JP2014215228A - 車両用試験装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】大きなピッチ挙動を再現できる車両用試験装置を提供する。【解決手段】車両用検査装置1は、4つの車軸21S,22S,23S,24Sが取り付けられるとともに試験品が搭載される試験品搭載用車体2と、各車軸21S,22S,23S,24Sを支持し、かつ各車軸21S,22S,23S,24Sに6自由度の運動をさせるための4つの第2モーションベース(車軸用モーションベース)4,5,6,7とを含む。前側の第2モーションベース4,5は、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のバランスがとれたモーションベースである。これに対して、後側の第2モーションベース6,7は、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のうち、上下方向の動きに対する可動範囲が大きくなるように、設計されたモーションベースである。【選択図】図1
Description
この発明は、自動車部品や車両の性能試験を行う車両用試験装置に関する。
特許文献1には、車両用試験装置として、横方向に移動可能な前後一対の横移動架台と、これらの横移動架台上面に左右一組ずつ設けられた4組の6自由度油圧シリンダ群と、これらの6自由度油圧シリンダ群の上端にそれぞれ連結された4つの旋回昇降架台と、これらの4つの旋回昇降架台上にそれぞれ設けられ、車両の4つの車輪が載せられる4つの回転ベルトとを備えた装置が記載されている。特許文献1では、4組の6自由度油圧シリンダ群は同じ構成として説明されているため、これらの4組の6自由度油圧シリンダ群は、同じ仕様であると考えられる。
この発明の目的は、大きなピッチ挙動を再現できる車両用試験装置を提供することである。
上記の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪の4つの車輪に対応する4つの車軸(21S,22S,23S,24S)が取り付けられるとともに、試験品(40,50)が搭載される試験品搭載用車体(2)と、前記各車軸を支持し、前記各車軸に6自由度の運動をさせるための4つの車軸用モーションベース(4,5,6,7)とを含み、前輪用の左右一対の車軸を支持している前側左右一対の車軸用モーションベースの組と、後輪用の左右一対の車軸を支持している後側左右一対の車軸用モーションベースの組のうち、いずれか一方の組の車軸用モーションベースの上下方向可動範囲が、他方の組の車軸用モーションベースの上下方向可動範囲より大きい、車両用試験装置(1)である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
この発明では、前側左右一対の車軸用モーションベースの組と、後側左右一対の車軸用モーションベースの組との上下方向可動範囲が同じであるような車両用試験装置に比べて、いずれか一方の組の上下方向可動範囲を他方の組の上下方向可動範囲より大きくすることができるので、大きなピッチ挙動を再現できる。
請求項2記載の発明は、前記他方の組の車軸用モーションベースは、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のバランスがとれたモーションベースであり、前記一方の組の車軸用モーションベースは、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のうち、上下方向の動きに対する可動範囲が大きくなるように設計されたモーションベースである、請求項1に記載の車両用試験装置である。
請求項2記載の発明は、前記他方の組の車軸用モーションベースは、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のバランスがとれたモーションベースであり、前記一方の組の車軸用モーションベースは、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のうち、上下方向の動きに対する可動範囲が大きくなるように設計されたモーションベースである、請求項1に記載の車両用試験装置である。
この発明では、全ての車軸用モーションベースが、前記他方の組の車軸用モーションベースのように、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のバランスがとれたモーションベースから構成されている場合に比べて、大きなピッチ挙動を再現できるようになる。
請求項3記載の発明は、前記試験品搭載用車体を支持し、かつ前記試験品搭載用車体に6自由度の運動をさせるための車体用モーションベース(3)をさらに含む、請求項1または2に記載の車両用試験装置である。
請求項3記載の発明は、前記試験品搭載用車体を支持し、かつ前記試験品搭載用車体に6自由度の運動をさせるための車体用モーションベース(3)をさらに含む、請求項1または2に記載の車両用試験装置である。
この構成によれば、第2モーションベースによって各車軸が支持されている状態で、第1モーションベースによって試験品搭載用車体に直接に力を加えることができる。これにより、実車両の加速時、減速時、旋回時等に車体に作用する慣性力と同様な力を、車軸を支持している部材に対して車体を相対的に走行させることなく、試験品搭載用車体に与えることができる。
