(57)【要約】【課題】構成が比較的簡素で、正確に回転角度を検出し得る角度検出装置を提供する。【解決手段】基台１と基台１上に回転可能に支持されたベース１０６と間の回転角度を検出し、ベルトのベルト固定装置に対する角度を検出する。基台１と基台１上に回転可能に支持されたベース１０６と間の回転角度を検出する。ベース１０６上に固定されたカム１１と、カム１１と接触してその姿勢もしくは位置が変位する従動子１２と、従動子１２の変位量を検出するセンサ１３とを有する。ベース１０６の回転量に応じて変化する従動子１２の変位量に基づき、ベース１０６の回転軸１１１のまわりの回転角度を検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両試験装置上に積載された試験車両との間に張架したベルトを介して、該試験車両を固定するようにしたベルト固定装置において、
基台とこの基台上に回転可能に支持されたベースと間の回転角度を検出し、前記ベルトの前記ベルト固定装置に対する角度を検出する角度検出装置であって、
前記ベース上に固定されたカムと、このカムと接触してその姿勢もしくは位置が変位する従動子と、この従動子の変位量を検出するセンサとを有し、
前記ベースの回転量に応じて変化する前記従動子の変位量に基づき、前記ベースの回転軸のまわりの回転角度を検出するようにしたことを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
前記カムは、円筒状の上端高さが漸増するように形成された傾斜カム面を有し、前記従動子の一端が前記基台に回動可能に支持されると共に、その他端は前記傾斜カム面に摺接して傾動し、前記従動子の傾斜角度を前記センサにより検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項３】
前記カムは、前記ベースの回転軸に関する半径距離が漸増するように形成された曲線カム面を有し、前記従動子は前記基台に往復動動可能に支持されると共に、前記曲線カム面に摺接して直動し、前記従動子の直動位置を前記センサにより検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項４】
前記従動子の変位量としての傾斜角度が、前記ベースの回転角度と等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出装置。
【請求項５】
車両試験装置上に積載された試験車両との間に張架したベルトを介して、該試験車両を固定するようにしたベルト固定装置において、
基台とこの基台上に回転可能に支持されたベースと間の回転角度を検出し、前記ベルトの前記ベルト固定装置に対する角度を検出する角度検出装置であって、
前記ベースを支持する回転軸にその回転量を検出する回転量検出機構を装着したことを特徴とする角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置もしくはシステム等において、その装置を構成する部材間の相対的角度（典型的には回転角度）の変化を検出する角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械装置もしくはシステム等において、その装置を構成する部材、特に回転可動部を持つものでは部材相互の角度検出が問題となる場合がある。一方、機械装置の作動上、そのような可動部における部材間の角度検出が必ずしも必要でない場合もある。一般には、機械装置等の機能あるいは作用との関係で角度検出の要不要が決定される。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の車両試験装置の例をとり説明する。図１０は、この特許文献１に記載されたシャシーダイナモメータの概略構成を示している。シャシーダイナモメータが設置されたピットの上部にはピットフロア１が敷設され、試験に供される試験車両Ｖはピットフロア１上の所定位置に配置固定される。試験車両Ｖとして四輪駆動車の例とし、その前輪及び後輪に対応してピット内にシャシーダイナモメータが前後に設置される。試験車両Ｖの４つの車輪は、それぞれ対応するローラ２上に載置される。なお、前後方向をそれぞれ矢印Ｆｒ，Ｒｒにより示す。
【０００４】
この例では試験車両Ｖをピットフロア１上の所定位置に固定するために４つのベルト固定装置１００が使用される。このベルト固定装置１００において、図１１に示されるようにピットフロア１上に固定されるベース１０１と、ベース１０１上に配置されたモータ部１０２と、モータ部１０２に連結された減速装置１０３と、減速装置１０３に連結された巻取シャフト１０４とを有する。試験車両Ｖとベルト固定装置１００の間に張架されたベルト１０５は、巻取シャフト１０４によって巻き取られ、その巻取量を加減することでベルト１０５の張力を適宜設定することができるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１２１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の例等において、シャシーダイナモメータの稼動開始に先立って、ベルト固定装置１００によって張力を設定するが、その場合、複数のベルト１０５の張力をバランスよく設定するのは必ずしも容易ではない。つまりこの例のように特に前後方向に対して角度をもって張架されるベルト１０５にあっては、その角度検出がなされないと、それに基づいて張力を算出することが困難である。
