JP3444163B2 - エンジンおよびドライブトレーンの性能試験装置とトルク検出装置 - Google Patents

エンジンおよびドライブトレーンの性能試験装置とトルク検出装置

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JP3444163B2 JP29075497A JP29075497A JP3444163B2 JP 3444163 B2 JP3444163 B2 JP 3444163B2 JP 29075497 A JP29075497 A JP 29075497A JP 29075497 A JP29075497 A JP 29075497A JP 3444163 B2 JP3444163 B2 JP 3444163B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンまたはド
ライブトレーンの少なくとも一方の性能試験を行える試
験装置、およびこの試験装置に適用されるトルク検出装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両に搭載されるエンジンの性能試験の
最も一般的なものは、単体エンジンの出力軸に直接ダイ
ナモおよび車両の等価慣性を連結し、出力性能などを測
定する試験である。しかし、このエンジン単体のテスト
では、実際の走行時のように、急なアクセルワークや、
急制動などの過渡的なエンジンの挙動を観ることができ
ない。これは、トランスミッション、プロペラシャフ
ト、ディファレンシャルギアなどからなるドライブトレ
ーンの、がたやたわみなどが考慮されないためである。
【0003】また、ドライブトレーンの性能試験は、エ
ンジンで駆動する代わりに、電動モータで駆動して伝達
性能などの試験を行うのが一般的である。しかし、電動
モータでは、レシプロエンジン特有の、1回転中のトル
ク変動および回転速度変動などを再現することが困難で
トランスミッションなどのギアの歯打ち音などの試験は
できない。また、前述のように、急加速、急減速時など
の挙動を試験することができなかった。
【0004】前述のような、過渡的な特性を試験するた
めに、実開昭57−179138号公報には、エンジン
の出力をトランスミッションおよびプロペラシャフトを
介して電気動力計に伝え、試験を行う装置が開示されて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記公報の試
験装置は、エンジンの特性に関しては、その出力はドラ
イブトレーンを介して検出しているため、既知の性能を
有するドライブトレーンを装着して試験を行う必要があ
る。また、ドライブトレーンは、これに含まれる軸やギ
アなどがたわむことによって、エンジンのトルク変動を
吸収するので、エンジンのトルク変動にかかる特性を十
分に試験することができない。一方、ドライブトレーン
の性能に関しては、入力されるトルクを知るために、既
知の性能を有するエンジンによって試験を行う必要があ
る。
【0006】しかし、エンジンおよびトランスミッショ
ン単体の性能をあらかじめ試験するためには、そのため
の工数、設備を必要とする。また、単体試験時の性能と
同一性能を補償し、試験精度を高めるために、エンジン
の吸排気系の条件、吸入空気温度、冷却水温、油温、ト
ランスミッションの油温など、環境条件を同一にする必
要があり、多額の設備投資が必要になる。
【0007】また、エンジンのトルク変動により生じる
挙動の解析など、微視的な解析は、ほとんどできない。
【0008】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたもので、エンジンとドライブトレーンを結合した
状態で、各々の性能試験を行うことができる装置を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかるエンジンおよびドライブトレーン
の性能試験装置は、エンジンの出力をドライブトレーン
を介して、車両走行状態を模擬する負荷手段にて吸収
し、前記エンジンおよび前記ドライブトレーンの少なく
とも一方の性能の試験が可能な性能試験装置であって、
前記エンジンとドライブトレーンの間の伝達トルクを検
出する第1トルク検出手段と、前記ドライブトレーンの
出力トルクを検出する第2トルク検出手段と、を有して
いる。
【0010】第1トルク検出手段により、エンジンの出
力トルクを検出することができ、エンジンの出力に関す
