特開 2023-68920 動力循環式負荷試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023068920

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】動力循環式負荷試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/02 20190101AFI20230511BHJP

【ＦＩ】

G01M13/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021180378

(22)【出願日】2021-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】303025663

【氏名又は名称】株式会社日立ニコトランスミッション

(74)【代理人】

【識別番号】100091306

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 友一

(74)【代理人】

【識別番号】100174609

【弁理士】

【氏名又は名称】関 博

(72)【発明者】

【氏名】岩本 安弘

【テーマコード（参考）】

2G024

【Ｆターム（参考）】

2G024AB05

2G024BA11

2G024CA12

2G024DA05

2G024DA08

2G024DA09

(57)【要約】

【課題】遊星歯車の機構自体を単体で動力循環式負荷試験装置を構成したとしても、滑り軸受の損傷を防ぐことができる動力循環式負荷試験装置を提供する。
【解決手段】ケーシング１２と、回転軸１４と、ケーシング１２の内部空間に配置される第１太陽歯車１８ａと第２太陽歯車２０ａと、遊星キャリア１８ｃにギア支持軸２４が備えられると共に、第１太陽歯車１８ａに噛み合う第１遊星歯車１８ｂと、ケーシング１２の内壁にギア支持軸２６が備えられると共に第２太陽歯車２０ａに噛み合う第２遊星歯車２０ｂと、回転軸１４を中心に回転可能に配置された内歯車２２と、ケーシング１２に固定され、遊星キャリア１８ｃの回転状態を制御する負荷発生装置２８と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、
前記ケーシングの内部空間を貫き、外部に入力部を設けた回転軸と、
前記ケーシングの内部空間において、前記回転軸の長手方向に沿って離間して配置される第１太陽歯車と第２太陽歯車と、
前記回転軸周りに回動可能な遊星キャリアにギア支持軸が備えられると共に、前記第１太陽歯車に噛み合う第１遊星歯車と、
前記ケーシングの内壁にギア支持軸が備えられると共に前記第２太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車と、
前記ケーシングの内部空間において前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とに噛み合う内歯を備え、前記回転軸を中心に回転可能に配置された内歯車と、
前記ケーシングに固定され、前記遊星キャリアの回転状態を制御する負荷発生装置と、を備えたことを特徴とする動力循環式負荷試験装置。

【請求項2】

前記遊星キャリアは、加負荷ギアを備え、
前記負荷発生装置は、前記加負荷ギアに噛み合う負荷調整ギアを備えていることを特徴とする請求項１に記載の動力循環式負荷試験装置。

【請求項3】

前記負荷発生装置は、前記負荷調整ギアを回動させる調整レバーと、
前記調整レバーの位置決めを成すアジャスト機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の動力循環式負荷試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動力循環式負荷試験装置に係り、特に、負荷試験対象を遊星歯車とする試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

歯車や回転軸、及びベルトなどの動力伝達部材の強度や耐久性を試験するための装置として、動力循環式負荷試験装置が知られている。このような動力循環式負荷試験装置において、動力の伝達経路に遊星歯車を採用する装置として、特許文献１や２に開示されているようなものが知られている。特許文献１に開示されている動力循環式負荷試験装置は、回転軸の試験装置であり、回転軸を太陽歯車に連結すると共に、遊星キャリアに噛み合い可能な歯車を介して動力循環機構を構成している。さらに、遊星歯車と噛み合う内歯車の外周に外歯歯車を形成し、この外歯歯車に噛み合う歯車を配置し、この歯車にトルク負荷装置を係合させることで、内歯車と遊星歯車を介して、太陽歯車と動力循環機構との間に回転差を付与して回転軸に捩じりを加えるというものである。

【0003】

また、特許文献２に開示されている動力循環式負荷試験装置では、閉鎖経路を構成する動力循環路における負荷トルクの調整機構として、遊星歯車が採用されている。このような構成の動力循環式負荷試験装置によれば、入力側の回転軸と出力側の回転軸との回転差により閉鎖経路にトルクを付加することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６０－１８７３９号公報

【特許文献2】特開２０１２－７９０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献に開示されている動力循環式負荷試験装置は、装置の一部に遊星歯車を採用することで装置に負荷するトルクの調整を図る構成としている。しかしながら、遊星歯車の機構自体を単体で動力循環式負荷試験装置に適用する試みは未だされておらず、このような構成の動力循環式負荷試験装置には、試験中のトルク調整が困難となり、遊星歯車の軸受メタル（滑り軸受）に油膜が形成できず、損傷してしまう場合があるといった問題が生じていた。

【0006】

そこで本発明では、遊星歯車の機構自体を単体で動力循環式負荷試験装置を構成したとしても、滑り軸受の損傷を防ぐことができる動力循環式負荷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】

