JP6746175B2 - 動力シミュレータ及び試験装置 - Google Patents
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Description
上記の動力シミュレータにおいて、ケーシングが、筒状の胴部を有し、第1の電動機が、胴部の中空部内に収容された構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、第1の電動機の回転部の慣性モーメントが10 −2 kg・m 2 以下である構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、減速機を備え、出力軸が、減速機を介して、第1の電動機に連結された構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、荷重付与部の外部に配置され、第1の電動機に電力を供給する電力供給部と、電力供給部から第1の電動機へ電力を伝送する電力伝送路と、を備え、電力伝送路が、荷重付与部の外部に敷設された外部電力伝送路と、荷重付与部の内部に敷設され、該荷重付与部と共に回転可能な内部電力伝送路と、外部電力伝送路と内部電力伝送路とを接続するスリップリング部と、を備えた構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、第1の電動機がサーボモータである構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、出力軸のトルクを検出するトルクセンサを備え、制御部が、トルクセンサの検出結果に基づいて第1の電動機の駆動を制御する構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、回転駆動部が、荷重付与部を回転駆動可能な第2の電動機を備えた構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、荷重付与部の回転数を計測する回転数計測部を備え、
制御部が、回転数計測部の計測結果に基づいて第2の電動機の駆動を制御する構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、第2の電動機の動力を荷重付与部に伝達する動力伝達部を備えた構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、動力伝達部が、無端ベルト機構、チェーン機構及びギア機構の少なくとも一つを備えた構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、動力伝達部が、無端ベルト機構を備え、荷重付与部が、無端ベルト機構のベルトが巻き掛けられるプーリー部を備えた構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、第2の電動機がインバータモータである構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、模擬動力が、所定の種類の原動機が発生する動力を模擬したものである構成としてもよい。
上記の動力シミュレータにおいて、複数種類のエンジン出力を模擬した模擬動力を選択的に出力可能である構成としてもよい。
上記の試験装置において、ケーシングが、筒状の胴部を有し、第1の電動機が、胴部の中空部内に収容された構成としてもよい。
上記の試験装置において、第1の電動機の回転部の慣性モーメントが10 −2 kg・m 2 以下である構成としてもよい。
上記の試験装置において、駆動軸が、供試体の第1の回転軸が接続される第1の駆動軸であり、供試体の第2の回転軸が接続される第2の駆動軸を更に備え、回転駆動部が、荷重付与部及び第2の駆動軸に連結され、両者を回転駆動可能である構成としてもよい。
上記の試験装置において、荷重付与部の外部に配置され、第1の電動機に電力を供給する電力供給部と、電力供給部から第1の電動機へ電力を伝送する電力伝送路と、を備え、電力伝送路が、荷重付与部の外部に敷設された外部電力伝送路と、荷重付与部の内部に敷設され、該荷重付与部と共に回転可能な内部電力伝送路と、外部電力伝送路と内部電力伝送路とを接続するスリップリング部と、を備えた構成としてもよい。
上記の試験装置において、第1の電動機がサーボモータである構成としてもよい。
上記の試験装置において、荷重付与部及び回転駆動部を制御する制御部を備えた構成としてもよい。
上記の試験装置において、荷重付与部の回転数を計測する回転数計測部を備え、回転駆動部が、荷重付与部を回転駆動可能な第2の電動機を備え、制御部が、回転数計測部の計測の結果に基づいて第2の電動機の駆動を制御する構成としてもよい。
上記の試験装置において、第2の電動機の動力を荷重付与部に伝達する動力伝達部を備えた構成としてもよい。
上記の試験装置において、動力伝達部が、無端ベルト機構、チェーン機構及びギア機構の少なくとも一つを備えた構成としてもよい。
