JP2018205038A - 立型の動釣合い試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】外部品と外部品内に相対回転可能に収容された内部品とを含む被試験体を試験対象とし、試験精度の向上を図れる立型の動釣合い試験機を提供する。
【解決手段】立型の動釣合い試験機１０は、ベース１１と、ベース１１によって振動可能に支持された一体物の振動枠１２と、振動枠１２に取り付けられた外部品保持部１７および内部品保持部１８とを含む。外部品保持部１７は、軸中心線Ｊが縦に延びた状態における被試験体１の外部品２を保持し、軸中心線Ｊまわりに駆動回転される。内部品保持部１８は、被試験体１の内部品３を回転不能または一体回転可能に保持する。
【選択図】図２

Description

この発明は、立型の動釣合い試験機に関する。

エンジンに連結されて回転するケーシングと、変速機の入力軸に連結されるタービンと、ケーシングに固定されたポンプ羽根車とタービンとの間に介装されるステータとを備えたトルクコンバータが知られている。ケーシングは、外部品であって、タービンおよびステータは、内部品として、ケーシング内に同軸状に配置され、ケーシングと独立して回転する。

下記特許文献１は、トルクコンバータ用の釣合試験機を開示している。この釣合試験機は、振動可能な振動台と、振動台に取り付けられてケーシングを回転させる回転手段と、タービンおよびステータを回転不可の状態に固定する固定用スプライン軸と、振動台に取り付けられて固定用スプライン軸を上下動自在に支持する上下支柱とを含む。釣合試験機では、固定用スプライン軸により回転を止められた状態のタービンおよびステータに対して回転するケーシングにおいて、回転アンバランスの有無が検知される。

特開２０００−２０５９８８号公報

特許文献１の釣合試験機では、外部品を保持する回転手段と、内部品を保持する固定用スプライン軸とが、振動台および上下支柱という別々の構造物に取り付けられている。そのため、釣合試験機の組付け段階において、回転手段と固定用スプライン軸との芯出しをし、振動台に対する上下支柱の相対位置を調整してから、ボルト等の締結部材によって上下支柱を振動台に固定するという作業が必要である。これでは、釣合試験機の組付作業に要する所要時間が長くなる。また、締結部材の経年劣化等によって上下支柱と振動台との間にガタつきが生じると、回転手段と固定用スプライン軸との相対位置がずれることにより、試験不能になることや、試験精度の低下が懸念される。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、外部品と外部品内に相対回転可能に収容された内部品とを含む被試験体を試験対象とし、試験精度の向上を図れる立型の動釣合い試験機を提供することを目的とする。

本発明は、軸中心線（Ｊ）まわりに回転可能な外部品（２）と、前記外部品内に収容されて前記外部品の軸中心線まわりに前記外部品に対して相対回転可能な内部品（３）とを含む被試験体（１）用の動釣合い試験機（１０）であって、ベース（１１）と、前記ベースによって振動可能に支持された一体物の振動枠（１２）と、前記振動枠に取り付けられた外部品保持部であって、軸中心線が縦に延びた状態における前記外部品を保持し、この軸中心線まわりに駆動回転される外部品保持部（１７）と、前記振動枠に取り付けられ、前記内部品を回転不能または一体回転可能に保持する内部品保持部（１８）とを含む、立型の動釣合い試験機である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、立型の動釣合い試験機では、被試験体における外部品を保持する外部品保持部と、外部品内の内部品を回転不能または一体回転可能に保持する内部品保持部とが、一体物の振動枠に取り付けられている。これにより、動釣合い試験機の組付作業において外部品保持部と内部品保持部との芯出しや相対位置の調整が容易になるし、組付後の動釣合い試験機では、外部品保持部と内部品保持部との相対位置が安定する。そのため、試験精度の向上を図れる。

また、本発明は、前記内部品保持部は、前記外部品保持部よりも高い位置に配置され、前記ベースは、前記振動枠に沿って縦に延びる支柱（１１Ｂ）を含み、前記支柱の上部に設けられて前記振動枠を弾性支持する上側弾性支持部（１３）と、前記支柱において前記上側弾性支持部よりも低い位置に設けられて前記振動枠を弾性支持する下側弾性支持部（１４）とをさらに含むことを特徴とする。

