(57)【要約】【課題】使用状態に近い状態でバランスを測定できるバランス測定装置を提供する。【解決手段】プロペラシャフトのバランスを測定するバランス測定装置を、垂直に配置されたプロペラシャフトの第一部分を支持する第一支持部と、プロペラシャフトの第二部分を支持する第二支持部と、プロペラシャフトを回転させる駆動部と、バランス測定中のプロペラシャフトの回転数およびトルクのうちの少なくとも一方を変動させる制御を行う制御部と、を備えるように構成する。【選択図】図１
2018179797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラシャフトのバランスを測定するバランス測定装置であって、
垂直に組み付けられる前記プロペラシャフトの第一部分を支持する第一支持部と、
前記プロペラシャフトの第二部分を支持する第二支持部と、
前記プロペラシャフトを回転させる駆動部と、
バランス測定中の前記プロペラシャフトの回転数およびトルクのうちの少なくとも一方を変動させる制御を行う制御部と、を備える
バランス測定装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記プロペラシャフトの回転数が変動するように、前記駆動部を制御する、請求項１に記載のバランス測定装置。
【請求項３】
回転中の前記プロペラシャフトにトルクを加えるトルク付与部を備え、
前記制御部は、前記プロペラシャフトの回転数が一定となるように前記駆動部を制御するとともに、前記プロペラシャフトに変動したトルクを付与するように前記トルク付与部を制御する、請求項１に記載のバランス測定装置。
【請求項４】
回転中の前記プロペラシャフトにトルクを加えるトルク付与部を備え、
前記制御部は、前記プロペラシャフトの回転数が変動するように前記駆動部を制御するとともに、前記プロペラシャフトに変動したトルクを付与するように前記トルク付与部を制御する、請求項１に記載のバランス測定装置。
【請求項５】
前記プロペラシャフトの回転数またはトルクの変動周期は、前記プロペラシャフトが搭載される車両のエンジンの気筒数に基づいて決定される、請求項１〜４の何れか１項に記載のバランス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラシャフトのバランス測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載されたプロペラシャフトのバランス（換言すれば、動釣合い）がとれていないと、プロペラシャフトを起震源として、振動、騒音、ノイズなど（以下、単に「振動」という）が発生することが知られている。このような振動はプロペラシャフトのバランスを調整することにより低減できる。
【０００３】
特許文献１には、プロペラシャフトのバランスを測定するバランス測定装置が開示されている。このようなバランス測定装置は、プロペラシャフトの両端を支持した状態で、プロペラシャフトを駆動装置により回転させる。プロペラシャフトがアンバランスだと、このアンバランスに起因する振動が発生する。上述のバランス測定装置は、このような振動に基づいてプロペラシャフトのアンバランスの量、方向などを測定する。そして、測定結果に基づいて、プロペラシャフトのバランスが調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８１３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プロペラシャフトの使用状態（例えば、車両の走行中）と、バランス測定中のプロペラシャフトの状態との差異に起因して、バランス測定の結果に基づいてバランス調整されたプロペラシャフトであっても、使用状態においてプロペラシャフトの振動が低減されない可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、使用状態に近い状態でプロペラシャフトのバランスを測定できるバランス測定装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバランス測定装置の一態様は、プロペラシャフトのバランスを測定するバランス測定装置であって、垂直に組み付けられる上記プロペラシャフトの第一部分を支持する第一支持部と、上記プロペラシャフトの第二部分を支持する第二支持部と、上記プロペラシャフトを回転させる駆動部と、バランス測定中の上記プロペラシャフトの回転数およびトルクのうちの少なくとも一方を変動させる制御を行う制御部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のバランス測定装置によれば、使用状態に近い状態でプロペラシャフトのバランスを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係るバランス試験装置を示す概略構成図
