JP2017044650A - シャシダイナモ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で回転ドラムの表面を所定の温度まで温めることができ、回転ドラムを所定の温度に保つのに必要となるエネルギーも低減することができるシャシダイナモ装置を提供する。【解決手段】試験車両Ｖのタイヤが側周面に載置される回転ドラム１と、前記回転ドラム１の側周面において前記タイヤが載置されるタイヤ載置領域を少なくとも加熱する加熱機構と、を備えた。【選択図】図1

Description

本発明は、室内において試験車両の模擬走行試験等を行うために用いられるシャシダイナモ装置に関するものである。

例えば車両が排ガス規制の基準を満たしているか等を試験するためにシャシダイナモ装置上において試験車両を所定の走行モードで走行させつつ、試験車両から排出される排ガスの測定が行われている（特許文献１参照）。

特開２００２−７１５２７号公報

ところで、上述したような排ガス試験の結果は同じ車両であっても、例えばＣＯ２排出量から燃費試験を行った場合に、連日試験が行われている平日の燃費試験結果と、試験が長時間連続して休止される休日を経て試験が再開される月曜日の初回の燃費試験結果とは傾向が異なっていた。

この原因は長い間不明であったが、本出願人は試験車両のタイヤが載置される回転ドラムの温度は休日の間に下がってしまい、平日と休日明けでは回転ドラムの温度が異なることで摩擦等の試験条件が大きく異なることが原因であることが判明した。

すなわち、平日でも夜間は試験が休止されるため、平日の初回の試験条件と休日明けの初回の試験条件はほぼ同じものであると従来考えられていた。ところが、平日は走行試験中のタイヤと回転ドラムとの間の摩擦により回転ドラムの温度が上昇した状態となる。しかも、回転ドラムはその質量が大きく冷えにくいため、平日夜間の休止時間程度では十分に冷めず、翌日の初回試験までほぼ同じ温度で保温された状態となる。一方、土日等の長期間連続して走行試験が行われない場合には、回転ドラムがタイヤとの摩擦によって加熱されず、冷却され続けるために回転ドラムの温度が十分に低下していることが原因であることが判明した。

本発明は上述したような従来解決されていなかった技術課題を解決するためになされたものであり、平日と休日明けの試験結果に大きな違いが表れないようにすることができるシャシダイナモ装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係るシャシダイナモ装置は、試験車両のタイヤが側周面に載置される回転ドラムと、前記回転ドラムの側周面において前記タイヤが載置されるタイヤ載置領域を少なくとも加熱する加熱機構と、を備えたものである。

このようなものであれば、前記回転ドラムの側周面が前記加熱機構によって加熱され、平日でも休日明けでも同じ温度にして試験条件を常に一定にすることができ、車両試験の結果が試験のタイミングによって試験結果が変わってしまうのを防ぐことができる。

前記回転ドラムの側周面を短時間で試験条件に合った所定温度まで加熱することができ、しかも熱伝達によるロスがほとんどなく、加熱に必要となるエネルギーも大幅に低減することができるようにするには、前記加熱機構が、前記回転ドラムの側周面を非接触で加熱する誘導加熱方式のものであればよい。このようなものであれば、前記回転ドラムの表面自体を発熱させて加熱することもできるので、例えば温風等で前記回転ドラムを加熱する場合と比較するとエネルギー効率がよい。したがって、休日を経て前記回転ドラムが冷えている場合であっても、例えば従来から設定されている段取り時間内で前記回転ドラムの表面の温度を所定温度にし、試験結果の傾向が大きく変化するのを防ぐことができる。

少なくとも前記試験車両のタイヤと前記回転ドラムの表面が接触する部分を効率よく加熱して所定温度で保つことができるようにするには、前記加熱機構が、前記回転ドラムの側周面に対して半径方向に離間させて設けられたコイルと、電源電圧を所定の高周波電圧に変換して前記コイルに印加するインバータと、前記回転ドラムの側周面の表面温度を測定する温度センサと、前記温度センサで測定される測定温度が、予め設定された所定温度で保たれるように前記インバータを制御する制御部と、を備えたものであればよい。

前記回転ドラムにおいてタイヤが接触する部分を前記加熱機構によって十分に加熱できるようにするには、前記コイルが、前記回転ドラムのタイヤ載置領域に対向するように配置されていればよい。

