(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合わされた第１歯車および第２歯車が互いに平行な第１軸部および第２軸部に取り付けられ、且つ互いに噛み合わされた第３歯車および第４歯車が前記第１軸部および前記第２軸部に取り付けられており、
前記第１歯車〜前記第４歯車の何れか一つが回転駆動されることにより、該第１歯車〜該第４歯車が噛合い回転させられる動力循環経路が形成される一方、
前記第１軸部および前記第２軸部の何れか一方に捩りトルクを付与する捩りトルク付与装置を備えており、
該捩りトルク付与装置によって所定の噛合い荷重が加えられた状態で前記第１歯車〜前記第４歯車を噛合い回転させる動力循環式歯車試験装置において、
前記第１軸部および前記第２軸部は、前記第１歯車〜前記第４歯車の各々の両側に配設された複数の支持ベアリングによって回転可能に支持されているとともに、
前記第１歯車〜前記第４歯車は、それぞれ連結継ぎ手を介して着脱可能に前記第１軸部または前記第２軸部に連結されている一方、
それぞれ回転自在の軸受を備えていて、前記第１歯車〜前記第４歯車の代わりに前記第１軸部および前記第２軸部に連結される複数の軸受ユニットと、
前記噛合い荷重によって前記第１歯車〜前記第４歯車の各々に生じる負荷と同等の擬似負荷を前記軸受にそれぞれ付与することができる複数の擬似負荷付与装置と、
を有し、該擬似負荷付与装置によって前記軸受に擬似負荷を付与した状態で前記第１軸部および前記第２軸部をそれぞれ個別に回転駆動することにより、該第１軸部および該第２軸部について個別に該回転駆動時の負荷トルクを測定することができる
ことを特徴とする動力循環式歯車試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力循環式歯車試験装置に係り、特に、支持ベアリングの転がり抵抗など歯車の噛合い回転以外の要因による損失トルクを測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
(a) 互いに噛み合わされた第１歯車および第２歯車が互いに平行な第１軸部および第２軸部に取り付けられ、且つ互いに噛み合わされた第３歯車および第４歯車が前記第１軸部および前記第２軸部に取り付けられており、(b) 前記第１歯車〜前記第４歯車の何れか一つが回転駆動されることにより、それ等の第１歯車〜第４歯車が噛合い回転させられる動力循環経路が形成される一方、(c) 前記第１軸部および前記第２軸部の何れか一方に捩りトルクを付与する捩りトルク付与装置を備えており、(d) その捩りトルク付与装置によって所定の噛合い荷重が加えられた状態で前記第１歯車〜前記第４歯車を噛合い回転させる動力循環式歯車試験装置が知られている。特許文献１に記載の装置はその一例で、軸押し引き機によって捩りトルクが付与されるようになっている。また、特許文献２では、スリッピングクラッチによって捩りトルクが付与されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９２７００号公報
【特許文献２】特開平８−１４５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような従来の動力循環式歯車試験装置において、回転駆動時の負荷トルクから噛合い回転による噛合い損失トルクを測定する場合、第１軸部および第２軸部を回転可能に支持している支持ベアリングの転がり抵抗等による損失トルクを含んでしまい、必ずしも高い精度で測定することができなかった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、支持ベアリングの転がり抵抗など歯車の噛合い回転以外の要因による損失トルク（以下、外部損失トルクという）を測定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、(a) 