KR102148515B1 - 회전 비틀림 시험기 - Google Patents
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Abstract
정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하며 에너지 절약화를 도모한 비틀림 시험기(1)로서, 출력측 회전축(6)에 지지된 시험체 대상물(2a)을 회전 구동하기 위한 회전 구동 모터(4); 시험체 대상물(2a)을 정역 회전 방향으로 요동 회전시키기 위한 요동 진동 구동 모터(5); 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a)과 요동 진동 구동 모터(5)의 요동 회전 구동축(5a)이 입력측에 연결되고, 출력측 회전축(6)을 통하여 시험체 대상물(2a)에 연결된 감속기 기구(7); 및 시험체 지지부(3)와 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a) 사이에 연결되어 시험체(2)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구(7)에 전달하는 반력축(8);을 구비하고, 감속기 기구(7)에 의해 회전 구동 모터(4)의 회전과 요동 진동 구동 모터(5)의 요동 회전을 합성한 것을 시험체(2)에 전달하는, 회전 비틀림 시험기(1).
Description
본 발명은, 예를 들면, 자동차의 클러치, 토크 컨버터, 트랜스미션, 프로펠러 샤프트 등의 동력 전달 부품으로서, 고속으로 회전한 상태에서 토크(비틀림 하중)를 받는 시험체(이하, 간단히 「시험체」라고 한다.)에 대하여 그 내구성을 평가하기 위해, 회전 구동되는 시험체에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체의 내구 시험을 행하는 회전 비틀림 시험기에 관한 것이다.
종래, 이러한 회전 비틀림 시험기로서 본 출원인은, 이미 특허문헌 1(일본 특허 공개 평03-200043호 공보)에서, 이른바 「폐루프식」 회전 비틀림 시험기를 제안하고 있다.
도 5는 특허문헌 1의 회전 비틀림 시험기(100) 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 특허문헌 1의 회전 비틀림 시험기(100)는 시험체(102)가 지지되는 시험체 지지부(104)를 구비하고 있다.
또한, 시험체(102)는 시험체 대상물(102a)과 그 양단에 각각 연결된 스프링 부재(102b)로 구성되어 있다.
그리고, 이러한 스프링 부재(102b)의 외단이 각각 접합부(102c)를 개재하여 시험체 지지부(104)의 외단부와 접합되어 있다.
또한, 회전 비틀림 시험기(100)는 액츄에이터부(101)를 구비하고 있으며, 액츄에이터부(101)는 시험체(102)가 지지되는 시험체 지지부(104)에, 그 일단(106)이 연결된 내측 회전축(108)을 구비하고 있다.
한편, 내측 회전축(108)의 일단(106)이, 접합부(102c), 스프링 부재(102b)를 개재하여 시험체 지지부(104)에 지지된 시험체 대상물(102a)에 연결되어 있다.
이에 따라, 후술하는 바와 같이 유압 액츄에이터(113)를 작동시켜, 정역 회전 방향으로 내측 회전축(108)을 외측 회전축(110)에 대하여 요동 회전하도록 구성되어 있다.
그 결과, 내측 회전축(108)의 일단(106)에 연결된 시험체 대상물(102a)이 비틀리고, 스프링 부재(102b)도 비틀리도록 되어 있다.
그리고, 내측 회전축(108)의 외주에 회전 가능하게 배치되어, 내측 회전축(108)에 대하여 회전 가능하게 연결된 외측 회전축(110)이 구비되어 있다.
또한, 외측 회전축(110)의 일단(112)이 시험체 지지부(104)에 연결됨과 함께, 외측 회전축(110)의 타단(114)에 외측 회전축(110)을 회전 구동하기 위한 외측 회전 구동 모터(116)가 연결되어 있다.
이에 따라, 외측 회전 구동 모터(116)의 회전 구동에 의해, 외측 회전축(110)이 회전 구동되고, 시험체 지지부(104)에 지지된 시험체(102)가 일정 회전 속도로 회전 구동되도록 구성되어 있다.
또한, 도시 생략하였으나, 내측 회전축(108)에는 유압 파워 유닛으로부터의 압유를 공급함으로써, 정역 회전 방향으로 내측 회전축(108)을 외측 회전축(110)에 대하여 요동 회전하는 유압 액츄에이터(113)가 구비되어 있다.
그리고, 외측 회전축(110)의 회전 속도, 즉, 외측 회전 구동 모터(116)의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서(118)가 외측 회전 구동 모터(116)의 회전 구동축에 부설되어 있다.
또한, 외측 회전축(110)과 내측 회전축(108) 사이의 상대 각도(비틀림 각도)를 검출하는 각도 센서(120)가 마련되어 있다.
또한, 시험체 지지부(104)와 외측 회전축(110) 사이에는, 토크를 검출하기 위한 토크 센서(122)가 부설되어 있다.
이와 같이 구성되는 특허문헌 1의 회전 비틀림 시험기(100)에서는 이하와 같이 작동된다.
먼저, 외측 회전 구동 모터(116)를 작동시킴으로써, 외측 회전축(110)이 도 5의 화살표 A 방향으로 회전 구동되고, 시험체 지지부(104)에 지지된 시험체(102)가 도 5의 화살표 A방향으로 일정 회전 속도로 회전 구동된다.
이 상태에서 유압 유닛으로부터 압유를 공급함으로써 유압 액츄에이터(113)를 작동시키고, 도 5의 화살표 B방향으로 정역 회전 방향으로 내측 회전축(108)이 요동 회전된다.
이에 따라, 시험체 지지부(104)에 지지된 시험체(102)가 도 5의 화살표 B방향으로 요동 회전되어(정역 회전 방향으로 요동 회전) 비틀림이 부하된다.
또한, 도 6의 (A)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 각도 센서(120)에 의해 외측 회전축(110)과 내측 회전축(108) 사이의 상대 각도(비틀림 각도)가 검출되고, 도 6의 (B)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 토크 센서(122)에 의해 토크가 검출되도록 구성되어 있다.
또한, 도 6의 (C)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 회전 속도 센서(118)에 의해 회전 속도(회전수)가 검출되게 되어 있다.
이와 같이, 별도로 도시하지 않는 제어부에서, 비틀림 각도, 토크 및 회전수를 근거로 미리 설정된 프로그램에 기초하여 시험체의 내구 시험을 행하여, 시험체의 내구성을 평가하도록 구성되어 있다.
그러나, 특허문헌 1의 회전 비틀림 시험기(100)에서는, 정역 회전 방향으로 내측 회전축(108)을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 필요하고, 유압 액츄에이터에는 유압 파워 유닛으로부터의 압유를 공급할 필요가 있어, 유압 파워 유닛은 큰 설비가 필요하며 에너지도 크게 소비하게 된다.
즉, 액츄에이터부(101)(내측 회전축(108))에 유압 펌프(유압 파워 유닛)로부터 동력을 전달할 때, 필요없는 에너지는 열로 소비시키고 있었다(열로서 버리고 있다).
따라서, 유압 파워 유닛에서는 100% 구동할 필요가 없을 때라도 100% 구동된 에너지 중 여분의 에너지를 열소비에 의해 배출하여 파워 다운을 행하기 때문에, 항상 최대 사양의 에너지를 소비하고 있어, 에너지 효율이 낮았다.
이 때문에, 특허문헌 2(국제 공개 WO2012/141170 A1공보)에는, 유압 구동 유닛 대신 회전 모터를 이용한 회전 비틀림 시험기(200)가 제안되어 있다.
도 7은 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)는 시험체(202)가 지지되는 시험체 지지부(204)를 구비하고 있다. 또한, 회전 비틀림 시험기(200)는 액츄에이터부(201)를 구비하고 있으며, 액츄에이터부(201)는 시험체(202)가 지지되는 시험체 지지부(204)에, 그 일단(206)이 연결된 내측 회전축(208)을 구비하고 있다.
그리고, 내측 회전축(208)의 외주에 회전 가능하게 배치되며, 내측 회전축(208)에 대하여 회전 가능하게 연결된 대략 상자 형상의 외측 회전축(210)이 구비되어 있다.
또한, 외측 회전축(210)의 일단(212)이 시험체 지지부(204)에 연결됨과 함께, 외측 회전축(210)의 타단(214)에 외측 회전축(210)을 회전 구동하기 위한 도시 생략한 외측 회전 구동 모터가 연결되어 있다.
이에 따라, 외측 회전 구동 모터의 회전 구동에 의해 외측 회전축(210)이 회전 구동되어, 시험체 지지부(204)에 지지된 시험체(202)가 일정 회전 속도로 회전 구동되도록 구성되어 있다.
또한, 내측 회전축(208)의 타단(216)에는 감속기(218)를 개재하여 전기 모터(220)가 연결되어 있다. 그리고, 이 전기 모터(220)는 복수의 고정 볼트(222)에 의해 외측 회전축(210)에 고정되어 있다.
이와 같이 구성되는 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)에서는, 이하와 같이 작동된다.
먼저, 외측 회전 구동 모터를 작동시킴으로써 외측 회전축(210)이 도 7의 화살표 A방향으로 회전 구동되고, 시험체 지지부(204)에 지지된 시험체(202)가 도 7의 화살표 A방향으로 일정 회전 속도로 회전 구동된다.
