WO2022255237A1

WO2022255237A1 - 台上試験装置及び台上試験方法

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Publication number: WO2022255237A1
Application number: PCT/JP2022/021687
Authority: WO
Inventors: 寛川添
Original assignee: 株式会社堀場製作所
Priority date: 2021-06-04
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2022-12-08
Also published as: JPWO2022255237A1; EP4350319A1

Abstract

本発明は、車両を試験するための操舵機能付きの台上試験装置を安価に構成するものであり、車両又はそれらの一部である供試体Ｗを試験する台上試験装置１００であって、供試体Ｗの操舵輪である車輪Ｗ１が載置される回転体２１と、回転体２１を車輪Ｗ１の回転に伴って回転可能に支持する支持台３１と、車輪Ｗ１の回転力を用いて支持台３１を設置面Ｐ上で移動させる移動機構４とを備える。

Description

台上試験装置及び台上試験方法

　本発明は、車両又はその一部である供試体を試験するための台上試験装置及び台上試験方法に関するものである。

　近年、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）を有する車両（以下、ＡＤＡＳ車両）や自動運転車両（以下、ＡＤ車両）を試験するためには、例えば実路を模擬したテストコース上を走行させるとともに、当該供試体の外部環境（例えば他の車両、人、自転車）を模擬して、供試体の試験を行うことが行われている。

　一方、上記のテストコースを走行することなく、台上試験装置でＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両の走行試験を行う試みがなされている。

　この台上試験装置には、特許文献１に示すように、供試体である車両を走行状態にする車両用フリーローラ装置が考えられている。ところが、この車両用フリーローラ装置では、直進走行しか想定しておらず、供試体の操舵輪を操舵することができない。つまり、この台上試験装置では、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両の操舵を伴う走行試験を行うことができない。

　また、台上試験装置には、特許文献２に示すように、操舵機能を有するシャシダイナモメータが考えられている。ところが、車輪が載置されるローラ及び電気動力計（ダイナモメータ）を旋回させる必要があり、装置が大掛かりになってしまうだけでなく、コストも高くなってしまう。

特開２００８－３０９６５８号公報特開２０１９－２０３８６９号公報

　そこで、本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両等の車両を試験するための操舵機能付きの台上試験装置を安価に構成することをその主たる課題とするものである。

　すなわち、本発明に係る台上試験装置は、車両又はその一部である供試体を試験する台上試験装置であって、前記供試体の車輪が載置される回転体と、前記回転体を回転可能に支持する支持台と、前記車輪の回転力を用いて前記支持台を設置面上で移動させる移動機構とを備えることを特徴とする。

　このような構成であれば、操舵される車輪が載置される回転体を回転可能に支持する支持台が車輪の回転力を用いて移動するので、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両等の車両の操舵を伴う走行試験を行うための操舵機能付きの台上試験装置を提供することができる。ここで、回転体は支持台に回転可能に支持され、当該支持台が移動機構により移動する構成のため、ダイナモメータを有さず、安価に構成することができる。

　操舵される車輪は、接地面を中心に回転するわけでなく、操舵輪の操舵回転軸 (キングピン軸）中心に操舵回転し、車輪を載置される回転体は、操舵回転軸（キングピン軸）の延長と地面の接地点（仮想接地点）を中心に回転することになる。操舵輪の回転軸及び車輪の接地面（本回転体支持台）の軌跡は、サスペンションのキャンバー角、キャスター角、スクラブ半径等、車両毎のステアリング機構又はサスペンション機構等により異なる。
　この車両毎に異なる支持台の移動軌跡に対応するためには、前記移動機構は、前記支持台に設けられた転動体を有し、当該転動体が前記設置面を移動することにより、前記車輪の回転力を用いて前記回転体を移動させることが望ましい。
　このように支持台が転動体により設置面を移動する構成とすることで、支持台の移動の自由度を高めることができ、車両毎に異なる支持台の移動軌跡に対応することができる。

　具体的な実施の態様としては、前記回転体は、前記車輪の回転を動力源として回転するフリーローラ、又は、回転体に回転力を与えることによりタイヤを回転させるローラであることが望ましい。

　台上試験装置にセンタリング機能を持たせるためには、前記支持台をセンタリング位置に向かって付勢するセンタリング機構をさらに備えることが望ましい。
　この構成であれば、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両の自動操舵システムが異常と判断することを防ぐことができる。

　センタリング機構の具体的な実施の態様としては、前記センタリング機構は、前記設置面に形成された凹部又は凸部から構成されており、前記転動体が前記凹部又は凸部に沿って移動することにより、前記支持台を前記センタリング位置に向かって付勢するものであることが望ましい。

　センタリング機構の別の具体的な実施の態様としては、前記センタリング機構は、前記支持台を前記センタリング位置に向かって付勢する弾性体又はアクチュエータを有することが望ましい。

　ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両の走行試験においては、駆動輪だけでなく従動輪も回転していなければ、異常と判断されて走行できない場合がある。また、駆動輪の回転速度と従動輪の回転速度とが異なる場合にも同様である。このため、前記回転体は、前記供試体の駆動輪が載置される駆動輪側回転体と、前記供試体の従動輪が載置される従動輪側回転体とを有し、本発明の台上試験装置は、前記従動輪側回転体を前記駆動輪側回転体と連動して回転させる連動回転機構をさらに備えることが望ましい。

　連動回転機構の具体的な実施の態様としては、前記連動回転機構は、前記駆動輪側回転体と前記従動輪側回転体とを機械的に連結して、前記駆動輪側回転体の回転を前記従動輪側回転体に伝達するものであることが望ましい。

　二輪駆動の供試体の走行試験だけでなく、四輪駆動の供試体の走行試験にも適用できるようにするためには、前記連動回転機構は、前記駆動輪側回転体と前記従動輪側回転体との機械的な連結を遮断する遮断部を有していることが望ましい。

　連動回転機構の別の具体的な実施の態様としては、前記連動回転機構は、前記従動輪側回転体又は前記従動輪を回転させるモータを有し、当該モータにより、前記従動輪側回転体を前記駆動輪側回転体と連動して回転させ、又は、前記従動輪を前記駆動輪と連動して回転させることが望ましい。

　ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両等の車両の操舵を伴う走行試験を行う場合には、操舵時の内輪差による内外輪速度差が発生していなければ、車両の横滑り防止機能（ＥＳＣ又はＶＤＣ等）のスタビリティ制御が作動して、ＡＤＡＳ又はＡＤが停止又は正常に作動しないことが懸念される。
　この問題を好適に解決するためには、前記回転体は、前記供試体の操舵輪である前側左右輪それぞれが載置される一対の前輪側回転体であり、前記台上試験装置は、前記一対の前輪側回転体それぞれを回転させ、又は前記前側左右輪それぞれを回転させる一対の前輪側モータと、前記供試体の後側左右輪それぞれが載置される一対の後輪側回転体それぞれを回転させ、又は前記後側左右輪それぞれを回転させる一対の後輪側モータとをさらに備えていることが望ましい。この構成であれば、前側左右輪及び後側左右輪の４輪を個別に速度制御できるようになる。

　具体的に本発明の台上試験装置は、前記前側左右輪の切れ角を算出する切れ角算出部と、前記切れ角により各輪の旋回半径を算出する旋回半径算出部と、前記各輪の速度差を算出する速度差算出部と、前記各輪の速度差に基づいて前記一対の前輪側モータ及び前記一対の後輪側モータを制御するモータ制御部とをさらに備えることが望ましい。
　この構成であれば、操舵時の内輪差による内外輪速度差を車両に与えることができるので、車両の横滑り防止機能（ＥＳＣ又はＶＤＣ等）のスタビリティ制御を作動させることなく、車両の走行試験を行うことができる。

　また、本発明に係る台上試験装置は、車両又はその一部である供試体を試験する台上試験装置であって、前記供試体を路面から浮いた状態で固定する固定機構と、前記供試体の前側左右輪の回転軸を前側回転シャフトを介してそれぞれ回転させる一対の前輪側モータと、前記供試体の後側左右輪の回転軸を後側回転シャフトを介してそれぞれを回転させる一対の後輪側モータと、前記前側左右輪の切れ角を算出する切れ角算出部と、前記切れ角により各輪の旋回半径を算出する旋回半径算出部と、前記各輪軸の速度差を算出する速度差算出部と、前記各輪軸の速度差に基づいて前記一対の前輪側モータ及び前記一対の後輪側モータを制御するモータ制御部とを備えることを特徴とする。
　この台上試験装置であれば、操舵時の内輪差による内外輪速度差を車両に与えることができるので、車両の横滑り防止機能（ＥＳＣ又はＶＤＣ等）のスタビリティ制御を作動させることなく、車両の走行試験を行うことができる。

　供試体の操舵機能を評価するためには、本発明の台上試験装置は、前記供試体のステアリングラックギアに対して操舵反力を入力する操舵反力入力装置を備えることが望ましい。
　この構成において、大舵角で高速回転すると、モータと車輪とを連結する等速ジョイントが破損する恐れがある。また、ステアリング反力は車体横方向にそのまま力が入り、車両固定台座（固定機構）の位置がずれて正常に試験が行えない可能性、または、車両固定台座（固定機構）が破損する可能性がある。
　これらの問題を解決するためには、前記供試体のステアリングの操舵角が所定の操舵閾値に到達したことを検知する検知部と、前記操舵角が前記操舵閾値に到達した場合に前記車輪の回転制御又は前記操舵反力入力装置の操舵反力制御を停止する制御停止部とをさらに備えることが望ましい。

　前記検知部は、前記操舵角が操舵閾値に到達した状態でステアリングラックギア又はステアリングラックギアに連動する連動部材に接触する接触センサと、前記接触センサを支持する支持部材とを有し、前記操舵角が前記操舵閾値を超えた場合に、前記支持部材が操舵角に応じてスライド又は脱落することが望ましい。

　また、本発明に係る台上試験装置は、車両又はその一部である供試体を試験する台上試験装置であって、前記供試体を路面に固定する固定機構と、前記供試体の前側左右輪のそれぞれの回転軸に、前側回転シャフトを介して接続される一対の前輪側モータと、前記供試体の後側左右輪のそれぞれの回転軸に、後側回転シャフトを介して接続される一対の後輪側モータと、前記前側左右輪の切れ角を算出する切れ角算出部と、前記切れ角により各輪の旋回半径を算出する旋回半径算出部と、前記各輪の速度差を算出する速度差算出部と、前記各輪の速度差に基づいて前記一対の前輪側モータ又は前記一対の後輪側モータを制御するモータ制御部とを備えることを特徴とする。
　この台上試験装置であれば、操舵時の内輪差による内外輪速度差を車両に与えることができるので、車両の横滑り防止機能（ＥＳＣ又はＶＤＣ等）のスタビリティ制御を作動させることなく、車両の走行試験を行うことができる。

　また、上記の台上試験装置において、供試体の姿勢を静的又は動的に制御して種々の走行試験を行うためには、前記固定機構は、前記供試体の路面に対する姿勢を調整可能、又は、前記供試体の路面に対する姿勢を動的に変更させるべくダイナミックに作動可能なものであることが望ましい。

　また、上記の台上試験装置を用いたＡＤＡＳ車両、ＡＤ車両又はそれらの一部である供試体の台上試験方法も本発明の一態様である。例えば、上記の台上試験装置上で車両又はその一部である供試体を走行状態としつつ、前記供試体の周囲環境を変化させることにより、レーンキープ、追い越し、レーンチェンジ又は緊急回避操舵の評価を行うことが考えられる。

　以上に述べた本発明によれば、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両等の車両を試験するための操舵機能付きの台上試験装置を安価に構成することができる。

