JP2012137321A

JP2012137321A - 転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法

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Publication number: JP2012137321A
Application number: JP2010288252A
Authority: JP
Inventors: Toru Okada; 徹岡田; Takayuki Fukuda; 貴之福田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: EP2657673A4; KR20130105684A; JP5225370B2; US9645024B2; EP2657673B1; EP2657673A1; TWI448676B; WO2012086547A1; CN103261871A; US20130262014A1; TW201243306A; CN103261871B; KR101505345B1

Abstract

【課題】転がり抵抗試験機に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数を簡便に且つ精度良く校正する。
【解決手段】本発明の多分力検出器の校正方法は、タイヤＴが装着されるスピンドル軸５と、タイヤＴが押し付けられる模擬走行路面２を有する走行ドラム３と、走行ドラム３の回転軸に設けられた回転トルク計７を有する転がり抵抗試験機１に備えられた多分力検出器の校正方法であって、多分力検出器で発生するクロストークの影響を補正するクロストーク補正係数を用いて、多分力検出器の計測値からタイヤＴに作用する力を算出する処理を行っているに際しては、クロストーク補正係数を、回転トルク計７で計測された回転トルクと多分力検出器で計測された力とからなる「転がり試験データ」を用いて校正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法に関するものである。

トラック、乗用自動車および他の車両用タイヤの性質および性能を測定するにあたり、重要な測定項目の一つとしてタイヤの転がり抵抗がある。タイヤの転がり抵抗は、タイヤと地面との間に作用する接線方向の力であり、転がり抵抗試験機においては試験用タイヤとドラム等の模擬走行路面との間に接線方向に作用する力Ｆｘ（押し付け荷重Ｆｚを変化させた際の転がり抵抗Ｆｘの変化）として計測される。

転がり抵抗Ｆｘを測定する方法としては、ドラム式の転がり抵抗試験機による方法が代表的である。ドラム式の転がり抵抗試験機は、走行ドラムの外周に形成された模擬走行路面にタイヤを押圧状態で接触させ、このタイヤを支持するスピンドル軸に設けられた多分力検出器（ロードセル）により押し付け荷重Ｆｚと転がり抵抗Ｆｘとの関係を測定する構成となっている。

具体的に転がり抵抗Ｆｘを計測する場合には、スピンドル軸に設けられた多分力検出器により転がり抵抗方向の荷重ｆｘを計測して、「Ｆｘ＝ｆｘ（Ｌ／Ｒｄ）」とすることによりＦｘを算出することができる（荷重法）。ここで、Ｒｄは走行ドラムの半径、Ｌは走行ドラムとタイヤスピンドル軸との軸芯間距離である。
ところで、このような転がり抵抗試験機では、試験機を使用するにあたって多分力検出器の校正を行う必要がある。加えて、長時間に亘って多分力検出器を使用し続けると検出値に誤差が生じることがある故、例えば、一定の使用時間毎に多分力検出器の校正が必要となる。

多分力検出器を校正する方法としてはさまざまなものが開発されているが、特許文献１に示すように質量が既知の錘を用いて各方向に試験荷重を加えた上で校正を行うものがある。また、特許文献２や特許文献３に示すように、高精度な荷重検定器を介して外力を与えることにより校正を行う方法も開示されている。

特開昭５９−１５１０３２号公報特開昭６１−１１６６３７号公報特開２００３−４５９８号公報

ところで、多分力検出器のように複数の力（並進荷重成分やモーメント成分）を同時に測定する計測器では、本来加えられた荷重の方向とは異なった方向においても荷重（偽の荷重）を計測してしまう「クロストーク」といわれる現象が発生する。
特に、転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器においては、押し付け荷重が転がり荷重へ影響してしまう等のクロストークが問題となる。

