JP2692204B2 - シャシダイナモ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシャシダイナモ装置、特に車体をシャシダイ
ナモ上で実質的にその重心位置にて支持してその進行方
向以外の運動方向に対してできるだけ自由に支持すると
共に車体の連続旋回走行を再現可能なシャシダイナモ装
置に関するものである。

［従来の技術］ 車両の制動時における安定性や旋回時の諸特性等各種
の運動性能について実走行時と近似した状態を再現しな
がらその運動性能、耐久性を台上試験することが望まれ
ており、このためにシャシダイナモ装置が実用化され、
車両の実走行を近似的に再現し、あるいは特殊な状況を
細かく分析するために極めて有用である。

このようなシャシダイナモ装置としては、オディエの
シャシダイナモ装置が周知であり、例えば「自動車技
術」誌 1975年29巻10号 第978〜985頁にその内容が示
されている。

この従来装置によれば、車体はシャシダイナモ上で前
後方向には移動することなくかつそれ以外の運動に対し
ては十分な自由度を持ち、すなわち左右上下の並進運動
とローリング、ピッチング及びヨーイングの回転運動に
対しては何らの拘束作用も生じないように車体がシャシ
ダイナモ上で支持されている。

そして、このために、従来装置の支持装置は車体を実
質的にその重心位置で支持すると共に、前記各方向に対
しては車体が自由に移動可能とされている。

従って、このような従来のシャシダイナモ装置によれ
ば、車体の制動時及び旋回時における各種の挙動を実走
行と極めて近似した状態でかつ台上試験で再現すること
が可能となり、実路面走行では危険性が高い拘束性能乃
至限界領域でのシミュレーションテストを正確に行うこ
とが可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来装置においても、実路面走行
とは相当に異なった状況しか再現できないという問題が
あり、特に連続旋回走行に対しては必ずしも満足できる
シミュレーションテストが行えなかった。

このような従来における困難性は装置の幾つかの問題
点から生じており、以下にその代表的な課題を列記す
る。

まず、従来において、旋回走行時に生じる遠心力付与
は重心支持装置が車体に横力を与えることによって行っ
ていたが、エンジンオイルの片寄り等の再現はできな
い。

また、車体の旋回時には車体のスリップアングル及び
各タイヤのスリップアングルをそれぞれ考慮しなければ
ならないが、従来の装置においてはこれらの特性に対し
てはほとんどシミュレーションができないという課題が
あった。

すなわち、従来装置では、シャシダイナモのローラは
４輪同時にかつ連動して回転駆動されており、このよう
な単純モードのローラ駆動では前記車体及び各タイヤ毎
に異なるスリップアングルを設定することが不可能であ
った。

更に、車体の旋回再現に重要な車体のヨーイングに対
しても、従来装置においては、車体の重心位置に対して
正しいヨーイングを与えることができないという課題が
あった。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、車体の連続旋回走行を実路面走行に近似し
た状態で再現可能な改良されたシャシダイナモ装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、シャシダイナ
モ自体を傾けて車体に擬似遠心力を作用させるシャシダ
イ傾斜機構と、シャシダイナモの車輪駆動ローラの向き
を個別独立に制御するために各ローラに対して設けられ
た向き可変機構と、前記重心支持装置に設けられ、車体
をシャシダイナモに押し付けてシャシダイナモ傾斜時の
不足接地力を補償する接地力発生機構と、重心支持装置
に加わる横力を測定する横力測定装置と、車体をシャシ
ダイナモ上でヨーイングさせるヨーコントロール機構
と、ヨーイング時のヨーモーメントを測定するヨーモー
メント測定器と、を含み、車体の旋回走行を再現可能と
したことを特徴とする。

［作用］ 従って、本発明によれば、特に連続旋回走行を極めて
容易に再現して無人運転によって車両の極限的な耐久テ
ストその他を実現することが可能となる。

すなわち、本発明によれば、旋回時に車体に作用する
遠心力を従来のような単なる横力発生だけではなく、実
質的に車体を傾けて遠心力を作用させ、これにより、実
際の走行旋回時に極めて近似した自然な遠心力を発生さ
せることができ、例えばこのような遠心力発生時には車
体内のオイル偏りなども実走行に近い状態が再現可能で
ある。

また、旋回時における車体のスリップアングルの設定
は車体自体をヨーイング制御することによって所望のヨ
ーアングルがサーボ制御可能である。これは、ある操舵
角が与えられたときにシャシダイナモ上で発生する車体
のヨーモーメントが０となるようにヨーアングルが決定
することにより行われ、ほぼ実走行と同一の車体のスリ
ップアングルの再現が可能となる。

