JP6546454B2 - 荷重付加装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷重付加装置に関する。

二輪車の耐久性能の試験では、二輪車に振動試験機により振動を与えて耐久性能を試験する方法がとられている。そして、振動試験機としては、たとえば、二輪車に鉛直方向および前後の水平方向の振動を与えて試験できるものがある。

このような振動試験機は、二輪車を対象として、二輪車の車軸を加振点として、振動を与えるようになっている。具体的には、振動試験機は、前輪側車軸に対して鉛直方向の振動を与えるアクチュエータおよび水平方向の振動を与えるアクチュエータと、後輪側車軸に対して鉛直方向の振動を与えるアクチュエータの三つのアクチュエータを備えている。

このように構成された振動試験機は、三つのアクチュエータで二輪車の車体に鉛直方向と水平方向の振動を与えるので、二輪車が実際に走行する際に路面から入力される振動に近い振動を車体へ与えられる（たとえば、特許文献１参照）。

また、二輪車の耐久性能の試験では、二輪車に人が乗った状態と同等の条件での試験が求められているので、人の代わりに二輪車のサドルポストに荷重付加装置を取り付けて試験する。この荷重付加装置は、サドルポストに揺動可能に取り付けたロッドと、ロッドの先端に取り付けた錘とで構成されており、二輪車が加振された際に姿勢を変えても錘の荷重が常にサドルポストに垂直に作用するようになっている。

特開平０７−１４０８９０号公報

ところで、二輪車の搭乗者は、段差を乗り越える場合、サドルから腰を浮かせるなど自らが衝撃を受けないように対処するのが普通である。これに対して、前述のような振り子式の錘で構成される荷重付加装置では、二輪車に段差を乗り越えるような振動を与えると、錘の荷重が直に二輪車の車体に加わってしまうため、衝撃を緩和する搭乗者の行動を加味した耐久試験ができない。つまり、従来の荷重付加装置では、人間モデルに近い荷重を与えて耐久試験を行うのは困難であった。

そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、鞍乗車両へ人間モデルに近似する荷重を与えられる荷重付加装置の提供である。

上記した目的を達成するため、本発明の荷重付加装置は、サドルポストに荷重を付加する錘と、サドルポストと錘との間に設けた緩衝部材とを備えている。このように荷重付加装置が構成されているので、鞍乗車両の振動試験で鞍乗車両に突上げるような衝撃荷重が与えられた際に、緩衝部材が衝撃を吸収するため、錘へ鞍乗車両からの振動の伝達が緩和される。よって、荷重付加装置によれば、実際に人が鞍乗車両に乗って段差を乗り越える際に人から鞍乗車両に付加される荷重状態に近似する荷重を鞍乗車両に与えられる。また、荷重付加装置は、サドルポストに前後方向へ回転可能に装着される取付台と、取付台に前後方向に移動可能に装着される支持台と、支持台上に積層される緩衝部材と、緩衝部材に積層される錘とを備えている。そのため、荷重付加装置は、鞍乗車両に、鉛直方向、前後の水平方向への振動および前後方向への回転振動が与えられても、常にサドルポストに鉛直下方へ錘の荷重を作用させて、より一層人間モデルに近似する荷重を与えられる。

また、請求項２の荷重付加装置では、緩衝装置が減衰特性の異なる弾性部材で構成される。よって、鞍乗車両へ衝撃荷重を与えた際に、減衰性が低い弾性部材によって振動を吸収して、鞍乗車両の振動を錘への伝達を抑制しつつも、この弾性部材の振動吸収後の錘の振動を減衰性が高い弾性部材によって抑えて、錘のばたつきを防止できる。

さらに、請求項３の荷重付加装置では、弾性部材が合成樹脂で形成されているので、設置が簡単で、異なる樹脂材料や形成方法を変更すれば、減衰特性の異なる弾性部材を簡単に形成できる。

また、請求項４の荷重付加装置では、緩衝部材は、複数の弾性部材が積層されて構成されているので、弾性部材の積層枚数の調整が可能となる。この弾性部材の積層枚数の調整により、サドルポストから突き上げるような衝撃荷重を受けた際の、錘への振動伝達特性と錘の振動減衰特性をチューニングできる。そのため、より一層人間モデルに近い荷重を鞍乗車両へ付加できる。

請求項５の荷重付加装置では、錘の鉛直方向の移動を許容するリニアガイドを備えているので、サドルポストの鉛直方向の移動を許容しつつサドルポストへ荷重を作用できる。

請求項６の荷重付加装置では、取付台に対して錘の前後方向の移動を許容するリニアガイドを備えているので、サドルポストの前後方向の移動を許容しつつサドルポストへ荷重を作用できる。

本発明の振動試験機によれば、鞍乗車両へ人間モデルに近似する荷重を与えられる。

一実施の形態における振動試験機の側面図である。 一実施の形態における振動試験機の正面図である。 一実施の形態における振動試験機の荷重付加装置の側面断面図である。 一実施の形態における振動試験機の荷重付加装置の正面図である。 一実施の形態における振動試験機のコントローラの構成図である。 一実施の形態における振動試験機のコントローラの処理手順を示したフローチャートである。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における振動試験機Ｔは、図１および図２に示すように、試験体であり鞍乗車両としての二輪車Ｂの前後の車軸３１，３２を加振点として、各車軸３１，３２を図１中上下方向となる鉛直方向（Ｚ軸方向）と図１中左右方向となる二輪車Ｂの車軸３１，３２同士を遠近させる水平方向（Ｘ軸方向）へ加振する加振機１を備えている。また、振動試験機Ｔは、二輪車Ｂに実際に人が搭乗した状態を作り出すために、二輪車Ｂのサドルポスト３３に荷重を付加する荷重付加装置２を備えるほか、図５に示すように、加振機１を制御するコントローラＣとを備えている。

