JP2015194386A - Rotating bending fatigue characteristic evaluation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転曲げ疲労特性評価装置に関し、特にシーブ付きシャフトの如き軸状部品を被評価対象とする回転曲げ疲労特性評価装置に関する。 The present invention relates to a rotary bending fatigue characteristic evaluation apparatus, and more particularly, to a rotary bending fatigue characteristic evaluation apparatus that uses a shaft-like component such as a shaft with a sheave as an evaluation target.
例えばCVT(無段変速機)に組み込まれて使用されるシーブ付きシャフトに対しては、従来、その曲げ特性を評価するために、シーブ付きシャフト単体の(静的)曲げ試験が行われていた。その一方で、最近では、使用時(実運転時)により近い条件下での機械的特性、すなわち回転時における繰り返しの曲げ特性を評価したい、との要望がある。 For example, a shaft with a sheave used in a CVT (continuously variable transmission) has been conventionally subjected to a (static) bending test of the shaft with a sheave to evaluate its bending characteristics. . On the other hand, recently, there is a demand for evaluating mechanical characteristics under conditions closer to those during use (actual operation), that is, repeated bending characteristics during rotation.
ここで、例えば、特許文献1には、一対のシャフトケース内に回転可能に支持された2本のシャフト状治具の一端部(互いに近接する側の端部)にチャックを設けて、このチャックで棒状の試験片を把持した状態で、各シャフト状治具上の所定位置に負荷ロッドを連結すると共に、負荷ロッドの下端部に重錘を取付けて、上記所定位置に曲げ荷重を負荷することで、シャフト状治具の間に保持された試験片に、重錘の重量に応じた曲げモーメントを作用させ得ると共に、シャフト状治具の他端部に連結したモータを回転駆動することで、シャフト状治具に保持された試験片を回転させ得るようにした回転曲げ試験機が開示されている。
Here, for example, in
しかしながら、特許文献1に記載の試験機だと、曲げ荷重の作用位置が、試験片の長手方向両端部よりもさらに長手方向外側(試験片からその長手方向に大きく離れた位置)になる。そのため、この試験機をシーブ付きシャフトにそのまま用いたとしても、実際の使用時におけるシーブ付きシャフトの負荷条件とは大きくかけ離れたものとなり、シーブ付きシャフトの回転を伴う繰り返しの曲げ特性を正確に評価したことにはならない。
However, in the testing machine described in
以上の事情に鑑み、本発明により解決すべき課題は、シーブ付きシャフトの如き軸状部品の回転を伴う繰り返しの曲げ特性を正確に評価することにある。 In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is to accurately evaluate repeated bending characteristics accompanying rotation of a shaft-like component such as a shaft with sheave.
前記課題の解決は、本発明に係るシーブ付きシャフトの回転曲げ疲労特性評価装置によって達成される。すなわち、この評価装置は、被評価対象である軸状部品の長手方向両端部を回転支持する両端支持部と、軸状部品に対して曲げ荷重を付与する曲げ荷重付与部と、軸状部品を回転駆動させる回転駆動部と、軸状部品のシャフト部のうち曲げ荷重の作用位置となる長手方向中間領域を回転支持する中間支持部とを備え、中間支持部を介してシャフト部の中間領域に曲げ荷重付与部から曲げ荷重が付与されるよう構成される点をもって特徴付けられる。 The solution to the above-described problem is achieved by the rotating bending fatigue characteristic evaluation apparatus for a shaft with sheave according to the present invention. That is, this evaluation apparatus includes both end support portions that rotate and support both longitudinal ends of a shaft-shaped component to be evaluated, a bending load applying portion that applies a bending load to the shaft-shaped component, and a shaft-shaped component. A rotation drive unit for rotational driving, and an intermediate support unit for rotating and supporting a longitudinal intermediate region serving as a bending load acting position in the shaft portion of the shaft-like component, and the intermediate region of the shaft unit via the intermediate support unit Characterized by a point configured to apply a bending load from the bending load applying unit.
