JP2003524763A - 柔軟なアクチュエータを備えた荷重アッセンブリ - Google Patents
柔軟なアクチュエータを備えた荷重アッセンブリInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
- G01M5/005—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems
-
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Abstract
(57)【要約】
試験体(1、105)に荷重を印加するための荷重アッセンブリ(2、88)である。この荷重アッセンブリは、ばねを提供するための圧縮性流体(3)の容積を有する、容器(4、6、97、98)を含む。ボア(5、94)を備えたシリンダ(6、97)は、容器(4、6、97、98)に作動的に連結されている。ピストン(8、92)はボア(5、94)内で摺動自在であり、試験体(1、105)に作動的に連結されている。ボア(5、94)に流体的に連結されたバルブ(9、100)は、前記ボア(5、94)に流体を選択的に提供し、ピストンを変位させる。そして、制御装置(11、105)がバルブ(9、100)を制御し、ピストン(8、92)を無共鳴変位させる。
Description
【0001】
本発明は、選択された荷重を試験体に加えるのに使用される荷重アッセンブリ
に関する。更に詳細には、本発明は、大きな荷重を加えることができるけれども
乱れをもたらす入力運動に対して柔軟な荷重アッセンブリに関する。
に関する。更に詳細には、本発明は、大きな荷重を加えることができるけれども
乱れをもたらす入力運動に対して柔軟な荷重アッセンブリに関する。
【0002】
荷重アッセンブリは、一般的には、アクチュエータ、及び選択された力又はモ
ーメントをアクチュエータに加えるため、アクチュエータを試験体に連結する連
結エレメントを含む。液圧アクチュエータを使用する場合、大きな力を加えるこ
とができる。例えば、荷重アッセンブリは一般的に周知であり、自動車、トラッ
ク、オートバイ、飛行機、等又はこれらの部品に加えられる荷重をシミュレート
するために使用される。自動車、トラック、及びオートバイの場合には、荷重ア
ッセンブリは、道路又は他のコース上を走行する際に車輛に加わる荷重をシミュ
レートするために使用できる。
ーメントをアクチュエータに加えるため、アクチュエータを試験体に連結する連
結エレメントを含む。液圧アクチュエータを使用する場合、大きな力を加えるこ
とができる。例えば、荷重アッセンブリは一般的に周知であり、自動車、トラッ
ク、オートバイ、飛行機、等又はこれらの部品に加えられる荷重をシミュレート
するために使用される。自動車、トラック、及びオートバイの場合には、荷重ア
ッセンブリは、道路又は他のコース上を走行する際に車輛に加わる荷重をシミュ
レートするために使用できる。
【0003】
上文中に言及した荷重アッセンブリは、自動車等の試験体に加えられる力及び
モーメントをシミュレートするために大きな荷重を加えることができるけれども
、これまでシミュレートされてこなかった他の荷重が存在する。例えば、レース
カーは、レースカーが道路と接触した状態を維持するのを補助するために大きな
下向きの力を発生するように設計されたエアホイルを含む。しかしながら、この
下向きの力が存在する状態では、レースカーは、例えば前方にある別の自動車に
より及ぼされる空力学的ブランキング(blanking)によりシャシーの軌
道の急速な乱れが生じる場合があり、タイヤの摩擦限度でコーナリングを行うこ
とによる制動加速度及び遠心加速度によってレースカーのピッチが変化する。液
圧アクチュエータは、レースカーに及ぼされるダウンフォースの大きさをシミュ
レートする荷重を加えるのに好適であるが、アクチュエータは、これらの変位の
乱れが存在する場合には剛性過ぎる。換言すると、車輛の比較的高い周波数(例
えば2Hz以上)の入力速度の乱れ即ち変位について、アクチュエータ及び連結
構成要素は、一般的には、剛性連結体として作用する。
モーメントをシミュレートするために大きな荷重を加えることができるけれども
、これまでシミュレートされてこなかった他の荷重が存在する。例えば、レース
カーは、レースカーが道路と接触した状態を維持するのを補助するために大きな
下向きの力を発生するように設計されたエアホイルを含む。しかしながら、この
下向きの力が存在する状態では、レースカーは、例えば前方にある別の自動車に
より及ぼされる空力学的ブランキング(blanking)によりシャシーの軌
道の急速な乱れが生じる場合があり、タイヤの摩擦限度でコーナリングを行うこ
とによる制動加速度及び遠心加速度によってレースカーのピッチが変化する。液
圧アクチュエータは、レースカーに及ぼされるダウンフォースの大きさをシミュ
レートする荷重を加えるのに好適であるが、アクチュエータは、これらの変位の
乱れが存在する場合には剛性過ぎる。換言すると、車輛の比較的高い周波数(例
えば2Hz以上)の入力速度の乱れ即ち変位について、アクチュエータ及び連結
構成要素は、一般的には、剛性連結体として作用する。
【0004】
アクチュエータ及び試験体と直列に連結したコイルばねを使用することによっ
て、又は曲げビームアクチュエータを使用することによってアクチュエータを機
械的に柔軟にすることが周知であるが、これらの技術は、一般的には満足のいく
結果をもたらさない。多くの場合、コイルばねを圧縮して所望のばね率を発生す
るため、ストロークの長いアクチュエータが必要とされる。これにより、荷重ア
ッセンブリの有効作動範囲が制限される。更に、ばね率を大幅に変更するには機
械的なばねを交換することが必要になる。更に、ばねは、全負荷を加えるために
一杯に変形させなければならない。
