JPH0440338A - 車両基本特性試験機の制御方法及び制御装置 - 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〕 本発明は一般的に車両基本特性試験機の制御方法及び制
御装置に係り、特に、車両基本特性試験機におけるタイ
ヤ設置面における前後方向、左右方向或いは回転方向の
荷重を零制御する制御方法及び制御装置に関するもので
ある。

〔従来の技術］ 車両基本特性試験機は一般に、車両の各種の基本的な特
性を試験するために使用され、これが備える４つのシリ
ンダ機構の各々のプランジャがその頂部に有する上下、
前後、左右の各方向に移動できる回転動テーブルに、被
試験車両の各タイヤがそれぞれ載せられて試験が行われ
る。

各シリンダ機構は、第４図の部分断面図に示すような構
成となっていて、電気油圧サーボ式の上下加振アクチュ
エータ１１が基礎Ｂ上に設置されている。この上下加振
アクチュエータ１１は、図示しないサーボ弁を介して油
圧が供給されるシリンダＩｌａと、このシリンダｌｌａ
に液密状態で嵌装され油圧によって上下方向、即ちＺ方
向に往復動されるピストンロッドｌｌｂとからなり、ピ
ストンロッドｌｌｂの上端には、Ｚ方向に直交する平坦
面を頂部に有する上下動テーブルｌｌｃが形成されてい
る。

上記上下動テーブルｌｌｃには、その平坦面上に転動コ
ロ１２ａを介して前後方向（Ｘ方向）及び左右方向（Ｙ
方向）に移動自在に前後左右動テーブル１２が載置され
、またその周辺部に電気油圧サーボ式の前後加振アクチ
ュエータ（前後左右動テーブル１２の背後にあって図示
せず）と、電気油圧サーボ式の左右加振アクチュエータ
１３とが固定されている。上記前後左右動テーブル１２
には、その前後の端面の一方に前後加振アクチュエータ
のピストンロッドが、左右の端面の一方に左右加振アク
チュエータ１３のピストンロッド１３ａがそれぞれ連結
されているが、各連結は他方のアクチュエータが振動を
加えたときにその方向の前後左右動テーブル１２の移動
を許容するように行われる。

上記前後左右動テーブル１２には、その上面中央部に回
転動テーブル１４が転動コロ１４ａを介して回転自在に
配置され、またその中央凹部に回転動テーブル１４を回
転駆動する回転アクチュエータ１５が回転方向には不動
で上下方向に君子移動できるように固定されている。回
転アクチュエータ１５の出力軸１５ａは回転動テーブル
１４に連結されている。回転動テーブル１４は、Ｘ、Ｙ
及びＺの３軸方向の荷重と検出する４つの圧電式３軸セ
ンサ１４ｂを一対の円板１４ｃによって挟み付けた構成
となっている。また、回転アクチュエータ１５の出力軸
１５ａと回転動テーブル１４との間には、回転トルクを
検出する回転トルクセンサ１６が介装されている。回転
動テーブル１４の上面には試験をしようとする車両のタ
イヤＴが載置される。

なお、１７は上下動テーブルｌｌｃの上下変位量を検出
する変位センサである。また、図には示していないが、
前後アクチュエータ及び左右アクチュエータ１３による
前後左右動テーブル１２の前後及び左右方向の変位量を
検出するための変位センサや、回転アクチュエータ１５
による回転動テーブル１４の回転量を検出するための回
転角センサも設けられている。

上述した車両基本特性試験機において、タイヤＴが設置
される回転動テーブル１４は、前後（χ）、左右（Ｙ）
、上下（Ｚ）及び回転（θ）に移動可能になっていて、
各種試験はｘ、ｙ、ｚ及びθの各ベクトルの組み合わせ
によって実行されるが、試験項目によっては、Ｚを除＜
ｘ、ｙ及びθに関する荷重値又はトルク値を零にするサ
ーボ制御が必要になる場合がある。

この零荷重サーボ制御が必要になる理由は以下のためで
ある。本来零追尾するべきベクトル要素において機械的
に摩擦係数が零をもった機構を作ればよいが、機械式の
ベアリングも実用上有限値をもっているので力を零にす
るには限界があり、また機械式のベアリングを使った機
構では装置が大型、複雑になり実用的でないためであり
、その解決策として上記零荷重サーボ制御が採用されて
いる。

