JP2009204562A - トルク負荷試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置において、供試体に交番トルクを負荷しても、トルクの波形を滑らかに変化させることができるとともに、歯車の耐久性を向上させることができる。
【解決手段】トルク負荷試験装置は、回転用駆動装置（２）により回転駆動されるとともに、駆動軸第一歯車（６）および駆動軸第二歯車（７）を具備する駆動軸（１）と、試験用軸第一歯車（１２）、試験用軸第二歯車（１３）、供試体（１７）が取り付けられる供試体取付部（１８）、および、供試体にトルク負荷を加える供試体用トルク負荷装置（１４）を具備する試験用軸（１１）と、外側軸第一歯車（２２）、外側軸第二歯車（２３）、および、外側軸第二歯車を外側軸第一歯車に対して相対的に回動させてプリトルクを設定するプリトルク設定装置（２４）を具備する外側軸（２１）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、試験用軸に取り付けられた試験対象物である供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置に関する。

従来のトルク負荷試験装置は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来例は、図８に図示されているように、駆動モータ０１で駆動軸０２を回転させている。駆動軸０２には駆動軸第一歯車０３および駆動軸第二歯車０４が設けられており、この歯車０３，０４は、中間歯車０６，０７を介して試験用軸０１１の試験用軸第一歯車０１２および試験用軸第二歯車０１３に噛み合っている。試験用軸０１１には、車両のシャフトや等速ジョイントなどの試験対象物である供試体０１６が取り付けられる。駆動軸０２が稼働すると、上記歯車機構を介して供試体０１６が回転する。また、駆動軸０２は、ロータリーアクチュエータ０１７が設けられており、このロータリーアクチュエータ０１７が駆動軸第一歯車０３に対して駆動軸第二歯車０４を相対的に回動させて、トルクを発生している。このロータリーアクチュエータ０１７のトルクが上記歯車機構を介して、回転している供試体０１６に伝達され、供試体０１６に捩りトルクが負荷される。
特開昭５５−２０４１５号公報

噛み合う歯車は、バックラッシュ（噛み合う歯車同士の歯と歯の間の隙間）を有しているため、駆動モータ０１の回転が伝達される際には、たとえば、駆動軸０２の歯車０３，０４の歯が、図９（ａ）に図示するように、中間歯車０６，０７の進み側の歯に当接しながら、トルクが駆動軸０２から中間歯車０６，０７に伝達される。また、ロータリーアクチュエータ０１７によりトルクが加わると、駆動軸０２の歯車０３，０４の内、一方が中間歯車０６，０７の進み側の歯に当接し、他方が、図９（ｂ）に図示するように中間歯車０６，０７の遅れ側の歯に当接し、中間歯車０６と中間歯車０７とに互いに反対方向のトルクを負荷する。このトルクが試験用軸第一歯車０１２および試験用軸第二歯車０１３に伝達されて、試験用軸０１１の試験用軸第一歯車０１２と試験用軸第二歯車０１３とが互いに反対方向に回転しようとし、試験用軸０１１に取り付けられた供試体０１６に捩りトルクが負荷される。この様にして、ロータリーアクチュエータ０１７からのトルクは、歯車機構０３，０４，０６，０７，０１２，０１３を介して試験用軸０１１に伝達される。

ところで、供試体０１６に、トルクの方向が交互に変わる交番トルクを負荷したい場合がある。この様な場合には、たとえば、中間歯車０６，０７の進み側の歯に当接していた駆動軸０２の一方の歯車０３，０４が、トルクの向きが変わった際に、中間歯車０６，０７の遅れ側の歯に当接する。この当接する歯の切り替わりがトルクの方向が変化する度に発生する。そして、この切り替わりの際に、歯車０３，０４が中間歯車０６，０７の歯と当接しない期間、すなわち、トルクが０の期間が発生し、図８（ｂ）に図示するように、トルクの波形が滑らかではなく、トルクが０の点付近でフラットな部分が生じ歪むことになる。この様に、たとえば、中間歯車０６，０７の進み側の歯に当接していた駆動軸０２の一方の歯車０３，０４が回動して、中間歯車０６，０７の遅れ側の歯に当接するまでに要するギャップ（隙間）が、前述のように、バックラッシュと呼ばれている。そして、この様に、歯車にはバックラッシュがあり、当接する歯の切り替わりが発生すると、前述のように、交番トルクの波形が歪むとともに、当接する歯の切り替わりの際に噛み合っている歯車の歯同士が衝突して衝撃力が加わるため、歯車の耐久性が低下する。

