JP2008216016A - Rotation angle calculation device and displacement amount calculation device - Google Patents
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Abstract
【課題】
少ないセンサで内側回転体の外側回転体に対する相対回転角を算出する回転角演算装置を提供する。
【解決手段】
無負荷で内側回転軸と外側回転軸が同心に配置され、内側回転軸に直交する面内で相対変位可能に負荷に応じて変形する弾性部材によって連結された内側回転体及び外側回転体を有する回転体と、内側回転体及び外側回転体のいずれか一方と一体的に回転し、該回転する内側回転体又は外側回転体に設けられた1個の被測定部材と、他方の内側回転体又は外側回転体と一体的に回転し、該他方の回転する内側回転体又は外側回転体に設けられ、該回転体の周方向と直交する方向に対向する被測定部材の被測定部位までの距離を検出する1個の変位センサと、変位センサにより検出された距離の時間変化における局所的な中央値に基づいて、内側回転体と外側回転体との間の相対回転角を算出する演算手段とを具備して構成する。
【選択図】図5【Task】
Provided is a rotation angle calculation device that calculates a relative rotation angle of an inner rotating body with respect to an outer rotating body with a small number of sensors.
[Solution]
The inner rotating shaft and the outer rotating shaft are arranged concentrically with no load, and have an inner rotating body and an outer rotating body connected by an elastic member that is deformable in accordance with the load so as to be relatively displaceable in a plane orthogonal to the inner rotating shaft The rotating body and one of the members to be measured that rotate integrally with one of the inner rotating body and the outer rotating body, and are provided on the rotating inner rotating body or the outer rotating body, and the other inner rotating body or The distance to the measured part of the member to be measured that rotates integrally with the outer rotating body and that is provided on the other rotating inner rotating body or outer rotating body and faces in the direction orthogonal to the circumferential direction of the rotating body One displacement sensor to be detected, and calculation means for calculating a relative rotation angle between the inner rotator and the outer rotator based on a local median in the time variation of the distance detected by the displacement sensor. It comprises and comprises.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、外側回転体の内側回転体に対する相対回転角又は相対変位量を算出する回転角度算出装置又は変位量算出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle calculation device or a displacement amount calculation device that calculates a relative rotation angle or a relative displacement amount of an outer rotating body with respect to an inner rotating body.
車輪に用いられるホイールなどの回転体では、その回転体に働く力、例えば、路面の摩擦力による路面に平行なx軸方向の力,車両の荷重による路面からの垂直反力による鉛直方向(z軸方向)の力、x及びz軸に垂直なy軸回りのトルクMy等に基づいて、車両のアンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)などの車両の旋回挙動を安定化させるビークルスタビリティアシストシステム(VSA)などにおいて、車両の制動制御が行われている。 In a rotating body such as a wheel used for a wheel, a force acting on the rotating body, for example, a force in the x-axis direction parallel to the road surface due to a frictional force on the road surface, a vertical direction (z Stabilize the turning behavior of the vehicle such as anti-lock brake system (ABS) and traction control system (TCS) of the vehicle based on the axial force and the torque My around the y axis perpendicular to the x and z axes. In a vehicle stability assist system (VSA) or the like, vehicle braking control is performed.
回転体のx,y,z軸方向に加わる力Fx,Fy,Fz及びこれらの軸回りに働くトルクMx,My,Mzの推定に係る先行技術としては、以下の特許文献があった。 Prior art relating to estimation of forces Fx, Fy, Fz applied to the rotating body in the x, y, and z-axis directions and torques Mx, My, Mz acting around these axes includes the following patent documents.
特許文献1には、リムとホイールディスクの境界部分に接線方向変位センサと垂直方向変位センサをそれぞれ周上に点対称に4箇所設け、4個の接線方向変位センサの出力に基づいて、リムのホイールディスクに対する接線方向の相対変位量αを算出し、4個の垂直方向変位センサの出力に基づいて、リムの軸心のホイールディスクの軸心に対する垂直方向の偏心量Dを算出することが記載されている。
In
特許文献2には、ホイールのリム取り付け枠とハブ取り付け枠との間で十文状に配置された4本のT字型アームのそれぞれを構成する第1及び第2受感ビームのそれぞれに設けられた8個の歪みゲージの出力に基づいて、力Fx,Fy,Fz及びこれらの軸回りに働くトルクMx,My,Mzを推定することが記載されている。
しかしながら、特許文献1では、8個のセンサを用いて、リムのディスクに対する接線方向の相対変位量α及び垂直方向Dの偏心量を算出し、これらから、力の接線方向成分及び垂直方向成分を推定していることから、多くのセンサにコストがかかるという問題点があった。また、特許文献1では、リムの軸心がディスクの中心に対してz軸方向に変位するがx軸方向には変位しないことを前提として、リムのディスクに対する接線方向の相対変位量α及び垂直方向Dの偏心量を算出しているが、リムとディスクとの境界に設けられた弾性体がx軸方向に変位すると、誤差が生じるという問題点がある。更に、リムとディスクの狭い境界部分に接線方向変位センサと垂直方向変位センサを設けていることから、変位量の検出精度に問題がある。
However, in
特許文献2では、少なくとも3本のT字型アームのそれぞれを構成する第1及び第2受感ビームのそれぞれに設けられた8個の歪みゲージ、合計、少なくとも48(3×8×2)個の出力に基づいて、力Fx,Fy,Fz及びこれらの軸回りに働くトルクMx,My,Mzを推定することから、多くのセンサにコストがかかるという問題点があった。更に、Fz,Mz以外のFx,Fy及びMx,Mzについては、角度検出部が検出したホイールの回転角に基づいて補正する必要があり、処理が複雑になるという問題点があった。
In
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、回転補正が不要、且つより少ないセンサで内側回転体の外側回転体に対する相対回転角および相対変位量を算出し、相対回転角及び相対変位量に基づき、力Fx,Fy,Myを推定する回転角度及び変位量算出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and does not require rotation correction and calculates the relative rotation angle and relative displacement amount of the inner rotating body with respect to the outer rotating body with fewer sensors, and calculates the relative rotation angle and relative An object of the present invention is to provide a rotation angle and displacement amount calculation device that estimates forces Fx, Fy, and My based on displacement amounts.
請求項1記載の発明によれば、無負荷で内側回転軸と外側回転軸が同心に配置され、前記内側回転軸に直交する面内で相対変位可能に負荷に応じて変形する弾性部材によって連結された内側回転体及び外側回転体を有する回転体と、前記内側回転体及び前記外側回転体のいずれか一方と一体的に回転し、該回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられた1箇所の被測定部と、他方の前記内側回転体又は前記外側回転体と一体的に回転し、該他方の回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられ、該回転体の周方向と直交する方向に対向する前記被測定部の被測定部位までの距離を検出する1個の変位センサと、前記変位センサにより検出された前記距離の時間変化における局所的な中央値に基づいて、前記内側回転体と前記外側回転体との間の相対回転角及び相対変位量を算出する演算手段とを具備したことを特徴とする変位量算出装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the inner rotary shaft and the outer rotary shaft are arranged concentrically with no load, and are connected by an elastic member that is deformable according to the load so as to be relatively displaceable in a plane orthogonal to the inner rotary shaft. A rotating body having an inner rotating body and an outer rotating body, and the inner rotating body or the outer rotating body that rotates integrally with one of the inner rotating body and the outer rotating body. Provided in the other part of the inner rotating body or the outer rotating body that rotates integrally with the other inner rotating body or the outer rotating body, and is arranged around the rotating body. Based on one displacement sensor for detecting the distance to the measurement site of the measured part facing the direction orthogonal to the direction, and a local median in the time change of the distance detected by the displacement sensor The inner rotating body and the front Displacement amount calculation apparatus characterized by comprising a calculating means for calculating the relative rotation angle and the relative displacement between the outer rotating member is provided.
