JPH0643932B2 - Axle dynamometer - Google Patents

Axle dynamometer

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JPH0643932B2
JPH0643932B2 JP60227059A JP22705985A JPH0643932B2 JP H0643932 B2 JPH0643932 B2 JP H0643932B2 JP 60227059 A JP60227059 A JP 60227059A JP 22705985 A JP22705985 A JP 22705985A JP H0643932 B2 JPH0643932 B2 JP H0643932B2
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JP
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axle
dynamometer
wheel
force
automobile
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鎮▲かく▼ 東島
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車の車軸に作用する各種荷重を測定する
ための車軸動力計に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an axle dynamometer for measuring various loads acting on an axle of an automobile.

自動車の走行中に路面からタイヤを通じて車体に作用す
る動的荷重は、車両の強度計算や安全性はもとより、乗
員・乗客の乗り心地にも直接影響するため、車体設計上
きわめて重要である。そのため、タイヤの回転している
状態の各種荷重を正確に測定できることが望ましい。
The dynamic load that acts on the vehicle body from the road surface through the tires while the vehicle is running is very important for vehicle body design because it directly affects not only the strength calculation and safety of the vehicle but also the riding comfort of passengers and passengers. Therefore, it is desirable to be able to accurately measure various loads while the tire is rotating.

しかしながら、タイヤが装着されたホイールの回転して
いる状態での荷重測定は、測定対象が複雑な複合力であ
って単純なロードセルの発想では測定することができな
い。さらに一般の自動車は、その各部が極めて合理的に
設計されているため、そのままでは測定装置類を取付け
る余裕のないことが多い。そのため、自動車の車軸に作
用する動力を測定するには、被測定対象を大規模に改造
する必要があり、実車に近い状態での測定は困難であっ
た。
However, the load measurement in the rotating state of the wheel on which the tire is mounted cannot be measured by the idea of a simple load cell because the measurement target is a complex compound force. Furthermore, since each part of a general automobile is designed extremely rationally, there is often no room for mounting measuring devices as it is. Therefore, in order to measure the power acting on the axle of the automobile, it is necessary to remodel the object to be measured on a large scale, and it has been difficult to measure in a state close to an actual vehicle.

本願発明の目的は、走行中の自動車のタイヤを通じて車
軸したがって車体に作用する力を、タイヤが地面と接触
している状態の地面から受ける作用力或いは車体の受け
る力として、静止座標系で計測できる高精度で測定可能
な車軸動力計を提供することである。
The object of the present invention is to measure the force acting on the axle and hence the vehicle body through the tires of a moving automobile in the stationary coordinate system as the acting force received from the ground in the state where the tires are in contact with the ground or the force received by the vehicle body. An object is to provide an axle dynamometer that can measure with high accuracy.

この目的は、特許請求の範囲に記載の構成を有する車軸
動力計、すなわち、自動車の車軸に連結すると共に、タ
イヤおよびホイールを装着して回転する連結部と、該連
結部の回転に伴って作用する分力を電気信号に変換する
ための検出部と、前記連結部の回転角度を検出する角度
信号発信器と、そして前記分力を表す信号と前記角度信
号とを演算する回路と、を具備する車軸動力計によって
達成される。
This object is an axle dynamometer having the structure described in the claims, that is, a connecting portion that is connected to an axle of an automobile and that is mounted with a tire and a wheel to rotate, and acts in association with rotation of the connecting portion. A detection unit for converting the component force to be converted into an electric signal, an angle signal transmitter for detecting the rotation angle of the connecting unit, and a circuit for calculating the signal representing the component force and the angle signal. Is achieved by an axle dynamometer.

本発明にかかる車軸動力計によれば、自動車に容易に取
付けることができ、格別の改造は不要である。したがっ
て、実車に近い状態での車軸動力が、短時間でかつ手軽
に高精度測定できることになる。
According to the axle dynamometer of the present invention, the axle dynamometer can be easily attached to an automobile and no special modification is required. Therefore, the axle power in a state close to an actual vehicle can be easily and accurately measured in a short time.

