JP2010185827A - Method and device for measuring stress of constan-velocity joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、等速ジョイントを測定対象とした応力測定方法および応力測定装置に関するものである。 The present invention relates to a stress measuring method and a stress measuring device for measuring a constant velocity joint.
等速ジョイントは、ジョイント角が付加されたシャフト間において等速に回転駆動力を伝達できるジョイントとして、車両や産業機械などの駆動系に用いられている。この等速ジョイントを最適設計するためには、回転駆動力を伝達している実用状態において、等速ジョイントを構成するどの部材にどの程度の応力が発生しているかを把握することが求められる。そこで、有限要素法（ＦＥＭ）や境界要素法（ＢＥＭ）などの数値解析により応力分布を求める方法が知られている。また、特開２００６−２００９５３号公報（特許文献１）には、歪みゲージを使用することで、シャフトに加わる応力を測定するものが記載されている。 A constant velocity joint is used in a drive system such as a vehicle or an industrial machine as a joint capable of transmitting a rotational driving force at a constant speed between shafts to which a joint angle is added. In order to optimally design the constant velocity joint, it is required to grasp how much stress is generated in which member constituting the constant velocity joint in a practical state where the rotational driving force is transmitted. Therefore, a method for obtaining a stress distribution by numerical analysis such as a finite element method (FEM) or a boundary element method (BEM) is known. Japanese Patent Laying-Open No. 2006-200953 (Patent Document 1) describes a technique for measuring a stress applied to a shaft by using a strain gauge.
ここで、等速ジョイントは複雑な形状からなる複数の部材から構成され、実用状態では各部材の相互作用により回転駆動力を伝達している。そのため、ＦＥＭ解析などの数値解析において、適切な負荷条件や境界条件を設定することが非常に困難である。よって、数値解析によって求められた応力分布を正しく評価できない場合が多い。また、等速ジョイントは、強い回転駆動力を伝達することがあるために高剛性の部材から構成されていることが多い。そのため、歪みゲージを使用する場合に、測定対象とする部材が高剛性であると歪み量が小さく、十分な結果を得られないことがある。 Here, the constant velocity joint is composed of a plurality of members having complicated shapes, and in a practical state, the rotational driving force is transmitted by the interaction of the members. Therefore, it is very difficult to set appropriate load conditions and boundary conditions in numerical analysis such as FEM analysis. Therefore, there are many cases where the stress distribution obtained by numerical analysis cannot be correctly evaluated. The constant velocity joint is often composed of a highly rigid member because it may transmit a strong rotational driving force. For this reason, when a strain gauge is used, if the member to be measured is highly rigid, the amount of strain is small, and sufficient results may not be obtained.
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、等速ジョイントの最適設計を図るために、等速ジョイントの応力分布を正確に測定することができる等速ジョイントの応力測定方法および応力測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a stress measuring method and stress measuring apparatus for a constant velocity joint capable of accurately measuring the stress distribution of the constant velocity joint in order to optimize the design of the constant velocity joint. The purpose is to provide.
上記の課題を解決するために、請求項１に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、
筒状部を有する外輪と、
シャフトに連結され前記外輪の内側に配置される内側部材と、
前記外輪と前記内側部材との間で回転駆動力を伝達可能な伝達部材と、
を備える等速ジョイントの応力測定方法において、
前記外輪と前記伝達部材との間、および、前記内側部材と前記伝達部材との間で、相互に所定周期で荷重を加え合う荷重付加工程と、
前記荷重付加工程において前記等速ジョイントの温度変動を測定する温度変動測定工程と、
前記温度変動測定工程により得られた前記等速ジョイントの温度変動の分布に基づき、前記等速ジョイントの応力分布を算出する応力分布算出工程と、
を備えることである。
In order to solve the above-described problem, the stress measuring method of the constant velocity joint according to claim 1 is characterized in that:
An outer ring having a tubular portion;
An inner member connected to a shaft and disposed inside the outer ring;
A transmission member capable of transmitting a rotational driving force between the outer ring and the inner member;
In a method for measuring stress of a constant velocity joint comprising:
A load applying step of applying a load to each other at a predetermined period between the outer ring and the transmission member and between the inner member and the transmission member;
A temperature fluctuation measuring step for measuring a temperature fluctuation of the constant velocity joint in the load applying step;
A stress distribution calculating step of calculating a stress distribution of the constant velocity joint based on a distribution of temperature variations of the constant velocity joint obtained by the temperature variation measuring step;
It is to provide.
請求項２に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項１において、
前記荷重付加工程は、前記等速ジョイントにジョイント角を付加し、前記外輪および前記内側部材の何れか一方を固定し、前記外輪および前記内側部材の他方に歳差運動を加える歳差運動工程であることである。
The stress measurement method for the constant velocity joint according to claim 2 is characterized in that in claim 1,
The load adding step is a precession step in which a joint angle is added to the constant velocity joint, one of the outer ring and the inner member is fixed, and a precession is applied to the other of the outer ring and the inner member. That is.
請求項３に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項２において、
前記温度変動測定工程は、前記等速ジョイントの温度変動の信号のうち歳差運動周期に伴う荷重変動周期の周波数帯を抽出して、抽出された信号を前記等速ジョイントの温度変動とすることである。
The characteristic of the stress measurement method of the constant velocity joint according to claim 3 is as follows:
The temperature fluctuation measuring step extracts a frequency band of a load fluctuation period accompanying a precession period from a temperature fluctuation signal of the constant velocity joint, and the extracted signal is used as a temperature fluctuation of the constant velocity joint. It is.
請求項４に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項１において、
前記荷重付加工程は、前記外輪の軸心および前記内側部材の軸心を位置決めし、前記外輪および前記内側部材の何れか一方を固定し、前記外輪および前記内側部材の他方から回転駆動力を繰り返し付加するトルク付加工程であることである。
The stress measurement method for a constant velocity joint according to claim 4 is characterized in that in claim 1,
In the load applying step, the axis of the outer ring and the axis of the inner member are positioned, one of the outer ring and the inner member is fixed, and rotational driving force is repeatedly applied from the other of the outer ring and the inner member. It is a torque addition process to add.
請求項５に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項４において、
前記トルク付加工程は、前記等速ジョイントにジョイント角を付加することである。
The characteristic of the stress measurement method of the constant velocity joint according to claim 5 is as follows:
The torque adding step is to add a joint angle to the constant velocity joint.
請求項６に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項５において、
前記トルク付加工程は、前記外輪の位相を移動させた場合における複数の前記位相のそれぞれに対して、前記外輪および前記内側部材の何れか一方を固定し、前記外輪および前記内側部材の何れか他方から回転駆動力を繰り返し付加することである。
The stress measurement method for the constant velocity joint according to claim 6 is characterized in that in claim 5,
In the torque adding step, either one of the outer ring and the inner member is fixed to each of the plurality of phases when the phase of the outer ring is moved, and one of the outer ring and the inner member is fixed. The rotational driving force is repeatedly applied.
請求項７に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項４〜６のいずれか一項において、
前記温度変動測定工程は、前記等速ジョイントの温度変動の信号のうちトルク付加周期に伴う荷重変動周期の周波数帯を抽出して、抽出された信号を前記等速ジョイントの温度変動とすることである。
The characteristic of the stress measurement method of the constant velocity joint according to claim 7 is as described in any one of claims 4 to 6,
The temperature fluctuation measuring step extracts a frequency band of a load fluctuation period accompanying a torque addition period from a temperature fluctuation signal of the constant velocity joint, and uses the extracted signal as a temperature fluctuation of the constant velocity joint. is there.
請求項８に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項１において、
前記荷重付加工程は、前記外輪の軸心および前記内側部材の軸心を位置決めし、前記外輪および前記内側部材の何れか一方から前記外輪および前記内側部材の他方に向かって回転駆動力を伝達させ、
前記温度変動測定工程は、前記等速ジョイントの周方向に移動する測定点を追従して温度変動を測定することである。
The stress measurement method for the constant velocity joint according to claim 8 is characterized in that in claim 1,
The load adding step positions the shaft center of the outer ring and the shaft center of the inner member, and transmits a rotational driving force from one of the outer ring and the inner member toward the other of the outer ring and the inner member. ,
The temperature variation measuring step is to measure the temperature variation following a measurement point moving in the circumferential direction of the constant velocity joint.
請求項９に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項１〜７のいずれか一項において、
前記荷重付加工程は、前記外輪を固定し、
前記温度変動測定工程は、前記外輪の温度変動を測定することである。
The characteristic of the stress measurement method of the constant velocity joint according to claim 9 is as described in any one of claims 1 to 7,
The load applying step fixes the outer ring,
The temperature fluctuation measuring step is to measure a temperature fluctuation of the outer ring.
請求項１０に係る等速ジョイントの応力測定方法の特徴は、請求項１〜８のいずれか一項において、
前記等速ジョイントは、
内周面に外輪回転軸方向に延びる複数の外輪ボール溝が形成された前記外輪と、
環状部材であり、外周面に内輪軸方向に延びる複数の内輪ボール溝が形成された内輪である前記内側部材と、
それぞれの前記外輪ボール溝およびそれぞれの前記内輪ボール溝に対して周方向に係合する複数のボールからなる前記伝達部材と、
環状に形成され、前記外輪と前記内輪との間に配置され、周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の開口窓部が形成された保持器と、
を備えるボール形等速ジョイントであって、
前記温度変動測定工程は、前記保持器の温度変動を測定することである。
The stress measurement method for a constant velocity joint according to claim 10 is characterized in that in any one of claims 1 to 8,
The constant velocity joint is
The outer ring in which a plurality of outer ring ball grooves extending in the direction of the outer ring rotation axis are formed on the inner peripheral surface;
The inner member which is an annular member and is an inner ring in which a plurality of inner ring ball grooves extending in the inner ring axial direction are formed on the outer peripheral surface;
Each of the outer ring ball grooves and the transmission member including a plurality of balls engaged in a circumferential direction with respect to each of the inner ring ball grooves;
A cage formed in an annular shape, disposed between the outer ring and the inner ring, and formed with a plurality of opening windows that respectively accommodate the balls in the circumferential direction;
A ball-shaped constant velocity joint comprising:
The temperature fluctuation measuring step is to measure a temperature fluctuation of the cage.
