特許 6148992 軸受試験装置

(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】6148992

(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】軸受試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/04 20060101AFI20170607BHJP

【ＦＩ】

   G01M13/04

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-18030(P2014-18030)

(22)【出願日】2014年1月31日

(65)【公開番号】特開2014-167471(P2014-167471A)

(43)【公開日】2014年9月11日

【審査請求日】2016年8月22日

(31)【優先権主張番号】特願2013-18218(P2013-18218)

(32)【優先日】2013年2月1日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507020923

【氏名又は名称】小笹 俊博

(73)【特許権者】

【識別番号】591001282

【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】特許業務法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小笹 俊博

(72)【発明者】

【氏名】幸島 元彦

【審査官】 山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０９３３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８３１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０７９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３１１７６３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １３／００ − １３／０４

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

a) ４個の軸受に回転可能に支持される１本の主軸と、
b) 前記４個の軸受のうち外側に位置する２個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた２個の第１保持部と、
c) 前記第１保持部と前記主軸を挟んで反対側に配置された、前記４個の軸受のうち内側に位置する２個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた２個の第２保持部と、
d) 前記第１保持部と前記第２保持部の離間距離を変更することにより、前記軸受に荷重を付与する荷重付与手段と、
e) 前記主軸に回転トルクを付与する駆動機構と、
を備えることを特徴とする軸受試験装置。

【請求項2】

請求項１に記載の軸受試験装置において、
前記４個の軸受のうち内側の２個あるいは外側の２個の軸受の、前記主軸に垂直でかつ前記ロッドに垂直な方向の移動を規制する拘束手段を備えることを特徴とする軸受試験装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段と前記第１保持部及び前記第２保持部を連結する連結伝達機構を備え、
前記荷重付与手段が、前記連結伝達機構を介して前記第１保持部と前記第２保持部の離間距離を変更することを特徴とする軸受試験装置。

【請求項4】

請求項３に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が荷重軸を備え、
前記連結伝達機構を前記荷重軸に取り付ける締結手段を備え、
前記荷重付与手段は、前記締結手段の距離変化に基づき前記軸受に荷重を付与することを特徴とする軸受試験装置。

【請求項5】

請求項３に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が、前記連結伝達機構を介して前記第１保持部と前記第２保持部の離間距離を変更する加圧ピストンを備えることを特徴とする軸受試験装置。

【請求項6】

請求項３に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が、前記第１保持部と前記第２保持部の離間距離が近接する方向或いは離間する方向に前記連結伝達機構を介して付勢する付勢手段を備えることを特徴とする軸受試験装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれかに記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が、前記第１保持部及び前記第２保持部を連結する一対の両ねじ軸と、該両ねじ軸を正逆方向に回転操作する操作手段とを備え、該操作手段によって前記両ねじ軸を正逆方向に回転することにより前記第１保持部及び前記第２保持部が近接或いは離間することを特徴とする軸受試験装置。

【請求項8】

請求項３〜７のいずれかに記載の軸受試験装置において、
前記連結伝達機構が、前記第１保持部に挿通される１本または複数の第１保持軸と、前記第２保持部に挿通される１本または複数の第２保持軸とを備えることを特徴とする軸受試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンやタービン、モータ等の軸受の摩擦測定や耐久性試験に用いられる軸受試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンやタービン、モータ等の回転機械に用いられる軸受は非常に重要な機械要素であることから、高い耐久性が求められる。また、近年のＣＯ_２排出量の削減目標を達成するため、軸受の摩擦を小さくした、高効率な回転機械の開発が進められている。このような回転機械の開発を進める上で、軸受の耐久性や軸受に発生する摩擦を正しく評価することが重要である。特に、エンジン軸受では弾性流体潤滑（軸受が弾性変形する状態での潤滑）下で使用されることが多く（非特許文献１、２）、軸受ハウジングの変形状態において軸受に発生する摩擦が問題になる。このため、コネクティングロッド（以後、「コンロッド」ともいう。）が有する軸受（大端軸受、小端軸受）等、実際の軸受とそれを回転可能に支持する軸との組み合わせで摩擦試験を行える軸受試験装置が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−８００９２号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】T. Ozasa, M. Yamamoto, S. Suzuki, Y. Nozawa and T. Konomi: Elastohydrodynamic Lubrication Model of Connecting Rod Big End Bearings; Comparison with Experiments by Diesel Engine, SAE 1995 Transactions Journal of Fuels & Lubricants Section 4-Vol. 104, No. 952549, pp. 2011-2024. 1996

【非特許文献2】T. Ozasa, T. Noda and T. Konomi : Elastohydrodynamic Lubrication Model of Connecting Rod Big-End Bearings: Application to Real Engines, Transactions of the ASME Journal of Tribology, Vol. 119, July 1997, pp. 568-578. 1997

【非特許文献3】小笹 俊博，梶木 悠一朗，頼實 浩一，山田 晃弘，石井 徳章，矢部 寛：減速法によるジャーナル軸受の摩擦測定と潤滑計算，S115034，[No.11-1]日本機械学会2011年度年次大会DVD-ROM論文集 〔2011.9.11−14，東京〕

【非特許文献4】T. Ozasa, Y. Kajiki, K. Yorizane, A. Yamada, N. Ishii, H. Yabe: Friction Measurement of Journal Bearings Using Deceleration Method: Comparison with Hydrodynamic Lubrication, International Tribology Conference, Hiroshima 2011, October 30 - November 3, 2011, Hiroshima, Japan, P09-03, 2011

【非特許文献5】日本トライボロジー学会編 摩擦・摩耗試験機とその活用 養賢堂

【非特許文献6】横山和宏 等、転がり軸受における軸受部摩擦トルクの評価に関する研究、精密工学会誌、1996年2月5日、Vol. 60, No. 2, 210-214

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の軸受試験装置は、次の（１）〜（３）に大別される。
（１）試験軸受以外の軸受が軸保持のために存在する軸受試験装置で、試験軸受に直接荷重をかけ、軸側で摩擦測定するもの
（２）試験軸受以外の軸受が軸保持のために存在し、試験軸受に荷重をかけるための低摩擦の軸受荷重負荷部が存在する軸受試験装置で、軸受側で摩擦測定するもの
（３）試験軸受だけで軸を保持し、自重や遠心力を利用して試験軸受に荷重を負荷し、軸受側で摩擦測定する軸受試験装置

【0006】

これら従来の軸受試験装置には、それぞれ次のような課題がある。
（１）の装置は、大きな荷重を負荷して試験軸受の摩擦測定を行うために用いられる。試験軸受以外の軸受には比較的摩擦の小さい転がり軸受が用いられるが、たとえ摩擦が小さくても前記転がり軸受で発生する摩擦は無視できず、特にトルク計を用いた軸側での摩擦測定精度に影響する。
（２）の装置では、軸受の回転力（力のつりあいを利用）で摩擦測定するので、軸受荷重負荷部に発生する摩擦が試験軸受の摩擦測定精度に影響を及ぼす。
（３）の装置では、試験軸受に対して大きな荷重をかけることができない。また、遠心力に対する釣り合い機構が必要となる。

