JP7369642B2 - 加振装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪を介して車両を加振する加振装置に関する。

従来、加振装置として特許文献１に記載されたものが知られている。この加振装置は、車両を加振して車両の異音・騒音の発生を検査するものであり、車輪毎に配置された加振ローラ及び補助ローラなどを備えている。左右の前輪用の加振ローラは、互いに一体回転するように連結され、これと同様に、左右の後輪用の加振ローラも、互いに一体回転するように連結されている。さらに、前輪用の加振ローラは、プーリ及びベルトを介して、後輪用の加振ローラに連結されており、両者の一方が回転した場合、それに伴って他方が回転するように構成されている。

各加振ローラの外周面には、３種類の突起ブロックが、互いに左右方向に並んだ状態で加振ローラの外周面全体に渡って形成されている。各突起ブロックは、加振ローラの回転方向に対して、互いに異なる密度で配置されている。以上の構成により、この加振装置では、駆動源からの動力によって車両の駆動輪が回転するのに伴い、前輪用及び後輪用の加振ローラが回転する。それにより、全車輪が同時に加振されることで、車両の路面走行中における振動状態がシミュレーションされる。

特開２０１７－９５４５号公報

上記従来の加振装置によれば、３種類の突起を有する加振ローラを用いて、路面走行中における振動状態をシミュレーションする構成である関係上、この振動に起因して、車両において異音・騒音が発生した場合でも、以下に述べるように、試験の担当者がそれを適確に聞き取ることができないという問題がある。すなわち、走行中の駆動輪は比較的、高速で回転する構成である関係上、車両における異音・騒音の発生時間が極めて短くなるため、人間の聴覚ではそれらの異音・騒音を聞き取ることが難しくなり、結果的に、車両加振時の異音・騒音の発生状況を適確に把握できなくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、車両を加振した際に発生する異音などの発生状況をより的確に把握することができる加振装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車輪Ｗを加振することにより、車輪Ｗを介して車両Ｖを加振する加振装置１であって、車輪Ｗを加振する加振機１０と、互いに異なる複数の周波数のそれぞれと互いに異なる複数の周波数のそれぞれに固有の振幅とを有する複数の周期関数を記憶する記憶部（コントローラ４０）と、加振機１０が複数の期間のそれぞれにおいて記憶部に記憶されている複数の周期関数のそれぞれに応じた振幅及び周波数を有する振動パターン（図１２）で車輪Ｗを加振するように、加振機１０を制御する制御部（コントローラ４０）と、を備え、複数の周期関数は、車輪Ｗが振動パターンで加振されている際の車輪Ｗの加速度、速度及び変位の１つである所定パラメータの時系列データを周波数領域で解析したときに得られる複数の周波数と所定パラメータとの関係（図１１）が、車両が所定路面上を走行した際の所定パラメータの時系列データを周波数領域で解析したときに得られる複数の周波数と所定パラメータとの関係（図１０）に対して、所定値以上の類似度を示すような関数に設定されていることを特徴とする。

この加振装置によれば、制御部により、加振機が複数の期間のそれぞれにおいて記憶部に記憶されている複数の周期関数のそれぞれに応じた振幅及び周波数を有する振動パターンで車輪を加振するように、加振機が制御されるので、複数の期間を適切に設定することによって、車両における異音・騒音の発生時間を、従来の加振装置と比べて長くすることができ、それらの異音・騒音を人間の聴覚で的確に聞き取れることができる。

さらに、複数の周期関数は、車輪が振動パターンで加振されている際の車輪の所定パラメータの時系列データを周波数帯域で解析した際に得られる複数の周波数と振幅との関係が、車両が所定路面上を走行した際の所定パラメータの時系列データを周波数領域で解析したときに得られる複数の周波数と所定パラメータとの関係に対して、所定値以上の類似度を示すような関数に設定されている。したがって、振動パターンで車輪を加振した際に、車両が所定路面上を実際に走行したときの、異音・騒音の発生状態を所定値以上の類似度で再現することができる。以上により、高い汎用性を確保することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の加振装置１において、制御部（コントローラ４０）は、複数の周期関数のうちの低周波数の周期関数の振動パターンで車輪Ｗを加振する場合には、複数の周期関数のうちの高周波数の周期関数の振動パターンで車輪Ｗを加振する場合よりも長い期間、車輪Ｗを加振することを特徴とする。

一般に、外乱によって車両が加振されている場合、その加振周波数が低いときには、加振周波数が高いときと比べて、車両の共振状態が発生するまでの時間が長くなる。これに対して、この加振装置によれば、低周波数の周期関数の振動パターンで車輪を加振する場合には、高周波数の周期関数の振動パターンで車輪を加振する場合よりも長い期間、車輪が加振されるので、低周波の外乱によって車両の共振が発生する状態を適切に再現することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の加振装置１において、加振機１０は、車輪Ｗに当接することにより、車輪Ｗを加振可能な当接部材（第２ローラ１６）と、当接部材を車輪Ｗに当接させながら所定方向に往復動させるとともに、往復動の反転位置を変更可能なアクチュエータ（油圧アクチュエータ１２）と、を有し、制御部（コントローラ４０）は、加振機１０が車輪Ｗを加振する際の振動パターンにおいて複数の周期関数のそれぞれに固有の振幅が得られるように、アクチュエータの往復動の反転位置を制御することを特徴とする。