特許文献1に記載の如き従来の試験機は、通常、ある特定の材料(金属など)の曲げ特性を評価するために、回転曲げ試験を行うものであり、曲げモーメントに基づいて負荷条件を設定するのが一般的である。よって、最大曲げ変形位置から十分に距離を取って、試験片から大きく離れた位置に曲げ荷重の作用点を置くことで、曲げモーメントの設定を容易にしている。これに対して、本発明に係る評価装置は、軸状部品の実際の使用時における負荷条件下での回転曲げ疲労特性を評価するために構成されたものである。すなわち、CVT用シーブ付きシャフトを例に取ると、この種の軸状部品は、シャフト部と一体に設けた固定シーブと、別体に形成された可動シーブとの間に動力伝達ベルトを掛け渡した状態で使用され、動力伝達ベルトの張力に応じた大きさの荷重がシャフト部を曲げる向きに作用する。よって、中間支持部を介して、シャフト部のうち動力伝達ベルトからの曲げ荷重が作用する箇所(中間領域)に曲げ荷重を付与する形態を採ることで、動力伝達ベルトの張力を反映した大きさの曲げ荷重に基づく実運転時の負荷条件をなるべく正確に再現することができる。従って、軸状部品の正確な回転曲げ疲労特性を評価することが可能となる。
The conventional testing machine as described in
また、本発明に係る評価装置は、中間支持部が、内輪と外輪、及び内輪と外輪との間に配設される転動体とで構成される軸受部と、軸受部の内輪とシャフト部の中間領域とを連結する連結部とを有し、軸受部の外輪に曲げ荷重付与部からの曲げ荷重が付与されると共に、連結部は、内径側及び外径側に張り出すことでシャフト部の中間領域と軸受部の内輪とを連結するよう構成されるものであってもよい。 Further, the evaluation device according to the present invention includes a bearing portion in which the intermediate support portion includes an inner ring and an outer ring, and rolling elements disposed between the inner ring and the outer ring, and an inner ring and a shaft portion of the bearing portion. A connecting portion that connects the intermediate region, a bending load from the bending load applying portion is applied to the outer ring of the bearing portion, and the connecting portion projects from the inner diameter side and the outer diameter side of the shaft portion. It may be configured to connect the intermediate region and the inner ring of the bearing portion.
このように構成することで、被評価対象となる軸状部品が、回転自在に支持されつつも、中間支持部の軸受部に対してがたつきなく同芯に保持される。よって、外輪を介してシャフト部の中間領域に、当該シャフト部の中心軸線を通過しかつ直交する向きの曲げ荷重を付与した場合に、シャフト部が軸受部の内輪と片当りする事態を回避して、シャフト部と内輪との磨耗を防止することができる。従って、磨耗による劣化の影響を排除して、繰り返しの曲げに対する特性を正確に評価することができる。また、曲げ荷重の作用線が通過する転動体のみに曲げ荷重が集中する事態を回避することができるので、使用する転動体とこれを含む軸受部、ひいては中間支持部の大型化を避けることができる。従って、例えばシーブ付きシャフトであれば、シーブ部に極力近い位置でシャフト部を支持することができ、より実運転時に近い条件下での評価が可能となる。 With such a configuration, the shaft-like component to be evaluated is held concentrically without rattling with respect to the bearing portion of the intermediate support portion while being rotatably supported. Therefore, when a bending load that passes through the central axis of the shaft portion and is orthogonal to the intermediate region of the shaft portion is applied to the intermediate region of the shaft portion via the outer ring, the situation where the shaft portion hits the inner ring of the bearing portion is avoided. Thus, wear of the shaft portion and the inner ring can be prevented. Therefore, it is possible to accurately evaluate the characteristics against repeated bending by eliminating the influence of deterioration due to wear. In addition, since it is possible to avoid a situation in which the bending load is concentrated only on the rolling elements through which the line of action of the bending load passes, it is possible to avoid increasing the size of the rolling elements to be used, the bearing portion including the rolling element, and consequently the intermediate support portion. it can. Therefore, for example, in the case of a shaft with a sheave, the shaft portion can be supported at a position as close as possible to the sheave portion, and evaluation under conditions closer to actual operation becomes possible.
以上のように、本発明によれば、シーブ付きシャフトの如き軸状部品の回転を伴う繰り返しの曲げ特性を正確に評価することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately evaluate repeated bending characteristics accompanying rotation of a shaft-like component such as a shaft with sheave.
