JP6416006B2 - Simulation device - Google Patents

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Description

本発明は、シミュレーション装置に関し、特に、タイヤがリムから外れるときの車両の挙動を把握するためのシミュレーション装置に関する。   The present invention relates to a simulation apparatus, and more particularly to a simulation apparatus for grasping the behavior of a vehicle when a tire comes off a rim.

従来、タイヤの性能試験の一つに、タイヤがリムから外れる場合を想定したリム外れ試験が行われている。リム外れ試験では、被験体となるタイヤをリム組みして実際の車両に装着し、この車両をテストドライバーが規定された走行ライン(走行条件)に従って所定の運転条件で走行させて、実際にタイヤをリムから外れさせることで、タイヤがリム外れしたときの車両の挙動を把握するようにしている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as one of tire performance tests, a rim detachment test is performed assuming that the tire is detached from the rim. In the rim detachment test, the tires to be tested are assembled into rims and mounted on an actual vehicle, and this vehicle is driven under specified driving conditions according to the driving line (driving conditions) specified by the test driver, and the tires are actually tired. By removing the rim from the rim, the behavior of the vehicle when the tire is detached from the rim is grasped.

特開2008−94241号公報JP 2008-94241 A

しかしながら、テストドライバーが規定された走行条件に従って実車を所定の運転条件で繰り返し走行させることは難しく、再現性のあるリム外れ時の車両の挙動を把握するためには、多くのデータ取りを行わねばならず、多大な工数と時間を必要とするという問題がある。そこで、工数及び時間の削減のため、特許文献1に開示されるように、実際の車両を使用せず、リム組みされたタイヤと車両とをコンピュータ上でモデル化し、コンピュータによるシミュレーションによってリム外れ試験を行う方法も考えられるが、リムからタイヤが外れるという極限状態の挙動では、シミュレーションにより得られた結果と実際のタイヤ及び車両の挙動とが一致しないという問題がある。
そこで、本発明では、リム外れ試験に要する工数及び時間の削減を可能にして、リム外れ時のタイヤ及び車両の挙動を精度良く把握することができるシミュレーション装置を提供することを目的とする。
However, it is difficult for a test driver to repeatedly drive an actual vehicle under prescribed driving conditions according to the specified driving conditions, and in order to grasp the behavior of the vehicle when the rim is off with reproducibility, a lot of data must be collected. However, there is a problem of requiring a great amount of man-hours and time. Therefore, in order to reduce man-hours and time, as disclosed in Patent Document 1, an actual vehicle is not used, the tire and the vehicle assembled with the rim are modeled on a computer, and a rim removal test is performed by computer simulation. However, in the extreme state behavior in which the tire is detached from the rim, there is a problem that the result obtained by the simulation does not match the actual behavior of the tire and the vehicle.
Therefore, an object of the present invention is to provide a simulation device that can reduce the man-hours and time required for the rim detachment test and can accurately grasp the behavior of the tire and the vehicle when the rim is detached.

上記課題を解決するためのシミュレーション装置の構成として、リム組みされたタイヤを回転自在に支持するタイヤ支持装置と、タイヤが圧接される擬似路面と、タイヤ支持装置又は擬似路面に設けられ、擬似路面に対するタイヤの圧接状態を制御するアクチュエータと、タイヤ支持装置と擬似路面との両方、又はいずれかに設けられ、タイヤに回転駆動力又は制動力を付与する制動駆動装置と、擬似路面に圧接された状態で回転するタイヤに作用する力を検出するセンサと、タイヤの圧接状態を制御するための信号をアクチュエータに出力する制御装置とを備え、制御装置は、センサが検出した力、車両の走行条件及び車両の運転条件の入力により車両の走行状態を計算処理するとともに、計算された車両の走行状態に基づいて、アクチュエータの擬似路面に対するタイヤの圧接状態を制御する車両走行状態処理手段と、車両走行状態処理手段より得られる車両の走行状態が、車両の走行条件に一致するように、車両の運転条件を補正する運転条件補正手段とを備えるので、車両走行状態処理手段の実行時に実際のタイヤに加わる力を組み入れて得られた車両の走行状態が、運転条件補正手段により車両の走行条件に一致するように補正されるため、実車試験におけるリム外れ発生過程での車両の挙動にテストドライバーが対応するような運転操作を再現できる。したがって、実車試験に近い精度で車両の挙動を把握できるので、実車試験を不要とし、リム外れ試験に要する工数及び時間を削減することができる。
また、シミュレーション装置の他の構成として、制御装置は、タイヤのリム外れを検知するリム外れ検知手段と、リム外れ検知手段がタイヤのリム外れを検知したときに、タイヤのリム外れが検知される直前にセンサの検出した力の値を車両走行状態処理手段に出力するデータホールドとを備えるので、タイヤのリム外れが検知された後も車両走行状態処理手段による車両の走行状態の計算が継続可能となり、リム外れ後の車両の挙動を把握することができる。
また、シミュレーション装置の他の構成として、車両走行状態処理手段は、車両の運動状態を演算処理する車両運動状態処理手段と、車両運動状態処理手段におけるタイヤの運動状態を演算処理するタイヤ運動状態処理手段とを備え、タイヤ運動状態処理手段にセンサにより検出された力が入力されるので、実際のタイヤの運動状態がタイヤ運動状態処理手段に反映されるため、車両運動状態処理手段による車両の運動状態の計算において実車試験に近い精度の車両の運動状態を得ることができる。
As a configuration of a simulation apparatus for solving the above-described problems, a tire support device that rotatably supports a rim-assembled tire, a pseudo road surface on which the tire is pressed, and a tire support device or a pseudo road surface provided on a pseudo road surface An actuator for controlling the pressure contact state of the tire against the tire, a tire support device and / or a pseudo road surface, and a braking drive device for applying a rotational driving force or a braking force to the tire, and a pressure contact with the pseudo road surface A sensor that detects a force acting on the tire that rotates in a state, and a control device that outputs a signal for controlling the pressure contact state of the tire to the actuator, and the control device detects the force detected by the sensor and the running condition of the vehicle In addition, the vehicle driving condition is calculated by inputting the driving condition of the vehicle and the actuator is operated based on the calculated vehicle driving condition. Vehicle driving condition processing means for controlling the pressure contact state of the tire against the simulated road surface of the vehicle, and the vehicle driving condition is corrected so that the vehicle driving condition obtained from the vehicle driving condition processing means matches the vehicle driving condition. The driving condition correction means for performing the vehicle driving condition processing means so that the driving condition of the vehicle obtained by incorporating the force applied to the actual tire is matched with the driving condition of the vehicle by the driving condition correction means. Since the correction is made, it is possible to reproduce the driving operation in which the test driver corresponds to the behavior of the vehicle in the rim detachment generation process in the actual vehicle test. Therefore, since the behavior of the vehicle can be grasped with an accuracy close to that of the actual vehicle test, the actual vehicle test is unnecessary, and the man-hour and time required for the rim detachment test can be reduced.
As another configuration of the simulation device, the control device detects a rim detachment of the tire when the rim detachment detection unit detects the rim detachment of the tire and the rim detachment detection unit detects the rim detachment of the tire. Since it has a data hold that outputs the value of the force detected by the sensor immediately before to the vehicle running state processing means, calculation of the running state of the vehicle by the vehicle running state processing means can be continued even after the rim removal of the tire is detected. Thus, it is possible to grasp the behavior of the vehicle after the rim is removed.
As another configuration of the simulation apparatus, the vehicle running state processing unit includes a vehicle movement state processing unit that calculates a vehicle movement state, and a tire movement state process that calculates a tire movement state in the vehicle movement state processing unit. And the force detected by the sensor is input to the tire motion state processing means, so that the actual tire motion state is reflected in the tire motion state processing means. In the calculation of the state, the motion state of the vehicle can be obtained with an accuracy close to that of the actual vehicle test.

シミュレーション装置のブロック図である。It is a block diagram of a simulation apparatus. タイヤ負荷装置を示す図である。It is a figure which shows a tire load apparatus. スピンドル軸の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of a spindle axis. 力センサにより検出されるタイヤに作用する6分力の方向を示す図である。It is a figure which shows the direction of 6 component force which acts on the tire detected by a force sensor. スリップ角によりタイヤに生じる横力を示す図である。It is a figure which shows the lateral force which arises in a tire by a slip angle. タイヤのリム外れ前後の横力の変化を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the change of the lateral force before and behind the rim | limb removal of a tire. シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a simulation apparatus. 車両走行状態処理手段の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of a vehicle travel state process means.

