エンジンのクランク周辺軸受の試験装置
【課題】 軸受を転がり化することに伴い、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受の耐久性や寿命を評価することができるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置を提供する。
【解決手段】 試験装置１は、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ２内のピストン３を、コンロッド４を介してクランクシャフト５に連結し、クランクシャフト５をクランクサポート用軸受６により回転自在に支持するクランクモーション機構ＣＭを設け、基台１１にハウジング１３を介してクランクサポート用軸受６を設置している。クランクシャフト５にモータ１７の回転を伝達する回転伝達機構１８を設け、コンロッド４とクランクシャフト５の間に介在するコンロッド大端軸受７と、コンロッド４とピストン３のピストンピン８の間に介在するコンロッド小端軸受９と、クランクサポート用軸受６とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とする。
【解決手段】 試験装置１は、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ２内のピストン３を、コンロッド４を介してクランクシャフト５に連結し、クランクシャフト５をクランクサポート用軸受６により回転自在に支持するクランクモーション機構ＣＭを設け、基台１１にハウジング１３を介してクランクサポート用軸受６を設置している。クランクシャフト５にモータ１７の回転を伝達する回転伝達機構１８を設け、コンロッド４とクランクシャフト５の間に介在するコンロッド大端軸受７と、コンロッド４とピストン３のピストンピン８の間に介在するコンロッド小端軸受９と、クランクサポート用軸受６とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、クランクサポート軸受、コンロッド大端軸受、コンロッド小端軸受等の軸受を試験するエンジンのクランク周辺軸受の試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等のコンロッド用軸受としては、一般的に滑り軸受が使用されており、この滑り軸受の摺動試験を行う技術が提案されている（特許文献１）。
近年、低トルク化の要請から、コンロッド用軸受の転がり化、およびクランクシャフトを支持するクランクサポート用軸受の転がり化が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、コンロッド用途の滑り軸受において、この滑り軸受の片当たり等の異常状態を検知し、この異常状態を解消しつつ同滑り軸受の摺動試験を行う方法は公知であるが、クランクサポート用軸受を試験し、このクランクサポート用軸受の耐久性や寿命を評価するための方法等は知られていなかった。また、転がり化に伴うコンロッド用軸受の耐久性や寿命を評価するための方法等も知られていなかった。
【０００５】
この発明の目的は、軸受を転がり化することに伴い、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受の耐久性や寿命を評価することができるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のエンジンのクランク周辺軸受の試験装置は、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置であって、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ内に設けられるピストンを、コンロッドを介してクランクシャフトに連結し、このクランクシャフトをクランクサポート用軸受により回転自在に支持するクランクモーション機構を設け、前記シリンダを設置した基台にハウジングを介して前記クランクサポート用軸受を設置し、前記クランクシャフトに回転伝達機構を設け、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、前記クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とすることを特徴とする。
前記「実機エンジンを模した」とは、実機エンジンを細部に至るまで忠実に模したものでものである必要はなく、試験対象とする軸受が用いられる種々の実機エンジンと同程度の大きさのものであれば良い。
【０００７】
この構成によると、例えばモータを回転させ、このモータの回転駆動力を回転伝達機構を介してクランクシャフトに伝達する。このクランクシャフトを回転させ、同クランクシャフトに連結されるコンロッドを上下運動させる。これにより、コンロッド小端に連結されるピストンをシリンダ内で往復運動させる。このように試験装置により、実機エンジンを模したクランク運動を行わせて、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受として、評価試験を行う。この場合の評価試験とは、軸受の耐久性や寿命を評価するための試験である。この試験装置で得られた軸受の耐久性や寿命に基づいて、同軸受を実機エンジンに提供することができる。
なお、回転伝達機構としては、モータに限らず、エンジン、サーボモータ、油圧モータ、エンジンを用いてのファイアイングなども使用可能である。また、これに準じる回転機構であってもよい。
【０００８】
例えば、クランクシャフトの高速化に伴い、コンロッド大端軸受の保持器に各種の表面処理を施す場合があるが、この試験装置の試験対象軸受として、前記保持器に各種の表面処理を施したコンロッド大端軸受を適用する。この試験装置による所定時間運転後、前記保持器における表面処理の耐摩耗性の良否を評価することが可能となる。その他、クランクサポート用軸受に異物を混入させた条件で、この試験装置による所定時間運転後、前記クランクサポート用軸受の耐久性を評価することができる。
【０００９】
前記コンロッドの軸方向両側に、クランクシャフトのバランスウェイトが配置され、前記ハウジングは、これらバランスウェイトを軸方向隙間を介して覆う２個のハウジング分割体を有し、各ハウジング分割体にクランクサポート用軸受をそれぞれ設置し、前記クランクモーション機構は、前記２個のハウジング分割体、クランクサポート用軸受、およびコンロッドを、一体に取り扱い可能な組立部品としたものであっても良い。
【００１０】
ハウジング、クランクサポート用軸受、およびコンロッドを、一体に取り扱い可能な組立部品としたクランクモーション機構を設けたため、クランクサポート用軸受のレイアウトを、実機エンジンにおけるクランクサポート用軸受のレイアウトと同一または略同一にすることができる。この場合、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離を近づけることができる。このため、この試験装置による試験中、クランクシャフトの高速回転に伴って、コンロッドが激しく上下運動しても、クランクサポート用軸受は、この上下運動に伴う振動を殆んど受けることなく、クランクシャフトを支持することができる。したがって、クランクシャフトを、例えば、毎分１００００回転以上に高速化させる試験を行うことができる。
【００１１】
前記クランクモーション機構に設けられるクランクシャフトと、回転伝達機構とを連結する継手手段を設けても良い。この継手手段がいわゆるクッションの役割をすることにより、クランクシャフトに作用する振動を和らげることができる。したがって、クランクシャフトを高速回転させることが可能となる。
前記クランクモーション機構の上部に、前記シリンダを設けても良い。この場合、クランクモーション機構の下部にシリンダを設けるよりも、広い空間を確保することができる。このため、多種多様な設備を、確保した前記空間に設けることができ、実験の自由度が増す。また、広い空間の有効利用が図れ、設備コストの低減を図ることができる。
【００１２】
前記クランクサポート軸受が試験対象軸受であって、前記ハウジングに、クランクサポート用軸受が受ける荷重を検出する負荷検出手段を設けたものであっても良い。ハウジングに設けた負荷検出手段により、クランクサポート用軸受が受ける荷重を検出することができる。したがって、軸受が実際に受ける荷重により、軸受の耐久性や寿命を正確に評価することが可能となる。
