JP4773992B2 - 車両の空気力測定装置及び空気力測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に風洞内に車両を設置し、車両に加わる空気力を測定する車両の空気力測定装置及び空気力測定方法に関する。

従来、図８に図示のように、建屋内のピット１００にローラ１０２を収納するとともに、ローラ１０２上に車両６の車輪を載置し、ピット１００内のローラ１０２の前方側には空気の送出、加熱、冷却の各機能を有する空調部を設け、この空調部からの送風を床を貫通して設けたエアダクトを介して車両６の前方から吹き付け、色々な環境での車両の走行試験を行うものが提案されている（例えば、特許文献１。）。
しかしながら、特許文献１には、車両６に加わる空気力を測定する手段については何等記載されていない。

また、本願の出願人は、図９に図示のように、風が流れる風洞の測定部と、モーション装置とを具備し、モーション装置は、車両載置台１０４、及びこの載置台１０４を下側から支持して可動させる台駆動部１０５を有し、車両載置台１０４はその少なくとも上面を測定部内に位置して設けられ、かつ、この上面に測定機器を搭載した車両６を載置し、車両６を載せた車両載置台１０４を動かすことによって風洞内で車両６を動かしながら、風洞を通る風の車両６への影響を測定するものを提案した（例えば、特許文献２。）。
なお、１ａは風洞の床、１０２はローラ、１０３は車輪受け、１０６は固定基板である。
しかしながら、特許文献２には、車両６を載せた車両載置台１０４を動かす手段について記載されているものの、空気力を測定する手段については記載されていない。

また、従来、自動車における空気力学的測定のための方法として、図１０に図示のように、車両６の車輪７をフラットベルト１１１に搭載し、フラットベルト１１１を駆動する駆動モータ１１２を計量器プレート１１０内に搭載し、駆動モータ１１２と計量器プレート１１０との間にロードセル１１５を配置され、風洞計量器１１３と計量器プレート１１０との間にロードセル１１６、１１７、１１８が収容されて、ロードセル１１５、１１６、１１７、１１８により、生じる力とモーメントを調査するものが提案されている（例えば、特許文献３。）。
しかしながら、特許文献３に記載のものでは、ロードセル１１５、１１６、１１７、１１８にて測定される測定値は、空気により発生する小さな値の空気力と車両等の非常に大きな力とが合計された値である。
即ち、風洞計量器１１３を図示略の加振器上に搭載し、車両６を加振させて、路面の凸凹を模擬しながら空気力を測定する場合、空気力に比べて、加振器による加振力が圧倒的に大きくなり、相対的に小さな空気力を測定することが困難であるという問題がある。

特開平９−６１３０７号公報 特開２００１−３２４４０９号公報 特表平１１−５０９９２６号公報

本発明は、上記問題点を解決するために提案されたものであって、風により車両に加わる空気力測定装置を測定することのできる車両の空気力測定装置及び空気力測定方法を提供することを目的とする。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、特許請求の範囲に記載された各発明は、車両の空気力測定装置及び空気力測定方法として、それぞれ以下に述べる各手段を採用したものである。

（１）第１の手段の車両の空気力測定装置は、
風洞内に設置された加振装置と、
前記加振装置上に載置された車両と前記風洞の内壁とを連結する付加用油圧シリンダと、
前記付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部に介装されたロードセルと、
前記付加用油圧シリンダの他端付近の前記風洞の内壁、又は前記車両、又は前記加振装置に取付けられた変化量検出器と、
を備えたことを特徴とする。

（２）第２の手段の車両の空気力測定装置は、
風洞内に設置された加振装置と、
前記加振装置上に載置された車両の前方、前方左右上面、後方上面及び前後の側面と前記風洞の内壁或いは基礎上に立設された支柱とを連結する少なくとも６本の付加用油圧シリンダと、
前記各付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部に介装された少なくとも６個のロードセルと、
前記各付加用油圧シリンダの他端付近の前記風洞の内壁或いは前記支柱に取付けられた少なくとも６個の変化量検出器、又は前記車両の前部及び後部に取付けられた少なくとも２個の変化量検出器、又は前記加振装置に取付けられた少なくとも１個の変化量検出器と、
を備えたことを特徴とする。