る性能を試験することが可能となる。また、第1トルク
検出手段により検出されるトルクは、ドライブトレーン
の入力トルクであり、第2トルク検出手段によりドライ
ブトレーンの出力トルクも検出することができるので、
ドライブトレーンの伝達特性などの性能試験をすること
ができる。そして、このように、同時にエンジンとドラ
イブトレーンの性能試験を行うことができるので、単体
試験を行う工数および設備を削減することができる。ま
た、単体試験時と同等の環境条件を整える必要もない。
【0011】さらに、前記第1トルク検出手段は、前記
エンジンの出力トルクを前記ドライブトレーンに伝達す
るねじれ軸と、前記ねじれ軸のねじれ角を検出するねじ
れ角検出手段を有し、前記ねじれ角に基づき前記伝達ト
ルクを検出するものとすることができる。
【0012】さらに、前記ねじれ軸は、ドライブトレー
ンの少なくとも一部を覆うケースと前記エンジンの本体
との少なくとも一方に固定された支持部材に固定された
第1ベアリングに支持され、前記ねじれ角検出手段は、
前記第1ベアリングとは別の第2ベアリングを介してね
じれ軸に支持されるものとすることができる。これによ
れば、ねじれ角検出手段にかかる荷重を小さなものとす
ることができ、この損傷を防止することができる。
【0013】さらに、前記エンジンは、その出力軸に取
り付けられ、エンジンの回転振動を低減するダンパを含
み、前記ねじれ軸は、そのばね定数が前記ダンパのばね
定数の約10倍とすることができる。これによれば、ト
ルクの検出精度を確保しつつねじれ軸のたわみによる影
響を小さくすることができる。
【0014】また、本発明の他の態様であるトルク検出
装置は、エンジンとトランスミッションの間に配置さ
れ、当該エンジンと当該トランスミッションの間の伝達
トルクを検出するトルク検出装置であって、前記エンジ
ンの出力部と前記トランスミッションの入力部とに、そ
の両端が各々結合するねじれ軸と、前記ねじれ軸のねじ
れに基づき前記伝達トルクを検出するトルク検出手段と
を有している。
【0015】さらに、このトルク検出装置は、前記エン
ジンの本体と前記トランスミッションのケースの間に介
在し、両者を連結する連結ケースを有し、前記ねじれ軸
は、前記連結ケースに回動可能に支持され、前記トルク
検出手段は、前記ねじれ軸のねじれ角を検出するねじれ
角検出手段を有し、当該ねじれ角検出手段は、前記ねじ
れ軸のみに支持されているものとすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)を、図面に従って説明する。図1に
は、本実施形態のエンジンおよびドライブトレーンの性
能試験装置の概略構成が示されている。エンジン10
と、ドライブトレーンの一部であるハイブリッドビーク
ルユニット(以下、HVユニットと記す)12との間に
は、車載時にはない、第1トルク検出器14が配置され
ている。車載時には、エンジン10とHVユニット12
は、直接結合されている。エンジン10は、車載時とほ
ぼ同等の吸気系16、排気系18および燃料供給系20
を備えている。HVユニット12は、エンジン10の回
転速度を変更する変速機と、エンジン10の出力により
発電し、また電力の供給により車両を駆動するモータジ
ェネレータを含んでいる。HVユニット12により発電
された電力は、バッテリシミュレータ22に送られ、ま
た逆にHVユニット12が電力を必要とする場合は、バ
ッテリシミュレータ22から電力が供給される。HVユ
ニット12の出力は、プロペラシャフト24を介して走
行時の負荷を発生する走行負荷モータ26に送られる。
走行負荷モータ26には、車両の等価慣性を与えるウエ
イト28が結合されている。また、プロペラシャフト2
4には、このシャフトにかかるトルクを検出するための
第2トルク検出器30が配置されている。第2トルク検
出器30は、第1トルク検出器14と同様、ねじれ軸を
有し、このねじれ角に基づきトルクを検出するものであ
る。
【0017】図2には、第1トルク検出器14の概略構
成が示されている。エンジン10の出力軸32の先端に
は、ねじり振動を軽減するダンパを備えたフライホイー
ル34が取り付けられている。フライホイール34の中
央部には、車載時にはHVユニット12の入力軸36の
先端のスプライン38と嵌合するスプラインが切られた
結合部40が設けられている。この結合部40には、一
端の外周にスプライン38と同じスプラインが切られた
エンジン側段付きスリーブ42の一端が挿入されてい
る。このエンジン側段付きスリーブ42の他端の内周に
