特許 7481298 エンジンベンチ及びエンジン試験装置

(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】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】エンジンベンチ及びエンジン試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 15/02 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

G01M15/02

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021104766

(22)【出願日】2021-06-24

(65)【公開番号】P2023003599

(43)【公開日】2023-01-17

【審査請求日】2023-06-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】岡▲崎▼ 正夫

(72)【発明者】

【氏名】李 勇哲

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 丈也

(72)【発明者】

【氏名】山田 雄一朗

【審査官】森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－０１８１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０４３０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７１５２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの搭載が可能なベンチ本体と、前記ベンチ本体の両側部に設けられる支持脚とを有し、
前記支持脚どうしの間に、弾性材を介して前記ベンチ本体に吊り下げられる重りが設けられ、
各前記支持脚は、前記ベンチ本体の長手方向に沿って延びる長尺状の部品として形成され、
前記重りは、前記支持脚の長手方向の長さに匹敵する長さを有しているエンジンベンチ。

【請求項2】

前記弾性材は、前記ベンチ本体の底面と前記重りとの間に挟まれる状態で設けられている請求項１に記載のエンジンベンチ。

【請求項3】

前記支持脚は、前記ベンチ本体の長手方向の長さに匹敵する長さを有している請求項１又は２に記載のエンジンベンチ。

【請求項4】

前記支持脚は、一側面が開放された箱状の構造体に形成されている請求項１～３の何れか一項に記載のエンジンベンチ。

【請求項5】

請求項１～４の何れか一項に記載のエンジンベンチと、計測機器とが試験台に搭載支持され、
前記試験台は、試験室の床部に弾性的に支持されているエンジン試験装置。

【請求項6】

前記エンジンベンチに搭載支持されるエンジンの出力軸と、前記計測機器の入力軸とが直結されている請求項５に記載のエンジン試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン試験装置、並びにエンジン試験装置に用いられるエンジンベンチに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のエンジン試験装置においては、特許文献１にて開示されるように、エンジン（３）と、エンジンに連動連結される計測機器（動力計：４）とのそれぞれを各々の専用の搭載台を用いて、試験室の床に設けられている試験台（架台：２）に取付ける、という構成が採られていた。つまり、本願の図５（Ａ）でも示されるように、ブラケット２３を介してエンジン７が搭載されるエンジンベンチ６と、計測機器５とが、エンジン試験装置Ａが配備される試験室の床又は試験台３に搭載支持されている。

【0003】

上記の構成を採るエンジン試験装置では、エンジン振動が試験台及び試験装置が収容される試験室を介して、試験室に隣り合う操作室まで伝わってくるものであり、作業環境に悪影響を及ぼし易いという慢性的な問題の出ることが多かった。

【0004】

そこで、エンジンを搭載する台であるエンジンベンチと、計測機器の搭載台との双方が搭載支持される重くて丈夫な試験台を、弾性材を介するなどによる弾性支持状態で試験室の床に取付けることにより、エンジン振動を減衰させる構造が採られた。この構造により、操作室へのエンジン振動は問題とならないレベルに抑えることはできた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】実開平４－１２６１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述の対策により、操作室への振動伝播は軽減されたが、試験台を介してエンジン振動がダイレクトに計測機器に伝わるためか、試験精度やセンシングに悪影響が出易くなる、という新たな問題が生じることが分かってきた。従って、エンジン試験装置の構造には更なる工夫が必要である。

【0007】

本発明の目的は、エンジンの搭載台であるエンジンベンチのさらなる構造工夫により、エンジン振動が計測機器に伝わることを抑制して、試験精度やセンシングに悪影響が出ないように改善する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、エンジンベンチにおいて、
エンジンの搭載が可能なベンチ本体と、前記ベンチ本体の両側部に設けられる支持脚とを有し、
前記支持脚どうしの間に、弾性材を介して前記ベンチ本体に吊り下げられる重りが設けられ、
各前記支持脚は、前記ベンチ本体の長手方向に沿って延びる長尺状の部品として形成され、
前記重りは、前記支持脚の長手方向の長さに匹敵する長さを有していることを特徴とする。

