JP2019203869A - シャシダイナモメータ - Google Patents

Abstract

【課題】 車輌の各種試験を任意の操舵状態でも適切かつ確実に行えるようにする。【解決手段】 車輪Ｔが載置されるローラ１６を軸支するローラ支持部材１０と、これを支持定盤２２上に旋回動作可能に支持する旋回手段２０を備える。車輪は、その接地点がローラ天頂部に位置するようにローラ上に載置され、その車軸方向がローラの回転軸線に略並行する状態を維持するように位置付けられる。ローラの走行車輪載置部付近には、車輪の左右両側から挟み込むように配置され、かつ車輪の左右方向への操舵時における挙動を検知するための複数の押えガイド５２が設けられ、走行車輪との距離を検知するセンサを有し、車輪の操舵時の挙動に応じて旋回手段を駆動制御し、ローラを軸支するローラ支持部材を、支持定盤上で所定の旋回軸を中心として旋回動作させる。又、車輌固有のピボット軸とローラ支持部材の旋回軸とのずれを一致させるｘ、ｙ調整テーブルを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輌の馬力や燃費の測定等といった各種走行試験等に用いられるシャシダイナモメータに関し、特に車輌の走行車輪を操舵した状態でも所要の運転性能試験、走行試験等を行えるように、又自動運転時にプログラム通りの走行経路を辿れるか、等といった車輌走行軌跡のシュミュレーションを行うことが可能となるシャシダイナモメータに関する。

車輌の各種試験に用いられるシャシダイナモメータとしては、車輌の駆動輪を載せ置く、当該車輌の左右方向を回転軸方向とするローラを、車輌の前後方向に移動可能に設けたシャシダイナモメータが一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、従来この種のシャシダイナモメータは、直進走行しか想定されておらず、例えば実走行時のように車輌の駆動輪を操舵操作することによる車輌の旋回走行状態を再現することができるローラ形式による装置が求められている。

また、自動運転システムをベンチ上でシミュレーションする装置にあっては、タイヤ（車輪）を外した状態では市販されているが、タイヤを装着した状態で舵取りハンドルを実際に操舵して走行軌跡の検証まで行えるシステムは、タイヤの旋回中心を合わせる装置がなく、脱輪の虞れがあるため実現していない。

このような要請に応えるものとして、車輪を載置するローラを支持する部材を、ターンテーブル上に旋回可能に設け、このローラ支持部材を操舵操作状態に合わせて回転駆動することにより、操舵状態での所要の走行試験を行えるようにしたシャシダイナモメータが従来既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−１５２３８０号公報 特開２００９−１６２６２７号公報

しかし、上述した従来提案されているシャシダイナモメータにあっては、車輪の旋回時における旋回中心であるピボット軸と、ローラを支持する部材の旋回中心である旋回軸とを位置合わせることができず、実際に車輌の走行試験等を行おうとしても、車輌の車輪をローラ上に搭載した状態で任意の操舵操作を行うと、車輪がローラ上から外れてしまう虞れがあり、実現性に乏しいものであった。

本発明者らは、上述した課題を解決するために種々の検討、研究を行った結果、車輪を操舵操作すると、車輪が旋回動作されるも、その旋回中心がローラ上に搭載される車輪の接地位置の中心からずれており、しかもこのずれ等も車輌の種類によって異なることを見い出した。

即ち、厳密には各車輪の旋回中心は地面に対し垂直ではなく、ステアリング角度を変数とするｘ，ｙ軸の座標点での多項式であることを着目した。
また、一般乗用車においては 旋回中心軸のｘ，ｙ変位は車輪の幅から見ると微小で車輪の中心軸からのオフセット距離を設定すれば、ステアリング角度限界でもローラから車輪が逸脱することはないことを確認した。
仮に逸脱するほど大きさ偏差がある車両ならば上記のｘ，ｙの２軸移動で容易にローラ垂直軸とタイヤ旋回中心を合わせることができる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、操舵輪を操舵した状態での車輌の各種試験をきわめて簡単に、しかも適切に行なえ、車輌の実走行時を正確に模擬した旋回走行状態での種々の走行試験等を行うことができるシャシダイナモメータを得ることを目的とする。

このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るシャシダイナモメータは、
車輌の走行車輪が天頂部に載置されるローラを備え、該走行車輌を疑似走行状態とすることにより実走行時に見合った各種走行試験を行うために用いられるシャシダイナモメータであって、
前記ローラを回転自在に軸支するローラ支持部材と、このローラ支持部材を支持定盤上で旋回動作可能に支持する旋回手段を備えており、
前記走行車輪は、その接地点が前記ローラの天頂部に位置するように前記ローラ上に載置されるとともに、その車軸方向が前記ローラの回転軸線に略並行する状態を維持するように位置付けられており、
前記ローラの走行車輪載置部付近には、該走行車輪の左右両側から挟み込むように配置され、かつ該走行車輪の左右方向への操舵時における挙動を検知するための複数の押えガイドが設けられ、
前記押えガイドには前記走行車輪との距離を検知するセンサが設けられ、
前記走行車輪の操舵時の挙動に応じて前記旋回手段を駆動制御し、前記ローラを軸支する前記ローラ支持部材を、前記支持定盤上で所定の旋回軸を中心として旋回動作させるように構成されていることを特徴とする。

本発明（請求項２記載の発明）に係るシャシダイナモメータは、
請求項１記載のシャシダイナモメータにおいて、
前記被試験車輌固有の条件によって予め定められる走行車輪の転舵中心となるピボット軸と、前記ローラ支持部材の支持定盤上での旋回軸との間に生じるｘ、ｙ方向（ｘ，ｙはタイヤの操舵角度の関数）のずれを一致させるために、ｘ、ｙ平面上で移動調整用のオフセット位置調整テーブルを備えていることを特徴とする。
ここで、ｘ、ｙ方向のずれは走行車輪（タイヤ）の幅に比較して大きいものではないが、特にｙ方向のずれは、微小である。

本発明（請求項３記載の発明）に係るシャシダイナモメータは、
請求項１又は請求項２記載のシャシダイナモメータにおいて、
前記押えガイドは、前記走行車輪の左、右の側面に非接触状態で対向するガイドローラと、前記走行車輪の操舵時の挙動を、走行車輪との間の距離を非接触状態で測定するセンサとを備えていることを特徴とする。
ここで、押えガイドとして、ガイドローラを設け、回転可能な部材としているが、このガイドローラを大きな面圧でタイヤに接触させると無用な破損の恐れがあるから、実際には非接触状態とすることが望ましい。

本発明（請求項４記載の発明）に係るシャシダイナモメータは、
請求項３記載のシャシダイナモメータにおいて、
前記押えガイドは、前記ローラ支持部材に対して前記ローラの回転軸方向にスライド自在に設けられ、前記走行車輪を載置した状態で左右両側から挟み込むように構成されていることを特徴とする。

本発明（請求項５記載の発明）に係るシャシダイナモメータは、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のシャシダイナモメータにおいて、
前記被試験車輌の左、右走行車輪は、操舵時において異なる転蛇角度で操舵されるものであり、
左、右それぞれの走行車輪が搭載される左、右ローラを支持する左、右ローラ支持手段は、左、右それぞれの旋回手段により支持定盤上での所定の旋回軸を中心に左、右それぞれの転蛇角度に応じた旋回角度で旋回駆動されるように構成されていることを特徴とする。

以上説明したように本発明に係るシャシダイナモメータによれば、車輌の各種試験を任意の操舵状態においても適切かつ確実に行うことができる。
また、自動運転時にプログラム通りの走行経路を辿れるか、等といった車輌走行軌跡のシュミュレーションを行うこともできる。

