JPH0996579A

JPH0996579A - 車軸動力計

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Publication number: JPH0996579A
Application number: JP25510995A
Authority: JP
Inventors: Chinkaku Higashijima; 鎮▲かく▼ 東島
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-08
Anticipated expiration: 2015-10-02
Also published as: JP2813758B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単純な構造で必要とする機械的強度を保証
し、それにも係わらず、車両へ実装した場合に初期調整
を簡単にしかも自動的に実行でき、車軸とタイヤの間に
働く分力に関して正確で信頼性のある測定結果を得るこ
とのできる車軸動力計を提供する。【解決手段】車軸１およびタイヤ１３付きホィール５
の間に固定装着された多分力検出器４と、軸受１４を介
して多分力検出器４を車両の車体に回転止めして連結
し、車軸１の回転角度を測定する回転角度計８および多
分力検出器４の分力信号を伝達するためのスリップリン
グ９を検出部７に内蔵する検出部７と、ケーブル１２を
介して検出部７から導入れる回転角度および分力の検出
信号を用いて車軸１と共に回転する回転座標系の分力信
号を車体に固定された固定座標系の分力信号に変換する
演算処理部とを備え、演算処理部には本来の測定を実行
する本測定モード、およびこの本測定モードを行う前に
測定系全体の調整を自動的に行い、所定時間後に本測定
モードの実行準備完了を告げることのできる初期調整モ
ードを行う機能が準備されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、乗物の車軸とタ
イヤの間に働く分力を計測する車軸動力計に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の車軸動力計は、種々の道路状
況、例えば舗装された理想的な道路、砂利道、雨で濡れ
た道路等、および種々の走行状態、例えば一様な速度で
定常走行する場合、急発進、急停車、あるいはコーナー
走行時で車軸とタイヤの間に働く力および／またはモー
メントを計測することは、自動車の基本設計に極めて重
要な知見を与える。これに関して、本出願人は既に特開
昭６２−８７８２３号公報で提唱している。同様な目的
で使用される車軸動力計は R. S. Shonberg & B.Walla
c: Automotive Engeneering Congress and Exposition,
Detroit,Michigan, Feb. 24-28, 1975 (Society of Au
tomotive Engeneerings INC.)，および C. A. Lysdale
& R. R. Hegmon, "Development of a Truck Wheel Forc
eTransducer", Society of Automotive Engeneerings I
NC. Feb. 25-29, 1980に既に開示されている。

【０００３】これ等の車軸動力計では、車軸とタイヤの
間に働く分力を測定するため、両者の間に多分力検出器
を装着する。それ故、測定結果はタイヤと同期して回転
する回転座標系での分力値として得られ、自動車の内部
にいる人が感じる静止系の分力値とは異なる。回転系か
ら静止系への変換には、先ず車軸の回転角度を連続的に
測定できること、およびこの回転角度を使用して、回転
系を静止系に変換する変換式をリアルタイムで実行でき
ることが必要である。

【０００４】R. S. Shonberg 等および C. A. Lysdale
等の車軸動力計では、回転角度の測定にそれぞれレゾル
バと三角関数（正弦、余弦信号）発生用のポテンシオメ
ータを使用し、アナログ信号処理を行っている。これに
反して、特開昭６２−８７８２３号公報の車軸動力計で
は回転角度をロータリーエンコーダを用い、光電式に測
定しているため、外乱を受けることなく、極めて正確に
車軸のその時の角度位置を測定できる。そして測定値に
関する静止系と回転系の間の変換はデジタル式に行え
る。車軸動力計は車両が走行している状況で使用される
ため、激しい振動や制動、およびプラグ点火時のスパー
ク放電等による機械的および電気的な強い外乱を受け
る。レゾルバでは発振回路で発生させた特定の搬送周波
数の電流を回転子のコイルに印加し、固定子中で回転さ
せて発電機の原理により回転角を測定するため、外乱の
影響の防止には電気回路的な多くの配慮と経費を要す
る。また、上記のようなポテンシオメータを使用する
と、抵抗線に接触する摺動子の接点および／または抵抗
線自体に磨耗が生じ、寿命が極めて短い。

