(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車軸が出力するトルクの計測に用いられる自動車試験装置であって、
外輪部と、
外輪部の外周面上に装着されたタイヤと、
センターディスクと、
前記センターディスクに固定された１または複数の歪みゲージとを有し、
前記センターディスクは、当該センターディスクを、当該センターディスクの中心軸まわりに前記外輪部に対して相対的に回転可能とするための第１の軸受を介して前記外輪部に連結されており、
前記センターディスクは、当該センターディスクの第１面側に自動車の車軸のハブを当該ハブのハブボルトを用いて連結するための、前記中心軸と垂直な方向について、前記中心軸上の位置を中心とする第１の円環状の領域内に配置された複数の孔と、当該センターディスクの前記第１面と反対側の面である第２面側にダイナモメータに接続したシャフトを連結するための、前記中心軸と垂直な方向について、前記中心軸上の位置を中心とする第２の円環状の領域内に配置された複数の連結用構造部を有し、
前記中心軸と垂直な方向について、前記第１の円環状の領域と前記第２の円環状の領域は離れており、
前記各歪みゲージは、前記中心軸と垂直な方向について、前記第１の円環状の領域と前記第２の円環状の領域の間に配置されていることを特徴とする自動車試験装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車試験装置であって、
前記センターディスクの、前記中心軸と垂直な方向について前記第１の円環状の領域と前記第２の円環状の領域の間にある、前記各歪みゲージが配置された位置を少なくとも含む環状の範囲の部分は、他の部分よりも可撓性が高くなる形状を有していることを特徴とする自動車試験装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動車試験装置であって、
当該自動車試験装置に取り外し可能に装着される回止部材であって、装着時に、前記センターディスクと前記外輪部を連結し、前記センターディスクの前記外輪部に対する相対的な回転を抑止する回止部材を有することを特徴とする自動車試験装置。
【請求項４】
請求項３記載の自動車試験装置であって、
前記センターディスクの中心軸まわりに前記外輪部に対して相対的に回転可能とするための第２の軸受を介して前記外輪部に連結された、環状のリング部を有し、
前記リング部には、当該リング部の周に沿って巻き回された送電コイルが固定されており、
前記センターディスクには、前記センターディスクの中心軸まわりに巻き回された前記送電コイルから電力を受電する受電コイルと、前記受信コイルが受電した電力を用いて前記各歪みゲージの検出値を無線送信する無線送信装置が固定されていることを特徴とする自動車試験装置。
【請求項５】
請求項４記載の自動車試験装置であって、
前記リング部には、前記無線送信装置からの無線送信を受信する、当該リング部の全周に渡るように配置された受信アンテナが固定されていることを特徴とする自動車試験装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の自動車試験装置であって、
前記リング部を、前記自動車の車体に対して固定する固定具を有することを特徴とする自動車試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の試験装置としては、模擬ホイールと、模擬ホイールに装着したタイヤと、模擬ホイールのセンター部に設けた軸受によって回動可能に軸支された連結シャフトとを備えた模擬車輪を用いた試験装置が知られている。この試験装置では、模擬車輪の連結シャフトの一端を自動車の車軸に連結し、連結シャフトの他端をトルクセンサを介してダイナモメータに接続されたシャフトに連結する、または、模擬車輪の連結シャフトの一端をトルクセンサを介して自動車の車軸に連結し、連結シャフトの他端をダイナモメータに接続されたシャフトに連結することにより、自動車を同じ場所に留めた状態で、ダイナモメータから自動車の車軸に負荷を加えながらトルクセンサで自動車の車軸から出力されるトルクを計測する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７-１０１９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した試験装置によれば、模擬車輪の連結シャフトの機械損失が、トルクセンサで検出されるトルクに反映されてしまうため、自動車の車軸から出力されるトルクを充分に精度良く計測できない。
【０００５】