上記の課題を解決するために、請求項１１に係る等速ジョイントの応力測定装置の特徴は、
筒状部を有する外輪と、シャフトに連結され前記外輪の内側に配置される内側部材と、前記外輪と前記内側部材との間で回転駆動力を伝達可能な伝達部材と、を備える等速ジョイントの応力測定装置において、
前記等速ジョイントを保持する保持手段と、
前記外輪と前記伝達部材との間、および、前記内側部材と前記伝達部材との間で、相互に所定周期で荷重を加え合わせる荷重付加手段と、
前記等速ジョイントの温度変動を測定する温度変動測定装置と、
前記温度変動測定装置により得られた前記等速ジョイントの温度変動の分布に基づき、前記等速ジョイントの応力分布を算出する応力分布算出部と、
を備えることである。
In order to solve the above problem, the stress measuring device for a constant velocity joint according to claim 11 is characterized in that:
A constant velocity joint comprising: an outer ring having a cylindrical portion; an inner member connected to a shaft and disposed inside the outer ring; and a transmission member capable of transmitting a rotational driving force between the outer ring and the inner member. In the stress measuring device of
Holding means for holding the constant velocity joint;
A load applying means for applying a load to each other at a predetermined period between the outer ring and the transmission member and between the inner member and the transmission member;
A temperature fluctuation measuring device for measuring the temperature fluctuation of the constant velocity joint;
A stress distribution calculating unit that calculates a stress distribution of the constant velocity joint based on a distribution of temperature fluctuations of the constant velocity joint obtained by the temperature fluctuation measuring device;
It is to provide.
請求項１に係る発明によると、応力測定方法は、等速ジョイントを応力測定の対象とし、荷重付加工程と温度変動測定工程と応力分布算出工程とを備える構成となっている。等速ジョイントは、外輪と内側部材との間において、伝達部材を介して回転駆動力を伝達可能な構成となっている。荷重付加工程では、等速ジョイントに所定周期で荷重を加えている。これにより、等速ジョイントに熱弾性効果による温度変動が生じることになる。この熱弾性効果は、物体に断熱的に変形を加えた際に、物体の体積変化によって微小な温度変動が発生する現象である。温度変動測定工程では、例えば、赤外線カメラにより等速ジョイントの温度変動を測定する。そして、応力分布算出工程では、この温度変動の分布に基づき等速ジョイントの応力分布を算出している。 According to the first aspect of the present invention, the stress measurement method uses a constant velocity joint as an object of stress measurement, and includes a load application process, a temperature fluctuation measurement process, and a stress distribution calculation process. The constant velocity joint is configured to be able to transmit the rotational driving force between the outer ring and the inner member via the transmission member. In the load adding step, a load is applied to the constant velocity joint at a predetermined cycle. As a result, temperature fluctuation due to the thermoelastic effect occurs in the constant velocity joint. This thermoelastic effect is a phenomenon in which minute temperature fluctuations occur due to a volume change of an object when the object is adiabatically deformed. In the temperature fluctuation measurement step, for example, the temperature fluctuation of the constant velocity joint is measured by an infrared camera. In the stress distribution calculation step, the stress distribution of the constant velocity joint is calculated based on the distribution of the temperature fluctuation.
ここで、従来、板材などの単一形状からなる試験片の応力分布を、赤外線応力測定によって測定することは公知であった（例えば、特開２００６−２６７０８９号公報）。この測定方法は、試験片に対して直接繰り返し荷重を付加することで、試験片そのものの温度変動を測定するものである。 Heretofore, it has been publicly known to measure the stress distribution of a test piece having a single shape such as a plate material by infrared stress measurement (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-267089). In this measurement method, the temperature variation of the test piece itself is measured by applying a repeated load directly to the test piece.
これに対して、本発明の等速ジョイントの応力測定方法では、荷重付加工程において、応力分布を測定したい対象物である外輪、伝達部材および内側部材に対して、直接繰り返し荷重をかけるのではなく、等速ジョイントの構成部材が相互に荷重をかけ合うことを利用している。具体的には、荷重付加工程において、外輪と伝達部材との間、および、内側部材と伝達部材との間で、相互の所定周期で荷重を加え合うようにしている。 On the other hand, in the stress measurement method for the constant velocity joint of the present invention, in the load adding step, the outer ring, the transmission member, and the inner member, which are the objects whose stress distribution is to be measured, are not directly and repeatedly applied. It is utilized that the components of the constant velocity joint apply loads to each other. Specifically, in the load adding step, loads are applied at predetermined intervals between the outer ring and the transmission member and between the inner member and the transmission member.
等速ジョイントの部材間で相互に荷重をかけ合うことを利用することにより、等速ジョイントに熱弾性効果を利用した応力測定を適用することができる。つまり、本発明は、これまで板材などの単一形状からなる試験片の応力分布を測定していた応力測定を初めて等速ジョイントに適用できることを見出したものである。これにより、複数の部材から構成される等速ジョイントが回転駆動力を伝達している実用状態において、等速ジョイントの応力分布を測定することができる。従って、応力分布に基づいて、等速ジョイントの各部材に必要な強度を適切に求めることができるので、最適な形状や肉厚を設計することができる。また、等速ジョイントの応力分布からＦＥＭ解析などの数値解析を検証することにより、数値解析における負荷条件や境界条件を適切に設定することができる。 By utilizing the mutual load applied between the members of the constant velocity joint, stress measurement using the thermoelastic effect can be applied to the constant velocity joint. That is, the present invention has found that stress measurement, which has so far measured the stress distribution of a test piece having a single shape such as a plate material, can be applied to a constant velocity joint for the first time. Thereby, the stress distribution of the constant velocity joint can be measured in a practical state in which the constant velocity joint composed of a plurality of members transmits the rotational driving force. Therefore, since the strength required for each member of the constant velocity joint can be appropriately obtained based on the stress distribution, the optimum shape and thickness can be designed. Further, by verifying numerical analysis such as FEM analysis from the stress distribution of the constant velocity joint, it is possible to appropriately set the load condition and boundary condition in the numerical analysis.
請求項２に係る発明によると、応力測定方法の荷重付加工程は、ジョイント角を付加した等速ジョイントに歳差運動を加える歳差運動工程である。ジョイント角を付加した等速ジョイントが回転駆動力を伝達している実用状態において、外輪および内側部材の何れか一方を基準とした静止系とする。この時、他方の運動系にある軸は円を描くように、コマの首振り運動や味噌すり運動などとも呼ばれる歳差運動をする。そこで、本発明では、外輪および内側部材の何れか一方を固定し、他方に歳差運動を加える構成としている。これにより、応力測定において、等速ジョイントの実用状態に近い荷重を加えることができる。 According to the invention which concerns on Claim 2, the load addition process of a stress measuring method is a precession process which adds precession to the constant velocity joint which added the joint angle. In a practical state in which the constant velocity joint with the joint angle added transmits the rotational driving force, the stationary system is based on either the outer ring or the inner member. At this time, the axis in the other movement system performs a precession movement called a top swinging movement or a miso-scrubbing movement so as to draw a circle. Therefore, in the present invention, either one of the outer ring and the inner member is fixed, and a precession is applied to the other. Thereby, in stress measurement, a load close to the practical state of the constant velocity joint can be applied.
そして、ボール型等速ジョイントにおいては、歳差運動の際に、ボールが外輪ボール溝または内輪ボール溝に対して溝延伸方向に往復運動する。この往復運動によって、ボールと外輪ボール溝、および、ボールと内輪ボール溝との間で、相互に所定周期で荷重を加え合うこととみなすことができる。また、トリポード型等速ジョイントにおいては、歳差運動の際に、ローラが外輪溝に対して溝延伸方向に往復運動する。さらに、ローラがトリポード軸部に対してトリポード軸部の径方向に往復運動する。これらの往復運動によって、ローラと外輪溝、および、ローラとトリポード軸部との間で、相互に所定周期で荷重を加え合うこととみなすことができる。 In the ball type constant velocity joint, the ball reciprocates in the groove extending direction with respect to the outer ring ball groove or the inner ring ball groove during precession. By this reciprocating motion, it can be considered that a load is applied between the ball and the outer ring ball groove and between the ball and the inner ring ball groove with a predetermined period. In the tripod type constant velocity joint, the roller reciprocates in the groove extending direction with respect to the outer ring groove during precession. Further, the roller reciprocates in the radial direction of the tripod shaft with respect to the tripod shaft. By these reciprocating motions, it can be considered that a load is applied between the roller and the outer ring groove, and between the roller and the tripod shaft portion at a predetermined cycle.
つまり、実際に車両のドライブシャフトなどに等速ジョイントが適用されている状態の荷重を想定した応力測定を行うことができる。よって、この測定結果に基づくことで、等速ジョイントを最適設計することができる。 That is, it is possible to perform stress measurement assuming a load in a state where a constant velocity joint is actually applied to a drive shaft of a vehicle. Therefore, the constant velocity joint can be optimally designed based on this measurement result.
請求項３に係る発明によると、応力測定工程の温度変動測定工程は、温度変動の信号のうち歳差運動周期に伴う荷重変動周期の周波数帯を抽出して、等速ジョイントの温度変動とする構成となっている。例えば、赤外線カメラにより等速ジョイントの温度変動を測定して得られる温度変動の信号には、室温変化による温度変化やノイズなどが含まれることがある。そこで、本発明は、歳差運動工程において等速ジョイントに加えた歳差運動周期に伴う荷重変動周期を求める。荷重変動周期は、等速ジョイントが歳差運動することにより、測定対象とする部材に繰り返し加えられる荷重変動の周期に相当する。例えば、ボール型等速ジョイントの外輪を測定対象とした場合に、歳差運動の一周期の間にボールが外輪ボール溝を溝延伸方向に一往復して外輪に荷重が加えられることになる。よって、等速ジョイントの構成から歳差運動周期に伴う荷重変動周期を求めることができる。そして、温度変動の信号のうち荷重変動周期の周波数帯を抽出することにより、より高精度な応力測定を行うことができる。また、荷重変動周期の周波数帯は、荷重変動周期の周波数を含む適宜帯域の周波数帯である。 According to the invention of claim 3, the temperature variation measurement step of the stress measurement step extracts the frequency band of the load variation cycle accompanying the precession cycle from the temperature variation signal and sets it as the temperature variation of the constant velocity joint. It has a configuration. For example, a temperature variation signal obtained by measuring a temperature variation of a constant velocity joint with an infrared camera may include temperature variation due to room temperature variation, noise, and the like. Therefore, the present invention obtains the load fluctuation period accompanying the precession period applied to the constant velocity joint in the precession process. The load fluctuation period corresponds to a period of load fluctuation that is repeatedly applied to the member to be measured as the constant velocity joint precesses. For example, when the outer ring of a ball-type constant velocity joint is set as a measurement target, a load is applied to the outer ring while the ball reciprocates in the groove extending direction of the outer ring ball groove during one cycle of precession. Therefore, the load fluctuation cycle accompanying the precession motion cycle can be obtained from the configuration of the constant velocity joint. Then, by extracting the frequency band of the load fluctuation period from the temperature fluctuation signal, more accurate stress measurement can be performed. The frequency band of the load fluctuation period is a frequency band of an appropriate band including the frequency of the load fluctuation period.
