JP2005291982A - 転がり軸受の動トルク測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラジアルニードル軸受５に複数種類の荷重が作用した場合の、このラジアルニードル軸受５の動トルクや、ニードルのスキュー角等の特性を測定できる装置を実現する。
【解決手段】 外輪２８を支持したリンク機構１３を、ピボット軸受１４により揺動自在に支持する。又、回転駆動装置１２により内輪４８を回転駆動する。この時、上記外輪２８が連れ回りにより回転し、この回転は上記リンク機構１３を構成する面板２９に伝達される。又、第一の押圧装置４１により、このリンク機構１３を構成する支持棒３０に、ラジアル荷重を負荷する。更に、第二、第三の押圧装置４４、４５によりこの面板２９に、モーメント荷重を負荷する。これにより、上記外輪２８に、ラジアル荷重及びモーメント荷重が負荷される。この状態で、この面板２９に作用する力をロードセル１５により検出して、上記ラジアルニードル軸受５の動トルクを測定する。これにより上記課題を解決できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ラジアルニードル軸受等の転がり軸受の動トルク測定装置の改良に関し、具体的には、この転がり軸受に複数種類の荷重を同時に負荷した状態で、この転がり軸受の動トルクや他の特性を測定する事が可能な装置を実現するものである。

ラジアルニードル軸受により回転自在に支持された遊星歯車を備えた機械装置として、自動車用の自動変速装置が、広く知られている。この様な自動変速装置として従来から、複数の遊星歯車式変速機を組み合わせて成るもの、或はトロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせて成るものが、広く知られている。又、この様な遊星歯車式変速機を組み込んだ自動変速装置の場合には、キャリアに対し遊星歯車を回転自在に支持する。この様に、キャリアに対し遊星歯車を回転自在に支持する構造に関しては、例えば特許文献１等、多数の文献に記載されて従来から周知である。図２は、上述の様にキャリアに対し遊星歯車を回転自在に支持する、遊星歯車の回転支持装置の１例を示している。

この図２に示した構造では、キャリア１を構成する互いに平行な１対の支持板２ａ、２ｂの円周方向複数個所に、支持軸３の両端部を支持固定している。そして、この支持軸３の中間部周囲に遊星歯車４を、ラジアルニードル軸受５を介して、回転自在に支持している。このラジアルニードル軸受５は、複数本のニードル６、６を保持器７により転動自在に保持すると共に、上記支持軸３の中間部外周面を円筒状の内輪軌道８とし、上記遊星歯車４の内周面を円筒状の外輪軌道９として、上記各ニードル６、６の転動面を、これら内輪軌道８及び外輪軌道９に転がり接触させている。又、上記遊星歯車４の軸方向両端面と上記両支持板２ａ、２ｂの内側面との間には、それぞれフローティングワッシャ１０ａ、１０ｂを配置して、上記遊星歯車４の軸方向両端面と上記両支持板２ａ、２ｂの内側面との間の摩擦力の低減を図っている。

上述の様な構成を有する遊星歯車の回転支持装置は、ラジアル荷重は勿論、モーメント荷重が負荷された状態で使用される場合が多い。従って、この様な状態で使用される上記遊星歯車の回転支持装置に組み込むラジアルニードル軸受５には、複数の荷重が合成されて作用する。この様な合成荷重下で使用される上記遊星歯車の回転支持装置の場合、この回転支持装置に組み込むラジアルニードル軸受５を構成する各ニードル６、６の転動面に、フレーキング等の損傷を生じ易いと言う問題があった。

上述の様な問題を解消する為には、フレーキングの損傷が生じる原因を調べる必要があるが、この為には、上記遊星歯車の回転支持装置に組み込まれた状態で作用する合成荷重を再現して、即ち、上記ラジアルニードル軸受５にラジアル方向とモーメント方向との合成荷重を負荷した状態で、このラジアルニードル軸受の動トルクや、上記各ニードル６、６の転動状態等の特性を測定する必要がある。転がり軸受の動トルクを測定する装置として、特許文献２〜４に記載された発明があるが、これら各特許文献に記載された発明は、測定される転がり軸受に積極的にモーメント荷重を負荷した状態で、この転がり軸受の動トルクを測定する構造とはなっていない。従って、上記各特許文献に記載された発明では、ラジアル荷重の他にモーメント荷重を負荷した状態で、転がり軸受の動トルクや他の特性を測定する事はできない。

