(57)【要約】【課題】タイヤの制動特性を評価するに際し車両の制動時の動的特性を反映させることができ、しかも、タイヤの制動特性に影響を与える車両の条件を容易に変更して試験を行うことができるタイヤの制動特性試験装置を提供する。【解決手段】代用路面体９上を転動可能な一対のタイヤＴと、各タイヤＴに制動力を付与可能な制動力付与手段１９と、タイヤＴの接地高さを計測・制御する接地高さ制御手段１６と、タイヤＴの接地荷重を計測する接地荷重計測手段１７と、タイヤＴの前後力を計測する前後力計測手段１８と、代用路面体９の速度を制御する速度制御手段１３と、各手段から得られたタイヤＴの接地荷重及び前後力の実測値を入力する２次元の車両モデルＭを備え、該車両モデルＭの運動についての演算処理に基づく指令値を各手段に出力して一対のタイヤＴの転動状態を制御する処理制御手段３とを備えている。【選択図】図１
2007285825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記接地荷重計測手段及び前後力計測手段から得られた各タイヤの接地荷重及び前後力の実測値を入力可能な２次元の車両モデルを備え、該実測値に基づいて前記制動力付与手段を作動させたときの車両モデルの運動について演算処理を行い、該演算処理に基づく指令値を前記接地高さ制御手段及び速度制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えているタイヤの制動特性試験装置。
【請求項２】
代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
該一方のタイヤのキャンバ角及び横滑り角を制御する角度制御手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
各タイヤの横力を計測可能な横力計測手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記接地荷重計測手段、前後力計測手段及び横力計測手段から得られた各タイヤの接地荷重、前後力及び横力の実測値を入力可能な３次元の車両モデルと、該車両モデルにステアリング角を入力可能なステアリング角入力手段とを備え、前記制動力付与手段を作動させたときの前記実測値とステアリング角に基づいて車両モデルの運動について演算処理を行い、該演算処理に基づく指令値を前記角度制御手段、接地高さ制御手段及び速度制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えているタイヤの制動特性試験装置。
【請求項３】
前記代用路面体、一対のタイヤ、制動力付与手段、角度制御手段、接地高さ制御手段、接地荷重計測手段、前後力計測手段、横力計測手段、速度制御手段を２組備えてなる請求項２に記載のタイヤの制動特性試験装置。
【請求項４】
前記処理制御手段は模擬運転装置を備え、該模擬運転装置に前記ステアリング角入力手段が配備されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載のタイヤの制動特性試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の実走行に近い条件でタイヤの制動特性についての試験を行うことができるタイヤの制動特性試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用自動車等に配備されるタイヤの制動性能は、実際に自動車を走行させて行う実走行試験によって評価されることが多い。該実走行試験においては、タイヤの制動性能を適正に評価することができるものの、路面条件等の再現性に乏しいことが課題として挙げられる。
そこで、実走行試験に代わる各種のタイヤ試験装置が提案されている。
例えば特許文献１においては、転動自在とされたタイヤに氷等からなる代用路面を接触させることにより、代用路面による仮想路面上でのタイヤの制動特性を測定するタイヤ試験器が開示されている。しかし、該タイヤ試験器は、仮想路面に対するタイヤ単体の制動性能を評価するものであって、車両に実装された状態でのタイヤの制動性能を評価するものではない。
【０００３】
タイヤは、車両に実装されることにより、車両の動的特性を受けると共に該車両の動的特性に影響を与える。タイヤと車両とがこの様に互いの動的特性に影響を及ぼし合うため、車両の制動時においては、車両の制動特性はもちろんタイヤの制動特性も複雑なものとなり、車両に配備される各タイヤの制動特性も車両に配備される位置によってそれぞれ異なる。近年、タイヤの制動特性を評価するに当たり、この様なタイヤと車両との関係を考慮したタイヤ試験器も開発されている。
例えば、特許文献２においては、平板状のプレートに実験車両のタイヤを載置した状態で該実験車両のブレーキを作動させ、これによって該実験車両の制動性能や横滑り性能を測定することとした複合実験装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−６２２２３号公報
【特許文献２】特開平５−１６４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２に記載の複合実験装置においては、上述の如く実験車両の制動性能や横滑り性能を測定するができるものの、実験車両の動的な動きに起因するタイヤの挙動を詳細に知ることができない問題があった。
また、該特許文献２に記載の複合実験装置においては、実験車両にタイヤを実装して試験を行うものであるため、車体重量の分布やホイールベース等の条件を変えて試験を行う場合、その条件を満たす実験車両を用意しなければならず、試験が極めて大がかりなものとなる問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、タイヤの制動特性を評価するに際し車両の制動時の動的特性を反映させることができ、しかも、タイヤの制動特性に影響を与える車両の条件を容易に変更して試験を行うことができるタイヤの制動特性試験装置を提供するようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、タイヤの制動特性試験装置において、
