JP2013036835A - 自転車試験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイナモメータ2、自転車のクランク軸を回転駆動する自転車駆動装置3、自転車の前輪を固定する自転車前部支持装置4、制御装置5とを備える。ダイナモメータ2は、自転車の後輪が載置されるローラ23と、軸トルク計22と、軸トルク計22を介してローラ23を駆動するモータ21とを備える。自転車前部支持装置4は、自転車の前輪に連結する連結部の位置を、自転車の後輪とローラ23の接触点(ローラ23の頂上)を中心として、模擬する走行路の傾斜角分回転する。自転車駆動装置3は、クランク軸に連結する連結部の位置を、自転車の後輪とローラ23の接触点を中心として、模擬する走行路の傾斜角分回転する。
【選択図】図5
Description
そして、このために、この自転車試験装置によっては、平坦路や山坂路といった走行路の傾斜を多様に模擬した試験を行うことが困難であった。
そこで、本発明は、自転車の走行路の傾斜を多様に模擬した試験を行える自転車試験装置を提供することを課題とする。
このような自転車試験装置によれば、自転車の後輪を負荷装置のローラの頂上に載置したまま、自転車のピッチ角を任意に変更することができると共に、自転車のクランクまたはクランク軸の駆動を任意のピッチ角において支障なく行うことができる。
よって、自転車の走行路の傾斜を多様に模擬した試験を行える自転車試験装置を提供することができる。
図1a、bに、本実施形態に係る自転車試験装置の構成を示す。
ここで、図中に示したように上下左右前後方向を定めるものとして、図1aは自転車試験装置の上面模式図を、図1bは自転車試験装置の後面模式図を示している。
図示するように自転車試験装置は、ピット1、ピット1の上面によって構成された床の床下に配置されたダイナモメータ2、自転車のクランク軸を回転駆動する自転車駆動装置3、ピット1の床面上に配置された、自転車の前部を支持する自転車前部支持装置4、制御装置5とを備えている。
ここで、図2aはダイナモメータ2の上面模式図を、図2bはダイナモメータ2の後面模式図を示している。
図示するように、ダイナモメータ2は、モータ21、軸トルク計22、ローラ23、機械慣性装置24とを備えている。
ローラ23の中心軸の一端は、軸トルク計22を介在して、モータ21のシャフトに連結しており、ローラ23の中心軸の他端は機械慣性装置24に連結している。
ローラ23は、その周面によって、図1bに示すように、自転車の後輪に対して走行路を模擬するものであり、当該ローラ23の頂上部は、ピット1の床面と同じ高さで、ピット1の床に設けられた開口に露出している。そして、ローラ23の頂上部に自転車の後輪が載置される。
また、モータ21は回転計を内蔵しており、回転計で検出したモータ21の回転速度を制御装置5に出力する。
また、機械慣性装置24は、複数の回転慣性質量の異なる複数のフライホイールを備えており、制御装置5の制御に応じて、任意数の任意のフライホイールとローラ23の中心軸との連結/連結断を行うことにより、連結したフライホイールの組み合わせによって定まる回転慣性質量をローラ23に追加することにより、自転車の走行慣性相当の回転慣性力をローラ23に付与する。
ここで、図3aは自転車駆動装置3の上面模式図を、図3bは自転車駆動装置3の後面模式図を示している。
図示するように、自転車駆動装置3は、上下移動可能なZステージ31、Zステージ31に支持された左右方向に移動可能なXステージ32、Xステージ32に支持された前後方向に移動可能なYステージ33、Yステージ33に支持された駆動モータ34、駆動軸トルク計35、駆動モータ34のシャフトに駆動軸トルク計35を介して連結された駆動シャフト36とを備えている。
ここで、図1a、bに示すように、自転車駆動装置3は、およそダイナモメータ2のローラ23の頂上に後輪が載せ置かれた自転車のクランク軸の左側先端の平均的な位置付近に、駆動シャフト36の先端が位置するように、ピット1の床下に一部埋設された形態でピット1に対して固定されている。
また、駆動モータ34は回転計を内蔵しており、回転計で検出したモータ21の回転速度を制御装置5に出力する。
このような自転車駆動置を用いることにより、制御装置5は、駆動モータ34の回転計で計測された駆動モータ34の回転速度、駆動軸トルク計35で検出された軸トルクを参照しながら、駆動モータ34の発生トルクや回転速度を制御し、自転車のクランク軸の回転速度や、自転車のクランク軸に加えるトルクを、任意に制御することができるようになる。
次に、図4a、bに自転車前部支持装置4の構成を示す。
ここで、図4aは自転車前部支持装置4の右面模式図を、図4bは自転車前部支持装置4の後面模式図を示している。
図示するように、自転車前部支持装置4は、ピット1の床面上に固定されたベース41、ベース41に対して前後方向に移動可能に設けられた移動ステージ42、ボールネジ機構43、移動ステージ42に固定された電動シリンダ44、電動シリンダ44の先端に設けられた、自転車の前輪の車軸に、車軸端の雄ネジと螺号、または、車軸端と嵌合することにより連結される連結部45とを、左右一対備えている。
