JP6310828B2 - 自動車試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、シャシーダイナモメータを用いた二輪駆動自動車の試験装置に関するものである。

シャシーダイナモメータを用いた二輪駆動自動車の試験装置としては、二輪駆動自動車の駆動輪が載せ置かれる当該駆動輪に対して路面を模擬するローラと、前記ローラを駆動するモータとを備え、二輪駆動自動車の従動輪を静止させたまま、モータでローラを駆動し二輪駆動自動車の試験を行う二輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータが知られている（たとえば、特許文献１）
また、自動車の試験装置としては、車輪のハブにタイヤのホイールに代えて連結される軸受部と、軸受部の外周側に軸受部と同軸に設けられた、軸受部の外周面をベアリングを介して支持するタイヤ装着部と、タイヤ装着部の外周面上に装着されたタイヤと、軸受部にトルクを加えるダイナモメータとを備えた試験装置も知られている（たとえば、特許文献２）。

特開２０１３-１８５９５８号公報 特開２０１０-１２１９８８号公報

二輪駆動自動車としては、ＡＢＳ等の電子制御ブレーキシステムや車両安定制御システムなどとして、駆動輪と従動輪の双方が回転していることを前提とする自動制御を行う自動制御システムが組み込まれているものがある。

そして、このような自動制御システムが組み込まれた二輪駆動自動車の試験は、上述した二輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータを用いて従動輪を静止させたまま駆動輪のみを回転させる形態では、自動車の自動制御システムを実走行時と同様に動作させることができないために、適正に行うことができない。

そこで、本発明は、二輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータを用いて、駆動輪と従動輪の双方が回転していることを前提とする自動制御を行う自動制御システムが組み込まれている二輪駆動自動車の試験を行えるようにすることを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、自動車の試験を行う自動車試験装置に、自動車の前輪と後輪のうちの実走行時に常時駆動される車輪を第１の車輪、他方の車輪を第２の車輪として、前記第１の車輪が載置されるローラと、当該ローラに接続したモータと、前記ローラの回転速度を計測する回転計とを備えたシャシーダイナモメータと、車軸駆動装置と、制御装置とを備えたものである。ただし、前記車軸駆動装置は、前記自動車の第２の車輪用のハブに連結されたハブ取付部材と、前記ハブ取付部材を回転駆動する車軸駆動モータと、前記ハブ取付部材の外周面を回動可能に支持するタイヤ装着部と、前記タイヤ装着部の外周面上に装着されたタイヤとを備えている。また、前記制御装置は、前記回転計が計測しているローラの回転速度に応じて、前記ローラの外周面の周速度と、前記自動車の実走行時に前記第２の車輪に用いられるタイヤである実タイヤが前記車軸駆動モータの回転速度で回転していると想定した場合の前記実タイヤの外周面の周速度との差が、所定の目標値となるように、前記車軸駆動モータの回転速度を制御するものである。

ここで、このような自動車試験装置において、前記自動車は二輪駆動の自動車であってよく、この場合、前記第１の車輪は前記自動車の駆動輪であり、前記第２の車輪は前記自動車の従動輪となる。

また、前記自動車は二輪駆動の自動車である場合、前記制御装置は、前記回転計が計測しているローラの回転速度に応じて、前記ローラの外周面の周速度と、前記実タイヤが前記車軸駆動モータの回転速度で回転していると想定した場合の前記実タイヤの外周面の周速度とが一致するように、前記車軸駆動モータの回転速度を制御するようにしてもよい。

また、以上の自動車試験装置は、前記車軸駆動装置に、前記タイヤ装着部を前記ハブ取付部材に選択的に固定するキー部材を備え、前記車軸駆動モータが、前記キー部材で前記タイヤ装着部を前記ハブ取付部材に固定した状態で、前記タイヤを回転させて前記自動車を走行させる動力源として機能するようにしてもよい。

