JPH0354777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車の車軸、推進軸等の軸のねじ
り試験台、詳しくは、平行な２つの試験区間と第
１及び第２逆転歯車装置とにより形成される試験
閉ループを備え、前記試験区間の夫々に設けた被
駆動軸、即ち試験片が回転運動に重ねてそれぞれ
１つのトルククラツチによつてトルクを与えられ
てねじられ、前記被駆動軸の端部に付加的に試験
負荷を与える装置を備えた軸用ねじり試験台に関
する。

この種の軸のねじり疲労試験をする試験台は西
独国特許公報第2057872号によつて知られている。
この公知の試験台では、１つの試験区間内の１個
または複数個の試験片は全トルクによつて、試験
区間の試験片の弾性に応じて定まる全ての組み込
まれる試験片の弾性に適合する角度だけねじられ
る。従つて、全ての試験片の弾性間には関連が存
在する。これは、複数の試験片が機械的に互いに
連結され、従つて試験台の固有振動数を左右する
質量が比較的に大になり、従つて振動数が比較的
に低いことを前提とする。更に、試験台によつて
得られた効果を評価するのは大きな困難を伴う。
それは各々の試験片に作用するトルクが全トルク
と同じである場合には、各試験片の当該試験区間
内でのトルクのほかに、他の試験区間のトルクも
考慮すべきであるからである。更に他方では、ね
じり角度が全トルクと無関係である場合には、該
当試験片の弾性のほかに、他のすべての試験片の
弾性を考慮しなければならないからである。

公知のねじり試験験台の場合には、付加的な試
験負荷は前記１つの試験区間の２個の試験片の間
に設けられ、かつ付加的な駆動装置によつて動か
される１つの案内区間を用いて加えられる。その
ため試験区間が非常に長くなるという問題があ
り、かつこの試験区間に複数の試験片を設けるの
で試験台の固有振動数が更に低くなる、という問
題がある。

本発明の課題は、上記の従来の問題を解消し、
構造が簡単で、一層高い固有振動数を有する冒頭
に述べた種類の試験台を提供することである。

本発明はこの課題を、複数の前記試験区間内で
前記被駆動軸に加えられるトルクが同じであり、
前記試験負荷が前記第２逆転歯車装置に対して予
め定められた間隔をおいて可動状に支承されてい
る前記第１逆転歯車装置によつて前記被駆動軸に
与えられることによつて解決する。

両試験区間のトルクを同じにすることによつて
トルク同志が相殺され、両試験区間の又はこの試
験区間の中に設けた試験片の相互作用が完全に回
避されることができる。その結果、固有振動数を
左右する質量が減少する。更に、各々の試験区間
に試験片が１個だけ設けられている場合には、試
験台の固有振動数は軸の固有振動数とほぼ同じに
なる。従つて、実際の運転とほぼ同じ試験状態が
得られる。２個の逆転歯車装置の一方によつて付
加的な試験負荷を加えると、案内区間等を省略す
ることができ、その結果試験台全体の構造が非常
に簡単になり、かつ試験台全体の長さが短くな
る。

付加的な試験負荷はいろいろな方法で加えるこ
とができる。特に第１逆転歯車装置を、第２逆転
歯車装置から予め定めた間隔をおいて移動、例え
ば上下に移動させることと、第１逆転歯車装置を
垂直軸線の周りに揺動させることの何れか一方ま
たは両方を行うことが好都合である。それによつ
て、位置調節距離もしくは位置調節角度とこれに
対応する試験負荷との間の関係が明確になる。更
に、両方の種類の負荷の重ね合わせは明確でかつ
再現可能な試験結果をもたらす。

前記第１逆転歯車装置が垂直移動装置に保持さ
れている平行な横フレームに揺動可能に保持され
る場合は、第１逆転歯車装置の運動は構造的に簡
単な手段によつて達成可能である。

更に、横フレームを用いて、所謂斜リンク型独
立懸架車軸のための軸の場合と同様な負荷状態を
実現することができるようにする。このために
は、横フレームを試験片である被駆動軸に対して
斜めに延びる方向に配置することができるように
する。

ねじり試験台によつて、色々な長さの軸を試験
することができるようにするためには、第１と第
２の両逆転歯車装置の間隔を試験すべき軸の長さ
に合わせるようにする。このことは、例えば、垂
直運動または揺動運動しない第２逆転歯車装置と
両トルククラツチとからなる構造ユニツトを、第
２逆転歯車装置に対して間隔を調節可能にするこ
とによつて達成可能である。