図1は、シミュレーション装置1の一実施形態を示すブロック図である。同図に示すように、シミュレーション装置1は、実際のタイヤ10に力を負荷するタイヤ負荷装置2と、タイヤ負荷装置2がタイヤ10に負荷を付与する力を制御する制御装置3とを備える。なお、実タイヤを含むタイヤ負荷装置2は、車両に装着されるタイヤ本数分に対応するように構成しても良いが、少なくとも1輪分のタイヤはタイヤ負荷装置2に設けるように構成し、その他のタイヤ分は、後述のタイヤ運動状態処理手段で構成して制御装置3に含めても良い。特に、パンク等により1輪のみタイヤ内圧が極端に低下し、リム外れが発生しやすくなる状況をシミュレーションする場合等は、該内圧の低下する1輪のみをタイヤ負荷装置2内に構成し、その他の正常な内圧のタイヤをタイヤ運動状態処理手段で構成することで、より簡便かつ精度良く目的を達成することができる。以下、操舵輪に対応するタイヤの1輪をタイヤ負荷装置2により構成した場合を用いてシミュレーション装置1の各構成について説明する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a simulation apparatus 1. As shown in FIG. 1, the simulation device 1 includes a tire load device 2 that applies a force to an actual tire 10, and a control device 3 that controls the force that the tire load device 2 applies a load to the tire 10. The tire load device 2 including actual tires may be configured to correspond to the number of tires mounted on the vehicle, but at least one tire is configured to be provided in the tire load device 2. Other tire components may be configured by a tire motion state processing means described later and included in the control device 3. In particular, when simulating a situation in which the tire internal pressure of only one wheel is extremely reduced due to puncture or the like and the rim is likely to come off, only one wheel having the reduced internal pressure is configured in the tire load device 2. By configuring the tire with normal internal pressure with the tire motion state processing means, the object can be achieved more easily and accurately. Hereinafter, each configuration of the simulation device 1 will be described using a case where one tire corresponding to the steered wheel is configured by the tire load device 2.

図2は、タイヤ負荷装置2の一例を示す図、図3は、スピンドル軸18の部分拡大図である。同図に示すように、タイヤ負荷装置2には、例えばフラットベルト試験装置が適用できる。フラットベルト試験装置は、リム組みされたタイヤ10を回転自在に支持するタイヤ支持装置5と、タイヤ支持装置5に支持されたタイヤ10と圧接する擬似路面35aを有する路面再現装置6とを備える。   FIG. 2 is a view showing an example of the tire load device 2, and FIG. 3 is a partially enlarged view of the spindle shaft 18. As shown in the figure, for example, a flat belt test device can be applied to the tire load device 2. The flat belt test apparatus includes a tire support device 5 that rotatably supports a tire 10 assembled with a rim, and a road surface reproduction device 6 that has a pseudo road surface 35a that is in pressure contact with the tire 10 supported by the tire support device 5.

タイヤ支持装置5は、一対の台座11により支持されるフレーム12と、スピンドルユニット13とで構成される。台座11は、床面に所定距離離間して設けられ、フレーム12を駆動するアクチュエータ14を備える。アクチュエータ14は、台座11とフレーム12との間に介在して、台座11からフレーム12の立ち上がる角度を変位させる駆動機構である。アクチュエータ14は、後述の制御装置3と接続され、制御装置3から出力される信号に基づいて台座11側を支点としてフレーム12を回動させる。フレーム12は、台座11のアクチュエータ14より延長する一対の脚部15,15と、横枠16とで構成される。脚部15,15は、台座11間の上方において互いに交差するように延長し、横枠16により連結される。横枠16には、リム組みされたタイヤ10を回転自在に支持するスピンドルユニット13が設けられる。   The tire support device 5 includes a frame 12 supported by a pair of pedestals 11 and a spindle unit 13. The pedestal 11 includes an actuator 14 that is provided on the floor surface at a predetermined distance and that drives the frame 12. The actuator 14 is a drive mechanism that is interposed between the pedestal 11 and the frame 12 and displaces the rising angle of the frame 12 from the pedestal 11. The actuator 14 is connected to a control device 3 to be described later, and rotates the frame 12 with the pedestal 11 side as a fulcrum based on a signal output from the control device 3. The frame 12 includes a pair of leg portions 15 and 15 extending from the actuator 14 of the pedestal 11 and a horizontal frame 16. The leg portions 15, 15 extend so as to cross each other above the pedestal 11, and are connected by a horizontal frame 16. The horizontal frame 16 is provided with a spindle unit 13 that rotatably supports the rim-assembled tire 10.

スピンドルユニット13は、横枠16から上下方向に延長する主軸17と、軸線が主軸17の延長線と直交するように設けられたスピンドル軸18とを備える。主軸17は、上端側が横枠16に回転自在に支持され、横枠16に設けられたアクチュエータ19の駆動により当該主軸17の軸線を回転中心として回転する。アクチュエータ19は、後述の制御装置3と接続され、制御装置3から出力される信号に基づいて主軸17を回転駆動する。主軸17の下端側には、スピンドル軸18が設けられる。   The spindle unit 13 includes a main shaft 17 that extends in the vertical direction from the horizontal frame 16, and a spindle shaft 18 that is provided so that the axis is orthogonal to the extension of the main shaft 17. An upper end side of the main shaft 17 is rotatably supported by the horizontal frame 16, and rotates around the axis of the main shaft 17 by driving an actuator 19 provided on the horizontal frame 16. The actuator 19 is connected to the control device 3 to be described later, and rotationally drives the main shaft 17 based on a signal output from the control device 3. A spindle shaft 18 is provided on the lower end side of the main shaft 17.

図3に示すように、スピンドル軸18は、軸線が主軸17の軸線と直交するように延長する軸体である。スピンドル軸18の先端には、リム組みされたタイヤ10を回転自在に取り付けるためのハブ20がスピンドル軸18の軸線と同軸に設けられる。ハブ20は、タイヤ10の回転を検出する回転センサ22を備える。回転センサ22は、後述の制御装置3と接続され、タイヤ10の回転速度Vtを制御装置3に出力する。スピンドル軸18は、内部にリム組みされたタイヤ10に作用する力を検出する力センサ21を備える。力センサ21は、後述の制御装置3と接続され、検出した力を制御装置3に出力する。力センサ21には、例えば、6分力測定器が適用される。   As shown in FIG. 3, the spindle shaft 18 is a shaft body that extends so that the axis is orthogonal to the axis of the main shaft 17. At the tip of the spindle shaft 18, a hub 20 for rotatably mounting the rim assembled tire 10 is provided coaxially with the axis of the spindle shaft 18. The hub 20 includes a rotation sensor 22 that detects the rotation of the tire 10. The rotation sensor 22 is connected to the control device 3 described later, and outputs the rotation speed Vt of the tire 10 to the control device 3. The spindle shaft 18 includes a force sensor 21 that detects a force acting on the tire 10 assembled inside the rim. The force sensor 21 is connected to the control device 3 described later, and outputs the detected force to the control device 3. For example, a 6-component force measuring device is applied to the force sensor 21.

図4は、力センサ21により検出されるタイヤ10に作用する6分力Pの方向を示す図である。同図に示すように、力センサ21は、タイヤ10に作用する力を、前後力Fx,横力Fy,接地荷重Fz、オーバーターニングモーメントMx、転がり抵抗モーメントMy、セルフアライニングトルクMzの6つに分解して検出する。前後力Fxは、タイヤ10の前後方向(X軸方向)に作用する力、横力Fyは、タイヤ10の横方向(Y軸方向)に作用する力、接地荷重Fzは、タイヤ10の鉛直方向(Z軸方向)に作用する力をそれぞれ示している。また、オーバーターニングモーメントMxは、タイヤ10の前後方向に延長するX軸周りのモーメント、転がり抵抗モーメントMyは、タイヤ10の横方向に延長するY軸周りのモーメント、セルフアライニングトルクMzは、タイヤ10の鉛直方向に延長するZ軸周りのモーメントをそれぞれ示している。なお、力センサ21により検出される6つの力は、以下の説明において総称して6分力Pともいう。   FIG. 4 is a diagram showing the direction of the six component forces P acting on the tire 10 detected by the force sensor 21. As shown in the figure, the force sensor 21 has six forces acting on the tire 10: longitudinal force Fx, lateral force Fy, ground load Fz, overturning moment Mx, rolling resistance moment My, and self-aligning torque Mz. It is detected by disassembling. The longitudinal force Fx is a force acting in the longitudinal direction (X-axis direction) of the tire 10, the lateral force Fy is a force acting in the lateral direction (Y-axis direction) of the tire 10, and the ground load Fz is a vertical direction of the tire 10. The forces acting in the (Z-axis direction) are shown. The overturning moment Mx is a moment about the X axis extending in the front-rear direction of the tire 10, the rolling resistance moment My is a moment about the Y axis extending in the lateral direction of the tire 10, and the self-aligning torque Mz is the tire 10 shows moments around the Z-axis extending in the vertical direction. Note that the six forces detected by the force sensor 21 are collectively referred to as a six component force P in the following description.

