動力循環式試験装置
【課題】運転中にトルクを変化させることができると共に、トルク抜けが防止され安定してトルクを負荷することの可能な動力循環式試験装置を提供する。
【解決手段】第１低速回転部２２Ａの軸内部には、ロータリーアクチュエータ４０が配置されている。ロータリーアクチュエータ４０は、油圧式モータを用いて構成され閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷するものであり、油圧サーボバルブ４２により、出力トルクが制御されている。ロータリーアクチュエータ４０は、減速機構５０を介して第２低速回転部２２Ｂと連結されている。
【解決手段】第１低速回転部２２Ａの軸内部には、ロータリーアクチュエータ４０が配置されている。ロータリーアクチュエータ４０は、油圧式モータを用いて構成され閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷するものであり、油圧サーボバルブ４２により、出力トルクが制御されている。ロータリーアクチュエータ４０は、減速機構５０を介して第２低速回転部２２Ｂと連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車、無端ベルト、チェーン等の動力伝達部材の強度、耐久性等を試験するための、動力循環式試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達部材（歯車等）についての耐久性能試験を行う試験機として、動力循環式試験装置が提案されている（特許文献１、２参照）。動力循環式試験装置は、閉ループを構成して該閉ループ内に供試体を設置し、駆動力を閉ループ内で循環させて連続運転を行うものである。したがって動力循環式試験装置では、閉ループ内における損失分の駆動力を付加することにより試験機を連続運転することができ、エネルギーの消費量を抑制することができる。
【０００３】
ところで、このような動力循環式試験装置を用いる場合、閉ループにトルクを負荷する機構が必要となる。従来は、トーションスプリングなどのバネや、油圧シリンダを用いて、トルクを負荷していた。しかしながら、トーションスプリングなどのバネでトルクを負荷した場合、連続運転中にトルクを変化させることが難しい。
【０００４】
また、無段変速機構であるＣＶＴベルト等のように、閉ループ内にスリップを発生させる可能性のある供試体について試験する場合には、当該スリップによりトルク抜けが生じてしまうという問題が生じる。油圧シリンダを用いてトルクを負荷する場合には、運転中にトルクを変化させることができ、ある程度までのスリップには追随することができる。しかしながら、油圧シリンダのストロークエンドに至ると、それ以上の捩り力を出力できないため、前記と同様に供試体のスリップによりトルク抜けが生じてしまうという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２６０６２８号公報
【特許文献２】特開平８−１４５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、運転中にトルクを変化させることができると共に、トルク抜けが防止され安定してトルクを負荷することの可能な動力循環式試験装置を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る動力循環式試験装置は、駆動力が循環するように複数の回転軸が連結されて構成された、閉鎖動力循環路と、
前記閉鎖動力循環路の回転軸に駆動力を供給する駆動機と、
前記閉鎖動力循環路の前記回転軸に連結され、前記回転軸にトルクを負荷する無限循環回転可能なロータリーアクチュエータと、前記回転軸の回転を吸収して前記ロータリーアクチュエータへ駆動力エネルギーを供給する回転差吸収機構と、前記閉鎖動力循環路に設けられ、試験対象となる供試体を取り付ける供試体取付部と、を備えている。
【０００８】
本発明に係る動力循環式試験装置は、閉鎖動力循環路内で駆動力が循環するように複数の回転軸が連結されており、この閉鎖動力循環路に設けられた供試体取付部に試験対象となる供試体が取り付けられる。駆動機により回転軸に供給された駆動力は、閉鎖動力循環路内で循環する。したがって、連続運転するために閉鎖循環路内で損失された分の駆動力を付加すればよいため、本発明の動力循環式試験装置では、非循環式の試験機と比較して、エネルギーの消費を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明に係る動力循環式試験装置では、回転軸へのトルクの負荷を、無限循環回転可能なロータリーアクチュエータで行なう。ロータリーアクチュエータとしては、油圧モータ、電動モータ、その他の無限循環回転可能なロータリーアクチュエータを用いることができる。ロータリーアクチュエータは、回転軸と連結され、回転軸にトルクを負荷する。トルクの負荷は、ロータリーアクチュエータが、回転軸に捩り力を作用させることで行われる。このように、ロータリーアクチュエータを用いることにより、このロータリーアクチュエータの回転トルクを制御することにより、連続運転中に閉鎖動力循環路への負荷トルクを、変化させることができる。
【００１０】
また、回転軸の回転を吸収してロータリーアクチュエータへ駆動力エネルギーを供給する回転差吸収機構を備えているので、ロータリーアクチュエータ自体を回転軸と共に回転させつつ、ロータリーアクチュエータの駆動部分を駆動させることができる。
【００１１】
また、本発明のロータリーアクチュエータは、無限循環回転が可能とされているので、捩りエンドがなく、供試体のスリップに無限循環回転により追随でき、トルク抜けを防止して、閉鎖動力循環路に安定してトルクを負荷することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る動力循環式試験装置は、前記ロータリーアクチュエータと前記回転軸との間に、前記ロータリーアクチュエータから出力されるトルクを増幅して前記回転軸に伝達する減速機構を備えたこと、を特徴とする。
【００１３】
このように、減速機構を用いることにより、ロータリーアクチュエータから出力されるトルクを増幅して回転軸に伝達することができる。そのため、ロータリーアクチュエータ自体のトルクは試験機に求められるトルクよりも小さくてもよいため、ロータリーアクチュエータの小型化を図ることができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係る動力循環式試験装置は、前記閉鎖動力循環路が、互いに平行配置され変速機構を介して連結された一対の回転軸を含んで構成され、前記ロータリーアクチュエータが、前記一対の回転軸のうちの低速回転軸に配置されていること、を特徴とする。
【００１５】
このように、ロータリーアクチュエータを低速回転軸に配置することにより、ロータリーアクチュエータ自体の回転速度も低速回転軸に対応した低速となる。したがって、ロータリーアクチュエータ、及び、このロータリーアクチュエータと接続されるカップリングやスリップリングなどの部材への負荷を軽減することができる。
【００１６】
本発明の請求項４に係る動力循環式試験装置は、前記回転軸の軸端に構成され、前記閉鎖動力循環路の一部を構成して互いに直列的に接続された二重筒を備え、該二重筒の内軸と外筒との間の駆動系に前記供試体取付部が配置されていること、を特徴とする。
【００１７】
このように、回転軸の軸端を二重筒構造として、二重筒の内軸と外筒との間の駆動系に前記供試体を取り付ける供試体取付部を構成することにより、回転軸の中央部に供試体取付部を配置する場合と比較して、供試体の着脱、交換を容易に行うことができる。
【００１８】
本発明の請求項５に係る動力循環式試験装置は、前記供試体取付部が、前記二重筒と対向配置されて供試体が取り付けられる供試体取付軸を備え、該供試体取付軸は、前記二重筒との間の軸間距離が可変とされていること、を特徴とする。
【００１９】
このように、供試体取付部における試供体取付軸と二重筒との間の軸間距離を可変とすることにより、供試体に応じて軸間距離を容易に調整することができる。
【００２０】
本発明の請求項６に係る動力循環式試験装置は、前記閉鎖動力循環路におけるトルクを検出するトルク検出器と、前記トルク検出器で検出されたトルクに基づいて、前記ロータリーアクチュエータの出力トルクを制御するトルク制御手段と、を備えている。
【００２１】
このように、トルク検出器で閉鎖動力循環路におけるトルクを検出し、検出されたトルクに基づいてトルク制御手段でロータリーアクチュエータの出力トルクを制御することにより、閉鎖動力循環路に所望のトルクを安定して負荷することができる。
なお、ロータリーアクチュエータの出力トルクの制御は、ロータリーアクチュエータの回転数の制御、ロータリーアクチュエータのトルク自体の制御を行うことにより実施することができる。
【００２２】
本発明の請求項７に係る動力循環式試験装置は、前記ロータリーアクチュエータが、油圧式ロータリーアクチュエータであること、を特徴とする。
【００２３】