解決しようとする問題点は、この供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置において、供試体に交番トルクを負荷すると、トルクの波形が滑らかではなく歪んでしまうとともに、歯車の耐久性が低い点である。

本発明のトルク負荷試験装置は、供試体（１７）に負荷トルクを加えることができる。このトルク負荷試験装置は、回転用駆動装置（２）により回転駆動されるとともに、駆動軸第一歯車（６）および駆動軸第二歯車（７）を具備する駆動軸（１）と、駆動軸第一歯車と噛み合う試験用軸第一歯車（１２）、駆動軸第二歯車と噛み合う試験用軸第二歯車（１３）、供試体が着脱可能に取り付けられる供試体取付部（１８）、および、この供試体取付部に取り付けられた供試体に負荷トルクを加える供試体用トルク負荷装置（１４）を具備する試験用軸（１１）と、試験用軸第一歯車と噛み合う外側軸第一歯車（２２）、試験用軸第二歯車と噛み合う外側軸第二歯車（２３）、および、外側軸第二歯車を外側軸第一歯車に対して相対的に回動させてプリトルクを設定するプリトルク設定装置（２４）を具備する外側軸（２１）を備えている。そして、駆動軸第一歯車、試験用軸第一歯車、外側軸第一歯車、外側軸の軸心、外側軸第二歯車、試験用軸第二歯車、駆動軸第二歯車および駆動軸の軸心が閉ループ状に配置されている。

また、プリトルク設定装置が、駆動軸に設けられていることがある。
さらに、プリトルク設定装置で、外側軸第一歯車と外側軸第二歯車との相対角度または駆動軸第一歯車と駆動軸第二歯車との相対角度を設定して、前記閉ループの歯車機構の噛み合う歯車の歯同士を密着させ、閉ループの歯車機構のバックラッシュの影響を除去することがある。

また、駆動軸と外側軸との間に試験用軸が２本以上配置されており、隣接する試験用軸は、試験用軸第一歯車同士および試験用軸第二歯車同士が互いに噛み合っていることがある。

そして、プリトルク設定装置が、ケース（３１）ごと回転可能な差動減速機で構成されていることがある。
また、供試体用トルク負荷装置が、トルクの方向が交互に変わる交番トルクを発生することがある。

さらに、供試体取付部に取り付けられた供試体に負荷トルクを加える供試体用トルク負荷装置を、前記駆動軸、試験用軸、外側軸の何れか１つの軸に配備し、駆動軸第一歯車、試験用軸第一歯車、外側軸第一歯車、外側軸の軸心、外側軸第二歯車、試験用軸第二歯車、駆動軸第二歯車および駆動軸の軸心が閉ループ状に配置され、前記閉ループ状の歯車機構の噛み合う歯同士を密着させ、前記閉ループの歯車機構のバックラッシュの影響を除去することがある。

本発明によれば、供試体の取り付けられる試験用軸および、この試験用軸を回転駆動するための駆動軸の他に、外側軸が配置され、この外側軸が、駆動軸および歯車機構で閉ループ状に配置され、駆動軸または外側軸の少なくとも一方にプリトルク設定装置が設けられているので、このプリトルク設定装置で閉ループの歯車機構にプリトルクを設定し、試験用軸に交番トルクが負荷されても、駆動軸および外側軸の捩りトルクが０に成らないようにしている。その結果、バックラッシュの影響を防止することができ、供試体に加わるトルクの波形を滑らかに変化させることができる。

供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置において、供試体に交番トルクを負荷しても、トルクの波形を滑らかに変化させることができるとともに、歯車の耐久性を向上させることができるという目的を、供試体の取り付けられる試験用軸および、この試験用軸を回転駆動するための駆動軸の他に、駆動軸および歯車機構とで閉ループ状に配置される外側軸を設け、この外側軸または駆動軸の少なくとも一方にプリトルク設定装置を設けて、このプリトルク設定装置で閉ループの歯車機構にプリトルクを設定し、閉ループの歯車機構のバックラッシュの影響を除去することで実現した。