すなわち、タイヤの押し付け荷重Ｆｚは、通常、転がり抵抗Ｆｘの約１００倍のオーダであり、タイヤの横力Ｆｙは、Ｆｘの約１０倍のオーダの荷重となる。また、タイヤ中心は、構造上、多分力検出器からオフセットした位置となるため、荷重Ｆｚによりモーメントｍｘも比較的大きな値として多分力検出器に作用する。それ故、クロストークの影響は無視できず、多分力検出器のｘ方向の出力値ｆｘ’が、ｘ方向以外の荷重の影響を受けて正しい値を表さなくなる。また、軸荷重（押し付け荷重）を与える向きが少しでもずれていると、試験条件が変動して校正実験自体が満足に行えなくなる。例えば、５０００Ｎの軸荷重Ｆｚを与える場合に、その押し付け方向に０．１度でも誤差があればｘ方向に９Ｎの荷重が余計に加わってしまい、実験条件自体が所望のものからずれてしまう。当然、このようにしっかりと定まっていない実験条件では、クロストーク補正係数を精度良く校正することも困難である。

これらクロストークを調べる為に、特許文献１の技術を用い、ｘ方向に既知の荷重を与え、その荷重がｙ軸、ｚ軸方向に及ぼす影響を計測することが考えられる。しかしながら、この方法であると、多分力検出器に付与する値としてＦｘ以外にも、Ｆｙ、ＦｚやＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを与える校正実験が必要となり、手間がかかるため現実的ではない。
前述した特許文献２，３では、クロストークの影響を加味した多分力検出器の校正方法が一部開示されてはいるものの、具体的な手法が開示されるに至っておらず、実際の現場で採用できる技術とは言い難い。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、転がり抵抗試験機に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数を簡便に且つ精度良く校正することができる校正方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の転がり抵抗試験機に備えられた多分力計の校正方法は、タイヤが装着されるスピンドル軸と、前記タイヤが押し付けられる模擬走行路面を有する走行ドラムとを有する転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法であって、前記多分力検出器で発生するクロストークの影響を補正するクロストーク補正係数を用いて、多分力検出器の計測値からタイヤに作用する力を算出する処理を行っているに際しては、異なる条件下において多分力検出器に作用する２つの転がり抵抗が正負反転で等しいと仮定して得られた式と、前記多分力検出器で得られた「転がり試験データ」とを用いて、前記クロストーク補正係数を校正することを特徴とする。

本発明者は、例えば、タイヤを表面で正転した時と、裏面で逆転した場合、同一速度、同一荷重の条件であれば、求まる転がり抵抗は正負反転で同一であるべきであると考えた。多分力検出器の計測値がその軸方向に十分な精度で校正されている場合、計測値に含まれる誤差要因として、それ以外の荷重が作用することによるクロストークの影響と言える。よって、タイヤに加わる転がり抵抗が正負反転で同一となるという条件でクロストーク係数が算出（校正）できる。

好ましくは、前記２つの転がり抵抗とは、表側を向いて取り付けられて正転回転するタイヤの転がり抵抗と、裏側を向いて取り付けられて逆転回転するタイヤの転がり抵抗と、であるとよい。
また、さらに好ましくは前記２つの転がり抵抗とは、表側を向いて取り付けられて正転回転するタイヤの転がり抵抗と、表側を向いて取り付けられて逆転回転するタイヤの転がり抵抗と、であるとよい。

なお、前記スピンドル軸には多分力検出器が取り付けられていて、前記多分力検出器により、走行ドラムの接線方向をｘ軸、スピンドル軸芯方向をｙ軸、タイヤに加えられる荷重方向をｚ軸とした際に、ｆｘ、ｆｚ、ｍｘの計測が可能であるに際しては、前記ｆｘ、ｆｚ、ｍｘを含み且つ一次独立な「転がり試験データ」を用いて、ｆｘに対するｆｚ及びｍｘのクロストーク補正係数を校正すると良い。

また、前記スピンドル軸には多分力検出器が取り付けられていて、前記多分力検出器により、走行ドラムの接線方向をｘ軸、スピンドル軸芯方向をｙ軸、タイヤに加えられる荷重方向をｚ軸とした際に、ｆｘ、ｆｚ、ｆｙ、ｍｘの計測が可能であるに際しては、前記ｆｘ、ｆｚ、ｆｙ、ｍｘを含み且つ一次独立な「転がり試験データ」を用いて、ｆｘに対するｆｚ、ｆｙ及びｍｘのクロストーク補正係数を校正しても良い。

さらに、前記走行ドラムにタイヤを試験荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値から、タイヤを試験荷重と異なる荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値を差し引いた「差分荷重」を求め、求められた「差分荷重」を「転がり試験データ」とし、クロストーク補正係数の校正を行っても良い。

