JP2022154795A

JP2022154795A - Dynamic torque measuring device and dynamic torque measurement method

Info

Publication number: JP2022154795A
Application number: JP2021058001A
Authority: JP
Inventors: 達男若林; Tatsuo Wakabayashi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-13

Abstract

To provide a dynamic torque measuring device and a dynamic torque measurement method capable of precisely measuring dynamic torque generated in a fixed-side member under a condition in which a rotational speed (vehicle speed) of a rotation-side member changes every moment.SOLUTION: A dynamic torque measuring device 10 for measuring dynamic torque of a measured object 20 having a fixed-side member 22 and a rotation-side member 21, includes: a first support mechanism 30 for supporting the rotation-side member 21; and a second support mechanism 40 for supporting the fixed-side member 22 so as to be capable of simultaneously rotating it. The second support mechanism 40 has: a simultaneous rotation part 42; a static pressure bearing 41 for rotatably supporting the simultaneous rotation part 42; and a rotation sensor 50 for detecting a rotational speed of the fixed-side member 22. Dynamic torque is given based on angular velocity α of the fixed-side member 22 calculated from a rotational speed V1 detected by the rotation sensor 50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、動トルク測定装置及び動トルク測定方法に関し、特に、互いに接触関係（転がり接触を含む）にある回転側部材と固定側部材を有する被測定物において、回転側部材が回転したときに固定側部材に発生する連れ回りによる動トルクを測定可能な動トルク測定装置及び動トルク測定方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic torque measuring device and a dynamic torque measuring method. The present invention relates to a dynamic torque measuring device and a dynamic torque measuring method capable of measuring dynamic torque due to co-rotation generated in a stationary member.

従来、固定側部材に発生する連れ回りによる動トルクを測定する被測定物としては、転がり軸受、軸受用シール部材、ハブユニット軸受などが知られている。近年、車両などにおいても省エネルギの要求が高まり、僅かなトルク損失も問題になってきている。その為、より実車走行に近いＪＣ０８モードやＷＬＴＣモードなどの燃費測定モードでの動トルク測定が採用されている。このため、被測定物としてハブユニット軸受においても、これらの燃費測定モードでの動トルク測定が要求され、回転側部材の回転速度（車速）が刻々と変化する状態で、被測定物における動トルクを精度よく測定することが要求される。連れ回りによる動トルクは、本来必要とされるトルクに上乗せされるトルクであり、この動トルクの値が低いほど省燃費に貢献する。 Conventionally, rolling bearings, bearing sealing members, hub unit bearings, etc. are known as objects to be measured for measuring the dynamic torque due to co-rotation generated in the stationary member. In recent years, there has been a growing demand for energy saving in vehicles and the like, and even a small amount of torque loss has become a problem. Therefore, dynamic torque measurement is adopted in fuel consumption measurement modes such as JC08 mode and WLTC mode, which are closer to actual vehicle running. For this reason, dynamic torque measurement in these fuel efficiency measurement modes is also required for hub unit bearings as objects to be measured. is required to measure accurately. The dynamic torque due to co-rotation is a torque added to the originally required torque, and the lower the value of this dynamic torque, the more it contributes to fuel efficiency.

特許文献１，２には、測定しようとする摩擦トルクに対して十分に摩擦抵抗が低い軸受（静圧軸受や自重負荷程度の荷重が負荷された転がり軸受）で被測定物の一方（固定側部材）を支承し、被測定物の他方（回転側部材）を回転駆動して、被測定物の一方の連れ回りトルクを接線力として測定する動トルク検出装置が開示されている。 In Patent Documents 1 and 2, a bearing (a static pressure bearing or a rolling bearing loaded with a load equivalent to its own weight) having a sufficiently low frictional resistance against the friction torque to be measured is used on one side of the object to be measured (fixed side). A dynamic torque detection device is disclosed which supports one member), rotates the other (rotating member) of the object to be measured, and measures the co-rotating torque of one of the objects to be measured as a tangential force.

特開平１１－６４１３４号公報JP-A-11-64134 特開２０１４－２２４５４６号公報JP 2014-224546 A

特許文献１、２に記載のトルク検出装置は、いずれも、被測定物の他方を所定の速度及び所定の方向に回転させたとき、被測定物の一方に発生する引き摺りトルク、或いは接線力（回転トルク）をロードセルで測定するものである。ロードセルによる接線力の測定によると、被測定物の一方と共に連れ回る連れ回り部（トルク測定用部材や外ハウジング）の持つ慣性モーメントの影響により、連れ回り部の加速時においては測定値が低く現れ、減速時においては測定値が逆に高く現れ、精度良く動トルクを測定し難い問題があり、回転側部材の回転速度（車速）が刻々と変化する条件での測定には不向きであった。 In both of the torque detection devices described in Patent Documents 1 and 2, when the other of the objects to be measured is rotated at a predetermined speed and in a predetermined direction, a drag torque or a tangential force ( rotational torque) is measured with a load cell. According to the measurement of the tangential force by the load cell, the measured value appears low during the acceleration of the co-rotating part due to the influence of the moment of inertia of the co-rotating part (torque measuring member and outer housing) that co-rotates with one side of the object to be measured. On the other hand, during deceleration, the measured value appears high, making it difficult to accurately measure the dynamic torque.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、固定側部材に発生する動トルクを、回転側部材の回転速度（車速）が刻々と変化する条件で精度良く測定可能な動トルク測定装置及び動トルク測定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to be able to accurately measure the dynamic torque generated in the fixed side member under the condition that the rotational speed (vehicle speed) of the rotating side member changes every moment. An object of the present invention is to provide a dynamic torque measuring device and a dynamic torque measuring method.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
［１］固定側部材と、前記固定側部材に対して相対回転可能な回転側部材とを有する被測定物において、前記回転側部材を回転駆動させ、前記固定側部材に発生する動トルクを測定する動トルク測定装置であって、
前記回転側部材を回転駆動する駆動機構を備え、前記回転側部材を支持する第１の支持機構と、
前記回転側部材の回転軸と同軸上に配設され、前記回転側部材の回転によって、前記固定側部材を連れ回り可能に支持する第２の支持機構と、
前記固定側部材の回転速度を検出する回転センサと、
を備え、
前記第２の支持機構は、前記固定側部材を保持して前記固定側部材とともに連れ回る連れ回り部と、前記連れ回り部を相対回転可能に支持する静圧軸受と、を備え、
前記動トルクは、前記回転センサにより検出された回転速度から算出される前記固定側部材の角加速度に基づいて与えられる、動トルク測定装置。 The above objects of the present invention are achieved by the following configurations.
[1] In an object to be measured which has a stationary member and a rotary member that can rotate relative to the stationary member, rotate the rotary member and measure the dynamic torque generated in the stationary member. A dynamic torque measuring device that
a first support mechanism including a drive mechanism for rotationally driving the rotation-side member and supporting the rotation-side member;
a second support mechanism arranged coaxially with the rotation axis of the rotation-side member and supporting the fixed-side member so as to rotate together with the rotation of the rotation-side member;
a rotation sensor that detects the rotation speed of the stationary member;
with
The second support mechanism includes a co-rotating portion that holds the fixed-side member and rotates together with the fixed-side member, and a hydrostatic bearing that supports the co-rotating portion so as to be relatively rotatable,
The dynamic torque measuring device, wherein the dynamic torque is given based on the angular acceleration of the stationary member calculated from the rotation speed detected by the rotation sensor.

