JP2007078445A - 質量特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価な構成で質量特性を測定できる質量特性測定装置を提供する。
【解決手段】 測定対象物である自動車の前後左右の各タイヤがそれぞれ載せられる水平なテーブル１Ａ〜１Ｄと、各テーブル１Ａ〜１Ｄをそれぞれ鉛直方向に沿う上下方向に昇降させる加振機２Ａ〜２Ｄと、各テーブル１Ａ〜１Ｄを各加振機２Ａ〜２Ｄに対してそれぞれ水平方向に沿う前後方向及び左右方向にスライド可能にするスライダ３Ａ〜３Ｄと、各テーブル１Ａ〜１Ｄにそれぞれ加わる上下方向の荷重、前後方向の荷重及び左右方向の荷重を個別に計測する荷重計４Ａ〜４Ｄと、各加振機２Ａ〜２Ｄにそれぞれ設けられ各テーブル１Ａ〜１Ｄの変位を計測する変位計５Ａ〜５Ｄと、演算装置７を含む制御装置６と、を備える。演算装置７は各荷重計４Ａ〜４Ｄ、各変位計５Ａ〜５Ｄからの出力に基いて質量特性を算出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車やその他構造物に特有の質量特性を測定する質量特性測定装置に関する。

質量特性とは、物体が有する重量、重心位置、慣性モーメントの総称であり、この質量特性を把握することは構造物の最適化を図るために極めて重要である。特に、自動車の場合は、その質量特性が走行性能や乗り心地等の定量的な評価に用いられることから、質量特性の測定は欠かせない。

従来一般には、質量特性の測定は、振り子方式の測定装置によって行われる（例えば特許文献１参照）。この測定装置では、荷重計からの出力に基いて測定対象物である自動車の重量（車重）、前後方向の重心位置、左右方向の重心位置及び上下方向の重心位置を算出する。次いで、その重心位置を通るピッチ軸を支軸として吊り上げた自動車を振り子のように前後に自由振動させ、自由振動が安定した後に、加速度センサ及び角度計からの出力に基いてピッチ軸周りの慣性モーメントを算出する。そして今度は、重心位置を通るロール軸を支軸として吊り上げた自動車を振り子のように左右に自由振動させ、自由振動が安定した後に、加速度センサ及び角度計からの出力に基いてロール軸周りの慣性モーメントを算出する。こうして質量特性を測定するようになっている。

また、別の手法として、加振方式の測定装置がある（例えば特許文献２、３参照）。この測定装置では、測定対象物が載せられた台に前後方向、左右方向及び上下方向から油圧シリンダ等の加振機によって振動が与えられ、台と共に測定対象物を振動させる。そして、各加振機の加振力、及び加速度センサからの出力に基いて質量特性を算出するようになっている。
特開平８−６２０８３号公報 特開平１１−１６６８７７号公報 特開平１１−２９５１８３号公報

しかし、上記した従来の質量特性測定装置では、いずれも、高価な加速度センサを必要とすることから、測定装置自体の価格が高くならざるを得ない。そうすると、測定装置を使用するユーザにとっては負担が大きくなるという問題がある。しかも、加速度センサを用いる場合には、適正な位置に正確な角度で加速度センサを取り付けることが要求されるため、その取付けには極めて慎重性を有する大変な作業が強いられる。

これに加え、振り子方式の質量特性測定装置では、慣性モーメントを測定する際、自由振動が安定するまで測定が待たされることから、測定の所要時間が必然的に長くなるという不都合も生じる。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、安価な構成で質量特性を測定できる質量特性測定装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明による質量特性測定装置は、測定対象物である自動車の前後左右の各タイヤがそれぞれ載せられる水平なテーブルと、各テーブルをそれぞれ鉛直方向に沿う上下方向に昇降させる加振機と、各テーブルを各加振機に対してそれぞれ水平方向に沿う前後方向及び左右方向にスライド可能にするスライダと、各テーブルにそれぞれ加わる上下方向の荷重、前後方向の荷重及び左右方向の荷重を個別に計測する荷重計と、各加振機にそれぞれ設けられ各テーブルの変位を計測する変位計と、各加振機、各荷重計及び各変位計に接続され演算装置を含む制御装置と、を備える。

ここでの演算装置は、第１に、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、各テーブルが同一水平面上におかれた状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重に基いて自動車の重量、前後方向の重心位置及び左右方向の重心位置を算出する。第２に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルが後側の各テーブルよりも上昇した状態、又は後側の各テーブルが前側の各テーブルよりも上昇した状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて自動車の上下方向の重心位置を算出する。

第３に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルと後側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてピッチ軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて個々のピッチ軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントを算出する。第４に、左側の各スライダ又は右側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、左側の各テーブルと右側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてロール軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び左右方向の各荷重に基いて個々のロール軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて自動車のロール軸周りの慣性モーメントを算出する。

このようにすれば、特に慣性モーメントの測定に加速度センサのような高価なセンサが不要であるため、その結果として、測定装置自体の価格を抑えることが可能になる。また、慣性モーメントを測定する際、測定対象物である自動車に与える正弦波振動が各加振機による加振に起因するため、直ちに安定した正弦波振動となり、待ち時間なく測定が行える。

ここで、測定精度の向上を図る観点から、前記自動車の各タイヤについて車軸を中心とする回転を拘束し、前記自動車のサスペンションを拘束していることが好ましい。

この場合、簡便性を踏まえ、前記自動車のサスペンションの拘束は、各タイヤのタイヤホイールとボディとをバンドによって互いに締め上げることで行うとよい。

そしてこの場合、より測定精度の向上を図る観点から、前記演算装置は、前記自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントを算出する際、算出した前記自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントから、予め算出した前記バンドのピッチ軸周りの慣性モーメントを引いた値を、自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントとして採用するとよい。加えて、前記自動車のロール軸周りの慣性モーメントを算出する際、算出した前記自動車のロール軸周りの慣性モーメントから、予め算出した前記バンドのロール軸周りの慣性モーメントを引いた値を、自動車のロール軸周りの慣性モーメントとして採用するとよい。

また同様に、より測定精度の向上を図る観点から、前記演算装置は、前記ピッチ軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、静的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用するとよい。加えて、前記ロール軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、静的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用するとよい。

また同様に、より測定精度の向上を図る観点から、前記演算装置は、前記ピッチ軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、前記各荷重計の上に設置されてその各荷重計に荷重を与える治具の動的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用するとよい。加えて、前記ロール軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、前記各荷重計の上に設置されてその各荷重計に荷重を与える治具の動的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用するとよい。

また、上記目的を達成するための本発明による質量特性測定装置は、測定対象物が載せられ下面に前後に左右一対ずつの支持脚が突設されたプレートと、各支持脚の半球状の先端をそれぞれ支える水平なテーブルと、各テーブルをそれぞれ鉛直方向に沿う上下方向に昇降させる加振機と、各テーブルを各加振機に対してそれぞれ水平方向に沿う前後方向及び左右方向にスライド可能にするスライダと、各テーブルにそれぞれ加わる上下方向の荷重、前後方向の荷重及び左右方向の荷重を個別に計測する荷重計と、各加振機にそれぞれ設けられ各テーブルの変位を計測する変位計と、各加振機、各荷重計及び各変位計に接続され演算装置を含む制御装置と、を備える。

