JP2010530059A - 負荷システムおよび車両モデルを用いたタイヤ評価および調整のための方法ならびにシステム - Google Patents

Abstract

タイヤを評価および調整するための方法ならびにシステムは、１つ以上の物理的タイヤが実装される試験リグを含む。車両全体モデルおよび道路描写が、実際の試験軌道上で行われるように、タイヤを試験および評価するための試験リグとともに使用される。車両全体モデルは、試験用タイヤまたは複数のタイヤの特徴を除去するように修正される。車両全体モデルの残りの部分は、試験リグへの入力として伝達される変位または負荷の形態で出力信号を生成し、それらの信号を適用する。試験リグは、試験用タイヤの除去されたモデルの代わりに、車両モデルへの入力となる補完的変位または負荷の形態の出力信号を測定する。このように、試験用の物理的タイヤは、車両全体、道路、および運転者のリアルタイムモデルに挿入される。

Description

本願は、概して、タイヤ試験および評価に関し、より具体的には、車両タイヤおよび車両性能に及ぼすその影響を評価するための方法およびシステムに関する。

車両用タイヤは、操縦者性、乗り心地、快適性、ＮＶＨ（騒音、不快性、振動）等の所望の車両レベルの性能特徴に合致するように、評価および試験されなければならない。現在、車両レベルの特徴を査定するために、車両は、実際の構成要素を搭載して駆動されなければならない。本方法は、コストがかかり、遅く、再現不可能である。また、典型的には、車両開発プロセスの後期に生じる。さらに、エンジニアは、タイヤに及ぼす車両の影響を査定して、タイヤ性能、耐久性、ＮＶＨ等の特徴を査定する場合がある。

タイヤは、乗り心地、快適性、および操縦者性等の車両特徴に影響を及ぼす。タイヤは、試験機器内で特徴化されるが、そのような試験機器は、所与の構成要素に対する車両応答に直接関連しない、またはそれを測定しない。現在の試験機器は、タイヤに負荷または変位時間履歴を適用し、得られた負荷または変位を測定することによって、タイヤを特徴化する。トレーラベースの試験システムは、物理的道路表面上で実際のタイヤを移動させ、得られた負荷または変位を測定するが、同様に、タイヤの車両レベルの影響を直接捕捉するものではない。

試験軌道上の実際の車両の場合、車両性能に関するタイヤの影響の評価は、直接的であり得る。したがって、車両性能の測定は、試験軌道プロセスに必然的な影響および再現性を測定する能力にのみ依存する。しかしながら、タイヤ性能の実験室の試験リグ評価の場合、測定された時間履歴または理想化された時間履歴のいずれかが、タイヤのみに適用される。得られたタイヤ負荷または変位は、パラメータマップ、傾度、または周波数応答関数等の工学的条件に換算される。タイヤ性能の換算された工学的条件は、試験結果が得られた後に適用される車両モデルを通して、得られる車両挙動を推定するために使用される。

車両挙動予測の目的のためのタイヤの特徴化およびモデル化の現在のプロセスは、制限されている。特徴化データをモデルに適合させるプロセスは、モデルが完全なタイヤ特徴のサブセットを表すように、データをフィルタリングする傾向にある。これは、重要なタイヤ特徴を無視した推定タイヤモデルを生成および使用することが可能であることを意味する。これは、特に、動的または過渡的入力の際に現れ得るような特徴に当てはまる。さらに、特徴化プロセスは、整備履歴または摩耗によるもの等、変動タイヤ特徴を適切に捕捉しない。整備履歴、あるいは温度または摩擦等のモデル化されていないパラメータに応じて変化する特徴を有するタイヤは、車両挙動予測に含めるために、タイヤ測定システム内で識別されないであろう。車両評価は、タイヤを含む、多くの構成要素に依存する。タイヤの複雑な構成および非線形応答のため、数値的車両力学モデルにおけるタイヤのシミュレーションは、タイヤの本質的に不正確なモデルによって影響を及ぼされる。

したがって、タイヤ評価および車両シミュレーションプロセスと、タイヤの推定モデルに依存しないシステムとを提供する必要性が存在する。さらに、そのようなシステムにおいて、過渡的入力の際に現れ得る変動タイヤ特徴および動的タイヤ特徴を考慮する必要性が存在する。

この必要性および他の必要性は、本発明の実施形態によって達成され、少なくとも１つのタイヤが実装可能である試験リグと、車両モデルモジュールと、を備える、タイヤを評価するためのシステムを提供する。試験リグは、負荷を試験用タイヤに制御可能に適用する。車両モデルモジュールは、データを処理するためのデータプロセッサと、データ記憶デバイスと、を含む。データ記憶デバイスは、試験用タイヤの特徴を除く車両全体をシミュレートする、車両モデルに関するデータと、道路描写に関するデータと、機械読み取り可能命令と、を格納するように構成される。データプロセッサによる実行に応じて、命令は、データプロセッサを制御し、車両モデルに基づいて、コマンド信号を生成し、試験リグを制御し、タイヤに負荷を適用し、試験リグの測定された応答を車両モデルにフィードバックする。評価によるデータは、モデル化された車両、タイヤ、または両方から得られてもよい。

