(57)【要約】【課題】  スラスト荷重およびラジアル荷重の同時入力条件下で、転がり軸受のフリクションの相対評価のみでなく、絶対評価することが可能な転がり軸受のフリクション試験機を提供する。【解決手段】  ラジアル荷重付与手段１７で第２支持部材１６Ｂにラジアル荷重Ｆｒを加えると、そのラジアル荷重Ｆｒは第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３ＤにＦｒ／２ずつ均等に伝達される。またスラスト荷重付与部材２６で第１カラー２４Ａにスラスト荷重Ｆｔを加えると、そのスラスト荷重Ｆｔは第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄに均等に伝達される。従って、ラジアル荷重Ｆｒおよびスラスト荷重Ｆｔを加えながら電動モータ２２で回転軸２０を駆動すると、第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄは等しい回転数、等しい荷重で作動するため、その際の電動モータ２２の負荷トルクから回転軸２０のフリクションを算出すれば、そのフリクションの４分の１が各々の転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄのフリクションに等しくなる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪（２３ａ）および内輪（２３ｂ）間に複数のころ部材（２３ｃ）を支持した転がり軸受（２３Ａ〜２３Ｄ）のフリクションを測定するための転がり軸受のフリクション試験機であって、
軸方向一端側に固定された第１支持部材（１６Ａ）と、軸方向中央側に径方向移動自在に支持された第２支持部材（１６Ｂ）と、軸方向他端側に固定された第３支持部材（１６Ｃ）とを同軸に備えるハウジング（１１）と；
前記第１支持部材（１６Ａ）の内周に前記外輪（２３ａ）を支持された第１転がり軸受（２３Ａ）と；
前記第２支持部材（１６Ｂ）の内周に前記外輪（２３ａ）を支持された第２転がり軸受（２３Ｂ）および第３転がり軸受（２３Ｃ）と；
前記第３支持部材（１６Ｃ）の内周に前記外輪（２３ａ）を支持された第４転がり軸受（２３Ｄ）と；
外周に前記第１〜第４転がり軸受（２３Ａ〜２３Ｄ）の前記内輪（２３ｂ）を支持する回転軸（２０）と；
前記回転軸（２０）を回転駆動する電動モータ（２２）と；
前記第１支持部材（１６Ａ）の内周に圧入支持されて前記第１転がり軸受（２３Ａ）の外輪（２３ａ）の軸方向一端側に当接する第１カラー（２４Ａ）と；
前記回転軸（２０）の外周に軸方向摺動自在に支持されて前記第１転がり軸受（２３Ａ）の内輪（２３ｂ）と前記第２転がり軸受（２３Ｂ）の内輪（２３ｂ）とに当接する第２カラー（２４Ｂ）と；
前記第２支持部材（１６Ｂ）の内周に圧入支持されて前記第２転がり軸受（２３Ｂ）の外輪（２３ａ）と前記第３転がり軸受（２３Ｃ）の外輪（２３ａ）とに当接する第３カラー（２４Ｃ）と；
前記回転軸（２０）の外周に軸方向摺動自在に支持されて前記第３転がり軸受（２３Ｃ）の内輪（２３ｂ）と前記第４転がり軸受（２３Ｄ）の内輪（２３ｂ）とに当接する第４カラー（２４Ｄ）と；
前記第３支持部材（１６Ｃ）の内周に圧入支持されて前記第４転がり軸受（２３Ｄ）の外輪（２３ａ）と前記ハウジング（１１）とに当接する第５カラー（２４Ｅ）と；
前記第２支持部材（１６Ｂ）を径方向に付勢するラジアル荷重付与手段（１７）と；
前記第１カラー（２４Ａ）を軸方向他端側に付勢するスラスト荷重付与手段（２６）とを備え、
前記第１〜第４転がり軸受（２３Ａ〜２３Ｄ）は同一の軸受であることを特徴とする転がり軸受のフリクション試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外輪および内輪間に複数のころ部材を支持した転がり軸受のフリクションを測定するための転がり軸受のフリクション試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の内輪を回転あるいは揺動させたときに外輪に発生するトルクを測定することにより、転がり軸受の特性や潤滑油の特性を求める軸受試験機が、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
また図５には、転がり軸受にラジアル荷重およびスラスト荷重を加えたときのフリクションを測定するための、従来の転がり軸受のフリクション試験機が示される。
【０００４】
