(57)【要約】【課題】シーブ付きシャフトの如き軸状部品の回転を伴う繰り返しの曲げ特性を正確に評価する。【解決手段】本発明に係る回転曲げ疲労特性評価装置１０は、被評価対象である軸状部品１の長手方向両端部を回転支持する両端支持部１１，１２と、軸状部品１に対して曲げ荷重Ｆを付与する曲げ荷重付与部１３と、軸状部品１を回転駆動させる回転駆動部１４と、軸状部品１のシャフト部２のうち曲げ荷重Ｆの作用位置となる長手方向中間領域２ａを回転支持する中間支持部１５とを備える。そして、曲げ荷重付与部１３からの曲げ荷重Ｆが、中間支持部１５を介してシャフト部２の中間領域２ａに付与されるよう構成される。【選択図】図１
2015194386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被評価対象である軸状部品の長手方向両端部を回転支持する両端支持部と、前記軸状部品に対して曲げ荷重を付与する曲げ荷重付与部と、前記軸状部品を回転駆動させる回転駆動部と、前記軸状部品のシャフト部のうち前記曲げ荷重の作用位置となる長手方向中間領域を回転支持する中間支持部とを備え、
前記中間支持部を介して前記シャフト部の中間領域に前記曲げ荷重付与部から前記曲げ荷重が付与されるよう構成されることを特徴とする回転曲げ疲労特評価装置。
【請求項２】
前記中間支持部は、内輪と外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に配設される転動体とで構成される軸受部と、該軸受部の内輪と前記シャフト部の中間領域とを連結する連結部とを有し、
前記軸受部の外輪に前記曲げ荷重付与部からの前記曲げ荷重が付与されると共に、
前記連結部は、内径側及び外径側に張り出すことで前記シャフト部の中間領域と前記軸受部の内輪とを連結するよう構成される請求項１に記載の回転曲げ疲労特性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転曲げ疲労特性評価装置に関し、特にシーブ付きシャフトの如き軸状部品を被評価対象とする回転曲げ疲労特性評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＣＶＴ（無段変速機）に組み込まれて使用されるシーブ付きシャフトに対しては、従来、その曲げ特性を評価するために、シーブ付きシャフト単体の（静的）曲げ試験が行われていた。その一方で、最近では、使用時（実運転時）により近い条件下での機械的特性、すなわち回転時における繰り返しの曲げ特性を評価したい、との要望がある。
【０００３】
ここで、例えば、特許文献１には、一対のシャフトケース内に回転可能に支持された２本のシャフト状治具の一端部（互いに近接する側の端部）にチャックを設けて、このチャックで棒状の試験片を把持した状態で、各シャフト状治具上の所定位置に負荷ロッドを連結すると共に、負荷ロッドの下端部に重錘を取付けて、上記所定位置に曲げ荷重を負荷することで、シャフト状治具の間に保持された試験片に、重錘の重量に応じた曲げモーメントを作用させ得ると共に、シャフト状治具の他端部に連結したモータを回転駆動することで、シャフト状治具に保持された試験片を回転させ得るようにした回転曲げ試験機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３３７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の試験機だと、曲げ荷重の作用位置が、試験片の長手方向両端部よりもさらに長手方向外側（試験片からその長手方向に大きく離れた位置）になる。そのため、この試験機をシーブ付きシャフトにそのまま用いたとしても、実際の使用時におけるシーブ付きシャフトの負荷条件とは大きくかけ離れたものとなり、シーブ付きシャフトの回転を伴う繰り返しの曲げ特性を正確に評価したことにはならない。
【０００６】
以上の事情に鑑み、本発明により解決すべき課題は、シーブ付きシャフトの如き軸状部品の回転を伴う繰り返しの曲げ特性を正確に評価することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題の解決は、本発明に係るシーブ付きシャフトの回転曲げ疲労特性評価装置によって達成される。すなわち、この評価装置は、被評価対象である軸状部品の長手方向両端部を回転支持する両端支持部と、軸状部品に対して曲げ荷重を付与する曲げ荷重付与部と、軸状部品を回転駆動させる回転駆動部と、軸状部品のシャフト部のうち曲げ荷重の作用位置となる長手方向中間領域を回転支持する中間支持部とを備え、中間支持部を介してシャフト部の中間領域に曲げ荷重付与部から曲げ荷重が付与されるよう構成される点をもって特徴付けられる。