互いに噛み合わされた第１歯車および第２歯車が互いに平行な第１軸部および第２軸部に取り付けられ、且つ互いに噛み合わされた第３歯車および第４歯車が前記第１軸部および前記第２軸部に取り付けられており、(b) 前記第１歯車〜前記第４歯車の何れか一つが回転駆動されることにより、それ等の第１歯車〜第４歯車が噛合い回転させられる動力循環経路が形成される一方、(c) 前記第１軸部および前記第２軸部の何れか一方に捩りトルクを付与する捩りトルク付与装置を備えており、(d) その捩りトルク付与装置によって所定の噛合い荷重が加えられた状態で前記第１歯車〜前記第４歯車を噛合い回転させる動力循環式歯車試験装置において、(e) 前記第１軸部および前記第２軸部は、前記第１歯車〜前記第４歯車の各々の両側に配設された複数の支持ベアリングによって回転可能に支持されているとともに、(f) 前記第１歯車〜前記第４歯車は、それぞれ連結継ぎ手を介して着脱可能に前記第１軸部または前記第２軸部に連結されている一方、(g) それぞれ回転自在の軸受を備えていて、前記第１歯車〜前記第４歯車の代わりに前記第１軸部および前記第２軸部に連結される複数の軸受ユニットと、(h) 前記噛合い荷重によって前記第１歯車〜前記第４歯車の各々に生じる負荷と同等の擬似負荷を前記軸受にそれぞれ付与することができる複数の擬似負荷付与装置と、を有し、(i) その擬似負荷付与装置によって前記軸受に擬似負荷を付与した状態で前記第１軸部および前記第２軸部をそれぞれ個別に回転駆動することにより、それ等の第１軸部および第２軸部について個別にその回転駆動時の負荷トルクを測定することができることを特徴とする。
なお、第１軸部および第２軸部は、第１歯車〜第４歯車を軸受ユニットに交換できるように、それぞれ共通の軸線上に配設された複数の部分軸を備えて構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
このような動力循環式歯車試験装置においては、第１歯車〜第４歯車の代わりに軸受ユニットを第１軸部および第２軸部に連結するとともに、噛合い荷重によって第１歯車〜第４歯車の各々に生じる負荷と同等の擬似負荷を擬似負荷付与装置によって各軸受に付与し、その状態で第１軸部および第２軸部をそれぞれ個別に回転駆動することにより、それ等の第１軸部および第２軸部について個別にその回転駆動時の負荷トルクを測定することができる。この時の負荷トルクは、支持ベアリングの転がり抵抗など歯車の噛合い回転以外の要因による外部損失トルクであるため、第１歯車〜第４歯車を連結した通常の歯車噛合い回転試験で測定した全体の損失トルクから、その外部損失トルクを引き算することにより、歯車の噛合い回転による噛合い損失トルクを高い精度で求めることができる。
【０００８】
また、このように支持ベアリングの転がり抵抗等による外部損失トルクを測定できることから、支持ベアリングとして、転がり抵抗が大きくても耐久性に優れた大型のベアリングやテーパードローラベアリング、複列ベアリング等を採用することが可能となり、支持ベアリングの交換頻度を少なくして作業効率を向上させることができる。支持ベアリングの転がり抵抗等による外部損失トルクの値に基づいて、支持ベアリングの交換時期を判断することが可能で、メンテナンスを容易に且つ適切に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例である動力循環式歯車試験装置の概念図で、通常の歯車噛合い回転試験を行なう場合である。
【図２】図１の動力循環式歯車試験装置において、複数の歯車を着脱可能に連結している連結継ぎ手の具体例を説明する断面図である。