特開２００２−２３５８４１号公報 特開２０００−１６２０９２号公報 特開２０００−１５５０７３号公報 特開２００１−１９４２７０号公報

本発明の転がり軸受の動トルク測定装置は、上述の様な事情に鑑み、転がり軸受に複数種類の荷重が同時に作用した場合の、この転がり軸受の動トルクや、転動体の転動状態等の特性を測定できる装置を実現すべく発明したものである。

本発明の転がり軸受の動トルク測定装置は、回転駆動装置と、リンク機構と、ピボット軸受と、荷重センサとを備える。
このうちの回転駆動装置は、転がり軸受を構成する内輪を回転駆動する為のものである。
又、上記リンク機構は、上記転がり軸受を構成する外輪の回転に伴って変形する様に、この外輪を直接若しくはハウジングを介して支持すると共に、この転がり軸受に複数種類の荷重を伝達自在としている。
又、上記ピボット軸受は、上記リンク機構を揺動自在に支持するものである。
又、上記荷重センサは、上記リンク機構の回転方向に作用する力を測定する為のものである。

上述の様に構成する本発明の転がり軸受の動トルク測定装置の場合、複数方向（複数種類）の荷重を合成した合成荷重下に於ける転がり軸受の動トルクを測定できる。即ち、回転駆動装置により内輪を回転駆動した場合、ラジアルニードル軸受の動トルクにより、外輪も回転する傾向となる。この外輪を支持するリンク機構は、この外輪の回転に伴い変形する。又、このリンク機構は、ピボット軸受により揺動自在に支持されている。この為、上記外輪は、このリンク機構の変形及び揺動の範囲内で回転可能である。又、この回転は、このリンク機構に伝達される。従って、このリンク機構の回転方向に作用する力を測定する事により、上記転がり軸受の動トルクを検出できる。

又、上記外輪を支持するリンク機構に複数方向の荷重を負荷する事により、上記転がり軸受に合成荷重を負荷できる。即ち、上記リンク機構は上記ピボット軸受により支持されている為、このリンク機構が、このピボット軸受を中心に揺動可能である。従って、このリンク機構の揺動方向に荷重を負荷する事が可能である。又、このピボット軸受に所定方向の荷重を負荷すれば、このリンク機構全体に所定方向の荷重を負荷する事が可能である。本発明の場合、この様に、リンク機構に複数方向の荷重を負荷する事により、このリンク機構を介して上記転がり軸受に合成荷重を負荷できる。そして、この状態で、上述の様に、転がり軸受の動トルクを検出すれば、合成荷重下に於ける転がり軸受の動トルクが検出できる。
この結果、遊星歯車の回転支持装置の様に、合成荷重下で使用される回転支持装置に組み込む転がり軸受の性能向上に寄与できる。

本発明を実施する為に好ましくは、請求項２に記載した様な構成とする。
即ち、リンク機構を、転がり軸受の中心軸に直交する仮想平面上に配置され、面板と、支持棒と、ヒンジ部と、１対の接続棒とにより構成されるものとする。
このうちの面板は、外輪若しくはハウジングの軸方向中央部外周面に、その中心部をこれら外輪若しくはハウジングが貫通する状態で固定する。
又、上記支持棒は、上記面板の周囲（例えば上方又は下方）に、この面板と平行に配置する。
又、上記ヒンジ部は、上記支持棒の両端部と上記面板の両端部とにそれぞれ設ける。
又、上記各接続棒は、上記各ヒンジ部を介して、上記支持棒と面板との両端部同士を接続する。
又、ピボット軸受により、上記支持棒の中央部を支持する。
又、このピボット軸受に上記転がり軸受の径方向（例えば上下方向）の荷重を負荷する事により、上記リンク機構を介して上記転がり軸受に、ラジアル荷重を負荷する。
又、上記面板のうちで、この転がり軸受の中心軸に関して対称位置に、この面板の表裏方向に関して互いに逆方向の力をそれぞれ付与する事により、この転がり軸受にモーメント荷重を負荷する。
この様に構成すれば、上記転がり軸受にラジアル方向及びモーメント方向の合成荷重を負荷した状態で、この転がり軸受の動トルクを測定できる。

又、より好ましくは、請求項３に記載した様に、上記リンク機構を構成する各ヒンジ部に、被測定物とは別の、支承用転がり軸受を組み込む。
この様に構成すれば、リンク機構が変形する事に対する摩擦損失を極めて小さくでき、上記被測定物である転がり軸受の動トルクを、より正確に測定できる。
更に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記外輪の両端面に対向させて、この外輪に作用するスラスト方向の力を測定する為の荷重センサを設置する。
この様に構成すれば、転がり軸受の運転中に生じるスラスト力が測定可能である。即ち、本発明の場合、上記外輪を支持するリンク機構がピボット軸受により支持されている為、上記転がり軸受に生じるスラスト力によりこの外輪がスラスト方向に変位可能である。従って、この外輪がスラスト方向に移動する力を測定する事により、上記転がり軸受に生じるスラスト力を測定できる。

