自動車試験台上での操縦性安定性試験

第14巻 第6号
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自動車試験台上でのi操縦性安定性試験
Car Control and Stability Test on Chassis Dynamometer
伊 藤
1． 自動車試験台
従来，動力性能・振動乗心地・強度試験等に用いられ
新・梅 沢 晴 二
等の利点が得られる一方
・路面実走行との近似度がどの程度か
という問題が生じる．
てきた自動車試験台上で，操縦性安定性試験をも行なう
生研平尾研究室にある試験台に実験車をセットした状
ことがこの研究の目的である．通常，屋外での路上実走
態を第1図に示す．前輪下ドラムは電動機により駆動さ
行により行なわれる操縦性安定性試験2）を試験台上で行
れ，後輪下2軸ローラーは実験車により駆動されて走行
なうことにより，
状態に近似される。この試験台および実験車に装置され
・計測が容易になること
ている測定装置ブロック線図を第2図に示す．
・外部影響による因子を単純化できること
路面実走行との近似度については，この試験台では後
輪下仮想走行路面として2軸ローラF−一を用いる
ために，試験台の特性として，操縦性安定性に
関係ある車の挙動の一つであるヨーイング（重
心まわり回転運動）に対して第3図に示す通り，
かなりの大きさの復元モーメントを有する．こ
のことからすれば動的な操縦性安定性試験に対
しては，前後輪ともドラム式が望ましい．
この試験台を用いて行なった実験は，
復元モーメント
30
第1図 試験台上での実験車
キャンA“一測定用
20
ゴ0
ホ゜テンショメーダー
6 θ f2
前そ姿輪才黄変位i則定F目
書巻蘇型麦位計
第3図 試験台の特性
・ロt・一一・リングが車のサイドフォース・モーメントのバ
ハンドル繭う則定用
ローダリーポテンショメーダー
ランスに及ぼす影響を知る実験
・操舵系ギヤレシオの適性値を求める実験
目標値記録用
の二種である．
ホ゜テンショメーター
2． ローリングの影響3）
左右前輪舵角測定用
ポテンショメーダー
自動車の重量をバネ上とバネ下とに分割して，バネ上
重量のロール軸の運動による影響を考えるとき，タイヤ
において生じるサイドフォースの変化を無視すると，全
操舵力測定用
ストL一ンゲージ
体を剛体として考えた場合と大差ないことが数値計算で
示されている4）．このタイヤで生ずるサイドフォースの
言E録用12チャンネル
俺磁オンシログラフ
変化は重要で具体的には，ロールに伴うキャンパー角の
変化・後輪ロールステア・前輪操舵系統との干渉による
舵角の変化・左右車輪の分担荷重の変化によるコーナリ
第2図 測定計器ブロック線図
ングパワーの変化のアンバランス等によるものである．
t｛lllltMIIIIMHIIIHHII川lllllllHlllll］IIII川UlllllllHl川1川llllllllllll川MIIIIII川川llll川llliUlll］IMIIilllMll］lllll川lllllllllll川lllHMililll川il”Mll川11111MIllllill11111111tMIIUIMllllllMlll1川lllllllil川ll川IHIH川lllll川lilllll
23
生 産 研 究
198
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結局，U一ルにより，車のサイドフォースおよび重心ま
台上で行なえば，アンダー・オーバーステア特性の各成
わりのモーメントの釣合いが変わってくることになる．
分（大別して，前後輪コーナリングパワーおよび重心位
実験は台上走行状態でバネ上重量に外から強制ローリ
置による項と，ロールに伴うヨーイングモーメントのバ
ングモーメントを与え，それにより生ずる全サイドフォ
ランスに関する項とに分けられる5））．に分けて解析で
ースおよび各部の変位を測定し解析した．
きることが特長であると思われる。
3，操舵系ギヤレシオの適性値
サイド7オース
60
操舵系ギヤレシオに限らず，ハンドルの重さ・アンダ