開示される実施形態の上述および他の特長、側面、ならびに利点は、以下の発明を実施するための形態および付随の図面からより明白となるであろう。

本開示は、付随の図面の図において、制限ではなく、一例として示され、同一参照番号は、類似要素を指す。

図１は、本発明のある実施形態に従って構築される、タイヤ評価のためのシステムの部分的斜視図および部分的ブロック図を示す。 図２は、図１のシステムのブロック図であって、システムの構成要素間の関係をさらに詳細に示す。 図３は、本発明の実施形態に従って構築される、図１のタイヤ評価システムのための実装配列およびタイヤ保定装置の上面図である。 図４は、図３の実装配列の側面図である。 図５は、図３の実装配列の背面図である。 図６は、本発明の実施形態において使用可能なデータプロセッサシステムのブロック図である。

例証目的のために、以下の説明は、車両モデルのループ内のタイヤ測定によって、タイヤおよび車両シミュレーションを評価するための試験機の種々の例証的実施形態を記載する。試験リグの特定のシステムおよび構成が描写される。しかしながら、本開示の概念が、これらの特定の詳細を伴わずに、実践または実施され得ることは、当業者には明白であるだろう。他の事例では、周知の構造およびデバイスは、本開示を不必要に曖昧にすることを回避するために、ブロック図の形態で示される。

本発明の実施形態は、重要なタイヤ特徴を無視し、変動タイヤ特徴または過渡的入力の際に現れ得る特徴を考慮しない場合がある、推定タイヤモデルの使用を含む、タイヤ試験、評価、または調整のプロセスに関する課題を対処および解決する。これらの課題は、少なくとも１つのタイヤが実装可能な試験リグと、車両モデルモジュールと、を備える、タイヤを評価するためのシステムを提供する本発明の実施形態によって、少なくとも部分的に解決される。試験リグは、負荷を試験用タイヤに制御可能に適用する。車両モデルモジュールは、データを処理するためのデータプロセッサと、データ記憶デバイスと、を含む。データ記憶デバイスは、試験用タイヤの特徴を除く車両全体をシミュレートする、車両モデルに関するデータと、道路描写に関するデータと、機械読み取り可能命令と、を格納するように構成される。

データプロセッサによる実行に応じて、命令は、データプロセッサを制御し、車両モデルに基づいて、コマンド信号を生成し、試験リグを制御し、タイヤ負荷およびタイヤに対する位置の組み合わせを適用し、試験リグの測定された応答を車両モデルにフィードバックする。

本発明の実施形態によって達成される多数の潜在的利点が存在する。このようなものとして、車両全体によって、道路データを収集する必要なく、タイヤ試験を生じさせることが挙げられる。これによって、別様に可能なものよりも、設計プロセスにおいて早期に試験可能となる。

開示される実施形態の別の利点は、試験プロセスが、タイヤ特徴を推定タイヤモデルの工学的条件に換算する必要がないことである。これは、実際のタイヤが、その非モデル化特徴の全部とともに、実際の車両と相互作用するようにモデル化された車両と相互作用するためである。また、タイヤは、試験リグフィードバックを通して、車両モデルと相互作用するため、タイヤ特徴の変化は、実際の道路上で生じるように、適用される負荷に変化をもたらすであろう。したがって、より現実的タイヤ試験の結果となる。車両挙動に及ぼすタイヤの影響は、より不便な道路試験がタイヤ／車両挙動を直接測定するように、車両モデルにおいて直接測定される。

さらに、タイヤ挙動に及ぼす車両モデルの影響は、より不便な道路試験の影響が、影響を受けたタイヤ挙動の直接測定を可能にするように、試験リグ上の変換器によって、直接測定されてもよい。また、本発明の実施形態によって、測定時に利用不可能である場合がある実際の車両または実際の道路のいずれも必要とせずに、道路上で生じるであろうものを表す条件下、タイヤを特徴化することが可能である。得られた特徴化は、正弦波入力等のより従来の人工的入力に基づく以前の特徴化よりも表象的であり得る。

別の利点は、時間のかかる負荷履歴反復補償が、試験リグの最小追跡エラー特徴のため、本発明のある実施形態によって不必要となることである。また、あらゆる可能なタイヤのセットが、車載試験用のより少ないセットに縮小可能であって、軌道試験のコストおよび時間を削減する。

設計プロセスの早期にタイヤ評価および調整を行なう能力は、操縦者性、ＮＶＨ、耐久性等の依存性車両特徴に対する後期のサイクル変化および影響を回避する。また、本発明の実施形態は、実際の車両全体を必要とする、車両のパラメータに及ぼすタイヤ設計および製造変化を査定する能力を提供する。これは、車両全体を必要とせずに、操縦者性、耐久性、安全性、ＮＶＨ、および他の試験のために、多くの場合、早期かつ低コストでの試験の実行を可能にする。また、本発明の実施形態は、タイヤ摩耗の影響をより正確に導出し、捕捉する能力を提供する。

