JP3131295B2 - ロードシミュレーション装置 - Google Patents

ロードシミュレーション装置

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JP3131295B2 JP04210446A JP21044692A JP3131295B2 JP 3131295 B2 JP3131295 B2 JP 3131295B2 JP 04210446 A JP04210446 A JP 04210446A JP 21044692 A JP21044692 A JP 21044692A JP 3131295 B2 JP3131295 B2 JP 3131295B2
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D19/00—Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase
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    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両のロードシミュレー
ション装置に関し、さらに詳細には車両の座席に至るま
での弾性系を構成する弾性部材を仮想的に変更してシミ
ュレートできるロードシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロードシミュレーション装置によってロ
ードシミュレーションを行う場合、フィールドにおける
テスト車両の実走行によって、テスト車両に設けた実走
負荷再現のために用いる振動検出器からの出力信号すな
わち実走行データを収集して、実走行データに基づいて
目標データを生成する。一方、テスト車両を加振機によ
ってテスト加振し、テスト加振信号とそのときにおける
振動検出器からの出力信号とに基づいて伝達関数を演算
し、演算された伝達関数に基づき逆伝達関数を算出す
る。生成した目標データをフーリエ変換し、フーリエ変
換目標データを逆伝達関数に乗算し、その乗算出力をフ
ーリエ逆変換して加振信号を算出し、算出した加振信号
にて加振機を駆動することによってロードシミュレーシ
ョンを行っている。
【０００３】仮に振動検出器を４つとした場合におい
て、目標信号をｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、そのフーリエ
変換目標信号をＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、伝達関数マト
リックスを〔Ｇ(f) 〕、逆伝達関数マトリックスを〔Ｇ
(f) 〕-1、フーリエ変換加振信号をＶ１、Ｖ２、Ｖ３、
Ｖ４としたとき、フーリエ変換目標信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ
３、Ｄ４とフーリエ変換加振信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ
４との間には図３（ａ）および（ｂ）に示す関係があ
り、図３に示す演算によって得られたフーリエ変換加振
信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４をフーリエ逆変換すること
によって加振信号ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４が得られる。
この加振信号ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４により加振機を駆
動することによってロードシミュレーションを行ってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のシミュレーショ
ンによる加振車両に乗車することによって、ある路面を
実車で走行したときと同様の乗り心地を体験できる。し
かしながら、車両の座席に至るまでの弾性系を構成する
弾性部材の一部、例えばサスペンションを他の特性のも
のに交換したときにおける乗り心地、振動特性、耐久特
性、走破性はどうであろうかというようなことを知りた
い場合には、実際に車両のサスペンションを交換して、
乗り心地等を体験してみるほかに方法はないという問題
点があった。
【０００５】本発明は数式やグラフによって表示するの
ではなく、車両の座席に至るまでの弾性系の変更なし
に、弾性系を変更したのと同等な効果を実際に乗車して
みて体験できるロードシミュレーション装置を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、テスト加振信号を受けた加振装置によ
りテスト加振される車両に設けた実走負荷再現のために
用いる振動検出器からの出力信号とテスト加振信号とに
