JP6091010B2 - 車両の挙動を特徴付けて向上させる方法 - Google Patents

車両の挙動を特徴付けて向上させる方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両の路上挙動を向上させる分野に関する。
車両を設計する際、製造業者は、車両の挙動の向上を目的とした多くの試験を実施する。これら試験は、車両の挙動を定量的に評価し又は性格付けることができるいわゆる客観的試験及び車両の挙動を定性的に評価し又は性格付けるために利用可能ないわゆる主観的検査を含む。主観的検査は、試験者が車両を運転し、自分の印象に基づいてその挙動を性格付け又は判断することによって実施される。
客観的試験は、特に、制動試験、路面保持試験及び安全性試験を含む。主観的検査は、特に、直線走行挙動、全般的挙動及びアクティブな安全性に関連した題目を含む。直線走行挙動は、車両の低横加速度の場合に実施される操作、例えばいわゆる方向性、直進性、運転上の承認又は快適性、センタリング及び他のかかる操作を含む。
直線走行挙動に関連した試験の目的は、操舵車輪に対して試験者により及ぼされる一般に小さい角度振幅の応力の関数として車両の応答を判定し又は性格付け、換言すると、例えば、車両の操舵車輪に加わるトルク又は車両のヨーが操舵車輪に関する角度の変動に応答して定性的に且つ定量的にどのように変化するかを判定し又は性格付けることにある。かくして、例えば、線形応答を示す車両は、一般に、試験者によって満足できる(satisfactory)と判断される挙動を示し、これに対し、応答が操舵車輪の回転速度が小さい場合に存在しない車両は、一般に、試験者にとって許容できない(unacceptable)と判断される挙動を示す。
試験者が車両の直線走行挙動を許容できないものであると判断した場合、車両は、設計変更され、次に試験者によって再試験される。その目的は、車両が行われた設計変更後に満足できる挙動を示すかどうかを試験者が確認することにある。許容できない挙動の原因が試験者に分かっていない場合、行われるべき設計変更についての要望は、試験者の経験から引き出される。要望は、タイヤ、車輪、操舵システム、懸架装置の幾何学的形状及び要素に関するが、これらだけではない。上述のステップは、車両が試験者にとって満足できる直線走行挙動を示すまで繰り返される。
したがって、車両の設計は、比較的時間がかかり、したがってコストがかかる。
以下において、文脈に応じて、「車輪」という用語は、特定の意味における車輪円板と車輪リムとから成るホイール又はホイール(車輪円板及び車輪リム)とタイヤとから成る取り付け型組立体に対応した一般的な意味に解されるべきである。
本発明の目的は、車両の直線方向挙動を速やかに向上させることができる方法を提供する。
この目的を考慮して、本発明の要旨は、車体、少なくとも1本の車輪及び車輪を車体に連結する少なくとも1つの懸架装置を有する所与の車両の挙動を特徴付ける(特性把握する)方法において、
変化が懸架装置に生じる摩擦を変更するようなパラメータの所与の値に関し、
(A)少なくとも1つの所定の応力サイクルを各懸架装置に加えて懸架装置に存在する摩擦を識別し、
(B)各懸架装置に関し、応力サイクルで特徴付けられた摩擦に関連した指標の値を求め、
可変パラメータを変化させてステップA,Bを繰り返し、それにより少なくとも可変パラメータに従って各懸架装置に生じる摩擦に関連した指標の変化を得、
各懸架装置に関し、摩擦に関連した指標が所与の車両に関する所定のしきい値よりも大きい可変パラメータの少なくとも1つの値の少なくとも1つの間隔を求めることを特徴とする方法にある。
本発明の発明者は、驚くべきこととして、ロールの段階をヨーからシフトさせることができ、かくして、操舵車輪に加わる応力が所与の場合、ロール運動が遅ければ遅いほど、車両のヨー応答がそれだけ一層速くなると共に挙動の評価がそれだけ一層良好になるということを見出した。かくして、本発明者は、本発明の背後に、直線走行挙動が過度に遅いヨー応答のために許容できないと判断された車両のロールを車両の懸架装置に作用することによって固定することを思いついた。実際には、懸架装置は、少なくとも車両の初期ヨー応答段階中、車両のロールを遅延させることができる。したがって、車両のロールを阻止するため、本発明者は摩擦を懸架装置に導入して車両の初期ヨー応答段階において懸架を瞬間的に妨害することを思いついた。
かかる摩擦は、ドライ型(dry type)のものであり、即ち、摩擦は、一方と他方が接触状態にある2つの固体の摩擦によって作られる。
かかる摩擦を例えば車体と車輪との間に挿入された摩擦発生手段により懸架装置に直接導入されるのが良い。力について多くの値を懸架装置に直接適用することによって摩擦値を変化させる。この場合、この力は、可変パラメータを構成する。
かかる摩擦は又、例えば車輪(車輪とタイヤとから成る取り付け型組立体の意味)によって生じる力に関する追加の自由ベクトル系を介して懸架装置に間接的に導入されても良い。ホイールセンタに加えられるこの追加の自由ベクトル系は、車輪に加わる追加のトルクを生じさせ、このトルクは、懸架装置の作動点を変更してその要素相互間に生じる摩擦を変更する。車輪により生じる追加の自由ベクトル系を改変することによって摩擦値を変化させることができる。例えば、マックファーソン形懸架装置の場合、摩擦は、車輪の追加のトルクにより懸架装置に及ぼされる剪断力により引き起こされる。
本発明の特徴付け方法により、直線走行挙動を満足できるものにするために車両をどのように設計変更するか及び摩擦をどのように定量化するかを判定することができる。
本発明の方法により、摩擦に関連した指標が可変パラメータの関数としてどのように変化するかが所与の車両について突き止められる。かくして、懸架装置に車両の初期ヨー応答段階の際、懸架装置を固定するのに十分高い摩擦を生じさせるためにパラメータのどのような値を車輪又は懸架装置に適用しなければならないかを求めることが可能である。摩擦に関連した指標は、摩擦により散逸されるエネルギー、摩擦力又は摩擦による仕事であるのが良い。指標は、懸架装置に生じる摩擦から求めることができる量である。