又、請求項５に記載した様に、上記被測定物である転がり軸受がラジアルニードル軸受である場合には、このラジアルニードル軸受を構成する外輪の外周面複数個所で少なくとも軸方向に離隔した位置に、このラジアルニードル軸受を構成する各ニードルの通過を検知する為のセンサを、それぞれ設置する事が好ましい。
この様に構成すれば、上記軸方向に離隔した位置でそれぞれ検知した各ニードルの通過時間のずれから、合成荷重下に於ける上記各ニードルのスキュー角を求める事ができる。又、これら各ニードルの公転速度も検出可能である。

図１は、本発明の実施例を示している。本実施例の動トルク測定装置１１は、前述の遊星歯車の回転支持装置の運転状態に近い状態を再現し、この状態で、この回転支持装置に組み込むラジアルニードル軸受５等の転がり軸受の動トルク等の各種特性を測定するものである。この為に、上記動トルク測定装置１１は、回転駆動装置１２と、リンク機構１３と、ピボット軸受１４と、請求項１に記載した荷重センサであるロードセル１５とを備える。このうちの回転駆動装置１２は、上記動トルク測定装置１１により動トルクを測定する対象である、上記ラジアルニードル軸受５の内輪軌道８（図２参照。尚、図２では、支持軸３の外周面に内輪軌道８を形成している。従って、図２の構造では、支持軸３が内輪に相当する。）を形成した内輪４８を回転駆動する為のものである。又、上記内輪４８を回転駆動する為に、上記回転駆動装置１２は、電動モータ１６と、ベルト伝達部１７と、歯車伝達部１８とを備える。そして、この電動モータ１６の動力をこれらベルト伝達部１７と歯車伝達部１８とを介して、上記内輪４８に伝達自在としている。

上記ベルト伝達部１７は、駆動プーリ２０と、従動プーリ２２と、これら駆動プーリ２０と従動プーリ２２との間に掛け渡したベルト２１とから成り、上記歯車伝達部１８は、大歯車２５と小歯車２６とから成る。そして、上記電動モータ１６の動力は、次の様に上記内輪４８に伝達される。即ち、上記電動モータ１６の回転駆動軸１９を回転駆動する事により、この回転駆動軸１９の先端（図１の左上）部に固定した上記駆動プーリ２０を回転させる。この駆動プーリ２０の回転は、上記ベルト２１を介して上記従動プーリ２２に伝達される。

又、上記従動プーリ２２をその基端（図１の右下）部に固定した中間軸２３は、両端部を転がり軸受や滑り軸受等の軸受２４ａ、２４ａにより回転自在に支持されており、中間部に上記大歯車２５を固定している。又、この大歯車２５の周囲に、この大歯車２５と噛合する上記小歯車２６を配置している。この小歯車２６は、その中間部に上記内輪４８を外嵌固定してこの内輪４８と共に回転する、主軸２７の中間部基端寄り（図１の右下寄り）部分に固定されている。従って、上記従動プーリ２２に伝達された回転駆動力は、上記大歯車２５と小歯車２６とを介して、上記主軸２７に伝達される。この様に、本実施例の場合、上記電動モータ１６の回転駆動力を、上記プーリ伝達部１７と上記歯車伝達部１８とを介する事により増速して、上記主軸２７に外嵌した上記内輪４８に伝達している。尚、この主軸２７は、上記小歯車２６と上記内輪４８との間と、一端部（図の左上部）とが、それぞれ転がり軸受或は滑り軸受等の軸受２４ｂ、２４ｂにより回転自在に支持されている。

又、本実施例の場合、前記ラジアルニードル軸受５の外輪軌道９（図２参照。尚、図２では、遊星歯車４の内周面に外輪軌道９を形成している。従って、図２の構造では、遊星歯車４が外輪に相当する。）を外輪２８の内周面に形成している。そして、上記内輪４８の外周面に形成した上記内輪軌道８と、この外輪軌道９との間に複数のニードル６、６（図２参照）を、転動自在に設けている。従って、上記外輪２８は、上記内輪４８に対して回転自在である。又、この外輪２８は、前記リンク機構１３により支持されている。尚、この外輪２８にハウジングを外嵌する場合もある。この場合、このハウジングをこのリンク機構１３により支持する。