２つに分割されかつその途中に中間ジヨイント
有する軸を試験することもできるようにするため
に、中間スタンドを使用すると好都合である。こ
の中間スタンドは軸の中間ジヨイントの部分を支
承する。このとき、軸は中間軸受の折れ（バツク
リング）に対して保護される。

合成されたモーメントが逆転歯車装置のケーシ
ング外へ伝達されないように逆転歯車装置を形成
することができる。そのために３個の歯車が設け
られ、そのうちの外側の２つの歯車はそれぞれ試
験片の１つに連結され、そして中央の歯車は前記
両外側歯車からの力をロツクする状態で両外側歯
車を相互連結する。逆転歯車装置のこの種の構造
様式は、トルククラツチと一体化された構造様式
においては、定期刊行物ATZ、1963年年鑑、
1961年、第８巻239〜242頁によつて知られてい
る。

本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説明
する。

第１〜３図において、ねじり試験台は第１試験
区間１と第２試験区間２の２つの並列試験区間を
有する。第１試験区間１には被駆動軸３又は被駆
動軸の形をした試験片が、同様に第２試験区間２
には被駆動軸４又は被駆動軸の形をした試験片が
設けられる。第１試験区間１と第２試験区間２の
一端部は夫々第１逆転歯車装置５に、他端部は
夫々第２逆転歯車装置６に取付けられており、２
つの試験区間１，２と２つの逆転歯車装置５，６
とにより１つの閉試験ループを、つまり試験片に
対する力の伝達経路が循環する１つの閉じたルー
プを形成する。更に第２逆転歯車装置６と被駆動
軸３，４との間に夫々トルククラツチ７，８が設
けられる。トルククラツチ７，８は、例えば被駆
動軸３，４に連結され被駆動軸と共に回転する回
転ピストンと、第２逆転歯車装置６の歯車に連結
されて該歯車と共に回転する回転部材、例えば回
転ケーシングとを有し、回転ピストンと回転部材
との間に流体を供給し回転ピストンと回転部材と
を流体摩擦的に駆動連結することにより回転ピス
トンと回転部材との間に回転を伝達しトルクを発
生する構造とすることができる。

第２逆転歯車装置６とトルククラツチ７，８を
含む構造ユニツト９は基板１０上に設けられてい
る。一方、第１逆転歯車装置５は平行な横フレー
ム１１に保持されている。この横フレーム１１は
持ち上げシリンダ１２のロツドに固定されてい
る。この持上げシリンダ自体は基板１２″を備え
た門型フレーム１２′に保持されている。

横フレーム１１は基部１６と２つのアーム部と
によりＵ字形に形成され、互に上下に平行に配置
された２個のフレーム部分、つまり第１フレーム
部分１３（第３図参照）と第２フレーム部分１４
（第２図参照）とを備えている。このフレーム部
分のアーム部は門型フレーム１２′に支持される
軸受１５又はロータリーアクチユエータに回転可
能に保持されている。第１フレーム部分１３の基
部１６又は第２フレーム部分１４の基部には、回
転軸受１８又は１９が設けられ、この回転軸受１
８，１９は第１逆転歯車装置５に固定されるブラ
ケツト状の保持部材２０を回転可能に支持する。
保持部材２０は、ほぼ水平に平行に延び夫々回転
軸受１８又は１９に回転可能に支持される２つの
台板部と該台板部を支持するために夫々ほぼ垂直
に延在し第１逆転歯車装置５と台板部に固定され
る略三角形状の脚部とを有する。下側の回転軸受
１９の下側にはロータリアクチユエータ２１が配
置され、該ロータリアクチユエータ２１は保持部
材２０と連結される。保持部材２０はロータリア
クチユエータ２１により回転軸受１８，１９の中
心軸線１８′の回りに旋回され、その際保持部材
２０に固定された第１逆転歯車装置５も一緒に中
心軸線１８′の周りを旋回する。

構造ユニツト９の構成部材である駆動モータ２
２によつて第２逆転歯車装置が駆動され、歯車の
伝動により被駆動軸３，４に回転運動が伝達さ
れ、その回転運動は第１逆転歯車装置５の歯車に
伝達される。被駆動軸３，４のねじり応力に対す
る強度を試験するために、該被駆動軸は前記回転
運動に重ねて夫々トルククラツチ７，８によつて
トルクがかけられる。トルクの作用に基づいて回
転する各被駆動軸に生じるねじれ角度は、もつぱ
ら、それぞれのトルククラツチ７，８によつて加
えられるトルクの大きさと被駆動軸の弾性に依存
する。