本発明に係るシャシダイナモメータの一実施形態を示し、それを用いた走行試験装置全体の概略側断面図。 図１を車輌の前方から見た概略側断面図。 ローラを軸支するローラ支持部材の旋回軸を、走行車輪の幅方向中央のローラに対する接地点を通る鉛直方向の垂線であるセンタ軸Ｓ、被試験車輌固有の条件によって予め定められる走行車輪の転舵中心となるピボット軸Ｐとの関係を説明するための説明図。 図１の概略平面図。 図３において、車輌の前輪を転舵操作した際の走行試験装置の動作説明図。 本発明を特徴付けるローラ支持部材及び旋回手段等を拡大して示す概略斜視図。 図５のローラ支持部材及び旋回手段等に関し、支持ボックスを想像線で示した概略斜視図。

図１ないし図７は本発明に係るシャシダイナモメータの一実施形態を示す。
これらの図において、全体を符号１で示すものは、シャシダイナモメータを用いることにより、被試験車輌Ｃを疑似走行状態とすることにより実走行時に見合った各種走行試験を行うために用いられる走行試験装置であり、試験エリア２に凹設された凹陥部３の開口付近に、被試験車輌Ｃの前、後の左、右走行車輪Ｔに対応するローラ１６及びこれを支持するローラ支持部材１０が配置されている。これら前後二対のローラ支持部材１０は、それぞれの支持ボックス１２内に支持シャフト１４を支架し、これらの各支持シャフト１４に、それぞれ前、後、左、右の走行車輪Ｔに対応して前、後、左、右のローラ１６が軸支されている。

ここで、図１中６は前記凹陥部３の開口を覆うように配置されるベース板であり、その一部開口から前記ローラ１６の天頂部が露呈し、被試験車両Ｃを搬入し、その車輪Ｔをローラ１６の天頂部に載せた状態とすることができるように構成されている。
５は被試験車両Ｃを所定の位置で固定するための車輌固縛ロープである。

さて、本発明によれば、シャシダイナモメータを構成する走行試験装置１において、被試験車輌Ｃの前後、左右一対をなす走行車輪Ｔが天頂部に載置されるローラ１６を支持するローラ支持部材１０のそれぞれを、図５および図６に拡大して示すような旋回手段２０により、垂直方向に延びた旋回軸（Ｐ）を中心として水平面上で旋回可能に支持するように構成したところを特徴としている。

これを詳述すると、前記各走行車輪Ｔが天頂部に搭載されるローラ１６は、水平方向に延びた回転軸１４を中心として回転自在に軸支するローラ支持部材１０を備え、このローラ支持部材１０を構成する支持ボックス１２を、後述する旋回手段２０を介して支持定盤２２上で旋回動作可能に支持するように構成されている。

これにより、被試験車輌Ｃの各走行車輪Ｔが転舵制御されることにより、各走行車輪Ｔが載置されているローラ１６は、車輪Ｔの転舵量に応じて旋回動作し、車輪Ｔとの接地関係が常に一定姿勢となるように構成されている。

即ち、前記走行車輪Ｔは、その接地点が前記ローラ１６の天頂部に位置するように前記ローラ６上に載置されるとともに、その車軸方向が前記ローラ１６の回転軸線に略並行する状態を維持するように位置付けられている。

ここで、前記ローラ１６を軸支するローラ支持部材１０は、図５、図６等からも明らかなように、天頂部を残して収容し、回転軸となる支持シャフト１４で回転自在に軸支するローラケースである支持ボックス１２と、その側方で回転軸１４カップリングを介して連結される電気動力計（ダイナモメータ）１８等からなるローラユニットを有している。

一方、支持定盤２２は、前記試験エリア２の凹陥部３の底面部等に水平状態を保って支持固定され、この支持定盤２２上に旋回手段２０及びオフセット位置調整手段（後述する）としてのテーブルユニットを介在させた状態で、前記ローラ支持部材１０を含めたローラユニットが配置されている。

このテーブルユニットとしての旋回手段２０を構成する旋回駆動部４０は、上、下回転円板４４，４２間に、例えばボールベアリングを介在させることにより、これらの回転円板４４，４２同士を旋回軸を中心として相対的に回動動作させるように構成され、またその駆動源としてその大ギヤ４４ａをピニオン４６ａで駆動するための旋回モータ４６等を備えている。

