【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２輪車競技や４輪車競技に用いる競技車両に使用して好適なデータロガーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２輪車競技や４輪車競技においては、その出走前に車体の調整や運転者の技量向上の目的で試験走行を重ねることが多い。上記の車体の調整とは、周回速度をできる限り高める目的で、サーキットの特性と運転者の技量、特性に合わせるためにサスペンションシリンダやステアリングといった車体可動部やエンジン、トランスミッション、燃料噴射装置などの動力系の調整を意味し、運転者の技量向上とは、走行するサーキットの特性と車体操作を試走することで経験的に習得し、安全かつ高速に周回速度の向上をはかることを意味する。
【０００３】
そこで従来は、走行中の車両の速度、エンジン回転数、スロットル開度、加速度といったデータを時系列に測定し、同様にこれを時系列に表示することができるデータロガーを用いることによって、上述した周回速度の向上をより効率的に実現していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法には次に述べる３点の問題があった。
（イ） 周回別の重ね合わせ表示ができない。
試験走行においては、図２に記したピットロードと呼ばれる走行開始位置から車両を発進させ、コース内の所定の位置、ここでは周回基準点を通過する毎に周回時間を記録する作業を数周から数十周繰り返す。
運転者はサーキットの特性や車両の特性を経験的に掌握することと、より高速に安定した周回速度を実現することを目的に思考錯誤をともなう様々な運転操作を周回毎に試すことになる。
目的の周回数の走行が終了した後、試験走行時のデータを解析することになるが、従来のデータロガーでは、図３（Ａ）に記すように走行開始から終了までの時系列データが表示されるため、周回ごとに繰り返した運転操作の変化に伴う速度特性や、エンジン回転数、スロットル開度などの情報と周回時間の関係を比較評価するのが困難であるという問題が生じていた。
【０００５】
（ロ） 距離系列のデータ表示ができない（位置の特定が困難）。
運転特性や車両動作特性の解析を行う上でもっとも重要な要素のひとつにサーキット上での位置の特定がある。
例えば、図２に記した第３コーナー脱出前後のシリンダストローク特性やエンジン回転数特性、車体傾斜角特性といった情報はコースに適した車両調整を行う上で重要な要素となる。また、第１コーナー進入前後の速度やスロットル開度、車体傾斜角といった情報は周回速度を向上させることを目的とした運転者の技量解析において重要な要素となる。
しかし、従来のデータロガーは図３（Ａ）に記したごとく、時系列にデータを表示するものであるため、サーキット上での走行位置の特定が困難であり、速度変化や最高速度あるいはスタートからの時間経過などの情報をたよりに図３（Ｂ）のように概算特定するなどの経験を要し、かつ不確かな方法を用いざるを得なかった。
【０００６】
（ハ） 車体傾斜角とコーナリング半径が正確に検出できない。
運転特性を解析する上でもっとも重要なデータのひとつに車体の傾斜角とコーナリング半径がある。
周回速度を向上させるためには、コーナー進入時に可能な限り速やかに車体を適切な角度に傾斜させてコーナリングに備えるとともに、コーナリング中にあっては車体が傾斜しているという不安定な状態にあるため、傾斜角度の変動を極力小さくするとともに、コーナリング半径の変動も小さくする必要がある。
従来のデータロガーでは、加速度センサ等を用いて車体の傾斜角を検出しようとする試みがあったが、コーナリング中の遠心力の影響で正確な傾斜角度が検出できないという問題がある。また、コーナリング半径を検出できる機能を持つデータロガーは現在存在しない。
【０００７】
本発明は上記の各問題点を解決するために成されたものであって、その目的は、競技車両の周回別の各種情報を重ね合わせて表示することができ、且つ、距離系列のデータ表示を可能にして、サーキット上での走行位置の特定を可能にすると共に、車体傾斜角とコーナリング半径を正確に検出できるように工夫した競技車両用データロガーを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するために、本発明に係わる競技車両用データロガーにおいて講じた手段は以下の如くである。
【０００９】
（１） 前記請求項１に記載の如く、走行中の競技車両の速度、エンジン回転数、スロットル開度、加速度といったデータを時系列に測定する測定手段と、同様にこれらの各測定データを時系列に表示する表示手段を備えた競技車両用データロガーであって、上記データロガーの手段に、ラップ別のデータを比較するデータ比較手段と、サーキットの走行位置におけるデータ表示を表示するデータ表示手段と、２軸加速度センサの計測した二つの加速度情報と速度検出センサから検出した速度情報から車体の傾斜角とコーナリング半径を検出するデータ検出手段を付加したことを特徴とする。
【００１０】
（２） 前記請求項２に記載の如く、上記のデータロガーに、車輪回転数検知センサと、エンジン回転数検知センサと、スロットル開度検知センサと、２軸加速度検知センサと、前後シリンダストロークセンサと、スタートトリガＳＷと、周回基準点通過検知センサよりなるセンサ部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
（３） 前記請求項３に記載の如く、上記のデータロガーに、コントローラと、車輪回転数入力部と、エンジン回転数入力部と、スロットル開度入力部と、２軸加速度センサと、前後シリンダストローク入力部と、スタートトリガ入力部と、周回基準点通過トリガ入力部と、タイマーカウンタと、データ送受信Ｉ／Ｆと、ＲＡＭよりなる計測・記録部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
（４） 前記請求項４に記載の如く、上記のデータロガーに、コントローラと、データ送受信Ｉ／Ｆと、タイマーカウンタと、ハードディスクと、マウス／キーボードと、傾斜角・走行半径演算部と、表示部と、ＲＡＭよりなる表示・演算部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