なお、力センサ21は、タイヤ10に作用する力の測定が可能であれば、スピンドル軸18の内部に限定されず、リムRとハブ20との間に挟むように設けても良く、リムRそのものに取り付けても良い。また、力センサ21は、上述の6分力測定器に限定されない。力センサ21は、少なくともタイヤ10に作用する前後力Fx,横力Fy,接地荷重Fz、セルフアライニングトルクMzのうちいずれか一つが検出できるものであれば良い。   As long as the force acting on the tire 10 can be measured, the force sensor 21 is not limited to the inside of the spindle shaft 18 and may be provided so as to be sandwiched between the rim R and the hub 20. It may be attached to itself. Further, the force sensor 21 is not limited to the above-described 6-component force measuring device. The force sensor 21 may be any sensor that can detect at least one of the longitudinal force Fx, lateral force Fy, ground load Fz, and self-aligning torque Mz acting on the tire 10.

路面再現装置6は、タイヤ支持装置5の台座11間のスピンドルユニット13の下方に設けられる。路面再現装置6は、床面に接地固定されたベース31と、ベース31に設けられたアクチュエータ32により鉛直方向に昇降するフレーム33と、軸線が平行となるようにフレーム33に対して回転自在に取り付けられた一対のドラム34,34と、一対のドラム34,34の外周に架け渡された無端状のベルト35と、ドラム34を回転駆動する駆動装置36とを備える。駆動装置36は、タイヤ10に回転力又は制動力を付与する制動駆動装置として機能する。   The road surface reproduction device 6 is provided below the spindle unit 13 between the bases 11 of the tire support device 5. The road surface reproduction device 6 includes a base 31 fixed to the ground surface, a frame 33 that moves up and down in the vertical direction by an actuator 32 provided on the base 31, and a frame 33 that is rotatable with respect to the frame 33 so that the axes are parallel to each other. A pair of attached drums 34, 34, an endless belt 35 spanning the outer periphery of the pair of drums 34, 34, and a drive device 36 that rotationally drives the drum 34 are provided. The driving device 36 functions as a braking driving device that applies a rotational force or a braking force to the tire 10.

ベース31は、路面再現装置6における基台であって、床面に設置固定される。ベース31には、フレーム33を昇降するアクチュエータ32が設けられる。アクチュエータ32は、後述の制御装置3と接続され、制御装置3から出力される信号に基づいて駆動し、フレーム33を鉛直方向(Z軸方向)に上下させる。フレーム33には、一対の円筒状のドラム34,34が設けられる。一対のドラム34,34は、軸線が互いに平行、かつ外周のうちの最上部が同一平面上、例えば水平面上に位置するようにフレーム33に支持される。路面再現装置6は、ドラム34の軸線がタイヤ支持装置5の台座11,11間を結ぶ直線と直交するようにタイヤ支持装置5に配置される。一対のドラム34,34の外周には、無端状のベルト35が架け渡される。ベルト35の外周面は、コンクリートやアスファルト等の路面の摩擦係数を模した加工が施され、擬似路面35aとして再現されている。なお、ベルト35は、ドラム34,34間において所定の張力が付与されるように、図外のオートテンショナにより一定に保たれる。   The base 31 is a base in the road surface reproduction device 6 and is installed and fixed on the floor surface. The base 31 is provided with an actuator 32 that raises and lowers the frame 33. The actuator 32 is connected to the control device 3 to be described later and is driven based on a signal output from the control device 3 to move the frame 33 up and down in the vertical direction (Z-axis direction). The frame 33 is provided with a pair of cylindrical drums 34 and 34. The pair of drums 34 and 34 are supported by the frame 33 such that the axes are parallel to each other and the uppermost part of the outer periphery is located on the same plane, for example, on a horizontal plane. The road surface reproduction device 6 is disposed on the tire support device 5 such that the axis of the drum 34 is orthogonal to a straight line connecting the bases 11 and 11 of the tire support device 5. An endless belt 35 is stretched around the outer periphery of the pair of drums 34 and 34. The outer peripheral surface of the belt 35 is processed to simulate the friction coefficient of a road surface such as concrete or asphalt, and is reproduced as a simulated road surface 35a. The belt 35 is kept constant by an auto tensioner (not shown) so that a predetermined tension is applied between the drums 34 and 34.

一方のドラム34には、当該ドラム34を回転駆動する駆動装置36と、ドラム34の回転速度を検出するための回転センサ37とが設けられる。駆動装置36は、後述の制御装置3と接続され、制御装置3から出力される信号に基づいて制御される。駆動装置36がドラム34を回転駆動させ、ベルト35を従動的に回転させることで、走行状態の路面が疑似的に再現される。回転センサ37は、後述の制御装置3と接続され、検出したドラム34の回転速度を制御装置3に出力する。回転センサ37が制御装置3に出力するドラム34の回転速度は、制御装置3内においてベルト35の回転速度、即ち、車両の走行速度(車体速度Vv)として処理される。
なお、路面再現装置6は、上記フラットベルト試験装置に限らず、ドラム式タイヤ試験装置であっても良い。
One drum 34 is provided with a drive device 36 for rotating the drum 34 and a rotation sensor 37 for detecting the rotation speed of the drum 34. The drive device 36 is connected to a control device 3 described later, and is controlled based on a signal output from the control device 3. The driving device 36 rotationally drives the drum 34 and rotates the belt 35 in a driven manner, whereby the road surface in the traveling state is reproduced in a pseudo manner. The rotation sensor 37 is connected to the control device 3 to be described later, and outputs the detected rotation speed of the drum 34 to the control device 3. The rotation speed of the drum 34 output from the rotation sensor 37 to the control device 3 is processed in the control device 3 as the rotation speed of the belt 35, that is, the traveling speed of the vehicle (vehicle speed Vv).
The road surface reproduction device 6 is not limited to the flat belt test device, but may be a drum type tire test device.

上記タイヤ負荷装置2によれば、リム組みされたタイヤ10をタイヤ支持装置5のハブ20に取り付け、路面再現装置6のアクチュエータ32を駆動し、ベルト35を鉛直(Z軸)方向に沿って上下に変位させることにより、タイヤ10の擬似路面35aへの圧接力が調整される。この圧接力は、タイヤ10に付与される接地荷重Fzである。また、タイヤ支持装置5のアクチュエータ14を駆動し、擬似路面35aに対する主軸17の傾斜角を変化させることにより、タイヤ10のキャンバー角θが調整される。また、タイヤ支持装置5のアクチュエータ19を駆動し、主軸17を回転させて擬似路面35aの回転方向に対するタイヤ10の前後方向(X軸)の交差角を変化させることにより、タイヤ10のスリップ角φが調整される。なお、以下の説明では、上述の路面再現装置6のアクチュエータ32を荷重アクチュエータ32、タイヤ支持装置5のアクチュエータ14をキャンバー角アクチュエータ14、アクチュエータ19を操舵アクチュエータ19という。   According to the tire load device 2, the rim-assembled tire 10 is attached to the hub 20 of the tire support device 5, the actuator 32 of the road surface reproduction device 6 is driven, and the belt 35 is moved up and down along the vertical (Z-axis) direction. By displacing it, the pressure contact force of the tire 10 on the simulated road surface 35a is adjusted. This pressure contact force is a contact load Fz applied to the tire 10. Further, the camber angle θ of the tire 10 is adjusted by driving the actuator 14 of the tire support device 5 and changing the inclination angle of the main shaft 17 with respect to the pseudo road surface 35a. Further, by driving the actuator 19 of the tire support device 5 and rotating the main shaft 17 to change the crossing angle of the front and rear direction (X axis) of the tire 10 with respect to the rotation direction of the simulated road surface 35a, the slip angle φ of the tire 10 is changed. Is adjusted. In the following description, the actuator 32 of the road surface reproduction device 6 is referred to as a load actuator 32, the actuator 14 of the tire support device 5 is referred to as a camber angle actuator 14, and the actuator 19 is referred to as a steering actuator 19.