이 상태에서 전기 모터(220)를 작동시킴으로써, 도 7의 화살표 B방향으로 정역 회전 방향으로 내측 회전축(208)이 요동 회전된다. 이에 따라, 도 7의 화살표 B방향으로 시험체 지지부(204)에 지지된 시험체(202)가 요동 회전되게 되어 있다.
이에 따라, 도시 생략한 토크 센서에 의해 토크(비틀림 하중)를 검출하도록 구성되어 있다.
그러나, 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)에서는, 외측 회전축(210)을 회전 구동하는 외측 회전 구동 모터를 작동시킴으로써, 고정 볼트(222)에 의해 외측 회전축(210)에 고정된 전기 모터(220) 자체도 도 7의 화살표 A방향으로 회전하게 된다.
이 때문에, 예를 들면, 엔진의 클러치 등의 시험체(202)와 같이 고속 회전 시험을 행하면, 전기 모터(220)가 고속 회전에 견딜 수 없게 된다. 따라서, 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)에서는 회전수에 한계가 있으며, 특허문헌 1과 같은 회전 비틀림 시험기(200)에서 가능한 고속 회전 속도 시험은 불가능하다.
또한, 모터 자체가 회전하는 전기 모터(220)에는 특수한 모터가 필요하여, 고가이며 비용도 높아진다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)에서는 외측 회전축(210)의 출력축 연장 설치부의 선단부에는 슬립 링(224)이 마련되어 있다. 이 슬립 링(224)을 개재하여 토크 센서 등으로부터의 신호를 취출하여, 도시 생략한 외부의 컴퓨터 등의 제어부에 입력됨과 함께, 슬립 링(224)을 개재하여 전기 모터(220)로 전력을 공급하게 되어 있다.
따라서, 이와 같이 전력을 통과시키는 슬립 링(224)은 마모에 대하여 내구성이 떨어져, 고속 회전 시험을 행할 수 없다.
한편, 종래의 회전 비틀림 시험기로서 특허문헌 3(일본 특허 공개 제2004-125549호 공보) 등에 개시된 바와 같이, 2개의 대용량의 회전 구동 모터로 행하는, 이른바 「구동 흡수 방식」이라고 불리는 회전 비틀림 시험기(300)가 제안되어 있다.
도 8은, 특허문헌 3의 회전 비틀림 시험기(300)의 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 회전 비틀림 시험기(300)는 시험체(302)가 지지되는 시험체 지지부(304)를 구비하고 있다.
또한, 시험체(302)는 시험체 대상물(302a)과, 그 양단에 각각 연결된 스프링 부재(302b)로 구성되어 있다.
그리고, 이러한 스프링 부재(302b)의 외단이 각각 접합부(302c)를 개재하여 시험체 지지부(304)의 외단부와 접합되어 있다.
또한, 회전 비틀림 시험기(300)는 액츄에이터부(301)를 구비하고 있으며, 액츄에이터부(301)는 시험체(302)가 지지되는 시험체 지지부(304)에 그 일단(306)이 연결된 회전 구동 모터측 회전축(308)을 구비하고 있다.
그리고, 회전 구동 모터측 회전축(308)의 외주에 회전 가능하게 배치되고, 회전 구동 모터측 회전축(308)에 대하여 회전 가능하게 연결된 요동 회전 전달용 회전축(310)이 구비되어 있다.
또한, 요동 회전 전달용 회전축(310)의 일단(312)에 회전 구동 모터(316)가 연결되어 있다.
이에 따라, 요동 회전 전달용 회전축(310)과 회전 구동 모터측 회전축(308)을 포함하여, 부하 모터측 회전축(320)의 일단(322)까지가 연속해서 견고하게 연결되어 있으므로, 이들이 마치 하나의 회전축과 같이 회전 구동되게 되어 있다.
즉, 이와 같이, 회전 구동 모터(316)의 회전 구동에 의해 요동 회전 전달용 회전축(310)과 회전 구동 모터측 회전축(308)을 포함하여, 부하 모터측 회전축(320)의 일단(322)에 연결된 부하 모터(324)까지가 마치 하나의 회전축과 같이 회전 구동되게 된다.
이에 따라, 이러한 회전축 사이에 지지되어 있는 시험체 지지부(304)와 시험체(302)도 일정 회전 속도로 회전 구동되도록 구성되어 있다.
또한, 도시 생략하였으나, 회전 구동 모터측 회전축(308)에는 유압 파워 유닛으로부터의 압유를 공급함으로써, 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축(308)을 요동 회전 전달용 회전축(310)에 대해서 요동 회전하는 유압 액츄에이터(313)가 구비되어 있다.
또한, 시험체(302)가 지지되는 시험체 지지부(304)에 회전 구동 모터측 회전축(308)과 대치하는 방향으로, 그 일단(318)이 연결되는 부하 모터측 회전축(320)을 구비하고 있다.
그리고, 부하 모터측 회전축(320)의 타단(322)에는 부하 모터(324)가 연결되어 있다.
상술한 바와 같이, 회전 구동 모터(316)의 회전 구동에 의해 요동 회전 전달용 회전축(310)과 회전 구동 모터측 회전축(308)을 포함하여, 부하 모터측 회전축(320)의 일단(322)에 연결된 부하 모터(324)까지가 마치 하나의 회전축과 같이 회전 구동되고 있다.
따라서, 부하 모터(324)를 구동함으로써, 회전 구동 모터(316)로부터 부하 모터측 회전축(320)의 일단(322)까지에 대하여, 부하 토크를 발생시킬 수 있게 되어 있다.
즉, 부하 모터(324)의 구동에 의해 부하 모터측 회전축(320)이 회전 구동되고, 시험체(302)와 시험체 지지부(304)를 포함한, 회전 구동 모터측 회전축의 일단(312)까지 부하 토크가 주어지도록 구성되어 있다.
그리고, 회전 구동 모터(316)의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서(326)가 회전 구동 모터(316)의 회전 구동축에 부설되어 있다.
또한, 요동 회전 전달용 회전축(310)과 회전 구동 모터측 회전축(308) 사이의 상대 각도(비틀림 각도)를 검출하는 각도 센서(328)가 마련되어 있다.
또한, 시험체 지지부(304)와 요동 회전 전달용 회전축(310) 사이에는, 토크를 검출하기 위한 제1 토크 센서(330)가 부설되어 있다. 또한, 시험체 대상물(302a)과 부하 모터(324) 사이에는 토크를 검출하기 위한 제2 토크 센서(332)가 부설되어 있다.
이와 같이 구성되는 회전 비틀림 시험기(300)에서는, 이하와 같이 작동된다.
먼저, 회전 구동 모터(316)를 작동시킴으로써, 요동 회전 전달용 회전축(310) 및 회전 구동 모터측 회전축(308)을 포함하여, 부하 모터측 회전축(320)의 일단(322)까지가 회전 구동되게 된다.
그 결과, 이들 회전축 사이에 지지되어 있는 시험체 지지부(304)와 시험체(302)도 일정 회전 속도로 회전 구동된다.
다음으로, 부하 모터(324)를 작동시킴으로써 회전 구동 모터(316)에 대하여 시험체(302)에 부여하고 싶은 부하 토크를 발생시킨다.
이 상태에서 유압 유닛으로부터의 압유를 공급함으로써 유압 액츄에이터(313)를 작동시켜, 요동 회전 전달용 회전축(310)에 대하여 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축(308)을 요동 회전시키고 있다.
이에 따라, 각도 센서(328)에 의해, 요동 회전 전달용 회전축(310)과 회전 구동 모터측 회전축(308) 사이의 상대 각도(비틀림 각도)가 검출되고, 제1 토크 센서(330) 및 제2 토크 센서(332)에 의해 토크가 검출되도록 구성되어 있다. 또한, 회전 속도 센서(326)에 의해 회전 속도(회전수)가 검출되게 되어 있다.
이상과 같이, 별도로 도시하지 않는 제어부에서, 비틀림 각도, 토크 및 회전수를 근거로 미리 설정된 프로그램에 기초하여 시험체의 내구 시험을 행하여, 시험체의 내구성을 평가하도록 구성되어 있다.
한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 회전 비틀림 시험기(300)에서, 요동 회전 전달용 회전축(310) 및 유압 액츄에이터(313)를 생략하고, 회전 구동 모터측 회전축(308)을 직접 회전 구동하기 위한 회전 구동 모터(334)에 연결하는 구성의 회전 비틀림 시험기(300)도 있다.
그러나, 특허문헌 3의 회전 비틀림 시험기(300)에서는, 2개의 회전 구동 모터(즉, 회전 구동 모터(316)와 부하 토크를 발생시키는 부하 모터(324) 사이, 또는 회전 구동 모터(334)와 부하 모터(324) 사이)의 비틀림 강성을 계측하기 위해서는 동기 운전이 필요하지만, 동기 운전을 행하는 것은 기술적으로 어렵다는 과제가 있다.
