JP7055717B2 - 自転車試験装置 - Google Patents
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Description
本発明は、人間による自転車の実際の使用状況に、より近い条件で試験を行える自転車試験装置を提供することを課題とする。
図1a、bに、本実施形態に係る自転車試験装置の構成を示す。
ここで、図中に示したように上下左右前後方向を定めるものとして、図1aは自転車試験装置の上面模式図を、図1bは自転車試験装置の後面模式図を示している。
図示するように自転車試験装置は、ピット1、ピット1によって構成された床の床下に配置されたダイナモメータ2、電動補助自転車のクランク軸を回転駆動する自転車駆動装置3、ピット1の床面上に配置された、電動補助自転車の前輪またはフロントフォークをピット1に対して固定する前輪固定装置4、制御装置5とを備えている。
ここで、図2aはダイナモメータ2の上面模式図を、図2bはダイナモメータ2の後面模式図を示している。
図示するように、ダイナモメータ2は、モータ21、軸トルク計22、ローラ23、機械慣性装置24とを備えている。
ローラ23の中心軸の一端は、軸トルク計22を介在して、モータ21のシャフトに連結しており、ローラ23の中心軸の他端は機械慣性装置24に連結している。
ローラ23は、その周面によって、図1bに示すように、電動補助自転車の後輪に対して走行路を模擬するものであり、頂上部がピット1の床に設けられた開口に露出しており、ローラ23の頂上部に電動補助自転車の後輪が位置づけされる。
機械慣性装置24は、回転慣性質量の異なる複数のフライホイールを備えており、制御装置5の制御に応じて、任意数の任意のフライホイールとローラ23の中心軸との連結/連結断を行うことにより、連結したフライホイールの組み合わせによって定まる回転慣性質量をローラ23に追加し、電動補助自転車の走行慣性相当の回転慣性力をローラ23に付与する。
ここで、図3aは自転車駆動装置3の上面模式図を、図3bは自転車駆動装置3の後面模式図を示している。
図示するように、自転車駆動装置3は、上下方向に移動可能なZステージ31、Zステージ31に支持された前後方向に移動可能なYステージ32、Yステージ32に支持された左右方向に移動可能なXステージ33、Xステージ33に支持されたクランク駆動モータ34、駆動軸トルク計35、クランク駆動モータ34のシャフトに駆動軸トルク計35を介して連結された駆動シャフト36とを備えている。
図示するように、制御装置5は、システム制御部51、速度算出部52、踏力パターンDB53、クランク軸駆動制御部54、演算部55、負荷制御部56を備えている。
演算部55は、所要エネルギー算出部551と減算器552と補正部553を備えている。
このような構成において、電動補助自転車の試験開始に先立って、システム制御部51には、試験対象の電動補助自転車が行う電動補助の性質をモデル化したアシストモデルと、試験対象の電動補助自転車の質量、車輪径サイズや、車両ロスなどの各種属性値である車両諸元と、自転車試験装置が試験において模擬する電動補助自転車の状況を規定するテスト条件が設定される。テスト条件としては、走行速度や走行距離や走行時間や走行路の勾配などの走行状態、または、当該走行状態の変化パターンや、性別や体格などのライダーの属性などを設定する。
すなわち、加速する状況と定速走行する状況と減速する状況では、加えられる踏力のパターンは違ったものとなるし、昇り勾配を走行する状況と平地を走行する状況と下り勾配を走行する状況では、加えられるトルクのパターンは違ったものとなる。より具体的には、たとえば、昇り勾配を低速で走行する状況では、比較的強いトルクがクランクの下死点付近まで加え続けられるのに対して、平地を定速走行する状況では、加えられるトルクはクランクの下死点付近では比較的弱くなる。
たとえば、電動補助自転車の発進時の状況では、通常最初に踏み込む右足の踏力パターンが、左足の踏力パターンよりも大きくなる。また、試験において、ライダーが左右の脚力に差のある状況を模擬する場合には、当該状況に対応する右足の踏力パターンと左足の踏力パターンとは異なることとなる。
次に、試験実施中、システム制御部51は、各時点においてテスト条件に従って模擬する電動補助自転車の状況に対応する、右踏力パターンPRと左踏力パターンPLをパターン管理テーブルを参照して求め、クランク軸駆動制御部54に設定する。
図示するように、クランク軸駆動制御部54は、加算器541、正規化部542、乗算器543、制御マップ544、ゲイン算出部545、出力トルク設定部546を備えている。
出力トルク設定部546は、クランク駆動モータ34のロータリエンコーダで検出したクランク駆動モータ34の回転角θCから求まるクランク軸の角度と、システム制御部51から送られる制御信号θC/timeと、制御マップ544から求まるトルクをクランク軸に付加するようにクランク駆動モータ34を制御する。
本実施形態によれば、クランクのライダーの右足による回転駆動と左足による回転駆動とを独立に模擬することができ、人間による自転車の実際の使用状態に、より近い条件で試験を行うことができる。
Claims (7)
