(57)【要約】【課題】車輪に働く摩擦力をより効果的に調整し、より信頼性の高い加振試験を行う。【解決手段】車両用加振装置は、車両の車輪が載置される載置板２２を備えている。この載置板２２のうち車輪と接触する接触面２４には、二種類の突出部材２６，２８がそれぞれ複数設けられている。すなわち、尖頭を備えた第一突出部材２６と、回転可能な球形状の第二突出部材２８と、がそれぞれ複数設けられている。両突出部材２６，２８は、接触面２４に対して突没自在である。そして、突出させる突出部材２６，２８の種類を切り替えることにより、車輪に対する摩擦力を切り替える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車輪が載置される載置台を備え、当該載置台ごと車両に振動を加える車両用加振装置であって、
載置台は、車輪の載置面に対して突没自在で互いに形状が異なる二種類以上の突出部材をそれぞれ複数有しており、
突出させる突出部材の種類を切り替えることにより、車輪に対する摩擦力を切り替えることを特徴とする車両用加振動装置。
【請求項２】
二種類以上の突出部材は、少なくとも、
車両を加振した際に、車輪を所定位置に保持できる程度の摩擦力を生じさせる形状の第一突出部材と、
車輪にスピンドル方向の横力が生じた場合に、当該車輪が当該横力を解消する方向に駆動できる程度の摩擦力を生じさせる形状の第二突出部材と、
を含むことを特徴とする車両用加振装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用加振装置であって、
第一突出部材は、尖頭を備えた略円錐形状であり、
第二突出部材は、回転自在の球形状であることを特徴とする車両用加振装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両用加振装置であって、さらに、
第一突出部材と第二突出部材とは、載置面に均等、かつ、交互に配設されることを特徴とする車両用加振装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の車両用加振装置であって、
載置台は、さらに、
空圧により第一突出部材および第二突出部材を互い違いに上下移動させる移動機構を備えることを特徴とする車両用加振装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用加振装置であって、
移動機構は、
空気を供給した際に、第一突出部材が上方または下方に移動して体積が増加する第一作用空間と、
空気を供給した際に、第二突出部材が第一突出部材の移動方向とは逆方向に移動して体積が増加する第二作用空間と、
空気供給時に下方に移動する突出部材を、上方に付勢する弾性体と、
各作用空間に同時に空気を供給する供給源と、
を備えることを特徴とする車両用加振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪が載置される載置台を備え、当該載置台ごと車両に振動を加える車両用加振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、その走行過程において種々の振動を受けるため、振動に対して充分な強度を有していることが必要となる。また、振動を受けたときの、乗り心地や操安性等が良好であることも必要である。そこで、従来から、加振時における車両の各種性能（強度や乗り心地、操安性等）を試験する装置や方法が多数提案されている。その中には、停止している車両に対して強制的に振動を付加する車両用加振装置がある。車両用加振装置は、車両の車輪が載置される載置台を備えており、当該載置台に車輪を載置した状態で、載置台ごと車両を振動させる装置である。
【０００３】
このような車両用加振装置の載置台には、振動による車輪の位置ズレを防止するために、載置台上に突起物を設けて車輪との間の摩擦力を高めているものが多い。突起物を設けることにより車輪との間に高い摩擦力を発生させることができ、結果として車輪の位置ズレを防止できる。しかしながら、かかる突起物を設けることにより、車輪に対して不必要な横力が発生しやすいという問題もある。すなわち、振動により車両全体としての位置は当然、変化してくるのに対し、車輪の載置台との接触部位は、突起物との摩擦力により定位置に保持されている。その結果、接触部位と車両全体との位置関係がズレてしまい、車両、特に、車輪周辺に不自然な横力が発生しやすい。この横力は、実際に車両が路面を走行しているときには適宜、除去される負荷である。そして、かかる横力が残存した状態では、振動に起因する負荷以外の負荷が車両に生じていることになり、振動に対する車両の性能を正確に試験することができないという問題がある。
