WO2006028166A1

WO2006028166A1 - 車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法

Info

Publication number: WO2006028166A1
Application number: PCT/JP2005/016509
Authority: WO
Inventors: Yutaka Naruse
Original assignee: Bridgestone Corporation
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-03-16
Also published as: EP1788374A4; CN101014846A; EP1788374A1; US20080022540A1; CN100526839C; EP1788374B1; ES2309791T3; JP2006076423A; DE602005008621D1; US7415770B2; JP4523818B2

Abstract

　本発明に係る車輪姿勢角測定装置は、基準車輪（ＲＬ）に発生する前後力変動率ｄＦｘ及び横力変動率ｄＦｙに基づいて、変動エネルギー和ＥＡ”，ＥＢ”を演算し、基準車輪参照姿勢角（トー角ＴＢＲ）を演算する。さらに、車輪姿勢角測定装置は、非基準車輪（ＦＬ）の非基準車輪参照姿勢角（トー角ＴＮＢＲ）を演算し、トー角ＴＢＲとトー角ＴＩとの差、及びトー角ＴＮＢＲに基づいて、非基準車輪に設定するトー角ＴＮＢＡを演算する。このような車輪姿勢角測定装置によれば、車輪において発生する横力の特性に基づいて車輪の姿勢角を調整する場合において、前輪と後輪とにおいて発生する横力の特性がさらに近似する姿勢角の値を決定することができる。

Description

明細書

車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法

技術分野

[0001] 本発明は、車両に装着されている車輪の姿勢角を測定する車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法に関する。

背景技術

[0002] 乗用車など、自動四輪車 (以下、車両と適宜省略する）の車輪には、車両の走行安定性 (例えば、操縦性や安定性)の確保や、車両に装着される空気入りタイヤの偏摩耗の抑制などを考慮して、一般的に、キャンバー角（車両に装着されている車輪を車両の正面力見たときに、車輪縦方向の中心線が鉛直線と成す角度）、トー角（車両を直進状態として、車両の前後中心を通る直線と車輪の水平直径線 (赤道線)の成す角度）、キャスター角（車両の側面から車輪を見たときに、キングピン軸が鉛直線と成す角度)などの一定の"姿勢角"が設定されている。

[0003] このような姿勢角の規定値は、車両の設計において車両ごとに決定されており、各車輪の姿勢角は、必要に応じて、例えば、空気入りタイヤやタイヤホイールの交換時などに、車輪姿勢角測定装置 (いわゆるホイールァライメント測定装置)を用い、当該規定値に基づ!ヽて調整される。

[0004] また、車両に装着される空気入りタイヤやタイヤホイールを交換した場合など、車両の状態の変化に伴って理想的な姿勢角の値が変化する場合があり得ることを考慮して、車輪において発生する横力 Fyの特性、具体的には、横力 Fyの変動率 (例えば、横力 Fyの一次微分値の自乗和）に基づいて、設定すべき姿勢角（トー角）を調整する方法が開示されている（例えば、特開 2000— 62639号公報 (第 4— 7頁、第 15図）

) o

[0005] この調整方法では、まず、基準車輪 (例えば、後輪)が所定の突起 (例えば、板状体 )に乗り上げた時点を含む所定時間における横力 Fyが連続して測定される。次いで、後輪において発生する横力 Fyの時間軸上の推移を示す波形に基づいて、当該波形に極力近似する波形となる横力 Fyを発生させる非基準車輪 (例えば、前輪)のトー角が演算によって求められる。

[0006] このような調整方法によれば、後輪及び前輪にお!、て発生する横力 Fyの変動率（特性）が同等となるため、車両のステアリング特性を-ユートラルステアに近付けることができる。

[0007] しかしながら、上述した姿勢角（トー角）の調整方法には、さらに改善すべき課題があった。すなわち、上述した姿勢角（トー角）の調整方法では、後輪において発生する横力 Fyの時間軸上の推移を示す波形に基づいて、当該波形に極力近似する波形となる横力 Fyを発生させる前輪のトー角が演算されるが、前輪のトー角を当該波形に近似する波形となる横力 Fyを発生させるように調整することには、限界があった

[0008] つまり、車両、空気入りタイヤまたはタイヤホイールの種類などによっては、前輪において発生する横力 Fyの時間軸上の推移を、後輪において発生する横力 Fyの時間軸上の推移に充分に近似させることができな、場合があると、つた問題があった。

[0009] そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、車輪において発生する横力の特性に基づ、て車輪の姿勢角を調整する場合にぉ、て、前輪と後輪とにおいて発生する横力の特性がさらに近似する姿勢角の値を決定することができる車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法を提供することを目的とする。

発明の開示

[0010] 上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第 1の特徴は、車両（自動四輪車 10)に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪 (例えば、車輪 20R)が所定の突起 (突起 238 )に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間 (期間 T)において、前記基準車輪に発生する横力 (横力 Fy)の値を測定するセンサ (力センサ 252)力もの出力信号を受信するセンサ信号受信部（センサ信号受信部 503)と、前記出力信号を用いて、前記変形最大時点 (P2)までの前半期間 (ゾーン A)における前記横力の変動率 (横力変動率 d )の和である前半期間変動エネルギー和（変動エネルギー和 E ")、及び前記変形最大時点からの後半期間（ゾーン B)における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和（変動エネルギー和 E ")を演算する変動エネルギー和演算部（変動エネルギー和演算

B

部 507)と、前記基準車輪の姿勢角（例えば、トー角）が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づヽて当てはめられる前半期間直線 (ゾーン A直線 S )、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネ

A

ルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線 (ゾーン B直線 S )の交点（

B

例えば、特異点 P )における姿勢角である基準車輪参照姿勢角（トー角 τ )を演算

RL BR

する基準車輪参照姿勢角演算部 (姿勢角演算部 509)と、前記基準車輪参照姿勢角に基づ、て、前記基準車輪と前記車両の前後方向にお、て異なる位置に装着されている非基準車輪 (例えば、車輪 20F)に設定する非基準車輪設定姿勢角（トー角 T )を演算する非基準車輪設定姿勢角演算部 (姿勢角演算部 509)とを備える車

NBA

輪姿勢角測定装置 (車輪姿勢角測定装置 500)であることを要旨とする。

[0011] このような車輪姿勢角測定装置によれば、前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角に基づいて、非基準車輪設定姿勢角が演算される。

[0012] このため、上述した従来の姿勢角（トー角）調整方法のように、非基準車輪において発生する横力 Fyの時間軸上の推移を、基準車輪にお!、て発生する横力 Fyの時間軸上の推移に近似させるといった複雑な処理を実行する必要がなぐ非基準車輪設定姿勢角を容易かつ確実に設定することができる。

[0013] また、従来の姿勢角調整方法では、非基準車輪において発生する横力 Fyの時間軸上の推移を、基準車輪において発生する横力 Fyの時間軸上の推移に充分に近似させることができない場合があるといった問題があつたが、このような問題を回避することがでさる。

[0014] 本発明の第 2の特徴は、本発明の第 1の特徴に係り、前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づいて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角（トー角 T )を演算する基準車輪理想姿勢角演算部 (姿勢

I

角演算部 509)をさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角演算部が、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づ!、て、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを要旨とする。

[0015] 本発明の第 3の特徴は、本発明の第 2の特徴に係り、前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点 (例えば、特異点 P

FL )における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角（トー角 τ )を演算する非基準車輪参照姿勢角演算部 (姿勢角演

NBR

算部 509)をさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角演算部が、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づ、て、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを要旨とする。

[0016] 本発明の第 4の特徴は、本発明の第 1の特徴に係り、前記センサ信号受信部が、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサからの出力信号をさらに受信し、前記変動エネルギー和演算部が、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間を決定することを要旨とする。