基づいて伝達関数を演算し、演算された伝達関数の逆伝
達関数を演算し、かつ前記車両の実走行中の振動検出器
からの出力信号に基づいて生成した目標信号を逆伝達関
数に乗算し、該乗算出力に基づいて加振信号を演算する
演算手段を有するロードシミュレーション装置におい
て、車両中の一弾性部材を仮想弾性部材に置換したと想
定した際対応する仮想弾性部材の伝達関数を入力する入
力手段と、前記一弾性部材の実際の伝達関数と前記入力
手段から入力された仮想弾性部材の伝達関数との比を演
算する第１の演算手段と、演算された比と前記乗算出力
とを乗算する第２の演算手段とを備え、第２の演算手段
からの演算出力に基づく加振信号を加振装置に供給して
車両を加振することを特徴とする。
【０００７】車両中の一弾性部材はサスペンションであ
っても、車両の座席であってもよい。
【０００８】
【作用】本発明のロードシミュレーション装置によれ
ば、実走負荷が忠実に台上実現された状態における車両
中の一弾性部材を仮想弾性部材に置換したと想定した際
対応する仮想弾性部材の伝達関数として入力装置から入
力された伝達関数と前記一弾性部材の実際の伝達関数と
の比が第１の演算手段によって演算され、第１の演算手
段によって演算された比とロードシミュレーション装置
の演算手段による乗算出力とが第２の演算手段によって
乗算され、第２の演算手段から出力された演算出力に基
づく加振信号によって車両が加振される。
【０００９】したがって、仮想弾性部材の伝達関数を入
力装置に入力することによってあたかも、車両に装着さ
れている一弾性部材に代わって仮想弾性部材を装着した
ときと同じ振動が車両に与えられることになる。
【００１０】
【実施例】以下本発明を実施例によって説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例の構成を示す模式
図であり、車両の一車輪近傍部分を示している。本実施
例においてサスペンションを仮想のサスペンションとし
たときの乗り心地を検知する場合を例示する。
【００１２】図１において、符号１１は加振対象となる
自動４輪車に設けられた一車輪を示し、車輪１１のアク
スル１８はサスペンション１２に支持されており、サス
ペンション１２を介して車体１３を懸架している。サス
ペンション１２のピストンロッド両端の先端部近傍に加
速度計１４Ａおよび１４Ｂが装着してある。ばね下側に
設けた加速度計１４Ａはロードシミュレートのための振
動検出器としての加速度計であり、ばね上側に設けた加
速度計１４Ｂは加速度計１４Ａと協働してサスペンショ
ン１２の伝達関数を計測するための加速度計である。上
記は１軸の場合を示しているが多軸の場合も同様に構成
され、以下多軸についても１軸の場合と同一の符号によ
り同一構成要素を示す。
【００１３】符号１５は車輪１１を介して車両を上下方
向に加振する加振装置であり、加振機１６と加振機１６
を駆動制御する制御装置１７とを備えている。ここで、
加振機１６には往復動油圧シリンダ等の液圧シリンダが
利用され、制御装置１７はピストンを挟む液圧シリンダ
の両シリンダチャンバへ供給する液圧力を加振信号に基
づいて制御する。符号２０は加速度計１４Ａおよび１４
Ｂからの出力信号および入力装置１９から入力された伝
達関数情報を受けて加振信号を演算するコンピュータ２
０であり、コンピュータ２０において演算されて出力さ
れる加振信号を制御装置１７に供給して、加振信号に基
づいて車両を加振する。
【００１４】コンピュータ２０には機能的に、車両を加
振装置１５によってテスト加振したときのテスト加振信
号とそのときの加速度計１４Ａからの出力信号とに基づ
いて伝達関数を演算し、かつ演算された伝達関数に基づ
き逆伝達関数を算出する第１演算手段２１と、車両の実
走行によって、加速度計１４Ａからの出力信号に基づき
生成した目標データをフーリエ変換する第２演算手段２
２と、フーリエ変換目標データを逆伝達関数に乗算して
フーリエ変換加振信号を演算し、かつフーリエ変換加振
信号をフーリエ逆変換して加振信号を演算する第３演算
手段２３とを備えている。第１〜第３演算手段により演
算された加振信号を加振装置１５に供給して加振した場
合は、ロードシミュレーションが行えることになる。
【００１５】コンピュータ２０にはさらに、加速度計１
４Ａおよび１４Ｂの出力からサスペンション１２の伝達
関数を演算し、該伝達関数と後記の仮想サスペンション
の伝達関数として入力装置１９から入力された伝達関数
との比を演算する第４演算手段２４と、第４演算手段２
４によって演算された比と第３演算手段２３によって演
算されたフーリエ変換加振信号とを乗算し、乗算出力を
フーリエ逆変換する第５演算手段２５とを備えている。
【００１６】上記した本実施例のロードシミュレーショ
ン装置において、テスト加振信号を受けた加振装置１５
によって車両がテスト加振されてテスト加振信号と加速
度計１４Ａからの出力信号とに基づいて、第１演算手段
