TWI395936B - 輪胎試驗機的驅動控制方法及輪胎試驗機 - Google Patents

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Description

輪胎試驗機的驅動控制方法及輪胎試驗機
本發明關於一種變更對於模擬路面的輪胎的打滑率而進行試驗的輪胎試驗機的驅動控制方法及輪胎試驗機。
以往，作為能夠用輪胎驅動用電動機使安裝了輪胎的輪胎軸(主軸)旋轉、並能夠用與輪胎驅動用電動機分立的模擬路面用電動機使具有輪胎接觸的模擬路面的驅動滾筒旋轉的輪胎試驗機，具有美國專利6584835號所示的技術。
在該輪胎試驗機中，在輪胎與模擬路面接觸的狀態下，藉由使輪胎的轉速(輪胎的速度)、驅動滾筒的轉速(驅動滾筒的速度)不同，能夠一邊使輪胎在模擬路面上滑移一邊進行輪胎的各種試驗。
在該試驗中，藉由調整輪胎速度和驅動滾筒速度的速度差，能夠變更輪胎相對於模擬路面滑移的程度，即變更打滑率。
但是，在為了使打滑率成為所期望的值而調整輪胎的速度和驅動滾筒的速度時(打滑率變更時)，若輪胎的表面狀態(胎面的狀態)和輪胎對於模擬路面的接觸狀況等變化，則有時會對使輪胎旋轉的一側的輪胎驅動用電動機施加異常的負載變動。根據情況，有引起黏附滑移(stick slip)、給輪胎試驗機施加很大的負載的問題。
因此，本發明鑒於上述問題而提出，其目的是在於提供一種輪胎試驗機的驅動控制方法及輪胎試驗機，在變更打滑率而進行輪胎的試驗時，不會給輪胎驅動用電動機施加很大的過負載，而能夠盡可能地以寬範圍的打滑率進行試驗。
為了實現上述目的，本發明提出下面的方法。即，是一種輪胎試驗機的驅動控制方法，該輪胎試驗機具備：輪胎驅動用電動機，經由輪胎軸而使輪胎旋轉；模擬路面驅動用電動機，使模擬路面移動；以及控制器，向上述輪胎驅動用電動機提供旋轉指令而變更上述輪胎的旋轉速度，使得輪胎相對於上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的值，其特徵為：因應於提供上述旋轉指令時的輪胎的打滑率，推定作用在輪胎上的前後力，依據推定的前後力推定值求出對於輪胎驅動用電動機的扭矩限制值，並將上述扭矩限制值適用於提供上述旋轉指令而變更上述輪胎的旋轉速度時的輪胎驅動用電動機的扭矩限制。
上述扭矩限制值由式(1)求出較佳。
(扭矩限制值)=(前後力推定值)×(輪胎滾動半徑)　(1)
式中，
(前後力推定值)=(內部係數)×(負載載重)×(打滑率)
輪胎滾動半徑：從模擬路面到輪胎的輪心的距離
內部係數：藉由試驗條件而不同的係數
負載載重：輪胎對於模擬路面的垂直載重
最好是，求出在提供上述旋轉指令而對上述輪胎驅動用電動機施加制動力或驅動力而使上述輪胎旋轉時作為來自該輪胎一側的外力而作用在上述模擬路面驅動用電動機上的扭矩，將與該外力相當的扭矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出扭矩上。
上述模擬路面設置為，藉由由上述模擬路面驅動用電動機驅動的驅動滾筒而移動，附加在上述模擬路面驅動用電動機上的扭矩由式(2)～式(4)求出較佳。
FF =α×Tdm 　‧‧‧(4)
式中，
Td：由於輪胎驅動用電動機的制動力或驅動力而作為外力作用在驅動滾筒的旋轉軸上的扭矩
Tn：輪胎驅動用電動機的產生扭矩
TH：輪胎的滾動半徑
DR：在驅動滾筒的旋轉半徑上加上模擬路面的厚度後得到的距離
Tdm：由於輪胎驅動用電動機的制動力或驅動力而作為外力作用在模擬路面驅動用電動機的旋轉軸上的扭矩
Gr：與模擬路面驅動用電動機連接的減速機的減速比
FF：附加在模擬路面驅動用電動機上的扭矩
α：修正係數
