JP2016133157A - 回転揺動試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転数を変えるだけで、発生する回転変動の状態を変更することができる回転揺動試験機を提供する。【解決手段】回転運動用モータと、回転運動用モータの駆動軸に取り付けられ駆動軸と共に回転する太陽歯車と、回転運動用モータの駆動軸に相対回転可能に取り付けられたキャリアと、キャリアに保持されるとともに太陽歯車に歯合し太陽歯車の回転に伴って自転運動する遊星歯車と、遊星歯車に歯合し遊星歯車の自転運動に伴って回転する内歯車と、内歯車と共に回転する出力軸と、クランク用モータと、遊星歯車を公転運動させるべくクランク用モータの駆動軸とキャリアとを連結するクランク、コンロッド及びテコを備えるテコ・クランク機構と、を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、回転揺動試験機に関する。本発明の回転揺動試験機は例えば、回転系防振アイテム（遠心振り子式動吸振器やカップリング等）の防振性能評価試験や、エンジン補機駆動ベルト系カップリング用ラジアルドライベアリングの耐久性評価試験等において、回転変動を発生させ、これを試験体に対し及ぼすために用いられる。

本願発明者らは先に、図５に示す回転揺動試験機１０１を提案しており、すなわちこの回転揺動試験機１０１は、一定の角速度で回転可能な等速プーリ１０２と、この等速プーリ１０２にワンウェイクラッチ（図示せず）を介して相対回転可能な状態に設けられた変速プーリ１０３と、この変速プーリ１０３に回転変動を与える往復動機関（マス−クランク機構）１０４とを備え、ワンウェイクラッチは、変速プーリ１０３が等速プーリ１０２に対し遅角差動状態になったときにこの変速プーリ１０３を等速プーリ１０２に対し回動連結するものとされ、往復動機関（マス−クランク機構）１０４は、変速プーリ１０３に設けられたクランクプーリ１０５と、往復動可能なピストン１０６と、これらクランクプーリ１０５及びピストン１０６を連結するコンロッド１０７とからなるものとされている（特許文献１参照）。

上記図５の先行技術によれば、上記構成により構造が簡素で、汎用性が高く、しかも作動性に優れた試験機を提供することができるが、往復動機関（マス−クランク機構）１０４の反力によって得られる回転変動を利用するため、以下の点で、さらに改良すべき余地がある。
（１）
往復動機関（マス−クランク機構）１０４の反力周期はクランク回転の２次であり、他の次数に変換するには、クランクプーリ１０５と出力軸プーリ１０８のプーリ比を変更する必要があり、よって組み換え作業に手間がかかる。
（２）
出力軸プーリ１０８で得られる回転変動は往復動機関（マス−クランク機構）１０４の慣性マス重量に依存し、回転変動の増減には慣性マスの交換作業が必要であり、よって組み換え作業に手間がかかる。

特開２０１４−８９１８１号公報

本発明は以上の点に鑑みて、試験機の構成要素として往復動機関（マス−クランク機構）を使用せず、もってプーリ比の変更や慣性マスの交換に係る作業の手間を省略することができる回転揺動試験機を提供することを目的とし、すなわちモータの回転数を変えるだけで、発生する回転変動の状態を変更することができる回転揺動試験機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による回転揺動試験機は、回転運動用モータと、前記回転運動用モータの駆動軸に取り付けられ前記駆動軸と共に回転する太陽歯車と、前記回転運動用モータの駆動軸に相対回転可能に取り付けられたキャリアと、前記キャリアに保持されるとともに前記太陽歯車に歯合し前記太陽歯車の回転に伴って自転運動する遊星歯車と、前記遊星歯車に歯合し前記遊星歯車の自転運動に伴って回転する内歯車と、前記内歯車と共に回転する出力軸と、クランク用モータと、前記遊星歯車を公転運動させるべく前記クランク用モータの駆動軸と前記キャリアとを連結するクランク、コンロッド及びテコを備えるテコ・クランク機構と、を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項２による回転揺動試験機は、上記した請求項１記載の回転揺動試験機において、作動半径を異にする複数のコンロッド接続箇所を前記クランク及び／又は前記テコに設けたことを特徴とする。

本発明では、太陽歯車、遊星歯車及び内歯車を備える遊星歯車ユニットの機構的特徴を利用し、太陽歯車による回転運動の付与と、遊星歯車を保持するキャリアの揺動とを組み合わせた簡素な構成を用いる。太陽歯車は、専用の回転運動用モータで駆動する。キャリアは、このキャリアに締結したテコと、テコに併設したクランクとをコンロッドで接続したテコ・クランク機構によって揺動し、クランクは専用のクランク用モータで駆動する。遊星歯車ユニットの内歯車を軸方向に延長した出力軸を設け、この出力軸に試験体を装着して各種試験を実施する。

本発明の構成によると、太陽歯車の回転が遊星歯車を自転させ、内歯車を駆動する。一方、キャリアに与えた揺動も遊星歯車の公転を介して内歯車の駆動を行なう。したがって遊星歯車の自転と遊星歯車の公転角速度変動が内歯車に角速度変動を与え、結果的に回転変動が得られることになる。

本発明では、回転運動用モータとクランク用モータを個別に用意しているため、回転数と揺動周波数が電気的に容易に変更できる。

また、作動半径を異にする複数のコンロッド接続箇所をクランク及び／又はテコに設けることにより、コンロッド接続箇所の変更でキャリアの揺動角を容易に変更できる。

尚、補足説明として、クランク半径を一定とし、キャリアのコンロッド接続半径を大小二種類とした場合、キャリアのコンロッド接続半径が小さいとテコの原理によってキャリアの揺動は大きくなり、キャリアのコンロッド接続半径が大きいとテコの原理によってキャリアの揺動は小さくなる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち本発明は以上説明したように、遊星歯車ユニットを備えることにより回転力（太陽歯車）と揺動力（キャリア）の二つの異なる動作力を合成し回転変動の動作を得る機構を有する。回転力は専用のモータで駆動し、揺動力も専用のモータで駆動する。したがって、それぞれのモータの回転数を個別に調整することで回転数と揺動周波数を任意に設定し、発生する回転変動の状態を変更することができる。

