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JP-2026077354-A - ステアリング試験機

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Abstract

【課題】新たにセンサを設けることなく、ステアリングシャフトの中心位置を定めることが可能なステアリング試験機を提供する。 【解決手段】本開示の一実施形態による、制御装置を備えたステアリング試験機は、ステアリングシャフトを回転させる回転機構と、ステアリングシャフトの回転角度を計測し、回転角度の計測値を制御装置へ出力する角度センサと、を備える。制御装置は、角度センサによって計測された回転角度から角速度を算出し、ステアリングシャフトを正転方向に回転させて角速度が０になった時点の回転角度、およびステアリングシャフトを逆転方向に回転させて角速度が０になった時点の回転角度をそれぞれ最大回転角度として記憶し、正転方向および逆転方向の最大回転角度から、ステアリングシャフトの回転範囲の中心位置を算出するように構成されていることを特徴とする。 【選択図】図１

Inventors

  • 甲斐 輝雅

Assignees

  • 株式会社鷺宮製作所

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (6)

  1. 制御装置を備えたステアリング試験機であって、 ステアリングシャフトを回転させる回転機構と、 前記ステアリングシャフトの回転角度を計測し、前記回転角度の計測値を前記制御装置へ出力する角度センサと、 を備え、 前記制御装置は、 前記角度センサによって計測された前記回転角度から角速度を算出し、 前記ステアリングシャフトを正転方向に回転させて前記角速度が０になった時点の回転角度、および前記ステアリングシャフトを逆転方向に回転させて前記角速度が０になった時点の回転角度をそれぞれ最大回転角度として記憶し、 前記正転方向および前記逆転方向の前記最大回転角度から、前記ステアリングシャフトの回転範囲の中心位置を算出するように構成されていることを特徴とするステアリング試験機。
  2. 制御装置を備えたステアリング試験機であって、 ステアリングシャフトを回転させる回転機構と、 前記ステアリングシャフトの回転角度を計測し、前記回転角度の計測値を前記制御装置へ出力する角度センサと、 を備え、 前記制御装置は、 前記角度センサによって計測された前記回転角度から角速度を算出し、 前記ステアリングシャフトを正転方向に回転させて前記角速度が０になった時点から、前記ステアリングシャフトを逆転方向に回転させて前記角速度が０になった時点までの時間を計測し、 前記計測された時間の半分の時間、前記ステアリングシャフトを前記正転方向に、前記逆転方向へ回転させた際の前記角速度と同じ角速度で回転させるように構成されていることを特徴とするステアリング試験機。
  3. 前記最大回転角度は、前記中心位置を設定する前の角度を基準とした角度であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング試験機。
  4. 前記制御装置は、前記ステアリングシャフトを一定の角速度で回転させるようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリング試験機。
  5. 前記回転機構は、電気式モータであり、電流値のフィードバック制御で前記ステアリングシャフトを回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリング試験機。
  6. 前記回転機構は、油圧式モータであり、油の流量値のフィードバック制御で前記ステアリングシャフトを回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリング試験機。

