JP2006184158A - 試験装置および試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 緩衝器の使用環境に適した試験を行うことができる試験装置および試験方法を提供することである。
【解決手段】 緩衝器Ｄの一端ａに振動を与える加振機１を備え緩衝器Ｄが発生する減衰力を計測する試験装置において、緩衝器Ｄの他端ｂに荷重を与える荷重手段１０と、緩衝器Ｄに作用する荷重を検出する荷重検出手段３０とを備えているので、緩衝器Ｄの他端側が自由端となり振動可能となっているので、緩衝器Ｄの使用環境に適した試験を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、緩衝器の減衰力を計測する試験装置および試験方法の改良に関する。

従来、この種試験装置にあっては、緩衝器の一端に振動を与える加振機と、緩衝器の他端を固定支持する固定部材と、緩衝器の他端と固定部材との間に介装されるロードセルとを備えて構成されている。

そして、この試験装置では、緩衝器の一端に加振機で振動を与え、それによって緩衝器に作用する荷重、すなわち、減衰力を上記ロードセルで検出する試験方法が採用されている（特許文献１参照）。

なお、従来の試験装置および試験方法にあっては、緩衝器の他端側は固定部材で上下移動が規制されつつ固定され、また、試験中には、固定部材は不動とされている。
特開２００３−２８７５０号公報（段落番号００２７から００３０および００３９，図２）

したがって、上述した試験装置および試験方法にあっては、必ず緩衝器の他端が不動とされているのであるが、実際に車両等に搭載された緩衝器は、車体と車軸との間に介装され、車軸はおろか車体も振動しているので、緩衝器が一端側からのみ振動が与えられることはない。

すると、上記試験装置および試験方法では、緩衝器は一端側からのみ振動が与えられ他端側は不動とされているので、実際に緩衝器が使用される条件を満たした試験を行うことはできず、実際の使用環境に適した試験を行うことができなかった。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、緩衝器の使用環境に適した試験を行うことができる試験装置および試験方法を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の試験装置は、緩衝器の一端に振動を与える加振機を備え緩衝器が発生する減衰力を計測する試験装置において、緩衝器の他端に荷重を与える荷重手段と、緩衝器に作用する荷重を検出する荷重検出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の他の試験装置は、緩衝器の一端に振動を与える加振機を備え緩衝器が発生する減衰力を計測する試験装置において、緩衝器の他端に連結されるアクチュエータと、緩衝器に作用する荷重を検出する荷重検出手段とを備えたことを特徴とする試験装置。

さらに、本発明の試験方法は、緩衝器が発生する減衰力を計測する試験方法において、緩衝器の一端に加振機を連結し、緩衝器の他端に荷重手段により荷重を与え、加振機で緩衝器の一端に振動を与え、緩衝器に作用する荷重を検出することで減衰力を計測することを特徴とする。

また、本発明の他の試験方法は、緩衝器が発生する減衰力を計測する試験方法において、緩衝器の一端に加振機を連結し、加振機で緩衝器の一端に振動を与えるとともに緩衝器の他端にアクチュエータで荷重を与え、緩衝器に作用する荷重を検出することで減衰力を計測することを特徴とする。

そして、本発明のまたさらに他の試験方法は、緩衝器が発生する減衰力を計測する試験方法において、緩衝器の一端に加振機を連結し、加振機で緩衝器の一端に振動を与えるとともに緩衝器の他端にアクチュエータで振動を与え、緩衝器に作用する荷重を検出することで減衰力を計測することを特徴とする。

各請求項の本発明によれば、緩衝器の他端は、自由端となっており、緩衝器の他端側も振動可能なようになっているから、荷重手段またはアクチュエータによる荷重を車両におけるバネ上質量に見立てることができ、緩衝器を実際に車両に搭載した状態を同じ状態を作りだすことができる。

