JP2011164013A - タイヤ試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より安定した車速制御を行う。
【解決手段】タイヤ回転速度換算部２０１は、目標車速をタイヤ５０の回転速度に換算し、タイヤ目標回転速度とする。第１加算器２０２と第１ＰＩＤ制御部２０３は、タイヤ回転計１６が出力するタイヤ５０の回転速度に基づいて、タイヤ５０の回転速度をタイヤ目標回転速度に一致させるための第１タイヤモータ制御量を出力する。ローラ回転速度換算部２０４は、目標車速をローラ２の回転速度に換算しローラ目標回転速度として出力する。第２加算器２０５と第２ＰＩＤ制御部２０６は、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度に基づいて、ローラ２の回転速度をローラ目標回転速度に一致させるための第２タイヤモータ制御量を出力する。第３加算器２０７は、第１タイヤモータ制御量と第２タイヤモータ制御量とを加算した制御量でタイヤモータ１８の発生トルクを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの各種特性の試験に用いられるタイヤ試験装置に関するものである。

タイヤ試験装置としては、モータによって回転するローラと、回転可能に軸受されたスピンドルと、スピンドルに加わるトルクを検出するロードセルとを備え、スピンドルに固定したタイヤをローラの周面に圧接させてローラと共に回転させながらロードセルで検出したトルクに基づいて、タイヤの転がり抵抗を計測する装置が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２００４-００４５９８号公報

上述したタイヤ試験装置によって、ローラの回転によってタイヤに自動車の所望の車速相当の回転速度を与える車速制御を行いながら試験を行う場合、タイヤの状態（温度、内圧、スリップ等）の変化によって、タイヤとローラとの間で働く力の伝達効率が変化するために、安定的に当該車速制御を行うことができなかった。

そこで、本発明は、タイヤ試験装置において、より安定した車速制御を行うことを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、タイヤの試験に用いられる、周面に前記タイヤが圧接されるローラを備えたタイヤ試験装置に、前記タイヤの回転速度を検出するタイヤ回転計と、前記ローラの回転速度を検出するローラ回転計と、前記タイヤにトルクを与えるタイヤモータと、前記ローラにトルクを与えるローラモータと、前記タイヤモータが前記タイヤに与えるトルクと、前記ローラモータが前記ローラに与えるトルクを制御するモータ制御部とを設け、前記モータ制御部において、目標車速の指定を受け入れ、前記ローラ回転計が検出した前記ローラの回転速度と前記目標車速とに基づいて、前記ローラの周速度が前記目標車速相当の周速度となるように、前記タイヤモータが前記タイヤに与えるトルクを制御するようにしたものである。

このようなタイヤ試験装置によれば、ローラの回転速度が目標車速相当の回転速度となるようにタイヤモータの発生トルクが制御されるので、タイヤからの力によって車速が定まる実際の車両の挙動を模擬するように、タイヤの車速制御を安定的に行うことができる。

ここで、このようなタイヤ試験装置は、前記モータ制御部において、前記ローラ回転計が検出した前記ローラの回転速度と前記目標車速とに基づいて算出した、前記ローラの周速度を前記目標車速相当の周速度とするためのトルク制御量に、前記タイヤ回転計が検出した前記タイヤの回転速度と前記目標車速とに基づいて算出した、前記タイヤの周速度を前記目標車速相当の周速度とするためのトルク制御量を加算したトルク制御量で、前記タイヤモータが前記タイヤに与えるトルクを制御するように構成してもよい。

このようにすることにより、タイヤのローラに対するスリップなどが発生した場合にも、すみやかに、タイヤとローラの回転速度を目標車速相当の回転速度に復帰することができ、これにより安定した車速制御が可能となる。
なお、このようなタイヤ試験装置において、前記モータ制御部は、前記タイヤを装着した車が実走行した場合に当該タイヤに加わると推定される負荷が当該タイヤに加わるように、前記ローラモータが前記ローラに与えるトルクを制御するように構成してもよい。