（５） 前記請求項５に記載の如く、データ収集開始を起点とし、周回基準点を車両が通過する時間を前記表示・演算部のＲＡＭに記録した後、前記計測・記録部のＲＡＭに記録されたセンサ部測定情報を表示・演算部に収集し、前記記録した周回基準点通過時間に基づいて、時系列のセンサ部測定情報を周回毎に区切って表示・演算部の表示部に表示する機能を備えて成ることを特徴とする。
【００１４】
（６） 前記請求項６に記載の如く、磁場検知方式においてはサーキット内に埋設された磁気発生器の発生する磁界位置を周回基準点に定義し、上記基準点通過時に検知する磁界通過情報を周回基準点通過情報とし、光電方式においては光源位置を周回基準点に定義し、上記基準点通過時に検知する受光情報を周回基準点通過情報とすることで、上記定義した周回基準点の通過タイミングを時系列に記録している速度、エンジン回転数、スロットル開度等のセンサ部測定情報と併せて前記計測・記録部のＲＡＭに記録した後、上記記録情報を前記表示・演算部に収集し、上記収集した通過タイミング情報に基づいてセンサ部測定情報を周回毎に区切って表示する機能を備えて成ることを特徴とする。
【００１５】
（７） 前記請求項７に記載の如く、時系列の速度情報を時間積分し距離系列情報に変換する機能と、解析者が選択したコースマップ上の特定点の周回基準点からの距離を同定する機能と、上記算出した距離系列情報と上記同定した距離情報を比較参照して、特定点における測定情報を表示させる機能を備えて成ることを特徴とする。
【００１６】
（８） 前記請求項８に記載の如く、２軸加速度情報と速度から、車体傾斜角度とコーナリング半径を検出する機能を備えて成ることを特徴とする。
【００１７】
上記（１）〜（８）で述べた手段によれば、車体が所定の速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）に到達した直後、或は、運転者がスタートトリガＳＷを押下したと同時に、スタートトリガ入力部が検知した時刻から、上記車輪回転数検知センサから前記シリンダストロークセンサのセンサ情報を、コントローラから前後シリンダストローク入力部によりタイマーカウンタの割り込みに同期して、所定の時間間隔（例えば１００ｍｓ）で取り込んでＲＡＭに時系列に記録するとともに、車両がサーキット上の所定の位置を通過した際に、上記所定位置に埋設されている磁気発生装置あるいは光電方式等による通過情報を検出する周回基準点通過検知センサの検出した情報を、周回基準点通過トリガ入力部を経由してタイマーカウンタの割り込みタイミングと同期して取り込み、前記から車輪回転数検知センサ前後のシリンダストローク情報と併せて前記ＲＡＭに周回区切り情報として記録することを可能にする。
【００１８】
更に上記（１）〜（８）で述べた手段によれば、前記計測・記録部がＲＡＭに記録した情報をデータ送受信Ｉ／Ｆを介して収集し、これをＲＡＭに保存するとともに、上記データの内車輪回転数検知センサの検出した車輪回転数情報、例えば、車輪１回転角度当たりにｎ回のパルスを発生させるパルス発生器を車輪回転軸付近に取り付け、左記パルス発生器の発生したパルス周波数を、あらかじめ分かっている車輪直径および車輪１回転当たりのパルス数に基づき走行速度に変換し、上記演算した時系列の走行速度情報を時間積分することで距離系列に変換することを可能にする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、上述した本発明に係わる競技車両用データロガーの実施の形態を図面と共に説明すると、図１は本発明の全体を説明した構成図であって、本発明を構成するセンサ部は、車輪回転数検知センサ２．１と、エンジン回転数検知センサ２．２と、スロットル開度検知センサ２．３と、２軸加速度検知センサ２．４と、前後シリンダストロークセンサ２．５と、スタートトリガＳＷ２．６と、周回基準点通過検知センサ２．７とによって構成されている。
【００２０】
また、本発明を構成する計測・記録部は、コントローラ１と、車輪回転数入力部１．１と、エンジン回転数入力部１．２と、スロットル開度入力部１．３と、２軸加速度センサ１．４と、前後シリンダストローク入力部１．５と、スタートトリガ入力部１．６と、周回基準点通過トリガ入力部１．７と、タイマーカウンタ１．８と、データ送受信Ｉ／Ｆ１．９と、ＲＡＭ１．１０の構成よりなり、車体が所定の速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）に到達直後あるいは、運転者がスタートトリガＳＷ２．６を押下したと同時にスタートトリガ入力部１．６が検知した時刻から、上記車輪回転数検知センサ２．１から前後シリンダストロークセンサ２．５のセンサ情報を、車輪回転数入力部１．１から前後シリンダストローク入力部１．５によりタイマーカウンタ１．８の割り込みに同期して、所定の時間間隔例えば１００ｍｓ）で取り込んでＲＡＭ１．１０に時系列に記録するとともに、車両がサーキット上の所定の位置を通過した際に、左記所定位置に埋設されている磁気発生装置あるいは光電方式等による通過情報を検出する周回基準点通過検知センサ２．７の検出した情報を周回基準点通過トリガ入力部１．７を経由してタイマーカウンタ１．８の割り込みタイミングと同期して取り込み、前記車輪回転数検知センサ２．１から前後シリンダストロークセンサ２．５の情報と併せて前記ＲＡＭ１．１０に周回区切り情報として記録することができる。
【００２１】
更に、本発明を構成する表示・演算部は、コントローラ３．１と、データ送受信Ｉ／Ｆ３．１と、タイマーカウンタ３．２と、ハードディスク３．３と、マウス／キーボード３．４と、距離系列変換演算部３．５と、傾斜角・走行半径演算部３．６と、表示部３．７と、ＲＡＭ３．８よりなる。
【００２２】
この表示・演算部は、前記計測・記録部がＲＡＭ１．１０に記録した情報をデータ送受信Ｉ／Ｆ３．１を介して収集し、これをＲＡＭ３．７に保存するとともに、上記データの内車輪回転数検知センサ２．１の検出した車輪回転数情報、例えば、車輪１回転角度当たりにｎ回のパルスを発生させるパルス発生器を車輪回転軸付近に取り付け、左記パルス発生器の発生したパルス周波数を、あらかじめ分かっている車輪直径および車輪１回転当たりのパルス数に基づき走行速度に変換し、左記演算した時系列の走行速度情報を時間積分することで距離系列に変換することができる。
【００２３】