本發明的其他技術方案，是一種輪胎試驗機，其特徵為：包括：輪胎驅動用電動機，使輪胎軸旋轉；模擬路面；模擬路面驅動用電動機，使上述模擬路面移動；以及控制器，向上述輪胎驅動用電動機提供旋轉指令而變更上述輪胎的旋轉速度，使得輪胎相對於上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的目標值，這裏，上述控制器包括：旋轉指令值計算部，為了因應於上述打滑率來改變輪胎的旋轉速度，確定提供上述輪胎驅動用電動機的旋轉指令；前後力推定部，推定提供上述旋轉指令時的作用在輪胎上的前後力；扭矩限制值設定部，依據推定的上述前後力，設定對於上述輪胎驅動用電動機的扭矩限制值；以及扭矩限制部，提供上述旋轉指令而變更上述輪胎用驅動電動機的轉速時，適用上述扭矩限制值來對輪胎驅動用電動機進行扭矩限制。
上述控制器具備：作用扭矩計算部，求出在提供上述旋轉指令而對上述輪胎驅動用電動機施加制動力或驅動力而使上述輪胎旋轉時作為來自輪胎側的外力作用在所述模擬路面驅動用電動機上的扭矩；以及扭矩附加部，將與在該作用扭矩計算部算出的上述外力相當的扭矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出扭矩上較佳。
依照本發明，在變更打滑率而進行輪胎的試驗時，不會給輪胎驅動用電動機施加很大的過負載，而能夠盡可能地以寬範圍的打滑率進行試驗。
下面，參照附圖說明本發明的實施方式。
[第1實施方式]
第1圖是表示輪胎試驗機的圖。
第1圖是表示輪胎試驗機的整體結構的圖。在下面的說明中，設第1圖的紙面上下方向為上下方向或垂直方向，第1圖的紙面左右方向為左右方向，第1圖的紙面貫通方向為前後方向。
如第1圖所示，輪胎試驗機1是具備：路面移動機構3，使模擬路面2移動；輪胎保持機構4，旋轉自如地保持輪胎T；移動機構5，將輪胎T按壓在模擬路面2上、提供滑移角或外傾角(camber)等；以及控制器6，控制輪胎保持機構4、路面移動機構3及移動機構5。
路面移動機構3是具備圓筒狀的驅動滾筒10、及驅動該驅動滾筒10旋轉的模擬路面驅動用電動機11。驅動滾筒10是配置在輪胎保持機構4的下方，在其外周面形成有模擬路面2。驅動滾筒10的旋轉軸12是旋轉自如地支撐在第1支撐台13上。模擬路面驅動用電動機11是配置在驅動滾筒10的右側(第1圖的右側)，固定在第1支撐台13上。模擬路面驅動用電動機11的旋轉軸8和驅動滾筒10的旋轉軸12是經由從動軸連結而變得一體旋轉自如。
輪胎保持機構4是配置在路面移動機構3的上方，具備：輪胎軸(主軸)15，經由輪胎擋圈(未圖示)保持輪胎T；殼體16，旋轉自如地支撐輪胎軸15；6分力計(負載感測器)17，經由殼體16測定輪胎T的載重或扭矩；以及輪胎驅動用電動機18，使輪胎軸15旋轉。
殼體16及負載感測器17是設置在昇降自如的移動機構5的昇降框架19的下部，該昇降框架19支撐在設置於第3支撐台20上的支撐框架21上。輪胎驅動用電動機18設置在配置於第3支撐台20右側的第4支撐台上。
輪胎軸15(主軸)和輪胎驅動用電動機18的旋轉軸24經由從動軸25和設置在其兩端的萬向連接頭連結而變得一體旋轉自如。
用上述的輪胎試驗機1進行輪胎試驗時，首先，經由輪胎擋圈將輪胎T安裝在輪胎軸15上，之後，使移動機構5的昇降框架19下降，使輪胎T與模擬路面2接觸。並且，在使輪胎T與模擬路面2接觸的狀態下，使模擬路面驅動用電動機11驅動而使驅動滾筒10旋轉，並且使輪胎驅動用電動機18驅動而使輪胎軸15旋轉，藉此能夠一邊相對於模擬路面2的移動使輪胎T滑移一邊進行各種試驗。
之後，包含控制器6的結構，詳細地說明一邊使輪胎T滑移一邊進行試驗的輪胎試驗方法、和該輪胎試驗時的驅動控制方法。
在輪胎試驗中，首先，將使輪胎T滑移前和滑移後的試驗條件(輪胎T的空氣壓、對於模擬路面2作用在輪胎T上的負載載重、模擬路面移動速度等)分別設為相同的條件(值)。
