JP2021047160A - 振動再現装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 路面の上下方向の起伏に加えて突起又は凹部を有する所定の道路を検査車両が走行した際の振動を再現することができる振動再現装置を提供する。【解決手段】 振動再現装置２は、回転ローラ３、支持ローラ４、回転モータ１１及びコントローラ１２を備える。回転ローラ３は、タイヤＶａが載せられる載置台６と、載置台６を回転ローラ３の径方向に移動させるためのサーボモータ７と、減速機８とを備える。コントローラ１２は、回転ローラ３の載置台６の突出を制御し、さらに、検査車両ＶのタイヤＶａに当接する載置台６を、さらに径方向外側に突出させるように、サーボモータ７を駆動する。このような制御により、検査車両Ｖが上下方向の起伏及び突起を有する所定の道路を走行した際の振動を再現することができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、検査車両への振動を再現する振動再現装置に関する。

検査車両の検査として、検査車両が所定の道路を走行した際の振動を再現する振動再現装置を用いた検査が知られている。

特許文献１に記載の振動再現装置（ロードテスタ）では、外周面に突起（突部）が設けられて検査車両のタイヤが載せられる回転ローラと、回転ローラとの間で検査車両のタイヤを支持する支持ローラとを備え、回転ローラの回転により、突起が検査車両のタイヤに当接するので、検査車両が路面に突起がある所定の道路を走行した際の振動を再現することができる。

特開２０１７−００９５４５号公報

特許文献１に記載の振動再現装置では、回転ローラに設けられた突起は固定されており、突起はなく上下方向に起伏（アップダウン）している道路を再現することができない。さらに、突出量の異なる突起を検査車両のタイヤに当接させて検査する場合には、回転ローラを取り換える必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、路面の上下方向の起伏に加えて突起又は凹部を有する所定の道路を検査車両が走行した際の振動を再現することができる振動再現装置を提供することを目的とする。

本発明の振動再現装置は、検査車両への振動を再現する振動再現装置であって、前記検査車両の車輪の回転軸線に平行な回転軸線を有し、周方向に並べられる複数の載置部を備える回転ローラと、前記複数の載置部のうちの所定数の前記載置部を前記回転ローラの径方向に変位させる変位機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、回転ローラの載置部を径方向に変位させることで、載置部に車輪が載せられた検査車両を上下方向に傾斜させることができ、この傾斜させた状態で回転ローラ及び車輪を回転させることで、上下方向の起伏を有する所定の道路を再現することができる。さらに、検査車両の車輪に当接する載置部において、隣り合う載置部との変位量を変えることで、突起又は凹部を有する所定の道路を再現することができる。これにより、路面の車両走行方向における上下方向の起伏に加えて、突起又は凹部を有する所定の道路を検査車両が走行した際の振動を再現することができ、さらには、突起が検査車両の車輪に当接する際の振動として高周波の振動を再現することができる。

また、前記回転ローラを所定の回転数で回転させる回転制御手段を備えることが好ましい。

この構成によれば、回転ローラを回転させることで検査車両の車輪を回転させることができ、回転ローラを所定の回転数で回転させた場合に応じた回転速度で検査車両の車輪を回転させることができる。これにより、回転ローラの所定の回転数を変えることで、検査車両の走行速度を変えることができる。

さらに、前記変位機構は、前記所定数の前記載置部の変位量を外部から制御可能なアクチュエータで構成され、前記検査車両の車輪と前記回転ローラとを回転させた状態で、前記所定数の前記載置部を前記アクチュエータにより前記回転ローラの径方向に変位させる変位制御手段を更に備えることが好ましい。

この構成によれば、変位制御手段によりアクチュエータの駆動を制御することで、所定数の載置部を自動で変位させることができ、さらに、所定数の載置部の変位量も自動で制御することができる。これにより、所定の道路の再現性を向上することができる。

