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Description
【発明の属する技術分野】
【0001】
本発明は、自動車用パワーステアリングにおける駆動補助装置の動作特性を検出する際に用いる負荷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用のパワーステアリングに用いられる補助装置には、1)ステアリングギア装置内に設けられ、ステアリングリンケージに接続される出力軸の作動を油圧や電動モータにより補助するもの、2)ステアリングホイールとステアリングギア装置との間に設けられ、ステアリングシャフトの回転を補助するように設けられたものなどがある。1)に係る補助装置の概略を図4に示し、2)に係る補助装置の概略を図5に示す。尚、図4は、補助装置が内蔵されたステアリングギア装置全体を示しているが、以下の説明においては、説明の都合上、補助装置が内蔵されたステアリングギア装置全体を補助装置という。
【0003】
図4に示すように、上記1)に係る補助装置200は、シリンダ201と、このシリンダ201内に内蔵され、ステアリングシャフト204によって入力軸203に伝達される回転駆動力(トルク)を直線駆動力(推力)に変換するステアリングギア部(図示せず)と、このステアリングギア部(図示せず)に接続し、直線方向に往復動して前記ステアリングリンケージに前記直線駆動力を伝達する出力軸202,202と、切換バルブ205を介して前記シリンダ201内に作動油を供給し、この作動油の圧力によって前記出力軸202,202の往復動を補助する油圧機構(図示せず)とを備えており、前記ステアリングシャフト204から入力されたトルクが前記ステアリングギア部(図示せず)によって直線駆動力に変換され、更に、変換された直線駆動力が前記油圧機構(図示せず)によって増大され、この増大された直線駆動力が出力軸202,202から出力されるようになっている。
【0004】
一方、図5に示すように、上記2)に係る補助装置210は、前記ステアリングシャフトに接続する入力軸212と、前記ステアリングギア装置に接続する出力軸213と、これら入力軸212及び出力軸213を回転自在に支持するハウジング211と、駆動モータ214と、この駆動モータ214の動力を前記出力軸213に伝達する駆動ギア(図示せず)とを備えており、入力軸212から入力されたトルクが駆動モータ214によって増大され、増大されたトルクが出力軸213から出力されるようになっている。
【0005】
ところで、ステアリングホイールを大きく回転させて、車の進行方向に対してタイヤを大きく傾けるほど、ステアリングホイールを回転させるには大きな力を必要とする。従って、上述した補助装置200,210にあってはステアリングの回転角が大きくなるに従いその補助力が大きくなるように設定されている。即ち、上記1)に係る補助装置200においては、図6に示すように、ステアリングホイールが回転して出力軸202,202の直線移動量が大きくなるに従い、前記出力軸202,202の直線駆動力(以下、「推力」という)が次第に大きくなるように、また、上記2)に係る補助装置210においては、図7に示すように、ステアリングホイールの回転角、即ち前記出力軸213の回転角が大きくなるに従い、前記出力軸213の出力トルクが次第に大きくなるように、それぞれ設けられている。
【0006】
これら補助装置200,210の動作特性は、車の基本品質に大きく係わるため、通常、当該補助装置200,210が目的とする動作特性を備えているかどうかについて、車に装着する前に事前に検査が行われている。この検査装置の概略構成を図8及び図9に示す。
【0007】
図8は、前記補助装置200の動作特性を調べるための検査装置の概略構成を示した正面図であるが、同図に示すように、この検査装置220は、ロータリエンコーダを備え、前記補助装置200の入力軸203に接続してこの入力軸203に所定のトルクを伝達するサーボモータ221と、前記補助装置200の各出力軸202,202の先端部に接続した第1の負荷装置230及び第2の負荷装置240と、前記出力軸202の移動量を検出する移動量検出手段(図示せず)と、前記補助装置200の切換バルブ205に所定圧の作動油を供給する油圧供給手段(図示せず)と、前記サーボモータ221の作動を制御するとともに、前記補助装置200の動作特性を検出する処理・制御装置223とを備えている。尚、補助装置200は図示しない支持手段により適宜支持されている。
【0008】
前記第1の負荷装置230は、前記出力軸202と同軸上に、これと対向するように設けられた荷重伝達軸232と、軸受235,236を介して軸方向に移動可能に前記荷重伝達軸232を支持する筐体状の本体231と、前記荷重伝達軸232により軸通された状態で前記本体231内に設けられた可動体233と、同じく本体231内に設けられ、前記可動体233を矢示D方向に付勢する圧縮コイルばね234と、前記荷重伝達軸232の矢示D方向側の端面に固設したロードセル237とからなる。尚、前記荷重伝達軸232には段状の大径部232aが設けられており、この大径部232aと前記可動体233とが係合することにより、前記荷重伝達軸232が当該可動体233を介して前記圧縮コイルばね234により矢示D方向に付勢されるようになっている。
【0009】
また、前記第2の負荷装置240は、前記第1の負荷装置230と同様の構成を備えるものであり、本体241、荷重伝達軸242、可動体243、圧縮コイルばね244、ロードセル247、軸受245,246などを備えている。そして、荷重伝達軸242の大径部242aと可動体243とが係合することにより、荷重伝達軸242が可動体243を介して圧縮コイルばね244により矢示C方向に付勢されるようになっている。
【0010】
また、前記処理・制御装置223は、前記移動量検出手段(図示せず)及び前記ロードセル237,247と接続し、これらから検出データが入力されるようになっており、上述したように、前記サーボモータ221の作動を制御するとともに、前記移動量検出手段(図示せず)により検出された前記出力軸202の移動量、及び前記ロードセル237,247により検出された負荷に基づいて、前記補助装置200の動作特性を検出するようになっている。
【0011】
以上の構成を備えたこの検査装置220によれば、前記サーボモータ221を駆動することにより、所定のトルクが前記補助装置200の入力軸203に入力される。補助装置200においては、内蔵されたステアリングギア部(図示せず)によって、前記入力されたトルクが推力に変換され、変換された推力が出力軸202,202から出力される。即ち、前記サーボモータ221が矢示A方向に回転すると出力軸202,202が矢示C方向に移動し、前記サーボモータ221が矢示B方向に回転すると出力軸202,202が矢示D方向に移動するようになっている。また、前記サーボモータ221によりトルクが入力され、出力軸202,202が矢示C−D方向に移動する際に、前記切換バルブ205を介して補助装置210内に作動油が供給され、当該作動油の油圧によって出力軸202,202の矢示C−D方向への移動が補助される。
【0012】
そして、仮に、前記サーボモータ221が矢示B方向に回転し、前記出力軸202,202が矢示D方向に移動する場合、出力軸202の先端部によって前記ロードセル247が押圧され、このロードセル247とともに荷重伝達軸242及び可動体243が矢示D方向に移動し、可動体243と本体241との間に設けた圧縮コイルばね244が圧縮される。これにより、可動体243の移動量、即ち、圧縮コイルばね244の圧縮量に比例した矢示C方向の付勢力がこの圧縮コイルばね244に生じ、前記出力軸202は前記ロードセル247を介してこの付勢力を反作用力として受け、ロードセル247がこの付勢力を検出する。言い換えれば、前記出力軸202は、当該出力軸202の移動量、即ち、前記圧縮コイルばね244の圧縮量に比例した当該圧縮コイルばね247の付勢力以上の推力でロードセル247を押圧し、ロードセル247はこの圧縮コイルばね244の付勢力を検出する。
【0013】
ついで、前記サーボモータ221の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね244による付勢力が前記サーボモータ221によって生じる矢示D方向の前記推力に勝ることとなり、これにより前記出力軸202が矢示C方向に移動し、出力軸202は最終的に原位置に復帰する。そして、この復帰過程においても同様に、前記出力軸202に作用する推力が前記ロードセル247により検出される。
【0014】
逆に、前記サーボモータ221が矢示A方向に回転し、前記出力軸202が矢示C方向に移動する場合、荷重伝達軸232及び可動体233が矢示C方向に移動して圧縮コイルばね234が圧縮され、前記出力軸202は、当該出力軸202の移動量、即ち、前記圧縮コイルばね234の圧縮量に比例した当該圧縮コイルばね234の付勢力以上の推力でロードセル237を押圧し、ロードセル237はこの圧縮コイルばね234の付勢力を検出する。
【0015】
そして、前記サーボモータ221の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね234による付勢力が前記サーボモータ221によって生じる矢示C方向の前記推力に勝ることとなり、これにより前記出力軸202が矢示D方向に移動し、出力軸202は最終的に原位置に復帰し、この復帰過程において前記出力軸202に作用する推力が前記ロードセル237により検出される。
【0016】
このように、この検査装置220によれば、前記補助装置200の出力軸202,202に、その移動量に応じて比例的に増加し、且つ当該出力軸202,202に作用する入力側の推力とは反対方向の荷重が前記圧縮コイルばね234及び244により当該出力軸202,202に作用せしめられ、圧縮コイルばね234,244により作用する荷重が出力軸202,202の推力として前記ロードセル237,247により検出されるとともに、移動量検出手段(図示せず)により前記出力軸202,202の移動量が検出され、前記補助装置200が図6に示したような推力−移動量特性を備えているかどうかが処理・制御装置223により検出される。
【0017】
一方、図9は前記補助装置210の動作特性を調べるための検査装置の概略構成を示す正面図であるが、同図に示すように、この検査装置250は、ロータリエンコーダを備え、前記補助装置210の入力軸212に接続してこの入力軸212に所定のトルクを入力するサーボモータ251と、一方側が前記補助装置210の出力軸213に接続したトルクセンサ253と、このトルクセンサ253の他方側に接続した負荷部254と、前記サーボモータ251の作動を制御するとともに、前記補助装置210の動作特性を検出する処理・制御装置259とを備えている。尚、補助装置210は図示しない支持手段により適宜支持されている。
【0018】
前記トルクセンサ253は、歪みゲージが設けられた回転軸を備えており、この回転軸に生じる捻り歪みを歪みゲージにより検出することによって、回転軸に作用するトルクを検出することができるようになっている。
【0019】
前記負荷部254は、一方端が前記トルクセンサ253に接続した回転軸255と、この回転軸255の他方端を回転自在に支持する軸受256と、前記回転軸255の中間位置に設けたプーリ257と、このプーリ257に巻回せしめたワイヤロープ258と、このワイヤロープ258の両端にそれぞれ接続した第1の負荷装置260及び第2の負荷装置270とからなる。
【0020】
前記第1の負荷装置260は、前記回転軸255と直交する方向に設けた荷重伝達軸262と、軸受265,266を介して軸方向に移動可能に前記荷重伝達軸262を支持する筐体状の本体261と、前記荷重伝達軸262により軸通された状態で前記本体261内に設けられた可動体263と、同じく本体261内に設けられ、前記可動体263を矢示G方向に付勢する圧縮コイルばね264とからなる。尚、前記荷重伝達軸262には段状の大径部262aが設けられており、この大径部262aと前記可動体263とが係合することにより、前記荷重伝達軸262が当該可動体263を介して前記圧縮コイルばね264により矢示G方向に付勢されるようになっている。そして、前記荷重伝達軸262の矢示H方向側の端部に前記ワイヤロープ258の一方端が固設されている。
【0021】
また、前記第2の負荷装置270は、前記第1の負荷装置260と同様の構成を備えるものであり、本体271、荷重伝達軸272、可動体273、圧縮コイルばね274、軸受275,276などを備えている。そして、荷重伝達軸272の大径部272aと可動体273とが係合することにより、荷重伝達軸272が可動体273を介して圧縮コイルばね274により矢示H方向に付勢されるようになっている。また、荷重伝達軸272の矢示G方向側の端部に前記ワイヤロープ258の他方端が固設されている。
【0022】
また、前記処理・制御装置259は、前記サーボモータ251のロータリエンコーダ及び前記トルクセンサ253と接続し、これらから検出データが入力されるようになっており、前記サーボモータ251の作動を制御するとともに、前記ロータリエンコーダにより検出された前記出力軸213の回転角、及び前記トルクセンサ253により検出されたトルクに基づいて、前記補助装置210の動作特性を検出するようになっている。