必要となる前記コイルの長さを小さくでき、規格品を使用しやすくして製造コストを低減できるとともに、前記回転ドラムの側周面について円周方向の温度分布が均一にしやすくするには、前記コイルが複数設けられており、各コイルが前記回転ドラムの回転方向に対して所定角度ずらして均等に配置されていればよい。

温度に関する試験条件を一定に保てるようにしつつ、前記インバータから発生する電磁波ノイズの影響が設定や試験内容に影響を与えないようにするには、前記インバータからの前記制御部が、前記車両試験中は前記インバータを停止させるものであればよい。

常に試験結果の傾向がほぼ一定で保たれるようにするための具体的な温度設定としては、前記所定温度が、３５℃以上４５℃以下に設定されたものであればよい。

このように本発明に係るシャシダイナモ装置は、前記誘導加熱装置により前記回転ドラムの表面全体を短時間かつ少ないエネルギー消費で回転ドラムの表面の温度を所定温度に保つことができる。したがって、休日等を経て回転ドラムが冷えている場合でもすぐに連続して試験が行われている状態に戻すことができ、試験結果の傾向が大きく変化するのを防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る車両試験システム及びシャシダイナモ装置を示す模式図。 同実施形態におけるシャシダイナモ装置の構成を示す模式図。 同実施形態における回転ドラムとコイルを示す模式的斜視図。 同実施形態の第１変形例におけるシャシダイナモ装置のコイルの配置を示す模式図。 同実施形態の第２変形例におけるシャシダイナモ装置のコイルの配置を示す模式図。 同実施形態の第３変形例におけるシャシダイナモ装置のコイルの配置を示す模式図。

以下に、本発明の一実施形態に係るシャシダイナモ装置について各図を参照しながら説明する。

本実施形態のシャシダイナモ装置１００は車両試験システム２００に用いられるものである。

まず、この車両試験システム２００の概要について説明する。

車両試験システム２００は、セルと称される室内で自動車を所定の運転モードで走行試験し、そのときの排ガス分析や燃費測定等を行うためもので、図１にその全体構成を示すように、互いに気密に区画された計測室とテスト室とに分かれて配置された、シャシダイナモ装置１００、排ガス測定装置３、測定管理装置４等を備えている。

シャシダイナモ装置１００は、例えば１軸式のもので、車両Ｖの駆動輪を載せる回転ドラム１等を有するダイナモ本体と、ドラムを制御して車両Ｖに路上と同様な走行負荷を与えるダイナモ制御装置（図示しない）とを具備するものである。このダイナモ制御装置は、例えばＣＰＵ、メモリ等からなるコンピュータシステムを利用して構成してあり、外部との間で制御信号やデータ等を相互に通信できる機能を有する。なお、この図１では２ＷＤ、ＦＦ車用のものを示しているが、もちろん４ＷＤに対応できるように回転ドラム１を前後に一対備えたものでも構わないし、２軸式のもので構わないのは言うまでもない。

排ガス測定装置３は、測定原理の異なる複数のガス分析計を搭載しており、エンジン排ガス中に含まれるＨＣ、ＮＯ_Ｘ、ＣＯ、ＣＯ_２等の各成分を各別に連続測定することが可能なものである。なお本実施形態では、排ガスを大気で希釈し希釈された排ガスをサンプルガスとして一定の容量でサンプリングする排ガス定容量試料採取装置５と組み合わせることにより、単位走行距離あたりのＣＯ、ＨＣ、ＮＯなどの重量測定も行えるように構成してある。この排ガス測定装置３は、ＣＰＵ、メモリ等を利用して構成したコンピュータシステムを備え、外部との間で制御信号やデータ等を相互に通信できる機能を有する。

測定管理装置４は、例えばＣＰＵ、メモリ、通信ポートなどからなる本体部と、ディスプレイ、入力手段等からなるコンソールとを備えたコンピュータシステムである。そして、前記ダイナモ制御装置や排ガス測定装置３との間で、ＬＡＮ等のネットワークＮＴを介してデータの授受を行い、ダイナモ制御装置や排ガス測定装置３あるいは他の機器の統括的な制御やデータ取得を行うことができるようにしてある。なお、車両試験は排ガス測定に限られるものではなく、例えば燃費計測を行うものであってもよい。