て、又は曲げビームアクチュエータを使用することによってアクチュエータを機
械的に柔軟にすることが周知であるが、これらの技術は、一般的には満足のいく
結果をもたらさない。多くの場合、コイルばねを圧縮して所望のばね率を発生す
るため、ストロークの長いアクチュエータが必要とされる。これにより、荷重ア
ッセンブリの有効作動範囲が制限される。更に、ばね率を大幅に変更するには機
械的なばねを交換することが必要になる。更に、ばねは、全負荷を加えるために
一杯に変形させなければならない。
【0005】
従って、試験体に大きな荷重を加えることができるが、高周波数の入力の乱れ
に対して柔軟な改良負荷アッセンブリが必要とされている。
に対して柔軟な改良負荷アッセンブリが必要とされている。
【0006】
荷重を試験体に加えるための荷重アッセンブリは、ばねを提供するための所定
容積の圧縮性流体を収容した容器を含む。ボアを持つシリンダが容器に作動的に
連結されている。ピストンがボア内で摺動自在であり、このピストンは、試験体
に作動的に連結できる。ボアに流体的に連結された流れ制御バルブは、ピストン
を変位するため、ボアに流体を選択的に提供する。制御装置がバルブを制御し、
ピストンを無共鳴変位させる。
容積の圧縮性流体を収容した容器を含む。ボアを持つシリンダが容器に作動的に
連結されている。ピストンがボア内で摺動自在であり、このピストンは、試験体
に作動的に連結できる。ボアに流体的に連結された流れ制御バルブは、ピストン
を変位するため、ボアに流体を選択的に提供する。制御装置がバルブを制御し、
ピストンを無共鳴変位させる。
【0007】
一実施例では、容器は、所定容積の圧縮性ガスが入ったアキュムレータを含む
。別の実施例では、容器内の圧縮性液体の容積は、ボア内でのピストンの変位に
よって画成されたチャンバの最大容積に等しいか或いはそれ以上である。
。別の実施例では、容器内の圧縮性液体の容積は、ボア内でのピストンの変位に
よって画成されたチャンバの最大容積に等しいか或いはそれ以上である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は、試験体に荷重を加えるため、又は試験体に加わる荷重をシミュレー
トするためのアクチュエータアッセンブリに関する。本発明の特に有用な用途は
、レースカー1に作用するダウンフォースをシミュレートすることである。図1
及び図2を参照すると、荷重を試験体1(本発明ではレースカー)に加えるため
の荷重アッセンブリ2は、ばねを提供するための圧縮性流体3の容積を含む。例
示の実施例では、圧縮性流体3の容積は、ポート7を通してシリンダ6のボア5
に流体的に連結された容器4内に配置されている。しかしながら、当業者に理解
されるように、圧縮性流体3の容積は、ピストン8が届かないシリンダ5の一端
に配置できる。図3は、この実施例を概略に示す。
トするためのアクチュエータアッセンブリに関する。本発明の特に有用な用途は
、レースカー1に作用するダウンフォースをシミュレートすることである。図1
及び図2を参照すると、荷重を試験体1(本発明ではレースカー)に加えるため
の荷重アッセンブリ2は、ばねを提供するための圧縮性流体3の容積を含む。例
示の実施例では、圧縮性流体3の容積は、ポート7を通してシリンダ6のボア5
に流体的に連結された容器4内に配置されている。しかしながら、当業者に理解
されるように、圧縮性流体3の容積は、ピストン8が届かないシリンダ5の一端
に配置できる。図3は、この実施例を概略に示す。
【0009】
ピストン8はボア5内で摺動自在であり、試験体1に作動的に連結できる。ピ
ストン8及びボア5は、液圧式アクチュエータとして作動する。ボア5に流体的
に連結された流れ制御バルブ9は、液圧流体をボア5に選択的に提供し、ピスト
ン8を変位させる。制御装置11はコマンド入力13を受け取ってバルブ9を制
御し、ピストン8をボア5内でコマンド入力13に従って無共鳴変位する。荷重
アッセンブリ2は、試験体1に大きな力又はモーメント、例えば本明細書中で例
示したレースカーに加わるダウンフォース等を加えることができる。しかしなが
ら、荷重アッセンブリ2が試験体1の速度又は変位の乱れに対して柔軟であり、
圧縮性流体3の容積がばねとして作用するということも同様に重要である。一般
的には、従来技術の荷重アッセンブリで使用された液圧アクチュエータは、アク
チュエータの重量を軽減するため、ボア5(ボア5内のピストン8が届かない部
分)内の余分な流体の量を最少にする。ばねとして作用する追加の流体を含むこ
とは評価されなかった。米国特許第5,491,306号に開示の共鳴振動シス
テムでガスばねが使用されてきたけれども、無共鳴荷重アッセンブリ2内で所定
容積の圧縮性流体3を使用し、一般的には静的な即ち揺動を伴わない荷重を加え
ることは周知でない。
ストン8及びボア5は、液圧式アクチュエータとして作動する。ボア5に流体的
に連結された流れ制御バルブ9は、液圧流体をボア5に選択的に提供し、ピスト
ン8を変位させる。制御装置11はコマンド入力13を受け取ってバルブ9を制
御し、ピストン8をボア5内でコマンド入力13に従って無共鳴変位する。荷重
アッセンブリ2は、試験体1に大きな力又はモーメント、例えば本明細書中で例
示したレースカーに加わるダウンフォース等を加えることができる。しかしなが
ら、荷重アッセンブリ2が試験体1の速度又は変位の乱れに対して柔軟であり、
圧縮性流体3の容積がばねとして作用するということも同様に重要である。一般
的には、従来技術の荷重アッセンブリで使用された液圧アクチュエータは、アク
チュエータの重量を軽減するため、ボア5(ボア5内のピストン8が届かない部
分)内の余分な流体の量を最少にする。ばねとして作用する追加の流体を含むこ
とは評価されなかった。米国特許第5,491,306号に開示の共鳴振動シス