【0023】
以上の構成を備えたこの検査装置250によれば、前記サーボモータ251を駆動することにより、所定のトルクが前記補助装置210の入力軸212に入力される。補助装置210においては、入力軸212の回転角に応じた補助トルクが駆動モータ214によって付加され、入力トルクに補助トルクが付加されたトルクが出力軸213から出力される。
【0024】
出力軸213から出力されたトルクは前記出力側トルクセンサ253を介して前記回転軸255に伝達され、これにより回転軸255が矢示E方向またはF方向に回転せしめられる。仮に、前記サーボモータ251によって前記入力軸212が矢示E方向に回転し、これに伴って前記回転軸255が矢示E方向に回転する場合、前記第2の負荷装置270に固設した側のワイヤロープ258が前記プーリ257に巻き取られて矢示G方向に移動し、これに接続した前記荷重伝達軸272及びこの荷重伝達軸272に係合した可動体273が同様に矢示G方向に移動する。これにより、前記本体271と可動体273との間隔が徐々に狭まって前記圧縮コイルばね274が圧縮され、圧縮コイルばね274の圧縮量に比例した付勢力によりワイヤロープ258に張力を生じ、この張力により回転軸255が矢示F方向のトルクを受ける。
【0025】
而して、この圧縮コイルばね274の圧縮量に比例した付勢力によって、前記トルクセンサ253に内蔵された回転軸に捻り歪みを生じ、前記歪みゲージによりこの捻り歪みが検出され、当該回転軸に作用するトルク、即ち回転軸255に作用するトルクが検出される。
【0026】
一方、前記第1の負荷装置260側のワイヤロープ258は、前記回転軸255の矢示E方向への回転に伴って第1の負荷装置260側に繰り出されて弛緩する。従って、荷重伝達軸262及び可動体263が移動することはなく、圧縮コイルばね264による付勢力が前記回転軸255に作用することはない。
【0027】
ついで、前記サーボモータ251の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね274の付勢力によって生じるトルクが前記サーボモータ251によって生じるトルクに勝ることとなり、これにより前記回転軸255が矢示F方向に回転し、回転軸255は最終的に回転前の原位置に復帰する。そして、この復帰過程においても同様に、回転軸255に作用するトルクがトルクセンサ253により検出される。
【0028】
逆に、前記サーボモータ251により前記入力軸212が矢示F方向に回転し、前記回転軸255が矢示F方向に回転する場合には、前記第1の負荷装置260に固設した側のワイヤロープ258が前記プーリ257に巻き取られて矢示H方向に移動し、これに接続した前記荷重伝達軸262及びこの荷重伝達軸262に係合した可動体263が矢示H方向に移動して前記圧縮コイルばね264が圧縮され、この圧縮コイルばね264の圧縮量に比例した付勢力によって、前記回転軸255が矢示E方向に付勢され、回転軸255に作用するトルクが前記トルクセンサ253により検出される。一方、第2の負荷装置270側のワイヤロープ258は、前記回転軸255の矢示F方向への回転に伴ってプーリ257から第2の負荷装置270側に繰り出されて弛緩するため、圧縮コイルばね274による付勢力が前記回転軸255に作用することはない。
【0029】
そして、前記サーボモータ251の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね264の付勢力により生じるトルクが前記サーボモータ251により生じるトルクに勝ることとなり、これによって前記回転軸255が矢示E方向に回転し、回転軸255は最終的に回転前の原位置に復帰し、この復帰過程において回転軸255に作用するトルクが前記トルクセンサ253により検出される。
【0030】
このように、この検査装置250によれば、前記補助装置210の出力軸213に、その回転角に応じて比例的に増加し、且つ入力トルクに抗する方向のトルク(荷重)が前記圧縮コイルばね264又は274によって作用し、この圧縮コイルばね264又は274の付勢力に応じたトルクが前記出力軸213の出力トルクとして前記トルクセンサ253により検出され、前記補助装置210が図7に示したようなトルク−回転角特性を備えているかどうかが処理・制御装置259により検出される。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した補助装置200,210についてその求められる動作特性は、装着対象の全ての自動車において一様ではなく、自動車の重量やエンジンの排気量などによりそれぞれ異なっている(図6及び図7)。
【0032】
従って、上述した従来の検査装置220,250を用いて、補助装置200,210が所定の動作特性を備えているかどうかを検査するにあたっては、前記第1の負荷装置230,260及び第2の負荷装置240,270のそれぞれに設けられた圧縮コイルばね234,264及び244,274を、前記動作特性を検出し得るばね係数のものに適宜変更する必要がある。
【0033】
ところが、圧縮コイルばね234,244,264,274を安全に且つ適正に作動させるには、これを収納する前記本体231,241,261,271などを強固なものとする必要があり、その構造も複雑なものとなるため、この圧縮コイルばね234,244,264,274の交換にあたっては、従来、前記本体231,241,261,271などの分解に多大な時間を要し、その作業が容易ではなかった。
【0034】
特に、自動車の分野においてはその機種も多く、それに伴って前記補助装置200,210に求められる動作特性も多種に亘り、製造コストの低減が常に求められている当該分野においては、このような問題は無視できない問題であった。
【0035】
本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、自動車ステアリング用補助装置の動作特性を検出する際に用いる負荷装置であって、多種に亘る前記補助装置の動作特性を一台の装置で容易に測定することのできる負荷装置の提供を目的とする。
【0036】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明の請求項1に係る発明は、自動車ステアリング用補助装置の動作特性を検出する際に用いる負荷装置であり、入力軸及び出力軸を備え、該入力軸から入力されたトルクを前記出力軸の軸方向の推力に変換して前記出力軸に伝達するように設けられてなる前記ステアリングの、前記出力軸に規定の荷重を作用せしめる負荷装置であって、
前記出力軸に対して接近,離反する方向に移動可能に設けられ、前記出力軸の端面に当接して荷重を伝達する荷重伝達部材、及び該荷重伝達部材に負荷方向の荷重を作用せしめる付勢部材を備えた負荷手段と、前記負荷手段を、前記出力軸に対して接近,離反する方向に移動させる駆動手段と、前記接近,離反方向における前記荷重伝達部材の移動量であって、前記負荷手段上における前記荷重伝達部材の移動量(ΔXa)を検出する第1の移動量検出手段と、前記接近,離反方向における前記出力軸の移動量(ΔX 1 )を検出する第2の移動量検出手段と、前記第1の移動量検出手段により検出された前記荷重伝達部材の移動量(ΔXa)と前記第2の移動量検出手段により検出された前記出力軸の移動量(ΔX 1 )とが式ΔX 1 =i×ΔXa(但し、iは任意の係数である。)を満たすように、前記駆動手段の作動を制御して、前記負荷手段を前記接近,離反方向に移動させる制御手段とを設けて構成したことを特徴とするものである。尚、前記付勢部材には、ばね部材,ゴムなどの弾性体及び圧縮空気により作動するアクチュエータなどが含まれる(以下、本各発明において同様)。
【0037】
この発明によれば、まず、前記補助装置の作用により増大された推力を伴って前記ステアリングの出力軸が軸方向に移動し、その端面が荷重伝達部材と当接して、これを押圧する。これにより、荷重伝達部材が出力軸とともに移動して付勢部材が圧縮若しくは伸張され、この圧縮量若しくは伸張量に応じて比例的に変化する付勢部材の付勢力が、荷重伝達部材を介して前記出力軸に反力として作用する。
【0038】
これとともに、前記荷重伝達部材の負荷手段上における移動量(ΔXa)が第1の移動量検出手段により検出され、前記出力軸の移動量(ΔX 1 )が第2の移動量検出手段により検出され、この第1の移動量検出手段により検出された荷重伝達部材の移動量(ΔXa)と第2の移動量検出手段により検出された出力軸の移動量(ΔX 1 )とが、式ΔX 1 =i×ΔXaの関係を満たすように、制御手段が駆動手段の作動を制御して、負荷手段を前記出力軸に対して接近若しくは離反する方向に移動させ、または停止した状態にする。
【0039】
而して、負荷手段が出力軸に対して接近する方向に移動せしめられる場合には、負荷手段の移動量だけ前記付勢部材が余計に圧縮若しくは伸張され、この増加した圧縮量若しくは伸張量に応じた付勢部材の付勢力が前記出力軸に作用する。即ち、前記付勢部材による付勢力が、より大きな付勢係数を備えた付勢部材による付勢力と同等のものとなる。尚、ここに言う付勢係数とは、付勢部材の圧縮量若しくは伸張量に応じて比例的に変化する付勢力の当該比例係数を意味するものであり、例えば、付勢部材がばね部材である場合の付勢係数はばね係数である(以下同様)。
【0040】
逆に、負荷手段が出力軸に対して離反する方向に移動せしめられる場合には、負荷手段の移動量だけ前記付勢部材の圧縮若しくは伸張が緩和され、この減少した圧縮量若しくは伸張量に応じた付勢部材の付勢力が前記出力軸に作用する。即ち、前記付勢部材による付勢力が、より小さな付勢係数を備えた付勢部材による付勢力と同等のものとなる。
【0041】
尚、負荷手段が停止した状態にあるときには、付勢部材の実際の付勢係数に応じた付勢力が前記出力軸に作用する。
【0042】
このように、この発明によれば、1つの付勢部材により、見掛け上の付勢係数を種々変化させた態様の付勢力を前記出力軸に作用させることができるので、動作特性の異なる複数種の前記ステアリングについてその動作特性を検出する際に、従来のような、装置を分解して付勢部材を交換するといった煩わしい作業が不要であり、極めて迅速に複数種のステアリングの動作特性を検出することができる。
【0043】
また、本発明の請求項2に係る発明は、自動車ステアリング用補助装置の動作特性を検出する際に用いる負荷装置であり、入力軸及び出力軸を備え、入力トルクに対して増大したトルクを出力する前記補助装置の、前記出力軸に規定の荷重を作用せしめる負荷装置であって、
前記出力軸に対して直交する方向に移動可能に設けられた荷重伝達部材、及び該荷重伝達部材に負荷方向の荷重を作用せしめる付勢部材を備えた負荷手段と、前記出力軸にこれと同軸に接続され、該出力軸とともに回転する回転軸と、一方が前記荷重伝達部材に固設され、他方が前記回転軸に巻回されて、該回転軸の回転によって巻き取り又は繰り出しされ、前記負荷手段からの荷重を前記回転軸を介して前記出力軸に伝達するワイヤロープと、前記負荷手段を、前記出力軸に対して接近,離反する方向に移動させる駆動手段と、前記接近,離反方向における前記荷重伝達部材の移動量であって、前記負荷手段上における前記荷重伝達部材の移動量(ΔXc)を検出する移動量検出手段と、前記回転軸の回転によって巻き取られるワイヤロープの巻き取り量(ΔX 2 )を検出する巻取り量検出手段と、前記移動量検出手段により検出された前記荷重伝達部材の移動量(ΔXc)と前記巻取り量検出手段により検出された前記ワイヤロープの巻き取り量(ΔX 2 )とが、式ΔX 2 =m×ΔXc(但し、mは任意の係数である。)を満たすように、前記駆動手段の作動を制御して、前記負荷手段を前記接近,離反方向に移動させる制御手段とを設けて構成したことを特徴とするものである。
【0044】
この発明によれば、まず、前記補助装置の作用により増大されたトルクを伴って前記出力軸が軸方向に回転する。これにより、出力軸に接続した荷重伝達部材が出力軸と直交する方向に移動して付勢部材が圧縮若しくは伸張され、この圧縮量若しくは伸張量に応じて比例的に変化する付勢部材の付勢力が、荷重伝達部材,ワイヤロープ及び回転軸を介して前記出力軸に反力として作用する。
【0045】
これとともに、前記荷重伝達部材の負荷手段上における移動量(ΔXc)が移動 量検出手段により検出され、回転軸の回転によって巻き取られるワイヤロープの巻き取り量(ΔX 2 )が巻取り量検出手段により検出され、この移動量検出手段により検出された荷重伝達部材の移動量(ΔXc)と巻取り量検出手段により検出された前記ワイヤロープの巻き取り量(ΔX 2 )とが、式ΔX 2 =m×ΔXcの関係を満たすように、制御手段が駆動手段の作動を制御して、負荷手段を前記出力軸に対して接近若しくは離反する方向に移動させ、または、停止した状態にする。
【0046】
而して、負荷手段が出力軸に対して離反する方向に移動せしめられる場合には、負荷手段の移動量だけ前記付勢部材が余計に圧縮若しくは伸張され、この増加した圧縮量若しくは伸張量に応じた付勢部材の付勢力が前記出力軸に作用する。即ち、前記付勢部材による付勢力が、より大きな付勢係数を備えた付勢部材による付勢力と同等のものとなる。
【0047】
