JPH05506935A - ロードシミュレータ用タイヤエミュレータ - 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】 本発明は、ロードシミュレータに連結されたスピンドル上の車両スピンドルへ垂 直方向の入力がなされると同時に転勤する空気入りタイヤの作用を再現するタイ ヤエミュレータに関する。

米国特許第４，６５８，６５６号には、道路により励起された車両振動を再現す る多軸試験機が例示されている。実際の空気入りタイヤが取り付けられて「車輪 の飛び上がり（ｗｈｅｅｌ　ｈｏｐ）Ｊ現象を含む負荷の模擬実験が可能となる 。このようにして路上走行による試験車両スピンドルへの負荷を再現することが できる。

米国特許第３．７１３．３３０号には、車両のスピンドルへ模擬実験で生成され た路面からの垂直方向入力を伝達する堅牢な垂直リンクを有する簡単な多軸試験 機が例示されている。

本発明の装置は、米国特許第４，６５８，６５６号の空気入りタイヤを代替し及 び米国特許第３，７１３．３３０号の垂直リンクを簡単且つ直接に代替するタイ ヤエミュレータを備える。

路上模擬実験におけるタイヤエミュレータの重要性は、ステファン　Ａ、ノーラ ン（Ｓｔｅｐｈｅｎ　Ａ、Ｎｏ１ａｎ）及びナイジェル　Ａ、リンデン（Ｎｉｇ ｅｔ　Ａ、Ｌｉｎｄｅｎ）の共著になる「自動車設計及び認証方法への模擬実験 技術の統合（Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎ。

１ｏｇｙ　１ｎｔｏ　Ａｕｔｏｍｏｔｆｖｅ　Ｄｅｓｔｇｎ　ａｎｄ　Ｖａｌｉ ｄａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）Ｊと題する論文（１９８７年のＳＡＥ技術 論文第８７１９４１号（ＳＡＥ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒ　Ｎｏ、８７ １９４１．１９８７）に記載されている。本発明は、タイヤの連結されたシミュ レータの利点とスピンドルの連結されたシミュレータの利点を簡単な方法で結合 するものである。特に、本発明では、試験中にサスペンションの構成部品の変化 による（実際の場面でタイヤによりもたらされる）動的レスポンス変化が可能と なり、且つ、本発明では、動力集中垂直入力シミュレーションにおける動力が一 段と不要になる。本発明では、実際の場面での「車輪の飛び上がり」及び「リム 打ち（ｒｉｍ　５ｔｒｉｋｅ）Ｊの動的垂直負荷入力変化を模擬実験できる。更 に、本発明では、手動また自動制御調整により、静止タイヤとは異なる転勤する タイヤの特性をエミュレートすることができる。

発明の概要 本発明は、米国特許第３．７１３．３３０号に記載の如き従来技術のスピンドル が連結されたロードシミュレータの垂直負荷リンク内に機械的に挿入されるタイ ヤエミュレータ装！に関する。該エミュレータは、一部が模擬実験で路面からの 垂直入力動作を生じるサーボアクチュエータに枢動自在に連結され、第２の部分 が試験体アダプターに連結された両端ロッド形空気圧シリンダーに類似した形式 を有する。空気圧シリンダーは、力を−（第１の）方向においてのみで出力ロッ トに伝達する自由浮動ピストンを有するように修正され、該出力ロットは、第１ の方向に移動する間に、自由浮動ピストンが機械ストッパーに接触した後で、選 択された距離を第１の方向に自由に移動して機械ストッパーに至る。自由浮動ピ ストンが機械ストッパーに接触した後で出力ロットが自由に移動することで車輪 の飛び上がりをエミュレートする。垂直入力がなされると、自由浮動ピストンは 、第２の方向へ移動して「リム打ち」力学を模擬実験する調整ストッパーに至る 。

転勤する空気入りタイヤのコンプライアンスを模擬実験するように自由浮動ピス トンの両端の空気圧を手動または自動調整し且つ実際の路面走行で生じると思わ れるビストンストローク位置従ってスピンドル位置で車輪の飛び上がり及びリム 打ちが生じるように空気圧シリンダー内の自由浮動ピストンの中立位置を位置決 めする別個の手段が設けられる。追加の空気溜め量が実際の状況の模擬実験を行 うのに当たり必要に応じて自由浮動ピストンの各側に追加される。

エミュレートされたタイヤコンプライアンス及びピストンの中立位置が自動プロ グラム制御される場合には、適当な流れ制御オリフィス及び電子フィルター回路 がそれぞれ循環空気圧及び循環変位フィードバック信号を平滑（濾過）して上記 パラメーターの平均値の閉ループ制御を可能にする。

