JPH0740190Y2 - 等速ジョイント用スラスト力検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、等速ジョイントの回転にともなって生ずる軸
線方向のスラスト力を検出する等速ジョイント用スラス
ト力検出装置に関する。

（従来の技術） 自動車の動力伝達装置などに使用する等速ジョイント
は、入出力軸間に交差角を与えた状態で回転させると軸
線方向に変動するスラスト力が生じ、振動などの原因と
なるので、このような原因解析のためにスラスト力の計
測が必要となる。この目的のため、従来は汎用の等速ジ
ョイント試験装置を、等速ジョイントの入力軸を支持す
る軸受部が弾性脚により支持されるように改造し、弾性
脚に接着した歪ゲージによりスラススト力を検出してい
る。

（考案が解決しようとする課題） このような従来技術では、汎用の等速ジョイント試験装
置をそのまま使用してスラスト力を検出することができ
ないという不便がある。これに対し、汎用の試験装置に
取り付けた等速ジョイントに直列に隣接してスラスト力
検出装置を設けてスラスト力を検出することが考えられ
る。しかしながらこのようなスラスト力検出装置の取付
け位置には、スラスト力のみならず相当大きな曲げモー
メントや伝達トルクも加わるので、通常のスラスト力検
出装置ではこれらによりスラスト力の検出結果の値に影
響を受け、測定誤差を生じる恐れがある。

本考案は曲げモーメントや伝達トルクの影響を受けるこ
となくスラスト力を検出することができ、しかも構造簡
単な等速ジョイント用スラスト力検出装置を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） このために、本考案による等速ジョイント用スラスト力
検出装置は、第１図〜第４図に例示するごとく、等速ジ
ョイント試験装置の駆動モータ42とトルク負荷装置48の
間に連結し被測定等速ジョイント44Aに隣接して直列に
連結して使用する等速ジョイント用スラスト力検出装置
において、前記駆動モータ42及びトルク負荷装置48の何
れか一方と前記等速ジョイント44にそれぞれ連結される
１対のフランジ部材11,12と、互いに平行に配置され各
中心側と外周側がそれぞれ前記フランジ部材11,12に一
体的に固着されてこの両フランジ部材を同軸的に連結す
る１対のダイアフラム部材15,16と、前記両フランジ部
材11,12の間に設けられた検出部20を備え、この検出部
は、それぞれ同一寸法で互いに直交する４つの側面を有
し前記両フランジ部材11,12と同軸的に配置されて両端
がそれぞれ前記各フランジ部材に連結されたロッド部材
21と、このロッド部材の４つの側面に歪検出方向が同ロ
ッド部材の軸線方向と平行になるようにそれぞれ接着さ
れた４個の半導体歪ゲージ22a〜22dのうち対向して配置
されたものを直列接続すると共にこの直列接続した各組
を並列接続してなる歪ゲージ集合体22よりなることを特
徴とするものである。

（作用） １対のフランジ部材11,12は、１対のダイアフラム部材1
5,16の中心側と外周側に固着されているので、実質的に
軸線方向相対変位のみ可能に連結される。検出部20のロ
ッド部材21には、両フランジ部材11,12間に作用する軸
線方向のスラスト力が主として加わり、曲げモーメント
及び伝達トルクは殆ど加わらない。

歪ゲージ集合体22の各半導体歪ゲージ22a〜22dの抵抗値
は、ロッド部材21に加わる伝達トルクによる変形によっ
ては変化せず、スラスト力及び曲げモーメントによるロ
ッド部材21の変形に応じて変化する。しかしながら各半
導体歪ゲージ22a〜22dの接続により曲げモーメントによ
るそれぞれの抵抗値の変化は互いに打ち消されるので、
歪ゲージ集合体22の抵抗値は曲げモーメントと伝達トル
クによる影響を受けることなくスラスト力によるロッド
部材21の変形にのみ応じて変化する。（考案の効果） 上述のように、本考案によれば、ロッド部材には曲げモ
ーメント及び伝達トルクによる変形は殆ど生じないのみ
ならず、歪ゲージ集合体に関しては、曲げモーメントに
よるロッド部材の僅かの変形に起因する各半導体歪ゲー
ジの抵抗値の変化は互いに打ち消され、また伝達トルク
によるロッド部材２の僅かの変形に起因する各半導体歪
ゲージの抵抗値の変化は生じないので、歪ゲージ集合体
の抵抗値は、ロッド部材の温度変化による影響を除き、
両フランジ部材から与えられるスラスト力によるロッド
部材の変形にのみ応じて変化する。