このように、ロータリーアクチュエータとして油圧式ロータリーアクチュエータを用いることにより、電動式のものと比較して容易に高トルクを出力できる。また、回転軸と共に回転するロータリーアクチュエータへは、回転差吸収機構として回転カップリングを介して動力源となる流体を供給するので、電動式の場合のように給電用スリップリングが不要となり、電磁ノイズの発生をなくすことができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明の動力循環式試験装置によれば、運転中にトルクを変化させることができると共に、トルク抜けが抑制され安定してトルクを負荷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る動力式試験装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る動力式試験装置の供試体取付部付近の拡大断面図である。
【図３】本実施形態に係る動力式試験装置の第１変速ユニット付近の拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る動力式試験装置の回転カップリングの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明に係る動力循環式試験装置の詳細について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（全体構成）
図１には、本発明に係る動力循環式試験装置１０の全体構成の概略が示されている。動力循環式試験装置１０は、機台１１に、一対の回転軸（一方側を「低速回転軸２２」、他方側を「高速回転軸２４」とする）、第１変速ユニット２６、第２変速ユニット２８、駆動機３０、及び、供試体取付部６０を備えている。
【００２８】
動力循環式試験装置１０は、低速回転軸２２と高速回転軸２４とが、第１変速ユニット２６、第２変速ユニット２８、及び、供試体取付部６０を介して連結されて、閉ループの閉鎖動力循環路１２が構成されている。駆動機３０から供給された駆動力は、閉鎖動力循環路１２内で循環する。このように駆動力を循環させることにより、非循環式の試験機を用いる場合と比較して、エネルギーの消費を抑制することができる。
【００２９】
低速回転軸２２と高速回転軸２４とは、互いに平行になるように配置されており、第１変速ユニット２６、及び、第２変速ユニット２８により互いに連結されている。低速回転軸２２のプーリー２３には、駆動機３０の出力軸３０Ａが駆動ベルト３１を介して連結されており、駆動機３０からの駆動力が低速回転軸２２へ供給される。低速回転軸２２は、第１変速ユニット２６側の第１低速回転部２２Ａと、第２変速ユニット２８側の第２低速回転部２２Ｂを有している。第１低速回転部２２Ａと第２低速回転部２２Ｂとは、同軸的に配置されており、互いに相対回転可能とされている。
【００３０】
なお、本実施形態では、駆動機３０は、出力軸３０Ａが駆動ベルト３１を介して低速回転軸２２の第１低速回転部２２Ａに連結されているが、駆動機３０を低速回転軸２２の軸端に同軸的に配置して、駆動機３０の出力軸３０Ａを低速回転軸２２に直接接続する構成にすることもできる。
【００３１】
高速回転軸２４の第２変速ユニット２８側の軸端部は、二重筒構造部２５とされており、内軸２５Ｂの外周に外筒２５Ａが配置されて構成されている。この二重筒構造部２５の先端部に、供試体取付部６０が設けられている。供試体取付部６０の詳細については、後述する。
【００３２】
図３にも示すように、第１変速ユニット２６は、ギア２６Ａ及びギア２６Ｂを備えている。ギア２６Ａは第１低速部２２Ａに固定され、ギア２６Ｂは高速回転軸２４に固定されている。ギア２６Ａとギア２６Ｂとは互いに噛み合っており、低速回転軸２２の回転がギア２６Ａ、２６Ｂのギア比（速度比）で増速されて高速回転軸２４へ伝達されるように、低速回転軸２２と高速回転軸２４とを連結している。第１低速部２２Ａは、ギア２６Ａ近傍で軸受け２１により機台１１へ支持され、高速回転軸２４は、ギア２６Ｂ近傍で軸受け２３により機台１１に支持されている。
【００３３】
図１に示すように、第２変速ユニット２８は、ギア２８Ａ及びギア２８Ｂを備えている。ギア２８Ａは第２低速部２２Ｂに固定され、ギア２８Ｂは高速回転軸２４の二重筒構造部２５の外筒２５Ａに固定されている。ギア２８Ａとギア２８Ｂとは互いに噛み合っており、第２低速部２２Ｂの回転が、第１変速ユニット２６と同一の速度比で増速されて高速回転軸２４へ伝達されるように、第２低速部２２Ｂと高速回転軸２４とを連結している。
【００３４】
高速回転軸２４は、第１変速ユニット２６側から一体的に延びる高速本体軸２４Ａの先端側（右側）に、第２変速ユニット２８側の二重筒構造部２５を備えている。図２に示すように、高速本体軸２４Ａは、二重筒構造部２５の内軸２５Ｂと一体的に構成され、ギア２８Ｂ近傍で軸受け２７により機台１１へ支持されている。高速本体軸２４Ａと内軸２５Ｂは、一体的に回転する。外筒２５Ａには、ギア２８Ｂが固定されており、外筒２５Ａはギア２８Ｂの近傍で軸受け２９により機台１１へ支持されている。内軸２５Ｂは、外筒２５Ａの筒内に挿入され、先端が外筒２５Ａの端部から突出されている。外筒２５Ａの内周面と内軸２５Ｂの外周面との間には隙間が構成されており、隙間の両端部に各々プレートベアリング２５Ｃが配置されて内軸２５Ｂは外筒２５Ａ内に支持され、外筒２５Ａと内軸２５Ｂとは、互いに相対回転可能な構成とされている。
【００３５】
図３に示されるように、低速回転軸２２の第１低速回転部２２Ａの軸内部には、ロータリーアクチュエータ４０が配置されている。ロータリーアクチュエータ４０は、油圧式モータを用いて構成され閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷するものであり、図１に示される機台１１上に設置された油圧サーボバルブ４２により、出力トルクが制御されている。ロータリーアクチュエータ４０は、減速機構５０を介して第２低速回転部２２Ｂと連結され、閉鎖循環路１２の一部を構成している。ロータリーアクチュエータ４０及び減速機構５０の詳細については、後述する。
【００３６】
図１に示されるように、高速回転軸２４の第１変速ユニット２６と第２変速ユニット２８の間には、トルク検出器１４が取り付けられている。トルク検出器１４は、閉鎖動力循環路１２における高速回転軸２４部分のトルクを検出する。トルク検出器１４は、コントローラ１６と接続されており、検出したトルクについてのトルク信号をコントローラ１６へ出力する。
【００３７】
コントローラ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されており、入力されたトルク信号に基づいて、ユーザーにより設定された負荷トルクがロータリーアクチュエータ４０から出力されるように、油圧サーボバルブ４２へ制御信号を出力する。油圧サーボバルブ４２は機台１１上に設置されており、回転カップリング４４を介してロータリーアクチュエータ４０と接続されている。油圧サーボバルブ４２は、入力された制御信号に基づいて、ＰＷＭ制御によりロータリーアクチュエータ４０へ供給する流体の油圧を制御し、ロータリーアクチュエータ４０の出力トルクを制御する。
【００３８】
なお、コントローラ１６は、負荷トルクの値、負荷トルクの時系列プロファイルなど、各種の情報を記憶するメモリ１６Ｍを有している。また、コントローラ１６には、負荷トルクの値、負荷トルク値の時系列プロファイルなど、ユーザーからの各種の情報が入力される入力部１８が接続されている。
【００３９】
（ロータリーアクチュエータの構成）
本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０は、油圧式モータで構成されており、図３に示すように、モータ本体４０Ａと出力部であるモータ回転軸４０Ｓを有している。ロータリーアクチュエータ４０は、第１低速回転部２２Ａ内に配置され、モータ回転軸４０Ｓが第１低速回転部２２Ａの軸心Ｓと同軸となるように設置されている。第１低速回転部２２Ａは、機台１１上に設置されるハウジング２０上に軸受け２１により回転可能に支持されている。ロータリーアクチュエータ４０のモータ本体４０Ａは第１低速回転軸２２Ａの軸内に固定され、第１低速回転軸２２Ａと共に回転するように構成されている。
【００４０】
ロータリーアクチュエータ４０には、第１低速回転部２２Ａが取り付けられた軸端側に、回転差吸収機構としての回転カップリング４４が取り付けられている。回転カップリング４４は、油圧サーボバルブ４２に連結されている。ロータリーアクチュエータ４０には、回転カップリング４４を介して油圧サーボバルブ４２からの流体が供給される。回転カップリング４４の詳細については後述する。
【００４１】
ロータリーアクチュエータ４０のモータ回転軸４０Ｓは、無限循環回転が可能とされている。モータ回転軸４０Ｓには、連結シャフト４６が取り付けられている。連結シャフト４６は、モータ回転軸４０Ｓに一体的に固定され、かつ、モータ回転軸４０Ｓと同軸的に設けられ、第１低速回転部２２Ａの内壁とは離間して配置されている。連結シャフト４６の先端には、減速機構５０が連結されている。これにより、第１低速回転部２２Ａは、減速機構５０を介して第２低速回転部２２Ｂと連結されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０を低速回転軸２２（第１低速回転部２２Ａ）の軸内に配置しているが、ロータリーアクチュエータ４０は、低速回転軸２２の軸外（外側）に配置してもよい。
