JP2020003066A - ボールベアリング、当該ベアリングが設けられた、荷重下で摩擦トルクを測定するためのユニット、および当該測定するためのユニットが設けられた回転装置のためのテストベンチ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は軸受（３５、３６）に関する。【解決手段】この軸受は、凹型環状溝によって形成された第１軸受トラック（３６−５）が設けられた第１リング（３６−２）と、円筒外側面によって形成された第２軸受トラック（３６−７）が設けられた第２リング（３６−３）と、を備え、２つのリング（３６−２、３６−３）は同心であり、中心軸（Ｘ３３）の周りに相対回転し、軸受は、第１軸受トラック（３６−５）と前記第２軸受トラック（３６−７）との間に径方向に搭載されたボール（３６−１）の列をさらに備えている。本発明は、荷重を受けて回転装置（２）の摩擦トルクを測定するためのユニット（１２）、およびそのような測定するためのユニット（１２）が設けられたテストベンチにさらに関する。【選択図】図８

Description

本発明はボールベアリングの分野、より具体的には、荷重下で摩擦トルクを測定するためのユニット内での使用に関する。本発明はさらにテストベンチの分野、より具体的には回転装置、特に自動車のためのバンプストップ装置の摩擦トルクを測定するために設計されたテストベンチに関する。

既知の方式において、自動車サスペンションシステムは、軸および自動車のホイールを支持したストラットを備えている。バンプストップは、ホイールおよび路面の反対側の、サスペンションスプリングと自動車本体に固定された上部部材との間のストラットの上部に配置されている。スプリングは減衰ピストンロッドの周りに配置され、その端部は自動車の本体に固定されることが可能である。

バンプストップは、軸受、下側バネ保持器、上側バネ保持器、および２つのバネ保持器の間に配置された少なくとも１つのガスケットシールを備えている。バンプストップの種々の構成要素は、プラスチック材料から形成されてもよく、バネ保持器は、その機械的強度を増大させるために、特に金属から形成された剛体インサートによって補強されることが可能である。上側バネ保持器は、軸受の上側リングと上側部材との間に挿入され、一方で下側バネ保持器は、軸受の下側リングとサスペンションスプリングとの間に挿入されている。したがって、バンプストップは、サスペンションスプリングと自動車の本体との間の軸方向力の伝達を可能にしており、一方で軸受のリング間の相対角度移動を許容している。

バンプストップの中心軸およびバネを備えたストラットの中心軸は、互いに対して傾斜されてもよく、軸の相対傾斜は５°から１０°の間とすることが可能である。したがって、バンプストップは、結果として生じる径方向力を受ける。

機械的強度およびシールに関する性能とは別に、バンプストップの品質における重要な因子は、荷重下におけるその摩擦トルクである。その運転快適性に加えて、バンプストップが組み込まれる自動車のサスペンション性能に影響するので、バンプストップの機械的この特性を確認することは重要である。荷重下においてバンプストップの摩擦トルクを測定するように設計されたテストベンチは、その構造、材料、および設計を最適化するために、開発されてきた。これらのテストベンチは、適用状態に近いテスト状態を提供しなければならない。

既知の様式において、荷重下においてバンプストップの摩擦トルクを測定するためのテストベンチは、円筒ボアが設けられた管状スリーブを備え、そのボア内に、２つのバンプストップが上から下まで装着され、各バンプストップは、ボアの軸方向端部の一方に装着される。バンプストップの、固定されたバネ保持器の各々は、ボア内において固定される。バンプストップの、回転するように可動式のバネ保持器は、シャフトによって回転するように接続され、このシャフトはバンプストップに荷重を与える。ボアは、水平に対して傾斜した所定の角度に沿った中心軸の周りに延びており、中心軸は、各バンプストップとストラットをシミュレートするシャフトとの間の相対傾斜の特徴である角度に沿っている。中心軸の周りに回転するように揺動する動作は、モータによってシャフトに与えられ、この動作は、テストされる２つのバンプストップに伝達される。

したがって、そのようなテストベンチは、適用される状態に近い揺動動作、傾斜、軸方向荷重、ならびに（決定された傾斜および与えられた軸方向荷重に起因した）径方向荷重の状態にあるバンプストップをテストすることが可能である。テストベンチには、２つのバンプストップの揺動に起因した摩擦トルクを測定するための、少なくとも１つの摩擦トルクセンサも設けられている。摩擦トルクを測定するための、２つの関連したバンプストップは、テスト中の一方のバンプストップと既知の特性を備えた他方のバンプストップとが同一であってもよく、または異なっていてもよい。

そのようなテストベンチ内でテストされたバンプストップの摩擦トルクは、バンプストップが受ける荷重によって顕著に影響を受ける。さらに、この問題は、荷重下にあるバンプストップの摩擦トルクの特徴付けに関してだけでなく、荷重下にある適用条件を有する任意の回転装置の特徴付けに関しても生じる。したがって、信頼性の高い且つ再現可能な測定を確実にした、荷重下で摩擦トルクを測定するためのユニットを備えたテストベンチを提供することが望まれる。

さらに、回転して軸方向荷重を受ける任意のシステム、特に自動車内で使用されるか、またはテストベンチ内でテストされるバンプストップだけでなく、クラッチ軸受／クラッチ解放軸受のような他のタイプの軸受も、荷重を受けている位置と荷重を受けていない位置との間の、軸受の位置の移動の問題の対象となる。そのような回転システムは、回転シャフトに連結されて、軸方向荷重を受け得る。そのようなシャフトは、全体的に固定ハウジング内に装着されて、回転動作中のシャフトを支持するために、少なくとも１つの軸受がシャフトとハウジングとの間に挿入されている。

このタイプの用途においては、軸受は、シャフトに固定され且つ凹型溝によって形成された軸受トラックを備えた内側リングと、ハウジング内に装着され且つ凹型溝によって形成された軸受トラックを備えた外側リングと、それらの相対回転を支持するための、２つのリングの軸受トラックの間の少なくとも１列のボールと、を備えている。軸受がシャフトの軸方向移動に追従することを許容するために、軸受の外側リングを固定ハウジング内に無調節に装着することが知られている。