【０００７】
また、上述したシャシーダイナモメータの場合に限らず、特に回転可動部を持つ機械装置等において、その可動部における部材間の回転角度等に関するデータが得られれば、その装置の作動制御等に極めて有効である場合もある。しかしながら、この種の機械装置等においてそのような角度検出機構もしくは装置を組み込むことは、一般には容易でない。また、組み込んだ場合でも装置構造を複雑化し、更には装置コストを高くする等の問題が発生し得る。
【０００８】
本発明は係る実情に鑑み、構成が比較的簡素で、正確に回転角度を検出し得る角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による角度検出装置は、車両試験装置上に積載された試験車両との間に張架したベルトを介して、該試験車両を固定するようにしたベルト固定装置において、基台とこの基台上に回転可能に支持されたベースと間の回転角度を検出し、前記ベルトの前記ベルト固定装置に対する角度を検出する角度検出装置であって、前記ベース上に固定されたカムと、このカムと接触してその姿勢もしくは位置が変位する従動子と、この従動子の変位量を検出するセンサとを有し、前記ベースの回転量に応じて変化する前記従動子の変位量に基づき、前記ベースの回転軸のまわりの回転角度を検出するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による角度検出装置において、前記カムは、円筒状の上端高さが漸増するように形成された傾斜カム面を有し、前記従動子の一端が前記基台に回動可能に支持されると共に、その他端は前記傾斜カム面に摺接して傾動し、前記従動子の傾斜角度を前記センサにより検出するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による角度検出装置において、前記カムは、前記ベースの回転軸に関する半径距離が漸増するように形成された曲線カム面を有し、前記従動子は前記基台に往復動動可能に支持されると共に、前記曲線カム面に摺接して直動し、前記従動子の直動位置を前記センサにより検出するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による角度検出装置において、前記従動子の変位量としての傾斜角度が、前記ベースの回転角度と等しくなるように設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による角度検出装置は、車両試験装置上に積載された試験車両との間に張架したベルトを介して、該試験車両を固定するようにしたベルト固定装置において、基台とこの基台上に回転可能に支持されたベースと間の回転角度を検出し、前記ベルトの前記ベルト固定装置に対する角度を検出する角度検出装置であって、前記ベースを支持する回転軸にその回転量を検出する回転量検出機構を装着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従動子は、ベース上に固定されたカムと接触してその姿勢もしくは位置が変位し、この従動子の変位量をセンサによって検知する。このようにベースの回転量に応じて変化する従動子の変位量に基づき、ベースの回転軸のまわりの回転角度を的確に検出することができる。その場合、本発明装置は構成が比較的簡素であり、これにより低コストにして正確な角度検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明による角度検出装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る角度検出装置１０の構成例を示している。なお、この実施形態において、車両試験装置（シャシーダイナモメータ）の使用に際して試験車両を所定位置に固定するためのベルト固定装置に適用した例とする。
【００１６】
シャシーダイナモメータとして従来例で説明したもの（図９参照）と実質的に同様のものであってよく、従って、試験に供される試験車両Ｖはピットフロア１（本発明における基台に相当する）上の所定位置に配置固定される。また、試験車両Ｖの前輪及び後輪に対応してピット内にシャシーダイナモメータが前後に設置される。試験車両Ｖの４つの車輪はそれぞれ対応するローラ２上に載置される。
【００１７】