【０００５】車軸動力計を使用する場合、最も煩雑な作
業は初期調整にある。例えば、各分力、つまり直交３軸
方向の力Ｆ_X,Ｆ_Y,Ｆ_Zおよび直交３軸周りのモーメント
（トルク）Ｍ_X,Ｍ_Y,Ｍ_Zに対する６チャンネルに及ぶ信
号処理経路の零点をそれぞれ独立に調整する必要があ
る。多分力検出器の生のデータに対する求めるべき実際
の値のずれには、車両の実荷重、車軸動力計の取り付け
状況、多分力検出器自体の固有な性能によるもの等種々
の原因がある。６種の零点調整を個々に行っていたので
は、時間を費やし、本来の測定の効率を著しく低下させ
る。

【０００６】また、車軸動力計を実際の車に装着するた
めには、適度な機械的強度が必要であり、耐震性、耐湿
性、耐電磁誘導性を保証する必要がある。しかし、これ
等の要請を満たすには多分力検出器周りの補助部材を含
めて車軸動力計を頑丈で複雑な構造に設計しなければな
らない問題も生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、単
純な構造で必要とする機械的強度を保証し、それにも係
わらず、車両へ実装した場合に初期調整を簡単にしかも
自動的に実行でき、車軸とタイヤの間に働く分力に関し
て正確で信頼性のある測定結果を得ることのできる車軸
動力計を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、車軸１およびタイヤ１３付きホィール５の間に
固定装着された多分力検出器４と、軸受１４を介して前
記多分力検出器４を車両の車体に回転止めして連結し、
車軸１の回転角度を測定する回転角度計８および前記多
分力検出器４の分力信号を伝達するためのスリップリン
グ９を前記検出部７に内蔵する検出部７と、ケーブル１
２を介して前記検出部７から導入れる回転角度および分
力の検出信号を用いて車軸１と共に回転する回転座標系
の分力信号を車体に固定された固定座標系の分力信号に
変換する演算処理部とを備えた車軸動力計にあって、前
記演算処理部には本来の測定を実行する本測定モード機
能、およびこの本測定モードを行う前に測定系全体の初
期調整を自動的に行い、車軸が所定数回転した後、本測
定モードの実行準備を完了する初期調整モード機能が用
意されていることによって解決されている。

【０００９】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】車軸動力計では、タイヤとこのタ
イヤの付属する車軸との間に働く分力を測定するため、
タイヤと車軸の間に多分力検出器を装備する。それ故、
定常的な走行状態では多分力検出器に車軸の回転に同期
した周期的な分力（正弦波状の分力）が発生する。車両
の進行方向をＸ方向とし、鉛直方向をＺ方向とする図１
のような座標系を導入すると、タイヤと車軸の間に働く
主要な分力はＺ方向に向く車両の自重によるものであ
る。従って、定常的な走行状態では多分力検出器の検出
出力を静止系（車両と同じ座標系）に変換すると一定の
分力が働いている。

【００１１】車道に凹凸があったり、走行状態に変化
（例えば、ブレーキ制動時やカーブ走行時）があると、
車軸の懸架バネ特性やタイヤ自体の等価バネ特性を含め
た車両の加速度、角加速度による慣性力と地面による拘
束力の平衡状態によりタイヤと車軸の間には複雑な分力
が生じる。これ等の分力も回転系でなく静止系で求める
ことが望ましい。

【００１２】多分力検出器により求めた回転系の分力Ｆ
_X',Ｆ_Y'_,Ｆ_Z'_,Ｍ_X'_,Ｍ_Y'_,Ｍ_Z' から静止系の分力Ｆ_X,Ｆ
_Y,Ｆ_Z,Ｍ_X,Ｍ_Y,Ｍ_Zを得るには、図１の配置の場合、車
軸の回転角をθとして下記の変換式による（特開昭６２
−８７８２３号公報を参照）。Ｆ_X＝Ｆ_X'cosθ−Ｆ_Z'sinθ Ｆ_Y＝Ｆ_Y' Ｆ_Z＝Ｆ_X'sinθ＋Ｆ_Z'cosθ (1) Ｍ_X＝Ｍ_X'cosθ−Ｍ_Z'sinθ Ｍ_Y＝Ｍ_Y' Ｍ_Z＝Ｍ_X'sinθ＋Ｍ_Z'cosθ 回転角θの測定には増分式のロータリーエンコーダーを
使用する。つまり、車軸に固定連結された目盛円板の目
盛を静止系（車両本体）に装備された光電読取器で読み
取って回転角θを求める。

