特許 6147178 軸受試験機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6147178

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】軸受試験機

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/04 20060101AFI20170607BHJP

【ＦＩ】

   G01M13/04

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-257148(P2013-257148)

(22)【出願日】2013年12月12日

(65)【公開番号】特開2015-114231(P2015-114231A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2016年6月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(73)【特許権者】

【識別番号】391046414

【氏名又は名称】国際計測器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078880

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100169856

【弁理士】

【氏名又は名称】尾山 栄啓

(72)【発明者】

【氏名】寺本 武司

(72)【発明者】

【氏名】松本 繁

(72)【発明者】

【氏名】村内 一宏

【審査官】 伊藤 幸仙

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５７−１６２５４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−１９２６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／８７８４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第３０８１９１５（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／２８２２２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平なＹ軸方向に向けて配置された回転軸であり、軸受の供試体が取り付けられる試験機軸と、
前記試験機軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記試験機軸を回転駆動する回転駆動部と、
前記供試体を保持する軸箱と、
前記軸箱に鉛直方向の荷重を与える弾性部材と、
前記軸受部を、前記Ｙ軸方向に垂直な水平方向であるＸ軸方向と、鉛直方向とに駆動する軸受駆動部と、
を備えた軸受試験機。

【請求項2】

前記軸受駆動部が、
駆動テーブルと、
前記駆動テーブルを鉛直方向に駆動するＺ軸駆動部と、
前記駆動テーブルと前記Ｚ軸駆動部とを前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向にスライド自在に連結するＸＹ軸スライド機構と、
前記駆動テーブルを前記Ｘ方向に駆動するＸ軸駆動部と、
前記駆動テーブルと前記Ｘ軸駆動部とを鉛直方向にスライド自在に連結するＺ軸スライド機構と、
前記駆動テーブルと前記軸受部とを鉛直軸周りに回転自在に連結するＺ軸回転機構と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の軸受試験機。

【請求項3】

前記軸受駆動部が、
前記駆動テーブルを前記Ｙ軸方向に駆動するＹ軸駆動部と、
前記駆動テーブルと前記Ｙ軸駆動部とを鉛直方向及び前記Ｘ軸方向にスライド自在に連結するＺＸ軸スライド機構と、を備え、
前記Ｚ軸スライド機構が、前記駆動テーブルと前記Ｘ軸駆動部とを鉛直方向及び前記Ｙ軸方向にスライド自在に連結するＹＺ軸スライド機構である、
ことを特徴とする請求項２に記載の軸受試験機。

【請求項4】

前記供試体が第１供試体と第２供試体とを含み、前記第１供試体及び前記第２供試体が、前記試験機軸の一端部及び他端部にそれぞれ取り付けられるように構成され、
前記軸箱が、
前記第１供試体を保持する第１軸箱と、
前記第２供試体を保持する第２軸箱と、を含み、
前記軸受部が、
前記第１軸箱に隣接して配置された第１軸受部と、
前記第２軸箱に隣接して配置された第２軸受部と、を含み、
前記弾性部材が、
前記第１軸箱に鉛直方向の荷重を与える第１弾性部材と、
前記第２軸箱に鉛直方向の荷重を与える第２弾性部材と、を含み、
前記軸受駆動部が、
前記第１軸受部を駆動する第１駆動部と、
前記第２軸受部を駆動する第２駆動部と、を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の軸受試験機。

【請求項5】

前記弾性部材の上端を支持するフレーム部を更に備え、
前記弾性部材の下端が前記軸箱に取り付けられた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の軸受試験機。

【請求項6】

前記弾性部材がコイルばねである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の軸受試験機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸受の耐久性能を試験するための軸受試験機に関連し、特にトレーラーや鉄道台車の車軸を支持する車軸軸受の試験を行うための軸受試験機に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両やトレーラー等の車軸は、複数（例えば一対）の車軸軸受を介して、車枠に支持されている。車軸軸受には車両走行時にラジアル荷重やアキシアル荷重（スラスト荷重）等の様々な荷重が作用する。

【0003】

引用文献１には、試験対象である車軸軸受に試験用車軸（以下「試験機軸」という。）を取り付け、車軸軸受にラジアル荷重及びアキシアルモーメント荷重を作用させながら試験用車軸を回転させることで、実車で使用される車軸軸受の性能を模擬的に評価する軸受試験機が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−８２７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

