JPH02194328A - 回転体の動特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプロペランヤ７１・等の回転体が回転している
際の動特性を測定する装置に関するものである。

従来の技術 一般に上記プロペラシャフト等の回転体を高速で回転さ
せた際には、この回転体から生ずる起振力に起因して、
車体に振動もしくは騒音か発生することかあり、特に長
期に亙る使用時には前記振動によって軸受部分等にゆる
み等か発生する惧れがあるため、前記起振力を含む回転
体の動特性を測定し、月つ評価する手段は重要な技術的
課題となっている。

上記に関して例えば特公昭５８〜２４８２３号公報には
、回転体の振動運動の分析装置が開示されている。即ち
この分析装置は、少なくとも１個の軸受に支えられた回
転体の前記軸受に対する相対的変位を電気的に検出する
２個の一次ピツクアップを相互に所定の角度を作りなか
ら軸受の中に配置し、更に前記軸受の絶対運動を電気的
に検出する２個の２次ピックアップとを相互に所定の角
度を作りながら配置するとともに、−に記１次及び２次
ピックアップに接続される制御装置によって、前記検出
された信号を組み合わゼて回転体の振動運動を分析する
ようにした構成となっている。尚、上記制御装置にティ
スプレィ等の視覚表示装置を刊み合わせることによって
、前記振動運動等の動特性を視覚的に確認することか可
能である。

このような装置によれば、回転体の振動運動等の動特性
を電気的に分析することかきて、台上試験装置等人口的
に作られた試験装置内で回転体か実際に遭遇する欠陥１
例えば各種の振動にＷつく軸受部分のゆるみとか、外部
からの励振等に起因する動作不良等の原因を分析し、丁
１つ対処することか可能となる。

発明が解決しようとする課題 しかしなからこのような従来の回転体の動特性測定装置
にあっては、少なくとも１個の軸受に支えられた回転体
の前記軸受に対する相対的変位を電気的に検出する２個
の一次ピツクアップと、前記軸受の絶対運動を電気的に
検出する２個の２次ピックアップとをＬＩＪいて回転体
の振動運動を分析する構成となっていたため、回転体か
発する一自由度の起振力たけが測定されるのみであるか
ら、この起振力たけでは回転体の動特性を充分に評価す
ることができないという課題かあった。

即ち各種の継手とか摺動部を持つ回転体の場合には、該
回転体の軸線に対する上下方向、左右方向２前後方向の
振動、換言すれば６自由度の起振力が発せられるため、
これら６自由度の起振力及び場合によっては回転方向の
モーメントをも測定し、且つ分析しなければ該回転体の
動特性を評価したものとは言えず、従って車両等におい
て前記回転体の発する振動に起因する車体の振動もしく
は騒音の伝達に関する充分な対処手段を採ることが困難
である。

そこで本発明はこのような従来の回転体の動特性測定装
置が有している問題点を解消して、該回転体から発せら
れる６自由度の起振力及び場合によっては軸回りのモー
メントを測定して、これを分析１評価することができる
動特性測定装置を提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、回転体を回動自
在に支承する軸受に、該軸受の動きを検出する複数個の
センサを付属させて成り、これらセンサは軸受の軸方向
に沿って相互に離れて、且つ軸受の軸線を頂点として所
定の挟角をもって配置した構成にしである。

更に１−記センサは、軸受の軸線を通る鉛直面の両側の
対称的な位置に配置されており、且つ上記センサか軸受
の軸線を通る鉛直面の両側に位置して、２個ずつ装着さ
れた構成と、上記センサが軸受の軸線を通る鉛直面の両
側に位置して、１個ずつ装着された構成にしである。

又、」−記センサは、圧電型３分力計を用いた構成にし
である。

作用 かかる回転体の動特性測定装置によれば、供試体である
回転体を軸受に支承させ、該回転体に対して所定の回転
トルク及び負荷トルクを与えて回動させると、該回転体
の起振力か前記軸受に伝えられるので、この軸受の動き
を前記センサによっテ検知し、且つこのセンサの検知信
号から回転体の発する前記６自由度の起振力その他の動
特性を測定することが出来る。その結果、台」−試験機
によって起振力を含む回転体の動特性を測定し月つ評価
することができて、車両の防音、防振特性を改良するこ
とが可能となる。

