動力循環式歯車試験装置
【課題】動力循環式歯車試験装置について、共試歯車に供給する潤滑油の温度を自由に設定することを可能にするとともに、共試歯車による潤滑油の温度上昇の高精度な測定を可能とする。
【解決手段】動力循環式歯車試験装置の潤滑油供給系５を共試歯車部給油ユニット２４と循環歯車部給油ユニット２５で構成する。その共試歯車部給油ユニットには、歯車用給油配管３６と軸受用給油配管３５を設ける。そして共試歯車である共試ギヤ１１と共試ピニオン１２には歯車用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにするとともに、共試歯車の軸受には軸受用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにする。また歯車用給油配管には、共試歯車に供給する潤滑油の温度を調節するオイルヒータ３８を設け、さらに共試歯車からの歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路を設けるとともに、軸受からの軸受排油を専用的に排出する軸受排油経路を設ける。
【解決手段】動力循環式歯車試験装置の潤滑油供給系５を共試歯車部給油ユニット２４と循環歯車部給油ユニット２５で構成する。その共試歯車部給油ユニットには、歯車用給油配管３６と軸受用給油配管３５を設ける。そして共試歯車である共試ギヤ１１と共試ピニオン１２には歯車用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにするとともに、共試歯車の軸受には軸受用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにする。また歯車用給油配管には、共試歯車に供給する潤滑油の温度を調節するオイルヒータ３８を設け、さらに共試歯車からの歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路を設けるとともに、軸受からの軸受排油を専用的に排出する軸受排油経路を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共試歯車に負荷トルクをかけた状態で所定の回転速度による運転を行って供試歯車を試験する動力循環式歯車試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、従来における動力循環式歯車試験装置の代表的な構成を模式化して示す。動力循環式歯車試験装置は、共試歯車部（共試歯車変速機）１０１と循環歯車部（循環歯車変速機）１０２を備えている。共試歯車部１０１には、共試歯車である共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４が噛合わされて納められ、循環歯車部１０２には、共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車である循環ギヤ１０５と循環ピニオン１０６が噛合わされて納められている。共試ギヤ１０３と循環ギヤ１０５は、ねじり軸１０７により互いに連結され、共試ピニオン１０４と循環ピニオン１０６は、ねじり軸１０８により互いに連結されている。したがって共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４の噛合い面および循環ギヤ１０５と循環ピニオン１０６の噛合い面には、ねじり軸１０７やねじり軸１０８によるねじりモーメントが付与され、これにより所定の負荷が作用する。このように共試歯車と循環歯車それぞれの噛合い面に負荷を作用させた状態で、図外の駆動源により循環歯車部１０２を介して共試歯車部１０１を回転駆動することにより共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４の試験を行ってその伝達効率、振動、騒音、強度、耐久性などを評価する（例えば特許文献１〜特許文献３）。
【０００３】
また動力循環式歯車試験装置は、潤滑油供給系１１０を備えている。潤滑油供給系１１０は、潤滑油供給装置１１１、共試歯車部給油配管１１２、循環歯車部給油配管１１３、共試歯車部排油戻り配管１１４、および循環歯車部排油戻り配管１１５を備えている。そして潤滑油供給装置１１１でポンプアップした潤滑油を、共試歯車部給油配管１１２により共試歯車部１０１の共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４に供給するとともに、共試歯車部１０１における軸受１１６ａ〜１１６ｄにも供給し、また循環歯車部給油配管１１３により循環歯車部１０２の循環ギヤ１０５と循環ピニオン１０６に供給するとともに、循環歯車部１０２における軸受１１７ａ〜１１７ｄにも供給する。一方、共試歯車部１０１における歯車潤滑の排油と軸受潤滑の排油は共試歯車部排油戻り配管１１４で潤滑油供給装置１１１に戻り、循環歯車部１０２における歯車潤滑の排油と軸受潤滑の排油は循環歯車部排油戻り配管１１５で潤滑油供給装置１１１に戻る。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４５８５３号公報
【特許文献２】特開平６−３１７５０１号公報
【特許文献３】実公平６−４２１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
より有効な歯車試験を行えるようにするには、潤滑油温度が運転中の共試歯車に与える影響を広い温度域で評価できるようにすることが重要である。また歯車試験では、共試歯車の伝達効率も重要な評価項目であり、この伝達効率を高精度に評価できるようにすることが、より有効な歯車試験とする上で大切となる。伝達効率は、共試歯車の運転による潤滑油の温度上昇で評価できる。したがって伝達効率を高い精度で評価できるようにするには、共試歯車の運転による潤滑油の温度上昇を精度よく測定できるようにすることが重要である。
【０００６】