第２図の正面図から、第１逆転歯車装置５の構
造が判る。この第１逆転歯車装置５は実質的に、
３個の歯車２３〜２５を有する。この歯車のうち
の外側の歯車２３，２５は被駆動軸３，４に夫々
連結され、中間の歯車２４は歯車装置ケーシング
２６内で軸承されている。この歯車装置構造の場
合、外歯車２３の回転を中間歯車２４を介して外
歯車２５に、又は外歯車２５の回転を中間歯車２
４を介して外歯車２３に伝達するが、歯車装置ケ
ーシングの外へ伝達されるトルクは常に零であ
る。なぜなら、両トルククラツチ７，８のトルク
は互いに同一であり、トルククラツチによつて生
ずるトルクが中間歯車２４によつて相殺されるか
らである。従つて被駆動軸３，４の弾性は相互に
影響しあわない。

試験区間１と２の間に弾性的な依存関係が存在
しないから試験台の固有振動数は高く、かつ実質
的に被駆動軸の固有振動数だけによつて決まる。
これは、被駆動軸３，４が、構造ユニツト９の構
成部材である駆動モータ２２によつてどれ位の回
転数で駆動されるかとは無関係である。

第３図は第１図に示した試験台の平面図であ
る。この第３図には、第１逆転歯車装置５のため
の保持部材２０の空間的配置構造と、トルククラ
ツチ７，８と第２逆転歯車装置６を備えた構造ユ
ニツト９の構造が示されている。

持ち上げシリンダ１２の作動により横フレーム
１１を昇降して第１逆転歯車装置５を昇降する移
動により道路の凹凸による車軸のバウンド運動に
対応する動きを与え、ロータリアクチユエータ２
１により第一逆転歯車装置５を中心軸線１８′の
まわりに旋回することにより操舵運動に対応する
動きを与え、被駆動軸３，４にトルククラツチ
７，８によるトルクの他に実際に被駆動軸３，４
の負荷条件にマツチした付加的な試験負荷、例え
ば自動車の懸架装置において車軸に加えられる負
荷に対応する非線形の付加的試験負荷が加えられ
る。つまり、固有振動数が試験片３，４の固有振
動数とほぼ同じである試験台の場合に、トルクに
よる負荷のほかに試験片３，４の第１逆転歯車装
置５に連結される軸端部の垂直運動と旋回運動に
よる、実際に即応した付加的な負荷を加えること
ができる。この付加的な負荷は第１逆転歯車装置
５の移動及び回転によつて試験片３，４に直接加
えられる。

第４図の試験台はユニバーサルジヨイント軸す
なわち推進軸（プロペラシヤフト）を試験するた
めのものである。そのために、構造ユニツト９は
第１逆転歯車装置５からの距離を、試験される推
進軸２８，２９の長さに合わせて調節されること
ができる。推進軸２８，２９の中間ジヨイント３
０，３１の範囲に、定置された中間スタンド３２
が設けられている。この中間スタンド３２は推進
軸２８，２９の中間ジヨイント３０，３１を支承
している。この場合にも、両試験区間１と２の間
に、それぞれ弾性的な依存関係が存在せず、従つ
て試験台の固有振動数は実質的に両試験片の固有
振動数によつて決まる。

第５図は、独立懸架装置の横置リンク又は斜リ
ンク型の被駆動軸のために使用される試験台を示
している。此れに対して、第１図の試験台は丁度
縦置きリンク型懸架装置の被駆動軸の為に使用さ
れる試験台に対応する。第５図の実線で示すよう
に基板１２″を第３図に示す配置に対して軸線１
８′の周りに90゜回転した位置に配置すると横置リ
ング型に、一点鎖線で示すように第３図に示す配
置に対して斜めに位置するように軸線１８′の周
りに回転した位置に基板１２″を配置すると斜リ
ンク型独立懸架に適応する。基板１２″を回転し
て配置することは門型フレーム１２′及び横フレ
ーム１１も基板１２″と共に軸線１８′のまわりに
回転した位置をとる。

横置リンク型独立懸架装置の場合は車軸の延び
る方向に対し、懸架リンクは直角方向に延びる。
図の装置の場合は横フレーム１１が丁度懸架リン
クに対応し軸受１５は車体による支持部に対応す
る。第５図の実線で示す位置に基板１２′を配置
すると、横フレーム１１の基板１６及びアーム部
は第３図に示す位置に対し90゜回転した位置にな
り、アーム部は被駆動軸３，４に対し直角方向に
延びる。この場合被駆動軸３，４及び第１逆転歯
車装置５並びに第２逆転歯車装置６の配置は第３
図に示す縦置きリンク型と全く同様であり変化し
ない。持ち上げシリンダにより横フレーム１１を
回転軸受１５のまわりに上下運動させたとき、も
しくは回転軸受１５の代りにロータリアクチユエ
ータを用い、そのロータリアクチユエータにより
上下回動させたとき、第１逆転歯車装置５を介し
て被揺動軸３，４に作用する運動状態は第３図の
配置と第５図の実線の配置では異なり、これは
夫々軸に平行なリンクにより支持される縦置リン
ク型と、軸と直交して延びるリンクにより支持さ
れる横置リンク型の懸架装置における作動と対応
するものである。

