JP2015072206A - Load power history confirmation method - Google Patents

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JP2015072206A
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雅也 ▲高▼橋
雅也 ▲高▼橋
Masaya Takahashi
弘昭 牧野
Hiroaki Makino
弘昭 牧野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load power history confirmation method capable of measuring torque easily without requiring a sensor target, a sensor and the like.SOLUTION: Provided is the load power history confirmation method for determining load power excessively applied to a bar-shape object S. Relation between load and displacement on a bar-shaped object S as a product to which load power exceeding elastic limit is inputted, and relation between load and displacement on a bar-shaped object S as an unused product, are compared. Therefore, the load power excessively inputted, is determined.

Description

本発明は、棒状体であるシャフト、例えば等速自在継手用シャフトの過大入力トルク履歴の確認を可能とする負荷力履歴確認方法に関する。   The present invention relates to a load force history confirmation method that enables confirmation of an excessive input torque history of a shaft that is a rod-like body, for example, a constant velocity universal joint shaft.

自動車のエンジンの動力を車輪に伝達するための駆動輪車軸としてのドライブシャフトは、中間シャフトと、この中間シャフトの両軸方向端部に配設される等速自在継手とで構成される。そして、ドライブシャフトは、一方の等速自在継手がディファレンシャルと連結され、他方の等速自在継手が車軸(アスクル)と連結される。すなわち、ドライブシャフトは、エンジンの動力を車輪まで伝える駆動系統に組み込まれ、エンジンの動力が最終的にドライブシャフトによって車輪に伝えられる。   A drive shaft as a drive wheel axle for transmitting the power of an automobile engine to wheels is composed of an intermediate shaft and a constant velocity universal joint disposed at both axial ends of the intermediate shaft. In the drive shaft, one constant velocity universal joint is connected to a differential, and the other constant velocity universal joint is connected to an axle. That is, the drive shaft is incorporated in a drive system that transmits engine power to the wheels, and the engine power is finally transmitted to the wheels by the drive shaft.

このように、自動車に使用されるドライブシャフトの等速自在継手は、自動車の急発進や急加速時等の過大トルクが発生してもこれに十分耐えられる強度が要求される。このため、従来においては、ドライブシャフトに作用する軸トルクを測定する測定方法および測定装置がある(特許文献1)。   Thus, the constant velocity universal joint of a drive shaft used in an automobile is required to have a strength that can sufficiently withstand an excessive torque generated when the automobile is suddenly started or suddenly accelerated. For this reason, conventionally, there is a measuring method and a measuring device for measuring a shaft torque acting on a drive shaft (Patent Document 1).

この特許文献1に記載の測定装置は、等速自在継手の外側継手部材(外輪)に、磁極等の磁気的の検出可能な印(マーク)を付して、各等速自在継手の外側継手部材に対応する位置に、それぞれセンサを配置する。そして、各センサによって、それぞれに対応する印(マーク)を検出する。すなわち、一方(アウトボード側)のセンサの検出パルスと他方(インボード側)のセンサの検出パルス間における回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフトに生じたねじれ角を測定し、このねじれ角を演算して軸トルクを求めるものである。   In the measuring apparatus described in Patent Document 1, a magnetically detectable mark such as a magnetic pole is attached to an outer joint member (outer ring) of a constant velocity universal joint, and the outer joint of each constant velocity universal joint. Sensors are respectively arranged at positions corresponding to the members. And the mark (mark) corresponding to each is detected by each sensor. That is, by measuring the number of pulses of the rotation pulse signal between the detection pulse of one (outboard side) sensor and the detection pulse of the other (inboard side) sensor, the twist angle generated in the drive shaft is measured. This torsion angle is calculated to determine the shaft torque.

特開2007−93452号公報JP 2007-93452 A

前記特許文献1に記載の測定装置では、各等速自在継手の外側継手部材(外輪)に、センサーターゲットとしての印を付設するとともに、このセンサーターゲットから発せられる回転パルス信号を受信するセンサの配置する必要がある、   In the measuring apparatus described in Patent Document 1, a sensor target is provided on the outer joint member (outer ring) of each constant velocity universal joint, and a sensor arrangement for receiving a rotation pulse signal emitted from the sensor target is provided. There is a need to,

このため、前記特許文献1に記載のものでは、部品点数が多く、コスト高となるとともに、組み立て作業時間が大となっていた。   For this reason, in the thing of the said patent document 1, while the number of parts was many and cost became high, the assembly operation time became long.

本発明は、上記課題に鑑みて、センサーターゲットやセンサ等を必要とすることなく、簡易に弾性限度以上の過大に入力されたトルク測定が可能な負荷力履歴確認方法を提供する。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a load force history confirmation method capable of easily measuring an excessively input torque exceeding an elastic limit without requiring a sensor target or a sensor.