ここでの演算装置は、第１に、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、各テーブルが同一水平面上におかれた状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重に基いて測定対象物の重量、前後方向の重心位置及び左右方向の重心位置を算出する。第２に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルが後側の各テーブルよりも上昇した状態、又は後側の各テーブルが前側の各テーブルよりも上昇した状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて測定対象物の上下方向の重心位置を算出する。

第３に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルと後側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてピッチ軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて個々のピッチ軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて測定対象物のピッチ軸周りの慣性モーメントを算出する。第４に、左側の各スライダ又は右側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、左側の各テーブルと右側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてロール軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び左右方向の各荷重に基いて個々のロール軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて測定対象物のロール軸周りの慣性モーメントを算出する。

このようにすれば、特に慣性モーメントの測定に加速度センサのような高価なセンサが不要であるため、その結果として、測定装置自体の価格を抑えることが可能になる。また、慣性モーメントを測定する際、測定対象物に与える正弦波振動が各加振機による加振に起因するため、直ちに安定した正弦波振動となり、待ち時間なく測定が行える。

本発明の質量特性測定装置によれば、測定装置自体の価格を抑えることが可能になるため、測定装置を使用するユーザにとっては負担が軽くて済む。また、慣性モーメントを測定する際、待ち時間なく測定が行えるため、測定の所要時間が短くて済む。

以下に、本発明の質量特性測定装置の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態である質量特性測定装置について、その全体構成から説明する。図１は第１実施形態の質量特性測定装置の構成を模式的に示す斜視図、図２はその質量特性測定装置の構成を模式的に示す側面図、図３はその質量特性測定装置の構成を模式的に示す正面図である。なお、図１は後述する各実施形態に共通し、図２及び図３は後述する第２〜第４実施形態に共通する。

本実施形態での質量特性測定装置は、自動車を測定対象物とし、その重量（車重）、重心位置、ピッチ軸周りの慣性モーメント、ロール軸周りの慣性モーメントといった質量特性を測定するためのものである。図１〜図３に示すように、質量特性測定装置は、自動車２０の前後左右の４つの各タイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄがそれぞれ載せられる４つの水平なテーブル１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと、各テーブル１Ａ〜１Ｄをそれぞれ下から支持し鉛直方向に沿う上下方向に昇降させる加振機２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを備える。加振機２Ａ〜２Ｄとしては油圧シリンダが好適である。

各テーブル１Ａ〜１Ｄとこれを支持する各加振機２Ａ〜２Ｄとは、それぞれスライダ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄを介在して連結されていて、各テーブル１Ａ〜１Ｄは、それぞれ各加振機２Ａ〜２Ｄに対して、水平方向に沿う前後方向及び左右方向にスライド可能になっている。但し、各スライダ３Ａ〜３Ｄは、個別に、各テーブル１Ａ〜１Ｄのスライドを拘束する（各加振機に対して各テーブルをスライドさせない）ロック機構も有する。

各テーブル１Ａ〜１Ｄと各スライダ３Ａ〜３Ｄとの間には、自動車２０の重量を受けて各テーブル１Ａ〜１Ｄに加わる荷重を計測する荷重計４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが挟み込まれている。各荷重計４Ａ〜４Ｄは、鉛直方向に沿う上下方向であるｚ方向の荷重はもとより、水平方向に沿う前後方向であるｘ方向の荷重、及び左右方向であるｙ方向の荷重を個別に計測することができる。荷重計４Ａ〜４Ｄとしては水晶圧電型の３成分力センサが好適である。

各加振機２Ａ〜２Ｄには、各テーブル１Ａ〜１Ｄの昇降位置に相当する変位を計測する変位計５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄが設けられている。各変位計５Ａ〜５Ｄは、本質的には各加振機２Ａ〜２Ｄの動作を制御するために、通常設けられるものである。変位計５Ａ〜５Ｄとしては、差動トランスが好適である。

なお、各加振機２Ａ〜２Ｄは、測定対象物となる自動車２０のサイズに合わせて、各テーブル１Ａ〜１Ｄ、各スライダ３Ａ〜３Ｄ、荷重計４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、及び各変位計５Ａ〜５Ｄと一体で、水平方向に沿う前後方向及び左右方向に、その位置が調整可能になっている。

また、質量特性測定装置は、全体の動作を制御する制御装置６を備える。制御装置６には、信号線を介して、各加振機２Ａ〜２Ｄ、各変位計５Ａ〜５Ｄ、及び各荷重計４Ａ〜４Ｄが接続されている。ここでの制御装置６は、各荷重計４Ａ〜４Ｄや各変位計５Ａ〜５Ｄからの出力を受け、これに基いて測定対象物である自動車２０の質量特性を算出する演算装置７も含む。

このような質量特性測定装置による質量特性の測定手順とその動作について、引き続き説明する。最初に、初期状態として各テーブル１Ａ〜１Ｄが全て同一水平面上となる最下降した位置にあり、各テーブル１Ａ〜１Ｄ上に測定対象物である自動車２０の各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄをそれぞれ載せる。

ここで、測定対象物である自動車２０については、タイヤ２１Ａ〜２１Ｄとボディとを一体の剛体として取り扱えるようにしておくことが重要である。後の測定で得られる質量特性の精度に悪影響するからである。

そのため、第１に、タイヤ２１Ａ〜２１Ｄが車軸を中心に回らないようにその回転を拘束しておく。これは、フットブレーキをかけた状態がよく、フットブレーキのペダルを突っかい棒等で押さえ込んだままエンジンを止めることで実現できる。なお、タイヤ２１Ａ〜２１Ｄの回転を拘束できる限り、例えばパーキングブレーキが４輪ともディスクブレーキ方式を採用する場合は、パーキングブレーキをかけることでも構わない。

第２に、上下方向のサスペンションが静止の状態から伸びないように、更に前後方向のサスペンションが静止の状態から伸縮しないように、サスペンションを拘束しておく。これは、タイヤホイールとボディとをバンドによって互いに締め上げることで実現できる。例えば図４に示すように、左右のドアの窓を開け、左右の前輪については、その各タイヤホイールに両端を掛けたバンド２２Ａを、開いた窓の枠から車内を通じて掛け渡して締め上げ、同じく各タイヤホイールに両端を掛けた別のバンド２２Ｂを、フロントバンパ近くを掛け渡して締め上げる。他方左右の後輪については、その各タイヤホイールに両端を掛けたバンド２２Ｃを、開いた窓の枠から車内を通じて掛け渡して締め上げ、同じく各タイヤホイールに両端を掛けた別のバンド２２Ｄを、リアバンパ近くを掛け渡して締め上げる。このようにして簡単にサスペンションを拘束できる。なお、サスペンションを拘束できる限り、バンドの位置を変えたり、バンドの本数を増やしたりしても構わない。