実際の車両の車軸や車枠は、走行中に、ヨーイング（上下方向をＺ軸方向としたときの、Ｚ軸周りの車軸の揺動）やローリング（車両の前後方向をＸ軸方向としたときの、Ｘ軸周りの車軸の揺動）、ピッチング（車軸と平行なＹ軸周りの揺動）等の様々な運動を行う。そのため、走行中の車軸軸受には、動的なラジアル荷重、アキシアル荷重及びモーメント荷重（Ｚ軸周り、Ｘ軸周り）が作用する。

【0006】

しかしながら、特許文献１の試験機は、定常走行状態（ヨーイング、ローリング、ピッチング等の運動を伴わない走行状態）を模擬した試験を行うことはできるが、車軸軸受に動的な荷重が作用する通常の走行状態を正確に模擬した試験を行うことができなかった。

【0007】

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態に係る軸受試験機は、
水平なＹ軸方向に向けて配置された回転軸であり、軸受の供試体が取り付けられる試験機軸と、
前記試験機軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記試験機軸を回転駆動する回転駆動部と、
前記供試体を保持する軸箱と、
前記軸箱に鉛直方向の静荷重を与える弾性部材と、
前記軸受部を、前記Ｙ軸方向に垂直な水平方向であるＸ軸方向と、鉛直方向とに駆動する軸受駆動部と、
を備える。

【0009】

また、上記の軸受試験機において、
前記軸受駆動部が、
駆動テーブルと、
前記駆動テーブルを鉛直方向に駆動するＺ軸駆動部と、
前記駆動テーブルと前記Ｚ軸駆動部とを前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向にスライド自在に連結するＸＹ軸スライド機構と、
前記駆動テーブルを前記Ｘ方向に駆動するＸ軸駆動部と、
前記駆動テーブルと前記Ｘ軸駆動部とを鉛直方向にスライド自在に連結するＺ軸スライド機構と、
前記駆動テーブルと前記軸受部とを鉛直軸周りに回転自在に連結するＺ軸回転機構と、
を備えた構成としてもよい。

【0010】

また、上記の軸受試験機において、
前記軸受駆動部が、
前記駆動テーブルを前記Ｙ軸方向に駆動するＹ軸駆動部と、
前記駆動テーブルと前記Ｙ軸駆動部とを鉛直方向及び前記Ｘ軸方向にスライド自在に連結するＺＸ軸スライド機構と、を備え、
前記Ｚ軸スライド機構が、前記駆動テーブルと前記Ｘ軸駆動部とを鉛直方向及び前記Ｙ軸方向にスライド自在に連結するＹＺ軸スライド機構である構成としてもよい。

【0011】

また、上記の軸受試験機において、
前記供試体が第１供試体と第２供試体とを含み、前記第１供試体及び前記第２供試体が、前記試験機軸の一端部及び他端部にそれぞれ取り付けられるように構成され、
前記軸箱が、
前記第１供試体を保持する第１軸箱と、
前記第２供試体を保持する第２軸箱と、を含み、
前記軸受部が、
前記第１軸箱に隣接して配置された第１軸受部と、
前記第２軸箱に隣接して配置された第２軸受部と、を含み、
前記弾性部材が、
前記第１軸箱に鉛直方向の荷重を与える第１弾性部材と、
前記第２軸箱に鉛直方向の荷重を与える第２弾性部材と、を含み、
前記軸受駆動部が、
前記第１軸受部を駆動する第１駆動部と、
前記第２軸受部を駆動する第２駆動部と、を含む構成としてもよい。

【0012】

また、上記の軸受試験機において、
前記弾性部材の上端を支持するフレーム部を更に備え、
前記弾性部材の下端が前記軸箱に取り付けられた構成としてもよい。

【0013】

また、上記の軸受試験機において、前記弾性部材がコイルばねである構成としてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一実施形態に係る軸受試験機は、軸受駆動部によって供試体が取り付けられる試験機軸にＺ軸方向又はＸ軸方向の振動、ヨーイング、ローリング等の運動を与えることができ、これにより、車軸軸受に様々な動的荷重が作用する通常の走行状態を正確に模擬した試験を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る軸受試験機の概略平面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る軸受試験機の概略正面図である。

