特許 7230210 試験スタンドおよび軸受を試験するための方法

(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】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】試験スタンドおよび軸受を試験するための方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/04 20190101AFI20230220BHJP

【ＦＩ】

G01M13/04

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021535196

(86)(22)【出願日】2019-11-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-14

(86)【国際出願番号】 DE2019100994

(87)【国際公開番号】W WO2020125849

(87)【国際公開日】2020-06-25

【審査請求日】2021-06-17

(31)【優先権主張番号】102018132582.7

(32)【優先日】2018-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】515009952

【氏名又は名称】シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ

【住所又は居所原語表記】Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒ． １－３， ９１０７４ Ｈｅｒｚｏｇｅｎａｕｒａｃｈ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス シュタウディーゲル

(72)【発明者】

【氏名】ヘアマン ライヒェルト

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ケーニヒ

【審査官】萩田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１５１４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３７９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７５７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０５８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－０６４３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５０７２６１１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １３／００ － １３／０４５

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のホイール軸受を試験するための試験スタンドであって、
被試験軸受（１８）の内側リングとして形成された第１の軸受リング（２０）を駆動するための回転可能な駆動フランジ（２４）と、
前記被試験軸受（１８）を支承し、試験フレーム（１２）に固定され、前記試験フレーム（１２）を介して所定の方向に所定の強さで対してかけられる試験力を前記被試験軸受（１８）に伝達するための保持軸受（１４）と、を有し、
前記保持軸受（１４）は、
前記被試験軸受（１８）の外側リングとして形成された第２の軸受リング（２６）に固定することができる第１の支持リング（３０）であって、前記第２の軸受リング（２６）が、前記第１の軸受リング（２０）に対して回転可能である、第１の支持リング（３０）と、
前記試験フレーム（１２）に対し回転不能に固定された第２の支持リング（３３）と、
前記第１の支持リング（３０）と前記第２の支持リング（３３）との間でそれぞれに対して相対的に回転可能に装着された中間リング（３２）と、を有するトリプルリング軸受として形成され、
前記中間リング（３２）は、前記第１の支持リング（３０）および前記第２の支持リング（３３）に対して前記中間リング（３２）を回転させるための駆動モータ（３４）と連結されていることを特徴とする、試験スタンド。

【請求項2】

ロードセルとして形成された力測定器（４２）は、前記第１の支持リング（３０）に接続され、前記試験力がかけられた状態で前記被試験軸受（１８）の摩擦力と、前記中間リング（３２）の残存摩擦力と、からなる力を測定可能であることを特徴とする、請求項１に記載の試験スタンド。

【請求項3】

前記力測定器（４２）の前記力方向は、前記第２の支持リング（３３）上に伝達することができる試験力に対して実質的に垂直に向けられていることを特徴とする、請求項２に記載の試験スタンド。

【請求項4】

前記駆動モータ（３４）は、前記中間リング（３２）を両方の周方向に回転させるように形成されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の試験スタンド。

【請求項5】

前記第２の支持リング（３３）は、前記試験力を伝達するために前記試験フレーム（１２）に回転不能に固定され、前記試験フレーム（１２）は、重力方向に試験力を加えるため、および／または前記車両の長手方向に相当する方向に試験力を加えるため、および／または前記駆動フランジ（２４）の回転軸線方向に試験力を加えるために形成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の試験スタンド。

【請求項6】

前記第１の支持リング（３０）および前記第２の支持リング（３３）は、同一に成形された転動要素を介して前記中間リング（３２）に装着されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の試験スタンド。

【請求項7】

前記駆動モータ（３４）は、ベルト（３８）を介して前記中間リング（３２）と連結されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の試験スタンド。

【請求項8】

前記第１の支持リング（３０）は、前記第２の軸受リング（２６）に取り付けるための交換可能なアダプタピース（２８）を有することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の試験スタンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試験スタンドと、方法であって、当該方法を用いて軸受を試験することができ、特に、車両のホイール軸受の場合、特定の試験力で生じる摩擦を決定することが可能であるべき、方法と、に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、車両のホイール軸受の耐用年数を決定するための試験スタンドを開示しており、当該試験スタンドにおいて、被試験ホイール軸受は、静圧アキシャル／ラジアル滑り軸受に組み込まれ、その滑り軸受を介して試験力を伝達することができる。静圧アキシャル／ラジアル滑り軸受に対する流体流を調節することによって、静圧アキシャル／ラジアル滑り軸受の出力損失を最小化することができる。

【0003】

可能な限り費用効率よく簡単に軸受を試験することができることが常に必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】独国特許出願公開第１９７ １３ ９９８（Ａ１）号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、軸受の費用効率よく簡単な試験を可能にする手段を明示することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、本目的は、請求項１の特徴を有する試験スタンドおよび請求項８の特徴を有する方法によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項および以下の説明に明記されており、これらはそれぞれ、個別にまたは組み合わせて、本発明の態様を表すことができる。