このような準備が整った後、先ず、車重、前後方向の重心位置及び左右方向の重心位置の測定を行う。制御装置６からの指令により、各変位計５Ａ〜５Ｄの出力がモニタされながら各加振機２Ａ〜２Ｄが駆動されて、各テーブル１Ａ〜１Ｄを全て一定量上昇させる。これにより、図５及び図６に示すように、測定対象物である自動車２０は、水平姿勢の静止状態におかれる。

このように自動車２０が水平姿勢で静止した状態で、演算装置７は各荷重計４Ａ〜４Ｄから出力を受け、次式（１）により、自動車２０の車重Ｍｃを算出する。
Ｍｃ＝Ｆ_0z;Fr,Le＋Ｆ_0z;Fr,Ri＋Ｆ_0z;Re,Le＋Ｆ_0z;Re,Ri ・・・（１）
ここで、Ｆ_0z;Fr,Leは、左前の荷重計４Ａから出力されたｚ方向の荷重であり、Ｆ_0z;Fr,Riは、右前の荷重計４Ｂから出力されたｚ方向の荷重であり、Ｆ_0z;Re,Leは、左後の荷重計４Ｃから出力されたｚ方向の荷重であり、Ｆ_0z;Re,Riは、右後の荷重計４Ｄから出力されたｚ方向の荷重である。

また、演算装置７は、次式（２）により、自動車２０の前後方向（ｘ方向）の重心位置Ｇ_xを算出する。ここでのｘ方向の原点は前輪の車軸の位置であって、前輪から後輪に向けて正方向とする。

ここで、Ｃｌは、予め制御装置６内のメモリに登録された自動車２０の前輪と後輪との距離であるホイールベースである。Ｆ_0z;Reは、左後の荷重計４Ｃから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Re,Leと、右後の荷重計４Ｄから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Re,Riの和である。Ｍｃは上記の式（１）より導かれる。

なお、上記の式（２）中のＦ_0z;Reを算出するにあたっては、後側の各荷重計４Ｃ、４Ｄから出力されたｚ方向の各荷重Ｆ_0z;Re,Le、Ｆ_0z;Re,Riを直接用いても構わないが、「Ｆ_0z;Re,Le＋Ｆ_0z;Re,Ri」が「Ｍｃ−（Ｆ_0z;Fr,Le＋Ｆ_0z;Fr,Ri）」に相当するため、左前の荷重計４Ａから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Fr,Le、及び右前の荷重計４Ｂから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Fr,Riを用いることも可能である。

もっとも、各荷重計４Ａ〜４Ｄに出力誤差があろうことを考慮すれば、上記の式（２）中のＦ_0z;Reとしては、「Ｆ_0z;Re,Le＋Ｆ_0z;Re,Ri」と「Ｍｃ−（Ｆ_0z;Fr,Le＋Ｆ_0z;Fr,Ri）」の平均を採用することが好ましい。

また、演算装置７は、次式（３）により、自動車２０の左右方向（ｙ方向）の重心位置Ｇ_yを算出する。ここでのｙ方向の原点は左輪と右輪との中心の位置であって、左輪から右輪に向けて正方向とする。

ここで、Ｃｗは、予め制御装置６内のメモリに登録された自動車２０の左輪と右輪との距離であるトレッドである。Ｆ_0z;Leは、左前の荷重計４Ａから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Fr,Leと、左後の荷重計４Ｃから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Re,Leの和である。Ｍｃは上記の式（１）より導かれる。

なお、上記の式（３）中のＦ_0z;Leを算出するにあたっては、左側の各荷重計４Ａ、４Ｃから出力されたｚ方向の各荷重Ｆ_0z;Fr,Le、Ｆ_0z;Re,Leを直接用いても構わないが、「Ｆ_0z;Fr,Le＋Ｆ_0z;Re,Le」が「Ｍｃ−（Ｆ_0z;Fr,Ri＋Ｆ_0z;Re,Ri）」に相当するため、右前の荷重計４Ｂから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Fr,Ri、及び右後の荷重計４Ｄから出力されたｚ方向の荷重Ｆ_0z;Re,Riを用いることも可能である。

もっとも、各荷重計４Ａ〜４Ｄに出力誤差があろうことを考慮すれば、上記の式（３）中のＦ_0z;Leとしては、「Ｆ_0z;Fr,Le＋Ｆ_0z;Re,Le」と「Ｍｃ−（Ｆ_0z;Fr,Ri＋Ｆ_0z;Re,Ri）」の平均を採用することが好ましい。

このようにして算出された車重Ｍｃ、前後方向の重心位置Ｇ_x、及び左右方向の重心位置Ｇ_yは、制御装置６内のメモリに記録される。

続いて、上下方向の重心位置の測定を行う。制御装置６からの指令により、各変位計５Ａ〜５Ｄの出力がモニタされながら、前側の左右の各加振機２Ａ、２Ｂが互いに同期しつつ、他方後側の左右の各加振機２Ｃ、２Ｄが互いに同期するように駆動されて、前側の左右の各テーブル１Ａ、１Ｂを一定量下降させるとともに、後側の左右の各テーブル１Ｃ、１Ｄを一定量上昇させる。これにより、図７に示すように、測定対象物である自動車２０は、その後側が持ち上げられた前傾姿勢の静止状態におかれる。

ここでの自動車２０の傾斜角度θ₀は、３〜１０度（Degrees）程度で可能な限り大きい方がよく、７〜９度程度が好適である。傾斜角度θ₀は、次式（４）により導かれる。

ここで、Ｈθ_0;Frは、左前の変位計５Ａから出力された変位と、右前の変位計５Ｂから出力された変位の平均であり、Ｈθ_0;Reは、左後の変位計５Ｃから出力された変位と、右後の変位計５Ｄから出力された変位の平均である。

なお、前側の各テーブル１Ａ、１Ｂは停止させたまま、後側の各テーブル１Ｃ、１Ｄのみを一定量上昇させてもよい。逆に、後側の各テーブル１Ｃ、１Ｄは停止させたまま、前側の各テーブル１Ａ、１Ｂのみを一定量下降させてもよい。

但し、その際、前側の左右の各スライダ３Ａ、３Ｂはロックされ、他方後側の左右の各スライダ３Ｃ、３Ｄはロックが解除されている。従って、自動車２０の前輪である各タイヤ２１Ａ、２１Ｂが載せられた前側の左右の各テーブル１Ａ、１Ｂは、下降に伴い各加振機２Ａ、２Ｂに対して全くスライドしない。一方、自動車２０の後輪である各タイヤ２１Ｃ、２１Ｄが載せられた後側の左右の各テーブル１Ｃ、１Ｄは、上昇に伴って前側の各テーブル１Ａ、１Ｂと同一水平面上からずれるに従い、載せた後輪の各タイヤ２１Ｃ、２１Ｄとともに各加振機２Ｃ、２Ｄに対して前方に若干スライドする。

