JP4230417B2 - ブレーキ試験装置の空調システム - Google Patents

Description

この発明は、サーキット走行シミュレーション用等のブレーキ試験装置に関し、特に車速に追従したブレーキ冷却風を出す空調システムに関するものである。

近年、モータスポーツへの注目度が高まるとともに、レース用マシンの性能を評価する試験機やシミュレーション装置のニーズが増加している。シミュレーションには、コンピュータ上で実機モデルを構築するバーチャルシミュレーションと実機を用いて試験するリアルシミュレーションとの二つの方法があるが、レース用は「車速、加減速度」が高いため、リアルシミュレーションでは「容量、車速、加減速度」の３要素を如何に実現するかがポイントとなる。

ブレーキの試験はブレーキ試験装置により行うが、特に、サーキット走行シミュレーション用のブレーキ試験装置においては、急ブレーキを何回も掛けるなどの特殊な運転状態があり、ブレーキ制動による発熱量が大きく、またサーキットの周回等に対応して冷却風の方向も大きく変化させる必要がある。

特許文献１においては、ブロワの送風速度をブレーキの作動状態に応じて変化させ、実使用時の環境条件に応じた試験を行うことができるようにしたブレーキテスタが示され、特許文献２においては、車両の両輪に設けた一対のブレーキの加速、制動の試験を行う際に、各ブレーキの温度差が許容範囲内にあるようにして、試験精度を向上させるようにしたブレーキの試験装置が示されている。
特公平６−４３９４０号公報 特開２０００２ー４８６８６号公報

しかしながら、サーキット走行シミュレーション用等のブレーキ試験装置においては、ブレーキ制動による発熱量が大きく、連続運転での実際の熱負荷が再現しなかった。又、冷却風の方向も大きく変化した。このため、ブレーキ試験装置においても、これらの特殊条件に対応する必要があった。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、連続運転での実際の熱負荷を再現させることができるとともに、冷却風の方向も変化させることができるブレーキ試験装置の空調システムを得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係るブレーキ試験装置の空調システムは、駆動モータと、駆動モータの回転を制動する車両用のブレーキと、ブレーキの制動トルクを検出するトルクメータとからなるブレーキダイナモメータを複数台備えたブレーキ試験装置において、外気を吸入して各ブレーキダイナモメータのブレーキに供給する給気ダクトと、給気ダクトに設けられ、空気を各ブレーキに吹き付ける給気ファンと、給気ダクトに設けられ、一次空気の温度、湿度を調整する空調機と、給気ダクトに設けられ、給気ダクト内の風速を制御するダンパと、各ブレーキからの排気を外部に排出する排気ダクトと、排気ダクトに設けられ、排気の排出を行う排気ファンとを備え、前記ファンの駆動により新鮮な空気をとりいれ、車速に追従したブレーキ冷却風を出すとともに、少なくとも一つのブレーキに対する給排気方向が変更可能となるように、給気ダクト及び排気ダクトの配置を変更可能としたものである。

以上のようにこの発明の請求項１によれば、複数台のブレーキダイナモメータの各ブレーキに空気を空調機により温度、湿度を調整し、さらにダンパにより車速に追従した風速を調整して吹き付け、排気を外部に排出しており、発熱量が大きいブレーキを効率的に冷却することができ、実際の熱負荷を再現させることができる。又、ブレーキに対する給気ダクト及び排気ダクトの配置を変更することができ、ブレーキに対する給排気方向即ち冷却風の方向を容易に変更することができ、ブレーキの取付位置の変更やサーキット走行に対応した冷却風の方向変更を容易に行うことができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図２はこの発明の実施最良形態によるサーキット走行シミュレーション用のブレーキ試験装置のシステム構成図を示す。このブレーキ試験装置はブレーキ制動時における負荷変化をリアルタイムに制御し、テストコースの走行再現によるブレーキ性能試験を主目的としたリアルシミュレーション装置であるが、一般乗用車用のブレーキ性能試験機能も有している。図において、１，２はブレーキダイナモメータであり、ブレーキダイナモメータ１，２はそれぞれ駆動モータ３，４と、駆動モータ３，４をそれぞれ制動する被試験機である車両用のブレーキ５，６と、ブレーキ５，６の制動トルクをそれぞれ検出するトルクメータ７，８とから構成されている。

