JP4931763B2 - 回転速度変動発生装置 - Google Patents

Description

この発明に係る回転速度変動発生装置は、オルタネータ、カークーラ用コンプレッサの如き自動車用補機、これら自動車用補機の入力部に装着する一方向クラッチ内蔵プーリ装置、更にはこれら各機器を駆動する為の無端ベルト等、自動車の走行用エンジンにより回転駆動される各種機械装置の試験に使用する。

オルタネータ、カークーラ用コンプレッサの如き自動車用補機は、自動車の走行用エンジンのクランク軸により、Ｖベルトの如き無端ベルトを介して回転駆動される。往復ピストン型の内燃機関である、自動車の走行用エンジンのクランク軸の回転速度は、一定ではなく、微妙に変化する。特に、アイドリングを中心とする低速回転時には、この変化の割合が著しくなる。上記自動車用補機や、この自動車用補機の入力部に装着される一方向クラッチ内蔵プーリ装置は、この様な回転速度の変動を直接又は間接に受ける為、回転速度が一定の場合に比べて、効率の確保の面からも、耐久性確保の面からも不利になる。これらの事を考慮して、効率及び耐久性を含み、十分な性能を発揮させる為には、自動車用補機や一方向クラッチ内蔵プーリ装置の開発時に、変動を伴う回転を加えた試験を行なう必要がある。

この様な目的で使用される回転速度変動発生装置として従来から、特許文献１〜３に記載されたものが知られている。但し、これら各特許文献に記載された従来装置は、構造が複雑である割合に、変動の周波数を高くすると同時に、この変動の振幅を大きくする事が難しい。例えば、特許文献１に記載された発明の構造は、カルダン式の自在継手の非等速性（カルダン誤差）を利用して回転速度変動を生じさせるものである。変動の周波数を高くする事は自在継手の回転速度を高くする事により、振幅を大きくする事はジョイント角を大きくする事により、それぞれ実現するが、上記周波数及び振幅の調節範囲が限られ、必ずしも要求する試験条件を実現できない可能性がある。又、特許文献２〜３に記載された発明の構造は、旋回中心に対して偏心した、しかも嵩張る遊星歯車機構を旋回させる構造であり、変動の周波数を十分に高くする事は難しいものと考えられる。

特開平８−４３２５６号公報 特開２０００−３３８００１号公報 特開２０００−３３８００２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、変動の周波数を比較的高くすると同時に、この変動の振幅を大きく設定できる回転速度変動発生装置を実現すべく発明したものである。

本発明の回転速度変動発生装置は、出力軸と、出力側フライホイールと、回転運動合成伝達装置と、定常回転用駆動装置と、捩り回転用駆動装置とを備える。
このうちの出力軸は、自動車用補機や一方向クラッチ内蔵プーリ装置等の被検査物に回転を伝達する為のものである。
又、上記出力側フライホイールは、上記出力軸に設けられて、この出力軸と共に回転する。
又、上記回転運動合成伝達装置は、１対の入力部及び１個の出力部を備える。そして、これら両入力部から入力される回転運動を合成してこの出力部に伝達し、この出力部により上記出力軸を回転駆動する。
又、上記定常回転用駆動装置は、上記回転運動合成伝達装置に設けた上記両入力部のうちの一方の入力部を、所定方向に回転駆動する。
更に、上記捩り回転用駆動装置は、上記両入力部のうちの他方の入力部を、交互に異なる方向に回転駆動する。