本発明の負荷力履歴確認方法は、棒状体に過大に入力された負荷力を求める負荷力履歴確認方法であって、弾性限度を超える負荷力が入力された製品としての棒状体における荷重と変位との関係と、未使用の製品としての棒状体における荷重と変位との関係を比較することによって、過大に入力された負荷力を求めるものである。   The load force history check method of the present invention is a load force history check method for obtaining a load force excessively input to a rod-like body, and the load and displacement in a rod-like body as a product to which a load force exceeding an elastic limit is inputted. Is compared with the relationship between the load and displacement in the rod-shaped body as an unused product, and the excessively input load force is obtained.

本発明の負荷力履歴確認方法によれば、製品としての棒状体に対して弾性限度を超える負荷力を入力(負荷)する。一般的に、材料に対して、弾性限度を超える力、つまり塑性域の力(塑性変形する力)を負荷すると、材料の弾性限度は向上する。すなわち、塑性変形に伴い転位が増殖され、それが不均一な分布となり、互いにもつれ合うことで運動する転位に対する障害となり、それ以上の転位の運動が抑制されるために変形抵抗が増す。したがって、一度、塑性変形を受けてきた材料はその応力範囲で弾性挙動を示し、もとの材料より降伏点(塑性変形開始点)は高まって,塑性変形を起こしにくくなるとともに破断伸びが小さくなって,いわゆるかたい性質を呈する。ここで、降伏点とは、物体に力を加えていったとき、物体の変形が急激に増加し、もとに戻らなくなるときの力の大きさである。   According to the load force history confirmation method of the present invention, a load force exceeding the elastic limit is input (loaded) to a rod-shaped body as a product. Generally, when a force exceeding the elastic limit, that is, a force in the plastic region (a force for plastic deformation) is applied to the material, the elastic limit of the material is improved. That is, dislocations are proliferated with plastic deformation, which is unevenly distributed and becomes an obstacle to dislocations that move by being entangled with each other. Further, since the movement of dislocations is further suppressed, deformation resistance increases. Therefore, once a material has undergone plastic deformation, it exhibits elastic behavior within its stress range, and the yield point (starting point of plastic deformation) is higher than that of the original material, making it less likely to cause plastic deformation and reducing elongation at break. So-called hard properties. Here, the yield point is the magnitude of the force when the deformation of the object suddenly increases and cannot be restored when a force is applied to the object.

このため、弾性限度を超える負荷力が入力された製品としての棒状体における荷重と変位との関係と、未使用の製品としての棒状体における荷重と変位との関係を比較することによって、過大入力トルク(弾性限界を超えた製品へ入力トルク)の履歴の確認が可能となる。   Therefore, by comparing the relationship between the load and displacement of the rod-shaped body as a product to which a load force exceeding the elastic limit is input, and the relationship between the load and displacement of the rod-shaped body as an unused product, an excessive input The history of torque (input torque to products exceeding the elastic limit) can be confirmed.

入力される負荷力は、少なくとも、捩り力、引張力、圧縮力、及び曲げ力のいずれかとすることができる。また、負荷力が静捩り試験機を用いて入力される捩り力であり、荷重が負荷トルクであり、変位が捩れ角度であるものであってもよい。   The input load force can be at least one of torsional force, tensile force, compressive force, and bending force. Further, the load force may be a torsion force input using a static torsion tester, the load may be a load torque, and the displacement may be a twist angle.

棒状体は、等速自在継手に連結される中実シャフトであったり、等速自在継手に連結される中空シャフトであったり、等速自在継手のロングステムであったりする。   The rod-shaped body may be a solid shaft connected to the constant velocity universal joint, a hollow shaft connected to the constant velocity universal joint, or a long stem of the constant velocity universal joint.

本発明の負荷力履歴確認方法によれば、例えば、ドライブシャフトについて確認する場合、実車試験品や市場走行品して使用したシャフトを外し、このシャフト(棒状体)に対して、負荷力を入力すれば、過大力の入力履歴を確認できる。すなわち、センサーターゲットやセンサ等を用いることなく、過大に入力された力を簡易に求めることができる。   According to the load force history confirmation method of the present invention, for example, when confirming a drive shaft, the shaft used as an actual vehicle test product or a market running product is removed, and the load force is input to this shaft (rod-like body). Then, you can check the input history of overpower. That is, an excessively input force can be easily obtained without using a sensor target or a sensor.

