(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車軸の軸線に対し平行に横方向力を付与するように、車両の車軸試験装置内で使用され、垂直軸線が、前記車軸の軸線に対し実質的に垂直をなし、且つ、車両の長手方向軸線に対し実質的に垂直をなすように配置された、荷重付与組立体において、前記荷重付与組立体は、
支持フレームと、
車両の車軸に取り付け可能な車輪アダプタハウジングと、
第一の垂直支柱と第二の垂直支柱とを有する一対の垂直支柱であって、前記第一の垂直支柱及び前記第二の垂直支柱は垂直に伸びると共に、それぞれの上端で車輪アダプタハウジングの長手方向両端部に枢動可能に接続されている、前記一対の垂直支柱と、
垂直軸線に沿って力を付与できるように、前記第一の垂直支柱及び前記第二の垂直支柱の各下端に作用可能に接続されると共に前記支持フレームに取り付けられた、第一のアクチュエータと、
第一の横支柱と第二の横支柱を有する一対の横支柱であって、前記第一の横支柱及び前記第二の横支柱は、前記車両の車軸に対し平行に伸び、前記第一の横支柱は前記第一の垂直支柱に枢動可能に接続され、前記第二の横支柱は前記第二の垂直支柱に枢動可能に接続されている、前記一対の横支柱と、
前記一対の垂直支柱を通じて前記車輪アダプタハウジングに横方向力を付与するように、前記第一の横支柱に作用可能に接続されると共に前記支持フレームに取り付けられた、第二のアクチュエータと、
前記第二の横支柱に作用可能に接続されると共に前記支持フレームに取り付けられた、第三のアクチュエータと、
を有し、
前記一対の横支柱を通じて前記第二アクチュエータからの力と第三のアクチュエータからの力との差が、前記一対の垂直支柱を通じて垂直軸線の周りで前記車輪アダプタハウジングの操舵モーメントを発生させる、荷重付与組立体。
【請求項２】
請求項１に記載の荷重付与組立体において、
前記荷重付与組立体は、更に、
前記車両の車軸に対し平行に伸びると共に前記車両の車軸の軸線の下方に配置された車輪アダプタハウジングの下端に枢動可能に接続された第三の横支柱と、
前記車輪アダプタハウジングに横方向力を付与するように、前記第三の横支柱に作用可能に接続されると共に前記支持フレームに取り付けられた、第四のアクチュエータと、
を有する、前記荷重付与組立体。
【請求項３】
請求項２に記載の荷重付与組立体において、
前記第四のアクチュエータからの力と、前記第二のアクチュエータと前記第三のアクチュエータの力を合計した力との差が、前記車軸の軸線に対して実質的に垂直で、且つ、前記垂直軸線に対して実質的に垂直な軸線の周りで前記車輪アダプタハウジングにモーメントを発生させる、前記荷重付与組立体。
【請求項４】
請求項３に記載の荷重付与組立体において、
前記垂直支柱への前記一対の横支柱の枢動可能な接続部は、前記車軸の軸線の下方に配置されている、前記荷重付与組立体。
【請求項５】
請求項３に記載の荷重付与組立体において、
前記荷重付与組立体は、更に、
前記支持フレーム上で枢動可能であり、且つ、前記第二のアクチュエータを前記第一の横支柱に作用可能に接続する、第一のベルクランクと、
前記支持フレーム上で枢動可能であり、且つ、前記第三のアクチュエータを前記第二の横支柱に作用可能に接続する、第二のベルクランクと、
前記支持フレーム上で枢動可能であり、且つ、前記第四のアクチュエータを前記第三の横支柱に作用可能に接続する、第三のベルクランクと、
を有する、前記荷重付与組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、車両の一部分の試験に使用される荷重付与組立体に関する。より具体的には、本発明は、車両の車軸に対し横方向力、操舵モーメント及びキャンバモーメントの少なくとも１つを付与する荷重付与組立体に関する。
【０００２】