【0009】

エンジン試験装置としては、前述のエンジンベンチと、計測機器とが試験台に搭載支持され、前記試験台は、試験室の床部に弾性的に支持されている、という構造にする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、重りの付加により、エンジンベンチに伝わるエンジンの振動が、重りの質量（重量）による慣性によって減衰（抑制）される作用が発揮され、従って、試験台及び搭載台を介して計測機器に伝わるエンジン振動を減衰（抑制）させることができる。吊り下げられている重りがバランサーとして機能し、バランサーによる振動の減衰（抑制）作用も発揮されるようになる。ベンチ本体と重りの間には弾性材が挟まれているので、前述のバランサー機能がより強化されて振動の減衰（抑制）作用が増大され、より効率良くエンジン振動の周囲への伝達が減衰（抑制）される利点がある。

【0011】

その結果、さらなる構造工夫により、エンジン振動が計測機器に伝わることを抑制して、試験精度やセンシングに悪影響が出ないように改善されるエンジンベンチを提供することができる。そして、その改善されたエンジンベンチを用いることにより、エンジン振動が生じていても試験結果には悪影響が出難いように改善されたエンジン試験装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】エンジンベンチを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図

【図2】（Ａ）は図１（Ａ）のＹ－Ｙ線断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ－Ｘ線断面図

【図3】エンジン試験装置の一例を示すイメージ図

【図4】（Ａ）はエンジン試験装置の構造を図３とは別に示す原理図、（Ｂ）は重り９を弾性的に支持させる弾性材の別構造を示す要部の背面図

【図5】（Ａ）は従来構造によるエンジン試験装置の原理図、（Ｂ）はエンジンのみ弾性支持された計測機器の原理図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明によるエンジン試験装置及びエンジンベンチの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

【0014】

図３にエンジン試験装置Ａが示され、試験室の床部１に弾性材２を介して（挟んで）、弾性的に試験台３に搭載支持されている。試験台３の一端側には、搭載台４を介して計測機器（エンジン用の計測機器）５が設けられ、試験台３の他端側には、エンジンベンチ６を介してエンジン（試験対象となるエンジン）７が搭載支持されている。

【0015】

搭載台４は、鋳鉄などによる金属製であって、鋳鉄などの金属材よりなる試験台３に載せ付けられ、複数のボルト（図示省略）により位置固定状態で取り付けられている。
エンジンベンチ６は、鋳鉄などによる金属製であって、エンジン７の搭載が可能なベンチ本体６Ａと、ベンチ本体６Ａの左右両側部に設けられる一対の支持脚６Ｂ，６Ｂとを有し、複数のボルト（図示省略）により位置固定状態で試験台３に取り付けられている。

【0016】

試験台３は、平面視で矩形をなし上面が平らに加工された金属製（鋳鉄製）の取付台であって、ボルト（ボルト頭）を配置するための取付溝（図示省略）が縦横に複数形成されている。試験台３は、試験室の床部１に、ゴムなどによる弾性材２を介して取付けられており、その試験台３には、搭載台４及びエンジンベンチ６をボルトにより取り付けることができる。

【0017】

計測機器５が搭載された搭載台４が試験台３に取付けられ、かつ、試験台３に取付けられているエンジンベンチ６にエンジン７が搭載支持された試験状態（図３に示す状態）では、エンジン７の出力軸７Ａと計測機器５の入力軸５Ａとは、継手（カップリング）８を介して直結に連動連結されている。継手（弾性継手）８は、出力軸７Ａと計測機器５の入力軸５Ａとの微小な芯ズレを吸収可能な部品である。

