JPS62191734A - 法線荷重下にある機素の動接触関係を模擬する試験装置 - 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］ 本発明は特許請求の範囲第１項の前提部に記載のように
、機械部品において法線荷重を受けながら運動して接触
する関係を模擬するための試験装置に関する。

このような装置はたとえば相互にかみ合う歯車の噛み合
い関係を模擬するのに必要である。

［従来技術および発明が解決しようとする問題点］ 相互に噛み合う歯車の耐久性の研究は長年の問題であっ
た。それらの問題はとくに、はとんど大部分がそうであ
るように、歯車が潤滑されるとぎにとくに出てくる。歯
車の噛み合いの間には、相互に噛み合う歯面の接線速度
、曲率半径および２枚歯噛み合いから１枚歯噛み合いに
移行するときの法線力などが変化する。さらに歯面はそ
の対称形状により、負荷がかかると弾性変形をなし、噛
み合いのときに発生する熱により潤滑剤は加熱され、し
たがって理論解析も可能ではあるが問題の解は単に近似
的であってしかも大型コンピュータにより高価なプログ
ラム費用と計算費用とが必要となる。

したがって今日では歯車噛み合いの実験的研究が大きな
意義をもってきた。複雑な噛み合い幾何形状と噛み合い
動力学とを基に、歯車の噛み合いをいわゆる２枚の円板
試験装置で模擬することが試みられた。しかしながらこ
のような２枚円板試験装置は、噛み合いにおける速度変
化を再現できないという欠点がある。噛み合い工程上の
個々の作用点は静的条件下では模擬できるが、この条件
ではとくに接線速度の変化が基になる動的噛み合い関係
は模擬できない、またしばしば使用される４枚円板試験
装置も同様に静的条件にのみしか適用できない、この４
枚円板試験装置は２枚円板試験装置に比較してとくに、
中心円板に対して荷重が対称的に負荷されるので、中心
円板は遊動型に支持されて測定技術上好ましいという利
点を有する。

潤滑を伴なう噛み合いの実験的研究はとくにむずかしい
、潤滑噛み合いで最もよく発生する摩擦障害は腐食摩耗
およびピッチング（点食）発生である。この場合腐食摩
耗はとくに歯先に表れ、ピッチングはピッチ点の付近に
しばしば発生する。また腐食摩耗は、両歯面の接線速度
の差で表わされる滑り速度が大きい範囲に発生し、一方
ピンチングは滑り速度が小さいかまたはゼロである範囲
で発生する。

理論解析により摩耗は実質的に接触本体の間に形成され
る潤滑油膜の厚さで決定されることが求められているが
、これは円板試験装置により立証されている。潤滑油膜
厚さの近似計算式として既知のＤ　ＯＷＳ　ＯＮの式に
よると、接触面間の最小潤滑油膜厚さｈ　（ｌ１ｎ）は
歯面のその時点の接線方向速度ＵＯの０．７乗に比例す
る。ここでＵＯは両歯面のその時点における接線速度の
戦術平均値として求められる。したがってシミュレーシ
ョンをおこなう場合、模擬行程の速度関係を歯車噛み合
いの速度関係に一致させることがとくに必要となる。

さらに実験的研究によると、円板試験装置の結果は腐食
摩耗およびピッチングに関しては歯車噛み合いに十分に
反映できないことがわかっており、これは噛み合い行程
植えで速度に差があることに原因がある。この差はあま
りにも大きいので、今日規格化された摩耗試験において
は、たとえばＤＩＮ５１３５４のＦＺＧ試験のように摩
耗試験に歯車噛み合いが使用される・ 研究結果を統計的に処理するためにはとくに大量の結果
が必要なので、この摩耗試験は莫大な費用を要する。

相互に転動する歯車の荷重状態を回転対称の円板で模擬
する装置はドイツ特許第３１４０８６１号で既知であり
、この場合各円板は各々１つずつの揺動レバーに固定配
置され、一方の揺動レバーの回転軸は一方の円板上にあ
り、他方の揺動レバーの回転軸は他方の円板上にあって
、両円板は張力で圧着される。転がり／滑り運動の組合
せは揺動レバーの運動により得られる。この既知の装置
はとくにゆっくり回転する大型歯車における噛み合い関
係のシミュレーションには適切である。しかしながら小
型で高速の歯車の噛み合い関係のシミュレーションには
全体システムの慣性が大きすぎてこれが障害となり、こ
の装置は適当ではない。

［問題を解決しようとする手段及び作用］本発明は、機
械部品において法線力を受けながら運動する接点の関係
を模擬するための試験装置であって、模擬すべき接点の
それぞれの速度関係とよく一致し高速でも使用可能な試
験装置を提供することを課題とする。