【０００４】
ところで、特許文献１には、車輪と、当該車輪が載置される支持体との間の摩擦係数を適宜、調整可能な装置が開示されている。これは、車両のステアリング性能を評価するための装置で、車輪を支持体に載置し、その状態で、支持体における車輪載置部位の凹凸の形態を変化させることにより、車輪と支持体との間の摩擦係数を変化させている。凹凸の形態は、車輪載置部位を構成する複数の受け部材の一部を除去することにより変化させる。あるいは、受け部材を上下変位可能に構成し、その変位量を変化させることにより凹凸の形態を変化させている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８１１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この特許文献１の技術によれば、車輪と支持体との摩擦係数を適宜、調整可能である。しかし、この特許文献１に記載の技術は、車両のステアリング性能評価のための技術であり、車両の耐振動性評価の装置である車両用加振装置には、直接、適用できない。また、受け部材の除去数や、突出量を変えるだけでは、摩擦係数を大きく変えることは困難であった。特に、受け部材の除去数や、突出量を変えただけでは、摩擦力を大幅に低減することは困難であり、その結果、上記の横力を完全に除去することはできない。
【０００７】
そこで、本発明では、車輪に働く摩擦力をより効果的に調整可能な車両用加振装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、車輪に生じる横力を除去し、より信頼性の高い加振試験が可能な車両用加振装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両用加振装置は、車両の車輪が載置される載置台を備え、当該載置台ごと車両に振動を加える車両用加振装置であって、載置台は、車輪の載置面に対して突没自在で互いに形状が異なる二種類以上の突出部材をそれぞれ複数有しており、突出させる突出部材の種類を切り替えることにより、車輪に対する摩擦力を切り替えることを特徴とする。
【０００９】
好適な態様では、二種類以上の突出部材は、少なくとも、車両を加振した際に、車輪を所定位置に保持できる程度の摩擦力を生じさせる形状の第一突出部材と、車輪にスピンドル方向の横力が生じた場合に、当該車輪が当該横力を解消する方向に駆動できる程度の摩擦力を生じさせる形状の第二突出部材と、を含む。この場合、第一突出部材は、尖頭を備えた略円錐形状であり、第二突出部材は、回転自在の球形状であることが望ましい。さらに、第一突出部材と第二突出部材とは、載置面に均等、かつ、交互に配設されることが望ましい。
【００１０】
他の好適な態様では、載置台は、さらに、空圧により第一突出部材および第二突出部材を互い違いに上下移動させる移動機構を備える。この移動機構は、空気を供給した際に、第一突出部材が上方または下方に移動して体積が増加する第一作用空間と、空気を供給した際に、第二突出部材が第一突出部材の移動方向とは逆方向に移動して体積が増加する第二作用空間と、空気供給時に下方に移動する突出部材を、上方に付勢する弾性体と、各作用空間に同時に空気を供給する供給源と、を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、形状の異なる複数種類の突出部材を有し、突出させる突出部材の種類を切り替えることにより、車輪に働く摩擦力を切り替えている。つまり、突出させる突出部材の形状を切り替えて摩擦力を切り替えている。したがって、より効果的に摩擦力を調整することができる。また、効果的に摩擦力を調整できることにより、車輪に生じる横力を除去することができ、結果として、より信頼性の高い加振試験が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である車両用加振装置１０の概略構成図である。この車両用加振装置１０は、車両５０の振動に対する車両性能を試験するために、車両５０に強制的に振動を付加する装置である。車両用加振装置１０は、車両５０の車輪５２が載置される四つの載置台１６を有しており、この載置台１６を上下左右に駆動することにより車両５０に振動を付加する。