また、試験車両Ｖをピットフロア１上の所定位置に固定するために４つのベルト固定装置１００が使用される。試験車両Ｖとベルト固定装置１００の間に張架されたベルト１０５を介して、試験車両Ｖが固定されるものとする。この実施形態では、後述するようにピットフロア１上に間接又は直接的に回転可能に支持されたベース１０６を有する。このベース１０６上にベルト固定装置１００の実質的な主要部を構成するベルト巻取ユニット１００Ａが搭載される。
【００１８】
ここで、ベルト巻取ユニット１００Ａはベース１０６上に配置固定されたモータ部１０２と、モータ部１０２に連結された減速装置１０３と、減速装置１０３に連結された巻取シャフト１０４とを有する。ベルト１０５はガイド１０７に挟持されるかたちで巻取シャフト１０４へ導入され、巻取シャフト１０４を回転駆動することで巻き取られる。この例ではガイド１０７は、ベース１０６上に立設された支柱１０８に沿って、所定ストローク上下動可能に支持される。ガイド１０７は、支柱１０８に付設されたリードスクリュ１０９と螺合し、ハンドル１１０の操作によりリードスクリュ１０９を介して上下動するようになっている。
【００１９】
さて、本発明においてベース１０６は、例えば図２のようにその回転軸１１１が下方に垂下され、回転軸１１１は基台（ピットフロア１）に対してベアリング１１２を介して、回転可能に支持される。この回転軸１１１の適所（例えば、回転軸１１１の下端とする）には、回転軸１１１の回転量を検出する角度検出機構、即ち基台に対するベース１０６の回転角度を検出するようにした角度検出装置１０を備えている。
【００２０】
本発明の第１の実施形態では角度検出装置１０として、例えばエンコーダあるいはポテンショメータ等が使用される。エンコーダ又はポテンショメータの出力信号から固定側の基台に対するベース１０６の相対回転角度を算出することができる。
【００２１】
上述したような角度検出装置１０を備えたベルト固定装置１００は、試験車両Ｖを前述のシャシーダイナモメータ上の所定位置に固定すべく、例えば図９の場合と同様に試験車両Ｖの斜前方及び後方にそれぞれ配置される。この例では例えばシャシーダイナモメータの稼動開始に先立ち、ベルト固定装置１００によって張力を設定する場合について説明する。
【００２２】
試験車両Ｖの４つの車輪が、それぞれ対応するローラ２上に載置された状態とする。オペレータは現場合せで、ベルト１０５がベルト固定装置１００から所定の角度で張られるように予め設定しておく。ベルト巻取ユニット１００Ａのモータ部１０２を作動させ、これによりベルト１０５が巻取シャフト１０４に巻き取られる。この際ベルト１０５に所定の張力が発生し、ベルト巻取ユニット１００Ａの回転角度が確定する。角度検出装置１０はこのときの回転軸１１１の回転量、即ち基台に対するベース１０６の回転角度を検出する。これにより図９を参照して、各ベルト固定装置１００及び試験車両Ｖ間にそれぞれ張架されたベルト１０５の角度（例えば前後方向に対する傾斜角度）αが検出される。
【００２３】
このように検出した角度αから試験車両Ｖにおける前後の牽引作用点Ｐ1，Ｐ2を自動的に算出することができ、且つこれらの牽引作用点Ｐ1，Ｐ2の位置関係から前後方向の牽引方向を算出することができる。そして、各ベルト１０５の張力を前後方向及びその直交方向にベクトル分解することで、前後方向そして特に左右方向の張力のバランスをとることができ、この結果初期の車両拘束時において、ベルト固定装置１００の牽引張力を常に適正に制御することが可能になる。このようにベルト固定装置１００に本発明の角度検出装置１０を適用することで、ベルト１０５の適正な張力管理を実現することができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明による角度検出装置の第２の実施形態を説明する。この第２の実施形態においても、車両試験装置の使用に際して試験車両を所定位置に固定するためのベルト固定装置に適用した例とする。
図３及び図４は、本発明の第２の実施形態に係る角度検出装置１０の構成例を示している。第２の実施形態において、基台（ピットフロア１）基台とこの基台上に回転可能に支持されたベース１０６と間の回転角度を検出する。
【００２５】
第２の実施形態の角度検出装置１０では、ベース１０６上に固定されたカム１１と、このカム１１と接触してその姿勢が変位する従動子１２と、この従動子１２の変位量を検知するセンサ１３とを有する。そして、ベース１０６の回転量に応じて変化する従動子１２の変位量に基づき、ベース１０６の回転軸１１１のまわりの回転角度を検出するようになっている。
【００２６】
具体的構成においてカム１１は、円筒状の上端高さが漸増するように形成された傾斜カム面１１ａを有し、所謂エンドカムとして構成されるものであってよい。カム１１は回転軸１１１と同心に配置され、その内側にベルト巻取ユニット１００Ａが配置される。傾斜カム面１１ａは典型的には一定の傾斜角度で直線状に傾斜する、即ち線形（一次関数）に形成される。また、傾斜カム面１１ａの表面は摩擦係数が小さく、従って従動子１２との間の摩擦抵抗を可能な限り小さくする。