したがって、本発明の試験装置および試験方法では、従来不可能であった緩衝器の実際の使用環境に適した試験を行うことができるのである。

さらに、バネ上質量に見立てられる荷重を変えることができるので、バネ上質量の変化に対するサスペンションとしての緩衝器の減衰力特性を計測することも可能である。

また、請求項１１の試験方法によれば、緩衝器の他端は自由端となり、緩衝器の他端自体も振動可能なようになっているから、アクチュエータが与える振動をバネ上質量の振動に見立てることができ、緩衝器を実際に車両に搭載した状態を同じ状態を作りだすことができる。

以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。図１は、第１の実施の形態における試験装置を示す概念図である。図２は、第１の実施の形態の変形例における試験装置を示す概念図である。図３は、第２の実施の形態における試験装置を示す概念図である。

第１の実施の形態における試験装置の基本構造は、図１に示すように、加振機１と、緩衝器Ｄの他端に荷重を与える荷重手段１０と、緩衝器に作用する荷重を検出する荷重検出手段たるロードセル３０とを備えて構成されている。

他方、緩衝器Ｄは、一端側となるシリンダａと、シリンダａ内に摺動自在に挿入された図示しないピストンと、ピストンに連結されシリンダａ内に移動自在に挿入されたロッドｂとを備え、シリンダａ内には液体が充填されている。

また、緩衝器Ｄの一端となるシリンダａ端部には、アイ型ブラケットｃが、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂ端には、やはりアイ型ブラケットｄが夫々設けてある。

さらに、ロッドｂ端近傍には、上方側バネ受け２０が設けられ、また、シリンダａの側部には、下方側バネ受け２１が設けられ、この上方側バネ受け２０および下方側バネ受け２１との間には、バネ要素たるバネ２２が介装されている。

そして、加振機１は、緩衝器Ｄの一端に連結される連結部材２と、連結部材２を図中上下方向に駆動する駆動部３とを備えて構成され、基台Ｂに搭載されている。

具体的には、連結部材２は、駆動部３に連結される連結部５と、緩衝器Ｄのシリンダａ端に設けられたアイ型ブラケットｃ内に挿入される軸６とを有している。

なお、駆動部３は、詳しくは図示しないが、モータ、アクチュエータ等を有しており、上記連結部５を図中上下に振動させることができるようになっている。

具体的には、たとえば、駆動部３がモータを搭載する場合には、駆動部３は、モータと、モータの回転運動を連結部５の上下方向の直線運動に変換する運動変換機構と、モータの回転を減速して運動変換機構に伝達する減速装置とを備えて構成されればよく、運動変換機構としては、クランク機構、ラックピンニオン等を用いればよい。

また、駆動部３が直動型のアクチュエータを備えている場合には、直動される駆動側の部材を連結部５に直接的に連結するとしてもよい。

そして、加振機１は、制御装置８に通信可能に接続され、制御装置８からの指令によって、駆動部３を駆動制御できるようになっている。

転じて、荷重手段１０は、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂに荷重を与える円筒状の錘１１と、錘１１の外周側に摺接し錘１１の上下方向の移動のみを許容するガイド部材１２とを備えて構成されている。

また、錘１１の図中には、ロッドｂの端部に設けたアイ型ブラケットｄに連結可能なブラケット１３が取付けてあり、このブラケット１３を介して錘１１をロッドｂの端部に連結することが可能なようになっている。

そして、ブラケット１３は、アイ型ブラケットｄに連結される軸１４と、軸１４を保持する保持部材１５と、錘１１の下端に連結される保持部材１６と、保持部材１５と保持部材１６との間に介装された荷重検出手段たるロードセル３０とを有している。

なお、上記ロードセル３０は、ストロークセンサ７と同様に、制御装置８に接続されている。

また、荷重検出手段は、ロードセル３０に限られず、他の荷重を検出することができるセンサを用いることができる。

他方、ガイド部材１２は、錘１１が挿入されるガイド孔１７を備え、加振機１を搭載した基台Ｂに固定されており、上記ガイド孔１７は、加振機１に対向する位置に設けられている。

