JP5358331B2 - シャシーダイナモメータ - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の各種試験に用いられるシャシーダイナモメータを制御する技術に関するものである。
自動車の各種試験に用いられるシャシーダイナモメータとしては、車両の走行状態を再現するために車両に対して走行中の路面を模擬するローラと、前記ローラのトルクを操作するモータと、ローラと駆動輪間に作用する力を制御/測定する制御装置とを備えたシャシーダイナモメータが知られている。
また、このようなシャシーダイナモメータにおいて、温度変化を考慮した制御/測定を行う技術としては、ダイナモメータの軸受温度に応じて、制御/測定において考慮するメカロスを設定する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
また、有限要素法などにより、剛体の熱変形を解析する技術も広く知られている（たとえば、特許文献２、３）。
また、有限要素法などにより、剛体の熱変形を解析する技術も広く知られている（たとえば、特許文献２、３）。
シャシーダイナモメータでは、一般的には金属で形成されるローラの温度変化による変形の影響のために、その制御や測定に誤差が生じていた。
そこで、本発明は、ローラの温度変化による変形の影響による、制御や測定の誤差を抑制することを課題とする。
そこで、本発明は、ローラの温度変化による変形の影響による、制御や測定の誤差を抑制することを課題とする。
前記課題達成のために、本発明は、自動車の駆動輪が載置されるローラを備えたダイナモメータと、前記ローラの径の長さと前記ローラの回転速度とに基づいて求まる前記自動車の車速に応じて、前記ダイナモメータを介して、前記ローラと前記駆動輪との間で作用する力を制御もしくは測定する制御装置とを備えた、シャシーダイナモメータに、前記ローラの温度分布を計測する温度分布計測装置と、前記温度分布計測装置が計測した温度分布に基づいて、前記ローラの熱変形を解析する熱変形解析部と、前記熱変形解析部の解析結果に基づいて、前記ローラの径の長さを前記ローラの熱変形分補正するローラ径長補正手段とを備えたものである。
このようなシャシーダイナモメータによれば、ローラの温度分布を測定してローラの熱変形を解析し、ローラの径の熱変形による変動分を補正するので、制御や測定における、ローラの径のローラの熱変形による変動を原因とする誤差の抑制を行うことができるようになる。
ここで、このようなシャシーダイナモメータに、さらに、前記自動車の駆動輪の前記ローラ上の載置位置を検出する位置検出手段を設け、前記ローラ径長補正手段において、前記ローラの前記位置検出手段が検出した載置位置の径の長さを、前記補正後の前記ローラの径の長さとして算出するようにすることが、制御や測定の正確な補正を行う上で好ましい。
また、前記課題達成のために、本発明は、自動車の駆動輪が載置されるローラを備えたダイナモメータと、前記ダイナモメータを介して、前記ローラの慣性モーメントを考慮した前記ローラと前記駆動輪との間で作用する力の制御もしくは測定を行う制御装置とを備えた、シャシーダイナモメータに、前記ローラの温度分布を計測する温度分布計測装置と、前記温度分布計測装置が計測した温度分布に基づいて、前記ローラの熱変形を解析する熱変形解析部と、前記熱変形解析部の解析結果に基づいて、前記ローラの慣性モーメントを前記ローラの熱変形分補正するローラ慣性モーメント補正手段とを備えたものである。
このようなシャシーダイナモメータによれば、ローラの温度分布を測定してローラの熱変形を解析し、ローラの慣性モーメントの熱変形による変動分を補正するので、制御や測定における、ローラの慣性モーメントのローラの熱変形による変動を原因とする誤差の抑制を行うことができるようになる。
また、前記課題達成のために、本発明は、自動車の駆動輪が載置されるローラを備えたダイナモメータと、前記ローラの径の長さと前記ローラの回転速度とに基づいて求まる前記自動車の車速に応じて、前記ダイナモメータを介して、前記ローラと前記駆動輪との間で作用する力を制御もしくは測定する制御装置とを備えた、シャシーダイナモメータに、前記自動車の駆動輪の前記ローラ上の載置位置を検出する位置検出手段と、前記ローラの前記位置検出手段が検出した載置位置付近における前記ローラの温度を計測する温度計測装置と、前記温度計測装置が計測した温度に基づいて、前記ローラの径の長さを前記ローラの熱変形分補正するローラ径長補正手段を設けたものである。
