JP4634927B2 - クランクシャフト用動釣合い試験機およびクランク軸押さえ装置 - Google Patents

Description

この発明は、クランクシャフト用動釣合い試験機に関し、特に、測定時に不釣合い測定をすべきクランクシャフトを押さえるための押さえ装置に関する。

シリンダエンジンのクランクシャフトには、非対称の質量分布を有するものがある。たとえばＶ６またはＶ８シリンダエンジンのクランクシャフトや、単気筒エンジンのクランクシャフト等である。
このうち、単気筒エンジンのクランクシャフトは、その長さ（全体の軸長）が短く、しかも軸方向中心に一対のクランクアームおよびそれらアーム間に設けられたクランクピンを有している。このため、かかるクランクシャフトの不釣合い測定を行う場合には、クランクシャフトの軸方向一端側および他端側をそれぞれ一対の軸受ローラで受け止めるとともに、受け止められたクランクシャフトが不釣合い測定時に回転されたときに、装置から外れないように、受け止められた一端側および他端側の軸を押さえる押さえローラが必要である。

先行技術として、特許文献１には、クランクシャフト用の動釣合い試験機が開示されている。特許文献１に開示された動釣合い試験機（バランシングマシン）は、軸受ローラ９および回転ローラ１４によって、不釣合い測定をすべきクランクシャフト１５の両端側の軸を回転自在に受け止める。しかし、特許文献１には、受け止められたクランクシャフトが不釣合い測定時に良好に回転し、測定位置から外れないように、受け止められた軸を抑える押さえ装置については開示されていない。
特開平７−１６７２１９号公報

ところで、特許文献１記載の動釣合い試験機では、不釣合い測定をすべきクランクシャフトを回転させるのに、スピンドルから突出した連携レバー６の先端をクランクピンに係合させ、連携レバー６によってクランクピンを回転させることによって、クランクシャフトを回転させる。この種の構成は、通常、クランクシャフト用動釣合い試験機に採用されている。

このため、スピンドル（駆動源）側で受け止められた一端側の軸を押さえ装置で押さえようとすれば、押さえ装置をその周囲を回転する連携レバーと干渉することがないように組み込まなければならず、取り付けが困難であるという課題があった。
この発明は、かかる背景のもとになされたもので、不釣合い測定をすべきクランクシャフトが良好に回転されるように、不釣合い測定時にクランクシャフトを確実に押さえることのできる押さえ装置を備えたクランクシャフト用動釣合い試験機を提供することを主たる目的とする。

この発明は、また、クランクシャフト用動釣合い試験機用の改良された軸押さえ装置を提供することを他の目的とする。

請求項１記載の発明は、中心に所定の軸方向に貫通する貫通孔が形成されており、スピンドルを支持するために、前記貫通孔と同心状の円形の外周面を有する支持部材と、前記支持部材の一端から前記軸方向と平行に突出している突出部材と、前記突出部材の突出端に設けられ、不釣合い測定をすべきクランクシャフトが前記軸方向を中心に回転するように、当該クランクシャフトの一端側を回転自在に受け止めるための軸受ローラ対と、前記支持部材の前記円形の外周面に対して回転自在に外嵌された略円筒形状をしたスピンドルと、前記スピンドルに連結され、スピンドルの回転によって、前記突出部材および軸受ローラ対を囲むように前記軸方向を中心に回転する機構であって、前記軸受ローラ対で一端側が受け止められた不釣合い測定をすべきクランクシャフトのクランクピンと係合して、当該クランクシャフトを回転させるための係合板を有するフックドライブ機構とを有するクランクシャフト用動釣合い試験機において、前記支持部材の前記貫通孔に挿通された回転軸と、前記回転軸の一端側に設けられ、回転軸と平行な偏心位置で、かつ前記突出部材および軸受ローラ対ならびにフックドライブ機構と干渉しないように配置された偏心軸と、回転軸の回転に応じて偏心軸を回転させるためのリンク機構と、偏心軸に連結され、偏心軸の回転に伴って、前記軸受ローラ対に受け止められた不釣合い測定をすべきクランクシャフトの一端側を回転自在に押さえる押さえ位置および押さえを解放する解放位置に変位する押さえローラと、前記回転軸の他端に連結され、回転軸を所定の角度範囲内で回転させ、前記押さえローラを押さえ位置および解放位置に変位させるための駆動装置と、を含む押さえ装置を有することを特徴とする、クランクシャフト用動釣合い試験機である。