また、前記下回転円板４２は、前記支持定盤３０上にｙ方向スライドレール手段（レール２２ａ，溝２４ａ）を介してスライド可能な状態で配置される下スライド板２４上に配置固定されている。なお、このスライド板２４を移動調整可能とするｙ方向位置決め手段２６として、サーボモータ入りシリンダ２６ｂとこれに対応するアーム２６ａが設けられている。

前記上回転円板４４も、前記ローラユニットとなるローラ支持部材１０の支持ボックス１２の底部との間にｘ方向スライドレール手段（レール１２ａ，溝３０ａ）を介してスライド調整可能に配置される上スライド板３０の下面に固定されている。これにより、車輌毎に異なる車輌固有の条件で定められる走行車輪の転舵中心となるピボット軸Ｐを旋回手段２０による旋回軸（Ｐ）に一致させるようにｘ、ｙ方向の位置決め調整等を行えるように構成されている。なお、このスライド板３０を移動調整可能とするｘ方向位置決め手段３２として、サーボモータ入りシリンダ３２ｂとこれに対応するアーム３２ａが設けられている。

即ち、上述したｙ方向位置決め手段２６、ｘ方向位置決め手段３２で移動調整されるスライド板２４、３０等によるｘ、ｙ平面上で移動調整用のオフセット位置調整テーブルによって、前記被試験車輌Ｃ固有の条件によって予め定められる走行車輪Ｔの転舵中心となるピボット軸Ｐと、前記ローラ支持部材１０の支持定盤２２上での旋回軸（Ｐ）との間に生じるｘ、ｙ方向（ｘ，ｙはタイヤの操舵角度の関数）のずれを一致させるように構成されている。

例えば前記ローラ支持部材１０の支持定盤２２上での旋回軸（Ｐ）が、図３において、前記走行車輪Ｔの幅方向中央のローラ１６に対する接地点を通る鉛直方向の垂線であるセンタ軸Ｓの位置にあるとき、被試験車輌Ｃ固有の条件によって予め定められるピボット軸Ｐの位置に位置しているとき、前記ｘ、ｙ平面上で移動調整用のオフセット位置調整テーブルをスライド駆動し、旋回軸（Ｐ）をピボット軸Ｐの位置に一致させるように調整して位置決めすればよい。

なお、ｘ、ｙ方向のずれは小さいが、特にｙ方向のずれは微小であり、その調整は容易に行える。
勿論、このようなオフセット位置調整手段は、上述したｘ、ｙ方向移動調整用のテーブルによるものに限らず、適宜の構造を取り得るものであり、また場合によっては、ｘ方向又はｙ方向のいずれか一方の調整機構であってもよいことは言うまでもない。

ここで、上述したピボット軸Ｐの旋回中心の座標がローラ１６の頂上部で動くのは、実際には、車両独自のトーイン、キャンバー、キャスター角の組合せに依るもので、本来の中心はローラ１６の内部点にある。
そして、旋回軸（Ｐ）をローラ１６の頂上部ｘ，ｙ平面に於いて移動することにより、地面走行と同様なローラ１６上の走行になるのである。
なお、上述した図２、図４、図５は分かりやすいように、この三種の角度（トーイン、キャンバー、キャスター角度）は示していない。

一方、前記ローラ１６の走行車輪載置部付近には、前記走行車輪Ｔの左右方向への操舵時における挙動を検知するための車輪挙動検知手段５０として走行車輪Ｔの左右両側面に当接することにより当該走行車輪Ｔの転舵動作を検出する左右二対のセンサ付きのガイドローラ５２が、これを兼ねる押えガイドとして配置されている。

これらのガイドローラ５２は、図１，図２、図６、図７等から明らかなように、前記走行車輪Ｔの左右両側面部を前記ローラ１６に対して所定姿勢を保持するように添接して支える左、右保持手段として機能し、走行試験時に前記車輌Ｃの走行車輪Ｔを前記ローラ１６の天頂部上に所要の姿勢で支持するとともに、車輪Ｔの転舵時の動きを検出し得るように構成されている。

