JP6596644B2 - 走行試験台の姿勢制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば様々な傾斜路面上での種々の車両姿勢に対応する諸特性の測定検査等を行う走行試験装置に用いて好適な走行試験台において、特に簡単でしかも堅牢な構造により三次元での傾斜角度姿勢が得られるような姿勢制御を行える姿勢制御装置に関する。

従来この種の走行試験装置として、例えば特許文献１に示すようなものが知られている。これを簡単に説明すると、この従来装置は、台板の一側をヒンジを介して傾動自在に支持し、他側に油圧ピストンを設け、これを駆動することで台板を所定角度となるように傾動動作させることができるようになっている。

また、前記台板の中央部には、ターンテーブルが回動可能に設けられているものであって、このターンテーブル上に車体を載せてこのターンテーブルを台板上で適宜の角度宛、回動させることで、車体の向きを台板の傾斜方向とは異なる方向に換え、これにより車体の前後方向における勾配角度と左右方向における旋回角度とによる所定の傾斜角度での走行試験を行えるように構成されていた。

特許３４１９８４３号公報

しかし、上述した構造による従来装置では、三次元の傾斜姿勢を得るために、車両等を搭載し、回動動作させるためのターンテーブルを台板上に設けるとともに、この台板を油圧シリンダで傾動可能に構成しているものであり、装置全体の構造が複雑となり、コスト高となるばかりでなく、可動部分が多く、また動作上での信頼性に欠けるといった問題もあった。

さらに、上述したような車両の走行試験装置では、走行試験時の路面での傾斜は、車両の前後方向、並びに左右方向のそれぞれにおいて所定の傾斜角度をもつだけのものではない。すなわち、それらが合わさった三次元での合成による傾斜角度による傾斜路面も現実に存在しているものであって、このような三次元の傾動動作には、前述した二方向での傾動動作が可能な従来装置では対処が困難であり、これらの問題に対し、何らの対策を講じることが望まれている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、車両の走行試験等を行う走行試験台を、車両等のヨーイング角度、ピッチ角度、ローリング角度の３変数（又は車両の坂道シュミレーションの場合には、坂勾配角度と旋回角度という２変数）の設定入力により、所要の三次元の傾斜姿勢に制御することができる姿勢制御装置を得ることを目的としている。

また、本発明は、上述した三次元の任意の方向での傾斜角度による傾斜姿勢を得ることが可能であって、しかも可能な限り、簡単でしかも堅牢な構造により傾動可能な走行試験台を得ることができ、また動作上での信頼性や安全性の面でも何ら問題ない走行試験台の姿勢制御装置を得ることを目的とする。

このような目的に応えるために本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、被搭載物である車両を搭載支持し三次元の傾斜姿勢に傾動可能な走行試験台と、この走行試験台を吊り下げ支持する少なくとも３本の支持手段と、当該支持手段を介して前記走行試験台を昇降自在に支持する少なくとも３個の昇降手段と、当該昇降手段を昇降自在に支持する少なくとも３本の支持柱と、前記昇降手段のそれぞれを昇降駆動する少なくとも３個の駆動手段と、これら各駆動手段を駆動制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記走行試験台に対し希望する傾斜姿勢を与えられるような傾斜角度設定を行うことにより、前記各昇降手段での昇降駆動量を演算してそれぞれの駆動手段を駆動制御し、前記走行試験台の所要の姿勢制御を行うように構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、請求項１記載の走行試験台の姿勢制御装置において、前記制御手段での傾斜角度設定としては、走行試験台のヨーイング角度とピッチング角度とローリング角度の３変数を設定するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、請求項１記載の走行試験台の姿勢制御装置において、坂道シュミレーションである場合には、前記制御手段での傾斜角度設定としては、坂の勾配角度と旋回角度という２変数を設定するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、前記支持手段は、前記走行試験台を吊り下げ支持するユニバーサルジョイント、ワイヤロープ、チェーン等の吊り下げ具によって構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、前記昇降手段は、前記支持柱に沿って立設支持されたねじ軸と、このねじ軸の回転により当該ねじ軸に沿って昇降動作する昇降台とからなり、この昇降台に前記支持手段を介して前記走行試験台が吊り下げ支持されていることを特徴とする。

また、本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、前記駆動手段は、数値位置決め機能付きサーボモータであることを特徴とする。