本発明の転がり抵抗試験機に備えられる多分力検出器の校正方法によれば、転がり抵抗試験機に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数を簡便に且つ精度良く校正することができる。

（ａ）は本発明の校正方法で校正される多分力検出器が設けられた転がり抵抗試験機の平面図であり、（ｂ）は転がり抵抗試験機の正面図である。スピンドル軸の拡大図である。既知質量の錘を用いてｘ方向に沿った荷重成分を校正する校正方法を示す図である。ｚ方向に沿って荷重を付与する校正方法を示す図である。第３実施形態に係る校正方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の校正方法で校正される多分力検出器が設けられた転がり抵抗試験機１を図面に基づき説明する。
本発明の転がり抵抗試験機１は、タイヤＴ（試験用のタイヤ）を走行させる模擬走行路面２が外周面に備えられた円筒状の走行ドラム３と、この走行ドラム３の模擬走行路面２にタイヤＴを押し付けるキャリッジ４とを備えている。このキャリッジ４は、タイヤＴを回転自在に保持するスピンドル軸５を搭載するスライド台であって、走行ドラム３から水平方向に距離をあけて配備されている。

以下の説明において、図１（ｂ）の左側を転がり抵抗試験機１を説明する際の左側、図１（ｂ）の右側を右側とする。
走行ドラム３は、左右方向と垂直な水平方向に沿った軸回りに回転自在に取り付けられた円筒体であり、その外周面にはタイヤＴが転動可能な無端の模擬走行路面２が形成されている。走行ドラム３の回転軸には走行ドラム３を回転させるモータ６が取り付けられており、走行ドラム３はモータ６で駆動可能となっている。

一方、キャリッジ４は荷重が加わった際に変形しないように剛性に優れた構造のスライド台である。このキャリッジ４には、スピンドル軸５が挿入される中空な円筒状のハウジング８が、当該軸芯が走行ドラム３の軸芯と軸平行な状態となるようにキャリッジ４の垂直壁部４ａに設けられている。このハウジング８の内周面にはベアリング１５を介してスピンドル軸５が回転自在に挿入されている。

キャリッジ４の下部には、キャリッジ４を左右方向に沿って水平移動するリニアガイド９が配備されている。また、キャリッジ４の左側には、キャリッジ４を水平方向に移動させると共に、スピンドル軸５に取り付けられたタイヤＴを走行ドラム３に押し付け可能なように押圧する油圧シリンダ１０が配備されている。
なお、上述したスピンドル軸５は、先端にタイヤＴを保持可能な軸部材であり、円筒状のハウジング８に水平方向を向く軸回りに回転自在に挿入された状態で取り付けられている。このスピンドル軸５の回転軸芯は走行ドラム３の回転軸芯と上下方向で同じ高さに且つ平行となるように配備されており、キャリッジ４を水平移動させるとスピンドル軸５に取り付けられたタイヤＴが走行ドラム３の模擬走行路面２に対してその法線方向から押し当てられるようになっている。このスピンドル軸５を回転自在に支持するハウジング８には多分力検出器が設けられている。

多分力検出器（図示せず）は外観が円盤状であり、中央部から径方向に放射状に伸びる複数の梁部材（起歪体）とそれに取り付けられたロードセルから構成される。多分力検出器は、その中央部にベアリング１５が配設されており、スピンドル軸５を回転自在に支持する。多分力検出器の外周部は、ハウジング８の端部と連結するようになっている。
図１に示すような座標軸、すなわち、キャリッジ４の移動方向（軸荷重の付与方向）を向くｚ軸、スピンドル軸５の軸芯と同軸なｙ軸、ｚ軸及びｙ軸と直交する方向であって走行ドラム３の外周接線方向を向くｘ軸を設定した場合に、多分力検出器は、これらの座標軸に沿った荷重（ｆｘ、ｆｙ、ｆｚ）、及びこれらの座標軸回りのモーメント（ｍｘ、ｍｙ、ｍｚ）のうち、少なくともｆｘおよびｆｚを含む２以上を検出する。なお、タイヤＴに作用する力を表現する際は大文字のＦを用いることとする。（たとえば、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）
この多分力検出器で計測された荷重及びトルクの計測値は制御部１１に送られる。

