(57)【要約】【課題】より確度の高いラジアルころ軸受の評価を行うことができる試験装置及び試験方法を提供する。【解決手段】転動体として複数のころ１１を有するラジアルころ軸受１０を試験するラジアルころ軸受の試験装置１は、ラジアルころ軸受１０を収容する収容空間３０が形成された外側部材３と、ラジアルころ軸受１０の内側に挿通されるシャフト４と、ラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与するラジアル荷重付与機構５と、外側部材３とシャフト４とを相対回転させる第１の駆動機構６と、外側部材３とシャフト４とを軸方向に相対移動させる第２の駆動機構７とを備え、外側部材３とシャフト４とを相対回転させながら、ラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与すると共に外側部材３とシャフト４とを軸方向に相対移動させて耐久試験を行う。【選択図】図１
2020003255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアルころ軸受を試験するラジアルころ軸受の試験装置であって、
前記ラジアルころ軸受を収容する収容空間が形成された外側部材と、
前記ラジアルころ軸受の内側に挿通される内側部材と、
前記ラジアルころ軸受にラジアル荷重を付与するラジアル荷重付与機構と、
前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させる第１の駆動機構と、
前記外側部材と前記内側部材とを軸方向に相対移動させる第２の駆動機構と、
を備えたラジアルころ軸受の試験装置。
【請求項２】
前記ラジアル荷重付与機構は、前記外側部材を介して前記ラジアルころ軸受にラジアル荷重を付与するものであり、
前記第１の駆動機構は、前記内側部材に回転力を付与して当該内側部材を前記外側部材に対して回転させるものである、
請求項１に記載のラジアルころ軸受の試験装置。
【請求項３】
前記第２の駆動機構は、前記外側部材にスラスト力を付与して当該外側部材を前記内側部材に対して軸方向に進退移動させるものである、
請求項１又は２に記載のラジアルころ軸受の試験装置。
【請求項４】
ラジアルころ軸受を試験する試験方法であって、
前記ラジアルころ軸受を外側部材と内側部材との間に配置し、
前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させながら、前記ラジアルころ軸受にラジアル荷重を付与すると共に前記外側部材と前記内側部材とを軸方向に相対移動させる、
ラジアルころ軸受の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動体として複数のころを有するラジアルころ軸受を試験する試験装置及び試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジアルころ軸受の設計段階では、試作したラジアルころ軸受を試験装置により試験して耐久性を評価し、基準を満たさなければ各部の寸法や材質を見直す等の設計の見直しを行う。この試験装置としては、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラジアルころ軸受は、例えば自動車や産業機械等の様々な機器の様々な部位で回転体を支持するために用いられる。その中には、従来想定されていなかった使われ方でラジアルころ軸受が使用される場合がある。例えば、ハウジングに保持されたラジアルころ軸受に挿通された回転軸が、回転しながらハウジングに対して軸方向に進退移動する場合である。そして、このような使用態様を想定して試作評価が行われていないと、長期の使用によって異音が発生するなどの望ましくない現象が発生するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、より確度の高いラジアルころ軸受の評価を行うことができる試験装置及び試験方法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】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するため、ラジアルころ軸受を試験するラジアルころ軸受の試験装置であって、前記ラジアルころ軸受を収容する収容空間が形成された外側部材と、前記ラジアルころ軸受の内側に挿通される内側部材と、前記ラジアルころ軸受にラジアル荷重を付与するラジアル荷重付与機構と、前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させる第１の駆動機構と、前記外側部材と前記内側部材とを軸方向に相対移動させる第２の駆動機構