図1に戻り、制御装置3について説明する。図1に示すように、制御装置3は、所謂コンピュータからなり、ハードウェア資源として設けられた演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM,RAM、通信手段としての入出力インターフェイスを備える。また、制御装置3は、キーボードやマウスなどの作業者により直接操作される入力手段、或いは、磁気,光ディスクなどの媒体にあらかじめ記録された情報を入力するための磁気,光学ドライブ等による入力手段としての入力装置8、モニター等の表示手段としての表示装置9を備える。制御装置3には、入力装置8を介してシミュレーションに必要な基本情報、例えば走行条件や運転条件等が入力され、記憶手段に記憶される。CPUが、記憶手段に格納されたプログラムを実行処理することにより、車両の挙動が計算される。なお、車両の挙動とは、例えば、入力された走行条件及び運転条件に従って車両の走行シミュレーションを実行させたときに、車両が走行条件として入力され、目標となる走行ラインからどの程度外れているかや、走行中の接地荷重Fz、スリップ角φ、キャンバー角θの変化に応じた車両の姿勢の時系列的な変化等の車両の運動状態をいう。   Returning to FIG. 1, the control device 3 will be described. As shown in FIG. 1, the control device 3 includes a so-called computer, and includes a CPU as arithmetic means provided as hardware resources, a ROM and RAM as storage means, and an input / output interface as communication means. The control device 3 is an input unit that is directly operated by an operator such as a keyboard or a mouse, or an input unit that uses a magnetic or optical drive to input information recorded in advance on a medium such as a magnetic or optical disk. Input device 8 and a display device 9 as a display means such as a monitor. Basic information necessary for the simulation, for example, driving conditions, driving conditions, and the like are input to the control device 3 via the input device 8 and stored in the storage means. The behavior of the vehicle is calculated by the CPU executing the program stored in the storage means. The vehicle behavior is, for example, how much the vehicle is input as the driving condition and deviates from the target driving line when the driving simulation of the vehicle is executed according to the input driving condition and driving condition. The vehicle motion state such as a time-series change in the attitude of the vehicle in response to changes in the ground contact load Fz, slip angle φ, and camber angle θ during traveling.

制御装置3は、CPUを車両運動状態処理手段51、タイヤ運動状態処理手段52、運転条件補正手段53、車両走行状態処理手段54、リム外れ検知手段55、データホールド手段56として機能するプログラムを備える。力センサ21から制御装置3に出力された6分力Pは、リム外れ検知手段55と、データホールド手段56とに入力される。   The control device 3 includes a program in which the CPU functions as a vehicle movement state processing unit 51, a tire movement state processing unit 52, a driving condition correction unit 53, a vehicle running state processing unit 54, a rim detachment detection unit 55, and a data hold unit 56. . The 6 component force P output from the force sensor 21 to the control device 3 is input to the rim detachment detection means 55 and the data hold means 56.

車両運動状態処理手段51は、あらかじめ入力される車体寸法,前後のトレッド長,ホイールベース,車両重量,前後軸重量等の諸元情報、及び懸架装置,制動装置,動力伝達装置,操舵装置等の情報に基づいてタイヤを除く車両をモデル化したものである。車両運動状態処理手段51は、車両運動状態処理手段51と、後述のタイヤ運動状態処理手段52と、運転条件補正手段53とが、あらかじめ入力された走行条件と車両状態をより一致させるようにハンドル操作量等を修正した値と、後述のデータホールド手段56を介してタイヤ負荷装置2から入力される力センサの値をもとに、車両の重心位置、ピッチング、ローリング、ヨーイング等の車両の姿勢を含む車両の運動状態を演算処理する。これにより、車両の運動状態に応じた各タイヤの計算上の接地荷重Fz、キャンバー角θ、スリップ角φ等が得られる。   The vehicle motion state processing means 51 includes specification information such as vehicle body dimensions, front and rear tread lengths, wheel bases, vehicle weights, front and rear shaft weights, and the like, suspension devices, braking devices, power transmission devices, steering devices, etc. This is a model of a vehicle excluding tires based on the information. The vehicle motion state processing means 51 is operated by a vehicle motion state processing means 51, a tire motion state processing means 52, which will be described later, and a driving condition correction means 53, so that the driving condition inputted in advance and the vehicle state are more matched. Based on the value obtained by correcting the operation amount and the value of the force sensor input from the tire load device 2 via the data hold means 56 described later, the position of the vehicle center of gravity, pitching, rolling, yawing, etc. The motion state of the vehicle including is calculated. As a result, the calculated ground contact load Fz, camber angle θ, slip angle φ, etc. of each tire according to the motion state of the vehicle can be obtained.

タイヤ運動状態処理手段52は、タイヤ10が発生する6分力P等と、接地荷重Fz、キャンバー角θ、スリップ角φ等の関係をモデル化したもので、車両に装備されるタイヤのうち、実タイヤを用いてタイヤ負荷装置2に組み込まれるもの以外のタイヤ10の挙動を計算するために用いる。   The tire motion state processing means 52 models the relationship between the 6 component force P generated by the tire 10 and the like, the ground load Fz, the camber angle θ, the slip angle φ, and the like. It is used to calculate the behavior of the tire 10 other than that incorporated in the tire load device 2 using an actual tire.

運転条件補正手段53は、従来の実車試験におけるテストドライバーによるアクセル操作、ブレーキ操作、ハンドル操作等の運転操作を表現する。具体的には、運転条件補正手段53は、後述の車両走行状態処理手段54により得られる車両の走行軌跡や、車両運動状態処理手段51の計算による車両の運動状態における進行方向や車体速度Vvを指令値として入力された走行条件や運転条件との間にズレが生じた場合、指令値として入力された走行条件や運転条件に戻るように、運転条件として入力されたアクセル操作、ブレーキ操作、ハンドル操作等の指令値に補正を加えた指令値を車両走行状態処理手段54に出力する。これにより、実車試験におけるリム外れ発生過程での車両の挙動にテストドライバーが対応するような運転操作を実車試験と同様に再現する。   The driving condition correction means 53 expresses driving operations such as an accelerator operation, a brake operation, and a steering wheel operation by a test driver in a conventional actual vehicle test. Specifically, the driving condition correction unit 53 calculates the vehicle traveling locus obtained by the vehicle traveling state processing unit 54 described later, the traveling direction in the vehicle movement state calculated by the vehicle movement state processing unit 51, and the vehicle body speed Vv. If there is a discrepancy between the driving conditions and driving conditions entered as command values, the accelerator operation, brake operation, and steering wheel entered as driving conditions will return to the driving conditions and driving conditions entered as command values. A command value obtained by correcting the command value for operation or the like is output to the vehicle running state processing means 54. As a result, the driving operation in which the test driver corresponds to the behavior of the vehicle during the rim detachment process in the actual vehicle test is reproduced in the same manner as in the actual vehicle test.

