專利名稱：輪胎試驗機的驅動控制方法及輪胎試驗機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種變更對于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。
背景技術：
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、并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，通過使輪胎的轉速(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，通過調整輪胎速度和驅動滾筒速度的速度差，能夠變更輪胎相對于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)和輪胎對于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，有引起粘附滑移(stick slip)、給輪胎試驗機施加很大的負載的問題。
發明內容
因此，本發明鑒于上述問題而提出，其目的在于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范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，使得輪胎相對于上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的值，其中，根據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后力，基于推定的前后力推定值求出對于輪胎驅動用電動機的力矩限制值，并將上述力矩限制值應用與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力矩限制。
上述力矩限制值優選由式(1)求出。
(力矩限制值)＝(前后力推定值)×(輪胎滾動半徑)(1) 其中， (前后力推定值)＝(內部系數)×(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 內部系數根據試驗條件而不同的系數 負載載重輪胎對于模擬路面的垂直載重 優選是，求出在施加上述旋轉指令而向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力矩，將與該外力相當的力矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出力矩上。
上述模擬路面設置為，通過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力矩優選由式(2)～式(4)求出。
FF＝α×Tdm(4) 其中， Td由于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力矩 Tn輪胎驅動用電動機的產生力矩 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后得到的距離 Tdm由于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力矩 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力矩 α修正系數 本發明的其他技術方案，是一種輪胎試驗機，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，使得輪胎相對于上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的目標值，這里，上述控制器包括旋轉指令計算部，為了根據上述打滑率來改變輪胎的旋轉速度，確定發送給所述輪胎驅動用電動機的旋轉指令；前后力推定部，推定提供上述旋轉指令時的作用在輪胎上的前后力；力矩限制值設定部，基于推定的上述前后力，設定對于上述輪胎驅動用電動機的力矩限制值；以及力矩限制部，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，使用上述力矩限制值來對輪胎驅動用電動機進行力矩限制。
上述控制器優選具備作用力矩計算部，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力矩；以及力矩附加部，將與在該作用力矩計算部算出的上述外力相當的力矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出力矩上。
根據本發明，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范圍的打滑率進行試驗。
圖1是第1實施方式的輪胎試驗機的整體主視圖。
圖2是打滑率設定運轉的說明圖，(a)示出曲線運轉，(b)示出階梯運轉，(c)示出固定運轉。
圖3是示出了輪胎驅動用電動機的控制環的圖。
圖4是第2實施方式的輪胎試驗機的整體主視圖。
圖5是示出了模擬路面驅動用電動機的控制環的圖。
具體實施例方式 下面，參照
本發明的實施方式。
[第1實施方式] 圖1是示出輪胎試驗機的圖。
圖1是示出輪胎試驗機的整體結構的圖。在下面的說明中，設圖1的紙面上下方向為上下方向或鉛垂方向，圖1的紙面左右方向為左右方向，圖1的紙面貫通方向為前后方向。
如圖1所示，輪胎試驗機1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旋轉自如地支承在第1支承臺13上。模擬路面驅動用電動機11配置在驅動滾筒10的右側(圖1的右側)，固定在第1支承臺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經由傳動軸連結而變得一體旋轉自如。
輪胎保持機構4配置在路面移動機構3的上方，具備輪胎軸(主軸)15，經由輪輞(未圖示)保持輪胎T；殼體16，旋轉自如地支承輪胎軸15；6分力計(負載傳感器)17，經由殼體16測定輪胎T的載重或力矩；以及輪胎驅動用電動機18，使輪胎軸15旋轉。
殼體16及負載傳感器17設置在升降自如的移動機構5的升降框架19的下部，該升降框架19支承在設置于第3支承臺20上的支承框架21上。輪胎驅動用電動機18設置在配置于第3支承臺20右側的第4支承臺上。
輪胎軸15(主軸)和輪胎驅動用電動機18的旋轉軸24經由傳動軸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，經由輪輞將輪胎T安裝在輪胎軸15上，之后，使移動機構5的升降框架19下降，使輪胎T與模擬路面2接觸。并且，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，并且使輪胎驅動用電動機18驅動而使輪胎軸15旋轉，從而能夠一邊相對于模擬路面2的移動使輪胎T滑移一邊進行各種試驗。