[0017] 本発明の第 5の特徴は、本発明の第 1の特徴に係り、前記変動エネルギー和演算部が、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和を演算することを要旨とする

[0018] 本発明の第 6の特徴は、本発明の第 2の特徴に係り、前記基準車輪理想姿勢角演算部が、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記自乗和を演算することを要旨とする。

[0019] 本発明の第 7の特徴は、車両に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪が所定の突起に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力及び横力の値を測定するセンサからの出力信号を受信するステップと、前記出力信号を用いて、前記変形最大時点までの前半期間における前記横力の変動率の和である前半期間変動エネルギー和、及び前記変形最大時点からの後半期間における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和を演算するステップと、前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角を演算するステツプと、前記基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記基準車輪と前記車両の前後方向において異なる位置に装着されている非基準車輪に設定する非基準車輪設定姿勢角を演算するステップとを備える車輪姿勢角測定方法であることを要旨とする。

[0020] 本発明の第 8の特徴は、本発明の第 7の特徴に係り、前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づいて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角を演算するステップをさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づ、て、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを要旨とする。

[0021] 本発明の第 9の特徴は、本発明の第 7の特徴に係り、前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角を演算する非基準車輪参照姿勢角を演算するステップをさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを要旨とする。

[0022] 本発明の第 10の特徴は、本発明の第 7の特徴に係り、前記出力信号を受信するステツプでは、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサからの出力信号がさらに受信され、前記変動エネルギー和を演算するステツプでは、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間が決定されることを要旨とする。

[0023] 本発明の第 11の特徴は、本発明の第 7の特徴に係り、前記変動エネルギー和を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和が演算されることを要旨とする。

[0024] 本発明の第 12の特徴は、本発明の第 8の特徴に係り、前記基準車輪理想姿勢角を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記自乗和が演算されることを要旨とする。

[0025] すなわち、本発明の特徴によれば、車輪において発生する横力の特性に基づいて車輪の姿勢角を調整する場合において、前輪と後輪とにおいて発生する横力の特性がさらに近似する姿勢角の値を決定することができる車輪姿勢角測定装置及び車輪姿勢角測定方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの概略側面図である。

[図 2]図 2は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定用リフトに設けられているタィャ駆動部の平面図である。

[図 3]図 3は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定用リフトに設けられているタィャ駆動部の側面図である。

[図 4]図 4は、本発明の実施形態に係るタイヤ駆動部に設けられている力センサの正面図及び側面図である。

[図 5]図 5は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの論理ブロック構成図である。

[図 6]図 6は、本実施形態に係るタイヤ駆動部に設けられている突起を車輪が乗り上げることに伴う前後力及び横力の変動率を説明するための説明図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの動作フローを示す図である。

[図 8]図 8は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの動作フローを示す図である。

[図 9]図 9は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムにおいて測定、演算されるデータを示す図である。

[図 10]図 10は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムにおいて測定、演算されるデータを示す図である。

[図 11]図 11は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによって測定、演算された姿勢角に設定された車両と、当該姿勢角と異なる姿勢角に設定された車両のテストドライバーによるフィーリング評価結果を示す図である。

[図 12]図 12は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによって測定、演算された姿勢角に設定された車両と、当該姿勢角と異なる姿勢角に設定された車両の入力変動率を示す図である。

[図 13]図 13は、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによって測定、演算された姿勢角に設定された車両と、当該姿勢角と異なる姿勢角に設定された車両の挙動を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0027] (車輪姿勢角測定装置を含む車輪姿勢角測定システムの構成）

次に、本発明の実施形態に係る車輪姿勢角測定装置を含む車輪姿勢角測定システムの構成について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すベきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

[0028] (1)全体概略構成

まず、車輪姿勢角測定システムの全体構成について説明する。図 1は、本実施形態に係る車輪姿勢角測定システムの概略側面図である。同図に示すように、本実施形態に係る車輪姿勢角測定システムは、車輪姿勢角測定用リフト 100と、車輪姿勢角測定装置 500とによって構成されている。

[0029] 車輪姿勢角測定用リフト 100は、自動四輪車 10 (車両）が載置される載置台 112と、載置台 112を昇降させる主昇降機構 110と、載置台 112に取り付けられており、自動四輪車 10を昇降させる副昇降機構 114とを備えて、る。

[0030] 具体的には、副昇降機構 114は、車両受け台 116を昇降させる。車両受け台 116 が上昇することによって、自動四輪車 10の車輪 20F及び車輪 20Rを載置台 112 (具体的には、後述する車輪駆動部 200)力も離隔させることができる。

[0031] また、自動四輪車 10が載置台 112に載置された状態で、車輪 20F及び車輪 20Rと当接する位置には、車輪駆動部 200が設けられている。

[0032] 車輪止め板 164は、姿勢角を測定する車輪以外の自動四輪車 10の車輪が回転しないようにロックするものである。具体的には、車輪止め板 164は、一端面を回動可能に支持された一対の板状体によって構成されており、それぞれの板状体の他端面 (自由端面）が車輪 20R(20F)の接地面 (不図示）に自動四輪車 10の前方及び後方力も当接して、車輪 20R (20F)の回転を制止する。

[0033] なお、車輪止め板 164には、油圧シリンダ (不図示）に接続されており、油圧シリンダを作動させることによって、自由端面が車輪 20R (20F)の接地面に当接するように構成されている。

[0034] ロッド 174は、載置台 112に取り付けられており、当該取付部分を中心として、自動四輪車 10の前後方向に回動できるように構成されている。また、ロッド 174は伸縮できるように構成されており、ロッド 174の先端に取り付けられている距離センサ 176を車輪 20R(20F)のほぼ中心部に位置させることができる。

[0035] 距離センサ 176は、車輪 20R(20F)との距離を測定するセンサである。本実施形態では、距離センサ 176として、レーザ光による非接触型のセンサが用いられている

[0036] なお、同図では図示されていないが、車輪姿勢角測定用リフト 100には、自動四輪車 10の車輪数に応じて、計 4つの車輪駆動部 200、車輪止め板 164、ロッド 174及び距離センサ 176が設けられている。また、上述した車輪姿勢角測定用リフト 100の構成は、特開 2000— 62639号公報において開示されているものと同様である。

[0037] 車輪姿勢角測定装置 500は、自動四輪車 10に設定するべきトー角（トー角 T )

NBA

の演算の結果などを表示する表示部 513や操作部 515など力も構成されている。なお、車輪姿勢角測定装置 500の論理ブロック構成については後述する。

[0038] (2)車輪駆動部の構成

次に、図 2及び図 3 (a) , (b)を参照して、車輪姿勢角測定用リフト 100に設けられている車輪駆動部 200の構成について説明する。図 2は、車輪駆動部 200の平面図である。また、図 3 (a)は、図 2に示した Ilia— Ilia方向の断面図、図 3 (b)は、図 2に示した Illb— Illb方向の断面図をそれぞれ示している。

[0039] 車輪駆動部 200は、一対のメインフレーム 222Aと、一対のメインフレーム 222Aを接続する側板 222Bとによって構成されるフレーム 222を有している。 [0040] フレーム 222の内側には、アルミニウム合金製の板片 232が多数連結されたキヤタビラ 234が設けられている。キヤタビラ 234は、一対の駆動軸 224に取り付けられているスプロケット 228によって、フレーム 222の内側において循環できるように構成されている。