しかしながら、リングは、特に半径方向平面における位置ずれを伴って、最適化されていない相対位置になることがある。ボールと軸受トラックとの間の接触は、所定の角度において、シャフトから軸受へ伝達されることが可能な、軸方向荷重の一部となり得る。さらに、追加の摩擦トルクが、シャフトの、ひいては回転システムの回転トルクに作用する軸受によって生じ得る。したがって、回転システムを備えた用途、および特に荷重を受けて摩擦トルクを測定するためのユニットを備えた、荷重下におけるテストベンチに適した軸受を提供することが望まれている。

本発明は、前述の欠点がない、回転しおよび荷重を受ける装置を支持することを可能にした玉軸受を提供することを目的としており、この軸受は、この軸受は、例えばバンプストップのような、荷重を受けた回転装置の摩擦トルクを測定するためのユニット内で使用されることが特に可能であり、適用条件を再現することが可能であり、任意のタイプの回転装置に適しており、高信頼性且つ再現可能な測定を提供する。

本発明は、第１軸受トラックが設けられた第１リングと、第２軸受トラックが設けられた第２リングと、を備え、２つのリングは同心であり且つ中心軸の周りに相対回転し、第１軸受トラックと第２軸受トラックとの間に径方向に搭載されたボールの列を備えた玉軸受に関する。

本発明によれば、第１軸受トラックは、第１リングの面上に形成された凹型環状溝であり、第２軸受トラックは、第２リングの円筒面である。

本発明によれば、第１リングの軸方向動作は、第１軸受トラックを形成した溝内に収容されたボールを駆動し、これらのボールは、第２リングの第２軸受トラックを形成した円筒面上を軸方向にスライドする。第１リングと第２リングとの間の相対径方向位置がどこであっても、ボールとリングとの間の軸受は、追加の摩擦トルクを生じることなく最適化される。

有利であるが強制的でない玉軸受のさらなる特徴によれば、個別にまたは組み合わせて実行される。
− 周方向にボールを支持するために、軸受はケージを備えている。
− 第１リングは、ボアおよび外側円筒面が設けられた内側リングであり、第１軸受トラックは、外側円筒面上に形成された凹型環状溝であり、第２リングは、外側面および円筒内側ボアが設けられた外側リングであり、第２軸受トラックは、円筒内側ボアによって形成されている。
− 第１リングは、ボアおよび外側円筒面が設けられた内側リングであり、第１軸受トラックは、外側円筒面によって形成されており、第２リングは、外側面および円筒内側ボアが設けられた外側リングであり、第２軸受トラックは、円筒内側ボア上に形成された凹型環状溝である。
− 内側リングは回転する。
− 外側リングは非回転である。

さらなる特徴によれば、本発明は、トルクセンサを備えた、荷重下において回転装置の摩擦トルクを測定するためのユニットに関する。

測定するためのユニットはシャフトを備え、その第１端部は回転装置に連結されるように設計されている。測定するためのユニットは、中心ボアを備え且つプレートの面に固定された管状ハウジングを備え、シャフトはプレートを貫通して、ハウジングのボア内へと延びている。

測定するためのユニットは、前述の実施形態のいずれか１つによる、少なくとも１つの軸受も備え、その軸受は、回転動作においてシャフトを支持するために、ハウジングのボアとシャフトとの間に挿入されている。この軸受は、シャフトに固定的に装着された内側リングと、ハウジング内に固定的に装着された外側リングと、ボールの列と、を備え、ボールの列は、前記２つのリングの一方に設けられ且つ面上に形成された凹型環状溝から成る第１軸受トラックと、他方のリングに設けられ且つ円筒面から成る第２軸受トラックと、の間に配置されている。

測定するためのユニットは、ハウジング内に配置された測定プレートを備え、この測定プレートは、オルダム継手を用いてシャフトの第２端部に連結された第１面を備え、これによりシャフトは測定プレートのみにトルクを伝達し、測定プレートおよびシャフトは、オルダム継手に対応した形状を有し、測定プレートは、トルクセンサと協働する第２面を備えている。停止部は、シャフトの第２端部と測定プレートの第１面との間に挿入されており、停止部は、測定プレートの第１面に固定された第１リングと、シャフトの第２端部に固定された第２リングと、２つのリングの間に挿入された少なくとも一列の転動要素と、を備え、転動要素の列は、オルダム継手を径方向に取り囲んでいる。

したがって、回転し且つ荷重を受ける、測定するためのユニットのシャフトは、本発明による玉軸受によって支持されている。シャフトが荷重を受けていない場合、玉軸受の構成部品は、各々がシャフトの回転に寄与する所与の位置にある。シャフトが荷重を受けている場合、このシャフトは軸方向に変位する。軸受の内側リングは、この軸方向変位に追従し、外側リングは、ハウジング内に静止したままである。軸受のリングの相対的な軸方向移動の間に、ボールは第２軸受トラックの円筒面上を軸方向にスライドし、これらのボールは、第１中空軸受トラック内に軸方向に保持され、第２円筒軸受トラックに対して軸方向の制限を受けない。本発明を用いることにより、軸受は追加の摩擦トルクを生じず、測定するためのユニットによって測定されたトルクは、回転装置のトルクである。さらに、軸方向荷重の剰余の部分は、軸受に伝達されない。

