼付し、光センサ本体から送光した光
線をリフレクタで反射させ、この反射光を受光すること
によって車輪の回転パルス信号を創出し、この回転パル
ス信号の入力周期をクロックパルスによって算出する回
転周期演算回路、またはゲート時間に入力された回転パ
ルス信号数によって入力回転数を算出する回転数演算回
路、そのいずれかの回路を併用または単独に使用して車
輪回転数を算出し、更に所定の係数を乗算して車速信号
を得る方法であり、この車速信号とこれに同期した走行
車両の物理信号を時系列的にＦＦＴアナライザに測定記
録し、この車速信号を掃引信号として車速に関連付けら
れた物理信号の変動成分の良否をＲＰＭ−トラッキング
分析によって判定し、周波数に依存する物理信号の変動
成分の良否を回転次数比分析によって判定する走行車両
の性能測定方法である。

【００１８】請求項４の発明は、ＲＰＭ−トラッキング
分析、回転次数比分析を行う物理信号はエンジンに装着
された補機駆動ベルト又はエンジンカムシャフト駆動歯
付ベルト又は無段変速機に装着された変速ベルトに関連
付けられた音圧信号又は振動信号又はエンジン回転数で
ある請求項３記載の走行車両の性能測定方法である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて詳細に説明す
る。図１は本発明に係る車速センサの概略図であり、図
２は図１のＡ−Ａ矢視図である。また、図３は本発明に
係る測定方法を示すブロック図であり、図４（ａ）は実
施例の方法を用いて測定したＲＰＭ−トラッキング分析
の１例であり、図４（ｂ）は同じくその回転次数比分析
の１例である。

【００２０】先ず始めに図１を用いて一般的な自動車の
構造、形態を概略説明する。すなわち、図１に示した車
両はセダンタイプの軽自動車であり、図１は車両後部よ
り俯瞰した前記車両の背面図である。

【００２１】この車両は、車両前部にエンジン１０およ
び図示しないトランスミッションを搭載しており、この
ミッション出力軸から、センターデファレンシャル〜プ
ロペラシャフト〜リアデファレンシャルを経て左右のリ
アドライブシャフトに動力が伝えられる。

【００２２】この左右のドライブシャフトの先端には車
輪が装着され、しかるべく駆動される。このとき左右の
リアドライブシャフトを、その中に通過させる中空シャ
フト７はショックアブゾーバー６とコイルスプリングで
車両本体に揺動可能に懸架されている。

【００２３】次に本発明に係る車速センサ１の構成を、
図１、図２を用いて詳細に説明する。図１、図２におい
て車速センサ１は光センサ本体１ａおよびセンサケーブ
ル１ｂと、光センサ本体１ａの送光部から投光された光
線を反射させて光センサ本体１ａの受光部へ光線を入射
させ、受光部にパルス信号を生起させるリフレクタ１ｃ
で構成される。

【００２４】更に、本発明が特徴とする前記車速センサ
１を用いた走行車両の車速測定方法を以下に詳説する。
すなわち、本発明に係る車速測定方法は車輪３の回転数
を、回転パルスを用いて演算し、これに車輪径を乗じて
車速を得る方法であり、この方法には上述した通り、電
磁ピックアップが一般的に多用されており、或いは同様
な機能を有するロータリエンコーダーが用いられてい
る。

【００２５】前記電磁ピックアップ、或いはロータリエ
ンコーダーを用いる方法は元々、装置に装着して耐久使
用するものであり、且つ測定精度を重視した方法である
から、確かにその耐久性及び精度上有効な方法である。

【００２６】しかしながら、上記センサは、ＡＢＳ（ア
ンチロックブレーキングシステム）、ＴＲＣ（トラクシ
ョンコンントロール）等の車両制御に特化して使用され
るものであるから、この信号を分岐して使用することに
は機能上問題があること、また、たとえ分岐するとして
も車両メーカーの信号規格は不統一であるから、これら
全てに対応することは現実的でない。

【００２７】また、別途、電磁ピックアップを取付ける
場合には、車両への後加工が必要となり、且つリングギ
ヤの取付位置の調整にも多大な手間を要することにな
り、この方法も現実的とは言えない。

【００２８】そこで本発明者は車両に標準装備されたセ
ンサからの一切の回転パルスを利用することなく、且つ
容易に着脱できる方法であって極く短時日の測定作業を
終了させた後には、速やかな原状回復を可能にする方法
を以下に提案する。