請求項4記載の発明は、前記各モーションベースは、固定ベース(11)と、前記固定ベースの上方に配置された可動ベース(12)と、前記固定ベースと前記可動ベースとの間に連結され、前記可動ベースに6自由度の運動をさせるためのアクチュエータ(13)とを含み、前記車体用モーションベースにおける前記可動ベースには、前記試験品搭載用車体が載せられた状態で前記試験品搭載用車体が固定されており、前記各車軸用モーションベースにおける前記可動ベースに、対応する車軸が支持されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用試験装置である。
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る車両用検査装置の外観を図解的に示す概略斜視図である。図2は、図1の車両用検査装置を図解的に示す正面図である。図3は、図1の車両用検査装置を図解的に示す側面図である。図4は、図1の車両用検査装置を図解的に示す平面図である。図4では、試験品搭載用車体は省略されている。
図1は、この発明の一実施形態に係る車両用検査装置の外観を図解的に示す概略斜視図である。図2は、図1の車両用検査装置を図解的に示す正面図である。図3は、図1の車両用検査装置を図解的に示す側面図である。図4は、図1の車両用検査装置を図解的に示す平面図である。図4では、試験品搭載用車体は省略されている。
車両用検査装置1は、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪の4つの車輪に対応する4つの車軸21S,22S,23S,24Sが取り付けられるとともに試験品が搭載される試験品搭載用車体2と、試験品搭載用車体2を支持し、かつ試験品搭載用車体2に6自由度の運動をさせるための第1モーションベース(車体用モーションベース)3と、各車軸21S,22S,23S,24Sを支持し、かつ各車軸21S,22S,23S,24Sに6自由度の運動をさせるための4つの第2モーションベース(車軸用モーションベース)4,5,6,7とを含む。
図1〜図4においては、試験品搭載用車体2の前端が符号2fで示され、試験品搭載用車体2の後端が符号2rで示されている。
試験品搭載用車体2の4つの車軸21S,22S,23S,24Sに、車輪は取り付けられていない。試験品搭載用車体2の4つの車軸21S,22S,23S,24Sの外端部には、回転力を車軸に与えるための4つの電動モータ(以下、「外力付加用モータ」という。)31,32,33,34の出力軸が連結されている。各外力付加用モータ31,32,33,34は、実車両が走行しているときに外部から各車軸に加えられる回転力(外力)と同様な回転力を、対応する車軸21S、22S、23S、24Sに個別に付与するためのものである。外力には、たとえば、実車両が走行している場合に路面摩擦等に起因して各車軸に与えられる回転負荷、実車両が坂道を下っている場合に各車軸に路面を介して与えられる回転力等が含まれる。
試験品搭載用車体2の4つの車軸21S,22S,23S,24Sに、車輪は取り付けられていない。試験品搭載用車体2の4つの車軸21S,22S,23S,24Sの外端部には、回転力を車軸に与えるための4つの電動モータ(以下、「外力付加用モータ」という。)31,32,33,34の出力軸が連結されている。各外力付加用モータ31,32,33,34は、実車両が走行しているときに外部から各車軸に加えられる回転力(外力)と同様な回転力を、対応する車軸21S、22S、23S、24Sに個別に付与するためのものである。外力には、たとえば、実車両が走行している場合に路面摩擦等に起因して各車軸に与えられる回転負荷、実車両が坂道を下っている場合に各車軸に路面を介して与えられる回転力等が含まれる。
試験品搭載用車体2には、各種の自動車部品の試験品が搭載される。この実施形態では、試験品搭載用車体2には、電動パワーステアリング装置(EPS:electric power steering)40と、左後輪用の車軸23Sおよび右後輪用の車軸24Sを電動モータによって駆動するための後輪駆動モジュール50とが試験品として搭載されている。
この実施形態では、EPS40は、コラムアシスト式EPSである。EPS40は、よく知られているように、ステアリングホイール81と、ステアリングホイール81の回転に連動して前輪を転舵するための転舵機構82と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構83とを含んでいる。ただし、この実施形態では、前輪は取り付けられていないので、転舵機構82は前輪に連結されていない。ステアリングホイール81と転舵機構82とは、ステアリングシャフトを介して機械的に連結されている。
この実施形態では、EPS40は、コラムアシスト式EPSである。EPS40は、よく知られているように、ステアリングホイール81と、ステアリングホイール81の回転に連動して前輪を転舵するための転舵機構82と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構83とを含んでいる。ただし、この実施形態では、前輪は取り付けられていないので、転舵機構82は前輪に連結されていない。ステアリングホイール81と転舵機構82とは、ステアリングシャフトを介して機械的に連結されている。
転舵機構82は、ステアリングシャフトの下端に設けられたピニオンと、ピニオンと噛み合うラックが設けられたラック軸とからなるラックアンドピニオン機構を含んでいる。操舵補助機構83は、操舵補助力を発生するための電動モータ41(図13参照。以下、「アシストモータ41」という。)と、アシストモータ41の出力トルクをステアリングシャフトに伝達するための減速機構(図示略)とを含む。
さらに、EPS40は、アシストモータを制御するためのECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)42(図13参照。以下、「EPS用ECU42」という)と、ラック軸の軸方向の変位位置を検出するための直線変位センサ(図示略)を含んでいる。
