JP2012018137A - 自動車用回転体の試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標温度に達するまでの時間の短縮化、及び評価試験時における恒温槽内の温度を目標温度に保持可能な自動車用回転体の試験装置を提供する。
【解決手段】供試体（自動車用回転体：例えばモータ）に試験負荷を与えるダイナモメータと、シャフトＳを介してダイナモメータに接続した供試体を収容し、且つダイナモメータ側に開口する開口部を有する恒温槽Ｔと、ダイナモメータを支持する取付台Ｂとを備え、取付台Ｂに、恒温槽Ｔの開口部を蓋封可能な鉄製の供試体取付壁Ｂ２を設け、この供試体取付壁Ｂ２に加熱機構Ｈ及び冷却機構Ｃを直接設けた試験装置Ｘにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に適用されるモータ等の回転体の耐環境性能を評価するための試験装置に関するものである。

従来より、自動車の一部を構成するモータ等の回転体が、現実の使用に際して想定される多様な温度環境下でも所期の性能を発揮するか否かを試験するために、内部に回転体（供試体）をセット可能な恒温槽（特許文献１参照）と、恒温槽外に設けられ、シャフトを介して供試体に接続される負荷装置（ダイナモメータ）とを備えた試験装置が知られている。このような試験装置では、恒温槽内を所望の目標温度に制御しながらダイナモメータによって負荷が与えられた供試体の作動状況（正常な回転動作を行うか否か等）を検証して、現実の使用の適否を評価することができる。

通常、ダイナモメータは取付台上に支持されており、この取付台には、上述したシャフト（供試体を接続するためのもの）を通す穴を形成した供試体取付壁（供試体取付ブラケット）が一体または一体的に設けられている。供試体取付壁には、供試体の高速回転時の振動にも耐える剛性が要求されることから、例えば鉄製のものが用いられ、このような供試体取付壁で恒温槽のうちダイナモメータ側に開口する開口部を蓋封可能に構成した試験装置も考えられている。

特開２００７−３３３４７５号公報

ところが、熱伝導率が高い鉄から形成した供試体取付壁を適用した場合には、恒温槽内外の温度が供試体取付壁を伝わり易いため、評価試験時における恒温槽内の温度を目標温度に保つことが困難であったり、目標温度に到達させるまでの時間が想定している時間よりも長くなったりするなど、温度管理が難しいという問題が生じ得る。

本発明は、このような問題に着目してなされたものであって、主たる目的は、試験時における恒温槽内の温度を目標温度に保持することができるとともに、目標温度に達するまでの時間の短縮化を図ることが可能な自動車用回転体の試験装置を提供することにある。

すなわち本発明は、供試体である自動車用回転体に試験負荷を与えるダイナモメータと、シャフトを介してダイナモメータに接続した自動車用回転体を収容可能な恒温槽と、ダイナモメータを支持する取付台とを備え、自動車用回転体を収容した恒温槽を目標温度に設定した状態でダイナモメータにより試験負荷を与えて自動車用回転体の耐環境性能試験を行う自動車用回転体の試験装置に関するものである。ここで、供試体である自動車用回転体の具体例としては、各種モータやギアボックス、トランスミッション、或いはモータを兼ねた発電機等が挙げられるが、これらに限られず、自動車に適用される回転動作可能な部品や部材であれば本試験装置の供試体として用いることができる。

そして、本発明に係る自動車用回転体の試験装置は、取付台として、シャフトを通すシャフト挿通部を備え且つダイナモメータ側に開口する恒温槽の開口部を蓋封可能な鉄製の供試体取付壁を有するものを適用し、この供試体取付壁に調温機構を付帯させていることを特徴としている。ここで、「供試体取付壁に調温機構を付帯させている」とは、供試体取付壁に調温機構を取り付ける（供試体取付壁に調温機構を外付けする）態様、及び供試体取付壁に調温機構を形成する（供試体取付壁に調温機構を内蔵させる）態様、これら何れの態様も含む概念である。また、調温機構としては、加熱機構又は冷却機構の少なくとも何れか一方から構成したものが挙げられる。

このようなものであれば、鉄製の供試体取付壁に直接設けた調温機構を適宜作動させることによって、供試体取付壁自体の温度を目標温度に一致ないし略一致させて、この供試体取付壁を通じて恒温槽内外に熱が伝わる事態を適切に防止することができ、恒温槽内の温度（供試体の周辺温度）を目標温度に保持することができる。また、供試体取付壁の温度を目標温度に一致ないし略一致させて供試体取付壁自体の断熱効果を高めることによって、目標温度へ到達するまでの時間の短縮化を図ることができ、供試体の耐環境性能評価試験を効率良く行うことができる。

特に、供試体取付壁に調温機構を付帯させる好適な具体例としては、調温機構を加熱機構及び冷却機構から構成し、供試体取付壁のうち恒温槽側の面に加熱機構を設け、供試体取付壁のうちダイナモメータ側の面に冷却機構を設けた態様や、供試体取付壁のうち恒温槽側の面に冷却機構を設け、供試体取付壁のうちダイナモメータ側の面に加熱機構を設けた態様を挙げることができる。