之后，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滑移前和滑移后的試驗條件(輪胎T的空氣壓、對于模擬路面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)。
并且，在該輪胎試驗中，如后所述，設定輪胎T相對于模擬路面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傳感器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，本發明適用于在使打滑率Sr變化的同時進行試驗的全部，打滑率Sr變更后的各種試驗的方式并不限定為上述內容。
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以零力矩的狀態旋轉。即，在打滑率設定運轉中，首先，將輪胎T與模擬路面2接觸后，輪胎驅動用電動機18不驅動，通過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僅借助模擬路面2的移動而旋轉，因此，輪胎T不對于模擬路面2滑移，打滑率Sr為零。
并且，用傳感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，通過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打滑平 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經由模擬路面2施加在模擬路面驅動用電動機11上，由于該外力，模擬路面驅動用電動機11的轉速變動，實際上，隨著輪胎旋轉速度的變更，模擬路面移動速度變動。
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ωt z’，借助式(7)，加上伴隨著輪胎旋轉速度的變化的模擬路面移動速度，修正用于設定的打滑率Sr。
其中， 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，如圖2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，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。
如圖2(a)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。如圖2(b)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、且將一度增加的打滑率保持一定時間的運轉。如圖2(c)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、其后維持最終打滑率直到運轉結束的運轉。
并且，在曲線運轉、階梯運轉、固定運轉中，還有單振運轉及雙振運轉。
這里，以輪胎T對于模擬路面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，則單振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。雙振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，并且在曲線運轉、階梯運轉及固定運轉各自中，在單振運轉或雙振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，要根據其目標值而推定作用在輪胎上的前后力。
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，根據打滑率的目標值而推定作用在輪胎T上的前后力。該作用在輪胎T上的前后力推定值由式(8)求出。
(前后力推定值)＝(內部系數)×(負載載重)×(打滑率)(8) 內部系數根據試驗條件而不同的系數 負載載重輪胎對于模擬路面的垂直載重 式(8)是由實驗等求得的。內部系數因輪胎T的種類等而不同，因此，在PC輪胎T(乘用車用輪胎T)中在0.2～0.3的范圍內，最好是0.25，TB輪胎T(卡車/大巴用)中在0.08～0.2的范圍內，最好是0.12，輪胎T越大內部系數越小。內部系數根據試驗條件而設定在0.3～0.08的范圍內。能夠從例如負載傳感器17的測定值、作用在滾筒軸支部上的載重、或使升降框架升降的驅動壓力缸的壓力求得負載載重。
基于由式(8)求得的前后力推定值，由式(1)求得對于輪胎驅動用電動機18的力矩限制值。
(力矩限制值)＝(前后力推定值)×(輪胎滾動半徑)(1) 其中， 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，借助式(9)求出輪胎滾動半徑Tr。
其中， 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 并且，在打滑率設定運轉中，將借助輪胎驅動用電動機18變更輪胎旋轉速度時的輪胎驅動用電動機18的輸出力矩的上限值，設為由式(1)求出的力矩限制值。
如上所述，在本發明中，在借助輪胎驅動用電動機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的力矩成為不超過用式(1)求得的力矩限制值。
控制器6具備旋轉指令值計算部30、前后力推定部31、力矩限制值設定部32、及第1力矩限制部33。
旋轉指令值計算部30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成為設定了的目標值。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，決定用于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，如圖3所示，旋轉指令值計算部30，向當前的輪胎驅動用電動機18的轉速(輪胎旋轉速度)、和基于由目標的打滑率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將求出的旋轉指令值輸出至第1力矩限制部33。
前后力推定部31基于打滑率Sr的目標值來推定作用在輪胎T上的前后力，因此，提供了打滑率Sr時，使用該打滑率Sr，借助式(8)求得輪胎T的前后力。
力矩限制值設定部32基于在前后力推定部31中推定的前后力，借助式(1)求得對于輪胎驅動用電動機18的力矩限制值，因此將力矩限制值向第1力矩限制部33輸出。
第1力矩限制部33在借助旋轉指令變更輪胎驅動用電動機18的轉速時，將在力矩限制值設定部32求出的力矩限制值作為輪胎驅動用電動機18的旋轉指令中的力矩限制，對輪胎驅動用電動機18的輸出力矩加以限制。