２１によって伝達関数が演算され、かつ演算された伝達
関数に基づいて逆伝達関数が演算される。一方、車両の
実走行によって加速度計１４Ａからの出力信号に基づい
て生成された目標データが第２演算手段２２によってフ
ーリエ変換され、第３演算手段２３によって演算された
逆伝達関数にフーリエ変換目標データが乗算され、かつ
乗算出力が逆フーリエ変換されて加振信号とされる。
【００１７】したがって、加振信号〔ｖ(t) 〕の演算に
おいて、コンピュータ２０に内蔵された図示しないＲＡ
Ｍ内にはフーリエ変換加振信号〔Ｖ(f) 〕、伝達関数
〔Ｇ(f) 〕、逆伝達関数〔Ｇ(f) 〕-1、およびフーリエ
変換目標信号〔Ｄ(f) 〕が格納されている。ここで４軸
の場合には、フーリエ変換加振信号〔Ｖ(f) 〕の各元は
Ｖ１(f) 、Ｖ２(f) 、Ｖ３(f) 、Ｖ４(f) 、フーリエ変
換目標信号〔Ｄ(f) 〕の各元はＤ１(f) 、Ｄ２(f) 、Ｄ
３(f) 、Ｄ４(f) である。なお、〔 〕の表示はマト
リックスであることを示す。
【００１８】ここで、加振装置１５の伝達関数を〔Ｇ1
(f) 〕、車輪１１の伝達関数を〔Ｇ 2 (f) 〕、サスペン
ション１２の伝達関数を〔Ｇ3 (f) 〕としたとき、加振
点から車体１３に至るまでの伝達関数〔Ｇ0 (f) 〕は図
２（ａ）に示すように、 〔Ｇ0 (f) 〕＝〔Ｇ1 (f）〕・〔Ｇ2 (f）〕・〔Ｇ3 (f）〕 …（１） である。
【００１９】ここで、例えばサスペンション１２の伝達
関数〔Ｇ3 (f) 〕は、加速度計１４Ａおよび１４Ｂを装
着した状態で実走負荷を実現した加振を行うことによっ
て加速度計１４Ａおよび１４Ｂの出力から求められる。
【００２０】伝達関数〔Ｇ3 (f) 〕等は一般的に非直線
特性のために、所定周波数毎に直線特性に置換する所謂
線形近似されて、近似伝達関数に置換されている。
【００２１】いま、サスペンション１２を他の特性のサ
スペンションに変更したとき乗り心地がどのように変化
するかをシミュレートするものとする。変更されるサス
ペンション、すなわち仮想サスペンションは、装着され
ているサスペンション１２よりもダンピングを強くした
り、コイルスプリングを弱くしたりしたものであるとす
れば、サスペンション１２の伝達関数〔Ｇ3 (f) 〕から
仮想サスペンションの伝達関数が推計できる。また、仮
想サスペンションの数学的モデルを決定し、数学的モデ
ルから伝達関数が算定できる。勿論、仮想サスペンショ
ンの伝達関数を独自に測定することによってその伝達関
数を求めてもよい。
【００２２】上記のようにして求めた仮想サスペンショ
ンの伝達関数を〔Ｇ3i(f) 〕とすれば、伝達関数〔Ｇ3i
(f) 〕が入力装置１９から入力されて、第４演算手段２
４によってサスペンション１２の伝達関数〔Ｇ3 (f) 〕
との比Ｒ3 ＝〔Ｇ3i(f) 〕／〔Ｇ3 (f) 〕が演算され
る。この演算に続いて第５演算手段２５によって、第３
演算手段２３により演算されたフーリエ変換加振信号
〔Ｖ(f) 〕に伝達関数の比Ｒ3 が乗算され、かつこの乗
算されたフーリエ変換加振信号〔Ｖｎ(f) 〕はフーリエ
逆変換されて加振信号として出力される。この加振信号
は〔ｖｎ(t) 〕である。サスペンション１２を仮想サス
ペンションに交換せずそのままの状態において、加振信
号〔ｖｎ(t) 〕にて加振装置１５が駆動される。
【００２３】そこで、サスペンション１２を仮想サスペ
ンションに仮想的に交換したと仮定した場合のフーリエ
変換加振信号〔Ｖｎ(f) 〕は 〔Ｖｎ(f) 〕＝〔Ｖ(f) 〕・〔Ｇ3i(f) 〕／〔Ｇ3 (f) 〕 …（２） となる。しかしながら、サスペンション１２を実際に変
更したわけではなく、伝達関数は図２（ａ）に示す場合
と変化はない。したがって、この場合のフーリエ変換目
標信号〔Ｄｎ(f) 〕は図２（ｂ）に示すように、 〔Ｄｎ(f) 〕＝｛｛〔Ｇ3i(f) 〕／〔Ｇ3 (f) 〕｝・ 〔Ｇ1 (f）〕・〔Ｇ2 (f）〕・〔Ｇ3 (f）〕｝・〔Ｖ(f) 〕 であり、これを演算することによって 〔Ｄｎ(f) 〕＝｛〔Ｇ1 (f）〕・〔Ｇ2 (f）〕・〔Ｇ3i(f) 〕｝・〔Ｖ(f) 〕 …（３） となる。
【００２４】しかるに、サスペンション１２を仮想サス
ペンションに変更した場合においては、（１）式に示す
伝達関数〔Ｇ(f) 〕中の伝達関数〔Ｇ3 (f) 〕が伝達関
数〔Ｇ3i(f) 〕に変更させられた状態となる。この状態
で第３の演算手段２３によって演算された加振信号に基
づいて加振されることになる。そこで、この場合のフー
リエ変換目標信号〔Ｄｎ(f) 〕は図２（ｃ）に示すよう
に、 〔Ｄｎ(f) 〕＝｛〔Ｇ1 (f) 〕・〔Ｇ2 (f) 〕・〔Ｇ3i(f) 〕｝・〔Ｖ(f) 〕 …（４） となる。
【００２５】したがって、（３）式と（４）式とを比較
すれば明らかなように、両式は等しく、実際に仮想サス