運転状態又は道路状態をシミュレートするため車両の車軸に力及びモーメントを付与する多くの試験装置が開発されている。これらの試験装置は、車両の車軸に対し実質的に独立的な垂直方向力、長手方向力及び横方向力並びにブレーキモーメントを付与すべく別個のアクチュエータを備えることがしばしばである。米国特許第４，７３３，５５８号及び米国特許第５，０８３，４５３号には、かかる試験装置の２つが開示されている。
【０００３】
一般に、試験装置は、車両の車軸に取り付けられた車輪アダプタハウジングを備えている。２つの垂直支柱が車輪アダプタハウジングの周縁に接続されており、長手方向力、垂直方向力及びブレーキモーメントを車両の車軸に伝達するために使用される。垂直支柱の間に配置され且つ車輪アダプタハウジングの周縁に接続された、下方に突き出す中央の柄状部分もアクチュエータから発生された横方向力を伝達するために使用される横方向支柱に接続されている。
【０００４】
上述した試験装置は、長手方向力、垂直方向力、横方向力及びブレーキモーメントを車両の車軸に完全に付与することができるが、車両の車軸に対し操舵モーメント又はキャンバモーメントの何れかを付与し得るように試験装置を適応させることは容易ではない。米国特許第５，４６５，６１５号には、操舵モーメント及びキャンバモーメントを付与する試験装置が記載されている。この試験装置において、所望のモーメントを発生させ得るように、複数の支柱が隔たった位置にて車輪アダプタに接続される。しかし、車両のフェンダウェルのシート金属は、試験装置を一部の車両に適用することを難しくする分離隙間という問題点を発生させる可能性がある。
【０００５】
【発明の概要】
車両の車軸の車軸の軸線に対し平行に横方向力を付与すべく車両の車軸試験装置内で使用される荷重付与組立体は、支持フレームと、車両の車軸に取り付け可能な車輪アダプタハウジングとを備えている。一対の垂直支柱が車輪アダプタハウジングに枢動可能に接続されている。第一のアクチュエータが垂直支柱に作用可能に接続されており、車軸の軸線に対し実質的に垂直で且つ車両の長手方向軸線に対して実質的に垂直な垂直軸線に沿って力を付与する。一対の横方向支柱が設けられている。横方向支柱の各々は垂直支柱の１つに枢動可能に接続されている。第二のアクチュエータが横方向力を付与し得るように横方向支柱に作用可能に接続されている。
【０００６】
【好ましい実施の形態の詳細な説明】
図１及びその概略図を参照すると、車両の車軸試験装置は全体として参照番号１０で表示されており、図２に図示した車両１４の車軸１２に対し直線力及び回転モーメントを付与する設計とされている。車両の車軸の試験装置１０は、従来の方法にて車両の車軸１２に固定された車輪アダプタハウジング１６を備えている。第一の荷重付与組立体１８は垂直方向に伸びる一対の荷重付与リンク又は支柱２０を使用して車輪アダプタハウジング１６に接続されている。全体として、第一の荷重付与組立体１８は、車輪アダプタハウジング１６に、従って、相互に垂直な２つの軸線２２、２４に沿った方向に向けて車軸１２に荷重を付与する。更に、第一の荷重付与組立体１８は軸線２２、２４に対して相互に垂直な軸線２６の周りでモーメント又はトルクを付与する。第一の荷重付与組立体１８について以下に簡単に説明するが、荷重付与組立体１８は、その内容を参考として引用し本明細書に含めた米国特許第５，０８３，４５３号に記載された試験装置内の同様の構成要素と構造及び作用の点で同様である。
【０００７】
本明細書で使用するように、軸線２２、２４、２６の周りの力及びモーメントに対する次の定義が当て嵌まる。すなわち、「長手方向力」は、車両１４（図２）の長手方向軸線２１に対して平行な軸線２２に対して全体として平行な車輪アダプタハウジング１６に付与される力である。「垂直方向力」は、全体として軸線２４に沿って車輪アダプタハウジングに付与される力である。「横方向力」は、車軸１２（図２）の軸線２３に対して平行な軸線２６に対して全体として平行な車両のアダプタハウジング１６に付与される力である。「ブレーキモーメント」は、全体として軸線２６の周りで車両のアダプタハウジング１６に付与されるモーメントである。「操舵モーメント」は、全体として軸線２４の周りで車両のアダプタハウジング１６に付与されるモーメントである。「キャンバモーメント」は、全体として軸線２２の周りで車両のアダプタハウジング１６に付与されるモーメントである。