図１（ａ）に示すように、制御部１１は、キャリッジ４を走行ドラム３側に押し付ける油圧シリンダ１０や走行ドラム３を駆動回転させるモータ６を制御するものである。
また、制御部１１は、多分力検出器で計測された計測データに基づいて、真の転がり抵抗Ｆｘなどを算出する計測部１２を備えている。この計測部１２においては、多分力検出器で計測されたｆｘ’、ｆｚ’、ｍｘ’などの荷重計測値やトルク計測値が入力され、後述の式（１）を用いて、ｆｘが算出される。なお、式（１）には、係数ａ、ｂなどが存在するが、これらａ、ｂは、多分力検出器におけるクロストークの影響を補正する係数である。この係数ａ、ｂを正確に知ること、言い換えるならば、正確に校正しておくことは、計測部１２においてｆｘを正確に算出するためには不可欠なことである。

ところで、係数ａ、ｂなどを正確に校正しておいたとしても、転がり抵抗試験機１を長時間に亘って使用していると、ｆｘの値などがずれるなどして真の転がり抵抗Ｆｘが求められない状況が発生する。このような状況が発生する原因にはさまざまな要因が挙げられるが、その原因の一つとして係数ａ、ｂが正しい値からずれてしまっていることが考えられる。

そこで、本発明の転がり抵抗試験機１に設けられた制御部１１には、クロストークの影響を補正する係数ａ、ｂを正しい値へと校正してｆｘを正確に算出できるようにする校正部１３を設けている。
次に、制御部１１内に設けられたこの校正部１３で行われる信号処理、言い換えれば本発明の多分力検出器の校正方法を説明する。

本発明の多分力検出器の校正方法は、異なる条件下において多分力検出器に作用する２つの転がり抵抗が正負反転で等しいと仮定して得られた式と、多分力検出器で得られた「転がり試験データ」とを用いて、クロストーク補正係数を校正することを特徴としている。なお、具体的には「異なる条件」をどのように設定するかにより、第１実施形態及び第２実施形態が考えられる。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態の多分力検出器の校正方法について説明する。

第１実施形態の校正方法は、ｆｘ、ｆｚ、ｍｘの計測が可能な多分力検出器を用いた場合に採用されるものであり、表側を向いて取り付けられて（おもて面にセットして）正転回転するタイヤの転がり抵抗と、裏側を向いて取り付けられて（うら面にセットして）逆転回転するタイヤＴの転がり抵抗とが正負反転で等しいと仮定した場合のものである。
ｆｘに対する軸荷重ｆｚのクロストーク補正係数ａ、及びｍｘのクロストーク補正係数ｂの校正は、次の順序で行われる。

まず、図３に示すように、質量が既知の錘をスピンドル軸５に取り付けてｘ方向に荷重を加え、多分力検出器で同方向に加わる荷重を計測し、校正（キャリブレーション）を行う。このようにすると、ｆｘに対する多分力検出器の計測値ｆｘ’の校正係数αを求めることができる。
さらに、図４に示すように、精度の高い荷重検定器１４をスピンドル軸５と走行ドラム３との間に設置し、キャリッジ４を走行ドラム３方向に動かすことにより、スピンドル軸５にｚ方向の押し付け荷重ｆｚ（＝Ｆｚであり、ドラム荷重）を与える。

その状態で、多分力検出器から出力される荷重ｆｚ’の計測値と荷重検定器１４で示される荷重ｆｚの信号から、転がり抵抗の場合と同様に校正係数を求めるなどして真の軸荷重ｆｚの校正を行う。
なお、図４に示される校正試験において、クロストーク補正係数ａを求めることも可能であるが、押し付け荷重ｆｚはｆｘに比べてかなり大きな値となる為、油圧シリンダ１０に僅かな設置誤差があってもｆｘ方向に無視できない大きさの余計な荷重が付与される。よって、図４に示すようなｚ方向に荷重ｆｚを与える校正実験から、ｆｘに対するｆｚ’のクロストーク補正係数を求めることは困難である。

