JP2009271025A - Chassis dynamometer - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車を拘束しつつ、その実路走行時の姿勢を模擬する。
【解決手段】シミュレータ５２は、所定の車両モデルの入力値に対する応答を求めることにより、試験車両１の運動をシミュレーションし、当該シミュレーションによって各時点において得られる試験車両１のバウンシング量、ピッチング量、ローリング量を、拘束装置制御部５３に出力する。車両モデル入力値算出部５１は、各ダイナモメータ２の軸トルク計２６が検出したトルクと、各ダイナモメータ２のロータリエンコーダ２７が検出したローラ２１の回転速度とより、前述したシミュレータ５２における車両モデルへの入力値を算出する。そして、拘束装置制御部５３はバウンシング量、ピッチング量、ローリング量が、試験車両１のシミュレータ５２によって算出されたバウンシング量、ピッチング量、ローリング量となるように試験車両１の車体の姿勢を制御する。
【選択図】図４An object of the present invention is to simulate a posture during traveling on an actual road while restraining an automobile.
A simulator 52 simulates the motion of a test vehicle 1 by obtaining a response to an input value of a predetermined vehicle model, and the bouncing amount, pitching amount, and rolling of the test vehicle 1 obtained at each time point by the simulation. The amount is output to the restraint device controller 53. The vehicle model input value calculation unit 51 uses the torque detected by the shaft torque meter 26 of each dynamometer 2 and the rotational speed of the roller 21 detected by the rotary encoder 27 of each dynamometer 2 to generate the vehicle model in the simulator 52 described above. Calculate the input value to. The restraint device control unit 53 controls the posture of the vehicle body of the test vehicle 1 so that the bouncing amount, the pitching amount, and the rolling amount become the bouncing amount, the pitching amount, and the rolling amount calculated by the simulator 52 of the test vehicle 1. .
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、シャシーダイナモメータにおいて自動車の車体の姿勢を制御する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for controlling the attitude of a vehicle body in a chassis dynamometer.
自動車の各種試験に用いられるシャシーダイナモメータとしては、車両の走行状態を再現するために車両に対して走行中の路面を模擬するローラと、前記ローラのトルクを制御するモータと、ローラと車輪間に作用する力を計測する測定装置とを備えたシャシーダイナモメータが知られている。 Chassis dynamometers used in various tests of automobiles include a roller that simulates the road surface that is running on the vehicle to reproduce the running state of the vehicle, a motor that controls the torque of the roller, and between the rollers and wheels. There is known a chassis dynamometer provided with a measuring device for measuring a force acting on the motor.
ここで、このようなシャシーダイナモメータでは、自動車の車輪が正しくローラ上に位置し続けるように車体を拘束しつつ、その測定を行う必要があり、このような車両の拘束の技術としては、ワイヤロープで車両の前部と後部とを、それぞれ索引して固定する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。 Here, in such a chassis dynamometer, it is necessary to measure the vehicle body while restraining the vehicle body so that the wheel of the automobile is correctly positioned on the roller. A technique for indexing and fixing the front part and the rear part of a vehicle with a rope is known (for example, Patent Document 1).
なお、自動車の姿勢を算出する技術としては、所定の車両モデルを用いて、自動車の各種運動をシミュレーションすることにより、自動車の姿勢を算出する技術も知られている（たとえば、非特許文献１）。
シャシーダイナモメータでは、自動車の各種状態をできるだけ実路走行時と同じ状態に模擬しつつ試験を行うことが、試験精度の向上等の上で好ましい。
しかしながら、車輪位置をローラ上に維持するために、ワイヤロープで車両の前部と後部とを索引して固定する技術によれば、車両のバウンシングやピッチングやローリングなどの姿勢変化をも抑制してしまい、これら車両の車体の姿勢や当該姿勢変化に伴う軸重変化に関して、自動車を実路走行時と同じ状態として試験を行うことができなくなってしまう。
In the chassis dynamometer, it is preferable to perform a test while simulating various states of an automobile as much as possible on an actual road for improvement of test accuracy.
However, in order to maintain the wheel position on the roller, the technique of indexing and fixing the front and rear parts of the vehicle with a wire rope suppresses posture changes such as bouncing, pitching and rolling of the vehicle. In other words, the vehicle cannot be tested in the same state as when driving on an actual road with respect to the posture of the vehicle body of the vehicle and the change in axle load accompanying the change in posture.
そこで、本発明は、自動車の車輪をローラ上に拘束しつつ、車両の車体の姿勢についても実路走行を模擬しつつ試験を行うことのできるシャシーダイナモメータを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a chassis dynamometer that can perform tests while restraining the wheels of an automobile on a roller and also simulating actual road running on the posture of a vehicle body.
前記課題達成のために、本発明は、自動車の各車輪に対応して設けられた、対応する車輪が載置されるローラと、前記各ローラと当該ローラに対応する車輪との間に作用する力を計測するダイナモメータと、前記各ローラ上に各車輪が載置された前記車両の車体の異なる複数の位置にそれぞれ連結する複数台の拘束装置と、姿勢制御装置とを備えたシャシーダイナモメータを提供する。ただし、前記各拘束装置は、前記車両の車体に連結する連結部と、前記連結部を、前記車両の前後方向及び上下方向に移動する移動機構とを備えるものであり、前記姿勢制御装置は、前記複数台の拘束装置各々の移動機構を駆動して、前記車両の車体の姿勢を制御するものである。 In order to achieve the above object, the present invention operates between a roller provided for each wheel of an automobile on which the corresponding wheel is placed and each of the roller and a wheel corresponding to the roller. A chassis dynamometer comprising: a dynamometer for measuring force; a plurality of restraining devices respectively coupled to a plurality of different positions of the vehicle body of the vehicle in which each wheel is mounted on each roller; and an attitude control device I will provide a. However, each said restraint apparatus is provided with the connection part connected to the vehicle body of the said vehicle, and the moving mechanism which moves the said connection part to the front-back direction and the up-down direction of the said vehicle, The said attitude | position control apparatus, The movement mechanism of each of the plurality of restraining devices is driven to control the posture of the vehicle body of the vehicle.