有利であるが強制的でない、測定するためのユニットのさらなる特徴は、個別にまたは組み合わせて採用される。
− 測定プレートの第２面は、トルクセンサに連結された突出部を備えている。
− ハウジングは、シャフトの反対側に配置され且つカバーによって閉じられた自由端を備えている。
− トルクセンサには、荷重を測定するための手段も設けられている。
− 測定するためのユニットは、カバーとハウジングとの間の一時的な連結手段を備え、カバーはトルクセンサと接触している。
− 一時的な連結手段は、カバーおよびハウジングの対応した穴内に延びた少なくとも１つのネジを備えている。
− 測定するためのユニットは、測定プレートとハウジングとの間の一時的な連結手段を備え、測定プレートは、これによりハウジングに固定されている。
− 測定プレートは、一時的な連結手段およびハウジングと協働することが可能な、少なくとも１つの径方向突出部を備えている。
− ハウジングは少なくとも１つの開口部を備え、この開口部内に、測定プレートの少なくとも１つの径方向突出部が収容されている。
− 一時的な連結手段は、測定プレートおよびハウジングの対応した穴内に延びた、少なくとも１つのネジを備えている。

さらなる特徴によれば、本発明は回転装置の摩擦トルクを測定するためのテストベンチに関連しており、このテストベンチは、第１固定プレートと、並進移動可能であり、第１プレートに接近するように移動し、または第１プレートから離れるように移動し、これにより回転装置に軸方向荷重を与えることが可能な第２プレートと、プレートの間に形成されたテストチャンバと、第１プレートに固定された駆動手段と、第２プレートに固定された、本発明の前述の実施形態のいずれかによる測定するためのユニットと、駆動手段に回転可能に連結された第１支持部と、測定するためのユニットに連結された第２支持部と、を備え、第１支持部は、テストチャンバ内に配置されて、回転するように可動式の、回転装置の第１要素に固定されるように設計されており、第２支持部は、回転装置の第２要素に固定されるように設計されている。

本発明は、非限定的な例によって提供された、以下の記載を読むことによって、より明確に理解されるだろう。記載は添付図を参照して記載されている。

本発明による測定するためのユニットが設けられた、バンプストップデバイスのためのテストベンチの正面を示した図である。 図１のテストベンチの側面を示した斜視図である。 軸方向断面による、図１のテストベンチ内のバンプストップデバイスの詳細を示した図である。 図１のテストベンチのための駆動手段の詳細を示した斜視図である。 軸方向断面Ｉ−Ｉに沿った図１のテストベンチの測定するためのユニットの詳細を示した図である。 第１形態における、軸方向断面ＩＩ−ＩＩに沿った図５のテストベンチの測定するためのユニットの詳細を示した図である。 第２形態における、軸方向断面ＩＩ−ＩＩに沿った図５のテストベンチの測定するためのユニットの詳細を示した図である。 軸方向断面に沿った、図５の測定するためのユニットのための軸受を示した図である。

図１および図２は、この場合バンプストップである回転装置２の摩擦トルクを測定するための、全体的に参照符号１によって示されたテストベンチを示している。記載および図の明確化の理由のために、テストベンチ１は、テストベンチを保持し且つテストベンチを地面に固定する固定筐体と共には図示されていない。

テストベンチ１は、第１下部プレート３を備えている。この第１プレート３は水平面内に広がっており、静止して、テストベンチ１の筐体に固定されている。

テストベンチ１は、第２プレート４を備えている。この第２プレート４は水平面内に広がっており、第１プレート３に平行であり、第１プレート３に対して並進するように移動可能である。

テストベンチ１は４つの管状ガイド５を備え、これらは第１プレート３および第３上部プレート７に固定されており、第３上部プレートも、静止して筐体に固定されている。管状ガイド５は、各々が第１固定下部プレート３と第３固定上部プレート７との間に、プレート３、４、および７に対して直交した軸に沿って延びている。管状ガイド５は第２可動プレート４を貫通して、各々がプレート４の並進移動のためのガイドを形成している。

テストベンチ１は、移動体の変速機のための機構６も備え、この場合は既知のネジタイプ８であり、第２プレート４の直進運動に寄与している。変速機機構６は、有利に第３プレート７に固定されている。第２プレート４は、第１プレート３と第３プレート７との間を並進移動可能である。

テストベンチ１は、第１固定プレート３と、並進移動可能な第２プレート４と、の間に形成されたテストチャンバ９を備えている。バンプストップ２は、テストベンチにおいてテストされるように設計されており、このテストチャンバ内に収容される。

第２プレート４は、テストベンチ１内でテストされるバンプストップ２に軸方向荷重をかけるために並進移動可能であり、そのことはこれ以降により詳細に説明される。第２プレート４はテストの間静止したままであり、テスト状態の設定および調整の段階の間のみに並進移動するように設定される。

有利には、第１プレート３および第２プレート４は、各々が断熱材料の層３−１、４−１を備え、これらの層は、それぞれテストチャンバ９内においてそれらのプレートの内面にある。

図示されていない変形によれば、テストベンチ１は側壁を備えた支持筐体を備え、側壁は、テストチャンバ９内において側壁の内面の断熱材料の層によっても覆われている。したがって、テストチャンバ９は断熱されている。有利には、テストベンチは、テストチャンバ９内の温度を調整するための手段（図示略）を備え、これにより用途の状態を再現するために、テストの温度を調節してもよい。テストチャンバ９内の湿度測定を監視するための手段を設けることも可能である。

テストベンチ１は、第１下部静止プレート３に固定された駆動手段１０、および回転可能に駆動手段１０に連結された第１下部支持部１１を備えている。テストベンチ１は、並進移動可能な第２上部プレート４に固定された、測定するためのユニット１２、および測定するためのユニット１２に連結された第２上部支持部１３も備えている。テストベンチ１内においてテストされるように設計されたバンプストップ２は、一方では第１支持部１１に連結され、他方では第２支持部１３に連結されている。

図３は、テストベンチ１のテストチャンバ内に装着されたバンプストップ２を示している。バンプストップ２は、図示されたこの実施形態においては、マクファーソンサスペンションベアリングユニットまたはＭＳＢＵ型である。

