JP2008216015A - Rotation angle calculating device and displacement amount calculating device - Google Patents
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Abstract
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及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 the relative displacement amount of the inner rotating body with respect to the outer rotating body with fewer sensors. 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、少なくとも前記内側回転軸に直交する面内及び前記内側回転軸に平行な方向に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の周方向の4個以上の異なる箇所に設けられた第1及び第2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、該他方の回転体の異なる4個以上の箇所に配置され、前記他方の回転体の周方向に対向して配置された前記第1及び第2被測定部の被測定部位までの距離を検出する複数の変位センサと、前記複数の変位センサにより検出された複数の前記距離に基づいて、前記内側回転体と前記外側回転体との間の相対回転角を算出する演算手段とを具備し、前記第2被測定部は少なくとも2つの箇所に設けられ、前記第2被測定部の前記変位センサにより測定される被測定部位が前記内側回転軸に平行な方向において、該方向に対して所定角β(β≠0)傾斜しており、前記演算手段は前記複数の変位センサにより検出された複数の前記距離及び前記所定角βに基づいて前記弾性部材の前記内側回転軸に平行な方向の変位量を算出する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 capable of relative displacement at least in a plane perpendicular to the inner rotary shaft and in a direction parallel to the inner rotary shaft. A rotating body having an inner rotating body and an outer rotating body connected by an elastic member that deforms according to a load, and the inner rotating body that rotates integrally with one of the inner rotating body and the outer rotating body. The first and second measured portions provided at four or more different locations in the circumferential direction of the rotating body or the outer rotating body, and the other inner rotating body or the outer rotating body rotate integrally, A plurality of detecting the distances to the measurement sites of the first and second measured parts that are arranged at four or more different locations of the other rotating body and are arranged facing the circumferential direction of the other rotating body. Displacement sensor and the plurality of displacement sensors Calculation means for calculating a relative rotation angle between the inner rotator and the outer rotator based on a plurality of the detected distances, and the second measured part is provided in at least two places. A measurement site measured by the displacement sensor of the second measurement unit is inclined by a predetermined angle β (β ≠ 0) with respect to the direction in a direction parallel to the inner rotation axis, The calculation means calculates a displacement amount in a direction parallel to the inner rotation axis of the elastic member based on the plurality of distances and the predetermined angle β detected by the plurality of displacement sensors. An apparatus 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。内側回転体及び外側回転体のいずれか一方の回転軸から等距離にある周方向の4個以上の異なる箇所に、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、該回転する前記内側回転体又は前記外側回転体の周方向の4個以上の異なる箇所に設けられた第1及び第2被測定部と、他方の内側回転体又は外側回転体と一体的に回転し、該他方の回転体の周方向の異なる複数の箇所に配置され、周方向に対向して配置された第1及び第2被測定部の被測定部位までの周方向の距離を検出する複数の変位センサを設けたので、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ことができ、その結果、少ない変位センサにより相対回転角を算出することができる。また、第2被測定部が少なくとも2つの箇所に設けられ、この第2被測定部の変位センサにより測定される被測定部位が内側回転軸の回転軸に平行な方向において、該方向に対して所定角β(β≠0)傾斜していることから、弾性部材の回転体の回転軸に平行な方向の変位量を算出することができる。 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. Rotate integrally with either the inner rotating body or the outer rotating body at four or more different locations in the circumferential direction that are equidistant from the rotation axis of either the inner rotating body or the outer rotating body. The first and second measured parts provided at four or more different locations in the circumferential direction of the inner rotating body or the outer rotating body, and the other inner rotating body or outer rotating body rotate integrally, A plurality of displacements that are disposed at a plurality of different locations in the circumferential direction of the other rotating body and that detect distances in the circumferential direction to the measurement site of the first and second measured parts that are arranged facing each other in the circumferential direction Since the sensor is provided, the relative rotation angle between the inner rotator and the outer rotator can be calculated. As a result, the relative rotation angle can be calculated with a small number of displacement sensors. Further, the second measured part is provided in at least two places, and the measured part measured by the displacement sensor of the second measured part is in a direction parallel to the rotation axis of the inner rotation axis with respect to the direction. Since the predetermined angle β (β ≠ 0) is inclined, the amount of displacement in the direction parallel to the rotation axis of the rotating member of the elastic member can be calculated.