このようなシャシーダイナモメータによれば、ローラの制御や測定に直接関わる駆動輪の載置位置付近の部分の温度を測定し、これに基づいてローラの径の熱変形による変動分を補正することができるので、制御や測定における、ローラの径のローラの熱変形による変動を原因とする誤差を低減できるようになる。
また、前記課題達成のために、本発明は、自動車の駆動輪が載置されるローラを備えたダイナモメータと、前記ダイナモメータを介して、前記ローラの慣性モーメントを考慮した前記ローラと前記駆動輪との間で作用する力の制御もしくは測定を行う制御装置とを備えた、シャシーダイナモメータに、前記自動車の駆動輪の前記ローラ上の載置位置を検出する位置検出手段と、前記ローラの前記位置検出手段が検出した載置位置付近における前記ローラの温度を計測する温度計測装置と、前記温度計測装置が計測した温度に基づいて、前記ローラの慣性モーメントを前記ローラの熱変形分補正するローラ慣性モーメント補正手段を設けたものである。
このようなシャシーダイナモメータによれば、ローラの制御や測定に直接関わる駆動輪の載置位置付近の部分の温度を測定し、これに基づいてローラの熱変形によるローラの慣性モーメントの変動分を補正することができるので、制御や測定における、ローラの慣性モーメントのローラの熱変形による変動を原因とする誤差を低減できるようになる。
以上のように、本発明によれば、ローラの温度変化による変形の影響による、制御や測定の誤差を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係るシャシーダイナモメータの構成を模式的に示す。
ここで、図１ａはシャシーダイナモメータを上方より見たようすを、図１ｂはシャシーダイナモメータを左右方向から見たようすを模式的に表したものである。
図示するように、このシャシーダイナモメータは、自動車用のシャシーダイナモメータであり、シャシーダイナモメータは、試験車両１０の走行面となる駆体１の上面に設けた開口に、ローラの天頂部が露出するように配置されたダイナモメータ２、制御装置３、タイヤカメラ４、複数のサーモグラフィカメラ５を備えている。
図１に、本実施形態に係るシャシーダイナモメータの構成を模式的に示す。
ここで、図１ａはシャシーダイナモメータを上方より見たようすを、図１ｂはシャシーダイナモメータを左右方向から見たようすを模式的に表したものである。
図示するように、このシャシーダイナモメータは、自動車用のシャシーダイナモメータであり、シャシーダイナモメータは、試験車両１０の走行面となる駆体１の上面に設けた開口に、ローラの天頂部が露出するように配置されたダイナモメータ２、制御装置３、タイヤカメラ４、複数のサーモグラフィカメラ５を備えている。
ここで、ダイナモメータ２は、図２ａに正面図を、図２ｂに右側面図を、図２ｃに上面図を表すように、ベース２１、ベース２１に設けた油圧浮揚機構によって、ベース２１に揺動可能に支持されたモータ２２、モータ２２の左右においてモータ２２のシャフトに連結した二つのローラ２３とを備えており、ローラ２３の上に載せ置かれた自動車の駆動輪とローラ２３との間で作用する力によってモータ２２は揺動する。
また、ダイナモメータ２は、ローラ２３の回転速度を計測し、計測値を制御装置３に出力する機能と、モータ２２に加わるモータ２２を揺動させる方向の力を計測し、計測値を制御装置３に出力する機能を備えている。
そして、サーモグラフィカメラ５は、たとえば、赤外線カメラであり、図２ａ、ｂ、ｃに示すように、一つのローラ２３につき、その前後とモータ２２と反対側の側方との計３台設けられている。そして、当該３台のサーモグラフィカメラ５で、ローラ２３の前後の周面と、ローラ２３のモータ２２と反対側の底面とを撮影する。
そして、サーモグラフィカメラ５は、たとえば、赤外線カメラであり、図２ａ、ｂ、ｃに示すように、一つのローラ２３につき、その前後とモータ２２と反対側の側方との計３台設けられている。そして、当該３台のサーモグラフィカメラ５で、ローラ２３の前後の周面と、ローラ２３のモータ２２と反対側の底面とを撮影する。
ここで、ローラ２３は金属製であり、図２の断面線ＡＡによる断面端を図２ｄに示すように、ローラ２３の周面を構成する中空の円筒形状部分２３１を、モータ２２のシャフト連結用の中央孔を有する円盤形状部分２３２で、モータ２２のシャフトに対して支持する構造を備えている。
さて、図１に戻り、タイヤカメラ４は、前後方向よりローラ２３の上面に駆動輪が配置されているようすを撮影するように配置されている。
そして、このようなシャシーダイナモメータを用いた試験車両１０の試験は、試験車両１０の各駆動輪を各ダイナモメータ２のローラ２３の天頂部に載置した状態で、適当な固定装置で試験車両１０を固定しつつ、制御装置３において、ローラ２３を回転しながら、試験車両１０の駆動輪とローラ周面間で作用する力を、ダイナモメータ２を用いて制御/計測することにより行われる。