請求項４に係る発明によると、応力測定方法の荷重付加工程は、軸心を位置決めした等速ジョイントに回転駆動力を繰り返し付加するトルク付加工程である。このトルク付加工程では、まず、外輪の軸心および内側部材の軸心を位置決めして、両部材の位置関係を設定する。そして、外輪および内側部材の何れか一方を回転しないように固定し、他方からトルクを所定周期で繰り返し付加する構成としている。これにより、応力測定は、等速ジョイントを静止させた測定となるため、歳差運動工程と比較して省スペースでの応力測定を行うことができる。また、軸心が位置決めされているため、外輪および内側部材の変位量が僅かである。よって、等速ジョイントにトルクをより高い周波数で付加することができる。上述したように、熱弾性効果による温度変動は微小であるため、一般に繰り返し付加される荷重の周波数は高い方が各部位の温度変動の差を測定し易いとされる。従って、より簡易で高精度な等速ジョイントの応力分布を測定することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the load adding step of the stress measuring method is a torque adding step of repeatedly applying the rotational driving force to the constant velocity joint in which the shaft center is positioned. In this torque application step, first, the axial center of the outer ring and the axial center of the inner member are positioned, and the positional relationship between both members is set. Then, either one of the outer ring and the inner member is fixed so as not to rotate, and torque is repeatedly applied from the other at a predetermined cycle. Thereby, since a stress measurement becomes a measurement which made the constant velocity joint stationary, compared with a precession process, stress measurement can be performed in space saving. Further, since the shaft center is positioned, the amount of displacement of the outer ring and the inner member is small. Therefore, torque can be applied to the constant velocity joint at a higher frequency. As described above, since the temperature fluctuation due to the thermoelastic effect is small, generally, the higher the frequency of the load repeatedly applied, the easier it is to measure the difference in temperature fluctuation of each part. Therefore, the stress distribution of the constant velocity joint can be measured more simply and with high accuracy.
請求項５に係る発明によると、応力測定方法のトルク付加工程において等速ジョイントにジョイント角を付加する構成となっている。例えば、等速ジョイントが車両のドライブシャフトに適用された場合に、等速ジョイントは、常にジョイント角を付加された状態にあることが多い。そこで、トルク付加工程において等速ジョイントにジョイント角を付加することで、等速ジョイントの実用状態に近い荷重を加えることができる。さらに、比較的大きくジョイント角を付加することで、外輪の内側に配置される内側部材の一部を視認できるようになる。これにより、温度変動測定工程において、内側部材の温度変動を測定することができる。 According to the invention which concerns on Claim 5, it becomes the structure which adds a joint angle to a constant velocity joint in the torque addition process of a stress measuring method. For example, when a constant velocity joint is applied to a drive shaft of a vehicle, the constant velocity joint is often in a state where a joint angle is always added. Therefore, by adding a joint angle to the constant velocity joint in the torque adding step, a load close to a practical state of the constant velocity joint can be applied. Further, by adding a relatively large joint angle, a part of the inner member disposed inside the outer ring can be visually recognized. Thereby, the temperature fluctuation of the inner member can be measured in the temperature fluctuation measuring step.
請求項６に係る発明によると、応力測定方法のトルク付加工程において、外輪の位相を移動させ、複数の位相のそれぞれに対して回転駆動力を繰り返し付加する構成となっている。等速ジョイントは、上述したように、伝達部材を介して外輪と内側部材が相互に回転駆動力を伝達するものである。よって、外輪および内側部材は、周方向に亘って伝達部材の一部を保持するための溝や突部などが所定間隔で形成されている。つまり、ジョイント角を付加したトルク付加工程では、例えば、外輪のどの位相に対してジョイント角を付加したかによって、応力測定により得られる結果が異なる。そこで、外輪のある位相に対してジョイント角を付加して応力測定を行った後、トルク付加工程において外輪の位相を移動させ、その位相に対して、外輪および内側部材の何れか一方を固定し、他方から回転駆動力を繰り返し付加して再び応力測定を行う。これを繰り返すことにより、等速ジョイントを構成し位相により形状の異なる部材であってもより確実に応力測定を行うことができる。 According to the invention which concerns on Claim 6, in the torque addition process of a stress measuring method, it has the structure which moves the phase of an outer ring | wheel and repeatedly applies rotational drive force with respect to each of several phases. As described above, the constant velocity joint is such that the outer ring and the inner member transmit the rotational driving force to each other via the transmission member. Therefore, the outer ring and the inner member are formed with grooves, protrusions, and the like for holding a part of the transmission member in the circumferential direction at predetermined intervals. In other words, in the torque adding step in which the joint angle is added, for example, the result obtained by the stress measurement differs depending on which phase of the outer ring is added. Therefore, after measuring the stress by adding a joint angle to a phase of the outer ring, the phase of the outer ring is moved in the torque addition process, and either the outer ring or the inner member is fixed to the phase. Then, stress is measured again by repeatedly applying a rotational driving force from the other side. By repeating this, it is possible to perform the stress measurement more reliably even when the constant velocity joint is configured and the members have different shapes depending on the phases.
請求項７に係る発明によると、応力測定工程の温度変動測定工程は、温度変動の信号のうちトルク付加周期に伴う荷重変動周期の周波数帯を抽出して、等速ジョイントの温度変動とする構成となっている。本発明は、トルク付加工程において等速ジョイントに加えたトルク付加周期に伴う荷重変動周期を求める。荷重変動周期は、等速ジョイントが回転駆動力を繰り返し付加されることにより、測定対象とする部材に周期的に加えられる荷重変動の周期のことである。例えば、ボール型等速ジョイントの外輪を測定対象とした場合に、トルク付加の一周期の間にボールが外輪ボール溝を溝延伸直交方向に一往復して外輪に荷重が加えられることになる。よって、等速ジョイントの構成からトルク付加周期に伴う荷重変動周期を求めることができる。そして、温度変動の信号のうち荷重変動周期の周波数帯を抽出することにより、より高精度な応力測定を行うことができる。また、荷重変動周期の周波数帯は、荷重変動周期の周波数を含む適宜帯域の周波数帯である。 According to the invention of claim 7, the temperature variation measuring step of the stress measuring step is configured to extract the frequency band of the load variation period accompanying the torque addition period from the temperature variation signal, and to make the temperature variation of the constant velocity joint. It has become. The present invention obtains the load fluctuation period accompanying the torque addition period applied to the constant velocity joint in the torque addition step. The load fluctuation period is a period of load fluctuation periodically applied to a member to be measured when a constant velocity joint repeatedly applies a rotational driving force. For example, when the outer ring of a ball type constant velocity joint is set as a measurement target, a load is applied to the outer ring while the ball reciprocates in the outer ring ball groove in a direction perpendicular to the groove extension during one cycle of torque application. Therefore, the load fluctuation period accompanying the torque addition period can be obtained from the configuration of the constant velocity joint. Then, by extracting the frequency band of the load fluctuation period from the temperature fluctuation signal, more accurate stress measurement can be performed. The frequency band of the load fluctuation period is a frequency band of an appropriate band including the frequency of the load fluctuation period.
請求項８に係る発明によると、応力測定方法の荷重付加工程は、軸心を位置決めした等速ジョイントに回転駆動させる構成となっている。そして、温度変動測定工程は、例えば外輪を応力分布の測定対象とし、外輪における測定点を追従して温度変動を測定する。この荷重付加工程は、回転駆動力を伝達している等速ジョイントの実用状態に非常に近い荷重を加えることができる。これにより、応力測定において、より高精度に等速ジョイントの応力分布を測定することができる。また、等速ジョイントに加える負荷を所定の周波数や所定の回転駆動力に設定するために、外輪および内側部材の何れか一方から回転駆動力を付加し、他方には制動力を付加して適宜調整しても良い。このような構成とすることで、実用状態により近い状態にできるので、高精度な応力分布を測定することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the load adding step of the stress measuring method is configured to rotationally drive the constant velocity joint with the axis center positioned. In the temperature fluctuation measurement step, for example, the outer ring is used as a stress distribution measurement target, and the temperature fluctuation is measured by following a measurement point on the outer ring. In this load applying step, a load very close to the practical state of the constant velocity joint transmitting the rotational driving force can be applied. Thereby, in stress measurement, the stress distribution of the constant velocity joint can be measured with higher accuracy. Further, in order to set the load applied to the constant velocity joint to a predetermined frequency or a predetermined rotational driving force, a rotational driving force is applied from either the outer ring or the inner member, and a braking force is applied to the other, as appropriate. You may adjust it. By adopting such a configuration, a state closer to a practical state can be obtained, so that a highly accurate stress distribution can be measured.
請求項９に係る発明によると、等速ジョイントの外輪を固定し、外輪の温度変動を測定する構成となっている。これにより、外輪の応力分布をより正確に測定することができる。外輪は、等速ジョイントにおいて最外に位置する部材の一つで、高剛性に形成されることが多い。そのため、実用状態における応力分布を正確に把握し、十分な強度を確保しつつ薄肉化を図ることは有用である。そこで、固定された外輪を応力分布の測定対象とし、この測定結果に基づき外輪を最適設計することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the outer ring of the constant velocity joint is fixed and the temperature fluctuation of the outer ring is measured. Thereby, the stress distribution of the outer ring can be measured more accurately. The outer ring is one of the outermost members of the constant velocity joint and is often formed with high rigidity. Therefore, it is useful to accurately grasp the stress distribution in a practical state and to reduce the thickness while securing sufficient strength. Therefore, the fixed outer ring can be used as a stress distribution measurement target, and the outer ring can be optimally designed based on the measurement result.
