KR102275786B1 - 베어링 시험기 - Google Patents

Abstract

동적인 하중이 작용하는 통상의 주행 상태를 정확하게 모의한 차축 베어링의 시험을 가능하게 한다. 본 발명의 1 실시형태에 따른 베어링 시험기는 수평한 Y축 방향으로 뻗는 회전축이며, 베어링의 공시체가 부착되는 시험기축과, 시험기축을 회전구동하는 회전구동부와, 공시체를 탄성적으로 유지하는 공시체 유지부와, 시험기축을 Y축 방향에 수직한 수평 방향인 X축 방향 및 연직 방향으로 구동하는 차축 구동부를 구비한다.

Description

베어링 시험기{BEARING TESTING MACHINE}

본 발명은 베어링의 내구성능을 시험하기 위한 베어링 시험기에 관련한 것으로, 특히 트레일러나 철도 대차의 차축을 지지하는 차축 베어링의 시험을 행하기 위한 베어링 시험기에 관한 것이다.

철도 차량이나 트레일러 등의 차축은 복수(예를 들면, 한 쌍)의 차축 베어링을 통하여, 차량 프레임에 지지되어 있다. 차축 베어링에는 차량 주행시에 레이디얼 하중이나 액시얼 하중(스러스트 하중) 등의 여러 하중이 작용한다.

일본 특개 2008-82720호 공보에는, 시험대상인 차축 베어링에 시험용 차축(이하 「시험기축」이라고 한다.)을 부착하고, 차축 베어링에 레이디얼 하중 및 액시얼 모멘트 하중을 작용시키면서 시험용 차축을 회전시킴으로써 실차에서 사용되는 차축 베어링의 성능을 모의적으로 평가하는 베어링 시험기가 기재되어 있다.

실제의 차량의 차축이나 차량 프레임은, 주행중에, 요잉(상하 방향을 Z축 방향으로 했을 때의, Z축 둘레의 차축의 요동)이나 롤링(차량의 전후 방향을 X축 방향으로했을 때의, X축 둘레의 차축의 요동), 피칭(차축과 평행한 Y축 둘레의 요동) 등의 여러 운동을 행한다. 그 때문에 주행 중의 차축 베어링에는 동적인 레이디얼 하중, 액시얼 하중 및 모멘트 하중(Z축 둘레, X축 둘레)이 작용한다.

그러나, 일본 특개 2008-82720호 공보에 기재된 시험기는, 정상 주행 상태(요잉, 롤링, 피칭 등의 운동을 수반하지 않는 주행 상태)를 모의한 시험을 행할 수는 있지만, 차축 베어링에 동적인 하중이 작용하는 통상의 주행 상태를 정확하게 모의한 시험을 행할 수 없었다.

본 발명은, 상술의 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 공시체가 부착되는 시험기축에 요잉이나 롤링 등의 운동을 부여하면서 진동을 줌으로써, 통상의 사용 상태를 정확하게 모의한 시험을 행하는 것이 가능한 베어링 시험기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 1 실시형태에 따른 베어링 시험기는,

수평한 Y축 방향으로 뻗는 회전축이며, 베어링의 공시체가 부착되는 시험기축과,

상기 시험기축을 회전구동하는 회전구동부와,

상기 공시체를 탄성적으로 유지하는 공시체 유지부와,

상기 시험기축을 상기 Y축 방향에 수직한 수평 방향인 X축 방향 및 연직 방향으로 구동하는 차축 구동부

를 구비한다.

상기의 구성에 의하면, 공시체가 부착되는 시험기축에 요잉이나 롤링 등의 운동을 부여하면서 진동을 줌으로써, 차축 베어링에 여러 동적 하중이 작용하는 통상의 주행 상태를 정확하게 모의한 시험을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 차축 구동부가 상기 시험기축을 회전 가능하게 지지하는 베어링부를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 시험기축을 회전 자유롭게 지지하는 시험기 베어링과,

상기 시험기 베어링을 상기 X축 둘레로 요동 자유롭게 지지하는 힌지 기구를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 차축 구동부가