［２］［１］に記載の動トルク測定装置を用いた動トルク測定方法であって、
前記回転側部材を回転駆動させ、前記回転センサにより検出された回転速度から算出される前記固定側部材の角加速度を算出することで、前記固定側部材に発生する動トルクを測定する、動トルク測定方法。 [2] A dynamic torque measuring method using the dynamic torque measuring device according to [1],
Dynamic torque for measuring the dynamic torque generated in the stationary member by rotationally driving the rotating member and calculating the angular acceleration of the stationary member calculated from the rotational speed detected by the rotation sensor. Measuring method.

本発明の動トルク測定装置及び動トルク測定方法によれば、回転側部材の回転速度（車速）が刻々と変化する条件で精度良く動トルクを測定できる。 According to the dynamic torque measuring device and the dynamic torque measuring method of the present invention, the dynamic torque can be measured with high accuracy under the condition that the rotation speed (vehicle speed) of the rotating member changes every moment.

本発明の第１実施形態に係る動トルク測定装置の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a dynamic torque measuring device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第２実施形態に係る動トルク測定装置の構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a dynamic torque measuring device according to a second embodiment of the present invention;

以下、本発明に係る動トルク測定装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the dynamic torque measuring device according to the present invention will be described in detail based on the drawings.

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態では、被測定物として、軸受の内外輪間を封止するための組合せシールリング２０の連れ回りによる動トルクを測定する。組合せシールリング２０は、断面略Ｌ字形円環状のスリンガ２１と、スリンガ２１に摺接するシールリップ２３を有するシールリング２２とを備え、互いに軸方向に対向配置されて組み付けられている。即ち、被測定物の回転側部材は、組合せシールリング２０のうちの後述する回転軸３３と一体に回転するスリンガ２１であり、被測定物の固定側部材は、組合せシールリング２０のシールリング２２である。そして、本実施形態の動トルク測定装置１０は、スリンガ２１を回転させたとき、シールリング２２に発生する連れ回りによる動トルクを測定する。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, as the object to be measured, the dynamic torque due to co-rotation of a combination seal ring 20 for sealing between the inner and outer rings of the bearing is measured. The combined seal ring 20 includes a slinger 21 having a substantially L-shaped cross section and a seal ring 22 having a seal lip 23 that slides in contact with the slinger 21. The combined seal ring 20 is assembled so as to face each other in the axial direction. That is, the rotating member of the object to be measured is the slinger 21 that rotates integrally with a rotary shaft 33 of the combined seal ring 20, and the stationary member of the object to be measured is the seal ring 22 of the combined seal ring 20. is. Then, the dynamic torque measuring device 10 of the present embodiment measures dynamic torque due to co-rotation generated in the seal ring 22 when the slinger 21 is rotated.

動トルク測定装置１０は、回転不能に回り止めされた略円筒状の中間ハウジング２５と、該中間ハウジング２５の内側で、スリンガ２１を回転自在に支持する第１の支持機構３０と、中間ハウジング２５の外側で、シールリング２２を連れ回り可能に支持する第２の支持機構４０と、回転センサ５０と、電磁ブレーキ６０と、を備える。 The dynamic torque measuring device 10 includes a substantially cylindrical intermediate housing 25 that is non-rotatably detented, a first support mechanism 30 that rotatably supports the slinger 21 inside the intermediate housing 25, and the intermediate housing 25. outside, a second support mechanism 40 that supports the seal ring 22 so as to be able to rotate together, a rotation sensor 50, and an electromagnetic brake 60.

第１の支持機構３０は、該中間ハウジング２５の内側に１対のサポート軸受３２を介して回転自在に支持された回転軸３３と、回転軸３３を回転駆動するためのキャップ部材３６と、回転軸３３とキャップ部材３６との間に設けられ、スリンガ２１とシールリング２２の軸方向位置（シールリップ２３の軸方向締め代）を調整する間座３４及び内側環状治具３５と、を備える。 The first support mechanism 30 includes a rotating shaft 33 rotatably supported inside the intermediate housing 25 via a pair of support bearings 32, a cap member 36 for rotating the rotating shaft 33, a rotating A spacer 34 and an inner annular jig 35 are provided between the shaft 33 and the cap member 36 to adjust the axial positions of the slinger 21 and the seal ring 22 (the axial interference of the seal lip 23).

