JP4821156B2 - エンジンバランス測定用連結装置 - Google Patents
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Description
より詳細には、エンジンのバランスを測定するエンジンバランス測定装置において、エンジンの出力軸と、該エンジンを外部から駆動する外部駆動手段の駆動軸と、を相対回転不能に連結するエンジンバランス測定用連結装置に関する。
UBt=UBe+UBd (式1)
従って、エンジンのアンバランス量(UBe)を精度良く測定するという観点から、エンジンバランス測定装置のアンバランス量(UBd)を極力小さくすることが望ましい。
ここで、エンジンバランス測定装置のアンバランス量(UBd)は、エンジンの出力軸の軸線と外部駆動手段の駆動軸の軸線とのずれ量(X)と、連結装置の重量(M)とを用いて、一般的には以下の(式2)で表される。
UBd=(X/2)×M (式2)
図7に示す従来のエンジンバランス測定用連結装置104は、外部駆動手段たるモータの駆動軸103aの先端部に設けられた略円盤状の胴体部104aと、該胴体部104aの盤面104bの周縁部に設けられたリング部104cと、リング部104cの内周面に形成された内周係合歯104d・104d・・・とを具備し、内周係合歯104d・104d・・・をエンジンの出力軸110aに相対回転不能に固定されたドライブプレート112の外周部に形成された外周歯112a・112a・・・に係合することによりエンジンの出力軸110aとモータの駆動軸103aとを相対回転不能に連結する構成であるが、ドライブプレート112は直径が大きいため、連結装置104も必然的に大きくなり、連結装置104の重量、すなわち上記(式2)におけるMの値が大きくなる。
また、連結装置104の内周係合歯104d・104d・・・とドライブプレート112の外周歯112a・112a・・・との間の寸法精度は、連結装置104とドライブプレート112との連結作業時の作業性を考慮して所定量の遊び(ガタ)を許容する必要があるため、エンジンの出力軸110aの軸心とモータの駆動軸103aの軸心とのずれ量、すなわち上記(式2)におけるXの値が大きくなる。
このように、図7に示す従来の連結装置104を用いた場合には、エンジンバランス測定装置のアンバランス量(UBd)が大きいという問題がある。
軸線上の周囲となる位置においてボルトを締結することでドライブプレートまたはフライホイールが取り付けられる固定部材が固定されたエンジンの出力軸と、
外部駆動手段の駆動軸と、
を相対回転不能に連結するエンジンバランス測定用連結装置であって、
該駆動軸の先端部に固定され、
該固定部材と対向する面において該外部駆動手段の駆動軸の軸線上となる位置に中央嵌合部が形成され、
該固定部材と対向する面において該中央嵌合部の周囲となる位置には周縁部嵌合孔が形成され、
該中央嵌合部は、該固定部材において該出力軸の軸線上に配置された中央嵌合受け部に嵌合し、
該周縁部嵌合孔は、固定部材に締結されたボルトの頭に嵌合し、
前記エンジンバランス測定用連結装置は、前記ドライブプレートまたはフライホイールよりも小径に形成され、
前記中央嵌合部は、柱形状の孔と、該孔の中央部から突出した柱形状の突起からなり、
前記中央嵌合受け部は、柱形状の突起からなり、該突起には中央嵌合孔が形成されており、
前記中央嵌合部の突起が、前記中央嵌合受け部の中央嵌合孔に嵌合されることで、前記出力軸と前記駆動軸とが連結されるものである。
エンジンバランス測定装置1は、エンジン10のバランスを測定する装置である。
ここで、本出願における「エンジンのバランス」は、エンジンを駆動した場合に発生する振動の大きさ(より厳密にはベクトル)を指す指標である。エンジンのバランスはエンジンのアンバランス量(UBe)で表され、一般にエンジンのアンバランス量(UBe)の値が小さい程当該エンジンの振動は小さく、静粛性に優れる。
架台2は、本発明に係るエンジン支持手段の実施の一形態であり、エンジン10を振動可能に支持するものである。