【００１３】
この車両用加振装置１０は、自らが駆動することにより車両５０を加振する駆動部１２と、当該駆動部１２の駆動を制御する制御部１４と、に大別される。駆動部１２は四つの載置台１６からなる。各載置台１６は、床面等の固定部材に設置されるベース部１８、ベース部１８から延びる複数の伸縮脚２０、および、この複数の伸縮脚２０により支持される載置板２２を備えている。伸縮脚２０は、図示しないモータや油圧等の駆動手段により、その長さが可変となっている。この複数の伸縮脚それぞれが、その長さを変化させることにより、載置板２２の高さや角度が変化するようになっている。載置板２２には後述するように、車両５０の車輪５２が載置される。したがって、伸縮脚２０を適宜、伸縮させ、載置板２２の高さおよび角度を変化させることにより、車両５０に振動を付加することができる。この伸縮脚２０の伸縮動作は、制御部１４によって制御されている。
【００１４】
載置板２２は、車両５０の車輪５２が載置される板部材である。したがって、載置板２２の上面は、車輪５２の一部と接触することになる。本実施形態では、この載置板２２の車輪５２との接触面に二種類の突出部材をそれぞれ複数配設している。これについて、図２，３を用いて説明する。図２は載置板２２の概略上面図であり、図３は図２における概略Ａ−Ａ断面図である。
【００１５】
図２において、破線の矩形で囲まれた部分が車輪５２との接触面２４になる。この接触面２４には、二種類の突出部材、すなわち、第一突出部材２６と第二突出部材２８がそれぞれ複数配設されている。第一突出部材２６は、硬ゴム材や金属材料など、比較的、高剛性の材料からなる。この第一突出部材２６は、車輪５２と接触した際に大きな摩擦力を生じ得る形状、具体的には、尖頭を備えた円錐形状（スパイク形状）となっている。この第一突出部材２６は、後述する上下移動機構により上下に移動可能である。換言すれば、第一突出部材２６は、接触面２４に対して突没自在であり、突出した際の突出量も適宜、調整可能となっている。そして、接触面２４から突出して車輪５２と接触した際には、大きな摩擦力を生じさせ、車輪５２の位置ズレ等を効果的に防止する役割を果たす。
【００１６】
第二突出部材２８も硬ゴム材や金属材料など、比較的、高剛性の材料からなる。また、第一突出部材２６と同様に、後述する上下移動機構により上下に移動可能である。つまり、第二突出部材２８も、接触面２４に対して突没自在であり、突出する際の突出量も適宜、調整可能となっている。ただし、この第二突出部材２８は、その形状において第一突出部材２６と大きく異なっている。すなわち、第二突出部材２８は、車輪５２と接触した際に生じる摩擦力が比較的小さくなる形状、具体的には、回転自在の球形状（ローラ形状）となっている。このように低摩擦係数の形状としているのは、後に詳説するが、振動により車輪５２に生じる横力を効果的に除去するためである。すなわち、車両５０が加振装置により加振されると、車輪５２には車輪のスピンドル軸方向の力、いわゆる、横力が生じやすい。この横力は、通常の路面走行時、すなわち、車輪５２が回転している状況では車輪５２の回転に伴い除去され得る力である。しかし、加振装置による加振試験時、換言すれば、車輪５２が載置板２２上に固定されている状態では、この横力は除去されることなく残存してしまう。特に、第一突出部材２６のような高摩擦係数の突出部材と車輪５２とが接触している状態では、車輪５２は完全に固定されてしまい、横力を除去できない。そこで、本実施形態では、第一突出部材２６のほかに、低摩擦係数の第二突出部材２８も設けて、この横力を除去している。すなわち、高摩擦係数の第一突出部材２６に代えて、第二突出部材２８を突出させて車輪５２に接触させると、車輪５２との間に生じる摩擦力が小さくなり、車輪５２の保持力が弱まることになる。その結果、車輪５２は、横力を除去する方向に容易に微小駆動することができ、横力を除去することができる。
【００１７】