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#1,10#2,11#1、11#2、フィルタ12#1,12#2,12#3,12#4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3乃至図4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#1,10#2,11#1,11#2を構成する変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2及び被測定部(被測定部材)28#1,28#2,29#1,29#2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 wheel 32 is attached to 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 wheel 32, passes through
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,y軸,z軸方向の力Fx,Fy,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。力Fyは、右折や左折等の車体の非直線運動によるy軸に平行な方向に働く力であり、タイヤ30からリム24を通して弾性部材22に伝達される。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,Fy,Fzに応じてx軸方向,y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,Fy,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,Fy,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,Fy,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,Fy,Fzに応じてx軸、y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,y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。
In the
変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2は、被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2までの距離D1,D2,D3,D4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5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26#1,26#2,27#1,27#2並びに被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2の配置を示す図である。本実施形態では、変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2は、同一平面上にある例を示しているが、必ずしも、同一平面上にある必要はない。図6は変位センサ26#1及び被測定部材28#1の配置を示す図である。
FIG. 5 shows
変位センサ26#1,26#2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)の180°ずれた位置に、距離測定方向が距離測定の中心点とホイールディスク20の中心P1とを結びリム24側に向かう方向(ホイールディスク20の半径方向)L1,L2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。
The
変位センサ27#1,27#2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)の180°ずれた位置に、距離測定方向が距離測定の中心点とホイールディスク20の中心P1とを結びリム24側に向かう方向L3,L4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。尚、本実施形態では、変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2はホイールディスク20の回転軸中心P1から等距離r離間した位置に配置した例を示したがこれに限定されない。
The
被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2は、リム24に取り付けられ、変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2の周方向の対向面が被測定面28a#1,28a#2,29a#1,29a#2であり、リム24と一体的に変位する。被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2の材質は、変位センサ26#1,26#2,26#3が距離D1,D2,D3,D4を検出できるものであれば良い。
The members to be measured 28 # 1, 28 # 2, 29 # 1, 29 # 2 are attached to the
被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2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#1,28a#2,29a#1,29a#2が以下のものであれば、それ以外については、問わない。
The members to be measured 28 # 1, 28 # 2, 29 # 1, 29 # 2 include those formed by processing a part of the
被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2は、無負荷状態において被測定面28a#1,28a#2,29a#1,29a#2の変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2の距離測定の中心による被測定部位S1,S2,S3,S4とホイールディスク20の中心P1とを結ぶ直線M1,M2,M3,M4と直線L1,L2,L3,L4とのなす角度α(α>0)が一定且つ直線M1,M2,M3,M4が直線L1,L2,L3,L4に対して一定方向となるよう被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2がリム24に配置されている。
The members to be measured 28 # 1, 28 # 2, 29 # 1, 29 # 2 are
例えば、被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2は、無負荷状態において、被測定面28a#1,28a#2,29a#1,29a#2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,M2,M3,M4となるように加工され、リム24に配置されている。更に、被測定面29a#1,29a#2は、車軸42(y軸)に平行な方向において、y軸に対して、所定角度β(β≠0)だけ一定方向にずれている。
For example, the members to be measured 28 # 1, 28 # 2, 29 # 1, 29 # 2 are in the no-load state, and the x-axis and z of the surfaces to be measured
被測定面28a#1,28a#2,29a#1,29a#2は、例えば、単一平面である。図7(a)は被測定部材28#1,28#2の一例を示す図である。被測定部材28#1,28#2は、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28a#1,28a#2が周方向に直角となり、面28a#1,28a#2に直角な面28b#1,28b#2が半径方向に直角となり、S1,S2が無負荷状態での変位センサ26#1,26#2の観測点となり、S1,S2を通る半径方向が直線M1,M2となり、直線M1,M2が直線L1,L2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、面28b#1,28b#2をリム24に取り付ける。
The measured surfaces
図7(b)は被測定部材29#1,29#2の一例を示す図である。被測定部材29#1,29#2は、例えば、対角線と底辺のなす角度がβである直方体を対角線で2分割し、その斜面が被測定面29a#1,29a#2となり、S1,S2が無負荷状態での変位センサ27#1,27#2の観測点となり、面29c#1,29c#2が半径方向に直角となり、面29b#1,29b#2が周方向と直角となり、S3,S4を通る半径方向が直線M3,M4となり、直線M3,M4が直線L3,L4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、面29b#1,29b#2をリム24に取り付ける。図8は図7(b)の被測定部材29#1,29#2を用いた場合の図4中のB−B線断面図であり、図8に示すように、被測定面29a#1,29a#2がy軸方向に対してβ傾く。
FIG. 7B is a diagram illustrating an example of the measured
尚、変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2をリム24に設ける場合は、被測定部材28#1,28#2,29#1,29#2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28a#1,28a#2,29a#1,29a#2は、無負荷状態において、被測定面28a#1,28a#2,29a#1,29a#2の変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2による観測点S1,S2,S3,S4となり、観測点S1,S2,S3,S4と中心P1を結ぶ直線が、変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2の半径方向に対して、角度α(α≠0)となり、変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2に対して、例えば、反時計回りにずれているように、ホイールディスク20に取り付ける。更に、被測定面29a#1,29a#2は、車軸42(y軸)に平行な方向において、y軸に対して、所定角度β(β≠0)だけ一定方向にずれるようにする。
When the
図2中のフィルタ12#1,12#2,12#3,12#4は、変位検出手段10#1,10#2,11#1,11#2の各変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2から出力される距離D1,D2,D3,D4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#1,12#2,12#3,12#4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。
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D1,D2,D3,D4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及びy軸方向のリム24の変位量cを算出(演算手段)し、相対回転角θから力Fx,Fz,トルクMy、変位量cから力Fy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 will be described in detail later from the distances D1, D2, D3, D4 transmitted from 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,Fy,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9及び図10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9及び図10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。
FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams for explaining the operation of the displacement-load conversion calculating means 4, and shows a state in which the wheel 32 is attached to 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
また、ブレーキペダルを踏み込みながらの左折や右折の車体の旋回運動により、タイヤ30に横力が加えられることにより車軸42方向に力Fyがかかり、リム24がy軸方向に力Fyを受け、弾性部材22がy軸方向に伸縮し、リム24がy軸方向に変位量cだけ変位する。
Further, a lateral force is applied to the
変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2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#1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26#1の観測中心点をQ1とする。リム24の変位後の変位センサ26#1による被測定面28a#1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26#1と被測定部材28#1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 distance between the point P1 and the point V1 Becomes (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。S1から直線P2Q2への垂線の足をT1とすると、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). Assuming that the perpendicular foot from S1 to the straight line P2Q2 is T1, 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 of T1 is r− (acos φ + b sin φ).