この転がり軸受のフリクション試験機のハウジング３１は、外側ハウジング３２と、外側ハウジング３２の内部に形成した空間の左側および右側にそれぞれ嵌合する筒状の第１内側ハウジング３３Ａおよび筒状の第２内側ハウジング３３Ｂと、第２内側ハウジング３３Ｂの右側面に当接して外側ハウジング３２にボルト３４で固定された側板３５とを備える。
【０００５】
外側ハウジング３２、第１内側ハウジング３３Ａおよび第２内側ハウジング３３Ｂに囲まれた空間には環状のラジアル荷重付与手段３６が径方向移動自在に支持される。ラジアル荷重付与手段３６は外側ハウジング３２を摺動自在に貫通するプランジャ３７にボール３８を介して当接しており、図示せぬ油圧アクチュエータでプランジャ３７を駆動することで、ラジアル荷重付与手段３６に図中上向きのラジアル荷重が付与される。
【０００６】
第１内側ハウジング３３Ａ、第２内側ハウジング３３Ｂおよびラジアル荷重付与手段３６の内部に回転軸３９が配置されており、側板３５を貫通してハウジング３１の外部に延出する回転軸３９の右端に電動モータ４０に接続される。回転軸３９の中央部はラジアル荷重付与手段３６の内周にローラベアリングよりなる支持軸受４１を介して回転自在に支持される。また第１内側ハウジング３３Ａおよび第２内側ハウジング３３Ｂの内部に、回転軸３９の左端部および右端部がそれぞれローラベアリングよりなる第１試験軸受４２Ａおよび第２試験軸受４２Ｂを介して回転自在に支持される。
【０００７】
即ち、第１試験軸受４２Ａは、その外輪４２ａが第１内側ハウジング３３Ａの内周面に軸方向摺動自在に支持され、その内輪４２ｂが回転軸３９の外周面に軸方向摺動自在に支持される。外側ハウジング３２の内周面に軸方向摺動自在に嵌合するスラスト荷重付与手段４３が第１試験軸受４２Ａの外輪４２ａの左側面に第１間座４４Ａを介して当接し、第１試験軸受４２Ａの内輪４２ｂの右側面が回転軸３９に形成した段部３９ａに第１シム４５Ａを介して当接する。
【０００８】
第２試験軸受４２Ｂは、その外輪４２ａが第２内側ハウジング３３Ｂの内周面に軸方向摺動自在に支持され、その内輪４２ｂが回転軸３９の外周面に軸方向摺動自在に支持される。第２試験軸受４２Ｂの外輪４２ａの右側面が側板３５に第２間座４４Ｂを介して当接し、第２試験軸受４２Ｂの内輪４２ｂの左側面が回転軸３９に形成した段部３９ｂに第２シム４５Ｂを介して当接する。
【０００９】
上記構成を備えた従来の軸受のフリクション試験機は、以下のように作用する。
【００１０】
図示せぬ油圧アクチュエータでラジアル荷重付与手段３６にラジアル荷重Ｆｒを加えると、そのラジアル荷重Ｆｒは支持軸受４１に伝達され、支持軸受４１から回転軸３９を通り第１試験軸受４２Ａおよび第２試験軸受４２ＢにＦｒ／２ずつ均等に配分される。また図示せぬ油圧アクチュエータでスラスト荷重付与手段４３に右向きのスラスト荷重Ｆｔを加えると、そのスラスト荷重Ｆｔはスラスト荷重付与手段４３から第１間座４４Ａ→第１試験軸受４２Ａの外輪４２ａ→第１試験軸受４２Ｂの内輪４２ｂ→第１シム４５Ａ→回転軸３９→第２シム４５Ｂ→第２試験軸受４２Ｂの内輪４２ｂ→第２試験軸受４２Ｂの外輪４２ａ→第２間座４４Ｂ→側板３５の経路で伝達され、第１、第２試験軸受４２Ａ，４２Ｂに均等なスラスト荷重Ｆｔが作用するが、支持軸受４１にはスラスト荷重が作用しない。
【００１１】
この状態で電動モータ４０を駆動して回転軸３９を回転させながら、電動モータ４０の電流および電圧から負荷トルクを算出し、その負荷トルクから回転軸３９が回転する際のフリクション、つまり第１、第２試験軸受４２Ａ，４２Ｂのフリクションを測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２−２２３８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来のものは、電動モータ４０により回転する回転軸３９には、第１、第２試験軸受４２Ａ，４２Ｂのフリクションだけでなく、ラジアル荷重Ｆｒを受ける支持軸受４１のフリクションが加わるため、第１、第２試験軸受４２Ａ，４２Ｂのフリクションだけを検出することができず、第１、第２試験軸受４２Ａ，４２Ｂのフリクションの絶対値は分からず、軸受けの仕様変更時のフリクションの増減の評価しかできないという問題があった。