後輪駆動用モジュール50は、後輪用の車軸23S,24Sを回転駆動するための電動モータ51(図13参照。以下、「後輪駆動モータ51」という。)と、後輪駆動モータ51の回転力を後輪用の車軸23S,24Sに伝達するための伝達機構(図示略)と、後輪駆動モータ51を制御すためのECU52(図13参照。以下、「後輪駆動モータ用ECU52」という。)と、後輪用車軸23S,24Sの両方またはいずれか一方の回転角を検出するための回転角センサ(図示略)を含んでいる。伝達機構は、クラッチおよび減速機構を含んでいる。伝達機構は、クラッチおよび減速機構のいずれか一方のみを含んでいてもよい。
後輪駆動用モジュール50は、後輪用の車軸23S,24Sを回転駆動するための電動モータ51(図13参照。以下、「後輪駆動モータ51」という。)と、後輪駆動モータ51の回転力を後輪用の車軸23S,24Sに伝達するための伝達機構(図示略)と、後輪駆動モータ51を制御すためのECU52(図13参照。以下、「後輪駆動モータ用ECU52」という。)と、後輪用車軸23S,24Sの両方またはいずれか一方の回転角を検出するための回転角センサ(図示略)を含んでいる。伝達機構は、クラッチおよび減速機構を含んでいる。伝達機構は、クラッチおよび減速機構のいずれか一方のみを含んでいてもよい。
各モーションベース3,4,5,6,7は、床上に載置された定盤10上に固定されている。各モーションベース3,4,5,6,7は、よく知られているように、定盤10に固定された固定ベース11と、固定ベース11の上方に配置された可動ベース(ムービンクベース)12と、固定ベース11と可動ベース12との間に連結され、可動ベース12に6自由度の運動(前後、左右、上下、ロール、ピッチおよびヨーの運動)をさせるためのアクチュエータ13と、アクチュエータ13を駆動制御するモーションコントローラ(図示略)から構成されている。アクチュエータ13は、6個の電動シリンダから構成されている。
なお、図1〜図10においては、各モーションベース3,4,5,6,7を図解的に表しており、各モーションベース3,4,5,6,7のアクチュエータ13を構成している6本の電動シリンダの形状および配置を正確に表していない。
第1モーションベース3は、第2モーションベース4,5,6,7に比べて、アクチュエータの発生力(最大搭載質量)の大きなモーションベースが用いられている。また、図1〜図10においては、前輪用の車軸21S,22Sを支持するための前側左右一対の第2モーションベース4,5と、後輪用の車軸23S,24Sを支持するための後側左右一対の第2モーションベース6,7とは、同様に描かれているが、実際には両者の仕様は異なっている。つまり、前側左右一対の第2モーションベース4,5の上下方向の可動範囲と、後側左右一対の第2モーションベース6,7の上下方向の可動範囲とは異なっている。この点の詳細については、後述する。
第1モーションベース3は、第2モーションベース4,5,6,7に比べて、アクチュエータの発生力(最大搭載質量)の大きなモーションベースが用いられている。また、図1〜図10においては、前輪用の車軸21S,22Sを支持するための前側左右一対の第2モーションベース4,5と、後輪用の車軸23S,24Sを支持するための後側左右一対の第2モーションベース6,7とは、同様に描かれているが、実際には両者の仕様は異なっている。つまり、前側左右一対の第2モーションベース4,5の上下方向の可動範囲と、後側左右一対の第2モーションベース6,7の上下方向の可動範囲とは異なっている。この点の詳細については、後述する。
第1モーションベース3の可動ベース12には、試験品搭載用車体2の中央部が載せられた状態で試験品搭載用車体2が固定されている。つまり、第1モーションベース3の可動ベース12の上面に、試験品搭載用車体2の下面の中央部が取り付けられている。
前方左側の第2モーションベース4の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ31が取り付けられている。前方右側の第2モーションベース5の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ32が取り付けられている。後方左側の第2モーションベース6の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ33が取り付けられている。後方右側の第2モーションベース7の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ34が取り付けられている。
前方左側の第2モーションベース4の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ31が取り付けられている。前方右側の第2モーションベース5の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ32が取り付けられている。後方左側の第2モーションベース6の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ33が取り付けられている。後方右側の第2モーションベース7の可動ベース12には、複数の弾性体15およびモータ取付板16を介して、外力付加用モータ34が取り付けられている。
