JP2023022670A - 自動車試験システム - Google Patents

Abstract

【課題】耐環境試験やNV(騒音、振動）試験等に適用可能に自動車試験システムを構成する。【解決手段】フロア１１によって試験室１０を上方の試験体配置空間１０１と下方の床下空間１０２に区切る。ドライブシャフトを回転可能に支持する模擬車輪７を装着した試験対象の自動車２００をフロア１１上に配置し拘束する。試験体配置空間１０１内に設置した回転シャフト５の端部を、模擬車輪７を介して自動車２００のドライブシャフトに連結する。ダイナモメータ３は、フロア１１下の床下空間１０２に設置する。フロア１１に設けられた小さな開口を通って床下空間１０２のダイナモメータ３の出力軸と試験体配置空間１０１の回転シャフト５を連結する動力伝達機構４によって、ダイナモメータ３の出力軸の回転運動の動力を、回転シャフト５の回転運動の動力として伝達する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車を試験する技術に関するものである。

自動車を試験する技術としては、模擬ホイールと、模擬ホイールに装着したタイヤと、模擬ホイールのセンター部に設けた軸受によって回動可能に軸支された連結シャフトとを備えた模擬車輪を用いて自動車の試験を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１）。この技術では、模擬車輪の連結シャフトの一端を自動車のドライブシャフトに接続したハブベアリングの内輪と一体化されたハブシャフトに連結し、連結シャフトの他端をダイナモメータの出力軸に接続し、ダイナモメータから自動車のドライブシャフトに負荷を加えながら試験を行う。

特開２０１７-１０１９５８号公報

ダイナモメータの出力軸を、模擬車輪を用いて自動車のハブベアリングの内輪と一体化されたハブシャフトに連結して試験を行う技術によれば、試験室内で自動車の試験を行う場合には、試験対象の自動車とダイナモメータが同じ室内に配置されることとなる。

このため、試験室内で試験を行うことが必須となる自動車の耐環境試験を、ダイナモメータの仕様温度範囲外となる環境を対象として行うことができない。また、高負荷運転時には、ダイナモメータの発熱により試験環境温度に影響を及ぼす可能性がある。

また、試験室内で試験を行うことが必須となる自動車のNV(騒音、振動）試験、ＥＭＣ試験において、ダイナモメータ自身が発生する騒音や振動や電磁ノイズが障害となって、適正な試験が行えないことがある。

このような問題は、試験室内の環境からダイナモメータを隔離する設備や、ダイナモメータを試験室内で遮音する設備を設ければ解決することができるが、特殊な設備となるため大幅なコストの発生が避けられない。また、既存の試験室では、スペース上の制限により、このような設備を設けられない場合もある。

本発明は、自動車のドライブシャフトに負荷を加えるダイナモメータを備えた、多様な試験に適用可能な自動車試験システムを提供することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、フロアによって区切られたフロア上方の試験体配置空間とフロア下方の床下空間を備えた試験室に設置される自動車試験システムに、前記試験体配置空間内に設置された試験対象の自動車のハブベアリングの内輪に接続されたドライブシャフトを回転可能に支持する、前記フロア上に載置された支持機構と、前記床下空間内に設置されたダイナモメータと、ダイナモメータ出力軸の回転運動の動力を、前記自動車のドライブシャフトの回転運動の動力として伝達する動力伝達機構とを備えたものである。

このような自動車試験システムに、前記支持機構を介して前記自動車のドライブシャフトに接続したハブベアリングの内輪に、当該ハブベアリングの内輪と共に回転するように接続した回転シャフトを備え、前記動力伝達機構を、ダイナモメータ出力軸の回転運動と前記回転シャフトの回転運動との間の変換を行うことにより、当該回転シャフトを介して、ダイナモメータ出力軸の回転運動の動力を、前記自動車のドライブシャフトの回転運動の動力として伝達するものとしてよい。