回転軸３３の一端には小径部３３ａが設けられている。小径部３３ａには、組合せシールリング２０の締め代を調整するための間座３４を介して内側環状治具３５が外嵌固定される。内側環状治具３５には、組合せシールリング２０のスリンガ２１が外嵌固定される。 One end of the rotating shaft 33 is provided with a small diameter portion 33a. An inner annular jig 35 is externally fitted and fixed to the small-diameter portion 33a via a spacer 34 for adjusting the interference of the combination seal ring 20 . The slinger 21 of the combined seal ring 20 is externally fitted and fixed to the inner annular jig 35 .

さらに、小径部３３ａには、キャップ部材３６が止めねじ３７により、軸方向移動可能に周方向固定されている。キャップ部材３６は、不図示の駆動装置により回転駆動される。内側環状治具３５は、キャップ部材３６と間座３４とで軸方向に挟持される。上記構成の第１の支持機構３０は、組合せシールリング２０にスラスト荷重が作用していない状態における動トルクを測定するために用いられる。 Further, a cap member 36 is circumferentially fixed to the small diameter portion 33a by a set screw 37 so as to be axially movable. The cap member 36 is rotationally driven by a driving device (not shown). The inner annular jig 35 is axially sandwiched between the cap member 36 and the spacer 34 . The first support mechanism 30 configured as described above is used to measure the dynamic torque when no thrust load is applied to the combined seal ring 20 .

なお、図中のスラスト荷重Ｆａは、シールリップ２３を変形させ、間座３４で調整した締め代を維持する為、また、キャップ部材３６とキャップ受け部３８の間、及び、回転軸３３と回転座３９の間等、軸方向当接面のすべりを防止する為に付与されている。また、第１の支持機構３０では、キャップ受け部３８が回転自在にキャップ部材３６を支持する機構とし、回転軸３３の回転座３９側に駆動装置を設けることもできる。 Note that the thrust load Fa in the figure deforms the seal lip 23 to maintain the interference adjusted by the spacer 34. In addition, the thrust load Fa is applied between the cap member 36 and the cap receiving portion 38 and between the rotating shaft 33 and the rotating shaft 33. It is provided between the seats 39 and the like to prevent the axial contact surface from slipping. Also, in the first support mechanism 30, the cap receiving portion 38 may be configured to rotatably support the cap member 36, and a driving device may be provided on the rotating seat 39 side of the rotating shaft 33. FIG.

第２の支持機構４０は、中間ハウジング２５の外周面に設けられた静圧軸受４１と、該静圧軸受４１により抵抗なく回転可能に支持される円筒状の連れ回り部４２と、連れ回り部４２に固定される、組合せシールリング２０のシールリング２２を取り付けるための外側環状治具４３と、を備える。外側環状治具４３と内側環状治具３５とは、径方向で対向し、内側環状治具３５と外側環状治具４３との間に、被測定物である組合せシールリング２０が設置される。具体的には、内側環状治具３５にスリンガ２１が取り付けられ、外側環状治具４３にシールリング２２が取り付けられ、間座３４の厚さを変えることで、シールリップ２３の軸方向締め代が調整される。
連れ回り部４２は、第１の支持機構３０の回転軸３３と同軸上、即ち、回転軸３３の中心軸Ｌ上に同心に配置されている。
に配置されている。 The second support mechanism 40 includes a hydrostatic bearing 41 provided on the outer peripheral surface of the intermediate housing 25, a cylindrical co-rotating portion 42 rotatably supported by the hydrostatic bearing 41 without resistance, and a co-rotating portion. an outer annular jig 43 for mounting the seal ring 22 of the combination seal ring 20, fixed to 42; The outer annular jig 43 and the inner annular jig 35 face each other in the radial direction. Specifically, the slinger 21 is attached to the inner annular jig 35, the seal ring 22 is attached to the outer annular jig 43, and the axial interference of the seal lip 23 is increased by changing the thickness of the spacer 34. adjusted.
The co-rotating portion 42 is arranged coaxially with the rotating shaft 33 of the first support mechanism 30 , that is, concentrically on the central axis L of the rotating shaft 33 .
are placed in

なお、連れ回り部４２は、適度の大きさの慣性モーメントＪを有しており、スリンガ２１を回転させたとき、連れ回りトルクにより連れ回り部４２の急速な回転上昇が起きないようになっている。これにより、シールリング２２が回転している時間を長くすることができ、回転センサ５０によるトルクの測定可能時間を確保している。ここで、連れ回り部４２及び外側環状治具４３の合計慣性モーメントＪは、予め計算または測定することで既知である。 The co-rotating portion 42 has a moderate moment of inertia J, so that when the slinger 21 is rotated, the co-rotating portion 42 does not rapidly rise in rotation due to the co-rotating torque. there is As a result, the time during which the seal ring 22 rotates can be lengthened, and the torque can be measured by the rotation sensor 50 . Here, the total moment of inertia J of the co-rotating portion 42 and the outer annular jig 43 is known by calculating or measuring in advance.

回転センサ５０は、連れ回り部４２の外周面に設けられたエンコーダ５１と、検出面がエンコーダ５１に対向して配置されたセンサ部５２と、を備える。そして、センサ部５２により検出された連れ回り部４２の回転速度Ｖ１は、不図示の演算装置により１回微分処理されて連れ回り部４２の角加速度αに変換される。 The rotation sensor 50 includes an encoder 51 provided on the outer peripheral surface of the corotating portion 42 and a sensor portion 52 having a detection surface facing the encoder 51 . Then, the rotation speed V1 of the co-rotating portion 42 detected by the sensor portion 52 is differentiated once by an arithmetic unit (not shown) and converted into the angular acceleration α of the co-rotating portion 42 .