この第一突出部材２６と第二突出部材２８は、接触面２４において、交互に、かつ、均等に配列配置されている。したがって、接触面２４において均等に摩擦力を生じさせることができる。また、既述したようにこの第一突出部材２６および第二突出部材２８は、接触面２４に対して突没自在となっているが、この突没は交互になされるようになっている。すなわち、第一突出部材２６が突出した際には第二突出部材２８は埋没し、第二突出部材２８が突出した際には第一突出部材２６は埋没するようになっている。つまり、突出する突出部材の種類を、適宜、切り替えられるようになっている。これにより、接触面２４の摩擦係数を効果的に切り替えることができる。
【００１８】
本実施形態では、この二種類の突出部材２６，２８の突没を、空圧およびバネの復元力を利用して実現している。この突出部材を突没、換言すれば、上下移動させる上下移動機構について図４，５を用いて説明する。図４，５は、本実施形態における上下移動機構の概略構成を示す図であり、図４は空圧が不作用の状態を、図５は空圧が作用している状態を示す図である。
【００１９】
はじめに、空圧を利用して上下移動を実現するのに好適な第一突出部材２６の形状について簡単に説明する。この場合、第一突出部材２６は、接触面２４から突出して車輪５２に接触する尖頭２９と、尖頭２９から下側に延びるガイド軸３０、および、ガイド軸３０の下端から水平に伸びる可動板３２を備えている。この第一突出部材２６は、載置板２２内部に設けられた第一収容空間３３に収容されている。この第一収容空間３３は、仕切部材４２および可動板３２により、上下方向に三分割されている。すなわち、第一収容空間３３は、上方に開口した開放空間３４と、仕切部材４２の下側であって可動板３２の上側に位置する作用空間３６と、作用空間３６の下側に位置する変動空間３８に分割されている。開放空間３４には第一突出部材２６の尖頭２９が収容される。また、作用空間３６には第一突出部材２６の可動板３２が収容される。この作用空間３６は、可動板３２の外径とほぼ同じ内径をしており、作用空間３６の側面と可動板３２の周縁との隙間はシールされている。第一突出部材２６のガイド軸３０は、仕切部材４２に挿通されている。このガイド軸３０と仕切部材４２との隙間もシールされている。したがって、作用空間３６は、後述する通気路４８以外に空気の抜け道が無い状態となっている。変動空間３８は、後述するように、可動板３２の上下移動に伴い、その体積が変動する空間である。この変動空間の底面には、体積変化に伴う空気量変化を許容するために、空気の排出口４０が設けられている。
【００２０】
可動板３２はバネ４１により上方に付勢されている。空圧が作用しない状態では、この可動板３２は、バネの弾性力により第一収容空間３３の底面から浮き上がって、所定の高さに維持される。以下では、空圧不作用時の可動板３２の位置を、平衡位置と呼ぶ。可動板３２が平衡位置にあるとき、尖頭２９は、接触面２４から完全に突出している。
【００２１】
第二突出部材２８は、載置板２２の内部に設けられた第二収容空間４３に収容される。この第二収容空間４３は、第二突出部材２８の外径とほぼ同じの内径を持つ略円筒形状である。そして、この第二収容空間４３の側面と第二突出部材２８の周縁との隙間は、シールされている。したがって、第二収容空間４３は、第二突出部材２８により完全に上下に二分割されることになる。すなわち、第二収容空間４３は、第二突出部材２８の上方に位置して上方に開口する開放空間４４と、第二突出部材２８の下方に位置して空圧が作用する作用空間４６と、に分離される。
【００２２】
第一収容空間３３の作用空間３６および第二収容空間４３の作用空間４６は、通気路４８により連通されている。通気路４８は、空気供給源（図示せず）から供給される空気が流れる流路である。この通気路４８は、第一収容空間３３および第二収容空間４３それぞれの作用空間３６，４６に連通できる位置、かつ、平衡位置より高い位置に設けられている。
【００２３】
この通気路４８を介して、空気供給源から空気が各作用空間３６，４６に供給された状態を図５に示す。通気路４８を介して各作用空間３６，４６に空気が供給された場合、各収容空間３３，４３はエアシリンダと同様の動きをする。すなわち、第一突出部材２６の可動板３２は、空気が供給された場合、バネ４１の弾性力に抗して、作用空間３６の体積を広げる方向、すなわち、下方向に可動する。この可動板３２の移動により、尖頭２９も下方向に移動し、接触面２４から埋没する。第二突出部材２８は、空気が供給されると、重力に抗して、作用空間４６の体積を広げる方向、すなわち、上方向に移動する。これにより、第二突出部材２８は、接触面２４から突出する。
【００２４】