【0007】

また、従来の軸受試験装置では、剛性の高い試験用軸受ハウジングに試験軸受を固定して試験する方式が主流であり、実際の機械が備える軸受ハウジングが使用されることがない。このため、軸受ハウジングの荷重による弾性変形が生じる機械において実際に発生する摩擦と、試験装置で測定される摩擦とが相違する。

【0008】

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、試験対象の軸受以外の影響を小さく抑えることができ、しかも、大きな荷重をかけても、試験対象の軸受の摩擦や摩耗などを精度良く測定できる軸受試験装置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】

【0009】

上記課題を解決するために成された本発明に係る軸受試験装置は、
a)４個の軸受に回転可能に支持される１本の主軸と、
b)前記４個の軸受のうち外側に位置する２個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた２個の第１保持部と、
c)前記第１保持部と前記主軸を挟んで反対側に配置された、前記４個の軸受のうち内側に位置する２個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた２個の第２保持部と、
d)前記第１保持部と前記第２保持部の離間距離を変更することにより、前記軸受に荷重を付与する荷重付与手段と、
e)前記主軸に回転トルクを付与する駆動機構と、
を備えることを特徴とする。

【0010】

この場合、前記荷重付与手段と前記第１保持部及び前記第２保持部を連結する連結伝達機構を備え、前記荷重付与手段が、前記連結伝達機構や軸受と保持部間のロッドの弾性を利用して前記軸受に荷重を付与するように、構成することができる。
前記連結伝達機構としては、保持部をつかむ機構や、荷重付与手段と保持部を連結するリンク機構等、数多く考えられるが、最も簡単で有効な連結伝達機構は、保持部の穴に挿通される軸である。

【0011】

例えば、前記連結伝達機構を、前記２個の第１保持部に挿通される１本の第１保持軸と、前記２個の第２保持部に挿通される１本の第２保持軸とから構成した場合は、荷重付与手段は、これら第１保持軸と第２保持軸を利用して軸受に荷重を付与する構成とすることができる。
また、前記連結伝達機構としては、前記第１保持軸及び前記第２保持軸に加えて、これらの保持軸を保持する軸保持部や保持板を用いても良い。

【0012】

本発明に係る軸受試験装置の試験対象の代表的なものとして、コネクティングロッド（コンロッド）と呼ばれるエンジン等に多く用いられる部品が挙げられる。図１４にコンロッドの一例を示す。コンロッド２０１（実施例における符号「３０」に対応）は、ロッド（連結棒）４１で連結された大端軸受２０３と小端軸受２０４を有しており、大端軸受２０３の試験を行う場合は小端軸受２０４（図３の符号「４２」、「４５」のいずれかに対応）を保持部とし、小端軸受２０４の試験を行う場合は大端軸受２０３を保持部とする。図１７の（ａ）及び（ｂ）は、前記コンロッド２０１の大端軸受２０３を試験対象の軸受とし、小端軸受２０４を保持部とした場合の、４個のコンロッド２０１と主軸２２、第１保持軸２１１、及び第２保持軸２１２（図１３の符号「１３２」、その他の実施例の符号「３２」に対応）の位置関係を説明するための図である。

【0013】

図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、１本の主軸２２が４個のコンロッド２０１の大端軸受２０３に回転可能に保持されている。このとき、内側に位置する２本のコンロッド２０１の小端軸受２０４はいずれも主軸２２の図示右側に位置し、外側に位置する２本のコンロッド２０１の小端軸受２０４は主軸２２の図示左側に位置する。そして、図１７（ａ）では、右側に位置する２個の小端軸受２０４に１本の第１保持軸２１１が挿通されており、左側に位置する小端軸受２０４に１本の第２保持軸２１２が挿通されている。一方、図１７（ｂ）では、右側に位置する２個の小端軸受２０４にそれぞれ別の第１保持軸２１１が挿通されている。これら第１保持軸２１１は、右側保持板２１３に固定された軸保持部２１４に取り付けられている。また、左側に位置する２個の小端軸受２０４にはそれぞれ別の第２保持軸２１２が挿通されている。これら第２保持軸２１２は、左側保持板２１５に固定された軸保持部２１６（図１３の符号「１３６」に対応）に取り付けられている。例えば軸保持部２１４，２１６（図１３の符号「１３４」，「１３６」に対応）は図１８に示すように、保持軸２１１，２１２が挿通される孔を有するＵ字状の支持部材２１８と、この支持部材２１８を保持板２１３，２１５に固定する軸部材２２１から構成することができる。
本発明の軸受試験装置は、図１７の（ａ）及び（ｂ）のいずれの態様も含まれる。

【0014】

また、コンロッドのような２個の軸受をロッドで繋いでなる部品の他、１個の軸受のみからなる部品であっても本発明に係る軸受試験装置の試験対象とすることができる。この場合は、軸受に、ロッドを介して保持部を繋いだ上で試験に供することになる。試験対象となる軸受を２個、ロッドで連結して一方を保持部としても良く、試験対象となる軸受に、該軸受とは異なる形態の軸受を保持部としてロッドで連結しても良い。

【0015】

上記軸受試験装置においては、各軸受に発生する摩擦や摩耗を正確に測定するためには、４個の軸受に掛かる荷重の大きさを等しくする必要がある。４個の軸受が前記主軸上の所定点の両側に２個ずつ対称配置されていれば、４個の軸受に掛かる力を釣り合わせることにより、比較的容易に４個の軸受に掛かる荷重を等しくすることができる。そこで、４個の軸受を主軸上の所定点の両側に２個ずつ対称配置させる位置決め手段を設けることが好ましい。

【0016】

上記軸受試験装置においては、第１保持部と第２保持部を近づけることにより軸受に圧縮荷重が付与される。このように軸受に圧縮荷重を掛ける場合、軸受の、当該軸受と保持部の間のロッドと前記主軸に垂直な方向の移動を規制する拘束手段を備えることが必要である。ただし、本発明では、内側に位置する２個の軸受と、外側に位置する２個の軸受は、主軸を挟んで反対方向に保持部が向いているため、圧縮荷重の付与方向が逆になる。図１４に示すように、保持部に荷重がかかると主軸と軸受の間に潤滑油による油膜圧力が発生する。このような現象は流体潤滑理論に基づく。また、主軸の軸中心は軸受の中心に対して偏心し、荷重方向によりこの偏心位置は逆になる。