[0041] また、駆動軸 224の一端には、歯車 226が取り付けられて、る。歯車 226は、動力伝達機構 (不図示)を介して、キヤタビラ駆動モータ 262 (図 5参照）と連結されている。さらに、一方の駆動軸 224に取り付けられているスプロケット 228と、他方の駆動軸 224に取り付けられているスプロケット 228にはチェーン 230が掛け渡されている。

[0042] また、板片 232が多数連結されたキヤタビラ 234には、一定の厚さを有する突起 23 8が、一定の間隔で複数設けられている。突起 238は、キヤタビラ 234がキヤタビラ駆動モータ 262によって駆動されると、車輪 20R(20F)のトレッド面と当接しながら移動し、車輪 20R(20F)に前後力 Fx、つまり自動四輪車 10の前後方向の力、及び横力 Fy、つまり自動四輪車 10の車幅方向の力を発生させる。

[0043] 車幅方向スライドガイドレール 250は、駆動軸 224方向、つまり、自動四輪車 10の車幅方向に沿って延びており、キヤタビラ 234 (フレーム 222)が車幅方向に移動できるように構成されている。

[0044] 一方の側板 222Bには、支持フレーム 248の支持部 248B側に突出するようにブラケット 256が設けられており、ブラケット 256には、雄ねじが形成された回転軸 258がねじ込まれている。回転軸 258は、支持部 248Bに取り付けられている車幅方向モータ 260の回転軸 (不図示）と接続されている。すなわち、車幅方向モータ 260が車輪姿勢角測定装置 500による制御に基づいて回転することによって、キヤタビラ 234 (フレーム 222)が車幅方向に移動する。

[0045] 支持フレーム 248の底部 248Aの下方には、車輪 20R (20F)の水平直径線（赤道線）に対するキヤタビラ 234の配置方向を変化させるターンテーブル 300と、キヤタピラ 234の配置方向を検出するキヤタビラ配置方向検出部 310とが配置されている。

[0046] ターンテーブル 300は、送りねじ（不図示）を介して、ターンテーブル 300を回転させるハンドル (不図示）と接続されている。また、キヤタビラ配置方向検出部 310は、ターンテーブル 300の回転量を検出するロータリエンコーダ（不図示）を有し、キヤタピラ 234の配置方向を検出する。なお、ターンテーブル 300及びキヤタビラ配置方向検出部 310は、例えば、特開 2001— 30945号公報に開示されている装置と同様の構成とすることができる。

[0047] また、一対のメインフレーム 222Aの間には、荷重受け板部材 242が設けられており、荷重受け板部材 242の上方には、平板ガイド 240及びガイド板 244が固定されている。さら〖こ、平板ガイド 240には係合溝 240A、ガイド板 244には受け溝 244Aが、それぞれ刻まれている。

[0048] 係合溝 240Aと受け溝 244Aとによって形成される通路には、鋼製のボール 246が多数配置されている。また、荷重受け板部材 242には、係合溝 240Aと受け溝 244A とによって形成される通路に連通される矩形溝 242Aが設けられている。ボール 246 は、係合溝 240Aと受け溝 244Aとによって形成される通路、及び矩形溝 242Aによつて形成される通路を循環する。

[0049] すなわち、キヤタビラ 234を構成する板片 232に自動四輪車 10の荷重が加わった場合でも、板片 232は、平板ガイド 240、ガイド板 244及び荷重受け板部材 242によつて移動可能に支持され、キヤタビラ 234は、自動四輪車 10の荷重によって凹むことなぐ一定範囲において平面を形成することができる。

[0050] また、キヤタビラ 234がキヤタビラ駆動モータ 262によって駆動されることによって、車輪 20R(20F)において前後力 Fxが発生すると、前後力 Fxは、スプロケット 228を介してフレーム 222に伝達され、側板 222Bが自動四輪車 10の前後方向に移動する

[0051] 側板 222Bが自動四輪車 10の前後方向に移動すると、力センサ 252の測定用梁 2 52Aが前後方向に変形し、力センサ 252によって前後力 Fxの大きさが測定される。

[0052] 一方、キヤタビラ 234がキヤタビラ駆動モータ 262によって駆動されることによって、車輪 20R(20F)において横力 Fyが発生すると、横力 Fyは、平板ガイド 240〜ボール 246〜ガイド板 244〜荷重受け板部材 242を介してフレーム 222に伝達され、側板 222Bが自動四輪車 10の車幅方向に移動する。

[0053] 側板 222Bが自動四輪車 10の車幅方向に移動すると、力センサ 252の測定用梁 2 52Aが車幅方向に変形し、力センサ 252によって横力 Fyの大きさが測定される。 [0054] (3)力センサの構成

次に、図 4 (a)及び (b)を参照して、車輪駆動部 200 (フレーム 222)に設けられている力センサ 252の構成について説明する。同図（a)及び (b)に示すように、力センサ 252は、測定用梁 252Aと、連結板 252Bと、矩形枠 252Cとを備えている。

[0055] 測定用梁 252Aは、ロードセルによって構成される力検出素子を有している。測定用梁 252Aの両端部は、矩形枠 252Cに固定されており、測定用梁 252Aの中間部は、連結板 252Bに連結されている。また、矩形枠 252Cは、ねじによって側板 222B に取り付けられている。

[0056] 力センサ 252は、同図（a)に示すように、自動四輪車 10の車幅方向に発生する力（横力 Fy)を検出することができる。さらに、力センサ 252は、同図（b)に示すように、自動四輪車 10の前後方向に発生する力（前後力 Fx)を検出することができる。

[0057] (4)車輪姿勢角測定システムの論理ブロック構成

次に、図 5を参照して、上述した車輪姿勢角測定用リフト 100と、車輪姿勢角測定装置 500とによって構成される車輪姿勢角測定システムの論理ブロック構成について説明する。

[0058] 同図に示すように、車輪姿勢角測定装置 500は、動作制御部 501と、センサ信号受信部 503と、変動率演算部 505と、変動エネルギー和演算部 507と、姿勢角演算部 509と、表示部 513と、操作部 515と、記憶部 517とを備えている。

[0059] なお、本実施形態に係る車輪姿勢角測定装置 500は、オペレーティングシステム上において動作するコンピュータ装置 (パーソナルコンピュータ）を用いて構成することがでさる。

[0060] 動作制御部 501は、車輪姿勢角測定用リフト 100の動作を制御するものである。具体的には、動作制御部 501は、主昇降機構 110と、副昇降機構 114と、車輪駆動部 200 (キヤタビラ 234)を自動四輪車 10の車幅方向に移動させる車幅方向モータ 260 と、キヤタビラ 234を駆動するキヤタビラ駆動モータ 262とに接続されて、る。

[0061] 動作制御部 501は、操作部 515によって出力された制御情報に基づいて、上述した主昇降機構 110、副昇降機構 114、車幅方向モータ 260またはキヤタビラ駆動モータ 262を制御する。 [0062] センサ信号受信部 503は、自動四輪車 10 (車両）に装着されている空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪 (例えば、車輪 20R)力キヤタビラ 2 34上に設けられている突起 238に乗り上げることに伴い、基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む期間 T (所定期間）において、基準車輪に発生する横力 Fyの値を測定する力センサ 252からの出力信号を受信するものである。

[0063] また、センサ信号受信部 503は、期間 Tにおいて、車輪 20Rに発生する前後力 Fx の値を測定する力センサ 252からの出力信号をさらに受信する。なお、以下、本実施形態では、基準車輪を車輪 20Rとした場合を例として説明する。

[0064] また、センサ信号受信部 503は、ロッド 174の先端に取り付けられている距離センサ 176及びキヤタビラ 234の配置方向を検出するキヤタビラ配置方向検出部 310からの出力信号を受信するものである。

