JP2018205090A - 回転揺動試験機 - Google Patents

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【課題】試験中に試験機の回転を停止させることなく、回転揺動角を外部から制御できるようにする。【解決手段】回転運動用モータと、同モータに取り付けられた太陽歯車と、同モータ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太陽歯車に歯合し太陽歯車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・クランク機構と有する。さらにテコ・クランク機構に組み込まれ、T字縦棒先端部をクランクに連結されるとともにT字横棒一端部をコンロッドに連結されたT型クランクと、T型クランクのT字横棒他端部に揺動角調整用コンロッドを介して連結された揺動角調整クランクと、揺動角調整クランク用角度調整手段と、を有する。【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、回転駆動系に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12に示す回転揺動試験機1を提案しており、すなわちこの回転揺動試験機1は、回転運動用モータ11と、回転運動用モータ11の駆動軸12に取り付けられ駆動軸12と共に回転する太陽歯車13と、回転運動用モータ11の駆動軸12に相対回転可能に取り付けられたキャリア14と、キャリア14に保持されるとともに太陽歯車13に歯合し太陽歯車13の回転に伴って自転運動する遊星歯車15と、遊星歯車15に歯合し遊星歯車15の自転運動に伴って回転する内歯車17と、内歯車と共に回転する出力軸18と、クランク用モータ21と、遊星歯車15を公転運動させるべくクランク用モータ21の駆動軸22とキャリア14とを連結するクランク23、コンロッド25及びテコ24を備えるテコ・クランク機構とを有する回転揺動試験機とされている。
上記先行技術では、太陽歯車13、遊星歯車15及び内歯車17を備える遊星歯車ユニットの機構的特徴を利用して、太陽歯車13の回転が遊星歯車15を自転させ、内歯車17を駆動する。一方、キャリア14に与えた揺動も遊星歯車15の公転を介して内歯車17の駆動を行なう。したがって遊星歯車15の自転と遊星歯車15の公転角速度変動が内歯車17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。
特開2016−133157号公報
しかしながら、上記先行技術には、以下の点で更なる改良の余地がある。
すなわち上記先行技術では、コンロッド25の一端に連結するクランク23のクランク半径とコンロッド25の他端に連結するテコ24のテコ半径とを変えることで、回転揺動の揺動角を調整する。これらのクランク半径及びテコ半径の変更には、クランク23及びテコ24それぞれに複数個のサービスタップを設け、コンロッド25との連結点を付け替えることでそれぞれの半径を調整する。したがって回転揺動角を調整するにはその都度、試験機1の回転を一旦停止させる必要がある。
一方、実際の自動車用エンジン等では低回転から高回転までの回転揺動角は一定でなく、低回転で回転揺動角が大きく、高回転で回転数が上昇するとともに回転揺動角が小さくなる(回転が滑らかになる)。
したがって上記先行技術では、試験中に回転揺動角を外部から制御できないため、自動車用エンジンの回転揺動を再現できない不都合がある。
本発明の課題は、試験中に試験機の回転を停止させることなく、回転揺動角を外部から制御できるようにした回転揺動試験機を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の回転揺動試験機は、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、有し、さらに、前記テコ・クランク機構に組み込まれ、T字縦棒先端部を前記クランクに連結されるとともにT字横棒一端部を前記コンロッドに連結されたT型クランクと、前記T型クランクのT字横棒他端部に揺動角調整用コンロッドを介して連結された揺動角調整クランクと、前記揺動角調整クランクの角度調整を行う揺動角調整クランク用角度調整手段と、を有することを特徴とする。
また、実施の態様として、前記揺動角調整クランク用角度調整手段は、前記揺動角調整クランクを回転させる回転ハンドル又はサーボモータを備えることを特徴とする。
上記構成を備える本発明の回転揺動試験機では、揺動運動の発生機構であるテコ・クランク機構にT型クランクが組み付けられ、このT型クランクを介して連結される揺動角調整クランクによって回転揺動の揺動角を調整する。したがって揺動角調整クランクのクランク角度を任意の角度とすることで、試験運転中も回転揺動角を可変とすることが可能とされる。
したがって本発明によれば、試験中に試験機の回転を停止させることなく回転させながら、回転揺動角を外部から制御することができる。
