1-1 はじめに���������������������������������������������������������������������� 1 1-2 試験設備概要�������������������������������������������������������������� 1 1-3 制動性能試験�������������������������������������������������������������� 1 1-4 強度・耐久信頼性試験��������������������������������������������� 2 1-5 操縦安定性試験��������������������������������������������������������� 2 1-6 振動騒音乗り心地試験��������������������������������������������� 3 1-7 衝突安全試験�������������������������������������������������������������� 3 1-8 空力特性試験�������������������������������������������������������������� 4 1-9 運転容易性・快適性試験���������������������������������������� 4 1-10 電子システム試験�������������������������������������������������� 5 1-11 法規・規格��������������������������������������������������������������� 5 1-12 おわりに������������������������������������������������������������������� 6
第 1 章 自動車を取り巻く諸情勢
第 2 章 試験設備概要
2-1 概説������������������������������������������������������������������������������� 7 2-2 試験の目的������������������������������������������������������������������ 7 2-2-1 適合試験 2-2-2 解析試験 2-2-3 ベンチマーク試験 2-3 試験の分類������������������������������������������������������������������ 8 2-3-1 シミュレーション試験 2-3-2 ユニットまたはシステムの台上試験 2-3-3 実車試験 2-4 プルービンググラウンド���������������������������������������� 9 2-4-1 目的 2-4-2 種類 2-4-3 コースおよび路面,表層の設計 2-5 汎用大型試験設備���������������������������������������������������17 2-5-1 目的 2-5-2 環境試験設備 2-5-3 シャシダイナモメータ 2-5-4 ドライビングシミュレータ 2-5-5 衝突実験設備 2-5-6 電波暗室 2-5-7 半無響室 2-6 計測・解析機器�������������������������������������������������������27 2-6-1 目的 2-6-2 センサ 2-6-3 シグナルコンディショナ・データ収録装置 2-6-4 データ処理 2-6-5 精度保証目 次
3-1 概説�����������������������������������������������������������������������������41 3-2 効力試験��������������������������������������������������������������������41 3-2-1 実車走行試験 3-2-2 ブレーキダイナモメータを用いた台上試験 3-2-3 ブレーキローラテスタ試験 3-2-4 試験評価で参考とすべき点 3-3 ブレーキ停止距離試験�������������������������������������������43 3-3-1 実車走行試験 3-3-2 NCAP(自動車アセスメント)について 3-4 フェード試験,非常ブレーキ試験���������������������45 3-4-1 フェード・リカバリ試験 3-4-2 非常ブレーキ試験 3-5 制動力配分試験�������������������������������������������������������45 3-5-1 実車走行試験 3-5-2 ブレーキダイナモメータ試験 3-6 駐車ブレーキ試験���������������������������������������������������47 3-6-1 実車坂路試験 3-6-2 台上試験 3-6-3 動的駐車ブレーキ試験 3-7 制動時車両方向安定性試験����������������������������������49 3-7-1 直進制動時方向安定性試験 3-7-2 旋回制動時方向安定性試験 3-7-3 種々の路面での制動時方向安定性試験 3-8 ブレーキ異音・ブレーキ振動性能試験�������������53 3-8-1 ブレーキ異音試験 3-8-2 ブレーキ振動試験 3-9 電子制御ブレーキシステム����������������������������������55 3-9-1 電子制御ブレーキシステムの種類 3-9-2 代表的な電子制御ブレーキシステム構成例 3-9-3 ブレーキ試験実施時の注意点 3-10 法規適合性試験�����������������������������������������������������56 3-10-1 各国のブレーキ法規第 3 章 制動性能試験
