JP6656904B2 - 車両試験装置及び車両試験装置に用いられる模擬車輪 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両のエンジンやトランスミッション等の性能を試験する車両試験装置及びこの車両試験装置に用いられる模擬車輪に関するものである。

この種の車両試験装置は、特許文献１に示すように、サスペンションやダンパ等を取り外すことなく試験できるようにすべく、車輪の車軸にジョイントを介してダイナモメータを接続して、エンジンから車軸に伝わる動力を測定するように構成されたものがある。

このような構成において、車輪が傾いている状態（例えば車輪にキャンバー角やトー角をつけた状態）を再現すべく、従来は前記ジョイントに自在継手を用いており、この自在継手とダイナモメータとの間にトルクセンサを設けていた。

しかしながら、上述した構成では、車軸に連動して自在継手が回転する際に、自在継手の接続部分などに摩擦が生じ、この摩擦が車軸に加わるトルクとトルクセンサの検出値との間の誤差となり、車軸に加わるトルクを精度良く測定することができないという問題がある。

特開２０１１−１７９９１１号公報

そこで、本願発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、車輪が傾いている状態を再現するとともに、車軸に加わるトルクを精度良く測定できるようにすることをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る車両試験装置は、車輪が接続される車軸を支持する軸受けと、前記車軸に自在継手を介して接続されたダイナモメータと、前記車軸に加わるトルクを検出するトルクセンサとを具備し、前記トルクセンサが、前記車軸又は前記自在継手よりも車軸側において前記車軸とともに回転する回転部材に設けられていることを特徴とするものである。

このような車両試験装置であれば、ダイナモメータが自在継手を介して車軸に接続されているので、車輪が傾いている状態を再現することができるうえ、トルクセンサを自在継手よりも車軸側において車軸とともに回転する回転部材に設けているので、このトルクセンサは自在継手に生じる摩擦の影響を受けずに、車軸に加わるトルクを精度良く測定することができる。

トルクセンサに車両の荷重が加わって壊れてしまうことを避けるためには、前記トルクセンサとして、前記回転部材に取り付けられたホイルトルク計を用いることが好ましい。

トルクセンサから検出信号を送信することを妨げることなく、自在継手を介して車軸とダイナモメータとを接続するためには、前記自在継手に接続されるとともに、前記回転部材に対して、前記トルクセンサを覆うように取り付けられる取付部をさらに具備していることが好ましい。

ホイルトルク計よりも安価なトルクセンサを用いる場合、車両試験装置は、車体を保持する車体保持部材をさらに具備し、前記トルクセンサが、前記車軸と前記軸受けとの間に設けられていることが好ましい。
このように車体保持部材によって車体を保持することにより、車両からトルクセンサに加わる荷重を低減させることができ、安価なトルクセンサを用いたとしても、トルクセンサが壊れてしまうことを防ぐことができる。

前記軸受けが、前記車軸が接続されて、タイヤが回転することなく前記車軸との接続部が回転するように構成された模擬車輪であることが好ましい。
このような構成であれば、模擬車輪を用いて実際の車両を模擬した試験を行なうことができる。

試験時に模擬車輪を加減速させる際、例えばサスペンションアームの長さ寸法や角度などが異なることにより、車両全体が左右に動いて模擬車輪の傾きが変わってしまうことがある。
このように模擬車輪の傾きが変わってしまうことを防ぐためには、車両試験装置が、前記模擬車輪が載置されて、前記模擬車輪を幅方向へ摺動可能に支持する摺動支持面をさらに具備することが好ましい。

前記摺動支持面の具体的実施態様としては、車両の前後方向と平行に回転軸が設定された複数の円筒部材の外周面である構成が挙げられる。

また、本発明に係る模擬車輪は、車輪が接続される車軸に自在継手を介して接続されたダイナモメータを具備する車両試験装置に用いられるものであり、前記車軸に接続されて前記車軸を支持するとともに、タイヤが回転することなく前記車軸との接続部が回転するように構成されており、前記接続部に設けられたトルクセンサを有していることを特徴とするものである。
このような模擬車輪であれば、車軸に回転方向にがた無く接続される接続部にトルクセンサを設けているので、このトルクセンサは自在継手に生じる摩擦の影響を受けずに、車軸に加わるトルクを精度良く測定することができる。
また、ダイナモメータが自在継手を介して車軸に接続されているので、車輪が傾いている状態を再現することができる。