９，１０はそれぞれ駆動モータ３，４を制御する駆動モータ制御盤であり、インバータ等の電力変換器等を内蔵して駆動モータ３，４と共にダイナモメータを構成し、ブレーキ５，６の回転側を試験速度まで加速して定速駆動する。又、駆動モータ制御盤９，１０は試験前は試験条件、即ち試験に際してのダイナモメータの試験速度、ブレーキ５，６の制動油圧や制動トルク、試験回数等の制御出力を発生し、試験中はブレーキ５，６等からの各種計測データを取り込む。１１，１２は空調設備及び排気設備であり、空調設備１１は外気を空調してブレーキ５，６に吹き付け、排気設備１２は排気を屋外に排出する。コンピュータ１３は駆動モータ制御盤９，１０及び空調設備１１の制御を行い、試験者による各種試験条件の設定（走行抵抗や補助減速成分の設定等）、試験開始操作及び試験結果情報の収集（ブレーキ力の抽出や計測データの保管、処理等）を行い、計測盤１４は計測データの収集を行う。

図１は空調設備１１及び排気設備１２等からなる空調システムの系統図を示し、１５は温度が２０℃、相対湿度（ＲＨ）が６０％程度の外気を吸入する給気ダクトであり、給気ダクト１５は給気ダクト１６〜２１と連通している。２２は給気ダクト１６に設けられた給気ファンであり、空気を各ブレーキダイナモメータ１，２のブレーキ５，６に吹き付けるために設けられている。又、給気ダクト１６には空調機２３が設けられ、空気の温度、湿度を調整する。空調機２３には電気ヒータ２４、冷却コイル２５及び蒸気受入部２６が設けられ、冷却コイル２５には管路２７を介してスクリュー冷凍機２９が接続され、空調機２３を通る給気を冷却する。又、蒸気受入部２６には蒸気管３０が接続され、空調機２３を通る給気に湿気が与えられる。管路２７及び蒸気管３０には弁３１，３２が設けられ、また給気ダクト１６の出口には湿度センサ３３及び温度センサ３４が設けられ、湿度センサ３３の計測値に応じて弁３２の開度が制御されて空調機２３の湿度が制御されるとともに、温度センサ３４の計測値に応じて電気ヒータ２４及び弁３１が制御され、空調機２３の温度が制御される。

又、給気ダクト１７〜２０にはそれぞれ内部を通流する給気の風速を制御するダンパ３５〜３８が設けられるとともに、給気ダクト１９，２０には風速計３９，４０が設けられ、この風速計３９，４０の計測値に応じてダンパ３６〜３８の開度が制御され、給気の風速制御が行われる。

４１〜４３は各ブレーキ５，６からの排気を外部（屋外）に排出するための排気ダクトであり、排気ダクト４１〜４３には排気中の塵埃を除去するためのフィルタボックス４４と、排気の排出を行う排気ファン４５と、ダンパ５３が設けられる。又、４６は仕切壁であり、給気ダクト１５，１９，２０及び排気ダクト４１，４２が貫通している。又、給気ダクト１９の給気ダクト２１の分岐後の部分及び給気ダクト２１の入口部分に切換板４７，４８が着脱自在に設けられ、また排気ダクト４１における給気ダクト２１の出口部分と排気ダクト４３の出口部分との間の部分及び排気ダクト４３の出口部分に切換板４９，５０が着脱自在に設けられている。

走行試験は、駆動系においては、ブレーキダイナモメータ１，２の駆動モータ３，４及びブレーキ５，６を制御し、車速、補助減速力、走行抵抗、あるいはブレーキ５，６の油圧やブレーキトルク等を種々変化させて行い、ブレーキ５，６によりそれぞれ駆動モータ３，４を制動した際の制動トルクをトルクメータ７，８により測定する。一方、空調システムにおいては、例えば、まず、切換板４８，５０を取り付け、切換板４７，４９は取り付けない。ここで、給気ファン２２及び排気ファン４５を駆動すると、新鮮な一次空気が給気ダクト１５、１６を経て空調機２３に導入され、空調機２３において温度、湿度を調整される。その後、給気は給気ダクト１７〜２０に流れ、ダンパ３５〜３８により風速を制御され、給気ダクト１９，２０からの空気はブレーキ５，６に吹き付けられる。ブレーキ５，６においては制動時に摩擦熱を発生するので、冷却空気を吹き付けて冷却する。なお、図１において、白矢印５１は基本的に給気（冷風）を表し、斜線矢印５２は基本的に排気（熱風）を表す。ブレーキ５，６からの排気は排気ダクト４１，４２を介して屋外に排出される。

又、切換板４８，５０を除去して切換板４７，４９を取り付けると、給気は給気ダクト１９から給気ダクト２１に流れ、排気ダクト４１を通ってブレーキ５に吹き付けられた後、排気は給気ダクト１９から排気ダクト４３を通り、排気ダクト４１を通って屋外に排出される。このように、切換板４７〜５０の着脱により給気ダクト及び排気ダクトの配置を変更し、ブレーキ５に対する冷却風の吹付方向を逆にすることができ、駆動モータ３の回転方向の変更との組み合わせ等により、車両の前後左右のブレーキの取付位置あるいはサーキットの周回等に応じた冷却風の方向変化に対応することができる。