【００１４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、転がり軸受のフリクションの相対評価のみでなく、絶対評価することが可能な転がり軸受のフリクション試験機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】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、外輪および内輪間に複数のころ部材を支持した転がり軸受のフリクションを測定するための転がり軸受のフリクション試験機であって、軸方向一端側に固定された第１支持部材と、軸方向中央側に径方向移動自在に支持された第２支持部材と、軸方向他端側に固定された第３支持部材とを同軸に備えるハウジングと；前記第１支持部材の内周に前記外輪を支持された第１転がり軸受と；前記第２支持部材の内周に前記外輪を支持された第２転がり軸受および第３転がり軸受と；前記第３支持部材の内周に前記外輪を支持された第４転がり軸受と；外周に前記第１〜第４転がり軸受の前記内輪を支持する回転軸と；前記回転軸を回転駆動する電動モータと；前記第１支持部材の内周に圧入支持されて前記第１転がり軸受の外輪の軸方向一端側に当接する第１カラーと；前記回転軸の外周に軸方向摺動自在に支持されて前記第１転がり軸受の内輪と前記第２転がり軸受の内輪とに当接する第２カラーと；前記第２支持部材の内周に圧入支持されて前記第２転がり軸受の外輪と前記第３転がり軸受の外輪とに当接する第３カラーと；前記回転軸の外周に軸方向摺動自在に支持されて前記第３転がり軸受の内輪と前記第４転がり軸受の内輪とに当接する第４カラーと；前記第３支持部材の内周に圧入支持されて前記第４転がり軸受の外輪と前記ハウジングとに当接する第５カラーと；前記第２支持部材を径方向に付勢するラジアル荷重付与手段と；前記第１カラーを軸方向他端側に付勢するスラスト荷重付与手段とを備え、前記第１〜第４転がり軸受は同一の軸受であることを特徴とする転がり軸受のフリクション試験機が提案される。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の構成によれば、ラジアル荷重付与手段で第２支持部材にラジアル荷重を加えると、そのラジアル荷重は第２転がり軸受および第３転がり軸受に均等に配分された後に回転軸に伝達され、更に回転軸から第１転がり軸受および第４転がり軸受に均等に配分されてハウジングに伝達されるため、第１〜第４転がり軸受が受けるラジアル荷重は全て均等で第２支持部材に入力されるラジアル荷重の２分の１になる。
【００１７】
またスラスト荷重付与部材で第１カラーにスラスト荷重を加えると、そのスラスト荷重は第１転がり軸受、第２カラー、第２転がり軸受、第３カラー、第３転がり軸受、第４カラー、第４転がり軸受および第５カラーの経路でハウジングに伝達されるため、第１〜第４転がり軸受が受けるスラスト荷重は全て均等で第１カラーに入力されるスラスト荷重に等しくなる。
【００１８】
従って、ラジアル荷重およびスラスト荷重を加えながら電動モータで回転軸を駆動すると、第１〜第４転がり軸受は等しい回転数、等しい荷重で作動するため、その際の電動モータの負荷トルクから回転軸のフリクションを算出すれば、そのフリクションの４分の１が各々の転がり軸受のフリクションに等しくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】転がり軸受のフリクション試験機の縦断面図。（実施の形態）
【図２】図１の要部拡大図。（実施の形態）
【図３】ラジアル荷重の伝達経路を示す図。（実施の形態）
【図４】スラスト荷重の伝達経路を示す図（実施の形態）。
【図５】転がり軸受のフリクション試験機の縦断面図。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１および図２に示すように、本実施の形態のフリクション試験機のハウジング１１は、外側ハウジング１２と、外側ハウジング１２の内部に形成した空間の左側および右側にそれぞれ嵌合する筒状の第１内側ハウジング１３Ａおよび筒状の第２内側ハウジング１３Ｂと、第１内側ハウジング１３Ａの左側面に当接して外側ハウジング１２にボルト１４…で固定された第１側板１５Ａと、第２内側ハウジング１３Ｂの右側面に当接して外側ハウジング１２にボルト１４…で固定された第２側板１５Ｂと、第１内側ハウジング１３Ａの内周に軸方向摺動自在にキー結合された筒状の第１支持部材１６Ａと、第２内側ハウジング１３Ｂの内周に軸方向摺動自在にキー結合された筒状の第３支持部材１６Ｃと、第１支持部材１６Ａおよび第３支持部材１６Ｃ間に同軸に配置された筒状の第２支持部材１６Ｂとを備える。
【００２２】