テムでガスばねが使用されてきたけれども、無共鳴荷重アッセンブリ2内で所定
容積の圧縮性流体3を使用し、一般的には静的な即ち揺動を伴わない荷重を加え
ることは周知でない。
【0010】
図2を再び参照すると、一実施例では、荷重アッセンブリ2は複動式単端サー
ボ液圧アクチュエータ12を含む。このアクチュエータは、枢着部16を通して
ベース14に枢着されている。アクチュエータ12のピストンロッド18は、枢
着部22を通してベルクランク20に枢着されている。ベルクランク20は、更
に、枢着部24を通してベース14に枢着されている。ベルクランク20は、荷
重アッセンブリ2にストロークゲインを提供し、連結ロッド27がベルクランク
20の遠位端に枢着部28を通して枢着されている。所望であれば、アクチュエ
ータ12をベルクランク20なしで試験体1に直接連結できる。
ボ液圧アクチュエータ12を含む。このアクチュエータは、枢着部16を通して
ベース14に枢着されている。アクチュエータ12のピストンロッド18は、枢
着部22を通してベルクランク20に枢着されている。ベルクランク20は、更
に、枢着部24を通してベース14に枢着されている。ベルクランク20は、荷
重アッセンブリ2にストロークゲインを提供し、連結ロッド27がベルクランク
20の遠位端に枢着部28を通して枢着されている。所望であれば、アクチュエ
ータ12をベルクランク20なしで試験体1に直接連結できる。
【0011】
バルブ9を作動する制御装置11に力のフィードバックを提供する。力のフィ
ードバックは、アクチュエータ12及び試験体1の荷重経路に配置されたロード
セル32によって提供できる。図示の実施例では、ロードセル32は、連結ロッ
ド27の試験体1に近い方の端部に配置されている。ロードセル32は、試験体
1に加えられた軸線方向力を表示する制御装置40に荷重即ち力のフィードバッ
クを提供する。制御装置40はロードセル32から出力信号を受け取り、試験体
1に加えられるべき所望の力に基づいてバルブ9(代表的には、サーボバルブ)
を制御し、ピストン8をアクチュエータ12内でこれに従って変位させる。制御
装置40は、ロードセル32からの直接フィードバックに関して作動する。所望
であれば、加速度計(図示せず)をロードセル32に組み込むことができる。加
速度計により、サーボバルブ9を先行駆動し、試験体1の運動(荷重制御ループ
に対する乱れ)についての補償を補助できる。別の実施例では、ボア5内でのピ
ストン8の各側の対応する圧力を計測し、加えられた力の量を決定する圧力セン
サ33によって力のフィードバックを提供できる。
ードバックは、アクチュエータ12及び試験体1の荷重経路に配置されたロード
セル32によって提供できる。図示の実施例では、ロードセル32は、連結ロッ
ド27の試験体1に近い方の端部に配置されている。ロードセル32は、試験体
1に加えられた軸線方向力を表示する制御装置40に荷重即ち力のフィードバッ
クを提供する。制御装置40はロードセル32から出力信号を受け取り、試験体
1に加えられるべき所望の力に基づいてバルブ9(代表的には、サーボバルブ)
を制御し、ピストン8をアクチュエータ12内でこれに従って変位させる。制御
装置40は、ロードセル32からの直接フィードバックに関して作動する。所望
であれば、加速度計(図示せず)をロードセル32に組み込むことができる。加
速度計により、サーボバルブ9を先行駆動し、試験体1の運動(荷重制御ループ
に対する乱れ)についての補償を補助できる。別の実施例では、ボア5内でのピ
ストン8の各側の対応する圧力を計測し、加えられた力の量を決定する圧力セン
サ33によって力のフィードバックを提供できる。
【0012】
図1及び図2に示す実施例では、圧縮性流体3及び容器4の容積は、アキュム
レータ(本明細書中下文において参照番号4によって示す)を構成し、少なくと
も一つのアキュムレータが、複動式アクチュエータ12を形成するチャンバの各
々に流体的に連結されている。この実施例では、9のところに二つのサーボバル
ブが示してあり、四つのアキュムレータが設けられている。上述のように、圧縮
性流体3の容積(ここではアキュムレータ4である)は、この容積がない場合に
実質的に剛性のアクチュエータにばね効果を導入する。各アキュムレータ4は、
圧縮性流体(代表的には、窒素等のガス)の第1部分45、及びガスと比べて実
質的に非圧縮性の液体で充填された第2部分47を含む。各アキュムレータの第
2部分47はボア5に流体的に連結されている。一般的には、各アキュムレータ
4には、ガス及び流体を分離された状態に維持するためのダイヤフラム49(又
はピストン等の等価の分離装置)が設けられている。
レータ(本明細書中下文において参照番号4によって示す)を構成し、少なくと
も一つのアキュムレータが、複動式アクチュエータ12を形成するチャンバの各
々に流体的に連結されている。この実施例では、9のところに二つのサーボバル
ブが示してあり、四つのアキュムレータが設けられている。上述のように、圧縮
性流体3の容積(ここではアキュムレータ4である)は、この容積がない場合に
実質的に剛性のアクチュエータにばね効果を導入する。各アキュムレータ4は、
圧縮性流体(代表的には、窒素等のガス)の第1部分45、及びガスと比べて実
質的に非圧縮性の液体で充填された第2部分47を含む。各アキュムレータの第
2部分47はボア5に流体的に連結されている。一般的には、各アキュムレータ
4には、ガス及び流体を分離された状態に維持するためのダイヤフラム49(又
はピストン等の等価の分離装置)が設けられている。
【0013】
一般的には、アクチュエータ12及びアキュムレータは、オイルコラムのコン
プライアンスを数桁増大させることによって、サーボバルブ9が最大帯域幅荷重
制御サーボモードで、ロードセル制御装置を移動する必要にも拘わらず、入力イ