請求項１０に係る発明によると、応力測定方法の温度変動測定工程は、ボール型等速ジョイントの保持器の温度変動を測定する構成となっている。ボール型等速ジョイントは、外輪と、内側部材である内輪と、伝達部材である複数のボールと、保持器とを備える。ボール型等速ジョイントの保持器は、回転駆動力の伝達には直接的には寄与していないが、複数のボールに対して所定の位置にあるように保持している。これにより、ボール型等速ジョイントが回転駆動力を伝達する際には、保持器に応力が発生することになる。そこで、本発明では、保持器の応力分布を測定対象とし、この測定結果に基づき保持器を最適設計することができる。 According to the invention of claim 10, the temperature variation measuring step of the stress measuring method is configured to measure the temperature variation of the cage of the ball type constant velocity joint. The ball type constant velocity joint includes an outer ring, an inner ring that is an inner member, a plurality of balls that are transmission members, and a cage. The cage of the ball type constant velocity joint does not directly contribute to the transmission of the rotational driving force, but holds it so as to be in a predetermined position with respect to a plurality of balls. Thereby, when the ball type constant velocity joint transmits the rotational driving force, stress is generated in the cage. Therefore, in the present invention, the stress distribution of the cage can be measured, and the cage can be optimally designed based on the measurement result.
請求項１１に係る発明によると、応力測定装置は、等速ジョイントを応力測定の対象とし、赤外線映像装置と応力分布算出部とを備える構成となっている。赤外線映像装置は、物体表面から放射される赤外線エネルギ分布を赤外線センサにより計測し、これを温度分布に換算・画像化して表示する装置である。応力分布算出部は、等速ジョイントの温度変動の分布に基づき等速ジョイントの応力分布を算出している。このような構成により、等速ジョイントに熱弾性効果を利用した赤外線応力測定を適用することができる。よって、請求項１と同様の効果を奏する。また、本発明の応力測定方法としての他の特徴部分について、本発明の応力測定装置に同様に適用可能である。そして、この場合における効果についても、上記応力測定方法としての効果と同様の効果を奏する。 According to the invention which concerns on Claim 11, the stress measuring apparatus makes the constant velocity joint the object of stress measurement, and becomes a structure provided with an infrared imaging device and a stress distribution calculation part. An infrared imaging device is a device that measures an infrared energy distribution radiated from the surface of an object by an infrared sensor, converts this into a temperature distribution, converts it into an image, and displays the image. The stress distribution calculation unit calculates the stress distribution of the constant velocity joint based on the temperature fluctuation distribution of the constant velocity joint. With such a configuration, infrared stress measurement using a thermoelastic effect can be applied to a constant velocity joint. Therefore, an effect similar to that of the first aspect is obtained. Further, other characteristic portions as the stress measuring method of the present invention can be similarly applied to the stress measuring apparatus of the present invention. And also about the effect in this case, there exists an effect similar to the effect as said stress measuring method.
以下、本発明の等速ジョイントの応力測定方法および応力測定装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜第一実施形態＞
第一実施形態の応力測定方法および応力測定装置について、図１、図２を参照して説明する。図１は、第一実施形態の等速ジョイント１の軸方向断面図である。図２は、等速ジョイント１の赤外線応力測定を示す模式図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying a constant velocity joint stress measurement method and stress measurement apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First embodiment>
A stress measurement method and a stress measurement apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an axial sectional view of the constant velocity joint 1 of the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing infrared stress measurement of the constant velocity joint 1.
本実施形態の等速ジョイント１は、図１に示すように、固定式ボール型等速ジョイント（一般に「ツェッパ型等速ジョイント」とも称する）であり、外輪１０と、内輪２０（本発明の「内側部材」に相当する）と、ボール３０（本発明の「伝達部材」に相当する）と、保持器４０と、シャフト５０とから構成される。 As shown in FIG. 1, the constant velocity joint 1 of the present embodiment is a fixed ball type constant velocity joint (generally also referred to as “Zepper type constant velocity joint”), and includes an outer ring 10 and an inner ring 20 (“ It is comprised from the ball | bowl 30 (it corresponds to the "transmission member" of this invention), the holder | retainer 40, and the shaft 50.
外輪１０は、カップ状（例えば、有底筒状）に形成されており、一端側が他の動力伝達軸（図示せず）に連結される。さらに、外輪１０の筒状部分の内周面には、外輪軸方向（図１の左右方向）に延びる外輪ボール溝１１が、外輪軸の周方向に等間隔に６本形成されている。各外輪ボール溝１１における外輪軸に直交する断面形状が、ほぼ円弧凹状をなしている。 The outer ring 10 is formed in a cup shape (for example, a bottomed cylindrical shape), and one end side is connected to another power transmission shaft (not shown). Furthermore, six outer ring ball grooves 11 extending in the outer ring axial direction (left-right direction in FIG. 1) are formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the outer ring 10 at equal intervals in the circumferential direction of the outer ring axis. The cross-sectional shape orthogonal to the outer ring axis in each outer ring ball groove 11 is substantially arc-shaped.
内輪２０は、環状からなり、外輪１０の内側に配置されている。この内輪２０の外周面には、内輪軸方向（図１の左右方向）に延びる内輪ボール溝２１が、内輪軸の周方向に等間隔に６本形成されている。各内輪ボール溝２１における内輪軸に直交する断面形状が、ほぼ円弧凹状をなしている。そして、内輪ボール溝２１は、外輪１０に形成される外輪ボール溝１１と同数形成されている。つまり、それぞれの内輪ボール溝２１が、外輪１０のそれぞれの外輪ボール溝１１に対向するように位置する。また、内輪２０の内周面には、内歯スプライン２２が形成されている。この内歯スプライン２２は、後述するシャフト５０の端部に形成された外歯スプライン５１に圧入嵌合される。 The inner ring 20 has an annular shape and is disposed inside the outer ring 10. Six inner ring ball grooves 21 extending in the inner ring axial direction (left-right direction in FIG. 1) are formed on the outer circumferential surface of the inner ring 20 at equal intervals in the circumferential direction of the inner ring axis. The cross-sectional shape orthogonal to the inner ring axis in each inner ring ball groove 21 is substantially arcuate. The same number of inner ring ball grooves 21 as the outer ring ball grooves 11 formed in the outer ring 10 are formed. That is, each inner ring ball groove 21 is positioned to face each outer ring ball groove 11 of the outer ring 10. An inner spline 22 is formed on the inner peripheral surface of the inner ring 20. The internal spline 22 is press-fitted into an external spline 51 formed at the end of a shaft 50 described later.
６個のボール３０は、それぞれ、外輪１０の外輪ボール溝１１および内輪２０の内輪ボール溝２１に配置されている。そして、それぞれのボール３０は、それぞれの外輪ボール溝１１およびそれぞれの内輪ボール溝２１に沿って転動自在であって、それぞれの外輪ボール溝１１およびそれぞれの内輪ボール溝２１に対して周方向（外輪軸回りまたは内輪軸回り）に係合している。従って、ボール３０は、外輪１０と内輪２０との間で回転駆動力を伝達する。 The six balls 30 are respectively disposed in the outer ring ball groove 11 of the outer ring 10 and the inner ring ball groove 21 of the inner ring 20. Each ball 30 is rollable along each outer ring ball groove 11 and each inner ring ball groove 21, and circumferentially (with respect to each outer ring ball groove 11 and each inner ring ball groove 21 ( Engagement around the outer ring axis or around the inner ring axis). Accordingly, the ball 30 transmits a rotational driving force between the outer ring 10 and the inner ring 20.
保持器４０は、環状からなり、外輪１０の内周面と内輪２０の外周面との間に配置されている。保持器４０の内周面は、内輪２０の最外周面にほぼ対応する部分球面凹状に形成されている。また、保持器４０の外周面は、部分球面凸状に形成されている。そして、保持器４０の内周面の球面中心と外周面の球面中心は、ジョイント回転中心に対して、軸方向に等距離だけそれぞれ反対側にオフセットさせている。そして、保持器４０には、周方向に等間隔に６個の開口窓部４１が形成されている。この開口窓部４１は、外輪ボール溝１１および内輪ボール溝２１と同数形成されている。そして、それぞれの開口窓部４１には、ボール３０がそれぞれ挿通されている。つまり、保持器４０は、６個のボール３０を保持している。 The cage 40 has a ring shape and is disposed between the inner peripheral surface of the outer ring 10 and the outer peripheral surface of the inner ring 20. The inner peripheral surface of the cage 40 is formed in a partially spherical concave shape substantially corresponding to the outermost peripheral surface of the inner ring 20. Further, the outer peripheral surface of the cage 40 is formed in a partially spherical convex shape. The spherical center of the inner peripheral surface of the cage 40 and the spherical center of the outer peripheral surface are offset to the opposite sides by an equal distance in the axial direction with respect to the joint rotation center. The retainer 40 is formed with six opening window portions 41 at equal intervals in the circumferential direction. The same number of the opening window portions 41 as the outer ring ball grooves 11 and the inner ring ball grooves 21 are formed. The balls 30 are inserted into the respective opening window portions 41. That is, the holder 40 holds six balls 30.
シャフト５０は、軸状からなり、一端部の外周面において軸方向に延びる外歯スプライン５１が形成されている。本実施形態において、内輪２０およびシャフト５０は、シャフト５０の軸方向に近接するように相対移動し、圧力を加えられて結合される。この時、外歯スプライン５１は、内輪２０に形成された内歯スプライン２２と圧入嵌合される。また、シャフト５０には、他端部において測定対象ではない補助等速ジョイント２が組み付けられている。この補助等速ジョイント２は、シャフト５０と後述する荷重付加部６２を連結し、荷重付加部６２による回転駆動力をシャフト５０へ伝達可能としている。 The shaft 50 has an axial shape, and an external spline 51 extending in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of one end. In the present embodiment, the inner ring 20 and the shaft 50 are moved relative to each other so as to be close to each other in the axial direction of the shaft 50, and are joined by applying pressure. At this time, the external spline 51 is press-fitted to the internal spline 22 formed on the inner ring 20. Further, the auxiliary constant velocity joint 2 that is not a measurement target is assembled to the shaft 50 at the other end. The auxiliary constant velocity joint 2 connects the shaft 50 and a load applying portion 62 described later, and can transmit the rotational driving force by the load adding portion 62 to the shaft 50.
