JP6846987B2

JP6846987B2 - 回転揺動試験機

Info

Publication number: JP6846987B2
Application number: JP2017110037A
Authority: JP
Inventors: 成田　信彦; 信彦成田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: JP2018205090A

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
３１Ｔ型クランク
３２Ｔ字縦棒
３３Ｔ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

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。
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。