JP2007001335A - 車両耐転覆性能評価方法および車両耐転覆性能評価装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】変更前の車両の走行速度に比べて、変更後の走行速度が上昇するように、走行速度条件を繰り返し変更して車両を走行させて、走行の度に、車両の旋回内輪側の車輪のうち少なくとも1つの車輪について、この車輪に対して路面からかかる荷重の大きさを表す車輪情報を時系列に取得して、走行中に荷重が最低となる車輪情報最低値を抽出し、繰り返し走行させた場合それぞれの車両走行速度と、各車両走行速度における車輪情報最低値とを用いて、車輪情報最低値の前記走行速度に対する回帰式を導出し、導出した回帰式に基づいて、車両を走行させた際に車輪が浮き上がる走行速度のうちの最低走行速度を算出し、算出した最低走行速度に基づいて、車両の耐転覆性能を評価する。
【選択図】図2
Description
Garrick J.Forkenbrock他2名、"A Demonstration of the Dynamic Tests Developed for NHTSA'sNCAP Rollover Rating System-PhaseVIII of NHTSA's Light Vehicle Rollover Research Program"、[online]、August2004、National Highway Traffic Safety Administaration、[平成17年6月2日検索]、インターネット〈URL:http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/vrtc/ca/capubs/RolloverPhaseVIIIReport_NCAPdemo081104.pdf〉
そこで、本発明は、高価な転覆防止装置を装着することなく、車両単体での耐転覆性能を安全かつ高精度に評価することができる、車両耐転覆性能評価方法および車両耐転覆性能評価装置を提供することを目的とする。
前記繰り返しステップは、前記車輪情報取得ステップおよび前記抽出ステップを実行することで取得された前記最低値車輪情報が、予め設定された、前記車輪が充分に接地した状態を示す前記車輪情報の設定値未満になった場合、以降は、前記車輪情報取得ステップおよび前記抽出ステップを実施しないことも、また好ましい。
図1は、本発明の車両耐転覆性評価装置の一例である、車両耐転覆性能評価システム10(システム10)について説明する概略構成図である。システム10は、図1に示す車両12を測定対象車両として、この車両12の耐転覆性能を測定する。システム10は、4つの車輪14a〜14dが配備された車両12に備えられている。システム10は、4つの車輪14a〜14dそれぞれに備えられたセンサユニット16a〜16dと、評価装置20とを備えて構成されている。評価装置20は、センサユニット16a〜16dから送信された無線信号を受信して、各車輪の変形加速度情報から各車輪の接地長(車輪と路面の接地領域の、車輪周方向に沿った長さ)を算出して、算出した接地長に基づいて測定対象車両の耐転覆性を評価する。なお、評価装置20は、評価装置20における計算結果や評価結果を表示出力するディスプレイ36を備えている。このシステム10(センサユニット16、評価装置20、およびディスプレイ36)は、車両12から取り外すことが可能であり、車両12と異なる種々の車両に設置可能となっている。システム10は、このシステム10が接地された車両(測定対象車両)の走行中における、この車両が備える車輪の路面への接地状態を表す評価値を算出する。そして、この評価値に基づいて、測定対象車両の耐転覆性能を評価する。
この加速度センサをタイヤ内周面に固定することにより、タイヤ回転中のトレッド部に作用する加速度を計測することができる。
加速度センサ2は、この他にピエゾ圧電素子を用いた加速度ピックアップを用いてもよいし、歪みゲージを組み合わせた歪みゲージタイプの加速度ピックアップを用いてもよい。
図6(b)において接地面の中心位置はθ=180度、540度及び900度に該当し、図6(b)ではタイヤの略3周分の加速度の計測データが示されている。
ラジアル方向の加速度の背景成分1は、タイヤの転動中の遠心力(向心力)の加速度成分及び重力加速度成分を含む(なお、周方向の加速度の背景成分においても、これらの成分を含む)。図6(c)では、背景成分1の波形が点線で示されている。この背景成分1は、接地面の中心位置θ=180度、540度及び900度のそれぞれを中心として、絶対値で0以上90度未満の角度の範囲を除いた周上の領域(第2の領域)で加速度の計測データに近似するように求められる。
