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環境耐久試験 実車加振疲労試験 ユニット耐久信頼性試験

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Academic year: 2021

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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

(2)

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

(3)

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

(4)

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

(5)

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

(6)

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

(7)

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

SAMPLE

図 8-53 床下カバーの有無による部品温度の変化 (62)
図 6-61 ラトル音感度比較事例 (99) エンジントルク変動 10 dB10dB 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〕 /180/360ππ 1.0  2.0  3.0 加振振動数〔Hz〕 A 車 B 車C 車 SAMPLE

参照

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