JP2008224459A - Road surface shape measuring apparatus and method - Google Patents

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幸雄 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus or method for measuring the shape of a new road surface for travel of a vehicle. <P>SOLUTION: The apparatus or method for measuring the shape of the road surface measures variation of the inclined angle of the road surface or the height of the road surface using a dynamic component acting on the wheel of the vehicle. The road surface shape measuring apparatus has means A-D that, when the vehicle travels on the road surface, detects the rotation speed of the wheel and the moment (torque) of the rotation direction acting from the axle on the wheel and calculates the inclined angle of the road surface based on these values. The road surface shape measuring apparatus has a means F for calculating the variation of the height of the road surface based on the force in the longitudinal direction of the vehicle and the force in the vertical direction of the vehicle when the vehicle acting on the wheel travels. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車等の車両の走行する路面の形状を計測する装置及び方法に係り、より詳細には、路面の傾斜角及び高さを計測する装置及び方法に係る。   The present invention relates to an apparatus and method for measuring the shape of a road surface on which a vehicle such as an automobile travels, and more particularly to an apparatus and method for measuring an inclination angle and height of a road surface.

自動車等の車両の走行中に於いて、平坦路であっても、その路面上の凹凸又は起伏によって、路面から車輪又はタイヤに作用する力は変化する。かかる車輪に作用する力が変化すると、走行中の車両に於ける車体又はサスペンションの振動は勿論のこと、車両の加減速、旋回挙動も変動する。そこで、車両の開発及び研究に於いて、車両の走行時の種々の性能又は状態を検査又は試験する際には、車両の走行する路面の凹凸又は起伏の状態、即ち、路面の傾斜角又は高さの変化がしばしば参照される。そのような路面の状態を参照して車両の走行試験を行う場合には、試験走行に使用する路面の傾斜角又は高さの変化が車両の走行試験に先立って計測される。   While a vehicle such as an automobile is running, even on a flat road, the force acting on the wheel or tire from the road surface changes due to unevenness or undulations on the road surface. When the force acting on the wheels changes, not only the vibration of the vehicle body or the suspension in the traveling vehicle, but also the acceleration / deceleration and turning behavior of the vehicle change. Therefore, in the development and research of the vehicle, when inspecting or testing various performances or conditions when the vehicle is traveling, the unevenness or undulation state of the road surface on which the vehicle travels, that is, the inclination angle or high Changes in depth are often referred to. When a vehicle running test is performed with reference to such a road surface state, a change in the inclination angle or height of the road surface used for the test running is measured prior to the vehicle running test.

上記の如き車両の走行する路面の傾斜角又は高さの変化を計測する際には、従来の技術に於いては、車両の走行コースに沿って、或る基準位置からの路面の高さを、直接に計測するか、或いは、コースに沿って路面の写真を所定距離毎に順々に撮影し、かかる写真を解析することにより、路面の傾斜角及び或る基準位置からの高さを検出するといったことが行われる。また、車両上に、路面へ向けてレーザー光を照射する装置とそのレーザー光の路面からの反射光を検出する装置とを搭載し、かかる車両を試験走行用の路面上を走行させながら、レーザー光による光三角測量法を利用して車両と路面との相対距離を検出して、路面の形状を計測する装置なども提案されている(特許文献1)。
特開平5−126571
When measuring the change in the inclination angle or height of the road surface on which the vehicle travels as described above, in the conventional technology, the height of the road surface from a certain reference position is measured along the travel course of the vehicle. Measure directly, or take photos of the road surface along the course one after another at a predetermined distance, and analyze the photo to detect the slope angle of the road surface and the height from a certain reference position. It is done. In addition, a device that irradiates a laser beam toward the road surface and a device that detects the reflected light of the laser beam from the road surface are mounted on the vehicle, and while the vehicle is traveling on the road surface for test driving, An apparatus that measures the shape of the road surface by detecting the relative distance between the vehicle and the road surface using a light triangulation method using light has also been proposed (Patent Document 1).
JP-A-5-126571

当業者にとって理解される如く、路面の形状を直接計測する方法や路面の写真を撮影して逐次解析する方法の場合、計測専用の大掛かりな装置と比較的長い計測時間を必要とし、その間、路面を占有することとなる。また、計測されたデータの解析にも比較的長い時間を要する。特許文献1のレーザー光による光三角測量法を利用した路面形状計測装置の場合、計測用の車両を試験走行用のコース上にて走行させるだけで、そのコースの路面形状を計測できることになるが、精度が路面の光の反射率に影響されたり、或いは、発光部位と受光部位の取り付け位置によっては、車両のバウンス振動の影響を除去するなどのやや複雑な仮定と演算処理が必要となっている。計測に於ける仮定と演算処理が複雑になると、その分計測結果に於ける信頼性も低減することとなる。かくして、現在のところ、比較的短時間に且比較的単純な構成にて、路面の形状を計測する方法又は装置は提案されていないようである。   As understood by those skilled in the art, in the case of a method of directly measuring the shape of the road surface or a method of taking a photograph of the road surface and sequentially analyzing it, a large-scale device dedicated to measurement and a relatively long measurement time are required. Will be occupied. Moreover, it takes a relatively long time to analyze the measured data. In the case of the road surface shape measuring device using the optical triangulation method using laser light in Patent Document 1, the road surface shape of the course can be measured only by running the measurement vehicle on the test running course. The accuracy is influenced by the light reflectance of the road surface, or depending on the mounting position of the light emitting part and the light receiving part, a somewhat complicated assumption and calculation processing such as removing the influence of the bounce vibration of the vehicle is required. Yes. If the assumption and calculation process in measurement become complicated, the reliability in the measurement result will be reduced accordingly. Thus, at present, no method or apparatus for measuring the shape of the road surface in a relatively short time and with a relatively simple configuration has been proposed.

ところで、路面の形状を計測するのは、既に述べた如く、路面の凹凸又は起伏に起因する路面から車両の車輪又はタイヤに作用する力の車両の走行に対する影響を考慮した状態にて車両の走行性能に関する検査又は試験を行いたいからである。従って、路面の形状の計測も車輪又はタイヤに作用する力学的な成分に基づいて決定される方が好ましいであろう。また、路面の形状の計測のために要する設備又は装置は、できるだけ廉価であることが望ましい。   By the way, as described above, the shape of the road surface is measured by considering the influence of the force acting on the wheels or tires of the vehicle from the road surface due to road surface irregularities or undulations on the vehicle travel. This is because it is desired to perform an inspection or test regarding performance. Therefore, it is preferable that the measurement of the shape of the road surface is determined based on a mechanical component acting on the wheel or the tire. Moreover, it is desirable that the equipment or apparatus required for measuring the road surface shape is as inexpensive as possible.

かくして、本発明の一つの課題は、新規な路面の形状を計測するための装置又は方法を提供することである。   Thus, one object of the present invention is to provide an apparatus or method for measuring a novel road surface shape.

