特許 6588318 車体フローティング装置、及び車体フローティング装置を備えた車体剛性試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6588318

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】車体フローティング装置、及び車体フローティング装置を備えた車体剛性試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/007 20060101AFI20191001BHJP

   G01M 5/00 20060101ALI20191001BHJP

   G01N 3/22 20060101ALI20191001BHJP

【ＦＩ】

   G01M17/007 Z

   G01M5/00

   G01N3/22

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-231991(P2015-231991)

(22)【出願日】2015年11月27日

(65)【公開番号】特開2017-96874(P2017-96874A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2018年10月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】596002767

【氏名又は名称】トヨタ自動車九州株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080160

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 憲一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149205

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 泰央

(72)【発明者】

【氏名】田中 修

(72)【発明者】

【氏名】山下 伸一

(72)【発明者】

【氏名】四本 慶一

(72)【発明者】

【氏名】山田 邦芳

(72)【発明者】

【氏名】原口 和俊

【審査官】 本村 眞也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５０６３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０７５９４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−２３５０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９２５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４４８３１４０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ５／００；１７／００７

Ｇ０１Ｎ ３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体に対して各種試験を行なうために、車体底部の所定箇所に複数設置して車体を疑似的に浮かす車体フローティング装置であって、
車体載置部と、前記車体載置部を少なくともＸＹＺ３次元座標系においてＸ，Ｙ方向に可動自在とする水平可動部と、前記車体載置部をＺ方向に可動自在とする垂直可動部と、前記所定箇所の車体荷重を測定可能な荷重測定部と、
を備えたことを特徴とする車体フローティング装置。

【請求項2】

前記水平可動部は、Ｘ，Ｙ方向の変位量を測定可能な水平変位測定部を備え、前記垂直可動部は、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直変位測定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車体フローティング装置。

【請求項3】

前記水平可動部は、リニアガイドによりＸ，Ｙ方向に可動自在とし、前記垂直可動部は、電動シリンダによりＺ方向に可動自在としたことを特徴とする請求項１または２に記載の車体フローティング装置。

【請求項4】

前記車体フローティング装置は自動計算機を備え、前記自動計算機と接続され、
前記自動計算機は、前記車体に強制的な負荷が付与されないときは、複数の前記車体フローティング装置が載置する前記車体底部の各箇所を同一面で、しかも、水平面に位置するように複数の前記車体フローティング装置の各前記垂直可動部を自動制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車体フローティング装置。

【請求項5】

請求項４に記載の前記車体フローティング装置と、
前記車体にＺ方向の負荷を付与する負荷発生機と、を備え、
前記負荷発生機は、前記車体に接続自在の車体接続部と、負荷としての荷重を測定可能な負荷測定部と、Ｚ方向に可動する垂直負荷付勢部と、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直負荷変位測定部と、で構成し、
前記自動計算機は、前記負荷発生機とも接続され、前記負荷発生機により前記車体に所定量の負荷を自動で付与し、更に、前記車体を載置する前記車体フローティング装置の前記荷重測定部で測定された荷重が全体として相殺されるように前記垂直可動部により前記車体載置部のＺ方向の位置が自動制御されるように構成したことを特徴とする車体剛性試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車等の車体に対して各種試験を行なうために車体を疑似的に浮かす車体フローティング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車の開発現場等においては、車体の剛性等が設計通りのスペックを満たしているか確認するためにコンピュータによるシミュレーションだけでなく実際の車体を用いた各種試験が行われている。

【0003】

また、エンジン等の駆動部品や電装系、車内部品やその他の部品が装着されていない軽量な車体は、ホワイトボディーと呼ばれ、自動車の骨格をなすフレーム体で構成されている。ホワイトボディーに充分な剛性がなければ、市場投入に際して自動車としての安全性が満たされない。そのため、完成体である自動車だけでなく、開発の初期段階からホワイトボディーに対して車体剛性試験を行なうことが非常に重要となっている。

【0004】

そこで、完成体である自動車の車体に対して剛性測定を行なう方法が、例えば、特許文献１に開示されている。斯かる測定方法で用いられる剛性測定装置は、定盤の役割を果たす修正機上で車体が水平となるように、左右前輪側の一方を除いた３箇所が、車輪が装着されるハブ又はショックアブソーバが装着されるサスペンションタワー（サスペンション支持部）にハブ固定具又は基準点支持体を接続して修正機に固定される。

【0005】

また、ハブ固定具等を接続していない左右車輪側の一方には、ハブ又はサスペンションタワーに荷重付加装置を接続して修正機に固定される。そして、荷重付加装置の荷重センサが所定の荷重を示すまで伸張部をＺ方向に伸張させ車体に捻じりを生じさせ、サスペンションタワー等の所定箇所の変位を測定することで車体の剛性測定を行なうように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−２９２７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１に記載の技術によれば、完成体である自動車の車体のみならず、ホワイトボディーに対しても適用できる点で優れている。

【0008】

しかしながら、修正機上で車体を水平となるように調整するには、車体下部のロッカーパネルに繋がる４箇所のジャッキアップポイント各々にジャッキを設置し、複数人で長時間の調整作業を行なわなければならず非常に煩雑で効率の悪い作業となっていた。