（３）第３の手段の車両の空気力測定装置は、
風洞と、
前記風洞内に設置された加振装置と、
前記加振装置上に載置された車両と、
前記車両の前方、前方左右上面、後方上面及び前後の側面と前記風洞の内壁或いは基礎上に立設された支柱とを連結する少なくとも６本の付加用油圧シリンダと、
前記各付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部に介装された少なくとも６個のロードセルと、
前記各付加用油圧シリンダの他端付近の前記風洞の内壁或いは前記支柱に取付けられた少なくとも６個の変化量検出器、又は前記車両の前部及び後部に取付けられた少なくとも２個の変化量検出器、又は前記加振装置に取付けられた少なくとも１個の変化量検出器と、
を備えたことを特徴とする。

（４）第４の手段の車両の空気力測定装置は、第１乃至３のいずれかの手段において、
風があるときに、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を駆動して加振制御量を演算し、
無風状態で、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を前記加振制御量で駆動すると共に前記各付加用油圧シリンダを駆動し、
前記各ロードセルにより空気力を測定する車両試験監視制御装置を備えたことを特徴とする。

（５）第５の手段の車両の空気力測定装置は、第４の手段において、
前記車両の変化量とは、変位、速度、加速度のいずれかであり、
変化目標値とは、変位目標値、速度目標値、加速度目標値のいずれかであることを特徴とする。

（６）第６の手段の車両の空気力測定装置は、第１乃至５のいずれかの手段において、
前記加振装置は、
前記風洞内の基礎上に前後左右位置に各々連結された４組の６自由度油圧シリンダ群と、
前記各６自由度油圧シリンダ群上に各々連結された４個の載置用架台と、
前記各載置用架台上に各々取付けられた４個のフラットベルトとを備えたことを特徴とする。

（７）第７の手段の車両の空気力測定方法は、
風洞内に設置された加振装置上に車両の車輪を載置し、
前記車両と前記風洞の内壁とを付加用油圧シリンダにより連結し、
前記付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部にロードセルを介装すると共に、
前記付加用油圧シリンダの他端付近の前記の風洞の内壁、又は前記車両、又は前記加振装置に変化量検出器を取付け、
前記風洞内に風を発生させて、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を駆動して加振制御量を演算し、
その後、風を停止して、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を加振制御量で駆動すると共に前記各付加用油圧シリンダを駆動し、
前記各ロードセルにより空気力を測定することを特徴とする。

（８）第８の手段の車両の空気力測定方法は、第７の手段において、
前記車両の変化量とは、変位、速度、加速度のいずれかであり、
変化目標値とは、変位目標値、速度目標値、加速度目標値のいずれかであることを特徴とする。

（９）第９の手段の車両の空気力測定方法は、第７又は８の手段において、
前記加振装置は、
前記風洞内の基礎上に前後左右位置に各々連結された４組の６自由度油圧シリンダ群と、
前記各６自由度油圧シリンダ群上に各々連結された４個の載置用架台と、
前記各載置用架台上に各々取付けられた４個のフラットベルトとを備えたことを特徴とする。

特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明の車両の空気力測定装置及び空気力測定方法は、上記の各手段を採用しているので、以下の効果を奏する。

車両を加振装置により駆動すると共に、車両に連結された付加用油圧シリンダを空気力に見合うように駆動することにより、車両と付加用油圧シリンダとの間に介装されたロードセルにて検出された付加荷重は空気力に相当する値となるため、加振装置による加振力の大小に関係なく、加振力より相対的に小さな空気力を、正確に測定することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両の空気力測定装置の全体概略図、図２は、同要部拡大側面図、図３は、同要部拡大平面図である。
図４は、図２、図３における６自由度油圧シリンダ群の詳細図である。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る空気力測定装置における制御装置の制御回路図、図６は、同制御装置の演算処理ブロック図である。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る車両の空気力測定装置の全体概略図である。

（風洞試験装置の全体の構成）
先ず、風洞試験装置の全体の構成につき説明する。
図１に図示のように、閉ループ状の風洞１内には、風洞１内に風を流すための送風機２が取付けられている。
送風機２はその回転速度を自在に調節でき、それにより風洞内を流れる風の速度を任意に変えることができるようになっている。
風洞１内の曲がり部には、風洞１内を流れる風の向きを円滑に変えるために変流翼３が取付けられ、風洞１内の適宜箇所に空気冷却器４が取付けられている。
風洞１の直線部には、測定部５が形成されている。
また、風洞１における測定部５の前方側部分は、測定部に向けて絞られており、測定部５を流れる風速が増大するようになっている。
そして、測定部５の風洞の床１ａ上に測定対象の車両６を載置し、送風機２により風を発生させ、車両６に加わる空気力を測定する。