このように構成した本発明によれば、車輪が傾いている状態を再現するとともに、車軸に加わるトルクを精度良く測定することができる。

第１実施形態の車両試験装置の全体構成を模式的に示す図。 第１実施形態の模擬車輪を模式的に示す図。 第２実施形態の車両試験装置の全体構成を模式的に示す図。 第３実施形態の車両試験装置の全体構成を模式的に示す図。 第４実施形態の車両試験装置の全体構成を模式的に示す図。

以下に本発明に係る車両試験装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態の車両試験装置１００は、例えば車両Ｖのエンジンやトランスミッションなどの性能を試験するために用いられるものであり、具体的には図１に示すように、車輪が接続される車軸Ｘを支持する軸受けと、前記車軸Ｘに負荷を与えるダイナモメータ２０と、前記車軸Ｘに加わるトルクを検出するトルクセンサ３０とを具備している。
なお、車両Ｖは、ＦＦやＦＲの二輪駆動のものであっても良いし、四輪駆動のものであっても良い。

前記軸受けは、車軸Ｘを回転可能に支持するものであり、ここでは実際の車輪を模擬した模擬車輪Ｚである。
具体的にこの模擬車輪Ｚは、図１及び図２に示すように、ホイルＷと、ホイルＷに取り付けられたタイヤＴと、車軸Ｘが接続される接続部たるハブＨとを有したものであり、タイヤＴとハブＨとの間に玉やコロなどの転動体Ｂを介在させることにより、タイヤＴが回転することなくハブＨが回転するように構成された、いわゆるフリーホイルハブを利用したものである。つまり、この模擬車輪Ｚは、転動体Ｂよりも内側にあるハブＨが空回りするように構成されている。
なお、この模擬車輪Ｚには、図１に示すように、ディファレンシャルＤＦに接続されたドライブシャフトＤＳや、サスペンションアームＳＡ（アッパーアームやロアアーム）や、ブレーキキャリパＣＰなどが取り付けられている。

ダイナモメータ２０は、前記車軸Ｘに１又は複数の自在継手４０（ユニバーサルジョイント）を介して接続されている。
ここでは、図１に示すように、ダイナモメータ２０と軸受けである模擬車輪Ｚとを複数のシャフト５０を介して接続するとともに、これらのシャフト５０をつなぐ１又は複数箇所に自在継手４０（ユニバーサルジョイント）を用いている。
このように、自在継手４０を介して模擬車輪Ｚとダイナモメータ２０とを接続することにより、模擬車輪Ｚを傾けてキャンバー角やトー角を所定の角度に設定することができる。

そして、本実施形態の車両試験装置１００は、前記トルクセンサ３０が、前記車軸Ｘ又は前記車軸Ｘに回転方向にがた無く接続された剛結部材に設けられている。言い換えれば、前記トルクセンサ３０は、上述した自在継手４０のうち最も車軸Ｘ側にある自在継手４０よりもさらに車軸Ｘ側において、前記車軸Ｘ又は前記車軸Ｘとともに回転する部材に設けられており、ここでは、上述した模擬車輪ＺのハブＨに設けられている。

より詳細に説明すると、このトルクセンサ３０は、前記車軸Ｘ又は前記ハブＨに対して装着可能なものであり、具体的には水晶圧電素子を用いて構成されたいわゆるホイルトルク計である。
このように、本実施形態のトルクセンサ３０は、前記車軸Ｘ又はハブＨに装着可能な構成であるので、ハブＨとの間でトルクセンサ３０を挟み込む部材は不要である。したがって、本実施形態のトルクセンサ３０は、例えばフランジ型のトルクセンサのように、回転する部材間に挟み込まれた状態で使用される構成に比べて、車両Ｖから加わる荷重を逃がしやすく壊れにくいものである。

なお、本実施形態では、トルクセンサ３０が取り付けられた模擬車輪Ｚとダイナモメータ２０とを接続すべく、トルクセンサ３０のさらに外側からトルクセンサ３０を覆うように取付部ＣをハブＨに取り付けており、この取付部Ｃにシャフト５０を接続するようにしている。具体的にこの取付部Ｃは、例えばトルクセンサ３０における検出信号を送信する送信部（図示しない）などの突出した部分を覆うべく、中空部を有したものであることが好ましい。ここでは、取付部Ｃが、トルクセンサ３０の全体を覆うようにしているが、トルクセンサ３０の一部のみを覆うようにしても良い。