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+α)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D1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(1)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 + α). 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 D1 is the sum of the distance between the points S1 and T1 and the distance between the points T1 and Q1, the following equation (1) is established.
D1=(bcosφ−asinφ)+{r−(acosφ+bsinφ)}tan(θ+α)
・・・ (1)
D2については、変位センサ26#2が変位センサ26#1に対してπずれて配置されていることから、式(1)において、φに(φ+π)を代入すると、式(2)が成り立つ。
D1 = (b cos φ−asin φ) + {r− (acos φ + b sin φ)} tan (θ + α)
(1)
As for D2, since the
D2=(bcos(φ+π)−asin(φ+π))+{r−(acos(φ+π)+bsin(φ+π)}tan(θ+α)
=−(bcosφ−asinφ)+{r+(acosφ+bsinφ)}tan(θ+α)
・・・ (2)
尚、被測定面28a#1,28a#2は、y軸に平行であるので、距離D1,D2は、リム24の回転角θによって決まり、リム24がy軸方向に移動しても変化しない。
D2 = (bcos (φ + π) −asin (φ + π)) + {r− (acos (φ + π) + bsin (φ + π)} tan (θ + α)
=-(Bcosφ-asinφ) + {r + (acosφ + bsinφ)} tan (θ + α)
(2)
Since the measured
一方、力Fy=0である場合は、図11(a)に示すように、被測定部材29#1,29#2がy軸方向に移動することがなく、変位センサ27#1,27#2が変位センサ26#1に対してπ/2,3π/2ずれて配置されていることから、距離D3,D4は、式(1)のφに(φ+π/2),(φ+3π/2)をそれぞれ代入すると、式(3),(4)が成り立つ。
On the other hand, when the force Fy = 0, as shown in FIG. 11A, the measured
D3=(bcos(φ+π/2)−asin(φ+π/2))+{r−(acos(φ+π/2)+bsin(φ+π/2)}tan(θ+α)
=−(bsinφ+acosφ)+{r−(−asinφ+bcosφ)}tan(θ+α)
・・・ (3)
D4=(bcos(φ+3π/2)−asin(φ+3π/2))+{r−(acos(φ+3π/2)+bsin(φ+3π/2)}tan(θ+α)
=(bsinφ+acosφ)+{r+(−asinφ+bcosφ)}tan(θ+α)
・・・ (4)
また、力Fy≠0であるとき、弾性部材22が車軸42に平行に力Fyに応じて変位することにより、リム24は車軸42に平行にc移動する。例えば、図11(b)に示すように、車軸42の内側からタイヤ30の外側に力Fyがタイヤ30を通してリム24に加えられることにより、被測定面29a#1,29a#2が車体の外側方向に車軸42と平行な方向にc移動する。ここで、被測定面29a#1,29a#2の車体の外側方向への移動を正、内側方向への移動を負とする。
D3 = (bcos (φ + π / 2) −asin (φ + π / 2)) + {r− (acos (φ + π / 2) + bsin (φ + π / 2)} tan (θ + α)
=-(Bsinφ + acosφ) + {r − (− asinφ + bcosφ)} tan (θ + α)
(3)
D4 = (bcos (φ + 3π / 2) −asin (φ + 3π / 2)) + {r− (acos (φ + 3π / 2) + bsin (φ + 3π / 2)} tan (θ + α)
= (Bsinφ + acosφ) + {r + (− asinφ + bcosφ)} tan (θ + α)
(4)
When the force Fy ≠ 0, the
被測定面29a#1,29a#2が車軸42に平行な方向に対して、角度β傾いていることから、Fy=0の場合に比べて、距離D3,D4はctanβだけ増加する。よって、力Fy≠0であるときの距離D3,D4は、式(3),(4)にctanβを加えると良いことから、式(5),(6)が成り立つ。
Since the measured
D3=−(bsinφ+acosφ)+{r−(−asinφ+bcosφ)}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (5)
D4=(bsinφ+acosφ)+{r+(−asinφ+bcosφ)}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (6)
式(1),(2)より、次式(7)が成り立つ。
D3 = − (b sin φ + acos φ) + {r − (− asin φ + b cos φ)} tan (θ + α) + ctan β
(5)
D4 = (bsinφ + acosφ) + {r + (− asinφ + bcosφ)} tan (θ + α) + ctanβ
(6)
From the equations (1) and (2), the following equation (7) is established.
tan(θ+α)--=(D1+D2)/2r ・・・ (7)
ここで、α,rは既知であることから、式(7)より、α,r及び測定値D1,D2より、ホイール32の回転角φに依存することなく回転角θを算出できる。
tan (θ + α)-= (D1 + D2) / 2r (7)
Here, since α and r are already known, the rotation angle θ can be calculated from α, r and the measured values D1 and D2 without depending on the rotation angle φ of the wheel 32 from Equation (7).