等速ジョイント１は、上述したような構成となっているが、応力測定を行う試験体の表面には黒色塗料が塗布されている。本実施形態では、外輪１０と、内輪２０と、ボール３０と、保持器４０と、シャフト５０の一部と、に合成樹脂などからなる艶消し黒色の塗料が２０〜２５μｍ程度の厚さに塗布されている。これにより、試験体の表面の熱放射率は、約０．９４（黒体を１．００とした場合）となっている。このように熱放射率を高くすることで、熱放射によって放出する熱量を多くすることができるので、試験体の温度変動をより確実に検出することが可能となる。 The constant velocity joint 1 is configured as described above, but a black paint is applied to the surface of the test body for measuring the stress. In this embodiment, a matte black paint made of synthetic resin or the like is applied to the outer ring 10, the inner ring 20, the ball 30, the cage 40, and a part of the shaft 50 to a thickness of about 20 to 25 μm. Has been. Thereby, the thermal emissivity of the surface of the test body is about 0.94 (when the black body is set to 1.00). By increasing the thermal emissivity in this way, it is possible to increase the amount of heat released by thermal radiation, so that it is possible to more reliably detect temperature fluctuations in the specimen.
次に、等速ジョイント１を測定対象とした応力測定装置６０について説明する。応力測定装置６０は、図２に示すように、軸支台６１（本発明の「保持手段」に相当する）と、荷重付加部６２（本発明の「荷重付加手段」に相当する）と、赤外線カメラ６３と、ロックインプロセッサ６４と、応力分布算出部６５と、表示部６６を備える。 Next, the stress measuring device 60 with the constant velocity joint 1 as a measurement target will be described. As shown in FIG. 2, the stress measuring device 60 includes a shaft support 61 (corresponding to the “holding means” of the present invention), a load applying portion 62 (corresponding to the “load adding means” of the present invention), An infrared camera 63, a lock-in processor 64, a stress distribution calculation unit 65, and a display unit 66 are provided.
軸支台６１は、等速ジョイント１の一端である外輪１０をチャックにより把持している。本実施形態では、軸支台６１は、外輪１０を回転しないように固定している。荷重付加部６２は、軸支台６１の軸方向に対向して配置され、補助等速ジョイント２を介して等速ジョイント１の他端であるシャフト５０を保持している。また、荷重付加部６２は、等速ジョイント１の他端を保持した状態で、軸支台６１の軸を中心に旋回可能な駆動装置（不図示）に設置されている。これにより、荷重付加部６２は、軸支台６１に固定された外輪１０に対して、内側部材である内輪２０に歳差運動を加えるように荷重を付加可能となっている。 The shaft support 61 holds the outer ring 10 which is one end of the constant velocity joint 1 with a chuck. In this embodiment, the shaft support 61 fixes the outer ring 10 so as not to rotate. The load adding portion 62 is disposed to face the axial direction of the shaft support 61 and holds the shaft 50 which is the other end of the constant velocity joint 1 via the auxiliary constant velocity joint 2. In addition, the load application unit 62 is installed in a drive device (not shown) that can turn around the axis of the shaft support 61 while holding the other end of the constant velocity joint 1. Thereby, the load addition part 62 can add a load with respect to the outer ring | wheel 10 fixed to the shaft support 61 so that a precession motion may be added to the inner ring | wheel 20 which is an inner member.
赤外線カメラ６３は、物体の表面から放出される赤外線を検出し、赤外線センサにより電気信号に変換し、画像信号として出力する。本実施形態では、赤外線カメラ６３は、応力分布の測定対象である外輪１０に向けて設置されている。ロックインプロセッサ６４は、赤外線カメラ６３により出力された画像信号から、対象とする熱弾性効果による温度変動の波形をロックイン処理する。すなわち、赤外線カメラ６３により出力された画像信号から所定の周波数成分のみを抽出する。具体的には、荷重（応力）変動に同期する画像信号、または、荷重（応力）変動に同期する周波数を含む所定範囲の周波数帯の画像信号のみを抽出する。これにより、Ｓ／Ｎ比を向上させている。これらの赤外線カメラ６３、ロックインプロセッサ６４は、本発明の「温度変動測定装置」に相当するものである。 The infrared camera 63 detects infrared rays emitted from the surface of the object, converts the infrared rays into an electrical signal by the infrared sensor, and outputs it as an image signal. In the present embodiment, the infrared camera 63 is installed toward the outer ring 10 which is a stress distribution measurement target. The lock-in processor 64 performs lock-in processing on the waveform of temperature fluctuation due to the target thermoelastic effect from the image signal output from the infrared camera 63. That is, only a predetermined frequency component is extracted from the image signal output from the infrared camera 63. Specifically, only an image signal synchronized with a load (stress) variation or an image signal in a predetermined frequency band including a frequency synchronized with a load (stress) variation is extracted. Thereby, the S / N ratio is improved. The infrared camera 63 and the lock-in processor 64 correspond to the “temperature fluctuation measuring device” of the present invention.
また、本実施形態において、この荷重変動の周期については、荷重付加部６２による等速ジョイント１への歳差運動周期に伴う荷重変動周期を使用している。歳差運動周期とは、荷重付加部６２が等速ジョイント１に加える歳差運動の周期に相当する。また、荷重変動周期とは、等速ジョイント１の歳差運動に伴い、ボール３０が外輪ボール溝１１を溝延伸方向に往復運動することを周期的な荷重変動とし、この荷重変動の周期に相当するものである。この他に、等速ジョイント１へのトルク付加周期を使用しても良い。さらに、軸支台６１がチャックに連結されたロードセルを有する構成としても良い。ロードセルは、外輪１０を介して等速ジョイント１に加えられた荷重を検出し、検出結果を電気信号として出力する。そして、荷重変動の周期として、ロードセルにより出力される検出荷重の波形周期を使用しても良い。 Further, in this embodiment, the load fluctuation period associated with the precession movement period to the constant velocity joint 1 by the load adding unit 62 is used as the load fluctuation period. The precession period corresponds to the period of precession that the load adding unit 62 applies to the constant velocity joint 1. The load fluctuation cycle is a periodical load fluctuation when the ball 30 reciprocates in the groove extending direction along with the precession of the constant velocity joint 1, and corresponds to this load fluctuation period. To do. In addition to this, a period of torque addition to the constant velocity joint 1 may be used. Further, the shaft support 61 may have a load cell connected to the chuck. The load cell detects a load applied to the constant velocity joint 1 via the outer ring 10 and outputs the detection result as an electric signal. The detected load waveform period output from the load cell may be used as the load fluctuation period.
応力分布算出部６５は、ロックインプロセッサ６４により出力される画像信号から受信する。そして、この画像信号から得られる等速ジョイント１の温度変動の分布に基づき、等速ジョイント１の応力分布を算出する。表示部６６は、この応力分布算出部６５による算出結果をモニタ上に表示する。 The stress distribution calculation unit 65 receives the image signal output from the lock-in processor 64. The stress distribution of the constant velocity joint 1 is calculated based on the temperature fluctuation distribution of the constant velocity joint 1 obtained from the image signal. The display unit 66 displays the calculation result by the stress distribution calculation unit 65 on the monitor.
次に、本発明の応力測定方法について図３〜図５を参照して説明する。図３は、赤外線応力測定における等速ジョイント１の一部を透視した平面図である。図４は、荷重変動と温度変動の関係を示すグラフである。図５は、赤外線応力測定による応力分布図である。 Next, the stress measurement method of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan view of a part of the constant velocity joint 1 in the infrared stress measurement. FIG. 4 is a graph showing the relationship between load variation and temperature variation. FIG. 5 is a stress distribution diagram by infrared stress measurement.
まず、荷重付加工程では、応力測定装置６０の荷重付加部６２が、等速ジョイント１の他端を保持した状態で、軸支台６１の軸を中心に所定周期で旋回する。また、荷重付加部６２は、等速ジョイント１のジョイント角を一定に維持して旋回する。よって、内輪２０は、軸支台６１に固定された外輪１０に対して歳差運動を加える状態となる。ここで、ジョイント角を付加した等速ジョイント１が回転駆動力を伝達している実用状態において、外輪１０を静止系とした場合に、運動系にある内輪２０は歳差運動する。よって、等速ジョイント１は、実用状態と同様に作動することになる。この時、伝達部材であるボール３０は、歳差運動の一周期の間に、外輪１０の外輪ボール溝１１および内輪２０の内輪ボール溝２１を一往復する。つまり、ボール３０は、図３の左右方向に往復運動する。この往復運動の幅は、ジョイント角によって変化するものであり、ジョイント角が大きく付加されるほど大きくなる。 First, in the load application step, the load application unit 62 of the stress measuring device 60 turns around the axis of the shaft support 61 with a predetermined period while holding the other end of the constant velocity joint 1. Further, the load adding part 62 turns while maintaining the joint angle of the constant velocity joint 1 constant. Therefore, the inner ring 20 is in a state of applying precession to the outer ring 10 fixed to the shaft support 61. Here, in a practical state where the constant velocity joint 1 to which the joint angle is added transmits the rotational driving force, when the outer ring 10 is a stationary system, the inner ring 20 in the motion system precesses. Therefore, the constant velocity joint 1 operates in the same manner as in a practical state. At this time, the ball 30 as the transmission member reciprocates once in the outer ring ball groove 11 of the outer ring 10 and the inner ring ball groove 21 of the inner ring 20 during one cycle of precession. That is, the ball 30 reciprocates in the left-right direction in FIG. The width of this reciprocating motion changes depending on the joint angle, and increases as the joint angle is increased.
このように、荷重付加部６２によって等速ジョイント１に加えられた歳差運動により、外輪１０とボール３０との間、および、内輪２０とボール３０との間で、相互に所定周期で荷重を加え合うことになる。この時、内輪２０の歳差運動および外輪１０の荷重変動は、図４のａ１で示すように、一定周期の波形となる。つまり、外輪１０に所定周期で繰り返し加えられる荷重となり、赤外線応力測定における熱弾性効果による温度変動を生じるようになる。上述したように、本実施形態の荷重付加工程は、歳差運動工程に相当する。 As described above, due to the precession applied to the constant velocity joint 1 by the load adding portion 62, a load is applied between the outer ring 10 and the ball 30 and between the inner ring 20 and the ball 30 at a predetermined cycle. They will add up. At this time, the precession movement of the inner ring 20 and the load fluctuation of the outer ring 10 have a waveform with a constant cycle, as indicated by a1 in FIG. That is, the load is repeatedly applied to the outer ring 10 at a predetermined cycle, and temperature fluctuation due to the thermoelastic effect in the infrared stress measurement occurs. As described above, the load application process of this embodiment corresponds to a precession process.