【図２Ａ】測定中のプロペラシャフトの回転数と時間との関係を示すグラフ
【図２Ｂ】測定中のプロペラシャフトのトルクと時間との関係を示すグラフ
【図３】本発明の実施形態２に係るバランス試験装置を示す概略構成図
【図４Ａ】測定中のプロペラシャフトの回転数と時間との関係を示すグラフ
【図４Ｂ】測定中のプロペラシャフトのトルクと時間との関係を示すグラフ
【図５Ａ】測定中のプロペラシャフトの回転数と時間との関係を示すグラフ
【図５Ｂ】測定中のプロペラシャフトのトルクと時間との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係るバランス試験装置を説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、本発明に係るバランス試験装置の一例であり、本発明は実施形態により限定されるものではない。
【００１１】
[１．  実施形態１について]
図１〜２Ｂを参照して、本実施形態に係るバランス測定装置１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るバランス測定装置１を示す概略構成図である。
【００１２】
図２Ａは、バランス測定中のプロペラシャフト２の回転数と時間との関係を示すグラフである。図２Ｂは、バランス測定中のプロペラシャフト２のトルクと時間との関係を示すグラフである。
【００１３】
[１．１  バランス測定装置の概要について]
先ず、図１を参照して、本実施形態に係るバランス測定装置１の概要について説明する。本実施形態に係るバランス測定装置１は、プロペラシャフト（例えば、プロペラシャフト２）のバランスを測定するバランス測定装置であって、垂直に配置された上記プロペラシャフトの第一部分（例えば、プロペラシャフト２の一端部）を支持する第一支持部（例えば、後述する第一支持部１４ａ）と、上記プロペラシャフトの第二部分（例えば、プロペラシャフト２の他端部）を支持する第二支持部（例えば、後述する第二支持部１４ｂ）と、上記プロペラシャフトを回転させる駆動部（例えば、後述する第一駆動部１３ａ）と、上記プロペラシャフトの回転数および上記プロペラシャフトのトルクのうちの少なくとも一方を変動させる制御を行う制御部（後述する、第一制御部１６ａ）と、を備える。
【００１４】
[１．２  プロペラシャフトについて]
次に、本実施形態のバランス測定装置１によりバランスを測定できるプロペラシャフトの一例について簡単に説明する。バランス測定装置１は、例えば、図１に示すようなプロペラシャフト２のバランスを測定する。なお、図１において、プロペラシャフト２は、垂直状態でバランス測定装置１に組み付けられている。
【００１５】
プロペラシャフト２は、例えば、トラックなどの大型車両に組み込まれる。ただし、プロペラシャフトは大型車両に限らず、例えば、乗用車などの各種車両に組み込まれるプロペラシャフトであってもよい。
【００１６】
図１に示すプロペラシャフト２は、第一シャフト２１と、第二シャフト２２と、を有する。第一シャフト２１の端部（図１の上端部）に形成された雌スプライン部（図示省略）と、第二シャフト２２の端部（図１の下端部）に形成された雄スプライン部（図示省略）とがスプライン係合している。
【００１７】
このようにして第一シャフト２１と第二シャフト２２とは、トルク伝達可能、かつ、軸方向（図１の上下方向）の相対変位（つまり、伸縮）可能に組み付けられている。なお、プロペラシャフトは図１に示す構造に限定されず、例えば、一本のシャフトで構成されたプロペラシャフトであってもよい。
【００１８】
[１．３  バランス測定装置の具体的構成について]
次に、図１を参照して、本実施形態に係るバランス測定装置１の具体的構成について説明する。バランス測定装置１は、基部１１と、第一駆動部１３ａと、第一支持部１４ａと、第二支持部１４ｂと、第一制御部１６ａと、を備える。
【００１９】
基部１１は、例えば、工場の床面に固定されている。基部１１の下端部には第一ハウジング１２ａが固定されている。
【００２０】
第一駆動部１３ａは、プロペラシャフト２を回転させるためのものである。第一駆動部１３ａは、後述する第一制御部１６ａの制御下において、プロペラシャフト２の回転数またはトルクを変化させることができる。なお、第一駆動部１３ａは、第一制御部１６ａの制御下において、プロペラシャフト２の回転数およびトルクのうち少なくとも一方を一定に維持できてもよい。このような第一駆動部１３ａは、例えば、インバータおよび電動モータなどを含んで構成されており、第一ハウジング１２ａの内部空間に配置されている。