また、本発明のもう一つの課題は、上記の如き装置又は方法であって、従前の手法とは全く別の発想により路面の形状を計測する装置又は方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an apparatus or method as described above, and an apparatus or method for measuring the shape of a road surface based on a completely different idea from the conventional method.

本発明によれば、端的に述べれば、車両の車輪に作用する力学的成分を用いて路面の傾斜角又は路面の高さの変化を計測する装置又は方法が提供される。   In short, according to the present invention, there is provided an apparatus or method for measuring a change in an inclination angle of a road surface or a height of a road surface using a mechanical component acting on a vehicle wheel.

本発明の一つの態様によれば、本発明の路面の形状を計測する装置は、車両が路面上を走行する際に、車輪の回転速と車軸から車輪に作用する回転方向のモーメント(トルク)とを検出し、これらの値に基づいて路面の傾斜角を算出する手段を含むことを特徴とする。かかる構成に於いて、車輪の回転速と車輪に作用する回転方向のモーメントの検出値は、車両の走行と共に、逐次的に、好ましくは連続的に検出され、路面の傾斜角が車両の走行距離に対応して与えられるように、即ち、車両の走行距離の関数として計測されるようになっていてよい。また、車輪の車軸から車輪へ作用する回転方向のモーメントの検出については、車輪に六分力計を備え、かかる六分力計により検出された検出値が用いられてよい。   According to one aspect of the present invention, an apparatus for measuring the shape of a road surface according to the present invention provides a rotational speed of a wheel and a moment in the rotational direction (torque) acting on the wheel from the axle when the vehicle travels on the road surface. And a means for calculating the inclination angle of the road surface based on these values. In such a configuration, the detected value of the rotational speed of the wheel and the moment in the rotational direction acting on the wheel are detected sequentially, preferably continuously, as the vehicle travels, and the inclination angle of the road surface is the travel distance of the vehicle. , That is, measured as a function of the travel distance of the vehicle. For detecting the moment in the rotational direction acting on the wheel from the axle of the wheel, the wheel may be provided with a six-component force meter, and a detection value detected by the six-component force meter may be used.

車両が路面上を走行する際、個々の車輪の運動について見ると、車輪は路面の表面に沿って転がっていく。その際、路面から車輪へ与えられるモーメントは、路面の傾斜角に依存するので、回転中の車輪の回転方向のモーメントのバランスを解析することにより、路面の傾斜角の情報を得ることができる。そこで、上記の本発明の装置では、車輪の回転速と車輪に作用する回転方向のモーメントとを検出し、それらの検出値を解析することにより、路面の傾斜角が算出される。   When the vehicle travels on the road surface, the wheels roll along the surface of the road surface when looking at the movement of the individual wheels. At that time, since the moment given from the road surface to the wheel depends on the inclination angle of the road surface, information on the inclination angle of the road surface can be obtained by analyzing the balance of the moment in the rotation direction of the rotating wheel. Therefore, in the device of the present invention described above, the road surface inclination angle is calculated by detecting the rotational speed of the wheel and the moment in the rotational direction acting on the wheel and analyzing the detected values.

上記の本発明の装置の実施の形態に於いては、路面から車輪へ作用する回転力は、車輪のスリップ率の関数として表されるので、路面の傾斜角を算出する手段は、車両が路面上を走行する際の車輪のスリップ率を算出する手段を含み、路面の傾斜角は、スリップ率と車輪の回転方向のモーメントとに基づいて算出されるようになっていてよい。より具体的には、例えば、車輪の回転方向の運動方程式から、路面の傾斜角βは、
cosβ=(My6−I・Ω’)/(Re・Cκ・κ) …(A)
により算出されるようになっていてよい。なお、ここに於いて、My6は、車輪の車軸から車輪へ作用する回転方向のモーメント、Iは、車輪の回転方向の慣性モーメント、Ω’は、車輪の回転角加速度、Reは、(平坦路面走行時の)車輪の有効ころがり半径、Cκは、車輪の前後方向のスリップ剛性率(車輪と路面との間に作用する前後方向の力(スリップ力)とスリップ率との比)、κは、スリップ率である。
In the above-described embodiment of the apparatus of the present invention, the rotational force acting on the wheel from the road surface is expressed as a function of the slip ratio of the wheel. Means for calculating the slip ratio of the wheel when traveling on the road may be included, and the inclination angle of the road surface may be calculated based on the slip ratio and the moment in the rotational direction of the wheel. More specifically, for example, from the equation of motion in the rotational direction of the wheel, the slope angle β of the road surface is
cosβ = (My6-I · Ω ′) / (Re · Cκ · κ) (A)
May be calculated as follows. Here, My6 is the rotational moment acting on the wheel from the axle of the wheel, I is the inertial moment in the rotational direction of the wheel, Ω ′ is the rotational angular acceleration of the wheel, and Re is (flat road surface The effective rolling radius of the wheel (during traveling), Cκ is the slip rigidity factor in the front-rear direction of the wheel (the ratio of the force in the front-rear direction acting between the wheel and the road surface (slip force) and the slip ratio), κ is Slip rate.

また、上記の本発明の装置に於いては、路面の高さの変化を計測するために、路面の傾斜角を算出する手段に加えて、更に、車輪に作用する車両が路面上を走行する際の車両の前後方向の力と車両の鉛直方向の力とに基づいて、路面の高さの変化を算出する手段が設けられていてよい。既に述べた如く、車両の走行中、車輪は、路面の表面に沿って転がっていく。従って、車輪に作用する車両の鉛直方向の力を参照すれば、車輪の鉛直方向の変位が分かり、これにより路面の高さの変化を計測することが可能となる(車両の前後方向の力(平坦路であれば、水平方向の力)を用いるのは、路面の高さの変化の演算が容易になるためである。)。なお、路面の傾斜角と同様に、路面の高さの変化は、車両の走行距離の関数として計測されるようになっていてよく、車輪の車軸から車輪へ作用する車両の前後方向の力と車両の鉛直方向の力は、車輪に備えられた六分力計により検出される検出値であってよい。   In the above-described apparatus of the present invention, in order to measure a change in the height of the road surface, in addition to the means for calculating the inclination angle of the road surface, the vehicle acting on the wheels travels on the road surface. Means may be provided for calculating a change in the height of the road surface based on the force in the longitudinal direction of the vehicle and the force in the vertical direction of the vehicle. As already mentioned, the wheels roll along the road surface while the vehicle is running. Therefore, if the vertical force of the vehicle acting on the wheel is referred to, the vertical displacement of the wheel can be known, and it is possible to measure the change in the height of the road surface (the longitudinal force of the vehicle ( (If the road is flat, the horizontal force) is used because it is easy to calculate the change in the height of the road surface.) As with the slope of the road surface, the change in the height of the road surface may be measured as a function of the vehicle travel distance, and the longitudinal force of the vehicle acting on the wheel from the wheel axle to the wheel. The force in the vertical direction of the vehicle may be a detection value detected by a six-component force meter provided on the wheel.