本発明の一実施形態に係る台上試験装置を用いた台上試験方法のシナリオを示す模式図である。同実施形態に係る台上試験装置の全体模式図である。同実施形態の連動回転機構の構成例１を示す模式図である。同実施形態の連動回転機構の構成例２を示す模式図である。同実施形態の連動回転機構の構成例３を示す模式図である。同実施形態の回転体、支持台及び移動機構の構成を模式的に示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。同実施形態のセンタリング機構（凹部・凸部）の構成を模式的に示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。同実施形態のセンタリング機構（弾性体）の構成を模式的に示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。同実施形態のセンタリング機構（操舵反力入力装置）の構成を模式的に示す平面図である。変形実施形態の支持台に対してフリーホイールハブを介して車輪を連結させた構成を示す模式図である。変形実施形態の（ａ）車両高さ調整機構、（ｂ）トレッド幅調整機構を示す模式図である。変形実施形態のセンタリング機構（操舵反力入力装置）の構成を模式的に示す正面図である。変形実施形態の台上試験装置の構成を示す模式図である。変形実施形態の台上試験装置の構成を示す模式図である。変形実施形態の台上試験装置の構成を示す模式図である。極低速時における幾何学計算による各輪の回転半径を示す図である。変形実施形態の台上試験装置の構成を示す模式図である。変形実施形態の台上試験装置の要部を示す模式図である。変形実施形態の検知部の構成を示す模式図である。

　以下に、本発明に係る台上試験装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

　本実施形態の台上試験装置１００は、例えば先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）を有する車両（以下、ＡＤＡＳ車両）、自動運転車両（以下、ＡＤ車両）又はそれらの一部である供試体Ｗを試験するために用いられるものである。本実施形態では、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両の完成車を供試体Ｗとしているが、供試体Ｗは、走行可能な状態であれば完成車ではない未完成車（ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両の一部）であっても良い。

　図１に本実施形態の台上試験装置１００を用いた台上試験方法のシナリオの一例を示している。ここでは、台上試験装置１００上で供試体Ｗを走行状態としつつ、当該供試体Ｗの前方、後方又は側方等の周囲環境を変化させ、又は、供試体Ｗのセンサに擬似信号を入力して、供試体Ｗの挙動（例えばレーンキープ、追い越し、レーンチェンジ又は緊急回避操舵など）を評価する方法が考えられる。

　具体的に本実施形態の台上試験装置１００は、図２に示すように、供試体Ｗの左右一対の駆動輪Ｗ１が載置される駆動輪側回転体２１と、供試体Ｗの左右一対の従動輪（非駆動輪）Ｗ２が載置される従動輪側回転体２２とを備えている。なお、台上試験装置１００において、供試体Ｗは、駆動輪Ｗ１及び従動輪Ｗ２それぞれが駆動輪側回転体２１及び従動輪側回転体２２から外れないように固定機構ＦＭにより固定されている。また、本実施形態の車輪（駆動輪Ｗ１、従動輪Ｗ２）は、ホイールにタイヤが装着された状態のものである。

　駆動輪側回転体２１は、左右一対の駆動輪Ｗ１それぞれに設けられている。また、駆動輪側回転体２１は、各駆動輪Ｗ１に対して２つ設けられており、２つの駆動輪側回転体２１に対して１つの駆動輪Ｗ１が載置される構成である。また、駆動輪側回転体２１は、支持台３１によって駆動輪Ｗ１の回転に伴って回転可能に支持されている。この駆動輪側回転体２１は、自由回転するフリーローラであり、駆動輪Ｗ１の回転を動力源として回転する。

　従動輪側回転体２２は、左右一対の従動輪Ｗ２それぞれに設けられている。また、従動輪側回転体２２は、各従動輪Ｗ２に対して２つ設けられており、２つの従動輪側回転体２２に対して１つの従動輪Ｗ２が載置される構成である。また、従動輪側回転体２２は、支持台３２によって回転可能に支持されている。この従動輪側回転体２２は、自由回転するフリーローラであり、後述する連動回転機構５により回転する。

＜連動回転機構５＞
　本実施形態の台上試験装置１００は、従動輪側回転体２２を駆動輪側回転体２１と連動して例えば等速となるように回転させる連動回転機構５をさらに備えている。

＜連動回転機構５の構成例１＞
　この連動回転機構５は、図３に示すように、駆動輪側回転体２１と従動輪側回転体２２とを機械的に連結して、駆動輪側回転体２１の回転を従動輪側回転体２２に機械的に等速で伝達するものである。具体的に連動回転機構５は、駆動輪側回転体２１に連結されて回転する駆動輪側回転シャフト５ａと、当該回転シャフト５ａにかさ歯車５ｂを介して連結されるプロペラシャフト５ｃと、当該プロペラシャフト５ｃにかさ歯車５ｄを介して連結されるとともに従動輪側回転体２２に連結される従動輪側回転シャフト５ｅとを有している。

　本実施形態では、駆動輪Ｗ１が操舵輪であるため、駆動輪側回転シャフト５ａには、駆動輪Ｗ１の操舵移動に追従するとともに、駆動輪Ｗ１からの回転を伝達するための等速ジョイント又はユニバーサルジョイント等の遊動機能を有するジョイント５ｆが設けられている。また、駆動輪側回転シャフト５ａには、駆動輪Ｗ１の操舵移動に追従するために、スプライン構造などの伸縮構造が用いられている。このような構成により、駆動輪側回転体２１の回転数と従動輪側回転体２２の回転数とが同じとなるように構成されている。

　また、連動回転機構５は、駆動輪側回転体２１と従動輪側回転体２２との機械的な連結を遮断する遮断部６を有しても良い。この遮断部６は、プロペラシャフト５３に設けられており、駆動輪側回転体２１及び従動輪側回転体２２を連結状態と遮断状態とで切り替えるクラッチ機構を用いたものである。遮断部６により駆動輪側回転体２１及び従動輪側回転体２２を遮断状態にすることによって、四輪駆動の供試体Ｗを台上試験することができる。なお、クラッチ機構による連結状態と遮断状態との切り替えは、手動で切り替えても良いし、図示しない制御部により制御しても良い。