【００２１】
第一駆動部１３ａの主軸（図示省略）には、第一回転軸１５ａが上記主軸と一体回転可能に接続されている。第一回転軸１５ａの先端部（図１の上端部）は第一ハウジング１２ａの外部空間に配置されている。
【００２２】
第一支持部１４ａは、垂直に配置されたプロペラシャフト２の一端部（図１の下端部）を支持する。第一支持部１４ａは、例えば、チャック装置であって、第一回転軸１５ａの先端部（図１の上端部）に固定されている。なお、本実施形態の場合、プロペラシャフト２の一端部が第一部分である。ただし、第一部分は、プロペラシャフト２の一端部には限定されない。
【００２３】
本実施形態の場合、第一支持部１４ａに支持されたプロペラシャフト２は、第一駆動部１３ａの主軸および第一回転軸１５ａと一体に回転可能である。なお、第一支持部１４ａとしては、従来から知られている各種チャック装置を採用できるため、詳しい説明は省略する。
【００２４】
第二支持部１４ｂは、垂直に配置されたプロペラシャフト２の他端部（図１の上端部）を支持する。このような第二支持部１４ｂは、第一支持部１４ａと垂直方向（図１の上下方向）に対向している。第二支持部１４ｂも、例えば、チャック装置であって、基部１１に直接または他の部材を介して支持されている。なお、本実施形態の場合、プロペラシャフト２の他端部が第二部分である。ただし、第二部分は、プロペラシャフト２の他端部には限定されない。第二部分は、上記第一部分と異なる部分であればよい。
【００２５】
本実施形態の場合、第二支持部１４ｂは、プロペラシャフト２の他端部を、基部１１と相対回転可能に支持する。つまり、第二支持部１４ｂは、回転するプロペラシャフト２に実質的な回転抵抗（換言すれば、抵抗トルク）が加わらない状態でプロペラシャフト２の他端部を支持する。
【００２６】
具体的には、第二支持部１４ｂは、転がり軸受を介して基部１１に支持されている。なお、第二支持部１４ｂは、基部１１に回転不能な状態で固定されていてもよい。この場合には、プロペラシャフト２は、転がり軸受を介して第二支持部１４ｂに支持される。
【００２７】
第一制御部１６ａは、バランス測定装置１が備える各機能部の制御を行うもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、および出力ポート等を備えて構成されている。
【００２８】
第一制御部１６ａは、バランス測定装置１によるプロペラシャフト２のバランス測定の際、プロペラシャフト２の回転数を変動させるように第一駆動部１３ａを制御する。具体的には、第一制御部１６ａは、バランス測定の際、プロペラシャフト２の回転数を所定の周期Ｔ１（つまり、所定の周波数Ｆ１）および振幅Ａ１で変動させるように、第一駆動部１３ａを制御する。したがって、プロペラシャフト２は、自身の回転数が変動した状態でバランスを測定される。
【００２９】
図２Ａは、バランス測定中のプロペラシャフト２の回転数と時間との関係を示すグラフである。図２Ａに示すように、プロペラシャフト２の回転数は、所定の回転数Ｎ１（ｒｐｍ）を基準とした周期Ｔ１および振幅Ａ１の波形を描く。
【００３０】
本実施形態の場合、プロペラシャフト２の回転数の波形は、単一の周期Ｔ１（つまり、周波数Ｆ１）から成る波形により構成されている。ただし、プロペラシャフト２の回転数の波形は、異なる周期（つまり、異なる周波数）を有する複数の波形の合成波形であってもよい。また、プロペラシャフト２の回転数の波形は、図２Ａのような正弦波に限らず、例えば、矩形波であってもよい。さらに、プロペラシャフト２の回転数の波形は、ランダムに変動していてもよい。
【００３１】
上述の周期Ｔ１は、例えば、プロペラシャフト２が搭載される車両のエンジンの気筒数に基づいて決定できる。すなわち、周期Ｔ１は、エンジンの回転変動（トルク変動）の周期と相関関係を持つ周期であってもよい。その他、周期Ｔ１は、車両の走行中にプロペラシャフト２に作用する各種変動のうちの少なくとも一つの変動と相関関係を持つ周期であってもよい。これにより、使用状態（例えば、車両の走行中）に近い条件でバランス測定を行える。
【００３２】
一方、第一制御部１６ａは、第一駆動部１３ａからプロペラシャフト２に加わるトルクが一定となるように、第一駆動部１３ａを制御する。したがって、本実施形態の場合、プロペラシャフト２は、トルク一定の状態でバランスを測定される。なお、バランス測定中の、プロペラシャフト２に加わるトルクと時間との関係は、図２Ｂに示すようなる。
【００３３】
[１．４  本実施形態の作用・効果について]