次に、本発明におけるトルク負荷試験装置の第１実施例について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は本発明におけるトルク負荷試験装置の第１実施例の概略の概念図の一例である。図２はプリトルク設定後のプリトルク設定装置の概念図の一例である。図３はプリトルク設定前のプリトルク設定装置の概念図である。図４は歯車の歯の噛み合いを説明するための説明図である。図５は試験時のトルクなどを説明するための説明図である。なお、図１および図５は各軸が水平方向に並べられた場合の上側から見た状態で図示され、図２および図３は横側（図１の下側）から見た状態で図示されている。もちろん、各軸が垂直方向に並べられた場合もあることは、いうまでもない。

図１において、駆動軸１は回転用駆動装置である電動モータ２（図中符号：ＭＯＴＯＲ）で回転駆動される。駆動軸１の軸体には、駆動軸第一歯車６および駆動軸第二歯車７が固定して取り付けられており、駆動軸１の軸体と一体となって歯車６，７は回転する。

試験用軸１１は、駆動軸第一歯車６と噛み合う試験用軸第一歯車１２、駆動軸第二歯車７と噛み合う試験用軸第二歯車１３、供試体用トルク負荷装置である油圧式のロータリーアクチュエータ１４（図中符号：Ｒ／Ａ）、トルクセンサ１６（図中符号：Ｔ／Ｃ）、供試体１７（図中符号：Ｔ／Ｐ）が着脱可能に取り付けられる供試体取付部１８を具備している。試験用軸第一歯車１２は筒状の外軸１２ａに固定されている。この外軸１２ａの内部空間を試験用軸１１の軸体（内軸）が貫通しており、試験用軸第一歯車１２は試験用軸１１の軸体に対して回動可能となっている。そして、試験用軸１１の軸体と、外軸１２ａとの端部に、ロータリーアクチュエータ１４が取り付けられている。このロータリーアクチュエータ１４の本体は外軸１２ａに固定され、試験用軸第一歯車１２と一体となって回転する。そして、ロータリーアクチュエータ１４は供給された油圧により、ロータリーアクチュエータ１４の出力軸に連結された試験用軸１１の軸体を外軸１２ａに対して回動させる。供試体１７は一端がトルクセンサ１６などを介してロータリーアクチュエータ１４の出力軸に連結されて一体となって回転し、他端が試験用軸第二歯車１３に連結されて一体となって回転する。この時、試験用軸第一歯車１２および試験用軸第二歯車１３が回転停止または同期回転している（相対的に変位しない）と想定すると、ロータリーアクチュエータ１４の出力軸の回転により、供試体１７に捩りトルクが負荷される。また、試験用軸１１の軸体に設けられたトルクセンサ１６は供試体１７に加わる負荷トルクを検出する。この様に、ロータリーアクチュエータ１４の本体を試験用軸第一歯車１２に同期回転させるとともに、その出力軸を供試体１７の一端に連結し、供試体１７の他端を試験用軸第二歯車１３に同期回転させる。そして、ロータリーアクチュエータ１４に油圧を供給して駆動して、その出力軸を回転させると、供試体１７に捩りトルクが負荷される。

外側軸２１は、試験用軸第一歯車１２と噛み合う外側軸第一歯車２２、試験用軸第二歯車１３と噛み合う外側軸第二歯車２３、および、プリトルク設定装置２４を具備している。外側軸第一歯車２２は筒状の外軸２２ａに固定されている。この外軸２２ａの内部空間を外側軸２１の軸体（内軸）が貫通しており、外側軸第一歯車２２は外側軸２１の軸体に対して回動可能となっている。また、外側軸第二歯車２３は外側軸２１の軸体に固定して取り付けられている。プリトルク設定装置２４は、外側軸第二歯車２３を外側軸第一歯車２２に対して相対的に回動させる。そして、駆動軸第一歯車６、試験用軸第一歯車１２、外側軸第一歯車２２、外側軸２１の軸心、外側軸第二歯車２３、試験用軸第二歯車１３、駆動軸第二歯車７および駆動軸１の軸心が閉ループ状に配置されている。なお、歯車６，７，１２，１３，２２，２３は、はすば歯車や平歯車などの円筒歯車で構成されている。図１中の回転矢印は、電動モータ２による回転方向と各軸の回転方向を示している。もちろん、それぞれ逆回転することも可能である。

