JP2004125549A - 車軸装置端部荷重負荷試験機 - Google Patents
車軸装置端部荷重負荷試験機 Download PDFInfo
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Abstract
【課 題】車輪軸受および等速ジョイントを具備する車軸装置を効率よく総合的に試験することができる車軸装置端部荷重負荷試験機を提供することを目的とする。
【解決手段】車軸装置端部荷重負荷試験機は、車輪軸（２）を軸受けする車輪軸受（３）および、車輪軸と車軸（１１）とを接続する等速ジョイント（４）を具備する車軸装置（Ｓ）の端部に荷重を負荷して試験する。そして、車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段（６１，６６，７３，７４）と、車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段（６３，８１，８７，７４）と、車輪軸を回転させる車輪軸回転手段（３７）と、車軸を回転させる車軸回転手段（４６）と、ステア角を設定するステア角設定手段（２２）と、バウンド角を設定するバウンド角設定手段（２６）とを備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】車軸装置端部荷重負荷試験機は、車輪軸（２）を軸受けする車輪軸受（３）および、車輪軸と車軸（１１）とを接続する等速ジョイント（４）を具備する車軸装置（Ｓ）の端部に荷重を負荷して試験する。そして、車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段（６１，６６，７３，７４）と、車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段（６３，８１，８７，７４）と、車輪軸を回転させる車輪軸回転手段（３７）と、車軸を回転させる車軸回転手段（４６）と、ステア角を設定するステア角設定手段（２２）と、バウンド角を設定するバウンド角設定手段（２６）とを備えている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪軸を軸受けする車輪軸受および、車輪軸と車軸とを接続する等速ジョイントを具備する車軸装置の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車軸装置には、エンジンにより駆動される駆動側の車軸装置と、エンジンでは駆動されない非駆動側の車軸装置とがある。そして、駆動側の車軸装置の端部には、車輪軸受および等速ジョイントが設けられている。この車輪軸受および等速ジョイントは、従来、別体に形成されており、車輪軸受と等速ジョイントとは別々に試験されていた。
【０００３】
ところで、車輪軸受と等速ジョイントとを一体に構成してアセンブリ化し、組み立て工数などを削減するとともにコンパクトにすることが検討されている。この検討されている車軸装置を、図６を用いて説明する。図６は検討されている車軸装置の要部断面図である。なお、この明細書において、車軸装置Ｓにおける位置関係は車体を基準にしており、図６の左側を外側としている。車輪１の車輪軸２は、車輪軸受３で回転可能に支持されている。そして、等速ジョイント４の外郭５が車輪軸２に一体に形成されている。この等速ジョイント４を介して車輪軸２に車軸１１が接続されている。また、車輪軸受３からナックル部６が内側（図６において右側）に向かって延在して設けられており、このナックル部６が、図示しないサスペンションなどを介して車体フレームに取り付けられる。さらに、車輪１の外周にはタイヤ８が取り付けられる。そして、タイヤ８の接地面Ｇには、ラジアル荷重およびスラスト荷重が加わり、車輪軸２や等速ジョイント４には駆動トルク（すなわち、回転トルク）が加わる。
【０００４】
この様な車輪軸受および等速ジョイントをアセンブリ化した車軸装置Ｓを試験する際に、従来の車輪軸受用の試験や等速ジョイント用の試験と同様に行うと、図７や図８に図示した状態となる。図７は従来の車輪軸受の試験を採用した場合の斜視図である。図８は従来の等速ジョイントの試験を採用した場合の斜視図である。
【０００５】
車輪軸受３は、車両の質量を支え、かつ、旋回時には、スラスト荷重とともに曲げモーメントを受ける。そのため、図７に図示する車輪軸受の試験では、ナックル部６の先端部に平板状の面板０１が取り付けられ、面板０１の上部にラジアル荷重が加えられるとともに、面板０１の下部にスラスト荷重が加えられる。そして、このスラスト荷重は、車輪軸受３の軸心よりも下方に加えられており、スラスト荷重の負荷に伴って曲げモーメントが発生している。また、車輪軸２には回転力が加えられる。この様にして、車輪軸受３の機能や耐久性を評価している。
【０００６】
一方、等速ジョイント４は、エンジンから伝達されたトルクを車輪１に伝達しながら、旋回時にはステア角をとる。また、車両が凸凹な路面を走行した際には、バウンド角をとる。そのため、図８に図示する等速ジョイントの試験では、車軸１１を車輪軸２に対して所定の角度（すなわち、作動角）傾斜させて、車軸１１および車輪軸２に回転力（すなわち、回転トルク）が加えられる。なお、作動角は、ステア角とバウンド角とを合成した値にする。そして、回転トルクを負荷しながら、作動角を変化させて、等速ジョイント４の機能や耐久性を評価している。
【０００７】
そして、従来は、前述の様に、車輪軸受３と等速ジョイント４とは別々に行っており、同時に、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を入力する試験は行われていなかった。そのため、出願時点では、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を同時に入力することができる車軸装置端部荷重負荷試験機を記載した文献は、不知である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車輪軸受および等速ジョイントをアセンブリ化した車軸装置Ｓを試験する際に、図７や図８に図示する試験で行うと、車輪軸受用の試験と等速ジョイント用の試験の計２回の試験を行う必要があるとともに、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を同時に入力した際の総合的な評価を行うことができなかった。
【０００９】
また、図７に図示する試験で、車軸１１を傾斜させて、ステア角やバウンド角を与えようとしても、面板０１が妨げとなって、所定のステア角やバウンド角を与えることができない。
さらに、図８に図示する試験では、ラジアル荷重が加わっていないため、車軸１１の揺動は、ステア角とバウンド角とを合成した作動角を与えれば良く、車軸１１の揺動の軌跡は同一平面内で問題がない。しかしながら、ラジアル荷重、ステア角およびバウンド角を同時に与える際には、ラジアル荷重が上側から下方に向かって加わっているため、車軸１１の揺動は水平方向（ステア角）および上下方向（バウンド角）に行う必要があり、立体的に移動する必要が生じる。したがって、従来の等速ジョイント用の試験機を車輪軸受用の試験機に採用しても、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を同時に入力することはできない。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、車輪軸受および等速ジョイントを具備する車軸装置を効率よく総合的に試験することができる車軸装置端部荷重負荷試験機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本出願の請求項１記載の車軸装置端部荷重負荷試験機は、車輪軸（２）を軸受けする車輪軸受（３）および、車輪軸と車軸（１１）とを接続する等速ジョイント（４）を具備する車軸装置（Ｓ）の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機であって、前記車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段（６１，６６，７３，７４）と、前記車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段（６３，８１，８７，７４）と、前記車輪軸を回転させる車輪軸回転手段（３７）と、前記車軸を回転させる車軸回転手段（４６）と、前記車輪軸と車軸との略水平面における角度であるステア角を設定するステア角設定手段（２２）と、前記車輪軸と車軸との略垂直面における角度であるバウンド角を設定するバウンド角設定手段（２６）とを備えている。
