WO2018198717A1 - ダイナモメータ装置 - Google Patents

Abstract

ダイナモメータ装置（１）は、ダイナモメータ（３）の先端部に、トルクメータ（１４）の周囲を覆うカバー（５）を備える。カバー（５）は、側面に、扉（４２）を備えた開口部（４１）を有し、この開口部（４１）を通してロックプレート（５２）を挿入することで、回転軸がロックされる。ロックプレート（５２）は、ガイドレール部に摺動可能にガイドされる。回転軸の外周面の一部に、接線方向に沿った被ロック面（５１）が設けられており、ロックプレート（５２）のロック面（６４）が係合することで、回転軸がロックされる。

Description

ダイナモメータ装置

　この発明は、車両のパワートレインやエンジンなどの性能評価や試験を行うダイナモメータ装置に関し、特に、供試体の着脱時にダイナモメータの回転軸を回転方向にロックするロック機構を備えたダイナモメータ装置の改良に関する。

　車両のパワートレインやエンジン単体あるいはトランスミッションなどを供試体として、性能評価や試験を行うダイナモメータ装置が知られている。このダイナモメータ装置は、ダイナモメータの回転軸の先端に、例えばトランスミッションのドライブシャフトやエンジンのクランクシャフトなどの供試体側の回転軸が接続されるように構成されている。

　このようなダイナモメータ装置においては、供試体の接続時あるいは取り外し時に、ダイナモメータの回転軸が自由に回転してしまうことから、作業性が悪い。ダイナモメータ装置がディスクブレーキ等のブレーキ機構を具備する場合には、このブレーキ機構を作動させて、回転軸を固定することが可能であるが、ブレーキ機構を具備しない場合には、例えばスパナ等の工具を用いてダイナモメータの回転軸の回転を規制しながら、供試体の接続作業を行う必要があった。

　特許文献１には、トルクメータの校正時のロック機構ではあるが、回転軸のフランジとボルト結合してロックを行うロック部材が開示されている。

　しかしながら、特許文献１に開示されるロック機構は、回転軸の固定が必要な際にロック部材をボルトで取り付け、また回転軸を固定せずに試験・測定を行う際にはボルトを外してロック部材を取り外す、という面倒な作業が必要な構成であり、作業性が悪い。しかも、例えば回転軸の先端部分がカバーで覆われている場合には、カバーの脱着も必要となってしまい、好ましくない。

特開２００９－１０９３０９号公報

　この発明に係るダイナモメータ装置は、
　供試体接続部を有する回転軸の先端部分がハウジングから突出したダイナモメータと、
　上記回転軸の外周面の一部が、接線方向に沿った平面に形成された被ロック面と、
　支持台に固定的に設けられ、上記回転軸の接線方向に延びたガイドレール部と、
　上記ガイドレール部に沿って挿入され、かつ該ガイドレール部と上記被ロック面との間に介在することで上記回転軸の回転を規制するロックプレートと、
　を備えて構成されている。

　このような構成では、回転軸の被ロック面がガイドレール部と平行となった回転位置においてロックプレートをガイドレール部に沿って挿入すれば、支持台に支持されているガイドレール部と直線状の被ロック面との間にロックプレートが入り込むため、回転軸が回転方向にロックされる。従って、このロック状態において、供試体の接続や取り外しを容易に行うことができる。また、ロックプレートを引き抜けば、簡単にロック解除状態となる。

　本発明の好ましい一つの態様においては、
　上記回転軸の先端部分の周囲を囲むカバーと、
　上記ガイドレール部の延長線上において上記カバーに設けられた開口部と、
　をさらに備え、
　上記ロックプレートは上記開口部を通して挿入される。

　例えば、上記回転軸は、ダイナモメータ側の主軸と供試体接続部となる回転部材との間にトルクメータが介在しており、
　上記カバーは、上記トルクメータの周囲を覆う保護カバーである。

