JP6716173B2 - ローラ昇降装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車の車輪を載置する、シャーシダイナモメータに用いられるシャーシダイナモメータ用のローラを昇降するローラ昇降装置に関する。

シャーシダイナモメータは、従来、自動車の走行に関する試験を行う際に用いられている。また、当該試験を行う際には、シャーシダイナモメータに対して自動車を固定する必要がある。すなわち、シャーシダイナモメータに用いられるシャーシダイナモメータ用のローラ上に試験対象の自動車の車輪を載置する必要がある。

自動車の試験は一般にローラを用いて行う試験（以下、「第１の試験」と略す）と、ローラを用いない試験（以下、「第２の試験」と略す）とがあり、第１の試験の際はローラを上昇させてローラ上に自動車の車輪が載置可能な第１の高さにローラの配置高さを設定する必要があり、第２の試験の際は床面上に配置される試験対象の自動車への影響を完全になくすべく、ローラを下降させてローラの配置高さを完全に床面下にし、ローラを床面下に収納する必要があった。

このため、シャーシダイナモメータには、ローラを昇降するローラ昇降装置を設ける必要があった。このようなローラ昇降装置は例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１３−１９５４０６号公報

従来、ローラの昇降動作は、ローラの下方に各々がモータで駆動する複数のジャッキを含む昇降機構を設け、上記昇降機構における複数のジャッキの連動動作によって昇降させることにより実現することが一般的であった。

このため、昇降機構は複雑、かつ規模が大きくなるという問題点があった。この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、比較的簡単な装置構成でローラの昇降機能を実現するローラ昇降装置を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載のローラ昇降装置は、シャーシダイナモメータにおけるローラを昇降させるローラ昇降装置であって、一方端側にローラが取り付けられ、他方端側にアーム用回転軸を有し、前記アーム用回転軸を回転支点とした回転動作が可能なアーム部と、前記アーム部に駆動力を付与する駆動部とを備え、前記アーム部は前記駆動部からの駆動力に基づき前記ローラを回転させ、前記アーム部の一方端側に装着され、昇降動作が可能な昇降機構をさらに備え、前記昇降動作は下降動作及び上昇動作を含み、前記昇降機構の前記下降動作により、前記ローラは床面の完全下方になる位置まで下降され、前記昇降機構の前記上昇動作により、前記ローラの一部が前記床面の上方になる位置まで上昇され、前記昇降機構の昇降動作に連動して前記アーム部に前記回転動作を実行させることにより、前記ローラの配置高さを変化させることを特徴とする。

請求項１記載の本願発明のローラ昇降装置は、昇降機構の昇降動作に連動してアーム部の回転動作を実行させて配置高さを変化させることにより、比較的簡単な装置構成でローラの昇降機能を実現することができる。

さらに、アーム部の回転動作によってローラの配置高さを可変設定することができるため、アーム用回転軸が設けられるアーム部の他方端側がローラの直下に配置されない構成となる結果、ローラ下方の領域の有効利用を図ることができる。

この発明の実施の形態であるのローラ昇降装置の構成を示す側面図である。 図１で示したローラの下降状態を示す正面図である。 図１で示したローラの上昇状態を示す正面図である。 本実施の形態の本体支持部及びその周辺の詳細示す説明図である。 本実施の形態のギヤボックス本体に設けられる回転用接続部の詳細を示す説明図である。 ギヤボックスの例（その１）を示す説明図である。 ギヤボックスの例（その２）を示す説明図である。 実施の形態のローラ昇降装置を試験対象の自動車の前輪用と後輪用との２台を用いた場合の組み合わせ配置を模式的に示す説明図である。 従来のローラ昇降装置の構成（下降状態）を模式的に示す説明図である。 従来のローラ昇降装置の構成（上昇状態）を模式的に示す説明図である。

＜実施の形態＞
図１はこの発明の実施の形態であるのローラ昇降装置の構成を示す側面図である。図１にＸＹＺ直交座標系を示している。同図に示すように、移動台車１５に設けられる、モータ等のダイナモ１０（駆動部の一部）、ローラ７、ギヤボックス１１（アーム部）及び油圧シリンダ５（昇降機構）を主要構成としている。