この構成によれば、内部品保持部が外部品保持部よりも高い位置に配置されることによって、振動枠と外部品保持部と内部品保持部とによって構成された振動体の重心が高くなることが想定される。しかし、振動枠の上下２箇所が、上側弾性支持部および下側弾性支持部を介してベースの支柱によって弾性支持されているので、振動体の不安定な振動の発生を抑制できる。そのため、試験精度の一層の向上を図れる。

図１は、この発明の一実施形態に係る動釣合い試験機が試験対象とする被試験体の断面図である。 図２は、この発明の一実施形態に係る動釣合い試験機の側面図である。 図３は、変形例に係る動釣合い試験機の側面図である。

以下では、この発明の実施形態について詳細に説明をする。図１は、この発明の一実施形態に係る動釣合い試験機が試験対象とする被試験体１の断面図である。被試験体１は、例えばトルクコンバータであり、外部品２と内部品３とを含む。外部品２は、トルクコンバータの外郭をなすポンプインペラであり、中空の円盤状に形成されていて、その内部にはオイルが充填されている。図１における被試験体１の姿勢を基準として、外部品２は、その円中心を通って縦に延びる軸中心線Ｊを有し、外部品２の下面には、軸中心線Ｊを通って下方に突出したセンターボス２Ａと、外部品２の下面の外周部に沿って並んだギア２Ｂとが設けられている。外部品２の上面には、軸中心線Ｊを通って上方へ突出した筒部２Ｃが設けられている。外部品２は、エンジン（図示せず）に連結されて、エンジンの駆動力によって軸中心線Ｊまわりに回転する。

内部品３は、ステータ４とタービン５という複数の回転体を含み、外部品２と同軸状で外部品２内に収容されている。ステータ４の回転中心にはスプライン穴４Ａが形成され、タービン５の回転中心にはスプライン穴５Ａが形成され、これらの穴は、軸中心線Ｊ上で並んだ状態で、筒部２Ｃの上端から外部品２の外に露出される。タービン５のスプライン穴５Ａには、変速機（図示せず）の入力軸が連結される。それぞれの内部品３は、軸中心線Ｊまわりに外部品２に対して相対回転可能である。ステータ４とタービン５とは、外部品２に拘束されずに、互いに独立して回転する。外部品２がエンジンの駆動力を受けて回転すると、外部品２内のオイルが圧送されることによって、タービン５が回転し、駆動力が変速機に伝達される。この際、ステータ４が回転することによって、伝達トルクが増幅される。なお、内部品３は、タービン５と一体回転するダンパ６を含んでもよい。

図２は、この発明の一実施形態に係る動釣合い試験機１０の側面図である。動釣合い試験機１０は、ベース１１と、振動枠１２と、上側弾性支持部１３と、下側弾性支持部１４と、スピンドル１５と、外部品駆動部１６と、外部品保持部１７と、内部品保持部１８とを含む。

ベース１１は、地面等の固定面に固定される固定部１１Ａと、固定部１１Ａから上方に突出して縦に延びる支柱１１Ｂとを含む。振動枠１２は、支柱１１Ｂに沿って縦に延びる柱状の一体物である。支柱１１Ｂおよび振動枠１２の縦寸法は、ほぼ同じである。上側弾性支持部１３および下側弾性支持部１４は、例えば板ばねであって、上側弾性支持部１３は、支柱１１Ｂおよび振動枠１２の上部同士の間に架設され、下側弾性支持部１４は、上側弾性支持部１３よりも低い位置に配置され、支柱１１Ｂおよび振動枠１２の下部同士の間に架設されている。上側弾性支持部１３および下側弾性支持部１４は、振動枠１２を弾性支持しており、振動枠１２は、上側弾性支持部１３および下側弾性支持部１４を介して支柱１１Ｂによって振動可能に支持されている。