以下、実施例を示す添付図を参照しつつ、本発明を開示
する。
Hereinafter, the present invention will be disclosed with reference to the accompanying drawings illustrating examples.

第1図は、本発明にかかる車軸動力計の構成を示すもの
で、検出部1には必要な分力、例えば6分力を測定する
ための検出素子が取りつけられている。この場合の6分
力は、第2図に示すように、各軸に作用する3つの力
FX,FY,FZ,各軸に作用する3つのモーメントMX,MY,MZ
ら成るものである。用途によっては測定する必要がない
分力も存在するが、ここでは全体を示す。
FIG. 1 shows the configuration of an axle dynamometer according to the present invention. The detection unit 1 is equipped with a detection element for measuring a necessary component force, for example, 6 component force. The 6-component force in this case is the three forces acting on each axis, as shown in FIG.
It consists of F X , F Y , F Z and three moments M X , M Y , M Z acting on each axis. Depending on the application, there are component forces that do not need to be measured, but here are shown in their entirety.

これらの各分力を測定するための検出部1は被測定車軸
に連結され、測定すべき分力を受けて各分力に応じて発
生する機械的歪を電気信号に変換するように貼りつけら
れた各応力に対応する歪ゲージ接続から構成することが
できる。このような検出部1は、各種態様が知られてお
り、その他の構成を採用することもできるため詳述はし
ない。検出部1の回転部で得られた電気出力を固定側に
取り出すために適当な出力数のチャンネルのスリップリ
ング3が取りつけられる。このスリップリング3もノイ
ズの影響を受けることなしに微小出力が正確に取り出し
得るものでありかつゲージ作動用電流の供給ができるも
のであれば足り、格別の制限はないので詳述はしない。
検出部1に連なる回転部2の回転角を正確な電気信号に
変換する角度信号発信器5、例えば歯車機構4によって
被測定軸の回転部に連結されたエンコーダが配設され
る。この角度信号発信器5としてのエンコーダは、基準
となる零信号Zと回転方向を決定するための2つの信号
AおよびBとを発生すると都合がよい。なお、この角度
信号発信器5としてのエンコーダは、一例であって、角
度測定の可能なレゾルバその他の角度信号の発生できる
ものであれば同様に使用することができる。
The detection unit 1 for measuring each of these component forces is connected to the axle to be measured and attached so as to convert the mechanical strain generated in response to each component force to be measured into an electric signal upon receiving the component force to be measured. It may consist of strain gauge connections corresponding to each stress applied. Various types of such a detecting unit 1 are known, and other configurations can be adopted. In order to take out the electric output obtained by the rotating part of the detecting part 1 to the fixed side, a slip ring 3 having an appropriate number of channels is attached. The slip ring 3 is sufficient as long as the minute output can be accurately taken out without being affected by noise and the gauge operating current can be supplied. Since there is no particular limitation, detailed description thereof will be omitted.
An angle signal transmitter 5 for converting the rotation angle of the rotating portion 2 connected to the detecting portion 1 into an accurate electric signal, for example, an encoder connected to the rotating portion of the shaft to be measured by a gear mechanism 4 is provided. The encoder as the angle signal transmitter 5 conveniently generates a reference zero signal Z and two signals A and B for determining the rotation direction. The encoder as the angle signal transmitter 5 is an example, and any resolver capable of measuring an angle or any other device capable of generating an angle signal can be similarly used.

これらのスリップリング3、歯車機構4およびエンコー
ダ等は回転部を含むためカバー6内に収められている。
このカバー6の軸方向外部には、零位置表示用のパイロ
ットランプ7と電源および信号の授受を行うケーブル類
を接続するためのレセプタクル8が取りつけられる。な
お、カバー6は、軸方向の運動は許容し、回転方向回転
に対してのみ拘束されているものとする。
Since the slip ring 3, the gear mechanism 4, the encoder and the like include a rotating portion, they are housed in the cover 6.
On the outside of the cover 6 in the axial direction, a pilot lamp 7 for displaying the zero position and a receptacle 8 for connecting a power source and cables for exchanging signals are attached. The cover 6 is allowed to move in the axial direction and is restrained only against rotation in the rotation direction.