上述の様な本発明の回転速度変動発生装置では、上記回転運動合成伝達装置として、自動車用の差動装置（デファレンシャルギヤ）を利用する事により、回転速度変動発生装置の製造コストを抑える。即ち、本発明の場合には、上記回転運動合成伝達装置を、リングギヤと、このリングギヤと同心に配置された、出力部である出力ギヤ及び他方の入力部である捩り回転入力用ギヤと、それぞれがこのリングギヤに回転自在に支持された状態で、それぞれがこれら出力ギヤ及び捩り回転入力用ギヤと噛合した１対のピニオンギヤとを備えたものとする。そして、上記回転速度変動発生装置の出力軸を、出力部である上記出力ギヤに結合する。又、上記定常回転用駆動装置により、一方の入力部である上記リングギヤを回転駆動する。又、上記捩り回転用駆動装置により、他方の入力部である上記捩り回転入力用ギヤを回転駆動する。又、上記定常回転用駆動装置は、上記一方の入力部である上記リングギヤを、電動モータの回転駆動軸の先端部に設けられてこのリングギヤと噛合した駆動ピニオンにより回転駆動するもので、この回転駆動軸に、この回転駆動軸と共に回転する入力側フライホイールを設けている。

更に、上記捩り回転用駆動装置を、駆動腕とリニアアクチュエータとにより構成する。このうちの駆動腕の基端部を、上記他方の入力部に設けられた入力軸に固定する。又、上記リニアアクチュエータは、出力ロッドの往復移動に基づいて、リンク腕を介して、上記駆動腕を押し引きする。本発明の場合には、上記リニアアクチュエータとして、必要なストロークを確保でき、ストロークの調節が可能で、しかも、往復の周波数を十分に高くできるものとして、電子式の油圧サーボバルブの切り換えによってシリンダ内でピストンを往復させる、油圧式のアクチュエータ（電子式油圧サーボシリンダ）を使用する。そして、このアクチュエータに設けた複数の可動部に、このアクチュエータの作動油を加圧して利用する静圧軸受を組み込み、これら各可動部の摩擦を抑える。

上述の様に構成する本発明によれば、変動の周波数を比較的高くすると同時に、この変動の振幅を大きく設定できる回転速度変動発生装置を実現できる。即ち、上記変動の周波数及び振幅は、捩り回転用駆動装置を構成するリニアアクチュエータの往復移動の回数及びストロークを変える事で、任意に調節できる。このリニアアクチュエータとして、静圧軸受を組み込んだ油圧式のものを使用するので、上記変動の周波数を高く、振幅を大きくできる。又、回転運動合成伝達装置は、基本的に、自動車用のデファレンシャルギヤを使用できるので、この回転運動合成伝達装置を含む、回転速度変動発生装置のコストを低く抑えられる。

図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の回転速度変動発生装置は、出力軸１と、回転運動合成伝達装置２と、定常回転用駆動装置３と、捩り回転用駆動装置４とを備える。
このうちの出力軸１は、自動車用補機や一方向クラッチ内蔵プーリ装置等の被検査物に回転を伝達する為のものである。本例の場合、上記出力軸１に出力側フライホイール５を設けて、この出力軸１の回転が、過剰に変動する事を防止している。即ち、この出力軸１の回転変動は、エンジンのクランクシャフトの回転変動に見合うものとする事が、上記被検査物に関して信頼性の高い検査を行なう面から重要になる。一方、上記クランクシャフトにはフライホイールが設けられているので、このクランクシャフトの回転変動は或る程度平滑化される（極端に周期が短く、極端に振幅が小さい回転変動は含まれない）。そこで本例の場合には、上記出力軸１に上記出力側フライホイール５を設けて、この出力軸１の回転が極端に（実際のクランクシャフトで起こり得ない程）細かく変動しない様にしている。

又、上記回転運動合成伝達装置２は、自動車用の差動装置（デファレンシャルギヤ）を利用したもので、リングギヤ６と、出力ギヤ７及び捩り回転入力用ギヤ８と、１対のピニオンギヤ９、９とを備える。このうちのリングギヤ６と出力ギヤ７及び捩り回転入力用ギヤ８とは、互いに同心に、且つ、相対回転を自在に配置されている。又、上記出力ギヤ７は、上記リングギヤ６の内径側に配置し、上記捩り回転入力用ギヤ８は、これら出力ギヤ７及びリングギヤ６から軸方向に離隔した位置に配置している。又、このリングギヤ６の軸方向両側面のうち、上記捩り回転入力用ギヤ８に対向する側面に固定したキャリア１０の側壁部に上記両ピニオンギヤ９、９を、互いに対向させた状態で互いに同心に、回転自在に支持している。そして、これら両ピニオンギヤ９、９をそれぞれ、上記出力ギヤ７及び捩り回転入力用ギヤ８に噛合させている。

