JPH02151743A - シャシダイナモ装置 - Google Patents

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］ 本発明はシャシダイナモ装置、特に車体をシャシダイナ
モ上で実質的にその重心位置にて支持してその進行方向
以外の運動方向に対してできるだけ自由に支持すると共
に車体の連続旋回走行を再現可能なシャシダイナモ装置
に関するものである。

［従来の技術］ 車両の制動時における安定性や旋回時の諸特性等各種の
運動性能について実走行時と近似した状態を再現しなが
らその運動性能、耐久性を台上試験することが望まれて
おり、このためにシャシダイナモ装置が実用化され、車
両の実走行を近似的に再現し、あるいは特殊な状況を細
かく分析するために極めて有用である。

このようなシャシダイナモ装置としては、オディエのシ
ャシダイナモ装置が周知であり、例えば「自動車技術」
誌　１９７５年２９巻１０号　第９７８〜９８５頁にそ
の内容が示されている。

この従来装置によれば、車体はシャシダイナモ上で前後
方向には移動することなくかつそれ以外の運動に対して
は十分な自由度を持ち、すなわち左右上下の並進運動と
ローリング、ピッチング及びヨーイングの回転運動に対
しては何らの拘束作用も生じないように車体がシャシダ
イナモ上で支持されている。

そして、このために、従来装置の支持装置は車体を実質
的にその重心位置で支持すると共に、前記各方向に対し
ては車体が自由に移動可能とされている。

従って、このような従来のシャシダイナモ装置によれば
、車体の制動時及び旋回時における各種の挙動を実走行
と極めて近似した状態でかつ台上試験で再現することが
可能となり、実路面走行では危険性が高い拘束性能乃至
限界領域でのシミュレーションテストを正確に行うこと
が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来装置においても、実路面走行と
は相当に異なった状況しか再現できないという問題があ
り、特に連続旋回走行に対しては必ずしも満足できるシ
ミュレーションテストが行えなかった。

このような従来における困難性は装置の幾つかの問題点
から生じており、以下にその代表的な課題を列記する。

まず、従来において、旋回走行時に生じる遠心力付Ｉｊ
は重心支持装置が車体に横力を与えることによって行っ
ていたが、エンジンオイルの片寄り等の再現はできない
。

また、車体の旋回時には車体のスリップアングル及び各
タイヤのスリップアングルをそれぞれ考慮しなければな
らないが、従来の装置においてはこれらの特性に対して
はほとんどシミュレーションができないという課題があ
った。

すなわち、従来装置では、シャシダイナモのローラは４
輪間時にかつ連動して回転駆動されており、このような
単純モードのローラ駆動では前記車体及び各タイヤ毎に
異なるスリップアングルを設定することが不可能であっ
た。

更に、車体の旋回再現に重要な車体のヨーイングに対し
ても、従来装置においては、車体の重心位置に対して正
しいヨーイングを与えることができないという課題があ
った。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、車体の連続旋回走行を実路面走行に近似した
状態で再現可能な改良されたシャシダイナモ装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、シャシダイナモ
自体を傾けて車体に擬似遠心力を作用させるシャシダイ
傾斜機構と、シャシダイナモの車輪駆動ローラの向きを
個別独立に制御するために各ローラに対して設けられた
向き可変機構と、前記重心支持装置に設けられ、車体を
シャシダイナモに押し付けてシャシダイナモ傾斜時の不
足接地力を補償する接地力発生機構と、重心支持装置に
加わる横力を測定する横力測定装置と、車体をシャシダ
イナモ上でヨーイングさせるヨーコントロール機構と、
ヨーイング時のヨーモーメントを測定するヨーモーメン
ト測定器と、を含み、車体の旋回走行を再現可能とした
ことを特徴とする。

