JPH0543393Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はエンジン等の回転機の負荷試験に用い
る制動トルク発生装置に関し、更に詳述すれば制
動トルク変更時の過渡特性を改善した装置を提案
するものである。

〔従来の技術〕

この種の制動トルク発生装置は例えば本願出願
人の出願に係る実開昭62−46342号公報、実願昭
62−123073号に示されており、第７図に示すよう
に試験対象回転機の回転軸Ａに連動連結される回
転軸１、この回転軸１に制動力を与えるべくこれ
と同軸的に配設された油圧作動型の湿式多板ブレ
ーキ２を備えている。このブレーキ２のハウジン
グ３は前記回転軸１回りに揺動可能に配されてい
る。

ハウジング３は付与制動力に応じて回動変位す
るが、ハウジング３に突設したアーム４を、定置
した油圧シリンダ６のピストン５に連結し、この
油圧シリンダ６に与える圧油によつてハウジング
３又はアーム４の回動力を支承する。また前記油
圧シリンダ６にアーム４から加わる力、つまり制
動トルク相当荷重をロードセル（図示せず）で検
出する。該油圧シリンダ６は更にそのピストン５
の移動によつて作動する弁体を有し、この弁体に
よつてブレーキ２に対する作動油圧を制御する構
成となつている。付与する制動トルクはブレーキ
２に対する作動油圧の設定によつて決定され、ロ
ードセル（図示せず）による検出制動トルク相当
荷重がフイードバツク制御に用いられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで種々の負荷を模擬するために制動トル
クは随時変更されるのであるが、それに伴う回転
機の応答特性を求めるには制動トルクが設定した
とおりに変更される必要がある。然るところ設定
トルクを変更しても実際の変化が遅れて追随し、
或いは変更に伴う振動の収斂が遅く、このために
試験対象回転機の制動トルク変更時の過渡特定を
高精度で制御することが不可能であつた。

本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、前記ブレーキを作動させるための油圧シリン
ダを複動型のものとすることにより制動トルクの
変更時の過渡特性を改善した負荷試験用制動トル
ク発生装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る負荷試験用制動トルク発生装置
は、試験対象回転機の回転軸に連動連結され、そ
のハウジングを揺動可能にしてある油圧作動型の
ブレーキ及び前記ハウジングに作用する力を支承
すると共に前記ブレーキに対する作動油圧を制御
する弁体を有する油圧シリンダを備える負荷試験
用制御トルク発生装置において、前記ブレーキを
制御，解除させる方向にそのピストンを各移動さ
せる複動型油圧シリンダと、ハウジングに連結さ
れた弁体の移動により切換えられる２つの圧油吐
出ポートを備える油圧シリンダとを備え、該２つ
の油圧吐出ポートの夫々を前記複動型油圧シリン
ダの２つの油室に各接続してあることを特徴とす
る。

〔作用〕

前記油圧シリンダから送給された圧油はトルク
の変更信号に応じて複動型油圧シリンダの２つの
油室の一方に供給されるのでブレーキの制動力が
直ちにこれに追随し、その結果制動力の変更が速
やかに行われる。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて
詳述する。

第１図は本考案に係る制動トルク発生装置の油
圧回路図、第２ａ図及び第２ｂ図は要部の縦断面
図である。油圧ポンプ９，５０はモータ４７によ
つて回転駆動され、油圧ポンプ９によつて発生せ
しめられた圧油はアキユムレータを介して油圧シ
リンダ６中央の第２油室に設けたポンプポート１
０′に供給される。

油圧ポンプ５０によつて発生せしめられた圧油
は電流制御型圧力制御弁１２を介して油圧シリン
ダ６の両端の第１，第３油室の油圧作用ポート８
Ａ，８Ｂに供給される。３９Ａ，３９Ｂはこれら
油圧作用ポート８Ａ，８Ｂに連なる圧力制御弁１
２側の制御ポートである。