なお、これとは逆に、後側の各スライダ３Ｃ、３Ｄをロックし、他方前側の各スライダ３Ａ、３Ｂのロックを解除しても構わない。この場合、後輪の各タイヤ２１Ｃ、２１Ｄが載せられた後側の各テーブル１Ｃ、１Ｄは、上昇に伴い各加振機２Ｃ、２Ｄに対して全くスライドしない一方、前輪の各タイヤ２１Ａ、２１Ｂが載せられた前側の各テーブル１Ａ、１Ｂは、下降に伴って後側の各テーブル１Ｃ、１Ｄと同一水平面上からずれるに従い、載せた前輪の各タイヤ２１Ａ、２１Ｂとともに各加振機２Ａ、２Ｂに対して後方に若干スライドすることになる。

いずれにしても、前側の左右の各スライダ３Ａ、３Ｂ、後側の左右の各スライダ３Ｃ、３Ｄのいずれか一方はロックし、他方はロックを解除しておく。その選択にあたっては、ロックが解除された側の各スライダが円滑にスライドできることを考慮する。例えば、エンジンが前寄りに搭載されて前後方向の重心位置Ｇ_xが後輪よりも前輪に近い自動車２０の場合、その重心位置Ｇ_xから離れた側である後輪の各タイヤ２１Ｃ、２１Ｄが載せられた各テーブルのスライダ、すなわち後側の各スライダ３Ｃ、３Ｄのロックを解除するとよい。後側の各テーブル１Ｃ、１Ｄの方が、前側の各テーブル１Ａ、１Ｂよりも加わる荷重が小さいため、スライドの抵抗が小さくスライドし易いからである。

このように自動車２０が傾斜角度θ₀の前傾姿勢で静止した状態で、演算装置７は各荷重計４Ａ〜４Ｄから出力を受け、次式（５）により、自動車２０の上下方向（ｚ方向）の重心位置Ｇ_zを算出する。ここでのｚ方向の原点は前輪の車軸の位置であって、鉛直上方に向けて正方向とする。

ここで、Ｆθ_0z;Reは、左後の荷重計４Ｃから出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_0z;Re,Leと、右後の荷重計４Ｄから出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_0z;Re,Riの和である。Ｆθ_0x;Reは、左後の荷重計４Ｃから出力されたｘ方向の荷重Ｆθ_0x;Re,Leと、右後の荷重計４Ｄから出力されたｘ方向の荷重Ｆθ_0x;Re,Riの和であり、スライドする各スライダ３Ｃ、３Ｄに生じる摩擦抵抗の合計に相当する。Ｔｈは、予め制御装置６内のメモリに登録された自動車２０の各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄの車軸から各テーブル１Ａ〜1Ｄ上の接地面までの距離であり、各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄが自動車２０の重量を受けて変形した分各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄの半径よりも若干小さい。Ｃｌ、Ｍｃ及びＧ_xは制御装置６内のメモリから読み出され、θ₀は上記の式（４）より導かれる。

なお、上記の式（５）中のＦθ_0z;Reを算出するにあたっては、後側の各荷重計４Ｃ、４Ｄから出力されたｚ方向の各荷重Ｆθ_0z;Re,Le、Ｆθ_0z;Re,Riを直接用いても構わないが、「Ｆθ_0z;Re,Le＋Ｆθ_0z;Re,Ri」が「Ｍｃ−（Ｆθ_0z;Fr,Le＋Ｆθ_0z;Fr,Ri）」に相当するため、左前の荷重計４Ａから出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_0z;Fr,Le、及び右前の荷重計４Ｂから出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_0z;Fr,Riを用いることも可能である。

もっとも、各荷重計４Ａ〜４Ｄに出力誤差があろうことを考慮すれば、上記の式（５）中のＦθ_0z;Reとしては、「Ｆθ_0z;Re,Le＋Ｆθ_0z;Re,Ri」と「Ｍｃ−（Ｆθ_0z;Fr,Le＋Ｆθ_0z;Fr,Ri）」の平均を採用することが好ましい。

ところで、上記した上下方向の重心位置Ｇ_zの測定では、測定対象物である自動車２０について、その後側を持ち上げた前傾姿勢としたが、これとは逆に、その前側を持ち上げた後傾姿勢としても構わない。この場合、水平状態から、前側の左右の各テーブル１Ａ、１Ｂを一定量上昇させるとともに、後側の左右の各テーブル１Ｃ、１Ｄを一定量下降させることになる。勿論、前側の各テーブル１Ａ、１Ｂは停止させたまま、後側の各テーブル１Ｃ、１Ｄのみを一定量下降させてもよいし、逆に、後側の各テーブル１Ｃ、１Ｄは停止させたまま、前側の各テーブル１Ａ、１Ｂのみを一定量上昇させてもよい。

このような後傾姿勢の場合も、上記の式（５）により、自動車２０の上下方向の重心位置Ｇ_zを算出できる。

もっとも、前傾姿勢での測定の後に、後傾姿勢での測定を続いて行い、上記の式（５）より得られた両者の値の平均を、上下方向の重心位置Ｇ_zに採用することが好ましい。測定精度の向上が図れるからである。

このようにして算出された上下方向の重心位置Ｇ_zは、制御装置６内のメモリに記録される。

続いて、ｙ軸と平行で測定対象物である自動車２０の重心位置Ｇ_x、Ｇ_y、Ｇ_zを通るピッチ軸の周りの慣性モーメントの測定を行う。制御装置６からの指令により、各変位計５Ａ〜５Ｄの出力がモニタされながら、前側の左右の各加振機２Ａ、２Ｂが互いに同期しつつ、他方後側の左右の各加振機２Ｃ、２Ｄが互いに同期するように駆動される。但し、ここでは、前側の各加振機２Ａ、２Ｂと、後側の各加振機２Ｃ、２Ｄとは、互いに周期が同じで逆位相の正弦波で加振され、前側の左右の各テーブル１Ａ、１Ｂと、後側の左右の各テーブル１Ｃ、１Ｄとを、正弦波振動の態様で互いに相反して昇降させる。これにより、図８に示すように、測定対象物である自動車２０は、その前側と後側とが互いに相反して繰り返し昇降する正弦波振動の状態におかれる。

ここでの自動車２０の振動周波数、すなわち各加振機２Ａ〜２Ｄの加振周波数は、０．３〜０．７［Ｈｚ］程度が好適であり、好ましくは０．４〜０．６［Ｈｚ］程度である。小さ過ぎると、各荷重計４Ａ〜４Ｄでの計測が困難になり、逆に大き過ぎると、固有振動数が１〜２［Ｈｚ］程度である自動車２０のサスペンションと共振を引き起こしてしまうからである。

また、各加振機２Ａ〜２Ｄの加振振幅は、加速度が０．０３〜０．１Ｇ程度となるように、５０〜１００ｍｍ程度が好適である。

但し、その際、上記した上下方向の重心位置Ｇ_zの測定時と同様に、前側の左右の各スライダ３Ａ、３Ｂはロックされ、他方後側の左右の各スライダ３Ｃ、３Ｄはロックが解除されている。従って、自動車２０の前輪である各タイヤ２１Ａ、２１Ｂが載せられた前側の左右の各テーブル１Ａ、１Ｂは、昇降に伴い各加振機２Ａ、２Ｂに対して全くスライドしない。一方、自動車２０の後輪である各タイヤ２１Ｃ、２１Ｄが載せられた後側の左右の各テーブル１Ｃ、１Ｄは、昇降に伴って前側の各テーブル１Ａ、１Ｂと同一水平面上からずれるに従い、載せた後輪の各タイヤ２１Ｃ、２１Ｄとともに各加振機２Ｃ、２Ｄに対して前方に若干スライドを繰り返す。