または、このような自動車試験システムを、前記フロアに開口を設け、前記動力伝達機構を、前記開口を通る動力伝達部材と、ダイナモメータ出力軸に連結し、ダイナモメータ出力軸の回転運動を前記動力伝達部材の運動に変換する、前記床下空間内に配置された第１運動変換部と、前記自動車のドライブシャフトに接続したハブベアリングの内輪に連結し、前記動力伝達部材の運動を前記自動車のドライブシャフトの回転運動に変換する、前記試験体配置空間内に配置された第２運動変換部とを備えたものとしてもよい。

また、上述した回転シャフトを備えた自動車試験システムは、前記フロアに開口を設け、前記動力伝達機構を、前記開口を通る動力伝達部材と、ダイナモメータ出力軸に連結し、ダイナモメータ出力軸の回転運動を前記動力伝達部材の運動に変換する、前記床下空間内に配置された第１運動変換部と、前記回転シャフトに連結し、前記動力伝達部材の運動を前記回転シャフトの回転運動に変換する、前記試験体配置空間内に配置された第２運動変換部とを備えたものとしてもよい。

また、このような自動車試験システムに、前記試験体配置空間と前記床下空間との間の、前記フロアの開口を介した熱もしくは音の伝達を抑制する抑制部材を設けることも好ましい。

このような自動車試験システムによれば、試験対象の自動車とダイナモメータとを、フロアでほぼ隔離された異なる空間に配置して自動車の試験を行うので、ダイナモメータの仕様動作範囲による制限や、ダイナモメータ自身が発生する騒音や振動や電磁ノイズの試験への影響を排することができ、自動車の耐環境試験やNV試験などの多様な試験を行うことができる。

また、ダイナモメータを試験対象の自動車と水平方向に重なる位置に設置しないので、水平方向に設置のための広い設置のためのスペースを必要とせず、面積の狭い既存の試験室にも支障なく適用することができる。

本発明によれば、自動車のドライブシャフトに負荷を加えるダイナモメータを備えた、多様な試験に適用可能な自動車試験システムを提供できる。

本発明の実施形態に係る自動車試験システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る模擬車輪の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達部の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動車試験システムの他の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動車試験システムの他の構成例を示す図である。

本発明の実施形態について説明する。
図１ａ、ｂに、本実施形態に係る自動車試験システムの構成を、試験対象の自動車２００が四輪駆動車である場合を例にとり示す。
図示するように、自動車試験システムは、試験制御システム１、センサ２を備えている。また、自動車試験システムは、ダイナモメータ３、動力伝達機構４、回転シャフト５、回転シャフト軸受６、模擬車輪７、断熱遮音部材８のセットを、４セット備えており、各セットは自動車の四輪の各々に対応している。

自動車の試験を行う試験室１０は、フロア１１によって、フロア１１の上方の試験体配置空間１０１と、フロア１１の下方の床下空間１０２に区切られており、ダイナモメータ３は床下空間１０２に配置される。

試験対象の自動車２００のハブベアリングには、車輪に代えて模擬車輪７が装着されており、試験対象の自動車２００は、模擬車輪７を介してフロア１１に支持された形態で、試験体配置空間１０１に配置される。また、試験対象の自動車２００は、フロア１１に対して移動しないように拘束される。この拘束は、たとえば、模擬車輪７に掛け回したベルトをフロア１１に固定することや、自動車２００の牽引ポイントに連結したベルトをフロア１１に固定することにより行う。

回転シャフト軸受６はフロア１１上に設置されており、回転シャフト５の一方の端部を、回転可能に軸支している。自動車２００のドライブシャフトは、自動車２００のハブベアリングのハブシャフト及びハブシャフトと一体化された内輪を介して、模擬車輪７によって回動可能に軸支されている。回転シャフト５の他方の端部は、模擬車輪７を介して自動車２００のハブベアリングの内輪に、自動車２００のドライブシャフトと共に回転するように連結されている。

動力伝達機構４は、一端がダイナモメータ３の出力軸に、他端が回転シャフト５に連結され、ダイナモメータ３と回転シャフト５の間で回転運動の動力を伝達する。したがって、ダイナモメータ３から、動力伝達機構４、回転シャフト５、模擬車輪７、ハブベアリングの内輪を介して、自動車２００のドライブシャフトに負荷や動力を伝達することができる。