【０００８】
特許文献１に記載の如き従来の試験機は、通常、ある特定の材料（金属など）の曲げ特性を評価するために、回転曲げ試験を行うものであり、曲げモーメントに基づいて負荷条件を設定するのが一般的である。よって、最大曲げ変形位置から十分に距離を取って、試験片から大きく離れた位置に曲げ荷重の作用点を置くことで、曲げモーメントの設定を容易にしている。これに対して、本発明に係る評価装置は、軸状部品の実際の使用時における負荷条件下での回転曲げ疲労特性を評価するために構成されたものである。すなわち、ＣＶＴ用シーブ付きシャフトを例に取ると、この種の軸状部品は、シャフト部と一体に設けた固定シーブと、別体に形成された可動シーブとの間に動力伝達ベルトを掛け渡した状態で使用され、動力伝達ベルトの張力に応じた大きさの荷重がシャフト部を曲げる向きに作用する。よって、中間支持部を介して、シャフト部のうち動力伝達ベルトからの曲げ荷重が作用する箇所（中間領域）に曲げ荷重を付与する形態を採ることで、動力伝達ベルトの張力を反映した大きさの曲げ荷重に基づく実運転時の負荷条件をなるべく正確に再現することができる。従って、軸状部品の正確な回転曲げ疲労特性を評価することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る評価装置は、中間支持部が、内輪と外輪、及び内輪と外輪との間に配設される転動体とで構成される軸受部と、軸受部の内輪とシャフト部の中間領域とを連結する連結部とを有し、軸受部の外輪に曲げ荷重付与部からの曲げ荷重が付与されると共に、連結部は、内径側及び外径側に張り出すことでシャフト部の中間領域と軸受部の内輪とを連結するよう構成されるものであってもよい。
【００１０】
このように構成することで、被評価対象となる軸状部品が、回転自在に支持されつつも、中間支持部の軸受部に対してがたつきなく同芯に保持される。よって、外輪を介してシャフト部の中間領域に、当該シャフト部の中心軸線を通過しかつ直交する向きの曲げ荷重を付与した場合に、シャフト部が軸受部の内輪と片当りする事態を回避して、シャフト部と内輪との磨耗を防止することができる。従って、磨耗による劣化の影響を排除して、繰り返しの曲げに対する特性を正確に評価することができる。また、曲げ荷重の作用線が通過する転動体のみに曲げ荷重が集中する事態を回避することができるので、使用する転動体とこれを含む軸受部、ひいては中間支持部の大型化を避けることができる。従って、例えばシーブ付きシャフトであれば、シーブ部に極力近い位置でシャフト部を支持することができ、より実運転時に近い条件下での評価が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、シーブ付きシャフトの如き軸状部品の回転を伴う繰り返しの曲げ特性を正確に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転曲げ疲労特性評価装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す評価装置の要部を拡大した断面図である。
【図３】中間支持部をスライド方向から見た要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る回転曲げ疲労特性評価装置を図面に基づき説明する。  なお、本実施形態では、自動車の無段変速機（ＣＶＴ）に組み込まれる固定シーブを一  体に有するシーブ付きシャフトを被評価対象とする場合を例にとって説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る回転曲げ疲労特性評価装置の全体構成を示している。この回転曲げ疲労特性評価装置１０は、図１に示すように、被評価対象となる軸状部品としてのシーブ付きシャフト１（図１中、一点鎖線で示している）の長手方向両端部を回転支持する両端支持部１１，１２と、シーブ付きシャフト１に対して曲げ荷重を付与する曲げ荷重付与部１３と、シーブ付きシャフト１を回転駆動させる回転駆動部１４と、シーブ付きシャフト１を構成するシャフト部２のうち曲げ荷重の作用位置となる長手方向中間領域２ａを回転支持する中間支持部１５とを備える。