【0018】

図１、図２に示されるように、エンジンベンチ６は、エンジン７の出力軸７Ａの軸心Ｐ（図３も参照）の方向である前後方向に長い矩形のベンチ本体６Ａと、ベンチ本体６Ａの左右両側部（又は両端部）に設けられる支持脚６Ｂ，６Ｂと、支持脚６Ｂ，６Ｂどうしの左右間にてベンチ本体６Ａの底面側に取付けられる重り９とを設けて構成されている。ベンチ本体６Ａは、エンジン７が載せ付けられる面である上面（搭載面）６ａ、及び支持脚６Ｂなどが取付けられる底面６ｔを有している。

【0019】

ベンチ本体６Ａは、前後に延びる取付溝１２が左右それぞれに２カ所ずつ、計４カ所に形成された厚肉金属製（鋳鉄製）で平面視矩形で平らな台である。取付溝１２は、図１（Ｂ）に示されるように、ボルト頭を配置するために上下逆のＴ字状を呈する断面形状の溝に形成されている。ベンチ本体６Ａの外側には、外側に張り出るフランジ１１が全周に設けられている。フランジ１１は、断面が上向き開放のＵ又はＬ字の溝状をなしてベンチ本体６Ａに取付けられている（又は、一体形成されている）。

【0020】

ベンチ本体６Ａは、その前後長さである全長Ｌ〔図１（Ａ）を参照〕に対する左右幅である全幅Ｗ〔図１（Ｂ）を参照〕の比を６０～６５％に、好ましくは６２．５％（０．６２５）に設定されているが、それ以外でもよい。図３では省略されているが、エンジン７は、これにボルト止めされて上面６ａに載せ付けられるブラケット（エンジン脚）２３〔図４（Ａ）や図５を参照〕を、取付溝１２に装着されるボルトを用いてベンチ本体６Ａに取付ける構造が多い。

【0021】

支持脚６Ｂは、図１及び図２（Ａ）に示されるように、前壁１３、後壁１４、側壁１５、天井壁１６、及び底壁１７を有する一側面が開放された箱状で金属製（鋳鉄製）の構造体である。各支持脚６Ｂは、左右方向で外側の側壁が欠如される状態となる姿勢で配置されている。前壁１３と後壁１４との前後間には、側壁１５と天井壁１６と底壁１７とに跨る中間壁１８が複数形成されている。また、側壁１５には、隣り合う中間壁１８、後壁１４との間に位置させて開孔１９が適宜に形成されている。

【0022】

各支持脚６Ｂは、ベンチ本体６Ａの長手方向に沿って延びる長尺状の１つの部品として形成されており、かつ、ベンチ本体６Ａの長手方向の長さ（軸心Ｐ方向の長さ）である全長Ｌに匹敵する脚長Ｄを有している。具体的には、ベンチ本体６Ａの全長Ｌに対する支持脚６Ｂの脚長Ｄが０．８～０．８５（０．８Ｌ≦Ｄ≦０．８５Ｌ）に、好ましくは０．８２５（Ｄ＝０．８２５Ｌ）に設定されているが、それ以外でもよい。なお、前壁１３、後壁１４、側壁１５、天井壁１６、底壁１７、中間壁１８のいずれか又は全部が溶接などにより一体化されてなる構造の支持脚６Ｂでもよい。

【0023】

図１、図２に示されるように、左右の支持脚６Ｂ，６Ｂどうしの左右間に形成されている空間部において、ベンチ本体６Ａに吊り下げ支持される重り９が設けられている。重り９は金属製（鋳鉄製）であって、平面視矩形で板状の重り本体９Ａと、左右中央において前後に延びる縦リブ部９Ｂと、縦リブ部９Ｂの左右において前後複数個所（３か所）に配置される横リブ部９Ｃと、を有してなる構造体に構成されている。重り本体９Ａと縦リブ部９Ｂと横リブ部９Ｃとが型成形により一体化されているが、それぞれの全部及び／又は一部が別材として溶接やボルト止めなどにより一体化される構造の重り９でもよい。