油圧シリンダ６は第３図に示すように縦姿勢に
定置され、シリンダチユーブの上部開口より突出
するピストン５をブレーキ２のハウジング３の側
部に突出したアームに回動自在に連結してある。
ピストン５は両側の第１，第３油室の外に中央に
も第２油室を設けるために軸中央部５ａが細径に
なつている。第１，第３の油室にはピストン５を
中央側へ付勢する戻しバネ７Ａ，７Ｂが配されて
いる。この油圧シリンダ６には更にブレーキポー
ト１１Ｒ，１１Ｆが第２油室に開設されており、
油室８Ａ，８Ｂの油圧が平衡している場合はピス
トン５によつて両ポート１１Ｆ，１１Ｒが閉じら
れるが、油室８Ａ，８Ｂの油圧の平衡が破れてピ
ストンが第１油室８Ａ（又は第３油室８Ｂ）側へ
移動する第１油室８Ａ（又は第３油室８Ｂ）寄り
のブレーキポート１１Ｒ（又は１１Ｆ）がポンプ
ポート１０′と接続され、油圧ポンプ９からの圧
油が４ポート３位置切換型の電磁切換弁１６に与
えられ、ブレーキ２の制動，解除のために設けら
れている油圧シリンダ１０の第１油室１０ａ又は
第２油室１０ｂに供給される。電磁切換弁１６は
回転軸１の回転方向の正逆に応じて油圧シリンダ
１０の油室１０ａ，１０ｂに与える圧油の流路を
切換えるためのものである。

前記ピストン５のシリンダチユーブ外の部分に
ピストンの軸長方向移動速度を検出する速度検出
器（直線速度型変換器）１９が連結されている。
ピストン５の上端部と、これをアーム４に連結す
るロツド３３との間にはロードセル１８が設けら
れている。

次に第２図に基づきブレーキ２及び油圧シリン
ダ１０の部分につき詳しく説明する。第２図は上
半部をブレーキ２の制動状態、下半部をブレーキ
２の解除状態として示した断面図であり、回転軸
１は図の左方において図示しない試験対象機の回
転軸Ａに連結されてこれと一体回転する。回転軸
１は回転軸Ａ側、つまり左側に外嵌したベアリン
グ２７Ａ，２７Ｂで支持され反対側（右側）は固
定軸９１を軸端面に形成した穴にベアリング２７
Ｃを介在させて挿入して支持されている。ベアリ
ング２７Ａ，２７Ｂはブレーキ２のハウジング３
の端部に内嵌されており、このハウジング３は本
案装置のケーシング（固定）３０にベアリング２
８Ａを介して回動自在に支持されている。固定軸
９１はハウジング３に連結されており、これに外
嵌したベアリング２８Ｂによつてケーシング３０
に対し回動自在に支持されている。固定軸９１の
右側軸端面に設けた開口部にはベアリング２８Ｃ
を介して回転継手９２が回動自在に嵌着されてい
る。ハウジング３には側方にアーム４を突設して
ある。

ブレーキ２は回転軸１側に設けた回転板とハウ
ジング３側に設けた制動板とを油膜を介して重合
させたものであり、油圧シリンダ１０の油室１０
ａ側に油圧を与えてピストン１００をこれらの板
の側へ接近押圧せしめることで制動され、油室１
０ｂ側に圧油を与えてピストン１００を板から離
反させることで制動を解除するようになつてい
る。ピストン１００と対向する制動板との間に油
圧板１０１を介装させてあり、第２ｂ図からも理
解される如く、該押圧板１０１はピストン１００
の前面に固着されると共に油室１０ｂへの油圧供
給時に並行してピストン１００を制動解除方向へ
迅速に移動させる、戻しバネ１０２の付勢を受け
ている。

また互いの制動板の間には、回転板との離反を
早める為に夫々バネ１０３が、１つの制動板につ
き円周方向４ケ所に設けられている。油圧シリン
ダ１０はブレーキ２の板収納部の右側に周設した
段付環孔（ブレーキ２側が大径に、これより遠い
側（右側）を小径にしてある）内に対応する段付
環状のピストン１００を嵌合してあり、段付環孔
の大径部の右側に形成される油室１０ａは固定軸
９１内の油路９３ａを介して電磁切換弁１６のブ
レーキ側ポート１６ａに連なり、小径部の左側に
形成される油室１０ｂは同じく油路９３ｂを介し
て電磁切換弁１６のブレーキ側ポート１６ｂに連
なつている。