또한, 특허문헌 3의 회전 비틀림 시험기(300)에서는, 2개의 자동차의 원동기나 엔진과 동등한 대출력으로 대용량의 회전 구동 모터를 마련할 필요가 있으므로, 회전 비틀림 시험기(300)가 대형화되어, 설치 공간도 넓고 비용도 비싸진다.
또한, 특허문헌 3의 회전 비틀림 시험기(300)에서는 고회전으로 큰 토크의 회전 구동 모터를 마련할 필요가 있으므로 회전 구동 모터 자체의 관성이 크고, 높은 각가속도에서의 시험도 불가능하였다.
본 발명은 이러한 현 상태를 감안하여 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 내측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하며, 에너지 절약을 도모할 수 있는 회전 비틀림 시험기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 전기 모터 자체를 회전할 필요가 없고, 예를 들면, 엔진의 클러치 등의 시험체와 같이 고속 회전 시험에도 적용이 가능한 회전 비틀림 시험기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 특수한 모터나 2개의 대용량의 회전 구동 모터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 비틀림 시험기가 대형화되지 않아 작은 설치 공간으로 충분하여 비용도 저감할 수 있는데다, 내구성이 뛰어나 확실하게 회전 비틀림 시험을 행할 수 있는 회전 비틀림 시험기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 같은 종래 기술에서의 과제 및 목적을 달성하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 회전 비틀림 시험기는,
회전 구동되는 시험체에 대하여, 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체의 내구 시험을 행하는 회전 비틀림 시험기로서,
시험체 지지부와 시험체 지지부에 지지된 시험체를 일정 회전 속도로 회전 구동하기 위한 회전 구동 모터;
상기 시험체 지지부에 지지된 시험체를 정역 회전 방향으로 요동 회전시키기 위한 요동 진동 구동 모터;
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축 및 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축이 입력측에 연결됨과 함께, 출력측에서 출력측 회전축을 개재하여 상기 시험체의 시험체 대상물에 연결된 감속기 기구; 및
상기 시험체 지지부와 상기 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 연결되며, 상기 시험체 지지부에 지지된 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축;을 구비하고,
상기 감속기 기구에 의해 회전 구동 모터의 회전과 요동 진동 구동 모터의 요동 회전을 합성하여 시험체에 전달하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 감속기 기구를 개재하여 회전 구동 모터의 회전 구동축과 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축이 입력측에 연결됨과 함께, 출력측인 출력측 회전축을 개재하여 시험체에 연결되어 있다.
또한, 시험체 지지부와 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이가 반력축을 개재하여 연결되어 있으며, 반력축이 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달함과 함께, 시험체 지지부와 회전 구동 모터가 동기하여 회전하게 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터를 정역 회전 방향으로 요동 회전시킴으로써 시험체 지지부에 지지된 시험체에 대하여 비틀림 부하를 걸 수 있다.
즉, 회전 구동 모터의 회전수 M1이 감속기 기구에 의해 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다. 그 결과, 시험체 지지부에 지지된 시험체가 회전수 M1으로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부와 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 연결된 반력축도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 시험체 지지부와 출력측인 출력측 회전축이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써, 감속기 기구를 개재하여 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 M1＋M2의 회전이 전달되게 된다.
그 결과, 도 1에 도시한 바와 같이, 출력측 회전축(6)과 시험체(2)(시험체 대상물(2a))가 회전수 M1+M2로 회전하여, 시험체 지지부(3)에 지지된 시험체(2)(접합부(2c))에 대하여 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 시험체 지지부에 지지된 시험체(2)(접합부(2c))에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축에 의해, 시험체 지지부는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체 지지부에 지지된 시험체(2)(시험체 대상물(2a))에 그 차분인 회전수 M2만큼의 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
따라서, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 회전 구동 모터, 요동 진동 구동 모터, 반력축 및 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약 화를 도모할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 전기 모터 자체를 회전시킬 필요가 없으며, 예를 들면, 엔진의 클러치 등의 시험체와 같이 고속 회전 시험에도 적용이 가능하다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 모터 자체가 회전하는 특수한 모터나, 2개의 자동차의 원동기나 엔진과 동등한 대출력이며 대용량의 회전 구동 모터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 비틀림 시험기가 대형화되지 않아 작은 설치 공간으로 충분하여 비용도 저감할 수 있는데다, 내구성이 뛰어나 확실히 회전 비틀림 시험을 행할 수 있다.
또한, 종래와 같이 에너지 효율이 양호하지 않은 유압 파워 유닛으로부터의 압유를 공급할 필요가 없고, 예를 들면, 써보 모터 등의 전기 모터를 요동 진동 구동 모터로서 사용할 수 있다.
또한, 전기 모터로 변경함으로써, 소정의 시험 조건에 필요한 만큼의 에너지만을 공급하면 되므로, 에너지 효율이 양호하며 에너지 절약이 도모된 회전 비틀림 시험기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 회전 비틀림 시험기는,
상기 시험체가 제1 축을 구성하는 출력측 회전축을 개재하여 감속기 기구에 연결되어 있음과 함께,
상기 시험체가, 제1 축을 구성하는 출력측 회전축의 외측에 배치된, 시험체 지지부의 제2 축을 구성하는 외측축을 개재하여 반력축과 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 시험체가, 제1 축을 구성하는 출력측 회전축을 개재하여 감속기 기구에 연결되어 있음과 함께, 출력측 회전축의 외측에 배치된, 시험체 지지부의 제2 축을 구성하는 외측축을 개재하여 반력축과 연결되어 있으므로, 회전 구동되는 시험체에 대해하여 효율적으로 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 회전 비틀림 시험기는 상기 감속기 기구가 차동 기어 기구인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 회전 비틀림 시험기는 상기 감속기 기구가 유성 기어 기구인 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 본 발명에서는 감속기 기구로서 차동 기어 기구로 할 수 있으며, 또한, 차동 기어 기구로서 유성 기어 기구를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 회전 비틀림 시험기는,
상기 감속기 기구가,
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축과 연결된 제1 태양 기어;
상기 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축과 연결된 제2 태양 기어;
상기 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축과 연결되며, 상기 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어의 외주에 회전 가능하게 배치된 캐리어; 및
상기 캐리어 내에 배치되어 캐리어와 함께 회전하며, 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어와 맞물리는 유성 기어를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 회전 구동 모터의 회전수 M1이 회전 구동 모터의 회전 구동축과 연결된 제1 태양 기어를 통하여 제1 태양 기어와 맞물리는 유성 기어에 전달된다.
그리고, 유성 기어로부터 유성 기어와 맞물리는 제2 태양 기어에 전달되고, 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다. 그 결과, 시험체 지지부에 지지된 시험체가 회전수 M1으로 회전하게 된다.
또한, 시험체 지지부와 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 연결된 반력축도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 회전 구동 모터의 회전 구동축과 출력측인 출력측 회전축이, 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함에 따라, 캐리어는 회전수 M2로 요동 회전하게 된다. 그리고, 캐리어의 회전이 유성 기어와 맞물리는 제2의 태양 기어에 전달되어 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다.
그 결과, 시험체(12)(시험체 대상물(12a))가 회전수 M1+M2로 회전하고, 시험체 지지부에 지지된 시험체(12)(접합부(12c))에 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이때, 시험체 지지부에 지지된 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축에 의해, 시험체 지지부는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체 지지부에 지지된 시험체에 그 차분인 회전수 M2 만큼의 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 구동 모터, 요동 진동 구동 모터 및 반력축을 구비하고, 제1 태양 기어, 제2 태양 기어, 유성 기어 및 캐리어로 이루어지는 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 회전 비틀림 시험기는,
상기 감속기 기구가,
상기 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축과 연결된 제1 태양 기어;
상기 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축과 연결된 제2 태양 기어와;
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축과 연결되며, 상기 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어의 외주에 회전 가능하게 배치된 캐리어; 및
상기 캐리어 내에 배치되어 캐리어와 함께 회전하며, 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어와 맞물리는 유성 기어; 및
상기 시험체 지지부와 상기 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 캐리어를 개재하여 연결되며, 상기 시험체 지지부에 지지된 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 회전 구동 모터의 회전수 M1이 캐리어를 통하여 캐리어 내에 배치된 유성 기어에 전달된다.
그리고, 유성 기어로부터, 유성 기어와 맞물리는 제2 태양 기어에 전달되고, 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다. 그 결과, 시험체 지지부에 지지된 시험체가 회전수 M1으로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부와 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 캐리어를 개재하여 연결된 반력축도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 회전 구동 모터의 회전 구동축과 출력측인 출력측 회전축이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써, 요동 진동 구동 모터의 회전 구동축과 연결된 제1 태양 기어를 통하여 제1 태양 기어와 맞물리는 유성 기어에 전달된다.