それ故、本実施形態では、クロストーク補正係数の校正に関し、以下の方法を採用する。
まず、図３のやり方で求めた校正係数α、及びクロストーク補正係数ａ、ｂを用いることで、表側を向けて取り付けられたタイヤＴについて多分力検出器で計測される正転時の転がり抵抗ｆｘ_CW1’及び裏側を向けて取り付けられたタイヤＴについて多分力検出器で計測される逆転時の転がり抵抗ｆｘ_CCW2’は式（１）のように示される。

なお、式中の添字「cw」はタイヤＴを正転回転させた際に計測されたデータであることを示し、「ccw」はタイヤを逆転回転させた際に計測されたデータであることを示している。また、「１」は表面を向いてタイヤＴを取り付けた際に計測されたデータであることを示し、「２」は裏面を２を向いてタイヤＴを取り付けた際に計測されたデータであることを示している。

ｆｘ_CW1＝α・ｆｘ_CW1’＋ａ・ｆｚ_CW1’＋ｂ・ｍｘ_CW1’
ｆｘ_CCW2＝α・ｆｘ_CCW2’＋ａ・ｆｚ_CCW2’＋ｂ・ｍｘ_CCW2’ （１）

式（１）において、係数ａは、ｚ方向の計測値ｆｚ’に起因するクロストークの影響度合いを表す係数であり、ｆｚ’のクロストーク補正係数である。係数ｂは、ｘ軸回りのモーメントの計測値ｍｘ’に起因するクロストークの影響度合いを表す係数であり、ｍｘ’のクロストーク補正係数である。

一方、上述のようにして求められたｆｘ_CW1とｆｘ_CCW2とは、同一の回転速度で且つ同一の押し付け荷重であれば、式（ａ）に示すように計測される転がり抵抗同士は正負反転で等しくなるはずである。

ｆｘ_CW1＝−ｆｘ_CCW2 （ａ）

それゆえ、式（１）及び式（ａ）から、式（２）が導かれる。

α・（ｆｘ_CW1’＋ｆｘ_CCW2’）＋ａ・（ｆｚ_CW1’＋ｆｚ_CCW2’）
＋ｂ・（ｍｘ_CW1’＋ｍｘ_CCW2’）＝０（２）

ただし、式（２）には、２つの未知な係数ａ、ｂがあるため、２つのクロストーク補正係数ａ、ｂを求めるためには、少なくとも２種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を得る必要がある。２種類以上の一次独立となっている「転がり試験データ」が得られれば、式（２）を基にした独立な２次連立方程式を得ることができ、変数ａ、ｂを算出可能となる。

そこで、第１実施形態の校正方法では、１本のタイヤＴで、表側を向けて取り付けて正転したときのデータと裏側を向けて取り付けて逆転したときのデータが等しいとした式（２）を用いると共に、同じタイヤＴで、裏側を向けて取り付けて正転したときのデータと表側を向けて取り付けて逆転したときのデータが等しいとした式（３）を用いる。

α・（ｆｘ_CW2’＋ｆｘ_CCW1’）＋ａ・（ｆｚ_CW2’＋ｆｚ_CCW1’）
＋ｂ・（ｍｘ_CW2’＋ｍｘ_CCW1’）＝０（３）

なお、この式（３）の導出は、式（２）を導出した際と同じであるため、詳細な説明を省略する。

このような「転がり試験データ」は、最低でも２つあればクロストーク補正係数ａ、ｂを算出することが可能であるが、望ましくは「転がり試験データ」を３つ以上採集し、得られた転がり試験データを最小二乗法を用いて処理するのが良い。このようにすれば、さらに精度の高いクロストーク補正係数ａ、ｂを算出することが可能になるからである。
以上述べた第１実施形態の校正方法によれば、転がり抵抗試験機１に設けられた多分力検出器のクロストーク補正係数ａ、ｂを手間や時間をかけることなく精度良く校正することができ、ひいては、（１本のタイヤＴの実験データから）ｆｘを精確に求めることができるようになる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の多分力検出器の校正方法について、説明する。

第２実施形態の校正方法は、第１実施形態とは異なりｆｘ、ｆｚ、ｆｙ、ｍｘのすべてが計測可能な多分力検出器を用いるものであり、上述したクロストーク補正係数ａ、ｂに加えてｆｙ’のクロストーク補正係数ｃについても校正を行うものである。このようにｆｙのクロストークも同時に考慮することが出来れば、より精度の高いｆｘの計測が可能となるからである。