スピンドル１５は、縦に延びる円筒状であり、その軸中心線Ｋは、縦に延びている。このようなスピンドル１５を備えた動釣合い試験機１０は、立型の動釣合い試験機である。スピンドル１５は、振動枠１２の下部において支柱１１Ｂ側とは反対側（図２では左側）に突出した支持部１２Ａによって、軸中心線Ｋまわりに回転可能に支持されている。外部品駆動部１６は、振動枠１２の下部に固定された電動のモータ１６Ａと、モータ１６Ａの出力軸に固定されたプーリ１６Ｂと、スピンドル１５に固定されたプーリ１６Ｃと、プーリ１６Ｂおよびプーリ１６Ｃに掛けられたベルト１６Ｄとを含む。モータ１６Ａの駆動力は、プーリ１６Ｂ、プーリ１６Ｃおよびベルト１６Ｄを介してスピンドル１５に伝達され、スピンドル１５が軸中心線Ｋまわりに駆動回転される。

外部品保持部１７は、スピンドル１５の上端に取り付けられることにより、スピンドル１５を介して振動枠１２に取り付けられている。外部品保持部１７上には、被試験体１の外部品２が、図１の姿勢で載せられる。外部品保持部１７は、外部品２のセンターボス２Ａをクランプ（把持）したり、そのクランプを解除したりするクランプ機構１７Ａを含む。クランプ機構１７Ａは、コレットチャック等によって構成される。クランプ機構１７Ａに関連して、アクチュエータ１９が、ブラケット２０を介して振動枠１２の下端部に固定されており、クランプ機構１７Ａとアクチュエータ１９とは、スピンドル１５の内部空間を介して、機械的に連結されている。これにより、クランプ機構１７Ａは、アクチュエータ１９に連動する。

内部品保持部１８は、外部品保持部１７よりも高い位置に配置され、リニアガイド２１を介して振動枠１２に取り付けられている。振動枠１２の上端部に取り付けられたサーボモータ２２の駆動力が、ボールねじ機構（図示せず）を介して内部品保持部１８に伝達されることによって、内部品保持部１８が昇降する。内部品保持部１８は、外部品保持部１７の真上に位置してスピンドル１５と同軸状で下方へ延びる円筒部１８Ａを含む。円筒部１８Ａの下端部には、第１スプライン軸１８Ｂと、第１スプライン軸１８Ｂよりも小径であって第１スプライン軸１８Ｂから下方に突出した第２スプライン軸１８Ｃとが設けられている。

動釣合い試験機１０による試験（不釣り合い測定）の手順について説明する。最初に、作業者が、図２に示す姿勢の被試験体１を、その軸中心線Ｊが縦に延びて外部品２のセンターボス２Ａが下方へ突出するように、外部品保持部１７上に載せる。その後、動釣合い試験機１０では、内蔵された制御部（図示せず）により動作が開始される。まず、アクチュエータ１９が作動して、外部品保持部１７のクランプ機構１７Ａが、センターボス２Ａをクランプする。これにより、外部品２は、その軸中心線Ｊがスピンドル１５の軸中心線Ｋと一致した状態で、外部品保持部１７によって一体回転可能に保持される。次に、内部品保持部１８が、実線で示す待機位置から、点線で示す保持位置まで下降する。保持位置の内部品保持部１８では、円筒部１８Ａの下端部が外部品２の筒部２Ｃ内に挿通されて、第１スプライン軸１８Ｂがステータ４のスプライン穴４Ａとスプライン嵌合し、第２スプライン軸１８Ｃがタービン５のスプライン穴５Ａとスプライン嵌合する。その後の内部品保持部１８は、静止状態にあって、ステータ４およびタービン５という内部品３を回転不能に保持している。

次に、外部品駆動部１６が作動して、スピンドル１５が、外部品保持部１７および外部品２を伴って軸中心線Ｋ（軸中心線Ｊ）まわりに駆動回転される。このとき、被試験体１では、外部品２だけが回転し、内部品３は回転しない。回転する外部品２に不釣り合いが存在すれば、振動枠１２が振動し、その振動は、ベース１１に固定された振動検出器２３によって検出される。また、外部品２における不釣り合いの位相（回転方向における位置）は、位相検出器２４によって検出される。振動検出器２３および位相検出器２４による検出結果が、制御部によって処理されることにより、外部品２における不釣り合いの量および位相が特定される。このように外部品２だけを回転させて不釣り合いを測定する方式は、ストール方式と呼ばれることがある。ストール方式では、内部品３が回転しないので、内部品３の不釣り合いは測定できない。