このようなシャシーダイナモメータによれば、上述のような移動機構や回転機構を備えた拘束装置を用いて、車両の車体のバウンシングやピッチングやローリングなどの姿勢を任意に制御することができるので、これら車両の車体の姿勢についても実路走行を模擬しつつ試験を行うことができるようになる。 According to such a chassis dynamometer, it is possible to arbitrarily control the posture of the vehicle body bouncing, pitching, rolling, etc., using the restraint device having the moving mechanism and the rotating mechanism as described above. The vehicle body postures of these vehicles can be tested while simulating actual road running.
ここで、このようなシャシーダイナモメータは、前記各拘束装置に、前記連結部を前記車両の前後方向の軸回りに回転する回転機構を設け、前記姿勢制御装置において、前記複数台の拘束装置各々の移動機構と回転機構とを駆動して、前記車両の車体の姿勢を制御するように構成してもよい。 Here, in such a chassis dynamometer, each of the restraining devices is provided with a rotation mechanism that rotates the connecting portion around an axis in the front-rear direction of the vehicle. In the attitude control device, each of the plurality of restraining devices is provided. The moving mechanism and the rotating mechanism may be driven to control the posture of the vehicle body.
また、以上のようなシャシーダイナモメータは、前記各ダイナモメータを前記ローラの回転速度を測定するものとし、前記姿勢制御装置において、前記各ダイナモメータが測定した前記力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とより推測される走行状態で前記車両が実路を走行した場合の前記車両の車体の姿勢を推定し、推定した姿勢と一致した姿勢となるように、前記車両の車体の姿勢を制御するように構成してもよい。 In the chassis dynamometer as described above, each dynamometer measures the rotational speed of the roller. In the attitude control device, the force measured by each dynamometer and each dynamometer measures The vehicle body of the vehicle is estimated when the vehicle travels on an actual road with the estimated rotational speed of each roller, and the vehicle body of the vehicle matches the estimated posture. You may comprise so that the attitude | position of may be controlled.
または、以上のようなシャシーダイナモメータは、前記各ダイナモメータを前記ローラの回転速度を測定するものとし、前記姿勢制御装置を、車両の各車輪の駆動力を入力とする車両の運動モデルを用いて、車両の運動をシミュレーションするシミュレーション手段と、前記各ダイナモメータが測定した前記力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とに基づいて、前記車両の各車輪の駆動力を算出し、前記運動モデルの入力として前記シミュレーション手段に供給する駆動力算出手段と、前記シミュレーション手段が運動をシミュレーションしている車両の車体の姿勢と一致した姿勢となるように、前記車両の車体の姿勢を制御する制御手段とより構成するようにしてもよい。 Alternatively, the chassis dynamometer as described above measures the rotational speed of the roller using each dynamometer, and uses the vehicle motion model in which the attitude control device receives the driving force of each wheel of the vehicle. Based on the simulation means for simulating the movement of the vehicle, the force measured by each dynamometer, and the rotational speed of each roller measured by each dynamometer, the driving force of each wheel of the vehicle is calculated. A driving force calculating means for supplying to the simulation means as an input of the motion model, and a posture of the vehicle body of the vehicle so that the posture coincides with a posture of the vehicle body of the vehicle for which the simulation means is simulating motion. You may make it comprise from the control means which controls.
これらのようにすることにより、前記各ダイナモメータが測定した各ローラと車輪との間に作用する力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とに基づいて実路走行時の前記車両の車体の姿勢を適正に算出し、車両の車体の姿勢を的確に実路走行時の姿勢に制御することができるようになる。 By doing so, based on the force acting between each roller and the wheel measured by each dynamometer and the rotational speed of each roller measured by each dynamometer, The posture of the vehicle body can be calculated appropriately, and the posture of the vehicle body can be accurately controlled to the posture during actual road travel.
また、前記課題達成のために、本発明は、自動車の各車輪に対応して設けられた、対応する車輪が載置されるローラと、前記各ローラと当該ローラに対応する車輪との間に作用する力と前記各ローラの回転速度を計測するダイナモメータと、前記各ダイナモメータが測定した前記力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とより推測される走行状態で前記車両が実路を走行した場合の前記車両の車体の姿勢を推定し、推定した姿勢と一致した姿勢となるように、前記車両の車体の姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えたシャシーダイナモメータも提供する。ここで、このようなシャシーダイナモメータによっても、前記各ダイナモメータが測定した各ローラと車輪との間に作用する力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とに基づいて実路走行時の前記車両の車体の姿勢を適正に算出し、車両の車体の姿勢を的確に実路走行時の姿勢に制御することができる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a roller provided for each wheel of an automobile on which the corresponding wheel is placed, and between each roller and the wheel corresponding to the roller. The vehicle in a running state estimated from an acting force and a dynamometer for measuring the rotational speed of each roller, the force measured by each dynamometer, and the rotational speed of each roller measured by each dynamometer There is also a chassis dynamometer provided with posture control means for estimating the posture of the vehicle body when the vehicle travels on a real road and controlling the posture of the vehicle body so that the posture matches the estimated posture. provide. Here, even with such a chassis dynamometer, the actual path based on the force acting between each roller measured by each dynamometer and the rotation speed of each roller measured by each dynamometer. It is possible to appropriately calculate the posture of the vehicle body during traveling and to control the vehicle body posture accurately to the posture during actual road traveling.