　ダイナモメータ装置に用いられる高性能のトルクメータは、外部からの衝撃等に弱いので、一般に保護カバーによって覆われて保護されている。上記の態様では、この保護カバーとなるカバーを取り外したりすることなくロックプレートの挿入および引き抜きつまり回転軸のロックおよびロック解除を簡単に行うことができる。

　また本発明の一つの態様においては、
　上記回転軸は、ダイナモメータ側の主軸と供試体接続部となる回転部材との間にトルクメータが介在しており、
　上記被ロック面は、上記トルクメータよりもダイナモメータ側に設けられている。

　つまり、トルクメータを介さずにダイナモメータの主軸側が回転方向に固定される。

　本発明の好ましい一つの態様では、上記カバーは、上記開口部を開閉可能に覆う扉を備えている。従って、試験・測定等の運転時には、開口部を通した異物の侵入等が回避される。

　上記ロックプレートは、好ましい一つの実施例では、
　当該ロックプレートを起立状態に保持し得る幅を有し、上記ガイドレール部に沿って摺動するベース部と、
　このベース部から上記回転軸の軸線と直交する平面に沿って立ち上がり、かつ上縁に上記被ロック面に接するロック面を備えたプレート部と、
　を備えている。

　この構成では、ロックプレートは自身で起立状態を保持するので、作業者は、ロックプレートの挿入および引き抜きを容易に行うことができる。

　より好ましい一つの態様では、
　上記プレート部は、
　上記ベース部に固定されるとともにハンドル部を備えた本体部と、
　この本体部の上面にネジ部材を介して着脱可能に取り付けられ、かつ上記ロック面を有するチップ部と、
　を備え、
　上記本体部と上記チップ部との境界面に隙間調整用シムが挟み込まれるように構成されている。

　従って、上記のシムの交換あるいは枚数の変更等によって、被ロック面とロック面との間に生じる隙間の調整が可能となる。

　さらに望ましくは、上記ガイドレール部は、挿入方向の先端部に、上記ロックプレートを上記被ロック面との係合位置に位置決めするストッパを備えている。従って、挿入時には、単に押し込むだけで所定の位置に位置決めされる。

　この発明によれば、非常に簡単な操作で、ダイナモメータの回転軸を回転方向にロックしかつロック解除することができる。従って、供試体の接続や取り外しを容易に行うことが可能となる。

本発明の一実施例のダイナモメータ装置の前端部の側面図。 本発明の一実施例のダイナモメータ装置の正面図。 本発明の一実施例のダイナモメータ装置の前端部の斜視図。 カバーを取り除いて示すダイナモメータ装置前端部の側面図。 カバーを取り除いて示すダイナモメータ装置前端部の平面図。 ロック機構を他の部品を取り除いて示した正面図。 ロック機構を他の部品を取り除いて示した平面図。 ロック機構を含む要部の斜視図。 カバーを取り除いて示すロック機構の斜視図。

　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

　図１～図３は、この発明に係るダイナモメータ装置１の一実施例を示している。ダイナモメータ装置１は、基台２の上に、回転軸線を水平とした姿勢でもって搭載されたダイナモメータ３を備えている。このダイナモメータ３の回転軸の先端部は、ダイナモメータ３のハウジング４の前端面から突出しており、この突出部分を覆うように、保護カバーとなるカバー５が設けられている。カバー５は、支持台６の上面に支持されている。そして、回転軸の先端面は、図外の供試体を直接にあるいは適宜な治具を介して取り付けるための供試体接続部７となっており、図２に示すようにカバー５の前面に設けられた円形の開口部８を通して外部へ向けて露出している。なお、図１および図３は、カバー５を備えたダイナモメータ装置１の前端部のみを示している。