実施例 以下図面に基づいて、本発明にかかる回転体の動特性測
定装置の一実施例を詳述する。

第１図に示した構成において、ｊは基礎地盤であり、こ
の基礎地盤Ｉは周囲を囲繞する絶縁材３によって外部地
盤５からの外乱が遮断された状態に設置されている。こ
の絶縁材３は基礎地盤１を外部振動から保護して、後述
するように回転体の動特性を測定する際の測定精度を高
める機能ををしている。

上記外部地盤５には架台７が設けられていて、この架台
７の上部にモータ９が配設されている。

又、前記基礎地盤１上には定盤１１が設けられていて、
この定盤１１の」二部にはＸ方向移動定盤Ｉ３が配設さ
れており、該Ｘ方向移動定盤１３の上部にはＹ方向移動
定盤１５が配設され、更にこのＹ方向移動定盤１５の上
部にはθ方向移動定盤１７が配設されている。

更に上記θ方向移動定盤１７の上部には、架台１９と架
台２１とか隣接して設けられていて、上記架台ｊ９の上
面には複数個のセンサ２３を介在させて軸受２５か設置
されているとともに、この軸受２５と隣接する部位に支
持台２７を介在させてトルク計２９が設置されている。

又、上記θ方向移動定盤１７の上部に配設された他方側
の架台２１には、支持台３１を介在させて動力計３３が
設置されている。

上記のセンサ２３は、軸受２５の動きを検出する機能を
有しており、該センサ２３として例えば圧電型３分力計
が用いられる。

更に前記定盤１１のモータ９側に位置する端部上面には
架台３５が設けられていて、この架台３５の上面には前
記と同様なセンサ３７を介在させて軸受３９が設置され
ているとともに、この軸受３９のモータ９側の隣接部位
に支持台４１を介在させてトルク計４３か設置されてい
る。

尚、上記実施例の場合、軸受２５と軸受３９との両方に
各々センサ２３及びセンサ３７が配置されているが、上
記センサ２３及び３７は必ずしも両方の軸受２５と３９
に設ける必要かなく、何れか一方の軸受にのみ配置する
ようにしても良い。

更に上記例ではセンサ２３，３７か架台１９と軸受２５
との間、及び架台３５と軸受３９との間に各々配置され
ているか、各センサ２３，３７の位置は上記に限定され
るものではなく、軸受２５゜３７の表面−１−の他の部
位に配置することも可能である。即ち、前記複数個のセ
ンサ２３，３７は軸受の動きを感知することか可能な位
置であれば軸受２５．３９の何れにあっても良く、換言
すれば各軸受２５，３９の表面に付属された状態として
配置されている。

を記の軸受２５と軸受３９とに跨がって、供試体である
回転体４５か支承されている。

尚、市ｆ記モータ９の出力軸９ａはフレキシブルカップ
リング４７を介して！・ルク計４３に連結されており、
該トルク計４３と軸受３９とは同様なフレキ／プルカッ
プリング４９を介して連結されている。又、前記軸受２
５とトルク８１２９とはフレキシブルカップリング５１
を介して連結されており、該トルク計２９と動力８］３
３も同様なフレキンプルカップリング５３を介して連結
されている。上記のフレキシブル力・、ブリング４７，
４９゜５１．５３は回転体４５に対してモータ９の振動
及びその他の外部振動が伝達されることを防止するため
に設けられており、広範囲の周波数帯での起振力測定を
可能とするものである。

第２図は前記軸受２５の取付構造を示すれば拡大図であ
り、第３図は同要部の分解構造を示している。尚、他方
側の軸受３９にセンサ３７を配置する場合の取付構造も
軸受２５の取付構造と同一であるから、以下軸受２５の
取付構造例に基づいて該センサ２３，３７の取付構造を
説明する。即ち図示例の場合、軸受２５の左右外壁面に
軸方向に沿って延長する一対のフランジ２５ａが突設さ
れていて、このフランジ２５ａと架台１９との間に、前
記センサ２３としての４個の圧電型３分力計２３ａ、２
３ｂ、２３ｃ、２３ｄが配置されている。この圧電型３
分力計２３ａ、２３ｂ、２３Ｃ，２３ｄは、例えば第４
図及び第５図（Ａ）（Ｂ）に示したように前記軸受２５
の軸線■７に沿って軸方向に相互に離隔しているととも
に、軸線りを頂点とする所定の夾角αをもって配置され
ている。