この加振装置によれば、加振機が当接部材及びアクチュエータを有しており、このアクチュエータは、当接部材を車輪に当接させながら所定方向に往復動させるとともに、往復動の範囲を変更可能になっている。そして、制御部により、加振機が車輪を加振する際の振動パターンにおいて複数の周期関数のそれぞれに固有の振幅が得られるように、アクチュエータの往復動の反転位置が制御されるので、車両が所定路面上を実際に走行した際における車輪の所定パラメータの推移を適切に再現することができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の加振装置１において、加振機１０は、当接部材に対向するように設けられ、当接部材との間に車輪Ｗの下側部を係止可能な係止部材（第１ローラ１７）をさらに有し、アクチュエータは、当接部材を水平方向に沿って往復動させることを特徴とする。

この加振装置によれば、係止部材と当接部材との間に車輪の下側部が係止された状態で、アクチュエータによって、当接部材が水平方向に沿って往復動されるので、車輪と当接部材との当接箇所に対して斜め方向に振動が入力されることになる。それにより、その分力成分の振動が各車輪の前後方向及び上下方向に作用することになるので、１つのアクチュエータによって、車輪をその前後方向及び上下方向に加振することができる。これに加えて、車両が左右の車輪を備えている場合には、２つの加振機によって、左右の車輪をそれぞれ位相をずらしながら加振することによって、左右の車輪の各々を左右方向にも加振することができる（なお、本明細書における「当接部材を水平方向に沿って往復動させる」ことは、当接部材を水平方向に対して平行に往復動させることに限らず、当接部材を水平方向に対して所定角度（例えば±数度）分、傾いた方向に往復動させることを含む）。

本発明の一実施形態に係る加振装置の外観を示す斜視図である。 前載置板部及び加振機の構成を示す斜視図である。 加振機の構成を示す斜視図である。 加振機の構成を示す平面図である。 図４のＣ－Ｃ線に沿った断面などを示す図である。 加振装置において車両が加振可能に載置された状態を示す図である。 加振時に車輪に作用する押圧力及びその分力成分を示す説明図である。 車両走行中の車輪が路面突起に当接する際の推移を示す図である。 図８の車輪における加速度曲線を示す図である。 図９の加速度曲線の周波数スペクトルの解析結果を示す図である。 図１０の周波数スペクトルの平均値を摸擬化した図である。 油圧アクチュエータによる加振入力の推移の一例を示す図である。 図１２の加振入力の推移に対応する第２ローラの往復動状態を示す図である。 加振制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る加振装置１について説明する。本実施形態の図１に示す加振装置１は、車両を検査するために、車輪を介して車両を加振するものであり、この加振装置１には、４つの加振機１０（図３に１つのみ図示）が設けられている。

この加振装置１では、後述するように、４つの加振機１０によって、検査対象の車両Ｖにおける４つの車輪Ｗ（図５，６参照）がそれぞれ加振され、それにより、車両Ｖにおける異音・騒音などの発生の有無などが検査される。なお、以下の説明では、便宜上、図１の矢印Ａ１－Ａ２のＡ１側を「前」、Ａ２側を「後」といい、矢印Ｂ１－Ｂ２のＢ１側を「右」、Ｂ２側を「左」といい、上側を「上」、下側を「下」という。

加振装置１は、検査時に車両Ｖを載置するための載置台２を備えており、この載置台２は、床Ｆ（図５，６参照）上に設置されている。この載置台２は、左半部と右半部が面対称に構成されているので、以下、左半部を例にとって説明する。

この載置台２の左半部は、前後方向に延びる載置部４と、この載置部４の前後に設けられた前後のスロープ部３，３とを備えている。前スロープ部３は、その表面が載置部４の前端に連続する平面部と、この平面部に連続して前方に斜め下がりに延びる傾斜面とになっている。

また、後スロープ部３は、その表面が載置部４の後端に連続する平面部と、この平面部に連続して後方に斜め下がりに延びる傾斜面とになっている。車両Ｖは、検査を開始する際、床面から後スロープ部３を介して載置部４上に移動するとともに、検査の終了後、載置部４から前スロープ部３を介して床面に移動する。

一方、載置部４は、上方から下方に向かって順に、前後の載置板部５，６、天板部７及びベース板部８などを備えている。ベース板部８は、前後方向に延びる平板状のものであり、その前後端部が前後のスロープ部３，３に一体に固定されている。ベース板部８は、床面上に載置され、図示しない固定具（例えばアンカーボルト）を介して、床Ｆに堅固に固定されている。

天板部７は、前後方向に延びており、ベース板部８と平行に配置されている。また、前載置板部５は、前後方向に延びており、その前端部は、前スロープ部３の平面部に載置されているとともに、その左右両端には、一対の長孔５ａ，５ａが形成されている。前載置板部５の前端部は、この長孔５ａの縁部において、油圧クランプ装置９を介して前スロープ部３に固定されている。

また、前スロープ部３には、左右方向に延びる長孔３ａが形成されており、油圧クランプ装置９は、前載置板部５の長孔５ａと前スロープ部３の長孔３ａに嵌合した状態で、前載置板部５及び前スロープ部３を上下方向から挟持している。それにより、前載置板部５は、前スロープ部３に固定されている。