【0017】

図１５は２つの軸受に、反対方向の荷重を付与したときの説明をする図である。図１５において符号３０は軸受を示している。なお、図１５では、軸受中心に対する主軸の中心の偏心が分かるように回転する主軸と軸受の間の隙間を大きく誇張して示している。
図１５（ａ）は引張荷重を２つの軸受３０（軸受ハウジング）に掛けた状態、（ｂ）は引張荷重を２つの軸受３０に掛け、且つ、２つの軸受３０を、ロッド４１と主軸２２に垂直方向に拘束した状態、（ｃ）は圧縮荷重を掛けた状態、（ｄ）は圧縮荷重を掛け、且つ、２つの軸受３０をロッド４１と主軸２２に垂直方向に拘束した状態を示している。図１５（ａ）と（ｃ）に示すように、２つの軸受３０を拘束せずに荷重を加えると、主軸２２の軸中心は軸受中心に対し偏心し２つの軸受３０の位置がずれる。
図１５（ｂ）と（ｄ）はロッド４１と主軸２２に垂直方向に軸受３０（または、軸受ハウジング）を拘束したときに発生する拘束力を示している。このように、２つの軸受３０（または軸受ハウジング）に拘束力が発生すると、測定対象以外の力が発生し、これが軸受荷重の見積もりや摩擦に影響を与えるので好ましくない。４個すべての軸受の主軸の垂直な方向への移動を規制すると、内側の軸受と外側の軸受が反対方向に移動し、主軸に荷重以外の力が発生する。

【0018】

そこで、上記軸受試験装置においては、図１６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、４個の軸受のうち内側の２個の軸受（大端軸受２０３）のみ、或いは外側の２個の軸受（大端軸受２０３）のみの前記主軸２２に垂直な方向への移動を規制する拘束手段２２０を備えると良い。拘束手段２２０は、後述する「上下位置拘束板５３」に相当する（図３参照）。なお、図１６は、上記した図１７（ａ）の態様において、主軸２２が挿通された軸受（大端軸受２０３）を拘束手段２２０で拘束する例を示しているが、図１７（ｂ）に示す態様でも同様に拘束手段で拘束することができる。このような構成によれば、より正確に軸受の摩擦、摩耗等を測定することができる。

【0019】

第１保持軸及び第２保持軸を一対の荷重軸間にそれぞれ掛け渡すように取り付け、第１保持軸及び第２保持軸の取り付け位置を変更することにより両保持軸間の離間距離を変更することができる。この場合、荷重軸（これは、後述する「荷重軸３４」（図２，図９〜図１１参照）、または「両ねじ荷重軸１７１」（図１２参照）に相当する。）に対して保持軸をねじ及びナット等の締結部材を用いて取り付けるようにすれば、前記荷重軸と前記締結部材が荷重付与手段となる。また、前記締結部材に加えて、前記荷重付与手段が、前記第１保持軸と前記第２保持軸の離間距離を変更するガス圧または油圧ピストンを備えることも好ましい構成である。

【0020】

さらにまた、前記荷重付与手段が、前記第１保持軸と前記第２保持軸が近接する方向或いは離間する方向に付勢する付勢手段を備えるようにすると良い。

【0021】

また、前記荷重付与手段が、前記第１保持軸及び前記第２保持軸を連結する一対の両ねじ軸と、該両ねじ軸を正逆方向に回転操作する操作手段とを備え、該操作手段によって前記両ねじ軸を正逆方向に回転することにより前記第１保持軸及び前記第２保持軸が近接或いは離間するようにすると良い。

【発明の効果】

【0022】

本発明によると、４個の軸受が有する保持部に第１及び第２保持軸を挿通することにより４個の軸受を固定したため、第１保持軸と第２保持軸を近づけることにより４個の軸受に対して圧縮荷重が付与され、第１保持軸と第２保持軸を離間させることにより４個の軸受に対して引張荷重が付与される。付与された荷重は４個の軸受によって分担されるが、２個ずつ対称配置しているため１個あたりの荷重の２倍の力で４個の軸受に均等に大きな荷重をかけるように調節することができる。

【0023】

また、本発明では、試験対象として同一の軸受を４個用いるので、該軸受に発生する摩擦トルクは４倍に拡大される。そのため、摩擦トルクの大きさや変化が明確になり、摩擦トルクを精度良く測定することができる。
さらに、本発明では、４個の軸受が有する保持部から、ロッドを介して荷重を負荷するため、荷重負荷機構に合わせた試験用軸受ハウジングが不要となる。従って、軸受が実際に備える軸受ハウジングをそのまま使用することができる。

【0024】

加えて、コンロッドのように２個の軸受（大端軸受、小端軸受）をロッドで連結してなる部品の一方の軸受を試験対象とする場合は、他方の軸受を保持部とすることができる。このため、実際の部品の全体を、本発明に係る軸受試験装置にセットして軸受試験を行うことができる。この場合、試験対象軸受に付与する荷重や主軸に付与する回転トルクの大きさ等の条件を試験対象軸受が実装される機械と同等の条件にすれば、試験対象軸受の使用時に発生する摩擦や摩耗等を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明に係る軸受試験装置の全体構成図。

【図2】本発明の実施例１に係る軸受試験部の構成を示す、（ｃ）のII-A−II-A線に沿う平面図（ａ）、正面図（ｂ）、（ａ）のII-C−II-C線に沿う側面図（ｃ）、軸受保持軸に取り付けられたスペーサを示す拡大図（ｄ）。

【図3】軸受ハウジングに上下位置拘束板を取り付けた状態で示す供試軸受の図。

【図4】主軸の先端部分の形状の説明図。

【図5】供試軸受が有する保持部内のブッシュと軸受保持軸の形状を示す図。

【図6】供試軸受に掛かる荷重の説明図。

【図7】オルダム型軸継ぎ手から成るクラッチの分解斜視図。

【図8】軸受に引張荷重、圧縮荷重をかけたときの実験結果を示し、摩擦係数μとゾンマーフェルト数Sの関係を示す図。

【図9】本発明の実施例２に係る軸受試験部の要部を示す、（ｃ）のIX-A−IX-A線に沿う平面図（ａ）、正面図（ｂ）、（ａ）のIX-C−IX-C線に沿う側面図（ｃ）。

【図10】軸受試験部の構成を示す、（ｃ）のX-A−X-A線に沿う平面図（ａ）、正面図（ｂ）、（ａ）のX-C−X-C線に沿う側面図（ｃ）。

【図11】本発明の実施例３に係る軸受試験部の構成を示す、（ｂ）のXI-A−XI-A線に沿う平面図（ａ）、（ａ）のXI-B−XI-B線に沿う側面図（ｂ）。

【図12】本発明の実施例４に係る軸受試験部の構成を示す図。

【図13】本発明の実施例５に係る軸受試験部の構成を示す、平面図（ａ）、正面図（ｂ）、側面図（ｃ）。

【図14】本発明に係る軸受試験装置の試験対象軸受の一例であるコネクティングロッドの構成を示し、保持部にかかる荷重とその方向と主軸回転方向と潤滑油の油膜圧力,軸中心の軸受中心に対する偏心を説明する図。

【図15】２個の軸受を回転する主軸に取り付け、反対方向に荷重をかけたときの主軸と軸受の位置関係、力の関係を示す図であり、 （ａ）は 引張荷重をかけたとき、 （ｂ）は 引張荷重を掛け、且つ主軸とロッドに垂直な方向に拘束したとき、（ｃ）は 圧縮荷重をかけたとき、（ｄ）は 圧縮荷重を掛け、且つ主軸とロッドに垂直な方向に拘束したときを示す。