式(1),(2)のように、aとbはディスクホイール32の回転角度φに依存していることから、このままだと、ホイール回転角φを検出する角度検知センサが必要となる。しかし、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) ・・・(8)
より、aを求めることができる。
As in equations (1) and (2), a and b depend on the rotation angle φ of the disc wheel 32. Therefore, an angle detection sensor for detecting the wheel rotation angle φ is required. However, Fx = K a × a (K a is a constant determined by the elongation in the x-axis direction of the
a = Fx / K a = My / (K a × R 0) = K θ × θ / (K a × R 0) ··· (8)
Thus, a can be obtained.
また、式(1),(2),(5),(6)より、次式(9)が成り立つ。 Moreover, following Formula (9) is formed from Formula (1), (2), (5), (6).
c={D3+D4−(D1+D2)}/2tanβ ・・・(9)
よって、D1,D2,D3,D4,βより、cが求められる。
c = {D3 + D4- (D1 + D2)} / 2 tan β (9)
Therefore, c is obtained from D1, D2, D3, D4, and β.
Xxi=Di−rtan(θ+α)(i=1,2)、Xyi=Di−rtan(θ+α)−ctanβ(i=3,4)とおくと、次式(10),(11),(12),(13)が成り立つ。 If X xi = Di-rtan (θ + α) (i = 1, 2) and X yi = Di-rtan (θ + α) -ctan β (i = 3,4), then the following equations (10), (11), ( 12) and (13) hold.
Xx1=(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α)/cos(θ+α) ・・・(10)
Xx2=−(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α)/cos(θ+α)・・・(11)
Xy3=−(a2+b2)1/2sin(A+φ+θ+α)/cos(θ+α)・・・(12)
Xy4=(a2+b2)1/2sin(A+φ+θ+α)/cos(θ+α) ・・・(13)
但し、tanA=a/bである。
X x1 = (a 2 + b 2 ) 1/2 cos (A + φ + θ + α) / cos (θ + α) (10)
X x2 = − (a 2 + b 2 ) 1/2 cos (A + φ + θ + α) / cos (θ + α) (11)
X y3 = − (a 2 + b 2 ) 1/2 sin (A + φ + θ + α) / cos (θ + α) (12)
X y4 = (a 2 + b 2 ) 1/2 sin (A + φ + θ + α) / cos (θ + α) (13)
However, tanA = a / b.
式(10)〜(13)より、式(14)が成り立つ。 Expression (14) is established from Expressions (10) to (13).
a2+b2=−(Xx1Xx2+Xy3Xy4)cos2(θ+α)
=(Xx1 2+Xy3 2)/cos2(θ+α) ・・・ (14)
式(7)より、tan(θ+α)が得られており、式(8)よりaが得られていることから、式(14)より、式(15)に示すbが求められる。
a 2 + b 2 = − (X x1 X x2 + X y3 X y4 ) cos 2 (θ + α)
= (X x1 2 + X y3 2 ) / cos 2 (θ + α) (14)
Since tan (θ + α) is obtained from Equation (7) and a is obtained from Equation (8), b shown in Equation (15) is obtained from Equation (14).
b={−(Xx1Xx2+Xy3Xy4)cos2(θ+α)−a2}1/2
={(Xx1 2+Xy3 2)/cos2(θ+α)−a2}1/2 ・・・ (15)
a,θ,α,Xx1,Xx2,Xy3,Xy4を式(15)に代入して、bを算出する。
b = {− (X x1 X x2 + X y3 X y4 ) cos 2 (θ + α) −a 2 } 1/2
= {(X x1 2 + X y3 2 ) / cos 2 (θ + α) −a 2 } 1/2 (15)
b is calculated by substituting a, θ, α, X x1 , X x2 , X y3 , and X y4 into equation (15).
演算に使用する動半径R0は一定値を用いても良いし、ホイールディスク20の回転速度や荷重Fzによって補正された値を用いても良い。
A constant value may be used as the moving radius R 0 used for the calculation, or a value corrected by the rotational speed of the
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(16),(17),(18),(19)より、車輪WFL,WFR,WRL,WRRについてのFx,Fz,Fy,Myを算出する。 The displacement-load conversion calculating means 4 is based on the displacement amounts a and b, the relative rotation angle θ and the following equations (16), (17), (18), and (19) for the wheels WFL, WFR, WRL, and WRR. Fx, Fz, Fy, and My for the wheels WFL, WFR, WRL, and WRR are calculated.