【００１３】この発明による車軸動力計では、上記のよ
うに多分力検出器で得られ回転・静止系変換を行った後
の生の測定値に対して下記のような修正を行う。 (a) 多分力検出器の基準面とホィールの位置の中心面
の不一致に対する修正多分力検出器の基準面（一方のフランジ面）とホィール
の中心面との間の車軸方向の間隔をＬとし、以後Ｌを作
用間隔と称する。この作用間隔を考慮するとＸとＺ軸周
りのモーメントは以下の関係式により修正される。

【００１４】Ｍ_X＝Ｍ_X' ＋Ｆ_Z'・ＬＭ_Z＝Ｍ_Z' −Ｆ_X'・Ｌ (2) ここで、Ｍ_XとＭ_Zは求めるべきモーメントで、Ｍ_X',
Ｍ_Z',Ｆ_X',Ｆ_Z' は式(1) により回転系に変換した分力
である。なお、このような変換に関しては本出願人が既
に提唱している実開平３−１１５８３０号明細書を参照
されたい。

【００１５】(b) 多分力検出器のオフセット値を検出
して相殺する自動修正各分力の信号処理チャンネルの出力を測定条件下で一度
測定し、その平均値（車軸の一回転にわたり積分する）
を分力信号のオフセットレベル値とし、信号出力からこ
のオフセットレベル値を引算して後段の演算処理部に送
る。この基本原理に関しては、本出願人が既に提唱して
いる特開平１−６１６２７号公報を参照されたい。

【００１６】分力信号の実際のオフセットレベル値は、
車両をジャッキアップした場合、タイヤの自重とホィー
ル部分の重量によるもので、重量換算で、約 20 〜 30
kgとなる。これに対して、車両を実際に走行させて行う
試験の場合には、乗用車では、一輪当たり約 400 kg の
重量換算値となる。 (c) 多分力検出器とロータリーエンコーダの角度位置
の不一致の修正既に述べたように、ロータリーエンコーダは増分式であ
るため、絶対角度位置を測定できず、あくまでも相対的
な角度位置を与え、ロータリーエンコーダの一回の回転
を表すＺ相パルスは相対的な原点位置を示すに過ぎな
い。また、多分力検出器自体にも干渉現象により、実測
値からずれた値を与え、それ故に上記 (b)の処理の後の
オフセットレベル値を減算した回転座標系での分力信号
値はほぼ正弦波形を示し、零レベルとの交点を一般に 0
°，90°等と見なす。このような理由から、回転角度変
換で最も重要な分力成分Ｆ_X'_,Ｆ_Z' の検出値から得ら
れる回転角度とロータリーエンコーダで検出された角度
の間にはずれがある。このずれを下記のようにして求め
ている。ロータリーエンコーダの 0, 90, 180, 270, 36
0 °に対応する両分力成分の検出器の零クロス点の角度
位置を図２のようにθ_1,θ_2,θ_3,θ₄とし、各角度に対
するずれをΔθ_1,Δθ_2,Δθ_3,Δθ₄とすると、 θ_i＝ 90 ×i ＋Δθ_i, (i＝ 1, 2, 3, 4) となる。適当な位相のずれはΔθ_Tは Δθ_T＝Σ_iΔθ_i/4 あるいは Σ_iθ_i/4− 135° (3) となる。ここで、Σ_iは iに付いて１から４までの積算
を意味する。

【００１７】実測によると、Δθ_Tの値は 2°程度で、
分力検出では 4％程度の誤差を与える。この発明によれ
ば、上に述べた全ての修正は、車軸動力計を実際の車両
の車軸に装着した後、本来の実測を行う前に、自動的に
初期調整モードとして予め電気的に実行される。

【００１８】

【実施例】以下、好適実施例を示す図面に基づき、この
発明をより詳しく説明する。この発明による車軸動力計
の検出部７は図３に示すように、タイヤ１３を有するホ
ィールに装着される。この場合、一点鎖線で示す支持装
置により車軸に対して回転止めし、横方向（Ｘ方向）と
鉛直方向（Ｚ方向）に伸縮可能に車両に固定されてい
る。この支持装置は、支持板Ｏ_1,バネ付勢され横方向に
伸縮可能なガイドレールＯ_2,中間片Ｏ_3,バネ付勢され鉛
直方向に伸縮可能なガイドレールＯ₄および検出部７を
固定する把持部Ｏ₅で構成されている。この機能の詳細
は本出願人が既に特開平３−２５３０５号公報に提案し
た支持装置に開示されているのでそれを参照されたい。