並且，在該輪胎試驗中，如後所述，設定輪胎T相對於模擬路面2的移動的打滑率Sr，在用設定了的打滑率Sr使輪胎T滑移的同時，進行下述各種試驗：用負載感測器17測定改變輪胎T的外傾角、滑移角時的作用在輪胎T上的負載，或觀測使打滑率Sr逐次變化時的輪胎T的胎面等的狀態等。此外，本發明適用於在使打滑率Sr變化的同時進行試驗的全部，打滑率Sr變更後的各種試驗的方式並不限定為上述內容。
在進行打滑率Sr的設定或變更的滑移運轉(有時稱為打滑率設定運轉)中，首先，在先以既定載重將輪胎T按壓在驅動滾筒10上的狀態(使輪胎T與模擬路面2接觸的狀態)下，使輪胎軸15以零扭矩的狀態旋轉。即，在打滑率設定運轉中，首先，將輪胎T與模擬路面2接觸後，輪胎驅動用電動機18不驅動，藉由僅使模擬路面驅動用電動機11驅動，令輪胎T成為隨著模擬路面2的移動而轉動的帶動轉動狀態。
在該帶動轉動狀態中，輪胎T是僅藉由模擬路面2的移動而旋轉，因此，輪胎T不對於模擬路面2滑移，打滑率Sr為零。
並且，用感測器等測定帶動轉動狀態中(打滑率Sr為零時的)模擬路面移動速度(驅動滾筒轉速)ωdz、輪胎旋轉速度(輪胎轉速)ωtz。
接著，在打滑率設定運轉中，藉由變更輪胎驅動用電動機18的轉速而變更輪胎旋轉速度，有意地使輪胎T在模擬路面2上滑移。
在打滑率設定運轉中，若考慮為了使輪胎T滑移而變更輪胎旋轉速度的時間，在變更輪胎旋轉速度時，若模擬路面移動速度一定，則如式(5)所示，輪胎T的打滑率Sr能夠由變更時(當前)的輪胎旋轉速度ωt、打滑率為零時的輪胎旋轉速度ωtz求得。
Sr：打滑率
ωt：當前(變更時)的輪胎旋轉速度(輪胎的轉速)
ωtz：打滑率0的輪胎旋轉速度(輪胎的轉速)
但是，在打滑率設定運轉中，輪胎旋轉速度的變更時的輪胎的力量經由模擬路面2施加在模擬路面驅動用電動機11上，由於該外力，模擬路面驅動用電動機11的轉速會變動，實際上，隨著輪胎旋轉速度的變更，模擬路面移動速度會變動。
因此，在本發明中，在打滑率Sr設定運轉中，如式(6)所示，從打滑率為零時的輪胎旋轉速度ωtz、當前的模擬路面移動速度(變更時的模擬路面移動速度)ωd、打滑率為零時的模擬路面移動速度ωdz，計算與模擬路面移動速度ωdz的變化對應的輪胎旋轉速度ωtz’，藉由式(7)，加上伴隨著輪胎旋轉速度的變化的模擬路面移動速度，修正用於設定的打滑率Sr。
式中，
Sr：打滑率
ωt：當前(變更時)的輪胎旋轉速度(輪胎的轉速)
ωd：當前(變更時)的模擬路面移動速度(驅動滾筒的轉速)
ωtz：打滑率0的輪胎旋轉速度(輪胎的轉速)
ωdz：打滑率0的模擬路面移動速度(驅動滾筒的轉速)
ωtz’：從當前(變更時)的模擬路面移動速度求得的打滑率0相當的輪胎旋轉速度
即，在本發明的打滑率設定運轉中，從控制器6向輪胎驅動用電動機18提供旋轉指令而使輪胎旋轉速度增減，使得用式(6)求得的打滑率Sr成為在輪胎試驗中使用的目標值(預先設定的值)。
這樣，在打滑率設定運轉中，適當設定打滑率Sr而進行輪胎試驗。若要更詳細地看該打滑率設定運轉，則在該打滑率設定運轉中，如第2圖所示，具有曲線運轉、階梯運轉、固定運轉三種運轉。這些曲線運轉、階梯運轉、固定運轉是如上所述，在設定打滑率Sr這一點上是共通的，但在各自的運轉中，既定時間內(1步長內)變更打滑率Sr的情況不同。
如第2(a)圖所示，曲線運轉是在既定時間內(1步長內)使打滑率Sr在1步長中漸漸增減直到變為設定的最終打滑率(最終打滑率)的運轉。如第2(b)圖所示，階梯運轉是在既定時間內(1步長內)將打滑率Sr階段性地增減到最終打滑率、且將一度增減的打滑率保持一定時間的運轉。如第2(c)圖所示，固定運轉是在既定時間內(1步長內)使打滑率一舉增減至最終打滑率、其後維持最終打滑率直到運轉結束的運轉。
並且，在曲線運轉、階梯運轉、固定運轉中，還有單向運轉及雙向運轉。