【００２７】
従動子１２は平板状に形成され、カム１１の半径方向に沿って配置される。また、従動子１２の一端（基端側）は、基台側に固定の支軸１４のまわりに回動可能（図４、矢印Ａ参照）に支持されると共に、その他端（先端側）は傾斜カム面１１ａに摺接するようになっている。この場合、従動子１２の先端が傾斜カム面１１ａの高さ最低部位に摺接するときに、図４のように従動子１２が水平となるように設定される。そして、従動子１２がこの水平状態から傾動する際、従動子１２の傾斜角度θをセンサ１３により検出するようになっている。
【００２８】
なお、従動子１２の基端側において、支軸１４の適所にスプリング等の弾機手段（図示せず）が装着される。このスプリング等の弾力により従動子１２をその傾斜状態から水平状態へ回動付勢するようにしている。この弾機手段の弾力は、従動子１２及び傾斜カム面１１ａ間の接触圧力が必要以上に大きくならないように設定し、両者間の円滑な相対作動を保証するものとする。
【００２９】
従動子１２には、その変位量（この実施形態では傾斜角度）を検知するセンサ１３が搭載される。センサ１３は所謂、傾斜センサ等を用いることができ、該傾斜センサを搭載する従動子１２の傾斜角度θを検出する。
【００３０】
ここで図５は、第２の実施形態における作用を模式的に示している。ここで、カム１１の半径をｒとし、また従動子１２の長さをｌとする。傾斜カム面１１ａの傾斜角度を一定とし、傾斜カム面１１ａの形状を展開して示すとｙ＝ｋｘで表される。ベース１０６の回転角度αに対して、従動子１２の傾斜角度θとすると、下記近似式が得られる。
ｓｉｎθ＝ｋｒα／ｌ
これよりベース１０６の回転角度は、下記式で近似することができる。
α＝ｌ・ｓｉｎθ／ｋｒ
【００３１】
第２の実施形態においてベース１０６の回転角度に応じて、従動子１２の傾斜角度が変化し、従動子１２の傾斜角度θをセンサ１３によって検出することでベース１０６の回転量を検出することができる。従って、第２の実施形態においてもベース１０６の回転角度を検出することにより、第１の実施形態と同様にベルト固定装置１００の牽引張力を適正に制御することができる。
【００３２】
なお、例えば図６に示したようにカム１１の傾斜カム面１１ａに対して、典型的には鉛直方向に当接する従動子１５を使用することも可能である。この場合、従動子１５の先端（下端）１５ａが傾斜カム面１１ａに弾接するようにし、従動子１５の上下動が例えばリニアゲージ等のセンサによって検出される。
【００３３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明による角度検出装置の第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態においても、車両試験装置の使用に際して試験車両を所定位置に固定するためのベルト固定装置に適用した例とする。
図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係る角度検出装置１０の構成例を示している。第３の実施形態において、前述の各実施形態の場合と同様に基台（ピットフロア１）基台とこの基台上に回転可能に支持されたベース１０６と間の回転角度を検出する。
【００３４】
第３の実施形態の角度検出装置１０では、ベース１０６上に固定されたカム１６と、このカム１６と接触して位置が変位する従動子１７と、この従動子１７の変位量を検知するセンサ１８とを有する。そして、ベース１０６の回転量に応じて変化する従動子１７の変位量に基づき、ベース１０６の回転軸１１１のまわりの回転角度を検出する。
【００３５】
具体的にはカム１６は、ベース１０６の回転軸１１１に関する半径距離が漸増するように形成された曲線カム面１６ａを有する。曲線カム面１６ａは、例えば回転軸１１１に関してインボリュート曲線（図７、平面視）をなすように形成される。この場合、ベルト巻取ユニット１００Ａはカム１６と干渉しないように上方へオフセットして配置される。また、曲線カム面１６ａの表面は摩擦係数が小さく、従って従動子１７との間の摩擦抵抗を可能な限り小さくする。
【００３６】
従動子１７は棒状に形成され、回転軸１１１と同心円の半径方向に配置される。従動子１７は基台側に固定のガイド１９によって、上記同心円の半径方向に往復動可能（図７、矢印Ｂ参照）に支持されると共に、曲線カム面１６ａに摺接して直動する。従動子１７の先端には、曲線カム面１６ａに接触する回転ローラ２０が取り付けられる。そして、この回転ローラ２０は曲線カム面１６ａ上を転動するようになっている。また、従動子１７はスプリング２１等の弾機手段によって、ガイド１９からカム１６側へ突出するように付勢されている。
【００３７】
センサ１８はガイド１９内に装着された、例えばリニアゲージ等によって構成される。第２の実施形態では、往復動する従動子１７の直動位置の変化量をセンサ１８により検出するようになっている。
【００３８】