請求項２記載の発明は、回転軸と、回転軸の一端側に備えられ、回転軸と平行でかつ回転軸に対して偏心した偏心軸と、回転軸の一端側および偏心軸の一端側を連結し、回転軸の回転に伴って偏心軸を回転させるためのリンク機構と、偏心軸の他端側に備えられ、偏心軸の回転に伴って変位する押さえローラと、回転軸の他端側に連結された回転軸を回転させるための駆動装置と、を含むことを特徴とするクランクシャフト用動釣合い試験機用の軸押さえ装置である。

請求項１記載の発明によれば、支持部材は、円形の外周面にスピンドルが回転自在に外嵌されているから、スピンドルは支持部材の外周面を中心に回転され、フックドライブ機構を回転させる。
一方、支持部材の中心には、貫通孔が形成されていて、その貫通孔にクランクシャフト押さえ装置の回転軸が貫通（挿通）されている。それゆえ回転軸とスピンドルとは同心に配置されているが、互いに干渉することなく回転する。そして、回転軸には、リンク機構を介して偏心軸が連結されている。偏心軸はクランクシャフトの回転中心から偏心している。偏心軸には、偏心軸が回転することにより押さえ位置および解放位置に変位する押さえローラが備えられている。これらリンク機構、偏心軸および押さえローラは、フックドライブ機構の回転軌跡内に位置し、突出部材および軸受ローラ対の近傍に配置されている。よって、これらリンク機構、偏心軸および押さえローラは、フックドライブ機構と干渉しない。

回転軸を回転させると、押さえローラが偏心軸を中心に変位し、回転軸の軸方向延長上にあるクランクシャフトの一端を押さえる位置と、その押さえを解放する位置とに確実に変位する。
そして、支持部材の他端側に備えられた駆動装置、たとえばエアシリンダ等によって、回転軸を所定の角度範囲内で回転させることができる。

請求項２記載の発明によれば、簡易な構成で、かつ故障の少ない軸押さえ装置を実現することができる。

以下には、図面を参照して、この発明の具体的な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クランクシャフト用動釣合い試験機の斜視図である。
図１を参照して説明すると、動釣合い試験機１は、無振動基台に固定されるベース板２と、ベース板２の上面に立設された４本の棒ばね３（図１では棒ばね３は３本だけが現れている）と、４本の棒ばね３によって振動可能に保持された振動ブリッジ４とを備えている。

振動ブリッジ４は、左側に立設された一対の棒ばね３間を連結する前後方向フレーム５および右側に立設された一対の棒ばね３間を連結する前後方向フレーム５と、左右の前後方向フレーム５間を連結する前後一対の円柱状の左右方向フレーム６とを含んでいる。前後方向フレーム５および左右方向フレーム６を含む振動ブリッジ４は、不釣合い測定時に前後方向および左右方向に振動し、その振動は、図示しない振動検知センサ（ピックアップ）によりそれぞれ前後方向の振動および左右方向の振動として検知される。かかる振動検知の構成は、既に公知であり、この実施形態の特徴ではないので、ここでの説明は省略する。

振動ブリッジ４には、図１において右側に、軸受ヘッド７が固定されている。軸受ヘッド７には、円形の外周面を有する支持部材８が含まれており、支持部材８には略円筒形状をしたスピンドル９が回転自在に外嵌されている。スピンドル９は、図示しないが、ベルトが掛けられ、ベース板２に固定されたモータ（図示せず）によって、掛けられたベルトにより回転される。

スピンドル９の左端側には円板１０が固定されている。円板１０はスピンドル９よりも直径が大きいドーナツ形状（中心部に孔を有する形状）をしている。円板１０には、その周縁寄りに、左方向に水平に延びる一対の支柱１１が取り付けられている。一対の支柱１１は、円板１０の回転中心に対して１８０°隔たる位置に取り付けられている。そして、一対の支柱１１の左端間には係合板（通常「ケレ」と称される。）１２が固定されている。この実施形態では、円板１０、一対の支柱１１および係合板１２を含む構成によって、フックドライブ機構が実現されている。

