JP5318514B2

JP5318514B2 - トルク測定装置

Info

Publication number: JP5318514B2
Application number: JP2008257333A
Authority: JP
Inventors: 育彦榊原
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP2010085358A

Description

本発明は、転がり軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置に関する。

自動車や工作機械等には、多種多様の転がり軸受が用いられており、転がり軸受は受けることのできる荷重の種類によって、ラジアル軸受とスラスト軸受に大別される。スラスト軸受やラジアル軸受は、基本的に、互いに対向する一対の軌道輪と、それら軌道輪の間に転動自在に保持された複数の玉又はころによって構成されている。

また、転がり軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置として、転がり軸受のスラスト方向に荷重を付与して回転トルクを測定するものがある。このトルク測定装置は、図２に示すように、転がり軸受１００の図の下側の軌道輪１００ａを保持するホルダ２００と、図の上側の軌道輪１００ｂに係合してその軌道輪１００ｂを回転させる回転体３００と、回転体３００を回転駆動させる回転駆動手段４００と、転がり軸受１００にスラスト方向の荷重を付与する加圧手段５００と、回転体３００の回転軸に加えられた回転トルクを測定するトルク測定部６００等を備える。

転がり軸受１００の回転トルクを測定する場合は、まず、ホルダ２００の上に転がり軸受１００を載置する。次に、加圧手段５００によってホルダ２００を押し上げ、転がり軸受１００を回転体３００に係合させる。これにより、転がり軸受１００は、ホルダ２００と回転体３００によって挟持され、スラスト方向の荷重が付与された状態となる。そして、回転体３００を回転させることにより、図の上側の軌道輪１００ｂを図の下側の軌道輪１００ａに対して回転させる。そのとき回転体３００の回転軸に加えられる回転トルクをトルク測定部６００で測定する。

ところで、転がり軸受の軌道輪のうねりや寸法誤差などによって、転がり軸受の回転時にラジアル方向及びスラスト方向の微小変位が生じることが知られている。図２に示すトルク測定装置において、ホルダ２００及び回転体３００は、転がり軸受１００を保持した状態でラジアル方向及びスラスト方向に移動しないようになっているので、回転トルク測定時に、上記転がり軸受のラジアル方向及びスラスト方向の微小変位が生じると、これに伴い応力が変化し、これが原因で回転トルクの測定値がばらつくといった問題がある。

従来のトルク測定装置として、転がり軸受を保持するホルダをラジアル方向に移動を許容するよう構成して、転がり軸受のラジアル方向の微小変位による応力変化を抑制するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
特開平９−１７８６１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のトルク測定装置では、転がり軸受のラジアル方向の微小変位を吸収できても、スラスト方向の微小変位を吸収することはできなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑みて、転がり軸受のスラスト方向の微小変位による応力変化を抑制するトルク測定装置を提供する。

請求項１の発明は、互いに対向する一対の軌道輪の間に複数の玉又はころを転動自在に保持する転がり軸受にスラスト方向の荷重を付与して当該転がり軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置であって、一方の前記軌道輪を保持するホルダと、他方の前記軌道輪に係合してその軌道輪を回転させる回転体と、一方の前記軌道輪が前記ホルダによって保持されると共に他方の前記軌道輪と前記回転体が係合した状態で当該転がり軸受に前記スラスト方向の荷重を付与する加圧手段と、前記回転体の回転軸に加えられた回転トルクを測定するトルク測定部とを備えたトルク測定装置において、前記加圧手段によって転がり軸受に前記スラスト方向の荷重が付与された状態において、前記ホルダ又は前記回転体のスラスト方向の変位を許容する手段を前記加圧手段とは別個に備えたものである。

本発明のトルク測定装置は、ホルダ又は回転体のスラスト方向の変位を許容する手段を備えているため、転がり軸受の回転時にスラスト方向の微小変位が生じても、それに対応してホルダ又は回転体がスラスト方向に変位する。これにより、転がり軸受のスラスト方向の微小変位によるスラスト方向の応力変化を抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のトルク測定装置において、前記ホルダを第１支持体によって支持し、前記回転体及び前記トルク測定部を第２支持体によって支持し、前記第１支持体と前記第２支持体との間に、前記スラスト方向の変位を許容する手段として弾性部材を介在させたものである。

