特開 2023-123148 車両衝突試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023123148

(43)【公開日】2023-09-05

(54)【発明の名称】車両衝突試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 7/08 20060101AFI20230829BHJP

   G01M 17/007 20060101ALI20230829BHJP

【ＦＩ】

G01M7/08 A

G01M17/007 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022027035

(22)【出願日】2022-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137486

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 雅直

(72)【発明者】

【氏名】池戸 一祥

(57)【要約】      （修正有）

【課題】牽引ロープの伸び縮みの影響を極力受けない位置で牽引速度をフィードバックすることにより、車両の切り離し位置で車速が所定の速度から乖離するという問題を解決する。
【解決手段】牽引ロープ１と、この牽引ロープ１を牽引するドラム２と、牽引ロープ１に係り合う複数のシーブ３（３Ａ、３Ｂ）と、ドラム２を駆動するモータ４と、牽引速度指令Ｖrefに基づきモータ４を制御する制御手段５とを具備し、牽引ロープ１上に設定した接続点Ｃに断接切替手段であるドーリー６を介し車両７を接続して衝突試験を行うものにおいて、車両の接続点Ｃに最も近い位置にあるシーブ３Ｂにシーブ速度検出部３１を設け、このシーブ速度検出部３１で検出したシーブ速度Ｖｓを制御手段５に入力してモータ４を制御することとした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

牽引ロープと、この牽引ロープを牽引するドラムと、前記牽引ロープに係り合う複数のシーブと、前記ドラムを駆動するモータと、牽引速度指令に基づき前記モータを制御する制御手段とを具備し、前記牽引ロープ上に設定した接続点に断接切替手段を介し車両を接続して衝突試験を行うものにおいて、
前記車両の接続点に最も近い位置にあるシーブにシーブ速度検出部を設け、このシーブ速度検出部で検出したシーブ速度を前記制御手段に入力して前記モータを制御することを特徴とする、車両衝突試験装置。

【請求項2】

前記モータにモータ速度検出部を設け、前記制御手段が、検出されたモータ速度を前記牽引速度指令に帰還して前記モータを制御するとともに、検出されたシーブ速度に基づいて前記牽引速度指令を補正する、請求項１に記載の車両衝突試験装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記モータの速度を帰還せず、検出されたシーブ速度を前記牽引速度指令に帰還して前記モータを制御する、請求項１に記載の車両衝突試験装置。

【請求項4】

少なくとも加速序盤又は加速終盤においてなまし制御が行われる、請求項１～３の何れかに記載の車両衝突試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両衝突試験中の牽引ロープの伸縮による影響を極力低減することが可能な、車両衝突試験装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、自動車メーカーにおいては、車両の衝突事故を想定し、車両を実際に衝突させて車体の強度及び衝突の影響を評価する衝突試験が行われている。この種の車両衝突試験装置の一例として、例えば特許文献１に示すものが挙げられる。

【0003】

同文献に示された閉ループ方式と呼ばれるものに属する構成を図５に示す。

【0004】

この車両衝突試験装置は、牽引ロープ１０１と、この牽引ロープ１０１を牽引するドラム１０２と、牽引ロープ１０１に係り合う複数のシーブ１０３と、ドラム１０２を駆動するモータ１０４と、モータ１０４の速度を検出するモータ速度検出手段１０４ａと、検出されたモータ速度を換算部１０５ａで実牽引速度に換算してフィードバックし、牽引速度指令Ｖrefとの偏差に基づき、ＰＩ制御部１５２を通じてモータ１０４にトルク指令Ｔｒを入力する制御手段１０５とを備える。

【0005】

そして、牽引ロープ１０１に断接切替手段１０６を介して車両１０７を接続し、車両１０７を走行路１０８上で走行させた後に断接切替手段１０６で切り離して、所定の速度で対象物１０９に衝突させることにより試験を行うように構成される。

【0006】

図６は、制御手段１０５が牽引速度指令Ｖrefを出す際の実行基準となる速度線図と加速度線図を示している。加速は基本加速時間Ａ内で完了するように設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平７－３５６５１

