JP2000161437A - Load transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイナモメータ等
の負荷発生手段で発生した回転負荷を伝達対象装置であ
る車両用エンジン等に伝達する負荷伝達装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load transmitting device for transmitting a rotational load generated by a load generating means such as a dynamometer to a transmission target device such as a vehicle engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車両用エンジンの試験装置として、例え
ば、実車両の負荷に相当する回転負荷を発生するダイナ
モメータと、そのダイナモメータで発生する回転負荷を
伝達する回転シャフトと、この回転シャフトのトルクを
検出するトルクメータ等とを備え、その回転シャフト
を、テストベンチ上に取り付けたエンジンに連結して、
そのエンジンの特性を計測するものが知られている。2. Description of the Related Art As a test device for a vehicle engine, for example, a dynamometer for generating a rotational load corresponding to the load of an actual vehicle, a rotary shaft for transmitting the rotational load generated by the dynamometer, With a torque meter etc. that detects torque, the rotating shaft is connected to the engine mounted on the test bench,
What measures the characteristic of the engine is known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来、この車両用エン
ジンの試験装置は、エンジンにプロペラシャフトや変速
機が付いた状態で、しかも、実際の車体も完成した時点
で試験を行っていたが、最近は、実車条件をすべてコン
ピュータでシミュレーションして、エンジン単体で設計
を進めたいという要請がある。Conventionally, this vehicle engine testing apparatus has been tested with the engine equipped with a propeller shaft and a transmission and when the actual vehicle body is completed. Recently, there has been a demand to simulate all the actual vehicle conditions with a computer and proceed with the design with the engine alone.
【０００４】しかし、前述した従来の装置では、エンジ
ンとダイナモメータを直接連結すると、両者を連結する
回転シャフトにねじり振動が発生し、ある周波数で共振
現象が発生する。例えば、図３に示すように、エンジン
は、２０Ｈｚ（アイドリング時）から２００Ｈｚ位
（６，０００回転程度の加速時）までを振動領域として
いる。一方、ダイナモメータは、車両モデルの負荷をか
けるときに、約１０Ｈｚまでを振動領域としている。However, in the above-described conventional apparatus, when the engine and the dynamometer are directly connected, torsional vibration occurs in a rotating shaft connecting the two, and a resonance phenomenon occurs at a certain frequency. For example, as shown in FIG. 3, the engine has a vibration range from 20 Hz (at the time of idling) to about 200 Hz (at the time of acceleration of about 6,000 revolutions). On the other hand, the dynamometer sets the vibration range up to about 10 Hz when a load of the vehicle model is applied.
【０００５】このため、共振周波数を約１４Ｈｚに調整
することにより、トルク測定時に共振しないようにする
ことが考えられる。この場合に、回転シャフトのバネ定
数は、１，０００Ｎｍ／ｒａｄ程度である必要がある。
例えば、実開昭６２−１３３０２５号によって提案され
ているゴムブッシュ付き金属棒等の伝達体を有する「可
変特性型たわみ継手」を用いて、回転シャフトをカップ
リングればよい。For this reason, it is conceivable to adjust the resonance frequency to about 14 Hz so as not to resonate during torque measurement. In this case, the spring constant of the rotating shaft needs to be about 1,000 Nm / rad.
For example, the rotary shaft may be coupled using a "variable characteristic type flexible joint" having a transmission body such as a metal rod with a rubber bush proposed by Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 62-1333025.
【０００６】ところが、上述した継手を用いたとして
も、エンジンは、止まった状態から試験を行うので、１
４Ｈｚ付近の共振周波数を必ず通過しなければならず、
また、エンジンに負荷がかかった状態で回転数が下が
り、２０Ｈｚよりも低くなることもある。従って、共振
現象を完全になくすことはできない。However, even if the above-mentioned joint is used, the engine is tested from a stopped state, so
Must pass the resonance frequency around 4Hz,
Further, the number of revolutions may be reduced under a load on the engine, and may be lower than 20 Hz. Therefore, the resonance phenomenon cannot be completely eliminated.