また、本発明によれば、シャシダイナモの各ローラは
個別独立にその速度及び向きが制御されており、特に、
各ローラの向きが個別に可変制御されることはタイヤの
それぞれのスリップアングルに合わせた走行状態を再現
できる利点がある。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。

第４図には車両の旋回走行時における車体とタイヤの
進行方向が図示されている。

図において、車体100は前輪を操舵して旋回中心Ｏを
中心として旋回すると、車両の進行方向は、旋回円の接
線方向Ａに対して車体の向きＢがγで示される偏角を示
し、この偏角γは車体のスリップアングルとして知られ
ている。

また、このとき、前記操舵作用によって前輪タイヤは
Ｃで示される向きにあるが、実際のタイヤ接地点進行方
向はＤで示される如く偏角δを有し、この偏角δはタイ
ヤのスリップアングルとして知られている。もちろん、
これらのタイヤのスリップアングルδは各タイヤ毎に異
なる値となり、例えば一方の後輪に対してはそのスリッ
プアングルは図においてδ_Ｒとして示されている。

また、このような旋回運動を行うとき、車体100には
遠心力F₀が作用している。

従って、このような旋回運動を再現するためには、シ
ャシダイナモ装置において、前記遠心力F₀と車体及びタ
イヤのスリップアングルγ，δを実路走行に近い状態で
設定することが好ましい。

第５図には、前記旋回走行時における車体ヨーイング
を含んだ各タイヤの速度ベクトルが示されており、本発
明において、このような実際の走行状態に即したシミュ
レーションテストを行うためには、シャシダイナモ側の
各車輪に対応したローラがこのような速度ベクトルに合
わせた個別独立な動きを必要とすることが理解される。

すなわち、旋回している車両はその車両重心Ｇが円運
動をすると共に車両自身が自転を行い、この自転は車両
の１周に対して１回転となる。そしてこの車体の自転
（ヨー運動）の速度ベクトルは各タイヤに対してその重
心移動速度ベクトルと加算されて実際の各タイヤの接地
点の速度ベクトルが合成される。

第５図には、このベクトル合成作用が示されており、
車両の進行方向ベクトルVaに車体ヨーイングによる速度
ベクトルVyを合成したタイヤ接地点速度ベクトルＶが得
られ、前記車両重心Ｇの進行方向速度ベクトルVaに対す
るタイヤ接地点速度ベクトルＶの偏角θが各タイヤに対
するフラットベルト角度として設定されなければならな
い。

前記車体ヨーイングによる速度ベクトルVyは車速υと
旋回半径Ｒにより決定される。

第１図には本発明に係るシャシダイナモ装置の好適な
実施例が示されており、シャシダイナモ10に車体100が
固定されて旋回走行が再現されている状態を示す。

シャシダイナモ10自体はシャシダイベース12に車体10
0の重力支持装置及び各輪毎に設けられたローラを含
み、ベース12のフロア12aの上側には重心支持装置が設
けられ、またフロア12aの下側には本発明に特徴な各輪
毎の向き及び速度調整可変なローラが設けられている。
なお、実施例によれば、このローラはフラットベルトか
ら成り、これによって、車体ヨーイングを考慮した場合
においても各タイヤに対するローラ頂点からのずれによ
り起る誤差力を吸収することができる。

重心支持装置は第２図に示される如く、従来のオディ
エのシャシダイナモ装置と同様に、車体100の両側にお
いて車体をその重心位置で支持して前後方向への運動が
拘束されるが、他の左右上下の並進運動及びローリン
グ、ピッチング、ヨーイングの回転運動に対しては自由
に車体100が動けるように支持する。

このために、車体100にはシャシを固定する車両固定
治具14が連結され、この治具14の先端が図示の如き複数
のリンク機構によって支持され、前記治具14を前後方向
には拘束するが、他の移動及び回転方向に対しては各リ
ンクが自由に動くことによって非拘束状態とすることが
できる。このリンク支持機構の詳細は既にオディエのシ
ャシダイナモとして周知であるのでその詳細な説明は省
略する。

第１図に戻って、本発明でまず特徴的なことは、車体
100に自然な遠心力を与えるためにシャシダイナモ10自
体が基板16に対して傾斜可能なことであり、このため
に、前記シャシダイベース12は基板16に対してヒンジ18
により回動自在に支持されている。

また、実施例におけるシャシダイ傾斜機構は前記ヒン
ジ18と共に、シャシダイ傾斜用シリンダ20を含み、これ
によって、シャシダイベース12を所定の傾斜各αで自由
に傾斜させ車体100に擬似遠心力を作用させることがで
きる。