前載置板部５の中央部には、開口５ｃが設けられている。この開口５ｃは、平面視矩形に形成され、前載置板部５を上下方向に貫通している。この開口５ｃの下方には、加振機１０（図３参照）が配置されており、この加振機１０の詳細については後述する。

さらに、前載置板部５の後端部及び後載置板部６の前端部には、長孔５ｂ，６ｂが形成されている。油圧クランプ装置９と同様の油圧クランプ装置９Ａが、これらの長孔５ｂ，６ｂに嵌合した状態で、前載置板部５及び後載置板部６を挟持しており、それにより、前載置板部５及び後載置板部６は油圧クランプ装置９Ａによって互いに固定されている。

以上の構成により、前載置板部５及び前スロープ部３が油圧クランプ装置９による固定から解放された状態では、前載置板部５は、長孔３ａの長さ分、左右方向に移動可能になることで、前載置板部５は、図１に示す最大幅位置と、図示しない最小幅位置との間で左右方向に移動可能に構成されている。

さらに、油圧クランプ装置９，９Ａによる固定が解除されている状態では、前載置板部５は、長孔５ａ，５ｂの前後方向の長さ分だけ、前スロープ部３に対して相対的に前後方向に移動可能になっている。具体的には、前載置板部５は、図１に示す最大長さ位置と、図示しない最小長さ位置との間で前後方向に移動可能に構成されている。

一方、後載置板部６の後端部は、その上面が前述した前載置板部５の前端部の上面と同じ高さに配置され、前載置板部５の前端部と面対称に構成されている。すなわち、後載置板部６の後端部は、後スロープ部３の平面部に載置されており、その左右両端部には、一対の長孔６ａ，６ａが形成されている。

また、後スロープ部３にも、左右方向に延びる長孔３ａが形成されており、油圧クランプ装置９は、後載置板部６の長孔６ａと、後スロープ部３の長孔３ａに嵌合した状態で、後載置板部６及び後スロープ部３を上下方向から挟持している。それにより、後載置板部６は、後スロープ部３に固定されている。

さらに、後載置板部６の中央部には、開口６ｃが設けられている。この開口６ｃは、平面視矩形に形成され、後載置板部６を上下方向に貫通しているとともに、前載置板部５の前述した開口５ｃと同じサイズに構成されている。また、この開口６ｃの下方には、加振機１０が配置されている。

以上の構成により、後載置板部６及び後スロープ部３が油圧クランプ装置９による固定から解放された状態では、後載置板部６は、長孔３ａの長さ分、左右方向に移動可能になることで、後載置板部６は、図１に示す最大幅位置と、図示しない最小幅位置との間で左右方向に移動可能に構成されている。

さらに、油圧クランプ装置９，９Ａによる固定が解除されている状態では、後載置板部６は、長孔６ａ，６ｂの前後方向の長さ分だけ、後スロープ部３に対して相対的に前後方向に移動可能になっている。具体的には、後載置板部６は、図１に示す最大長さ位置と、図示しない最小長さ位置との間で前後方向に移動可能に構成されている。

次に、図２～図７を参照しながら、加振機１０について説明する。なお、図２は、理解の容易化のために、天板部７を省略した構成を示している。本実施形態の加振装置１では、前載置板部５の開口５ｃの下方に配置された加振機１０と、後載置板部６の開口６ｃの下方に配置された加振機１０は同様に構成されているので、以下、前載置板部５の開口５ｃの下方に配置された加振機１０を例にとって説明する。

加振機１０は、平面視矩形の可動ベース板１１上に設けられており、この可動ベース板１１は、その底面がベース板部８の上面に面接触した状態で、図示しないマグネットクランプを介して、ベース板部８に固定されている。

また、ベース板部８の上面には、４つの位置変更装置３０及び多数のフリーベアリング（図示せず）が設けられている。４つの位置変更装置３０は、平面視矩形に配置されており、可動ベース板１１は、これらの位置変更装置３０に取り囲まれるように設けられている。

各位置変更装置３０は、複数の歯付きプーリと、これらのプーリに巻き掛けられた歯付きベルトと、１つの歯付きプーリを駆動するモータ機構などを備えている（いずれも図示せず）。各位置変更装置３０の歯付きベルトの両端部は、可動ベース板１１の４つの所定部位に連結されている。また、多数のフリーベアリングは、可動ベース板１１の下方の位置に配置されている。

以上の構成により、マグネットクランプによる固定が解除された状態では、可動ベース板１１は、４つの位置変更装置３０におけるプーリの回転動作に伴って、多数のフリーベアリングを転動させながら、ベース板部８上を移動する。すなわち、可動ベース板１１は、ベース板部８に対する相対的な位置が変更可能に構成されている。そして、可動ベース板１１は、そのように変更された位置において、マグネットクランプを介してベース板部８に固定される。

加振機１０は、図３～５に示すように、油圧アクチュエータ１２、加振アーム１３、一対のボールジョイント２０，２０、一対の加振シャフト１４，１４、一対の静圧軸受１５，１５、第２ローラ１６、第１ローラ１７及び通路台１８などを備えている。

なお、図５などでは、理解の容易化のために、第２ローラ１６及び第１ローラ１７の断面部分のハッチングが省略されている。また、本実施形態では、油圧アクチュエータ１２がアクチュエータに相当し、第２ローラ１６が当接部材に相当し、第１ローラ１７が係止部材に相当する。