この課題は本発明により、特許請求の範囲第１項の特徴
部に記載のような装置によって解決される。

本発明による解決により、転がりと同時に滑りもある運
動を広範囲にわたり模擬することが可能である。とくに
偏心駆動装置により試験本体の回転運動は周期的にその
向きが変更され、しかも接線方向速度は歯車噛み合いに
おける速度関係によく一致させることができて有利であ
る。歯車噛み合いにおける噛み合い関係と試験装置との
間の一致が得られることにより、歯車噛み合いの実際に
近い信頼性のあるシミュレーションが可能である。

２枚円板試験装置や４枚円板試験装置において使用され
るような連続回転試験円板とは異なり、この場合は両試
験本体の接点を各試験本体の特定円周範囲に限定するこ
とができる。これは一方では１個の試験円板を多数の試
験に利用できる利点を有し、この場合試験本体はある対
応の角度範囲内でのみ回転し、したがって円周の一部の
みが接触することになる。他方で、負荷はあるせまい範
囲にのみ限定されるので、通常の２校門板試験機械の場
合よりも耐久性試験に必要な転がり回数に速く到達でき
るという利点を提供する。

本発明の偏心駆動装置により可能な周期的揺動運動はま
た、測定技術上でも大きな利点を有する。既知の２枚円
板試験装置および４枚円板試験装置においては、たとえ
ば回転する軸の摩耗測定や潤滑油膜厚測定のための測定
信号を測定装置に伝送するために大がかりな装置が必要
である。さらにこのような回転駆動装置は常に測定信号
に対しある程度障害を与え、これはとくに測定技術的に
きわめて複雑な電気容量式潤滑油膜厚測定に対し障害が
認められる。ここで本発明の解決法によれば、試験本体
は完全な１回転を行わないので、試験本体は簡単な方法
でクランクを介して測定装置と結合できて有利である。

測定信号を接触または非接触伝達するための回転伝達装
置を挿入する必要はない。

３個のクランクからなる偏心駆動装置は個々のクランク
長さを決めることによりそれぞれのシミュレーション例
に適合させることができる。歯車駆動装置のシミュレー
ションのために偏心駆動装置を設計した１例を特定の図
を用いて説明する。長尺クランクの長さは試験装置の動
力学的および幾何学的可能性の範囲内で自由に選択でき
るのでとくに有利である。すなわち、試験装置を種々の
シミュレーション例、たとえば種々の噛み合い幾何形状
の歯車噛み合いに適用させるためには、２個の短尺クラ
ンクの長さを変えるだけでよい、これはたとえば、第１
の短尺クランクと第２の短尺クランクとからなるクラン
ク対であって、それぞれ特定の歯車噛み合い設計に対応
するクランク対のセットを多数使用することで行なうこ
とができる。好ましい実施例によれば、クランク長さが
納まるようにクランク軸の位置を変えることができる。

これにより種々のシミュレーション例に対しクランクを
迅速に適合させることができて有利である。

通常クランク駆動装置の慣性力は問題にはならない。し
かしながら、クランクの回転中に自由慣性力が発生しな
いようクランクの慣性モーメントを吸収するために、好
ましい実施例によれば、クランクに釣合いおもりが装着
される。これにより、高回転数においても試験装置の運
転が可能であって有利である。

好ましい実施例によれば、試験装置は試験円板の形状を
なす２個の試験本体を有する。この装置はとくに歯車駆
動装置のシミュレーションに適する。

好ましい実施例によれば、試験装置はそれらの軸が一直
線に並ぶか、またはそれらの軸が等辺あるいは不等辺三
角形を形成するような３個の試験本体を有する。この実
施例によれば、たとえば異なる材料組合せも使用可能で
、これにより１つの試験で２種類の接点を試験すること
ができて有利である。また試験本体を一直線上に配置す
る場合において、中央の試験本体をある特定の材料で作
り、両側の他の試験本体はそれぞれ異なる材料で作るこ
とも可能である。このようにしてどの材料組合せが早く
摩耗するこを試験することができる。

他の好ましい実施例によれば、４個の試験本体が使用さ
れ、この場合中央の試験本体は、遊星のように３個の対
称に配置された試験材料により包囲される。このように
して、１度に複数の異なる接触条件の試験が可能となる
。この場合能の接点への圧若力は反力としてえられるこ
とにより、試験本体の１個のみが圧着装置を備えていれ
ばよいので有利である。材料を変えるばかりでなく、歯
車の製造法を変えたり、研磨の仕方で粗さの異なる組合
せなど、種々の比較試験が一度に可能である。

他の好ましい実施例によれば、１個の試験本体のみが偏
心駆動装置によって駆動され、この試験本体は第２の駆
動されない試験本体と接触している・この装置により２
種類の異なる試験条件が可能である。第１番目に、この
駆動されない第２の試験本体は、偏心装置で駆動される
第１の試験本体の運動に従動するように配置できる。こ
のようにして試験本体への荷重に対し種々の転がり速度
で試験が可能である。このような試験装置はとくにピッ
チング発生試験に適している。第２番目に、第２の試験
本体と固定する゛ことが可能で、これによりたとえば、
回転可能なカムと固定面を有するタペットとの間の接触
を試験することが可能である。