＜連動回転機構５の構成例２＞
　さらに、連動回転機構５は、図４に示すように、従動輪側回転体２２を回転させるモータ５ｇを有し、当該モータ５ｇにより、従動輪側回転体２２を駆動輪側回転体２１と等速となるように回転させるものである。なお、図４では、左右一対の駆動輪側回転体２１が駆動輪側リンク機構５ｈで接続されており、また、一方の駆動輪側回転体２１には、回転速度センサ５ｉが設けられている。ここでは、駆動輪側回転体２１にモータ５ｊが接続されており、当該モータ５ｊのエンコーダを回転速度センサ５ｉとして利用している。また、左右一対の従動輪側回転体２２が従動輪側リンク機構５ｋで接続されており、また、一方の従動輪側回転体２２にモータ５ｇが接続されている。モータ５ｇの制御は図示しない制御部により行うことができる。

　駆動輪側リンク機構５ｈには、駆動輪Ｗ１の操舵移動に追従するとともに、駆動輪Ｗ１からの回転を伝達するための等速ジョイント又はユニバーサルジョイント等の遊動機能を有するジョイント５ｈ１が設けられている。また、駆動輪側リンク機構５ｈには、駆動輪Ｗ１の操舵移動に追従するために、スプライン構造などの伸縮構造が用いられている。そして、従動輪側回転体２２に接続されたモータ５ｇを回転速度センサ５ｉにより得られた回転速度（回転数）で回転させることによって、従動輪側回転体２２が駆動輪側回転体２１と等速で回転する。なお、従動輪側回転体２２に接続されたモータ５ｇを自由回転させることによって、四輪駆動の供試体Ｗを台上試験することができる。

＜連動回転機構５の構成例３＞
　その他、連動回転機構５は、図５に示すように、各駆動輪側回転体２１に回転速度センサ５ｉ（モータ５ｊのエンコーダを利用しても良い。）を設け、各従動輪側回転体２２にモータ５ｇを接続しても良い。また、従動輪側回転体２２をモータ５ｇで回転させる構成のほか、従動輪Ｗ２にモータ５ｇを接続して、従動輪Ｗ２を直接回転させる構成としても良い。なお、従動輪側回転体２２に接続されたモータ５ｇを自由回転させることによって、四輪駆動の供試体Ｗを台上試験することができる。モータ５ｇの制御は図示しない制御部により行うことができる。

＜駆動輪側支持台３１の移動機構４＞
　そして、本実施形態の台上試験装置１００は、図２及び図６に示すように、操舵輪が載置される回転体を回転可能に支持する支持台を、操舵される車輪の操舵に基づいて生じる回転力を用いて移動させる移動機構４を備えている。本実施形態では、駆動輪Ｗ１が操舵輪となる例を示しており、移動機構４は、駆動輪側回転体２１を回転可能に支持する支持台３１（以下、駆動輪側支持台３１）を、駆動輪Ｗ１の操舵に基づいて生じる回転力を用いて移動させるものである。なお、移動機構４は、駆動輪Ｗ１の回転力の少なくとも一部を用いれば良く、図示しない別の移動補助機構により移動が補助されるものであっても良い。

　具体的に移動機構４は、駆動輪側支持台３１を操舵された駆動輪Ｗ１の操舵角に応じて移動させるものであり、支持台３１に設けられた転動体４１を有し、当該転動体４１が支持台３１が設置される設置面Ｐを移動するように構成されている。この移動機構４により、駆動輪側支持台３１は、自由軌跡で移動可能となる。ここで、操舵に伴う駆動輪側支持台３１の移動軌跡は、キングピン（操舵輪の操舵回転の中心となるピン）を延ばした仮想接地点を回転中心として移動するものとなる（図６（ｂ）参照）。

＜センタリング機構７＞
　本実施形態の台上試験装置１００は、駆動輪側支持台３１をセンタリング位置に向かって付勢するセンタリング機構７をさらに備えている。ここでセンタリング位置とは、操舵していない状態（直進状態）における駆動輪Ｗ１に対応する駆動輪側支持台３１の位置である。

　このセンタリング機構７の具体例としては例えば以下のものが考えられる。
　図７に示すように、センタリング機構７は、設置面Ｐに形成された凹部７Ｍ又は凸部７Ｔから構成されており、転動体４１が凹部７Ｍ又は凸部７Ｔに沿って移動することにより、駆動輪側支持台３１をセンタリング位置に向かって付勢する構成が考えられる。

　また、図８に示すように、センタリング機構７は、駆動輪側支持台３１をセンタリング位置に向かって付勢する弾性体７１を用いて構成することが考えられる。この構成では、複数の弾性体７１により駆動輪側支持台３１を外側からセンタリング位置に付勢することが考えられる。その他、図９に示すように、センタリング機構７は、連動回転機構５の駆動輪側回転シャフト５ａに操舵反力を加える操舵反力入力装置７２を接続して、駆動輪側支持台３１をセンタリング位置に向かって付勢する構成が考えられる。なお、操舵反力入力装置７２としては、シリンダやモータなどのアクチュエータを用いたもの、弾性体を用いたもの、又は、それらを組み合わせたものが考えられる。

＜本実施形態の効果＞
　このように構成した本実施形態の台上試験装置１００によれば、操舵される車輪（駆動輪Ｗ１）が載置される駆動輪側回転体２１を回転可能に支持する駆動輪側支持台３１が、駆動輪Ｗ１の操舵に基づいて生じる回転力を用いて移動するので、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両の操舵を伴う走行試験を行うための操舵機能付きの台上試験装置１００を提供することができる。ここで、駆動輪側回転体２１は駆動輪側支持台３１に回転可能に支持され、当該駆動輪側支持台３１が移動機構４により移動する構成のため、ダイナモメータを有さず、安価に構成することができる。

＜その他の実施形態＞
　例えば、図１０に示すように、駆動輪側支持台３１に対してフリーハブ８を介して操舵輪である駆動輪Ｗ１を連結させても良い。この構成であれば、駆動輪Ｗ１を操舵させたときに駆動輪側支持台３１を駆動輪Ｗ１に対してズレなく安定して移動させることができる。