本発明の実施の形態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を示す説明図 同回転揺動試験機の作動を示す説明図 同回転揺動試験機の作動を示す説明図 同回転揺動試験機の作動を示す説明図 同回転揺動試験機の作動を示す説明図 同回転揺動試験機の作動を示す説明図 同回転揺動試験機の作動を示す説明図 同回転揺動試験機の作動を示す説明図 先行技術に係る回転揺動試験機の説明図
図1は、実施の形態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(図2参照)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よりなる出力軸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とを連結するテコ・クランク機構を構成している。
また、クランク23とコンロッド25は直接に連結されるのではなく、T型クランク31を介して連結されており、すなわち図示するように、T型クランク31におけるT字縦棒32の先端部がクランク23の遊動端部に連結されるとともにT字横棒33の一端部がコンロッド25の一端部に連結されている。
また、T型クランク31におけるT字横棒33の他端部に揺動角調整用コンロッド34の一端部が連結され、揺動角調整用コンロッド34の他端部に揺動角調整クランク35の遊動端部が連結され、揺動角調整クランク35に、この揺動角調整クランク35の角度調整を行うための揺動角調整クランク用角度調整手段としての手動操作式の回転ハンドル36が、軸受37に保持された連結ロッド38を介して連結されている。
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に示すように、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、T型クランク及びコンロッド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。
また、揺動運動の発生機構となるテコ・クランク機構内にT型クランク31が組み付けられて、このT型クランク31からなるロスヨーク機構が設けられ、T型クランク31を介して連結した第2のクランクである揺動角調整クランク35により揺動角を調整するロスヨーク・テコクランク機構が構成されている。したがって回転ハンドル36を手動操作して、揺動角調整クランク35のクランク角度を任意の角度とすることにより、試験運転中でも試験機1の回転を停止させることなく、回転揺動角を可変として、回転揺動角を外部から制御することができる。
図4乃至図7は、回転ハンドル36を操作して、揺動角調整クランク35のクランク角度を或る角度に設定した場合における試験機1各部の動きを順々に示し、このとき回転揺動角θ1は比較小さく設定される。これに対し図8乃至図11は、回転ハンドル36を操作して、揺動角調整クランク35のクランク角度を変更した場合における試験機1各部の動きを順々に示し、このとき回転揺動角θ2は比較大きく設定される。
尚、上記実施の形態では、揺動角調整クランク35の角度調整を行うための揺動角調整クランク用角度調整手段として手動操作式の回転ハンドル36を設けたが、これに代えて、サーボモータ(図示せず)等の角度調整が可能な動力装置と連結することで試験機本体のモータ11,21と連動させモータ回転数の変化とともに揺動角調整クランク35の角度調整を行う機構を設けても良い。
このように揺動角調整クランク35にサーボモータを連結した場合には、試験機1の回転数に応じたクランク角度調整を行うことで自動車エンジンに近似した回転数ごとの揺動角調整を行うことができる。
また、上記実施の形態のように揺動角調整クランク35を回転ハンドル36等で操作する場合には、ロスヨーク機構の反力で揺動角クランク35が異常挙動しないようにウォームギヤなどを用いることが考えられる。
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
31 T型クランク
32 T字縦棒
33 T字横棒
34 揺動角調整用コンロッド
35 揺動角調整クランク
36 回転ハンドル
37 軸受
38 連結ロッド

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、有し、
    さらに、前記テコ・クランク機構に組み込まれ、T字縦棒先端部を前記クランクに連結されるとともにT字横棒一端部を前記コンロッドに連結されたT型クランクと、
    前記T型クランクのT字横棒他端部に揺動角調整用コンロッドを介して連結された揺動角調整クランクと、
    前記揺動角調整クランクの角度調整を行う揺動角調整クランク用角度調整手段と、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、
    前記揺動角調整クランク用角度調整手段は、前記揺動角調整クランクを回転させる回転ハンドル又はサーボモータを備えることを特徴とする回転揺動試験機。
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