JP5225367B2 - 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 - Google Patents

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心間距離である。また、別の方法としては、走行ドラムを回転させる為の駆動トルクτを計測して、「Ｆｘ＝τ／Ｒｄ」とすることで転がり抵抗Ｆｘを計測する方法もある（トルク法）。

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、走行ドラムの回転軸に設けられた回転トルク計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、各軸方向に作用する力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ、及び各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以上が計測可能とされ、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、前記クロストーク補正係数を、前記回転トルク計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」を用いて校正することを特徴とする。

本発明者は、多分力検出器とは異なり回転トルク計は比較的高精度な校正が可能なことから、この回転トルク計を用いて算出した転がり抵抗も精度が高いのではないかと考えた。そして、多分力検出器から算出した転がり抵抗と、走行ドラムに設けられた回転トルク計により算出された転がり抵抗とが等しくなるものとしてクロストーク補正係数を校正すれば、簡便に且つ高精度な校正が可能となることを見出して本発明を完成させたのである。

なお、上述した校正方法は、多分力検出器から算出した転がり抵抗と、走行ドラムの回転トルク計により算出された転がり抵抗とが等しくなるように変換行列を作成することに相当する。
この校正方法を採用するにあたり、回転トルク計自体の校正は高精度に行えることから、この回転トルク計により算出される転がり抵抗は精度が高いものとなる。また、多分力検出器に関しては、押し付け荷重と同じ方向に計測される荷重（例えば、ｆｘやｆｚ）については、押し付け方向と計測方向とは基本的には同方向であり、押し付け荷重を付与する角度誤差の影響は少ないが故に、比較的容易に且つ精確に計測値を求めることができる。そこで、クロストークの影響度合い（クロストーク補正係数）のみを、上記した技術的手段を用いて、多分力検出器の出力と回転トルク計の出力との比較により算出するようにする。このようにすれば、少なくとも未知係数の数の分だけデータを採取することで、高精度な校正が可能である。

好ましくは、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、各軸方向に作用する力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ、及び各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以上を計測可能とされているとよい。

また好ましくは、前記多分力検出器が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よい。
ｆｚ及びｍｘは、多分力検出器で計測される荷重及びモーメントの中でもｆｘにクロストークの影響を及ぼしやすいものである。それゆえ、少なくともｆｘ、ｆｚ、ｍｘを検出可能な多分力検出器に対して、ｆｘに対するｆｚ及びｍｘのクロストーク補正係数の校正を行うのが良い。

好ましくは、前記多分力検出器がｆｘ，ｆｚ，ｆｙの計測が可能であるに際しては、前記ｆｘ，ｆｚ，ｆｙを含み且つ少なくとも２種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、ｆｘに対するｆｚ及びｆｙのクロストーク補正係数を校正するとよい。
多分力検出器で計測されるｍｘは、タイヤ半径ｒとｆｙとの積を含み、タイヤの横力ｆｙとの相関が高い。それゆえ、ｆｘ、ｆｙ、ｆｚの並進荷重を計測する多分力検出器に対しては、ｍｘに替えてｆｙを利用し、ｆｘに対するｆｚ及びｆｙのクロストーク補正係数の校正を行っても良い。

好ましくは、前記多分力検出器がｆｘ，ｆｚ，ｆｙ，ｍｘの計測が可能であるに際しては、前記ｆｘ，ｆｚ，ｆｙ，ｍｘを含み且つ少なくとも３種類の一次独立となっている「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とよい。
上述したｆｘ，ｆｚ，ｆｙ，ｍｘのすべての計測が可能な多分力検出器に対しては、ｆｘに対するｆｚ、ｆｙ及びｍｘのクロストーク補正係数をすべて校正することで、さらに精度の高い多分力検出器の校正が可能となる。

また、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とよい。
タイヤを取り付けるスピンドル軸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。この回転摩擦が転がり抵抗力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。そこで、試験荷重が加えられた状態から試験荷重と異なる荷重（例えばスキム荷重）が加えられた状態を差し引いた差分荷重を用いてクロストーク補正係数を校正すれば、回転摩擦の影響を排除しつつ校正を行うことができ、クロストーク補正係数を精度良く校正することが可能となるのである。

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４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及び回転トルク計７が取り付けられており、走行ドラム３は回転トルク計７を介してモータ６で駆動可能となっている。回転トルク計７は、走行ドラム３で発生するトルクを計測可能となっている。