本発明のタイヤエミュレータでは、米国特許第４．６５８，６５６号に記載のタ イヤの機能が簡単でコンパクトな装置により提供され且つ転勤タイヤのコンプラ イアンスをエミュレートするためにタイヤコンプライアンスをプログラムする能 力が追加される。

図面の簡単な説明 図１は、本発明によるタイヤエミュレータ流体アクチュエータを含む代表的な試 験装置の側面図である 図２は、図１の装置の正面図である。

図３は、コントロールが取り付けられた図１で使用されるアクチュエータの部分 略断面図である。

好適な実施例の詳細な説明 このタイプの負荷装置と共に使用される一般的な試験装置に就いては１９７３年 １月にトーマス　レンツ（Ｔｈｏｍ、ａｓ　Ｌｅｎｚ）に対して発行された米国 特許第４．６５８，６５６号、及び米国特許第３，７１３．３３０号を参照する 。

試験装置１０の概略を図１に示す。該試験装置１０は、図２に概略１１で示す車 両のスピンドルを装着する。該スピンドルは、実際の車両に支持されて、垂直方 向にかなりの距離を移動できるようにされている。試験装置は、概略１５で示す スピンドルアダプターを含み、該スピンドルアダプター１５は、ボルト１６を介 してスピンドルアダプター自身の内部に固定されるホイールハブを介してスピン ドルに負荷を加えるのを可能にする。スピンドルアダプターは、車両タイヤのタ イヤバッチの丸みにおいて加えられる負荷を略模擬実験する諸々の位置にあるる ユニットに負荷を加える種々のリンケージが設けられた負荷ネック１７を含む。

上記の負荷を加えるリンケージは、ブラケット１７に対する取り付は枢動点２１ を有し且つ通常の方法でテストベース２５上に支持されるフレーム２４上に取り 付けられたベルクランク２３から負荷セル２２を介して負荷される長手方向力入 力リンク２０を含む。ベルクランク２３は、２６において支持体２４に枢動自在 に取り付けられ、そのロッド端が２８でベルクランクに連結されたアクチュエー タ組立体２７を介して負荷が加えられる。該アクチュエータ２７の底部端は２９ でテストベース２５に支持された支持体３０に連結される。

横方向負荷入力リンクを図２に３５で示す。横方向負荷入力リンク３５は、一対 の耳部３６及びビン３７を介してスピンドルからのタイヤバッチの丸みにおいて ブラケット１７に連結される。横方向負荷リンク３５には、ベルクランク４２に 連結された枢動ビン４１からの負荷セル４０を介して負荷が加えられる。次いで ベルクランク４２が適当な方法でテストベース２５に連結された支持体４４に枢 動ビン４３を介して連結される。横方向負荷アクチュエータ４６のロッド端は、 ４７でベルクランク４２の一部に連結され、該アクチュエータのロッドを選択的 に伸縮すると同時にベルクランクが枢動されてリンク３５に負荷が加えられて試 験アダプターに横方向の負荷が加えられ、車両使用中にタイヤに加えられる負荷 の模擬実験がなされる。

アクチュエータ４６の底部端は、ベースブラケット３０の一部として形成される ブラケットに４７で連結される。従って、ブラケット４８は、フレームまたはテ ストベース２５に支持される。

長手方向及び横方向双方のアクチュエータは、適当な制御装置に制御されて、プ ログラムされた入力負荷を通常の方法で提供する。プログラム負荷がアクチュエ ータに連結された適当なバルブを介して加えられるようにフィードバックが負荷 セルから供給される。コントロールを略５０で示し、該コントロールは、サーボ バルブドライバー５１を介して作用する。

スピンドルへの垂直方向の負荷は、公知の方法で加えられるが、本発明のタイヤ エミュレータを介して加えられ、該タイヤエミュレータは、ブラケット１７と垂 直方向負荷ベルクランクとの間に配置される。略５５で示すタイヤエミュレータ は、実際にはスピンドルへ負荷を伝達する流体クッションと、しばしば使用中に 生じるホイールリム及びタイヤのサイドウオールの圧潰された部分を介した負荷 の必要な模擬実験を可能にするストッパーとを有する流体圧力アクチュエータ負 荷リンクまたは部材である。