【００１９】図４はこの発明による車軸動力計の検出部
を車軸に取り付けた状態の全体構成の模式断面図であ
る。なお、この図では所要部品の名称と役目を説明し易
くするため、各部材を極度に簡略化しているので、それ
等の部材の形状と配置位置は実際のものとはかなり異な
ることに注意されたい。車軸１のリム２と外周にタイヤ
１３を有するホィール５との間に、この発明による車軸
動力計用のリム取付アダプター３が装着されている。こ
のリム取付アダプター３には多分力検出器４が固定連結
され、更に、この多分力検出器４は軸受１４（この軸受
はスラスト軸受で示してあるが、実際には図５に示すよ
うにラジアル軸受である）を介して検出部７の検出部取
付台６に回転可能に支持されている。検出部７は、図３
で説明したように、支持装置により車軸に対して回転止
めして車両本体に伸縮自在に固定されている。検出部７
には、車軸１に直結する回転伝達棒１０により車軸１の
検出部７に対する回転角度の相対位置を測定するための
ロータリーエンコーダ８と、車軸１と一緒に回転する多
分力検出器４の入出力導線を検出部７側に固定された接
点に電気接続するためのスリップリング９が内蔵されて
いる。ロータリーエンコーダ８の入出力導線とスリップ
リング９の接点に通じる入出力導線は、ケーブル１２を
介して、この発明の車軸動力計の電気回路（図示せず）
に接続されている。

【００２０】なお、図４の場合、多分力検出器４の基準
面はＡに示す位置であり、ホィール５の中心面はＢに示
す位置である。そして基準面Ａと中心面Ｂの間隔が図示
のようにＬである。両方の面の作用間隔が一定の値を有
する場合の検出値に対する修正は式 (2)を参照された
い。図５には、この出願の発明の車軸動力計の検出部の
要部の詳細が示してある。ここでは、見通しを良くする
ため、部材間の連結ボルト等を図面から削除している。
車軸１のリム２には、この出願の発明の車軸動力計の検
出部を取り付けるためのリム取付アダプター３を装着す
る。このリム取付アダプター３に固定された保持ブロッ
ク２１へ更に固定されている多分力検出器４の一方のフ
ランジ（固定フランジ）４a は、受感部である４本のビ
ーム４c （１本のみ図示）を介して他の方のフランジ
（測定フランジ）４b に固定連結されている。更に、測
定フランジ４b にはホィール５が連結している。歪み検
出素子のある受感部の受感部空間４d への湿気や泥、泥
水、噴煙の侵入を防止するため、外部との遮断用のカバ
ー２５が設けてあり、所要個所に気密封止用Ｏリング１
５a,１５b,１５c が装着されている。

【００２１】保持ブロック２１には、更に軸受２２を介
して固定シリンダ２０が連結されている。この固定シリ
ンダ２０は、既に図３で説明したように、支持部材によ
り車軸の回転に対して回転止めして保持されている。こ
の固定シリンダ２０の内部にはロータリーエンコーダ８
とスリップリング９が装着されている。ロータリーエン
コーダ８の回転目盛円板に連結する回転伝達棒１０の一
端は保持ブロック２１に固定連結され、他端はスリップ
リング９のロータ側に固定連結されている。この発明に
よれば、回転伝達棒１０は中空に形成された中心穴２４
を有する。多分力検出器４の歪み検出素子に接続する多
数の導線（給電用と検出用）は受感部空間４d から保持
ブロック２１に設けた穴（図示せず）を経由して前空間
２３に達し、更に回転伝達棒１０の中心穴２４を経由し
てスリップリング９のロータ側に達する。スリップリン
グ９の中では、導線の電気信号が摺動接点を介して固定
シリンダ２０に固定されているステータ側に導電接続さ
れている。ロータリーエコーダ８の給電導線や光電検出
導線と共に、歪み検出素子の検出信号導線は、図４に示
すようにコネクター１１とケーブル１２を介して、この
出願の発明による演算処理本体に通じている。