前記負荷検出手段はロードセルであっても良い。
前記負荷検出手段は歪ゲージであっても良い。
【００１３】
前記ハウジングは、円周上等配に配設された複数のリブを有し、これらリブの少なくともいずれか１つに、前記歪ゲージを設けたものであっても良い。ハウジングのうち負荷がかかるリブに歪ゲージを設け、例えば、ブリッジの４辺が全て歪ゲージで構成されるいわゆる４ゲージ法により歪み量を検出する。この４ゲージ法の場合、ブリッジの隣り合う辺同士の信号が異符号をとる場合に信号の絶対値が加算され、より大きな出力が得られる。得られた歪み量からクランクサポート用軸受が受ける荷重を検出することができる。
【００１４】
前記クランクサポート用軸受は、針状ころ軸受または玉軸受からなるものであっても良い。
前記コンロッド大端軸受は、針状ころ軸受からなるものであっても良い。
【００１５】
前記試験対象軸受が、試験装置に対し着脱可能に設けられるものであっても良い。この試験装置による試験途中または試験後、試験対象軸受を試験装置から取り外して、軸受部品の外観検査等を容易に行うことができる。また、軸受構成部品に各種表面処理等を施した試験対象軸受を、順次、試験装置に装着して試験し、表面処理の耐摩耗性の良否等を評価することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のエンジンのクランク周辺軸受の試験装置は、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置であって、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ内に設けられるピストンを、コンロッドを介してクランクシャフトに連結し、このクランクシャフトをクランクサポート用軸受により回転自在に支持するクランクモーション機構を設け、前記シリンダを設置した基台にハウジングを介して前記クランクサポート用軸受を設置し、前記クランクシャフトに回転伝達機構を設け、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、前記クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とする。このため、軸受を転がり化することに伴い、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受の耐久性や寿命を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る試験装置の断面図である。
【図２】同試験装置のクランクサポート用軸受付近の断面図である。
【図３】同試験装置のコンロッド付近の断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る試験装置の断面図である。
【図５】同試験装置の要部の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の断面図である。
【図７】同試験装置の要部の拡大断面図である。
【図８】同試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図９】同試験装置の要部をさらに拡大した斜視図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部の拡大断面図である。
【図１１】同試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図１４】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。
図１に示すように、この実施形態に係る試験装置１は、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置である。この試験装置１は、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ２内に設けられるピストン３を、コンロッド４を介してクランクシャフト５に連結し、このクランクシャフト５をクランクサポート用軸受６により回転自在に支持するクランクモーション機構ＣＭを設けている。この試験装置１は、コンロッド４およびシリンダ２を中央に配置し、クランクシャフト５を、コンロッド４およびシリンダ２に対し軸方向両側に延びるように配置している。クランクサポート用軸受６は、クランクシャフト５のうち軸方向両側に延びた部分を回転自在に支持している。
試験対象軸受として、コンロッド４とクランクシャフト５の間に介在するコンロッド大端軸受７と、コンロッド４とピストン３のピストンピン８の間に介在するコンロッド小端軸受９と、前記クランクサポート用軸受６のうちの少なくとも一つの軸受を試験対象とする。試験対象軸受を軸受６，７，９のうちの一つの軸受のみとした場合、この一つの試験対象軸受は転がり軸受からなる。試験対象軸受を軸受６，７，９のうち選択された複数の軸受とした場合、この選択された複数の軸受の少なくとも一つは転がり軸受からなり、残りの軸受は滑り軸受、転がり軸受のいずれでも良い。試験対象軸受が滑り軸受のみからなることはない。これら試験対象軸受は、試験装置１に対しそれぞれ着脱可能に設けられている試験対象軸受の交換を行う場合、図１〜３の試験装置１では、クランクモーション機構ＣＭ部の各部品を専用工具・油圧プレスにて分解する。但し、クランクサポート軸受の場合はクランクシャフト５も分解する。後述する図４、図６の試験装置は継手右側のクランクモーション機構ＣＭ部のみ専用工具・油圧プレスにて分解する。
【００１９】
シリンダ２は、例えば、高さ調整用のスペーサ１０等を介して基台１１上に設置され、上下方向に所定距離延びる円筒形状に形成される。このシリンダ２内にピストン３が往復運動可能に設けられる。ピストン３の内部には、同ピストン３の移動方向と直交する方向にピストンピン８が嵌め込まれ、このピストンピン８とコンロッド小端４ａの間に、コンロッド小端軸受９が介在されている。この例のコンロッド小端軸受９は滑り軸受からなる。またコンロッド大端４ｂには、転がり軸受として、針状ころ軸受からなるコンロッド大端軸受７が設けられる。この試験装置１の中央に配置されるコンロッド４、シリンダ２、スペーサ１０、およびクランクシャフトの軸方向中間部は、ケーシング１２内に収容されている。クランクシャフト５の軸方向中間部は、コンロッド大端軸受７に支持されるクランクピン５ａと、このクランクピン５ａの軸方向両端にそれぞれ繋がるバランスウェイト５ｂ，５ｂとを含む。前記ケーシング１２は基台１１上に設置されている。
【００２０】
基台１１上において、ケーシング１２の両側にそれぞれハウジング１３，１３が設けられている。各ハウジング１３内に、それぞれクランクサポート用軸受６，６が設置されている。これらクランクサポート用軸受６，６により、クランクシャフト５の軸方向両側に延びた部分が支持される。ここで、各ハウジング１３内およびハウジング１３内にそれぞれ設置されるクランクサポート用軸受６，６は、試験装置１が左右対称構造であるので、一方側のものについてのみ詳細に説明し、他方側のものについては一方側と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２１】
クランクシャフト５の軸方向両側に延びた部分は、ケーシング１２寄りの大径軸部５ｃと、ケーシング１２から離隔した小径軸部５ｄとを有する。クランクサポート用軸受６は、大径軸部５ｃを支持する２列の深溝玉軸受を有する。なお、ハウジング１３には、小径軸部５ｄを支持する２列の円筒ころ軸受が設けられているが、これら円筒ころ軸受は試験対象外である。２列の深溝玉軸受間に間座１４が設けられ、この間座１４は外輪間座１４ａと内輪間座１４ｂとでなる。ハウジング１３には、クランクサポート用軸受６に潤滑剤を供給する潤滑剤供給孔１５が形成され、この潤滑剤供給孔１５を、外輪間座１４ａに形成された孔に連通させている。したがって、深溝玉軸受は、初期封入された潤滑剤、およびそれぞれの外輪間座１４ａの孔から供給される潤滑剤により潤滑に供される。ハウジング１３には潤滑剤排出用の流路１６が形成され、深溝玉軸受および円筒ころ軸受は、図示外の冷却媒体供給源から前記流路１６を通して冷却媒体（エアー）が供給され、過度の昇温防止が図られている。
【００２２】