請求項2記載の発明によれば、無負荷で内側回転軸と外側回転軸が同心に配置され、少なくとも前記内側回転軸に直交する面内で相対変位可能に負荷に応じて変形する弾性部材によって連結された内側回転体及び外側回転体を有する回転体と、前記内側回転体及び前記外側回転体のいずれか一方と一体的に回転し、該回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられた1箇所の被測定部と、他方の前記内側回転体又は前記外側回転体と一体的に回転し、該他方の回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられ、該回転体の周方向に対向する前記被測定部の被測定部位までの距離を検出する1個の変位センサと、前記変位センサにより検出された前記距離の時間変化における局所的な中央値に基づいて、前記内側回転体と前記外側回転体との間の相対回転角及び相対変位量を算出する演算手段とを具備したことを特徴とする変位量算出装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the inner rotary shaft and the outer rotary shaft are arranged concentrically with no load, and are elastically deformed according to the load so as to be relatively displaceable in a plane orthogonal to the inner rotary shaft. A rotating body having an inner rotating body and an outer rotating body connected to each other, and one of the inner rotating body and the outer rotating body is rotated integrally with the rotating inner body or the outer rotating body. The one measured part and the other inner rotating body or the outer rotating body rotate integrally with each other, and the other rotating inner rotating body or the outer rotating body is provided. One displacement sensor that detects a distance to the measurement site of the measurement target that faces in the circumferential direction, and the inner side based on a local median in the time change of the distance detected by the displacement sensor Rotating body and outside Displacement amount calculation apparatus characterized by comprising a calculating means for calculating the relative rotation angle and the relative displacement between the rotating member is provided.
請求項1記載の発明によると、回転体がトルクを受けたときに、該トルクが外側回転体を介して弾性部材に伝達され、弾性部材がトルクに応じて変形し、外側回転体が内側回転体に対して相対回転する。他方の回転する内側回転体又は外側回転体に設けられ、該回転体の周方向と直交する方向に対向する被測定部の被測定部位までの距離を検出する変位センサにより測定される距離は、被測定部及び変位センサが回転体とともに回転することから時間変化する。変化センサが検出する距離の局所的な中央値は、無負荷での、被測定部位までの一方の内側回転体又は外側回転体の回転中心からの距離R、変位センサまでの他方の内側回転体又は外側回転体の回転中心からの距離r及び相対回転角により表される。よって、距離の時間変化における局所的な中央値、既知のr,Rにより、相対回転角を算出することができる。その結果、一つの変位センサにより、相対回転角を算出できる。 According to the first aspect of the present invention, when the rotating body receives torque, the torque is transmitted to the elastic member via the outer rotating body, the elastic member is deformed according to the torque, and the outer rotating body rotates inward. Rotates relative to the body. The distance measured by the displacement sensor, which is provided on the other rotating inner rotating body or outer rotating body and detects the distance to the measured portion of the measured part facing the direction orthogonal to the circumferential direction of the rotating body, Since the part to be measured and the displacement sensor rotate together with the rotating body, the time changes. The local median value of the distance detected by the change sensor is the distance R from the center of rotation of one inner rotating body or the outer rotating body to the measurement site without load, and the other inner rotating body to the displacement sensor. Alternatively, it is represented by the distance r from the rotation center of the outer rotating body and the relative rotation angle. Therefore, the relative rotation angle can be calculated from the local median in the time change of the distance and the known r and R. As a result, the relative rotation angle can be calculated by one displacement sensor.
請求項2記載の発明によると、回転体がトルクを受けたときに、該トルクが外側回転体を介して弾性部材に伝達され、弾性部材がトルクに応じて変形し、外側回転体が内側回転体に対して相対回転する。他方の回転する内側回転体又は外側回転体に設けられ、該回転体の周方向と直交する方向に対向する被測定部の被測定部位までの距離を検出する変位センサにより測定される距離は、被測定部及び変位センサが回転体とともに回転することから時間変化する。変化センサが検出する距離の時間変化における局所的な中央値は、無負荷での、変位センサまでの他方の内側回転体又は外側回転体の回転中心からの距離r及び相対回転角により表される。よって、距離の局所的な中央値及び既知のrにより、相対回転角を算出することができる。その結果、一つの変位センサにより、相対回転角を算出できる。
According to the invention of
第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態による荷重算出装置1を含むブロック図である。図1に示すように、荷重算出装置1は、変位検出装置2#FL,2#FR,2#RL,2#RR及び変位−荷重変換演算手段4を含む。変位検出装置2#FLは、左前輪について変位を検出する。変位検出装置2#FRは、右前輪について変位を検出する。変位検出装置2#RLは、左後輪について変位を検出する。変位検出装置2#RRは、右後輪について変位を検出する。尚、変位検出手段2は、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の少なくとも1つの車輪について設けられていれば良い。
First Embodiment FIG. 1 is a block diagram including a
図2は、図1中の変位検出装置2#FL,2#FR,2#RL,2#RRのブロック図である。変位検出装置2#FL,2#FR,2#RL,2#RRは、実質的に同一であることから、変位検出装置を符号2で表わしている。図2に示すように、変位検出装置2は、変位検出手段10、フィルタ12及びデータ送信部14を有する。