本実施形態の車両試験装置１００は、上述した模擬車輪Ｚが載置されるとともに、この模擬車輪Ｚを幅方向に摺動可能に支持する摺動支持面６０をさらに具備している。
この摺動支持面６０は、車両Ｖの前後方向と平行な向きに設定された回転軸周りに回転可能な面であり、ここでは、図１に示すように、車両Ｖの幅方向に並設された複数の筒体の外周面からなる。

このように構成された本実施形態に係る車両試験装置１００によれば、ダイナモメータ２０が自在継手４０を介して車軸Ｘに接続されているので、模擬車輪Ｚのキャンバー角やトー角を所定の角度に設定することができる。
そのうえ、トルクセンサ３０が車軸Ｘ又は車軸Ｘとともに回転するハブＨに設けられているので、車軸ＸやハブＨは前記トルクセンサ３０は自在継手４０に生じる摩擦の影響を受けず、車軸Ｘに加わるトルクを精度良く測定することができる。

また、トルクセンサ３０としてホイルトルク計を用いているので、車両Ｖの荷重が加わって壊れることを避けることができる。

さらに、軸受けに模擬車輪Ｚを用いているので、実際の車両Ｖを模擬した試験を行なうことができる。

加えて、模擬車輪Ｚが摺動支持面６０に摺動可能に支持されているので、模擬車輪Ｚを加減速させる際に、例えばサスペンションアームＳＡの長さ寸法や角度などが異なることにより、車両Ｖ全体が左右に動こうとしたとしても、模擬車輪Ｚが摺動支持面６０上を摺動することで、模擬車輪Ｚの傾きが変わってしまうことを防ぐことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

＜第２実施形態＞
前記第１実施形態のトルクセンサ３０は、模擬車輪ＺのハブＨに設けられていたが、トルクセンサ３０は、自在継手４０よりも車軸Ｘ側において、車軸Ｘとともに回転する部材、すなわち車軸Ｘに回転方向にがた無く接続された剛結部材に設けられていれば良い。
具体的には、例えば図３に示すように、トルクセンサ３０は、車軸Ｘと模擬車輪Ｚとの間に介在して車軸Ｘとともに回転する部材に設けられていても構わない。
なお、トルクセンサ３０は、図示はしていないが、最も車軸Ｘ側にある自在継手４０よりも車軸Ｘ側のシャフト５０に設けられていても良い。

ところで、上述した構成では、接続部材の一端に車軸Ｘが、他端に模擬車輪Ｚが接続されているので、接続部材にホイールトルク計を装着することが難しい。そこで、トルクセンサ３０としては、例えば歪ゲージを用いたトルクフランジを用いた構成が挙げられる。このトルクフランジは、一般的にホイールトルク計よりも測定精度に優れており、測定精度を担保するうえでは、トルクセンサ３０としてトルクフランジを用いるほうが有利である。
なお、図３に示すように、トルクフランジからの検出信号を受信する受信部３１は、例えば模擬車輪ＺのホイルＷなど、車軸Ｘとともに回転しない部材に設けられていることが好ましい。

一方、上述したように、トルクセンサ３０として、例えばトルクフランジにように、荷重が加わると壊れやすいタイプのものを用いた場合、図３に示すように、車両試験装置１００は、車体を保持するジャッキ等の車体保持部材７０をさらに具備しており、トルクセンサ３０が、車体保持部材７０と軸受けとの間に設けられていることが好ましい。

このような構成であれば、車体保持部材７０と軸受けとの間にトルクセンサ３０を設けているので、車両Ｖからトルクセンサ３０に加わる荷重を低減させることができ、安価なトルクセンサ３０を用いたとしても、トルクセンサ３０が壊れてしまうことを防ぐことができる。
なお、車体保持部材７０が車体を保持しているので、トルクセンサ３０には車軸Ｘに本来加わるべき荷重がかからないため、車軸Ｘに加わるトルクを精度良く測定するという観点、すなわち測定精度の観点からは前記第１実施形態のように、車体保持部材７０を用いない構成の方が好ましい。

＜第３実施形態＞
軸受けは、必ずしも模擬車輪Ｚを用いる必要はなく、図４に示すように、例えばボールベアリングなど、車軸Ｘを回転可能に支持するものであれば良い。
なお、このような軸受けを用いた場合であっても、車両試験装置１００は、軸受けが載置されて、前記軸受けを車両Ｖの左右方向に摺動可能に支持する摺動支持面６０を有していることが好ましい。