この零荷重サーボ制御では、Ｘ、Ｙ及びθの各軸のベク
トルのアクチュエータを直接タイヤ設置面である回転動
テーブル１４に取付ける構造にし、荷重を零にしたい軸
、例えばθ軸においてθ方向にタイヤＴから力を受ける
と、θ方向が力学的に自由になるように、θ軸に加わる
トルクを検出してその値が零になるように制御すること
によりトルク零を実現しようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、試験は１つの試験項目について周期的に行われ
るが、被試験車両の振動応答特性が本試験荷重制御ルー
プに組み込まれているため、制御系、すなわちループ伝
達関数のループゲインを上げて行くとループが不安定に
なり、ループゲインを無闇に上げることができない。ま
た一般に、サーボ弁のスプールの零位置のずれ及びアク
チュエータと加力点との間の静摩擦や動摩擦に起因して
定常偏差を生じるが、ループゲインが有限であるため、
定常偏差値を小さくするには限界がある。

実際の定常偏差の例をハンドルギヤ比試験を例にして説
明すると、車両の前輪タイヤＴを第５図に示すように回
転動テーブル１４上に載置し、タイヤ接地面の回転トル
クが零となるようにトルク指令信号（第６図（Ｃ））を
零にして回転アクチュエータ１５をトルク零制御した状
態で、ハンドルＨを左右に回転したとき（第６図（ａ）
）には、タイヤ接地面に発生するトルクは、理想的には
完全に零になるはずであるが、実際には左右回転によっ
て所定のトルクＥｔｌ　　、Ｅｔｆｆｉが発生する（第
６図（ｂ））。

これをタイヤ回転角とタイヤ回転トルクとの関係で示す
と、第７図に示すようになる。第７図において、Ｔ、は
サーボ弁のスプールの零位置のズレに起因する定常偏差
、Ｔ２は静摩擦及び動摩擦に起因する定常偏差である。

よって本発明は、上述した従来のものの問題点に鑑み、
サーボ系のループのゲインを大きくし過ぎて系を不安定
にすることなく、零荷重サーボ制御時の定常偏差を小さ
くすることのできる車両基本特性試験機の制御方法及び
制御装置を提供することを課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明により成された車両基本
特性試験機の制御方法は、前後、左右及び回転方向に移
動自在になされたテーブルと、該テーブルを前記方向の
各々においてそれぞれ独立に駆動するアクチュエータと
、前記方向の各々において前記テーブルに作用する荷重
を検出する荷重検出手段とを備える車両基本特性試験機
の前記テーブルに車両のタイヤを載置し、前記テーブル
に載置したタイヤを前記方向の１つの方向に繰り返し移
動したとき、該方向において前記荷重検出手段によって
検出される前記テーブルに作用する荷重が零となるよう
に前記アクチュエータを零荷重サーボ制御するようにし
た制御方法において、前記テーブルに載置したタイヤを
少なくとも１サイクルの間移動したとき前記荷重検出手
段によって検出される前記テーブルに作用する荷重を荷
重データとして収集して記憶し、前記サイクルの終了後
、前記記憶した荷重データを反転して荷重指令信号を作
成し、該作成した荷重指令信号に基づいて前記アクチュ
エータをサーボ制御することを特徴としている。

上記課題を解決するため本発明により成された車両基本
特性試験機の制御装置は、前後、左右及び回転方向に移
動自在になされたテーブルと、該テーブルを前記方向の
各々においてそれぞれ独立に駆動するアクチュエータと
、前記方向の各々において前記テーブルに作用する荷重
を検出する荷重検出手段とを備える車両基本特性試験機
の前記テーブルに車両のタイヤを載置し、前記テーブル
に載置したタイヤを前記方向の１つの方向に繰り返し移
動したとき、該方向において前記荷重検出手段によって
検出される前記テーブルに作用する荷重が零となるよう
に前記アクチュエータを零荷重サーボ制御する制御装置
において、前記テーブルに載置したタイヤを少なくとも
１サイクルの間移動したとき前記荷重検出手段によって
検出される前記テーブルに作用する荷重を荷重データと
して収集して記憶する記憶手段と、前記サイクルの終了
後、前記記憶手段に記憶した荷重データを反転して荷重
指令信号を作成する荷重指令信号作成手段とを備え、該
荷重指令信号作成手段によって作成した荷重指令信号に
基づいて前記アクチュエータをサーボ制御することを特
徴としている。