上記の試験装置において、動力伝達部が、無端ベルト機構を備え、荷重付与部が、無端ベルト機構のベルトが巻き掛けられるプーリー部を備えた構成としてもよい。
上記の試験装置において、第2の電動機がインバータモータである構成としてもよい。
先ず、本発明の実施形態に係る2軸出力サーボモータ150Aについて説明する。図1は、2軸出力サーボモータ150Aの側面図である。2軸出力サーボモータ150Aは、二つの出力軸150A2a、150A2bを備えた高出力(定格出力37kW)の超低慣性サーボモータである。2軸出力サーボモータ150Aは、本体フレーム150A1、駆動軸150A2、第1ブラケット150A3及び第2ブラケット150A4を備えている。
図7、図8は、それぞれ上述した本発明の第1実施形態に係る回転ねじり試験装置1の一部を変更した動力シミュレータ1a、1bの外観図である。
次に、本発明の第2実施形態に係る動力循環方式の回転ねじり試験装置1000について説明する。回転ねじり試験装置1000は、自動車用プロペラシャフトを供試体T2として回転ねじり試験を行う装置であり、プロペラシャフトを回転させながらプロペラシャフトの入力軸と出力軸との間に設定された固定又は変動トルクを加えることができる。図11は回転ねじり試験装置1000の平面図であり、図12は回転ねじり試験装置1000の側面図(図11において下側から上側を見た図)である。また、図13は後述する荷重付与部1100付近の縦断面図である。なお、回転ねじり試験装置1000の制御システムは、図6に示す第1実施形態と同じ概略構成を有している。
上記の第2実施形態では、互いに平行に配置された、駆動軸1212と荷重付与部1100、駆動軸1232と駆動軸1242が、駆動ベルト1192、1250によって夫々連結され、動力循環系が構成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されず、以下に説明する第3〜第7実施形態のように、駆動ベルトの替わりに歯車装置を使用して動力を伝達する構成も本発明の範囲に含まれる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図16は、本発明の第4実施形態に係るねじり試験装置の上面図である。図16に示されるように、本実施形態のねじり試験装置100Aは、ダミーワークを使用せず、カップリング152と第2ギアボックス142の軸接続部142aが中継シャフト143Aによって直接連結されている点を除き、第3実施形態のねじり試験装置100と同一である。なお、以下の第4実施形態の説明においては、第3実施形態と同一又は類似の機能を有する要素には同一又は類似の符号を付けて、重複する説明は省略する。
本発明の第3及び第4実施形態においては、トランスミッションユニットを被検体(ワーク)としている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、他種のワークに対してねじり試験を行うことも可能である。以下に説明する本発明の第5実施形態に係るねじり試験装置は、FR車の動力伝達系全体をワークとしてねじり試験を行うものである。
また、本発明の構成において、FF車用の動力伝達系をワークとすることも可能である。以下に説明する本発明の第6実施形態に係るねじり試験装置は、FF車の動力伝達系に対してねじり試験を行うものである。
図19は、本発明の第7実施形態に係る回転ねじり試験装置100Bの外観図である。図19に示されるように、本実施形態に係るねじり試験装置100Bは、ディファレンシャルギアDG1を対象に回転ねじり試験を行うものである。
また、本発明は、FF車用の動力伝達装置を対象とする試験装置に適用することも可能である。以下に説明する本発明の第8実施形態に係るねじり試験装置は、FF車の動力伝達系を対象に回転ねじり試験を行う動力循環式の試験装置のである。
図21は、本発明の第9実施形態に係るタイヤ摩耗試験装置100Dの上面図である。タイヤ摩耗試験装置100Dは、上述した第3実施形態と同様の構成の動力循環機構を有している。
本発明をタイヤの試験に適用した実施例をもう一例紹介する。以下に説明する本発明の第10実施形態に係るタイヤ試験装置は、タイヤの摩耗試験、耐久試験、走行安定性試験等を行う試験装置である。
次に、本発明の実施形態に係る動力シミュレータを使用した動力吸収式の動力伝達装置用試験装置について説明する。
図25は、本発明の第12実施形態に係るFFトランスミッション用の動力吸収式耐久試験装置100Gの外観図である。
次に、本発明の第13実施形態に係る低速型の回転ねじり試験装置について説明する。図26は、本発明の第13実施形態に係るねじり試験装置3100の側面図である。本実施形態のねじり試験装置3100は、2つの回転軸を有する供試体T1(例えばFR車用トランスミッションユニット)の回転ねじり試験を行う装置である。すなわち、ねじり試験装置3100は、供試体T1の2つの回転軸を同期回転させながら2つの回転軸の回転に位相差を与えることで、トルクを負荷しながら供試体T1の2つの回転軸を回転させる。本実施形態のねじり試験装置3100は、第1駆動部3110、第2駆動部3120、及びねじり試験装置3100の動作を統合的に制御する制御ユニットC3を備えている。