即，笫1力矩限制部33，首先，在提供基于來自旋轉指令值計算部30的旋轉指令值的對于輪胎驅動用電動機18的旋轉指令時，判斷借助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的輸出力矩是否超過力矩限制值。并且，笫1力矩限制部33在輸出力矩未超過力矩限制值時，經由電流控制部37，基于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，在輸出力矩超過力矩限制值時，用力矩限制值的力矩使輪胎驅動用電動機18旋轉。
根據本發明的輪胎試驗機1，借助打滑率的變更，提供了旋轉指令時，根據該打滑率推定施加在輪胎上的前后力，基于推定的前后力推定值，求出對于輪胎驅動用電動機18的力矩限制值，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的力矩限制適用力矩限制值，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范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后力得知對于輪胎驅動用電動機18的力矩限制值，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范圍。
[第2實施方式] 圖4及圖5是示出笫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、前后力推定部31及笫1力矩限制部33，還具備作用力矩計算部34、力矩附加部35。
該作用力矩計算部34，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于模擬路面驅動用電動機作為從輪胎一側的外力而作用的力矩(有時稱為作用力矩)。換言之，作用力矩計算部34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11一側的作用力矩。具體地，作用力矩計算部34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上產生的產生力矩Tn，求出滑移時作用在模擬路面電動機11一側的力矩(作用力矩)Tdm。
FF＝α×Tdm(4) 其中， Td借助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力矩 Tn輪胎驅動用電動機的產生力矩 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借助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力矩 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力矩 α修正系數 Gr是與模擬路面用電動機11連接的減速機的減速比。
力矩附加部35通過前饋或反饋將與在作用力矩計算部34計算出的外力相當的作用力矩附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出力矩上，如式(4)所示的、在由作用力矩計算部34計算出的作用力矩Tdm上加上修正系數，將由修正系數修正的作用力矩(FF)作為前饋成分附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出力矩上。此外，修正系數在0.95～1.05的范圍內，在本實施方式中，設修正系數為1.0，Tdm＝FF。
詳細地，如圖5所示，控制器6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、和用于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，借助控制器6的力矩附加部35，向與對于模擬路面驅動用電動機11的旋轉指令值相對應的輸出力矩加上在作用力矩計算部34算出的修正后的作用力矩FF。即，將與在作用力矩計算部34算出的外力相當的修正后的作用力矩FF，借助力矩附加部35，通過前饋附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出力矩上。此外，作用力矩FF也可以通過反饋附加在模擬路面驅動用電動機11的輸出力矩上。
并且，在控制器6中具有限制模擬路面驅動用電動機11的力矩的第2力矩限制部36，笫2力矩限制部36判斷模擬路面驅動用電動機11的輸出力矩是否沒有超過模擬路面驅動用電動機11中的力矩限制值(即，模擬路面驅動用電動機11本身的力矩限制值)，進行輸出力矩的限制。此外，模擬路面驅動用電動機11經由電流控制部37，基于從控制器6提供的旋轉指令進行驅動。
在該笫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，在借助輪胎驅動用電動機18的驅動使輪胎軸15旋轉時，在作用力矩計算部34求出與從輪胎一側向模擬路面驅動用電動機11的外力相當的作用力矩，借助力矩附加部35將求出的作用力矩FF附加在與旋轉指令值對應的輸出力矩上。
根據第2實施方式，在借助輪胎驅動用電動機18的驅動變更輪胎旋轉速度時，由于將作用力矩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，由于將與該外力相當的作用力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與任何測定對象量的關系的測定，因此能夠提高該打滑率Sr和該測定對象量的關系的測定精度。
并且，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側作用的力矩(外力)突然消失。在本實施方式中，由于附加了作用力矩FF，若輪胎驅動用電動機18一側的力矩Tn變為零，則直接地附加在模擬路面驅動用電動機11上的作用力矩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切換為用于使驅動滾筒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后立刻，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，輪胎試驗結束后，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于模擬路面的前后力(切線力)一邊計算測量IS08855坐標系的Xw軸方向的力的試驗的前后力試驗。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，還有前后力試驗。
在前后力試驗中，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，借助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。
并且，借助負載傳感器測定打滑率為零的狀態時的、輪胎對于模擬路面的前后力Fx0。并且，借助該輪胎的前后力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的輸出力矩Tq，由該輸出力矩Tq使輪胎驅動用電動機18驅動，使得輪胎的前后力成為預先設定的目標值Fx。
