JPH0543985B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軸受に大きなラヂアル荷重を与えた状
態で、微小な軸受摩擦トルクを測定できる軸受試
験機に関するものである。

〔従来の技術〕

軸受特性の測定法のうち、ラヂアル荷重下での
軸受の回転に伴う摩擦トルクを測定する方法は、
従来ラヂアル荷重を軸受に加える機構および摩擦
トルクの測定機構をそれぞれ別個独立した機構と
して組み合わせることにより構成した試験機で行
つていた。

このような軸受試験機としては、例えば第３図
に示すように、横方向に回転軸１に緩やかに嵌合
した軸受２を、先端がストレインゲージ１５に連
結するロツド１６を回転軸１の半径方向に延設し
たハウジング４′内に圧入し、該ハウジング４′外
周面から重り８により荷重Ｗを加える構造のもの
がある。

この試験機においては重り８による軸受２への
ラヂアル荷重発生部とストレインゲージ１５によ
るトルク検出部がそれぞれ独立しており、その試
験方法は重り８により軸受２にラヂアル荷重を加
えた状態で回転軸１を回転し、被試験材である軸
受２と回転軸１との動摩擦力による摩擦トルクを
ストレインゲージ１５で測定して軸受２の特性を
評価するものである。

また他の例としては、第４図に示すように、横
方向の回転軸１に緩やかに嵌合した被試験材軸受
２をハウジング４″に圧入し、該ハウジング４″外
周面に上方から回転軸１の中心を通る鉛直方向に
スプリング１７により荷重をかけるラヂアル荷重
発生部と、軸受２と回転軸１との動摩擦力による
摩擦トルクを回転軸１に設けられた捩じり力計１
８で検出してそれを電気信号に変換し、スリツプ
リング１９を介して外部固定系へ取り出すトルク
検出部から成るものがある。なおこのような捩じ
り力計１８としては、捩じりバネ２０が回転軸１
に伝達されるトルク即ち被測定摩擦トルクに比例
してたわみ、これにより生ずる角度偏位を永久磁
石と磁気抵抗効果素子との相互作用により電気信
号に変換する方式のものが多い。またスプリング
１７により発生する荷重量は該スプリング１７の
バネ定数Ｋとスプリングに連結した差動変圧器１
２が示す変位ｙとの積yKとして別に指示してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこれらの軸受試験機には、次のよ
うな問題点があつた。

先ず第３図に示す試験機では、重り８のハウジ
ング４′への着力点で荷重Ｗの一部成分がハウジ
ング４′に回転モーメントとして伝わり易い。こ
のため被試験材軸受を装置に取り付ける際には、
細心の注意を必要とし、従つて多数台の試験機を
現場で使用する際に現場にて軸受を装置に速やか
に着脱しなければならない場合には不適当であ
る。

次に第４図に示す試験機では、回転軸１とその
軸受部との間で発生するトルクが誤差として測定
結果の中に入つてくる不都合があり、さらにスリ
ツプリング１９の寿命が短い等の欠点を有してい
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、上記の問
題点をすべて解決した軸受試験機を開発したもの
である。

即ち本発明の一つは横方向の回転軸に軸受試験
用軸受を緩やかに嵌合し、該軸受の外周にハウジ
ングを取付け、ハウジング外周に回転軸の回転方
向に回転軸の中心と一致した回転中心をもつプー
リー溝を形成し、プーリー溝の下側にワイヤーを
通してその両端をそれぞれ各別の梃子の一端に接
続し、さらにそれぞれの梃子の他端には一部が液
体中に浸漬した重りを釣支して軸受にラジアル荷
重を加えた状態でこれらを平衡させ、その後回転
軸を回転し、該回転軸と軸受との間の摩擦により
ハウジングに生じる回転トルクで、それぞれの梃
子の他端の重りが変位してそれぞれの重りに加わ
る浮力がそれら変位量に比例した大きさで変化す
ることによりそれぞれの梃子の他端に加わる荷重
が変化し、それら荷重の変化量が上記回転トルク
と逆方向で同じ大きさのモーメントをハウジング
に与えることにより梃子が平衡した時に上記浮力
の変化量を測定して回転トルクの大きさを求める
ことを特徴とするものであり、梃子の他端と重り
をワイヤーで連結し、梃子の他端の変位を該ワイ
ヤーに設けた差動トランスで検出することにより
浮力の変化量を測定するのが好ましい。そして一
方の梃子の他端に縦方向にバネ等の弾性体を設け
るのは有効である。