【００４３】
（減速機構の構成）
次に、減速機構５０について説明する。減速機構５０としては、種々の動力減速機構（ハーモニックドライブ減速機構、ボール減速機構、サイクロイド減速機構等）を用いることができるが、ここでは一例として、遊星歯車減速機構を用いた例で説明する。
【００４４】
減速機構５０は、太陽歯車５１、遊星歯車５２、及び内歯車５４を備えている。太陽歯車５１は、連結シャフト４６に固定されている。内歯車５４は第１低速回転部２２Ａと一体的に形成されており、モータ回転軸４０Ｓと同軸的に、太陽歯車５１の径方向外側に配置されている。遊星歯車５２は、太陽歯車５１と内歯車５４の間に配置されている。遊星歯車５２は、内歯車５４及び太陽歯車５１と噛み合っている。遊星歯車５２の自転軸５２Ｓは、第２低速回転部２２Ｂに軸支されている。ロータリーアクチュエータ４０からの駆動力は、連結シャフト４６、太陽歯車５１、遊星歯車５２を介して第２低速回転部２２Ｂへ伝達される。当該駆動力は、回転速度が大きく減速されると共に、トルクは大幅に増幅されて伝達される。
【００４５】
なお、試験運転中は、ロータリーアクチュエータ４０のモータ回転軸４０Ｓは、第１低速回転部２２Ａとの間で相対回転することなく、第１低速回転部２２Ａに対して停止した状態、すなわち、第１低速回転部２２Ａと共に回転しつつ、トルクを負荷する。
【００４６】
（油圧カップリングの構成）
低速回転軸２２と共に回転するロータリーアクチュエータ４０へは、回転差吸収機構としての回転カップリング４４を介して、流体が供給されている。図４に示すように、回転カップリング４４は、回転部７２と固定部７４を有している。
【００４７】
回転部７２は、第１低速回転部２２Ａに対向配置されて第１低速回転部２２Ａに固定される円板状のローター部７２Ａ、及び、ローター部７２Ａから第１低速部２２Ａと離れる方向に延びる被支持部７２Ｂを有している。ローター部７２Ａと被支持部７２Ｂは一体的に構成され、第１低速回転部２２Ａと共に回転する。回転部７２には、第１低速回転部２２Ａの軸心の延長部分に沿った第１回転流路７３Ａと、第１回転流路７３Ａの径方向外側に構成される円筒状の第２回転流路７３Ｂが、回転部７２を貫通するように構成されている。第１回転流路７３Ａは、ロータリーアクチュエータ４０の第１流路２２Ｅと連通され、第２回転流路７３Ｂは、ロータリーアクチュエータ４０の第２流路２２Ｆと連通されている。第１流路２２Ｅ及び第２流路２２Ｆの一方は、ロータリーアクチュエータ４０内に設けられた不図示の回転子（歯車等）に供給されて、流体の油圧により当該回転子を回転させ、モータ回転軸４０Ｓに回転駆動力を出力する。第１流路２２Ｅ及び第２流路２２Ｆの他方からは回転子を回転させた後の流体を排出する。
【００４８】
固定部７４は、支持部７４Ａ、及び、供給流路部７４Ｂを有している。支持部７４Ａは、被支持部７２Ｂの径方向外側に配置され、軸受け７１を介して回転部７２を回転可能に支持している。供給流路部７４Ｂは、第１低速回転部２２Ａから遠い側に配置され、第１回転流路７３Ａと連通される第１供給流路７５Ａ、及び、第２回転流路７３Ｂと連通される第２供給流路７５Ｂが構成されている。第１供給流路７５Ａ、及び、第２供給流路７５Ｂは、固定部７４の半径方向に貫通し、油圧バルブ４２と連結されている。
【００４９】
回転部７２と固定部７４の境界部分には、シール部７６Ａ、７６Ｂが設けられている。シール部７６Ａ、７６Ｂにより、回転部７２と固定部７４との間が相対回転可能にシールされている。
【００５０】
（供試体取付部の構成）
次に、図２に示す供試体取付部６０の構成について説明する。供試体取付部６０は、プレート基板６２、可動支持部６４、及び、軸部材６６を備えている。軸部材６６は、軸心Ｖが高速回転軸２４の軸心Ｔ及び低速回転軸２２の軸心Ｓと平行になるように配置され、軸受け６５により可動支持部６４上で自由に回転可能となるように支持されている。プレート基板６２上には、ボールネジ６２Ａ、及び、ガイド軸６２Ｂが設けられている。ボールネジ６２Ａ、及び、これと平行なガイド軸６２Ｂは、軸部材６６の軸方向と直交する方向に沿って配置されている。可動支持部６４は、ボールネジ６２Ａ及びガイド軸６２Ｂと係合され、ガイド軸６２Ｂに沿って移動可能とされている。
【００５１】
プレート基板６２は機台１１上にボルトＢ１〜Ｂ４を介して取り付けられており、Ｂ１を中心にして機台１１に対して矢印Ｒ方向に回転した位置で取り付けることが可能とされている。これにより、通常は、内軸２５Ｂ（及び外筒２５Ａ）の軸心Ｔに対して平行に配置される軸部材６６を、軸心Ｔに対して傾け、供試体６１Ａ、６１Ｂの回転軸を偏角状態にすることも可能となっている。
【００５２】
軸部材６６の端部には、供試体取付軸６３が取り付けられている。供試体取付軸６３は、二重筒構造部２５の外筒２５Ａ及び内軸２５Ｂと対向し平行となるように配置されている。供試体取付軸６３は、軸部材６６と一体的に回転するように軸部材６６に取り付けられている。供試体取付軸６３には、軸方向に並べて２個の供試体６１Ａ、６１Ｂを同軸的に取り付け可能とされている。この実施形態では、供試体６１Ａ、６１Ｂは、互いに同一寸法であり、供試体取付軸６３と一体的に回転するように供試体取付軸６３へ固定されている。本実施形態では、供試体６１Ａ、６１Ｂは、歯車で構成されている。
【００５３】
二重筒構造部２５の内軸２５Ｂは、先端部が外筒２５Ａから突出され、突出された内軸２５Ｂの外周には歯車２７Ｂが同軸的に固定されている。歯車２７Ｂは、一方の供試体６１Ｂと噛合する。二重筒構造部２５の外筒２５Ａの先端外周には、歯車２７Ｂと同一寸法の歯車２７Ａが固定されている。この実施形態では、歯車２７Ａ、２７Ｂは同一寸法とされている。歯車２７Ａは、他方の供試体６１Ａと噛合する。これにより、駆動力は、外筒２５Ａ、歯車２７Ａ、供試体６１Ａ、供試体取付軸６３、供試体６１Ｂ、歯車２７Ｂ、内軸２５Ｂへと順に伝達され、供試体６１Ａ、６１Ｂが閉鎖動力循環路１２に直列的に介在されるように構成されている。
【００５４】
なお、本実施形態では、歯車２７Ａ、２７Ｂ、供試体６１Ａ、６１Ｂが歯車である場合について説明しているが、これらの歯車に代えて、外筒２５Ａ、内軸２５Ｂにプーリーやスプロケットを取り付け、供試体取付軸６３にもプーリーやスプロケットを取り付けることにより、ＣＶＴ（無段変速機）用のベルトや、チェーンなどを供試体とすることもできる。また、歯車２７Ａ、２７Ｂ、供試体６１Ａ、６１Ｂの歯車は、閉鎖動力循環路１２を構成する任意の大きさに設定することができる。
【００５５】
（作用）
次に、本実施形態の動力循環式試験装置１０の作用について説明する。
試験運転中に、ロータリーアクチュエータ４０は、第１低速回転部２２Ａと共に回転しながら、油圧サーボバルブ４２から供給される流体を駆動源として駆動され、当該駆動力が連結シャフト４６、太陽歯車５１、遊星歯車５２へ伝達される。そして、遊星歯車５２によってトルクが増幅されて第２低速回転部２２Ｂに伝達される。これによって、第１低速回転部２２Ａと第２低速回転部２２Ｂは、反対方向に相対回転し、閉鎖動力循環路１２に試験用負荷トルクが付与される。ロータリーアクチュエータ４０の回転力は、遊星歯車５２を介して大きく減速されると共に、大幅に増力されるので、加える負荷トルクの微調整が容易である。
【００５６】
試験運転中は、駆動機３０からの駆動力が、駆動ベルト３１を介して第２低速回転部２２Ｂに入力される。第２低速回転部２２Ｂに入力された駆動力は、第２変速ユニット２８で増速されて外筒２５Ａへ伝達される。外筒２５Ａへ伝達された駆動力は、歯車２７Ａを介して供試体６１Ａへ伝達され、供試体取付軸６３を経て供試体６１Ｂに伝達される。供試体６１Ｂへ伝達された駆動力は、歯車２７Ｂを介して内軸２５Ｂ、高速本体軸２４Ａへ伝達される。高速本体軸２４Ａへ伝達された駆動力は、第１変速ユニット２６で減速されて第１低速回転部２２Ａへ伝達され、駆動力が閉鎖動力循環路１２内で循環される。駆動機３０は、閉鎖動力循環路１２内での損失分の駆動力を付加するように連続作動される。
【００５７】
閉鎖動力循環路１２における負荷トルクは、トルク検出器１４により検出され、検出したトルクに応じたトルク信号がコントローラ１６へ送られる。コントローラ１６は、入力されたトルク信号を設定された負荷トルクと比較し、設定負荷トルクと検出負荷トルクに差がある場合には、その差分に相当する制御信号を油圧サーボバルブ４２へ送って、フィードバック制御を行う。油圧サーボバルブ４２は、入力された制御信号に基づいて、相当する油圧を回転カップリング４４を介してロータリーアクチュエータ４０へ送り、第１低速部２２Ａと第２低速部２２Ｂとの相対回転力を調整する。この調整は、トルク検出器１４での検出トルクが設定値になる迄くり返される。なお、実際には、ロータリーアクチュエータ４０への供給油圧は、ＰＷＭ制御で調圧される。
【００５８】
連続運転中に閉鎖動力循環路１２への負荷トルクを変える場合には、入力部１８からコントローラ１６へ、変更後の負荷トルク値を入力し、変更の指示を行う。これにより、油圧サーボバルブ４２が制御され、ロータリーアクチュエータ４０での出力トルクが変更される。
【００５９】