- 自転車の試験に用いられる自転車試験装置であって、
前記自転車のクランク軸を回転駆動する駆動装置と、
前記自転車のクランク軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
自転車の走行時に人間の右足により右クランクを介して前記クランク軸に加わるトルクの、当該クランク軸の回転角の変化に対する変化のパターンを表す右踏力パターンと、自転車の走行時に人間の左足により左クランクを介して前記自転車のクランク軸に加わるトルクの、当該クランク軸の回転角の変化に対する変化のパターンを表す左踏力パターンとを記憶したパターン記憶部と、
前記右踏力パターンと前記左踏力パターンとを加算して生成した踏力パターンと同様の形態のパターンの変化で前記クランク軸に加わるトルクが前記クランク軸の回転角の変化に対して変化するように、前記回転角検出手段が検出した前記クランク軸の回転角に基づいて、前記駆動装置がクランク軸に加えるトルクを制御するクランク軸駆動制御手段とを有することを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項1記載の自転車試験装置であって、
当該自転車試験装置は、予め設定されたテスト条件で規定された自転車の走行状態を模擬する自転車試験装置であり、
前記パターン記憶部は、前記自転車の異なる複数の走行状態の各々に対応する複数の前記右踏力パターンと、前記自転車の異なる複数の走行状態の各々に対応する複数の前記左踏力パターンとを記憶し、
当該自転車試験装置は、前記パターン記憶部に記憶された複数の右踏力パターンと複数の左踏力パターンのうちから、当該自転車試験装置が模擬する走行状態に対応する前記右踏力パターンと前記左踏力パターンとを選定するパターン選定手段を有し、
前記クランク軸駆動制御手段は、前記踏力パターンを、前記選定手段によって選定された前記右踏力パターンと前記選定手段によって選定された前記左踏力パターンとを加算して生成することを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項2記載の自転車試験装置であって、
当該自転車試験装置は、前記テスト条件で規定された動的に変化する自転車の走行状態を模擬し、
当該自転車試験装置が模擬する自転車の走行状態は動的に変化し、
前記パターン選定手段は、前記模擬する走行状態の変化に伴い、前記選定する前記右踏力パターンと前記左踏力パターンを切り替えることを特徴とする自転車試験装置。
- 予め設定されたテスト条件で規定された動的に変化する自転車の走行状態を模擬する自転車試験装置であって、
前記自転車のクランク軸を回転駆動する駆動装置と、
前記自転車のクランク軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記自転車の異なる複数の走行状態の各々に対応する、複数の、自転車走行時に人間の足によりクランクを介して前記クランク軸に加わるトルクの、当該クランク軸の回転角の変化に対する変化のパターンを表す踏力パターンを記憶したパターン記憶部と、
前記パターン記憶部に記憶された複数の踏力パターンのうちから、当該自転車試験装置が模擬している走行状態に対応する前記踏力パターンを、前記模擬する走行状態の変化に伴い選定する前記踏力パターンが切り替わるように選定するパターン選定手段と、
前記選定手段によって選定された前記踏力パターンと同様の形態のパターンの変化で前記クランク軸に加わるトルクが前記クランク軸の回転角の変化に対して変化するように、前記回転角検出手段が検出した前記クランク軸の回転角に基づいて、前記駆動装置がクランク軸に加えるトルクを制御するクランク軸駆動制御手段とを有することを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項1、2、3または4記載の自転車試験装置であって、
当該自転車試験装置が模擬する自転車の走行状態は前記自転車の速度の状態を含み、
前記クランク軸駆動制御手段は、当該クランク軸駆動制御手段の前記駆動装置がクランク軸に加えるトルクの制御によって、前記自転車の速度が当該自転車試験装置が模擬する前記自転車の速度となるように算定したゲインを前記踏力パターンに与えて得られる変化のパターンで前記クランク軸に加わるトルクが前記クランク軸の回転角の変化に対して変化するように、前記回転角検出手段が検出した前記クランク軸の回転角に基づいて、前記駆動装置がクランク軸に加えるトルクを制御することを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項3または4記載の自転車試験装置であって、
前記自転車の走行状態は、前記自転車の速度の状態、または、前記自転車の加速度の状態と前記自転車の走行路の勾配の状態とのうちの少なくとも一つの状態と前記自転車の速度の状態とを含むことを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項1、2、3、4、5または6記載の自転車試験装置であって、
前記自転車は電動補助自転車であることを特徴とする自転車試験装置。
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