Tq＝(Fx±Fx0)×TH(10) 其中， Tq輪胎驅動用電動機的輸出力矩 Fx當前(變更時)的輪胎的前后力 Fx0打滑率0的輪胎的前后力 這樣，在使輪胎驅動用電動機18驅動時，作用力矩計算部34在以既定的力矩Tq使輪胎T旋轉時，使用在該驅動用電動機上產生的產生力矩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力矩Tdm。力矩附加部35將與在作用力矩計算部34計算出的外力相當的作用力矩作為前饋成分，附加在該模擬路面驅動用電動機11的輸出力矩上。
此外，輪胎為TB(卡車、大巴用輪胎)的情況與PC輪胎(乘用車用輪胎)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的輸出力矩Tq，也有力矩變得稍稍不足的可能性。因此，根據輪胎的種類及負載載重(垂直載重)，在前后力試驗中，也可以借助式(11)來修正輪胎驅動用電動機18的輸出力矩Tq。
Tq′＝Tk×Tq＝Tk×(Fx±Fx0)×TH (11) 其中， Tq’修正后的輪胎驅動用電動機的輸出力矩 Tk修正系數 式(11)所示的修正系數，能夠借助實驗求出消除力矩不足的值。
根據本發明，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于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力矩，將與該外力相當的力矩作為前饋成分附加在該模擬路面驅動用電動機11的輸出力矩上，因此，即使輪胎驅動用電動機18的輸出力矩變化，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，在前后力試驗中，即使隨著改變輪胎驅動用電動機18的輸出力矩，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，由于與其外力相當的作用力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并非限制的內容。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于在旋轉滾筒和從動滾筒上卷繞平帶而將平帶的表面作為模擬路面的輪胎試驗機中。
本發明的范圍并非是上述說明由權利要求書示出而并非有上述說明示出，包含與權利要求書同等的意思及范圍內的全部的變更。
權利要求
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，使得輪胎相對于上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的值，
該輪胎試驗機的驅動控制方法的特征在于，
根據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后力，基于推定的前后力推定值求出對于輪胎驅動用電動機的力矩限制值，并將上述力矩限制值應用于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力矩限制。
2.如權利要求1所述的輪胎試驗機的驅動控制方法，其特征在于，上述力矩限制值由式(1)求出，
(力矩限制值)＝(前后力推定值)×(輪胎滾動半徑)(1)
其中，
(前后力推定值)＝(內部系數)×(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
內部系數根據試驗條件而不同的系數
負載載重輪胎對于模擬路面的垂直載重。
3.如權利要求1所述的輪胎試驗機的驅動控制方法，其特征在于，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力矩，將與該外力相當的力矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出力矩上。
4.如權利要求3所述的輪胎試驗機的驅動控制方法，其特征在于，上述模擬路面設置為通過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力矩由式(2)～式(4)求出，
FF＝α×Tdm (4)
其中，
Td由于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力矩
Tn輪胎驅動用電動機的產生力矩
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后得到的距離
Tdm由于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力矩
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力矩
α修正系數。
5.一種輪胎試驗機，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，使得輪胎相對于上述模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的目標值，
這里，上述控制器包括
旋轉指令計算部，為了根據上述打滑率來改變輪胎的旋轉速度，確定發送給所述輪胎驅動用電動機的旋轉指令；
前后力推定部，推定提供上述旋轉指令時的作用在輪胎上的前后力；
力矩限制值設定部，基于推定的上述前后力，設定對于上述輪胎驅動用電動機的力矩限制值；
力矩限制部，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使用上述力矩限制值來對輪胎驅動用電動機進行力矩限制。
6.如權利要求5所述的輪胎試驗機，其特征在于，上述控制器還具備
作用力矩計算部，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力矩；
力矩附加部，將與在該作用力矩計算部算出的上述外力相當的力矩附加在該模擬路面驅動用電動機的輸出力矩上。
全文摘要
一種輪胎試驗機的驅動控制方法，該輪胎試驗機具備控制器(6)，該控制器(6)給輪胎驅動用電動機施加旋轉指令而變更輪胎的旋轉速度，使得輪胎對于模擬路面的移動的打滑率成為預先設定的值，根據提供旋轉指令時的輪胎的打滑率而推定作用在輪胎上的前后力，基于推定的前后力推定值求出對于輪胎驅動用電動機的力矩限制值，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的力矩限制使用力矩限制值。根據這樣的結構，在變更打滑率而進行輪胎的試驗時，能夠不給輪胎驅動用電動機施加很大的過負載地進行試驗。
文檔編號G01M17/02GK101650267SQ20091016702
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月12日 優先權日2008年8月12日
發明者北側光博, 堀口史郎 申請人:株式會社神戶制鋼所