また、各ガイドローラ５２は、ローラ支持部材１０を構成する支持ボックス１２の上部開口付近に支持されたシャフト５４に対し、ローラ１６の回転軸方向に位置を調整可能な状態で設けられている。このようなスライド調整は、被試験車輌Ｃを搬入し、それぞれの走行車輪Ｔをローラ６上に載置した時点で、車輪Ｔの両側面を挟み込むようにセットするためのものである。

換言すれば、前記ローラ６上に車輪Ｔを載せ、その両側面を挟み込むように押えガイドとしてのガイドローラ５２を位置決めすることにより、前記ローラ６の幅方向中央の接地点を通る鉛直方向の垂線の位置が分かるので、そこからオフセットして位置ｘ、ｙが旋回中心となるようにすればよい。

なお、上述した車輪挙動検知手段５０としては、センサ付きガイドローラ５２に限らず、例えば車輪Ｔの左右両側面に対向して複数位置に配置される距離センサ（例えば超音波センサや圧力センサ）等といった種々のセンサであってもよいことは言うまでもない。即ち、このようなセンサは、車輪Ｔとの間の距離を測定する車輪、センサ間の距離測定装置として機能し、これにより車輪Ｔの転舵時の動きを検知し得るものである。

このような車輪挙動検知手段であるガイドローラ５２による前記走行車輪Ｔの挙動に応じて前記旋回手段２０を駆動制御し、前記ローラ１６を軸支する前記ローラ支持部材１０を、前記支持定盤２２上で所定の旋回軸（Ｐ）を中心として旋回動作させるように構成されている。

ここで、このローラ支持部材１０の支持定盤２２上での旋回軸（Ｐ）は、被試験車輌固有の条件によって予め定められ、前記支持定盤２２から前記ローラ１６のセンターを通る鉛直軸であって、前記ローラ天頂部の車輪接地点と該ローラ１６のセンターを通る垂線によるセンタ軸Ｓからずれた車輌固有のオフセット位置に調整可能に設定されている。

即ち、左右の走行車輪Ｔは、車輌Ｃの転舵走行時において、異なる転蛇角度で操舵されるものであり、左、右それぞれの走行車輪Ｔが搭載される左、右ローラ６を支持する左、右ローラ支持手段１０は、左、右それぞれの支持定盤２２上での所定の旋回軸Ｐを中心に左、右それぞれの転蛇角度に応じた旋回角度で旋回駆動されるように構成されている。

以上のようなシャシーダイナモメータを用いた被試験車両Ｃの試験は、被試験車両Ｃ各走行車輪Ｔをローラ１６の天頂部に載置した状態で、ロープ等を用いて被試験車両Ｃを固定し、ローラ１６を回転しながら、被試験車両Ｃの駆動輪とローラ周面間で作用する力を、各ダイナモメータ１８を用いて計測することにより行われる。

この試験時に車輌Ｃの転舵動作が行われた場合には、それぞれの走行車輪Ｔが転舵時に動作に応じて変位したときに、これに応じて車輪の挙動が検知され、それに応じてそれぞれのローラ１６が旋回動作されるようになっている。即ち、試験時には車輪Ｔとローラ１６との接地姿勢が常に一定の関係となるように設定する必要があり、個々の車輪Ｔの転舵時の動きを検知することで、ローラ１６を旋回駆動制御することにより、常に安定した状態での走行試験が行えるものである。

なお、被試験車輌Ｃにおいて左右の走行車輪Ｔは、それぞれ異なる転舵角度になるがが、これらの動きに応じて車輪Ｔが接地するローラ１６を旋回制御することで、簡単に、しかも安全に走行試験を行えるものである。

なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、シャシダイナモメータによる走行試験装置１を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえばローラ１６を含めたローラ支持部材１０によるローラユニットや旋回手段２０等によるテーブルユニット、支持定盤２２等の具体的構造などは適宜変形、変更できることは言うまでもない。