가동 테이블과,

상기 가동 테이블을 연직 방향으로 구동하는 Z축 구동부와,

상기 가동 테이블과 상기 Z축 구동부를 상기 X축 방향 및 상기 Y축 방향으로 슬라이드 자유롭게 연결하는 XY축 슬라이드 기구와,

상기 가동 테이블을 상기 X축 방향으로 구동하는 X축 구동부와,

상기 가동 테이블과 상기 X축 구동부를 연직 방향 및 상기 Y축 방향으로 슬라이드 자유롭게 연결하는 YZ축 슬라이드 기구와,

상기 가동 테이블과 상기 베어링부를 연직축 둘레로 요동 자유롭게 연결하는 Z축 회전 기구

를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 차축 구동부가

상기 가동 테이블을 상기 Y축 방향으로 구동하는 Y축 구동부와,

상기 가동 테이블과 상기 Y축 구동부를 연직 방향 및 상기 X축 방향으로 슬라이드 자유롭게 연결하는 ZX축 슬라이드 기구를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 공시체 유지부가

상기 공시체를 유지하는 축 상자와,

상기 축 상자에 연직 방향의 하중을 부여하는 탄성 부재를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 베어링부가

상기 시험기축을 회전 자유롭게 지지하는 시험기 베어링과,

상기 시험기 베어링을 상기 X축 둘레로 요동 자유롭게 지지하는 힌지 기구를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

한 쌍의 상기 차축 구동부를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 공시체가 제 1 공시체와 제 2 공시체를 포함하고, 상기 제 1 공시체 및 상기 제 2 공시체가 상기 시험기축의 일단부 및 타단부에 각각 부착되도록 구성되고,

상기 축 상자가

상기 제 1 공시체를 유지하는 제 1 축 상자와,

상기 제 2 공시체를 유지하는 제 2 축 상자를 포함하고,

상기 탄성 부재가

상기 제 1 축 상자에 연직 방향의 하중을 부여하는 제 1 탄성 부재와,

상기 제 2 축 상자에 연직 방향의 하중을 부여하는 제 2 탄성 부재를 포함하고,

상기 차축 구동부가

상기 제 1 축 상자측에서 상기 시험기축을 구동하는 제 1 차축 구동부와,

상기 제 2 축 상자측에서 상기 시험기축을 구동하는 제 2 차축 구동부를 포함하는 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서,

상기 탄성 부재의 일단을 지지하는 프레임부를 더 구비하고,

상기 탄성 부재의 타단이 상기 축 상자에 고정된 구성으로 해도 된다.

또한 상기 베어링 시험기에 있어서, 상기 탄성 부재가 코일 스프링인 구성으로 해도 된다.

도 1은 본 발명의 1 실시형태에 따른 베어링 시험기의 개략 평면도이다.
도 2는 본 발명의 1 실시형태에 따른 베어링 시험기의 개략 정면도이다.
도 3은 차축이 차량에 대하여 Z축 둘레로 경사진 상태를 모의한 내구 시험을 행하는 경우의 베어링 시험기(1)의 개략 평면도이다.
도 4는 차축이 차량에 대하여 X축 둘레로 경사진 상태를 모의한 내구 시험을 행하는 경우의 베어링 시험기(1)의 개략 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 베어링 시험기(1)의 개략 평면도이다.

도 2는 베어링 시험기(1)의 개략 정면도이다.

이하의 설명에 있어서, 도 1에서의 상하 방향을 X축 방향(상 방향을 X축 정방향), 좌우 방향을 Y축 방향(좌측 방향을 Y축 정방향), 지면에 수직한 방향을 Z축 방향(지면의 이면측에서 표면측을 향하는 방향을 Z축 정방향)으로 한다. X축 및 Y축은 서로 직교하는 수평축이며, Z축은 연직축이다.

본 실시형태의 베어링 시험기(1)는 트레일러나 철도 대차의 차축을 회전 자유롭게 지지하는 베어링(차축 베어링)의 내구성능을 평가하기 위한 시험 장치이다. 베어링 시험기(1)에 의한 시험에서는, 실제의 사용 상태와 마찬가지로, 차축 베어링인 한 쌍의 공시체(T1, T2)를 베어링 시험기(1)의 시험기축(300)에 장착하고, 공시체(T1, T2)(및 시험기축(300))에 모멘트 하중(M)(동하중 또는 정하중)을 걸고, 또한 공시체(T1, T2)를 X축, Y축 및 Z축 방향의 적어도 일방향으로 가진하면서, 시험기축(300)을 회전시킨다. 이것에 의해, 실제의 사용 상태(주행하는 차량에 부착한 상태)에 있어서의 차축 베어링의 내구 성능을 정확하게 평가할 수 있다. 또한 2개의 공시체(T1, T2)의 시험을 동시에 행할 수 있다.