しかるに従来の動力循環式歯車試験装置では、上述のように、共試歯車部の共試歯車とその回転を支える軸受に共通の給油配管で潤滑油を供給するようにされている。このため、共試歯車に供給する潤滑油の温度は、できるだけ低く抑える必要のある軸受における潤滑油の温度条件に制限されることになる。その結果、潤滑油温度が共試歯車に与える影響の高温域での評価が困難となっていた。また動力循環式歯車試験装置では、上述のように、共試歯車からの排油と軸受からの排油が共通の排油戻り配管で戻されるようにされている。このため、排油の温度上昇で共試歯車の伝達効率を評価する際に、その排油の温度に軸受による温度上昇分が含まれることになる。その結果、伝達効率の高精度な評価が困難となっていた。
【０００７】
またより有効な歯車試験を行えるようにするについては、共試歯車の歯面に作用させる負荷の制御性の問題もある。すなわち、より高精度な試験とするには、運転中の共試歯車の歯面への負荷を任意に設定できるようにすることが求められるが、従来の動力循環式歯車試験装置では、共試歯車の歯面に作用させる負荷をねじり軸によるねじりモーメントで与えるだけであり、負荷の任意に設定に対応することに困難があった。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の動力循環式歯車試験装置における問題点に関する知見に基づいてなされたものであり、共試歯車に供給する潤滑油の温度を自由に設定することを可能にするとともに、共試歯車による潤滑油の温度上昇の高精度な測定を可能とする動力循環式歯車試験装置の提供を第１の目的とし、また運転中の共試歯車の歯面への負荷を任意に設定することを可能とする動力循環式歯車試験装置の提供を第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１の目的のために本発明では、軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部、および前記共試歯車部や前記循環歯車部に潤滑油を供給する潤滑油供給系を備えた動力循環式歯車試験装置において、前記潤滑油供給系は、共試歯車部給油ユニットと循環歯車部給油ユニットで構成され、前記共試歯車部給油ユニットは、歯車用給油配管と軸受用給油配管を備え、前記共試歯車には前記歯車用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされるとともに、前記軸受には前記軸受用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされ、また前記歯車用給油配管には、前記共試歯車に供給する潤滑油の温度を調節するオイルヒータが設けられ、さらに前記共試歯車からの歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路が設けられるとともに、前記軸受からの軸受排油を専用的に排出する軸受排油経路が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
また本発明では上記のような動力循環式歯車試験装置について、前記軸受の周囲を密閉的に覆う軸受潤滑油分離構造部が前記共試歯車部に設けるようにしている。
【００１１】
また本発明では上記のような動力循環式歯車試験装置について、前記共試歯車から流下する歯車排油の一部を受けて貯める排油受け溝を設けるようにしている。
【００１２】
また本発明では上記のような動力循環式歯車試験装置について、前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えるものとしている。
【００１３】
また本発明は上記第２の目的のために、軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部を備えるとともに、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部を備えた動力循環式歯車試験装置において、前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、動力循環式歯車試験装置における潤滑油供給系を共試歯車部給油ユニットと循環歯車部給油ユニットで構成し、その共試歯車部給油ユニットに、歯車用給油配管と軸受用給油配管を設けることで、共試歯車部における共試歯車と軸受にそれぞれの潤滑油を混ざらないようにして供給できるようにするとともに、その歯車用給油配管にオイルヒータを設けて共試歯車用の潤滑油の温度を調節できるようにし、さらに歯車排油経路と軸受排油経路を設けることで、共試歯車からの歯車排油と軸受からの軸受排油を混ざらないようにして排出できるようにしている。このため本発明によれば、軸受における潤滑油の温度条件に制限されることなく、共試歯車への潤滑油の温度を自由に設定することが可能になるとともに、共試歯車による潤滑油の温度上昇の高精度な測定も可能となり、より有効的な歯車試験を行えるようになる。
【００１５】
また本発明では、循環歯車を押し引きすることでその押し引きの状態に応じたトルクを循環歯車の噛合い面に負荷する歯面負荷調節手段を設けるようにしている。このため本発明によれば、運転中の共試歯車の歯面に作用させる負荷を任意に設定することが容易となり、より有効的な歯車試験を行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に一実施形態による動力循環式歯車試験装置の全体構成を示し、図２に一部を拡大して示し、図３と図４に一部の断面構造を示す。本実施形態の動力循環式歯車試験装置は、共試歯車部（共試歯車変速機）１、循環歯車部（循環歯車変速機）２、回転駆動用電動機３、軸押し引き機４、潤滑油供給系５、および振動検出部６（６ａ〜６ｄ）（図２）を備えている。
【００１７】
共試歯車部１には、共試歯車である共試ギヤ１１と共試ピニオン１２が噛合わされて納められ、循環歯車部２には、循環歯車である循環ギヤ１３と循環ピニオン１４が噛合わされて納められている。共試ギヤ１１は、カップリング１５を介してねじり軸１６に接続され、さらにねじり軸１６は、ギヤカップリング１７を介して循環ギヤ１３に接続されている。すなわち共試ギヤ１１は、カップリング１５、ねじり軸１６およびギヤカップリング１７を介して循環ギヤ１３に連結されている。共試ピニオン１２は、カップリング１８を介してトルク検出器１９の入力軸に接続され、さらにトルク検出器１９は、その出力軸がカップリング２１を介して循環ピニオン１４に接続されている。すなわち共試ピニオン１２は、カップリング１８、トルク検出器１９およびカップリング２１を介して循環ピニオン１４に連結されている。