【００２９】すなわち、車輪３の回転パルスを検出する
センサには光センサを用いることによって、取付位置の
調整を極めて容易にするとともに、送光された光線を反
射させるリフレクタ１ｃには所定の面積にカットされた
反射テープを使用し、これを車輪リム３ａに貼付するこ
とによって、車輪３には一切の改造を不要とする方法で
ある。

【００３０】一方、光センサ本体１ａは、リアドライブ
シャフト７を支持するサスペンション６の下部に配され
た既存の取付ベースを利用することによって改造を行う
ことなく取付固定される。

【００３１】具体的には光センサ本体１ａをその上に固
定するブラケット４を予め作製しておき、このブラケッ
ト４に光センサ本体１ａを取付けた後、光センサ本体１
ａが車輪リム部３ａの所定位置に対向するように既存の
取付ベースに固定する。

【００３２】尚、上記取付ベースには既存ボルトを利用
することが好適であるが、この方法に限定されるもので
なく、要は着脱容易であり、且つ確実な固定方法であれ
ば任意に成し得るものである。例えば、ボルトクラン
プ、或いはマグネットクランプ等を単独又は併用して用
いることができる。

【００３３】また、リフレクタ１ｃは、車輪リム３ａの
面に描かれた所定の円周を等分割する位置に貼付され
る。この円周の直径及びリフレクタ１ｃの面積、貼付個
数は、光センサ本体１ａの好適な固定位置及び回転時の
パルス分解能によって決められる。

【００３４】次に図３を用いて本発明に係る車速測定方
法及び車速に関連付けられた走行車両の性能測定方法の
信号処理手順を説明する。図３で示すブロック図におい
て車速センサ１の光センサ本体１ａから送光された光線
は車輪リム３ａに貼付されたリフレクタ１ｃに反射し、
光センサ本体１ａに受光されてパルスを発生する。上記
リフレクタ１ｃは車輪３の回転と共に回転し、周期的な
回転パルスを創出する。

【００３５】この回転パルスは、ケーブル１ｂを経て室
内に配した信号変換器２０に入力され、増幅回路、フィ
ルタ回路を経て矩形パルスに波形整形される。以降はパ
ルス演算アルゴリズムに従って演算処理をプログラムす
ることになるが、この演算処理はディジタルＩＣ回路を
使用してハード的にプログラムする方法、或いはマイク
ロプロセッサーに演算プログラムを記憶させてソフト的
に処理させる方法があるが、いずれも汎用素子、汎用プ
ログラムを用いて目的とする信号変換処理を実行するこ
とができる。

【００３６】具体的には、前記回転パルス信号をパルス
カウンタ回路で直接カウントするか、または回転パルス
の周期を基準クロックパルスで演算するか、いずれかの
方法を用いて回転数又は周期時間をサンプリングする。

【００３７】得られた回転数又は周期時間を演算回路で
所定の係数を乗じ、車速に換算される。この係数はリフ
レクタ１ｃの貼付枚数、車輪タイヤ３ａのタイヤ外径を
基に決められる。換算された車速はディジタルディスプ
レイに車両速度として表示される。

【００３８】一方、サンプリング周期に従って取り込ま
れる前記の車速ディジタル信号は、Ｄ−Ａ（ディジタル
−アナログ）変換回路によってアナログ信号に変換さ
れ、ＦＦＴアナライザー４０又はデータレコーダ３０に
入力される。この車速アナログ信号はＲＰＭ−トラッキ
ング分析の掃引信号に使用される。

【００３９】次に車速に関連付けられる走行車両の特性
値（物理信号）としては主に騒音、振動等が挙げられる
が、ここでは騒音を例として以下に説明する。

【００４０】図１、図３に示すように室内にはマイクロ
フォン２ａが、しかるべく取り付けられており、室内の
騒音レベルがＡＭＰ回路を経てＦＦＴアナライザー４０
又はデータレコーダ３０に入力される。

【００４１】前記車速信号と騒音信号を同期させ、ＦＦ
Ｔアナライザー４０に入力することによって、目的とす
る騒音のＲＰＭ−トラッキング分析及び回転次数比分析
が実行できる。

【００４２】上記の両入力信号をデータレコーダ３０に
記録し、しかる後にＦＦＴアナライザー４０に入力し、
ＲＰＭ−トラッキング分析及び回転次数分析を実行する
こともできる。