そして、このような車体傾きにより、車体100内では
そのオイルその他が実路走行と同様に偏りを起こし、こ
れによって自然な遠心力を車体100に作用させることが
可能である。第１図の旋回状態において、車体100は紙
面を上から下方向に進行していると仮定して左旋回の状
態を示す。

第６図には、実路走行における車体100に加わる遠心
力F₀と車重Ｗとの合成ベクトルが示されており、このと
き遠心力F₀は F₀＝Wtan α で示される。

一方、第７図には本発明における擬似遠心力の作用ベ
クトルが示されており、このときには車重Ｗは第６図と
なり、シャシダイナモ装置の鉛直方向に作用して発生す
る疑似遠心力F₁も F₁＝Wsin α となり、また第７図の実際の車重方向に対してはWcos
αとなることが明らかであり、これらのことは本発明に
おける擬似遠心力発生時には、車重及び遠心力の両者が
第７図の実走行に対して不足することが理解される。

第７図においてこの不足分は車重に対してｗ、そして
遠心力に対してｆで示されており、本発明の装置は車重
の不足分を補償するために接地力発生機構として付加さ
れている。

この接地力発生機構は、実施例において前記リンク機
構に組み込まれたタイヤ接地力シリンダ22として車体10
0の両側にそれぞれ設けられている。この車重不足分ｗ
は ｗ＝Ｗ（１−cos α） で示される。従って、この不足分ｗを接地力発生機構の
シリンダ22が車体100をシャシダイナモに押し付ける作
用を行うことによって接地力を補償することができる。

一方、前記遠心力不足分ｆを補償するために、本発明
によれば、遠心力発生機構が補助機構として設けられて
おり、実施例によれば、従来の横方向位置制御シリンダ
24が遠心力補償機構として兼用されている。

この遠心力不足分ｆは ｆ＝Ｗ（tan α−sin α） で求められ、この遠心力不足分ｆは通常のシミュレーシ
ョンテストにより必ずしも大きくないことが知られてい
るので、本発明によれば、この遠心力補償を省略するこ
とも可能である。

前記遠心力が車体100に作用された場合の車体100に加
わる横力は本発明において横力測定器にて測定されてお
り、実施例において、この横力測定器は前記横方向位置
制御シリンダ24に接続された横力測定用ロードセル26か
ら成り、横方向位置制御及び遠心力付加のいずれにおい
てもロードセル26が車体100の横力を正しく検出する。

本発明において次に特徴的なことは、重心支持装置に
ヨーコントロール機構が設けられ、車体100をシャシダ
イナモ10上で任意量ヨーイング可能なことであり、この
ために、重心支持リンクには左右それぞれ一対のヨーコ
ントロールシリンダ28,30が組み込まれている。

第３図には、このヨーコントロール機構によって車体
100が車両進行方向Ａに対してＢで示される向きに偏角
されている状態を示し、これによって車体のスリップア
ングルγが設定されている。

また、このときのヨーモーメントを測定するために、
重心支持装置にはヨーモーメント測定器が設けられてお
り、実施例におけるヨーモーメント測定器は各ヨーコン
トロールシリンダ28,30に連結されたヨーモーメント測
定用ロードセル32,34から成る。

従って、これらのロードセル32,34によってヨーイン
グ時に車体100に加わるヨーモーメントを測定すること
ができる。

以上のようにして本発明によれば、車体100の重心支
持装置内に遠心力補助機構及び車体のヨーイング制御機
構が組み込まれているが、更に本発明において特徴的な
ことは、シャシダイナモローラが各輪毎に独立して設け
られ、更にこれらの各ローラが別個独立にその駆動ロー
ラの向きを可変制御されていることである。

また、実施例において、これらの駆動ローラは更にそ
の回転速度が制御されると共に、前記旋回時におけるタ
イヤのローラ頂点からのずれによる誤差力を吸収するた
めにフラットベルトから形成されていることを特徴とす
る。

第1,3図において、各駆動ローラにはフラットベルト3
6が掛けられており、車体100の前後方向の幅を十分に広
く取っている。周知のごとく、各ローラのローラ軸38に
は動力計が設けられているが、本発明において、これら
の動力計40は各輪毎に独立して設けられていることを特
徴とする。

従って、各ローラ、実施例によればフラットベルト36
は各輪毎に向きを可変することができ、更に実施例によ
れば、その回転速度も自由に変化することができる。

実施例において、フラットベルトの駆動方向を可変と
するため、動力計40は揺動板42に固定されており、この
揺動板42は揺動軸44を中心としてシャシダイベース12上
で回動可能であり、この向きを変えるために向き可変モ
ータ46が各フラットベルト毎に設けられている。