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、車両１０７を限られた長さの走行路１０８内で所定の高速度まで加速しなければならないので、加速度は大きく、牽引ロープ１０１はバネ定数を有することによって加速中に大きく引き伸ばされ、加速終了前には逆に収縮する。

【0009】

このような牽引ロープ１０１の伸び縮みにより、車両１０７の速度とモータ１０４の速度との間に乖離が発生する。このため、図７の牽引速度指令に対して、図８に示すように実際の車速は加速完了後にオーバーシュート・アンダーシュートしながら振動して、車両１０７の切り離し位置Ｐで車速（実牽引速度）が所定の速度（目標牽引速度）から乖離するという問題があった。このような問題は牽引ロープ１０１が長いほど顕著に現われる。

【0010】

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、牽引ロープの伸び縮みの影響を極力受けない位置から牽引速度をフィードバックすることにより、このような課題を解決することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

【0012】

すなわち、本発明に係る車両衝突試験装置は、牽引ロープと、この牽引ロープを牽引するドラムと、前記牽引ロープに係り合う複数のシーブと、前記ドラムを駆動するモータと、牽引速度指令に基づき前記モータを制御する制御手段とを具備し、前記牽引ロープ上に設定した接続点に断接切替手段を介し車両を接続して衝突試験を行うものにおいて、前記車両の接続点に最も近い位置にあるシーブにシーブ速度検出部を設け、このシーブ速度検出部で検出したシーブ速度を前記制御手段に入力して前記モータを制御することを特徴とする。

【0013】

このようにすると、車両に最も近い位置にある牽引速度で牽引速度指令に補正を掛けることができる。このため、加速完了後に車速がオーバーシュート・アンダーシュートする振動を抑制するように動作し、結果的に車両の速度が所定の速度から乖離する量を抑制することができる。

【0014】

具体的には、前記モータにモータ速度検出部を設け、前記制御手段が、検出されたモータ速度を前記牽引速度指令に帰還して前記モータを制御するとともに、検出されたシーブ速度に基づいて前記牽引速度指令を補正することが好ましい。

【0015】

このように構成すると、基本的にモータはモータ速度と牽引速度指令との間に構成されるフィードバック系によって制御される。そして、加減速時にフィードバック系が適正に作動しているとしても、牽引ロープの伸び縮みがあるときはシーブ速度に基づいて補正が掛けられる。このような構成によれば、本来のフィードバック系にモータの伝達関数が含まれるため、モータの特性に基づく適切なモータ制御を行いつつ、加速完了後に車速がオーバーシュート・アンダーシュートする振動を抑制することができる。

【0016】

或いは、前記制御手段は、前記モータの速度を帰還せず、検出されたシーブ速度を前記牽引速度指令に帰還して前記モータを制御することが好ましい。

【0017】

このように構成すると、基本的にモータはシーブ速度と牽引速度指令との間に構成されるフィードバック系によって制御される。このため、牽引ロープの伸縮の影響を殆ど受けずに、ダイレクトに最寄りのシーブ速度に基づいて牽引速度指令をフィードバック制御することができる。このような構成によれば、フィードバック系にモータの伝達関数が含まれないため、応答性の点で最適制御とはならない場合があり得るとしても、特段支障がなければ、部品点数を極力抑えてフィードバック系を構成することができる。

【0018】

本発明は、少なくとも加速序盤又は加速終盤においてなまし制御が行われる場合に好適である。

【0019】

特に、なまし制御は車両のオーバーシュートや蛇行防止のために有用な制御となるが、牽引ロープの伸縮による影響を受けると本来の効果が無くなるばかりか、逆に作用することにもなりかねない。そこで、本発明を適用することにより、牽引ロープの伸び縮みに起因する目標牽引速度と車両の実牽引速度との乖離が抑制されるため、なまし制御の実効を適切に図ることができる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明した本発明によれば、車両の速度が所定の速度から乖離する量を抑制できるだけでなく、この速度乖離（目標牽引速度に対して、車両の実牽引速度が上振れまたは下振れすること）によって生じる振動が抑制され、車両や車両内に設置したダミー人形の姿勢も安定させることが可能な、車両衝突試験装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係る車両衝突試験装置の模式的な構成説明図。