図２および図３において、差動機構であるプリトルク設定装置２４は、差動減速機としての遊星歯車機構で構成されており、第一歯車２６、第二歯車２７、第三歯車２８、第四歯車２９、これらの歯車２６〜２９を覆う円筒状のケース３１、ケースフランジ３２、ケース３１から外側に突出する入力軸３３、および、この入力軸３３に設けられた入力軸フランジ３４を具備している。プリトルク設定装置２４の入力軸３３は、ケース３１の他端部（プリトルク設定装置２４の取付部側の端部）からプリトルク設定装置２４の出力軸として突出し、外側軸２１の軸体に連結され、一体となって回転する。円板状の入力軸フランジ３４は入力軸３３に固定されて一体となって回転するとともに、その外周面にスプライン（多数の溝）が形成されている。

第一歯車２６は大歯車で、その軸は筒状をしており、筒状の外側軸第一歯車２２の外軸２２ａに連結され、この外軸２２ａと一体に回転する。また、ケース３１は、外側軸第一歯車２２の外軸２２ａの軸心を中心として回転可能となっている。第二歯車２７は第一歯車２６に噛み合っているとともに、第一歯車２６よりも小径の小歯車である。第三歯車２８は、第二歯車２７および第四歯車２９よりも大径の大歯車であり、第四歯車２９に噛み合っている。そして、第二歯車２７および第三歯車２８は、ケース３１に回転可能に軸受けされた軸体に固定されており、一体となって自転するとともに、ケース３１が回転した際には、外軸２２ａの軸心を中心として公転する。第四歯車２９は小歯車で、入力軸３３に固定され、一体となって回転する。円板状のケースフランジ３２は、ケース３１の端部に設けられ、ケース３１の本体と一体となって回転するとともに、その外周面にスプラインが入力軸フランジ３４と同様に形成されている。

入力軸フランジ３４およびケースフランジ３２に着脱可能に嵌められる筒状のカップリング３６は、内周面にスプラインが形成されている。このカップリング３６が入力軸フランジ３４およびケースフランジ３２に嵌められると、ケースフランジ３２は、入力軸フランジ３４に対して回転不能となり、ケース３１は入力軸３３、外側軸２１の軸体や外側軸第二歯車２３と一体となって回転する。また、ケース３１が入力軸３３と一体となって回転するため、第二歯車２７および第三歯車２８は、ケース３１と一体に公転するが、自転は行わない。そして、公転する第二歯車２７に噛み合っている第一歯車２６は、第二歯車２７の公転に伴って一体となって回転する。その結果、第一歯車２６や外側軸第一歯車２２は、入力軸３３や外側軸２１の軸体と一体となって回転することになる。

また、ケース３１を、トルク負荷試験装置の設置されている設置面に対して回転不能にする固定装置４１が設けられている。固定装置４１がケース３１を固定している状態で、カップリング３６を入力軸フランジ３４およびケースフランジ３２から外し、入力軸３３を回転すると、プリトルク設定装置２４の歯車２６〜２９の歯車機構により、入力軸３３と外側軸第一歯車２２が差動し、入力軸３３の回転角度（すなわち、外側軸第二歯車２３の回転角度）よりも、小さな回転角度で外側軸第一歯車２２が回転する。そのため、外側軸第二歯車２３が外側軸第一歯車２２に対して相対的に角度変位（位相変位）し、プリトルクが設定される。

この様に構成されているトルク負荷試験装置で、車両のシャフトや等速ジョイントなどの供試体１７を回転させながら交番トルクを負荷する試験を行う。
この試験の際には、まず始めに、電動モータ２およびロータリーアクチュエータ１４が停止し、かつ、供試体１７は供試体取付部１８から取り外されている状態にする。そして、図３に図示するように、プリトルク設定装置２４のカップリング３６をケースフランジ３２および入力軸フランジ３４から取り外す。また、固定装置４１をボルト４２で固定し、ケース３１を回転できないように固定する。