電磁ブレーキ６０は、連れ回り部４２に制動力を付与して、連れ回り部４２の回転速度が急激に上昇することを防止し、シールリング２２が回転している時間をさらに長くすることが出来る。また、電磁ブレーキ６０は、そのときの制動力の大きさを検出可能な装置であり、例えば、アラゴの円板や電磁式リターダなどで構成されている。電磁ブレーキ６０により制動力を連続的或いは間欠的に付与することで、連れ回り部４２、即ち、シールリング２２に角加速度が作用している時間（シールリング２２が回転している時間）を長くしてトルクの測定時間を確保している。 The electromagnetic brake 60 applies a braking force to the co-rotation part 42 to prevent the rotation speed of the co-rotation part 42 from suddenly increasing, and the time during which the seal ring 22 rotates can be further lengthened. . The electromagnetic brake 60 is a device that can detect the magnitude of the braking force at that time, and is composed of, for example, an Arago disc or an electromagnetic retarder. By applying braking force continuously or intermittently by the electromagnetic brake 60, the time during which the angular acceleration acts on the co-rotating portion 42, that is, the seal ring 22 (the time during which the seal ring 22 is rotating) is lengthened. to secure torque measurement time.

このような構成を有する動トルク測定装置１０での動トルク測定は、内側環状治具３５と外側環状治具４３との間に組合せシールリング２０を取り付けた状態で、回転軸３３を刻々と変化する回転速度Ｖで回転させて、連れ回り部４２の回転速度Ｖ１を回転センサ５０で検出する。そして、検出された回転速度Ｖ１を１回微分処理して連れ回り部４２の角加速度αに変換する。 The dynamic torque measurement by the dynamic torque measuring device 10 having such a configuration is performed while the combined seal ring 20 is attached between the inner annular jig 35 and the outer annular jig 43, and the rotating shaft 33 is changed every moment. The rotation sensor 50 detects the rotation speed V1 of the co-rotating portion 42 by rotating at the rotation speed V. Then, the detected rotational speed V1 is differentiated once and converted into the angular acceleration α of the co-rotating portion 42 .

ここで、回転軸３３は、被測定物に作用する測定回転速度Ｖ０に、連れ回り部４２の回転速度Ｖ１を加算した回転速度（Ｖ＝Ｖ０＋Ｖ１）で回転させることで、測定回転速度Ｖ０が維持される。なお、連れ回り部４２の回転速度Ｖ１は、時間とともに変化するので、回転センサ５０で検出される回転速度Ｖ１を、回転軸３３の回転速度Ｖにフィードバックして、回転軸３３の回転速度Ｖを上式に基づいて補正しながら駆動すれば、回転軸３３と連れ回り部４２との相対回転速度は、常に測定回転速度Ｖ０に維持できる。 Here, the rotating shaft 33 is rotated at a rotation speed (V=V0+V1) obtained by adding the rotation speed V1 of the co-rotating portion 42 to the measurement rotation speed V0 acting on the object to be measured, so that the measurement rotation speed V0 is maintained. be done. Since the rotation speed V1 of the co-rotating portion 42 changes with time, the rotation speed V1 detected by the rotation sensor 50 is fed back to the rotation speed V of the rotation shaft 33 to increase the rotation speed V of the rotation shaft 33. By driving while correcting based on the above formula, the relative rotational speed between the rotating shaft 33 and the co-rotating portion 42 can always be maintained at the measured rotational speed V0.

さらに、回転センサ５０が検出した連れ回り部４２の回転速度Ｖ１から得られる角加速度αを、以下の式（１）に代入することにより、連れ回りによる動トルクが得られる。 Further, by substituting the angular acceleration α obtained from the rotational speed V1 of the co-rotation portion 42 detected by the rotation sensor 50 into the following equation (1), dynamic torque due to co-rotation can be obtained.

Ｔ＝Ｊ×α・・・（１）
但し、Ｔはトルク、Ｊは連れ回り部４２及び外側環状治具４３の合計慣性モーメント、αは回転センサ５０で検出される連れ回り部４２の回転速度Ｖ１から得られる連れ回り部４２の角加速度である。 T=J×α (1)
where T is torque, J is the total moment of inertia of the co-rotating portion 42 and the outer annular jig 43, and α is the angular acceleration of the co-rotating portion 42 obtained from the rotation speed V1 of the co-rotating portion 42 detected by the rotation sensor 50. is.

また、連れ回り部４２の加速時間（動トルクの測定可能時間）が十分に確保できない場合には、電磁ブレーキ６０により連れ回り部４２に制動力を付与して、連れ回り部４２の加速時間を長くすることもできる。この場合、連れ回りによる動トルクは、回転センサ５０で検出される回転速度Ｖ１から、式（１）に基づいて得られる動トルクに対して、電磁ブレーキ６０の制動トルクで補正する。これにより、長時間にわたる測定も可能となる。 In addition, when the acceleration time of the co-rotating portion 42 (the measurable time of the dynamic torque) cannot be sufficiently secured, the electromagnetic brake 60 applies a braking force to the co-rotating portion 42, and the acceleration time of the co-rotating portion 42 is You can make it longer. In this case, the dynamic torque due to co-rotation is corrected by the braking torque of the electromagnetic brake 60 with respect to the dynamic torque obtained from the rotation speed V1 detected by the rotation sensor 50 based on the equation (1). This allows measurements over a long period of time.

本実施形態の動トルク測定装置１０によれば、上記したように、連れ回り部４２の加速中において、連れ回り部４２の角加速度αから動トルクを算出するので、回転速度が刻々と変化する条件で動トルクを測定することができる。さらに、従来のロードセルによる動トルク測定と比較して、連れ回り部４２の慣性モーメントＪの影響を受けずに、精度よく動トルクを測定できる。 According to the dynamic torque measuring device 10 of the present embodiment, as described above, the dynamic torque is calculated from the angular acceleration α of the co-rotating portion 42 during acceleration of the co-rotating portion 42, so the rotation speed changes every moment. Dynamic torque can be measured under conditions. Furthermore, the dynamic torque can be measured with high accuracy without being affected by the moment of inertia J of the co-rotating portion 42, as compared with the dynamic torque measurement by the conventional load cell.