【００１２】
請求項２記載の車軸装置端部荷重負荷試験機は、車輪軸を軸受けする車輪軸受および、車輪軸と車軸とを接続する等速ジョイントを具備する車軸装置の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機であって、ステア角中心（２３）を中心として揺動可能なアウトボード側架台と、このアウトボード側架台に載置されるとともに、出力軸が車輪軸に連結されるアウトボード側ギアボックス（３１）と、上下方向に略平行移動可能なインボード側架台と、このインボード側架台に載置されるとともに、出力軸が車軸に連結されるインボード側ギアボックス（３２）と、アウトボード側ギアボックスおよびインボード側ギアボックスを連動させる連動シャフト（５６）と、前記ギアボックスのギアを駆動するモータ（５８）と、前記等速ジョイントに捩じりトルクを与えるサーボ式回転捩じり型アクチェータ（５２）と、前記車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段と、前記車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段とを備えている。
【００１３】
また、前記ラジアル荷重負荷手段およびスラスト荷重負荷手段が、前記アウトボード側架台に搭載されていることがある。
【００１４】
そして、車輪軸受からナックル部（６）が延在しており、前記ラジアル荷重負荷手段が、前記車輪軸受を取り囲む枠体（９１）、および、この枠体から突出して前記ナックル部の先端部に取り付けられるビーム（９２）を有しており、前記ラジアル荷重は枠体の上部に加わるとともに、前記スラスト荷重は枠体の下部に加わることがある。
【００１５】
さらに、ビームは枠体に着脱自在に取り付けられるとともに、突出量の異なる複数のタイプが有り、ナックル部の長さに応じて、ビームが交換可能であることがある。
【００１６】
また、枠体の上部が、ステア角中心よりも外側に位置することが可能なことがある。
【００１７】
そして、ラジアル荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略垂直な垂直ロッドを介して前記枠体の上部に連結され、スラスト荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略水平な水平ロッドを介して前記枠体の下部に連結されることがある。
【００１８】
さらに、車輪軸に接続される出力軸を有するアウトボード側ギアボックスが設けられ、このアウトボード側ギアボックスのケーシング（３３）および出力軸が、前記ラジアル荷重、スラスト荷重およびこのスラスト荷重に伴う曲げモーメントに耐える剛性を有していることがある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における車軸装置端部荷重負荷試験機の実施の一形態を説明する。図１は本発明にかかる車軸装置端部荷重負荷試験機の概略の斜視図である。図２は図１の要部の斜視図である。図３は加力治具の説明図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。図４は加力治具の説明図で、（ａ）が側面図、（ｂ）が最大突出量の加力治具の側面図、（ｃ）が底面図である。図５は回転トルク負荷装置の説明図である。なお、図１において、分かりやすいように、ギアボックスのケーシングおよび加力治具などは、一部が切り欠かれて図示されている。図２においても、加力治具のビームの左側部分などが切り欠かれて図示されている。
【００２０】
車軸装置端部荷重負荷試験機の基盤２１上には、アウトボード側架台２２がステア角中心２３を中心として揺動可能に載置されている。アウトボード側架台２２には、ギア用モータ２４が取り付けられ、基盤２１にはギア用モータ２４のギアが噛合する円弧状のラック２５が設けられている。そして、ギア用モータ２４が稼働すると、ギア用モータ２４のギアが回転し、ラック２５に沿ってギア用モータ２４が移動する。このギア用モータ２４の移動に伴って、アウトボード側架台２２がステア角中心２３を中心として略水平に揺動する。
【００２１】
また、インボード側架台２６を支持するインボード側支持台２７が、ステア角中心２３の径方向に延在する案内溝２８に沿ってスライド可能に、基盤２１上に載置されている。そのため、図示しないインボード側支持台用の駆動装置が稼働すると、インボード側支持台２７は、ステア角中心２３の径方向に沿ってスライドし、ステア角中心２３に向かって近づいたり、ステア角中心２３から遠ざかったりすることができる。このインボード側支持台２７には、案内支柱２９が複数立設しており、この案内支柱２９にガイドされて、インボード側架台２６は、上下動駆動装置である図示しないジャッキ機構により、上下方向に平行移動する。
【００２２】
アウトボード側架台２２上には、ギアボックス支持台３０がステア角中心２３の径方向にスライド可能に載置されており、図示しないギアボックス支持台用駆動装置により、ステア角中心２３の径方向に沿ってスライドし、ステア角中心２３に向かって近づいたり、ステア角中心２３から遠ざかったりすることができる。そして、アウトボード側架台２２上にギアボックス支持台３０を介してアウトボード側ギアボックス３１が、また、インボード側架台２６上にインボード側ギアボックス３２が設けられている。
【００２３】
このアウトボード側ギアボックス３１のケーシング３３に、入力歯車３６、出力歯車３７および、入力歯車３６と出力歯車３７とを連動させる中間歯車３８が回転可能に支持されている。また、インボード側ギアボックス３２のケーシング４１に、駆動歯車４２、連動歯車４３および、駆動歯車４２と連動歯車４３とを連動させる中間歯車４４が回転可能に支持されている。連動歯車４３の回転軸は中空であり、この回転軸を貫通して出力軸４６が回転可能に支持されている。連動歯車４３の回転軸および出力軸４６が、カップリング５１を介して油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２に連結されている。油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２は別名捩り加振機と呼ばれ、図示しない制御装置からの捩じりトルク信号に基づいて、捩じりトルクを発生すべく、連動歯車４３の回転軸の回転に対して位相差を有する回転を出力軸４６に与える。
【００２４】
そして、試験対象の車軸装置Ｓの車輪軸２はアウトボード側ギアボックス３１の出力軸である出力歯車３７の軸に連結され、車軸１１はインボード側ギアボックス３２の出力軸４６にトルク検出器４７（図５参照）を介して連結される。また、アウトボード側ギアボックス３１の入力歯車３６は、インボード側ギアボックス３２の駆動歯車４２と連動シャフト５６で連結される。この連動シャフト５６は、等速ジョイント５７を具備しており、車軸装置Ｓと略同じ構造をしている。なお、連動シャフト５６として、試験対象の車軸装置Ｓと同じ車軸装置Ｓを採用することも可能である。そして、駆動歯車４２の他端には、ギアボックス３１，３２のギアを駆動する交流モータ５８が接続されている。したがって、モータ５８が稼働して、駆動歯車４２が回転すると、インボード側ギアボックス３２のギア（歯車）４２〜４４が回転するとともに、連動シャフト５６を介して回転がアウトボード側ギアボックス３１に伝達され、アウトボード側ギアボックス３１のギア（歯車）３６〜３８が回転する。また、インボード側ギアボックス３２の出力軸４６が、アクチェータ５２により位相差を付加されて駆動され、インボード側ギアボックス３２の連動歯車４３やアウトボード側ギアボックス３１の出力歯車３７の回転に対して位相差を有し、かつ、略同期して回転する。そして、アクチェータ５２は、制御装置によりトルク検出器４７の検出トルクが目標捩じりトルク信号となるようにフィードバック制御されており、制御装置からの目標捩じりトルク信号に応じた捩じりトルクを等速ジョイント４に負荷すべく、出力軸４６の回転に位相差を与える。なお、制御装置からの目標捩じりトルク信号が０の場合には、出力軸４６の位相差も略０となり、出力軸４６の回転は、インボード側ギアボックス３２の連動歯車４３やアウトボード側ギアボックス３１の出力歯車３７の回転と略同位相となる。
