JP2001351058A - Simulation system for vehicle - Google Patents

Simulation system for vehicle

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JP2001351058A
JP2001351058A JP2000173208A JP2000173208A JP2001351058A JP 2001351058 A JP2001351058 A JP 2001351058A JP 2000173208 A JP2000173208 A JP 2000173208A JP 2000173208 A JP2000173208 A JP 2000173208A JP 2001351058 A JP2001351058 A JP 2001351058A
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JP
Japan
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load
steering
wheel
simulator
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000173208A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsutoshi Nishizaki
勝利 西崎
Ryohei Hayama
良平 葉山
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP2000173208A priority Critical patent/JP2001351058A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple, general purpose simulation system for vehicles capable of simulating the steering reaction from a road surface in a real traveling vehicle by a simple constitution. SOLUTION: The relation between the change of load Wa for pressing right and left wheels fitted to a steering device of a steering simulator to a loading surface without rotating these wheels around their axles and the change of steering torque Ta following the change of the load Wa is stored. A correction value is calculated so that the relation between a value obtained by converting self-aligning torque calculated in accordance with a signal generated by the input part of a driving simulator and a setting condition including load shared by both wheels into the torque around the steering center of the steering device and the correction value of the load shared by both wheels corresponds to the stored relation. When the right and left wheels are pressed to the loading surface, load corresponding to the correction value is applied as the load correlated to steering reaction whose transmission is simulated by the driving simulator.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライバーへの操
舵反力の伝達を含む車両挙動をシミュレーションするド
ライビングシミュレータと、ステアリング装置に操舵反
力に相関する負荷が付与された状態をシミュレーション
するステアリングシミュレータとを備える車両用シミュ
レーションシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving simulator for simulating vehicle behavior including transmission of a steering reaction to a driver, and a steering simulator for simulating a state in which a load correlated to the steering reaction is applied to a steering device. And a vehicle simulation system comprising:

【0002】[0002]

【従来の技術】ドライビングシミュレータとして、舵角
入力部、駆動力入力部、制動力入力部を含む入力部の生
成信号に応じて、その舵角入力部の操作反力を付与する
アクチュエータを含むドライビングシミュレータ側アク
チュエータを制御することで、操舵反力の伝達を含む車
両挙動をシミュレーションするものがある。このドライ
ビングシミュレータによれば、実車走行を行うことなく
ドライバーに運転感覚を与え、車両の挙動やドライバー
の挙動等を評価できる。
2. Description of the Related Art A driving simulator includes an actuator for applying an operation reaction force to a steering angle input unit in response to a signal generated by an input unit including a steering angle input unit, a driving force input unit, and a braking force input unit. There is one that simulates a vehicle behavior including transmission of a steering reaction force by controlling a simulator-side actuator. According to this driving simulator, the driver is given a driving sensation without actually driving, and the behavior of the vehicle and the behavior of the driver can be evaluated.

【0003】ステアリングシミュレータとして、台車に
装着されたステアリング装置に取り付けられる左右車輪
を載置面上に載置し、そのステアリング装置に負荷を付
与するアクチュエータを含む負荷付与機構を制御するこ
とで、そのステアリング装置に操舵反力に相関する負荷
が付与された状態をシミュレーションするものがある。
このステアリングシミュレータによれば、実車走行を行
うことなく、実車搭載前のプロトタイプのステアリング
装置における負荷付与時の特性を評価できる。
[0003] As a steering simulator, left and right wheels mounted on a steering device mounted on a bogie are mounted on a mounting surface, and a load applying mechanism including an actuator for applying a load to the steering device is controlled to thereby control the steering device. There is one that simulates a state in which a load correlated to a steering reaction force is applied to a steering device.
According to this steering simulator, it is possible to evaluate the characteristics of the prototype steering apparatus before the actual vehicle is mounted, when the load is applied, without running the actual vehicle.

【0004】さらに、そのドライビングシミュレータと
ステアリングシミュレータとを組み合わせ、ドライビン
グシミュレータによりその伝達がシミュレーションされ
る操舵反力に相関する負荷を、ステアリングシミュレー
タにおいてステアリング装置に付与することが提案され
ている。これにより、その操舵反力に相関する負荷をド
ライビングシミュレータの入力部の生成信号に応じて変
化させることができることから、実車走行実験により膨
大なデータを蓄積することなく、ステアリングシミュレ
ータにおいてステアリング装置に多様な走行状態での操
舵反力に相関する負荷を付与できる。
Further, it has been proposed to combine the driving simulator and the steering simulator and apply a load correlated to a steering reaction force whose transmission is simulated by the driving simulator to the steering device in the steering simulator. As a result, the load correlated with the steering reaction force can be changed in accordance with the generated signal of the input unit of the driving simulator. It is possible to apply a load correlated to the steering reaction force in a normal running state.

【0005】そのステアリングシミュレータにおいて、
ステアリング装置に付与する操舵反力に相関する負荷と
しては、各車輪の分担荷重やキングピン軸回りに作用す
るセルフアライニングトルク等がある。その車輪分担荷
重に対応する負荷は、その負荷付与機構によりステアリ
ング装置に取り付けられる車輪を載置面に押し付けるこ
とで付与される。
In the steering simulator,
The load correlated with the steering reaction force applied to the steering device includes a shared load of each wheel, a self-aligning torque acting around the kingpin axis, and the like. The load corresponding to the wheel-sharing load is applied by pressing the wheel attached to the steering device against the mounting surface by the load applying mechanism.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】その操舵反力に相関す
る負荷は、実走車両においては各車輪と路面との間の動
摩擦係数に相関する。そのため、ステアリングシミュレ
ータにおいてステアリング装置に取り付けられる各車輪
を、車軸中心に回転させることなく載置面に押し付けた
場合、車両諸元から定まる車輪分担荷重に対応する負荷
をステアリング装置に付与しただけでは、実走車両にお
ける各車輪と路面との間の動摩擦係数を反映した操舵反
力に相関する負荷を付与できない。しかし、ステアリン
グシミュレータにおいてステアリング装置に取り付けら
れる車輪を載置面上で実際に車軸中心に回転させるため
には、その載置面を回転ローラの外周面等により構成す
る必要があり、ステアリングシミュレータが大型化、複
雑化して高価なものになるという問題がある。
The load correlated with the steering reaction force correlates with the coefficient of kinetic friction between each wheel and the road surface in an actual running vehicle. Therefore, when each wheel attached to the steering device in the steering simulator is pressed against the mounting surface without rotating about the axle center, simply applying a load to the steering device corresponding to the wheel sharing load determined from the vehicle specifications, A load correlated with the steering reaction force reflecting the dynamic friction coefficient between each wheel and the road surface in the actual running vehicle cannot be applied. However, in order to actually rotate the wheels mounted on the steering device on the mounting surface around the axle in the steering simulator, the mounting surface needs to be constituted by the outer peripheral surface of the rotating roller or the like. There is a problem that it becomes complicated, complicated and expensive.