〔作　用〕

上記構成において、前後、左右及び回転方向に移動自在
になされ、アクチュエータによって各方向においてそれ
ぞれ独立に駆動されるようになされたテーブルに車両の
タイヤを載置し、テーブルに載置したタイヤを１方向に
繰り返し移動したとき、その方向においてテーブルに作
用する荷重を荷重検出手段によって検出し、この検出し
た荷重が零となるようにアクチュエータを零荷重サーボ
制御するに当たって、テーブルに載置したタイヤを少な
くともエサイクルの間移動したとき荷重検出手段によっ
て検出されるテーブルに作用する荷重を荷重データとし
て収集して記憶し、上記サイクルの終了後、上記記憶し
た荷重データを反転して荷重指令信号を作成し、該作成
した荷重指令信号に基づいてアクチュエータをサーボ制
御するようにしているので、作成した荷重指令信号に基
づいてアクチュエータを動作させたとき、荷重検出手段
の出力には何らの荷重も検出されなくなり、テーブルに
載置したタイヤを移動してもテーブルに何らの荷重も作
用されることがなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による車両基本特性試験機の制御方法を
実施する制御装置を示し、制御装置は予め定めたプログ
ラムに従って動作するマイクロコンピュータ（ＣＰＬＩ
）２０を有する。このＣＰＵ２０には、バス２１を介し
てＤ／Ａ変換回路２２及び２３とＡ／Ｄ変換回路２４と
が接続されている。

Ｄ／Ａ変換回路２２はその入力に供給されるデジタル信
号からなるハンドル角度指令信号をアナログ信号に変換
して出力し、これを加算点２５の＋入力に入力する。加
算点２５の出力信号は、サーボアンプ２６を介して電気
油圧式のハンドル駆動モータ２７のサーボ弁２７ａに入
力され、サーボ弁２７ａを制御してハンドル駆動モータ
２７を所定の角度位置に動作させる。ハンドル駆動モー
タ２７の出力軸２７ｂは、回転角センサ２８を介して車
両のハンドル軸Ｈに連結されている。回転角センサ２８
はハンドル軸Ｈの回転角度に応した回転角信号を出力し
、これを角度アンプ２９を介して加算点２５の一人力に
印加し、これによって加算点２５の出力には、ハンドル
角度指令信号と回転角信号との差である偏差信号が出力
され、これによってハンドル軸Ｈが指令信号によって指
示された角度位置に駆動される。

Ｄ／Ａ変換回路２３はその入力に供給されるデジタル信
号からなるトルク指令信号をアナログ信号に変換して出
力し、これを加算点３０の＋入力に入力する。加算点３
０の出力信号は、サーボアンプ３１を介して電気油圧式
の回転アクチュエータ１５のサーボ弁１５ｂに入力され
、サーボ弁１５ｂを制御して回転アクチュエータ１５を
所定の角度位置に動作させる。回転アクチュエータ１５
の出力軸１５ａは、トルクセンサ１６を介して回転動テ
ーブル１４に連結されている。トルクセンサ１６は回転
動テーブル１４に作用する回転トルクに応したトルク検
出信号を出力し、これをトルクアンプ３２を介して加算
点３０の一人力に印加すると共に、Ａ／Ｄ変換回路２４
の入力に供給する。これによって加算点３０の出力には
、トルク指令信号とトルク検出信号との差である偏差信
号が出力され、これによって回転動テーブル１４にはト
ルク指令信号によって指示されたトルクが作用されるよ
うになる。また、トルクアンプ３２の出力のトルク検出
信号はＡ／Ｄ変換回路２４によってデジタル信号に変換
され、バス２１を介してＣＰＵ２０に取り込まれてその
内部のメモリに格納される。

ＣＰＵ２０は、１サイクル分のハンドル角度指令信号を
出力した後、内部メモリに格納したトルク信号を読み出
し、その反転したものを新しいトルク指令信号としてＤ
／Ａ変換回路２３の入力に供給する。