そして、このようなシャシーダイナモメータを用いた試験車両１０の試験は、試験車両１０の各駆動輪を各ダイナモメータ２のローラ２３の天頂部に載置した状態で、適当な固定装置で試験車両１０を固定しつつ、制御装置３において、ローラ２３を回転しながら、試験車両１０の駆動輪とローラ周面間で作用する力を、ダイナモメータ２を用いて制御/計測することにより行われる。
以下、制御装置３について説明する。
図３に制御装置３の構成を示す。
図示するように、制御装置３は、ダイナモメータ制御装置３１と、温度補正処理部３２とを備えている。また、温度補正処理部３２は、３Ｄサーモグラフ作成部３２１、熱変形解析装置３２２、タイヤ位置検出部３２３、ローラ径算出部３２４、慣性モーメント算出部３２５とを備えている。
図３に制御装置３の構成を示す。
図示するように、制御装置３は、ダイナモメータ制御装置３１と、温度補正処理部３２とを備えている。また、温度補正処理部３２は、３Ｄサーモグラフ作成部３２１、熱変形解析装置３２２、タイヤ位置検出部３２３、ローラ径算出部３２４、慣性モーメント算出部３２５とを備えている。
このような構成において、３Ｄサーモグラフ作成部３２１は、各サーモグラフィカメラ５の撮影画像より、各ローラ２３の三次元の温度分布を表す３次元サーモグラフを作成する。熱変形解析装置３２２は、予め記憶しているローラ２３の有限要素モデルを用いて、３次元サーモグラフが表す温度分布時のローラ２３の熱変形をシミュレーションすることにより、各ローラ２３の熱変形を解析し、現在、ローラ２３が熱変形によってローラ２３がどのような形状となっているかを推定する。
そして、慣性モーメント算出部３２５は、熱変形解析装置３２２の解析結果より求まるローラ２３の現在の形状や質量分布に基づいて、各ローラ２３の現在の慣性モーメントを算出し、ダイナモメータ制御装置３１に出力する。
一方、タイヤ位置検出部３２３は、タイヤカメラ４が撮影した、ローラ２３の上面に駆動輪が配置されているようすを表す画像を画像解析し、ローラ２３上の駆動輪の左右方向位置を測定する。そして、ローラ径算出部３２４は、熱変形解析装置３２２の解析結果より求まるローラ２３の現在の形状に基づいて、駆動輪とローラ２３とが接している最も外側の位置における（左駆動輪であれば最も左側の位置、右駆動輪であれば最も右側の位置）ローラ２３の半径を算出し、ダイナモメータ制御装置３１に出力する。ここで、駆動輪とローラ２３とが接している最も外側の位置におけるローラ２３の半径を算出するのは、駆動輪の当該位置における半径と回転数が試験車両１０の車速に直接関わるからである。
一方、タイヤ位置検出部３２３は、タイヤカメラ４が撮影した、ローラ２３の上面に駆動輪が配置されているようすを表す画像を画像解析し、ローラ２３上の駆動輪の左右方向位置を測定する。そして、ローラ径算出部３２４は、熱変形解析装置３２２の解析結果より求まるローラ２３の現在の形状に基づいて、駆動輪とローラ２３とが接している最も外側の位置における（左駆動輪であれば最も左側の位置、右駆動輪であれば最も右側の位置）ローラ２３の半径を算出し、ダイナモメータ制御装置３１に出力する。ここで、駆動輪とローラ２３とが接している最も外側の位置におけるローラ２３の半径を算出するのは、駆動輪の当該位置における半径と回転数が試験車両１０の車速に直接関わるからである。
そして、ダイナモメータ制御装置３１は、慣性モーメント算出部３２５から出力された慣性モーメントをローラ２３の慣性モーメント、ローラ径算出部３２４から出力された半径をローラ２３の半径として用いて、ダイナモメータ２を用いた制御/計測を行う。ここで、ローラ２３の半径は、ダイナモメータ２が計測したローラ２３の回転数と共に、試験車両１０の車速を算出するため等に用いられる。また、また、ローラ２３の慣性モーメントは、ダイナモメータ２が計測したモータ２２に加わるモータ２２を揺動させる方向の力のうちから、ローラ２３の回転慣性による成分を除いて、試験車両１０の駆動輪とローラ周面間で作用する力を算出するため等に用いられる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
このように本実施形態によれば、ローラ２３の温度分布を測定してローラ２３の熱変形を解析し、ローラ２３の径や慣性モーメントのローラ２３の熱変形による変動分を補正するので、制御や測定における、ローラ２３の熱変形を起因とする誤差の抑制を行うことができる。