また、所定の時系列プロファイルで負荷トルクを変更する場合には、負荷トルクの時系列プロファイルを入力部１８からコントローラ１６へ入力する。入力された負荷トルクの時系列プロファイルは、メモリ１６Ｍに記憶される。コントローラ１６は、メモリ１６Ｍに記憶された情報に基づいて油圧サーボバルブ４２を制御し、ロータリーアクチュエータ４０での出力トルクを時系列プロファイルに沿って変更する。
【００６０】
供試体がベルトを用いた無段変速機の場合などであって、供試体内でスリップが生じた場合には、閉鎖動力循環路１２内の負荷トルクが一旦減少するが、ロータリーアクチュエータ４０は、所定のトルクが閉鎖動力循環路１２に負荷されるように制御されているので、閉鎖動力循環路１２への負荷トルクは、自動的に回復される。
【００６１】
本実施形態の動力循環式試験装置１０によれば、ロータリーアクチュエータ４０を用いて閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷しているので、運転中に容易にトルクを変化させることができる。したがって、負荷トルクを変更させたパターン運転や、急加減速運転を想定した試験についても実施することができる。
【００６２】
また、ロータリーアクチュエータ４０は、無限循環回転可能とされているので、油圧シリンダなどを用いた場合などのようにストロークエンドがない。したがって、ベルトなどの滑りを発生させる可能性のある供試体を用いる場合でも、スリップに伴う変化に無限循環回転で追随してトルクの減少を自動的に回復させることができ、トルク抜けを防止して、安定して閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０を、減速機構５０を介して低速回転軸２２に連結したが、減速機構５０は必須構成ではなく、ロータリーアクチュエータ４０のモータ回転軸４０Ｓを減速機構５０を介することなく低速回転軸２２と連結してもよい。特に、本実施形態では、減速機構５０を設けることにより、ロータリーアクチュエータ４０のトルクを増幅して低速回転軸２２に伝達することができるので、ロータリーアクチュエータ４０自体での出力トルクは試験機に求められる負荷よりも小さくてもよい。したがって、ロータリーアクチュエータ４０の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０は、低速回転軸２２側に配置され、低速回転軸２２にトルクを負荷したが、ロータリーアクチュエータ４０は、高速回転軸２４側に設けてもよい。特に、本実施形態のように、ロータリーアクチュエータ４０を低速回転軸２２側に配置した場合には、ロータリーアクチュエータ４０自体の回転速度も低速回転軸２２に対応した低速とすることができ、ロータリーアクチュエータ４０が保護されると共に、接続される回転カップリング４４への負荷を軽減することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、高速回転軸２４の軸端に二重筒構造部２５を設け、この二重筒構造部２５を利用して供試体取付部６０を構成したが、当該構成は必須構成ではない。高速回転軸２４の第１変速ユニット２６と第２変速ユニット２８の間に、供試体取付部を設け、この位置に供試体を配置する構成としてもよい。本実施形態のように、軸端に二重筒構造部２５を設けて供試体取付部６０を構成した場合には、供試体の着脱を容易に行うことができる。また、二重筒構造とすることにより、２本の別軸構造にした場合と比較して、コンパクトな構成にすることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、供試体取付部６０において、二重筒構造部２５部分に対向して供試体取付軸６３を配置し、この供試体取付軸６３と二重筒構造部２５部分との距離を可変としているので、供試体に応じて、軸間距離を変更することにより、試験条件を変更したり、異なる供試体についての試験を容易に実施することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、供試体取付部６０において、プレート基板６２を機台１１に対して面方向（矢印Ｒ方向）に回転させることができるので、意図的に供試体の回転軸を偏角状態として、ミスアライメント等の試験を行うこともできる。
【００６８】
また、本実施形態では、二重筒構造部２５に対向するように配置された供試体取付軸６３に供試体を取り付けて歯車の試験を行う例について説明したが、トランスミッションアセンブリなどのユニットを供試体とする場合には、供試体取付軸６３を用いることなく、二重筒構造部２５へ当該ユニットを接続して試験を行うことができる。例えば、トランスミッションアセンブリを接続する場合には、トランスミッションアセンブリの入力端を外筒２５Ａと接続し、トランスミッションアセンブリの出力端を回転速度を戻す変速機を介して内軸２５Ｂに接続すればよい。
【００６９】
また、本実施形態では、トルク検出器１４を設置して、コントローラ１６にトルク信号を出力し、閉鎖動力循環路１２における負荷トルクをフィードバック制御しているが、当該フィードバック制御は必須ではない。本実施形態のように、負荷トルクを制御する場合には、連続運転中において正確なトルクの負荷を行うことができる。
【００７０】
また、本実施形態では、トルク検出器１４を高速回転軸２４の中間部分に配置したが、トルク検出器１４は、高速回転軸２４または低速回転軸２２の軸端に配置することもできる。この場合には、供試体取付部６０で採用した二重筒構造を他の軸端に追加し、トルク検出器１４を取り付けることができる。このように、トルク検出器１４を軸端に設置することにより、トルク検出器の着脱が容易になり、メンテナンス性を向上させることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０として、油圧式モータを用いたが、油圧式モータに代えて他の無限循環回転可能なロータリーアクチュエータ、例えば、電動式モータを用いることもできる。この場合には、回転カップリング４４に代えて、回転差吸収機構として、給電用スリップリングを用いる。本実施形態のように、油圧式モータを用いる場合には、電動式モータと比較して容易に高トルクを出力することができる。また、回転軸と共に回転するロータリーアクチュエータへは、油圧カップリングを介して動力源となる流体を供給するので、電動式の場合のように給電用スリップリングが不要となり、電磁ノイズの発生をなくすことができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 動力循環式試験装置
１２ 閉鎖動力循環路
１４ トルク検出器
１６ コントローラ（トルク制御手段）
２２ 低速回転軸（一対の回転軸）
２４ 高速回転軸（一対の回転軸）
２５Ａ 外筒
２５Ｂ 内軸
２５ 二重筒構造（二重筒）
２６ 第１変速ユニット（変速機構）
２８ 第２変速ユニット（変速機構）
３０ 駆動機
４０ ロータリーアクチュエータ
４２ 油圧サーボバルブ
４４ 回転カップリング（回転差吸収機構）
５０ 減速機構
６０ 供試体取付部
６１Ａ 供試体
６１Ｂ 供試体
６３ 供試体取付軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車、無端ベルト、チェーン等の動力伝達部材の強度、耐久性等を試験するための、動力循環式試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達部材（歯車等）についての耐久性能試験を行う試験機として、動力循環式試験装置が提案されている（特許文献１、２参照）。動力循環式試験装置は、閉ループを構成して該閉ループ内に供試体を設置し、駆動力を閉ループ内で循環させて連続運転を行うものである。したがって動力循環式試験装置では、閉ループ内における損失分の駆動力を付加することにより試験機を連続運転することができ、エネルギーの消費量を抑制することができる。
【０００３】
ところで、このような動力循環式試験装置を用いる場合、閉ループにトルクを負荷する機構が必要となる。従来は、トーションスプリングなどのバネや、油圧シリンダを用いて、トルクを負荷していた。しかしながら、トーションスプリングなどのバネでトルクを負荷した場合、連続運転中にトルクを変化させることが難しい。
【０００４】
また、無段変速機構であるＣＶＴベルト等のように、閉ループ内にスリップを発生させる可能性のある供試体について試験する場合には、当該スリップによりトルク抜けが生じてしまうという問題が生じる。油圧シリンダを用いてトルクを負荷する場合には、運転中にトルクを変化させることができ、ある程度までのスリップには追随することができる。しかしながら、油圧シリンダのストロークエンドに至ると、それ以上の捩り力を出力できないため、前記と同様に供試体のスリップによりトルク抜けが生じてしまうという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２６０６２８号公報
【特許文献２】特開平８−１４５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、運転中にトルクを変化させることができると共に、トルク抜けが防止され安定してトルクを負荷することの可能な動力循環式試験装置を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る動力循環式試験装置は、駆動力が循環するように複数の回転軸が連結されて構成された、閉鎖動力循環路と、