以上の如く構成した本発明に係る競技車両用データロガーによれば、前記（イ）で述べた「周回別の重ね合わせ表示ができない。」という課題に対して、次の２つの方法を用いることができる。
解決方法１：手動検出方式
試験走行においては図２に記した、ピットロードと呼ばれる走行開始位置から車両を発進させる。周回時間を計測する時計係は車両発進前に運転者が押下するスタートトリガＳＷ２．６と同期して、表示演算部のマウスあるいはキーボード操作により計測開始を確定する。上記操作により、表示・演算部はタイマーカウンタ３．２のカウントアップが開始され、前記運転者のスタートトリガＳＷ２．６の押下操作により、計測・記録部は時系列にデータを収集し始める。
【００２４】
上記の計測・記録部と表示・演算部との計測同期作業は、以下の方法に置き換えることもできる。表示・演算部はあらかじめ、車輪回転数を速度に変換するための変数（車輪直径、車輪１回転当たりのパルス数）を計測・記録部にデータ送受信Ｉ／Ｆ３．１を用いて転送しておく。計測・記録部は上記変数に基づいて、車輪回転数情報（ここでは車輪回転数検知センサ２．１が検出したパルス周波数）を速度に変換し、車両発進後、所定の速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）に到達したときを計測開始とする。時計係は車両が発進してから、所定速度に到達する遅れを見計らって、表示・演算部のマウスあるいはキーボード操作により計測開始を確定する（例に記した１０ｋｍ／ｈならば、発進と同時の操作でも誤差はほとんど発生しない）。
【００２５】
走行中の車両はタイマカウンタ１．８の割込みタイミングにより所定の時間間隔（例えば１００ｍｓ）で車輪回転数検知センサ２．１から前後シリンダストロークセンサ２．５の情報を時系列に計測し続ける。
車両が、周回基準点を通過する毎に時計係は表示・演算部のマウスあるいはキーボード操作を行うことで、コントローラ３に割込みを発生させ、コントローラ３は割込みと同時にタイマーカウンタ３．２のカウント値を参照することで、周回基準点を通過した時点の左記カウント値をＲＡＭ３．８に例えば、図３（Ｂ）の概念図に記したごとく計測・記録部のサンプリング間隔と等しい１００ｍｓ分解能で記録する。
【００２６】
目的の周回数走行を行い、計測・記録部のデータ収集と時計係による表示・演算部への周回時間測定作業が終了後、表示・演算部はデータ送受信Ｉ／Ｆ３．１を介して計測・記録部から車輪回転数検知センサ２．１から前後シリンダストロークセンサ２．５のデータを収集し、ＲＡＭ３．８に例えば、図４（Ａ）の配列情報として記録する。次いで、表示・演算部は上記配列情報と、図４（Ｂ）に記した周回時間情報を参照し、図３（Ｃ）のごとく表示部３．７に表示する。
【００２７】
図３（Ｃ）の表示と、図４の表示の関係を具体的に述べると、図３（Ｃ）は第１周回から第３周回までのデータを表示したものである。第１周回は図３（Ｂ）の概念図の周回基準点通過時間によれば、図３（Ａ）の配列６０９から１２０１となる。表示・記録部のコントローラ３は左記配列番号に対応する測定情報を表示部３．７に表示する。第２周回、第３周回も同様の方法で表示できる。
【００２８】
解決方法２：自動検出方式
試験走行においては、図２に記したピットロードと呼ばれる走行開始位置から車両を発進させる。表示・演算部はあらかじめ、車輪回転数を速度に変換するための変数（車輪直径、車輪１回転当たりのパルス数）を計測・記録部に３．１データ送受信Ｉ／Ｆ３．１を用いて転送し、計測・記録部は左記変数に基づいて入力する車輪回転数情報（ここでは車輪回転数検知センサ２．１が検出したパルス周波数）を速度に変換し、車両が発進し、所定の速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）に到達したときを計測開始とする。
【００２９】
車両走行時、計測・記録部はタイマカウンタ１．８の割込みタイミングにより所定の時間間隔（例えば１００ｍｓ）で車輪回転数検知センサ２．１から前後シリンダストロークセンサ２．５の情報を時系列に計測し、例えば図５に記した配列に記録し続ける。
【００３０】
磁場検知方式においては、周回基準点に定義したサーキット内に埋設された磁気発生器の発生する磁界位置を車両が通過する際に検知する磁界通過情報を周回基準点通過情報とし、光電方式においては光源位置を周回基準点に定義し、上記基準点通過時に検知する受光情報を周回基準点通過情報とし、時系列に記録している図５の速度、エンジン回転数、スロットル開度等のセンサ部測定情報と併せてＲＡＭに定義した配列領域に１として記録する。基準情報が検知されなかった場合は０を記録する。
【００３１】
目的の周回数走行を行い、計測・記録部のデータ収集が終了後、表示・演算部はデータ送受信Ｉ／Ｆ３．１を介して計測・記録部から車輪回転数検知センサ２．１から前後シリンダストロークセンサ２．５のデータを収集し、ＲＡＭ３．８に図５と同様の配列を定義して記録する。次いで、表示・演算部は第０周回においては、配列番号０から第１周回開始に対応する基準点通過情報が１となる配列のひとつ手前の情報までを、第１周回以降は、上記周回開始に対応する基準点通過情報が１となる点から次回周回開始点に対応する基準点通過情報が１となる配列のひとつ手前の情報までを表示部３．７に表示する。
【００３２】
また、前記（ロ）で述べた「距離系列のデータ表示ができない。」という課題に対しては、次の解決方法を用いることができる。
サーキットのコースを図６のごとく矩形に分割し、周回基準点を起点とする各矩形領域座標までの実距離を図７のごとく設定する。このとき、コース外に当たる矩形領域は例えば０ｘＦＦＦＦ（１６進数全ビット１）のように判別容易にする。
表示・演算部は図６に記したコースマップ図を表示する。解析者は表示された上記コースマップ図をマウス操作で特定することにより、解析目的の場所を選択する。
更に、表示・演算部は上記特定した矩形領域座標を検出し、図７の距離同定テーブルを参照して基準点から特定点（上記解析者が選択した解析目的点）までの距離を同定する。
【００３３】
次に、表示・演算部は、図４あるいは図５のごとく時系列に記録された速度情報を用いて、各周回開始点から上記同定した特定点までの距離に基づき、距離系列変換演算を距離系列変換演算部３．５を用いて図１１に記したフローチャートの手順に従って行う。
【００３４】