（車両の駆動機構の構成）
次に、車両の空気力測定装置における車両の駆動機構の構成につき説明する。
図２、図３、図４に図示のように、風洞の床１ａ（風洞の内壁の一部）上の前方（上流）側及び後方（下流）側には、２個の基礎１０（試験場における床の場合も含む）が風洞１内の風の流れの方向に設置されている。
前方側の基礎１０の上面には、２組の前方の６自由度油圧シリンダ群１１ａ、１１ｂが、左右方向に並べて連結されている。
また、後方側の基礎１０の上面にも、２組の後方の６自由度油圧シリンダ群１１ｃ、１１ｄが、左右方向に並べて連結されている。

更に、前方左側の６自由度油圧シリンダ群１１ａの上端は、前方左側の載置用架台１２ａの下面に連結されている。
前方右側の６自由度油圧シリンダ群１１ｂの上端は、前方右側の載置用架台１２ｂの下面に回転軸を介して連結されている。
後方左側の６自由度油圧シリンダ群１１ｃの上端は、後方左側の載置用架台１２ｃの下面に回転軸を介して連結されている。
後方右側の６自由度油圧シリンダ群１１ｄの上端は、後方右側の載置用架台１２ｄの下面に回転軸を介して連結されている。

この４組の６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄは、図４に図示のように、各々、載置用架台１２ａ〜１２ｄの前方中央と基礎１０ａ、１０ｂの前方左側とを回転軸（ユニバーサルジョイント：以下同様）を介して連結されたシリンダＰ１、載置用架台１２ａ〜１２ｄの前方中央と基礎１０ａ、１０ｂの前方右側とを回転軸を介して連結されたシリンダＰ２、載置用架台１２ａ〜１２ｄの後方左側と基礎１０ａ、１０ｂの前方左側とを回転軸を介して連結されたシリンダＰ３、載置用架台１２ａ〜１２ｄの後方右側と基礎１０ａ、１０ｂの前方右側とを回転軸を介して連結されたシリンダＰ４、載置用架台１２ａ〜１２ｄの後方左側と基礎１０ａ、１０ｂの後方中央とを回転軸を介して連結されたシリンダＰ５、載置用架台１２ａ〜１２ｄの後方右側と基礎１０ａ、１０ｂの後方中央とを回転軸を介して連結されたシリンダＰ６とにより構成されている。

そして、各載置用架台１２ａ〜１２ｄは、６本のシリンダＰ１〜Ｐ６を個々に伸縮させることにより、各々独立して、前後左右の任意の方向に傾斜、昇降、或いは、任意の角度で左右方向に旋回させられるようになっている。

各載置用架台１２ａ〜１２ｄの上面には、各々フラットベルト１３ａ〜１３ｄ及びフラットベルト１３ａ〜１３ｄの回転軸を駆動するベルト駆動モータ１４ａ〜１４ｄが取付けられている。
各フラットベルト１３ａ〜１３ｄの他方の回転軸は、軸受１５に軸支されている。
各ベルト駆動モータ１４ａ〜１４ｄは、ブレーキ及び減速機が内蔵されている。

そして、加振装置９ａは、４組の６自由度油圧シリンダ群１１と、各６自由度油圧シリンダ群１１上に各々連結された４個の載置用架台１２と、各載置用架台１２上に各々取付けられ、車両６の車輪７が載置される４個のフラットベルト１３とにより構成されている。
また、各載置用架台１２ａ〜１２ｄと車両６とは、車両６の各車輪７ａ〜７ｄがフラットベルト１３ａ〜１３ｄから外れないように、複数本（少なくとも２本以上）の車両拘束リンク１６により連結されている。

（空気力測定のために必要なセンサ、機器の構成）
次に、空気力測定のために必要なセンサ、機器の構成につき説明する。
図２、図３に図示のように、車両６の前方と風洞１内の風洞の床１ａに設けられた支柱１ｃとは、略水平に設けられた少なくとも１本の前後方向の付加用油圧シリンダ２０ｄにより回転軸を介して連結されている。
前後方向の付加用油圧シリンダ２０ｄと車両６との接続部には、前後方向のロードセル２１ｄが介装されている。
更に、支柱１ｃの後方には、車両６の前端までの距離を測定する前後方向の変化量検出器２２ｄが取付けられている。