上記リンク機構１３は、上記ラジアルニードル軸受５の中心軸に直交する仮想平面上に配置されており、面板２９と、支持棒３０と、４個所のヒンジ部３５、３５と、１対の接続棒３１、３１とから構成される。このうちの面板２９は、中心部に通孔３２を設けた主部３３と、この主部３３の両側に設けた腕部３４、３４とから成る。そして、この通孔３２に上記外輪２８を貫通する状態で内嵌固定して、上記面板２９とこの外輪２８とを不離に結合している。又、この面板２９が、この外輪２８の軸方向中央部に位置する様に固定されている。尚、この面板２９は、金属製或は合成樹脂製とし、上記腕部３４、３４が湾曲したり、後述する様にこの面板２９に作用する荷重により変形しない程度の剛性を確保する。又、本実施例の場合、上記面板２９を図示の様な形状とする事により、余分な部分（例えば、腕部３４、３４の下部）を除肉して軽量化を図っている。これにより、上記面板２９の慣性質量を低減している。

又、上記支持棒３０は、上記面板２９の上側に、この面板２９と平行に配置されている。この支持棒３０も金属製等とする事により、この支持棒３０に作用する荷重により変形しない程度の剛性を確保している。又、この支持棒３０の両端部と、上記面板２９の両端部に設けた腕部３４、３４とに、それぞれ上記ヒンジ部３５、３５を設けている。又、上記支持棒３０の両端部と腕部３４、３４の先端部とを、これら各ヒンジ部３５、３５を介して、上記接続棒３１、３１により接続している。従って、これら支持棒３０及び腕部３４、３４とこれら各接続棒３１、３１との連結部には、それぞれヒンジ部３５、３５が存在し、各部材２９、３０、３１が、これら各ヒンジ部３５、３５を支点として互いに揺動変位自在となる。又、これら各ヒンジ部３５、３５には、転がり軸受３６、３６を組み込んで、これら各ヒンジ部３５、３５が揺動変位する事に対する抵抗を低減している。本実施例の場合、上記各部材２９、３０、３１を、上述した様に構成する事により、矩形若しくは平行四辺形の、リンク機構１３を形成している。

又、本実施例の場合、このリンク機構１３は、その全体が、前記ピボット軸受１４により揺動自在に支持されている。即ち、このリンク機構１３を構成する上記支持棒３０の中央下部に、上記ピボット軸受１４を構成する雌部を形成した部材を固設している。尚、この支持棒３０の中央下部に直接、この雌部を形成しても良い。又、上記ピボット軸受１４を構成する雄部は、後述する、上記リンク機構１３に荷重を負荷する為のラジアル荷重負荷装置３８を構成する揺動腕部３９の中間部に、その中心軸αをほぼ鉛直方向に位置させて、上方に向けて固設している。そして、この揺動腕部３９に設けた上記雄部と上記支持棒３０に設けた上記雌部とを係合させている。従って、上記リンク機構１３は、上記ピボット軸受１４を中心に揺動可能な状態となる。具体的には、このリンク機構１３を構成する支持棒３０が、上記ピボット軸受１４を中心に揺動可能な状態となり、この支持棒３０の揺動に伴い、上記リンク機構１３が変形する。尚、上記ピボット軸受１４は、後述する、このピボット軸受１４を介して上記リンク機構１３に負荷される荷重に、十分に耐えられる強度及び剛性を確保する。

尚、上記ピボット軸受１４は、ピボット玉軸受としても良い。又、このピボット軸受１４を配置する方向は、上述した場合と上下反対としても良い。即ち、上記雄部を上記支持棒３０の中央部に下方に向けて固設し、上記雌部を上記揺動腕部３９の中間部の上部に設けても良い。本発明者が、実際に本実施例の装置を組んで、上記ピボット軸受１４の配置する方向を変えて実施した結果、上記リンク機構１３の揺動量が小さかった為、このピボット軸受１４をどちらの方向に配置しても、このリンク機構１３の揺動に支障はなかった。

又、上記ラジアル荷重負荷装置３８は、前記ラジアルニードル軸受５にラジアル荷重を負荷する為のもので、上記揺動腕部３９と、この揺動腕部３９の基端部（図の左上部）を支持する揺動支持部４０と、この揺動腕部３９の先端部（図の右下部）に上方に向く力を付与する為の第一の押圧装置４１とから構成される。このうちの揺動支持部４０は、固定の部分に設置されており、上面を、互いに逆方向に傾斜した傾斜面４２、４２としている。即ち、これら各傾斜面４２、４２は、上記揺動腕部３９の配設方向に直交する様に配置され、下方に向かう程互いに近付く方向に傾斜している。そして、上記各傾斜面４２、４２の下端縁同士を突き合わせている。又、これら各傾斜面４２、４２の突き合わせた部分（最底部）に、上記揺動腕部３９の基端部を下方に折り曲げた折り曲げ部４３の下端部を突き当てている。