以上のような自動車試験装置によれば、二輪駆動自動車の試験を行うときには、シャシーダイナモメータのローラ上で駆動輪を回転させながら、車軸駆動装置で、当該駆動輪の回転速度に応じた回転速度で従動輪のハブ、車軸を回転させることができる。

よって、二輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータを用いて、駆動輪と従動輪の双方が回転していることを前提とする自動制御を行う自動制御システムが組み込まれている二輪駆動自動車の試験を行えるようになる。

また、二輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータを備えた既存の二輪駆動自動車用の自動車試験装置に、車軸駆動装置を付加するだけで、本発明の自動車試験装置を構成できるので、本発明の自動車試験装置を実現するための設備の改造/導入の負担は、自動車試験装置を四輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータを備えた自動車試験装置に改造する場合等に比べ極めて小さい。

以上のように、本発明によれば、二輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータを用いて、駆動輪と従動輪の双方が回転していることを前提とする自動制御を行う自動制御システムが組み込まれている二輪駆動自動車の試験を行えるようになる。

本発明の実施形態に係る自動車試験装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る車軸駆動装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る拘束装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る車軸駆動装置の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る二輪駆動自動車用の自動車試験装置の構成を示す。
ここで、図中に示したように前後上下左右方向を定めるものとして、図１ａは自動車試験装置を上方より見たようすを、図１ｂは自動車試験装置を左右方向から見たようすを模式的に表したものである。

図示するように、この自動車試験装置は、二輪駆動自動車用のシャシーダイナモメータ２を用いた試験装置であり、シャシーダイナモメータ２は、試験車両１０の走行面となる駆体１の床面下に配置されている。

ここで、図１ｃの、シャシーダイナモメータ２を前後方向から見た模式図で示したように、シャシーダイナモメータ２は一軸のシャシーダイナモメータであり、駆体１上面に設けた開口に、天頂部が露出するように配置された左右一対のローラ２１と、各ローラ２１の回転軸にシャフトが連結されたモータ２２とを備えている。また、図示を省略したが、シャシーダイナモメータ２は、ローラ２１に加わるトルクを計測するトルク計と、ローラ２１の回転速度を計測するローラ回転計とを備えている。

次に、自動車試験装置は、二輪駆動自動車である試験車両１０の各駆動輪(図では後輪)のタイヤ１１をシャシーダイナモメータ２のローラ２１の天頂部に載置した状態で、試験車両１０を試験車両１０に連結した拘束ベルト３１を巻き取って固定する固定装置３と、試験車両１０の各従動輪(図では前輪)の車軸端に設けられているタイヤホイール装着用のハブに連結された車軸駆動装置４と、車軸駆動装置４を駆体１上に固定する拘束装置５と、シャシーダイナモメータ２と車軸駆動装置４を制御する制御装置６とを備えている。

以下、各従動輪のハブに連結される車軸駆動装置４の詳細について説明する。
図２ａに車軸駆動装置４の前後方向から見た外観を示し、図２ｂに車軸駆動装置４の前後方向から見た内部構造を模式的に示す。車軸駆動装置４は、試験車両１０の従動輪の車軸ＡＸの先端に固定されているハブＨＵに連結固定されるハブ取付部材４１、車軸駆動モータ４２、車軸駆動モータ４２とハブ取付部材４１とを連結する等速ジョイント４３、ベアリング４４、ハブ取付部材４１の外周側にハブ取付部材４１と同軸に設けたタイヤ装着部４５、タイヤ装着部４５の外周面に装着されたタイヤ４６、キー部材４７を備えている。ここで、ハブ取付部材４１は、ハブＨＵに設けられているタイヤホイール固定用のボルトを利用して、ハブＨＵに固定される。また、図示を省略したが、車軸駆動モータ４２には、車軸駆動モータ４２の回転速度を計測するモータ回転計が設けられている
ここで、図２ｃに、車軸駆動装置４の車軸駆動モータ４２を除く部分の部分断面図を、図２ｄに車軸駆動装置４の車軸駆動モータ４２と等速ジョイント４３とを除いた部分の部分断面図を示す。