また、本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、前記昇降手段による昇降位置を検出するセンサ手段と、所定の昇降位置で位置決め保持する制動手段とを備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、前記昇降手段により所定の昇降位置で位置決め保持された状態で前記走行試験台をロック固定するロック手段を設けたことを特徴とする。

以上説明したように本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置によれば、走行試験台をユニバーサルジョイント、ワイヤロープ等による支持手段を介して吊り下げ支持するとともに、これらを昇降台とねじ軸とによる昇降手段によって所要の昇降位置（高さ位置）に昇降自在に構成し、これらを駆動する駆動手段を制御手段により所要の状態で駆動制御するように構成しているから、簡単な構成であるにもかかわらず、以下に列挙する種々優れた効果を奏する。

即ち、制御手段に対し、車両等の被搭載物に与える傾斜姿勢として、走行試験台のヨーイング角度（ヨー角）とピッチング角度（ピッチ角）とローリング角度（ロール角）という３つの変数を設定入力することにより、それぞれの昇降手段の昇降駆動量を演算してそれぞれの駆動手段を駆動制御して昇降駆動させ、当該走行試験台を三次元においてそれぞれの傾斜角度を所要の姿勢に変化させるように構成しているから、きわめて簡単な操作により、走行試験台を、所要の傾斜姿勢に変化させることが可能であり、しかも、その送りねじによるねじ軸と昇降台との螺合結合、さらに数値制位置決め機能付きのサーボモータによって、堅牢な構造をもち、またその傾斜姿勢を安定して維持することができる等の利点もある。

また、走行試験台の四隅等を吊り下げ支持し、それを昇降動作させる昇降手段で昇降自在に支持しているものであるから、全体が堅牢な構造を有しており、例えば１ｔから数ｔに及ぶ車両を搭載する走行試験機であっても、安全かつ確実に構築することができる。ここで、装置全体の重量は３０ｔ以上にも及ぶが、４本の支持柱で支持する構成であるから装置全体が堅牢で、動作的にも安定して三次元の傾斜姿勢を得ることができる走行試験台装置を得ることができることが、実機にて確認されている。

さらに、上述した構成では、走行試験台の四隅等を吊り下げ支持しているだけであるから、３０度から４５度程度に及ぶ傾斜角度をもつ傾斜路を簡単に構成できるものであり、その実用上での効果は大きい。

なお、上述したヨー角、ピッチ角、ロール角の３変数での設定入力に代えて、車両の坂勾配角度、旋回角度の２変数を設定入力するようにしてもよい。特に、坂道シュミレーション等での車両の走行試験を行う場合にあっては、車両の坂勾配角度、旋回角度の２変数を設定入力することで、坂道の三次元での傾斜路状況を、走行試験台の傾斜姿勢で再現できるものである。

本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置の一実施形態を示し、装置全体の概略側面図である。 図１の走行試験台の姿勢制御装置の概略平面図である。 図１の走行試験台の姿勢制御装置の概略正面図である。 図１における走行試験台を示す概略斜視図である。 本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置において坂道シュミレーションでの坂勾配角度θと旋回角度ψを説明するための説明図である。

図１ないし図４は本発明に係る走行試験台の姿勢制御装置の一実施形態を示す。この実施形態では、被搭載物として４輪自動車等の車両Ｃに対し傾斜路面上での走行試験等を行う場合を説明する。

これらの図において、全体を符号１０で示す走行試験台の姿勢制御装置は、被搭載物としての車両Ｃを搭載支持し三次元の傾斜姿勢に傾動可能な走行試験台１２と、この走行試験台１２の四隅を吊り下げ支持する支持手段としての４個のユニバーサルジョイント２５と、これらのユニバーサルジョイント２５を介して走行試験台１２の四隅を昇降自在に支持する昇降手段を有する４本の支持柱２１と、これらの昇降手段をそれぞれ昇降駆動する駆動手段としての数値位置決め機能付きのサーボモータ２３と、これら各サーボモータ２３を駆動制御する制御手段（図示せず）とを備えている。

前記昇降手段は、４本の支持柱に沿って立設支持されたねじ軸２２と、このねじ軸２２の回転によりねじ軸２２に沿って昇降動作する昇降台２４とからなり、支持手段であるユニバーサルジョイント２５を介して走行試験台１２の四隅と連結され、この走行試験台１２を吊り下げ支持するように構成されている。