ついで、入力軸３３を図４の矢印ｒ１に図示するように、回転して、外側軸第二歯車２３を外側軸第一歯車２２に対して差動すなわち相対的に回動させる。すなわち、入力軸３３の回転に伴って、外側軸第二歯車２３は入力軸３３と同じ矢印ｒ１方向に同一角度回転し、一方、外側軸第一歯車２２は入力軸３３と同じ矢印ｒ１方向に、入力軸３３の回転角度よりも小さな角度回転する。外側軸第二歯車２３の矢印ｒ１方向に回転すると、外側軸第二歯車２３に噛み合う試験用軸第二歯車１３は矢印ｒ２方向に回転する。そして、試験用軸第二歯車１３が矢印ｒ２方向に回転すると、試験用軸第二歯車１３に噛み合う駆動軸第二歯車７は矢印ｒ３方向に回転する。駆動軸第一歯車６は、駆動軸第二歯車７ととともに、駆動軸１に固定されているので、駆動軸第二歯車７と同期して矢印ｒ３方向に回転する。この様にして、駆動軸第一歯車６が矢印ｒ３方向に回転すると、駆動軸第一歯車６に噛み合う試験用軸第一歯車１２は矢印ｒ４方向に回転する。そして、前述のように、外側軸第二歯車２３と外側軸第一歯車２２が差動しているため、歯車機構の噛み合いに存在していた隙間が段々と小さくなり、噛み合う歯車の歯同士が密着し、歯車間のギャップ（バックラッシュ）の影響を除去する。すると、外側軸第二歯車２３と試験用軸第二歯車１３の噛み合い、試験用軸第二歯車１３と駆動軸第二歯車７の噛み合い、駆動軸第一歯車６と試験用軸第一歯車１２の噛み合い、および、試験用軸第一歯車１２と外側軸第一歯車２２の噛み合いは横（図４の下側）から見て各々、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４のようになる。なお、入力軸３３を矢印ｒ１とは逆方向に回転させても、向きは異なるが、バックラッシュを除去することができる。

このバックラッシュの影響が除去された（すなわち、噛み合う歯車の歯同士を密着させた）状態で、さらに、入力軸３３を矢印ｒ１の方向に回転させると、外側軸２１および駆動軸１に捩りトルクであるプリトルクｔ１，ｔ２が発生する。そして、プリトルクｔ１，ｔ２が所望の大きさになると、図２に図示するように、ケースフランジ３２および入力軸フランジ３４にカップリング３６を嵌めて、入力軸フランジ３４がケースフランジ３２に対して相対回動しないように固定する。また、ボルト４２を取り外して固定装置４１の固定を解除し、プリトルク設定装置２４のケース３１を回転可能にする。

ついで、供試体取付部１８に供試体１７を取り付け、試験を行う。
試験の際には、電動モータ２を一定方向（図５においてＲ１方向）に回転し、かつ、ロータリーアクチュエータ１４により交番トルクＴ１を供試体１７に負荷する。

そして、電動モータ２がＲ１方向に回転すると、図５に図示するように、駆動軸１、試験用軸１１および外側軸２１は各々、Ｒ１方向、Ｒ２方向およびＲ３方向に回転する。なお、電動モータ２は、反対方向に回転させることも可能である。

ロータリーアクチュエータ１４の交番トルクを説明する。
ロータリーアクチュエータ１４は、図５に図示するように、試験用軸１１に捩りトルクＴ１を発生させることができる。この捩りトルクＴ１の向きを交互に繰り返し変化させることにより、図５のＡのグラフで図示するように交番トルクを発生させることができる。なお、Ａのグラフは、横軸が経過時間で、縦軸が捩りトルクＴ１のトルク値である。