また、連れ回り部４２に、適度の大きさの慣性モーメントＪを持たせてシールリング２２の急速な回転上昇を防止することで、回転センサ５０による動トルクの測定可能時間を長く確保できる。さらに、電磁ブレーキ６０により連れ回り部４２に制動力を付与し、回転センサ５０で検出される回転速度Ｖ１から得られる動トルクを、電磁ブレーキ６０の制動トルクで補正することで、さらに長時間の測定を行うことができる。 In addition, by giving the co-rotating portion 42 an appropriate amount of moment of inertia J to prevent the seal ring 22 from rotating rapidly, it is possible to ensure a longer dynamic torque measurable time by the rotation sensor 50 . Further, by applying a braking force to the co-rotating portion 42 by the electromagnetic brake 60 and correcting the dynamic torque obtained from the rotation speed V1 detected by the rotation sensor 50 with the braking torque of the electromagnetic brake 60, the engine can be operated for a longer period of time. measurements can be made.

（第２実施形態）
図２に示すように、本実施形態の動トルク測定装置１００では、被測定物としてハブユニット軸受１１１が用いられる。即ち、被測定物の回転側部材は、ハブユニット軸受１１１のハブ輪１１２であり、被測定物の固定側部材は、ハブユニット軸受１１１のフランジ付き外輪１１３である。そして、動トルク測定装置１００は、ハブ輪１１２を回転させたとき、フランジ付き外輪１１３に発生する連れ回りによる動トルクを測定する。 (Second embodiment)
As shown in FIG. 2, in the dynamic torque measuring device 100 of this embodiment, a hub unit bearing 111 is used as an object to be measured. That is, the rotating side member of the object to be measured is the hub ring 112 of the hub unit bearing 111, and the fixed side member of the object to be measured is the flanged outer ring 113 of the hub unit bearing 111. FIG. Then, the dynamic torque measuring device 100 measures dynamic torque due to co-rotation generated in the flanged outer ring 113 when the hub wheel 112 is rotated.

動トルク測定装置１００は、ハブ輪１１２とフランジ付き外輪１１３を備えるハブユニット軸受１１１において、ハブ輪１１２を支持する第１の支持機構１２０と、フランジ付き外輪１１３を連れ回り可能に支持する第２の支持機構１３０と、を備える。 In a hub unit bearing 111 having a hub wheel 112 and a flanged outer ring 113, the dynamic torque measuring device 100 includes a first support mechanism 120 that supports the hub wheel 112, and a second support mechanism 120 that supports the flanged outer ring 113 so as to rotate together. and a support mechanism 130 of.

第１の支持機構１２０は、後述する負荷部１５１の軸受部１５６に嵌合し、背面組合せされた複数のアンギュラ玉軸受１２１により回転自在に支承された回転軸１２３を備える。回転軸１２３の一端１２３ａは、取付治具１２４を介してハブ輪１１２の回転フランジ１１２ａに連結されている。回転軸１２３の他端１２３ｂは、一対の等速自在継手１２５を介して中間軸１５３及び駆動モータ１２６の回転軸１２６ａに連結されている。 The first support mechanism 120 is fitted to a bearing portion 156 of the load portion 151, which will be described later, and includes a rotating shaft 123 rotatably supported by a plurality of back-to-back angular ball bearings 121. As shown in FIG. One end 123 a of the rotary shaft 123 is connected to the rotary flange 112 a of the hub wheel 112 via a mounting jig 124 . The other end 123 b of the rotating shaft 123 is connected to the intermediate shaft 153 and the rotating shaft 126 a of the drive motor 126 via a pair of constant velocity universal joints 125 .

負荷部１５１は、軸受部１５６と、軸受部１５６の円周方向の一部から径方向に延び、ハブユニット軸受１１１に荷重を付加する略Ｌ字形の負荷棒１５７と、によって形成される。負荷棒１５７には、車両の走行時に車輪に作用する直進荷重に相当するラジアル荷重Ｐ１及びスラスト荷重Ｐ２が、油圧シリンダ１３８、１３９により、タイヤの幅方向中心に相当する位置、及びタイヤの半径に相当する位置にそれぞれ負荷されている。ラジアル荷重Ｐ１は軸重の半分の荷重であり、スラスト荷重Ｐ２は車両の走行時に車輪に作用するキャンバスラスト荷重に相当する荷重である。したがって、油圧シリンダ１３８、１３９に供給する作動油の油圧を制御することで、車両が実際に走行する際の負荷が再現可能である。 The load portion 151 is formed by a bearing portion 156 and a substantially L-shaped load rod 157 that extends radially from a portion of the bearing portion 156 in the circumferential direction and applies a load to the hub unit bearing 111 . A radial load P1 and a thrust load P2, which correspond to the linear loads acting on the wheels when the vehicle is running, are applied to the load rod 157 by hydraulic cylinders 138 and 139 at positions corresponding to the widthwise center of the tire and at the radius of the tire. The corresponding positions are loaded respectively. The radial load P1 is half the axle load, and the thrust load P2 is a load corresponding to the canvas thrust load acting on the wheels while the vehicle is running. Therefore, by controlling the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinders 138 and 139, it is possible to reproduce the load when the vehicle actually travels.

第２の支持機構１３０は、フランジ付き外輪１１３の外輪フランジ１１３ａに取付治具１５５を介して固定された連れ回り部１５４と、連れ回り部１５４を回転抵抗がない状態でハウジング１３３に対して相対回転可能に支持する静圧軸受１３２と、を備える。なお、本実施形態では、静圧軸受１３２として、油圧式のものが使用されている。 The second support mechanism 130 includes a co-rotating portion 154 fixed to the outer ring flange 113a of the flanged outer ring 113 via a mounting jig 155, and a co-rotating portion 154 that is supported relative to the housing 133 without rotational resistance. and a hydrostatic bearing 132 that rotatably supports. In this embodiment, a hydraulic bearing is used as the hydrostatic bearing 132 .