実施の形態に於いて、路面の高さの変化を算出する手段は、路面上の所定の基準位置からの路面の高さを算出するようになっていてよい。また、車輪に作用する車両の前後方向の力と車両の鉛直方向の力の車輪の運動への寄与は、路面の傾斜角に依存するので、路面の高さの変化の算出に於いては、前記の計測された路面の傾斜角が用いられてよい。或いは、後述の「実施の形態」の説明の欄に於いて明らかにされる如く、路面の高さの変化は、車輪のスリップ率と車輪に作用する車両の前後方向の力と車両の鉛直方向の力とにより算出することもできるので、本発明の装置は、車輪のスリップ率と車輪に作用する車両の前後方向の力と車両の鉛直方向の力を用いて、路面の高さの変化を検出するようなっていてもよい。また、路面の高さの変化を算出する際、具体的には、例えば、車両の鉛直方向の車輪の位置の変化と、車輪のスリップ率又は路面の傾斜角と車輪に作用する車両の前後方向の力及び車両の鉛直方向の力とに基づいて算出される車輪(又はタイヤ)の半径方向の撓み量とに基づいて路面の高さの変化を算出するようになっていてよい。   In the embodiment, the means for calculating the change in the height of the road surface may calculate the height of the road surface from a predetermined reference position on the road surface. Also, the contribution of the vehicle's longitudinal force acting on the wheels and the vehicle's vertical force to the wheel motion depends on the inclination angle of the road surface, so in calculating the change in the road surface height, The measured road inclination angle may be used. Alternatively, as will be clarified in the description of the “embodiment” described later, the change in the height of the road surface is caused by the slip ratio of the wheel, the force in the longitudinal direction of the vehicle acting on the wheel, and the vertical direction of the vehicle. Therefore, the device according to the present invention uses the slip rate of the wheel, the force in the vehicle front-rear direction and the force in the vertical direction of the vehicle to change the height of the road surface. It may be detected. Further, when calculating the change in the height of the road surface, specifically, for example, the change in the wheel position in the vertical direction of the vehicle, the slip ratio of the wheel or the inclination angle of the road surface and the vehicle front-rear direction acting on the wheel. The change in the height of the road surface may be calculated on the basis of the amount of deflection in the radial direction of the wheel (or tire) calculated based on the force of the vehicle and the force in the vertical direction of the vehicle.

かくして、上記の本発明の路面形状計測装置を用いることにより、新規な路面の形状を計測する方法を実行することができる。従って、本発明のもう一つの態様によれば、本発明の路面の形状を計測する方法であって、車両の車輪に六分力計を備える過程と、車両を走行させる過程と、車両の走行中に六分力計にて検出される車輪の回転速と車両の車輪軸から車輪に作用する回転方向のモーメントとに基づいて「路面の傾斜角」を算出する過程とを含むことを特徴とする方法が提供される。また、かかる方法に於いて、更に、車両の走行中に六分力計にて検出される車輪に作用する車両の前後方向の力と車両の鉛直方向の力とに基づいて路面の高さの変化を算出する過程が含まれていてよい。   Thus, a novel method for measuring the shape of the road surface can be executed by using the road surface shape measuring apparatus of the present invention. Therefore, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the shape of a road surface according to the present invention, the process of providing a six-component force meter on a vehicle wheel, the process of traveling the vehicle, and the traveling of the vehicle A process of calculating a “road surface inclination angle” based on a rotational speed of a wheel detected by a six-component force meter and a moment in a rotational direction acting on the wheel from a vehicle wheel shaft. A method is provided. In this method, the height of the road surface is further determined based on the longitudinal force of the vehicle and the longitudinal force of the vehicle acting on the wheels detected by the six-component force meter while the vehicle is traveling. A process of calculating the change may be included.

上記の本発明の路面形状計測装置又は方法に於いて、理解されるべきことは、路面の傾斜角又は路面の高さの変化が、車両の走行中に車輪に作用するモーメント及び/又は力を用いて計測するようになっているので、その計測値は、車両の走行試験に於いて車輪に作用する力学的成分に有意に影響を与える路面の形状を表す値であると言う点である。例えば、レーザー光を用いた光三角測量法を利用した路面形状計測装置の場合も、本発明の装置と同様に、試験車両を走行させるだけで、路面の形状を計測することができるが、例えば、路面上に反射率の高いゴミやちりなどがあると、車両の走行上影響しないもの(例えば、枯葉、ビニールゴミ等の柔らかいゴミなど)であっても、路面の形状として計測結果に反映され、従って、誤差が生じ得る。しかしながら、本発明の装置によれば、力学的に車両の走行上影響する路面の凹凸又は起伏の形状を検出することとなるので、車両の走行試験等が良好に実行できることとなる。また、更に、本発明によれば、車両の走行させることにより路面の形状が計測できるので、車両を評価対象路面上にて走行させ、その車両の性能評価を行うのと同時に、路面形状の計測を実行することができ、かくして、車両の性能評価に要する時間及びコストを低減できることとなる。勿論、一旦計測された路面形状のデータは、後に実施される車両の走行試験又は性能予測等に用いられてもよい。   In the road surface shape measuring apparatus or method of the present invention described above, it should be understood that a change in the inclination angle of the road surface or the height of the road surface causes a moment and / or force acting on the wheels during the traveling of the vehicle. Therefore, the measured value is a value that represents the shape of the road surface that significantly affects the mechanical components acting on the wheels in the running test of the vehicle. For example, in the case of a road surface shape measuring device using an optical triangulation method using laser light, the shape of the road surface can be measured just by running a test vehicle, as in the device of the present invention. If there is dirt or dust with high reflectivity on the road surface, it will be reflected in the measurement result as the shape of the road surface even if it does not affect the running of the vehicle (for example, dead garbage, soft garbage such as vinyl dust). Thus, errors can occur. However, according to the apparatus of the present invention, the road surface unevenness or the undulation shape that dynamically affects the travel of the vehicle is detected, so that a vehicle travel test or the like can be executed satisfactorily. Furthermore, according to the present invention, since the shape of the road surface can be measured by running the vehicle, the road surface shape is measured simultaneously with running the vehicle on the evaluation target road surface and evaluating the performance of the vehicle. Thus, the time and cost required for evaluating the performance of the vehicle can be reduced. Of course, the road surface shape data once measured may be used for a vehicle running test or performance prediction to be performed later.