上述の様な回転運動合成伝達装置２は、上記リングギヤ６と上記捩り回転入力用ギヤ８とを１対の入力部とし、上記出力ギヤ７を１個の出力部としている。前記出力軸１の基端部は、この出力ギヤ７の中心部に結合固定している。又、上記両入力部のうち、リングギヤ６には、前記定常回転用駆動装置３により、図２の（Ａ）に示す様な、所定方向且つ所定速度（起動して短時間経過後に一定の速度）の回転駆動力、即ち、定常回転駆動力を入力自在としている。これに対して上記捩り回転入力用ギヤ８には、前記捩り回転用駆動装置４により、図２の（Ｂ）に示す様な、時間の経過と共に方向及び速度が変化する回転駆動力、即ち、捩り回転駆動力を入力自在としている。上記回転運動合成伝達装置２は、上記リングギヤ６から入力される、上記図２の（Ａ）に示す様な定常回転運動と、同（Ｂ）に示す様な捩り回転運動とを合成して、上記出力ギヤ７に伝達する。そして、この出力ギヤ７を介して上記出力軸１を、図２の（Ｃ）に示す様に、絶対値を変動させつつ一方向に回転駆動する。

上記定常回転用駆動装置３は、電動モータ１１の回転駆動軸１２の先端部に固定した駆動ピニオン１３を、上記リングギヤ６に噛合させる事で構成している。又、上記回転駆動軸１２の途中には、入力側フライホイール１４を設けている。この入力側フライホイール１４は、上記図２の（Ａ）に示した定常回転を安定させると共に、上記捩り回転入力用ギヤ８から入力される捩り運動が上記電動モータ１１に悪影響を及ぼさない様にする為に設けている。即ち、上記入力側フライホイール１４の慣性質量により、上記回転駆動軸１２の回転速度変動を抑えて、上記捩り運動が上記電動モータ１１のロータに伝わる事を防止している。そして、この電動モータ１１のインバータ制御を安定して行なえる様に（暴走、発振等の不具合が発生する事を防止）している。

一方、前記捩り回転用駆動装置４は、駆動腕１５と、油圧式のリニアアクチュエータ１６とにより構成している。このうちの駆動腕１５の基端部を、上記捩り回転入力用ギヤ８を一端部に固定した捩り回転軸１７の他端部に固定している。そして、上記駆動腕１５の先端部と、上記リニアアクチュエータ１６の出力ロッド１８の先端部とを、リンク腕１９により連結して、上記駆動腕１５の先端部を押し引き自在としている。上記リニアアクチュエータ１６としては、必要なストロークを確保でき、ストロークの調節が可能で、しかも、往復の周波数を十分に高くできる、油圧式のものを利用する。具体的には、上記リニアアクチュエータ１６として、電子式の油圧サーボバルブ２０の切り換えによってシリンダ２１内でピストン２２を往復させ、このピストン２２を中間部に固定した上記出力ロッド１８を押し引きする、電子式油圧サーボシリンダを使用している。又、上記リニアアクチュエータ１６に設けた複数の可動部、即ち、上記シリンダ２１の内周面と上記ピストン２２の外周面との擦れ合い部、上記出力ロッド１８の貫通部等に、上記リニアアクチュエータ１６の作動油を加圧して利用する静圧軸受を組み込み、これら各可動部の摩擦を抑えている。従って上記リニアアクチュエータ１６は上記出力ロッド１８を、所望のストロークを確保しつつ、例えば５０Ｈｚ程度までの、前述した従来技術に比較して、高い周波数で往復移動させられる。