注目されるように、本発明の特徴付け方法は、用いられる懸架装置の形式とは無関係に、即ち、二重三角形化、マルチアームアクスル、ロッカーブリッジ又はマックファーソン等とは無関係に、1つ又は2つ以上の懸架装置を備えた任意の車両に利用できる。
さらに、特徴付け方法は、各車両に特有である。実際、本発明の方法の目的は、摩擦が間接的に導入される場合において、車両の初期ヨー応答段階において懸架を固定するのに必要な追加のホイールセンタ自由ベクトル系の値を特定することにある。幾つかの車両では、この値が大きければ大きいほど、摩擦がそれだけ一層高くなると共に車両の初期ヨー応答段階の際に懸架がそれだけ一層固定されると共に車両の直線走行挙動がそれだけ一層良好になる。これとは逆に、他の車両に関しては、この値が小さければ小さいほど、摩擦がそれだけ一層高く、懸架が車両の初期ヨー応答段階の際にそれだけ一層固定されると共に車両の直線走行挙動がそれだけ一層良好になる。さらに他の車両に関しては、摩擦は、1つ又は2つ以上の間隔にわたってのみ高く、この間隔又はこれら間隔の範囲外では低い。
車体は、捩じりの際に無限に剛性であるというわけではないので、所与の車両の直線走行挙動も又、フロントシャーシの特性が変更されるかリヤシャーシの特性が変更されるかに応じて別々に変更される。かくして、幾つかの車両に関し、車両の初期ヨー応答段階の際のリヤ懸架装置の固定は、直線走行挙動に影響を及ぼさず、これに対し、他の車両に関し、車両の初期ヨー応答段階の際のリヤ懸架装置の固定により、満足できる直線走行挙動を示す車両を得ることができる。
有利には、所与の車両は、第1及び第2の車輪並びに第1及び第2の車輪を車体にそれぞれ連結する第1及び第2の懸架装置を有する。
好ましくは、2本の車輪は、車両の同一アクスルの互いに反対側の車輪である。
かくして、車両の挙動全体を特徴付けることができる。
有利には、応力サイクル中、
‐各車輪を車輪の垂直方向に実質的に平行な鉛直と呼ばれている方向に変位させ、
‐可変パラメータの各値に関し、鉛直方向において各車輪に及ぼされる力の変化を垂直方向における車輪の変位の関数として測定する。
好ましくは、第1及び第2の車輪を垂直方向において互いに逆方向に同時に変位させる。かくして、車両のロールをシミュレートして車両の挙動をそのヨー応答の際に最も良く特徴付ける。
各懸架装置に関し、摩擦に関連した指標の値を鉛直方向において各車輪に及ぼされる力の関数として各車輪の変位のサイクルのヒステリシスから求める。
ヒステリシスは、大まかに言えば、応力サイクルにおいて懸架装置に直接又は間接的に生じる摩擦の形態で散逸されるエネルギーを表している。
一実施形態では、可変パラメータは、車輪の横方向に実質的に方向において各車輪に加えられる力Fyを含む。
この力は、車輪の長手方向に実質的に平行な軸線回りの追加のトルクを発生させ、このトルクは、各懸架装置に剪断力と呼ばれる力を生じさせ、したがって、懸架装置の作動点を変更し、かくして、各懸架装置の要素相互間の摩擦の変化を生じさせることができる。
有利には、ステップA,Bを、Fyの少なくとも1つの値に関し、次に、先行する値と符号が逆のFyの値に関して実施する。これにより、可変パラメータの考えられる値をかなり包括的に調べることができる。
別の実施形態では、可変パラメータは、各車輪のオフセット値を含む。
有利には、所与の変化により変更された初期オフセット値に等しい少なくとも1つのオフセット値に関し、次に、先の変化と逆の変化によって変更された初期オフセット値に等しいオフセット値に関し、ステップA,Bを実施する。これにより、可変パラメータの考えられる値をかなり包括的に調べることができる。
別の実施形態では、可変パラメータは、懸架装置の傾斜角又は操舵エラー角を含む。
オプションとしての特徴によれば、本方法がフレームを含む試験台上で実施される場合、車体をフレームに対して固定する。かくして、各懸架装置に直接又は間接的に生じる摩擦の値が高い精度で求められる。
本発明の別の要旨は、所与の車両の挙動を向上させる方法において、
‐上述の特徴付け方法を実施することによって所与の車両の挙動を特徴付け、
‐所与の車両を設計変更して懸架装置に摩擦を生じさせ、その結果、設計変更された車両の摩擦に関連した指標が所定のしきい値以上であるようにすることを特徴とする方法にある。
上述したように、懸架装置に直接作用することにより例えば摩擦発生手段を追加することにより車両を設計変更することができ、それにより車両の初期ヨー応答段階の際にロールを固定することができる。また、懸架装置に間接的に作用することにより、例えば車輪が懸架装置に及ぼすトルクを変えることによって車両を設計変更することが可能である。
両方の場合において、懸架装置内で働く摩擦は、車両の初期ヨー応答段階の際に車両のロールを固定するよう加減される。摩擦は、案内面を形成する懸架装置の2つの要素相互間、相互の回転接触時に動くことができる懸架装置の2つの要素相互間若しくは懸架装置の一要素と車体の一要素との間又は懸架装置の一要素と車輪の一要素との間に生じるのが良い。
所与の車両の挙動を以下のオプションとしての特徴によって変更することができる。
‐車輪が車輪円板、車輪リム及びタイヤを有している場合、タイヤ及び/又は車輪円板及び/又は車輪リムを設計変更する。タイヤの設計変更は、特に、アーキテクチャ、例えばタイヤを構成する種々の層の組成及び幾何学的形状又はタイヤのトレッドのパターンの変更を含む。ホイールの設計変更は、特に、ホイールの剛性、ホイールリムの直径及びホイールオフセット(リムオフセット)の変更を含む。
‐車輪が車輪円板、車輪リム及びタイヤを有している場合、リングを車輪リムとタイヤとの間に取り付ける。リングの特性、特にリングが配置されるホイールの側又はリングのサイズを調節することによって、取り付け型組立体が懸架装置に及ぼすトルクの値を調節することが可能である。