また、特記されるべきこととして、本発明の路面形状計測のための車輪に作用する力学的成分の検出は、この分野に於いて比較的容易に入手可能な(例えば、市販の)六分力計を用いて実行されてよい。従って、その場合、路面形状の計測のための装置の開発コスト又は時間を低く抑えることができ、非常に有利である。なお、下記の実施形態の説明から理解される如く、本発明の路面の傾斜角又は高さの変化の計測に於いては、六分力計で検出可能な全てパラメータを使用するわけではないので、実施に於いては、六分力計以外の本発明の路面の傾斜角又は高さの変化の計測に必要な力学的成分を検出できる装置であれば、任意のものであってもよく、そのような場合も本発明の範囲に属すると理解されるべきである。   It should also be noted that the detection of the mechanical component acting on the wheel for road surface shape measurement according to the present invention is a six component force which is relatively easily available in this field (for example, commercially available). It may be performed using a meter. Therefore, in that case, the development cost or time of the device for measuring the road surface shape can be kept low, which is very advantageous. As will be understood from the description of the embodiment below, in the measurement of the change in the inclination angle or height of the road surface according to the present invention, not all parameters that can be detected by the six-component force meter are used. In practice, any device other than the six-component force meter can be used as long as it can detect a mechanical component necessary for measuring the change in the inclination angle or height of the road surface. It should be understood that such a case also belongs to the scope of the present invention.

本発明のその他の目的及び利点は、以下に於いて、部分的に明らかになり、指摘される。   Other objects and advantages of the present invention will be in part apparent and pointed out hereinafter.

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。   The present invention will now be described in detail with reference to a few preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals indicate the same parts.

路面形状の計測の原理
本発明の路面形状計測装置に於いては、図1(A)に示されている如く、傾斜角又は高さの変化を計測したい路面(評価対象路面)上に車両1を走行させ、走行距離sとともに、車両の車輪2に作用するモーメント、力等を計測し、走行距離sに対応して路面の傾斜角β(s)と高さw(s)が算出される。走行距離sは、図1(A)に於ける計測開始地点(基準位置)に於ける速度Vx0と評価対象路面上の走行開始後の車両の速度の変化量x´とに基づいて、
s=Vx0・t+∫x´・dt …(1)
により与えられる。ここで、tは、計測開始後の時間であり、評価終了時の時間t=Tに於いて、s=Lとなる。式(1)の第二項の積分区間は、[0,t]であり、対象路面L上の走行開始時を、t=0、としている。傾斜角β(s)は、水平方向から測った路面の地点sに於ける傾斜角であり、高さw(s)は、図1(A)に於ける計測開始地点(基準位置)に於ける路面の高さをw=0とした場合の地点sに於ける基準位置からの高さである。(なお、以下に於いて、(s)の表記は、簡単のため、省略されている。)
Principle of road surface shape measurement In the road surface shape measurement device of the present invention, as shown in FIG. 1A, a vehicle 1 is placed on a road surface (evaluation target road surface) on which a change in inclination angle or height is to be measured. , And the moment, force, etc. acting on the vehicle wheel 2 are measured together with the travel distance s, and the road surface inclination angle β (s) and height w (s) are calculated corresponding to the travel distance s. . The travel distance s is based on the speed V x0 at the measurement start point (reference position) in FIG. 1A and the change in vehicle speed x G ′ after the start of travel on the evaluation target road surface.
s = V x0 · t + ∫x G ′ · dt (1)
Given by. Here, t is the time after the start of measurement, and s = L at the time t = T at the end of the evaluation. The integration interval of the second term of the equation (1) is [0, t], and t = 0 when the vehicle starts to travel on the target road surface L. The inclination angle β (s) is the inclination angle at the point s on the road surface measured from the horizontal direction, and the height w (s) is at the measurement start point (reference position) in FIG. This is the height from the reference position at the point s where the height of the road surface is w = 0. (In the following, the notation of (s) is omitted for simplicity.)

傾斜角β(s)の算出
図1(B)は、車輪の中心Cが地点sに在るときの状態の模式図であり、車輪に作用する力学的成分の関係を示している。同図を参照して、まず、路面の傾斜角β(−π/2〜π/2)のときの車輪の回転方向の運動方程式は、下記の如く表される。
IΩ´=My6−F・R …(2)
ここに於いて、Iは、車輪の慣性モーメント、Ω´は、車輪の回転角加速度、My6は、車軸から車輪に作用するモーメント、Fは、路面から車輪に作用する回転方向の力、即ち、車輪に作用する路面に平行な前後力(スリップ力)、Rは、路面から車輪に作用する力Fによるモーメントアーム長である。式(2)に於いて、車輪に作用する力Fは、車輪のスリップ率κにより、
=Cκ・κ …(3)
により与えられる。ここで、Cκは、車輪のスリップ剛性係数(剛性率)である。
Calculation of Inclination Angle β (s) FIG. 1B is a schematic diagram of the state when the center C of the wheel is at the point s, and shows the relationship of the mechanical components acting on the wheel. Referring to the figure, first, the equation of motion in the rotational direction of the wheel when the road surface has an inclination angle β (−π / 2 to π / 2) is expressed as follows.
IΩ ′ = My6-F T · R T (2)
In this case, I is the moment of inertia of the wheel, Omega' the rotation angular acceleration of the wheels, My6 is moment acting on the wheel from the axle, F T, the rotation direction of the force acting on the wheel from the road surface, i.e. , road longitudinal force parallel to that acting on the wheel (slip force), R T is the moment arm length by the force F T acting on the wheel from the road surface. In the equation (2), the force F T acting on the wheel, the slip ratio of the wheel kappa,
F T = Cκ · κ (3)
Given by. Here, Cκ is a slip stiffness coefficient (rigidity factor) of the wheel.

路面から車輪に作用する力Fによるモーメントアーム長Rは、車輪(又はタイヤ)の有効ころがり半径(動半径)であり、車輪の路面との接触面での速度Vwと回転速度Ωとにより、
=Vw/Ω …(4a)
により与えられる。路面の傾斜角βのところでは、図示されている如く、車輪の路面との接触面での速度Vwは、Vw・cosβ(Vwは、車輪の車両の前後方向の速度)となるから、
=Vw・cosβ/Ω …(4b)
となる。ここで、平坦路(β=0)のときの車輪の有効ころがり半径Reは、Re=Vw/Ωにより与えられるので(図1(C)参照)、路面の傾斜角がβであるときには、
=Re・cosβ …(4c)
により与えられる。
Moment arm length R T by the force F T acting on the wheel from the road surface is a wheel (or tire) of the effective rolling radius (dynamic radius), the speed Vw T at the contact surface with the road surface of the wheel and the rotational speed Ω By
R T = Vw T / Ω (4a)
Given by. At the road surface inclination angle β, as shown in the drawing, the speed Vw T at the contact surface of the wheel with the road surface is Vw · cos β (Vw is the speed of the vehicle in the front-rear direction of the vehicle).
R T = Vw · cos β / Ω (4b)
It becomes. Here, since the effective rolling radius Re of the wheel on a flat road (β = 0) is given by Re = Vw / Ω (see FIG. 1C), when the road surface inclination angle is β,
R T = Re · cos β (4c)
Given by.