前記閉鎖動力循環路の回転軸に駆動力を供給する駆動機と、
前記閉鎖動力循環路の前記回転軸に連結され、前記回転軸にトルクを負荷する無限循環回転可能なロータリーアクチュエータと、前記回転軸の回転を吸収して前記ロータリーアクチュエータへ駆動力エネルギーを供給する回転差吸収機構と、前記閉鎖動力循環路に設けられ、試験対象となる供試体を取り付ける供試体取付部と、を備えている。
【０００８】
本発明に係る動力循環式試験装置は、閉鎖動力循環路内で駆動力が循環するように複数の回転軸が連結されており、この閉鎖動力循環路に設けられた供試体取付部に試験対象となる供試体が取り付けられる。駆動機により回転軸に供給された駆動力は、閉鎖動力循環路内で循環する。したがって、連続運転するために閉鎖循環路内で損失された分の駆動力を付加すればよいため、本発明の動力循環式試験装置では、非循環式の試験機と比較して、エネルギーの消費を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明に係る動力循環式試験装置では、回転軸へのトルクの負荷を、無限循環回転可能なロータリーアクチュエータで行なう。ロータリーアクチュエータとしては、油圧モータ、電動モータ、その他の無限循環回転可能なロータリーアクチュエータを用いることができる。ロータリーアクチュエータは、回転軸と連結され、回転軸にトルクを負荷する。トルクの負荷は、ロータリーアクチュエータが、回転軸に捩り力を作用させることで行われる。このように、ロータリーアクチュエータを用いることにより、このロータリーアクチュエータの回転トルクを制御することにより、連続運転中に閉鎖動力循環路への負荷トルクを、変化させることができる。
【００１０】
また、回転軸の回転を吸収してロータリーアクチュエータへ駆動力エネルギーを供給する回転差吸収機構を備えているので、ロータリーアクチュエータ自体を回転軸と共に回転させつつ、ロータリーアクチュエータの駆動部分を駆動させることができる。
【００１１】
また、本発明のロータリーアクチュエータは、無限循環回転が可能とされているので、捩りエンドがなく、供試体のスリップに無限循環回転により追随でき、トルク抜けを防止して、閉鎖動力循環路に安定してトルクを負荷することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る動力循環式試験装置は、前記ロータリーアクチュエータと前記回転軸との間に、前記ロータリーアクチュエータから出力されるトルクを増幅して前記回転軸に伝達する減速機構を備えたこと、を特徴とする。
【００１３】
このように、減速機構を用いることにより、ロータリーアクチュエータから出力されるトルクを増幅して回転軸に伝達することができる。そのため、ロータリーアクチュエータ自体のトルクは試験機に求められるトルクよりも小さくてもよいため、ロータリーアクチュエータの小型化を図ることができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係る動力循環式試験装置は、前記閉鎖動力循環路が、互いに平行配置され変速機構を介して連結された一対の回転軸を含んで構成され、前記ロータリーアクチュエータが、前記一対の回転軸のうちの低速回転軸に配置されていること、を特徴とする。
【００１５】
このように、ロータリーアクチュエータを低速回転軸に配置することにより、ロータリーアクチュエータ自体の回転速度も低速回転軸に対応した低速となる。したがって、ロータリーアクチュエータ、及び、このロータリーアクチュエータと接続されるカップリングやスリップリングなどの部材への負荷を軽減することができる。
【００１６】
本発明の請求項４に係る動力循環式試験装置は、前記回転軸の軸端に構成され、前記閉鎖動力循環路の一部を構成して互いに直列的に接続された二重筒を備え、該二重筒の内軸と外筒との間の駆動系に前記供試体取付部が配置されていること、を特徴とする。
【００１７】
このように、回転軸の軸端を二重筒構造として、二重筒の内軸と外筒との間の駆動系に前記供試体を取り付ける供試体取付部を構成することにより、回転軸の中央部に供試体取付部を配置する場合と比較して、供試体の着脱、交換を容易に行うことができる。
【００１８】
本発明の請求項５に係る動力循環式試験装置は、前記供試体取付部が、前記二重筒と対向配置されて供試体が取り付けられる供試体取付軸を備え、該供試体取付軸は、前記二重筒との間の軸間距離が可変とされていること、を特徴とする。
【００１９】
このように、供試体取付部における試供体取付軸と二重筒との間の軸間距離を可変とすることにより、供試体に応じて軸間距離を容易に調整することができる。
【００２０】
本発明の請求項６に係る動力循環式試験装置は、前記閉鎖動力循環路におけるトルクを検出するトルク検出器と、前記トルク検出器で検出されたトルクに基づいて、前記ロータリーアクチュエータの出力トルクを制御するトルク制御手段と、を備えている。
【００２１】
このように、トルク検出器で閉鎖動力循環路におけるトルクを検出し、検出されたトルクに基づいてトルク制御手段でロータリーアクチュエータの出力トルクを制御することにより、閉鎖動力循環路に所望のトルクを安定して負荷することができる。
なお、ロータリーアクチュエータの出力トルクの制御は、ロータリーアクチュエータの回転数の制御、ロータリーアクチュエータのトルク自体の制御を行うことにより実施することができる。
【００２２】
本発明の請求項７に係る動力循環式試験装置は、前記ロータリーアクチュエータが、油圧式ロータリーアクチュエータであること、を特徴とする。
【００２３】
このように、ロータリーアクチュエータとして油圧式ロータリーアクチュエータを用いることにより、電動式のものと比較して容易に高トルクを出力できる。また、回転軸と共に回転するロータリーアクチュエータへは、回転差吸収機構として回転カップリングを介して動力源となる流体を供給するので、電動式の場合のように給電用スリップリングが不要となり、電磁ノイズの発生をなくすことができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明の動力循環式試験装置によれば、運転中にトルクを変化させることができると共に、トルク抜けが抑制され安定してトルクを負荷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る動力式試験装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る動力式試験装置の供試体取付部付近の拡大断面図である。
【図３】本実施形態に係る動力式試験装置の第１変速ユニット付近の拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る動力式試験装置の回転カップリングの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明に係る動力循環式試験装置の詳細について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（全体構成）
図１には、本発明に係る動力循環式試験装置１０の全体構成の概略が示されている。動力循環式試験装置１０は、機台１１に、一対の回転軸（一方側を「低速回転軸２２」、他方側を「高速回転軸２４」とする）、第１変速ユニット２６、第２変速ユニット２８、駆動機３０、及び、供試体取付部６０を備えている。
【００２８】
動力循環式試験装置１０は、低速回転軸２２と高速回転軸２４とが、第１変速ユニット２６、第２変速ユニット２８、及び、供試体取付部６０を介して連結されて、閉ループの閉鎖動力循環路１２が構成されている。駆動機３０から供給された駆動力は、閉鎖動力循環路１２内で循環する。このように駆動力を循環させることにより、非循環式の試験機を用いる場合と比較して、エネルギーの消費を抑制することができる。
【００２９】
低速回転軸２２と高速回転軸２４とは、互いに平行になるように配置されており、第１変速ユニット２６、及び、第２変速ユニット２８により互いに連結されている。低速回転軸２２のプーリー２３には、駆動機３０の出力軸３０Ａが駆動ベルト３１を介して連結されており、駆動機３０からの駆動力が低速回転軸２２へ供給される。低速回転軸２２は、第１変速ユニット２６側の第１低速回転部２２Ａと、第２変速ユニット２８側の第２低速回転部２２Ｂを有している。第１低速回転部２２Ａと第２低速回転部２２Ｂとは、同軸的に配置されており、互いに相対回転可能とされている。
【００３０】
なお、本実施形態では、駆動機３０は、出力軸３０Ａが駆動ベルト３１を介して低速回転軸２２の第１低速回転部２２Ａに連結されているが、駆動機３０を低速回転軸２２の軸端に同軸的に配置して、駆動機３０の出力軸３０Ａを低速回転軸２２に直接接続する構成にすることもできる。
【００３１】
高速回転軸２４の第２変速ユニット２８側の軸端部は、二重筒構造部２５とされており、内軸２５Ｂの外周に外筒２５Ａが配置されて構成されている。この二重筒構造部２５の先端部に、供試体取付部６０が設けられている。供試体取付部６０の詳細については、後述する。
【００３２】