以上のように、本発明によれば、自動車の車輪をローラ上に拘束しつつ、車両の車体の姿勢についても実路走行を模擬しつつ試験を行うことのできるシャシーダイナモメータを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a chassis dynamometer capable of performing tests while simulating actual road running on the posture of a vehicle body while restraining the wheels of an automobile on a roller. it can.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係るシャシーダイナモメータの構成を模式的に示す。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１ａ、ｂに、本実施形態に係るシャシーダイナモメータの構成を模式的に示す。ここで。図１ａはシャシーダイナモメータを上方より見たようすを、図１ｂはシャシーダイナモメータを左右方向から見たようすを模式的に表したものである。
図示するように、このシャシーダイナモメータは、４輪駆動の自動車用のシャシーダイナモメータであり、試験車両１の車輪毎に一つずつ設けられたダイナモメータ２を備え、各ダイナモメータ２は、試験車両１の走行面となるピット３の上面に設けた開口に、ローラ２１の天頂部が露出するようにピット３内に配置される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 schematically shows the configuration of the chassis dynamometer according to this embodiment.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
1A and 1B schematically show the configuration of the chassis dynamometer according to the present embodiment. here. FIG. 1a schematically shows the chassis dynamometer viewed from above, and FIG. 1b schematically shows the chassis dynamometer viewed from the left and right.
As shown in the figure, this chassis dynamometer is a chassis dynamometer for a four-wheel drive automobile, and includes a dynamometer 2 provided for each wheel of the test vehicle 1. It arrange | positions in the pit 3 so that the zenith part of the roller 21 may be exposed to the opening provided in the upper surface of the pit 3 used as the running surface of the vehicle 1. FIG.
そして、このようなシャシーダイナモメータを用いた試験車両１の試験は、試験車両１の各車輪を各ダイナモメータ２のローラ２１の天頂部に載置した状態で、４台の拘束装置４を用いて試験車両１の前端左右と後端左右の四ポイントの位置を拘束しつつ、ローラ２１を回転しながら、試験車両１の車輪とローラ周面間で作用するトルクを、各ダイナモメータ２を用いて計測することにより行われる。 Then, the test of the test vehicle 1 using such a chassis dynamometer uses four restraint devices 4 in a state where each wheel of the test vehicle 1 is placed on the top of the roller 21 of each dynamometer 2. Using each dynamometer 2, the torque acting between the wheel of the test vehicle 1 and the roller peripheral surface is rotated while the roller 21 is rotating while restraining the positions of the front left and right and rear end left and right of the test vehicle 1. It is done by measuring.
また、シャシーダイナモメータには、４台の拘束装置４を用いて、試験車両１の車体の姿勢を制御する姿勢制御装置５も設けられている。
次に、図２に、各ダイナモメータ２の構成を示す。
ここで、図２ａはダイナモメータ２を上面から見たようすを、図２ｂはダイナモメータ２を前面からみたようすを、図２ｃは図２ａの断面線ＡＡの断面によってダイナモメータ２の内部構造を模式的に表した図である。
図示するように、本実施形態に係るダイナメータは、軸受柱２２によってベアリング２２１を介してシャフトが回動可能に支持されたローラ２１と、軸受柱２３によってベアリング２３１を介してシャフトが回動可能に支持されたステータ２４とを有し、ステータ２４はローラ２１の内部に同軸入れ子状に配置されている。
The chassis dynamometer is also provided with a posture control device 5 that controls the posture of the vehicle body of the test vehicle 1 using four restraint devices 4.
Next, FIG. 2 shows the configuration of each dynamometer 2.
Here, FIG. 2a shows the dynamometer 2 as seen from the top, FIG. 2b shows the dynamometer 2 as seen from the front, and FIG. 2c schematically shows the internal structure of the dynamometer 2 by the cross section taken along the section line AA in FIG. FIG.
As shown in the figure, the dynamometer according to this embodiment includes a roller 21 that is supported by a bearing column 22 through a bearing 221 and a shaft that can be rotated by a bearing column 23 through a bearing 231. The stator 24 is arranged in a coaxially nested manner inside the roller 21.
そして、ステータ２４の外周側にはモータコイル２４１が巻き回されており、ローラ２１の内壁側には永久磁石２１１が設置されており、このような構造によってステータとローラ２１は、ローラ２１をアウタロータとするモータとして機能し、モータコイルを駆動することにより、ローラ２１に回転方向のトルクを作用させることができる。 A motor coil 241 is wound around the outer peripheral side of the stator 24, and a permanent magnet 211 is installed on the inner wall side of the roller 21. With such a structure, the stator and the roller 21 allow the roller 21 to move to the outer rotor. By driving the motor coil, torque in the rotational direction can be applied to the roller 21.
一方、ステータ２４のシャフトは、固定柱２５に軸トルク計２６を介して連結されており、ローラ２１に試験車両１の車輪によって加えられた力に応じた軸トルクが軸トルク計２６で検出され外部に出力される。また、ローラ２１に対してロータリエンコーダ２７が設けられておりローラ２１の回転速度が、ロータリエンコーダ２７で検出され外部に出力される。 On the other hand, the shaft of the stator 24 is connected to the fixed column 25 via the shaft torque meter 26, and the shaft torque corresponding to the force applied to the roller 21 by the wheel of the test vehicle 1 is detected by the shaft torque meter 26. Output to the outside. Further, a rotary encoder 27 is provided for the roller 21, and the rotational speed of the roller 21 is detected by the rotary encoder 27 and output to the outside.