【００２５】
また、アウトボード側架台２２上の奥側の部分には、油圧サーボ式のラジアル荷重用アクチェータ６１を支持するラジアル荷重用支持台６２および、油圧サーボ式のスラスト荷重用アクチェータ６３を支持するスラスト荷重用支持台６４（図２参照）が立設されている。ラジアル荷重用支持台６２は、ラジアル荷重用アクチェータ６１を略水平に支持するとともに、ラジアル荷重用ベルクランク６６を略水平な枢軸６７で回動可能に支持している。そして、ラジアル荷重用ベルクランク６６の入力部にラジアル荷重用アクチェータ６１が接続され、ラジアル荷重用ベルクランク６６の出力部７１（図２参照）に、荷重検出器７２を具備する略垂直な垂直ロッド７３を介して加力治具７４の上部が連結されている。出力部７１は球面軸受で構成されており、垂直ロッド７３は揺動可能となっている。そして、ラジアル荷重用アクチェータ６１が稼働すると、ベルクランク６６が枢軸６７を中心として回動し、垂直ロッド７３および加力治具７４を上下動させることができる。ベルクランク６６の出力部７１および垂直ロッド７３は、ステア角中心２３よりも外側（図１において左側）に配置されている。
【００２６】
スラスト荷重用支持台６４は、スラスト荷重用アクチェータ６３を略水平に支持するとともに、スラスト荷重用ベルクランク８１を略垂直な枢軸８２で回動可能に支持している。また、スラスト荷重用支持台６４は昇降機能を有しており、スラスト荷重用アクチェータ６３およびスラスト荷重用ベルクランク８１を上下動させる。そして、スラスト荷重用ベルクランク８１の入力部にスラスト荷重用アクチェータ６３が接続され、スラスト荷重用ベルクランク８１の出力部８４に、荷重検出器８６を具備する略水平な水平ロッド８７を介して加力治具７４の下部が連結されている。出力部８４は球面軸受で構成されており、水平ロッド８７は揺動可能となっている。そして、スラスト荷重用アクチェータ６３が稼働すると、ベルクランク８１が枢軸８２を中心として回動し、水平ロッド８７および加力治具７４の下部を横方向に移動させることができる。
【００２７】
次いで、加力治具７４を説明する。加力治具７４は、試験対象物の車軸装置Ｓの車輪軸受３を取り囲む様に配設される枠体９１と、この枠体９１から突出する平面図視で略コの字状のビーム９２とを具備している。このビーム９２は、枠体９１から突出する突出部と、両側の突出部に掛け渡される掛渡部とからなっており、突出部と掛渡部とはボルトで着脱自在となっている。そして、ビーム９２は略水平に延在して両端部が枠体９１にボルトで着脱自在に取り付けられるとともに、上下に２本設けられ、上下のビーム９２の側部（突出部）同士が連結部９３で連結されている。連結部９３の枠体９１からの突出量は、図４（ａ）に図示するように、ビーム９２の掛渡部における枠体９１からの突出量よりも小さくなっており、車軸装置Ｓの車軸１１の揺動の妨げになることを極力防止している。また、ビーム９２の中央部は車軸装置Ｓのナックル部６の先端部にボルトで取り付けられる。そして、ビーム９２には、図４（ａ）および図４（ｂ）に図示するように、突出量の異なるタイプが複数有り、車軸装置Ｓのナックル部６の突出量に応じて取り換えられる。そして、枠体９１の上部には、垂直ロッド７３の下端が取り付けられる。
【００２８】
また、枠体９１の下部には、ガイド溝９６を有するガイド板９７が設けられている。このガイド溝９６により上下にスライド可能にアイ部材９９（図４参照）が設けられ、このアイ部材９９に水平ロッド８７の先端部が取り付けられる。この様にして、水平ロッド８７は枠体９１の下部に上下方向に位置調整可能に取り付けられる。
【００２９】
この様に構成されている実施の形態の車軸装置端部荷重負荷試験機で、車軸装置Ｓを試験する際には、車軸装置Ｓの車輪軸２をアウトボード側ギアボックス３１の出力歯車３７の軸に接続し、車軸装置Ｓの車軸１１をインボード側ギアボックス３２の出力軸４６に接続する。その際に、車軸装置Ｓの等速ジョイント４が、ステア角中心２３の直上に位置するように、ギアボックス支持台３０およびインボード側支持台２７をスライドさせて、ギアボックス３１，３２の位置を調整する。また、連動シャフト５６の等速ジョイント５７も、ステア角中心２３の直上に位置するようにする。連動シャフト５６の長さ調整は、連動シャフト５６の端部の連結部分にフランジなどを介在させることにより行うことができる。
【００３０】
そして、加力治具７４のビーム９２を車軸装置Ｓのナックル部６の先端部にボルトなどで取り付ける。ビーム９２は突出量の異なるタイプがあるので、車軸装置Ｓの車輪軸受３が加力治具７４の枠体９１の内部空間内に略位置することができるビーム９２を選択する。また、水平ロッド８７の先端の連結部と車輪軸２の軸心との距離が、タイヤ８の接地面Ｇと車輪軸２の軸心との距離と略等しくなるように、水平ロッド８７と枠体９１との連結位置を上下に調整する。
【００３１】
この様にして、車軸装置端部荷重負荷試験機に車軸装置Ｓが取り付けられると、ギア用モータ２４を稼働して、アウトボード側架台２２をステア角中心２３を中心として揺動させて、所定のステア角を車軸装置Ｓの等速ジョイント４に負荷する。また、ジャッキ機構によりインボード側架台２６を上下動させて、所定のバウンド角を車軸装置Ｓの等速ジョイント４に負荷する。そして、制御装置により、モータ５８を目標回転数で回転させるとともに、トルク検出器４７の検出トルクが目標捩じりトルクとなるように、アクチェータ５２を作動させる。また、制御装置により、荷重検出器７２の検出荷重であるラジアル荷重が目標ラジアル荷重となるように、ラジアル荷重用アクチェータ６１を作動させる。このラジアル荷重用アクチェータ６１により垂直ロッド７３を介して加力治具７４の枠体９１の上部に上方からラジアル荷重が負荷される。
【００３２】
さらに、制御装置により、荷重検出器８６の検出荷重であるスラスト荷重が目標スラスト荷重となるように、スラスト荷重用アクチェータ６３を作動させる。このスラスト荷重用アクチェータ６３により水平ロッド８７を介して加力治具７４の枠体９１の下部にスラスト荷重が負荷される。このスラスト荷重の作用点が車軸装置Ｓの車輪軸２の軸心（すなわち、車輪軸受３の軸心）と離れており、接地面Ｇに対応する位置であるため、スラスト荷重とともに、曲げモーメントが発生する。また、車輪軸２に加わったスラスト荷重は、出力歯車３７を介して、アウトボード側ギアボックス３１のケーシング３３に加わるが、出力歯車３７の軸およびケーシング３３はそれに耐えうる剛性を有している。この様にして、車軸１１を車輪軸２に対してステア角およびバウンド角で傾斜させて、車軸１１および車輪軸２に回転力が加えながら、車輪軸受３にラジアル荷重、スラスト荷重および曲げモーメントを加えることができる。そして、車輪軸受３および等速ジョイント４の機能や耐久性を総合的に評価することができる。
【００３３】
前述のように、この実施の形態では、アウトボード側架台２２上には、ラジアル荷重負荷手段（すなわち、ラジアル荷重用アクチェータ６１、ベルクランク６６、垂直ロッド７３および加力治具７４など）、スラスト荷重負荷手段（すなわち、スラスト荷重用アクチェータ６３、ベルクランク８１、水平ロッド８７および加力治具７４など）、車軸装置Ｓの車輪軸２を回転させる車輪軸回転手段（すなわち、アウトボード側ギアボックス３１など）が設けられ、一方、インボード側架台２６上には、車軸装置Ｓの車軸１１を回転させる車軸回転手段（すなわち、インボード側ギアボックス３２、油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２およびモータ５８など）が設けられている。そして、アウトボード側架台２２をステア角中心２３を中心として揺動させることにより、車軸装置Ｓの等速ジョイント４にステア角を負荷することができる。また、インボード側架台２６を昇降させることにより、車軸装置Ｓの等速ジョイント４にバウンド角を負荷することができる。そのため、車軸１１を車輪軸２に対してステア角およびバウンド角で傾斜させて、車軸１１および車輪軸２に回転力が加えながら、車輪軸受３にラジアル荷重、スラスト荷重および曲げモーメントを加えることができる。したがって、車輪軸受３や等速ジョイント４の試験を個別に行わずに、一回の試験で、車輪軸受３および等速ジョイント４の機能や耐久性を総合的に評価することができる。