以上の構成の制御装置を使用して実行する本発明の制御
方法を、第２図のタイミングチャートを参照して説明す
る。

先ずＣＰＵ２０は、第２図（ａ）に示すように、θ、十
θ及び−θと変化する１サイクルのハンドル角度指令信
号をＤ／Ａ変換回路２２を介して出力し、この指令信号
と回転角センサ２８からの回転角信号との偏差信号によ
ってハンドル駆動モータ２７をサーボ制御して指令信号
に従ってハンドルを駆動する。ＣＰＵ２０はまた、第２
図（Ｃ）に示すように、この時零トルク指令信号をＤ／
Ａ変換回路２３を介して出力し、この指令信号とトルク
センサ１６からのトルク検出信号との偏差信号によって
回転アクチュエータ１５をサーボ制御して指令信号に従
って回転動テーブル１４を駆動するが、トルクセンサ１
６の出力には第２図（ｂ）に示すようなトルク検出信号
が発生され、このトルク検出信号がＡ／Ｄ変換回路２４
を介してＣＰＵ２０によって収集されてその内部メモリ
に格納される。

内部メモリに格納されたトルク検出信号は最初の半サイ
クルの振巾がＥｔ＋　、後半の半サイクルの振巾がＥｔ
ｚとなっている。

その後ＣＰＵ２０は次のサイクルのハンドル角度指令信
号を出力するが、このときには上記内部メモリに格納し
たトルク検出信号Ｅｔ＋及びＥｔｚを反転した第２図（
Ｃ）に示すようなトルク検出信号を出力する。このこと
によって２サイクル以降にはトルクセンサ１６が発生す
るトルク検出信号は第２図（ｂ）に示すように略零とな
る。

上述の動作を行うに当たってＣＰＵ２０は第３図のフロ
ーチャートに示す仕事を実行する。

ＣＰＵ２０は例えば電源の投入によって動作を開始し、
その最初のステップＳ１においてイニシャライズを行い
、フラグを「０」にクリアする。

続いてステップＳ２に進み、ここで図示しない操作手段
によって試験開始操作が行われるのを待って試験開始操
作が行われたらステップＳ３に進む。

ステップＳ３においてはハンドル角度指令信号を出力し
てからステップＳ４に進み、ここでフラグが「１」であ
るか否かを判定する。今このステップＳ４の判定がＮＯ
のとき即ちフラグが「０」のときにはステップＳ５に進
み、ここで零トルク指令信号を出力する。続いてステッ
プＳ６に進み、ここでトルク検出信号を読取りこれを内
部メモリに格納する。

その後ステップＳ７に進み、ハンドル角度指令信号を１
サイクル分出力したか否かを判定し、この判定がＮＯの
ときにはステップＳ８に進み、ここで操作部において試
験終了操作が行われたか否かを判定し、判定がＮＯのと
きにはステップＳ３に戻って、次のハンドル角度指令信
号を出力して上記ステップＳ７又はＳ８の判定がＹＥＳ
となるまで上述したステップＳ４乃至Ｓ８を繰り返し実
行する。今ステップＳ７の判定がＹＥＳとなると、すな
わち１サイクルからなるダミーサイクル分のハンドル角
度指令信号を出力した場合にはステ・ノブＳ９に進み、
ここでフラグを「１」にしてから上記ステップＳ８に進
む。その後はステ・ンプＳ４の判定がＹＥＳとなってス
テップＳＩＯに進み、ここで上記ステップＳ６において
内部メモリに格納したｌサイクル分のトルク検出信号を
反転して新しいトルク指令信号として出力する。ステ・
ンプＳＩＯの実行後はステップＳ８を介してステ・ンプ
Ｓ３に戻り、以後操作部によって試験終了操作が行われ
ステップＳ８の判定がＹＥＳとなるまで上記ステップＳ
３．ＳＩＯ及びＳ８を繰り返し実行する。ステ、プＳ８
の判定がＹＥＳとなるとステツブ３１１に進んでフラグ
をクリアしてから一連の仕事を終了する。゛ なお、第３図のフローチャートに従って動作するＣＰＵ
２０の内部メモリは、回転動テーブル１４に載置したタ
イヤＴを少なくとも１サイクルからなるダミーサイクル
の間移動したとき荷重検出手段であるトルクセンサ１６
によって検出される回転動テーブル１４に作用する荷重
であるトルクを荷重データとして収集して記憶する記憶
手段として働き、ＣＰＵ２０自身は、ダミーサイクルの
終了後、内部メモリに記憶した荷重データを反転して荷
重指令信号を作成する荷重指令信号作成手段としても働
き、ＣＰＵ２０によって作成した荷重指令信号に基づい
て回転アクチュエータ１５をサーボ制御する。