不釣り合いの測定後、スピンドル１５の回転が停止して、内部品保持部１８が内部品３から離れて待機位置まで上昇し、クランプ機構１７Ａによる外部品２のクランプが解除されると、試験が終了する。試験終了後に、外部品保持部１７上の被試験体１が作業者によって取り外される。その後、被試験体１では、外部品２の外周部において、不釣り合いの位相が特定された位置に、不釣り合いの量に応じた溶接片等が取り付けられることにより、外部品２の不釣り合いが修正される。

図３は、変形例に係る動釣合い試験機１０の側面図である。図３において、図１および図２で説明した部分と同一の部分には同一番号を付して、当該部分についての説明は省略する。変形例に係る動釣合い試験機１０では、内部品保持部１８の構成が異なり、内部品駆動部３０がさらに設けられる。変形例に係る内部品保持部１８は、円筒部１８Ａの代わりに、外部品保持部１７の真上に位置してスピンドル１５と同軸状で下方へ延びる円柱状のスピンドル１８Ｄを含む。スピンドル１８Ｄは、軸中心線Ｋまわりに回転可能である。スピンドル１８Ｄの下端部には、前述した第１スプライン軸１８Ｂおよび第２スプライン軸１８Ｃが設けられている。内部品駆動部３０は、支柱１１Ｂの上端部に固定された電動のモータ３０Ａと、モータ３０Ａの出力軸に固定されたプーリ３０Ｂと、スピンドル１８Ｄに固定されたプーリ３０Ｃと、プーリ３０Ｂおよびプーリ３０Ｃに掛けられたベルト３０Ｄとを含む。モータ３０Ａの駆動力は、プーリ３０Ｂ、プーリ３０Ｃおよびベルト３０Ｄを介してスピンドル１８Ｄに伝達され、スピンドル１８Ｄが軸中心線Ｋまわりに駆動回転される。

変形例に係る動釣合い試験機１０による試験の手順について説明する。前述したように作業者が被試験体１を外部品保持部１７上に載せた後、動釣合い試験機１０では、制御部（図示せず）により動作が開始される。まず、前述したようにアクチュエータ１９が作動して、被試験体１の外部品２は、その軸中心線Ｊがスピンドル１５の軸中心線Ｋと一致した状態で、外部品保持部１７に保持される。次に、内部品保持部１８が、実線で示す待機位置から、点線で示す保持位置まで下降する。保持位置の内部品保持部１８では、スピンドル１８Ｄの下端部が外部品２の筒部２Ｃ内に挿通されて、第１スプライン軸１８Ｂがステータ４のスプライン穴４Ａとスプライン嵌合し、第２スプライン軸１８Ｃがタービン５のスプライン穴５Ａとスプライン嵌合する。内部品保持部１８は、回転可能なスピンドル１８Ｄによって、内部品３（ステータ４およびタービン５）を、スピンドル１８Ｄと一体回転可能に保持している。

次に、外部品駆動部１６が作動して、スピンドル１５が、外部品保持部１７および外部品２を伴って軸中心線Ｋ（軸中心線Ｊ）まわりに駆動回転される。このとき、内部品保持部１８のスピンドル１８Ｄも、スピンドル１５と同じ回転方向および回転速度にて、内部品３を伴って軸中心線Ｋまわりに駆動回転される。これにより、被試験体１では、外部品２と内部品３とが同期回転し、その際の被試験体１全体の不釣り合いが測定される。次に、スピンドル１５およびスピンドル１８Ｄの回転が一旦停止した後に、スピンドル１８Ｄが半回転することによって、内部品３が外部品２に対して１８０度反転する。このように１８０度のずれが生じた状態で、スピンドル１５およびスピンドル１８Ｄが先ほどと同じ運転条件にて同期回転し、その際の被試験体１全体の不釣り合いが測定される。制御部は、このように２回測定した不釣り合いの測定値に基く公知のベクトル計算によって、これらの測定値を、外部品２の不釣り合いと内部品３の不釣り合いとに分離する。これにより、外部品２および内部品３のそれぞれにおける不釣り合いの量および位相が特定される。このように不釣り合いを測定する方式は、反転方式と呼ばれることがある。反転方式では、外部品２の不釣り合いだけでなく内部品３の不釣り合いも確認できるものの、外部品２内に組み込まれた内部品３の不釣り合いは修正できない。