と、を備えたラジアルころ軸受の試験装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、ラジアルころ軸受を試験する試験方法であって、前記ラジアルころ軸受を外側部材と内側部材との間に配置し、前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させながら、前記ラジアルころ軸受にラジアル荷重を付与すると共に前記外側部材と前記内側部材とを軸方向に相対移動させる、ラジアルころ軸受の試験方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るラジアルころ軸受の試験装置及び試験方法によれば、回転しながら軸方向に進退移動する回転軸を支持するために用いられるラジアルころ軸受に対しても、その耐久性の評価を高い確度で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るラジアルころ軸受の試験装置の構成例を示す断面図である。
【図２】当該試験装置の一部を試験対象であるラジアルころ軸受と共に示す断面図である。
【図３】（ａ）は試験装置にセットされたラジアルころ軸受を示す断面図である。（ｂ）は耐久試験後のラジアルころ軸受の形状の一例を示す断面図である。
【図４】ラジアルころ軸受が用いられた車両のディファレンシャル装置の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係るラジアルころ軸受の試験装置の構成例を示す断面図である。図２は、当該試験装置の一部を試験対象であるラジアルころ軸受と共に示す断面図である。図３（ａ）は、試験装置にセットされたラジアルころ軸受を示す断面図である。図３（ｂ）は、耐久試験後のラジアルころ軸受の形状の一例を示す断面図である。
【００１２】
この試験装置１は、転動体として複数のころ１１を有するラジアルころ軸受１０を試験対象とし、耐久試験を行う。ラジアルころ軸受１０は、複数の針状のころ１１と、複数のころ１１を保持する保持器１２と、複数のころ１１が転送する軌道面１３ａを内周面に有するシェル形の外輪１３とを有している。
【００１３】
試験装置１は、主たる構成要素として、基台２に取り付けられた筐体２０と、ラジアルころ軸受１０を収容する収容空間３０が形成された外側部材３と、ラジアルころ軸受１０の内側に挿通される内側部材としてのシャフト４と、ラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与するラジアル荷重付与機構５と、外側部材３とシャフト４とを相対回転させる第１の駆動機構６と、外側部材３とシャフト４を軸方向に相対移動させる第２の駆動機構７とを有している。図１では、図面下方が鉛直方向の下方にあたる。以下、図１の左右方向をｘ方向とし、図１の上下方向をｙ方向として説明する。ｘ方向は水平方向であり、ｙ方向は鉛直方向である。
【００１４】
基台２には、外側部材３を収容する筐体２０と、筐体２０をｘ方向に挟むように配置された第１立板部２１及び第２立板部２２とが固定されている。筐体２０は、ボルト２５１によって基台２に固定された底板部２００と、底板部２００に対して垂直に立設された第１側板部２０１及び第２側板部２０２とを有している。第１立板部２１及び第２立板部２２は、それぞれボルト２５２，２５３によって基台２に固定されている。
【００１５】
筐体２０は、第１側板部２０１が第２立板部２２に向かい合い、第２側板部２０１が第１立板部２１に向かい合う。外側部材３は、第１側板部２０１と第２側板部２０２との間に配置されている。第２側板部２０２には、開放穴２０２ａがｘ方向に貫通して形成されており、この開放穴２０２ａが蓋体２０３によって閉塞されている。蓋体２０３は、第２側板部２０２における第１立板部２１との対向面側にボルト２５４によって固定されたカバー２０４により、開放穴２０２ａから抜け止めされている。
【００１６】
筐体２０は、上端部（底板部２００とは反対側のｙ方向の端部）が開口しており、この上端部には、第１側板部２０１と第２側板部２０２との間に跨ってガイドレール２３が取り付けられている。ガイドレール２３には、ｘ方向に延在する溝部２３１と、一対の支柱２３２，２３３とが設けられている。ガイドレール２３の上方には、スライダ２４が載置されている。スライダ２４は、一対の支柱２３２，２３３に支持された基板２４１と、基板２４１から下方に突出して先端部が溝部２３１に収容される複数のピン２４２，２４３とを有している。スライダ２４は、複数のピン２４２，２４３が溝部２３１に案内され、ガイドレール２３に対してｘ方向にスライド可能である。
【００１７】