このような本発明にかかる車軸動力計は、上述の検出に
寄与する部分を車軸に連結しさらにタイヤと一体のホイ
ールを取りつけるための連結部9を有する。車軸取付部
9aは車軸の寸法や取付孔の間隔等を考慮してこれらに
対応し得るように、後述する適当なアダプタを介して取
りつけることができるように構成されている。ホイール
取付部9bは、測定用に若干改造されたホイールを取り
つけることができるように構成されている。
Such an axle dynamometer according to the present invention has a connecting portion 9 for connecting a portion that contributes to the above-mentioned detection to the axle and further attaching a wheel integrated with a tire. The axle mounting portion 9a is configured so that it can be attached via an appropriate adapter described later so as to be able to cope with these in consideration of the dimensions of the axle, the intervals of the mounting holes, and the like. The wheel mounting portion 9b is configured so that a slightly modified wheel for measurement can be mounted.

第3図は、本発明にかかる車軸動力計を測定可能状態に
取付けた状態を示す断面図で、図において自動車の駆動
軸11の先端のホイール取付け用ハブ12を介して本発
明にかかる車軸動力計の連結部9を取付けた状態を示す
ものである。ホイール取付け用ハブ12の内側にはブレ
ーキディスク13が取付けられている。これらの車軸側
には、なんらの改造もなされていないから、車種・年式
等によってサイズの異なるものがある。そこで、ホイー
ル取付け用ハブ12の間隔やサイズも異なることが多
い。そこで、取付ハブ側に適当なボルト10によって取
りつけられる第1のアダプタ14と、この第1のアダプ
タと適合する取付孔を有しさらに連結部9の車軸取付部
9aと適合する取付孔を有しボルト16によって締めつ
けられる第2のアダプタ15とを介在させて取りつけ
る。その結果、少なくとも第1のアダプタ14を交換す
るのみで車両本体側に改造を加えることなしに、多くの
車種に本発明にかかる車軸動力計を取りつけることがで
きる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the axle dynamometer according to the present invention is mounted in a measurable state, and in the figure, the axle power according to the present invention is provided through a wheel mounting hub 12 at the tip of a drive shaft 11 of an automobile. It shows a state in which the connecting portion 9 of the meter is attached. A brake disc 13 is mounted inside the wheel mounting hub 12. Some of these axles have different sizes depending on the car model, year, etc., because they have not been modified in any way. Therefore, the wheel mounting hubs 12 often have different intervals and sizes. Therefore, on the mounting hub side, there is provided a first adapter 14 which is mounted by an appropriate bolt 10 and a mounting hole which matches the first adapter, and further a mounting hole which matches the axle mounting portion 9a of the connecting portion 9. The second adapter 15, which is tightened by the bolt 16, and the second adapter 15 are interposed therebetween. As a result, the axle dynamometer according to the present invention can be attached to many vehicle types without changing the vehicle body side only by replacing at least the first adapter 14.

また、本発明にかかる車軸動力計はタイヤの装着された
実際の状態における動力測定を主目的としているから、
タイヤの装着されたホイールを取りつける必要がある。
そのため車軸動力計の連結部9のホイール取付部9bに
ホイール取付用アダプタ17を介してボルト18によっ
て締めつけられるホイール19を取りつける。ホイール
19の取付孔は、本来車軸の取付ハブ12に合致するも
のであるから、本実施例を構成するためには若干の改造
が必要である。通常は、ホイール中心側をやや大径に切
取り、車軸動力計連結部9のホイール取付孔に適合する
孔を設けたものである。しかし、ホイールそのものの改
造は車両側の改造に比して簡単かつ廉価である。さら
に、試験用ホイールを前以って何種類か用意しておくこ
とにより、その都度改造する必要はなくなり経済的な測
定・試験が実施可能である。
Further, since the axle dynamometer according to the present invention is mainly intended for power measurement in an actual state where tires are mounted,
It is necessary to install a wheel with tires attached.
Therefore, the wheel 19 that is tightened by the bolt 18 is attached to the wheel mounting portion 9b of the connecting portion 9 of the axle dynamometer via the wheel mounting adapter 17. Since the mounting hole of the wheel 19 originally matches the mounting hub 12 of the axle, some modification is required to configure this embodiment. Normally, the wheel center side is cut out to have a slightly larger diameter, and a hole that fits the wheel mounting hole of the axle dynamometer connecting portion 9 is provided. However, the modification of the wheel itself is easier and cheaper than the modification of the vehicle side. Furthermore, by preparing several types of test wheels in advance, it is not necessary to modify each time, and economical measurement and testing can be performed.