這裏，以輪胎T對於模擬路面2不滑移的打滑率零為基準，設使輪胎旋轉速度增加時的打滑率Sr為正側，使輪胎旋轉速度減少時的打滑率Sr為負側，則單向運轉是將輪胎旋轉速度固定在增加或減少的任一方、使打滑率Sr向正側或負側的一方變化的運轉。雙向運轉是進行輪胎旋轉速度的增加及減少兩方的、使打滑率Sr向正側和負側的兩方變化的運轉。
由此，在使輪胎T滑移而試驗時，進行曲線運轉、階梯運轉及固定運轉的各自的試驗，並且在曲線運轉、階梯運轉及固定運轉各自中，在單向運轉或雙向運轉中一邊改變打滑率Sr一邊進行試驗。
在曲線運轉、階梯運轉、固定運轉各自的運轉中，進行打滑率Sr的目標值的變更時，每次改變打滑率，要因應於其目標值而推定作用在輪胎上的前後力。
具體地，如上所述，從控制器6向與輪胎旋轉速度對應的輪胎驅動用電動機18提供旋轉指令以使打滑率變為目標值時，因應於打滑率的目標值而推定作用在輪胎T上的前後力。該作用在輪胎T上的前後力推定值由式(8)求出。
(前後力推定值)=(內部係數)×(負載載重)×(打滑率)(8)
內部係數：藉由試驗條件而不同的係數
負載載重：輪胎對於模擬路面的垂直載重
式(8)是由實驗等求得的。內部係數是因輪胎T的種類等而不同，因此，在PC輪胎T(轎車用輪胎T)中在0.2～0.3的範圍內，最好是0.25，TB輪胎T(卡車/公共汽車用)中在0.08～0.2的範圍內，最好是0.12，輪胎T越大內部係數越小。內部係數是藉由試驗條件而設定在0.3～0.08的範圍內。能夠從例如負載感測器17的測定值、作用在滾筒軸支部上的載重、或使昇降框架昇降的驅動壓力缸的壓力求得負載載重。
依據由式(8)求得的前後力推定值，由式(1)求得對於輪胎驅動用電動機18的扭矩限制值。
(扭矩限制值)=(前後力推定值)×(輪胎滾動半徑)　(1)
式中，
輪胎滾動半徑：從模擬路面到輪胎的輪心的距離
輪胎滾動半徑是從如式(1)所示的模擬路面到輪胎的輪心的距離，但在輪胎試驗中，實測輪胎滾動半徑Tr很困難，因此在本實施方式中，藉由式(9)求出輪胎滾動半徑Tr。
式中，
Tr：輪胎滾動半徑
DR：在驅動滾筒的旋轉半徑上加上模擬路面的厚度的距離
並且，在打滑率設定運轉中，將藉由輪胎驅動用電動機18變更輪胎旋轉速度時的輪胎驅動用電動機18的輸出扭矩的上限值，設為由式(1)求出的扭矩限制值。
如上所述，在本發明中，在藉由輪胎驅動用電動機18變更輪胎旋轉速度以使打滑率Sr變為目標值時，使輪胎驅動用電動機18的扭矩成為不超過用式(1)求得的扭矩限制值。
控制器6是具備旋轉指令值計算部30、前後力推定部31、扭矩限制值設定部32、及第1扭矩限制部33。
旋轉指令值計算部30是決定向輪胎驅動用電動機18提供的旋轉指令，使得打滑率Sr成為所設定的目標值。詳細地，旋轉指令值計算部30若在輪胎試驗時被提供目標打滑率Sr，則以變成該目標值的方式，用式(5)及式(6)求出變更的輪胎旋轉速度ωt，決定用於成為該輪胎旋轉速度ωt的輪胎驅動用電動機18的轉速。
詳細地，如第3圖所示，旋轉指令值計算部30，是向當前的輪胎驅動用電動機18的轉速(輪胎旋轉速度)、和依據由目標的打滑率Sr求出的輪胎旋轉速度的輪胎驅動用電動機18的轉速的目標值的差，施加增益而求出旋轉指令值。旋轉指令值計算部30是將求出的旋轉指令值輸出至第1扭矩限制部33。
前後力推定部31是依據打滑率Sr的目標值來推定作用在輪胎T上的前後力，因此，提供了打滑率Sr時，使用該打滑率Sr，藉由式(8)求得輪胎T的前後力。
扭矩限制值設定部32是依據在前後力推定部31中推定的前後力，藉由式(1)求得對於輪胎驅動用電動機18的扭矩限制值，因此將扭矩限制值向第1扭矩限制部33輸出。
第1扭矩限制部33是在藉由旋轉指令變更輪胎驅動用電動機18的轉速時，將在扭矩限制值設定部32求出的扭矩限制值作為輪胎驅動用電動機18的旋轉指令中的扭矩限制，對輪胎驅動用電動機18的輸出扭矩加以限制。