また、模擬ホイール、タイヤに対して連結シャフトが空回りするので、模擬車輪を装着した状態のままで、自動車を移動等のために自走させることができない。また、自動車を自走させながら自動車の車軸から出力されるトルクを計測する試験を行うこともできない。
【０００６】
そこで、本発明は、自動車の車軸から出力されるトルクを、より精度良く計測できる試験装置を提供することを課題とする。
また、併せて、本発明は、自動車を同じ場所に留めた状態と自走させた状態の双方において、自動車の車軸から出力されるトルクを計測できる試験装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題達成のために、本発明は、自動車の車軸が出力するトルクの計測に用いられる自動車試験装置に、外輪部と、外輪部の外周面上に装着されたタイヤと、センターディスクと、前記センターディスクに固定された１または複数の歪みゲージとを備えたものである。但し、前記センターディスクは、当該センターディスクを、当該センターディスクの中心軸まわりに前記外輪部に対して相対的に回転可能とするための第１の軸受を介して前記外輪部に連結されている。また、前記センターディスクは、当該センターディスクの第１面側に自動車の車軸のハブを当該ハブのハブボルトを用いて連結するための、前記中心軸と垂直な方向について、前記中心軸上の位置を中心とする第１の円環状の領域内に配置された複数の孔と、当該センターディスクの前記第１面と反対側の面である第２面側にダイナモメータに接続したシャフトを連結するための、前記中心軸と垂直な方向について、前記中心軸上の位置を中心とする第２の円環状の領域内に配置された複数の連結用構造部を有し、前記中心軸と垂直な方向について、前記第１の円環状の領域と前記第２の円環状の領域は離れている。また、前記各歪みゲージは、前記中心軸と垂直な方向について、前記第１の円環状の領域と前記第２の円環状の領域の間に配置されている。
【０００８】
このような自動車試験装置は、前記センターディスクの、前記中心軸と垂直な方向について前記第１の円環状の領域と前記第２の円環状の領域の間にある、前記各歪みゲージが配置された位置を少なくとも含む環状の範囲の部分を、他の部分よりも可撓性が高くなる形状とすることが好ましい。
【０００９】
このような自動車試験装置によれば、自動車の車軸のハブとダイナモメータのシャフトをセンターディスクに連結し、センターディスクのハブ連結部とシャフト連結部の間の部分に発生する歪みを検出するので、計測の誤差要因となる機械損失の発生を排して、精度よく、車軸から出力されるトルクの計測ができる。
【００１０】
また、このような自動車試験装置には、当該自動車試験装置に取り外し可能に装着される回止部材であって、装着時に、前記センターディスクと前記外輪部を連結し、前記センターディスクの前記外輪部に対する相対的な回転を抑止する回止部材を設けることが好ましい。
【００１１】
このように回止部材で前記センターディスクの前記外輪部に対する相対的な回転を抑止することにより、自動車試験装置をハブに連結したまま自動車を自走させることができる。
【００１２】
また、このような回止部材を設けた自動車試験装置に、前記センターディスクの中心軸まわりに前記外輪部に対して相対的に回転可能とするための第２の軸受を介して前記外輪部に連結された、環状のリング部を設け、前記リング部に、当該リング部の周に沿って巻き回された送電コイルを固定し、前記センターディスクに、前記センターディスクの中心軸まわりに巻き回された前記送電コイルから電力を受電する受電コイルと、前記受信コイルが受電した電力を用いて前記各歪みゲージの検出値を無線送信する無線送信装置を固定してもよい。
【００１３】
また、以上のリング部を備えた自動車試験装置は、前記リング部に、前記無線送信装置からの無線送信を受信する、当該リング部の全周に渡るように配置された受信アンテナを固定してもよい。
【００１４】
また、以上のリング部を備えた自動車試験装置に、前記リング部を、前記自動車の車体に対して固定する固定具を備えても良い。
このような回止部材とリング部を備えた自動車試験装置によれば、回止部材によって、自動車の自走時に、センターディスク、外輪部、タイヤを一体として回転するように回り止めした場合にも、自動車の自走に伴うリング部の回転を抑止できる。そして、このような自走時の回転を抑止できるリング部に、外部との接続の必要のある送電コイルや受信アンテナを設けているので、自動車の自走に伴って外部との接続に不具合が生じることを排して、自動車を自走させながら車軸から出力されるトルクを計測したり、外部において計測されたトルクのデータを収集する自走試験が行える。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、自動車の車軸から出力されるトルクを、より精度良く計測できる。