以下、本発明の一実施形態に係る回転曲げ疲労特性評価装置を図面に基づき説明する。 なお、本実施形態では、自動車の無段変速機(CVT)に組み込まれる固定シーブを一 体に有するシーブ付きシャフトを被評価対象とする場合を例にとって説明する。 Hereinafter, a rotary bending fatigue characteristic evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where a shaft with a sheave having a fixed sheave incorporated in a continuously variable transmission (CVT) of an automobile is an object to be evaluated will be described as an example.
図1は、本発明の一実施形態に係る回転曲げ疲労特性評価装置の全体構成を示している。この回転曲げ疲労特性評価装置10は、図1に示すように、被評価対象となる軸状部品としてのシーブ付きシャフト1(図1中、一点鎖線で示している)の長手方向両端部を回転支持する両端支持部11,12と、シーブ付きシャフト1に対して曲げ荷重を付与する曲げ荷重付与部13と、シーブ付きシャフト1を回転駆動させる回転駆動部14と、シーブ付きシャフト1を構成するシャフト部2のうち曲げ荷重の作用位置となる長手方向中間領域2aを回転支持する中間支持部15とを備える。
FIG. 1 shows the overall configuration of a rotating bending fatigue characteristic evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this rotating bending fatigue
また、本実施形態では、回転曲げ疲労特性評価装置10は、支持台16上における両端支持部11,12の少なくとも一方(本実施形態では回転駆動部14から遠い側の一端支持部11)、及び中間支持部15のスライド動作を可能とするスライド機構17をさらに備える。この場合、スライド機構17は、支持台16上に配設されたガイドレール18(本実施形態では2本)と、一端支持部11と中間支持部15の下方に取付けられ、ガイドレール18との相対移動を可能とする複数のスライド部19,20とで構成される。これにより、両端支持部11,12間の距離、あるいは、両端支持部11,12と中間支持部15との距離を調整可能としている。
In this embodiment, the rotating bending fatigue
両端支持部11,12は何れも、図2に示すように、軸受部21,22と、軸受部21,22とシーブ付きシャフト1のシャフト部2とを連結する連結部23,24とを有する。本実施形態では、一端支持部11の軸受部21の外輪21aが、外枠25を介してスライド部19に連結される。また、シャフト部2の長手方向一端部には、当該一端部を覆うように第1のアダプタ部26が取付けられており、このアダプタ部26と軸受部21の内輪21bとが連結部23を介して連結されている。同様に、他端支持部12の軸受部22の外輪22aは、外枠27を介して支持台16に固定されている。また、シャフト部2の長手方向他端部には、当該他端部を覆うように第2のアダプタ部28が取付けられており、このアダプタ部28と軸受部22の内輪22bとが連結部24を介して連結されている。
As shown in FIG. 2, both
中間支持部15は、軸受部29と、軸受部29とシャフト部2とを連結する連結部30とを有する。本実施形態では、中間支持部15の軸受部29の外輪29aが、外枠31を介してスライド部20に連結される。また、軸受部29の内輪29bの内周には、第3のアダプタ部32が取付けられており、このアダプタ部32とシャフト部2とが連結部30を介して連結されている。なお、連結部30には、第3のアダプタ部32とシャフト部2とを連結可能な限りにおいて、任意の連結手段が採用可能であり、例えばクランピングボルトの締め込みに伴うテーパ面のくさび作用で内周面が縮径すると共に、外周面が拡径する構造のロック機構が採用可能である。もちろん、両端支持部11,12の連結部23,24についても同様の構造をなすロック機構が採用可能である。
The
また、中間支持部15の外枠31の下部31aには、外枠31と曲げ荷重付与部13とを動力伝達可能に連結する連結ロッド33が接続されており、例えば油圧シリンダ等で構成される曲げ荷重付与部13を中間支持部15と一体的にスライド可能とし、かつ曲げ荷重付与部13からの曲げ荷重Fを外枠31に伝達可能としている。本実施形態では、図2及び図3に示すように、外枠31の下部から鉛直下方に伸びる連結ロッド33に沿った向きに曲げ荷重Fが付与されることで、シャフト部2の中心線を鉛直下方に通過する向きの曲げ荷重Fがシャフト部2に作用するよう構成されている。
Further, a connecting
また、本実施形態では、図1に示すように、連結ロッド33と曲げ荷重付与部13との間に曲げ荷重Fの大きさを測定するロードセル等の荷重測定部34が設けられており、曲げ荷重付与部13からシャフト部2に対して付与される曲げ荷重Fの大きさを随時測定できるようになっている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
次に、上記構成の回転曲げ疲労特性評価装置10の動作の一例を説明する。
Next, an example of operation | movement of the rotating bending fatigue