そして、風洞試験において、風の影響により車両６が前後方向に変位すると、前後方向の変化量検出器２２ｄにより風の影響による前後方向の変位量が検出され、風の無い状態において、風があったときと同一の前後方向の変位量になるように、前後方向の付加用油圧シリンダ２０ｄが駆動され、その時の荷重が前後方向のロードセル２１ｄにより検出されるようになっている。

車両６の前方上面２箇所及び後方上面１箇所と風洞１内の風洞の天板１ｂ（風洞の内壁の一部）とは、略垂直に設けられた少なくとも３本の垂直方向の付加用油圧シリンダ２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより回転軸を介して連結されている。
３本の垂直方向の付加用油圧シリンダ２０ａ、２０ｂ、２０ｃと車両６との接続部には、各々垂直方向のロードセル２１ａ、２１ｂ、２１ｃが介装されている。
更に、風洞の天板１ｂには、車両６の前部上面或いは後部上面までの距離を測定する垂直方向の変化量検出器２２ａ、２２ｂ、２２ｃが取付けられている。
なお、これらの３本の垂直方向の付加用油圧シリンダ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ等は、前方に１本、後方に２本連結するようにしても良く、更には、前方、後方に２本ずつの合計４本連結するようにしても良い。

そして、風洞試験において、風の影響により車両６が上下方向に変位すると、各垂直方向の変化量検出器２２ａ、２２ｂ、２２ｃにより風の影響による少なくとも３箇所の垂直方向の変位量が検出され、風の無い状態において、風があったときと同一の垂直方向の変位量になるように、各垂直方向の付加用油圧シリンダ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが駆動され、その時の荷重が各々垂直方向のロードセル２１ａ、２１ｂ、２１ｃにより検出されるようになっている。

車両６の側面の前後２箇所と風洞１内の風洞の側壁１ｄ（風洞の内壁の一部）とは、略水平に設けられた２本の左右方向の付加用油圧シリンダ２０ｅ、２０ｆにより回転軸を介して連結されている。
２本の左右方向の付加用油圧シリンダ２０ｅ、２０ｆと車両６の側面の接続部には、各々左右方向のロードセル２１ｅ、２１ｆが介装されている。
更に、風洞の側壁１ｄには、車両６の側面までの距離を測定する左右方向の変化量検出器２２ｅ、２２ｆが取付けられている。
なお、変化量検出器２２ａ〜２２ｆの一例としては、例えば、レーザー距離計がある。

そして、風洞試験において、風の影響により車両６が左右方向に変位すると、２本の左右方向の付加用油圧シリンダ２０ｅ、２０ｆにより風の影響による左右方向の変位量が検出され、風の無い状態において、風があったときと同一の左右方向の変位量になるように、２本の左右方向の付加用油圧シリンダ２０ｅ、２０ｆが駆動され、その時の荷重が各々各々左右方向のロードセル２１ｅ、２１ｆにより検出されるようになっている。

（制御装置の構成）
次に、制御装置の構成につき、図５に基づいて説明する。
図５に図示のように、本発明の第１の実施形態に係る車両の空気力測定装置は、各種機器の運転条件（風速、車速度等）、稼動スケジュール（各時刻における車両６の変化目標値（変位目標値、速度目標値或いは加速度目標値）等を入力する入力器３４（ＣＤ等の記録媒体を読み込むリーダー）、入力或いは測定された各テータを記憶するメモリー３２、各種のセンサから測定された測定値を受信し、これらの測定値に基づき、各油圧シリンダの伸縮量（加振制御量）を演算すると共に各油圧シリンダに制御信号を出力する演算処理器３３（ＣＰＵ）、表示器３１等を有する車両試験監視制御装置３０を備えている。

変位目標値とは、空気力のある状態で車両が走行しているときに、路面の凹凸に等により車両６が動揺して前後、上下、左右に変位する値をいう。
したがって、この変位目標値は、路面の凹凸に起因する車両６の動揺に空気力によるものが加わった値となる。
また、この変位目標値は、車両６が実際に道路を走行したときの車両６の上下、前後、左右の動揺の推移を時刻と共に実測し、それを元に予め求められた値である。

車両試験前の事前準備のために、車両試験監視制御装置３０の入力器３４により、運転条件（風速、車速度等）、稼動スケジュール（各時刻における車両６の変位目標値）等が入力され、メモリー３２に記憶されるようになっている。