【００３４】
また、アウトボード側架台２２上に、ラジアル荷重負荷手段およびスラスト荷重負荷手段が搭載されているので、ステア角およびバウンド角をとった際におけるラジアル荷重負荷手段やスラスト荷重負荷手段の配置位置の調整作業が減少する。
【００３５】
そして、車軸装置Ｓのナックル部６の先端には、車輪軸受３を取り囲む枠体９１から突出したビーム９２が取り付けられるので、従来の面板０１とは異なり、車軸１１の揺動の妨げになることを極力防止することができる。
【００３６】
さらに、ラジアル荷重を負荷する垂直ロッド７３や枠体９１の上部が、ステア角中心２３よりも外側に位置しているため、ラジアル荷重を車軸装置Ｓの車輪軸受３の上方から負荷することができる。そして、加力治具７４の枠体９１は、車軸装置Ｓの車輪軸受３を取り囲む様に配置されているので、車軸装置Ｓの車軸１１の揺動の妨げになることを極力防止することができる。
【００３７】
アウトボード側ギアボックス３１の出力軸である出力歯車３７の軸およびケーシング３３は、充分な剛性を有しているので、スラスト荷重負荷や曲げモーメントが加わっても耐えうることができる。そのため、アウトボード側ギアボックス３１のケーシング３３とは別に、スラスト荷重負荷や曲げモーメントを受ける軸受を設ける必要がない。その結果、部品点数や組み立て作業を削減することができる。
【００３８】
水平ロッド８７と加力治具７４との連結位置が上下に調整可能であるので、タイヤ８の半径に応じて、水平ロッド８７からのスラスト荷重の作用点を変更することができる。
【００３９】
ラジアル荷重やスラスト荷重は、ベルクランクやロッドなどを介して伝達されており、車軸装置Ｓが変形しても、ラジアル荷重とスラスト荷重および曲げモーメントとの間に互いに干渉を及ぼすことを極力防止することができる。その結果、精度良く負荷を与えることができる。
【００４０】
ラジアル荷重用支持台６２およびスラスト荷重用支持台６４が奥側に配置され、この支持台６２，６４上のアクチェータ６１，６３の力をベルクランク６６，８１で方向を変えて、加力治具７４に加えている。そのため、基盤２１の手前側の部分に車軸装置Ｓの試験をするための作業スペースを確保することができる。
【００４１】
なお、ビーム９２は、突出部、掛渡部および連結部９３を具備しているが、その構造は適宜変更可能である。
また、アクチェータは油圧アクチェータであるが、他の形式でも可能である。
【００４２】
そして、試験対象物である車軸装置Ｓは、車輪軸２、車輪軸受３、等速ジョイント４および車軸１１などを具備していれば、その構造や形式は適宜選択可能である。
さらに、ギアボックス３１，３２の構造は適宜変更可能である。たとえば、中間歯車３８，４４を設けないことも可能である。
また、モータ５８は、ギアボックス３１，３２のギアに回転力を与えることができるならば、その構造や配置などは適宜変更可能である。油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２も、車軸装置Ｓの等速ジョイント４に捩じりトルクを負荷することができるならば、その構造や配置などは適宜変更可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、ラジアル荷重、スラスト荷重、回転トルク、ステア角、およびバウンド角を同時に車軸装置に負荷することができる。したがって、車輪軸受および等速ジョイントを同時に試験することができる。その結果、車輪軸受および等速ジョイントを具備する車軸装置を効率よく総合的に試験することができる。また、スラスト荷重の負荷に伴って、曲げモーメントも負荷することができる。
【００４４】
また、ラジアル荷重負荷手段およびスラスト荷重負荷手段が、アウトボード側架台に搭載されているので、アウトボード側架台がステア角中心を中心として揺動しても、ラジアル荷重やスラスト荷重に影響を与えることを防止することができる。
【００４５】
さらに、ナックル部の先端に取り付けられるビームが枠体から突出して設けられているので、枠体が車軸の揺動の妨げになることを極力防止することができる。
【００４６】
そして、ナックル部の長さに応じて、突出量の異なるビームに交換可能であるので、ナックル部の突出量が異なっていても、枠体の上部を車輪軸受の上方に略位置させることができる。
【００４７】
また、枠体の上部が、ステア角中心よりも外側に位置することが可能であるため、枠体の上部を車輪軸受の上方に略位置させることができる。
【００４８】
さらに、ラジアル荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略垂直な垂直ロッドを介して枠体の上部に連結され、スラスト荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略水平な水平ロッドを介して枠体の下部に連結されているので、車軸装置が変形しても、ラジアル荷重とスラスト荷重とが相互に干渉することを極力防止することができる。その結果、精度良く負荷を与えることができる。
【００４９】
そして、アウトボード側ギアボックスのケーシングおよび出力軸が、ラジアル荷重、スラスト荷重およびこのスラスト荷重に伴う曲げモーメントに耐える剛性を有しているので、ケーシングや出力軸とは別に、荷重を受ける支持構造を設ける必要がなくなり、部品点数や組み立て工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる車軸装置端部荷重負荷試験機の概略の斜視図である。
【図２】図２は図１の要部の斜視図である。
【図３】図３は加力治具の説明図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。
【図４】図４は加力治具の説明図で、（ａ）が側面図、（ｂ）が最大突出量の加力治具の側面図、（ｃ）が底面図である。
【図５】図５は回転トルク負荷装置の説明図である。
【図６】図６は検討されている車軸装置の要部断面図である。
【図７】図７は従来の車輪軸受の試験を採用した場合の斜視図である。
【図８】図８は従来の等速ジョイントの試験を採用した場合の斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ 車軸装置
２ 車輪軸
３ 車輪軸受
４ 等速ジョイント
６ ナックル部
１１ 車軸
２２ アウトボード側架台（ステア角設定手段）
２３ ステア角中心
２６ インボード側架台（バウンド角設定手段）
３１ アウトボード側ギアボックス
３２ インボード側ギアボックス
３３ アウトボード側ギアボックスのケーシング
３７ アウトボード側ギアボックスの出力歯車（車輪軸回転手段）
４６ インボード側ギアボックスの出力軸（車軸回転手段）
５２ 油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ
５６ 連動シャフト
５８ モータ
６１ ラジアル荷重用アクチェータ（ラジアル荷重負荷手段）
６３ スラスト荷重用アクチェータ（スラスト荷重負荷手段）
６６ ラジアル荷重用ベルクランク（ラジアル荷重負荷手段）
７３ 垂直ロッド（ラジアル荷重負荷手段）
７４ 加力治具（ラジアルおよびスラスト荷重負荷手段）
８１ スラスト荷重用ベルクランク（スラスト荷重負荷手段）
８７ 水平ロッド（スラスト荷重負荷手段）
９１ 枠体
９２ ビーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪軸を軸受けする車輪軸受および、車輪軸と車軸とを接続する等速ジョイントを具備する車軸装置の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車軸装置には、エンジンにより駆動される駆動側の車軸装置と、エンジンでは駆動されない非駆動側の車軸装置とがある。そして、駆動側の車軸装置の端部には、車輪軸受および等速ジョイントが設けられている。この車輪軸受および等速ジョイントは、従来、別体に形成されており、車輪軸受と等速ジョイントとは別々に試験されていた。
【０００３】
