JP4016582B2 - 動力伝達系の試験装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力伝達系（パワートレイン）の試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車の動力伝達系（パワートレイン）の生産ラインでは、最終品質確認のため、性能試験が行われる。ところで、自動車の動力伝達系の主な故障原因の一つに、エンジンの爆発トルクリップルがあり、この爆発トルクリップルはエンジンの各気筒における燃焼状態の微妙なバラツキによって発生する。ダイナモメータでは爆発トルクリップルのような微小なオーダのトルク制御は困難であるため、爆破トルクリップルの試験では動力伝達系をエンジンにより駆動するようにしていた。しかし、エンジン駆動による動力伝達系の試験の場合、エンジン周囲の条件変化が試験結果に影響するため、再現性に乏しかった。特に、長時間の耐久試験では安全性に難点があり、エンジン故障で試験が中断される恐れがあった。
【０００３】
そこで、エンジンを用いずに、爆発トルクリップルを模擬したトルクリップルを発生させる機能を有し、爆発トルクリップルの試験を行うことができる動力伝達系の試験装置が実用新案登録第２５８４９２４号により提案された。この提案を図３により説明する。図において、１は被試験機である動力伝達系であり、動力伝達系１は誘導モータ２により駆動され、その出力は負荷部３により吸収される。インバータ４は三相電源５に接続され、誘導モータ２を駆動制御する。インバータ４を制御するインバータ制御部６においては、基準信号波発生回路７が三相の基準信号波を発生し、三角波発生回路８は搬送波となる三角波を発生する。ＰＷＭ変調回路９は三角波に基づいて基準信号波をＰＷＭ変調し、インバータ６の主回路に対する制御パルス信号を発生する。
【０００４】
上記した動力伝達系の試験装置においては、基準信号波発生回路７から発生する基準信号の振幅、位相をずらしたり、直流成分を重畳したりして、基準信号波に歪みを生じさせ、これによって誘導モータ２の出力トルクにリップル成分を発生させ、このトルクリップル成分をエンジンの爆発トルクリップルの疑似成分として動力伝達系１の各種性能試験を行う。
【０００５】
上記装置においては、エンジンの爆発振動を再現する加振制御を行っているが、同様に従来技術について図４により説明する。図４において、試験対象である動力伝達系１の入力側には入力側ダイナモメータ１０が接続されるとともに、動力伝達系の出力側には出力側ダイナモメータ１１が接続されている。関数発生器１２には加振周波数（爆発振動周波数、動力伝達系１の入力軸回転数と模擬するエンジンの気筒数により決定される。）と加振振幅設定器１３により設定された加振振幅とが入力され、この周波数と振幅の加振トルク指令信号が加算器１４に入力される。
【０００６】
加算器１４には入力側ダイナモメータ１０のトルク指令信号であるベーストルク指令信号も入力され、ベーストルク指令信号に加振トルク指令信号が加算され、トルク指令信号としてインバータ４を制御し、これに応じてインバータ４は入力側ダイナモメータ１０を駆動し、入力側ダイナモメータ１０にトルクリップルを発生させていた。この場合の共振比特性カーブは図４中に示した通りであり、共振比特性カーブは加振周波数と共振比（入力側ダイナモメータ１０の検出トルクと指令トルクの比）との関係で示され、共振比が１よりかなり大きくなることがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の動力伝達系の試験装置においては、入力側ダイナモメータ１０（誘導モータ２も含む。）のトルク制御指令に対して、加振指令をフィードフォワード要素として与えているが、入力側ダイナモメータ１０、動力伝達系１及び出力側ダイナモメータ１１（負荷部３も含む。）からなる実際のシステムは加振周波数及びベーストルク指令をパラメータとした機械的な共振特性を有しており、上記した加振制御回路では必ずしも意図する加振振幅が得られるとは限らず、加振周波数による共振現象の影響を回避することができず、共振比が１よりかなり大きくなることがあり、動力伝達系１などの破損の恐れも生じた。