空気の供給を中止、すなわち、空圧をオフにした場合には、再び、図４の状態に戻る。すなわち、第二突出部材２８は、重力により下方に移動し、接触面２４から埋没する。また、第一突出部材２６の可動板３２は、バネ４１の復元力により上方に移動し、尖頭２９が接触面２４から突出する。
【００２５】
このように、空圧を利用した場合、簡易な構成で突出部材２６，２８の上下移動を実現できる。また、供給する空気量を調整することにより各突出部材２６，２８の突出量も調整できる。これにより、車輪５２と載置板２２との摩擦力を、より柔軟に可変させることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、空圧不作用時に第一突出部材が、空圧作用時に第二突出部材が突出する構成となっているが、当然、これは、逆でもよい。また、本実施形態では、空圧を利用した上下移動機構を用いているが、二種類の突出部材を互い違いに上下移動できるのであれば、他の機構を用いてもよい。例えば、モータの駆動力を利用した移動機構でもよいし、油圧シリンダのように油圧を利用した移動機構でもよい。
【００２７】
次に、この車両用加振装置１０の作用について従来例との比較を交えて説明する。従来の車両用加振装置でも、載置板の接触面に突出部材が設けられていた。従来の突出部材は、主に、加振時における車輪の位置ズレ防止のために設けられており、車輪との間に比較的高い摩擦力を発生させる形状であった。また、その突出量等も調整できないものが多かった。この場合、車輪と接触面との間には高い摩擦力が発生するので、車両が加振されても車輪の位置が保持され、安定して加振試験を続けることができる。
【００２８】
しかしながら、この場合、車両、特に、車輪近傍に、スピンドル軸方向の力、いわゆる、横力が生じやすいという問題があった。すなわち、加振試験の際には、加振されることにより車両全体は振動して上下左右に移動しているにもかかわらず、車輪の載置台との接触部分は高い摩擦力により所定位置に固定されている。そのため、車輪の接触部分と車両全体との間で捩れ等が生じ、この捩れ等によって、車両、特に車輪付近に横力が発生することがある。かかる横力は、通常の路面走行時においてもコーナリング走行をしたときなどに発生する力である。この横力が発生したとき、車輪には、同時に、この横力を解消する方向の力も生じる。したがって、通常の路面走行時には、車輪は回転駆動ながら、横力解消の方向にも微小駆動することにより、横力が除去される。
【００２９】
一方、加振試験は、車輪は停止した状態で行われる。また、従来の車両用加振装置では、車輪は高い摩擦力により強固に固定されている。したがって、横力解消の方向に力が作用していても、車輪は当該方向に駆動することができない。そのため、一度生じた横力が解消されることなく、残存してしまう。この場合、車両に振動以外の力が付加されることになり、正確な加振試験を行うことができない。
【００３０】
そこで、本実施形態では、既述の二種類の突出部材２６，２８を適宜、切り替えることにより、車輪５２と載置板２２との摩擦力を切り替え、横力を解消可能にしている。すなわち、車輪５２を強固に固定する必要があるとき、例えば、車輪５２を載置した直後や加振試験中などにおいては、第一突出部材２６を突出させ、高い摩擦力で車輪５２を所定位置に保持する。
【００３１】
一方、横力を除去する必要があるとき、例えば、加振試験の開始直前や、加振試験の途中などにおいては、第二突出部材２８を突出させ、車輪５２と載置板２２との摩擦力を低減する。既述したように第二突出部材２８は、回転自在の球形状である。したがって、車輪５２と接触した場合でも、殆ど摩擦力を生じない。特に、車輪５２が横力を除去する方向に微小駆動した場合には、その車輪５２の駆動とともに球形状である第二突出部材２８も回転駆動する。そのため、車輪５２は、比較的小さい力で駆動することが可能となり、横力を除去する方向への微小駆動が可能となる。これにより、横力が除去され、より信頼性の高い加振試験が可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、この第一突出部材２６と第二突出部材２８との切り替えや、突出量調整を空圧機構によって行っている。したがって、加振試験中であっても、摩擦力、換言すれば、車輪５２の保持力を適宜変更できる。
【００３３】