図２ｂ-ｄに示すように、ベアリング４４はタイヤ装着部４５の内周面とハブ取付部材４１の外周面の間に設けられており、タイヤ４６が装着されたタイヤ装着部４５は、ベアリング４４を介してハブ取付部材４１を回動可能に支持する。したがって、ハブＨＵ及びハブ取付部材４１が回転してもタイヤ装着部４５及びタイヤ４６は回転しない。

ただし、キー部材４７は、ハブ取付部材４１とタイヤ装着部４５とを選択的に連結して固定するために設けられており、キー部材４７により、ハブ取付部材４１とタイヤ装着部４５とを固定した場合には、ハブＨＵ及びハブ取付部材４１とタイヤ装着部４５及びタイヤ４６とを連動して回転させることができる。

また、タイヤ装着部４５は装着したタイヤ４６の位置が、ハブＨＵの周面の外周側の、試験車両のハブＵに従動輪のタイヤホイール及びタイヤを実際に取り付けた場合の当該タイヤの位置と同じ位置となる形状を有している。なお、車軸駆動装置４のタイヤ４６としては、試験車両の従動輪のタイヤとして標準的に用いられるタイヤと同型のタイヤを用いることが好ましい。
次に、自動車試験装置の車軸駆動装置４を駆体１上に固定する拘束装置５について説明する。
図３に示すように、拘束装置５は、車軸駆動装置４のタイヤ４６に掛け回したベルト５１に張力を加えてタイヤ４６を駆体１に固定する装置である。なお、図３では、拘束装置５のタイヤ４６の拘束の機構が明らかに表れるように、車軸駆動装置４のタイヤ４６を除く部分を省略して示したが、拘束装置５は、従動輪のハブＨＵに車軸駆動装置４を連結した状態において、車軸駆動装置４のタイヤ４６をベルト５１で拘束するものである。

次に、図４で自動車試験装置の制御装置６の構成を示す。
図示するように、制御装置６は、ダイナモメータ制御部６１と、車軸駆動制御部６２を備えている。
また、車軸駆動制御部６２は、シャシーダイナモメータ２のローラ回転計２４が計測したローラ２１の回転速度とローラ２１の半径とよりローラ２１の周面の周速度を算出するローラ周速度算出部６２１、車軸駆動装置４のモータ回転計４８が計測した車軸駆動モータ４２の回転速度と、試験車両１０の従動輪に標準的に用いられるタイヤである実タイヤの半径とより、車軸駆動モータ４２の回転速度で実タイヤが回転していると想定した場合の実タイヤ周面の周速度を算出する従動輪周速度算出部６２２、ローラ２１の周面の周速度に対する従動輪実タイヤの周面の周速度の差分を従動輪周速度差として算出する第１減算器６２３、予め設定されたルールに従って定まる目標周速度差を出力する目標周速度差出力部６２４、目標周速度差に対する従動輪周速度差を偏差として算出する第２減算器６２５、偏差が零となるように車軸駆動装置４の車軸駆動モータ４２に流れる電流を制御する電流制御部６２６とを備えている。

以下、このような自動車試験装置の試験車両１０の試験動作について説明する。
自動車試験装置を用いた試験は、図１に示したように、二輪駆動自動車である試験車両１０の各駆動輪(図では後輪)のタイヤ１１をシャシーダイナモメータ２のローラ２１の天頂部に載置した状態で、固定装置３で試験車両１０を固定し、従動輪のハブＨＵに車軸駆動装置４を連結し、車軸駆動装置４のタイヤ４６を拘束装置５で拘束して行う。また、自動車試験装置を用いた試験は、車軸駆動装置４のキー部材４７によってハブ取付部材４１とタイヤ装着部４５とを固定せずに、ハブ取付部材４１がタイヤ装着部４５に対して回転可能な状態で行う。