外側ハウジング１２、第１内側ハウジング１３Ａおよび筒状の第２内側ハウジング１３Ｂに囲まれた空間には環状のラジアル荷重付与手段１７が径方向移動自在に支持されており、このラジアル荷重付与手段１７の中心に第２支持部材１６Ｂが軸方向摺動自在にキー結合される。ラジアル荷重付与手段１７は外側ハウジング１２を摺動自在に貫通するプランジャ１８にボール１９を介して当接しており、図示せぬ油圧アクチュエータでプランジャ１８を駆動することで、ラジアル荷重付与手段１７に図中上向きのラジアル荷重を付与することができる。
【００２３】
同軸に配置された第１〜第３支持材１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの内部に回転軸２０が配置されており、第２側板１５Ｂを貫通してハウジング１１の外部に延出する回転軸２０の右端に継手２１を介して電動モータ２２に接続される。
【００２４】
回転軸２０は、第１〜第３支持材１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの内部に、ボールベアリングよりなる第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄと、スペーサカラー２５とを介して回転自在に支持される。第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄは同一の軸受であり、それぞれが外輪２３ａ、内輪２３ｂおよび複数のころ部材２３ｃ…で構成される。ラジアル荷重付与手段１７に入力されるラジアル荷重の作用線Ｌに対して、第２転がり軸受２３Ｂおよび第３転がり軸受２３Ｃは左右対称（左右等距離）に配置され、かつ第１転がり軸受２３Ａおよび第４転がり軸受２３Ｄは左右対称（左右等距離）に配置される。
【００２５】
第１転がり軸受２３Ａは、外輪２３ａが第１支持部材１６Ａの内周に圧入され、内輪２３ｂが回転軸２０の外周に軸方向摺動自在にキー結合される。第２転がり軸受２３Ｂおよび第３転がり軸受２３Ｃは、外輪２３ａ，２３ａが第２支持部材１６Ｂの内周に圧入され、内輪２３ｂ，２３ｂが回転軸２０の外周に軸方向摺動自在にキー結合される。第４転がり軸受２３Ｄは、外輪２３ａが第３支持部材１６Ｃの内周に圧入され、内輪２３ｂが回転軸２０の外周に軸方向摺動自在にキー結合される。
【００２６】
第１支持部材１６Ａの内周に第１カラー２４Ａが軸方向摺動自在に嵌合し、その右端が第１転がり軸受２３Ａの外輪２３ａに当接する。回転軸２０の外周に第２カラー２４Ｂが軸方向摺動自在にキー結合され、その外周の凸部２４ａの左端および右端がそれぞれ第１転がり軸受２３Ａの内輪２３ｂおよび第２転がり軸受２３Ｂの内輪２３ｂに当接する。第２支持部材１６Ｂの内周に第３カラー２４Ｃが軸方向摺動自在に嵌合し、その左端および右端がそれぞれ第２転がり軸受２３Ｂの外輪２３ａおよび第３転がり軸受２３Ｃの外輪２３ａに当接する。回転軸２０の外周に第４カラー２４Ｄが軸方向摺動自在にキー結合され、その外周の凸部２４ｂの左端および右端がそれぞれ第３転がり軸受２３Ｃの内輪２３ｂおよび第４転がり軸受２３Ｄの内輪２３ｂに当接する。第４転がり軸受２３Ｄの内輪２３ｂの反対側はナット２７により固定される。第３支持部材１６Ｃの内周に第５カラー２４Ｅが軸方向摺動自在に嵌合し、その左端が第４転がり軸受２３Ｄの外輪２３ａに当接するとともに、その右端がハウジング１１の第２側板１５Ｂの左側面に当接する。
【００２７】
回転軸２０の左端外周にスペーサカラー２５が軸方向摺動自在に嵌合し、その左端は回転軸２０の左端のフランジ２０ａに当接可能に対向し、その右端は第１転がり軸受２３Ａの内輪２３ｂに当接可能に対向する。ハウジング１１の第１側板１５Ａをスラスト荷重付与手段２６が軸方向摺動自在に貫通しており、その右端が第１カラー２４Ａの左端に当接する。図示せぬ油圧アクチュエータでスラスト荷重付与手段２６を駆動することで、第１カラー２４Ａに図中右向きのスラスト荷重を付与することができる。
【００２８】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００２９】
