JPH02141642A - 車の車輪懸架試験装置 - Google Patents

車の車輪懸架試験装置

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JPH02141642A
JPH02141642A JP1238364A JP23836489A JPH02141642A JP H02141642 A JPH02141642 A JP H02141642A JP 1238364 A JP1238364 A JP 1238364A JP 23836489 A JP23836489 A JP 23836489A JP H02141642 A JPH02141642 A JP H02141642A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は測定プレートと、所定範囲内、例えば0 25
11zの範囲内で変化する周波数で測定プレートを振動
させる振動付与装置と、車のタイヤから測定プレートに
伝達される垂直方向の力を測定する測定装置と、測定さ
れた力値を記憶するメモリ装置と、測定された力値を処
理する処理回路とを備え、所定周波数範囲内での車の車
輪懸架機構、特に車輪懸架機構の緩衝吸収部材を試験す
る車輪懸架試験装置に関する。
(従来の技術) 通常型を路りで走行させる場合型の車輪懸架機構が受け
る振動周波数は0から25 Hzの範囲内にある。この
周波数範囲内にあって従来の、車輪懸架機構には通常2
個の共振周波数が生ずる、即ちスブラング質量の共振と
アンスプラング質量の共振とが生じる。アンスプラング
質量の共振は12から17 Hzの範囲内にあり、この
共振周波数では、車輪から測定プレートに伝達される最
小残留垂直力が決定される。またこの周知の車輪懸架試
験装置の場合、試験結果は緩衝吸収部材の動作に対する
最小残留力から決定される。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の車輪懸架試験装置においては、最
小残留垂直力が緩衝吸収部材の外に車を構成する他の変
数の影響を受けるので、常時結果が正しいものにならな
い問題があった。
しかして本発明の目的はかかる欠点を除去した車輪懸架
試験装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば上記目的は、測定プレートと、所定範囲
内で変化する周波数で測定プレートを振動させる振動付
与装置と、車のタイヤから測定プレートに伝達される垂
直方向の力を測定する測定装置と、測定力値を記憶する
メモリ装置と、測定力値を処理する処理回路と、測定さ
れた力値に相当する周波数値を記憶する第1の記憶装置
と、アンスプラング質量、タイヤ及び緩衝吸収部材から
構成される線形二次質量バネシステムの数学的モデルを
記憶する第2の記憶装置と、記憶された測定力値および
これに対応する周波数値から最小力値および対応する周
波数値を決定する決定装置と、前記の数学的モデルに基
づき最小測定力値及びこれに対応する周波数値から相対
減衰率を計算する計算装置とを備えた、所定周波数範囲
内での車の車輪懸架機構を試験する車輪懸架試験装置を
提供することにより達成される。
(作用) 上述のように構成された本発明の車輪懸架試験装置によ
れば相対減衰率が測定結果から計算され、次に試験する
車、即ち新車にこの相対減衰率の望ましい設計値が比較
され得る。数学的なモデルによれば、試験車のアンスプ
ラング質量の共振周波数で測定した最小残留垂直力が最
適値にされ得、車輪懸架機構を新しい相対減衰定数が有
数時に得られる最小残留垂直力と比較することも可能に
なる。更に、測定値を最適値の関数として表すことも出
来ることになる。
(実施例) 第1図を参照するに、本発明の車両の車輪懸架試験装置
が簡略に示されており、タイヤ2を有する車輪1は支承
アーム3に装着され、支承アーム3自体はヒンジ4を介
し車体5に固定されている。
車体支承バネ6及び緩衝吸収体7は車体5と支承アーム
3との間に配設さ・れる。車体支承バネ6の強さは走行
時に路面に対しタイヤ2を正常に当接させ、路上面の凹
凸に関係無く車両の搭乗者に快適さを与えるべく設定さ
れる。緩衝吸収体7により、車輪1及び支承アーム3の
過剰な移動エネルギが吸収される。
一般に、車輪懸架は第2図のモデルにより数学的に表さ