具体的に説明すると、この測定管理装置４の本体部には、各機器（機器とは装置、あるいは装置を構成する要素を含む概念である）が登録してあり、登録された機器の稼動状態や測定結果、アラーム情報等を、数値やテキスト、グラフィックなどで前記ディスプレイに表示するとともに、各機器の稼動状態等を、前記入力手段を用いて制御できるようにしてある。制御とは、例えば、シャシダイナモ装置１００であれば、動作の開始／停止、負荷の設定、変更などであり、排ガス測定装置３であれば、各ガス分析計についての初期設定、測定の開始／停止、測定条件の変更、校正、ブロワのＯＮ／ＯＦＦなどである。

次に前記シャシダイナモ装置１００の詳細について説明する。

前記シャシダイナモ装置１００は、図１に示すように試験車両Ｖのタイヤが側周面に載置される回転ドラム１と、前記回転ドラム１の側周面を非接触で加熱する加熱機構２と、を備えたものである。

前記回転ドラム１は、所定の厚みを有した概略円筒状の金属ロールであって、モータやフライホイールによって試験車両Ｖに対して予め設定された負荷を与えるものである。前記回転ドラム１は、図１に示されるようにその側周面の一部がテスト室の床面の開口から外側へと露出させてあり、その大部分が床面の下に収容してある。また、図２に示すように前記回転ドラム１の側周面中央部には前記試験車両Ｖのタイヤが載置されるタイヤ載置領域１１を設定してある。前記タイヤ載置領域１１はそれぞれ軸方向の幅寸法が試験車両Ｖの車幅と略同じ又は車幅よりも大きく設定してある。

前記加熱機構２は、前記回転ドラム２を試験走行時よりも低速で回転させながら非接触で当該回転ドラム２を加熱するものである。なお、前記加熱機構２による前記回転ドラム１を加熱する際の回転速度は特に本実施形態の速度に限られるものではない。前記加熱機構２は、図１乃至図３に示すように前記回転ドラム１の側周面に対して半径方向に離間させて設けられたコイルＣと、電源電圧を所定の高周波電圧に変換して前記コイルＣに印加するインバータ２２と、前記回転ドラム１の側周面の表面温度を測定する温度センサ２１と、前記温度センサ２１で測定される測定温度が、予め設定された所定温度で保たれるように前記インバータ２２を制御する制御部と、を備えたものである。

前記コイルＣは、図２及び図３に示すように前記回転ドラム１の軸方向に延びる概略棒状の部材であり、本実施形態では前記回転ドラム１の側周面中央部に対してその側周面が対向するように設けてある。また、前記コイルＣは図２及び図３に示すように底面側から視た場合に左右に２つに分割して配置してあり、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とからなる。図２に示すように第１コイルＣ１及び第２コイルＣ２は前記タイヤ載置領域１１内の軸方向全域に亘って設けてあるとともに、中央部において第１コイルＣ１と第２コイルＣ２は軸方向に重複する部分があるように配置してある。このようにして前記回転ドラム１の中央部から軸方向外側に進むにつれて表面温度に若干の勾配が発生するようにしてある。

前記インバータ２２は、例えば５０ｈｚ又は６０ｈｚ、三相２００Ｖの商用の電源電圧を２０ｋｈｚから５０ｋｈｚの高周波電圧に変換し、前記コイルＣに対して供給するものである。このような高周波が前記コイルＣに供給されるとコイルＣの周りにおいて前記回転ドラム１の表面を通過する磁力線が発生する。そして、この磁力線により前記回転ドラム１の表面において発生する渦電流のジュール熱により前記回転ドラム１の表面自体が発熱することになる。

前記温度センサ２１は、例えば前記回転ドラム１の表面温度を非接触で測定可能な放射温度計である。また、前記温度センサ２１は前記回転ドラム１の側周面において前記試験車両Ｖのタイヤが載置される部分の温度を測定するように設置してある。なお、前記温度センサ２１は放射温度計に限られるものではなく、熱電対等の接触式の温度計を用いても構わない。