【0009】

また、車体は、左右前輪側の一方を除いた３箇所が修正機に支持されているため、左右前輪側の一方に対してＺ方向の負荷を付与しても、支持された３箇所の変位量は得られないため車体全体の捻じれ剛性を精緻に測定することはできなかった。

【0010】

しかも、車体が修正機に支持された状態で負荷を与えても、各測定箇所ＸＹＺの３次元で測定できていないため、精緻な測定・評価・解析ができなかった。

【0011】

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、自動車等の車体に対して各種試験を行なうために車体を疑似的に浮かすことができ、車体全体を対象とした試験結果（荷重と座標の連続データ）を得ることができる車体フローティング装置、及び車体フローティング装置を備えた車体剛性試験装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

以上のような目的を達成するために、本発明は以下のようなものを提供する。

【0013】

請求項１に係る発明では、車体に対して各種試験を行なうために、車体底部の所定箇所に複数設置して車体を疑似的に浮かす車体フローティング装置であって、車体載置部と、前記車体載置部を少なくともＸＹＺ３次元座標系においてＸ，Ｙ方向に可動自在とする水平可動部と、前記車体載置部をＺ方向に可動自在とする垂直可動部と、前記所定箇所の車体荷重を測定可能な荷重測定部と、を備えたことを特徴とする車体フローティング装置を提供せんとする。

【0014】

請求項２に係る発明では、前記水平可動部は、Ｘ，Ｙ方向の変位量を測定可能な水平変位測定部を備え、前記垂直可動部は、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直変位測定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車体フローティング装置を提供せんとする。

【0015】

請求項３に係る発明では、前記水平可動部は、リニアガイドによりＸ，Ｙ方向に可動自在とし、前記垂直可動部は、電動シリンダによりＺ方向に可動自在としたことを特徴とする請求項１または２に記載の車体フローティング装置を提供せんとする。

【0016】

請求項４に係る発明では、前記車体フローティング装置は自動計算機を備え、前記自動計算機と接続され、前記自動計算機は、前記車体に強制的な負荷が付与されないときは、複数の前記車体フローティング装置が載置する前記車体底部の各箇所を同一面で、しかも、水平面に位置するように複数の前記車体フローティング装置の各前記垂直可動部を自動制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車体フローティング装置を提供せんとする。

【0017】

請求項５に係る発明では、請求項４に記載の前記車体フローティング装置と、前記車体にＺ方向の負荷を付与する負荷発生機と、を備え、前記負荷発生機は、前記車体に接続自在の車体接続部と、負荷としての荷重を測定可能な負荷測定部と、Ｚ方向に可動する垂直負荷付勢部と、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直負荷変位測定部と、で構成し、前記自動計算機は、前記負荷発生機とも接続され、前記負荷発生機により前記車体に所定量の負荷を自動で付与し、更に、前記車体を載置する前記車体フローティング装置の前記荷重測定部で測定された荷重が全体として相殺されるように前記垂直可動部により前記車体載置部のＺ方向の位置が自動制御されるように構成したことを特徴とする車体剛性試験装置を提供せんとする。

【発明の効果】

【0018】

請求項１記載の発明によれば、車体フローティング装置は、車体に対して各種試験を行なうために、車体底部の所定箇所に複数設置して車体を疑似的に浮かす車体フローティング装置であって、車体載置部と、車体載置部を少なくともＸＹＺ３次元座標系においてＸ，Ｙ方向に可動自在とする水平可動部と、車体載置部をＺ方向に可動自在とする垂直可動部と、所定箇所の車体荷重を測定可能な荷重測定部と、を備えたことにより、複数の車体フローティング装置を介して車体を載置でき、更に、車体の高さや傾きを任意に制御でき、しかも、各車体フローティング装置が受ける車体荷重に応じて各車体フローティング装置の高さを制御できるので、車体を疑似的に浮かすことができる。

【0019】

請求項２記載の発明によれば、水平可動部は、Ｘ，Ｙ方向の変位量を測定可能な水平変位測定部を備え、垂直可動部は、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直変位測定部を備えたことにより、車体に対する各種試験において各車体フローティング装置が位置する各車体載置部の変位を得ることができるので、例えば、車体剛性試験における車体の捻じれ量等を具体的な数値として精度よく算出することができる。

【0020】

請求項３記載の発明によれば、水平可動部は、リニアガイドによりＸ，Ｙ方向に可動自在とし、垂直可動部は、電動シリンダ等によりＺ方向に可動自在としたことにより、例えば、車体剛性試験において変位量が少ないＸ，Ｙ方向についてはリニアガイドを用いることで安価に構成でき、しかも、実質的に車体を支え、重力方向でもあり変位量も多いＺ方向については電動シリンダにより最適な高さへと精度よく移動させることができ、試験精度を向上させることができる。

【0021】

請求項４記載の発明によれば、車体フローティング装置は自動計算機を備え、自動計算機と接続され、自動計算機は、車体に強制的な負荷が付与されないときは、複数の車体フローティング装置が載置する車体底部の各箇所を同一面で、しかも、水平面に位置するように複数の車体フローティング装置の各垂直可動部を自動制御するように構成したことにより、車体に対する各種試験前に、車体を短時間で容易に水平状態にセットすることができるので、各種試験の作業性を大幅に向上させることができる。