FIG. 2 is a block diagram of the
図3は車輪側面図である。図4はホイール32を車軸ハブ34に取り付けた状態における図3のA−A線断面図である。図5はホイール32を車軸ハブ34に取り付けた状態における図3のB−B線断面図である。図3乃至図5に示すように、ホイール32は、ホイールディスク20、弾性部材22、リム24、並びに変位検出装置10を構成する変位センサ26及び被測定部(被測定部材)28を有する。
FIG. 3 is a wheel side view. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3 in a state where the
ホイールディスク(内側回転体)20は、ホイール32の中心に配置され、車軸ハブ34、ブレーキディスク40及びホイールディスク20のそれぞれに設けられた貫通穴にスタッドボルト38を貫通し、ホイールナット36で締結することより、ホイールディスク20及びブレーキディスク40が車軸42と一体回転する車軸ハブ34に取り付けられる。
The wheel disc (inner rotating body) 20 is disposed at the center of the
ホイールディスク20は、車軸ハブ34の中心軸を回転軸(内側回転軸)として回転可能であるが、車軸ハブ34に固定されていることから、路面に平行なx軸、車軸42の回転軸(y軸)、x軸及びy軸に垂直なz軸方向への移動が規制されている。ホイールディスク20は、例えば、アルミニウム合金を素材とする鋳造成形品である。
The
リム(外側回転体)24は、ホイールディスク20の外周側に配置され、タイヤ30が装着されて、該タイヤ30を支承するものであり、無負荷状態では、その回転軸(外側回転軸)がホイールディスク20の回転軸と同心にある。その形状はリング状である。リム24は、例えば、アルミニウム合金を素材とする鋳造成形品である。
The rim (outer rotating body) 24 is disposed on the outer peripheral side of the
弾性部材22は、ホイールディスク20とリム24との間に配置され、ホイールディスク20とリム24とを連結し、タイヤ30よりリム24を通して伝達される、x軸,z軸方向の力Fx,Fz及びy軸回りのトルクMyの大きさ及び力の方向に応じて変形するものである。
The
力Fxは、ブレーキ力などに起因する路面からのタイヤ30への路面に水平な方向の摩擦力によるものであり、タイヤ30からリム24を通して弾性部材22に伝達される。力(荷重)Fzは、車体からの荷重の路面からの反作用によるものであり、路面からタイヤ30及びリム24を通して弾性部材22に伝達される。トルクMyは、力Fxによるリム24の中心P2回りのモーメントがタイヤ30及びリム24を通して弾性部材22に伝達される。
The force Fx is due to a frictional force in a direction horizontal to the road surface from the road surface to the
即ち、弾性部材22は、力Fx,Fzに応じてx軸方向,z軸方向に伸長/収縮(変形)し、また、y軸に平行な軸回りのトルクMyにより、リム24の回転とともに、弾性部材22の各点とリム24の回転中心P2とを結ぶ直線に直角方向(周方向)に伸長するものであり、例えば、リングゴムやリング状にホイールディスク20の半径方向に重ねて形成された板ばねなどからなる。力Fx,Fzの伝達経路は、タイヤ30→リム24→弾性部材22→ホイールディスク20→スタッドボルト44→車軸ハブ34→車軸42となる。
That is, the
弾性部材22は、ホイールディスク20及びリム24に、弾性ゴムの場合は加硫接着等により、板ばねの場合は溶接等により固定されている。力Fx,Fz及びトルクMyに応じてホイールディスク20に対して相対変位することにより、その相対変位量により、力Fx,Fz及びトルクMyを推定するためのものである。形状は、リング形状である。尚、弾性部材22は、ホイールディスク20及びリム24を両者が接触しない程度の弾性を有しつつ両者を連結していればよく、その具体的形状は任意に定めてよい。
The
リム24は、弾性部材22が力Fx,Fzに応じてx軸、z軸方向に変位及びトルクMyに応じてリム24の中心P2を中心とする円の円周方向に変位することにより、ホイールディスク20に対してx軸,z軸方向に相対移動するとともに、ホイールディスク20に対して相対回転する。
The
変位センサ26は、被測定部材28までの距離Dを測定し、その距離に応じた電気信号を出力するものであり、例えば、渦電流式、静電容量式、レーザ式などの非接触式の変位センサや、リニアポテンショメータなどの接触式の変位センサである。
The
変位センサ26は、ホイールディスク20の回転軸中心から一定距離r離間し、例えば、中心P1から距離r離間した周上(例えば、ホイールディスク20の外周上)に、距離測定方向がホイールディスク20の中心P1からリム24側に向かう方向となるように配置されている。x軸,y軸は静止座標系である。図5では、被測定部材28は、被測定面28aのみが記載されている。尚、変位センサ26は、リム24の回転軸から一定距離R離間、例えば、中心P2から距離Rの周上(例えば、リム24の内周上)に、距離測定方向が無負荷状態で回転軸、例えば、中心P1を向かう方向に配置しても良い。
The
被測定部材28は、リム24に取り付けられ、変位センサ26の測定方向の対向面が被測定面28aであり、リム24と一体的に変位する。被測定部材28の材質は、変位センサ26が距離Dを検出できるものであれば良い。
The member to be measured 28 is attached to the
被測定部材28には、リム24やホイールディスク20の一部を加工して形成したものも含まれる。形状は、被測定面28aが以下のものであれば、それ以外については、問わない。被測定部材28は、ホイールディスク20の中心P1と変位センサ26により測定される被測定面28a上の測定点S1とを結ぶ直線L1がホイールディスク20の中心P1から被測定面28aへの垂線の足Q1への垂線L1’に対して所定角度α(α>0)ずれている。
The member to be measured 28 includes those formed by processing a part of the
被測定面28aは、例えば、単一平面である。図6は被測定部材28の一例を示す図である。被測定部材28は、例えば、取り付けや製作が容易であることの観点から、対角線と底辺のなす角度がαである直方体を対角線で2分割し、その斜面が被測定面28aとなり、S1が無負荷状態での変位センサ26の観測点となり、底面28bの各辺が半径方向に直角になるように、底面28bをリム24に取り付ける。
The measured
尚、変位センサ26をリム24に設ける場合は、被測定部材28をホイールディスク20の回転軸中心から距離r離間し、距離測定方向がリム24の回転軸方向となるように配置する。また、被測定面28aは、変位センサ26の距離測定方向が中心P2から被測定面28aへの法線に対して所定角度α(α>0)だけ一定方向にずれるように配置する。
When the
図2中のフィルタ12は、変位検出手段10の各変位センサ26から出力される距離Dを示す電気信号から高周波成分を削除し、ノイズをカットする。データ送信部14は、フィルタ12から出力される電気信号を無線などにより変位−荷重変換演算手段4に送信する。
The
図1中の変位−荷重変換演算手段4は、各変位検出装置2#FL,2#FR,2#RL,2#RRより送信された距離Dから後で詳述するように、リム24のホイールディスク20に対する相対回転角θを算出(演算手段)し、相対回転角θから力Fx,Fz,トルクMyを算出して、VSAシステム6に出力する。変位−荷重変換演算手段4は、例えば、CPUやメモリなどを有するECU(エレクトリック コントロール ユニット)上を動作するプログラムにより構成する。
The displacement-load conversion calculating means 4 in FIG. 1 is configured so that the displacement of the
VSAシステム6は、変位−荷重変換演算手段4より出力された車輪WFL,WFR,WRL,WRRについての、力Fx,Fz及びトルクMy、並びに図示しない横加速度センサ、前後加速度センサ、ヨーレートセンサ及びピッチレートセンサなどの出力に基づいて、ABS制御及びTCS制御などのVSA制御を行う。
The
図7乃至図11は変位−荷重変換演算手段4の動作説明図であり、ホイール32が車軸ハブ34に取り付けられて、矢印Aの方向に回転しながら路面を運動している状態を示している。図7乃至図11中のx軸,z軸は図5と同様である。ここでは、例えば、運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより、路面からタイヤ30を通してリム24に力Fxが加えられたものとする。
FIGS. 7 to 11 are explanatory views of the operation of the displacement-load conversion calculating means 4 and show a state in which the