又、上記折り曲げ部４３の下端部はナイフエッジとしており、このナイフエッジの先端を、上記各傾斜面４２、４２同士を突き合わせた部分に当接させている。そして、上記折り曲げ部４３の下端部のナイフエッジと上記揺動支持部４０とにより、ナイフエッジ軸受を構成している。従って、上記揺動腕部３９は、上記ナイフエッジと上記各傾斜面４２、４２を突き合わせた部分との当接部を支点として、揺動可能である。尚、上記ナイフエッジを支承する上記揺動支持部４０及びこのナイフエッジに就いても、負荷荷重に十分耐えられる様に、材料や形状等を設計的に定める。又、上記揺動腕部３９の下端部を揺動自在に支承できれば、上述したナイフエッジ軸受以外に、例えば、ピボット軸受を採用しても良い。但し、本実施例の様に、ナイフエッジ軸受を採用すれば、このナイフエッジ軸受に荷重が負荷される事により上記揺動腕部３９の位置が安定し、この揺動腕部３９が所望の方向以外に揺動する事を防止できる。

又、上記第一の押圧装置４１は、エアシリンダにより構成して、上記揺動腕部３９の先端部に上方向の荷重を負荷するもので、シリンダを固定の部分に設置し、このシリンダによりロッドを、上下方向の移動自在としている。又、このロッドの先端部を、上記揺動腕部３９の先端部に係合させている。そして、上記シリンダ内に圧縮空気を送り込む事により上記ロッドを上昇させて、この揺動腕部３９の先端部に上方向の荷重を負荷自在としている。尚、上記第一の押圧装置４１は、エアシリンダ以外に、オイルによる圧力を利用する等、その他の手段を採用しても良い。即ち、上記揺動腕部３９に上向きの力を付与できる構造であれば良い。

上述の様に構成する本実施例の場合、上記第一の押圧装置４１により上記揺動腕部３９の先端部を上昇させる事により、この揺動腕部３９を上記ナイフエッジ軸受を支点として上方向に揺動させる。この結果、前記ピボット軸受１４を介して上記リンク機構１３に、上向の荷重を負荷できる。尚、本実施例の場合、上記支持棒３０を上記揺動腕部３９に対してピボット軸受１４により支承している為、この揺動腕部３９が上向に揺動しても、この支承している部分がずれる事は殆どない。即ち、この揺動腕部３９が上方向に揺動した場合に、この揺動腕部３９に固定された、上記ピボット軸受１４を構成する雄部の中心軸αが鉛直方向に対してずれる傾向となっても、この雄部が上記支持棒３０に固定された雌部からずれる事は殆どない。この為、この揺動腕部３９から上記支持棒３０に対して確実に荷重を負荷できる。

又、上述の様に、リンク機構１３に上方向の荷重を負荷する事により、前記ラジアルニードル軸受５を構成する外輪２８に対してラジアル方向の荷重を負荷できる。即ち、前述の様に、この外輪２８は、上記リンク機構１３により支持されている為、このリンク機構１３に荷重を負荷すれば、この外輪２８にも荷重が負荷される。又、このリンク機構１３は、このラジアルニードル軸受５の中心軸に直交する仮想平面上に存在する為、このリンク機構１３に上方向の荷重を負荷すれば、上記外輪２８にも上方向のラジアル荷重が負荷される。そして、上記第一の押圧装置４１のシリンダ内に送り込む空気圧を変えたり、揺動腕部３９の軸方向に関して、この揺動腕部３９により上記支持棒３０に荷重を負荷する位置を変える等により、上記ラジアル荷重の大きさを調整できる。又、上述した構造では、リンク機構１３に上方向に向く荷重を負荷する事により、外輪２８に上方向のラジアル荷重を負荷する構造としているが、支持棒３０及びピボット軸受１４を面板２９の下側に配置して、リンク機構１３に下方向に向く荷重を負荷する事により、上記外輪２８の下方向のラジアル荷重を負荷する様にしても良い。

又、本実施例の場合、上記ラジアルニードル軸受５に対してモーメント荷重を負荷する構造としている。即ち、上記リンク機構１３を構成する面板２９のうちで、上記ラジアルニードル軸受５の中心軸に関して対称位置に、この面板２９の表裏方向に関して互いに逆方向の力を付与する。この為に、この面板２９の主部３３の一部で、上記ラジアルニードル軸受５を貫通させる通孔３２の両側に、エアシリンダ等の第二、第三の押圧装置４４、４５を配置する。これら各押圧装置４４、４５は、上述した第一の押圧装置４１と同様に、空気圧等によりロッドを押し引き自在としており、このロッドの先端面を上記面板２９の所定位置に突き当て自在としている。

