JP2012093323A - エンジンのクランク周辺軸受の試験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 試験装置1は、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ2内のピストン3を、コンロッド4を介してクランクシャフト5に連結し、クランクシャフト5をクランクサポート用軸受6により回転自在に支持するクランクモーション機構CMを設け、基台11にハウジング13を介してクランクサポート用軸受6を設置している。クランクシャフト5にモータ17の回転を伝達する回転伝達機構18を設け、コンロッド4とクランクシャフト5の間に介在するコンロッド大端軸受7と、コンロッド4とピストン3のピストンピン8の間に介在するコンロッド小端軸受9と、クランクサポート用軸受6とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とする。
【選択図】 図1
Description
近年、低トルク化の要請から、コンロッド用軸受の転がり化、およびクランクシャフトを支持するクランクサポート用軸受の転がり化が検討されている。
前記「実機エンジンを模した」とは、実機エンジンを細部に至るまで忠実に模したものでものである必要はなく、試験対象とする軸受が用いられる種々の実機エンジンと同程度の大きさのものであれば良い。
なお、回転伝達機構としては、モータに限らず、エンジン、サーボモータ、油圧モータ、エンジンを用いてのファイアイングなども使用可能である。また、これに準じる回転機構であってもよい。
前記クランクモーション機構の上部に、前記シリンダを設けても良い。この場合、クランクモーション機構の下部にシリンダを設けるよりも、広い空間を確保することができる。このため、多種多様な設備を、確保した前記空間に設けることができ、実験の自由度が増す。また、広い空間の有効利用が図れ、設備コストの低減を図ることができる。
前記負荷検出手段はロードセルであっても良い。
前記負荷検出手段は歪ゲージであっても良い。
前記コンロッド大端軸受は、針状ころ軸受からなるものであっても良い。
図1に示すように、この実施形態に係る試験装置1は、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置である。この試験装置1は、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ2内に設けられるピストン3を、コンロッド4を介してクランクシャフト5に連結し、このクランクシャフト5をクランクサポート用軸受6により回転自在に支持するクランクモーション機構CMを設けている。この試験装置1は、コンロッド4およびシリンダ2を中央に配置し、クランクシャフト5を、コンロッド4およびシリンダ2に対し軸方向両側に延びるように配置している。クランクサポート用軸受6は、クランクシャフト5のうち軸方向両側に延びた部分を回転自在に支持している。
試験対象軸受として、コンロッド4とクランクシャフト5の間に介在するコンロッド大端軸受7と、コンロッド4とピストン3のピストンピン8の間に介在するコンロッド小端軸受9と、前記クランクサポート用軸受6のうちの少なくとも一つの軸受を試験対象とする。試験対象軸受を軸受6,7,9のうちの一つの軸受のみとした場合、この一つの試験対象軸受は転がり軸受からなる。試験対象軸受を軸受6,7,9のうち選択された複数の軸受とした場合、この選択された複数の軸受の少なくとも一つは転がり軸受からなり、残りの軸受は滑り軸受、転がり軸受のいずれでも良い。試験対象軸受が滑り軸受のみからなることはない。これら試験対象軸受は、試験装置1に対しそれぞれ着脱可能に設けられている試験対象軸受の交換を行う場合、図1〜3の試験装置1では、クランクモーション機構CM部の各部品を専用工具・油圧プレスにて分解する。但し、クランクサポート軸受の場合はクランクシャフト5も分解する。後述する図4、図6の試験装置は継手右側のクランクモーション機構CM部のみ専用工具・油圧プレスにて分解する。
また、試験対象軸受が試験装置1に対し着脱可能に設けられるため、この試験装置1による試験途中または試験後、試験対象軸受を試験装置1から取り外して、軸受部品の外観検査等を容易に行うことができる。また、軸受構成部品に各種表面処理等を施した試験対象軸受を、順次、試験装置1に装着して試験し、表面処理の耐摩耗性の良否等を評価することができる。
(1).クランクサポート用軸受の負荷検出が難しい。例えば、スリップリングおよび小型回転テレメータ等の測定システムを使用して、クランクサポート軸受の負荷をある程度測定することは可能であるが、このような測定システムを成す装置が高価であった。
(2).実機エンジンにおけるクランクサポート用軸受のレイアウトと、試験装置におけるクランクサポート用軸受のレイアウトとが異なるため、評価条件を設定することが難しい。つまり、第1の実施形態の構造では、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が離れているのに対し、実機エンジンでは、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が近い構成になっている。
(4).第1の実施形態の構造では、クランクサポート用軸受の負荷レベルを検出し、このクランクサポート用軸受にかかる荷重を制御することが困難であった。