なお油圧シリンダ１０を構成すべき段付環孔は
固定軸９１のベアリング２７Ｃに貫入すべき先端
細径部の基端側寄りの部分にリング９５を外嵌し
てボルト９６で固着してその大径部を構成するこ
ととし、またこのリング９５と回転軸１の軸端と
の間に僅かな隙間を設けてある。

固定軸９１の中心に貫設された油路９４は右側
において回転継手９２の油路に、また左側におい
て回転軸１の中心に形成した油路１ａに連なり、
油路１ａはベアリング２７Ａ，２７Ｂの配設位置
に連なつている。これにより回転継手９２の油路
からベアリング２７Ａ，２７Ｂに対する潤滑油供
給が可能となる。第５，７図に示す従来の油圧シ
リンダ１０は単動型であり、制動側に油室１０ａ
を備えるのみである。これに対して本願考案の油
圧シリンダ１０は複動型であり、２つの油室１０
ａ，１０ｂを備えるのである。

以上の如き本案装置においてはトルク設定器
（図示せず）に所要のトルクを設定し、これをサ
ーボアンプ８０（第４図参照）に与えて対応する
信号を出力させこれを圧力制御弁１２に与える。
そうするとそれに応じた圧油が油圧作用ポート８
Ａに供給される。

ピストン５は上方へ移動し、ポート１０′とポ
ート１１Ｆ（可変オリフイス部）とが連通され、
また切換弁１６を回転軸１の回転方向に応じて定
まる一側へ切換える。そうするとポンプ９からの
圧油は油室１０ａへ供給され、油圧シリンダ１０
のピストン１００がブレーキ２側へ進出してブレ
ーキ２の作動を行わしめる。これによりブレーキ
２が作用するとブレーキ２のハウジング３が回転
方向に回転されんとする。この制動トルク相当荷
重は油圧シリンダ６の第１，第３油室には設定ト
ルクに応じた圧油が与えられているからアーム４
から伝えられた制動トルク相当荷重に等しくなる
とピストン５はある開度の動作中心で平衡する。
アーム４から伝えられる制動トルク相当荷重が変
動するとそれに応じてピストン５が微動するが、
これによりポート１１Ｒ又は１１Ｆが開き、ポン
プ９側の圧油が油圧シリンダ１０の油室１０ａ又
は１０ｂに供給されこれによつて油圧シリンダ１
０のピストン１００のブレーキ２の制動力が変化
し、ピストン５を平衡位置に戻させる。

一方トルク設定器によるトルク設定値を変更し
た場合は圧力制御弁１２から油圧シリンダ１０の
第１，第３油室へ与えられる油圧が変化するので
ピストン５が不平衡量に応じて移動し、これに伴
うポート１１Ｒ又は１１Ｆからシリンダ１０の油
室１０ａ又は１０ｂに圧油が供給されブレーキ２
の制御力が変更されこれに伴う制動トルク量が追
随変化することになるのである。

以上油流に注目して本案装置の動作を説明した
が、この装置には制動トルク相当荷重を検出する
ロードセル１８及びピストン５の移動速度を検出
する速度検出器１９を用いたフイードバツク制御
を用いている。

第４図は本案装置の制御系のブロツク図であ
り、電気系、油圧系及び機械系の総てを含んでい
る。

図示しないトルク設定器によつて設定された回
転トルク相当電圧e_sはサーボアンプ８０に入力さ
れ、加算器８１でロードセル１８からのフイード
バツク信号e_bと加算され、次に乗算器８２でK₁
を乗じて加算器８３で速度検出器１９からのフイ
ードバツク信号e₀と加算し、乗算器８４でK₂を
乗じて出力する。なおK₆は速度検出器１９の変
換定数を示し、その出力e_iはサーボアンプ８０に
設けたフイルタ８５を通して位相調整し雑音成分
を除去するようにしている。またロードセル１８
出力はフイードバツクアンプ１８ａによつて増幅
されて前記e_bを得ている。

