JP2005265714A - 路面再現装置及び路面再現方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 台上で路面の凹凸を容易に再現し、高精度に再現することができる路面再現装置及び路面再現方法の提供を目的とする。
【解決手段】 車両の走行模擬評価時に路面の凹凸を再現する際に、タイヤ１１が載置される載置台であって、分割された載置面を有する載置台１２と、その分割された載置面を上下変位させるアクチュエータとを用い、このアクチュエータが路面形状データに基づいて上下方向に駆動することよって、路面の凹凸を再現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、台上で路面の凹凸を再現する路面再現装置及び路面再現方法に関する。

従来から、タイヤと路面との間の摩擦係数の変化を評価するために、実路面を模擬したローラ上に車両を載せて走行させることによって、当該評価を行う試験装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この試験装置では、ローラ本体の外周面に高摩擦性の骨材を密着させることによって、タイヤの接地面を実路面として模擬している。
特開平１１−４４５９３号

ところで、ローラを使用した車両評価として、車両の品質感を左右する静粛性に関する評価がある。この静粛性に影響を与える要素は様々あるが、その中でも走行時発生するロードノイズは、静粛性に影響を与える大きな要素の一つである。ロードノイズは、路面の粗さ加減によって、その音色や大きさが変化するため、路面の粗さを様々に変化させることによって、車両のロードノイズに関する感度が判定される。つまり、ロードノイズの評価では、その路面を如何に選定するかが重要である。

しかしながら、上記従来技術のように、ある限定した路面を型取りしてローラに巻きつけることによって、実路面を模擬し、車両の評価をしているが、路面形状は場所により異なるものである。そのため、様々な路面形状で評価をした場合、ローラを製作する時間や製作費用が大きくかかりすぎてしまい、評価時間の短縮やコスト削減に対する要請に応えることが困難であった。また、実路面の路面形状を型取りしてローラを製作していたため、その型取りした一路面が持っている周波数特性でしか評価することができず、任意の周波数特性を持つ路面で評価することは困難であった。

そこで、本発明は、台上で路面の凹凸を容易に再現し、高精度に再現することができる路面再現装置及び路面再現方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
車両の走行模擬評価に使用される路面再現装置において、
前記車両のタイヤが載置される載置台であって、分割された載置面を有する載置台と、
前記分割された載置面を独立に上下変位させるアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータが路面形状データに基づいて上下方向に駆動することによって、路面の凹凸が再現されることを特徴とする、路面再現装置が提供される。または、
車両の走行模擬評価に使用される路面再現方法において、
前記車両のタイヤが載置される載置台であって、分割された載置面を有する載置台と、
前記分割された載置面を独立に上下変位させるアクチュエータとを用いて、
前記アクチュエータを、路面形状データに基づいて、上下方向に駆動させることによって、路面の凹凸を再現することを特徴とする、路面再現方法が提供される。

これらにより、実路面を型取りして行われた試験の方法に比べ、路面の凹凸をアクチュエータの上下方向の駆動によって再現するため、ローラ製作にかかる時間やコスト等の削減をすることができる。また、アクチュエータによってタイヤが受ける衝撃を能動的に再現することができるので、任意の周波数特性を持った路面での評価試験をすることができる。

また、前記路面形状データは、実路面の計測値であることが好ましい。これにより、例えば、レーザー変位計を使って、実路面表面の粗さ（振幅）を計測することによって、より高精度に実路面の凹凸をアクチュエータの上下駆動によって再現することができる。また、実路面の計測範囲における振幅変化を波形として取得することができるので、その路面が持つ周波数特性を容易に解析可能になり、ロードノイズ等の対策を検討するのに役立てることができる。

また、前記アクチュエータは、車両の走行速度に同期して駆動することが好ましい。これにより、転動状態のタイヤの振動や放射音を、タイヤが静止した状態で再現できるため、詳細なロードノイズ等の評価試験が容易に実施可能になる。