なお、この回転トルク計７は、モータ６の駆動軸に対して取り外し自在となっている構成であるとよい。この構成であれば、回転トルク計７を、通常の試験時には取り外しておき、後述するクロストーク補正係数を校正する試験の時だけ設置可能となる。
例えば、回転トルク計７を常設したまま走行ドラム３を急加速したり急減速したりして転がり抵抗を計測しようとすると、回転トルク計７に大きなトルクが作用する。それゆえ、このような常設が可能な回転トルク計７には、負荷容量の大きいトルク計、言い換えれば計測精度の粗いトルク計を用いる必要がある。しかし、回転トルク計７を常設しないのであれば、校正試験の範囲においては急加速や急減速は必要が無いため、計測精度の細かい低負荷容量の回転トルク計７を利用できる。一般に、低負荷容量の回転トルク計は、高負荷容量のものに比べて安価である。

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の回転軸心は走行ドラム３の回転軸心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、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ａ，ｂ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うに際して、クロストーク補正係数ａ，ｂ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」を用いて校正することを特徴としている。

具体的には、本発明の多分力検出器の校正方法には、多分力検出器で計測される荷重やトルク、すなわち、多分力検出器から得られる「転がり試験データ」の種類に合わせて、第１実施形態〜第４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、ｆｘは式（１）のように示される。

ｆｘ＝α・ｆｘ’＋ａ・ｆｚ’＋ｂ・ｍｘ’ （１）

なお、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、ｆｘは、走行ドラム３の回転トルクの計測値をτ、タイヤＴと走行ドラム３との軸心間距離をＬとしたときに、式（２）のように示される。なお、この回転トルク計７のキャリブレーションは、試験機から取り外して専用の検査装置で予め実施されているものとし、正確な計測値を示すものとする。

ｆｘ＝τ／Ｌ （２）

上述した式（１）から得られるｆｘと、式（２）から得られるｆｘとを等しいとおくことで、クロストーク補正係数ａ，ｂの具体的な数値を算出することができる。

τ／Ｌ＝α・ｆｘ’＋ａ・ｆｚ’＋ｂ・ｍｘ’ （１）’

ただし、式（１）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（１）’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。

このような「転がり試験データ」を得るためには、例えば１本のタイヤＴを表向きと裏向きとに分けて取り付けて試験データをそれぞれ採集し、２つの一次独立な「転がり試験データ」を得るとよい。
なお、一次独立な「転がり試験データ」を得る方法はタイヤＴの取り付け方向を変更するものに限定されない。例えば、転がり特性が互いに異なる２本のタイヤＴを用意し、それぞれのタイヤＴを用いて試験データを採集しても一次独立な「転がり試験データ」を得ることができる。また、１本のタイヤＴをスピンドル軸５に取り付けたまま、正転させた場合の試験データと、逆転させた場合の試験データとを採集してもよい。なお、１本のタイヤＴについてその回転速度条件を変えたり、押し付け荷重を変えたりして得たデータは１次独立とはならないので、本発明の「転がり試験データ」とは言えない。

また、転がり試験データを複数回（３回以上）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ことで、さらに精度の高いクロストーク補正係数ａ、ｂを算出することも可能である。
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、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の計測が可能な多分力検出器を用いるものであり、ｆｘに対する、ｆｚ’のクロストーク補正係数ａ、及びｆｙ’のクロストーク補正係数ｃの校正を行うものである。
第２実施形態のクロストーク補正係数ａ及びｃの校正は、次の順序で行われる。
まず、図３に示す如く、第１実施形態と同様に、ｆｘに対して転がり抵抗方向の計測値ｆｘ’が有する校正係数αを求める。

次に、ｍｘ'に替えてｆｙ'のクロストークの影響を考慮すると、転がり抵抗方向の力ｆｘは式（３）のように示される。なお、この式（３）中のｃは、ｙ方向の計測値ｆｙ’に起因するクロストーク補正係数である。

ｆｘ＝α・ｆｘ’＋ａ・ｆｚ’＋ｃ・ｆｙ’ （３）

一方、ｆｘは、回転トルク計７の計測値を用いて、式（２）のように表せる。それゆえ、式（３）の右辺と式（２）の右辺とを等しいとおくことで、式（３）’を導出できる。

τ／Ｌ＝α・ｆｘ’＋ａ・ｆｚ’＋ｃ・ｆｙ’ （３）’

この式（３）’においても、２つの未知な係数ａ，ｃがあるため、２つのクロストーク補正係数ａ、ｃ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（３）’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、ｃを算出可能となる。