ここで、「振動可能に支持する」とは、後述する外部駆動手段によりエンジンが駆動された際に発生する振動が地面や構造体等に吸収されることがなく(より厳密にはエンジンが駆動された際に発生する振動が地面や構造体等に吸収される量が振動の測定精度と比較して十分に小さく)、かつ、後述する外部駆動手段によりエンジンが駆動された際に発生する振動に起因して振動の測定の外乱となり得る別の振動を引き起こすことがないように支持することを指す。
架台2は固定部21、支持バネ22・22・22・22(図1において一部図示せず)、振動部23、固定アーム24・24・24・24(図1において一部図示せず)等を具備する。
固定部21は架台2の下半部を成す構造体であり、地面や構造体等に固定される。
支持バネ22・22・22・22は固定部21の上面の四隅に配置される弾性体である。
振動部23は架台2の上半部を成す構造体であり、支持バネ22・22・22・22を介して固定部21に支持される。
固定アーム24・24・24・24は振動部23の上面に設けられ、エンジン10を振動部23の上面の所定の位置に所定の姿勢で固定する。
このように、架台2はエンジン10を振動可能に支持することが可能である。
なお、本発明に係るエンジン支持手段は架台2に限定されず、エンジンを振動可能に支持するものであれば他の構成でも良い。
モータ3は、本発明に係る外部駆動手段の実施の一形態であり、エンジン10を駆動するものである。モータ3は電気式のモータであり、モータ3に通電することにより駆動軸3aを回転する。
なお、本発明に係る外部駆動手段はモータ3に限定されず、エンジンを駆動可能であれば別の構成(例えば、油圧式のモータ等)でも良い。
また、モータ3は、駆動軸3aの回転角度(位相)を検出するロータリーエンコーダ31を具備する。
固定部材11は、エンジン10の出力軸10a(図2に記載)の先端部に固定される背の低い略円柱形状の部材であり、固定部材11の軸線と出力軸10aの軸線とが略一直線となるように、一方の端面の中央部において出力軸10aの先端部に固定される。また、固定部材11の他方の端面の中央部には中央嵌合受け部11aが形成される。従って、固定部材11の中央嵌合受け部11aは、出力軸10aの軸線上に配置されることとなる。
本実施例の中央嵌合受け部11aは略円柱形状の突起からなり、該突起の先端部には、固定部材11の一方の端面に向かって中央嵌合孔11bが形成されている。
また、固定部材11の他方の端面において中央嵌合受け部11aの周囲となる位置には、螺孔11c・11c・・・が形成される。
ドライブプレート12は、いわゆるAT(Automatic Transmission)車用のエンジンに設けられる略円盤形状の部材であり、エンジン10の駆動力を図示せぬ変速装置に伝達する部材である。
ドライブプレート12の略中央部には固定部材11の中央嵌合受け部11aを貫装するための貫通孔が形成され、該貫通孔の周囲には螺孔が形成される。また、ドライブプレート12の外周部には外周歯12a・12a・・・が形成される。
ボルト13・13・・・はドライブプレート12に形成された螺孔を貫通し、固定部材11の螺孔11c・11c・・・に締結される。このようにして、ボルト13・13・・・によりドライブプレート12を固定部材11に取り付けることが可能である。
なお、本実施例では、ボルト13・13・・・によりドライブプレート12を出力軸10aに固定された固定部材11に取り付ける構成としたが、フライホイールを固定部材11に取り付ける構成として、いわゆるMT(Manual Transmission)車用のエンジンやハイブリッド車用のエンジンに適用することも可能である。
連結装置4は、本発明に係るエンジンバランス測定用連結装置の実施の一形態であり、エンジン10の出力軸10aと、モータ3の駆動軸3aと、を相対回転不能に(すなわち一体的に回転可能に)連結するものである。
連結装置4の固定部材11と対向する面においてモータ3の駆動軸3aの軸線上となる位置には中央嵌合部41が形成される。
本実施例の中央嵌合部41は略円柱形状の孔41aと、孔41aの中央部から突出した略円柱形状の突起41bからなり、孔41aの直径は中央嵌合受け部11aの突起の直径よりもやや大きく、突起41bの直径は中央嵌合受け部11aの中央嵌合孔11bの直径と略同じである。