まず、軸受部29の内周に第3のアダプタ部32と連結部30とが取付けられた中間支持部15の内周に、シーブ付きシャフト1のシャフト部2を挿入する。そして、連結部30を操作等(クランピングボルトの締め込み等)して連結部30を内径側及び外径側に張り出させて、シャフト部2と第3のアダプタ部32とを相互に連結する。この際、曲げ荷重付与部13による曲げ荷重Fの作用位置を考慮してシャフト部2の挿入位置を設定しておくことで、シャフト部2のうち所定の中間領域2aに連結部30及び第3のアダプタ部32が位置決め固定される。本実施形態では、シャフト部2のうち、固定シーブ3のシーブ面3aの内径側端部に非常に近接した、一定の長手方向寸法を有する領域を中間領域2aとして設定する。
First, the
次に、シャフト部2を連結した状態の中間支持部15をスライドさせて、シャフト部2の長手方向他端部を第2のアダプタ部28に取付け、然る後、連結部24を操作等することにより、第2のアダプタ部28と他端支持部12の軸受部22の内輪22bとが連結部24を介して連結される。
Next, the
そして、最後に一端支持部11をスライドさせて、他端支持部12及び中間支持部15に連結された状態のシャフト部2の長手方向一端部に第1のアダプタ部26を取付け、然る後、連結部23を操作等することにより、第1のアダプタ部26と一端支持部11の軸受部21の内輪21bとが連結部23を介して連結される。以上の動作により、シーブ付きシャフト1のシャフト部2が、両端支持部11,12と中間支持部15により回転自在に支持された状態となる。
Finally, the one
こうしてシーブ付きシャフト1を回転支持したら、回転駆動部14を回転駆動させて、回転駆動部14と連結状態にある第2のアダプタ部28を回転させ、第2のアダプタ部28に取付けられたシーブ付きシャフト1を所定の回転数で回転させる。また、これと同時に、曲げ荷重付与部13により連結ロッド33に鉛直下方に向けた曲げ荷重Fを付与する。これにより、連結ロッド33と連結した中間支持部15の外枠31が鉛直下方に向けて曲げ荷重Fを受け、外枠31に取付けられた軸受部29の外輪29a、及び転動体29cを介して内輪29bに鉛直下方向きの曲げ荷重Fが作用する。この結果、内輪29bと連結部30を介して連結されたシャフト部2の中間領域2aに鉛直下方に向けた曲げ荷重Fが付与される。このようにして、シーブ付きシャフト1を所定の回転数で回転させながら、所定の曲げ荷重を付与することができる。
When the
以上のようにして、一定の回転数及び一定の曲げ荷重を付与した状態を維持して、シーブ付きシャフト1の中間領域2aに繰り返しの曲げ変形を生じさせる。そして、所定時間の経過後、シーブ付きシャフト1の破断の有無を確かめることで、回転曲げ疲労特性を評価する。
As described above, a state in which a constant rotational speed and a constant bending load are applied is maintained, and repeated bending deformation is caused in the
このように、本発明では、両端支持部11,12に加えて、シーブ付きシャフト1のシャフト部2のうち曲げ荷重Fの作用位置となる長手方向中間領域2aを回転支持する中間支持部15をさらに設け、中間支持部15を介してシャフト部2の中間領域2aに曲げ荷重付与部13から曲げ荷重Fが付与されるよう構成したので、中間支持部15を介して、シャフト部2のうち動力伝達ベルトからの曲げ荷重Fが作用する箇所(中間領域2a)に曲げ荷重Fを付与する形態を採ることができる。そのため、動力伝達ベルトの張力を反映した大きさの曲げ荷重Fに基づく実運転時の負荷条件をなるべく正確に再現することができる。従って、シーブ付きシャフト1の正確な回転曲げ疲労特性を評価することが可能となる。
As described above, in the present invention, in addition to the both
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る評価装置は上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において当然に任意の形態を採り得る。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the evaluation apparatus according to the present invention is not limited to the above-described exemplary form, and can naturally take any form within the scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、CVT用のシーブ付きシャフト1を、回転曲げ疲労特性評価の対象(被評価対象)とした場合を例示したが、もちろん、これ以外の軸状部品、例えばドライブシャフトなどの自動車用回転部品を被評価対象としてもよい。この際、上記実施形態のように、一端支持部11や中間支持部15を他端支持部12に対してスライド可能(言い換えると近接または離間可能)に構成することで、容易に当該軸状部品を回転支持することが可能となる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the
また、上記以外の事項についても、本発明の技術的意義を没却しない限りにおいて他の具体的形態を採り得ることはもちろんである。 Of course, other specific forms can be adopted for matters other than the above as long as the technical significance of the present invention is not lost.