【0007】

上記目的を達成するための本発明に係る動力循環式負荷試験装置は、ケーシングと、前記ケーシングの内部空間を貫き、外部に入力部を設けた回転軸と、前記ケーシングの内部空間において、前記回転軸の長手方向に沿って離間して配置される第１太陽歯車と第２太陽歯車と、前記回転軸周りに回動可能な遊星キャリアにギア支持軸が備えられると共に、前記第１太陽歯車に噛み合う第１遊星歯車と、前記ケーシングの内壁にギア支持軸が備えられると共に前記第２太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車と、前記ケーシングの内部空間において前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とに噛み合う内歯を備え、前記回転軸を中心に回転可能に配置された内歯車と、前記ケーシングに固定され、前記遊星キャリアの回転状態を制御する負荷発生装置と、を備えたことを特徴とする。

【0008】

また、上記のような特徴を有する動力循環式負荷試験装置において前記遊星キャリアは、加負荷ギアを備え、前記負荷発生装置は、前記加付加ギアに噛み合う負荷調整ギアを備えているようにすると良い。このような特徴を有する事によれば、負荷発生装置の負荷調整ギアを回動させることで、遊星キャリアを回動させ、動力循環機構に負荷を生じさせることができる。

【0009】

また、上記のような特徴を有する動力循環式負荷試験装置において前記負荷発生装置は、前記負荷調整ギアを回動させる調整レバーと、前記調整レバーの位置決めを成すアジャスト機構を備えているようにすると良い。このような特徴によれば、アジャスト機構を介して調整レバーの微調整と負荷状態の維持を図ることが可能となる。

【発明の効果】

【0010】

上記のような特徴を有する動力循環式負荷試験装置によれば、遊星歯車の機構自体を単体で動力循環式負荷試験装置を構成したとしても、滑り軸受の損傷を防ぐことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る動力循環式負荷試験装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】負荷発生装置の構成を説明するための図である。

【図3】実施形態に係る動力循環式負荷試験装置を稼働していない状態における遊星歯車の回転軸と滑り軸受との間に生じる油膜の状態を示す断面図である。

【図4】実施形態に係る動力循環式負荷試験装置を稼働させた際に遊星歯車の回転軸と滑り軸受との間に生じる油膜の状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の動力循環式負荷試験装置に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を実施するための好適な形態の一部に過ぎず、その効果を奏する限りにおいて、構成の一部に変更を加えたとしても、本発明の一部とみなすことができる。

【0013】

［構成］
まず、図１、図２を参照して、本実施形態にかかる動力循環式負荷試験装置の構成について説明する。なお、図面において図１は、実施形態に係る動力循環式負荷試験装置の概略構成を示す断面図であり、図２は、負荷発生装置の構成を説明するための図である。本実施形態に係る動力循環式負荷試験装置１０は、ケーシング１２と、回転軸１４、一対の遊星歯車機構、及び負荷発生装置２８とを基本として構成されている。ケーシング１２は、筒状に形成された胴部１２ａの端部に第１カバー１２ｂと第２カバー１２ｃを配置することで内部空間を形成している容器であり、詳細を後述する回転軸１４を挿通支持すると共に、内部空間に一対の遊星歯車機構を配置する要素である。ここでケーシング１２は、必ずしも密封されている必要は無いが、塵埃の影響や、安全性の観点からは、回転体を有する内部空間と外部空間とを遮蔽できる事が望ましい。

【0014】

回転軸１４は、ケーシング１２の内部空間を貫き、少なくともその一部が外部空間に配置され、これを入力部１４ａとする長尺の回転体である。ここで、ケーシング１２と回転軸１４との交点（図１に示す形態では、第１カバー１２ｂと第２カバー１２ｃとの間）には、それぞれ軸受１６ａ，１６ｂが設けられ、ケーシングの内部空間において回転軸１４が独立して回転することが可能な構成とされている。

【0015】

一対の遊星歯車機構は、第１太陽歯車１８ａと第１遊星歯車１８ｂ、遊星キャリア１８ｃ、及び内歯車２２からなる第１遊星歯車機構と、第２太陽歯車２０ａと第２遊星歯車２０ｂ、及び内歯車２２からなる第２遊星歯車機構とを有する。第１太陽歯車１８ａは、回転軸１４（図１に示す実施形態では入力部１４ａ側）に配置される歯車であり、第１遊星歯車１８ｂは、第１太陽歯車１８ａの外周側に複数、第１太陽歯車１８ａに噛み合うように配置される歯車である。本実施形態においては、複数の第１遊星歯車１８ｂそれぞれのギア支持軸２４が第１太陽歯車１８ｂと同心円となる単一な円の円周上に配置されるように、詳細を後述する遊星キャリア１８ｃを介してギア支持軸２４が位置決めされている。