以上のように本発明によれば、タイヤ試験装置において、より安定した車速制御を行うことができる。

本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置の制御部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１ａ１-ａ４に、本実施形態に係るタイヤ試験装置の構成を示す。
ここで、図１ａ４はタイヤ試験装置の斜視図であり、図１ａ４中に示すように上下前後左右を定義するものとして、図１ａ１はタイヤ試験装置を右方より見たようすを、図１ａ２はタイヤ試験装置を上方より見たようすを、図１ａ３はタイヤ試験装置を左方より見たようすを表している。

図示するように、タイヤ試験装置は、ベース１、ローラ２、ローラ２に連結されたローラシャフト３、ローラシャフト３を回動可能に支持する、ベース１に固定されたローラシャフト軸受４、ローラシャフト３に加わる軸回り（捻れ方向）のトルクを検出するローラ軸トルク計５、ローラシャフト３の回転速度を検出するローラ回転計６、ローラシャフト３に固定されたローラ用プーリ７、ベース１に固定されたローラモータ８、ローラモータ８の回転軸に固定されたローラモータプーリ９とローラ用プーリ７とに巻回されたローラ用ベルト１０とを備えている。そして、このような構成によって、ローラモータ８の発生トルクがローラ２に伝達され、ローラモータ８の回転に伴いローラ２が回転するようになっている。

また、タイヤ試験装置は、ベース１に対して前後に移動可能に、二本のガイドシャフト１１により支持されたステージ１２を備えている。
そして、ステージ１２上には、被試験体であるタイヤ５０が一端に固定されるタイヤシャフト１３、タイヤシャフト１３を回動可能に支持する、ステージ１２に固定されたタイヤシャフト軸受１４、タイヤシャフト１３に加わる軸回り（捻れ方向）のトルクを検出するタイヤ軸トルク計１５、タイヤシャフト１３の回転速度を検出するタイヤ回転計１６、タイヤシャフト１３に固定されたタイヤ用プーリ１７、ステージ１２に固定されたタイヤモータ１８、タイヤモータ１８の回転軸に固定されたタイヤモータプーリ１９とタイヤ用プーリ１７とに巻回されたタイヤ用ベルト２０とを備えている。そして、このような構成によって、タイヤモータ１８の発生トルクがタイヤ５０に伝達され、タイヤモータ１８の回転に伴いタイヤ５０が回転するようになっている。

また、タイヤ試験装置は、図１ｂに示すように、ベース１の内部にアクチュエータ２１を備えており、アクチュエータ２１で、ステージ１２の下部を押し引きすることにより、ステージ１２をベース１に対して前後方向に移動したり、タイヤ５０の周面をローラ２の周面に任意の力で押しつけて圧接することができるようになっている。

ここで、このような構成によれば、アクチュエータ２１を用いて、タイヤ５０の周面をローラ２の周面に任意の力で圧接した状態で、タイヤモータ１８とローラモータ８との発生トルクを制御することにより、タイヤ５０を所望の回転速度で、所望の負荷を与えながら回転することができるようになる。

さて、このようなローラモータ８やタイヤモータ１８の制御や、タイヤ５０の各種特性の測定を行うために、図１においては図示を省略した制御部を備えている。
図２に、この制御部の構成を示す。
図示するように、制御部２００は、タイヤ回転速度換算部２０１、第１加算器２０２、第１ＰＩＤ制御部２０３、ローラ回転速度換算部２０４、第２加算器２０５、第２ＰＩＤ制御部２０６、第３加算器２０７、走行抵抗算出部２０８、駆動力算出部２０９、第３ＰＩＤ制御部２１０、測定部２２０とを備えている。