一次独立な「転がり試験データ」は、第１実施形態と同様な手法で得ることができる。例えば１本のタイヤＴを表向きと裏向きとに分けて取り付けて試験データをそれぞれ採集するとよい。
以上述べた第２実施形態の校正方法が奏する作用効果は、第１実施形態の校正方法と略同様である故、説明は省略する。

ところで、ｘ軸芯回りのモーメントｍｘは、多分力検出器の中心からタイヤＴの中心までのｙ方向に沿った距離をＬｔ、タイヤＴの半径をＲｔとおくと、式（４）で示される。

ｍｘ＝−Ｌｔ・Ｆｚ−Ｒｔ・Ｆｙ （４）

この式（４）から分かるように、タイヤ径Ｒｔが変わらない場合には、ｍｘとＦｙは線形の関係にあり、タイヤＴの横力ｆｙとの相関が高いことを意味する。つまり、ｍｘに替えてｆｙを利用してクロストーク補正係数の校正を行っても、第１実施形態と同様に精度の高いクロストーク補正係数を求めることができる。

なお、タイヤ径Ｒｔが大きく変化する様な場合においては、ｍｘとＦｙは一次独立の関係にある為に、第３実施形態に示す様に、ｆｘに対するｍｘ’のクロストーク補正係数ｂ及びｆｙ’のクロストーク補正係数ｃの両方を同時に考慮する必要がある。
［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。

第３実施形態の校正方法は、第１及び第２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、ｃのすべてについ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ａ，ｂ，ｃ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、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、本実施形態でのｆｘは式（５）のように示される。

ｆｘ＝α・ｆｘ’＋ａ・ｆｚ’＋ｂ・ｍｘ’＋ｃ・ｆｙ’ （５）

この式（５）と、回転トルク計７の計測値を用いた式（２）を基に、式（５）’を導出できる。

τ／Ｌ＝α・ｆｘ’＋ａ・ｆｚ’＋ｂ・ｍｘ’＋ｃ・ｆｙ’ （５）’

このようにして求めた式（５）’は、３つの未知な変数があるため、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、一次独立な３種類の「転がり試験データ」を得る必要がある。

また、３種類の「転がり試験データ」を得るためには、例えば、径の異なるタイヤＴを用いて「転がり試験データ」を採集するとよい。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。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。

以上の方法により、クロストーク補正係数ａ，ｂ，ｃがすべて校正されるため、より精度の高いｆｘの計測が可能となり、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。
［第４実施形態］
次に、第４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〜第３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４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４実施形態の校正方法は、上述した第１実施形態〜第３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（１）'、式（３）'、式（５）'のｆｘ’、ｆｚ’、ｆｙ’及びｍｘ’に適用することで、第１実施形態〜第３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。

なお、図５に示すように、一次独立な複数の「転がり試験データ」を得るに際しては、まずは、タイヤＴを正転方向に回転させて計測を行った後、タイヤＴの回転方向を逆転させて、反時計回り（ＣＣＷ）で、試験荷重とスキム荷重との２回に分けて荷重成分やトルク成分を計測し、式（８）にて、別の転がり試験データを採取するとよい。

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（１）'、式（３）'、式（５）'のｆｘ’、ｆｚ’、ｆｙ’及びｍｘ’に適用することで、第１実施形態〜第３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。

例えば、上記した実施形態以外のやり方として、ｆｘに対するｆｚ’のクロストークの影響、言い換えればクロストーク補正係数ａのみを校正することもできる。

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
７ 回転トルク計
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 (5)

1. 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、走行ドラムの回転軸に設けられた回転トルク計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、各軸方向に作用する力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ、及び各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以上が計測可能とされ、
   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、
   前記クロストーク補正係数を、前記回転トルク計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。
2. 前記多分力検出器が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。
3. 前記多分力検出器がｆｘ，ｆｚ，ｆｙの計測が可能であるに際しては、
   前記ｆｘ，ｆｚ，ｆｙを含み且つ少なくとも２種類の一次独立となっている「転がり試験データ」を用いて、ｆｘに対するｆｚ及びｆｙ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。
4. 前記多分力検出器がｆｘ，ｆｚ，ｆｙ，ｍｘの計測が可能であるに際しては、
   前記ｆｘ，ｆｚ，ｆｙ，ｍｘを含み且つ少なくとも３種類の一次独立となっている「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。
5. 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１〜４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。