【図2】牽引速度指令を示す図。

【図3】牽引速度指令に対する実際の車速を示す図。

【図4】本発明の第２実施形態を示す図。

【図5】従来の車両衝突試験装置の模式的な構成説明図。

【図6】牽引速度指令の実行基準となる速度線図および加速度線図。

【図7】牽引速度指令を示す図。

【図8】牽引速度指令に対する実際の車速を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の第１実施形態を、図面を参照して説明する。

【0023】

図１に示す車両衝突試験装置の基本構成は、図５に基づいて前述したと同様、牽引ロープ１と、この牽引ロープ１を牽引するドラム２と、牽引ロープ１に係り合う複数のシーブ３と、ドラム３を駆動するモータ４と、牽引速度指令Ｖrefに基づきモータ４を制御する制御手段５とを備え、牽引ロープ１に断接切替手段６を介し車両７を接続し、車両７を走行路８上で走行させた後に断接切替手段６で車両７を切り離して、所定の速度で対象物９に衝突させて試験を行うように構成される。

【0024】

牽引ロープ１は無端状をなすもので、この実施形態では一端側に配置したドラム２と他端側に配置したリターンシーブ３Ａに巻き掛けられ、中間部に配置した中間シーブ３Ｂが２か所で牽引ロープ１に係って同期回転しながら、ドラム２による巻き取り／繰り出しを通じて、エンドレスで循環するように構成される。

【0025】

モータ４には、各種の速度や加速度での牽引を可能するために可変速モータ（直流電動機、インバータモータなど）や加減速装置を備えた定速モータが使用される。モータ４にはモータ速度検出部４ａが設けられている。

【0026】

制御手段５は、記憶部５ｂから牽引速度指令Ｖrefを取り出して入力信号とするとともに、モータ速度検出部４ａで検出されたモータ速度を換算部５ａで実牽引速度に換算して加減算部５１にフィードバックし、牽引速度指令Ｖrefとの偏差に基づき、ＰＩ制御部５２を通じてモータ４にトルク指令Ｔｒを入力する。

【0027】

車両１には実際の車両のほかダミーの車両が用いられる。接続点Ｃには断接切替手段としてドーリー６が配置され、ドーリー６に連結用ワイヤ６ａを介して車両７が接続される。走行路８に沿って走行した車両７は、ドーリー６が連結用ワイヤ６ａの連結を解除することによって切り離され、その後に対象物９に衝突する。対象物９は、障害物や他の車両である。

【0028】

制御手段５は、図６に示した速度線図や加速度線図に関するデータを記憶部５ｂに記憶し、これらのデータに基づいて牽引速度指令Ｖrefをなす。

【0029】

図６の速度線図及び加速度線図に沿って、車両７を限られた長さの走行路８内で所定の高速度まで加速するために、加速序盤で加速度を所定値まで立ち上げ、加速中盤で一定加速度を保った後、加速終盤で車両の切り離し点の手前まで速度が落ちないように加速して、基本加速時間Ａ内で加速を完了するように、各種条件が設定されて記憶５ｂに記憶されている。その際、牽引中における車両７の挙動を安定させるため、加速序盤及び加速終盤に丸み制御領域を設け、急激な加減速を避ける制御が行われる。

【0030】

具体的には、序盤の加速度域ｔ１で加速度を所定値まで立ち上げ、中盤の定加速度域ｔ２で一定加速度を保った後、終盤の加速度域ｔ３で車両の切り離し位置Ｐの手前まで速度が落ちないように加速して、全体として図６や図７に示すようなＳ字を描く加速ラインに沿った加速制御が行われる。

【0031】

このような構成において、前述したように車両７を限られた長さの走行路８内で所定の高速度まで加速しなければならないので、加速度は大きく、牽引ロープ１はバネ定数を有することによって加速中に大きく引き伸ばされ、車両７の速度が所定の目標速度に近づき、その速度に正しく合わせるために加速度を低減する際、モータ４の駆動力が低下するために引き伸ばされていた状態から収縮する。さらに、縮み過ぎると今度は元に戻り、再び伸びようとする。