６個のロードセル２１ａ〜２１ｆにより検出、測定された各荷重測定値は、車両試験監視制御装置３０に入力されて、各測定時刻と共にメモリー３２に記憶されるようになっている。
６個の変化量検出器２２ａ〜２２ｆにより検出、測定された各変位測定値も、車両試験監視制御装置３０に入力されて、測定時刻と共にメモリー３２に記憶されるようになっている。

なお、各変位測定値は、空気力測定開始直前に、各変化量検出器２２ａ〜２２ｆからの出力がゼロになるようにセットすることにより、測定中において各変化量検出器２２ａ〜２２ｆからの出力をそのまま各々変位測定値とすることができる。
この場合、各変位目標値はそのまま使用する。

或いは、空気力測定開始直前の各変化量検出器２２ａ〜２２ｆからの出力値を各々開始前変位測定値としてメモリー３２に記憶しておき、測定中において各変化量検出器２２ａ〜２２ｆからの出力値からこの各開始前変位測定値を引いた値を各々変位測定値とすることができる。
この場合も、変位目標値はそのまま使用する。

更には、空気力測定開始直前の各変化量検出器２２ａ〜２２ｆからの出力値である各開始前変位測定値を各々変位目標値に加算し、各開始前変位測定値が加算された各変位目標値を各々新たな変位目標値としてとしてメモリー３２に記憶しておくことにより、測定中において各変化量検出器２２ａ〜２２ｆからの出力をそのまま使用することができる。

以下、変位測定値を空気力測定開始直前に各変化量検出器２２ａ〜２２ｆからの出力がゼロになるようにセットしたときのもの、変位目標値を静止時からの各目標変位を表すものとして説明するが、これに限定されるものではなく、上記の種々の例の場合も含むものとする。
このようにすることにより、風洞１内における車両６の設置位置、付加用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｆ及び変化量検出器２２ａ〜２２ｆの取付け位置を自由に設定できる。

演算処理器３３は、メモリー３２に記憶された各時刻における各変位目標値に基づき、４組の６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄの各シリンダＰ１〜Ｐ６（合計２４本の油圧シリンダ）の各時刻における制御量（以下、６自由度油圧シリンダ制御量と称する）を演算するものである。
演算された各時刻における各６自由度油圧シリンダ制御量は各６自由度油圧シリンダ制御弁ユニット２３ａ〜２３ｄに出力され、各６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄは、各６自由度油圧シリンダ制御量に基づき個別に駆動（前後左右動、上下動、回転動）されるようになっている。

また、車両試験監視制御装置３０には、各フラットベルト１３ａ〜１３ｄを駆動する各ベルト駆動モータ１４ａ〜１４ｄを制御するフラットベルト制御器２５、送風機２を制御する送風機制御器２６も接続されている。

（制御）
次に、図６に基づいて、車両試験監視制御装置３０による演算、処理、制御の内容につき説明する。
先ず、事前準備として、予め、運転条件（風速、車速度等）、横軸を時刻とした各６自由度油圧シリンダ群１１の稼動スケジュール（各時刻における車両６の変位目標値）を入力器３４により入力しメモリー３２に記憶する。
また、各時刻における各６自由度油圧シリンダ制御量も演算しメモリー３２に記憶する（ステップＳ１）。

各種データの設定（入力、記憶）が完了すると、車両試験を開始し、フラットベルト制御器２５を介して各フラットベルト１３を駆動すると共に、送風機制御器２６に送風機２の駆動開始信号を出力する（ステップＳ２）。

各フラットベルト１３の回転数及び風速が所定の値になったら、測定を開始する（ステップＳ３）。
そして、各時刻における各６自由度油圧シリンダ制御量に基づき、各６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄを駆動する。
この時、各時刻における車両６の各部位の変位は各変化量検出器２２ａ〜２２ｆにて測定され、測定された風のある状態での各変位測定値は、メモリー３２に測定時刻と共に記憶される（ステップＳ４）。

測定終了後、各時刻において、風のある状態での各変位測定値が各変位目標値と一致したか（差が許容値以内か）否かを判定する（ステップＳ５）。
もし、一致していなければ（差が許容値以上）、各６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄを駆動するための各６自由度油圧シリンダ制御量を修正する（ステップＳ６）。
メモリー３２内の６自由度油圧シリンダ制御量は、この修正された６自由度油圧シリンダ制御量に置き換えられる。