本発明によれば、台上で路面の凹凸を容易に再現し、高精度に再現することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、ロードノイズ評価における路面再現装置１０の一実施例を示す図である。路面再現装置１０は、例えば、タイヤが載置される載置面を有する２００ｍｍ四方の載置台を有し、前記載置台は前記載置面に垂直に１０ｍｍ四方の大きさに２０個×２０個（合計４００個）に分割されている。分割された載置台は、上下方向に変位するようにそれぞれにアクチュエータが下側から接続されている。路面再現装置１０の配設の方法としては、例えば、アクチュエータ本体部分が床下に隠れるようにし、路面の凹凸に見立てた上下動する部分を床上に露出するように配置してもよいし、任意の台上にアクチュエータを並べて配置してもよい。

図３は、ある隣り合った４つのアクチュエータ１３を示した図である。各アクチュエータ１３は、路面の凹凸に見立てた上下動する部分である分割された載置台１２を、上下方向に変位するように接続されている。具体的なアクチュエータ１３の例を挙げるとするならば、油圧アクチュエータをはじめ、界磁の永久磁石と可動子を入れた電磁アクチュエータや、ピエゾアクチュエータが考えられる。本実施例においては、約１０ｍｍ四方の大きさのアクチュエータ１３としているが、もちろん、できるだけ小さいほど、高精度に路面の凹凸を再現するのには適している。車両の荷重に対抗して、十分駆動することができ、所望の周波数範囲を出力可能なアクチュエータ１３であればよい。各アクチュエータ１３は、独立に駆動することが可能なように、後述する路面形状データに基づいて駆動信号を出力するアンプ１４に接続されている。各アクチュエータ１３に接続された分割された載置台１２が上下に可動することによって、タイヤの載置面は凹凸になる。なお、載置台の分割をするにあたって、図１のように、載置台の一部が上下変位するように分割してもよいし、図３のように載置台全体が上下変位するように分割してもよい。

アンプ１４は、後述する路面形状データを各アクチュエータ１３の駆動用に電力増幅することによって、各アクチュエータ１３に対して独立に駆動信号を出力する。また、アンプ１４は、車両の走行速度に同期して駆動信号を出力するので、タイヤ１１が静止した状態にもかかわらず、タイヤ１１が転動しているという状態を再現する。

次に、本発明の実施例における路面再現装置１０の路面再現方法を示す。

まず、ロードノイズ評価の対象となる実路面の路面形状データを計測する。路面形状データの計測内容としては、例えば、ある基準面からの路面の振幅、すなわち、路面の粗さである。この計測方法は、レーザー変位計等によって、路面表面を計測することによって実現される。本実施例においては、２００ｍｍ幅に２０列のアクチュエータ１３を備えた路面再現装置１０を想定しているため、その計測方法としては、２００ｍｍ幅の実路面範囲を２０個のセンサで路面を挿引する方法としている。図２は、ある１個のセンサにおける５００ｍｍ分の路面形状データを示す。縦軸を路面の振幅とし、横軸を計測された範囲とする。ある基準面に対し、例えば、正の振幅値は路面が凸になっていることを示し、負の振幅値は路面が凹になっていることを示す。計測された路面形状データは、テープレコーダやハードディスク等の記憶媒体に保存される。また、図２のような計測された路面形状データの波形が得られれば、周波数特性を容易に解析することが可能となり、ロードノイズ等の対策を検討する上で役立てることも可能である。

次に、計測されたセンサ２０個分の路面形状データをアンプ１４に入力する。アンプ１４は、アクチュエータ１３が駆動可能なように、それらの路面形状データを電力増幅する。そして、アンプ１４は、タイヤ１１が転動している（車両が走行している）という状態を作り出すために、計測された各路面形状データに対応するアクチュエータ１３に対して、車両の走行速度に同期して駆動信号を出力する。これにより、タイヤ１１を実際には静止させたまま、転動している状態での路面の凹凸を再現することができる。

具体的に図１を参照して説明する。路面再現装置１０に備えられた４００個のアクチュエータ１３の座標位置は、図１中に示すように、車幅方向（以下、Ｘ方向とする）にＸ１、Ｘ２・・・、Ｘ２０と、走行方向（以下、Ｙ方向とする）にＹ１、Ｙ２・・・、Ｙ２０と定義する。