上述の様に構成する本例の構造によれば、図２の（Ｂ）（Ｃ）に示した変動の周波数を比較的高くすると同時に、この変動の振幅を大きく設定できる回転速度変動発生装置を実現できる。即ち、変動の周波数及び振幅は、前記捩り回転用駆動装置４を構成する、上記リニアアクチュエータ１６の出力ロッド１８が往復移動する回数及びストロークを変える事で、任意に調節できる。本例の場合、上記リニアアクチュエータ１６として、油圧サーボバルブ２０により高い周波数で往復移動させられる油圧サーボシリンダを使用し、しかも、静圧軸受を組み込んで往復移動に対する抵抗を小さく抑えているので、上記変動の周波数を高く、振幅を大きくできる。又、回転運動合成伝達装置２は、基本的に、自動車用のデファレンシャルギヤを使用できるので、この回転運動合成伝達装置２を含む、回転速度変動発生装置のコストを低く抑えられる。

本発明の回転速度変動発生装置は、自動車の走行用エンジンにより回転駆動される各種機械装置の試験に使用できるが、この様な機械装置に限らず、駆動力が変動する条件下で使用される、あらゆる機械装置の試験に利用可能である。

本発明の実施の形態の１例を示す斜視図。 一方の入力部の回転速度変動（Ａ）と、他方の入力部の回転速度変動（Ｂ）と、出力部の回転速度変動（Ｃ）とを示す線図。

符号の説明

１ 出力軸
２ 回転運動合成伝達装置
３ 定常回転用駆動装置
４ 捩り回転用駆動装置
５ 出力側フライホイール
６ リングギヤ
７ 出力ギヤ
８ 捩り回転入力用ギヤ
９ ピニオンギヤ
１０ キャリア
１１ 電動モータ
１２ 回転駆動軸
１３ 駆動ピニオン
１４ 入力側フライホイール
１５ 駆動腕
１６ リニアアクチュエータ
１７ 捩り回転軸
１８ 出力ロッド
１９ リンク腕
２０ 油圧サーボバルブ
２１ シリンダ
２２ ピストン

Claims (1)

1. 被検査物に回転を伝達する為の出力軸と、この出力軸に設けられてこの出力軸と共に回転する出力側フライホイールと、１対の入力部及び１個の出力部を備え、これら両入力部から入力される回転運動を合成してこの出力部に伝達し、この出力部により上記出力軸を回転駆動する回転運動合成伝達装置と、この回転運動合成伝達装置に設けた上記両入力部のうちの一方の入力部を所定方向に回転駆動する定常回転用駆動装置と、これら両入力部のうちの他方の入力部を交互に異なる方向に回転駆動する捩り回転用駆動装置とを備え、
   上記回転運動合成伝達装置は、リングギヤと、このリングギヤと同心に配置された、出力部である出力ギヤ及び他方の入力部である捩り回転入力用ギヤと、それぞれがこのリングギヤに回転自在に支持された状態で、それぞれがこれら出力ギヤ及び捩り回転入力用ギヤと噛合した１対のピニオンギヤとを備えたものであって、上記出力軸が、上記出力部である上記出力ギヤに結合されており、
   上記定常回転用駆動装置は、上記一方の入力部である上記リングギヤを、電動モータの回転駆動軸の先端部に設けられてこのリングギヤと噛合した駆動ピニオンにより回転駆動するもので、この回転駆動軸に、この回転駆動軸と共に回転する入力側フライホイールを設けており、
   上記捩り回転用駆動装置は、上記他方の入力部である上記捩り回転入力用ギヤを回転駆動する為、この他方の入力部に設けられた入力軸に基端部を固定した駆動腕と、出力ロッドの往復移動に基づいて、リンク腕を介してこの駆動腕を押し引きするリニアアクチュエータとから成るものであり、
   このリニアアクチュエータは、油圧サーボバルブにより往復移動させられる油圧サーボシリンダであって、上記出力ロッドを往復移動させる回数及びストロークを変える事により、上記出力軸の回転が変動する周波数及び振幅を調節可能とすると共に、上記リニアアクチュエータに設けた複数の可動部に、このリニアアクチュエータの作動油を加圧して利用する静圧軸受を組み込んで、これら各可動部の摩擦を抑えたものである回転速度変動発生装置。

Images