また、前記変位機構により、隣り合う前記載置部の前記回転ローラの径方向への変位量を変えることで、前記検査車両の車輪に当接する突起の突出量、又は、前記検査車両の車輪に当接する凹部の凹量を変えることが好ましい。

この構成によれば、再現する突起の突出量、又は、凹部の凹量を容易に換えることができ、突出量の異なる突起、又は、凹量の異なる凹部に検査車両のタイヤが当接した際の振動を容易に再現することができる。

さらに、前記複数の載置部は、取り外し可能であることが好ましい。

この構成によれば、形状が異なる載置部を取り付けることができるので、様々な突起を再現することができる。

本発明の振動再現装置を概略的に示す側面図。 車両が登り坂を登っている状況を再現したときの振動再現装置を概略的に示す側面図。 車両が下り坂を下っている状況を再現したときの振動再現装置を概略的に示す側面図。 上下方向にうねり、突起がある道路を車両が走行している状態を概略的に示すタイムチャート。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

先ず、振動再現装置２の構造の一例について説明する。

振動再現装置２は、回転ローラ３と、支持ローラ４とを備え、検査車両Ｖが所定の道路を走行した際の振動を再現するものである。回転ローラ３及び支持ローラ４は、４輪である検査車両Ｖの４本のタイヤＶａ（車輪）に応じて４個設けられ、タイヤＶａの回転軸線に平行な回転軸線を有するように配置されている。支持ローラ４は、タイヤＶａに接するように移動機構（図示せず）により移動可能に設けられている。

回転ローラ３は、タイヤＶａが載せられる載置台６（載置部）と、載置台６を回転ローラ３の径方向に移動させるためのサーボモータ７と、減速機８とを備え、軸部３ａを回転中心として回転可能に設けられている。減速機８は、サーボモータ７の回転を減速して、載置台６を径方向に移動する力に変換する。載置台６は、減速機８の径方向に移動可能な軸部８ａに取り外し可能に取り付けられている。

載置台６は、回転ローラ３の周方向に３０°ピッチで１２個配置され、それぞれタイヤＶａの幅方向において複数列（例えば、３列）配置されている。すなわち、載置台６は、３６個配置され、３６個の載置台６に対応してサーボモータ７及び減速機８も３６個配置されている。３６個の載置台６のそれぞれは、隣り合う部分の角部が鋭角（例えば、９０°）に形成されている。本実施形態では、サーボモータ７及び減速機８によりアクチュエータ（変位機構）が構成される。

振動再現装置２は、４個の回転ローラ３の軸部３ａのそれぞれを回転させる４個の回転モータ１１と、３６個のサーボモータ７及び回転モータ１１を制御するコントローラ１２（制御手段）とを備える。回転ローラ３は、サーボモータ７及び回転モータ１１に電力を伝達するための周知の外ストップリング１５及び内ストップリング１６を備える。

［振動再現］
図２〜図４に示すように、振動再現装置２を用いて、検査車両Ｖが所定の道路を走行した際の振動を再現するときの制御フローについて説明する。なお、図４では、載置台６の基準位置からの突出量を誇張して描いている。また、図４では、ｔ１〜ｔ２１の各タイミングを簡易的に示している。

先ず、図１に示すように、ギアをニュートラルに設定した状態の検査車両Ｖの前側のタイヤＶａを、前側の回転ローラ３及び支持ローラ４に載せ、後側のタイヤＶａを、後側の回転ローラ３及び支持ローラ４に載せる。これにより、４個の回転ローラ３の回転により、４本のタイヤＶａが回転可能な状態となる。

［時刻：ｔ１］
次に、コントローラ１２は、４個の回転モータ１１を駆動して、４個の回転ローラ３を所定の回転数で回転させる（時刻：ｔ１）。コントローラ１２は、メモリ（図示せず）に記憶された駆動データに基いて、４個の回転モータ１１の駆動を制御する。本実施形態では、例えば、上下方向にうねり（登った後に下る、を繰り返す道路）、路面に第１〜第４突起がある所定の道路を検査車両Ｖが走行する状況を再現する駆動データである。また、上記した回転ローラ３の所定の回転数を変えることで、検査車両が所定の道路を走行する際に走行速度を変えることができる。