【００１８】
また循環歯車部２には、回転入力歯車２２も納められている。回転入力歯車２２は、循環ギヤ１３に噛合わされており、この噛合いで回転駆動用電動機３からの回転駆動力を循環ギヤ１３に入力させて伝達できるようにさている。
【００１９】
軸押し引き機４は、循環ギヤ１３を、その回転軸１３ｓを介して回転軸方向で押したり引いたりする、つまり押し引きすることで、歯面負荷調節手段として機能する。具体的にいうと、軸押し引き機４による循環ギヤ１３に対する押し引きは、循環ギヤ１３と循環ピニオン１４をヘリカルギヤとすることで、循環ギヤ１３と循環ピニオン１４の噛合い面に押し引き状態に応じたトルクを負荷する。そしてこの負荷トルクは、ねじり軸１６を介して伝わって共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面にも同様に作用する。したがって軸押し引き機４で循環ギヤ１３を押し引きすることにより、運転中の共試歯車の歯面に作用させる負荷の任意な設定を容易に行うことができる。
【００２０】
ここで、軸押し引き機４による押し引きで循環ギヤ１３はその回転軸方向で位置を変えることになる。この位置変化の状態は、図１中に示してある。すなわち図１に矢印Ａで示す部分は、ギヤカップリング１７、循環ギヤ１３、循環ギヤ１３の回転軸１３ｓを中心線で左右に２分して示してあり、左側が最も押し出された状態であり、右側が最も引かれた状態である。このような循環ギヤ１３の位置変化は、ギヤカップリング１７で吸収され、それがねじり軸１６以降に及ばないようにされている。
【００２１】
また軸押し引き機４で作用させる負荷トルクは押し引き状態で決まるものであるが、その負荷トルクが共試ギヤ１１に伝わるまでにはギヤカップリング１７やねじり軸１６が不確定要素として介在する。そこで、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面に実際に作用している負荷トルクをトルク検出器１９で検出できるようにしている。このようにすることで、例えばトルク検出器１９の検出値に基づくフィードバック制御を軸押し引き機４にかけるなどして、任意負荷の設定をより高精度に行うことが可能となる。
【００２２】
潤滑油供給系５は、共試歯車部給油ユニット２４と循環歯車部給油ユニット２５からなる。共試歯車部給油ユニット２４は、共試歯車部１の架台を兼用するオイルタンク２６、オイルタンク２６から潤滑油をポンプアップするオイルポンプ２７、オイルタンク２６とオイルポンプ２７の間の吸込み配管２８、吸込み配管２８に設けられたバルブ２９、オイルポンプ２７の吐出側に接続された給油配管３１、それぞれ給油配管３１に設けられたオイルフィルタ３２、オイルクーラ３３、全体流量計３４、全体流量計３４の下流で給油配管３１から分岐して設けられた軸受用給油配管３５、軸受用給油配管３５の分岐位置以降に給油配管３１を延長した状態で設けられた歯車用給油配管３６、歯車用給油配管３６に設けられた歯車給油用流量計３７、歯車給油用流量計３７の下流で歯車用給油配管３６に設けられたオイルヒータ３８、および歯車用給油配管３６とオイルヒータ３８の接続部に設けられた流量調整バルブ３９を主な要素としており、オイルクーラ３３の出口付近で歯車用給油配管３６に圧力計４０が設けられ、また共試歯車に供給される潤滑油の温度を測定する温度計４１がオイルヒータ３８の出口に設けられている。
【００２３】
こうした共試歯車部給油ユニット２４は、歯車用給油配管３６により、共試歯車部１における共試歯車に潤滑油を専用的に供給でき、また軸受用給油配管３５により、共試歯車部１における後述のような軸受に潤滑油を専用的に供給できる。すなわち共試歯車部１における共試歯車と軸受にそれぞれの潤滑油を混ざらないように分離して供給することができる。そしてこの分離供給により、軸受における潤滑油の温度条件に制限されることなく、歯車用給油配管３６に設置のオイルヒータ３８で共試歯車用の潤滑油の温度を自由に調節して設定することが可能となる。
【００２４】
循環歯車部給油ユニット２５は、循環歯車部２の架台を兼用するオイルタンク４２、オイルタンク４２から潤滑油をポンプアップするオイルポンプ４３、オイルタンク４２とオイルポンプ４３の間の吸込み配管４４、吸込み配管４４に設けられたバルブ４５、オイルポンプ４３の吐出側に接続された給油配管４６、給油配管４６に設けられたオイルフィルタ４７、および給油配管４５に設けられたオイルクーラ４８を主な要素としており、その給油配管４６には、温度計４９と圧力計５０が設けられている。
【００２５】
図２には共試歯車部１を拡大して示してある。ここで、図１、図２では共試歯車部１の内部が見えるように示してあるが、実際には図３に示すように、共試歯車部１はギヤボックス５７により密閉状に覆われている。このことは循環歯車部２についても同様である。
【００２６】
図２に見られるように、共試ギヤ１１の回転軸１１ｓは、軸受５１（５１ａ〜５１ｃ）により軸支され、また共試ピニオン１２の回転軸１２ｓは、軸受５２（５２ａ〜５２ｃ）により軸支されている。そしてこれらの軸受５１や軸受５２の周囲には、軸受潤滑油分離構造部５３が設けられている。軸受潤滑油分離構造部５３は、軸受５１（または軸受５２）の周囲を覆う軸受カバー５４、軸受カバー５４と回転軸１１ｓ（または回転軸１２ｓ）の間に介在するオイルシール５５、および同じく軸受カバー５４と回転軸１１ｓ（または回転軸１２ｓ）の間に介在するラビリンス５６により軸受５１や軸受５２の周囲を密閉状に覆うようにして形成されており、軸受５１や軸受５２の潤滑油を共試歯車の潤滑油から分離するのに機能する。ここで、図示は省略してあるが、軸受カバー５４に軸受用給油配管３５の先端を接続させて、軸受用の潤滑油を軸受潤滑油分離構造部５３の内部に供給できるようにしてある。