したがって、緩衝器Ｄを加振機１および錘１１に連結し、緩衝器Ｄに加振機１で振動を与え、緩衝器Ｄが伸縮したときに、錘１１が緩衝器Ｄの伸縮を妨げることはない。

さらに、加振機１と錘１１との間には、加振機１と錘１１の相対変位を検出するストロークセンサ７が設けられており、このストロークセンサ７は、加振機１を駆動制御する制御装置８に接続されている。

そして、制御装置８は、加振機１の駆動制御を行う一方、上記ストロークセンサ７およびロードセル３０から入力される電圧信号から緩衝器Ｄのストロークおよび緩衝器Ｄに作用している荷重を検知することができるようになっている。

なお、加振機１の振動の振幅については、制御装置８が加振機１を駆動する駆動指令から把握することができるようになっているが、別途、加振機１の振動の振幅を検出するストロークセンサを設けて、このストロークセンサが出力する電圧信号を制御装置８に入力して上記振幅を検知するようにしてもよい。

このように構成されて試験装置に、緩衝器Ｄを取付けるには、緩衝器Ｄの一端であるシリンダａ端部に設けたアイ型ブラケットｃに連結部材２の軸６を、緩衝器Ｄの他端であるロッドｂの端部に設けたアイ型ブラケットｄにブラケット１３の軸１４を夫々挿入し、軸６および軸１４の先端に施された螺子溝（付示せず）ナットＮを螺着する。

すると、試験装置に、緩衝器Ｄが上記加振機１と錘１１との間に介装された状態で取付けられる。

このとき、錘１１は、ガイド部材１２に設けたガイド孔１７でガイドされるので、緩衝器Ｄが転倒してしまう危険が回避され、試験装置のオペレータは安全に作業を行うことができる。

なお、上記ガイド部材１２を設けない場合には、加振機１に設けた連結部材２をシリンダａの端部を抱持できるようにしておいて緩衝器Ｄの転倒を防止してもよい。

ただし、通常、緩衝器Ｄが車両に搭載される際には、緩衝器Ｄと車軸あるいは車体との間に防振ゴムを介装されるので、精緻な試験を行う場合には、上記のようにガイド部材１２を設けるほうが好ましい。

そして、この試験装置に取付けられた緩衝器Ｄの減衰力を計測するには、加振機１を駆動して緩衝器Ｄのシリンダａに振動を与え、ストロークセンサ７およびロードセル３０が夫々検出した緩衝器Ｄの振幅と緩衝器に作用している荷重とを得る。

ここで、制御装置８は、上記ストロークセンサ７で検出したストロークとバネ２２のバネ定数とからバネ力を演算処理し、上記荷重からバネ力を減算して緩衝器Ｄの減衰力を得る。

また、制御装置８は、ストロークセンサ７で検出したストロークを微分してストローク速度を得ることができるように設定されており、これにより、この試験装置にあっては、緩衝器Ｄの減衰力特性を計測するだけでなく、バネ力を含めたサスペンションとしての性能の試験をも行うことができる。

このとき、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂは、ブラケット１３と錘１１が固定されているのみであり、ロッドｂは自由端となっているので、ロッドｂ自体も振動可能なようになっているから、錘１１を車両におけるバネ上質量に見立てることができ、緩衝器Ｄを実際に車両に搭載した状態を同じ状態を作りだすことができる。

したがって、上記試験装置および試験方法では、従来不可能であった緩衝器の実際の使用環境に適した試験を行うことができるのである。

さらに、バネ上質量に見立てられる錘１１の質量を変えることができるので、バネ上質量の変化に対するサスペンションとしての緩衝器Ｄの減衰力特性を計測することも可能である。

なお、本実施の形態では、バネ要素たるバネ２２を直接緩衝器Ｄに取付けて試験を行う場合を想定して説明したが、図２に示すように、加振機１と錘１１との間、具体的には、連結部材２とブラケット１３との間の緩衝器Ｄの外周側にバネを介装しておくようにしてもよい。