Fx=Ka×a ・・・ (16)
Fz=Kb×b ・・・ (17)
Fy=Kc×c ・・・ (18)
My=Kθ×θ ・・・ (19)
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り、Kcは弾性部材22のy軸方向の弾性力に基づく値である。
Fx = Ka × a (16)
Fz = Kb × b (17)
Fy = Kc × c (18)
My = K θ × θ (19)
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、180°軸対称に2箇所に配置された変位センサ26#1,26#2により被測定面28a#1,28a#2までの周方向の距離D1,D2を測定することにより、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。相対回転角θよりaを算出することができる。180°軸対称に2箇所に配置された変位センサ27#1,27#2により車軸42に平行な方向において、y軸に平行な方向に対して、角度β傾斜する被測定面29a#1,29#2までの距離D3,D4を測定し、D1,D2,D3,D4,βからリム24のy軸方向のずれcを算出することができる。Xxi(i=1,2),Xyi(i=3,4),θ,αより、(a2+b2)を算出することができる。a,b,c,θより、Fx,Fy,Fz,Myを求めることができる。また、少ない変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2により、力Fx,Fy,Fz及びトルクMyを算出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the distance in the circumferential direction to the measured
第2実施形態
図12は本発明の第2実施形態による変位センサ及び被測定部材の配置例を示す図である。変位センサ26#i(i=1,2)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面が第1実施形態と同様に角度α傾斜、β=0である被測定面までの距離D1,D2を計測するものである。変位センサ27#i(i=1,2)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面が第1実施形態と同様に角度α傾斜、β(≠0)である被測定面までの距離D3,D4を計測するものである。
Second Embodiment FIG. 12 is a view showing an arrangement example of a displacement sensor and a member to be measured according to a second embodiment of the present invention. The
以下、α傾斜,β=0である被測定部材をα斜板と呼ぶ。α傾斜,β(≠0)である被測定部材をα−β斜板と呼ぶ。図12(a)は第1実施形態と同様にα斜板の距離を計測する変位センサ26#1,26#2及びα−β斜板の距離を計測する変位センサ27#1,27#2をそれぞれ180°軸対称に2箇所配置し、且つ変位センサ27#1を変位センサ26#1に対して90°ずらして配置したものである。
Hereinafter, the member to be measured with α inclination and β = 0 is referred to as an α swash plate. A member to be measured having an α inclination and β (≠ 0) is called an α-β swash plate. FIG. 12A shows the
一方、図12(b)はα−β斜板とα斜板との位置関係に制限を設けていない変位センサ26#1,26#2,27#1,27#2の配置を示す図である。即ち、変位センサ26#1,26#2及び27#1,27#2はそれぞれ180°軸対称に配置されているが、変位センサ27#1,27#2の位置は変位センサ26#1,26#2により制限されておらず、変位センサ27#1とホイールディスク20の中心P1を結ぶ直線と変位センサ26#1とホイールディスク20の中心P1を結ぶ直線のなす角度ξ(0<ξ<π)は任意である。但し、ξが0°付近になるような配置は望ましくない。
On the other hand, FIG. 12B is a diagram showing the arrangement of the
距離D1,D2については、式(1),(2)が成り立つことから、式(7)より回転角度θが求まる。回転角度θからaが算出される。一方、距離D3,D4については、変位センサ27#1,27#2が、変位センサ26#1に対して、ξ,ξ+πずれて配置されていることから、φに(φ+ξ),(φ+ξ+π)を代入すると、次式(20),(21)が成り立つ。
Since the expressions (1) and (2) hold for the distances D1 and D2, the rotation angle θ is obtained from the expression (7). A is calculated from the rotation angle θ. On the other hand, with respect to the distances D3 and D4, since the
D3=(bcos(φ+ξ)−asin(φ+ξ))+{r−(acos(φ+ξ)+bsin(φ+ξ))}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (20)
D4=(bcos(φ+ξ+π)−asin(φ+ξ+π))+{r−(acos(φ+ξ+π)+bsin(φ+ξ+π))}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (21)
D1〜D4より、式(22)が成り立つ。
D3 = (bcos (φ + ξ) −asin (φ + ξ)) + {r− (acos (φ + ξ) + bsin (φ + ξ))} tan (θ + α) + ctanβ
(20)
D4 = (bcos (φ + ξ + π) −asin (φ + ξ + π)) + {r− (acos (φ + ξ + π) + bsin (φ + ξ + π))} tan (θ + α) + ctanβ
··· (twenty one)
From D1 to D4, Expression (22) is established.
c={(D3+D4)−(D1+D2)}/2tanβ ・・・ (22)
よって、D1,D2,D3,D4,βより、cが算出される。
c = {(D3 + D4)-(D1 + D2)} / 2 tan β (22)
Therefore, c is calculated from D1, D2, D3, D4, and β.
Xxi=Di−rtan(θ+α)(i=1,2)、Xyi=Di−rtan(θ+α)−ctanβ(i=3,4)とおくと、次式(23),(24),(25),(26)が成り立つ。 If X xi = Di-rtan (θ + α) (i = 1, 2) and X yi = Di-rtan (θ + α) -ctan β (i = 3,4), then the following equations (23), (24), ( 25) and (26) hold.