サーボアンプ８０出力、つまり乗算器８４出力
は乗算器８０１でK₃を乗じて力（荷重）の次元
に変換され加算器８０２（荷重加算点）に与えら
れる。加算器８０２にはアーム４で取出せる力及
びピストン５の戻しバネ力（サラバネ７Ａ，７
Ｂ）F₀が与えられる。これによつて変位ｘが得
られるのであるが、ここには８０２で示す遅れ要
素が介在する。この変位は８０３の圧力勾配要素
K_pを乗じた圧力に変換されてピストン１００の
戻しバネ１０２のバネ力相当の圧力P_rに抗する形
で加えられる。その差に８０４のブレーキ定数
K_cを乗じた形のブレーキトルクT_bが得られる。
なおこれをアーム４の長さｌで除した荷重値が加
算器８０２へフイードバツクされることになる。

以上の制御系において本案装置においては加算
器８０２出力又はその結果として得られるピスト
ン５の変位ｘがその平衡位置に関して正，負であ
ることの如何を問わず、油圧シリンダ１０のピス
トン１００の移動によつて得られる圧力として現
れることになり、高い応答速度でe_sに応じたトル
クT_bが得られる。

第５図は本願出願人の従前の制動トルク配設装
置の第２図に対応する要部断面図であり、対応す
る部分には同符号を付してある。本案装置との相
違点を記すとまずブレーキ２用の油圧シリンダ１
０のピストン１００が単動型であり、従つてこれ
を作動させるための圧油供給路９３が１つだけ設
けられている。ブレーキ２の制動はこの圧油供給
路９３からの圧油供給によつて行うが、解放はピ
ストン１００の戻しバネ１０２による。解放に電
気系が入らないために応答性が悪いのである。第
６図はトルク設定値相当電圧e_sをパルス状に変化
させた場合の実トルクT_bの変化を示し、ａは本
案装置の、ｂは第５図の装置の変化を示してい
る。従来の装置ではトルク増の場合は所要トルク
が得られるまでの時間が0.15秒程度であつたのに
対し、トルク減の場合、つまりバネ１０２に依つ
て制動力を減ずる方向に変更する場合は約２倍の
0.30秒を要していた。これに対して本案装置では
トルク増減ともにt_sと同一になる。これはトルク
増減方向とも圧油供給によつて行うからである。
更に本案装置のt_sは0.15秒よりも短くなる。これ
は速度検出器１９をフイードバツク制御に用いた
点が寄与したためである。

更に従来のものはベアリング２７Ａ，２７Ｂの
強制潤滑油供給手段がなく、飛散油にたよつてい
たが、本案装置では十分な潤滑状態が確保され
る。

更に従前のものは固定軸９１の回転軸１に対す
る嵌合部にスラスト軸受２９を受けていたが、本
案装置ではそれを省略しており、これにより両端
が容易となる。

〔考案の効果〕

以上の如き本考案によれば設定トルクに対して
速やかに追随する制動トルクが得られるトルク発
生装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案装置の油圧系を示す模式図、第２
ａ図は要部の断面図、第２ｂ図は第２ａ図の要部
拡大図、第３図は油圧シリンダ６の断面図、第４
図は制御系のブロツク図、第５図は従前装置の要
部断面図、第６図はトルクの応答特性図、第７図
は従来装置の概略構成図である。 １……回転軸、２……ブレーキ、３……ハウジ
ング、５……ピストン、６，１０……油圧シリン
ダ、１００……ピストン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試験対象回転機の回転軸に連動連結され、その
   ハウジングを揺動可能にしてある油圧作動型のブ
   レーキ及び前記ハウジングに作用する力を支承す
   ると共に前記ブレーキに対する作動油圧を制御す
   る弁体を有する油圧シリンダを備える負荷試験用
   制動トルク発生装置において、前記ブレーキを制
   動，解除させる方向にそのピストンを各移動させ
   る複動型油圧シリンダと、ハウジングに連結され
   た弁体の移動により切換えられる２つの圧油吐出
   ポートを備える油圧シリンダとを備え、該２つの
   圧油吐出ポートの夫々を前記複動型油圧シリンダ
   の２つの油室に各接続してあることを特徴とする
   負荷試験用制動トルク発生装置。