【0016】

遊星キャリア１８ｃは、第１遊星歯車１８ｂのギア支持軸２４を位置決めするための要素であり、本実施形態では、内歯車２２と第１カバー１２ｂとの間に配置され、第１カバー１２ｂに設けられたボスとの間に軸受１６ｃが設けられ、回転軸１４やケーシング１２に対して個別の回転を付与することができるように配置されている。また、本実施形態に係る遊星キャリア１８ｃには、第１カバー１２ｂとの対向面側に段差部が設けられ、この段差部の外周側に、加負荷ギア１８ｃ１が設けられている。

【0017】

第２太陽歯車２０ａは、回転軸１４に対して第１太陽歯車１８ａと離間した位置に配置される歯車であり、第２遊星歯車２０ｂは、第２太陽歯車２０ａの外周に複数、第２太陽歯車２０ａに噛み合うように配置される歯車である。本実施形態においては、複数の第２遊星歯車２０ｂそれぞれのギア支持軸２６が、第２太陽歯車２０ａと同心円となる単一な円の円周上に配置されるように、第２カバー１２ｃに配置されている。

【0018】

内歯車２２は、複数の第１遊星歯車１８ｂと、複数の第２遊星歯車２０ｂのそれぞれと噛み合い、両者間に生じる動力を伝達する要素である。本実施形態に係る内歯車２２は、第１遊星歯車１８ｂと噛み合う第１内歯２２ａと、第２遊星歯車２０ｂと噛み合う第２内歯２２ｂを備えている。

【0019】

ここで、第１遊星ギア１８ｂとギア支持軸２４との間、及び第２遊星歯車２０ｂとギア支持軸２６との間には、それぞれ滑り軸受４０が設けられている。

【0020】

負荷発生装置２８は、回転軸１４と第１太陽歯車１８ａ、第１遊星歯車１８ｂ、内歯車２２、第２遊星歯車２０ｂ、及び第２太陽歯車２０ａによって構成される動力循環機構に対して負荷を生じさせるための要素である。本実施形態の場合、ケーシング１２を起点として遊星キャリア１８ｃの自由回転に規制を掛けると共に、遊星キャリア１８ｃに所定の回動を付与することで、回転軸１４と内歯車２２との間の動力伝達機構、すなわち第１太陽歯車１８ａと第１遊星歯車１８ｂ、第１遊星歯車１８ｂと第１内歯２２ａ、第２太陽歯車２０ａと第２遊星歯車２０ｂ、第２遊星歯車２０ｂと第２内歯２２ｂとの間に荷重を生じさせるトルクを負荷する。

【0021】

具体的には、負荷発生装置２８は、負荷調整ギア３０と、調整レバー３２、及びアジャスト機構３４を有する構成としている。負荷調整ギア３０は、遊星キャリア１８ｃの自由回転を規制すると共に、所望する回動を付与するための要素である。本実施形態では、遊星キャリア１８ｃの外周に備えられた加負荷ギア１８ｃ１に噛み合うように配置されている。

【0022】

調整レバー３２は、負荷調整ギア３０を軸支すると共にケーシング１２の外部に露出し、レバーの揺動により負荷調整ギア３０に回動を生じさせるための要素である。なお、調整レバー３２の回転軸３２ａ（負荷調整ギア３０を軸支する軸）が第１カバー１２ｂに位置決めされていることにより、負荷調整ギア３０に噛み合う加負荷ギア１８ｃ１を有する遊星キャリア１８ｃの自由回転が規制されることとなる。

【0023】

アジャスト機構３４は、調整レバー３２の位置決めをし、加負荷量を定めるための要素である。コ字状に形成されたブラケット３６の両壁面３６ａの間に調整レバー３２の揺動部を配置した上で、両壁面３６ａから調整レバー３２の揺動部に向けてボルト３８を螺合させる構成としている。このような構成のアジャスト機構３４では、壁面３６ａに螺合されているボルト３８の締め込み、締め戻しにより、調整レバー３２の揺動量を制御すると共に、位置決めすることが可能となる。

【0024】

本実施形態に係る動力循環式負荷試験装置１０では、第１太陽歯車１８ａ、第２太陽歯車２０ａ、第１遊星歯車１８ｂ、第２遊星歯車２０ｂ、内歯車２２、滑り軸受４０、ギア支持軸２４，２６のいずれかの部材に図示しない加速度センサ等の第１の物理量検出手段を設け、振動加速度の変化を検出可能な構成としている。このような構成により、振動加速度がピークとなる値（固有振動数）を検出することが可能となる。