ただ、表側を向けて取り付けられたタイヤＴを正転回転させた場合と、裏側を向けて取り付けられたタイヤＴを逆転回転させた場合とでは、ｆｙは理論上、正負反転した同一の値となる。それゆえ、両者の転がり抵抗同士を符号反転で等しいとおくと、ｆｙ’の成分がキャンセルされるため、ｆｙ’のクロストーク補正係数ｃを求めることができない。
そこで、第２実施形態では表側を向いて取り付けられて正転回転するタイヤの転がり抵抗と、表側を向いて取り付けられて逆転回転するタイヤの転がり抵抗とが符号反転で等しいと仮定してクロストーク補正係数ａ、ｂ、ｃの校正を行う。一般には、正転時と反転時の転がり抵抗は等しくなることから、同一の側を向くタイヤＴのｆｘは正転と逆転とで符号反転で等しいという式を立てることができ、この式においてはｆｙ’の成分も残ることからクロストーク補正係数ｃを算出することができる。

第２実施形態のクロストーク補正係数ａ、ｂ、ｃの校正は、次の順序で行われる。
まず、転がり抵抗係数（転がり抵抗力Ｆｘ／タイヤ軸重Ｆｚ）が正転と逆転とで必要精度でほぼ等しいタイヤＴを用意する。そして、第１実施形態と同様に、図３に示す如く、ｆｘに対する転がり抵抗方向の計測値ｆｘ’の校正係数αを求める。
校正係数αやクロストーク補正係数ａ、ｂ、ｃを考慮すると、表側を向けて取り付けられたタイヤＴについて多分力検出器で計測される正転時の転がり抵抗ｆｘ_CW1及び表側を向けて取り付けられたタイヤＴについて多分力検出器で計測される逆転時の転がり抵抗ｆｘ_CCW1は式（４）のように示される。

ｆｘ_CW1＝α・ｆｘ_CW1’＋ａ・ｆｚ_CW1’＋ｂ・ｍｘ_CW1’
ｆｘ_CCW1＝α・ｆｘ_CCW1’＋ａ・ｆｚ_CCW1’＋ｂ・ｍｘ_CCW1’ （４）

一方、上述のように、第２実施形態では、表側を向けて取り付けられたタイヤＴについて計測される正転時の転がり抵抗ｆｘ_CW1と表側を向けて取り付けられたタイヤＴについて計測される逆転時の転がり抵抗ｆｘ_CCW1とが同一の回転速度で且つ同一の押し付け荷重であれば、式（ｂ）に示すように正負反転で等しくなると仮定する。

ｆｘ_CW1＝−ｆｘ_CCW1 （ｂ）

なお、第１実施形態の式（ａ）の仮定を設けた場合、ｆｙの項が消えてしまうため、本実施形態では、式（ｂ）の仮定を設けることが好ましい。

式（４）及び式（ｂ）から、式（５）が導かれる。

α・（ｆｘ_CW1’＋ｆｘ_CCW1’）＋ａ・（ｆｚ_CW1’＋ｆｚ_CCW1’）＋
ｂ・（ｍｘ_CW1’＋ｍｘ_CCW1’）＋ｃ・（ｆｙ_CW1’＋ｆｙ_CCW1’）＝０（５）

なお、上述の式（５）のような関係は、裏側を向けて取り付けられたタイヤＴについても、同様に成立する。つまり、裏側を向けて取り付けられたタイヤＴについて多分力検出器で計測される正転時の転がり抵抗ｆｘ_CW2と、裏側を向けて取り付けられたタイヤＴについて多分力検出器で計測される逆転時の転がり抵抗ｆｘ_CCW2との間にも、正負反転で等しくなるという仮定が成立する。それゆえ、次の式（６）が成立する。

α・（ｆｘ_CW2’＋ｆｘ_CCW2’）＋ａ・（ｆｚ_CW2’＋ｆｚ_CCW2’）＋
ｂ・（ｍｘ_CW2’＋ｍｘ_CCW2’）＋ｃ・（ｆｙ_CW2’＋ｆｙ_CCW2’）＝０（６）