‐車両の少なくとも1つの懸架装置の幾何学的形状を車両の平行アライメント、車両の静的レーキ、各懸架装置の操舵エラー角及び各懸架装置の傾斜角から選択された少なくとも1つのパラメータによって変更する。
‐車両がハブを有している場合、シムをハブと車輪との間に設ける。
本発明は、図面を参照して非限定的な例として与えられているに過ぎない以下の説明を読むと良好に理解されよう。
車輪操舵角の関数として所与の車両のヨー角度応答を表す図である。 車輪操舵角の関数として所与の車両のヨー角度応答を表す図である。 時間の関数として懸架装置の動程の変化を示す図である。 時間の関数として懸架装置の動程の変化を示す図である。 上記において定義した特定の意味における軸方向断面図である。 所与の車両に適用される本発明の実施形態としての特徴付け方法を示す図である。 所与の車両に適用される本発明の実施形態としての特徴付け方法を示す図である。 所与の車両に適用される本発明の実施形態としての特徴付け方法を示す図である。 所与の車両に適用される本発明の実施形態としての特徴付け方法を示す図である。 所与の車両に適用される本発明の実施形態としての特徴付け方法を示す図である。 所与の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 所与の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 所与の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 図5に類似した図であり、所与の車両に適用される本発明の第2の実施形態としての特徴付け方法の実施の際における車輪の設計変更例を示す図である。 図5に類似した図であり、所与の車両に適用される本発明の第2の実施形態としての特徴付け方法の実施の際における別の車輪の設計変更例を示す図である。 図11A、図11B及び図12に関連した特徴付け方法とは異なる他の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 図11A、図11B及び図12に関連した特徴付け方法とは異なる他の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 図11A、図11B及び図12に関連した特徴付け方法とは異なる他の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 図11A、図11B及び図12に関連した特徴付け方法とは異なる他の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 図11A、図11B及び図12に関連した特徴付け方法とは異なる他の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 図11A、図11B及び図12に関連した特徴付け方法とは異なる他の車両に適用される第1の実施形態としての特徴付け方法の結果を示す図である。 車両を改良するための方法の第1の実施形態に従ってそれぞれ車両に対して行われた設計変更例を示す図である。 車両を改良するための方法の第2の実施形態に従ってそれぞれ車両に対して行われた設計変更例を示す図である。 車両を改良するための方法の第3の実施形態に従ってそれぞれ車両に対して行われた設計変更例を示す図である。 車両を改良するための方法の第4の実施形態に従ってそれぞれ車両に対して行われた設計変更例を示す図である。
図1は、2つの形式のタイヤに関して所与の車両Vの車輪操舵角αVの関数としてヨー角度αLの変化を示す図である。図示の曲線は、タイヤAA(実線)及びタイヤBB(点線)をそれぞれ備えた車両Vの応答を示している。
車輪操舵角αVの2つの角度間隔L1,L2が見受けられる。0°〜4°の角度間隔L1では、車両Vの応答は、タイヤAA又はBBに関しほぼゼロである。実際、ヨー角度αLは、間隔L1では1°未満である。4°〜10°の間隔L2では、車両Vの応答は、タイヤBBでは遅延している。実際、ヨー角度の値αL=4°の場合、タイヤAAは、タイヤBBよりも約2°小さい操舵角αVを必要とした。したがって、間隔L2にわたり、タイヤAAは、タイヤBBよりも良好な応答を示している。
図2は、車両Vにドライ型摩擦を導入することによって車両Vの初期ヨー応答段階の際に車両Vのロールを固定するよう車両Vを設計変更した後における上述のタイヤAA,BBを備えた同一の車両Vを示している。間隔L2では、タイヤBBを備えた車両Vの応答は、今や、変更を行わなかったタイヤAAを備えた同一の車両Vの応答と同等である。したがって、間隔L2にわたり、タイヤAA,BBは、良好であり且つ実質的に同等の応答を示している。
図3は、車両Vのヨー応答中、
‐タイヤAAを備えていて、直線走行挙動が満足できると判断された(実線)車両Vの懸架装置の動程の、時間の関数としての変化、
‐タイヤBBを備えていて、直線走行挙動が許容できないと判断された(点線)車両Vの懸架装置の動程の、時間の関数としての変化を示している。
タイヤAAを備えた車両Vの懸架装置は、操舵車輪に加わる応力の開始からカウントして約0.5秒の持続時間にわたり実質的に不作動状態であり、したがって、動程は、この持続時間にわたり実質的にゼロである。これとは逆に、タイヤBBを備えた車両Vの懸架装置は、この持続時間の間、作動状態(アクティブ)であり、その結果、約0.5mmの動程が生じている。0.5mmのこの動程により、操舵車輪に加わる応力の開始から車両Vのロールが生じている。ロールは、車両Vの長手方向軸線に実質的に平行な軸線回りにおける車両の車体の傾きに対応している。
本発明の発明者は、驚くべきこととして、車両がカーブに入り始めると、車両のロール運動が遅延されればされるほど、ヨー角度αLの応答がそれだけ一層速くなると共に車両Vの直線走行挙動がそれだけ一層良好になることを見出した。図1及び図2を参照すると、これは、応答がほぼゼロである間隔L1をできるだけ減少させることに等しい。