【００１５】
また、本実施形態では、回転曲げ疲労特性評価装置１０は、支持台１６上における両端支持部１１，１２の少なくとも一方（本実施形態では回転駆動部１４から遠い側の一端支持部１１）、及び中間支持部１５のスライド動作を可能とするスライド機構１７をさらに備える。この場合、スライド機構１７は、支持台１６上に配設されたガイドレール１８（本実施形態では２本）と、一端支持部１１と中間支持部１５の下方に取付けられ、ガイドレール１８との相対移動を可能とする複数のスライド部１９，２０とで構成される。これにより、両端支持部１１，１２間の距離、あるいは、両端支持部１１，１２と中間支持部１５との距離を調整可能としている。
【００１６】
両端支持部１１，１２は何れも、図２に示すように、軸受部２１，２２と、軸受部２１，２２とシーブ付きシャフト１のシャフト部２とを連結する連結部２３，２４とを有する。本実施形態では、一端支持部１１の軸受部２１の外輪２１ａが、外枠２５を介してスライド部１９に連結される。また、シャフト部２の長手方向一端部には、当該一端部を覆うように第１のアダプタ部２６が取付けられており、このアダプタ部２６と軸受部２１の内輪２１ｂとが連結部２３を介して連結されている。同様に、他端支持部１２の軸受部２２の外輪２２ａは、外枠２７を介して支持台１６に固定されている。また、シャフト部２の長手方向他端部には、当該他端部を覆うように第２のアダプタ部２８が取付けられており、このアダプタ部２８と軸受部２２の内輪２２ｂとが連結部２４を介して連結されている。
【００１７】
中間支持部１５は、軸受部２９と、軸受部２９とシャフト部２とを連結する連結部３０とを有する。本実施形態では、中間支持部１５の軸受部２９の外輪２９ａが、外枠３１を介してスライド部２０に連結される。また、軸受部２９の内輪２９ｂの内周には、第３のアダプタ部３２が取付けられており、このアダプタ部３２とシャフト部２とが連結部３０を介して連結されている。なお、連結部３０には、第３のアダプタ部３２とシャフト部２とを連結可能な限りにおいて、任意の連結手段が採用可能であり、例えばクランピングボルトの締め込みに伴うテーパ面のくさび作用で内周面が縮径すると共に、外周面が拡径する構造のロック機構が採用可能である。もちろん、両端支持部１１，１２の連結部２３，２４についても同様の構造をなすロック機構が採用可能である。
【００１８】
また、中間支持部１５の外枠３１の下部３１ａには、外枠３１と曲げ荷重付与部１３とを動力伝達可能に連結する連結ロッド３３が接続されており、例えば油圧シリンダ等で構成される曲げ荷重付与部１３を中間支持部１５と一体的にスライド可能とし、かつ曲げ荷重付与部１３からの曲げ荷重Ｆを外枠３１に伝達可能としている。本実施形態では、図２及び図３に示すように、外枠３１の下部から鉛直下方に伸びる連結ロッド３３に沿った向きに曲げ荷重Ｆが付与されることで、シャフト部２の中心線を鉛直下方に通過する向きの曲げ荷重Ｆがシャフト部２に作用するよう構成されている。
【００１９】
また、本実施形態では、図１に示すように、連結ロッド３３と曲げ荷重付与部１３との間に曲げ荷重Ｆの大きさを測定するロードセル等の荷重測定部３４が設けられており、曲げ荷重付与部１３からシャフト部２に対して付与される曲げ荷重Ｆの大きさを随時測定できるようになっている。
【００２０】
次に、上記構成の回転曲げ疲労特性評価装置１０の動作の一例を説明する。
【００２１】
まず、軸受部２９の内周に第３のアダプタ部３２と連結部３０とが取付けられた中間支持部１５の内周に、シーブ付きシャフト１のシャフト部２を挿入する。そして、連結部３０を操作等（クランピングボルトの締め込み等）して連結部３０を内径側及び外径側に張り出させて、シャフト部２と第３のアダプタ部３２とを相互に連結する。この際、曲げ荷重付与部１３による曲げ荷重Ｆの作用位置を考慮してシャフト部２の挿入位置を設定しておくことで、シャフト部２のうち所定の中間領域２ａに連結部３０及び第３のアダプタ部３２が位置決め固定される。本実施形態では、シャフト部２のうち、固定シーブ３のシーブ面３ａの内径側端部に非常に近接した、一定の長手方向寸法を有する領域を中間領域２ａとして設定する。
【００２２】
次に、シャフト部２を連結した状態の中間支持部１５をスライドさせて、シャフト部２の長手方向他端部を第２のアダプタ部２８に取付け、然る後、連結部２４を操作等することにより、第２のアダプタ部２８と他端支持部１２の軸受部２２の内輪２２ｂとが連結部２４を介して連結される。
