專利名稱：車輪姿態(tài)角測定裝置及車輪姿態(tài)角測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對安裝在車輛上的車輪的姿態(tài)角進行測定的車輪姿態(tài)角測定裝置及車輪姿態(tài)角測定方法。
背景技術：
考慮到確保車輛的行駛穩(wěn)定性(例如操縱性或穩(wěn)定性)、抑制安裝在車輛上的充氣輪胎的不均勻磨損等，通常在乘用車等機動四輪車(以下適當?shù)睾喎Q為車輛)的車輪上設置有外傾角(從車輛的正面看安裝在車輛上的車輪時，車輪縱向的中心線與鉛直線的夾角)、前束角(toe angle在車輛直行狀態(tài)下，穿過車輛的前后中心的直線與車輪的水平直徑線(赤道線)的夾角)、主銷后傾角(從車輛的側面看車輪時，主銷軸與鉛直線的夾角)等的恒定的“姿態(tài)角”。
在設計車輛時，這樣的姿態(tài)角的規(guī)定值依據(jù)每臺車輛來決定。在依據(jù)需要而例如更換充氣輪胎或輪胎車輪等時，使用車輪姿態(tài)角測定裝置(所謂的車輪校準測定裝置)，并基于該規(guī)定值來調整各車輪的姿態(tài)角。
另外，考慮到在更換安裝在車輛上的充氣輪胎或輪胎車輪等時會存在隨著車輛狀態(tài)的變化而理想的姿態(tài)角的值也會變化的情況，公開有基于在車輪上產生的橫向力Fy的特性、具體地說是橫向力Fy的變動率(例如，橫向力Fy的一次微分值的平方和)來調整應該設定的姿態(tài)角(前束角)的方法(例如，日本特開2000-62639號公報(第4-7頁，第15圖))。
在該調整方法中，首先連續(xù)測定在包括基準車輪(例如后輪)攀升至規(guī)定的突起(例如板狀體)的時刻在內的規(guī)定時間內的橫向力Fy。其次，基于表示在后輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡的波形，通過運算求出產生成為與該波形盡可能地近似的波形的橫向力Fy的非基準車輪(例如前輪)的前束角。
根據(jù)這樣的調整方法，由于使在后輪和前輪上產生的橫向力Fy的變動率(特性)相等，因此可以使車輛的轉向特性接近于空擋轉向。
但是，對于上述的姿態(tài)角(前束角)的調整方法，還存在應該進一步進行改善的問題。即，在上述的姿態(tài)角(前束角)的調整方法中，基于表示在后輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡的波形而運算產生成為與該波形盡可能地近似的波形的橫向力Fy的前輪的前束角，但是調整前輪的前束角以產生成為與該波形盡可能地近似的波形的橫向力Fy是有限度的。
即存在這樣的問題有時由于車輛、充氣輪胎或輪胎車輪的種類等的不同，無法使在前輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡與在后輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡充分地近似。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明即是鑒于這樣的狀況而做成的，其目的在于提供一種在基于在車輪上產生的橫向力的特性來調整車輪的姿態(tài)角時，能夠確定使在前輪和后輪上產生的橫向力的特性更加近似的姿態(tài)角的值的車輪姿態(tài)角測定裝置及車輪姿態(tài)角測定方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明具有下面那樣的特征。首先，本發(fā)明的第1特征的要點在于，該車輪姿態(tài)角測定裝置(車輪姿態(tài)角測定裝置500)包括傳感器信號接收部(傳感器信號接收部503)，該傳感器信號接收部在包括隨著基準車輪(例如車輪20R)攀升至規(guī)定的突起(突起238)而上述基準車輪變形至大致最大的變形最大時刻在內的規(guī)定期間(期間T)內，接收來自對在上述基準車輪上產生的橫向力(橫向力Fy)的值進行測定的傳感器(力傳感器252)的輸出信號，該基準車輪是安裝在車輛(機動四輪車10)上的、帶有充氣輪胎的車輪中的任一個車輪；變動能量和運算部(變動能量和運算部507)，該變動能量和運算部使用上述輸出信號，運算到上述變形最大時刻(P2)為止的前半期間(區(qū)域A)中的上述橫向力的變動率(橫向力變動率dFy)的和、即前半期間變動能量和(變動能量和EA”)及從上述變形最大時刻開始的后半期間(區(qū)域B)中的上述橫向力的變動率的和、即后半期間變動能量和(變動能量和EB”)；基準車輪參照姿態(tài)角運算部(姿態(tài)角運算部509)，該基準車輪參照姿態(tài)角運算部運算基準車輪參照姿態(tài)角(前束角TBR)，該基準車輪參照姿態(tài)角(前束角TBR)是基于上述基準車輪的姿態(tài)角(例如前束角)不同的情況下的上述前半期間變動能量和的值所對應的前半期間直線(區(qū)域A直線SA)與基于上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述后半期間變動能量和的值所對應的后半期間直線(區(qū)域B直線SB)的交點(例如奇異點PRL)處的姿態(tài)角；非基準車輪設定姿態(tài)角運算部(姿態(tài)角運算部509)，該非基準車輪設定姿態(tài)角運算部基于上述基準車輪參照姿態(tài)角運算非基準車輪設定姿態(tài)角(前束角TNBA)，該非基準車輪設定姿態(tài)角(前束角TNBA)設定于安裝在上述車輛的前后方向上與上述基準車輪不同位置上的非基準車輪(例如車輪20F)之上。
根據(jù)這樣的車輪姿態(tài)角測定裝置，基于基準車輪參照姿態(tài)角而運算非基準車輪設定姿態(tài)角。該基準車輪參照姿態(tài)角是對應于前半期間變動能量和的值的前半期間直線與對應于后半期間變動能量和的值的后半期間直線的交點處的姿態(tài)角。
因此，不需要像上述以往的姿態(tài)角(前束角)調整方法那樣地進行使在非基準車輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡與在基準車輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡相近似這樣的復雜處理，可以容易并可靠地設定非基準車輪設定姿態(tài)角。
另外，在以往的姿態(tài)角調整方法中，存在有時無法使在非基準車輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡與在基準車輪上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡充分近似這樣的問題，但在本發(fā)明中可以回避這樣的問題。
本發(fā)明的第2特征與本發(fā)明的第1特征相關，其要點在于，該車輪姿態(tài)角測定裝置還具有基于在上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述橫向力的變動率的平方和而運算上述平方和為最小的基準車輪理想姿態(tài)角(前束角TI)的基準車輪理想姿態(tài)角運算部(姿態(tài)角運算部509)，上述非基準車輪設定姿態(tài)角運算部基于上述基準車輪參照姿態(tài)角及上述基準車輪理想姿態(tài)角來運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