なお、上述した昇降手段又は駆動手段としては、個々の昇降台２４の昇降位置を検出するセンサ手段、昇降台２４の昇降位置を所定位置で位置決め保持する制動手段、当該位置決め位置でロックするロック手段等を適宜の位置に備えているとよい。

また、前記制御手段は、傾斜角度設定として、走行試験台１２のヨーイング角度とピッチング角度とローリング角度の３変数、あるいは後述する図５に示すように、坂勾配角度θと旋回角度ψの２変数を設定入力するように構成されている。ここで、この実施形態では、ヨーイング角度とピッチング角度とローリング角度を入力設定する場合を説明する。

そして、前記制御手段は、上述したように前記走行試験台１２に対し希望する傾斜姿勢を与えられるようにヨーイング角度、ピッチング角度、ローリング角度等の角度設定を行うことにより、走行試験台１２が所要の傾斜姿勢になるように、各昇降手段２２，２４での昇降駆動量を演算してそれぞれのサーボモータ２３を駆動制御し、これにより、走行試験台１２の四隅の高さ位置を変更し、三次元の姿勢制御を行うように構成されている。

なお、図中１３は車両Ｃの車輪を走行試験のために載せる一対のローラであり、１４はダイナモモータで、これにより車両Ｃの走行状態を試験できるように構成されている。勿論、このようなローラ１３、ダイナモモータ１４は、一例を示すものであり、この種の走行試験台装置１０の用途等に応じて適宜変更、変形し得ることは言うまでもない。

以上の構成による走行試験台の姿勢制御装置１０によれば、走行試験台１２の四隅をユニバーサルジョイント２５等による支持手段を介して吊り下げ支持するとともに、これらを昇降台２４とねじ軸２３とによる昇降手段によって所要の高さ位置に昇降自在とし、これらを駆動するサーボモータを簡単な制御手段により駆動制御するようにしているから、従来のような複雑な構造によるものに比べて、きわめて簡単な構造であるにもかかわらず、走行試験台１２の三次元での姿勢制御を適切かつ確実に行うことができる。

即ち、制御手段に対し、希望する傾斜姿勢へのヨーイング角度、ピッチング角度、ローリング角度等の角度設定をそれぞれ設定入力し、それぞれの昇降台２４のねじ軸２２上での昇降駆動量を演算処理し、その演算結果に基づいてそれぞれのサーボモータ２３を駆動制御して昇降駆動させることにより、当該走行試験台１２を三次元においてそれぞれの傾斜角度を所要の姿勢に変化させることができる。

さらに、上述した走行試験台装置１０では、きわめて簡単な操作により、走行試験台１２を、所要の傾斜姿勢に変化させることが可能で、しかも、その送りねじによるねじ軸２２と昇降台２４との螺合結合、さらに数値制位置決め機能付きのサーボモータ２３によって、その傾斜姿勢を安定して維持することができる。

なお、上述した昇降動作時における昇降位置の検出は、エンコーダ等のセンサ手段を適宜の位置に付設することで得られるようにすればよい。最も簡単には、サーボモータ２３にセンサ手段を持たせるとよい。

また、上述したサーボモータ２３としては、所定の昇降位置で動作にブレーキをかけて所要の位置決め位置で位置決め固定できるタイプのものを用いるとよい。勿論、これに限定されず、昇降動作に制動力を与えて所要の位置決め位置でロックし得るような制動手段を別個に設けるようにしてもよい。

また、上述した構成による姿勢制御装置１０では、走行試験台１２の四隅を吊り下げ支持し、それらを昇降台２４とねじ軸２２とによる昇降手段で簡単に昇降動作させることができるものであり、全体を堅牢な構造とすることができ、例えば１ｔから数ｔに及ぶ車両を搭載する走行試験機であっても、安全かつ確実に構築することができる。

ここで、装置１０全体の重量は大きさにもよるが３０ｔ以上にも及ぶものであるが、４本の支持柱２１で簡単に支持する構成であるから装置全体が堅牢で、動作的にも安定して三次元の傾斜姿勢を得ることができる。特に、この種の装置１０では、例えば最大でも３０度から４５度程度にも及ぶ傾斜角度をもつ傾斜路を簡単に構成できるものであり、その利点は大きい。