逆に、負荷手段が出力軸に対して接近する方向に移動せしめられる場合には、負荷手段の移動量だけ前記付勢部材の圧縮若しくは伸張が緩和され、この減少した圧縮量若しくは伸張量に応じた付勢部材の付勢力が前記出力軸に作用する。即ち、前記付勢部材による付勢力が、より小さな付勢係数を備えた付勢部材による付勢力と同等のものとなる。
【0048】
尚、負荷手段が停止した状態にあるときには、付勢部材の実際の付勢係数に応じた付勢力が前記出力軸に作用する。
【0049】
このように、この発明によれば、1つの付勢部材により、見掛け上の付勢係数を種々変化させた態様の付勢力を前記出力軸に作用させることができるので、動作特性の異なる複数種の前記補助装置についてその動作特性を検出する際に、従来のような、装置を分解して付勢部材を交換するといった煩わしい作業が不要であり、極めて迅速に複数種の補助装置の動作特性を検出することができる。
【0050】
また、請求項3に係る発明のように、前記請求項2の発明における巻取り量検出手段を、出力軸の軸回りにおける回転角を検出して、該回転角を基に前記ワイヤロープの巻き取り量(ΔX 2 )を算出するものとしても良い。
【0051】
また、本発明の請求項4に係る発明は、自動車ステアリング用補助装置の動作特性を検出する際に用いる負荷装置であり、入力軸及び出力軸を備え、入力トルクに対して増大したトルクを出力する前記補助装置の、前記出力軸に規定の荷重を作用せしめる負荷装置であって、
前記出力軸に直接又は間接的に接続し、捩れ角に応じたトルクを前記入力トルクに抗する方向に作用せしめる付勢軸と、前記付勢軸を軸中心に回転させる駆動手段と、前記出力軸の軸回りの回転角(θa)を検出する第1の角度検出手段と、前記付勢軸の捩れ角(θ)を検出する第2の角度検出手段と、前記第1の角度検出手段により検出された前記出力軸の回転角(θa)と前記第2の角度検出手段により検出された前記付勢軸の捩れ角(θ)とが、式θ=n×θa(但し、nは任意の係数である。)を満たすように、前記駆動手段の作動を制御して、前記付勢軸を軸中心に回転させる制御手段とを設けて構成したことを特徴とするものである。
【0052】
この発明によれば、まず、前記補助装置の作用により増大されたトルクを伴って前記出力軸が軸方向に回転する。これにより、出力軸に接続した付勢軸が出力軸の回転方向に捩られ、この捩れ角に応じて比例的に変化する付勢軸の付勢力が、前記出力軸に反力として作用する。
【0053】
これとともに、前記出力軸の回転角(θa)が第1の角度検出手段により検出され、前記付勢軸の捩れ角(θ)が第2の角度検出手段により検出され、この第1の角度検出手段により検出された出力軸の回転角(θa)と第2の角度検出手段により検出された付勢軸の捩れ角(θ)とが、式θ=n×θaの関係を満たすように、制御手段が駆動手段の作動を制御して、付勢軸を出力軸の回転方向と同方向若しくは逆方向に回転させ、または、停止した状態にする。
【0054】
而して、付勢軸が出力軸の回転方向と逆方向に回転せしめられる場合には、付勢軸の回転量だけこの付勢軸が余計に捩られ、この増加した捩り量に応じた付勢力が前記出力軸に作用する。即ち、前記付勢軸による付勢力が、より大きな付勢係数を備えた付勢軸による付勢力と同等のものとなる。
【0055】
逆に、付勢軸が出力軸の回転方向と同方向に回転せしめられる場合には、付勢軸の捩れが緩和され、この減少した捩れ量に応じた付勢力が前記出力軸に作用する。即ち、前記付勢軸による付勢力が、より小さな付勢係数を備えた付勢軸による付勢力と同等のものとなる。
【0056】
尚、付勢軸が停止した状態にあるときには、当該付勢軸の実際の付勢係数に応じた付勢力が前記出力軸に作用する。
【0057】
このように、この発明によれば、1つの付勢軸により、見掛け上の付勢係数を種々変化させた態様の付勢力を前記出力軸に作用させることができるので、動作特性の異なる複数種の前記補助装置についてその動作特性を検出する際に、従来のような、装置を分解して付勢部材を交換するといった煩わしい作業が不要であり、極めて迅速に複数種の補助装置の動作特性を検出することができる。
【0058】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。
【0059】
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る負荷装置について図1に基づき説明する。図1は、本実施形態に係る負荷装置を備えた検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す正面図である。尚、本例の検査装置1は、前記補助装置200の動作特性を検出するための装置である。
【0060】
同図に示すように、この検査装置1は、ロータリエンコーダを備え、前記補助装置200の入力軸203に接続してこの入力軸203に所定のトルクを伝達するサーボモータ2と、前記補助装置200の各出力軸202,202の先端部にそれぞれ接続した第1の負荷装置10及び第2の負荷装置30と、この第1の負荷装置10及び第2の負荷装置30を支持する基台6と、前記補助装置200の切換バルブ205に所定圧の作動油を供給する油圧供給手段(図示せず)と、前記サーボモータ2並びに第1の負荷装置10及び第2の負荷装置30の作動を制御するとともに、前記補助装置200の動作特性を検出する処理・制御装置4とを備えている。尚、補助装置200は図示しない支持手段により適宜支持されている。
【0061】
前記第1の負荷装置10は、負荷機構部11と、この負荷機構部11を補助装置210の出力軸202に対して接近,離反する方向、即ち、矢示C−D方向に移動させる駆動手段18と、前記負荷機構部11の上部に設けられた位置検出手段25とからなる。
【0062】
前記負荷機構部11は、前記出力軸202と同軸上に、これと対向するように設けられた荷重伝達軸13と、軸受16,16を介して軸方向に移動可能に前記荷重伝達軸13を支持する筐体状の本体12と、前記荷重伝達軸13により軸通された状態で前記本体12内に設けられた可動体14と、同じく本体12内に設けられ、前記可動体14を矢示D方向に付勢する圧縮コイルばね15と、前記荷重伝達軸13の矢示D方向側の端面に固設したロードセル17とからなる。前記荷重伝達軸13には段状の大径部13aが設けられており、この大径部13aと前記可動体14とが係合することにより、前記荷重伝達軸13が当該可動体14を介して前記圧縮コイルばね15により矢示D方向に付勢されるようになっている。
【0063】
また、前記駆動手段18は、ガイド手段(図示せず)により矢示C−D方向にスライド自在となったベースプレート24と、ベースプレート24の下面に固設されたボールナット23と、前記荷重伝達軸13と平行に設けられ、このボールナット23に係合したボールねじ22と、基台6上に設けられ、ボールねじ22の両端部を回転自在に支持する軸受21,21と、ロータリエンコーダ20を備え、ボールネジ22を駆動するサーボモータ19とからなり、前記ベースプレート24の上面に前記負荷機構部11の本体12が固設されている。そして、前記サーボモータ19を駆動してボールねじ22を軸中心に回転させると、これに係合したボールナット23とともに、このボールナット23に固設されたベースプレート24及びベースプレート24上に固設された負荷機構部11が、前記補助装置200の出力軸202に対して接近,離反する方向、即ち矢示C−D方向に移動する。
【0064】
前記位置検出手段25は、ピックアップロッドを備えたリニアゲージ26と、前記負荷機構部11の本体12上に固設され、リニアゲージ26を支持するブラケット27と、一方端が前記負荷機構部11の荷重伝達軸13に固設され、他方端が前記ピックアップロッドの先端に固設された連結バー28とからなり、矢示C−D方向に移動する前記荷重伝達軸13とともに、前記連結バー28及びピックアップロッドが同方向に移動せしめられ、負荷機構部11上における同方向の荷重伝達軸13の位置がリニアゲージ26により検出されるようになっている。
【0065】
前記第2の負荷装置30は、前記第1の負荷装置10と同様の構成を備えるものであり、本体32,荷重伝達軸33,可動体34,圧縮コイルばね35,軸受36及びロードセル37からなり、圧縮コイルばね35により荷重伝達軸33が矢示C方向に付勢される負荷機構部31と、サーボモータ39,ロータリエンコーダ40,軸受41,ボールねじ42,ボールナット43及びベースプレート44からなり、負荷機構部31を矢示C−D方向に移動させる駆動手段38と、リニアゲージ46,ブラケット47及び連結バー48からなり、負荷機構部31上における矢示C−D方向の荷重伝達軸33の位置を検出する位置検出手段45とを備えている。
【0066】
図1に示すように、前記処理・制御装置4は荷重伝達軸移動量算出部4a,出力軸移動量算出部4b,駆動制御部4c及び動作特性検出部4dからなる。荷重伝達軸移動量算出部4aはリニアゲージ26,46から入力される負荷機構部11,31上における荷重伝達軸13,33の位置データから、負荷機構部11,31上における当該荷重伝達軸13,33の矢示C−D方向の移動量ΔXaを算出する。また、出力軸移動量算出部4bはロータリエンコーダ20,40から入力される負荷機構部11,31の位置データから当該負荷機構部11,31の同じく矢示C−D方向の移動量ΔXbを算出するとともに、算出された移動量ΔXb及び荷重伝達軸移動量算出部4aにおいて算出された荷重伝達軸13,33の移動量ΔXaを基に、出力軸202の矢示C−D方向の移動量ΔX 1 を算出する。即ち、
ΔX 1 =ΔXa+ΔXb
である。
【0067】
また、駆動制御部4cは前記サーボモータ2の作動を制御して、前記補助装置200の入力軸203に所定のトルクを伝達するとともに、前記荷重伝達軸移動量算出部4aにより算出された荷重伝達軸13,33の移動量ΔXa、及び出力軸移動量算出部4bにより算出された出力軸202の移動量ΔX 1 を基に、サーボモータ19,39の作動を制御して負荷機構部11,31を矢示C−D方向に移動させる。即ち、駆動制御部4cは荷重伝達軸13,33の移動量ΔXaが出力軸202の移動量ΔX 1 に対して、
ΔX 1 (=ΔXa+ΔXb)=i×ΔXa、
となるように、負荷機構部11,31の移動量ΔXbを制御する。
尚、前記iは適宜任意に設定される係数である。
【0068】
また、前記動作特性検出部4dは、出力軸移動量算出部4bにより算出された出力軸202の移動量ΔX 1 、及び前記ロードセル17,37により検出された負荷から、前記補助装置200の動作特性を検出する。
【0069】
次に、以上の構成を備えた本実施形態に係る検査装置1を用いて、前記補助装置200の動作特性を検出するその態様について説明する。
【0070】
まず、この検査装置1によると、常時、リニアゲージ26,46により負荷機構部11,31上における荷重伝達軸13,33の位置がそれぞれ検出され、検出された位置データが前記荷重伝達軸移動量算出部4aに入力され、この荷重伝達軸移動量算出部4aにおいて、負荷機構部11,31上における荷重伝達軸13,33の矢示C−D方向における移動量ΔXaが算出されている。また、ロータリエンコーダ20,40により負荷機構部11,31の位置がそれぞれ検出され、検出された位置データが前記出力軸移動量算出部4bに入力され、この出力軸移動量算出部4bにおいて、負荷機構部11,31の矢示C−D方向における移動量ΔXbが算出されるとともに、算出された負荷機構部11,31の移動量ΔXb及び荷重伝達軸移動量算出部4aにより算出された荷重伝達軸13,33の移動量ΔXaから、前記出力軸202,202の矢示C−D方向における移動量ΔX 1 が算出されている。
【0071】
そして、この状態で、前記駆動制御部4cにより前記サーボモータ2を駆動し、前記補助装置200の入力軸203に所定のトルクを入力すると、入力されたトルクが補助装置200に内蔵されたステアリングギア部(図示せず)によって推力に変換され、変換された推力が出力軸202,202から出力される。即ち、前記サーボモータ2を矢示A方向に回転させると出力軸202,202が矢示C方向に移動し、前記サーボモータ2を矢示B方向に回転させると出力軸202,202が矢示D方向に移動する。そして、前記駆動制御部4cは、出力軸移動量算出部4bにより算出された出力軸202の移動量ΔX 1 と、荷重伝達軸移動量算出部4aにより算出された荷重伝達軸13,33の移動量ΔXaとの関係が、次式、
ΔX 1 =i×ΔXa
となるように、サーボモータ19,39を駆動して、負荷機構部11,31を矢示C−D方向に移動させる。
【0072】
仮に、前記サーボモータ2が矢示B方向に回転し、前記出力軸202,202が矢示D方向に移動する場合、出力軸202の先端部によって前記ロードセル37が押圧され、このロードセル37とともに荷重伝達軸33及び可動体34が矢示D方向に移動し、可動体34と本体32との間に設けた圧縮コイルばね35が圧縮される。これと平行して、前記駆動制御部4cによってサーボモータ39が駆動され、出力軸移動量算出部4bにより算出された出力軸202の矢示D方向に向けた移動量ΔX 1 が、荷重伝達軸移動量算出部4aにより算出された荷重伝達軸33の矢示D方向に向けた移動量ΔXaのi倍となるように、負荷機構部31が矢示D若しくはC方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。即ち、i=1の場合には負荷機構部31が停止せしめられ、i>1の場合には負荷機構部31が矢示D方向に移動せしめられ、i<1の場合には負荷機構部31が矢示C方向に移動せしめられる。