動力伝達機構４は、フロア１１に設けられた小さな開口を通って、床下空間１０２のダイナモメータ３の出力軸と、試験体配置空間１０１の回転シャフト５を連結している。そして、断熱遮音部材８は、この開口を介した熱や音の伝達を、動力伝達機構４の動作を妨げない範囲内において可及的に低減するように配置されている。断熱遮音部材８としては、たとえば、多孔質や発泡体のシートなどを用いることができる。

ダイナモメータ３もしくは模擬車輪７は、ダイナモメータ３と自動車２００のドライブシャフトとの間で作用するトルクを検出するトルクセンサや、回転速度を検出する回転センサを備えており、試験制御システム１は、トルクセンサで検出したトルクや回転センサで検出した回転速度を参照しつつ、ダイナモメータ３の発生トルクや回転速度を制御する。

試験制御システム１は、センサ２や自動車２００のＥＣＵや自動車２００が備える各種の車載センサから、エンジンの回転速度、ギヤシフト状態、アクセル開度、操舵角や操舵トルクなどの自動車２００の各種状態や、自動車２００の周囲の温度などの環境の各種状態を取得しながら、ダイナモメータ３から自動車２００のドライブシャフトに加える負荷や動力を制御して、自動車２００に関わる各種計測を行う。なお、一般的には、自動車２００のドライブシャフトに、実走行時の負荷を模擬する負荷をダイナモメータ３から加える。

次に、模擬車輪７の構成を、図２を用いて説明する。
図２ａは、標準状態の自動車２００のハブベアリング周辺のようすを表したものである。標準状態とは、自動車２００が実走可能な本来の状態を指す。
図示するように、標準状態において、ハブベアリング２０１の外輪２０１１はナックル２０２に固定され、ナックル２０２を介して車体に連結されている。また、ハブベアリング２０１の外輪２０１１は内輪２０１２を回転可能に軸支しており、この内輪２０１２に自動車２００のドライブシャフト２０３が、内輪２０１２がドライブシャフト２０３と共に回動するように挿入されている。また、ハブベアリング２０１の内輪２０１２と一体化されたハブシャフトの車体外側のフランジに設けられているハブボルトを用いて、車輪２０４のホイールが、ハブベアリング２０１の内輪２０１２に固定されており、車輪２０４は、ドライブシャフト２０３、ハブベアリング２０１の内輪２０１２と共に回動する。

図２ｂは、自動車２００の車輪２０４を模擬車輪７に換装した試験実施時のようすを表している。
図示するように、模擬車輪７は、模擬ホイール７１と、模擬ホイール７１の外周側に装着したタイヤ７２と、模擬ホイール７１の中央部に連結されたアダプタディスク７３、連結シャフト７４とを有する。連結シャフト７４は、アダプタディスク７３によって回転可能に軸支されたセンターシャフト７４ａと、センターシャフト７４ａの外周側に設けられた内輪部７４ｂとより構成される。

そして、連結シャフト７４のセンターシャフト７４ａの車体内側の端を、ハブボルトを用いてハブベアリング２０１の内輪２０１２と一体化されたハブシャフトに固定し、連結シャフト７４の内輪部７４ｂを、回転シャフト５に連結したカップリング５１に固定することにより、回転シャフト５とハブベアリング２０１の内輪２０１２とが連結される。

なお、回転シャフト５を等速ジョイント（CVJ）とし、ある程度の軸ズレを許容できるようにしてもよい。
次に、動力伝達機構４について説明する。
動力伝達機構４は、ダイナモメータ３の出力軸の回転運動を、回転シャフト５の回転運動に変換する回転伝達機構であり、たとえば、図３ａに示すように、ダイナモメータ３の出力軸に固定した第１プーリ４０１と、回転シャフト５に固定した第２プーリ４０２と、第１プーリ４０１と第２プーリ４０２に掛け回したベルトやチェーン等の巻掛け媒介節４０３よりなる巻掛け伝動機構を動力伝達機構４として用いることができる。