【００２２】図６はこの発明の車軸動力計に使用される
電気系の総合配置を示す。ここでは６分力（全分力）を
測定する場合に対して説明する。多分力検出器４の歪み
ゲージから成るブリッジＡ₁〜Ａ₆の信号は、図５で示
した受感部空間４d 内のフランジに固定されている初段
増幅器Ｖ₁〜Ｖ₆（図５には図示していない）とスリッ
プリング９の摺動接点ＳＲ₁〜ＳＲ₆を介してコネクタ
ー１１に導入される。また、ロータリーエコーダ８の走
査信号（Ａ，ＢとＺ相の信号）もコネクター１１に直接
導入される。この場合、複雑さを避けるため、両者の給
電導線は図示していない。多分力Ｆ_X,Ｆ_Y,Ｆ_Z,Ｍ_X,Ｍ_Y,
Ｍ_Zに対応する検出信号Ｓ₁〜Ｓ₆およびロータリーエ
コーダ８の走査信号Ａ，Ｂ，Ｚは、コネクター１１とケ
ーブル１２を介して演算処理本体５０に導入される。

【００２３】演算処理本体５０に付属する表パネルの操
作部材には下記の機能を有するものがある。 (a) デジタルスイッチＤＳ：先に述べた多分力検出器の
基準面とホィールの中心面との間の作用間隔Ｌの数値を
十進数字で表示されたダイヤル（この実施例の場合、３
桁）により入力し、入力されがダイヤル値をデコードし
て出力信号を二進デジタル信号Ｓ_Lとして出力するスイ
ッチである。 (b) 表示部ＩＮＤ：各分力あるいは回転角度値を表示す
るための表示器（例えば４桁の７セグメントＬＥＤ表示
器）である。 (c) 零電位可変用の抵抗Ｒ₁ ^a〜Ｒ₆ ^a：各分力チャンネ
ルの最終増幅段のオフセット電位を可変するための可変
抵抗である。 (d) 増幅率可変用の切換スイッチＳＳＷ₁〜ＳＳＷ₆：
各分力チャンネルの最終増幅段の増幅率を可変するため
の切換スイッチである。 (e) ロータリースイッチＲＳ：各分力チャンネルあるい
は回転角度評価チャンネルへ設定するための切換に使用
されるスイッチである。このロータリースイッチＲＳで
設定されたチャンネルの出力信号が表示部ＩＮＤに表示
され、表示された数値に基づき対応するチャンネルの最
終増幅段のオフセット電位と増幅率が可変できる。 (f) モード設定スイッチＳＷ_1,ＳＷ₂：モーメンタリー
スイッチＳＷ₁を押下すると初期調整モードとなり、同
時に例えば付属する照光ランプでこのモードを使用して
いることの表示が行われる。車両の試運転して所定時間
が経過すると（実装状態で車軸を数回回転させると、自
動的に初期調整が終了し、照光表示が消えて本測定の準
備完了を通報する。ＳＷ₂は本測定を開始するために押
下されるもので、本測定モードを通知するため本測定時
には付属する照光ランプが発光している。

【００２４】各チャンネルおよび回転角度チャンネルで
得られた出力信号は多ピンコネクターＣＮ₁を介して後
段の信号処理装置あるいは印字装置、あるいは電磁オシ
ログラフのような高速プロッター（何ずれも図示せず）
に接続している。図７を参照しながら、演算処理本体の
内部を更に細分化して説明する。多分力信号チャンネル
は主としてアナログ信号により処理されている。ただ、
特定なアナログ信号に他の信号を乗算する場合、図８に
概略的に示すようなデジタル乗算方法が採用されてい
る。アナログ入力信号Ｓ_Iに対して抵抗回路網から成る
分圧器の各段に通じるアナログスイッチＳ_aを適当に導
通させて所望の値に分圧して出力信号Ｓ₀が得られる。
どのアナログスイッチＳ_aを導通させて所望の分圧を得
るかは、制御信号として入力されたデジタル信号Ｓ_DIG
をデコーダＤＥＣでデコードして決定される（説明の都
合上、図８では抵抗回路網を極度に単純化した抵抗回路
の分圧器としたが、実際にはもっと複雑な梯子型抵抗回
路網が使用されている）。この種の演算は市販されてい
る一個のデジタル・アナログ変換素子で簡単に実現でき
る。また、当然なことであるが、デジタル値および乗算
値の分解能はデジタル信号Ｓ_DIGのビット数により決ま
る。