ブレーキペダルが踏み込まれると、ブレーキペダルからの液圧に基づき車軸ハブ34と一体回転するブレーキディスク40にブレーキ力が作用し、タイヤ30と路面との間の摩擦力により、タイヤ30を通してリム24に力Fxが加えられる。力Fxがリム24から弾性部材22に伝達されて、弾性部材22がx軸方向に伸縮する。その結果、リム24の中心P2はx軸方向に変位量aだけホイールディスク20の中心P1に対して変位するともに、力Fxにより回転体としてのリム24に作用するトルクMyにより、リム24が回転角θだけホイールディスク20に対して相対回転する。
When the brake pedal is depressed, a braking force acts on the
一方、車両からの荷重よる路面からのタイヤ30への垂直反力Fzにより、リム24がz軸方向に力Fzを受け、弾性部材22がz軸方向に伸縮し、リム24がz軸方向に変位量bだけ変位する。これにより、リム24の中心P2の座標は(a,b)となる。
On the other hand, the
変位センサ26は、点P1を中心として、ホイールディスク20と一体回転することから、観測時点において、変位センサ26は、x軸からφ反時計回りに回転しているものとする。x軸,z軸を(a,b)平行移動した軸をx’軸,z’軸とする。リム24の中心P2(a,b)から被測定面28aへの被測定面28aに対する垂線の足をQ1とする。
Since the
点P2と点Q1の距離はRである。点P2を中心に点P2と点Q1を結ぶ直線(以下、直線P2Q1)を角度α回転した直線と被測定面28aとの交点をS1、点P2を中心に直線P2Q1を角度(θ+α)回転した直線と被測定面28aとの交点をT1とする。また、変位センサ26による被測定面28aの変位後の観測点をU1とする。変位センサ26の距離測定方向は、ホイールディスク20の中心P1からの被測定面28aへの法線に対して、αずれて配置されていること、リム24がホイールディスク20に対してθだけ相対回転していることから、直線P2T1は、直線P1U1と平行になる。
The distance between the point P2 and the point Q1 is R. A straight line connecting the point P2 and the point Q1 around the point P2 (hereinafter referred to as the straight line P2Q1) is rotated by an angle α and the intersection of the measured
図9中のB部拡大図である図10に示すように、点P2から直線P1U1への垂線の足をV1とする。直線T1U1を点T1が点P2に一致するように平行移動した直線と直線P1U1との交点をW1とする。点P2と点V1の距離は、(bcosφ−asinφ)となる。角W1P2V1が(θ+α)、P2とV1の距離が(bcosφ−asinφ)であることから、V1とW1の距離は((bcosφ−asinφ)tan(θ+α))となる。 As shown in FIG. 10 which is an enlarged view of the portion B in FIG. 9, the perpendicular foot from the point P2 to the straight line P1U1 is defined as V1. Let W1 be the intersection of the straight line T1U1 and the straight line P1U1 translated so that the point T1 coincides with the point P2. The distance between the point P2 and the point V1 is (b cos φ−asin φ). Since the angle W1P2V1 is (θ + α) and the distance between P2 and V1 is (bcosφ−asinφ), the distance between V1 and W1 is ((bcosφ−asinφ) tan (θ + α)).
座標(a,0)からの直線P1V1への垂線の足と点P1の距離が(acosφ)であり、座標(a,0)から直線P2V1の距離が(bsinφ)であることから、P1とV1の距離は(acosφ+bsinφ)となる。 Since the distance between the foot of the perpendicular to the straight line P1V1 from the coordinate (a, 0) and the point P1 is (acosφ) and the distance from the coordinate (a, 0) to the straight line P2V1 is (bsinφ), P1 and V1 The distance of is (acosφ + bsinφ).
P1とW1の距離は、(P1とV1の距離)+(V1とW1の距離)であることから、(acosφ+bsinφ+(bcosφ−asinφ)tan(θ+α))となる。 Since the distance between P1 and W1 is (distance between P1 and V1) + (distance between V1 and W1), it is (acosφ + bsinφ + (bcosφ−asinφ) tan (θ + α)).
一方、点P2から被測定面28a#1までの距離はRであること、角度T1P2Q1は(θ+α)であることから、P2とT1の距離はR/cos(θ+α)となる。四角形P2W1U1T1は平行四辺形であることから、W1とU1の距離=P2とT1の距離=R/cos(θ+α)となる。
On the other hand, since the distance from the point P2 to the measured
P1とU1の距離=P1とW1の距離+W1とU1の距離=(acosφ+bsinφ)+(bcosφ−asinφ)tan(θ+α)+R/cos(θ+α)となる。一方、変位センサ26#1の観測点は点P1から半径rの位置に取り付けられていることから、P1とU1の距離=D+rとなる。
P1 and U1 distance = P1 and W1 distance + W1 and U1 distance = (acos φ + b sin φ) + (b cos φ−asin φ) tan (θ + α) + R / cos (θ + α). On the other hand, since the observation point of the
よって、次式(1)が成り立つ。 Therefore, the following expression (1) is established.
D=R/cos(θ+α)−r+(acosφ+bsinφ)+(bcosφ−asinφ)tan(θ+α)
=R/cos(θ+α)−r+(a2+b2)1/2sin(φ+θ+α+A)/cos(θ+α)
・・・(1)
但し、A=tan-1a/bである。
D = R / cos (θ + α) −r + (acos φ + b sin φ) + (b cos φ−asin φ) tan (θ + α)
= R / cos (θ + α) −r + (a 2 + b 2 ) 1/2 sin (φ + θ + α + A) / cos (θ + α)
... (1)
However, A = tan −1 a / b.
ホイールディスク20が一回転することにより、φは0〜2π変化する。一定の時間、例えば、ホイールディスク20が一回転する間に、θ,α,Aがそれぞれ一定であるとすると、(φ+θ+α+A)は0〜2π変化することから、(a2+b2)1/2sin(φ+θ+α+A)/cos(θ+α)は時間軸において、周期がホイールディスク20の回転周期、振幅(a2+b2)1/2/cos(θ+α)の正弦波となる。よって、距離Dの時間変化は、振幅が(a2+b2)1/2/cos(θ+α)、中心(中央値)がR/cos(θ+α)−rの正弦波となる。
As the
中心(中央値)が分かると、R,r,αが既知であることから、回転角度θが分かる。Fx=Ka×a(Kaは弾性部材22のx軸方向の伸びと力Fxにより決まる定数)、My=Kθ×θ(Kθは弾性部材22のリム24の中心P2を中心とする円周方向の伸びとトルクMyにより決まる定数)という関係と、My=Fx×R0(R0:回転体の動半径)という関係があるため、回転体の動半径が既知R0であれば、
a=Fx/Ka=My/(Ka×R0)=Kθ×θ/(Ka×R0) ・・・(2)
より、aを求めることができる。また、振幅(a2+b2)1/2/cos(θ+α)が分かると、aが式(2)より求められるので、bが分かる。
If the center (median value) is known, R, r, and α are known, so that the rotation angle θ can be known. Fx = K a × a (K a is a constant determined by the extension of the
a = Fx / K a = My / (K a × R 0) = K θ × θ / (K a × R 0) ··· (2)
Thus, a can be obtained. Further, when the amplitude (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α) is known, a is obtained from the equation (2), so that b is known.