本発明によれば、鉄製の供試体取付壁に調温機構（加熱機構及び冷却機構）を付帯させることによって、供試体取付壁自体の温度を目標温度に一致ないし略一致させることができ、供試体取付壁を通じた恒温槽内外への熱の伝達を好適に抑制することが可能になり、目標温度到達時間の短縮化も実現できる自動車用回転体の試験装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る自動車用回転体の試験装置の全体構成模式図。 同実施形態に係るセッティング前の試験装置の要部模式図。 図２の試験装置を異なる角度から示す図。 同実施形態に適用される冷却機構の模式図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る自動車用回転体の試験装置Ｘ（以下、「自動車用回転体試験装置Ｘ」と称したり、単に「試験装置Ｘ」と称する場合がある）は、図１に示すように、供試体である自動車用回転体Ｍ（例えばハイブリッド用モータ）を収容した恒温槽Ｔを目標温度に設定した状態で、自動車用回転体ＭにダイナモメータＤで自動車用回転体Ｍに試験負荷を与えて自動車用回転体Ｍの環境試験を行う装置である。

この自動車用回転体試験装置Ｘは、図１〜図３に示すように、供試体（自動車用回転体Ｍ、一例として電動機）に試験負荷を与えるダイナモメータＤと、シャフトＳを介してダイナモメータＤに接続した供試体（自動車用回転体Ｍ）を収容可能な恒温槽Ｔと、ダイナモメータＤを支持する取付台Ｂとを備えたものである。なお、図２及び図３では、ダイナモメータＤ及び供試体（自動車用回転体Ｍ）を省略している。

ダイナモメータＤ及びシャフトＳは既知のものを適用することができる。

恒温槽Ｔは、概略箱形をなし、ダイナモメータＤ側に開口する開口部Ｔ１を有するものである（図３参照）。本実施形態では、底部に転動体Ｔ２（キャスタ）を設けた恒温槽Ｔを適用している。

取付台Ｂは、ダイナモメータＤを支持する取付台本体Ｂ１と、シャフトＳを通すシャフト挿通部Ｂ２１を有し、且つダイナモメータＤ側に開口する恒温槽Ｔの開口部Ｔ１を蓋封可能な供試体取付壁Ｂ２とを備えたものである。本実施形態では、取付台本体Ｂ１と供試体取付壁Ｂ２を一体に形成した鉄製の取付台Ｂを適用している。なお、それぞれ別体である取付台本体と供試体取付壁とを一体的に接続した取付台（図示省略）を適用する場合には、少なくとも供試体取付壁が鉄製であることが望ましい。

そして、本実施形態に係る自動車用回転体試験装置Ｘは、供試体取付壁Ｂ２に調温機構として加熱機構Ｈ及び冷却機構Ｃを設けている。図１等では、供試体取付壁Ｂ２のうち恒温槽Ｔ側の面Ｂ２ａに加熱機構Ｈを設け、供試体取付壁Ｂ２のうちダイナモメータＤ側の面Ｂ２ｂに冷却機構Ｃを設けた試験装置Ｘを示しているが、供試体取付壁Ｂ２のうち恒温槽Ｔ側の面Ｂ２ａに冷却機構Ｃを設け、供試体取付壁Ｂ２のうちダイナモメータＤ側の面Ｂ２ｂに加熱機構Ｈを設けた試験装置Ｘを採用することもできる。

加熱機構Ｈは、例えば図２に示すようなヒータＨ１で構成することができる。また、冷却機構Ｃは、例えば図４に示すように、内部に冷媒が流通可能な流路Ｃ２を形成した冷却板Ｃ１で構成することができる。流路Ｃ２の流入口Ｃ２ａ及び流出口Ｃ２ｂには配管を接続し、ポンプで冷媒を流路Ｃ２に向かって送り出すようにしている（図示省略）。なお、これら加熱機構Ｈ及び冷却機構Ｃは、供試体取付壁Ｂ２に着脱可能にセットしたもの、或いは着脱不能に固定したもの、これら何れであってもよい。

次に、このような自動車用回転体試験装置Ｘの使用方法及び作用について説明する。

先ず、ダイナモメータＤを取付台Ｂ上に支持させた状態で供試体取付壁Ｂ２のシャフト挿通部Ｂ２１を介して恒温槽Ｔ側に突出（露出）しているシャフトＳの先端部（ダイナモメータＤから遠い方の端部）に供試体（自動車用回転体Ｍ）を一体回転可能に取り付ける。次いで、供試体取付壁Ｂ２で恒温槽Ｔの開口部Ｔ１を閉止するように恒温槽Ｔと取付台Ｂとを接近させる。本実施形態では、恒温槽Ｔの底部に転動体Ｔ２を設けているため、恒温槽Ｔを取付台Ｂ側に向かってスムーズ且つ適切に移動させることができる。そして、本実施形態に係る試験装置Ｘは、供試体取付壁Ｂ２で恒温槽Ｔの開口部Ｔ１を密閉した状態で、加熱機構Ｈや冷却機構Ｃを適宜作動させて恒温槽Ｔ内の温度を目標温度に制御しながら、ダイナモメータＤによって試験負荷を供試体（自動車用回転体Ｍ）に与える試験を行い、目標温度での供試体（自動車用回転体Ｍ）の作動状況に基づいて耐環境性能評価を得ることができる。