れ得る。第2図において、滅2は車体質量の車輪により
支承される成分であり、スプラング質量(sprung
 mass)と呼ばれる。一方、車輪の質量、タイヤ、
バネの質量、緩衝吸収体及び支承アームの質量がM!で
表される。この質ff1M1はアンスプラング質m (
unsprung mass)とも呼ばれる。K2はス
プラング質量とアンスプラング質量との間のバネであり
、D2は緩衝吸収体である。Kl及びDIは使用するタ
イヤとバネの剛さ及び内部の緩衝度を夫々示している。
車の車輪懸架を試験するため、車の車輪が車輪を支承す
るプラットホーム(測定プレート8)上で駆動される。
測定プレート8は振動発生機構9により振動されるよう
構成される。この振動発生機構自体は周知であり例えば
、ドイツ国特許第3゜320、570号、米国特許第3
.937.058号及びフランス円節2.575.82
7号に示されている。
測定プレート8の振動の振幅は通常一定値、例えば3+
++mであり、この振動はスブラング質量とアンスプラ
ング質量の両方の共振周波数を含む周波数範囲内、例え
ばOから2511zの周波数範囲内にある。車輪懸架体
は測定プレート8からの振動を受けて振動され、車輪か
ら測定プレート8へ高調波が伝達される。図示の実施例
の場合、測定プレート8は電子測定装置として構成され
ているので、伝達された高調波の振幅及び動重量が異な
る周波数に対して測定される。第3図にはこの振幅特性
の一例が包絡線で示される。一般に、2個の共振周波数
ωいω□が現れ、ω1.はスブラング質量の共振周波数
でありほぼII(zと2)1zの間にあり、ωHはアン
スプラング質量の共振周波数でありほぼ1211zと1
711zの間にある。
第3図に示すように、共振周波数ω□で最小垂直残留力
(力あるいは静力の平均値により正規化されたもの)が
生じ、この最小垂直残留力は従来の車輪懸架試験装置の
緩衝吸収体あるいは車輪懸架機構の品質及び安全性の目
安として採用されている。既述のように、従来の車輪懸
架試験装置では、この最小垂直残留力が全体の車両設計
、即ち車輪懸架機構の全部材による影響を受けるので、
常に好ましい結果を与えることが出来ない。
これに対し本発明による車輪懸架試験装置の特徴は、車
輪懸架基準値に対し二次の簡単な数学的なモデルを用い
て車輪懸架機構を評価できることにある。このモデルは
第4図の如く構成される。
このモデルにより共振周波数ω、1の近傍の範囲で車輪
懸架機構を十分に高精度に試験出来ることが判明した。
第4図において、Bは車体を示し、このモデルでは固定
状態にあるものとする。Mはアンスプラング質量であり
Tは振幅E周波数ωで高調波振動する測定プレートを示
す。ここで第2図に示すようなスプラング質量とアンス
プラング質量との間に与えられるバネに2はタイヤKに
よるより剛いバネに含まれるものと考える。且つ、タイ
ヤ内の小さな制動力は通常緩衝吸収体りに対し無視でき
る程度のものである。
第4図のモデルの場合、与える高調波をE−e目“1)
で表わすと、次の関係式が得られる。
・・・ (1) ここに、Fは測定プレートにかかる垂直方向の力の振幅
、Kはタイヤのバネ係数、Eは測定プレートにより与え
られる振動の振幅、Pはω/ω。
で表される正規化される周波数、ωは角振動数、ω。は
ω。−3QRT(K/ M)で表される、制動(減衰)
されない二次システムの共振周波数であり、ZはZ=D
/(2Mω。)で表される。二次システムの相対減衰率
である。更に、Mはアンスプラング質量でありDは緩衝
吸収体りの絶対減衰値である。
上式(1)から、P−3QRT(2)/2の場合式(1
)は相対減衰率2と無関係となり1に等しくなることが
理解されよう。従って、P −S Q It 丁(2)
 / 2での周〃u数はωcut−ω、、 / (S 
Q lマT(2))で表され、1Fl=K・IシIとな
る。これはまたP→ψの場合に相当する。従って、総て
の周波数特性は基準値として使用される点P= 5QR
T(2)/2を通過することになる。
更に式(1)から、共振ピーク値1)(Z )は相対減
衰率Zの関数として移動することが分かる。即ら、P(
Z)−3QRT(1/2+ 1/2SQRT(1+ 8
Z”))=・(2)異なるZ値に対する式(])の振幅
特性が第5図に示されている。
本発明によれば、車輪は測定プレート8により異なる周
波数で振動されるよう構成され、重直地からF(第3図