反転方式とは別に、差動回転方式が存在する。差動回転方式の場合、外部品２が外部品保持部１７によって保持されて内部品３が内部品保持部１８によって一体回転可能に保持された状態において、スピンドル１５とスピンドル１８Ｄとが、所定の速度差をもって同じ回転方向に差動回転される。これにより、被試験体１では、外部品２の不釣り合いと内部品３の不釣り合いとが別々に一括測定され、外部品２および内部品３のそれぞれにおける不釣り合いの量および位相が特定される。差動回転方式でも、反転方式と同様に、内部品３の不釣り合いを確認できるものの、外部品２内に組み込まれた内部品３の不釣り合いは修正できない。

反転方式および差動回転方式において、不釣り合いの測定後、スピンドル１５およびスピンドル１８Ｄの回転が停止して、内部品保持部１８が内部品３から離れて待機位置まで上昇し、クランプ機構１７Ａによる外部品２のクランプが解除されると、試験が終了する。試験終了後に、外部品保持部１７上から取り外された被試験体１では、前述したように外部品２の不釣り合いが修正される。なお、変形例に係る動釣合い試験機１０では、スピンドル１８Ｄを回転させなければ、外部品２だけが回転するので、ストール方式による不釣り合いの測定が可能になる。

以上のように、動釣合い試験機１０では、被試験体１における外部品２を保持する外部品保持部１７と、外部品２内の内部品３を回転不能（図２参照）または一体回転可能（図３参照）に保持する内部品保持部１８とが、一体物の振動枠１２（厳密には、振動枠１２における同じ構造体）に取り付けられている。これにより、動釣合い試験機１０の組付作業において外部品保持部１７と内部品保持部１８との芯出しや相対位置の調整が容易になるし（これらの作業は実質的に不要になる）、組付後の動釣合い試験機１０では、外部品保持部１７と内部品保持部１８との相対位置が安定する。そのため、動釣合い試験機１０では、試験精度の向上を図れる。

また、内部品保持部１８が外部品保持部１７よりも高い位置に配置されることによって、振動枠１２、外部品保持部１７および内部品保持部１８等によって構成された振動体１００の重心が高くなることが想定される。しかし、振動枠１２の上下２箇所が、上側弾性支持部１３および下側弾性支持部１４を介してベース１１の支柱１１Ｂによって弾性支持されているので、振動体１００の不安定な振動（撓み）の発生を抑制できる。そのため、試験精度の一層の向上を図れる。

この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項に記載の範囲内において種々の変更が可能である。

例えば、内部品保持部１８は、スプライン嵌合によって被試験体１の内部品３を保持するが、例えば、内部品３のステータ４およびタービン５のそれぞれにおいてスプライン穴が形成された部分をコレットチャック等によって保持してもよい。

前述したトルクコンバータに限らず、互いに拘束されず相対回転できる外部品２および内部品３を備える全ての被試験体１が、動釣合い試験機１０の試験対象となる。

１ 被試験体
２ 外部品
３ 内部品
１０ 立型の動釣合い試験機
１１ ベース
１１Ｂ 支柱
１２ 振動枠
１３ 上側弾性支持部
１４ 下側弾性支持部
１７ 外部品保持部
１８ 内部品保持部
Ｊ 軸中心線

Claims (2)

1. 軸中心線まわり回転可能な外部品と、前記外部品内に収容されて前記外部品の軸中心線まわりに前記外部品に対して相対回転可能な内部品とを含む被試験体用の動釣合い試験機であって、
   ベースと、
   前記ベースによって振動可能に支持された一体物の振動枠と、
   前記振動枠に取り付けられた外部品保持部であって、軸中心線が縦に延びた状態における前記外部品を保持し、この軸中心線まわりに駆動回転される外部品保持部と、
   前記振動枠に取り付けられ、前記内部品を回転不能または一体回転可能に保持する内部品保持部とを含む、立型の動釣合い試験機。
2. 前記内部品保持部は、前記外部品保持部よりも高い位置に配置され、
   前記ベースは、前記振動枠に沿って縦に延びる支柱を含み、
   前記支柱の上部に設けられて前記振動枠を弾性支持する上側弾性支持部と、
   前記支柱において前記上側弾性支持部よりも低い位置に設けられて前記振動枠を弾性支持する下側弾性支持部とをさらに含む、請求項１に記載の立型の動釣合い試験機。

Images