【0007】

本発明によれば、軸受、特に車両のホイール軸受を試験するための試験スタンドは、被試験軸受の、特に内側リングとして形成された第１の軸受リングを駆動するための回転可能な駆動フランジと、被試験軸受を支承し、被試験軸受に試験力を伝達するための保持軸受と、を備え、保持軸受は、特に外側リングとして形成された、被試験軸受の第２の軸受リングに固定可能な第１の支持リングであって、当該第２の軸受リングが、第１の軸受リングに対して回転可能である、第１の支持リングと、回転固定方法で固定された第２の支持リングと、第１の支持リングと第２の支持リングとの間で比較的回転可能に装着された中間リングと、を有するトリプルリング軸受として形成され、中間リングは、第１の支持リングおよび第２の支持リングに対して中間リングを回転させるための駆動モータと連結されている。

【0008】

静圧または動圧の滑り軸受と比較すると、トリプルリング軸受は、より費用効率がよく、より堅牢である。トリプルリング軸受により、第１の支持リングと第２の支持リングとの間の油圧の調節を回避し、低減することができる。駆動モータを用いて回転させることができる中間リングはまた、測定結果を誤らせるおそれがあるトリプルリング軸受の摩擦を最小化することができる。駆動モータは、中間リングと支持リングまたは中間転動要素との間の静摩擦を超える角速度で、中間リングを回転させることができる。特に、中間リングは、中間リングが混合摩擦と流体摩擦との間の移行領域で操作される角速度、特にストリーベック曲線の極小に相当する解放点の近傍で回転させることができる。中間リングによって、トリプルリング軸受により加えられた摩擦トルクは、被試験軸受の摩擦力および／または摩擦トルクの測定の障害が特定の試験力において害することがないような低いレベルまで低減することができる。三点軸受の摩擦力は、測定力が許容された方法で三点軸受の摩擦力および被測定軸受の摩擦力の重ね合わせとして考えることができるほど低い。これは、三点軸受の残存摩擦トルクを遡及的に差し引くことができることを意味する。中間リングの摩擦力は、中間リングの回転方向に応じて異なる接線方向に向いている一方で、被試験軸受の摩擦力は、中間リングの現在の回転方向とは無関係に駆動フランジの所与の回転方向に対して同じ接線方向に向いているという事実をこの場合使用する。力測定が第２の軸受リング上において第１の周方向で中間リングの一方の回転方向で１回、それとは反対の第２の周方向で中間リングの回転方向でもう１回行われる場合、測定力は、中間リングの摩擦力が互いに相殺し、被試験軸受の摩擦力の２倍を残すだけとなるように加えることができる。被試験軸受の測定される摩擦力は、中間リングの異なる回転方向で測定された２つの力の平均値から非常に単純に得られる。異なる方向に回転させることができる中間リングにより、単純かつ堅牢な構造では特定の試験力で生じる被試験軸受の摩擦力が非常に容易に決定されるため、軸受の費用効率がよい簡単な試験が可能である。

【0009】

好適なトリプルリング軸受は、例えば、独国特許出願公開第１０ ２００７ ０４０ ０２９（Ａ１）号に示されている。試験スタンドはまた、その開示内容が本発明の一部として援用される、特許文献１に示されたように形成し、発展させることができる。

【0010】

特に、駆動フランジの回転軸に対して径方向にずらした力方向で実質的に接線方向で第２の軸受リング上で作用する、特にロードセルとして形成された力測定器が提供される。力測定器は、第２の軸受リングに直接または間接的に、特に、第１の支持リングおよび／または第１の支持リングに接続された中間ピースもしくはアダプタピースを介して作用することができる。したがって、力測定器は、試験力が加えられたときに生じる、被試験軸受の摩擦力を測定することができる。第１の支持リングと中間リングとの間のこの摩擦力に重ね合わされた摩擦力もまた、測定力の一部として力測定器によって記録され、この摩擦力は、中間リングが反対方向に回転する更なる測定中、および両方の測定値が被試験軸受の摩擦力の計算時に考慮されるときに、自動的に除去される。

【0011】

力測定器の力方向は、好ましくは、第２の支持リング上に伝達することができる試験力に対して実質的に垂直に向けられている。それにより、力測定器によって測定される測定力に対する試験力の影響を回避することができる。

【0012】

駆動モータは、中間リングを両方の周方向に回転させるように、特に好ましく形成されている。駆動モータは、特に三相モータとして形成されており、三相モータでは、回転方向は、例えば、反転スイッチを用いて２つの相を交替することによって達成することができる。したがって、中間リングの回転方向は、駆動モータの回転方向を変えることによって変えることができるため、中間リングへの駆動モータの連結部において回転方向を変える必要はない。したがって、中間リングの異なる回転方向での測定は、簡単かつ費用効率よく実施することができる。