[0065] さらに、センサ信号受信部 503は、力センサ 252からの出力信号に基づいて生成されたデータ (前後力 Fx,横力 Fy)を変動率演算部 505に出力する。なお、センサ信号受信部 503は、非基準車輪 (車輪 20F)についても同様の処理を実行することができる。

[0066] 変動率演算部 505は、力センサ 252からの出力信号、つまり、車輪 20R(20F)におヽて発生した前後力 Fx及び横力 Fyのデータを用いて、前後力 Fx及び横力 Fyの単位時間 dtごとの変動率である前後力変動率 d 及び横力変動率 d を演算するものである。

[0067] 具体的には、変動率演算部 505は、前後力変動率 d として、前後力 Fxの一次微分値（ = dFxZdt)及び二次微分値（ = d²FxZdt²)を演算する。また、変動率演算部 505は、横力変動率 d として、横力 Fyの一次微分値（ = dFyZdt)及び二次微分値（ = d²FyZdt²)を演算する。

[0068] ここで、図 6 (a)及び (b)は、基準車輪が、キヤタビラ 234上に設けられて、る突起 2 38に乗り上げ、方向 Dに進行 (実際には、キヤタビラ 234に設けられている突起 238 が方向 Dと逆方向に進行)する際における前後力 Fxの変動率 (一次微分値 =dFxZ dt)及び横力 Fyの変動率 (一次微分値 = dFyZdt)を示して、る。

[0069] 本実施形態では、 "期間 T" (所定期間）として、同図に示すように、基準車輪 (車輪 20R)が、突起 238に当接した時点（PI ' )から、突起 238に乗り上げて基準車輪 (空気入りタイヤ)の変形が戻った時点 (P3 ' )までの期間が設定されて!、る。

[0070] 変動エネルギー和演算部 507は、期間 Tのうち、車輪 20R (20F)が突起 238に乗り上げることに伴ヽ、車輪 20R (20F)の変形がほぼ最大となる変形最大時点までの前半期間であるゾーン Aにおける横力変動率 d の和である前半期間変動エネルギ一和（以下、変動エネルギー和 E ")を演算するものである。

[0071] また、変動エネルギー和演算部 507は、期間 Tのうち、車輪 20R(20F)が突起 238 に乗り上げることに伴い、車輪 20R(20F)の変形がほぼ最大となる変形最大時点からの後半期間であるゾーン Bにおける横力変動率 d の和である後半期間変動エネルギー和（以下、変動エネルギー和 E ")を演算するものである。

[0072] 具体的には、変動エネルギー和演算部 507は、変動エネルギー和 E "として、図 6

(a)及び (b)に示すように、期間 Tのうち、車輪 20R(20F)が突起 238に乗り上げる（実際には、キヤタビラ 234によって移動する突起 238によって車輪 20Rが押し上げられる）ことに伴い、車輪 20R(20F)の変形がほぼ最大となる変形最大時点までの期間であるゾーン A (図中の P1〜P2の期間）における横力変動率 d (二次微分値)の総和（ =∑ d²Fy/dt²)を演算する。

[0073] また、変動エネルギー和演算部 507は、変動エネルギー和 E "として、図 6 (a)及び

(b)に示すように、期間 Tのうち、車輪 20R(20F)が突起 238に乗り上げることに伴い、車輪 20R(20F)の変形がほぼ最大となる変形最大時点力の期間であるゾーン B (図中の P2〜P3の期間）における横力変動率 d (二次微分値)の総和（=∑d²Fy

Zdt²)を演算する。

[0074] なお、本実施形態では、変動エネルギー和演算部 507による検出を容易にするため、車輪 20R (20F)が突起 238に当接した時点（ΡΙ ' )、及び車輪 20R(20F)が突起 238に乗り上げ、車輪 20R (20F)の変形が戻った時点（Ρ3' )に代えて、前後力変動率 d がほぼ最大となる時点（PI及び P3)を基準としている力当該時点（P1 '及び Ρ3' )を正確に検出できる場合には、当該時点に基づいて、ゾーン Α及びゾーン Β を設定してもよい。

[0075] 姿勢角演算部 509は、車輪 20R(20F)のトー角（姿勢角）が異なる場合におけるゾーン Aの変動エネルギー和 E "の値を示す複数の点に基づ!/、て当てはめられるゾー

A

ン A直線 S (前半期間直線）、及び車輪 20R(20F)のトー角が異なる場合における

A

ゾーン Bの変動エネルギー和 E "の値を示す複数の点に基づいて当てはめられるゾ

B

ーン B直線 S (後半期間直線)の交点である特異点 P (特異点 P )におけるトー角

B RL RR

τ (基準車輪参照姿勢角）を演算するものであり、本実施形態では、基準車輪参照

BR

姿勢角演算部を構成する。

[0076] 例えば、姿勢角演算部 509は、車輪 20R(20F)のトー角を変更 (例えば、 4種類のトー角）し、それぞれのトー角における変動エネルギー和 E "の値を線形補間するこ

A

とによって当てはめられるゾーン A直線 S (図 9 (a3)参照）を求める。

A

[0077] なお、車輪 20R(20F)のトー角を変更は、車輪駆動部 200の下方に設けられているターンテーブル 300を回転させることによって、車輪 20R(20F)の水平直径線（赤道線）に対するキヤタビラ 234の配置方向を変化させることによって行われる。

[0078] このような方法を用いることによって、車輪 20Rのトー角を変更することができない自動四輪車にも対応することができる。さらに、車輪 20Rのトー角を実際に変更する必要がないため、迅速に異なるトー角のデータを取得することができる。勿論、車輪 2 OR (20F)の水平直径線に対するキヤタビラ 234の配置方向を変化させることに代えて、自動四輪車 10のサスペンションの取付状態を調整することによって、車輪 20R( 20F)のトー角を変更してもよ!/、。

[0079] さらに、姿勢角演算部 509は、車輪 20Rのトー角が異なる場合における変動エネルギー和 E "の値を線形補間することによって当てはめられるゾーン B直線 S (図 9 (a3

B B

)参照）を求める。次いで、姿勢角演算部 509は、ゾーン A直線 Sとゾーン B直線 Sと

A B

の交点である特異点 P におけるトー角

RL τ を演算する。

BR

[0080] また、姿勢角演算部 509は、車輪 20Rのトー角（姿勢角）が異なる場合における複数の横力変動率 d の自乗和に基づいて、当該自乗和が最も小さくなるトー角 T (基

Fy I 準車輪理想姿勢角）を演算するものであり、本実施形態では、基準車輪理想姿勢角演算部を構成する。

[0081] 具体的には、姿勢角演算部 509は、横力変動率 d の自乗和として、期間 T (図 6 (a

Fy

)参照）における横力変動率 d (二次微分値)の自乗和 E" ( =∑ (d²Fy/dt²) ²)を、異なる値に設定された車輪 20Rのトー角ごと (例えば、 4種類のトー角）に演算する。

[0082] また、姿勢角演算部 509は、車輪 20R (基準車輪)と自動四輪車 10の前後方向にお!、て異なる位置に装着されて、る車輪 20F (非基準車輪)のゾーン A直線 S及び