以下、振動試験機Ｔの各部について詳細に説明する。加振機１は、架台３と、架台３に取り付けられて二輪車Ｂの前輪側の車軸３１を加振点として鉛直方向および水平方向へ振動を与える第一加振部４と、架台３に移動可能に取り付けられて二輪車Ｂの後輪側の車軸３２を加振点として鉛直方向および水平方向へ振動を与える第二加振部５とを備えている。

試験体であり鞍乗車両である二輪車Ｂは、車体フレーム３４と、車体フレーム３４の前端に設けたヘッドパイプ３５に回転自在に取り付けられたフロントフォーク３６と、フロントフォーク３６の先端に設けた車軸３１と、車体フレーム３４の後ろ側に設けた車軸３２とを備えて構成されている。なお、二輪車Ｂの車軸３１，３２に保持される前輪および後輪は取り外された状態で振動試験が行われる。また、車体フレーム３４は上方へ向けて突出するサドルポスト３３を備えており、サドルポスト３３には、荷重付加装置２が取り付けられており、二輪車Ｂに荷重が付加されている。

架台３は、複数の弾性支持部３ａと、弾性支持部３ａ上に設けたベース３ｂとを備えて構成されており、ベース３ｂ上に取り付けられる第一加振部４および第二加振部５による加振による振動を弾性支持部３ａで吸収して、床に負荷がかからないようになっている。

第一加振部４は、架台３におけるベース３ｂに固定的に取り付けられたテーブル４１と、テーブル４１に鉛直方向に立てて取り付けられて伸縮運動する第一鉛直軸アクチュエータ４２と、同じくテーブル４１に鉛直方向に立てられるとともにテーブル４１に揺動可能に取り付けられて伸縮運動する第一水平軸アクチュエータ４３と、テーブル４１に鉛直方向に立てて設けた支柱４４と、支柱４４と第一水平軸アクチュエータ４３とに回転可能に連結される第一変換リンク４５と、第一鉛直軸アクチュエータ４２と車軸３１の双方に回転可能とされて両者を連結する連結ロッド４６と、第一変換リンク４５と車軸３１の双方に回転可能とされて両者を連結する連結ロッド４７とを備えて構成されている。

なお、第一鉛直軸アクチュエータ４２および第一水平軸アクチュエータ４３は、本例では、テレスコピック型の油圧サーボシリンダとされており、図外の油圧源からの圧油の給排により伸縮作動するようになっている。

連結ロッド４６は、棒状であって、その一端が第一鉛直軸アクチュエータ４２にヒンジ結合されるとともに、他端が車軸３１にヒンジ結合にて取り外し可能に連結できるようになっている。

よって、第一鉛直軸アクチュエータ４２が伸縮運動を呈すると、連結ロッド４６を介して車軸３１が図１中で上下方向となる鉛直方向に加振され、車軸３１に鉛直方向の振動を与えられる。連結ロッド４６が車軸３１および第一鉛直軸アクチュエータ４２に回転可能に連結されているので、車軸３１に水平方向の振動が加えられても、この振動に影響されずに第一鉛直軸アクチュエータ４２によって車軸３１を鉛直方向へ加振できる。

支柱４４は、テーブル４１に起立しており、その先端には、略三角形状の第一変換リンク４５が回転可能に取り付けられている。第一変換リンク４５は、この場合、その一頂点の近傍を支柱４４にヒンジ結合して支柱４４に連結されていて、支柱４４に対してヒンジ結合点を中心として回転のみが許容される態様で取り付けられている。

連結ロッド４７は、棒状であって、その一端が、第一変換リンク４５の支柱４４および第一水平軸アクチュエータ４３が連結されていない、残りの頂点の近傍にヒンジ結合されて連結されている。また、連結ロッド４７の他端は、車軸３１にヒンジ結合にて取り外し可能に連結できるようになっている。

そして、加振点である車軸３１を加振する水平方向を指すＸ軸と第一水平軸アクチュエータ４３の伸縮運動の軸線とを含む面を基準面とすると、第一水平軸アクチュエータ４３、第一変換リンク４５および連結ロッド４７のそれぞれが基準面上でのみ回転可能に連結されている。

第一水平軸アクチュエータ４３を伸長させると、これによって第一変換リンク４５が支柱４４へのヒンジ結合点にて反時計回りに回転し連結ロッド４７が左方へ押し出されるので、車軸３１を図１中左方向へ駆動できる。反対に、第一水平軸アクチュエータ４３を収縮させると、これによって第一変換リンク４５が支柱４４へのヒンジ結合点にて時計回りに回転し連結ロッド４７が右方へ引っ張られるので、車軸３１を図１中右方向へ駆動できる。つまり、この第一加振部４では、第一変換リンク４５と支柱４４とでベルクランク機構を構成し、第一水平軸アクチュエータ４３の伸縮運動をＸ軸方向の運動へ変換して加振点である車軸３１へ伝達できる。なお、第一変換リンク４５は、強度面で有利なために三角形状とされているが、Ｌ字状等、三角形状以外の形状とされてもよい。