移動台車１５の上面１５Ｓ上に、ダイナモ１０、ギヤボックス１１及び油圧シリンダ５が設けられる。ギヤボックス１１は本体支持部１３、ギヤボックス本体１２、及びカバー部材１９を有している。カバー部材１９は本体支持部１３等を覆い外部から保護するために設けられている。なお、カバー部材１９は実施の形態のローラ昇降装置の特徴との関連性が希薄なため、以降の図面及び説明から省略する。

ローラ７は回転軸１７を回転中心とするように回転軸１７に連結され、この回転軸１７がギヤボックス本体１２の上方（一方端側）に取り付けられ、本体支持部１３は移動台車１５の上面１５Ｓ上に固定されてギヤボックス本体１２の下方（他方端側）に設けられる。

ギヤボックス本体１２は、本体支持部１３に設けられる後述する回転用接続部（アーム用回転軸）を回転支点とした回転動作Ｒ１２が可能である。

ダイナモ１０は直結される回転軸２７（ローラ用回転軸）の回転運動力を駆動力としてギヤボックス本体１２に付与する駆動部の主要構成部であり、ギヤボックス１１はダイナモ１０から回転軸２７の回転運動力を受け、この回転運動力に基づき、ローラ７を回転させる。

具体的には、ダイナモ１０より受ける回転運動力は、ギヤボックス本体１２内の複数の内部ギヤ１８（駆動力伝達部）間を下方から上方にかけて伝達された後、ローラ７用の回転軸１７に伝達される。そして、最終的に回転軸１７の回転に伴いローラ７を回転させることができる。

油圧シリンダ５は、その下端が移動台車１５の上面１５Ｓ上に設けられた取付部１５ａで固定され、その上端がギヤボックス本体１２の上部の取付部１２ａに装着され、油圧による昇降動作Ｆ５が可能な昇降機構である。この油圧シリンダ５の昇降動作Ｆ５に連動してギヤボックス本体１２に回転動作Ｒ１２を実行させることにより、ローラ７の配置高さを変化させることができる。

なお、図１ではローラ７及びフリーローラ８上に自動車の車輪（タイヤ）３が配置された状態を示している。ローラ７は通常、車輪３に負荷を与えるロードローラ（負荷ローラ）として用いられ、フリーローラ８は車輪３に負荷を与えない。なお、ローラ７内の破線は径の異なる他のローラ７を用いた場合を仮想的に示している。

図２はローラ７の下降状態を示す正面図である。図３はローラ７の上昇状態を示す正面図である。図２及び図３それぞれにＸＹＺ直交座標系を示している。

図２及び図３において、駆動部として、モータ等のダイナモ１０以外に、回転軸２７、回転軸２７用の複数の軸受部２８及び回転軸２７に回転可能に取り付けられるフライホイール２９が示されている。また、回転軸１７は一対のローラ７用の回転軸であり、一対のローラ７は回転軸１７が回転運動することにより、回転軸１７を中心として回転することができる。

前述したように、ダイナモ１０の駆動力は、ローラ用回転軸である回転軸２７の回転運動力であり、ギヤボックス１１はこの回転運動力を受け、ギヤボックス本体１２内の複数の内部ギヤ１８を介して最終的に回転軸１７の回転運動力として伝達する。

昇降動作Ｆ５に関し油圧シリンダ５を収縮させる下降動作を実行すると、この下降動作に連動して、ギヤボックス本体１２に下方（−Ｚ方向）に向かう回転動作Ｒ１２を実行させることにより、図２に示すように、ローラ７の配置高さを床面ＦＬの完全下方になる位置まで下降させることができる。その結果、ローラ７の影響を受けることなく、床面ＦＬ上においてローラ７を用いない上記第２の試験を行うことができる。

昇降動作Ｆ５に関し油圧シリンダ５を伸張させる上昇動作を実行すると、この上昇動作に連動して、ギヤボックス本体１２に上方（＋Ｚ方向）に向かう回転動作Ｒ１２を実行させることにより、図３に示すように、ローラ７の配置高さを、ローラ７の一部が床面ＦＬの上方になる位置まで上昇させることができる。その結果、ローラ７を用いた上記第１の試験を行うことができる。