ンピーダンスが未知の試験体1に作動を加えることができるように作動する。こ
の技術は、優先的コンプライアンスを発生し、これによりオイルコラムの許容可
能な制御ループゲインを有効制御変数にする。好ましい実施例では、アクチュエ
ータ12の摩擦が最少であり且つピストンロッド及びリンク(ベルクランク20
及び連結ロッド27)の質量が最少の場合にピストン8のところで発生した制御
された荷重は、外乱速度に拘わらず、ロードセル32のところでの荷重でもある
。サーボバルブの作用が全くない場合でも、取り付け点の試験体1に対するばね
率及び質量の大きさは、従来の荷重制御アクチュエータによって期待されるより
も数桁小さい。
プライアンスを数桁増大させることによって、サーボバルブ9が最大帯域幅荷重
制御サーボモードで、ロードセル制御装置を移動する必要にも拘わらず、入力イ
ンピーダンスが未知の試験体1に作動を加えることができるように作動する。こ
の技術は、優先的コンプライアンスを発生し、これによりオイルコラムの許容可
能な制御ループゲインを有効制御変数にする。好ましい実施例では、アクチュエ
ータ12の摩擦が最少であり且つピストンロッド及びリンク(ベルクランク20
及び連結ロッド27)の質量が最少の場合にピストン8のところで発生した制御
された荷重は、外乱速度に拘わらず、ロードセル32のところでの荷重でもある
。サーボバルブの作用が全くない場合でも、取り付け点の試験体1に対するばね
率及び質量の大きさは、従来の荷重制御アクチュエータによって期待されるより
も数桁小さい。
【0014】
図4を更に参照すると、最少摩擦アクチュエータ12を提供するため、静圧ベ
アリング52及び54がピストン8及び端キャップ58の夫々に設けられている
。ピストンベアリング52は、ピストン8の中央に設けられた溝57及びポート
を通してドレンするように通気されている。このオイルは、ピストンロッドドレ
ン漏れ及び減圧バルブドレン漏れに集められ、参照番号60を附したエラストマ
ーホースで収集箇所に運ばれる。
アリング52及び54がピストン8及び端キャップ58の夫々に設けられている
。ピストンベアリング52は、ピストン8の中央に設けられた溝57及びポート
を通してドレンするように通気されている。このオイルは、ピストンロッドドレ
ン漏れ及び減圧バルブドレン漏れに集められ、参照番号60を附したエラストマ
ーホースで収集箇所に運ばれる。
【0015】
上述のように、最小質量もまた所望である。好ましい実施例では、ベルクラン
ク20がアルミニウム等の軽量で強い材料で製作されるのに対し、連結ロッド2
7はカーボンファイバで製作できる。ピストン8及び関連したピストンロッド1
8等のアクチュエータ12の内部構成要素は鋼から製作できる。結果的に得られ
たアッセンブリは、低慣性アッセンブリを提供する。
ク20がアルミニウム等の軽量で強い材料で製作されるのに対し、連結ロッド2
7はカーボンファイバで製作できる。ピストン8及び関連したピストンロッド1
8等のアクチュエータ12の内部構成要素は鋼から製作できる。結果的に得られ
たアッセンブリは、低慣性アッセンブリを提供する。
【0016】
圧縮性流体3の容積を使用することによって、アクチュエータ12内にばね構
成要素が存在し、外部に連結されるのでない。ばね構成要素は、実際に撓む幾つ
かの脚部を提供する。アクチュエータ12のコンプライアンスは、1785.8
0kg/cm(10000lb/in)以下である。別の好ましい実施例では、
アクチュエータ12のコンプライアンスは178.58kg/cm(1000l
b/in)以下である。更に別の好ましい実施例では、アクチュエータ12のコ
ンプライアンスは71.43kg/cm(400lb/in)以下である。図3
に示すように、アキュムレータの各々を液体ばねとして使用される大きな閉鎖さ
れたオイル容積に代えることができるということに着目しなければならない。し
かしながら、アキュムレータを使用した場合、その内部の予備装填圧力を調節す
ることによって、アクチュエータ12のコンプライアンスを容易に変化させるこ
とができる。
成要素が存在し、外部に連結されるのでない。ばね構成要素は、実際に撓む幾つ
かの脚部を提供する。アクチュエータ12のコンプライアンスは、1785.8
0kg/cm(10000lb/in)以下である。別の好ましい実施例では、
アクチュエータ12のコンプライアンスは178.58kg/cm(1000l
b/in)以下である。更に別の好ましい実施例では、アクチュエータ12のコ
ンプライアンスは71.43kg/cm(400lb/in)以下である。図3
に示すように、アキュムレータの各々を液体ばねとして使用される大きな閉鎖さ
れたオイル容積に代えることができるということに着目しなければならない。し
かしながら、アキュムレータを使用した場合、その内部の予備装填圧力を調節す
ることによって、アクチュエータ12のコンプライアンスを容易に変化させるこ
とができる。
【0017】
幾つかの用途では、液圧始動時に不安定性が生じることがある。詳細には、ア
キュムレータは、始動時に空になってしまうために制御ループのゲインが非常に
高くなる場合がある。減圧バルブ72及びチェックバルブ70(図4参照)をバ
ルブ9の各制御ポートに加え、システム圧力が低い場合でも優先的流れを制御ポ
ートに送出することにより、この問題点が緩和される。更に、チェックバルブ7
0が提供する優先的流れにより、制御ポートの圧力が動的プログラムで過度に低
くならないようにする。減圧バルブ72は、制御ポートを選択された最小圧力ま
で上昇し、この圧力を維持する。代表的には、減圧バルブ72は、アキュムレー
タ4の予備装填圧力よりも僅かに高い圧力に設定される。
キュムレータは、始動時に空になってしまうために制御ループのゲインが非常に
高くなる場合がある。減圧バルブ72及びチェックバルブ70(図4参照)をバ