尚、第５図（Ａ）に示した例では、上記圧電型３分力計
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄか軸線Ｌを通る鉛直面
の両側の対称的な位置に２個ずつ配置されている。即ち
図示例の場合は４個の圧電型３分力計２３ａ、２３ｂ、
２３ｃ、２３ｄは前記軸線Ｉ、からの距離が等しくなる
ように配置されている。

尚、上記の圧電型３分力計の個数は」肥太例に示した４
個に限定されるものではなく、２個以」−の複数個であ
れば良い。即ち第５図（Ｂ）は２個の圧電型３分力計２
３ａ、２３ｄのみを使用して、該圧電型３分力計２３ａ
、２３ｄか軸線りの鉛直面の両側の対称的な位置に１個
ずつ配置された場合を示している。

上記圧電型３分力計の位置は、必ずしも上記したように
軸線りを通る鉛直面の両側の対称的な位置にのみ限定さ
れるものではなく、鉛直面の両側の非対？３＋；的な位
置であっても良い。

かかる回転体の動特性測定装置の動作を以下に説明する
。即ち、前記軸受２５と軸受３９とに跨かって供試体で
ある回転体４５を第１図に示した状態に取付け、Ｘ方向
移動定盤１３を第６図のＸｈ向に移動調整するとともに
、Ｙ方向移動定盤１５を同図のＹ方向に移動調整し、更
にθ方向移動定盤１７を同図に示す点Ｏを回動中心とし
て角度θに示した範囲て回動調整することによって、軸
受３９．２５間に取付けられた回転体４５の取付長さ及
び角度が所定の位置に設定される。

次に架台７上に配設されたモータ９を起動すると、この
モータ９の回転力が出力軸９ａからフレキンプルカップ
リング４７Ｉ　トルク計４３及びフレキシブルカップリ
ング４９を介して軸受３９及び軸受２５に支承された回
転体４５に伝達されて、この回転体４５が回転を開始す
る。同時に動力計３３によって回転体４５に所定の負荷
！・ルクが供与される。この時、出力軸９ａのトルクの
大きさがトルク計４３で検出され、且つ動力計３３によ
って回転体４５に供与される負荷トルクの大きさがトル
ク計２９によって検出され、図外の回転計によって回転
速度が検出される。

このようにして回転体４５に対して所定の回転速度、回
転トルク及び負荷トルクを与えて該回転体４５を回転駆
動さぜた際の各軸受２５，３９の動きを、前記軸受２．
５もしくは軸受３９の所定位置に配置されたセンサ２３
もしくはセンサ３７によって検出し、このセンサ２３も
しくはセンサ３７の検出信号を図外のデータ入力装置、
演算装置、表示装置等から成るコントローラに導いて合
成処理することによって、回転体４５の発する６自由度
の起振力その他の動特性を測定することが出来る。

尚、」−２コントローラにはセンサ２３，３７がらの信
号の他に、回転速度及びトルク等の信号が入力され、処
理される。

第７図は前記センサ２３として４個の圧電型３分力計２
３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを用いて、回転体４５の
Ｚ方向（上下方向）の起振力を検出する際のモデル図で
あり、圧電型３分力計２３ｃ及び２３ｄのＺ方向の分力
を十Ｆ　＋＋　同じく圧電型３分力計２３ａ及び２３ｂ
のＺ方向の分力を−Ｆ、とすると、回転体４５のＺ方向
の起振力はＦ１寸 ＝１６ Ｆ＝Ｆ、＋Ｆ。

トする。上記の演算処理は図外のフントローラの演算回
路によって行われて、ティスプレィ等によって表示され
る。

同様に第８図は４個の圧電型３分力計２３ａ２３ｂ、２
３ｃ、２３ｄを用いて、回転体４５のＹ軸回りのモーメ
ン）Ｍを検出する際のモデル図であり、圧電型３分力計
２３Ｃ及び２３ｄの分力を十Ｆ１　同じく圧電型３分力
、ｔｔ　２３　ａ及び２３ｂの分力を−Ｆとし、該圧電
型３分ツノ計２３ｃ、２３ｂ間の離隔距離をａとすると
、回転体４５の起振力はＦは Ｆ＝Ｍ／ρ で表わすことができる。