【0022】

請求項５記載の発明によれば、請求項４に記載の車体フローティング装置と、車体にＺ方向の負荷を付与する負荷発生機と、を備え、負荷発生機は、車体に接続自在の車体接続部と、負荷としての荷重を測定可能な負荷測定部と、Ｚ方向に可動する垂直負荷付勢部と、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直負荷変位測定部と、で構成し、自動計算機は、負荷発生機とも接続され、負荷発生機により車体に所定量の負荷を自動で付与し、更に、車体を載置する車体フローティング装置の荷重測定部で測定された荷重が全体として相殺されるように垂直可動部により車体載置部のＺ方向の位置が自動制御されるように構成したことにより、各車体フローティング装置により疑似的に浮いた車体は、捻じれに逆らうことなく捻じれた状態をそのまま現出させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態に係る車体フローティング装置に車体を載置した説明図である。

【図2】本実施形態に係る車体フローティング装置の斜視図である。

【図3】本実施形態に係る車体フローティング装置の上部側の簡易斜視分解図である。

【図4】本実施形態に係る車体フローティング装置の正面図である。

【図5】（ａ）は水平可動部のＸ方向可動部の平面図で、（ｂ）はＹ方向可動部の平面図である。

【図6】（ａ）はＸ方向可動部の中立状態を示す断面図で、（ｂ）はスライダが右方向に変位した状態を示す断面図である。

【図7】自動計算機を接続した車体フローティング装置に車体を載置した説明図である。

【図8】図１に負荷発生機を追加して車体剛性試験装置とした説明図である。

【図9】本実施形態に係る負荷発生機の斜視図である。

【図10】本実施形態に係る負荷発生機の正面図である。

【図11】車体のサスペンションタワーに負荷発生機を接続した説明図である。

【図12】自動計算機を接続した車体剛性試験装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施形態に係る車体フローティング装置の要旨は、車体に対して各種試験を行なうために、車体底部の所定箇所に複数設置して車体を疑似的に浮かす車体フローティング装置であって、車体載置部と、車体載置部を少なくともＸＹＺ３次元座標系においてＸ，Ｙ方向に可動自在とする水平可動部と、車体載置部をＺ方向に可動自在とする垂直可動部と、所定箇所の車体荷重を測定可能な荷重測定部と、を備えたことを特徴とする。すなわち、自動車等の車体に対して各種試験を行なうために車体を疑似的に浮かすことができ、車体全体を対象とした試験結果（荷重と座標の連続データ）を得ることができる車体フローティング装置の提供、及び車体フローティング装置を備えた車体剛性試験装置の提供を図ろうとするものである。

【0025】

以下、本発明に係る車体フローティング装置、及び車体フローティング装置を備えた車体剛性試験装置について図面を参照しながら説明する。また、本説明中において左右同一又は左右対称の構造や部品については、原則として同一の符号を付し、左右何れか一方のみを説明して、他方については説明を適宜省略する。

【0026】

なお、本説明中におけるＸＹＺ３次元座標系においてＸ方向とＹ方向とは、略水平方向である同一平面内において互いに直交する各々の方向を意味し、Ｚ方向とは、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向を意味している。

【0027】

[車体フローティング装置の実施形態]
まず、本発明の実施形態に係る車体フローティング装置１は、図１〜図４に示すように、車体Ｃに対して各種試験を行なうために、車体底部ｆの所定箇所に複数設置して車体Ｃを疑似的に浮かす装置であって、車体載置部２と、車体載置部２を少なくともＸＹＺ３次元座標系においてＸ，Ｙ方向に可動自在とする水平可動部１０と、車体載置部２をＺ方向に可動自在とする垂直可動部５０と、所定箇所の車体荷重を測定可能な荷重測定部６０と、を備えている。

【0028】

また、水平可動部１０は、Ｘ，Ｙ方向の変位量を測定可能な水平変位測定部１１を備え、垂直可動部５０は、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直変位測定部５１を備えている。

【0029】

更に、水平可動部１０は、リニアガイド１９，１９ｙによりＸ，Ｙ方向に可動自在とし、垂直可動部５０は、電動シリンダ５２によりＺ方向に可動自在としている。

【0030】

このように車体フローティング装置１を構成することで、複数の車体フローティング装置１により車体Ｃを保持して任意の角度に車体Ｃを可動でき、しかも、各荷重測定部６０で測定された荷重に応じて各車体フローティング装置１のＺ方向の高さを可変できるので、車体Ｃに負荷を与えた際に車体Ｃに生じる歪みを荷重の変化として検出しつつ増減した荷重を全体として相殺するようにＺ方向の高さを可変することで車体Ｃの捻じれを現出させることができる。

【0031】

更に、現出したＸ，Ｙ，Ｚ方向の車体Ｃの捻じれを水平変位測定部１１と垂直変位測定部５１とで得ることができるので、各種試験における車体Ｃの挙動を数値として正確に算出することが可能となる。

【0032】

つまり、本発明の実施形態に係る車体フローティング装置１では、車体Ｃを疑似的に浮かすことができ、車体Ｃに対する各種試験に幅広く用いることができる。

【0033】

以下、各部の具体的な構成について図面を用いて詳述する。

【0034】

本実施形態に係る車体フローティング装置１は、図２〜図４に示すように、上部に車体載置部２を配設し、その下方に車体載置部２と連設する水平可動部１０を配設し、更にその下方に水平可動部１０と連設する垂直可動部５０を配設してこれらを一体に構成している。