本發(fā)明的第3特征與本發(fā)明的第2特征相關，其要點在于，該車輪姿態(tài)角測定裝置還具有運算上述非基準車輪的前半期間直線與后半期間直線的交點(例如奇異點PFL)處的姿態(tài)角、即非基準車輪參照姿態(tài)角(前束角TNBR)的非基準車輪參照姿態(tài)角運算部(姿態(tài)角運算部509)，上述非基準車輪設定姿態(tài)角運算部基于上述基準車輪參照姿態(tài)角與上述基準車輪理想姿態(tài)角之差、及上述非基準車輪參照姿態(tài)角來運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
本發(fā)明的第4特征與本發(fā)明的第1特征相關，其要點在于，上傳感器信號接收部在上述規(guī)定期間內進一步接收來自對在上述基準車輪上產生的縱向力的值進行測定的傳感器的輸出信號，上述變動能量和運算部基于上述縱向力的一次微分值來確定上述前半期間或上述后半期間。
本發(fā)明的第5特征與本發(fā)明的第1特征相關，其要點在于，作為上述橫向力的變動率，上述變動能量和運算部使用上述橫向力的二次微分值運算上述前半期間變動能量和或上述后半期間變動能量和。
本發(fā)明的第6特征與本發(fā)明的第2特征相關，其要點在于，作為上述橫向力的變動率，上述基準車輪理想姿態(tài)角運算部使用上述橫向力的二次微分值運算上述平方和。
本發(fā)明的第7特征的要點在于，該車輪姿態(tài)角測定方法包括接收信號的步驟，在包括隨著基準車輪攀升至規(guī)定的突起而上述基準車輪變形至大致最大的變形最大時刻在內的規(guī)定期間內，接收來自對在上述基準車輪上產生的縱向力和橫向力的值進行測定的傳感器的輸出信號，該基準車輪是安裝在車輛上的、帶有充氣輪胎的車輪中的任一個車輪；運算變動能量和的步驟，使用上述輸出信號，運算到上述變形最大時刻為止的前半期間中的上述橫向力的變動率的和、即前半期間變動能量和、及從上述變形最大時刻開始的后半期間中的上述橫向力的變動率的和、即后半期間變動能量和；運算基準車輪參照姿態(tài)角的步驟，該基準車輪參照姿態(tài)角是基于上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述前半期間變動能量和的值所對應的前半期間直線與基于上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述后半期間變動能量和的值所對應的后半期間直線的交點處的姿態(tài)角；運算非基準車輪設定姿態(tài)角的步驟，基于上述基準車輪參照姿態(tài)角運算非基準車輪設定姿態(tài)角，該非基準車輪設定姿態(tài)角設定于安裝在上述車輛的前后方向上與上述基準車輪不同位置上的非基準車輪之上。
本發(fā)明的第8特征與本發(fā)明的第7特征相關，其要點在于，該車輪姿態(tài)角測定測定方法還具有基于在上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述橫向力的變動率的平方和而運算上述平方和為最小的基準車輪理想姿態(tài)角的步驟，在運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角的步驟中，基于上述基準車輪參照姿態(tài)角及上述基準車輪理想姿態(tài)角運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
本發(fā)明的第9特征與本發(fā)明的第7特征相關，其要點在于，該車輪姿態(tài)角測定方法還具有對上述非基準車輪的前半期間直線與后半期間直線的交點處的姿態(tài)角、即非基準車輪參照姿態(tài)角進行運算的步驟，在運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角的步驟中，基于上述基準車輪參照姿態(tài)角與上述基準車輪理想姿態(tài)角之差、及上述非基準車輪參照姿態(tài)角而運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
本發(fā)明的第10特征與本發(fā)明的第7特征相關，其要點在于，在接收上述輸出信號的步驟中，在上述規(guī)定期間內進一步接收來自對在上述基準車輪上產生的縱向力的值進行測定的傳感器的輸出信號，在運算上述變動能量和的步驟中，基于上述縱向力的一次微分值來確定上述前半期間或上述后半期間。
本發(fā)明的第11特征與本發(fā)明的第7特征相關，其要點在于，在運算上述變動能量和的步驟中，作為上述橫向力的變動率，使用上述橫向力的二次微分值來運算上述前半期間變動能量和或上述后半期間變動能量和。
本發(fā)明的第12特征與本發(fā)明的第8特征相關，其要點在于，在運算上述基準車輪理想姿態(tài)角的步驟中，作為上述橫向力的變動率，使用上述橫向力的二次微分值來運算上述平方和。
即，根據(jù)本發(fā)明的特征，可以提供一種在基于在車輪上產生的橫向力的特性來調整車輪的姿態(tài)角時能夠確定使在前輪及后輪上產生的橫向力的特性更加近似的姿態(tài)角的值。


圖1是本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的概略側視圖。
圖2是本發(fā)明實施方式的設置在車輪姿態(tài)角測定用升降機上的輪胎驅動部的俯視圖。
圖3是本發(fā)明實施方式的設置在車輪姿態(tài)角測定用升降機上的輪胎驅動部的側視圖。
圖4是本發(fā)明實施方式的設置在輪胎驅動部上的力傳感器的正視圖及側視圖。
圖5是本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的邏輯模塊結構圖。
圖6是本發(fā)明實施方式的用于說明隨著車輪攀升至設置在輪胎驅動部上的突起而產生的縱向力及橫向力的變動率的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的動作流程的圖。
圖8是表示本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的動作流程的圖。
圖9是表示在本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)中測定并運算的數(shù)據(jù)的圖。
圖10是表示在本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)中測定并運算的數(shù)據(jù)的圖。
圖11是表示由試驗駕駛員對設定成通過本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)測定并運算的姿態(tài)角的車輛和設定成與該姿態(tài)角不同的姿態(tài)角的車輛進行的感覺評價結果的圖。
圖12是表示設定成通過本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)測定并運算的姿態(tài)角的車輛和設定成與該姿態(tài)角不同的姿態(tài)角的車輛的輸入變動率的圖。
圖13是表示設定成通過本發(fā)明實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)測定并運算的姿態(tài)角的車輛和設定成與該姿態(tài)角不同的姿態(tài)角的車輛的變動的圖。
具體實施例方式
(包括車輪姿態(tài)角測定裝置的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的構成)下面，參照