よって、第一水平軸アクチュエータ４３が伸縮運動を呈すると、第一変換リンク４５によって第一水平軸アクチュエータ４３の鉛直方向の伸縮運動がＸ軸方向の往復運動に変換され、連結ロッド４７を介して車軸３１をＸ軸方向へ加振して振動を与えられる。連結ロッド４７が車軸３１および第一変換リンク４５に回転可能に連結されているので、車軸３１に鉛直方向の振動が加えられても、この振動に影響されずに第一水平軸アクチュエータ４３によって車軸３１を水平方向へ加振できる。

第二加振部５は、架台３のベース３ｂに対して二輪車Ｂの前後に沿うＸ軸方向に移動可能に取り付けられたテーブル５１と、テーブル５１に鉛直方向に立てて取り付けられて伸縮運動する第二鉛直軸アクチュエータ５２と、同じくテーブル５１に鉛直方向に立てられるとともにテーブル５１に揺動可能に取り付けられて伸縮運動する第二水平軸アクチュエータ５３と、テーブル５１に鉛直方向に立てて設けた支柱５４と、支柱５４と第二水平軸アクチュエータ５３とに回転可能に連結される第二変換リンク５５と、第二鉛直軸アクチュエータ５２と車軸３２の双方に回転可能とされて両者を連結する連結ロッド５６と、第二変換リンク５５と車軸３２の双方に回転可能とされて両者を連結する連結ロッド５７とを備えて構成されている。

テーブル５１は、詳しく図示はしないが、架台３に対してリニアガイド等を介して取り付けられており、架台３に対してＸ軸方向への移動が許容され、また、架台３に搭載されるモータＭによってＸ軸方向へ駆動できるようになっている。さらに、テーブル５１は、振動試験中は架台３に固定でき、Ｘ軸方向への移動を規制できるようになっている。よって、試験体である二輪車Ｂの加振点間の距離、つまり、車軸３１，３２間の距離に応じて第二加振部５の架台３に対する位置をＸ軸方向で調節して、第二加振部５を二輪車Ｂに適する位置に位置決めできる。よって、二輪車Ｂの全長によらずに、第二加振部５を適正位置に位置決めして、二輪車Ｂの加振点にそれぞれ第一加振部４と第二加振部５を取付でき、振動試験を実行できる。

なお、第二鉛直軸アクチュエータ５２および第二水平軸アクチュエータ５３は、本例では、テレスコピック型の油圧サーボシリンダとされており、図外の油圧源からの圧油の給排により伸縮作動するようになっている。

連結ロッド５６は、棒状であって、その一端が第二鉛直軸アクチュエータ５２にヒンジ結合されるとともに、他端が車軸３２にヒンジ結合にて取り外し可能に連結できるようになっている。

そして、第二鉛直軸アクチュエータ５２が伸縮運動を呈すると、連結ロッド５６を介して車軸３２が図１中で上下方向となる鉛直方向に加振され、車軸３２に鉛直方向の振動を与えられる。連結ロッド５６が車軸３２および第二鉛直軸アクチュエータ５２に回転可能に連結されているので、車軸３２に水平方向の振動が加えられても、この振動に影響されずに第二鉛直軸アクチュエータ５２によって車軸３２を鉛直方向へ加振できる。

支柱５４は、テーブル５１に起立しており、その先端には、略三角形状の第二変換リンク５５が回転可能に取り付けられている。第二変換リンク５５は、この場合、その一頂点の近傍を支柱５４にヒンジ結合して支柱５４に連結されていて、支柱５４に対してヒンジ結合点を中心として回転のみが許容される態様で取り付けられている。

連結ロッド５７は、棒状であって、その一端が、第二変換リンク５５の支柱５４および第二水平軸アクチュエータ５３が連結されていない、残りの頂点の近傍にヒンジ結合されて連結されている。また、連結ロッド５７の他端は、車軸３２にヒンジ結合にて取り外し可能に連結できるようになっている。

そして、加振点である車軸３２を加振する水平方向を指すＸ軸と第二水平軸アクチュエータ５３の伸縮運動の軸線とを含む面を基準面とすると、第二水平軸アクチュエータ５３、第二変換リンク５５および連結ロッド５７のそれぞれが基準面上でのみ回転可能に連結されている。

第一加振部４と同様にこの第二加振部５にあっても、第二変換リンク５５と支柱５４とでベルクランク機構を構成し、第二水平軸アクチュエータ５３の伸縮運動をＸ軸方向の運動へ変換して加振点である車軸３２へ伝達できる。なお、第二変換リンク５５は、強度面で有利なために三角形状とされているが、Ｌ字状等、三角形状以外の形状とされてもよい。

よって、第二水平軸アクチュエータ５３が伸縮運動を呈すると、第二変換リンク５５によって第二水平軸アクチュエータ５３の鉛直方向の伸縮運動がＸ軸方向の往復運動に変換され、連結ロッド５７を介して車軸３２をＸ軸方向へ加振して振動を与えられる。なお、連結ロッド５７が車軸３２および第二変換リンク５５に回転可能に連結されているので、車軸３２に鉛直方向の振動が加えられても、この振動に影響されずに第二水平軸アクチュエータ５３によって車軸３２を水平方向へ加振できる。