　また、前記実施形態の台上試験装置１００が、車両高さ調整機構９を有するものであっても良い。この車両高さ調整機構９は、図１１（ａ）に示すように、各車輪Ｗ１（Ｗ２）に対応して設けられた２つの回転体２１（２２）（車輪Ｗ１、Ｗ２を挟む２つの回転体２１（２２））の間隔を調整することによって、車両高さ位置を調整するものが考えられる。車輪Ｗ１（Ｗ２）を挟む２つの回転体２１（２２）の間隔を広げることによって、車両高さを低くすることができる。この車両高さ調整機構９により、実路を走行する場合と同等の車両高さにすることができ、車両試験の信頼性を向上することができる。

　さらに、前記実施形態の台上試験装置１００が、トレッド幅調整機構１０を有するものであっても良い。このトレッド幅調整機構１０は、図１１（ｂ）に示すように、左右一対の駆動輪側回転体２１の間隔及び左右一対の従動輪側回転体２２の間隔を調整するものである。このトレッド幅調整機構１０により、車種に応じて適したトレッド幅に調整することができる。

　その上、前記実施形態の駆動輪側支持台３１に駆動輪側回転体２１を回転させる機能を付与しても良い。具体的には、駆動輪側支持台３１を回転テーブルとしても良い。

　加えて、センタリング機構７としては、駆動輪側支持台３１又は駆動輪側シャフト５ａに力を加えて駆動輪側支持台３１をセンタリング位置に向かって付勢する構成の他に、図１２に示すように、供試体ＷのタイロッドＷＴに操舵反力入力装置１１を接続して、当該タイロッドＷＴに操舵反力（センタリング力）を発生させる構成しても良い。なお、操舵反力入力装置１１としては、シリンダやモータなどのアクチュエータを用いたものや、弾性体を用いたもの、又は、それらを組み合わせたものが考えられる。

　また、前記実施形態の台上試験装置１００は、車輪Ｗ１、Ｗ２が載置される回転体２１、２２を用いた構成であったが、車輪Ｗ１、Ｗ２のホイールＷＨに連結された以下の構成によっても本発明の目的を達成することができる。

　つまり、台上試験装置１００は、図１３に示すように、駆動輪Ｗ１のホイールＷＨに回転速度センサ１２を接続し、従動輪Ｗ２のホイールＷＨにモータ１３を接続して、回転速度センサ１２により得られた回転速度に基づいて、従動輪Ｗ２のホイールＷＨをモータ１３により回転させる構成しても良い。なお、回転速度センサ１２は、駆動輪Ｗ１のホイールＷＨにモータ１４を接続し、当該モータ１４のエンコーダを回転速度センサ１２として利用することができる。また、操舵輪である駆動輪Ｗ１のホイールＷＨにモータ１４を接続する場合には、駆動輪Ｗ１の操舵移動に追従するとともに、駆動輪Ｗ１からの回転を伝達するために、等速ジョイント又はユニバーサルジョイント等の遊動機能を有するジョイントを有するスプライン機能などの伸縮構造１５を用いることができる。従動輪Ｗ２のホイールＷＨにモータ１３を接続する場合にもスプライン構造などの伸縮構造１６を用いることができる。このように、モータ１３、１４を接続するのに伸縮構造１５、１６を用いることで、トレッド幅の調整を行うことができる。また、操舵輪である駆動輪Ｗ１のホイールＷＨに接続された伸縮構造１５に、操舵反力入力装置１７を接続して、操舵反力（センタリング力）を発生させる構成しても良い。なお、従動輪Ｗ２のホイールＷＨに接続されたモータ１３を自由回転させることによって、四輪駆動の供試体Ｗを台上試験することができる。

　また、図１４に示すように、駆動輪Ｗ１のホイールＷＨと従動輪Ｗ２のホイールＷＨとを機械的に連結して、駆動輪Ｗ１のホイールＷＨの回転を機械的に従動輪Ｗ２のホイールＷＨに伝達する構成としても良い。具体的には、駆動輪Ｗ１のホイールＷＨに連結された駆動輪側回転シャフト１８と、従動輪Ｗ２のホイールＷＨに連結された従動輪側回転シャフト１９と、それらシャフト１８、１９に架け渡されたベルト又はチェーン等の伝達部材２０とを有する構成が考えられる。なお、操舵輪である駆動輪Ｗ１のホイールＷＨに接続される回転シャフト１８には、駆動輪Ｗ１の操舵移動に追従するとともに、駆動輪Ｗ１からの回転を伝達するために、等速ジョイント又はユニバーサルジョイント等の遊動機能を有するジョイントを有するスプライン機能などの伸縮構造１５を用いることができる。従動輪Ｗ２のホイールＷＨに接続される回転シャフト１９にも、スプライン構造などの伸縮構造を用いることができる。このように、回転シャフト１８、１９に伸縮構造を用いることで、トレッド幅の調整を行うことができる。なお、伝達部材２０による駆動輪側回転シャフト１８と従動輪側回転シャフト１９との連結を解除することによって、四輪駆動の供試体Ｗを台上試験することができる。

　ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両等の車両の操舵を伴う走行試験を行う場合には、操舵時の内輪差による内外輪速度差が発生していなければ、車両の横滑り防止機能（ＥＳＣ又はＶＤＣ等）のスタビリティ制御が作動して、ＡＤＡＳ又はＡＤが停止又は正常に作動しないことが懸念される。

　この問題を好適に解決するためには、図１５に示すように、供試体Ｗの操舵輪である前側左右輪Ｗ１それぞれが載置される一対の前輪側回転体２３と、後側左右輪それぞれが載置される一対の後輪側回転体２４と、一対の前輪側回転体２３それぞれを回転させる一対の前輪側モータＭ１と、一対の後輪側回転体２４それぞれを回転させる一対の後輪側モータＭ２と、前輪側モータＭ１及び後輪側モータＭ２を制御する制御装置ＣＯＭとを有している。なお、一対の前輪側モータＭ１を前側左右輪Ｗ１それぞれに、等速ジョイント又はユニバーサルジョイント等の遊動機能を有するジョイントを有するスプライン機能などの伸縮構造を介して接続しても良いし、一対の後輪側モータＭ２を後側左右輪Ｗ２それぞれに、等速ジョイント又はユニバーサルジョイント等の遊動機能を有するジョイントを介して接続しても良い。