各第2モーションベース4〜7の可動ベース12への外力付加用モータ31〜34の取付構造は全て同じである。ここでは、図5〜図7を参照して、前方右側の第2モーションベース5の可動ベース12への外力付加用モータ32の取付構造について詳細に説明する。モータ取付板16は、平面視で矩形状である。外力付加用モータ32のモータ本体がモータ取付板16上に固定されている。モータ取付板16の下面の4つのコーナー部には、平面視で円形の弾性体15がそれぞれ取り付けられている。つまり、4つの弾性体15の上面が、モータ取付板16の下面の4つのコーナー部に接着剤によって固定されている。各弾性体15の下面は、前方右側の第2モーションベース5の可動ベース12の上面に、接着剤によって固定されている。このような取付構造により、前方右側の第2モーションベース5の可動ベース12上に、4つの弾性体15およびモータ取付板16を介して外力付加用モータ32が取り付けられている。
この車両用検査装置1では、試験品搭載用車体2は、第1モーションベース3によって支持されている。また、外力付加用モータ31,32,33,34は、それぞれ第2モーションベース4,5,6,7によって支持されている。言い換えれば、車軸21S,22S,23S,24Sの外端部は、それぞれ外力付加用モータ31,32,33,34を介して、第2モーションベース4,5,6,7に支持されている。
したがって、この車両用検査装置1では、第1モーションベース3のアクチュエータ13を駆動制御することによって、各種の車体姿勢を作ることができる。また、第2モーションベース4,5,6,7のアクチュエータ13を個別に駆動制御することによって、各種の路面状態を作ることができる。したがって、各モーションベース3,4,5,6,7のアクチュエータ13を個別に制御することにより、各種の車両走行状態を模擬することが可能である。
また、この車両用検査装置1では、実車両が走行しているときに外部から各車軸に加えられる回転力(外力)と同様な回転力を、対応する車軸21S、22S、23S、24Sに個別に付与することができる。これにより、実際の運転状況に応じた駆動負荷、サスペンション挙動を再現することが可能となる。
また、この車両用検査装置1では、第2モーションベース4,5,6,7によって各車軸21S〜24Sが支持されている状態で、第1モーションベース3によって試験品搭載用車体2に直接に力を加えることができる。これにより、実車両の加速時、減速時、旋回時等に車体に作用する慣性力と同様な力を、車軸21S〜24Sを支持している部材に対して試験品搭載用車体2を相対的に走行させることなく、試験品搭載用車体2に与えることができる。
また、この車両用検査装置1では、第2モーションベース4,5,6,7によって各車軸21S〜24Sが支持されている状態で、第1モーションベース3によって試験品搭載用車体2に直接に力を加えることができる。これにより、実車両の加速時、減速時、旋回時等に車体に作用する慣性力と同様な力を、車軸21S〜24Sを支持している部材に対して試験品搭載用車体2を相対的に走行させることなく、試験品搭載用車体2に与えることができる。
また、この車両用検査装置1では、第1モーションベース3によって、試験品搭載用車体2をヨーイング運動させることができる。これにより、ヨーイング運動を模擬することができる。
以下、より具体的に説明する。以下の説明において、X軸とは、試験品搭載用車体2の重心を通り、車体の前後方向に延びる軸をいうものとする。Y軸とは、試験品搭載用車体2の重心を通り、車体の左右方向に延びる軸をいうものとする。また、Z軸とは、試験品搭載用車体2の重心を通り、車体の上下方向に延びる軸をいうものとする。つまり、X軸、Y軸およびZ軸は、試験品搭載用車体2に固定された座標系(以下、「車体座標系」という。)である。
以下、より具体的に説明する。以下の説明において、X軸とは、試験品搭載用車体2の重心を通り、車体の前後方向に延びる軸をいうものとする。Y軸とは、試験品搭載用車体2の重心を通り、車体の左右方向に延びる軸をいうものとする。また、Z軸とは、試験品搭載用車体2の重心を通り、車体の上下方向に延びる軸をいうものとする。つまり、X軸、Y軸およびZ軸は、試験品搭載用車体2に固定された座標系(以下、「車体座標系」という。)である。
図8Aおよび図8Bは、平地での加速時の車両走行状態を模擬する場合の各モーションベースの制御例を説明するための模式図である。
図8Aは、平地で車両が静止している状態を示している。この場合には、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12の上面は、定盤10の上面と平行となっている。そして、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12の高さは、車体座標系のX軸およびY軸によって規定されるXY平面が定盤10の上面と平行となるように調整されている。
図8Aは、平地で車両が静止している状態を示している。この場合には、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12の上面は、定盤10の上面と平行となっている。そして、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12の高さは、車体座標系のX軸およびY軸によって規定されるXY平面が定盤10の上面と平行となるように調整されている。
平地での加速時の車両走行状態は、次のようにして作ることができる。すなわち、図8Bを参照して、全ての第2モーションベース4,5,6,7を図8Aの静止状態に固定し、第1モーションベース3の可動ベース12がY軸周りの第1方向(矢印で示す方向)に回転するように、第1モーションベース3のアクチュエータ13を駆動させる。前記Y軸周りの第1方向は、試験品搭載用車体2の前端が上方に持ち上げられる方向である。