ルブ9の各制御ポートに加え、システム圧力が低い場合でも優先的流れを制御ポ
ートに送出することにより、この問題点が緩和される。更に、チェックバルブ7
0が提供する優先的流れにより、制御ポートの圧力が動的プログラムで過度に低
くならないようにする。減圧バルブ72は、制御ポートを選択された最小圧力ま
で上昇し、この圧力を維持する。代表的には、減圧バルブ72は、アキュムレー
タ4の予備装填圧力よりも僅かに高い圧力に設定される。
【0018】
図5を参照すると、始動時の不安定性を更になくすため、主供給圧力が選択閾
値以下である場合にはいつでも、制御装置11からサーボバルブ9のコイル73
への制御電流(参照番号71で示す)の幾つかを平行な抵抗器74を通して分路
できる。例えば、選択された閾値は、通常の作動圧力の2/3であるのがよい。
圧力スイッチ76が、抵抗器74を通る分路を制御する。
値以下である場合にはいつでも、制御装置11からサーボバルブ9のコイル73
への制御電流(参照番号71で示す)の幾つかを平行な抵抗器74を通して分路
できる。例えば、選択された閾値は、通常の作動圧力の2/3であるのがよい。
圧力スイッチ76が、抵抗器74を通る分路を制御する。
【0019】
アクチュエータ12は、液圧停止時に、アキュムレータ4内の圧力により大き
な制御されていない力を一時的に発生する場合がある。図4を再度参照すると、
各作動アキュムレータ内に捕捉されたオイルのポートを制御するための減衰経路
を設けることができる。図示の実施例では、減衰経路は、チェックバルブ78の
追加の組によって、各制御ポートからシステム圧力ラインまで提供される。かく
して、圧力ラインが通気されている場合にはいつでも、アキュムレータ4もまた
通気される。
な制御されていない力を一時的に発生する場合がある。図4を再度参照すると、
各作動アキュムレータ内に捕捉されたオイルのポートを制御するための減衰経路
を設けることができる。図示の実施例では、減衰経路は、チェックバルブ78の
追加の組によって、各制御ポートからシステム圧力ラインまで提供される。かく
して、圧力ラインが通気されている場合にはいつでも、アキュムレータ4もまた
通気される。
【0020】
図3の実施例では、液圧流体の圧縮性によってばねが提供される。上述のよう
に、追加の流体容積がばねを提供し、追加の流体3をボア5内のそのいずれかの
端部に又は両端部に配置でき、又はボア5に流体的に連結された容器内に配置で
きる。一般的には、追加の流体の容積は、ボア5内にピストン8の移動によって
画成されるチャンバの最大容積と等しいか或いはそれ以上である。別の好ましい
実施例では、追加の流体の容積は、ボア5内でのピストン8の移動により画成さ
れるチャンバの最大容積の少なくとも2倍である。別の好ましい実施例では、追
加の流体の容積は、ボア5内でのピストン8の移動により画成されるチャンバの
最大容積の少なくとも5倍である。更に別の好ましい実施例では、追加の流体の
容積は、ボア5内でのピストン8の移動により画成されるチャンバの最大容積の
少なくとも10倍である。幾つかの用途では、図3で提供されたような液体ばね
が好ましい。これは、液体ばねが、一般的には、図2のガスばねよりも線型であ
るためである。液体ばねのばね率は、一般的には、変化するシリンダポート圧力
に関して更に一定である。
に、追加の流体容積がばねを提供し、追加の流体3をボア5内のそのいずれかの
端部に又は両端部に配置でき、又はボア5に流体的に連結された容器内に配置で
きる。一般的には、追加の流体の容積は、ボア5内にピストン8の移動によって
画成されるチャンバの最大容積と等しいか或いはそれ以上である。別の好ましい
実施例では、追加の流体の容積は、ボア5内でのピストン8の移動により画成さ
れるチャンバの最大容積の少なくとも2倍である。別の好ましい実施例では、追
加の流体の容積は、ボア5内でのピストン8の移動により画成されるチャンバの
最大容積の少なくとも5倍である。更に別の好ましい実施例では、追加の流体の
容積は、ボア5内でのピストン8の移動により画成されるチャンバの最大容積の
少なくとも10倍である。幾つかの用途では、図3で提供されたような液体ばね
が好ましい。これは、液体ばねが、一般的には、図2のガスばねよりも線型であ
るためである。液体ばねのばね率は、一般的には、変化するシリンダポート圧力
に関して更に一定である。
【0021】
図6及び図7は、回転アクチュエータ90を含む荷重アッセンブリ88を概略
に示す。回転アクチュエータ90は、上文中に説明したリニアアクチュエータ1
2と同様に液圧によって作動し、シリンダ97のチャンバ又はボア94内で移動
自在のピストン又はベーン92を含む。例示の実施例では、短いポート99を通
してボア94に流体的に連結された容器98内に所定容積の圧縮性流体96が配
置されている。しかしながら、当業者には明らかなように、圧縮性流体96の容
積は、回転アクチュエータ90内に、ピストン又はベーン92が届かない端部の
ボア94内に配置できる。
に示す。回転アクチュエータ90は、上文中に説明したリニアアクチュエータ1
2と同様に液圧によって作動し、シリンダ97のチャンバ又はボア94内で移動
自在のピストン又はベーン92を含む。例示の実施例では、短いポート99を通
してボア94に流体的に連結された容器98内に所定容積の圧縮性流体96が配
置されている。しかしながら、当業者には明らかなように、圧縮性流体96の容
積は、回転アクチュエータ90内に、ピストン又はベーン92が届かない端部の
ボア94内に配置できる。
【0022】
ピストン92は、ボア94内で摺動自在であり、第1試験体(図示せず)に作
動的に連結できる。ボア94に流体的に連結されたバルブ100は、流体をボア
94に選択的に提供し、ピストン92を変位させる。制御装置102は、コマン