【0007】本発明は、上記問題を解決することのでき
る車両用シミュレーションシステムを提供することを目
的とする。
An object of the present invention is to provide a vehicle simulation system that can solve the above-mentioned problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、舵角入力部、
駆動力入力部、制動力入力部を含む入力部と、その舵角
入力部の操作反力を付与するアクチュエータを含むドラ
イビングシミュレータ側アクチュエータとを有し、操舵
反力の伝達を含む車両挙動をシミュレーションするドラ
イビングシミュレータと、ステアリング装置に負荷を付
与するアクチュエータを含む負荷付与機構を制御するこ
とで、そのステアリング装置に操舵反力に相関する負荷
が付与された状態をシミュレーションするステアリング
シミュレータと、その入力部により生成された信号と、
予め定められた各車輪分担荷重を含む設定条件とに応じ
て、セルフアライニングトルクを含む制御パラメータを
演算する手段とを備え、そのステアリングシミュレータ
は、そのステアリング装置に取り付けられた左右車輪の
載置面を有すると共に、各車輪を車軸中心に回転させる
ことなく、その負荷付与機構により各車輪を載置面に押
し付け可能とされ、ドライビングシミュレータによりそ
の伝達がシミュレーションされる操舵反力に相関する負
荷を、その制御パラメータに基づきステアリングシミュ
レータにおいてステアリング装置に付与可能な車両用シ
ミュレーションシステムにおいて、その載置面への負荷
付与機構による左右車輪の押し付け荷重の変化と、その
変化に伴う操舵トルクの変化との関係を記憶する手段
と、前記設定条件として予め定められる各車輪分担荷重
の補正値と、前記制御パラメータとして演算されるセル
フアライニングトルクをステアリング装置の操舵中心回
りのトルクに換算した値との関係が、その記憶した関係
に対応するように、各補正値を演算する手段と、そのス
テアリング装置に取り付けられた各車輪を載置面に押し
付けることで、各車輪分担荷重の補正値に対応する負荷
を操舵反力に相関する負荷として付与できるように、そ
の負荷付与機構が制御されることを特徴とする。本発明
の構成によれば、載置面への負荷付与機構による左右車
輪の押し付け荷重の変化と、その変化に伴う操舵トルク
の変化との記憶される関係は、その左右車輪と載置面と
の間の動摩擦係数を反映する。よって、ドライビングシ
ミュレータにおいて設定条件として予め定められる各車
輪分担荷重の補正値と、制御パラメータとして演算され
るセルフアライニングトルクをステアリング装置の操舵
中心回りのトルクに換算した値との関係を、その記憶さ
れる関係に対応させることで、各補正値はその動摩擦係
数を反映したものとなる。よって、ステアリング装置に
取り付けられた左右車輪を載置面に押し付けることで、
各補正値に対応する負荷を操舵反力に相関する負荷とし
て付与し、実走車両における各車輪と路面との間の動摩
擦係数を反映した操舵反力に相関する負荷を付与でき
る。その左右車輪を載置面に押し付ける際に、各車輪を
車軸中心に回転させる必要がないので、ステアリングシ
ミュレータの構造を簡単化できる。
According to the present invention, there is provided a steering angle input unit,
Simulation of vehicle behavior including transmission of steering reaction force, including an input unit including a driving force input unit and a braking force input unit, and a driving simulator side actuator including an actuator that applies an operation reaction force of the steering angle input unit. A driving simulator that controls a load applying mechanism including an actuator that applies a load to the steering device, thereby simulating a state in which a load correlated to a steering reaction force is applied to the steering device, and an input unit for the simulator. And the signal generated by
Means for calculating a control parameter including a self-aligning torque in accordance with a predetermined setting condition including a load shared by each wheel, and a steering simulator for mounting the left and right wheels attached to the steering device. Surface, and each wheel can be pressed against the mounting surface by the load applying mechanism without rotating each wheel around the axle, and a load that is correlated with the steering reaction force whose transmission is simulated by the driving simulator. In a vehicle simulation system that can be applied to a steering device in a steering simulator based on the control parameters, a change in the pressing load of the left and right wheels by a load applying mechanism on the mounting surface and a change in the steering torque associated with the change. Means for storing a relationship; The relationship between the correction value of each wheel-sharing load determined in advance and a value obtained by converting the self-aligning torque calculated as the control parameter into a torque around the steering center of the steering device corresponds to the stored relationship. Means for calculating each correction value, and by pressing each wheel attached to the steering device against the mounting surface, a load corresponding to the correction value of the load shared by each wheel is applied as a load correlated to the steering reaction force. The load applying mechanism is controlled so as to be able to do so. According to the configuration of the present invention, the stored relationship between the change in the pressing load of the left and right wheels by the load applying mechanism on the mounting surface and the change in the steering torque accompanying the change is determined by the left and right wheels and the mounting surface. Reflect the coefficient of kinetic friction between Therefore, the relationship between the correction value of each wheel shared load determined in advance as a setting condition in the driving simulator and the value obtained by converting the self-aligning torque calculated as a control parameter into a torque around the steering center of the steering device is stored. Each correction value reflects the dynamic friction coefficient by making it correspond to the relationship described below. Therefore, by pressing the left and right wheels attached to the steering device against the mounting surface,
A load corresponding to each correction value is applied as a load correlated to the steering reaction force, and a load correlated to the steering reaction force reflecting the dynamic friction coefficient between each wheel and the road surface in the actual running vehicle can be applied. When the left and right wheels are pressed against the mounting surface, it is not necessary to rotate each wheel around the axle, so that the structure of the steering simulator can be simplified.

【0009】その載置面への負荷付与機構による左右車
輪の押し付け荷重の変化と、その変化に伴う操舵トルク
の変化との関係として、その押し付け荷重をWa、操舵
トルクをTaとした場合に、Ka=Wa/Taにより求
められる比例定数Kaを記憶し、前記設定条件として予
め定められる右車輪分担荷重をWfro、左車輪分担荷
重をWflo、前記制御パラメータとして演算されるセ
ルフアライニングトルクを前記ステアリング装置の操舵
中心回りのトルクに換算した値をSAT、車輪分担荷重
合計をWとして、Wfr=SAT・Ka・Wfro/W
により右車輪分担荷重の補正値Wfrを演算し、Wfl
=SAT・Ka・Wflo/Wにより左車輪分担荷重の
補正値Wflを演算するのが好ましい。その比例定数は
載置面と各車輪との間の動摩擦係数に対応することか
ら、各車輪分担荷重の補正値を容易に求めることができ
る。
As a relationship between a change in the pressing load of the left and right wheels by the load applying mechanism on the mounting surface and a change in the steering torque accompanying the change, when the pressing load is Wa and the steering torque is Ta, The proportional constant Ka determined by Ka = Wa / Ta is stored, the right wheel sharing load predetermined as the setting condition is Wfr, the left wheel sharing load is Wflo, and the self-aligning torque calculated as the control parameter is the steering torque. Assuming that the value converted to the torque around the steering center of the device is SAT and the total wheel sharing load is W, Wfr = SAT · Ka · Wfr / W
To calculate the correction value Wfr of the right wheel sharing load,
= SAT · Ka · Wflo / W, it is preferable to calculate the correction value Wfl of the left wheel shared load. Since the proportional constant corresponds to the dynamic friction coefficient between the mounting surface and each wheel, the correction value of the load shared by each wheel can be easily obtained.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1に示す車両用シミュレーショ
ンシステムは、図2に示すドライビングシミュレータ1
と、図3に示すステアリングシミュレータ100とを備
える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The vehicle simulation system shown in FIG. 1 is a driving simulator 1 shown in FIG.
And a steering simulator 100 shown in FIG.

【0011】そのドライビングシミュレータ1は、オペ
レータを支持する本体2、この本体2の作動用アクチュ
エータ3、ステアリングホイールを模した舵角入力部
4、その舵角入力部4への操作反力付加用アクチュエー
タ5、アクセルペダルを模した駆動力入力部6、ブレー
キペダルを模した制動力入力部7、映像表示部9、およ
び入力装置10を備える。
The driving simulator 1 includes a main body 2 for supporting an operator, an actuator 3 for operating the main body 2, a steering angle input unit 4 imitating a steering wheel, and an actuator for applying an operation reaction force to the steering angle input unit 4. 5, a driving force input unit 6 simulating an accelerator pedal, a braking force input unit 7 simulating a brake pedal, a video display unit 9, and an input device 10.

【0012】その本体2は、支持プレート2aと、この
支持プレート2a上に設けられるオペレータシート2b
と、その支持プレート2aの周縁部に設けられる柵2c
を有する。
The main body 2 includes a support plate 2a and an operator seat 2b provided on the support plate 2a.
And a fence 2c provided on the periphery of the support plate 2a
Having.

【0013】その本体2の作動用アクチュエータ3は複
数の電動シリンダにより構成され、各電動シリンダの一
端は支持プレート2aにリンク接続され、他端は床上の
ベース11にリンク接続される。各電動シリンダの伸縮
により本体2を任意方向に作動させることが可能とされ
ている。そのアクチュエータ3により本体2を作動させ
ることで、車両挙動として車体の動きがシミュレーショ
ンされる。この本体作動用アクチュエータ3は制御装置
8に接続されている。なお、本体作動用アクチュエータ
3の構成は、車両挙動のシミュレーションを行うことが
できるように本体2を作動させることができれば特に限
定されない。
The operating actuator 3 of the main body 2 is composed of a plurality of electric cylinders. One end of each electric cylinder is linked to the support plate 2a, and the other end is linked to the base 11 on the floor. The main body 2 can be operated in an arbitrary direction by expansion and contraction of each electric cylinder. By operating the main body 2 by the actuator 3, the movement of the vehicle body is simulated as the vehicle behavior. The main body operating actuator 3 is connected to a control device 8. The configuration of the actuator 3 for operating the main body is not particularly limited as long as the main body 2 can be operated so as to simulate vehicle behavior.

【0014】その舵角入力部4は、その本体2に回転操
作可能に取り付けられる操作部4aと、この操作部4a
の回転角度を検知する角度センサ4bと、この操作部4
aの操作トルクを検知するトルクセンサ4cとを有す
る。その角度センサ4bは、オペレータによる操作部4
aの回転操作角度に応じた操舵角信号を生成して制御装
置8に送る。そのトルクセンサ4cは、オペレータによ
る操作部4aの操作トルクに応じた操舵トルク信号を制
御装置8に送る。
The steering angle input section 4 includes an operation section 4a rotatably mounted on the main body 2, and an operation section 4a.
An angle sensor 4b for detecting the rotation angle of the
a), and a torque sensor 4c for detecting the operation torque of a. The angle sensor 4b is provided by an operating unit 4
A steering angle signal corresponding to the rotation operation angle a is generated and sent to the control device 8. The torque sensor 4c sends a steering torque signal corresponding to the operation torque of the operation unit 4a by the operator to the control device 8.

