JPH11287732A - 滑らかな速度パターンを実現する試験装置における駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、大動力の電動機を用いずにエンジ
ン駆動の場合でも滑らかな加速パターンを実現すること
の出来る自動車衝突試験装置等における駆動装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、前記自動車衝突試験装置のよ
うに滑らかな速度パターン（回転速度や走行速度等）を
実現する駆動装置において、エンジンの駆動回転を無断
変速機を介して前記試験装置の負荷に伝達可能に構成す
ると共に、該無断変速機を、エンジンの駆動回転を機械
的に減速して前記負荷に伝達する機械的減速機構と、エ
ンジンの回転を可変容量可能な油圧ポンプにて油圧力と
して蓄積し、該油圧力を利用して駆動回転する油圧モー
タの回転力を前記機械的減速機構を介して前記負荷に伝
達する油圧伝達機構との組合せからなる油圧／機械変速
装置で構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車衝突
試験装置のように、滑らかな速度パターン（回転速度や
走行速度等）を実現する試験装置における駆動装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車衝突試験装置は、自動車を衝突壁
や自動車、ガードレール、縁石、電柱等へ実際に衝突さ
せ、自動車の構造や修理性、エアバッグやシートベルト
等の車両搭載機器の効果、乗車人員の傷害を計測・評
価、そして、事故検証を行なうことを目的として使用さ
れるものであるが、テストドライバを試験車両に搭乗さ
せて有人試験を行なうことは非常に危険である。

【０００３】この為、従来は図５（Ａ）（図５は本発明
を組込んだ試験装置であるがその従来技術部分を説明す
る。）に示すように、衝突壁６１と対面して設けた試験
車両走行路６４上に、走行レール６５を敷き、該走行レ
ール６５上に、試験車両６６を搭載した牽引ドーリ６７
を配設するとともに、該牽引ドーリ６７に取り付けた牽
引ワイヤ６８を衝突試験装置５に組込んだワイヤ巻取り
ドラム５２にて所定回転速度で巻取りを行なう。そして
前記ワイヤ巻取りドラム５２により試験車両６６は牽引
ドーリ６７を介して走行レール６５上をあらかじめ決め
られた例えば図５（Ｂ）に示す加速パターンで加速され
ながら定速度に移行して衝突壁に衝突して前記した各種
試験を行なうものである。

【０００４】そして加速パターンには図４に示すよう
に、加速（Ｋ）を等差級数的に速度上昇させるもの
（Ａ）、初速（Ｋ₁ ）を低くした後、加速（Ｋ）を等差
級数的に速度上昇させるもの（Ｂ）、初速を低くした
後、定速度（Ｋ₂ ）にサーチレートしながら加速される
ように曲線状の加速カーブを設定したもの（Ｃ）がある
が、いずれも前記試験車両６６に乗車人員の傷害値を計
測するのに人間の代わりにダミー人形を乗せる為、加速
中のダミー人形の姿勢を維持させる必要があるために、
自動車衝突試験では試験車両６６を滑らかに加速させる
加速パターンを設定している。この為前記した自動車衝
突試験装置５の走行路６４の途中には、数個の速度セン
サー６２を設置しておき、あらかじめ決められた加速パ
ターンで車両が走行していないことが判明すると、試験
車両６６を停止させる。

【０００５】この為前記衝突試験装置５では、該装置に
組込んだワイヤ巻取りドラム５２の回転制御を精度よく
行なうために、従来の衝突試験装置５のワイヤ巻取りド
ラム５２の駆動装置には図２に示すように受配電盤１０
１より得た電力を制御装置１０２により制御しながら電
動機１０３の回転制御を行なう、電動機駆動システムを
採用している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる従
来の駆動システムでは、試験車両６６を搭載した牽引ド
ーリ６７の負荷が極めて大きく、且つ精度よい加速パタ
ーンを得るために、前記巻取りドラム５２の駆動動力は
必然的に大きくなり、しかもこのような大動力が必要な
大型設備になると設備の消費電力が大きくなり、そのた
め商用電源の契約電力が極めて大きくなる欠点があっ
た。その為、１日に数十秒程度しか使用しない設備や、
使用頻度の少ない設備においても最大使用時に対応した
契約電力にしなければならず、電力基本料金を多く支払
う必要があった。また、前記電動機１０３に電力を供給
する受配電盤１０１も必然的に大きくなり、該受配電盤
１０１を新設する場合、初期投資費用が高くなるという
欠点がある。