【0032】

このため、図１に示すドラム２の位置では牽引ロープ１は所定の牽引速度で牽引されている場合でも、牽引ロープ１の伸び縮みによって、ドーリー６の位置で牽引ロープ１に接続された車両７の速度とモータ４の速度（ドラム２の位置での実牽引速度）との間に乖離が発生し、図７の牽引速度指令に対して、図８に示したように実際の車速（実測値）は加速完了後にオーバーシュート・アンダーシュートしながら振動して、車両７の切り離し位置Ｐで車速が所定の速度から乖離するという問題が生じる。

【0033】

そこで本実施形態は、図１に示すように、車両７の接続点Ｃに配置されたドーリー６に最も近い位置にあるシーブ３（中間シーブ３Ｂ）にシーブ速度検出部３１を設け、このシーブ速度検出部３１で検出したシーブ速度Ｖｓを推定車速として制御手段５に入力して、モータ４を制御している。

【0034】

具体的には、モータ速度を牽引速度指令Ｖrefに帰還してフィードバック制御するだけでなく、検出されたシーブ速度Ｖｓと牽引速度指令Ｖrefとを加減算部５３に入力し、その偏差εを前記加減算部５１に入力することで、牽引速度指令Ｖrefを補正している。

【0035】

このような構成の下に制御を行うと、加減速時にドラム２の位置では牽引ロープ１の牽引速度Ｖが牽引速度指令Ｖrefに合致しているとしても、ドラム２から接続点Ｃであるドーリー６の位置までの間で牽引ロープ１が伸びる過程にあって車両７が目標速度を下回っているときは、牽引速度指令Ｖrefとシーブ速度Ｖｓとの間にプラスの偏差εが生じて牽引速度指令Ｖrefにプラスの補正が掛けられ、車両７が加速される。逆に、牽引ロープ１が縮む過程にあって車両７が目標速度を上回っているときは、牽引速度指令Ｖrefとシーブ速度Ｖｓとの間にマイナスの偏差εが生じて牽引速度指令Ｖrefにマイナスの補正が掛けられ、車両７が減速される。

【0036】

すなわち、本実施形態によると、牽引ロープ１の伸縮による車両７の速度未達状態を補う方向にモータ駆動が変更されることになる。

【0037】

以上のように、本実施形態の車両衝突試験装置は、牽引ロープ１と、この牽引ロープ１を牽引するドラム２と、牽引ロープ１に係り合う複数のシーブ３（３Ａ、３Ｂ）と、ドラム２を駆動するモータ４と、牽引速度指令Ｖrefに基づきモータ４を制御する制御手段５とを具備し、牽引ロープ１上に設定した接続点Ｃに断接切替手段であるドーリー６を介し車両７を接続して衝突試験を行うものにおいて、車両７の接続点Ｃに最も近い位置にあるシーブ３Ｂにシーブ速度検出部３１を設け、このシーブ速度検出部３１で検出したシーブ速度Ｖｓを制御手段５に入力してモータ４を制御するものである。

【0038】

このようにすると、車両７に最も近い位置にある牽引速度で牽引速度指令Ｖrefに補正を掛けることができる。このため、加速完了後に車速がオーバーシュート・アンダーシュートする振動を抑制するように動作し、結果的に車両７の速度が所定の速度から乖離する量を抑制することができる。

【0039】

また、この速度乖離（目標牽引速度に対して、車両７の実牽引速度が上振れまたは下振れすること）によって生じる振動が抑制され、車両７の姿勢を安定させて、牽引の加速開始時や加速終了時での車両７の左右・前後ピッチの挙動変動、車両７に搭載した計測用ダミー人形の位置ズレ、などを抑制することで、衝突試験に係る収集データの精度を向上させることも可能となる。

【0040】

具体的には、モータ４にモータ速度検出部４ａを設け、制御手段５が、検出されたモータ速度を換算部４ｂで実牽引速度に換算したうえで牽引速度指Ｖrefに帰還することでモータ４を制御するとともに、検出されたシーブ速度Ｖｓに基づいて牽引速度指令Ｖrefを補正している。