振幅(a2+b2)1/2c/cos(θ+α)は、例えば、ホイールディスク20の規定最大回転周期等により決まる正弦波の最小周期に基づき一定のサンプリング周期で距離Dをサンプリングして、A/D変換を行ってから、距離Dの局所最大値(極大値)と該極大値に後続する局所最小値(極小値)の差を1/2倍することにより算出する。また、中心(R/cos(θ+α)−r)は、例えば、距離Dの極大値と該極大値に後続する極小値の平均値を求めることにより算出する。
The amplitude (a 2 + b 2 ) 1/2 c / cos (θ + α) is obtained by, for example, sampling the distance D at a constant sampling period based on the minimum period of the sine wave determined by the prescribed maximum rotation period of the
図11は距離Dの中心と振幅を示す図であり、横軸に時間t、縦軸に距離Dを示す。時刻t0から時刻t3では、力Fx=0、モーメントMy=0(θ=0,a=0)、力Fzが小さい(bが小さい)場合を示している。この場合、中心が(R/cosα−r)であり、振幅b/cosαが小さくなる。時刻t0〜時刻t3において、時刻t1で、距離Dの極大値(R/cosα−r+b/cosα)、時刻t2で、距離Dの極小値((R/cosα−r−b/cosα)となる。 FIG. 11 is a diagram showing the center and amplitude of the distance D, with the horizontal axis representing time t and the vertical axis representing the distance D. From time t0 to time t3, a case is shown in which force Fx = 0, moment My = 0 (θ = 0, a = 0), and force Fz is small (b is small). In this case, the center is (R / cos α−r), and the amplitude b / cos α is small. From time t0 to time t3, the maximum value of distance D (R / cos α−r + b / cos α) is reached at time t1, and the minimum value of distance D is ((R / cos α−r−b / cos α) at time t2.
時刻t3から時刻t6では、力Fx=0、モーメントMy=0(θ=0,a=0)、力Fzが大きい(bが大きい)場合を示している。この場合、中心が(R/cosα−r)であり、振幅b/cosαが大きくなる。時刻t3〜時刻t6において、時刻t4で、距離Dの極大値(R/cosα−r+b/cosα)、時刻t5で、距離Dの極小値((R/cosα−r−b/cosα)となる。 From time t3 to time t6, a case is shown in which force Fx = 0, moment My = 0 (θ = 0, a = 0), and force Fz is large (b is large). In this case, the center is (R / cos α−r), and the amplitude b / cos α is increased. From time t3 to time t6, at time t4, the maximum value of distance D (R / cos α−r + b / cos α) is reached, and at time t5, the minimum value of distance D is ((R / cos α−r−b / cos α).
時刻t6以降では、力Fx≠0、モーメントMy≠0(θ≠0,a≠0)であり、中心(R/cos(θ+α)−r)、振幅(a2+b2)1/2/cos(θ+α)である場合を示している。時刻t6以降において、時刻t7で、距離Dの極大値(R/cos(θ+α)−r+(a2+b2)1/2/cos(θ+α))、時刻t8で、距離Dの極小値(R/cos(θ+α)−r−(a2+b2)1/2/cos(θ+α))となる。 After time t6, force Fx ≠ 0, moment My ≠ 0 (θ ≠ 0, a ≠ 0), center (R / cos (θ + α) −r), amplitude (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos The case of (θ + α) is shown. After time t6, at time t7, the maximum value of distance D (R / cos (θ + α) −r + (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α)), and at time t8, the minimum value (R / Cos (θ + α) −r− (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α)).
変位−荷重変換演算手段4は、車輪WFL,WFR,WRL,WRRについての変位量a,b、相対回転角度θ、及び次式(3),(4),(5)より、車輪WFL,WFR,WRL,WRRについてのFx,Fz,Myを算出する。 The displacement-load conversion calculating means 4 calculates the wheels WFL, WFR from the displacements a, b, the relative rotation angle θ and the following equations (3), (4), (5) for the wheels WFL, WFR, WRL, WRR. , WRL, and WRR, Fx, Fz, and My are calculated.
Fx=Ka×a ・・・ (3)
Fz=Kb×b ・・・ (4)
My=Kθ×θ ・・・ (5)
但し、Kbは弾性部材22のz軸方向の弾性力に基づく値である。
Fx = Ka × a (3)
Fz = Kb × b (4)
My = K θ × θ (5)
However, Kb is a value based on the elastic force of the
以上説明したように、本実施形態によれば、1個の変位センサ26により被測定面28aまでの距離Dを測定し、距離Dの時間変化により、距離Dの局所的な中央値を算出することにより、リム24のホイールディスク20に対する相対回転角θを算出することができる。そして、相対回転角θよりaを算出することができる。距離Dの時間変化に基づいて、距離Dの振幅を算出することにより、bを算出することができる。そして、a,b,θより、Fx,Fz,Myを求めることができる。即ち、少ない変位センサ26により相対回転角θ、Fx,Fz,Myを算出することができる。また、aとθと間には、回転体の動半径R0を介して相関があるため、ホイールディスク20の回転角φを検出しなくても、力Fx,Fzを算出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the distance D to the measured
第2実施形態
図12は、本発明の第2実施形態による荷重算出装置50を含むブロック図であり、図1中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。図12に示すように、荷重算出装置50は、変位検出装置52#FL,52#FR,52#RL,52#RR及び変位−荷重変換演算手段54を含む。変位検出装置52#FLは、左前輪について変位を検出する。変位検出装置52#FRは、右前輪について変位を検出する。変位検出装置52#RLは、左後輪について変位を検出する。変位検出装置52#RRは、右後輪について変位を検出する。尚、変位検出手段52は、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の少なくとも1つの車輪について設けられていれば良い。
Second Embodiment FIG. 12 is a block diagram including a
図12は、図11中の変位検出装置52#FL,52#FR,52#RL,52#RRのブロック図であり、図2中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。変位検出装置52#FL,52#FR,52#RL,52#RRは、実質的に同一であることから、変位検出装置を符号52で表わしている。図12に示すように、変位検出装置52は、変位検出手段60、フィルタ12及びデータ送信部14を有する。
FIG. 12 is a block diagram of the