代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記接地荷重計測手段及び前後力計測手段から得られた各タイヤの接地荷重及び前後力の実測値を入力可能な２次元の車両モデルを備え、該実測値に基づいて前記制動力付与手段を作動させたときの車両モデルの運動について演算処理を行い、該演算処理に基づく指令値を前記接地高さ制御手段及び速度制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えている。
【０００７】
これによれば、タイヤをハードウェアとして備え、該タイヤにソフトウェアによるシミュレーションモデルの車両モデルを備えたタイヤ制御手段が接続されていることにより、車両モデルとタイヤとの間で双方向にデータを交換することができる。これによって車両の動的特性をタイヤに反映させることができ、極めて実走行条件に近い条件で試験を行うことが可能である。
なお、本発明においては、一対のタイヤの内、一方のタイヤが車両モデルの前輪として設定され、他方のタイヤが車両モデルの後輪として設定されている。
【０００８】
本発明においては、図１６に示す平坦路面上を走行しているタイヤの座標系においてタイヤに発生する力が定義されている。該座標系は、タイヤの中心面と路面との交線Ｘ軸、タイヤ回転軸を含み、路面に垂直な平面と路面との交線をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸との交点を原点とし、原点を通り路面に垂直な軸をＺ軸とされている。そして、路面の移動方向に対してＸ軸のなす角を横滑り角（スリップ角）α、ＺＹ平面において垂直軸とタイヤ中心面とのなす角をキャンバ角βとされている。また、タイヤの接地高さとは、代用路面体の仮想路面からタイヤの回転中心までのタイヤ半径方向の距離のことを示す。
【０００９】
本発明における前後力とは、図中にＦXで示されるＸ軸方向の力、即ちタイヤの前後方向の力であり、接地荷重とは、図中にＦZで示されるＺ軸方向の力、即ち接地荷重又は荷重反力である。
なお、本発明においては横滑り角α＝０及びキャンバ角β＝０とされている。
本発明によるタイヤの制御方法は、先ず、代用路面体による仮想路面上を転動している一対のタイヤに制動力付与手段を介して制動力を作用させる。これにより、一対のタイヤには、該制動力によって生じる前後力及び接地荷重が作用することとなり、これら前後力及び接地荷重をそれぞれの計測手段によって計測する。
【００１０】
次に、それぞれの計測手段によって得られた前後力及び接地荷重の実測値を車両モデルに入力する。そして、該車両モデルを介してこれら実測値に演算処理を施す。該演算処理は、車両モデルの２次元的な運動についてされるものであって、実測値に基づいて車両モデルのピッチング運動、速度変化、その他の運動等についての演算が施される。そして、該演算処理を経ることにより、各タイヤの接地高さや代用路面体の速度等の指令値が得られる。
そして、該指令値を各タイヤの接地高さ制御手段及び速度制御手段に入力する。これにより、各タイヤの接地高さが指令値に基づいて制御されると共に代用路面体の速度が指令値に基づいて制御される。これによって演算処理によって得られた車両モデルの２次元的な制動特性が各タイヤに反映されることとなる。
【００１１】
また、本発明によれば、タイヤが配備されるべき車両は車両モデルとしてコンピュータ上のプログラムとして実現されているので、タイヤの動的特性に影響を与える車両の条件を容易に変更することができる。
また、本発明における課題解決のための他の技術的手段は、タイヤの制動特性試験装置において、
代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
該一方のタイヤのキャンバ角及び横滑り角を制御する角度制御手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
各タイヤの横力を計測可能な横力計測手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記接地荷重計測手段、前後力計測手段及び横力計測手段から得られた各タイヤの接地荷重、前後力及び横力の実測値を入力可能な３次元の車両モデルと、該車両モデルにステアリング角を入力可能なステアリング角入力手段とを備え、前記制動力付与手段を作動させたときの前記実測値とステアリング角に基づいて車両モデルの運動について演算処理を行い、該演算処理に基づく指令値を前記角度制御手段、接地高さ制御手段及び速度制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えている。
【００１２】
これによれば、制動特性を測定すべきタイヤに車両モデルの３次元的な運動を反映させることができる。
なお、本発明におけるタイヤ横力は図１６に示すＦYであり、横滑り角α及びキャンバ角βには所定の値が与えられる。
本発明によるタイヤの制御方法は、先ず、代用路面体による仮想路面上を転動している一対のタイヤに制動力付与手段を介して制動力を作用させる。また、これに前後して、ステアリング角入力手段を介して車両モデルにステアリング角を入力する。これにより、車両モデルによって前輪に付与すべき横滑り角が演算され、前輪に設定されたタイヤに横滑り角が入力される。これにより、一対のタイヤには、制動力によって生じる前後力及び接地荷重が作用すると共に横力が作用することとなり、これら前後力、接地荷重及び横力をそれぞれの計測手段によって計測する。
【００１３】