【0015】その操作反力付加用アクチュエータ5は、
その舵角入力部4の一端に接続されるモータにより構成
され、その舵角入力部4に操作反力を作用させる。この
アクチュエータ5は上記制御装置8に接続され、入力部
4、6、7の生成信号に応じて制御される。そのアクチ
ュエータ5により舵角入力部4に操作反力を作用させる
ことで、車両挙動として路面からステアリングホイール
を介するドライバーへの操舵反力の伝達がシミュレーシ
ョンされる。
The actuator 5 for adding an operation reaction force includes:
It is constituted by a motor connected to one end of the steering angle input section 4, and applies an operation reaction force to the steering angle input section 4. The actuator 5 is connected to the control device 8 and is controlled in accordance with the generated signals of the input units 4, 6, 7. By applying an operation reaction force to the steering angle input unit 4 by the actuator 5, transmission of the steering reaction force from the road surface to the driver via the steering wheel is simulated as the vehicle behavior.

【0016】その駆動力入力部6は、その本体2に踏み
込み操作可能に取り付けられる操作部6aと、この操作
部6aの踏み込み量の検知センサ6bとを有する。その
センサ6bは、オペレータによる操作部6aの踏み込み
量に応じた駆動信号を生成して制御装置8に送る。
The driving force input section 6 has an operation section 6a attached to the main body 2 so as to be capable of being depressed, and a sensor 6b for detecting the amount of depression of the operation section 6a. The sensor 6b generates a drive signal corresponding to the amount of depression of the operation unit 6a by the operator and sends the drive signal to the control device 8.

【0017】その制動力入力部7は、その本体2に踏み
込み操作可能に取り付けられる操作部7aと、この操作
部7aの踏み込み量の検知センサ7bとを有する。その
センサ7bは、オペレータによる操作部7aの踏み込み
量に応じた制動信号を生成して制御装置8に送る。
The braking force input unit 7 has an operation unit 7a operably mounted on the main body 2 and a sensor 7b for detecting the amount of depression of the operation unit 7a. The sensor 7b generates a braking signal corresponding to the amount of depression of the operation unit 7a by the operator and sends the braking signal to the control device 8.

【0018】その映像表示部9は、例えばCRTディス
プレイ等の表示器により構成され、制御装置8から送ら
れる画像信号に応じた映像を表示する。
The video display unit 9 is constituted by a display such as a CRT display, for example, and displays a video according to an image signal sent from the control device 8.

【0019】上記ステアリングシミュレータ100は、
フレーム状の本体101と左右車輪103を有する台車
105と、この台車105を支持する支持機構106を
備える。その台車105に取り付けられるステアリング
装置104に、その車輪103がサスペンション102
を介して取り付けられる。
The steering simulator 100 includes:
A bogie 105 having a frame-shaped main body 101 and left and right wheels 103 and a support mechanism 106 for supporting the bogie 105 are provided. A wheel 103 is attached to a suspension device 102 on a steering device 104 attached to the truck 105.
Mounted via.

【0020】そのステアリング装置104は、ステアリ
ングホイール107とステアリングギヤとを備える。そ
のステアリングギヤは、本実施形態ではラックピニオン
型とされ、ステアリングホイール107の回転運動をラ
ックの車両幅方向移動に変換する運動変換機構により構
成され、そのステアリングホイール107の回転により
両車輪103を転舵させる。なお、ステアリングギヤの
型式は特に限定されず、例えばボールスクリュー型であ
ってもよい。
The steering device 104 includes a steering wheel 107 and a steering gear. The steering gear is of a rack and pinion type in this embodiment, and is constituted by a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the steering wheel 107 into the width of the rack in the vehicle width direction. Steer. The type of the steering gear is not particularly limited, and may be, for example, a ball screw type.

【0021】そのステアリング装置104を操舵するた
めにステアリングホイール107の回転力を発生する操
舵用アクチュエータ161と、そのステアリング装置1
04の操舵反力として操舵トルクを検出するトルクセン
サ162とが設けられている。ステアリング装置104
が電動パワーステアリング装置のように操舵補助力を発
生するアクチュエータと、操舵トルク検出用センサとを
有する場合、そのアクチュエータとセンサを、その操舵
用アクチュエータ161とトルクセンサ162として利
用するのが好ましい。
A steering actuator 161 for generating a turning force of the steering wheel 107 for steering the steering device 104, and the steering device 1
A torque sensor 162 for detecting a steering torque as a steering reaction force of the steering wheel 04 is provided. Steering device 104
Has an actuator that generates a steering assist force, such as an electric power steering device, and a steering torque detection sensor, it is preferable to use the actuator and the sensor as the steering actuator 161 and the torque sensor 162.

【0022】その支持機構106は板状の左右第1支持
プレート121を有する。上記左右車輪103は、ゴム
製タイヤと、このタイヤの内周に装着される金属製ホイ
ールとを有する。両第1支持プレート121の上面それ
ぞれが載置面121aとされ、左方の第1支持プレート
121の載置面121aに左方の車輪103が載置さ
れ、右方の第1支持プレート121の載置面121aに
右方の車輪103が載置される。
The support mechanism 106 has first left and right support plates 121 in a plate shape. The left and right wheels 103 include a rubber tire and a metal wheel mounted on the inner periphery of the tire. Each of the upper surfaces of the first support plates 121 is a mounting surface 121a, and the left wheel 103 is mounted on the mounting surface 121a of the first support plate 121 on the left. The right wheel 103 is mounted on the mounting surface 121a.

【0023】本体101の後部にはステアリング装置を
介することなくサスペンションを介して後部左右車輪
(図示省略)が取り付けられ、その載置面121aと同
一高さの別の載置面上に載置される。なお、4輪操舵車
両のシミュレーションを行う場合、台車の後部に取り付
けたステアリング装置に左右車輪を取り付け、前部左右
車輪と同様にして負荷を付与するようにしてもよい。
Rear left and right wheels (not shown) are attached to the rear portion of the main body 101 via a suspension without a steering device, and are mounted on another mounting surface at the same height as the mounting surface 121a. You. When performing a simulation of a four-wheel steering vehicle, the left and right wheels may be attached to a steering device attached to the rear part of the bogie, and a load may be applied in the same manner as the front left and right wheels.

【0024】左右第1支持プレート121それぞれは左
右支持装置110により、上下方向軸中心に回転可能、
前後方向と左右方向に沿って移動可能に支持されてい
る。すなわち、各支持装置110は、図4に示すよう
に、上記第1支持プレート121を上下方向に沿う軸1
22中心に回転可能に支持する第2支持プレート123
と、この第2支持プレート123をレール124を介し
て台車105の左右方向に沿って移動可能に支持する第
3支持プレート125と、この第3支持プレート125
をレール126を介して台車105の前後方向に沿って
移動可能に支持する第4支持プレート127とを有す
る。その第4支持プレート127が床等の固定側150
に取り付けられている。
Each of the left and right first support plates 121 is rotatable about a vertical axis by a left and right support device 110.
It is supported so as to be movable in the front-rear direction and the left-right direction. That is, as shown in FIG. 4, each support device 110 moves the first support plate 121 along the axis 1 along the vertical direction.
Second support plate 123 rotatably supported at center 22
A third support plate 125 for supporting the second support plate 123 movably along the left-right direction of the bogie 105 via a rail 124; and a third support plate 125
And a fourth support plate 127 supporting the carriage 105 via the rail 126 so as to be movable in the front-rear direction. The fourth support plate 127 is mounted on a fixed side 150 such as a floor.
Attached to.

【0025】上記ステアリング装置104に操舵反力に
相関する負荷を台車105を介して付与するステアリン
グシミュレータ側アクチュエータを有する負荷付与機構
111が設けられている。この負荷付与機構111によ
り付与される負荷の大きさと方向は変更可能とされてい
る。その負荷付与機構111は左右第1負荷付与装置1
30と左右第2負荷付与装置140とを有する。
The steering device 104 is provided with a load applying mechanism 111 having a steering simulator-side actuator for applying a load correlated to the steering reaction force via the bogie 105. The magnitude and direction of the load applied by the load applying mechanism 111 can be changed. The load applying mechanism 111 includes the left and right first load applying devices 1.
30 and a left and right second load applying device 140.