ｔ１では、前側の２個の回転ローラ３の載置台６、及び後側の２個の回転ローラ３の載置台６は、基準位置（図１参照）に位置する。

［時刻：ｔ２］
コントローラ１２は、前側の２個の回転ローラ３の載置台６を、ｔ１からｔ２までの間で徐々に、基準位置（図１参照）から第１突出位置（図２参照）まで径方向外側に突出させるように、サーボモータ７を駆動する。サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、前側の載置台６が径方向外側に突出する。なお、ｔ１からｔ６に到達するまでの間、後側の２個の回転ローラ３の載置台６は、基準位置に位置する。

コントローラ１２は、ｔ２で、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第２突出位置まで突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６第２突出位置まで突出する。前側の支持ローラ４は、前側のタイヤＶａに接するように移動機構により移動される。

［時刻：ｔ３］
コントローラ１２は、ｔ２からｔ３に到達するまでの間、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を第２突出位置に保った後、ｔ３で、第１突出位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ２からｔ３までの間、第２突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における前側のタイヤＶａに当接する第１突起を再現する。

［時刻：ｔ４］
コントローラ１２は、ｔ３からｔ４に到達するまでの間、前側の２個の回転ローラ３の載置台６を第１突出位置に保ち、ｔ４で、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第２突出位置まで径方向外側に突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６が、第２突出位置まで突出する。

［時刻：ｔ５］
コントローラ１２は、ｔ４からｔ５に到達するまでの間、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を第２突出位置に保った後、ｔ５で、第１突出位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ４からｔ５までの間、第２突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における前側のタイヤＶａに当接する第２突起を再現する。

このような制御により、検査車両Ｖが突起を有する登り坂を登っている（所定の道路を走行している）状況を再現することができる。なお、前側の２個の回転ローラ３の載置台６の突出量を変えることで、再現する登り坂の角度を変えることができる。また、第２突出位置における載置台６の突出量を変えることで、再現する突起の突出量を変えることができる。

［時刻：ｔ６］
コントローラ１２は、ｔ１からｔ６に到達するまでの間、後側の２個の回転ローラ３の載置台６を基準位置に保ち、ｔ６で、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第３突出位置まで突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６が、第３突出位置まで突出する。後側の支持ローラ４は、後側のタイヤＶａに接するように移動機構により移動される。

［時刻：ｔ７］
コントローラ１２は、ｔ６からｔ７に到達するまでの間、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を第３突出位置に保った後、ｔ７で、基準位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ６からｔ７までの間、第３突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における後側のタイヤＶａに当接する第１突起を再現する。

後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を第３突出位置に位置させて、突起を再現する制御（ｔ６からｔ７）は、ｔ２からｔ３で再現された第１突起が、検査車両Ｖの走行に伴って後側のタイヤＶａに当接することを再現させるものである。以下でも同様に、コントローラ１２は、路面に形成された同じ突起が、前側のタイヤＶａと後側のタイヤＶａとに当接するように制御する。

［時刻：ｔ８、ｔ１１］
コントローラ１２は、ｔ５からｔ８に到達するまでの間、前側の２個の回転ローラ３の載置台６を第１突出位置に保ち、ｔ８からｔ１１までの間で徐々に、第１突出位置から基準位置まで径方向内側に引っ込ませるように、サーボモータ７を駆動する。

［時刻：ｔ９］
コントローラ１２は、ｔ７からｔ９に到達するまでの間、後側の２個の回転ローラ３の載置台６を基準位置に保ち、ｔ９で、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第３突出位置まで突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６が、第３突出位置まで突出する。