　図４および図５は、カバー５を取り除いて回転軸先端部分の構成を示したものである。図示するように、回転軸先端部分は、複数の回転部材をフランジ継ぎ手の形で軸方向に連結した構成となっている。具体的には、ハウジング４から突出した回転軸先端部分は、電動機の回転軸の先端に取り付けられる主軸となるカップリング１１と、このカップリング１１に取り付けられる円盤状のアダプタフランジ１２と、供試体接続部を構成する円盤状のカップリングフランジ１３と、アダプタフランジ１２とカップリングフランジ１３との間に配置されたトルクメータ１４と、を備えている。

　トルクメータ１４の下方位置には、トルクメータ１４から無線で送信された検出信号を受信して外部の操作測定ユニット（コンピュータ）に出力するステータ部１７が配置されている。このステータ部１７は、トルクメータ１４の周面の一部を囲むように構成されており、支持台６の上に支持されている。

　カップリング１１は、内周面が電動機の回転軸に嵌合してキー結合される円筒部２１と、この円筒部２１のハウジング４寄りの一端に形成された円盤状の第１フランジ部２２と、他端に形成された円盤状の第２フランジ部２３と、を備えている。

　アダプタフランジ１２は、中心に円形の開口部を備えた円環状をなしている。このアダプタフランジ１２は、カップリング１１の第２フランジ部２３に隣接しており、外周部に周方向に沿って複数個等間隔に配置された図示せぬ軸方向のボルトによって、両者が互いに結合されている。

　トルクメータ１４は、いわゆる非接触フランジ型トルクメータであり、アダプタフランジ１２に複数の軸方向のボルト（図示せず）によって固定される円盤状の第１フランジ２５と、カップリングフランジ１３に複数の軸方向のボルト（図示せず）によって固定される円盤状の第２フランジ２６と、両者間のセンサ部２７と、を備えている。センサ部２７は、第１フランジ２５と第２フランジ２６との間に作用しているトルクを検出し、上述したように、非接触の形でステータ部１７に検出信号を出力する。

　カップリングフランジ１３は、中心に円形の開口部を備えた円環状をなしており、トルクメータ１４とは反対側の面が、供試体接続部７となっている。この供試体接続部７となる面には、図外の供試体を直接にあるいは適宜な治具を介して固定するための複数のネジ孔２９（図２参照）が設けられている。

　カバー５は、図１～図５に示すように、支持台６の上においてカップリング１１の第２フランジ部２３付近からカップリングフランジ１３の先端面（供試体接続部７）付近までの長さ範囲の周囲を囲む箱状部３１と、この箱状部３１の背面からハウジング４の前端面へ向けて円筒状に延びた円筒部３２と、を備えており、カップリング１１の第１フランジ部２２付近の部分は円筒部３２によって覆われている。これらの箱状部３１および円筒部３２は、適宜な材料の金属板から構成されている。

　箱状部３１は、直方体の２箇所の角部を４５°程度の傾斜面としたような異形の箱型をなしている。具体的には、箱状部３１は、前述の円形の開口部８が設けられた前面壁３４と、一対の側壁３５と、上面の水平面に沿った上部壁３６と、この上部壁３６の左右両端と上記側壁３５の上端とを接続する一対の傾斜壁３７と、上記円筒部３２が取り付けられた背面壁３８と、から構成されている。トルクメータ１４は、ステータ部１７とともに箱状部３１の中に収容されており、従って、該カバー５は、トルクメータ１４を他部品との不用意な接触などから保護する保護カバーとして機能している。

　なお、図示例では、カバー５は、箱状部３１および円筒部３２を含む全体が、中心を通る分割面３９において左右の構成要素５Ａ，５Ｂに２分割されて構成されている。一対の傾斜壁３７の各々には、支持台６から取り外して２分割した各構成要素５Ａ，５Ｂを持つための略Ｕ字形のハンドル４０が設けられている。

　ここで、一方の側壁３５の下部の後方寄り部分には、後述するロック機構に対応して、上下に細長い長方形の開口部４１が形成されている（図８参照）。この開口部４１は、該開口部４１を外側から開閉可能に覆う板状の扉４２を備えている。扉４２は、開口部４１の前側の側縁に沿った回転軸を有するヒンジ４３（図３参照）によって回動可能に支持されている。扉４２は、少なくとも、開口部４１を覆う閉位置においては、例えば永久磁石等を利用したラッチ機構により、その位置が保持されるように構成することが望ましい。