第１支持体と第２支持体が弾性部材を介して取り付けられているため、転がり軸受の回転時にスラスト方向の微小変位が生じても、それに対応してホルダ又は回転体がスラスト方向に変位することができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載のトルク測定装置において、前記スラスト方向が鉛直方向となるように前記転がり軸受を前記ホルダによって保持するように構成すると共に、前記第２支持体を前記弾性部材を介して前記第１支持体の上方に鉛直方向に変位可能に取り付けたものである。

第２支持体は、第２支持体から弾性部材に作用する荷重と弾性部材の反発力とが釣り合った位置で静止される。この状態で、第２支持体は第１支持体に対して鉛直方向（スラスト方向）に変位可能となっている。そのため、転がり軸受の回転時にスラスト方向の微小変位が生じても、それに対応して第２支持体が支持する回転体がスラスト方向に変位することができる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のトルク測定装置において、前記弾性部材をバネ又はゴムで構成したものである。

弾性部材として、バネ又はゴムを適用することが可能である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１に記載のトルク測定装置において、前記転がり軸受をスラストころ軸受としたものである。

本発明の構成を、スラストころ軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置に適用可能である。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のトルク測定装置において、前記転がり軸受をテーパころ軸受としたものである。

本発明の構成を、テーパころ軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置に適用可能である。

本発明によれば、転がり軸受のスラスト方向の微小変位による回転トルクの測定値のばらつきを軽減することができ、測定精度を向上させることが可能となる。

図１は、転がり軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置の概略構成図であって、本発明の実施の一形態を示す。図１に示すように、転がり軸受１は、互いに対向する一対の軌道輪１ａ，１ｂと、これら軌道輪１ａ，１ｂの間に転動自在に保持された複数の玉又はころ１ｃによって構成されている。なお、この実施形態の転がり軸受１には、スラスト軸受を適用している。

本発明のトルク測定装置は、転がり軸受１を保持するためのホルダ２を備える。ホルダ２の上面には凹部２ａが形成されている。この凹部２ａに転がり軸受１の図の下側の軌道輪１ａが嵌合されることによって、転がり軸受１は、その軸線Ｘの方向、すなわちスラスト方向が鉛直方向となるように保持される。

ホルダ２の下方には、シリンダ７とシリンダ７内で往復移動するピストン８によって構成された加圧手段５が配設されている。ピストン８の先端は、ホルダ２の下面に取り付けられている。ピストン８が鉛直方向に往復移動することによって、ホルダ２は上下方向に移動するようになっている。

ホルダ２の上方には、軸線Ｘ回りに回転する回転体３が配設されている。回転体３の下面中央には凸部３ａが形成され、この凸部３ａは、図の上側の軌道輪１ｂに形成された中心孔に係合するようになっている。

回転体３の上方には、回転体３を回転駆動させるためのモータ等の回転駆動手段４が配設されている。回転駆動手段４と回転体３は回転軸９によって連結されている。また、回転軸９の中間位置に、回転トルクを測定するトルク測定部６を配設している。

本発明のトルク測定装置は、上記各構成要素（構成部材）を支持するための第１支持体１１と第２支持体１２を備える。詳しくは、ホルダ２及び加圧手段５は、第１支持体１１に一体的に取り付けられている。一方、回転体３、回転駆動手段４及びトルク測定部６は、第２支持体１２に一体的に取り付けられている。

第２支持体１２は第１支持体１１の上方に弾性部材１０を介して取り付けられている。この実施形態では、弾性部材１０としてバネ（コイルスプリング）１３を適用している。バネ１３が鉛直方向に伸縮することによって、第２支持体１２は第１支持体１１に対して鉛直方向、言い換えれば転がり軸受１のスラスト方向に変位可能となっている。なお、上記弾性部材１０として、ゴムや、その他の弾性部材を適用することも可能である。