つまり、各外力付加用モータ31〜34が対応する第2モーションベース4,5,6,7に支持されている状態において、第1モーションベース3の可動ベース12をY軸周りの第1方向に回転駆動させる。これにより、試験品搭載用車体2には、試験品搭載用車体2をY軸周りの第1方向に回転させる回転力が直接付与される。つまり、実車両の加速時に車体に作用する慣性力と同様な力を、試験品搭載用車体2に直接付与することができる。これにより、車軸21S〜24Sを支持している部材に対して試験品搭載用車体2を相対的に走行させることなく、平地での加速時の車両走行状態を模擬することができる。この場合、ピッチング挙動評価、サスペンション挙動評価等が可能である。
なお、減速時の車両走行状態を模擬する場合には、第1モーションベース3の可動ベース12に加えられるY軸周りの回転力の方向を、加速時の車両走行状態を模擬する場合の第1方向とは反対の方向(試験品搭載用車体2の後端が上方に持ち上げられる方向)にすればよい。
図9Aおよび図9Bは、坂道での加速時の車両走行状態を模擬する場合の各モーションベースの制御例を説明するための模式図である。坂道が上り坂であるについて説明する。
図9Aおよび図9Bは、坂道での加速時の車両走行状態を模擬する場合の各モーションベースの制御例を説明するための模式図である。坂道が上り坂であるについて説明する。
図9Aは、坂道で車両が静止している状態を示している。この場合には、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12の上面は、想定している坂道の表面と平行となっている。そして、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12の高さは、車体座標系のX軸およびY軸によって規定されるXY平面が想定している坂道の表面と平行となるように調整されている。
この静止状態は、平地での静止状態から、次のようにして作ることができる。つまり、第1モーションベース3の可動ベース12を、坂道の傾斜角に応じて、Y軸周りの第1方向に所定量回転させる。また、それと同時に、各第2モーションベース4,5,6,7の可動ベース12を、坂道の傾斜角に応じて、Y軸周りの第1方向に所定量回転させるとともにZ軸方向(上下方向)に移動させる。前記Y軸周りの第1方向は、試験品搭載用車体2の前端が持ち上げられる方向である。なお、この場合には、前側2つの第2モーションベース4,5の可動ベース12は上方向に移動され、後側2つの第2モーションベース6,7の可動ベース12は下方向に移動される。
坂道での加速時の車両走行状態は、図9Aの静止状態から次のようにして作ることができる。すなわち、図9Bを参照して、全ての第2モーションベース4,5,6,7の可動ベース12を図9Aの坂道での静止状態に固定し、第1モーションベース3の可動ベース12がY軸周りの第1方向(矢印で示す方向)に回転するように、第1モーションベース3のアクチュエータ13を駆動させる。
つまり、各外力付加用モータ31〜34が対応する第2モーションベース4,5,6,7に支持されている状態において、第1モーションベース3の可動ベース12をY軸周りの第1方向に回転駆動させる。これにより、試験品搭載用車体2には、試験品搭載用車体2をY軸周りの第1方向に回転させる回転力が直接付与される。つまり、実車両の坂道(この例では上り坂)での加速時に車体に作用する慣性力と同様な力を、試験品搭載用車体2に直接付与することができる。これにより、車軸21S〜24Sを支持している部材に対して試験品搭載用車体2を相対的に走行させることなく、坂道での加速時の車両走行状態を模擬することができる。この場合、ピッチング挙動評価、サスペンションおよびドライブシャフト挙動評価、ハブベアリングの評価等が可能である。
なお、坂道での減速時の車両走行状態を模擬する場合には、第1モーションベース3の可動ベース12に加えられるY軸周りの回転力の方向を、坂道である場合の加速時の車両走行状態を模擬する場合の第1方向とは反対の方向(試験品搭載用車体2の後端が上方に持ち上げられる方向)にすればよい。
図10Aおよび図10Bは、旋回時の車両走行状態を模擬する場合の各モーションベースの制御例を説明するための模式図である。
図10Aおよび図10Bは、旋回時の車両走行状態を模擬する場合の各モーションベースの制御例を説明するための模式図である。
図10Aは、車両が直線走行している状態を示している。この状態から図10Bに示すように、車両が左方向に旋回する場合について説明する。
図10Bを参照して、試験品搭載用車体2を左方向に旋回させるために、第1モーションベース3の可動ベース12をZ軸周りに平面視で反時計方向に回転させる。また、全ての第2モーションベース4,5,6,7の可動ベース12を、Z軸周りに平面視で反時計方向に回転させるとともに、試験品搭載用車体2の旋回動に伴って外力付加用モータ31〜34が移動するように、車体座標系のX軸およびY軸によって規定されるXY平面内を移動させる。これにより、各第2モーションベース4,5,6,7の可動ベース12は、図10Bの二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に移動する。これにより、旋回時の車両走行状態を模擬できる。この場合、車軸21S〜24Sの軸方向負荷の評価、操舵トルクの評価、ラック軸力の評価、ハブベアリングの評価等が可能である。