外側部材３は、筒状のハウジング３１と、ラジアルころ軸受１０を保持する環状のリテーナ３２と、円盤状の止め輪３３と、リテーナ３２に圧入されて止め輪３３に当接したリング状の軸受間座３４と、ハウジング３１にリテーナ３２及び止め輪３３を固定する複数のボルト３５からなる。リテーナ３２は、ハウジング３１の内周面３１ａに対向して配置された円筒状の円筒部３２１と、ハウジング３１の側面３１ｂと止め輪３３との間に挟まれたフランジ部３２２とを一体に有している。止め輪３３は、その内径がリテーナ３２の内径よりも小さく、止め輪３３の内径側の端部がリテーナ３２の円筒部３２１の内周面３２１ａよりも内方に突出している。軸受間座３４は、止め輪３３の内径側の端部に当接するまで、リテーナ３２の円筒部３２１の内側に圧入されている。
【００１８】
シャフト４は、外側部材３に挿通された円柱状の本体部４１と、本体部４１よりも外径が小さい第１軸部４２及び第２軸部４３とを有している。本体部４１と第１軸部４２及び第２軸部４３とは同軸上に設けられており、第１軸部４２は本体部４１の第１側板部２０１側に、また第２軸部４３は本体部４１の第２側板部２０２側に、それぞれ設けられている。
【００１９】
第１軸部４２は、第１側板部２０１に保持された玉軸受８１に軸支されている。玉軸受８１は、外輪８１１及び内輪８１２と、外輪８１１と内輪８１２との間に配置された複数の転動体８１３とを有し、外輪８１１が第１側板部２０１に設けられた軸受嵌合穴２０１ａに嵌合固定されている。軸受嵌合穴２０１ａは、第１側板部２０１を貫通する段付き穴であり、外輪８１１の一方の側面８１１ａが軸受嵌合穴２０１ａの段部２０１ｂに対向している。内輪８１２には、第１軸部４２が挿通されている。第１軸部４２には、内輪８１２を挟むように、一対のスペーサ８２，８３が外嵌されている。第１軸部４２には、第１側板部２０１から第２立板部２２側に突き出た部分にナット８４が螺合しており、このナット８４によって内輪８１２が一対のスペーサ８２，８３と共に本体部４１側に締め付けられている。
【００２０】
一方、第２軸部４３は、蓋体２０３に保持された玉軸受８５に軸支されている。玉軸受８５は、外輪８５１及び内輪８５２と、外輪８５１と内輪８５２との間に配置された複数の転動体８５３とを有し、外輪８５１が蓋体２０３に設けられた軸受嵌合穴２０３ａに嵌合固定されている。軸受嵌合穴２０３ａは、蓋体２０３を貫通する段付き穴であり、外輪８５１の一方の側面８５１ａが軸受嵌合穴２０３ａの段部２０３ｂに対向している。内輪８５２には、第２軸部４３が挿通されている。第２軸部４３には、内輪８５２を挟むように、一対のスペーサ８６，８７が外嵌されている。第２軸部４３には、蓋体２０３から第１立板部２１側に突き出た部分にナット８８が螺合しており、このナット８８によって内輪８５２が一対のスペーサ８６，８７と共に本体部４１側に締め付けられている。
【００２１】
シャフト４は、玉軸受８１，８５によって筐体２０に対して回転可能に支持されている。また、シャフト４の第１側板部２０１側への軸方向移動は、玉軸受８１の外輪８１１の側面８１１ａと第１側板部２０１の段部２０１ｂとの当接により規制され、シャフト４の第２側板部２０２側への軸方向移動は、玉軸受８５の外輪８５１の側面８５１ａと蓋体２０３の段部２０３ｂとの当接により規制されている。
【００２２】
ラジアル荷重付与機構５は、ハウジング３１の外周面３１ｃに開口して設けられたねじ孔３１１に下端部が螺合したラジアル負荷シャフト５１と、ラジアル負荷シャフト５１をハウジング３１に対して緩み止めする緩み止めナット５２と、ラジアル負荷シャフト５１が挿通されたロードセル５３と、スライダ２４の基板２４１とロードセル５３との間に圧縮された状態で配置されたコイルばね５４と、ラジアル負荷シャフト５１の上端部に螺合した締め付けナット５５と、ロードセル５３と締め付けナット５５との間に配置された筒状の間座５６とを有している。
【００２３】
ラジアル荷重付与機構５は、スライダ２４及び外側部材３と共に、筐体２０に対してｘ方向にスライド可能である。ラジアル負荷シャフト５１は、ガイドレール２３に形成された挿通孔２３０、及びスライダ２４に形成された挿通孔２４０をｙ方向に貫通している。ガイドレール２３の挿通孔２３０は、スライダ２４のスライド量を考慮して、スライダ２４の挿通孔２４０よりも大径に形成されている。ラジアル荷重付与機構５は、コイルばね５４の復元力により、外側部材３を上方に引き上げる方向の力をハウジング３１に付与している。この力は、ラジアルころ軸受１０に付与されるラジアル荷重となる。すなわち、ラジアル荷重付与機構５は、外側部材３を介してラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与する。
【００２４】