ハウジング１３から突出したクランクシャフト５の軸方向一端部に、モータ１７の回転を伝達する回転伝達機構１８を設けている。回転伝達機構１８としてこの例では、プーリ１９，２０およびベルト２１が採用されている。モータ１７の回転軸に一方のプーリ１９が取り付けられ、クランクシャフト５の軸方向一端部に他方のプーリ２０が取り付けられ、これらプーリ１９，２０同士を無端状のベルト２１で掛け渡して連結し、モータ１７を回転駆動することにより、モータ１７の駆動力がクランクシャフト５に伝達される。
【００２３】
以上説明した試験装置１によると、モータ１７を回転させ、このモータ１７の回転駆動力を回転伝達機構１８を介してクランクシャフト５に伝達する。このクランクシャフト５を回転させ、同クランクシャフト５に連結されるコンロッド４を上下運動させる。これにより、コンロッド小端４ａに連結されるピストン３をシリンダ２内で往復運動させる。このように試験装置１により、実機エンジンを模したクランク運動を行わせて、前述のコンロッド大端軸受７と、コンロッド小端軸受９と、クランクサポート用軸受６とのうちの少なくとも一つの軸受を試験対象軸受として、評価試験を行う。この場合の評価試験とは、軸受の耐久性や寿命を評価するための試験である。この試験装置１で得られた軸受の耐久性や寿命に基づいて、同軸受を実機エンジンに提供することができる。
【００２４】
例えば、クランクシャフト５の高速化に伴い、針状ころ軸受（転がり軸受）からなるコンロッド大端軸受７の保持器の表面に各種の表面処理を施す場合があるが、この試験装置１の試験対象軸受として、前記保持器に各種の表面処理を施したコンロッド大端軸受７を適用する。この試験装置１による所定時間運転後、前記保持器における表面処理の耐摩耗性の良否を評価することが可能となる。その他、クランクサポート用軸受６に異物を混入させた条件で、この試験装置１による所定時間運転後、前記クランクサポート用軸受６の耐久性を評価することができる。
また、試験対象軸受が試験装置１に対し着脱可能に設けられるため、この試験装置１による試験途中または試験後、試験対象軸受を試験装置１から取り外して、軸受部品の外観検査等を容易に行うことができる。また、軸受構成部品に各種表面処理等を施した試験対象軸受を、順次、試験装置１に装着して試験し、表面処理の耐摩耗性の良否等を評価することができる。
【００２５】
前述の図１乃至図３に示す第１の実施形態に係る試験装置１によっても、試験が可能であるが、この試験装置１では以下の（１）〜（４）の点で、改良が望ましい。
（１）．クランクサポート用軸受の負荷検出が難しい。例えば、スリップリングおよび小型回転テレメータ等の測定システムを使用して、クランクサポート軸受の負荷をある程度測定することは可能であるが、このような測定システムを成す装置が高価であった。
（２）．実機エンジンにおけるクランクサポート用軸受のレイアウトと、試験装置におけるクランクサポート用軸受のレイアウトとが異なるため、評価条件を設定することが難しい。つまり、第１の実施形態の構造では、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が離れているのに対し、実機エンジンでは、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が近い構成になっている。
【００２６】
（３）．クランクシャフトの回転数は、二輪車の２５０ｃｃエンジンクラスで毎分１００００回転が限界であった。第１の実施形態の構造では、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が離れているため、例えば、コンロッド軸受について、毎分１２０００回転を目指して評価したくても、その回転数に到達する前に、クランクサポート用軸受に過度の負荷がかかり、コンロッド軸受の評価に至らなかった。これは、高速回転に伴い、コンロッドが激しく上下運動することに伴う振動によって、クランクサポート用軸受に過度の負荷がかかってしまうためである。
（４）．第１の実施形態の構造では、クランクサポート用軸受の負荷レベルを検出し、このクランクサポート用軸受にかかる荷重を制御することが困難であった。
【００２７】
そこで、これらの問題を解決するため、以下の図４乃至図１４に示す他の実施形態の試験装置を提案する。図４は、他の実施形態に係る試験装置の断面図であり、図５は、同試験装置の要部の断面図である。図４および図５の例では、試験対象軸受を、深溝玉軸受からなるクランクサポート用軸受６、および、針状ころ軸受からなるコンロッド大端軸受７の２つの軸受としている。試験対象軸受を軸受６，７，９のうちの一つの軸受のみとした場合、この一つの試験対象軸受は転がり軸受からなる。試験対象軸受を軸受６，７，９のうち選択された複数の軸受とした場合、この選択された複数の軸受の少なくとも一つは転がり軸受からなり、残りの軸受は滑り軸受、転がり軸受のいずれでも良い。試験対象軸受が滑り軸受のみからなることはない。また、前記クランクサポート用軸受６の深溝玉軸受を、針状ころ軸受に変更することも可能である。
図４、図５に示すように、この試験装置１Ａにおけるクランクモーション機構ＣＭは、ハウジング２２、クランクサポート用軸受６、およびコンロッド４を、一体に取り扱い可能な組立部品としたものである。ケーシング１２内に、２個のハウジング分割体２２ａ，２２ａを含む前記ハウジング２２が設置されている。２個のハウジング分割体２２ａ，２２ａは、それぞれ円筒形状でフランジ部２３，２３を有し、これらフランジ部２３，２３を互いに対向させ且つ同心に配置している。
【００２８】
またケーシング１２の内部に、各ハウジング分割体２２ａ，２２ａをそれぞれ支持する支持部材２４，２４が固着されている。支持部材２４には、ハウジング分割体２２ａの外周面を嵌合させる嵌合孔２４ａが形成されている。同外周面が嵌合孔２４ａに嵌合されると共に、ハウジング分割体２２ａのフランジ部２３が支持部材２４の内側面に当接された状態で、このフランジ部２３がボルト等の固定具（図示せず）で支持部材２４に固定されている。
各ハウジング分割体２２ａに、それぞれ深溝玉軸受からなるクランクサポート用軸受６が設置されている。２個のハウジング分割体２２ａ，２２ａは、それぞれ軸方向隙間を介して、クランクシャフト５のバランスウェイト５ｂ，５ｂを覆う。これらバランスウェイト５ｂ，５ｂは、クランクピン５ａにより一体に連結されて、コンロッド４の軸方向両側に配置される。
この例では、クランクサポート用軸受６、およびコンロッド大端軸受７に潤滑剤を供給する通路２５，２６，２７がクランクシャフト５に形成されている。潤滑剤は、ケーシング１２外から最終的にクランクシャフト５の通路２７、同クランクシャフト５のクランクピン５ａに形成された通路２５，２６を経て、クランクサポート軸受６、コンロッド大端軸受７にそれぞれ供給される。
【００２９】
この試験装置１Ａは、前記クランクモーション機構ＣＭに設けられるクランクシャフト５と、回転伝達機構１８とを機械的に連結する継手手段２８を設けている。プーリ２０が軸Ｓｈの一端部に取り付けられ、この軸Ｓｈの他端部が、継手手段２８を介してクランクシャフト５に同心に連結されている。継手手段２８は、軸Ｓｈの他端部にキー等の回り止め手段２９を介して嵌合されたフランジ部３０と、クランクシャフト５に図示外の回り止め手段等を介して嵌合されたフランジ部３１とが互いに突き合わされ、これら両フランジ部３０，３１が円周方向複数箇所に設けられる複数のボルトナットにより締結可能に構成されている。
【００３０】
ハウジング１３内に組合せアンギュラ玉軸受３２，３２が設置され、これら組合せアンギュラ玉軸受３２，３２により軸Ｓｈが回転自在に支持される。これらアンギュラ玉軸受３２，３２は、初期封入された潤滑剤、およびそれぞれの組合せアンギュラ玉軸受３２，３２に設けられる外輪間座の孔から供給される潤滑剤により潤滑に供される。なお、これら組合せアンギュラ玉軸受３２，３２は、試験対象外である。
【００３１】
図４、図５に示す試験装置１Ａによると、クランクモーション機構ＣＭを、ハウジング２２、クランクサポート用軸受６、およびコンロッド４を、一体に取り扱い可能な組立部品としたため、クランクサポート用軸受６のレイアウトを、実機エンジンにおけるクランクサポート用軸受のレイアウトと同一または略同一にすることができる。この場合、コンロッド４とクランクサポート用軸受６との距離（つまり軸方向距離）を近づけることができる。このため、この試験装置１Ａによる試験中、クランクシャフト５の高速回転に伴って、コンロッド４が激しく上下運動しても、クランクサポート用軸受６は、この上下運動に伴う振動を殆んど受けることなく、クランクシャフト５を安定して支持することができる。したがって、クランクシャフト５を、例えば、毎分１００００回転以上に高速化させる試験を行うことができる。その他、前記実施形態と同様に、コンロッド大端軸受７と、コンロッド小端軸受９と、クランクサポート軸受６とのうちの少なくとも一つの軸受を試験対象軸受として、評価試験を行うことができる。