［作用］ 従って、本発明によれば、特に連続旋回走行を極めて容
易に再現して無人運転によって車両の極限的な耐久テス
トその他を実現することが可能となる。

すなわち、本発明によれば、旋回時に車体に作用する遠
心力を従来のような単なる横力発生だけではなく、実質
的に車体を傾けて遠心力を作用させ、これにより、実際
の走行旋回時に極めて近似した自然な遠心力を発生させ
ることができ、例えばこのような遠心力発生時には車体
内のオイル偏りなども実走行に近い状態が再現可能であ
る。

また、旋回時における車体のスリップアングルの設定は
車体自体をヨーイング制御することによって所望のヨー
アングルがサーボ制御可能である。

これは、ある操舵角が与えられたときにシャシダイベー
スで発生する車体のヨーモーメントが０となるようにヨ
ーアングルが決定することにより行われ、はぼ実走行と
同一の車体のスリップアングルの再現が可能となる。

また、本発明によれば、シャシダイナモの各ローラは個
別独立にその速度及び向きが制御されており、特に、各
ローラの向きが個別に可変制御されることはタイヤのそ
れぞれのスリップアングルに合わせた走行状態を再現で
きる利点がある。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第４図には車両の旋回走行時における車体とタイヤの進
行方向が図示されている。

図において、車体１００は前輪を操舵して旋回中心Ｏを
中心として旋回すると、車両の進行方向は、旋回円の接
線方向Ａに対して車体の向きＢがγで示される偏角を示
し、この偏角γは車体のスリップアングルとして知られ
ている。

また、このとき、前記操舵作用によって前輪タイヤはＣ
で示される向きにあるが、実際のタイヤ接地点進行方向
はＤで示される如く偏角δを有し、この偏角δはタイヤ
のスリップアングルとして知られている。もちろん、こ
れらのタイヤのスリップアングルδは各タイヤ毎に異な
る値となり、例えば一方の後輪に対してはそのスリップ
アングルは図においてδＲとして示されている。

また、このような旋回運動を行うとき、車体１００には
遠心力Ｆ。が作用している。

従って、このような旋回運動を再現するためには、シャ
シダイナモ装置において、前記遠心力Ｆｏと車体及びタ
イヤのスリップアングルγ、δを実路走行に近い状態で
設定することが好ましい。

第５図には、前記旋回走行時における車体ヨーイングを
含んだ各タイヤの速度ベクトルが示されており、本発明
において、このような実際の走行状態に即したシミュ、
レーションテストを行うためには、シャシダイベースの
各車輪に対応したローラがこのような速度ベクトルに合
わせた個別独立な動きを必要とすることが理解される。

すなわち、旋回している車両はその車両重心Ｇが円運動
をすると共に車両自身が自転を行い、この自転は車両の
１周に対して１回転となる。そしてこの車体の自転（ヨ
ー運動）の速度ベクトルは各タイヤに対してその重心移
動速度ベクトルと加算されて実際の各タイヤの接地点の
速度ベクトルが合成される。

第５図には、このベクトル合成作用が示されており、車
両の進行方向ベクトルＶａに車体ヨーイングによる速度
ベクトルｖｙを合成したタイヤ接地点速度ベクトルＶが
得られ、前記車両重心Ｇの進行方向速度ベクトルＶａに
対するタイヤ接地点速度ベクトルＶの偏角θが各タイヤ
に対するフラットベルト角度として設定されなければな
らない。

前記車体ヨーイングによる速度ベクトルＶｙは車速ひと
旋回半径Ｒにより決定される。

第１図には本発明に係るシャシダイナモ装置の好適な実
施例が示されており、シャシダイナモ１０に車体１００
が固定されて旋回走行が再現されている状態を示す。

シャシダイナ上１０自体はシャシダイベース１２に車体
１０００重力支持装置及び各輪毎に設けられたローラを
含み、ベース１２のフロア１２ａの上側には重心支持装
置が設けられ、またフロア１２ａの下側には本発明に特
徴な各輪毎の向き及び速度調整可変なローラが設けられ
ている。なお、実施例によれば、二〇ローラはフラット
ベルトから成り、これによって、車体ヨーイングを考慮
した場合においても各タイヤに対するローラ頂点からの
ずれにより起る誤差力を吸収することができる。