本發(fā)明實施方式的包括車輪姿態(tài)角測定裝置的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的構成。另外，在以下的附圖標記中，對相同或類似的部分標注相同或類似的附圖標記。但是，附圖為示意圖，應留意各尺寸的比率等與現(xiàn)實的尺寸比率是不同的。因此，對于具體的尺寸等，應參照以下的說明進行判斷。并且，不言而喻，附圖相互之間也包含相互的尺寸的關系或比率不同的部分。
(1)整體概略構成首先，說明車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的整體構成。圖1是本實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的概略側視圖。如同圖所示，本實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)由車輪姿態(tài)角測定用升降機100和車輪姿態(tài)角測定裝置500構成。
車輪姿態(tài)角測定用升降機100具有載置機動四輪車10(車輛)的載置臺112；使載置臺112進行升降的主升降機構110；安裝在載置臺112上、使機動四輪車10進行升降的副升降機構114。
具體地說，副升降機構114使車輛承載臺116進行升降。通過車輛承載臺116的上升，可以使機動四輪車10的車輪20F及車輪20R與載置臺112(具體地說是后述的車輪驅動部200)相分離。
并且，在機動四輪車10載置于載置臺112上的狀態(tài)下，在與車輪20F及車輪20R相抵接的位置設置有車輪驅動部200。
車輪止動板164為鎖定裝置，使得除了進行姿態(tài)角測定的車輪以外的機動四輪車10的車輪不旋轉。具體地說，車輪止動板164由一對一個端面被可轉動地支承著的板狀體構成，各板狀體的另一端面(自由端面)從機動四輪車10的前方及后方抵接于車輪20R(20F)的接地面(未圖示)，制止了車輪20R(20F)的旋轉。
另外，在車輪止動板164上連接有液壓缸(未圖示)，通過使液壓缸工作，從而使自由端面抵接于車輪20R(20F)的接地面。
桿174安裝在載置臺112上，可以以該安裝部分為中心在機動四輪車10的前后方向上轉動。而且，桿174為可以伸縮的構造，可以使安裝于桿174的前端的距離傳感器176位于車輪20R(20F)的大致中心部。
距離傳感器176是其與車輪20R(20F)的距離的傳感器。在本實施方式中，作為距離傳感器176，采用了由激光進行測定的非接觸式傳感器。
另外，雖然在同圖中未圖示，但是根據(jù)機動四輪車10的車輪數(shù)而在車輪姿態(tài)角測定用升降機100中共計設置有4套車輪驅動部200、車輪止動板164、桿174及距離傳感器176。另外，上述車輪姿態(tài)角測定用升降機100的構成與日本特開2000-62639號公報所公開的內容是相同的。
車輪姿態(tài)角測定裝置500由顯示應在機動四輪車10設定的前束角(前束角TNBA)的運算結果等的顯示部513和操作部515等構成。另外，對于車輪姿態(tài)角測定裝置500的邏輯模塊結構將在后述中說明。
(2)車輪驅動部的構成下面，參照圖2及圖3(a)、(b)說明設置于車輪姿態(tài)角測定用升降機100上的車輪驅動部200的構成。圖2為車輪驅動部200的俯視圖。另外，圖3(a)表示圖2所示的IIIa-IIIa方向的剖視圖，圖3(b)表示圖2所示的IIIb-IIIb方向的剖視圖。
車輪驅動部200具有由一對主框架222A和一對連接主框架222A的側板222B所構成的框架222。
在框架222內側，設置有連結了許多鋁合金制的板片232而成的履帶234。履帶234通過安裝在一對驅動軸224上的鏈輪228而可以在框架222的內側進行循環(huán)。
另外，在驅動軸224的一端安裝有齒輪226。齒輪226通過動力傳遞機構(未圖示)而與履帶驅動電動機262(參照圖5)相連接。并且，在安裝于一驅動軸224上的鏈輪228與安裝于另一驅動軸224上的鏈輪228上架設有鏈條230。
并且，在連結了許多板片232而成的履帶234中，以等間隔地設置有多個具有一定的厚度的突起238。當履帶234被履帶驅動電動機262驅動時，突起238與車輪20R(20F)的胎面相抵接同時進行移動，從而在車輪20R(20F)上產生縱向力Fx(即機動四輪車10的前后方向的力)及橫向力Fy(即機動四輪車10的車輛寬度方向的力)。
車輛寬度方向滑動導軌250沿著驅動軸224方向、即機動四輪車10的車輛寬度方向延伸，形成為履帶234(框架222)可以在車輛寬度方向上進行移動的構造。
在一側板222B上，設有突出到支承框架248的支承部248B側的托架256，形成有外螺紋的旋轉軸258旋入到托架256中。旋轉軸258與安裝于支承部248B的車輛寬度方向電動機260的旋轉軸(未圖示)相連接。即，車輛寬度方向電動機260基于車輪姿態(tài)角測定裝置500的控制而進行旋轉，從而使履帶234(框架222)在車輛寬度方向上進行移動。
在支承框架248的底部248A的下方，配置有使履帶234相對于車輪20R(20F)的水平直徑線(赤道線)的配置方向發(fā)生變化的轉臺300、和對履帶234的配置方向進行檢測的履帶配置方向檢測部310。
轉臺300通過進給絲杠(未圖示)而與使轉臺300進行旋轉的手柄(未圖示)相連接。另外，履帶配置方向檢測部310具有檢測轉臺300的旋轉量的回轉式編碼器(未圖示)，從而檢測出履帶234的配置方向。另外，轉臺300及履帶配置方向檢測部310可以做成例如與日本特開2001-30945號公報所公開的裝置同樣的構成。
另外，在一對主框架222A之間設有負載承受板構件242，在負載承受板構件242的上方固定有平板導軌240及導向板244。并且，在平板導軌240上刻有卡合溝240A，在導向板244上刻有承載溝244A。
在由卡合溝240A和承載溝244A所形成的通路中，配置有許多個鋼制的滾珠246。另外，在負載承受板構件242上設有與由卡合溝240A和承載溝244A形成的通路相連通的矩形溝242A。滾珠246在由卡合溝240A和承載溝244A形成的通路及由矩形溝242A形成的通路中進行循環(huán)。
即，即使在構成履帶234的板片232上施加了機動四輪車10的負載時，板片232也可以移動地由平板導軌240、導向板244及負載承受板構件242支承著，從而履帶234不會因機動四輪車10的負載而產生凹陷，而可以在一定范圍內形成平面。
另外，當履帶234被履帶驅動電動機262驅動而在車輪20R(20F)上產生縱向力Fx時，縱向力Fx通過鏈輪228而被傳遞至框架222，從而使側板222B在機動四輪車10的前后方向上進行移動。
側板222B在機動四輪車10的前后方向上進行移動時，力傳感器252的測定用梁252A在前后方向上產生變形，從而由力傳感器252測定出縱向力Fx的大小。
另一方面，當履帶234被履帶驅動電動機262驅動而在車輪20R(20F)上產生橫向力Fy時，橫向力Fy通過平板導軌240～滾珠246～導向板244～負載承受板構件242而被傳遞至框架222，從而使側板222B在機動四輪車10的車輛寬度方向上進行移動。
側板222B在機動四輪車10的車輛寬度方向上進行移動時，力傳感器252的測定用梁252A在車輛寬度方向上產生變形，從而由力傳感器252測定出橫向力Fy的大小。
(3)力傳感器的構成下面，參照圖4(a)、(b)說明設置于車輪驅動部200(框架222)上的力傳感器252的構成。如圖4(a)及(b)所示，力傳感器252具有測定用梁252A、連結板252B和矩形框252C。
測定用梁252A具有由測力傳感器構成的力檢測元件。測定用梁252A的兩端部固定在矩形框252C上，測定用梁252A的中間部與連結板252B連結。另外，矩形框252C通過螺絲而安裝在側板222B上。