油圧アクチュエータ１２は、油圧シリンダ１２ａ、ピストンロッド１２ｂ、ブラケット１２ｃ及び油圧制御回路機構１２ｄなどを備えている。油圧シリンダ１２ａは、ブラケット１２ｃを介して、可動ベース板１１及び前載置板部５に固定され、支持されている。

この油圧シリンダ１２ａには、油圧制御回路機構１２ｄが接続されている。この油圧制御回路機構１２ｄからの油圧が供給されることにより、油圧シリンダ１２ａは、ピストンロッド１２ｂを前後方向に駆動する。

この油圧制御回路機構１２ｄは、電磁スプール弁機構及び油圧回路などを組み合わせたものであり、コントローラ４０（図４参照）に電気的に接続されている。油圧制御回路機構１２ｄでは、コントローラ４０によって電磁スプール弁機構が制御されることにより、油圧シリンダ１２ａに供給する油圧が制御される。それにより、ピストンロッド１２ｂの移動状態及び往復動状態が制御されることで、第２ローラ１６の動作状態が制御される。

このコントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、後述するように、加振制御処理を実行する。

この加振制御処理では、コントローラ４０によって、油圧制御回路機構１２ｄから油圧シリンダ１２ａに供給される油圧が制御されることで、第２ローラ１６による車輪Ｗの加振状態が制御される。それにより、車両Ｖが車輪Ｗを介して加振されることによって、車両Ｖにおける異音・騒音などの発生の有無などが検査される。なお、本実施形態では、コントローラ４０が記憶部及び制御部に相当する。

油圧アクチュエータ１２のピストンロッド１２ｂの先端部には、加振アーム１３が連結されており、それにより、加振アーム１３は、ピストンロッド１２ｂを介して前後方向に駆動／加振されるように構成されている。

加振アーム１３の左右両端部は、ボールジョイント２０，２０を介して、加振シャフト１４，１４の前端部にそれぞれ連結されている。これらの加振シャフト１４，１４は、左右方向に間隔を存して配置され、互いに平行に前後方向に所定長さで延びている。加振シャフト１４，１４は、断面円形の棒状の部材であり、静圧軸受１５，１５によって前後方向に摺動自在に支持されている。

各静圧軸受１５の内周面には、リセス（図示せず）が所定間隔で前後方向に並べて配置されており、これらのリセスが発生する油圧によって、加振シャフト１４は摺動自在に支持される。静圧軸受１５は、その上面が前載置板部５に、下面が可動ベース板１１にそれぞれ固定されている。

また、加振シャフト１４，１４の後端部には、軸受１６ａ，１６ａがそれぞれ設けられている。第２ローラ１６は、可動ベース板１１の上面から所定高さの位置で左右方向に延び、その両端部がこれらの軸受１６ａ，１６ａによってそれぞれ支持されている。

以上の構成により、第２ローラ１６は、油圧アクチュエータ１２によって、加振位置（例えば、図５に示す位置）と押出位置（図示せず）との間で少なくも駆動されるようになっている。さらに、油圧アクチュエータ１２が発生した前後方向の振動は、加振アーム１３及び加振シャフト１４，１４を介して、第２ローラ１６に入力される。

この第２ローラ１６には、図示しない駆動機構が内蔵されており、車輪Ｗの加振時には第２ローラ１６は、これが車輪Ｗに対して回転抵抗とならないように、駆動機構によって回転駆動されたり、自由回転したりするように構成されている。

一方、第２ローラ１６の後方には、第１ローラ１７が、第２ローラ１６に対向するとともに、互いに平行に設けられている。第１ローラ１７の左右両端は、一対の軸受１７ａ，１７ａによって支持されており、これらの軸受１７ａ，１７ａは、可動ベース板１１上に固定されている。この第１ローラ１７は、車輪Ｗの加振時に、第１ローラ１７が車輪Ｗに対して回転抵抗とならない方向に回転するように構成されている。

さらに、前述した通路台１８は、可動ベース板１１上の静圧軸受１５，１５の間に配置され、油圧アクチュエータ（図示せず）が内蔵されている。通路台１８は、この油圧アクチュエータによって、待避位置（例えば、図５に示す位置）と、押出位置にある状態の第２ローラ１６に当接する当接位置（図示せず）との間で少なくとも前後方向に駆動される。

通路台１８が当接位置まで移動し、押出位置にある第２ローラ１６に当接した場合、通路台１８によって第２ローラ１６が回転不能に保持される。これは、加振動作の終了後、車両Ｖの車輪Ｗが第２ローラ１６を乗り越えながら前方に移動する際、第２ローラ１６を回転停止状態に保持することで、車輪Ｗの駆動力が第２ローラ１６に伝達され、車輪Ｗが前方に移動しやすくするためである。

以上のように、載置台２の左半部は構成されており、載置台２の右半部も同様に構成されている。

次に、以上のように構成された加振装置１において、車両Ｖを検査する際の動作について説明する。まず、油圧クランプ装置９，９Ａ及びマグネットクランプを緩め、２枚の前載置板部５、２枚の後載置板部６及び４つの可動ベース板１１を移動可能な状態に設定する。