図14は車輪側面図であり、図3中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。図15はホイール32を車軸ハブ34に取り付けた状態における図14のA−A線断面図であり、図4中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。図14及び図15に示すように、ホイール32は、ホイールディスク20、弾性部材22、リム24、並びに変位検出装置60を構成する変位センサ70及び被測定部(被測定部材)72を有する。ホイールディスク20、弾性部材22及びリム24などは図4中の構成要素と実質的に同一であるので、説明を省略する。
FIG. 14 is a side view of the wheel, and components that are substantially the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals. 15 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 14 in a state where the
変位センサ70は、被測定部材72までの距離Dを測定し、その距離に応じた電気信号を出力するものであり、例えば、渦電流式、静電容量式、レーザ式などの非接触式の変位センサや、リニアポテンショメータなどの接触式の変位センサである。
The
図16及び図17は、車輪に負荷がかかっていない(無負荷)状態における車軸42に垂直なx軸及びz軸を含む平面上に位置する変位センサ70及び被測定部材72の配置を示す図である。
FIGS. 16 and 17 are views showing the arrangement of the
変位センサ70は、距離測定の中心点がホイールディスク20の回転軸中心から一定距離r離間し、例えば、中心P1から距離r離間した周上(例えば、ホイールディスク20の外周上)に、距離測定方向がホイールディスク20の半径方向L1と直角方向(周方向)となるようにホイールディスク20に配置されている。x軸,z軸は静止座標系である。
The
被測定部材72は、リム24に取り付けられ、変位センサ70の周方向の対向面が被測定面72aであり、リム24と一体的に変位する。被測定部材72の材質は、変位センサ70が距離Dを検出できるものであれば良い。
The
被測定部材72には、リム24やホイールディスク20の一部を加工して形成したものも含まれる。形状は、被測定面72aが以下のものであれば、それ以外については、問わない。被測定部材72は、無負荷状態において被測定面72aの変位センサ70の距離測定の中心による被測定部位S1とホイールディスク20の中心P1とを結ぶ直線M1と直線L1とのなす角度α(α>0)となるように、被測定部材72がリム24に配置されている。
The member to be measured 72 includes a member formed by processing a part of the
例えば、被測定部材72は、無負荷状態において、被測定面72aのx軸及びz軸を含む平面による断面がホイールディスク20の中心P1を通る直線M1となるように加工され、リム24に配置されている。
For example, the
被測定面72aは、例えば、単一平面である。図18は被測定部材72の一例を示す図である。被測定部材72、例えば、取り付けや製作が容易であることの観点から、直方体からなり、面72が周方向に直角となり、面72aに直角な面72bが半径方向に直角となり、S1が無負荷状態での変位センサ70の観測点となり、S1を通る被測定面72a上の半径方向の直線が直線M1となり、直線M1が直線L1に対して、一定方向、例えば、反時計回りにずれているように配置する。
The measured
尚、変位センサ70をリム24に設ける場合は、被測定部材72をホイールディスク20の回転軸中心から半径方向に距離r離間し、距離測定方向がリム24の半径方向に直角な周方向になるよう配置する。また、被測定面72aは、無負荷状態において、変位センサ70による被測定面72aの測定点S1とホイールディスク20の中心P1とを結ぶ直線と変位センサ70の測定中心とホイールディスク20の中心P1とを結ぶ直線とのなす角度がα(α≠0)となるようにする。
When the
図13中のフィルタ12は、変位検出手段60の変位センサ70から出力される距離Dを示す電気信号から高周波成分を削除し、ノイズをカットする。データ送信部14は、フィルタ12から出力される電気信号を無線などにより変位−荷重変換演算手段4に送信する。
The
図12中の変位−荷重変換演算手段54は、各変位検出装置52#FL,52#FR,2#RL,52#RRより送信された距離Dから後で詳述するように、リム24のホイールディスク20に対する相対回転角θを算出(演算手段)し、相対回転角θから力Fx,Fz,トルクMyを算出して、VSAシステム6に出力する。変位−荷重変換演算手段54は、例えば、CPUやメモリなどを有するECU(エレクトリック コントロール ユニット)上を動作するプログラムにより構成する。
The displacement-load conversion calculating means 54 in FIG. 12 is configured so that the displacement of the
図19及び図20は変位−荷重変換演算手段54の動作説明図であり、ホイール32が車軸ハブ34に取り付けられて、矢印Aの方向に回転しながら路面を運動している状態を示している。図16中のx軸,z軸は図5と同様である。ここでは、例えば、運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより、路面からタイヤ30を通してリム24に力Fxが加えられたものとする。
19 and 20 are explanatory diagrams of the operation of the displacement-load conversion calculating means 54, showing a state in which the
ブレーキペダルが踏み込まれると、ブレーキペダルからの液圧に基づき車軸ハブ34と一体回転するブレーキディスク40にブレーキ力が作用し、タイヤ30と路面との間の摩擦力により、タイヤ30を通してリム24に力Fxが加えられる。力Fxがリム24から弾性部材22に伝達されて、弾性部材22がx軸方向に伸縮する。その結果、リム24の中心P2はx軸方向に変位量aだけホイールディスク20の中心P1に対して変位するともに、力Fxにより回転体としてのリム24に作用するトルクMyにより、リム24が回転角θだけホイールディスク20に対して相対回転する。
When the brake pedal is depressed, a braking force acts on the
一方、車両からの荷重よる路面からのタイヤ30への垂直反力Fzにより、リム24がz軸方向に力Fzを受け、弾性部材22がz軸方向に伸縮し、リム24がz軸方向に変位量bだけ変位する。これにより、リム24の中心P2の座標は(a,b)となる。
On the other hand, the
変位センサ70は、点P1を中心として、ホイールディスク20と一体回転することから、観測時点において、変位センサ72は、x軸からφ反時計回りに回転しているものとする。x軸,z軸を(a,b)平行移動した軸をx’軸,z’軸とする。変位センサ70の観測中心点をQ1とする。リム24の変位後の変位センサ72による被測定面72aの観測点をS1とする。
Since the
点P1と点Q1を結ぶ直線(以下、直線P1Q1)を(a,b)平行移動した直線を直線P2Q2とする。リム34はホイールディスク20に対してθだけ反時計回りに回転していることから、直線P2Q2をP2を中心にθ反時計回りに回転した直線をP2Q3とすると、変位センサ70と被測定部材72の配置より、直線P2Q3と直線P2S1とのなす角度はαである。
A straight line obtained by translating a straight line connecting the points P1 and Q1 (hereinafter, straight line P1Q1) by (a, b) is defined as a straight line P2Q2. Since the
点P2から直線P1Q1への垂線の足をV1とする。点P2と点V1の距離は、(bcosφ−asinφ)となる。座標(a,0)からの直線P1V1への垂線の足と点P1の距離が(acosφ)であり、座標(a,0)から直線P2V1の距離が(bsinφ)であることから、点P1と点V1の距離は(acosφ+bsinφ)となる。 Let V1 be the leg of the perpendicular from the point P2 to the straight line P1Q1. The distance between the point P2 and the point V1 is (b cos φ−asin φ). Since the distance between the foot of the perpendicular line from the coordinate (a, 0) to the straight line P1V1 and the point P1 is (acosφ), and the distance from the coordinate (a, 0) to the straight line P2V1 is (bsinφ), the point P1 The distance of the point V1 is (acosφ + bsinφ).