そして、ロータリーアクチュエータ１４による捩りトルクＴ１は、供試体取付部１８に取り付けられた供試体１７に負荷されるとともに、その反力が、駆動軸１および外側軸２１に捩りトルクＴ２および捩りトルクＴ３として伝達される。したがって、ロータリーアクチュエータ１４により、試験用軸１１に図５のＡのグラフで図示するように捩りトルクＴ１として交番トルクを発生させている際には、駆動軸１には、図５のＢのグラフで図示するように、プリトルクｔ２と、捩りトルクＴ２との合成した捩りトルクが加わる。また、外側軸２１には、図５のＣのグラフで図示するように、プリトルクｔ１と、捩りトルクＴ３との合成した捩りトルクが加わる。なお、Ｂ，Ｃのグラフは、横軸が経過時間で、縦軸が捩りトルクＴ２，Ｔ３のトルク値である。また、プリトルクｔ１，ｔ２は、ロータリーアクチュエータ１４が捩りトルクＴ１を供試体１７に負荷しても、図５のＢ，Ｃのグラフで図示するように、常時、０にならないように設定されている。すなわち、プリトルクｔ１の大きさ（絶対値）は捩りトルクＴ３の大きさ（絶対値）よりも大きく、また、プリトルクｔ２の大きさ（絶対値）は捩りトルクＴ２の大きさ（絶対値）よりも大きくなるように設定する。

この様に、プリトルクｔ１，ｔ２は、ロータリーアクチュエータ１４が捩りトルクＴ１を供試体１７に負荷しても、常時、０にならないように設定されているので、歯車機構の歯の噛み合いは、図４のＫ１〜Ｋ４で図示する状態を常に維持することができ、バックラッシュを確実に防止することができる。

次に、本発明におけるトルク負荷試験装置の第２実施例を説明する。図６は本発明におけるトルク負荷試験装置の第２実施例の概略の概念図の一例である。なお、この第２実施例の説明において、前記第１実施例の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

駆動軸１と外側軸２１との間に配置されていた試験用軸１１が、第１実施例では１本であったが、第２実施例では２本配置されている。隣接する試験用軸第一歯車１２同士および試験用軸第二歯車１３同士は、互いに噛み合っている。実施例２の他の構成や作動は実施例１と略同じである。

この様に、トルク負荷試験装置には、複数の試験用軸１１が設けられており、この各試験用軸１１に供試体１７を取り付けることができる。したがって、１台のトルク負荷試験装置で、複数の供試体１７に任意の交番トルクを負荷する試験を行うことができる。なお、交番トルクは図５のＡ１，Ａ２のグラフで図示するように滑らかな曲線を描き、トルクの波形は歪まない。

次に、本発明におけるトルク負荷試験装置の第３実施例を説明する。図７は本発明におけるトルク負荷試験装置の第３実施例の概略の概念図の一例である。なお、この第３実施例の説明において、前記第１実施例の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

第１実施例では、供試体１７に負荷トルクを負荷する供試体用トルク負荷装置としてのロータリーアクチュエータ１４と、歯車機構にプリトルクを設定するプリトルク設定装置２４とが設けられているが、この第３実施例では、第１実施例のロータリーアクチュエータ１４およびプリトルク設定装置２４に代えて、外側軸２１にロータリーアクチュエータ５１を設けられている。そして、このロータリーアクチュエータ５１は、供試体１７に負荷トルクを負荷する供試体用トルク負荷装置と、歯車機構にプリトルクを設定するプリトルク設定装置との両装置の機能を有している。すなわち、供試体１７が取り付けられていない状態で、ロータリーアクチュエータ５１を稼働して、外側軸第二歯車２３を外側軸第一歯車２２に対して、差動させて、歯車機構にプリトルクｔ１，ｔ２を設定し、その後、供試体１７を取り付けて、ロータリーアクチュエータ５１により供試体１７に負荷トルクである捩りトルクＴ１を負荷する。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）駆動軸の歯車と試験用軸の歯車との間や、試験用軸の歯車と外側軸の歯車との間に、中間歯車を介在させることも可能である。たとえば、試験用軸の歯車を、中間歯車を介在させて駆動軸の歯車と噛み合わせることも可能である。また、中間歯車を介在させずに直接噛み合わせることも可能であることはいうまでもない。（回転数が小さく、低速トルクの大きいモータを採用する。）