図４は本体支持部１３及びその周辺の詳細示す説明図である。図５はギヤボックス本体１２に設けられる回転用接続部の詳細を示す説明図である。図４にＸＹＺ直交座標系を示し、図５にＸＹ直交座標系を示す。なお、図４及び図５は模式的に示しており、図１〜図３で示した構造と必ずしも一致していない。

図４及び図５に示すように、本体支持部１３は一対の部分支持部１３ａ及び１３ｂより構成され、一対の部分支持部１３ａ及び１３ｂは移動台車１５の上面１５Ｓに固定され、かつ、ギヤボックス本体１２の下方部分の両側面を挟むように設けられる。

部分支持部１３ａ及び１３ｂそれぞれの中央領域に開口部Ｋ１３が設けられる。各開口部Ｋ１３はＹ方向を高さ方向とした円柱状に形成され、部分支持部１３ａ及び１３ｂそれぞれの開口部Ｋ１３の内周面Ｐ１３が回転用接続部１４ａ及び１４ｂ用の軸受けとなる。

そして、ギヤボックス本体１２の一方側面から部分支持部１３ａの開口部Ｋ１３に向けて−Ｙ方向に突出して回転用接続部１４ａが設けられ、ギヤボックス本体１２の一方側面に対向する他方側面から部分支持部１３ｂの開口部Ｋ１３に向けて＋Ｙ方向に突出して回転用接続部１４ｂ（図示せず）が設けられる。回転用接続部１４ａ及び１４ｂはそれぞれＹ方向を高さ方向として中空の空間領域ＲＳを有するように円筒状に形成される。

そして、回転用接続部１４ａの外周面を部分支持部１３ａの開口部Ｋ１３の内周面Ｐ１３に沿って嵌め込むように配置し、同様に、回転用接続部１４ｂの外周面を部分支持部１３ｂの開口部Ｋ１３の内周面Ｐ１３に沿って嵌め込むように配置する。

すなわち、図５に示すように、回転用接続部１４ａは部分支持部１３ａの内周面Ｐ１３に沿って開口部Ｋ１３に嵌め込まれる。また、図５には示していないが、回転用接続部１４ｂも回転用接続部１４ａと同様、部分支持部１３ｂの内周面Ｐ１３に沿って開口部Ｋ１３に嵌め込まれる。

その結果、ギヤボックス本体１２は、アーム用回転軸である回転用接続部１４ａ及び１４ｂを回転支点とした回転動作Ｒ１２（枢動動作）が可能となるように、回転用接続部１４ａ及び１４ｂは本体支持部１３の部分支持部１３ａ及び１３ｂの開口部Ｋ１３に連結される。

さらに、回転用接続部１４ａは内部にＹ方向を高さ方向とした円柱状の空間領域ＲＳを有している。回転軸２７は本体支持部１３の開口部Ｋ１３及び回転用接続部１４ａの空間領域ＲＳを介してギヤボックス本体１２内の内部ギヤ１８ａに接続される。

この際、回転軸２７は、部分支持部１３ａの開口部Ｋ１３において部分支持部１３ａに接することなく、かつ、回転用接続部１４ａの空間領域ＲＳ内において回転用接続部１４ａと接しないように配置される。同様に、図示しないが、回転軸２７は、部分支持部１３ｂの開口部Ｋ１３において部分支持部１３ｂに接することなく、かつ、回転用接続部１４ｂの空間領域ＲＳ内において回転用接続部１４ｂと接しないように配置される。

このため、ギヤボックス本体１２の回転動作Ｒ１２が回転軸２７の回転運動に影響を与えることはなく、逆に、回転軸２７の回転運動がギヤボックス本体１２の回転動作Ｒ１２に影響を与えることもない。

したがって、ダイナモ１０による付与された回転軸２７の回転運動力によって、回転軸２７に直結される内部ギヤ１８ａを回転させ、内部ギヤ１８ａを含む複数の内部ギヤ１８（駆動力伝達部）を介して回転運動力が下方から上方に伝達され、最終的に回転軸１７に伝達される結果、回転軸１７を中心としてローラ７を回転させることができる。