また、前述した各アクチュエータ４２，４３，５２，５３は、図示はしないが、シリンダとシリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、シリンダ内に挿通されてピストンに連結される出力ロッドと、伸側室と圧側室の一方を圧油を供給可能なポンプへ接続するとともに他方をタンクに連通する方向切換弁とを備えた周知の油圧サーボシリンダとされている。各アクチュエータ４２，４３，５２，５３は、片ロッド型でも両ロッド型のいずれも採用可能である。各アクチュエータ４２，４３，５２，５３は、伸側室への圧油の供給で伸長作動でき、圧側室への圧油の供給により収縮作動できる。そのほか、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３は、両室をタンクへ連通して圧油の供給を停止する等して荷重を発揮せず外力によってほとんど抵抗なくフリーで伸縮するアンロード状態を実現できるようになっている。なお、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３の具体構成は、前述したところに限られず、アンロード状態を実現できれば、他の構成を採用できる。また、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３は、電動或いは空気圧で駆動するアクチュエータとされてもよく、その場合でも、前記したようなアンロード状態を実現できるよう配慮される。

そして、第一変換リンク４５と第二変換リンク５５は、それぞれ、支柱４４，５４に対して同じ向きに設置されている。これにより、第一加振部４および第二加振部５における第一水平軸アクチュエータ４３および第二水平軸アクチュエータ５３は、全て支柱４４，５４の駆動方向であるＸ軸方向の両側のうち一方側、つまり、図１中で支柱４４，５４の右側に配置される。なお、第一水平軸アクチュエータ４３および第二水平軸アクチュエータ５３は、支柱４４，５４の駆動方向両側のうち上記とは反対側の図１中左側に配置するようにしてもよい。

また、また、各鉛直軸アクチュエータ４２，５２も同じ仕様のものを使用している。さらに、各水平軸アクチュエータ４３，５３の仕様は同じとされていて、連結ロッド４６，４７の長さ、各変換リンク４５，５５の水平軸アクチュエータ４３，５３の伸縮運動を車軸３１，３２のＸ軸方向の運動へ変換する際のレバー比が等しくなっている。

そして、この振動試験機Ｔにあっては、第一変換リンク４５と第二変換リンク５５は、それぞれ同じ向きに設置され、第一水平軸アクチュエータ４３および第二水平軸アクチュエータ５３が支柱４４，５４の駆動方向両側のうち一方側に配置されている。そのため、二輪車Ｂを図１中右側へ同期させて移動させる場合、第一水平軸アクチュエータ４３と第二水平軸アクチュエータ５３を同じ量だけ収縮側にストロークさせればよい。反対に、図１中左側へ同期させて移動させる場合、第一水平軸アクチュエータ４３と第二水平軸アクチュエータ５３を同じ量だけ伸長側にストロークさせればよい。よって、各水平軸アクチュエータ４３，５３のストローク位置が同じ位置にある場合に車軸３１，３２のＸ軸方向の相対位置が変化しないように配慮されている。したがって、各水平軸アクチュエータ４３，５３がオフされてアンロード状態となり二輪車Ｂの重量で最収縮しても、車軸３１，３２のＸ軸方向の相対位置が変化しない。

さらに、加振点である車軸３１，３２のＸ軸方向の距離を変えたい場合、各水平軸アクチュエータ４３，５３のストローク量を違えればよく、各水平軸アクチュエータ４３，５３のストローク量を制御して試験体である二輪車Ｂに荷重を作用できる。

また、各鉛直軸アクチュエータ４２，５２を伸縮させて加振点である車軸３１，３２を鉛直方向へ駆動する場合、双方の水平軸アクチュエータ４３，５３を同期させて伸縮させると、二輪車ＢにＸ軸方向へ荷重を作用させずに二輪車Ｂを上下動できる。

よって、鉛直軸アクチュエータ４２，５２および水平軸アクチュエータ４３，５３がオフされてアンロード状態となって最収縮状態しても、車軸３１，３２のＺ軸方向およびＸ軸方向の相対位置が変化せず、無負荷で二輪車Ｂを最下方へ移動でき二輪車Ｂを傷めない。

よって、この振動試験機Ｔによれば、車軸３１，３２に作用している荷重を監視し、これをフィードバックする荷重制御を実施する必要が無く、コントローラＣは、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３を変位制御すれば足りる。よって、制御を変位制御から荷重制御へバンプレスに切り換える必要もなく制御が容易で、ロードセルや歪センサ等の設置が不要となるからコスト面でも有利となる。

さらに、全アクチュエータ４２，４３，５２，５３の油圧を全てオフしてアンロード状態として、全アクチュエータ４２，４３，５２，５３が最収縮状態とする場合、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３同士が互いに押しあったり引きあったりしない。よって、本例の振動試験機Ｔにあっては、試験体である二輪車Ｂの着脱作業を安全に行える。また、失陥によって各アクチュエータ４２，４３，５２，５３が全てオフされても、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３同士が相手の動きに干渉しないので二輪車Ｂを最下方へ速やかに移動できる。

なお、第一水平軸アクチュエータ４３および第二水平軸アクチュエータ５３が支柱４４，５４の駆動方向両側のうち一方側に配置すると前述の利点を享受できるが、第一水平軸アクチュエータ４３および第二水平軸アクチュエータ５３の配置はこれに限られない。

次に、荷重付加装置２について説明する。図３に示すように、鞍乗車両である二輪車Ｂのサドルポスト３３に荷重を付加する錘Ｗと、サドルポスト３３と錘Ｗとの間に設けた緩衝部材Ｄとを備えている。

より詳細には、荷重付加装置２は、架台３のベース３ｂ上に設けた支持フレーム２１と、支持フレーム２１に対して二輪車Ｂの前後方向、つまり、Ｘ軸方向へ移動可能に取り付けられて錘Ｗおよび緩衝部材Ｄを収容するハウジング２２と、サドルポスト３３に回転自在に装着される取付台２３と、取付台２３に前後方向に移動自在に装着される支持台２４と、支持台２４に積層される緩衝部材Ｄと、緩衝部材Ｄに積層される錘Ｗとを備えて構成されている。