【0026】各第1負荷付与装置130は、第1支持プ
レート121から台車105の左右車輪103を介して
ステアリング装置104に負荷を付与する。すなわち、
各第1負荷付与装置130は、第1アクチュエータ13
1と、第2アクチュエータ132と、第3アクチュエー
タ133を有する。各アクチュエータ131、132、
133は伸縮可能な油圧式アクチュエータにより構成さ
れ、伸縮することで加振機能を奏することもできる。な
お各アクチュエータは電動式でも良い。
Each first load applying device 130 applies a load to the steering device 104 from the first support plate 121 via the left and right wheels 103 of the bogie 105. That is,
Each first load applying device 130 includes a first actuator 13
1, a second actuator 132, and a third actuator 133. Each actuator 131, 132,
133 is constituted by a hydraulic actuator that can be extended and contracted, and can also exert a vibration function by being extended and contracted. Each actuator may be electrically operated.

【0027】各第1アクチュエータ131のシリンダチ
ューブ131aは第2支持プレート123に上下方向軸
131c中心に揺動可能に連結され、移動ロッド131
bは第1支持プレート121に前記軸122から偏心し
た位置において上下方向軸131d中心に相対回転可能
に連結され、前記軸122を通ることのない横方向に沿
って伸縮可能とされている。これにより、各第1アクチ
ュエータ131により第1支持プレート121それぞれ
を上下方向軸122中心に回転させるモーメントを付与
することで、各載置面121a上の車輪103それぞれ
に上下方向軸回りの負荷を付与できる。この負荷の方向
と大きさは各第1アクチュエータ131の駆動方向と駆
動力とに応じて変更できる。
The cylinder tube 131a of each first actuator 131 is connected to the second support plate 123 so as to be swingable about a vertical axis 131c.
b is connected to the first support plate 121 at a position eccentric from the shaft 122 so as to be relatively rotatable about a vertical shaft 131d, and is extendable and contractable in a lateral direction without passing through the shaft 122. Thus, by applying a moment for rotating each of the first support plates 121 about the vertical axis 122 by each of the first actuators 131, a load around the vertical axis is applied to each of the wheels 103 on each of the mounting surfaces 121a. it can. The direction and magnitude of the load can be changed according to the driving direction and driving force of each first actuator 131.

【0028】各第2アクチュエータ132のシリンダチ
ューブ132aは第3支持プレート125に上下方向軸
132c中心に揺動可能に連結され、移動ロッド132
bは第2支持プレート123に上下方向軸132d中心
に揺動可能に連結され、台車105の左右方向(図4の
左右方向)に沿って伸縮可能とされている。各第3アク
チュエータ133のシリンダチューブ133aは第4支
持プレート127に上下方向軸133c中心に揺動可能
に連結され、移動ロッド133bは第3支持プレート1
25に上下方向軸133d中心に揺動可能に連結され、
台車105の前後方向(図4の上下方向)に沿って伸縮
可能とされている。これにより、各第2アクチュエータ
132により各第2支持プレート123を介して第1支
持プレート121それぞれを台車105の左右方向に沿
って移動させる横方向力を付与できる。各第3アクチュ
エータ133により各第2支持プレート123と各第3
支持プレート125を介して第1支持プレート121そ
れぞれを台車105の前後方向に沿って移動させる横方
向力を付与できる。よって、各第2、第3アクチュエー
タ132、133により各載置面121a上の車輪10
3それぞれを介して、両横方向力の合力に対応する横方
向に沿う負荷をステアリング装置104に付与できる。
この負荷の方向と大きさは各第2、第3アクチュエータ
132、133の駆動方向と駆動力とに応じて変更でき
る。
The cylinder tube 132a of each second actuator 132 is swingably connected to the third support plate 125 about the vertical axis 132c.
b is swingably connected to the second support plate 123 about the vertical axis 132d, and is extendable and contractable along the left and right direction of the carriage 105 (the left and right direction in FIG. 4). The cylinder tube 133a of each third actuator 133 is swingably connected to the fourth support plate 127 about the vertical axis 133c, and the moving rod 133b is connected to the third support plate 1.
25, and is pivotally connected to the center of the vertical shaft 133d.
The trolley 105 can be extended and contracted in the front-rear direction (vertical direction in FIG. 4). Thus, a lateral force can be applied by each of the second actuators 132 to move each of the first support plates 121 along the left and right directions of the carriage 105 via each of the second support plates 123. Each third support plate 123 is connected to each third support plate 123 by each third actuator 133.
A lateral force can be applied to the first support plate 121 via the support plate 125 to move each of the first support plates 121 in the front-rear direction of the carriage 105. Therefore, the wheel 10 on each mounting surface 121a is controlled by the second and third actuators 132 and 133.
3, a load along the lateral direction corresponding to the resultant force of the two lateral forces can be applied to the steering device 104.
The direction and magnitude of the load can be changed according to the driving direction and driving force of each of the second and third actuators 132 and 133.

【0029】各第2負荷付与装置140は台車105の
各サスペンション102を介してステアリング装置10
4に負荷を付与可能な第4アクチュエータ141を有す
る。各第4アクチュエータ141は上下方向に沿って伸
縮可能な油圧式アクチュエータにより構成され、伸縮す
ることで加振機能を奏することもできる。なお各アクチ
ュエータは電動式でも良い。各第4アクチュエータ14
1は、シリンダチューブ141aが固定側150に取り
付けられ、伸縮ロッド141bがサスペンション102
に接するものとされている。これにより、各第4アクチ
ュエータ141により、上下方向に沿ってサスペンショ
ン102を介して左右車輪103それぞれを車軸中心に
回転させることなく載置面121aに押し付けることが
できる。その押し付けにより左右車輪103それぞれを
介してステアリング装置104にサスペンション102
を介して上下方向に沿う負荷が付与され、その負荷は第
4アクチュエータ141の伸縮によって変化する。
Each second load applying device 140 is connected to the steering device 10 via each suspension 102 of the bogie 105.
4 has a fourth actuator 141 that can apply a load to the fourth actuator 141. Each of the fourth actuators 141 is constituted by a hydraulic actuator that can expand and contract in the vertical direction, and can also perform a vibration function by expanding and contracting. Each actuator may be electrically operated. Each fourth actuator 14
1, a cylinder tube 141a is attached to a fixed side 150, and a telescopic rod 141b is
It is supposed to be in contact with. Thus, the respective left and right wheels 103 can be pressed against the mounting surface 121a by the respective fourth actuators 141 via the suspension 102 without rotating about the axle center along the up-down direction. By the pressing, the suspension 102 is applied to the steering device 104 via the left and right wheels 103 respectively.
, A load along the vertical direction is applied, and the load is changed by expansion and contraction of the fourth actuator 141.

【0030】なお、左右車輪103それぞれを介して付
与される上下方向に沿う負荷を、サスペンション102
側からではなく第1支持プレート121側から付与する
ようにしてもよい。例えば、図3において2点鎖線で示
すように、左右支持装置110を上下方向に伸縮可能な
左右アクチュエータ141′により支持し、各アクチュ
エータ141′により各第1支持プレート121を介し
て左右車輪103それぞれを押し上げ、その押し上げに
よる各サスペンション102の上方への変位を固定側1
50により受けられるようにする。
The vertical load applied via the right and left wheels 103 is applied to the suspension 102.
It may be applied from the first support plate 121 side instead of from the side. For example, as shown by a two-dot chain line in FIG. And the upward displacement of each suspension 102 due to the pushing is fixed to the fixed side 1.
50.