車両走行状態処理手段54は、上記車両運動状態処理手段51により処理された車両の運動状態、タイヤ運動状態処理手段52により処理されたタイヤの運動状態、運転条件補正手段53から出力される指令値と、タイヤ負荷装置2の力センサ21から入力された6分力Pとに基づいて走行する車両の動的挙動である走行状態を演算処理する。つまり、車両走行状態処理手段54は、力センサ21が検出した力、車両の走行条件及び車両の運転条件の入力により車両の走行状態を計算処理するとともに、計算された車両の走行状態に基づいて、アクチュエータの擬似路面35aに対するタイヤ10の圧接状態を制御する。 例えば、後述のリム外れ検知手段55がタイヤのリム外れを検知したときに、タイヤ10と擬似路面35aとの圧接を解除するようにタイヤ負荷装置2のアクチュエータを動作させる。圧接を解除するとは、タイヤ10を擬似路面35aに押し付ける力を0(ゼロ)にする、もしくはタイヤ10を擬似路面35aより引き離すことにより実施する。
すなわち、車両走行状態処理手段54は、車両運動状態処理手段51がタイヤ運動状態処理手段52により得られたタイヤの運動状態を参照しながら演算処理する車両の運動状態の車両の重心位置、ピッチング、ローリング、ヨーイング等の車両の姿勢を含む車両の運動状態に基づいて、車両の走行軌跡の計算処理、車両の走行軌跡が入力された走行条件の目標とする走行ラインからどの程度外れているかの計算処理、車両の姿勢の時系列的な変化、すなわち、スピンや横転等の車両の挙動の計算処理を実行する。そして、車両走行状態処理手段54は、車両運動状態処理手段51が車両の運動状態を計算する毎に、計算により得られた車両の接地荷重Fz、スリップ角φ、キャンバー角θ、及び車体速度Vvをタイヤ負荷装置2に出力する。具体的には、車両走行状態処理手段54は、タイヤ負荷装置2に設けられた実際のタイヤ10が、接地荷重Fz、スリップ角φ、キャンバー角θで擬似路面35aに圧接されるような指令値をタイヤ負荷装置2の荷重アクチュエータ32、キャンバー角アクチュエータ14、スリップ角アクチュエータ19に出力する。また、タイヤ10の圧接される擬似路面35aが、車体速度Vvで走行しているような回転速度、すなわち、ベルト35が車体速度Vvで回転するような指令値を駆動装置36に出力する。
The vehicle travel state processing means 54 is a command value output from the vehicle motion state processed by the vehicle motion state processing means 51, the tire motion state processed by the tire motion state processing means 52, and the driving condition correction means 53. And a traveling state that is a dynamic behavior of the vehicle traveling based on the 6-component force P input from the force sensor 21 of the tire load device 2 is calculated. That is, the vehicle running state processing means 54 calculates the running state of the vehicle by inputting the force detected by the force sensor 21, the running condition of the vehicle, and the driving condition of the vehicle, and based on the calculated running state of the vehicle. The pressure contact state of the tire 10 against the simulated road surface 35a of the actuator is controlled. For example, the actuator of the tire load device 2 is operated so as to release the pressure contact between the tire 10 and the pseudo road surface 35a when the rim detachment detecting means 55 described later detects the rim detachment of the tire. Releasing the pressure contact is performed by setting the force for pressing the tire 10 against the simulated road surface 35a to 0 (zero) or by separating the tire 10 from the simulated road surface 35a.
That is, the vehicle running state processing means 54 is a vehicle motion state processing means 51 that performs arithmetic processing while referring to the tire motion state obtained by the tire motion state processing means 52, and the vehicle center of gravity position, pitching, Based on the motion state of the vehicle including the posture of the vehicle such as rolling, yawing, etc., the calculation process of the vehicle trajectory and the calculation of how far the vehicle trajectory is off the target travel line of the input travel condition Processing, time-series changes in vehicle attitude, that is, calculation processing of vehicle behavior such as spin and rollover are executed. Each time the vehicle motion state processing unit 51 calculates the motion state of the vehicle, the vehicle running state processing unit 54 calculates the vehicle ground load Fz, the slip angle φ, the camber angle θ, and the vehicle body speed Vv obtained by the calculation. Is output to the tire load device 2. Specifically, the vehicle running state processing means 54 is a command value such that the actual tire 10 provided in the tire load device 2 is pressed against the simulated road surface 35a with the ground load Fz, the slip angle φ, and the camber angle θ. Is output to the load actuator 32, the camber angle actuator 14, and the slip angle actuator 19 of the tire load device 2. Further, a rotational speed at which the simulated road surface 35a to which the tire 10 is pressed is traveling at the vehicle body speed Vv, that is, a command value at which the belt 35 rotates at the vehicle body speed Vv is output to the drive device 36.

リム外れ検知手段55は、力センサ21から入力された6分力Pに基づいてリム外れを検知する。リム外れ検知手段55は、例えば、横力Fyに基づいてタイヤ10のリム外れを検知するように構成される。図5(a),(b)は、スリップ角φによりタイヤ10に生じる横力Fyを示す図である。図5(a)に示すように、ここでいうスリップ角φは、車体の進行方向(ベルト35の回転方向)とリムRの取付面との角度である。横力Fyは、同じスリップ角φでは車体速度Vvが速くなるに従って大きくなり、また、同じ車体速度Vvではスリップ角φが大きくなるにしたがって大きくなる。図5(a),(b)に示すように、タイヤ10に作用する横力Fyが、タイヤ10のビード部とリムRとの嵌合力よりも大きくなると、タイヤ10がリムRから外れることになる。タイヤ10がリムRから外れた場合には、タイヤ10に作用する横力Fyが急激に小さくなる。そこで、リム外れ検知手段55では力センサ21から出力される6分力Pのうちの横力Fyの変化を監視することでリム外れを検知する。   The rim detachment detecting means 55 detects rim detachment based on the 6 component force P input from the force sensor 21. The rim detachment detecting means 55 is configured to detect rim detachment of the tire 10 based on the lateral force Fy, for example. FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the lateral force Fy generated in the tire 10 by the slip angle φ. As shown in FIG. 5A, the slip angle φ here is an angle between the traveling direction of the vehicle body (the rotation direction of the belt 35) and the mounting surface of the rim R. The lateral force Fy increases as the vehicle speed Vv increases at the same slip angle φ, and increases as the slip angle φ increases at the same vehicle speed Vv. As shown in FIGS. 5A and 5B, when the lateral force Fy acting on the tire 10 becomes larger than the fitting force between the bead portion of the tire 10 and the rim R, the tire 10 is detached from the rim R. Become. When the tire 10 is detached from the rim R, the lateral force Fy acting on the tire 10 is rapidly reduced. Accordingly, the rim detachment detecting means 55 detects rim detachment by monitoring the change in the lateral force Fy of the six component forces P output from the force sensor 21.

図6は、タイヤ10のリム外れ前後の横力Fyの変化を模式的に示した図である。同図に示すように、横力Fyは、タイヤ10がリムから外れる直前をピークにして一気に落ち込むことから、リム外れ検知手段55では、力センサ21から出力される横力Fyの落ち込み、すなわち、変化値に基づいてリム外れを検知する。変化値には、例えば、力センサ21から逐次出力される6分力Pの連続する減少率を適用できる。そして、リム外れ検知手段55では、閾値α以上の変化値が所定回数連続したときに、タイヤ10がリムRから外れたものとして検知する。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a change in the lateral force Fy before and after the tire 10 is detached from the rim. As shown in the figure, since the lateral force Fy falls at a stretch with the peak immediately before the tire 10 comes off the rim, the rim detachment detection means 55 causes the lateral force Fy output from the force sensor 21 to drop, that is, Detection of rim disengagement based on the change value. As the change value, for example, a continuous decrease rate of the six component forces P sequentially output from the force sensor 21 can be applied. The rim detachment detecting means 55 detects that the tire 10 is detached from the rim R when a change value equal to or greater than the threshold value α continues for a predetermined number of times.

上述の車両走行状態処理手段54により得られる車両の連続的な挙動は、車両運動状態処理手段51及びタイヤ運動状態処理手段52によるタイヤを含む車両の運動状態を所定の時間間隔δtで計算を進行させることで得られる。この時間間隔δtは、例えば、リム外れ前後において横力Fyが、最大ピーク値となるq1から最少ピーク値となるqminまでの間に少なくとも1回以上の複数回、力センサ21から車両走行状態処理手段54に6分力Pが出力されるように設定されている。   As for the continuous behavior of the vehicle obtained by the vehicle running state processing means 54 described above, calculation of the movement state of the vehicle including the tires by the vehicle movement state processing means 51 and the tire movement state processing means 52 proceeds at a predetermined time interval δt. Can be obtained. This time interval δt is determined, for example, by the vehicle running state processing from the force sensor 21 at least once more than once between the maximum peak value q1 and the minimum peak value qmin of the lateral force Fy before and after rim removal. It is set so that 6 component force P is output to the means 54.

そこで、リム外れ検知手段55では、図6に示すように、横力Fyの変化を監視するにあたり、横力Fyの最大ピーク値となるq1からq2,q3へと減少するときの各減少率が閾値α以上で、かつ2回以上連続するときに、リム外れが生じたものとして検知する。つまり、本実施形態では、図6に示すq4においてリム外れが検知される。リム外れ検知手段55がタイヤ10のリム外れを検知した場合には、リム外れの検知と同時に、データホールド手段56にリム外れの報知信号Tを出力し、リム外れを検知しない場合には、リム外れなしとの判定と同時に、リム外れのない旨を報知する報知信号Sをデータホールド手段56に出力する。   Therefore, in the rim detachment detecting means 55, as shown in FIG. 6, when monitoring the change of the lateral force Fy, the respective reduction rates when decreasing from q1 to q2 and q3, which are the maximum peak values of the lateral force Fy, are obtained. When the threshold value α is equal to or greater than two and consecutive for two or more times, it is detected that the rim has been detached. That is, in this embodiment, the rim removal is detected at q4 shown in FIG. When the rim detachment detecting means 55 detects the rim detachment of the tire 10, the rim detachment notification signal T is output to the data hold means 56 simultaneously with the detection of the rim detachment. Simultaneously with the determination that there is no detachment, a notification signal S for notifying that there is no rim removal is output to the data hold means 56.