【図16】本発明に係る軸受試験装置における、試験対象軸受（コネクティングロッド）の主軸とロッドの軸に垂直な方向への移動を規制する拘束手段の説明図。

【図17】本発明に係る軸受試験装置における、試験対象軸受（コネクティングロッド）と主軸、第１及び第２保持軸の位置関係を示す図。

【図18】Ｕ字状の軸保持部を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明に係る軸受試験装置は、ロッドにより連結された保持部を有する軸受を４個用い、これら４個の軸受で主軸を回転可能に支持し、荷重付与試験を行う装置である。４個の軸受は、内側の２個の軸受と外側の２個の軸受が主軸を挟んで反対側に位置するように配置する。

【0027】

図１４に基づくと、同じ形状の２個の軸受に対して同一方向に主軸が回転され、同一方向の等しい荷重が付与されれば、流体潤滑理論により主軸と２個の軸受の中心位置は同じとなる。同じ形状の２個の軸受に対して同一方向に主軸が回転され、同一荷重が逆方向に付与されれば、２個の軸受の中心位置はずれる。本発明に係る軸受試験装置では、内側の２個の軸受あるいは外側の２個の軸受に対して、同一方向に主軸が回転され、同一方向の等しい荷重が付与されるが、内側の２個の軸受と外側の２個の軸受は取り付け方向が逆であるため、内側の２個の軸受と外側の２個の軸受に対する荷重付与方向は逆になる。このため、内側の軸受と外側の軸受の軸心位置がずれる（図１５（ａ）、（ｃ）参照）。このとき、４個の軸受を全て主軸に垂直な面（主軸の軸心をＺ軸としたときのＸＹ面）上の同じ位置に拘束すると、主軸と軸受の間にロッドの軸方向以外の荷重が発生し（図１５（ｂ）、（ｄ）参照）、摩擦が非常に大きくなる。これに対して、本発明では、内側の２個の軸受(軸受ハウジング)、あるいは外側の２個の軸受（軸受ハウジング）の位置を荷重方向と垂直な方向に拘束し、他の２個の軸受（軸受ハウジング）を非拘束とするようにしたため、単純にロッドの軸方向の圧縮荷重または引張荷重となり、摩擦の増大を抑えた摩擦測定をすることができる。

【0028】

次に、本発明に係る軸受試験装置の具体的な実施形態について図１に示す軸受試験装置を参照しながら説明する。図１に示す軸受試験装置は、上述した従来の試験装置のうち（３）の試験装置を改良したものである。以下の説明では、図１の左右方向及び上下方向を軸受試験装置の左右方向及び上下方向とする。また、図１の紙面手前側及び奥側をそれぞれ軸受試験装置の前側及び後側とする。
軸受試験装置１は、基礎台２上に載置された駆動部１０及び軸受試験部２０と、駆動部１０と軸受試験部２０を連結状態、非連結状態に切り変えるクラッチ６０とを備えている。クラッチ６０には例えばオルダム形継ぎ手が用いられる。
駆動部１０はスライド機構１１の上に載置されており、駆動軸１２と、この駆動軸１２を変速機構１３を介して回転駆動するモータ１４とからなる。

【0029】

軸受試験部２０は、基礎台２上に固定されたフレーム２１と、該フレーム２１に回転可能に支持された主軸２２と、主軸２２の回転角を検出する回転角検出部２３と、主軸２２に取り付けられた第１円板２４及び第２円板２５と、位置決め板２６とを備えている。主軸２２は前記クラッチ６０により駆動軸１２と連結される。
第１円板２４及び第２円板２５は、主軸２２のうちフレーム２１の左右両側に突出する部分に、それぞれ一対のとめ具２７によって固定されている。

【0030】

回転角検出部２３は、主軸２２の左端部に取り付けられたスリット円板２８と、該スリット円板２８の回転角度位置を検出する回転角センサ２９とから成る。
主軸２２の左側の先端は円錐状或いは球面状等に加工されており（図４参照）、位置決め板２６に対して点接触するようになっている。位置決め板２６に主軸２２の先端が点接触することにより、回転角検出部２３内の回転角センサ２９に対してスリット円板２８が位置決めされる。なお、クラッチ切り離し時に駆動部１０はスライド機構１１により移動し、クラッチ溝の摩擦により主軸２２に軸方向力が発生する。回転角センサ２９とスリット円板２８の接触を防ぐため、主軸２２の先端は位置決め板２６と離れないようにすることが必要で、わずかではあるが主軸２２は位置決め板２６側を低く、クラッチ側を高くして、重力により主軸２２の左端を位置決め板２６に押し付けるようになっている。

【0031】

試験に供される軸受（以下、「供試軸受」と呼ぶ）３０は、主軸２２に取り付けられるようになっている。本発明の軸受試験装置１の主な特徴は軸受試験部２０の構造にある。軸受試験部２０では主軸２２と供試軸受３０との間に荷重を掛けるが、これは主軸２２の回転中でなければならない。これは、すべり軸受では、主軸２２の回転時において、主軸２２と供試軸受３０との隙間に発生する油膜圧力によって、主軸２２と供試軸受３０との直接接触を防止し、主軸表面と軸受表面の損傷を防止しているからである。また、転がり軸受では、主軸２２の回転時において、ころの周りや内外輪間に発生する油膜圧力によって、ころや内外輪の永久変形を防止するためである。そこで、本試験装置では荷重０の無負荷で運転を開始し、1000rpmで回転中に目標の荷重に調節するようにしている。以下、軸受試験部２０の具体的な実施例について詳細に説明する。

【実施例1】

【0032】

図２は 実施例１に係る軸受試験部２０の構成を示している。図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ軸受試験部２０の平面図、正面図、側面図である。
図２に示すように、前側の２本のフレーム２１と後ろ側の２本のフレーム２１の間には、主軸２２と垂直な荷重軸３４が２本ずつ固定されている。荷重軸３４は本発明の荷重付与手段に相当する。４本の荷重軸３４のうち２本は主軸２２よりも高い位置にあり、残り２本は主軸２２よりも低い位置にある。また、左側の２本の荷重軸３４及び右側の２本の荷重軸３４にはそれぞれ荷重板５１が取り付けられている。これら荷重板５１の間、及び前側の２本のフレーム２１の間には、それぞれ主軸と平行な軸受保持軸３２が１本ずつ固定されている。２本の軸受保持軸３２は主軸２２の前側と後側にあり、いずれも主軸２２と同じ高さに位置している。

【0033】

荷重板５１には軸受保持軸３２の取り付け方向と垂直な２個の貫通孔が形成されており、これら２個の貫通孔にそれぞれ荷重軸３４が挿通されている。荷重軸３４の両端はそれぞれフレーム２１に固定されている。荷重軸３４の外周にはねじ（図示せず。台形ねじを使用。）が切られて雄ねじを形成しており、ナット５２によって荷重軸３４に対する荷重板５１の取り付け位置を移動させることができる。荷重板５１及びフレーム２１は本発明の締結手段に相当する。