これは図4を参照すると確認され、図4は、ドライ型摩擦の導入によって懸架装置を操舵車輪の応力の開始からカウントして約0.7秒の持続時間にわたり固定するよう車両Vを設計変更した後におけるタイヤAAを備えた車両Vの懸架装置(実線)及びタイヤBBを備えた車両Vの懸架装置(点線)の動程の変化を示している。両方の場合において、車両Vの懸架装置は、操舵車輪の応力の開始からカウントして約0.7秒の持続時間にわたり実質的に不作動状態であり、したがって、動程はこの持続時間にわたり実質的にゼロである。両方の場合において、車両Vは、試験者により満足できるものであると判断される直線走行挙動を示す。
図5は、車輪円板D及びホイールリムJを有する先に定義した特定の意味における車両車輪を示している。
図5は又、車輪について通常特定される幾何学的要素、即ち、車輪の中間平面M、車輪の軸線A、中間平面Mと車輪の軸線Aの交点により定められる点MA及びホイールのセンタCAを示している。センタCAは、車輪の軸線Aと車輪を支持するハブに当たるようになった車輪円板Dの面の交点により定められる点である。
図5は又、車輪座標系と呼ばれる幾何学的座標系を示しており、その原点は、MAのところに位置している。この座標系は、互いに直交した軸X,Y,Zを有し、これら軸は、それぞれ、車両車輪の通常の長手方向(軸X)、横方向(軸Y)及び垂直方向(軸Z)に対応している。
注目されるように、慣例により、軸Yの正の方向は、車両の外側から内側に向けられ、軸Yの負の方向は、車両の内側から外側に向けられている。
例えば図5に示されている2本の車輪が同一アクスルの互いに反対側の車輪である場合、これら車輪は各々、他方の鏡像をなしている。したがって、同じことは、車輪の点MAにそれぞれ関連付けられた車輪座標について当てはまる。
また、慣例により、実質的に長手方向軸線のトルクは、これが車輪のレーキ角を減少させようとする場合には正であると考えられ、このトルクが車輪のレーキ角を増大させようとする場合には負であると考えられることが注目されよう。思い起こされるように、車輪のレーキ角は、路面に垂直であり且つ車輪の軸線Aを含む平面内において、車輪の中間平面Mと車両の中間平面のなす角度である。カウンターレーキ(又は負のレーキ)という用語は、同一アクスルの車輪の中間平面Mが路面よりも上方で交差している場合に用いられる。
最後に、例えば図5に示されている車輪のオフセットDyは、点CA,MA相互間の距離であることが注目されよう。図5では、車輪オフセットは、値Dy0を有する。
以下において、本発明の第1の実施形態としての特徴付け(特性把握)方法について説明する。特に、図6〜図12を参照する。
特徴付け方法を車両V及びKNC(運動学及びコンプライアンス)型の試験台によって実施する。
車両Vは、車体10と、先に定義した一般的な意味における第1及び第2の車輪12,14と、第1及び第2の車輪12,14を車体10にそれぞれ連結する第1及び第2の懸架装置16,18とを有している。各装置16,18は、二重三角形化形の懸架装置によって図6〜図10に概略的に示されている。変形例として、各装置16,18は、マックファーソン若しくはロッカーブリッジ形又はマルチアーム形等のものであっても良い。
2本の車輪12,14は、車両の同一アクスル(フロント又はリヤ)の互いに反対側の車輪である。各車輪12,14は、図5に示された車輪について定義されたように車輪と関連した車輪座標系を有する。
試験台は、第1及び第2の車輪12,14をそれぞれ支持した第1及び第2の可動支持体20,22及び固定フレーム(図示せず)を有する。車体10は、このフレームに対して固定される。
特徴付け方法によれば、各車輪12,14及びかくして各懸架装置16,18に応力を加えて所与の車両操舵車輪の応力が加わっている間、車両Vの受けるロールをシミュレートする。この目的のため、車輪座標系の軸Zに実質的に平行な車体10に対する車輪12,14の垂直変位サイクルを支持体20,22により課す。一方の車輪の変位は、他方の車輪の変位と逆の方向に行われる。
車輪12,14の変位中に懸架装置16,18に応力を加え、それによりこれら装置16,18に摩擦を生じさせる。
この方法は、この摩擦を変更するために変化するようになったパラメータを用いる。
本発明の特徴付け方法の第1の実施形態では、可変パラメータは、車輪座標系の軸Yに実質的に平行に各車輪に加えられる力Fyである。
かくして、本発明の第1の実施形態としての方法では、車輪12,14の変位と同時に、同一モジュラスの第1及び第2の力Fyを支持体20,22によりそれぞれ第1及び第2の車輪12,14に加える。
第1及び第2の力Fyは、車輪座標系の軸Xに実質的に平行な軸線回りの第1及び第2の追加のトルクC12,C14を生じさせる。この第1実施形態では、追加の力C12,C14は各々、積Fy・Reで定められ、Reは、各車輪12,14の平べったくした半径である。追加のトルクC12,C14は、可変パラメータFyの関数として変化する。
力Fyの変化は、懸架装置16,18の作動点を変更し、その結果、懸架装置16,18に生じる摩擦を変更するという作用効果を有する。
車輪12,14の応力サイクル及びかくして懸架装置16,18の応力サイクルについて特徴付け方法の第1の実施形態に従って以下において詳細に説明する。
第1の応力サイクル(図6〜図8)では、車輪12,14に加えられる力Fyは、これらのそれぞれの車輪座標系におけるこれらの各々を考慮して正であり、したがって、追加のトルクC12,C14が互いに鏡像関係にある方向において車輪に加えられる。
さらに、図6〜図8を参照すると、理解できるように、第1の応力サイクルにおいて、 ‐第1のステップの間、車輪12を図6に示されている休止位置から図7に示されている最大高位置に垂直方向に変位させ、車輪14を図6に示されている休止位置から図7に示されている最大低位置に垂直方向に変位させ、次に、
‐第2のステップの間、車輪12を図7の最大高位置から図8に示されている最大低位置に垂直方向に変位させ、車輪14を図7の最大定位置から図8に示されている最大高位置に垂直方向に変位させ、そして、