なお、リム外れ検知手段55によるタイヤ10のリム外れの他の検知方法として、横力Fyに代えて、前後力Fx、接地荷重FzやセルフアライニングトルクMzの変化に基づいて、リム外れを検知するようにしても良い。横力Fyと同様に、力センサ21から出力される6分力Pのうちの前後力Fx、横力Fy、接地荷重Fz及びセルフアライニングトルクMzのリム外れ後の減少が顕著であることから、上記横力Fy以外の前後力Fx、接地荷重Fz及びセルフアライニングトルクMzのいずれかの変化を上述したように監視することで、タイヤ10のリム外れを検出することができる。また、前後力Fx、横力Fy、接地荷重Fz及びセルフアライニングトルクMzのいずれかの変化を組み合わせてリム外れを検知するようにしても良い。   As another detection method of the rim detachment of the tire 10 by the rim detachment detection means 55, the rim detachment is detected based on changes in the longitudinal force Fx, the ground load Fz, and the self-aligning torque Mz instead of the lateral force Fy. You may make it do. Similar to the lateral force Fy, the longitudinal force Fx, lateral force Fy, ground load Fz, and self-aligning torque Mz out of the six component forces P output from the force sensor 21 are significantly reduced after rim removal. By monitoring changes in the longitudinal force Fx other than the lateral force Fy, the ground load Fz, and the self-aligning torque Mz as described above, it is possible to detect the rim detachment of the tire 10. Further, it is possible to detect the rim removal by combining any one of the changes in the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, the ground load Fz, and the self-aligning torque Mz.

データホールド手段56は、リム外れ検知手段55がタイヤ10のリム外れを検知し、タイヤ10と擬似路面35aとの圧接を解除する直前に力センサ21の検出した6分力Pの値を車両走行状態処理手段54に出力する。具体的には、データホールド手段56には、上述の力センサ21が検出した6分力Pと、リム外れ検知手段55から出力される報知信号S,Tとが入力される。データホールド手段56は、リム外れ検知手段55から入力される報知信号S又は報知信号Tに応じて、力センサ21から入力された6分力Pを車両走行状態処理手段54に出力する。そして、データホールド手段56は、力センサ21から入力される6分力Pを記憶し、報知信号Sが入力された場合には、最新の6分力Pを車両走行状態処理手段54に出力し、報知信号Tが入力された場合には、入力された最新の6分力Pの直前の入力直前の6分力Pを車両走行状態処理手段54に出力する。例えば、図6のグラフで言えば、q4においてリム外れが検知され、q4における6分力Pが入力された後に、報知信号Tがリム外れ検知手段55から入力されることから、q4の直前であるq3における6分力Pが車両走行状態処理手段54に出力される。   The data hold means 56 detects the rim detachment of the tire 10 by the rim detachment detecting means 55, and the vehicle travels the value of the 6 component force P detected by the force sensor 21 immediately before releasing the pressure contact between the tire 10 and the simulated road surface 35a. Output to the state processing means 54. Specifically, the data hold means 56 receives the 6-component force P detected by the force sensor 21 and the notification signals S and T output from the rim removal detection means 55. The data hold means 56 outputs the 6 component force P input from the force sensor 21 to the vehicle running state processing means 54 in response to the notification signal S or the notification signal T input from the rim detachment detection means 55. The data hold means 56 stores the 6-component force P input from the force sensor 21 and outputs the latest 6-component force P to the vehicle running state processing means 54 when the notification signal S is input. When the notification signal T is input, the 6-component force P immediately before the latest input 6-component force P is input to the vehicle running state processing means 54. For example, in the graph of FIG. 6, since the rim detachment is detected at q4 and the 6-component force P at q4 is input, the notification signal T is input from the rim detachment detecting means 55. The 6-component force P at a certain q3 is output to the vehicle running state processing means 54.

以下、シミュレーション装置1の動作について説明する。なお、以下の説明において、タイヤ負荷装置2には、所定の内圧が印加され、リム組みされた被験体のタイヤが取り付けられているものとする。また、制御装置3には、入力装置8の操作により運転条件及び走行条件等のシミュレーションに関する情報が入力されているものとする。走行条件には、所定距離直進後に、所定の曲率の円周上に沿って左旋回し、方向転換する直線と円弧とを組み合わせたJ字状の走行ラインが設定されているものとする。また、運転条件には、上記走行条件として入力された走行ラインを走行するときのアクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作に関する条件、具体的には、直線を静止状態から車速40kmまで所定の加速度で加速し、所定距離車速40kmで定常走行させた後に、所定の曲率の円周上を車速40kmを維持したまま走行するようなステアリング操作及びアクセル操作が設定されているものとする。   Hereinafter, the operation of the simulation apparatus 1 will be described. In the following description, it is assumed that a predetermined internal pressure is applied to the tire load device 2 and a rim-assembled subject tire is attached. Further, it is assumed that information related to simulation such as driving conditions and traveling conditions is input to the control device 3 by operating the input device 8. It is assumed that the traveling condition is set to a J-shaped traveling line that combines a straight line and a circular arc that turn to the left along a circumference of a predetermined curvature after going straight ahead for a predetermined distance. The driving conditions include conditions relating to accelerator operation, brake operation, and steering operation when traveling on the travel line input as the travel conditions, specifically, accelerating a straight line from a stationary state to a vehicle speed of 40 km at a predetermined acceleration. It is assumed that the steering operation and the accelerator operation are set such that the vehicle travels on the circumference of a predetermined curvature while maintaining the vehicle speed 40 km after the vehicle travels steady at a vehicle speed of 40 km for a predetermined distance.

作業者が、シミュレーションを開始する指令を入力装置8から入力することにより、制御装置3及びタイヤ負荷装置2によるシミュレーションが開始される。
S101:まずシミュレーションにおける時間ステップNを1つ進行させる。
S102:シミュレーションが開始されると、制御装置3では、車両走行状態処理手段54が、上記車両運動状態処理手段51により処理された車両の運動状態、タイヤ運動状態処理手段52により処理されたタイヤの運動状態、タイヤ負荷装置2の力センサ21から入力された6分力P、入力された運転条件及び走行条件の時間ステップNにおける指令値に基づいて、車両の運動状態を計算し、S103に移行する。シミュレーションの開始時では、静止状態の車両の状態が計算される。
S103:計算により得られた車両の運動状態から車両の接地荷重Fz、スリップ角φ及びキャンバー角θ及び車体速度Vvをタイヤ負荷装置2に出力する。
When the operator inputs a command to start the simulation from the input device 8, the simulation by the control device 3 and the tire load device 2 is started.
S101: First, one time step N in the simulation is advanced.
S102: When the simulation is started, in the control device 3, the vehicle running state processing means 54 is the vehicle movement state processed by the vehicle movement state processing means 51, the tire movement state processing means 52 processed by the tire movement state processing means 52. Based on the motion state, the 6 component force P input from the force sensor 21 of the tire load device 2, the input driving condition and the command value at the time step N of the traveling condition, the vehicle motion state is calculated, and the process proceeds to S103. To do. At the start of the simulation, the state of the stationary vehicle is calculated.
S103: The vehicle ground load Fz, the slip angle φ, the camber angle θ, and the vehicle body speed Vv are output to the tire load device 2 from the motion state of the vehicle obtained by the calculation.

タイヤ負荷装置2では、タイヤ支持装置5に支持されたタイヤ10が、車両走行状態処理手段54から入力された接地荷重Fz、スリップ角φ及びキャンバー角θで擬似路面35aに圧接されるように、荷重アクチュエータ32、スリップ角アクチュエータ19、キャンバー角アクチュエータ14が駆動される。また、擬似路面35aの回転速度が車体速度Vvとなるように駆動装置36の駆動が制御される。荷重アクチュエータ32、スリップ角アクチュエータ19、キャンバー角アクチュエータ14、及び駆動装置36の駆動によりタイヤ負荷装置2の力センサ21で検出された6分力Pが制御装置3に出力される。   In the tire load device 2, the tire 10 supported by the tire support device 5 is pressed against the pseudo road surface 35 a with the ground load Fz, the slip angle φ, and the camber angle θ input from the vehicle running state processing unit 54. The load actuator 32, the slip angle actuator 19, and the camber angle actuator 14 are driven. Further, the driving of the driving device 36 is controlled so that the rotational speed of the pseudo road surface 35a becomes the vehicle body speed Vv. The six component force P detected by the force sensor 21 of the tire load device 2 is output to the control device 3 by driving the load actuator 32, the slip angle actuator 19, the camber angle actuator 14, and the drive device 36.