また、本発明に係るシャシダイナモメータとしての走行試験装置１に用いる被試験車輌Ｃとしては、通常の二輪操舵車、二輪駆動車はもちろん、四輪操舵車、四輪駆動車などであってもよいものであり、必要に応じて適宜変形、変更し得ることも言うまでもない。

さらに、本発明に係るシャシダイナモメータとしての走行試験装置１では、前後の走行車輪Ｔのそれぞれに、ローラ支持部材１０、旋回手段２０を含めたユニットを配置した場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、前輪のみに対応するユニットを設ける場合であってもよいことは言うまでもない。

１ シャシダイナモメータとしての走行試験装置
２ 試験エリア
３ 凹陥部
１０ ローラ支持部材
１２ 支持ボックス
１４ 支持シャフト
１６ ローラ
１８ ダイナモメータ
２０ 旋回手段
２２ 支持定盤
２４ スライド板
２６ ｙ方向位置決め手段
３０ スライド板
３２ ｘ方向位置決め手段
４０ 旋回駆動部
４２ 下回転円板
４４ 上回転円板
５０ 車輪挙動検知手段
５２ ガイドローラを兼ねるセンサ付きの押えガイド（ガイドローラ）
Ｃ 被試験車輌
Ｔ 走行車輪
Ｓ センタ軸
Ｐ ピボット軸

Claims (5)

1. 車輌の走行車輪が天頂部に載置されるローラを備え、該走行車輌を疑似走行状態とすることにより実走行時に見合った各種走行試験を行うために用いられるシャシダイナモメータであって、
   前記ローラを回転自在に軸支するローラ支持部材と、このローラ支持部材を支持定盤上で旋回動作可能に支持する旋回手段を備えており、
   前記走行車輪は、その接地点が前記ローラの天頂部に位置するように前記ローラ上に載置されるとともに、その車軸方向が前記ローラの回転軸線に略並行する状態を維持するように位置付けられており、
   前記ローラの走行車輪載置部付近には、該走行車輪の左右両側から挟み込むように配置され、かつ該走行車輪の左右方向への操舵時における挙動を検知するための複数の押えガイドが設けられ、
   前記押えガイドには前記走行車輪との距離を検知するセンサが設けられ、
   前記走行車輪の操舵時の挙動に応じて前記旋回手段を駆動制御し、前記ローラを軸支する前記ローラ支持部材を、前記支持定盤上で所定の旋回軸を中心として旋回動作させるように構成されていることを特徴とするシャシダイナモメータ。
2. 請求項１記載のシャシダイナモメータにおいて、
   前記被試験車輌固有の条件によって予め定められる走行車輪の転舵中心となるピボット軸と、前記ローラ支持部材の支持定盤上での旋回軸との間に生じるｘ、ｙ方向（ｘ，ｙはタイヤの操舵角度の関数）のずれを一致させるために、ｘ、ｙ平面上で移動調整用のオフセット位置調整テーブルを備えていることを特徴とするシャシダイナモメータ。
3. 請求項１又は請求項２記載のシャシダイナモメータにおいて、
   前記押えガイドは、前記走行車輪の左、右の側面に非接触状態で対向するガイドローラと、前記走行車輪の操舵時の挙動を、走行車輪との間の距離を非接触状態で測定するセンサとを備えていることを特徴とするシャシダイナモメータ。
4. 請求項３記載のシャシダイナモメータにおいて、
   前記押えガイドは、前記ローラ支持部材に対して前記ローラの回転軸方向にスライド自在に設けられ、前記走行車輪を載置した状態で左右両側から挟み込むように構成されていることを特徴とするシャシダイナモメータ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のシャシダイナモメータにおいて、
   前記被試験車輌の左、右走行車輪は、操舵時において異なる転蛇角度で操舵されるものであり、
   左、右それぞれの走行車輪が搭載される左、右ローラを支持する左、右ローラ支持手段は、左、右それぞれの旋回手段により支持定盤上での所定の旋回軸を中心に左、右それぞれの転蛇角度に応じた旋回角度で旋回駆動されるように構成されていることを特徴とするシャシダイナモメータ。

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