上述のようにして求めた式（５）や式（６）には、３つの未知な変数ａ〜ｃがあるため、これらを解く（言い換えれば、校正係数から成る校正行列を求める）ためには、１本のタイヤＴで、式（２）、式（３）、式（５）、式（６）のうち３式を利用すれば、これらのクロストーク補正係数ａ、ｂ、ｃを精確に算出して校正することができ、ひいては、真の転がり抵抗Ｆｘを正確に求めることができるようになる。

なお、転がり試験データを複数個（４以上）採集し、採集した転がり試験データを最小二乗法を用いて処理してさらに精度の高いクロストーク補正係数ａ、ｂ、ｃを算出することも可能である。また、複数の転がり試験データが一次独立なデータ群になっているか否かは、特異値分解により評価することができる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の多分力検出器の校正方法について、説明する。

前述した第１実施形態及び第２実施形態の校正方法を行うに際しては、タイヤＴを取り付けるスピンドル軸５や回転ドラムの回転軸に設けられた軸受けには、少なからず回転摩擦の影響が存在することとなる。この回転摩擦が転がり抵抗の計測値に上乗せされると、精度の良いｆｘ’の計測やクロストーク補正係数の校正が困難となる場合がある。そのような場合、第３実施形態で述べる校正方法が有効となる。

すなわち、図５に示すように、第３実施形態の校正方法は、上述した第１実施形態及び第２実施形態で「転がり試験データ」を得る際に用いるｆｘ’、ｆｚ’、ｆｙ’及びｍｘ’に、多分力検出器で計測された計測値を直接入力するのではなく、軸荷重（ｚ方向の押し付け荷重）が試験荷重で得られた計測値からスキム荷重（試験荷重とは異なる荷重）で得られた計測値を差し引いた「差分荷重」を入力して、校正を行うものである。

第３実施形態のクロストーク補正係数の校正は、次の順序で行われる。
まず、第１実施形態及び第２実施形態と同様にして、真の転がり抵抗ｆｘに対して転がり抵抗の計測値ｆｘ’が有する校正係数αを求めておく。
そして、標準荷重（例えば、５０００Ｎ）でタイヤＴを走行ドラム３に押し付けた状態で時計回りＣＷ（正転方向）にタイヤＴを回転させ、多分力検出器でｆｘ１、ｆｚ１、ｆｙ１及びｍｘ１を計測する。

次に、タイヤＴを走行ドラム３に押し付ける荷重を標準荷重より小さなスキム荷重（例えば、１００Ｎ）に変更し、スキム荷重でタイヤＴを走行ドラム３に押し付けた状態で時計回りＣＷにタイヤＴを回転させ、多分力検出器でｆｓｘ１、ｆｓｚ１、ｆｓｙ１及びｍｓｘ１を計測する。このとき、転がり抵抗自体は小さな値となる。なお、軸荷重以外の条件、タイヤ走行速度は同じものとする。

このスキム荷重と標準荷重との双方には、スピンドル軸５や走行ドラム３の軸受けに発生する回転摩擦に由来する荷重成分やトルク成分が誤差分として重畳しており、式（７）に示すように試験荷重で得られた計測値からスキム荷重で得られた計測値を差し引くことで、より精度の高いｆｘ１’、ｆｚ１’、ｆｙ１’及びｍｘ１’を求めることができる。

ｆｘ１’＝ｆｘ１−ｆｓｘ１
ｆｚ１’＝ｆｚ１−ｆｓｚ１（７）
ｆｙ１’＝ｆｙ１−ｆｓｙ１
ｍｘ１’＝ｍｘ１−ｍｓｘ１

上述したようにして求めたｆｘ１’、ｆｚ１’、ｆｙ１’及びｍｘ１’を、式（２）、式（５）のｆｘ_CW1’、ｆｚ_CW1’、ｆｙ_CW1’及びｍｘ_CW1’に適用する。

次に、タイヤＴの回転方向を切り替え、タイヤＴを反時計回りＣＣＷ（逆転方向）に回転させた場合のスキム荷重及び標準荷重を、時計回りＣＷのときと同じ要領で採取する。
このようにして表側を向いて取り付けられたタイヤＴの正転回転時のデータ及び逆転回転時のデータが得られた後は、タイヤＴの取り付け方向を逆にする。
そして、裏側を向いて取り付けられたタイヤＴの正転回転時のデータ及び逆転回転時のデータを、表側を向いて取り付けられたタイヤＴの場合と同様に採取する。