【0041】

このように構成すると、基本的にモータ４はモータ速度（実牽引速度）と牽引速度指令Ｖrefとの間に構成されるフィードバック系によって制御される。そして、加減速時にフィードバック系が適正に作動しているとしても、牽引ロープ１の伸び縮みがあるときは、牽引速度指令Ｖrefとシーブ速度Ｖｓとの間に偏差εが生じるため、この偏差εに基づいて補正が掛けられる。このようにすれば、本来のフィードバック系にモータの伝達関数が含まれるため、モータの特性に基づく適切なモータ制御を行いつつ、加速完了後に車速がオーバーシュート・アンダーシュートする振動を抑制することができる。

【0042】

特に、加速序盤や加速終盤において加速度を低減する際になまし制御を行っているが、上記の制御により、牽引ロープ１の伸び縮みに起因する目標牽引速度と車両７の実牽引速度との乖離が抑制されるため、なまし制御の実効を適切に図ることができる。

【0043】

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を、図４を参照して説明する。

【0044】

この実施形態は、基本的に第１実施形態と同様、牽引ロープ１と、この牽引ロープ１を牽引するドラム２と、牽引ロープ１に係り合う複数のシーブ３（３Ａ、３Ｂ）と、ドラム２を駆動するモータ４と、牽引速度指令Ｖrefに基づきモータ４を制御する制御手段５とを具備し、牽引ロープ１上に設定した接続点Ｃに断接切替手段を介し車両７を接続して衝突試験を行うものにおいて、車両の接続点Ｃに最も近い位置にあるシーブ３Ｂにシーブ速度検出部３１を設け、このシーブ速度検出部３１で検出したシーブ速度Ｖｓを制御手段に入力してモータ４を制御するものである。

【0045】

但し、制御手段５は、モータ４の速度を帰還せず、検出されたシーブ速度Ｖｓを加減算部５４で牽引速度指令Ｖrefに帰還してモータ４を制御している。

【0046】

このように構成すると、基本的にモータ４はシーブ速度Ｖｓと牽引速度指令Ｖrefとの間に構成されるフィードバック系によって制御される。このため、牽引ロープ１の伸縮の影響を殆ど受けずに、ダイレクトに最寄りのシーブ速度Ｖｓに基づいて牽引速度指令Ｖrefをフィードバック制御することができる。このようにすれば、フィードバック系にモータ４の伝達関数が含まれないため、応答性の点で最適制御とはならない場合があり得るとしても、特段支障がなければ、部品点数を極力抑えてフィードバック系を構成することができる。

【0047】

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではない。

【0048】

例えば、上記実施形態では１つのドラム２と複数のシーブ３（３Ａ、３Ｂ）の間に牽引ロープ１を張設したが、一対の巻き取り／繰り出しドラムと折り返しのリターンシーブの間に牽引ロープを巻き掛けて、一方のドラムの駆動によってドーリーを介して車両の牽引、切り離しを行い、他方のドラムの駆動によってドーリーを元の位置に戻すように構成して、ドラムにモータを接続し、制御手段で制御するようにしても構わない。

【0049】

また、上記実施形態の牽引ロープは長円状に張られているが、レイアウトによっては途中に配置した中間シーブで曲がった状態で張られるなど、張設の形態やシーブの個数は限定されない。シーブが３個以上ある場合でも、本発明の制御が加速終盤に行われるのであれば、走行路上で加速終盤に接続点に最も近いシーブは１つに特定される。

【0050】

勿論、本発明の制御を加速序盤や加速中盤にも行いたいときは、走行路上で加速序盤や加速中盤において車両に最も近いシーブは別々であってもよい。

【0051】

また、上記実施形態では制御手段はＰＩ制御を採用しているが、Ｐ制御であってもＰＩＤ制御であっても構わない。

【0052】

また、上記実施形態では牽引ロープは無端状に張られていたが、有端状であっても構わない。

【0053】

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0054】

１…牽引ロープ
２…ドラム
３、３Ａ、３Ｂ…シーブ
４…モータ
５…制御手段
６…断接切替手段（ドーリー）
７…車両
３１…シーブ速度検出部
Ｃ…接続点
Ｖref…牽引速度指令
Ｖｓ…シーブ速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】