本実施形態では、回転軸１２３、駆動モータ１２６の回転軸１２６ａ、取付治具１２４、１５５、及び静圧軸受１３２は、同軸上、即ち、ハブユニット軸受１１１の中心軸Ｌ上に同心に配置されている。 In this embodiment, the rotating shaft 123, the rotating shaft 126a of the drive motor 126, the mounting jigs 124 and 155, and the hydrostatic bearing 132 are coaxially arranged on the central axis L of the hub unit bearing 111. ing.

さらに、ハブユニット軸受１１１及び負荷部１５１を収容するように、温度を一定に管理可能な恒温槽１５０が設けられている。ハブユニット軸受１１１の動トルクは、ハブユニット軸受１１１の潤滑剤の粘度に影響され、潤滑剤の粘度は温度依存性が高い。このため、ハブユニット軸受１１１の動トルク測定時には、恒温槽１５０の温度を所定の温度に管理することで、環境温度による動トルクへの影響を抑制する。これにより、精度のよい動トルク測定が可能となる。さらに、恒温槽１５０を設けることで、低温や高温の任意の環境温度での動トルク測定も可能となる。 Furthermore, a constant temperature bath 150 capable of constant temperature control is provided so as to accommodate the hub unit bearing 111 and the load portion 151 . The dynamic torque of hub unit bearing 111 is affected by the viscosity of the lubricant in hub unit bearing 111, and the viscosity of the lubricant is highly dependent on temperature. Therefore, when measuring the dynamic torque of the hub unit bearing 111, the temperature of the constant temperature bath 150 is controlled at a predetermined temperature to suppress the influence of the environmental temperature on the dynamic torque. This enables accurate dynamic torque measurement. Furthermore, by providing the constant temperature bath 150, it becomes possible to measure the dynamic torque at any environmental temperature such as low temperature or high temperature.

また、連れ回り部１５４には、回転センサ５０と、電磁ブレーキ６０とが設けられている。回転センサ５０は、連れ回り部１５４から軸方向に延出する軸部１５４ａに固定されたエンコーダ５１と、ハウジング１３３に取付けられ、検出面がエンコーダ５１に対向して配置されたセンサ部５２と、を備える。 Further, the co-rotating portion 154 is provided with a rotation sensor 50 and an electromagnetic brake 60 . The rotation sensor 50 includes an encoder 51 fixed to a shaft portion 154a extending axially from a co-rotating portion 154, a sensor portion 52 attached to the housing 133 and having a detection surface facing the encoder 51, Prepare.

そして、センサ部５２により検出された連れ回り部１５４の回転速度Ｖ１は、不図示の演算装置により１回微分処理されて連れ回り部１５４の角加速度αに変換される。そして、該角加速度αを第１実施形態で述べた式（１）に代入することにより、連れ回りによる動トルクが得られる。その際、回転軸１２３の回転速度Ｖは、測定すべき所定の測定回転速度Ｖ０に、連れ回り部１５４の回転速度Ｖ１を加算した回転速度とすることで（Ｖ＝Ｖ０＋Ｖ１）、回転軸１２３と連れ回り部１５４との相対回転速度、換言すれば、ハブ輪１１２とフランジ付き外輪１１３との相対回転速度を、常に所定の測定回転速度Ｖ０に維持できる。 Then, the rotation speed V1 of the co-rotating portion 154 detected by the sensor portion 52 is differentiated once by an arithmetic unit (not shown) and converted into the angular acceleration α of the co-rotating portion 154 . Then, by substituting the angular acceleration α into the equation (1) described in the first embodiment, the dynamic torque due to co-rotation can be obtained. At this time, the rotational speed V of the rotating shaft 123 is the rotational speed obtained by adding the rotational speed V1 of the co-rotating portion 154 to the predetermined measurement rotational speed V0 to be measured (V=V0+V1). The relative rotational speed with respect to the co-rotating portion 154, in other words, the relative rotational speed between the hub wheel 112 and the flanged outer ring 113 can always be maintained at the predetermined measured rotational speed V0.

電磁ブレーキ６０は、軸部１５４ａの後端部に設けられ、連れ回り部１５４に制動力を付与して、連れ回り部１５４の回転速度が急激に上昇することを防止する。したがって、第１実施形態と同様に、電磁ブレーキ６０により制動力を付与することで、連れ回り部１５４、即ち、フランジ付き外輪１１３に角加速度が作用している時間（ハブ輪１１２が回転している時間）を長くしてトルクの測定時間を確保できる。 The electromagnetic brake 60 is provided at the rear end of the shaft portion 154a and applies a braking force to the co-rotation portion 154 to prevent the rotational speed of the co-rotation portion 154 from increasing rapidly. Therefore, as in the first embodiment, by applying a braking force from the electromagnetic brake 60, the co-rotating portion 154, that is, the flanged outer ring 113 is subjected to angular time) can be lengthened to secure torque measurement time.