ところで、車輪軸受と等速ジョイントとを一体に構成してアセンブリ化し、組み立て工数などを削減するとともにコンパクトにすることが検討されている。この検討されている車軸装置を、図６を用いて説明する。図６は検討されている車軸装置の要部断面図である。なお、この明細書において、車軸装置Ｓにおける位置関係は車体を基準にしており、図６の左側を外側としている。車輪１の車輪軸２は、車輪軸受３で回転可能に支持されている。そして、等速ジョイント４の外郭５が車輪軸２に一体に形成されている。この等速ジョイント４を介して車輪軸２に車軸１１が接続されている。また、車輪軸受３からナックル部６が内側（図６において右側）に向かって延在して設けられており、このナックル部６が、図示しないサスペンションなどを介して車体フレームに取り付けられる。さらに、車輪１の外周にはタイヤ８が取り付けられる。そして、タイヤ８の接地面Ｇには、ラジアル荷重およびスラスト荷重が加わり、車輪軸２や等速ジョイント４には駆動トルク（すなわち、回転トルク）が加わる。
【０００４】
この様な車輪軸受および等速ジョイントをアセンブリ化した車軸装置Ｓを試験する際に、従来の車輪軸受用の試験や等速ジョイント用の試験と同様に行うと、図７や図８に図示した状態となる。図７は従来の車輪軸受の試験を採用した場合の斜視図である。図８は従来の等速ジョイントの試験を採用した場合の斜視図である。
【０００５】
車輪軸受３は、車両の質量を支え、かつ、旋回時には、スラスト荷重とともに曲げモーメントを受ける。そのため、図７に図示する車輪軸受の試験では、ナックル部６の先端部に平板状の面板０１が取り付けられ、面板０１の上部にラジアル荷重が加えられるとともに、面板０１の下部にスラスト荷重が加えられる。そして、このスラスト荷重は、車輪軸受３の軸心よりも下方に加えられており、スラスト荷重の負荷に伴って曲げモーメントが発生している。また、車輪軸２には回転力が加えられる。この様にして、車輪軸受３の機能や耐久性を評価している。
【０００６】
一方、等速ジョイント４は、エンジンから伝達されたトルクを車輪１に伝達しながら、旋回時にはステア角をとる。また、車両が凸凹な路面を走行した際には、バウンド角をとる。そのため、図８に図示する等速ジョイントの試験では、車軸１１を車輪軸２に対して所定の角度（すなわち、作動角）傾斜させて、車軸１１および車輪軸２に回転力（すなわち、回転トルク）が加えられる。なお、作動角は、ステア角とバウンド角とを合成した値にする。そして、回転トルクを負荷しながら、作動角を変化させて、等速ジョイント４の機能や耐久性を評価している。
【０００７】
そして、従来は、前述の様に、車輪軸受３と等速ジョイント４とは別々に行っており、同時に、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を入力する試験は行われていなかった。そのため、出願時点では、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を同時に入力することができる車軸装置端部荷重負荷試験機を記載した文献は、不知である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車輪軸受および等速ジョイントをアセンブリ化した車軸装置Ｓを試験する際に、図７や図８に図示する試験で行うと、車輪軸受用の試験と等速ジョイント用の試験の計２回の試験を行う必要があるとともに、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を同時に入力した際の総合的な評価を行うことができなかった。
【０００９】
また、図７に図示する試験で、車軸１１を傾斜させて、ステア角やバウンド角を与えようとしても、面板０１が妨げとなって、所定のステア角やバウンド角を与えることができない。
さらに、図８に図示する試験では、ラジアル荷重が加わっていないため、車軸１１の揺動は、ステア角とバウンド角とを合成した作動角を与えれば良く、車軸１１の揺動の軌跡は同一平面内で問題がない。しかしながら、ラジアル荷重、ステア角およびバウンド角を同時に与える際には、ラジアル荷重が上側から下方に向かって加わっているため、車軸１１の揺動は水平方向（ステア角）および上下方向（バウンド角）に行う必要があり、立体的に移動する必要が生じる。したがって、従来の等速ジョイント用の試験機を車輪軸受用の試験機に採用しても、ラジアル荷重、スラスト荷重、曲げモーメント、回転トルク、ステア角およびバウンド角を同時に入力することはできない。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、車輪軸受および等速ジョイントを具備する車軸装置を効率よく総合的に試験することができる車軸装置端部荷重負荷試験機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本出願の請求項１記載の車軸装置端部荷重負荷試験機は、車輪軸（２）を軸受けする車輪軸受（３）および、車輪軸と車軸（１１）とを接続する等速ジョイント（４）を具備する車軸装置（Ｓ）の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機であって、前記車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段（６１，６６，７３，７４）と、前記車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段（６３，８１，８７，７４）と、前記車輪軸を回転させる車輪軸回転手段（３７）と、前記車軸を回転させる車軸回転手段（４６）と、前記車輪軸と車軸との略水平面における角度であるステア角を設定するステア角設定手段（２２）と、前記車輪軸と車軸との略垂直面における角度であるバウンド角を設定するバウンド角設定手段（２６）とを備えている。
【００１２】
請求項２記載の車軸装置端部荷重負荷試験機は、車輪軸を軸受けする車輪軸受および、車輪軸と車軸とを接続する等速ジョイントを具備する車軸装置の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機であって、ステア角中心（２３）を中心として揺動可能なアウトボード側架台と、このアウトボード側架台に載置されるとともに、出力軸が車輪軸に連結されるアウトボード側ギアボックス（３１）と、上下方向に略平行移動可能なインボード側架台と、このインボード側架台に載置されるとともに、出力軸が車軸に連結されるインボード側ギアボックス（３２）と、アウトボード側ギアボックスおよびインボード側ギアボックスを連動させる連動シャフト（５６）と、前記ギアボックスのギアを駆動するモータ（５８）と、前記等速ジョイントに捩じりトルクを与えるサーボ式回転捩じり型アクチェータ（５２）と、前記車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段と、前記車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段とを備えている。
【００１３】
また、前記ラジアル荷重負荷手段およびスラスト荷重負荷手段が、前記アウトボード側架台に搭載されていることがある。
【００１４】
そして、車輪軸受からナックル部（６）が延在しており、前記ラジアル荷重負荷手段が、前記車輪軸受を取り囲む枠体（９１）、および、この枠体から突出して前記ナックル部の先端部に取り付けられるビーム（９２）を有しており、前記ラジアル荷重は枠体の上部に加わるとともに、前記スラスト荷重は枠体の下部に加わることがある。
【００１５】
さらに、ビームは枠体に着脱自在に取り付けられるとともに、突出量の異なる複数のタイプが有り、ナックル部の長さに応じて、ビームが交換可能であることがある。
【００１６】
また、枠体の上部が、ステア角中心よりも外側に位置することが可能なことがある。
【００１７】
そして、ラジアル荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略垂直な垂直ロッドを介して前記枠体の上部に連結され、スラスト荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略水平な水平ロッドを介して前記枠体の下部に連結されることがある。
【００１８】