即，第1扭矩限制部33，首先，在提供依據來自旋轉指令值計算部30的旋轉指令值的對於輪胎驅動用電動機18的旋轉指令時，判斷藉由該旋轉指令驅動輪胎驅動用電動機18時的輪胎驅動用電動機18的輸出扭矩是否超過扭矩限制值。並且，第1扭矩限制部33在輸出扭矩未超過扭矩限制值時，經由電流控制部37，基於從旋轉指令值計算部30提供的旋轉指令值驅動輪胎驅動用電動機18，在輸出扭矩超過扭矩限制值時，用扭矩限制值的扭矩使輪胎驅動用電動機18旋轉。
依照本發明的輪胎試驗機1，藉由打滑率的變更，提供了旋轉指令時，因應於該打滑率推定施加在輪胎上的前後力，依據推定的前後力推定值，求出對於輪胎驅動用電動機18的扭矩限制值，對提供旋轉指令而變更輪胎的旋轉速度時的輪胎驅動用電動機18的扭矩限制適用扭矩限制值，因此，不對輪胎驅動用電動機18施加很大的過負載，而能夠盡可能地以寬範圍的打滑率進行試驗。即，在本發明中，從變化打滑率時對輪胎作用的前後力得知對於輪胎驅動用電動機18的扭矩限制值，因此能夠將打滑率設定為直到接近輪胎驅動用電動機18的性能允許的界限。由此，能夠增大打滑率的變更範圍。
[第2實施方式]
第4圖及第5圖是表示第2實施方式中的輪胎試驗機1的圖。
該輪胎試驗機1中的控制器6除了具備旋轉指令值計算部30、前後力推定部31及第1扭矩限制部33，還具備作用扭矩計算部34、扭矩附加部35。
該作用扭矩計算部34，是求出在提供旋轉指令而對輪胎驅動用電動機18作用制動力或驅動力而使輪胎旋轉時對於模擬路面驅動用電動機作為從輪胎一側的外力而作用的扭矩(有時稱為作用扭矩)。換言之，作用扭矩計算部34是求出將打滑率Sr作為目標值而使輪胎驅動用電動機18旋轉以便成為該打滑率Sr時的作用在模擬路面驅動用電動機11一側的作用扭矩。具體地，作用扭矩計算部34是在以既定的打滑率Sr使輪胎T旋轉時，使用如式(2)及式(3)所示的輪胎驅動用電動機18上產生的產生扭矩Tn，求出滑移時作用在模擬路面電動機11一側的扭矩(作用扭矩)Tdm。
FF =α×Tdm 　‧‧‧(4)
式中，
Td：藉由輪胎驅動用電動機的制動力或驅動力作為外力而作用在驅動滾筒的旋轉軸上的扭矩
Tn：輪胎驅動用電動機的產生扭矩
TH：輪胎的滾動半徑
DR：在驅動滾筒的旋轉半徑上加上模擬路面的厚度的距離
Tdm：藉由輪胎驅動用電動機的制動力或驅動力作為外力而作用在模擬路面驅動用電動機的旋轉軸上的扭矩
Gr：與模擬路面驅動用電動機連接的減速機的減速比
FF：附加在模擬路面驅動用電動機上的扭矩
α：修正係數
Gr是與模擬路面用電動機11連接的減速機的減速比。
扭矩附加部35是藉由前饋或反饋將與在作用扭矩計算部34計算出的外力相當的作用扭矩附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出扭矩上，如式(4)所示地、在由作用扭矩計算部34計算出的作用扭矩Tdm上加上修正係數，將由修正係數修正的作用扭矩(FF)作為前饋成分附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出扭矩上。此外，修正係數在0.95～1.05的範圍內，在本實施方式中，設修正係數為1.0，Tdm=FF。
詳細地，如第5圖所示，控制器6是在驅動模擬路面驅動用電動機11時，向當前的模擬路面驅動用電動機11的轉速、和用於使模擬路面移動速度一定的模擬路面驅動用電動機11的轉速的目標值的差，施加控制增益而求出旋轉指令值。此時，藉由控制器6的扭矩附加部35，向與對於模擬路面驅動用電動機11的旋轉指令值相對應的輸出扭矩加上在作用扭矩計算部34算出的修正後的作用扭矩FF。即，將與在作用扭矩計算部34算出的外力相當的修正後的作用扭矩FF，藉由扭矩附加部35，利用前饋附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出扭矩上。此外，作用扭矩FF也可以藉由反饋附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出扭矩上。