参照)の振幅−周波数特性曲線はセンサlOにより測定
され、測定値及び周波数値はメモリ11に記憶される。
この測定結果から、相対減衰率Zの近似値が式(1)及
び(2)に基づく上述の数学的モデルをもって比較され
る。
この計算された相対減衰率は車輪懸架試験を行う車のタ
イヤの相対減衰率と比較される。点P=1/ 2SQR
T (2)での振幅IK−EIの値を用いることにより
、所定の減衰率(新車の場合)に対する共振中の最小残
留垂直力の最適値を計算し実測値を最適値の分数の形で
表すことが出来る。
測定して得られた振幅−周波数曲線から相対減衰率を計
算する方法の1例を以下に説明する。
測定プレート8が〇−約2511zの範囲内の周波数を
受ける場合、車輪懸架試験装置では周期時間(逆周波数
)及び力の振幅の対応する絶対または相対重量(力)振
幅に対する測定値を示す表がメモリIIに記憶されてい
る。例えば、周期iでは周期時間は’r (i )及び
相対振幅はF(i)で表されるものとすると、測定する
値T(i)、 P(i)を示す表は周期時間が単調に増
加するように順序付けされる。
減衰のため観察された共振ピーク値ω□は自由に制動さ
れていないシステムの共振周波数より高い周波数に位置
する(式(2)及び第5図参照)。
相対減衰率Zを決めるために、上述した周波数ω7゜、
が用いられ、これによれば振幅Fは相対減衰率に左右さ
れず、相対減衰率に対し独立せ1.められる。
振幅比R(Z)=IF(ω−r)l/ IP(ωH)l
は式(+)に式(2)を代入し一連・のZ値に対して計
算される(第6参照)。周波数比Q(Z)はQ(Z)・
ω++/ωrerP(Z)・5QRT(2)で表され、
また同じ一連のZ値に対し計算され得る。これらの値R
(Z)、 Q(Z)は上述の数学的モデルにより計算さ
れ、メモ1月2内の表に永久的に記憶され、この後基準
値として使用される。このようにして計算した値が次の
表1に示される。
、02 .04 .10 .12 表  ! Q(Z)   R(Z) 1.415  .0400 1.416  .0797 1.419  .11g9 1.423  .1575 +、428  .1952 1.434  .2319 1.441  .2673 1448  .3015 1.457  .3344 、20         1.466 22        1.476 24         1、486 ・26         1.497 、28         1.509 、 :(Q          1.52032   
      1、533 、34         1.545 、36         1.558 .38         1,571 、40         1.584 、42         1.598 .44         1.611 、46         1.625 、48          +、 639、410  
       1.653、52          
+、 667.54         1.68+ 、 56         1.、695581゜?0
9 .4243 .5014 .5461 .5466 .6042 2I5 .6377 53t .7064 .7180 .60          1,723       
  .739262          1.737 
        .749064          
 1.752         .758366   
       1.766         .767
168          1.780       
  .7755.70          1.794
         、lR34測定した振幅−周波数曲
線の相対減衰率Zはこの表1を用い処理装置13により
以下のステップ・シーケンスに基づき決定される。即ち
、ステップ1: 表1から値z1例えばZ = 0.3
5が取り出される。
ステップ2: 測定する値T(i)、F(i)の表から
共振周期T1が検索され、表1からQ (Z)が検索されて、ステップlで 取り出した値2を用いて周期Tr。
t (Z) = Tk−Q(Z)が決定される。
ステップ3: 測定する値T(i)、 F(i)の表か
ら、ステップ2で決定された周期T rs 、(2)に相当する振幅F(ωrefl Z)が検索さ
れる。
ステップ4: 振幅比R’ (Z) = F(ω、、 
r)/ F(ωk)計算される。