このような構成において、測定部２２０は、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度や、タイヤ回転計１６が出力するタイヤ５０の回転速度や、ローラ軸トルク計５が出力するローラシャフト３の軸トルクや、タイヤ軸トルク計１５が出力するタイヤシャフト１３の軸トルクに応じて、タイヤ５０のタイヤ損失その他の各種特性を測定する。

一方、タイヤ回転速度換算部２０１は、各時点において、予め定めた車速スケジュール２５０が規定する現時点の目標車速を求めると共に、求めた目標車速をタイヤ５０の回転速度に換算しタイヤ目標回転速度として出力する。第１加算器２０２は、タイヤ目標回転速度とタイヤ回転計１６が出力するタイヤ５０の回転速度との差分を求め、第１ＰＩＤ制御部２０３は、ＰＩＤ制御によって、第１加算器２０２が出力する差分が大きいほどタイヤモータ１８の発生トルクを大きくして、タイヤ５０の回転速度をタイヤ目標回転速度に一致させるための、タイヤモータ１８の制御量を第１タイヤモータ制御量として出力する。

ここで、目標車速のタイヤ５０の回転速度への換算は、たとえば、次のように行う。すなわち、予め、ローラ２を自由回転可能な状態として、タイヤモータ１８の回転速度を変化させながら、タイヤ５０の回転速度とローラ２の回転速度と周速度とを測定し、ローラ２の周速度を車速と見なして、車速と、タイヤ５０の回転速度とローラ２の回転速度との対応関係を求めておく。そして、目標車速を、求めておいた対応関係に従って、当該車速に対応するタイヤ５０の回転速度に換算することにより、目標車速のタイヤ５０の回転速度への換算を行う。

また、ローラ回転速度換算部２０４は、各時点において、車速スケジュール２５０が規定する現時点の目標車速を求めると共に、求めた目標車速をローラ２の回転速度に換算し、ローラ目標回転速度として出力する。第２加算器２０５は、ローラ目標回転速度とローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度との差分を求め、第２ＰＩＤ制御部２０６は、ＰＩＤ制御によって、第２加算器２０５が出力する差分が大きいほどタイヤモータ１８の発生トルクを大きくするための、タイヤモータ１８の制御量を第２タイヤモータ制御量として出力する。なお、タイヤモータ１８の発生トルクが大きくなると、タイヤ５０からローラ２の正回転方向に加わるトルクは大きくなり、ローラ２の回転速度は増加し、タイヤモータ１８の発生トルクが小さくなると、タイヤ５０からローラ２の正回転方向に加わるトルクは小さくなり、ローラ２の回転速度は減少する。よって、第２タイヤモータ制御量は、ローラ２の回転速度をローラ目標回転速度に一致させるための制御量となる。また、目標車速のローラ２の回転速度への換算は、ローラ２の周速度を車速と見なすことにより行う。

そして、第３加算器２０７は、第１ＰＩＤ制御部２０３が制御する第１タイヤモータ制御量と第２ＰＩＤ制御部２０６が制御する第２タイヤモータ制御量とを加算した制御量でタイヤモータ１８の発生トルクを制御する。
このように、本実施形態によれば、第２ＰＩＤ制御部２０６が制御する第２タイヤモータ制御量によって、ローラ２の回転速度が車速スケジュール２５０が規定する現時点の目標車速相当の回転速度となるようにタイヤモータ１８の発生トルクが制御されるので、タイヤからの力によって車速が定まる実際の車両の挙動を模擬するように、タイヤ５０の車速制御を行うことができる。

また、タイヤモータ１８の発生トルクは、第１ＰＩＤ制御部２０３が制御する第１タイヤモータ制御量によって、タイヤ５０の回転速度が車速スケジュール２５０が規定する現時点の目標車速相当の回転速度となるように制御されるので、タイヤ５０のローラ２に対するスリップなどが発生した場合にも、すみやかに、タイヤ５０とローラ２の回転速度を目標車速相当の回転速度に復帰することができ、これにより安定した車速制御が可能となる。