つぎに、第２の実施の形態における試験装置について説明する。この第２の実施の形態における試験装置は、第１の実施の形態における試験装置における荷重
手段１０に換えてアクチュエータ４０をガイド部材１２に固定して設けている点が、第１の実施の形態における試験装置とことなる。

以下、説明が重複するので、第１の実施の形態における試験装置と同様の部分については同一の符号を付するのみとして、異なる部分についてのみ説明することとする。

第１の実施の形態と異なる部分であるアクチュエータ４０は、シリンダ４１と、シリンダ４１内に摺動自在に挿入されたピストン４２と、ピストン４２に連結されてシリンダ４１に移動自在に挿入されるロッド４３と、シリンダ４１内にピストン４２で区画した二つの圧力室４４，４５と、流体圧源たるポンプ４６と、タンク４７と、流体圧源４６と一方の圧力室４４とを接続する通路４８と、タンク４７と他方の圧力室４５とを接続する通路４９と、各通路４８，４９の途中に設けられた方向切換弁５０とを備えて構成されている。

そして、このアクチュエータ４０は、ガイド部材１２のガイド孔１７内にシリンダ４１を挿入し固定することでガイド部材１２に対して不動な状態で取付けられている。

さらに、ロッド４３の先端には、第１の実施の形態と同様のブラケット１３が取付けられており、このブラケット１３を介してアクチュエータ４０は、緩衝器Ｄのロッドｂの端部に連結される。

なお、緩衝器Ｄのシリンダａは、第１の実施の形態と同様に加振機１の連結部材２に連結される。

また、方向切換弁５０は、一方の圧力室４４とポンプ４６を連通し他方の圧力室４５とタンク４７とを連通する連通ポジション５１と、他方の圧力室４５とポンプ４６とを連通し一方の圧力室４４とタンク４７とを連通する連通ポジション５２と、各通路４８，４９を遮断する遮断ポジション５３と、両端側に対向するように配置されるソレノイド５４，５５およびバネ５６，５７とを備えた３位置４ポート弁であって、一方のソレノイド５４に電流を印加すると、連通ポジション５１を、他方のソレノイド５５に電流を印加すると、連通ポジション５２と、両方のソレノイド５４，５５に電流を印加しない状態ではバネ５６，５７のバネ力により遮断ポジション５３に維持されるように設定され、上記各ソレノイド５４，５５は、制御装置８の制御下に置かれている。

さらに、通路４８の途中であって方向切換弁５０が設けられている部位とポンプ４６が設けられている部位との間とタンク４７とを接続するバイパス路５８が設けられており、このバイパス路５８の途中には、通路４８内の圧力をパイロット圧としたリリーフ弁５９が設けられている。

したがって、方向切換弁５０が遮断ポジション５３にある場合や、圧力室４４，４５内の圧力が許容される圧力以上となると、上記リリーフ弁５９が開弁してポンプ４６から吐出される液体をタンク４７へ逃がすことにより、確実にフェールセーフが行われるようになっている。

そして、この第２の実施の形態における試験装置にあっては、方向切換弁５０の切換制御によりアクチュエータ４０を駆動することができ、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂ側に荷重および振動を与えることができるようになっている。

すなわち、この第２の実施の形態における試験装置にあっては、ロッドｂに荷重を与えて試験することと、ロッドｂに振動を与えて試験することの２つの試験を行うことができる。

まず、荷重を与える試験方法について説明すると、アクチュエータ４０の一方の圧力室４４内の圧力と他方の圧力室４５内の圧力との差圧を方向切換弁５０の制御によりロッドｂに所定の荷重を負荷するように一定に保つ。

つづいて、加振機１でシリンダａに振動を与えるが、このとき、緩衝器Ｄが伸縮するのでアクチュエータ４０における一方の圧力室４４内の圧力と他方の圧力室４５内の圧力の差圧が上記一定に保たれるように方向切換弁５０が切換制御される。