点P1と点Q1の距離がr,点P1と点V1の距離が(acosφ+bsinφ)であることから、点V1と点Q1の距離はr−(acosφ+bsinφ)となる。点P1と点Q1の距離がrであり、直線V1Q1は直線P2T1に平行、直線V2P2は直線Q1T1に平行であることから、点P2と点T1の距離はr−(acosφ+bsinφ)となる。 Since the distance between the point P1 and the point Q1 is r and the distance between the point P1 and the point V1 is (acos φ + bsin φ), the distance between the point V1 and the point Q1 is r− (acos φ + bsin φ). Since the distance between the point P1 and the point Q1 is r, the straight line V1Q1 is parallel to the straight line P2T1, and the straight line V2P2 is parallel to the straight line Q1T1, the distance between the point P2 and the point T1 is r− (acosφ + bsinφ).
点P2と点T1の距離はr−(acosφ+bsinφ)、角S1P2T1は(θ+φ)、角S1Q1P1が90°、直線V1Q1は直線P2T1に平行であることから、点S1と点T1の距離は、{r−(acosφ+bsinφ)}tan(θ+φ)となる。直線P2V1と直線T1Q1が平行、直線V1Q1と直線P2T1が平行であることから、点T1と点Q1の距離は(bcosφ−asinφ)となる。距離Dは点S1と点T1の距離と点T1と点Q1の距離の和であることから、次式(6)が成り立つ。 Since the distance between the point P2 and the point T1 is r− (acos φ + bsin φ), the angle S1P2T1 is (θ + φ), the angle S1Q1P1 is 90 °, and the straight line V1Q1 is parallel to the straight line P2T1, the distance between the point S1 and the point T1 is {r − (Acosφ + bsinφ)} tan (θ + φ). Since the straight line P2V1 and the straight line T1Q1 are parallel, and the straight line V1Q1 and the straight line P2T1 are parallel, the distance between the point T1 and the point Q1 is (b cos φ−asin φ). Since the distance D is the sum of the distance between the points S1 and T1 and the distance between the points T1 and Q1, the following equation (6) is established.
D=(bcosφ−asinφ)+{r−(acosφ+bsinφ)}tan(θ+α)
=rtan(θ+α)+(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α)/cos(θ+α) ・・・(6)
但し、A=tan-1a/bである。
D = (b cos φ−asin φ) + {r− (acos φ + b sin φ)} tan (θ + α)
= Rtan (θ + α) + (a 2 + b 2 ) 1/2 cos (A + φ + θ + α) / cos (θ + α) (6)
However, A = tan −1 a / b.
ホイールディスク20が一回転することにより、φは0〜2π変化する。一定の時間、例えば、ホイールディスク20が一回転する間に、θ,α,Aがそれぞれ一定であるとすると、(φ+θ+α+A)は0〜2π変化することから、(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α)/cos(θ+α)が時間軸上で振幅(a2+b2)1/2/cos(θ+α)の正弦波となる。よって、距離Dは、振幅が(a2+b2)1/2/cos(θ+α))、中央値(中心)がrtan(θ+α)の正弦波となる。
As the
中心が分かると、r,αが既知であることから、回転角度θが分かる。Fx=Ka×a(Kaは弾性部材22のx軸方向の伸びと力Fxにより決まる定数)、My=Kθ×θ(Kθは弾性部材22のリム24の中心P2を中心とする円周方向の伸びとトルクMyにより決まる定数)という関係と、My=Fx×R0(R0:回転体の動半径)という関係があるため、回転体の動半径が既知R0であれば、
a=Fx/Ka=My/(Ka×R0)=Kθ×θ/(Ka×R0) ・・・(7)
より、aを求めることができる。また、振幅(a2+b2)1/2/cos(θ+α)が分かると、aが式(7)より求められるので、bが分かる。
If the center is known, since r and α are known, the rotation angle θ is known. Fx = K a × a (K a is a constant determined by the extension of the
a = Fx / K a = My / (K a × R 0) = K θ × θ / (K a × R 0) ··· (7)
Thus, a can be obtained. Further, when the amplitude (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α) is known, a is obtained from the equation (7), so that b is known.
振幅(a2+b2)1/2/cos(θ+α)は、例えば、ホイールディスク20の規定最大回転周期等により決まる正弦波の最小周期に基づき一定のサンプリング周期で距離Dをサンプリングして、A/D変換を行ってから、距離Dの時間変化における局所最大値(極大値)と該極大値に後続する局所最小値(極小値)の差を1/2倍することにより算出する。また、中心(rtan(θ+α))は、例えば、距離Dの極大値と該極大値に後続する極小値の平均値を求めることにより算出する。
The amplitude (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α) is obtained by, for example, sampling the distance D at a constant sampling period based on the minimum period of the sine wave determined by the prescribed maximum rotation period of the
図20は距離Dの中心と振幅を示す図であり、横軸に時間t、縦軸に距離Dを示す。時刻t0から時刻t3では、力Fx=0,モーメントMy=0(θ=0,a=0)、力Fzが小さい(bが小さい)場合である。この場合、中心がrtanαであり、振幅がb/cosαが小さくなっている。時刻t0〜t3において、時刻t1で、距離Dの極大値(rtanα+b/cosα)、時刻t2で、距離Dの極小値(rtanα−b/cosα)となる。 FIG. 20 is a diagram illustrating the center and amplitude of the distance D, where the horizontal axis indicates time t and the vertical axis indicates distance D. From the time t0 to the time t3, the force Fx = 0, the moment My = 0 (θ = 0, a = 0), and the force Fz is small (b is small). In this case, the center is rtanα and the amplitude b / cosα is small. At time t0 to t3, the maximum value of distance D (rtanα + b / cosα) is reached at time t1, and the minimum value of distance D (rtanα−b / cosα) at time t2.
時刻t3から時刻t6では、力Fx=0、モーメントMy=0(θ=0,a=0)、力Fzが大きい(bが大きい)場合である。この場合、中心がrtanαであり、振幅b/cosαが大きくなっている。時刻t3〜時刻t6において、時刻t4で、距離Dの極大値(rtanα+b/cosα)、時刻t5で、距離Dの極小値(rtanα−b/cosα)となる。 From time t3 to time t6, the force Fx = 0, the moment My = 0 (θ = 0, a = 0), and the force Fz is large (b is large). In this case, the center is rtanα and the amplitude b / cosα is large. From time t3 to time t6, at time t4, the maximum value of distance D (rtanα + b / cosα) is reached, and at time t5, the minimum value of distance D (rtanα−b / cosα) is reached.
時刻t6以降では、力Fx≠0、モーメントMy≠0(θ≠0,a≠0)であり、中心(rtan(θ+α))、振幅(a2+b2)1/2/cos(θ+α)である場合を示している。時刻t6以降において、時刻t7で、距離Dの極大値(rtan(θ+α)+(a2+b2)1/2/cos(θ+α))、時刻t8で、距離Dの極小値(rtan(θ+α)−(a2+b2)1/2/cos(θ+α))となる。 After time t6, force Fx ≠ 0, moment My ≠ 0 (θ ≠ 0, a ≠ 0), center (rtan (θ + α)), amplitude (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α) It shows a case. After time t6, at time t7, the maximum value of distance D (rtan (θ + α) + (a 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α)), and at time t8, the minimum value of distance D (r tan (θ + α)) − (A 2 + b 2 ) 1/2 / cos (θ + α)).