【００２７】
図３には、共試歯車部１を共試ピニオン１２の中心に沿って断面した縦断面構造を示してある。この図３に見られるように、共試歯車部１のギヤボックス５７の天井部にはその内部を穿つようにして歯車給油部５８が設けられており、歯車用給油配管３６で供給される潤滑油をこの歯車給油部５８から流下させて共試ギヤ１１や共試ピニオン１２に供給できるようにされている。またギヤボックス５７の側壁にはその内部を穿つようにして軸受排油経路５９が設けられ、この軸受排油経路５９により軸受の排油を共試歯車の排油から分離して専用的に排出できるようにされている。また軸受排油経路５９は、図１中の軸受排油口６１につながっており、この軸受排油口６１からオイルタンク２６に軸受排油を戻すようにされている。なお、軸受排油口６１には温度計６２が設けられ、軸受排油の温度をモニタできるようにされている。
【００２８】
一方、共試歯車からの排油は、共試歯車への上記のような潤滑油の供給の流れの延長としてギヤボックス５７の内部を流下し、ギヤボックス５７の底部に設けてある流出孔６３（図４）からオイルタンク２６に戻るようにされている。すなわち共試歯車からの排油については、ギヤボックス５７の内部が歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路とされている。またこうした共試歯車からの排油については、ギヤボックス５７の内部に設けられる梁状の補強リブ６４に排油受け溝６５を設けている。この排油受け溝６５は、歯車排油の温度からの共試歯車による潤滑油の温度上昇の測定をより高精度で行えるようにするのに機能する。すなわち排油受け溝６５は、図４に示すように、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面の真下に位置するように設けられ、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面から流下する歯車排油の一部を受けて貯める。この排油受け溝６５に貯まった排油は、共試歯車に近接する位置での排油であり、しかも歯車の噛合い面からの排油である。すなわち共試歯車による温度上昇の状態をほぼそのまま維持している排油である。したがって排油受け溝６５に貯まった排油に温度計を差し込んでその温度を測定すれば、共試歯車による潤滑油の温度上昇を高い精度で測定することができる。そしてその温度データと歯車給油用流量計３７による流量データから共試歯車の伝達ロスによる発熱量を求めることで、高い精度で伝達効率を評価することが可能となる。
【００２９】
振動検出部６（６ａ〜６ｄ）は、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２のそれぞれについて振動を検出するためのもので、振動検出部６ａ、６ｂは共試ギヤ１１用であり、振動検出部６ｃ、６ｄは共試ピニオン１２用である。これらの振動検出部６は、共試ギヤ１１や共試ピニオン１２の回転軸１１ｓや回転軸１２ｓに円盤状の構造物をフランジ状に取り付けて構成されている。したがって、振動検出部６の周面や側面に例えば非接触式の振動計を近接させることで、共試ギヤ１１や共試ピニオン１２の半径方向（Ｘ方向、Ｙ方向）や軸方向（Ｚ方向）の振動を容易に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、動力循環式歯車試験装置について、共試歯車に供給する潤滑油の温度を自由に設定することを可能にするとともに、共試歯車による潤滑油の温度上昇の高精度な測定を可能とし、また運転中の共試歯車の歯面への負荷を任意に設定することを可能とするものであり、歯車の製造分野などに広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態による動力循環式歯車試験装置の全体構成を簡略化して示す図である。
【図２】共試歯車部を拡大して示す図である。
【図３】共試歯車部を共試ピニオンの中心に沿って断面した縦断面構造を示す図である。
【図４】図３の縦断面構造に直交する縦断面構造を簡略化して示す図である。
【図５】従来の動力循環式歯車試験装置の代表的な構成を模式化して示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ 共試歯車部
２ 循環歯車部
４ 軸押し引き機（歯面負荷調節手段）
５ 潤滑油供給系
１１ 共試ギヤ（共試歯車）
１２ 共試ピニオン（共試歯車）
１３ 循環ギヤ（循環歯車）
１４ 循環ピニオン（循環歯車）
２４ 共試歯車部給油ユニット
２５ 循環歯車部給油ユニット
３５ 軸受用給油配管
３６ 歯車用給油配管
３８ オイルヒータ
５１、５２ 軸受
５３ 軸受潤滑油分離構造部
５９ 軸受排油経路
６５ 排油受け溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共試歯車に負荷トルクをかけた状態で所定の回転速度による運転を行って供試歯車を試験する動力循環式歯車試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、従来における動力循環式歯車試験装置の代表的な構成を模式化して示す。動力循環式歯車試験装置は、共試歯車部（共試歯車変速機）１０１と循環歯車部（循環歯車変速機）１０２を備えている。共試歯車部１０１には、共試歯車である共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４が噛合わされて納められ、循環歯車部１０２には、共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車である循環ギヤ１０５と循環ピニオン１０６が噛合わされて納められている。共試ギヤ１０３と循環ギヤ１０５は、ねじり軸１０７により互いに連結され、共試ピニオン１０４と循環ピニオン１０６は、ねじり軸１０８により互いに連結されている。したがって共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４の噛合い面および循環ギヤ１０５と循環ピニオン１０６の噛合い面には、ねじり軸１０７やねじり軸１０８によるねじりモーメントが付与され、これにより所定の負荷が作用する。このように共試歯車と循環歯車それぞれの噛合い面に負荷を作用させた状態で、図外の駆動源により循環歯車部１０２を介して共試歯車部１０１を回転駆動することにより共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４の試験を行ってその伝達効率、振動、騒音、強度、耐久性などを評価する（例えば特許文献１〜特許文献３）。