【００３２】
また、クランクモーション機構ＣＭに設けられるクランクシャフト４と、回転伝達機構１８とを連結する継手手段２８を設けたため、この継手手段２８がいわゆるクッションの役割をすることにより、クランクシャフト５に作用する振動を和らげることができる。したがって、クランクシャフト５を高速回転させることが可能となる。これにより、例えば、コンロッド大端軸受７について、毎分１２０００回転を目指して評価試験を行うことが可能となる。
【００３３】
図６乃至図９に示す試験装置は１Ｂ、特にクランクモーション機構ＣＭの上部に、シリンダ２を設けた構成としている。その他の構成は、図４の試験装置１Ａとクランクサポート用軸受６の種類およびその潤滑構造が異なる他略同一となっている。この例では、クランクサポート用軸受６として、内外輪６ａ，６ｂと保持器と針状ころとを含む針状ころ軸受が採用されている。このクランクサポート用軸受６に対し、潤滑剤が、ケーシング１２外からクランクシャフト５内の通路２７を経由し、内輪６ａに設けられた貫通孔から軸受内部に供給される。コンロッド大端軸受７に対し、潤滑剤が、クランクシャフト５内の通路２７，３３を経由し、クランクピン５ａに形成された通路２５，２６を経て軸受内に供給される。
【００３４】
この試験装置１Ｂによると、クランクモーション機構ＣＭの上部にシリンダ２を設けたため、クランクモーション機構ＣＭの下部にシリンダ２を設けるよりも、広い空間を確保することができる。このため、多種多様な設備を、確保した前記空間に設けることができ、実験の自由度が増す。また、広い空間の有効利用が図れ、設備コストの低減を図ることができる。その他図４の試験装置１Ａと同様に、コンロッド４とクランクサポート用軸受６との距離を近づけることができるため、この試験装置１Ｂによる試験中、クランクシャフト５の高速回転に伴って、コンロッド４が激しく上下運動しても、クランクサポート用軸受６は、この上下運動に伴う振動を殆んど受けることなく、クランクシャフト５を支持することができる。
【００３５】
図１０、図１１に示す試験装置１Ｃは、ハウジング分割体２２ａに、試験対象軸受であるクランクサポート軸受６が受けるラジアル方向の荷重を検出する負荷検出手段３４を設けたものである。この例では、負荷検出手段３４としてロードセルが適用され、ロードセル本体を、クランクサポート軸受６の外輪外周面に当接させている。その他の構成は、図６乃至図９に示す試験装置１Ｂと同様の構成となっている。このような負荷検出手段３４により、クランクサポート用軸受６が受ける荷重を検出することができる。したがって、軸受が実際に受ける荷重により、軸受の耐久性や寿命を正確に評価することが可能となる。
【００３６】
図１２に示す試験装置１Ｄは、図１１の構造に代えて、ロードセル本体の径方向位置を調整可能な調整手段３５を設けている。調整手段３５は、ハウジング分割体２２ａに形成された雌ねじ部３６にボルト等の調整具を螺合させたものである。前記雌ねじ部３６は、フランジ部２３に径方向に沿って、且つ、ロードセル本体が配置される円周方向位置に形成される。前記調整具の先端部をハウジング孔側に突出させて、ロードセル本体に当接させる。ハウジング分割体２２ａの径方向外方側から工具等を用いて調整具の径方向位置を調整することで、ハウジング孔とロードセル本体との間のラジアル方向のすきまを調整し得る。これにより、試験対象軸受であるクランクサポート軸受６が受けるラジアル方向の荷重をより正確に検出することができる。
【００３７】
図１３に示す試験装置１Ｅは、図１１の構造に代えて、ハウジング分割体２２ａの円周方向複数箇所にそれぞれリブ３７を設け、このリブ３７の少なくともいずれか１つに、負荷検出手段３４として歪ゲージを設けたものである。このハウジング分割体２２ａは、外周側に設けられる外環状部３８と、内周側に設けられる内環状部３９と、これら内外環状部３９，３８を繋ぐ複数のリブ３７とを有する。内外環状部３９，３８および複数のリブ３７は一体に形成されている。複数のリブ３７は円周上等配に配置されている。ハウジング分割体２２ａのうち、内外環状部３９，３８よりも負荷がかかるリブ３７に歪ゲージを貼り付けることで、試験対象軸受であるクランクサポート軸受６が受けるラジアル方向の荷重を容易に検出し得る。この構成において、例えば、ブリッジの４辺が全て歪ゲージで構成されるいわゆる４ゲージ法により歪み量を検出しても良い。この４ゲージ法の場合、ブリッジの隣り合う辺同士の信号が異符号をとる場合に信号の絶対値が加算され、より大きな出力が得られる。得られた歪み量からクランクサポート用軸受６が受ける荷重を検出することができる。
【００３８】
図１４に示す試験装置１Ｆは、図１３の構造に代えて、ハウジング分割体２２ａの内環状部３９を、外環状部３８および複数のリブ３７と別体に形成したものである。この場合、外環状部３８および複数のリブ３７から成る組立て品のリブ３７に、歪ゲージを目視確認しつつ貼り付けることができるため、図１３のものより組立作業を簡単化できる。
【符号の説明】
【００３９】
１〜１Ｆ…試験装置
２…シリンダ
３…ピストン
４…コンロッド
５…クランクシャフト
６…クランクサポート用軸受
７…コンロッド大端軸受
８…ピストンピン
９…コンロッド小端軸受
１１…基台
１７…モータ
１８…回転伝達機構
２２…ハウジング
２２ａ…ハウジング分割体
２８…継手手段
３４…負荷検出手段
ＣＭ…クランクモーション機構
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、クランクサポート軸受、コンロッド大端軸受、コンロッド小端軸受等の軸受を試験するエンジンのクランク周辺軸受の試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等のコンロッド用軸受としては、一般的に滑り軸受が使用されており、この滑り軸受の摺動試験を行う技術が提案されている（特許文献１）。
近年、低トルク化の要請から、コンロッド用軸受の転がり化、およびクランクシャフトを支持するクランクサポート用軸受の転がり化が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、コンロッド用途の滑り軸受において、この滑り軸受の片当たり等の異常状態を検知し、この異常状態を解消しつつ同滑り軸受の摺動試験を行う方法は公知であるが、クランクサポート用軸受を試験し、このクランクサポート用軸受の耐久性や寿命を評価するための方法等は知られていなかった。また、転がり化に伴うコンロッド用軸受の耐久性や寿命を評価するための方法等も知られていなかった。
【０００５】
この発明の目的は、軸受を転がり化することに伴い、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受の耐久性や寿命を評価することができるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のエンジンのクランク周辺軸受の試験装置は、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置であって、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ内に設けられるピストンを、コンロッドを介してクランクシャフトに連結し、このクランクシャフトをクランクサポート用軸受により回転自在に支持するクランクモーション機構を設け、前記シリンダを設置した基台にハウジングを介して前記クランクサポート用軸受を設置し、前記クランクシャフトに回転伝達機構を設け、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、前記クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とすることを特徴とする。
前記「実機エンジンを模した」とは、実機エンジンを細部に至るまで忠実に模したものでものである必要はなく、試験対象とする軸受が用いられる種々の実機エンジンと同程度の大きさのものであれば良い。