そして、再度、修正された６自由度油圧シリンダ制御量に基づき各６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄを駆動し、風のある状態での測定を行なう（ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５）。
なお、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５は、各変位測定値と各変位目標値との差が許容値以内となるまで繰り返し実行される。

各変位測定値と各変位目標値との差が許容値以内と判断される（ステップＳ５）と、送風機制御器２６に送風機２の停止信号を出力する（ステップＳ７）。
そして、無風状態になったら、無風状態での測定を開始する（ステップＳ８）。
先ず、各６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄを、メモリー３２に最後に記憶された６自由度油圧シリンダ制御量に基づき駆動する。

この時、各時刻における車両６の各変位は各変化量検出器２２ａ〜２２ｆにより測定され、測定された無風状態での各変位測定値はメモリー３２に測定時刻と共に記憶される（ステップＳ９）。
これと同時に、各ロードセル２１ａ〜２１ｆにて、各時刻における各付加荷重が測定され、メモリー３２に記憶される（ステップＳ１０）。

測定終了後、各時刻において、無風状態での各変位測定値が変位目標値と一致したか（差が許容値以内か）否かが判定される（ステップＳ１１）。
なお、１回目での測定では、無風状態において、風のある状態での６自由度油圧シリンダ制御量に基づき各６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄを制御するため、当然、無風状態での各変位測定値は変位目標値（風のある状態のもの）と一致しない。
なお、この時点における変位目標値は、ステップＳ１にて入力された変位目標値に代えて、ステップＳ４にて最後に計測された変位測定値を新たな変位目標値とすることができる。

そこで、無風状態での各変位測定値と各変位目標値とを一致させるために、各時刻における各付加用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｆの各付加油圧シリンダ制御量が演算（修正）される（ステップＳ１２）。
この各付加油圧シリンダ制御量は、時刻と共にメモリー３２に記憶される。

次に、再度、風のない状態で、測定を開始する（ステップＳ８）。
先ず、各６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄを各６自由度油圧シリンダ制御量（風があるときのもの）に基づき制御する（ステップＳ９）と共に、各付加用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｆを各付加油圧シリンダ制御量に基づき制御する（ステップＳ１３）。
このとき、各付加用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｆにより車両６に加わる力が、空気力に相当するものとなる。

同時に、各時刻において、各変化量検出器２２ａ〜２２ｆにより無風状態での各変位測定値が測定され、各ロードセル２１ａ〜２１ｆにより各時刻における各付加荷重が測定され、メモリー３２に記憶される（ステップＳ１０）。
なお、ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１３、Ｓ１１、Ｓ１２は、各変位測定値と各変位目標値との差が許容値以内となるまで繰り返し実行される。

各時刻において、無風状態での各変位測定値が各変位目標値と一致（各変位測定値と各変位目標値との差が許容値以内）したと判断される（ステップＳ１１）と、メモリー３２に記憶された各付加荷重を空気力とし、結果を表示器３１に表示する（ステップＳ１４）。
このとき、各ロードセル２１ａ〜２１ｆにて測定された各付加荷重は、各付加用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｆに加えられた力、即ち空気力に相当するもののみとなり、６自由度油圧シリンダ群による加振力の大小に関係なく、加振力より相対的に小さな空気力を、正確に測定することが可能となる。

なお、上記のものは、計測、演算、処理において、測定変位（距離）及び目標変位につき説明したが、これに限定されるものではなく、その他の、速度或いは加速度等の変化量を使用しても良い。
この場合、車両の変化量とは、変位測定値、速度測定値、加速度測定値のいずれか或いは併用した値であり、変化目標値とは、変位目標値、速度目標値、加速度目標値のいずれか或いは併用した値となる。
また、周知のように、変化量検出器２２ａ〜２２ｆにて測定された変化量が変位（距離）の場合は、速度或いは加速度は１回微分或いは２回微分することにより求められ、測定された変化量が速度の場合は、変位或いは加速度は積分或いは微分することにより求められ、測定された変化量が加速度の場合は、変位或いは速度は２回積分或いは１回積分することにより求めることができる。

また、変化量検出器２２ａ〜２２ｆに代えて、加振装置９ａ、９ｂに、車輪７ａ〜７ｄの接地圧を検出する変化量検出器としてのロードセルを設けても良い。
この場合、図５、図６に図示の制御装置においては、測定変位を測定荷重、変位目標値を荷重目標値に置き換えることにより、上記と同様に、加振装置による加振力の大小に関係なく、加振力より相対的に小さな空気力を、正確に測定することが可能となる。