さらに、車輪軸に接続される出力軸を有するアウトボード側ギアボックスが設けられ、このアウトボード側ギアボックスのケーシング（３３）および出力軸が、前記ラジアル荷重、スラスト荷重およびこのスラスト荷重に伴う曲げモーメントに耐える剛性を有していることがある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における車軸装置端部荷重負荷試験機の実施の一形態を説明する。図１は本発明にかかる車軸装置端部荷重負荷試験機の概略の斜視図である。図２は図１の要部の斜視図である。図３は加力治具の説明図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。図４は加力治具の説明図で、（ａ）が側面図、（ｂ）が最大突出量の加力治具の側面図、（ｃ）が底面図である。図５は回転トルク負荷装置の説明図である。なお、図１において、分かりやすいように、ギアボックスのケーシングおよび加力治具などは、一部が切り欠かれて図示されている。図２においても、加力治具のビームの左側部分などが切り欠かれて図示されている。
【００２０】
車軸装置端部荷重負荷試験機の基盤２１上には、アウトボード側架台２２がステア角中心２３を中心として揺動可能に載置されている。アウトボード側架台２２には、ギア用モータ２４が取り付けられ、基盤２１にはギア用モータ２４のギアが噛合する円弧状のラック２５が設けられている。そして、ギア用モータ２４が稼働すると、ギア用モータ２４のギアが回転し、ラック２５に沿ってギア用モータ２４が移動する。このギア用モータ２４の移動に伴って、アウトボード側架台２２がステア角中心２３を中心として略水平に揺動する。
【００２１】
また、インボード側架台２６を支持するインボード側支持台２７が、ステア角中心２３の径方向に延在する案内溝２８に沿ってスライド可能に、基盤２１上に載置されている。そのため、図示しないインボード側支持台用の駆動装置が稼働すると、インボード側支持台２７は、ステア角中心２３の径方向に沿ってスライドし、ステア角中心２３に向かって近づいたり、ステア角中心２３から遠ざかったりすることができる。このインボード側支持台２７には、案内支柱２９が複数立設しており、この案内支柱２９にガイドされて、インボード側架台２６は、上下動駆動装置である図示しないジャッキ機構により、上下方向に平行移動する。
【００２２】
アウトボード側架台２２上には、ギアボックス支持台３０がステア角中心２３の径方向にスライド可能に載置されており、図示しないギアボックス支持台用駆動装置により、ステア角中心２３の径方向に沿ってスライドし、ステア角中心２３に向かって近づいたり、ステア角中心２３から遠ざかったりすることができる。そして、アウトボード側架台２２上にギアボックス支持台３０を介してアウトボード側ギアボックス３１が、また、インボード側架台２６上にインボード側ギアボックス３２が設けられている。
【００２３】
このアウトボード側ギアボックス３１のケーシング３３に、入力歯車３６、出力歯車３７および、入力歯車３６と出力歯車３７とを連動させる中間歯車３８が回転可能に支持されている。また、インボード側ギアボックス３２のケーシング４１に、駆動歯車４２、連動歯車４３および、駆動歯車４２と連動歯車４３とを連動させる中間歯車４４が回転可能に支持されている。連動歯車４３の回転軸は中空であり、この回転軸を貫通して出力軸４６が回転可能に支持されている。連動歯車４３の回転軸および出力軸４６が、カップリング５１を介して油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２に連結されている。油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２は別名捩り加振機と呼ばれ、図示しない制御装置からの捩じりトルク信号に基づいて、捩じりトルクを発生すべく、連動歯車４３の回転軸の回転に対して位相差を有する回転を出力軸４６に与える。
【００２４】
そして、試験対象の車軸装置Ｓの車輪軸２はアウトボード側ギアボックス３１の出力軸である出力歯車３７の軸に連結され、車軸１１はインボード側ギアボックス３２の出力軸４６にトルク検出器４７（図５参照）を介して連結される。また、アウトボード側ギアボックス３１の入力歯車３６は、インボード側ギアボックス３２の駆動歯車４２と連動シャフト５６で連結される。この連動シャフト５６は、等速ジョイント５７を具備しており、車軸装置Ｓと略同じ構造をしている。なお、連動シャフト５６として、試験対象の車軸装置Ｓと同じ車軸装置Ｓを採用することも可能である。そして、駆動歯車４２の他端には、ギアボックス３１，３２のギアを駆動する交流モータ５８が接続されている。したがって、モータ５８が稼働して、駆動歯車４２が回転すると、インボード側ギアボックス３２のギア（歯車）４２〜４４が回転するとともに、連動シャフト５６を介して回転がアウトボード側ギアボックス３１に伝達され、アウトボード側ギアボックス３１のギア（歯車）３６〜３８が回転する。また、インボード側ギアボックス３２の出力軸４６が、アクチェータ５２により位相差を付加されて駆動され、インボード側ギアボックス３２の連動歯車４３やアウトボード側ギアボックス３１の出力歯車３７の回転に対して位相差を有し、かつ、略同期して回転する。そして、アクチェータ５２は、制御装置によりトルク検出器４７の検出トルクが目標捩じりトルク信号となるようにフィードバック制御されており、制御装置からの目標捩じりトルク信号に応じた捩じりトルクを等速ジョイント４に負荷すべく、出力軸４６の回転に位相差を与える。なお、制御装置からの目標捩じりトルク信号が０の場合には、出力軸４６の位相差も略０となり、出力軸４６の回転は、インボード側ギアボックス３２の連動歯車４３やアウトボード側ギアボックス３１の出力歯車３７の回転と略同位相となる。
【００２５】
また、アウトボード側架台２２上の奥側の部分には、油圧サーボ式のラジアル荷重用アクチェータ６１を支持するラジアル荷重用支持台６２および、油圧サーボ式のスラスト荷重用アクチェータ６３を支持するスラスト荷重用支持台６４（図２参照）が立設されている。ラジアル荷重用支持台６２は、ラジアル荷重用アクチェータ６１を略水平に支持するとともに、ラジアル荷重用ベルクランク６６を略水平な枢軸６７で回動可能に支持している。そして、ラジアル荷重用ベルクランク６６の入力部にラジアル荷重用アクチェータ６１が接続され、ラジアル荷重用ベルクランク６６の出力部７１（図２参照）に、荷重検出器７２を具備する略垂直な垂直ロッド７３を介して加力治具７４の上部が連結されている。出力部７１は球面軸受で構成されており、垂直ロッド７３は揺動可能となっている。そして、ラジアル荷重用アクチェータ６１が稼働すると、ベルクランク６６が枢軸６７を中心として回動し、垂直ロッド７３および加力治具７４を上下動させることができる。ベルクランク６６の出力部７１および垂直ロッド７３は、ステア角中心２３よりも外側（図１において左側）に配置されている。
【００２６】
スラスト荷重用支持台６４は、スラスト荷重用アクチェータ６３を略水平に支持するとともに、スラスト荷重用ベルクランク８１を略垂直な枢軸８２で回動可能に支持している。また、スラスト荷重用支持台６４は昇降機能を有しており、スラスト荷重用アクチェータ６３およびスラスト荷重用ベルクランク８１を上下動させる。そして、スラスト荷重用ベルクランク８１の入力部にスラスト荷重用アクチェータ６３が接続され、スラスト荷重用ベルクランク８１の出力部８４に、荷重検出器８６を具備する略水平な水平ロッド８７を介して加力治具７４の下部が連結されている。出力部８４は球面軸受で構成されており、水平ロッド８７は揺動可能となっている。そして、スラスト荷重用アクチェータ６３が稼働すると、ベルクランク８１が枢軸８２を中心として回動し、水平ロッド８７および加力治具７４の下部を横方向に移動させることができる。
【００２７】
次いで、加力治具７４を説明する。加力治具７４は、試験対象物の車軸装置Ｓの車輪軸受３を取り囲む様に配設される枠体９１と、この枠体９１から突出する平面図視で略コの字状のビーム９２とを具備している。このビーム９２は、枠体９１から突出する突出部と、両側の突出部に掛け渡される掛渡部とからなっており、突出部と掛渡部とはボルトで着脱自在となっている。そして、ビーム９２は略水平に延在して両端部が枠体９１にボルトで着脱自在に取り付けられるとともに、上下に２本設けられ、上下のビーム９２の側部（突出部）同士が連結部９３で連結されている。連結部９３の枠体９１からの突出量は、図４（ａ）に図示するように、ビーム９２の掛渡部における枠体９１からの突出量よりも小さくなっており、車軸装置Ｓの車軸１１の揺動の妨げになることを極力防止している。また、ビーム９２の中央部は車軸装置Ｓのナックル部６の先端部にボルトで取り付けられる。そして、ビーム９２には、図４（ａ）および図４（ｂ）に図示するように、突出量の異なるタイプが複数有り、車軸装置Ｓのナックル部６の突出量に応じて取り換えられる。そして、枠体９１の上部には、垂直ロッド７３の下端が取り付けられる。