また本発明の他の一つは、横方向の回転軸に軸
受試験用軸受を緩やかに嵌合し、該軸受の外周に
ハウジングを取付け、ハウジング外周に回転軸の
回転方向に回転軸の中心と一致した回転中心をも
つプーリー溝を形成し、プーリー溝の下側にワイ
ヤーを通してその両端をそれぞれ各別の梃子の一
端に接続し、さらにそれぞれの梃子の他端には縦
方向に弾性体を取り付けて、これら他端に下方に
荷重を加えることにより軸受にラジアル荷重を加
えた状態でこれらを平衡させ、その後回転軸を回
転し、該回転軸と軸受との間の摩擦によりハウジ
ングに生じる回転トルクで、それぞれの梃子の他
端が変位してそれら他端の弾性体がその変位と逆
方向に変位量に比例した復元力を発生し、それら
復元力が上記回転トルクと逆方向で同じ大きさの
モーメントをハウジングに与えることにより梃子
が平衡した時に上記復元力を測定して回転トルク
の大きさを求めることを特徴とするものである。

〔作 用〕

次に本発明を図面により説明する。

本発明試験機は第１図イ，ロに示すように図示
していないモーメントに連結した回転軸１に被試
験材である軸受２を緩やかに嵌合し、その外周に
回転軸１の回転方向にプーリー溝３を形成したハ
ウジング４を取り付け、該プーリー溝３の下側に
ワイヤー５を通してその両端をそれぞれ別個の梃
子６ａ，６ｂの一端に接続し、それらの梃子６
ａ，６ｂの他端に液体７中に一部が浸漬した重り
８ａ，８ｂを釣支したものである。

ここでこの装置で回転軸１と軸受２との摩擦ト
ルクを測定する方法を説明する。

重り８ａ，８ｂは同一形状で横断面積をＡと
し、またそれらの下部はｄの密度の液体７中に浸
漬している状態で互いに平衡している。この液体
７はどのようなものでもよいが、例えばシリコン
油等を用いる。なお図ではこの液体７の容器９
ａ，９ｂは、それぞれの重り８ａ，８ｂが下降も
しくは上昇しても両容器９ａ，９ｂの液面は常に
同一水平面にあるように下部にて互いに連通して
いる場合を示しているが、必ずしも連通している
必要はない。

このような状態で回転軸１を矢印の方向に所定
の回転数で回転すると、軸受２が圧入されている
ハウジング４に矢印の方向に軸受２と回転軸１と
の摩擦によるモーメントが働き、従つて図に示す
ように一方の側のワイヤー５ａには下方に力が働
き、他方の側のワイヤー５ｂには上方に力が働
く。

そしてワイヤー５ａ，５ｂに発生したこれらの
力はそれぞれ梃子６ａ，６ｂを介してその他端に
釣り下げた重り８ａ，８ｂに伝達される。このと
きワイヤーの力を忠実に重りに伝えるために梃子
６ａ，６ｂは変形し難い剛体がよく、またこれら
梃子を支える支持帯１０はリボン状でかつバネ定
数はできるだけ小さいことが望ましい。さらに梃
子が水平面内で回転することは他の好ましくない
結果をもたらすので、支持帯１０の水平面内での
回転方向に対する断面係数は充分大きいことが望
ましい。

さらに梃子を支える手段としては支持帯１０に
変えて梃子をナイフエツジもしくはころがり軸受
の微小トルクのものを用いて支えればより感度を
上げることができる。

また初期のバランス調整を容易にするため一方
の梃子に微動重り１４を設けることもできる。

そしてそれぞれの梃子６ａ，６ｂの長さが等し
くかつそれぞれの梃子の中央に支持帯１０を取り
付けた場合は、重りに伝達された力により一方の
重り８ｂが変位ｘだけ下降したときには、その重
り８ｂはパスカルの原理によりdxAだけ浮力が増
加し、これに伴い他方の重り８ａは変位ｘだけ上
昇してdxAの浮力減となる。次いで一方の重り８
ｂの浮力増加量dxAがハウジング４に発生した回
転トルクの上向き接線方向の力Ｆと平衡し、他方
の重り８ａの浮力減少量−dxAがハウジング４に
発生した回転トルクの下向き接線方向の力Ｇと平
衡したときに、ハウジング４の回転は止まり、梃
子６ａ，６ｂの動きも静止する。

従つてこの場合は変位ｘを測定すれば力Ｆ（Ｇ
＝）が判るので、ハウジング４のプーリー半径を
Ｌとすればハウジングに生じた回転トルク即ち軸
受２と回転軸１との動摩擦力による摩擦トルクは
Ｌ・Ｆ（＝Ｌ・Ｇ）で求めることができる。

この場合に回転軸１の中心とハウジング４に形
成したプーリー溝３の回転中心とが一致している
ので、軸受２にラヂアル荷重を加えている力は常
に回転軸１の中心を通る鉛直線に沿つて上向きに
存在することになり、従来のように力の成分が他
の部分に悪影響を及ぼすことがない利点を有す
る。

またそれぞれの重り８ａ，８ｂの重量から浮力
を差し引いた重量の和は上記ラヂアル荷重とみな
し得るので、大きな荷重状態における摩擦トルク
の測定が可能である。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例を説明する。