　次に、本発明の要部であるロック機構について、図６～図９を参照して説明する。ロック機構は、カップリング１１の第２フランジ部２３に形成された一対の被ロック面５１と、カバー５の開口部４１を通して挿入されるロックプレート５２と、このロックプレート５２を支持台６上で案内するガイドレール部５３と、から主に構成されている。図６および図９は、ロック機構以外の部品を取り除いてロック機構の構成要素を図示したものであり、図７はさらにカップリング１１をも取り除いて図示してある。

　カップリング１１の第２フランジ部２３には、図６および図９に示すように、外周面の一部を接線方向に沿った平面に形成してなる被ロック面５１が設けられている。図示例では、高速回転時のアンバランスを抑制するために、互いに１８０°離れた位置に、一対の被ロック面５１が形成されている。なお、被ロック面５１は少なくとも１つあればよく、さらには、３つあるいは４つとさらに多数の被ロック面５１を等角度間隔で設けることも可能である。

　ガイドレール部５３は、ダイナモメータ３の軸方向の位置として、被ロック面５１つまりカップリング１１の第２フランジ部２３の位置に対応する位置に設けられている。換言すれば、第２フランジ部２３の直下に位置している。図示例では、図７に示すように、支持台６の上面に互いに平行に取り付けた断面矩形の棒状をなす一対のレール部材５５と、この一対のレール部材５５の間に構成されるガイド溝部５６の先端を塞ぐように支持台６に取り付けられたストッパ部材５７と、からガイドレール部５３が構成されている。つまり、平坦面をなす支持台６の上面を利用してガイド溝部５６が形成されている。このガイド溝部５６は、ダイナモメータ３の回転軸線に対し直交する平面に沿った直線状をなしている。また、ダイナモメータ３の回転軸の接線方向に沿って延びている。そして、ガイド溝部５６の延長線上（詳しくはストッパ部材５７を具備せずに開放されている側の延長線上）に、上述したカバー５の開口部４１が位置している。ガイド溝部５６は、少なくともダイナモメータ３の回転軸線の直下を僅かに越える位置まで延びている。換言すれば、ストッパ部材５７は、開口部４１側から延びるガイド溝部５６がダイナモメータ３の回転軸線の直下を越えた位置に配置されている。ガイド溝部５６の開口端を構成する各レール部材５５の先端部は、ロックプレート５２をスムースに挿入可能なように、角部がＣ面取り加工されている。

　なお、ガイドレール部は、ロックプレート５２を直線的に移動可能にガイドし得る構成であればよく、上記実施例の構成に限定されるものではない。

　ロックプレート５２は、図６および図９に示すように、上記ガイド溝部５６に摺動可能に嵌合する幅を有する断面矩形の棒状をなすベース部６０と、このベース部６０からダイナモメータ３の回転軸線と直交する平面に沿って立ち上がったプレート部６１と、このプレート部６１の一方の端縁とベース部６０の端部上面とに跨って略Ｌ字形に形成されたハンドル部６２と、を備えている。

　上記ベース部６０は、ガイド溝部５６に対応した幅の細長い帯状の底面を有しているが、この底面は、ロックプレート５２を起立状態に保持し得るだけの幅を有している。つまり、ロックプレート５２は、支持台６の上面に置いたときに、自立し得るものとなっている。従って、起立状態のまま押し込んで行くことで、一対のレール部材５５の間のガイド溝部５６に容易に係合する。ガイド溝部５６に係合した状態では、ベース部６０の両側面がレール部材５５の内側面に接した状態となるので、ロックプレート５２の起立状態がより確実に保持される。