一方、前述したように、油圧シリンダ５の昇降動作Ｆ５に連動して、回転用接続部１４ａ及び１４ｂを回転支点としてギヤボックス本体１２に回転動作Ｒ１２を実行させることができる。以下、回転用接続部１４ａ及び１４ｂを総称する場合、単に回転用接続部１４と称する場合がある。

このように、本実施の形態のローラ昇降装置は、ギヤボックス本体１２の下部に、ギヤボックス本体１２用の回転用接続部１４とローラ用回転軸である回転軸２７とを共存させつつ、ギヤボックス本体１２の回転動作Ｒ１２と回転軸２７の回転運動との間を互いに影響を受けることなくそれぞれ独立して行うことができる。

本実施の形態のローラ昇降装置は、昇降機構である油圧シリンダ５の昇降動作に連動してアーム部であるギヤボックス本体１２に回転動作Ｒ１２を実行させてローラ７の配置高さを変化させている。このため、油圧シリンダ５を主要構成とした比較的簡単な構成でローラの昇降機能を実現することができる。

さらに、ギヤボックス本体１２の回転動作Ｒ１２によってローラ７の配置高さを可変設定することができるため、アーム用回転軸である回転用接続部１４が設けられるギヤボックス本体１２の下方側がローラ７の直下に配置されない構成となるため、ローラ７の下方の領域の有効利用を図ることができる。

加えて、実施の形態１のローラ昇降装置は、ギヤボックス本体１２の回転動作Ｒ１２と独立して、ダイナモ１０を含むローラ駆動部の駆動力によってローラ７を回転させることができるため、ギヤボックス１１の外部に設けるローラ駆動部（ダイナモ１０、回転軸２７の長さｄ２７）を必要最小限の大きさで設けることができる。

具体的にはダイナモ１０とギヤボックス本体１２との間の回転軸２７の長さｄ２７（図２参照）を必要最小限にすることができる。以下、この点を詳述する。

図９及び図１０は従来のローラ昇降装置の構成を模式的に示す説明図であり、図９は一対のローラ７の下降状態を示す正面図。図１０は一対のローラ７の上昇状態を示す正面図である。図９及び図１０それぞれにＸＹＺ直交座標系を示している。

これらの図に示すように、移動台車７５の上面７５Ｓ上に一対の昇降補助部材群７０を設けている。各昇降補助部材群７０は固定支柱７１、昇降用ガイド７２及び昇降用支柱７３から構成される。

固定支柱７１は上面７５Ｓ上に固定され、昇降用支柱７３は昇降用ガイド７２を介して固定支柱７１に昇降自在に取り付けられ、各昇降用支柱７３に対応して設けられた図示しない昇降用駆動部によって昇降される。昇降用駆動部は例えば昇降用モータの駆動力によって昇降用支柱７３を上下動させる昇降用ジャッキ（昇降用ギヤボックス）等が考えられる。

一対の昇降用支柱７３の上端部にローラ設置部材６８が設けられている。したがって、一対の昇降用支柱７３はローラ設置部材６８を昇降自在に支えている。

ローラ設置部材６８には一対のローラ７、ギヤボックス６３及び回転軸６７が設けられ、ギヤボックス６３はローラ設置部材６８の底面６８Ｓを貫通して設けられる。

一方、移動台車６５の上面６５Ｓ上にモータ等のダイナモ６０が配置され、等速ポールジョイント６２を介してギヤボックス６３に接続されている。等速ポールジョイント６２はダイナモ６０の取付部６１を回転支点として回転動作可能に設けられる。

ギヤボックス６３内に図示しない複数の内部ギヤが設けられている。ダイナモ６０による駆動力は等速ポールジョイント６２、上記複数の内部ギヤを介して最終的に回転軸６７による回転運動力として伝達される。その結果、一対のローラ７を回転軸６７の回転軸６７を中心として回転させることができる。

図９に示すように、図示しない上記昇降用駆動部によって一対の昇降用支柱７３を下降させることにより、ローラ設置部材６８に設置される一対のローラ７の配置高さを床面ＦＬの完全下方になる位置まで下降させることができる。その結果、一対のローラ７の影響を受けることなく、一対のローラ７を用いない上記第２の試験を行うことができる。