次いで、４つの可動ベース板１１を、４つの位置変更装置３０によって検査対象の車両Ｖのホイールベース及びトレッドに対応する位置にそれぞれ移動させた後、マグネットクランプによってベース板部８に固定する。可動ベース板１１の移動に伴い、可動ベース板１１と同時に、２枚の前載置板部５及び２枚の後載置板部６がホイールベース及びトレッドに対応する位置に移動する。そして、その位置で、これらの前載置板部５及び後載置板部６を、油圧クランプ装置９Ａを介して互いに固定すると同時に、油圧クランプ装置９，９を介して前後のスロープ部３，３に固定する。

次いで、各加振機１０における油圧アクチュエータ１２を駆動し、第１ローラ１７及び第２ローラ１６の間隔を、検査対象の車両Ｖの車輪Ｗのサイズに合わせた値に設定する。以上により、検査のための準備動作が終了する。

次いで、車両Ｖを後スロープ部３から載置台２に乗り上げるように移動させ、図６に示すように、４つの車輪Ｗが、前載置板部５の開口５ｇ及び後載置板部６の開口６ｇに嵌まり込んで下方に移動し、第１ローラ１７及び第２ローラ１６によって前後方向から挟持された状態にする。

この状態で、コントロール４０によって加振制御処理が実行されることにより、油圧アクチュエータ１２によって第２ローラ１６が前後方向に加振され、それに伴って、車輪Ｗが加振される。この加振中、第２ローラ１６の押圧力Ｆｏが車輪Ｗに作用した際、図７に示すように、押圧力Ｆｏの２つの分力成分Ｆｘ，Ｆｙが車輪Ｗに作用することになる。すなわち、第２ローラ１６を前後方向に加振することによって、車輪Ｗは、前後方向及び上下方向に同時に加振されることになる。

さらに、第２ローラ１６は、後述するように、複数の周期関数の態様の加振入力によって加振されるので、左右の車輪Ｗ，Ｗをそれぞれ加振する２つの加振機１０，１０の間において、第２ローラ１６への加振入力の位相を互いにずらすことによって、車輪Ｗは左右方向にも加振されることになる。以上のように、本実施形態の加振装置１の場合、前後方向をｘ軸方向とし、上下方向をｙ軸とし、左右方向をｚ軸として、車輪Ｗを３次元方向に加振可能に構成されている。

以上のように加振動作を実行し、車両Ｖの検査が終了した場合、油圧アクチュエータ１２によって、第２ローラ１６を図６に示す検査位置から、それよりも第１ローラ１７に近づいた押出位置（図示せず）まで移動させる。これと同時に、油圧アクチュエータによって、通路台１８を図６に示す待避位置から第２ローラ１６側に移動させる。それにより、通路台１８の後端部が押出位置にある第２ローラ１６に当接することで、第２ローラ１６は回転停止状態に保持される。

その状態で、車両Ｖが前方に移動を開始することにより、車輪Ｗは、回転停止状態の第２ローラ１６を乗り越えながら、２つのローラ１６，１７間から容易に抜け出すことができる。それにより、車両Ｖは、前方に移動し、前スロープ部３を介して載置台２から降りることができる。

次に、図８～１３を参照しながら、本実施形態のコントローラ４０によって実行される加振制御処理の原理及び制御動作などについて説明する。まず、車両Ｖが路面上を実走した際の車輪Ｗの加速度を加速度センサを用いて検出する。

この場合、車輪Ｗの加速度としては、サスペンションのバネ下部（例えば、ロワアームなど）の加速度が検出される。また、車両Ｖの走行中、車輪Ｗは上下方向、前後方向及び左右方向の３次元方向に加振される状態となるので、加速度も３次元方向に生じることになるが、以下の説明では、上下方向の加速度を例にとって説明する。

例えば、車両Ｖが図８に示す所定路面５０を走行した際の、車輪Ｗの加速度を検出した場合、図９に示すような加速度曲線が得られる。この所定路面５０は、石畳路を摸したものであり、平板状の突起５１が所定間隔で配置されている。

この場合、図８に示すように、車輪Ｗが突起５１よりも手前の位置Ｃ１から突起５１に当接する位置Ｃ２に達するまでの間は、車輪Ｗは、路面５０上を転動する状態となり、それにより、加速度は、図９の時刻ｔ１～ｔ２の期間に示すように、比較的、小さい値で変動する状態となる。

そして、車輪Ｗが位置Ｃ２に達し、突起５１に当接すると、加速度が急増する（図９の時刻ｔ２～ｔ３）。その後、車輪Ｗが位置Ｃ２から位置Ｃ３まで移動し、車輪Ｗのタイヤが弾性変形しながら突起５１を乗り越える状態になった場合、図９の時刻ｔ３～ｔ４の期間に示すように、加速度が急減する。それ以降、加速度は、図９の時刻ｔ１～ｔ４の期間と同じ変動状態を繰り返す。

ここで、図８に示す所定路面５０を走行した際の車輪Ｗの加速度を検出した場合、その検出結果は、検出タイミング毎にばらつく状態となるので、それらの加速度の検出結果を周波数スペクトル解析した場合、図１０に示すような解析結果が得られる。なお、本実施形態では、加速度が所定パラメータに相当し、図１０の解析結果が、車両が所定路面上を走行した際の所定パラメータの時系列データを周波数領域で解析したときに得られる複数の周波数と所定パラメータとの関係に相当する。