【００４３】尚、図１、図３で示すＩＧ（イグニッショ
ン）パルス検出器２ｂは、他の特性値（物理信号）を例
として示したもので、この例ではエンジン回転数をＲＰ
Ｍ−トラッキング分析及び回転次数比分析の対象とする
例である。図１においてＩＧパルス検出器２ｂはエンジ
ンの点火コイル１次電流を検出するセンサであって、こ
れによってエンジンの回転に同期した回転パルスを創出
することができる。

【００４４】この回転パルス信号を、図３に示す信号変
換回路２０に入力し、その後の信号処理を車速信号と同
様に行えば、ディジタルディスプレイにエンジン回転数
を表示させるのは勿論のこと、特性値としてエンジン回
転信号をＦＦＴアナライザ４０に入力することができ
る。

【００４５】なお、この特性値をＲＰＭ−トラッキング
分析することによって、エンジン駆動系の変速特性を測
定評価することができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明に係る車速測定方法の実施例、
及びこの方法を用いて測定した走行車両の性能測定方法
の実施例を詳細に説明する。

【００４７】走行車両には６６０ｃｃ×３気筒エンジン
を搭載したセダンタイプの車両を使用し、図１で図示し
たようにサスペンション下部のショックアブゾーバー６
の取付ボルトを共用することによって光センサ本体１ａ
をブラケット４に固定した。

【００４８】また、リフレクタ１ｃには、小野測器社製
反射テープを１．２ｃｍ角にカットし、車輪リム３ａ上
の直径約３５ｃｍの円周上に２等分配置し、計２個所に
リフレクタ１ｃを貼付した。光センサ本体１ａにはキー
エンス社製ファイバーセンサを使用し、リフレクタ１ｃ
と光センサ本体１ａの間隙は１．５ｍｍに設定した。

【００４９】信号変換器２０には小野測器社製エンジン
回転計を用い、車速のメータ表示には小野測器社製エン
ジン回転計を使用した。また、ＲＰＭ−トラッキング分
析の対象となる騒音マイクロフォンはリオン社製騒音計
を用い、室内に配置した。

【００５０】上記構成の基に前記車両を、時速０ｋｍ／
ｈから１００ｋｍ／ｈの間で加減速運転し、この走行中
の車速信号と室内の騒音信号をＦＦＴアナライザー４０
に入力し、車速信号を掃引信号として、ＲＰＭ−トラッ
キング分析および回転次数比分析を実施した。結果は、
図４（ａ）、図４（ｂ）に示す。

【００５１】図４（ａ）、図４（ｂ）は本発明に係る車
速測定方法を用いた走行性能方法の実施例であり、図４
（ａ）は、車速を掃引信号とする騒音のＲＰＭ−トラッ
キング分析の結果をグラフ化したものであり、図４
（ｂ）は上記データを用いた時速７６ｋｍ／ｈ走行時の
回転次数比分析の結果をグラフ化したものである。

【００５２】図４（ａ）は、横軸は車速（＝ＲＰＭ）を
示し、縦軸は騒音（ｄＢ）を示す。同図は前記車両を時
速０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈまで変速させたときの
騒音レベルをグラフ化したものである。尚、この測定中
に測定者は走行時速７６ｋｍ／ｈ通過時に聴感で異音を
感じた。このことを図中の矢印で示している。

【００５３】そこで、時速７６ｋｍ／ｈ走行時の回転
（＝車速）次数比分析を実施した。結果は図４（ｂ）で
示すように約３０００Ｈｚでピーク音が出ていることが
判明した。故、このピーク音が走行車両の何によって発
生しているかを突き止めることが可能になる。

【００５４】例えばこのピーク音がエンジン補機ベル
ト、或いは駆動系ベルトに特有の発音であることが認識
されていれば、種々のベルトを交換し、比較測定するこ
とによって発音しないベルトを作り出せる。

【００５５】尚、ＲＰＭ−トラッキング分析が対象とす
る部材はベルトに限られることはなく、車速に関連付け
られる部材であれば有効な評価手段であり、とりわけ回
転部材の性能評価には有効な手段となる。

【００５６】また、図３で示したようにエンジン回転パ
ルスを特性値（物理信号）として、ＲＰＭ−トラッキン
グ分析を実施した場合、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｌｙＶａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）ベ
ルトの変速特性を評価する手段として、有効な手段とな
る。