前記制御部は、前記測定管理装置４の機能モジュールの一つであって、前記温度センサ２１で測定される測定温度と、予め設定される目標値である所定温度との偏差に基づいて前記インバータ２２をフィードバック制御する制御器としての機能を司るものである。ここで、目標値として所定温度には３５℃以上４５℃以下が設定される。この値については、適宜変更可能なものであり、平日において車両試験が連続して行われている時に前記回転ドラム１と前記試験車両Ｖのタイヤとの間の摩擦により発生する熱で決まる温度の平均値等を設定すればよい。このようにして、休日を経た後でも通常の試験条件に近い状態を実現できるようにしてある。なお、この所定温度については季節や気温等の条件に応じて適宜変更して設定してもよい。

また、前記制御部は前記加熱機構２の動作のオンオフについても制御するように構成してある。より具体的には、前記加熱機構２は前記回転ドラム１により車両試験が行われる前の準備期間中のみ前記回転ドラム１を加熱するように構成してある。ここで、車両試験とは車両の暖機運転や走行試験を含む概念である。一方、実際の試験中や、排ガス測定装置３の暖機運転中には前記インバータ２２を稼働させることにより発生する電磁波ノイズが悪影響を与えないように前記加熱機構２はオフ状態となる。すなわち、前記制御部が、車両試験前において前記回転ドラム１の暖機運転中には前記インバータ２２を動作させて前記コイルＣに前記回転ドラム１の側周面を加熱させ、前記車両試験中又は測定器の暖機運転中は前記インバータ２２を停止させるように構成してある。ここで、前記インバータ２２を停止させるとは前記加熱機構２全体の電源を落とすように構成してあってもよいし、インバータ２２に対する電流遮断回路を動作させるようなものであってもよい。

このように構成されたシャシダイナモ装置１００によれば、前記加熱機構２によって前記試験車両Ｖのタイヤが接触する前記回転ドラム１の側周面の全体を均一に加熱することできるので、短時間で試験条件に合った所定温度まで加熱することができる。しかも、前記加熱機構２であれば前記回転ドラム１の表面自体を発熱させて加熱することができるので、熱伝達によるロスがほとんどなく、加熱に必要となるエネルギーも大幅に低減することができる。

また、このように前記回転ドラム１の加熱におけるエネルギー効率を良くするとともに加熱時間を短期化できるので、例えば車両試験の休止される休日を経た後でも前記回転ドラム１の表面温度を平日において連続して車両試験が行われているときの表面温度にすぐに戻すことができる。

したがって、車両試験の結果に表れる傾向が日によって大きく異なってしまうことを防ぎ、試験結果の信頼性を向上させることができる。

さらに、前記第１コイルＣ１及び前記第２コイルＣ２が前記回転ドラム１の回転方向に対してずらして設けてあるので、前記回転ドラム１の表面を均一に加熱しやすい。

加えて、前記加熱機構２は測定装置の暖機運転中や車両試験中には動作しないように構成してあり、電磁波ノイズの影響が各機器に表れないようにできる。また、試験前に前記回転ドラム１を加熱するだけでも、以降車両試験を連続して行っていれば試験車両Ｖのタイヤと前記回転ドラム１の表面との間の摩擦熱で所定温度の近傍で保つことが可能である。したがって、前記加熱機構２により前記回転ドラム１の加熱を行わなくても試験条件が大きく変化することは自然と防がれる。

次に本発明のその他の実施形態について説明する。

前記実施形態では、前記コイルＣは２つに分割されて配置していたが、より複数に分割してもよいし、１つのコイルにより回転ドラム１の表面を加熱するようにしてもよい。

前記制御部については、測定管理装置４を用いて実現していたが、別途コンピュータや制御器を用意してその機能を実現するようにしてもよい。前記回転ドラム１は１軸式のものに限られず、１つのタイヤの前を２つの回転ドラム１で挟み込む２軸式のものであってもよい。さらに、前記加熱機構２は非接触の誘導加熱方式のものに限られず、赤外線加熱方式やその他のヒータや温風によって前記回転ドラムの側周面を加熱するようにしてもよい。また、前記加熱機構２が前記回転ドラム１の側周面の外側から加熱するものに限られず、例えば前記回転ドラム１の内部に前記加熱機構２の一部又は全部が設けられており、内部から前記回転ドラム１の側周面表面を加熱するようにしてもよい。