【０００７】
この構成によると、例えばモータを回転させ、このモータの回転駆動力を回転伝達機構を介してクランクシャフトに伝達する。このクランクシャフトを回転させ、同クランクシャフトに連結されるコンロッドを上下運動させる。これにより、コンロッド小端に連結されるピストンをシリンダ内で往復運動させる。このように試験装置により、実機エンジンを模したクランク運動を行わせて、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受として、評価試験を行う。この場合の評価試験とは、軸受の耐久性や寿命を評価するための試験である。この試験装置で得られた軸受の耐久性や寿命に基づいて、同軸受を実機エンジンに提供することができる。
なお、回転伝達機構としては、モータに限らず、エンジン、サーボモータ、油圧モータ、エンジンを用いてのファイアイングなども使用可能である。また、これに準じる回転機構であってもよい。
【０００８】
例えば、クランクシャフトの高速化に伴い、コンロッド大端軸受の保持器に各種の表面処理を施す場合があるが、この試験装置の試験対象軸受として、前記保持器に各種の表面処理を施したコンロッド大端軸受を適用する。この試験装置による所定時間運転後、前記保持器における表面処理の耐摩耗性の良否を評価することが可能となる。その他、クランクサポート用軸受に異物を混入させた条件で、この試験装置による所定時間運転後、前記クランクサポート用軸受の耐久性を評価することができる。
【０００９】
前記コンロッドの軸方向両側に、クランクシャフトのバランスウェイトが配置され、前記ハウジングは、これらバランスウェイトを軸方向隙間を介して覆う２個のハウジング分割体を有し、各ハウジング分割体にクランクサポート用軸受をそれぞれ設置し、前記クランクモーション機構は、前記２個のハウジング分割体、クランクサポート用軸受、およびコンロッドを、一体に取り扱い可能な組立部品としたものであっても良い。
【００１０】
ハウジング、クランクサポート用軸受、およびコンロッドを、一体に取り扱い可能な組立部品としたクランクモーション機構を設けたため、クランクサポート用軸受のレイアウトを、実機エンジンにおけるクランクサポート用軸受のレイアウトと同一または略同一にすることができる。この場合、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離を近づけることができる。このため、この試験装置による試験中、クランクシャフトの高速回転に伴って、コンロッドが激しく上下運動しても、クランクサポート用軸受は、この上下運動に伴う振動を殆んど受けることなく、クランクシャフトを支持することができる。したがって、クランクシャフトを、例えば、毎分１００００回転以上に高速化させる試験を行うことができる。
【００１１】
前記クランクモーション機構に設けられるクランクシャフトと、回転伝達機構とを連結する継手手段を設けても良い。この継手手段がいわゆるクッションの役割をすることにより、クランクシャフトに作用する振動を和らげることができる。したがって、クランクシャフトを高速回転させることが可能となる。
前記クランクモーション機構の上部に、前記シリンダを設けても良い。この場合、クランクモーション機構の下部にシリンダを設けるよりも、広い空間を確保することができる。このため、多種多様な設備を、確保した前記空間に設けることができ、実験の自由度が増す。また、広い空間の有効利用が図れ、設備コストの低減を図ることができる。
【００１２】
前記クランクサポート軸受が試験対象軸受であって、前記ハウジングに、クランクサポート用軸受が受ける荷重を検出する負荷検出手段を設けたものであっても良い。ハウジングに設けた負荷検出手段により、クランクサポート用軸受が受ける荷重を検出することができる。したがって、軸受が実際に受ける荷重により、軸受の耐久性や寿命を正確に評価することが可能となる。
前記負荷検出手段はロードセルであっても良い。
前記負荷検出手段は歪ゲージであっても良い。
【００１３】
前記ハウジングは、円周上等配に配設された複数のリブを有し、これらリブの少なくともいずれか１つに、前記歪ゲージを設けたものであっても良い。ハウジングのうち負荷がかかるリブに歪ゲージを設け、例えば、ブリッジの４辺が全て歪ゲージで構成されるいわゆる４ゲージ法により歪み量を検出する。この４ゲージ法の場合、ブリッジの隣り合う辺同士の信号が異符号をとる場合に信号の絶対値が加算され、より大きな出力が得られる。得られた歪み量からクランクサポート用軸受が受ける荷重を検出することができる。
【００１４】
前記クランクサポート用軸受は、針状ころ軸受または玉軸受からなるものであっても良い。
前記コンロッド大端軸受は、針状ころ軸受からなるものであっても良い。
【００１５】
前記試験対象軸受が、試験装置に対し着脱可能に設けられるものであっても良い。この試験装置による試験途中または試験後、試験対象軸受を試験装置から取り外して、軸受部品の外観検査等を容易に行うことができる。また、軸受構成部品に各種表面処理等を施した試験対象軸受を、順次、試験装置に装着して試験し、表面処理の耐摩耗性の良否等を評価することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のエンジンのクランク周辺軸受の試験装置は、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置であって、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ内に設けられるピストンを、コンロッドを介してクランクシャフトに連結し、このクランクシャフトをクランクサポート用軸受により回転自在に支持するクランクモーション機構を設け、前記シリンダを設置した基台にハウジングを介して前記クランクサポート用軸受を設置し、前記クランクシャフトに回転伝達機構を設け、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、前記クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とする。このため、軸受を転がり化することに伴い、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受の耐久性や寿命を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る試験装置の断面図である。
【図２】同試験装置のクランクサポート用軸受付近の断面図である。
【図３】同試験装置のコンロッド付近の断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る試験装置の断面図である。
【図５】同試験装置の要部の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の断面図である。
【図７】同試験装置の要部の拡大断面図である。
【図８】同試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図９】同試験装置の要部をさらに拡大した斜視図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部の拡大断面図である。
【図１１】同試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【図１４】この発明のさらに他の実施形態に係る試験装置の要部を切断して見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。
図１に示すように、この実施形態に係る試験装置１は、エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置である。この試験装置１は、実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ２内に設けられるピストン３を、コンロッド４を介してクランクシャフト５に連結し、このクランクシャフト５をクランクサポート用軸受６により回転自在に支持するクランクモーション機構ＣＭを設けている。この試験装置１は、コンロッド４およびシリンダ２を中央に配置し、クランクシャフト５を、コンロッド４およびシリンダ２に対し軸方向両側に延びるように配置している。クランクサポート用軸受６は、クランクシャフト５のうち軸方向両側に延びた部分を回転自在に支持している。