重心支持装置は第２図に示される如く、従来のオディエ
のシャシダイナモ装置と同様に、車体１００の両側にお
いて車体をその重心位置で支持して前後方向への運動が
拘束されるが、他の左右上下の並進運動及びローリング
、ピッチング、ヨーイングの回転運動に対しては自由に
車体１００が動けるように支持する。

このために、車体１００にはシャシを固定する車両固定
治具１４が連結され、この治具１４の先端が図示の如き
複数のリンク機構によって支持され、前記治具１４を前
後方向には拘束するが、他の移動及び回転方向に対して
は各リンクが自由に動くことによって非拘束状態とする
ことができる。

このリンク支持機構の詳細は既にオディエのシャシダイ
ナモとして周知であるのでその詳細な説明は省略する。

第１図に戻って、本発明でまず特徴的なことは、車体１
００に自然な遠心力を与えるためにシャシダイカモ１０
自体が基板１６に対して傾斜可能なことであり、このた
めに、前記シャシダイベース１２は基板１６に対してヒ
ンジ１８により回動自在に支持されている。

また、実施例におけるシャシダイ傾斜機構は前記ヒンジ
１８と共に、シャシダイ傾斜用シリンダ２０を含み、こ
れによって、シャシダイベース１２を所定の傾斜角αで
自由に傾斜させ車体１００に擬似遠心力を作用させるこ
とができる。

そして、このような車体傾きにより、車体１００内では
そのオイルその他が実路走行と同様に偏りを起こし、こ
れによって自然な遠心力を車体１００に作用させること
が可能である。第１図の旋回状態において、車体１００
は紙面を上から下方向に進行していると仮定して左旋回
の状態を示す。

第６図には、実路走行における車体１００に加わる遠心
力Ｆ０と車重Ｗとの合成ベクトルが示されており、この
とき遠心力Ｆ。は ＦｏｍＷｔａｎ　ａ で示される。

一方、第７図には本発明における擬似遠心力の作用ベク
トルが示されており、このときには車重Ｗは第６図と異
なり、シャシダイナモ装置の鉛直方向に作用して発生す
る擬似遠心力Ｆ、もＦ、−Ｗｓｊｎα となり、また第７図の実際の車重方向に対してはＷｃｏ
ｓαとなることが明らかであり、これらのことは本発明
における擬似遠心力発生時には、車重及び遠心力の両者
か第７図の実走行に対して不足することが理解される。

第７図においてこの不足分は車重に対してＷ。

そして遠心力に対してｆで示されており、本発明の装置
は車重の不足分を補償するために接地力発生機構として
付加されている。

この接地力発生機構は、実施例において前記リンク機構
に組み込まれたタイヤ接地カシリンダ２２として車体１
００の両側にそれぞれ設けられている。この車重不足分
Ｗは ｗ−Ｗ（１−ｃｏｓα） で示される。従って、この不足分Ｗを接地力発生機構の
シリンダ２２が車体１００をシャシダイナモに押し付け
る作用を行うことによって接地力を補償することができ
る。

一方、前記遠心力不足分子を補償するために、本発明に
よれば、遠心力発生機構が補助機構として設けられてお
り、実施例によれば、従来の横方向位置制御シリンダ２
４が遠心力補償機構として兼用されている。

この遠心力不足分子は ｆ　＝Ｗ　（ｔａｎ　ａ　−５ｉｎ　（Ｚ）で求められ
、この遠心力不足分子は通常のシミュレーションテスト
により必ずしも大きくないことが知られているので、本
発明によれば、この遠心力補償を省略することも可能で
ある。

前記遠心力が車体１００に作用された場合の車体１００
に加わる横力は本発明において横力測定器にて１Ｉｐ１
定されており、実施例において、この横カバｊ定器は前
記横方向位置制御シリンダ２４に接続された横力Δｐ１
定用日用ロードセルから成り、横方向位置制御及び遠心
力付加のいずれにおいてもロードセル２６が車体１００
の横力を正しく検出する。