‐第3のステップの間、車輪12を図8の最大定位置から図6の休止位置に垂直方向に変位させ、車輪14を図8の最大高位置から図6の休止位置に垂直方向に変位させる。
第2の応力サイクル(図6、図9及び図10)では、車輪12,14に加えられる力Fyは、これらのそれぞれの車輪座標系でこれらの各々を考慮すると、負であり、したがって、トルクC12,C14が第1の応力サイクルに対して逆方向に加えられる。
さらに、第2の応力サイクルでは、第1のサイクル(図6、図9及び図10参照)の車輪の垂直変位ステップとほぼ同じ車輪12,14の垂直変位ステップが実施される。
各サイクルは、各装置16,18に応力を加えて各装置16,18に存在する摩擦を識別する。
これら第1及び第2の応力サイクルの間、各支持体20,22により各車輪12,14に車輪座標系軸Zに平行に加えられる力Fzの変化をこの垂直方向における各車輪12,14の変位の関数として測定する。
パラメータ、この場合、力Fyを変化させることにより第1及び第2のサイクルを繰り返す。すると、図11A及び図11Bが得られ、これら図は、可変パラメータFyの値の全てに関し、各車輪12,14のそれぞれの垂直動程の関数としての力Fzの変化を示している。かくして、各値がFyの場合、変化は、ヒステリシスを示すヒステリシスサイクルの形態を取る。各値がFyの場合、応力サイクルにおいて特徴付けられた摩擦に関連した指標の値をこの場合、各サイクルのヒステリシスに基づいて求める。この場合、ヒステリシスは、例えば各懸架装置16,18の要素相互間で各懸架装置16,18に生じる摩擦量Frの形態で各懸架装置16,18中で散逸されるエネルギーに相当している。したがって、摩擦、この場合、摩擦力Frに関連した指標の変化は、可変パラメータ、この場合、Fyの関数として求められる。
次に、図12が得られ、この図12は、所与の車両Vに関し、可変パラメータ、この場合、Fyの関数として摩擦、この場合、摩擦力Frに関する指標の変化を示している。各装置16(細線),18(太線)の摩擦力Frの変化は、互いに実質的に類似しており、3つの間隔Z1,Z2,Z3を示している。間隔[−50;250]内に含まれるFyの値に対応した低摩擦間隔と呼ばれる間隔Z1では、各装置16,18の摩擦力Frの値は、325N(装置16)及び350N(装置18)に実質的に等しい。間隔[−100;−50]及び[250;300]内に含まれるFyの値に対応した移行間隔と呼ばれる間隔Z2では、摩擦力Frの値は、325〜380N(装置16)及び350〜425N(装置18)で急速に変化している。間隔[−500;−100]及び[300;500]内に含まれるFyの値に対応した高摩擦間隔と呼ばれる間隔Z3では、各装置16,18の摩擦力Frの値は、380N(装置16)及び425N(装置18)に実質的に等しい。
この場合に特徴付けられる車両Vは、375Nの摩擦に対応した指標の所定のしきい値を有し、直線走行挙動は、これを超えると、満足できるものとなる。
本発明の特徴付け方法により、間隔Z1では、車両Vは、初期ヨー応答段階の際に比較的早期のロールを示すことが予想できる。というのは、摩擦力Frは、非常に小さいので、各装置16,18を固定することができないからである。試験者は、直線走行挙動を許容できないものであると判断することが見込まれる。
間隔Z2では、車両Vは、初期ヨー応答段階の際に可変ロールを示すことが予想できる。というのは、摩擦力Frは、迅速に変化するからである。試験者は、直線走行挙動を不定であり、したがって許容できないものであると判断することが見込まれる。
最後に、間隔Z3では、車両は、初期ヨー応答段階の際に比較的遅延されたロールを示すことが予想できる。というのは、摩擦力Frは、各装置16,18を固定するのに十分高いからである。試験者は、直線走行挙動を満足できるものであると判断することが見込まれる。
かくして、車両Vの直線走行挙動を向上させるには、そのロールをその初期ヨー応答段階の際に固定するのが良い。ロールを固定するため、摩擦力Frの値を所定のしきい値、ここでは375Nを超えて増大させる。例えば、各タイヤは、これが300Nを超えるモジュラスで正の力Fy又は100Nを超えるモジュラスで負の力Fyを生じさせるよう設計変更されるのが良い。
以下において、本発明の第2の実施形態としての特徴付け方法について説明する。特に、図13及び図14並びに先の図で既に導入された参照符号を参照する。同一の参照符号は、先の図に記載された要素と同一であり又はほぼ同一である(必要の変更を加えた状態で)要素を示しており、したがって、これらについては再び図示しない。
第2の実施形態としての特徴付け方法を、先の実施形態の場合と同様、車両V及びKNC(運動学及びコンプライアンス)型の試験台によって実施する。
第2の実施形態としての特徴付け方法では、可変パラメータは、初期値Dy0から例えば±hだけ変化する各車輪12,14のオフセットDyである。かくして、この実施形態では、先の実施形態において定義される力Fyは加えられず、車輪により懸架装置に及ぼされる力の印加点は、車体に近いところに移され又は車体から更に遠くに移される。かくして、第1及び第2の追加のトルクC12,C14は、車輪座標系の軸Xに実質的に平行な軸線回りに生じる。これら追加のトルクC12,C14は、パラメータDyの変化の関数として可変である。この実施形態では、各追加のトルクC12,C14は、積Fz・Dyだけで特定され、この場合、Dy=Dy0±hであり、hは、各車輪のオフセット変化量であり、Fzは、各支持体20,22によって各車輪12,14に車輪座標系の軸Zに平行に及ぼされる力である。
hを正であるとすれば、Dy0+h(図13参照)に等しいオフセット値を課すため、即ち、車輪の力の印加箇所を車体の近くに移すことができるようにするため、車輪のリムオフセットを変更するために車輪円板Dを機械加工するのが良い。