次に、タイヤ５０が装着されると想定した自動車を仮想車両として、走行抵抗算出部２０８は、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度から算出されるローラ２の周速度を、仮想車両の車速として、当該車速における仮想車両の空気抵抗相当分の負荷を走行抵抗として算出し、駆動力算出部２０９は、仮想車両の重量をM、仮想車両の加速度をａ、仮想車両の駆動力をF、仮想車両の走行抵抗（空気抵抗）をRa、仮想車両のタイヤの駆動力をＦとするF=Ma+Raのモデルに基づいて、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度から算出されるローラ２の周速度の加速度として求まる仮想車両の加速度に、仮想車両の重量Ｍを乗じた値に、走行抵抗算出部２０８が算出した走行抵抗を加算して、当該仮想車両のタイヤの駆動力を算出し、目標吸収力とする。

そして、第３ＰＩＤ制御部２１０は、目標吸収力相当のトルクを発生するようにローラモータ８の発生トルクを制御する。
以上、本発明の実施形態について説明した。

１…ベース、２…ローラ、３…ローラシャフト、４…ローラシャフト軸受、５…ローラ軸トルク計、６…ローラ回転計、７…ローラ用プーリ、８…ローラモータ、９…ローラモータプーリ、１０…ローラ用ベルト、１１…ガイドシャフト、１２…ステージ、１３…タイヤシャフト、１４…タイヤシャフト軸受、１５…タイヤ軸トルク計、１６…タイヤ回転計、１７…タイヤ用プーリ、１８…タイヤモータ、１９…タイヤモータプーリ、２０…タイヤ用ベルト、２１…アクチュエータ、５０…タイヤ、２００…制御部、２０１…タイヤ回転速度換算部、２０２…第１加算器、２０３…第１ＰＩＤ制御部、２０４…ローラ回転速度換算部、２０５…第２加算器、２０６…第２ＰＩＤ制御部、２０７…第３加算器、２０８…走行抵抗算出部、２０９…駆動力算出部、２１０…第３ＰＩＤ制御部、２２０…測定部、２５０…車速スケジュール。

Claims (3)

1. タイヤの試験に用いられる、周面に前記タイヤが圧接されるローラを備えたタイヤ試験装置であって、
   前記タイヤの回転速度を検出するタイヤ回転計と、
   前記ローラの回転速度を検出するローラ回転計と、
   前記タイヤにトルクを与えるタイヤモータと、
   前記ローラにトルクを与えるローラモータと、
   前記タイヤモータが前記タイヤに与えるトルクと、前記ローラモータが前記ローラに与えるトルクを制御するモータ制御部とを備え、
   前記モータ制御部は、目標車速の指定を受け入れ、前記ローラ回転計が検出した前記ローラの回転速度と前記目標車速とに基づいて、前記ローラの周速度が前記目標車速相当の周速度となるように、前記タイヤモータが前記タイヤに与えるトルクを制御することを特徴とするタイヤ試験装置。
   
2. 請求項１記載のタイヤ試験装置であって、
   前記モータ制御部は、前記ローラ回転計が検出した前記ローラの回転速度と前記目標車速とに基づいて算出した、前記ローラの周速度を前記目標車速相当の周速度とするためのトルク制御量に、前記タイヤ回転計が検出した前記タイヤの回転速度と前記目標車速とに基づいて算出した、前記タイヤの周速度を前記目標車速相当の周速度とするためのトルク制御量を加算したトルク制御量で、前記タイヤモータが前記タイヤに与えるトルクを制御することを特徴とするタイヤ試験装置。
   
3. 請求項１または２記載のタイヤ試験装置であって、
   前記モータ制御部は、前記タイヤを装着した車が実走行した場合に当該タイヤに加わると推定される負荷が当該タイヤに加わるように、前記ローラモータが前記ローラに与えるトルクを制御することを特徴とするタイヤ試験装置。