【図３】図１の動力循環式歯車試験装置において、複数の歯車の代わりに軸受ユニットが取り付けられ、歯車の噛合い回転以外の要因による外部損失トルクを測定する際の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１歯車〜第４歯車を着脱可能に連結する連結継ぎ手は、例えばそれ等の第１歯車〜第４歯車のみを着脱して軸受ユニットに交換できるものが望ましいが、各歯車の両側の支持ベアリングの外側に連結継ぎ手を設け、歯車および支持ベアリングを一緒に取り外すものでも良い。その場合は、軸受ユニットにも予め別の支持ベアリングが設けられ、支持ベアリング毎交換することになる。また、擬似負荷付与装置によって軸受に擬似負荷を付与した状態で第１軸部および第２軸部をそれぞれ個別に回転駆動することにより、それ等の第１軸部および第２軸部について個別にその回転駆動時の負荷トルクを測定するため、例えばそれ等の第１軸部および第２軸部にそれぞれ回転駆動装置およびトルク検出器が設けられるが、必ずしも同時に測定する必要はないため、時間的に前後して測定を行なうことにより、１組の回転駆動装置およびトルク検出器を第１軸部および第２軸部の両方の測定で共通して用いることも可能である。軸受ユニットおよび擬似負荷付与装置についても同様である。
【００１１】
本発明の動力循環式歯車試験装置は、少なくとも第１軸部および第２軸部を備えて構成されるが、例えば第１軸部を挟んで第２軸部と反対側に第３軸部を配設し、第１歯車や第３歯車と噛合い回転させられる第５歯車、第６歯車を設けることもできるなど、種々の態様が可能である。支持ベアリングは、少なくとも第１歯車〜第４歯車の各々の両側に配設されるが、例えば捩りトルク付与装置の近傍などに更に追加して設けることも可能である。
【００１２】
互いに噛み合わされた第１歯車と第２歯車とのギヤ比（歯数比）、および第３歯車と第４歯車とのギヤ比は同じであっても良いが、異なるギヤ比の歯車を用いることも可能である。捩りトルク付与装置は、２組の歯車（第１歯車および第２歯車と、第３歯車および第４歯車）のギヤ比が同じ場合、特許文献１に記載のように一方の軸を軸方向へ移動させる他、例えば第１軸部および第２軸部の何れか一方を中間位置で分断し、捩りを加えて一体的に連結することによりに捩りトルクを付与することができる。２組の歯車のギヤ比が異なる場合、第１軸部および第２軸部の何れか一方は中間位置で差回転を生じることになるため、例えば特許文献２に記載のようにスリッピングクラッチなどで差回転を制限することにより捩りトルクを付与することができる。２組の歯車は、何れも試験歯車であっても良いが、一方は試験歯車で、他方は動力循環経路を形成するための循環用歯車であっても良い。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例である動力循環式歯車試験装置１０の基本構成を説明する概念図で、互いに平行に配設された第１軸部１２および第２軸部１４を備えている。第１軸部１２には第１歯車１６および第３歯車２０が取り付けられている一方、第２軸部１４には第２歯車１８および第４歯車２２が取り付けられており、第１歯車１６および第２歯車１８が互いに噛み合わされているとともに、第３歯車２０および第４歯車２２が互いに噛み合わされている。これ等の第１歯車１６〜第４歯車２２は何れもはすば歯車で、互いに噛み合わされた２組の歯車１６および１８、２０および２２は、そのギヤ比が互いに等しい。これにより、第１軸部１２が所定速度で一方向へ回転駆動されると、第２軸部１４がギヤ比に応じた回転速度で第１軸部１２と逆方向へ回転させられ、それ等の第１歯車１６〜第４歯車２２を含んで動力循環経路が形成される。第１歯車１６〜第４歯車２２として、やまば歯車や平歯車等の他の円筒歯車を用いることもできる。