ペンションを装着していない状態であるにもかかわら
ず、第５演算手段２５によって演算されたフーリエ変換
加振信号〔Ｖｎ(f) 〕をフーリエ逆変換した加振信号
〔ｖｎ(t) 〕により加振装置１５を駆動することによっ
て、車両は装着されたサスペンション１２に代わって仮
想サスペンションが実際に装着されている状態の場合と
同一の振動を生じ、該車両に乗ることによって仮想サス
ペンションが装着されていないにもかかわらず、仮想サ
スペンションに交換された車両の乗り心地が体験できる
ことになる。
【００２６】また逆に、適宜に伝達関数〔Ｇ3i(f) 〕を
設定して加振信号〔ｖｎ(t) 〕を演算し、演算された加
振信号〔ｖｎ(t) 〕によって加振装置１５を駆動するこ
とにより最良の乗り心地を見つけ、その時の伝達関数
〔Ｇ3i(f) 〕を有するサスペンション１２を形成して装
着することによって、最良の乗り心地の車両とすること
ができる。すなわち乗り心地の分析のみならず最良の乗
り心地の車両を形成することができる。
【００２７】なお、上記した一実施例において、サスペ
ンション１２を仮想的に変更する場合を例示したがタイ
ヤを含む車輪１１を仮想的に変更する場合についても同
様である。さらに上記した一実施例において、加速度計
１４Ａおよび１４Ｂをサスペンション１２両端のピスト
ンロッド先端部近傍の車体１３に設けて車体１３の振動
を検出する場合を例示したが、加速度計１４Ａおよび１
４Ｂの設置位置を車両の座席の上下端に設けることによ
って座席を仮想的に変更する場合も同様に変更後の体験
をすることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、一弾
性部材を仮想弾性部材に置換したと想定した際対応する
仮想弾性部材の伝達関数として入力装置から入力された
伝達関数と前記一弾性部材の実際の伝達関数との比を演
算し、演算された比と周波数領域における加振信号とを
乗算し、乗算出力に基づく加振信号によって車両を加振
するようにしたため、仮想弾性部材の伝達関数を入力装
置に入力することによって、車両に装着されている一弾
性部材に代わって仮想弾性部材を装着したときと同じ振
動が車両に与えられることになって、車両を構成する弾
性部材の一部を変更することなしに、変更したのと同一
の状態が実現できて乗り心地、振動特性、耐久特性、走
破性等を検出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す方法を示す模式図である。
【図２】本発明の作用の説明に供する伝達関数のブロッ
ク図である。
【図３】伝達関数と加振信号および目標信号との関係を
示す図である。
【符号の説明】
１１…車輪 １２…サスペンション １３…車体 １４Ａ、１４Ｂ…加速度計 １５…加振装置 １６…加振機 １７…制御装置 １９…入力装置 ２０…コンピュータ ２４…第４演算手段 ２５…第５演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 17/00 - 17/10 G01M 7/00 - 7/06 G05D 19/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】テスト加振信号を受けた加振装置によりテ
    スト加振される車両に設けた実走負荷再現のために用い
    る振動検出器からの出力信号とテスト加振信号とに基づ
    いて伝達関数を演算し、演算された伝達関数の逆伝達関
    数を演算し、かつ前記車両の実走行中の振動検出器から
    の出力信号に基づいて生成した目標信号を逆伝達関数に
    乗算し、該乗算出力に基づいて加振信号を演算する演算
    手段を有するロードシミュレーション装置において、車
    両中の一弾性部材を仮想弾性部材に置換したと想定した
    際対応する仮想弾性部材の伝達関数を入力する入力手段
    と、前記一弾性部材の実際の伝達関数と前記入力手段か
    ら入力された仮想弾性部材の伝達関数との比を演算する
    第１の演算手段と、演算された比と前記乗算出力とを乗
    算する第２の演算手段とを備え、第２の演算手段からの
    演算出力に基づく加振信号を加振装置に供給して車両を
    加振することを特徴とするロードシミュレーション装
    置。
  2. 【請求項２】請求項１記載のロードシミュレーション装
    置において、車両中の一弾性部材はサスペンションであ
    ることを特徴とするロードシミュレーション装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載のロードシミュレーション装
    置において、車両中の一弾性部材は車両の座席であるこ
    とを特徴とするロードシミュレーション装置。
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