如圖4(a)所示，力傳感器252可以檢測出在機動四輪車10的車輛寬度方向上產生的力(橫向力Fy)。并且，如圖4(b)所示，力傳感器252可以檢測出在機動四輪車10的前后方向上產生的力(縱向力Fx)。
(4)車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的邏輯模塊構成下面，參照圖5說明由上述車輪姿態(tài)角測定用升降機100和車輪姿態(tài)角測定裝置500構成的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的邏輯模塊構成。
如圖5所示，車輪姿態(tài)角測定裝置500具有動作控制部501、傳感器信號接收部503、變動率運算部505、變動能量和運算部507、姿態(tài)角運算部509、顯示部513、操作部515和存儲部517。
另外，本實施方式的車輪姿態(tài)角測定裝置500可以采用在操作系統(tǒng)上進行工作的計算機裝置(個人計算機)來構成。
動作控制部501是控制車輪姿態(tài)角測定用升降機100的動作的部分。具體地說，動作控制部501與主升降機構110、副升降機構114、使車輪驅動部200(履帶234)在機動四輪車10的車輛寬度方向上進行移動的車輛寬度方向電動機260和對履帶234進行驅動的履帶驅動電動機262連接。
動作控制部501根據(jù)由操作部515輸出的控制信息而對上述主升降機構110、副升降機構114、車輛寬度方向電動機260或履帶驅動電動機262進行控制。
傳感器信號接收部503在包括隨著基準車輪(例如車輪20R)攀升至設置在履帶234上的突起238而基準車輪變形至大致最大的變形最大時刻在內的期間T(規(guī)定期間)內，接收來自對在基準車輪上產生的橫向力Fy的值進行測定的力傳感器252的輸出信號。該基準車輪是安裝在機動四輪車10(車輛)上的、帶有充氣輪胎的車輪中的任一個車輪。
另外，在期間T內，傳感器信號接收部503進一步接收來自對在車輪20R上產生的縱向力Fx的值進行測定的力傳感器252的輸出信號。另外，在以下的本實施方式中，以將基準車輪為車輪20R的情況為例進行了說明。
另外，傳感器信號接收部503是接收來自安裝于桿174的前端的距離傳感器176、及對履帶234的配置方向進行檢測的履帶配置方向檢測部310的輸出信號的部分。
并且，傳感器信號接收部503還向變動率運算部505輸出基于來自力傳感器252的輸出信號而生成的數(shù)據(jù)(縱向力Fx、橫向力Fy)。另外，傳感器信號接收部503也可以對非基準車輪(車輪20F)執(zhí)行相同的處理。
變動率運算部505是使用來自力傳感器252的輸出信號、即在車輪20R(20F)上產生的縱向力Fx及橫向力Fy的數(shù)據(jù)而運算作為縱向力Fx及橫向力Fy的每單位時間dt的變動率的縱向力變動率dFx及橫向力變動率dFy的部分。
具體地說，對于縱向力變動率dFx，變動率運算部505運算縱向力Fx的一次微分值(＝dFx/dt)及二次微分值(＝d2Fx/dt2)。并且，對于橫向力變動率dFy，變動率運算部505運算橫向力Fy的一次微分值(＝dFy/dt)及二次微分值(＝d2Fy/dt2)。
在此，圖6(a)及(b)表示基準車輪在攀升至設置在履帶234上的突起238、并朝方向D行進(實際上是設置在履帶234上的突起238朝方向D的反方向行進)時的縱向力Fx的變動率(一次微分值＝dFx/dt)及橫向力的Fy變動率(一次微分值＝dFy/dt)。
如圖6所示，在本實施方式中，是將“期間T”(規(guī)定期間)設定為從基準車輪(車輪20R)與突起238相抵接的時刻(P1’)開始到基準車輪(充氣輪胎)攀升到突起238上后變形恢復的時刻(P3’)為止的期間。
變動能量和運算部507是運算期間T中到隨著車輪20R(20F)攀升至突起238而車輪20R(20F)變形至大致最大的變形最大時刻為止的前半期間的區(qū)域A中的橫向力變動率dFy的和、即前半期間變動能量和(以下稱作變動能量和EA”)的部分。
另外，變動能量和運算部507是運算期間T中從隨著車輪20R(20F)攀升至突起238而車輪20R(20F)變形至大致最大的變形最大時刻開始的后半期間的區(qū)域B中的橫向力變動率dFy的和、即后半期間變動能量和(以下稱作變動能量和EB”)的部分。
具體地說，如圖6(a)及(b)所示，作為變動能量和EA”，變動能量和運算部507運算期間T中到隨著車輪20R(20F)攀升至突起238(實際上是車輪20R被通過履帶234而進行移動的突起238推上去的)而車輪20R(20F)變形至大致最大的變形最大時刻為止的期間的區(qū)域A(圖中的P1～P2的期間)中的橫向力變動率dFy(二次微分值)的總和(＝∑d2Fy/dt2)。
另外，如圖6(a)及(b)所示，作為變動能量和EB”，變動能量和運算部507運算期間T中到隨著車輪20R(20F)攀升至突起238而從車輪20R(20F)變形至大致最大的變形最大時刻開始的期間的區(qū)域B(圖中的P2～P3的期間)中的橫向力變動率dFy(二次微分值)的總和(＝∑d2Fy/dt2)。
另外，在本實施方式中，為了由變動能量和運算部507而容易進行檢測，代替車輪20R(20F)與突起238相抵接的時刻(P1’)及車輪20R(20F)攀升到突起238上后而車輪20R(20F)的變形恢復的時刻(P3’)，而以縱向力變動率dFx成為大致最大的時刻(P1’及P3’)為基準。但是在能夠正確地檢測出該時刻(P1’及P3’)時，也可以基于該時刻而設定區(qū)域A及區(qū)域B。
姿態(tài)角運算部509是運算前束角TBR(基準車輪參照姿態(tài)角)的部分，在本實施方式中構成基準車輪參照姿態(tài)角運算部。該前束角TBR是基于車輪20R(20F)的前束角(姿態(tài)角)不同的情況下的表示區(qū)域A的變動能量和EA”的值的多個點所對應的區(qū)域A直線SA(前半期間直線)、與基于車輪20R(20F)的前束角不同的情況下的表示區(qū)域B的變動能量和EB”的值的多個點所對應的區(qū)域B直線SB(后半期間直線)的交點、即奇異點PRL(奇異點PRR)處的姿態(tài)角。
例如，姿態(tài)角運算部509改變車輪20R(20F)的前束角(例如4種前束角)，并通過對各前束角的變動能量和EA”的值進行線性插補而求得對應的區(qū)域A直線SA(參照圖9(a3))。
另外，改變車輪20R(20F)的前束角是通過由設于車輪驅動部200下方的轉臺300的旋轉而使履帶234相對于車輪20R(20F)的水平直徑線(赤道線)的配置方向發(fā)生變化來進行的。
通過采用這樣的方法，對不能改變車輪20R的前束角的機動四輪車也可以進行應對。并且，由于實際上并不需要改變車輪20R的前束角，因此可以迅速地取得不同的前束角的數(shù)據(jù)。不言而喻，通過代替改變履帶234相對于車輪20R(20F)的水平直徑線的配置方向而調整機動四輪車10的懸掛安裝狀態(tài)，也可以改變車輪20R(20F)的前束角。
并且，姿態(tài)角運算部509通過對車輪20R的前束角不同的情況下的變動能量和EB”的值進行線性插補而求得對應的區(qū)域B直線SB(參照圖9(a3))。接著，姿態(tài)角運算部509運算作為區(qū)域A直線SA與區(qū)域B直線SB的交點的奇異點PRL處的前束角TBR。
另外，姿態(tài)角運算部509是基于在車輪20R的前束角(姿態(tài)角)不同的情況下的多個橫向力變動率dFy的平方和而運算該平方和為最小的前束角TI(基準車輪理想姿態(tài)角)的部分，在本實施方式中構成基準車輪理想姿態(tài)角運算部。