まず、計測された路面形状データの振幅値は離散的に保存されているので、各Ｘ列上のＹ方向の２０個のアクチュエータ１３は、その離散値に基づいた駆動信号を個々に受けて、上下駆動する。路面再現装置１０にはアクチュエータ１３が１０ｍｍ毎に２０個配置されているので、例えば、計測された路面形状データの２００ｍｍ分の範囲から１０ｍｍ毎に２０個の振幅値を取り出し、その２０個の振幅値に応じて、アクチュエータ１３は上下駆動する。離散値の取り方はこの方法に限られるものではなく、５ｍｍ毎に４０個の離散値を取り出し、その隣り合った離散値を平均化した値に応じて、アクチュエータ１３は上下動するようにすることも考えられる。

その後、各アクチュエータ１３は、車両の走行速度に同期したタイミングで駆動し、路面の凹凸を再現する。図４は、ある４つのＹ方向上のアクチュエータ１３の分割された載置台１２の変位量とその駆動タイミングとの関係を示す図である。例えば、ある駆動タイミングｔ（ｉ）におけるＹ座標Ｙ（Ｎ−１），Ｙ（Ｎ）及びＹ（Ｎ＋１）のアクチュエータ１３に接続された分割された載置台１２の変位量が、それぞれＦ（Ｙ（Ｎ−１）），Ｆ（Ｙ（Ｎ）），Ｆ（Ｙ（Ｎ＋１））であった場合、次の駆動タイミングｔ（ｉ＋１）における変位量は、それぞれＦ（Ｙ（Ｎ）），Ｆ（Ｙ（Ｎ＋１）），Ｆ（Ｙ（Ｎ＋２））になる。このとき、Ｙ方向に隣り合ったアクチュエータの間隔をＤ、車両の走行速度をＳとするなら、ｔ（ｉ＋１）−ｔ（ｉ）＝Ｄ／Ｓである。

つまり、あるＹ方向上のアクチュエータ１３は、その隣のアクチュエータ１３による前の駆動タイミングで出力された変位量を、現在の駆動タイミングで出力することになる。そして、すべての各Ｘ列上のＹ方向のアクチュエータ１３が、この関係に従って駆動することによって、車両の走行速度に同期した路面の凹凸を再現することができる。

したがって、以上の実施例によれば、転動しているタイヤ１１の位置を基準にして、路面の凹凸により時々刻々変化するタイヤ１１が受ける衝撃を忠実に再現することができる。転動状態のタイヤ１１の振動、放射音をタイヤ１１が静止した状態で再現できるため、詳細なロードノイズ評価が容易に実施可能になる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、実路面の形状データに基づいてアクチュエータを駆動させていたが、もちろん、所望の周波数特性を持った路面を試験実施者が自ら作成することによって、路面の凹凸を作り出すことも可能である。

また、実路面の路面形状データをフーリエ級数解析することによって、路面の持つ周波数特性を加工し、任意の周波数特性を持った路面の凹凸を再現することも可能である。

ロードノイズ評価における路面再現装置１０の一実施例を示す図である。 ある１個のセンサにおける５００ｍｍ分の路面形状データを示す。 ある隣り合った４つのアクチュエータ１３を示した図である。 ある４つのＹ方向上のアクチュエータ１３の分割された載置台１２の変位量とその駆動タイミングとの関係を示す図である。

符号の説明

１０ 路面再現装置
１１ タイヤ
１２ 分割された載置台
１３ アクチュエータ
１４ アンプ

Claims (6)

1. 車両の走行模擬評価に使用される路面再現装置において、
   前記車両のタイヤが載置される載置台であって、分割された載置面を有する載置台と、
   前記分割された載置面を独立に上下変位させるアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータが路面形状データに基づいて上下方向に駆動することによって、路面の凹凸が再現されることを特徴とする、路面再現装置。
2. 前記路面形状データは、実路面の計測値である、請求項１記載の路面再現装置。
3. 前記アクチュエータは、車両の走行速度に同期して駆動する、請求項１または２記載の路面再現装置。
4. 車両の走行模擬評価に使用される路面再現方法において、
   前記車両のタイヤが載置される載置台であって、分割された載置面を有する載置台と、
   前記分割された載置面を独立に上下変位させるアクチュエータとを用いて、
   前記アクチュエータを、路面形状データに基づいて、上下方向に駆動させることによって、路面の凹凸を再現することを特徴とする、路面再現方法。
5. 前記路面形状データは、実路面の計測値である、請求項４記載の路面再現方法。
6. 前記アクチュエータは、車両の走行速度に同期して駆動する、請求項４または５記載の路面再現方法。
   
   

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