ド入力103を受け取り、バルブ100を制御し、ピストン92をボア94内で
無共鳴変位させる。ロードセル107によってフィードバックを提供できる。回
転アクチュエータ90は、試験体105に大きな力又はモーメントを加えること
ができるが、試験体105の入力速度又は変位の乱れに対して柔軟であり、圧縮
性流体96の容積はばねとして作用する。入力の乱れを図6の109で概略に示
す。好ましくは、最小質量(即ち低慣性)ピストン92及び出力シャフト111
を使用する。
動的に連結できる。ボア94に流体的に連結されたバルブ100は、流体をボア
94に選択的に提供し、ピストン92を変位させる。制御装置102は、コマン
ド入力103を受け取り、バルブ100を制御し、ピストン92をボア94内で
無共鳴変位させる。ロードセル107によってフィードバックを提供できる。回
転アクチュエータ90は、試験体105に大きな力又はモーメントを加えること
ができるが、試験体105の入力速度又は変位の乱れに対して柔軟であり、圧縮
性流体96の容積はばねとして作用する。入力の乱れを図6の109で概略に示
す。好ましくは、最小質量(即ち低慣性)ピストン92及び出力シャフト111
を使用する。
【0023】
上文中に説明したリニアアクチュエータと同様に、圧縮性流体96の容積は、
液圧オイル等の比較的低圧縮性の流体からガス等の圧縮性流体96の容積を分離
するダイヤフラム又はピストンを持つアキュムレータを構成できる。変形例でも
、圧縮性流体の容積は、図示のように、余分の液圧流体をボア94又は流体的に
連結された容器98内に含む。一般的には、追加の流体の容積は、ボア94内で
のピストン92の移動によって画成されたチャンバの最大容積と等しいか或いは
それ以上である。別の実施例では、追加の流体の容積は、ボア94内でのピスト
ン92の移動によって画成されたチャンバの最大容積の2倍、5倍、又は10倍
である。
液圧オイル等の比較的低圧縮性の流体からガス等の圧縮性流体96の容積を分離
するダイヤフラム又はピストンを持つアキュムレータを構成できる。変形例でも
、圧縮性流体の容積は、図示のように、余分の液圧流体をボア94又は流体的に
連結された容器98内に含む。一般的には、追加の流体の容積は、ボア94内で
のピストン92の移動によって画成されたチャンバの最大容積と等しいか或いは
それ以上である。別の実施例では、追加の流体の容積は、ボア94内でのピスト
ン92の移動によって画成されたチャンバの最大容積の2倍、5倍、又は10倍
である。
【0024】
本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、形態及び詳細について、本発
明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更を行うことができるということは
当業者には理解されよう。更に、一つの荷重アッセンブリを使用する実施例を例
示したけれども、試験システムで複数の荷重アッセンブリを使用できるというこ
とは理解されるべきである。例えば、試験車輛の各スピンドルを支持し且つ荷重
を加える試験システムの中央に置いた車輛に作用を加えるために複数の荷重アッ
センブリを使用できる。
明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更を行うことができるということは
当業者には理解されよう。更に、一つの荷重アッセンブリを使用する実施例を例
示したけれども、試験システムで複数の荷重アッセンブリを使用できるというこ
とは理解されるべきである。例えば、試験車輛の各スピンドルを支持し且つ荷重
を加える試験システムの中央に置いた車輛に作用を加えるために複数の荷重アッ
センブリを使用できる。
【図1】 本発明の荷重アッセンブリの概略図である。
【図2】 荷重アッセンブリの概略図である。
【図3】 荷重アッセンブリの第2実施例の概略図である。
【図4】 制御システムの概略図である。
【図5】 サーボバルブの回路図である。
【図6】 荷重アッセンブリの第3実施例の概略図である。
【図7】 図6の7−7線に沿った荷重アッセンブリの断面図である。
1 レースカー(試験体) 2 荷重アッセンブリ
3 圧縮性流体 4 アキュムレータ
5 ボア 6 シリンダ
7 ポート 8 ピストン
9 バルブ 11 制御装置
13 コマンド入力
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),DE,GB,J
P
Claims (23)
- 【請求項1】 試験体に荷重を印加するための荷重アッセンブリにおいて、
前記荷重アッセンブリは、 圧縮性流体の容積と、チャンバを前記圧縮性流体の容積から分離するダイヤフ
ラムを含む、アキュムレータと、 実質的に非圧縮性の流体で充填されたボアと、前記ボアに開放したポートを有
し、前記ポートが前記アキュムレータの前記チャンバに流体的に連結された、シ
リンダと、 前記ボア内で摺動自在で、かつ、前記試験体に作動的に連結可能な、ピストン
と、 非圧縮性流体を前記ボアに選択的に提供して前記ピストンを変位させるように
、前記ボアに流体的に連結された、バルブと、 前記バルブを制御し、前記ピストンを無共鳴変位させる制御装置と、 を含む、試験体に荷重を印加するための荷重アッセンブリ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重アッ
センブリは、更に、圧縮性流体の容積と、チャンバを前記圧縮性流体の容積から
分離するダイヤフラムを含む、第2アキュムレータを備え、前記チャンバは、前
記ピストンの最初に言及した前記ポートとは反対側で前記ボアに開放した第2ポ
ートに流体的に連結され、前記バルブは、前記ピストンを両方向に選択的に変位