即ち、上記各押圧装置４４、４５は、上記面板２９の表裏方向に関して、互いに逆側に設けている。具体的には、第二の押圧装置４４は、この面板２９の一方の面側（図の手前側）に、第三の押圧装置４５は、この面板２９の他方の面側（図の奥側）にそれぞれ設けている。又、これら各押圧装置４４、４５は、上記ラジアルニードル軸受５の中心軸に対して対称に配置されている。従って、この中心軸からそれぞれの設置位置までの距離は同じである。又、上記各押圧装置４４、４５の上下方向の位置は、上記ラジアルニードル軸受５の中心軸と直交し上記面板２９と平行な仮想線βで示す様に、このラジアルニードル軸受５の中心軸と同じ高さ位置としている。そして、この様に配置された各押圧装置４４、４５の各ロッドを、上記面板２９のそれぞれ対向する部分に当接させる。

上記ラジアルニードル軸受５に前記モーメント荷重を負荷する為には、上述の様に配置された各押圧装置４４、４５に圧縮空気を送り込んでロッドを押し出す事により、上記面板２９のそれぞれ当接している部分を、図の矢印イ方向と矢印ロ方向とにそれぞれ押圧する。この結果、上記面板２９に対して矢印ハ方向にモーメント荷重を負荷できる。本実施例の場合、この面板２９が上記揺動腕部３９に対してピボット軸受１４により支持されている為、この面板２９が、このピボット軸受１４を中心に揺動自在である。従って、この面板２９に対して上述した様なモーメント荷重を負荷した場合、この面板２９に固定される前記外輪２８にもモーメント荷重が負荷され、この外輪２８が前記内輪４８に対して傾斜する傾向となる。尚、本実施例の場合、上記第二、第三の押圧装置４４、４５の押圧力若しくはラジアルニードル軸受５の中心軸からの距離を変える事により、この外輪２８に負荷するモーメント荷重を調節可能である。そして、このモーメント荷重を調節する事により、この外輪２８の上記内輪４８に対する傾斜角度を変える事ができる。

又、本実施例の場合、上記面板２９の一方（図の手前側）の腕部３４の下側に、前記ロードセル１５を設置している。このロードセル１５は、この一方の腕部３４に作用する力を測定する為のものである。そして、このロードセル１５でこの腕部３４に作用する力を測定する事により、上記ラジアルニードル軸受５に発生する動トルクが測定可能である。即ち、前述した回転駆動装置１２により、このラジアルニードル軸受５を構成する内輪４８を回転させた場合に、この内輪４８の周囲に配置した上記外輪２８も連れ回りにより回転する傾向となる。即ち、前記各ニードル６、６の転動面と、前記内輪、外輪両軌道８、９との摩擦により、上記内輪４８の回転に伴い上記外輪２８に連れ回ろうとする力が作用して、この外輪２８が回転する傾向となる。この外輪２８に作用する力がラジアルニードル軸受５の動トルクに相当する。そして、この外輪２８の連れ回りによる回転に伴い、この外輪２８に固定された上記面板２９が、上記ラジアルニードル軸受５の内輪４８を中心に揺動する傾向になる。本実施例の場合、この面板２９は、前述した様に、リンク機構１３の一部を構成する為、このリンク機構１３が変形する事により、この面板２９の揺動を許容する。

具体的には、上記外輪２８が、図の矢印ニ方向に回転する傾向となった場合、上記リンク機構１３が変形する事により、上記一方の腕部３４が下側に、他方の腕部３４が上側に、それぞれ変位する。本実施例では、このリンク機構１３を構成する支持棒３０がピボット軸受１４により支持されている為、この支持棒３０がこのピボット軸受１４を支点として回転方向に揺動自在である。又、この支持棒３０及び上記各腕部３４、３４と、前記接続棒３１、３１とを連結する前記各ヒンジ部３５、３５に、転がり軸受３６、３６を組み込んでいる為、このリンク機構１３は滑らかに（摩擦損失が少なく）変形する。従って、上記外輪２８に作用するトルクがほぼ損失なく、上記一方の腕部３４に伝達される。

上述の様に、外輪２８と共に上記面板２９が回転方向に揺動する事により、この面板２９の一方の腕部３４に、この外輪２８に作用するトルクが伝達される。従って、この一方の腕部３４に伝達される力を上記ロードセル１５で検出する事により、上記外輪２８に作用するトルクを検出できる。尚、上記ロードセル１５を設置する場所は、上記面板２９に作用する回転方向の力を検出できれば、図示の例以外の場所であっても良い。