また、動力伝達機構４としては、図３ｂに示すような、伝動シャフト４１１、伝動シャフト４１１を、鉛直方向を回転軸として回動可能に支える、フロア１１に固定された伝動シャフト軸受４１２、水平方向を回転軸とするダイナモメータ３の出力軸の回転運動を、鉛直方向を回転軸とする伝動シャフト４１１の回転運動に変換する第１ギア４１３、伝動シャフト４１１の回転運動を、自動車２００の左右方向を回転軸とする回転シャフト５の回転運動に変換する第２ギア４１４とより構成される機構等も用いることができる。ここで、第１ギア４１３、第２ギア４１４としては、ウォームギアやかさ歯車を用いることができる。たとえば、第１ギア４１３、第２ギア４１４の双方をかさ歯車とすることができる。また、第１ギア４１３をかさ歯車とし、第２ギア４１４を、伝動シャフト４１１の第２ギア４１４側をウォームとし第２ギア４１４をウォームホイールとするウォームギアとすることもできる。

また、動力伝達機構４としては、図３ｃに示すような、ダイナモメータ３の出力軸に固定した第１歯車４２１と、第１歯車４２１と噛合する、回転シャフト５に固定した第２歯車４２２とより構成される機構なども用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、実施形態におけるダイナモメータ３の向きは、図１に示した向きと異なる向きとしてもよい。
図４ａに示すように、ダイナモメータ３の向きを、図１に示した向きから、試験対象の自動車２００の左右方向について反転した向きとしてもよい。
また、ダイナモメータ３の向きは、図４ｂに示すように、出力軸の方向を試験対象の自動車２００の前後方向とする向きとしてもよい。
また、自動車試験システムは、図５ａに示すように回転シャフト５、回転シャフト軸受６を設けずに、動力伝達機構４で、試験対象の自動車２００のハブベアリング２０１の内輪２０１２に直接回転運動を伝達するように構成してもよい。

このようなハブベアリング２０１の内輪２０１２への回転運動の直接の伝達は、たとえば、図５ｂに示すように、動力伝達機構４を、ダイナモメータ３の出力軸に固定した第１プーリ４０１と、自動車２００のハブベアリング２０１の内輪２０１２に連結した第３プーリ４０４と、第１プーリ４０１と第３プーリ４０４に掛け回したベルトやチェーン等の巻掛け媒介節４０３とより構成すると共に、第３プーリ４０４を、模擬車輪７の連結シャフト７４に連結することにより、模擬車輪７によって、第３プーリ４０４と自動車２００のハブベアリング２０１の内輪２０１２を回動可能に支えることにより行える。

以上では、試験対象の自動車２００が四輪駆動の自動車である場合を例にとり説明したが、試験対象の自動車２００が前輪駆動もしくは後輪駆動の自動車である場合にも、以上の構成を適用し、ダイナモメータ３から従輪に実走行時相当の回転を行わせる動力を加えてもよい。ただし、自動車２００の従輪が停止していても自動車２００の制御等に問題が生じない場合には、ダイナモメータ３、動力伝達機構４、回転シャフト５、回転シャフト軸受６、模擬車輪７、断熱遮音部材８のセットは、駆動輪に対してのみ設けてよい。

また、以上の実施形態では、模擬車輪７で、自動車２００のドライブシャフト２０３や、回転シャフト５の自動車２００側の端部を軸支したが、これらの軸支は、模擬車輪７を用いない形態で行ってよい。たとえば、これらの軸支は、模擬車輪７をフロア１１上に固定した軸受に置換した構成で行ってよい。