【図3】図３は、車軸が車両に対してＺ軸周りに傾斜した状態を模擬した耐久試験を行う場合の軸受試験機１の概略平面図である。

【図4】図４は、車軸が車両に対してＸ軸周りに傾斜した状態を模擬した耐久試験を行う場合の軸受試験機１の概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0017】

図１は、本発明の実施形態に係る軸受試験機１の概略平面図である。
図２は、軸受試験機１の概略側面図である。
以下の説明において、図１における上下方向をＸ軸方向（上方向をＸ軸正方向）、左右方向をＹ軸方向（左方向をＹ軸正方向）、紙面に垂直な方向をＺ軸方向（紙面の裏側から表側に向かう方向をＺ軸正方向）とする。Ｘ軸及びＹ軸は互いに直交する水平軸であり、Ｚ軸は鉛直軸である。

【0018】

本実施形態の軸受試験機１は、トレーラーや鉄道台車の車軸を回転自在に支持する軸受（車軸軸受）の耐久性能を評価するための試験装置である。軸受試験機１による試験では、実際の使用状態と同様に、車軸軸受である一対の供試体Ｔ１、Ｔ２を軸受試験機１の試験機軸３００に装着し、供試体Ｔ１、Ｔ２（及び試験機軸３００）にモーメント荷重Ｍ（動荷重又は静荷重）を掛け、更に、供試体Ｔ１、Ｔ２をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の少なくとも一方向に加振しながら、試験機軸３００を回転させる。これにより、実際の使用状態（走行する車両に取り付けた状態）における車軸軸受の耐久性能を正確に評価することができる。また、２つの供試体Ｔ１、Ｔ２の試験を同時に行うことができる。

【0019】

軸受試験機１は、右車軸駆動部１００、左車軸駆動部２００、試験機軸３００、一対の重量付与部４００（４００Ｒ、４００Ｌ）、右軸箱５００Ｒ、左軸箱５００Ｌ、車軸回転駆動部（不図示）及び制御部（不図示）を備えている。

【0020】

試験機軸３００は、Ｙ軸と略平行に配置され、右車軸駆動部１００及び左車軸駆動部２００によって回転自在に支持されている。供試体Ｔ１は、図１における試験機軸３００の右端（Ｙ軸負方向端）近傍に取り付けられ、供試体Ｔ２は試験機軸３００の左端（Ｙ軸正方向端）近傍に取り付けられる。供試体Ｔ１及びＴ２は、右軸箱５００Ｒ及び左軸箱５００Ｌにそれぞれ収容されて、保持される。試験機軸３００は、実際に車軸軸受が使用される車両の車軸と同じ外径及び略同じ長さを有していて、一対の供試体Ｔ１、Ｔ２の配置間隔も使用時の車軸軸受の配置間隔と同じ値に設定されている。また、右車軸駆動部１００及び左車軸駆動部２００（具体的には、後述する軸受１５１及び軸受２５１）の配置間隔は、車軸軸受が使用される車両における左右の車輪の間隔と同じ値に設定されている。これらの配置設定により、車両に装着して走行させたときに実際に車軸軸受が受ける荷重を供試体Ｔ１、Ｔ２に正確に与えることが可能になっている。

【0021】

右車軸駆動部１００及び左車軸駆動部２００は、それぞれ試験機軸３００を回転自在に支持すると共に、直交３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向）に駆動する機構部である。右車軸駆動部１００は、試験機軸３００を回転自在に支持する軸受部１５０と、軸受部１５０を介して試験機軸３００をＺ軸方向、Ｙ軸方向及びＸ軸方向にそれぞれ駆動するＺ軸駆動部１１０、Ｙ軸駆動部１２０及びＸ軸駆動部１３０を備えている。

【0022】

図２に示すように、Ｚ軸駆動部１１０は、Ｚ軸アクチュエータ１１１と、上下に並べて配置された３枚の可動テーブル（下段可動テーブル１１２、中段可動テーブル１１４及び上段可動テーブル１１６）と、ＸＹ軸スライド機構１１３と、Ｚ軸回転機構１１５を備えている。