なお、これとは逆に、後側の各スライダ３Ｃ、３Ｄをロックし、他方前側の各スライダ３Ａ、３Ｂのロックを解除しても構わないが、いずれにしても、その選択にあたっては、上記した上下方向の重心位置Ｇ_zの測定時で述べた通り、ロックが解除された側の各スライダが円滑にスライドできることを考慮する。

このように自動車２０が正弦波振動している状態で、演算装置７は各荷重計４Ａ〜４Ｄ及び各変位計５Ａ〜５Ｄから出力を受け、次の変換式（６）により、ピッチ軸周りの角加速度Ａθを算出する。

ここで、νθは、各加振機２Ａ〜２Ｄの加振周波数である。θは、自動車２０のピッチ方向での傾斜角度であり、次式（７）により導かれる。

ここで、Ｈθ_;Frは、左前の変位計５Ａから出力された変位と、右前の変位計５Ｂから出力された変位の平均であり、Ｈθ_;Reは、左後の変位計５Ｃから出力された変位と、右後の変位計５Ｄから出力された変位の平均である。Ｃｌは制御装置６内のメモリから読み出される。

更に、演算装置７は、上記の変換式（６）より得られた角加速度Ａθを周波数変換する。

一方、それと併せて、演算装置７は、次の変換式（８）により、荷重計４Ａ〜４Ｄごとの個々のピッチ軸周りのモーメントＭθを算出する。

ここで、Ｆθ_x、Ｆθ_y、Ｆθ_zは、それぞれ荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の荷重である。Ｇ_x及びＧ_zは制御装置６内のメモリから読み出され、θは上記の式（７）より導かれる。なお、ここでは、Ｆθ_yはモーメントＭθの算出に実質寄与しないことになる。

更に、演算装置７は、上記の変換式（８）より得られた荷重計４Ａ〜４ＤごとのモーメントＭθを合計し、合計したモーメントＳｕｍＭθを周波数変換する。

そして、演算装置７は、周波数変換した角加速度Ａθ、及び周波数変換したピッチ軸周りのモーメントＳｕｍＭθから、次の伝達関数（９）により、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pを導出する。
Ｉ_P・Ａθ＝ＳｕｍＭθ ・・・（９）

このようにして導出されたピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pは、制御装置６内のメモリに記録される。

なお、その慣性モーメントＩ_Pには、微小ではあるが、自動車２０のサスペンションを拘束しているバンド２２Ａ〜２２Ｄの慣性モーメントも含まれている。そこで、そのバンド２２Ａ〜２２Ｄのピッチ軸周りの慣性モーメントを予め算出して制御装置６内のメモリに登録しておき、導出されたピッチ軸周りの慣性モーメントからそのバンド２２Ａ〜２２Ｄの慣性モーメントを差し引いた値を、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pに採用することが好ましい。

続いて、ｘ軸と平行で測定対象物である自動車２０の重心位置Ｇ_x、Ｇ_y、Ｇ_zを通るロール軸の周りの慣性モーメントの測定を行う。制御装置６からの指令により、各変位計５Ａ〜５Ｄの出力がモニタされながら、左側の前後の各加振機２Ａ、２Ｃが互いに同期しつつ、他方右側の前後の各加振機２Ｂ、２Ｄが互いに同期するように駆動される。但し、ここでは、左側の各加振機２Ａ、２Ｃと、右側の各加振機２Ｂ、２Ｄとは、互いに周期が同じで逆位相の正弦波で加振され、左側の前後の各テーブル１Ａ、１Ｃと、右側の前後の各テーブル１Ｂ、１Ｄとを、正弦波振動の態様で互いに相反して昇降させる。これにより、図９に示すように、測定対象物である自動車２０は、その左側と右側とが互いに相反して繰り返し昇降する正弦波振動の状態におかれる。

ここでの自動車２０の振動周波数、すなわち各加振機２Ａ〜２Ｄの加振周波数は、上記したピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定時と同様に、０．３〜０．７［Ｈｚ］程度が好適であり、好ましくは０．４〜０．６［Ｈｚ］程度である。

また、同様に、各加振機２Ａ〜２Ｄの加振振幅は、加速度が０．０３〜０．１Ｇ程度となるように、５０〜１００ｍｍ程度が好適である。

但し、その際、左側の前後の各スライダ３Ａ、３Ｃはロックされ、他方右側の前後の各スライダ３Ｂ、３Ｄはロックが解除されている。従って、自動車２０の左輪である各タイヤ２１Ａ、２１Ｃが載せられた左側の前後の各テーブル１Ａ、１Ｃは、昇降に伴い各加振機２Ａ、２Ｃに対して全くスライドしない。一方、自動車２０の右輪である各タイヤ２１Ｂ、２１Ｄが載せられた右側の前後の各テーブル１Ｂ、１Ｄは、昇降に伴って左側の各テーブル１Ａ、１Ｃと同一水平面上からずれるに従い、載せた右輪の各タイヤ２１Ｂ、２１Ｄとともに各加振機２Ｂ、２Ｄに対して左方に若干スライドを繰り返す。

なお、これとは逆に、右側の各スライダ３Ｂ、３Ｄをロックし、他方左側の各スライダ３Ａ、３Ｃのロックを解除しても構わない。この場合、右輪の各タイヤ２１Ｂ、２１Ｄが載せられた右側の各テーブル１Ｂ、１Ｄは、昇降に伴い各加振機２Ｂ、２Ｄに対して全くスライドしない一方、左輪の各タイヤ２１Ａ、２１Ｃが載せられた左側の各テーブル１Ａ、１Ｃは、昇降に伴って右側の各テーブル１Ｂ、１Ｄと同一水平面上からずれるに従い、載せた左輪の各タイヤ２１Ａ、２１Ｃとともに各加振機２Ａ、２Ｃに対して右方に若干スライドを繰り返すことになる。

いずれにしても、左側の前後の各スライダ３Ａ、３Ｃ、右側の前後の各スライダ３Ｂ、３Ｄのいずれか一方はロックし、他方はロックを解除しておく。その選択にあたっては、ロックが解除された側の各スライダが円滑にスライドできることを考慮する。例えば、左右方向の重心位置Ｇ_yが右輪よりも左輪に近い自動車２０の場合、その重心位置Ｇ_yから離れた側である右輪の各タイヤ２１Ｂ、２１Ｄが載せられた各テーブルのスライダ、すなわち右側の各スライダ３Ｂ、３Ｄのロックを解除するとよい。右側の各テーブル１Ｂ、１Ｄの方が、左側の各テーブル１Ａ、１Ｃよりも加わる荷重が小さいため、スライドの抵抗が小さくスライドし易いからである。

このように自動車２０が正弦波振動している状態で、演算装置７は各荷重計４Ａ〜４Ｄ及び各変位計５Ａ〜５Ｄから出力を受け、次の変換式（１０）により、ロール軸周りの角加速度Ａφを算出する。