バンプストップ２は、斜めに接触した単一のベアリング１４、回転式に可動式の下側バネ保持器１５、および上側バネ保持器１６を備えている。バンプストップ２およびその構成要素は、中心軸Ｘ２を中心として全体的に円形の対称形状を有する。バネ保持器１５および１６は、互いに内部筐体を画定しており、この内部筐体内にベアリング１４が収容されている。バンプストップ２は、外部汚染に対してベアリングのシールを提供するために、外部および／または内部シール手段を有利に備え得る。

本実施形態においては、ベアリング１４は、この場合ボールである転動要素の列に加えて、内側リングおよび外側リングを備え、転動要素はリング間に斜めに接触して配列されている（図示略）。ベアリング１４は、使用時のバンプストップ２への内力および摩擦を制限するために、好適に斜めに接触している。

下側バネ保持器１５は、軸Ｘ２を中心として且つ上側バネ保持器１６に対して回転可能である。下側バネ保持器１５は環状であり、中央管状部およびこの管状部から外側に延びた径方向部を備えている。下側バネ保持器１５は、ベリングのための第１上軸側からの下部支持部を形成し、第２下軸側の、自動車のストラットバネと協働することが可能な支持部を形成している。

図示された実施形態においては、テストベンチ１の第１下部支持部１１は、軸Ｘ１７に沿って延びた支持ロッド１７を備え、軸Ｘ１７は角度Ａ１７に沿ってバンプストップ２の軸Ｘ２に対して傾斜している。支持ロッド１７は、以下に記載された、駆動手段１０に連結された第１下側端部１７−１、および第１適合手段１８が設けられた第２上側端部１７−２を備え、第１適合手段は、下側バネ保持器１５の下面と適合した形状とされている。支持ロッド１７の第１適合手段１８は、自動車のストラットバネの構造的特徴および機構的特徴を再現することを可能にしている。第１適合手段１８は、少なくとも１つの固定ネジ１９を用いて支持ロッド１７に固定されている。したがって、第１適合手段１８は、特にテストされるさらなるバンプストップに適した、異なった形状の第１適合手段に交換される場合に、容易に支持ロッド１７に装着されるか、または容易に支持ロッド１７から取り外され得る。

代替的に、支持ロッドはその第２端部にバネが設けられたストラットに交換されてもよく、このバネは、バンプストップの第１バネ保持器の支持面に対して支持されるように設計されている。

上側バネ保持器１６は、軸Ｘ２を中心として環状であり、ベアリング１４のための上部支持部を形成している。上側バネ保持器１６は、自動車のサスペンション装置内で概して静止しており、この上側バネ保持器１６は、自動車のシャーシに固定されている。バンプストップ２はテストベンチ１に装着され、これにより上側バネ保持器１６は静止状態になく、下側バネ保持器１５の回転揺動動作によって生じた摩擦トルクを伝達し得る。

図示された実施形態においては、テストベンチ１の第２上部支持部１３はシャフト２０を備え、このシャフトには、バンプストップ２の上側バネ保持器１６に連結された第１下側端部２０−１、および測定するためのユニット１２に連結された第２上側端部２０−２が設けられており、それは以下に記載されている。第２支持部１３は、上側バネ保持器１６に固定された第２適合要素２１も備え、この第２適合要素２１は、枢軸連結器２２を用いてシャフト２０の第１端部２０−１に連結されている。したがって、シャフト２０とバンプストップ２との間の連結は、任意のタイプのテストされたバンプストップおよび支持ロッド１７の傾斜に対応可能である。

有利には、第２適合要素２１は、上側バネ保持器１６に固定された下側部分２１−１、および枢軸連結器２２を用いてシャフト２０の第１端部２０−１に連結された上側部分２１−２を備え、２つの部分２１―１および２１―２は、固定ネジ２１−３によって互いに対して固定され得る。したがって、第２適合要素２１の下側部分２１−１は、特にテストされるさらなるバンプストップに適した、異なった形状の第２適合手段に交換される場合に、上側部分２１−２、ひいてはシャフト２０に容易に装着され得るか、またはシャフト２０から容易に取り外され得る。

代替的に、バンプストップは多様な構造的デザインを備えてもよく、本発明によるテストベンチ１は、任意のタイプのバンプストップを受容し且つテストすることに適している。より具体的には、下側バネ保持器を備えた第１適合要素を備えた、支持ロッド１７の第２端部１７−２、および／または上側バネ保持器を備えた第２適合要素の、シャフト２０の第１端部２０−１を設けることで十分であり、これらの端部は、テストされるバンプストップのこれらの要素に連結されることが可能である。

第１下部支持部１１は、回転可能に駆動手段１０に連結されている。第１支持部１１は、第１端部１７−１を備えた支持ロッド１７を備え、この第１端部は、図４に示されたように駆動手段１０に連結されている。

第１支持部１１はガイド２３を備え、支持ロッド１７の第１端部１７−１は、そこに連結要素２４を用いて枢動接続部２５と連結されている。ガイド２３は２つの側方レール２３−１および２３−２を備え、連結要素２４は、これらのレール２３−１、２３−２と協働することが可能な突出部を備えている。連結要素２４がガイド２３のレール２３−１、２３−２上に配置された場合、連結要素２４は、例えばネジ、クランプ手段、または任意の他の一時的な固定手段のような固定手段（図示略）によってこの所望の位置に固定される。したがって、ロッド１７はガイド２３に連結され、これによりロッド１７の傾斜の角度は、一方ではバンプストップ２に対して決定され、他方ではガイド２３に対して決定され得る。

第１支持部１１は、回転可能に駆動手段１０に連結された支持プレート２６も備えている。ガイド２３は、例えば固定ネジのような任意の適切な手段によって、動作の観点から支持プレート２６に固定されている。したがって、ロッド１７は、ガイド２３に装着された連結要素２４を用いて駆動手段１０に連結され、このことは、ロッド１７および支持プレート２６が傾斜することを保証することを可能にしている。

第１支持部１１のアセンブリは、テストベンチの固定下部プレート３に装着されている。支持プレート２６は、このプレート３に設けられた開口部を貫通したシャフト（図示略）を用いて、駆動手段１０によって駆動される。