好ましい実施例によれば、試験本体は回転対称形の形状
を有している。しかしながら他の好ましい実施例によれ
ば、特定の接触条件を試験するために非回転対称形の形
状を有している。この場合そのときの試験本体の接触距
離の和は常に一定となるようにするか、または軸間の変
化の吸収をたとえば適当は圧着装置で行なうかのいずれ
かである。

第１の短尺クランクの駆動は通常のように一定速度で行
なう。好ましい実施例によれば、第１のクランクへの駆
動モーメントの伝達は、たとえばベルト駆動装置または
摩擦車駆動装置のような引張手段駆動装置による力伝達
結合により行われる。

他の好まいい実施例によれば、第１のクランクの回転軸
への伝達は、歯車駆動装置または歯付Ｖベルトのように
形状結合で行われる。

第２の試験本体への運動の伝達は、第１の試験本体のク
ランクの駆動のための駆動軸が第２の試験本体の駆動の
ためにも使用されることにより簡単に行われる。この場
合部２の試験本体への対応の伝達にはたとえばカルダン
軸などを設けなければならない。

他の好ましい実施例においては、駆動モータからの駆動
モーメントは直接それぞれの偏心駆動装置に分配される
。この分配は歯車結合により行われ、歯車は試験円板に
対応して配置され、個々の偏心駆動装置の駆動軸の同期
Ｍ動を行わせる。しかしながら歯付Ｖベルト駆動装置の
使用も可能で、この駆動装置は個々の駆動軸の上を通過
し、したがって同時に、種々の偏心部の同期駆動を行な
う。

他の好ましい実施例によれば、一方の試験本体は他方の
試験本体の中に配置され、直径関係によっては潤滑性に
良否の差のある同一形の接触が形成される。この場合１
ｇｌの外側の試験本体は円筒形のくり抜き部を有するよ
うに仕上げられ、したがって円筒内壁は第２の試験本体
との接触面の役をなす。第２の試験本体の直径は円筒形
のくり抜き部よりも小さく、また第２の試験本体はその
内壁が第１の試験本体と接触するように配置される。こ
のようにしてたとえば内歯車の運動関係を模擬すること
ができる。

他の好ましい実施例によれば、試験装置は試験本体の回
転運動の間に負荷の変動が可能な手段を有する。歯車駆
動装置のシミュレーションにおいて負荷変動は、回転運
動のそれぞれの転向点の範囲で負荷が減少されるか、ま
たは復路の間は負荷がゼロとなるように設計可能である
。油圧負荷装置においては、負荷の減少は適当に油圧を
抜くことで簡単に行われ、機械式または電気式装置にお
いては、センサによるかまたは周期的に回転運動との結
合を解くことにより行われる。この負荷変動により、間
欠的に行われる歯車噛み合いでの動的変動が模擬可能で
有利である。

本発明の他の利点、特徴および適用可能性は１特許請求
の範囲の第２項以下の実施態様および図面による説明か
ら明らかになろう。

［実施例］ 第１図は本発明による試験装置の実施例の原理図を示す
。試験装置は２個の試験円板状の本体ｌ、１′からなり
、試験本体１は空間固定の軸２を有し、試験本体１′は
移動可能な軸２′を有する。試験装置の駆動は、本実施
例においてはベルト車３を介してベルト４により行われ
る。ベルト車にはたとえばＶベルト車が、またベルト４
にはＶベルトが使用されるが、プラスチック平ベルトま
たは歯付きＶベルト駆動装置を使用することも可能であ
る。さらに駆動には貫通軸を有する電動モータも使用可
能で、これはベルト駆動のようにベルトから発生する振
動が試験本体に伝達されないので有利である。ベルト車
は軸５を有し、軸は２個の軸受６．７で支持される。軸
の両端は短尺クランク１０、ｌＯ′が取付けられ、クラ
ンクは軸５に非回転に固定される。この第１の短尺クラ
ンク１Ｏ１ｉｏ′に対しスタッド３０．３０′を介して
第２の２債の短尺クランク１１．１１′がリンク結合さ
れる。この２個の短尺クランクに対し、スタッド３１．
３１′を有する２個の長尺クランク１２．１２′が回転
可能にリンク結合される。長尺クランク１２は試験本体
１の軸２に固定結合され、したがってその揺動回転を試
験本体ｌに直接伝達する。長尺クランク１２′の運動は
、試験本体１′に軸直角方向力を与えたとき発生する試
験本体１′の角度位置変化を吸収するために、角変位吸
収カルダン軸１６を介して試験本体１′に伝達される。