自動車は、伝動機構、運転者インターフェース、温度調節器およびエンターテインメント、ネットワークおよびインターフェース、照明、安全性、エンジン、ブレーキ、ステアリング、シャーシ等、異なる機能を実行するための種々のサブシステムを含む。各サブシステムは、構成要素、部品、および他のサブシステムをさらに含む。例えば、伝動機構サブシステムは、変速機コントローラ、無段変速機（ＣＶＴ）制御、自動変速機システム、動力分配装置、全輪駆動（ＡＷＤ）システム、電子安定制御システム（ＥＳＣ）、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）等を含む。シャーシサブシステムは、能動的ダンパ、磁気能動的ダンパ、車体制御アクチュエータ、負荷平準化、アンチロールバー等を含んでもよい。これらのサブシステムの設計および耐久性は、設計および製造プロセスの際に試験および検証される必要がある。サブシステムの一部は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）を使用し、車両の駆動状態を能動的に監視し、サブシステムの動作および／または特徴を動的に調節し、より優れた制御または快適性を提供する。車両全体モデルは、何らかの方法で、これらのサブシステムをモデル化する必要がある。

本発明のある実施形態は、車両全体モデルと、道路描写と、１つ以上の物理的タイヤが実装される試験リグとを組み合わせることによって、タイヤ試験または評価を行なう方法およびシステムを提供する。そのようなシステム１０の例示的実施形態は、図１に描写される。

システム１０は、試験リグ１２と、監視装置およびコントローラ（以下、「監視装置」）１４と、データ記憶デバイス１６と、車両モデルモジュール１８と、を含む。記述されるある例示的実施形態では、車両モデルモジュール１８は、監視装置１４を搭載するデータプロセッサから離れたデータプロセッサ上に搭載される。他の例示的実施形態では、監視装置１４および車両モデルモジュールは、単一データプロセッサによって実現される。

図１に描写される試験リグ１２の構成は、単なる例示であって、他の構成および種類の試験リグが、本発明の範囲から逸脱することなく使用されてもよい。試験リグ１２は、試験および評価のために、１つ以上のタイヤ２０を実装可能である。示される実施例では、４つのタイヤ２０が実装される。４つを超えるタイヤを有する車両のために、さらに多くのタイヤ２０を試験リグに実装し、試験可能である（図示せず）。図１の試験リグ１２は、タイヤの回転を導出し、シミュレートされる路面を提供する、平ベルト２２を含む。ドラム等の他の種類のシミュレートされる路面も使用可能である。しかしながら、例証される実施例等の平らな路面表面は、ドラムベースの路面によるもの等の湾曲表面によって可能なものより、正確なタイヤ接触面シミュレーションをもたらす。図１の実施形態では、タイヤ２０は、平ベルト２２の両側に実装される。これによって、平ベルト２２上に導出されるタイヤ負荷を相殺する。

他の選択肢の中でも特に、種々の環境影響をシミュレート可能である。例えば、試験リグ１２は、温度調節チャンバ（図示せず）内に配置され、熱、冷気、湿気、水分、泥、塩、または他の環境要因の影響を制御および／または捕捉してもよい。異なる路面表面条件がシミュレートされてもよい。例えば、平ベルト２２は、粗度、質感等のコーティングの特徴を使用して、実際の道路の摩擦係数をシミュレートするための材料によってコーティングされてもよい。本発明の他の実施形態による、試験のある方法は、平ベルト２２または他の路面表面に、水、雪、氷、泥、あるいは埃を適用し、力、モーメント、および熱負荷を含むが、それらに限定されない、タイヤと路面との相互作用を制御する。他の実施形態では、平ベルト２２に障害物が加えられ、縁石または段差衝撃をシミュレートする。また、障害物は、路面運動および試験制御協応と障害物を協動させる機構によって導入されてもよい。タイヤ２０の温度は、本発明のある実施形態に従って、制御され、実際の駆動条件の負荷ベースの加熱をシミュレートする。そのような実施形態では、設定点は、タイヤ／車両モデルまたはデータファイルから入力可能である。

本発明の異なる実施形態では、道路表面は、ソフトウェアモデル内で定義される、または測定され、ソフトウェアコードに変換可能である。道路定義は、摩擦係数、粗度、勾配、曲率、段差、または障害物プロファイル、および温度等のパラメータを含み得る。

試験リグ１２は、タイヤ２０の位置および配向、ならびにタイヤに適用される負荷を制御するための複数のマウントを含む。例えば、以下の制御パラメータ、ならびにその平行移動または回転相当物が、制御されてもよい。これらは、スリップ角度（操舵）、傾斜角度（キャンバ）、荷重半径、垂直力、車輪トルク、スリップ率、長手方向力、横力等を含む。本方法は、垂直力、スリップ角度、傾斜（キャンバ）角度、スリップ率、車輪トルク、荷重半径、膨張圧等の他のタイヤ自由度のうちの１つ以上を含む。また、本発明のある実施形態は、路面またはスピンドルの移動を通した、道路とタイヤと、および車輪／スピンドルと車体との間の実際の自由度のうちの１つ以上を含む。試験リグ１２の実装および力アクチュエータの詳細は、図１には描写されていない。