Xx1=(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α)/cos(θ+α) ・・・(23)
Xx2=−(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α)/cos(θ+α)・・・(24)
Xy3=(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α+ξ)/cos(θ+α)
・・・ (25)
Xy4=−(a2+b2)1/2cos(A+φ+θ+α+ξ+π)/cos(θ+α)
・・・(26)
但し、tanA=a/bである。
X x1 = (a 2 + b 2 ) 1/2 cos (A + φ + θ + α) / cos (θ + α) (23)
X x2 = − (a 2 + b 2 ) 1/2 cos (A + φ + θ + α) / cos (θ + α) (24)
X y3 = (a 2 + b 2 ) 1/2 cos (A + φ + θ + α + ξ) / cos (θ + α)
··· (twenty five)
X y4 = − (a 2 + b 2 ) 1/2 cos (A + φ + θ + α + ξ + π) / cos (θ + α)
... (26)
However, tanA = a / b.
式(23),(25)より、式(27)が成り立つ。 From Expressions (23) and (25), Expression (27) is established.
Xx1 2+Xy3 2−2Xx1Xy3cosξ=(a2+b2)×sin2(ξ)/cos2(θ+α)
・・・ (27)
よって、
(a2+b2)=(Xx1 2+Xy3 2−2Xx1Xy3cosξ)cos2(θ+α)/sin2(ξ)であるから、(a2+b2)が算出され、aが算出されていることから、bが算出される。
X x1 2 + X y3 2 -2X x1 X y3 cosξ = (a 2 + b 2 ) × sin 2 (ξ) / cos 2 (θ + α)
(27)
Therefore,
Since (a 2 + b 2 ) = (X x1 2 + X y3 2 −2X x1 X y3 cos ξ) cos 2 (θ + α) / sin 2 (ξ), (a 2 + b 2 ) is calculated, and a is calculated. Therefore, b is calculated.
以上説明した本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果がある。 According to this embodiment described above, there are the same effects as those of the first embodiment.
第3実施形態
図13は本発明の第3実施形態による変位センサ及び被測定部材の配置例を示す図である。変位センサ26#i(i=1〜3)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面が第1実施形態と同様にα傾斜板の被測定面までの距離Di(i=1〜3)を計測するものである。変位センサ27#i(i=1,2)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面がα−β傾斜板の被測定面までの距離D4,D5を計測するものである。変位センサ26#i(i=1〜3)はホイールディスク20の中心P1から等距離rにあり、周方向に等角度間隔に3箇所以上、例えば、120°間隔に3個設けられている。変位センサ27#1,27#2は、180°軸対称に2箇所配置されている。
Third Embodiment FIG. 13 is a view showing an arrangement example of a displacement sensor and a member to be measured according to a third embodiment of the present invention. The
変位センサ26#i(i=1〜3)が120°間隔に配置されていることから、距離D1,D2,D3について、式(28)〜(30)が成り立つ。
Since the
D1=(bcosφ−asinφ)+{r−(acosφ+bsinφ)}tan(θ+α)
・・・ (28)
D2=(bcos(φ+2π/3)−asin(φ+2π/3))+{r−(acos(φ+2π/3)+bsin(φ+2π/3)}tan(θ+α)
・・・ (29)
D3=(bcos(φ+4π/3)−asin(φ+4π/3))+{r−(acos(φ+4π/3)+bsin(φ+4π/3)}tan(θ+α)
・・・ (30)
式(28),(29),(30)を加えると、式(31)が成り立つ。
D1 = (b cos φ−asin φ) + {r− (acos φ + b sin φ)} tan (θ + α)
(28)
D2 = (bcos (φ + 2π / 3) −asin (φ + 2π / 3)) + {r− (acos (φ + 2π / 3) + bsin (φ + 2π / 3)} tan (θ + α)
(29)
D3 = (bcos (φ + 4π / 3) −asin (φ + 4π / 3)) + {r− (acos (φ + 4π / 3) + bsin (φ + 4π / 3)} tan (θ + α)
... (30)
When Expressions (28), (29), and (30) are added, Expression (31) is established.
D1+D2+D3=3rtan(θ+α) ・・・ (31)
式(31)から式(32)が成り立つ。
D1 + D2 + D3 = 3rtan (θ + α) (31)
Expression (31) is established from Expression (31).
tan(θ+α)=(D1+D2+D3)/3r ・・・ (32)
式(32)より、回転角度θを算出する。回転角度θよりaを算出する。
tan (θ + α) = (D1 + D2 + D3) / 3r (32)
The rotation angle θ is calculated from the equation (32). A is calculated from the rotation angle θ.
一方、D4,D5については、式(5),(6)と同様の式が成り立つ。 On the other hand, for D4 and D5, equations similar to equations (5) and (6) hold.