本発明において次に特徴的なことは、重心支持装置にヨ
ーコントロール機構が設けられ、車体１００をシャシダ
イカモ１０上で任意量ヨーイング可能なことであり、こ
のために、重心支持リンクには左右それぞれ一対のヨー
コントロールシリンダ２８．３０が組み込まれている。

第３図には、このヨーコントロール機構によって車体１
００が車両進行方向Ａに対してＢで示される向きに偏角
されている状態を示し、これによって車体のスリップア
ングルγが設定されている。

また、このときのヨーモーメントを測定するために、重
心支持装置にはヨーモーメント測定器が設けられており
、実施例におけるヨーモーメント測定器は各ヨーコント
ロールシリンダ２８．３０に連結されたヨーモーメント
測定用ロードセル３２．３４から成る。

従って、これらのロードセル３２．３４によってヨーイ
ング時に車体１００に加わるヨーモーメントを測定する
ことができる。

以上のようにして本発明によれば、車体１００の重心支
持装置内に遠心力補助機構及び車体のヨーイング制御機
構が組み込まれているが、更に本発明において特徴的な
ことは、シャシダイナモローラが各輪毎に独立して設け
られ、更にこれらの各ローラが別個独立にその駆動ロー
ラの向きを可変σ、１ノ御されていることである。

また、実施例において、これらの駆動ローラは更にその
回転速度が制御されると共に、前記旋回時におけるタイ
ヤのローラ頂点からのずれによる誤差力を吸収するため
にフラットベルトから形成されていることを特徴とする
。

第１，３図において、各駆動ローラにはフラットベルト
３６が掛けられており、車体１００の前後方向の幅を十
分に広く取っている。周知のごとく、各ローラのローラ
輔３８には動力計が設けられているが、本発明において
、これらの動力計４０は各輪毎に独立して設けられてい
ることを特徴とする。

従って、各ローラ、実施例によればフラットベルト３６
は各輪毎に向きを可変することができ、更に実施例によ
れば、その回転速度も自由に変化することができる。

実施例において、フラットベルトの駆動方向を可変とす
るため、動力計４０は揺動板４２に固定されており、こ
の揺動板４２は揺動軸４４を中心としてシャシダイベー
ス１２上で回動可能であり、この向きを変えるために向
き可変モータ４６が各フラットベルト毎に設けられてい
る。

従って、各輪毎に向き可変モータ４６を駆動することに
よってフラットベルト３６の向きを第３図に示される如
き所望の方向に定めることが可能となり、これによって
タイヤスリップアングルδを各輪毎に任意に設定するこ
とが可能となる。

以上のようにして本発明によれば、車両旋回時における
各輪毎に異なるタイヤスリップアングルをローラあるい
はフラットベルトの向きによって任意に設定することが
可能となり、実際の旋回走行時の再現性を極めて良好に
保つことが可能となる。

もちろん、このような制御を行うため、車体１００には
無人による操舵作用を行うためにステアリングアクチュ
エータ４８及びアクセルアクチュエータ５０が組み込ま
れ、電気的な制御信号によってステアリングの操舵角及
びアクセル開度を任意に外部から無人制御することがで
きる。

本発明に係るシャシダイナモ装置の構成は以上から明ら
かであり、以下に旋回シミュレーションテストの手順を
詳細に説明する。

テスト亭備 旋回シミュレーションテストに供される車両１００はシ
ャシダイカモ１０上に第２図に示される如（重心支持装
置によって車両の重心位置固定と等価に固定される。

この結果、車両１００はその前後方向の移動が拘束され
、一方その他の並進運動及び回転運動に対しては自由な
運動状態となり、またこのときの横力及びヨーモーメン
トはそれぞれロードセル２６．３２．３４によって測定
することができる。

以上のようにして車体１００はシャシダイナモ１０上に
しっかりと保持され、ステアリングアクチュエータ４８
及びアクセルアクチュエータ５０によって所望の制御モ
ードが設定される。