この図１０の加速度の周波数スペクトルにおいて、破線で示す曲線は、加速度の推移における最大値を示しており、一点鎖線で示す曲線は、加速度の推移における最小値を示しているとともに、実線で示す曲線は、加速度の推移の平均値を示している。本実施形態の場合、例えば、車両Ｖが図８に示す所定路面５０を走行した際の車輪Ｗの振動状態をシミュレーションするために、加振機１０によって車輪Ｗを加振した際、図１０の加速度の平均値の周波数スペクトル曲線に対して所定値（本実施形態では９０％）以上の類似度を有する周波数スペクトル曲線（図１１参照）が得られるように、加振機１０が制御される。

具体的には、以下に述べる制御手法により、加振制御処理が実行される。まず、加振機１０の油圧アクチュエータ１２から車輪Ｗに入力される加振入力は、複数の周期関数（本実施形態では正弦波関数）に設定されるとともに、複数の周期関数の周波数が、下記の加振期間毎に所定の最小値から所定の最大値までの間で所定値（例えば１Ｈｚ）ずつ漸増する値に設定される。

これと同時に、上記のように設定された周波数（以下、適宜「設定周波数」という）で加振する加振期間が、この設定周波数で車輪Ｗを加振した際に車両Ｖの共振状態が適切に得られるような値に設定される。すなわち、加振期間は、設定周波数が低周波数である場合、設定周波数が高周波数である場合よりも長い時間に設定される（図１２参照）。

これは、外乱によって車両が加振されている場合、その加振周波数が低いときには、加振周波数が高いときと比べて、車両の共振状態が発生するまでの時間が長くなるので、それに対応するためである。さらに、振幅としての変位が設定周波数に応じて設定される。

以上の制御手法により、加振入力は、図１１に示す周波数スペクトルが得られるように、図１２に示す波形の複数の周期関数（すなわち振動パターン）として車輪Ｗに入力される。

その際、図１２の時刻ｔ１０～ｔ１１の加振期間では、大きな振幅の加振入力を車輪Ｗに入力するために、第２ローラ１６は、図１３のＤ１位置を第１ローラ１７側の反転位置とする範囲内を往復動するように制御される。また、図１２の時刻ｔ１１～ｔ１２の加振期間では、時刻ｔ１０～ｔ１１の加振期間よりも小さな振幅の加振入力を車輪Ｗに入力するために、第２ローラ１６が、図１３のＤ２位置を第１ローラ１７側の反転位置とする範囲内で往復動するように制御される。

さらに、図１２の時刻ｔ１３～ｔ１４の加振期間では、比較的小さな振幅の加振入力を車輪Ｗに入力するために、第２ローラ１６が図１３のＤ３位置第１ローラ１７側の反転位置とする範囲内で往復動するように制御される。

次に、図１４を参照しながら、以上の加振制御処理の具体的な内容について説明する。この加振制御処理は、コントローラ４０によって所定の制御周期で実行される。

同図に示すように、まず、加振中フラグＦ＿ＥＸＣＩＴＥが「１」であるか否かを判定する（図１４／ＳＴＥＰ１）。この加振中フラグＦ＿ＥＸＣＩＴＥは、後述するように、加振制御処理を実行しているか否かを表すものである。

この判定が肯定（図１４／ＳＴＥＰ１…ＹＥＳ）で、前回以前の制御タイミングにおいて、加振制御処理を実行していたときには、後述するＳＴＥＰ４に進む。

一方、この判定が否定（図１４／ＳＴＥＰ１…ＮＯ）のときには、加振制御処理の実行条件が成立しているか否かを判定する（図１４／ＳＴＥＰ２）。この場合、ユーザによって加振装置１の加振開始スイッチ（図示せず）がＯＦＦからＯＮに切り換えられたときには、加振制御処理の実行条件が成立していると判定され、それ以外のときには、加振制御処理の実行条件が不成立であると判定される。

この判定が否定（図１４／ＳＴＥＰ２…ＮＯ）で、加振制御処理の実行条件が不成立であるときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判定が肯定（図１４／ＳＴＥＰ２…ＹＥＳ）で、加振制御処理の実行条件が成立しているときには、加振制御処理を実行すべきであると判定して、それを表すために、加振中フラグＦ＿ＥＸＣＩＴＥを「１」に設定する（図１４／ＳＴＥＰ３）。

次いで、パラメータ設定フラグＦ＿ＳＥＴが「１」であるか否かを判定する（図１４／ＳＴＥＰ４）。このパラメータ設定フラグＦ＿ＳＥＴは、以下に述べるように、パラメータ設定処理を実行する必要があるか否かを表すものである。

この判定が肯定（図１４／ＳＴＥＰ４…ＹＥＳ）のときには、パラメータ設定処理を実行する必要がないと判定して、後述するＳＴＥＰ８に進む。

一方、この判定が否定（図１４／ＳＴＥＰ４…ＮＯ）のときには、パラメータ設定処理を実行する必要があると判定して、パラメータ設定処理を実行する（図１４／ＳＴＥＰ５）。このパラメータ設定処理では、前述した加振入力の周期関数のパラメータとして、周期関数の周波数、加振期間及び振幅が以下に述べるように設定される。