なお、具体的な方向切換弁５０の切換制御にあっては、各圧力室４４，４５内の圧力を圧力センサ等で検出し、この検出された各圧力室４４，４５内の圧力の値をフィードバックとして制御装置８で方向切換弁５０の各ソレノイド５４，５５をフィードバック制御してやるようにすればよい。

すると、上記試験装置では、第１の実施の形態と同様に、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂに荷重を与えることができ、また、その荷重の調節は、上記一方の圧力室４４内の圧力と他方の圧力室４５内の圧力との差圧の調節によって容易に行うことができる。

したがって、アクチュエータ４０は、荷重を与えているだけであるので、第１の実施の形態の試験装置および試験方法と同様に、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂは自由端となり、ロッドｂ自体も振動可能なようになっているから、上記アクチュエータ４０が与える荷重をバネ上質量に見立てることができ、緩衝器Ｄを実際に車両に搭載した状態を同じ状態を作りだすことができる。

したがって、上記試験装置および試験方法では、従来不可能であった緩衝器の実際の使用環境に適した試験を行うことができるのである。

また、緩衝器Ｄを第２の実施の形態における試験装置へ取付ける際は、第１の実施の形態における試験装置のように、錘１１を持ち上げるなどの作業が不要となるので、試験作業が容易となり、さらに、錘１１が不要となるので、安全性も向上することになる。

他方、振動を与えて試験方法について説明すると、この場合、制御装置８は、アクチュエータ４０の方向切換弁５０の制御によりロッドｂに所定の振動を与えるように制御する。

つづいて、加振機１でシリンダａに振動を与えるが、このとき、たとえば、アクチュエータ４０側では、バネ質量が実車同様に振動している状況を実現するようにロッドｂを振動させるべく方向切換弁５０が切換制御される。

なお、具体的な方向切換弁５０の切換制御にあっては、この場合も、各圧力室４４，４５内の圧力を圧力センサ等で検出し、この検出された各圧力室４４，４５内の圧力の値をフィードバックとして制御装置８で方向切換弁５０の各ソレノイド５４，５５をフィードバック制御してやるようにすればよい。

すると、この場合、この試験装置および試験方法では、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂに実車同様の振動を与えることができ、また、その振動の調節は、上記方向切換弁５０の制御によって容易に行うことができる。

したがって、この場合にあっても、第１の実施の形態の試験装置および試験方法と同様に、緩衝器Ｄの他端となるロッドｂは自由端となり、ロッドｂ自体も振動可能なようになっているから、上記アクチュエータ４０が与える振動をバネ上質量の振動に見立てることができ、緩衝器Ｄを実際に車両に搭載した状態を同じ状態を作りだすことができる。

したがって、上記試験装置および試験方法では、従来不可能であった緩衝器の実際の使用環境に適した試験を行うことができるのである。

また、この第２の実施の形態における試験装置および試験方法にあっては、ロッドｂに振動を与える試験を行うことができるので、バネ要素たるバネ２２を設置せずに試験を行うこともできる点で有利となり、試験中にあっても荷重や振動を変化させることができるので、振動条件、バネ上質量条件の異なる緩衝器Ｄの減衰力計測および減衰力特性計測を連続的に行うことが可能となる。

また、アクチュエータ４０の駆動に際し、方向切換弁５０を用いているが、差圧制御によってもよいので、差圧制御弁を用いてアクチュエータ４０を駆動してもよい。

なお、上記したところでは、アクチュエータ４０を液圧型のアクチュエータとしているが、液圧型以外のアクチュエータを用いてもよく、また、緩衝器Ｄの他端に荷重を与えるのみであれば、たとえば、荷重手段として錘１１の換わりに内圧を変化可能なエアバネをガイド部材１２の下端とブラケット１３との間に介装するようにしてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