次に、以上のような自転車試験装置における自転車の走行路の傾斜を模擬する動作について説明する。
まず、図5aに示すように、自転車前部支持装置4の連結部45を自転車の前輪軸に連結したならば、自転車が水平な姿勢で、自転車が後輪をローラ23の頂上に載せ置いた状態となるように、自転車前部支持装置4のボールネジ機構43と電動シリンダ44を制御し、自転車の前輪軸の前後、上下方向の位置を調整する。
そして、図5aに示した状態で、自転車の走行路として平坦路を模擬する。
一方、自転車の走行路として傾斜θの上り坂を模擬する場合には、図5bに示すように、制御装置5は、自転車前部支持装置4のボールネジ機構43と電動シリンダ44を制御し自転車の前輪軸の位置を、自転車の後輪とローラ23の接触点(ローラ23の頂上)を通るローラ23の回転軸と平行な軸廻りに、角度θ、右方向から左方向を見て反時計回りに回転すると共に、これと同期して、自転車駆動装置3の各電動シリンダを制御して、連結ソケット362の位置を、自転車の後輪とローラ23の接触点を通るローラ23の回転軸と平行な軸廻りに、角度θ、右方向から左方向を見て反時計回りに回転する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態では、自転車前部支持装置4で自転車の前輪軸を自転車の後輪とローラ23の接触点(ローラ23の頂上)を通るローラ23の回転軸と平行な軸廻りに回転しつつ、当該回転に伴うクランク軸の移動にクランク軸に連結した連結ソケット362の位置が追従するように、自転車駆動装置3で連結ソケット362を自転車の後輪とローラ23の接触点を通るローラ23の回転軸と平行な軸廻りに回転することにより、自転車の走行路の傾斜を様々に模擬できるようにしたが、これは以下のようして、自転車の走行路の傾斜を模擬するようにしてもよい。
よって、自転車の走行路の傾斜を任意に模擬しつつ、自転車の試験を行うことができる。
なお、以上の実施形態において用いた電動シリンダやボールネジ機構43は、これに代えて油圧シリンダやエアシリンダや、その他の任意のアクチュエータを用いるようにしてもかまわない。
また、自転車駆動装置3は、直接自転車のクランク軸を回転せずに、自転車のクランクをクランク軸廻りに回転することにより、自転車のペダルやクランクを介して自転車のクランク軸を回転するものとしてもよい。
また、自転車前部支持装置4の連結部4は、自転車の前輪の車軸に代えて自転車のフロントフォークに連結されるものとしても良い。
Claims (4)
- 自転車の試験に用いられる自転車試験装置であって、
前記自転車の前部を支持する支持装置と、
前記自転車のクランク軸を回転駆動する駆動装置と、
前記自転車の後輪に負荷を与える負荷装置と、
傾斜模擬装置とを有し、
前記負荷装置は、頂上に前記自転車の後輪が載置されるローラと、前記ローラに連結した第1のモータと、前記ローラに作用するトルクを計測するトルク計とを備え、
前記駆動装置は、前記自転車のクランクまたはクランク軸を駆動する駆動シャフトと、当該駆動シャフトを回転する第2のモータとを備え、
前記支持装置は、前記自転車の前部に連結する連結部を備え、
前記傾斜模擬装置は、前記駆動装置の駆動シャフトの位置と前記支持装置の連結部の位置とを同期して、前記負荷装置のローラの頂上を通る当該ローラの回転軸と平行な軸廻りに回転することを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項1記載の自転車試験装置であって、
前記傾斜模擬装置は、
前記駆動シャフトを前記第1のモータ共々、少なくとも前記自動車の上下前後方向に移動する第1移動機構と、
前記支持装置の連結部を、少なくとも前記自動車の上下前後方向に移動する第2移動機構とを備え、
前記第1移動機構と前記第2移動機構とを制御し、前記駆動装置と前記支持装置の連結部の位置とを同期して、前記負荷装置のローラの頂上を通る当該ローラの回転軸と平行な軸廻りに回転させる制御装置とを有することを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項1記載の自転車試験装置であって、
前記傾斜模擬装置は、
前記駆動シャフトを前記第1のモータ共々、少なくとも前記自動車の上下前後方向に移動する第1移動機構と、
前記支持装置を支持する可動床と、
当該可動床を、前記負荷装置のローラの頂上を通る当該ローラの回転軸と平行な軸廻りに回転させる回転機構と、
前記第1移動機構と前記回転機構とを制御し、前記駆動装置と前記支持装置の連結部の位置とを同期して、前記負荷装置のローラの頂上を通る当該ローラの回転軸と平行な軸廻りに回転させる制御装置とを有することを特徴とする自転車試験装置。
- 請求項1記載の自転車試験装置であって、
前記傾斜模擬装置は、
前記駆動装置と前記支持装置とを支持する可動床と、
当該可動床を前記負荷装置のローラの頂上を通る当該ローラの回転軸と平行な軸廻りに回転させる回転機構とを有することを特徴とする自転車試験装置。
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