【０００７】また、回転負荷伝達系にゴムが含まれる
と、そのゴムは、共振領域で温度が上昇した場合に、劣
化が激しく耐久性がないうえ、粘性が下がっしまう。そ
のうえ、ゴムは、負荷に対してヒステリシスをもってし
まい、正確なトルクの伝達や測定が行われず、ダイナモ
メータからエンジンへ管理した量でトルクをかけること
ができない。Further, when rubber is contained in the rotary load transmission system, when the temperature rises in the resonance region, the rubber is severely deteriorated, has no durability, and decreases in viscosity. In addition, rubber has hysteresis with respect to load, does not transmit or measure accurate torque, and cannot apply torque in a controlled amount from the dynamometer to the engine.
【０００８】本発明の目的は、前述した課題を解決し、
共振位置を制御でき、耐久性がよく、しかも、回転負荷
の伝達や計測を正確に行うことを可能にする負荷伝達装
置を提供することである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a load transmitting device that can control a resonance position, has good durability, and can accurately transmit and measure a rotational load.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の解決手
段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易に
するために、発明の実施の形態に対応する符号を付して
説明するが、これに限定されるものではない。すなわ
ち、請求項１の発明は、負荷発生手段（２１）で発生し
た回転負荷を伝達対象装置（３０）に伝達する負荷伝達
装置において、前記負荷発生手段と前記伝達対象装置と
の間の負荷伝達系に、回転方向に対して伸縮するバネ要
素及びそのバネ要素と並列に設けられたダンピング要素
を含むバネ−ダンピング手段（１１）を備えたこと、を
特徴とする負荷伝達装置である。The present invention solves the above-mentioned problems by the following means. In addition, in order to facilitate understanding, description will be made with reference numerals corresponding to the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a load transmitting device for transmitting a rotational load generated by a load generating unit to a transmission target device, the load transmission between the load generating unit and the transmission target device. A load transmission device, characterized in that the system includes a spring-damping means (11) including a spring element that expands and contracts in the rotation direction and a damping element provided in parallel with the spring element.
【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の負荷
伝達装置において、前記バネ−ダンピング手段と前記伝
達対象装置とを接続する軽量かつ高剛性の軸部材（１
２）を備えたこと、を特徴とする負荷伝達装置である。According to a second aspect of the present invention, in the load transmitting device according to the first aspect, a light-weight and high-rigidity shaft member (1) for connecting the spring-damping means and the transmission target device is provided.
2) A load transmitting device comprising:
【００１１】請求項３の発明は、請求項２に記載の負荷
伝達装置において、前記軸部材と前記バネ−ダンピング
手段との間に配置され、前記伝達対象装置に伝達される
トルクを測定するトルク測定手段（１４）を備えたこ
と、を特徴とする負荷伝達装置である。According to a third aspect of the present invention, in the load transmitting device according to the second aspect, a torque is disposed between the shaft member and the spring-damping means and measures a torque transmitted to the transmission target device. A load transmitting device comprising a measuring means (14).
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。図１
は、本発明による負荷伝達装置の実施形態を示す模式
図、図２は、本実施形態に係る負荷伝達装置のバネ−油
圧ダンパ機構を示す模式図である。この実施形態の負荷
伝達装置１０は、ダイナモメータ２１とエンジン３０と
を連結し、ダイナモメータ２１で発生した回転負荷をエ
ンジン３０に伝達するためのものであり、バネ−油圧ダ
ンパ機構１１と、回転シャフト１２と、カップリング１
３と、トルクメータ１４等とを備えている。Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of a load transmitting device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a spring-hydraulic damper mechanism of the load transmitting device according to the present embodiment. The load transmission device 10 of this embodiment connects the dynamometer 21 and the engine 30 and transmits the rotational load generated by the dynamometer 21 to the engine 30. The load transmission device 10 includes a spring-hydraulic damper mechanism 11, Shaft 12 and coupling 1
3 and a torque meter 14 and the like.
【００１３】また、車両用エンジンの試験装置２０は、
ダイナモメータ２１と、その制御部２２及び駆動部２３
と、負荷伝達装置１０などとを含めたものである。[0013] The vehicle engine test apparatus 20 includes:
Dynamometer 21, its control unit 22 and drive unit 23
And the load transmission device 10 and the like.