【0034】

主軸２２は、４個の供試軸受３０により回転可能に支持されている。図３に示すように、供試軸受３０はロッド４１で連結された保持部４５を有している。供試軸受３０は軸受ハウジング４２と、該軸受ハウジング４２に保持された軸受メタル４３から成る。主軸２２は各供試軸受３０の軸受メタル４３に支持されている。保持部４５はブッシュ４４を有している。本実施例では、エンジンのコネクティングロッド（以下、「コンロッド」と略称する）の大端軸受を供試軸受３０としており、小端軸受を保持部４５としている。

【0035】

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、４個の供試軸受３０は主軸２２の所定位置を挟んで両側に対称に配置されている。そのうち内側の２個の供試軸受３０が有する保持部４５のブッシュ４４には２本の軸受保持軸３２のうちの一方の軸受保持軸３２（図２中、前側の軸受保持軸３２）が挿通されており、外側の供試軸受３０が有する保持部４５のブッシュ４４には残りの軸受保持軸３２（図２中、後側の軸受保持軸３２）が挿通されている。このような構成により、供試軸受３０は、保持部４５に挿通された軸受保持軸３２によって支えられることになる。

【0036】

なお、図２（ａ）及び（ｄ）に示すように、前側の軸受保持軸３２のうち２個の保持部４５の間及び該保持部４５とフレーム２１の間にはそれぞれスペーサ３２１が挿通されている。また、後側の軸受保持軸３２のうち２個の保持部４５の間及び該保持部４５とフレーム２１の間にはそれぞれスペーサ３２２が挿通されている。これらスペーサ３２１、３２２は、前側の２個の保持部４５、及び後側の２個の保持部４５をそれぞれ、軸受保持軸３２の所定位置（本実施例では、フレーム２１間に位置する軸受保持軸３２の中点）を挟んで対称な位置に配置するためのものである。これにより、本実施例では、４個の供試軸受３０を主軸２２上の所定点の両側に２個ずつ対称配置させている。従って、スペーサ３２１、３２２が本発明の位置決め手段として機能する。

【0037】

図２及び図３に示すように、４個の供試軸受３０のうち内側の２個の供試軸受３０の上下には、上下位置拘束板５３が配置されている。２枚の上下位置拘束板５３はボルト（図示せず）で結合されている。上下位置拘束板５３は、内側の２個の供試軸受３０が有する軸受ハウジング４２の上下に配置されている。軸受ハウジング４２の外面と上下位置拘束板５３の前記軸受ハウジング４２との対向面は滑らかな研磨面になっており、これらの面に注油することにより、供試軸受３０はロッド４１の軸方向には滑り、ロッド４１と垂直方向には拘束される。このことにより、荷重を負荷できる。なお、本第１実施例では、軸受ハウジング４２をロッド方向に可動にしたが、後述する第２実施例では、荷重板５１を主軸２２を中心に前後対称に４個配置しているのでロッド方向にも固定した。また、第３実施例では第１実施例と同様、軸受ハウジング４２をロッド方向に可動にしている。

【0038】

なお、供試軸受３０に負荷される荷重は、ナット５２で荷重板５１を荷重軸３４に沿って移動させることにより発生する。具体的には、荷重板５１の前側のナット５２を締めると共に後側のナット５２を緩めて荷重板５１を後側に移動させると引張荷重となり、荷重板５１の後側のナット５２を締めると共に前側のナット５２を緩めて荷重板５１を前側に移動させると圧縮荷重となる。つまり、本実施例では、荷重板５１、ナット５２、荷重軸３４が荷重付与手段として機能する。供試軸受３０に荷重が負荷されると該供試軸受３０の軸心位置が変化し、該供試軸受３０が弾性変形するため、供試軸受３０の軸受ハウジング４２がロッド方向にわずかに動く。また、軸受ハウジング４２、ロッド４１、軸受メタル４３、保持部４５、ブッシュ４４すべてが弾性変形する。そこで、本実施例では、供試軸受３０のロッド４１上にひずみゲージを貼り、荷重に対するひずみゲージ測定器の検定を行ない、ひずみゲージ測定器の信号から供試軸受３０に掛かる荷重を求めるようにしている。

【0039】

本実施例では、荷重軸３４の両端部は雄ねじとなっており、ナット１８によりフレーム２１に固定されている。そのため、ナット１８の締め方で荷重軸３４を軸方向に動かすことができる。従って、本実施例では、荷重軸３４、ナット１８及びフレーム２１も荷重付与手段として機能する。実験時（主軸２２の回転時）にナット５２による荷重調整を行うことが困難な場合は、４個のナット５２を締めて荷重板５１を荷重軸３４に固定すると共に、ナット１８の締め方で荷重軸３４を軸方向に動かすことにより荷重調整する。このように、本実施例では、荷重軸３４に対する荷重板５１の取り付け位置、及びフレーム２１に対する荷重軸３４の取り付け位置の両方を変更できる設計としたため、荷重調整の自由度が高くなる。

【0040】

なお、拘束する２個の供試軸受３０の軸受メタル取付け面を同一円筒上の面とするため、軸受ハウジング４２の上下面は、軸受メタル４３の取り付け面または軸受メタル４３の内周面を基準に主軸２２と軸受メタル４３のすき間に対して十分に高い精度で加工し、主軸２２の表面と軸受メタル４３の表面の平行度に影響しないよう配慮している。これにより、拘束する２個の供試軸受３０の軸受メタル４３の内周面に対して傾きがない状態で主軸２２を配置することができる。

【0041】

実験は、供試軸受３０の軸受メタル４３と主軸２２の間に十分注油した状態で行う。また、軸受メタル４３と主軸２２との間のクリアランスは、該供試軸受３０の適用機械に応じて設定する。なお、本明細書では、軸受とは軸受ハウジングに軸受メタルを挿入したもの、または軸受ハウジングにブッシュを挿入したものを指し、軸受メタル４３やブッシュ４４の無い軸受では軸受ハウジング４２や保持部４５の内面が軸受に相当する。
なお、２ストロークサイクルエンジンでは、コンロッドに転がり軸受を用いることがある。この場合も、滑り軸受を用いたコンロッドと同様に軸受試験を行うことが出来る。この場合は、内輪、ころ、外輪からなる、転がり軸受が軸受メタル４３に対応する。

【0042】

図４は主軸２２の拡大図である。前述したように、主軸２２の先端は円錐状に加工されており、軸中心とがり先端となっている。主軸２２の先端が位置決め板２６と接触することにより主軸２２が位置決めされるが、主軸２２の先端をとがり先端としたことにより、スラスト荷重を受け持つようにすると、主軸２２のとがり先端と位置決め板２６間に発生する摩擦による力のモーメント（軸トルク）がほぼゼロとなり、この部分に発生する摩擦の影響を極めて小さくすることができる。