【００５７】このようにＲＰＭ−トラッキング分析は有
効な手段であるが、これを実施するには、多種多様な車
両であっても容易に着脱できる車速センサの使用が必須
条件である。

【００５８】故、本発明に係る車速測定方法を用いた場
合、着脱が容易であることは勿論のこと、短時日の実験
終了後には、車両を原状に即、復帰できる極めて優れた
効果がある。

【００５９】

【発明の効果】請求項１の発明はこれによって、多種多
様な車両に全て適応できる車速センサを提供できる優れ
た効果がある。

【００６０】請求項２の発明はこれによって、着脱容易
な車速センサの使用を可能にし、且つ車両の原状回復を
容易にする車速センサを提供できる。

【００６１】請求項３の発明はこれによって、車両の走
行性能を評価する手法であるＲＰＭ−トラッキング分析
及び回転次数比分析を容易に実施させる効果がある。

【００６２】請求項４の発明はこれによって、車速に関
連付けられた回転系部材の走行性能を評価する手法であ
るＲＰＭ−トラッキング分析及び回転次数比分析を容易
に実施させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車速センサの概略図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明に係る測定方法を示すブロック図であ
る。

【図４】図４（ａ）は実施例の方法を用いて測定したＲ
ＰＭ−トラッキング分析の１例であり、図４（ｂ）は同
じくその回転次数比分析である。

【符号の説明】 １ 車速センサ １ａ 光センサ本体 １ｂ センサケーブル １ｃ リフレクタ ２ａ マイクロフォン ２ｂ ＩＧパルス検出器 ３ 車輪 ３ａ 車輪リム ３ｂ 車輪タイヤ ４ ブラケット ５ ボルト ６ サスペンション ７ リアドライブシャフト ８ デファレンシャルギヤ １０ エンジン ２０ 信号変換器 ３０ データレコーダ ４０ ＦＦＴアナライザー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行車両の車速測定方法において、 光線を送受光する光センサ本体を走行車両の車体に固定
   し、少なくとも１以上のリフレクタを車輪側面のリム部
   の円周上に等ピッチで配列貼付し、光センサ本体から送
   光した光線をリフレクタで反射させ、この反射光を受光
   することによって車輪の回転パルス信号を創出し、この
   回転パルス信号の入力周期をクロックパルスによって算
   出する回転周期演算回路、またはゲート時間に入力され
   た回転パルス信号数によって入力回転数を算出する回転
   数演算回路、そのいずれかの回路を併用または単独に使
   用して車輪回転数を算出し、更に所定の係数を乗算して
   車速信号を得ることを特徴とする走行車両の車速測定方
   法。
2. 【請求項２】 光センサ本体は車軸を懸架支持するサス
   ペンション部材と一体に固定され、リフレクタは車輪側
   面のリム部に貼付された光反射テープである請求項１記
   載の走行車両の車速測定方法。
3. 【請求項３】 走行車両の走行性能測定方法において、 走行車両の車速測定方法は、光線を送受光する光センサ
   本体を走行車両の車体に固定し、少なくとも１以上のリ
   フレクタを車輪側面のリム部の円周上に等ピッチで配列
   貼付し、光センサ本体から送光した光線をリフレクタで
   反射させ、この反射光を受光することによって車輪の回
   転パルス信号を創出し、この回転パルス信号の入力周期
   をクロックパルスによって算出する回転周期演算回路、
   またはゲート時間に入力された回転パルス信号数によっ
   て入力回転数を算出する回転数演算回路、そのいずれか
   の回路を併用または単独に使用して車輪回転数を算出
   し、更に所定の係数を乗算して車速信号を得る方法であ
   り、 この車速信号とこれに同期した走行車両の物理信号を時
   系列的にＦＦＴアナライザに測定記録し、この車速信号
   を掃引信号として車速に関連付けられた物理信号の変動
   成分の良否をＲＰＭ−トラッキング分析によって判定
   し、周波数に依存する物理信号の変動成分の良否を回転
   次数比分析によって判定することを特徴とする走行車両
   の性能測定方法。
4. 【請求項４】 ＲＰＭ−トラッキング分析、回転次数比
   分析を行う物理信号はエンジンに装着された補機駆動ベ
   ルト又はエンジンカムシャフト駆動歯付ベルト又は無段
   変速機に装着された変速ベルトに関連付けられた音圧信
   号又は振動信号又はエンジン回転数である請求項３記載
   の走行車両の性能測定方法。