このような方法で試験を行うことから、本試験装置Ｘには、評価試験時における恒温槽Ｔ内の温度を所望の目標温度に到達させることは勿論のこと、到達した目標温度を保持すること、及び目標温度に到達するまでの時間が早いことが要求される。鉄製の供試体取付壁Ｂ２で恒温槽Ｔの開口部Ｔ１を閉止した試験装置Ｘにおいては、恒温槽Ｔ内の熱が供試体取付壁Ｂ２から恒温槽Ｔ外へ放出するおそれがあり、上述した要求点を十分に満たすことは困難である。

しかしながら、本実施形態に係る試験装置Ｘは、鉄製の供試体取付壁Ｂ２に加熱機構Ｈ及び冷却機構Ｃを直接取り付けているため、これら加熱機構Ｈ及び冷却機構Ｃを適宜作動させることによって、供試体取付壁Ｂ２自体の温度を目標温度に一致ないし略一致させて、この供試体取付壁Ｂ２から恒温槽Ｔ外への放熱を適切に防止することができ、恒温槽Ｔ内の温度（供試体Ｍの周辺温度）を目標温度に到達させることが可能になるとともに、その到達した目標温度を保持することができる。しかも、本実施形態に係る試験装置Ｘは、加熱機構Ｈ及び冷却機構Ｃを適宜動作させて供試体取付壁Ｂ２自体の温度を目標温度に一致ないし略一致させ、供試体取付壁Ｂ２が高い断熱効果を発揮するように構成しているため、目標温度へ到達するまでの時間が早くなり、供試体Ｍの耐環境性能評価試験を効率良く行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、恒温槽が温度に加えて湿度も調整可能ないわゆる恒温恒湿槽であってもよい。

また、ダイナモメータと共に恒温槽も支持可能な形状を有する取付台を採用することもできる。この場合、ダイナモメータ側及び底部側に開口する恒温槽を用いてもよい。

また、上述した実施形態では、それぞれ別部品から構成した加熱機構及び冷却機構を供試体取付壁に取り付けた態様を例示したが、共通の部品や部分を利用した加熱機構及び冷却機構（調温機構）を供試体取付壁に取り付けた試験装置であってもよい。一例としては、内部に流路を形成した温度調節板を供試体取付壁に取り付け、流路に流体熱源又は冷媒を流すことによって温度調整可能に構成したものを挙げることができる。

また、供試体取付壁自体の内部に流路を形成し、この流路に流体熱源又は冷媒を流すことによって目標温度調整を可能に構成した試験装置を適用することも可能である。この場合、加熱機構及び冷却機構は、供試体取付壁に形成されたものである。つまり、本発明の試験装置は、供試体取付壁に加熱機構及び冷却機構を設けたもの、供試体取付壁に加熱機構及び冷却機構を形成したもの、これら何れの態様も包含するものである。

また、調温機構を有する供試体取付壁に断熱材を貼り付けて、供試体取付壁を通じた恒温槽内外への熱の伝達をより効果的に防止することが可能な試験装置にすることもできる。

さらには、調温機構として、加熱機構のみ、あるいは冷却機構のみから構成したものを採用することもできる。

また、供試体である自動車用回転体としては、各種電動機（モータ）の他、ギアボックスやトランスミッション、或いはモータ兼発電機を挙げることができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

Ｔ…恒温槽
Ｂ…取付台
Ｂ２…供試体取付壁
Ｂ２１…シャフト挿通部
Ｃ…冷却機構
Ｄ…ダイナモメータ
Ｈ…加熱機構
Ｍ…供試体（自動車用回転体）
Ｓ…シャフト
Ｔ１…開口部
Ｘ…自動車用回転体の試験装置

Claims (2)

1. 供試体である自動車用回転体に試験負荷を与えるダイナモメータと、シャフトを介して前記ダイナモメータに接続した前記自動車用回転体を収容可能な恒温槽と、前記ダイナモメータを支持する取付台とを備え、前記自動車用回転体を収容した恒温槽を目標温度に設定した状態で前記ダイナモメータにより試験負荷を与えて前記自動車用回転体の耐環境性能試験を行う自動車用回転体の試験装置であって、
   前記取付台が、前記シャフトを通すシャフト挿通部を備え且つ前記ダイナモメータ側に開口する恒温槽の開口部を蓋封可能な鉄製の供試体取付壁を有し、当該供試体取付壁に調温機構を付帯させていることを特徴とする自動車回転体の試験装置。
2. 前記調温機構は、前記供試体取付壁のうち前記恒温槽側の面または前記ダイナモメータ側の面の何れか一方に設けた加熱機構と、他方に設けた冷却機構とから構成したものである請求項１に記載の自動車用回転体の試験装置。

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