【0043】

なお、主軸２２のとがり先端と位置決め板２６との接触は点接触が望ましいが、スラスト荷重が大きい場合は円錐台として、主軸２２のとがり先端と位置決め板２６を面接触としても良い。このとき、とがり先端の位置決め板２６との接触面は主軸２２の直径の10%以下であることが好ましい。また、主軸２２のとがり先端の形状は図４の（ａ）に示すような円錐状の他、（ｂ）に示すように円錐状の頂部を球面状にしたり、（ｃ）に示すように円錐状の頂部を該頂部よりも大きい円錐角の円錐状にしたりしても良い。このようにすることにより、主軸２２のとがり先端の強度を向上することができる。主軸２２のとがり先端と該主軸２２との同心度を高めるためには、主軸２２の端部を直接加工することが好ましいが、主軸２２とは別に形成した球面状や円錐状等の部材を主軸２２の端部に取り付けても良い。

【0044】

供試軸受３０に掛かる荷重が動荷重の場合は主軸２２の軸中心位置が動くため、主軸２２の先端を球面状にする場合は、長軸が主軸２２の半径方向に長い楕球面状にする。また主軸２２の先端を円錐状にする場合は、円錐角を120°〜170°にする。このようにすることにより、主軸２２の先端に油をつけたときに主軸２２の動きによる油膜の発生を容易にして、摩擦測定への軸の動きの影響を小さくすることができる。また、主軸２２の先端形状部分（（ｂ）、（ｃ）の円筒部）の直径は、摩擦の低減と強度確保のため、目的に合わせて主軸２２の径の１０〜３０％程度に調節することが望ましい。

【0045】

図５の（ａ）は各供試軸受３０が有する保持部４５の横断面図を示している。本実施例では、保持部４５に保持されたブッシュ４４の内面が該ブッシュ４４内の中心に向かって先細となるテーパ状になっており、その先端において軸受保持軸３２と接するように構成されている。なお、ブッシュ４４の内面をテーパ状にする加工は、４個の供試軸受３０全てについて行っても良いが、内側の２個のみ、或いは外側の２個のみに行っても良い。

【0046】

このようにブッシュ４４の内面をテーパ状に加工することにより、ブッシュ４４内にほぼ遊びが無い状態で軸受保持軸３２を挿通しても、両者の接触面積を小さくすることができる。このため、軸受保持軸３２とブッシュ４４内面の間の軸の傾きに自由度ができ、軸受ハウジング４２と軸受メタル４３は主軸２２の表面にならい、ミスアライメントがなくなる。荷重が付与されることにより主軸が移動しても、４個の軸受間にミスアライメントの影響が出ないようにすることができる。また、ブッシュ４４と軸受保持軸３２の間に発生する摩擦を小さくすることもできる。

【0047】

なお、ブッシュ４４の内面をテーパ状に加工する場合、図５の（ｂ）に示すように、テーパ状部の中央に若干の平行部を残しても良い。また、ブッシュ４４の内面をテーパ状にする代わりに、断面が円弧状などの曲面（図５の（ｃ））にしても良い。さらに、軸受保持軸３２の外面をテーパ状（図５の（ｄ））にしたり、テーパ状部の中央に若干の平行部を残したり（図５の（ｅ））、或いは断面が円弧状（図５の（ｆ））にしたりしても同様の効果が得られる。ここで、図５（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）に示すテーパ角度は実際より大きく描いている。実際のテーパ角度はブッシュ４４の幅、ブッシュ４４と軸受保持軸３２の間のすき間、供試軸受３０の長さ、主軸２２と軸受保持軸３２の軸間の平行度などで幾何学的に決められる。例えば、本実施例に係る軸受試験装置１で用いたブッシュ４４の内面の角度は3°前後の小さなものが好ましい。また、図５（ｃ）、（ｆ）に示すようにブッシュ４４の内面を断面円弧状にした場合においても、曲面であるかが視覚的に認識できないほど、幾何学的に決められる曲率半径を大きくする。
また、コンロッドなどにはブッシュ４４の無いものも存在する。この場合は、上記したようなブッシュ４４の内面に行った加工を保持部４５の内面に行うことになる。

【0048】

次に、軸受試験部２０に荷重測定センサ（ひずみゲージ）を取り付けるための荷重計算式について説明する。以下の式中、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、各供試軸受３０に掛かる荷重に対応する力を示す（図６参照）。
下記の「数１」に示す２式は力のつり合いと力のモーメントのつり合いを示す式で、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の関係を表している。「数１」から分かるように、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４のうちの任意の二つが決まると、他の二つが従属して決まる。また、４個の供試軸受３０の配置から、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４のうちどれか２つが等しいと、Ｆ１＝Ｆ２＝Ｆ３＝Ｆ４となる。

【0049】

本軸受試験装置は規格の等しい４個の軸受を用いて、同じ条件で摩擦を測定して軸受１個当りの潤滑状況を調べるので、４個の軸受の荷重が異なると試験装置として成立しない。従って、試験装置として成立させるためには、４個の供試軸受のうち任意の２個の荷重が等しくなるように測定しながら荷重板５１の位置を調整すればよい。

【0050】

ただし、２個の荷重板５１の位置を同じように調整してもそのときの荷重の変化の仕方が異なる。そこでＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の関係から、４個の供試軸受のうちのどの軸受で荷重測定を行いながら荷重調整をすると良いかを試算する。「数１」に基づき、「数２」の２式はＦ１、Ｆ４をＦ２、Ｆ３で表したもの、「数３」の２式はＦ２、Ｆ３をＦ１、Ｆ４で表したものである。同様に「数４」の２式はＦ１、Ｆ４の誤差をＦ２、Ｆ３の誤差で表したもの、「数５」の２式はＦ２、Ｆ３の誤差をＦ１、Ｆ４の誤差で表したものである。

【0051】

【数1】

【数2】

【数3】

【数4】

【数5】

【0052】

上記式より、供試軸受３０のうち内側の軸受の荷重を示すＦ２とＦ３の変化が外側の軸受の荷重を示すＦ１とＦ４の変化よりも大きく、Ｆ２とＦ３を測定して荷重を設定すると最も誤差が少ないことが分かる。そこで、本実施例では、内側の２個の供試軸受３０のロッド４１に荷重測定センサとしてのひずみゲージを貼り、軸受荷重に対する出力の測定を行った。

【0053】

また、内側の供試軸受３０を支える軸受保持軸３２には、外側の供試軸受３０を支える軸受保持軸３２よりも大きな曲げモーメントが発生し、応力も大きい。従って、内側の供試軸受３０を支える軸受保持軸３２の材料は、外側の供試軸受３０を支える軸受保持軸３２よりも剛性の高いものを用いると良い。ここでは、軸用構造用炭素鋼の中で硬い材料として知られているS50Cを焼入れしたものを用いている。