【0035】

すなわち、車体載置部２と水平可動部１０は、垂直可動部５０により昇降自在に形成されている。なお、本実施形態ではこのような配置構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、水平可動部１０を垂直可動部５０の下方に配設する等、本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。

【0036】

また、本実施形態に係る車体フローティング装置１は、図３に示すように、垂直可動部５０のピストンロッド５３の軸線５８上に車体載置部２と水平可動部１０の中心ｇ１，ｇ２，ｇ３が位置するように構成している。

【0037】

車体載置部２は、両端及び上方開口の断面視略Ｖ字状の溝で形成されたロッカー挿入溝４を上部に有する矩形ブロック状に形成している。このように、ロッカー挿入溝４を断面視略Ｖ字状に形成することで、車体底部ｆに垂設する板状のロッカー（図示せず）が案内され、ロッカー挿入溝４へのロッカーの挿入が容易となる。また、ロッカー挿入溝４の溝深さはロッカーの下端部がロッカー挿入溝４の底部５に到達しない程度に形成している。従って、車体底部ｆと当接して車体Ｃを支えるのは、ロッカー挿入溝４の上側が開口する車体載置部２の上面６となる。

【0038】

車体載置部２の材質は、車体底部ｆとの密着性を向上させ、車体Ｃに負荷が付与された際に車体載置部２の上面６で滑ることがないように硬質ゴム材等の可撓性材料を用いている。

【0039】

また、車体載置部２は、水平可動部１０と連結するための矩形板状の第一連結プレート８とボルトを介して連結している。第一連結プレート８の上面の中央部に、車体載置部２が固定されている。

【0040】

なお、第一連結プレート８は、車体載置部２と水平可動部１０とを連結するものであり、第一連結プレート８を介さずに車体載置部２を水平可動部１０に直接連結してもよい。

【0041】

水平可動部１０は、上部に配設したＸ方向可動部１７と、下部に配設したＹ方向可動部４３とで構成しており、いずれの可動部１７，４３もリニアガイド１９，１９ｙにより各方向に摺動する。

【0042】

なお、リニアガイド１９，１９ｙは、レール２０，２０ｙと、レール２０，２０ｙ上を移動自在なスライダ２１，２１ｙとで構成され、レール２０，２０ｙに当接しながらスライダ２１，２１ｙ内部を転動する複数のボールベアリングを備えたものである。

【0043】

また、水平可動部１０は無負荷状態において車体載置部２が常に定位置に復帰するように構成しており、本実施形態ではバネの付勢力によりこれを実現している。

【0044】

Ｘ方向可動部１７は、図３、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、矩形板状の第二連結プレート４１上において、リニアガイド部１８と連結ステー部２８と付勢部３１とで構成している。リニアガイド部１８は、互いに平行に配された一対のリニアガイド１９，１９と各リニアガイド１９，１９のスライダ２１，２１を互いに連結する連結ガイド２４とで構成している。連結ステー部２８は、スライダ２１のスライド方向に互いに対向する略矩形板状の一対の連結ステー２９，２９で構成している。また、付勢部３１は、一対のガイド軸３２，３２と一対の圧縮バネ３６，３６とで構成している。

【0045】

具体的には、Ｘ方向可動部１７は、一対のリニアガイド１９，１９と一対の連結ステー２９，２９を各々対峙させ、各端部同士を連結して平面視矩形枠状に形成し、各スライダ２１，２１の内側壁２２間に平面視Ｈ字状の連結ガイド２４を介設している。連結ガイド２４は両端側部に取付けプレート２５，２５を形成し、取付けプレート２５と直交するセンタリングプレート２６を両取付けプレート２５，２５の中央部間に形成している。

【0046】

また、連結ガイド２４により一体となった２つのスライダ２１，２１は、その上部に連設する第一連結プレート８とボルトにより連結される。

【0047】

センタリングプレート２６の中央部には、リニアガイド１９のガイド方向にガイド軸挿通孔２７を貫設している。ガイド軸挿通孔２７は、ガイド軸３２の外径よりも大きな内径でガイド軸３２が挿通自在となるように穿設している。また、ガイド軸３２の軸先端３３がガイド軸挿通孔２７に向かうように、ガイド軸３２をリニアガイド１９と平行として連結ステー２９の内周壁３０に突設している。

【0048】

すなわち、一対のガイド軸３２，３２は、リニアガイド１９，１９と連結ステー２９，２９とでなす矩形枠内において軸先端３３，３３が近接対峙し、しかも、軸先端３３がガイド軸挿通孔２７の両開口から内部に挿通された状態で近接対峙している。

【0049】

ガイド軸３２の後端部３５にはガイド軸３２と直交する板状のフランジ３４を有し、該フランジ３４を介して連結ステー２９と連結している。また、ガイド軸３２には圧縮バネ３６と円盤状のバネストッパ３７を挿通し、軸先端３３に螺設した雌ネジ（図示せず）にナット３９を螺着することでフランジ３４とバネストッパ３７との間に圧縮バネ３６を付勢状態で取り付けている。

【0050】

バネストッパ３７の外径は圧縮バネ３６の外径、及びガイド軸挿通孔２７の内径よりも大きく形成しており、圧縮バネ３６がフランジ３４とバネストッパ３７との間で安定し、しかも、連結ガイド２４を圧縮バネ３６の付勢力に抗して移動させることができるように構成している。