그리고, 유성 기어로부터 유성 기어와 맞물리는 제2 태양 기어에 전달되고, 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다. 그 결과, 시험체가 회전수 M1+M2로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부에 지지된 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기에 전달하는 반력축에 의해, 시험체 지지부는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체 지지부에 지지된 시험체에 그 차분인 회전수 M2만큼 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 구동 모터, 요동 진동 구동 모터 및 반력축을 구비하고, 제1 태양 기어, 제2 태양 기어, 유성 기어 및 캐리어로 이루어지는 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 회전 비틀림 시험기는,
상기 감속기 기구가,
상기 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축과 연결된 내측 태양 기어;
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축과 연결되며, 상기 내측 태양 기어의 외주에 회전 가능하게 배치된 인터널 기어;
상기 인터널 기어 내에 배치되어 인터널 기어와 함께 회전하며, 상기 내측 태양 기어의 외주에 배치되어 내측 태양 기어와 맞물리는 외주 유성 기어; 및
상기 외주 유성 기어를 지지하는 캐리어;를 구비하고,
상기 캐리어가 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축과 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 회전 구동 모터의 회전수 M1이 인터널 기어를 통하여 인터널 기어 내에 배치된 외주 유성 기어에 전달된다.
그리고, 외주 유성 기어를 통하여, 캐리어와 연결된 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다. 그 결과, 시험체가 회전수 M1으로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부와 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 연결된 반력축도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 시험체 지지부와 출력측인 출력측 회전축이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써, 요동 진동 구동 모터의 회전 구동축과 연결된 내측 태양 기어를 통하여, 내측 태양 기어와 맞물리는 외주 유성 기어에 전달된다.
그리고, 외주 유성 기어를 통하여, 캐리어와 연결된 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다. 그 결과, 시험체(12)(시험체 대상물(12a))가 회전수 M1+M2로 회전하고, 시험체 지지부에 지지된 시험체(12)(접합부(12c))에 그 차분인 회전수 M2만큼의 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이때, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체(12)(접합부(12c))에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축에 의해, 시험체 지지부는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체(12)(시험체 대상물(12a))에 그 차분인 회전수 M2만큼 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 구동 모터, 요동 진동 구동 모터 및 반력축을 구비하고, 내측 태양 기어, 외주 유성 기어, 인터널 기어 및 캐리어로 이루어지는 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 감속기 기구를 개재하여, 회전 구동 모터의 회전 구동축과 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축이 입력측에 연결됨과 함께, 출력측인 출력측 회전축을 개재하여 시험체를 지지한 시험체 지지부에 연결되어 있다.
또한, 시험체 지지부와 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이가 반력축을 통하여 연결되어 있으며, 반력축이 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달함과 함께, 시험체 지지부와 회전 구동 모터가 동기하여 회전하게 된다.
이 상태에서 요동 진동 구동 모터를 정역 회전 방향으로 요동 회전함으로써, 시험체 지지부에 지지된 시험체에 대하여 비틀림 부하를 걸 수 있다.
즉, 회전 구동 모터의 회전수 M1이 감속기 기구에 의해 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 전달되게 된다. 그 결과, 시험체 지지부에 지지된 시험체가 회전 M1으로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부와 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 연결된 반력축도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 시험체 지지부와 출력측인 출력측 회전축이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써, 감속기 기구를 통하여 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축에 M1＋M2의 회전이 전달되게 된다.
그 결과, 도 1에 도시한 바와 같이, 출력측 회전축(6)과 시험체(2)(시험체 대상물(2a))가 회전수 M1+M2로 회전하고, 시험체 지지부(3)에 지지된 시험체(2)(접합부(2c))에 대하여 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 시험체 지지부에 지지된 시험체(2)(접합부(2c))에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축에 의해 시험체 지지부는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체 지지부에 지지된 시험체(2)(시험체 대상물(2a))에 그 차분인 회전수 M2만큼의 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
따라서, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 회전 구동 모터, 요동 진동 구동 모터, 반력축 및 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 전기 모터 자체를 회전시킬 필요가 없으며, 예를 들면, 엔진의 클러치 등의 시험체와 같이 고속 회전 시험에도 적용이 가능하다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 모터 자체가 회전하는 특수한 모터나, 2개의 자동차의 원동기나 엔진과 동등한 대출력이며 대용량의 회전 구동 모터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 비틀림 시험기가 대형화되지 않아 작은 설치 공간으로 충분하여 비용도 저감할 수 있는데다, 내구성이 뛰어나 확실하게 회전 비틀림 시험을 실시할 수 있다.
또한, 종래와 같이 에너지 효율이 양호하지 않은 유압 파워 유닛으로부터의 압유를 공급할 필요가 없으며, 예를 들면, 써보 모터 등의 전기 모터를 요동 진동 구동 모터로서 사용할 수 있다.
또한, 전기 모터로 변경함으로써 소정의 시험 조건에 필요한 만큼의 에너지만을 공급하면 되므로, 에너지 효율이 양호하여 에너지 절약이 도모된 회전 비틀림 시험기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 감속기 기구의 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략 상면도이다.
도 3은 본 발명의 감속기 기구의 다른 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략 상면도이다.
도 4는 본 발명의 감속기 기구의 다른 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 5는 특허문헌 1의 회전 비틀림 시험기(100)의 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
도 6의 (A)는 상대 각도(비틀림 각도)를 나타내는 그래프이고, 도 6의 (B)는 토크(비틀림 하중)를 나타내는 그래프이며, 도 6의 (C)는 회전 속도(회전수)를 나타내는 그래프이다.
도 7은 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 8은 회전 비틀림 시험기(300)의 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
도 9는 회전 비틀림 시험기(300)의 다른 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
도 2는 본 발명의 감속기 기구의 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략 상면도이다.
도 3은 본 발명의 감속기 기구의 다른 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략 상면도이다.
도 4는 본 발명의 감속기 기구의 다른 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 5는 특허문헌 1의 회전 비틀림 시험기(100)의 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
도 6의 (A)는 상대 각도(비틀림 각도)를 나타내는 그래프이고, 도 6의 (B)는 토크(비틀림 하중)를 나타내는 그래프이며, 도 6의 (C)는 회전 속도(회전수)를 나타내는 그래프이다.
도 7은 특허문헌 2의 회전 비틀림 시험기(200)의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 8은 회전 비틀림 시험기(300)의 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
도 9는 회전 비틀림 시험기(300)의 다른 구성의 개략을 설명하는 구성 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태(실시예)를 도면에 기초하여 보다 상세히 설명한다.
(실시예 1： 회전 비틀림 시험기의 기본 구조)
도 1은 본 발명의 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 1에서, 부호 1은 전체로서 본 발명의 회전 비틀림 시험기를 나타내고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 회전 비틀림 시험기(1)는, 예를 들면, 자동차의 클러치, 토크 컨버터, 트랜스미션, 프로펠러 샤프트 등의 동력 전달 부품으로서, 고속으로 회전한 상태에서 토크(비틀림 하중)를 받는 시험체(2)를 대상으로 한다.
또한, 이러한 회전 구동되는 시험체(2)에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 행하는 회전 비틀림 시험기(1)이다.
또한, 시험체(2)는 시험체 대상물(2a)과, 그 양단에 각각 연결된 스프링 부재(2b)로 구성되어 있다.
한편, 이 실시예의 경우, 스프링 부재(2b)의 수는 2개이지만, 그 수는 한정되지 않는다.
그리고, 이러한 스프링 부재(2b)의 외단이 각각 접합부(2c)를 개재하여, 시험체 지지부(3)의 외단부와 접합되어 있다.
그리고, 회전 비틀림 시험기(1)는 시험체 지지부(3)와의 접합부(2c)에 지지되는 시험체 지지부(3)를 구비하고 있다. 또한, 시험체 지지부(3)와 시험체(2)를 일정 회전 속도로 회전 구동하기 위한 회전 구동 모터(4)를 구비하고 있다.
또한, 시험체(2)를 정역 회전 방향으로 요동 회전시키기 위한 요동 진동 구동 모터(5)를 구비하고 있다.
그리고, 도 1에 도시한 바와 같이, 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a), 및 요동 진동 구동 모터(5)의 요동 회전 구동축(5a)이 입력측에 연결됨과 함께, 출력측에서 출력측 회전축(6)을 개재하여 시험체 대상물(2a)에 연결된 감속기 기구(7)를 구비하고 있다.
또한, 시험체 지지부(3)와 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a) 사이에 연결되고, 시험체 지지부(3)에 지지된 시험체(2)와 시험체 지지부(3)의 접합부(2c)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축(8)을 구비하고 있다.
즉, 반력축(8)이 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a)의 회전을 시험체 지지부(3)에 대하여 전달하도록 구성되어 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 시험체(2)(시험체 대상물(2a))는 제1 축을 구성하는 출력측 회전축(6)을 개재하여 감속기 기구(7)에 연결되어 있다.
그리고, 시험체(2)(시험체 대상물(2a))는 제1 축을 구성하는 출력측 회전축(6)의 외측에 배치된, 시험체 지지부(3)의 제2 축을 구성하는 외측축(3b), 및 시험체 지지부(3)의 기단부에 마련된 기어(3a)를 개재하여 반력축(8)에 연결되어 있다.
구체적으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 반력축(8)의 일단에 마련된 구동 기어(8a)와, 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a)의 구동 기어(4b)가 맞물려 있다. 또한, 반력축(8)의 타단에 마련된 기어(8b)와, 시험체 지지부(3)의 기단부에 마련된 기어(3a)가 맞물리도록 구성되어 있다.