【0054】

図７は、本実施例に係るクラッチ６０を示す。このクラッチ６０は、いわゆるオルダム型軸継ぎ手から成り、駆動軸１２の端部に固定された第１溝円板６１、主軸２２の端部に固定された第２溝円板６２、これら溝円板６１、６２の間に挟持されるフローティングカム６３を備える。第１溝円板６１及び第２溝円板６２のフローティングカム６３との対向面には、それぞれ駆動軸１２、主軸２２の軸心を通る溝６１１、６２１が形成されている。一方、フローティングカム６３の第１溝円板６１及び第２溝円板６２との対向面には、それぞれ溝６１１、６２１に対応する突条部６３１が形成されている。
このような構成により、荷重によって４個の供試軸受３０の位置がずれて、主軸２２と駆動軸１２の軸心位置が異なっても、主軸２２と駆動軸１２の連結状態を保持することができる。

【0055】

また、フローティングカム６３にはガイド長孔６４が形成されており、該ガイド長孔６４に頭部の広いボルト（雄ねじ）６５が挿入されている。第１溝円板６１には、ねじ穴（雌ねじ）６１ａが形成されており、該ねじ穴６１ａにボルト（雄ねじ）６５をねじ込むことにより、フローティングカム６３は第１溝円板６１にボルト６５で離れないように取り付けられている。ガイド長孔６４がボルト６５に沿って移動可能なため、フローティングカム６３の運動が妨げられることはない。スライド機構１１により駆動部１０が軸受試験部２０から離間する方向に移動されると、クラッチが切れ、主軸２２と駆動軸１２の連結状態が解除される。なお、図７のように第１溝円板６１と駆動軸１２、第２溝円板６２と主軸２２の組み合わせが、クラッチ切断後の軸受摩擦測定試験中にフローティングカム６３が主軸２２から離れ、駆動軸１２側になり、好ましい。フローティングカム６３の振動が無視できれば、第１溝円板６１と主軸２２、第２溝円板６２と駆動軸１２の結合としても良い。

【0056】

図８は上記構成の軸受試験装置１を用いた測定結果の一例を示す。この結果は、供試軸受３０に引張荷重、圧縮荷重をかけたときの、供試軸受１個当たりの摩擦係数μとゾンマーフェルト数Sの関係を示す。実験条件は、軸受当り3000[N]の荷重で、軸受直径40[mm]、幅13.5[mm] 油の粘度0.0582[Pas]で、1500[rpm]からの減速である。

【実施例2】

【0057】

図９は本発明の実施例２に係る軸受試験部２０の一部（軸受試験ユニット）の構成を示している。この実施例では、内側の２個の供試軸受３０が有する保持部４５は後側の軸受保持軸３２に、外側の２個の供試軸受３０が有する保持部４５は前側の軸受保持軸３２に取り付けられている。なお、図９には図示しないが、実施例１と同様、本実施例でも内側の２個の保持部４５及び外側の２個の保持部４５は、スペーサによって所定位置を挟んで対称な位置に位置決めされている。
また、本実施例では、ねじによる圧縮荷重と油圧ピストンによる引張荷重を組み合わせて供試軸受３０に付与する。油圧ピストンを制御することにより荷重を変動させることができる。本実施例では、荷重軸用ばね７１がナット５２で荷重軸３４に取り付けられている。

【0058】

４個の荷重板５１の貫通孔に挿通された４本の荷重軸３４は、荷重板５１との間に荷重軸用ばね７１をはさんでナット５２で該荷重板５１に固定される。また、荷重板５１には油圧シリンダ７３が荷重軸３４と対に組みつけられている。４本の油圧シリンダ７３は並列につながれている。

【0059】

図１０は、図９に示す軸受試験ユニットの一部を軸受試験部２０に組み込んだ状態を示す。軸受試験ユニットは４本の荷重軸３４によりフレーム２１に組み付けられている。
４本の荷重軸３４はフレーム２１の４個の貫通孔にはめ込まれており、軸方向に可動な状態にある。供試軸受３０のうち内側の２個の供試軸受は上下位置拘束板５３により拘束されている。本実施例では、内側の２個の供試軸受３０は、ロッド４１と平行な方向及び垂直な方向の両方に拘束されている。上下位置拘束板５３は脚７８により基礎台２に固定されている。
本実施例では、ナット５２を締めることにより圧縮荷重をかけることができる。これが最大圧縮荷重となる。次に４個の油圧シリンダ７３に同一油圧をかけて引張荷重をかける。引張荷重は油圧荷重からナット５２を締めたことによる圧縮荷重を引いたものである。油圧を動的にかけると、４個の供試軸受３０に等しい変動荷重が発生する。

【実施例3】

【0060】

図１１は基本構造が実施例１の軸受試験部２０と同じであるが、変動荷重を目標として改造したものである。この実施例では、実施例２の油圧シリンダに代えて、ばね８１とカム８２により圧縮荷重を発生させている。内側または外側の対となる２個の左右の供試軸受３０の荷重を均等化させるために、ばね８１と２個の荷重板５１の連結に、荷重板５１と接合板８５と２本のアーム８４２を３本のピン８４１で結合したトラス機構８４を用いる。ピン８４１の結合によるトラス機構８４を用いたのは、回転拘束が無く、支持部に力のモーメントが発生しないピン結合により、２個の荷重板５１に均等に荷重を分配すると共に、同一の軸受保持軸３２に保持部４５が取り付けられた軸受のうちの一方の軸受に荷重が偏らないよう配慮したためである。この軸受試験部２０の荷重軸３４に荷重軸用ばね７１をつけてナット５２で締めて軸受に引張荷重をかける。ここで、ナット５２は引張荷重側の４個のみで、実施例１に示したような圧縮荷重側の４個はない。

【0061】

カム８２はカム軸８３に１体に接合され、カム軸８３を中心に回転自在にフレーム２１に取り付けられている。荷重板５１は接合板８５と２本のアーム８４２を３本のピン８４１で結合したトラス機構８４を介してばね８１の一端に取り付けられており、このばね８１の他端がカム８２に接している。このような構成により、カム軸８３を介してカム８２を回転させればばね８１を通して荷重板５１に掛かる圧縮荷重を変動させることができる。圧縮荷重はばね８１の縮み荷重からナット５２で閉めた引張荷重を引いた値である。カム８２の回転には大きなトルクが必要である。モータでカム８２を回転させる構造にしても良い。また、カム８２に代えて油圧ピストン等の方式でばね８１に変位を与えてもよい。

【0062】

また、荷重軸３４の荷重軸用ばね７１とナット５２、カム軸８３、カム８２およびトラス機構８４を荷重板５１に対し左右逆に配置して、荷重軸用ばね７１とナット５２で圧縮荷重をかけ、カム軸８３、カム８２およびトラス機構８４で引張荷重をかけることも可能である。しかし、この場合は、軸受の取り付け位置より、高い位置か低い位置に引張荷重発生機構を移さざるを得ず、構成が複雑となる。