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、意図する加振現象を引き起こすことができ、加振周波数による共振現象により動力伝達系及びその駆動部、負荷部に破損が生じるのを防止することができる動力伝達系の試験装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る動力伝達系の試験装置は、駆動部のベーストルク指令信号、加振周波数及び加振振幅を種々変化させて出力する手段と、このうちの加振周波数と加振振幅が入力され、この加振周波数及び加振振幅の加振トルク指令信号を出力する手段と、この加振トルク指令信号とベーストルク指令信号とを加算してトルク指令信号を作成し、このトルク指令信号を駆動部に与えて駆動部に回転振動を発生させる手段と、このときの駆動部のトルクを検出するトルク検出手段と、トルク検出手段からの検出トルクを入力され、周波数解析を行う周波数解析部と、周波数解析部からの解析結果を入力され、ベーストルク及び加振周波数をパラメータとした共振比の変化、即ち共振比の特性カーブを事前に作成し、記憶する手段と、加振運転時において設定したベーストルク指令信号と算出した加振周波数と事前に収録した共振比特性カーブとから共振比を求める手段と、設定された加振振幅と共振比の逆数を入力され、乗算により補正加振振幅を求める手段と、算出した加振周波数と補正加振振幅が入力され、この周波数及び振幅の加振トルク指令信号を出力する手段と、この加振トルク指令信号と設定されたベーストルク指令信号とを加算して得たトルク指令信号を駆動部に与えて駆動部に回転振動を発生させる手段とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図１はこの実施形態による動力伝達系の試験装置の構成を示し、１５は制御演算を行うコンピュータ制御装置、１６は設定可振振幅と１／共振比を乗算する乗算器、１７は入力側ダイナモメータ１０の検出トルクを入力され、周波数解析を行うＦＦＴアナライザである。その他の構成は従来と同様である。
【００１１】
次に、上記構成の動作を説明する。加振制御を行う際、被試験機である動力伝達系１をセットした状態で事前に共振特性収録運転を行う。即ち、コンピュータ制御装置１５からベーストルク指令信号、加振周波数及び加振振幅が種々変化させて出力され、関数発生器１２にはこのうちの加振周波数と加振振幅が入力され、この加振周波数及び加振振幅の加振トルク指令信号が加算器１４に入力される。加算器１４には入力側ダイナモメータ１０の基本的なトルク指令信号であるベーストルク指令信号も入力され、ベーストルク指令信号に加振トルク指令信号が加算され、インバータトルク指令信号としてインバータ４に入力される。これに応じて、インバータ４は入力側ダイナモメータ１０を駆動し、入力側ダイナモメータ１０に回転振動を与える。このときの入力側ダイナモメータ１０のトルクが検出されてＦＦＴアナライザ１７に入力され、ＦＦＴアナライザ１７は周波数解析をし、その結果をコンピュータ制御装置１５に入力する。こうして、特性収録運転が行われ、コンピュータ制御装置１５において図２に示すようにベーストルク及び加振周波数をパラメータとした共振比（入力側ダイナモメータ１０における検出トルクと指令トルクの比）の変化、即ち共振比特性カーブが作成され、記憶される。
【００１２】
次に、実際の加振運転時には、図示しないベーストルク設定器からの現在のベーストルク指令信号と、図示しない加振周波数算出部において動力伝達系１の入力回転数と模擬エンジンの気筒数から算出した加振周波数をコンピュータ制御装置１５に入力し、事前に収録した共振比特性カーブから共振比を求め、その逆数を乗算器１６に出力する。乗算器１６では加振振幅設定器１３により設定された加振振幅と共振比の逆数を入力され、その乗算を行うことにより補正加振振幅を求め、関数発生器１２に出力する。関数発生器１２では上記した加振周波数と補正加振振幅が入力され、この周波数と振幅の加振トルク指令信号が加算器１４に出力され、ベーストルク指令信号と加算されてインバータトルク指令信号としてインバータ４に加えられる。これに応じてインバータ４は入力側ダイナモメータ１０を駆動し、入力側ダイナモメータ１０に回転振動を発生させ、トルクリップルを発生させる。
【００１３】