【0013】

特に、第２の支持リングは、試験力を伝達するために試験フレームに回転固定方法で固定され、特に、試験フレームは、特に接触力に相当する垂直試験力を加えるため、および／または特に長手方向力に相当する水平試験力を加えるため、および／または特に横方向力に相当する軸線試験力を加えるために形成されている。試験フレームは、例えば、油圧ピストンを用いて所望の方向に所望の試験力を加えることができる。次いで、試験力は、第２の支持リング、中間リングおよび第１の支持リングを介して被試験軸受上で作用することができ、第２の支持リングは、試験フレームに強固に取り付けられている。これは、おそらく追加の不均衡につながるおそれのある試験力が、駆動フランジに加えられることを防ぐ。

【0014】

第１の支持リングおよび第２の支持リングは、特に同一に成形された転動要素、特に球体を介して中間リングに装着されている。転動要素はまた、保持軸受における滑り摩擦接触を最小化することができる。それにより、トリプルリング軸受に残存する摩擦力を、更に低減することができる。

【0015】

駆動モータは、ベルト、特にフラットベルトまたはＶベルトを介して中間リングに特に好ましく連結されている。結果として、中間リングに対する費用効率がよい簡単な駆動が実現されている。加えて、ベルトは、周方向および／または軸線方向の広い範囲にわたって、中間リング、特に中間リングの一体的または別個に形成された管接合部もしくはベルトプーリに当接することができるため、中間リング上で作用する接触圧を、広い範囲にわたって分配することができる。それにより、駆動モータの接続および中間リングへのトルクの伝達によって被試験軸受を試験するときの力測定の妨害は、回避されるか、または無視できる程度にまで低減することができる。

【0016】

特に、第１の支持リングは、第２の軸受リングに取り付けるための交換可能なアダプタピースを有する。これにより、試験スタンドの残りの部分をほとんど変更せずに、アダプタピースを単に交換することによって、異なる外径および／または内径を有する軸受を第２の軸受リングに固定することが可能となる。この目的のために、第２の軸受リングは、それぞれのアダプタピースをフランジ取り付けすることができる、径方向に突出する固定フランジを有することができる。追加的にまたは代替的に、駆動フランジは、第１の軸受リングに取り付けるための交換可能なアダプタフランジを有する。結果として、試験スタンドの残りの部分をほとんど変更せずに、アダプタフランジを単に交換することによって、異なる外径および／または内径を有する軸受を駆動フランジに固定することが可能となる。

【0017】

本発明は、軸受、特に車両のホイール軸受を試験するための方法に関する。本方法において、被試験軸受は、上述のように形成し、更に発展させることができる試験スタンドの駆動フランジを有し、試験スタンドの第１の支持リングに取り付けられ、駆動フランジは、回転し、特に第２の支持リングを介して伝達される試験力は、被試験軸受に加えられ、中間リングは、第１の支持リングおよび第２の支持リングとの静摩擦を超えるように第１の周方向に回転され、試験力の力方向に対して垂直に作用する接線方向の第１の測定力は、駆動フランジの回転の間、および中間リングの第１の周方向での回転の間に測定され、中間リングは、第１の支持リングおよび第２の支持リングとの静摩擦を超えるように第１の周方向とは反対の第２の周方向に回転され、試験力の力方向に対して垂直に作用する接線方向の第２の測定力は、駆動フランジの回転の間、および中間リングの第２の周方向での回転の間に測定され、加えられた試験力での被試験軸受の摩擦力は、第１の測定力および第２の測定力から計算される。中間リングの摩擦力は、中間リングの回転方向に応じて異なる接線方向に向いている一方で、被試験軸受の摩擦力は、中間リングの現在の回転方向とは無関係に駆動フランジの所与の変化しない回転方向に対して同じ接線方向に向いている。力測定が第２の軸受リング上において第１の周方向で中間リングの一方の回転方向で１回、それとは反対の第２の周方向で中間リングの回転方向でもう１回行われるとすぐに、測定力は、中間リングの摩擦力が互いに相殺し、被試験軸受の摩擦力の２倍のみを残すように加えることができる。被試験軸受の測定される摩擦力は、中間リングの異なる回転方向で測定された２つの測定力の平均値から非常に単純に計算される。異なる方向に回転させることができる中間リングにより、単純かつ堅牢な構造では特定の試験力で生じる被試験軸受の摩擦力が非常に容易に決定されるため、軸受の費用効率がよい簡単な試験が可能である。