また、試験実行中、制御装置６のダイナモメータ制御部６１は、トルク計２３が計測したトルクを参照しつつ、シャシーダイナモメータ２のモータ２２の発生トルクを制御して、試験車両１０の駆動輪のタイヤ１１に、シャシーダイナモメータ２のローラ回転計２４が計測したローラ２１の回転速度等に応じたトルクを負荷としてローラ２１を介して与える処理などの、所定のシャシーダイナモメータ２の制御処理を行う。

一方、試験実行中、制御装置６の車軸駆動制御部６２は、各部の上述の動作により、シャシーダイナモメータ２のローラ回転計２４が計測したローラ２１の回転速度に応じて、ローラ２１の周面の周速度に対する、車軸駆動モータ４２の回転速度で従動輪実タイヤが回転していると想定した場合の従動輪実タイヤの周面の周速度が目標周速度差になるように車軸駆動装置４の車軸駆動モータ４２を制御する。なお、上述のように、車軸駆動装置４の車軸駆動モータ４２が回転しても、車軸駆動装置４のタイヤ４６は回転しない。

ここで、一般的な試験においては、ダイナモメータ制御部６１は、試験車両１０の駆動輪のタイヤ１１の回転が伝達されたローラ２１の周速度に対して定まる路面抵抗を、ローラ２１から駆動輪のタイヤ１１に付加するように、モータ２２を制御する。
また、一般的な試験においては、車軸駆動制御部６２は、目標周速度差出力部６２４が出力する目標周速度差を零に設定することにより、車軸駆動モータ４２の回転速度で従動輪の実タイヤが回転していると想定した場合の当該実タイヤの周速度が、ローラ２１の周速度と同じ周速度となるように車軸駆動モータ４２を制御する。なお、試験車両１０の駆動輪のタイヤ１１と、試験車両１０の従動輪の実タイヤとがタイヤ径または周長が等しいものである場合、目標周速度差を零とした制御によって、試験車両１０の駆動輪の車軸の回転速度と従動輪の車軸の回転速度とは等しくなる。

このように、目標周速度差出力部６２４が出力する目標周速度差を零とした制御を行うことにより、試験中、ローラ２１とタイヤの滑りが発生していない状況で、試験車両１０が駆動輪の回転速度相当の走行速度で実走行しているときの従動輪の回転を、従動輪のハブＨＵを介して試験車両１０に対して模擬することができる。

よって、試験車両１０が、駆動輪と従動輪の双方が回転していることを前提とする自動制御を行う自動制御システムが組み込まれている二輪駆動自動車であっても、その自動制御を正常に動作させて、その試験を適性に行うことができる。

一方、目標周速度差を零としない制御を行えば、タイヤに路面に対する滑りが発生し、前輪と後輪に回転速度差が生じた状況で、試験車両１０が実走行しているときの従動輪の回転を、従動輪のハブを介して試験車両１０に対して模擬することができ、当該滑りが発生した状況についての試験車両１０の試験を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上のような自動車試験装置において用いる車軸駆動装置４は、図５に示すように、等速ジョイント４３を無くして、車軸駆動モータ４２をハブ取付部材４１に直接連結したものとしてもよい。

また、この場合には、車軸駆動装置４を車試験車両１０の従動輪のハブＨＵに連結した状態のまま、試験車両１０を、車軸駆動装置４を用いて、待機位置から、駆体１ローラ２１上に駆動輪のタイヤ１１が配置される試験実施位置まで走行させた上で、その試験を開始するようにしてもよい。

ここで、車軸駆動装置４を用いた試験車両１０の走行は、上述のキー部材４７を用いて車軸駆動装置４のハブ取付部材４１とタイヤ装着部４５とを固定し、自動車のエンジンは停止したまま、車軸駆動モータ４２でハブ取付部材４１を回転駆動して、タイヤ４６を回転させることにより行う。

このようにすることにより、待機位置から試験実施位置まで試験車両１０を自走させた場合に比べ、コールドスタートを条件とする試験を速やかに開始することができるようになる。