第１図イ，ロに示す原理に基づいて第２図イ，
ロに示すような軸受試験機を製作した。この試験
機においては、プーリー半径が１cmのハウジング
４を用い、試験時に軸受２に働く試験荷重がそれ
ぞれの重り８ａ，８ｂから250g加わり、合計で
500gのラヂアル荷重の下で回転軸１を矢印の方
向に回転数計２１で示される所定の回転数で回転
して軸受２と回転軸１との摩擦トルクを測定し
た。

このとき上昇する側の重り８ａの変位ｘは、該
重り８ａを釣支しているワイヤーに鉄芯１１を取
り付け、その変位ｘを差動変圧器１２にて検出し
た。なお両重り８ａ，８ｂに働く重力の対称性を
保持するため下降する側の重り８ｂを釣支するワ
イヤーにも上記鉄芯１１と同じ重量のダミー１３
を取り付けた。

上記試験機にてトルク測定の結果、0.1g−cmの
微小トルクを安定して測定することができた。

また図に示す装置は左右対称の構造であるが、
その構成部品の形状や大きさには様々な変形が可
能である。さらに変位ｘを測定するには、デジタ
ルエンコーダーを用いる方法や静電容量の変化に
より測定する方法等がある。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、軸受特性としての
ラヂアル荷重下における摩擦トルクが、大きな試
験荷重下でも精度良く安定して測定できる等工業
上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロは本発明の原理を示すものでイは
全体の構成図、ロはイのBB′線矢視図、第２図
イ，ロは本発明の一実施例を示すものでイは正面
図、ロは側面図、第３図および第４図はそれぞれ
従来例を示す構成図である。 １……回転軸、２……軸受、３……プーリー
溝、４，４′，４″……ハウジング、５，５ａ，５
ｂ……ワイヤー、６ａ，６ｂ……梃子、７……液
体、８，８ａ，８ｂ……重り、９ａ，９ｂ……容
器、１０……支持帯、１１……鉄芯、１２……差
動変圧器、１３……ダミー、１４……微動重り、
１５……ストレインゲージ、１６……ロツド、１
７……スプリング、１８……捩じり力計、１９…
…スリツプリング、２０……捩じりバネ、２１…
…回転数計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 横方向の回転軸に軸受試験用軸受を緩やかに
   嵌合し、該軸受の外周にハウジングを取付け、ハ
   ウジング外周に回転軸の回転方向に回転軸の中心
   と一致した回転中心をもつプーリー溝を形成し、
   プーリー溝の下側にワイヤーを通してその両端を
   それぞれ各別の梃子の一端に接続し、さらにそれ
   ぞれの梃子の他端には一部が液体中に浸漬した重
   りを釣支して軸受にラジアル荷重を加えた状態で
   これらを平衡させ、その後回転軸を回転し、該回
   転軸と軸受との間の摩擦によりハウジングに生じ
   る回転トルクで、それぞれの梃子の他端の重りが
   変位してそれぞれの重りに加わる浮力がそれら変
   位量に比例した大きさで変化することによりそれ
   ぞれの梃子の他端に加わる荷重が変化し、それら
   荷重の変化量が上記回転トルクと逆方向で同じ大
   きさのモーメントをハウジングに与えることによ
   り梃子が平衡した時に上記浮力の変化量を測定し
   て回転トルクの大きさを求めることを特徴とする
   軸受試験機。 ２ 梃子の他端と重りをワイヤーで連結し、梃子
   の他端の変位を該ワイヤーに設けた差動トランス
   で検出することにより浮力の変化量を測定する請
   求項１記載の軸受試験機。 ３ 一方の梃子の他端に縦方向に弾性体を設けた
   請求項１または２記載の軸受試験機。 ４ 弾性体としてバネを用いる請求項３記載の軸
   受試験機。 ５ 横方向の回転軸に軸受試験用軸受を緩やかに
   嵌合し、該軸受の外周にハウジングを取付け、ハ
   ウジング外周に回転軸の回転方向に回転軸の中心
   と一致した回転中心をもつプーリー溝を形成し、
   プーリー溝の下側にワイヤーを通してその両端を
   それぞれ各別の梃子の一端に接続し、さらにそれ
   ぞれの梃子の他端には縦方向に弾性体を取り付け
   て、これら他端に下方に荷重を加えることにより
   軸受にラジアル荷重を加えた状態でこれらを平衡
   させ、その後回転軸を回転し該回転軸と軸受との
   間の摩擦によりハウジングに生じる回転トルク
   で、それぞれの梃子の他端が変位してそれら他端
   の弾性体がその変位と逆方向に変位量に比例した
   復元力を発生し、それら復元力が上記回転トルク
   と逆方向で同じ大きさのモーメントをハウジング
   に与えることにより梃子が平衡した時に上記復元
   力を測定して回転トルクの大きさを求めることを
   特徴とする軸受試験機。