【0073】
これにより、荷重伝達軸33の移動量ΔXa、即ち、圧縮コイルばね35の圧縮量に比例した矢示C方向の付勢力がこの圧縮コイルばね35に生じ、前記出力軸202は前記ロードセル37を介してこの付勢力を反作用力として受け、ロードセル37がこの付勢力を検出する。言い換えれば、前記出力軸202は、荷重伝達軸33の移動量ΔXa、即ち、前記圧縮コイルばね35の圧縮量に比例した当該圧縮コイルばね35の付勢力以上の推力でロードセル37を押圧し、ロードセル37はこの圧縮コイルばね35の付勢力を検出する。
【0074】
ついで、前記サーボモータ2の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね35による付勢力が前記サーボモータ2によって生じる矢示D方向の前記推力に勝ることとなり、これにより前記出力軸202が矢示C方向に移動し、出力軸202は最終的に原位置に復帰する。そして、この復帰過程においても同様に、駆動制御部4cによってサーボモータ39が駆動され、出力軸202の矢示D方向に向けた移動量ΔX 1 が、荷重伝達軸33の矢示D方向に向けた移動量ΔXaのi倍となるように、負荷機構部31が矢示D若しくはC方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。また、出力軸202に作用する推力がロードセル37により検出される。
【0075】
逆に、前記サーボモータ2が矢示A方向に回転し、前記出力軸202が矢示C方向に移動する場合、出力軸202の先端部によって前記ロードセル17が押圧され、このロードセル17とともに荷重伝達軸13及び可動体14が矢示C方向に移動し、可動体14と本体12との間に設けた圧縮コイルばね15が圧縮される。これと平行して、前記駆動制御部4cによってサーボモータ19が駆動され、出力軸移動量算出部4bにより算出された出力軸202の矢示C方向に向けた移動量ΔX 1 が、荷重伝達軸移動量算出部4aにより算出された荷重伝達軸13の矢示C方向に向けた移動量ΔXaのi倍となるように、負荷機構部11が矢示D若しくはC方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。
【0076】
これにより、荷重伝達軸13の移動量ΔXa、即ち、圧縮コイルばね15の圧縮量に比例した矢示D方向の付勢力がこの圧縮コイルばね15に生じ、前記出力軸202は前記ロードセル17を介してこの付勢力を反作用力として受け、ロードセル17がこの付勢力を検出する。言い換えれば、前記出力軸202は、荷重伝達軸13の移動量ΔXa、即ち、前記圧縮コイルばね15の圧縮量に比例した当該圧縮コイルばね15の付勢力以上の推力でロードセル17を押圧し、ロードセル17はこの圧縮コイルばね15の付勢力を検出する。
【0077】
ついで、前記サーボモータ2の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね15による付勢力が前記サーボモータ2によって生じる矢示C方向の前記推力に勝ることとなり、これにより前記出力軸202が矢示D方向に移動し、出力軸202は最終的に原位置に復帰する。そして、この復帰過程においても同様に、駆動制御部4cによってサーボモータ19が駆動され、出力軸202の矢示C方向に向けた移動量ΔX 1 が、荷重伝達軸13の矢示C方向に向けた移動量ΔXaのi倍となるように、負荷機構部11が矢示D若しくはC方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。また、出力軸202に作用する推力がロードセル17により検出される。
【0078】
ところで、前記圧縮コイルばね15,35のばね係数をKaとすると、出力軸202に作用し、ロードセル17,37により検出される反力Fは、次式、
F=Ka×ΔXa
となる。一方、出力軸202の移動量ΔX 1 は、
ΔX 1 =i×ΔXa
であるから、K 1 を見掛けばね係数とすると、
F=Ka×ΔXa=K 1 ×ΔX 1 (=i×ΔXa)
となり、
K 1 =Ka/i
となる。即ち、サーボモータ19,39を駆動して、出力軸202の移動量ΔX 1 が荷重伝達軸13,33の移動量ΔXaのi倍となるように負荷機構部11,31を移動させることにより、Ka/iのばね係数を備えた圧縮コイルばね15,35によって出力軸202を直接付勢したのと同じ効果が得られる。
【0079】
このように、この検査装置1によれば、前記補助装置200の出力軸202,202に、その移動量に応じて比例的に増加し、且つ出力軸202,202に作用する入力側の推力とは反対方向の荷重が前記圧縮コイルばね15,35によって出力軸202,202に作用せしめられ、圧縮コイルばね15,35により作用する荷重が出力軸202,202の推力として前記ロードセル17,37により検出されるとともに、出力軸移動量算出部4bによって出力軸202,202の移動量が検出され、前記補助装置200が図6に示したような推力−移動量特性を備えているかどうかが動作特性検出部4dにより検出される。
【0080】
そして、この検査装置1によると、前記係数iを任意に設定することにより、出力軸202,202の移動量に対して比例的に当該出力軸202,202に作用する負荷を任意の傾きを有するものに変更することができる。したがって、図6に示したような、動作特性の異なる複数種の補助装置200についてその動作特性を検出する際には、前記係数iを適宜設定すれば足り、従来のように、装置を分解して圧縮コイルばね15,35を交換するといった煩わしい作業が不要であり、極めて迅速に複数種の補助装置200についてその動作特性を検出することができる。
【0081】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る負荷装置について図2に基づき説明する。図2は、本実施形態に係る負荷装置を備えた検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す説明図である。尚、本例の検査装置50は、前記補助装置210の動作特性を検出するための装置である。
【0082】
同図に示すように、この検査装置50は、ロータリエンコーダを備え、前記補助装置210の入力軸212に接続してこの入力軸212に所定のトルクを入力するサーボモータ51と、一方側が前記補助装置210の出力軸213に接続したトルクセンサ53と、一方端がこのトルクセンサ53に接続した回転軸55と、この回転軸55の他方端を回転自在に支持する軸受56と、前記回転軸55の中間位置に設けたプーリ57と、このプーリ57に巻回せしめたワイヤロープ58と、このワイヤロープ58の両端にそれぞれ接続した第1の負荷装置60及び第2の負荷装置80と、この第1の負荷装置60,第2の負荷装置80及び前記軸受56を支持する基台67と、前記サーボモータ51及び第1の負荷装置60,第2の負荷装置80の作動を制御するとともに、前記補助装置210の動作特性を検出する処理・制御装置79とを備えており、補助装置210は図示しない支持手段により適宜支持されている。
【0083】
尚、前記サーボモータ51,トルクセンサ53,回転軸55,軸受56,プーリ57及びワイヤロープ58については、図9に示した従来の検査装置250におけるサーボモータ251,トルクセンサ253,回転軸255,軸受256,プーリ257及びワイヤロープ258とそれぞれ同じ構成である。したがって、各々についての詳しい説明は省略する。
【0084】
前記第1の負荷装置60は、負荷機構部61と、この負荷機構部61を補助装置210の出力軸213に対して接近,離反する方向、即ち、矢示G−H方向に移動させる駆動手段68と、前記負荷機構部61の上部に設けられた位置検出手段75とからなる。
【0085】
前記負荷機構部61は、前記回転軸55と直交する方向に設けた荷重伝達軸63と、軸受66,66を介して軸方向に移動可能に前記荷重伝達軸63を支持する筐体状の本体62と、前記荷重伝達軸63により軸通された状態で前記本体62内に設けられた可動体64と、同じく本体62内に設けられ、前記可動体64を矢示G方向に付勢する圧縮コイルばね65とからなる。尚、前記荷重伝達軸63には段状の大径部63aが設けられており、この大径部63aと前記可動体64とが係合することにより、前記荷重伝達軸63が当該可動体64を介して前記圧縮コイルばね65により矢示G方向に付勢されるようになっている。そして、前記荷重伝達軸63の矢示H方向側の端部に前記ワイヤロープ58の一方端が固設されている。
【0086】
また、前記駆動手段68は、ガイド手段(図示せず)により矢示G−H方向にスライド自在となったベースプレート74と、ベースプレート74の下面に固設されたボールナット73と、前記荷重伝達軸63と平行に設けられ、このボールナット73に係合したボールねじ72と、基台6上に設けられ、ボールねじ72の両端部を回転自在に支持する軸受71,71と、ロータリエンコーダ70を備え、ボールネジ72を駆動するサーボモータ69とからなり、前記ベースプレート74の上面に前記負荷機構部61の本体62が固設されている。そして、前記サーボモータ69を駆動してボールねじ72を軸中心に回転させると、これに係合したボールナット73とともに、このボールナット73に固設されたベースプレート74及びベースプレート74上に固設された負荷機構部61が前記補助装置210の出力軸213に対して接近,離反する方向、即ち矢示G−H方向に移動する。
【0087】
前記位置検出手段75は、ピックアップロッドを備えたリニアゲージ76と、前記負荷機構部61の本体62上に固設され、リニアゲージ76を支持するブラケット77と、一方端が前記負荷機構部61の荷重伝達軸63の矢示G方向端部に固設され、他方端が前記ピックアップロッドの先端に固設された連結バー78とからなり、矢示G−H方向に移動する前記荷重伝達軸63とともに、前記連結バー78及びピックアップロッドが同方向に移動せしめられ、負荷機構部61上における同方向の荷重伝達軸63の位置がリニアゲージ76により検出されるようになっている。
【0088】
前記第2の負荷装置80は、前記第1の負荷装置60と同様の構成を備えるものであり、本体82,荷重伝達軸83,可動体84,圧縮コイルばね85及び軸受86からなり、圧縮コイルばね85により荷重伝達軸83が矢示H方向に付勢される負荷機構部81と、サーボモータ89,ロータリエンコーダ90,軸受91,ボールねじ92,ボールナット93及びベースプレート94からなり、負荷機構部81を矢示G−H方向に移動させる駆動手段88と、リニアゲージ96,ブラケット97及び連結バー98からなり、負荷機構部81上における矢示G−H方向の荷重伝達軸83の位置を検出する位置検出手段95とを備えている。
【0089】
図1に示すように、前記処理・制御装置79は荷重伝達軸移動量算出部79a,巻取量算出部79b,駆動制御部79c及び動作特性検出部79dからなる。荷重伝達軸移動量算出部79aはリニアゲージ76,96から入力される負荷機構部61,81上における荷重伝達軸63,83の位置データから、負荷機構部61,81上における当該荷重伝達軸63,83の矢示G−H方向の移動量ΔXcを算出する。また、巻取量算出部79bはロータリエンコーダ70,80から入力される負荷機構部61,81の位置データから当該負荷機構部61,81の同じく矢示G−H方向の移動量ΔXdを算出するとともに、算出された移動量ΔXd及び荷重伝達軸移動量算出部4aにおいて算出された荷重伝達軸63,83の移動量ΔXcをもとに、前記プーリ57によるワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 を算出する。即ち、
ΔX 2 =ΔXc+ΔXd
である。尚、言うまでもなく、このワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 はプーリ57、即ち出力軸213の回転角に比例した値である。
【0090】
また、駆動制御部79cは前記サーボモータ51の作動を制御して前記補助装置210の入力軸212に所定のトルクを伝達するとともに、前記荷重伝達軸移動量算出部79aにより算出された荷重伝達軸63,83の移動量ΔXc、及び巻取量算出部79bにより算出されたワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 を基に、サーボモータ69,89の作動を制御して負荷機構部61,81を矢示G−H方向に移動させる。即ち、駆動制御部79cは荷重伝達軸63,83の移動量ΔXcがワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 に対して、
ΔX 2 (=ΔXc+ΔXd)=m×ΔXc、
となるように、負荷機構部61,81の移動量ΔXdを制御する。
尚、前記mは適宜任意に設定される係数である。
【0091】
また、前記動作特性検出部79dは、前記サーボモータ51のエンコーダにより検出された出力軸213の回転角、及び前記トルクセンサ53により検出されたトルクから、前記補助装置210の動作特性を検出する。
【0092】
次に、以上の構成を備えた本実施形態に係る検査装置50を用いて、前記補助装置210の動作特性を検出するその態様について説明する。
【0093】