支持フレーム２１は、図１および図２に示すように、二輪車Ｂの左右の前後にそれぞれ設けた四つの縦支柱２１ａと、各縦支柱２１ａの中間に架け渡される四つの横梁２１ｂと、二輪車Ｂの前後に設けた一つの縦支柱２１ａの上端に架け渡されて取り付けられた一対のガイド梁２１ｃとを備えて構成されている。

ハウジング２２は、図２および図４に示すように、二輪車Ｂの左右に設けられて二輪車Ｂの前後方向から見てＬ字状の一対の支持板２２ａと、支持板２２ａ同士の上端に取り付けられる蓋２２ｂとを備えている。そして、各支持板２２ａの下端がそれぞれ下方に配置されているガイド梁２１ｃにリニアガイド２２ｃ（図１参照）を介して連結されており、ハウジング２２は、図１中左右方向である二輪車Ｂの前後方向へ移動できるようになっている。

取付台２３は、サドルポスト３３を把持する把持部材２５にヒンジ結合されていて、二輪車Ｂの前後方向への回転、つまり、図３中紙面貫く軸周りへの回転が許容されている。

さらに、この取付台２３上には、二輪車Ｂの前後方向に沿って設けたリニアガイド２６を介して支持台２４が取り付けられている。この支持台２４は、リニアガイド２６によって、取付台２３に対して二輪車Ｂの前後方向に移動可能とされている。支持台２４は、ハウジング２２の各支持板２２ａの内側に鉛直方向に沿って設けたリニアガイド２７によって鉛直方向へ移動自在に装着されている。よって、支持台２４は、ハウジング２２に対して鉛直方向の移動のみが許容されている。

そして、支持台２４の上方には、緩衝部材Ｄが積層されている。緩衝部材Ｄは、本例では、弾性部材としての第一弾性部材Ｄ１と第二弾性部材Ｄ２とで構成されている。第一弾性部材Ｄ１および第二弾性部材Ｄ２は、ともに、円盤状の合成樹脂で形成されている。また、第一弾性部材Ｄ１と第二弾性部材Ｄ２は、異なる減衰特性を備えており、この例では、第一弾性部材Ｄ１より第二弾性部材Ｄ２の方が高い減衰性を備えている。そして、図示したところでは、二つの第一弾性部材Ｄ１で重ねた第二弾性部材Ｄ２を挟み込むようにして緩衝部材Ｄを構成している。

第一弾性部材Ｄ１を形成する合成樹脂としては、たとえば、ゴムやウレタンゴム等を使用すればよく、第二弾性部材Ｄ２を形成する合成樹脂としては、たとえば、軟質のウレタンフォーム等の低反発で高い減衰性を発揮するものを使用すればよい。また、第一弾性部材Ｄ１と第二弾性部材Ｄ２は、本例では、それぞれ、二つずつ設けられているが、共に、積層枚数は任意である。また、緩衝部材Ｄの構成は、これに限られず、たとえば、錘Ｗと支持台２４との間に介装されるばね或いは油圧ダンパ、或いはばねと油圧ダンパを直列あるいは並列に配置したもので構成してもよいし、ばねと高い減衰性を発揮する合成樹脂、或いは、合成樹脂と油圧ダンパの構成も可能である。

錘Ｗは、緩衝部材Ｄに積層して設けられている。具体的には、錘Ｗは、ハウジング２２の各支持板２２ａの内側に鉛直方向に沿って設けたリニアガイド２７によって鉛直方向へ移動自在に装着されるスライダ２８と、スライダ２８に積層されて取り付けられる複数のプレート２９とで構成されている。つまり、錘Ｗは、ハウジング２２に対して鉛直方向の移動のみが許容されている。

プレート２９は、積層枚数を調整して、錘Ｗの全体重量を調整できるようになっている。なお、プレート２９には、スライダ２８に立てて設けたボルト２８ａの挿通を許容する孔が設けられており、プレート２９がボルト２８ａに螺着されるナット２８ｂによりスライダ２８にプレート２９を固定できるようになっている。

そして、二輪車Ｂの振動試験を行う際には、二輪車Ｂのサドルポスト３３の位置に併せて、ハウジング２２を支持フレーム２１に対して前後させて把持部材２５をサドルポスト３３に取り付けるのに最適な位置に移動させる。そして、把持部材２５をサドルポスト３３に装着した後は、ハウジング２２を支持フレーム２１に対して動かないように固定する。ハウジング２２の支持フレーム２１への固定に際しては、ボルト締結等、種々の構造を採用すればよい。このようにハウジング２２を固定した後で、加振機１から二輪車Ｂへ振動を与えて振動試験が実行される。