図4、図5に示すように、この試験装置1Aにおけるクランクモーション機構CMは、ハウジング22、クランクサポート用軸受6、およびコンロッド4を、一体に取り扱い可能な組立部品としたものである。ケーシング12内に、2個のハウジング分割体22a,22aを含む前記ハウジング22が設置されている。2個のハウジング分割体22a,22aは、それぞれ円筒形状でフランジ部23,23を有し、これらフランジ部23,23を互いに対向させ且つ同心に配置している。
各ハウジング分割体22aに、それぞれ深溝玉軸受からなるクランクサポート用軸受6が設置されている。2個のハウジング分割体22a,22aは、それぞれ軸方向隙間を介して、クランクシャフト5のバランスウェイト5b,5bを覆う。これらバランスウェイト5b,5bは、クランクピン5aにより一体に連結されて、コンロッド4の軸方向両側に配置される。
この例では、クランクサポート用軸受6、およびコンロッド大端軸受7に潤滑剤を供給する通路25,26,27がクランクシャフト5に形成されている。潤滑剤は、ケーシング12外から最終的にクランクシャフト5の通路27、同クランクシャフト5のクランクピン5aに形成された通路25,26を経て、クランクサポート軸受6、コンロッド大端軸受7にそれぞれ供給される。
2…シリンダ
3…ピストン
4…コンロッド
5…クランクシャフト
6…クランクサポート用軸受
7…コンロッド大端軸受
8…ピストンピン
9…コンロッド小端軸受
11…基台
17…モータ
18…回転伝達機構
22…ハウジング
22a…ハウジング分割体
28…継手手段
34…負荷検出手段
CM…クランクモーション機構
Claims (11)
- エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置であって、
実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ内に設けられるピストンを、コンロッドを介してクランクシャフトに連結し、このクランクシャフトをクランクサポート用軸受により回転自在に支持するクランクモーション機構を設け、
前記シリンダを設置した基台にハウジングを介して前記クランクサポート用軸受を設置し、前記クランクシャフトに回転伝達機構を設け、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、前記クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とすることを特徴とするエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。 - 請求項1において、前記コンロッドの軸方向両側に、クランクシャフトのバランスウェイトが配置され、前記ハウジングは、これらバランスウェイトを軸方向隙間を介して覆う2個のハウジング分割体を有し、各ハウジング分割体にクランクサポート用軸受をそれぞれ設置し、前記クランクモーション機構は、前記2個のハウジング分割体、クランクサポート用軸受、およびコンロッドを、一体に取り扱い可能な組立部品としたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項2において、前記クランクモーション機構に設けられるクランクシャフトと、回転伝達機構とを連結する継手手段を設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項2または請求項3において、前記クランクモーション機構の上部に、前記シリンダを設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記クランクサポート軸受が試験対象軸受であって、前記ハウジングに、クランクサポート用軸受が受ける荷重を検出する負荷検出手段を設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項5において、前記負荷検出手段はロードセルであるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項5において、前記負荷検出手段は歪ゲージであるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項7において、前記ハウジングは、円周上等配に配設された複数のリブを有し、これらリブの少なくともいずれか1つに、前記歪ゲージを設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、前記クランクサポート用軸受は、針状ころ軸受または玉軸受からなるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、前記コンロッド大端軸受は、針状ころ軸受からなるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
- 請求項1ないし請求項10のいずれか1項において、前記試験対象軸受が、試験装置に対し着脱可能に設けられるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
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