次に、本実施形態の車両用加振装置１０を用いての加振試験の流れを簡単に説明する。図６は、加振試験の流れを示すフローチャートである。加振試験を行う場合は、まず、車両５０の車輪５２を載置板２２に載置する（Ｓ１２）。このとき、予め、載置板２２は第一突出部材２６を突出させ、第二突出部材２８は埋没させておく（Ｓ１０）。これにより、車両５０は、安定して載置板２２上に保持されることになる。ただし、この載置動作によって、車両５０に捻れ等の力が働く場合がある。そのような捻れ等に基づく不要な力、すなわち、横力は、加振試験を開始する前に除去される必要がある。そこで、加振試験開始前に、第一突出部材２６を埋没させ、代わりに、第二突出部材２８を突出させる（Ｓ１４）。これにより、車輪５２と載置板２２との摩擦力が大幅に低減され、比較的小さい力でも車輪５２が駆動できるようになる。その結果、車輪５２は、横力を解消する方向に微小駆動でき、横力を除去できる。
【００３４】
横力が除去できれば、再び、第二突出部材２８を埋没させ、第一突出部材２６を突出させる（Ｓ１６）。そして、高い摩擦力で車輪５２を保持した状態で、載置板２２を駆動し、加振試験を開始する。このとき、車輪５２は高い摩擦力で保持されているため、加振されても、その位置ズレ等が効果的に防止される。その結果、安定した加振試験が可能となる。なお、加振試験が長時間に渡る場合には、適宜、突出させる突出部材を切り替えて、横力の除去を図ってもよい（Ｓ２０）。すなわち、長時間に渡り加振された車両５０には大きな横力が発生しやすい。この横力を除去するために、加振試験中であっても、第一突出部材２６を埋没させるとともに第二突出部材２８を突出させて、横力の除去を図ることが望ましい。ただし、この第二突出部材２８は、加振試験中でも、比較的、振動が小さいときに突出させることが望ましい。振動による車輪５２の位置ズレ等を防止するためである。
【００３５】
適宜、横力の除去を図りながら、一定時間、加振すれば加振試験は終了となる（Ｓ２２）。そして、必要に応じて、車両５０の各部の状態を検査し、その結果に基づいて、車両５０の振動に対する強度や、振動時における乗り心地や操安性等を得る。このとき、得られる試験結果は、横力の影響が無い、または、少ないため、車両５０の振動に対する性能を正確に得ることができる。
【００３６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、突出させる突出部材の形状そのものを切り替えることができるため、より効果的に摩擦力を調整できる。その結果、車輪との間に生じる摩擦力を大幅に低減でき、車輪に生じる横力を確実に除去できる。その結果、より正確な加振試験が可能になる。なお、本実施形態では、第一突出部材２６をスパイク形状、第二突出部材２８を球形状としているが、当然、他の形状でもよい。すなわち、第一突出部材２６は、車輪５２との間に大きな摩擦力を生じ得る形状であれば、他の形状、例えば、上面に複数の溝が形成された直方体などでもよい。また、第二突出部材２８も、車輪５２との間の摩擦力が小さい形状であれば、他の形状、例えば、上面に低摩擦材（フッ素樹脂など）がコーティングされた直方体であってもよい。また、本実施形態では、突出部材を二種類のみとしているが、当然、より多数の種類を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態である車両用加振装置の概略構成図である。
【図２】載置板の概略上面図である。
【図３】図２における概略Ａ−Ａ断面図である。
【図４】突出部材の上下移動機構において空圧不作用時の状態を示す図である。
【図５】突出部材の上下移動機構において空圧作用時の状態を示す図である。
【図６】加振試験の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  車両用加振装置、１６  載置台、２２  載置板、２４  接触面、２６  第一突出部材、２８  第二突出部材、３２  可動板、３６，４６  作用空間、４１  バネ、４８  通気路、５０  車両、５２  車輪。
【図１】
2006317227.tif 000003
【図２】
2006317227.tif 000004
【図３】
2006317227.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006317227.tif 000007
【図６】
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