従って本考案によれば、曲げモーメント、伝達トルクに
よる影響を受けることなく、等速ジョイントに生じるス
ラスト力を検出することができる。

また本考案は、１対のフランジ部材と、１対のダイアフ
ラム部材と、検出部からなり、この検出部は両フランジ
部材を連結するロッド部材と、４個の半導体歪ゲージか
らなる歪ゲージ集合体により構成されているのみなの
で、全体として構造はきわめて簡単となり、製造コスト
を低下させることができる。

更に本考案は、汎用の等速ジョイント試験装置に直ちに
適用して使用することができるので、実施もきわめて容
易である。

（実施例） 以下に、添付図面により本考案の説明をする。

先ず第６図により、等速ジョイントの試験装置の説明を
する。図略のベッド上には固定ヘッド40と可動ヘッド46
が設けられ、固定ヘッド40に軸承された駆動軸41は駆動
モータ42により回転駆動され、可動ヘッド46に軸承され
た従動軸47にはトルク負荷装置48によりトルク負荷が与
えられている。駆動軸41の先端にはスラスト力検出装置
10を介して等速ジョイント44Aの外輪44aが同軸的に取り
付けられ、従動軸47の先端には等速ジョイント44Bの外
輪44aが同軸的に取り付けられ、同等速ジョイント44A,4
4Bの内輪44bはそれぞれ同軸的に伝達軸45の両端に取り
付けられている。

可動ヘッド46を図示の矢印方向に移動することにより、
各等速ジョイント44A,44Bの交差角を変えることができ
る。またトルク負荷装置48を操作することにより、等速
ジョイント44A,44Bに加わる伝達トルクを変化させるこ
とができる。スラスト力検出装置10により検出された等
速ジョイント44aのスラスト力等に応じた抵抗値の変化
は、スリップリング43を経て測定回路49に取り出され
る。

次に第１図〜第４図により、スラスト力検出装置10の構
造の説明をする。第１図に示すごとく、スラスト力検出
装置10の主要構成部材は第１フランジ部材11、第２フラ
ンジ部材12、１対のダイアフラム部材15,16及び検出部2
0である。第１フランジ部材11の第２フランジ部材12側
には外方から円筒穴11aと凹部11bが同軸的に形成され、
第２フランジ部材12の第１フランジ部材11側に同軸的に
突出して形成した軸部12aには軸方向に間をおいて１対
のダイアフラム部材15,16の中心側が固着されている。
根元側の第１ダイアフラム部材15は軸部12aと一体形成
され、他方の第２ダイアフラム部材16は軸部12aの先端
に溶接され、両ダイアフラム部材15,16の外周側は間に
スペーサ17を挟んで円筒穴11a内に挿入され、締付けボ
ルト18により第１フランジ部材11に固定されている。こ
れにより第１フランジ部材11と第２フランジ部材12は同
軸的となり、両フランジ部材11,12の軸線方向における
相対変位に対する剛性は小さく、曲げ及び捩り方向の剛
性は大となるように連結される。

第１フランジ部材11は取付けボルト32によりねじ止めさ
れた第１アダプタ30を介して駆動軸41の先端に同軸的に
固定され、第２フランジ部材12は取付けボルト33により
ねじ止めされた第２アダプタ31を介して等速ジョイント
44の外輪44aに同軸的に固定されている。