베어링 시험기(1)는 우측 차축 구동부(100), 좌측 차축 구동부(200), 시험기축(300), 한 쌍의 중량부여부(400(400R, 400L)), 우측 축 상자(500R), 좌측 축 상자(500L), 회전구동부(600) 및 베어링 시험기(1)의 각 부의 동작을 제어하는 제어부(700)(도 1)를 구비하고 있다.

시험기축(300)은 Y축과 대략 평행하게 배치되고, 우측 차축 구동부(100) 및 좌측 차축 구동부(200)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 공시체(T1)는 도 1에 있어서의 시험기축(300)의 우측 끝(Y축 부방향 끝) 근방에 부착되고, 공시체(T2)는 시험기축(300)의 좌측 끝(Y축 정방향 끝) 근방에 부착된다. 공시체(T1 및 T2)는 우측 축 상자(500R) 및 좌측 축 상자(500L)에 각각 수용되고, 유지된다. 시험기축(300)은 실제로 차축 베어링이 사용되는 차량의 차축과 동일한 외경 및 대략 동일한 길이를 가지고 있고, 한 쌍의 공시체(T1, T2)의 배치 간격도 사용시의 차축 베어링의 배치 간격과 동일한 값으로 설정되어 있다. 또한 우측 차축 구동부(100) 및 좌측 차축 구동부(200)(구체적으로는, 후술하는 시험기 베어링(151) 및 시험기 베어링(251))의 배치 간격은 차축 베어링이 사용되는 차량에 있어서의 좌우의 차륜의 간격과 동일한 값으로 설정되어 있다. 이것들의 배치 설정에 의해, 차량에 장착하여 주행시켰을 때에 실제로 차축 베어링이 받는 하중을 공시체(T1, T2)에 정확하게 부여하는 것이 가능하게 되어 있다.

우측 차축 구동부(100) 및 좌측 차축 구동부(200)는 각각 시험기축(300)을 회전 자유롭게 지지함과 아울러, 직교 3축 방향(X축, Y축, Z축 방향)으로 구동하는 기구부이다. 우측 차축 구동부(100)는 시험기축(300)을 회전 자유롭게 지지하는 베어링부(150)와, 베어링부(150)를 통하여 시험기축(300)을 Z축 방향, Y축 방향 및 X축 방향으로 각각 구동하는 Z축 구동부(110), Y축 구동부(120) 및 X축 구동부(130)를 구비하고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, Z축 구동부(110)는 Z축 액추에이터(111)와, 상하로 나란히 배치된 3개의 가동 테이블(하단 가동 테이블(112), 중단 가동 테이블(114) 및 상단 가동 테이블(116))과, XY축 슬라이드 기구(113)와, Z축 회전 기구(115)를 구비하고 있다.

Z축 액추에이터(111)는 병렬로 접속된 도시되지 않은 전동 액추에이터 및 공압 액추에이터(공기 스프링 또는 공압 실린더)를 구비한 하이브리드형의 직동 액추에이터이다. Z축 액추에이터(111)는 이것에 가해지는 정하중이 공압 액추에이터에 의해 떠맡아지고, 동하중이 전동 액추에이터에 의해 떠맡아지도록 구성되어 있다. 공압 액추에이터는 정하중을 유지할 때는 거의 에너지를 소비하지 않는다. 또한 전동 액추에이터는 응답이 빠르다(응답 주파수가 높음). 그 때문에 공압 액추에이터와 전동 액추에이터로 정하중과 동하중을 분담함으로써, 적은 에너지 소비량이더라도 대하중을 연직 방향으로 높은 주파수(큰 가속도)로 구동하는 것이 가능하게 된다. 또한, Z축 액추에이터(111)에 가해지는 정하중의 일부를 전동 액추에이터가 담당하도록 설정할 수도 있다.

또한 본 실시형태에서는, Z축 액추에이터(111)에 내장되는 전동 액추에이터로서, 볼 나사 기구를 서보 모터(회전 모터)에 의해 구동하는 방식의 직동 액추에이터가 사용되고 있지만, 동전형 액추에이터 등의 다른 방식의 전동 액추에이터를 사용할 수도 있다. 또한 전동 액추에이터 대신, 유압 액추에이터를 사용할 수도 있다.