したがって長尺クランク１２′は軸１３を有し、この軸
は２個の軸受１４．１５により回転可能に支持される。

軸１３はカルダン軸１６に結合され、カルダン軸は試験
本体１′の軸２′に固定結合される。試験本体１は空間
に固定の２個の軸受２０．２０′内に支持され、一方、
試験本体１′は２個の移動可能な軸受２２．２３を有す
る。この２個の軸受を介して矢印２４の方向に試験本体
１′に対し軸直角力が負荷可能である。この軸直角力２
４に対する反力は軸受２０．２１で与えられる。

さて本装置の機能は下記のとおりである。ベルト車３が
ベルト４により定速回転数で駆動されると、同様に軸５
も定速回転数で回転される。これにより２個の短尺クラ
ンク１０．１０′も同様に定速回転数で空間位置固定の
軸５のまわりを回転する。したがって第１の短尺クラン
ク１０．１０′を第２の短尺クランク１１．１１′と結
合する軸３０．３０′も同様に定速度で回転する。第２
の短尺クランク１１．１１′と長尺クランク１２．１２
′との間に存在する軸３１．３１′は空間位置固定の軸
２ないし１３のまわりにのみ回転運動を行なうことがで
きる。したがって短尺クランク１Ｏ１１０′の回転は長
尺クランク１２．１２′に対し揺動運動を行わせ、同時
に試験本体も揺動運動を行なう。

２組の短尺クランクと１組の長尺クランクとの長さはそ
れぞれのシミュレーション例ごとに決定しなければなら
ない、いずれの例のおいても、長尺クランク１２の長さ
と第２の短尺クランク１１との和は、軸２と軸５との間
隔と短尺クランクｌＯの長さとの和と正確に等しいとい
う条件が満たされている。

各シミュレーション例のおけるクランク長さの決め方を
以下理論と実例により説明する。

第２図および第３図は本発明による装置の運動学的解析
に必要な幾何学的関係を示す、第２は幾何中心点Ｃと直
径ｄとを有する円板状の試験本体１を示す０本実施例で
は軸５に相当する偏心駆動装置の回転軸を文字０で示し
、接点は矢印３５で示す。第１の短尺クランク１０は長
さａを有し、第２の短尺クランク１１は長さｂを有する
。試験本体１の軸２に固定結合される長尺１２の方は長
さＣを有する。シミュレーションを成功させるための実
質的な前提は、歯面の接線速度の速度経過ができるだけ
忠実に再現されるようにすることである。この場合クラ
ンク自体の長さの決定が重要であると同時に、さらに実
際によく一致するようなこの装置に対するピッチ点（歯
面の相対速度はゼロ）を求めることが重要である。この
場合この装置の揺動運動におけるピッチ点は実際と自動
的に一致するものではないことを考慮しなければならな
い、これは正確なシミュレーションをするには重要なこ
とで、設計で満足させる以外に方法はない、したがって
ピッチ点におけるクランクの位置をとくに文字ＡＯ，Ｂ
Ｏで示す。クランクを任意に角φだけ回転したときの位
置をＡ、Ｂで示す。置火偏位をＡｍａｘ、Ｂｍａｘで示
し、最小偏位をＡｍｆｎ、Ｂｍｉｎで示す、それらに対
応して試験本体１がとる角度をそれぞれψｍｉｎ、ψお
よびψｍａｘで示す。

クランクシステムの貫通軸Ｏと試験本体１．１′の接点
３５との距＃ｅで示す。

第２の試験本体１′に対しても実質的に同様な幾何学的
関係が満たされ、第２の試験本体の位置は文字Ａ′０で
示す。ＡＯとａ′Ｏとは結合点ＢＯに関して対称で回転
軸０を通る直線上になければならず、したがってクラン
クａをψ＝１８０度だけ回転するとＡＯはａ′Ｏに到達
するが点ＢＯはいずれの場合も同じ位置に一致する６長
さＣを有するクランク１２と直線ＢＯ−０とは相互に直
角をなしている。

模擬すべき歯車駆動装置と試験装置との間の速度関係は
、両試験本体の半径ｄ、ｄ′として模擬すべき歯車のピ
ッチ点における曲率半径が選択されたときによい一致を
みる。この曲率半径の求め方は当業者には既知であるの
でここでは詳細説明を省略する。

シミュレーションの条件としてさらに、試験円板の転動
部分の長さが南面の対応転勤長さと正確に等しくなけれ
ばならないことが上げられる。さらに両歯面に対してま
ず作動インボリュート長さ、すなわち個々に、 ５ＩＡＣ：ｒｋｉｉみ合い開始からピー、チ点までの間
のピニオンにおけるインボリュートの長さ；５ＩＥＣ：
ピッチ点がら噛み合い終端までの間のピニオンにおける
歯面長さ； ５２ＡＣ：噛み合い開始からピッチ点までの間の歯車に
おける歯面長さ； ５２ＥＣ，ピッチ点から噛み合い終点までの間の歯車に
おける歯面長さ； を求めなければならない。これらの歯面長さは歯車幾何
学から簡単に求められ、当業者により普通の計算課程で
求められる。試験本体工に対しては、インボリュート長
さと試験本体の該当半径とから該当歯面長さに対するク
ランク１２の偏位角が求められるが、ここで最大偏位角
をψｍａｘで、また最小偏位角をψｍ　ｉ　ｎで表わす
。