次ぎに検出部20の説明をする。検出部20のロッド部材21
は正方形断面形状で、第２フランジ部材12の軸部12aの
先端から同軸的に突出して一体形成されている。ロッド
部材21の先端には円筒状の大径部25とねじ部26が一体形
成され、大径部25はシム28とねじ部26先端に係合したナ
ット27により第１フランジ部材11に固定されている。こ
れによりロッド部材21の両端は第１フランジ部材11及び
第２フランジ部材12に連結される。なおロッド部材21の
断面形状は完全な正方形に限らず、正方形の四隅を正方
形と同心の円弧等により同一寸法ずつ切除した形状でも
よい。

第２図及び第３図に示すごとく、ロッド部材21には４個
の半導体歪ゲージ23a〜23dと、４個の半導体歪ゲージ23
a〜23dが設けられている。各半導体歪ゲージ22a〜22d
は、それぞれの歪検出方向がロッド部材21の軸線方向と
平行となるように、ロッド部材21の４つの側面の中央に
接着され、第３図及び第４図に示すごとく、対向して配
置されたもの22a及び22b（並びに22c及び22d）をそれぞ
れ直列接続し、各直列接続した組を並列接続して第１歪
ゲージ集合体22としている。

また各半導体歪ゲージ23a〜23dは、それぞれ歪検出方向
がロッド部材21の軸線方向と直角となるように、ロッド
部材21の４つの側面の中央から同一方向に離れた位置に
接着され、第３図及び第４図に示すごとく、対向して配
置されたもの23a及び23b（並びに23c及び23d）をそれぞ
れ直列接続し、各直列接続した組を並列接続して第２歪
ゲージ集合体23としている。本実施例では、各半導体歪
ゲージ22a〜22d及び半導体歪ゲージ23a〜23dは同一のも
のを使用している。

第１歪ゲージ集合体22及び第２歪ゲージ集合体23は、第
１フランジ部材11の凹部11b内において第４図に示すご
とく接続され、３本のリード線は第１フランジ部材11の
ねじ孔11cに設けた図略のコネクタ及びスリップリング4
3を介して測定回路49に導かれる。第１歪ゲージ集合体2
2及び第２歪ゲージ集合体23は、測定回路49内に設けた
２個の抵抗49a,49bと共に第５図に示すブリッジ回路を
形成し、一方の対向する２点間には所定の電圧Ｅを印加
して、他方の対向する２点間の主電圧Ｖを検出するよう
にしている。

この実施例の作動は次の通りである。

前述のごとく、両フランジ部材11,12は１対のダイアフ
ラム部材15,16により、軸線方向の相対変位に対する剛
性は小さく、曲げ及び捻り方向の剛性は大となるように
連結れているので、検出部20のロッド部材21には両フラ
ンジ部材11,12間に作用する軸線方向のスラスト力が主
として加わり、曲げモーメント及び伝達トルクはきわめ
て僅かである。

先ず第１歪ゲージ集合体22に関しては、各半導体歪ゲー
ジ22a〜22dの抵抗値は、スラスト力によるロッド部材21
の変形に応じて同じ向きに比例的に変化する。従ってス
ラスト力による第１歪ゲージ集合体22の抵抗値の変化量
は、各半導体歪ゲージ22a〜22dの変化量の平均値とな
る。曲げモーメントによるロッド部材21の僅かな変形に
対しては、一方の直列接続された半導体歪ゲージ22aと2
2bの抵抗値は逆向きに比例的に変化し、他方の直列接続
された半導体歪ゲージ22cと22dの抵抗値も同様に逆向き
に比例的に変化する。従って各抵抗値の変化は僅かであ
ると共に互いに打ち消され、曲げモーメントによる第１
歪ゲージ集合体22の抵抗値の変化量は０である。伝達ト
ルクによるロッド部材21の変形は僅かであると共にこの
変形によってはロッド部材21には軸線方向の歪は生じな
いので、各半導体歪ゲージ22a〜22dの抵抗値の変化も生
ぜず、これによる第１歪ゲージ集合体22の抵抗値の変化
量は０である。また温度変化に対しては、各半導体歪ゲ
ージ22a〜22dの抵抗値はロッド部材21の温度変化に応じ
て同じ向きに比例的に変化するので、これらの変化量の
平均値だけ第１歪ゲージ集合体22の抵抗値は変化する。