Z축 액추에이터(111)는 베이스(B)에 고정된 고정부(111a)와, 고정부(111a)에 대하여 Z축 방향으로 구동되는 이동부(111b)를 구비하고 있다.

하단 가동 테이블(112)은, 그 하면이 Z축 액추에이터(111)의 이동부(111b)의 상단에 고정되어 있고, 이동부(111b)와 일체로 Z축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한 중단 가동 테이블(114)은, 그 하면에 있어서, XY축 슬라이드 기구(113)를 통하여, 수평 2방향(X축 방향 및 Y축 방향)으로 슬라이드 자유롭게, 하단 가동 테이블(112)의 상면에 연결되어 있다. 또한 상단 가동 테이블(116)은, 그 하면에 있어서, Z축 회전 기구(115)를 통하여, Z축 둘레로 회전 자유롭게(혹은 요동 자유롭게), 중단 가동 테이블(114)의 상면에 연결되어 있다. 또한 베어링부(150)는 그 하면이 상단 가동 테이블(116)의 상면에 부착되어 있다. 이 구성에 의해, 베어링부(150)에 지지된 시험기축(300)을, X축 방향 및 Y축 방향으로 슬라이드 자유롭게 또한 Z축 둘레(및 후술하는 바와 같이 X축 둘레)로 회전 자유롭게 지지하면서, Z축 액추에이터(111)에 의해 연직 방향으로 구동 가능하게 되어 있다.

베어링부(150)는 시험기 베어링(151)과, 시험기 베어링(151)을 지지하는 2세트의 힌지 축(152) 및 지지벽(153)을 구비하고 있다. 2개의 지지벽(153)은 시험기 베어링(151)을 사이에 끼고 X축 방향으로 마주 향해 배치되고, 하단이 상단 가동 테이블(116)의 상면에 고정되어 있다. 각 지지벽(153)에는, X축 방향으로 관통하는 둥근 구멍이 동축 상에 형성되어 있다. 또한 시험기 베어링(151)의 프레임의 각 지지벽(153)과 대향하는 개소에도, X축 방향으로 관통하는 둥근 구멍(도시하지 않음)이 동축 상에 형성되어 있다. 시험기 베어링(151)의 프레임에 형성된 둥근 구멍에는, 힌지 베어링(도시하지 않음)이 부착되어 있다. 각 힌지 축(152)은 일단이 대응하는 지지벽(153)의 둥근 구멍에 끼워 넣어져 고정되고, 타단이 시험기 베어링(151)에 부착된 힌지 베어링에 끼워 넣어져 있다. 그 결과, 시험기 베어링(151)은 힌지 기구(즉, 2세트의 지지벽(153), 힌지 축(152) 및 힌지 베어링)에 의해, X축 둘레로 회전 자유롭게(혹은 요동 자유롭게) 지지되어 있다.

Z축 구동부(110)의 Y축 부방향측에 인접하여 Y축 구동부(120)가 배치되어 있다. Y축 구동부(120)는 Y축 액추에이터(121)와, 2개의 가동 테이블(122 및 124)과, ZX축 슬라이드 기구(123)와, 연결 부재(126)를 구비하고 있다.

Y축 액추에이터(121)는 베이스(B)에 고정된 대좌(121a)와, 대좌(121a)에 재치되어 고정된 고정부(121b)와, 고정부(121b)에 대해 Y축 방향으로 구동되는 이동부(121c)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 Y축 액추에이터(121)는, Z축 액추에이터(111)에서 사용되고 있는 것과 동일한, 서보 모터와 볼 나사 기구를 사용한 전동 액추에이터이다. Y축 액추에이터(121)에도, 동전형 액추에이터 등의 다른 방식의 전동 액추에이터나 유압 액추에이터를 사용할 수 있다. 또한, Y축 액추에이터(121)는, 큰 정하중을 담당할 필요가 없기 때문에, 공압 액추에이터는 구비하고 있지 않다.