図28は、本発明の第13実施形態の第1変形例に係るねじり試験装置3200の平面図である。上述のように、本変形例は、FF車用のトランスミッションユニットを供試体T2とする回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。供試体T2は、ディファレンシャルギアを内蔵するトランスミッションユニットであり、入力軸Iと、左側出力軸OL及び右側出力軸ORを有している。
次に、本発明の第13実施形態の第2変形例について説明する。図19は、本変形例に係るねじり試験装置3300の平面図である。本変形例は、FR車用のディファレンシャルギアユニットを供試体T3とする回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。第1変形例と同様に、供試体T3は、入力軸I、左側出力軸OL及び右側出力軸ORを有している。
図20は、本発明の第13実施形態の第3変形例に係るねじり試験装置3400の平面図である。本変形例のねじり試験装置3400は、4つの回転軸を有する供試体T4の回転ねじり試験に適したねじり試験装置の構成例である。以下、一例として、4WDシステムを供試体T4として試験を行う場合について説明する。供試体T4は、図示されていないトランスミッション、フロントディファレンシャルギア、トランスファー及び電子制御多板クラッチを備えたFFベースの電子制御式4WDシステムである。供試体T4は、エンジンに接続される入力軸Iと、左右の前輪用のドライブシャフトに接続される左側出力軸OL及び右側出力軸ORと、後輪に動力を伝達するプロペラシャフトに接続される後部出力軸OPを有している。入力軸Iから供試体T4に入力された駆動力は、供試体T4に備わるトランスミッションにより減速された後、フロントディファレンシャルギアを介して、左側出力軸OLと右側出力軸ORに分配される。また、フロントディファレンシャルギアに伝達された駆動力の一部は、トランスファーにより分岐されて、後部出力軸OPから出力されるように構成されている。
上記の第1から第13実施形態では、本発明の実施形態に係る2軸出力サーボモータ150Aが、1つの出力軸を有するサーボモータ150Bと連結して使用されているが、次に説明する本発明の第14実施形態のように、2軸出力サーボモータ150Bを単体で使用することもできる。
本発明の実施形態に係る2軸出力サーボモータ150A及びサーボモータユニット150は、例えば送りねじ機構等の直動変換器と組み合わせて直動アクチュエータの駆動源として使用することもできる。このような直動アクチュエータを用いて、例えば、加振試験装置や引張・圧縮試験装置を実現することができる。
サーボモータ式試験装置の適用範囲の更なる拡大のために、超低慣性サーボモータの高い加速特性を維持しながら、更なる高出力化が求められている。
Claims (23)
- 出力軸と、
所定のエンジンが発生する動力を模した模擬動力を出力するように前記出力軸の回転を制御する制御部と、
前記制御部の制御下で前記出力軸に所定のトルクを付与可能な荷重付与部と、
前記荷重付与部を回転可能に支持する軸受部と、
前記制御部の制御下で前記荷重付与部を所定の回転数で回転駆動可能な回転駆動部と、
を備え、
前記荷重付与部が、
ケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられた第1の電動機と、を備え、
前記ケーシングが、前記軸受部により支持された円筒状の軸部を有し、
前記出力軸が、前記軸部を同軸に貫通し、
前記軸部に、前記出力軸を回転可能に支持する軸受が設けられた、
動力シミュレータ。 - 前記ケーシングが、筒状の胴部を有し、
前記第1の電動機が、前記胴部の中空部内に収容された、
請求項1に記載の動力シミュレータ。 - 前記第1の電動機は、定格出力が10kW以上であり、回転部の慣性モーメントが10−2kg・m2以下である、
請求項1又は請求項2に記載の動力シミュレータ。 - 出力軸と、
所定のエンジンが発生する動力を模した模擬動力を出力するように前記出力軸の回転を制御する制御部と、
前記制御部の制御下で前記出力軸に所定のトルクを付与可能な荷重付与部と、
前記制御部の制御下で前記荷重付与部を所定の回転数で回転駆動可能な回転駆動部と、
を備え、
前記荷重付与部が、第1の電動機を備え、
前記第1の電動機は、定格出力が10kW以上であり、回転部の慣性モーメントが10−2kg・m2以下である、
動力シミュレータ。 - 前記荷重付与部が、前記第1の電動機から出力される回転を減速する減速機を備え、
前記出力軸が、前記減速機を介して、前記第1の電動機に連結され、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の動力シミュレータ。 - 前記荷重付与部の外部に配置され、前記第1の電動機に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記第1の電動機へ電力を伝送する電力伝送路と、