なお、図6(c)では、接地中心位置(θ=180,540,900度)を中心として絶対値で0以上90度未満の角度の範囲を第1の領域としたが、本発明における第1の領域は、接地中心位置から少なくとも絶対値で0以上60度未満の角度の範囲であればよい。
なお、積分の対象となる加速度のデータには通常ノイズ成分を含むので、2階積分を行うとノイズ成分も同時に積分され、精度の高い変位データを求めることはできない。図7(a)は、図6(d)の加速度の時系列データを時間に関して2階積分した結果である。図7(a)に示されるように、時間と共に変位が増大していることが見られる。これは、積分の対象となる加速度の時系列データにノイズ成分を含み、積分により積算されていくからである。一般に、定常状態で転動するタイヤのトレッド部の注目する一点の変形量又は変位を観察した場合、タイヤの回転周期を単位として周期的な変化を示す。したがって、時間と共に変位が増大することは通常ありえない。
そこで、2階の時間積分が施されて得られた変位データが、タイヤの回転周期を単位として周期的な変化を示すように、この変位データに対して以下の処理が行われる。
具体的に説明すると、タイヤの周上の領域を、路面との接地領域を含む第3の領域とこれ以外の第4の領域とに分け、第3の領域として、θ=90度より大きく270度未満、450度より大きく720度未満、810度より大きく980度未満の領域を定め、第4の領域として、θ=0以上90度以下及び270度以上360度以下、360度以上450度以下及び630度以上720度以下、720度以上810度以下及び980度以上1070度以下の領域を定める。背景成分2は、上記第4の領域中の複数の周上位置(θ又はθに対応する時間)を節点として用いて、予め定められた関数群を用いて、第3の領域及び第4の領域のデータに対して最小二乗法により第2の近似曲線を算出することによって求める。なお、第3の領域は、上述した第1の領域と一致する領域であってもよいし、異なる領域であってもよい。また、第4の領域は、上述した第2の領域と一致する領域であってもよいし、異なる領域であってもよい。節点は、上述したように、スプライン関数の局所的な曲率(屈曲性)を規定する横軸上の拘束条件を意味する。図7(b)には、背景成分2を表す第2の近似曲線が点線で示されている。図7(b)の例では、図7(b)中の「△」で示される位置、すなわちθ=10,30,50,70,90,270,290,310,330,350,370,390,410,430,450,630,650,670,690,710,730,750,770,790,810,990,1010,1030,1050,1070度における時間を節点としている。
図7(b)には、第4の領域の変位データを主に用いて算出された第2の近似曲線が点線で示されている。第4の領域では、第2の近似曲線は変位データ(実線)と略一致している。
図7(c)は、図7(b)に示す変位信号(実線)から第2の近似曲線(点線)を差し引くことにより算出される、トレッド部の接地変形に基づく変形量の分布を示している。図7(c)は、トレッド部上の所定の測定位置が周上を回転して変位するときの3回転分の変形量の分布(3回の接地)を示している。接地のたびに変形量が変化していることが見られる。このような方法により算出される変形量は、タイヤの有限要素モデルを用いてシミュレーションを行ったときの変形量と精度良く一致する。
なお、図8(a)中の下のグラフは、タイヤのラジアル方向及び周方向で表される極座標系から、タイヤの上下方向、前後方向で表される直交座標系に変えて書き表したグラフであり、接地により変形したタイヤの変形形状を示すグラフである。このグラフ上において、接地前端と接地後端の位置を定めることにより接地長を評価することができる。
このような方法により算出される接地長は、タイヤの有限要素モデルを用いてシミュレーションを行ったときの接地長と精度良く一致する。
本発明の耐転覆性能評価方法は、以上のように行なわれる。
2 加速度センサ
3 受信機
4 増幅器(AMP)
10 車両耐転覆性能評価システム
12 車両
14a〜14d 車輪
15 送信機
16a〜16d センサユニット
20 評価装置
21 接地長算出手段
22 データ取得部
23 CPU
24 信号処理部
26 変形量算出部
27 メモリ
28 接地長算出部
36 ディスプレイ
70 評価部
82 レーザ変位計
84 荷重センサ
Claims (7)
- 少なくとも4輪以上の車輪が設けられた車両の耐転覆性能を評価する方法であって、
前記車両の走行速度の規定を変更可能として、前記車両に路面を旋回走行させる走行コースの規定を含んだ、前記車両の走行条件を設定する条件設定ステップと、
前記車両の走行速度を規定して前記走行条件下で前記車両を走行させて、前記車両の旋回内輪側の車輪のうち少なくとも1つの車輪について、この車輪に対して路面からかかる荷重の大きさを表す車輪情報を、時系列に取得する車輪情報取得ステップと、