駆動手段１０は図１に示されており、回転軸Ｘ２８を中心として回転する駆動プレート２８を配置したモータ２７を備えている。接続ロッド２９には、旋回接続部３０によって駆動プレート２８に連結された第１端部、および旋回接続部３１によってクランク３２の第１端部に連結された第２端部が設けられている。このクランク３２は第２端部を備え、この第２端部は、下部プレート３を貫通したシャフト（図示略）を用いて、第１支持部１１の支持プレート２６に回転可能なように連結されている。

本発明の実施形態においては、駆動手段１０は既知のタイプのロッド−クランク接続であり、回転動作を軸の周りの揺動動作に変換することが可能である。クランク３２は、この揺動動作を支持プレート２６に伝達し、連続的な接続により連結要素２４を備えたガイド２３に、第１適合手段１８を備えた支持ロッド１７に、最終的に、テストベンチ１内のテストされるバンプストップ２の下側バネ保持器１５に伝達する。そのような駆動手段１０を備えたテストベンチ１は、組み立てられた状態においてテストされるバンプストップ２が受ける動作を再現することを可能にしている。

バンプストップ２の下側バネ保持器１５が連結された駆動手段１０の反対側において、テストベンチ１は、バンプストップ２の上側バネ保持器１６に連結された測定するためのユニット１２を備えている。

より具体的には、上側バネ保持器は、第２支持部１３を用いて測定するためのユニット１２に連結されており、第２支持部は、シャフト２０の第１端部２０−１に連結された第２適合要素２１を含んでいる。測定するためのユニット１２は、第１装着構成による図５および図６、ならびに第２装着構成による図７に示されている。

測定するためのユニット１２は、中心軸Ｘ３３に沿って延びた中心ボア３３−１を備えた管状ハウジング３３を備え、並進移動可能な第２プレート４の外側面に固定されている。ハウジング３３は、径方向端縁３３−２、およびこの端縁３３−２を通じて形成された開口部を貫通した複数の固定ネジ３４を有利に備えており、これは、第２プレート４に形成された対応した開口部に固定されるためである。

第２プレート４には、シャフト２０が横断したボア４−２も設けられており、このシャフト２０は、中心軸Ｘ３３と同心の軸Ｘ２０に沿って、ハウジング３３のボア３３−１内を延びている。したがって、シャフト２０は、バンプストップ２が、テストチャンバ９の内側の一側において、テストチャンバ９の外側の第２プレート４の反対側に装着された測定するためのユニット１２に連結されることを可能にしている。

２つの軸受３５、３６は、回転動作時にシャフト２０を支持するために、ハウジング３３のボア３３−１とシャフト２０との間に差し込まれている。本実施形態においては、軸受３５、３６は類似しており、軸受３６のみがこれ以降記載され、図８において詳細に示されている。

軸受３６は、内側リング３３−２および外側リング３３−３を備え、これらのリングは同心であり、ハウジング３３のボア３３−１の中心軸Ｘ３３を中心として相対回転し、リングの間に径方向に配置されたボールの列３６−１を備えている。

シャフト２０は段付きの外側面２０−３を備え、軸受３６の内側リングが装着される円筒面は、より大きい直径を有する外側面を備えたシャフトの中心部よりも、より小さい直径を有するように形成されている。内側リング３６−２は、シャフト２０の外側面２０−３の円筒部にクランプされる方式において装着された、円筒ボア３６−４を備えている。したがって、シャフト２０は、軸受３５、３６の単純な装着を許容した段付きの外側面２０−３を備えている。軸受３５、３６の内側リングの軸方向支持を提供するために、ショルダがシャフト２０の周囲に形成されている。軸方向における軸受３５、３６の内側リングを固定するために、２つの支持リング３７、３８がシャフト２０に固定的に装着されている。支持リング３８は、特にシャフト２０の第２端部２０−２の周りに装着されている。

有利には、テストチャンバ９と測定するためのユニット１２との間のシャフト２０を通じた熱の逃げを回避するために、リング３７は断熱材料から形成されている。

ハウジング３３のボア３３−１は、原則的に円筒形である。外側リング３６−３は、ハウジング３３のボア３３−１にクランプされる方式において装着された円筒外側面３６−８を備えている。軸受３５の外側リングのための下側軸方向保持を提供するために、ボア３３−１は下側ショルダを有利に備えている。軸受３５の外側リングの上側軸方向支持および軸受３６の外側リング３６−３の下側軸方向支持を提供するために、中間スペーサ４６が、軸受３５と軸受３６の間に軸方向に装着されている。軸受３６の外側リング３６−３の上側軸方向支持を提供するために、支持リング３７は、ハウジング３３のボア３３−１内に固定的に装着されている。

内側リング３６−２は、内側軸受トラックを形成した凹型環状溝３６−５が設けられた円筒外側面３６−６を備え、この溝内に、ボール３６−１が収容されている。外側リング３６−３は、外側軸受トラックを形成した円筒ボア３６−７を備え、ボール３６−１は、この円筒ボアと径方向に接触している。中心軸Ｘ３３を中心とした内側リング３６−２と外側リング３６−３との相対回転は、ボール３６−１と内側軸受トラック３６−５および外側軸受トラック３６−７との間の軸受接触によって提供されている。

図示された実施形態においては、内側リング３６−２は中実、すなわち金属管、バー、鍛造部品、または積層ブランクを用いて機械加工またはモールド成型から得られている。外側リング３６−３は、金属管から切り出されて、幾何的公差を調節するために研削されることによって形成され得る。

有利には、軸受３６には複数の凹部が設けられた環状ケージ３６−９が設けられ、これらの凹部内にボール３６−１が収容されている。したがって、荷重を均一にするために、ボール３６−１の列は周方向に、有利には均一に離間されて支持されている。