（２）プリトルク設定装置は、外側軸第一歯車２２を外側軸第二歯車２３に対して回動させて、プリトルクを設定することができるならば、その構造や形式などは適宜変更可能である。たとえば、油圧式のロータリーアクチュエータ（２４）でも可能である。

（３）プリトルク設定装置は、実施例では外側軸２１に設けられているが、駆動軸１に設けることも可能である。この場合には、駆動軸第一歯車６を駆動軸第二歯車７に対して回動させて、プリトルクを設定する。

（４）ケースフランジ３２と入力軸フランジ３４はカップリング３６でスプライン結合により固定されているが、他の手段たとえばボルトなどで固定することも可能である。ただし、スプライン結合で固定した方が、ズレが生じにくいとともに、細かな角度設定が可能となる。
（５）供試体用トルク負荷装置は、ロータリーアクチュエータ１４で構成されているが、供試体１７にトルクを負荷することができるならば、その構造や形式は適宜変更可能である。

（６）実施例では、供試体を回転しながら交番トルクを負荷しているが、供試体に負荷するトルクは必ずしも交番トルクである必要はなく、一定方向のトルクのみでも可能である。
（７）駆動軸１と外側軸２１との間に配置される試験用軸１１は、実施例では１本または２本であるが、３本以上でも可能である。

（８）ロータリーアクチュエータ１４やプリトルク設定装置２４は、両サイドの歯車の外側に配置されているが、両サイドの歯車の間に配置することも可能である。
（９）回転用駆動装置２は、駆動軸１、試験用軸１１、外側軸２１のいずれに設けてもよい。

（１０）供試体用トルク負荷装置１４は、駆動軸１、試験用軸１１、外側軸２１のいずれに設けてもよい。
（１１）本願の発明はガタを取る技術であり、噛み合う歯車の歯同士を密着させることで、歯車機構のバックラッシュの影響を除去できる。すなわち、回転用駆動装置２の回転始動時の衝撃がなくなるので、歯車機構の耐久性が向上する。
（１２）駆動軸１、試験用軸１１、外側軸２１を回転させないで、供試体１７にトルクを負荷することもできる。

供試体の取り付けられる試験用軸および、この試験用軸を回転駆動するための駆動軸の他に、駆動軸および歯車機構とで閉ループ状に配置される外側軸を設け、この外側軸または駆動軸の少なくとも一方にプリトルク設定装置を設けて、このプリトルク設定装置でプリトルクを設定して、閉ループの歯車機構のバックラッシュの影響を除去している。したがって、供試体に交番トルクを負荷しても、歯車機構の歯車がバックラッシュすることを極力防止することができ、トルクの波形を滑らかに変化させることができるとともに、歯車の耐久性を向上させることができる。そのため、この供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置などに適用することが最適である。

図１は本発明におけるトルク負荷試験装置の第１実施例の概略の概念図の一例である。 図２はプリトルク設定後のプリトルク設定装置の概念図である。 図３はプリトルク設定前のプリトルク設定装置の概念図である。 図４は歯車の歯の噛み合いを説明するための説明図である。 図５は試験時のトルクなどを説明するための説明図である。 図６は本発明におけるトルク負荷試験装置の第２実施例の概略の概念図の一例である。 図７は本発明におけるトルク負荷試験装置の第３実施例の概略の概念図の一例である。 図８は従来例の説明図で、（ａ）が概略図、（ｂ）が供試体に加わるトルクの波形図である。 図９は従来例の歯車の噛み合いの状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 駆動軸
２ 電動モータ（回転用駆動装置）
６ 駆動軸第一歯車
７ 駆動軸第二歯車
１１ 試験用軸
１２ 試験用軸第一歯車
１３ 試験用軸第二歯車
１４ ロータリーアクチュエータ（供試体用トルク負荷装置）
１７ 供試体
１８ 供試体取付部
２１ 外側軸
２２ 外側軸第一歯車
２３ 外側軸第二歯車
２４ プリトルク設定装置
３１ プリトルク設定装置のケース

Claims (7)