また、連結装置4の固定部材11と対向する面において中央嵌合部41の周囲となる位置には周縁部嵌合孔42・42・・・が形成される。
ボルト13・13・・・によりドライブプレート12またはフライホイールを取り付けるための固定部材11が固定されたエンジン10の出力軸10aと、
モータ3の駆動軸3aと、
を相対回転不能に連結する連結装置であって、
モータ3の駆動軸3aの先端部に固定され、
固定部材11と対向する面においてモータ3の駆動軸3aの軸線上となる位置に中央嵌合部41が形成され、
固定部材11と対向する面において中央嵌合部41の周囲となる位置には周縁部嵌合孔42・42・・・が形成され、
中央嵌合部41は、固定部材11において出力軸10aの軸線上に配置された中央嵌合受け部11aに嵌合し、
周縁部嵌合孔42・42・・・は、固定部材11に締結されたボルト13・13・・・の頭に嵌合するものである。
第一に、本実施例の連結装置4は、モータ3の駆動軸3aの軸線上に配置される中央嵌合部41の周囲に配置される周縁部嵌合孔42・42・・・が、固定部材11に締結されたボルト13・13・・・の頭に嵌合するため、図7に示す従来の連結装置104と比べて、その直径を小さくすることが可能である。従って、連結装置4の重量、すなわち上記(式2)におけるMの値を小さく抑えることが可能である。
第二に、本実施例の連結装置4は、モータ3の駆動軸3aの軸線上に配置される中央嵌合部41が固定部材11において出力軸10aの軸線上に配置された中央嵌合受け部11aに嵌合するため、エンジン10の出力軸10aの軸線とモータ3の駆動軸3aの軸線とが略一直線となる。従って、エンジン10の出力軸10aの軸線とモータ3の駆動軸3aの軸線とのずれ量、すなわち上記(式2)におけるXの値を小さく抑えることが可能である。
なお、厳密には、中央嵌合部41が中央嵌合受け部11aに嵌合するために中央嵌合部41と中央嵌合受け部11aとの間にも遊び(ガタ)が存在するが、図7に示す従来の連結装置104の如く、大径の連結装置104の内周係合歯104d・104d・・・を大径のドライブプレート112の外周部に形成された外周歯112a・112a・・・に係合する場合に比べると、当該遊びを小さく設定することが可能である。
よって、本実施例の連結装置4は、連結装置4に起因するアンバランス量、すなわちエンジンバランス測定装置1のアンバランス量(UBd)を小さく抑えることが可能であり、エンジンバランス測定の精度向上に寄与する。
ギャップセンサ5は、本発明に係る軸線ずれ量検出手段の実施の一形態であり、出力軸10aの軸線と、駆動軸3aの軸線と、のずれ量、すなわち、上記(式2)におけるXを検出するものである。
ギャップセンサ5は胴体部材50、第一距離センサ51、第二距離センサ52、等を具備する。
胴体部材50は、図6に示す如く、連結装置4の中央嵌合部41の突起41bが途中まで固定部材11の中央嵌合受け部11aの中央嵌合孔11bに嵌合し、かつ、ボルト13・13・・・が周縁部嵌合孔42・42・・・に嵌合しない状態で、第一距離センサ51を連結装置4の外周面に対向する位置、第二距離センサ52を固定部材11の中央嵌合受け部11aの外周面に対向する位置に配置したときに、連結装置4、固定部材11、ドライブプレート12、ボルト13・13・・・等と干渉しない形状となっている。
第二距離センサ52は、第二距離センサ52自身と固定部材11の中央嵌合受け部11aの外周面との間の距離を検出するセンサである。
加速度センサ6・6は本発明に係る振動検出手段の実施の一形態であり、加速度センサ6・6は架台2により振動可能に支持された状態でモータ3により駆動されるエンジン10の振動を検出するものである。
なお、本実施例の加速度センサ6・6は架台2の側面の前後にそれぞれ配置されるが、本発明に係る振動検出手段の個数およびその配置についてはエンジン10の振動を検出可能であれば特に限定されない。また、本実施例では本発明に係る振動検出手段として加速度センサを用いる構成としたが、圧電素子等の他のセンサを用いる構成とすることも可能である。
本実施例の制御装置7は、エンジンバランス測定装置1を構成する各部の動作を制御する機能に加えて、エンジンのバランスを算出するエンジンバランス算出手段としての機能を具備している。