ここで、νφは、各加振機２Ａ〜２Ｄの加振周波数である。φは、自動車２０のロール方向での傾斜角度であり、次式（１１）により導かれる。

ここで、Ｈφ_;Leは、左前の変位計５Ａから出力された変位と、左後の変位計５Ｃから出力された変位の平均であり、Ｈφ_;Riは、右前の変位計５Ｂから出力された変位と、右後の変位計５Ｄから出力された変位の平均である。Ｃｗは制御装置６内のメモリから読み出される。

更に、演算装置７は、上記の変換式（１０）より得られた角加速度Ａφを周波数変換する。

一方、それと併せて、演算装置７は、次の変換式（１２）により、荷重計４Ａ〜４Ｄごとの個々のロール軸周りのモーメントＭφを算出する。

ここで、Ｆφ_x、Ｆφ_y、Ｆφ_zは、それぞれ荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の荷重である。Ｇ_y及びＧ_zは制御装置６内のメモリから読み出され、φは上記の式（１１）より導かれる。なお、ここでは、Ｆφ_xはモーメントＭφの算出に実質寄与しないことになる。

更に、演算装置７は、上記の変換式（１２）より得られた荷重計４Ａ〜４ＤごとのモーメントＭφを合計し、合計したモーメントＳｕｍＭφを周波数変換する。

そして、演算装置７は、周波数変換した角加速度Ａφ、及び周波数変換したロール軸周りのモーメントＳｕｍＭφから、次の伝達関数（１３）により、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rを導出する。
Ｉ_R・Ａφ＝ＳｕｍＭφ ・・・（１３）

このようにして導出されたロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rは、制御装置６内のメモリに記録される。

なお、その慣性モーメントＩ_Rには、上記したピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定時と同様に、微小ではあるが、自動車２０のサスペンションを拘束しているバンド２２Ａ〜２２Ｄの慣性モーメントも含まれている。そこで、そのバンド２２Ａ〜２２Ｄのロール軸周りの慣性モーメントを予め算出して制御装置６内のメモリに登録しておき、導出されたロール軸周りの慣性モーメントからそのバンド２２Ａ〜２２Ｄの慣性モーメントを差し引いた値を、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rに採用することが好ましい。

以上の通り、本実施形態での質量特性測定装置により、測定対象物である自動車２０の質量特性として、車重Ｍｃ、前後方向の重心位置Ｇ_x、左右方向の重心位置Ｇ_y、上下方向の重心位置Ｇ_z、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_P、及びロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rを測定することができる。しかも、その測定、特に慣性モーメントＩ_P、Ｉ_Rの測定に加速度センサのような高価なセンサが不要であるため、その結果として、測定装置自体の価格を抑えることが可能になる。従って、測定装置を使用するユーザにとっては負担が軽くて済む。

また、慣性モーメントＩ_P、Ｉ_Rを測定する際、測定対象物である自動車２０に与える正弦波振動が各加振機２Ａ〜２Ｄによる加振に起因するため、直ちに安定した正弦波振動となり、待ち時間なく測定が行える。従って、測定の所要時間が短くて済む。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態の特徴は、第１実施形態におけるピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_P、及びロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定に対して精度の向上を図った点にある。

これは、上記の第１実施形態においては、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの導出に用いられるモーメントＭθを変換式（８）によって算出するにあたり、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたその算出の要素である各荷重Ｆθ_x、Ｆθ_y、Ｆθ_zのうちのｚ方向の荷重Ｆθ_zには、所望する動的荷重の他に、測定精度の悪化要因となる静的荷重が重力の影響により含まれるからである。同様に、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの導出に用いられるモーメントＭφを変換式（１２）によって算出するにあたり、その算出の要素であるｚ方向の荷重Ｆφ_zにも、測定精度の悪化要因となる静的荷重が含まれるからである。

そこで本実施形態では、先ず、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定に対しては、事前に、測定対象物である自動車２０をピッチ方向に数種類の傾斜角度θに傾けて都度静止させ、その傾斜角度θごとに各荷重計４Ａ〜４Ｄから出力されたｚ方向の荷重を計測する。この荷重はそれぞれ傾斜角度θごとの静的荷重に相当する。そして、その傾斜角度θごとにその計測された荷重（静的荷重）を割り付けたデータテーブルを、制御装置６内のメモリに登録しておく。

ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定時には、変換式（８）によってモーメントＭθを算出する際に、演算装置７は、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_zに対し、制御装置６内のメモリに登録された上記のデータテーブルより、対応する傾斜角度θに応じた静的荷重を読み出し、読み出した静的荷重を差し引く。このようにすれば、モーメントＭθの算出に、所望する動的荷重のみが寄与するため、そのモーメントＭθに基いて導出されるピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定精度が向上する。

一方、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定に対しては、事前に、測定対象物である自動車２０をロール方向に数種類の傾斜角度φに傾けて都度静止させ、その傾斜角度φごとに各荷重計４Ａ〜４Ｄから出力されたｚ方向の荷重を計測する。この荷重はそれぞれ傾斜角度φごとの静的荷重に相当する。そして、その傾斜角度φごとにその計測された荷重（静的荷重）を割り付けたデータテーブルを、制御装置６内のメモリに登録しておく。

ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定時には、変換式（１２）によってモーメントＭφを算出する際に、演算装置７は、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｚ方向の荷重Ｆφ_zに対し、制御装置６内のメモリに登録された上記のデータテーブルより、対応する傾斜角度φに応じた静的荷重を読み出し、読み出した静的荷重を差し引く。このようにすれば、モーメントＭφの算出に、所望する動的荷重のみが寄与するため、そのモーメントＭφに基いて導出されるロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定精度が向上する。

なお、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定に対しては、上記した例では、事前に傾斜角度θごとの静的荷重を計測してデータテーブルにとりまとめ、このデータテーブルを用いてモーメントＭθを算出しているが、次に示すように変更することも可能である。

傾斜角度θごとの静的荷重については、上記の第１実施形態で述べた上下方向の重心位置Ｇ_zを算出する際に用いた式（５）の関係から逆演算することができる。そして、その逆演算式のプログラムを予め制御装置６内のメモリに登録しておき、変換式（８）によってモーメントＭθを算出する際に、演算装置７は、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_zに対し、上記の逆演算式のプログラムにより、対応する傾斜角度θに応じた静的荷重を算出し、算出した静的荷重を差し引く。このようにしても、モーメントＭθの算出に、所望する動的荷重のみが寄与するため、そのモーメントＭθに基いて導出されるピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定精度が向上する。しかもこの場合は、データテーブルのもとになる傾斜角度θごとの静的荷重の事前の計測が不要であることから簡便である。

但し、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定に対しては、傾斜角度φごとの静的荷重について、上記した式（５）のような関係が成り立たないため、上記のような逆演算式のプログラムを採用することはできない。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態の特徴は、第１、第２実施形態におけるピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_P、及びロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定に対してより詳細に精度の向上を図った点にある。