　この構成において、制御装置ＣＯＭは、前側左右輪Ｗ１及び後側左右輪Ｗ２の４輪を個別に速度制御する。なお、制御装置ＣＯＭは、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス、ＡＤ変換器等を備えた専用又は汎用のコンピュータである。

　具体的に制御装置ＣＯＭは、前側左右輪Ｗ１の切れ角を算出する切れ角算出部１ａと、切れ角により各輪の旋回半径を算出する旋回半径算出部１ｂと、各輪の速度差を算出する速度差算出部１ｃと、各輪の速度差に基づいて一対の前輪側モータＭ１及び／又は一対の後輪側モータＭ２を速度制御する速度制御部１ｄとしての機能を発揮する。

　切れ角算出部１ａは、例えばアッカーマン機構等のステアリングジオメトリ（設計値）からハンドル舵角（ステアリングラックギアの横移動量）に対する前輪ホイールの切れ角を算出するものである。なお、切れ角算出部１ａは、車両基礎特性測定装置（Ｋ＆Ｃテスター）等の測定装置により実際のハンドル舵角における切れ角を求める構成に置き換えても良い。

　旋回半径算出部１ｂは、切れ角から各輪の旋回半径を算出するものであり、例えば極低速時（タイヤスリップアングル＝０）の場合には、図１６に示すような幾何学計算で各輪の回転半径を算出する。また、旋回半径算出部１ｂは、定常円旋回時等のようにスリップアングルを考慮した４輪旋回モデルにより各輪の旋回半径を算出することもできる。

　例えば、図１６に示すように極低速時の各輪の旋回半径は、以下のようになる。
　　前輪左輪の旋回半径；Ｒ_ｆｌ＝Ｌ_ｗｂ／ｓｉｎθ_ｌｈ≒Ｌ_ｗｂ／θ_ｌｈ
　　前輪右輪の旋回半径；Ｒ_ｆｒ＝Ｌ_ｗｂ／ｓｉｎθ_ｒｈ≒Ｌ_ｗｂ／θ_ｒｈ
　　後輪左輪の旋回半径；Ｒ_ｆｌ＝Ｒ_ｆｌ×ｃｏｓθ_ｌｈ
　　後輪右輪の旋回半径；Ｒ_ｆｒ＝Ｒ_ｆｒ×ｃｏｓθ_ｒｈ

　速度差算出部１ｃは、各輪の速度差を算出するものであり、車両旋回速度（回転速度）ωがω＝ｄθ／ｄｔであり、車輪旋回速度ｖがｖ＝ω×Ｒであることから、各輪の旋回速度を以下のよう求める。
　　前輪左輪の旋回速度；ｖ_ｆｌ＝ω×Ｒ_ｆｌ
　　前輪右輪の旋回速度；ｖ_ｆｒ＝ω×Ｒ_ｆｒ
　　後輪左輪の旋回速度；ｖ_ｒｌ＝ω×Ｒ_ｒｌ
　　後輪右輪の旋回速度；ｖ_ｒｒ＝ω×Ｒ_ｒｒ
　上記から、ｖ_ｆｌ：ｖ_ｆｒ：ｖ_ｒｌ：ｖ_ｒｒ＝Ｒ_ｆｌ：Ｒ_ｆｒ：Ｒ_ｒｌ：Ｒ_ｒｒの関係が成立する。

　速度制御部１ｄは、各輪の速度差に基づいて一対の前輪側モータＭ１及び一対の後輪側モータＭ２を制御するものであり、ｖ＝（ｖ_ｒｌ＋ｖ_ｒｒ）／２と、ｖ_ｆｌ：ｖ_ｆｒ：ｖ_ｒｌ：ｖ_ｒｒ＝Ｒ_ｆｌ：Ｒ_ｆｒ：Ｒ_ｒｌ：Ｒ_ｒｒの関係とを用いて、以下の式に示すように、各車輪速度を算出する。
　　前輪左輪の車輪速度；ｖ_ｆｌ＝ｖ×Ｒ_ｆｌ／（Ｒ_ｆｌ＋Ｒ_ｆｒ＋Ｒ_ｒｌ＋Ｒ_ｒｒ）
　　前輪右輪の車輪速度；ｖ_ｆｒ＝ｖ×Ｒ_ｆｒ／（Ｒ_ｆｌ＋Ｒ_ｆｒ＋Ｒ_ｒｌ＋Ｒ_ｒｒ）
　　後輪左輪の車輪速度；ｖ_ｒｌ＝ｖ×Ｒ_ｒｌ／（Ｒ_ｆｌ＋Ｒ_ｆｒ＋Ｒ_ｒｌ＋Ｒ_ｒｒ）
　　後輪右輪の車輪速度；ｖ_ｒｒ＝ｖ×Ｒ_ｒｒ／（Ｒ_ｆｌ＋Ｒ_ｆｒ＋Ｒ_ｒｌ＋Ｒ_ｒｒ）

　そして速度制御部１ｄは、上記により求めた各車輪速度を用いて、一対の前輪側モータＭ１及び一対の後輪側モータＭ２のそれぞれを個別に制御して、前側左右輪Ｗ１及び後側左右輪Ｗ２が上記により求めた車輪速度となるようにする。ここで、駆動輪に接続されたモータは、駆動輪に負荷を与えつつ、駆動輪の車輪速度を上記で求めた値となるようにし、従動輪に接続されたモータは、従動輪の車輪速度を上記で求めた値となるようにする。

　この構成であれば、操舵時の内輪差による内外輪速度差を車両に与えることができるので、車両の横滑り防止機能（ＥＳＣ又はＶＤＣ等）のスタビリティ制御を作動させることなく、車両の走行試験を行うことができる。

　また、前記実施形態の台上試験装置１００は、前側左右輪Ｗ１が載置される前輪側回転体２３及び後側左右輪Ｗ２が載置される後輪側回転体２４を用いた構成であったが、前側左右輪Ｗ１及び後側左右輪Ｗ２のホイールＷＨ又は前側左右輪Ｗ１及び後側左右輪Ｗ２の回転軸に連結された以下の構成であってもよい。