【０００７】本発明はかかる課題に鑑み、大動力の電動
機を用いずにエンジン駆動の場合でも滑らかな加速パタ
ーンを実現することの出来る自動車衝突試験装置その他
の試験装置における駆動装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
前記自動車衝突試験装置のように滑らかな速度パターン
（回転速度や走行速度等）を実現する試験装置における
駆動装置において、エンジンの駆動回転を無断変速機を
介して前記試験装置の負荷に伝達可能に構成すると共
に、該無断変速機を、エンジンの駆動回転を機械的に減
速して前記負荷に伝達する機械的減速機構と、エンジン
の回転を可変容量可能な油圧ポンプにて油圧力として蓄
積し、該油圧力を利用して駆動回転する油圧モータの回
転力を前記機械的減速機構を介して前記負荷に伝達する
油圧伝達機構との組合せからなる油圧／機械変速装置
（以下ＨＭＴという）で構成したことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記エンジンの出
力軸側に前記無断変速機と並設して発電機を設けるか、
若しくは前記エンジンと無断変速機との間に直列に発電
機を設けたことを特徴とする。

【００１０】本発明は、ワイヤ巻取りドラム５２等の試
験装置の負荷を駆動させる駆動源として電動機ではなく
エンジン（ガスタービンエンジン、ディーゼルエンジン
等）を用いた為に、１日に数十秒程度しか使用しない設
備や、使用頻度の少ない設備においても最大使用時に対
応した契約電力基本料金を多く支払う必要がなく、試験
を行なう場合のみエンジンを駆動させればよく、効率的
なエネルギーの利用が可能となる。又、前記電動機を用
いないことは、大型の受配電盤も全く不要になる為に、
初期投資費用が低減する。

【００１１】しかしながらエンジンを用いたのでは、前
記自動車衝突試験装置のように滑らかな速度パターン
（回転速度や走行速度等）を実現するのが困難である。
そこで本発明は、エンジンの駆動回転を無断変速機を介
して前記試験装置の負荷に伝達可能に構成すると共に、
特に前記無断変速機を、前記機械的減速機構を介して前
記負荷に伝達する油圧伝達機構との組合せからなる油圧
／機械変速装置（以下ＨＭＴという）で構成した事を特
徴とする。

【００１２】即ち、例えば前記自動車衝突試験装置で
は、“０”ｋｍ／ｈから約１００ｋｍ／ｈ前後までの広
い範囲の変速が必要であり、且つ精度よい加速パターン
を得るために任意の変速比と高トルク増幅比が必要であ
る。無段変速機は、トルコン付変速機が一般的である
が、該変速機は負荷に応じて自動的に出力軸回転速度が
決まるために任意の変速比を取れない。このため加速中
に高負荷を必要とする自動車衝突試験装置には向かな
い。又斜板式の油圧ポンプと油圧モータを組合せ、エン
ジンの回転を該油圧ポンプで蓄圧した油圧に基づいて油
圧モータを回転させながら、変速を行なう油圧式変速機
ＨＳＴ（Hydrostatic Transmission)もあるが、前記ト
ルコン付変速機や後記するＨＭＴに比較して伝達効率が
劣り、広い範囲の変速や精度よい加速パターンが得られ
ない。

【００１３】一方本発明は、前記無断変速機を、エンジ
ンの駆動回転を機械的に減速して前記負荷に伝達する機
械的減速機構と、エンジンの回転を可変容量可能な油圧
ポンプにて油圧力として蓄積し、該油圧力を利用して駆
動回転する油圧モータの回転力を前記機械的減速機構を
介して前記負荷に伝達する油圧伝達機構との組合せから
なる油圧／機械変速装置（ＨＭＴ）で構成し、前記定常
的な回転速度で駆動回転するエンジンの回転を油圧ポン
プの容量変化により蓄圧量を可変しながら制御し、更に
該蓄圧に基づいて回転する油圧モータの回転を機械的減
速機構を介して前記負荷に伝達するように構成したため
に高負荷で且つ任意の変速比を得ることが出来る。

【００１４】更にエンジンの駆動回転は油圧伝達機構と
ともに機械的減速機構に直接伝達可能に構成されている
ために、機械的減速機構と油圧伝達機構の両者を平行且
つ同時に負荷に伝達することも可能であり、これにより
一層の高負荷伝達が可能であり、負荷側の変動も吸収し
て精度よい加速パターンが得られる。

【００１５】尚、前記試験機は、必ずしも常に全負荷で
運転するものではない為に、試験運転中に前記エンジン
の出力に余裕が生じ、無効エネルギーとなる場合があ
る。そこで請求項２記載の発明は、前記エンジンの出力
側に発電機を取り付け、前記無効エネルギーを電気エネ
ルギーとして回収し、試験機の照明等に利用しようとす
るものである。即ち本発明は、前記エンジンの出力軸側
に前記無断変速機と並設して発電機を設けるか、若しく
は前記エンジンと無断変速機との間に直列に発電機を設
けたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。