D1〜D5より、式(33)が成り立つ。 Expression (33) is established from D1 to D5.
c={(D4+D5)−(D1+D2+D3)×2/3}/2tanβ ・・・(33)
Xi=Di−rtan(θ+α)(i=1〜3)とおくと、次式(34)が成り立つ。
c = {(D4 + D5)-(D1 + D2 + D3) × 2/3} / 2 tan β (33)
When Xi = Di−rtan (θ + α) (i = 1 to 3), the following equation (34) is established.
a2+b2={4(X1 2−X2X3)cos2(θ+α)}/3 ・・・(34)
式(34)より、式(35)に示すbが求められる。
a 2 + b 2 = {4 (X 1 2 −X 2 X 3 ) cos 2 (θ + α)} / 3 (34)
From Expression (34), b shown in Expression (35) is obtained.
b={4(X1 2−X2X3)cos2(θ+α)/3−a2}1/2 ・・・(35)
a,θ,α,X1,X2,X3を式(35)に代入して、bを算出する。
b = {4 (X 1 2 −X 2 X 3 ) cos 2 (θ + α) / 3−a 2 } 1/2 (35)
b is calculated by substituting a, θ, α, X 1 , X 2 , and X 3 into Equation (35).
以上説明した本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果がある。 According to this embodiment described above, there are the same effects as those of the first embodiment.
第4実施形態
図14は本発明の第4実施形態による変位センサ及び被測定部材の配置例を示す図である。変位センサ26#i(i=1〜3)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面が第1実施形態と同様にα傾斜板の被測定面までの距離Di(i=1〜3)を計測するものである。変位センサ27#i(i=1〜3)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面がα−β傾斜板の被測定面までの距離D4,D5,D6を計測するものである。変位センサ26#i(i=1〜3)はホイールディスク20の中心P1から等距離rにあり、周方向に等角度間隔に3箇所以上、例えば、120°間隔に3個設けられている。変位センサ27#i(i=1〜3)は、ホイールディスク20の中心P1から等距離rにあり、周方向に等角度間隔に3箇所以上、例えば、120°間隔に3個設けられている。
Fourth Embodiment FIG. 14 is a view showing an arrangement example of a displacement sensor and a member to be measured according to a fourth embodiment of the present invention. The
変位センサ26#i(i=1〜3)が120°間隔に3個設けられていることから、第3実施形態と同様に、式(31)より、回転角度θを算出する。回転角度θよりaを算出し、更に、aよりbを算出する。一方、D4,D5,D6については、変位センサ27#i(i=1〜3)が120°間隔に3個設けられていることから、式(36)が成り立つ。
Since three
D4+D5+D6=3rtan(θ+α)+3ctanβ ・・・(36)
式(31)及び式(36)より、式(37)が成り立つ。
D4 + D5 + D6 = 3rtan (θ + α) + 3ctanβ (36)
From Expression (31) and Expression (36), Expression (37) is established.
c={(D4+D5+D6)−(D1+D2+D3)}/3tanβ ・・・(37)
よって、D1,D2,D3,D4,D5,D6,βより、cが求められる。
c = {(D4 + D5 + D6)-(D1 + D2 + D3)} / 3 tan β (37)
Therefore, c is obtained from D1, D2, D3, D4, D5, D6, and β.
以上説明した本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果がある。 According to this embodiment described above, there are the same effects as those of the first embodiment.
第5実施形態
図15は本発明の第5実施形態による変位センサ及び被測定部材の配置例を示す図である。変位センサ26#i(i=1〜2)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面が第1実施形態と同様にα傾斜板の被測定面までの距離Di(i=1〜3)を計測するものである。変位センサ27#i(i=1〜3)は、ホイールディスク20の半径方向に対向して配置される被測定面がα−β傾斜板の被測定面までの距離D4,D5を計測するものである。変位センサ26#i(i=1,2)はホイールディスク20の中心P1から等距離rにあり、180°軸対称に2箇所配置されている。変位センサ27#i(i=1〜4)は、ホイールディスク20の中心P1から等距離rにあり、周方向に等角度間隔に3箇所以上、例えば、90°間隔に4個設けられている。
Fifth Embodiment FIG. 15 is a view showing an arrangement example of a displacement sensor and a member to be measured according to a fifth embodiment of the present invention. The
変位センサ26#i(i=1〜2)が180°軸対称に配置されていることから、距離D1,D2について、式(1),(2)が成り立つことから、式(7)より、回転角度θを算出する。回転角度θよりaを算出する。
Since the
一方、変位センサ27#i(i=1〜4)は、90°間隔に4個設けられていることから、式(38)〜(41)が成り立つ。
On the other hand, since four
D3=(bcosφ−asinφ)+{r−(acosφ+bsinφ)}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (38)
D4=(bcos(φ+π/2)−asin(φ+π/2))+{r−(acos(φ+π/2)+bsin(φ+π/2)}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (39)
D5=(bcos(φ+π)−asin(φ+π))+{r−(acos(φ+π)+bsin(φ+π)}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (40)
D6=(bcos(φ+3π/2)−asin(φ+3π/2)+{r−(acos(φ+3π/2)+bsin(φ+3π/2))}tan(θ+α)+ctanβ
・・・ (41)
但し、φは変位センサ26#1の相対回転角ではなく、変位センサ27#1の相対回転角である。
D3 = (bcosφ−asinφ) + {r− (acosφ + bsinφ)} tan (θ + α) + ctanβ
(38)
D4 = (bcos (φ + π / 2) −asin (φ + π / 2)) + {r− (acos (φ + π / 2) + bsin (φ + π / 2)} tan (θ + α) + ctanβ
(39)
D5 = (bcos (φ + π) −asin (φ + π)) + {r− (acos (φ + π) + bsin (φ + π)} tan (θ + α) + ctanβ
(40)
D6 = (bcos (φ + 3π / 2) −asin (φ + 3π / 2) + {r− (acos (φ + 3π / 2) + bsin (φ + 3π / 2))} tan (θ + α) + ctanβ
... (41)
However, φ is not the relative rotation angle of the
cosφ+cos(φ+π)=0,sinφ+sin(φ+π)=0,cos(φ+π/2)+cos(φ+3π/2)=0,sin(φ+π/2)+sin(φ+3π/2)=0より、式(38),(39),(40),(41)を加算すると、式(42)が成り立つ。 From cos φ + cos (φ + π) = 0, sin φ + sin (φ + π) = 0, cos (φ + π / 2) + cos (φ + 3π / 2) = 0, sin (φ + π / 2) + sin (φ + 3π / 2) = 0, equation (38), When (39), (40), and (41) are added, Expression (42) is established.