A

ゾーン B直線 Sの交点である特異点 P (特異点 P )におけるトー角 T (非基準車

B FL FR NBR

輪参照姿勢角）を演算するものであり、本実施形態では、非基準車輪参照姿勢角演算部を構成する。

[0083] 例えば、姿勢角演算部 509は、上述した車輪 20Rと同様の方法によって、特異点 P におけるトー角 T を演算する（図 9 (b3)参照)。

FL NBR

[0084] また、姿勢角演算部 509は、トー角 T (基準車輪参照姿勢角）と、トー角 T (基準

BR I

車輪理想姿勢角）との差、及びトー角 τ (非基準車輪参照姿勢角）に基づいて、車

NBR

輪 20F (非基準車輪)に設定するトー角 T (非基準車輪設定姿勢角）を演算するも

NBA

のであり、本実施形態では、非基準車輪設定姿勢角演算部を構成する。

[0085] 具体的には、姿勢角演算部 509は、トー角 T と、トー角 Tとの差に基づく比率を用

BR I

いて、トー角 T を演算する。また、姿勢角演算部 509は、以下の式を用いてトー角

NBA

τ NBAを演算することもでさる。

[0086] τ NBA =τ NBR + (τ BR τ I) χ ( (τ NBR ) ( (T BR )²+ (τ NBR )²)

なお、トー角 T の具体的な演算方法については、後述する。

NBA

[0087] 表示部 513は、また、センサ信号受信部 503によって出力された距離センサ 176と各車輪との距離、車輪 20R (20F)の水平直径線 (赤道線）に対するキヤタビラ 234の配置方向（トー角）、記憶部 517に記憶されている前後力 Fx、横力 Fy、変動率 (d ,

Fx d )、及び変動エネルギー和（E ", E ")などの値またはグラフを表示するものであ

Fy A B

る。具体的には、表示部 513は、 CRTや LCDによる表示機によって構成されている

[0088] 操作部 515は、作業者による車輪姿勢角測定装置 500に対する操作内容を受け付けるものである。具体的には、操作部 515は、キーボードやマウスなどによって構成されている。

[0089] 記憶部 517は、変動エネルギー和演算部 507によって演算された変動エネルギー和 ", E ")や、姿勢角演算部 509によって演算されたトー角（Τ , Τ , Τ , T

A B BR I NBR NB )の値を記憶するものである。

A

[0090] (車輪姿勢角測定システムの動作）

次に、上述した車輪姿勢角測定システムの動作について説明する。

[0091] (1)後輪の測定

まず、図 7を参照して、本実施形態において基準車輪となる車輪 20Rに係る測定について説明する。

[0092] 同図に示すように、ステップ S10において、作業者は、測定の準備として、載置台 1 12に載置されている自動四輪車 10の各車輪に車輪駆動部 200 (キヤタビラ 234)が当接するように車輪駆動部 200の位置を調整するとともに、測定対象となる車輪 20R (例えば、左後輪 ZRL)以外の車輪を車輪止め板 164によってロックする。

[0093] ここで、距離センサ 176と各車輪との距離のデータに基づいて、自動四輪車 10の載置位置が前後方向にお、て斜めになって!/、る場合、表示部 513にその旨が表示され、作業者は、車幅方向モータ 260を作動させ、自動四輪車 10の載置位置を修正する。

[0094] ステップ S20において、作業者は、操作部 515を操作し、車輪駆動部 200のキヤタビラ 234を駆動させる。キヤタビラ 234を駆動させることによって、キヤタビラ 234に設けられている突起 238力車輪 20Rのトレッド面と当接しながら移動し、車輪 20Rに前後力 Fx及び横力 Fyを発生させる。

[0095] ステップ S30において、車輪姿勢角測定装置 500は、車輪駆動部 200に設けられている力センサ 252からの出力信号、具体的には、力センサ 252を構成するロードセルから出力される電圧値 (単位:ボルト)を受信する。当該電圧値は、前後力 Fx及び横力 Fyと対応付けられており、 kgに換算すると、 100kgZ5Vに相当する。

[0096] ステップ S40にお、て、作業者は、測定対象の車輪 20Rにお、て発生した前後力 Fx及び横力 Fyのデータ（電圧値）が正常に取得できたカゝ否かを確認する。

[0097] 車輪 20Rにお、て発生した前後力 Fx及び横力 Fyのデータが正常に取得できなかつた場合 (ステップ S40の NO)、作業者は、再度ステップ S20及び S30の処理を実行する。また、作業者は、他方の後輪 (例えば、右後輪 ZRR)、及び後輪のトー角を変更して測定を継続する場合 (ステップ S50の NO)、ステップ S10〜S40の処理を繰り返し実行する。

[0098] 本実施形態では、トー角の変更は、上述したように、車輪駆動部 200の下方に設けられて、るターンテーブル 300を回転させることによって、車輪 20Rの水平直径線 ( 赤道線）に対するキヤタビラ 234の配置方向を変化させることによって行われる。

[0099] また、本実施形態では、両方の車輪 20R (RL/RR)を対象とし、 4種類 (もしくは 5 種類）のトー角について上述したステップ S10〜S40の処理が実行される。

[0100] なお、車輪 20R(20F)を構成する空気入りタイヤの種別などによるが、トー角 1度は、横力 Fyと対応付けられる電圧 5Vにほぼ相当する。すなわち、本実施形態では、口ードセルによって出力される電圧値をそのまま用いるため、トー角は、当該電圧値によって示される。勿論、当該電圧値をトー角の値に変換して処理を実行してもよい。或いは、ターンテーブル 300の回転量を検出するキヤタビラ配置方向検出部 310 (口一タリエンコーダ）の出力値に基づいて得られるトー角の値と、当該トー角における電圧値とを対応付けておくことによって、電圧値に代えて、トー角の値を表示させるようにしてもよい。

[0101] また、本実施形態では、当該電圧値が、概ね 3. OV〜 + 5. OVの範囲、つまり、概ね 0. 6度〜 + 1. 0度のトー角の範囲内において、上述した 4種類のトー角の値が設定される。

[0102] 両後輪の測定が終了した場合 (ステップ S50の YES)、作業者は、ステップ S60において、車輪のロックを解除する。

[0103] ステップ S70において、車輪姿勢角測定装置 500は、車輪 20Rにおいて発生した前後力 Fx及び横力 Fyのデータを用いて、前後力 Fx及び横力 Fyの単位時間 dtごとの変動率である前後力変動率 d 及び横力変動率 d を演算する。

[0104] 具体的には、車輪姿勢角測定装置 500は、前後力変動率 d として、前後力 Fxの一次微分値 ( = dFx/dt)及び二次微分値 ( = d²Fx/dt²)を演算し、横力変動率 d として、横力 Fyの一次微分値 ( = dFy/dt)及び二次微分値 ( = d²Fy/dt²)を演算する。

[0105] ここで、図 9 (al)は、車輪 20R (左後輪 ZRL)が、突起 238に乗り上げることに伴い発生した前後力 Fx及び横力 Fyの変動状況を示している。具体的には、同図（al)では、車輪 20Rのトー角を変更して測定したそれぞれのトー角における前後力 Fx及び横力 Fyの変動状況が示されている。同図（al)では、前後力 Fxが実線で示され、横力 Fyが点線で示されて、る。

[0106] 図 9 (a2)は、同図（al)示した前後力 Fx及び横力 Fyのデータに基づいて演算された前後力変動率 d 及び横力変動率 d (前後力 Fx及び横力 Fyの二次微分値)を示 l·y

している。同図（a2)では、前後力 Fxの二次微分値が実線で示され、横力 Fyの二次微分値が点線で示されて、る。

[0107] 次いで、図 7に示すように、ステップ S80において、車輪姿勢角測定装置 500は、横力変動率 d (横力 Fyの二次微分値）に基づ、て、ゾーン Aにおける変動エネルギ

Fy

一和 E "を演算するとともに、ゾーン Bにおける変動エネルギー和 E "を演算する。

A B

[0108] なお、ゾーン Aは、上述したように、車輪 20Rが突起 238に乗り上げる（実際には、キヤタビラ 234によって移動する突起 238によって車輪 20Rが押し上げられる）ことに伴い、車輪 20Rの変形がほぼ最大となる変形最大時点までの期間（図 6 (a)の Pl〜 P2の期間）である。