【0031】上記第4アクチュエータ141の伸縮によ
り、左右車輪103を介してステアリング装置104に
付与される上下方向に沿う負荷が変化する。これによ
り、横加速度によるロール運動に基づき変化する負荷が
付与された状態をシミュレーションできる。路面の粗さ
変化やタイヤ構造の相違に基づく各車輪と路面との間の
摩擦係数の変化は、各車輪の分担荷重と摩擦係数との積
である摩擦抵抗の変化に対応する。その摩擦抵抗の変化
は各車輪103を介してステアリング装置104に付与
される上下方向に沿う負荷の変化に対応する。よって、
各第4アクチュエータ141の伸縮により各車輪103
に付与される上下方向に沿う負荷を変化させることによ
り、その摩擦係数に応じた負荷が付与された状態をシミ
ュレーションできる。また、各車輪103のタイヤのト
レッド溝の深さや載置面121aの粗さを変更調整する
ことで、その摩擦係数に応じた負荷が付与された状態を
シミュレーションしてもよい。実際の車両の操舵状態に
おいて車輪に作用するコーナリングフォースの変化は、
第1支持プレート121上の左右車輪103それぞれに
作用する横方向の負荷の変化に対応する。すなわち、図
5は実際の車輪に作用する負荷を示すもので、車両の進
行方向(矢印aで示す)に対して車輪Tの回転面(2点
鎖線bで示す)が滑り角θをなして操舵されている状態
では、その車輪TにコーナリングフォースFが横方向に
沿って作用し、また、セルフアライニングトルクMが上
下方向軸回りに作用する。そして、左右車輪103に付
与される横方向の負荷は、各第2アクチュエータ132
により第1支持プレート121それぞれを台車105の
左右方向に沿って移動させる横方向力と、各第3アクチ
ュエータ133により第1支持プレート121それぞれ
を台車105の前後方向に沿って移動させる横方向力の
合力に対応する。この合力の大きさと方向は、各第2、
第3アクチュエータ132、133の発生圧力を変化さ
せることで任意に変更できる。よって、各第2、第3ア
クチュエータ132、133の伸縮により、変化するコ
ーナリングフォースが付与された状態をシミュレーショ
ンできる。実際の車両の操舵状態において車輪に作用す
るセルフアライニングトルクの変化は、第1支持プレー
ト121上の左右車輪103それぞれに作用するキング
ピン軸まわりのモーメントの変化により対応する。すな
わち、実際の車両の車輪に作用するセルフアライニング
トルクはキングピン軸回りに作用する。そして、左右車
輪103に付与される上下方向軸122まわりの負荷
は、各第1アクチュエータ131により第1支持プレー
ト121それぞれを上下方向軸122中心に回転させる
モーメントに対応する。このモーメントの大きさと方向
は、各第1アクチュエータ131の駆動力を変更するこ
とで任意に変更できる。よって、各第1アクチュエータ
131の伸縮により、変化するセルフアライニングトル
クが付与された状態をシミュレーションできる。
The vertical load applied to the steering device 104 via the left and right wheels 103 changes due to the expansion and contraction of the fourth actuator 141. Thereby, it is possible to simulate a state in which a load that changes based on the roll motion due to the lateral acceleration is applied. A change in the coefficient of friction between each wheel and the road surface based on a change in road surface roughness or a difference in tire structure corresponds to a change in friction resistance, which is a product of a shared load of each wheel and a coefficient of friction. The change in the frictional resistance corresponds to the change in the load applied to the steering device 104 via the respective wheels 103 along the vertical direction. Therefore,
The expansion and contraction of each fourth actuator 141 causes each wheel 103
By changing the load applied along the vertical direction, it is possible to simulate a state where a load according to the friction coefficient is applied. Further, by changing and adjusting the depth of the tread groove of the tire of each wheel 103 and the roughness of the mounting surface 121a, a state in which a load corresponding to the friction coefficient is applied may be simulated. The change in the cornering force acting on the wheels in the actual vehicle steering state is
This corresponds to a change in the lateral load acting on each of the left and right wheels 103 on the first support plate 121. That is, FIG. 5 shows the load acting on the actual wheels, and the rotational surface (indicated by a two-dot chain line b) of the wheel T forms a slip angle θ with respect to the traveling direction of the vehicle (indicated by an arrow a). In the steering state, the cornering force F acts on the wheel T along the lateral direction, and the self-aligning torque M acts around the vertical axis. The lateral load applied to the left and right wheels 103 is controlled by the second actuator 132
The lateral force for moving each of the first support plates 121 along the left and right directions of the bogie 105 and the lateral force for moving each of the first support plates 121 along the front and rear directions of the bogie 105 by each third actuator 133. Respond to resultant forces. The magnitude and direction of the resultant force are
It can be arbitrarily changed by changing the pressure generated by the third actuators 132 and 133. Therefore, it is possible to simulate a state in which a changing cornering force is applied by the expansion and contraction of each of the second and third actuators 132 and 133. The change in the self-aligning torque that acts on the wheels in the actual steering state of the vehicle corresponds to the change in the moment around the kingpin axis that acts on each of the left and right wheels 103 on the first support plate 121. That is, the self-aligning torque acting on the actual vehicle wheels acts around the kingpin axis. The load applied to the left and right wheels 103 around the vertical axis 122 corresponds to a moment when each of the first actuators 131 rotates the first support plate 121 around the vertical axis 122. The magnitude and direction of this moment can be arbitrarily changed by changing the driving force of each first actuator 131. Therefore, it is possible to simulate a state in which the changing self-aligning torque is applied by the expansion and contraction of each first actuator 131.

【0032】図1に示すように、上記第1〜第4アクチ
ュエータ131、132、133、141と操舵用アク
チュエータ161とトルクセンサ162は、制御装置8
に接続される。また、その制御装置8に、その第1〜第
4アクチュエータ131、132、133、141のス
トロークを検知するストロークセンサ131′、13
2′、133′、141′と、モニタ、外部記憶装置、
プリンタ等のデータ出力装置154が接続されている。
As shown in FIG. 1, the first to fourth actuators 131, 132, 133, 141, the steering actuator 161 and the torque sensor 162 are connected to the control device 8
Connected to. Further, the control device 8 has stroke sensors 131 ′, 13, which detect the strokes of the first to fourth actuators 131, 132, 133, 141.
2 ', 133', 141 ', monitor, external storage device,
A data output device 154 such as a printer is connected.

【0033】その制御装置8は、ドライビングシミュレ
ータ1を制御する第1制御部21と、ステアリングシミ
ュレータ100を制御する第2制御部22とを有する。
その第1制御部21と第2制御部22は、それぞれコン
ピュータにより構成され、互いに信号を授受可能にイン
ターフェイスを介して接続される。なお、その第1制御
部21と第2制御部22を、両制御部21、22の機能
を奏する1台のコンピュータから構成してもよい。
The control device 8 has a first control unit 21 for controlling the driving simulator 1 and a second control unit 22 for controlling the steering simulator 100.
The first control unit 21 and the second control unit 22 are each configured by a computer, and are connected to each other via an interface so that signals can be exchanged. Note that the first control unit 21 and the second control unit 22 may be configured by one computer having the functions of both the control units 21 and 22.

【0034】その第1制御部21はドライビングシミュ
レーション用プログラムを記憶し、ドライビングシミュ
レータ側アクチュエータ3、5を上記入力部4、6、7
の生成信号に応じてそのプログラムに従い制御する。す
なわち、そのプログラムにより設定され、あるいは入力
装置10から入力される車両質量、各車輪の分担荷重、
ホイールベースや車両重心位置やニューマティックトレ
ール等の車両寸法諸元、車輪と接地面との間の摩擦係数
等のシミュレーションのための設定条件と、上記入力部
4、6、7により生成された操舵角信号、操舵トルク信
号、駆動信号、制動信号とに応じて、シミュレーション
のための制御パラメータを演算する。その制御パラメー
タとして、セルフアライニングトルク、車両の前後方向
速度、前後方向加速度、横方向速度、横方向加速度、ヨ
ーレート、コーナリングフォース、走行距離、操舵方向
等が求められるが、これらに限定されるものではない。
その制御パラメータの算出は、実車走行試験におけるデ
ータに基づく公知の演算式を用いて行うことができる。
The first control section 21 stores a driving simulation program, and drives the driving simulator side actuators 3, 5 to the input sections 4, 6, 7.
Is controlled according to the program in accordance with the generated signal. That is, the vehicle mass set by the program or input from the input device 10, the shared load of each wheel,
Setting conditions for simulation of the vehicle dimensions such as the wheel base, the center of gravity of the vehicle, the pneumatic trail, the friction coefficient between the wheels and the ground contact surface, and the steering generated by the input units 4, 6, 7 Control parameters for simulation are calculated according to the angle signal, the steering torque signal, the drive signal, and the braking signal. As the control parameters, self-aligning torque, longitudinal speed of the vehicle, longitudinal acceleration, lateral speed, lateral acceleration, yaw rate, cornering force, mileage, steering direction, and the like are obtained, but are not limited thereto. is not.
The calculation of the control parameters can be performed using a known arithmetic expression based on data in an actual vehicle running test.

【0035】その第2制御部22は、記憶したステアリ
ングシミュレーション用プログラムに従い負荷付与機構
111を構成するステアリングシミュレータ側アクチュ
エータ131、132、133、141を制御する。こ
れにより、ステアリングシミュレータ100において、
ステアリング装置104に操舵反力に相関する負荷が付
与された状態をシミュレーションする。
The second control unit 22 controls the steering simulator-side actuators 131, 132, 133, 141 constituting the load applying mechanism 111 in accordance with the stored steering simulation program. Thereby, in the steering simulator 100,
Simulate a state in which a load correlated with the steering reaction force is applied to the steering device 104.