並且，在控制器6中具有限制模擬路面驅動用電動機11的扭矩的第2扭矩限制部36，第2扭矩限制部36是判斷模擬路面驅動用電動機11的輸出扭矩是否沒有超過模擬路面驅動用電動機11中的扭矩限制值(即，模擬路面驅動用電動機11本身的扭矩限制值)，進行輸出扭矩的限制。此外，模擬路面驅動用電動機11是經由電流控制部37，基於從控制器6提供的旋轉指令進行驅動。
在該第2實施方式的輪胎試驗機1中，在使模擬路面驅動用電動機11與輪胎驅動用電動機18的驅動一起驅動時，在藉由輪胎驅動用電動機18的驅動使輪胎軸15旋轉時，在作用扭矩計算部34求出與從輪胎一側向模擬路面驅動用電動機11的外力相當的作用扭矩，藉由扭矩附加部35將求出的作用扭矩FF附加在與旋轉指令值對應的輸出扭矩上。
依照第2實施方式，在藉由輪胎驅動用電動機18的驅動變更輪胎旋轉速度時，由於將作用扭矩FF預先施加在模擬路面驅動用電動機11上，即使變化打滑率Sr，驅動滾筒10的轉速(模擬路面移動速度)也能夠大致不變化而成為一定的。換言之，在打滑率設定運轉中，隨著變更打滑率Sr(改變輪胎驅動用電動機18的驅動力)，即使在驅動滾筒10的模擬路面2側作用來自輪胎一側的外力，由於將與該外力相當的作用扭矩作用在模擬路面驅動用電動機11上，模擬路面移動速度也不變動。即，將模擬路面移動速度的條件保持一定，且能夠進行打滑率Sr與任何測定物件量的關係的測定，因此能夠提高該打滑率Sr和該測定物件量的關係的測定精度。
並且，結束作用輪胎驅動用電動機18一側的制動力或驅動力的運轉、即制動驅動運轉，輪胎T回復進行作用了制動力或驅動力的運轉之前的狀態時，從輪胎T一側(輪胎驅動用電動機18一側)向驅動滾筒10的模擬路面2側作用的扭矩(外力)突然消失。在本實施方式中，由於附加了作用扭矩FF，若輪胎驅動用電動機18一側的扭矩Tn變為零，則直接地附加在模擬路面驅動用電動機11上的作用扭矩FF變為零。即，與輪胎驅動用電動機18的制動驅動運轉的結束同時地，模擬路面驅動用電動機11切換為用於使驅動滾筒10的轉速(模擬路面移動速度)一定的控制。其結果，即使輪胎驅動用電動機18結束制動驅動運轉，也基本沒有模擬路面移動速度變動。
由此，即使是使輪胎驅動用電動機18結束制動驅動運轉之後立刻，模擬路面移動速度的變動也很少，因此能夠維持該狀態而使輪胎驅動用電動機18再次制動驅動運轉，能夠立即進行新的輪胎試驗。即，輪胎試驗結束後，也能夠將驅動滾筒10的速度保持一定，因此能夠立即進行下面的輪胎試驗。
[第3實施方式]
在該第3實施方式中，說明進行一邊在變更輪胎的對於模擬路面的前後力(切線力)一邊計算測量ISO8855坐標系的Xw軸方向的力量的試驗的前後力試驗。在驅動輪胎驅動用電動機18和上述模擬路面驅動用電動機11雙方而進行的試驗中，除了第1、2實施方式中說明的滑移試驗之外，還有前後力試驗。
在前後力試驗中，首先，在先以既定載重將輪胎T按壓在驅動滾筒10上的狀態(使輪胎T與模擬路面2接觸的狀態)下，藉由模擬路面的移動令輪胎成為帶動轉動狀態。即使輪胎以打滑率為零的狀態旋轉。
並且，藉由負載感測器測定打滑率為零的狀態時的、輪胎對於模擬路面的前後力Fx0。並且，藉由該輪胎的前後力Fx0、和輪胎的滾動半徑TH，如式(10)所示，計算輪胎驅動用發動機18的輸出扭矩Tq，由該輸出扭矩Tq使輪胎驅動用電動機18驅動，使得輪胎的前後力成為預先設定的目標值Fx。
Tq =(Fx ±Fx 0 )×TH 　‧‧‧(10)
式中，
Tq：輪胎驅動用電動機的輸出扭矩
Fx：當前(變更時)的輪胎的前後力
Fx0：打滑率0的輪胎的前後力