[0109] また、ゾーン Bは、車輪 20Rが突起 238に乗り上げることに伴う車輪 20Rの変形がほぼ最大となる変形最大時点力もの期間（図 6 (a)の P2〜P3の期間）である。

[0110] 具体的には、車輪姿勢角測定装置 500は、変動エネルギー和 E "として、ゾーン A

A

における横力変動率 d (二次微分値)の総和（=∑d²FyZdt²)を演算するとともに、

Fy

変動エネルギー和 E "として、ゾーン Bにおける横力変動率 d (二次微分値）の総和

B Fy

(=∑d²FyZdt²)を演算する。

[0111] ステップ S90において、車輪姿勢角測定装置 500は、車輪 20R (左後輪 ZRL)のト一角が異なる場合における変動エネルギー和 E "の値を示す複数の点に基づ!/、て

A

当てはめられるゾーン A直線 S 、及び変動エネルギー和 E "の値を示す複数の点に

A B

基づいて当てはめられるゾーン B直線 Sの交点である特異点 P (または右後輪 ZR

B RL

Rの特異点 P )におけるトー角 T (基準車輪参照姿勢角）を演算する。

RR BR

[0112] 具体的には、車輪姿勢角測定装置 500は、それぞれのトー角における変動エネルギー和 E ", E "の値を線形補間することによって当てはめられるゾーン A直線 S , S

A B A

を求める。さらに、車輪姿勢角測定装置 500は、特異点 P (特異点 P )におけるト

B RL RR 一角 T を演算する。

BR

[0113] ここで、図 9 (a3)は、上述した車輪 20R (左後輪 ZRL)のゾーン A直線 S及びゾー

A

ン B直線 Sの交点である特異点 P を示している。同図（a3)では、特異点 P におけ

B RL RL

るトー角 T と対応付けられる電圧値は、約 2. 414Vと演算される。

BR

[0114] 次いで、図 7に示すように、ステップ S100において、車輪姿勢角測定装置 500は、車輪 20Rのトー角が異なる場合における複数の横力変動率 d の自乗和に基づいて

Fy

、当該自乗和が最も小さくなるトー角 T (基準車輪理想姿勢角）を演算する。

I

[0115] 具体的には、車輪姿勢角測定装置 500は、期間 T (図 6 (a)参照）における横力変動率 d (二次微分値)の自乗和 E" ( =∑ (d²Fy/dt²) ²)を、異なる値に設定された

Fy

車輪 20Rのトー角ごとに演算する。

[0116] ステップ S110において、車輪姿勢角測定装置 500は、ステップ S70〜S90における演算の結果を表示したり、記憶したりして、車輪 20Rに係る測定を終了する。なお、ステップ S 100の処理は、ステップ S80の処理と並行して、またはステップ S80の処理よりも先に実行してもよい。

[0117] (2)前輪の測定

次に、図 8を参照して、本実施形態において非基準車輪となる車輪 20Fに係る測定について説明する。なお、以下、上述した車輪 20Rと同様の処理については、適宜その説明を省略する。

[0118] 同図に示すように、ステップ S210〜S280の処理は、上述したステップ S10〜S80 の処理（図 7参照）と同様であり、車輪 20Fにつ、ても同様の処理が実行される。

[0119] ステップ S290において、車輪姿勢角測定装置 500は、車輪 20R (基準車輪)と自動四輪車 10の前後方向にぉ、て異なる位置に装着されて、る車輪 20F (非基準車輪)のゾーン A直線 S及びゾーン B直線 Sの交点である特異点 P (または右前輪の

A B FL

特異点 P )におけるトー角 τ (非基準車輪参照姿勢角）を演算する。

FR NBR

[0120] 具体的には、車輪姿勢角測定装置 500は、上述した車輪 20Rと同様の処理 (ステップ S90参照）によって、車輪 20Fの特異点 P (特異点 P )におけるトー角 T を

FL FR NBR

演算する。

[0121] ここで、図 9 (bl)〜(b3)は、車輪 20F (左前輪 ZFL)に係るデータを示しており、 ( bl)は、前後力 Fx及び横力 Fyの変動状況、（b2)は、前後力 Fx及び横力 Fyのデータに基づいて演算された前後力変動率 d 及び横力変動率 d (前後力 Fx及び横力

Fx

Fyの二次微分値）、 (b3)は、ゾーン A直線 S及びゾーン B直線 Sの交点である特

A B

異点 P を示している。同図（b3)では、特異点 P におけるトー角 T と対応付けら

FL FL NBR

れる電圧値は、約 0. 710Vと演算される。

[0122] 次いで、図 8に示すように、ステップ S300において、車輪姿勢角測定装置 500は、トー角 T (基準車輪参照姿勢角）と、トー角 T (基準車輪理想姿勢角）との差、及びト

BR I

一角 T (非基準車輪参照姿勢角）に基づいて、車輪 20F (非基準車輪)に設定す

NBR

るトー角 τ (非基準車輪設定姿勢角）を演算する。

NBA

[0123] ここで、図 10を参照して、トー角 T の演算方法について説明する。車輪姿勢角

NBA

測定装置 500は、まず、後輪軸 (RL/RR)のトー角 T と、前輪軸 (FL/FR)のトー

BR

角 T の値に基づいて、以下のように後輪軸と前輪軸の参照トー角（τ , T )の

NBR BR NBR

比率 (モーメント比率)を演算する。

[0124] (0. 710V+ 1. 013V) / (2. 414V+2. 160V) =0. 377

次いで、車輪姿勢角測定装置 500は、トー角 T とトー角 Tとの差を以下のように演

BR I

算する。

[0125] 2. 414V- 1. 420V=0. 994V …（左後輪 ZRL)

2. 160V- 1. 360V=0. 800V …（右後輪 ZRR)

さらに、車輪姿勢角測定装置 500は、上述したモーメント比率、及びトー角 T とト

BR

一角 Tとの差を用いて、トー角 T を以下のように演算する。

I NBA

[0126] 0. 710V- (0. 994VX 0. 377) =0. 335V …（左前輪 ZFL)

1. 013V- (0. 800VX 0. 377) =0. 717V …（右前輪 ZFR)

なお、車輪姿勢角測定装置 500は、上述した演算方法に代えて、以下の式を用いて、トー角 T を演算してもよい。

NBA

[0127] τ =τ + (τ τ ) χ ( (τ ) ( (

NBR T ) ²+ (τ ) ²)

NBA NBR BR I BR NBR

次いで、図 8に示すように、ステップ S310において、作業者は、ステップ S300にお V、て演算された車輪 20Fに設定するトー角 T (電圧値)の値に基づ、て、車輪 20

NBA

Fがトー角 T となるように、自動四輪車 10の前輪サスペンション (不図示）の取付状

NBA 態を調整する。

[0128] なお、作業者は、トー角 T と対応付けられている電圧値から、自動四輪車 10の

NBA

車輪 20Fに設定するトー角 T の角度を判断 (上述したように、車輪 20R (20F)を

NBA

構成する空気入りタイヤの種別などによる力トー角 1. 0度は、電圧 5Vにほぼ相当）して、車輪 20Fを当該トー角に調整する。

[0129] (比較評価）

次に、図 11〜図 13を参照して、上述した車輪姿勢角測定システムによって演算されたトー角 T に設定された自動四輪車につ!ヽて実施した走行安定性 (操縦性や

NBA

安定性）に関する比較評価試験の方法ならびにその結果について説明する。

[0130] (1)テストドライバーによる走行安定性の比較

図 11は、テストドライバーによるフィーリング評価の結果をグラフとして示したものである。同図に示すように、駆動方式や排気量が異なる 3種類の自動四輪車について、標準トー角（新車時に設定されているトー角）に設定した状態と、トー角 T (調整