なお、軸トルク計２６は、たとえば歪みゲージであり、固定柱２５とステータのシャフトとの間に働く軸トルクを、たとえば、シャフトのねじれ方向の歪み量より検出する。
次に、図３ａ１に、拘束装置４の構成を示す。
図示するように、拘束装置４は、ピット３の上面に固定されるベース４１、ベース４１に内蔵された駆動機構により図３ａ２に示すように上下に移動可能にベース４１に支持されたＺステージ４２、Ｚステージ４２に内蔵された駆動機構により図３ａ３に示すように前後方向（試験車両１の前後方向）に伸縮可能にＺステージ４２に支持されたＸアーム４３、Ｘアーム４３の先端に設けられた試験車両１の四隅に設けたステーやフックなどの取り付け部と連結するジョイント４４とを備えている。ここで、上述した駆動機構としては油圧シリンダやエアシリンダやボールネジ機構などを用いることができる。また、ジョイント４４としては、ボールジョイントやユニバーサルジョイントなどの任意回転軸回りの回転についての自由度をもってＸアーム４３と取り付け部を連結するジョイント４４を用いるようにする。
The shaft torque meter 26 is a strain gauge, for example, and detects the shaft torque acting between the fixed column 25 and the stator shaft, for example, from the amount of strain in the torsional direction of the shaft.
Next, FIG. 3 a 1 shows the configuration of the restraining device 4.
As shown in the drawing, the restraining device 4 includes a base 41 fixed to the upper surface of the pit 3 and a Z stage 42 supported by the base 41 so as to be vertically movable as shown in FIG. As shown in FIG. 3 a 3, an X arm 43 supported by the Z stage 42 and extended at the tip of the X arm 43 is extendable in the front-rear direction (the front-rear direction of the test vehicle 1) by a drive mechanism built in the Z stage 42. And a joint 44 connected to attachment portions such as stays and hooks provided at the four corners of the test vehicle 1. Here, a hydraulic cylinder, an air cylinder, a ball screw mechanism, or the like can be used as the drive mechanism described above. As the joint 44, a joint 44, such as a ball joint or a universal joint, that connects the X arm 43 and the mounting portion with a degree of freedom of rotation about an arbitrary rotation axis is used.
さて、ここで、このような拘束装置４台を設け、その各々のジョイント４４を試験車両１の四隅の取り付け部に各々連結し、姿勢制御装置５によって、各拘束装置４のＺステージ高さやＸアーム４３の前後方向の伸縮量を制御することにより、図３ｂに示すように試験車両１のバウンシングを任意に制御したり、図３ｃに示すように試験車両１のピッチングを任意に制御したり、図３ｄに示すように試験車両１のローリングを任意に制御することができるようになる。 Here, four such restraining devices are provided, and the joints 44 are respectively connected to the mounting portions at the four corners of the test vehicle 1, and the Z stage height and X of each restraining device 4 are controlled by the attitude control device 5. By controlling the amount of expansion and contraction in the front-rear direction of the arm 43, the bouncing of the test vehicle 1 is arbitrarily controlled as shown in FIG. 3b, the pitching of the test vehicle 1 is arbitrarily controlled as shown in FIG. 3c, As shown in FIG. 3d, the rolling of the test vehicle 1 can be arbitrarily controlled.
次に、このような拘束装置４を用いて、試験車両１の車体の姿勢制御を行う姿勢制御装置５の構成について説明する。
図４に、姿勢制御装置５の構成を示す。
図示するように、姿勢制御装置５は、車両モデル入力値算出部５１、シミュレータ５２、拘束装置制御部５３とを有している。
さて、ここで、試験の実施者は、次のように試験車両１の試験を開始する。すなわち、まず、試験車両１の各車輪が各ダイナモメータ２のローラ２１の天頂部上に位置するように試験車両１を配置する。そして、そのままの状態で試験車両１の車体の位置、姿勢が拘束されるように、４台の拘束装置４を試験車両１に連結する。そして、試験車両１の試験を開始する。
Next, the configuration of the attitude control device 5 that performs the attitude control of the vehicle body of the test vehicle 1 using such a restraining device 4 will be described.
FIG. 4 shows the configuration of the attitude control device 5.
As illustrated, the attitude control device 5 includes a vehicle model input value calculation unit 51, a simulator 52, and a restraint device control unit 53.
Now, the tester starts the test of the test vehicle 1 as follows. That is, first, the test vehicle 1 is arranged so that each wheel of the test vehicle 1 is positioned on the zenith portion of the roller 21 of each dynamometer 2. Then, the four restraining devices 4 are connected to the test vehicle 1 so that the position and posture of the vehicle body of the test vehicle 1 are restrained as they are. Then, the test of the test vehicle 1 is started.
そして、このようにして開始される試験の実施中、シミュレータ５２は、予め定めた車両モデルの入力値に対する応答を求めることにより、試験車両１の運動をシミュレーションし、当該シミュレーションによって各時点において得られる試験車両１のバウンシング量、ピッチング量、ローリング量を、拘束装置制御部５３に出力する。 During the test started in this way, the simulator 52 simulates the motion of the test vehicle 1 by obtaining a response to an input value of a predetermined vehicle model, and is obtained at each time point by the simulation. The bouncing amount, pitching amount, and rolling amount of the test vehicle 1 are output to the restraint device control unit 53.
車両モデル入力値算出部５１は、各ダイナモメータ２の軸トルク計２６が検出したトルクと、各ダイナモメータ２のロータリエンコーダ２７が検出したローラ２１の回転速度とより、前述したシミュレータ５２における車両モデルへの入力値を算出する。
そして、拘束装置制御部５３は試験車両１の車体のバウンシング量、ピッチング量、ローリング量が、試験車両１のシミュレータ５２によって算出されたバウンシング量、ピッチング量、ローリング量となるように、各拘束装置４を駆動制御することにより、試験車両１の車体の姿勢を制御する。
The vehicle model input value calculation unit 51 uses the torque detected by the shaft torque meter 26 of each dynamometer 2 and the rotational speed of the roller 21 detected by the rotary encoder 27 of each dynamometer 2 to generate the vehicle model in the simulator 52 described above. Calculate the input value to.