【００１４】バネ−油圧ダンパ機構１１は、ダイナモメ
ータ２１とエンジン３０との間のトルク伝達系に設けら
れ、回転方向に対して伸縮するバネ要素と、そのバネ要
素と並列に設けられたダンピング要素とを含む機構であ
る。The spring-hydraulic damper mechanism 11 is provided in a torque transmission system between the dynamometer 21 and the engine 30 and has a spring element that expands and contracts in the rotational direction, and a damping element that is provided in parallel with the spring element. And a mechanism including:
【００１５】バネ−油圧ダンパ機構１１は、具体的に
は、図２に示すように、ダイナモメータ２１側と連結さ
れた第１支持部材１１１と、第１支持部材１１１と軸Ｏ
を中心に回転自在に連結され、エンジン３０側に連結さ
れた第２支持部材１１２と、回転方向に対して伸縮する
バネ要素である伸縮バネ１１３ａ〜１１３ｄと、伸縮バ
ネ１１３ａ〜１１３ｄと並列に設けられたダンピング要
素である油圧ダンパ１１４ａ〜１１４ｄなどとを備えて
いる。As shown in FIG. 2, the spring-hydraulic damper mechanism 11 includes a first support member 111 connected to the dynamometer 21, a first support member 111, and a shaft O.
The second support member 112, which is rotatably connected to the engine 30 and connected to the engine 30, is provided in parallel with the telescopic springs 113a to 113d, which are spring elements that expand and contract in the rotation direction, and the telescopic springs 113a to 113d. Hydraulic dampers 114a to 114d, which are provided damping elements.
【００１６】伸縮バネ１１３は、ゴム等に比較して、バ
ネ定数を正確に管理することができる。バネ定数を管理
する理由は、トルクを正確に伝えるためと、共振周
波数を正確に制御するためである。従って、本実施形態
では、従来のトーションバー方式のバネ要素ではなく、
回転方向に対するバネ要素を用いている。The expansion and contraction spring 113 can control the spring constant more accurately than rubber or the like. The reason for managing the spring constant is to accurately transmit the torque and to accurately control the resonance frequency. Therefore, in this embodiment, instead of the conventional torsion bar type spring element,
A spring element for the rotation direction is used.
【００１７】油圧ダンパ１１４は、ゴムのように粘性が
劣化することはなく、冷却などがしやすい。油圧ダンパ
１１４は、共振した場合に回転しながら振動するので、
油圧のダンピング力で共振を押さえることができる。油
圧ダンパ１１４は、伸縮バネ１１３と並列（パラレル）
に配置してある。このため、十分なダンピング効果が得
られると共に、系が複雑になることはない。The hydraulic damper 114 does not deteriorate in viscosity like rubber and is easy to cool. Since the hydraulic damper 114 vibrates while rotating when it resonates,
Resonance can be suppressed by hydraulic damping force. The hydraulic damper 114 is parallel to the expansion spring 113 (parallel).
It is located in. Therefore, a sufficient damping effect can be obtained, and the system does not become complicated.
【００１８】伸縮バネ１１３ａ及び油圧ダンパ１１４ａ
は、第１支持部材１１１の右アームと第２支持部材１１
２の上アームとの間に設けられている。伸縮バネ１１３
ｂ及び油圧ダンパ１１４ｂは、第１支持部材１１１の左
アームと第２支持部材１１２の上アームとの間に設けら
れている。伸縮バネ１１３ｃ及び油圧ダンパ１１４ｃ
は、第１支持部材１１１の左アームと第２支持部材１１
２の下アームとの間に設けられている。伸縮バネ１１３
ｄ及び油圧ダンパ１１４ｄは、第１支持部材１１１の右
アームと第２支持部材１１２の下アームとの間に設けら
れている。Telescopic spring 113a and hydraulic damper 114a
The right arm of the first support member 111 and the second support member 11
2 between the upper arm. Telescopic spring 113
b and the hydraulic damper 114 b are provided between the left arm of the first support member 111 and the upper arm of the second support member 112. Telescopic spring 113c and hydraulic damper 114c
Are the left arm of the first support member 111 and the second support member 11
2 between the lower arm. Telescopic spring 113
d and the hydraulic damper 114 d are provided between the right arm of the first support member 111 and the lower arm of the second support member 112.