この動トルク測定装置１００では、ハブユニット軸受１１１の荷重を支承するためのサポート軸受でもある静圧軸受１３２、測定部となる連れ回り部１５４が、荷重入力位置から遠くなるため、ハブユニット軸受１１１の荷重を支承するためのサポート軸が必要となるので、連れ回り部１５４は適度な慣性モーメントＪを有する。なお、連れ回り部１５４の慣性モーメントＪは、予め計算または測定することで既知である。これにより、ハブ輪１１２を回転させたとき、連れ回りトルクによりフランジ付き外輪１１３の急速な回転上昇が起きず、フランジ付き外輪１１３が加速している時間を長くすることができ、回転センサ５０によるトルクの測定可能時間を確保できる。 In this dynamic torque measuring device 100, since the static pressure bearing 132, which is also a support bearing for supporting the load of the hub unit bearing 111, and the co-rotating portion 154, which is the measuring portion, are distant from the load input position, the hub unit bearing 111 Since a support shaft is required to support the load of , the co-rotating portion 154 has an appropriate moment of inertia J. Note that the moment of inertia J of the co-rotating portion 154 is known by being calculated or measured in advance. As a result, when the hub wheel 112 is rotated, the flanged outer ring 113 does not rapidly rise in rotation due to co-rotation torque, and the time during which the flanged outer ring 113 is accelerated can be lengthened. It is possible to secure the torque measurable time.

また、電磁ブレーキ６０により連れ回り部１５４に制動力を付与し、回転センサ５０で検出される回転速度Ｖ１から得られる動トルクを、電磁ブレーキ６０から得られた制動トルクで補正することで、さらに長時間でのトルク測定が可能となる。 Further, by applying a braking force to the co-rotating portion 154 by the electromagnetic brake 60 and correcting the dynamic torque obtained from the rotation speed V1 detected by the rotation sensor 50 with the braking torque obtained by the electromagnetic brake 60, further Long-term torque measurement becomes possible.

加えて、ハブユニット軸受１１１を収容する恒温槽１５０を備えることで、ハブユニット軸受１１１の環境温度の影響（温度による潤滑剤の粘度変化が動トルクの測定値に与える影響）を抑制できる。
その他の効果は、第１実施形態の動トルク測定装置１０と同様である。 In addition, by providing the constant temperature bath 150 that houses the hub unit bearing 111, the influence of the environmental temperature of the hub unit bearing 111 (the influence of the change in the viscosity of the lubricant due to the temperature on the measured value of the dynamic torque) can be suppressed.
Other effects are the same as those of the dynamic torque measuring device 10 of the first embodiment.

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified, improved, etc. as appropriate.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）固定側部材と、前記固定側部材に対して相対回転可能な回転側部材とを有する被測定物において、前記回転側部材を回転駆動させ、前記固定側部材に発生する動トルクを測定する動トルク測定装置であって、
前記回転側部材を回転駆動する駆動機構を備え、前記回転側部材を支持する第１の支持機構と、
前記回転側部材の回転軸と同軸上に配設され、前記回転側部材の回転によって、前記固定側部材を連れ回り可能に支持する第２の支持機構と、
前記固定側部材の回転速度を検出する回転センサと、
を備え、
前記第２の支持機構は、前記固定側部材を保持して前記固定側部材とともに連れ回る連れ回り部と、前記連れ回り部を相対回転可能に支持する静圧軸受と、を備え、
前記動トルクは、前記回転センサにより検出された回転速度から算出される前記固定側部材の角加速度に基づいて与えられる、動トルク測定装置。
この構成によれば、連れ回り部の慣性モーメントの影響を受けずに回転速度が刻々と変化する条件で精度良く動トルクを測定できる。 As described above, this specification discloses the following matters.
(1) In an object to be measured having a stationary member and a rotating member that can rotate relative to the stationary member, rotate the rotating member and measure the dynamic torque generated in the stationary member. A dynamic torque measuring device that
a first support mechanism including a drive mechanism for rotationally driving the rotation-side member and supporting the rotation-side member;
a second support mechanism arranged coaxially with the rotation axis of the rotation-side member and supporting the fixed-side member so as to rotate together with the rotation of the rotation-side member;
a rotation sensor that detects the rotation speed of the stationary member;
with
The second support mechanism includes a co-rotating portion that holds the fixed-side member and rotates together with the fixed-side member, and a hydrostatic bearing that supports the co-rotating portion so as to be relatively rotatable,
The dynamic torque measuring device, wherein the dynamic torque is given based on the angular acceleration of the stationary member calculated from the rotation speed detected by the rotation sensor.
According to this configuration, the dynamic torque can be accurately measured under the condition that the rotational speed changes every moment without being affected by the moment of inertia of the co-rotating portion.

（２）前記被測定物に荷重を負荷する負荷機構を備える、（１）に記載の動トルク測定装置。
この構成によれば、被測定物に荷重を負荷した状態（実車を再現した状態）で、連れ回りによる動トルクを測定できる。 (2) The dynamic torque measuring device according to (1), comprising a load mechanism that applies a load to the object to be measured.
According to this configuration, dynamic torque due to co-rotation can be measured in a state in which a load is applied to the object to be measured (a state in which an actual vehicle is reproduced).

（３）前記回転側部材が回転した時、連れ回り力による前記固定側部材の回転を抑制する制動力を前記固定側部材に付与する電磁ブレーキをさらに備える、（１）又は（２）に記載の動トルク測定装置。
この構成によれば、電磁ブレーキにより固定側部材の回転を抑制する制動力を付与することで、さらに長時間の測定を行うことができる。 (3) The method according to (1) or (2), further comprising an electromagnetic brake that applies a braking force to the stationary member to suppress rotation of the stationary member due to co-rotating force when the rotating member rotates. dynamic torque measuring device.
According to this configuration, by applying a braking force that suppresses the rotation of the fixed-side member by the electromagnetic brake, it is possible to perform the measurement for a longer time.

（４）（１）～（３）のいずれかに記載の動トルク測定装置を用いた動トルク測定方法であって、
前記回転側部材を回転駆動させ、前記回転センサにより検出された回転速度から算出される前記固定側部材の角加速度を算出することで、前記固定側部材に発生する動トルクを測定する、動トルク測定方法。
この構成によれば、連れ回り部の慣性モーメントの影響を受けずに回転速度が刻々と変化する条件で精度良く動トルクを測定できる。 (4) A dynamic torque measuring method using the dynamic torque measuring device according to any one of (1) to (3),
Dynamic torque for measuring the dynamic torque generated in the stationary member by rotationally driving the rotating member and calculating the angular acceleration of the stationary member calculated from the rotational speed detected by the rotation sensor. Measuring method.
According to this configuration, the dynamic torque can be accurately measured under the condition that the rotation speed changes every moment without being affected by the moment of inertia of the co-rotating portion.