2개의 가동 테이블(122 및 124)은, Z축 구동부(110)와 Y축 액추에이터(121) 사이에서, ZX 평면과 평행하게, 마주 대하여 배치되어 있다. Y축 액추에이터(121)측의 가동 테이블(122)은 그 일면이 Y축 액추에이터(121)의 이동부(121c)의 선단에 고정되어 있고, 이동부(121c)와 일체로 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한 가동 테이블(124)은, 그 일면이 ZX축 슬라이드 기구(123)를 통하여, 직교 2방향(Z축 방향 및 X축 방향)으로 슬라이드 자유롭게, 가동 테이블(122)의 타면에 연결되어 있다. 또한 연결 부재(126)는 가동 테이블(124)의 타면과 Z축 구동부(110)의 중단 가동 테이블(114)의 측면을 연결하고 있다. 이 구성에 의해, Z축 구동부(110)의 중단 가동 테이블(114)을 Y축 액추에이터(121)에 대해 Z축 방향 및 X축 방향으로 슬라이드 자유롭게 하면서, Y축 액추에이터(121)에 의해 Y축 방향으로 구동 가능하게 되어 있다.

또한 도 1에 도시하는 바와 같이, Z축 구동부(110)의 X축 정방향측에 인접하여 X축 구동부(130)가 배치되어 있다. X축 구동부(130)는 X축 액추에이터(131)와, 2개의 가동 테이블(132 및 134)과, YZ축 슬라이드 기구(133)와, 연결 부재(136)를 구비하고 있다.

X축 액추에이터(131)는 베이스(B)에 고정된 대좌(131a)와, 대좌(131a)에 재치되어 고정된 고정부(131b)와, 고정부(131b)에 대해 X축 방향으로 구동되는 이동부(131c)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 X축 액추에이터(131)는 Y축 액추에이터(121)와 동일 구성의 전동 액추에이터이다.

2개의 가동 테이블(132 및 134)은 Z축 구동부(110)와 X축 액추에이터(131) 사이에서, YZ 평면과 평행하게, 마주 대하여 배치되어 있다. X축 액추에이터(131)측의 가동 테이블(132)은 그 일면이 X축 액추에이터(131)의 이동부(131c)의 선단에 고정되어 있고, 이동부(131c)와 일체로 X축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한 가동 테이블(134)은, 그 일면이, YZ축 슬라이드 기구(133)를 통하여, 직교 2방향(Y축 방향 및 Z축 방향)으로 슬라이드 자유롭고, 가동 테이블(132)의 타면에 연결되어 있다. 또한 연결 부재(136)는 가동 테이블(134)의 타면과 Z축 구동부(110)의 중단 가동 테이블(114)의 측면을 연결하고 있다. 이 구성에 의해, Z축 구동부(110)의 중단 가동 테이블(114)을, X축 액추에이터(131)에 대해 Y축 방향 및 Z축 방향으로 슬라이드 자유롭게 하면서, X축 액추에이터(131)에 의해 X축 방향으로 구동 가능하게 되어 있다.

상기의 우측 차축 구동부(100)에서는, Z축 구동부(110)와 중단 가동 테이블(114)을 XY축 슬라이드 기구(113)를 통하여 연결하고, Y축 구동부(120)와 중단 가동 테이블(114)을 ZX축 슬라이드 기구(123)를 통하여 연결하고, 또한 X축 구동부(130)와 중단 가동 테이블(114)을 YZ축 슬라이드 기구(133)를 통하여 연결하는 구성을 채용함으로써, Z축 구동부(110), Y축 구동부(120) 및 X축 구동부(130)에 의한 직교 3축 방향의 구동을 서로 간섭하지 않고 행하는, 소위 저크로스토크의 구동이 가능하게 되어 있다.

좌측 차축 구동부(200)는 우측 차축 구동부(100)와 동일하게 구성되어 있는데, Y축 구동부(120)에 상당하는 구성부를 구비하지 않고 있는 점에서 우측 차축 구동부(100)와 상이하다. 구체적으로는, 좌측 차축 구동부(200)는 Z축 구동부(210) 및 X축 구동부(230)를 구비하고 있다. Z축 구동부(210) 및 X축 구동부(230)는 우측 차축 구동부(100)의 Z축 구동부(110) 및 X축 구동부(130)와 각각 동일한 구성을 가지고 있다. 보다 구체적으로는, Z축 구동부(210)는 3개의 가동 테이블을 통하여 Z축 방향으로 연결된 Z축 액추에이터(211), XY축 슬라이드 기구(213), Z축 회전 기구(215) 및 베어링부(250)를 구비하고 있다. 또한 X축 구동부(230)는 2개의 가동 테이블을 통하여 X축 방향으로 연결된 X축 액추에이터(231), YZ축 슬라이드 기구(233) 및 연결 부재(236)를 구비하고 있다.