一般乗用車における高負荷試験では車両減速度にして０．６〜１Ｇの試験までしか行わないが、このシステムは最大４Ｇを超える車両減速度の試験を可能とするため、フライホイルレス化や高剛性フランジ形軸トルクメータを採用して機械装置の剛性を高め、ブレーキ冷却風はダンパ制御による風速制御を採用した。即ち、レース用車両及び一般用車両の慣性補償を全電気慣性制御で対応できるように駆動モータ３，４の慣性量の最適値を求め、フライホイルレス化を実現した。又、ブレーキトルクの計測応答周波数を高めるため、トルクメータ７，８に軸トルクメータ方式を採用した。即ち、駆動モータ３，４の先端に高剛性フランジ形軸トルクメータを設置し、機械装置の小形化と高剛性化を図った。

電気慣性制御方式は駆動力オブザーバ速度制御方式を採用した（特願平９−２６５９８９号参照）。この方式は、駆動力オブザーバによりブレーキ側からの制動力を演算し、「減速力＝ブレーキ制動力＋補助減速成分＋走行抵抗（機械装置のメカロスを含む。）」により減速力を求める。この減速力により設定された慣性を減速する理論減速度を演算し、理論減速度を積分して理論速度を求め、設定した理論速度になるように駆動モータ３，４を制御する。このような駆動力オブザーバ速度制御方式は、目標速度に対して偏差が発生しない。高精度で高速応答が可能である。慣性設定許容範囲が広い、等の特長がある。

上記した実施最良形態においては、従来、ブレーキ制動による発熱量が大きく、連続運転での実際の熱負荷の再現性に問題が生じていたが、ブレーキダイナモメータ１，２のブレーキ５，６に新鮮な一次空気を空調機２３により空調した後車速に追従した冷却風を吹き付け、排気は外部に排出するようにしたので、ブレーキ５，６は効果的に冷却され、ブレーキ熱負荷を再現させることができる。又、ブレーキ５，６に対する給気ダクト１５〜２１及び排気ダクト４１〜４３の配置を、切換板４７〜５０の着脱により変更することができるようにしており、駆動モータ３，４の駆動方向の変更との組み合わせによりブレーキ５，６の取付位置の変更やサーキット走行に対応した走行方向の変更に対応することができる。

又、２つのブレーキダイナモメータ１，２を制御的に統合させ、デュアルセットとして使用することができるとともに、ブレーキダイナモメータ１，２をシングル２セットとして使用することもできる。又、電気慣性制御によるフライホイルレス化をしているので、設置スペースを小さくすることができる。また、テストコースでの実走行データあるいは任意設定データ（速度、ブレーキ５，６の油圧、減速度など）を使用し、環境条件（温度、湿度、風速）を設定した走行シミュレーションが可能となる。さらに、ブレーキ５，６の冷却風の環境条件は５〜４０℃、３０〜９５％（相対湿度）の湿り空気線図範囲内の任意点を制御可能であり、風速はダンパ制御により０から９５ｍ／ｓまでを約３５秒で変更可能である。

なお、この発明は、ブレーキダイナモメータを実車と対応して４つ設けた場合にも適用することができる。

この発明の実施最良形態によるブレーキ試験装置の空調システムの系統図である。 この発明の実施最良形態によるサーキット走行シミュレーション用ブレーキ試験装置のシステム構成図である。

符号の説明

１，２…ブレーキダイナモメータ
３，４…駆動モータ
５，６…ブレーキ
７，８…トルクメータ
９，１０…駆動モータ制御盤
１１…空調設備
１２…排気設備
１３…コンピュータシステム
１４…計測盤
１５〜２１…給気ダクト
２２…給気ファン
２３…空調機
３５〜３８，５３…ダンパ
４１〜４３…排気ダクト
４５…排気ファン
４７〜５０…切換板

Claims (1)

1. 駆動モータと、駆動モータの回転を制動する車両用のブレーキと、ブレーキの制動トルクを検出するトルクメータとからなるブレーキダイナモメータを複数台備えたブレーキ試験装置において、外気を吸入して各ブレーキダイナモメータのブレーキに供給する給気ダクトと、給気ダクトに設けられ、空気を各ブレーキに吹き付ける給気ファンと、給気ダクトに設けられ、空気の温度、湿度を調整する空調機と、給気ダクトに設けられ、給気ダクト内の風速を制御するダンパと、各ブレーキからの排気を外部に排出する排気ダクトと、排気ダクトに設けられ、排気の排出を行う排気ファンとを備え、前記ファンの駆動により新鮮な空気をとりいれ、車速に追従したブレーキ冷却風を出すとともに、少なくとも一つのブレーキに対する給排気方向が変更可能となるように、給気ダクト及び排気ダクトの配置を変更可能としたことを特徴とするブレーキ試験装置の空調システム。

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