The restraint device control unit 53 then controls each restraint device so that the bouncing amount, pitching amount, and rolling amount of the vehicle body of the test vehicle 1 become the bouncing amount, pitching amount, and rolling amount calculated by the simulator 52 of the test vehicle 1. By controlling the drive of the vehicle 4, the posture of the test vehicle 1 is controlled.
ここで、シミュレータ５２がシミュレーションに用いる車両モデルや、車両モデルに応じて定まる車両モデル入力値算出部５１が算出する車両モデルへの入力値の算出法としては様々な手法が取り得るが、以下のその構成例の一つを、試験車両１を直進させる試験への適用を例にとり示す。
まず試験車両１を直進させる場合、車両のローリングは発生量が小さいものとして無視することができ、この場合には、試験車両１は、一つの前輪と一つの後輪よりなる二輪の車両モデルとして、簡易的には、上述した非特許文献１のPP.88-89に記載のようにモデル化することができる。そして、この場合、車両モデルは、図示するように、前輪及び後輪の回転運動をモデル化した回転運動モデル５２１と、車両の重心のｘ軸方向（前後方向）の運動をモデル化した重心ｘ軸運動モデル５２２と、車両の重心のθ軸回り方向（左右方向軸回り）の運動（ピッチング）をモデル化した重心θ回り運動モデル５２３と、車両の重心のｚ軸方向（上下方向）の運動をモデル化した重心ｚ軸運動モデル５２４と、前輪及び後輪のサスペンションの運動をモデル化したサスペンション運動モデル５２５より構成することができる。
Here, various methods can be used as a calculation method of the input value to the vehicle model used by the simulator 52 for the simulation and the vehicle model calculated by the vehicle model input value calculation unit 51 determined according to the vehicle model. One example of the configuration is shown by taking an example of application to a test in which the test vehicle 1 goes straight.
First, when the test vehicle 1 goes straight, the rolling of the vehicle can be ignored as the amount of generation is small. In this case, the test vehicle 1 is a two-wheel vehicle model composed of one front wheel and one rear wheel. For simplicity, it can be modeled as described in PP.88-89 of Non-Patent Document 1 described above. In this case, as shown in the figure, the vehicle model includes a rotational motion model 521 that models the rotational motion of the front wheels and the rear wheels, and a center of gravity x that models the motion of the center of gravity of the vehicle in the x-axis direction (front-rear direction). Axis motion model 522, a motion around the center of gravity θ that models the motion (pitching) of the center of gravity of the vehicle around the θ axis (around the left-right axis), and a motion of the center of gravity of the vehicle in the z-axis direction (vertical direction) The center-of-gravity z-axis motion model 524 is modeled, and the suspension motion model 525 models the motion of the suspensions of the front and rear wheels.
そして、この場合、車両モデル入力値算出部５１では、式１を用いて、車両モデルの前輪の駆動トルクTfと、後輪の駆動トルクTrを算出し、車両モデルの入力段となる回転運動モデル５２１の入力値とする。 In this case, the vehicle model input value calculation unit 51 calculates the front wheel driving torque Tf and the rear wheel driving torque Tr of the vehicle model using Equation 1, and the rotational motion model serving as the input stage of the vehicle model. The input value is 521.
但し、Ffinは試験車両１の前二輪に対して設けられた二つのダイナモメータ２の軸トルク計２６が検出したトルクTdymより求まる試験車両１の前二輪とローラ２１との間で作用する力、Frinは試験車両１の後二輪に対して設けられた二つのダイナモメータ２の軸トルク計２６が検出したトルクTdymより求まる試験車両１の後二輪とローラ２１との間で作用する力、dwfin/dtは、試験車両１の前二輪に対して設けられた二つのダイナモメータ２のロータリエンコーダ２７が検出したローラ２１の回転速度Wdymから求まる前二輪の回転角加速度、dwrin/dtは試験車両１の後二輪に対して設けられた二つのダイナモメータ２のロータリエンコーダ２７が検出したローラ２１の回転速度Wymから求まる後二輪の回転角加速度である。また、Jfは、試験車両１の前二輪の回転モーメントの計、Jrは、試験車両１の後二輪の回転モーメントの計である。 However, Ffin is a force acting between the front two wheels of the test vehicle 1 and the roller 21 obtained from the torque Tdym detected by the shaft torque meter 26 of the two dynamometers 2 provided for the front two wheels of the test vehicle 1. Frin is a force acting between the rear two wheels of the test vehicle 1 and the roller 21 determined from the torque Tdym detected by the shaft torque meter 26 of the two dynamometers 2 provided for the rear two wheels of the test vehicle 1, dwfin / dt is the rotational angular acceleration of the front two wheels determined from the rotational speed Wdym of the roller 21 detected by the rotary encoders 27 of the two dynamometers 2 provided for the front two wheels of the test vehicle 1, and dwrin / dt is the test vehicle 1 The rotational angular acceleration of the rear two wheels obtained from the rotational speed Wym of the roller 21 detected by the rotary encoders 27 of the two dynamometers 2 provided for the rear two wheels. Jf is a total rotational moment of the front two wheels of the test vehicle 1, and Jr is a total rotational moment of the rear two wheels of the test vehicle 1.
そして、シミュレータ５２は、回転運動モデル５２１において、式２を用いて、前輪の駆動トルクTfと後輪の駆動トルクTrと、後述するように重心ｘ軸運動モデル５２２において算出される重心のｘ軸方向の加速度dv/dtより、前輪と路面との間で作用する力Ffと後輪と路面との間で作用する力Frを算出する。 Then, the simulator 52 uses the expression 2 in the rotational motion model 521 to calculate the front wheel driving torque Tf and the rear wheel driving torque Tr, and the x axis of the center of gravity calculated in the center of gravity x axis motion model 522 as will be described later. From the acceleration dv / dt in the direction, a force Ff acting between the front wheel and the road surface and a force Fr acting between the rear wheel and the road surface are calculated.