次に、それぞれの計測手段によって得られた前後力、接地荷重及び横力の実測値を車両モデルに入力する。そして、該車両モデルを介して演算処理を施す。該演算処理は、車両モデルの３次元的な運動についてされるものであって、実測値に基づいて車両モデルのピッチング運動、ローリング運動、ヨーイング運動、速度変化、その他の運動等についての演算が施される。そして、該演算処理を経ることにより、各タイヤの接地高さ、キャンバ角、横滑り角、代用路面体の速度等の指令値が得られる。
そして、該指令値を各タイヤの接地高さ制御手段、角度制御手段、速度制御手段に入力する。これにより、各タイヤの接地高さ、キャンバ角、横滑り角が指令値に基づいて制御されると共に、代用路面体の速度が指令値に基づいて制御される。これによって演算処理によって得られた車両モデルの３次元的な制動特性を各タイヤに反映させることができるのである。
【００１４】
また、本発明に係るタイヤの制動特性試験装置においては、前記代用路面体、一対のタイヤ、制動力付与手段、角度制御手段、接地高さ制御手段、接地荷重計測手段、前後力計測手段、横力計測手段、速度制御手段を２組備えてなることが好ましい。
これによって、車両モデルに対し４つのタイヤが用意されることとなり、それぞれ左前輪、右前輪、左後輪、右後輪に設定することができ、さらに実走行試験に近い状態でタイヤの制動特性試験を行うことができる。
さらに、前記処理制御手段は模擬運転装置を備え、該模擬運転装置に前記ステアリング角入力手段が配備されていることが好ましい。
【００１５】
模擬運転席装置を設けることにより、バーチャルな走行試験を実現することができるのである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のタイヤの制動特性試験装置によれば、タイヤの制動特性を評価するに際し車両の制動時の動的特性を反映させることができ、しかも、タイヤの制動特性に影響を与える車両の条件を容易に変更して試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施した形態につき、図面に基づいて説明する。
図１に示す如く、本発明に係るタイヤＴの制動特性試験装置１の第１の実施の形態は、一対のタイヤＴを転動させるタイヤ転動装置２と、車両モデルＭを備えてなる処理制御装置（処理制御手段）３とを備え、これらタイヤ転動装置２と処理制御装置３はインターフェイス４を介して接続されている。
なお、図１において、図の左側に描かれているタイヤ転動装置２は、上側が正面図で下側が平面図である（以下、図７及び図１５において同じ）。
【００１８】
図２及び図３に示す如く、タイヤ転動装置２は、タイヤＴを転動させる駆動部６と、タイヤＴを支持する一対のタイヤ支持部７とを備えている。
駆動部６は、４本の柱の上端を梁部材にて連結してなるフレーム８を備え、該フレーム８に代用路面体９が枢支されている。
該代用路面体９は、円柱形状に形成されたドラムによって構成されている。また、該代用路面体９の軸心上には軸体１０が配備されており、該軸体１０は軸心を水平とした状態でフレーム８に枢支されている。
【００１９】
また、フレーム８の上部には電動モータからなる駆動装置１１が配備されており、該駆動装置１１と代用路面体９とは巻掛け伝動体１２により連動連結されている。このため、駆動装置１１を起動させることによって代用路面体９は縦方向に回転する。また、タイヤＴに接することとなる代用路面体９の外周面は仮想路面９ａに設定されている。
また、該駆動装置１１は、代用路面体９の回転速度を計測すると共に制御する速度制御手段１３を備えており、図１に示す如く、該速度制御手段１３はインターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
【００２０】
一対のタイヤ支持部７は、代用路面体９を介して配備されており、タイヤＴのトレッド面を代用路面体９の仮想路面９ａに対向させた状態で該タイヤＴを支持している。該タイヤＴの回転軸は、代用路面体９の軸体１０に平行に支持されており、これによってタイヤＴも縦方向に回転する。
また、タイヤ支持部７は、図１〜図３に示す如く、タイヤＴを支持するタイヤ支持体１５と、タイヤＴの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段１６と、タイヤの接地荷重を計測する接地荷重計測手段１７と、タイヤＴの前後力を計測する前後力計測手段１８と、タイヤＴに制動力を付与する制動力付与手段１９とを備えている。
【００２１】
タイヤＴの接地高さを制御するべく、接地高さ制御手段１６は、図４に示す如く、タイヤ支持体１５を支持するスクリュジャッキ２１と、該スクリュジャッキ２１に連結されたサーボモータ２２と、該サーボモータ２２を制御するサーボコントローラ２３とを備えており、サーボモータ２２を介してスクリュジャッキ２１を回動させることによりタイヤ支持体１５に支持されたタイヤＴを仮想路面９ａに対し近接離間させることができる。また、タイヤＴの接地高さを計測するべく、接地高さ制御手段１６は、スクリュジャッキ２１の近傍にタイヤＴの接地高さを計測する接地高さ計測手段２４を備えている。
【００２２】
また、サーボコントローラ２３は、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。接地高さ計測手段２４は、サーボコントローラ２３に接続されており、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
また、接地荷重計測手段１７はスクリュジャッキ２１若しくはサーボモータ２２に取り付けられており、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
また、図１に示す如く、前後力計測手段１８は、タイヤＴを支持する支軸に配備されており、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