一方では、支持ロッド１７は、バンプストップ２の下側バネ保持器１５に対して傾斜しているので、且つ他方では、並進移動可能な第２プレート４は、軸方向荷重をバンプストップ２に与えるので、径方向荷重が、特にバンプストップ２および上側バネ保持器１６に生じる。上側バネ保持器１６によってシャフト２０に与えられた径方向荷重は、軸受３５、３６を用いて第２プレート４に固定されたハウジング３３に伝達される。この構成は、径方向荷重のフィルタリングの手段を構成し、これにより径方向荷重は、測定するためのユニット１２内の摩擦トルクの測定に影響しない。

測定するためのユニット１２は、ハウジング３３内に配置された測定プレート３９も備えている。

測定プレート３９は、オルダム継手４０を用いてシャフト２０の第２端部２０−２に連結された下面を備え、これによりシャフト２０は、この測定プレート３９のみにトルクを伝達する。オルダム継手は先行技術から公知であり、測定プレート３９およびシャフト２０は、オルダム継手４０に対応した形状を備えている。より具体的には、測定プレート３９の下面は、第１軸面内において延びた突起部３９−１を備え、シャフト２０の第２端部２０−２は、第１軸面に直交した第２軸面内において延びた突起部２０−４を備え、オルダム継手４０は、その上側面に、測定プレート３９の突起部３９−１を受容するチャネル、およびその下側面に、シャフト２０の突起部２０−４を受容するチャネルを備えている。下側バネ保持器１５が揺動動作を伴って回転した場合、バンプストップ２の上側バネ保持器１６によって伝達される摩擦トルクは、シャフト２０に伝達され、次いでオルダム継手４０を用いて測定プレート３９に伝達される。

オルダム継手４０に連結された下面の反対側では、測定プレート３９は、トルクセンサ４１と協働する上側面を備えている。測定プレート３９の上側面は、複数の固定ネジによってトルクセンサ４１に連結された突起部３９−３を備えている。

ボールを備えた停止部４２は、測定プレート３９とシャフト２０との間に軸方向に挿入されている。

停止部４２は、固定ネジによって測定プレート３９の下側面に固定された上側リングを備えている。停止部４２は、オルダム継手４０を放射状に取り囲んでいる。停止部４２は、シャフト２０の第２端部に、より詳細にはシャフト２０の第２端部に装着された支持リング３８に固定された下側リングを備えている。転動要素の列はこの場合ボールであり、上側リングと下側リングとの間に挿入され、これにより停止部４２を形成し、それらのリングは、径方向面に平行に且つ軸Ｘ３３の周りに回転する。停止部４２は、シャフト２０と測定プレート３９との間において軸方向荷重を伝達することを可能にしている。

図６はテストベンチ１の、特に測定するためのユニット１２の第１装着部および運転形態を示している。

ハウジング３３は、シャフト２０の反対側に配置され且つカバー４３によって閉じられた自由端を備え、カバー４３は、トルクセンサ４１およびハウジング３３の上端縁と接触している。ハウジング３３およびカバー４３は、ハウジング３３およびカバー４３の上端縁を通じて形成された開口部内に固定された固定ネジ４４によって、互いに固定されている。

したがって、第２プレート４は、ハウジング３３に固定されたカバー４３を通じて、バンプストップ２に軸方向荷重を与え得る。軸方向荷重は、第２プレート４からハウジング３３へと、カバー４３へと、トルクセンサ４１へと、測定プレート３９へと、シャフト２０へと、ボールを備えた停止部４２を用いて、およびバンプストップ２の上側バネ保持器１６へと第２支持部１３を用いて、連続的に伝達される。軸受３５、３６はハウジング内に自由に装着されて、これにより軸方向荷重と干渉しない。

さらに、図７に示され且つこれ以降に記載された測定するためのユニット１２の第２装着構成とは対照的に、測定プレート３９およびハウジング３３は互いから分離され、固定ネジ４２が除去されている。したがって、測定プレート３９は、オルダム継手４０を用いてシャフト２０によって伝達される摩擦トルクの作用の下で、自由に変形される。

したがって、トルクセンサ４１はバンプストップ２に連結されている。駆動手段１０は、回転揺動動作を、第１支持部１１を用いてバンプストップ２の下側バネ保持器１５に与える。摩擦トルクは、下側バネ保持器１５と上側バネ保持器１６との間に生じる。この摩擦トルクは、上側バネ保持器１６から第２支持部１３に、特にシャフト２０に伝達され、次いでオルダム継手を用いて測定プレート３９に伝達される。したがって、トルクセンサ４１は、測定プレート３９を用いて摩擦トルクを測定する。

有利には、トルクセンサ４１には、荷重測定手段も設けられていてもよい。

図７はテストベンチ１の、特に測定するためのユニット１２の第２装着部および運転形態を示している。

測定プレート３９は、径方向突起部３９−２を備えている。ハウジング３３は開口部３３−３を備え、測定プレート３９の径方向突起部３９−２は、その内部に収容されている。突起部３９−２は、ハウジング３３の径方向端縁３３−４上に軸方向に静止している。ハウジング３３および測定プレート３９は、固定ネジ４５によって互いに固定され、固定ネジは、突起部３９−２および端縁３３−４を通じて形成された開口部内に固定されている。

有利には、測定プレート３９は複数の突起部３９−２を備えていてもよく、ハウジング３３は、これらの突起部３９−２を協働するために、径方向端縁３３−４を備えた同数の開口部３３−３を備えていてもよい。

図６に示された、測定するためのユニット１２の第１装着構成において、測定プレート３９およびハウジング３３は、互いから分離されている。

測定するためのユニット１２のこの第２装着構成において、測定プレート３９はハウジング３３に、したがって第２プレート４に固定されている。第２プレート４はテストの間は固定されたままであり、テスト条件の設定および調整の段階の間のみに並進移動するように設定される。したがって、測定プレート３９は、この第２装着構成では、動作の観点においてブロックされている。シャフト２０によって測定プレート３９へとオルダム継手４０を通じて伝達される摩擦トルクは、トルクセンサ４１へと伝達されることが不可能である。