まず、周期関数の周波数は、前述した所定の最小値が初期値として設定されるとともに、このパラメータ設定処理が実行される毎に、前述した所定値分、インクリメントした値に設定される。さらに、加振期間は、この処理で設定された周波数すなわち設定周波数に応じて、図示しないマップを検索することにより設定される。このマップは、コントローラ４０内のＲＯＭ内に記憶されている。

これに加えて、加振入力の振幅も、設定周波数に応じて、図示しないマップを検索することにより設定される。このマップも、コントローラ４０内のＲＯＭ内に記憶されている。このように、コントローラ４０には、複数の周期関数のデータが記憶されており、これらのデータに応じて、加振入力の周期関数における加振期間及び振幅が決定される。以上のように、パラメータ設定処理が実行される。

次いで、以上のパラメータ設定処理を実行したことを表すために、パラメータ設定フラグＦ＿ＳＥＴを「１」に設定する（図１４／ＳＴＥＰ６）。

次に、上記のように設定された加振入力の設定周波数、加振期間及び振幅を表す制御入力信号を油圧アクチュエータ１２に供給することにより、車輪Ｗの加振を実行する（図１４／ＳＴＥＰ７）。それにより、第２ローラ１６が加振入力の振幅に対応する範囲内で往復動し、車輪Ｗを加振することによって、図１２に示すような加振入力が車輪Ｗに入力される。

その後、加振期間が終了したか否かを判定する（図１４／ＳＴＥＰ８）。この判定が否定（図１４／ＳＴＥＰ８…ＮＯ）で、設定周波数での加振開始から加振期間が経過していないときには、そのまま本処理を終了する。

一方、この判定が肯定（図１４／ＳＴＥＰ８…ＹＥＳ）で、設定周波数での加振開始から加振期間が経過したときには、新たな周波数などを設定すべきであると判定して、それを表すために、パラメータ設定フラグＦ＿ＳＥＴを「０」に設定する（図１４／ＳＴＥＰ９）。

次いで、加振入力の周波数が前述した所定の最大値に設定されているか否かを判定する（図１４／ＳＴＥＰ１０）。この判定が否定（図１４／ＳＴＥＰ１０…ＮＯ）のときには、加振制御処理を継続すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。

一方、この判定が肯定（図１４／ＳＴＥＰ１０…ＹＥＳ）のとき、すなわち、加振期間が経過したタイミングで、加振入力の周波数が所定の最大値に設定されていたときには、それ以降、加振制御処理を実行する必要がないと判定して、車輪Ｗの加振を停止する（図１４／ＳＴＥＰ１１）。

次いで、加振を停止したことを表すために、加振中フラグＦ＿ＥＸＣＩＴＥを「０」に設定する（図１４／ＳＴＥＰ１２）。その後、本処理を終了する。

以上のように、図１４の加振制御処理を実行することにより、車輪Ｗの上下方向の加振状態が制御される。これと同時に、図１４と同様の制御手法により、車輪Ｗの前後方向の加振状態が制御される。

さらに、図示しないが、左右の加振機１０，１０によって左右の車輪をそれぞれ加振する際、左右の加振入力を両者の位相をずらしながら制御することによって、左右の車輪の各々が左右方向に加振される。

以上のように、本実施形態の加振装置１によれば、コントローラ４０により、加振機１０が複数の周期関数の態様の加振入力で車輪Ｗを加振するように、加振機１０が制御される。これらの複数の周期関数は、各々の周波数が所定の最小値から所定の最大値までの間で所定値（例えば１Ｈｚ）ずつ漸増するような正弦波関数に設定されるとともに、設定周波数で加振する加振期間が、この設定周波数で車輪Ｗを加振した際に車両Ｖの共振状態が適切に得られるような値に設定される。

それにより、車輪Ｗは、加振期間中、設定周波数で継続して加振されるので、車両における異音・騒音の発生時間を、従来の加振装置と比べて長くすることができる。さらに、設定周波数で加振する加振期間が、車両Ｖの共振が発生する状態を適切に再現できるような値に設定される。例えば、加振期間が、低周波数の加振入力で車輪Ｖを加振する場合には、高周波数の制御入力で車輪Ｗを加振する場合よりも長い期間に設定される。以上により、車両Ｖの共振状態を適切に発生させることができ、車両Ｖの共振に伴う異音・騒音を人間の聴覚で的確に聞き取れることができる。

また、加振機１０によって車輪Ｗを加振した際、車両Ｖが所定路面５０上を実際に走行した際の平均値の加速度の周波数スペクトル曲線（図１０）に対して、９０％以上の類似度を有する周波数スペクトル曲線（図１１）が得られるように、加振機１０が制御される。それにより、車両Ｖが所定路面５０上を実際に走行した際の、異音・騒音の発生状態を適確に再現することができ、高い汎用性を確保することができる。

これに加えて、コントローラ４０により、加振入力の振幅の大小に応じて、第２ローラ１６の反転位置すなわち往復動範囲を制御することができるので、車両Ｖが所定路面５０上を実際に走行した際に車輪Ｗに発生する加速度を適切に再現することができる。

また、本実施形態の加振装置１の場合、前述したように、車輪Ｗを上下方向、前後方向及び左右方向に加振することができるので、車両Ｖが所定路面５０上を実際に走行した際に車輪Ｗに発生する加速度を、上下方向に限らず、前後方向及び左右方向にも適切に再現することができる。