【００２３】
そして、最後に一端支持部１１をスライドさせて、他端支持部１２及び中間支持部１５に連結された状態のシャフト部２の長手方向一端部に第１のアダプタ部２６を取付け、然る後、連結部２３を操作等することにより、第１のアダプタ部２６と一端支持部１１の軸受部２１の内輪２１ｂとが連結部２３を介して連結される。以上の動作により、シーブ付きシャフト１のシャフト部２が、両端支持部１１，１２と中間支持部１５により回転自在に支持された状態となる。
【００２４】
こうしてシーブ付きシャフト１を回転支持したら、回転駆動部１４を回転駆動させて、回転駆動部１４と連結状態にある第２のアダプタ部２８を回転させ、第２のアダプタ部２８に取付けられたシーブ付きシャフト１を所定の回転数で回転させる。また、これと同時に、曲げ荷重付与部１３により連結ロッド３３に鉛直下方に向けた曲げ荷重Ｆを付与する。これにより、連結ロッド３３と連結した中間支持部１５の外枠３１が鉛直下方に向けて曲げ荷重Ｆを受け、外枠３１に取付けられた軸受部２９の外輪２９ａ、及び転動体２９ｃを介して内輪２９ｂに鉛直下方向きの曲げ荷重Ｆが作用する。この結果、内輪２９ｂと連結部３０を介して連結されたシャフト部２の中間領域２ａに鉛直下方に向けた曲げ荷重Ｆが付与される。このようにして、シーブ付きシャフト１を所定の回転数で回転させながら、所定の曲げ荷重を付与することができる。
【００２５】
以上のようにして、一定の回転数及び一定の曲げ荷重を付与した状態を維持して、シーブ付きシャフト１の中間領域２ａに繰り返しの曲げ変形を生じさせる。そして、所定時間の経過後、シーブ付きシャフト１の破断の有無を確かめることで、回転曲げ疲労特性を評価する。
【００２６】
このように、本発明では、両端支持部１１，１２に加えて、シーブ付きシャフト１のシャフト部２のうち曲げ荷重Ｆの作用位置となる長手方向中間領域２ａを回転支持する中間支持部１５をさらに設け、中間支持部１５を介してシャフト部２の中間領域２ａに曲げ荷重付与部１３から曲げ荷重Ｆが付与されるよう構成したので、中間支持部１５を介して、シャフト部２のうち動力伝達ベルトからの曲げ荷重Ｆが作用する箇所（中間領域２ａ）に曲げ荷重Ｆを付与する形態を採ることができる。そのため、動力伝達ベルトの張力を反映した大きさの曲げ荷重Ｆに基づく実運転時の負荷条件をなるべく正確に再現することができる。従って、シーブ付きシャフト１の正確な回転曲げ疲労特性を評価することが可能となる。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る評価装置は上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において当然に任意の形態を採り得る。
【００２８】
例えば、上記実施形態では、ＣＶＴ用のシーブ付きシャフト１を、回転曲げ疲労特性評価の対象（被評価対象）とした場合を例示したが、もちろん、これ以外の軸状部品、例えばドライブシャフトなどの自動車用回転部品を被評価対象としてもよい。この際、上記実施形態のように、一端支持部１１や中間支持部１５を他端支持部１２に対してスライド可能（言い換えると近接または離間可能）に構成することで、容易に当該軸状部品を回転支持することが可能となる。
【００２９】
また、上記以外の事項についても、本発明の技術的意義を没却しない限りにおいて他の具体的形態を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３０】
１      シーブ付きシャフト
２      シャフト部
２ａ    中間領域
３      固定シーブ
３ａ    シーブ面
１０    回転曲げ疲労特性評価装置
１１    一端支持部
１２    他端支持部
１３    曲げ荷重付与部
１４    回転駆動部
１５    中間支持部
１６    支持台
１７    スライド機構
１８    ガイドレール
１９，２０  スライド部
２１，２２，２９  軸受部
２３，２４，３０  連結部
２５，２７，３１  外枠
２６，２８，３２  アダプタ部
３３    連結ロッド
３４    荷重測定部
Ｆ      曲げ荷重
【図１】
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【図２】
2015194386.tif 000004
【図３】
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