ψｍａｘ＝ｓＩＡｃ／ｄ ψｍ　ｉ　ｎ　＝　Ｓ　Ｉ　Ｅ　Ｃ／　ｄ半径ａ′を有
する第２の試験本体１′に対しては次の値が得られる。

ψｍａｘ′＝　　５２ＥＣ／ｄ ψｍ　ｉ　ｎ　′＝　Ｓ　Ｉ　Ａ　Ｃ／　ｄクランク１
２の偏位に対するこれらの関係により試験装置のレバー
長すａ、ｂ、ｄないしａ′。

ｂ’、Ｃ’が計算される。計算のために第２図に示すよ
うに座Ｉ系Ｘ、Ｙが使用される。これらの座標系の位置
はピッチ点におけるクランクの位置から決定される。Ｘ
軸はピッチ点位置のクランク１２に平行にそれから距＃
ｄだけ離して配置され、Ｙ軸はＸ軸に直角でかつクラン
ク１１とクランク１２との交点を通過するように配置さ
れる。

幾何学から次式が誘導される。

Ｔｄ−ｙ　　　　１ ｓｉｎ％ｆ　　　≧−−−−−−− ｍ工ｎ （ＸＢｍａＸ＋Ｃ］＋（ＹＢｍａＸ−ｄ）“ｃｘＢｍａ
ｘ　＋　（−、−ｄ　＋　ｒ’）　＝　（ａ　＋　ｂ）
２この６個の等式は７個の未知数ＸＢｍｉｎ、ＹＢｍｉ
ｎ、ＸＢｍａｘ、ＹＢｍａｘ、およびレバー長さａ、ｂ
、ｃを含む、この等式系は繰返し計算で解くことができ
るが、ここでレバー長さＣはあらかじめ決めることがで
きる。このような等式系の祿返し計算解法は当業者には
既知であり、たとえばマイクロコンピュータのような電
子計算機を使用するのが目的に適っている。

第２の試験本体１′の駆動のためのクランク長さａ′、
））′、ｃ′の計算に対しても同一等式が適用される。

クランク長さＣ゛の値にまず任意の値が与えられ、繰返
し計算を実施した後に調整されなければならない。第５
図に示す構造から、駆動装置の回転軸と両方の偏心駆動
装置に対する両方の試験円板の接触点との間の距離は両
試験円板に対し等しくなければならないという条件が成
立する。したがって第２の試験本体１′に対して、第１
の試験本体の駆動装置の距ｇｌｅは第２の試験本体の距
＃ｅ′に等しくなるようにクランク長さが決定されねば
ならない。これに対し個々に次の関係が成立する。

ｅ２＝　Ｃ２＋　ｂ２−　ａ２−　ｄ２ｅ１２２Ｃ１２
＋ｂ、２−ａ、２−ｄ、２第２の試験本体の駆動装置に
対するクランク長さは、距離がｅ　／　ｅ　′＝　１と
なるように直線的に拡大縮小される。

このようにシミュレーションに必要なりランク長さと距
離が決定される。ざら、に両方のクランク１０．１０′
の間の角α（第３図）の大きさを決めなければならない
。この角度は両方の試験本体に対する計算ピッチ点が一
致するように決めなければならない。角αは試験本体の
幾何配置から次の関係により求められる。

Ｃ％　＝　１８０°−（’ｌ’ｒ　＋　′ｆｒ’１ここ
で； 角αの決定で試験装置の幾何形状の計算は終了する。

一例として下記の例の計算結果を示す、１２ｍｍのモジ
ュールで歯車とピニオンとの歯数は１２の試験歯車装置
を模擬する。１ＦＩＩ１間距離は１２０ｍｍで転位量は
Ｏとする。噛み合いピッチ円の圧力角を２０’、山元円
直径を１３９．５ｍｍとする・したがって試験装置に対
し次の値が得られる・　（この例では両駆動装置に対す
るクランクの長さおよび試験円板の直径は等しい。）円
板状の試験本体の直径ｄ＝２０．５２１ｍｍクランク１
２の最大偏位ψｍａｘ ＝３１．２８１” クランク１２の最小偏位ψｍ　ｉ　ｎ ＝１０．４２７’ 第１の短尺クランク１０の長さａ ＝２９．５４７＋ａｍ 第２の短尺クランク１１の長さｂ　　　＝３７．１２０
ｍｍ 長尺クランクの長さＣ＝８３ｍｍ 試験本体の軸と駆動軸との間隔ｅ ＝８３．５０３ｍｍ クランク１０．１０′間の角α ＝１５２．３８６゜ この解で得られる速度の関係を第４図に示す。