棒状体(軸部材)に加わる荷重として、曲げ力、ねじり力、及び軸方向力と、これらの組み合わせがある。このため、この負荷力履歴確認方法では、入力される負荷力は、捩り力、引張力、圧縮力、及び曲げ力のいずれかであればよいので、棒状体(軸部材)に加わる荷重(負荷力)の種類に応じて、過大に負荷された力を求めることができる。   As a load applied to the rod-shaped body (shaft member), there are a bending force, a twisting force, an axial force, and a combination thereof. For this reason, in this load force history confirmation method, the input load force may be any one of torsional force, tensile force, compressive force, and bending force, so the load applied to the rod-shaped body (shaft member) (load) Depending on the type of force), an excessively loaded force can be obtained.

棒状体は、中実シャフトであったり、中空シャフトであったり、ロングステムであったりでき、適用範囲が広く、この負荷力履歴確認方法は汎用性にすぐれる。   The rod-like body can be a solid shaft, a hollow shaft, or a long stem, and has a wide application range, and this load force history confirmation method is excellent in versatility.

本発明の工程簡略ブロック図である。It is a process simplification block diagram of this invention. ドライブシャフトの断面図である。It is sectional drawing of a drive shaft. 前記図2のドライブシャフトの中間シャフトの平面図である。FIG. 3 is a plan view of an intermediate shaft of the drive shaft of FIG. 2. 静捩り試験機の簡略図である。It is a simplified diagram of a static torsion tester. 捩れ角と負荷トルクとの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between a twist angle and load torque. 引張圧縮試験機の簡略図である。It is a simplified diagram of a tensile compression tester. 荷重とひずみとの関係を示し、(a)は新品のグラフ図であり、(b)除荷点を示すグラフ図であり、(c)は再負荷した際のグラフ図である。The relationship between load and strain is shown, (a) is a new graph, (b) is a graph showing an unloading point, and (c) is a graph when re-loaded.

以下本発明の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。この負荷力履歴確認方法は、棒状体Sであるシャフト、例えば等速自在継手用シャフト65(図2及び図3参照)の過大入力トルク履歴の確認するものであり、弾性限度を超える負荷力が入力された製品としての棒状体Sにおける荷重と変位との関係と、未使用の製品としての棒状体Sにおける荷重と変位との関係を比較することになる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. This load force history confirmation method is for confirming an excessive input torque history of a shaft that is a rod-shaped body S, for example, a constant velocity universal joint shaft 65 (see FIGS. 2 and 3). The relationship between the load and displacement in the rod-shaped body S as an input product is compared with the relationship between the load and displacement in the rod-shaped body S as an unused product.

ところで、棒状体Sに引張力等の外力を負荷すれば、図7(a)に示すような応力(σ)とひずみ(ε)との関係になる。すなわち、Y1点(降伏点)までが弾性変形を示し、このY1点を超えると塑性変形域となる。このような棒状体Sに対して、図7(b)に示すように、Y1点を超えてY2点まで負荷してから、除荷した場合において、この除荷した点をCとする。そして、再度このC点から引張力等の外力を、Y1点を超えて、Y2点まで負荷すれば、この棒状体Sは、図7(c)に示すように、降伏点がY2点となっている。すなわち、材料に塑性域の力を負荷すると、材料の弾性限度(降伏点)は向上する。本発明は、この原理を利用するものである。   By the way, when an external force such as a tensile force is applied to the rod-shaped body S, the relationship between stress (σ) and strain (ε) as shown in FIG. That is, elastic deformation occurs up to the Y1 point (yield point), and when this Y1 point is exceeded, a plastic deformation region is obtained. As shown in FIG. 7 (b), when the rod-shaped body S is loaded after exceeding Y1 point to Y2 point and then unloaded, this unloaded point is defined as C. Then, if an external force such as a tensile force is again applied from point C to point Y2 beyond point Y1, this rod-shaped body S has a yield point Y2 as shown in FIG. 7 (c). ing. That is, when a force in the plastic region is applied to the material, the elastic limit (yield point) of the material is improved. The present invention utilizes this principle.

外力を負荷するもの装置としては、図4に示す静捩り試験機1を用いる。すなわち、ここの場合の負荷力として捩り力とする。静捩り試験機1は、基台2と、基台2上に配置される一対の駆動体3,4とを備えたものである。各駆動体3,4は、駆動源としてロータリーアクチュエータ5,6と、このロータリーアクチュエータ5,6の駆動軸に連動連結されるチャック部材7,8とを有する。なお、駆動体4は、試験時の設定により駆動させることも、固定することもできる。   As a device for applying an external force, a static torsion tester 1 shown in FIG. 4 is used. That is, the torsional force is used as the load force in this case. The static torsion tester 1 includes a base 2 and a pair of driving bodies 3 and 4 disposed on the base 2. Each driving body 3, 4 has rotary actuators 5, 6 as a driving source, and chuck members 7, 8 linked to the driving shafts of the rotary actuators 5, 6. The driver 4 can be driven or fixed depending on the setting at the time of the test.