【００２３】
また、制動力付与手段１９は、ディスクタイプやドラムタイプのブレーキ装置によって構成され、タイヤ支持部７に配備されており、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
処理制御装置３は、ハードディスク等に記憶された２次元の車両モデルＭと、車両モデルＭ及びタイヤ転動装置２を操作可能な入力手段３１と、ＣＰＵ３２と、メモリ３３とを備えており、これら及びインターフェイス４はメイン制御手段３４を介して互いに接続されている。
【００２４】
車両モデルＭは、コンピュータのソフトウェアとして構成されており、接地高さ制御手段１６の接地高さ計測手段２４、接地荷重計測手段１７、前後力計測手段１８から得られた各タイヤＴの接地高さ、接地荷重及び前後力の実測値を入力可能とされている。
図５に模式図として示す如く、本実施の形態に用いられた車両モデルＭは、車両及びサスペンション機構を有限要素法におけるはり要素あるいはトラス要素を用いてモデル化したものであり、車両の剛性やサスペンション機構等の幾何学的非線形性も考慮されている。
【００２５】
該車両モデルＭにおいて、各節点はｘ方向、ｚ方向及びｙ軸廻りの３自由度を有し、有限要素法における回転を考慮したはり要素によって結合されている。これによって車両モデルＭは、車両の上下方向、前後方向の運動に加えてピッチング運動を考慮することができ、車両の２次元的な運動を表現することができる。
本実施の形態のタイヤＴの制動特性試験装置１は以上の構成を有する。次に、該制動特性試験装置１によって仮想路面９ａ上を転動する一対のタイヤＴを制御する工程について図６を用いて説明する。
【００２６】
かかる工程の前段階として、代用路面体９に対するタイヤ支持体１５の位置を調整することによりタイヤＴのトレッド面を仮想路面９ａ上に接触させる。そして、駆動装置１１を起動して代用路面体９を回転させる。これに伴って、一対のタイヤＴが代用路面上を転動することとなる。ここで、一対のタイヤＴの内、一方のタイヤＴが車両モデルＭの前輪として設定されると共に、他方のタイヤＴが車両モデルＭの後輪として設定される。
この状態から一対のタイヤＴを所望の制動状態に制御するには、先ず、ステップＳ１にて、入力手段３１を介して制動力付与手段１９に対しブレーキ指令を入力する。
【００２７】
これにより、ステップＳ２に移行し、該ブレーキ指令を受けた制動力付与手段１９によって仮想路面９ａ上を転動している一対のタイヤＴにそれぞれ制動力が作用する。このとき、前輪に対する制動力を後輪に対する制動力よりも大きなものとする等、各タイヤＴに作用する制動力はステップＳ１のブレーキ指令に応じて適宜設定することができる。
制動力が作用することにより、タイヤＴには図５中に示す前後力Ｘf、Ｘr及び接地荷重Ｚf、Ｚrが作用することとなる。ここでステップＳ３に移行し、これら接地荷重Ｚf、Ｚr及び前後力Ｘf、Ｘrが接地荷重計測手段１７及び前後力計測手段１８によって計測される。
【００２８】
次に、ステップＳ４に移行し、それぞれの計測手段によって得られた各タイヤの接地荷重Ｚf、Ｚr、前後力Ｘf、Ｘrの実測値を車両モデルＭに入力する。そして、ステップ５に移行し、車両モデルＭを介してこれら実測値に演算処理が施される。該演算処理は、車両モデルＭの２次元的な運動を示す運動方程式に実測値を代入するものであって、これにより、実測値に応じた車両モデルＭのピッチング運動、速度変化、その他の運動等についての演算が施される。
本実施の形態においては、図５に示す２次元車両モデルＭに対しラグランジュの運動方程式を適用することにより、以下に示す式（１）〜式（５）を得る。
【００２９】
【数１】
2007285825.tif 000003
【００３０】
各タイヤＴへの制動力付与に伴って各タイヤに前後力Ｘf、Ｘrが生じると、車両モデルＭに式（２）に示す速度変化が生じると共に、式（３）に示すピッチング運動が生じる。
また、上記式（１）〜式（５）を時間積分すると、重心位置の変位ｘg、ｚg、重心のｙ軸廻りの回転角及び前後タイヤＴの上下方向変位ｚf、ｚrがそれぞれ得られる。また、重心位置の変位ｘgを時間微分することにより、重心位置（車両モデルＭ）の速度Ｖも得ることができる。
また、重心位置の速度Ｖから代用路面体９の回転速度ωが以下の式（６）により得られる。
【００３１】
【数２】
2007285825.tif 000004
【００３２】
また、各タイヤＴの接地高さはタイヤＴの上下方向変位ｚf、ｚrにそれぞれ等しく、これによって各タイヤＴの接地高さｚf、ｚrが得られる。
そして、ステップＳ６に移行し、上記演算処理によって得られた各タイヤＴの接地高さｚf、ｚr及び代用路面体９の回転速度ωを指令値として各タイヤＴの接地高さ制御手段１６及び速度制御手段１３に入力する。これにより、各タイヤＴの接地高さｚf、ｚrが実測値に基づいて制御されると共に代用路面体９の回転速度ωが実測値に基づいて制御される。これによって演算処理によって得られた車両モデルＭの２次元的な制動特性が各タイヤＴに反映されることとなるのである。
【００３３】
その後、ステップＳ７に移行し、処理制御装置３によって、各タイヤＴがブレーキ指令に応じた制動状態に制御されているか否かが判断され、ノーと判断されれば、ステップＳ３に移行してステップＳ３〜ステップＳ７の工程を繰り返す。ステップＳ７にてイエスと判断されたときは、各タイヤＴの制動状態を制御する工程を終了する。
或いは、この様に車両モデルＭの２次元的な制動特性を反映させた状態で各タイヤＴの接地高さ、前後力及び接地荷重を再びそれぞれの計測手段１７、１８、２４によって再び計測し、該計測から得られた実測値に上述の如き演算処理を再び施し、これから得られた指令値を再び接地高さ制御手段１６や速度制御手段１３に入力することも可能である。かかる工程により、さらに実走行試験に極めて近い状態でタイヤＴの制動特性試験を行うことができるのである。
【００３４】