かくして、上記の式(2)、(3)、(4c)を用いると、路面の傾斜角βは、
cosβ=(My6−I・Ω’)/(Re・Cκ・κ) …(6a)
又は、
β=±cos−1((My6−I・Ω’)/(Re・Cκ・κ)) …(6b)
と与えられる。ここで、複号±は、車輪の鉛直方向の加速度z″が、z″>0のとき(登坂時)、+が選択され、z″<0のとき(降坂時)、−が選択される。上記の式(6a)、(6b)に於いて、My6、Ω’、κは、後に説明される如く、車両の走行中に検出される量(又は検出値より算出される量)であり、I、Re、Cκは、予め実験的に又は理論的に与えられる量であるので、これにより、路面の傾斜角βが走行距離sに対応して算出されることとなる(スリップ率κは、車輪の回転速の関数であるので、傾斜角が車輪の回転速に基づいて算出されることとなる。)。
Thus, using the above formulas (2), (3), and (4c), the slope angle β of the road surface is
cosβ = (My6-I · Ω ′) / (Re · Cκ · κ) (6a)
Or
β = ± cos −1 ((My6-I · Ω ′) / (Re · Cκ · κ)) (6b)
And given. Here, when the acceleration z m ″ in the vertical direction of the wheel is z m ″> 0 (when climbing), + is selected, and when z m ″ <0 (when descending), − In the above formulas (6a) and (6b), My6, Ω ′, and κ are calculated from the amounts (or detected values) detected while the vehicle is running, as will be described later. Since I, Re, and Cκ are experimentally or theoretically given amounts in advance, the road surface inclination angle β is calculated corresponding to the travel distance s ( Since the slip ratio κ is a function of the rotational speed of the wheel, the inclination angle is calculated based on the rotational speed of the wheel.

路面の高さw(s)の検出
更に、図1(B)を参照して、車輪の前後方向(並進方向)及び垂直方向の運動方程式は、下記の如く与えられる。
m・x″=−Fx6+F・cosβ−F・sinβ …(7a)
m・z″=−Fz6+F・sinβ−F・cosβ …(7b)
ここに於いて、m、x″、z″は、それぞれ、車輪の質量、前後方向及び鉛直方向の加速度であり、Fは、路面に対して垂直方向に路面から車輪に対して作用する力である。既に路面の傾斜角βと、路面に平行な方向の力Fが算出され、mは、予め測定可能な量であり、x″、z″の値は、後に説明される如く、車両の走行中に検出される量であるので、式(7a)又は(7b)を用いることにより、Fの値は、算出することができる。例えば、式(7a)から、F・sinβ、式(7b)からF・cosβを算出し、
={(F・cosβ)+(F・sinβ)1/2 …(8)
により、Fが算出されてよい。
Detection of road surface height w (s) Further, referring to FIG. 1B, equations of motion in the longitudinal direction (translation direction) and vertical direction of the wheel are given as follows.
m · x m "= -Fx6 + F T · cosβ-F N · sinβ ... (7a)
m · z m "= -Fz6 + F T · sinβ-F N · cosβ ... (7b)
In here, m, x m ", z m" are each, mass of the wheel, an acceleration in the longitudinal direction and the vertical direction, F N is the action for the wheel from the road surface in a direction perpendicular to the road surface It is power to do. Already a β angle of inclination of the road surface, the force F T in the direction parallel to the road surface is calculated, m is an amount capable preliminarily measured as the value of x m ", z m" is described later, the vehicle because it is the amount detected during the traveling, by using the formula (7a) or (7b), the value of F N can be calculated. For example, F N · sin β is calculated from the equation (7a), and F N · cos β is calculated from the equation (7b).
F N = {(F N · cos β) 2 + (F N · sin β) 2 } 1/2 (8)
By, F N may be calculated.

ところで、Fは、車輪又はタイヤの撓み量の関数である弾性力と考えることができるので、上下方向のばね定数Cを用いて
=C・(δ+δ) …(9)
と表すことができる。ここで、δは、平坦路に於ける撓み量であり(図1(C)参照)、δは、地点sでのδからの撓み量の増分である。既に、Fの値は、式(7)の運動方程式の関係から決定できることがわかっているので、車輪が地点sに在るときのδは、
δ=F/C−δ …(10)
により与えられる。
By the way, since F N can be considered as an elastic force that is a function of the amount of deflection of the wheel or tire, F N = C N · (δ + δ 0 ) (9) using the spring constant C N in the vertical direction.
It can be expressed as. Here, δ 0 is the amount of deflection on the flat road (see FIG. 1C), and δ is the increment of the amount of deflection from δ 0 at the point s. Already, the value of F N, since it has been found that can be determined from the relationship of the equation of motion of Equation (7), [delta] when the wheel is in the point s,
δ = F N / C N −δ 0 (10)
Given by.

路面の高さwは、図1(B)を参照して、
w=Zm−Rs …(11)
により与えられる。ここで、Zmは、地点sに於ける車輪の中心の(基準位置の路面の位置からの)高さであり、Rsは、地点sの路面から車輪の中心までの距離である。Zmは、車両の評価対象路面上の走行開始時から、車輪の中心の鉛直方向の加速度z″を2階積分することにより、即ち、
Zm=∫∫z″・dt・dt …(12)
により与えられる。一方、Rsは、車輪が平坦路にあった場合の車輪の半径Rhを用いて(図1(C)参照)、
Rs=(Rh−δ)/cosβ …(13)
により与えられる(|β|<<1のとき、cosβ=1としてよい。)。ここで、Rhは、予め実験的に測定可能な量であり、δは、式(10)により与えられるので、式(11)−(13)を用いて、地点sに於ける路面の高さwが計測することが可能となる。
For the height w of the road surface, refer to FIG.
w = Zm-Rs (11)
Given by. Here, Zm is the height of the center of the wheel at the point s (from the road surface position of the reference position), and Rs is the distance from the road surface of the point s to the center of the wheel. Zm is obtained by integrating the acceleration z m ″ in the vertical direction of the center of the wheel from the start of traveling on the evaluation target road surface of the vehicle, that is,
Zm = ∫∫z m ″ · dt · dt (12)
Given by. On the other hand, Rs uses the radius Rh of the wheel when the wheel is on a flat road (see FIG. 1C),
Rs = (Rh−δ) / cosβ (13)
(When | β | << 1, cos β = 1 may be set). Here, Rh is an amount that can be experimentally measured in advance, and δ is given by the equation (10). Therefore, the height of the road surface at the point s is calculated using the equations (11) to (13). w can be measured.