S104:力センサ21から入力された6分力Pをリム外れ検知手段55及びデータホールド手段56に出力し、S105に移行する。
S105:リム外れの検知履歴の有無を判定する。リム外れの検知履歴がない場合には、S106に移行し、リム外れの検知履歴がある場合には、S109に移行する。
S106:最新の6分力の一つ前の6分力を記憶し、S107に移行する。
S107:リム外れ検知手段55により、力センサ21から入力された6分力Pのうちの横力Fyの変化値を計算し、閾値αと比較することでリム外れの有無を判定する。計算された変化値が閾値α未満の場合にはリム外れなしとして判定し、報知する報知信号Sをデータホールド手段56に出力してS108に移行する。また、変化値が閾値α以上の場合にはリム外れ有りとして判定し、リム外れを報知する報知信号Tをデータホールド手段56に出力してS109に移行する。
S104: The six component force P input from the force sensor 21 is output to the rim detachment detecting means 55 and the data holding means 56, and the process proceeds to S105.
S105: It is determined whether or not there is a detection history of rim removal. If there is no rim detachment detection history, the process proceeds to S106, and if there is a rim detachment detection history, the process proceeds to S109.
S106: The 6-component force immediately before the latest 6-component force is stored, and the process proceeds to S107.
S107: The change value of the lateral force Fy of the six component forces P input from the force sensor 21 is calculated by the rim detachment detecting means 55, and the presence or absence of rim detachment is determined by comparing with a threshold value α. When the calculated change value is less than the threshold value α, it is determined that there is no rim removal, and a notification signal S to be notified is output to the data hold means 56, and the process proceeds to S108. If the change value is equal to or greater than the threshold value α, it is determined that the rim has been removed, and a notification signal T for notifying the rim has been output to the data hold means 56, and the process proceeds to S109.

S108:データホールド手段56はリム外れ検知手段55からの報知信号Sの入力により、力センサ21から入力された最新の6分力Pを記憶し、最新の6分力を車両走行状態処理手段54に出力してS110に移行する。
S109:S106において記憶された6分力Pを車両走行状態処理手段54に出力してS109に移行する。
S110:シミュレーションにおける時間ステップNがNmaxであるかどうかを判定し、Nmaxであるときには、シミュレーションを終了し、Nmaxでないときには、S101に戻り、時間ステップNを1つ進めてシミュレーションが継続される。
すなわち、上記S101からS110を繰り返すことにより、車両の動的挙動がシミュレーションされる。
S108: The data hold means 56 stores the latest 6-component force P input from the force sensor 21 in response to the input of the notification signal S from the rim removal detection means 55, and the latest 6-component force is stored in the vehicle running state processing means 54. And the process proceeds to S110.
S109: The 6 component force P stored in S106 is output to the vehicle running state processing means 54, and the process proceeds to S109.
S110: It is determined whether or not the time step N in the simulation is Nmax. If it is Nmax, the simulation is terminated. If it is not Nmax, the process returns to S101, and the simulation is continued by advancing the time step N by one.
That is, the dynamic behavior of the vehicle is simulated by repeating S101 to S110.

上記S102における車両の運動状態の計算において、走行ラインからズレが生じた場合には、運転条件補正手段53が走行ラインからのズレを補正する指令値を車両走行状態処理手段54に出力することで車両の運動状態の計算がなされる。
図8は、S102における車両走行状態処理手段54の処理を示すフローチャートである。
同図に示すようにS102では、S201乃至S204の処理が実行される。
S201:入力された走行条件及び運転条件を更新する。すなわち、S101により時間ステップが進行したときの時間経過や車両走行位置等に基づき走行条件及び運転条件を更新する。
S202:時間ステップが更新される1つ前の時間ステップで計算された車両の運動状態が、S201で読み込んだ走行条件及び運転条件に合致しているかどうかを判定する。合致している場合には、S204に移行し、合致していない場合には、S203に移行する。
S203:時間ステップが更新される1つ前の時間ステップで計算された車両の運動状態が、S201で読み込んだ走行条件及び運転条件に合致するように、運転条件を補正した指令値を計算する。入力装置8から入力された走行条件には時間ステップ毎の走行ラインが規定されているが、例えば、所定の曲率に沿って旋回走行する場合に、リム外れが発生し、横力Fyが減少することにより、車両走行状態処理手段54による車両の運動の計算において、車両の走行する位置が走行ラインからずれてしまう場合がある。このような場合には、実車試験におけるテストドライバーが行うように自動的にハンドル操作量等の運転条件を補正し、補正した指令値としての運転条件を車両走行状態処理手段54に出力する。
S204:上記S203から出力された補正された運転条件及びS201で更新された走行条件、又は、S201で更新された走行条件及び運転条件に基づいて、車両の運動を計算する。
このように運転条件を補正することで、実車試験において車両の挙動に応じてテストドライバーが対応するような運転操作をシミュレーションに再現させることができる。
In the calculation of the motion state of the vehicle in S102, when a deviation occurs from the travel line, the driving condition correction unit 53 outputs a command value for correcting the deviation from the travel line to the vehicle travel state processing unit 54. The motion state of the vehicle is calculated.
FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the vehicle travel state processing means 54 in S102.
As shown in the figure, in S102, the processing of S201 to S204 is executed.
S201: Update the input driving conditions and driving conditions. That is, the running condition and the driving condition are updated based on the passage of time when the time step proceeds in S101, the vehicle running position, and the like.
S202: It is determined whether or not the motion state of the vehicle calculated in the previous time step in which the time step is updated matches the driving condition and driving condition read in S201. If they match, the process proceeds to S204, and if they do not match, the process proceeds to S203.
S203: Calculate a command value in which the driving condition is corrected so that the motion state of the vehicle calculated in the time step immediately before the time step is updated matches the driving condition and driving condition read in S201. The travel condition input from the input device 8 defines a travel line for each time step. For example, when the vehicle travels along a predetermined curvature, the rim comes off and the lateral force Fy decreases. Thus, in the calculation of the movement of the vehicle by the vehicle running state processing means 54, the position where the vehicle runs may deviate from the running line. In such a case, the driving conditions such as the steering wheel operation amount are automatically corrected so as to be performed by the test driver in the actual vehicle test, and the corrected driving conditions are output to the vehicle running state processing means 54.
S204: The movement of the vehicle is calculated based on the corrected driving condition output from S203 and the driving condition updated in S201, or the driving condition and driving condition updated in S201.
By correcting the driving conditions in this way, it is possible to reproduce in the simulation driving operations that the test driver responds to in accordance with the behavior of the vehicle in the actual vehicle test.

以上説明したように、コンピュータ上の仮想空間で計算されたタイヤの運動状態と実際のタイヤ10の運動状態とをリンクさせることにより、車両運動状態処理手段51により計算される車両の運動状態の精度を向上させることができ、車両の正確な動的挙動を把握することができる。車両走行状態処理手段54により計算された結果は、記憶手段と表示装置9とに逐次出力される。記憶手段ではデータとして保存され、表示装置9では例えばアニメーションとして表示される。   As described above, the accuracy of the vehicle motion state calculated by the vehicle motion state processing means 51 is obtained by linking the tire motion state calculated in the virtual space on the computer and the actual tire 10 motion state. And the accurate dynamic behavior of the vehicle can be grasped. The results calculated by the vehicle running state processing means 54 are sequentially output to the storage means and the display device 9. It is stored as data in the storage means, and is displayed as an animation on the display device 9, for example.

また、リム外れが検出された場合には、データホールド手段56の記憶するリム外れ検出直前の6分力Pが車両走行状態処理手段54に入力されるため、この入力に基づいてタイヤ運動状態処理手段52によりタイヤの運動状態を計算し、この計算されたタイヤの運動状態を車両運動状態処理手段51に反映させて、車両の運動状態を継続的に計算することができるので、リム外れ後の車両の動的挙動をシミュレーションし、把握することができる。   When the rim detachment is detected, the 6-component force P immediately before the rim detachment detection stored in the data hold means 56 is input to the vehicle running state processing means 54. Based on this input, the tire motion state processing is performed. The tire movement state is calculated by the means 52, and the calculated movement state of the tire is reflected in the vehicle movement state processing means 51 so that the vehicle movement state can be continuously calculated. The dynamic behavior of the vehicle can be simulated and grasped.