具體地說，作為橫向力變動率dFy的平方和，姿態(tài)角運算部509對每個設定為不同的值的車輪20R的前束角(例如4種前束角)運算在期間T(參照圖6(a))的橫向力變動率dFy(二次微分值)的平方和E”(＝∑(d2Fy/dt2)2)。
另外，姿態(tài)角運算部509是運算車輪20R(基準車輪)與安裝在機動四輪車10的前后方向的不同位置上的車輪20F(非基準車輪)的區(qū)域A直線SA與區(qū)域B直線SB的交點、即奇異點PFL(奇異點PFR)處的前束角TNBR(非基準車輪參照姿態(tài)角)的部分，在本實施方式中構成非基準車輪參照姿態(tài)角運算部。
例如，姿態(tài)角運算部509通過與上述的車輪20R相同的方法來運算奇異點PFL處的前束角TNBR(參照圖9(b3))。
另外，姿態(tài)角運算部509是基于前束角TBR(基準車輪參照姿態(tài)角)與前束角TI(基準車輪理想姿態(tài)角)的差、及前束角TNBR(非基準車輪參照姿態(tài)角)來運算設定于車輪20F(非基準車輪)上的前束角TNBA(非基準車輪設定姿態(tài)角)的部分，在本實施方式中構成非基準車輪設定姿態(tài)角運算部。
具體地說，姿態(tài)角運算部509使用基于前束角TBR與前束角TI之差的比率來運算前束角TNBA。另外，姿態(tài)角運算部509也可以使用下面的運算式來運算前束角TNBA。
TNBA＝TNBR+(TBR-TI)×(TNBR)2/[(TBR)2+(TNBR)2]另外，前束角TNBA的具體運算方法將在后述中說明。
顯示部513是用于顯示由傳感器信號接收部503輸出的距離傳感器176與各車輪之間的距離、履帶234相對于車輪20R(20F)的水平直徑線(赤道線)的配置方向(前束角)、存儲于存儲部517中的縱向力Fx、橫向力Fy、變動率(dFx、dFy)及變動能量和(EA”、EB”)等的值或圖表的部分。具體地說，顯示部513由通過CRT或LCD進行顯示的顯示器構成。
操作部515是接受作業(yè)者對車輪姿態(tài)角測定裝置500的操作內容的部分。具體地說，操作部515由鍵盤、鼠標等構成。
存儲部517是存儲由變動能量和運算部507運算的變動能量和(EA”、EB”)、和由姿態(tài)角運算部509運算的前束角(TBR、TI、TNBR、TNBA)的值的部分。
(車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的動作)下面，說明上述車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)的動作。
(1)后輪的測定首先，參照圖7說明在本實施方式中對作為基準車輪的車輪20R進行的測定。
如同圖所示，在步驟S10中，作為測定的準備，作業(yè)者對車輪驅動部200的位置進行調整，使得車輪驅動部200(履帶234)抵接在載置于載置臺112上的機動四輪車10的各車輪上，并且由車輪止動板164將除了作為測定對象的車輪20R(例如左后輪/RL)以外的車輪鎖定住。
在此，在依據(jù)距離傳感器176與各車輪之間的距離的數(shù)據(jù)而使機動四輪車10的載置位置在前后方向上產生傾斜時，顯示部513顯示其內容，作業(yè)者使車輛寬度方向電動機260進行工作，以修正機動四輪車10的載置位置。
在步驟S20中，作業(yè)者對操作部515進行操作，從而驅動車輪驅動部200的履帶234。通過驅動履帶234，設置在履帶234上的突起238與車輪20R的胎面相抵接，同時突起238進行移動，從而使車輪20R上產生縱向力Fx及橫向力Fy。
在步驟S30中，車輪姿態(tài)角測定裝置500接收來自設置在車輪驅動部200上的力傳感器252的輸出信號，具體地說是接收由構成力傳感器252的測力傳感器輸出的電壓值(單位伏特)。該電壓值與縱向力Fx及橫向力Fy相關，換算成kg的話，5V相當于100kg。
在步驟S40中，作業(yè)者要確認是否能夠正常取得在測定對象車輪20R上產生的縱向力Fx及橫向力Fy的數(shù)據(jù)(電壓值)。
在不能正常取得在車輪20R上產生的縱向力Fx及橫向力Fy的數(shù)據(jù)時(步驟S40的NO)，作業(yè)者要再次執(zhí)行步驟S20及S30的處理。另外，作業(yè)者在改變另一后輪(例如右后輪/RR)及后輪的前束角而繼續(xù)進行測定時(步驟S50的NO)，要反復執(zhí)行步驟S10～S40的處理。
像上述那樣，在本實施方式中，前束角的改變是通過使設置在車輪驅動部200下方的轉臺300轉動而使履帶234相對于車輪20R的水平直徑線(赤道線)的配置方向發(fā)生變化來進行的。
另外，在本實施方式中，將兩個車輪20R(RL/RR)作為對象，對4種(或者5種)前束角執(zhí)行上述的步驟S10～S40的處理。
另外，雖然根據(jù)構成車輪20R(20F)的充氣輪胎的類別等而有所不同，但是前束角的1度大致相當于與橫向力Fy相關的5V電壓。即，在本實施方式中，由于直接使用由測力傳感器輸出的電壓值，因此前束角用該電壓值來表示。不言而喻，也可以執(zhí)行將該電壓值變換為前束角的值的處理方法?；蛘咭部梢酝ㄟ^使前束角的值和該前束角的電壓值相關，從而代替電壓值而顯示前束角的值。該前束角的值是根據(jù)對轉臺300的旋轉量進行檢測的履帶配置方向檢測部310(回轉式編碼器)的輸出值而得到的。
另外，在本實施方式中，將上述4種前束角的值設定為該電壓值大概在-3.0V～+5.0V的范圍內，即大概-0.6度～+1.0度的前束角的范圍內。
在完成了對兩后輪的測定時(步驟S50的YES)，作業(yè)者在步驟S60中解除對車輪的鎖定。
在步驟S70中，車輪姿態(tài)角測定裝置500使用在車輪20R上產生的縱向力Fx及橫向力Fy的數(shù)據(jù)來運算縱向力Fx及橫向力Fy的每單位時間dt的變動率、即縱向力變動率dFx及橫向力變動率dFy。
具體地說，作為縱向力變動率dFx，車輪姿態(tài)角測定裝置500運算縱向力Fx的一次微分值(＝dFx/dt)及二次微分值(＝d2Fx/dt2)。作為橫向力變動率dFy，車輪姿態(tài)角測定裝置500運算橫向力Fy的一次微分值(＝dFy/dt)及二次微分值(＝d2Fy/dt2)。
在此，圖9(a1)表示隨著車輪20R(左后輪/RL)攀升至突起238而產生的縱向力Fx及橫向力Fy的變動狀況。具體地說，在圖9(a1)中，表示了改變車輪20R的前束角而測定的各前束角的縱向力Fx及橫向力Fy的變動狀況。在圖9(a1)中，縱向力Fx用實線表示，橫向力Fy用虛線表示。
圖9(a2)表示了基于圖9(a1)所示的縱向力Fx及橫向力Fy的數(shù)據(jù)而運算的縱向力變動率dFx及橫向力變動率dFy(縱向力Fx及橫向力Fy的二次微分值)。在圖9(a2)中，縱向力Fx的二次微分值用實線表示，橫向力Fy的二次微分值用虛線表示。
接著，如圖7所示，在步驟S80中，車輪姿態(tài)角測定裝置500基于橫向力變動率dFy(橫向力Fy的二次微分值)而運算區(qū)域A的變動能量和EA”，并且運算區(qū)域B的變動能量和EB”。
另外，像上述那樣，區(qū)域A為隨著車輪20R攀升至突起238(實際上是車輪20R被借助履帶234而進行移動的突起238推上去的)而到車輪20R變形至大致最大的變形最大時刻為止的期間(圖6(a)的P1～P2的期間)。
另外，區(qū)域B為從隨著車輪20R攀升至突起238而車輪20R變形至大致最大的變形最大時刻開始的期間(圖6(a)的P2～P3的期間)。
具體地說，作為變動能量和EA”，車輪姿態(tài)角測定裝置500運算區(qū)域A的橫向力變動率dFy(二次微分值)的總和(＝∑d2Fy/dt2)。并且作為變動能量和EB”，車輪姿態(tài)角測定裝置500運算區(qū)域B的橫向力變動率dFy(二次微分值)的總和(＝∑d2Fy/dt2)。