這樣，在使輪胎驅動用電動機18驅動時，作用扭矩計算部34在以既定的扭矩Tq使輪胎T旋轉時，使用在該驅動用電動機上產生的產生扭矩Tn(Tn=Tq)，求得從輪胎一側作用在模擬路面用電動機一側的作用扭矩Tdm。扭矩附加部35是將與在作用扭矩計算部34計算出的外力相當的作用扭矩作為前饋成分，附加在該模擬路面驅動用電動機11的輸出扭矩上。
此外，輪胎為TB(卡車、公共汽車用輪胎)的情況與PC輪胎(轎車用輪胎)或LT輪胎(小型卡車用輪胎)相比，作用在輪胎上的垂直載重大，有時在高載重條件下進行試驗。在這樣的情況下，即使用式(10)計算輪胎驅動用電動機18的輸出扭矩Tq，也有扭矩變得稍稍不足的可能性。因此，視輪胎的種類及負載載重(垂直載重)，在前後力試驗中，也可以藉由式(11)來修正輪胎驅動用電動機18的輸出扭矩Tq。
Tq '=Tk ×Tq =Tk ×(Fx ±Fx 0 )×TH 　‧‧‧(11)
式中，
Tq’：修正後的輪胎驅動用電動機的輸出扭矩
Tk：修正係數
式(11)所示的修正係數，能夠藉由實驗求出消除扭矩不足的值。
依照本發明，上面求出向輪胎驅動用電動機18作用制動力或驅動力而使輪胎旋轉時對於模擬路面驅動用電動機11作為來自輪胎一側的外力作用的作用扭矩，將與該外力相當的扭矩作為前饋成分附加在該模擬路面驅動用電動機11的輸出扭矩上，因此，即使輪胎驅動用電動機18的輸出扭矩變化，驅動滾筒10的轉速(模擬路面移動速度)也能夠基本不變化而成為一定的。換言之，在前後力試驗中，即使隨著改變輪胎驅動用電動機18的輸出扭矩，在驅動滾筒10的模擬路面2一側作用來自輪胎一側的外力，由於與其外力相當的作用扭矩附加在模擬路面驅動用電動機11上，所以也能夠抑制模擬路面移動速度的變動。
此外，應認為本次公開的實施方式全部的要點是示例而並非限制的內容。例如，在上述實施方式中，公開了旋轉滾筒的表面本身是模擬路面的輪胎試驗機，但本發明也可以適用於在旋轉滾筒和從動滾筒上捲繞平皮帶而將平皮帶的表面作為模擬路面的輪胎試驗機中。
本發明的範圍並非是上述說明由申請專利範圍示出而並非有上述說明示出，包含與申請專利範圍同等的意思及範圍內的全部的變更。
1．．．輪胎試驗機
2．．．模擬路面
3．．．路面移動機構
4．．．輪胎保持機構
5．．．移動機構
6．．．控制器
10．．．驅動滾筒
11．．．模擬路面驅動用電動機
12．．．旋轉軸
13．．．第1支撐台
15．．．輪胎軸
16．．．殼體
17．．．6分力計(負載感測器)
18．．．輪胎驅動用電動機
19．．．昇降框架
20．．．第3支撐台
21．．．支撐框架
24．．．旋轉軸
25．．．從動軸
30．．．旋轉指令值計算部
31．．．前後力推定部
32．．．扭矩限制值設定部
33．．．第1扭矩限制部
34．．．作用扭矩計算部
35．．．扭矩附加部
37．．．電流控制部
36．．．第2扭矩限制部
T．．．輪胎
Sr．．．打滑率
第1圖是第1實施方式的輪胎試驗機的整體前視圖。
第2圖是打滑率設定運轉的說明圖，(A)是表示曲線運轉，(B)是表示階梯運轉，(C)是表示固定運轉。
第3圖是表示輪胎驅動用電動機的控制環的圖。
第4圖是第2實施方式的輪胎試驗機的整體前視圖。
第5圖是表示模擬路面驅動用電動機的控制環的圖。
1．．．輪胎試驗機
2．．．模擬路面
3．．．路面移動機構
4．．．輪胎保持機構
5．．．移動機構
6．．．控制器
8．．．旋轉軸
10．．．驅動滾筒
11．．．模擬路面驅動用電動機
12．．．旋轉軸
13．．．第1支撐台
15．．．輪胎軸
16．．．殼體
17．．．6分力計(負載感測器)
18．．．輪胎驅動用電動機
19．．．昇降框架
20．．．第3支撐台
21．．．支撐框架
24．．．旋轉軸
25．．．從動軸
30．．．旋轉指令值計算部
31．．．前後力推定部
32．．．扭矩限制值設定部
33．．．第1扭矩限制部
T．．．輪胎

Claims (6)