【0023】

Ｚ軸アクチュエータ１１１は、並列に接続された図示されていない電動アクチュエータ及び空圧アクチュエータ（空気ばね又は空圧シリンダ）を備えたハイブリッド型の直動アクチュエータである。Ｚ軸アクチュエータ１１１は、これに加わる静荷重が空圧アクチュエータによって担われ、動荷重が電動アクチュエータによって担われるように構成されている。空圧アクチュエータは、定荷重を保持する際には殆どエネルギーを消費しない。また、電動アクチュエータは、応答が速い（応答周波数が高い）。そのため、空圧アクチュエータと電動アクチュエータとで静荷重と動荷重とを分担することにより、少ないエネルギー消費量でも大荷重を鉛直方向に高い周波数（大加速度）で駆動することが可能になる。なお、Ｚ軸アクチュエータ１１１に加わる静荷重の一部を電動アクチュエータが担うように設定することもできる。

【0024】

また、本実施形態では、Ｚ軸アクチュエータ１１１に内蔵される電動アクチュエータとして、ボールねじ機構をサーボモータ（回転モータ）によって駆動する方式の直動アクチュエータが使用されているが、導電型アクチュエータ等の他の方式の電動アクチュエータを使用することもできる。また、電動アクチュエータに替えて、油圧アクチュエータを使用することもできる。

【0025】

Ｚ軸アクチュエータ１１１は、ベースＢに固定された固定部１１１ａと、固定部１１１ａに対してＺ軸方向に駆動される移動部１１１ｂを備えている。

【0026】

下段可動テーブル１１２は、その下面がＺ軸アクチュエータ１１１の移動部１１１ｂの上端に固定されていて、移動部１１１ｂと一体にＺ軸方向に移動可能となっている。また、中段可動テーブル１１４は、ＸＹ軸スライド機構１１３を介して、水平２方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）にスライド自在に、下段可動テーブル１１２に連結されている。更に、上段可動テーブル１１６は、Ｚ軸回転機構１１５を介して、Ｚ軸周りに回転自在に、中段可動テーブル１１４に連結されている。また、軸受部１５０は、上段可動テーブル１１６の上面に取り付けられている。この構成により、軸受部１５０に支持された試験機軸３００を、Ｚ軸アクチュエータ１１１により鉛直方向に駆動可能となっている。

【0027】

軸受部１５０は、軸受１５１と、軸受１５１を支持する二組のヒンジ軸１５２及び支持壁１５３を備えている。２つの支持壁１５３は、軸受１５１を挟んでＸ軸方向に向かい合わせて配置されて、下端が上段可動テーブル１１６の上面に固定されている。各支持壁１５３には、Ｘ軸方向に貫通する丸穴が同軸上に形成されている。また、軸受１５１の各支持壁１５３と対向する側壁にも、Ｘ軸方向に貫通する丸穴（不図示）が同軸上に形成されている。軸受１５１の側壁に形成された丸穴には、ヒンジ軸受（不図示）が取り付けられている。各ヒンジ軸１５２は、一端が対応する支持壁１５３の丸穴に差し込まれて固定され、他端が軸受１５１に取り付けられたヒンジ軸受に差し込まれている。その結果、軸受１５１は、２組の支持壁１５３、ヒンジ軸１５２及びヒンジ軸受により、Ｘ軸周りに回転自在に支持されている。

【0028】

Ｚ軸駆動部１１０のＹ軸負方向側に隣接してＹ軸駆動部１２０が配置されている。Ｙ軸駆動部１２０は、Ｙ軸アクチュエータ１２１と、２枚の可動テーブル１２２及び１２４と、ＺＸ軸スライド機構１２３と、連結部材１２６を備えている。

【0029】

Ｙ軸アクチュエータ１２１は、ベースＢに固定された台座１２１ａと、台座１２１ａに載置されて固定された固定部１２１ｂと、固定部１２１ｂに対してＹ軸方向に駆動される移動部１２１ｃを備えている。本実施形態のＹ軸アクチュエータ１２１は、Ｚ軸アクチュエータ１１１で使用されているものと同様の、サーボモータとボールねじ機構を使用した電動アクチュエータである。Ｙ軸アクチュエータ１２１にも、導電型アクチュエータ等の他の方式の電動アクチュエータや油圧アクチュエータを使用することができる。なお、Ｙ軸アクチュエータ１２１は、大きな静荷重を担う必要がないため、空圧アクチュエータは備えていない。