【0024】

図１（Ｂ）や図２（Ｂ）、或いは図４（Ａ）に示されるように、重り９は、ベンチ本体６Ａの底面６ｔと重り本体９Ａとの上下間に位置する弾性材１０を介してベンチ本体６Ａに吊り下げ支持されている。ゴム（ＥＰＤＭなどの弾性又は可撓性を有する他の材料でも良い）製の弾性材１０は、吸振材（防振材）として機能可能であり、平面視で重り本体９Ａと同等若しくは若干大きい面積を有する厚肉のものであるが、それ以外の大きさでもよい。重り９は、重り本体９Ａ及び弾性材１０を通る複数のボルト２０を用いてベンチ本体６Ａに吊り下げられる状態で取付けられている。

【0025】

ボルト２０の締付具合、或いは弾性材１０の厚み（上下幅）より短い筒状のスペーサ―をボルトに換装して弾性材１０に通すなどの手段により、弾性材１０をある程度圧縮（予圧縮）させた状態として重り９を吊り下げても良い。また、弾性材１０を介して（挟んで）重り９をベンチ本体６Ａ（の底面６ｔ）に取付ける、と表現しても良い。弾性材１０の弾性度合い（ゴム硬度の硬軟など）や圧縮量（圧縮率）は、種々に変更設定が可能である。

【0026】

重り（錘）９は、支持脚６Ｂの長手方向の長さ（前後方向長さ）である脚長Ｄに匹敵する前後長さ、即ち錘長Ｎを有している。例として、図１に示されるように、重り９の錘長Ｎと支持脚６Ｂの脚長Ｄとは同じ前後長さ（Ｎ＝Ｄ）に設定されているが、それ以外の関係でもよい。なお、ベンチ本体６Ａと各支持脚６Ｂとは、天井壁１６を通る状態のボルト（又はボルト・ナット）２１で固定され、各支持脚６Ｂと試験台３とは、底壁１７を通る状態のボルト（又はボルト・ナット）２２で固定されている。

【0027】

重り９の付加により、エンジンベンチ６に伝わるエンジン７の振動を、重り９の質量（重量）による慣性によって減衰（抑制）させる作用が発揮され、従って、試験台３及び搭載台４を介して計測機器５に伝わるエンジン振動も減衰（抑制）させることができる。そして、吊り下げられている重り９がバランサーとして機能可能になり、それによる振動の減衰（抑制）作用が発揮されるようになる。

【0028】

加えて、弾性材１０を挟んで吊り下げる構成により、前述のバランサー機能がより強く発揮され、振動の減衰作用（抑制作用）が増大されて、より効果的にエンジン振動の周囲への伝達が減衰（抑制）される利点がある。また、弾性材１０の介装によって共振周波数のずらし作用が生じ、実質的に振動の減衰が強化可能となる利点もある。試験台３は弾性材２を介して床部１に支持されているから、試験台３に伝わるエンジン振動が弾性材２によって減衰（抑制）され、試験室（符記省略）やその隣の操作室（図示省略）に伝わり難い利点もある。

【0029】

本発明の有用性については、次のように説明することができる。
例えば、自動車、バス、トラックなどの自走車両においては、エンジン出力軸（ミッション通過後の出力軸）と走行車輪（デフ機構など）とは、自在継手を介して連動連結されているのが通常の構造である。従って、自動車用エンジンの試験装置においても、エンジンと計測機器とは自在継手を介して連動連結される（例：実開昭５８－３４０３４号公報）ので、エンジンベンチを試験台に弾性支持させて防振することができる。