は、液圧カップリング44を介してねじれ軸46の一端
が配置されている。液圧カップリング44は、図3に示
すように内部に液体48を封入可能となっている。そし
て、液圧を高めると、エンジン側段付きスリーブ42の
内面と、ねじれ軸46の外周面に密着し、摩擦力によっ
てこれらを結合する。したがって、スプラインやキーに
よる結合を採った場合に生じるがたが全くなくなり、車
載時の振動系により近いものとなる。
【0018】エンジン10の本体、すなわちシリンダブ
ロック50やオイルパン52などとHVユニット12を
覆うHVユニットケース54とは、連結ケース56を介
して、結合されている。前述のねじれ軸46は、この連
結ケース56にふたつの第1ベアリング58を介して支
持されている。ねじれ軸46には、軸方向に所定の間隔
をあけて、ふたつの回転角検出ギア60が配置されてい
る。さらに、ねじれ軸46には、ふたつの第2ベアリン
グ62を介してセンサケース64が支持されている。こ
のセンサケース64は、前述のふたつの回転角検出ギア
60を覆っている。また、このセンサケース64には、
回転角検出ギア60の外周の凹凸を検出する磁気ピック
アップ66が、ふたつの回転角検出ギア60に対応して
ふたつ配置されている。さらに、このセンサケース64
の、連結ケース56に対する回転は、図示しない回転止
めによって規制されている。また、第2ベアリング62
は、ねじれ軸46に加わる力を受けないので、破損の可
能性が少なく、磁気ピックアップ66や回転角検出ギア
60などの、破損を防止することができる。
【0019】ねじれ軸46のHVユニット12側の端部
においても液圧カップリング44が配置され、ねじれ軸
46とHVユニット側段付きスリーブ68の一端が結合
されている。HVユニット側段付きスリーブ68の他端
の内周には、スプラインが切られ、HVユニット入力軸
36の端部に設けられたスプライン38に嵌合してい
る。
【0020】以上の構成により、エンジン10とHVユ
ニット12の間のトルク伝達は、ねじれ軸46が負うこ
ととなり、ねじれ軸46には伝達されるトルクに応じた
ねじれが発生する。このねじれの角度(以下、ねじれ角
と記す)は、ふたつの回転角検出ギア60の凹凸の位相
差に基づき検出することができる。回転角検出ギア60
の凹凸は、磁気ピックアップ66により検出され、これ
らの出力する信号波形の位相差により、ねじれ軸46の
ねじれ角を検出することができる。このねじれ角に基づ
きねじれ軸46に加わるトルクを算出することができ
る。この算出は、ねじれ軸46に既知の値のトルクをか
け、このときのねじれ角を測定することによって、あら
かじめねじれ角とトルクの関係を求めておき、この関係
に基づき行うことができる。また、ねじれ角が円柱など
の単純な形状で、その寸法、物性値などが定まっていれ
ば、比較的単純な計算でねじれ角からトルクを算出する
こともできる。
【0021】このように、ねじれ軸46はトルクを検出
するために、それ自身ねじれる必要がある、すなわちね
じれ剛性があまり高くては、トルクの測定精度が十分に
採れなくなる。一方、ねじれ剛性が低いと、エンジンの
出力部からドライブトレーンの出力部までのねじれに関
する振動系が、車載時と異なってしまうので、試験精度
が低くなる。本実施形態のねじれ振動系の中で最もねじ
れ剛性が低いのは、フライホイール34に設けられたダ
ンパであり、ねじれ軸46のねじれ剛性が、この部分の
ねじれ剛性より十分高ければ、ねじれ軸46が振動系に
与える影響を無視することができる。そこで、本実施形
態においては、ねじれ軸46の剛性を、ねじれダンパの
剛性の1/10程度としている。
【0022】以上の試験装置により、エンジン10の出
力トルクは、第1トルク検出器14にて検出することが
できる。また、HVユニット12の入出力トルクは、各
々第1、第2トルク検出器14,30により検出するこ
とができる。また、たとえばエンジン10の始動時のよ
うに、HVユニット12でエンジン10を駆動する場
合、HVユニットからエンジン10に伝達するトルク
は、第1トルク検出器14により検出することができ
る。これによれば、単独でエンジン10およびHVユニ
ット12の性能試験を行わずとも、本実施形態の試験装
置により双方の単体試験を行うことができる。
【0023】HVユニット12は、モータジェネレータ
により、それ自身もトルクを吸収したり発生したりする
ので、本実施形態のように、HVユニット12の入出力
トルクを検出することにより、より様々な状況下での挙
動を試験することができる。