【００２５】例えば、式(2) のＭ_X＝Ｍ_X' ＋Ｆ_Z'・Ｌ
に対しては、アナログ信号Ｓ₃(Ｆ_Z')とデジタル信号Ｓ
_L(作用間隔Ｌのデジタル値）が乗算されるが、それは
図８に示す演算規則に従って行われる。そして求めるア
ナログ信号Ｓ₁' (Ｍ_X）はアナログ信号Ｓ₄(Ｍ_X')に先に
説明した乗算値をアナログ加算器中で加算して得られ
る。同様な演算処理は式(1) に対しても同じように行え
る。

【００２６】モーメント修正回路５２では、式(2) の二
つの等式に対応する演算が上に述べた規則に従って実行
され、入力信号Ｓ₁〜Ｓ₆は修正信号としてＳ₁'〜Ｓ₆'
に変換される。ロータリーエンコーダ８からの出力信号
Ａ，Ｂ，Ｚはそれぞれ位相弁別回路５７に導入され、こ
こでＡ相パルスとＢ相パルスの位相差（一方が他方に対
して遅れているが進んでいるか）に応じてアップ計数に
するかダウン計数にするかのデジタル信号とＡ相（また
はＢ相）の計数値をデジタル出力信号δとして可逆計数
器５８に導入し、回転角度θに相当する積算計数値（例
えば８ビットのデジタル値）をデジタル出力信号γとし
て得る。その際、ロータリーエンコーダ８の目盛円板の
一回転を示すＺ相信号により、計数値はリセットされ、
再び最初の値（角度０°）から計数を始める。この積算
計数値γはＲＯＭ記憶器５９に導入され、そこでそれぞ
れ sinθおよび cosθに相当するデジタル値βに変換さ
れて、変換回路５４に導入される。変換回路５４では、
以下の述べる初期調整モードでの分力信号の平均値を引
算した後、式 (1)に従って分力を回転座標系から静止系
へ変換することが行われる（この変換の回路構成は既に
特開昭６２−８７８２３号公報で図面に示し説明したの
で、詳しくはその明細書を参照されたい）。可逆計数器
５８の積算計数値γは、更にデジタル・アナログ変換器
６０に導入され、そこで測定された回転角度θのアナロ
グ値に変換されて外部に出力される。

【００２７】計算ユニット５６には、演算処理を行う通
常のマイクロプロセッサと、作業シーケンスのプログラ
ムを内蔵するＲＯＭ記憶器と、アナログ・デジタル変換
器と、デジタル・アナログ変換器とが設けてある。この
計算ユニット５６中では下記の演算処理が行われる。即
ち、初期調整モードに対応するスイッチ信号Ｓ_SW1が入
力すると、アナログ分力信号Ｓ₁'〜Ｓ₆'を付属する各一
つのアナログ・デジタル変換器によりデジタル分力信号
に変換し、車軸が一回転する間、各デジタル分力信号を
積算して平均値を求める。つまり、例えば図９Ａに示す
デジタル分力信号Ｃ₁を平均化してデジタル平均値Ｃ₂
を求める。このデジタル平均値Ｃ₂を計算ユニット５６
中の記憶器に保管し、デジタル・アナログ変換器により
アナログ平均値Ｃ₂（図７のα）として変換回路５４に
導入する。ここで、対応する分力信号Ｃ₁からアナログ
平均値Ｃ₂を引算して零値を中心に正負に変動する信号
を得る（このようにしないと、例えば図９Ａのような分
力信号の場合、以後の増幅率が大きいと、ピーク値Ａ_1,
Ａ₂あるいはその近傍の値が飽和する恐れがある）。こ
のような平均値引算は全ての分力Ｓ₁'〜Ｓ₆'に対して各
チャンネルの平均値（図７ではこれ等を単に一つのアナ
ログ値αで代表させてある）を求めて行われる。

【００２８】次に、初期調整モードの場合、計算ユニッ
ト５６に導入されたアナログ分力信号Ｓ₁'とＳ₃'の平均
値引算された値の各零点時の回転角度に対応するデジタ
ル計数値γ（回転角度θに相当するデジタル値）を求め
る（図２も参照）。また各零点に対応する角度を実際の
アナログ分力信号の１周期を 360°として算出し、多分
力検出器のデジタル角度値とし、式 (3)により位相差Δ
θ_Tを求めて、このデジタル位相差を計算ユニット５６
の所定の記憶器中に保管する。デジタル位相差εをＲＯ
Ｍ記憶器５９に送り、ここで本測定モードの場合に、γ
値からデジタル位相差εを引算してデジタル角度値β
（θ−Δθ_Tに相当するデジタル値）として変換回路５
４に送り、式 (1)に対する正確な計算を行い、本測定モ
ードでの静止座標系の分力信号Ｓ₁'' 〜Ｓ₆'' が得られ
る。