上記演算により、検出した第ｉ周回における特定点の配列番号Ｐｉを中心として所定の表示時間間隔に相当する配列数、すなわちＰ（ｉ−τ）からＰ（ｉ−τ）の範囲の全ての測定データ（速度、エンジン回転数、スロットル開度、前後シリンダストローク、加速度ＹＺ）を表示することで、特定点におけるデータ解析を容易に行うことが可能となる。
【００３５】
上記、距離系列変換演算は次のように行うこともできる。図８に記したごとく配列領域を表示・演算部のＲＡＭに定義し、計測開始から終了までの距離情報を上記配列の距離変換情報領域にあらかじめ図１２に記したフローチャートに示す演算により記録する。
上記演算を行うことで、定義した配列領域に計測開始から終了までの距離積算情報が記録できる。
【００３６】
次いで、図１３のフローチャートに記したように解析したい特定点と距離積算情報を参照比較することで、特定点を中心としたすべての計測情報を表示することが可能となる。
上記演算により、検出した第ｉ周回における特定点の配列番号Ｐｉを中心として所定の表示時間間隔に相当する配列数、すなわちＰ（ｉ−τ）からＰ（ｉ−τ）の範囲の全ての測定データ（速度、エンジン回転数、スロットル開度、前後シリンダストローク、加速度ＹＺ）を表示することで、特定点におけるデータ解析を容易に行うことが可能となる。
【００３７】
上記の方法は、サーキットコースレイアウトから特定した位置情報と実際の走行距離情報の比較となる。実際の走行情報は走行時のラインの取り方によるコースレイアウトとの偏差や、検出した速度情報の誤差などの影響で、基準点から離れるほど誤差が大きくなるという問題もある。
【００３８】
次に、前記（ハ）で述べた「車体傾斜角とコーナリング半径が正確に検出できない。」という課題に対しては、次の解決方法を用いることができる。
測定を行うサーキット路面の重力方向と平行な軸をＺ軸に定義し、Ｚ軸に直交する平面をＸＹ平面に定義する。この座標系を基準座標系と呼ぶことにする（図９（Ａ））。
車両の長手方向をｘ軸、横方向をｙ軸に定義し、無負荷状態でｙ軸が基準座標系におけるＹ軸と平行になるように車両を静止させたとき、ｘｙ平面に対して直交する方向をｚ軸に定義する。この座標系を車両座標系と呼ぶことにする（図９（Ｂ））。
車両座標系におけるｙｚ方向の加速度を検出できるように２軸加速度センサを車両に設置する。
【００３９】
車両停止状態において、その傾斜角がθならば、上記加速度センサの計測する車両座標系におけるｙ、ｚ方向の加速度αｙ、αｚは重力加速度１Ｇの環境において、車両座標系のｙ、ｚ軸における重力加速度成分αｇｙ、αｇｚ
αｙ＝αｇｙ＝Ｇｓｉｎθ
αｚ＝αｇｚ＝Ｇｃｏｓθ
を検出することになる（図１０（Ａ）静止系）。
【００４０】
一方、速度Ｖで半径ｒのコーナーをコーナリング中は図１０（Ｂ）に記したような遠心力による加速度
αｃ＝Ｖ２／ｒ
が車両にかかる。この場合、車両に取り付けられた加速度センサは、静止系における重力加速度の分力成分に、遠心力成分ベクトルαｃｙ、αｃｚが付加された形で、
が検出されることになる。
ここで、重力加速度Ｇが既知であり、走行速度Ｖが計測結果より既知であることを前提に、コーナリング半径ｒと基準座標系における車両座標系の傾斜角θを算出することにする。
【００４１】
式１より、
が得られ、上式より
が得られる。よって、コーナリング半径ｒは
より算出できる。次に、傾斜角θは式４より算出されたコーナリング半径ｒが既知のもと
の関係から、
が得られ、
が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べた次第で、本発明に係わる競技車両用データロガーによれば、サーキット上での競技車両の周回別の各種情報を重ね合わせて表示することができ、また、距離系列でのデータ表示を可能にして、サーキット上での競技車両の走行位置を特定できると共に、走行中の車体傾斜角とコーナリング半径を正確に検出できるため、走行するサーキットの特性と車体操作を経験的に習得して、周回速度の向上をより安全に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる競技車両用データロガーの構成を説明したブロック図。
【図２】サーキットの概念図。
【図３】走行データ表示方法比較の概念を示したもので、（Ａ）は時系列データ全周表示例、（Ｂ）は周回基準の概算を特定した表示例、（Ｃ）は時系列データ周回区切り表示例。
【図４】表示・演算部データ記録の概念を示したもので、（Ａ）は周回時間配列の概念図、（Ｂ）は周回時間情報の概念図。
【図５】計測・記録部データ記録概念図。
【図６】サーキットのコースマップ分割概念図。
【図７】距離同定テーブルを示した図。
【図８】距離系列情報記録概念図。
【図９】座標系の定義を示したもので、（Ａ）は基準座標系を示した図、（Ｂ）は車両座標系を示した図。
【図１０】車両にかかる加速度を示したもので、（Ａ）は静止系を示した図、（Ｂ）は回転系を示した図。
【図１１】距離系列変換演算の手順を説明したフローチャート。
【図１２】距離系列変換演算の他の手順を説明したフローチャート。
【図１３】特定点検出演算の手順を説明したフローチャート。
【符号の説明】
１ コントローラ
１．１ 車輪回転数入力部
１．２ エンジン回転数入力部
１．３ スロットル開度入力部
１．４ ２軸加速度入力部
１．５ 前後シリンダストローク入力部
１．６ スタートトリガ入力部
１．７ 周回基準点通過トリガ入力部
１．８ タイマーカウンタ
１．９ データ送受信Ｉ／Ｆ
１．１０ ＲＡＭ
２．１ 車輪回転数検知センサ
２．２ エンジン回転数検知センサ
２．３ スロットル開度検知センサ
２．４ ２軸加速度検知センサ
２．５ 前後シリンダストロークセンサ
２．６ スタートトリガＳＷ
２．７ 周回基準点通過検知センサ
３ コントローラ
３．１ データ送受信Ｉ／Ｆ
３．２ タイマーカウンタ
３．３ ハードディスク
３．４ マウス／キーボード
３．５ 距離系列変換演算部
３．６ 傾斜角・走行半径演算部
３．７ 表示部
３．８ ＲＡＭ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a data logger suitable for use in a competition vehicle used in a motorcycle competition or a four-wheel competition.