また、基台2上にガイドレール9,10が設けられ、駆動体3,4はガイドレール9,10に沿って、相互に接近・離間することができる。そして、駆動体3には、トルクメータ11が付設されている。   Further, guide rails 9 and 10 are provided on the base 2, and the driving bodies 3 and 4 can approach and separate from each other along the guide rails 9 and 10. A torque meter 11 is attached to the driving body 3.

ところで、ドライブシャフトは、図2に示すように、アウトボード側の固定式等速自在継手T1と、インボード側の摺動式等速自在継手T2と、これら等速自在継手T1、T2に連結されるシャフト(等速自在継手用シャフト)65とを備える。自動車等の車両に組付けた状態で車両の外側となる方をアウトボード側(図面左側)、自動車等の車両に組付けた状態で車両の内側となる方をインボード側(図面右側)という。   As shown in FIG. 2, the drive shaft is connected to the fixed constant velocity universal joint T1 on the outboard side, the sliding constant velocity universal joint T2 on the inboard side, and the constant velocity universal joints T1 and T2. And a shaft (constant velocity universal joint shaft) 65. The side that is outside the vehicle when assembled in a vehicle such as an automobile is the outboard side (left side of the drawing), and the side that is inside the vehicle when assembled in a vehicle such as an automobile is called the inboard side (right side of the drawing). .

固定式等速自在継手T1は、内球面51に複数のトラック溝52が形成された外方部材(外側継手部材)としての外輪53と、外球面54に外輪53のトラック溝52と対をなす複数のトラック溝55が形成された内方部材(内側継手部材)としての内輪56と、外輪53のトラック溝52と内輪56のトラック溝55との間に介在してトルクを伝達する複数のボール57と、外輪53の内球面51と内輪56の外球面54との間に介在してボール57を保持するケージ58とを備えている。   The fixed type constant velocity universal joint T1 is paired with an outer ring 53 as an outer member (outer joint member) in which a plurality of track grooves 52 are formed on an inner spherical surface 51, and a track groove 52 of the outer ring 53 on an outer spherical surface 54. A plurality of balls that transmit torque by being interposed between an inner ring 56 as an inner member (inner joint member) formed with a plurality of track grooves 55, and between a track groove 52 of the outer ring 53 and a track groove 55 of the inner ring 56. 57, and a cage 58 that holds the ball 57 interposed between the inner spherical surface 51 of the outer ring 53 and the outer spherical surface 54 of the inner ring 56.

内輪56はその孔部内径56aとシャフト65の一方の端部の雄スプライン65aが、スプライン嵌合により結合されることで、シャフト65とトルク伝達が可能になる。また、シャフト65の雄スプライン65aには抜け止め用の止め輪60が装着されている。   The inner ring 56 has a hole inner diameter 56a and a male spline 65a at one end of the shaft 65 coupled by spline fitting, so that torque transmission with the shaft 65 becomes possible. Further, a retaining ring 60 for retaining is attached to the male spline 65a of the shaft 65.

外輪53は、マウス部53aとステム部(軸部)53bとからなり、マウス部53aは一端にて開口した椀状で、その内球面51に、軸方向に延びた複数のトラック溝52が円周方向等間隔に形成されている。   The outer ring 53 includes a mouse part 53a and a stem part (shaft part) 53b. The mouse part 53a has a bowl shape opened at one end, and a plurality of track grooves 52 extending in the axial direction are circularly formed on the inner spherical surface 51 thereof. It is formed at equal intervals in the circumferential direction.

マウス部53aの開口部はブーツ70にて覆われている。ブーツ70は、大径部70aと、小径部70bと、大径部70aと小径部70bとを連結する蛇腹部70cとからなる。大径部70aがマウス部53aの開口部に外嵌され、この状態でバンド111が締結され、小径部70bがシャフト65のブーツ装着部65bに外嵌され、この状態でバンド111が締結されている。   The opening of the mouse part 53 a is covered with a boot 70. The boot 70 includes a large diameter portion 70a, a small diameter portion 70b, and a bellows portion 70c that connects the large diameter portion 70a and the small diameter portion 70b. The large-diameter portion 70a is externally fitted to the opening of the mouse portion 53a, and the band 111 is fastened in this state. The small-diameter portion 70b is externally fitted to the boot mounting portion 65b of the shaft 65, and the band 111 is fastened in this state. Yes.