第 4 章 強度・耐久信頼性試験
4-1 概説�����������������������������������������������������������������������������59 4-2 実車走行耐久試験���������������������������������������������������59 4-2-1 耐久試験計画 4-2-2 耐久性の目標寿命 4-2-3 判定基準 4-2-4 実車走行耐久試験の種類ii
第 5 章 操縦性安定性試験
4-2-5 耐久試験の負荷設定と故障の評価 4-2-6 悪路走行耐久試験 4-2-7 高速走行耐久試験 4-2-8 低速走行耐久試験 4-3 環境耐久試験������������������������������������������������������������62 4-3-1 耐熱性試験 4-3-2 耐候性試験 4-3-3 耐食性試験 4-4 実車加振疲労試験���������������������������������������������������65 4-4-1 実車加振疲労試験の目的 4-4-2 実車加振疲労試験装置 4-4-3 実車加振疲労試験の方法 4-4-4 今後の実車加振試験 4-5 ユニット耐久信頼性試験��������������������������������������70 4-5-1 車軸 4-5-2 サスペンション 4-5-3 ステアリング 4-5-4 車体 4-5-5 フレーム 4-5-6 電装品・電子部品 4-5-7 その他 4-5-8 二輪車用エンジン振動負荷を再現するテスト 4-6 コンピュータシミュレーション��������������������������85 4-6-1 実車走行シミュレーション 4-6-2 ユニット耐久シミュレーション 4-6-3 二輪車の耐久シミュレーション 4-7 材料試験��������������������������������������������������������������������92 4-7-1 金属材料 4-7-2 プラスチック 4-7-3 ゴム材料第 6 章 振動騒音乗り心地試験
5-1 概説��������������������������������������������������������������������������101 5-2 基礎特性測定���������������������������������������������������������101 5-2-1 重量,荷重配分測定 5-2-2 重心高測定 5-2-3 トレッド,ホイールベース測定 5-2-4 慣性モーメント測定 5-3 サスペンション特性試験�����������������������������������104 5-3-1 ホイール上下試験 5-3-2 ロール試験 5-3-3 サスペンション剛性試験 5-3-4 サスペンション特性の等価コーナリングパ ワーへの落とし込み 5-3-5 ステアリング特性試験 5-3-6 ボデー剛性試験法 5-4 実車計測�����������������������������������������������������������������107 5-4-1 標準試験条件 5-4-2 定常円旋回試験 5-4-3 加速円旋回・旋回パワーオフ試験 5-4-4 手放し安定性試験 5-4-5 レーンチェンジ試験 5-4-6 スラローム試験 5-4-7 直進安定性試験 5-4-8 周波数応答試験 5-4-9 横風安定性試験 5-4-10 J ターン試験(ステップ操舵入力試験) 5-4-11 限界安定性試験 5-4-12 操舵力試験 5-4-13 一次安全性の向上技術 5-4-14 ウエット試験,スノー試験 5-5 フィーリング評価試験����������������������������������������121 5-5-1 評価方法 5-5-2 フィーリング評価の指標化 5-6 タイヤ特性試験����������������������������������������������������123 5-6-1 タイヤの対路面特性試験 5-6-2 タイヤ試験機 5-6-3 実走試験 5-6-4 タイヤモデリング 5-7 操縦性安定性シミュレーション�����������������������128 5-7-1 車両運動シミュレーションソフト 5-7-2 シミュレーション実用例 6-1 概説��������������������������������������������������������������������������131 6-1-1 振動 6-1-2 騒音 6-1-3 乗り心地 6-2 データの解析と要因分析�����������������������������������132 6-2-1 騒音レベル 6-2-2 周波数分析 6-2-3 オクターブ分析 6-2-4 トラッキング分析 6-2-5 サンプリング方法 6-2-6 周波数応答関数の測定 6-2-7 音源探査技術 6-2-8 要因分析法 6-3 車両振動乗り心地試験����������������������������������������142 6-3-1 車両振動試験 6-3-2 振動乗り心地試験 6-4 車両騒音試験���������������������������������������������������������147 6-4-1 車内騒音 6-4-2 車外騒音試験 6-5 ユニット振動騒音試験����������������������������������������153 6-5-1 エンジン振動騒音試験 6-5-2 吸排気系振動騒音試験 6-5-3 パワートレイン系振動騒音試験6-5-4 サスペンション系・ステアリング系の 振動騒音試験 6-5-5 車体振動騒音試験 6-5-6 内装品振動騒音試験 6-6 シミュレーション試験����������������������������������������165 6-6-1 