【0024】なお、本実施形態においては、HVユニッ
ト12を含むドライブトレーンを試験対象としている
が、これに限らず、通常の多段変速機を含むトランスミ
ッション、連続可変レシオ変速機(CVT)を含むトラ
ンスミッションなどを含むドライブトレーンであって
も、同様に性能試験をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態のエンジンおよびドライブトレー
ンの性能試験装置の概要構成を示す図である。
【図2】 第1トルク検出器14の詳細を示す図であ
る。
【図3】 液圧カップリングの動作を説明する図であ
る。
【符号の説明】
10 エンジン、12 HVユニット、14 第1トル
ク検出器、26 走行負荷モータ、30 第2トルク検
出器、34 フライホイール、36 HVユニット入力
軸、44 液圧カップリング、46 ねじれ軸、54
HVユニットケース、56 連結ケース、58 第1ベ
アリング、60 回転角検出ギア(ねじれ角検出手
段)、62 第2ベアリング、64 センサケース、6
6 磁気ピックアップ(ねじれ角検出手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 15/00 G01L 3/10 G01M 17/007

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの出力をドライブトレーンを介
    して、車両走行状態を模擬する負荷手段にて吸収し、前
    記エンジンおよび前記ドライブトレーンの少なくとも一
    方の性能の試験が可能な性能試験装置であって、 前記エンジンとドライブトレーンの間の伝達トルクを検
    出する第1トルク検出手段と、 前記ドライブトレーンの出力トルクを検出する第2トル
    ク検出手段と、 を有し、 前記第1トルク検出手段は、前記エンジンの出力トルク
    を前記ドライブトレーンに伝達するねじれ軸と、前記ね
    じれ軸のねじれ角を検出するねじれ角検出手段を有し、
    前記ねじれ角に基づき前記伝達トルクを検出するもので
    ある、 エンジンおよびドライブトレーンの性能試験装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のエンジンおよびドライ
    ブトレーンの性能試験装置であって、 前記ねじれ軸は、ドライブトレーンの少なくとも一部を
    覆うケースと前記エンジンの本体との少なくとも一方に
    固定された支持部材に固定された第1ベアリングに支持
    され、 前記ねじれ角検出手段は、前記第1ベアリングとは別の
    第2ベアリングを介してねじれ軸に支持される、 エンジンおよびドライブトレーンの性能試験装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のエンジンおよびドライ
    ブトレーンの性能試験装置であって、 前記エンジンは、その出力軸に取り付けられ、エンジン
    の回転振動を低減するダンパを含み、 前記ねじれ軸は、そのばね定数が前記ダンパのばね定数
    の約10倍である、 エンジンおよびドライブトレーンの性能試験装置。
  4. 【請求項4】 エンジンとトランスミッションの間に配
    置され、当該エンジンと当該トランスミッションの間の
    伝達トルクを検出するトルク検出装置であって、 前記エンジンの出力部と前記トランスミッションの入力
    部とに、その両端が各々結合するねじれ軸と、 前記ねじれ軸のねじれに基づき前記伝達トルクを検出す
    るトルク検出手段と、を有する、トルク検出装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のトルク検出装置であっ
    て、 前記エンジンの本体と前記トランスミッションのケース
    の間に介在し、両者を連結する連結ケースを有し、 前記ねじれ軸は、前記連結ケースに回動可能に支持さ
    れ、 前記トルク検出手段は、前記ねじれ軸のねじれ角を検出
    するねじれ角検出手段を有し、当該ねじれ角検出手段
    は、前記ねじれ軸のみに支持されている、 トルク検出装置。
JP29075497A 1997-10-23 1997-10-23 エンジンおよびドライブトレーンの性能試験装置とトルク検出装置 Expired - Lifetime JP3444163B2 (ja)

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