本実施の形態によれば、各タイヤＴに制動力を付与した時に各タイヤＴに発生する接地荷重、前後力及び接地高さに起因する車両の制動特性を考慮したタイヤＴの制動特性試験を行うことができ、実走行試験に極めて近い状態でタイヤＴの制動特性試験を行うことができるのである。
図７は本発明の第２の実施の形態を示している。
本実施の形態のタイヤＴの制動特性試験装置１は、代用路面体９の回転軸心を一致させて併設された一対のタイヤ転動装置２と、車両モデルＭを備えてなる処理制御装置３とを備え、これら一対のタイヤ転動装置２と処理制御装置３はインターフェイス４を介して接続されている。
【００３５】
図８及び図９に示す如く、各タイヤ転動装置２は、タイヤＴを転動させる一対の駆動部６を備え、各駆動部６にタイヤＴを支持する一対のタイヤ支持部７が対向して配備されている。
駆動部６は、４本の柱の上端を梁部材にて連結してなるフレーム８を備え、該フレーム８に一対の代用路面体９が枢支されている。
各代用路面体９の形状や各代用路面体９に対し駆動装置１１及び速度制御手段１３が配備されている構成は上記第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３６】
また、代用路面体９を介して配備された一対のタイヤ支持部７がタイヤ支持体１５と、接地高さ制御手段１６と、前後力計測手段１８と、制動力付与手段１９とをそれぞれ備えている構成は上記第１の実施の形態と同様である。本実施の形態においては、かかる構成に加えて、タイヤＴのキャンバ角及び横滑り角を制御する角度制御手段４０と、タイヤＴに作用する横力を計測する横力計測手段４１とが各タイヤ支持部７にそれぞれ配備されている。
角度制御手段４０は、タイヤＴにキャンバ角を付与するキャンバ角付与装置４２と、タイヤＴに横滑り角を付与する横滑り角付与装置４３とを備えている。
【００３７】
図１０に示す如く、キャンバ角付与装置４２は、駆動部６のフレーム８に垂直軸心回りに回動自在に設けられた揺動フレーム４５を有する。該揺動フレーム４５は、ヒンジ機構を介してフレーム８に垂直軸心回りに揺動自在に枢支された上下一対の脚部４６と、該上下一対の脚部４６の遊端側を結合する連結部４７とを有している。
なお、タイヤ支持体１５は、一対の脚部４６の間に代用路面体９に対し近接自在に配備されている。
また、揺動フレーム４５の連結部４７は、キャンバ角付与アクチュエータ４９に連接されている。該キャンバ角付与アクチュエータ４９は、図９に示す如く、一端が連結部４７に枢支されたスクリュー軸５０と、該スクリュー軸５０に螺合されたナット５１と、該ナット５１を回動させるサーボモータ５２とを備えている。サーボモータ５２によってナット５１を回動させることにより、スクリュー軸５０が軸方向に移動し、これによって揺動フレーム４５の揺動が所定の角度αの範囲で制御される。
【００３８】
また、サーボモータ５２は、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
また、横力計測手段４１は揺動アーム４５若しくはタイヤ支持体１５に配備されており、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
図１１に示す如く、横滑り角付与装置４３は、タイヤ支持体１５と対向して配備された基板５４と、該基板５４にタイヤ支持体１５を連結支持する一対のリンク機構５５とを備えており、これによってタイヤ支持体１５は、代用路面体９の回転軸に垂直な面（仮想路面９ａに垂直な面）に対し揺動自在とされている。また、一対のリンク機構５５は、タイヤ支持体１５を揺動させるための横滑り角付与アクチュエータ５６に接続されている。該横滑り角付与アクチュエータ５６は、インターフェイス４を介して処理制御装置３に接続されている。
【００３９】
図７に示す如く、処理制御装置３は、３次元の車両モデルＭと、該車両モデルＭ及び一対のタイヤ転動装置２を操作可能な入力手段３１と、車両モデルＭにステアリング角を入力するステアリング角入力手段５８と、ＣＰＵ３２と、メモリ３３とを備えており、これら及びインターフェイス４はメイン制御手段３４を介して互いに接続されている。
車両モデルＭは、コンピュータのソフトウェアとして構成されており、接地高さ制御手段１６の接地高さ計測手段２４、接地荷重計測手段１７、前後力計測手段１８及び横力計測手段４１から得られた各タイヤＴの接地高さ、接地荷重、前後力及び横力の実測値を入力可能とされている。また、本実施の形態の車両モデルＭにはステアリング機構が記述されていないので、別途、ステアリング機構が記述されたステアリング角入力手段５８が接続されている。しかし、該ステアリング角入力手段５８は、車両モデルＭと一体化されたものであっても良い。或いは、ステアリング角入力手段５８は入力手段３１と一体化されたものであってもよい。
【００４０】
図１２に模式図として示す如く、本実施の形態に用いられている３次元の車両モデルＭは、車両及びサスペンション機構を有限要素法におけるはり要素あるいはトラス要素を用いてモデル化したものであり、車両の剛性及びサスペンション機構の幾何学的非線形性を考慮している。
該車両モデルＭにおいて、０〜３１の各節点は６自由度を有し、各節点間は、有限要素法における大回転を考慮したはり要素によって結合されている。これによって車両モデルＭは、車両の上下方向、前後方向及び左右方向の運動に加えてピッチング運動、ローリング運動及びヨーイング運動を考慮することができ、車両の３次元的な運動を表現することができる。
【００４１】
なお、図１２の車両モデルＭは、ウィッシュボーン型サスペンションをモデル化したものであり、サスペンションのばね力及び減衰力がはり要素の特性として表現されている（詳細は文献：日本機械学会論文集（Ｃ編）、６９巻６８５号（２００３−９）を参照）。