オフセットをその初期位置に戻すため又はDy0−h(図14参照)に等しいオフセット値を課すことができるようにするため、即ち、車輪の力の印加箇所を車体から更に遠いところに移すことができるようにするため、適当な厚さのシムを追加するのが良い。
以下において、特徴付け方法の第2の実施形態に従って車輪12,14の応力サイクルについて詳細に説明する。
第1の応力サイクルでは、Dy0+h(図13参照)に等しいオフセット値が各車輪12,14に課される。この値Dy0+hは、円板Dを機械加工することによって得られる。かくして、第1及び第2の追加トルクC12,C14を車輪座標系の軸Xに実質的に平行な軸線回りに生じさせる。追加のトルクC12,C14を互いに鏡像関係にある方向で車輪に加える。
さらに、この第1の応力サイクルでは、車輪12,14を本発明の第1の実施形態としての特徴付け方法について説明した仕方とほぼ同じ仕方で垂直方向に変位させる。
第2の応力サイクルでは、Dy0−hに等しいオフセット値を各車輪12,14に課す(図14参照)。この値Dy0−hは、適当な寸法のシムを追加することによって得られる。かくして、第1及び第2のトルクC12,C14を第1の応力サイクルに対して逆方向に加える。
各応力サイクル中、各車輪12,14の垂直変位量の関数としての各車輪12,14に及ぼされる力Fzの変化を測定する。
第1及び第2のサイクルは、パラメータ、この場合、オフセットDyを変化させることにより繰り返される。かくして、各車輪12,14のそれぞれの垂直動程の関数としての力Fzの変化が値Dyの全てについて得られる。かくして、各値がDyの場合、変化は、ヒステリシスを示すヒステリシスサイクルの形態を取る。各値がDyの場合、応力サイクルにおいて特徴付けられる摩擦に関連した指標の値をこの場合各サイクルのヒステリシスに基づいて求める。したがって、可変パラメータ、この場合Dyの関数としての摩擦、この場合摩擦力Frに関する指標の変化が求められた。
図示されていない第3の実施形態では、例えば懸架装置内に配置された摩擦発生手段に及ぼされる応力を強くし又は弱くして摩擦力Frを変化させることにより力を懸架装置に直接加える。
本発明の特徴付け方法の上述の種々の実施形態では、この方法は、車両Vの同一アクスルの互いに反対側の車輪を形成する2本の車輪12,14に適用される。変形例として、本発明の特徴付け方法は、車両の単一の車輪に適用されても良い。一般に、車両は、少なくとも2つのフロント及びリヤアクスルを有し、したがって、本発明の特徴付け方法は、好ましくは第1のアクスルの車輪に適用され、次に第2のアクスルの車輪に適用される。
また、変形例として、可変パラメータは、車輪の傾斜角又は操舵エラー角を含んでも良い。
どの実施形態であっても、可変パラメータの関数としての懸架装置の摩擦力Frの変化は、各車両に特有である。かくして、各車両は、検討されなければならない特徴的な挙動を示す。
一例として、図15〜図19は、6種類の互いに異なる形式の車両の車輪及び右前の装置に関する力Fyの関数としての摩擦力Frの変化を示している。
図15及び図16を参照すると、試験した車両は、力Fyの値とは無関係に、一定である摩擦力Frの値を示している。かくして、車両のロールをそのヨー応答段階の際に固定するよう車両を設計変更することによっては車両の直線走行挙動を向上させることができない。車両の他の設計変更を実施することが必要であろう。これら車両に関し、車両の乗り心地に好ましくない各装置16,18の過度の補剛を行わないで車両のロールをそのヨー応答の際に十分固定することができる摩擦力Frの適当な値を求めることが最善であろう。したがって、摩擦力Frの値は、車両の挙動と乗り心地との間のトレードオフの関係に従って求められる。
図17を参照すると、試験した車両は、力Fyの力につれて増大する摩擦力Frの値を示している。かくして、車両のロールをそのヨー応答の際に一層固定することによって車両の直線走行挙動を向上させることができる。この実施例では、摩擦力Frの値を所定のしきい値、この場合、325Nを超えて増大させてロールを固定することが必要である。かくして、例えばタイヤを変更することによって車両を設計変更することが可能であり、その結果、車両は、モジュラス300N及び軸Yに対して正の方向で力Frを発生させ、即ち、摩擦力Frは、325Nよりも大きい。しかしながら、上述したように、車両の挙動と乗り心地との間の良好なトレードオフの関係を見出すために各装置16,18が過度に補剛されないよう摩擦力Frの適当な値を求めることが最善であろう。
図18を参照すると、試験した車両は、逆に、力Fyの値につれて減少する摩擦力の値を示している。この実施例では、摩擦力Frの値は、ロールを固定するためには所定のしきい値、ここでは325Nを超えて増大されなければならない。かくして、例えばタイヤを変更することによって車両を設計変更することが可能であり、その結果、車両は、モジュラス300N及び軸Yに対して負の方向で力Fyを発生させ、即ち、摩擦力Frは、325Nよりも大きい。
図19を参照すると、試験した車両の摩擦力Frの変化は、この場合間隔[−500;−50]及び[200;500]に含まれるFyの値に対応した低摩擦力値の間隔Z1、間隔[−50;0]及び[50;200]に含まれるFyの値に対応した移行間隔Z2及び間隔[0;50]に含まれるFyの値に対応した高摩擦力値の間隔Z3を示している。この実施例では、摩擦力Frの値は、ロールを固定するために所定のしきい値、ここでは325Nを超え、即ち、可能な限り望ましいFrの値の領域に増大されなければならない。かくして、例えばタイヤを変更することによって車両を設計変更することが可能であり、その結果、車両は、0〜50Nのモジュラス及び軸Yに対して正の方向で力Fyを発生させ、即ち、摩擦力Frは、325Nよりも大きい。