以上のような構成を有する本実施形態のバランス測定装置１によれば、使用状態（例えば、車両の走行状態）に近い状態でバランスを測定できる。以下、この理由について説明する。プロペラシャフト２の使用状態では、プロペラシャフト２の回転、トルクなどが変動することが知られている。このような変動の原因としては、例えば、エンジンの回転変動（トルク変動）などが挙げられる。本実施形態に係るバランス測定装置１の場合、これら各種変動と相関関係を有するような回転変動をプロペラシャフト２に加えた状態で、バランス測定を行うことができる。したがって、回転変動を加えない場合と比べて、車両の走行状態に近い状態でプロペラシャフト２のバランス測定を行うことができる。そして、本実施形態のバランス測定装置１の測定結果に基づいて、プロペラシャフト２のバランス調整を行えば、使用状態におけるプロペラシャフト２の振動を低減できる。バランス調整の方法については、従来から知られている各種方法を採用できるため、説明は省略する。
【００３４】
特に、図１に示すプロペラシャフト２の場合、回転変動が加わると、スプライン係合部の係合状態がより使用状態に近い状態に落ち着く。換言すれば、回転変動を加えることにより、スプライン係合部の座りがよい状態（換言すれば、スプライン係合部のガタが小さい状態）でバランス測定を行うことができる。この結果、使用状態におけるプロペラシャフト２の振動をより効果的に低減できる。
【００３５】
また、本実施形態の場合、バランス測定装置１にプロペラシャフト２を垂直に組み付けるため、第一シャフト２１と第二シャフト２２との芯合わせ作業を行い易い。以下、この理由について説明する。まず、本実施形態との比較対象として、プロペラシャフトを水平に組み付けるバランス測定装置の場合には、心合わせの際に、重力が、第一シャフト２１と第二シャフト２２とを心ずれさせるように作用する。このため、第一シャフト２１と第二シャフト２２との芯合わせ作業を行いにくい。一方、本実施形態のように、プロペラシャフト２を垂直に組み付けるバランス測定装置の場合には、第一シャフト２１と第二シャフト２２とを心ずれさせる重力が、第一シャフト２１および第二シャフト２２に作用しない。それゆえに、第一シャフト２１と第二シャフト２２との芯合わせ作業を行い易い。
【００３６】
[２．  実施形態２]
図３を参照して、実施形態２に係るバランス測定装置１ａについて説明する。なお、本実施形態のバランス測定装置１ａは、技術的に矛盾しない範囲で、上述の実施形態１と組み合わせて実施できる。
【００３７】
本実施形態のバランス測定装置１ａは、回転中のプロペラシャフト２に対してトルクを加えるトルク付与部（後述する、第二駆動部１３ｂ）を備え、制御部（第一制御部１６ａおよび後述する第二制御部１６ｂ）は、上記プロペラシャフトの回転数が一定となるように駆動部（第一駆動部１３ａ）を制御するとともに、上記プロペラシャフトに変動したトルク（以下、「変動トルク」という）を付与するように上記トルク付与部を制御する。
【００３８】
以下、本実施形態のバランス測定装置１ａについて、上述の実施形態１のバランス測定装置１と相違する構造を中心に説明する。
【００３９】
本実施形態のバランス測定装置１ａの場合、基部１１の下端部に第一ハウジング１２ａが固定されるとともに基部１１の上端部に第二ハウジング１２ｂが固定されている。第一ハウジング１２ａは、上述の実施形態１と同様である。
【００４０】
第二ハウジング１２ｂの内部空間には、第二駆動部１３ｂと、第二制御部１６ｂと、が配置されている。
【００４１】
第二駆動部１３ｂは、トルク付与部であって、プロペラシャフト２の回転抵抗となる変動トルクをプロペラシャフト２に付与するためのものである。変動トルクについては後述する。
【００４２】
本実施形態の場合、第二駆動部１３ｂは、電動モータなどを含んで構成されている。第二駆動部１３ｂの主軸（図示省略）には、第二回転軸１５ｂが上記主軸と一体回転可能に接続されている。回転軸１５ｂの先端部（図３の下端部）は第二ハウジング１２ｂの外部空間に配置されている。
【００４３】
第二駆動部１３ｂは、回転中のプロペラシャフト２にブレーキとなるトルクを加えることができる。なお、第二駆動部１３ｂは、プロペラシャフト２の回転を加速するようなトルクを回転中のプロペラシャフト２に加えてもよい。また、トルク付与部は、本実施形態の場合に限定されず、例えば、プロペラシャフト２の他端部に周期的な摩擦抵抗を加えるような構造であってもよい。
【００４４】
本実施形態の場合、第二回転軸１５ｂの先端部（図３の下端部）に、第二支持部１４ｂが固定されている。第二駆動部１３ｂの回転（換言すれば、トルク）は、第二支持部１４ｂを介してプロペラシャフト２に伝わる。
【００４５】