まず、この検査装置50によると、常時、リニアゲージ76,96により負荷機構部61,81上における荷重伝達軸63,83の位置がそれぞれ検出され、検出された位置データが前記荷重伝達軸移動量算出部79aに入力され、この荷重伝達軸移動量算出部79aにおいて、荷重伝達軸63,83の負荷機構部61,81上における矢示G−H方向の移動量ΔXcが算出されている。また、ロータリエンコーダ70,90により負荷機構部61,81の位置がそれぞれ検出され、検出された位置データが前記巻取量算出部79bに入力され、この巻取量算出部79bにおいて、負荷機構部61,81の矢示G−H方向における移動量ΔXdが算出されるとともに、算出された負荷機構部61,81の移動量ΔXd及び荷重伝達軸移動量算出部79aにより算出された荷重伝達軸63,83の移動量ΔXcから、前記ワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 が算出されている。
【0094】
そして、この状態で、前記駆動制御部79cにより前記サーボモータ51を駆動し、前記補助装置210の入力軸212に所定のトルクを入力すると、入力軸212の回転角に応じた補助トルクが駆動モータ214によって付加され、入力トルクに補助トルクが付加されたトルクが出力軸213から出力される。出力軸213から出力されたトルクはトルクセンサ53を介して前記回転軸55に伝達され、これにより回転軸55が矢示E方向または矢示F方向に回転せしめられる。そして、前記駆動制御部79cは、巻取量算出部79bにより算出されたワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 と、荷重伝達軸移動量算出部79aにより算出された荷重伝達軸63,83の移動量ΔXcとの関係が、次式、
ΔX 2 =m×ΔXc
となるように、サーボモータ69,89を駆動して、負荷機構部61,81を矢示G−H方向に移動させる。
【0095】
仮に、前記サーボモータ51が矢示E方向に回転し、前記回転軸55が矢示E方向に回転する場合、前記負荷機構部81に固設した側のワイヤロープ58が前記プーリ57に巻き取られて矢示G方向に移動し、これに接続した前記荷重伝達軸83及びこの荷重伝達軸83に係合した可動体84が同様に矢示G方向に移動する。これと平行して、前記駆動制御部79cによってサーボモータ89が駆動され、巻取量算出部79bにより算出されたワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 が、荷重伝達軸移動量算出部79aにより算出された荷重伝達軸83の矢示G方向に向けた移動量ΔXcのm倍となるように、負荷機構部81が矢示H方向若しくはG方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。即ち、m=1の場合には負荷機構部31が停止せしめられ、m>1の場合には負荷機構部31が矢示G方向に移動せしめられ、m<1の場合には負荷機構部31が矢示H方向に移動せしめられる。
【0096】
これにより、前記本体82と可動体84との間隔が徐々に狭まって前記圧縮コイルばね85が圧縮され、荷重伝達軸83の移動量ΔXc、即ち、圧縮コイルばね85の圧縮量に比例した矢示H方向の付勢力によってワイヤロープ58に張力を生じ、この張力により回転軸55が矢示F方向のトルクを受け、このトルクがトルクセンサ53により検出される。
【0097】
一方、前記負荷機構部61側のワイヤロープ58は、前記回転軸55の矢示E方向への回転に伴って負荷機構部61側に繰り出されて弛緩する。従って、荷重伝達軸63及び可動体64が移動することはなく、圧縮コイルばね65による付勢力が前記回転軸55に作用することはない。
【0098】
ついで、前記サーボモータ51の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね85の付勢力によって生じるトルクが前記サーボモータ51によって生じるトルクに勝ることとなり、これにより前記回転軸55が矢示F方向に回転し、回転軸55は最終的に回転前の原位置に復帰する。そして、この復帰過程においても同様に、駆動制御部79cによってサーボモータ89が駆動され、巻取量算出部79bにより算出されたワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 が、荷重伝達軸移動量算出部79aにより算出された荷重伝達軸83の矢示G方向に向けた移動量ΔXcのm倍となるように、負荷機構部81が矢示H方向若しくはG方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。また、回転軸55に作用するトルクが前記トルクセンサ53により検出される。
【0099】
逆に、前記サーボモータ51により前記出力軸213が矢示F方向に回転し、回転軸55が矢示F方向に回転する場合には、前記負荷機構部61に固設した側のワイヤロープ58が前記プーリ57に巻き取られて矢示H方向に移動し、これに接続した前記荷重伝達軸63及びこの荷重伝達軸63に係合した可動体64が同様に矢示H方向に移動する。これと平行して、前記駆動制御部79cによってサーボモータ69が駆動され、巻取量算出部79bにより算出されたワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 が、荷重伝達軸移動量算出部79aにより算出された荷重伝達軸63の矢示H方向に向けた移動量ΔXcのm倍となるように、負荷機構部61が矢示H方向若しくはG方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。
【0100】
これにより、前記本体62と可動体64との間隔が徐々に狭まって前記圧縮コイルばね65が圧縮され、荷重伝達軸63の移動量ΔXc、即ち、圧縮コイルばね65の圧縮量に比例した矢示G方向の付勢力によってワイヤロープ58に張力を生じ、この張力により回転軸55が矢示E方向のトルクを受け、このトルクがトルクセンサ53により検出される。
【0101】
一方、前記負荷機構部81側のワイヤロープ58は、前記回転軸55の矢示F方向への回転に伴って負荷機構部81側に繰り出されて弛緩する。従って、荷重伝達軸83及び可動体84が移動することはなく、圧縮コイルばね85による付勢力が前記回転軸55に作用することはない。
【0102】
ついで、前記サーボモータ51の出力トルクを徐々に減少させると、前記圧縮コイルばね65の付勢力によって生じるトルクが前記サーボモータ51によって生じるトルクに勝ることとなり、これにより前記回転軸55が矢示E方向に回転し、回転軸55は最終的に回転前の原位置に復帰する。そして、この復帰過程においても同様に、駆動制御部79cによってサーボモータ69が駆動され、巻取量算出部79bにより算出されたワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 が、荷重伝達軸移動量算出部79aにより算出された荷重伝達軸63の矢示H方向に向けた移動量ΔXcのm倍となるように、負荷機構部81が矢示H方向若しくはG方向に移動せしめられ、または、停止せしめられる。また、回転軸55に作用するトルクが前記トルクセンサ53により検出される。
【0103】
ところで、上記第1の実施形態におけると同様に、前記圧縮コイルばね65,85のばね係数をKbとすると、プーリ57に作用する反力Fは、次式、
F=Kb×ΔXc
となる。一方、ワイヤロープ58の移動量ΔX 2 は、
ΔX 2 =m×ΔXc
であるから、K 2 を見掛けばね係数とすると、
F=Kb×ΔXc=K 2 ×ΔX(=m×ΔXc)
となり、
K 2 =Kb/m
となる。即ち、サーボモータ69,89を駆動して、ワイヤロープ58の移動量ΔX 2 が荷重伝達軸63,83の移動量ΔXcのm倍となるように負荷機構部61,81を移動させることにより、Kb/mのばね係数を備えた圧縮コイルばね65,85によってプーリ57を直接付勢したのと同じ効果が得られる。
【0104】
このように、この検査装置50によれば、前記補助装置210の出力軸213に、その回転角に応じて比例的に増加し、且つ入力トルクに抗する方向のトルク(荷重)が前記圧縮コイルばね64又は85によって作用し、この圧縮コイルばね65又は85の付勢力に応じたトルクが前記出力軸213の出力トルクとして前記トルクセンサ53により検出され、前記補助装置210が図7に示したようなトルク−回転角特性を備えているかどうかが動作特性検出部79dにより検出される。
【0105】
そして、この検査装置50によると、前記係数mを任意に設定することにより、出力軸213の回転量に対して比例的に当該出力軸213に作用する負荷を任意の傾きを有するものに変更することができる。したがって、図7に示したような、動作特性の異なる複数種の補助装置210についてその動作特性を検出する際には、前記係数mを適宜設定すれば足り、従来のように、装置を分解して圧縮コイルばね65,85を交換するといった煩わしい作業が不要であり、極めて迅速に複数種の補助装置210についてその動作特性を検出することができる。
【0106】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る負荷装置について図3に基づき説明する。図3は、本実施形態に係る負荷装置を備えた検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す説明図である。尚、本例の検査装置100は、前記補助装置210の動作特性を検出するための装置である。
【0107】
同図に示すように、この検査装置100は、ロータリエンコーダを備え、前記補助装置210の入力軸212に接続してこの入力軸212に所定のトルクを入力するサーボモータ101と、一方側が前記補助装置210の出力軸213に接続したトルクセンサ102と、一方端がトルクセンサ102の他方側に接続し、前記出力軸213の回転変位(回転角)を検出する角変位センサ120と、角変位センサ120の他方端に接続し、この角変位センサ120及び前記トルクセンサ102を介して前記出力軸213に負荷を掛ける負荷装置110と、負荷装置110を支持する基台116と、前記サーボモータ101及び負荷装置110の作動を制御するとともに、前記補助装置210の動作特性を検出する処理・制御装置130とを備えており、補助装置210は図示しない支持手段により適宜支持されている。
【0108】
尚、前記サーボモータ101及びトルクセンサ102については、図9に示した従来の検査装置250におけるサーボモータ251及びトルクセンサ253とそれぞれ同じ構成である。したがって、各々についての詳しい説明は省略する。
【0109】
前記負荷装置110は、一方端が連結部材114を介して前記角変位センサ120に接続したトーションバー113と、ロータリエンコーダ112を備え、連結部材115を介して前記トーションバー113の他方端に接続し、このトーションバー113を矢示E−F方向に回転させるサーボモータ111とからなり、トーションバー113の捩れ角に比例した付勢力(トルク)を前記出力軸213に負荷する。
【0110】
前記処理・制御装置130は出力軸回転角算出部130a,駆動モータ回転角算出部130b,駆動制御部130c及び動作特性検出部130dからなる。この出力軸回転角算出部130aは角変位センサ120から入力される検出信号を基に出力軸213の矢示E−F方向の回転角θaを算出し、駆動モータ回転角算出部130bはロータリエンコーダ112から入力される検出信号を基にサーボモータ111の矢示E−F方向の回転角θbを算出する。
【0111】
また、駆動制御部130cは前記サーボモータ101の作動を制御して前記補助装置210の入力軸212に所定のトルクを伝達するとともに、前記出力軸回転角算出部130aにより算出された前記出力軸213の回転角θa、及び駆動モータ回転角算出部130bにより算出されたサーボモータ111の回転角θbからトーションバー113の捩れ角θ(=θa−θb)を算出し、算出された捩れ角θ及び前記出力軸213の回転角θaを基にサーボモータ111の作動を制御してトーションバー113を矢示E−F方向に回転させる。即ち、駆動制御部130cはトーションバー113の捩れ角θが出力軸213の回転角θaに対して、
θ(=θa−θb)=n×θa、
θb=(1−n)×θa、
となるように、サーボモータ111の作動を制御する。
尚、前記nは適宜任意に設定される係数である。
【0112】
また、前記動作特性検出部130dは、前記角変位センサ120により検出された出力軸213の回転角、及び前記トルクセンサ102により検出されたトルクから、前記補助装置210の動作特性を検出する。
【0113】
次に、以上の構成を備えた本実施形態に係る検査装置100を用いて、前記補助装置210の動作特性を検出するその態様について説明する。
【0114】
まず、この検査装置100によると、常時、出力軸回転角算出部130aに角変位センサ120から検出信号が入力され、この出力軸回転角算出部130aにおいて、出力軸213の回転角θaが算出されており、また、駆動モータ回転角算出部130bにロータリエンコーダ112から検出信号が入力され、この駆動モータ回転角算出部130bにおいて、サーボモータ111の回転角θbが算出されている。また、駆動制御部130cにおいて、出力軸回転角算出部130aにより算出された前記出力軸213の回転角θa、及び駆動モータ回転角算出部130bにより算出されたサーボモータ111の回転角θbを基にトーションバー113の捩れ角θ(=θa−θb)が算出されている。