【００２９】以上の説明から明らかなように、この発明
による車軸動力計では初期調整モードで車両の車軸を少
なくとも１回転させる必要がある。この回転で取り込ん
だ分力と回転角のデータから平均信号レベルを決定し、
次の回転でロータリーエンコーダの回転角度と多分力検
出器の零点位置の相違を求める。もちろん、車軸を数回
回転させて取り込んだデータを平均処理すると更に有利
である。

【００３０】更に、分力信号Ｓ₁'' 〜Ｓ₆'' を最終増幅
するため、変換回路５４には最終段増幅器ＡＭＰ₁〜Ａ
ＭＰ₆が後続している。ここでは、信号レベルを可変す
るための零調抵抗Ｒ₀₁〜Ｒ₀₆と３段の帰還部ＦＢＲ₁〜
ＦＢＲ₆（参照符号を付けない帰還抵抗と切換スイッチ
でそれぞれ構成されている）。前記切換スイッチは図６
で述べた３段切換スイッチＳＳＷ₁〜ＳＳＷ₆で構成さ
れている。

【００３１】このような最終段増幅器の利点を図９に基
づき更に説明する。図９Ｂの信号波形Ｓ_Aは比較的平坦
で理想的な車道を定常速度で運転されている場合の分力
信号である。このような場合は乗心地を調べる場合に、
特に重要で、高い負荷信号レベルＬ_Mに僅かな変動を示
す成分が乗っている。この変動を拡大して調べたい場
合、最終段増幅器ＡＭＰ₁〜ＡＭＰ₆の零調抵抗Ｒ₀₁〜
Ｒ₀₆によるレベル調節で信号レベルを０にして、帰還部
ＦＢＲ₁〜ＦＢＲ₆を最大の増幅度にする。もちろん、
悪路やブレーキ操作の場合のような激しい応力がタイヤ
に働く場合には図９Ｃの信号波形Ｓ_Bのように、信号レ
ベルＬ_Mに大きな変動が加わり、上で説明したような零
レベル調整後に増幅率を高める必要はない。

【００３２】分力の最終信号および回転角度位置の信号
はコネクターＣＮ₁に出力されると同時に、セレクター
スイッチ６２により個別の分力信号または回転角度位置
を選択的に出力端ＯＵＴに出力し、出力信号を適当なデ
コーダ処理によりデジタル値に変換した後、表示部ＩＮ
Ｄに表示される。その際、セレクタースイッチ６２の接
点の選択はロータリースイッチＲＳの選択信号Ｓ_SCLに
より決定される。

【００３３】以上、この発明の主要構想を説明したが、
付加すべき多くの回路要素に付いて省略した。特に、必
要な信号の通過周波数帯域を選択するフィルター、演算
処理本体に取り込んだ分力信号を半固定可変抵抗か成る
零調と増幅率可変を可能にする初段増幅器の使用等の説
明を省いた。また、初段増幅器Ｖ₁〜Ｖ₆を検出器の受
感部空間４d に配設するのでなく、スリップリング９の
後の、例えば演算処理本体５０に配置することもでき
る。何ずれにしても、各分力信号は主として個別のチャ
ンネルでアナログされ、アナログ信号に乗算される信号
をデジタル・アナログ変換器の助けで遂行している。説
明に使用した数値や段数の例は説明の都合上決めたもの
で、実際の数値は目的に応じて選択すべきものである。

【００３４】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の車軸
動力計により、単純な構造で必要とする機械的強度を保
証し、それにも係わらず、車両へ実装した場合に初期調
整を簡単にしかも自動的に実行でき、車軸とタイヤの間
に働く分力に関して正確で信頼性のある測定結果を得る
ことのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗物の進行方向と車軸動力計に対して使用す
る座標系を示す図面である。