このように本実施形態によれば、ローラ２３の温度分布を測定してローラ２３の熱変形を解析し、ローラ２３の径や慣性モーメントのローラ２３の熱変形による変動分を補正するので、制御や測定における、ローラ２３の熱変形を起因とする誤差の抑制を行うことができる。
ところで、以上のようなシャシーダイナモメータにおけるローラ２３の温度計測は単純化するようにしてもよい。
すなわち、３台のサーモグラフィカメラ５に代えて、各ローラ毎に図４ａ、ｂに示すように放射温度計６を設ける。そして、制御装置３の温度補正処理部３２において、ローラ２３の全体が均一に放射温度計６で測定した温度であるものとして、ローラ２３の熱膨張率に基づいて、駆動輪とローラ２３とが接している位置におけるローラ２３の半径と、ローラ２３の慣性モーメントを算出するようにする。ここで、図示するように放射温度計６は、ローラ２３の、駆動輪とローラ２３とが接している最も外側の位置（左駆動輪であれば最も左側の位置、右駆動輪であれば最も右側の位置）の、ローラ２３の回転方向について直前の範囲の温度６１を測定する。
すなわち、３台のサーモグラフィカメラ５に代えて、各ローラ毎に図４ａ、ｂに示すように放射温度計６を設ける。そして、制御装置３の温度補正処理部３２において、ローラ２３の全体が均一に放射温度計６で測定した温度であるものとして、ローラ２３の熱膨張率に基づいて、駆動輪とローラ２３とが接している位置におけるローラ２３の半径と、ローラ２３の慣性モーメントを算出するようにする。ここで、図示するように放射温度計６は、ローラ２３の、駆動輪とローラ２３とが接している最も外側の位置（左駆動輪であれば最も左側の位置、右駆動輪であれば最も右側の位置）の、ローラ２３の回転方向について直前の範囲の温度６１を測定する。
このようにしても、制御や測定における、近似的にローラ２３の熱変形を起因とする誤差の抑制を行うことができる。
１…駆体、２…ダイナモメータ、３…制御装置、４…タイヤカメラ、５…サーモグラフィカメラ、６…放射温度計、１０…試験車両、２１…ベース、２２…モータ、２３…ローラ、３１…ダイナモメータ制御装置、３２…温度補正処理部、３２１…３Ｄサーモグラフ作成部、３２２…熱変形解析装置、３２３…タイヤ位置検出部、３２４…ローラ径算出部、３２５…慣性モーメント算出部。
Claims (3)
- 自動車の駆動輪が載置されるローラを備えたダイナモメータと、前記ローラの径の長さと前記ローラの回転速度とに基づいて求まる前記自動車の車速に応じて、前記ローラと前記駆動輪との間で作用する力を、前記ダイナモメータを介して制御もしくは測定する制御装置とを備えた、シャシーダイナモメータであって、
前記ローラの温度分布を計測する温度分布計測装置と、
前記温度分布計測装置が計測した温度分布に基づいて、前記ローラの熱変形を解析する熱変形解析部と、
前記熱変形解析部の解析結果に基づいて、前記ローラの径の長さを前記ローラの熱変形分補正するローラ径長補正手段と、
前記自動車の駆動輪の前記ローラ上の載置位置を検出する位置検出手段とを備え、
前記ローラ径長補正手段は、前記ローラの前記位置検出手段が検出した載置位置の径の長さを、前記補正後の前記ローラの径の長さとして算出することを特徴とするシャシーダイナモメータ。 - 自動車の駆動輪が載置されるローラを備えたダイナモメータと、前記ローラの径の長さと前記ローラの回転速度とに基づいて求まる前記自動車の車速に応じて、前記ローラと前記駆動輪との間で作用する力を、前記ダイナモメータを介して制御もしくは測定する制御装置とを備えたシャシーダイナモメータであって、
前記自動車の駆動輪の前記ローラ上の載置位置を検出する位置検出手段と、
前記ローラの前記位置検出手段が検出した載置位置付近における前記ローラの温度を計測する温度計測装置と、
前記温度計測装置が計測した温度に基づいて、前記ローラの径の長さを前記ローラの熱変形分補正するローラ径長補正手段とを有することを特徴とするシャシーダイナモメータ。 - 自動車の駆動輪が載置されるローラを備えたダイナモメータと、前記ダイナモメータを介して、前記ローラの慣性モーメントを考慮した前記ローラと前記駆動輪との間で作用する力の制御もしくは測定を行う制御装置とを備えた、シャシーダイナモメータであって、
前記自動車の駆動輪の前記ローラ上の載置位置を検出する位置検出手段と、
前記ローラの前記位置検出手段が検出した載置位置付近における前記ローラの温度を計測する温度計測装置と、
前記温度計測装置が計測した温度に基づいて、前記ローラの慣性モーメントを前記ローラの熱変形分補正するローラ慣性モーメント補正手段とを有することを特徴とするシャシーダイナモメータ。
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