第５図の一点鎖線で示す位置では横フレーム１
１のアーム部は被駆動軸３，４に対して斜めに延
び、斜めリンク型の懸架装置に対応する運動を被
駆動軸に作用することができる。

従つて、基板１２″と門型クレーム１２′からな
る構造ユニツトを被駆動軸３，４の端点、即ち軸
線１８′の周りに回転して配置を変えることによ
り縦置きリンク型、横置リンク型、斜リンク型の
各懸架に関する試験を行なうことができる。つま
り第１逆転歯車装置５を介して被駆動軸３，４の
軸端に夫々の方式の懸架装置に対応した動きを与
えることができる。

本発明により、軸にねじりと軸受部に上下動と
旋回動の適宜の組合せの負荷を与えることによ
り、実際の自動車の独立懸架車軸のねじり疲労強
度試験を行うことができ、然も、第１逆転歯車装
置により回転運動を逆転伝達することにより２つ
の試験区間の被駆動軸のトルクの相互作用を回避
し、被駆動軸の弾性の依存関係を無くすことが可
能になり、従つて被駆動軸相互間の作用が回避さ
れ、固有振動数を左右する質量が減少した。これ
により、試験台の固有振動数は実質的に両試験片
の固有振動数によつて定まり、比較的高い振動数
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は被駆動軸用試験台の側面図、第２図は
第１図に示した試験台の正面図、第３図は第１図
の試験台の平面図、第４図は推進軸のための第１
図の試験台と同様な試験台の第１図と同様な側面
図、第５図は横置リンクおよび斜リンク型の被駆
動軸のための同様な試験台の平面図である。 １，２……試験区間、５……第１逆転歯車装
置、６……第２逆転歯車装置、７，８……トルク
クラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行な２つの試験区間と第１及び第２逆転歯
   車装置とにより形成される試験閉ループと、前記
   試験区間の夫々に設けた被駆動軸に連結される回
   転駆動装置及びトルククラツチとを備え、前記被
   駆動軸が回転駆動装置による回転運動に重ねてそ
   れぞれ１つのトルククラツチによつてトルクを与
   えられてねじられ、前記被駆動軸の端部に付加的
   に試験負荷を与える装置を備えた軸用ねじり試験
   台において、複数の前記試験区間１，２内で前記
   被駆動軸に加えられるトルクが同じであり、前記
   試験負荷を与える装置による試験負荷が前記第２
   逆転歯車装置６に対して予め定められた間隔をお
   いて可動状に支承されている前記第１逆転歯車装
   置５によつて前記被駆動軸に与えられることを特
   徴とするねじり試験台。 ２ 前記第１逆転歯車装置５が前記第２逆転歯車
   装置６に対して予め定められた間隔をおいたとこ
   ろで、垂直に上下方向に移動可能であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のねじり試
   験台。 ３ 前記第１逆転歯車装置５が前記第２逆転歯車
   装置６に対して予め定められた間隔をおいたとこ
   ろで垂直な軸線１８′の周りを揺動可能であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載のねじり試験台。 ４ 前記第１逆転歯車装置５を揺動可能に保持す
   る横フレーム１１が設けられ、該横フレームが垂
   直な軸線１８′に沿つて移動可能であることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項または第３項に記
   載のねじり試験台。 ５ 前記横フレーム１１が方向調整可能であり前
   記被駆動軸３，４に対して斜めにまたは垂直に延
   びる方向に調節されることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項に記載のねじり試験台。 ６ 前記第１逆転歯車装置５が３個の歯車２３，
   ２４，２５を含み、この歯車のうちの外側の２つ
   の歯車が前記２つの被駆動軸３，４に連結され、
   中央の歯車２４が外側の両歯車２３，２５と連結
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第５項ままでの何れか１つに記載のねじり試
   験台。 ７ 前記第２逆転歯車装置６が、前記第１逆転歯
   車装置５からの間隔を変更可能であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第６項までの何
   れか１つに記載のねじり試験台。 ８ 前記第１逆転歯車装置５と前記第２逆転歯車
   装置６との間に、定置状の中間スタンド３２を備
   え、試験されるユニバーサルジヨイント軸２８，
   ２９が前記中間ジヨイント３０，３１の高さ位置
   で前記中間スタンドに支承されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項に記載のねじり試験
   台。