【0063】

上記した実施例１〜３では供試軸受３０のうち内側の供試軸受を上下位置拘束板５３で拘束する例を示したが、外側の供試軸受を拘束しても同様の作用、効果が得られる。また、外側の２個の供試軸受３０が有する保持部４５、内側の２個の供試軸受３０が有する保持部４５の位置は、どちらか一方を前側の軸受保持軸３２に、他方を後側の軸受保持軸３２に取り付ければ良い。さらに、第１円板２４及び第２円板２５は対称に配置されていればどこでも良い。また、対称に配置されていれば、２つ以上の円板でも良く、中央に配置する場合は一つの円板でも良い。
また、クラッチ６０が結合したまま行う試験、例えば耐久試験など、慣性モーメントを必要としない試験では第１円板２４及び第２円板２５は無くてもよい。

【実施例4】

【0064】

図１２は本発明の実施例４を示す。この実施例は、主軸の位置ずれを抑えながら荷重を加えることを特徴とする。

【0065】

本実施例では、荷重軸３４に代えて両ねじ荷重軸１７１が用いられており、該両ねじ荷重軸１７１の端部にハンドル１７４が取り付けられている。ハンドル１７４を右回りに回すと、両ねじ荷重軸１７１が右まわりに回転し、右ねじ荷重板１９１が外側（左方向）に移動する。これにより、内側の２個の供試軸受３０が左方向に動く。また、これと同時に左ねじ荷重板１９２が右方向へ移動し、これにより外側の２個の供試軸受３０が右方向に動く。この結果、４個の供試軸受３０に引張荷重が与えられる。

【0066】

一方、ハンドル１７４を左回りに回すと、両ねじ荷重軸１７１が左まわりに回転し、右ねじ荷重板１９１が内側（右方向）に、左ねじ荷重板１９２が外側（左方向）に移動する。これにより内側の２個の供試軸受３０が内側（右方向）に動き、外側の２個の供試軸受３０が外側（左方向）に動く。この結果、４個の供試軸受３０に圧縮荷重が与えられる。

【0067】

なお、両ねじ荷重軸１７１は、右ねじと左ねじをそれぞれ有していればよく、その位置は左側と右側のどちらにあっても良い。この場合、右ねじ荷重板１９１と左ねじ荷重板１９２の位置は両ねじ荷重軸１７１のねじの向きと一致していなければならない。

【0068】

ハンドル１７４の代わりに、モータを使用してもよい。モータには高いトルクが必要とされるが、減速モータや高い減速比のステッピングモータ、油圧揺動モータ等を使えば実現できる。精度の高いモータを使用した場合、動的な負荷を加えながら試験を行うこともできる。

【実施例5】

【0069】

本発明の実施例５に係る軸受試験部２０を図１３に示す。図１３の（ａ）〜（ｃ）は図２の（ａ）〜（ｃ）に対応しており、それぞれ軸受試験部２０の上面図、正面図、側面図である。
実施例５の軸受試験部２０は、実施例１の軸受試験部２０（図２参照）と基本構造は同じであるが、軸受保持軸（第１及び第２の保持軸）の構成が実施例１と異なる。すなわち、この実施例では、４個の供試軸受３０の保持部４５には、それぞれ別の軸受保持軸１３２が挿通されている。

【0070】

具体的には、前側の２本のフレーム２１の間には、第１保持板１３３が掛け渡されており、この第１保持板１３３に２個のＵ字状の軸保持部１３４（図１８参照）が固定されている。これら２個の軸保持部１３４に、４個の供試軸受３０のうち内側の２個の供試軸受３０が有する保持部４５のブッシュ４４に挿通される軸受保持軸１３２がそれぞれ取り付けられている。

【0071】

また、左右側の荷重板５１には第２保持板１３５が掛け渡されており、この第２保持板１３５に２個のＵ字状の軸保持部１３６（図１８参照）が固定されている。これら２個の軸保持部１３６に、４個の供試軸受３０のうち外側の２個の供試軸受３０が有する保持部４５のブッシュ４４に挿通される軸受保持軸１３２がそれぞれ取り付けられている。

【0072】

このような構成により、本実施例においても、荷重板５１の取付位置、及びフレームに対する荷重軸３４の取付位置を調整することにより、供試軸受３０にかかる荷重を調整することができる。
さらに、本実施例では、４個の供試軸受３０の保持部４５にそれぞれ別の軸受保持軸１３２を挿通したため、４個の供試軸受３０のサイズが異なる場合でも、各供試軸受３０に最適な大きさや形状の軸保持部及び軸受保持軸を用いて試験を行うことができる。また、本実施例の軸受試験装置では、軸保持部１３４，１３６に荷重測定センサ（ひずみゲージ）を貼る（なお、軸保持部１３４，１３６であればどこでも良いが、特に図１８に符号２２１で示す軸部材に貼り付けることが好ましい。）ことにより、各供試軸受３０の荷重を測定することができる。軸受のロッド部に荷重測定センサ（ひずみゲージ）を貼ると、軸受を変えるたびに荷重測定センサからのひずみ信号の検定を荷重計で行わなければならないが、軸保持部に荷重測定センサを貼り付けた場合は、ひずみ信号の検定を荷重計で１回行えば、軸受を変更しても荷重を求めることができる。

【0073】

上記した各実施例では、コンロッドのうちの大端軸受を供試軸受とする場合を例に挙げて説明したが、小端軸受を供試軸受とすることもできる。また、１個の軸受のみを有する部品の場合は、該軸受にロッドを介して保持部を連結することにより、本発明に係る軸受試験装置に供することができる。

【0074】

さらに、上記実施例では、エンジンにおいて一般的に用いられるコンロッドを例に挙げて説明したが、本発明に係る軸受試験装置は、トライボロジー（摩擦、摩耗、潤滑）の分野全般で使用できる汎用試験装置である。従って、本発明の軸受試験装置は、パソコンの部品として用いられるような超小型軸受から、建設用構造体（可動橋）に用いられる大型軸受まで、種々の軸受の摩擦等の測定に用いることができる。

【符号の説明】

【0075】

１…軸受試験装置
２…基礎台
１０…駆動部
１１…スライド機構
１２…駆動軸
１３…変速機構
１４…モータ
２０…軸受試験部
２１…フレーム
２２…主軸
２３…回転角検出部
２４…第１円板
２５…第２円板
２６…位置決め板
２７…とめ具
２８…スリット円板
２９…回転角センサ
３０…供試軸受
３２…軸受保持軸
３２１、３２２…スペーサ
３４…荷重軸
４１…ロッド
４２…軸受ハウジング
４３…軸受メタル
４４…ブッシュ
４５…保持部
５１…荷重板
５３…上下位置拘束板
６０…クラッチ
６１…第１溝円板
６２…第２溝円板
６３…フローティングカム
１３２…軸受保持軸
１３３…第１保持板
１３４，１３６…軸保持部
１３５…第２保持板
１７１…両ねじ荷重軸
１７４…ハンドル
１９１…右ねじ荷重板
１９２…左ねじ荷重板
２２０…拘束手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】