図10Bを参照して、試験品搭載用車体2を左方向に旋回させるために、第1モーションベース3の可動ベース12をZ軸周りに平面視で反時計方向に回転させる。また、全ての第2モーションベース4,5,6,7の可動ベース12を、Z軸周りに平面視で反時計方向に回転させるとともに、試験品搭載用車体2の旋回動に伴って外力付加用モータ31〜34が移動するように、車体座標系のX軸およびY軸によって規定されるXY平面内を移動させる。これにより、各第2モーションベース4,5,6,7の可動ベース12は、図10Bの二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に移動する。これにより、旋回時の車両走行状態を模擬できる。この場合、車軸21S〜24Sの軸方向負荷の評価、操舵トルクの評価、ラック軸力の評価、ハブベアリングの評価等が可能である。
この車両用検査装置1では、5つのモーションベース3,4,5,6,7によって試験品搭載用車体2および車軸21S〜24Sを支持して動かすことにより、各種の車両走行状態(車両挙動)を再現している。このため、このため、各種の車両走行状態を再現する際には、全てのモーションベース3,4,5,6,7は、それらの車両(試験品搭載用車体2または外力付加用モータ31〜34)への固定点間の相対的な位置関係を保持しながら、連動して動く必要がある。しかしながら、機械要素の個体差や制御性能等によって、固定点間の相対的な位置関係が保持されるように、全てのモーションベース3,4,5,6,7を正確に連動させることができないおそれがある。
この実施形態では、各車軸21S〜24Sが連結された各外力付加用モータ31〜34は、弾性体15を介して対応する第2モーションベース4,5,6,7に取り付けられている。これにより、全てのモーションベース3,4,5,6,7の連動動作に誤差が生じたとしても、その誤差を弾性体15の変形によって吸収することができる。これにより、試験品搭載用車体2に本来作用しない無理な力が働くのを防止できるとともに、各モーションベース3,4,5,6,7の制御装置(たとえば、後述するアクチュエータ制御器70、モーションコントローラ3C,4C〜7C(図13参照))に高い制御性能が要求されなくなる。
次に、前輪用の車軸21S,22Sを支持するための前側左右一対の第2モーションベース4,5と、後輪用の車軸23S,24Sを支持するための後側左右一対の第2モーションベース6,7との仕様が異なっていることについて説明する。
この実施形態では、前側の第2モーションベース4,5は、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のバランスがとれたモーションベース(以下において、「標準的なモーションベース」という場合がある。)である。6種類の自由度の運動とは、各第2モーションベース4,5に固定された座標系のx軸(前後)方向の動き、y軸(左右)方向の動き、z軸(上下)方向の動き、ロール(横揺れ)運動、ピッチ(縦揺れ)運動およびヨー(旋回)運動である。
この実施形態では、前側の第2モーションベース4,5は、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のバランスがとれたモーションベース(以下において、「標準的なモーションベース」という場合がある。)である。6種類の自由度の運動とは、各第2モーションベース4,5に固定された座標系のx軸(前後)方向の動き、y軸(左右)方向の動き、z軸(上下)方向の動き、ロール(横揺れ)運動、ピッチ(縦揺れ)運動およびヨー(旋回)運動である。
これに対して、後側の第2モーションベース6,7は、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のうち、z軸(上下)方向の動きに対する可動範囲が大きくなるように、設計されたモーションベース(以下において、「z軸運動重視のモーションベース」という場合がある。)である。このため、後側の第2モーションベース6,7のz軸(上下)方向の動きに対する可動範囲は、前側の第2モーションベース4,5のz軸(上下)方向の動きに対する可動範囲より大きくなっている。
具体的には、後側の第2モーションベース6,7の中立位置での可動ベース12の高さ位置(各モーションベースの座標系でのz方向位置)は、前側の第2モーションベース4,5の中立位置での可動ベース12の高さ位置(各モーションベースの座標系でのz方向位置)と同じである。モーションベースの中立位置とは、モーションベースの可動ベースが、その6自由度の運動全てに対する可動範囲の中央に位置している状態をいう。
また、後側の第2モーションベース6,7のアクチュエータ13を構成する6つの電動シリンダのピストンロッドの軸方向の可動量は、前側の第2モーションベース4,5のアクチュエータ13を構成する6つの電動シリンダのピストンロッドの軸方向の可動量と同じである。しかし、後側の第2モーションベース6,7の各電動シリンダは、中立位置でのそれらの電動シリンダの固定ベース11に対する傾斜角度が、中立位置での前側の第2モーションベース4,5の各電動シリンダの固定ベース11に対する傾斜角度より大きくなるように配置されている。
以下、図11Aおよび図11Bを参照して、より具体的に説明する。図11Aは、中立位置での前側の第2モーションベース4,5における1つの電動シリンダ13fを示している。図11Bは、中立位置での後側の第2モーションベース6,7における1つの電動シリンダ13rを示している。
図11Aにおいて、前側の第2モーションベース4,5における1つの電動シリンダ13fの固定ベース11に対する傾斜角度をθf(0deg<θf<90deg)とする。図11Bにおいて、後側の第2モーションベース6,7における1つの電動シリンダ13rの固定ベース11に対する傾斜角度をθr(0deg<θr<90deg)とする。電動シリンダ13rの固定ベース11に対する傾斜角度θrは、電動シリンダ13fの固定ベース11に対する傾斜角度θfより大きい。両電動シリンダ13f,13rのロッドの軸方向の可動量は同じであり、中立位置を中心として±αである。