중량부여부(400R)는 Z축 구동부(110)(우측 차축 구동부(100))의 우측(Y축 부방향측)에 인접하여 배치되어 있다. 또한 중량부여부(400L)는 Z축 구동부(210)(좌측 차축 구동부(200))의 좌측(Y축 정방향측)에 인접하여 배치되어 있다.

중량부여부(400R(400L))는 문형(역U자형)의 프레임부(410)와 코일 스프링(420)을 구비하고 있다. 코일 스프링(420)은 상단이 프레임부(410)의 빔(411)의 하면 중앙에 고정되고, 하단이 우측 축 상자(500R)(좌측 축 상자(500L))의 상면에 고정되어 있다.

코일 스프링(420)은 압축 스프링이며, 우측 축 상자(500R)(좌측 축 상자(500L)) 및 공시체(T1(T2))를 통하여 시험기축(300)의 일단에 하향의 정하중을 부여한다. 이 정하중은 실제의 차량에서 차축에 가해지는 차체의 중량을 모의하는 것이다.

회전구동부(600)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 시험기 베어링(251)의 프레임에 부착된 모터(610)와, 모터(610)에 구동되는 구동 기어(620)와, 시험기축(300)에 고정된 종동 기어(630)를 구비하고 있다. 종동 기어(630)는 구동 기어(620)와 걸어맞추어지고, 모터(610)의 구동력은 구동 기어(620) 및 종동 기어(630)를 통하여 시험기축(300)에 전달되어, 시험기축(300)을 회전시킨다.

다음에 베어링 시험기(1)를 사용하여 행하는 공시체(T1, T2)의 내구시험에 대하여 설명한다. 공시체(T1, T2)에는, 중량부여부(400R, 400L)로부터, 차량의 중량을 모의한 하향의 정하중이 가해진다. 이 정하중은 공시체(T1, T2)를 통하여, 차량의 차축을 모의한 시험기축(300)에 전달된다. 시험기축(300)에 가해진 정하중은, 또한, 시험기축(300)을 지지하는 우측 차축 구동부(100) 및 좌측 차축 구동부(200)에 전달된다. 또한 우측 차축 구동부(100) 및 좌측 차축 구동부(200)는, 정하중의 반력 및 Z축 구동부(110 및 210)가 발생하는 Z축 방향의 가진력을 시험기축(300)을 통하여 공시체(T1, T2)에 부여한다. 또한 우측 차축 구동부(100)는 Y축 구동부(120)가 발생하는 Y축 방향의 가진력을 시험기축(300)을 통하여 공시체(T1, T2)에 부여한다. 또한 우측 차축 구동부(100) 및 좌측 차축 구동부(200)는, X축 구동부(130 및 230)가 발생하는 X축 방향의 가진력을 시험기축(300)을 통하여 공시체(T1, T2)에 부여한다. 또한, Z축, Y축 및 X축 방향의 가진력은 노면의 기복 등에 의해, 노면으로부터 차륜을 통하여 차축에 부여되는 진동을 모의한 것이다. 또한 공시체(T1(T2))로부터의 하중과, 우측 차축 구동부(100)(좌측 차축 구동부(200))로부터의 하중에서는 시험기축(300)에 작용하는 점이 상이하다. 그 때문에 시험기축(300)을 통하여 공시체(T1(T2))에 부여되는 하중에는, 차량에 실장된 차축 베어링이 받는 하중과 마찬가지로, Z축 방향의 하중 이외에 X축 둘레의 모멘트 하중이 포함된다. 이와 같이, 공시체(T1, T2) 및 시험기축(300)에 복잡한 하중이 가해진 상태에서, 회전구동부(600)에 의해 시험기축(300)이 소정의 회전수로 회전구동된다. 이것에 의해, 차량에 장착된 차축 베어링이 차량 주행 중에 받는 하중과 대략 동일한 하중을 공시체(T1, T2)에 부여하면서, 공시체(T1, T2)를 부착한 시험기축(300)을 회전구동함으로써 실제의 사용 조건에 가까운 부하하에서 내구시험을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한 본 실시형태의 베어링 시험기(1)는 차축이 차량에 대하여 Z축 둘레 또는 X축 둘레로 경사진 상태를 모의한 내구시험을 행할 수도 있도록 구성되어 있다.