第１の実施の形態における試験装置を示す概念図である。 第１の実施の形態の変形例における試験装置を示す概念図である。 第２の実施の形態における試験装置を示す概念図である。

符号の説明

１ 加振機
２ 連結部材
３ 駆動部
５ 連結部
６，１４ 軸
８ 制御装置
１０ 荷重手段
１１ 錘
１２ ガイド部材
１３ ブラケット
１５，１６ 保持部材
１７ ガイド孔
２０ 上方側バネ受け
２１ 下方側バネ受け
２２ バネ要素たるバネ
３０ 荷重検出手段たるロードセル
４０ アクチュエータ４０
４１，ａ シリンダ
４２ ピストン
４３，ｂ ロッド
４４，４５ 圧力室
４６ 流体圧源たるポンプ
４７ タンク
４８，４９ 通路
５０ 方向切換弁
５１，５２ 方向切換弁における連通ポジション
５３ 遮断ポジション
５４，５５ ソレノイド
５６，５７ バネ
５８ バイパス路
５９ リリーフ弁
Ｂ 基台
Ｄ 緩衝器
Ｎ ナット
ｃ，ｄ アイ型ブラケット

Claims (13)

1. 緩衝器の一端に振動を与える加振機を備え緩衝器が発生する減衰力を計測する試験装置において、緩衝器の他端に荷重を与える荷重手段と、緩衝器に作用する荷重を検出する荷重検出手段とを備えたことを特徴とする試験装置。
2. 緩衝器の一端に振動を与える加振機を備え緩衝器が発生する減衰力を計測する試験装置において、緩衝器の他端に連結されるアクチュエータと、緩衝器に作用する荷重を検出する荷重検出手段とを備えたことを特徴とする試験装置。
3. アクチュエータは、緩衝器の他端に所定の荷重を与えることを特徴とする請求項２に記載の試験装置。
4. アクチュエータは、緩衝器の他端に振動を与えることを特徴とする請求項２または３に記載の試験装置。
5. アクチュエータは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、ピストンに連結されてシリンダに移動自在に挿入されるロッドと、シリンダ内にピストンで区画した二つの圧力室と、流体圧源と、タンクと、流体圧源と各圧力室とを接続する通路と、タンクと各圧力室とを接続する通路と、各通路の途中に設けられ一方の圧力室内の圧力と他方の圧力室内の圧力を制御する方向切換弁もしくは差圧制御弁とを備えていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の試験装置。
6. 荷重手段は錘であることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
7. 緩衝器の一端側もしくは加振機と荷重手段との間にバネ要素を介装したことを特徴とする請求項１または６に記載の試験装置。
8. 緩衝器の一端側もしくは加振機とアクチュエータとの間にバネ要素を介装したことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の試験装置。
9. 緩衝器が発生する減衰力を計測する試験方法において、緩衝器の一端に加振機を連結し、緩衝器の他端に荷重手段により荷重を与え、加振機で緩衝器の一端に振動を与え、緩衝器に作用する荷重を検出することで減衰力を計測することを特徴とする試験方法。
10. 緩衝器が発生する減衰力を計測する試験方法において、緩衝器の一端に加振機を連結し、加振機で緩衝器の一端に振動を与えるとともに緩衝器の他端にアクチュエータで荷重を与え、緩衝器に作用する荷重を検出することで減衰力を計測することを特徴とする試験方法。
11. 緩衝器が発生する減衰力を計測する試験方法において、緩衝器の一端に加振機を連結し、加振機で緩衝器の一端に振動を与えるとともに緩衝器の他端にアクチュエータで振動を与え、緩衝器に作用する荷重を検出することで減衰力を計測することを特徴とする試験方法。
12. 緩衝器の一端側もしくは加振機と荷重手段との間にバネ要素を介装したことを特徴とする請求項９に記載の試験方法。
13. 緩衝器の一端側もしくは加振機とアクチュエータとの間にバネ要素を介装したことを特徴とする請求項１０または１１に記載の試験方法。

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