また、本発明によれば、自動車を同じ場所に留めた状態と自走させた状態の双方において、自動車の車軸から出力されるトルクを計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る自動車試験システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る模擬車輪の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る台上試験時の模擬車輪の設定を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る自走試験時の模擬車輪の設定を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る模擬車輪の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１ａ、ｂに、本実施形態に係る自動車試験システムの構成を示す。
図示するように、自動車試験システム１は、自動車の駆動輪(図では前輪）毎に対応して設けられており、各自動車試験システム１は、対応する駆動輪の車軸のハブに連結された模擬車輪２と、ダイナモメータ３と、模擬車輪２とダイナモメータ３を連結するシャフト４(延長軸）より構成されている。
【００１８】
図２に、模擬車輪２の構成を示す。
模擬車輪２は、自動車の車輪状の概形を有しており、図２ａは模擬車輪２の内側を表し、図２ｂは模擬車輪２の径方向外側を表し、図２ｃは模擬車輪２の外側を表し、図２ｄは模擬車輪２の図２ａの断面線A-Aによる断面端部を表している。但し、模擬車輪２の車軸のハブに連結される側を内側とし、模擬車輪２のシャフト４に連結される側を外側とする。
【００１９】
図示するように、模擬車輪２は、概略円盤形状のセンターディスク２０１と、センターディスク２０１と同軸状に設けた概略円環形状の外輪部２０２と、タイヤ２０３と、円環形状のリング部２０４を備えている。
【００２０】
外輪部２０２の外周側端には、軸方向に拡がったリムが設けられており、このリム上にタイヤ２０３が装着される
センターディスク２０１の外周面と外輪部２０２の内周面の間に設けられた第１ベアリング２０５を介してセンターディスク２０１と外輪部２０２は連結されており、第１ベアリング２０５によって、センターディスク２０１は外輪部２０２に対して相対的に模擬車輪２の軸まわりに回動可能となっている。
【００２１】
また、外輪部２０２のリムの内周側面とリング部２０４の外周面の間に設けられた第２ベアリング２０６を介して、外輪部２０２とリング部２０４は、リング部２０４が外輪部２０２の外周側端のリムの内周側に位置するように連結されており、第２ベアリング２０６によって、リング部２０４は外輪部２０２に対して相対的に模擬車輪２の軸まわりに回動可能となっている。
【００２２】
模擬車輪２の内側には、センターディスク２０１と外輪部２０２のそれぞれにボルトで固定することにより回止部材２０７を選択的に装着することができ、装着時に、回止部材２０７は、センターディスク２０１と外輪部２０２とが一体に運動するように、センターディスク２０１の外輪部２０２との間の相対的な回転を抑止する。
【００２３】
センターディスク２０１には、車軸のハブをセンターディスク２０１に連結するためのハブ連結用ボルト孔２０８と、シャフト４をセンターディスク２０１に連結するためのシャフト連結用ボルト孔２０９が設けられている。複数のハブ連結用ボルト孔２０８は、自動車のハブのハブボルトと整合する径方向位置に、円方向に並んで、ハブボルトの角度間隔と同じ角度間隔で設けられている。また、複数のシャフト連結用ボルト孔２０９は、ハブ連結用ボルト孔２０８よりも径方向外側(外周側）の、ハブ連結用ボルト孔２０８とシャフト連結用ボルト孔２０９の径方向の位置が離れる位置に、円方向に並んで角度間隔で設けられている。
【００２４】
また、センターディスク２０１の、径方向についてハブ連結用ボルト孔２０８とシャフト連結用ボルト孔２０９の間となる範囲の一部は環状の可撓部２１０となっている。可撓部２１０は、撓み易いように、センターディスク２０１の他の部分より肉薄に形成されていると共に、スポーク状の形状となるように複数の孔が設けられている。
【００２５】
そして、センターディスク２０１の外側の、可撓部２１０のスポーク形状の部分に、可撓部２１０の撓み量を検出する歪みゲージ２１１が複数固定されている。なお、歪みゲージ２１１は、センターディスク２０１の内側の、可撓部２１０のスポーク形状の部分に固定するようにしてもよい。