【0115】
そして、この状態で、前記駆動制御部130cにより前記サーボモータ101を駆動し、前記補助装置210の入力軸212に所定のトルクを入力すると、入力軸212の回転角に応じた補助トルクが駆動モータ214によって付加され、入力トルクに補助トルクが付加されたトルクが出力軸213から出力される。出力軸213から出力されたトルクはトルクセンサ102,角変位センサ120及び連結部材114を介して前記トーションバー113に伝達され、これによりトーションバー113が矢示E方向または矢示F方向に回転せしめられる。
【0116】
そして、駆動制御部130cは、上述のようにして算出されたトーションバー113の捩れ角θが出力軸213の回転角θaに対してn倍となるように、サーボモータ111の作動を制御する。
【0117】
これにより、トーションバー113の捩れ角θに比例したトルクが出力軸213に作用し、この出力軸213に作用するトルクがトルクセンサ102により検出される。尚、前記係数nが1の場合にはサーボモータ111は停止した状態となるように制御され、1より大きい場合にはサーボモータ111は出力軸213の回転方向と逆方向に回転するように制御され、1より小さい場合にはサーボモータ111は出力軸213の回転方向と同じ方向に回転するように制御される。
【0118】
ついで、前記サーボモータ101の出力トルクを徐々に減少させると、トーションバー113によるトルクが前記サーボモータ101によって生じるトルクに勝ることとなり、これにより前記出力軸213が上記とは逆方向に回転し、最終的に回転前の原位置に復帰する。そして、この復帰過程においても同様に、トーションバー113の捩れ角θが出力軸213の回転角θaに対してn倍となるように、サーボモータ111の作動が駆動制御部130cにより制御される。
【0119】
ところで、前記トーションバー113のばね係数をKcとすると、サーボモータ111が停止している場合に前記出力軸213に作用するトルクTは、次式、
T=Kc×θa
となる。一方、サーボモータ111が、
θ=n×θa
となるように駆動制御される場合には、K 3 を見掛けばね係数とすると、
T=K 3 ×θ(=n×θa)=Kc×θa
となり、
K 3 =Kc/n
となる。即ち、サーボモータ111を駆動して、トーションバー113の捩れ角θが出力軸213の回転角θaに対してn倍となるように当該トーションバー113を回転させることにより、Kc/nのばね係数を備えたトーションバー113を、回転させることなく前記出力軸213に連結したのと同じ効果が得られる。
【0120】
このように、この検査装置100によれば、前記補助装置210の出力軸213に、その回転角に応じて比例的に増加し、且つ入力トルクに抗する方向のトルク(荷重)が前記トーションバー113によって作用し、このトーションバー213のトルクが前記出力軸213の出力トルクとして前記トルクセンサ102により検出され、前記補助装置210が図7に示したようなトルク−回転角特性を備えているかどうかが動作特性検出部130dにより検出される。
【0121】
そして、この検査装置100によると、前記係数nを任意に設定することにより、出力軸213の回転量に対して比例的に当該出力軸213に作用する負荷を任意の傾きを有するものに変更することができる。したがって、図7に示したような、動作特性の異なる複数種の補助装置210についてその動作特性を検出する際には、前記係数nを適宜設定すれば足り、従来のよう煩わしい作業が不要であり、極めて迅速に複数種の補助装置210についてその動作特性を検出することができる。
【0122】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様がこれに限られるものでないことは言うまでもなく、特に付言するならば、第1の実施形態においては、負荷機構部11,31の移動量ΔXb及び荷重伝達軸13,33の移動量ΔXaから出力軸202の移動量ΔX 1 を算出するように設けたが、これに限られるものではなく、出力軸202の位置を直接検出してその移動量ΔX 1 を算出するように設けても良い。
【0123】
また、第2に実施形態においては、負荷機構部61,81の移動量ΔXd及び荷重伝達軸63,83の移動量ΔXcからワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 を算出するように設けたが、これに限られるものではなく、サーボモータ51のロータリエンコーダにより検出された出力軸213、即ちプーリ57の回転角から、ワイヤロープ58の巻取量ΔX 2 を算出するように設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る負荷装置を備えた検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す正面図である。
【図2】 本発明の第2の実施形態に係る負荷装置を備えた検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す正面図である。
【図3】 本発明の第3の実施形態に係る負荷装置を備えた検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す正面図である。
【図4】 自動車ステアリング用補助装置の一例を示す正面図である。
【図5】 自動車ステアリング用補助装置の一例を示す正面図である。
【図6】 補助装置に要求される動作特性の一例を示す特性図である。
【図7】 補助装置に要求される動作特性の一例を示す特性図である。
【図8】 補助装置の動作特性を調べるための従来の検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す正面図である。
【図9】 補助装置の動作特性を調べるための従来の検査装置の概略構成を一部ブロック図で示す正面図である。
【符号の説明】
1 検査装置
2 サーボモータ
4 処理・制御装置
10 第1の負荷装置
11 負荷機構部
12 本体
13 荷重伝達軸
15 圧縮コイルばね
18 駆動手段
19 サーボモータ
20 ロータリエンコーダ
30 第2の負荷装置
31 負荷機構部
32 本体
33 荷重伝達軸
35 圧縮コイルばね
38 駆動手段
39 サーボモータ
40 ロータリエンコーダBACKGROUND OF THE INVENTION
[0001]
The present invention relates to a load device used when detecting an operation characteristic of a drive assist device in a power steering for an automobile.
[0002]
[Prior art]
Auxiliary devices used for automotive power steering include:1)Provided in the steering gear device and assisting the operation of the output shaft connected to the steering linkage by hydraulic pressure or electric motor,2)There are some which are provided between the steering wheel and the steering gear device and are provided so as to assist the rotation of the steering shaft.1)An outline of the auxiliary device according to FIG. 4 is shown in FIG.2)FIG. 5 shows an outline of the auxiliary device according to the above. 4 shows the entire steering gear device incorporating the auxiliary device, but in the following description, the entire steering gear device incorporating the auxiliary device is referred to as an auxiliary device for convenience of explanation.
[0003]
As shown in FIG.1)The
[0004]
On the other hand, as shown in FIG.2)The
[0005]
By the way, the greater the rotation of the steering wheel and the greater the inclination of the tire with respect to the traveling direction of the vehicle, the greater the force required to rotate the steering wheel. Therefore, in the
[0006]
Since the operation characteristics of these
[0007]
FIG. 8 is a front view showing a schematic configuration of an inspection device for examining the operating characteristics of the
[0008]
The
[0009]
The
[0010]
Further, the processing /
[0011]
According to the
[0012]
If the
[0013]
Next, when the output torque of the
[0014]
Conversely, when the
[0015]
Then, when the output torque of the
[0016]
Thus, according to this
[0017]
On the other hand, FIG. 9 is a front view showing a schematic configuration of an inspection device for examining the operating characteristics of the
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The processing /
[0023]
According to the
[0024]
Torque output from the
[0025]
Thus, the urging force proportional to the amount of compression of the
[0026]
On the other hand, the
[0027]
Next, when the output torque of the
[0028]
Conversely, when the
[0029]
When the output torque of the
[0030]
Thus, according to this
[0031]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the required operating characteristics of the
[0032]
Accordingly, when the above-described
[0033]
However, in order to operate the compression coil springs 234, 244, 264, 274 safely and properly, it is necessary to make the
[0034]
In particular, in the field of automobiles, there are many types of models, and accordingly, the operation characteristics required for the
[0035]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a load device used when detecting the operating characteristics of an auxiliary device for automobile steering, and the operating characteristics of various auxiliary devices can be obtained with a single device. An object is to provide a load device that can be easily measured.