【0025】

また、動力循環式負荷訴権装置１０では、第１太陽歯車１８ａや第２太陽歯車２０ａ、第１遊星歯車１８ｂ、第２遊星歯車２０ｂ、及び内歯車２２のいずれかの歯車の歯元に歪みゲージ等の第２の物理量検出手段を設け、回転数や循環動力を変化させた際に歯元に発生する応力を算出し、動荷重の確認が可能な構成としている。このような構成とすることで、運転中に各歯車（計測対象とする歯車）にかかる動荷重や固有振動数の実測値（検出された物理量に基づく算出値）と計算値（設計条件に基づく理論値）との比較を行う事が可能となる。このため、実測値と計算値とにズレが生じる場合には、ズレの要因を補正する措置計算式に与えることで、歯車の動荷重を求める計算方法を構築することが可能となる。

【0026】

［作用］
上記のような構成の動力循環式負荷試験装置１０では、第２太陽歯車２０ａと第２遊星歯車２０ｂ、第２内歯２２をそれぞれ供試品として試験を行うこととなる。動力循環式負荷試験装置１０ではまず、無負荷状態で回転軸１４の入力部に回転を付与して回転軸を回転させる。これにより、回転軸１４に付帯された第１太陽歯車１８ａ、第２太陽歯車２０ａを介して、第１遊星歯車１８ｂ、第２遊星歯車２０ｂに動力が伝達され、次いで内歯車２２に動力が伝達され、動力循環が成される。

【0027】

無負荷状態での運転を所定時間継続した後、負荷発生装置２８のアジャスト機構３４を介して調整レバー３２を回動させ、負荷調整ギア３０と噛み合う加負荷ギア１８ｃ１を介して遊星キャリア１８ｃを回動させ、動力循環式負荷試験装置１０の動力循環機構に対して負荷を生じさせる。

【0028】

負荷発生装置２８を介した加負荷は、動力循環式負荷試験装置１０の稼働状態（回転状態）に応じて増減させ、所望する負荷を供試品に与えるようにすれば良い。

【0029】

［効果］
ここで、上記のような負荷発生装置２８が付帯されていない動力循環式負荷装置では、試供品に対して負荷を与えるためには、組付け段階において予め、２組の遊星歯車（本実施形態でいう第１遊星歯車１８ｂ、第２遊星歯車２０ｂにあたる要素）に負荷を与えておく必要がある。このような組付け状態では、ギア等が静止した状態においても、ギア支持軸と滑り軸受との間には荷重が作用することとなる。しかし、ギア等が静止した状態では図３に示すように（図３には、本実施形態における構成要素の符号を付している）、第１遊星歯車１８ｂのギア支持軸２４と滑り軸受４０との間の油膜や、第２遊星歯車２０ｂのギア支持軸２６と滑り軸受４０との間の油膜が形成されていない状態となってしまう場合がある。このように両者の間に油膜が無い状態で遊星歯車（本実施形態における第１遊星歯車１８ｂ、第２遊星歯車２０ｂ）を回転させると、滑り軸受（図３における滑り軸受４０）に損傷（かじり）などを生じさせてしまう場合がある。

【0030】

一方、上記実施形態のように、動力循環式負荷試験装置１０に負荷発生装置２８を付帯させた場合、無負荷状態で稼働させた後、試供品に対して負荷を与えるという事が可能になる。このため、無負荷状態で動力循環式負荷試験装置１０を稼働させ、図４に示すようなくさび油膜が形成されることでギア支持軸２４，２６と滑り軸受４０との間の潤滑状態が良好な状態となった後、動力循環機構に負荷を生じさせることができる。よって、動力循環機構に負荷を生じさせたとしても、ギア支持軸２４，２６と滑り軸受４０との間に損傷等を生じさせる虞がなくなる。

【産業上の利用可能性】

【0031】

上記実施形態では、機構を簡素化するために、負荷発生装置２８を手動で操作する構成としている。しかしながら、負荷発生装置２８の構成や制御は、これに限定されるものでは無い。すなわり、遊星キャリア１８ｃを任意のタイミングで回動させ、その回動状態を維持することができるものであれば、その構成を問うものでは無い。また、その稼働の際の動力も、電動や油圧などであっても良い。

【符号の説明】

【0032】

１０………動力循環式負荷試験装置、１２………ケーシング、１２ａ………胴部、１２ｂ………第１カバー、１２ｃ………第２カバー、１４………回転軸、１４ａ………入力部、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ………軸受、１８ａ………第１太陽歯車、１８ｂ………第１遊星歯車、１８ｃ………遊星キャリア、１８ｃ１………加負荷ギア、２０ａ………第２太陽歯車、２０ｂ………第２遊星歯車、２２………内歯車、２２ａ………第１内歯、２２ｂ………第２内歯、２４………ギア支持軸、２６………ギア支持軸、２８………負荷発生装置、３０………負荷調整ギア、３２………調整レバー、３２ａ………回転軸、３４………アジャスト機構、３６………ブラケット、３６ａ………壁面、３８………ボルト、４０………滑り軸受。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】