図１０に示すように、図示しない上記昇降用駆動部によって一対の昇降用支柱７３を上昇させることにより、一対のローラ７の一部が床面ＦＬの上方になる位置まで上昇させることができる。その結果、一対のローラ７を用いた上記第１の試験を行うことができる。

しかしながら、一対のローラ７の下降状態時と上昇状態時との間でダイナモ６０とギヤボックス６３との高さ関係が異なるため、等速ポールジョイント６２は取付部６１を回転支点として回転動作Ｒ６２させる必要がある。

すなわち、ローラ７の下降状態時と上昇状態時において等速ポールジョイント６２は取付部６１を回転支点した許容回転角度の範囲で回転動作Ｒ６２を実行させる必要がある。許容回転角度は等速ポールジョイント６２の性能を確保するための制約を受け上限角度以内に抑える必要があるため、必然的に等速ポールジョイント６２の形成長ｄ６２を長くせざるをえない。

上述した理由から、等速ポールジョイント６２の形成長ｄ６２は、本実施の形態の回転軸２７の長さｄ２７のように短く抑えることができない。

したがって、ギヤボックス６３の外部に設けるローラ駆動部（ダイナモ６０，等速ポールジョイント６２，移動台車６５等）の占有領域が必然的に大きくなり、本実施の形態のように必要最小限の大きさで設けることができない。

一方、本実施の形態のローラ昇降装置は、ギヤボックス本体１２の回転動作Ｒ１２に何ら影響を受けないため、ダイナモ１０によって駆動される回転軸２７の配置を固定することができる。したがって、ダイナモ１０，ギヤボックス本体１２間の回転軸２７の長さｄ２７を必要最小限に抑えることができる。

このように、本実施の形態のローラ昇降装置は、従来のローラ昇降装置では不可能であった、ギヤボックス１１の外部に設けるローラ駆動部を必要最小限の大きさで設けることができる効果を奏する。

また、本実施の形態のローラ昇降装置において、ギヤボックス１１以外の構成部は、比較的規模が小さいダイナモ１０及び油圧シリンダ５等であるため、比較的簡単な作業でギヤボックス１１を取り替えることができる。

図６はギヤボックス例（その１）を示す説明図である。図７はギヤボックス例（その２）を示す説明図である。図６及び図７にＸＹＺ直交座標系を示す。一般的に径が異なるローラ７を用いる場合、ギヤボックス１１も変更する必要があるため、ローラ７の径に対応してギヤボックス１１を交換できることは有益である。

図６に示すように、ローラ昇降装置１Ａは比較的径の大きなローラ７Ａ用のギヤボックス１１Ａ（ギヤボックス本体１２Ａ、本体支持部１３Ａ及び回転用接続部１４Ａ）の第１の構成を有している。ローラ昇降装置１Ａはローラ７Ａの動作空間Ｓ１１Ａにおいて、図示しない油圧シリンダ５を含むローラ７Ａの動作領域を除く予備領域に補助部材等を配置することができる。なぜなら、ギヤボックス１１Ａの本体支持部１３Ａ及び回転用接続部１４Ａはローラ７Ａの直下に配置されない構成となる結果、その分余裕ができ、動作空間Ｓ１１Ａの有効利用を図ることができるからである。

一方、図７に示すように、ローラ昇降装置１Ｂは比較的径の小さなローラ７Ａ用のギヤボックス１１Ｂ（ギヤボックス本体１２Ｂ、本体支持部１３Ｂ及び回転用接続部１４Ｂ）の第２の構成を有している。第２の構成では自動車の負荷ローラであるローラ７に加えてフリーローラ８Ｂが設けられる。ローラ７Ｂの動作空間Ｓ１１Ｂにおいて、図示しない油圧シリンダ５を含むローラ７Ｂの動作領域を除く予備領域に補助部材、フリーローラ８Ｂ等を配置することができる。なぜなら、ギヤボックス１１Ｂの本体支持部１３Ｂ及び回転用接続部１４Ｂはローラ７Ｂの直下に配置されない構成となる結果、その分余裕ができ、動作空間Ｓ１１Ｂの有効利用を図ることができるからである。