図５は坂道シュミレーションでの角度設定を行う場合を説明する。
即ち、同図は、走行試験台１２を水平面に対し所定角度θで場合を示す。この走行試験台１２上において、周方向に所定間隔をおいて描いた車両Ｃは、走行試験台１２上での傾斜姿勢と車両との関係を示し、旋回角度ψである場合においてのそれぞれの路面の傾斜状態を表している。

即ち、図５は、例えば、走行試験台１２の傾斜姿勢として走行試験台１２の任意の勾配角度θに対し、車両Ｃの旋回角度ψが０°から３６０°に旋回している三次元の合成した傾斜姿勢を得られることを示すものである。そして、この勾配角度θと旋回角度ψとの２変数を、前述した３変数に代えて設定入力することにより、前述した実施形態と同様に、走行試験台１２を吊り下げ支持する支持位置を上下に昇降させて、簡単に所要の三次元の傾斜姿勢を得ることができるものである。

なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、走行試験台の姿勢制御装置１０を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。例えば、上述した実施形態では、支持手段（２５）により吊り下げ支持するために走行試験台１２の四隅としているが、本発明はこれに限定されず、走行試験台１２上の少なくとも三点を吊り下げ支持する構造としてもよい。要は、走行試験台１２の三点以上の箇所を吊り下げ支持することで、走行試験台１２を昇降動作させるように構成すればよい。

また、上述した実施形態では、支持手段としてユニバーサルジョイント２５を例示したが、これに限らず、ワイヤロープ、チェーン等の吊り下げ具であってもよいものであり、種々の変形例が考えられる。

また、上述した実施形態では、駆動手段として数値位置決め機能付きサーボモータ２３を例示したが、本発明はこれに限定されず、適宜の変形例が考えられる。
さらに、上述した実施形態では、車両Ｃを搭載して走行試験等を行う試験装置を例示したが、本発明はこれに限定されないことも言うまでもない。

１０ 走行試験台の姿勢制御装置
１２ 走行試験台
１３ ローラ
１４ シャーシダイナモモータ
２１ 支持柱
２２ ねじ軸（昇降手段）
２３ サーボモータ（駆動手段）
２４ 昇降台（昇降手段）
２５ ユニバーサルジョイント（支持手段）
Ｃ 被搭載物（車両）

Claims (8)

1. 被搭載物車両を搭載支持し三次元の傾斜姿勢に傾動可能な走行試験台と、
   この走行試験台を吊り下げ支持する少なくとも３本の支持手段と、
   当該支持手段を介して前記走行試験台を昇降自在に支持する少なくとも３個の昇降手段と、
   当該昇降手段を昇降自在に支持する少なくとも３本の支持柱と、
   前記昇降手段のそれぞれを昇降駆動する少なくとも３個の駆動手段と、
   これら各駆動手段を駆動制御する制御手段とを備え、
   この制御手段は、前記走行試験台に対し希望する傾斜姿勢を与えられるような傾斜角度設定を行うことにより、前記各昇降手段での昇降駆動量を演算してそれぞれの駆動手段を駆動制御し、前記走行試験台の所要の姿勢制御を行うように構成されていることを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。
2. 請求項１記載の走行試験台の姿勢制御装置において、
   前記制御手段での傾斜角度設定としては、走行試験台のヨーイング角度とピッチング角度とローリング角度の３変数を設定するように構成されていることを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。
3. 請求項１記載の走行試験台の姿勢制御装置において、
   坂道シュミレーションである場合には、前記制御手段での傾斜角度設定としては、坂の勾配角度と旋回角度という２変数を設定するように構成されていることを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、
   前記支持手段は、前記走行試験台を吊り下げ支持するユニバーサルジョイント、ワイヤロープ、チェーン等の吊り下げ具によって構成されていることを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、
   前記昇降手段は、前記支持柱に沿って立設支持されたねじ軸と、このねじ軸の回転により当該ねじ軸に沿って昇降動作する昇降台とからなり、
   この昇降台に前記支持手段を介して前記走行試験台が吊り下げ支持されていることを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、
   前記駆動手段は、数値位置決め機能付きサーボモータであることを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、
   前記昇降手段による昇降位置を検出するセンサ手段と、所定の昇降位置で位置決め保持する制動手段とを備えていることを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の走行試験台の姿勢制御装置において、
   前記昇降手段により所定の昇降位置で位置決め保持された状態で前記走行試験台をロック固定するロック手段を設けたことを特徴とする走行試験台の姿勢制御装置。

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