도 3은 차축이 차량에 대하여 Z축 둘레로 경사진 상태를 모의하여 내구시험을 행하는 경우를 설명하는 베어링 시험기(1)의 개략 평면도이다. 전술한 바와 같이, 베어링 시험기(1)는, Z축 회전 기구(115 및 215)(도 2)를 설치함으로써, 시험기축(300)과 함께 베어링부(150 및 250)를 Z축 둘레로 경사지게 할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로는, X축 구동부(130, 230)에 의해 베어링부(150 및 250)를 X축 방향으로 상이한 거리 이동시킴으로써 베어링부(150, 250)에 변형을 주지 않고, 시험기축(300)을 Z축 둘레로 경사지게 할 수 있다. 또한 X축 구동부(130, 230)를 구동하여 시험기축(300)을 Z축 둘레로 경사지게 하는 경우, 시험기축(300)에 과대한 장력이 발생하지 않도록, 베어링부(150과 250)의 Y축 방향에 있어서의 배치 간격을 경사각에 따라 짧게 할 필요가 있다. 본 실시형태에서는, XY축 슬라이드 기구(213) 및 YZ축 슬라이드 기구(233)를 설치함으로써, 베어링부(250)가 Z축 구동부(210) 및 X축 구동부(230)에 대하여 Y축 방향으로 슬라이드 자유롭게 되어 있다. 그 때문에 시험기축(300)을 Z축 둘레로 경사지게 했을 때에, 베어링부(250)가 Y축 방향으로 슬라이드 하여, 베어링부(150과 250)의 Y축 방향에 있어서의 배치 간격이 자동적으로 조정되게 되어 있다.

또한 시험기축(300)을 Z축 둘레로 경사지게 했을 때, 코일 스프링(420)에는 X축 방향의 전단 변형이 발생하고, 공시체(T1 및 T2)에는, 차량에 실장된 차축 베어링과 마찬가지로, 코일 스프링(420)으로부터 X축 방향의 전단력이 가해진다. 그 때문에 베어링 시험기(1)는, 실제의 차량에 있어서 차축이 Z축 둘레로 경사졌을 때에 차축 베어링이 받는 하중과 대략 동일한 하중을 공시체(T1, T2)에 부여하는 것이 가능하게 되어 있다.

도 4는 차축이 차량에 대해 X축 둘레로 경사진 상태를 모의하여 내구시험을 행하는 경우를 설명하는 베어링 시험기(1)의 개략 평면도이다. 전술한 바와 같이, 시험기 베어링(151(251))은 힌지 축(152(252))에 의해 X축 둘레로 경사 자유롭게 구성되어 있다. 그 때문에 Z축 구동부(110, 210)에 의해 베어링부(150, 250)를 Z축 방향으로 상이한 거리 이동시킴으로써 베어링부(150, 250)에 변형을 주지 않아, 시험기축(300)을 X축 둘레로 경사지게 할 수 있다. 이 때에도, XY축 슬라이드 기구(213) 및 YZ축 슬라이드 기구(233)(도 3)에 의해, 베어링부(250)가 Y축 방향으로 슬라이드 하여, 베어링부(150과 250)의 Y축 방향에 있어서의 배치 간격이 자동적으로 조정되어, 시험기축(300)에 과대한 장력이 발생하지 않게 되어 있다.

이 때, 코일 스프링(420)은 Z축 방향으로 신축하여, 차량에 실장된 차축 베어링과 마찬가지로, 코일 스프링(420)으로부터 공시체(T1 및 T2)에 가해지는 Z축 방향의 정하중의 크기가 변화된다. 그 때문에 베어링 시험기(1)는 실제의 차량에 있어서 차축이 X축 둘레로 경사졌을 때에 차축 베어링이 받는 하중과 대략 동일한 하중을 공시체(T1, T2)에 주는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 상기의 실시형태는 차량용의 차축 베어링의 내구시험에 본 발명을 적용한 예이지만, 본 발명은 차축 베어링에 한하지 않고, 모든 회전 베어링(볼 베어링 및 미끄럼 베어링)의 내구시험에 적용하는 것이 가능하다.

이상이 본 발명의 실시형태의 설명이지만, 본 발명은 상기의 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 그 기술적 사상의 범위 내에서 여러 변형이 가능하다.