させるため、前記ボアに流体的に連結された、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項3】 請求項2に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重アッ
センブリは、更に、前記試験体に加えられる荷重を計測し、前記荷重を示す信号
を制御装置に提供するため、前記ピストンから前記試験体までの荷重経路に作動
的に連結されたロードセルを有する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項4】 請求項3に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重アッ
センブリは、前記ピストンの両側に作用する圧力を示す信号を前記制御装置に提
供するため、前記ピストンの両側で前記チャンバに作動的に連結された圧力検出
装置を有する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項5】 請求項2に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重アッ
センブリは、 前記ピストンに枢着されたベルクランクと、 第1端部が前記ベルクランクに枢着され、かつ、第2端部が試験体に連結可能
な、ストラットと、 を有する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項6】 請求項5に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重アッ
センブリは、前記試験体に加えられる荷重を計測し、前記荷重を示す信号を制御
装置に提供するため、前記ピストンから前記試験体までの荷重経路に作動的に連
結されたロードセルを有する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項7】 請求項2に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重アッ
センブリは、選択された最小圧力が前記ピストンの各側に加わった状態を維持す
るため、前記ボアに流体的に連結された圧力レギュレータを有する、前記荷重ア
ッセンブリ。 - 【請求項8】 請求項7に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記圧力レギ
ュレータは、前記ピストンの一方の側で前記ボアに流体的に連結された第1チェ
ックバルブと、前記ピストンの他方の側で前記ボアに流体的に連結された第2チ
ェックバルブを含む、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項9】 請求項8に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重アッ
センブリは、更に、前記ピストンの一方の側で前記ボアに流体的に連結された第
3チェックバルブと、前記ピストンの他方の側で前記ボアに流体的に連結された
第4チェックバルブを有する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項10】 請求項1に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記ピスト
ンとボアはリニアアクチュエータを構成する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項11】 請求項1に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記ピスト
ンとボアは回転アクチュエータを構成する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項12】 荷重を試験体に加えるための荷重アッセンブリにおいて、
前記荷重アッセンブリは、 圧縮性流体の容積と、 前記圧縮性流体の容積に流体的に連結されたボアを有するシリンダと、 前記ボア内で摺動自在で、かつ、前記試験体に作動的に連結可能な、ピストン
であって、前記圧縮性流体の容積は、少なくとも、前記ボア内での前記ピストン
の移動によって画成されるチャンバの最大容積に等しいように構成された、前記
ピストンと、 流体を前記ボアに選択的に提供して前記ピストンを変位させるため、前記ボア
に流体的に連結された、バルブと、 前記バルブを制御し、前記ピストンを無共鳴変位させる制御装置と、 を含む、荷重を試験体に加えるための荷重アッセンブリ。 - 【請求項13】 請求項12に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記圧縮
性流体の容積が前記ボア内に配置された、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項14】 請求項12に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記流動
の容積は、前記ボアにポートを介して流体的に連結された容器の、チャンバ内に
配置されている、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項15】 請求項14に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記荷重
アッセンブリは、更に、前記圧縮性流体の容積で充填された第2チャンバを有す
る第2容器を含み、前記第2チャンバは、前記ピストンの最初に言及した前記ポ
ートとは反対側で前記ボアに開放した第2ポートに流体的に連結され、かつ、前
記ボア内での前記ピストンの移動によって画成された、チャンバの、最大容積に
、少なくとも等しく構成され、前記バルブは、前記ピストンを両方向に選択的に