また、上述の実施例では、車両のハンドル操作によるそ
の回転角度の変化によって回転動テーブル１４に作用す
るトルクが零になるように制御する場合を説明したが、
タイヤＴの前後方向や左右方向の動きによって回転動テ
ーブル１４に作用する前後方向の荷重や左右方向の荷重
を零にする制御にも本発明は等しく適用することができ
る。

〔効　果〕

以上説明したように本発明によれば、テーブルに載置し
たタイヤを少なくとも１サイクルの間移動したとき検出
されるテーブルに作用する荷重を荷重データとして収集
して記憶し、上記サイクルの終了後、上記記憶した荷重
データを反転して荷重指令信号を作成し、該作成した荷
重指令信号に基づいてアクチュエータをサーボ制御する
ようにし、反転して作成した荷重指令信号に基づいてア
クチュエータを動作させたとき、テーブルに載置したタ
イヤを移動してもテーブルに何らの荷重も作用されるこ
とがなくなるので、サーボ系のループのゲインを大きく
し過ぎて系を不安定にすることなく、零荷重サーボ制御
時の定常偏差を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両基本特性試験機の制御装置の
一実施例を示す図、 第２図は第１図中の各部の信号波形を示す図、第３図は
第１図中のＣＰＵが行う仕事を示すフローチャート、 第４図は車両基本特性試験機の１つのシリンダ機構を示
す図、 第５回はハンドルギヤ比試験を行う場合の一例を示す斜
視図、 第６図は従来の制御方法を説明するための信号波形図、 第７図は従来の試験の問題点を説明するための図である
。 １３・・・左右動アクチュエータ（アクチュエータ）１
４・・・回転動テーブル（テーブル）、１５・・・回転
アクチュエータ（アクチュエータ）、１５ｂ・・・サー
ボ弁、１６・・・トルクセンサ（荷重検出手段）、Ｔ・
・・タイヤ、２０・・・ＣＰＵ　（記憶手段）、２０・
・・ＣＰＵ　（荷重指令信号作成手段）。 第２図 角度 図 図 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前後、左右及び回転方向に移動自在になされたテ
   ーブルと、該テーブルを前記方向の各々においてそれぞ
   れ独立に駆動するアクチュエータと、前記方向の各々に
   おいて前記テーブルに作用する荷重を検出する荷重検出
   手段とを備える車両基本特性試験機の前記テーブルに車
   両のタイヤを載置し、前記テーブルに載置したタイヤを
   前記方向の１つの方向に繰り返し移動したとき、該方向
   において前記荷重検出手段によって検出される前記テー
   ブルに作用する荷重が零となるように前記アクチュエー
   タを零荷重サーボ制御するようにした制御方法において
   、 前記テーブルに載置したタイヤを少なくとも１サイクル
   の間移動したとき前記荷重検出手段によって検出される
   前記テーブルに作用する荷重を荷重データとして収集し
   て記憶し、 前記サイクルの終了後、前記記憶した荷重データを反転
   して荷重指令信号を作成し、 該作成した荷重指令信号に基づいて前記アクチュエータ
   をサーボ制御する、 ことを特徴とする車両基本特性試験機の制御方法。
2. （２）前後、左右及び回転方向に移動自在になされたテ
   ーブルと、該テーブルを前記方向の各々においてそれぞ
   れ独立に駆動するアクチュエータと、前記方向の各々に
   おいて前記テーブルに作用する荷重を検出する荷重検出
   手段とを備える車両基本特性試験機の前記テーブルに車
   両のタイヤを載置し、前記テーブルに載置したタイヤを
   前記方向の１つの方向に繰り返し移動したとき、該方向
   において前記荷重検出手段によって検出される前記テー
   ブルに作用する荷重が零となるように前記アクチュエー
   タを零荷重サーボ制御する制御装置において、 前記テーブルに載置したタイヤを少なくとも１サイクル
   の間移動したとき前記荷重検出手段によって検出される
   前記テーブルに作用する荷重を荷重データとして収集し
   て記憶する記憶手段と、 前記サイクルの終了後、前記記憶手段に記憶した荷重デ
   ータを反転して荷重指令信号を作成する荷重指令信号作
   成手段とを備え、 該荷重指令信号作成手段によって作成した荷重指令信号
   に基づいて前記アクチュエータをサーボ制御する、 ことを特徴とする車両基本特性試験機の制御装置。