本発明の実施例に係る回転揺動試験機の説明図 同回転揺動試験機に備えられる遊星歯車ユニットの構成及び作動を示す説明図 同遊星歯車ユニットの作動を示す説明図 同回転揺動試験機の作動特性を示すグラフ図 従来例に係る回転揺動試験機の説明図

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る回転揺動試験機１を示し、当該試験機１は、互いに並列配置された回転運動用モータ１１及びクランク用モータ２１よりなる２つの専用モータを備えている。

このうち一方の、回転運動用モータ１１は、その駆動軸１２の先端に太陽歯車１３が固定的に取り付けられ、そのモータ１１側に位置して円盤状のキャリア１４が駆動軸１２に対し相対回転可能に取り付けられている。

太陽歯車１３の外周側に位置して、所要数の遊星歯車１５が円周上等間隔で配置され（例えば３等配）、遊星歯車１５は、キャリア１４に設けた軸部１６により回転可能に保持されるとともに、太陽歯車１３と歯合している。

遊星歯車１５の更に外周側に位置して、内歯車１７が配置され、遊星歯車１５と歯合している。内歯車１７には、これを軸方向に延長した形状の出力軸１８が一体に設けられ、この出力軸１８に試験体（図示せず）を装着して回転変動吸収等に係る各種の試験を実施する。

駆動軸１２、太陽歯車１３、キャリア１４、内歯車１７及び出力軸１８は同一中心軸線上に配置されている。

駆動軸１２に取り付けられた太陽歯車１３、キャリア１４に保持された遊星歯車１５及び内歯車１７は、これらにより図２に示すような、回転伝達機構である遊星歯車ユニットを構成している。

他方、クランク用モータ２１は、その駆動軸２２の先端にクランク２３が固定的に取り付けられ、このクランク２３の遊動端部と、キャリア１４の円周上一箇所に設けたテコ２４の先端部とを連結するようこれらの間にコンロッド２５が架設されている。

駆動軸２２に取り付けられたクランク２３、キャリア１４の円周上一箇所に設けられたテコ２４及びこれらを連結したコンロッド２５は、遊星歯車１５を公転運動させるべく駆動軸２２とキャリア１４とを連結する４節リンク式のテコ・クランク機構を構成している。

上記構成の回転揺動試験機１においては、回転運動用モータ１１が駆動して駆動軸１２が回転すると図２に示したように、太陽歯車１３が回転し（矢印ａ）、遊星歯車１５が自転し（矢印ｂ）、内歯車１７が回転する（矢印ｃ）。

他方、クランク用モータ２１が駆動して駆動軸２２が回転すると、クランク２３が回転し、コンロッド２５を介してテコ２４が所定の角度範囲をもって揺動し、キャリア１４が所定の角度範囲をもって揺動し、図３に示すように遊星歯車１５が所定の角度範囲をもって公転し（矢印ｄ）、内歯車１７も所定の角度範囲をもって揺動する（矢印ｅ）。

したがって、上記２つの運動（遊星歯車１５の自転に伴う運動、及び遊星歯車１５の公転軌道上の揺動に伴う運動）が組み合わされることにより内歯車１７の駆動する角速度が変動するため、出力軸１８において、回転揺動運動が得られることになる。

尚、例えば、太陽歯車１３と内歯車１７のギヤ比を１：３とし、太陽歯車１３の回転数とキャリア１４の揺動を図４のグラフ図における点線（点線ｆは太陽歯車１３の回転数を示し、点線ｇはキャリア１４の揺動を示す）のとおりとすると、実線ｈにて示す回転変動が内歯車１７及び出力軸１８において発生する。

また、図示はしないが、クランク２３やテコ２４に、作動半径を異にする複数のコンロッド接続箇所を設けるようにすると、コンロッド接続箇所を変更することにより、キャリア１４の揺動角度の大きさを容易に変更することができる。

１ 回転揺動試験機
１１ 回転運動用モータ
１２，２２ 駆動軸
１３ 太陽歯車
１４ キャリア
１５ 遊星歯車
１６ 軸部
１７ 内歯車
１８ 出力軸
２１ クランク用モータ
２３ クランク
２４ テコ
２５ コンロッド

Claims (2)

1. 回転運動用モータと、
   前記回転運動用モータの駆動軸に取り付けられ前記駆動軸と共に回転する太陽歯車と、
   前記回転運動用モータの駆動軸に相対回転可能に取り付けられたキャリアと、
   前記キャリアに保持されるとともに前記太陽歯車に歯合し前記太陽歯車の回転に伴って自転運動する遊星歯車と、
   前記遊星歯車に歯合し前記遊星歯車の自転運動に伴って回転する内歯車と、
   前記内歯車と共に回転する出力軸と、
   クランク用モータと、
   前記遊星歯車を公転運動させるべく前記クランク用モータの駆動軸と前記キャリアとを連結するクランク、コンロッド及びテコを備えるテコ・クランク機構と、
   を有することを特徴とする回転揺動試験機。
2. 請求項１記載の回転揺動試験機において、
   作動半径を異にする複数のコンロッド接続箇所を前記クランク及び／又は前記テコに設けたことを特徴とする回転揺動試験機。

Images