点線はそれぞれ尚単駆動装置の速度の経過を示し、一方
実線は試験機械の速度の経過をｉゎす。

縦軸には、相互に噛み合う本体のその時点の速度の和に
対するそれぞれの接線速度Ｗの比を表わす。速度和が十
分に大きい値であると、油が潤滑間隙に強制供給される
ので、この速度和ＶＳは潤滑油菜の形成上重要な数値で
ある。横軸には、試験本体ないしは歯車のインボリュー
ト上の行程が目盛られている０行程長さはピッチ点を基
準に測定される。

曲線４０はピニオンの速度経過Ｗ１の速度和ＶＳに対す
る比を示す。それに近接する曲線４１は試験機械の試験
本体１に対する同様な曲線を示す。曲線４２は歯車駆動
装置の歯車の速度変化を示し、一方向縁４３は曲線４１
に対応する試験本体１′の曲線を表わす。最後に曲線４
４は歯車の１ｔｉみ合いにおける滑り速度の経過を示す
が、ここでも速度和ｖＳに対する比で表わされる。滑り
速度は歯車駆動装置の発熱、したがってとくに摩耗発生
の原因となる。この場合も曲線４５は試験装置に対する
対応の滑り速度の経過を示す。潤滑油膜形成と摩耗とに
対して重要な要因となる歯車駆動装置と試験装置とに対
するすべての速度値は、きわめてよく一致していること
がわかる。したがって、歯車駆動装置における経過の実
際に近いシミュレーションを可能にするという課題は解
決されたことになる。

本発明による試験装置の実施例を第５図ないし第１１図
に示す、ここで記号は便宜のために第１図の原理図に記
載のものと同じ記号を使用する。

第５図は試験装置の側面図を示す。試験本体ｌは軸２上
に配置され、軸２は２個の転がり軸受２０．２１に支持
される。使用条件によっては、一般の転がり潤滑の場合
と同様に、これの代りに強制潤滑または自己潤滑の滑り
軸受を使用することも可能である。

軸２は長尺クランク１２に固定結合され、クランク１２
はクランク１１と回転可能に結合される。個々のクラン
ク間の回転結合は当業者にはよく知られているので説明
は省略する。第２の短尺クランク１１は軸５に固定され
た第１の短尺クランク１０に同様に回転結合される。軸
５は転がり軸受６．７に支持され、その中央に２個のＶ
ベルト４を有する二段ベルト車３を支持している。こお
Ｖベルトの代りにたとえばプラスチックベルトの平ベル
ト駆動装置または歯付ベルト駆動装置の使用も可能であ
る。軸５の位置形状としては、モータ駆動装置を直結し
たような他の形態の使用も可能である。しかしこの場合
は転がり軸受の潤滑油がハウジングのこの部分に侵入し
ないように注意すべきである。軸５の下側は第１の短尺
クランク１０′と回転結合され、クランク１０′も第２
の短尺クランク１１′と回転結合され、さらにクランク
１１′も長尺クランク１２′に回転結合される。長尺ク
ランク１２′は軸１３に固定結合され、軸１３は転がり
軸受１４．１５内に支持される。この軸１３はまたカル
ダン軸１６に固定結合されるが、カルダン軸１６は角変
化ばかりでなく長さ変化も吸収可能である。この図では
見えない試験本体１′は駆動装置の反作用なしに試験本
体１に圧着されなければならないので、このカルダン軸
１６が必要になってくる。

試験装置全体は、下部ハウジング部分５０と上部ハウジ
ング部分５１とからなる／＼ウジング内に納められる。

ハウジングは／ＸウジングＭ５２で封鎖される。ハウジ
ングの細部説明は省略する。

第６図は第５図を９０″回転した方向から見た側面図で
ある。この図から試験本体ｌ、１′の相互作用およびハ
ウジング内におけるこれらの配置がわかる。さらに試験
円板１′を試験円板１に圧着するための圧着機能もわか
る。試験円板１′は軸２′とともに転がり軸受２１．２
０内に支持される。これらの軸受は回転可能な枠５５内
に装着されている。この枠は第７図かられかるように軸
５６のまわりに回転可能なようにリンク結合される。荷
重の負荷は、負荷装置６０の圧力室６１内に油圧を供給
することにより行なわれる。この油圧はピストン６２に
かかり、ピストンはピストンロッド６３を介してこの受
けた力をさらに試験本体１′の枠５５に与える。このよ
うに油圧系統を介して荷重を負荷する方法は、負荷荷重
がマノメータで容易に読取り可能なのでとくに便利であ
る。負荷荷重はこのとき、圧力にピストン６２の面積を
掛けて求められる。第８図および第９図は試験装置の２
箇所の断面を示す。第８図は第５図の線ＩＩ　−ＩＩに
よる断面を示し、試験本体１を短尺クランク１０の回転
により矢印６５の方向に回転する偏心駆動装置の平面図
である。クランク１１を介してクランク１２には矢印６
６の方向の揺動運動が発生する。同様に試験本体１′の
駆動のときも揺動運動が発生し、この様子を第９図に示
す。短尺クランク１０′を矢印６５′の方向に回転する
とクランク１２′に矢印６６′の方向の揺動運動が発生
する０個々のクランクの軸は、一点鎖線で示した個々の
クランクの対称中心線の交点として簡単に示されている
。