次に、温度変動測定工程では、赤外線カメラ６３が等速ジョイント１の温度変動により表面から放出される赤外線を検出する。検出された外輪１０の温度変動は、赤外線センサにより電気信号に変換され、画像信号として出力される。この画像信号は、室温変化による試験体の温度変化やノイズが含まれるが、図４のａ２で示すように、外輪１０の荷重変動ａ１とおよそ同期した波形を呈する。そこで、ロックインプロセッサ６４により画像信号から熱弾性効果による温度変動の波形をロックイン処理する。ロックインプロセッサ６４は、画像信号のうち荷重変動の周期に同期する周波数帯（荷重変動周期の周波数帯）のみを抽出し、応力分布算出部６５に画像信号を出力する。 Next, in the temperature fluctuation measuring step, the infrared camera 63 detects infrared rays emitted from the surface due to the temperature fluctuation of the constant velocity joint 1. The detected temperature fluctuation of the outer ring 10 is converted into an electric signal by an infrared sensor and output as an image signal. This image signal includes a change in temperature of the specimen due to a change in room temperature and noise, but as shown by a2 in FIG. 4, it exhibits a waveform that is approximately synchronized with the load fluctuation a1 of the outer ring 10. Therefore, the lock-in processor 64 locks in the waveform of temperature fluctuation due to the thermoelastic effect from the image signal. The lock-in processor 64 extracts only the frequency band (frequency band of the load fluctuation period) synchronized with the load fluctuation period from the image signal, and outputs the image signal to the stress distribution calculation unit 65.
最後に、応力分布算出工程では、応力分布算出部６５が、ロックインプロセッサ６４により出力される画像信号から受信する。応力分布算出部６５は、この画像信号から得られる等速ジョイント１の温度変動の分布に基づき、等速ジョイント１の応力分布を算出する。そして、この応力分布の算出結果は、図５に示すように、表示部６６のモニタ上に表示される。図５は、図３と同視点の等速ジョイント１が示され、温度変動が大きい部位ほど淡色で表示されている。つまり、外輪１０は、荷重付加工程による歳差運動により、ボール３０が往復運動する外輪ボール溝１１の外部にあたる部位の温度変動が最大となっていることが分かる。 Finally, in the stress distribution calculation step, the stress distribution calculation unit 65 receives the image signal output from the lock-in processor 64. The stress distribution calculation unit 65 calculates the stress distribution of the constant velocity joint 1 based on the temperature fluctuation distribution of the constant velocity joint 1 obtained from the image signal. And the calculation result of this stress distribution is displayed on the monitor of the display part 66, as shown in FIG. FIG. 5 shows the constant velocity joint 1 having the same viewpoint as that in FIG. 3, and the portion where the temperature variation is large is displayed in a lighter color. In other words, it can be seen that the outer ring 10 has the maximum temperature fluctuation at a portion corresponding to the outside of the outer ring ball groove 11 in which the ball 30 reciprocates due to the precession in the load application process.
外輪１０は、等速ジョイント１において最外に位置する部材の一つで、高剛性に形成されることが多い。そのため、外輪１０に歪みゲージを使用しても歪み量が小さく、十分な結果を得られなかった。これに対し、本発明の応力測定装置６０により、等速ジョイント１に熱弾性効果を利用した赤外線応力測定を初めて適用し、外輪１０を含む等速ジョイント１の応力分布を測定することが可能となった。また、荷重付加工程では、等速ジョイント１に歳差運動を加える工程とすることで、等速ジョイント１の実用状態に近い荷重を加えることができるので、より正確な応力分布を測定することができる。よって、実用状態における応力分布を正確に把握し、十分な強度を確保しつつ薄肉化を図るなど等速ジョイント１を最適に設計することができる。 The outer ring 10 is one of the outermost members in the constant velocity joint 1 and is often formed with high rigidity. For this reason, even when a strain gauge is used for the outer ring 10, the amount of strain is small and sufficient results cannot be obtained. On the other hand, it is possible to measure the stress distribution of the constant velocity joint 1 including the outer ring 10 by applying the infrared stress measurement using the thermoelastic effect to the constant velocity joint 1 for the first time by the stress measuring device 60 of the present invention. became. Further, in the load adding step, by applying precession to the constant velocity joint 1, a load close to the practical state of the constant velocity joint 1 can be applied, so that a more accurate stress distribution can be measured. it can. Therefore, it is possible to optimally design the constant velocity joint 1 such as accurately grasping the stress distribution in a practical state and reducing the thickness while ensuring a sufficient strength.
＜第二実施形態＞
第二実施形態の応力測定方法および応力測定装置について説明する。ここで、第二実施形態の構成は、主に、第一実施形態の荷重付加工程が歳差運動工程であったのに対し、トルク付加工程である点が相違する。また、応力分布の測定対象を保持器４０としている。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
<Second embodiment>
A stress measurement method and a stress measurement device according to the second embodiment will be described. Here, the configuration of the second embodiment is mainly different from the load application process of the first embodiment in that it is a precession process, but a torque addition process. Further, the measurement target of the stress distribution is the cage 40. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Only the differences will be described below.
応力測定装置６０の軸支台６１は、等速ジョイント１の一端である外輪１０を回転しないように固定している。そして、荷重付加部６２は、等速ジョイント１に所定のジョイント角が付加された状態が維持されるように、外輪１０および内輪２０の軸心を位置決めする。これにより、外輪１０と内輪２０の位置関係が設定されるとともに、外輪１０の内側に位置する保持器４０を視認できるように設定される。つまり、保持器４０から放射される赤外線を赤外線カメラ６３により検出可能としている。そして、荷重付加部６２は、補助等速ジョイント２を介して等速ジョイント１を保持し、この保持部に連結されるサーボモータを有する。これにより、荷重付加部６２は、軸支台６１に固定された外輪１０に対して、内側部材である内輪２０から回転駆動力を付加可能となっている。 The shaft support 61 of the stress measuring device 60 fixes the outer ring 10 that is one end of the constant velocity joint 1 so as not to rotate. Then, the load application unit 62 positions the axial centers of the outer ring 10 and the inner ring 20 so that a state where a predetermined joint angle is added to the constant velocity joint 1 is maintained. Thereby, while setting the positional relationship of the outer ring | wheel 10 and the inner ring | wheel 20, it sets so that the holder | retainer 40 located inside the outer ring | wheel 10 can be visually recognized. That is, the infrared ray emitted from the cage 40 can be detected by the infrared camera 63. The load application unit 62 includes a servo motor that holds the constant velocity joint 1 via the auxiliary constant velocity joint 2 and is connected to the holding unit. Thereby, the load addition part 62 can add rotational driving force from the inner ring 20 which is an inner member to the outer ring 10 fixed to the shaft support 61.
本実施形態の荷重付加工程では、荷重付加部６２のサーボモータにより、外輪１０に対して内輪２０から回転駆動力（トルク）が繰り返し付加される。この時、位置決めされた外輪１０の軸心および内輪２０の軸心は維持されている。また、荷重付加部６２のサーボモータによるトルクは、断続的に付加されるものであり、所定周期で変動している。つまり、等速ジョイント１の初期動作を模擬すべく軸心が回転しないように繰り返しトルクを付加していることになる。この時、伝達部材であるボール３０は、トルク付加の一周期の間に、外輪ボール溝１１との接点および内輪ボール溝２１との接点が変位している。つまり、ボール３０は、図３の上下方向に僅かに往復運動する。 In the load application process of the present embodiment, a rotational driving force (torque) is repeatedly applied from the inner ring 20 to the outer ring 10 by the servo motor of the load adding unit 62. At this time, the axial center of the positioned outer ring 10 and the axial center of the inner ring 20 are maintained. Moreover, the torque by the servomotor of the load adding unit 62 is intermittently applied and fluctuates at a predetermined cycle. That is, the torque is repeatedly applied so that the shaft center does not rotate in order to simulate the initial operation of the constant velocity joint 1. At this time, in the ball 30 as the transmission member, the contact with the outer ring ball groove 11 and the contact with the inner ring ball groove 21 are displaced during one cycle of torque application. That is, the ball 30 reciprocates slightly in the vertical direction of FIG.
このように、荷重付加部６２によって等速ジョイント１に繰り返し加えられたトルクにより、外輪１０とボール３０との間、および、内輪２０とボール３０との間で、相互に所定周期で荷重を加え合うことになる。また、等速ジョイント１の保持器４０は、回転駆動力の伝達には直接的には寄与していないが、複数のボール３０に対して所定の位置にあるように保持している。これにより、ボール３０の往復運動の際には、保持器４０に応力が発生している。また、トルクが繰り返し加えられた時、トルク変動および保持器４０の荷重変動は、図４のａ１で示すように、一定周期の波形となる。つまり、保持器４０に所定周期で繰り返し加えられる荷重となり、赤外線応力測定における熱弾性効果による温度変動を生じるようになる。上述したように、本実施形態の荷重付加工程は、トルク付加工程に相当する。 As described above, a load is applied between the outer ring 10 and the ball 30 and between the inner ring 20 and the ball 30 with a predetermined period by the torque repeatedly applied to the constant velocity joint 1 by the load adding unit 62. Will fit. Further, the cage 40 of the constant velocity joint 1 does not directly contribute to the transmission of the rotational driving force, but holds it so as to be in a predetermined position with respect to the plurality of balls 30. Thereby, stress is generated in the cage 40 during the reciprocating motion of the ball 30. Further, when torque is repeatedly applied, the torque fluctuation and the load fluctuation of the cage 40 have a waveform with a constant period, as indicated by a1 in FIG. That is, the load is repeatedly applied to the cage 40 at a predetermined period, and temperature fluctuation due to the thermoelastic effect in the infrared stress measurement occurs. As described above, the load adding process of the present embodiment corresponds to the torque adding process.