なお、実施形態は、複数の周期関数として、正弦波関数を用いた例であるが、これに代えて、余弦波関数、三角波関数、のこぎり波関数及び台形波関数などを複数の周期関数として用いてもよい。

また、実施形態は、所定パラメータとして、車輪の加速度を用いた例であるが、これに代えて、車輪の速度又は車輪の変位を所定パラメータとして用いてもよい。

さらに、実施形態は、加振入力として、変位を振幅とする周期関数を用いた例であるが、これに代えて、加速度又は速度を振幅とする周期関数を加振入力として用いてもよい。

一方、実施形態は、加振入力の設定周波数を所定値分ずつ漸増するように制御した例であるが、加振入力の周波数の制御手法はこれに限らず、加振入力の設定周波数を所定値分ずつ漸減するように制御してもよい。

また、加振入力の設定周波数を所定値分ずつ漸増させる実施形態の制御手法に代えて、加振入力の設定周波数を漸増させる際に、周波数域に応じて、設定周波数の増大幅を変えてもよい。例えば、設定周波数の増大幅を、低周波域では小さい値に設定し、高周波域では低周波域よりも大きい値に設定するように構成してもよい。

さらに、実施形態は、所定路面を図８の所定路面５０とした例であるが、本発明の所定路面はこれに限らず、所定路面５０以外の凹凸路面などを所定路面としてもよい。

一方、実施形態は、記憶部として、コントローラ４０を用いた例であるが、本発明の記憶部は、これに限らず、複数の周期関数を記憶するものであればよい。例えば、記憶部として、ＨＤＤなどのストレージなどを用いてもよい。

また、実施形態は、制御部として、コントローラ４０を用いた例であるが、本発明の制御部は、これに限らず、加振機を制御するものであればよい。例えば、制御部として、パーソナルコンピュータ及びサーバなどを用いてもよい。

さらに、実施形態は、車両Ｖが所定路面５０上を実際に走行した際の加速度の平均値の周波数スペクトル曲線に対して、９０％以上の類似度を有する周波数スペクトル曲線が得られるように、加振機１０を制御した例であるが、車両Ｖが所定路面５０上を実際に走行した際の、加速度の平均値の周波数スペクトル曲線に代えて、加速度の最大値又は最小値の周波数スペクトル曲線を用いてもよく、最大値と最小値の間の任意の加速度の周波数スペクトル曲線を用いてもよい。

また、所定値以上の類似度は、９０％以上の類似度に限らず、それ以外の所定値以上の類似度でもよい。例えば、７０～８９％以上の類似度でもよく、９１～９９％以上の類似度でもよい。

１ 加振装置
１０ 加振機
１２ 油圧アクチュエータ（アクチュエータ）
１６ 第２ローラ（当接部材）
１７ 第１ローラ（係止部材）
４０ コントローラ（記憶部、制御部）
５０ 所定路面
Ｖ 車両
Ｗ 車輪

Claims (4)

1. 車輪を加振することにより、当該車輪を介して車両を加振する加振装置であって、
   前記車輪を加振する加振機と、
   互いに異なる複数の周波数のそれぞれと当該互いに異なる複数の周波数のそれぞれに固有の振幅とを有する複数の周期関数を記憶する記憶部と、
   前記加振機が複数の期間のそれぞれにおいて前記記憶部に記憶されている前記複数の周期関数のそれぞれに応じた振幅及び周波数を有する振動パターンで前記車輪を加振するように、前記加振機を制御する制御部と、
   を備え、
   前記複数の周期関数は、前記車輪が前記振動パターンで加振されている際の前記車輪の加速度、速度及び変位の１つである所定パラメータの時系列データを周波数領域で解析したときに得られる前記複数の周波数と前記所定パラメータとの関係が、前記車両が所定路面上を走行した際の前記所定パラメータの時系列データを周波数領域で解析したときに得られる前記複数の周波数と前記所定パラメータとの関係に対して、所定値以上の類似度を示すような関数に設定されていることを特徴とする加振装置。
2. 請求項１に記載の加振装置において、
   前記制御部は、前記複数の周期関数のうちの低周波数の周期関数の前記振動パターンで前記車輪を加振する場合には、前記複数の周期関数のうちの高周波数の周期関数の前記振動パターンで前記車輪を加振する場合よりも長い期間、前記車輪を加振することを特徴とする加振装置。
3. 請求項１又は２に記載の加振装置において、
   前記加振機は、
   前記車輪に当接することにより、当該車輪を加振可能な当接部材と、
   当該当接部材を前記車輪に当接させながら所定方向に往復動させるとともに、当該往復動の反転位置を変更可能なアクチュエータと、
   を有し、
   前記制御部は、前記加振機が前記車輪を加振する際の前記振動パターンにおいて前記複数の周期関数のそれぞれに固有の前記振幅が得られるように、前記アクチュエータの前記往復動の前記反転位置を制御することを特徴とする加振装置。
4. 請求項３に記載の加振装置において、
   前記加振機は、
   前記当接部材に対向するように設けられ、前記当接部材との間に前記車輪の下側部を係止可能な係止部材をさらに有し、
   前記アクチュエータは、前記当接部材を水平方向に沿って往復動させることを特徴とする加振装置。

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