このようにしてセンサ２３によって検出された検知信号
を図外のコントローラに導いて合成処理することによっ
て、回転体４５の発する６自由度の起振力その他の動特
性を演算し、デイスプレィ装置等によって直ちに表示す
ることが可能上なる。

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明にかかる回転体の動特
性測定装置によれば、回転体を回動自在に支承する軸受
に、該軸受の動きを検出する複数個のセンサを付属させ
て成り、これらセンサは軸受の軸方向に沿って相互に離
れて、且つ軸受の軸線を頂点として所定の夾角をもって
配置した構成にしてあり、更に上記センサは、軸受の軸
線を通る鉛直面の両側の対称的な位置に装着された構成
にする一方、上記センサが軸受の軸線を通る鉛直面の両
側に位置して２個ずつ装着された構成と、上記センサが
軸受の軸線を通る鉛直面の両側に位置して１個ずつ装着
された構成にしたので、以下に記す作用効果がもたらさ
れる。即ち前記一対の軸受間に供試体である回転体を支
承して回動させると、該回転体の発する起振力か軸受に
伝えられるので、この軸受の動きを該軸受に付属された
前記センサによって検知し、且つこのセンサの検知信号
から回転体の発する上下方向、左右方向及び前後方向の
６自由度の起振力その他の動特性を測定することが出来
る。

その結果、回転体が発する一自由度の起振力のみでなく
、回転体から発せられる６自由度の起振力及び場合によ
っては軸回りのモーメンｉ・を測定して、これを分析、
評価することが可能となり、各種の継手とか摺動部を持
つ回転体の」二下方向＋９ 左右力向７前後方向の各種振動特性を改善して、車両の
防音、防振特性を改良するための充分な対処手段を採る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる回転体の動特性測定装置の一実
施例を示す側面図、第２図は第１図の部分的斜視図、第
３図は第２図の分解斜視図、第４図、第５図（Ａ）（Ｂ
）はセンサとしての圧電型３分力計の配置例を示す概要
図で、第４図はＸ軸方向から見た図、第５図（Ａ）（Ｂ
）はＸ軸方向から見た図、第６図は第１図の部分的平面
図、第７図及び第８図は回転体の動特性を測定する際の
モデル図である。 １　基礎地盤、３　・絶縁体、５　・外部地盤９・・・
モータ、１１・・定盤、１３　・Ｘ方向移動定盤、１５
・Ｙ方向移動定盤、１７・・θ方向移動定盤、１９．３
５　・架台（軸受支持体）、 ２３．３７−・センサ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ２３ｄ
・・圧電型３分力計、２５　、　３９、、．１ＩＩＩ受
、２９．４．３・・トルク計、３３　・動力計、４５・
・・回転体、４７，４９．５１．５３・・フレキシブル
力、プリング。 外３名 基礎地盤 絶縁材 外部地盤 架台 モーフ 定盤 Ｘ方向移動定盤 Ｙ方向移動定盤 θ方向移動定盤 架台（軸受支持体） 架台 センサ 軸受 トルク計 支持台 動力計 架台（軸受支持体） センサ 軸受 支持台 トルク計 回転体 〜■ −り。 第７図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体を回動自在に支承する軸受に、該軸受の動
   きを検出する複数個のセンサを付属させて成り、これら
   センサは軸受の軸方向に沿って相互に離れて、且つ軸受
   の軸線を頂点として所定の夾角をもって配置したことを
   特徴とする回転体の動特性測定装置。
2. （２）上記センサは、軸受の軸線を通る鉛直面の両側の
   対称的な位置に配置されたことを特徴とする請求項１記
   載の回転体の動特性測定装置。
3. （３）上記センサは、軸受の軸線を通る鉛直面の両側に
   位置して、２個ずつ装着されたことを特徴とする請求項
   １記載の回転体の動特性測定装置。
4. （４）上記センサは、軸受の軸線を通る鉛直面の両側に
   位置して、１個ずつ装着されたことを特徴とする請求項
   １記載の回転体の動特性測定装置。
5. （５）上記センサは、圧電型３分力計である請求項１記
   載の回転体の動特性測定装置。