例えば、タイヤ負荷装置2においてタイヤ10がリム外れした力センサ21は、リムからタイヤ10が外れた状態にあるため、エラー値、若しくはエラー値に等しい値を出力する。このエラー値をタイヤ運動状態処理手段52に入力し、タイヤの運動状態を計算したとしても、計算にエラーが生じてタイヤの運動状態の計算が停止し、車両挙動のシミュレーションが終了してしまう。そこで、データホールド手段56が、リム外れ後にはリム外れ検知直前の6分力を車両走行状態処理手段54に出力することで、タイヤ運動状態処理手段52によるタイヤの運動状態の計算、また、この計算値を用いた車両運動状態処理手段51による車両の運動状態の計算にリム外れの状態を反映させて、車両の運動状態の計算を継続させることができる。これにより、シミュレーションの開始から終了までの間にタイヤ10のリム外れを生じた場合であっても、車両の動的挙動を確実に把握することができる。   For example, the force sensor 21 in which the tire 10 is detached from the rim in the tire load device 2 outputs an error value or a value equal to the error value because the tire 10 is in a state of being detached from the rim. Even if this error value is input to the tire motion state processing means 52 and the tire motion state is calculated, an error occurs in the calculation, the calculation of the tire motion state is stopped, and the simulation of the vehicle behavior ends. Therefore, the data holding means 56 outputs the 6-component force immediately before the rim removal detection to the vehicle running state processing means 54 after the rim is removed, so that the tire movement state processing means 52 calculates the tire movement state. The calculation of the vehicle motion state can be continued by reflecting the state of rim removal in the calculation of the vehicle motion state by the vehicle motion state processing means 51 using the calculated value. As a result, even if the rim of the tire 10 is removed between the start and end of the simulation, it is possible to reliably grasp the dynamic behavior of the vehicle.

なお、上記実施形態のタイヤ負荷装置2では、路面再現装置6に駆動装置36を設け、擬似路面35aを回転させてタイヤ10を従動的に回転させるものとして説明したが、タイヤ支持装置5に駆動装置を設けてタイヤ10を回転させて擬似路面35aを従動的に回転させるようにしても良い。
また、タイヤ支持装置5及び路面再現装置6の両方に駆動装置を設けて、擬似路面35aに回転力又は制動力を付与するとともに、タイヤ10に回転力又は制動力を付与して、擬似路面35aに対してタイヤ10を相対的に回転させるように構成しても良い。このようにタイヤ側及びドラム側の双方をアクティブにドライブ(擬似路面35aに回転力又は制動力を付与するとともに、タイヤ10に回転力又は制動力を付与)することで、車両自体の対地移動速度と、タイヤの制動・駆動によるスリップ率やスリップ角などを同時に再現することができ、より精度の高いシミュレーションを行うことができる。
また、キャンバー角アクチュエータ14や操舵アクチュエータ19や荷重アクチュエータ32は、タイヤ負荷装置2のタイヤ支持装置5か路面再現装置6のいずれかが備えていれば良い。
In the tire load device 2 of the above-described embodiment, the driving device 36 is provided in the road surface reproduction device 6 and the simulated road surface 35a is rotated to rotate the tire 10 in a driven manner. An apparatus may be provided to rotate the tire 10 to rotate the simulated road surface 35a.
Further, both the tire support device 5 and the road surface reproduction device 6 are provided with a driving device to apply a rotational force or a braking force to the simulated road surface 35a, and to apply a rotational force or a braking force to the tire 10 to thereby simulate the simulated road surface 35a. Alternatively, the tire 10 may be configured to rotate relative to the tire 10. Thus, by actively driving both the tire side and the drum side (a rotational force or a braking force is applied to the simulated road surface 35a and a rotational force or a braking force is applied to the tire 10), the vehicle's own ground moving speed is achieved. In addition, it is possible to simultaneously reproduce the slip ratio, slip angle, and the like due to braking and driving of the tire, and a more accurate simulation can be performed.
Further, the camber angle actuator 14, the steering actuator 19, and the load actuator 32 may be provided in either the tire support device 5 or the road surface reproduction device 6 of the tire load device 2.

1 シミュレーション装置、2 タイヤ負荷装置、3 制御装置、
5 タイヤ支持装置、6 路面再現装置、10 タイヤ、
14 キャンバー角アクチュエータ(アクチュエータ)、
19 操舵アクチュエータ(アクチュエータ)、21 力センサ、
32 荷重アクチュエータ(アクチュエータ)、35a 擬似路面、36 駆動装置、
51 車両運動状態処理手段、52 タイヤ運動状態処理手段、
53 運転条件補正手段、54 車両走行状態処理手段、55 リム外れ検知手段、
56 データホールド手段。
1 simulation device, 2 tire load device, 3 control device,
5 tire support device, 6 road surface reproduction device, 10 tire,
14 camber angle actuator (actuator),
19 Steering actuator (actuator), 21 Force sensor,
32 load actuator (actuator), 35a simulated road surface, 36 drive device,
51 vehicle motion state processing means, 52 tire motion state processing means,
53 driving condition correcting means, 54 vehicle running state processing means, 55 rim removal detecting means,
56 Data hold means.

Claims (3)

リム組みされたタイヤを回転自在に支持するタイヤ支持装置と、
前記タイヤが圧接される擬似路面と、
前記タイヤ支持装置又は前記擬似路面に設けられ、前記擬似路面に対するタイヤの圧接状態を制御するアクチュエータと、
前記タイヤ支持装置と前記擬似路面との両方、又はいずれかに設けられ、前記タイヤに回転駆動力又は制動力を付与する制動駆動装置と、
前記擬似路面に圧接された状態で回転する前記タイヤに作用する力を検出するセンサと、
前記タイヤの圧接状態を制御するための信号をアクチュエータに出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記センサが検出した力、車両の走行条件及び車両の運転条件の入力により車両の走行状態を計算処理するとともに、計算された車両の走行状態に基づいて、前記アクチュエータの擬似路面に対するタイヤの圧接状態を制御する車両走行状態処理手段と、
前記車両走行状態処理手段より得られる車両の走行状態が、前記車両の走行条件に一致するように、車両の運転条件を補正する運転条件補正手段と、を備えるシミュレーション装置。
A tire support device that rotatably supports a tire assembled with a rim; and
A simulated road surface on which the tire is pressed,
An actuator that is provided on the tire support device or the simulated road surface, and that controls a pressure contact state of the tire with respect to the simulated road surface;
A braking drive device that is provided on both or either of the tire support device and the pseudo road surface, and applies a rotational driving force or a braking force to the tire;
A sensor for detecting a force acting on the tire rotating in a state of being pressed against the pseudo road surface;
A controller for outputting a signal for controlling the pressure contact state of the tire to an actuator;
The control device includes:
The vehicle travel state is calculated by inputting the force detected by the sensor, the vehicle travel condition, and the vehicle drive condition, and the pressure contact state of the tire against the simulated road surface of the actuator is calculated based on the calculated vehicle travel state. Vehicle running state processing means for controlling
A simulation apparatus comprising: driving condition correction means for correcting the driving condition of the vehicle so that the driving condition of the vehicle obtained from the vehicle driving condition processing means matches the driving condition of the vehicle.
前記制御装置は、前記タイヤのリム外れを検知するリム外れ検知手段と、
前記リム外れ検知手段がタイヤのリム外れを検知したときに、 タイヤのリム外れが検知される直前に前記センサの検出した力の値を前記車両走行状態処理手段に出力するデータホールド手段と、
を備える請求項1に記載のシミュレーション装置。
The control device includes a rim detachment detecting means for detecting rim detachment of the tire;
A data holding means for outputting the value of the force detected by the sensor to the vehicle running state processing means immediately before the rim removal of the tire is detected when the rim removal detection means detects the rim removal of the tire;
The simulation apparatus according to claim 1.
前記車両走行状態処理手段は、車両の運動状態を演算処理する車両運動状態処理手段と、
前記車両運動状態処理手段におけるタイヤの運動状態を演算処理するタイヤ運動状態処理手段とを備え、
前記タイヤ運動状態処理手段に前記センサにより検出された力が入力される請求項1又は請求項2に記載のシミュレーション装置。
The vehicle running state processing means includes vehicle movement state processing means for calculating the movement state of the vehicle,
Tire movement state processing means for calculating and processing the tire movement state in the vehicle movement state processing means,
The simulation apparatus according to claim 1, wherein a force detected by the sensor is input to the tire motion state processing unit.
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