【００１５】
第１軸部１２は４つの部分軸１２ａ〜１２ｄに分断されており、それぞれ支持ベアリング２４ａ〜２４ｄによって回転可能に支持されている。この支持ベアリング２４ａ〜２４ｄは、ボールベアリングやローラベアリングなど種々のベアリングを採用することが可能で、必要に応じて複数のベアリングを組み合わせて用いることもできる。前記第１歯車１６は、一対の連結継ぎ手２６ａ、２６ｂを介して部分軸１２ａと１２ｂとの間に同心に着脱可能に連結されており、第３歯車２０は、一対の連結継ぎ手２８ａ、２８ｂを介して部分軸１２ｃと１２ｄとの間に同心に着脱可能に連結されている。図２は、連結継ぎ手２６ａの一具体例を示した断面図で、部分軸１２ａの端部に固設されたテーパ穴３０を有するアダプタ３２と、第１歯車１６が相対回転不能に取り付けられるギヤ保持部材３６の端部に一体または別体に設けられた環状のテーパ突部３４とを備えており、テーパ突部３４がテーパ穴３０内に同心に嵌合されるようになっている。そして、テーパ穴３０の内部に配設された複数のクランプ駒３８がクランプねじ４０によって外周側へ変位させられ、テーパ突部３４と係合させられることにより、そのテーパ突部３４がテーパ穴３０内に引き込まれて強固に一体的に連結される。テーパ突部３４の先端には噛合い歯が設けられており、アダプタ３２に対して確実に相対回転が阻止されるようになっている。また、クランプねじ４０を緩めてクランプ駒３８とテーパ突部３４との係合を解除すると、そのテーパ突部３４をテーパ穴３０から引き抜いてギヤ保持部材３６をアダプタ３２から離脱させることができる。他の連結継ぎ手２６ｂ、２８ａ、２８ｂについても、実質的に連結継ぎ手２６ａと同様に構成されている。すなわち、上記ギヤ保持部材３６の他端部には、テーパ突部３４と対称的にテーパ突部が設けられ、連結継ぎ手２６ｂを介して部分軸１２ｂに連結されるようになっている。なお、テーパ穴３０やテーパ突部３４の代わりに径寸法が一定の円筒嵌合部を有するものなど、他の連結継ぎ手を採用することもできる。
【００１６】
図１に戻って、第１軸部１２にはまた、第１歯車１６と第３歯車２０との間の中間位置、具体的には部分軸１２ｂと１２ｃとの間に、捩りトルク付与装置４２が配設されている。この捩りトルク付与装置４２は、２組の歯車１６および１８、２０および２２が噛み合わされた状態で、両側の部分軸１２ｂおよび１２ｃに所定の捩りトルクを付与して一体的に連結するもので、これにより２組の歯車１６および１８、２０および２２は、捩りトルクに応じた噛合い荷重で噛み合わされる。また、部分軸１２ｄには、第１トルク検出器４４を介して第１回転駆動装置４６が接続されている。第１回転駆動装置４６は電動モータなどで、部分軸１２ｄを介して第１軸部１２を回転駆動することができるとともに、その回転駆動時の負荷トルクＴ１を第１トルク検出器４４によって測定することができる。図１のように２組の歯車１６および１８、２０および２２が噛み合わされている状態で、第１回転駆動装置４６によって第１軸部１２を回転駆動してそれ等を噛合い回転させるとともに、その回転駆動時の負荷トルクＴ１を第１トルク検出器４４によって測定すれば、その負荷トルクＴ１は噛合い回転による損失トルクを含む全体の損失トルクＴｔに相当する。
【００１７】