次に、上記本発明のトルク測定装置の作用について説明する。
転がり軸受１の回転トルクを測定する場合は、まず、ホルダ２の上に転がり軸受１を載置する。次いで、加圧手段５によってホルダ２を押し上げ、転がり軸受１を回転体３に係合させる。これにより、転がり軸受１は、ホルダ２と回転体３によって挟持され、スラスト方向の荷重が付与された状態となる。加圧手段５によって転がり軸受１に荷重が付与された状態において、第２支持体１２は、第２支持体１２からバネ１３に作用する荷重とバネ１３の反発力とが釣り合った位置で静止される。そして、回転体３を回転させることにより、図の上側の軌道輪１ｂを図の下側の軌道輪１ａに対して回転させる。そのとき回転軸９に加えられる回転トルクをトルク測定部６で測定する。

上記転がり軸受１の回転時において、軌道輪１ａ，１ｂのうねりや寸法誤差などが原因で、転がり軸受１のスラスト方向の微小変位が生じる。しかし、本発明のトルク測定装置は、第１支持体１１と第２支持体１２がバネ１３を介して取り付けられているため、加圧手段５によって転がり軸受１に荷重が付与された状態において、回転体３はスラスト方向（鉛直方向）の変位が許容されている。従って、転がり軸受１の回転時にスラスト方向の微小変位が生じても、それに対応して回転体３がスラスト方向に変位することができるので、スラスト方向の応力変化が生じるのを抑制することができる。これにより、転がり軸受のスラスト方向の微小変位による回転トルクの測定値のばらつきを軽減することができ、測定精度を向上させることが可能となる。

以上、本発明のトルク測定装置について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。上記本発明の実施形態では、スラスト方向が鉛直方向となるように転がり軸受１を保持しているが、スラスト方向が水平方向又はそれ以外の方向となるように転がり軸受１を保持するように構成することも可能である。また、上記実施形態において、ホルダ２に対して回転体３がスラスト方向に変位可能に構成しているが、反対に、回転体３に対してホルダ２をスラスト方向に変位可能に構成してもよい。また、本発明の構成を、玉軸受、円筒状ころ軸受、テーパころ軸受、針状ころ軸受、ラジアル軸受等の種々の転がり軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置にも適用可能である。

本発明のトルク測定装置の概略構成図である。従来のトルク測定装置の概略構成図である。

符号の説明

１転がり軸受
１ａ軌道輪
１ｂ軌道輪
１ｃ玉又はころ
２ホルダ
３回転体
４回転駆動手段
５加圧手段
６トルク測定部
９回転軸
１０弾性部材
１１第１支持体
１２第２支持体
１３バネ

Claims

互いに対向する一対の軌道輪の間に複数の玉又はころを転動自在に保持する転がり軸受にスラスト方向の荷重を付与して当該転がり軸受の回転トルクを測定するトルク測定装置であって、
一方の前記軌道輪を保持するホルダと、
他方の前記軌道輪に係合してその軌道輪を回転させる回転体と、
一方の前記軌道輪が前記ホルダによって保持されると共に他方の前記軌道輪と前記回転体が係合した状態で前記転がり軸受に前記スラスト方向の荷重を付与する加圧手段と、
前記回転体の回転軸に加えられた回転トルクを測定するトルク測定部と
を備えたトルク測定装置において、
前記加圧手段によって前記転がり軸受に前記スラスト方向の荷重が付与された状態において、前記ホルダ又は前記回転体のスラスト方向の変位を許容する手段を前記加圧手段とは別個に備えたことを特徴とするトルク測定装置。
前記ホルダを第１支持体によって支持すると共に、前記回転体及び前記トルク測定部を第２支持体によって支持し、前記第１支持体と前記第２支持体との間に、前記スラスト方向の変位を許容する手段として弾性部材を介在させた請求項１に記載のトルク測定装置。
前記スラスト方向が鉛直方向となるように前記転がり軸受を前記ホルダによって保持するように構成し、前記第２支持体を前記弾性部材を介して前記第１支持体の上方に鉛直方向に変位可能に取り付けた請求項２に記載のトルク測定装置。
前記弾性部材をバネ又はゴムで構成した請求項１から３のいずれか１項に記載のトルク測定装置。
前記転がり軸受をスラスト転がり軸受とした請求項１から４のいずれか１項に記載のトルク測定装置。
前記転がり軸受をテーパころ軸受とした請求項１から５のいずれか１項に記載のトルク測定装置。