図１の試験リグ１２のための実装配列およびタイヤ保定装置の例示的実施形態は、図３-５に描写される。単一タイヤ実装配列４０の上面図（タイヤ２０のうちの１つの横断面を図示）は、図３に描写される。図４は、図３の実装配列の側面図である。図５は、図３の実装配列の背面図である。本配列は、単なる例示であって、他の構成が採用されてもよい。

実装配列４０は、平ベルト２２に対し、タイヤ２０を位置付ける。少なくとも３自由度：垂直（ｚ）、スリップ角度（α）、傾斜角度（γ）を提供する。４つのアクチュエータ４２は、タイヤ２０が実装されるスピンドル４６を担持するプレート４４に連結される。アクチュエータ４２は、試験リグ１２のベース４８に連結される。一対のパッシブリンク５０は、ベース４８とプレート４４との間に提供される。タイヤ２０は、平ベルト２２の移動に応じて、スピンドル４６の回転に伴って、自由に回転する。

４つのアクチュエータ４２は、γ、α、ｙ、およびｚ方向の力を制御する。パッシブリンク５０は、スピンドル筐体のスピン回転を抑制し、ｘ方向の力に応答する。タイヤ２０の位置付け、すなわち、角度および負荷は、車両モデルモジュール１８によって、監視装置１４に提供される。次いで、監視装置１４は、コマンド信号を試験リグ１２に発し、車両モデルモジュール１８によって提供される角度および負荷に従って、アクチュエータ４２を制御する。ロードセル（図示せず）は、リンク４２、５０のそれぞれにおいて、監視装置１４を通して、車両モデル２６に戻される測定された力およびモーメントを表すロードセルからの負荷測定値を示す信号が提供される。また、力およびモーメントは、スピンドルアセンブリ上に実装される多軸ロードセルによって測定されてもよい。

本発明の実施形態は、路面２２およびタイヤ２０のスピード／トルクを制御し、車両モデルモジュール１８によって計算される道路表面トルクに対するタイヤに基づいて、低摩擦係数表面上の加速によって導出されるような、回転スリップをシミュレートする。ある実施形態において提供されるさらなる能力は、タイヤ／車両モデルまたはデータファイルから、シミュレートされるスピンドル制動または加速トルク設定点を適用することである。

上述のように、本発明の実施形態は、車両全体モデルと、道路描写と、１つ以上の物理的タイヤが実装される試験リグとを組み合わせることによって、タイヤ試験、評価、または調整を行なう。この目的を達成するために、車両定義および道路定義２４が、車両モデルモジュール１８の車両モデル２６への入力として提供される。また、操縦者データベース２８が、車両モデル２６への入力として提供される。運転者の操縦者は、タイヤによって影響を受ける、必要とされる車両の数的指標を喚起するために定義される。また、運転者の挙動は、車両全体モデルによって表され、その中に含められてもよい。

車両モデル２６の出力は、タイヤ２０に適用される角度および負荷の組み合わせである。監視装置１４は、本情報に基づいて、コマンド信号を生成し、例えば、平ベルト１２、力アクチュエータ、タイヤ配向デバイス等を含む、試験リグ１２を制御する。監視装置１４は、試験リグ１２から受信した測定された力およびモーメントを提供し、これらを車両モデル２６に入力する。力およびモーメントは、異なる軸上に提供されるロードセル等の任意の好適なデバイスによって、試験リグ１２において測定可能である。

車両モデルモジュール１８によって提供される角度および負荷の一部は、車体ｚ、γ、道路ｚ（λ）、道路α（２）、道路ｖ（２）、操舵、データを含み得る。車両モデルモジュール１８への入力として提供される、試験リグ１２において測定された力およびモーメントの一部は、車体Ｆｘ Ｆｙ Ｆｚ、車体Ｍｘ Ｍｙ Ｍｚ、および車軸ｚ（２）を含み得る。