【0030】

２枚の可動テーブル１２２及び１２４は、Ｚ軸駆動部１１０とＹ軸アクチュエータ１２１の間で、ＺＸ平面と平行に、向かい合わせて配置されている。Ｙ軸アクチュエータ１２１側の可動テーブル１２２は、その一面がＹ軸アクチュエータ１２１の移動部１２１ｃの先端に固定されていて、移動部１２１ｃと一体にＹ軸方向に移動可能となっている。また、可動テーブル１２４は、ＺＸ軸スライド機構１２３を介して、直交２方向（Ｚ軸方向及びＸ軸方向）にスライド自在に、可動テーブル１２２に連結されている。また、連結部材１２６は、可動テーブル１２４とＺ軸駆動部１１０の中段可動テーブル１１４の側面とを連結している。この構成により、Ｙ軸アクチュエータ１２１を使用して、Ｚ軸駆動部１１０の中段可動テーブル１１４をＹ軸方向に駆動可能となっている。

【0031】

また、図１に示すように、Ｚ軸駆動部１１０のＸ軸正方向側に隣接してＸ軸駆動部１３０が配置されている。Ｘ軸駆動部１３０は、Ｘ軸アクチュエータ１３１と、２枚の可動テーブル１３２及び１３４と、ＹＺ軸スライド機構１３３と、連結部材１３６を備えている。

【0032】

Ｘ軸アクチュエータ１３１は、ベースＢに固定された台座１３１ａと、台座１３１ａに載置されて固定された固定部１３１ｂと、固定部１３１ｂに対してＹ軸方向に駆動される移動部１３１ｃを備えている。本実施形態のＸ軸アクチュエータ１３１は、Ｙ軸アクチュエータ１２１と同一構成の電動アクチュエータである。

【0033】

２枚の可動テーブル１３２及び１３４は、Ｚ軸駆動部１１０とＸ軸アクチュエータ１３１の間で、ＹＺ平面と平行に、向かい合わせて配置されている。Ｘ軸アクチュエータ１３１側の可動テーブル１３２は、その一面がＸ軸アクチュエータ１３１の移動部１３１ｃの先端に固定されていて、移動部１３１ｃと一体にＸ軸方向に移動可能となっている。また、可動テーブル１３４は、ＹＺ軸スライド機構１３３を介して、直交２方向（Ｙ軸方向及びＺ軸方向）にスライド自在に、可動テーブル１３２に連結されている。また、連結部材１３６は、可動テーブル１３４とＺ軸駆動部１１０の中段可動テーブル１１４の側面とを連結している。この構成により、Ｘ軸アクチュエータ１３１を使用して、Ｚ軸駆動部１１０の中段可動テーブル１１４をＸ軸方向に駆動可能となっている。

【0034】

上記の右車軸駆動部１００では、Ｚ軸駆動部１１０と中段可動テーブル１１４とをＸＹ軸スライド機構１１３を介して連結し、Ｙ軸駆動部１２０と中段可動テーブル１１４とをＺＸ軸スライド機構１２３を介して連結し、更に、Ｘ軸駆動部１３０と中段可動テーブル１１４とをＹＺ軸スライド機構１３３を介して連結する構成を採用したことにより、Ｚ軸駆動部１１０、Ｙ軸駆動部１２０及びＸ軸駆動部１３０による直交３軸方向の駆動を相互に干渉せずに行う低クロストークの駆動が可能になっている。