タイヤエミュレータ５５は、連結スリーブ５８に取り付けられた耳部５９から該 連結スリーブ５８を介して負荷が加えられる外側シリンダーハウジング５７を有 する空気アクチュエータ５６を含む。耳部５９及びスリーブ５８には、垂直方向 負荷ベルクランク６３から適当な枢動ビン６２を介して負荷が加えられる。外側 シリンダー５７は、後記するように内部ピストンを介して作用して、ピストン連 結を介して動作するロッド組立体６５に負荷を加える。次いでロッド組立体６５ は、ピン６６を介してグラケント１フ上の耳部１７Ａに連結されて、ベルクラン クアクチュエータ６３が動作した時に垂直方向の負荷を供給する。

ベルクランク６３は、６８でブラケット３０の一部に枢動自在に取り付けられ、 且つ、図１に点線で示すようにベルクランク６３に枢動ビン７４を介して連結さ れたロッド７３を有するサーボ制御された複動アクチュエータ７２を介して公知 の方法で動作されて、前記ロッド７３が伸縮すると同時にベルクランクが枢動ビ ン６８を中心に枢動してスピンドルの軸を通過する７６で示す垂直軸に略沿って 垂直方向負荷を供給する。

アクチュエータ７２の底部端は、長手方向負荷アクチュエータ用ベルクランク２ ３をも取り付けた支持体２４にビン７５により連結される。

ここでも、全ての負荷反作用はベースプレート２５に作用する。

前述した如く、タイヤエミュレータ５５は、図３に概略示す如く空気流体圧力シ リンダ−とピストンアクチュエータとの組立体５６である。アクチュエータは、 外側シリンダー５７を含む。シリンダー５７は、内部室と端部キャップ８１と８ ２を有する。端部キャップ８１と８２は、ロッド組立体６５を摺動自在に案内且 つシールする。ロッド組立体６５は、ロッドに固定され且つ該ロッドの中央部に 位置決めされたカラーまたはフランジ８４を有し、このフランジ８４は、ピスト ン８５に対して一方向に機械的に負荷連結するのに使用される。ピストン８５は 、シリンダー５７内のロッド６５上に摺動自在に取り付けられ、シリンダー５７ の内側にシールされる。端部キャップ８１は、その内部に、ロッド６３が上方に 十分に移動した時にフランジ８４を摺動自在に収容する大きさの空隙または凹部 ８６を有する。フランジ８４の下側にある８３Ａで示すロッド６５の下部は、穴 を通してピストン８５内に摺動自在に取り付けられ、また、端部キャップ８２の ネック部分を含んだ端部キャップ８２を通して摺動自在に取り付けられている。

連結スリーブ５８は、見て分かる通り、端部キャップ８２に溶接されるか、また は、その他の方法でしっかりと固定され、該端部キャップのネック部分及びロッ ド６５の下部８３Ａを囲繞する。連結スリーブ５８の下方端には、図示の如く、 垂直方向負荷を加える枢動ビン６２を収容する耳部５９がある。

ピストン起動室は、８０Ａで示され、ピストン８５下方の室８０の一部を形成す る。この室８０Ａは、適当な加圧された気体流体源に連結され、この気体流体源 は、所望であれば、９０で示す如きアキュムレータを含むことができる。適当な 圧力コントロール及びバルブが、図３に関連して示す如（室８０及び８０Ａ内の 圧力を制御するのに使用される。アクチュエータロッド６５は中空で、且つ、室 ８０用の予備の量を画定すると言った同一の目的を果たすように機能する。

端部キャップ８２内には、８５Ａで示すピストン８５の下部面と整列する弾性バ ンパーリング９３が取り付けられている。これにより、ベルクランク６３により 加えられる負荷がスリーブ５８及び端部キャップ８２を迅速に上方へ強制移動さ せて室８０Ａ内の流体を圧縮する場合や室８０Ａ内の圧力が解放または低減され た場合にクッション効果が提供される。バンパーリング９３により、タイヤがリ ムに対して底をつ（状態を模擬実験する負荷が提供される。衝撃吸収バンパーリ ング９３の形状及び／または材料を変更することでレスポンスを変更することが 可能である。また、リム縁と路面の直接接触も模擬実験することができる。

端部キャップ８１は、室８０の上方端でロッドの回りに位置決めされたストップ バンパー９７を有し、このストップバンパーは、シリンダーが上方から迅速に移 動してピストン８５からカラー８４を分離して「車輪の飛び上がり」を模擬実験 する時にピストン８５の上部面８５Ｂに係合する。ロッド６５及びその下部端部 ８３Ａは、点線で示す如くカラーまたはフランジ８４が空隙８６内へ移動する時 にピストン８５に対して摺動自在となる。