Description

本開示は、ステアリング試験機に関する。 自動車のステアリングの試験として、性能評価試験や耐久試験がある。これらの試験では、ステアリング試験機において、ステアリングシャフトの回転角度が計測される。そのため、ステアリング試験機は、試験開始前に、ステアリングシャフトの回転角度範囲の中心位置を、回転角度の基準位置（角度０度の位置）として設定する必要がある。 特開２００７－２３０２７５号公報 一実施形態に係るステアリング試験機を示す概略構成図である。一実施形態に係るステアリング試験機の一部分を簡略化して示す概略構成図である。一実施形態に係るステアリング試験機の中心位置設定処理のフローチャートである。一実施形態に係るステアリング試験機の中心位置設定処理のフローチャートである。一実施形態に係るステアリング試験機のステアリングシャフトの回転角度と角速度の関係を示すグラフである。 以下、添付の図面を参照して、本開示の実施形態について詳細に説明する。本明細書及び添付の図面を通して同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 （概要） 従来、ステアリング試験機は、ステアリングシャフトの最大回転角度を検知するための複数のセンサを備えていた。一方、本開示によるステアリング試験機では、角度センサのみを用いて中心位置を設定する。具体的には、ステアリングシャフトを回転させた際の角速度に着目し、当該角速度が０になったときのステアリングシャフトの回転角度を最大回転角度とすることで、回転角度範囲を求める。あるいは、ステアリングシャフトが一方の端位置に到達して角速度が０になった時点から、もう一方の端位置に到達して角速度が０になった時点までの経過時間を計測して、当該経過時間の半分の時間、ステアリングシャフトを同じ速度で逆転させる。 （第１の実施形態） 図１は、一実施形態に係るステアリング試験機を示す概略構成図である。 図１において、ステアリング試験機１００は、取付台３０上に移動可能なテーブル３０ＴＡを備え、連結部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを介して試験台３２がその上面に固定されている。試験台３２は、ハウジング５６を下方から受け止め着脱可能に支持している。 ハウジング５６の長手方向の両側には、それぞれ、ラック軸５８および６０を図１に示されるＸ座標軸に沿って往復動させるアクチュエータ３４および３６が、向き合って配置されている。 アクチュエータ３４の作動ロッド３４Ａ、および、アクチュエータ３６の作動ロッド３６Ａは、それぞれ、ハウジング５６の両端から突出するラック軸５８および６０に連結されている。図示を省略した制御装置により、アクチュエータ３４の作動ロッド３４Ａ、および、アクチュエータ３６の作動ロッド３６Ａは、Ｘ座標軸に沿って矢印の示す方向に往復動可能に駆動制御される。ラック軸５８および６０の往復動により、ピニオンを介してインターミディエイトシャフト５２等が回転する。 ハウジング５６内のピニオンは、図示が省略されるギヤ比可変ステアリング（ＶＧＲＳ）、および、ユニバーサルジョイント５４を介してインターミディエイトシャフト５２の下端に連結されている。インターミディエイトシャフト５２の上端は、ユニバーサルジョイント５０を介してメインシャフト４４に連結されている。メインシャフト４４の一端は、シャフト用モータ４２Ｍの出力軸に連結されている。シャフト用モータ４２Ｍは、モータ用支持台４２に支持されている。また、ステアリング試験機１００は、メインシャフト４４の回転角度を検出するための角度センサ４５を備える。 ステアリング試験機１００は、図示を省略した制御装置を介してドライビングシミュレータと接続されてもよい。その場合、制御装置は、ステアリング試験機１００の動作を、ドライビングシミュレータでのステアリング操作等と連動するように制御し得る。 図２は、一実施形態に係るステアリング試験機の一部分を簡略化して示す概略構成図である。ステアリング試験機２００は、ステアリングシャフト２０１、ステアリングシャフト２０１を回転させる回転機構２０２、ステアリングシャフト２０１の回転角度を計測する角度センサ２０３、ステアリングシャフト２０１にギヤボックス（不図示）を介して連結されたラック軸２０４、ラック軸２０４を保持するハウジング２０５、制御装置２１０を備える。 ステアリングシャフト２０１は、図１のメインシャフト４４、インターミディエイトシャフト５２、ユニバーサルジョイント５０および５４を含むステアリングシャフトを示す。回転機構２０２は、図１のシャフト用モータ４２Ｍに対応する。角度センサ２０３は、図１の角度センサ４５に対応する。ラック軸２０４は、図１のラック軸５８および６０に対応する。ハウジング２０５は、図１のハウジング５６に対応する。 回転機構２０２は、制御装置２１０に通信可能に接続されており、制御装置２１０から入力された指令値に応じて、ステアリングシャフト２０１を回転させる。回転機構２０２は、指令値に応じて動作するモータとすることができる。 回転機構２０２が電気式モータの場合、ステアリングシャフト２０１の回転は、電流値のフィードバック制御で行われる。このフィードバック制御では、ステアリングシャフト２０１の回転を、一定の回転速度となるように制御するために、一定の回転速度となる電流値を目標値として設定し、モータの出力電流値と目標値との差分に基づいて、出力電流値を目標値に近づけるように、制御装置２１０から電流値の指令値が入力される。すなわち、指令値は電流値である。 また、回転機構２０２が油圧式モータの場合、ステアリングシャフト２０１の回転は、油の流量値のフィードバック制御で行われる。このフィードバック制御では、ステアリングシャフト２０１の回転を、一定の回転速度となるように制御するために、一定の回転速度となる油の流量値を目標値として設定し、モータの出力流量値と目標値との差分に基づいて、出力流量値を目標値に近づけるように、制御装置２１０から油の流量値の指令値が入力される。