　つまり、台上試験装置１００は、図１７に示すように、前側左右輪Ｗ１のホイールＷＨ又は回転軸に前輪側モータＭ１を回転シャフト（前側回転シャフト）を介して接続し、後側左右輪Ｗ２のホイールＷＨ又は回転軸に後輪側モータＭ２を回転シャフト（後側回転シャフト）を介して接続する構成しても良い。ここで、前側左右輪Ｗ１のホイールＷＨ又は回転軸に接続される回転シャフトは、等速ジョイント又はユニバーサルジョイント等の遊動機能を有するジョイントを有するスプライン機能などの伸縮構造を用いることができる。後側左右輪Ｗ２のホイールＷＨ又は回転軸に接続される回転シャフトにも、スプライン構造などの伸縮構造を用いることができる。なお、供試体Ｗは、車輪と回転軸との間の回転の伝達を遮断するフリーホイールハブを介して支持台３１、３２に載置されても良いし、ジャッキなどの固定機構ＦＭにより路面から浮いた状態で固定されていても良い。

　上記図１７の構成においても、制御装置ＣＯＭは、上述したように、前側左右輪Ｗ１の切れ角を算出する切れ角算出部１ａと、切れ角により各輪の旋回半径を算出する旋回半径算出部１ｂと、各輪の速度差を算出する速度差算出部１ｃと、各輪の速度差に基づいて一対の前輪側モータＭ１及び一対の後輪側モータＭ２を速度制御する速度制御部１ｄとしての機能を発揮する。ここで、速度制御部１ｄは、一対の前輪側モータＭ１及び一対の後輪側モータＭ２のそれぞれを個別に速度制御することが可能である。

　前記実施形態に加えて、供試体Ｗの操舵機能を評価するためには、台上試験装置１００は、図１８に示すように、供試体ＷのステアリングラックギアＷ３に対して操舵反力を入力する操舵反力入力装置１７を備えることが望ましい。この構成において、大舵角で高速回転すると、モータＭ１、Ｍ２と車輪Ｗ１、Ｗ２とを連結するジョイントが破損する恐れがある。また、ステアリング反力は車体横方向にそのまま力が入り、車両固定台座の位置がずれて正常に試験が行えない可能性、または、車両固定台座が破損する可能性がある。

　実際の旋回走行ではタイヤのスリップアングルを伴い、実際の各輪の回転半径は極低速時（スリップアングル＝０）とは異なる。本スリップアングルを考慮することでより正確な内輪差を計算することができる。車両モデルを用いてスリップアングルを算出することも可能だが、パラメータとして設定することでスタビリティ制御装置を抑制させる構成をとっても良い。

　このため、台上試験装置１００は、図１８に示すように、供試体Ｗのステアリングの操舵角が所定の操舵閾値に到達したことを検知する検知部１０１と、操舵角が操舵閾値に到達した場合に車輪（駆動輪）の回転制御又は操舵反力入力装置１７の操舵反力制御を停止する制御停止部１０２とをさらに備えることが望ましい。なお、図１８では、操舵反力入力装置１７に検知部１０１を一体的に設けた構成を示しているが、別々に設ける構成としても良い。

　検知部１０１は、図１８及び図１９に示すように、操舵角が操舵閾値に到達した状態でステアリングラックギアＷ３又はステアリングラックギアＷ３に連動する連動部材１０３に接触する接触センサ１０１ａと、接触センサ１０１ａを支持する支持部材１０１ｂとを有している。

　接触センサ１０１ａは、ステアリングラックギアＷ３のスライド移動に連動する連動部材１０３に接触するように構成されている。ここで、ステアリングを左に切ったときの操舵角と右に切ったときの操舵角とのそれぞれが操舵閾値に到達したことを検知できるように、接触センサ１０１ａは、連動部材１０３の左右両側に設けられている（図１９（ａ）参照）。

　支持部材１０１ｂは、ベース部材１０４に固定されており、操舵角が操舵閾値を超えた場合に、支持部材１０１ｂがベース部材１０４に対して操舵角に応じてスライド又は脱落するように構成されている（図１９（ｂ）参照）。具体的に支持部材１０１ｂは、図１９（ｃ）に示すように、一定以上力が加わると固定が解除される樹脂ピンによりベース部材１０４に固定しても良いし、スプリング反力により支持部材１０１ｂをベース部材１０４に押し付けることによって生じる摩擦によって固定しても良い。このように支持部材１０１ｂがベース部材１０４に対してスライド又は脱落するので、連動部材１０３が接触センサ１０１ａに当接して一定上の反力が生じすることを防止できる。なお、支持部材１０１ｂは、接触センサ１０１ａが操舵閾値を検出できる位置となるように、ベース部材１０４に位置決めされている。

　制御停止部１０２は、接触センサ１０１ａにより操舵角が操舵閾値に到達したことを検知した場合に、車輪（駆動輪）の回転制御又は操舵反力入力装置１７の操舵反力制御の少なくとも一方を停止する。なお、制御停止部１０２は、上述した制御装置ＣＯＭ等のコンピュータにより構成することができる。

　この構成であれば、モータと車輪とを連結するジョイントの破損を防ぐとともに、固定機構ＦＭの位置ずれ及び固定機構ＦＭの破損を防ぐことができる。

　上述した各実施形態において、供試体Ｗの姿勢を静的又は動的に制御して種々の走行試験を行うためには、固定機構ＦＭは、供試体Ｗの路面に対する姿勢を調整可能、又は、供試体Ｗの路面に対する姿勢を動的に変更させるべくダイナミックに作動可能であっても良い。

　また、前輪側モータＭ１及び／又は後輪側モータＭ２は、供試体の駆動輪又は回転軸に対して走行抵抗（Road load）を与えるものであってもよい。

　また、前記実施形態では、連動回転機構５を有するものであったが、四輪駆動の供試体Ｗを台上試験する台上試験装置においては連動回転機構５を有さない構成としても良い。また、供試体Ｗとしては、ＡＤＡＳ車両又はＡＤ車両以外の一般車両を用いても良い。また、回転体２１は、車輪Ｗ１を２つのローラで支えるツインローラ方式を示したが、車輪Ｗ１を１つのローラで支えるシングルローラ方式であっても良い。