図３にも示すように、第１変速ユニット２６は、ギア２６Ａ及びギア２６Ｂを備えている。ギア２６Ａは第１低速部２２Ａに固定され、ギア２６Ｂは高速回転軸２４に固定されている。ギア２６Ａとギア２６Ｂとは互いに噛み合っており、低速回転軸２２の回転がギア２６Ａ、２６Ｂのギア比（速度比）で増速されて高速回転軸２４へ伝達されるように、低速回転軸２２と高速回転軸２４とを連結している。第１低速部２２Ａは、ギア２６Ａ近傍で軸受け２１により機台１１へ支持され、高速回転軸２４は、ギア２６Ｂ近傍で軸受け２３により機台１１に支持されている。
【００３３】
図１に示すように、第２変速ユニット２８は、ギア２８Ａ及びギア２８Ｂを備えている。ギア２８Ａは第２低速部２２Ｂに固定され、ギア２８Ｂは高速回転軸２４の二重筒構造部２５の外筒２５Ａに固定されている。ギア２８Ａとギア２８Ｂとは互いに噛み合っており、第２低速部２２Ｂの回転が、第１変速ユニット２６と同一の速度比で増速されて高速回転軸２４へ伝達されるように、第２低速部２２Ｂと高速回転軸２４とを連結している。
【００３４】
高速回転軸２４は、第１変速ユニット２６側から一体的に延びる高速本体軸２４Ａの先端側（右側）に、第２変速ユニット２８側の二重筒構造部２５を備えている。図２に示すように、高速本体軸２４Ａは、二重筒構造部２５の内軸２５Ｂと一体的に構成され、ギア２８Ｂ近傍で軸受け２７により機台１１へ支持されている。高速本体軸２４Ａと内軸２５Ｂは、一体的に回転する。外筒２５Ａには、ギア２８Ｂが固定されており、外筒２５Ａはギア２８Ｂの近傍で軸受け２９により機台１１へ支持されている。内軸２５Ｂは、外筒２５Ａの筒内に挿入され、先端が外筒２５Ａの端部から突出されている。外筒２５Ａの内周面と内軸２５Ｂの外周面との間には隙間が構成されており、隙間の両端部に各々プレートベアリング２５Ｃが配置されて内軸２５Ｂは外筒２５Ａ内に支持され、外筒２５Ａと内軸２５Ｂとは、互いに相対回転可能な構成とされている。
【００３５】
図３に示されるように、低速回転軸２２の第１低速回転部２２Ａの軸内部には、ロータリーアクチュエータ４０が配置されている。ロータリーアクチュエータ４０は、油圧式モータを用いて構成され閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷するものであり、図１に示される機台１１上に設置された油圧サーボバルブ４２により、出力トルクが制御されている。ロータリーアクチュエータ４０は、減速機構５０を介して第２低速回転部２２Ｂと連結され、閉鎖循環路１２の一部を構成している。ロータリーアクチュエータ４０及び減速機構５０の詳細については、後述する。
【００３６】
図１に示されるように、高速回転軸２４の第１変速ユニット２６と第２変速ユニット２８の間には、トルク検出器１４が取り付けられている。トルク検出器１４は、閉鎖動力循環路１２における高速回転軸２４部分のトルクを検出する。トルク検出器１４は、コントローラ１６と接続されており、検出したトルクについてのトルク信号をコントローラ１６へ出力する。
【００３７】
コントローラ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されており、入力されたトルク信号に基づいて、ユーザーにより設定された負荷トルクがロータリーアクチュエータ４０から出力されるように、油圧サーボバルブ４２へ制御信号を出力する。油圧サーボバルブ４２は機台１１上に設置されており、回転カップリング４４を介してロータリーアクチュエータ４０と接続されている。油圧サーボバルブ４２は、入力された制御信号に基づいて、ＰＷＭ制御によりロータリーアクチュエータ４０へ供給する流体の油圧を制御し、ロータリーアクチュエータ４０の出力トルクを制御する。
【００３８】
なお、コントローラ１６は、負荷トルクの値、負荷トルクの時系列プロファイルなど、各種の情報を記憶するメモリ１６Ｍを有している。また、コントローラ１６には、負荷トルクの値、負荷トルク値の時系列プロファイルなど、ユーザーからの各種の情報が入力される入力部１８が接続されている。
【００３９】
（ロータリーアクチュエータの構成）
本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０は、油圧式モータで構成されており、図３に示すように、モータ本体４０Ａと出力部であるモータ回転軸４０Ｓを有している。ロータリーアクチュエータ４０は、第１低速回転部２２Ａ内に配置され、モータ回転軸４０Ｓが第１低速回転部２２Ａの軸心Ｓと同軸となるように設置されている。第１低速回転部２２Ａは、機台１１上に設置されるハウジング２０上に軸受け２１により回転可能に支持されている。ロータリーアクチュエータ４０のモータ本体４０Ａは第１低速回転軸２２Ａの軸内に固定され、第１低速回転軸２２Ａと共に回転するように構成されている。
【００４０】
ロータリーアクチュエータ４０には、第１低速回転部２２Ａが取り付けられた軸端側に、回転差吸収機構としての回転カップリング４４が取り付けられている。回転カップリング４４は、油圧サーボバルブ４２に連結されている。ロータリーアクチュエータ４０には、回転カップリング４４を介して油圧サーボバルブ４２からの流体が供給される。回転カップリング４４の詳細については後述する。
【００４１】
ロータリーアクチュエータ４０のモータ回転軸４０Ｓは、無限循環回転が可能とされている。モータ回転軸４０Ｓには、連結シャフト４６が取り付けられている。連結シャフト４６は、モータ回転軸４０Ｓに一体的に固定され、かつ、モータ回転軸４０Ｓと同軸的に設けられ、第１低速回転部２２Ａの内壁とは離間して配置されている。連結シャフト４６の先端には、減速機構５０が連結されている。これにより、第１低速回転部２２Ａは、減速機構５０を介して第２低速回転部２２Ｂと連結されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０を低速回転軸２２（第１低速回転部２２Ａ）の軸内に配置しているが、ロータリーアクチュエータ４０は、低速回転軸２２の軸外（外側）に配置してもよい。
【００４３】
（減速機構の構成）
次に、減速機構５０について説明する。減速機構５０としては、種々の動力減速機構（ハーモニックドライブ減速機構、ボール減速機構、サイクロイド減速機構等）を用いることができるが、ここでは一例として、遊星歯車減速機構を用いた例で説明する。
【００４４】
減速機構５０は、太陽歯車５１、遊星歯車５２、及び内歯車５４を備えている。太陽歯車５１は、連結シャフト４６に固定されている。内歯車５４は第１低速回転部２２Ａと一体的に形成されており、モータ回転軸４０Ｓと同軸的に、太陽歯車５１の径方向外側に配置されている。遊星歯車５２は、太陽歯車５１と内歯車５４の間に配置されている。遊星歯車５２は、内歯車５４及び太陽歯車５１と噛み合っている。遊星歯車５２の自転軸５２Ｓは、第２低速回転部２２Ｂに軸支されている。ロータリーアクチュエータ４０からの駆動力は、連結シャフト４６、太陽歯車５１、遊星歯車５２を介して第２低速回転部２２Ｂへ伝達される。当該駆動力は、回転速度が大きく減速されると共に、トルクは大幅に増幅されて伝達される。
【００４５】
なお、試験運転中は、ロータリーアクチュエータ４０のモータ回転軸４０Ｓは、第１低速回転部２２Ａとの間で相対回転することなく、第１低速回転部２２Ａに対して停止した状態、すなわち、第１低速回転部２２Ａと共に回転しつつ、トルクを負荷する。
【００４６】
（油圧カップリングの構成）
低速回転軸２２と共に回転するロータリーアクチュエータ４０へは、回転差吸収機構としての回転カップリング４４を介して、流体が供給されている。図４に示すように、回転カップリング４４は、回転部７２と固定部７４を有している。
【００４７】
回転部７２は、第１低速回転部２２Ａに対向配置されて第１低速回転部２２Ａに固定される円板状のローター部７２Ａ、及び、ローター部７２Ａから第１低速部２２Ａと離れる方向に延びる被支持部７２Ｂを有している。ローター部７２Ａと被支持部７２Ｂは一体的に構成され、第１低速回転部２２Ａと共に回転する。回転部７２には、第１低速回転部２２Ａの軸心の延長部分に沿った第１回転流路７３Ａと、第１回転流路７３Ａの径方向外側に構成される円筒状の第２回転流路７３Ｂが、回転部７２を貫通するように構成されている。第１回転流路７３Ａは、ロータリーアクチュエータ４０の第１流路２２Ｅと連通され、第２回転流路７３Ｂは、ロータリーアクチュエータ４０の第２流路２２Ｆと連通されている。第１流路２２Ｅ及び第２流路２２Ｆの一方は、ロータリーアクチュエータ４０内に設けられた不図示の回転子（歯車等）に供給されて、流体の油圧により当該回転子を回転させ、モータ回転軸４０Ｓに回転駆動力を出力する。第１流路２２Ｅ及び第２流路２２Ｆの他方からは回転子を回転させた後の流体を排出する。
【００４８】
固定部７４は、支持部７４Ａ、及び、供給流路部７４Ｂを有している。支持部７４Ａは、被支持部７２Ｂの径方向外側に配置され、軸受け７１を介して回転部７２を回転可能に支持している。供給流路部７４Ｂは、第１低速回転部２２Ａから遠い側に配置され、第１回転流路７３Ａと連通される第１供給流路７５Ａ、及び、第２回転流路７３Ｂと連通される第２供給流路７５Ｂが構成されている。第１供給流路７５Ａ、及び、第２供給流路７５Ｂは、固定部７４の半径方向に貫通し、油圧バルブ４２と連結されている。
【００４９】