【００１９】回転シャフト１２は、バネ−油圧ダンパ機
構１１（本実施形態では、トルクメータ１４を挟んで）
とエンジン３０とを接続するシャフトであり、それぞれ
エンジン３０側と、バネ−油圧ダンパ機構１１側とは、
それぞれカップリング１３，１３によって連結されてい
る。この回転シャフト１２は、軽量かつ高剛性のものが
好ましく、例えば、チタン、アルミニウム、ステンレ
ス、カーボンファイバー等が使用できる。軽量にする理
由は、回転シャフト１２の持つ質量によって、振動系を
複雑にしないためである。また、高剛性のものを使用す
る理由は、シャフトの捩じれを生じさせない（伸縮バネ
１１３以外のばね定数を持たせない）ようにするためで
ある。この回転シャフト１２は、理論的には、ないほう
がよく、長いと捩じれが生ずるので、できるだけ短くす
ることが好ましく、この実施形態では、１ｍ程度にして
ある。The rotary shaft 12 is provided with a spring-hydraulic damper mechanism 11 (in this embodiment, a torque meter 14 is interposed).
And the shaft connecting the engine 30 and the engine 30 side and the spring-hydraulic damper mechanism 11 side, respectively.
They are connected by couplings 13, 13, respectively. The rotating shaft 12 is preferably lightweight and highly rigid. For example, titanium, aluminum, stainless steel, carbon fiber, or the like can be used. The reason why the weight is reduced is that the vibration system is not complicated by the mass of the rotating shaft 12. The reason for using a high-rigidity member is to prevent twisting of the shaft (not to have a spring constant other than the elastic spring 113). It is theoretically preferable that the rotating shaft 12 is not provided, and if the rotating shaft 12 is long, twisting occurs. Therefore, it is preferable that the rotating shaft 12 be as short as possible. In this embodiment, the rotating shaft 12 is about 1 m.
【００２０】トルクメータ１４は、回転シャフト１２と
バネ−油圧ダンパ機構１１との間に配置され、ダイナモ
メータ２１からエンジン３０へ伝達されるトルクを測定
するためのものである。The torque meter 14 is disposed between the rotary shaft 12 and the spring-hydraulic damper mechanism 11 and measures the torque transmitted from the dynamometer 21 to the engine 30.
【００２１】トルクメータ１４は、エンジン３０にでき
るだけ近い方が正確にトルクを測定できる。しかし、
テレメータ式のリングを有する場合に、エンジン３０の
軸芯ブレによって接触するのを回避すること、配管や
補機が当たらないようにすること、回転方向のねじり
モーメント以外の成分を吸収すること、エンジン３０
からの熱を避けること、等のために、回転シャフト１２
を挟んで取り付けている。また、ダンピング要素を通っ
てきたトルクは、正確な値とはいえないので、バネ−油
圧ダンパ機構１１よりもエンジン３０側であることが好
ましい。従って、この実施形態では、トルクメータ１４
を、回転シャフト１２とバネ−油圧ダンパ機構１１の間
に配置した。The torque meter 14 can accurately measure torque when it is as close to the engine 30 as possible. But,
When having a telemeter-type ring, avoid contact due to shaft runout of the engine 30, avoid contact with piping and auxiliary equipment, absorb components other than the torsional moment in the rotational direction, 30
To avoid heat from the rotating shaft 12
It is attached with. Since the torque that has passed through the damping element is not an accurate value, it is preferable that the torque be closer to the engine 30 than the spring-hydraulic damper mechanism 11. Therefore, in this embodiment, the torque meter 14
Was disposed between the rotary shaft 12 and the spring-hydraulic damper mechanism 11.
【００２２】以上説明した実施形態に限定されることな
く、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明
の均等の範囲内である。 （１）油圧ダンパ以外に、摩擦ダンパを用いることもで
きるが、摩擦は、ヒステリヒスがあり、力に対して
働く、積極的な設計制御ができない。一方、油は、速
度に対して粘性をもつので、理論上は、油圧ダンパのほ
うが好ましい。Various modifications and changes are possible without being limited to the embodiment described above, and these are also within the equivalent scope of the present invention. (1) In addition to the hydraulic damper, a friction damper can be used. However, friction has a hysteresis, and positive design control that acts on force cannot be performed. On the other hand, since oil has viscosity with respect to speed, a hydraulic damper is theoretically preferable.