摺動型等速自在継手T2は、円筒状の内径面83aに複数の直線状のトラック溝82を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪83と、球面状の外径面86aに複数の直線状のトラック溝85を軸方向に形成した内側継手部材としての内輪86と、外輪83のトラック溝82と内輪86のトラック溝85との間に介在してトルクを伝達するボール87と、外輪83の内径面と内輪86の外径面との間に介在してボール87を保持するケージ88とを備える。   The sliding type constant velocity universal joint T2 includes an outer ring 83 as an outer joint member in which a plurality of linear track grooves 82 are formed in an axial direction on a cylindrical inner diameter surface 83a, and a plurality of spherical outer diameter surfaces 86a. An inner ring 86 as an inner joint member in which a linear track groove 85 is formed in the axial direction; a ball 87 that is interposed between the track groove 82 of the outer ring 83 and the track groove 85 of the inner ring 86; And a cage 88 that holds the ball 87 interposed between an inner diameter surface of the inner ring 83 and an outer diameter surface of the inner ring 86.

外輪83は、内径面83aに前記トラック溝82が形成されたカップ部90と、このカップ部90の底壁から突設されるステム部91とを備える。内輪86はその孔部内径86bとシャフト65の他の端部の雄スプライン65cがスプライン嵌合により結合されることで、シャフト65とトルク伝達が可能になる。シャフト65の雄スプライン65dには抜け止め用の止め輪61が装着されている。   The outer ring 83 includes a cup portion 90 in which the track groove 82 is formed on the inner diameter surface 83 a and a stem portion 91 that protrudes from the bottom wall of the cup portion 90. The inner ring 86 has a hole inner diameter 86b and a male spline 65c at the other end of the shaft 65 coupled by spline fitting so that torque can be transmitted to the shaft 65. A retaining ring 61 for retaining is attached to the male spline 65d of the shaft 65.

また、カップ部90の開口部はブーツ100にて覆われている。ブーツ100は、大径部100aと、小径部100bと、大径部100aと小径部100bとを連結する蛇腹部100cとからなる。大径部100aがカップ部90の開口部に外嵌され、この状態でバンド111が締結され、小径部100bがシャフト65のブーツ装着部65dに外嵌され、この状態でバンド111が締結されている。   The opening of the cup 90 is covered with the boot 100. The boot 100 includes a large diameter portion 100a, a small diameter portion 100b, and a bellows portion 100c that connects the large diameter portion 100a and the small diameter portion 100b. The large diameter portion 100a is externally fitted to the opening of the cup portion 90, and the band 111 is fastened in this state, and the small diameter portion 100b is externally fitted to the boot mounting portion 65d of the shaft 65, and the band 111 is fastened in this state. Yes.

シャフト65は中実体であって、図3に示すように、シャフト本体92と、このシャフト本体92の両端部に設けられる前記雄スプライン65a、65cとを備える。なお、雄スプライン65a、65cは、本体側から端部側へ向かって拡大するテーパ部93a,93cを介してシャフト本体92に連設される端部大径部に形成される。   As shown in FIG. 3, the shaft 65 is a solid body and includes a shaft main body 92 and the male splines 65 a and 65 c provided at both ends of the shaft main body 92. The male splines 65a and 65c are formed in the large end portion of the end portion that is connected to the shaft main body 92 through tapered portions 93a and 93c that expand from the main body side toward the end portion side.

また、シャフト本体92には、ブーツ装着部65b、65dが形成されるが、この場合、シャフト本体92の雄スプライン65c側に大径部94bを形成し、この大径部94bに周方向溝95bを設けることによって、ブーツ装着部65bを構成している。また、シャフト本体92の雄スプライン65c側に大径部94dを形成し、この大径部94dに周方向溝95dを設けることによって、ブーツ装着部65dを構成している。なお、大径部94b、94dの両端部にはテーパ96b、97b、96d、97dが設けられている。雄スプライン65a、65cにはそれぞれ、止め輪60,61が装着される周方向溝98,99が形成されている。   The shaft main body 92 is formed with boot mounting portions 65b and 65d. In this case, a large diameter portion 94b is formed on the male spline 65c side of the shaft main body 92, and a circumferential groove 95b is formed in the large diameter portion 94b. The boot mounting part 65b is comprised by providing. Further, a large diameter portion 94d is formed on the male spline 65c side of the shaft body 92, and a circumferential groove 95d is provided in the large diameter portion 94d, thereby forming a boot mounting portion 65d. In addition, taper 96b, 97b, 96d, 97d is provided in the both ends of large diameter part 94b, 94d. The male splines 65a and 65c are formed with circumferential grooves 98 and 99 in which the retaining rings 60 and 61 are mounted, respectively.