又、本実施例の場合、上記外輪２８の軸方向両端面に対向させて、上記ラジアルニードル軸受５に生じるスラスト力を測定する為の、請求項４に記載した荷重センサである、スラスト力用ロードセル４６、４６を設置している。即ち、上記ラジアルニードル軸受５の運転中に、スラスト方向の力が発生する場合がある。本実施例の場合、上記ラジアルニードル軸受５を構成する内輪４８は、前述の様に、主軸２７に外嵌されており、この主軸２７は軸受２４ｂ、２４ｂに固定されている。この為、この内輪４８はスラスト方向には変位不能である。又、本実施例の場合、上記外輪２８は、前述の様に、リンク機構１３により支持されており、このリンク機構１３は、ピボット軸受１４により支持されている。この為、このリンク機構１３及び上記外輪２８が、このピボット軸受１４を中心にスラスト方向に揺動可能である。この為、上述の様に、ラジアルニードル軸受５にスラスト方向の力が発生した場合、この力によって上記外輪２８がスラスト方向に変位する。従って、この外輪２８の両端面にスラスト力用ロードセル４６、４６を設置して、この外輪２８がスラスト方向に変位しようとする力を測定する事により、上記ラジアルニードル軸受５の運転中に生じるスラスト力を検出できる。

更に、本実施例の場合、上記ラジアルニードル軸受５を構成する外輪２８の外周面の軸方向２個所位置に、請求項５に記載した各ニードル６、６の通過を検知する為のセンサである、ギャップセンサ４７、４７を設置している。即ち、上記ラジアルニードル軸受５を構成する外輪２８の外周面で、軸方向に離れた２個所位置に、上記ギャップセンサ４７、４７を、このラジアルニードル軸受５の中心軸と直交する方向に配置している。図示の例では、上記面板２９を挟んだ軸方向両側にそれぞれギャップセンサ４７、４７を設置している。そして、この軸方向２個所位置での、上記各ニードル６、６の通過をそれぞれ検知する。この様に構成する本実施例の場合、上記各ギャップセンサ４７、４７がそれぞれ検知するこれら各ニードル６、６の通過時間のずれを求める事により、これら各ニードル６、６のスキュー角を検出できる。又、これら各ニードル６、６の通過速度から、これら各ニードル６、６の公転速度も検出できる。

尚、本実施例の場合、上記各ギャップセンサ４７、４７を２個所に設置した場合に就いて示したが、更に多数のギャップセンサを設置しても良い。例えば、外輪２８の円周方向の３個所で、ラジアル荷重の負荷圏、非負荷圏、これらの中間の位置にギャップセンサをそれぞれ設けても良い。この場合にも、各円周方向の位置毎に、ギャップセンサを２個ずつ、軸方向に離隔して設置する。この様に構成すれば、それぞれの位置での各ニードル６、６のスキュー角を検出できる為、ラジアルニードル軸受５の運転時に於ける各ニードル６、６の挙動を詳細に知る事ができる。

上述の様に構成される本実施例の構造により、上記ラジアルニードル軸受５の動トルクを測定する場合には、先ず、電動モータ１６により主軸２７を回転駆動する。この電動モータ１６の動力は、ベルト伝達部１７と歯車伝達部１８とを介して上記主軸２７に伝達されて、この主軸２７に外嵌された、ラジアルニードル軸受５を構成する内輪４８が回転する。次に、この様にラジアルニードル軸受５を運転した状態で、このラジアルニードル軸受５に、リンク機構１３を介してラジアル方向及びモーメント方向の荷重を負荷する。これにより、実際の運転状態に近い状態を再現できる。そして、この状態で、上記ラジアルニードル軸受５の動トルクを、上記リンク機構１３を介して測定する。又、このラジアルニードル軸受５に生じるスラスト力や、各ニードル６、６のスキュー角、公転速度も検出する。

上述した様に構成される、本実施例の動トルク測定装置１１の場合、リンク機構１３を介してラジアルニードル軸受５にラジアル方向とモーメント方向の荷重を負荷し、このリンク機構１３を介してこのラジアルニードル軸受５の動トルクを検出する。この為、このラジアルニードル軸受５の動トルクを、実際の運転状態に近い状態で検出できる。又、本実施例の場合、このラジアルニードル軸受５の動トルクに加えて、このラジアルニードル軸受５の運転時に生じるスラスト力や、このラジアルニードル軸受５の各ニードル６、６のスキュー角及び公転速度も検出できる。この様に、実際の運転状況に近い状態で、上記ラジアルニードル軸受５の動トルクや各ニードル６、６のスキュー角等の特性を調べる事ができれば、前述した遊星歯車の回転支持装置の様に、合成荷重下で使用される回転支持装置に組み込むラジアルニードル軸受に生じるフレーキング発生等の問題の解決に寄与できる。そして、このラジアルニードル軸受の性能向上に寄与できる。