制御装置7は、制御部71、入力部72、表示部73等を具備する。
制御部71はロータリーエンコーダ31に接続され、ロータリーエンコーダ31により検出されるモータ3の駆動軸3aの回転角度に係る情報を取得することが可能である。
制御部71はギャップセンサ5の第一距離センサ51および第二距離センサ52に接続され、第一距離センサ51により検出される第一距離センサ51と連結装置4の外周面との間の距離との関係に係る情報、および第二距離センサ52により検出される第二距離センサ52と固定部材11の中央嵌合受け部11aの外周面との間の距離との関係に係る情報、を取得することが可能である。
制御部71は加速度センサ6・6に接続され、加速度センサ6・6により検出されたエンジン10の振動に係る情報を取得することが可能である。
制御部71は、より具体的にはCPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であっても良い。
また、制御部71は専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
入力部72は専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
表示部73は専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
本発明に係るエンジンバランス測定方法の実施例は、エンジン支持工程1000、軸線ずれ量検出工程2000、連結工程3000、振動検出工程4000、エンジンバランス算出工程5000、等を具備する。
エンジン支持工程1000が終了したら、軸線ずれ量検出工程2000に移行する。
次に、ギャップセンサ5の第一距離センサ51が連結装置4の外周面に対向する位置、第二距離センサ52が固定部材11の中央嵌合受け部11aの外周面に対向する位置にそれぞれ配置され、モータ3の駆動軸3aを回転駆動することにより、連結装置4が固定部材11に対して相対的に360度回転される。
そして、連結装置4が固定部材11に対して相対的に360度回転する間、制御装置7の制御部71は、ロータリーエンコーダ31により検出されるモータ3の駆動軸3aの回転角度に係る情報、第一距離センサ51により検出される第一距離センサ51と連結装置4の外周面との間の距離との関係に係る情報、および第二距離センサ52により検出される第二距離センサ52と固定部材11の中央嵌合受け部11aの外周面との間の距離との関係に係る情報、を取得する。
軸線ずれ量検出工程2000が終了したら、連結工程3000に移行する。
図3および図4に示す如く、連結工程3000において、連結装置4の中央嵌合部41の突起41bが奥まで固定部材11の中央嵌合受け部11aの中央嵌合孔11bに嵌合され、ボルト13・13・・・が周縁部嵌合孔42・42・・・に嵌合される。
連結工程3000が終了したら、振動検出工程4000に移行する。
振動検出工程4000において、架台2により振動可能に支持されたエンジン10は、モータ3により駆動される。
このとき、制御装置7の制御部71は、ロータリーエンコーダ31により検出されるモータ3の駆動軸3aの回転角度に係る情報および加速度センサ6・6により検出されるエンジン10の振動に係る情報を取得する。
振動検出工程4000が終了したら、エンジンバランス算出工程5000に移行する。
エンジンバランス算出工程5000において、制御装置7の制御部71は、予め設定されている連結装置4の質量Mと、軸線ずれ量検出工程2000において取得したロータリーエンコーダ31により検出されるモータ3の駆動軸3aの回転角度に係る情報、第一距離センサ51により検出される第一距離センサ51と連結装置4の外周面との間の距離との関係に係る情報、および第二距離センサ52により検出される第二距離センサ52と固定部材11の中央嵌合受け部11aの外周面との間の距離との関係に係る情報に基づいて算出されたエンジン10の出力軸10aの軸線とモータ3の駆動軸3aの軸線とのずれ量Xと、に基づいて、上記(式2)に示すエンジンバランス測定装置1のアンバランス量(UBd)を算出する。