次に、本発明の負荷力履歴確認方法を図1を用いて説明する。使用品(実車試験品や市場走行品等)のシャフト65を、静捩り試験機1(図4参照)に装着して、このシャフト65に捩り力を付与する(ステップS1)。そして、荷重(負荷)と変位との関係を算出する(ステップS2)。この場合、図5の一点鎖線で示すような波形となる。荷重としては負荷トルク(kN・m)であり、トルクメータで算出でき、変位としては捩れ角であり、ロータリーアクチュエータで算出できる。   Next, the load force history confirmation method of the present invention will be described with reference to FIG. A shaft 65 of a used product (an actual vehicle test product, a market running product, etc.) is mounted on the static torsion tester 1 (see FIG. 4), and a twisting force is applied to the shaft 65 (step S1). Then, the relationship between the load (load) and the displacement is calculated (step S2). In this case, the waveform is as shown by the alternate long and short dash line in FIG. The load is a load torque (kN · m), which can be calculated by a torque meter, and the displacement is a torsion angle, which can be calculated by a rotary actuator.

また、未使用(新品)のシャフト65に対しても、静捩り試験機1に装着して、このシャフト65に捩り力を付与して、荷重(負荷)と変位との関係を算出しておく。この場合、図5の実線で示す波形となる。そして、この未使用のシャフト65における荷重と変位と、使用品であるシャフト65における荷重と変位と、関係を比較する(ステップS3)。   Further, an unused (new) shaft 65 is also mounted on the static torsion tester 1 and a twisting force is applied to the shaft 65 to calculate a relationship between a load (load) and displacement. . In this case, the waveform shown by the solid line in FIG. Then, the relationship between the load and displacement in the unused shaft 65 and the load and displacement in the used shaft 65 are compared (step S3).

図5において、一点鎖線で示される使用品(過大トルク入力品)は捩れ角が15°付近から立ち上がっている。これはグラフ作成時の処理による。同一製品、同一剛性を有するシャフト65であれば、弾性限度トルク内で使用されている限り、新品も中古も同じような負荷トルク線図となり、両者はほぼ一致する。しかし、いったん弾性限度以上のトルクが負荷されてしまうと、降伏により弾性限度が向上し、新品(未使用品)と中古(使用品)の弾性限度は一致せず、両者の負荷トルク線図はずれる。そのため、新品の負荷トルク線図(実線)に合わせるように過大入力トルク品(一点鎖線)を平行移動することで、過大入力トルクを推定することができる。(一点鎖線で示される使用品の負荷トルク線図を15°平行移動させることで、実線で示す新品と一致させることができる。)つまり、過大入力トルク品は新品と比べて、15°捩れており塑性変形しているということが推測できる。また、弾制限度を大きく超えるトルクが負荷された場合、新品と重ね合わさなくても過大入力トルクを推定することができる。この場合、直線域と曲線域の変曲点が過大入力トルクとなる。   In FIG. 5, the used product (excess torque input product) indicated by the alternate long and short dash line has a twist angle rising from around 15 °. This is due to the processing at the time of graph creation. As long as the shaft 65 having the same product and the same rigidity is used within the elastic limit torque, a new load and a used load have similar load torque diagrams, and the two are almost the same. However, once a torque exceeding the elastic limit is applied, the elastic limit is improved by yielding, the elastic limit of the new (unused) and used (used) does not match, and the load torque diagrams of both are off. . Therefore, the excessive input torque can be estimated by moving the excessive input torque product (one-dot chain line) in parallel with the new load torque diagram (solid line). (By shifting the load torque diagram of the product used indicated by the one-dot chain line by 15 ° in parallel, it can be matched with the new product indicated by the solid line.) That is, the excessive input torque product is twisted by 15 ° compared to the new product. It can be inferred that the plastic deformation has occurred. Further, when a torque that greatly exceeds the bullet limit is applied, an excessive input torque can be estimated without overlapping with a new article. In this case, the inflection point between the straight line area and the curve area becomes an excessive input torque.

このため、この図5からわかるように、未使用品(初めて捩り力が負荷されたもの)では、弾性限度(降伏点)がXkN・mであるの対して、使用品では、弾性限度(降伏点)がYkN・mである。このため、使用品には、YkN・mの過大入力トルクが入力されていたことがわかる。すなわち、YkN・mの入力履歴があったことがわかる。なお、使用品の弾性限度がXkN・mであれば、塑性変形域の捩り力が負荷されていなかったことになる。   Therefore, as can be seen from FIG. 5, the elastic limit (yield point) is XkN · m for the unused product (the one to which the torsional force is applied for the first time), whereas the elastic limit (yield) is used for the used product. Point) is YkN · m. For this reason, it can be seen that an excessive input torque of YkN · m was input to the product used. That is, it can be seen that there was an input history of YkN · m. If the elastic limit of the product used is XkN · m, the torsional force in the plastic deformation region was not loaded.