試験対象軸受として、コンロッド４とクランクシャフト５の間に介在するコンロッド大端軸受７と、コンロッド４とピストン３のピストンピン８の間に介在するコンロッド小端軸受９と、前記クランクサポート用軸受６のうちの少なくとも一つの軸受を試験対象とする。試験対象軸受を軸受６，７，９のうちの一つの軸受のみとした場合、この一つの試験対象軸受は転がり軸受からなる。試験対象軸受を軸受６，７，９のうち選択された複数の軸受とした場合、この選択された複数の軸受の少なくとも一つは転がり軸受からなり、残りの軸受は滑り軸受、転がり軸受のいずれでも良い。試験対象軸受が滑り軸受のみからなることはない。これら試験対象軸受は、試験装置１に対しそれぞれ着脱可能に設けられている試験対象軸受の交換を行う場合、図１〜３の試験装置１では、クランクモーション機構ＣＭ部の各部品を専用工具・油圧プレスにて分解する。但し、クランクサポート軸受の場合はクランクシャフト５も分解する。後述する図４、図６の試験装置は継手右側のクランクモーション機構ＣＭ部のみ専用工具・油圧プレスにて分解する。
【００１９】
シリンダ２は、例えば、高さ調整用のスペーサ１０等を介して基台１１上に設置され、上下方向に所定距離延びる円筒形状に形成される。このシリンダ２内にピストン３が往復運動可能に設けられる。ピストン３の内部には、同ピストン３の移動方向と直交する方向にピストンピン８が嵌め込まれ、このピストンピン８とコンロッド小端４ａの間に、コンロッド小端軸受９が介在されている。この例のコンロッド小端軸受９は滑り軸受からなる。またコンロッド大端４ｂには、転がり軸受として、針状ころ軸受からなるコンロッド大端軸受７が設けられる。この試験装置１の中央に配置されるコンロッド４、シリンダ２、スペーサ１０、およびクランクシャフトの軸方向中間部は、ケーシング１２内に収容されている。クランクシャフト５の軸方向中間部は、コンロッド大端軸受７に支持されるクランクピン５ａと、このクランクピン５ａの軸方向両端にそれぞれ繋がるバランスウェイト５ｂ，５ｂとを含む。前記ケーシング１２は基台１１上に設置されている。
【００２０】
基台１１上において、ケーシング１２の両側にそれぞれハウジング１３，１３が設けられている。各ハウジング１３内に、それぞれクランクサポート用軸受６，６が設置されている。これらクランクサポート用軸受６，６により、クランクシャフト５の軸方向両側に延びた部分が支持される。ここで、各ハウジング１３内およびハウジング１３内にそれぞれ設置されるクランクサポート用軸受６，６は、試験装置１が左右対称構造であるので、一方側のものについてのみ詳細に説明し、他方側のものについては一方側と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２１】
クランクシャフト５の軸方向両側に延びた部分は、ケーシング１２寄りの大径軸部５ｃと、ケーシング１２から離隔した小径軸部５ｄとを有する。クランクサポート用軸受６は、大径軸部５ｃを支持する２列の深溝玉軸受を有する。なお、ハウジング１３には、小径軸部５ｄを支持する２列の円筒ころ軸受が設けられているが、これら円筒ころ軸受は試験対象外である。２列の深溝玉軸受間に間座１４が設けられ、この間座１４は外輪間座１４ａと内輪間座１４ｂとでなる。ハウジング１３には、クランクサポート用軸受６に潤滑剤を供給する潤滑剤供給孔１５が形成され、この潤滑剤供給孔１５を、外輪間座１４ａに形成された孔に連通させている。したがって、深溝玉軸受は、初期封入された潤滑剤、およびそれぞれの外輪間座１４ａの孔から供給される潤滑剤により潤滑に供される。ハウジング１３には潤滑剤排出用の流路１６が形成され、深溝玉軸受および円筒ころ軸受は、図示外の冷却媒体供給源から前記流路１６を通して冷却媒体（エアー）が供給され、過度の昇温防止が図られている。
【００２２】
ハウジング１３から突出したクランクシャフト５の軸方向一端部に、モータ１７の回転を伝達する回転伝達機構１８を設けている。回転伝達機構１８としてこの例では、プーリ１９，２０およびベルト２１が採用されている。モータ１７の回転軸に一方のプーリ１９が取り付けられ、クランクシャフト５の軸方向一端部に他方のプーリ２０が取り付けられ、これらプーリ１９，２０同士を無端状のベルト２１で掛け渡して連結し、モータ１７を回転駆動することにより、モータ１７の駆動力がクランクシャフト５に伝達される。
【００２３】
以上説明した試験装置１によると、モータ１７を回転させ、このモータ１７の回転駆動力を回転伝達機構１８を介してクランクシャフト５に伝達する。このクランクシャフト５を回転させ、同クランクシャフト５に連結されるコンロッド４を上下運動させる。これにより、コンロッド小端４ａに連結されるピストン３をシリンダ２内で往復運動させる。このように試験装置１により、実機エンジンを模したクランク運動を行わせて、前述のコンロッド大端軸受７と、コンロッド小端軸受９と、クランクサポート用軸受６とのうちの少なくとも一つの軸受を試験対象軸受として、評価試験を行う。この場合の評価試験とは、軸受の耐久性や寿命を評価するための試験である。この試験装置１で得られた軸受の耐久性や寿命に基づいて、同軸受を実機エンジンに提供することができる。
【００２４】
例えば、クランクシャフト５の高速化に伴い、針状ころ軸受（転がり軸受）からなるコンロッド大端軸受７の保持器の表面に各種の表面処理を施す場合があるが、この試験装置１の試験対象軸受として、前記保持器に各種の表面処理を施したコンロッド大端軸受７を適用する。この試験装置１による所定時間運転後、前記保持器における表面処理の耐摩耗性の良否を評価することが可能となる。その他、クランクサポート用軸受６に異物を混入させた条件で、この試験装置１による所定時間運転後、前記クランクサポート用軸受６の耐久性を評価することができる。
また、試験対象軸受が試験装置１に対し着脱可能に設けられるため、この試験装置１による試験途中または試験後、試験対象軸受を試験装置１から取り外して、軸受部品の外観検査等を容易に行うことができる。また、軸受構成部品に各種表面処理等を施した試験対象軸受を、順次、試験装置１に装着して試験し、表面処理の耐摩耗性の良否等を評価することができる。
【００２５】
前述の図１乃至図３に示す第１の実施形態に係る試験装置１によっても、試験が可能であるが、この試験装置１では以下の（１）〜（４）の点で、改良が望ましい。
（１）．クランクサポート用軸受の負荷検出が難しい。例えば、スリップリングおよび小型回転テレメータ等の測定システムを使用して、クランクサポート軸受の負荷をある程度測定することは可能であるが、このような測定システムを成す装置が高価であった。
（２）．実機エンジンにおけるクランクサポート用軸受のレイアウトと、試験装置におけるクランクサポート用軸受のレイアウトとが異なるため、評価条件を設定することが難しい。つまり、第１の実施形態の構造では、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が離れているのに対し、実機エンジンでは、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が近い構成になっている。
【００２６】
（３）．クランクシャフトの回転数は、二輪車の２５０ｃｃエンジンクラスで毎分１００００回転が限界であった。第１の実施形態の構造では、コンロッドとクランクサポート用軸受との距離が離れているため、例えば、コンロッド軸受について、毎分１２０００回転を目指して評価したくても、その回転数に到達する前に、クランクサポート用軸受に過度の負荷がかかり、コンロッド軸受の評価に至らなかった。これは、高速回転に伴い、コンロッドが激しく上下運動することに伴う振動によって、クランクサポート用軸受に過度の負荷がかかってしまうためである。
（４）．第１の実施形態の構造では、クランクサポート用軸受の負荷レベルを検出し、このクランクサポート用軸受にかかる荷重を制御することが困難であった。
【００２７】
そこで、これらの問題を解決するため、以下の図４乃至図１４に示す他の実施形態の試験装置を提案する。図４は、他の実施形態に係る試験装置の断面図であり、図５は、同試験装置の要部の断面図である。図４および図５の例では、試験対象軸受を、深溝玉軸受からなるクランクサポート用軸受６、および、針状ころ軸受からなるコンロッド大端軸受７の２つの軸受としている。試験対象軸受を軸受６，７，９のうちの一つの軸受のみとした場合、この一つの試験対象軸受は転がり軸受からなる。試験対象軸受を軸受６，７，９のうち選択された複数の軸受とした場合、この選択された複数の軸受の少なくとも一つは転がり軸受からなり、残りの軸受は滑り軸受、転がり軸受のいずれでも良い。試験対象軸受が滑り軸受のみからなることはない。また、前記クランクサポート用軸受６の深溝玉軸受を、針状ころ軸受に変更することも可能である。