【0030】

一方、農機や建機などのいわゆる作業機に搭載される産業用エンジンにおいては、例えば、農用トラクタでは、ミッション付きエンジン自体が車体（機体）フレームを兼ねるなど、エンジンが車体に弾性支持される構造ではなく、リジッドな支持構造が採られる場合が多い。従って、エンジン試験装置Ａ（図３を参照）においても、エンジンと計測機器とは直結されるので、例えば、図３や図５（Ｂ）のように、エンジン７を弾性材２４を介してエンジンベンチ６に搭載する構造、或いは、図示は省略するが、エンジンと計測機器との双方を試験台に弾性支持する、という自動車用エンジンの試験装置では可能な構造は採れない。

【0031】

そこで、操作室へのエンジン振動を抑制すべく、試験台を床部に弾性支持する構造が採られたが、直結であるが故に、エンジン及び／又は計測機器を弾性支持するという、エンジンと計測機器との間の防振構造（弾性支持構造）は採れない。そのため、エンジン振動がダイレクトに計測機器に伝わり、試験精度などに悪影響が出る、という産業用エンジンの試験装置特有の問題が生じてきたのである。

【0032】

本発明は、エンジンベンチ６の工夫により、エンジンベンチ６や搭載台４を試験台３にリジッド固定しながら、エンジン振動の減衰（抑制）を図るものであり、図４（Ａ）にも示されるように、一対の支持脚６Ｂ，６Ｂの間の死空間とも言うべき空間部を有効利用し、ベンチ本体６Ａの下側に重り９を吊るす構成を特徴としている。重り９により、振動の減衰作用（抑制作用）が発揮され、エンジンベンチ６を試験台３に弾性支持することなく、エンジン振動が試験台３に伝わることを減衰（抑制）可能となる効果が得られる。

【0033】

本発明による作用や効果をまとめると次の（１）～（５）通りである。
（１）エンジンベンチ６の下面側に弾性材１０を挟んで制振装置（重り９）が装着された状態になるので、エンジンベンチ６が振動抑制部材（振動減衰部材）として機能し、エンジン７から試験台３に伝達する振動が減衰される。
（２）重り９はエンジンベンチ６の下面に設け（取付け）られて、上面６ａには及ばない（障害物無し）から、エンジンベンチ６の本来の用途への悪影響が無い又は最小限度化される。

【0034】

（３）エンジンベンチ６から地盤、計測機器（動力計など）等の制御機器や計測機器へ伝達する振動が減少し、起振力の大きいエンジン７を運転しても影響を極力抑制させることができるので、故障などの不都合の発生を避けることができる。
（４）上記（３）により、エンジンベンチ６上で運転可能なエンジンの範囲を拡大させることができる。
（５）振動騒音が軽減されることで、オペレータ（作業者）の作業環境の改善にも大きく寄与できるようになる。

【0035】

〔別実施形態〕
図４（Ｂ）に示されるように、弾性材１０としては、コイルスプリングの単数又は複数でなる構成でもよい。つまり、重り９が、コイルスプリング１０を介してベンチ本体６Ａに吊り下げ支持されている。コイルスプリング１０自体で重り９を支える構造や、図示は省略するが、重り９の荷重は、基本、コイルスプリング１０の内側に配されるボルト（ボルト・ナット）で支える構造などを採ることが可能である。なお、弾性材１０のその他の例としては、粘性流体を用いたものでも良い。

【0036】

支持脚６Ｂは、複数の部材を前後に配列させた複数部品でなる構成でも良く、また、左右に３つ以上設ける構成でも良い。隣り合う支持脚６Ｂ，６Ｂどうしの間の空間部を用いて無理なくベンチ本体６Ａに重り９を吊り下げることが特徴であり、重り９の形状、構造、長さ、幅寸法は、上述の実施例に限られるものではなく、種々の変更設定が可能である。

【符号の説明】

【0037】

１ 床部
３ 試験台
５ 計測機器
５Ａ 入力軸
６ エンジンベンチ
６Ａ ベンチ本体
６Ｂ 支持脚
６ｔ 底面
７ エンジン
７Ａ 出力軸
９ 重り
１０ 弾性材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】