次に、図７に基づき、本発明の第２の実施形態に係る車両の空気力測定装置につき説明する。
本発明の第２の実施形態に係る車両の空気力測定装置では、本発明の第１の実施形態のものに対し、６自由度油圧シリンダ群１１ａ〜１１ｄ、フラットベルト１３ａ〜１３ｄ等からなる６自由度の加振装置９ａに代えて、昇降用シリンダ１７、ローラ１９等からなる１自由度の加振装置９ｂが風洞１内に設置されている。

また、図２に図示の支柱１ｃを省略し、付加用油圧シリンダ２０ｄの他端（車両６と反対側）は、風洞の床１ａに軸支されている。
また、変化量検出器としては、速度計（或いは加速度計）２８が、車両６の前部及び後部に少なくとも２個取付けられている。
なお、付加用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｆ、ロードセル２１ａ〜２１ｆ及び制御装置は、本発明の第１の実施形態のものと同様に設けられている。

本発明の第２の実施形態に係る車両の空気力測定装置において、１自由度の加振装置９ｂは、風洞１の下部の床上に設置された２個の昇降用シリンダ１７と、各昇降用シリンダ１７のピストン上端に各々取付けられた昇降床１８と、各昇降床１８上に各々設置されたにローラ１９とにより構成されている。

なお、昇降用シリンダ１７、昇降床１８及びローラ１９からなる１自由度の加振装置９ｂは、前方の車輪７ａ、７ｂにのみ設けるようにしても良い。

この場合、図５、図６に図示の制御装置においては、測定変位を測定速度（或いは測定加速度）、変位目標値を速度目標値（或いは加速度目標値）に置き換えることにより、本発明の第１の実施形態のものと同様に、加振装置による加振力の大小に関係なく、加振力より相対的に小さな空気力を、正確に測定することが可能となる。
或いは、変化量検出器としての速度計（加速度計）２８にて検出された値を１回積分或いは２回積分して測定変位（距離）を求めることにより、図５、図６に図示の本発明の第１の実施形態における制御装置を使用することができる。

本発明の第２の実施形態に係る車両の空気力測定装置においても、本発明の第２の実施形態のものと同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
例えば、空気力を測定するためには、必ずしも車輪７ａ〜７ｄを回転させる必要はなく、加振装置９ａ、９ｂにおいて、フラットベルト１３ａ〜１３ｄ、或いはローラ１９を省略しても良い。
また、加振装置としては、１自由度或いは６自由度のものに限定されるものではなく、１〜６自由殿加振装置が採用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る車両の空気力測定装置の全体概略図である。 同要部拡大側面図である。 同要部拡大平面図である。 図２、図３における６自由度油圧シリンダ群の詳細図である。 本発明の第１の実施形態に係る空気力測定装置における制御装置の制御回路図である。 同制御装置の演算処理ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両の空気力測定装置の全体概略図である。 従来の車両の環境試験装置の側面図である。 従来の車両の風洞試験装置の概略構成図である。 従来の自動車における空気力学的測定の要部拡大側面図である。

符号の説明

１ 風洞
１ａ 風洞の床
１ｂ 風洞の天板
１ｃ 支柱
１ｄ 風洞の側壁
２ 送風機
３ 変流翼
４ 空気冷却器
５ 測定部
６ 車両
７ａ〜７ｄ 車輪
９ａ、９ｂ 加振装置
１０ 基礎
１１ａ〜１１ｄ ６自由度油圧シリンダ群
１２ａ〜１２ｄ 載置用架台
１３ａ〜１３ｄ フラットベルト
１４ａ〜１４ｄ ベルト駆動モータ
１５ ベルト軸受
１６ 車両拘束リンク
１７ 昇降用シリンダ
１８ 昇降床
１９ ローラ
２０ａ〜２０ｆ 付加用油圧シリンダ
２１ａ〜２１ｆ ロードセル
２２ａ〜２２ｆ 変化量検出器
２３ａ〜２３ｄ ６自由度油圧シリンダ制御弁ユニット
２４ａ〜２４ｆ 付加用油圧シリンダ制御弁ユニット
２５ フラットベルト制御器
２６ 送風機制御器
２７ 支持台
２８ 速度計（加速度計）
３０ 車両試験監視制御装置
３１ 表示器
３２ メモリー
３３ 演算処理器
３４ 入力器
１００ ピット
１０１ 床
１０２ ローラ
１０３ 車輪受け
１０４ 車両載置台
１０５ 駆動アクチュエータ
１０６ 固定基板
１１０ 計量器プレート
１１１ フラットベルト
１１２ 駆動モータ
１１３ 風洞計量器
１１４ 支持ユニット
１１５〜１１８ ロードセル