試験本体の交換装置であって、これは試験本体の迅速交
換が可能であるばかりでなく、とくに偏心駆動装置の揺
動運動を確実に受けてそれを試験本体に確実に伝達する
ような交換装置を設けることが本発明のさらに他の課題
である。本発明はここに試験円板を締付はボルトで固定
する方法を提供するが、ここで軸２．２′から試験本体
への回転力の伝達は半径方向の溝を介して行われる。こ
の結合部の詳細を第１０図に示す。軸２．２′は軸の円
周上に等分に配置された突起７０を有する。試験本体１
は、とくに第１１図でわかるように同様に円周上に等分
に配置された対応の半径方向の溝７１を有する。固定自
体は、試験円板７３の対応の孔を貫通する締付はポルト
７２で行われる。それと協働する対応のスペーサ７４は
軸受２０に対するジャーナルを形成する。

記載の実施例は歯車駆動装置のシミュレーションを可能
とするために開発された。しかしながら、たとえばカム
−タペット組合せや転がり軸受などの回転−滑り接触シ
ミュレーションのように種々の工業上の適用例に対しい
ろいろな形状で同様な偏心駆動装置の使用が可能である
ことを強調しておきたい。

［発明の効果コ 本発明による解決により、転がりと同時に滑りもある運
動を広範囲にわたり模擬することが可能である。とくに
偏心駆動装置により試験本体の回転運動は周期的にその
向きが変更され、しかも接線方向速度は歯車噛み合いに
おける速度関係によく一致させることができて有利であ
る。歯車噛み合いにおける噛み合い関係と試験装置との
間の一致が得られることにより、歯車噛み合いの実際に
近い信頼性のあるシミュレーションが可能である。

２枚円板試験装置や４枚円板試験装置において使用され
るような連続回転試験円板とは異なり、この場合は再試
験本体の接点を各試験本体の特定円周範囲に限定するこ
とができる。これは一方では１個の試験円板を多数の試
験に利用できる利点を有し、この場合試験本体はある対
応の角度範囲内でのみ回転し、したがって円周の一部の
みが接触することになる。他方で、負荷はあるせまい範
囲にのみ限定されるので、通常の２校門板試験機械の場
合よりも耐久性試験に必要な転がり回数に速く到達でき
るという利点を提供する。

本発明の偏心駆動装置により可能な周期的揺動運動はま
た、測定技術上でも大きな利点を有する。既知の２枚円
板試験装置および４枚円板試験装置においては、たとえ
ば回転する軸の摩耗測定や叫滑油膜厚測定のための測定
信号を測定装置に伝送するために大がかりな装置が必要
である。ざらにこのような回転駆動装置は常に測定信号
に対しある程度障害を与え、これはとくに測定技術的に
きわめて複雑な電気容量式潤滑油膜厚測定に対し障害が
認められる。ここで本発明の解決法によれば、試験本体
は完全な１回転を行わないので、試験本体は簡単な方法
でクランクを介して測定装置と結合できて有利である。

測定信号を接触または非接触伝達するための回転伝達装
置を挿入する必要はない。

３個のクランクからなる偏心駆動装置は個々のクランク
長さを決めることによりそれぞれのシミュレーション例
に適合させることができる。歯車駆動装置のシミュレー
ションのために偏心駆動装置を設計した１例を特定の図
を用いて説明する。長尺クランクの長さは試験装置の動
力学的および幾何学的可能性の範囲内で自由に選択でき
るのでとくに有利である。すなわち、試験装置を種々の
シミュレーション例、たとえば種々の噛み合い幾何形状
の歯車噛み合いに適用させるためには、２個の短尺クラ
ンクの長さを変えるだけでよい、これはたとえば、第１
の短尺クランクと第２の短尺クランクとからなるクラン
ク対であって、それぞれ特定の歯車１顧み合い設計に対
応するクランク対のセットを多数使用することで行なう
ことができる。好ましい実施例によれば、クランク長さ
が納まるようにクランク軸の位置を変えることができる
。これにより種々のシミュレーション例に対しクランク
を迅速に適合させることができて有利である。