かくして、図12及び図19の曲線の重ね合わせを示した図20に示されているように、図12の車両に関する特徴付け方法の結果が図19の車両に用いられた場合、車両の挙動は、劣化し、向上することはないであろう。これは、図12では、高摩擦力値の間隔Z3、したがって、試験者にとって満足できる直線走行挙動に対応した間隔Z3は、図19の車両の低摩擦力値の間隔Z1、したがって、試験者にとって許容できない挙動に対応した間隔Z1に対応しているからである。かくして、図12の車両のタイヤが設計変更されてタイヤがモジュラス300N及び軸Yに関して正の方向の力Fy又はモジュラス100N及び軸Yについて負の方向の力Fyを発生させる場合、試験者にとって満足できる直線走行挙動を示す車両が得られ、これに対し、同一の設計変更図19の車両に施すことによって、懸架装置の摩擦力Frが低すぎ、したがって早期ロールをそのヨー応答において示し、したがって試験者にとって許容できない直線走行挙動を示す車両が得られる。
所与の車両の挙動を向上させるためには、摩擦発生手段を少なくとも1つの懸架装置内に追加することによって所与の車両を設計変更することも可能である。摩擦発生手段は、懸架装置に摩擦を発生させるのに適したものであり、その結果、力Frが所定のしきい値以上であり、即ち、所与の車両に関し、摩擦力Frの最も大きな値に対応した望ましい領域内にある。かくして、所与の車両は、操舵車輪に加わる応力に続き、車両のロールを瞬間的に固定するよう設計変更される。
図21は、設計変更後の所与の車両の懸架装置30を示すことによって改良方法の第1の実施形態を示している。装置30は、ロッド32及びスリーブ34を有している。装置30は、パッキン箱36を更に有し、パッキン箱36は、ナット38、スリーブ34に取り付けられた止めナット40、変形可能なラビング材料、有利には充填材料又はポリウレタンで作られたリング42及びテーパ付きリング44を有している。ナット38の締め付けの影響を受けて、充填リング42は、テーパ付きリング44とナット40との間で変形し、それにより、充填リング42とロッド32との間の摩擦が大きくなる。
図22は、設計変更後における所与の車両の別の形式の懸架装置50を示すことによって改良方法の第2の実施形態を示している。装置50は、装置50を所与の車両の車輪に締結する部材52及び装置50を車両の車体に締結する部材54を有する。装置50は、部材52,54を互いに対して関節連結する関節連結手段56を更に有している。関節連結手段56は、一方において軸線A1,A2回りに二重ピボットリンク60によって部材54に連結されると共に他方において1対の玉継手62,64によって部材52に連結されたアーム58を有している。装置50は、摩擦リング66と結合解除リング68を追加することによって改造されており、ニードルが部材54の基部70とアーム58との間に配置されている。アーム58の他方の側には、リング66の摩耗を吸収するプレストレッシングばね72と、ばね72、アーム58及びリング66,68を基部70に対して締め付けるナット74と、が追加されている。これら追加された要素は、軸線A1に取り付けられている。変形例として、これら要素は、軸線A2に取り付けられる。
所与の車両の挙動を向上させるためには、少なくとも一方の懸架装置に摩擦を間接的に生じさせるようこの所与の車両を設計変更することも可能である。生じた摩擦力は、所与の車両に関し、所定のしきい値以上であろう。かくして、所与の車両は、そのロールをそのヨー応答の際に固定するよう設計変更される。
いまや、タイヤPを有する所与の車両の左前輪14を示すことにより改良方法の第3及び第4の実施形態の説明を図23を参照して行う。車両座標系の軸Xに及ぼされるトルクは、懸架装置80に対する影響を有する。所与の車両の挙動を向上させるため、トルクは、トルクにより懸架装置に生じた摩擦力Frが所定のしきい値以上であるよう変更される。
所与の車両のロールをそのヨー応答の際に固定するため、車両Vは、車輪14により軸X回りに装置80に及ぼされた合トルクの値を変更するよう設計変更される。この合トルクに関係する2つのトルクMXy,MXzを変更することができる。
第1のトルクMXyは、MXy=Fy・Reによって定められ、この場合、Fyは、車両座標系の方向Yに平行な転動時、路面によりタイヤPに及ぼされる力であり、Reは、車輪14の平べったくした半径である。
第2のトルクMXzは、MXz=Fz・Dyにより定められ、この場合、Fzは、車両座標系の方向Zに平行に路面によりタイヤPに及ぼされた力であり、Dyは、車輪のオフセットである。
各トルクMXy,MXzは、懸架装置80に加わる応力を生じさせ、その結果、この装置80内で、例えばダンパ82に摩擦が生じ、したがって、車両の初期ヨー応答段階においてロールが固定される。各懸架装置16,18の形式に応じて、各トルクMXy,MXzは、結果的に懸架装置に多少の摩擦を生じさせる応力を発生させる。
改良方法の第3の実施形態では、車輪14が設計変更される。この場合、図24に示されているように、車輪14は、タイヤPが取り付けられたホイールリム86を有する。所与の車両は、リング88をホイールリム86とタイヤPとの間に追加することによって取り付け型組立体14を改造することによって設計変更される。リング88により、タイヤPの非対称が生じ、それにより、主としてFyが変更され、従ってMXyが変更される。一例として、4〜5mmの直径を有するリング88により、3N・mだけトルクMXyを増減することが可能である。
改良方法の第4の実施形態では、トルクMXzは、Dyを変更することにより変更される。この場合、所与の車両がハブを有する場合、シムがハブと車輪14との間に設けられる。かくして、Dyが大きくなり、MXzが大きくなる。一例として、厚さ1mmのシムにより、直線走行挙動がシムなしでは許容できない場合であっても、直線走行挙動を満足できるものにするよう直線走行挙動を変更することが可能である。
本発明は、上述の実施形態には限定されない。
実際、少なくとも一方の懸架装置の幾何学的形状を変更することによりトルクMXy及び/又はMXzを変更することができる。車輪のトーイントーアウトの僅かな変化により、比較的大きなトルクが生じる。したがって、製造業者の他の要件と適合性のある平行アライメントを保持しながら車両のロールをそのヨー応答の際に固定するのに十分大きなトルクを得ることが容易である。