図４、図５に示すように、この試験装置１Ａにおけるクランクモーション機構ＣＭは、ハウジング２２、クランクサポート用軸受６、およびコンロッド４を、一体に取り扱い可能な組立部品としたものである。ケーシング１２内に、２個のハウジング分割体２２ａ，２２ａを含む前記ハウジング２２が設置されている。２個のハウジング分割体２２ａ，２２ａは、それぞれ円筒形状でフランジ部２３，２３を有し、これらフランジ部２３，２３を互いに対向させ且つ同心に配置している。
【００２８】
またケーシング１２の内部に、各ハウジング分割体２２ａ，２２ａをそれぞれ支持する支持部材２４，２４が固着されている。支持部材２４には、ハウジング分割体２２ａの外周面を嵌合させる嵌合孔２４ａが形成されている。同外周面が嵌合孔２４ａに嵌合されると共に、ハウジング分割体２２ａのフランジ部２３が支持部材２４の内側面に当接された状態で、このフランジ部２３がボルト等の固定具（図示せず）で支持部材２４に固定されている。
各ハウジング分割体２２ａに、それぞれ深溝玉軸受からなるクランクサポート用軸受６が設置されている。２個のハウジング分割体２２ａ，２２ａは、それぞれ軸方向隙間を介して、クランクシャフト５のバランスウェイト５ｂ，５ｂを覆う。これらバランスウェイト５ｂ，５ｂは、クランクピン５ａにより一体に連結されて、コンロッド４の軸方向両側に配置される。
この例では、クランクサポート用軸受６、およびコンロッド大端軸受７に潤滑剤を供給する通路２５，２６，２７がクランクシャフト５に形成されている。潤滑剤は、ケーシング１２外から最終的にクランクシャフト５の通路２７、同クランクシャフト５のクランクピン５ａに形成された通路２５，２６を経て、クランクサポート軸受６、コンロッド大端軸受７にそれぞれ供給される。
【００２９】
この試験装置１Ａは、前記クランクモーション機構ＣＭに設けられるクランクシャフト５と、回転伝達機構１８とを機械的に連結する継手手段２８を設けている。プーリ２０が軸Ｓｈの一端部に取り付けられ、この軸Ｓｈの他端部が、継手手段２８を介してクランクシャフト５に同心に連結されている。継手手段２８は、軸Ｓｈの他端部にキー等の回り止め手段２９を介して嵌合されたフランジ部３０と、クランクシャフト５に図示外の回り止め手段等を介して嵌合されたフランジ部３１とが互いに突き合わされ、これら両フランジ部３０，３１が円周方向複数箇所に設けられる複数のボルトナットにより締結可能に構成されている。
【００３０】
ハウジング１３内に組合せアンギュラ玉軸受３２，３２が設置され、これら組合せアンギュラ玉軸受３２，３２により軸Ｓｈが回転自在に支持される。これらアンギュラ玉軸受３２，３２は、初期封入された潤滑剤、およびそれぞれの組合せアンギュラ玉軸受３２，３２に設けられる外輪間座の孔から供給される潤滑剤により潤滑に供される。なお、これら組合せアンギュラ玉軸受３２，３２は、試験対象外である。
【００３１】
図４、図５に示す試験装置１Ａによると、クランクモーション機構ＣＭを、ハウジング２２、クランクサポート用軸受６、およびコンロッド４を、一体に取り扱い可能な組立部品としたため、クランクサポート用軸受６のレイアウトを、実機エンジンにおけるクランクサポート用軸受のレイアウトと同一または略同一にすることができる。この場合、コンロッド４とクランクサポート用軸受６との距離（つまり軸方向距離）を近づけることができる。このため、この試験装置１Ａによる試験中、クランクシャフト５の高速回転に伴って、コンロッド４が激しく上下運動しても、クランクサポート用軸受６は、この上下運動に伴う振動を殆んど受けることなく、クランクシャフト５を安定して支持することができる。したがって、クランクシャフト５を、例えば、毎分１００００回転以上に高速化させる試験を行うことができる。その他、前記実施形態と同様に、コンロッド大端軸受７と、コンロッド小端軸受９と、クランクサポート軸受６とのうちの少なくとも一つの軸受を試験対象軸受として、評価試験を行うことができる。
【００３２】
また、クランクモーション機構ＣＭに設けられるクランクシャフト４と、回転伝達機構１８とを連結する継手手段２８を設けたため、この継手手段２８がいわゆるクッションの役割をすることにより、クランクシャフト５に作用する振動を和らげることができる。したがって、クランクシャフト５を高速回転させることが可能となる。これにより、例えば、コンロッド大端軸受７について、毎分１２０００回転を目指して評価試験を行うことが可能となる。
【００３３】
図６乃至図９に示す試験装置は１Ｂ、特にクランクモーション機構ＣＭの上部に、シリンダ２を設けた構成としている。その他の構成は、図４の試験装置１Ａとクランクサポート用軸受６の種類およびその潤滑構造が異なる他略同一となっている。この例では、クランクサポート用軸受６として、内外輪６ａ，６ｂと保持器と針状ころとを含む針状ころ軸受が採用されている。このクランクサポート用軸受６に対し、潤滑剤が、ケーシング１２外からクランクシャフト５内の通路２７を経由し、内輪６ａに設けられた貫通孔から軸受内部に供給される。コンロッド大端軸受７に対し、潤滑剤が、クランクシャフト５内の通路２７，３３を経由し、クランクピン５ａに形成された通路２５，２６を経て軸受内に供給される。
【００３４】
この試験装置１Ｂによると、クランクモーション機構ＣＭの上部にシリンダ２を設けたため、クランクモーション機構ＣＭの下部にシリンダ２を設けるよりも、広い空間を確保することができる。このため、多種多様な設備を、確保した前記空間に設けることができ、実験の自由度が増す。また、広い空間の有効利用が図れ、設備コストの低減を図ることができる。その他図４の試験装置１Ａと同様に、コンロッド４とクランクサポート用軸受６との距離を近づけることができるため、この試験装置１Ｂによる試験中、クランクシャフト５の高速回転に伴って、コンロッド４が激しく上下運動しても、クランクサポート用軸受６は、この上下運動に伴う振動を殆んど受けることなく、クランクシャフト５を支持することができる。
【００３５】
図１０、図１１に示す試験装置１Ｃは、ハウジング分割体２２ａに、試験対象軸受であるクランクサポート軸受６が受けるラジアル方向の荷重を検出する負荷検出手段３４を設けたものである。この例では、負荷検出手段３４としてロードセルが適用され、ロードセル本体を、クランクサポート軸受６の外輪外周面に当接させている。その他の構成は、図６乃至図９に示す試験装置１Ｂと同様の構成となっている。このような負荷検出手段３４により、クランクサポート用軸受６が受ける荷重を検出することができる。したがって、軸受が実際に受ける荷重により、軸受の耐久性や寿命を正確に評価することが可能となる。
【００３６】
図１２に示す試験装置１Ｄは、図１１の構造に代えて、ロードセル本体の径方向位置を調整可能な調整手段３５を設けている。調整手段３５は、ハウジング分割体２２ａに形成された雌ねじ部３６にボルト等の調整具を螺合させたものである。前記雌ねじ部３６は、フランジ部２３に径方向に沿って、且つ、ロードセル本体が配置される円周方向位置に形成される。前記調整具の先端部をハウジング孔側に突出させて、ロードセル本体に当接させる。ハウジング分割体２２ａの径方向外方側から工具等を用いて調整具の径方向位置を調整することで、ハウジング孔とロードセル本体との間のラジアル方向のすきまを調整し得る。これにより、試験対象軸受であるクランクサポート軸受６が受けるラジアル方向の荷重をより正確に検出することができる。
【００３７】
図１３に示す試験装置１Ｅは、図１１の構造に代えて、ハウジング分割体２２ａの円周方向複数箇所にそれぞれリブ３７を設け、このリブ３７の少なくともいずれか１つに、負荷検出手段３４として歪ゲージを設けたものである。このハウジング分割体２２ａは、外周側に設けられる外環状部３８と、内周側に設けられる内環状部３９と、これら内外環状部３９，３８を繋ぐ複数のリブ３７とを有する。内外環状部３９，３８および複数のリブ３７は一体に形成されている。複数のリブ３７は円周上等配に配置されている。ハウジング分割体２２ａのうち、内外環状部３９，３８よりも負荷がかかるリブ３７に歪ゲージを貼り付けることで、試験対象軸受であるクランクサポート軸受６が受けるラジアル方向の荷重を容易に検出し得る。この構成において、例えば、ブリッジの４辺が全て歪ゲージで構成されるいわゆる４ゲージ法により歪み量を検出しても良い。この４ゲージ法の場合、ブリッジの隣り合う辺同士の信号が異符号をとる場合に信号の絶対値が加算され、より大きな出力が得られる。得られた歪み量からクランクサポート用軸受６が受ける荷重を検出することができる。