上記実施形態においては、事前に共振特性収録運転を行ってベーストルクと加振周波数をパラメータとした共振比特性カーブを得ており、実際の加振運転時にはこの共振比特性カーブから共振比を求め、共振比の逆数と加振振幅から補正加振振幅を求め、この補正加振振幅を関数発生器１２に加え、このとき加算器１４から出力されたインバータトルク指令信号によりインバータ４を制御し、入力側ダイナモメータ１０にトルクリップルを発生させている。従って、設定加振振幅に共振比の逆数を乗算したので、検出レベルで共振比を常に１とすることができ、設定通りの加振現象を引き起こすことができ、予期しない振動による動力伝達系１や各ダイナモメータ１０，１１の破損を防止することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、共振比の逆数と加振振幅との乗算により補正加振振幅を求め、この補正加振振幅を加振トルク指令信号発生部に加えるようにしており、共振比を常に１にすることができ、設定通りの加振現象を引き起こすことができ、加振周波数による共振現象によって動力伝達系駆動部、負荷部が破損するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による動力伝達系の試験装置の構成図である。
【図２】この発明による共振比特性カーブである。
【図３】従来装置の構成図である。
【図４】他の従来装置の構成図である。
【符号の説明】
１…動力伝達系
４…インバータ
１０…入力側ダイナモメータ
１１…出力側ダイナモメータ
１２…関数発生器
１３…加振振幅設定器
１４…加算器
１５…コンピュータ制御装置
１６…乗算器
１７…ＦＦＴアナライザ
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力伝達系（パワートレイン）の試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車の動力伝達系（パワートレイン）の生産ラインでは、最終品質確認のため、性能試験が行われる。ところで、自動車の動力伝達系の主な故障原因の一つに、エンジンの爆発トルクリップルがあり、この爆発トルクリップルはエンジンの各気筒における燃焼状態の微妙なバラツキによって発生する。ダイナモメータでは爆発トルクリップルのような微小なオーダのトルク制御は困難であるため、爆破トルクリップルの試験では動力伝達系をエンジンにより駆動するようにしていた。しかし、エンジン駆動による動力伝達系の試験の場合、エンジン周囲の条件変化が試験結果に影響するため、再現性に乏しかった。特に、長時間の耐久試験では安全性に難点があり、エンジン故障で試験が中断される恐れがあった。
【０００３】
そこで、エンジンを用いずに、爆発トルクリップルを模擬したトルクリップルを発生させる機能を有し、爆発トルクリップルの試験を行うことができる動力伝達系の試験装置が実用新案登録第２５８４９２４号により提案された。この提案を図３により説明する。図において、１は被試験機である動力伝達系であり、動力伝達系１は誘導モータ２により駆動され、その出力は負荷部３により吸収される。インバータ４は三相電源５に接続され、誘導モータ２を駆動制御する。インバータ４を制御するインバータ制御部６においては、基準信号波発生回路７が三相の基準信号波を発生し、三角波発生回路８は搬送波となる三角波を発生する。ＰＷＭ変調回路９は三角波に基づいて基準信号波をＰＷＭ変調し、インバータ６の主回路に対する制御パルス信号を発生する。
【０００４】
上記した動力伝達系の試験装置においては、基準信号波発生回路７から発生する基準信号の振幅、位相をずらしたり、直流成分を重畳したりして、基準信号波に歪みを生じさせ、これによって誘導モータ２の出力トルクにリップル成分を発生させ、このトルクリップル成分をエンジンの爆発トルクリップルの疑似成分として動力伝達系１の各種性能試験を行う。
【０００５】
上記装置においては、エンジンの爆発振動を再現する加振制御を行っているが、同様に従来技術について図４により説明する。図４において、試験対象である動力伝達系１の入力側には入力側ダイナモメータ１０が接続されるとともに、動力伝達系の出力側には出力側ダイナモメータ１１が接続されている。関数発生器１２には加振周波数（爆発振動周波数、動力伝達系１の入力軸回転数と模擬するエンジンの気筒数により決定される。）と加振振幅設定器１３により設定された加振振幅とが入力され、この周波数と振幅の加振トルク指令信号が加算器１４に入力される。
【０００６】