但し、回転運動モデル５２１を省略し、車両モデル入力値算出部５１で求めたFfin、Frinを、直接、回転運動モデル５２１で算出するFf、Frに代えて用いるようにしてもよい。
次に、シミュレータ５２は、重心ｘ軸運動モデル５２２において、前輪と路面との間で作用する力Ffと後輪と路面との間で作用する力Frより、ｘ軸方向の加速度dv/dtを式３を用いて算出する。但し、Mは試験車両１の車体総重量である。また、Raは試験車両１に対する空気抵抗であり、ここでは固定値を用いてもよいし、試験車両１の空気抗力係数（Cd値）×前面投影面積×重心のｘ軸方向の速度ｖの2乗として求めるようにしてもよい。
However, the rotational motion model 521 may be omitted, and Ffin and Frin obtained by the vehicle model input value calculation unit 51 may be directly used instead of Ff and Fr calculated by the rotational motion model 521.
Next, the simulator 52 determines the acceleration dv / dt in the x-axis direction from the force Ff acting between the front wheel and the road surface and the force Fr acting between the rear wheel and the road surface in the center-of-gravity x-axis motion model 522. Calculation is performed using Equation 3. Where M is the total body weight of the test vehicle 1. Ra is the air resistance with respect to the test vehicle 1, and a fixed value may be used here, or the air drag coefficient (Cd value) of the test vehicle 1 × front projection area × 2 of the velocity v in the x-axis direction of the center of gravity. You may make it obtain | require as a power.
また、シミュレータ５２は、重心θ回り運動モデル５２３において、前輪の駆動トルクTfと後輪の駆動トルクTrと、サスペンション運動モデル５２５において後述するように算出される前輪サスペンションから車体に加わる力Fsfと後輪サスペンションから車体に加わる力Fsrとより、式４を用いて、重心のθ回りの回転すなわちピッチングの回転速度dθ/ｄｔと回転角θを算出し、ピッチングの回転角θを拘束装置制御部５３に出力する。但し、Iyは、試験車両１の車体のピッチング慣性モーメントであり、ｈは試験車両１の重心の高さ、ａは前輪中心から重心までの前後方向距離、ｂは後輪中心から重心までの前後方向距離である。 In addition, the simulator 52 uses the front wheel driving torque Tf and the rear wheel driving torque Tr in the center-of-gravity θ movement model 523, the force Fsf applied to the vehicle body from the front wheel suspension calculated as described later in the suspension movement model 525, and the rear. Based on the force Fsr applied to the vehicle body from the wheel suspension, the rotation of the center of gravity around θ, that is, the pitching rotation speed dθ / dt and the rotation angle θ are calculated, and the pitching rotation angle θ is calculated as a restraint device control unit 53. Output to. Where Iy is the pitching moment of inertia of the vehicle body of the test vehicle 1, h is the height of the center of gravity of the test vehicle 1, a is the longitudinal distance from the center of the front wheel to the center of gravity, and b is the front and back from the center of the rear wheel to the center of gravity. Directional distance.
また、シミュレータ５２は、重心ｚ軸運動モデル５２４において、サスペンション運動モデル５２５において後述するように算出される前輪サスペンションから車体に加わる力Fsfと後輪サスペンションから車体に加わる力Fsrとより、式５を用いて、重心のｚ軸方向の移動速度dz/dtとｚ軸方向位置（高さ）ｚを算出し、ｚ軸方向位置（高さ）ｚを拘束装置制御部５３に出力する。 Further, the simulator 52 calculates Formula 5 from the force Fsf applied to the vehicle body from the front wheel suspension and the force Fsr applied to the vehicle body from the rear wheel suspension calculated as described later in the suspension motion model 525 in the center-of-gravity z-axis motion model 524. The z-axis direction moving speed dz / dt and the z-axis direction position (height) z are calculated, and the z-axis direction position (height) z is output to the restraint device controller 53.
そして、サスペンション運動モデル５２５において、重心ｚ軸運動モデル５２４で算出される重心のｚ軸方向の移動速度dz/dtとｚ軸方向位置ｚと、重心θ回り運動モデル５２３で算出されるピッチングの回転速度dθ/ｄｔと回転角θをとより、式６を用いて、前輪サスペンションから車体に加わる力Fsfと後輪サスペンションから車体に加わる力Fsrを算出する。但し、Kfは前輪サスペンションのバネ定数、Cfは前輪サスペンションのアブソーバ減衰定数であり、Krは後輪サスペンションのバネ定数、Crは後輪サスペンションのアブソーバ減衰定数である。 In the suspension motion model 525, the moving speed dz / dt of the center of gravity calculated by the center of gravity z-axis motion model 524 and the z-axis direction position z and the pitching rotation calculated by the motion model 523 about the center of gravity θ. Based on the speed dθ / dt and the rotation angle θ, the force Fsf applied to the vehicle body from the front wheel suspension and the force Fsr applied to the vehicle body from the rear wheel suspension are calculated using Equation 6. Where Kf is the spring constant of the front wheel suspension, Cf is the absorber damping constant of the front wheel suspension, Kr is the spring constant of the rear wheel suspension, and Cr is the absorber damping constant of the rear wheel suspension.
そして、拘束装置制御部５３では、重心ｚ軸運動モデル５２４で算出される重心のｚ軸方向位置ｚと、重心θ回り運動モデル５２３で算出されるピッチングの回転角θに、試験車両１の重心のｚ軸方向位置とピッチングの回転角とが一致するように、４台の拘束装置４を駆動制御することにより試験車両１の車体の姿勢を制御する。 Then, the restraint device control unit 53 sets the center of gravity of the test vehicle 1 to the z-axis direction position z of the center of gravity calculated by the center of gravity z-axis motion model 524 and the pitching rotation angle θ calculated by the motion model 523 around the center of gravity θ. The posture of the vehicle body of the test vehicle 1 is controlled by driving and controlling the four restraint devices 4 so that the z-axis direction position and the pitching rotation angle coincide with each other.