本実施の形態においては、ステアリング角入力手段５８によるステアリング角度と、各計測手段１７、１８、２４、４１によって計測された接地加重、前後力、接地高さ及び横力とが入力値として車両モデルＭに入力されることにより、車両モデルＭにおいて３次元的な運動が演算され、その演算に基づいて導出された接地荷重、横滑り角度及びキャンバ角の各指令値がそれぞれのサーボモータ及びアクチュエータへ出力されることにより、各タイヤＴに付与される接地高さ、横滑り角及びキャンバ角が制御され、これによって実走状態に近い状態が再現されるのである。
【００４２】
本実施の形態のタイヤＴの制動特性試験装置１は以上の構成を有する。次に、該制動特性試験装置１によって仮想路面９ａ上を転動する一対のタイヤＴを制御する工程について図１３を用いて説明する。
先ず、ステップＳ１１にて、入力手段３１を介して制動力付与手段１９に対しブレーキ指令を入力する。これによってステップＳ１２に移行し、該ブレーキ指令を受けた制動力付与手段１９によって仮想路面９ａ上を転動している一対のタイヤＴにそれぞれ制動力が作用する。このとき、各タイヤＴに作用する制動力はステップＳ１１のブレーキ指令に応じて設定され、作業者の要求に応じて適宜設定することができる。制動力が作用することにより、一対のタイヤＴには前後力及び接地荷重が作用することとなる。
【００４３】
そして、ステップＳ１３に移行し、ステアリング角付与手段５８により車両モデルＭにステアリング角を入力する。
ここで、車両モデルＭによって前輪に設定されたタイヤＴに付与される横滑り角の導出過程について説明する。
図１４に示す如く、本実施の形態において、速度Ｖで走行中の車両モデルＭに前記ステアリング角付与手段５８によってステアリング角δが入力された場合、車両モデルＭの前輪及び後輪のＸ軸に対して成す角γf及びγrは以下の（７）及び（８）によって与えられる。
【００４４】
【数３】
2007285825.tif 000005
【００４５】
また、前輪及び後輪の向いている方向とＸ軸のなす角θf、θrは以下の（９）及び（１０）によって与えられる。
【００４６】
【数４】
2007285825.tif 000006
【００４７】
そして、前輪及び後輪の横滑り角βf、βrは以下の（１１）及び（１２）によって導出される。
【００４８】
【数５】
2007285825.tif 000007
【００４９】
これら前輪及び後輪の横滑り角βf、βrは、車両モデルＭを介して導出され、これら横滑り角βf、βrを指令値として前輪に設定されたタイヤＴを支持するタイヤ支持部７の横滑り角付与アクチュエータ５６に入力することにより、当該タイヤＴに横滑り角が付与され、これによってタイヤＴには横力が作用することとなる。
この後、ステップＳ１４に移行し、各タイヤＴに作用する前後力、接地荷重及び横力が前後力計測手段１８、接地荷重計測手段１７及び横力計測手段４１によって計測される。
そして、ステップＳ１５に移行し、各計測手段１７、１８、４１によって得られた前後力、接地荷重、横力の実測値を車両モデルＭに入力する。そして、ステップＳ１６に移行して車両モデルＭを介してこれら実測値に基づいて演算処理が施される。該演算処理は、実測値に基づく車両モデルＭの３次元的な運動についてされるものであって、車両モデルＭのピッチング運動、ヨーイング運動、ローリング運動、速度変化、その他の運動等についての演算が施される。
【００５０】
そして、ステップＳ１７に移行し、上記演算処理によって得られた各タイヤＴの接地高さ、キャンバ角、横滑り角及び代用路面体９の回転速度の演算値に基づいて得られた指令値を各タイヤ支持部７の接地高さ制御手段１６、角度制御手段４０及び駆動部６の速度制御手段１３にそれぞれ入力する。これにより、各タイヤＴの接地高さ、キャンバ角が指令値に基づいて制御されると共に、横滑り角が改めて指令値に基づいて制御され、さらに、代用路面体９の速度も指令値に基づいて制御される。これによって演算処理によって得られた車両モデルＭの３次元的な制動特性が各タイヤＴに反映されることとなるのである。
【００５１】
その後、ステップＳ１８に移行し、各タイヤＴがブレーキ指令に応じた制動状態に制御されているか否かが判断され、ノーと判断されれば、ステップＳ１４に移行してステップＳ１４〜ステップＳ１７の工程を繰り返す。ステップＳ１８にてイエスと判断されたときは、各タイヤＴの制動状態を制御する工程を終了する。
或いは、この様に車両モデルＭの３次元的な制動特性を反映させた状態で各タイヤＴの接地高さ、前後力、接地荷重及び横力を再びそれぞれの計測手段２４、１７、１８、４１によって再び計測し、該計測から得られた実測値に上述の如き演算処理を再び施し、これから得られた指令値を再び接地高さ制御手段１６や速度制御手段１３に入力することも可能である。かかる工程により、さらに実走行試験に極めて近い状態でタイヤＴの制動特性試験を行うことができるのである。
【００５２】
本実施の形態によれば、一対のタイヤ転動装置２による４つのタイヤＴが車両モデルＭの前後輪にそれぞれ設定されているため、タイヤＴ毎に車両の制動特性の影響下にあるタイヤＴの制動特性を測定することができ、実走行試験に極めて近い状態でタイヤＴの制動特性試験を行うことができるのである。
また、本実施の形態においては、ブレーキ指令を入力した後にステアリング角入力手段５８によりステアリング角を入力することとしているが、これらの順序を入れ替えて入力することとしても構わない。
【００５３】
図１４は、本発明の第３の実施の形態を示すシステム構成図であり、前記処理制御装置３は模擬運転装置６０を備えている。
該模擬運転装置６０は、模擬車体６１と、該模擬車体６１を支持する支持装置６２とを備えている。
模擬車体６１には、実際の車両と同様のシート６３が配備されると共に、ステアリング付与手段５８を構成するステアリングハンドル６４を有すると共に、制動力付与手段１９を構成するブレーキペダル６４ａ、アクセルペダル、計器パネル等を有して入力手段３１を構成する運転操作装置６５が配備され、これらステアリングハンドル６４、ブレーキペダル６４ａ、運転操作装置６５がインターフェイス４を介して車両モデルＭに接続されている。