［時刻：ｔ１０］
コントローラ１２は、ｔ９からｔ１０に到達するまでの間、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を第３突出位置に保った後、ｔ１０で、基準位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ９からｔ１０までの間、第３突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における後側のタイヤＶａに当接する第２突起を再現する。

［時刻：ｔ１２］
コントローラ１２は、ｔ１１からｔ１２に到達するまでの間、前側の２個の回転ローラ３の載置台６を基準位置に保ち、ｔ１２で、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第３突出位置まで突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６が、第３突出位置まで突出する。

［時刻：ｔ１３］
コントローラ１２は、ｔ１２からｔ１３に到達するまでの間、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を第３突出位置に保った後、ｔ１３で、基準位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ１２からｔ１３までの間、第３突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における前側のタイヤＶａに当接する第３突起を再現する。

［時刻：ｔ１４］
コントローラ１２は、ｔ１０からｔ１１に到達するまでの間、後側の２個の回転ローラ３の載置台６を基準位置に保ち、ｔ１１からｔ１４までの間で徐々に、基準位置（図１参照）から第１突出位置（図３参照）まで径方向外側に突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

［時刻：ｔ１５］
コントローラ１２は、ｔ１３からｔ１５に到達するまでの間、前側の２個の回転ローラ３の載置台６を基準位置に保ち、ｔ１５で、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第３突出位置まで突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６が、第３突出位置まで突出する。

［時刻：ｔ１６］
コントローラ１２は、ｔ１５からｔ１６に到達するまでの間、前側の回転ローラ３の載置台６のうち、前側のタイヤＶａに当接する載置台６を第３突出位置に保った後、ｔ１６で、基準位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ１５からｔ１６までの間、第３突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における前側のタイヤＶａに当接する第４突起を再現する。

［時刻：ｔ１７］
コントローラ１２は、ｔ１４からｔ１７に到達するまでの間、後側の２個の回転ローラ３の載置台６を第１突出位置に保ち、ｔ１７で、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第２突出位置まで突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６が、第２突出位置まで突出する。

［時刻：ｔ１８］
コントローラ１２は、ｔ１７からｔ１８に到達するまでの間、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を第２突出位置に保った後、ｔ２０で、第１突出位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ１７からｔ１８までの間、第２突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における後側のタイヤＶａに当接する第３突起を再現する。

［時刻：ｔ１９、ｔ２１］
コントローラ１２は、ｔ１９からｔ２１までの間で徐々に、後側の２個の回転ローラ３の載置台６を、第１突出位置から基準位置まで径方向内側に引っ込ませるように、サーボモータ７を駆動する。

［時刻：ｔ２０］
コントローラ１２は、ｔ２０で、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を、第３突出位置まで突出させるように、サーボモータ７を駆動する。

サーボモータ７の駆動により、減速機８の軸部８ａが径方向外側に突出し、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６が、第３突出位置まで突出する。

［時刻：ｔ２１］
コントローラ１２は、ｔ２０からｔ２１に到達するまでの間、後側の回転ローラ３の載置台６のうち、後側のタイヤＶａに当接する載置台６を第３突出位置に保った後、ｔ２１で、基準位置まで引っ込むように、サーボモータ７を駆動する。ｔ２０からｔ２１までの間、第３突出位置に位置する載置台６は、所定の道路における後側のタイヤＶａに当接する第４突起を再現する。

このような制御により、検査車両Ｖが突起を有する下り坂を下っている（所定の道路を走行している）状況を再現することができる。なお、後側の２個の回転ローラ３の載置台６の突出量を変えることで、再現する下り坂の角度を変えることができる。