第２軸部１４も、前記第１軸部１２と同様に、４つの部分軸１４ａ〜１４ｄに分断されているとともに、それ等の部分軸１４ａ〜１４ｄは、それぞれ支持ベアリング５０ａ〜５０ｄによって回転可能に支持されている。前記第２歯車１８は、一対の連結継ぎ手５２ａ、５２ｂを介して部分軸１４ａと１４ｂとの間に同心に着脱可能に連結されており、第４歯車２２は、一対の連結継ぎ手５４ａ、５４ｂを介して部分軸１４ｃと１４ｄとの間に同心に着脱可能に連結されている。これ等の連結継ぎ手５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂは、例えば前記図２の連結継ぎ手２６ａと同様に構成される。第２軸部１４にはまた、第２歯車１８と第４歯車２２との間の中間位置、具体的には部分軸１４ｂと１４ｃとの間に、循環トルク検出器５６が配設されている。この循環トルク検出器５６は、両側の部分軸１４ｂと１４ｃとの間の捩りトルクを検出するためのもので、第１軸部１２に配設された捩りトルク付与装置４２によって捩りトルクを付与する際に、循環トルク検出器５６によって実際の捩りトルクを確認しながら捩り状態を調整することにより、所定の捩りトルクを付与することができる。循環トルク検出器５６を捩りトルク付与装置４２と同軸、すなわち第１軸部１２側に配設することも可能である。また、第４歯車２２の外側に設けられた部分軸１４ｄには、断接装置５８を介して第２トルク検出器６０および第２回転駆動装置６２が接続されている。断接装置５８は、部分軸１４ｄと第２トルク検出器６０との間の動力伝達を接続遮断するためのもので、噛合いクラッチ等にて構成されており、図１に示すように通常の歯車噛合い回転試験を行なう際には、部分軸１４ｄと第２トルク検出器６０との間を切り離して動力伝達を遮断する。第２回転駆動装置６２は電動モータなどで、断接装置５８が接続状態の場合に部分軸１４ｄを介して第２軸部１４を回転駆動することができるとともに、その回転駆動時の負荷トルＴ２を第２トルク検出器６０によって測定することができる。
【００１８】
一方、本実施例の動力循環式歯車試験装置１０は、図３に示すように、第１歯車１６〜第４歯車２２の代わりに軸受ユニット７０〜７６を連結することができる。すなわち、第１歯車１６は連結継ぎ手２６ａおよび２６ｂによって第１軸部１２に取り付けられているため、それ等の連結継ぎ手２６ａ、２６ｂによって第１歯車１６を第１軸部１２から簡単に取り外すことができる。第２歯車１８〜第４歯車２２についても同様である。軸受ユニット７０は、前記ギヤ保持部材３６と同様に両端部にテーパ突部３４が設けられた軸部材７８と、その軸部材７８の中間位置に取り付けられたボールベアリングやローラベアリング等の軸受８０とを備えており、連結継ぎ手２６ａ、２６ｂを介して部分軸１２ａと１２ｂとの間に簡単に取り付けることができる。他の軸受ユニット７２〜７６も同じ構成で、第２歯車１８〜第４歯車２２の代わりに第１軸部１２または第２軸部１４に簡単に取り付けることができる。
【００１９】
上記軸受ユニット７０〜７６にはまた、擬似負荷付与装置８２がそれぞれ設けられており、図１に示すように第１歯車１６〜第４歯車２２を噛合い回転させた際に、噛合い荷重によってそれ等の第１歯車１６〜第４歯車２２の各々に生じる負荷と同等の擬似負荷を、軸受ユニット７０〜７６の各軸受８０に個別に付与することができる。本実施例では、第１歯車１６〜第４歯車２２がはすば歯車であり、噛合い荷重によってスラスト負荷およびラジアル負荷が発生するため、各擬似負荷付与装置８２は、電動モータによって駆動される送りねじ機構や電磁ソレノイド、油圧等の流体圧、磁力などにより所定のスラスト負荷およびラジアル負荷を付与することができるように構成されている。第１歯車１６〜第４歯車２２の各々に生じるスラスト負荷およびラジアル負荷は、例えば各歯車のねじれ角や圧力角などの諸元、噛合い荷重、回転速度などから算出することができる。
【００２０】