加算器１４には入力側ダイナモメータ１０のトルク指令信号であるベーストルク指令信号も入力され、ベーストルク指令信号に加振トルク指令信号が加算され、トルク指令信号としてインバータ４を制御し、これに応じてインバータ４は入力側ダイナモメータ１０を駆動し、入力側ダイナモメータ１０にトルクリップルを発生させていた。この場合の共振比特性カーブは図４中に示した通りであり、共振比特性カーブは加振周波数と共振比（入力側ダイナモメータ１０の検出トルクと指令トルクの比）との関係で示され、共振比が１よりかなり大きくなることがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の動力伝達系の試験装置においては、入力側ダイナモメータ１０（誘導モータ２も含む。）のトルク制御指令に対して、加振指令をフィードフォワード要素として与えているが、入力側ダイナモメータ１０、動力伝達系１及び出力側ダイナモメータ１１（負荷部３も含む。）からなる実際のシステムは加振周波数及びベーストルク指令をパラメータとした機械的な共振特性を有しており、上記した加振制御回路では必ずしも意図する加振振幅が得られるとは限らず、加振周波数による共振現象の影響を回避することができず、共振比が１よりかなり大きくなることがあり、動力伝達系１などの破損の恐れも生じた。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、意図する加振現象を引き起こすことができ、加振周波数による共振現象により動力伝達系及びその駆動部、負荷部に破損が生じるのを防止することができる動力伝達系の試験装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る動力伝達系の試験装置は、駆動部のベーストルク指令信号、加振周波数及び加振振幅を種々変化させて出力する手段と、このうちの加振周波数と加振振幅が入力され、この加振周波数及び加振振幅の加振トルク指令信号を出力する手段と、この加振トルク指令信号とベーストルク指令信号とを加算してトルク指令信号を作成し、このトルク指令信号を駆動部に与えて駆動部に回転振動を発生させる手段と、このときの駆動部のトルクを検出するトルク検出手段と、トルク検出手段からの検出トルクを入力され、周波数解析を行う周波数解析部と、周波数解析部からの解析結果を入力され、ベーストルク及び加振周波数をパラメータとした共振比の変化、即ち共振比の特性カーブを事前に作成し、記憶する手段と、加振運転時において設定したベーストルク指令信号と算出した加振周波数と事前に収録した共振比特性カーブとから共振比を求める手段と、設定された加振振幅と共振比の逆数を入力され、乗算により補正加振振幅を求める手段と、算出した加振周波数と補正加振振幅が入力され、この周波数及び振幅の加振トルク指令信号を出力する手段と、この加振トルク指令信号と設定されたベーストルク指令信号とを加算して得たトルク指令信号を駆動部に与えて駆動部に回転振動を発生させる手段とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図１はこの実施形態による動力伝達系の試験装置の構成を示し、１５は制御演算を行うコンピュータ制御装置、１６は設定可振振幅と１／共振比を乗算する乗算器、１７は入力側ダイナモメータ１０の検出トルクを入力され、周波数解析を行うＦＦＴアナライザである。その他の構成は従来と同様である。
【００１１】
次に、上記構成の動作を説明する。加振制御を行う際、被試験機である動力伝達系１をセットした状態で事前に共振特性収録運転を行う。即ち、コンピュータ制御装置１５からベーストルク指令信号、加振周波数及び加振振幅が種々変化させて出力され、関数発生器１２にはこのうちの加振周波数と加振振幅が入力され、この加振周波数及び加振振幅の加振トルク指令信号が加算器１４に入力される。加算器１４には入力側ダイナモメータ１０の基本的なトルク指令信号であるベーストルク指令信号も入力され、ベーストルク指令信号に加振トルク指令信号が加算され、インバータトルク指令信号としてインバータ４に入力される。これに応じて、インバータ４は入力側ダイナモメータ１０を駆動し、入力側ダイナモメータ１０に回転振動を与える。このときの入力側ダイナモメータ１０のトルクが検出されてＦＦＴアナライザ１７に入力され、ＦＦＴアナライザ１７は周波数解析をし、その結果をコンピュータ制御装置１５に入力する。こうして、特性収録運転が行われ、コンピュータ制御装置１５において図２に示すようにベーストルク及び加振周波数をパラメータとした共振比（入力側ダイナモメータ１０における検出トルクと指令トルクの比）の変化、即ち共振比特性カーブが作成され、記憶される。