【0036】上記システムによるシミュレーションに先
立ち、負荷付与機構111による載置面121aへの左
右車輪103の押し付け荷重の変化と、その変化に伴う
ステアリング装置104の操舵トルクの変化との関係が
予め求められ、その関係が第1制御部21に記憶され
る。その操舵トルクは左右車輪103と載置面121a
との間の動摩擦力に対応する。図6に示すように、その
押し付け荷重Waを第4アクチュエータ141により変
化させた時の操舵トルクTaの変化をトルクセンサ16
2により測定し、Ka=Wa/Taにより求められる比
例定数Kaがその関係として記憶される。
Prior to the simulation by the above system, the relationship between the change in the pressing load of the left and right wheels 103 on the mounting surface 121a by the load applying mechanism 111 and the change in the steering torque of the steering device 104 due to the change is determined in advance. Are stored in the first control unit 21. The steering torque is applied to the left and right wheels 103 and the mounting surface 121a.
Corresponding to the kinetic friction force. As shown in FIG. 6, when the pressing load Wa is changed by the fourth actuator 141, the change in the steering torque Ta is
2 and the proportional constant Ka determined by Ka = Wa / Ta is stored as the relationship.

【0037】第1制御部21は、上記設定条件として予
め定められる各車輪分担荷重の補正値と、上記制御パラ
メータとして演算されるセルフアライニングトルクをス
テアリング装置104の操舵中心回りのトルクに換算し
た値との関係が、その記憶した関係に対応するように、
各補正値を演算する。すなわち、その関係として記憶さ
れる上記比例定数Kaを含む以下の式(1)、(2)に
より、右車輪分担荷重の補正値Wfrと左車輪分担荷重
の補正値Wflとが演算される。その式(1)、(2)
においては、上記設定条件として予め定められる右車輪
分担荷重をWfro、左車輪分担荷重をWflo、その
制御パラメータとして演算されるセルフアライニングト
ルクをステアリング装置104の操舵中心、すなわちス
テアリングホイール107の回転中心回りのトルクに換
算した値をSAT、車輪分担荷重合計をW(=Wfro
+Wflo)としている。なお、そのセルフアライニン
グトルクのSATへの換算のため、ステアリング装置1
04のステアリングホイール107の回転角変化に対す
る車輪103のトー角変化の減速比が、第1制御部21
のドライビングシミュレーション用プログラムにより設
定され、あるいは入力装置10から入力される設定条件
とされる。
The first control unit 21 converts the correction value of each wheel sharing load determined in advance as the set condition and the self-aligning torque calculated as the control parameter into a torque around the steering center of the steering device 104. So that the relationship with the value corresponds to the stored relationship,
Calculate each correction value. That is, the correction value Wfr of the right wheel shared load and the correction value Wfl of the left wheel shared load are calculated by the following equations (1) and (2) including the proportional constant Ka stored as the relation. Equations (1) and (2)
In the above, the right wheel sharing load and the left wheel sharing load, which are predetermined as the above setting conditions, are Wflo, and the left wheel sharing load is Wflo. The value converted to the torque around the wheel is SAT, and the total wheel-sharing load is W (= W
+ Wflo). In order to convert the self-aligning torque into the SAT, the steering device 1
The reduction ratio of the change in the toe angle of the wheel 103 to the change in the rotation angle of the steering wheel 107 in the first control unit 21
Is set by the driving simulation program or is set as a setting condition input from the input device 10.

【0038】 Wfr=SAT・Ka・Wfro/W (1) Wfl=SAT・Ka・Wflo/W (2)Wfr = SAT · Ka · Wfro / W (1) Wfl = SAT · Ka · Wflo / W (2)

【0039】第2制御部22が負荷付与機構111の第
4アクチュエータ141を制御することで、左右車輪1
03が載置面121aに押し付けられ、各車輪分担荷重
の補正値Wfr、Wflに対応する負荷が操舵反力に相
関する負荷として付与される。本実施形態では、第2制
御部22は右車輪分担荷重Wfroの補正値Wfrに対
応するストローク目標値を演算し、そのストローク目標
値とストロークセンサによる右車輪103用第4アクチ
ュエータ141のストローク検出値との偏差をなくすよ
うに、その第4アクチュエータ141をフィードバック
制御し、また、左車輪分担荷重Wfloの補正値Wfl
に対応するストローク目標値を演算し、そのストローク
目標値とストロークセンサによる左車輪103用第4ア
クチュエータ141のストローク検出値との偏差をなく
すように、その第4アクチュエータ141をフィードバ
ック制御する。
The second control unit 22 controls the fourth actuator 141 of the load applying mechanism 111, so that the left and right wheels 1
03 is pressed against the mounting surface 121a, and a load corresponding to the correction values Wfr, Wfl of the load shared by the wheels is applied as a load correlated with the steering reaction force. In the present embodiment, the second control unit 22 calculates a stroke target value corresponding to the correction value Wfr of the right wheel shared load Wfr, and detects the stroke target value and the stroke detection value of the fourth actuator 141 for the right wheel 103 by the stroke sensor. And the fourth actuator 141 is feedback-controlled so as to eliminate the deviation from the left wheel shared load Wflo.
Is calculated, and the fourth actuator 141 is feedback-controlled so as to eliminate the deviation between the target stroke value and the stroke detection value of the fourth actuator 141 for the left wheel 103 by the stroke sensor.

【0040】また、第2制御部22は、ドライビングシ
ミュレータ1によりその伝達がシミュレーションされる
操舵反力に相関する負荷を、その第1制御部21から送
られる信号に応じて求め、その負荷を負荷付与機構11
1を制御することでステアリング装置104に付与す
る。その操舵反力に相関する負荷として、例えばキング
ピン軸回りに作用するセルフアライニングトルクやコー
ナリングフォースに対応する負荷が、第1〜第3アクチ
ュエータ131、132、133の制御により付与され
る。すなわち第2制御部22は、その操舵反力に相関す
る負荷に対応するストローク目標値を上記制御パラメー
タに基づき演算し、そのストローク目標値とストローク
センサによる第1〜第3アクチュエータ131、13
2、133のストローク検出値との偏差をなくすよう
に、第1〜第3アクチュエータ131、132、133
をフィードバック制御する。
The second control unit 22 obtains a load correlated with the steering reaction force whose transmission is simulated by the driving simulator 1 in accordance with a signal sent from the first control unit 21, and calculates the load. Application mechanism 11
1 is provided to the steering device 104 by controlling the “1”. As a load correlated with the steering reaction force, for example, a load corresponding to a self-aligning torque or a cornering force acting around the kingpin axis is applied by controlling the first to third actuators 131, 132, and 133. That is, the second control unit 22 calculates a stroke target value corresponding to the load correlated to the steering reaction force based on the control parameters, and calculates the stroke target value and the first to third actuators 131 and 13 using the stroke sensors.
The first to third actuators 131, 132, 133 are set so as to eliminate the deviation from the stroke detection values of the second and third strokes.
Feedback control.

【0041】そのセルフアライニングトルクやコーナリ
ングフォースは、上記のように第1制御部21によりド
ライビングシミュレータ側アクチュエータ3、5の制御
パラメータとして求められるので、そのセルフアライニ
ングトルクやコーナリングフォースに対応する負荷は、
その制御パラメータに対応する第1制御部からの信号に
より求めることができる。この際、その制御パラメータ
はドライビングシミュレータ1のオペレータの操作によ
り変化することから、多様な走行状態での操舵反力に相
関する負荷を、実車走行実験により膨大なデータを蓄積
することなく得ることができる。
Since the self-aligning torque and the cornering force are obtained as control parameters of the driving simulator-side actuators 3 and 5 by the first control unit 21 as described above, the load corresponding to the self-aligning torque and the cornering force is obtained. Is
It can be obtained from a signal from the first control unit corresponding to the control parameter. At this time, since the control parameters are changed by the operation of the operator of the driving simulator 1, it is possible to obtain a load correlated with the steering reaction force in various driving states without accumulating a large amount of data by an actual vehicle driving experiment. it can.

【0042】これにより、負荷付与機構111を構成す
るステアリングシミュレータ側アクチュエータ131、
132、133、141は、ドライビングシミュレータ
1によりその伝達がシミュレーションされる操舵反力に
相関する負荷がステアリング装置104に付与されるよ
うに、第1制御部21から送られる信号に応じて第2制
御部22によって制御される。すなわちステアリングシ
ミュレータ100により、実際の車両走行時における操
舵反力に相関する負荷を、負荷付与機構111により台
車105を介してステアリング装置104に付与するこ
とで、実際の車両においてステアリング装置104に負
荷が付与された状態がシミュレーションされる。その負
荷付与機構111により付与される負荷の大きさと方向
が変更可能とされているので、走行条件の変更に応じた
シミュレーションができる。また、第2制御部22は、
ドライビングシミュレータ1の操作部4aの回転角度と
同一角度だけステアリングホイール107が回転するよ
うに、第1制御部21から送られる舵角入力部4の角度
センサ4bの生成信号に応じて、操舵用アクチュエータ
161を制御する。これにより、ステアリング装置10
4は舵角入力部4の操作に対応して操舵される。
Thus, the steering simulator-side actuator 131 constituting the load applying mechanism 111,
132, 133, and 141 perform the second control in response to the signal sent from the first control unit 21 so that a load correlated with the steering reaction force whose transmission is simulated by the driving simulator 1 is applied to the steering device 104. It is controlled by the unit 22. That is, the steering simulator 100 applies a load correlated to the steering reaction force during the actual running of the vehicle to the steering device 104 via the bogie 105 by the load applying mechanism 111, so that the load is applied to the steering device 104 in the actual vehicle. The given state is simulated. Since the magnitude and direction of the load applied by the load applying mechanism 111 can be changed, a simulation can be performed according to the change in the running conditions. In addition, the second control unit 22
In accordance with a signal generated by the angle sensor 4b of the steering angle input unit 4 sent from the first control unit 21, the steering actuator is rotated so that the steering wheel 107 rotates by the same angle as the rotation angle of the operation unit 4a of the driving simulator 1. 161 is controlled. Thereby, the steering device 10
The steering wheel 4 is steered in response to the operation of the steering angle input unit 4.