そして、第一実施形態と同様に、温度変動測定工程および応力分布算出工程を経ることで、図６に示すように、保持器４０を含む等速ジョイント１の応力分布を測定できる。また、本実施形態において、温度変動測定工程における荷重変動の周期については、荷重付加部６２による等速ジョイント１へのトルク付加周期に伴う荷重変動周期を使用している。トルク付加周期とは、荷重付加部６２が等速ジョイント１に繰り返し加える回転駆動力の周期に相当する。また、荷重変動周期とは、等速ジョイント１のトルク付加に伴い、ボール３０が外輪ボール溝１１を溝延伸直交方向に僅かに往復運動することを周期的な荷重変動とし、この荷重変動の周期に相当するものである。 Then, as in the first embodiment, the stress distribution of the constant velocity joint 1 including the cage 40 can be measured by performing the temperature fluctuation measurement process and the stress distribution calculation process, as shown in FIG. In the present embodiment, the load fluctuation period in the temperature fluctuation measurement step is the load fluctuation period associated with the torque addition period to the constant velocity joint 1 by the load addition unit 62. The torque addition period corresponds to the period of the rotational driving force that the load application unit 62 repeatedly applies to the constant velocity joint 1. In addition, the load fluctuation cycle is defined as a periodic load fluctuation in which the ball 30 slightly reciprocates in the direction perpendicular to the groove extension along with the addition of torque of the constant velocity joint 1. It is equivalent to.
また、本実施形態において、保持器４０を応力分布の測定対象として説明した。その他に、ジョイント角を付加せずに外輪１０を測定対象とした場合には、図７に示すような測定結果を得られる。図６は、ジョイント角を付加した場合の赤外線応力測定による応力分布図である。図７は、ジョイント角を付加しない場合の赤外線応力測定による応力分布図である。図６、図７は、外輪１０を中央に、シャフト５０が各図の左方向に延びている状態の等速ジョイント１が示され、温度変動が大きい部位ほど淡色で表示されている。つまり、外輪１０は、トルク付加工程によってボール３０が往復運動する外輪ボール溝１１の外部にあたる部位の温度変動が最大となっていることが分かる。さらに、保持器４０は、図６において、トルクを伝達するボール３０を保持することにより応力が加わる部位の温度変動が最大となっていることが分かる。 In the present embodiment, the cage 40 has been described as a stress distribution measurement target. In addition, when the outer ring 10 is a measurement target without adding a joint angle, a measurement result as shown in FIG. 7 can be obtained. FIG. 6 is a stress distribution diagram by infrared stress measurement when a joint angle is added. FIG. 7 is a stress distribution diagram obtained by infrared stress measurement when no joint angle is added. 6 and 7 show the constant velocity joint 1 with the outer ring 10 in the center and the shaft 50 extending in the left direction of each figure, and the portion where the temperature fluctuation is large is displayed in a lighter color. In other words, it can be seen that the outer ring 10 has the maximum temperature fluctuation in the portion corresponding to the outside of the outer ring ball groove 11 in which the ball 30 reciprocates by the torque application process. Furthermore, in FIG. 6, it can be seen that the cage 40 has a maximum temperature fluctuation at a portion where stress is applied by holding the ball 30 that transmits torque.
また本実施形態の応力測定は、等速ジョイント１を静止させた測定となるため、第一実施形態の歳差運動工程と比較して省スペースでの応力測定を行うことができる。ここで、赤外線応力測定は、熱弾性効果による温度変動は微小であるため、一般に繰り返し付加される荷重の周波数はある程度高い方が各部位の温度変動の差を測定し易いとされる。しかし、繰り返し荷重を加えることで試験体に振動などが発生し、測定点が変位すると誤差の原因となってしまう。よって、試験体の測定点が変位しないように、荷重の大きさや周期をある程度抑制する必要がある。しかし、本実施形態のトルク付加工程では、外輪１０の軸心および内輪２０の軸心が位置決めされているため、等速ジョイント１を構成する部材の変位量が僅かである。よって、等速ジョイント１にトルクをより高い周波数で付加することができる。従って、より簡易で高精度な等速ジョイント１の応力分布を測定することができる。 Moreover, since the stress measurement of this embodiment becomes the measurement which fixed the constant velocity joint 1, the stress measurement in a space-saving can be performed compared with the precession process of 1st embodiment. Here, in the infrared stress measurement, since the temperature fluctuation due to the thermoelastic effect is minute, it is generally considered that the difference in the temperature fluctuation of each part is easier when the frequency of the repeatedly applied load is higher to some extent. However, when a repeated load is applied, vibration or the like is generated in the specimen, and if the measurement point is displaced, an error is caused. Therefore, it is necessary to suppress the magnitude and cycle of the load to some extent so that the measurement point of the specimen is not displaced. However, in the torque application process of the present embodiment, since the axial center of the outer ring 10 and the axial center of the inner ring 20 are positioned, the amount of displacement of the members constituting the constant velocity joint 1 is slight. Therefore, torque can be applied to the constant velocity joint 1 at a higher frequency. Therefore, the stress distribution of the constant velocity joint 1 can be measured more simply and with high accuracy.
また、図６、図７に示すような等速ジョイント１の応力分布からＦＥＭ解析などの数値解析を検証することにより、数値解析における負荷条件や境界条件を適切に設定することができる。これにより、図８、図９に示すように、それぞれ図６、図７に対応したＦＥＭ解析の結果を得られる。図８は、ジョイント角を付加した場合のＦＥＭ解析による応力分布図である。図９は、ジョイント角を付加しない場合のＦＥＭ解析による応力分布図である。このように、等速ジョイント１の応力分布について、赤外線応力測定と数値解析の結果を相互に検証することにより、多角的な解析が可能となり、より最適な設計が可能となる。 Further, by verifying numerical analysis such as FEM analysis from the stress distribution of the constant velocity joint 1 as shown in FIGS. 6 and 7, it is possible to appropriately set the load condition and boundary condition in the numerical analysis. As a result, as shown in FIGS. 8 and 9, FEM analysis results corresponding to FIGS. 6 and 7 can be obtained. FIG. 8 is a stress distribution diagram by FEM analysis when a joint angle is added. FIG. 9 is a stress distribution diagram by FEM analysis when no joint angle is added. As described above, the stress distribution of the constant velocity joint 1 can be analyzed in various ways by mutually verifying the results of the infrared stress measurement and the numerical analysis, thereby enabling a more optimal design.
＜第一、第二実施形態の変形態様＞
第一、第二実施形態の荷重付加工程において、何れも外輪１０を固定するものとした。これに対して、内輪２０を軸支台６１に固定する構成としても良い。よって、歳差運動工程の場合には、外輪１０は、内輪２０に対して歳差運動を加える状態となる。また、トルク付加工程の場合には、外輪１０は、内輪２０に対して繰り返し回転駆動力を付加する状態となる。このような構成であっても同様の効果を奏する。
<Modification of the first and second embodiments>
In the load application process of the first and second embodiments, the outer ring 10 is fixed. On the other hand, the inner ring 20 may be fixed to the shaft support 61. Therefore, in the precession process, the outer ring 10 is in a state of applying precession to the inner ring 20. Further, in the torque adding step, the outer ring 10 is in a state of repeatedly applying a rotational driving force to the inner ring 20. Even if it is such a structure, there exists the same effect.
また、荷重付加工程において、外輪１０および内輪２０の何れも回転可能に支持し、荷重付加部６２のサーボモータにより、外輪１０および内輪２０の何れか一方から他方に回転駆動力を伝達させる。つまり、等速ジョイント１を一定回転数で回転駆動させる。そして、温度変動測定工程では、例えば外輪１０を応力分布の測定対象とし、外輪１０における測定点を追従して温度変動を測定する構成としても良い。これにより、荷重付加工程は、回転駆動力を伝達している等速ジョイント１の実用状態に非常に近い荷重を加えることができる。これにより、応力測定において、より高精度に等速ジョイント１の応力分布を測定することができる。また、等速ジョイント１に加える負荷を所定の周波数や所定の回転駆動力に設定するために、外輪１０および内輪２０の何れか一方から回転駆動力を付加し、他方には制動力を付加して適宜調整しても良い。このような構成とすることで、実用状態により近い状態にできるので、高精度な応力分布を測定することができる。 In the load application step, both the outer ring 10 and the inner ring 20 are rotatably supported, and a rotational driving force is transmitted from one of the outer ring 10 and the inner ring 20 to the other by the servo motor of the load application unit 62. That is, the constant velocity joint 1 is rotationally driven at a constant rotational speed. In the temperature fluctuation measurement step, for example, the outer ring 10 may be a stress distribution measurement target, and the temperature fluctuation may be measured by following a measurement point on the outer ring 10. Thereby, the load adding step can apply a load very close to the practical state of the constant velocity joint 1 that transmits the rotational driving force. Thereby, in stress measurement, the stress distribution of the constant velocity joint 1 can be measured with higher accuracy. Further, in order to set the load applied to the constant velocity joint 1 to a predetermined frequency or a predetermined rotational driving force, a rotational driving force is applied from either the outer ring 10 or the inner ring 20, and a braking force is applied to the other. May be adjusted as appropriate. By adopting such a configuration, a state closer to a practical state can be obtained, so that a highly accurate stress distribution can be measured.
第二実施形態のトルク付加工程において、さらに、外輪１０の位相を移動させ、複数の位相のそれぞれに対して、等速ジョイント１の応力分布を測定しても良い。等速ジョイント１は、ボール３０を介して外輪１０と内輪２０が相互に回転駆動力を伝達するものである。よって、外輪１０および内輪２０は、周方向に亘って所定間隔で外輪ボール溝１１および内輪ボール溝２１がそれぞれ形成されている。つまり、ジョイント角を付加したトルク付加工程では、例えば、外輪１０のどの位相に対してジョイント角を付加したかによって、応力測定により得られる結果が異なる。そこで、外輪１０のある位相に対してジョイント角を付加して応力測定を行った後、トルク付加工程において外輪１０の位相を所定角度だけ移動させて再び応力測定を行う。これを繰り返すことにより、位相により形状の異なる等速ジョイント１の部材であってもより確実に応力測定を行うことができる。 In the torque application process of the second embodiment, the phase of the outer ring 10 may be further moved, and the stress distribution of the constant velocity joint 1 may be measured for each of a plurality of phases. The constant velocity joint 1 is one in which the outer ring 10 and the inner ring 20 transmit a rotational driving force to each other via a ball 30. Therefore, the outer ring 10 and the inner ring 20 are respectively formed with the outer ring ball groove 11 and the inner ring ball groove 21 at predetermined intervals in the circumferential direction. That is, in the torque addition process in which the joint angle is added, for example, the result obtained by the stress measurement differs depending on which phase of the outer ring 10 the joint angle is added to. Therefore, after measuring the stress by adding a joint angle to a certain phase of the outer ring 10, the stress is measured again by moving the phase of the outer ring 10 by a predetermined angle in the torque adding step. By repeating this, stress measurement can be performed more reliably even for the members of the constant velocity joint 1 having different shapes depending on the phase.