【００１２】
次に、実際の加振運転時には、図示しないベーストルク設定器からの現在のベーストルク指令信号と、図示しない加振周波数算出部において動力伝達系１の入力回転数と模擬エンジンの気筒数から算出した加振周波数をコンピュータ制御装置１５に入力し、事前に収録した共振比特性カーブから共振比を求め、その逆数を乗算器１６に出力する。乗算器１６では加振振幅設定器１３により設定された加振振幅と共振比の逆数を入力され、その乗算を行うことにより補正加振振幅を求め、関数発生器１２に出力する。関数発生器１２では上記した加振周波数と補正加振振幅が入力され、この周波数と振幅の加振トルク指令信号が加算器１４に出力され、ベーストルク指令信号と加算されてインバータトルク指令信号としてインバータ４に加えられる。これに応じてインバータ４は入力側ダイナモメータ１０を駆動し、入力側ダイナモメータ１０に回転振動を発生させ、トルクリップルを発生させる。
【００１３】
上記実施形態においては、事前に共振特性収録運転を行ってベーストルクと加振周波数をパラメータとした共振比特性カーブを得ており、実際の加振運転時にはこの共振比特性カーブから共振比を求め、共振比の逆数と加振振幅から補正加振振幅を求め、この補正加振振幅を関数発生器１２に加え、このとき加算器１４から出力されたインバータトルク指令信号によりインバータ４を制御し、入力側ダイナモメータ１０にトルクリップルを発生させている。従って、設定加振振幅に共振比の逆数を乗算したので、検出レベルで共振比を常に１とすることができ、設定通りの加振現象を引き起こすことができ、予期しない振動による動力伝達系１や各ダイナモメータ１０，１１の破損を防止することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、共振比の逆数と加振振幅との乗算により補正加振振幅を求め、この補正加振振幅を加振トルク指令信号発生部に加えるようにしており、共振比を常に１にすることができ、設定通りの加振現象を引き起こすことができ、加振周波数による共振現象によって動力伝達系駆動部、負荷部が破損するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による動力伝達系の試験装置の構成図である。
【図２】この発明による共振比特性カーブである。
【図３】従来装置の構成図である。
【図４】他の従来装置の構成図である。
【符号の説明】
１…動力伝達系
４…インバータ
１０…入力側ダイナモメータ
１１…出力側ダイナモメータ
１２…関数発生器
１３…加振振幅設定器
１４…加算器
１５…コンピュータ制御装置
１６…乗算器
１７…ＦＦＴアナライザ
Claims (1)
- 動力伝達系の入力側に駆動部を接続するとともに、動力伝達系の出力側に負荷部を接続し、動力伝達系の性能試験を行う動力伝達系の試験装置において、駆動部のベーストルク指令信号、加振周波数及び加振振幅を種々変化させて出力する手段と、このうちの加振周波数と加振振幅が入力され、この加振周波数及び加振振幅の加振トルク指令信号を出力する手段と、この加振トルク指令信号とベーストルク指令信号とを加算してトルク指令信号を作成し、このトルク指令信号を駆動部に与えて駆動部に回転振動を発生させる手段と、このときの駆動部のトルクを検出するトルク検出手段と、トルク検出手段からの検出トルクを入力され、周波数解析を行う周波数解析部と、周波数解析部からの解析結果を入力され、ベーストルク及び加振周波数をパラメータとした共振比の変化、即ち共振比の特性カーブを事前に作成し、記憶する手段と、加振運転時において設定したベーストルク指令信号と算出した加振周波数と事前に収録した共振比特性カーブとから共振比を求める手段と、設定された加振振幅と共振比の逆数を入力され、乗算により補正加振振幅を求める手段と、算出した加振周波数と補正加振振幅が入力され、この周波数及び振幅の加振トルク指令信号を出力する手段と、この加振トルク指令信号と設定されたベーストルク指令信号とを加算して得たトルク指令信号を駆動部に与えて駆動部に回転振動を発生させる手段とを備えたことを特徴とする動力伝達系の試験装置。
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2000
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