　プレート部６１は、ハンドル部６２とは反対側となる先端部の上縁に、上記被ロック面５１に接するロック面６４を備えている。図示例では、被ロック面５１の長さ（弦に沿った長さ）にほぼ一致する長さのロック面６４が一段高くなった形に形成されている。このロック面６４は、被ロック面５１と面接触し得るように、被ロック面５１に対応した平面をなしている。また、ロック面６４の両端の角部は、斜めに面取りされた傾斜面６４ａ，６４ｂとなっている。ガイド溝部５６に沿って挿入されたロックプレート５２がストッパ部材５７に当接して位置決めされたときに、ロック面６４は、回転軸線の直下に位置している。なお、上記ベース部６０の底面と上記ロック面６４とは、互いに平行である。

　詳しくは、上記プレート部６１は、ベース部６０に固定されるとともにハンドル部６２に連結された長方形の本体部６１Ａと、この本体部６１Ａの平坦な上面の上に一対のボルト６６によって着脱可能に固定されたチップ部６１Ｂと、の２部材から構成されている。ロック面６４は、チップ部６１Ｂの上縁に形成されている。チップ部６１Ｂは、被ロック面５１を有するカップリング１１を構成する鋼材よりも柔らかい金属材料、例えば真鍮によって構成されている。これにより、ロック操作時にカップリング１１の周面に衝突したような場合に、チップ部６１Ｂ側が変形し、カップリング１１側の損傷や変形が回避される。

　また、着脱可能に取り付けられるチップ部６１Ｂと本体部６１Ａとの境界面６７には、図示しない隙間調整用のシム（薄い金属板）が挟み込まれている。従って、厚さの異なるシムへの交換あるいは挟み込むシムの枚数の変更によって、ベース部６０の底面からロック面６４までの距離の調整が可能である。つまり、ロック状態において被ロック面５１とロック面６４との間に残存する隙間を、最適量に調整することができる。

　プレート部６１（本体部６１Ａ）は、軽量化のための窓状の開口部６５を備えている。この開口部６５は、荷重伝達経路となるロック面６４の直下を避けた位置に設けられている。

　ハンドル部６２は、作業者がロックプレート５２を持ち上げたり、カバー５の開口部４１を通して出し入れするときに、手で持つことができるように、丸棒を略Ｌ字形に曲げた形に構成されている。図示例では、ロックプレート５２をガイドレール部５３に挿入した状態（ストッパ部材５７に当接した位置）においてハンドル部６２を含めたロックプレート５２全体がカバー５の中に位置する（換言すれば扉４２を閉めることができる）構成となっているが、ロックプレート５２を挿入した状態においてハンドル部６２部分が開口部４１から突出しているように構成してもよい。

　上記のように構成されたロック機構を備えた実施例のダイナモメータ装置１においては、例えば供試体側の回転軸の接続あるいは取り外しに際して、ロック機構を利用してダイナモメータ３の回転軸を回転方向に容易にロックすることができる。具体的には、カバー５の開口部４１を覆う扉４２を開き、ここから図９に示すように、ロックプレート５２を挿入する。なお、図９は、挿入前の位置と挿入後の位置との２箇所においてロックプレート５２を示してある。

　ロックプレート５２の挿入は、開口部４１を通して差し入れたベース部６０の先端部を支持台６の上面に乗せ、そのままガイドレール部５３へ向けて押し込んで行けばよい。回転軸側の被ロック面５１が下方へ向いた姿勢で回転軸が停止していれば、ロックプレート５２のロック面６４が自然に被ロック面５１に係合する。仮に、回転軸の回転位置が所定の位置にない場合は、例えば回転軸先端の供試体接続部７を手指で回転させて被ロック面５１をロック面６４に合わせることで、両者が係合可能となる。ロック面６４は端部に傾斜面６４ａを有するので、滑らかな係合が可能である。ロックプレート５２をストッパ部材５７で規制される位置まで押し込めば、ロックプレート５２が被ロック面５１とガイド溝部５６（支持台６の上面）との間に介在する状態となることから、回転軸の回転が不可能となり、回転軸が回転方向にロックされる。