【００２３】（２）バネ−油圧ダンパ機構は、図２に模
式的に示したが、例えば、第１フライホイールと、第２
フライホイールと、これらを結合するトーションスプリ
ングと、ドリブンプレート及び粘性減衰機構とを含む２
分割フライホイール等を備えるものであってもよい。こ
の場合に、トルクは、第１フライホイールからトーショ
ンスプリングを介して、ドリブンプレートに伝達され、
ドリブンプレート内のセレーションによって、第２フラ
イホイールに伝達される。また、ドリブンプレート内に
充填された粘性体によって、粘性減衰力が得られる。(2) The spring-hydraulic damper mechanism is schematically shown in FIG. 2. For example, a first flywheel and a second
2 including a flywheel, a torsion spring connecting them, a driven plate and a viscous damping mechanism
It may have a split flywheel or the like. In this case, the torque is transmitted from the first flywheel to the driven plate via the torsion spring,
It is transmitted to the second flywheel by the serrations in the driven plate. Further, the viscous material filled in the driven plate provides a viscous damping force.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、共振位置を制御でき、耐久性がよく、しかも、回
転負荷の伝達や計測を正確に行うことができる、という
効果がある。As described in detail above, according to the present invention, the resonance position can be controlled, the durability is good, and the transmission and measurement of the rotational load can be performed accurately.
【図１】本発明による負荷伝達装置の実施形態を示す模
式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a load transmission device according to the present invention.
【図２】図１の負荷伝達装置のバネ−油圧ダンパ機構を
示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a spring-hydraulic damper mechanism of the load transmission device of FIG.
【図３】車両用エンジンの試験装置のもつ共振点を説明
する線図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a resonance point of a test device for a vehicle engine.
【符号の説明】 １０ 負荷伝達装置 １１ バネ−油圧ダンパ機構 １２ 回転シャフト １３ カップリング １４ トルクメータ ２０ 車両用エンジンの試験装置 ２１ ダイナモメータ ２２ 制御部 ２３ 駆動部 ３０ エンジン[Description of Signs] 10 Load transmission device 11 Spring-hydraulic damper mechanism 12 Rotary shaft 13 Coupling 14 Torque meter 20 Vehicle engine test device 21 Dynamometer 22 Control unit 23 Drive unit 30 Engine
Claims (3)
対象装置に伝達する負荷伝達装置において、 前記負荷発生手段と前記伝達対象装置との間の負荷伝達
系に、回転方向に対して伸縮するバネ要素及びそのバネ
要素と並列に設けられたダンピング要素を含むバネ−ダ
ンピング手段を備えたこと、を特徴とする負荷伝達装
置。1. A load transmitting device for transmitting a rotational load generated by a load generating unit to a transmission target device, wherein the load transmitting system between the load generating unit and the transmission target device expands and contracts in a rotation direction. A load transmitting device comprising: a spring-damping means including a spring element and a damping element provided in parallel with the spring element.
て、 前記バネ−ダンピング手段と前記伝達対象装置とを接続
する軽量かつ高剛性の軸部材を備えたこと、を特徴とす
る負荷伝達装置。2. The load transmission device according to claim 1, further comprising a light-weight and high-rigidity shaft member that connects the spring-damping unit and the transmission target device.
て、 前記軸部材と前記バネ−ダンピング手段との間に配置さ
れ、前記伝達対象装置に伝達されるトルクを測定するト
ルク測定手段を備えたこと、を特徴とする負荷伝達装
置。3. The load transmitting device according to claim 2, further comprising: a torque measuring unit disposed between the shaft member and the spring-damping unit to measure a torque transmitted to the transmission target device. A load transmission device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331114A JP2000161437A (en) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | Load transmission device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331114A JP2000161437A (en) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | Load transmission device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161437A true JP2000161437A (en) | 2000-06-16 |
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Family Applications (1)
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| JP10331114A Pending JP2000161437A (en) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | Load transmission device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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