上述したように、本実施の形態のローラ昇降装置は、比較的簡単な作業でギヤボックス１１Ａ，１１Ｂを取り替えることができるため、上記第１の構成を有するローラ昇降装置１Ａから上記第２の構成を有するローラ昇降装置１Ｂへの変更、ローラ昇降装置１Ｂからローラ昇降装置１Ａへの変更等を比較的簡単に行うことができる。

さらに、本実施の形態のローラ昇降装置は前輪用と後輪用とで配置を工夫することにより、比較的狭いホイールスペース（前輪，後輪間の距離）の自動車に対応することができる。

図８は実施の形態１のローラ昇降装置を試験対象の自動車の前輪用と後輪用との２台を用いた場合の組み合わせ配置を模式的に示す説明図である。図８にＸＹＺ直交座標系を示す。

同図(a)に示すように、ローラ昇降装置１Ｆ及び１Ｒを共に同一方向（回転動作Ｒ１２の回転内容が同一なる方向）に配置して、２０００ｍｍ程度の自動車の２０００ｍｍホイールスペースＷＳ１を十分に確保することができる。

一方、同図(b)に示すように、ローラ昇降装置１Ｆ及び１Ｒを互いのローラ７が接近して対向するように、すなわち、回転動作Ｒ１２の回転内容が異なるように配置することより、１６００ｍｍ程度の電気自動車のホイールスペースＷＳ２も十分に実現することができる。

このように、本実施の形態のローラ昇降装置１は、前輪用のローラ昇降装置１Ｆと後輪用のローラ昇降装置１Ｒとの配置を工夫することにより、比較的狭いホイールスペースＷＳの自動車の試験も支障無く実施することができる。

一方、図９及び図１０で示したような従来の昇降機構を用いる場合、元々昇降装置の規模が大きいため、比較的短いホイールスペースＷＳに対応させることが困難であり、図８(b)で示すような配置も行えない。したがって、比較的狭いホイールスペースＷＳの自動車の試験を実施することが極めて困難となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｆ，１Ｒ ローラ昇降装置
３ 車輪
５ 油圧シリンダ
７ ローラ
１０ ダイナモ
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｆ，１１Ｒ ギヤボックス
１２ ギヤボックス本体
１３，１３Ａ，１３Ｂ 本体支持部
１３ａ，１３ｂ 部分支持部
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４ａ，１４ｂ 回転用接続部
１７，２７ 回転軸
１８，１８ａ 内部ギヤ

Claims (2)

1. シャーシダイナモメータにおけるローラを昇降させるローラ昇降装置であって、
   一方端側にローラが取り付けられ、他方端側にアーム用回転軸を有し、前記アーム用回転軸を回転支点とした回転動作が可能なアーム部と、
   前記アーム部に駆動力を付与する駆動部とを備え、前記アーム部は前記駆動部からの駆動力に基づき前記ローラを回転させ、
   前記アーム部の一方端側に装着され、昇降動作が可能な昇降機構をさらに備え、
   前記昇降動作は下降動作及び上昇動作を含み、
   前記昇降機構の前記下降動作により、前記ローラは床面の完全下方になる位置まで下降され、
   前記昇降機構の前記上昇動作により、前記ローラの一部が前記床面の上方になる位置まで上昇され、
   前記昇降機構の昇降動作に連動して前記アーム部に前記回転動作を実行させることにより、前記ローラの配置高さを変化させることを特徴とする、
   ローラ昇降装置。
2. 請求項１記載のローラ昇降装置であって、
   前記アーム部は、他方端側から一方端側にかけて前記駆動部の駆動力をローラに伝達する駆動力伝達部を内部に有し、
   前記アーム用回転軸は内部に空間領域を有し、
   前記駆動部はローラ用回転軸を有し、前記駆動部の駆動力は前記ローラ用回転軸の回転運動力であり、前記ローラ用回転軸は前記空間領域を介して前記アーム部の回転動作に影響を与えることなく前記アーム部の前記駆動力伝達部に接続され、
   前記ローラ用回転軸の回転運動が前記駆動力伝達部を介して前記ローラの回転軸に伝達されることにより、前記ローラを回転させる、
   ローラ昇降装置。

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