これは、上記の第１、第２実施形態においては、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの導出に用いられるモーメントＭθを変換式（８）によって算出するにあたり、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたその算出の要素である各荷重Ｆθ_x、Ｆθ_y、Ｆθ_zのうちのｚ方向の荷重Ｆθ_zには、所望する測定対象物（自動車２０）の動的荷重の他に、各荷重計４Ａ〜４Ｄの上に設置されてこれに荷重を与える治具（ここでは各テーブル１Ａ〜１Ｄ）の動的荷重が含まれるため、この治具の重量が測定精度の低下をもたらしかねないからである。同様に、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの導出に用いられるモーメントＭ_Rを変換式（１２）によって算出するにあたり、その算出の要素であるｚ方向の荷重Ｆφ_zにも、測定精度の低下をもたらしかねない治具の動的荷重が含まれるからである。

そこで本実施形態では、事前に、各荷重計４Ａ〜４Ｄの上に設置された治具である各テーブル１Ａ〜１Ｄの重量をそれぞれ計測し、その治具の重量を制御装置６内のメモリに登録しておく。

ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定時には、変換式（８）によってモーメントＭθを算出する際に、演算装置７は、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_zに対し、制御装置６内のメモリから治具の重量を読み出すとともに、変換式（６）によってピッチ軸周りの角加速度Ａθを算出する。そして、読み出した治具の重量と、角加速度Ａθとより治具の動的荷重を算出し、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｚ方向の荷重Ｆθ_zから差し引く。このようにすれば、モーメントＭθの算出に、所望する自動車２０の動的荷重のみが寄与するため、そのモーメントＭθに基いて導出されるピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定精度が向上する。

一方、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定時には、変換式（１２）によってモーメントＭφを算出する際に、演算装置７は、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｚ方向の荷重Ｆφ_zに対し、制御装置６内のメモリから治具の重量を読み出すとともに、変換式（１０）によってロール軸周りの角加速度Ａφを算出する。そして、読み出した治具の重量と、角加速度Ａφとより治具の動的荷重を算出し、荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｚ方向の荷重Ｆφ_zから差し引く。このようにすれば、モーメントＭφの算出に、所望する自動車２０の動的荷重のみが寄与するため、そのモーメントＭφに基いて導出されるロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定精度が向上する。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。本第４実施形態の特徴は、第１〜第３実施形態におけるピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_P、及びロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定に対して更により詳細に精度の向上を図った点にある。

これは、上記の第１〜第３実施形態においては、図１０に示すように、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定時に、自動車２０の傾斜角度θの変動に伴い、各テーブル１Ａ〜１Ｄ上での各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分が幾何学的にずれてしまうため、そのタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれが測定精度の低下をもたらしかねないからである。一方、図１１に示すように、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定時には、自動車２０の傾斜角度φの変動に伴い、各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄが各テーブル１Ａ〜１Ｄ上で倒れを繰り返して、その接地部分がずれてしまうため、そのタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれが測定精度の低下をもたらしかねないからである。

そこで本実施形態では、先ず、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定に対しては、上記した第１実施形態での変換式（８）に代えて、次の変換式（８Ａ）により、荷重計４Ａ〜４Ｄごとの個々のピッチ軸周りのモーメントＭθを算出する。

ここで、上記の式（８）と同様に、Ｆθ_x、Ｆθ_y、Ｆθ_zは、それぞれ荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の荷重であり、Ｇ_x及びＧ_zは制御装置６内のメモリから読み出され、θは上記の式（７）より導かれる。なお、ここでも、Ｆθ_yはモーメントＭθの算出に実質寄与しないことになる。

ｘθは、前後方向の重心位置Ｇ_xに対する、転がりによるタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれ量（図１０参照）であり、次式（１４）により導かれる。

また、ｚθは、上下方向の重心位置Ｇ_z対する、転がりによるタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれ量（図１０参照）であり、次式（１５）により導かれる。

ここで、上記の各式（１４）、（１５）中のＴｈは、制御装置６内のメモリから読み出される。

このようにすれば、モーメントＭθの算出に、転がりによるタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれ量が加味されるため、そのモーメントＭθに基いて導出されるピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定精度が向上する。

一方、ロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rの測定に対しては、上記した第１実施形態での変換式（１２）に代えて、次の変換式（１２Ａ）により、荷重計４Ａ〜４Ｄごとの個々のロール軸周りのモーメントＭφを算出する。

ここで、上記の式（１２）と同様に、Ｆφ_x、Ｆφ_y、Ｆφ_zは、それぞれ荷重計４Ａ〜４Ｄごとに出力されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の荷重であり、Ｇ_y及びＧ_zは制御装置６内のメモリから読み出され、φは上記の式（１１）より導かれる。なお、ここでも、Ｆφ_xはモーメントＭφの算出に実質寄与しないことになる。

ｙφは、左右方向の重心位置Ｇ_yに対する、倒れによるタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれ量（図１１参照）であり、次の条件式（１６）により導かれる。

ここで、Ｔｗは、予め制御装置６内のメモリに登録された自動車２０の各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地幅の半分であり、各タイヤ２１Ａ〜２１Ｄの幅の半分よりの若干小さい。このＴｗは、そのメモリから読み出される。

また、ｚφは、上下方向の重心位置Ｇ_z対する、転がりによるタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれ量（図１１参照）であり、ここでは０（ゼロ）である。

このようにすれば、モーメントＭφの算出に、倒れによるタイヤ２１Ａ〜２１Ｄの接地部分のずれ量が加味されるため、そのモーメントＭφに基いて導出されるロール軸周りの慣性モーメントＩ_Pの測定精度が向上する。

次に、本発明の第５実施形態について、図１２を参照しながら説明する。図１２は第５実施形態の質量特性測定装置を模式的に示す側面図である。本第５実施形態の特徴は、第１〜第３実施形態における測定対象物の支持構造を変形した点にある。

つまり本実施形態では、図１２に示すように、各テーブル１Ａ〜１Ｄの上に１枚ものの剛性の高いプレート８を載せ、このプレート８上に測定対象物である自動車２０が載せられるようになっている。プレート８としては、ある程度厚さのある鋼板が好適である。

ここで、プレート８の下面には、各テーブル１Ａ〜１Ｄの位置に対応してそれぞれ支持脚９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが突設されており、プレート８は、その各支持脚９Ａ〜９Ｄの先端が各テーブル１Ａ〜１Ｄ上に接触して支えられる。但し、各支持脚９Ａ〜９Ｄについては、各テーブル１Ａ〜１Ｄの昇降に円滑に追従できるように、その先端形状が半球状となっている。その材質は、ゴムが好適である。

また、ここでは、プレート８上に載せられた自動車２０は、その４つのジャッキアップポイントをそれぞれ中間治具１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを介してプレート８に固定されている。これにより、自動車２０のサスペンションが拘束される。このようにすれば、上記の第１実施形態で述べたバンド２２Ａ〜２２Ｄでの締め上げよりも確実に自動車２０を固定できるため、より高精度な測定が期待できる。もっとも、自動車２０のサスペンションの拘束手法については、上記の第１実施形態で述べたバンド２２Ａ〜２２Ｄによる締め上げを代用することも可能である。