変位−荷重変換演算手段4は、車輪WFL,WFR,WRL,WRRについての変位量a,b、相対回転角度θ、及び次式(8),(9),(10)より、車輪WFL,WFR,WRL,WRRについてのFx,Fz,Myを算出する。 The displacement-load conversion calculating means 4 calculates the wheels WFL, WFR from the displacements a, b, the relative rotation angle θ and the following equations (8), (9), (10) for the wheels WFL, WFR, WRL, WRR. , WRL, and WRR, Fx, Fz, and My are calculated.
Fx=Ka×a ・・・ (8)
Fz=Kb×b ・・・ (9)
My=Kθ×θ ・・・ (10)
但し、Kbは弾性部材22のz軸方向の弾性力に基づく値である。
Fx = Ka × a (8)
Fz = Kb × b (9)
My = K θ × θ (10)
However, Kb is a value based on the elastic force of the
以上説明したように、本実施形態によれば、変位センサ70により被測定面72aまでの距離Dを測定し、距離Dの時間変化に基づいて、距離Dの中心を算出することにより、リム24のホイールディスク20に対する相対回転角θを算出することができる。そして、相対回転角θよりaを算出することができる。距離Dの時間変化より、距離Dの振幅を算出することにより、bを算出することができる。そして、a,b,θより、Fx,Fz,Myを求めることができる。即ち、少ない変位センサ26により相対回転角θ、Fx,Fz,Myを算出することができる。また、aとθと間には、回転体の動半径R0を介して相関があるため、ホイールディスク20の回転角φを検出しなくても、力Fx,Fzを算出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the distance D to the measured
2#FL,2#FR,2#RL,2#RR,52#FL,52#FR,52#RL,52#RR 変位検出装置
4,54 変位−荷重変換演算手段
20 ホイールディスク
22 弾性部材
24 リム
26,70 変位センサ
28,72 被測定部材
28a,72 被測定面
30 タイヤ
34 車軸ハブ
2 # FL, 2 # FR, 2 # RL, 2 # RR, 52 # FL, 52 # FR, 52 # RL, 52 # RR
Claims (2)
前記内側回転体及び前記外側回転体のいずれか一方と一体的に回転し、該回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられた1箇所の被測定部と、
他方の前記内側回転体又は前記外側回転体と一体的に回転し、該他方の回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられ、該回転体の周方向と直交する方向に対向する前記被測定部の被測定部位までの距離を検出する1個の変位センサと、
前記変位センサにより検出された前記距離の時間変化における局所的な中央値に基づいて、前記内側回転体と前記外側回転体との間の相対回転角及び相対変位量を算出する演算手段と、
を具備したことを特徴とする変位量算出装置。 An inner rotating body and an outer rotating body are arranged concentrically with no load, and are connected by an elastic member that is deformable according to the load so as to be relatively displaceable in a plane perpendicular to the inner rotating shaft. A rotating body having
One part to be measured that rotates integrally with one of the inner rotating body and the outer rotating body, and is provided on the rotating inner rotating body or the outer rotating body,
Rotating integrally with the other inner rotating body or the outer rotating body, provided in the other rotating inner rotating body or the outer rotating body, and facing the direction orthogonal to the circumferential direction of the rotating body One displacement sensor for detecting the distance to the part to be measured of the part to be measured;
An arithmetic means for calculating a relative rotation angle and a relative displacement amount between the inner rotator and the outer rotator based on a local median in the time change of the distance detected by the displacement sensor;
Displacement amount calculation apparatus characterized by comprising:
前記内側回転体及び前記外側回転体のいずれか一方と一体的に回転し、該回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられた1箇所の被測定部と、
他方の前記内側回転体又は前記外側回転体と一体的に回転し、該他方の回転する前記内側回転体又は前記外側回転体に設けられ、該回転体の周方向に対向する前記被測定部の被測定部位までの距離を検出する1個の変位センサと、
前記変位センサにより検出された前記距離の時間変化における局所的な中央値に基づいて、前記内側回転体と前記外側回転体との間の相対回転角及び相対変位量を算出する演算手段と、
を具備したことを特徴とする変位量算出装置。 An inner rotating body and an outer rotating body, which are arranged with no load, are arranged concentrically with each other and are elastically deformed according to the load so that they can be relatively displaced in a plane orthogonal to at least the inner rotating shaft. A rotating body having
One part to be measured that rotates integrally with one of the inner rotating body and the outer rotating body, and is provided on the rotating inner rotating body or the outer rotating body,
Of the part to be measured which rotates integrally with the other inner rotating body or the outer rotating body, is provided on the other rotating inner rotating body or the outer rotating body, and faces the circumferential direction of the rotating body. One displacement sensor for detecting the distance to the part to be measured;
An arithmetic means for calculating a relative rotation angle and a relative displacement amount between the inner rotator and the outer rotator based on a local median in the time change of the distance detected by the displacement sensor;
Displacement amount calculation apparatus characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007053209A JP2008216016A (en) | 2007-03-02 | 2007-03-02 | Rotation angle calculation device and displacement amount calculation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007053209A JP2008216016A (en) | 2007-03-02 | 2007-03-02 | Rotation angle calculation device and displacement amount calculation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008216016A true JP2008216016A (en) | 2008-09-18 |
Family
ID=39836232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007053209A Withdrawn JP2008216016A (en) | 2007-03-02 | 2007-03-02 | Rotation angle calculation device and displacement amount calculation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008216016A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013522588A (en) * | 2010-03-12 | 2013-06-13 | エンハンスド サーフェイス ダイナミクス,インコーポレイテッド | System and method for fast collection of data from pressure sensors in a pressure sensing system |
| US9671304B2 (en) | 2011-07-13 | 2017-06-06 | Enhanced Surface Dynamics, Inc. | Methods and systems for the manufacture and initiation of a pressure detection mat |
| US10492734B2 (en) | 2016-11-04 | 2019-12-03 | Wellsense, Inc. | Patient visualization system |
| US11083418B2 (en) | 2016-11-04 | 2021-08-10 | Wellsense, Inc. | Patient visualization system |
-
2007
- 2007-03-02 JP JP2007053209A patent/JP2008216016A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013522588A (en) * | 2010-03-12 | 2013-06-13 | エンハンスド サーフェイス ダイナミクス,インコーポレイテッド | System and method for fast collection of data from pressure sensors in a pressure sensing system |
| US9513177B2 (en) | 2010-03-12 | 2016-12-06 | Enhanced Surface Dynamics, Inc. | System and method for rapid data collection from pressure sensors in a pressure sensing system |
| US9671304B2 (en) | 2011-07-13 | 2017-06-06 | Enhanced Surface Dynamics, Inc. | Methods and systems for the manufacture and initiation of a pressure detection mat |
| US10492734B2 (en) | 2016-11-04 | 2019-12-03 | Wellsense, Inc. | Patient visualization system |
| US11083418B2 (en) | 2016-11-04 | 2021-08-10 | Wellsense, Inc. | Patient visualization system |
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