また、センターディスク２０１の外側には、歪みゲージ２１１で検出した歪みを無線送信する無線送信装置２１２が固定されており、リング部２０４の内周側面上にはコイル状の受信アンテナ２１３が固定されている。そして、無線送信装置２１２と受信アンテナ２１３によって、センターディスク２０１の歪みゲージ２１１で検出した歪みを、無線でリング部２０４に伝送することができる。
【００２６】
また、センターディスク２０１の外側の外周側端部には受電コイル２１４が固定され、リング部２０４の内周側面上には送電コイル２１５が固定されている。そして、送電コイル２１５と受電コイル２１４を介して、リング部２０４からセンターディスク２０１にワイヤレス給電によって、無線送信装置２１２や歪みゲージ２１１で用いる電力を供給することができる。
【００２７】
以上、模擬車輪２の構成について説明した。
さて、このような模擬車輪２を用いて、図１に示したように自動車を同じ場所に留めて行う試験である台上試験を行う場合には、図３ａに自動車試験システム１の全体を、図３ｂに模擬車輪２とハブ、シャフト４との連結部を、模擬車輪２とハブ１００、シャフト４との連結部については断面で示すように、模擬車輪２から回止部材２０７を取り外し、センターディスク２０１が外輪部２０２に対して自由に回転できる状態とする。
【００２８】
また、センターディスク２０１のハブ連結用ボルト孔２０８に自動車のハブ１００のハブボルトを通してナットを締結することにより、センターディスク２０１の内側を自動車のハブ１００に連結し、センターディスク２０１のシャフト連結用ボルト孔２０９とシャフト４の端部に設けたフランジのボルト孔にボルトを通してナットを締結することにより、センターディスク２０１の外側をシャフト４に連結する。
【００２９】
また、リング部２０４の送電コイル２１５に給電線５１を接続して外部から給電し、リング部２０４の受信アンテナ２１３を信号線５２で外部の受信装置に接続する。なお、外部の受信装置には、受信装置で受信した歪みから自動車の車軸から出力されるトルクを計測する解析装置を接続する。
【００３０】
このような試験装置の構成において、自動車を運転させると、自動車のハブ１００に連結されたセンターディスク２０１は回転するが、センターディスク２０１に対して自由回転する外輪部２０２と、外輪部２０２に装着されたタイヤ２０３は回転せず、自動車はその場に留まり続ける。
【００３１】
なお、台上試験を行う際には、図３ｃに示すように、タイヤ２０３に巻き回したベルト等を用いて模擬車輪２のタイヤ２０３を拘束する拘束装置６を用いて、タイヤ２０３が回転、移動しないように拘束することが好ましい。
また、ダイナモメータ３からシャフト４を介してセンターディスク２０１に負荷を与えると、自動車のハブ１００からセンターディスク２０１のハブボルト連結箇所に加わるトルクと、ダイナモメータ３からセンターディスク２０１のシャフト４の連結箇所に加わるトルクによって、センターディスク２０１の可撓部２１０に自動車の車軸から出力されるトルクに応じた撓みが発生する。そして、この撓みが、歪みゲージ２１１で検出され、検出された撓みが、無線送信装置２１２、受信アンテナ２１３、信号線５２を介して受信装置に送られ、解析装置によって、受信装置で受信した歪みから自動車の車軸から出力されるトルクが計測される。
【００３２】
以上のように本実施形態の模擬車輪２によれば、自動車の車軸のハブ１００とダイナモメータ３に連結したシャフト４をセンターディスク２０１の径方向について異なる位置に連結し、センターディスク２０１の径方向についてハブ連結部とシャフト連結部の間となる部分に発生する歪みを検出するので、計測の誤差要因となる機械損失の発生を排して、精度よく、車軸から出力されるトルクを計測できる。
【００３３】
さて、本実施形態の模擬車輪２は、自動車の移動のための自走に用いることもできる。
自動車を自走させる場合、模擬車輪２に回止部材２０７を装着し、センターディスク２０１には自動車のハブ１００のみを連結する。
この状態において、回止部材２０７によって、センターディスク２０１の外輪部２０２との間の相対的な回転が抑止され、外輪部２０２と、外輪部２０２に装着されたタイヤ２０３もセンターディスク２０１と共に回転する。
【００３４】
したがって、自動車が車軸を回転することにより、車軸のハブ１００に連結されたセンターディスク２０１と共にタイヤ２０３が回転し自動車が走行する。
次に、本実施形態の模擬車輪２を用いて、自動車を自走させた状態で車軸から出力されるトルクを計測する自走試験も行うことができる。
自走試験を行う場合には、図４ａに示すように、模擬車輪２に回止部材２０７を装着し、センターディスク２０１には自動車のハブ１００のみを連結する。