第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄに作用するフリクションの大きさは、その外輪２３ａ…および内輪２３ｂ…間に作用するラジアル荷重およびスラスト荷重により変化する。本実施の形態の転がり軸受のフリクション試験機は、電動モータ２２により回転する回転軸２０を支持する第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄに加わるラジアル荷重およびスラスト荷重を種々に変化させながら、電動モータ２２の負荷トルクの大きさを測定し、その負荷トルクの大きさから第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄのトータルのフリクションを算出する。第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄは全て同じ転がり軸受であることから、第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄの各々に加わるラジアル荷重およびスラスト荷重が均等であれば、トータルのフリクションの４分の１が１個の転がり軸受のフリクションとなる。
【００３０】
図２および図３から明らかなように、図示せぬ油圧アクチュエータでラジアル荷重付与手段１７にラジアル荷重Ｆｒを加えると、そのラジアル荷重Ｆｒはラジアル荷重付与手段１７から第２転がり軸受２３Ｂおよび第３転がり軸受２３ＣにＦｒ／２ずつ均等に配分された後に回転軸２０をＦｒで付勢し、更に回転軸２０を付勢するラジアル荷重Ｆｒは、第１転がり軸受２３Ａおよび第４転がり軸受２３ＤにＦｒ／２ずつ均等に配分される。つまり、ラジアル荷重付与手段１７のラジアル荷重Ｆｒは、その作用線Ｌに対して左右対称に配置された左側の第２転がり軸受２３Ｂおよび第１転がり軸受２３Ａと、右側の第３転がり軸受２３Ｃおよび第４転がり軸受２３Ｄとに均等に配分されることで、第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄに加わるラジアル荷重は全て同一のＦｒ／２となる。
【００３１】
図２および図４から明らかなように、図示せぬ油圧アクチュエータでスラスト荷重付与手段２６に右向きのスラスト荷重Ｆｔを加えると、そのスラスト荷重Ｆｔはスラスト荷重付与手段２６から第１カラー２４Ａ→第１転がり軸受２３Ａの外輪２３ａ→第１転がり軸受２３Ａの内輪２３ｂ→第２カラー２４Ｂ→第２転がり軸受２３Ｂの内輪２３ｂ→第２転がり軸受２３Ｂの外輪２３ａ→第３カラー２４Ｃ→第３転がり軸受２３Ｃの外輪２３ａ→第３転がり軸受２３Ｃ内輪２３ｂ→第４カラー２４Ｄ→第４転がり軸受２３Ｄの内輪２３ｂ→第４転がり軸受２３Ｄの外輪２３ａ→第５カラー２４Ｅ→第２側板１５Ｂの経路で伝達され、第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄの全てに均等なスラスト荷重Ｆｔが作用する。
【００３２】
この状態で電動モータ２２を駆動して回転軸２０を回転させながら、電動モータ２２の電流および電圧から負荷トルクを算出し、その負荷トルクから回転軸２０が回転する際のフリクションを算出する。上述したように、第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄは全て同じ軸受であり、かつ各々の軸受に加わるラジアル荷重およびスラスト荷重は全て同じであることから、第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄの各々のフリクションは、回転軸２０が回転する際のフリクションの４分の１であることが分かる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３４】
例えば、第１〜第４転がり軸受２３Ａ〜２３Ｄはボールベアリングに限定されず、ローラベアリングやニードルベアリングのような任意の転がり軸受であっても良い。
【００３５】
また実施の形態では第１転がり軸受２３Ａおよび第４転がり軸受２３Ｄの軸方向の動きをスペーサカラー２５およびナット２７で規制しているが、それをワッシャ等で規制しても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１１        ハウジング
１６Ａ〜１６Ｃ        第１〜第３支持部材
１７        ラジアル荷重付与手段
２０        回転軸
２２        電動モータ
２３Ａ〜２３Ｄ        第１〜第４転がり軸受
２３ａ      外輪
２３ｂ      内輪
２３ｃ      ころ部材
２４Ａ〜２４Ｅ        第１〜第５カラー
２６        スラスト荷重付与手段
【図１】
2014095648.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014095648.tif 000006
【図５】
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