また、制御装置7の制御部71は、振動検出工程4000において取得したエンジン10の振動に係る情報に基づいて、上記(式1)に示す総アンバランス量(UBt)を算出する。
そして、制御装置7の制御部71は、当該エンジンバランス測定装置1のアンバランス量(UBd)および総アンバランス量(UBt)に基づいて、上記(式1)に示すエンジンのアンバランス量(UBe)を算出する。
従って、当該エンジンバランス算出プログラムを格納した制御装置7の制御部71は、本発明に係るエンジンバランス算出手段の実施の一形態である。
エンジン10を振動可能に支持する架台2と、
エンジン10を駆動するモータ3と、
エンジン10の出力軸10aと、モータ3の駆動軸3aと、を相対回転不能に連結する連結装置4と、
エンジン10の出力軸10aの軸線と、モータ3の駆動軸3aの軸線と、のずれ量を検出するギャップセンサ5と、
架台2により振動可能に支持された状態でモータ3により駆動されるエンジン10の振動を検出する加速度センサ6・6と、
ギャップセンサ5により検出されたエンジン10の出力軸10aの軸線とモータ3の駆動軸3aの軸線とのずれ量と、加速度センサ6・6により検出されたエンジン10の振動と、に基づいてエンジン10のバランスを算出するエンジンバランス算出手段(エンジンバランス算出プログラムを格納した制御部71)と、
を具備するものである。
このように構成することにより、エンジンバランス測定装置1のアンバランス量(UBd)の影響を排除して、エンジン10のバランス(UBe)を精度良く測定することが可能である。
エンジン10を振動可能に支持するエンジン支持工程1000と、
エンジン10の出力軸10aの軸線とモータ3の駆動軸3aの軸線とのずれ量を検出する軸線ずれ量検出工程2000と、
エンジン10の出力軸10aとモータ3の駆動軸3aとを相対回転不能に連結する連結工程3000と、
モータ3によりエンジン10を駆動し、エンジン10の振動を検出する振動検出工程4000と、
軸線ずれ量検出工程2000において検出されたエンジン10の出力軸10aの軸線とモータ3の駆動軸3aの軸線とのずれ量と、振動検出工程4000において検出されたエンジン10の振動と、に基づいてエンジン10のバランスを算出するエンジンバランス算出工程5000と、
を具備するものである。
このように構成することにより、エンジンバランス測定装置1のアンバランス量(UBd)の影響を排除して、エンジン10のバランス(UBe)を精度良く測定することが可能である。
ただし、エンジンバランス測定の精度を向上させるという観点からは、本実施例の連結装置4の如きエンジンバランス測定装置のアンバランス量(UBd)が小さい連結装置を用いることが望ましい。
3a 駆動軸
4 連結装置(エンジンバランス測定用連結装置)
10 エンジン
10a 出力軸
11 固定部材
11a 中央嵌合受け部
12 ドライブプレート
13 ボルト
41 中央嵌合部
42 周縁部嵌合孔
Claims (1)
- 軸線上の周囲となる位置においてボルトを締結することでドライブプレートまたはフライホイールが取り付けられる固定部材が固定されたエンジンの出力軸と、
外部駆動手段の駆動軸と、
を相対回転不能に連結するエンジンバランス測定用連結装置であって、
該駆動軸の先端部に固定され、
該固定部材と対向する面において該外部駆動手段の駆動軸の軸線上となる位置に中央嵌合部が形成され、
該固定部材と対向する面において該中央嵌合部の周囲となる位置には周縁部嵌合孔が形成され、
該中央嵌合部は、該固定部材において該出力軸の軸線上に配置された中央嵌合受け部に嵌合し、
該周縁部嵌合孔は、固定部材に締結されたボルトの頭に嵌合し、
前記エンジンバランス測定用連結装置は、前記ドライブプレートまたはフライホイールよりも小径に形成され、
前記中央嵌合部は、柱形状の孔と、該孔の中央部から突出した柱形状の突起からなり、
前記中央嵌合受け部は、柱形状の突起からなり、該突起には中央嵌合孔が形成されており、
前記中央嵌合部の突起が、前記中央嵌合受け部の中央嵌合孔に嵌合されることで、前記出力軸と前記駆動軸とが連結される、
ことを特徴とするエンジンバランス測定用連結装置。
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