ー・
50
Iーバーステアの程度など最終的判断は人間が下さ
ねばならない問題が操縦性安定性の分野には多い．今日
40
まで，これらの問題の解決はドライバーのフィーリング
30
このように人間性をも含めて自動車の操縦安定性を検
というあいまいなものによるしかなかった．
討する場合，試験台上の実験では外的条件の単純化が可
20
9）前翰岳亡岸1喪イヒ
にS5サイド7t一ス
10
③ロールステア（後輪）
1：よ5サイドブt一ス
能であり，運転者一自動車系への入力が純粋な形で入っ
てくるなど路面実走行ではできないと思われる試験方法
も取りうる．
一例として，操舵系ギヤレシオの問題を取り上げる
1° 2° 3° 4° ロール角
第4図 ロールに伴い生ずるサイドフォース
（これはハンドルの重さとも当然つながりがある）．い
まだ結論を出す段階には至らないが，試験台上で可能な
実験例を第4図に示す．サイドフォースの各成分の値
実験方法およびその結果を示す．
は，ポテンショメーターで測定した値をタイヤのデータ
実験車は，操舵歯車比は23（リンク機構をも含めて
によりサイドフォースに換算したものである．したがっ
全ギャレシオは26）である．これをサイレントチェー
て，これら各成分の和が，測定した全サイドフォースの
ンおよびスプロケットを用い歯車比46，23，11．5の
値と一致すれば実験解析の精度が保障されることにな
3種に変えられる装置を設けた．試験台前方に正弦状目
る．この実験例では余り良いとはいえないが，現在要求
標値設定装置を置き，車体に固定した投光機のライトが
されている数値の精度は一応満足していると思われる．
前方スクリーンに写るようにして目標値に追従させる．
第4図によれば，各成分ともロe−一・・ル角の一次関数で近
鉱。1．3
似しうる．次に，実験に用いた車では前輪操舵系への干
渉による項がかなりの大きさであることが注目される．
「込
しかし，この項は操舵系の幾何学的構造によってきまる
七ζ
尋ム
’◎
m
ものでまだ弾性により打ち消される可能性もある．ロー
ルによる重心まわりヨーイングモーメントの釣合の変化
’ ム
一 ’
0．1
∫一
は，この実験車の場合，アンダーステアの傾向である。
以上の実験により，自動車の運動方程式を重心横滑り
・重心まわりの回転運動（ヨーイング）の2自由度の外
に，ロ・一ル軸まわりの運動（ローリング）の自由度が加
わる場合に導入されるロール角の関数となる各項の係数
が実験的に求められたことになる（ただし，左右両輪の
分担荷重の変化が大きくなると，荷重の大きい方でコー
@興＼一＿＿
θ一〇°
−10 ＼n9
「⊂）、、〉“R
＼．＿全、
−20
＼
−30°
ギヤレシオ11．5
−40
yf一入力
一50
−80
〃6
出力
ナリングパワが非線型変化をするのであらためて考え直
さなければならない）．
この実験の次の段階として，オーバーまたはアンダー
容
第5図 人間一自動重系の周波数応答
ステア特性を試験台上で測定することを考えてみた．単
第5図は人間一自動車系全体の周波数応答，第6図は
に，オーバーまたはアンダステア特性を知るだけならば
その場合の誤差絶対値をいずれもギヤレシオをパラメ…
旋回広場での実験の方が正確・簡単かもしれぬが，試験
タとして示してある．この場合，データに相当バラツキ
口II111川11111tl川11川11111111111111tlil［ll］111111LIItllllllllllllllMIIII川IIIIIItllliltll［llll11111111111111LIIIIIIII1腿llilUllllllllllHllHEII闘IIItl闘tllllllllllllll［IIIIIl1111tlllllllll闘llllllllllllllllltllllllllllltlll且1111tlllllllLllllllLllllllllllll田llllll麗鵬