従って、各輪毎に向き可変モータ46を駆動することに
よってフラットベルト36の向きを第３図に示される如き
所望の方向に定めることが可能となり、これによってタ
イヤスリップアングルδを各輪毎に任意に設定すること
が可能となる。

以上のようにして本発明によれば、車両旋回時におけ
る各輪毎に異なるタイヤスリップアングルをローラある
いはフラットベルトの向きによって任意に設定すること
が可能となり、実際の旋回走行時の再現性を極めて良好
に保つことが可能となる。

もちろん、このような制御を行うため、車体100には
無人による操舵作用を行うためにステアリングアクチュ
エータ48及びアクセルアクチュエータ50が組み込まれ、
電気的な制御信号によってステアリングの操舵角及びア
クセル開度を任意に外部から無人制御することができ
る。

本発明に係るシャシダイナモ装置の構成は以上から明
らかであり、以下に旋回シミュレーションテストの手順
を詳細に説明する。

テスト準備 旋回シミュレーションテストに供される車両100はシ
ャシダイナモ10上に第２図に示される如く重心支持装置
によって車両の重心位置固定と等価に固定される。

この結果、車両100はその前後方向の移動が拘束さ
れ、一方その他の並進運動及び回転運動に対しては自由
な運動状態となり、またこのときの横力及びヨーモーメ
ントはそれぞれロードセル26,32,34によって測定するこ
とができる。

以上のようにして車体100はシャシダイナモ10上にし
っかりと保持され、ステアリングアクチュエータ48及び
アクセルアクチュエータ50によって所望の制御モードが
設定される。

以上の車体100の支持と同時に旋回時における遠心力
の補償が予め演算され、前述した如く車体傾斜角αと車
重Ｗから必要な車重不足分ｗ及び遠心力不足分ｆが予め
求められる。

更に、旋回時における各タイヤの接地点速度が前述し
た第５図に基づいて旋回半径、車体スリップアングルの
関数として予め演算され、このときの車速υは予めシミ
ュレーションテストに必要なデータとして与えられてい
る。

更に、本シミュレーションテストの準備として、フラ
ットベルト36の角度演算が前記第５図のベクトル図に基
づいて求められ、この角度θは車体スリップアングル
γ、旋回半径Ｒそして車速υの関数として求められる。

直進テスト 以上の準備状態が完了するとシミュレーションテスト
が運転開始され、まず通常の直進運転が行われる。

この直進運転においては、アクセルアクチュエータ50
がエンジンブースト値が所望車速での設定値となるよう
に制御され、従来のシャシダイナモテストと同様である
のでその詳細な説明は省略する。

旋回テスト 前記直進運転によって所望速度υが得られた状態で旋
回運転が開始され、この旋回運転はステアリングアクチ
ュエータ48に所望の制御信号を加えることによって車輪
を操舵して行われる。

本発明において特徴的なことは、このようなリモート
コントロールによる操舵時に、この操舵角に応じた各部
の旋回状態、すなわちシャシダイナモの傾斜角、遠心力
及び車重の補償、車体スリップアングル、フラットベル
ト角度が再現されることである。

以下に、前記各部の再現状態を詳細に説明する。

前記ステアリング制御によって車体100を操舵する
と、重心支持装置には横力が発生し、これは旋回と反対
側の支持装置におけるロードセル26にて測定される。

従って、このような横力に応じてシャシダイナモ10は
第１図に示される如く所望の傾斜角αで傾斜制御され、
同時にこのときの傾斜角αと車重Ｗで定まる前述した車
重補償力ｗ及び遠心力補償力ｆがそれぞれタイヤ接地力
シリンダ22及び横方向位置制御シリンダ24によって発生
される。

従って、装置10において、傾斜角αはロードセル26で
測定される横力Ｆが支持装置の治具重量Wgに対して Ｆ＝Wgsin α となるように制御され、このときの各部のベクトルが第
８図に示されている。

以上のようにしてシャシダイナモ10の傾斜角αが設定
され、次にこのときのヨーモーメントが０となるように
ヨーコントロールシリンダ28,30が車体100をヨー制御す
る。