また、リング部２０４に設けたボルト孔を用いてリング部２０４の外側に拘束部材７をボルトによって連結する。拘束部材７は、合成ゴム等で製作された部材であり、伸縮性や可撓性を有する。
そして、リング部２０４に連結した拘束部材７の、リング部２０４との連結部と反対側の端を、図４ｂ、ｃに示すように、磁石等を用いて自動車の車体に固定する。
このように拘束部材７を用いてリング部２０４と自動車の車体を連結することにより、リング部２０４は自動車に対して固定され、自動車の走行に伴いセンターディスク２０１と外輪部２０２が回転しても、外輪部２０２に第２ベアリング２０６で軸支されているリング部２０４の回転はおおよそ抑止される。
【００３５】
また、自動車車内のバッテリからの給電線５１を、拘束部材７をはわせて延伸し、リング部２０４の送電コイル２１５に接続し、自動車車内に持ち込んだ受信装置との間の信号線５２を、拘束部材７をはわせて延伸し、リング部２０４の受信アンテナ２１３に接続する。
【００３６】
そして、自動車車内に持ち込んだ解析装置によって、受信装置で受信した歪みから自動車の車軸から出力されるトルクを計測する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上では、受信装置を模擬車輪２の外部に設けたが、受信装置は、受信アンテナ２１３と共にリング部２０４に設けるようにしてもよい。
また、無線送信装置２１２の出力を大きくできる場合には、受信アンテナ２１３は、模擬車輪２の外部に設けるようにしてもよい。
また、以上では、センターディスク２０１の外輪部２０２との間の回り止めを、模擬車輪２の内側から回止部材２０７を装着することにより行ったが、この回り止めは、図５ａに示す構成によって行ってもよい。
【００３７】
すなわち、センターディスク２０１と外輪部２０２とを、径方向に一部重なるように設け、センターディスク２０１の径方向に外輪部２０２と重なる範囲内にボルト孔２１６を設け、外輪部２０２に、外側が開口となるネジ穴２１７を、ボルト孔２１６と径方向の位置が重なるように設ける。
【００３８】
そして、回り止めを行う際には、図５ｂに示すように、センターディスク２０１のボルト孔２１６と外輪部２０２のネジ穴２１７の位置を合わせ、模擬車輪２の外側からボルトをセンターディスク２０１のボルト孔２１６を通して外輪部２０２のネジ穴２１７に締結して、センターディスク２０１と外輪部２０２を連結して両者間の回り止めを行う。
なお、図５ａ、ｂに現れていない無線送信装置２１２は、センターディスク２０１のボルト孔２１６を設けていない箇所において、受電コイル２１４の内周側となる位置に固定されている。
【００３９】
このような構成によれば、模擬車輪２の外側から回り止めのセットや解除を行えるので、その作業性が向上する。
また、自走試験の際に、以上のように拘束部材７を車体に固定してリング部２０４の回転を抑止する代わりに、リング部２０４と車体とをケーブルやワイヤで繋ぎ、リング部２０４の回転を抑止するようにしてもよい、
【符号の説明】
【００４０】
１…自動車試験システム、２…模擬車輪、３…ダイナモメータ、４…シャフト、６…拘束装置、７…拘束部材、５１…給電線、５２…信号線、１００…ハブ、２０１…センターディスク、２０２…外輪部、２０３…タイヤ、２０４…リング部、２０５…第１ベアリング、２０６…第２ベアリング、２０７…回止部材、２０８…ハブ連結用ボルト孔、２０９…シャフト連結用ボルト孔、２１０…可撓部、２１１…歪みゲージ、２１２…無線送信装置、２１３…受信アンテナ、２１４…受電コイル、２１５…送電コイル、２１６…ボルト孔、２１７…ネジ穴。
【要約】
【課題】自動車の車軸から出力されるトルクを、より精度良く計測する。
【解決手段】センターディスク２０１と、第１ベアリング２０５を介してセンターディスク２０１の外周面に内周面が連結された外輪部２０２と、外輪部２０２の外周側端に設けたリムの外周側に装着したタイヤ２０３と、第２ベアリング２０６を介して外輪部２０２のリムの内周側に連結された円環形状のリング部２０４を備える。センターディスク２０１の内側には自動車の車軸のハブ１００が連結され、センターディスク２０１の外側には、ハブ１００の連結位置より外周側の位置においてダイナモメータ３のシャフト４が連結される。ハブ１００の連結位置とシャフト４の連結位置の間に固定した歪みゲージ２１１で、自動車の車軸から出力されるトルクを検出する。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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