[0036]
[Means for solving the problems and effects thereof]
In order to achieve the above object, an invention according to
A load transmitting member that is provided so as to be movable toward and away from the output shaft and that abuts against an end surface of the output shaft and transmits a load, and an urging force that applies a load in the load direction to the load transmitting member Load means provided with a member, and drive means for moving the load means in a direction approaching and separating from the output shaft;In the approach and separation directionsOf the load transmission memberThe amount of movement, the amount of movement of the load transmitting member on the load means (ΔXa)Detect the firstAmount of movementDetection means;In the approach and separation directionsOf the output shaftTravel distance (ΔX 1 )Second to detectAmount of movementDetecting means; and the first meansAmount of movementDetection meansThe amount of movement (ΔXa) of the load transmission member detected bySecondAmount of movementDetected by detection meansMovement amount of the output shaft (ΔX 1 ) And ΔX 1 = I × ΔXa (where i is an arbitrary coefficient), Control the operation of the drive meansAnd move the load means in the approaching and separating directions.It is characterized by providing a control means. The urging member includes a spring member, an elastic body such as rubber, and an actuator that is operated by compressed air (hereinafter, the same applies to each invention).
[0037]
According to this invention, first, the output shaft of the steering moves in the axial direction with the thrust increased by the action of the auxiliary device, and the end surface of the steering shaft comes into contact with and presses the load transmitting member. As a result, the load transmitting member moves together with the output shaft to compress or expand the urging member, and the urging force of the urging member that changes proportionally according to the amount of compression or expansion is transmitted via the load transmitting member. It acts as a reaction force on the output shaft.
[0038]
Along with this, the load transmission memberMovement amount on load means (ΔXa)Is the firstAmount of movementDetected by the detecting means, and the output shaftTravel distance (ΔX 1 )Is the secondAmount of movementThis first detected by the detecting meansAmount of movementDetected by detection meansThe amount of movement of the load transmission member (ΔXa)SecondAmount of movementDetected by detection meansOutput shaft travel (ΔX 1 ) Is the expression ΔX 1 = IxΔXa so as to satisfy the relationshipThe control means controls the operation of the driving means to move the load means in a direction approaching or moving away from the output shaft, or to stop the load means.
[0039]
Thus, when the load means is moved in the direction approaching the output shaft, the biasing member is excessively compressed or expanded by the amount of movement of the load means, and the increased compression amount or expansion amount is reached. The urging force of the corresponding urging member acts on the output shaft. That is, the urging force by the urging member is equivalent to the urging force by the urging member having a larger urging coefficient. The biasing coefficient referred to here means the proportional coefficient of the biasing force that changes proportionally according to the amount of compression or expansion of the biasing member. For example, the biasing member is a spring member. The biasing coefficient in some cases is a spring coefficient (the same applies hereinafter).
[0040]
Conversely, when the load means is moved in a direction away from the output shaft, compression or expansion of the biasing member is alleviated by the amount of movement of the load means, and according to the decreased compression amount or expansion amount. The urging force of the urging member acts on the output shaft. That is, the urging force by the urging member is equivalent to the urging force by the urging member having a smaller urging coefficient.
[0041]
When the load means is in a stopped state, a biasing force according to the actual biasing coefficient of the biasing member acts on the output shaft.
[0042]
As described above, according to the present invention, the biasing force in a manner in which the apparent biasing coefficient is variously changed can be applied to the output shaft by one biasing member. When detecting the operation characteristics of the steering, there is no need for the troublesome work of disassembling the device and replacing the urging member as in the prior art, and the operation characteristics of a plurality of types of steering are detected very quickly. be able to.
[0043]
The invention according to claim 2 of the present invention is a load device used when detecting the operation characteristics of an auxiliary device for automobile steering, and includes an input shaft and an output shaft, and outputs an increased torque with respect to the input torque. A load device for applying a specified load to the output shaft of the auxiliary device,
Provided to be movable in a direction perpendicular to the output shaftTheLoad means comprising a load transmission member, and a biasing member that applies a load in the load direction to the load transmission member;A rotary shaft that is coaxially connected to the output shaft and rotates together with the output shaft, one of which is fixed to the load transmission member, the other is wound around the rotary shaft, and is wound by the rotation of the rotary shaft. A wire rope that is taken or extended and transmits a load from the load means to the output shaft via the rotating shaft;Driving means for moving the load means in a direction approaching or separating from the output shaft;In the approach and separation directionsOf the load transmission memberThe amount of movement, the amount of movement of the load transmission member on the load means (ΔXc)DetectAmount of movementDetection means;Winding amount of wire rope (ΔX) wound by rotation of the rotating shaft 2 )DetectWinding amountDetecting means; andAmount of movementDetection meansThe amount of movement (ΔXc) of the load transmission member detected by the above and the amount of windingDetected by detection meansWinding amount of the wire rope (ΔX 2 ) Is the expression ΔX 2 = M × ΔXc (where m is an arbitrary coefficient), Control the operation of the drive meansAnd move the load means in the approaching and separating directions.It is characterized by providing a control means.
[0044]
According to this invention, first, the output shaft rotates in the axial direction with a torque increased by the action of the auxiliary device. As a result, the load transmitting member connected to the output shaft moves in a direction perpendicular to the output shaft and the urging member is compressed or expanded, and the urging member that changes proportionally according to the amount of compression or expansion is applied. The force is a load transmission member, Wire rope and rotating shaftIt acts as a reaction force on the output shaft via.
[0045]
Along with this, the load transmission memberMovement amount on load means (ΔXc)ButMove amountDetected by the detection means,Winding amount of wire rope wound by rotation of the rotating shaft (ΔX 2 ) Is the amount of windingDetected by the detection means, thisAmount of movementThe load transmitting member detected by the detecting meansMovement amount (ΔXc) and winding amountDetected by detection meansWinding amount of the wire rope (ΔX 2 ) Is the expression ΔX 2 = MxΔXc so as to satisfy the relationshipThe control unit controls the operation of the driving unit to move the load unit in a direction approaching or moving away from the output shaft, or to stop the load unit.
[0046]
Thus, when the load means is moved in a direction away from the output shaft, the biasing member is excessively compressed or expanded by the amount of movement of the load means, and the increased compression amount or expansion amount is reached. The urging force of the corresponding urging member acts on the output shaft. That is, the urging force by the urging member is equivalent to the urging force by the urging member having a larger urging coefficient.
[0047]
On the other hand, when the load means is moved in the direction approaching the output shaft, the compression or expansion of the urging member is eased by the amount of movement of the load means, and according to this reduced compression amount or expansion amount. The biasing force of the biasing member acts on the output shaft. That is, the urging force by the urging member is equivalent to the urging force by the urging member having a smaller urging coefficient.
[0048]
When the load means is in a stopped state, a biasing force according to the actual biasing coefficient of the biasing member acts on the output shaft.
[0049]
As described above, according to the present invention, the biasing force in a manner in which the apparent biasing coefficient is variously changed can be applied to the output shaft by one biasing member. When the operation characteristics of the auxiliary device are detected, the conventional troublesome work of disassembling the device and replacing the urging member is unnecessary, and the operation characteristics of a plurality of types of auxiliary devices can be obtained very quickly. Can be detected.
[0050]
Further, as in the invention according to claim 3, in the invention of claim 2,Winding amountThe detection means is connected to the output shaft.Around the axisDetect rotation angleThen, the amount of winding of the wire rope (ΔX 2 )As toAlso good.
[0051]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a load device used when detecting an operation characteristic of an auxiliary device for automobile steering, comprising an input shaft and an output shaft, and outputting an increased torque with respect to the input torque. A load device for applying a specified load to the output shaft of the auxiliary device,
An urging shaft that is directly or indirectly connected to the output shaft and causes a torque corresponding to a torsion angle to act in a direction against the input torque; drive means for rotating the urging shaft about an axis; and the output AxialAround the axisAngle of rotation(Θa)First angle detecting means for detecting the torsion angle of the biasing shaft(Θ)Second angle detection means for detecting the first angle detection means, and the first angle detection meansAnd the rotation angle (θa) of the output shaft detected byDetected by the second angle detection meansThe torsion angle (θ) of the biasing shaft satisfies the formula θ = n × θa (where n is an arbitrary coefficient)., Control the operation of the drive meansAnd rotate the urging shaft about the axis.It is characterized by providing a control means.
[0052]
According to this invention, first, the output shaft rotates in the axial direction with a torque increased by the action of the auxiliary device. As a result, the urging shaft connected to the output shaft is twisted in the rotation direction of the output shaft, and the urging force of the urging shaft that changes proportionally according to the twist angle acts on the output shaft as a reaction force.
[0053]
Along with this, the rotation angle of the output shaft(Θa)Is detected by the first angle detecting means, and the twist angle of the biasing shaft(Θ)Is detected by the second angle detection means, and the rotation angle of the output shaft detected by the first angle detection means(Θa) andTorsion angle of the urging shaft detected by the second angle detection meansSo that (θ) satisfies the relationship θ = n × θa.The control means controls the operation of the drive means to rotate the urging shaft in the same direction as or opposite to the rotation direction of the output shaft, or to stop it.
[0054]
Thus, when the biasing shaft is rotated in the direction opposite to the rotation direction of the output shaft, the biasing shaft is twisted by the amount of rotation of the biasing shaft, and the biasing shaft according to the increased amount of twisting is applied. A force acts on the output shaft. That is, the urging force by the urging shaft is equivalent to the urging force by the urging shaft having a larger urging coefficient.
[0055]
Conversely, when the urging shaft is rotated in the same direction as the rotation direction of the output shaft, the urging of the urging shaft is alleviated, and an urging force corresponding to the reduced amount of twist acts on the output shaft. That is, the urging force by the urging shaft is equivalent to the urging force by the urging shaft having a smaller urging coefficient.
[0056]
When the urging shaft is in a stopped state, an urging force corresponding to the actual urging coefficient of the urging shaft acts on the output shaft.
[0057]
As described above, according to the present invention, the biasing force in the form in which the apparent biasing coefficient is variously changed can be applied to the output shaft by one biasing shaft. When the operation characteristics of the auxiliary device are detected, the conventional troublesome work of disassembling the device and replacing the urging member is unnecessary, and the operation characteristics of a plurality of types of auxiliary devices can be obtained very quickly. Can be detected.
[0058]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0059]
(First embodiment)
First, a load device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a front view partially showing a block diagram of a schematic configuration of an inspection apparatus including a load device according to the present embodiment. In addition, the
[0060]
As shown in the figure, the
[0061]
The
[0062]
The
[0063]
The driving means 18 includes a
[0064]
The position detecting means 25 includes a
[0065]
The
[0066]
As shown in FIG. 1, the processing /
ΔX 1 = ΔXa + ΔXb
It is.
[0067]
The
ΔX 1 (= ΔXa + ΔXb) =i× ΔXa,
The movement amount ΔXb of the
The aboveiIs a coefficient arbitrarily set as appropriate.