在步驟S90中，車輪姿態(tài)角測定裝置500運算基于車輪20R(左后輪/RL)的前束角不同的情況下的表示變動能量和EA”的值的多個點所對應的區(qū)域A直線SA、與基于表示變動能量和EB”的值的多個點所對應的區(qū)域B直線SB的交點、即奇異點PRL(或右后輪/RR的奇異點PRR)處的前束角TBR(基準車輪參照姿態(tài)角)。
具體地說，車輪姿態(tài)角測定裝置500通過對各前束角的變動能量和EA”、EB”的值進行線性插補而求得對應的區(qū)域A直線SA、SB。并且，車輪姿態(tài)角測定裝置500運算奇異點PRL(奇異點PRR)處的前束角TBR。
在此，圖9(a3)表示上述車輪20R(左后輪/RL)的區(qū)域A直線SA與區(qū)域B直線SB的交點、即奇異點PRL。在同圖(a3)中，運算與奇異點PRL處的前束角TBR相關的電壓值約為2.414V。
接著，如圖7所示，在步驟S100中，車輪姿態(tài)角測定裝置500基于在車輪20R的前束角不同的情況下的多個橫向力變動率dFy的平方和而運算該平方和為最小的前束角TI(基準車輪理想姿態(tài)角)。
具體地說，車輪姿態(tài)角測定裝置500對每個設定為不同的值的車輪20R的前束角運算在期間T(參照圖6(a))的橫向力變動率dFy(二次微分值)的平方和E”(＝∑(d2Fy/dt2)2)。
在步驟S110中，車輪姿態(tài)角測定裝置500顯示步驟S70～S90的運算結果，并對其進行存儲，從而完成了對車輪20R的測定。另外，步驟S100的處理與步驟S80的處理同時進行，或者也可以在步驟S80之前先進行步驟S100的處理。
(2)前輪的測定下面，參照圖8說明在本實施方式中對作為非基準車輪的車輪20F進行的測定。另外，在下面適當?shù)厥÷粤伺c上述車輪20R相同的處理的說明。
如同圖所示，步驟S210～S280的處理與上述的步驟S10～S80的處理(參照圖7)相同，因此對車輪20F也執(zhí)行相同的處理。
在步驟S290中，車輪姿態(tài)角測定裝置500運算在車輪20R(基準車輪)和安裝于機動四輪車10的前后方向的不同位置的車輪20F(非基準車輪)的區(qū)域A直線SA與區(qū)域B直線SB的交點、即奇異點PFL(或右前輪的奇異點PFR)處的前束角TNBR(非基準車輪參照姿態(tài)角)。
具體地說，車輪姿態(tài)角測定裝置500通過與上述車輪20R相同的處理(參照步驟S90)而運算車輪20F的奇異點PFL(奇異點PFR)處的前束角TNBR。
在此，圖9(b1)～(b3)表示車輪20F(左前輪/FL)的數(shù)據(jù)，(b1)表示縱向力Fx及橫向力Fy的變動狀況，(b2)表示基于縱向力Fx及橫向力Fy的數(shù)據(jù)而運算的縱向力變動率dFx及橫向力變動率dFy(縱向力Fx及橫向力Fy的二次微分值)，(b3)表示作為區(qū)域A直線SA與區(qū)域B直線SB的交點的奇異點PFL。在同圖(b3)中，運算與奇異點PFL處的前束角TNRR相關的電壓值約為0.710V。
接著，如圖8所示，在步驟S300中，車輪姿態(tài)角測定裝置500基于前束角TBR(基準車輪參照姿態(tài)角)與前束角TI(基準車輪理想姿態(tài)角)之差、及前束角TNBR(非基準車輪參照姿態(tài)角)而運算設定于車輪20F(非基準車輪)上的前束角TNBA(非基準車輪設定姿態(tài)角)。
在此，參照圖10說明前束角TNBA的運算方法。首先，車輪姿態(tài)角測定裝置500基于后輪軸(RL/RR)的前束角TBR與前輪軸(FL/FR)的前束角TNBR的值而如下面那樣地運算后輪軸與前輪軸的參照前束角(TBR、TNBR)的比率(力矩比率)。
(0.710V+1.013V)/(2.414V+2.160V)≈0.377接著，車輪姿態(tài)角測定裝置500如下面那樣地運算前束角TBR與前束角TI的差。
2.414V-1.420V＝0.994V…(左后輪/RL)2.160V-1.360V＝0.800V…(右后輪/RR)并且，車輪姿態(tài)角測定裝置500使用上述力矩比率及前束角TBR與前束角TI的差而如下面那樣地運算前束角TNBA。
0.710V-(0.994V×0.377)≈0.335V…(左前輪/FL)1.013V-(0.800V×0.377)≈0.717V…(右前輪/FR)另外，車輪姿態(tài)角測定裝置500也可以代替上述運算方法而使用下面的運算式來運算前束角TNBA。
TNBA＝TNBR+(TBR-TI)×(TNBR)2/[(TBR)2+(TNBR)2]接著，如圖8所示，在步驟S310中，作業(yè)者基于在步驟S300中運算的設定于車輪20F上的前束角TNBA(電壓值)的值來調整機動四輪車10的前輪懸掛(未圖示)安裝狀態(tài)，使得車輪20F形成前束角TNBA。
另外，作業(yè)者根據(jù)與前束角TNBA相關的電壓值來判斷設定于機動四輪車10的車輪20F上的前束角TNBA的角度(像上述那樣，雖然由于構成車輪20R(20F)的充氣輪胎的類別等而有所不同，但是前束角的1.0度大致相當于5V電壓)，并將車輪20F調整為該前束角。
(比較評價)下面，參照圖11～圖13說明關于對設定為前束角TNBA的機動四輪車實施的行駛穩(wěn)定性(操縱性和穩(wěn)定性)的比較評價試驗的方法及其結果。該前束角TNBA是由上述車輛姿態(tài)角測定系統(tǒng)運算來的。
(1)由試驗駕駛員進行的行駛穩(wěn)定性比較圖11以圖表表示了由試驗駕駛員進行的感覺評價的結果。如圖11所示，對于驅動方式或排氣量不同的3種機動四輪車，比較了將其設定為標準前束角(在新車時設定的前束角)的狀態(tài)和設定為前束角TNBA(調整后的前束角)的狀態(tài)下的行駛穩(wěn)定性。
另外，實驗條件等如下。
·車輛種類(驅動方式)FR車A、FF車A、及FF車B；·安裝輪胎類別新車安裝(OE)輪胎A、B及更換用輪胎A、B；·點評基準(6)-勉強滿意、(7)-大體滿意、(8)-滿意；·點評差異水平(±0.5)-稍有差別、(±1.0)-有差別、(±2.0)-差別較大。
如同圖所示，對于所有的車輛種類，調整為前束角TNBA之后的行駛穩(wěn)定性都有所提高。另外，即使在同一種車輛(FR車A)上安裝了不同的輪胎(新車安裝輪胎A、更換用輪胎A)時，調整為前束角TNBA之后的行駛穩(wěn)定性也有所提高。
即，可以確認不論機動四輪車或安裝的輪胎的類別如何，與設定為標準前束角的情況相比，調整為使用車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)運算的前束角TNBA的機動四輪車的行駛穩(wěn)定性有所提高。
(2)對懸掛的輸入量的比較圖12(a)及(b)是對向上述FF車B的懸掛(具體地說是前后左右的下臂)輸入的輸入量的變動狀況進行比較的內容。
具體地說，圖12(a)重疊地表示了在將FF車B設定為標準前束角并使其在高速公路上行駛了約6分鐘的情況下，向前后左右的各下臂的輸入變動狀況。另一方面，圖12(a)重疊地表示了在將FF車B設定為前束角TNBA(調整后前束角)并使其在高速公路上行駛了約6分鐘的情況下，向前后左右的各下臂的輸入變動狀況。
與將FF車B設定為標準前束角的情況相比，在設定為前束角TNBA時，向下臂輸入的變動率(該輸入的一次微分值)的總和改善了14～15％。具體地說，在設定為前束角TNBA時，該總和有所降低。對于前輪下臂，該總和與標準前束角時的總和的比為0.8517，對于后輪下臂，該總和與標準前束角時的總和的比為0.8636。