さらに、図６に示された測定するためのユニット１２の第１装着構成とは対照的に、カバー４３およびハウジング３３は互いから分離されており、固定ネジ４４は除去されている。

トルクセンサ４１は、測定プレート３９から荷重を受けておらず、プレート３９の摩擦トルクの測定を実行するために構成されていない。

一方で、第２プレート４はハウジング３３に固定された測定プレート３９を通じて、バンプストップ２に軸方向荷重を与え得る。軸方向荷重は、第２プレート４からハウジング３３へと、測定プレート３９へと、ボールを備えた停止部４２を通じてシャフト２０へと、次いで、第２支持部１３を用いてバンプストップ２の上側バネ保持器１６へと、連続的に伝達される。

他方では、トルクセンサ４１は、バンプストップ２から連結解除されている。市場において入手可能な既知のトルクセンサは、長時間にわたる連続的な稼働に適していない。この第２装着構成のために、さらなるテストベンチを使用することなく、または測定するためのユニット１２を取り外すことなく、バンプストップ２の長時間にわたるテスト時間の耐久テストを実行することが可能である。測定するためのユニット１２の連結／連結解除は、単に固定ネジ４４、４５の単なる装着／抜去により、極めて簡素化されている。

テストベンチ１の測定するためのユニット１２の第１形態において、シャフト２０は軸方向に荷重を与えられている。軸受３６の内側リングは、シャフト２０との回転および軸方向の観点において固定されており、第１軸方向位置にある。テストベンチ１の測定するためのユニット１２の第２形態においては、シャフト２０は軸方向に荷重を与えられていない。これら２つの形態の間では、シャフト２０は軸方向にオフセットされており、このオフセットは、１０分の１ミリメートル、または１ミリメートルのオーダーである。したがって、軸受３６の内側リングは、シャフト２０が荷重を受けている場合に、その第１位置に対して軸方向にオフセットされた第２軸方向位置に配置されている。ボール３６−１は、内側リング３６−２の内側軸受トラック３６−５を形成した溝内に収容されており、したがって、第１位置と第２位置との間の内側リング３６−２の軸方向変位に追随する。外側リング３６−３は、ハウジング内において軸方向に固定されており、ボール３６−１は、外側リング３６−３のボア３６−７の円筒面をスライドすることによって、軸方向に再位置決めされる。したがって、ボール３６−１は、テストベンチ１の２つの形態において、軸受３６の内側リング３６−２および外側リング３６−３の回転支持を提供している。

軸受３５も、自身の内側リングおよび自身の円筒外側軸受トラックの外側リングに対して軸方向に調節された自身のボールを備え、これは前述の軸受３６と類似している。

したがって、軸受３５、３６の性能は最適化され、追加の摩擦トルクを生じることなく、シャフト２０の回転支持を提供している。トルクセンサ４１は、軸受３６−２、３６−３の起こり得る不整合によって妨害されることなく、トルクを測定する。

テストベンチ１は、図６に示された第１装着構成における摩擦トルクの測定、および図７に示された第２装着構成における耐久テストの両方に寄与し得るものであり、これらは任意のタイプのバンプストップに対する揺動動作、傾斜軸方向および径方向荷重、または温度に関連さえする適用状態において実施される。

特に、バンプストップ２の摩擦トルクの第１測定、次いで耐久テスト、および耐久テスト後の摩擦トルクの最終測定を含んだ一連のテストを提供することは、有利になり得る。中間摩擦トルク測定も、想定され得る。これらすべては、２つの可能な構成を有する本発明によるテストベンチによって可能になり、一方の構成から他方の構成への移行は、単純化された方法で実施することが可能である。

測定するためのユニットである本発明は、バンプストップデバイスのためのテストベンチの例に限定されることなく記載されている。言うまでもなく、本発明による測定するためのユニットは、そのような適用状態において稼働する、荷重を受けた任意の回転装置の任意の摩擦トルク測定手段に実施され得る。

玉軸受である本発明は、バンプストップデバイスのためのテストベンチへの適用の非限定的な例において記載されている。本発明による玉軸受は、回転システムを備えた任意の用途において使用され得る。

１ ・・・テストベンチ
２ ・・・回転装置
３ ・・・第１下部プレート
４ ・・・第２プレート
５ ・・・管状ガイド
６ ・・・変速機機構
７ ・・・第３上部プレート
９ ・・・テストチャンバ
１０ ・・・駆動手段
１１ ・・・第１下部支持部
１２ ・・・測定するためのユニット
１３ ・・・第２上部支持部
１４ ・・・ベアリング
１５ ・・・下側バネ保持器
１６ ・・・上側バネ保持器
１７ ・・・支持ロッド
１８ ・・・第１適合手段
１９ ・・・固定ネジ
２０ ・・・シャフト
２１ ・・・第２適合要素
２２ ・・・枢軸連結器
２３ ・・・ガイド
２３−１、２３−２ ・・・側方レール
２４ ・・・連結要素
２５ ・・・枢動接続部
２６ ・・・支持プレート
２７ ・・・モータ
２８ ・・・駆動プレート
２９ ・・・接続ロッド
３０、３１ ・・・旋回接続部
３２ ・・・クランク
３３ ・・・管状ハウジング
３４ ・・・固定ネジ
３５、３６ ・・・軸受
３７、３８ ・・・支持リング
３９ ・・・測定プレート
４０ ・・・オルダム継手
４１ ・・・トルクセンサ
４２ ・・・停止部
４３ ・・・カバー
４４、４５ ・・・固定ネジ

Claims (9)