ハウジング２２は、支持フレーム２１に固定されるが、二輪車Ｂのサドルポスト３３が加振機１によって振動されると、把持部材２５は、サドルポスト３３とともに、鉛直方向、水平方向（Ｘ軸方向）へ移動および二輪車Ｂの前後方向へ回転して変位する。取付台２３は、把持部材２５にヒンジ結合されているので、サドルポスト３３の二輪車Ｂの前後方向への回転振動は取付台２３には伝達されない。また、取付台２３は、把持部材２５とともに鉛直方向および水平方向についてはともに移動するが、支持台２４が取付台２３に対して水平方向に対して移動可能となっているので、支持台２４には、取付台２３の水平方向の振動は伝達されない。支持台２４は、ハウジング２２によって鉛直方向の移動が許容されており、取付台２３の鉛直方向の振動により支持台２４も鉛直方向に振動する。支持台２４の鉛直方向の振動は、緩衝部材Ｄに吸収されて錘Ｗへの伝達が抑制されるが、錘Ｗもハウジング２２によって鉛直方向の移動が許容されるので、鉛直方向へ振動できる。このように、荷重付加装置２は、二輪車Ｂが加振機１によって振動が与えられて姿勢を変えても、錘Ｗは鉛直方向のみに移動するのみであり、常にサドルポスト３３に鉛直下方へ向く荷重を作用させる。錘Ｗは、リニアガイド２７により鉛直方向への移動が許容されるので、サドルポスト３３の鉛直方向への移動を許容しつつサドルポスト３３に荷重を作用できる。また、錘Ｗは、サドルポスト３３に対してリニアガイド２６により前後方向への移動が許容されるので、サドルポスト３３の前後方向への移動を許容しつつサドルポスト３３に荷重を作用できる。

このように荷重付加装置２は構成されているので、二輪車Ｂに加振機１によって突上げるような衝撃荷重が与えられた際に、緩衝部材Ｄが衝撃を吸収するので、錘Ｗへ二輪車Ｂからの振動の伝達が緩和される。ここで、錘が振り子式にサドルポストに取り付けられる従来の荷重付加装置では、二輪車Ｂに突上げるような衝撃荷重が作用すると、錘Ｗに加速度が作用して慣性でサドルポストを下方に押下げる衝撃荷重が作用する。本実施の形態の荷重付加装置２にあっては、二輪車Ｂ側から錘Ｗへの振動の伝達が緩衝部材Ｄによって抑制されるため、二輪車Ｂに突上げるような衝撃荷重が与えられても錘Ｗの慣性による二輪車Ｂを押し下げる衝撃荷重が軽減される。したがって、荷重付加装置２によれば、実際に人が二輪車Ｂに乗って段差を乗り越える際に人から二輪車Ｂに付加される荷重状態に近似する荷重を二輪車Ｂに与えられる。しかるに、荷重付加装置２によれば、鞍乗車両としての二輪車Ｂへ人間モデルに近似する荷重を与えられる。

また、緩衝部材Ｄが減衰特性の異なる弾性部材で構成される場合には、加振機１から二輪車Ｂへ衝撃荷重を与えた際に、減衰性が低い第一弾性部材Ｄ１によって振動を吸収して、二輪車Ｂの振動を錘Ｗへの伝達を抑制しつつも、第一弾性部材Ｄ１の振動吸収後の錘Ｗの振動を減衰性が高い第二弾性部材Ｄ２によって抑えて、錘Ｗのばたつきを防止できる。

また、第一弾性部材Ｄ１および第二弾性部材Ｄ２（弾性部材）は、合成樹脂で形成されているので、錘Ｗと支持台２４との間への設置が簡単で、異なる樹脂材料や形成方法を変更すれば、減衰特性の異なる弾性部材を簡単に形成できる。

さらに、緩衝部材Ｄは、複数の第一弾性部材Ｄ１および第二弾性部材Ｄ２（弾性部材）が積層されて構成されているので、第一弾性部材Ｄ１および第二弾性部材Ｄ２のそれぞれの積層枚数の調整が可能となる。この弾性部材の積層枚数の調整により、サドルポスト３３から突き上げるような衝撃荷重を受けた際の、錘Ｗへの振動伝達特性と錘Ｗの振動減衰特性をチューニングできる。そのため、より一層人間モデルに近い荷重を鞍乗車両である二輪車Ｂへ付加できる。

また、荷重付加装置２がサドルポスト３３に二輪車Ｂの前後方向へ回転可能に装着される取付台２３と、取付台２３に前後方向に移動可能に装着される支持台２４と、支持台２４上に積層される緩衝部材Ｄと、緩衝部材Ｄに積層される錘Ｗとを備えている。そのため、荷重付加装置２は、加振機１によって二輪車Ｂに、鉛直方向、前後の水平方向への振動および前後方向への回転振動が与えられても、常にサドルポスト３３に鉛直下方へ錘Ｗの荷重を作用させて、より一層人間モデルに近似する荷重を与えられる。

さらに、本例では、荷重付加装置２が錘Ｗと緩衝部材Ｄと支持台２４を収容して、錘Ｗと支持台２４の鉛直方向の移動のみを許容して、架台３に取り付けられるハウジング２２を備えているので、二輪車Ｂの左右方向への転倒も防止される。そして、ハウジング２２が架台３に対して二輪車Ｂの前後方向へ移動可能とされているので、サドルポスト３３の位置が異なる二輪車Ｂにも対応してハウジング２２を適切な位置へ移動させて荷重付加装置２を二輪車Ｂへ取付できる。

つづいて、コントローラＣは、図５に示すように、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３の変位を検知するストロークセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３を駆動制御する制御部６１と、ストロークセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４で検知した各アクチュエータ４２，４３，５２，５３の変位から車軸３１，３２間の直線距離ＬＬを求める距離演算部６２と、距離演算部６２で求めた車軸３１，３２間の直線距離ＬＬに基づいて各アクチュエータ４２，４３，５２，５３の駆動を停止するか否かを判断する停止判断部６３とを備えている。

制御部６１は、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３の変位を監視し、予め入力される二輪車Ｂへ与える振動データ通りに二輪車Ｂに振動を与えるように、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３を駆動制御する。よって、コントローラＣは、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３を駆動制御して、二輪車Ｂの車軸３１，３２に振動を与えて、振動試験を行なえるようになっている。