【０００３】
また動力循環式歯車試験装置は、潤滑油供給系１１０を備えている。潤滑油供給系１１０は、潤滑油供給装置１１１、共試歯車部給油配管１１２、循環歯車部給油配管１１３、共試歯車部排油戻り配管１１４、および循環歯車部排油戻り配管１１５を備えている。そして潤滑油供給装置１１１でポンプアップした潤滑油を、共試歯車部給油配管１１２により共試歯車部１０１の共試ギヤ１０３と共試ピニオン１０４に供給するとともに、共試歯車部１０１における軸受１１６ａ〜１１６ｄにも供給し、また循環歯車部給油配管１１３により循環歯車部１０２の循環ギヤ１０５と循環ピニオン１０６に供給するとともに、循環歯車部１０２における軸受１１７ａ〜１１７ｄにも供給する。一方、共試歯車部１０１における歯車潤滑の排油と軸受潤滑の排油は共試歯車部排油戻り配管１１４で潤滑油供給装置１１１に戻り、循環歯車部１０２における歯車潤滑の排油と軸受潤滑の排油は循環歯車部排油戻り配管１１５で潤滑油供給装置１１１に戻る。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４５８５３号公報
【特許文献２】特開平６−３１７５０１号公報
【特許文献３】実公平６−４２１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
より有効な歯車試験を行えるようにするには、潤滑油温度が運転中の共試歯車に与える影響を広い温度域で評価できるようにすることが重要である。また歯車試験では、共試歯車の伝達効率も重要な評価項目であり、この伝達効率を高精度に評価できるようにすることが、より有効な歯車試験とする上で大切となる。伝達効率は、共試歯車の運転による潤滑油の温度上昇で評価できる。したがって伝達効率を高い精度で評価できるようにするには、共試歯車の運転による潤滑油の温度上昇を精度よく測定できるようにすることが重要である。
【０００６】
しかるに従来の動力循環式歯車試験装置では、上述のように、共試歯車部の共試歯車とその回転を支える軸受に共通の給油配管で潤滑油を供給するようにされている。このため、共試歯車に供給する潤滑油の温度は、できるだけ低く抑える必要のある軸受における潤滑油の温度条件に制限されることになる。その結果、潤滑油温度が共試歯車に与える影響の高温域での評価が困難となっていた。また動力循環式歯車試験装置では、上述のように、共試歯車からの排油と軸受からの排油が共通の排油戻り配管で戻されるようにされている。このため、排油の温度上昇で共試歯車の伝達効率を評価する際に、その排油の温度に軸受による温度上昇分が含まれることになる。その結果、伝達効率の高精度な評価が困難となっていた。
【０００７】
またより有効な歯車試験を行えるようにするについては、共試歯車の歯面に作用させる負荷の制御性の問題もある。すなわち、より高精度な試験とするには、運転中の共試歯車の歯面への負荷を任意に設定できるようにすることが求められるが、従来の動力循環式歯車試験装置では、共試歯車の歯面に作用させる負荷をねじり軸によるねじりモーメントで与えるだけであり、負荷の任意に設定に対応することに困難があった。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の動力循環式歯車試験装置における問題点に関する知見に基づいてなされたものであり、共試歯車に供給する潤滑油の温度を自由に設定することを可能にするとともに、共試歯車による潤滑油の温度上昇の高精度な測定を可能とする動力循環式歯車試験装置の提供を第１の目的とし、また運転中の共試歯車の歯面への負荷を任意に設定することを可能とする動力循環式歯車試験装置の提供を第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１の目的のために本発明では、軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部、および前記共試歯車部や前記循環歯車部に潤滑油を供給する潤滑油供給系を備えた動力循環式歯車試験装置において、前記潤滑油供給系は、共試歯車部給油ユニットと循環歯車部給油ユニットで構成され、前記共試歯車部給油ユニットは、歯車用給油配管と軸受用給油配管を備え、前記共試歯車には前記歯車用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされるとともに、前記軸受には前記軸受用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされ、また前記歯車用給油配管には、前記共試歯車に供給する潤滑油の温度を調節するオイルヒータが設けられ、さらに前記共試歯車からの歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路が設けられるとともに、前記軸受からの軸受排油を専用的に排出する軸受排油経路が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
また本発明では上記のような動力循環式歯車試験装置について、前記軸受の周囲を密閉的に覆う軸受潤滑油分離構造部が前記共試歯車部に設けるようにしている。
【００１１】
また本発明では上記のような動力循環式歯車試験装置について、前記共試歯車から流下する歯車排油の一部を受けて貯める排油受け溝を設けるようにしている。
【００１２】
また本発明では上記のような動力循環式歯車試験装置について、前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えるものとしている。
【００１３】