【００３８】
図１４に示す試験装置１Ｆは、図１３の構造に代えて、ハウジング分割体２２ａの内環状部３９を、外環状部３８および複数のリブ３７と別体に形成したものである。この場合、外環状部３８および複数のリブ３７から成る組立て品のリブ３７に、歪ゲージを目視確認しつつ貼り付けることができるため、図１３のものより組立作業を簡単化できる。
【符号の説明】
【００３９】
１〜１Ｆ…試験装置
２…シリンダ
３…ピストン
４…コンロッド
５…クランクシャフト
６…クランクサポート用軸受
７…コンロッド大端軸受
８…ピストンピン
９…コンロッド小端軸受
１１…基台
１７…モータ
１８…回転伝達機構
２２…ハウジング
２２ａ…ハウジング分割体
２８…継手手段
３４…負荷検出手段
ＣＭ…クランクモーション機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置であって、
実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ内に設けられるピストンを、コンロッドを介してクランクシャフトに連結し、このクランクシャフトをクランクサポート用軸受により回転自在に支持するクランクモーション機構を設け、
前記シリンダを設置した基台にハウジングを介して前記クランクサポート用軸受を設置し、前記クランクシャフトに回転伝達機構を設け、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、前記クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とすることを特徴とするエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項２】
請求項１において、前記コンロッドの軸方向両側に、クランクシャフトのバランスウェイトが配置され、前記ハウジングは、これらバランスウェイトを軸方向隙間を介して覆う２個のハウジング分割体を有し、各ハウジング分割体にクランクサポート用軸受をそれぞれ設置し、前記クランクモーション機構は、前記２個のハウジング分割体、クランクサポート用軸受、およびコンロッドを、一体に取り扱い可能な組立部品としたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項３】
請求項２において、前記クランクモーション機構に設けられるクランクシャフトと、回転伝達機構とを連結する継手手段を設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、前記クランクモーション機構の上部に、前記シリンダを設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記クランクサポート軸受が試験対象軸受であって、前記ハウジングに、クランクサポート用軸受が受ける荷重を検出する負荷検出手段を設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項６】
請求項５において、前記負荷検出手段はロードセルであるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項７】
請求項５において、前記負荷検出手段は歪ゲージであるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ハウジングは、円周上等配に配設された複数のリブを有し、これらリブの少なくともいずれか１つに、前記歪ゲージを設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記クランクサポート用軸受は、針状ころ軸受または玉軸受からなるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記コンロッド大端軸受は、針状ころ軸受からなるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、前記試験対象軸受が、試験装置に対し着脱可能に設けられるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項１】
エンジンのクランク周辺に用いられる軸受を試験する軸受試験装置であって、
実機エンジンを模したクランク運動を行う部分として、シリンダ内に設けられるピストンを、コンロッドを介してクランクシャフトに連結し、このクランクシャフトをクランクサポート用軸受により回転自在に支持するクランクモーション機構を設け、
前記シリンダを設置した基台にハウジングを介して前記クランクサポート用軸受を設置し、前記クランクシャフトに回転伝達機構を設け、前記コンロッドとクランクシャフトの間に介在するコンロッド大端軸受と、前記コンロッドと前記ピストンのピストンピンの間に介在するコンロッド小端軸受と、前記クランクサポート用軸受とのうちの少なくとも一つの軸受を転がり軸受からなる試験対象軸受とすることを特徴とするエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項２】
請求項１において、前記コンロッドの軸方向両側に、クランクシャフトのバランスウェイトが配置され、前記ハウジングは、これらバランスウェイトを軸方向隙間を介して覆う２個のハウジング分割体を有し、各ハウジング分割体にクランクサポート用軸受をそれぞれ設置し、前記クランクモーション機構は、前記２個のハウジング分割体、クランクサポート用軸受、およびコンロッドを、一体に取り扱い可能な組立部品としたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項３】
請求項２において、前記クランクモーション機構に設けられるクランクシャフトと、回転伝達機構とを連結する継手手段を設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、前記クランクモーション機構の上部に、前記シリンダを設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記クランクサポート軸受が試験対象軸受であって、前記ハウジングに、クランクサポート用軸受が受ける荷重を検出する負荷検出手段を設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項６】
請求項５において、前記負荷検出手段はロードセルであるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項７】
請求項５において、前記負荷検出手段は歪ゲージであるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ハウジングは、円周上等配に配設された複数のリブを有し、これらリブの少なくともいずれか１つに、前記歪ゲージを設けたエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記クランクサポート用軸受は、針状ころ軸受または玉軸受からなるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記コンロッド大端軸受は、針状ころ軸受からなるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、前記試験対象軸受が、試験装置に対し着脱可能に設けられるエンジンのクランク周辺軸受の試験装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−９３３２３（Ｐ２０１２−９３３２３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２９２３（Ｐ２０１０−２４２９２３）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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