本発明の実施形態は、車両全体モデルと、道路描写と、物理的タイヤを伴う試験リグとを組み合わせる。モデル化技術は、広く使用されており、当業者に周知である。シミュレーションモデルを構築するためのツールを供給する企業として、Ｔｅｓｉｓ、ｄＳＰＡＣＥ、ＡＭＥＳｉｍ、Ｍａｔｈ Ｗｏｒｋｓが挙げられる。ハードウェアインザループシミュレータ（ＨＩＬ）を提供する企業として、ｄＳＰＡＣＥ、ＥＴＡＳ、Ｏｐａｌ ＲＴ、Ａ＆Ｄ等が挙げられる。車両全体モデル２６は、ある実施形態では、図２に見られるように、別個のデータプロセッサ３０によって、リアルタイムで実行される。車両全体モデル２６は、リアルタイムに実行される以下の車両機能を含み得る。エンジン、伝動機構、サスペンション、車両力学、タイヤ、空気力学、運転者、道路。上述のように、少なくとも１つの物理的タイヤ２０が試験に使用され、本タイヤ２０は、モデル内にはない。しかしながら、試験リグ１２上に物理的に存在しない場合、他のタイヤをモデル化可能である。したがって、車両全体モデル２６においてモデル化された他のタイヤによって、単一の物理的タイヤ２０のみが試験されてもよい。ある実施形態では、物理的に存在しない場合、収束法を使用して、物理的に存在しないタイヤ２０からの反復測定値に基づいて、車両性能に及ぼすタイヤの影響を判定する。本タイヤは、ソフトウェアによって、車両全体モデル２６における仮想車両上の種々の位置に交換される。反復技法を使用して、実際のタイヤデータまたはシミュレーションソリューションを使用して、タイヤモデルを投入する、あるいは車両応答を判定することによって、規定のエラー制限内で、あるソリューションに収束させる。

モデルの内容は、ステアリング、スロットル、ブレーキ、およびギアの運転者の入力、ならびに空気動的力等の外部障害を考慮して、地面上の車両の運動を予測するものである。モデルは、運転者に対して開ループで作動可能であって、運転者の入力対時間を再現する。モデルは、運転者の入力が調節され、車両のスピードおよび進路が維持される場合、運転者に対して閉ループで作動可能である。

上述のように、車両全体モデル２６は、試験用タイヤまたは複数のタイヤ２０の特徴を除去するように修正される。車両全体モデル２６の残りの部分は、信号を適用するために、試験リグ１２への入力信号として伝送される変位または負荷の形態で、上述の出力信号が提供される。試験リグ１２は、試験用タイヤまたは複数のタイヤ２０のうちの除去されたモデルの代わりに、車両全体モデルへの物理的入力となる、補完的変位または負荷の形態の出力信号を測定する。このようにして、試験用の物理的タイヤまたは複数のタイヤ２０は、車両全体、道路、運転者のリアルタイムモデル２６内に挿入される。

本発明の試験方法の実施形態は、開ループまたは閉ループ運転者のいずれかによって、実際の試験軌道上におけるように行われる。試験リグ１２は、車両全体モデル２６およびサスペンションと作用して、実際の道路上で生じる負荷に類似するように、タイヤまたは複数のタイヤ２０に負荷を適用する。試験リグ１２のコマンドは、事前に既知ではないため、したがって、修正された負荷時間履歴を作成するための反復技法は、使用されない場合がある。試験リグ制御は、最小コマンド追跡エラーを生成するように設計される。システム識別技術は、最小追跡エラーを達成するであろう。

図１および２は、試験タイヤを試験するための単一試験リグ１２のみを描写する。本発明の他の実施形態（図示せず）では、タイヤ、ダンパ、サスペンション、ステアリング等の他の構成要素試験リグが、システムにリンクされ、複数のシステム機械および／または電子機器、ならびにソフトウェア統合をリアルタイムで査定する。

図２を参照すると、監視装置１４は、第２のデータプロセッサ３２によって提供されるように描写されるが、データプロセッサ３０および３２は、ある実施形態では、単一データプロセッサによって実現されてもよい。データプロセッサ３２によって実行されるソフトウェアは、データプロセッサ３０によって実行される車両全体モデル、ＨＩＬ（ループ内のハードウェア）システム（該当する場合）、および試験リグ１２を協動させる。システムは、車両、構成要素制御ソフトウェア、運転者モデル、または操縦者定義を変更し、欠点を見つける、または標的特徴のリストとして定義される局所／大域的最適設定を検索可能な、自動方法／シーケンスを提供する。ある実施形態では、車両全体モデル２６は、車両電子ネットワークと統合し、シミュレートする。タイヤまたは車両（電子制御ユニット）ＥＣＵは、ＨＩＬ ＥＣＵ試験システムの有無にかかわらず含められ、車載動作をシミュレートするために必要とされるＥＣＵ車両パラメータを提供してもよい。

好適なデータプロセッサ（３０または３２）の例示的実施形態のさらに詳細な説明は、図６に提供されるが、図２は、配列１０の全体図を提供し、説明される。シミュレーションモデル２６は、車両制御モジュール１８によって実行され、少なくとも部分的に、データプロセッサ３０によって具現化されてもよい。ある実施形態では、データプロセッサ３０は、車両モデルを実行するための複数のモジュールを含む。これらは、例えば、モデル最適化およびマッピング、カスタマシミュレーションモデル、コード生成、ランタイムツール、ならびにシミュレーション視覚化を含む。データプロセッサは、シミュレーションモデルのリアルタイム実行を行ない、信号および通信インターフェースを含む。