以上の車体１００の支持と同時に旋回時における遠心力
の補償が予め演算され、前述した如く車体傾斜角ａと車
重Ｗから必要な車止不足分Ｗ及び遠心力不足分子が予め
求められる。

更に、旋回時における各タイヤの接地点速度が前述した
第５図に基づいて旋回半径、車体スリップアングルの関
数として予め演算され、このときの車速ひは予めシミュ
レーションテストに必要なデータとして与えられている
。

更に、本シミュレーションテストの準備として、フラッ
トベルト３６の角度演算が前記第５図のベクトル図に基
づいて求められ、この角度θは車体スリップアングルγ
、旋回半径Ｒそして車速ひの関数として求められる。

直進テスト 以上の準備状態が完了するとシミュレーションテストが
運転開始され、まず通常の直進運転が行われる。

この直進運転においては、アクセルアクチュエータ５０
がエンジンブースト値が所望車速での設定値となるよう
に制御され、従来のシャシダイナモチストと同様である
のでその詳細な説明は省略する。

旋回テスト 前記直進運転によって所望速度ひが得られた状態で旋回
運転が開始され、この旋回運転はステアリングアクチュ
エータ４８に所望の制御信号を加えることによって車輪
を操舵して行われる。

本発明において特徴的なことは、このようなリモートコ
ント−ロールによる操舵時に、この操舵角に応じた各部
の旋回状態、すなわちンヤシダイナモの傾斜角、遠心力
及び車重の補償、車体スリップアングル、フラットベル
ト角度が再現されることである。

以下に、前記各部の再現状態を詳細に説明する。

前記ステアリング制御によって車体１００を操舵すると
、重心支持装置には横力が発生し、これは旋回と反対側
の支持装置におけるロードセル２６にて測定される。

従って、このような横力に応じてシャシダイナモ１０は
第１図に示される如く所望の傾斜角αで傾斜制御され、
同時にこのときの傾斜角αと車重Ｗで定まる前述した車
重補償力Ｗ及び遠心力補償力ｆがそれぞれタイヤ接地カ
シリンダ２２及び横方向位置制御シリンダ２４によって
発生される。

従って、装置１０において、傾斜角αはロードセル２６
で測定される横力Ｆが支持装置の治具重量Ｗｇに対して Ｆ−Ｗｇｓｌｎα となるように制御され、このときの各部のベクトルが第
８図に示されている。

以上のようにしてシャシダイナモ１０の傾斜角αが設定
され、次にこのときのヨーモーメントが０となるように
ヨーコントロールシリンダ２８゜３０が車体１００をヨ
ー制御する。

これによって、車体１００は、例えば第３図の如く必要
な車体スリップアングルγを与えられ、実路走行時と同
様の状態となる。

以上のようにして、車体１００のヨーイングが設定され
ると、次に、前述した第５図から明らかなごとく、各タ
イヤ接地点速度ベクトルが定まり、シャシダイナモ１０
の各ローラに対して設けられているフラットベルトの向
き可変モータ４６に所定の駆動１シ号が供給され、各タ
イヤに対してそれぞれのフラットベルト３６は所望のタ
イヤスリップアングルθを設定する。もちろん、このと
きに各タイヤ接地点の速度ベクトルも求められ、本実施
例によれば、このようにして求められた速度ベクトルに
対応して各フラットベルト３６が駆動制御される。

以上のようにして、遠心力、車体及びタイヤのスリップ
アングルが設定されると、全体の系が安定した状態で設
定されたステアリング角に見合う旋回状態が再現される
こととなる。