図11Aにおいて、前側の第2モーションベース4,5における1つの電動シリンダ13fの固定ベース11に対する傾斜角度をθf(0deg<θf<90deg)とする。図11Bにおいて、後側の第2モーションベース6,7における1つの電動シリンダ13rの固定ベース11に対する傾斜角度をθr(0deg<θr<90deg)とする。電動シリンダ13rの固定ベース11に対する傾斜角度θrは、電動シリンダ13fの固定ベース11に対する傾斜角度θfより大きい。両電動シリンダ13f,13rのロッドの軸方向の可動量は同じであり、中立位置を中心として±αである。
図11Aからわかるように、前側の第2モーションベース4,5のz方向の可動範囲Rfは、中立位置を中心として±αsinθfとなる。また、図11BAからわかるように、後側の第2モーションベース6,7のz方向の可動範囲Rrは、中立位置を中心として±αsinθrとなる。θr>θfなので、αsinθr>αsinθfとなる。よって、後側の第2モーションベース6,7のz方向の可動範囲Rrは、前側の第2モーションベース4,5のz方向の可動範囲Rfより大きくなる。
このため、本実施形態の車両用試験装置1では、後側の第2モーションベース6,7を標準的な前側の第2モーションベース6,7と同じ仕様とした車両用試験装置(以下、「比較例」という。)に比べて、大きなピッチ挙動を再現できる。たとえば、本実施形態の車両用試験装置1では、より傾斜度が大きい坂道での車両走行状態を模擬することができるようになる。
図12Aに、比較例201によって模擬できる最大傾斜の下り坂での車両走行状態を図解的に示す。また、図12Bに、本実施形態の車両用試験装置1によって模擬できる最大傾斜の下り坂での車両走行状態を図解的に示す。
なお、後側の第2モーションベース6,7を「標準的なモーションベース」とし、前側の第2モーションベース6,7を「z軸運動重視のモーションベース」とするようにしてもよい。
なお、後側の第2モーションベース6,7を「標準的なモーションベース」とし、前側の第2モーションベース6,7を「z軸運動重視のモーションベース」とするようにしてもよい。
以下、車両用検査装置1を用いた車両用検査システムについて説明する。
図13は、車両用検査システム100の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
車両用検査システム100は、ドライビングシミュレータ60と、車両用検査装置1と、アクチュエータ制御器70とを備えている。ドライビングシミュレータ60は、仮想的に車両の運転をシミュレートするものであり、運転者によって操作される。車両用検査装置1には、EPS40、後輪駆動用モジュール50および各外力付加用モータ31,32,33,34を制御するためのモータ制御装置35,36,37,38が搭載されている。アクチュエータ制御器70は、車両用検査装置1の各モーションベース3,4,5,6,7および車両用検査装置1に搭載されているモータ制御装置35,36,37,38を制御する。
図13は、車両用検査システム100の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
車両用検査システム100は、ドライビングシミュレータ60と、車両用検査装置1と、アクチュエータ制御器70とを備えている。ドライビングシミュレータ60は、仮想的に車両の運転をシミュレートするものであり、運転者によって操作される。車両用検査装置1には、EPS40、後輪駆動用モジュール50および各外力付加用モータ31,32,33,34を制御するためのモータ制御装置35,36,37,38が搭載されている。アクチュエータ制御器70は、車両用検査装置1の各モーションベース3,4,5,6,7および車両用検査装置1に搭載されているモータ制御装置35,36,37,38を制御する。
EPS40は、前述したように、アシストモータ41と、アシストモータ41を制御するためのEPS用ECU42と、ラック軸の軸方向の変位位置を検出するための直線変位センサ(図示略)とを含んでいる。
後輪駆動用モジュール50は、前述したように、後輪駆動モータ51と、後輪駆動モータ51を制御するための後輪駆動モータ用ECU52と、後輪用車軸23S,24Sの両方またはいずれか一方の回転角を検出するための回転角センサ(図示略)とを含んでいる。
後輪駆動用モジュール50は、前述したように、後輪駆動モータ51と、後輪駆動モータ51を制御するための後輪駆動モータ用ECU52と、後輪用車軸23S,24Sの両方またはいずれか一方の回転角を検出するための回転角センサ(図示略)とを含んでいる。
ドライビングシミュレータ60からは、ドライビングシミュレータ60の運転操作に応じた操舵角情報(ハンドル角情報)、アクセル開度情報、ブレーキ踏力情報等が出力される。ドライビングシミュレータ60から出力される操舵角情報は、車両用検査装置1に搭載されているEPS用ECU42に送られる。ドライビングシミュレータ60から出力されるアクセル開度情報は、車両用検査装置1が搭載されている後輪駆動モータ用ECU52に送られる。ドライビングシミュレータ60から出力されるブレーキ踏力情報は、アクチュエータ制御器70に送られる。ブレーキ踏力情報は、ブレーキ踏込量情報であってもよい。
EPS用ECU42は、ドライビングシミュレータ60から送られてくる操舵角情報に基づいて操舵トルクを決定し、決定した操舵トルクに応じてアシストモータ41を駆動制御する。また、EPS用ECU42は、直線変位センサの出力信号に基づいて、EPS40に含まれているラック軸の軸方向変位量(以下、「ラック軸変位量」という。)およびラック軸の軸方向変位速度(以下、「ラック軸変位速度」という。)を計測して、アクチュエータ制御器70に送る。