另外，如圖12所示，與設定為標準前束角的情況相比，在設定為前束角TNBA時，該變動率較小，且以一定以上的幅度進行變動的頻率也有所降低。
即，如果調整為使用車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)運算的前束角TNBA，則降低了通過車輪20R(20F)而傳遞至機動四輪車(懸掛的下臂)的力，可以提高所謂的振動乘坐舒適性。
(3)機動四輪車的變動比較圖1 3表示為了進一步客觀地對設定為使用車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)運算的前束角TNBA的機動四輪車的行駛穩(wěn)定性進行比較評價而實施的試驗的結果。另外，本試驗中使用的機動四輪車為上述的FR車A。
具體地說，圖1 3(a)～(c)表示由機動四輪車進行蛇行行駛時的(1)偏航率、(2)轉向角、(3)側傾量。另外，在同圖(a)～(c)所示的圖表的縱軸上，用(+)表示相對于某一方向的上述(1)～(3)，用(-)表示相對于與該方向相反的方向的上述(1)～(3)。另外，對于(+)和(-)表示的上述(1)～(3)的方向并不一致(例如，偏航率與轉向角的方向)這一點還望留意。
圖13(a)表示了機四輪車在由前束角TNBA向“外側”(機動四輪車10的車輛寬度方向外側)偏置0.1度的狀態(tài)下進行蛇行行駛的結果。另一方面，圖13(b)表示了機動四輪車在由前束角TNBA向“內側”(機動四輪車10的車輛寬度方向內側)偏置0.1度的狀態(tài)下進行蛇行行駛的結果。另外，圖13(c)表示了機動四輪車在設定為前束角TNBA的狀態(tài)下進行蛇行行駛的結果。
將圖13(a)～(c)進行比較，在圖13(a)中，相對于轉向角的增加，從中途起偏航率沒有追隨該轉向角的增加成為“達到極限狀態(tài)”。即，在增加轉向角時，從某一時刻起，與轉向角相對應的側抗力沒有上升，因此駕駛員會有從某一時刻起“方向盤不能扭轉這樣的感覺”。
在圖13(b)中，相對于轉向角的增加，偏航率發(fā)生延遲，對轉向角的響應變得緩慢。另外，與圖13(a)及(c)相比，側傾量也會變大。
在圖13(c)中，與圖13(a)或(b)相比，相對于轉向角的增加，偏航率成線性追隨轉向角的增加，駕駛員會有這樣的感覺機動四輪車10對轉向操作反應靈敏，并且轉向特性大致為空擋轉向。
另外，可知在圖13(c)中，與圖13(a)或(b)相比，在側傾量、特別是轉向角大致恢復至0度時，即、恢復直線行駛時，向相反側的側傾量變小、所謂的“收斂感”良好，且操縱性和穩(wěn)定性優(yōu)良。
作用與效果根據(jù)上述說明的本實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)(車輪姿態(tài)角測定用升降機100和車輪姿態(tài)角測定裝置500)，基于對應于變動能量和EA”的值的區(qū)域A直線SA與對應于變動能量和EB”的值的區(qū)域B直線SB的交點(奇異點PRL、PFL)處的姿態(tài)角、即前束角TBR(基準車輪參照姿態(tài)角)而運算前束角TNBA(非基準車輪設定姿態(tài)角)。
為此，不需要像上述以往的姿態(tài)角(前束角)調整方法那樣地執(zhí)行使在車輪20F(非基準車輪)上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡與在車輪20R(基準車輪)上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡近似這樣的復雜的處理，可以容易并可靠地設定前束角TNBA。
另外，在以往的姿態(tài)角調整方法中，存在有時無法使在車輪20F(非基準車輪)上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡與在車輪20R(基準車輪)上產生的橫向力Fy在時間軸上的軌跡充分地近似這樣的問題，但在本發(fā)明中可以回避這樣的問題。
即，由于使用了使變動能量和EA”與變動能量和EB”相同的前束角TBR來確定車輪20F(非基準車輪)的前束角TNBA，因此可以使在車輪20F(前輪)和車輪20R(后輪)處產生的橫向力Fy的特性保持平衡，可以容易地確定能夠使在車輪20F(前輪)和車輪20R(后輪)處產生的橫向力Fy的特性更加近似的前束角TNBA的值。
更加具體地說，可以使由在各車輪處產生的橫向力Fy所產生的機動四輪車10的力矩在構成機動四輪車10的車體的重心位置的附近保持平衡。
即，發(fā)明人設定了如下假設，并通過上述比較評價試驗來證明該假設成立。該假設為使隨著對機動四輪車10的各車輪(RL/RR/FL/FR)進行干擾(使車輪向突起238上攀升)而形成的輸入(變動能量和EA”)的、從各車輪的輸出(變動能量和EB”)的比率相等，從而可以在車體的重心位置的附近使該力矩保持平衡。
像上述那樣，設定為前束角TNBA的機動四輪車10的轉向特性會變得與空擋轉向相接近。即，機動四輪車10顯現(xiàn)出線性的穩(wěn)定的變動，進一步提高了機動四輪車10的操縱性和穩(wěn)定性這樣的行駛穩(wěn)定性。
并且，在設定為前束角TNBA的機動四輪車10中，降低了通過車輪20R(20F)而傳遞至機動四輪車10的力，可以提高所謂的振動乘坐舒適性。
另外，由于像這樣地確定了前束角TNBA，因此即使在因機動四輪車10的懸掛方式的不同等而使基準車輪與非基準車輪的變動能量和差異很大時，也可以運算前束角TNBA。即，可以不受機動四輪車10的懸掛方式的影響地運算前束角TNBA。
另外，根據(jù)本實施方式的車輪姿態(tài)角測定系統(tǒng)，由于是基于在各車輪上產生的縱向力Fx及橫向力Fy而運算應設定的前束角(前束角TNBA)，因此即使在更換了充氣輪胎或輪胎車輪時，也可以容易地設定更加適合的前束角。
(其他的實施方式)像上述那樣，通過本發(fā)明的實施方式公開了本發(fā)明的內容，但是不應理解為本發(fā)明限定于成為該公開的一部分的論述及附圖。技術人員應該清楚對于該公開還存在各種各樣的替代實施方式、實施例及應用技術。
例如，在上述的本發(fā)明實施方式中，以作為乘用車的機動四輪車10為例進行了說明，但本發(fā)明并不限定于乘用車，當然也可以應用于例如SUV、卡車或公交汽車等。
另外，在上述的本發(fā)明實施方式中，作為變動能量和EA”、EB”，使用了橫向力變動率dFy(二次微分值)的總和(＝∑d2Fy/dt2)，但是作為變動能量和EA”、EB”，也可以使用一次微分值的總和(＝∑dFy/dt)、或三次微分值的總和(＝∑d3Fy/dt3)。
另外，也可以使用變動能量和EA”與EB”之差的平方值來求得奇異點(PRL等)。
并且，在上述的本發(fā)明實施方式中，作為車輪20R(20F)的姿態(tài)角，是對前束角進行了測定和運算，但也可以代替前束角而對例如外傾角進行測定和運算地運用本發(fā)明。
另外，在上述的本發(fā)明實施方式中，是將車輪20R(后輪)作為基準車輪，但是也可以根據(jù)機動四輪車10的懸掛方式而將車輪20F(前輪)作為基準車輪。
并且，也可以將構成上述車輪姿態(tài)角測定裝置500的動作控制部501、傳感器信號接收部503、變動率運算部505、變動能量和運算部507及姿態(tài)角運算部509作為可以通過個人計算機等的計算機運行的程序來進行提供。
像這樣，不言而喻，本發(fā)明包括在此沒有記載的各種各樣的實施方式等。因此，本發(fā)明的技術范圍只由來自上述說明的適當?shù)臋嗬蠓秶鷥鹊陌l(fā)明特定事項來確定。