[0002]
[Prior art]
In a two-wheeler or four-wheeler competition, test runs are often repeated before the start of the race for the purpose of adjusting the vehicle body and improving the skill of the driver. The above-mentioned adjustment of the vehicle body is to increase the orbiting speed as much as possible, and to adjust the characteristics of the circuit and the skill of the driver, the power of the vehicle body movable parts such as suspension cylinders and steering, the engine, the transmission, the fuel injection device, etc. Improving the driver's skill means adjusting the system, and improving the driver's skill means empirically learning the characteristics of the running circuit and the vehicle operation by trial running, and safely and rapidly increasing the orbiting speed.
[0003]
Conventionally, data such as speed, engine speed, throttle opening, and acceleration of a running vehicle are measured in a time series, and similarly, by using a data logger capable of displaying the data in a time series, the above is described above. The orbiting speed was improved more efficiently.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional method has the following three problems.
(B) It is not possible to display the superimposition for each lap.
In the test run, the vehicle is started from a running start position called a pit road shown in FIG. 2 and the work of recording the lap time every time the vehicle passes a predetermined position in the course, here, the lap reference point, is performed from several laps. Repeat several tens of laps.
The driver will try various driving operations with thought and error every lap for the purpose of empirically grasping the characteristics of the circuit and the characteristics of the vehicle and realizing a faster and more stable lap speed.
After running the desired number of laps, the data during the test run is analyzed. However, the conventional data logger displays time-series data from the start to the end of the run as shown in FIG. Therefore, there has been a problem that it is difficult to compare and evaluate the relationship between the speed characteristics and information such as the engine speed and the throttle opening and the lap time with the change of the driving operation repeated for each lap.
[0005]
(B) Distance series data cannot be displayed (location is difficult to identify).
One of the most important factors in analyzing driving characteristics and vehicle operation characteristics is specifying the position on the circuit.
For example, information such as the cylinder stroke characteristics before and after exiting the third corner, the engine speed characteristics, and the vehicle body inclination angle characteristics shown in FIG. 2 are important factors in performing vehicle adjustment suitable for the course. Information such as the speed before and after entering the first corner, the throttle opening, and the vehicle body inclination angle are important factors in the skill analysis of the driver for the purpose of improving the lap speed.
However, since the conventional data logger displays data in a time series as shown in FIG. 3A, it is difficult to specify a traveling position on a circuit, and a change in speed, a maximum speed, or a start. As shown in FIG. 3 (B), it is necessary to have experience such as estimating the information as shown in FIG. 3 (B) based on the information such as time lapse, and to use an uncertain method.
[0006]
(C) The vehicle body inclination angle and the cornering radius cannot be accurately detected.
One of the most important data for analyzing driving characteristics is the inclination angle and cornering radius of the vehicle.
In order to improve the orbiting speed, the vehicle body is inclined at an appropriate angle as soon as possible when entering a corner to prepare for cornering, and during cornering, the vehicle is in an unstable state in which the vehicle is inclined Therefore, it is necessary to minimize the variation of the inclination angle and the variation of the cornering radius.
Conventional data loggers have attempted to detect the inclination angle of the vehicle body using an acceleration sensor or the like, but have a problem that an accurate inclination angle cannot be detected due to the effect of centrifugal force during cornering. Further, there is no data logger having a function of detecting a cornering radius at present.
[0007]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to superimpose and display various kinds of information for each lap of a competition vehicle, and to display distance series data. To provide a data logger for a competition vehicle that is capable of specifying a running position on a circuit and that is capable of accurately detecting a vehicle body inclination angle and a cornering radius.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Means taken to solve the above technical problem in the data logger for a racing vehicle according to the present invention are as follows.
[0009]
(1) As described in claim 1, a measuring means for measuring data such as a speed, an engine speed, a throttle opening, and an acceleration of a running competition vehicle in a time series, and similarly, measures each of these measured data. A data logger for a racing vehicle comprising display means for displaying in series, data comparison means for comparing data of each lap, and data display means for displaying data display at a traveling position of a circuit on the data logger means. And data detection means for detecting the inclination angle and the cornering radius of the vehicle body from the two pieces of acceleration information measured by the two-axis acceleration sensor and the speed information detected by the speed detection sensor.
[0010]
(2) As described in the above (2), the data logger includes a wheel rotation speed detection sensor, an engine rotation speed detection sensor, a throttle opening degree detection sensor, a two-axis acceleration detection sensor, and a longitudinal cylinder stroke sensor. , A start trigger SW, and a sensor unit including a rotation reference point passage detection sensor.
[0011]
(3) As described in claim 3, the data logger includes a controller, a wheel speed input unit, an engine speed input unit, a throttle opening input unit, a two-axis acceleration sensor, and a front-rear cylinder. A stroke input unit, a start trigger input unit, a rotation reference point passage trigger input unit, a timer counter, a data transmission / reception I / F, and a measurement / recording unit including a RAM are provided.
[0012]
(4) As described in the fourth aspect, the data logger has a controller, a data transmission / reception I / F, a timer counter, a hard disk, a mouse / keyboard, a tilt angle / running radius calculator, and a display. And a display / calculation unit comprising a RAM.