NBA

後トー角）に設定した状態との走行安定性を比較した。

[0131] なお、試験条件などは、以下のとおりである。

[0132] ·車種（駆動方式）： FR車 A、 FF車 A、及び FF車 B

•装着タイヤ種別：新車装着 (OE)タイヤ A, B、及び交換用タイヤ A, B •評点基準：（6)—辛うじて満足、（7)—ほぼ満足、（8)—満足

•評点差異レベル：

(±0. 5)—やや差がある、（± 1. 0)—差がある、（± 2. 0)—大いに差がある同図に示すように、すべての車種において、トー角 T に調整した後における走行

NBA

安定性が向上している。また、同一の車種 (FR車 A)に異なるタイヤ (新車装着タイヤ A,交換用タイヤ A)を装着した場合でも、トー角 T に調整した後における走行安

NBA

定性が向上している。

[0133] すなわち、自動四輪車や装着されるタイヤの種別によらず、車輪姿勢角測定システムを用いて演算されたトー角 T に調整された自動四輪車は、標準トー角に設定し

NBA

た場合と比較して、走行安定性が向上していることが確認された。

[0134] (2)サスペンションへの入力量の比較図 12 (a)及び (b)は、上述した FF車 Bのサスペンション (具体的には、前後左右の各ロアアーム）への入力量の変動状況を比較したものである。

[0135] 具体的には、同図 (a)は、 FF車 Bを標準トー角に設定し、高速道路を約 6分間走行させた場合における前後左右の各ロアアームへの入力変動状況を重ねて表示している。一方、同図 (b)は、 FF車 Bをトー角 T (調整後トー角）に設定し、高速道路を

NBA

約 6分間走行させた場合における前後左右の各ロアアームへの入力変動状況を重ねて表示している。

[0136] FF車 Bをトー角 T に設定した場合、標準トー角に設定した場合と比較して、ロア

NBA

アームへの入力の変動率（当該入力の一次微分値)の総和が、 14〜15%改善されている。具体的には、トー角 T に設定した場合、フロントロアアームでは標準トー角

NBA

比で 0. 8517に、リアロアアームでは標準トー角比で 0. 8636に当該総和が低減されている。

[0137] また、同図 (b)に示したように、トー角 T に設定した場合、標準トー角に設定した

NBA

場合と比較して、当該変動率が小さぐかつ一定以上の幅で変動する頻度も低減している。

[0138] すなわち、車輪姿勢角測定システムを用いて演算されたトー角 T に調整すれば

NBA

、車輪 20R(20F)を介して自動四輪車 (サスペンションのロアアーム）に伝達される力が低減され、いわゆる振動乗り心地性を向上させることができる。

[0139] (3)自動四輪車の挙動比較

図 13は、車輪姿勢角測定システムを用いて演算されたトー角 T に設定された自

NBA

動四輪車の走行安定性をさらに客観的に比較評価するために実施した試験結果を示している。なお、本試験において用いた自動四輪車は、上述した FR車 Aである。

[0140] 具体的には、同図（a)〜（c)は、自動四輪車によるスラローム走行時の（1)ョーレート、（2)ステアリング角、（3)ロール量を示している。また、同図（a)〜（c)に示されているグラフの縦軸は、ある方向に対する上記（1)〜（3)を（ + )、当該方向と逆方向に対する上記（1)〜（3)を（一）によって表現している。なお、（+ )と（一）とで示される上記 (1)〜（3)の方向は、一致していないこと（例えば、ョーレートとステアリング角の方向 )に留意されたい。 [0141] 同図（a)は、自動四輪車をトー角 T から"アウト側"（自動四輪車 10の車幅方向

NBA

外側）に 0. 1度オフセットさせた状態でのスラローム走行の結果を示している。一方、同図（b)は、自動四輪車をトー角 T 力も"イン側"（自動四輪車 10の車幅方向内側

NBA

)に 0. 1度オフセットさせた状態でのスラローム走行の結果を示している。また、同図（ c)は、自動四輪車をトー角 T に設定した状態でのスラローム走行の結果を示して

NBA

いる。

[0142] 同図（a)〜（c)を比較すると、同図（a)では、ステアリング角の増加に対して、途中力もョーレートが追従せずに"頭打ち"となっている。つまり、ステアリング角を増加させていくと、あるタイミングからステアリング角に応じたコーナリングフォースが立ち上がらなくなり、ドライバ一は、あるタイミングから「ハンドルが切れなくなるような感触」を持つことになる。

[0143] 同図（b)では、ステアリング角の増加に対して、ョーレートが遅れて発生しており、ステアリング角に対する応答が緩慢となっている。また、同図（a)及び (c)と比較するとロール量も大きくなつて、る。

[0144] 同図（c)では、同図（a)や (b)と比較すると、ステアリング角の増加に対して、ョーレートがリニアに追従しており、ドライバ一は、ステアリング操作に対して自動四輪車 10 が俊敏に反応するとともに、ステアリング特性が、ほぼ-ユートラルステアであるような感覚を持つことになる。

[0145] また、同図（c)では、同図（a)や (b)と比較すると、ロール量、特に、ステアリング角をほぼ 0度に戻す際、つまり、直進走行に戻る際における逆側へのロール量が少なく、いわゆる"収まり感"がよぐ操縦性や安定性に優れた特性となっていることが解かる

[0146] (作用'効果）

以上説明した本実施形態に係る車輪姿勢角測定システム (車輪姿勢角測定用リフト 100及び車輪姿勢角測定装置 500)によれば、変動エネルギー和 E "の値に基づ

A

いて当てはめられるゾーン A直線 S 、及び変動エネルギー和 E "の値に基づいて当

A B

てはめられるゾーン B直線 Sの交点（特異点 P , P )における姿勢角であるトー角

B RL Fし

T (基準車輪参照姿勢角）に基づいて、トー角 T (非基準車輪設定姿勢角）が演算される。

[0147] このため、上述した従来の姿勢角（トー角）調整方法のように、車輪 20F (非基準車輪）において発生する横力 Fyの時間軸上の推移を、車輪 20R (基準車輪）において発生する横力 Fyの時間軸上の推移に近似させるといった複雑な処理を実行する必要がなぐトー角 T を容易かつ確実に設定することができる。

NBA

[0148] また、従来の姿勢角調整方法では、車輪 20F (非基準車輪）において発生する横力 Fyの時間軸上の推移を、車輪 20R (基準車輪）において発生する横力 Fyの時間軸上の推移に充分に近似させることができな、場合があると!/、つた問題があつたが、このような問題を回避することができる。

[0149] すなわち、変動エネルギー和 E "と、変動エネルギー和 E "とが同等となるトー角 T

A B

を用いて、車輪 20F (非基準車輪)のトー角 T が決定されるため、車輪 20F (前

BR NBA

輪)と車輪 20R (後輪)とにおいて発生する横力 Fyの特性がバランスし、車輪 20F (前輪)と車輪 20R (後輪)とにおいて発生する横力 Fyの特性をより近似させることができるトー角 T の値を容易に決定することができる。

NBA

[0150] より具体的には、各車輪において発生する横力 Fyによって発生する自動四輪車 1 0のモーメントを、自動四輪車 10を構成する車体の重心位置の付近でバランスさせることができる。

[0151] つまり、発明者は、自動四輪車 10の各車輪 (RLZRRZFLZFR)に対する外乱（突起 238への乗り上げ）による入力（変動エネルギー和 E ")に伴う各車輪からの出