【００１７】図１は本発明の実施形態に係る自動車衝突
試験装置５の駆動システムを示すブロック図を示し、動
力源をエンジン１（ガスタービンエンジン、ディーゼル
エンジン等）とし、出力をスプリッタ（一軸入力／二軸
出力の伝導系）８によりスプリットして一方の出力軸
を、自動車衝突試験装置５のワイヤ巻取りドラム５２の
駆動制御を行なうＨＭＴ３に、他方の出力軸を発電機６
に接続し、発電機６の起電力を周波数変換器７等により
商用電源に対応する周波数に変換した後、試験機の照明
等に利用可能に構成する。

【００１８】図中２は、エンジン１の起動／停止、出力
／回転数等の制御を行なうエンジン制御装置で、エンジ
ン出力を一定回転に維持する。４はＨＭＴ制御装置で、
衝突試験装置５側より速度センサ６２や実際の走行速度
（後記エンコーダ回転数）、及び車両重量や衝突速度、
加速パターン等の初期値、又エンジン制御装置２側より
エンジン１出力や回転数を取込んで、ＨＭＴ３の出力回
転数を制御する。

【００１９】従って、かかる実施形態によれば、エンジ
ン１出力を一定回転のまま、ＨＭＴ３の出力回転数を前
記制御装置４により制御することができるとともに、発
電機６を同時に動かすことで、試験中に必要な照明等へ
電力を供給することができる。尚、発電機６を動かすに
は発電機６への入力回転数を一定にする必要があるが、
エンジン１とＨＭＴ３と発電機６の組み合わせにするこ
とでエンジン出力回転数を一定に保ったまま、衝突試験
装置５側への可変速動力の供給と共に該衝突試験に必要
な電力を同時にまかなえるシステムとなる。これにより
自動車衝突試験装置５のように、大電力を消費する設備
では、使用時間や使用回数が少ない設備で、従来システ
ムをそのまま拡張したシステムとすると、電力会社に、
電力基本料金だけでも多額な費用を支払う必要があった
が、本実施形態では、動力源をエンジン１としそのエン
ジン出力をスプリッタ８によりスプリットして一方をＨ
ＭＴ３に、他方を発電機６に接続することで、外部から
の供給電力を最小もしくは完全に無くすことができ、完
全に無くした場合、試験を行なわない時は発電設備とし
ても利用できるとともに、設備への外部からの電力供給
を無くすこともできる。

【００２０】図３は本実施形態に用いるＨＭＴの概略構
成図で、その詳細構成は本出願人が先に出願した特願平
９−３５５７００号に開示されているので、概略のみ説
明する。本実施形態にはエンジン１にガスタービンエン
ジンを用い、エンジン制御装置２にはガスタービンエン
ジン制御装置を用いている。ＨＭＴ制御装置４は、車両
重量、衝突速度及び所定の加速パターン等の設定値とと
もに、ＨＭＴ３の可変容量油圧ポンプ１２の回転数をレ
ゾルバ１３を介して検知するとともに、エンコーダより
ＨＭＴ３の出力回転数及び速度センサ６２より実際の車
両走行速度を検知する。

【００２１】そして該ＨＭＴ制御装置４では前記入力信
号に基づいてサーボ弁１１を介して油圧ポンプ１２の斜
板角度を制御し油圧ポンプ１２の容量制御を行なう。又
該ＨＭＴ制御装置４は加速パターンとエンコーダよりの
信号を比較しながら衝突試験装置５側のクラッチ５１と
ブレーキ５３の制御を行なう。ＨＭＴ３は、レゾルバ１
３、サーボ弁１１、及び斜板式油圧ポンプ１２からなる
可変容量油圧ポンプ機構１０と、サンギヤ２３、リング
ギヤ２１及びキャリア２２よりなる遊星減速機構２０、
及び油圧ポンプ１２の油圧力を受けて回転し、その出力
をクラッチ３３を介してリングギア２１に伝達する油圧
モータ１５からなる。

【００２２】そしてガスタービンエンジン１よりの出力
は、夫々クラッチ３１，３２を介して油圧ポンプ１２と
サンギア２３に伝達可能に構成されている。かかる実施
形態によれば、前記クラッチ５１を選択的にＯＮ／ＯＦ
Ｆすることにより目的負荷に応じた油圧モード、油圧／
機械モード、機械モードとしての減速が可能である。