1 シーブ付きシャフト
2 シャフト部
2a 中間領域
3 固定シーブ
3a シーブ面
10 回転曲げ疲労特性評価装置
11 一端支持部
12 他端支持部
13 曲げ荷重付与部
14 回転駆動部
15 中間支持部
16 支持台
17 スライド機構
18 ガイドレール
19,20 スライド部
21,22,29 軸受部
23,24,30 連結部
25,27,31 外枠
26,28,32 アダプタ部
33 連結ロッド
34 荷重測定部
F 曲げ荷重
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記中間支持部を介して前記シャフト部の中間領域に前記曲げ荷重付与部から前記曲げ荷重が付与されるよう構成されることを特徴とする回転曲げ疲労特評価装置。 Both end support portions that rotationally support both longitudinal ends of the shaft-shaped component to be evaluated, a bending load applying portion that applies a bending load to the shaft-shaped component, and a rotational drive that rotationally drives the shaft-shaped component. And an intermediate support portion that rotationally supports a longitudinal intermediate region that serves as an action position of the bending load among the shaft portions of the shaft-shaped component,
A rotary bending fatigue characteristic evaluation device, wherein the bending load is applied from the bending load applying unit to an intermediate region of the shaft portion via the intermediate support unit.
前記軸受部の外輪に前記曲げ荷重付与部からの前記曲げ荷重が付与されると共に、
前記連結部は、内径側及び外径側に張り出すことで前記シャフト部の中間領域と前記軸受部の内輪とを連結するよう構成される請求項1に記載の回転曲げ疲労特性評価装置。 The intermediate support portion connects a bearing portion including an inner ring and an outer ring, and a rolling element disposed between the inner ring and the outer ring, and an inner region of the bearing portion and an intermediate region of the shaft portion. And a connecting part
While the bending load from the bending load application portion is applied to the outer ring of the bearing portion,
The rotating bending fatigue characteristic evaluation apparatus according to claim 1, wherein the connecting portion is configured to connect an intermediate region of the shaft portion and an inner ring of the bearing portion by projecting to an inner diameter side and an outer diameter side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014072059A JP2015194386A (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Rotating bending fatigue characteristic evaluation device |
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JP2014072059A JP2015194386A (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Rotating bending fatigue characteristic evaluation device |
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JP (1) | JP2015194386A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107192605A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-22 | 中国科学院力学研究所 | A kind of luffing load test control device of rotary bending fatigue |
KR102241611B1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-04-16 | 동의대학교 산학협력단 | Weight holder detachable bushing and Cantilever rotational bending fatigue tester comprising thereof |
-
2014
- 2014-03-31 JP JP2014072059A patent/JP2015194386A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107192605A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-22 | 中国科学院力学研究所 | A kind of luffing load test control device of rotary bending fatigue |
KR102241611B1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-04-16 | 동의대학교 산학협력단 | Weight holder detachable bushing and Cantilever rotational bending fatigue tester comprising thereof |
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