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、本発明の実施形態では、拘束装置４を４台設けて試験車両１の４隅の取り付け部に各々連結したが、試験車両１のバウンシングとピッチングのみを模擬し、ローリングについてはこれを模擬しない場合には、図５ａに示すように、２台の拘束装置４のみを設け、その各々のジョイント４４を、試験車両１の前端中央に設けた取り付け部と、後端中央に設けた取り付け部とにそれぞれ連結するようにしてもよい。なお、この場合には、ジョイント４４は、自由度なくＸアーム４３と取り付け部とを連結するものとする。
The embodiment of the present invention has been described above.
By the way, in the embodiment of the present invention, four restraint devices 4 are provided and connected to the mounting portions at the four corners of the test vehicle 1, but only bouncing and pitching of the test vehicle 1 are simulated, and rolling is simulated. If not, as shown in FIG. 5a, only two restraint devices 4 are provided, and each joint 44 is provided with an attachment portion provided at the center of the front end of the test vehicle 1 and an attachment portion provided at the center of the rear end. And may be connected to each other. In this case, it is assumed that the joint 44 connects the X arm 43 and the mounting portion without any degree of freedom.
または、図５ａに示すように、２台の拘束装置４を設けて試験車両１の前後に連結しつつ、各拘束装置４を、図５ｂに示すように、Ｘアーム４３を、前後上下方向の移動に加え、前後方向軸を回転軸として所望回転角度回転駆動できるように構成することにより、２台の拘束装置４のみを用いて図５ｃに示すように、試験車両１のバウンシングとピッチングとローリングを制御するようにしてもよい。なお、この場合にも、ジョイント４４は、自由度なくＸアーム４３と取り付け部とを連結するものとする。 Alternatively, as shown in FIG. 5a, two restraining devices 4 are provided and connected to the front and rear of the test vehicle 1, while each restraining device 4 is connected to the X arm 43 as shown in FIG. In addition to the movement, the bouncing, pitching, and rolling of the test vehicle 1 are performed by using only two restraining devices 4 as shown in FIG. May be controlled. In this case as well, the joint 44 is assumed to connect the X arm 43 and the attachment portion without any degree of freedom.
また、以上の実施形態は、図５ｄに示すように各ダイナモメータ２を、上下方向軸を回転軸として、試験車両１の操舵角分回転するターンテーブル２０上に設置して、試験車両１の旋回運動をシャシーダイナモメータにおいて模擬する場合にも適用することができる。すなわち、この場合には、シミュレータ５２において、４輪の車両モデルを用いて、ターンテーブル２０の回転速度より求まる操舵角や、各車輪の駆動トルクに基づいて、試験車両１の運動をシミュレーションし、当該シミュレーションによって各時点において得られる試験車両１のバウンシング量、ピッチング量、ローリング量を、拘束装置制御部５３に出力し、拘束装置制御部５３において試験車両１の車体のバウンシング量、ピッチング量、ローリング量が、試験車両１のシミュレータ５２によって算出されたバウンシング量、ピッチング量、ローリング量となるように４台の拘束装置４を制御することにより試験車両１の車体の姿勢を制御するようにする。 In the above embodiment, as shown in FIG. 5 d, each dynamometer 2 is installed on the turntable 20 that rotates by the steering angle of the test vehicle 1 with the vertical axis as the rotation axis. The present invention can also be applied to a case where a turning motion is simulated by a chassis dynamometer. That is, in this case, the simulator 52 simulates the motion of the test vehicle 1 based on the steering angle obtained from the rotational speed of the turntable 20 and the driving torque of each wheel, using a four-wheel vehicle model. The bouncing amount, pitching amount, and rolling amount of the test vehicle 1 obtained at each time point by the simulation are output to the restraint device control unit 53, and the restraint device control unit 53 outputs the bouncing amount, pitching amount, and rolling of the test vehicle 1 to the restraint device control unit 53. The posture of the vehicle body of the test vehicle 1 is controlled by controlling the four restraint devices 4 so that the amount becomes the bouncing amount, the pitching amount, and the rolling amount calculated by the simulator 52 of the test vehicle 1.
以上のように本実施形態によれば、試験車両１の車体の取り付け部を移動、回転する拘束装置４を用いて、車両の車体のバウンシングやピッチングやローリングなどの姿勢を任意に制御することができるので、試験車両１の車体の姿勢についても実路走行を模擬しつつ試験を行うことができるようになる。 As described above, according to this embodiment, the restraint device 4 that moves and rotates the mounting portion of the vehicle body of the test vehicle 1 can arbitrarily control the posture of the vehicle body such as bouncing, pitching, and rolling. As a result, the vehicle body posture of the test vehicle 1 can be tested while simulating actual road running.
また、前記各ダイナモメータ２が測定した各ローラ２１と車輪との間に作用する力と、前記各ダイナモメータ２が測定した各ローラ２１の回転速度とに基づいて実路走行時の前記車両の車体の姿勢を適正に算出し、車両の車体の姿勢を的確に実路走行時の姿勢に制御することができるようになる。 Further, based on the force acting between each roller 21 and the wheel measured by each dynamometer 2 and the rotational speed of each roller 21 measured by each dynamometer 2, It is possible to appropriately calculate the posture of the vehicle body and accurately control the posture of the vehicle body to the posture during actual road travel.