ところで、シャフト65への負荷力は、捩り力に限るものではなく、図6に示す引張圧縮試験機を用いた引張力であっても、圧縮力であってもよい。図6に示す引張圧縮試験機は、クロスヘッド(図示省略の枠体に水平方向に沿って配設された上下動部材)の上部に荷重検出器30(ロードセル)を付設し、この荷重検出器30にシャフト65の上部を把持する上部チャック部材31を連設して、このクロスヘッドから上部チャック部材31を垂下する。また、前記図示省略の枠体を立設した基台(図示省略)上に、シャフトの下部を把持する下部チャック部材32を立設する。   By the way, the load force to the shaft 65 is not limited to the torsional force, and may be a tensile force using a tensile compression tester shown in FIG. 6 or a compressive force. The tensile / compression testing machine shown in FIG. 6 has a load detector 30 (load cell) attached to the top of a cross head (a vertical movement member disposed in a horizontal direction on a frame not shown). The upper chuck member 31 that grips the upper portion of the shaft 65 is connected to 30 and the upper chuck member 31 is suspended from the cross head. Further, a lower chuck member 32 that holds the lower portion of the shaft is erected on a base (not shown) on which a frame body (not shown) is erected.

クロスヘッドは、例えば、前記枠体に配置されたねじ軸を図示省略のモータで駆動させることによって上下動する。この場合、クロスヘッドが上昇すれば、シャフト65に対して引張力が付与され、クロスヘッドが下降すれば、シャフト65に対して圧縮力が付与される。   For example, the cross head moves up and down by driving a screw shaft arranged on the frame with a motor (not shown). In this case, if the cross head is raised, a tensile force is applied to the shaft 65, and if the cross head is lowered, a compressive force is applied to the shaft 65.

そして、シャフト65に直接的に取付られた変位計33によって、変位量が検出され、ロードセル30によって荷重が検出される。なお、変位量としては、クロスヘッドの上下動量によって検出するものであってもよい。このため、負荷力が引張力であれば、未使用のシャフトにおける荷重(引張荷重)と変位と、使用品であるシャフト65における荷重(引張荷重)と変位との関係を比較することによって、過大引張力の入力履歴を確認できる。また、負荷力が圧縮力であれば、未使用のシャフト65における荷重(圧縮荷重)と変位と、使用品であるシャフト65における荷重(圧縮荷重)と変位との関係を比較することによって、過大圧縮力の入力履歴を確認できる。   The displacement amount is detected by the displacement meter 33 directly attached to the shaft 65, and the load is detected by the load cell 30. The displacement amount may be detected by the amount of vertical movement of the cross head. For this reason, if the load force is a tensile force, it is excessive by comparing the relationship between the load (tensile load) and displacement in the unused shaft and the load (tensile load) and displacement in the shaft 65 that is a used product. You can check the input history of tensile force. If the load force is a compressive force, it is excessive by comparing the relationship between the load (compression load) and displacement in the unused shaft 65 and the load (compression load) and displacement in the used shaft 65. You can check the input history of compression force.

シャフト65への負荷力として、捩り力、引張力、及び圧縮力以外に曲げ力の場合もある。この曲げ力の場合、曲げ試験機を用いることができる。曲げ試験とは、曲げ荷重を受ける材料の挙動を測定する試験であり、試験片を2本の支持棒で支え、中央に荷重をかけるものであり、応力−ひずみ線図を形成することができる。   The load force on the shaft 65 may be a bending force in addition to a twisting force, a tensile force, and a compressive force. In the case of this bending force, a bending tester can be used. A bending test is a test that measures the behavior of a material subjected to a bending load. The test piece is supported by two support rods and a load is applied to the center, and a stress-strain diagram can be formed. .

このため、使用のシャフトにおける荷重(曲げ荷重)と変位と、使用品であるシャフトにおける荷重(曲げ荷重)と変位との関係を比較することによって、過大曲げ荷重力の入力履歴を確認できる。   For this reason, the input history of the excessive bending load force can be confirmed by comparing the relationship between the load (bending load) and displacement in the used shaft and the load (bending load) and displacement in the used shaft.

ところで、この実施形態ではシャフト65として、中実シャフトであったが、中空シャフトであってもよい。   By the way, in this embodiment, the shaft 65 is a solid shaft, but may be a hollow shaft.

また、等速自在継手の外側継手部材として、長寸の軸部(ロングステム)を有するものを用いる場合がある。左右のドライブシャフトの長さを等しくするために、片側のドライブシャフトのインボード側外側継手部材をロングステムにし、このロングステムが転がり軸受によって回転支持される。ロングステムの長さは、車種により異なるが、概ね300〜400mm程度である。そこで、このロングステムを、本願発明の棒状体(シャフト)とし、このロングステムの負荷力履歴確認するものであってもよい。   In addition, a member having a long shaft portion (long stem) may be used as an outer joint member of the constant velocity universal joint. In order to make the lengths of the left and right drive shafts equal, the inboard side outer joint member of the drive shaft on one side is made a long stem, and this long stem is rotatably supported by a rolling bearing. The length of the long stem varies depending on the vehicle type, but is approximately 300 to 400 mm. Therefore, this long stem may be a rod-shaped body (shaft) of the present invention, and the load force history of this long stem may be confirmed.