室８０Ａ内の平均圧力は、圧力調整器１０１により制御され、室８０内の平均圧 力は、圧力調整器１０２により制御される。オリフィス１０３及び１０４は、圧 力変換器１０５及び１０６がそれぞれ室８０Ａ及び８０内の平均圧力を感知する ように、それぞれ室８０Ａ及び８０内の圧力振動を平滑にする。

タイヤエミュレータインピーダンス特性のプログラム制御は、以下の方法により 達成される。変位変換器１００が低域通過フィルター１１０により濾過される変 換器コンディショナーを介して変位コントローラー１１１に信号を送る。変位コ ントローラー１１１の出力は、ロッド６５の所望の平均または基準位置を達成す る室８０内の所望の圧力に比例した信号を表す。回路中に概略示した圧力変換器 １０５及び１０６は、室８０及び８０Ａに供給された圧力を感知する。変換器コ ンディショナー１０８及び１０９は、室８０Ａ及び８０内の圧力を表す変換器１ ０５及び１０６からの圧力信号をそれぞれバルブコントローラー１１２及び１１ ３にフィードバンク入力される比例電気信号に変換する。バルブコントローラー は、バルブ１０１及び１０２を制御する。室８０Ａ内の所望の圧力は、コントロ ーラー１１２への信号として命令される。ロッド６５の所望の位置は、コントロ ーラー１１１への入力信号として供給される。次いで、コントローラー１１１及 び１１３が室８０内の圧力を制御して、ロッド６５の所望の平均位置を達成する 。

タイヤエミュレータインピーダンスの手動制御は、１０１及び１０２で示した圧 力調整器を代替する圧力ゲージを有する手動調整器を使用して達成される。電子 制御は一切必要ない。室８０Ａ内の所望の平均圧力は、圧力調整器１０１で手動 調整される。ロッド６５の所望の平均位置は、圧力調整器１０２を手動調整して 設定される。

Ｎ 要約書 スピンドルの連結されたロードシミュレータの機械的タイヤエミュレータ。該エ ミュレータは、路面からの垂直方向の入力動作を発生させるサーボアクチュエー タと垂直スピンドルとの間で車輪の飛び上がりを含む実際の場合のタイヤインピ ーダンス特性をエミュレートする。圧縮自在の流体クッションを介して負荷を加 える流体圧力アクチュエータを使用し且つこのアクチュエータ装置で従来技術の スピンドルが連結されたロードシミュレータ上の剛質垂直リンクを代替すること で、上記の試験を行うに当たりタイヤそのものをホイールに取り付ける場合の取 り付は装置全体が従来の装置に比べて一段と簡単になる。