一変形例として、タイヤP又はタイヤPの特性、例えばその対称性を変更することができる。
図23を参照して説明した各実施形態では、MXy又はMXzだけを変更する。一変形例として、MXy及び/又はMXzを変更すると共に/或いは摩擦発生手段を懸架装置内に追加することにより車両を設計変更する。
さらに、各車輪の長手方向に平行ではないトルクを変更すると共に/或いは生じさせるよう車両を設計変更することが可能である。

Claims (13)

  1. 車体(10)、少なくとも1本の車輪(12,14)及び前記車輪(12,14)を前記車体(10)に連結する少なくとも1つの懸架装置(16,18)を有する所与の車両(V)の挙動を特徴付ける方法において、
    変化が前記懸架装置(16,18)に生じる摩擦を変更するようなパラメータ(Fy;Dy)の所与の値に関し、
    (A)少なくとも1つの所定の応力サイクルを各懸架装置(16,18)に加えて前記懸架装置(16,18)に存在する摩擦を識別し、
    (B)各懸架装置(16,18)に関し、前記応力サイクルで特徴付けられた摩擦に関連した指標(Fr)の値を求め、
    前記可変パラメータ(Fy;Dy)を変化させて前記ステップA,Bを繰り返し、それにより少なくとも前記可変パラメータ(Fy;Dy)に従って各懸架装置(16,18)に生じる摩擦に関連した前記指標(Fr)の変化を得、
    各懸架装置(16,18)に関し、前記可変パラメータ(Fy;Dy)の少なくとも1つの値の少なくとも1つの間隔(Z3)であって、この間隔内に前記可変パラメータ(Fy;Dy)の値がある場合に前記摩擦に関連した前記指標(Fr)が前記所与の車両(V)において所定のしきい値よりも大きくなるような、前記可変パラメータ(Fy;Dy)についての前記間隔(Z3)を求める、方法。
  2. 前記所与の車両(V)は、前記車両(V)の同一アクスルの互いに反対側の車輪である第1及び第2の車輪(12,14)並びに前記第1及び前記第2の車輪(12,14)を前記車体(10)にそれぞれ連結する第1及び第2の懸架装置(16,18)を有する、請求項1記載の方法。
  3. 前記応力サイクル中、
    ‐各車輪(12,14)を前記車輪の垂直方向(Z)に実質的に平行な鉛直と呼ばれている方向に変位させ、
    ‐前記可変パラメータ(Fy;Dy)の各値に関し、前記鉛直方向において各車輪(12,14)に及ぼされる力(Fz)の変化を前記垂直方向(Z)における前記車輪(12,14)の変位の関数として測定する、請求項2に記載の方法。
  4. 前記第1及び前記第2の車輪(12,14)を前記垂直方向(Z)において互いに逆方向に同時に変位させる、請求項3に記載の方法。
  5. 各懸架装置(16,18)に関し、前記摩擦に関連した前記指標(Fr)の値を前記鉛直方向において各車輪(12,14)に及ぼされる前記力(Fz)と前記垂直方向(Z)における前記車輪(12,14)の変位との関係を示すサイクルのヒステリシスから求める、請求項3又は4に記載の方法。
  6. 前記可変パラメータ(Fy;Dy)は、前記車輪の横方向(Y)に実質的に平行な方向において各車輪(12,14)に加えられる力(Fy)、
    各車輪(12,14)のオフセット値(Dy)、
    前記懸架装置(16,18)の傾斜角、及び、
    前記懸架装置(16,18)の操舵エラー角、
    の何れか一つを含む、請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法。
  7. 前記可変パラメータは、前記車輪の横方向(Y)に実質的に平行な方向において各車輪(12,14)に加えられる力(Fy)を含み、前記ステップA,BをFyの少なくとも1つの値に関して実施し、次に、このFyの値と符号が逆のFyの値に関して前記ステップA,Bを実施する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記可変パラメータは、各車輪(12,14)のオフセット値(Dy)を含み、所与の変化により変更された初期オフセット値に等しい少なくとも1つのオフセット値(Dy)に関し、次に、先の変化と逆の変化によって変更された前記初期オフセット値に等しいオフセット値(Dy)に関し、前記ステップA,Bを実施する、請求項6に記載の方法。
  9. 所与の車両(V)の挙動を向上させる方法において、
    ‐請求項1〜8のうちいずれか一に記載の特徴付け方法を実施することによって前記所与の車両(V)の挙動を特徴付け、
    ‐前記所与の車両(V)を設計変更して前記懸架装置(16,18)に摩擦を生じさせ、その結果、前記設計変更された車両(V)の摩擦に関連した前記指標(Fr)が前記所定のしきい値以上であるようにする、方法。
  10. 前記車輪(12,14)は、車輪円板、車輪リム(86)及びタイヤ(P)を有している場合、前記タイヤ(P)及び/又は前記車輪円板及び/又は前記車輪リム(86)を設計変更する、請求項9に記載の方法。
  11. 前記車輪(12,14)が車輪円板、車輪リム(86)及びタイヤ(P)を有している場合、リング(88)を前記車輪リム(86)と前記タイヤ(P)との間に取り付ける、請求項9又は10に記載の方法。
  12. 前記車両(V)の少なくとも1つの懸架装置(16,18)の幾何学的形状を前記車両(V)の平行アライメント、前記車両(V)の静的レーキ、各懸架装置(16,18)の操舵エラー角及び各懸架装置(16,18)の傾斜角から選択された少なくとも1つのパラメータによって変更する、請求項9乃至11の何れか1項に記載の方法。
  13. 前記車両(V)がハブを有している場合、シムを前記ハブと前記車輪(12,14)との間に設ける、請求項9乃至11の何れか1項に記載の方法。
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