Claims (9)

1. 風洞内に設置された加振装置と、
   前記加振装置上に載置された車両と前記風洞の内壁とを連結する付加用油圧シリンダと、
   前記付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部に介装されたロードセルと、
   前記付加用油圧シリンダの他端付近の前記風洞の内壁、又は前記車両、又は前記加振装置に取付けられた変化量検出器と、
   を備えたことを特徴とする車両の空気力測定装置。
2. 風洞内に設置された加振装置と、
   前記加振装置上に載置された車両の前方、前方左右上面、後方上面及び前後の側面と前記風洞の内壁或いは基礎上に立設された支柱とを連結する少なくとも６本の付加用油圧シリンダと、
   前記各付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部に介装された少なくとも６個のロードセルと、
   前記各付加用油圧シリンダの他端付近の前記風洞の内壁或いは前記支柱に取付けられた少なくとも６個の変化量検出器、又は前記車両の前部及び後部に取付けられた少なくとも２個の変化量検出器、又は前記加振装置に取付けられた少なくとも１個の変化量検出器と、
   を備えたことを特徴とする車両の空気力測定装置。
3. 風洞と、
   前記風洞内に設置された加振装置と、
   前記加振装置上に載置された車両と、
   前記車両の前方、前方左右上面、後方上面及び前後の側面と前記風洞の内壁或いは基礎上に立設された支柱とを連結する少なくとも６本の付加用油圧シリンダと、
   前記各付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部に介装された少なくとも６個のロードセルと、
   前記各付加用油圧シリンダの他端付近の前記風洞の内壁或いは前記支柱に取付けられた少なくとも６個の変化量検出器、又は前記車両の前部及び後部に取付けられた少なくとも２個の変化量検出器、又は前記加振装置に取付けられた少なくとも１個の変化量検出器と、
   を備えたことを特徴とする車両の空気力測定装置。
4. 風があるときに、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を駆動して加振制御量を演算し、
   無風状態で、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を前記加振制御量で駆動すると共に前記各付加用油圧シリンダを駆動し、
   前記各ロードセルにより空気力を測定する車両試験監視制御装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の空気力測定装置。
5. 前記車両の変化量とは、変位、速度、加速度のいずれかであり、
   変化目標値とは、変位目標値、速度目標値、加速度目標値のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の車両の空気力測定装置。
6. 前記加振装置は、
   前記風洞内の基礎上に前後左右位置に各々連結された４組の６自由度油圧シリンダ群と、
   前記各６自由度油圧シリンダ群上に各々連結された４個の載置用架台と、
   前記各載置用架台上に各々取付けられた４個のフラットベルトとを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両の空気力測定装置。
7. 風洞内に設置された加振装置上に車両の車輪を載置し、
   前記車両と前記風洞の内壁とを付加用油圧シリンダにより連結し、
   前記付加用油圧シリンダの先端の前記車両との連結部にロードセルを介装すると共に、
   前記付加用油圧シリンダの他端付近の前記の風洞の内壁、又は前記車両、又は前記加振装置に変化量検出器を取付け、
   前記風洞内に風を発生させて、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を駆動して加振制御量を演算し、
   その後、風を停止して、前記車両の変化量が変化目標値となるように、前記加振装置を加振制御量で駆動すると共に前記各付加用油圧シリンダを駆動し、
   前記各ロードセルにより空気力を測定することを特徴とする車両の空気力測定方法。
8. 前記車両の変化量とは、変位、速度、加速度のいずれかであり、
   変化目標値とは、変位目標値、速度目標値、加速度目標値のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の車両の空気力測定方法。
9. 前記加振装置は、
   前記風洞内の基礎上に前後左右位置に各々連結された４組の６自由度油圧シリンダ群と、
   前記各６自由度油圧シリンダ群上に各々連結された４個の載置用架台と、
   前記各載置用架台上に各々取付けられた４個のフラットベルトとを備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載の車両の空気力測定方法。

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