なお、ラジアルころ軸受１０に付与されるラジアル荷重の大きさは、締め付けナット５５の締め付け量により調節可能である。つまり、締め付けナット５５を締め込んでコイルばね５４の圧縮量を大きくするとラジアルころ軸受１０に付与されるラジアル荷重が大きくなり、締め付けナット５５を緩めるとラジアルころ軸受１０に付与されるラジアル荷重が小さくなる。
【００２５】
第１の駆動機構６は、シャフト４に回転力を付与し、外側部材３に対してシャフト４を回転させることで、外側部材３とシャフト４とを相対回転させる。第１の駆動機構６は、第１立板部２１に固定された電動モータ６１と、電動モータ６１の出力軸６１１に固定された駆動プーリ６２と、シャフト４の第１軸部４２の端部に固定された従動プーリ６３と、駆動プーリ６２と従動プーリ６３との間に掛け回されたベルト６４とを有している。従動プーリ６３は、駆動プーリ６２よりも大径であり、電動モータ６１の出力軸６１１の回転力が減速されてシャフト４に伝達される。
【００２６】
第２の駆動機構７は、外側部材３にスラスト力を付与して外側部材３をシャフト４に対して軸方向に進退移動させる。第２の駆動機構７は、第２立板部２２に固定された油圧ユニット７１と、油圧ユニット７１から作動油が供給される油室７２０を有する油圧シリンダ７２と、油室７２０に供給された作動油の油圧を受けるピストンシャフト７３とを有している。ピストンシャフト７３は、第１側板部２０１に形成された挿通孔２０１ｃに挿通され、一方の端部が油室７２０に収容されると共に、他方の端部がハウジング３１の側面３１ｂに開口して形成されたねじ孔３１２に螺合している。ピストンシャフト７３は、ナット７４により、ハウジング３１に対して緩み止めされている。
【００２７】
外側部材３は、ラジアル負荷シャフト５１及びピストンシャフト７３によって、基台２ならびに筐体２０に対する回転が規制されている。なお、筐体２０に、外側部材３を回り止めしながら軸方向移動可能にガイドするガイド部材を設けてもよい。
【００２８】
油圧ユニット７１は、油圧ポンプ７１１と、油圧ポンプ７１１を作動させる電動モータ等の駆動源７１２と、作動油の流路を切り替えることが可能な電磁弁等を含む油圧回路７１３とを有している。油圧シリンダ７２の油室７２０に油圧ユニット７１から作動油が供給されると、ピストンシャフト７３が外側部材３を押圧し、外側部材３が第２側板部２０２側に移動する。また、油圧ユニット７１が油室７２０から作動油を吸引すると、ピストンシャフト７３が油室７２０の奥側に移動し、これに伴って外側部材３が第１側板部２０１側に移動する。
【００２９】
（ラジアルころ軸受１０の試験方法）
試験装置１によるラジアルころ軸受１０の耐久試験は、試験対象のラジアルころ軸受１０を外側部材３とシャフト４との間に配置し、外側部材３とシャフト４とを相対回転させながら、ラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与すると共に外側部材３とシャフト４とを軸方向に相対移動させることにより行う。本実施の形態では、第１の駆動機構６によってシャフト４を外側部材３に対して回転させ、第２の駆動機構７によって外側部材３をシャフト４に対して軸方向（ｘ方向）に進退移動させる。ラジアル荷重付与機構５は、外側部材３と共にｘ方向に移動しながら、外側部材３を介してラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与する。
【００３０】
ラジアルころ軸受１０は、図２に示すように、外側部材３におけるリテーナ３２の円筒部３２１の内周面３２１ａと、シャフト４の本体部４１の外周面４１ａとの間に形成された収容空間３０に収容される。ラジアルころ軸受１０は、外輪１３が軸受間座３４に当接することにより、軸方向に位置決めされている。また、ラジアルころ軸受１０は、外輪１３が円筒部３２１の内周面３２１ａに例えば軽圧入されて軸方向の位置が固定される。
【００３１】
シャフト４が回転すると、ころ１１が外輪１３の軌道面１３ａ及び本体部４１の外周面４１ａを転動する。なお、ラジアルころ軸受１０を収容空間３０にセットする際には、従動プーリ６３、カバー２０４、及び蓋体２０３を取り外し、第２側板部２０２の開放穴２０２ａから筐体２０内にラジアルころ軸受１０を導入する。
【００３２】
ハウジング３１には、ラジアル負荷シャフト５１が螺合するねじ孔３１１が、リテーナ３２よりも第２側板部２０２側の位置に設けられている。これにより、ラジアル荷重付与機構５は、ラジアルころ軸受１０に対してｘ方向に沿って第２側板部２０２側にずれた位置にラジアル荷重を付与する。
【００３３】