距離演算部６２は、ストロークセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４で検知した各アクチュエータ４２，４３，５２，５３の変位から車軸３１，３２間の直線距離ＬＬを求める。車軸３１は、第一鉛直軸アクチュエータ４２と第一水平軸アクチュエータ４３による加振によって、Ｚ軸方向とＸ軸方向の変位が許容されるが図１中紙面を貫く方向であるＹ軸方向への移動は規制されているので、ＺＸ面内を移動するのみである。また、車軸３２についても、第二鉛直軸アクチュエータ５２と第二水平軸アクチュエータ５３による加振によって、Ｚ軸方向とＸ軸方向の変位が許容されるがＹ軸方向への移動は規制されているので、ＺＸ面内を移動するのみである。第一加振部４における各アクチュエータ４２，４３の変位から車軸３１のＺＸ面上におけるＺＸ座標を求め、第二加振部５における各アクチュエータ５２，５３の変位から車軸３２のＺＸ面上におけるＺＸ座標を求めれば、車軸３１，３２間の直線距離ＬＬを求められる。このようにして、距離演算部６２は、振動試験中は、常に加振点間距離、つまり、車軸３１，３２間の直線距離ＬＬを各アクチュエータ４２，４３，５２，５３の変位に基づいて求める。

ここで、第一加振部４と第二加振部５からの荷重を受けると、二輪車Ｂの車軸３１，３２間の直線距離ＬＬは、第一加振部４と第二加振部５からの荷重を受けていない場合の両者の距離（無負荷距離）から変化する。車軸３１，３２間の直線距離ＬＬが無負荷距離ＬＵより長くなると、二輪車Ｂには車軸３１，３２を離間させる引張荷重が作用し、前記直線距離ＬＬが無負荷距離ＬＵよりも短くなると、二輪車Ｂには車軸３１，３２を引き寄せる圧縮荷重が作用する。この引張荷重と圧縮荷重によって、二輪車Ｂを構成する部品に作用する応力が各部品の許容応力を超える状態となると、部品が塑性変形したり、場合によって破断したりする。二輪車Ｂの各構成部品の設計によって、部品が損傷しない範囲内での最大引用荷重と最大圧縮荷重は決定され、引用荷重と圧縮荷重は、加振点間距離によって一義的に求められる。つまり、二輪車Ｂで許容できる最大引張荷重が作用する車軸３１，３２間の最大長さＬｍａｘと、二輪車Ｂで許容できる最大圧縮荷重が作用する車軸３１，３２間の距離の最小長さＬｍｉｎは、二輪車Ｂの構成部品の設計仕様から予め求められる。

よって、振動試験中に車軸３１，３２間の直線距離ＬＬを監視して、直線距離ＬＬが最大長さＬｍａｘ以上か最小長さＬｍｉｎ以下になる場合に、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３をアンロード状態とすれば、二輪車Ｂに過剰な荷重を作用させずに済む。つまり、二輪車Ｂが塑性変形等の損傷を受ける前に、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３が外力でフリーに伸縮できる状態として、二輪車Ｂにそれ以上の許容最大引張荷重或いは許容最大圧縮荷重を超える荷重を作用させないようにすればよい。

そのため、コントローラＣは、停止判断部６３を備えている。停止判断部６３は、距離演算部６２が求めた直線距離ＬＬから無負荷距離ＬＵを差し引いた差εが予め設定される閾値α以上か或いは閾値β以下となると、制御部６１へ停止信号を出力する。制御部６１は、停止信号を受け取ると、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３への電流供給をオフして外力でフリーに伸縮できるアンロード状態とする。

閾値αは、許容最大引張荷重が作用する車軸３１，３２間距離Ｌｍａｘから無負荷距離ＬＵを差し引きした値から安全マージンを差し引きした値であり、プラスの値を持つ閾値である。また、閾値βは、許容最大圧縮荷重が作用する車軸３１，３２間距離Ｌｍｉｎから無負荷距離ＬＵを差し引きした値に安全マージンを加算した値であり、マイナスの値を持つ閾値である。閾値αと閾値βの設定で安全マージンを考慮すると、停止判断部６３の停止信号で制御部６１が各アクチュエータ４２，４３，５２，５３をアンロード状態とするまでの間に許容荷重以上の荷重が二輪車Ｂに負荷されるのを確実に防止できる。つまり、直線距離ＬＬが閾値α未満であり閾値βを超える範囲内であれば、試験体である二輪車Ｂに損傷を与えずに振動試験を実行でき、閾値α未満であり閾値βを超える範囲は正常範囲としている。対して、直線距離ＬＬが前記の正常範囲を逸脱すると、つまり、閾値α以上或いは閾値β以下となると、コントローラＣは、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３をアンロード状態として、試験体である二輪車Ｂの損傷を防止するのである。なお、閾値αと閾値βの設定に際して、安全マージンを考慮しない場合には、閾値α＝Ｌｍａｘ−ＬＵとなり、閾値β＝Ｌｍｉｎ―ＬＵとなる。

具体的には、図６のフローチャートに示すように、コントローラＣには、許容最大引張荷重が作用する車軸３１，３２間距離から無負荷距離を差し引きした値から安全マージンを差し引きした値をプラス側の閾値αとして入力する（ステップＦ１）。また、コントローラＣに、許容最大圧縮荷重が作用する車軸３１，３２間距離から無負荷距離を差し引きした値に安全マージンを加算した値をマイナス側の閾値βとして入力しておく（ステップＦ１）。