（５）電磁ブレーキによる前記固定側部材の制動力を用いて、前記角加速度に基づいて取得される前記動トルクを補正する、（４）に記載の動トルク測定方法。
この構成によれば、電磁ブレーキにより固定側部材の回転を抑制する制動力を付与することで、さらに長時間の測定を行うことができる。 (5) The dynamic torque measuring method according to (4), wherein the dynamic torque obtained based on the angular acceleration is corrected using the braking force of the stationary member by an electromagnetic brake.
According to this configuration, by applying a braking force that suppresses the rotation of the fixed-side member by the electromagnetic brake, it is possible to perform the measurement for a longer time.

１０，１００動トルク測定装置
２０組合せシールリング（被測定物）
２１スリンガ（回転側部材）
２２シールリング（固定側部材）
３０，１２０第１の支持機構
３３，１２３回転軸
４０，１３０第２の支持機構
４１，１３２静圧軸受
４２，１５４連れ回り部
５０回転センサ
６０電磁ブレーキ
１１１ハブユニット軸受（被測定物）
１１２ハブ輪（回転側部材）
１１３フランジ付き外輪（固定側部材）
１２６駆動モータ（駆動機構）
１５１負荷部（負荷機構）
Ｊ慣性モーメント
Ｖ回転軸の回転速度
Ｖ０測定回転速度
Ｖ１連れ回り部の回転速度(回転センサにより検出された回転速度)
α 固定側部材の角加速度 10, 100 Dynamic torque measuring device 20 Combined seal ring (object to be measured)
21 slinger (rotation side member)
22 seal ring (stationary member)
30, 120 first support mechanisms 33, 123 rotating shafts 40, 130 second support mechanisms 41, 132 static pressure bearings 42, 154 co-rotating portion 50 rotation sensor 60 electromagnetic brake 111 hub unit bearing (object to be measured)
112 hub ring (rotation side member)
113 Outer ring with flange (fixed side member)
126 drive motor (drive mechanism)
151 load section (load mechanism)
J Moment of inertia V Rotation speed of rotating shaft V0 Measured rotation speed V1 Rotation speed of co-rotating part (rotation speed detected by rotation sensor)
α Angular acceleration of fixed side member

Claims

固定側部材と、前記固定側部材に対して相対回転可能な回転側部材とを有する被測定物において、前記回転側部材を回転駆動させ、前記固定側部材に発生する動トルクを測定する動トルク測定装置であって、
前記回転側部材を回転駆動する駆動機構を備え、前記回転側部材を支持する第１の支持機構と、
前記回転側部材の回転軸と同軸上に配設され、前記回転側部材の回転によって、前記固定側部材を連れ回り可能に支持する第２の支持機構と、
前記固定側部材の回転速度を検出する回転センサと、
を備え、
前記第２の支持機構は、前記固定側部材を保持して前記固定側部材とともに連れ回る連れ回り部と、前記連れ回り部を相対回転可能に支持する静圧軸受と、を備え、
前記動トルクは、前記回転センサにより検出された回転速度から算出される前記固定側部材の角加速度に基づいて与えられる、動トルク測定装置。 In an object to be measured having a stationary member and a rotating member rotatable relative to the stationary member, the rotating member is rotationally driven and the dynamic torque generated in the stationary member is measured. A measuring device,
a first support mechanism including a drive mechanism for rotationally driving the rotation-side member and supporting the rotation-side member;
a second support mechanism arranged coaxially with the rotation axis of the rotation-side member and supporting the fixed-side member so as to rotate together with the rotation of the rotation-side member;
a rotation sensor that detects the rotation speed of the stationary member;
with
The second support mechanism includes a co-rotating portion that holds the fixed-side member and rotates together with the fixed-side member, and a hydrostatic bearing that supports the co-rotating portion so as to be relatively rotatable,
The dynamic torque measuring device, wherein the dynamic torque is given based on the angular acceleration of the stationary member calculated from the rotation speed detected by the rotation sensor.

前記被測定物に荷重を負荷する負荷機構を備える、請求項１に記載の動トルク測定装置。 2. The dynamic torque measuring device according to claim 1, further comprising a load mechanism that applies a load to said object to be measured.

前記回転側部材が回転した時、連れ回り力による前記固定側部材の回転を抑制する制動力を前記固定側部材に付与する電磁ブレーキをさらに備える、請求項１又は２に記載の動トルク測定装置。 3. The dynamic torque measuring device according to claim 1, further comprising an electromagnetic brake that applies a braking force to said stationary member to suppress rotation of said stationary member due to co-rotating force when said rotating member rotates. .

請求項１～３のいずれか１項に記載の動トルク測定装置を用いた動トルク測定方法であって、
前記回転側部材を回転駆動させ、前記回転センサにより検出された回転速度から算出される前記固定側部材の角加速度を算出することで、前記固定側部材に発生する動トルクを測定する、動トルク測定方法。 A dynamic torque measuring method using the dynamic torque measuring device according to any one of claims 1 to 3,
Dynamic torque for measuring the dynamic torque generated in the stationary member by rotationally driving the rotating member and calculating the angular acceleration of the stationary member calculated from the rotational speed detected by the rotation sensor. Measuring method.

電磁ブレーキによる前記固定側部材の制動力を用いて、前記角加速度に基づいて取得される前記動トルクを補正する、請求項４に記載の動トルク測定方法。 5. The dynamic torque measuring method according to claim 4, wherein the dynamic torque obtained based on the angular acceleration is corrected using a braking force of the stationary member by an electromagnetic brake.