フックドライブ機構とは、不釣合い測定をすべきクランクシャフトを回転させる際に、当該クランクシャフトのクランクピンを引っ掛けて、クランクシャフトを回転させるための機構である。
そのために、係合板１２には、一対の支柱１１間をつなぐ長さ方向中央部に、クランクピンが係合される凹欠孔１３が形成されている。

図１では、不釣合い測定をすべきクランクシャフト６０が搭載された状態が示され、クランクシャフト６０は全体がグレーで示されており、そのクランクピン６１と凹欠孔１３とが係合された状態が示されている。
支持部材８には、その左端下方から水平方向に突出する突出部材１４が一体的に設けられている。そして突出部材１４の突出端側（図１において左側）には、クランクシャフト６０の一端側（図１において右側）の軸６２を回転自在に受け止めるための一対の軸受ローラ対１５（図１では片方のローラだけが現れている。）が取り付けられている。

突出部材１４およびその左側に取り付けられた軸受ローラ対１５は、円板１０、一対の支柱１１および係合板１２で囲まれた空間内（すなわち、フックドライブ機構の内空間）に配置されており、スピンドル９の回転とともに円板１０、一対の支柱１１および係合板１２がスピンドル９の軸方向を中心に回転しても、突出部材１４および軸受ローラ対１５はその回転軌跡で形成される空間内に位置しており、フックドライブ機構と干渉したり回転を妨げたりすることはない。

振動ブリッジ４には、さらに、被試験体であるクランクシャフト６０の他端側（図１において左側）の軸６３を回転自在に受け止めるための軸受ローラ対１６が設けられている。軸受ローラ対１６は、２本の左右方向フレーム６間に跨がるように設けられた支持フレーム１７に固定されている。
なお、支持フレーム１７は、クランプ１８を弛めることによって、左右方向フレーム６に沿って左右に移動させることができ、被試験体であるクランクシャフト６０の長さが変わっても、それに合わせて位置調整をし、軸受ローラ対６０が確実にクランクシャフト６０の軸６３を受け止められるようになっている。

この実施形態の特徴は、軸受ローラ対１５および軸受ローラ対１６で両端の軸６２、６３が受け止められたクランクシャフト６０に対し、軸６２を上から回転自在に押さえるための押さえローラ３５を有する押さえ装置２０が設けられていることである。
クランクシャフト６０の左端側の軸６３も、軸受ローラ対１６で受け取められ、上から押さえローラ２１によって押さえられる。押さえローラ２１は、フックドライブ機構、すなわち円板１０、一対の支柱１１および係合板１２の回転軌跡の外に位置するため、フックドライブ機構とは無関係に、支持フレーム１７に取り付けられている。

一方、クランクシャフト６０の右端側の軸６２を押さえるための押さえ装置２０は、円板１０、一対の支柱１１および係合板１２の回転軌跡内部に存在する軸受ローラ対１５で受け止められる軸６２を押さえなければならない。そこで、以下に説明するような特有の構成が採用されている。
なお、図１において、２２は、クランクシャフト６０が水平に左方に移動するのを防止するための移動防止ローラであり、クランクシャフト６０の軸左端面に対向している。また、２３は、同じく、クランクシャフト６０が水平に右方へ移動するのを規制するための移動防止ローラであり、軸の右端面に対向している。移動防止ローラ２３は、突出部材１４に立設された支柱２４に取り付けられている。

図２は、動釣合い試験機１の正面図であり、図３は図２のＡ−Ａに沿う縦断面図である。
図２および図３では、図１と同様に、押さえローラ３５はクランクシャフト６０の軸６２を押さえない解放位置になっている状態が示されており、それに連動して押さえローラ２１も解放位置の状態が示されている。

一方、図４は、図３と同様に、図２のＡ−Ａに沿う縦断面図であるが、図４では、押さえローラ３５がクランクシャフトの軸６２を押さえている状態が示されている。
さらに、図５は、押さえローラ３５がクランクシャフト６０の軸６２を押さえている状態の斜視図である。図５では、押さえローラ２１も、押さえローラ３５と連動して、クランクシャフトの軸６３を押さえている。