【0051】

このように、圧縮バネ３６を有するガイド軸３２を対峙して配設した付勢部３１は、バネストッパ３７がセンタリングプレート２６を挟持する付勢力、すなわち、水平可動部１０の略中央部において連結ガイド２４と連結するスライダ２１と連設する車体載置部２をＸ方向可動部１７の中心ｇ２に位置させる力となり、連結ガイド２４に他の負荷が付与されない限り車体載置部２を定位置（中心ｇ２）に留まらせることができる。

【0052】

また、図６（ｂ）に示すように、車体載置部２のＸ方向への負荷はＸ方向への変位となり、センタリングプレート２６の一方の側面が一方のバネストッパ３７を介して一方の圧縮バネ３６を圧縮させながら変位する。

【0053】

以上、説明した車体載置部２を定位置に復帰可能とする機構はバネに限定されず、また、リニアガイドに限定されるものではなく、例えば、Ｘ方向やＹ方向への可動を上下プレートの間に複数のボールベアリングを配したり、電動シリンダ等により行い、同様の機能を発揮するように構成してもよい。

【0054】

なお、リニアガイドの替わりに電動シリンダを用いる場合、電動シリンダと一体となったエンコーダによるパルス制御が可能となるので位置制御が自在となる。しかも、電動シリンダにロードセルを付加することで荷重制御も自在となる。

【0055】

Ｘ方向の変位量は、図２、図３に示すように、水平変位測定部１１として精密変位計である反射型のレーザセンサ１１により測定自在としている。具体的には、一方の連結ステー２９を伸延して延長片１２を形成し、延長片１２側のスライダ２１の外側面２３に延長片１２の内測定面１３に向けて照射自在としたレーザセンサ１１を貼着している。また、レーザセンサ１１の入出力信号等を伝送するセンサ配線１４はコンピュータ７０と接続される。

【0056】

このように構成されたレーザセンサ１１は、図６（ａ）に示すように、照射光Ｘを延長片１２の内測定面１３に向けて照射し、反射光Ｗを受光することで戻り時間を計測して換算することでＸ方向の距離（変位量）を測定することができる。従って、図６（ｂ）に示すように、Ｘ方向可動部１７が右側に移動した場合、レーザセンサ１１から照射された照射光Ｘ´を反射光Ｗ´として受光することでＸ方向可動部１７の移動量（変位量）を測定することができる。

【0057】

なお、本実施形態では水平変位測定部１１をレーザセンサで構成しているが、これに限定されるものではなく、精密変位計であるエンコーダを用いた接触型のセンサやその他の方式の測定機器であってもよく、また、メジャーを貼着して目視による変位量の測定を行うようにしてもよい。なお、水平変位測定部１１は、後述するＹ方向の変位量の測定においても同様に様々な方法を採用することができる。

【0058】

このように構成されたＸ方向可動部１７は、Ｙ方向可動部４３と連結するための矩形板状の第二連結プレート４１とボルトを介して連結している。

【0059】

なお、第二連結プレート４１は、Ｘ方向可動部１７とＹ方向可動部４３とを連結するものであり、第二連結プレート４１を介さずにＸ方向可動部１７をＹ方向可動部４３に直接連結してもよい。また、Ｘ方向可動部１７とＹ方向可動部４３の上下の配置は逆であってもよい。

【0060】

Ｙ方向可動部４３は、図５（ｂ）に示すように、Ｘ方向可動部１７と同様の構成であり、リニアガイド１９の進行方向（ガイド方向）をＸ方向可動部１７における同方向に対してＸ−Ｙ平面において直角にずらしたものであるため説明を省略するが、図中における符号についてはＸ方向可動部１７の各部の符号の後に「ｙ」を付して識別するものとする。

【0061】

従って、Ｙ方向の変位量においても、図２、図３に示すように、水平変位測定部１１ｙとして反射型のレーザセンサ１１ｙにより測定自在とし、延長片１２ｙ側のスライダ２１ｙの外側面２３ｙに延長片１２ｙの内測定面１３ｙに向けて照射自在としたレーザセンサ１１ｙを貼着している。また、レーザセンサ１１の入出力信号等を伝送するセンサ配線１４ｙはコンピュータ７０と接続される。

【0062】

Ｙ方向可動部４３は、図３、図４に示すように、矩形板状の第三連結プレート４５を介して垂直可動部５０と連設している。第三連結プレート４５は、その上面においてＹ方向可動部４３とボルトにより連結し、下面において垂直可動部５０とボルトにより連結している。

【0063】

垂直可動部５０は、Ｚ方向に可動自在でＺ方向の変位量を測定可能な垂直変位測定部５１を備えた電動シリンダ５２で構成している。

【0064】

電動シリンダ５２は、略Ｊ字状に形成しており、垂直方向の長尺部分にはボールネジ（５６）により昇降するピストンロッド５３を内包し、垂直方向の短尺部分には軸線方向を鉛直方向としたサーボモータ（５４）を配設し、これらボールネジ（５６）とサーボモータ（５４）を下部側のケース内でタイミングベルト（５５）を介して連動連設している。すなわち、電動シリンダ５２は、サーボモータ（５４）の動力をタイミングベルト(５５）を介してボールネジ(５６）に伝達し、ボールネジ(５６）の回転運動によりピストンロッド５３が上下する、所謂サーボシリンダを構成している。