[0013]
(5) As described in the above (5), starting from the start of data collection, the time when the vehicle passes the lap reference point is recorded in the RAM of the display / calculation unit, and then recorded in the RAM of the measurement / recording unit. The measured sensor section measurement information is collected in the display / calculation section, and the time-series sensor section measurement information is divided for each lap and displayed on the display section of the display / calculation section based on the recorded lap reference point passing time. It is characterized by having a function.
[0014]
(6) As described in claim 6, in the magnetic field detection method, the position of the magnetic field generated by the magnetic generator embedded in the circuit is defined as a circuit reference point, and the magnetic field passage information detected when passing the reference point is defined. As the reference point passing information, in the case of the photoelectric system, the light source position is defined as the reference point, and the light receiving information detected when passing the reference point is used as the reference point passing information, so that the passing timing of the reference point defined above is obtained. Is recorded in the RAM of the measurement / recording unit together with the sensor unit measurement information such as the speed, engine speed, throttle opening, etc. which are recorded in time series, and the recorded information is collected in the display / calculation unit. And a function of displaying the sensor section measurement information for each rotation based on the collected passage timing information.
[0015]
(7) As described in the above (7), a function of time-integrating the time-series speed information and converting it into distance-series information, and identifying a distance of a specific point on the course map selected by the analyst from the orbiting reference point. And a function of comparing and referring to the calculated distance series information and the identified distance information to display measurement information at a specific point.
[0016]
(8) As described in the eighth aspect, a function is provided for detecting a vehicle body inclination angle and a cornering radius from two-axis acceleration information and speed.
[0017]
According to the means described in the above (1) to (8), immediately after the vehicle body reaches a predetermined speed (for example, 10 km / h), or at the same time when the driver presses the start trigger SW, the start trigger input is performed. From the time detected by the unit, the sensor information of the cylinder stroke sensor is taken in from the wheel rotation number detection sensor by the front / rear cylinder stroke input unit at a predetermined time interval (for example, 100 ms) from the controller in synchronization with the interruption of the timer counter. A circulating reference point passage detection for recording in a RAM in time series and detecting passage information by a magnetic generator or a photoelectric system embedded in the predetermined position when the vehicle passes a predetermined position on the circuit. The information detected by the sensor is transmitted to the timer counter interrupt timing via the loop reference point passage trigger input section. Synchronously uptake, it makes it possible to record the orbiting delimiter information in the RAM together with the cylinder stroke information of the wheel rotation speed sensor back and forth from the a.
[0018]
Further, according to the means described in the above (1) to (8), the information recorded in the RAM by the measurement / recording unit is collected via a data transmission / reception I / F, and is stored in the RAM. The wheel rotation speed information detected by the inner wheel rotation speed detection sensor, for example, a pulse generator that generates n pulses per wheel rotation angle is mounted near the wheel rotation axis, and the pulse frequency generated by the pulse generator on the left Is converted into a running speed based on the wheel diameter and the number of pulses per rotation of the wheel known in advance, and the calculated time-series running speed information can be converted into a distance sequence by time integration.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a data logger for a racing vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating the entirety of the present invention. A rotation speed detection sensor 2.1, an engine rotation speed detection sensor 2.2, a throttle opening detection sensor 2.3, a two-axis acceleration detection sensor 2.4, a front / rear cylinder stroke sensor 2.5, a start trigger The switch SW2.6 and the orbiting reference point passage detection sensor 2.7 are provided.
[0020]
The measurement / recording unit constituting the present invention includes a controller 1, a wheel speed input unit 1.1, an engine speed input unit 1.2, a throttle opening input unit 1.3, and a two-axis acceleration. The sensor 1.4, the front / rear cylinder stroke input unit 1.5, the start trigger input unit 1.6, the orbital reference point passage trigger input unit 1.7, the timer counter 1.8, the data transmission / reception I / F 1.. 9 and RAM 1.10, and the start trigger input unit 1.6 detects immediately after the vehicle reaches a predetermined speed (for example, 10 km / h) or at the same time when the driver presses the start trigger SW 2.6. From the time, the sensor information of the front and rear cylinder stroke sensor 2.5 from the wheel rotation speed detection sensor 2.1 and the timer information from the front and rear cylinder stroke input unit 1.5 from the wheel rotation speed input unit 1.1 In synchronization with the interruption of the counter 1.8, the data is fetched at a predetermined time interval (for example, 100 ms) and recorded in the RAM 1.10 in a time-series manner, and when the vehicle passes a predetermined position on the circuit, the vehicle moves to the predetermined position on the left. The information detected by the circulating reference point passage detection sensor 2.7, which detects passage information by an embedded magnetic generator or a photoelectric system, etc., receives the information detected by the circulating reference point passage trigger input section 1.7 through the timer counter 1.8. In synchronization with the interruption timing of the above, and it can be recorded in the RAM 1.10.
[0021]
Further, the display / calculation unit constituting the present invention includes a controller 3.1, a data transmission / reception I / F 3.1, a timer counter 3.2, a hard disk 3.3, a mouse / keyboard 3.4, a distance It is composed of a series conversion operation unit 3.5, an inclination angle / running radius operation unit 3.6, a display unit 3.7, and a RAM 3.8.
[0022]
The display / calculation section collects information recorded in the RAM 1.10 by the measurement / recording section via the data transmission / reception I / F 3.1, saves the information in the RAM 3.7, and stores the inner wheel rotation of the data. The wheel rotation number information detected by the number detection sensor 2.1, for example, a pulse generator that generates n pulses per one rotation angle of the wheel is attached near the wheel rotation axis, and the pulse frequency generated by the pulse generator The distance can be converted into a distance sequence by converting into a running speed based on the wheel diameter and the number of pulses per one rotation of the wheel known in advance, and time-integrating the time-series running speed information calculated on the left.
[0023]
According to the data logger for a racing vehicle according to the present invention configured as described above, the following two methods are used to solve the above-mentioned problem (1) that the superimposed display cannot be performed for each lap. Can be.