なお、図２〜図５において、図１で説明した各構成要素と同一部分には同一番号が付されている。
押さえローラ３５は、このように、クランクシャフトの一端側の軸６２を回転自在に押さえる押さえ位置および押さえを解放する解放位置に変位可能であるが、以下では、それを実現するための、押さえ装置２０の具体的な構成を説明する。

図６は、動釣合い試験機１における押さえ装置２０に関連した部分を表わす平面図であり、軸受ヘッド７部分を後方側から見た平面図で、一部の内部構造が破線で示されている。また、図７は、図６に示した軸受ヘッド７部分の縦断面図であり、動釣合い試験機１を後方側から見た断面図である。
図６および図７を参照して、軸受ヘッド７には支持部材８が備えられている。支持部材８は、軸２５方向に貫通する貫通孔２６を、その中心に有している。また、支持部材８は、貫通孔２６と同心状の円形の外周面２７を有している。そして、外周面２７には、ボールベアリング２８を介してスピンドル９が回転自在に外嵌されている。

押さえ装置２０は、支持部材８の中心を貫く貫通孔２６に挿通された回転軸２９を含んでいる。回転軸２９は、ベアリング３０を介して支持部材８に取り付けられており、貫通孔２６内で、軸２５を中心に回転自在に配置されている。
回転軸２９の一端（図６、７において右端）には、回転軸２９の長さ方向と直交方向に延びるリンク機構３１の一端が連結されている。リンク機構３１の他端には、回転軸２９と平行で、かつ、回転軸２９の回転中心である軸２５に対して偏心している偏心軸３２が連結されている。偏心軸３２は、取付部材３３によって、回動可能に保持されているが、その軸位置は変位しないように取り付けられている。そして、偏心軸３２の右端には、アーム３４を介して偏心軸３２の長さ方向に直交方向に突出するように押さえローラ３５が設けられている。

一方、回転軸２９の左端には、駆動装置としてのエアシリンダ３６が連結され、エアシリンダ３６は軸受ヘッド７に固定されている。
このような構成であるから、支持部材８に対してその外周面２７周りをスピンドル９が回転自在である。そして、スピンドル９の回転とは無関係に、かつ、干渉しないように、エアシリンダ３６によって回転軸２９を回転させることができる。より具体的には、エアシリンダ３６によって、回転軸２９を所定の角度範囲内で一方向および逆方向に回転（回動）させることができる。そして、回転軸２９の回転（回動）に伴い、リンク機構３１を介して偏心軸３２が所定の角度範囲内で回転（回動）する。その結果、押さえローラ３５が、押さえ位置および解放位置に変位する。

図８は、押さえローラ３５が解放位置のときの押さえ装置２０の状態を示す斜視図であり、押さえ装置２０だけを取り出して、動釣合い試験機１の後方側から見た状態の図である。図８では、エアシリンダ３６のシリンジが縮み、回転軸２９が矢印３７方向に回動し、それに連動して、リンク機構３１によって偏心軸３２が矢印３８方向に回動され、アーム３４先端の押さえローラ３５が解放位置の状態が示されている。

図９は、逆に、エアシリンダ３６のシリンジが延び、回転軸２９が矢印３９方向に回動され、それに伴って、リンク機構３１が偏心軸３２を矢印４０方向に回動させ、その結果アーム３４先端に備えられた押さえローラ３５が押さえ位置に変位した状態の図である。 押さえ装置２０は、支持部材８に形成された貫通孔２６内に配置された回転軸２９および回転軸２９の一端側に設けられたリンク機構３１、偏心軸３２、取付部材３３、アーム３４および押さえローラ３５を有し、それらが図８および図９に示すように動作しても、図１を参照して説明したように、フックドライブ機構（円板１０、一対の支柱１１および係合板１２を含む機構）の回転と干渉することはない。

従って、フックドライブ機構の動作を全く妨げることなく、クランクシャフト６０の軸６２を確実に押さえることと、押さえを解放することのできる機構となっている。
なお、クランクシャフト６０のもう一端側の軸６３を押さえるための押さえローラ２１は、エアシリンダ４１により駆動されるので、エアシリンダ４１の駆動と、エアシリンダ３６の駆動とを連動させることによって、押さえローラ３５と押さえローラ２１との押さえ位置および解放位置の変位を、同時にかつリンクさせて行うことができる。