なお、上記のFの算出に於いて、傾斜角βは、回転方向の運動方程式に基づいて得られた値を用いているが、式(7a、b)に於いて、Fが車輪のスリップ率より式(3)を用いて与えられるので、式(7a、b)の二つの式から、傾斜角βとFとが算出されてもよい。また、Fが式(3)より与えられ、傾斜角βより与えられるので、Fは、式(7a)又は(7b)のいずれか一方のみを用いて算出されてもよい。 Incidentally, in the calculation of the above F N, the inclination angle beta, is used a value obtained based on the equation of motion of the rotational direction, wherein (7a, b) In, F T of the wheel since than the slip ratio is given by using equation (3), from the two equations of formula (7a, b), the inclination angle β and the F N may be calculated. Further, F T is given by the equation (3), since given than the inclination angle beta, F N may be calculated using only one of the formula (7a) or (7b).

装置の構成
図2は、任意の試験用の車両1に搭載される本発明の路面形状計測装置の好ましい実施形態の構成をブロック図の形式で表したものである。同図を参照して、路面の傾斜角の算出及び(基準位置からの)路面の高さの算出をする演算処理装置50には、車両の車輪2の車軸に装備され車輪2に車軸から作用する前後方向及び鉛直方向の力と車輪の回転方向のモーメントを検出するための六分力計10、車輪2の車軸を支持する任意の部位(サスペンションよりも車輪に近い側)に装備される車輪の前後方向の加速度x″を検出する前後方向加速度センサ12、車輪2の鉛直方向の上下方向加速度z″を検出する上下方向加速度センサ14、車両の前後方向の対地速度を計測する対地速度計16、車両の前後方向の加速度x″を計測する加速度計18からのそれぞれの信号が入力される。なお、上記の一連のセンサ又は検出計器は、市販されている任意のセンサ又は検出計器が用いられてよい。また、図示されている如く、各センサ又は検出計器からの信号は、好ましくは、演算処理装置50に入力される前に、適宜、ハイパスフィルタHF(特に、信号を、後で積分する場合。カットオフ周波数は、例えば、0.1Hz以下)及びローパスフィルタLF(特に、信号を、後で微分する場合。カットオフ周波数は、例えば、50Hz以上)に通される。更に、図示していないが、演算処理装置50は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたCPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータを含んでいてよい。
Diagram 2 of the apparatus is a representation of a preferred embodiment structure of the road surface shape measuring apparatus of the present invention mounted on a vehicle 1 for any test in block diagram form. Referring to the figure, an arithmetic processing unit 50 that calculates the inclination angle of the road surface and the height of the road surface (from the reference position) is mounted on the axle of the wheel 2 of the vehicle and acts on the wheel 2 from the axle. A six-component force meter 10 for detecting front-rear and vertical forces and moments in the rotational direction of the wheel, and a wheel mounted on an arbitrary part (the side closer to the wheel than the suspension) that supports the axle of the wheel 2 A longitudinal acceleration sensor 12 for detecting the longitudinal acceleration x m ″ of the vehicle, a vertical acceleration sensor 14 for detecting the vertical acceleration z m ″ of the vertical direction of the wheel 2, and a ground speed for measuring the ground speed in the longitudinal direction of the vehicle. total of 16, each of the signal from the accelerometer 18 to measure acceleration x G "longitudinal direction of the vehicle is input. in addition, a series of sensors or detection instruments described above, any sensor that is commercially available or detected meter In addition, as shown, signals from each sensor or detection instrument are preferably appropriately input to the high-pass filter HF (particularly, the signal after the signal is input to the arithmetic processing unit 50). The cutoff frequency is, for example, 0.1 Hz or less) and a low-pass filter LF (particularly, when the signal is differentiated later. The cutoff frequency is, for example, 50 Hz or more). Although not shown, the arithmetic processing unit 50 may include a microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output port device which are connected to each other by a bidirectional common bus.

装置の作動(路面の形状を計測する方法)
六分力計10及びその他のセンサ又は検出計器を車両の車輪又はその他の任意の部位に設置し、上記の演算処理装置50を車両に装備した後、路面の形状の計測を行う際には、車両を評価対象路面上にて走行させつつ(図1(A))、下記の如く、車輪に作用する力学的成分及び車両の速度又は加速度等が計測されることとなる
Device operation (method of measuring the shape of the road surface)
When measuring the shape of the road surface after installing the six component force meter 10 and other sensors or detection instruments on the wheels of the vehicle or any other part and mounting the arithmetic processing unit 50 on the vehicle, While the vehicle is traveling on the evaluation target road surface (FIG. 1 (A)), the mechanical components acting on the wheels and the speed or acceleration of the vehicle are measured as follows.

まず、路面の形状の計測の開始するに当たり、評価対象路面の始点に於いて、そのときの車両の速度がVxoが記録される。そして、車両の走行とともに、式(1)に従って、車両の走行距離sが計測される。なお、車両の速度の変化量x´は、車体に備えた加速度計18の出力信号である車両の前後方向の加速度x″を車輪2が評価対象路面の始点上にあるときから積分することにより与えられてよい。或いは、走行距離sは、対地速度計の出力を逐次積分することにより与えられてもよい。 First, when starting the measurement of the road surface shape, Vxo is recorded as the vehicle speed at that time at the start point of the evaluation target road surface. Then, as the vehicle travels, the travel distance s of the vehicle is measured according to the equation (1). Note that the vehicle speed change amount x G ′ is obtained by integrating the vehicle longitudinal acceleration x G ″, which is an output signal of the accelerometer 18 provided in the vehicle body, from when the wheel 2 is on the starting point of the evaluation target road surface. Alternatively, the travel distance s may be given by sequentially integrating the output of the ground speed meter.

上記の走行距離sの計測と同時に、演算処理装置50の内部に於いて、路面の傾斜角β(s)と路面の高さw(s)が算出される。図3は、かかる演算処理装置50の内部に於いて実行される演算処理の流れを表したものである。同図に於いて、まず、図中領域Aと付された部分を参照して、車輪のスリップ率κが、
κ=(Re・Ω−Vw)/Vw …(14)
により算出されてよい。車輪の前進速度Vwは、図示されている如く、
Vw=Vx0+x´ …(14a)
により与えられてよい。x´は、車輪の前後方向の速度変化分であり、車輪の前後方向加速度センサ12の前後方向の加速度x″を車輪2が評価対象路面の始点上にあるときから積分することにより与えられてよい。なお、式(14)のスリップ率の演算に於ける車輪速Re・Ωにおいて、車輪の動半径は、厳密には式(4c)の如く与えられるが、ここでは近似的に、平坦路での動半径が用いられよい。
Simultaneously with the measurement of the travel distance s, the inclination angle β (s) of the road surface and the height w (s) of the road surface are calculated in the arithmetic processing unit 50. FIG. 3 shows the flow of arithmetic processing executed in the arithmetic processing device 50. In the figure, first, referring to the part marked with region A in the figure, the slip ratio κ of the wheel is
κ = (Re · Ω−Vw) / Vw (14)
May be calculated by: The forward speed Vw of the wheel is
Vw = V x0 + x m ' ... (14a)
May be given by x m ′ is the speed change in the longitudinal direction of the wheel, and is given by integrating the longitudinal acceleration x m ″ of the longitudinal acceleration sensor 12 of the wheel from when the wheel 2 is on the starting point of the evaluation target road surface. In addition, in the wheel speed Re · Ω in the calculation of the slip ratio in the equation (14), the dynamic radius of the wheel is strictly given as the equation (4c). A moving radius on a flat road may be used.