【0035】

左車軸駆動部２００は、右車軸駆動部１００と同様に構成されているが、Ｙ軸駆動部１２０に相当する構成部を備えていない点で右車軸駆動部１００と異なる。具体的には、左車軸駆動部２００は、Ｚ軸駆動部２１０及びＸ軸駆動部２３０を備えている。Ｚ軸駆動部２１０及びＸ軸駆動部２３０は、右車軸駆動部１００のＺ軸駆動部１１０及びＸ軸駆動部１３０と同一の構成を有している。具体的には、Ｚ軸駆動部２１０は、３枚の可動テーブルを介してＺ軸方向に連結されたＺ軸アクチュエータ２１１、ＸＹ軸スライド機構２１３、Ｚ軸回転機構２１５及び軸受部２５０を備えている。また、Ｘ軸駆動部２３０は、２枚の可動テーブルを介してＸ軸方向に連結されたＸ軸アクチュエータ２３１、ＹＺ軸スライド機構２３３及び連結部材２３６を備えている。

【0036】

重量付与部４００Ｒは、Ｚ軸駆動部１１０（右車軸駆動部１００）の右側（Ｙ軸負方向側）に隣接して配置されている。また、重量付与部４００Ｌは、Ｚ軸駆動部２１０（左車軸駆動部２００）の左側（Ｙ軸正方向側）に隣接して配置されている。

【0037】

重量付与部４００Ｒ（４００Ｌ）は、門形（逆Ｕ字形）のフレーム部４１０とコイルスプリング４２０を備えている。コイルスプリング４２０は、上端がフレーム部４１０の梁４１１の中央下面に固定され、下端が右軸箱５００Ｒ（左軸箱５００Ｌ）の上面に固定されている。

【0038】

コイルスプリング４２０は、圧縮ばねであり、右軸箱５００Ｒ（左軸箱５００Ｌ）及び供試体Ｔ１（Ｔ２）を介して試験機軸３００の一端に下向きの静荷重を与える。この静荷重は、実際の車両において車軸に加えられる車体の重量を模擬するものである。

【0039】

次に、軸受試験機１を使用して行う供試体Ｔ１、Ｔ２の耐久試験について説明する。供試体Ｔ１、Ｔ２には、重量付与部４００Ｒ、４００Ｌより、車両の重量を模擬した下向きの静荷重が加えられる。この静荷重は、供試体Ｔ１、Ｔ２を介して、車両の車軸を模擬した試験機軸３００に伝えられる。試験機軸３００に加えられた静荷重は、更に、試験機軸３００を支持する右車軸駆動部１００及び左車軸駆動部２００に伝えられる。また、右車軸駆動部１００及び左車軸駆動部２００は、静荷重の反力及びＺ軸駆動部１１０及び２１０が発生するＺ軸方向の加振力を、試験機軸３００を介して供試体Ｔ１、Ｔ２に与える。また、右車軸駆動部１００は、Ｙ軸駆動部１２０が発生するＹ軸方向の加振力を、試験機軸３００を介して供試体Ｔ１、Ｔ２に与える。更に、右車軸駆動部１００及び左車軸駆動部２００は、Ｘ軸駆動部１３０及び２３０が発生するＸ軸方向の加振力を、試験機軸３００を介して供試体Ｔ１、Ｔ２に与える。なお、Ｚ軸、Ｙ軸及びＸ軸方向の加振力は、路面の起伏等により、路面から車輪を介して車軸に与えられる振動を模擬したものである。また、供試体Ｔ１（Ｔ２）からの荷重と、右車軸駆動部１００（左車軸駆動部２００）からの荷重とでは、試験機軸３００に作用する点が異なる。そのため、試験機軸３００を介して供試体Ｔ１（Ｔ２）に与えられる荷重には、車両に実装された車軸軸受が受ける荷重と同様に、Ｚ軸方向の荷重の他にＸ軸周りのモーメント荷重が含まれる。このように、供試体Ｔ１、Ｔ２及び試験機軸３００に複雑な荷重が加えられた状態で、車軸回転駆動部により試験機軸３００が所定の回転数で回転駆動される。これにより、車両に装着された車軸軸受が車両走行中に受ける荷重と略同じ荷重を供試体Ｔ１、Ｔ２に与えながら、供試体Ｔ１、Ｔ２を取り付けた試験機軸３００を回転駆動することで、実際の使用条件に近い負荷の下で耐久試験を行うことが可能になる。