又、本実施例の場合、ラジアル荷重とモーメント荷重を同時に負荷した状態で、各種測定を行なう場合に就いて説明したが、どちらか一方の荷重のみを負荷した状態で、上述した各種測定を行なっても良い。この様に本実施例の場合、種々の条件で各種測定が可能な為、それぞれの条件毎に装置を製造する必要がなくなる。この結果、試験装置の製造コストの低減を図れる。

本発明の実施例を示す模式図。 本発明の測定装置による測定対象となるラジアルニードル軸受を組み込んだ、遊星歯車の回転支持装置の１例を示す断面図。

符号の説明

１ キャリア
２ａ、２ｂ 支持板
３ 支持軸
４ 遊星歯車
５ ラジアルニードル軸受
６ ニードル
７ 保持器
８ 内輪軌道
９ 外輪軌道
１０ａ、１０ｂ フローティングワッシャ
１１ 動トルク測定装置
１２ 回転駆動装置
１３ リンク機構
１４ ピボット軸受
１５ ロードセル
１６ 電動モータ
１７ ベルト伝達部
１８ 歯車伝達部
１９ 回転駆動軸
２０ 駆動プーリ
２１ ベルト
２２ 従動プーリ
２３ 中間軸
２４ａ、２４ｂ 軸受
２５ 大歯車
２６ 小歯車
２７ 主軸
２８ 外輪
２９ 面板
３０ 支持棒
３１ 接続棒
３２ 通孔
３３ 主部
３４ 腕部
３５ ヒンジ部
３６ 転がり軸受
３８ ラジアル荷重負荷装置
３９ 揺動腕部
４０ 揺動支持部
４１ 第一の押圧装置
４２ 傾斜面
４３ 折り曲げ部
４４ 第二の押圧装置
４５ 第三の押圧装置
４６ スラスト力用ロードセル
４７ ギャップセンサ
４８ 内輪

Claims (5)

1. 転がり軸受を構成する内輪を回転駆動する為の回転駆動装置と、この転がり軸受を構成する外輪の回転に伴って変形する様に、この外輪を直接若しくはハウジングを介して支持すると共に、この転がり軸受に複数種類の荷重を伝達自在としたリンク機構と、このリンク機構を揺動自在に支持したピボット軸受と、このリンク機構の回転方向に作用する力を測定する為の荷重センサとを備えた、転がり軸受の動トルク測定装置。
2. リンク機構が、転がり軸受の中心軸に直交する仮想平面上に配置され、外輪若しくはハウジングの軸方向中央部外周面に、その中心部をこれら外輪若しくはハウジングが貫通する状態で固定された面板と、この面板の周囲に、この面板と平行に配置された支持棒と、この面板の両端部とこの支持棒の両端部とにそれぞれ設けたヒンジ部と、これら各ヒンジ部を介してこれら支持棒と面板との両端部同士を接続する１対の接続棒とにより構成されており、
   ピボット軸受が、上記支持棒の中央部を支持しており、
   このピボット軸受に上記転がり軸受の径方向の荷重を負荷する事により、上記リンク機構を介して上記転がり軸受にラジアル荷重を負荷し、
   上記面板のうちでこの転がり軸受の中心軸に関して対称位置に、この面板の表裏方向に関して互いに逆方向の力をそれぞれ付与する事により、この転がり軸受にモーメント荷重を負荷する、請求項１に記載した転がり軸受の動トルク測定装置。
3. リンク機構を構成する各ヒンジ部に、被測定物とは別の、支承用転がり軸受を組み込んだ、請求項２に記載した転がり軸受の動トルク測定装置。
4. 外輪の両端面に対向させて、この外輪に作用するスラスト方向の力を測定する為の荷重センサを設置した、請求項１〜３の何れかに記載した転がり軸受の動トルク測定装置。
5. 被測定物である転がり軸受がラジアルニードル軸受であり、このラジアルニードル軸受を構成する外輪の外周面複数個所で少なくとも軸方向に離隔した位置に、このラジアルニードル軸受を構成する各ニードルの通過を検知する為のセンサをそれぞれ設置した、請求項１〜４の何れかに記載した転がり軸受の動トルク測定装置。

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