すなわち、指令値は油の流量値である。 ステアリングシャフト２０１が最大回転角度に到達した場合、それ以上回転できないため、出力値は０となる。この際、出力値を目標値に近づけさせようと、指令値の値が一気に上昇する。しかしながら、モータは、安全のため、特定の回転速度以上で回転できない仕様になっている。よって、指令値がサチレーション状態となる。 角度センサ２０３も、制御装置２１０に接続されており、ステアリングシャフト２０１の回転角度の計測値を、角度センサアンプ（不図示）を介して制御装置２１０に出力する。制御装置２１０は、メモリ２１１を備え、角度センサ２０３から入力された回転角度の計測値を記憶することができる。ラック軸２０４は、ステアリングシャフト２０１の回転に応じて図中矢印方向に、所定の端位置まで移動可能である。ラック軸２０４が端位置まで移動したとき、ステアリングシャフト２０１の回転も停止し（角速度が０）、指令値はサチレーション状態となる。すなわち、ステアリングシャフト２０１が最大回転角度に到達したとみなすことができる。制御装置２１０は、以下に詳述するように、角速度が０になった時点の回転角度を最大回転角度としてメモリ２１１に記憶し、ステアリングシャフト２０１の正転方向及び逆転方向のそれぞれの最大回転角度から、ステアリングシャフト２０１の回転範囲の中心位置を算出するように構成される。あるいは、制御装置２１０は、ステアリングシャフト２０１が正転方向で最大回転角度に到達した後から、逆転方向で最大回転角度に到達するまでの経過時間を計測し、経過時間の半分の時間、ステアリングシャフト２０１を同じ速度で正転方向に回転させることで、中心位置を設定するようにしてもよい。 図３は、一実施形態に係るステアリング試験機の中心位置設定処理のフローチャートを示す。また、図５は、一実施形態に係るステアリング試験機のステアリングシャフトの回転角度と角速度の関係を示すグラフを示す。図５（ａ）は、角度センサ２０３によるステアリングシャフト２０１の回転角度の計測値を示し、図５（ｂ）は、回転角度の計測値から算出される角速度を示す。いずれのグラフも、横軸は時間である。以下では、図３および図５を参照して、一実施形態に係るステアリング試験機の中心位置設定処理を説明する。なお、制御装置２１０は、ＣＰＵを備え、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより、各種の動作を実行する。 まず、ステップＳ３０１において、ステアリングシャフト２０１を一定の角速度で正転させる。正転とは、正転方向に回転することであり、正転方向とは、ステアリングシャフト２０１の回転方向の一方向である。制御装置２１０はステアリング試験機２００の回転機構２０２に対して指令値を出力し、回転機構２０２は、当該指令値に応じてステアリングシャフト２０１を回転させる。 ステップＳ３０２において、制御装置２１０は、ステアリングシャフト２０１の回転角度を計測する。回転角度の計測値は、ステアリングシャフト２０１の角度センサ２０３から取得する。角度センサ２０３は、ステアリングシャフト２０１の回転角度を計測し、回転角度の計測値を制御装置２１０へ出力する。図５に示されるように、ステアリングシャフト２０１の回転角度Ａｎｇｌｅが増加し、指令値は一定のまま推移する。この間、角速度の値は一定である。 ステップＳ３０３において、制御装置２１０は、取得した回転角度の計測値から角速度［rad/s］を算出する。角速度は、回転角度を時間で微分することで算出され得る。 ステップＳ３０４において、制御装置２１０は、角速度が０［rad/s］であるかどうか判定する。角速度が０［rad/s］でない場合、Ｓ３０２に戻る。一方、角速度が０［rad/s］である場合、ステップＳ３０５に進む。図５では、角速度が０［rad/s］となった時点を、タイミングＡとして示す。また、回転角度Ａｎｇｌｅも上昇が止まる。すなわち、ラック軸２０４が一方の端位置に到達したとみなすことができる。 ステップＳ３０５において、制御装置２１０は、角速度が０［rad/s］になったときのステアリングシャフト２０１の回転角度を、正転方向の最大回転角度Ａｎｇｌｅ１としてメモリ２１１に記憶する。最大回転角度Ａｎｇｌｅ１は、ステアリング試験機起動時（すなわち、中心位置設定処理を行う前の状態）の角度を基準とした角度の絶対値である。 次いで、ステップＳ３０６において、ステアリングシャフト２０１を一定の角速度で逆転させる。図５では、ステアリングシャフト２０１が逆転を始めたタイミングをタイミングＢとして示す。 ステップＳ３０７において、制御装置２１０は、ステアリングシャフト２０１の回転角度を計測する。ステップＳ３０２において上述したように、回転角度の計測値は、ステアリングシャフト２０１の角度センサ２０３から取得する。角度センサ２０３は、ステアリングシャフト２０１の回転角度を計測し、回転角度の計測値を制御装置２１０へ出力する。 ステップＳ３０８において、制御装置２１０は、取得した回転角度の計測値から角速度［rad/s］を算出する。 ステップＳ３０９において、制御装置２１０は、角速度が０［rad/s］であるかどうか判定する。角速度が０［rad/s］でない場合、ステップＳ３０７に戻る。一方、角速度が０［rad/s］である場合、ステップＳ３１０に進む。図５では、角速度が０［rad/s］となった時点を、タイミングＣとして示す。また、回転角度Ａｎｇｌｅも減少が止まる。すなわち、ラック軸２０４が反対側の端位置に到達したとみなすことができる。 ステップＳ３１０において、制御装置２１０は、角速度が０［rad/s］になったときのステアリングシャフト２０１の回転角度を、逆転方向の最大回転角度Ａｎｇｌｅ２としてメモリ２１１に記憶する。最大回転角度