【0040】

また、本実施形態の軸受試験機１は、車軸が車両に対してＺ軸周り又はＸ軸周りに傾斜した状態を模擬した耐久試験を行うこともできるように構成されている。

【0041】

図３は、車軸が車両に対してＺ軸周りに傾斜した状態を模擬して耐久試験を行う場合を説明する軸受試験機１の概略平面図である。上述のように、軸受試験機１は、Ｚ軸回転機構１１５及び２１５を設けることにより、試験機軸３００と共に軸受部１５０及び２５０がＺ軸周りに傾斜自在に構成されている。そのため、Ｘ軸駆動部１３０、２３０によって軸受部１５０及び２５０をＸ軸方向に異なる距離移動させることで、軸受部１５０、２５０に歪みを与えることなく、試験機軸３００をＺ軸周りに傾斜させることができる。また、Ｘ軸駆動部１３０、２３０のみを駆動して試験機軸３００をＺ軸周りに傾斜させる場合、試験機軸３００に過大な張力が発生しないように、軸受部１５０と２５０のＹ軸方向における配置間隔を傾斜角に応じて短くする必要がある。本実施形態では、ＸＹ軸スライド機構２１３を設けることにより、軸受部２５０がＺ軸駆動部２１０に対してＹ軸方向にスライド自在となっている。そのため、試験機軸３００をＺ軸周りに傾斜させたときに、軸受部２５０がＹ軸負方向にスライドして、軸受部１５０と２５０のＹ軸方向における配置間隔が自動的に調整されるようになっている。

【0042】

このとき、コイルスプリング４２０にはＸ軸方向のずり変形が発生し、供試体Ｔ１及びＴ２には、車両に実装された車軸軸受と同様に、コイルスプリング４２０からＸ軸方向の剪断力が加えられる。そのため、軸受試験機１は、実際の車両において車軸がＺ軸周りに傾斜したときに車軸軸受が受ける荷重と略同じ荷重を供試体Ｔ１、Ｔ２に与えることが可能となっている。

【0043】

図４は、車軸が車両に対してＸ軸周りに傾斜した状態を模擬して耐久試験を行う場合を説明する軸受試験機１の概略平面図である。上述のように、軸受１５１（２５１）は、ヒンジ軸１５２（２５２）によりＸ軸周りに傾斜自在に構成されている。そのため、Ｚ軸駆動部１１０、２１０によって軸受部１５０、２５０をＺ軸方向に異なる距離移動させることで、軸受部１５０、２５０に歪みを与えることなく、試験機軸３００をＸ軸周りに傾斜させることができる。このときにも、ＸＹ軸スライド機構２１３により、軸受部２５０がＹ軸負方向にスライドして、軸受部１５０と２５０のＹ軸方向における配置間隔が自動的に調整されて、試験機軸３００に過大な張力が発生しないようになっている。

【0044】

このとき、コイルスプリング４２０はＺ軸方向に伸縮し、車両に実装された車軸軸受と同様に、コイルスプリング４２０から供試体Ｔ１及びＴ２に加わるＺ軸方向の静荷重の大きさが変化する。そのため、軸受試験機１は、実際の車両において車軸がＸ軸周りに傾斜したときに車軸軸受が受ける荷重と略同じ荷重を供試体Ｔ１、Ｔ２に与えることが可能となっている。

【0045】

なお、上記の実施形態は、車両用の車軸軸受の耐久試験に本発明を適用した例であるが、本発明は車軸軸受に限らず、あらゆる回転軸受（ころがり軸受及び滑り軸受）の耐久試験に適用することが可能である。

【0046】

以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。

【0047】

例えば、フレーム部４１０に、コイルスプリング４２０が発生する静荷重を調整する静荷重調整手段を設け、静荷重を所定の大きさに調整可能に構成してもよい。静荷重調整手段には、例えば、コイルスプリング４２０の上端の固定位置の高さを変化させることにより、静荷重の大きさを調整する油圧シリンダが使用される。また、コイルスプリング４２０に替えて空気ばねを使用してもよい。この場合、空気ばねに供給する空圧を調整することにより、静荷重を調整することができる。静荷重調整手段を設けることにより、様々な重量の車体を想定した試験が可能になる。

【符号の説明】

【0048】

１ 軸受試験機
１００ 右車軸駆動部
２００ 左車軸駆動部
３００ 試験機軸
４００ 重量付与部
５００Ｒ 右軸箱
５００Ｌ 左軸箱

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】