產業(yè)上利用的可能性像上述那樣，由于本發(fā)明的車輪姿態(tài)角測定裝置可以確定使在前輪和后輪上產生的橫向力的特性更加近似的姿態(tài)角的值，因此在車輪姿態(tài)角的調整等中是很有用的。
權利要求
1.一種車輪姿態(tài)角測定裝置，其特征在于，包括傳感器信號接收部，該傳感器信號接收部在包括隨著基準車輪攀升至規(guī)定的突起而上述基準車輪變形至大致最大的變形最大時刻在內的規(guī)定期間內，接收來自對在上述基準車輪上產生的橫向力的值進行測定的傳感器的輸出信號，該基準車輪是安裝在車輛上的、帶有充氣輪胎的車輪中的任一個車輪；變動能量和運算部，該變動能量和運算部使用上述輸出信號，運算到上述變形最大時刻為止的前半期間中的上述橫向力的變動率的和、即前半期間變動能量和、及在從上述變形最大時刻開始的后半期間中的上述橫向力的變動率的和、即后半期間變動能量和；基準車輪參照姿態(tài)角運算部，該基準車輪參照姿態(tài)角運算部運算基準車輪參照姿態(tài)角，該基準車輪參照姿態(tài)角是基于上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述前半期間變動能量和的值所對應的前半期間直線與基于上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述后半期間變動能量和的值所對應的后半期間直線的交點處的姿態(tài)角；非基準車輪設定姿態(tài)角運算部，該非基準車輪設定姿態(tài)角運算部基于上述基準車輪參照姿態(tài)角，運算對非基準車輪設定的非基準車輪設定姿態(tài)角，該非基準車輪與上述基準車輪安裝在上述車輛的前后方向的不同位置上。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輪姿態(tài)角測定裝置，其特征在于，該裝置還具有基準車輪理想姿態(tài)角運算部，該基準車輪理想姿態(tài)角運算部基于在上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述橫向力的變動率的平方和而運算上述平方和為最小的基準車輪理想姿態(tài)角；上述非基準車輪設定姿態(tài)角運算部基于上述基準車輪參照姿態(tài)角及上述基準車輪理想姿態(tài)角來運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輪姿態(tài)角測定裝置，其特征在于，該裝置還具有非基準車輪參照姿態(tài)角運算部，該非基準車輪參照姿態(tài)角運算部運算上述非基準車輪的前半期間直線與后半期間直線的交點處的姿態(tài)角、即非基準車輪參照姿態(tài)角，上述非基準車輪參照姿態(tài)角運算部基于上述基準車輪參照姿態(tài)角與上述基準車輪理想姿態(tài)角之差、及上述非基準車輪參照姿態(tài)角來運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
4.根據(jù)權利要求1所述的車輪姿態(tài)角測定裝置，其特征在于，上述傳感器信號接收部在上述規(guī)定期間內進一步接收來自對在上述基準車輪上產生的縱向力的值進行測定的傳感器的輸出信號，上述變動能量和運算部基于上述縱向力的一次微分值來確定上述前半期間或上述后半期間。
5.根據(jù)權利要求1所述的車輪姿態(tài)角測定裝置，其特征在于，上述變動能量和運算部，作為上述橫向力的變動率，使用上述橫向力的二次微分值來運算上述前半期間變動能量和或上述后半期間變動能量和。
6.根據(jù)權利要求2所述的車輪姿態(tài)角測定裝置，其特征在于，上述基準車輪理想姿態(tài)角運算部，作為上述橫向力的變動率，使用上述橫向力的二次微分值來運算上述平方和。
7.一種車輪姿態(tài)角測定方法，其特征在于，包括接收信號的步驟，在包括隨著基準車輪攀升至規(guī)定的突起、上述基準車輪變形至大致最大的變形最大時刻在內的規(guī)定期間內，接收來自對在上述基準車輪上產生的橫向力的值進行測定的傳感器的輸出信號，該基準車輪是安裝在車輛上的、帶有充氣輪胎的車輪中的任一個車輪；運算變動能量和的步驟，使用上述輸出信號，運算到上述變形最大時刻為止的前半期間中的上述橫向力的變動率的和、即前半期間變動能量和、及從上述變形最大時刻開始的后半期間中的上述橫向力的變動率的和、即后半期間變動能量和；運算基準車輪參照姿態(tài)角的步驟，該基準車輪參照姿態(tài)角是基于上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述前半期間變動能量和的值所對應的前半期間直線與基于上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述后半期間變動能量和的值所對應的后半期間直線的交點處的姿態(tài)角；運算非基準車輪設定姿態(tài)角的步驟，基于上述基準車輪參照姿態(tài)角運算非基準車輪設定姿態(tài)角，該非基準車輪設定姿態(tài)角設定于安裝在上述車輛的前后方向上與上述基準車輪不同位置上的非基準車輪。
8.根據(jù)權利要求7所述的車輪姿態(tài)角測定方法，其特征在于，該測定方法還具有基于在上述基準車輪的姿態(tài)角不同的情況下的上述橫向力的變動率的平方和而運算上述平方和為最小的基準車輪理想姿態(tài)角的步驟，在運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角的步驟中，基于上述基準車輪參照姿態(tài)角及上述基準車輪理想姿態(tài)角運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
9.根據(jù)權利要求7所述的車輪姿態(tài)角測定方法，其特征在于，該測定方法還具有運算上述非基準車輪的前半期間直線與后半期間直線的交點處的姿態(tài)角、即非基準車輪參照姿態(tài)角的步驟，在運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角的步驟中，基于上述基準車輪參照姿態(tài)角與上述基準車輪理想姿態(tài)角之差、及上述非基準車輪參照姿態(tài)角而運算上述非基準車輪設定姿態(tài)角。
10.根據(jù)權利要求7所述的車輪姿態(tài)角測定方法，其特征在于，在接收上述輸出信號的步驟中，在上述規(guī)定期間內進一步接收來自對在上述基準車輪上產生的縱向力的值進行測定的傳感器的輸出信號，在運算上述變動能量和的步驟中，基于上述縱向力的一次微分值來確定上述前半期間或上述后半期間。
11.根據(jù)權利要求7所述的車輪姿態(tài)角測定方法，其特征在于，在運算上述變動能量和的步驟中，作為上述橫向力的變動率，使用上述橫向力的二次微分值來運算上述前半期間變動能量和或上述后半期間變動能量和。
12.根據(jù)權利要求8所述的車輪姿態(tài)角測定方法，其特征在于，在運算上述基準車輪理想姿態(tài)角的步驟中，作為上述橫向力的變動率，使用上述橫向力的二次微分值來運算上述平方和。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輪姿態(tài)角測定裝置及車輪姿態(tài)角測定方法。該車輪姿態(tài)角測定裝置基于在基準車輪(RL)上產生的縱向力變動率(d
文檔編號B62D17/00GK101014846SQ200580030329
公開日2007年8月8日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權日2004年9月9日
發(fā)明者成瀨豐 申請人:株式會社普利司通