【0018】

被試験軸受は、好ましくは、様々な内径および／または様々な外径を有する別の被試験軸受と交換され、別の被試験軸受の第２の軸受リングは、交換可能なアダプタピースを介して別の被試験軸受の第１の支持リングに取り付けられている、かつ／または別の被試験軸受の第１の軸受リングは、交換可能なアダプタフランジを介して駆動フランジに取り付けられている。これにより、異なる外径および／または内径を有する軸受を試験スタンドで試験することが可能となり、アダプタピースおよび／またはアダプタフランジのみが交換され、試験スタンドの残りの部分は、ほとんど変更されないままである。

【0019】

以下において、本発明は、好ましい例示的な実施形態を使用して、添付の図面を参照して例として説明され、以下に示される特徴は、本発明の態様を個別におよび組み合わせて表すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】試験スタンドの概略斜視図である。

【図2】図１の試験スタンドの概略平面図である。

【図3】図１の試験スタンドの概略断面図である。

【図4】図１の試験スタンドの詳細の概略断面平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１に部分的に示された試験スタンド１０は、フレーム（図示せず）内に可動に受容された試験フレーム１２を有し、試験フレーム１２に、例えば、油圧ピストンを用いて試験力を伝達することができる。試験フレーム１２は、トリプルリング軸受として形成された保持軸受１４に強固に接続され、電気モータ１６によって回転することができる被試験軸受１８は、保持軸受１４に装着されている。軸受１８は、例えば、車両のホイールのホイール軸受である。試験フレームは、例えば、車両の運転中に生じ得るような、軸受１８上で作用する接触力をシミュレートするために、重力の方向に向いている試験力を加えることができる。

【0022】

図２および図３に示すように、軸受１８は、内側リングとして形成された第１の軸受リング２０を有し、第１の軸受リング２０は、交換可能なアダプタフランジ２２を介して電気モータ１６の駆動フランジ２４に接続されているため、電気モータ１６は、動的負荷を測定するために第１の軸受リング２０を回転させることができる。軸受１８はまた、外側リングとして形成された第２の軸受リング２６を有し、第２の軸受リング２６は、例えば、球体を介して第１の軸受リング２０に装着されている。第２の軸受リング２６は、アダプタピース２８を介して、トリプルリング軸受として形成された保持軸受１４の第１の支持リング３０に強固に接続されている。第１の支持リング３０は、転動要素によって中間リング３２上で支持され、中間リング３２は、同様に転動要素によって外側リングを形成する第２の支持リング３３上で支持されている。第２の支持リング３３は、回転固定方法で試験フレーム１２に接続されている。

【0023】

保持軸受１４の摩擦力が軸受１８の試験を妨害しないために、中間リング３２は、少なくとも静摩擦が中間リング３２に作用しないように駆動モータ３４によって回転することができる。中間リング３２は、好ましくは、中間リング３２上の摩擦が解放点においてストリーベック曲線の極小を達成する速度で回転される。中間リング３２を駆動するために、駆動モータ３４は、例えば、図４にもまた示すように、ベルトプーリとして形成されたピニオン３６およびＶベルトとして構成された係合ベルト３８を介して、中間リング３２に強固に取り付けられ、ベルトプーリとして形成された出力プーリ４０に連結されている。

【0024】

ロードセルとして形成された力測定器４２は、軸受１８の回転軸から離間されたレバーアームを介して第１の支持リング３０に接続され、連結ロッド４４を介して、接線方向に整列されている。力測定器４２は、加えられた試験力の下での軸受１８の摩擦力と、中間リング３２の残存摩擦力と、からなる力を測定することができる。駆動モータ３４によって駆動される中間リング３２および電気モータ１６によって駆動される第１の軸受リング２０が同じ周方向に回転するとき、力測定器４２によって測定される中間リング３２および軸受１８の摩擦力は、積算される。駆動モータ３４によって駆動される中間リング３２および電気モータ１６によって駆動される第１の軸受リング２０が異なる周方向に回転するとき、中間リング３２および軸受１８の摩擦力は、異なる接線方向に向けられているため、力測定器４２は、摩擦力の差を測定する。したがって、軸受１８の摩擦力を、単に力測定器４２によって測定された測定値の平均値として計算することができるのは、大きさに関して不明の保持軸受１４の摩擦力が互いに相殺するからである。

【符号の説明】

【0025】

１０ 試験スタンド
１２ 試験フレーム
１４ 保持軸受
１６ 電気モータ
１８ 軸受
２０ 第１の軸受リング
２２ アダプタフランジ
２４ 駆動フランジ
２６ 第２の軸受リング
２８ アダプタピース
３０ 第１の支持リング
３２ 中間リング
３３ 第２の支持リング
３４ 駆動モータ
３６ ピニオン
３８ ベルト
４０ 出力プーリ
４２ 力測定器
４４ 連結ロッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】