また本発明は上記第２の目的のために、軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部を備えるとともに、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部を備えた動力循環式歯車試験装置において、前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、動力循環式歯車試験装置における潤滑油供給系を共試歯車部給油ユニットと循環歯車部給油ユニットで構成し、その共試歯車部給油ユニットに、歯車用給油配管と軸受用給油配管を設けることで、共試歯車部における共試歯車と軸受にそれぞれの潤滑油を混ざらないようにして供給できるようにするとともに、その歯車用給油配管にオイルヒータを設けて共試歯車用の潤滑油の温度を調節できるようにし、さらに歯車排油経路と軸受排油経路を設けることで、共試歯車からの歯車排油と軸受からの軸受排油を混ざらないようにして排出できるようにしている。このため本発明によれば、軸受における潤滑油の温度条件に制限されることなく、共試歯車への潤滑油の温度を自由に設定することが可能になるとともに、共試歯車による潤滑油の温度上昇の高精度な測定も可能となり、より有効的な歯車試験を行えるようになる。
【００１５】
また本発明では、循環歯車を押し引きすることでその押し引きの状態に応じたトルクを循環歯車の噛合い面に負荷する歯面負荷調節手段を設けるようにしている。このため本発明によれば、運転中の共試歯車の歯面に作用させる負荷を任意に設定することが容易となり、より有効的な歯車試験を行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に一実施形態による動力循環式歯車試験装置の全体構成を示し、図２に一部を拡大して示し、図３と図４に一部の断面構造を示す。本実施形態の動力循環式歯車試験装置は、共試歯車部（共試歯車変速機）１、循環歯車部（循環歯車変速機）２、回転駆動用電動機３、軸押し引き機４、潤滑油供給系５、および振動検出部６（６ａ〜６ｄ）（図２）を備えている。
【００１７】
共試歯車部１には、共試歯車である共試ギヤ１１と共試ピニオン１２が噛合わされて納められ、循環歯車部２には、循環歯車である循環ギヤ１３と循環ピニオン１４が噛合わされて納められている。共試ギヤ１１は、カップリング１５を介してねじり軸１６に接続され、さらにねじり軸１６は、ギヤカップリング１７を介して循環ギヤ１３に接続されている。すなわち共試ギヤ１１は、カップリング１５、ねじり軸１６およびギヤカップリング１７を介して循環ギヤ１３に連結されている。共試ピニオン１２は、カップリング１８を介してトルク検出器１９の入力軸に接続され、さらにトルク検出器１９は、その出力軸がカップリング２１を介して循環ピニオン１４に接続されている。すなわち共試ピニオン１２は、カップリング１８、トルク検出器１９およびカップリング２１を介して循環ピニオン１４に連結されている。
【００１８】
また循環歯車部２には、回転入力歯車２２も納められている。回転入力歯車２２は、循環ギヤ１３に噛合わされており、この噛合いで回転駆動用電動機３からの回転駆動力を循環ギヤ１３に入力させて伝達できるようにさている。
【００１９】
軸押し引き機４は、循環ギヤ１３を、その回転軸１３ｓを介して回転軸方向で押したり引いたりする、つまり押し引きすることで、歯面負荷調節手段として機能する。具体的にいうと、軸押し引き機４による循環ギヤ１３に対する押し引きは、循環ギヤ１３と循環ピニオン１４をヘリカルギヤとすることで、循環ギヤ１３と循環ピニオン１４の噛合い面に押し引き状態に応じたトルクを負荷する。そしてこの負荷トルクは、ねじり軸１６を介して伝わって共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面にも同様に作用する。したがって軸押し引き機４で循環ギヤ１３を押し引きすることにより、運転中の共試歯車の歯面に作用させる負荷の任意な設定を容易に行うことができる。
【００２０】
ここで、軸押し引き機４による押し引きで循環ギヤ１３はその回転軸方向で位置を変えることになる。この位置変化の状態は、図１中に示してある。すなわち図１に矢印Ａで示す部分は、ギヤカップリング１７、循環ギヤ１３、循環ギヤ１３の回転軸１３ｓを中心線で左右に２分して示してあり、左側が最も押し出された状態であり、右側が最も引かれた状態である。このような循環ギヤ１３の位置変化は、ギヤカップリング１７で吸収され、それがねじり軸１６以降に及ばないようにされている。
【００２１】
また軸押し引き機４で作用させる負荷トルクは押し引き状態で決まるものであるが、その負荷トルクが共試ギヤ１１に伝わるまでにはギヤカップリング１７やねじり軸１６が不確定要素として介在する。そこで、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面に実際に作用している負荷トルクをトルク検出器１９で検出できるようにしている。このようにすることで、例えばトルク検出器１９の検出値に基づくフィードバック制御を軸押し引き機４にかけるなどして、任意負荷の設定をより高精度に行うことが可能となる。
【００２２】
潤滑油供給系５は、共試歯車部給油ユニット２４と循環歯車部給油ユニット２５からなる。共試歯車部給油ユニット２４は、共試歯車部１の架台を兼用するオイルタンク２６、オイルタンク２６から潤滑油をポンプアップするオイルポンプ２７、オイルタンク２６とオイルポンプ２７の間の吸込み配管２８、吸込み配管２８に設けられたバルブ２９、オイルポンプ２７の吐出側に接続された給油配管３１、それぞれ給油配管３１に設けられたオイルフィルタ３２、オイルクーラ３３、全体流量計３４、全体流量計３４の下流で給油配管３１から分岐して設けられた軸受用給油配管３５、軸受用給油配管３５の分岐位置以降に給油配管３１を延長した状態で設けられた歯車用給油配管３６、歯車用給油配管３６に設けられた歯車給油用流量計３７、歯車給油用流量計３７の下流で歯車用給油配管３６に設けられたオイルヒータ３８、および歯車用給油配管３６とオイルヒータ３８の接続部に設けられた流量調整バルブ３９を主な要素としており、オイルクーラ３３の出口付近で歯車用給油配管３６に圧力計４０が設けられ、また共試歯車に供給される潤滑油の温度を測定する温度計４１がオイルヒータ３８の出口に設けられている。