【００５４】
また、運転操作装置６５は、走行状態のフロントガラスの景色等を表示するディスプレイ６６を備えている。
また、模擬車体６１を支持する支持装置６２は、インターフェイス４を介して車両モデルＭに接続されており、運転者の運転操作に連動して模擬車体６１を上下動又は傾斜させるものであって、模擬車体６１に実走行と同じ車体の運動を与えるように構成されている。
本実施の形態においては、運転操作装置６５のステアリングハンドル６４を操作することにより車両モデルＭにステアリング角が入力される。そして、その状態量および横力が車両モデルＭに入力されて車両モデルＭの動的挙動が演算処理され、該演算処理に基づく指令値をタイヤ転動装置２の各タイヤ支持部７の各サーボモータ又はアクチュエータに出力される。これにより、タイヤ転動装置２の各タイヤＴが制御される。また、車両モデルＭの動的挙動に応じた指令値が運転操作装置６５及び支持装置６２に出力されることにより、模擬運転装置６０が制御されることとなる。
【００５５】
したがって、本実施の形態によれば、走行時の車両挙動を実走行試験状態に極めて近い状態として再現される。
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、代用路面体９に配備される一対のタイヤ支持部７の内、一方のタイヤ支持部７のみに制動力付与手段１９を備える構成とすることも可能である。
また、３次元の車両モデルＭを備えた処理制御手段３にタイヤ転動装置２を１台のみ接続し、一方のタイヤ支持部７のタイヤＴを両前輪として設定し、他方のタイヤ支持部７のタイヤＴを両後輪として設定する場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏する。
【００５６】
また、タイヤＴに作用するトラクティブ荷重（牽引抵抗）を計測するトラクティブ荷重計測手段や、タイヤＴの横方向の変位を計測すると共に制御する横方向変位制御手段等をタイヤ転動装置２に配備する構成も可能である。これらの手段から得た実測値を車両モデルＭに入力し、車両モデルＭによる演算処理から得られた指令値をこれらの手段に入力する構成とすることにより、さらに実走行に近い走行状態を実現することができる。
また、タイヤＴを制御する工程において、各タイヤＴに作用する前後力、接地荷重及び横力を前後力計測手段１８、接地荷重計測手段１７及び横力計測手段４１によって計測すると同時に、このときの各タイヤＴの接地高さを接地高さ制御手段１６の接地高さ計測手段２４によって計測し、該接地高さ計測手段２４による接地高さの実測値を後の演算処理に導入する構成も採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】タイヤの制動特性試験装置の第１の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】タイヤ転動装置の側面図である。
【図３】タイヤ転動装置の平面図である。
【図４】接地高さ制御手段の構成を示すイメージ図である。
【図５】車両モデルのイメージ図である。
【図６】タイヤを制御する工程を示すフローチャートである。
【図７】タイヤの制動特性試験装置の第２の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図８】タイヤ転動装置の側面図である。
【図９】タイヤ転動装置の平面図である。
【図１０】キャンバ角付与手段の構成を示すイメージ図である。
【図１１】横滑り角付与手段の構成を示すイメージ図である。
【図１２】車両モデルのイメージ図である。
【図１３】タイヤを制御する工程を示すフローチャートである。
【図１４】本発明で用いる用語の定義を示す説明図である。
【図１５】タイヤの制動特性試験装置の第３の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図１６】本発明で用いる用語の定義を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      制動特性試験装置
２      タイヤ転動装置
３      処理制御装置（処理制御手段）
４      インターフェイス
６      駆動部
７      タイヤ支持部
９      代用路面体
９ａ    仮想路面
１３    速度制御手段
１５    タイヤ支持体
１６    接地高さ制御手段
１７    接地加重計測手段
１８    前後力計測手段
１９    制動力付与手段
２４    接地高さ計測手段
４０    角度制御手段
４１    横力計測手段
４２    キャンバ角付与手段
４３    横滑り角付与手段
５８    ステアリング角入力手段
６０    模擬運転装置
Ｔ      タイヤ
Ｍ      車両モデル
【図１】
2007285825.tif 000008
【図２】
2007285825.tif 000009
【図３】
2007285825.tif 000010
【図４】
2007285825.tif 000011
【図５】
2007285825.tif 000012
【図６】
2007285825.tif 000013
【図７】
2007285825.tif 000014
【図８】
2007285825.tif 000015
【図９】
2007285825.tif 000016
【図１０】
2007285825.tif 000017
【図１１】
2007285825.tif 000018
【図１２】
2007285825.tif 000019
【図１３】
2007285825.tif 000020
【図１４】
2007285825.tif 000021
【図１５】
2007285825.tif 000022
【図１６】