後輪駆動モータ用ECU52は、ドライビングシミュレータ60から送られてくるアクセル開度情報に基づいて、後輪駆動モータ51のトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に応じて後輪駆動モータ51を駆動制御する。また、後輪駆動モータ用ECU52は、回転角センサの出力信号に基づいて、後輪用の車軸23S,24Sの回転速度(以下、「車軸回転速度」という。)を測定して、アクチュエータ制御器70に送る。
アクチュエータ制御器70は、車両モデル71と、指令値生成部72とを備えている。車両モデル71には、ドライビングシミュレータ41から出力されるブレーキ踏力情報、EPS用ECU42から送られてくるラック軸変位量およびラック軸変位速度および後輪駆動モータ用ECU52から送られてくる車軸回転速度が入力する。車両モデル71は、これらの入力情報に基づいて、ドライビングシミュレータ41によってシミュレートされている運転状況に応じた車体の位置・姿勢、各車輪の位置・姿勢および各車軸に加えられている外力を生成する。
指令値生成部72は、車両モデル71によって生成された車体の位置・姿勢、各車輪の位置・姿勢に基づいて、各モーションベース3,4,5,6,7それぞれに対する位置・姿勢指令値を生成する。また、指令値生成部72は、車両モデル71によって生成された各車軸に加えられている外力に基づいて、各外力付加用モータ31,32,33,34それぞれに対するトルク指令値を生成する。
指令値生成部72によって生成された各モーションベース3,4,5,6,7それぞれに対する位置・姿勢指令値は、対応するモーションベース3,4,5,6,7のモーションコントローラ3C,4C,5C,6C,7Cに与えられる。各モーションコントローラ3C,4C,5C,6C,7Cは、指令値生成部72から与えられた位置・姿勢指令値に基づいて、対応するアクチュエータ13を制御する。これにより、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12は、位置・姿勢指令値に応じた位置・姿勢となるように運動する。
指令値生成部72によって生成された各外力付加用モータ31,32,33,34それぞれに対するトルク指令値は、対応するモータ制御装置35,36,37,38に与えられる。各モータ制御装置35,36,37,38は、指令値生成部72から与えられたトルク指令値に基づいて、対応する外力付加用モータ31,32,33,34を制御する。これにより、各外力付加用モータ31,32,33,34からは、トルク指令値に応じたモータトルクが発生する。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1…車両用試験装置、2…試験品搭載用車体、3…第1モーションベース(車体用モーションベース)、4〜7…第2モーションベース(車軸用モーションベース)、11…固定ベース、12…可動ベース、13…アクチュエータ、21S〜24S…車軸、31〜34…外力付加用モータ
Claims (4)
- 左前輪、右前輪、左後輪および右後輪の4つの車輪に対応する4つの車軸が取り付けられるとともに、試験品が搭載される試験品搭載用車体と、
前記各車軸を支持し、前記各車軸に6自由度の運動をさせるための4つの車軸用モーションベースとを含み、
前輪用の左右一対の車軸を支持している前側左右一対の車軸用モーションベースの組と、後輪用の左右一対の車軸を支持している後側左右一対の車軸用モーションベースの組のうち、いずれか一方の組の車軸用モーションベースの上下方向可動範囲が、他方の組の車軸用モーションベースの上下方向可動範囲より大きい、車両用試験装置。 - 前記他方の組の車軸用モーションベースは、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のバランスがとれたモーションベースであり、前記一方の組の車軸用モーションベースは、6種類の自由度の運動に対する可動範囲のうち、上下方向の動きに対する可動範囲が大きくなるように設計されたモーションベースである、請求項1に記載の車両用試験装置。
- 前記試験品搭載用車体を支持し、かつ前記試験品搭載用車体に6自由度の運動をさせるための車体用モーションベースをさらに含む、請求項1または2に記載の車両用試験装置。
- 前記各モーションベースは、
固定ベースと、
前記固定ベースの上方に配置された可動ベースと、
前記固定ベースと前記可動ベースとの間に連結され、前記可動ベースに6自由度の運動をさせるためのアクチュエータとを含み、
前記車体用モーションベースにおける前記可動ベースには、前記試験品搭載用車体が載せられた状態で前記試験品搭載用車体が固定されており、
前記各車軸用モーションベースにおける前記可動ベースに、対応する車軸が支持されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用試験装置。
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CN110595784A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-20 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种车桥轮毂适配器及动力总成的实验台架 |
-
2013
- 2013-04-26 JP JP2013094086A patent/JP2014215228A/ja active Pending
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