を備え、
前記電力伝送路が、
前記荷重付与部の外部に敷設された外部電力伝送路と、
前記荷重付与部の内部に敷設され、該荷重付与部と共に回転可能な内部電力伝送路と、
前記外部電力伝送路と前記内部電力伝送路とを接続するスリップリング部と、を備えた、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の動力シミュレータ。 - 前記出力軸のトルクを検出するトルクセンサを備え、
前記制御部が、前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記第1の電動機の駆動を制御する、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の動力シミュレータ。 - 前記トルクセンサが、前記出力軸の前記軸部内に収容された部分に張り付けられたひずみゲージを備えた、
請求項7に記載の動力シミュレータ。 - 前記出力軸の前記軸部内に収容された部分に狭窄部が形成され、該狭窄部に前記ひずみゲージが貼り付けられた、
請求項8に記載の動力シミュレータ。 - 前記回転駆動部が、前記荷重付与部を回転駆動可能な第2の電動機を備えた、
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の動力シミュレータ。 - 前記荷重付与部の回転数を計測する回転数計測部を備え、
前記制御部が、前記回転数計測部の計測結果に基づいて前記第2の電動機の駆動を制御する、
請求項10に記載の動力シミュレータ。 - 前記第1の電動機がサーボモータであり、
前記第2の電動機がインバータモータである、
請求項10又は請求項11に記載の動力シミュレータ。 - 複数種類のエンジンの前記模擬動力を選択的に出力可能である、
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の動力シミュレータ。 - 供試体に与えるトルクを発生可能な荷重付与部と、
前記荷重付与部を回転可能に支持する軸受部と、
前記荷重付与部を回転駆動可能な回転駆動部と、
を備え、
前記荷重付与部が、
前記軸受部によって支持された円筒状の軸部を有するケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられた第1の電動機と、
前記軸部の中空部に通され、前記供試体と接続される駆動軸と、
前記軸部に設けられた、前記駆動軸を回転可能に支持する軸受と、
前記駆動軸のトルクを検出するトルクセンサと、を備え、
前記トルクセンサが、前記駆動軸の前記軸部内に収容された部分に張り付けられたひずみゲージを備えた、
試験装置。 - 前記駆動軸の前記軸部内に収容された部分に狭窄部が形成され、該狭窄部に前記ひずみゲージが貼り付けられた、
請求項14に記載の試験装置。 - 前記ケーシングが、筒状の胴部を有し、
前記第1の電動機が、前記胴部の中空部内に収容された、
請求項14又は請求項15に記載の試験装置。 - 前記第1の電動機は、定格出力が10kW以上であり、回転部の慣性モーメントが10−2kg・m2以下である、
請求項14から請求項16のいずれか一項に記載の試験装置。 - 前記荷重付与部が、前記第1の電動機から出力される回転を減速する減速機を備え、
前記駆動軸が、前記減速機を介して、前記第1の電動機の軸に連結され、
請求項14から請求項17のいずれか一項に記載の試験装置。 - 前記荷重付与部の外部に配置され、前記第1の電動機に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記第1の電動機へ電力を伝送する電力伝送路と、
を備え、
前記電力伝送路が、
前記荷重付与部の外部に敷設された外部電力伝送路と、
前記荷重付与部の内部に敷設され、該荷重付与部と共に回転可能な内部電力伝送路と、
前記外部電力伝送路と前記内部電力伝送路とを接続するスリップリング部と、を備えた、
請求項14から請求項18のいずれか一項に記載の試験装置。 - 前記荷重付与部及び前記回転駆動部を制御する制御部を備えた、
請求項14から請求項19のいずれか一項に記載の試験装置。 - 前記制御部が、前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記第1の電動機の駆動を制御する、
請求項20に記載の試験装置。 - 前記荷重付与部の回転数を計測する回転数計測部を備え、
前記回転駆動部が、前記荷重付与部を回転駆動可能な第2の電動機を備え、
前記制御部が、前記回転数計測部の計測の結果に基づいて前記第2の電動機の駆動を制御する、
請求項20又は請求項21に記載の試験装置。 - 前記第1の電動機がサーボモータであり、
前記第2の電動機がインバータモータである、
請求項22に記載の試験装置。
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