国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．流体シリンダーと、該シリンダー内に取り付けられたピストンと、前記シリ ンダーから伸長するロッドと、前記ピストンの一方の側で前記シリンダー内に流 体圧力を供給して負荷装置からの負荷を前記シリンダー内の前記ピストンに作用 する圧縮された流体クッションを介してスピンドルへ伝達する手段とを含む圧縮 自在の流体アクチェエータ組立体を備え、前記圧縮された流体クッションが空気 入りタイヤを介して前記スピンドルへ負荷を加える模擬実験をおこなえるように 調整できること特徴とする、スピンドルが連結された負荷シミュレータのタイヤ 模擬実験負荷リンク。
2. ２．前記アクチュエータ組立体が、負荷を該アクチュエータ組立体を介して一軸 方向のみに前記スピンドルに供給するように連結されていることを特徴とする、 請求項１に記載の装置。
3. ３．前記ピストン及びピストンロッドが負荷を一軸方向のみに伝達するように連 結され、前記ピストンが前記ロッドに対して摺動し、且つ、該ロッドが前記シリ ンダーより所望量以上に伸長すると、該シリンダー上の第１の位置で停止される ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. ４．弾性クッションが前記ピストンの第１の位置において、前記シリンダーに対 して前記ピストンを支持する停止を画定することを特徴とする、請求項３に記載 の装置。
5. ５．第２の位置において、前記シリンダーに対する前記ピストン及び前記ロッド の移動を制限して、前記負荷装置からの負荷を前記スピンドルに機械的に伝達す る手段が設けられることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
6. ６．前記ピストン及びピストンロッドが互いに及び該ピストン及びピストンロッ ド間で第１の方向への相対移動を停止する手段に対して摺動自在に取り付けられ 、前記第１の方向が、前記ピストンに作用する前記流体圧力クッションから前記 ロッドへ負荷を加える方向であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. ７．停止手段が前記ピストン及びロッドの前記シリンダーに対する第２の反対方 向への移動を制限し、且つ該停止手段が前記スピンドルに対するタイヤ及びリム 間での直接の負荷を模擬実験する弾性クッション部材を含むことを特徴とする、 請求項６に記載の装置。
8. ８．前記シリンダー上に設けられた手段が前記ピストンが前記ロッドを前記第１ の方向に選択された第１の停止位置まで移動した時に前記ピストンに係合し、前 記ロッドが、前記ピストンが前記第１の停止位置に到達した時に、前記シリンダ ーに対して前記第１の方向に継続して移動自在となることを特徴とする、請求項 ７に記載の装置。
9. ９．前記圧縮流体アクチュエータが、前記ピストンの一方の側で転動空気入りタ イヤの等価インピーダンスを達成する大きさの事前設定された圧縮流体圧力を有 し、前記ピストンの他方の側で前記ピストンを前記アクチュエータの工程長さ内 における所望の位置に位置決めする事前設定された圧縮流体圧力を組み合わせて 有する両端にロッドを有するアクチュエータであることを特徴とする、請求項１ に記載の装置。
10. １０．追加の室量が前記アクチュエータの流体室に連結されて、前記等価インピ ーダンス及び所望のピストン位置を達成することを特徴とする、請求項９に記載 の装置。
11. １１．変位感知変換器が前記ロッドに連結され、且つ、制御装置が該変位変換器 及び圧力を制御する手段に連結されて、前記ピストン及びシリンダーにより形成 される前記アクチュエータの一方の流体室内の流体圧力を自動的に調整して、車 両模擬実験中に所望のピストン変位位置を維持することを特徴とする、請求項９ に記載の装置。
12. １２．シリンダー部材と、該シリンダー部材内に摺動自在に取り付けられ且つ該 シリンダー部材の内部に対して摺動自在にシールされたピストンと、前記ピスト ンに連結された前記シリンダーと前記ピストン間で第１の方向に負荷を発生して 、負荷装置と試験されるスピンドル間で自身の第１の軸方向に負荷を加えるロッ ドをと含む気体流体アクチュエータと、前記シリンダーとピストンとの間の前記 ロッドの第１の方向における圧力伝達負荷を制御して、前記シリンダーと前記ピ ストンの部分間で気体流体クッションを画定する手段と、前記ロッドの第２の方 向における前記シリンダーとピストンの相対移動を制限して前記ピストンの第２ の停止位置を画定する手段とを備え、前記ロッドの前記ピストンに対する前記第 ２の方向への移動が前記第２の停止位置を超えると阻止されることを特徴とする 、ホイールスピンドルが連結された負荷シミュレータ試験組立体のタイヤ模擬実 験負荷リンク。
13. １３．前記ピストンが自身を貫通する孔を有し、且つ、前記ロッドが該孔及び該 ロッド上のカラーを通して摺動自在となるように取り付けられて、前記ピストン の一部に係合して、前記ロッドの前記第２の軸方向における前記ピストンに対す る移動を制限することを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. １４．弾性手段が、前記ピストンがその第１の停止位置にある時に、該ピストン とに係合することを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
15. １５．バルブ手段が前記ピストンに作用する加圧流体源からの前記流体クッショ ンの圧力を制御することを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
16. １６．前記ピストンと前記ロッドとの間の連結により、前記ロッドが該ロッドの 前記第１の軸方向において前記ピストンに対して略拘束されずに移動することが 可能となることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
17. １７．前記圧縮流体アクチュエータが、一定の工程長さを有する両端にロッドを 有するアクチュエータであり、該アクチュエータが前記ピストンの一方の側で転 動空気入りタイヤの等価インピーダンスを達成する大きさの事前設定された圧縮 流体圧力を有し、前記ピストンの他方の側で前記ピストンを前記アクチュエータ の工程長さ内における所望の位置に位置決めする事前設定された圧縮流体圧力を 組み合わせて有することを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
18. １８．前記ピストンと前記シリンダー部材との間に形成された前記アクチュエー タの流体室に連結された追加の室量を形成して、前記インピーダンス及び所望の ピストン位置を達成する手段が設けられることを特徴とする、請求項１２に記載 の装置。
19. １９．変位感知変換器が前記ロッドに連結され、且つ、制御装置が該変位変換器 及び圧力を制御する手段に連結されて、前記ピストン及びシリンダー部材により 形成される前記アクチュエータの一方の流体室内の流体圧力を自動的に調整して 、車両模擬実験中に所望のピストン変位位置を維持することを特徴とする、請求 項１２に記載の装置。