回転部７２と固定部７４の境界部分には、シール部７６Ａ、７６Ｂが設けられている。シール部７６Ａ、７６Ｂにより、回転部７２と固定部７４との間が相対回転可能にシールされている。
【００５０】
（供試体取付部の構成）
次に、図２に示す供試体取付部６０の構成について説明する。供試体取付部６０は、プレート基板６２、可動支持部６４、及び、軸部材６６を備えている。軸部材６６は、軸心Ｖが高速回転軸２４の軸心Ｔ及び低速回転軸２２の軸心Ｓと平行になるように配置され、軸受け６５により可動支持部６４上で自由に回転可能となるように支持されている。プレート基板６２上には、ボールネジ６２Ａ、及び、ガイド軸６２Ｂが設けられている。ボールネジ６２Ａ、及び、これと平行なガイド軸６２Ｂは、軸部材６６の軸方向と直交する方向に沿って配置されている。可動支持部６４は、ボールネジ６２Ａ及びガイド軸６２Ｂと係合され、ガイド軸６２Ｂに沿って移動可能とされている。
【００５１】
プレート基板６２は機台１１上にボルトＢ１〜Ｂ４を介して取り付けられており、Ｂ１を中心にして機台１１に対して矢印Ｒ方向に回転した位置で取り付けることが可能とされている。これにより、通常は、内軸２５Ｂ（及び外筒２５Ａ）の軸心Ｔに対して平行に配置される軸部材６６を、軸心Ｔに対して傾け、供試体６１Ａ、６１Ｂの回転軸を偏角状態にすることも可能となっている。
【００５２】
軸部材６６の端部には、供試体取付軸６３が取り付けられている。供試体取付軸６３は、二重筒構造部２５の外筒２５Ａ及び内軸２５Ｂと対向し平行となるように配置されている。供試体取付軸６３は、軸部材６６と一体的に回転するように軸部材６６に取り付けられている。供試体取付軸６３には、軸方向に並べて２個の供試体６１Ａ、６１Ｂを同軸的に取り付け可能とされている。この実施形態では、供試体６１Ａ、６１Ｂは、互いに同一寸法であり、供試体取付軸６３と一体的に回転するように供試体取付軸６３へ固定されている。本実施形態では、供試体６１Ａ、６１Ｂは、歯車で構成されている。
【００５３】
二重筒構造部２５の内軸２５Ｂは、先端部が外筒２５Ａから突出され、突出された内軸２５Ｂの外周には歯車２７Ｂが同軸的に固定されている。歯車２７Ｂは、一方の供試体６１Ｂと噛合する。二重筒構造部２５の外筒２５Ａの先端外周には、歯車２７Ｂと同一寸法の歯車２７Ａが固定されている。この実施形態では、歯車２７Ａ、２７Ｂは同一寸法とされている。歯車２７Ａは、他方の供試体６１Ａと噛合する。これにより、駆動力は、外筒２５Ａ、歯車２７Ａ、供試体６１Ａ、供試体取付軸６３、供試体６１Ｂ、歯車２７Ｂ、内軸２５Ｂへと順に伝達され、供試体６１Ａ、６１Ｂが閉鎖動力循環路１２に直列的に介在されるように構成されている。
【００５４】
なお、本実施形態では、歯車２７Ａ、２７Ｂ、供試体６１Ａ、６１Ｂが歯車である場合について説明しているが、これらの歯車に代えて、外筒２５Ａ、内軸２５Ｂにプーリーやスプロケットを取り付け、供試体取付軸６３にもプーリーやスプロケットを取り付けることにより、ＣＶＴ（無段変速機）用のベルトや、チェーンなどを供試体とすることもできる。また、歯車２７Ａ、２７Ｂ、供試体６１Ａ、６１Ｂの歯車は、閉鎖動力循環路１２を構成する任意の大きさに設定することができる。
【００５５】
（作用）
次に、本実施形態の動力循環式試験装置１０の作用について説明する。
試験運転中に、ロータリーアクチュエータ４０は、第１低速回転部２２Ａと共に回転しながら、油圧サーボバルブ４２から供給される流体を駆動源として駆動され、当該駆動力が連結シャフト４６、太陽歯車５１、遊星歯車５２へ伝達される。そして、遊星歯車５２によってトルクが増幅されて第２低速回転部２２Ｂに伝達される。これによって、第１低速回転部２２Ａと第２低速回転部２２Ｂは、反対方向に相対回転し、閉鎖動力循環路１２に試験用負荷トルクが付与される。ロータリーアクチュエータ４０の回転力は、遊星歯車５２を介して大きく減速されると共に、大幅に増力されるので、加える負荷トルクの微調整が容易である。
【００５６】
試験運転中は、駆動機３０からの駆動力が、駆動ベルト３１を介して第２低速回転部２２Ｂに入力される。第２低速回転部２２Ｂに入力された駆動力は、第２変速ユニット２８で増速されて外筒２５Ａへ伝達される。外筒２５Ａへ伝達された駆動力は、歯車２７Ａを介して供試体６１Ａへ伝達され、供試体取付軸６３を経て供試体６１Ｂに伝達される。供試体６１Ｂへ伝達された駆動力は、歯車２７Ｂを介して内軸２５Ｂ、高速本体軸２４Ａへ伝達される。高速本体軸２４Ａへ伝達された駆動力は、第１変速ユニット２６で減速されて第１低速回転部２２Ａへ伝達され、駆動力が閉鎖動力循環路１２内で循環される。駆動機３０は、閉鎖動力循環路１２内での損失分の駆動力を付加するように連続作動される。
【００５７】
閉鎖動力循環路１２における負荷トルクは、トルク検出器１４により検出され、検出したトルクに応じたトルク信号がコントローラ１６へ送られる。コントローラ１６は、入力されたトルク信号を設定された負荷トルクと比較し、設定負荷トルクと検出負荷トルクに差がある場合には、その差分に相当する制御信号を油圧サーボバルブ４２へ送って、フィードバック制御を行う。油圧サーボバルブ４２は、入力された制御信号に基づいて、相当する油圧を回転カップリング４４を介してロータリーアクチュエータ４０へ送り、第１低速部２２Ａと第２低速部２２Ｂとの相対回転力を調整する。この調整は、トルク検出器１４での検出トルクが設定値になる迄くり返される。なお、実際には、ロータリーアクチュエータ４０への供給油圧は、ＰＷＭ制御で調圧される。
【００５８】
連続運転中に閉鎖動力循環路１２への負荷トルクを変える場合には、入力部１８からコントローラ１６へ、変更後の負荷トルク値を入力し、変更の指示を行う。これにより、油圧サーボバルブ４２が制御され、ロータリーアクチュエータ４０での出力トルクが変更される。
【００５９】
また、所定の時系列プロファイルで負荷トルクを変更する場合には、負荷トルクの時系列プロファイルを入力部１８からコントローラ１６へ入力する。入力された負荷トルクの時系列プロファイルは、メモリ１６Ｍに記憶される。コントローラ１６は、メモリ１６Ｍに記憶された情報に基づいて油圧サーボバルブ４２を制御し、ロータリーアクチュエータ４０での出力トルクを時系列プロファイルに沿って変更する。
【００６０】
供試体がベルトを用いた無段変速機の場合などであって、供試体内でスリップが生じた場合には、閉鎖動力循環路１２内の負荷トルクが一旦減少するが、ロータリーアクチュエータ４０は、所定のトルクが閉鎖動力循環路１２に負荷されるように制御されているので、閉鎖動力循環路１２への負荷トルクは、自動的に回復される。
【００６１】
本実施形態の動力循環式試験装置１０によれば、ロータリーアクチュエータ４０を用いて閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷しているので、運転中に容易にトルクを変化させることができる。したがって、負荷トルクを変更させたパターン運転や、急加減速運転を想定した試験についても実施することができる。
【００６２】
また、ロータリーアクチュエータ４０は、無限循環回転可能とされているので、油圧シリンダなどを用いた場合などのようにストロークエンドがない。したがって、ベルトなどの滑りを発生させる可能性のある供試体を用いる場合でも、スリップに伴う変化に無限循環回転で追随してトルクの減少を自動的に回復させることができ、トルク抜けを防止して、安定して閉鎖動力循環路１２にトルクを負荷することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０を、減速機構５０を介して低速回転軸２２に連結したが、減速機構５０は必須構成ではなく、ロータリーアクチュエータ４０のモータ回転軸４０Ｓを減速機構５０を介することなく低速回転軸２２と連結してもよい。特に、本実施形態では、減速機構５０を設けることにより、ロータリーアクチュエータ４０のトルクを増幅して低速回転軸２２に伝達することができるので、ロータリーアクチュエータ４０自体での出力トルクは試験機に求められる負荷よりも小さくてもよい。したがって、ロータリーアクチュエータ４０の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０は、低速回転軸２２側に配置され、低速回転軸２２にトルクを負荷したが、ロータリーアクチュエータ４０は、高速回転軸２４側に設けてもよい。特に、本実施形態のように、ロータリーアクチュエータ４０を低速回転軸２２側に配置した場合には、ロータリーアクチュエータ４０自体の回転速度も低速回転軸２２に対応した低速とすることができ、ロータリーアクチュエータ４０が保護されると共に、接続される回転カップリング４４への負荷を軽減することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、高速回転軸２４の軸端に二重筒構造部２５を設け、この二重筒構造部２５を利用して供試体取付部６０を構成したが、当該構成は必須構成ではない。高速回転軸２４の第１変速ユニット２６と第２変速ユニット２８の間に、供試体取付部を設け、この位置に供試体を配置する構成としてもよい。本実施形態のように、軸端に二重筒構造部２５を設けて供試体取付部６０を構成した場合には、供試体の着脱を容易に行うことができる。また、二重筒構造とすることにより、２本の別軸構造にした場合と比較して、コンパクトな構成にすることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、供試体取付部６０において、二重筒構造部２５部分に対向して供試体取付軸６３を配置し、この供試体取付軸６３と二重筒構造部２５部分との距離を可変としているので、供試体に応じて、軸間距離を変更することにより、試験条件を変更したり、異なる供試体についての試験を容易に実施することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、供試体取付部６０において、プレート基板６２を機台１１に対して面方向（矢印Ｒ方向）に回転させることができるので、意図的に供試体の回転軸を偏角状態として、ミスアライメント等の試験を行うこともできる。