2007285825.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月23日(2007.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記制動力付与手段を作動させた際に前記接地荷重計測手段及び前後力計測手段から得られる各タイヤの接地荷重及び前後力の実測値を入力とし、車両のピッチング運動を演算する２次元の車両モデルと、
前記車両モデルが演算したピッチング運動を前記一対のタイヤに反映すべく、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記接地高さ制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えているタイヤの制動特性試験装置。
【請求項２】
前記処理制御手段は、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記速度制御手段に出力するように構成されている請求項１に記載のタイヤの制動特性試験装置。
【請求項３】
代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
該一方のタイヤのキャンバ角及び横滑り角を制御する角度制御手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
各タイヤの横力を計測可能な横力計測手段と、
各タイヤのステアリング角を入力可能なステアリング角入力手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記制動力付与手段を作動させた際に前記接地荷重計測手段、前後力計測手段及び横力計測手段から得られる各タイヤの接地荷重、前後力及び横力の実測値、ならびに前記ステアリング角入力手段で与えられたステアリング角を入力として、車両のピッチング運動を演算する３次元の車両モデルと、
前記車両モデルが演算したピッチング運動を前記一対のタイヤに反映すべく、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記接地高さ制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えているタイヤの制動特性試験装置。
【請求項４】
前記処理制御手段は、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記角度制御手段、前記速度制御手段に出力するように構成されている請求項３に記載のタイヤの制動特性試験装置。
【請求項５】
前記代用路面体、一対のタイヤ、制動力付与手段、角度制御手段、接地高さ制御手段、接地荷重計測手段、前後力計測手段、横力計測手段、速度制御手段を２組備えてなる請求項３又は４に記載のタイヤの制動特性試験装置。
【請求項６】
前記処理制御手段は模擬運転装置を備え、該模擬運転装置に前記ステアリング角入力手段が配備されている請求項１乃至請求項５の何れかに記載のタイヤの制動特性試験装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、タイヤの制動特性試験装置において、
代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記制動力付与手段を作動させた際に前記接地荷重計測手段及び前後力計測手段から得られる各タイヤの接地荷重及び前後力の実測値を入力とし、車両のピッチング運動を演算する２次元の車両モデルと、
前記車両モデルが演算したピッチング運動を前記一対のタイヤに反映すべく、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記接地高さ制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えている。
好ましくは、前記処理制御手段は、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記速度制御手段に出力するように構成されているとよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明によれば、タイヤが配備されるべき車両は車両モデルとしてコンピュータ上のプログラムとして実現されているので、タイヤの動的特性に影響を与える車両の条件を容易に変更することができる。
また、本発明における課題解決のための他の技術的手段は、タイヤの制動特性試験装置において、代用路面体と、
該代用路面体による仮想路面上を転動可能な一対のタイヤと、
少なくとも何れか一方のタイヤに制動力を付与可能な制動力付与手段と、
該一方のタイヤのキャンバ角及び横滑り角を制御する角度制御手段と、
各タイヤの接地高さを計測すると共に制御可能な接地高さ制御手段と、
各タイヤの接地荷重を計測可能な接地荷重計測手段と、
各タイヤの前後力を計測可能な前後力計測手段と、
各タイヤの横力を計測可能な横力計測手段と、
各タイヤのステアリング角を入力可能なステアリング角入力手段と、
前記代用路面体の速度を制御可能な速度制御手段と、
前記制動力付与手段を作動させた際に前記接地荷重計測手段、前後力計測手段及び横力計測手段から得られる各タイヤの接地荷重、前後力及び横力の実測値、ならびに前記ステアリング角入力手段で与えられたステアリング角を入力として、車両のピッチング運動を演算する３次元の車両モデルと、
前記車両モデルが演算したピッチング運動を前記一対のタイヤに反映すべく、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記接地高さ制御手段に出力して一対のタイヤの転動状態を制御する処理制御手段と、
を備えている。
好ましくは、前記処理制御手段は、前記車両モデルの演算処理に基づく指令値を前記角度制御手段、前記速度制御手段に出力するように構成されているとよい。