1. 第１軸受トラック（３６−５）が設けられた第１リング（３６−２）と、第２軸受トラック（３６−７）が設けられた第２リング（３６−３）と、を備え、前記２つのリング（３６−２、３６−３）は同心であり且つ中心軸（Ｘ３３）の周りに相対回転し、前記第１軸受トラック（３６−５）と前記第２軸受トラック（３６−７）との間に径方向に搭載されたボール（３６−１）の列を備えた軸受（３５、３６）であって、
   前記第１軸受トラック（３６−５）は、前記第１リング（３６−２）の面（３６−６）上に形成された凹型環状溝であり、前記第２軸受トラック（３６−７）は、前記第２リング（３６−３）の円筒面である、軸受。
2. 周方向に前記ボール（３６−１）を支持するために、ケージ（３６−９）が設けられている、請求項１に記載の軸受。
3. 前記第１リング（３６−２）は、ボア（３６−４）および外側円筒面（３６−６）が設けられた内側リングであり、前記第１軸受トラック（３６−５）は、前記外側円筒面（３６−６）上に形成された凹型環状溝であり、前記第２リング（３６−３）は、外側面（３６−８）および円筒内側ボア（３６−７）が設けられた外側リングであり、前記第２軸受トラックは、前記円筒内側ボア（３６−７）によって形成されている、請求項１または２に記載の軸受。
4. 前記第１リングは、ボアおよび外側円筒面が設けられた内側リングであり、前記第１軸受トラックは、前記外側円筒面によって形成されており、前記第２リングは、外側面および円筒内側ボアが設けられた外側リングであり、前記第２軸受トラックは、前記円筒内側ボア上に形成された凹型環状溝である、請求項１から３のいずれか一項に記載の軸受。
5. 荷重を受けた回転装置（２）の摩擦トルクを測定するためのユニット（１２）であって、
   トルクセンサ（４１）と、
   シャフト（２０）であって、その第１端部（２０−１）は、前記回転装置（２）に連結されるように設計された、シャフト（２０）と、
   中心ボア（３３−１）を備え且つプレート（４）の面に固定された管状ハウジング（３３）であって、前記シャフト（２０）は前記プレート（４）を貫通して、前記ハウジング（３３）のボア（３３−１）内へと延びた、管状ハウジング（３３）と、
   回転動作において前記シャフト（２０）を支持するために、前記ハウジング（３３）のボア（３３−１）と前記シャフト（２０）との間に挿入された、請求項１から４のいずれか一項に記載の少なくとも１つの軸受（３５、３６）であって、前記シャフト（２０）に固定的に装着された内側リング（３６−２）と、前記ハウジング（３３）内に固定的に装着された外側リング（３６−３）と、ボールの列（３６−１）と、を備え、前記ボールの列は、前記２つのリングの一方（３６−２）に設けられ且つ面（３６−６）上に形成された凹型環状溝から成る第１軸受トラック（３６−５）と、他方のリング（３６−３）に設けられ且つ円筒面から成る第２軸受トラック（３６−７）と、の間に配置された、少なくとも１つの軸受（３５、３６）と、
   前記ハウジング（３３）内に配置された測定プレート（３９）であって、オルダム継手（４０）を用いて前記シャフト（２０）の第２端部（２０−２）に連結された第１面を備え、これにより前記シャフト（２０）は前記測定プレート（３９）のみにトルクを伝達し、前記測定プレート（３９）および前記シャフト（２０）は、前記オルダム継手（４０）に対応した形状を有し、前記測定プレート（３９）は、前記トルクセンサ（４１）と協働する第２面を備えた、測定プレート（３９）と、
   前記シャフト（２０）の第２端部（２０−２）と前記測定プレート（３９）の第１面との間に挿入された停止部（４２）であって、前記測定プレート（３９）の第１面に固定された第１リングと、前記シャフト（２０）の第２端部（２０−２）に固定された第２リングと、前記２つのリングの間に挿入された少なくとも一列の転動要素と、を備え、前記転動要素の列は、前記オルダム継手（４０）を径方向に取り囲んだ、停止部（４２）と、
   を備えている、測定するためのユニット。
6. 前記ハウジング（３３）は、前記シャフト（２０）とは反対側に配置され且つカバー（４３）によって閉じられた自由端、および前記カバー（４３）と前記ハウジング（３３）との間の一時的な連結手段（４４）を備え、前記カバー（４３）は前記トルクセンサ（４１）と接触している、請求項５に記載の測定するためのユニット。
7. 前記測定するためのユニット（１２）は、前記測定プレート（３９）と前記ハウジング（３３）との間の一時的な連結手段（４５）を備え、前記測定プレート（３９）は、これにより前記ハウジング（３３）に固定されており、前記測定プレート（３９）は、前記一時的な連結手段（４５）および前記ハウジング（３３）と協働することが可能な、少なくとも１つの径方向突出部（３９−２）を備えている、請求項５または６に記載の測定するためのユニット。
8. 前記一時的な連結手段は、前記測定プレート（３９）および前記ハウジング（３３）の対応した穴内に延びた、少なくとも１つのネジ（４５）を含んでいる、請求項６または７に記載の測定するためのユニット。
9. 回転装置（２）の摩擦トルクを測定するためのテストベンチ（１）であって、
   第１固定プレート（３）と、
   並進移動可能であり、前記第１プレート（３）に接近するように移動し、または前記第１プレートから離れるように移動し、これにより前記回転装置（２）に軸方向荷重を与えることが可能な第２プレート（４）と、
   前記プレート（３、４）の間に形成されたテストチャンバ（９）と、
   前記第１プレート（３）に固定された駆動手段（１０）と、
   請求項５から８のいずれか一項に記載の測定するためのユニット（１２）であって、前記第２プレート（４）に固定された、測定するためのユニット（１２）と、
   前記駆動手段（１０）に回転可能に連結された第１支持部（１１）であって、前記テストチャンバ（９）内に配置されて、回転するように可動式の、前記回転装置（２）の第１要素（１５）に固定されるように設計された、第１支持部（１１）と、
   前記測定するためのユニット（１２）に連結された第２支持部（１３）であって、前記回転装置（２）の第２要素（１６）に固定されるように設計された、第２支持部（１３）と、
   を備えているテストベンチ（１）。