これによって、車体100は、例えば第３図の如く必要
な車体スリップアングルγを与えられ、実路走行時と同
様の状態となる。

以上のようにして、車体100のヨーイングが設定され
ると、次に、前述した第５図から明らかなごとく、各タ
イヤ接地点速度ベクトルが定まり、シャシダイナモ10の
各ローラに対して設けられているフラットベルトの向き
可変モータ46に所定の駆動信号が供給され、各タイヤに
対してそれぞれのフラットベルト36は所望のタイヤスリ
ップアングルθを設定する。もちろん、このときに各タ
イヤ接地点の速度ベクトルも求められ、本実施例によれ
ば、このようにして求められた速度ベクトルに対応して
各フラットベルト36が駆動制御される。

以上のようにして、遠心力、車体及びタイヤのスリッ
プアングルが設定されると、全体の係が安定した状態で
設定されたステアリング角に見合う旋回状態が再現され
ることとなる。

なお、前述したシャシダイナモ10の傾斜角αと旋回半
径Ｒとの関係については以下の如くして定められてい
る。

シャシダイナモ傾斜角αから遠心力F₀が求められ、 F₀＝Wtan α この結果、遠心力F₀と車速υから旋回半径Ｒが以下の
ようにして求められる。

F₀＝Ｗ×（υ/3.6）²/9.8×2R Ｒ＝Ｗ×υ²/2×9.8×3.6²×F₀ ＝Ｗ×υ²/2×9.8×3.6²×Wtan α ＝υ²/254tan α 従って、このようにして傾斜角αが定まれば旋回半径
Ｒが求められることとなる。

従って、本実施例によれば、この旋回半径Ｒをコント
ロールボードで表示しておくことによりステアリング角
リモートコントロールにて旋回半径Ｒの目標値にシミュ
レーションテストを集束させることができる。

もちろん、実際のテストにおいてステアリング角を旋
回半径Ｒによってフィードバック制御することにより、
予め車速υと必要な旋回半径Ｒを設定するのみで自動的
に本発明に係るシャシダイナモ装置の旋回状態を再現す
ることが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、任意の車速及
び旋回半径での連続旋回走行をシャシダイナモ上で再現
することができるので、テスト台上で実路走行に極めて
近似したテストを行うことが可能となる。

すなわち、本発明によれば、実路走行では不可能な旋
回半径のテストを実現することができ、また実路走行で
は危険度が高い極限的な走行も行うことが可能となる利
点がある。

更に、このようなテスト台上での連続旋回が可能であ
るため、旋回時の耐久評価を実現することを可能とす
る。

更に、本発明によれば、車体及びタイヤのスリップア
ングルをシミュレート可能であることから、テストコー
ス走行で不可能である車体及びタイヤのスリップアング
ルの測定も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシャシダイナモ装置の好適な実施
例を示すシミュレーションテスト状態の概略説明図、 第２図は第１図における車体の重心支持装置の要部を示
す説明図、 第３図は第１図におけるスリップアングルを設定した状
態の支持状態説明図、 第４図は車両の旋回状態における車体及びタイヤのスリ
ップアングルを示す説明図、 第５図は車体旋回状態におけるタイヤ接地点の速度ベク
トルを示す説明図、 第６図は旋回時における遠心力のベクトル説明図、 第７図は本発明におけるシャシダイナモ傾斜時の遠心力
ベクトルを示す説明図、 第８図は本発明の遠心力を発生するための横力を測定し
て所望の傾斜角を得るための作用を示す説明図である。 10……シャシダイナモ 20……シャシダイナモ傾斜用シリンダ 24……横方向位置制御シリンダ 26……横力測定用ロードセル 28,30……ヨーコントロールシリンダ 32,34……横力測定用ロードセル 36……フラットベルト 40……動力計 46……フラットベルト向き可変モータ 100……車体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャシダイナモ上で車体を左右上下の並進
   運動とローリング、ピッチング及びヨーイングの回転運
   動に対して非拘束であり、かつ進行方向に対して拘束す
   るよう実質的に車体の重心位置を支持する重心支持装置
   を有するシャシダイナモ装置において、 シャシダイナモ自体を傾けて車体に擬似遠心力を作用さ
   せるシャシダイ傾斜機構と、 シャシダイナモの車輪駆動ローラの向きを個別独立に制
   御するために各ローラに対して設けられた向き可変機構
   と、 前記重心支持装置に設けられた、 車体をシャシダイナモに押し付けてシャシダイナモ傾斜
   時の不足接地力を補償する接地力発生機構と、 重心支持装置に加わる横力を測定する横力測定装置と、 車体をシャシダイナモ上でヨーイングさせるヨーコント
   ロール機構と、 ヨーイング時のヨーモーメントを測定するヨーモーメン
   ト測定器と、 を含み、車体の連続旋回走行を再現可能なシャシダイナ
   モ装置。