また、以上の実施形態は、後輪駆動の自動車を試験車両１０として試験を行う場合について説明したが、本実施形態は前輪駆動の自動車を試験車両１０として試験を行う場合についても同様に適用することができる。すなわち、この場合には、試験車両１０の前輪をローラ２１上に位置づけ、後輪のハブＨＵに車軸駆動装置４を連結して試験を行うようにすればよい。

また、本実施形態の自動車試験装置は、通常は二輪駆動で走行し滑りなどが生じたときのみ四輪を駆動するパートタイム四輪駆動の自動車の試験にも適用することができる。すなわち、この場合には、走行時に常時駆動される二輪を駆動輪、残りの車輪を従動輪と見なして本実施形態を適用すればよい。

また、本実施形態の自動車試験装置は、四輪駆動自動車の試験にも適用することもできる。すなわち、この場合には、四輪駆動自動車の前輪と後輪の一方の車輪をローラ２１上に載せ置き、他方の車輪のハブに車軸駆動装置４を連結して、車軸駆動装置４から他方の車輪のハブに所望のトルクを加える制御を行えばよい。

１…駆体、２…シャシーダイナモメータ、３…固定装置、４…車軸駆動装置、５…拘束装置、６…制御装置、１０…試験車両、１１…駆動輪のタイヤ、２１…ローラ、２２…モータ、２３…トルク計、２４…ローラ回転計、３１…拘束ベルト、４１…ハブ取付部材、４２…車軸駆動モータ、４３…等速ジョイント、４４…ベアリング、４５…タイヤ装着部、４６…タイヤ、４７…キー部材、４８…モータ回転計、５１…ベルト、６１…ダイナモメータ制御部、６２…車軸駆動制御部、６２１…ローラ周速度算出部、６２２…従動輪周速度算出部、６２３…第１減算器、６２４…目標周速度差出力部、６２５…第２減算器、６２６…電流制御部。

Claims (4)

1. 自動車の試験を行う自動車試験装置であって、
   自動車の前輪と後輪のうちの実走行時に常時駆動される車輪を第１の車輪、他方の車輪を第２の車輪として、前記第１の車輪が載置されるローラと、当該ローラに接続したモータと、前記ローラの回転速度を計測する回転計とを備えたシャシーダイナモメータと、
   車軸駆動装置と、
   制御装置とを備え、
   前記車軸駆動装置は、前記自動車の第２の車輪用のハブに連結されたハブ取付部材と、前記ハブ取付部材を回転駆動する車軸駆動モータと、前記ハブ取付部材の外周面を回動可能に支持するタイヤ装着部と、前記タイヤ装着部の外周面上に装着されたタイヤとを備え、
   前記制御装置は、前記回転計が計測しているローラの回転速度に応じて、前記ローラの外周面の周速度と、前記自動車の実走行時に前記第２の車輪に用いられるタイヤである実タイヤが前記車軸駆動モータの回転速度で回転していると想定した場合の前記実タイヤの外周面の周速度との差が、所定の目標値となるように、前記車軸駆動モータの回転速度を制御することを特徴とする自動車試験装置。
   
2. 請求項１記載の自動車試験装置であって、
   前記自動車は二輪駆動の自動車であり、
   前記第１の車輪は前記自動車の駆動輪であり、
   前記第２の車輪は前記自動車の従動輪であることを特徴とする自動車試験装置。
   
3. 請求項２記載の自動車試験装置であって、
   前記制御装置は、前記回転計が計測しているローラの回転速度に応じて、前記ローラの外周面の周速度と、前記実タイヤが前記車軸駆動モータの回転速度で回転していると想定した場合の前記実タイヤの外周面の周速度とが一致するように、前記車軸駆動モータの回転速度を制御することを特徴とする自動車試験装置。
   
4. 請求項２または３記載の自動車試験装置であって、
   前記車軸駆動装置は、前記タイヤ装着部を前記ハブ取付部材に選択的に固定するキー部材を備え、
   前記車軸駆動モータは、前記キー部材で前記タイヤ装着部を前記ハブ取付部材に固定した状態で、前記タイヤを回転させて前記自動車を走行させる動力源として機能することを特徴とする自動車試験装置。