【0065】

サーボモータ(５４）にはエンコーダが内蔵されているため、ピストンロッド５３の突出量（変位量）をＺ方向の変位量として入・出力自在となっており、これを垂直変位測定部５１としている。

【0066】

また、本実施形態に係る垂直可動部５０では、ピストンロッド５３の先端に荷重測定部６０としての円柱状のロードセル６１を装着している。ロードセル６１の着力点をなす上方に突出したロードボタン６２には雄ネジが螺刻されており、第三連結プレート４５と螺着固定されている。

【0067】

従って、ロードセル６１は垂直可動部５０よりも上方に位置する車体載置部２や水平可動部１０、及び第一・第二・第三連結プレート８，４１，４５の合計重量を初期値とし、初期値からの増減を垂直荷重（負荷）として得ることができる。

【0068】

また、車体フローティング装置１の下底部には、図２に示すように、垂直可動部５０を定盤Ｊ上に載置固定するための矩形板状のフローティング用基台６４を備えている。フローティング用基台６４の四隅には、座繰りを形成したボルト挿通孔として平面視三角形状に穿設され中央部で連通する定盤固定用孔６５を形成している。

【0069】

以上、説明したように本実施形態に係る車体フローティング装置１は構成している。従って、例えば、図１に示すように、定盤Ｊ上においてジャッキアップポイントである車体底部ｆの４箇所に車体フローティング装置１を配置すれば、車体Ｃに対する各種試験を行なうことができる。

【0070】

すなわち、車体フローティング装置１は、車体載置部２と、車体載置部２を少なくともＸＹＺ３次元座標系においてＸ，Ｙ方向に可動自在とする水平可動部１０と、車体載置部２をＺ方向に可動自在とする垂直可動部５０と、所定箇所の車体荷重を測定可能な荷重測定部６０と、を備えたことにより、複数の車体フローティング装置１を介して車体Ｃを載置でき、更に、車体Ｃの高さや傾きを任意に制御でき、しかも、各車体フローティング装置１が受ける車体荷重に応じて各車体フローティング装置１の高さを制御できるので、車体Ｃを疑似的に左右対称方向に同期して捻じり、浮かすことができる。

【0071】

また、水平可動部１０は、Ｘ，Ｙ方向の変位量を測定可能な水平変位測定部１１を備え、垂直可動部５０は、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直変位測定部５１を備えたことにより、車体Ｃに対する各種試験において各車体フローティング装置１が位置する各車体載置部２の変位を得ることができるので、例えば、車体剛性試験における車体Ｃの捻じれ量等を具体的な数値として精度よく算出することができる。

【0072】

更に、水平可動部１０は、リニアガイド１９，１９ｙによりＸ，Ｙ方向に可動自在とし、垂直可動部５０は、電動シリンダ５２によりＺ方向に可動自在としたことにより、例えば、車体剛性試験において変位量が少ないＸ，Ｙ方向についてはリニアガイド１９，１９ｙを用いることで安価に構成でき、しかも、実質的に車体Ｃを支え、重力方向でもあり変位量も多いＺ方向については電動シリンダ５２により最適な高さへと精度よく移動させることができ、試験精度を向上させることができる。

【0073】

このように、実際に車体Ｃの高さや傾きを任意に制御して車体Ｃを疑似的に浮かすことができるようにするためには、図７に示すように、車体フローティング装置１を自動計算機であるコンピュータ７０と入出力自在に接続する必要がある。車体フローティング装置１と、車体フローティング装置１の装置本体に接続されたコンピュータ７０とにより、車体フローティングシステムが構成されている。

【0074】

コンピュータ７０には、車体フローティング装置１の水平変位測定部１１をなすレーザセンサ１１，１１ｙと、垂直可動部５０と、垂直変位測定部５１をなす電動シリンダ５２と、荷重測定部６０をなすロードセル６１とがセンサ配線１４，１４ｙ、配線７１〜７４により接続されている。このような構成により、水平可動部１０の位置データの取得や、電動シリンダ５２のピストンロッド５３の位置制御や昇降動作、車体底部ｆの各箇所の荷重データの取得と電動シリンダ５２へのフィードバック等が可能となり、様々な制御を行なうことができる。

【0075】

このように、車体フローティング装置１はコンピュータ７０を備え、コンピュータ７０と接続され、コンピュータ７０は、車体Ｃに強制的な負荷が付与されないときは、複数の車体フローティング装置１が載置する車体底部ｆの各箇所を同一面で、しかも、水平面に位置するように複数の車体フローティング装置１の各垂直可動部５０を自動制御するように構成されている。つまり、車体Ｃに外部からの負荷が付与されていない状態において、コンピュータ７０は、車体Ｃに対して４箇所に配置された車体フローティング装置１による車体Ｃの各支持位置のＺ方向の位置が共通の位置となるように各垂直可動部５０を制御する。このような構成により、車体Ｃに対する各種試験前に、車体Ｃを短時間で容易に水平状態にセットすることができるので、各種試験の作業性を大幅に向上させることができる。