ステップ5: 取り出した値Zに対する表Iの値R(Z
)を用いて値R″(Z)が計算される。
表1の値Q、Rは値Zの関数として単調に増加するので
、値Zは二進探索により決定出来る。このようにして得
られる計算アルゴリズムが第7図に示される。
このアルゴリズムによれば、値Zは表1から連続する2
個の値LIn+ 2□8の間にあり、最終的にR(Z)
とR’ (Z)との差が最小となるよう選択される。
更に処理装置13により、例えばキーボード14によっ
て導入される最適相対減衰率Zに対する最小残留垂直力
の最適値が計算される。Z=0.4が導入されると、最
適値は次の式により計算される。
F、1= Fror/ R([1,40)ここに、Fr
。、は」二連した計算で導入した値Zに対応する値Rを
表Iから用いて決定される。
次に最小残留垂直値の最適値は測定した平均値■?から
F。plを減算することにより得られる。このようにし
て得られた最小残留垂直値の最適値と相対減衰率の決定
値は好適な表示装置15に表示される。
異なるタイプの車に対するZの所定の最適値を示してい
る表から値Zを検索可能であることが理解されよう。
(発明の効果) 」二連のように構成された本発明による車の車輪懸架試
験装置によれば、周波数値が相対減衰率の影響を受ける
ことなく算定され得、最小残留垂直力が緩衝吸収部材の
外の構成の変数の影響を受けないので、高精度に懸架試
験を実現できる等の効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を採用する車輪懸架試験装置の簡略説明
図、第2図は第1図の車輪懸架試験装置の従来のモデル
を示す図、第3図は車輪から測定プレートに伝達される
力の関係を周波数の関数として示すグラフ、第4図は本
発明による線形二次モデルを示す図、第5図及び第6図
は本発明の数学的モデルを説明するためのグラフ、第7
図は本発明の車輪懸架試験装置に採用されるモデルの計
算アルゴリズムを説明する図である。 1・・・車輪、2・・・タイヤ、3・・・支承アーム、
4・・・ヒンジ、5・・・車体、6・・・車体支承バネ
、7・・・緩衝吸収体、8・・・測定プレート、9・・
・振動発生機構、10・・・センサ、11・・・メモリ
、12・・・メモリ、13・・・処理装置、14・・・
キーボード、15・・・表示装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)測定プレートと、所定範囲内で変化する周波数で
    測定プレートを振動させる振動付与装置と、車のタイヤ
    から測定プレートに伝達される垂直方向の力を測定する
    測定装置と、測定力値を記憶するメモリ装置と、測定力
    値を処理する処理回路と、測定された力値に相当する周
    波数値を記憶する第1の記憶装置と、アンスプラング質
    量、タイヤ及び緩衝吸収部材から構成される線形二次質
    量バネシステムの数学的モデルを記憶する第2の記憶装
    置と、記憶された測定力値およびこれに対応する周波数
    値から最小力値および対応する周波数値を決定する決定
    装置と、前記の数学的モデルに基づき最小測定力値及び
    これに対応する周波数値から相対減衰率を計算する計算
    装置とを備えた、所定周波数範囲内での車の車輪懸架機
    構を試験する車輪懸架試験装置。
  2. (2)計算装置により記憶された測定力値及びこれに対
    応する周波数値から基準力値が決定され、基準力値及び
    周波数値が相対減衰率に対し実質的に独立し、相対減衰
    率が基準力値と最小測定力値との比により決定されるよ
    うに設けられてなる特許請求の範囲第1項記載の車輪懸
    架試験装置。
  3. (3)第2の記憶装置が相対減衰率、これに対応する基
    準力値と最小測定力値との比、基準周波数値及び最小周
    波数値の表を記憶するメモリにより構成されてなる特許
    請求の範囲第1項又は第2項記載の車輪懸架試験装置。
  4. (4)所定の相対減衰率を導入する装置と、数学的モデ
    ルに基づき所定の相対減衰率及び基準力値から最適の最
    小測定力値を決定する装置とを備えてなる特許請求の範
    囲第2項又は第3項記載の車輪懸架試験装置。
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