【図２】多分力検出器の検出信号のゼロクロス点とロ
ータリーエンコーダの回転角度位置との関係を示すグラ
フである。

【図３】車軸動力計の支持方法を示す斜視図である。

【図４】車軸動力計の各部の配置を示す模式図面であ
る。

【図５】車軸動力計の検出部の要部を示す断面図であ
る。

【図６】車軸動力計の電気系の総合配置図である。

【図７】アナログ信号にデジタル信号を乗算する回路
素子の模式回路図である。

【図８】分力信号の処理チャンネルと補助演算部の結
線を示す回路図である。

【図９】種々の分力信号波形を示すグラフである。

【符号の説明】

１車軸２リム３リム取付アダプター４多分力検出器５ホィール６検出器取付台７検出部８ロータリーエンコーダ９スリップリング１０回転伝達棒１２ケーブル１３タイヤ１４軸受５０演算処理本体５２モーメント修正回路５４変換回路５６演算回路５７位相弁別回路５８可逆計数器５９ＲＯＭ記憶器６０デジタル・アナログ変換器６２セレクタースイッチＡＭＰ₁〜ＡＭＰ₆ 最終段増幅器ＤＳデジタルスイッチＩＮＤ数値表示部ＲＳロータリースイッチＳＷ₁ 初期調整モードスイッチＳＷ₂ 本測定モードスイッチＳ₁〜Ｓ_2,Ｓ₁'〜Ｓ₂', Ｓ₁''〜Ｓ₂'' 分力信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車軸（１）およびタイヤ（１３）付きホ
ィール（５）の間に固定装着された多分力検出器（４）
と、軸受（１４）を介して前記多分力検出器（４）を車
両の車体に回転止めして連結し、車軸（１）の回転角度
を測定する回転角度計（８）および前記多分力検出器
（４）の分力信号を伝達するためのスリップリング
（９）を前記検出部（７）に内蔵する検出部（７）と、
ケーブル（１２）を介して前記検出部（７）から導入れ
る回転角度および分力の検出信号を用いて車軸（１）と
共に回転する回転座標系の分力信号を車体に固定された
固定座標系の分力信号に変換する演算処理部とを備えた
車軸動力計において、前記演算処理部には本来の測定を実行する本測定モード
機能、およびこの本測定モードを行う前に測定系全体の
初期調整を自動的に行い、車軸を所定数回転させた後、
本測定モードの実行準備を完了する初期調整モード機能
が用意されていることを特徴とする車軸動力計。
【請求項２】初期調整モードでは、回転座標系の分力
成分から車両の重量あるいはタイヤやホィールの自重に
より多分力検出器（４）に加わる回転座標系の対応する
分力の平均成分値が引算されることを特徴とする請求項
１に記載の車軸動力計。
【請求項３】初期調整モードでは、多分力検出器
（４）に加わる回転座標系の平均分力成分を回転座標系
の対応する分力成分から引算した後、更に回転角度計
（８）の指示角度値と多分力検出器（４）の指示角度値
との間の位相差を求め、本測定モードの時に使用するた
め、求めた位相差を記憶器に保管しておくことを特徴と
する請求項２に記載の車軸動力計。
【請求項４】検出された分力に対して、ホィールの中
心面（Ｂ）と多分力検出器（４）の基準面（Ａ）の間の
間隔（Ｌ）により生じる付加的なモーメントを修正する
機能を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れ
か１項に記載の車軸動力計。
【請求項５】各分力に対応する歪みゲージブリッジの
信号へ混入する雑音を防止するため、多分力検出器
（４）の検出空間（４d ）中で前記ブリッジの近傍のフ
ランジ面に固定された初段増幅器（Ｖ₁〜Ｖ₆）が設け
てあることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記
載の車軸動力計。
【請求項６】回転角度計（８）の回転伝達棒（１０）
は車軸（１）に直結し、回転角度計（８）とスリップリ
ング（９）は車軸（１）の軸線上に連続配置され、多分
力検出器（４）への信号導線と給電導線は回転角度計
（８）の回転伝達棒（１０）の中空穴（２４）を経由し
てスリップリング（９）に導入されていることを特徴と
する請求項１〜５の何れか１項に記載の車軸動力計。
【請求項７】各分力処理チャンネルの出力信号を個別
にモニターするため、数値表示部（ＩＮＤ）とチャンネ
ル選択用のロータリースイッチ（ＲＳ）を備え、信号レ
ベルおよび増幅率の可変がチャンネル毎に行える最終段
増幅器（ＡＭＰ₁〜ＡＭＰ₆）が設けてあることを特徴
とする請求項１〜６の何れか１項に記載の車軸動力計。