그리고, 감속기 기구(7)에 의해, 회전 구동 모터(4)의 회전과 요동 진동 구동 모터(5)의 요동 회전을 합성한 것을, 출력측 회전축(6)을 통하여 시험체 대상물(2a)에 전달하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 감속기 기구(7)를 개재하여, 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a) 및 요동 진동 구동 모터(5)의 요동 회전 구동축(5a)이 입력측에 연결됨과 함께, 출력측에서 출력측 회전축(6)을 개재하여 시험체(2)에 연결되어 있다.
또한, 시험체 지지부(3)와 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a) 사이가, 반력축(8)을 개재하여 연결되어 있으며, 반력축(8)이 시험체(2)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구(7)에 전달함과 함께, 시험체 지지부(3)와 회전 구동 모터(4)가 동기하여 회전하게 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터(5)를 정역 회전 방향으로 요동 회전시킴으로써, 시험체(2)에 대하여 비틀림 부하를 걸 수 있다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 회전 구동 모터(4)의 회전수 M1이 감속기 기구(7)에 의해, 감속기 기구(7)의 출력측인 출력측 회전축(6)에 전달되게 된다. 그 결과, 출력 회전축(6)에 지지된 시험체 대상물(2a)이 회전수 M1으로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부(3)와 회전 구동 모터(4)의 회전 구동축(4a) 사이에 연결된 반력축(8)도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 시험체 지지부(3)와 출력측인 출력측 회전축(6)이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터(5)를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써, 감속기 기구(7)를 통하여 감속기 기구(7)의 출력측인 출력측 회전축(6)에 전달되게 된다.
그 결과, 도 1에 도시한 바와 같이, 출력측 회전축(6)에 지지된 시험체 대상물(2a)이 회전수 M1+M2로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부(3)에 지지된 시험체(2)와 시험체 지지부(3)의 접합부(2c)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구(7)에 전달하는 반력축(8)에 의해, 시험체 지지부(3)는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체 2에는 그 차분인 회전수 M2만큼 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체(2)에 대하여, 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체(2)의 내구 시험을 정확히 행할 수 있다.
따라서, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 회전 구동 모터측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 회전 구동 모터(4), 요동 진동 구동 모터(5), 반력축(8) 및 감속기 기구(7)만을 구비하면 되기 때문에 에너지 절약을 도모할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 전기 모터 자체를 회전시킬 필요가 없으며, 예를 들면, 엔진의 클러치 등의 시험체와 같이 고속 회전 시험에도 적용이 가능하다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 모터 자체가 회전하는 특수한 모터나, 2개의 자동차의 원동기나 엔진과 동등한 대출력이며 대용량의 회전 구동 모터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 비틀림 시험기가 대형화되지 않아 작은 설치 공간으로 충분하여 비용도 저감할 수 있는데다, 내구성이 뛰어나 확실하게 회전 비틀림 시험을 행할 수 있다.
또한, 종래와 같이 에너지 효율이 양호하지 않은 유압 파워 유닛으로부터의 압유를 공급할 필요가 없으며, 예를 들면, 써보 모터 등의 전기 모터를 요동 진동 구동 모터로서 사용할 수 있다.
또한, 전기 모터로 변경함으로써 소정의 시험 조건에 필요한 만큼의 에너지만을 공급하면 되므로 에너지 효율이 양호하며, 에너지 절약이 도모된 회전 비틀림 시험기(1)를 제공할 수 있다.
(실시예 2： 회전 비틀림 시험기의 감속기 기구의 실시예)
도 2는 본 발명의 감속기 기구의 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략 상면도이다.
도 2에서, 부호 10은 전체로서 본 발명의 회전 비틀림 시험기를 나타내고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 회전 비틀림 시험기(10)는, 예를 들면, 자동차의 클러치, 토크 컨버터, 트랜스미션, 프로펠러 샤프트 등의 동력 전달 부품으로서, 고속으로 회전한 상태에서 토크(비틀림 하중)를 받는 시험체(12)를 대상으로 한다.
또한, 이러한 회전 구동되는 시험체(12)에 대하여, 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체의 내구 시험을 행하는 회전 비틀림 시험기(10)이다.
한편, 시험체(12)는 시험체 대상물(12a) 및 그 양단에 각각 연결된 스프링 부재(12b)로 구성되어 있다.
그리고, 이러한 스프링 부재(12b)의 외단이 각각 접합부(12c)를 개재하여 시험체 지지부(14)의 외단부와 접합되어 있다.
그리고, 회전 비틀림 시험기(10)는 시험체(12)가 지지되는 시험체 지지부(14)를 구비하고 있다.
또한, 회전 비틀림 시험기(10)는 감속기 기구부(유성 기어 기구)(11)를 구비하고 있으며, 감속기 기구부(유성 기어 기구)(11)는 시험체 대상물(12a)이 지지되는 출력측인 출력측 회전축(18)을 구비하고 있다.
또한, 입력측 회전축(20)에 연결되며, 입력측 회전축(20)을 회전 구동하는 회전 구동 모터(22)를 구비하고 있다. 즉, 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24) 에 마련된 구동 기어(26)와, 입력측 회전축(20)에 마련된 기어(28)가 맞물리도록 구성되어 있다.
이에 따라, 후술하는 바와 같이, 회전 구동 모터(22)의 회전 구동에 의해 입력측 회전축(20)이 회전 구동되고, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 일정 회전 속도로 회전 구동되도록 구성되어 있다.
또한, 출력측 회전축(18)의 외주에(후술하는 제1 태양 기어(16a) 및 제2 태양 기어(16b)의 외주에) 회전 가능하게 배치되고, 입력측 회전축(20)에 대해서 회전 가능하게 연결된 대략 원통 형상의 캐리어(30)가 구비되어 있다. 또한, 이 캐리어(30)를 회전 구동하는 요동 진동 구동 모터(32)가 구비되어 있다.
즉, 캐리어(30)의 일단에는 회전 기어(34)가 마련되어 있으며, 요동 진동 구동 모터(32)의 요동 회전 구동축(36)에 마련된 구동 기어(38)와 회전 기어(34)가 맞물리도록 구성되어 있다.
이에 따라, 요동 진동 구동 모터(32)의 회전 구동에 의해 캐리어(30)가 회전 구동되고, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 정역 회전 방향으로 요동 회전하도록 구성되어 있다.
또한, 시험체 지지부(14)에 대하여 회전 가능하게 연결되고, 시험체(12)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구부(11)에 전달하는 반력축(40)이 구비되어 있다.
또한, 반력축(40)이 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)의 회전을 시험체 지지부(14)에 대하여 전달하도록 구성되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 시험체(12)(시험체 대상물(12a))는 제1 축을 구성하는 출력측 회전축(18)을 개재하여 감속기 기구(11)에 연결되어 있다.
그리고, 시험체(12)(시험체 대상물(12a))는 제1 축을 구성하는 출력측 회전축(18)의 외측에 배치된, 시험체 지지부(14)의 제2 축을 구성하는 외측축(14b), 및 시험체 지지부(14)의 기단부에 마련된 기어(46)를 개재하여 반력축(8)에 연결되어 있다.
구체적으로는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반력축(40)의 일단에 마련된 구동 기어(42)와 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)의 구동 기어(26)가 맞물려 있다. 또한, 반력축(40)의 타단에 마련된 기어(44)와 시험체 지지부(14)의 기단부에 마련된 기어(46)가 맞물리도록 구성되어 있다.
또한, 입력측 회전축(20)과 캐리어(30)를 서로 회전 가능하게 연결하는 유성 기어 기구(11)가 구비되어 있다. 구체적으로는, 도 2에 도시한 바와 같이, 유성 기어 기구(11)는, 본 실시예에서는 이하와 같은 유성 기어 기구로 구성되어 있다.
즉, 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)에 연결된, 입력측 회전축(20)과 연결된 제1 태양 기어(16a)를 구비하고 있다. 또한, 출력측인 출력측 회전축(18)과 연결된 제2 태양 기어(16b)를 구비하고 있다.
또한, 캐리어(30)가 구비되어 있으며, 캐리어(30)는 요동 진동 구동 모터(32)의 요동 회전 구동축(36)과 연결됨과 함께, 제1 태양 기어(16a) 및 제2 태양 기어(16b)의 외주에 회전 가능하게 배치되어 있다.
또한, 캐리어(30) 내에 배치된 유성 기어(50)가 캐리어(30)에 접속되어 있다. 그리고, 유성 기어(50)는 제1 태양 기어(16a)와 캐리어(30)의 회전을 서로 더한 회전 운동을 행하여, 제1 태양 기어(16a) 및 제2 태양 기어(16b)와 맞물리도록 구성되어 있다.
그리고, 회전 구동 모터(22)의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서(52)가 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)에 부설되어 있다.
또한, 시험체 지지부(14)의 기단부에 마련된 기어(46)와 출력측인 출력측 회전축(18) 사이의 상대 각도(비틀림 각도)를 검출하는 각도 센서(54)(54a, 54b)가 마련되어 있다.
또한, 시험체 지지부(14)에는 토크를 검출하기 위한 토크 센서(56)가 부설되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 회전 비틀림 시험기(10)에서는 이하와 같이 작동된다.