【0043】上記第1制御部21は、上記制御パラメー
タに応じた制御信号を出力し、その制御信号に応じて上
記本体作動用アクチュエータ3を作動させる。また第1
制御部21は、操作反力付加用アクチュエータ5を、第
2制御部22から送られるステアリングシミュレータ1
00のトルクセンサ162により検出されるステアリン
グ装置104の操舵反力の検出信号に応じて制御する。
すなわち、ドライビングシミュレータ1の舵角入力部4
の操作反力トルクが、ステアリングシミュレータ100
のステアリング装置104の操舵トルクに一致するよう
に、操作反力付加用アクチュエータ5が駆動される。こ
れにより、そのステアリング装置104の操舵反力に対
応する操作反力を舵角入力部4に付与することで、ドラ
イビングシミュレータ1において、ステアリング装置1
04を操舵した場合の操舵反力の伝達のシミュレーショ
ンを行うことができる。また第1制御部21は、仮想の
風景を生成するための画像信号を出力することで映像表
示部9を制御する。すなわち、シミュレートされる本体
2の前後方向速度、前後方向加速度、横方向速度、横方
向加速度、ヨーレート等が、その制御パラメータに対応
するように本体作動用アクチュエータ3が駆動され、車
速、走行距離、操舵方向等に応じて仮想風景が変化する
ように映像表示部9に画像信号が出力される。
The first control section 21 outputs a control signal corresponding to the control parameter, and operates the main body operating actuator 3 according to the control signal. Also the first
The control unit 21 controls the steering simulator 1 sent from the second control unit 22 to the operation reaction force adding actuator 5.
The control is performed in accordance with a detection signal of the steering reaction force of the steering device 104 detected by the torque sensor 162 of 00.
That is, the steering angle input unit 4 of the driving simulator 1
The operation reaction torque of the steering simulator 100
The operation reaction force adding actuator 5 is driven so as to match the steering torque of the steering device 104 of FIG. As a result, an operation reaction force corresponding to the steering reaction force of the steering device 104 is applied to the steering angle input unit 4, so that the driving simulator 1
It is possible to simulate the transmission of the steering reaction force when the steering wheel 04 is steered. Further, the first control unit 21 controls the video display unit 9 by outputting an image signal for generating a virtual landscape. That is, the actuator 3 for operating the main body is driven so that the simulated longitudinal speed, longitudinal acceleration, longitudinal acceleration, lateral speed, lateral acceleration, yaw rate, and the like of the main body 2 correspond to the control parameters. Then, an image signal is output to the video display unit 9 so that the virtual landscape changes according to the steering direction and the like.

【0044】上記ドライビングシミュレータ1およびス
テアリングシミュレータ100によるシミュレーション
に際して、ドライビングシミュレータ1によりシミュレ
ーションされる車両挙動を示す振動波形や、ステアリン
グ装置104の特性を示す振動波形等がデータ出力装置
154に出力され、ステアリング装置104の機構や構
造の解析や設計に利用される。
At the time of the simulation by the driving simulator 1 and the steering simulator 100, a vibration waveform indicating the vehicle behavior simulated by the driving simulator 1, a vibration waveform indicating the characteristics of the steering device 104, and the like are output to the data output device 154. It is used for analysis and design of the mechanism and structure of the device 104.

【0045】上記構成によれば、載置面121aへの負
荷付与機構111による左右車輪103の押し付け荷重
の変化と、その変化に伴う操舵トルクの変化との記憶さ
れる関係は、その左右車輪103と載置面121aとの
間の動摩擦係数を反映する。よって、ドライビングシミ
ュレータ1において設定条件として予め定められる各車
輪分担荷重Wfro、Wfloの補正値Wfr、Wfl
と、制御パラメータとして演算されるセルフアライニン
グトルクをステアリング装置104の操舵中心回りのト
ルクに換算した値SATとの関係を、その記憶される関
係に対応させることで、各補正値Wfr、Wflはその
動摩擦係数を反映したものとなる。よって、ステアリン
グ装置104に取り付けられた左右車輪103を載置面
121aに押し付けることで、各補正値Wfr、Wfl
に対応する負荷を操舵反力に相関する負荷として付与
し、実走車両における左右車輪と路面との間の動摩擦係
数を反映した操舵反力に相関する負荷を付与できる。そ
の左右車輪103を載置面121aに押し付ける際に、
各車輪103を車軸中心に回転させる必要がないので、
ステアリングシミュレータ100の構造を簡単化でき
る。また、その記憶される関係として、その載置面12
1aと各車輪103との間の動摩擦係数に対応する比例
定数Kaを用いることで、各補正値Wfr、Wflを容
易に求めることができる。これにより、ドライビングシ
ミュレータ1とステアリングシミュレータ100とを用
いて多様な走行条件下でのシミュレーションを行う場合
に、そのステアリングシミュレータ100において車輪
を実際に回転させることなく、走行中における車輪分担
荷重の負荷を簡便に模擬することができ、例えばステア
リング装置104の操舵補助力発生用アクチュエータを
操舵用アクチュエータ161として利用する場合に、そ
のアクチュエータ161の実車走行時における応答性を
簡便に模擬するのに供することができる。
According to the above configuration, the stored relationship between the change in the pressing load of the left and right wheels 103 by the load applying mechanism 111 on the mounting surface 121a and the change in the steering torque accompanying the change is stored in the left and right wheels 103. And the dynamic friction coefficient between the table and the mounting surface 121a. Therefore, the correction values Wfr, Wfl of the respective wheel-sharing loads Wflo, Wflo, which are predetermined as setting conditions in the driving simulator 1, are set.
And the value SAT obtained by converting the self-aligning torque calculated as a control parameter into a torque around the steering center of the steering device 104 in correspondence with the stored relationship, so that the correction values Wfr and Wfl are This reflects the dynamic friction coefficient. Therefore, by pressing the left and right wheels 103 attached to the steering device 104 against the mounting surface 121a, the respective correction values Wfr, Wfl
Can be applied as a load correlated with the steering reaction force, and a load correlated with the steering reaction force reflecting the dynamic friction coefficient between the left and right wheels and the road surface of the actual running vehicle can be applied. When pressing the left and right wheels 103 against the mounting surface 121a,
Since it is not necessary to rotate each wheel 103 around the axle,
The structure of the steering simulator 100 can be simplified. Further, as the stored relationship, the mounting surface 12
The correction values Wfr and Wfl can be easily obtained by using the proportional constant Ka corresponding to the dynamic friction coefficient between the wheel 1a and each wheel 103. Thereby, when performing a simulation under various driving conditions using the driving simulator 1 and the steering simulator 100, the load of the wheel shared load during the traveling can be reduced without actually rotating the wheels in the steering simulator 100. For example, when the actuator for generating a steering assist force of the steering device 104 is used as the steering actuator 161, it can be used to easily simulate the response of the actuator 161 when the vehicle is running. it can.