【0076】

次に、上述した車体フローティング装置１を備えた車体剛性試験装置８０の構成について説明する。

【0077】

[車体剛性試験装置]
本実施形態に係る車体剛性試験装置８０は、図８〜図１２に示すように、上述した車体フローティング装置１と、車体ＣにＺ方向の負荷を付与する負荷発生機８１とを備え、負荷発生機８１は、車体Ｃに接続自在の車体接続部８２と、負荷としての荷重を測定可能な負荷測定部９２と、Ｚ方向に可動する垂直負荷付勢部９６と、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直負荷変位測定部９７と、で構成し、コンピュータ７０は配線７１〜７４，１１０を介して、車体フローティング装置１と負荷発生機８１に接続され、負荷発生機８１により車体Ｃに所定量の負荷を自動で付与し、更に、負荷により生じた車体Ｃの捻じれが車体Ｃを載置する車体フローティング装置１の荷重測定部６０で測定された荷重が全体として相殺されるように垂直可動部５０により車体載置部２のＺ方向の位置が自動制御されるように構成している。

【0078】

負荷発生機８１の車体接続部８２は、図９、図１０に示すように、板状で角部が面取りされた略正三角形状の接続基準板８３と３つのボルト８４及びナット８５とで構成している。接続基準板８３は略正三角形状における角部近傍に各々ボルト挿通孔８６を貫設しており、中央部において押圧棒８９先端の雄ネジ部（図示せず）を突出させるための押圧棒取付孔８７を貫設している。

【0079】

接続基準板８３は、図１１に示すように、本来であればサスペンションの上端部が接続される車体Ｃのサスペンションタワー（サスペンション支持部）Ｓに下方側から接続している。接続基準板８３に穿設されたボルト挿通孔８６は、サスペンションタワーＳの円形の開口部Ｓｈの周縁に穿設された３つのサスペンション取付孔ｈと連通連設するように形成しており、ボルト８４とナット８５により螺着固定される。

【0080】

車体接続部８２の下方には、先端部（上端部）に雄ネジを螺刻し、後端部（下端部）に雌ネジ孔を形成した丸棒状の押圧棒８９を配設している。車体接続部８２の先端部の雄ネジ部は車体接続部８２に形成された押圧棒取付孔８７に下方から挿貫され、ナット９０により車体接続部８２と螺着固定される。

【0081】

押圧棒８９の下方には、負荷測定部９２としての円柱状のロードセル９３を連設している。ロードセル９３の着力点をなす上方に突出したロードボタン９４には雄ネジが螺刻されており、押圧棒８９の後端部に形成された雌ネジ孔に螺着して押圧棒８９と一体となる。

【0082】

従って、ロードセル９３は、上方に位置する車体接続部８２や押圧棒８９の合計重量を初期値とし、初期値からの増減を垂直荷重（負荷）として得ることができる。

【0083】

また、ロードセル９３は下底部においてボルトにより垂直負荷付勢部９６と連設している。

【0084】

垂直負荷付勢部９６は、Ｚ方向に可動自在でＺ方向の変位量を測定可能な垂直負荷変位測定部９７を備えた電動シリンダ９８で構成している。

【0085】

電動シリンダ９８は、略Ｊ字状に形成しており、垂直方向の長尺部分にはボールネジ（１０２）により昇降するピストンロッド９９を内包し、垂直方向の短尺部分には軸線方向を鉛直方向としたサーボモータ（１００）を配設し、これらボールネジ（１０２）とサーボモータ（１００）を下部側のケース内でタイミングベルト（１０１）を介して連動連設している。すなわち、電動シリンダ９８は、サーボモータ（１００）の動力をタイミングベルト(１０１）を介してボールネジ(１０２）に伝達し、ボールネジ(１０２）の回転運動によりピストンロッド９９が上下する、所謂サーボシリンダを構成している。電動シリンダ９８のピストンロッド９９は、ロードセル９３を介して押圧棒８９と同軸心配置されている。

【0086】

サーボモータ(１００）にはエンコーダが内蔵されているため、ピストンロッド９９の突出量（変位量）をＺ方向の変位量として入・出力自在となっており、これを垂直負荷変位測定部９７としている。

【0087】

また、負荷発生機８１の下底部には、図９に示すように、負荷発生機８１を定盤Ｊ上に載置固定するための矩形板状の負荷用基台１０４を備えている。負荷用基台１０４の四隅には、座繰りを形成したボルト挿通孔が平面視三角形状に穿設され中央部で連通した定盤固定用孔１０５を形成している。

【0088】

以上、説明したように本実施形態に係る車体剛性試験装置８０の負荷発生機８１は構成している。従って、例えば、図８、図１２に示すように、定盤Ｊ上においてジャッキアップポイントである車体底部ｆの４箇所に車体フローティング装置１を配置し、前輪側の一方のサスペンションタワーＳに負荷発生機８１を設置すれば、車体Ｃに対し前側左右を逆方向へ同期して負荷付勢し車体剛性試験を行なうことができる。

【0089】

具体的には、コンピュータ７０に予め記録されたソフトウェアプログラムを稼働させて各種の試験用パラメータを入力し、車体剛性試験を開始することで負荷発生機８１や各車体フローティング装置１を入・出力制御することができる。

【0090】

例えば、コンピュータ７０から負荷発生機８１に対して上方に向かう所定量の負荷を発生させる信号を電送させる。これにより負荷発生機８１のピストンロッド９９は上昇を開始し、ロードセル９３の測定値が連続的にコンピュータ７０に電送され、指示された所定量の負荷がコンピュータ７０に電送されるとピストンロッド９９の上昇が停止する。この場合、電動シリンダ９８が内蔵する垂直負荷変位測定部９７の信号がコンピュータ７０に電送されることでピストンロッド９９の上方への変位量、すなわち、サスペンションタワーＳの変位量が算出される。