【０００８】
本発明の第一の実施の形態を構成する第二の荷重付与組立体３０は、車輪アダプタハウジング１６に対し横方向力、操舵モーメント及びキャンバモーメントの１つ又はその任意の組み合わせを付与する。第二の荷重付与組立体３０は、参照番号３２Ａ、３２Ｂで示した複数の支柱を備えている。支柱３２Ａ、３２Ｂは、その端部に設けられたベアリング（例えば、水平方向に配置されたトラニオン継手）３４Ａ、３４Ｂにより垂直支柱２０に接続されている。１つの実施の形態において、車輪アダプタハウジング１６に対する垂直支柱２０の枢動可能な接続部３４Ａ、３４Ｂは互いに且つ車軸の軸線に対して実質的に一直線である。
【０００９】
車輪アダプタハウジング１６と反対側の端部にて、支柱３２Ａ、３２Ｂは、それぞれ複動アクチュエータ３６Ａ、３６Ｂに接続されている。これらのアクチュエータ３６Ａ、３６Ｂ（及び以下に説明するその他のアクチュエータ）は、液圧式、空圧式又は電磁式とすることができる。図示した実施の形態において、ベルクランク３８Ａ、３８Ｂが設けられている。図３に図示した１つの代替的な実施の形態において、ベルクランク３８Ａ、３８Ｂを除去し、アクチュエータ３４Ａ、３４Ｂを支柱３２Ａ、３２Ｂにそれぞれ直結的に接続することができる。所望であるならば、アクチュエータ３６Ａ、３６Ｂは、支柱３２Ａ、３２Ｂに接続することができるが、この場合、構造体のコンパクトさの程度は劣るものとなろう。
【００１０】
第三の横方向支柱は球状ベアリング４２により下方に伸びる柄状部分４１の上で車輪アダプタハウジング１６に枢動可能に接続されている。車輪アダプタハウジング１６と反対側の一端にて、支柱４０は複動アクチュエータ４４に作用可能に接続される。図示した実施の形態において、ベルクランク４６が設けられている。所望であるならば、ベルクランク４６を除去し、アクチュエータ４４を支柱４０に直結的に接続することができる。１つの実施の形態において、対の横方向支柱３２Ａ、３２Ｂを垂直支柱２０に枢動可能に接続する部分、及び第三の横方向支柱４０を車輪アダプタハウジング１６に枢動可能に接続する部分は互いに対し実質的に直線状であるが、これらの接続部分は直線状としなくてもよい。好ましくは、支柱３２Ａ、３２Ｂを垂直支柱２０に枢動可能に接続する部分及び第三の横方向支柱４０を車輪アダプタハウジング１６に枢動可能に接続する部分は車軸の軸線の下方に配置されるようにする。１つの実施の形態において、支柱４０を車輪アダプタハウジング１６に枢動可能に接続する部分はその路面とのタイヤの模擬接触領域に略あるようにする。このことは支柱３２Ａ、３２Ｂ、４０と車両のフェンダウェルシート金属との間の隙間距離を増し、より長距離の走行を許容する。
【００１１】
上述したように、荷重付与組立体３０は、横方向力、操舵モーメント及びキャンバモーメントの１つ又はその任意の組み合わせを車輪アダプタハウジング１６に付与する。図１乃至図３に図示した実施の形態において、アクチュエータ３６Ａ、３６Ｂ、４４が作動されて軸線２６に対して実質的に平行な実質的に同一の力ベクトルを同時に付与するとき（ここで、「ベクトル」は力又は大きさ及び方向から成る）、横方向力が付与される。「操舵」モーメントは、アクチュエータ３６Ａ、３６Ｂにより支柱３２Ａ、３２Ｂを通じて提供される力の合計ベクトル値間に差があるときに付与される。アクチュエータ３６Ａ、３６Ｂにより支柱３２Ａ、３２Ｂ及び支柱２０を通じて付与される力とアクチュエータ４４により支柱４０を通じて付与される力との合計ベクトル値間に差があるときに「キャンバ」モーメントが発生される。
【００１２】