裏側を向いて取り付けられたタイヤＴの逆転回転時のデータを基に、より精度の高いｆｘ２’、ｆｚ２’、ｆｙ２’及びｍｘ２’を式（８）に基づいて求めることができる。

ｆｘ２’＝ｆｘ２−ｆｓｘ２
ｆｚ２’＝ｆｚ２−ｆｓｚ２（８）
ｆｙ２’＝ｆｙ２−ｆｓｙ２
ｍｘ２’＝ｍｘ２−ｍｓｘ２

上述したようにして求めたｆｘ２’、ｆｚ２’、ｆｙ２’及びｍｘ２’を、式（２）、式（６）のｆｘ_CCW2’、ｆｚ_CCW2’、ｆｙ_CCW2’及びｍｘ_CCW2’に適用することで、第１実施形態及び第２実施形態の手法により、校正係数を求めることが可能となる。

このようにして得られた「転がり試験データ」は、スピンドル軸５や走行ドラム３の軸受けに発生する回転摩擦に由来する荷重成分やトルク成分が差し引かれたデータとなっており、このような誤差成分の少ないデータを用いることで、クロストーク補正係数をより確実に且つ精度良く校正することができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１転がり抵抗試験機
２模擬走行路面
３走行ドラム
４キャリッジ
４ａ垂直壁部
５スピンドル軸
６モータ
８ハウジング
９リニアガイド
１０油圧シリンダ
１１制御部
１２計測部
１３校正部
１４荷重検定器
１５ベアリング
Ｔタイヤ

Claims

タイヤが装着されるスピンドル軸と、前記タイヤが押し付けられる模擬走行路面を有する走行ドラムとを有する転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法であって、
前記多分力検出器で発生するクロストークの影響を補正するクロストーク補正係数を用いて、多分力検出器の計測値からタイヤに作用する力を算出する処理を行っているに際しては、
異なる条件下において多分力検出器に作用する２つの転がり抵抗が正負反転で等しいと仮定して得られた式と、前記多分力検出器で得られた「転がり試験データ」とを用いて、前記クロストーク補正係数を校正することを特徴とする転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
前記２つの転がり抵抗とは、表側を向いて取り付けられて正転回転するタイヤの転がり抵抗と、裏側を向いて取り付けられて逆転回転するタイヤの転がり抵抗と、であることを特徴とする請求項１に記載の転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
前記２つの転がり抵抗とは、表側を向いて取り付けられて正転回転するタイヤの転がり抵抗と、表側を向いて取り付けられて逆転回転するタイヤの転がり抵抗と、であることを特徴とする請求項１に記載の転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
前記スピンドル軸には多分力検出器が取り付けられていて、
前記多分力検出器により、走行ドラムの接線方向をｘ軸、スピンドル軸芯方向をｙ軸、タイヤに加えられる荷重方向をｚ軸とした際に、ｆｘ、ｆｚ、ｍｘの計測が可能であるに際しては、
前記ｆｘ、ｆｚ、ｍｘを含み且つ一次独立な「転がり試験データ」を用いて、ｆｘに対するｆｚ及びｍｘのクロストーク補正係数を校正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
前記スピンドル軸には多分力検出器が取り付けられていて、
前記多分力検出器により、走行ドラムの接線方向をｘ軸、スピンドル軸芯方向をｙ軸、タイヤに加えられる荷重方向をｚ軸とした際に、ｆｘ、ｆｚ、ｆｙ、ｍｘの計測が可能であるに際しては、
前記ｆｘ、ｆｚ、ｆｙ、ｍｘを含み且つ一次独立な「転がり試験データ」を用いて、ｆｘに対するｆｚ、ｆｙ及びｍｘのクロストーク補正係数を校正することを特徴とする請求項１〜３に記載された転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。
前記走行ドラムにタイヤを試験荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値から、タイヤを試験荷重と異なる荷重で押し当てた際に得られる多分力検出器の計測値を差し引いた「差分荷重」を求め、
求められた「差分荷重」を「転がり試験データ」とし、クロストーク補正係数の校正を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の転がり抵抗試験機に備えられた多分力検出器の校正方法。