第３の実施形態においてベース１０６の回転角度に応じて、従動子１７の曲線カム面１６ａに対する接触位置がインボリュート曲線に沿って変化し、これにより従動子１７の直動位置が変化し、従動子１２の位置の変化量を検知するセンサ１８によって検出することでベース１０６の回転量を検出することができる。従って、第３の実施形態においてもベース１０６の回転角度を検出することにより、第１の実施形態等と同様にベルト固定装置１００の牽引張力を適正に制御することができる。
【００３９】
（第４の実施の形態）
次に、本発明による角度検出装置の第４の実施形態を説明する。図９は、本発明の第４の実施形態に係る角度検出装置１０の構成例を示している。
第４の実施形態の角度検出装置１０では、ベース１０６上に固定されたピン（もしくはカム）２４と、このピン２４と接触してその姿勢が変位する従動子２２と、この従動子２２の変位量を検知するセンサ１３とを有する。そして、ベース１０６の回転量に応じて変化する従動子２２の変位量に基づき、ベース１０６の回転軸１１１のまわりの回転角度を検出するようになっている。
【００４０】
具体的構成においてピン２４は、ベース１０６の側方（半径方向）に突設され、ベース１０６と一体化して回動する。従動子２２は円弧状に形成され、ベース１０６の外周に沿って配置される。また、従動子２２の一端（基端側）は、基台側に固定の支軸２３のまわりに回動可能に支持されると共に、その底面はピン２４に摺接するようになっている。この場合、図９（ｂ）のように従動子２２の先端がピン２４に摺接するときに、従動子２２が水平となるように設定される。従動子２２がこの水平状態から傾動する際、従動子２２の傾斜角度θをセンサ１３により検出するようになっている。
【００４１】
本実施形態では、従動子２２の底面にはテーパが付されており、従動子２２の傾斜角度がそのままベース１０６の回転角度となるように設定されている。即ち、図示のように従動子２２の傾斜角度θのとき、ベース１０６の回転角度θとなる。
【００４２】
第４の実施形態によれば、従動子２２の傾斜角度から直ちにベース１０６の回転角度が分るので、角度算出のための計算式が不要となる。センサ１３の絶対位置（傾斜角度）で回転角度を把握できるため、仮りに電源ＯＦＦとなった場合でも検出データが消失することがない。更に、構成部品の加工等を簡略化し、結果的にコスト低減を図ることができる等の利点がある。
【００４３】
上述の実施形態では基台とベース１０６との間の角度検出の場合について説明したが、例えば同心に配置された２つの軸と軸の間の角度検出において本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の角度検出装置の第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の角度検出装置の第１の実施形態を示す側面図である。
【図３】本発明の角度検出装置の第２の実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の角度検出装置の第２の実施形態を示す側面図である。
【図５】本発明の角度検出装置の第２の実施形態における作用を説明するための図である。
【図６】本発明の角度検出装置の第２の実施形態における変形例を示す側面図である。
【図７】本発明の角度検出装置の第３の実施形態を示す平面図である。
【図８】本発明の角度検出装置の第３の実施形態を示す側面図である。
【図９】本発明の角度検出装置の第４の実施形態を示す平面図及び側面図である。
【図１０】機械装置類の例としての車両試験装置の構成例を示す平面図である。
【図１１】従来例に係るベルト固定装置の構成例を示す平面図及び側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  角度検出装置
１１，１６  カム
１１ａ  カム面
１２，１５，１７  従動子
１３，１８  センサ
１４  支軸
１９  ガイド
２０  回転ローラ
２１  スプリング
１００  ベルト固定装置
１００Ａ  ベルト巻取ユニット
１０２  モータ部
１０３  減速装置
１０４  巻取シャフト
１０５  ベルト
１０６  ベース
１０７  ガイド
１０８  支柱
１０９  リードスクリュ
１１０  ハンドル
１１１  回転軸
１１２  ベアリング
【図１】
2009122047.tif 000003
【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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【図７】
2009122047.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009122047.tif 000012
【図１１】
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