なお、前述したシャシダイナモ１ｏの傾斜角αと旋回半
径Ｒとの関係については以下の如くして定められている
。

シャシダイナモ傾斜角αから遠心力Ｆ。が求められ、 ＦｏｓｌＩＩＷｔａｎα この結果、遠心力Ｆ、と車速ひから旋回半径Ｒが以下の
ようにして求められる。

ＦＯ−ＷＸ　（ひ／３．６　）　”　／９．８　Ｘ　２
　ＲＲ−ＷＸひ’　／２　Ｘ９．８　Ｘ３．Ｏ”　ｘｌ
；’。

−ＷＸｙ２／　２　Ｘ９．８　Ｘ３．８　’　ＸＷｔａ
ｎ　ａ−９２／２５４ｔａｏ　ａ 従って、このようにして傾斜角αが定まれば旋回半径Ｒ
が求められることとなる。

従って、本実施例によれば、この旋回半径Ｒをコントロ
ールボードで表示しておくことによりステアリング角リ
モートコントロールにて旋回半径Ｒの目標値にシミュレ
ーションテストを集束させることができる。

もちろん、実際のテストにおいてステアリング角を旋回
半径Ｒによってフィードバック制御することにより、予
め車速ひと必要な旋回半径Ｒを設定するのみで自動的に
本発明に係るシャシダイナモ装置の旋回状態を再現する
ことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、任意の車速及び
旋回半径での連続旋回走行をシャシダイナモ上で再現す
ることができるので、テスト台上で実路走行に極めて近
似したテストを行うことが可能となる。

すなわち、本発明によれば、実路走行では不可能な旋回
゛ト径のテストを実現することができ、また実路走行で
は危険度が高い極限的な走行も行うことが可能となる利
点がある。

更に、このようなテスト台上での連続旋回が可能である
ため、旋回時の耐久評価を実現することを１■能とする
。

史に、本発明によれば、車体及びタイヤのスリップアン
グルをシミュレート可能であることから、テストコース
走行で不可能である車体及びタイヤのスリップアングル
の測定も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシャシダイナモ装置の好適な実施
例を示すシミュレーションテスト状態の概略説明図、 第２図は第１図における車体の重心支持装置の要部を示
す説明図、 第３図は第１図におけるスリップアングルを設定した状
態の支持状態説明図、 第４図は車両の旋回状態における車体及びタイヤのスリ
ップアングルを示す説明図、 第５図は車体旋回状態におけるタイヤ接地点の速度ベク
トルを示す説明図、 第６図は旋回時における遠心力のベクトル説明図、 第７図は本発明におけるシャシダイナモ傾斜時の遠心力
ベクトルを示す説明図、 第８図は本発明の遠心力を発生するための横力をｄｌｌ
ｊ定して所望の傾斜角を得るための作用を示す説明図で
ある。 １０　　・・・ ２０　　・・・ ２４　　・・・ ２６　　・・・ ２ｇ、３０ ３２．３４ ３６　　・・・ ４０　　・・・ ４６　　・・・ １００　　　・・・ シャレダイナモ シャレダイナモ傾斜用シリンダ 横方向位置制御シリンダ 横カフ１１１１定用ロードセル ・・・　ヨーコントロールシリンダ ・・・　横力ｉ’ｌｌ定用ロードセル フラットベルト 動力計 フラットベルト向き可変モータ 車体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シャシダイナモ上で車体を左右上下の並進運動とローリ
   ング、ピッチング及びヨーイングの回転運動に対して非
   拘束であり、かつ進行方向に対して拘束するよう実質的
   に車体の重心位置を支持する重心支持装置を有するシャ
   シダイナモ装置において、 シャシダイナモ自体を傾けて車体に擬似遠心力を作用さ
   せるシャシダイ傾斜機構と、 シャシダイナモの車輪駆動ローラの向きを個別独立に制
   御するために各ローラに対して設けられた向き可変機構
   と、 前記重心支持装置に設けられた、 車体をシャシダイナモに押し付けてシャシダイナモ傾斜
   時の不足接地力を補償する接地力発生機構と、 重心支持装置に加わる横力を測定する横力測定装置と、 車体をシャシダイナモ上でヨーイングさせるヨーコント
   ロール機構と、 ヨーイング時のヨーモーメントを測定するヨーモーメン
   ト測定器と、 を含み、車体の連続旋回走行を再現可能なシャシダイナ
   モ装置。