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ImMIIIIIIII1川ll川11MlllltlltllllllllllltllllUltltllllllj川lllllSllNlllllltllltllllllllilllllSlllllllll｝lllSlllllttlllmMlttlllllllllltltlllllllllMllllllllllllllllHlllllMlllMISIIIIItllllllll川llllllllllll研
究 速 報
ノ
操舵力梅
2・6
右
／
1．o
1．8
44
蕊、
●
↓
△ △
．6
4欝 。 ギヤレシオ
捲
o
23 46
．2
ハンド〕
20
10
o
．よ゜△ 3吻
右
△
o
△
一
．6
∫吻 O・2 0．30．40．5α6αδ∼
●
第6図 人間一自動車系の周波数 誤差絶対値
lo
（
＼
第8図 1サイクルのハンドル角操舵力曲線
＼
5 目標値
8
’、
^’、）一’＼、
、、一ア
g耽馴 藷爾
第8図は同一周期・目標値を追求させた大体似た制御
成績を得た場合のハンドル角・操舵力の1サイクルの関
係である．運転者が感じるハンドルの感じ（ハンドルの
重さ・戻り・効き・慣性等）といったものを図式的ある
いは数値的にある程度示しうるのではないかと思う．
4． む す び
第7図 運転者の特性
があるため相当数の平均を取っている．またこれらの結
果はいずれも目標値の振幅に対して依存性を持つことが
予想されるゆえ，このデータから結論を下すのは危険で
ある．
第7図は，人間特性だけに注目し，入力にスクリーン
上の目標値の位置と車体に取りつけた投光機よりのライ
トの位置の差，出力にハンドル角をとるときの両者の関
係を示す．このように入力出力を取る時，人間の動作
は，タイムラグ＋比例動作＋微分動作であることがいわ
れており，しかも微分動作がない状態が人間にとって楽
であるといわれる6）．第7図より目標値が変わっても，
試験台上で可能な実験および実験値例を列記したにと
どまり解析も不十分なので，いまだ結論を出す段階では
ない，次には，他の車に対しても試験を行ない，また各
実験の解析方法をさらに吟味したいと思う．
（1962年4月2日受理）
文 献
1）宮本三二，‘‘自動車試験台による性能試験法”生産研究，
Vol． 13 No．5（5／61）
2）東工大近藤研究室，‘‘モーターファン”誌
3）R．Eberan and Eberhorat： ‘‘Roll Angles” Auto．
Engr．41（1951）
4）菊地英一‘‘自動車の運動性能に及ぼすタイヤ横剛性と車体
のロールの影響”37th．機械学会前刷
だいたい上記の関係が成立することが見られる．十分な
5）L．Sege1：‘‘Reserch in the Fundamentals of Automo．
解析は次にゆずり，この種のデータが容易に得られるこ
bile Control and Stability”SAE Trans．65（157）
6）井口雅一．・藤井澄二‘‘模擬自動車による運転者の制御動作
とを示す．
の基礎的研究”自動車技術論文集7，ユ960
」llllllllllillMiiiMIUIII川MlllMIIM川llill川iulM・MIII！H川lllMlllllllMllllll”lllllllllllllllll川1111川川ll川ll川IIHIIIIII川1川lllllll川・ll川UlllllMl川H川lll川”lllllMil川IUIIl
111川川川111川【1川lilllll川Hlllllllll川lllM
次 号 予 告
研 究 解 説
電子ビーム雑音パラメーターの測定……………・…・・
磁気増幅器用磁心における磁束逆転過程について…
（7月号）
＿．＿
@ ．． ＿． 斎：
藤井本本村
成陽明啓亦
文一雄太夫
@．．． ．＿．．警
．．
化学反応による自動発振系について……………・…・．
’”°°’ @ ・山
デンプン危機を救った酵素ブドウ糖…………・………
’ …… ’… ・…中
研 究 速 報
Pb−Sn 合金の不連続析出に及ぼす微量元素の影響
o ・ ○ ． ● ．● ． ●● ● o 曾 ．． ・ ●
………
ｼ川精一
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