【００６８】
また、本実施形態では、二重筒構造部２５に対向するように配置された供試体取付軸６３に供試体を取り付けて歯車の試験を行う例について説明したが、トランスミッションアセンブリなどのユニットを供試体とする場合には、供試体取付軸６３を用いることなく、二重筒構造部２５へ当該ユニットを接続して試験を行うことができる。例えば、トランスミッションアセンブリを接続する場合には、トランスミッションアセンブリの入力端を外筒２５Ａと接続し、トランスミッションアセンブリの出力端を回転速度を戻す変速機を介して内軸２５Ｂに接続すればよい。
【００６９】
また、本実施形態では、トルク検出器１４を設置して、コントローラ１６にトルク信号を出力し、閉鎖動力循環路１２における負荷トルクをフィードバック制御しているが、当該フィードバック制御は必須ではない。本実施形態のように、負荷トルクを制御する場合には、連続運転中において正確なトルクの負荷を行うことができる。
【００７０】
また、本実施形態では、トルク検出器１４を高速回転軸２４の中間部分に配置したが、トルク検出器１４は、高速回転軸２４または低速回転軸２２の軸端に配置することもできる。この場合には、供試体取付部６０で採用した二重筒構造を他の軸端に追加し、トルク検出器１４を取り付けることができる。このように、トルク検出器１４を軸端に設置することにより、トルク検出器の着脱が容易になり、メンテナンス性を向上させることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、ロータリーアクチュエータ４０として、油圧式モータを用いたが、油圧式モータに代えて他の無限循環回転可能なロータリーアクチュエータ、例えば、電動式モータを用いることもできる。この場合には、回転カップリング４４に代えて、回転差吸収機構として、給電用スリップリングを用いる。本実施形態のように、油圧式モータを用いる場合には、電動式モータと比較して容易に高トルクを出力することができる。また、回転軸と共に回転するロータリーアクチュエータへは、油圧カップリングを介して動力源となる流体を供給するので、電動式の場合のように給電用スリップリングが不要となり、電磁ノイズの発生をなくすことができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 動力循環式試験装置
１２ 閉鎖動力循環路
１４ トルク検出器
１６ コントローラ（トルク制御手段）
２２ 低速回転軸（一対の回転軸）
２４ 高速回転軸（一対の回転軸）
２５Ａ 外筒
２５Ｂ 内軸
２５ 二重筒構造（二重筒）
２６ 第１変速ユニット（変速機構）
２８ 第２変速ユニット（変速機構）
３０ 駆動機
４０ ロータリーアクチュエータ
４２ 油圧サーボバルブ
４４ 回転カップリング（回転差吸収機構）
５０ 減速機構
６０ 供試体取付部
６１Ａ 供試体
６１Ｂ 供試体
６３ 供試体取付軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力が循環するように複数の回転軸が連結されて構成された、閉鎖動力循環路と、
前記閉鎖動力循環路の回転軸に駆動力を供給する駆動機と、
前記閉鎖動力循環路の前記回転軸に連結され、前記回転軸にトルクを負荷する無限循環回転可能なロータリーアクチュエータと、
前記回転軸の回転を吸収して前記ロータリーアクチュエータへ駆動力エネルギーを供給する回転差吸収機構と、
前記閉鎖動力循環路に設けられ、試験対象となる供試体を取り付ける供試体取付部と、
を備えた動力循環式試験装置。
【請求項２】
前記ロータリーアクチュエータと前記回転軸との間に、前記ロータリーアクチュエータから出力されるトルクを増幅して前記回転軸に伝達する減速機構を備えたこと、を特徴とする請求項１に記載の動力循環式試験装置。
【請求項３】
前記閉鎖動力循環路は、互いに平行配置され変速機構を介して連結された一対の回転軸を含んで構成され、
前記ロータリーアクチュエータは、前記一対の回転軸のうちの低速回転軸に配置されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力循環式試験装置。
【請求項４】
前記回転軸の軸端に構成され、前記閉鎖動力循環路の一部を構成して互いに直列的に接続された二重筒を備え、該二重筒の内軸と外筒との間の駆動系に前記供試体取付部が配置されていること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力循環式試験装置。
【請求項５】
前記供試体取付部は、前記二重筒と平行配置されて供試体が取り付けられる供試体取付軸を備え、
該供試体取付軸は、前記二重筒との間の軸間距離が可変とされていること、
を特徴とする請求項４に記載の動力循環式試験装置。
【請求項６】
前記閉鎖動力循環路におけるトルクを検出するトルク検出器と、
前記トルク検出器で検出されたトルクに基づいて、前記ロータリーアクチュエータの出力トルクを制御するトルク制御手段と、
を備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力循環式試験装置。
【請求項７】
前記ロータリーアクチュエータは、油圧式ロータリーアクチュエータであること、を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の動力循環式試験装置。
【請求項１】
駆動力が循環するように複数の回転軸が連結されて構成された、閉鎖動力循環路と、
前記閉鎖動力循環路の回転軸に駆動力を供給する駆動機と、
前記閉鎖動力循環路の前記回転軸に連結され、前記回転軸にトルクを負荷する無限循環回転可能なロータリーアクチュエータと、
前記回転軸の回転を吸収して前記ロータリーアクチュエータへ駆動力エネルギーを供給する回転差吸収機構と、
前記閉鎖動力循環路に設けられ、試験対象となる供試体を取り付ける供試体取付部と、
を備えた動力循環式試験装置。
【請求項２】
前記ロータリーアクチュエータと前記回転軸との間に、前記ロータリーアクチュエータから出力されるトルクを増幅して前記回転軸に伝達する減速機構を備えたこと、を特徴とする請求項１に記載の動力循環式試験装置。
【請求項３】
前記閉鎖動力循環路は、互いに平行配置され変速機構を介して連結された一対の回転軸を含んで構成され、
前記ロータリーアクチュエータは、前記一対の回転軸のうちの低速回転軸に配置されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力循環式試験装置。
【請求項４】
前記回転軸の軸端に構成され、前記閉鎖動力循環路の一部を構成して互いに直列的に接続された二重筒を備え、該二重筒の内軸と外筒との間の駆動系に前記供試体取付部が配置されていること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力循環式試験装置。
【請求項５】
前記供試体取付部は、前記二重筒と平行配置されて供試体が取り付けられる供試体取付軸を備え、
該供試体取付軸は、前記二重筒との間の軸間距離が可変とされていること、
を特徴とする請求項４に記載の動力循環式試験装置。
【請求項６】
前記閉鎖動力循環路におけるトルクを検出するトルク検出器と、
前記トルク検出器で検出されたトルクに基づいて、前記ロータリーアクチュエータの出力トルクを制御するトルク制御手段と、
を備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力循環式試験装置。
【請求項７】
前記ロータリーアクチュエータは、油圧式ロータリーアクチュエータであること、を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の動力循環式試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７９０２（Ｐ２０１２−７９０２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１５４４（Ｐ２０１０−１４１５４４）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（３９３０１５６３４）株式会社スペースクリエイション (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（３９３０１５６３４）株式会社スペースクリエイション (7)
【Ｆターム（参考）】
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