【００２８】
また、枠体９１の下部には、ガイド溝９６を有するガイド板９７が設けられている。このガイド溝９６により上下にスライド可能にアイ部材９９（図４参照）が設けられ、このアイ部材９９に水平ロッド８７の先端部が取り付けられる。この様にして、水平ロッド８７は枠体９１の下部に上下方向に位置調整可能に取り付けられる。
【００２９】
この様に構成されている実施の形態の車軸装置端部荷重負荷試験機で、車軸装置Ｓを試験する際には、車軸装置Ｓの車輪軸２をアウトボード側ギアボックス３１の出力歯車３７の軸に接続し、車軸装置Ｓの車軸１１をインボード側ギアボックス３２の出力軸４６に接続する。その際に、車軸装置Ｓの等速ジョイント４が、ステア角中心２３の直上に位置するように、ギアボックス支持台３０およびインボード側支持台２７をスライドさせて、ギアボックス３１，３２の位置を調整する。また、連動シャフト５６の等速ジョイント５７も、ステア角中心２３の直上に位置するようにする。連動シャフト５６の長さ調整は、連動シャフト５６の端部の連結部分にフランジなどを介在させることにより行うことができる。
【００３０】
そして、加力治具７４のビーム９２を車軸装置Ｓのナックル部６の先端部にボルトなどで取り付ける。ビーム９２は突出量の異なるタイプがあるので、車軸装置Ｓの車輪軸受３が加力治具７４の枠体９１の内部空間内に略位置することができるビーム９２を選択する。また、水平ロッド８７の先端の連結部と車輪軸２の軸心との距離が、タイヤ８の接地面Ｇと車輪軸２の軸心との距離と略等しくなるように、水平ロッド８７と枠体９１との連結位置を上下に調整する。
【００３１】
この様にして、車軸装置端部荷重負荷試験機に車軸装置Ｓが取り付けられると、ギア用モータ２４を稼働して、アウトボード側架台２２をステア角中心２３を中心として揺動させて、所定のステア角を車軸装置Ｓの等速ジョイント４に負荷する。また、ジャッキ機構によりインボード側架台２６を上下動させて、所定のバウンド角を車軸装置Ｓの等速ジョイント４に負荷する。そして、制御装置により、モータ５８を目標回転数で回転させるとともに、トルク検出器４７の検出トルクが目標捩じりトルクとなるように、アクチェータ５２を作動させる。また、制御装置により、荷重検出器７２の検出荷重であるラジアル荷重が目標ラジアル荷重となるように、ラジアル荷重用アクチェータ６１を作動させる。このラジアル荷重用アクチェータ６１により垂直ロッド７３を介して加力治具７４の枠体９１の上部に上方からラジアル荷重が負荷される。
【００３２】
さらに、制御装置により、荷重検出器８６の検出荷重であるスラスト荷重が目標スラスト荷重となるように、スラスト荷重用アクチェータ６３を作動させる。このスラスト荷重用アクチェータ６３により水平ロッド８７を介して加力治具７４の枠体９１の下部にスラスト荷重が負荷される。このスラスト荷重の作用点が車軸装置Ｓの車輪軸２の軸心（すなわち、車輪軸受３の軸心）と離れており、接地面Ｇに対応する位置であるため、スラスト荷重とともに、曲げモーメントが発生する。また、車輪軸２に加わったスラスト荷重は、出力歯車３７を介して、アウトボード側ギアボックス３１のケーシング３３に加わるが、出力歯車３７の軸およびケーシング３３はそれに耐えうる剛性を有している。この様にして、車軸１１を車輪軸２に対してステア角およびバウンド角で傾斜させて、車軸１１および車輪軸２に回転力が加えながら、車輪軸受３にラジアル荷重、スラスト荷重および曲げモーメントを加えることができる。そして、車輪軸受３および等速ジョイント４の機能や耐久性を総合的に評価することができる。
【００３３】
前述のように、この実施の形態では、アウトボード側架台２２上には、ラジアル荷重負荷手段（すなわち、ラジアル荷重用アクチェータ６１、ベルクランク６６、垂直ロッド７３および加力治具７４など）、スラスト荷重負荷手段（すなわち、スラスト荷重用アクチェータ６３、ベルクランク８１、水平ロッド８７および加力治具７４など）、車軸装置Ｓの車輪軸２を回転させる車輪軸回転手段（すなわち、アウトボード側ギアボックス３１など）が設けられ、一方、インボード側架台２６上には、車軸装置Ｓの車軸１１を回転させる車軸回転手段（すなわち、インボード側ギアボックス３２、油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２およびモータ５８など）が設けられている。そして、アウトボード側架台２２をステア角中心２３を中心として揺動させることにより、車軸装置Ｓの等速ジョイント４にステア角を負荷することができる。また、インボード側架台２６を昇降させることにより、車軸装置Ｓの等速ジョイント４にバウンド角を負荷することができる。そのため、車軸１１を車輪軸２に対してステア角およびバウンド角で傾斜させて、車軸１１および車輪軸２に回転力が加えながら、車輪軸受３にラジアル荷重、スラスト荷重および曲げモーメントを加えることができる。したがって、車輪軸受３や等速ジョイント４の試験を個別に行わずに、一回の試験で、車輪軸受３および等速ジョイント４の機能や耐久性を総合的に評価することができる。
【００３４】
また、アウトボード側架台２２上に、ラジアル荷重負荷手段およびスラスト荷重負荷手段が搭載されているので、ステア角およびバウンド角をとった際におけるラジアル荷重負荷手段やスラスト荷重負荷手段の配置位置の調整作業が減少する。
【００３５】
そして、車軸装置Ｓのナックル部６の先端には、車輪軸受３を取り囲む枠体９１から突出したビーム９２が取り付けられるので、従来の面板０１とは異なり、車軸１１の揺動の妨げになることを極力防止することができる。
【００３６】
さらに、ラジアル荷重を負荷する垂直ロッド７３や枠体９１の上部が、ステア角中心２３よりも外側に位置しているため、ラジアル荷重を車軸装置Ｓの車輪軸受３の上方から負荷することができる。そして、加力治具７４の枠体９１は、車軸装置Ｓの車輪軸受３を取り囲む様に配置されているので、車軸装置Ｓの車軸１１の揺動の妨げになることを極力防止することができる。
【００３７】
アウトボード側ギアボックス３１の出力軸である出力歯車３７の軸およびケーシング３３は、充分な剛性を有しているので、スラスト荷重負荷や曲げモーメントが加わっても耐えうることができる。そのため、アウトボード側ギアボックス３１のケーシング３３とは別に、スラスト荷重負荷や曲げモーメントを受ける軸受を設ける必要がない。その結果、部品点数や組み立て作業を削減することができる。
【００３８】
水平ロッド８７と加力治具７４との連結位置が上下に調整可能であるので、タイヤ８の半径に応じて、水平ロッド８７からのスラスト荷重の作用点を変更することができる。
【００３９】
ラジアル荷重やスラスト荷重は、ベルクランクやロッドなどを介して伝達されており、車軸装置Ｓが変形しても、ラジアル荷重とスラスト荷重および曲げモーメントとの間に互いに干渉を及ぼすことを極力防止することができる。その結果、精度良く負荷を与えることができる。
【００４０】
ラジアル荷重用支持台６２およびスラスト荷重用支持台６４が奥側に配置され、この支持台６２，６４上のアクチェータ６１，６３の力をベルクランク６６，８１で方向を変えて、加力治具７４に加えている。そのため、基盤２１の手前側の部分に車軸装置Ｓの試験をするための作業スペースを確保することができる。
【００４１】
なお、ビーム９２は、突出部、掛渡部および連結部９３を具備しているが、その構造は適宜変更可能である。
また、アクチェータは油圧アクチェータであるが、他の形式でも可能である。
【００４２】
そして、試験対象物である車軸装置Ｓは、車輪軸２、車輪軸受３、等速ジョイント４および車軸１１などを具備していれば、その構造や形式は適宜選択可能である。
さらに、ギアボックス３１，３２の構造は適宜変更可能である。たとえば、中間歯車３８，４４を設けないことも可能である。