c={(D3+D4+D5+D6)−2(D1+D2)}/4tanβ
・・・(42)
D3,D4,D5,D6,r,θ,α,β及び式(42)よりcを算出する。
c = {(D3 + D4 + D5 + D6) -2 (D1 + D2)} / 4 tan β
... (42)
C is calculated from D3, D4, D5, D6, r, θ, α, β and equation (42).
ここで、Xi=Di−rtan(θ+α)−tanβ(i=3,4,5,6)とおくと、式(43)が成り立つ。 Here, when Xi = Di−rtan (θ + α) −tanβ (i = 3, 4, 5, 6), the equation (43) is established.
a2+b2=−(X3X5+X4X6)cos2(θ+α) ・・・ (43)
a,Xi(i=4〜7),θ,αを式(43)に代入して、bを算出する。
a 2 + b 2 = − (X 3 X 5 + X 4 X 6 ) cos 2 (θ + α) (43)
b is calculated by substituting a, Xi (i = 4 to 7), θ, and α into equation (43).
以上説明した本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果がある。 According to this embodiment described above, there are the same effects as those of the first embodiment.
2#FL,2#FR,2#RL,2#RR 変位検出装置
4 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#1,26#2,26#3 変位センサ
28#1,28#2,28#3 被測定部材
28a#1,28a#2,28a#3 被測定面
30 タイヤ
34 車軸ハブ
2 # FL, 2 # FR, 2 # RL, 2 # RR
Claims (1)
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の周方向の4個以上の異なる箇所に設けられた第1及び第2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、該他方の回転体の異なる4個以上の箇所に配置され、前記他方の回転体の周方向に対向して配置された前記第1及び第2被測定部の被測定部位までの距離を検出する複数の変位センサと、
前記複数の変位センサにより検出された複数の前記距離に基づいて、前記内側回転体と前記外側回転体との間の相対回転角を算出する演算手段とを具備し、
前記第2被測定部は少なくとも2つの箇所に設けられ、前記第2被測定部の前記変位センサにより測定される被測定部位が前記内側回転軸に平行な方向において、該方向に対して所定角β(β≠0)傾斜しており、
前記演算手段は前記複数の変位センサにより検出された複数の前記距離及び前記所定角βに基づいて前記弾性部材の前記内側回転軸に平行な方向の変位量を算出することを特徴とする変位量算出装置。 The inner rotary shaft and the outer rotary shaft are arranged concentrically without load, and are connected by an elastic member that deforms according to the load so that it can be relatively displaced in a plane orthogonal to the inner rotary shaft and in a direction parallel to the inner rotary shaft. A rotating body having an inner rotating body and an outer rotating body,
First and first provided at four or more different locations in the circumferential direction of the inner rotating body or the outer rotating body that rotate integrally with either the inner rotating body or the outer rotating body. 2 measured parts;
Rotating integrally with the other inner rotating body or the outer rotating body, arranged at four or more different locations of the other rotating body, and arranged facing the circumferential direction of the other rotating body A plurality of displacement sensors for detecting the distance to the measurement site of the first and second measurement units;
Calculating means for calculating a relative rotation angle between the inner rotating body and the outer rotating body based on the plurality of distances detected by the plurality of displacement sensors;
The second measured part is provided in at least two locations, and a measured part measured by the displacement sensor of the second measured part is in a direction parallel to the inner rotation axis and a predetermined angle with respect to the direction. β (β ≠ 0) is inclined,
The calculation means calculates a displacement amount in a direction parallel to the inner rotation axis of the elastic member based on the plurality of distances and the predetermined angle β detected by the plurality of displacement sensors. Calculation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007053208A JP2008216015A (en) | 2007-03-02 | 2007-03-02 | Rotation angle calculating device and displacement amount calculating device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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