【００２３】即ち、自動車衝突試験装置５の場合は、図
５に示すように衝突壁６１の背面側にエンジン１と、Ｈ
ＭＴ３と、クラッチ５１、ワイヤ巻上げドラム５２、ブ
レーキ５３からなる試験装置を配設し、走行レール６５
上に、試験車両６６を搭載した牽引ドーリ６７を配設す
るとともに、該牽引ドーリ６７に取り付けた牽引ワイヤ
６８を衝突試験装置５に組込んだワイヤ巻取りドラム５
２にて巻取り可能に構成し、例えば先ずスタートは油圧
モードで行ない、機械モード側（サンギヤ２３）のクラ
ッチ３２を切り、油圧ポンプ１２側のクラッチ３１を接
続するとともに、サーボ弁１１で斜板の傾斜角を最小に
した状態で油圧ポンプ１２を回転させ、その傾き度の小
さい油圧力の上昇過程で、油圧モータ１２を徐々に回転
させて、その回転力を遊星減速機構２０を介してワイヤ
巻取りドラム５２に伝達する。

【００２４】この結果油圧力の上昇は微小なためにエン
ジン１側のエンストが生じることなく、ゆっくりとした
且つ滑らかな初速が可能となる。その後サーボ弁１１で
斜板の傾斜角を徐々に傾けながら油圧ポンプ１２の回転
の上昇による油圧力の上昇を図りながら、滑らかな加速
を行なう。そして機械モード側（サンギア）のクラッチ
３２を接続してトルクを高めながら油圧／機械モードに
よる加速を行なう。尚、更に高トルクが必要ならば、油
圧ポンプ１２側のクラッチ３１を切り、機械モードのみ
で運転を行なう。

【００２５】そして尚、ブレーキ作用による減速を図る
場合は、サーボ弁１１で斜板の傾斜角を“０”にして油
圧ポンプ１２のポンプ作用を停止する。この結果油圧モ
ータ１５側では、負荷側（ワイヤ巻取りドラム５２）間
よりの回転により回転してポンプ作用を営み油圧力の蓄
積により制動効果を得ることが出来る。この結果、図５
（Ｂ）に示すように目標速度を逸脱した場合は、ＨＭＴ
３側で制動を行なうことが出来る。

【００２６】したがって自動車衝突試験装置５の走行路
の途中に数個の速度センサー６２を設置しておき、前記
各種モードであらかじめ決められた加速パターンで車両
の走行を行なうが、ＨＭＴ出力回転を減速させＨＭＴ３
により動力を吸収することで試験車両６６の制動を行な
うことができる。従って、ＨＭＴ３を制動用にも用いる
ことができるので、ＨＭＴ３によるブレーキ機能によ
り、本設備に設置されるブレーキ（ディスクブレーキ
等）をなくすことも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、大動
力の電動機を用いずにエンジン駆動の場合でも滑らかな
加速パターンを実現することの出来る自動車衝突試験装
置その他の試験装置における駆動装置を得ることが出来
る。又請求項２記載の発明によれば、前記エンジンの出
力側に発電機を取り付け、前記無効エネルギーを電気エ
ネルギーとして回収し、試験機の照明等に利用出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る自動車衝突試験装置
の駆動システムを示すブロック図を示す。

【図２】 従来技術に係る自動車衝突試験装置の駆動シ
ステムを示すブロック図を示す。

【図３】 本実施形態に係るＨＭＴの概略構成図を示
す。

【図４】 自動車衝突試験装置の加速パターンを示す。

【図５】 （Ａ）は自動車衝突試験装置の全体システム
図、（Ｂ）は加速パターンを示す。

【符号の説明】

１ エンジン ２ エンジン制御装置 ３ ＨＭＴ（油圧／機械変速装置） ４ ＨＭＴ制御装置 ５ 衝突試験装置 ６ 発電機 ７ 周波数変換器 ８ スプリッタ １２ 油圧ポンプ １５ 油圧モータ ２０ 遊星減速機構 ３１，３２，３３，５１ クラッチ ５２ ワイヤドラム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 滑らかな速度パターン（回転速度や走行
   速度等）を実現する試験装置における駆動装置におい
   て、 エンジンの駆動回転を無断変速機を介して前記試験装置
   の負荷に伝達可能に構成すると共に、 該無断変速機を、エンジンの駆動回転を機械的に減速し
   て前記負荷に伝達する機械的減速機構と、エンジンの回
   転を可変容量可能な油圧ポンプにて油圧力として蓄積
   し、該油圧力を利用して駆動回転する油圧モータの回転
   力を前記機械的減速機構を介して前記負荷に伝達する油
   圧伝達機構との組合せからなる油圧／機械変速装置（以
   下ＨＭＴという）で構成したことを特徴とする駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記エンジンの出力軸側に前記無断変速
   機と並設して発電機を設けるか、若しくは前記エンジン
   と無断変速機との間に直列に発電機を設けたことを特徴
   とする駆動装置。