図３（ａ）は、耐久試験前のラジアルころ軸受１０を示し、図３（ｂ）は、耐久試験後のラジアルころ軸受１０の一例を示している。耐久試験後のラジアルころ軸受１０は、ころ１１の両端部が摩耗により細径化しており、ｘ方向に垂直な方向から見たころ１１の外周面が中央部で膨らむように湾曲している。このような摩耗が発生すると、ラジアルころ軸受１０が用いられた機器の動作時に回転体がガタつき、異音や振動が発生しやすくなるため、ころ１１の材質や表面処理を見直すなどの対策を行うこととなる。
【００３４】
なお、耐久試験の可（合格）否（不合格）は、耐久試験後のころ１１の形状変化によって判定してもよく、耐久試験中に発生する騒音の大きさによって判定してもよい。
【００３５】
（ラジアルころ軸受１０の適用例）
図４は、ラジアルころ軸受１０が用いられた車両のディファレンシャル装置９の構成例を示す断面図である。ディファレンシャル装置９は、デフキャリヤ９０に収容されたデフケース９１と、デフケース９１に固定されたピニオンピン９２と、ピニオンピン９２に軸支された一対のピニオンギヤ９３と、一対のピニオンギヤ９３にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ９４と、デフケース９１のフランジ９１１に固定されたリングギヤ９５とを有している。
【００３６】
リングギヤ９５には、ピニオンギヤシャフト９６のギヤ部９６１が噛み合っている。デフケース９１は、円錐ころ軸受９０１，９０２によってデフキャリヤ９０に支持されており、ピニオンギヤシャフト９６からリングギヤ９５に伝達される駆動力によってデフキャリヤ９０内で回転する。
【００３７】
一対のサイドギヤ９４には、左右のドライブシャフトの一部を構成する等速ジョイント９７のステム部９７１がそれぞれスプライン嵌合によって相対回転不能に連結されている。ラジアルころ軸受１０は、ステム部９７１を挿通させるデフケース９１の筒部９１２の内周面とステム部９７１の外周面との間に配置され、デフケース９１に対する等速ジョイント９７の回転を円滑化する。ラジアルころ軸受１０は、筒部９１２に嵌着されたスナップリング９８によって抜け止めされている。
【００３８】
上記のように構成されたディファレンシャル装置９は、懸架装置の構成等によっては、等速ジョイント９７がデフケース９１に対して軸方向に進退移動する。そして、ラジアルころ軸受１０のころ１１が例えば図３（ｂ）に示すように摩耗すると、ピニオンギヤ９３とサイドギヤ９４との歯打音などの異音が発生しやすくなるが、試験装置１を用いた耐久試験によって耐久性が確認されたラジアルころ軸受１０であれば、このような異音の発生を防ぐことが可能となる。
【００３９】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本実施の形態によれば、ラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与すると共に外側部材３とシャフト４とを軸方向に相対移動させながらシャフト４を回転させて耐久試験を行うことができるので、ラジアルころ軸受１０が例えばデフケース９１に対して軸方向に進退移動する回転体としての等速ジョイント９７を支持するために用いられる場合でも、その耐久性の評価を高い確度で行うことが可能となる。
【００４０】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００４１】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、外側部材３を介してラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与する場合について説明したが、これに限らず、シャフト４を介してラジアルころ軸受１０にラジアル荷重を付与してもよい。また、上記の実施の形態では、シャフト４を外側部材３に対して回転させる場合について説明したが、外側部材３をシャフト４に対して回転させてもよい。またさらに、上記の実施の形態では、外側部材３をシャフト４に対して軸方向に進退移動させる場合について説明したが、シャフト４を外側部材３に対して軸方向に進退移動させてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…試験装置                          １０…スラストころ軸受
１１…ころ                            ２…基台
３…外側部材                          ３０…収容空間
４…シャフト（内側部材）              ５…ラジアル荷重付与機構
６…第１の駆動機構                    ７…第２の駆動機構
【図１】
2020003255.tif 000003
【図２】
2020003255.tif 000004
【図３】
2020003255.tif 000005
【図４】
2020003255.tif 000006