また、モータ５８は、ギアボックス３１，３２のギアに回転力を与えることができるならば、その構造や配置などは適宜変更可能である。油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ５２も、車軸装置Ｓの等速ジョイント４に捩じりトルクを負荷することができるならば、その構造や配置などは適宜変更可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、ラジアル荷重、スラスト荷重、回転トルク、ステア角、およびバウンド角を同時に車軸装置に負荷することができる。したがって、車輪軸受および等速ジョイントを同時に試験することができる。その結果、車輪軸受および等速ジョイントを具備する車軸装置を効率よく総合的に試験することができる。また、スラスト荷重の負荷に伴って、曲げモーメントも負荷することができる。
【００４４】
また、ラジアル荷重負荷手段およびスラスト荷重負荷手段が、アウトボード側架台に搭載されているので、アウトボード側架台がステア角中心を中心として揺動しても、ラジアル荷重やスラスト荷重に影響を与えることを防止することができる。
【００４５】
さらに、ナックル部の先端に取り付けられるビームが枠体から突出して設けられているので、枠体が車軸の揺動の妨げになることを極力防止することができる。
【００４６】
そして、ナックル部の長さに応じて、突出量の異なるビームに交換可能であるので、ナックル部の突出量が異なっていても、枠体の上部を車輪軸受の上方に略位置させることができる。
【００４７】
また、枠体の上部が、ステア角中心よりも外側に位置することが可能であるため、枠体の上部を車輪軸受の上方に略位置させることができる。
【００４８】
さらに、ラジアル荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略垂直な垂直ロッドを介して枠体の上部に連結され、スラスト荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略水平な水平ロッドを介して枠体の下部に連結されているので、車軸装置が変形しても、ラジアル荷重とスラスト荷重とが相互に干渉することを極力防止することができる。その結果、精度良く負荷を与えることができる。
【００４９】
そして、アウトボード側ギアボックスのケーシングおよび出力軸が、ラジアル荷重、スラスト荷重およびこのスラスト荷重に伴う曲げモーメントに耐える剛性を有しているので、ケーシングや出力軸とは別に、荷重を受ける支持構造を設ける必要がなくなり、部品点数や組み立て工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる車軸装置端部荷重負荷試験機の概略の斜視図である。
【図２】図２は図１の要部の斜視図である。
【図３】図３は加力治具の説明図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。
【図４】図４は加力治具の説明図で、（ａ）が側面図、（ｂ）が最大突出量の加力治具の側面図、（ｃ）が底面図である。
【図５】図５は回転トルク負荷装置の説明図である。
【図６】図６は検討されている車軸装置の要部断面図である。
【図７】図７は従来の車輪軸受の試験を採用した場合の斜視図である。
【図８】図８は従来の等速ジョイントの試験を採用した場合の斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ 車軸装置
２ 車輪軸
３ 車輪軸受
４ 等速ジョイント
６ ナックル部
１１ 車軸
２２ アウトボード側架台（ステア角設定手段）
２３ ステア角中心
２６ インボード側架台（バウンド角設定手段）
３１ アウトボード側ギアボックス
３２ インボード側ギアボックス
３３ アウトボード側ギアボックスのケーシング
３７ アウトボード側ギアボックスの出力歯車（車輪軸回転手段）
４６ インボード側ギアボックスの出力軸（車軸回転手段）
５２ 油圧サーボ式回転捩じり型アクチェータ
５６ 連動シャフト
５８ モータ
６１ ラジアル荷重用アクチェータ（ラジアル荷重負荷手段）
６３ スラスト荷重用アクチェータ（スラスト荷重負荷手段）
６６ ラジアル荷重用ベルクランク（ラジアル荷重負荷手段）
７３ 垂直ロッド（ラジアル荷重負荷手段）
７４ 加力治具（ラジアルおよびスラスト荷重負荷手段）
８１ スラスト荷重用ベルクランク（スラスト荷重負荷手段）
８７ 水平ロッド（スラスト荷重負荷手段）
９１ 枠体
９２ ビーム
Claims (8)
- 車輪軸を軸受けする車輪軸受および、車輪軸と車軸とを接続する等速ジョイントを具備する車軸装置の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機であって、
前記車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段と、
前記車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段と、
前記車輪軸を回転させる車輪軸回転手段と、
前記車軸を回転させる車軸回転手段と、
前記車輪軸と車軸との略水平面における角度であるステア角を設定するステア角設定手段と、
前記車輪軸と車軸との略垂直面における角度であるバウンド角を設定するバウンド角設定手段とを備えていることを特徴とする車軸装置端部荷重負荷試験機。 - 車輪軸を軸受けする車輪軸受および、車輪軸と車軸とを接続する等速ジョイントを具備する車軸装置の端部に荷重を負荷して試験する車軸装置端部荷重負荷試験機であって、
ステア角中心を中心として揺動可能なアウトボード側架台と、
このアウトボード側架台に載置されるとともに、出力軸が車輪軸に連結されるアウトボード側ギアボックスと、
上下方向に略平行移動可能なインボード側架台と、
このインボード側架台に載置されるとともに、出力軸が車軸に連結されるインボード側ギアボックスと、
アウトボード側ギアボックスおよびインボード側ギアボックスを連動させる連動シャフトと、
前記ギアボックスのギアを駆動するモータと、
前記等速ジョイントに捩じりトルクを与えるサーボ式回転捩じり型アクチェータと、
前記車輪軸受にラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段と、
前記車輪軸受にスラスト荷重を負荷するスラスト荷重負荷手段とを備えていることを特徴とする車軸装置端部荷重負荷試験機。 - 前記ラジアル荷重負荷手段およびスラスト荷重負荷手段が、前記アウトボード側架台に搭載されていることを特徴とする請求項２記載の車軸装置端部荷重負荷試験機。
- 前記車輪軸受からナックル部が延在しており、
前記ラジアル荷重負荷手段が、前記車輪軸受を取り囲む枠体、および、この枠体から突出して前記ナックル部の先端部に取り付けられるビームを有しており、
前記ラジアル荷重は枠体の上部に加わるとともに、前記スラスト荷重は枠体の下部に加わることを特徴とする請求項１、２または３記載の車軸装置端部荷重負荷試験機。 - 前記ビームは枠体に着脱自在に取り付けられるとともに、突出量の異なる複数のタイプが有り、
ナックル部の長さに応じて、ビームが交換可能であることを特徴とする請求項４記載の車軸装置端部荷重負荷試験機。 - 前記枠体の上部が、ステア角中心よりも外側に位置することが可能なことを特徴とする請求項４または５記載の車軸装置端部荷重負荷試験機。
- ラジアル荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略垂直な垂直ロッドを介して前記枠体の上部に連結され、
スラスト荷重用アクチェータが、ベルクランクおよび略水平な水平ロッドを介して前記枠体の下部に連結されることを特徴とする請求項４、５または６記載の車軸装置端部荷重負荷試験機。 - 前記車輪軸に接続される出力軸を有するアウトボード側ギアボックスが設けられ、
このアウトボード側ギアボックスのケーシングおよび出力軸が、前記ラジアル荷重、スラスト荷重およびこのスラスト荷重に伴う曲げモーメントに耐える剛性を有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の車軸装置端部荷重負荷試験機。
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