このような構成にしても、上記した第１〜第３実施形態と同様の測定手法を用いて、測定対象物である自動車２０の車重Ｍｃ、前後方向の重心位置Ｇ_x、左右方向の重心位置Ｇ_y、上下方向の重心位置Ｇ_z、ピッチ軸周りの慣性モーメントＩ_P、及びロール軸周りの慣性モーメントＩ_Rを測定することができる。なお、本実施形態を上記の第３実施形態に適用する場合、各荷重計４Ａ〜４Ｄの上に設置されてこれに荷重を与える治具には、各テーブル１Ａ〜１Ｄに加え、プレート８、各支持脚９Ａ〜９Ｄ、及び各中間治具１０Ａ〜１０Ｄも含まれることになる。

なお、本実施形態では自動車を測定対象物としたが、質量特性の測定を必要とする物である限り、自動車のエンジン単体やその部品、その他構造物にも適用できる。

その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明は、自動車やその他構造物に特有の質量特性を測定に有用である。

本発明の各実施形態に共通する質量特性測定装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の第１〜第４実施形態に共通する質量特性測定装置の構成を模式的に示す側面図である。 本発明の第１〜第４実施形態に共通する質量特性測定装置の構成を模式的に示す正面図である。 測定対象物である自動車のサスペンションを拘束するバンドの締め上げ態様を示す側面図である。 車重、前後方向の重心位置及び上下方向の重心位置の測定状態を示す側面図である。 車重、前後方向の重心位置及び上下方向の重心位置の測定状態を示す正面図である。 上下方向の重心位置の測定状態を示す側面図である。 ピッチ軸周りの慣性モーメントの測定状態を示す側面図である。 ロール軸周りの慣性モーメントの測定状態を示す正面図である。 ピッチ軸周りの慣性モーメントの測定時において、測定対象物である自動車のタイヤの挙動を示す図である。 ロール軸周りの慣性モーメントの測定時において、測定対象物である自動車のタイヤの挙動を示す図である。 本発明の第５実施形態の質量特性測定装置を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ テーブル
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 加振機
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ スライダ
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 荷重計
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 変位計
６ 制御装置
７ 演算装置
２０ 自動車（測定対象物）
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ タイヤ
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ バンド

Claims (7)

1. 測定対象物である自動車の前後左右の各タイヤがそれぞれ載せられる水平なテーブルと、
   各テーブルをそれぞれ鉛直方向に沿う上下方向に昇降させる加振機と、
   各テーブルを各加振機に対してそれぞれ水平方向に沿う前後方向及び左右方向にスライド可能にするスライダと、
   各テーブルにそれぞれ加わる上下方向の荷重、前後方向の荷重及び左右方向の荷重を個別に計測する荷重計と、
   各加振機にそれぞれ設けられ各テーブルの変位を計測する変位計と、
   各加振機、各荷重計及び各変位計に接続され演算装置を含む制御装置と、を備え、
   演算装置は、
   第１に、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、各テーブルが同一水平面上におかれた状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重に基いて自動車の重量、前後方向の重心位置及び左右方向の重心位置を算出し、
   第２に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルが後側の各テーブルよりも上昇した状態、又は後側の各テーブルが前側の各テーブルよりも上昇した状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて自動車の上下方向の重心位置を算出し、
   第３に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルと後側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてピッチ軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて個々のピッチ軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントを算出し、
   第４に、左側の各スライダ又は右側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、左側の各テーブルと右側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてロール軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び左右方向の各荷重に基いて個々のロール軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて自動車のロール軸周りの慣性モーメントを算出することを特徴とする質量特性測定装置。
2. 前記自動車の各タイヤについて車軸を中心とする回転を拘束し、前記自動車のサスペンションを拘束していることを特徴とする請求項１に記載の質量特性測定装置。
3. 前記自動車のサスペンションの拘束は、各タイヤのタイヤホイールとボディとをバンドによって互いに締め上げることで行うことを特徴とする請求項２に記載の質量特性測定装置。
4. 前記演算装置は、
   前記自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントを算出する際、算出した前記自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントから、予め算出した前記バンドのピッチ軸周りの慣性モーメントを引いた値を、自動車のピッチ軸周りの慣性モーメントとして採用し、
   前記自動車のロール軸周りの慣性モーメントを算出する際、算出した前記自動車のロール軸周りの慣性モーメントから、予め算出した前記バンドのロール軸周りの慣性モーメントを引いた値を、自動車のロール軸周りの慣性モーメントとして採用することを特徴とする請求項３に記載の質量特性測定装置。
5. 前記演算装置は、
   前記ピッチ軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、静的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用し、
   前記ロール軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、静的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の質量特性測定装置。
6. 前記演算装置は、
   前記ピッチ軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、前記各荷重計の上に設置されてその各荷重計に荷重を与える治具の動的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用し、
   前記ロール軸周りのモーメントを算出する際、前記各荷重計から受けた前記上下方向の各荷重から、前記各荷重計の上に設置されてその各荷重計に荷重を与える治具の動的荷重を引いた値を、上下方向の各荷重として採用することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の質量特性測定装置。
7. 測定対象物が載せられ下面に前後に左右一対ずつの支持脚が突設されたプレートと、
   各支持脚の半球状の先端をそれぞれ支える水平なテーブルと、
   各テーブルをそれぞれ鉛直方向に沿う上下方向に昇降させる加振機と、
   各テーブルを各加振機に対してそれぞれ水平方向に沿う前後方向及び左右方向にスライド可能にするスライダと、
   各テーブルにそれぞれ加わる上下方向の荷重、前後方向の荷重及び左右方向の荷重を個別に計測する荷重計と、
   各加振機にそれぞれ設けられ各テーブルの変位を計測する変位計と、
   各加振機、各荷重計及び各変位計に接続され演算装置を含む制御装置と、を備え、
   演算装置は、
   第１に、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、各テーブルが同一水平面上におかれた状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重に基いて測定対象物の重量、前後方向の重心位置及び左右方向の重心位置を算出し、
   第２に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルが後側の各テーブルよりも上昇した状態、又は後側の各テーブルが前側の各テーブルよりも上昇した状態で、各荷重計から出力を受け、その出力のうちの上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて測定対象物の上下方向の重心位置を算出し、
   第３に、前側の各スライダ又は後側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、前側の各テーブルと後側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてピッチ軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び前後方向の各荷重に基いて個々のピッチ軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて測定対象物のピッチ軸周りの慣性モーメントを算出し、
   第４に、左側の各スライダ又は右側の各スライダをスライド可能にしつつ、制御装置からの指令による各加振機の駆動により、左側の各テーブルと右側の各テーブルとが互いに相反して正弦波振動で昇降している状態で、各荷重計及び各変位計から出力を受け、その出力のうちの各変位に基いてロール軸周りの角加速度を算出するとともに、各変位、上下方向の各荷重及び左右方向の各荷重に基いて個々のロール軸周りのモーメントを算出し、更に、その角加速度及び各モーメントに基いて測定対象物のロール軸周りの慣性モーメントを算出することを特徴とする質量特性測定装置。

Images