また、データプロセッサ３２によって具現化される監視装置１４は、例えば、複数のモジュールを有する。これらは、装置システム初期化、システム設定、手動制御、自動シークエンシング、サブシステム管理、システム状態、装置視覚化、装置較正、リアルタイム自由度制御、データ取得、信号管理、および安全性管理を含む。

データ取得コントローラ３４は、試験リグ１２からデータ信号を取得し、それを監視装置１４のデータプロセッサ３２に提供する。データ信号は、ロードセルおよび位置センサ（図示せず）によって生成される。データは、監視装置１４によって、車両モデル２６内で使用するために、データプロセッサ３０に出力される。バス監視
ＥＣＵ３６は、ある実施形態では、評価プロセスの一部であって、タイヤまたは複数のタイヤ２０の場合のように、車両モデル２６から除去可能である。試験用ＥＣＵ３６は、能動的サスペンションシステム、例えば、または一部の他のシステムの一部であってもよい。バス監視は、バスモニタ３８によって行なわれてもよい。

本発明の方法は、リアルタイム試験リグ制御遅延を低減し、必要に応じて、試験リグセンサを補償する。センサ信号は、最小遅延を伴って、車両モデルに通信され、モデルの安定した動作を可能する。車両全体モデル２６からのデータは、捕捉および格納され、実験結果として機能し得る。同様に、タイヤ２０からのデータは、捕捉および格納され、実験結果として機能し得る。

図６は、データ処理システム３０の例示的実施形態を示し、リアルタイム車両全体シミュレーションモデル２６が、車両モデルモジュール１８によって実施され得る、ブロック図である。類似データ処理システムが、監視装置１４を備えるデータ処理システムのために採用されてもよい。データ処理システム３０は、バス８０２または情報を通信するための他の通信機構と、情報を処理するためにバス８０２と連結されるプロセッサ８０４と、を含む。また、データ処理システム３０は、プロセッサ８０４によって実行される情報および命令を格納するために、バス８０２に連結されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶デバイス等、メインメモリ８０６を含む。また、メインメモリ８０６は、プロセッサ８０４によって実行される命令の実行の際、一時的変数または他の中間情報を格納するために使用されてもよい。データ処理システム３０は、プロセッサ８０４のための静的情報および命令を格納するために、バス８０２に連結される読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）８０９または他の静的記憶デバイスをさらに含む。磁気ディスクまたは光ディスク等の記憶デバイス８１０は、情報および命令を格納するために提供され、バス８０２に連結される。ある実施形態では、データ記憶デバイス８１０は、記憶デバイス１６を備える。

データ処理システム３０は、オペレータに情報を表示するために、バス８０２を介して、ブラウン管（ＣＲＴ）等のディスプレイ８１２に連結されてもよい。英数字および他のキーを含む、入力デバイス８１４は、情報およびコマンド選択をプロセッサ８０４に通信するために、バス８０２に連結される。別の種類のユーザ入力デバイスは、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ８０４に通信し、ディスプレイ８１２上でカーソル移動を制御するために、マウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御８１６である。

データ処理システム３０は、メインメモリ８０６内に含有される１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行するプロセッサ８０４に応答して、制御される。そのような命令は、記憶デバイス８１０（１６）等の別の機械読み取り可能媒体から、メインメモリ８０６内に読込まれてもよい。メインメモリ８０６内に含有される命令のシーケンスの実行によって、プロセッサ８０４は、本明細書に記載のプロセスステップを行なう。代替実施形態では、配線で接続された回路が、本開示を実施するためのソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、使用されてもよい。したがって、本開示の実施形態は、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の特定の組み合わせに制限されない。

本明細書で使用される用語「機械読み取り可能媒体」とは、実行のために、プロセッサ８０４に命令を提供する際に関与する任意の媒体を指す。そのような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、多くの形態をとり得るが、それらに限定されない。不揮発性媒体は、例えば、記憶デバイス８１０（１６）等の光または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ８０６等の動的メモリを含む。伝送媒体は、バス８０２を備えるワイヤを含め、同軸ケーブル、導線、および光ファイバを含む。また、伝送媒体は、電波および赤外線データ通信の際に生成されるような、音波または光波の形態をとることが可能である。

機械読み取り可能媒体の一般的形態は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ-ＲＯＭ、任意の他の光媒体、パンチカード、穿孔テープ、孔パターンを伴う任意の他の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ-ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、以下に記載される搬送波、あるいはデータ処理システムが読込み可能な任意の他の媒体を含む。

種々の形態の機械読み取り可能媒体は、実行のために、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ８０４に搬送する際に伴われてもよい。例えば、命令は、最初は、遠隔データ処理システムの磁気ディスク上に搬送されてもよい。遠隔データ処理システムは、その動的メモリ内に命令をロードし、モデムを使用して、電話回線を介して、命令を送信可能である。データ処理システム３０に局所的モデムは、電話回線上でデータを受信し、赤外線送信機を使用して、データを赤外線信号に変換することが可能である。赤外線検出器は、赤外線信号として搬送されるデータを受信可能であって、適切な回路は、バス８０２上にデータを置くことが可能である。バス８０２は、プロセッサ８０４が命令を読み出し、実行するメインメモリ８０６にデータを搬送する。メインメモリ８０６によって受信される命令は、随意に、プロセッサ８０４による実行前または後のいずれかに、記憶デバイス８１０（１６）上に格納されてもよい。