以上を要するに、第１歪ゲージ集合体22の抵抗値は、両
フランジ部材11,12間に作用するスラスト力及び温度の
変化に応じて変化し、曲げモーメント及び伝達トルクの
変化の影響は受けない。

次に第２歪ゲージ集合体23に関しては、各半導体歪ゲー
ジ23a〜23dは歪検出方向がロッド部材21の軸線方向と直
交するように接着されているが、スラスト力、曲げモー
メント及び伝達トルクにより軸線方向と直交する方向の
歪がロッド部材21に生じることはないので、これらによ
る第２歪ゲージ集合体23の抵抗値の変化量は０である。
温度変化に対しては、第２歪ゲージ集合体23の抵抗値
は、第１歪ゲージ集合体22と同様に変化する。

このように第２歪ゲージ集合体23の抵抗値は、ロッド部
材21の温度変化にのみ応じて変化し、両フランジ部材1
1,12間に作用するスラスト力、曲げモーメント及び伝達
トルクの変化の影響は受けないので、第５図に示すよう
なブリッジ回路を使用すれば、第１歪ゲージ集合体22と
第２歪ゲージ集合体23の温度変化による出力電圧Ｖへの
影響は打ち消され、出力電圧Ｖはスラスト力の変化にの
み応じたものとなる。従って本実施例によれば、曲げモ
ーメント、伝達トルク及び温度の変化による影響を受け
ることなく、等速ジョイント44Aに生じるスラスト力を
検出することできる。

このような本実施例は、第１フランジ部材11と、第２フ
ランジ部材12と、１対のダイアフラム部材15,16と、簡
単な構成の検出部20からなるので、全体の構造はきわめ
て簡単となり、製造コストを低下させることができる。
また本実施例の等速ジョイント用スラスト力検出装置
は、汎用の等速ジョイント試験装置の駆動モータとトル
ク負荷装置の間に連結した被測定等速ジョイントに直結
すればよいので、スラスト力の測定がきわめて容易とな
る。

なお温度補正用の各半導体歪ゲージ23a〜23dの抵抗値は
温度によってのみ変化するものであるので、任意の２個
ずつを直列接続したものを並列接続すればよく、必ずし
も本実施例のような組合せにする必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案による等速ジョイント用スラス
ト力検出装置の一実施例を示し、第１図は全体の縦断面
図、第２図は検出部の拡大側面図、第３図は第２図のII
I−III断面図、第４図は各歪ゲージ集合体の接続状態を
示す図である。第５図は本考案に使用するブリッジ回路
図、第６図は等速ジョイントの試験装置の説明図であ
る。 符号の説明 11,12……フランジ部材、15,16……ダイアフラム部材、
20……検出部、21……ロッド部材、22……歪ゲージ集合
体（第１歪ゲージ集合体）、22a〜22d……半導体歪ゲー
ジ、42……駆動モータ、44A……等速ジョイント、48…
…トルク負荷装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】等速ジョイント試験装置の駆動モータとト
   ルク負荷装置の間に連結した被測定等速ジョイントに隣
   接して直列に連結して使用する等速ジョイント用スラス
   ト力検出装置において、前記駆動モータ及びトルク負荷
   装置の何れか一方と前記等速ジョイントにそれぞれ連結
   される１対のフランジ部材と、互いに平行に配置され各
   中心側と外周側がそれぞれ前記フランジ部材に一体的に
   固着されてこの両フランジ部材を同軸的に連結する１対
   のダイアフラム部材と、前記両フランジ部材の間に設け
   られた検出部を備え、この検出部は、それぞれ同一寸法
   で互いに直交する４つの側面を有し前記両フランジ部材
   と同軸的に配置されて両端がそれぞれ前記各フランジ部
   材に連結されたロッド部材と、このロッド部材の４つの
   側面に歪検出方向が同ロッド部材の軸線方向と平行にな
   るようにそれぞれ接着された４個の半導体歪ゲージのう
   ち対向して配置されたものを直列接続すると共にこの直
   列接続した各組を並列接続してなる歪ゲージ集合体より
   なることを特徴とする等速ジョイント用スラスト力検出
   装置。