  1. 一種輪胎試驗機的驅動控制方法，該輪胎試驗機具備：輪胎驅動用電動機，經由輪胎軸而使輪胎旋轉；模擬路面驅動用電動機，使模擬路面移動；以及控制器，向上述輪胎驅動用電動機提供旋轉指令而變更上述輪胎的旋轉速度，使得輪胎相對於上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的值，其特徵為：因應於提供上述旋轉指令時的輪胎的打滑率，推定作用在輪胎上的前後力，依據推定的前後力推定值求出對於輪胎驅動用電動機的扭矩限制值，並將上述扭矩限制值適用於提供上述旋轉指令而變更上述輪胎的旋轉速度時的輪胎驅動用電動機的扭矩限制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的輪胎試驗機的驅動控制方法，其中，上述扭矩限制值由式(1)求出，(扭矩限制值)=(前後力推定值)×(輪胎滾動半徑)　(1)式中，(前後力推定值)=(內部係數)×(負載載重)×(打滑率)輪胎滾動半徑：從模擬路面到輪胎的輪心的距離內部係數：藉由試驗條件而不同的係數負載載重：輪胎對於模擬路面的垂直載重。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的輪胎試驗機的驅動控制方法，其中，求出提供上述旋轉指令而對上述輪胎驅動用電動機施加制動力或驅動力而使上述輪胎旋轉時作為來自該輪胎一側的外力而作用在上述模擬路面驅動用電動機上的扭矩，將與該外力相當的扭矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出扭矩上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的輪胎試驗機的驅動控制方法，其中，上述模擬路面設置為藉由由上述模擬路面驅動用電動機驅動的驅動滾筒而移動，附加在上述模擬路面驅動用電動機上的扭矩由式(2)～式(4)求出， FF =α×Tdm 　‧‧‧(4)式中，Td：由於輪胎驅動用電動機的制動力或驅動力而作為外力作用在驅動滾筒的旋轉軸上的扭矩Tn：輪胎驅動用電動機的產生扭矩TH：輪胎的滾動半徑DR：在驅動滾筒的旋轉半徑上加上模擬路面的厚度後得到的距離Tdm：由於輪胎驅動用電動機的制動力或驅動力而作為外力作用在模擬路面驅動用電動機的旋轉軸上的扭矩Gr：與模擬路面驅動用電動機連接的減速機的減速比FF：附加在模擬路面驅動用電動機上的扭矩α：修正係數。
  5. 一種輪胎試驗機，其特徵為：包括：輪胎驅動用電動機，使輪胎軸旋轉；模擬路面；模擬路面驅動用電動機，使上述模擬路面移動；控制器，向上述輪胎驅動用電動機提供旋轉指令而變更上述輪胎的旋轉速度，使得輪胎相對於上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的目標值，這裏，上述控制器包括：旋轉指令值計算部，為了因應於上述打滑率來改變輪胎的旋轉速度，確定提供上述輪胎驅動用電動機的旋轉指令；前後力推定部，推定提供上述旋轉指令時的作用在輪胎上的前後力；扭矩限制值設定部，依據推定的上述前後力，設定對於上述輪胎驅動用電動機的扭矩限制值；扭矩限制部，在提供上述旋轉指令而變更上述輪胎用驅動電動機的轉速時適用上述扭矩限制值來對輪胎驅動用電動機進行扭矩限制。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的輪胎試驗機，其中，上述控制器還具備：作用扭矩計算部，求出在提供上述旋轉指令而對上述輪胎驅動用電動機施加制動力或驅動力而使上述輪胎旋轉時作為來自輪胎一側的外力而作用在上述模擬路面驅動用電動機上的扭矩；扭矩附加部，將與在該作用扭矩計算部算出的上述外力相當的扭矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出扭矩上。
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