また、データ処理システム３０は、バス８０２に連結される通信インターフェース８１９を含む。通信インターフェース８１９は、ローカルネットワーク８２２に接続されるネットワークリンクに連結する双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェース８１９は、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）カードまたはモデムであって、対応する種類の電話回線とのデータ通信接続を提供してもよい。別の実施例として、通信インターフェース８１９は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードであって、互換ＬＡＮとのデータ通信接続を提供してもよい。また、無線リンクが実施されてもよい。任意のそのような実施では、通信インターフェース８１９は、種々の種類の情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気、電磁、または光信号を送受信する。

ネットワークリンク８２０は、典型的には、１つ以上のネットワークを通して、他のデータデバイスにデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク８２０は、ローカルネットワーク８２２を通して、ホストデータ処理システムまたはインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）８２６によって作動されるデータ機器との接続を提供してもよい。次いで、ＩＳＰ８２６は、ワールドワイドパケットデータ通信ネットワーク（現在、一般的には、「インターネット」８２９と称される）を通して、データ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク８２２およびインターネット８２９は両方、デジタルデータストリームを搬送する電気、電磁、または光信号を使用する。種々のネットワークを通しての信号と、ネットワークリンク８２０上および通信インターフェース８１９を通しての信号は、データ処理システム３０との間でデジタルデータをやりとりし、情報を伝える例示的形態の搬送波である。

データ処理システム３０は、ネットワーク、ネットワークリンク８２０、および通信インターフェース８１９を通して、メッセージを送信し、プログラムコードを含む、データを受信可能である。インターネット実施例では、サーバ８３０は、インターネット８２９、ＩＳＰ８２６、ローカルネットワーク８２２、および通信インターフェース８１９を通して、アプリケーションプログラムのために必要なコードを伝送してもよい。

また、データ処理は、ＵＳＢポート、ＰＳ／２ポート、シリアルポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ-１３９４ポート、赤外線通信ポート等、または他の専用ポート等、周辺機器に接続し、通信するための種々の信号入力／出力ポート（図示せず）を有する。測定モジュールは、そのような信号入力／出力ポートを介して、データ処理システムと通信してもよい。

したがって、本発明の実施形態は、車両全体モデル、道路描写、および少なくとも１つの物理的タイヤを伴う試験リグの組み合わせを採用することによって、タイヤ評価および調整のための改良方法およびシステムを提供する。タイヤ試験は、車両全体による道路データを収集する必要なく生じ得、別様に可能なものよりも早期試験が可能となる。タイヤは、実際の車両または実際の道路のいずれも必要とせずに、道路上で生じるであろうものを表す条件下、特徴化されることが可能である。タイヤは、試験リグフィードバックを通して、車両モデルと相互作用するため、タイヤ特徴の変化は、実際の道路上で生じるように、適用される負荷の変化をもたらし、それによって、より現実的な試験となる。本発明の実施形態は、その非モデル化特徴の全部を伴う実際のタイヤが、実際の車両によるように、モデル化された車両と相互作用するため、タイヤ特徴の推定タイヤモデルの工学的条件への換算を必要としない。

本開示は、その特定の実施形態を参照して記載されている。しかしながら、本開示の広範な精神および範囲から逸脱することなく、種々の修正および変更が成され得ることは明白であろう。故に、明細書および図面は、限定的意味ではなく、例証的として、捉えられるべきである。

Claims (28)