1. 供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置において、
   回転用駆動装置により回転駆動されるとともに、駆動軸第一歯車および駆動軸第二歯車を具備する駆動軸と、
   前記駆動軸第一歯車と噛み合う試験用軸第一歯車、駆動軸第二歯車と噛み合う試験用軸第二歯車、供試体が着脱可能に取り付けられる供試体取付部、および、この供試体取付部に取り付けられた供試体に負荷トルクを加える供試体用トルク負荷装置を具備する試験用軸と、
   前記試験用軸第一歯車と噛み合う外側軸第一歯車、試験用軸第二歯車と噛み合う外側軸第二歯車、および、外側軸第二歯車を外側軸第一歯車に対して相対的に回動させてプリトルクを設定するプリトルク設定装置を具備する外側軸とを備え、
   前記駆動軸第一歯車、試験用軸第一歯車、外側軸第一歯車、外側軸の軸心、外側軸第二歯車、試験用軸第二歯車、駆動軸第二歯車および駆動軸の軸心が閉ループ状に配置されていることを特徴とするトルク負荷試験装置。
2. 供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置において、
   回転用駆動装置により回転駆動されるとともに、駆動軸第一歯車、駆動軸第二歯車、および、この駆動軸第二歯車を駆動軸第一歯車に対して相対的に回動させてプリトルクを設定するプリトルク設定装置を具備する駆動軸と、
   前記駆動軸第一歯車と噛み合う試験用軸第一歯車、駆動軸第二歯車と噛み合う試験用軸第二歯車、供試体が着脱可能に取り付けられる供試体取付部、および、この供試体取付部に取り付けられた供試体に負荷トルクを加える供試体用トルク負荷装置を具備する試験用軸と、
   前記試験用軸第一歯車と噛み合う外側軸第一歯車、および、試験用軸第二歯車と噛み合う外側軸第二歯車を具備する外側軸を備え、
   前記駆動軸第一歯車、試験用軸第一歯車、外側軸第一歯車、外側軸の軸心、外側軸第二歯車、試験用軸第二歯車、駆動軸第二歯車および駆動軸の軸心が閉ループ状に配置されていることを特徴とするトルク負荷試験装置。
3. 前記プリトルク設定装置で、外側軸第一歯車または駆動軸第一歯車を外側軸第二歯車または駆動軸第二歯車に対して相対的に回動させて、前記閉ループの歯車機構の噛み合う歯車の歯同士を密着させ、閉ループの歯車機構のバックラッシュの影響を除去することを特徴とする請求項１または２記載のトルク負荷試験装置。
4. 前記駆動軸と外側軸との間に試験用軸が２本以上配置されており、隣接する試験用軸は、試験用軸第一歯車同士および試験用軸第二歯車同士が互いに噛み合っていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項記載のトルク負荷試験装置。
5. 前記プリトルク設定装置が、ケースごと回転可能な差動減速機で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項記載のトルク負荷試験装置。
6. 前記供試体用トルク負荷装置が、トルクの方向が交互に変わる交番トルクを発生することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項記載のトルク負荷試験装置。
7. 供試体に負荷トルクを加えることができるトルク負荷試験装置において、
   駆動軸第一歯車および駆動軸第二歯車を具備する駆動軸と、
   前記駆動軸第一歯車と噛み合う試験用軸第一歯車、駆動軸第二歯車と噛み合う試験用軸第二歯車、および、供試体が着脱可能に取り付けられる供試体取付部を具備する試験用軸と、
   前記試験用軸第一歯車と噛み合う外側軸第一歯車、および、試験用軸第二歯車と噛み合う外側軸第二歯車を具備する外側軸と、
   前記駆動軸、試験用軸および外側軸を回転させる回転用駆動装置とを備え、
   前記供試体取付部に取り付けられた供試体に負荷トルクを加える供試体用トルク負荷装置を、前記駆動軸、試験用軸、外側軸の何れか１つの軸に配備し、
   前記駆動軸第一歯車、試験用軸第一歯車、外側軸第一歯車、外側軸の軸心、外側軸第二歯車、試験用軸第二歯車、駆動軸第二歯車および駆動軸の軸心が閉ループ状に配置され、前記閉ループ状の歯車機構の噛み合う歯同士を密着させ、前記閉ループの歯車機構のバックラッシュの影響を除去することを特徴とするトルク負荷試験装置。

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