A

力（変動エネルギー和 E ")の比率を同等とすることによって、車体の重心位置の付

B

近で当該モーメントをバランスさせることができるとの仮説を設定し、当該仮説が成立することを上述した比較評価試験によって立証したのである。

[0152] トー角 T に設定された自動四輪車 10のステアリング特性は、上述したように、二

NBA

ユートラルステアに近づくことになる。つまり、自動四輪車 10は、リニアで安定した挙動を示すようになり、自動四輪車 10の操縦性や安定性といった走行安定性がさら〖こ向上する。

[0153] さらに、トー角 T に設定された自動四輪車 10では、車輪 20R(20F)を介して自

NBA

動四輪車 10に伝達される力が低減され、いわゆる振動乗り心地性を向上させることができる。

[0154] また、このようにトー角 T が決定されるため、自動四輪車 10のサスペンション形

NBA

式の違いなどによって、変動エネルギー和が基準車輪と非基準車輪とで大きく異なる場合でも、トー角 T を演算することができる。つまり、自動四輪車 10のサスペンシ

NBA

ヨン形式の影響を受けることなぐトー角 τ を演算することができる。

NBA

[0155] また、本実施形態に係る車輪姿勢角測定システムによれば、各車輪において発生する前後力 Fx及び横力 Fyに基づ、て、設定すべきトー角（トー角 T )が演算され

NBA

るため、空気入りタイヤやタイヤホイールを交換した場合でも、より適切なトー角を容易に設定することができる。

[0156] (その他の実施形態）

上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示力当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

[0157] 例えば、上述した本発明の実施形態では、乗用車である自動四輪車 10を例として説明したが、本発明は、乗用車に限らず、例えば、 SUV、トラックまたはノスなどにも勿論適用することができる。

[0158] また、上述した本発明の実施形態では、変動エネルギー和 E ", E "として、横力

A B

変動率 d (二次微分値)の総和（ =∑ d²Fy/dt²)が用いられてヽたが、変動エネル

Fy

ギー和 E ", E "として、一次微分値の総和（和（=∑dFyZdt)や、三次微分値の総

A B

和（=∑ d³FyZdt³)を用いてもよい。

[0159] また、変動エネルギー和 E "と E "との差を自乗した値を用いて、特異点（P など）

A B RL

を求めてもよい。

[0160] さらに、上述した本発明の実施形態では、車輪 20R(20F)の姿勢角として、トー角について測定、演算が行われていた力トー角に代えて、例えば、キャンバー角の測定、演算に本発明を適用することもできる。

[0161] また、上述した本発明の実施形態では、車輪 20R (後輪)が基準車輪とされていた 1S 自動四輪車 10のサスペンション形式によっては、車輪 20F (前輪)を基準車輪としてちよい。

[0162] さらに、上述した車輪姿勢角測定装置 500を構成する動作制御部 501、センサ信号受信部 503、変動率演算部 505、変動エネルギー和演算部 507及び姿勢角演算部 509は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置によって実行可能なプログラムとして提供することもできる。

[0163] このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明力妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

産業上の利用の可能性

[0164] 以上のように、本発明に係る車輪姿勢角測定装置は、前輪と後輪とにおいて発生する横力の特性がさらに近似する姿勢角の値を決定することができるため、車輪の姿勢角の調整などにおいて有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 車両に装着されて、る空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪が所定の突起に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間において、前記基準車輪に発生する横力の値を測定するセンサからの出力信号を受信するセンサ信号受信部と、

前記出力信号を用いて、前記変形最大時点までの前半期間における前記横力の変動率の和である前半期間変動エネルギー和、及び前記変形最大時点からの後半期間における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和を演算する変動エネルギー和演算部と、

前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角を演算する基準車輪参照姿勢角演算部と、

前記基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記基準車輪と前記車両の前後方向にお

V、て異なる位置に装着されて、る非基準車輪に設定する非基準車輪設定姿勢角を演算する非基準車輪設定姿勢角演算部と

を備えることを特徴とする車輪姿勢角測定装置。

[2] 前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づ Vヽて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角を演算する基準車輪理想姿勢角演算部をさらに備え、

前記非基準車輪設定姿勢角演算部は、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づヽて、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを特徴とする請求項 1に記載の車輪姿勢角測定装置。

[3] 前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角を演算する非基準車輪参照姿勢角演算部をさらに備え、前記非基準車輪設定姿勢角演算部は、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記非基準車輪設定姿勢角を演算することを特徴とする請求項 2に記載の車輪姿勢角測定装置。

[4] 前記センサ信号受信部は、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサ力もの出力信号をさらに受信し、

前記変動エネルギー和演算部は、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間を決定することを特徴とする請求項 1に記載の車輪姿勢角測定装置。

[5] 前記変動エネルギー和演算部は、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和を演算することを特徴とする請求項 1に記載の車輪姿勢角測定装置。

[6] 前記基準車輪理想姿勢角演算部は、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値を用い、前記自乗和を演算することを特徴とする請求項 2に記載の車輪姿勢角測定装置。

[7] 車両に装着されて、る空気入りタイヤ付き車輪のうちの何れかの車輪である基準車輪が所定の突起に乗り上げることに伴い、前記基準車輪の変形がほぼ最大となる変形最大時点を含む所定期間において、前記基準車輪に発生する横力の値を測定するセンサからの出力信号を受信するステップと、

前記出力信号を用いて、前記変形最大時点までの前半期間における前記横力の変動率の和である前半期間変動エネルギー和、及び前記変形最大時点からの後半期間における前記横力の変動率の和である後半期間変動エネルギー和を演算するステップと、

前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記前半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる前半期間直線、及び前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記後半期間変動エネルギー和の値に基づいて当てはめられる後半期間直線の交点における姿勢角である基準車輪参照姿勢角を演算するステップと、前記基準車輪参照姿勢角に基づいて、前記基準車輪と前記車両の前後方向にお V、て異なる位置に装着されて、る非基準車輪に設定する非基準車輪設定姿勢角を演算するステップと

を備えることを特徴とする車輪姿勢角測定方法。

[8] 前記基準車輪の姿勢角が異なる場合における前記横力の変動率の自乗和に基づいて、前記自乗和が最も小さくなる基準車輪理想姿勢角を演算するステップをさらに備え、

前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角及び前記基準車輪理想姿勢角に基づ!、て、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを特徴とする請求項 7に記載の車輪姿勢角測定方法。

[9] 前記非基準車輪の前半期間直線及び後半期間直線の交点における姿勢角である非基準車輪参照姿勢角を演算する非基準車輪参照姿勢角を演算するステップをさらに備え、

前記非基準車輪設定姿勢角を演算するステップでは、前記基準車輪参照姿勢角と前記基準車輪理想姿勢角との差、及び前記非基準車輪参照姿勢角に基づ、て、前記非基準車輪設定姿勢角が演算されることを特徴とする請求項 7に記載の車輪姿勢角測定方法。

[10] 前記出力信号を受信するステップでは、前記所定期間において、前記基準車輪に発生する前後力の値を測定するセンサからの出力信号がさらに受信され、

前記変動エネルギー和を演算するステップでは、前記前後力の一次微分値に基づいて前記前半期間または前記後半期間が決定されることを特徴とする請求項 7に記載の車輪姿勢角測定方法。

[11] 前記変動エネルギー和を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記前半期間変動エネルギー和または前記後半期間変動エネルギー和が演算されることを特徴とする請求項 7に記載の車輪姿勢角測定方法。

[12] 前記基準車輪理想姿勢角を演算するステップでは、前記横力の変動率として、前記横力の二次微分値が用いられ、前記自乗和が演算されることを特徴とする請求項 8に記載の車輪姿勢角測定方法。