1. タイヤを特徴化する、そして／または評価する、ならびに／あるいは数値的車両シミュレーションを行うためのシステムであって、
   少なくとも１つの試験用タイヤが実装可能であって、該試験用タイヤに制御可能に力および運動を課す、試験リグと、
   車両モデルモジュールと
   を備え、該車両モデルモジュールは、
   データを処理するためのデータプロセッサと、
   データ記憶デバイスであって、該試験用タイヤの特徴を除く車両全体をシミュレートする車両モデルに関するデータと、道路描写に関するデータと、操縦者および／または運転者の挙動に関するデータと、試験リグパラメータ、コントローラパラメータ、試験データと、機械実行可能命令とを格納するように構成され、該命令は、該データプロセッサによって実行されると、該車両モデルモジュールを制御し、該車両モデルおよび該道路描写に基づいて、コマンド信号を生成し、該試験リグを制御し、該タイヤに負荷を適用し、該試験リグの測定された応答を該車両モデルにフィードバックする、データ記憶デバイスと
   を含む、システム。
2. 前記車両モデルモジュールおよび前記試験リグに連結された監視装置をさらに備え、該監視装置は、該車両モデルモジュールおよび該試験リグを協動させることと、前記コマンド信号を該試験リグに提供することと、前記測定された応答を前記車両モデルに提供することとを行うように構成されるデータプロセッサを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記車両モデルの人間の運転者構成要素は、運転者入力対時間を再現することによって、運転者に対する開ループを作動するように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記車両モデルの前記人間の運転者構成要素は、前記車両全体のスピードおよび進路を維持するように、運転者入力を調節することによって、運転者に対する閉ループを作動するように構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記車両全体モデルは、エンジン、伝動機構、サスペンション、車両力学、空気力学、運転者、および道路のモデル化を含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記車両全体モデルは、前記試験リグ内に物理的に存在しないタイヤのモデル化を含む、請求項５に記載のシステム。
7. タイヤの前記モデル化は、収束反復プロセスを含み、前記試験用タイヤを前記車両モデルの異なる位置に仮想的に移動させる、請求項６に記載のシステム。
8. 前記試験リグは、シミュレートされる路面を含み、動作時、前記試験用タイヤに接触し、その回転を導出する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記シミュレートされる路面は、エンドレスループ上の平ベルトである、請求項８に記載のシステム。
10. 複数のタイヤが、同時に試験され、該タイヤは、前記路面ループの両側に位置付けられる、請求項９に記載のシステム。
11. 前記道路描写に関するデータは、パラメータ、すなわち、摩擦係数、粗度、勾配、曲率、障害物プロファイル、段差プロファイル、および温度のうちの少なくとも１つを含む路面表面定義を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記コマンド信号は、長手方向スリップをシミュレートするために、前記シミュレートされる路面のスピードの制御を含む、請求項８に記載のシステム。
13. 物理的障害物は、前記路面とタイヤとの間を通過する、請求項１に記載のシステム。
14. 前記監視装置および前記車両モデルモジュールは、他の車両構成要素の異なる構成要素試験リグに連結して、該異なる構成要素試験リグと相互作用し、該異なる構成要素試験リグおよび前記試験用タイヤが実装される前記試験リグからの車両モデル結果に統合するように構成される、請求項２に記載のシステム。
15. タイヤを評価する方法であって、
    少なくとも１つのタイヤを試験リグ上に実装することと、
    該試験リグ上において、シミュレートされる路面との該タイヤの回転を導出することと、
    該試験リグ上において、該タイヤを除く車両全体モデルをモデル化することと、
    道路上での該車両モデルの運動を予測することと、
    少なくとも一組の速度、変位、および負荷制御信号として、該車両モデルおよび該予測される運動に基づいて、コマンド信号を該試験リグに生成することと、
    該コマンド信号に従って、該試験リグによって、速度、力、および変位を該タイヤに適用することと、
    該試験リグにおいて、該タイヤの補完的変位および負荷のうちの少なくとも１つを測定することと、
    該測定された補完的変位および負荷を該車両モデルに提供することと
    を包含する、方法。
16. 前記車両全体モデルは、実質的にリアルタイムで実行される、請求項１５に記載の方法。
17. 車両の複数の物理的タイヤが、前記試験リグ上に実装され、同時に評価される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記シミュレートされる路面は、平ベルトである、請求項１６に記載の方法。
19. 前記シミュレートされる路面の物理的条件を変更することをさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記路面の前記物理的条件を変更するステップは、路面表面をコーティングし、物理的道路の摩擦係数をシミュレートすることと、水、雪、氷、または泥を該路面表面に適用することと、該路面とタイヤとの間に障害物を通過させることと、および障害物を該路面表面に加えることとのうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記車両全体モデルによって判定されるタイヤ対道路表面のトルクに基づいて、長手方向スリップをシミュレートするように、前記シミュレートされる路面のスピードを制御することをさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
22. タイヤが実装される複数の試験リグを同時に制御することをさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
23. タイヤ以外の物理的車両構成要素が実装される試験リグへの入力を制御することと、該試験リグから出力を受信し、該出力を前記車両モデルに提供することとをさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
24. 前記タイヤを環境影響に曝すことをさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
25. 前記タイヤの温度を制御し、負荷ベースの熱負荷をシミュレートすることをさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
26. 前記タイヤは、前記試験リグ上のスピンドルに実装され、前記シミュレートされる路面および該タイヤに適用される負荷をさらに制御し、前記路面の移動を通して、該シミュレートされる路面と該タイヤとの間の１以上の実際の自由度を導く、請求項１６に記載の方法。
27. 前記シミュレートされる路面および前記タイヤに適用される負荷を制御し、垂直力、スリップ角度、傾斜角度、スリップ率、車輪トルク、荷重半径、および膨張圧のうちの少なくとも１つを含む、１以上のタイヤ自由度を導くことをさらに包含する、請求項２６に記載の方法。
28. 前記シミュレートされる路面および前記タイヤに適用される負荷を制御し、スピンドル制動または加速トルクをシミュレートすることをさらに包含する、請求項１６に記載の方法。

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