第一、第二実施形態において、等速ジョイント１は、ボール型等速ジョイントとした。これに対して、等速ジョイント１はトリポード型等速ジョイントとしても良い。トリポード型等速ジョイントは、特許文献１の図１のインボード側の等速自在継手３で示されるように、外輪と、トリポードと、ローラと、シャフトとから構成される。各部材の詳細な説明は省略するが、トリポードがボール型等速ジョイントの内側部材である内輪２０に相当し、ローラがボール型等速ジョイントの伝達部材であるボール３０に相当する。このような構成からなるトリポード型等速ジョイントであっても本発明により赤外線応力測定を適用することができ、また同様の効果を得られる。 In the first and second embodiments, the constant velocity joint 1 is a ball type constant velocity joint. On the other hand, the constant velocity joint 1 may be a tripod type constant velocity joint. The tripod type constant velocity joint includes an outer ring, a tripod, a roller, and a shaft, as shown by the constant velocity universal joint 3 on the inboard side in FIG. Although detailed description of each member is omitted, the tripod corresponds to the inner ring 20 which is an inner member of the ball type constant velocity joint, and the roller corresponds to the ball 30 which is a transmission member of the ball type constant velocity joint. Even if it is a tripod type | mold constant velocity joint which consists of such a structure, infrared stress measurement can be applied by this invention, and the same effect is acquired.
１：等速ジョイント、 ２：補助等速ジョイント
１０：外輪、 １１：外輪ボール溝
２０：内輪（内側部材）、 ２１：内輪ボール溝、 ２２：内歯スプライン
３０：ボール（伝達部材）
４０：保持器、 ４１：開口窓部
５０：シャフト、 ５１：外歯スプライン
６０：応力測定装置、 ６１：軸支台、 ６２：荷重付加部、 ６３：赤外線カメラ
６４：ロックインプロセッサ、 ６５：応力分布算出部、 ６６：表示部
1: constant velocity joint, 2: auxiliary constant velocity joint 10: outer ring, 11: outer ring ball groove 20: inner ring (inner member), 21: inner ring ball groove, 22: internal spline 30: ball (transmission member)
40: Cage 41: Opening window 50: Shaft 51: External spline 60: Stress measuring device 61: Shaft support 62: Load application unit 63: Infrared camera 64: Lock-in processor 65: Stress Distribution calculation unit 66: Display unit
Claims (11)
シャフトに連結され前記外輪の内側に配置される内側部材と、
前記外輪と前記内側部材との間で回転駆動力を伝達可能な伝達部材と、
を備える等速ジョイントの応力測定方法において、
前記外輪と前記伝達部材との間、および、前記内側部材と前記伝達部材との間で、相互に所定周期で荷重を加え合う荷重付加工程と、
前記荷重付加工程において前記等速ジョイントの温度変動を測定する温度変動測定工程と、
前記温度変動測定工程により得られた前記等速ジョイントの温度変動の分布に基づき、前記等速ジョイントの応力分布を算出する応力分布算出工程と、
を備えることを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 An outer ring having a tubular portion;
An inner member connected to a shaft and disposed inside the outer ring;
A transmission member capable of transmitting a rotational driving force between the outer ring and the inner member;
In a method for measuring stress of a constant velocity joint comprising:
A load applying step of applying a load to each other at a predetermined period between the outer ring and the transmission member and between the inner member and the transmission member;
A temperature variation measuring step of measuring a temperature variation of the constant velocity joint in the load applying step;
A stress distribution calculating step of calculating a stress distribution of the constant velocity joint based on a distribution of temperature variations of the constant velocity joint obtained by the temperature variation measuring step;
A stress measuring method for a constant velocity joint.
前記荷重付加工程は、前記等速ジョイントにジョイント角を付加し、前記外輪および前記内側部材の何れか一方を固定し、前記外輪および前記内側部材の他方に歳差運動を加える歳差運動工程であることを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In claim 1,
The load adding step is a precession step in which a joint angle is added to the constant velocity joint, one of the outer ring and the inner member is fixed, and a precession is applied to the other of the outer ring and the inner member. A method for measuring stress of a constant velocity joint.
前記温度変動測定工程は、前記等速ジョイントの温度変動の信号のうち歳差運動周期に伴う荷重変動周期の周波数帯を抽出して、抽出された信号を前記等速ジョイントの温度変動とすることを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In claim 2,
The temperature fluctuation measuring step extracts a frequency band of a load fluctuation period accompanying a precession period from a temperature fluctuation signal of the constant velocity joint, and the extracted signal is used as a temperature fluctuation of the constant velocity joint. A stress measuring method for a constant velocity joint.
前記荷重付加工程は、前記外輪の軸心および前記内側部材の軸心を位置決めし、前記外輪および前記内側部材の何れか一方を固定し、前記外輪および前記内側部材の他方から回転駆動力を繰り返し付加するトルク付加工程であることを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In claim 1,
In the load applying step, the axis of the outer ring and the axis of the inner member are positioned, one of the outer ring and the inner member is fixed, and rotational driving force is repeatedly applied from the other of the outer ring and the inner member. A method for measuring stress of a constant velocity joint, which is a torque adding step.
前記トルク付加工程は、前記等速ジョイントにジョイント角を付加することを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In claim 4,
The method for measuring stress in a constant velocity joint, wherein the torque adding step adds a joint angle to the constant velocity joint.
前記トルク付加工程は、前記外輪の位相を移動させた場合における複数の前記位相のそれぞれに対して、前記外輪および前記内側部材の何れか一方を固定し、前記外輪および前記内側部材の他方から回転駆動力を繰り返し付加することを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In claim 5,
The torque adding step fixes one of the outer ring and the inner member to each of the plurality of phases when the phase of the outer ring is moved, and rotates from the other of the outer ring and the inner member. A method for measuring stress in a constant velocity joint, wherein a driving force is repeatedly applied.
前記温度変動測定工程は、前記等速ジョイントの温度変動の信号のうちトルク付加周期に伴う荷重変動周期の周波数帯を抽出して、抽出された信号を前記等速ジョイントの温度変動とすることを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In any one of Claims 4-6,
The temperature fluctuation measuring step is to extract a frequency band of a load fluctuation period accompanying a torque addition period from a temperature fluctuation signal of the constant velocity joint, and to set the extracted signal as a temperature fluctuation of the constant velocity joint. A stress measurement method for a constant velocity joint.
前記荷重付加工程は、前記外輪の軸心および前記内側部材の軸心を位置決めし、前記外輪および前記内側部材の何れか一方から前記外輪および前記内側部材の他方に向かって回転駆動力を伝達させ、
前記温度変動測定工程は、前記等速ジョイントの周方向に移動する測定点を追従して温度変動を測定することを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In claim 1,
The load adding step positions the shaft center of the outer ring and the shaft center of the inner member, and transmits a rotational driving force from one of the outer ring and the inner member toward the other of the outer ring and the inner member. ,
The method for measuring stress in a constant velocity joint, wherein the temperature variation measuring step measures temperature variation following a measurement point moving in a circumferential direction of the constant velocity joint.
前記荷重付加工程は、前記外輪を固定し、
前記温度変動測定工程は、前記外輪の温度変動を測定することを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In any one of Claims 1-7,
The load applying step fixes the outer ring,
The method for measuring stress of a constant velocity joint, wherein the temperature fluctuation measuring step measures temperature fluctuation of the outer ring.
前記等速ジョイントは、
内周面に外輪回転軸方向に延びる複数の外輪ボール溝が形成された前記外輪と、
環状部材に形成され、外周面に内輪軸方向に延びる複数の内輪ボール溝が形成された内輪である前記内側部材と、
それぞれの前記外輪ボール溝およびそれぞれの前記内輪ボール溝に対して周方向に係合する複数のボールからなる前記伝達部材と、
環状からなり、前記外輪と前記内輪との間に配置され、周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の開口窓部が形成された保持器と、
を備えるボール形等速ジョイントであって、
前記温度変動測定工程は、前記保持器の温度変動を測定することを特徴とする等速ジョイントの応力測定方法。 In any one of Claims 1-8,
The constant velocity joint is
The outer ring in which a plurality of outer ring ball grooves extending in the direction of the outer ring rotation axis are formed on the inner peripheral surface;
The inner member which is an inner ring formed in an annular member and formed with a plurality of inner ring ball grooves extending in the inner ring axial direction on the outer peripheral surface;
Each of the outer ring ball grooves and the transmission member including a plurality of balls engaged in a circumferential direction with respect to each of the inner ring ball grooves;
A cage formed of an annular shape, disposed between the outer ring and the inner ring, and formed with a plurality of opening windows that respectively accommodate the balls in the circumferential direction;
A ball-shaped constant velocity joint comprising:
The method for measuring stress of a constant velocity joint, wherein the temperature fluctuation measuring step measures temperature fluctuation of the cage.
前記等速ジョイントを保持する保持手段と、
前記外輪と前記伝達部材との間、および、前記内側部材と前記伝達部材との間で、相互に所定周期で荷重を加え合わせる荷重付加手段と、
前記等速ジョイントの温度変動を測定する温度変動測定装置と、
前記温度変動測定装置により得られた前記等速ジョイントの温度変動の分布に基づき、前記等速ジョイントの応力分布を算出する応力分布算出部と、
を備えることを特徴とする等速ジョイントの応力測定装置。 A constant velocity joint comprising: an outer ring having a tubular portion; an inner member connected to a shaft and disposed inside the outer ring; and a transmission member capable of transmitting a rotational driving force between the outer ring and the inner member. In the stress measuring device of
Holding means for holding the constant velocity joint;
A load applying means for applying a load to each other at a predetermined period between the outer ring and the transmission member and between the inner member and the transmission member;
A temperature fluctuation measuring device for measuring the temperature fluctuation of the constant velocity joint;
A stress distribution calculating unit that calculates a stress distribution of the constant velocity joint based on a distribution of temperature fluctuations of the constant velocity joint obtained by the temperature fluctuation measuring device;
A stress measuring device for a constant velocity joint.
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