Solution 1: In the test running with the manual detection method, the vehicle is started from a running start position called a pit road shown in FIG. The watchmaker who measures the orbiting time determines the start of measurement by operating the mouse or keyboard of the display calculation unit in synchronization with the start trigger SW2.6 pressed by the driver before the vehicle starts. With the above operation, the display / arithmetic unit starts counting up the timer counter 3.2, and when the driver presses the start trigger SW 2.6, the measuring / recording unit starts collecting data in chronological order.
[0024]
The above-described measurement synchronization work between the measurement / recording unit and the display / calculation unit can be replaced by the following method. The display / calculation unit previously transfers variables (wheel diameter, number of pulses per wheel rotation) for converting the wheel rotation speed to speed to the measurement / recording unit using the data transmission / reception I / F 3.1. . The measuring / recording unit converts the wheel rotation speed information (here, the pulse frequency detected by the wheel rotation speed detection sensor 2.1) into a speed based on the above variables, and after the vehicle starts, a predetermined speed (for example, 10 km / h). ) Is defined as the start of measurement. The clockman determines the start of measurement by operating the mouse or keyboard of the display / calculation unit after estimating the delay of reaching the predetermined speed after the vehicle starts (if 10 km / h described in the example, the clock starts at the same time as the start). There is almost no error in the operation.)
[0025]
The running vehicle keeps measuring the information of the front and rear cylinder stroke sensors 2.5 from the wheel rotation speed detection sensor 2.1 in a time series at a predetermined time interval (for example, 100 ms) according to the interrupt timing of the timer counter 1.8.
Each time the vehicle passes the lap reference point, the clock operator operates the mouse or keyboard of the display / calculation unit to generate an interrupt in the controller 3, and the controller 3 simultaneously counts the count value of the timer counter 3.2. , The count value at the time of passing the orbital reference point is recorded in the RAM 3.8 at a resolution of 100 ms equal to the sampling interval of the measurement / recording unit, for example, as shown in the conceptual diagram of FIG. .
[0026]
After running the desired number of laps and completing the data collection of the measurement / recording section and the work of measuring the lap time to the display / calculation section by the clock clerk, the display / calculation section performs measurement and measurement via the data transmission / reception I / F 3.1. The data of the front-rear cylinder stroke sensor 2.5 is collected from the wheel rotation speed detection sensor 2.1 from the recording unit, and is recorded in the RAM 3.8 as, for example, the arrangement information of FIG. Next, the display / calculation unit refers to the arrangement information and the circulation time information shown in FIG. 4B and displays the information on the display unit 3.7 as shown in FIG. 3C.
[0027]
The relationship between the display of FIG. 3 (C) and the display of FIG. 4 will be specifically described. FIG. 3 (C) shows data from the first round to the third round. According to the passage time of the reference point in the conceptual diagram of FIG. 3B, the first round is the arrangement 609 to 1201 in FIG. 3A. The controller 3 of the display / recording unit displays the measurement information corresponding to the array number on the left on the display unit 3.7. The second round and the third round can be displayed in the same manner.
[0028]
Solution 2: In a test run with the automatic detection method, the vehicle is started from a running start position called a pit road shown in FIG. The display / calculation unit previously transfers variables (wheel diameter, number of pulses per wheel rotation) for converting the wheel rotation speed to speed to the measurement / recording unit using the 3.1 data transmission / reception I / F 3.1. Then, the measurement / recording unit converts the wheel rotation speed information (in this case, the pulse frequency detected by the wheel rotation speed detection sensor 2.1) that is input based on the variables on the left into a speed, starts the vehicle, and sets a predetermined speed ( For example, when it reaches 10 km / h), the measurement is started.
[0029]
When the vehicle is running, the measurement / recording unit measures the information of the front / rear cylinder stroke sensor 2.5 from the wheel rotation speed detection sensor 2.1 in a time series at a predetermined time interval (for example, 100 ms) at an interruption timing of the timer counter 1.8. Then, for example, the recording is continued in the arrangement shown in FIG.
[0030]
In the magnetic field detection method, magnetic field passage information that is detected when a vehicle passes a magnetic field position generated by a magnetic generator embedded in a circuit defined as a circuit reference point is defined as circuit reference point passage information. The light source position is defined as a circulating reference point, and the light receiving information detected when passing the reference point is used as circulating reference point passing information, and is recorded in a time series as shown in FIG. It is recorded as 1 in the array area defined in the RAM together with the measurement information. If no reference information is detected, 0 is recorded.
[0031]
After running the desired number of laps and completing the data collection of the measurement / recording unit, the display / calculation unit sends the data from the measurement / recording unit via the data transmission / reception I / F 3.1 to the front and rear cylinders from the wheel rotation speed detection sensor 2.1. The data of the stroke sensor 2.5 is collected, and an arrangement similar to that of FIG. 5 is defined and recorded in the RAM 3.8. Next, in the 0th round, the display / arithmetic unit starts from the array number 0 to the information immediately before the array in which the reference point passage information corresponding to the start of the first round is 1, and from the first round onward, the rounding start is performed. Are displayed on the display unit 3.7 from the point at which the reference point passage information corresponding to 1 to the information immediately before the array at which the reference point passage information corresponding to the next round start point is 1 is displayed.
[0032]
In addition, the following solution can be used to solve the problem of "distance series data cannot be displayed."
The circuit course is divided into rectangles as shown in FIG. 6, and the actual distances to the coordinates of each rectangular area starting from the circuit reference point are set as shown in FIG. At this time, the rectangular area outside the course is easily identified as, for example, 0xFFFF (all bits of hexadecimal 1).
The display / calculation unit displays the course map shown in FIG. The analyst selects the analysis target location by specifying the displayed course map diagram with a mouse operation.
Further, the display / calculation unit detects the coordinates of the specified rectangular area, and identifies the distance from the reference point to the specific point (the analysis target point selected by the analyst) with reference to the distance identification table of FIG.
[0033]
Next, the display / calculation unit performs distance series conversion calculation based on the distance from each orbital start point to the identified point using the speed information recorded in time series as shown in FIG. 4 or FIG. This is performed according to the procedure of the flowchart shown in FIG. 11 using the sequence conversion operation unit 3.5.