１…試験車両、２…ダイナモメータ、３…ピット、４…拘束装置、５…姿勢制御装置、２１…ローラ、２６…軸トルク計、２７…ロータリエンコーダ、４１…ベース、４２…Ｚステージ、４３…Ｘアーム、４４…ジョイント、５１…車両モデル入力値算出部、５２…シミュレータ、５３…拘束装置制御部、５２１…回転運動モデル、５２２…重心ｘ軸運動モデル、５２３…重心θ回り運動モデル、５２４…重心ｚ軸運動モデル、５２５…サスペンション運動モデル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Test vehicle, 2 ... Dynamometer, 3 ... Pit, 4 ... Restraint device, 5 ... Attitude control device, 21 ... Roller, 26 ... Shaft torque meter, 27 ... Rotary encoder, 41 ... Base, 42 ... Z stage, 43 ... X-arm, 44 ... Joint, 51 ... Vehicle model input value calculation unit, 52 ... Simulator, 53 ... Restraining device control unit, 521 ... Rotary motion model, 522 ... Center of gravity x-axis motion model, 523 ... 524: Center of gravity z-axis motion model, 525: Suspension motion model.
Claims (5)
前記各ローラと当該ローラに対応する車輪との間に作用する力を計測するダイナモメータと、
前記各ローラ上に各車輪が載置された車両の車体の異なる複数の位置にそれぞれ連結する複数台の拘束装置と、
姿勢制御装置とを備え、
前記各拘束装置は、前記車両の車体に連結する連結部と、前記連結部を、前記車両の前後方向及び上下方向に移動する移動機構とを備え、
前記姿勢制御装置は、前記複数台の拘束装置各々の移動機構を駆動して、車両の車体の姿勢を制御することを特徴とするシャシーダイナモメータ。
A roller provided corresponding to each wheel of the automobile, on which the corresponding wheel is placed;
A dynamometer for measuring a force acting between each roller and a wheel corresponding to the roller;
A plurality of restraining devices respectively connected to a plurality of different positions of a vehicle body of a vehicle in which each wheel is mounted on each roller;
An attitude control device,
Each of the restraining devices includes a connecting portion that connects to a vehicle body of the vehicle, and a moving mechanism that moves the connecting portion in the front-rear direction and the up-down direction of the vehicle,
The chassis dynamometer, wherein the attitude control device controls the attitude of a vehicle body by driving a moving mechanism of each of the plurality of restraining devices.
前記各拘束装置は、前記連結部を前記車両の前後方向の軸回りに回転する回転機構を備え、
前記姿勢制御装置は、前記複数台の拘束装置各々の移動機構と回転機構とを駆動して、前記車両の車体の姿勢を制御することを特徴とするシャシーダイナモメータ。
The chassis dynamometer according to claim 1,
Each of the restraining devices includes a rotation mechanism that rotates the connecting portion around a longitudinal axis of the vehicle,
The chassis dynamometer characterized in that the attitude control device controls the attitude of the vehicle body of the vehicle by driving a moving mechanism and a rotating mechanism of each of the plurality of restraining devices.
前記各ダイナモメータは前記ローラの回転速度を測定し、
前記姿勢制御装置は、前記各ダイナモメータが測定した前記力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とより推測される走行状態で前記車両が実路を走行した場合の前記車両の車体の姿勢を推定し、推定した姿勢と一致した姿勢となるように、前記車両の車体の姿勢を制御することを特徴とするシャシーダイナモメータ。
The chassis dynamometer according to claim 1 or 2,
Each dynamometer measures the rotational speed of the roller,
The attitude control device is configured to detect the vehicle when the vehicle travels on an actual road in a traveling state estimated from the force measured by each dynamometer and the rotational speed of each roller measured by each dynamometer. A chassis dynamometer characterized by estimating a posture of a vehicle body and controlling the posture of the vehicle body so as to be a posture that matches the estimated posture.
前記各ダイナモメータは前記ローラの回転速度を測定し、
前記姿勢制御装置は、
車両の各車輪の駆動力を入力とする車両の運動モデルを用いて、車両の運動をシミュレーションするシミュレーション手段と、
前記各ダイナモメータが測定した前記力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とに基づいて、前記車両の各車輪の駆動力を算出し、前記運動モデルの入力として前記シミュレーション手段に供給する駆動力算出手段と、
前記シミュレーション手段が運動をシミュレーションしている車両の車体の姿勢と一致した姿勢となるように、前記車両の車体の姿勢を制御する制御手段とを有することを特徴とするシャシーダイナモメータ。
The chassis dynamometer according to claim 1 or 2,
Each dynamometer measures the rotational speed of the roller,
The attitude control device includes:
Simulation means for simulating vehicle motion using a vehicle motion model that receives the driving force of each wheel of the vehicle;
Based on the force measured by each dynamometer and the rotational speed of each roller measured by each dynamometer, the driving force of each wheel of the vehicle is calculated and input to the simulation means as an input of the motion model. A driving force calculating means to supply;
A chassis dynamometer comprising: control means for controlling the posture of the vehicle body of the vehicle so that the simulation means has a posture that matches the posture of the vehicle body of the vehicle simulating the movement.
前記各ローラと当該ローラに対応する車輪との間に作用する力と前記各ローラの回転速度を計測するダイナモメータと、
前記各ダイナモメータが測定した前記力と、前記各ダイナモメータが測定した各ローラの回転速度とより推測される走行状態で前記車両が実路を走行した場合の前記車両の車体の姿勢を推定し、推定した姿勢と一致した姿勢となるように、前記車両の車体の姿勢を制御する姿勢制御手段とを有することを特徴とするシャシーダイナモメータ。 A roller provided corresponding to each wheel of the automobile, on which the corresponding wheel is placed;
A dynamometer for measuring the force acting between each roller and a wheel corresponding to the roller and the rotational speed of each roller;
Estimating the posture of the vehicle body when the vehicle travels on an actual road in a traveling state estimated from the force measured by each dynamometer and the rotational speed of each roller measured by each dynamometer. A chassis dynamometer, comprising: attitude control means for controlling the attitude of the vehicle body of the vehicle so that the attitude coincides with the estimated attitude.
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