本発明の負荷力履歴確認方法では、例えば、ドライブシャフトについて確認する場合、実車試験品や市場走行品して使用したシャフトを外し、このシャフト(棒状体)に対して、負荷力を入力すれば、過大力の入力履歴を確認できる。すなわち、センサーターゲットやセンサ等を用いることなく、過大に入力された力を簡易に求めることができる。   In the load force history confirmation method of the present invention, for example, when confirming a drive shaft, the shaft used as an actual vehicle test product or a market running product is removed, and the load force is input to this shaft (rod-like body). The input history of overpower can be confirmed. That is, an excessively input force can be easily obtained without using a sensor target or a sensor.

棒状体(軸部材)に加わる荷重として、曲げ力、ねじり力、及び軸方向力と、これらの組み合わせである。このため、この負荷力履歴確認方法では、入力される負荷力は、捩り力、引張力、圧縮力、及び曲げ力のいずれかであればよいので、棒状体(軸部材)に加わる荷重(負荷力)の種類に応じて、過大に負荷された力を求めることができる。   The load applied to the rod-shaped body (shaft member) is a bending force, a torsional force, an axial force, and a combination thereof. For this reason, in this load force history confirmation method, the input load force may be any one of torsional force, tensile force, compressive force, and bending force, so the load applied to the rod-shaped body (shaft member) (load) Depending on the type of force), an excessively loaded force can be obtained.

棒状体Sは、中実シャフトであったり、中空シャフトであったり、ロングステムであったりでき、適用範囲が広く、この負荷力履歴確認方法は汎用性にすぐれる。   The rod-shaped body S can be a solid shaft, a hollow shaft, or a long stem, has a wide application range, and this load force history confirmation method is excellent in versatility.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、この負荷力履歴確認方法を用いる製品(棒状体)として、ドライブシャフトの中間シャフトや、等速自在継手のロングステム等に限るものではなく、種々の装置や機構に使用されるシャフトに用いることができる。   As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. As a product (bar-shaped body) using this load force history confirmation method, a drive shaft It is not restricted to the intermediate shaft of this type, a long stem of a constant velocity universal joint, etc., but can be used for a shaft used in various devices and mechanisms.

1 試験機
65 等速自在継手用シャフト
S 棒状体
T1 等速自在継手
T2 等速自在継手
1 Testing Machine 65 Constant Velocity Universal Joint Shaft S Rod Body T1 Constant Velocity Universal Joint T2 Constant Velocity Universal Joint

Claims (6)

棒状体に過大に入力された負荷力を求める負荷力履歴確認方法であって、
弾性限度を超える負荷力が入力された製品としての棒状体における荷重と変位との関係と、未使用の製品としての棒状体における荷重と変位との関係を比較することによって、過大に入力された負荷力を求めることを特徴とする負荷力履歴確認方法。
A load force history confirmation method for obtaining an excessive load force input to a rod-shaped body,
An excessive input was made by comparing the relationship between the load and displacement of the rod-shaped body as a product to which a load force exceeding the elastic limit was input and the relationship between the load and displacement of the rod-shaped body as an unused product. A load force history confirmation method characterized by obtaining a load force.
入力される負荷力は、少なくとも、捩り力、引張力、圧縮力、及び曲げ力のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の負荷力履歴確認方法。   The load force history check method according to claim 1, wherein the input load force is at least one of torsional force, tensile force, compressive force, and bending force. 負荷力が静捩り試験機を用いて入力される捩り力であり、荷重が負荷トルクであり、変位が捩れ角度であることを特徴とする請求項1に記載の負荷力履歴確認方法。   The load force history confirmation method according to claim 1, wherein the load force is a torsion force input using a static torsion tester, the load is a load torque, and the displacement is a twist angle. 棒状体は、等速自在継手に連結される中実シャフトであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の負負荷力履歴確認方法。   The negative load force history confirmation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the rod-shaped body is a solid shaft connected to a constant velocity universal joint. 棒状体は、等速自在継手に連結される中空シャフトであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の負荷力履歴確認方法。   The load force history confirmation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the rod-shaped body is a hollow shaft connected to a constant velocity universal joint. 棒状体は、等速自在継手のロングステムであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の負荷力履歴確認方法。   The load force history confirmation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the rod-shaped body is a long stem of a constant velocity universal joint.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023037865A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 Ntn株式会社 Shaft inspection method, inspection program, and inspection device

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