[0034]
By the above calculation, the number of arrays corresponding to a predetermined display time interval around the array number Pi of the specific point detected in the i-th round, ie, all measurements in the range of P (i−τ) to P (i−τ) By displaying the data (speed, engine speed, throttle opening, front and rear cylinder stroke, acceleration YZ), data analysis at a specific point can be easily performed.
[0035]
The above-described distance series conversion operation can also be performed as follows. As shown in FIG. 8, the array area is defined in the RAM of the display / calculation unit, and the distance information from the start to the end of the measurement is recorded in the distance conversion information area of the array by the calculation shown in the flowchart shown in FIG.
By performing the above calculation, the distance integration information from the start to the end of the measurement can be recorded in the defined array area.
[0036]
Next, as shown in the flowchart of FIG. 13, by comparing and referencing the specific point to be analyzed and the distance integration information, all the measurement information centering on the specific point can be displayed.
By the above calculation, the number of arrays corresponding to a predetermined display time interval around the array number Pi of the specific point detected in the i-th round, ie, all measurements in the range of P (i−τ) to P (i−τ) By displaying the data (speed, engine speed, throttle opening, front and rear cylinder stroke, acceleration YZ), data analysis at a specific point can be easily performed.
[0037]
The above method compares the position information specified from the circuit course layout with the actual traveling distance information. There is also a problem that the actual traveling information becomes larger as the distance from the reference point increases, due to the deviation from the course layout due to how the line is taken at the time of traveling or an error in the detected speed information.
[0038]
Next, the following solution can be used for the problem described in the above (c) that the vehicle body inclination angle and the cornering radius cannot be accurately detected.
An axis parallel to the direction of gravity of the circuit road surface to be measured is defined as a Z axis, and a plane orthogonal to the Z axis is defined as an XY plane. This coordinate system is called a reference coordinate system (FIG. 9A).
The longitudinal direction of the vehicle is defined as the x-axis, and the lateral direction is defined as the y-axis. When the vehicle is stopped so that the y-axis is parallel to the Y-axis in the reference coordinate system in a no-load state, the vehicle is orthogonal to the xy plane. The direction is defined on the z-axis. This coordinate system is called a vehicle coordinate system (FIG. 9B).
A two-axis acceleration sensor is installed on the vehicle so that acceleration in the yz direction in the vehicle coordinate system can be detected.
[0039]
If the inclination angle is θ when the vehicle is stopped, the accelerations αy and αz in the y and z directions in the vehicle coordinate system measured by the acceleration sensor are gravity in the y and z axes of the vehicle coordinate system in an environment of gravitational acceleration 1G. Acceleration components αgy, αgz
αy = αgy = Gsinθ
αz = αgz = Gcosθ
(FIG. 10A).
[0040]
On the other hand, during cornering at a corner having a radius r at a speed V, acceleration αc = V 2 / r due to centrifugal force as shown in FIG.
Hangs on the vehicle. In this case, the acceleration sensor attached to the vehicle is configured such that centrifugal force component vectors αcy and αcz are added to the component component of the gravitational acceleration in the stationary system.
Will be detected.
Here, assuming that the gravitational acceleration G is known and the traveling speed V is known from the measurement result, the cornering radius r and the inclination angle θ of the vehicle coordinate system in the reference coordinate system are calculated.
[0041]
From equation 1,
Is obtained from the above equation
Is obtained. Therefore, the cornering radius r is
It can be calculated from: Next, the inclination angle θ is calculated based on the fact that the cornering radius r calculated from Equation 4 is known.
From the relationship,
Is obtained,
Is obtained.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the competition vehicle data logger according to the present invention, it is possible to superimpose and display various types of information on each lap of the competition vehicle on the circuit, and to display data in a distance series. By making it possible, the running position of the competition vehicle on the circuit can be specified, and the body inclination angle and cornering radius during running can be accurately detected, so that the characteristics of the running circuit and the body operation can be learned empirically, The improvement of the orbiting speed can be achieved more safely.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a competition vehicle data logger according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a circuit.
FIGS. 3A and 3B show the concept of comparison of driving data display methods, where FIG. 3A shows an example of displaying time-series data all around, FIG. An example of a rounding display.
4A and 4B show the concept of display / calculation section data recording, in which FIG. 4A is a conceptual diagram of a circulation time array, and FIG. 4B is a conceptual diagram of circulation time information.
FIG. 5 is a conceptual diagram of data recording of a measurement / recording unit.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a course map division of a circuit.
FIG. 7 is a diagram showing a distance identification table.
FIG. 8 is a conceptual diagram of distance sequence information recording.
9A and 9B show a definition of a coordinate system, in which FIG. 9A shows a reference coordinate system, and FIG. 9B shows a vehicle coordinate system.
10A and 10B show acceleration applied to the vehicle, wherein FIG. 10A shows a stationary system, and FIG. 10B shows a rotating system.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of a distance series conversion operation.
FIG. 12 is a flowchart illustrating another procedure of a distance series conversion operation.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of a specific point detection calculation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 1.1 Wheel speed input unit 1.2 Engine speed input unit 1.3 Throttle opening input unit 1.4 Two-axis acceleration input unit 1.5 Front / rear cylinder stroke input unit 1.6 Start trigger input unit 1 .7 Loop reference point passage trigger input section 1.8 Timer counter 1.9 Data transmission / reception I / F
1.10 RAM
2.1 Wheel speed detection sensor 2.2 Engine speed detection sensor 2.3 Throttle opening degree detection sensor 2.4 Two-axis acceleration detection sensor 2.5 Front / rear cylinder stroke sensor 2.6 Start trigger SW
2.7 Loop reference point passage detection sensor 3 Controller 3.1 Data transmission / reception I / F
3.2 Timer counter 3.3 Hard disk 3.4 Mouse / keyboard 3.5 Distance series conversion calculation unit 3.6 Tilt angle / running radius calculation unit 3.7 Display unit 3.8 RAM