また、模擬車輪７と共に、フロア１１上に設けた中間軸受で回転シャフト５を自動車２００近くの位置で軸支し、軸心の移動を抑制してもよい。
以上のように、本実施形態によれば、試験対象の自動車２００とダイナモメータ３とを、フロア１１でほぼ隔離された異なる空間に配置して自動車２００の試験を行うので、ダイナモメータ３の仕様動作範囲による制限や、ダイナモメータ３自身が発生する騒音や振動や電磁ノイズや熱の試験への影響を排することができ、自動車２００の耐環境試験やNV試験などの多様な試験を行うことができる。

また、本実施形態の自動車試験システムは、ダイナモメータ３を試験対象の自動車２００と水平方向に重なる位置に設置しないので、設置に、水平方向に広いスペースを必要とせず、面積の狭い既存の試験室１０にも支障なく適用することができる。

１…試験制御システム、２…センサ、３…ダイナモメータ、４…動力伝達機構、５…回転シャフト、６…回転シャフト軸受、７…模擬車輪、８…断熱遮音部材、１０…試験室、１１…フロア、５１…カップリング、７１…模擬ホイール、７２…タイヤ、７３…アダプタディスク、７４…連結シャフト、７４ａ…センターシャフト、７４ｂ…内輪部、１０１…試験体配置空間、１０２…床下空間、２００…自動車、２０１…ハブベアリング、２０２…ナックル、２０３…ドライブシャフト、２０４…車輪、４０１…第１プーリ、４０２…第２プーリ、４０３…媒介節、４０４…第３プーリ、４１１…伝動シャフト、４１２…伝動シャフト軸受、４１３…第１ギア、４１４…第２ギア、２０１１…外輪、２０１２…内輪。

Claims (5)

1. フロアによって区切られたフロア上方の試験体配置空間とフロア下方の床下空間を備えた試験室に設置される自動車試験システムであって、
   前記試験体配置空間内に設置された試験対象の自動車のハブベアリングの内輪に接続されたドライブシャフトを回転可能に支持する、前記フロア上に載置された支持機構と、
   前記床下空間内に設置されたダイナモメータと、
   ダイナモメータの出力軸の回転運動の動力を、前記自動車のドライブシャフトの回転運動の動力として伝達する動力伝達機構とを備えたことを特徴とする自動車試験システム。
2. 請求項１記載の自動車試験システムであって、
   前記支持機構を介して前記自動車のドライブシャフトに接続したハブベアリングの内輪に、当該ハブベアリングの内輪と共に回転するように接続した回転シャフトを備え、
   前記動力伝達機構は、ダイナモメータの出力軸の回転運動と前記回転シャフトの回転運動との間の変換を行うことにより、当該回転シャフトを介して、ダイナモメータの出力軸の回転運動の動力を、前記自動車のドライブシャフトの回転運動の動力として伝達することを特徴とする自動車試験システム。
3. 請求項１記載の自動車試験システムであって、
   前記フロアは開口を有し、
   前記動力伝達機構は、前記開口を通る動力伝達部材と、ダイナモメータの出力軸に連結し、ダイナモメータの出力軸の回転運動を前記動力伝達部材の運動に変換する、前記床下空間内に配置された第１運動変換部と、前記自動車のドライブシャフトに接続したハブベアリングの内輪に連結し、前記動力伝達部材の運動を前記自動車のドライブシャフトの回転運動に変換する、前記試験体配置空間内に配置された第２運動変換部とを有することを特徴とする自動車試験システム。
4. 請求項２記載の自動車試験システムであって、
   前記フロアは開口を有し、
   前記動力伝達機構は、前記開口を通る動力伝達部材と、ダイナモメータの出力軸に連結し、ダイナモメータの出力軸の回転運動を前記動力伝達部材の運動に変換する、前記床下空間内に配置された第１運動変換部と、前記回転シャフトに連結し、前記動力伝達部材の運動を前記回転シャフトの回転運動に変換する、前記試験体配置空間内に配置された第２運動変換部とを有することを特徴とする自動車試験システム。
5. 請求項３または４記載の自動車試験システムであって、
   前記試験体配置空間と前記床下空間との間の、前記フロアの開口を介した熱もしくは音の伝達を抑制する抑制部材を有することを特徴とする自動車試験システム。

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