　前記各実施形態では、駆動輪が操舵輪である場合について説明したが、従動輪が操舵輪である場合にも適用できることは言うまでもない。また、前記実施形態では、前輪が駆動輪であったが、後輪が駆動輪であっても良い。

　その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。

　本発明によれば、車両を試験するための操舵機能付きの台上試験装置を安価に構成することができる。

１００・・・台上試験装置
Ｗ　　・・・供試体
Ｗ１　・・・駆動輪
Ｗ２　・・・従動輪
２１　・・・駆動輪側回転体
２２　・・・従動輪側回転体
５　　・・・連動回転機構
６　　・・・遮断部
５ｇ　・・・モータ
３１　・・・駆動輪側支持台
３２　・・・従動輪側支持台
４　　・・・移動機構
４１　・・・転動体
Ｐ　　・・・設置面
７　　・・・センタリング機構
７Ｍ　・・・凹部
７Ｔ　・・・凸部
７１　・・・弾性体
７２　・・・アクチュエータ

Claims

　車両又はその一部である供試体を試験する台上試験装置であって、
　前記供試体の車輪が載置される回転体と、
　前記回転体を前記車輪の回転に伴って回転可能に支持する支持台と、
　前記車輪の回転力を用いて前記支持台を設置面上で移動させる移動機構とを備える、台上試験装置。
　前記移動機構は、前記支持台に設けられた転動体を有し、当該転動体が前記設置面を移動することにより、前記車輪の回転力を用いて前記回転体を移動させる、請求項１に記載の台上試験装置。
　前記回転体は、前記車輪の回転を動力源として回転するフリーローラである、請求項１又は２に記載の台上試験装置。
　前記支持台をセンタリング位置に向かって付勢するセンタリング機構をさらに備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の台上試験装置。
　前記センタリング機構は、前記設置面に形成された凹部又は凸部から構成されており、前記転動体が前記凹部又は凸部に沿って移動することにより、前記支持台を前記センタリング位置に向かって付勢するものである、請求項２を引用する請求項４に記載の台上試験装置。
　前記センタリング機構は、前記支持台を前記センタリング位置に向かって付勢する弾性体又はアクチュエータを有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の台上試験装置。
　前記回転体は、前記供試体の駆動輪が載置される駆動輪側回転体と、前記供試体の従動輪が載置される従動輪側回転体とを有し、
　前記従動輪側回転体を前記駆動輪側回転体と連動して回転させる連動回転機構をさらに備える、請求項１乃至６の何れか一項に記載の台上試験装置。
　前記連動回転機構は、前記駆動輪側回転体と前記従動輪側回転体とを機械的に連結して、前記駆動輪側回転体の回転を前記従動輪側回転体に伝達するものである、請求項７に記載の台上試験装置。
　前記連動回転機構は、前記駆動輪側回転体と前記従動輪側回転体との機械的な連結を遮断する遮断部を有している、請求項８に記載の台上試験装置。
　前記連動回転機構は、前記従動輪側回転体又は前記従動輪を回転させるモータを有し、当該モータにより、前記従動輪側回転体を前記駆動輪側回転体と連動して回転させ、又は、前記従動輪を前記駆動輪と連動して回転させる、請求項７に記載の台上試験装置。
　前記回転体は、前記供試体の操舵輪である前側左右輪それぞれが載置される一対の前輪側回転体であり、
　前記台上試験装置は、
　　前記一対の前輪側回転体それぞれを回転させ、又は前記前側左右輪それぞれを回転させる一対の前輪側モータと、
　　前記供試体の後側左右輪それぞれが載置される一対の後輪側回転体それぞれを回転させ、又は前記後側左右輪それぞれを回転させる一対の後輪側モータとをさらに備えている、請求項１乃至６の何れか一項に記載の台上試験装置。
　前記前側左右輪の切れ角を算出する切れ角算出部と、
　前記切れ角により各輪の旋回半径を算出する旋回半径算出部と、
　前記各輪の速度差を算出する速度差算出部と、
　前記各輪の速度差に基づいて前記一対の前輪側モータ及び前記一対の後輪側モータを制御するモータ制御部とをさらに備える、請求項１１に記載の台上試験装置。
　前記供試体のステアリングラックギアに対して操舵反力を入力する操舵反力入力装置と、
　前記供試体のステアリングの操舵角が所定の操舵閾値に到達したことを検知する検知部と、
　前記操舵角が前記操舵閾値に到達した場合に前記車輪の回転制御又は前記操舵反力入力装置の操舵反力制御を停止する制御停止部とをさらに備える、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の台上試験装置。
　前記検知部は、
　　前記操舵角が操舵閾値に到達した状態でステアリングラックギア又はステアリングラックギアに連動する連動部材に接触する接触センサと、
　　前記接触センサを支持する支持部材とを有し、
　前記操舵角が前記操舵閾値を超えた場合に、前記支持部材が操舵角に応じてスライド又は脱落する、請求項１３に記載の台上試験装置。
　車両又はその一部である供試体を試験する台上試験装置であって、
　前記供試体を路面に固定する固定機構と、
　前記供試体の前側左右輪のそれぞれの回転軸に、前側回転シャフトを介して接続される一対の前輪側モータと、
　前記供試体の後側左右輪のそれぞれの回転軸に、後側回転シャフトを介して接続される一対の後輪側モータと、
　前記前側左右輪の切れ角を算出する切れ角算出部と、
　前記切れ角により各輪の旋回半径を算出する旋回半径算出部と、
　前記各輪の速度差を算出する速度差算出部と、
　前記各輪の速度差に基づいて前記一対の前輪側モータ又は前記一対の後輪側モータを制御するモータ制御部とを備える、台上試験装置。
　前記固定機構は、前記供試体の路面に対する姿勢を調整可能なものである、請求項１乃至１５の何れか一項に記載の台上試験装置。
　請求項１乃至１６の何れか一項に記載の台上試験装置上で車両又はその一部である供試体を走行状態としつつ、前記供試体の周囲環境を変化させることにより、レーンキープ、追い越し、レーンチェンジ又は緊急回避操舵の評価を行う台上試験方法。