먼저, 회전 구동 모터(22)의 회전수 M1이 입력측 회전축(20)과 연결된 제1 태양 기어(16a)를 통하여, 제1 태양 기어(16a)와 맞물리는 유성 기어(50)에 전달된다.
그리고, 유성 기어(50)로부터 유성 기어(50)와 맞물리는 제2 태양 기어(16b)에 전달되고, 출력측인 출력측 회전축(18)에 전달되게 된다.
그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 회전수 M1으로 회전하게 된다.
또한, 이 상태에서는 시험체 지지부(14)와 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24) 사이에 연결된 반력축(40)도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 시험체 지지부(14)와 출력측인 출력측 회전축(18)이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터(32)를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써 캐리어(30)가 회전수 M2로 요동 회전하게 된다.
그리고, 유성 기어(50)는 회전수 M1+M2로 회전되고, 그 회전이 맞물리는 제2 태양 기어(16b)에 전달되어 출력측인 출력측 회전축(18)에 전달되게 된다.
그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 회전수 M1+M2로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체 지지부(14)와의 접합부(12c)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구부(11)에 전달하는 반력축(40)에 의해, 시험체 지지부(14)는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이다.
이에 따라, 시험체(12)에 그 차분인 회전수 M2 만큼의 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체(12)에 대하여, 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체(12)의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있게 되어 있다.
구체적으로는, 회전 구동 모터(22)를 작동시킴으로써, 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)과 구동 기어(26)가 도 2의 화살표 A 방향으로 회전된다.
그리고, 회전 구동 모터(22)의 구동 기어(26)와 맞물리는, 입력측 회전축(20)에 마련된 기어(28)가 도 2의 화살표 B 방향으로 회전된다. 이에 따라, 입력측 회전축(20)에 연결된 제1 태양 기어(16a)가 도 2의 화살표 B 방향으로 회전된다.
그리고, 제1 태양 기어(16a)와 맞물리는, 캐리어(30) 내측의 유성 기어(50)가 도 2의 화살표 C 방향으로 회전된다.
이에 따라, 유성 기어(50)와 맞물리는 제2 태양 기어(16b)가 도 2의 화살표 D 방향으로 회전되고, 제2 태양 기어(16b)에 연결된 출력측인 출력측 회전축(18)이 도 2의 화살표 D 방향으로 회전된다.
그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 도 2의 화살표 D 방향으로 회전된다.
한편, 회전 구동 모터(22)의 구동 기어(26)가 도 2의 화살표 A 방향으로 회전함으로써, 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)과 맞물려 있는, 반력축(40)의 일단에 마련된 구동 기어(42)가 도 2의 화살표 I 방향으로 회전된다.
이에 따라, 반력축(40)의 타단에 마련된 기어(44)도, 도 2의 화살표 I 방향으로 회전된다.
그리고, 기어(44)와 맞물리는, 시험체 지지부(14)의 기단부에 마련된 기어(46)를 개재하여, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체(12)가 도 2의 화살표 J 방향으로 일정 속도로 회전된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터(32)를 작동시킴으로써 정역 회전 방향으로 요동 회전시킨다. 예를 들면, 도 2의 화살표 E 방향으로 요동 진동 구동 모터(32)의 요동 회전 구동축(36) 및 구동 기어(38)를 요동 회전시킨다.
이에 따라, 구동 기어(38)와 맞물리는 캐리어(30)의 회전 기어(34)가 도 2의 화살표 F 방향으로 회전되고, 캐리어(30)가 도 2의 화살표 F 방향으로 요동 회전된다.
그 결과, 캐리어(30) 내측의 유성 기어(50)가 도 2의 화살표 G 방향으로 회전 요동된다.
이에 따라, 유성 기어(50)와 맞물리는 제2 태양 기어(16b)가 도 2의 화살표 G 방향으로 요동 회전되고, 제2 태양 기어(16b)에 연결된 출력측인 출력측 회전축(18)이 도 2의 화살표 H 방향으로 요동 회전된다.
그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 도 2의 2개의 회전이 합성된 화살표 D+H 방향으로 회전된다.
이때, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체 지지부(14)의 접합부(12c)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구부(11)에 전달하는 반력축(40)에 의해, 화살표 D와 화살표 J는 동일한 회전수인 채로 회전한 상태이다.
그 결과, 시험체(12)에는 그 차분의 회전에 상당하는 화살표 H의 비틀림이 부하된다.
한편, 도 2의 화살표 E 방향과 반대 방향으로, 요동 진동 구동 모터(32)의 요동 회전 구동축(36) 및 구동 기어(38)를 요동 회전시킨 경우에는, 도 2의 점선으로 나타낸 바와 같이, 각각 이 반대의 회전 구동에 의해 시험체(12)가 도 2의 화살표 H 방향과 반대 방향으로 요동 회전되어 비틀림이 부하된다.
이에 따라, 도 6의 (A)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 각도 센서(54)(54a, 54b)에 의해 캐리어(30)와 출력측 회전축(18) 사이의 상대 각도(비틀림 각도)가 검출되고, 도 6의 (B)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 토크 센서(56)에 의해 토크가 검출되도록 구성되어 있다.
또한, 도 6의 (C)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 회전 속도 센서(52)에 의해 시험체 지지부(14)의 회전 속도(회전수)가 검출되도록 되어 있다.
이상과 같이, 별도로 도시하지 않는 제어부에서, 비틀림 각도, 토크 및 회전수를 근거로 미리 설정된 프로그램에 기초하여 시험체의 내구 시험을 행하여, 시험체의 내구성을 평가하도록 구성되어 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 내측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 구동 모터(22), 요동 진동 구동 모터(32) 및 반력축(40)을 구비하고, 제1 태양 기어(16a), 제2 태양 기어(16b), 유성 기어(50) 및 캐리어(30)로 이루어지는 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
따라서, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 내측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 내측 회전 구동 모터, 외측 회전 구동 모터, 반력축 및 유성 기어 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 전기 모터 자체를 회전시킬 필요가 없으며, 예를 들면, 엔진의 클러치 등의 시험체와 같이 고속 회전 시험에도 적용이 가능하다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 모터 자체가 회전하는 특수한 모터나, 2개의 자동차의 원동기나 엔진과 동등한 대출력 및 대용량의 회전 구동 모터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 비틀림 시험기가 대형화되지 않아 작은 설치 공간으로 충분하여 비용도 저감할 수 있는데다, 내구성이 뛰어나 확실하게 회전 비틀림 시험을 행할 수 있다.
(실시예 3： 회전 비틀림 시험기의 감속기 기구의 다른 실시예)
도 3은 본 발명의 감속기 기구의 다른 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략 상면도이다.
이 실시예의 회전 비틀림 시험기(10)는, 도 2에 도시한 실시예 2의 회전 비틀림 시험기(10)와 기본적으로는 동일한 구성이며, 동일한 구성 부재에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
이 실시예의 본 발명의 회전 비틀림 시험기(10)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 구동 모터(22)가 캐리어(30)를 회전 구동하여 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체(12)를 회전 구동하도록 구성되어 있다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)과 캐리어(30)의 회전 기어(34)가 맞물려 있는 구동 기어(58)의 구동축(58a) 사이에는, 도시 생략한 풀리에 의해 구동 벨트(60)를 통하여 회전이 전달되도록 구성되어 있다.
한편, 구동 벨트(60) 대신, 기어에 의해 회전이 전달되도록 구성하는 것도 물론 가능하다. 또한, 도 3의 점선으로 나타낸 바와 같이, 구동 기어(58)의 구동축(58a)에 직접 회전 구동 모터(22)를 연결할 수도 있다.
또한, 요동 진동 구동 모터(32)가 입력측 회전축(20)을 회전 구동하여, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)을 정역 회전 방향으로 요동 회전시키도록 구성되어 있다.
또한, 반력축(40)이 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)의 회전을 시험체 지지부(14)에 대하여 전달하도록 구성되고, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체(12)와 시험체 지지부(14)의 접합부(12c)가 일정 회전 속도로 회전 구동되도록 구성되어 있다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 캐리어(30)의 타단에는, 회전 기어(62)가 마련되어 있으며, 반력축(40)의 일단에 마련된 구동 기어(42)와 맞물리도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 회전 비틀림 시험기(10)에서는, 이하와 같이 작동된다.
먼저, 회전 구동 모터(22)의 회전수 M1이 캐리어(30)를 통하여 캐리어(30) 내에 배치된 유성 기어(50)에 전달된다.
그리고, 유성 기어(50)로부터 유성 기어(50)와 맞물리는 제2 태양 기어(16b)에 전달되고, 출력측인 출력측 회전축(18)에 전달되게 된다. 그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 회전수 M1으로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부(14)와 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24) 사이에 캐리어(30)를 개재하여, 즉, 구동 기어(58), 캐리어(30)의 회전 기어(34), 캐리어(30)의 회전 기어(62), 반력축(40)의 구동 기어(42), 반력축(40), 반력축(40)의 타단에 마련된 기어(44), 기어(44)와 맞물리는 기어(46)를 개재하여, 시험체 지지부(14)가 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이다.