以下、本発明にかかる車軸動力計を使用して車軸に作用
する動力を測定する原理について説明する。第4図は、
自動車に外力Fが作用した状態を示す静止座標を示すも
のである。図において、自動車の走行抵抗方向をベクト
ルX、そして車重反力方向をベクトルZ、作用外力をベ
クトルF、そして動力計の回転角をθとする。
The principle of measuring the power acting on the axle using the axle dynamometer according to the present invention will be described below. Figure 4 shows
It shows a stationary coordinate showing a state in which an external force F acts on the automobile. In the figure, the running resistance direction of the automobile is vector X, the vehicle weight reaction force direction is vector Z, the acting external force is vector F, and the rotation angle of the dynamometer is θ.

第5図は、作用力Fを動力計座標軸および静止座標系に
分解したベクトル図を示すものである。図において作用
外力Fを静止座標系の分力FX,FZであらわすと以下のよ
うになる。
FIG. 5 is a vector diagram in which the acting force F is decomposed into a dynamometer coordinate axis and a stationary coordinate system. In the figure, the acting external force F is represented by the component forces F X and F Z of the stationary coordinate system as follows.

FX=Fcosφ FZ=Fsinφ (1) また、動力計座標軸については、以下のようになる。F X = F cosφ F Z = F sinφ (1) The dynamometer coordinate axes are as follows.

FX′=Fcos(φ−θ) FZ′=Fsin(φ−θ) (2) したがって、FX,FZ,FX′,FZ′間には以下のような関係
が成立する。
F X ′ = F cos (φ−θ) F Z ′ = F sin (φ−θ) (2) Therefore, the following relationship is established between F X , F Z , F X ′, and F Z ′.

FX=FX′cosθ−FZ′sinθ FZ=FX′sinθ+FZ′cosθ (3) このような関係は、モーメントMX,MZについても同様で
ある。
F X = F X ′ cos θ−F Z ′ sin θ F Z = F X ′ sin θ + F Z ′ cos θ (3) This relationship is the same for the moments M X and M Z.

上記(3)式の演算を適当な演算回路において行うと、
回転座標系で計測した分力を静止座標系の分力に変換す
ることができる。
When the calculation of the above formula (3) is performed in an appropriate calculation circuit,
The component force measured in the rotating coordinate system can be converted into the component force in the stationary coordinate system.

第6図は、このような演算を行うために適する回路例の
主要部を示す回路図である。なお、作用する動力として
は6分力が考えられるが、ここでは、FY,MYは回転しな
いものとしている。また、このような演算は、本図のよ
うな演算回路に限定されることなく、マイクロコンピュ
ータその他の構成を組合せることによっても同様の目的
を達成することができる。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a main part of a circuit example suitable for performing such calculation. It should be noted that the acting force may be 6-minute force, but here it is assumed that F Y and M Y do not rotate. Further, such an operation is not limited to the operation circuit as shown in this figure, and the same purpose can be achieved by combining a microcomputer and other configurations.