コントローラＣは、二輪車Ｂの振動試験を行うため加振中立位置へ上昇させる。加振中立位置は、二輪車Ｂの加振点である車軸３１，３２に振動を与えるうえで、これら加振点を試験中で加える振動ストロークの中心に配置させる位置である。

振動試験を行うために、加振中立位置に二輪車Ｂを配置した状態では、二輪車Ｂには鉛直方向にも水平方向にも荷重を作用させないようになっており、この時の車軸３１，３２間の距離が無負荷距離である。そこで、コントローラＣは、この時の車軸３１，３２のＺＸ座標から無負荷距離ＬＵを認識する（ステップＦ２）。

そして、コントローラＣは、振動試験を開始し、試験中は常に、車軸３１，３２間の距離ＬＬを求める（ステップＦ３）。つづいて、コントローラＣは、求めた車軸３１，３２間の距離ＬＬと無負荷距離ＬＵとの差εを求める（ステップＦ４）。また、コントローラＣは、差εの値が、閾値α以上となるか閾値β以下となるかを判断する（ステップＦ５）。そして、ステップＦ５の判断で、差εの値が、閾値α以上か、または、閾値β以下である場合、ステップＦ６へ移行し、そうでない場合、ステップＦ７へ移行する。ステップＦ６では、コントローラＣは、二輪車Ｂの損傷の可能性があるので、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３をアンロード状態として二輪車Ｂへの各アクチュエータ４２，４３，５２，５３からの荷重を取り除く。他方、ステップＦ７では、コントローラＣは、二輪車Ｂの損傷の可能性がないので、試験を続行するべく各アクチュエータ４２，４３，５２，５３を制御し続け、二輪車Ｂを加振して振動を与える。

このように、振動試験機Ｔにあっては、試験体の前後に鉛直方向および水平方向の四軸で振動入力が可能であるから、試験体を鉛直方向および水平方向の双方へ任意に加振できる。よって、振動試験機Ｔによれば、試験体に実際に入力される可能性がある振動を正確に模擬して加振でき、より実効性の高い振動試験や疲労試験を実行できる。また、車体フレーム３４の剛性は高いが強度は弱いという特徴を持つ自転車を試験体としても、四軸での振動入力が可能であるので、実走行時の振動を正確に再現して試験体に振動を与えられる。

また、振動試験機Ｔでは、加振点間の距離が予め設定される正常範囲を逸脱すると、各アクチュエータ４２，４３，５２，５３をオフして加振機１をアンロード状態とするので、試験体が損傷を受けるような荷重が付加される事態を招かない。従来の振動試験機では、後輪側車軸に水平方向へ加振するアクチュエータの代わりに反力治具と後輪側車軸をリンク棒で連結して水平方向の動きを拘束しつつ、三軸で加振し、二輪車に予期せぬ水平方向の圧縮或いは引張荷重を作用させないようにしていた。これに対して、本振動試験機Ｔでは、試験体を４軸で加振しても、試験体に許容荷重を超える荷重が作用しないので、試験体を傷めず安全に振動試験を実行できる。

さらに、本例の振動試験機Ｔでは、加振機１は、架台３と、架台３に取り付けられて加振点のうち一方を加振する第一加振部４と他方を加振する第二加振部５とを有し、第二加振部５が架台３に対して試験体の前後方向へ移動可能に取り付けられる。よって、試験体の全長によらず試験体を振動試験機Ｔに適正に取り付けでき振動試験を実行できる。なお、第二加振部５ではなく、第一加振部４を架台３に試験体の前後方向へ移動可能に取り付けてもよく、第一加振部４と第二加振部５の双方を試験体の前後方向へ移動可能に取り付けてもよい。

また、本例の振動試験機Ｔでは、第一加振部４における第一鉛直軸アクチュエータ４２および第一水平軸アクチュエータ４３と、第二加振部５における第二鉛直軸アクチュエータ５２と第二水平軸アクチュエータ５３が鉛直方向に立てられて設けられている。全アクチュエータ４２，４３，５２，５３がこのように鉛直方向に立てられているので、振動試験機Ｔの図１中左右方向長さを短くでき、小型化できる。

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。

２・・・荷重付加装置、２３・・・取付台、２４・・・支持台、３３・・・サドルポスト、Ｂ・・・二輪車（鞍乗車両）、Ｄ・・・緩衝部材、Ｄ１・・・第一弾性部材（弾性部材）、Ｄ２・・・第二弾性部材（弾性部材）、Ｗ・・・錘

Claims (6)

1. 鞍乗車両のサドルポストに前記鞍乗車両の前後方向へ回転可能に装着される取付台と、
   前記取付台に前後方向に移動可能に装着される支持台と、
   前記支持台上に積層される緩衝部材と、
   前記緩衝部材に積層されて前記サドルポストに荷重を付加する錘と
   を備えたことを特徴とする荷重付加装置。
2. 前記緩衝部材は、減衰特性の異なる弾性部材を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷重付加装置。
3. 前記弾性部材は、合成樹脂である
   ことを特徴とする請求項２に記載の荷重付加装置。
4. 前記緩衝部材は、複数の弾性部材が積層されて構成される
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の荷重付加装置。
5. 前記錘の鉛直方向の移動を許容するリニアガイド
   を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の荷重付加装置。
6. 前記取付台に対して前記錘の前後方向の移動を許容するリニアガイドを
   を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の荷重付加装置。

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