農耕機械のダイナミック走行試験

ケルン大学応用科学学部のケルン建設機械研究所 (KLB) は、モバイル作業車の代表的な研究コースです。KLBは無数の研究や産業プロジェクトに参加しており、運動特性、走行安全性、および運転時の快適性に関する試験と最適化の研究を行っています。

このプロジェクト用のKLBの設備には、キスラー製の6軸力センサが2セット使用されています。この装置はドイツ連邦政府の教育研究省(BMBF)FHIInvestが提供する基金プログラムで購入されました。

計測ホイールにHBMのセンサとcatman APソフトウェアを組み合わせて路上試験を行い、運転性能を調査しました。

この路上試験(図1)の目的は、さまざまな運転条件の下でトラクタのタイヤパラメータを決定することでした。このパラメータは、シミュレーションに使用されます。特に大型農作業用タイヤのパラメータを決定するには、かなりの技術力が必要になります。そこで、簡単な路上試験を行い、走行するトラクタから直接タイヤパラメータを決定する方式が採用されました。

図1: 試験装置を搭載して路上試験を実施
                  図2: 今回の計測技術の概念図

計測技術とソフトウェア

                                                              図3:制御キャビネット

運転性能の総合テストでは、さまざまな種類のセンサ設備とソフトウェアを使用して、計測データを記録・分析します。この試験に使用される計測技術の概念図を図2に示します。HBMのcatmanソフトウェアHBMのデータ収集システムQuantumXシリーズ、および以下に示すセンサがテストに使用されました:

  • 応力、変位、ひずみを計測するアナログセンサ
  • 最大24 t のホイール負荷が計測できるキスラー製の軸力センサ2セット
  • CAN慣性航法システム
  • CANスピードセンサ
  • ビデオカメラ

HBMのシステムはQuantumXアンプシステムをサポートすることに加えて、catmanデータ収集システムにより、Ethernet経由でキスラー製の軸力センサの計測データを収集、また、ビデオデータをUSBかEthernet経由で収集できます。

トラクタの車内に計測システムの制御キャビネットを置くスペースがないので、トラクタの右外側にキャビネットを配置しました(図3)。また、QuantumXアンプ、計測ホイール用の制御ボード、および電源もこの制御キャビネットに収納しました。計測器のすべてが運転席に設置したPCから操作できます。このPCにはリモート接続でトラクタの外からもアクセスできます。

この試験では路上走行の状態をリアルタイムでモニタするために、オプションのcatmanソフトウェアを使用して計測データを画面表示しました。図4の画面の例では、計測ホイールの主要パラメータとビデオ録画が表示されています。この機能を使用することで、離れた安全な場所からテストを正確に分析できます。

テストの実施

3種類の路上試験が、ここに示す計測技術で実行されました。トラクタのタイヤ空気圧、移動速度、およびバランサーがテストで調整されました。

  • タイヤの垂直方向の剛性を調べるために、トラクタの片側のタイヤで瘤(こぶ)状の障害物上を走行
  • 計測されたスリップの長さと進行方向の力の関係を調べるためのブレーキテスト
  • 横方向の加速を増やしながら準定常走行での円運動を行い、スリップ角度と横方向の剛性試験

シミュレーションに必要なタイヤパラメータ車両の加速度が、この路上試験で正確に計測されました。図5は、トラクタの後輪に異なる負荷をかけたときのスリップ角度に対する横力のカーブの例です。

HBM計測技術とcatmanソフトウェアを使用すると、キスラー製の軸力センサをはじめさまざまなセンサが簡単に設定できるうえ、同期した正確なデータ収集ができます。

お客様の紹介

ケルン大学応用科学部のケルン建設機械研究所(KLB)

  • M.Eng. Johannes Grüter
  • M.Sc. Dipl.Ing. (FH) Andreas Bogala
  • Prof. Dr.-Ing. Alfred Ulrich
HBMへのお問合せ HBMやHBMの製品について「もっと詳しく知りたい」、「わからないことがある」、「こんな製品を探している」などございましたら、お気軽に下記お問合せフォームでご連絡ください。