実験モード解析 6-6-2 模擬音源試験 6-6-3 加振試験 6-6-4 シャシダイナモ試験 6-6-5 コンピュータシミュレーション解析 6-7 振動騒音評価���������������������������������������������������������178 6-7-1 振動騒音評価指数 6-7-2 官能評価 7-1 概説��������������������������������������������������������������������������189 7-2 傷害基準とダミー������������������������������������������������189 7-2-1 ダミー 7-2-2 ダミー検定 7-2-3 傷害基準 7-3 実車衝突試験���������������������������������������������������������194 7-3-1 前面衝突試験 7-3-2 側面衝突試験 7-3-3 後面衝突試験 7-3-4 コンパチビリティ衝突試験 7-3-5 歩行者保護試験 7-3-6 子供保護試験 7-3-7 その他の衝突試験 7-3-8 衝突時の高電圧保護 7-4 衝突模擬試験���������������������������������������������������������208 7-4-1 スレッド(台車)試験 7-4-2 コンポーネント試験 7-5 コンピュータシミュレーション�����������������������214 7-5-1 車体挙動解析 7-5-2 乗員挙動解析 7-5-3 歩行者保護解析 7-5-4 人体有限要素モデル 7-6 測定機器�����������������������������������������������������������������219 7-6-1 電気的計測システム 7-6-2 画像計測システム 7-6-3 変形量,形状計測システム 7-7 二輪車の衝突安全試験����������������������������������������221 7-7-1 背景,定義など 7-7-2 衝突形態 7-7-3 二輪車用衝突ダミー 7-7-4 計測項目,装置,計測手順 7-7-5 負傷指数 ICnorm と Risk/Benefit の分析に よる乗員保護デバイス可能性評価 7-7-6 実車衝突試験手順 7-7-7 衝突シミュレーションによる評価手法 7-7-8 解析結果まとめ手法
第 7 章 衝突安全試験
第 8 章 空力特性試験
8-1 概説��������������������������������������������������������������������������227 8-2 風洞試験�����������������������������������������������������������������228 8-2-1 風洞設備 8-2-2 自動車用風洞に求められる気流品質 8-2-3 空気力計測試験 8-2-4 風洞の風速・温度制御 8-2-5 圧力計測試験 8-2-6 可視化試験 8-2-7 開発プロセスと風洞モデル 8-2-8 風洞試験の今後 8-3 風騒音試験�������������������������������������������������������������239 8-3-1 風切り音,風漏れ音計測試験 8-3-2 ウインドスロブ計測試験 8-4 車体の汚れ時の視界に関する試験������������������242 8-4-1 ウインド水流れ試験 8-4-2 ワイパ浮き上がり試験 8-4-3 ウォッシャ洗浄性試験 8-5 計算流体力学���������������������������������������������������������243 8-5-1 k- εモデル 8-5-2 LES 8-5-3 格子ボルツマン法 8-6 二輪車の空力特性試験概説�������������������������������249 8-6-1 風洞試験 8-6-2 風騒音試験 8-6-3 計算空気力学第 9 章 運転容易性・快適性試験
9-3-3 間接視界性能評価 9-3-4 視界確保性能評価 9-3-5 車両感覚と被視認性 9-4 操作性・視認性試験��������������������������������������������272 9-4-1 運転操作性 9-4-2 運転操作性評価 9-4-3 情報系視認性評価 9-1 概説��������������������������������������������������������������������������255 9-2 乗降性試験�������������������������������������������������������������255 9-2-1 乗降性 9-2-2 乗降性評価 9-3 視界性能試験���������������������������������������������������������259 9-3-1 視界・視認性 9-3-2 直接視界性能評価iv
第 10 章 電子システム試験
第 11 章 法規・規格