【００２３】
こうした共試歯車部給油ユニット２４は、歯車用給油配管３６により、共試歯車部１における共試歯車に潤滑油を専用的に供給でき、また軸受用給油配管３５により、共試歯車部１における後述のような軸受に潤滑油を専用的に供給できる。すなわち共試歯車部１における共試歯車と軸受にそれぞれの潤滑油を混ざらないように分離して供給することができる。そしてこの分離供給により、軸受における潤滑油の温度条件に制限されることなく、歯車用給油配管３６に設置のオイルヒータ３８で共試歯車用の潤滑油の温度を自由に調節して設定することが可能となる。
【００２４】
循環歯車部給油ユニット２５は、循環歯車部２の架台を兼用するオイルタンク４２、オイルタンク４２から潤滑油をポンプアップするオイルポンプ４３、オイルタンク４２とオイルポンプ４３の間の吸込み配管４４、吸込み配管４４に設けられたバルブ４５、オイルポンプ４３の吐出側に接続された給油配管４６、給油配管４６に設けられたオイルフィルタ４７、および給油配管４５に設けられたオイルクーラ４８を主な要素としており、その給油配管４６には、温度計４９と圧力計５０が設けられている。
【００２５】
図２には共試歯車部１を拡大して示してある。ここで、図１、図２では共試歯車部１の内部が見えるように示してあるが、実際には図３に示すように、共試歯車部１はギヤボックス５７により密閉状に覆われている。このことは循環歯車部２についても同様である。
【００２６】
図２に見られるように、共試ギヤ１１の回転軸１１ｓは、軸受５１（５１ａ〜５１ｃ）により軸支され、また共試ピニオン１２の回転軸１２ｓは、軸受５２（５２ａ〜５２ｃ）により軸支されている。そしてこれらの軸受５１や軸受５２の周囲には、軸受潤滑油分離構造部５３が設けられている。軸受潤滑油分離構造部５３は、軸受５１（または軸受５２）の周囲を覆う軸受カバー５４、軸受カバー５４と回転軸１１ｓ（または回転軸１２ｓ）の間に介在するオイルシール５５、および同じく軸受カバー５４と回転軸１１ｓ（または回転軸１２ｓ）の間に介在するラビリンス５６により軸受５１や軸受５２の周囲を密閉状に覆うようにして形成されており、軸受５１や軸受５２の潤滑油を共試歯車の潤滑油から分離するのに機能する。ここで、図示は省略してあるが、軸受カバー５４に軸受用給油配管３５の先端を接続させて、軸受用の潤滑油を軸受潤滑油分離構造部５３の内部に供給できるようにしてある。
【００２７】
図３には、共試歯車部１を共試ピニオン１２の中心に沿って断面した縦断面構造を示してある。この図３に見られるように、共試歯車部１のギヤボックス５７の天井部にはその内部を穿つようにして歯車給油部５８が設けられており、歯車用給油配管３６で供給される潤滑油をこの歯車給油部５８から流下させて共試ギヤ１１や共試ピニオン１２に供給できるようにされている。またギヤボックス５７の側壁にはその内部を穿つようにして軸受排油経路５９が設けられ、この軸受排油経路５９により軸受の排油を共試歯車の排油から分離して専用的に排出できるようにされている。また軸受排油経路５９は、図１中の軸受排油口６１につながっており、この軸受排油口６１からオイルタンク２６に軸受排油を戻すようにされている。なお、軸受排油口６１には温度計６２が設けられ、軸受排油の温度をモニタできるようにされている。
【００２８】
一方、共試歯車からの排油は、共試歯車への上記のような潤滑油の供給の流れの延長としてギヤボックス５７の内部を流下し、ギヤボックス５７の底部に設けてある流出孔６３（図４）からオイルタンク２６に戻るようにされている。すなわち共試歯車からの排油については、ギヤボックス５７の内部が歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路とされている。またこうした共試歯車からの排油については、ギヤボックス５７の内部に設けられる梁状の補強リブ６４に排油受け溝６５を設けている。この排油受け溝６５は、歯車排油の温度からの共試歯車による潤滑油の温度上昇の測定をより高精度で行えるようにするのに機能する。すなわち排油受け溝６５は、図４に示すように、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面の真下に位置するように設けられ、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２の噛合い面から流下する歯車排油の一部を受けて貯める。この排油受け溝６５に貯まった排油は、共試歯車に近接する位置での排油であり、しかも歯車の噛合い面からの排油である。すなわち共試歯車による温度上昇の状態をほぼそのまま維持している排油である。したがって排油受け溝６５に貯まった排油に温度計を差し込んでその温度を測定すれば、共試歯車による潤滑油の温度上昇を高い精度で測定することができる。そしてその温度データと歯車給油用流量計３７による流量データから共試歯車の伝達ロスによる発熱量を求めることで、高い精度で伝達効率を評価することが可能となる。
【００２９】
振動検出部６（６ａ〜６ｄ）は、共試ギヤ１１と共試ピニオン１２のそれぞれについて振動を検出するためのもので、振動検出部６ａ、６ｂは共試ギヤ１１用であり、振動検出部６ｃ、６ｄは共試ピニオン１２用である。これらの振動検出部６は、共試ギヤ１１や共試ピニオン１２の回転軸１１ｓや回転軸１２ｓに円盤状の構造物をフランジ状に取り付けて構成されている。したがって、振動検出部６の周面や側面に例えば非接触式の振動計を近接させることで、共試ギヤ１１や共試ピニオン１２の半径方向（Ｘ方向、Ｙ方向）や軸方向（Ｚ方向）の振動を容易に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、動力循環式歯車試験装置について、共試歯車に供給する潤滑油の温度を自由に設定することを可能にするとともに、共試歯車による潤滑油の温度上昇の高精度な測定を可能とし、また運転中の共試歯車の歯面への負荷を任意に設定することを可能とするものであり、歯車の製造分野などに広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態による動力循環式歯車試験装置の全体構成を簡略化して示す図である。