이에 따라, 시험체 지지부(14)와 출력측인 출력측 회전축(18)이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터(32)를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써, 요동 진동 구동 모터(32)의 요동 회전 구동축(36)과 연결된 제1 태양 기어(16a)를 통하여 제1 태양 기어(16a)와 맞물리는 유성 기어(50)에 전달된다.
그리고, 유성 기어(50)로부터 유성 기어(50)와 맞물리는 제2 태양 기어(16b)에 전달되고, 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축(18)에 전달되게 된다.
그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 회전수 M1+M2로 회전하여, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)에 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이때, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체 지지부(14)의 접합부(12c)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구부(11)에 전달하는 반력축(40)에 의해, 시험체 지지부(14)는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체(12)에 그 차분인 회전수 M2만큼 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체(12)에 대하여, 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체(12)의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
구체적으로는, 회전 구동 모터(22)를 작동시킴으로써 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)의 회전이 구동 벨트(60)를 통하여 구동 기어(58)에 전달되고, 구동 기어(58)가 도 3의 화살표 A 방향으로 회전된다.
이에 따라, 구동 기어(58)와 맞물리는 캐리어(30)의 회전 기어(34)를 개재하여 캐리어(30)가 도 3의 화살표 B 방향으로 회전된다. 그리고, 캐리어(30)의 타단에 마련된 회전 기어(62), 및 회전 기어(62)와 맞물리는 반력축(40)의 일단에 마련된 구동 기어(42)를 개재하여 반력축(40)이 도 3의 화살표 C 방향으로 회전된다.
그 결과, 반력축(40)의 타단에 마련된 기어(44), 및 시험체 지지부(14)의 기단부에 마련된 기어(46)를 개재하여, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체(12)가 도 3의 화살표 D 방향으로 일정 속도로 회전된다.
한편, 캐리어(30)의 회전에 따라 캐리어(30)의 내측의 유성 기어(50)가 도 3의 화살표 E 방향으로 회전된다.
이에 따라, 유성 기어(50)와 맞물리는 제2 태양 기어(16b)가 도 3의 화살표 F 방향으로 회전되고, 제2 태양 기어(16b)에 연결된 출력측인 출력측 회전축(18)이 도 3의 화살표 F 방향으로 회전된다.
그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 도 3의 화살표 F 방향으로 회전된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터(32)를 작동시킴으로써, 정역 회전 방향으로 요동 회전시킨다. 예를 들면, 도 3의 화살표 G 방향으로 요동 진동 구동 모터(32)를 요동 회전 구동시킴으로써, 제1 태양 기어(16a)가 도 3의 화살표 G 방향으로 요동 회전된다.
그리고, 제1 태양 기어(16a)와 맞물리는, 캐리어(30) 내측의 유성 기어(50)가 도 3의 화살표 H 방향으로 요동 회전된다.
이에 따라, 유성 기어(50)와 맞물리는 제2 태양 기어(16b)가 도 3의 화살표 I 방향으로 요동 회전되고, 제2 태양 기어(16b)에 연결된 출력측인 출력측 회전축(18)이 도 3의 화살표 I방향으로 요동 회전된다.
그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 도 3의 2개의 회전이 합성된 화살표 F+I 방향으로 요동 회전된다.
이때, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체 지지부(14)의 접합부(12c)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구부(11)에 전달하는 반력축(40)에 의해, 화살표 D와 화살표 F는 동일한 회전수인 채로 회전한 상태이다.
그 결과, 시험체(12)에는 그 차분의 회전에 상당하는 화살표 I의 비틀림이 부하된다.
이에 따라, 도 6의 (A)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 각도 센서(54)(54a, 54b)에 의해 캐리어(30)와 출력측 회전축(18) 사이의 상대 각도(비틀림 각도)가 검출되고, 도 6의 (B)의 그래프에 나타낸 바와 같이 토크 센서(56)에 의해 토크가 검출되도록 구성되어 있다.
또한, 도 6의 (C)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 회전 속도 센서(52)에 의해 시험체 지지부(14)의 회전 속도(회전수)가 검출되게 되어 있다.
이상과 같이, 별도로 도시하지 않은 제어부에서, 비틀림 각도, 토크 및 회전수를 근거로 미리 설정된 프로그램에 기초하여 시험체(12)의 내구 시험을 행하여, 시험체(12)의 내구성을 평가하도록 구성되어 있다.
한편, 도 3의 화살표 G방향과 반대 방향으로, 요동 진동 구동 모터(32)를 요동 회전시킨 경우에는, 도 3의 점선으로 나타낸 바와 같이, 각각 이 반대의 회전 구동에 의해 시험체(12)가 도 3의 화살표 I 방향과 반대 방향으로 요동 회전되어 비틀림이 부하된다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 내측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 또한 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 구동 모터(22), 요동 진동 구동 모터(32) 및 반력축(40)을 구비하고, 제1 태양 기어(16a), 제2 태양 기어(16b), 유성 기어(50) 및 캐리어(30)로 이루어지는 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
(실시예 4： 회전 비틀림 시험기의 감속기 기구의 또 다른 실시예)
도 4는, 본 발명의 감속기 기구의 다른 실시예의 상세를 나타낸 회전 비틀림 시험기의 개략을 모식적으로 나타내는 개략도이다.
이 실시예의 회전 비틀림 시험기(10)는, 도 2 및 도 3에 도시한 실시예의 회전 비틀림 시험기(10)와 기본적으로는 동일한 구성이며, 동일한 구성 부재에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
이 실시예의 본 발명의 회전 비틀림 시험기(10)에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 감속기 기구(11)가, 요동 진동 구동 모터(32)의 요동 회전 구동축(36)과 연결된 내측 태양 기어(16c), 및 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)과 연결되어 내측 태양 기어(16c)의 외주에 회전 가능하게 배치된 인터널 기어(66)를 구비하고 있다.
또한, 인터널 기어(66) 내에 배치되어 인터널 기어(66)와 함께 회전하고, 내측 태양 기어(16c)의 외주에 배치되어 내측 태양 기어(16c)와 맞물리는 외주 유성 기어(64)를 구비하고 있다.
또한, 외주 유성 기어(64)를 지지하고 있는 캐리어(30)는 감속기 기구(7)의 출력측인 출력측 회전축(18)과 연결되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 회전 구동 모터(22)의 회전수 M1이 인터널 기어(66)를 통하여 인터널 기어(66) 내에 배치된 외주 유성 기어(64)에 전달된다.
그리고, 외주 유성 기어(64)를 통하여, 캐리어(30)와 연결된 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축(18)에 전달되게 된다. 그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 회전수 M1으로 회전하게 된다.
이때, 반력축(40)을 개재하여 회전 구동 모터(22)의 회전 구동축(24)과 연결된 시험체 지지부(14)도 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태이며, 시험체 지지부(14)와 출력측인 출력측 회전축(18)이 동일한 회전수 M1으로 회전하고 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 요동 진동 구동 모터(32)를 회전수 M2로 요동 회전하도록 구동함으로써, 입력측 회전축(20)을 통하여 내측 태양 기어(16c)와 맞물리는 외주 유성 기어(64)에 전달된다.
그리고, 외주 유성 기어(64)로부터, 캐리어(30)와 연결된 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축(18)으로 전달되게 된다. 그 결과, 출력측 회전축(18)에 지지된 시험체 대상물(12a)이 회전수 M1+M2로 회전하게 된다.
이때, 시험체 지지부(14)에 지지된 시험체 지지부(14)의 접합부(12c)에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구(7)에 전달하는 반력축에 의해, 시험체 지지부(14)는 회전수 M1인 채로 회전한 상태이므로, 시험체(12)에는 그 차분인 회전수 M2만큼 비틀림 부하가 걸리게 된다.
이에 따라, 회전 구동되는 시험체(12)에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체의 내구 시험을 정확하게 행할 수 있다.
또한, 종래의 회전 비틀림 시험기와 같이 정역 회전 방향으로 내측 회전축을 요동 회전하는 유압 액츄에이터가 불필요하고, 시판 입수성이 좋은 회전 모터를 사용할 수 있으며, 회전 구동 모터(22), 요동 진동 구동 모터(32) 및 반력축(40)을 구비하고, 내측 태양 기어(16c), 외주 유성 기어(64), 인터널 기어(66) 및 캐리어(30)로 이루어지는 감속기 기구만을 구비하면 되므로, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시의 양태를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한전되지 않으며, 본 발명의 회전 비틀림 시험기(10)는 감속기 기구로서 유성 기어 기구(11)로 구성하였으나, 그 외의 차동 기어 기구를 채용할 수도 있다.
또한, 회전 비틀림 시험기로서, 예를 들면, 자동차의 클러치, 액압 토크 컨버터, 트랜스미션, 프로펠러 샤프트 등의 동력 전달 부품으로서, 고속으로 회전한 상태에서 토크(비틀림 하중)를 받는 시험체에 적용하였으나, 자동차 부품 이외에도 그 외의 기계 부품, 완성품, 토목 관계의 구조물 등, 회전 구동하여 사용되는 시험체에도 적용 가능하며, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
본 발명은, 예를 들면, 자동차의 클러치, 액압 토크 컨버터, 트랜스미션, 프로펠러 샤프트 등의 동력 전달 부품으로서, 고속으로 회전한 상태에서 토크(비틀림 하중)를 받는 시험체에 대해 그 내구성을 평가하기 위하여, 회전 구동되는 시험체에 대하여 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여, 시험체의 내구 시험을 행하는 회전 비틀림 시험기에 적용할 수 있다.