9-5 居住空間試験���������������������������������������������������������281 9-5-1 居住性 9-5-2 居住性評価 9-5-3 荷室性能評価 9-6 シート性能試験����������������������������������������������������286 9-6-1 シート特性・安全信頼性 9-6-2 シート評価法 9-7 換気性能試験���������������������������������������������������������291 9-7-1 風量特性 9-7-2 車室内気流特性 9-7-3 ドラフタ特性 9-7-4 空気清浄機装備性能 9-8 車室内空気質評価試験����������������������������������������296 9-8-1 塵埃の計測手法 9-8-2 ガス計測 9-8-3 微生物計測 9-9 冷暖房測定試験����������������������������������������������������300 9-9-1 標準性能 9-9-2 オートエアコン性能 9-9-3 温冷感の定量評価 9-9-4 実用走行性 9-10 感性評価��������������������������������������������������������������306 9-10-1 感性評価とは 9-10-2 感性評価の手法 9-10-3 感性評価の実施例 9-11 ユーザビリティ評価�����������������������������������������308 9-11-1 ユーザビリティ評価とは 9-11-2 ユーザビリティ評価の手法 9-11-3 ユーザビリティ評価の実施例 9-12 コンピュータシミュレーション��������������������312 9-12-1 概要 9-12-2 デジタルマネキン 9-12-3 バーチャルリアリティ 10-1 概説�����������������������������������������������������������������������319 10-2 動力伝達に関わる 電装・電子システム試験���������������������������������319 10-2-1 エンジン始動装置 10-2-2 エンジン点火系 10-2-3 充電系 10-2-4 パワートレイン電子制御システム 10-3 シャシに関する電子システム試験����������������328 10-3-1 制動系電子制御システム 10-3-2 スタビライザ系電子制御システム 10-3-3 ステアリング系電子制御システム 10-3-4 スピードコントロール装置 10-3-5 タイヤ空気圧監視装置 10-4 ボデーに関する電子システム試験����������������334 10-4-1 キーレスエントリ,スマートエントリ 10-4-2 ヘッドランプオートレベリング 10-4-3 挟まれ防止機能付きパワーウインド 10-4-4 盗難警報装置 10-5 ラジオ,ナビゲーション,マルチメディア,テ レマティクスシステム試験����������������������������339 10-5-1 AM/FM ラジオ受信性能試験法 10-5-2 ナビゲーションシステム 10-5-3 マルチメディアシステム 10-5-4 テレマティクスシステム 10-6 車内通信システム���������������������������������������������347 10-6-1 CAN(Controller Area Network) 10-6-2 LIN(Local Interconnect Network) 10-7 電波障害��������������������������������������������������������������348 10-7-1 完成車試験 10-7-2 部品試験 10-8 電波免疫性(イミュニティ)����������������������������351 10-8-1 完成車試験 10-8-2 部品試験 10-9 コンピュータシミュレーション��������������������356 10-9-1 HILS 11-1 概説�����������������������������������������������������������������������359 11-1-1 規格 11-1-2 法規 11-2 自動車関連法規の体系と認証の仕組み�������360 11-2-1 日本 11-2-2 北米 11-2-3 欧州 11-2-4 その他の国・地域 11-3 安全関連法規の概要と動向����������������������������369 11-3-1 日本 11-3-2 北米 11-3-3 欧州 11-3-4 その他の国 11-4 環境関連法規の概要と動向����������������������������377 11-4-1 日本 11-4-2 北米 11-4-3 欧州 11-4-4 その他の国 11-5 基準調和��������������������������������������������������������������383 11-5-1 1958 年協定 11-5-2 1998 年協定(グローバル協定) 11-5-3 基準調和活動と日本の取組み発刊にあたり(2)
前回 2006 年のハンドブック改訂から,この 10 年で試験の評価方法は大き
く進化しました.実車試験による性能評価から,各コンポーネント・部品へ
のカスケード化,および CAE の活用により,実車性能を予測評価する流れ
がより加速し,多くの領域で広い意味でのバーチャルテスティングが可能と
なってきています.
また,各コンポーネント間の連携が高度化,複雑化する中で,全体最適の
視点で効率的に最適解を見い出したり,機能の最適統合を可能とするモデル
ベース開発の方向に進化しています.
これらの進化を支える計測技術も大きく進歩し,従来は捉えることが難し
かった複雑な現象や,人体が感じる操作感などの定量化が一段と重要になっ
てきています.
さらに,予防安全の領域においては,認知・判断・操作といった人間のド
ライビングプロセスを支援する技術や,万が一のための衝突回避技術の採用
が増加し,それらの効果やメカニズムを解明する評価手法も開発されてきて
います.
編集にあたっては,以上のような進歩を可能な限り取り込むと共に,他編
との部分的な重複があっても,車両の試験・評価に必要な項目は記述するこ
ととし,本編のみで車両の試験・評価が完結することを優先しました.
最後に,発刊にあたり,各章の構成から取りまとめ,クロスチェックまで
ご尽力いただいた委員の皆様,および執筆いただいた各分野の専門家の皆様
に,改めて深く感謝の意を表します.