通常クランク駆動装置の慣性力は問題にはならない。し
かしながら、クランクの回転中に自由慣性力が発生しな
いようクランクの慣性モーメントを吸収するために、好
ましい実施例によれば、クランクに釣合いおもりが装着
される。これによリ、高回転数においても試験装置の運
転が可能であって有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による試験装置の機能を明確にする原理
図、 第２図は試験装置の設計のための幾何学的関係、 第３図は試験装置の設計のための他の図面、第４図は試
験装置と歯車駆動装置とを比較した速度関係図、 第５図は試験装置の構造を示す部分断面略側面図、 第６図は第５図の線ＴＶ−ＩＶによる断面図、第７図は
第５図の線Ｉ−Ｉによる断面図、第８図は第５図の線Ｉ
Ｉ　−Ｈによる断面図、第９図は第５図の線■−ｍによ
る断面図。 第１０図は試験円板の取付けを示す部分断面図、 第１１図は試験円板の構造図、および、第１２図は試験
円板の断面図である。 図において、 符号１．１′は試験本体。 符号２．２′、５，１３．３０．３０′、３１．３１′
は軸 符号１０．１０′、１１．１１′は短尺クランク符号１
２．１２′は長尺クランク をそれぞれ示す。 出願人　オブティモル　インストルメンツゲーエムーベ
ーハ− ｎ駕・１ Ｆｉｇ、　７０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも二個の試験本体を備え、少なくとも前記
   試験本体の一方は滑らずに又は滑りながら転動する装置
   であって、少なくとも前記試験本体（１、１′）の一方
   は偏心駆動装置により駆動可能であり、前記偏心駆動装
   置は実質的に定速で第一の軸（５）を中心に運動する第
   一の短尺クランク（１０、１０′）と、前記第一の軸（
   ５）から第二の軸（３０、３０′）まで延長する前記第
   一の短尺クランク（１０、１０′）に連結された第二の
   短尺クランク（１１、１１′）と、前記第二の軸から第
   三の軸（３１、３１′）まで延長する前記第二の短尺ク
   ランク（１１、１１′）に連結されて前記第三の軸から
   前記試験本体の軸に一体回転するように接続された空間
   的位置固定の軸（２、１３）に至る長尺クランク（１２
   、１２′）を含むことを特徴とする法線荷重下にある機
   素の動接触関係を模擬する試験装置。 ２）各クランク（１０、１０′、１１、１１′１２、１
   ２′）の長さ、すなわちクランク軸間の距離は調整可能
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の法
   線荷重下にある機素の動接触関係を模擬する試験装置。 ３）各クランク（１０、１０′、１１、１１′１２、１
   ２′）の慣性力はおもりと釣合うことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の法線荷重下にある機
   素の動接触関係を模擬する試験装置。 ４）二個の試験本体はそれぞれ偏心駆動装置によって駆
   動されるように設けられたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれか一つに記載の法線荷
   重下にある機素の動接触関係を模擬する試験装置。 ５）二個の試験本体は一方が偏心駆動装置によって駆動
   されるように設けられたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれか一つに記載の法線荷重
   下にある機素の動接触関係を模擬する試験装置。 ６）二個の試験本体はそれらの軸が同一平面内に位置す
   るように配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれか一つに記載の法線荷重下に
   ある機素の動接触関係を模擬する試験装置。 ７）二個の試験本体はそれらの軸が断面において等辺又
   は不等辺三角形の頂点を形成するように設けられたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れか一つに記載の法線荷重下にある機素の動接触関係を
   模擬する試験装置。 ８）試験本体は回転軸について回転対称的に形成された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項の
   いずれか一つに記載の法線荷重下にある機素の動接触関
   係を模擬する試験装置。 ９）試験本体は非回転対称的に形成されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか一つ
   に記載の法線荷重下にある機素の動接触関係を模擬する
   試験装置。 １０）二個の試験本体は一つの共通軸を中心に駆動され
   るように設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項、第８項、第９項のいずれか一つに記載の法線荷重
   下にある機素の動接触関係を模擬する試験装置。 １１）各試験本体に対してそれぞれ一つの駆動軸が設け
   られたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ９項のいずれか一つに記載の法線荷重下にある機素の動
   接触関係を模擬する試験装置。 １２）試験本体の駆動は駆動モーメントを分割駆動で各
   軸に分配する駆動装置によってなされることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項記載の法線荷重下にある機素
   の動接触関係を模擬する試験装置。 １３）駆動軸（２、２′）から試験本体（１、１′）へ
   の駆動モーメントの伝達は、前記試験本体に対称的に設
   けられた半径方向の溝を介してなされること特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれか一つに
   記載の法線荷重下にある機素の動接触関係を模擬する試
   験装置。 １４）荷重は流体的に負荷され、運動の転向点において
   は流体負荷方向に減少されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第１３項のいずれか一つに記載の法
   線荷重下にある機素の動接触関係を模擬する試験装置。 １５）復路においては無負荷又は負荷が軽減されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１４のいず
   れか一つに記載の法線荷重下にある機素の動接触関係を
   模擬する試験装置。