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

この発明の一実施形態に係るクランクシャフト用動釣合い試験機の斜視図である。 前記動釣合い試験機の正面図である。 図２のＡ−Ａに沿う動釣合い試験機の縦断面図である。 図３と同様に、図２のＡ−Ａに沿う動釣合い試験機の縦断面図であるが、押さえローラ３５がクランクシャフトの軸６２を押さえている状態を示す図である。 図１と同様に、この発明の一実施形態に係るクランクシャフト用動釣合い試験機の斜視図であり、押さえローラ３５がクランクシャフト６０の軸６２を押さえている状態の斜視図である。 前記動釣合い試験機における押さえ装置２０に関連した部分を表わす平面図であり、軸受ヘッド７部分を後方側から見た平面図である。 図６に示した軸受ヘッド７部分の縦断面図である。 押さえローラ３５が解放位置のときの押さえ装置２０の状態を示す斜視図である。 押さえローラ３５が押さえ位置のときの押さえ装置２０の状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ クランクシャフト用動釣合い試験機
４ 振動ブリッジ
７ 軸受ヘッド
８ 支持部材
９ スピンドル
１０ 円板
１１ 支柱
１２ 係合板
１３ 凹欠孔
１４ 突出部材
１５、１６ 軸受ローラ対
２０ 押さえ装置
２１、３５ 押さえローラ
２５ 軸
２６ 貫通孔
２７ 外周面
２９ 回転軸
３１ リンク機構
３２ 偏心軸
３３ 取付部材
３４ アーム
３６ エアシリンダ
６０ クランクシャフト
６１ クランクピン
６２、６３ 軸

Claims (2)

1. 中心に所定の軸方向に貫通する貫通孔が形成されており、スピンドルを支持するために、前記貫通孔と同心状の円形の外周面を有する支持部材と、
   前記支持部材の一端から前記軸方向と平行に突出している突出部材と、
   前記突出部材の突出端に設けられ、不釣合い測定をすべきクランクシャフトが前記軸方向を中心に回転するように、当該クランクシャフトの一端側を回転自在に受け止めるための軸受ローラ対と、
   前記支持部材の前記円形の外周面に対して回転自在に外嵌された略円筒形状をしたスピンドルと、
   前記スピンドルに連結され、スピンドルの回転によって、前記突出部材および軸受ローラ対を囲むように前記軸方向を中心に回転する機構であって、前記軸受ローラ対で一端側が受け止められた不釣合い測定をすべきクランクシャフトのクランクピンと係合して、当該クランクシャフトを回転させるための係合板を有するフックドライブ機構とを有するクランクシャフト用動釣合い試験機において、
   前記支持部材の前記貫通孔に挿通された回転軸と、
   前記回転軸の一端側に設けられ、回転軸と平行な偏心位置で、かつ前記突出部材および軸受ローラ対ならびにフックドライブ機構と干渉しないように配置された偏心軸と、
   回転軸の回転に応じて偏心軸を回転させるためのリンク機構と、
   偏心軸に連結され、偏心軸の回転に伴って、前記軸受ローラ対に受け止められた不釣合い測定をすべきクランクシャフトの一端側を回転自在に押さえる押さえ位置および押さえを解放する解放位置に変位する押さえローラと、
   前記回転軸の他端に連結され、回転軸を所定の角度範囲内で回転させ、前記押さえローラを押さえ位置および解放位置に変位させるための駆動装置と、
   を含む押さえ装置を有することを特徴とする、クランクシャフト用動釣合い試験機。
2. 回転軸と、
   回転軸の一端側に備えられ、回転軸と平行でかつ回転軸に対して偏心した偏心軸と、
   回転軸の一端側および偏心軸の一端側を連結し、回転軸の回転に伴って偏心軸を回転させるためのリンク機構と、
   偏心軸の他端側に備えられ、偏心軸の回転に伴って変位する押さえローラと、
   回転軸の他端側に連結された回転軸を回転させるための駆動装置と、
   を含むことを特徴とするクランクシャフト用動釣合い試験機用の軸押さえ装置。

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