車軸動力計からの出力信号は、増幅器により電圧増幅さ
れる。一方、エンコーダの出力信号は位相弁別後アップ
ダウンカウンタを経てsin,cosに変換され、増幅器出力
に乗ぜられる。その結果得られた信号は、上記(3)式
を満足するように加算演算される。
The output signal from the axle dynamometer is voltage amplified by the amplifier. On the other hand, the output signal of the encoder is converted into sin and cos through the up / down counter after phase discrimination and is multiplied by the amplifier output. The signals obtained as a result are added and calculated so as to satisfy the above expression (3).

このようにして、走行中の自動車のタイヤを通じて車軸
したがって車体に作用する力を、タイヤが地面と接触し
ている状態の地面から受ける作用力或いは車体の受ける
力として、静止座標系で計測することが可能となり、所
期の目的が達成される。また、アダプタを用いれば、自
動車本体側に格別の改造を加えることなしにタイヤ付き
ホイールを装着した状態での動力測定が可能となる。
In this way, the force acting on the axle and hence the vehicle body through the tires of the running automobile is measured in the stationary coordinate system as the acting force received from the ground in the state where the tires are in contact with the ground or the force received by the vehicle body. Is possible and the intended purpose is achieved. In addition, if the adapter is used, it becomes possible to measure the power in the state where the wheel with the tire is mounted without any special modification on the automobile body side.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明にかかる車軸動力計の構成を示す側面
図、第2図は、6分力の説明図、第3図は、本発明にか
かる車軸動力計と車両側との連結状態を示す断面図、第
4図は自動車に作用する外力のベクトル方向を示す説明
図、第5図は回転座標と静止座標との関係を示す説明図
そして第6図は、本発明にかかる車軸動力計の信号処理
を行う回路図例である。 図中の主な参照符号の対応は以下の通り。 1:検出部、2:回転部 3:スリップリング 4:歯車機構、5:角度信号発信器 7:パイロットランプ 8:レセプタクル 9:連結部 F:外力 M:モーメント
FIG. 1 is a side view showing a configuration of an axle dynamometer according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of 6-component force, and FIG. 3 is a connection state of an axle dynamometer according to the present invention and a vehicle side. 4 is an explanatory view showing the vector direction of the external force acting on the automobile, FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between the rotational coordinates and the stationary coordinates, and FIG. 6 is the axle power according to the present invention. It is an example of a circuit diagram which performs signal processing of a meter. Correspondence between the main reference symbols in the figure is as follows. 1: Detection part, 2: Rotating part 3: Slip ring 4: Gear mechanism, 5: Angle signal transmitter 7: Pilot lamp 8: Receptacle 9: Connection part F: External force M: Moment

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】自動車の車軸に連結すると共に、タイヤお
よびホイールを装着して回転する連結部(9)と、該連
結部の回転に伴って作用する分力を電気信号に変換する
ための検出部(1)と、前記連結部(9)の回転角度を
検出する角度信号発信器(5)と、を設け、前記角度信
号発信器(5)で検出される回転角度(θ)が0になる
ように前記分力を表す信号の検出部(1)に設置し、前
記分力を表す信号を静止座標系になるように演算する演
算回路と、から構成されていることを特徴とする車軸動
力計。
1. A connecting part (9) which is connected to an axle of an automobile and which is rotated by mounting a tire and a wheel, and a detection for converting a component force acting with the rotation of the connecting part into an electric signal. A part (1) and an angle signal transmitter (5) for detecting the rotation angle of the connecting part (9) are provided, and the rotation angle (θ) detected by the angle signal transmitter (5) becomes zero. And an arithmetic circuit which is installed in the detection unit (1) of the signal representing the component force so as to calculate the signal representing the component force in a stationary coordinate system. Dynamometer.
JP60227059A 1985-10-14 1985-10-14 Axle dynamometer Expired - Lifetime JPH0643932B2 (en)

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JP60227059A JPH0643932B2 (en) 1985-10-14 1985-10-14 Axle dynamometer

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JP60227059A JPH0643932B2 (en) 1985-10-14 1985-10-14 Axle dynamometer

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JPS6287823A JPS6287823A (en) 1987-04-22
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