1: 비틀림 시험기 2: 시험체
2a: 시험체 대상물 2b: 스프링 부재
2c: 접합부 3: 시험체 지지부
3a: 기어 3b: 외측축
4: 회전 구동 모터 4a: 회전 구동축
4b: 구동 기어 5: 요동 진동 구동 모터
5a: 요동 회전 구동축 6: 출력측 회전축
7: 감속기 기구 8: 반력축
8a: 구동 기어 8b: 기어
10: 비틀림 시험기 11: 감속기 기구부(유성 기어 기구)
12: 시험체 12a: 시험체 대상물
12b: 스프링 부재 12c: 접합부
14: 시험체 지지부 14b: 외측축
16a: 제1 태양 기어 16b: 제2 태양 기어
16c: 내측 태양 기어 18: 출력측 회전축
20: 입력측 회전축 22: 회전 구동 모터
24: 회전 구동축 26: 구동 기어
28: 기어 30: 캐리어
32: 요동 진동 구동 모터 34: 회전 기어
36: 요동 회전 구동축 38: 구동 기어
40: 반력축 42: 구동 기어
44: 기어 46: 기어
50: 유성 기어 52: 회전 속도 센서
54: 각도 센서 56: 토크 센서
58: 구동 기어 58a: 구동축
60: 구동 벨트 62: 회전 기어
64: 외주 유성 기어 66: 인터널 기어
100: 비틀림 시험기 101: 액츄에이터부
102: 시험체 102a: 시험체 대상물
102b: 스프링 부재 102c: 접합부
104: 시험체 지지부 106: 일단
108: 내측 회전축 110: 외측 회전축
112: 일단 113: 유압 액츄에이터
114: 타단 116: 외측 회전 구동 모터
118: 회전 속도 센서 118: 회전 속도 센서
120: 각도 센서 122: 토크 센서
200: 시험기 201: 액츄에이터부
202: 시험체 204: 시험체 지지부
206: 일단 208: 내측 회전축
210: 외측 회전축 212: 일단
214: 타단 216: 타단
218: 감속기 220: 전기 모터
222: 고정 볼트 224: 슬립 링
300: 회전 비틀림 시험기 301: 액츄에이터부
302: 시험체 302a: 시험체 대상물
302b: 스프링 부재 302c: 접합부
304: 시험체 지지부 306: 일단
308: 회전 구동 모터측 회전축 310: 요동 회전 전달용 회전축
312: 일단 313: 유압 액츄에이터
316: 회전 구동 모터 318: 일단
320: 부하 모터측 회전축 322: 타단
324: 부하 모터 326: 회전 속도 센서
328: 각도 센서 330: 제1 토크 센서
332: 제2 토크 센서 334: 회전 구동 모터
2a: 시험체 대상물 2b: 스프링 부재
2c: 접합부 3: 시험체 지지부
3a: 기어 3b: 외측축
4: 회전 구동 모터 4a: 회전 구동축
4b: 구동 기어 5: 요동 진동 구동 모터
5a: 요동 회전 구동축 6: 출력측 회전축
7: 감속기 기구 8: 반력축
8a: 구동 기어 8b: 기어
10: 비틀림 시험기 11: 감속기 기구부(유성 기어 기구)
12: 시험체 12a: 시험체 대상물
12b: 스프링 부재 12c: 접합부
14: 시험체 지지부 14b: 외측축
16a: 제1 태양 기어 16b: 제2 태양 기어
16c: 내측 태양 기어 18: 출력측 회전축
20: 입력측 회전축 22: 회전 구동 모터
24: 회전 구동축 26: 구동 기어
28: 기어 30: 캐리어
32: 요동 진동 구동 모터 34: 회전 기어
36: 요동 회전 구동축 38: 구동 기어
40: 반력축 42: 구동 기어
44: 기어 46: 기어
50: 유성 기어 52: 회전 속도 센서
54: 각도 센서 56: 토크 센서
58: 구동 기어 58a: 구동축
60: 구동 벨트 62: 회전 기어
64: 외주 유성 기어 66: 인터널 기어
100: 비틀림 시험기 101: 액츄에이터부
102: 시험체 102a: 시험체 대상물
102b: 스프링 부재 102c: 접합부
104: 시험체 지지부 106: 일단
108: 내측 회전축 110: 외측 회전축
112: 일단 113: 유압 액츄에이터
114: 타단 116: 외측 회전 구동 모터
118: 회전 속도 센서 118: 회전 속도 센서
120: 각도 센서 122: 토크 센서
200: 시험기 201: 액츄에이터부
202: 시험체 204: 시험체 지지부
206: 일단 208: 내측 회전축
210: 외측 회전축 212: 일단
214: 타단 216: 타단
218: 감속기 220: 전기 모터
222: 고정 볼트 224: 슬립 링
300: 회전 비틀림 시험기 301: 액츄에이터부
302: 시험체 302a: 시험체 대상물
302b: 스프링 부재 302c: 접합부
304: 시험체 지지부 306: 일단
308: 회전 구동 모터측 회전축 310: 요동 회전 전달용 회전축
312: 일단 313: 유압 액츄에이터
316: 회전 구동 모터 318: 일단
320: 부하 모터측 회전축 322: 타단
324: 부하 모터 326: 회전 속도 센서
328: 각도 센서 330: 제1 토크 센서
332: 제2 토크 센서 334: 회전 구동 모터
Claims (7)
- 회전 구동되는 시험체에 대하여, 정역의 요동 부하를 걸고 비틀림 각도 및 토크를 검출하여 시험체의 내구 시험을 행하는 회전 비틀림 시험기로서,
시험체 지지부와 시험체 지지부에 지지된 시험체를 일정 회전 속도로 회전 구동하기 위한 회전 구동 모터;
상기 시험체 지지부에 지지된 시험체를 정역 회전 방향으로 요동 회전시키기 위한 요동 진동 구동 모터;
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축 및 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축이 입력측에 연결됨과 함께, 출력측에서 출력측 회전축을 개재하여 상기 시험체의 시험체 대상물에 연결된 감속기 기구; 및
상기 시험체 지지부와 상기 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 연결되며, 상기 시험체 지지부에 지지된 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축;을 구비하고,
상기 감속기 기구에 의해 회전 구동 모터의 회전과 요동 진동 구동 모터의 요동 회전을 합성하여 시험체에 전달하도록 구성한 것을 특징으로 하는 회전 비틀림 시험기. - 제1항에 있어서,
상기 시험체가 제1 축을 구성하는 출력측 회전축을 개재하여 감속기 기구에 연결되어 있음과 함께,
상기 시험체가, 제1 축을 구성하는 출력측 회전축의 외측에 배치된, 시험체 지지부의 제2 축을 구성하는 외측축을 개재하여 반력축과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 비틀림 시험기. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 감속기 기구가 차동 기어 기구인 것을 특징으로 하는 회전 비틀림 시험기. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 감속기 기구가 유성 기어 기구인 것을 특징으로 하는 회전 비틀림 시험기. - 제4항에 있어서,
상기 감속기 기구가,
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축과 연결된 제1 태양 기어;
상기 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축과 연결된 제2 태양 기어;
상기 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축과 연결되며, 상기 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어의 외주에 회전 가능하게 배치된 캐리어; 및
상기 캐리어 내에 배치되어 캐리어와 함께 회전하며, 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어와 맞물리는 유성 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 비틀림 시험기. - 제4항에 있어서,
상기 감속기 기구가,
상기 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축과 연결된 제1 태양 기어;
상기 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축과 연결된 제2 태양 기어;
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축과 연결되며, 상기 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어의 외주에 회전 가능하게 배치된 캐리어;
상기 캐리어 내에 배치되어 캐리어와 함께 회전하며, 제1 태양 기어 및 제2 태양 기어와 맞물리는 유성 기어; 및
상기 시험체 지지부와 상기 회전 구동 모터의 회전 구동축 사이에 캐리어를 개재하여 연결되며, 상기 시험체 지지부에 지지된 시험체에 걸리는 부하에 대한 반력을 감속기 기구에 전달하는 반력축;을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 비틀림 시험기. - 제4항에 있어서,
상기 감속기 기구가,
상기 요동 진동 구동 모터의 요동 회전 구동축과 연결된 내측 태양 기어;
상기 회전 구동 모터의 회전 구동축과 연결되며, 상기 내측 태양 기어의 외주에 회전 가능하게 배치된 인터널 기어;
상기 인터널 기어 내에 배치되어 인터널 기어와 함께 회전하며, 상기 내측 태양 기어의 외주에 배치되어 내측 태양 기어와 맞물리는 외주 유성 기어; 및
상기 외주 유성 기어를 지지하는 캐리어;를 구비하고,
상기 캐리어가 감속기 기구의 출력측인 출력측 회전축과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 비틀림 시험기.
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