【0091】

従って、サスペンションタワーＳには意図する正確な負荷が付与され、しかも、負荷による変位量を正確に得ることができる。

【0092】

また、サスペンションタワーＳを上方へ変位させる負荷に伴い車体Ｃは捻じれようとするため、車体Ｃを保持する４つの車体フローティング装置１にもＺ方向の負荷に変化が生じる。例えば、図８に示すように、負荷発生機８１と対角に位置する車体フローティング装置１には車体剛性試験前に比して負荷が増加し、逆に、他の３つの車体フローティング装置１は車体剛性試験前に比して負荷が軽減される。

【0093】

この場合、各車体フローティング装置１のロードセル６１の測定値は連続的にコンピュータ７０に電送され、各車体フローティング装置１の各電動シリンダ５２には負荷発生機８１による負荷が付与される前の荷重に戻るよう各ピストンロッド５３を上下動させる信号が電送される。

【0094】

すなわち、負荷発生機８１により生じた車体Ｃの捻じれが車体Ｃを載置する車体フローティング装置１の荷重測定部（ロードセル）６０で測定された荷重が全体として相殺されるように垂直可動部５０（電動シリンダ５２）により車体載置部２のＺ方向の位置が自動制御されるように構成している。

【0095】

また、車体フローティング装置１の電動シリンダ５２が内蔵する垂直変位測定部５１の信号がコンピュータ７０に電送されることでピストンロッド５３の上下方への変位量、すなわち、車体底部ｆのロッカー部分の変位量が算出される。

【0096】

従って、車体ＣのＺ方向の捻じれ量を正確に得ることができる。しかも、車体フローティング装置１の水平可動部１０が備える水平変位測定部１１のレーザセンサ１１，１１ｙによる測定値がコンピュータ７０に電送されることで、４箇所のロッカーのＸ，Ｙ方向への変位量も得ることができる。

【0097】

なお、本実施形態においては水平変位測定部１１を精密変位計である反射型のレーザセンサ１１，１１ｙで構成しているが、その他の精密変位計を用いたり、Ｘ・Ｙ方向可動部１７，４３を電動シリンダで構成したり、目盛りが付されたＸ・Ｙ方向用メジャーで構成してもよい。

【0098】

このように、本実施形態に係る車体剛性試験装置８０では、定盤Ｊ上の車体フローティング装置１に車体Ｃを載置させ、負荷発生機８１を接続した後は、自動的に車体Ｃを水平状態に保持し、負荷発生機８１が車体Ｃに負荷を与え、負荷に応じた車体Ｃの捻じれが現出するように車体フローティング装置１が可動するよう構成している。

【0099】

また、負荷の値や各変位量を自動的に取得できるので、車体剛性試験における解析精度を飛躍的に向上させることができる。

【0100】

なお、本実施形態では前輪側の一方のサスペンションタワーＳに負荷発生機８１を設置しているが、他方側のサスペンションタワーにも別途の負荷発生機を設置し、互いに上下逆方向の負荷を与えた車体剛性試験を行なうこともでき、更に、後輪側のサスペンションタワーに負荷発生機を設置する等、様々な組み合わせで車体剛性試験を行なうことができる。

【0101】

以上のように、本実施形態に係る車体剛性試験装置８０は、車体フローティング装置１と、車体ＣにＺ方向の負荷を付与する負荷発生機８１とを備え、負荷発生機８１は、車体Ｃに接続自在の車体接続部８２と、負荷としての荷重を測定可能な負荷測定部９２と、Ｚ方向に可動する垂直負荷付勢部９６と、Ｚ方向の変位量を測定可能な垂直負荷変位測定部９７と、で構成し、コンピュータ７０は、負荷発生機８１とも接続され、負荷発生機８１により車体Ｃに所定量の負荷を自動で付与し、更に、負荷により生じた車体Ｃの捻じれが車体Ｃを載置する車体フローティング装置１の荷重測定部６０で測定された荷重が相殺されるように垂直可動部５０により車体載置部２のＺ方向の位置が自動制御されるように構成したことにより、各車体フローティング装置１により疑似的に浮いた車体Ｃは、捻じれに逆らうことなく捻じれた状態をそのまま現出させることができる。

【0102】

なお、本実施形態では車体フローティング装置１を車体剛性試験に用いた実施形態を示しているが、車体フローティング装置１の用途はこれに限定されるものでないことは言うまでもない。

【0103】

また、本実施形態に係る車体フローティング装置１や車体剛性試験装置８０は、完成体である自動車やホワイトボディーのいずれにも適用できる装置である。

【0104】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0105】

Ｃ 車体
ｆ 車体底部
１ 車体フローティング装置
２ 車体載置部
１０ 水平可動部
１１ 水平変位測定部
１９ リニアガイド
１９ｙ リニアガイド
５０ 垂直可動部
５１ 垂直変位測定部
５２ 電動シリンダ
７０ コンピュータ（自動計算機）
８０ 車体剛性試験装置
８１ 負荷発生機
８２ 車体接続部
９２ 負荷測定部
９６ 垂直負荷付勢部
９７ 垂直負荷変位測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】