【0046】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、第1制御部と第2制御部を通信装置を介して接続
したり、あるいは、第1制御部と第2制御部によりデー
タの読み書きができる共有メモリを設け、この共有メモ
リを介して両制御部を接続してもよい。ステアリングシ
ミュレータとして、台車に実際にロール運動をさせるこ
とができるものを用いてもよい。また、ストロークセン
サ131′、132′、133′、141′に代えて、
操舵反力に相関する負荷に対応する第1〜第4アクチュ
エータ131、132、133、141の駆動力を検知
する駆動力センサを第2制御部22に接続するようにし
てもよい。そのような駆動力センサは、例えば第1支持
プレート121と第2支持プレート123との間に配置
されて、第1〜第4アクチュエータ131、132、1
33、141により付与される駆動力を検出する公知の
多軸センサにより構成できる。この場合、第2制御部2
2は、操舵反力に相関する負荷に対応する駆動力目標値
を演算し、その駆動力目標値と駆動力センサによる駆動
力検出値との偏差をなくすように、第1〜第4アクチュ
エータ131、132、133、141をフィードバッ
ク制御する。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the first control unit and the second control unit are connected via a communication device, or a shared memory in which data can be read and written by the first control unit and the second control unit is provided. A control unit may be connected. As the steering simulator, a simulator capable of causing the bogie to actually perform a roll motion may be used. Also, instead of the stroke sensors 131 ', 132', 133 ', and 141',
A driving force sensor for detecting a driving force of the first to fourth actuators 131, 132, 133, 141 corresponding to a load correlated with the steering reaction force may be connected to the second control unit 22. Such a driving force sensor is disposed between the first support plate 121 and the second support plate 123, for example, and the first to fourth actuators 131, 132, 1
A known multi-axis sensor that detects the driving force applied by the motors 33 and 141 can be used. In this case, the second control unit 2
2 calculates a driving force target value corresponding to the load correlated with the steering reaction force, and reduces the deviation between the driving force target value and the driving force detection value detected by the driving force sensor so as to eliminate the deviation. , 132, 133, and 141 are feedback-controlled.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、実走車両における路面
からの操舵反力の作用を、簡単な構造で、実車走行デー
タを要することなく多様な走行条件下でシミュレーショ
ンできる簡便で汎用性の高い車両用シミュレーションシ
ステムを提供できる。
According to the present invention, it is possible to simulate the effect of a steering reaction force from a road surface on an actual running vehicle with a simple structure under various driving conditions without the need for actual vehicle driving data. An expensive vehicle simulation system can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態のドライビングシミュレータ
とステアリングシミュレータの構成説明図
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of a driving simulator and a steering simulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態のドライビングシミュレータ
の斜視図
FIG. 2 is a perspective view of a driving simulator according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態のステアリングシミュレータ
の正面図
FIG. 3 is a front view of the steering simulator according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態のステアリングシミュレータ
の要部の平面図
FIG. 4 is a plan view of a main part of the steering simulator according to the embodiment of the present invention.

【図5】車輪に作用する負荷の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a load acting on a wheel.

【図6】本発明の実施形態のステアリングシミュレータ
における車輪の載置面への押し付け荷重の変化と、その
変化に伴うステアリング装置の操舵トルクの変化との関
係を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a change in the pressing load of the wheels on the mounting surface and a change in the steering torque of the steering device according to the change in the steering simulator according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ドライビングシミュレータ 3、5 アクチュエータ 4 舵角入力部 6 駆動力入力部 7 制動力入力部 8 制御装置 21 第1制御部 22 第2制御部 100 ステアリングシミュレータ 103 車輪 104 ステアリング装置 111 負荷付与機構 121a 載置面 161 操舵用アクチュエータ 162 トルクセンサ Reference Signs List 1 driving simulator 3, 5 actuator 4 steering angle input unit 6 driving force input unit 7 braking force input unit 8 control device 21 first control unit 22 second control unit 100 steering simulator 103 wheels 104 steering device 111 load applying mechanism 121a mounting Surface 161 Steering actuator 162 Torque sensor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】舵角入力部、駆動力入力部、制動力入力部
を含む入力部と、その舵角入力部の操作反力を付与する
アクチュエータを含むドライビングシミュレータ側アク
チュエータとを有し、操舵反力の伝達を含む車両挙動を
シミュレーションするドライビングシミュレータと、ス
テアリング装置に負荷を付与するアクチュエータを含む
負荷付与機構を制御することで、そのステアリング装置
に操舵反力に相関する負荷が付与された状態をシミュレ
ーションするステアリングシミュレータと、その入力部
により生成された信号と、予め定められた各車輪分担荷
重を含む設定条件とに応じて、セルフアライニングトル
クを含む制御パラメータを演算する手段とを備え、その
ステアリングシミュレータは、そのステアリング装置に
取り付けられた左右車輪の載置面を有すると共に、各車
輪を車軸中心に回転させることなく、その負荷付与機構
により各車輪を載置面に押し付け可能とされ、ドライビ
ングシミュレータによりその伝達がシミュレーションさ
れる操舵反力に相関する負荷を、その制御パラメータに
基づきステアリングシミュレータにおいてステアリング
装置に付与可能な車両用シミュレーションシステムにお
いて、その載置面への負荷付与機構による左右車輪の押
し付け荷重の変化と、その変化に伴う操舵トルクの変化
との関係を記憶する手段と、前記設定条件として予め定
められる各車輪分担荷重の補正値と、前記制御パラメー
タとして演算されるセルフアライニングトルクをステア
リング装置の操舵中心回りのトルクに換算した値との関
係が、その記憶した関係に対応するように、各補正値を
演算する手段と、そのステアリング装置に取り付けられ
た各車輪を載置面に押し付けることで、各車輪分担荷重
の補正値に対応する負荷を操舵反力に相関する負荷とし
て付与できるように、その負荷付与機構が制御されるこ
とを特徴とする車両用シミュレーションシステム。
An input section including a steering angle input section, a driving force input section, and a braking force input section; and a driving simulator side actuator including an actuator for applying an operation reaction force to the steering angle input section. A driving simulator that simulates vehicle behavior including reaction force transmission, and a load applied mechanism that includes an actuator that applies a load to the steering device, so that a load correlated to the steering reaction force is applied to the steering device. And a means for calculating control parameters including self-aligning torque according to a signal generated by an input unit of the steering simulator and a predetermined setting condition including a wheel-sharing load. The steering simulator is mounted on the left With the wheel mounting surface, each wheel can be pressed against the mounting surface by its load applying mechanism without rotating each wheel around the axle, and the driving reaction force is simulated by the driving simulator. In a vehicle simulation system in which a correlated load can be applied to a steering device in a steering simulator based on its control parameters, a change in the pressing load of the left and right wheels by a load applying mechanism on the mounting surface and a steering torque associated with the change. Means for storing the relationship with the change of the vehicle, a correction value of each wheel sharing load determined in advance as the set condition, and a self-aligning torque calculated as the control parameter converted to a torque around the steering center of the steering device. The relationship with the value corresponds to the stored relationship As described above, by means of calculating each correction value and pressing each wheel attached to the steering device against the mounting surface, a load corresponding to the correction value of the load shared by each wheel is applied as a load correlated to the steering reaction force. A simulation system for a vehicle, wherein the load application mechanism is controlled so that the load application mechanism can be controlled.
【請求項2】その載置面への負荷付与機構による左右車
輪の押し付け荷重の変化と、その変化に伴う操舵トルク
の変化との関係として、その押し付け荷重をWa、操舵
トルクをTaとした場合に、Ka=Wa/Taにより求
められる比例定数Kaを記憶し、前記設定条件として予
め定められる右車輪分担荷重をWfro、左車輪分担荷
重をWflo、前記制御パラメータとして演算されるセ
ルフアライニングトルクを前記ステアリング装置の操舵
中心回りのトルクに換算した値をSAT、車輪分担荷重
合計をWとして、Wfr=SAT・Ka・Wfro/W
により右車輪分担荷重の補正値Wfrを演算し、Wfl
=SAT・Ka・Wflo/Wにより左車輪分担荷重の
補正値Wflを演算する請求項1に記載の車両用シミュ
レーションシステム。
2. A relationship between a change in the pressing load of the left and right wheels by the load applying mechanism on the mounting surface and a change in the steering torque accompanying the change, where the pressing load is Wa and the steering torque is Ta. The proportional constant Ka obtained by Ka = Wa / Ta is stored, the right wheel sharing load predetermined as the setting condition is Wfr, the left wheel sharing load is Wflo, and the self-aligning torque calculated as the control parameter is Assuming that the value converted to the torque around the steering center of the steering device is SAT and the total wheel-sharing load is W, Wfr = SAT · Ka · Wfro / W
To calculate the correction value Wfr of the right wheel sharing load,
The vehicle simulation system according to claim 1, wherein a correction value Wfl of the left wheel shared load is calculated by: = SAT · Ka · Wflo / W.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007028712A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Univ Of Tsukuba Drive unit and drive system
CN111649964A (en) * 2020-06-11 2020-09-11 北京经纬恒润科技有限公司 Vehicle load simulation system and vehicle steering load simulation method
WO2021110443A1 (en) 2019-12-05 2021-06-10 Volkswagen Ag Blending and guiding device, fixed to a wire frame, for a vehicle seat or a rear seat installation with convenient isofix guiding for attachment of a child seat
CN113720623A (en) * 2021-09-17 2021-11-30 恒大恒驰新能源汽车研究院(上海)有限公司 Automobile torque steering test method and device and storage medium

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