　また、このロック状態において、ロックプレート５２は、ベース部６０の幅が比較的広いことおよびベース部６０が一対のレール部材５５で挟まれることによって、起立状態に保持され、回転軸の軸方向に倒れることがない。従って、ボルトによる固定等は不要であり、ロックプレート５２の挿入作業のみで簡単にロックすることができる。

　上記実施例では、この回転軸のロックがトルクメータ１４よりも電動機側であるカップリング１１に対してなされる。つまり、電動機の回転軸がトルクメータ１４を介さずに直接に固定される形となり、堅固な固定が可能である。また、ロックプレート５２が係合することにより生じる回転軸半径方向に沿った荷重がトルクメータ１４へは作用せず、高精度なトルクメータ１４を傷める虞がない。

　次に、供試体の接続等が完了してロック解除する際には、カバー５の開口部４１を通して、ロックプレート５２を引き抜けばよい。ロックプレート５２の引き抜き後、開口部４１の扉４２を閉めることによって、カバー５は再びトルクメータ１４周囲を確実に保護した状態となる。

　このように、上記実施例では、カバー５を取り外すことなくロックプレート５２による回転軸のロックおよびロック解除が可能である。なお、カバー５は、例えばトルクメータ１４の保守などの際に、前述したように、２分割して取り外すことが可能である。

Claims (8)

1. 　供試体接続部を有する回転軸の先端部分がハウジングから突出したダイナモメータと、
   　上記回転軸の外周面の一部が、接線方向に沿った平面に形成された被ロック面と、
   　支持台に固定的に設けられ、上記回転軸の接線方向に延びたガイドレール部と、
   　上記ガイドレール部に沿って挿入され、かつ該ガイドレール部と上記被ロック面との間に介在することで上記回転軸の回転を規制するロックプレートと、
   　を備えてなるダイナモメータ装置。
2. 　上記回転軸の先端部分の周囲を囲むカバーと、
   　上記ガイドレール部の延長線上において上記カバーに設けられた開口部と、
   　をさらに備え、
   　上記ロックプレートは上記開口部を通して挿入される、
   　請求項１に記載のダイナモメータ装置。
3. 　上記回転軸は、ダイナモメータ側の主軸と供試体接続部となる回転部材との間にトルクメータが介在しており、
   　上記カバーは、上記トルクメータの周囲を覆う保護カバーである、
   　請求項２に記載のダイナモメータ装置。
4. 　上記回転軸は、ダイナモメータ側の主軸と供試体接続部となる回転部材との間にトルクメータが介在しており、
   　上記被ロック面は、上記トルクメータよりもダイナモメータ側に設けられている、
   　請求項１または２に記載のダイナモメータ装置。
5. 　上記カバーは、上記開口部を開閉可能に覆う扉を備えている、請求項２または３に記載のダイナモメータ装置。
6. 　上記ロックプレートは、
   　当該ロックプレートを起立状態に保持し得る幅を有し、上記ガイドレール部に沿って摺動するベース部と、
   　このベース部から上記回転軸の軸線と直交する平面に沿って立ち上がり、かつ上縁に上記被ロック面に接するロック面を備えたプレート部と、
   　を備えている、請求項１～５のいずれかに記載のダイナモメータ装置。
7. 　上記プレート部は、
   　上記ベース部に固定されるとともにハンドル部を備えた本体部と、
   　この本体部の上面にネジ部材を介して着脱可能に取り付けられ、かつ上記ロック面を有するチップ部と、
   　を備え、
   　上記本体部と上記チップ部との境界面に隙間調整用シムが挟み込まれる、
   　請求項６に記載のダイナモメータ装置。
8. 　上記ガイドレール部は、挿入方向の先端部に、上記ロックプレートを上記被ロック面との係合位置に位置決めするストッパを備えている、請求項１～７のいずれかに記載のダイナモメータ装置。

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