本実施形態の場合、第一制御部１６ａは、プロペラシャフト２の回転数が所定の回転数（ｒｐｍ）で一定となるように、第一駆動部１３ａを制御する。また、第一制御部１６ａは、第一駆動部１３ａからプロペラシャフト２に伝わるトルクが一定となるように第一駆動部１３ａを制御する。
【００４６】
第二制御部１６ｂは、バランス測定装置１ａが備える各機能部の制御を行うもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、および出力ポート等を備えて構成されている。
【００４７】
第二制御部１６ｂは、バランス測定装置１ａによるプロペラシャフト２のバランス測定の際、プロペラシャフト２に変動したトルクを加えるように第二駆動部１３ｂを制御する。
【００４８】
具体的には、第二制御部１６ｂは、バランス測定の際、第二駆動部１３ｂの主軸の回転数を所定の周期Ｔ２（つまり、所定の周波数Ｆ２）および振幅Ａ２で変動させる。第二駆動部１３ｂの主軸の回転は、第二回転軸１５ｂおよび第二支持部１４ｂを介してプロペラシャフト２に伝わる。
【００４９】
上述の構成により、本実施形態の場合、バランス測定中のプロペラシャフト２の回転数と時間との関係は、図４Ａに示すようになる。一方、バランス測定中のプロペラシャフト２に加わるトルクと時間との関係は、図４Ｂに示すようになる。
【００５０】
以上のように本実施形態の場合、プロペラシャフト２の回転数が一定、かつ、プロペラシャフト２のトルクが変動した状態でバランス測定を行うため、第一シャフト２１と第二シャフト２２とがセンタリングし易くなる。その他の構造および作用・効果は上述の実施形態１の場合と同様である。
【００５１】
[２．１  付記]
上述の説明では、第一制御部１６ａと第二制御部１６ｂとを異なる制御部としている。ただし、第一制御部１６ａの機能および第二制御部１６ｂの機能を備えていれば、第一制御部１６ａと第二制御部１６ｂとが一つの制御部として構成されていてもよい。
【００５２】
[３．  実施形態３]
実施形態３に係るバランス測定装置の構造は、上述の実施形態２のバランス測定装置１ａ（図３参照）と同様である。ただし、本実施形態の場合、第一制御部１６ａおよび第二制御部１６ｂの機能が、上述の実施形態２の場合と異なる。
【００５３】
以下、図３を参照しつつ、本実施形態のバランス測定装置について、上述の実施形態２と相違する構成を中心に説明する。
【００５４】
本実施形態の場合、第一制御部１６ａは、プロペラシャフト２のバランス測定の際、上述の実施形態１と同様の制御を実施する。すなわち、第一制御部１６ａは、プロペラシャフト２の回転数を変動させるように第一駆動部１３ａを制御する。したがって、プロペラシャフト２の回転数と時間との関係は、図５Ａに示すようになる。
【００５５】
一方、第一制御部１６ａは、第一駆動部１３ａからプロペラシャフト２に加わるトルクが一定となるように、第一駆動部１３ａを制御する。
【００５６】
本実施形態の場合、第二制御部１６ｂは、バランス測定の際、上述の実施形態２と同様の制御を実施する。すなわち、第二制御部１６ｂは、バランス測定の際、変動したトルクをプロペラシャフト２に加えるように、第二駆動部１３ｂを制御する。したがって、バランス測定中の、プロペラシャフト２のトルクと時間との関係は、図５Ｂに示すようになる。
【００５７】
以上のように本実施形態の場合、プロペラシャフト２の回転数およびトルクが変動した状態でプロペラシャフト２のバランスが測定される。その他の構造および作用・効果は上述の実施形態１の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、大型車両に限らず、例えば、乗用車などの各種車両に組み込まれるプロペラシャフトのバランス測定に適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１ａ  バランス測定装置
１１  基部
１２ａ  第一ハウジング
１２ｂ  第二ハウジング
１３ａ  第一駆動部
１３ｂ  第二駆動部
１４ａ  第一支持部
１４ｂ  第二支持部
１５ａ  第一回転軸
１５ｂ  第二回転軸
１６ａ  第一制御部
１６ｂ  第二制御部
２  プロペラシャフト
２１  第一シャフト
２２  第二シャフト
【図１】
2018179797.tif 000003
【図２Ａ】
2018179797.tif 000004
【図２Ｂ】
2018179797.tif 000005
【図３】
2018179797.tif 000006
【図４Ａ】
2018179797.tif 000007
【図４Ｂ】
2018179797.tif 000008
【図５Ａ】
2018179797.tif 000009
【図５Ｂ】
2018179797.tif 000010