예를 들면, 프레임부(410)에, 코일 스프링(420)이 발생하는 정하중을 조정하는 정하중 조정 수단을 설치하고, 정하중을 소정의 크기로 조정 가능하게 구성해도 된다. 정하중 조정 수단에는, 예를 들면, 코일 스프링(420)의 상단의 고정 위치의 높이를 변화시킴으로써, 정하중의 크기를 조정하는 유압 실린더가 사용된다. 또한 탄성 부재로서 코일 스프링(420) 대신에 공기 스프링 등의 다른 종류의 탄성 부재를 사용해도 된다. 이 경우, 공기 스프링에 공급하는 공압을 조정함으로써, 정하중을 조정할 수 있다. 정하중 조정 수단을 설치함으로써, 여러 중량의 차체를 상정한 시험이 가능하게 된다.

또한 상기 실시형태의 베어링 시험기(1)에는, 좌우 한 쌍의 X축 구동부(130, 230)가 설치되어 있지만, 어느 일방만을 설치한 구성으로 할 수도 있다. 그 경우에는, X축 구동부가 설치되지 않은 차축 구동부에서는, XY축 슬라이드 기구 및 ZX축 슬라이드 기구 대신에, Y축 슬라이드 기구 및 Z축 슬라이드 기구를 사용할 수 있다.

Claims (10)

1. 수평한 Y축 방향으로 뻗는 회전축이며, 베어링의 공시체가 부착되는 시험기축과,
   상기 시험기축을 회전구동하는 회전구동부와,
   상기 공시체를 탄성적으로 유지하는 공시체 유지부와,
   상기 시험기축을 상기 Y축 방향에 수직한 수평 방향인 X축 방향 및 연직 방향으로 구동 가능한 한 쌍의 차축 구동부를 구비하고,
   상기 한 쌍의 차축 구동부가
   상기 시험기축의 일단측을 구동하는 제 1 차축 구동부와,
   상기 시험기축의 타단측을 구동하는 제 2 차축 구동부를 포함하고,
   상기 제 1 차축 구동부 및 상기 제 2 차축 구동부가
   상기 시험기축을 회전 자유롭게 지지하는 베어링부와,
   가동 테이블과,
   상기 가동 테이블과 상기 베어링부를 연직축 둘레로 요동 자유롭게 연결하는 Z축 회전 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베어링부가
   상기 시험기축을 회전 자유롭게 지지하는 시험기 베어링과,
   상기 시험기 베어링을 상기 X축 둘레로 요동 자유롭게 지지하는 힌지 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 차축 구동부 및 상기 제 2 차축 구동부가
   상기 가동 테이블을 연직 방향으로 구동하는 Z축 구동부와,
   상기 가동 테이블과 상기 Z축 구동부를 상기 X축 방향 및 상기 Y축 방향으로 슬라이드 자유롭게 연결하는 XY축 슬라이드 기구와,
   상기 가동 테이블을 상기 X축 방향으로 구동하는 X축 구동부와,
   상기 가동 테이블과 상기 X축 구동부를 연직 방향 및 상기 Y축 방향으로 슬라이드 자유롭게 연결하는 YZ축 슬라이드 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 차축 구동부가
   상기 가동 테이블을 상기 Y축 방향으로 구동하는 Y축 구동부와,
   상기 가동 테이블과 상기 Y축 구동부를 연직 방향 및 상기 X축 방향으로 슬라이드 자유롭게 연결하는 ZX축 슬라이드 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공시체 유지부가
   상기 공시체를 유지하는 축 상자와,
   상기 축 상자에 연직 방향의 하중을 부여하는 탄성 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 공시체가 제 1 공시체와 제 2 공시체를 포함하고, 상기 제 1 공시체 및 상기 제 2 공시체가 상기 시험기축의 일단부 및 타단부에 각각 부착되도록 구성되고,
   상기 축 상자가
   상기 제 1 공시체를 유지하는 제 1 축 상자와,
   상기 제 2 공시체를 유지하는 제 2 축 상자를 포함하고,
   상기 탄성 부재가
   상기 제 1 축 상자에 연직 방향의 하중을 부여하는 제 1 탄성 부재와,
   상기 제 2 축 상자에 연직 방향의 하중을 부여하는 제 2 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 탄성 부재의 일단을 지지하는 프레임부를 더 구비하고,
   상기 탄성 부재의 타단이 상기 축 상자에 고정된 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 탄성 부재가 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 베어링 시험기.
9. 삭제
10. 삭제

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