前記車輪情報取得ステップにおいて時系列に取得された車輪情報のうち、前記荷重が最低となる車輪情報最低値を抽出する抽出ステップと、
前記車両の走行速度を繰り返し変更して、変更の度に、この変更した走行速度で前記車両を走行させて、前記車輪情報取得ステップおよび前記抽出ステップを実施する繰り返しステップと、
この繰り返しステップにおける前記車両の走行速度と、各走行速度における前記車輪情報最低値とを用いて、前記車輪情報最低値の前記走行速度に対する回帰式を導出する回帰式導出ステップと、
導出された前記回帰式に基づいて、前記走行条件下で前記車両を走行させた際に前記車輪が浮き上がる走行速度のうち、最低走行速度を算出する耐転覆限界速度算出ステップと、
前記耐転覆限界速度算出ステップにおいて算出された前記最低走行速度に基づいて、前記車両の耐転覆性能を評価する評価ステップとを有し、
前記繰り返しステップは、前記車両の走行速度を繰り返し変更する際、変更前の前記車両の走行速度に比べて、変更後の走行速度を上昇させることを特徴とする車両の耐転覆性能評価方法。 - 前記条件設定ステップで設定された前記走行条件下で前記車両を走行させた際に、この車両が転覆しない安全走行速度が予め既知であり、
前記繰り返しステップにおいて繰り返し変更される前記車両の走行速度は、いずれも、前記安全走行速度以下に設定されることを特徴とする請求項1記載の車両の耐転覆性能評価方法。 - 前記条件設定ステップで設定された前記走行条件下で前記車両を走行させた際に、この車両が転覆しない安全走行速度が予め既知であり、
前記車輪情報取得ステップを最初に実施する際に規定される前記車両の走行速度は、前記安全走行速度以下に設定され、
前記繰り返しステップは、前記車輪情報取得ステップおよび前記抽出ステップを実行することで取得された前記最低値車輪情報が、予め設定された、前記車輪が充分に接地した状態を示す前記車輪情報の設定値未満になった場合、以降は、前記車輪情報取得ステップおよび前記抽出ステップを実施しないことを特徴とする請求項1または2記載の車両の耐転覆性能評価方法。 - 前記車輪は、リムにタイヤが装着されたタイヤ組み立て体であって、
前記車輪情報取得ステップは、前記車輪情報として、前記車両の走行中における、前記タイヤ表面の路面との接地長の情報を取得することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車両の耐転覆性能評価方法。 - 前記接地長の情報は、前記車両の走行中における、前記車輪のタイヤのトレッド部の加速度を測定して得られる加速度情報から求められることを特徴とする請求項4に記載の車両の耐転覆性能評価方法。
- 前記車輪は、リムにタイヤが装着されたタイヤ組み立て体であって、
前記車輪情報取得ステップは、前記車輪情報として、前記車両の走行中における、前記車輪のタイヤ撓み量の情報を取得することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車両の耐転覆性能評価方法。 - 少なくとも4輪以上の車輪が設けられた車両の耐転覆性能を評価する装置であって、
予め設定された、前記車両に路面を旋回走行させる走行コースの規定を含んだ前記車両の走行条件の下で前記車両を走行させた際、前記車両の複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪について、この車輪に対して路面からかかる荷重の大きさを表す車輪情報を時系列に取得する車輪情報取得手段と、
前記車輪情報取得手段において時系列に取得された車輪情報のうち、前記荷重を最低とする際の前記車輪情報最低値を抽出する抽出手段と、
前記車両の走行速度を繰り返し変更して、変更の度に、前記走行条件の下、この変更した走行速度で前記車両を走行させた場合それぞれの、前記車輪情報最低値をそれぞれ記憶しておく記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された、各走行速度における前記車輪情報最低値を読み出し、前記車両の走行速度と、各走行速度における前記車輪情報最低値とを用いて、前記車輪情報最低値の前記走行速度に対する回帰式を導出する回帰式導出手段と、
導出された前記回帰式に基づいて、前記走行条件下で前記車両を走行させた際に前記車輪が浮き上がる速度のうちの、最低走行速度を算出する耐転覆限界速度算出手段と、
前記耐転覆限界速度算出手段において算出された前記最低走行速度に基づいて、前記車両の耐転覆性能を評価する評価手段とを有することを特徴とする車両の耐転覆性能評価装置。
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