かくして、スリップ率κが求まると、式(3)を用いて、スリップ力Fが与えられる。他方、領域Bに示されている如く、式(2)の回転方向の運動方程式と式(4c)から、
・cosβ=(My6−IΩ´)/Re
が算出されるので、この値と、スリップ力Fとを用いて、cosβが算出され(除算器C)、これにより、鉛直方向の加速度の正負路面の傾斜角βの値が演算される(関数演算器D参照。arccosX[値域:0〜π/2]に、z″/|z″|(登坂時は、+1、降坂時は、−1)が乗ぜられる。)。なお、My6は、六分力計10の検出値が用いられる。車輪の回転角加速度Ω´は、六分力計の出力の一つである角速度Ωを微分したものが用いられてよい。慣性モーメントIと平坦路での車輪の動半径Reは、予め実験等により与えられる。また、F・cosβと、上記の如く算出されたスリップ力F及びβから得られるF・sinβ(関数演算器E)とは、下記の如く、路面の高さの検出に用いられてよい(図中、*参照)。
Thus, when the slip ratio κ is obtained, the slip force FT is given using the equation (3). On the other hand, as shown in region B, from the equation of motion in the rotational direction of equation (2) and equation (4c),
F T · cosβ = (My6- IΩ') / Re
Because There is calculated, and this value, with a slip force F T, cos .beta is calculated (divider C), thereby, the value of the tilt angle β of the positive and negative road vertical acceleration is calculated ( See function calculator D. ArccosX [value range: 0 to π / 2] is multiplied by z m ″ / | z m ″ | (+1 when climbing, and -1 when descending). As for My6, the detection value of the six component force meter 10 is used. As the rotational angular acceleration Ω ′ of the wheel, a value obtained by differentiating the angular velocity Ω which is one of the outputs of the six-component force meter may be used. The moment of inertia I and the moving radius Re of the wheel on a flat road are given in advance by experiments or the like. Also, the F T · cos .beta, A F T · sin .beta obtained from the above and the slip force F T is calculated as beta (function calculator E), as follows, are used to detect the height of the road surface Good (see * in the figure).

路面の高さwの算出に於いては、領域Fに示されている如く、式(7a)及び(7b)の関係から、
・cosβ−F・sinβ=m・x″+Fx6
・sinβ−F・cosβ=m・z″+Fz6
の値が算出され、更に、前記のF・cosβとF・sinβとを用いて、Fを含む項が消去される。しかる後に、上記の式(8)が用いられて、Fの値が算出され(関数演算器G)、更に、式(9)−(13)が用いられて、w(s)が算出される。かかる一連の演算に於いて、Fx6、Fz6は、六分力計10からの検出値が用いられ、x″及びz″は、それぞれ、前後方向加速度センサ12及び上下方向加速度センサ14の検出値が用いられる。
In the calculation of the road surface height w, as shown in the region F, from the relationship of the equations (7a) and (7b),
F T · cosβ-F N · sinβ = m · x m "+ Fx6
F T · sinβ-F N · cosβ = m · z m "+ Fz6
Values are calculated, further, by using the above F T · cos .beta and F T · sin .beta, term including F T is erased. Thereafter, the used expression (8) is being calculated value of F N is (function calculator G), further, the formula (9) - (13) is used, w (s) is calculated The In such a series of operations, FX6, FZ6 is detected values from the six-component force meter 10 are used, x m "and z m" are each, longitudinal acceleration sensor 12 and the detection of the vertical acceleration sensor 14 A value is used.

かくして、得られた傾斜角βと高さwは、そのときの走行距離sと関連付けられて任意に記憶装置等に記録されてよい。上記の一連の演算は、車両を評価対象路面上にて走行させる間、車両1が評価対象路面の終点Lに到達するまで、逐次的に繰り返し実行される。   Thus, the obtained inclination angle β and height w may be arbitrarily recorded in a storage device or the like in association with the travel distance s at that time. The series of calculations described above are repeatedly executed sequentially while the vehicle travels on the evaluation target road surface until the vehicle 1 reaches the end point L of the evaluation target road surface.

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。   Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

例えば、図3に例示された演算処理の流れは、路面の傾斜角βと高さwの演算過程の一例に過ぎず、上記の運動方程式(2)、(7a)、(7b)に基づいて、当業者に於いて演算順序が変更されてよいことは理解されるべきであり、そのような場合も本発明の範囲に属する。   For example, the flow of the calculation process illustrated in FIG. 3 is merely an example of the calculation process of the road surface inclination angle β and the height w, and is based on the motion equations (2), (7a), and (7b). It should be understood by those skilled in the art that the operation order may be changed, and such a case also falls within the scope of the present invention.

また、上記の演算過程に於いて、スリップ率の算出の際、車輪の動半径として近似的に平坦路の場合の半径を用いたが、路面の傾斜角を考慮して算出するようになっていてもよい。その場合、スリップ率は、
κ=(Re・Ω・cosβ−Vw)/Vw
となるので、これを式(6a)に代入して、cosβの厳密解を算出するようになっていてよい。
In the above calculation process, when calculating the slip ratio, the radius in the case of a flat road is approximately used as the moving radius of the wheel, but it is calculated in consideration of the inclination angle of the road surface. May be. In that case, the slip rate is
κ = (Re · Ω · cos β−Vw) / Vw
Therefore, the exact solution of cosβ may be calculated by substituting this into the equation (6a).

図1(A)は、本発明の好ましい実施形態である路面形状計測装置を搭載した車両を評価対象路面上にて走行させ、路面形状の計測を行う様子を模式的に示したものである。図1(B)は、路面の傾斜角βのときの車輪又はタイヤの模式図であり、車輪に作用する力学的成分が示されている。図1(C)は、車輪が平坦路(β=0)にある状態の模式図であり、演算に使用するパラメータが示されている。FIG. 1A schematically shows a state in which a vehicle equipped with a road surface shape measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention is run on an evaluation target road surface and the road surface shape is measured. FIG. 1B is a schematic diagram of a wheel or a tire when the road surface has an inclination angle β, and shows a mechanical component acting on the wheel. FIG. 1C is a schematic diagram in a state where the wheel is on a flat road (β = 0), and parameters used for the calculation are shown. 図2は、本発明の路面形状計測装置の構成の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of the road surface shape measuring apparatus of the present invention. 図3は、本発明の路面形状計測装置の演算処理の流れを示している。FIG. 3 shows the flow of calculation processing of the road surface shape measuring apparatus of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…車両
2…車輪
1 ... Vehicle 2 ... Wheel

Claims (14)