＜第４実施形態＞
前記第１実施形態の摺動支持面６０は、複数の筒体の外周面からなるものであったが、図５に示すように、摺動支持面６０は、車両Ｖの前後方向に平行な回転軸周りに回転可能な無端ベルト状の面であっても良い。

＜その他の実施形態＞
前記各実施形態では、トルクセンサが車軸Ｘとともに回転する部材に設けられていたが、トルクセンサは車軸に設けられていても構わない。

また、トルクセンサは、ホイールトルク計やトルクフランジに限られず、６分力計などであっても良い。

さらに、車軸にドライブシャフトや、サスペンションアームや、ブレーキキャリパなどを取り付けるか否かは、適宜変更して構わない。

そのうえ、前記実施形態では、自在継手を介して車軸とダイナモメータとを接続していたが、自在継手を用いることなく、例えば１又は複数のシャフト部材を有した接続機構を介して車軸とダイナモメータとを接続しても構わない。
この場合、トルクセンサは、車軸又はダイナモメータにおいて車軸とともに回転するシャフト部材などの回転部材における車軸側に設けられていれば良い。
このような構成であれば、トルクセンサを車軸又は車軸とともに回転する回転部材の車軸側に設けているので、シャフトの荷重などに起因する測定誤差を低減することができ、車軸に加わるトルクを従来に比べて精度良く測定することが可能となる。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・車両試験装置
Ｘ ・・・車軸
Ｚ ・・・模擬車輪
１０ ・・・軸受け
２０ ・・・ダイナモメータ
３０ ・・・トルクセンサ
４０ ・・・自在継手

Claims (8)

1. 車輪が接続される車軸を支持する軸受けと、
   前記車軸に自在継手を介して接続されたダイナモメータと、
   前記車軸に加わるトルクを検出するトルクセンサとを具備し、
   前記トルクセンサが、前記車軸又は前記自在継手よりも車軸側において前記車軸とともに回転する回転部材に設けられており、
   前記自在継手に接続されるとともに、前記回転部材に対して、前記トルクセンサを覆うように取り付けられる取付部をさらに具備していることを特徴とする車両試験装置。
2. 前記トルクセンサが、前記車軸又は前記回転部材に取り付けられたホイルトルク計であることを特徴とする請求項１記載の車両試験装置。
3. 車体を保持する車体保持部材をさらに具備する請求項１記載の車両試験装置。
4. 前記軸受けが、前記車軸が接続されて、タイヤが回転することなく前記車軸との接続部が回転するように構成された模擬車輪であることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の車両試験装置。
5. 前記模擬車輪が載置されて、前記模擬車輪を幅方向へ摺動可能に支持する摺動支持面をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の車両試験装置。
6. 前記摺動支持面が、車両の前後方向と平行に回転軸が設定された複数の円筒部材の外周面であることを特徴とする請求項５記載の車両試験装置。
7. 車輪が接続される車軸を支持する軸受けと、
   前記車軸に自在継手を介して接続されたダイナモメータと、
   前記車軸に加わるトルクを検出するトルクセンサとを具備し、
   前記トルクセンサが、前記車軸又は前記自在継手よりも車軸側において前記車軸とともに回転する回転部材に設けられるとともに、前記車軸と前記軸受けとの間に設けられており、
   前記軸受けが、前記車軸が接続されて、タイヤが回転することなく前記車軸との接続部が回転するように構成された模擬車輪であり、
   前記模擬車輪が載置されて、前記模擬車輪を幅方向へ摺動可能に支持する摺動支持面をさらに具備することを特徴とする車両試験装置。
8. 車輪が接続される車軸に自在継手を介して接続されたダイナモメータと、
   前記車軸に加わるトルクを検出するトルクセンサとを具備し、
   前記トルクセンサが、前記車軸又は前記自在継手において前記車軸とともに回転する回転部材の車軸側に設けられるとともに、前記車軸と、前記車軸を支持する軸受けとの間に設けられており、
   前記軸受けが、前記車軸が接続されて、タイヤが回転することなく前記車軸との接続部が回転するように構成された模擬車輪であり、
   前記模擬車輪が載置されて、前記模擬車輪を幅方向へ摺動可能に支持する摺動支持面をさらに具備することを特徴とする車両試験装置。