前記実施形態では車両試験前のみ前記加熱機構２を動作させるようにしていたが、前記温度センサ２１で測定される温度が大きく低下した場合には試験を中断して再度加熱するようにしてもよい。

前記実施形態ではタイヤ載置領域にのみコイルＣを対向させ、当該タイヤ載置領域１１全体のみが加熱されるようにして必要となるエネルギーを低減していたが、前記回転ドラム１の表面全体とコイルＣが対向するようにしてもよい。また、図４に示すように前記回転ドラム１の側周面のタイや載置領域１１において試験車両Ｖのタイヤが載置される２つの離間した各部分のみ加熱できるように第１コイルＣ１及び第２コイルＣ２をそれぞれ対向させるようにしてもよい。言い換えると、タイヤ載置領域１１を２つ設定し、それぞれのタイヤ設置領域１１の軸方向の幅寸法を試験車両Ｖのタイヤ幅と略同じ又はタイヤ幅よりも大きくなるように設定してもよい。このようにすることで、回転ドラム１の側周面において温める面積を必要最小限とし、加熱に必要となる熱量を減らし、省電力を実現できる。

前記コイルＣは１つであってもよいし、２つに限られるものではない。例えば図５に示されるように第１コイルＣ１、第２コイルＣ２、第３コイルＣ３、第４コイルＣ４のように２つよりも多い個数を前記回転ドラム１の側周面に対向させて設けてもよい。また、複数のコイルを回転ドラムの回転方向に対して所定角度ずらすとともに各コイルＣの加熱領域が重なるように配置してもよい。

また、複数のコイルＣを回転ドラム１の回転方向にずらして配置する場合、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように回転方向に対して均等に配置されるようすれば、回転ドラム１の側周面を均一に加熱できる。このため、回転ドラム１の側周面を回転方向に沿って見た場合に温度むらが生じするのを防ぐこともできる。より具体的には図６（ａ）及び図６（ｂ）では床面の下でのみコイルＣを設置できるように回転方向に１８０度ごと、または１２０度ごとにコイルＣを配置してある。これらのようなものであれば回転ドラム１において床面から外部に露出している部分に対してコイルＣを対向するように配置しないようにしつつ、均等な加熱を実現できる。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の組み合わせや変形を行っても構わない。

２００・・・車両試験システム
１００・・・シャシダイナモ装置
１ ・・・回転ドラム
１１ ・・・タイヤ載置領域
２ ・・・加熱機構
Ｃ ・・・コイル
Ｃ１ ・・・第１コイル
Ｃ２ ・・・第２コイル
２１ ・・・温度センサ
２２ ・・・インバータ
３ ・・・排ガス分析装置
４ ・・・測定管理装置

Claims (7)

1. 試験車両のタイヤが側周面に載置される回転ドラムと、
   前記回転ドラムの側周面において前記タイヤが載置されるタイヤ載置領域を少なくとも加熱する加熱機構と、を備えたシャシダイナモ装置。
2. 前記加熱機構が、前記回転ドラムの側周面を非接触で加熱する誘導加熱方式のものである請求項１記載のシャシダイナモ装置。
3. 前記加熱機構が、
   前記回転ドラムの側周面に対して半径方向に離間させて設けられたコイルと、
   電源電圧を所定の高周波電圧に変換して前記コイルに印加するインバータと、
   前記回転ドラムの側周面の表面温度を測定する温度センサと、
   前記温度センサで測定される測定温度が、予め設定された所定温度で保たれるように前記インバータを制御する制御部と、を備えた請求項１又は２記載のシャシダイナモ装置。
4. 前記コイルが、前記回転ドラムのタイヤ載置領域に対向するように配置されている請求項３記載のシャシダイナモ装置。
5. 前記コイルが複数設けられており、各コイルが前記回転ドラムの回転方向に対して所定角度ずらして均等に配置されている請求項３又は４記載のシャシダイナモ装置。
6. 前記制御部が、前記車両試験中又は測定器の暖機運転中は前記インバータを停止させる請求項３乃至５いずれかに記載のシャシダイナモ装置。
7. 前記所定温度が、３５℃以上４５℃以下に設定された請求項３乃至６いずれかに記載のシャシダイナモ装置。