図１乃至図３の実施の形態は横方向力、操舵モーメント及びキャンバモーメントを付与することができることを理解すべきである。しかし、幾つかの適用例において、３つの荷重（横方向力、操舵モーメント及びキャンバモーメント）の全てを付与する荷重付与組立体は不要であることがあろう。例えば、別の実施の形態において、キャンバモーメントを付与する必要はなく、従って、アクチュエータ４４及び支柱４０を除去することができ、この場合、横方向力及び操舵モーメントは、上述したようにアクチュエータ３４Ａ、３４Ｂを使用して支柱３２Ａ、３２Ｂを介して付与される。
【００１３】
更なる代替的な実施の形態において、操舵モーメントを不要にしてもよい。図４を参照すると、単一の複動アクチュエータ５０が設けられ且つ支柱３２Ａ、３２Ｂの双方に接続されている。このようにして、アクチュエータ４４、５０を同時に作動させることにより横方向力が付与される一方、アクチュエータ４４、５０からの力の合計ベクトル値間に差があるときにキャンバモーメントを付与することができる。
【００１４】
図１乃至図３の実施の形態において、支柱３２Ａ、３２Ｂを垂直支柱２０に接続するため、静止型すなわち固定型ベアリングが設けられる。図５を参照すると、１つの代替的な接続機構５４が図示されている。この実施の形態において、支柱３２Ａ、３２Ｂ（支柱３２Ａは、一例として図示）はカラー５６に枢動可能に接続される一方、該カラー５６は垂直支柱２０に固着されている。１つの実施の形態において、カラー５６は可調節型とすることができる。例えば、カラー５６は垂直支柱２０上を摺動可能であり且つ所定位置に固着し得るようにクランプ止めすることができる、図示したクランプ止め装置とすることができる。これと代替的に、ボルトのような別個の締結具をカラー５６を通じ且つ垂直支柱２０に形成された穴を通じて伸長させ、カラー５６を複数の位置の任意の１つの位置に選択的に固着し得るようにしてもよい。
【００１５】
上述したように、垂直方向に伸びる支柱２０は第一の荷重付与組立体１８から力を付与する。図３の実施の形態において、垂直支柱２０は、参照番号９６Ａ、９６Ｂで表示した球状ベアリングをその両端に有するクロスリンク９４により、その中間部分にて共に接続されている。クロスリンク９４は、支柱１００Ａ、１００Ｂがそこから伸びる中央の球状ベアリング９８を有している。支柱１００Ａ、１００Ｂの各々は、それぞれ球状ベアリング１０４Ａ、１０４Ｂを使用して、長手方向支柱１０２Ａ、１０２Ｂにそれぞれ接続されている。クロスリンク１０６は、クロスリンク９４と反対側の端部にて長手方向リンク１０２Ａ、１０２Ｂを共に接続する。第一の端部にて支持構造体１１０に接続された複動アクチュエータ１０８はクロスリンク１０６に接続されている。枢動アーム１１２Ａ、１１２Ｂは、基部又は支持フレーム４２の上方でクロスリンク１０６を支持する。長手方向リンク１０２Ａ、１０２Ｂを枢動アーム１１２Ａ、１１２Ｂにそれぞれ接続するため、球状ベアリング１１４Ａ、１１４Ｂが設けられている。同様の仕方にて、アクチュエータ１０８をクロスリンク１０６に接続し且つ枢動アーム１１２Ａ、１１２Ｂを支持フレーム４２に接続するため球状ベアリングも設けられている。アクチュエータ１０８が作動すると、車輪アダプタハウジング１６に対し長手方向力が提供される。
【００１６】
図２の実施の形態は長手方向荷重を付与する１つの代替的な機構を示す。この実施の形態において、単一の長手方向支柱１０３は、第一の端部にて垂直支柱２０の一方に接続され且つ第二の端部にてベルクランク１０５に接続される一方、該ベルクランクはアクチュエータ１０８に接続されている。平行なリンク１０７が垂直支柱２０を共に相互に接続する。垂直支柱２０が互いに動くのを許容する適当なベアリングが設けられている。
【００１７】