路面の形状を計測する装置であって、車両が前記路面上を走行する際の車輪の回転速と前記車輪に作用する回転方向のモーメントとに基づいて前記路面の傾斜角を算出する手段を含むことを特徴とする装置。   An apparatus for measuring the shape of a road surface, comprising means for calculating an inclination angle of the road surface based on a rotational speed of a wheel when the vehicle travels on the road surface and a moment in a rotational direction acting on the wheel. A device characterized by that. 請求項1の装置であって、前記路面の傾斜角を算出する手段が、前記車両が前記路面上を走行する際の前記車輪のスリップ率を算出する手段を含み、前記スリップ率と前記車輪の回転方向のモーメントとに基づいて前記路面の傾斜角を算出することを特徴とする装置。   2. The apparatus according to claim 1, wherein the means for calculating the inclination angle of the road surface includes means for calculating a slip ratio of the wheel when the vehicle travels on the road surface. An apparatus for calculating an inclination angle of the road surface based on a moment in a rotation direction. 請求項2の装置であって、前記路面の傾斜角βが、前記車輪の車軸から前記車輪へ作用する回転方向のモーメントMy6と、前記車輪の回転方向の慣性モーメントIと、前記車輪の回転角加速度Ω’と、前記車輪の有効ころがり半径Reと、前記車輪の前後方向のスリップ剛性率Cκと、前記スリップ率κとから、式
cosβ=(My6−I・Ω’)/(Re・Cκ・κ)
により算出されることを特徴とする装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein an inclination angle β of the road surface includes a rotational moment Mo6 acting on the wheel from an axle of the wheel, an inertia moment I in the rotational direction of the wheel, and a rotational angle of the wheel. From the acceleration Ω ′, the effective rolling radius Re of the wheel, the slip rigidity Cκ in the front-rear direction of the wheel, and the slip rate κ, the expression cosβ = (My6-I · Ω ′) / (Re · Cκ · κ)
A device characterized by being calculated by:
請求項1の装置であって、前記路面の傾斜角が前記車両の走行距離の関数として計測されることを特徴とする装置。   2. The apparatus of claim 1, wherein the slope of the road surface is measured as a function of the distance traveled by the vehicle. 請求項1の装置であって、前記車輪の車軸から前記車輪へ作用する回転方向のモーメントが前記車輪に備えられた六分力計により検出される検出値であることを特徴とする装置。   The apparatus according to claim 1, wherein a moment in a rotational direction acting on the wheel from an axle of the wheel is a detection value detected by a six-component force meter provided on the wheel. 請求項1の装置であって、更に、前記車輪に作用する前記車両が前記路面上を走行する際の前記車両の前後方向の力と前記車両の鉛直方向の力とに基づいて、前記路面の高さの変化を算出する手段を含むことを特徴とする装置。   The apparatus according to claim 1, further comprising: based on a longitudinal force of the vehicle and a vertical force of the vehicle when the vehicle acting on the wheels travels on the road surface. An apparatus comprising means for calculating a change in height. 請求項6の装置であって、前記路面の高さの変化を算出する手段が、前記路面上の所定の基準位置からの路面の高さを算出することを特徴とする装置。   7. The apparatus according to claim 6, wherein the means for calculating a change in the height of the road surface calculates the height of the road surface from a predetermined reference position on the road surface. 請求項6の装置であって、前記路面の高さの変化を算出する手段が、前記路面の傾斜角と前記車輪に作用する前記車両の前後方向の力と前記車両の鉛直方向の力とに基づいて、前記路面の高さの変化を算出することを特徴とする装置。   7. The apparatus according to claim 6, wherein the means for calculating the change in the height of the road surface includes an inclination angle of the road surface, a longitudinal force of the vehicle acting on the wheels, and a vertical force of the vehicle. And calculating a change in the height of the road surface. 請求項6の装置であって、前記路面の高さの変化を算出する手段が、前記車輪のスリップ率と前記車輪に作用する前記車両の前後方向の力と前記車両の鉛直方向の力とに基づいて、前記路面の高さの変化を算出することを特徴とする装置。   7. The apparatus according to claim 6, wherein the means for calculating a change in the height of the road surface includes a slip ratio of the wheel, a longitudinal force of the vehicle acting on the wheel, and a vertical force of the vehicle. And calculating a change in the height of the road surface. 請求項6の装置であって、前記路面の高さの変化を算出する手段が、前記車両の鉛直方向の前記車輪の位置の変化と、前記車輪のスリップ率又は前記路面の傾斜角と前記車輪に作用する前記車両の前後方向の力及び前記車両の鉛直方向の力とに基づいて算出される前記車輪の半径方向の撓み量とに基づいて前記路面の高さの変化を算出することを特徴とする装置。   7. The apparatus according to claim 6, wherein means for calculating a change in the height of the road surface includes a change in a position of the wheel in a vertical direction of the vehicle, a slip ratio of the wheel or an inclination angle of the road surface, and the wheel. The change in the height of the road surface is calculated based on the amount of deflection in the radial direction of the wheel calculated based on the longitudinal force of the vehicle acting on the vehicle and the vertical force of the vehicle. Equipment. 請求項6の装置であって、前記路面の高さの変化が前記車両の走行距離の関数として計測されることを特徴とする装置。   7. The apparatus of claim 6, wherein a change in the height of the road surface is measured as a function of travel distance of the vehicle. 請求項6の装置であって、前記車輪の車軸から前記車輪へ作用する前記車両の前後方向の力と前記車両の鉛直方向の力が前記車輪に備えられた六分力計により検出される検出値であることを特徴とする装置。   7. The apparatus according to claim 6, wherein a force in the longitudinal direction of the vehicle and a force in the vertical direction of the vehicle acting on the wheel from an axle of the wheel are detected by a six-component force meter provided on the wheel. A device characterized by a value. 路面の形状を計測する方法であって、
車両の車輪に六分力計を備える過程と、
前記車両を走行させる過程と、
前記車両の走行中に前記六分力計にて検出される前記車輪の回転速と前記車両の車輪軸から前記車輪に作用する回転方向のモーメントとに基づいて前記路面の傾斜角を算出する過程と
を含むことを特徴とする方法。
A method for measuring the shape of a road surface,
The process of providing a six-component force meter on the wheels of the vehicle;
Running the vehicle;
A process of calculating an inclination angle of the road surface based on a rotational speed of the wheel detected by the six-component force meter during traveling of the vehicle and a rotational moment acting on the wheel from a wheel shaft of the vehicle. And a method comprising:
請求項12の方法であって、更に、前記車両の走行中に前記六分力計にて検出される前記車輪に作用する前記車両の前後方向の力と前記車両の鉛直方向の力とに基づいて前記路面の高さの変化を算出する過程を含むことを特徴とする方法。   13. The method of claim 12, further based on a longitudinal force and a vertical force of the vehicle acting on the wheels detected by the six-component force meter while the vehicle is traveling. And calculating a change in the height of the road surface.
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