以上の制御を繰り返し行うことで、上下方向にうねり（登った後に下る道路）、路面に突起がある道路（所定の道路）を検査車両Ｖが走行した際の振動を再現することができる。

そして、上下方向にうねり、路面に突起がある道路（所定の道路）を検査車両Ｖが走行した際の振動を再現した状況における検査（騒音、取付部品の緩み等）を行う。

本実施形態では、載置台６は、タイヤＶａに当接する部分が９０°の角部で形成されているので、載置台６がタイヤＶａに当接するときの振動として、高周波の振動をより一層正確に再現することができる。なお、載置台６は、取外し可能であり、形状の異なる載置台を取り付けることで、様々な突起を再現することができ、さらに、加える振動の周波数を変えることができる。また、載置部は、載置台に限らず、例えば、棒状や球体状のものでもよい。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、回転ローラ３を回転させることで検査車両ＶのタイヤＶａを回転させているが、検査車両ＶのタイヤＶａを回転させることで、回転ローラ３を回転させるようにしてもよい。この場合、前側のタイヤＶａと後側のタイヤＶａとのうち、一方のタイヤＶａが回転された場合に他方のタイヤＶａが追従して回転するようなリンク機構等を設けることが好ましい。

また、上記実施形態では、各回転ローラ３の各載置台６のそれぞれを、個別に移動可能にしているが、再現する振動を加えるのに必要な所定数の載置台６を移動可能にすればよい。

また、上記実施形態では、サーボモータ７及び減速機８により構成されるアクチュエータにより、載置台６を回転ローラ３の径方向に移動させているが、載置台６を回転ローラ３の径方向に移動可能に支持する支持部（変位機構）を設け、作業者が手動で載置台６を回転ローラ３の径方向に移動させるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、路面に突起がある道路（所定の道路）を検査車両Ｖが走行した際の振動を再現しているが、隣り合う載置台６の突出状態を変えることで、路面に凹部がある道路（所定の道路）を検査車両Ｖが走行した際の振動を再現することができる。この場合、載置台６の突出量を変えることで、凹部の凹量を変えることができる。

また、上記実施形態では、前側の２個の回転ローラ３の載置台６を同じように突出制御しているが、前側の２個の回転ローラ３の載置台６を異なる態様で突出制御するようにしてもよい。これにより、例えば、検査車両Ｖの左前のタイヤＶａに当接する突起があり、検査車両Ｖの右前のタイヤＶａに当接する突起はない所定の道路を検査車両Ｖが走行した際の振動を再現することができる。同様に、後側の２個の回転ローラ３の載置台６を異なる態様で突出制御するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、４輪の車両が走行した際の振動を再現する振動再現装置に本発明を実施しているが、１〜３輪及び５輪以上の車両に対する振動再現装置にも本発明は実施可能である。

２…振動再現装置、３…回転ローラ、６…載置台（載置部）、７…サーボモータ、８…減速機、１１…回転モータ、１２…コントローラ（回転制御手段、変位制御手段）、Ｖ…検査車両、Ｖａ…タイヤ（車輪）

Claims (5)

1. 検査車両への振動を再現する振動再現装置であって、
   前記検査車両の車輪の回転軸線に平行な回転軸線を有し、周方向に並べられる複数の載置部を備える回転ローラと、
   前記複数の載置部のうちの所定数の前記載置部を前記回転ローラの径方向に変位させる変位機構と、
   を備えることを特徴とする振動再現装置。
2. 請求項１に記載の振動再現装置において、
   前記回転ローラを所定の回転数で回転させる回転制御手段を備えることを特徴とする振動再現装置。
3. 請求項２に記載の振動再現装置において、
   前記変位機構は、前記所定数の前記載置部の変位量を外部から制御可能なアクチュエータで構成され、
   前記検査車両の車輪と前記回転ローラとを回転させた状態で、前記所定数の前記載置部を前記アクチュエータにより前記回転ローラの径方向に変位させる変位制御手段を更に備えることを特徴とする振動再現装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動再現装置において、
   前記変位機構により、隣り合う前記載置部の前記回転ローラの径方向への変位量を変えることで、前記検査車両の車輪に当接する突起の突出量、又は、前記検査車両の車輪に当接する凹部の凹量を変えることを特徴とする振動再現装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動再現装置において、
   前記複数の載置部は、取り外し可能であることを特徴とする振動再現装置。

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