図１を再度参照すると、垂直荷重付与支柱２０の下端は垂直支柱２０の球状ベアリング１２２Ａ、１２２Ｂの間に取り付けられたデルタ形（三角形）のベルクランク１２０により接続されている。ベルクランク１２０は、垂直方向に動いて垂直支柱２０を通じて車輪アダプタハウジング１６に垂直方向力を付与する。ベルクランク１２０は、ベルクランクアーム組立体１２４上に取り付けられている。ベルクランク組立体１２４は、作動アーム部分１２６を有し且つ枢着ピン１３０にて支持構造体１２８により支持されている。ベルクランク組立体１２４は、適当な接続支柱１３２によりベルクランク１２０に接続されている。支持構造体１３４と作動部分１２６との間に接続された複動アクチュエータ１３は、ベルクランク組立体１２４に垂直方向力を付与する一方、その力はベルクランク１２０に伝達される。
【００１８】
車輪アダプタハウジング１６にブレーキモーメントを付与するため、ブレーキ１４０（図２）がクランプ止めされるとき、車輪アダプタハウジング１６にトルク荷重を加える必要がある。垂直支柱２０の垂直方向の差動動作をさせ得るように中央球状枢着点１４２の周りでベルクランク１２０を枢動させることにより、ブレーキモーメントが付与される。適当な制御リンク１４４が球状ベアリング１２２Ａ、１２２Ｂを通る線から隔てられた点にてベルクランク１２０に枢動可能に接続されている。リンク１４３は箇所１４８にてアクチュエータレバー１５０に枢動可能に取り付けられている。アクチュエータレバー１５０の一端は支持構造体１２８に枢動可能に取り付けられている。アクチュエータレバー１５０と支持構造体１３４との間に接続された複動アクチュエータ１５２はアクチュエータレバー１５０を枢動させ、ベルクランク１２０を中央球状ベアリング１４２の周りで枢動させる。上述したように、第一の荷重付与組立体１８は、米国特許第５，０８３，４５３号に記載された試験装置の相応する部分と同様である。図３に図示した実施の形態において、アクチュエータ１０８、１３３、１５２は全体として同一面内に配置されている。しかし、アクチュエータ１３３、１５２の位置はベルクランク組立体１２４により切り換えされており、ベルクランク１２０はこれに相応して反転されているが、第一の荷重付与組立体１８は本発明の一部ではないから図示していない。
【００１９】
伝達された荷重を測定し且つ図示しない制御装置に対し代表的な電気信号を提供し、車両の車軸１２における横方向力、操舵モーメント及びキャンバモーメントを計算するためロードセル１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃが支柱３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ内に設けられている。米国特許出願第０８／８９２，９１４号に記載されたような車輪力変換器を車輪アダプタハウジング１６及び車軸１２に取り付けることができる。該車輪力変換器は車両の懸架装置内の各軸線に対する荷重を測定する。これと代替的に、当該技術分野で周知であるように、懸架装置に直接、計測器を取り付けてもよい。
【００２０】
図６には、単一車両軸の車軸にて使用される車両の試験装置１０が２つ図示されている。
好ましい実施の形態に関して本発明を説明したが、当該技術分野の当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに形態及び細部の点で変更が可能であることが認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の荷重付与組立体を含む、車両の車軸の試験装置の概略図である。
【図２】  本発明の荷重付与組立体を含む、車両の車軸の試験装置の斜視図である。
【図３】  本発明の荷重付与組立体の第二の実施の形態の概略図である。
【図４】  本発明の荷重付与組立体の第三の実施の形態の概略図である。
【図５】  荷重付与組立体の一部分の拡大斜視図である。
【図６】  ２車軸試験装置の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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