2016年 10 月 試験・評価(車両)編 編集委員会 委員長松本 浩幸
21 第 8 章 空力特性試験 の静圧を引いたものを示す.この結果から非定常床下 の静圧は,ピッチダウンの間に定常時の静圧を下回り, ピッチアップ時には定常時の静圧を超えることが判明 した.ピッチダウン時に床下流体は,車の前の高い位 置から流入し,流体が移動している間に,車のリアが リフトするので車の後部の高い位置から流れ出る.こ れは,床下が凹形状かのように流れ,ベルヌーイの法 則によれば,静圧を低下させ,流れは加速される.逆 にピッチアップ時はそれとは反対のことが起こり,圧 力が上昇し流れは減速する. このように,見かけの床下形状により同じ姿勢でも 大きくリフトが変化し,運動性能への影響が報告され ている. (3) エンジンルームの熱予測 図 8-53に床下カバーの有無による部品温度の変化 が分析されている.カバー有無のそれぞれの状態で部 品温度を求め,グラフにその差分が示されている. CFD による予測は計測の傾向をよく捉えており,カバ ーを外すとほとんどの部品は温度が下がることがわか る.しかし,フロア下を流れる風速が落ち,その風が 排気管に当たり,サイレンサまわりの空気温度が上昇 することで,サイレンサマウントの温度が上昇するこ とが図 8-54よりわかる. 8-5-2 LES LES(63)では乱流場に存在する渦を計算格子にかかる スケール(Resolvable Scale:GS)の渦とそれ以下のス ケール(Subgrid Scale:SGS)の渦とに分け,前者につ いてはナビエ – ストークスの方程式を直接解き,後者 については渦の消散的作用をモデル化して Resolvable Scale の計算に組み込むものである. SGS モデルとしては Smagorinsky モデルが比較的多 図 8-51 モデルの運動の定義(61) θ r 図 8-52 減速中の Cpと定常状態の Cpの差分コンター(61)
During pitch down motion 0 deg angle ∆Cp for steady state
During pitch down motion Acceleration
Deceleration During pitch up motion
During pitch up motion 0 deg angle ∆Cp for steady state
図 8-53 床下カバーの有無による部品温度の変化(62) Undercover removed Temperature change 〔 degree C 〕 Transmission Mt rubber Breake pipe clip Breake pipe catalyst rear
Torque rod small -end rubber Torque rod large
-end rubber Exhaust 1st Mt rubberExhaust 1st Mt stay
Silencer Mt Stay Silencer Mt Rubber
Undercover
Base 1st MTrubber, stay ■ΔTest ■ΔCFD 20 10 0 -10 -20 -30 Torque rod 1st MT rubber, stay Torque rod
SAMPLE
周波数成分をもつ音である.その定量化手法として, 衝撃音の主成分となる高周波領域の振動レベルと,起 振力となるトルク変動との関係を感度として評価する ことで,ユニットがもつラトルに対する感度の良否を 推し量ることが行われている.その事例を図 6-61に 示す(99).トルク変動は(1)項で記したように一般に軸 トルクやギヤパルスから計測される.振動・騒音の応 答はラトル以外の成分が除去され精度向上が図られて いる. 6-5-4 サスペンション系・ステアリング系の振動騒 音試験 サスペンション系・ステアリング系は主に路面の凹 凸やパワートレインによる強制振動の伝達経路であり, 共振により振動を増幅する.以下に,その特性を評価 する試験方法について述べる. (1) サスペンション系 自動車のサスペンション系によって生ずる振動は,ば ね上質量とばね下質量の振動に大別されるが,これら はそれぞれの質量の剛体的な振動である.そのほかの, 部品ごとに分布する質量と剛性で決まる弾性振動があ る.ばね上・ばね下の振動は特に乗り心地と相関の深 いものであり,サスペンション系の振動とラバー類の 伝達特性はロードノイズ,ハーシュネスやこもり音,さ らにはギヤノイズのような高い周波数帯域の騒音とも 関係している.こうした現象の場合,タイヤはサスペ ンション系の一部として扱われるが,タイヤ自身を発 生源として,振動・騒音現象を起こす場合もあり,タ イヤ単体の評価も行われる. (a) サスペンション剛体振動 路面の凹凸に対する振動特性を調べる試験で,加振 により求める.加振機は大加振力,大ストロークが得 られ,かつ任意の波形が得られる電気油圧加振機が多 く用いられる(100).その台上に左右二輪または四輪を乗 せ,対象現象や部位に応じた入力を与える.このとき, サスペンションの振動特性は,振幅や周波数によって 変化することがあるので注意しなければならない.上 下方向の加振以外に前後方向,横方向の加振も行われ, 図 6-62,図 6-63はこうして求めたばね上・ばね下の 振動特性である(101). さらに,サスペンションの剛体共振で発生する振動 図 6-59 トランスミッション内部の振動特性計測(98) Transmission Case Drive Rod Rubber Mount Shaker
Gear Meshing Point
Rubber Mount 図 6-60 各歯面での振動応答特性計測事例(98) Drive Gear Compliance 1 Φ 2 Φ Frequency Σ Compliance Mesh Force
Driven Gear Tooth
図 6-61 ラトル音感度比較事例(99) エンジントルク変動 10 dB 10 dB C車:良 B車:中 A車:悪 マニュアルトランスミッション ケース 振動 図 6-62 車体のピッチング特性(101) 車体 ピッチ 角〔 rad 〕 /180 /360 π π 1.0 2.0 3.0 加振振動数〔Hz〕 A 車 B 車 C 車