【図２】共試歯車部を拡大して示す図である。
【図３】共試歯車部を共試ピニオンの中心に沿って断面した縦断面構造を示す図である。
【図４】図３の縦断面構造に直交する縦断面構造を簡略化して示す図である。
【図５】従来の動力循環式歯車試験装置の代表的な構成を模式化して示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ 共試歯車部
２ 循環歯車部
４ 軸押し引き機（歯面負荷調節手段）
５ 潤滑油供給系
１１ 共試ギヤ（共試歯車）
１２ 共試ピニオン（共試歯車）
１３ 循環ギヤ（循環歯車）
１４ 循環ピニオン（循環歯車）
２４ 共試歯車部給油ユニット
２５ 循環歯車部給油ユニット
３５ 軸受用給油配管
３６ 歯車用給油配管
３８ オイルヒータ
５１、５２ 軸受
５３ 軸受潤滑油分離構造部
５９ 軸受排油経路
６５ 排油受け溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部、および前記共試歯車部や前記循環歯車部に潤滑油を供給する潤滑油供給系を備えた動力循環式歯車試験装置において、
前記潤滑油供給系は、共試歯車部給油ユニットと循環歯車部給油ユニットで構成され、前記共試歯車部給油ユニットは、歯車用給油配管と軸受用給油配管を備え、前記共試歯車には前記歯車用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされるとともに、前記軸受には前記軸受用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされ、また前記歯車用給油配管には、前記共試歯車に供給する潤滑油の温度を調節するオイルヒータが設けられ、さらに前記共試歯車からの歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路が設けられるとともに、前記軸受からの軸受排油を専用的に排出する軸受排油経路が設けられていることを特徴とする動力循環式歯車試験装置。
【請求項２】
前記軸受の周囲を密閉的に覆う軸受潤滑油分離構造部が前記共試歯車部に設けられている請求項１に記載の動力循環式歯車試験装置。
【請求項３】
前記共試歯車から流下する歯車排油の一部を受けて貯める排油受け溝が設けられている請求項１または請求項２に記載の動力循環式歯車試験装置。
【請求項４】
前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の動力循環式歯車試験装置。
【請求項５】
軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部を備えるとともに、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部を備えた動力循環式歯車試験装置において、
前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えていることを特徴とする動力循環式歯車試験装置。
【請求項１】
軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部、および前記共試歯車部や前記循環歯車部に潤滑油を供給する潤滑油供給系を備えた動力循環式歯車試験装置において、
前記潤滑油供給系は、共試歯車部給油ユニットと循環歯車部給油ユニットで構成され、前記共試歯車部給油ユニットは、歯車用給油配管と軸受用給油配管を備え、前記共試歯車には前記歯車用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされるとともに、前記軸受には前記軸受用給油配管により専用的に潤滑油を供給するようにされ、また前記歯車用給油配管には、前記共試歯車に供給する潤滑油の温度を調節するオイルヒータが設けられ、さらに前記共試歯車からの歯車排油を専用的に排出する歯車排油経路が設けられるとともに、前記軸受からの軸受排油を専用的に排出する軸受排油経路が設けられていることを特徴とする動力循環式歯車試験装置。
【請求項２】
前記軸受の周囲を密閉的に覆う軸受潤滑油分離構造部が前記共試歯車部に設けられている請求項１に記載の動力循環式歯車試験装置。
【請求項３】
前記共試歯車から流下する歯車排油の一部を受けて貯める排油受け溝が設けられている請求項１または請求項２に記載の動力循環式歯車試験装置。
【請求項４】
前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の動力循環式歯車試験装置。
【請求項５】
軸受で軸支された共試歯車が納められる共試歯車部を備えるとともに、前記共試歯車に回転動力を循環的に伝える循環歯車が納められる循環歯車部を備えた動力循環式歯車試験装置において、
前記循環歯車をその回転軸方向で押し引きすることにより、前記循環歯車の噛合い面に前記押し引きの状態に応じたトルクを負荷する歯面負荷調節手段を備えていることを特徴とする動力循環式歯車試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２９２７００（Ｐ２００６−２９２７００Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１７６９１（Ｐ２００５−１１７６９１）
【出願日】平成１７年４月１５日（２００５．４．１５）
【出願人】（３０３０２５６６３）株式会社日立ニコトランスミッション (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１５日（２００５．４．１５）
【出願人】（３０３０２５６６３）株式会社日立ニコトランスミッション (25)
【Ｆターム（参考）】
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