[0068]
Further, the motion
[0069]
Next, an aspect of detecting the operating characteristics of the
[0070]
First, according to this
[0071]
In this state, when the servo motor 2 is driven by the
ΔX 1 =i× ΔXa
The
[0072]
If the servo motor 2 rotates in the direction of arrow B and the
[0073]
As a result, an urging force in the direction of arrow C proportional to the movement amount ΔXa of the
[0074]
Next, when the output torque of the servo motor 2 is gradually decreased, the urging force by the
[0075]
Conversely, when the servo motor 2 rotates in the direction of arrow A and the
[0076]
As a result, an urging force in the direction of arrow D proportional to the movement amount ΔXa of the
[0077]
Next, when the output torque of the servo motor 2 is gradually reduced, the urging force by the
[0078]
By the way, when the spring coefficient of the compression coil springs 15 and 35 is Ka, the reaction force F acting on the
F = Ka × ΔXa
It becomes. On the other hand, the movement amount of the output shaft 202ΔX 1 Is
ΔX 1 =i× ΔXa
BecauseK 1 If the apparent spring coefficient is
F = Ka × ΔXa =K 1 ×ΔX 1 (=i× ΔXa)
And
K 1 = Ka /i
It becomes. That is, the
[0079]
As described above, according to the
[0080]
And according to this
[0081]
(Second Embodiment)
Next, a load device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram partially showing a schematic configuration of the inspection apparatus including the load device according to the present embodiment. The
[0082]
As shown in the figure, the
[0083]
The
[0084]
The
[0085]
The
[0086]
The driving means 68 includes a
[0087]
The position detecting means 75 includes a
[0088]
The
[0089]
As shown in FIG. 1, the processing /
ΔX 2 =ΔXc+ΔXd
It is. Needless to say, the winding amount of the wire rope 58ΔX 2 Is a value proportional to the rotation angle of the
[0090]
The
ΔX 2 (=ΔXc+ΔXd) = MxΔXc,
The amount of movement of the
The m is a coefficient that is arbitrarily set as appropriate.
[0091]
The operation
[0092]
Next, the aspect which detects the operating characteristic of the said auxiliary |
[0093]
First, according to this
[0094]
In this state, when the
ΔX 2 = MxΔXc
Then, the
[0095]
If the
[0096]
As a result, the distance between the
[0097]
On the other hand, the
[0098]
Next, when the output torque of the
[0099]
On the contrary, when the
[0100]
As a result, the distance between the
[0101]
On the other hand, the
[0102]
Next, when the output torque of the
[0103]
By the way, as in the first embodiment, the spring coefficients of the compression coil springs 65 and 85 are set as follows.KbThen, the reaction force F acting on the
F =Kb× ΔXc
It becomes. On the other hand, the movement amount of the wire rope 58ΔX 2 Is
ΔX 2 = MxΔXc
BecauseK 2 If the apparent spring coefficient is
F =Kb×ΔXc=K 2 × ΔX (= m ×ΔXc)
And
K 2 =Kb/ M
It becomes. That is, the
[0104]
As described above, according to the
[0105]
According to this
[0106]
(Third embodiment)
Next, a load device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram partially showing a schematic configuration of the inspection apparatus including the load device according to the present embodiment. Note that the
[0107]
As shown in the figure, the
[0108]
The
[0109]
The
[0110]
The processing /
[0111]
The
θ (= θa−θb) =n× θa,
θb = (1−n) × θa,
The operation of the
The abovenIs a coefficient arbitrarily set as appropriate.
[0112]
The operation
[0113]
Next, the aspect which detects the operating characteristic of the said auxiliary |
[0114]
First, according to the
[0115]
In this state, when the
[0116]
Then, the
[0117]
As a result, torque proportional to the torsion angle θ of the
[0118]
Next, when the output torque of the
[0119]
By the way, the spring coefficient of the
T =Kc× θa
It becomes. On the other hand, the
θ =n× θa
If the drive is controlled so thatK 3 If the apparent spring coefficient is
T =K 3 × θ (=n× θa) =Kc× θa
And
K 3 =Kc/n
It becomes. That is, when the
[0120]
Thus, according to the
[0121]
And according to this
[0122]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that the specific aspect of this invention is not restricted to this, If it adds especially, in 1st Embodiment, in 1st Embodiment, the
[0123]
In the second embodiment, the amount of movement of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a partial block diagram of a schematic configuration of an inspection apparatus including a load device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial front view showing a schematic configuration of an inspection apparatus including a load device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view partially showing a block diagram of a schematic configuration of an inspection apparatus including a load device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing an example of an auxiliary device for automobile steering.
FIG. 5 is a front view showing an example of an auxiliary device for automobile steering.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of operation characteristics required for an auxiliary device.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of operation characteristics required for the auxiliary device.
FIG. 8 is a front view partially showing a block diagram of a schematic configuration of a conventional inspection apparatus for examining operating characteristics of an auxiliary device.
FIG. 9 is a front view partially showing a schematic configuration of a conventional inspection apparatus for examining the operating characteristics of an auxiliary device.
[Explanation of symbols]
1 Inspection device
2 Servo motor
4. Processing and control device
10 First load device
11 Load mechanism
12 Body
13 Load transmission shaft
15 Compression coil spring
18 Driving means
19 Servo motor
20 Rotary encoder
30 Second load device
31 Load mechanism
32 body
33 Load transmission shaft
35 Compression coil spring
38 Driving means
39 Servo motor
40 Rotary encoder
Claims (4)
前記出力軸に対して接近,離反する方向に移動可能に設けられ、前記出力軸の端面に当接して荷重を伝達する荷重伝達部材、及び該荷重伝達部材に負荷方向の荷重を作用せしめる付勢部材を備えた負荷手段と、
前記負荷手段を、前記出力軸に対して接近,離反する方向に移動させる駆動手段と、
前記接近,離反方向における前記荷重伝達部材の移動量であって、前記負荷手段上における前記荷重伝達部材の移動量(ΔXa)を検出する第1の移動量検出手段と、
前記接近,離反方向における前記出力軸の移動量(ΔX 1 )を検出する第2の移動量検出手段と、
前記第1の移動量検出手段により検出された前記荷重伝達部材の移動量(ΔXa)と前記第2の移動量検出手段により検出された前記出力軸の移動量(ΔX 1 )とが下式を満たすように、前記駆動手段の作動を制御して、前記負荷手段を前記接近,離反方向に移動させる制御手段とを設けて構成したことを特徴とする負荷装置。
ΔX 1 =i×ΔXa
但し、iは任意の係数である。 A load device used when detecting operation characteristics of an auxiliary device for automobile steering, comprising an input shaft and an output shaft, and converting the torque input from the input shaft into thrust in the axial direction of the output shaft, the output A load device for applying a specified load to the output shaft of the steering wheel provided to transmit to a shaft;
A load transmitting member that is provided so as to be movable toward and away from the output shaft and that abuts against an end surface of the output shaft and transmits a load, and an urging force that applies a load in the load direction to the load transmitting member A load means comprising a member;
Driving means for moving the load means in a direction approaching or separating from the output shaft;
First movement amount detection means for detecting a movement amount (ΔXa) of the load transmission member on the load means, the movement amount of the load transmission member in the approaching and separating directions ;
A second movement amount detecting means for detecting a movement amount (ΔX 1 ) of the output shaft in the approaching and separating directions ;
The movement amount (ΔXa) of the load transmission member detected by the first movement amount detection unit and the movement amount (ΔX 1 ) of the output shaft detected by the second movement amount detection unit are expressed by the following equation: A load device comprising: a control unit configured to control the operation of the driving unit to move the load unit in the approaching / separating direction so as to satisfy the condition.
ΔX 1 = i × ΔXa
However, i is an arbitrary coefficient.
前記出力軸に対して直交する方向に移動可能に設けられた荷重伝達部材、及び該荷重伝達部材に負荷方向の荷重を作用せしめる付勢部材を備えた負荷手段と、
前記出力軸にこれと同軸に接続され、該出力軸とともに回転する回転軸と、
一方が前記荷重伝達部材に固設され、他方が前記回転軸に巻回されて、該回転軸の回転によって巻き取り又は繰り出しされ、前記負荷手段からの荷重を前記回転軸を介して前記出力軸に伝達するワイヤロープと、
前記負荷手段を、前記出力軸に対して接近,離反する方向に移動させる駆動手段と、
前記接近,離反方向における前記荷重伝達部材の移動量であって、前記負荷手段上における前記荷重伝達部材の移動量(ΔXc)を検出する移動量検出手段と、
前記回転軸の回転によって巻き取られるワイヤロープの巻き取り量(ΔX 2 )を検出する巻取り量検出手段と、
前記移動量検出手段により検出された前記荷重伝達部材の移動量(ΔXc)と前記巻取り量検出手段により検出された前記ワイヤロープの巻き取り量(ΔX 2 )とが下式を満たすように、前記駆動手段の作動を制御して、前記負荷手段を前記接近,離反方向に移動させる制御手段とを設けて構成したことを特徴とする負荷装置。
ΔX 2 =m×ΔXc
但し、mは任意の係数である。 A load device used when detecting the operating characteristics of an auxiliary device for automobile steering, which includes an input shaft and an output shaft, and outputs a torque increased with respect to the input torque. A load device that causes
A load transmission member provided so as to be movable in a direction orthogonal to the output shaft, and a load means including an urging member that applies a load in the load direction to the load transmission member;
A rotary shaft connected coaxially to the output shaft and rotating together with the output shaft;
One is fixed to the load transmission member, the other is wound around the rotary shaft, and is wound or fed out by rotation of the rotary shaft, and the load from the load means is passed through the rotary shaft to the output shaft. Wire rope to transmit to,
Driving means for moving the load means in a direction approaching or separating from the output shaft;
A movement amount detection means for detecting a movement amount (ΔXc) of the load transmission member on the load means, the movement amount of the load transmission member in the approaching and separating directions ;
A winding amount detecting means for detecting a winding amount (ΔX 2 ) of the wire rope wound by the rotation of the rotating shaft ;
The movement amount (ΔXc) of the load transmission member detected by the movement amount detection unit and the winding amount (ΔX 2 ) of the wire rope detected by the winding amount detection unit satisfy the following expression : A load device comprising: control means for controlling the operation of the drive means to move the load means in the approaching and separating directions .
ΔX 2 = m × ΔXc
However, m is an arbitrary coefficient.
前記出力軸に直接又は間接的に接続し、捩れ角に応じたトルクを前記入力トルクに抗する方向に作用せしめる付勢軸と、
前記付勢軸を軸中心に回転させる駆動手段と、
前記出力軸の軸回りの回転角(θa)を検出する第1の角度検出手段と、
前記付勢軸の捩れ角(θ)を検出する第2の角度検出手段と、
前記第1の角度検出手段により検出された前記出力軸の回転角(θa)と前記第2の角度検出手段により検出された前記付勢軸の捩れ角(θ)とが下式を満たすように、前記駆動手段の作動を制御して、前記付勢軸を軸中心に回転させる制御手段とを設けて構成したことを特徴とする負荷装置。
θ=n×θa
但し、nは任意の係数である。 A load device used when detecting the operating characteristics of an auxiliary device for automobile steering, which includes an input shaft and an output shaft, and outputs a torque increased with respect to the input torque. A load device that causes
An urging shaft that is directly or indirectly connected to the output shaft and causes a torque corresponding to a torsion angle to act in a direction against the input torque;
Drive means for rotating the urging shaft about its axis;
First angle detection means for detecting a rotation angle (θa) around the axis of the output shaft;
Second angle detecting means for detecting a twist angle (θ) of the biasing shaft;
The rotation angle (θa) of the output shaft detected by the first angle detection means and the twist angle (θ) of the biasing shaft detected by the second angle detection means satisfy the following expression: A load device comprising: control means for controlling the operation of the drive means to rotate the urging shaft about an axis .
θ = n × θa
However, n is an arbitrary coefficient.
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