そして、図３に示すように第１歯車１６〜第４歯車２２の代わりに軸受ユニット７０〜７６が取り付けられ、擬似負荷付与装置８２によって各軸受８０に所定の擬似負荷を付与した状態で、第１駆動装置４６により第１軸部１２を回転駆動するとともに、その回転駆動時の負荷トルクＴ１を第１トルク検出器４４によって測定する。この時の負荷トルクＴ１は、支持ベアリング２４ａ〜２４ｄの転がり抵抗など第１歯車１６〜第４歯車２２の噛合い回転以外の要因による第１軸部１２に関する外部損失トルクＴ１ｎである。また、前記断接装置５８を接続して、第２駆動装置６２により第２軸部１４を回転駆動するとともに、その回転駆動時の負荷トルクＴ２を第２トルク検出器６０によって測定する。この時の負荷トルクＴ２は、支持ベアリング５０ａ〜５０ｄの転がり抵抗など第１歯車１６〜第４歯車２２の噛合い回転以外の要因による第２軸部１４に関する外部損失トルクＴ２ｎである。したがって、前記図１に示すように第１回転駆動装置４６によって２組の歯車１６および１８、２０および２２を噛合い回転させて測定した負荷トルＴ１、すなわち全体の損失トルクＴｔから、上記外部損失トルクＴ１ｎおよびＴ２ｎを引き算することにより、２組の歯車１６および１８、２０および２２の噛合い回転による噛合い損失トルクを高い精度で求めることができる。なお、上記外部損失トルクＴ１ｎ、Ｔ２ｎには、軸受８０の転がり抵抗による損失トルクが含まれるため、必要に応じてその軸受８０の転がり抵抗による損失トルクを実測し、或いはシミュレーション等により求めて補正（減算）しても良い。
【００２１】
このように、本実施例の動力循環式歯車試験装置１０においては、第１歯車１６〜第４歯車２２の代わりに軸受ユニット７０〜７６を第１軸部１２および第２軸部１４に連結するとともに、噛合い荷重によって第１歯車１６〜第４歯車２２の各々に生じる負荷と同等の擬似負荷を擬似負荷付与装置８２によって軸受ユニット７０〜７６の各軸受８０に付与し、その状態で第１軸部１２および第２軸部１４をそれぞれ個別に回転駆動することにより、それ等の第１軸部１２および第２軸部１４について個別にその回転駆動時の負荷トルクＴ１、Ｔ２を測定することができる。そして、この時の負荷トルクＴ１、Ｔ２は、支持ベアリング２４ａ〜２４ｄ、５０ａ〜５０ｄの転がり抵抗など２組の歯車１６および１８、２０および２２の噛合い回転以外の要因による外部損失トルクＴ１ｎ、Ｔ２ｎであるため、図１に示す通常の歯車噛合い回転試験で測定した全体の損失トルクＴｔから、それ等の外部損失トルクＴ１ｎおよびＴ２ｎを引き算することにより、２組の歯車１６および１８、２０および２２の噛合い回転による噛合い損失トルクを高い精度で求めることができる。
【００２２】
また、このように支持ベアリング２４ａ〜２４ｄ、５０ａ〜５０ｄの転がり抵抗等による外部損失トルクＴ１ｎ、Ｔ２ｎを測定できることから、支持ベアリング２４ａ〜２４ｄ、５０ａ〜５０ｄとして、転がり抵抗が大きくても耐久性に優れた大型のベアリングやテーパードローラベアリング、複列ベアリング等を採用することが可能となり、支持ベアリング２４ａ〜２４ｄ、５０ａ〜５０ｄの交換頻度を少なくして作業効率を向上させることができる。外部損失トルクＴ１ｎ、Ｔ２ｎの値に基づいて、支持ベアリング２４ａ〜２４ｄ、５０ａ〜５０ｄの交換時期を判断することが可能で、メンテナンスを容易に且つ適切に行なうことができる。
【００２３】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０：動力循環式歯車試験装置    １２：第１軸部    １４：第２軸部    １６：第１歯車    １８：第２歯車    ２０：第３歯車    ２２：第４歯車    ２４ａ〜２４ｄ、５０ａ〜５０ｄ：支持ベアリング    ２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂ：連結継ぎ手    ４２：捩りトルク付与装置    ７０、７２、７４、７６：軸受ユニット    ８０：軸受    ８２：擬似負荷付与装置
【図１】
0006424769.tif 000002
【図２】
0006424769.tif 000003
【図３】
0006424769.tif 000004