変位するため、前記ボアに流体的に連結された、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項16】 請求項15に記載の荷重アッセンブリにおいて、最初に言
及した前記容器の最初に言及した前記チャンバは、前記ボア内における前記ピス
トンの移動によって画成され、かつ、最初に言及したポートの開口部に流体的に
連結された、チャンバの、最大容積の少なくとも5倍であり、第2容器の第2チ
ャンバは、前記ボア内での前記ピストンの移動によって画成され、かつ、第2ポ
ート開口部に流体的に連結された、チャンバの、最大容積の少なくとも2倍であ
る、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項17】 請求項16に記載の荷重アッセンブリにおいて、最初に言
及した前記容器の最初に言及した前記チャンバは、前記ボア内での前記ピストン
の移動によって画成され、かつ、最初に言及した前記ポートの開口部に流体的に
連結された、チャンバの、最大容積の少なくとも5倍であり、第2容器の第2チ
ャンバは、前記ボア内での前記ピストンの移動によって画成され、かつ、第2ポ
ートの開口部に流体的に連結された、チャンバの、最大容積の少なくとも10倍
である、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項18】 請求項17に記載の荷重アッセンブリにおいて、最初に言
及した前記容器の最初に言及した前記チャンバは、前記ボア内での前記ピストン
の移動によって画成され、かつ、最初に言及した前記ポートの開口部に流体的に
連結された、チャンバの、最大容積の少なくとも10倍であり、第2容器の第2
チャンバは、前記ボア内での前記ピストンの移動によって画成され、かつ、第2
ポート開口部に流体的に連結された、チャンバの、最大容積の少なくとも10倍
である、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項19】 試験体に荷重を加えるための荷重アッセンブリにおいて、
前記荷重アッセンブリは、 圧縮性流体の容積と、チャンバを前記圧縮性流体の容積から分離するダイヤフ
ラムを含む、アキュムレータと、 ばねを提供するための圧縮性流体の容積を有する、容器手段と、 前記容器手段に流体的に、かつ、作動的に連結された、ポートを有する、ボア
を備えたシリンダと、 前記ボア内で摺動自在で、かつ、前記試験体に作動的に連結可能な、ピストン
と、 前記ボアに選択的に流体を提供して前記ピストンを変位させるため、前記ボア
に流体的に連結されたバルブと、 前記バルブを制御し、前記ピストンを無共鳴変位させる、制御装置と、 を有する、荷重アッセンブリ。 - 【請求項20】 請求項19に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記容器
手段は前記ボアの一部を構成する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項21】 請求項20に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記容器
手段はアキュムレータを構成する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項22】 請求項19に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記ピス
トンとボアはリニアアクチュエータを構成する、前記荷重アッセンブリ。 - 【請求項23】 請求項19に記載の荷重アッセンブリにおいて、前記ピス
トンとボアは回転アクチュエータを構成する、前記荷重アッセンブリ。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10837298P | 1998-11-13 | 1998-11-13 | |
US60/108,372 | 1998-11-13 | ||
US09/438,010 | 1999-11-10 | ||
PCT/US1999/026597 WO2000029825A1 (en) | 1998-11-13 | 1999-11-10 | Loading assembly having a soft actuator |
US09/438,010 US6457369B1 (en) | 1998-11-13 | 1999-11-10 | Loading assembly having a soft actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003524763A true JP2003524763A (ja) | 2003-08-19 |
Family
ID=26805831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000582779A Pending JP2003524763A (ja) | 1998-11-13 | 1999-11-10 | 柔軟なアクチュエータを備えた荷重アッセンブリ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6457369B1 (ja) |
JP (1) | JP2003524763A (ja) |
DE (1) | DE19983753T1 (ja) |
GB (1) | GB2359370B (ja) |
WO (1) | WO2000029825A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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