JP7342591B2 - Seal torque measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ハブユニット軸受の内部空間の開口を気密に塞ぐシール装置のシールトルクを測定する為のシールトルク測定装置に関する。 The present invention relates to, for example, a seal torque measuring device for measuring the sealing torque of a sealing device that airtightly closes an opening in an internal space of a hub unit bearing.
自動車の車輪及び制動用回転体は、ハブユニット軸受により懸架装置に対して回転自在に支持される。図4は、特開2011-89558号公報(特許文献1)に記載された、ハブユニット軸受100を示している。ハブユニット軸受100は、外輪101と、ハブ102と、複数個の転動体103と、1対のシール装置104a、104bを備える。
The wheels and braking rotating body of an automobile are rotatably supported by a hub unit bearing with respect to a suspension system. FIG. 4 shows a hub unit bearing 100 described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-89558 (Patent Document 1). The hub unit bearing 100 includes an
外輪101は、内周面に複列の外輪軌道105を有し、かつ、軸方向中間部に、径方向外側に向けて突出した静止フランジ106を有する。静止フランジ106は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する支持孔107を有する。外輪101は、静止フランジ106の支持孔107を挿通した、図示しない支持ボルトにより、懸架装置に対し支持固定され、車輪が回転する際にも回転しない。
The
ハブ102は、外輪101の径方向内側に該外輪101と同軸に配置され、かつ、複列の内輪軌道108と、回転フランジ109とを備える。複列の内輪軌道108は、ハブ102の外周面のうち、複列の外輪軌道105と対向する部分にそれぞれ全周にわたり備えられている。回転フランジ109は、ハブ102のうち、外輪101の軸方向外側の端部よりも軸方向外側に存在する部分に、径方向外方に突出するように備えられ、かつ、径方向中間部の円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する取付孔110を有する。
The
なお、ハブユニット軸受100に関して、軸方向外側とは、自動車に組みつけた状態での車両の幅方向外側(図4の左側)をいい、軸方向内側とは、自動車に組みつけた状態での車両の幅方向中央側(図4の右側)をいう。 Regarding the hub unit bearing 100, the axially outer side refers to the outer side in the width direction of the vehicle (the left side in FIG. 4) when it is assembled into an automobile, and the axially inner side refers to the outer side in the width direction of the vehicle when it is assembled to the automobile. This refers to the center side in the width direction of the vehicle (right side in Figure 4).
転動体103は、複列の外輪軌道105と複列の内輪軌道108との間に、列ごとに複数個ずつ、転動自在に配置されている。
A plurality of
図示しないディスクやドラム等の制動用回転体及び車輪を構成するホイールは、ハブ102の回転フランジ109に、複数本のスタッド111を用いて支持固定される。スタッド111のそれぞれは、軸部112の基端部(軸方向内側の端部)に備えられたセレーション部113を、回転フランジ109の取付孔110に軸方向内側から圧入している。制動用回転体及びホイールは、それぞれの円周方向複数箇所に形成された通孔に、スタッド111のそれぞれの軸方向中間部を挿通し、かつ、スタッド111のそれぞれの先端部に備えられた雄ねじ部114に、図示しないホイールナットを螺合する事で、回転フランジ109に支持固定される。
A braking rotating body such as a disc or drum (not shown) and a wheel constituting the wheel are supported and fixed to the rotating
1対のシール装置104a、104bのそれぞれは、外輪101の内周面とハブ102の外周面との間に存在する円筒状の内部空間115の軸方向両側の開口を塞いでいる。
Each of the pair of
軸方向外側のシール装置104aは、芯金116と、シール材117とを有するシールリングにより構成されている。芯金116は、軟鋼板等の金属板を曲げ成形する事により、断面L字形で全体を円環状に構成されたもので、外輪101の軸方向外側の端部内周面に内嵌された円筒状の嵌合筒部118と、嵌合筒部118の軸方向外側の端部から径方向内側に折れ曲がった支持部119とを備える。シール材117は、ゴムのごときエラストマー等の弾性材により構成されており、シール材117の基端部は、支持部119に加硫接着により支持固定されている。又、シール材117は、3本の接触式のシールリップ120を有する。シールリップ120は、それぞれの先端部を、回転フランジ109の軸方向内側面又はハブ102の軸方向中間部外周面に全周にわたって摺接させている。
The axially
軸方向内側のシール装置104bは、スリンガ121と、シールリング122とを有する組み合わせシールリングにより構成されている。
The axially
スリンガ121は、ステンレス鋼板等の耐食性を有する金属板を曲げ成形する事により、断面L字形で全体を円環状に構成されたもので、ハブ102の軸方向内側の端部に外嵌された円筒部123と、該円筒部123の軸方向内側の端部から径方向外側に折れ曲がった円輪板部124とを備える。
The
シールリング122は、金属製の芯金125と、弾性材製のシール材126とを備える。芯金125は、軟鋼板等の金属板を曲げ成形する事により、断面L字形で全体を円環状に構成されたもので、外輪101の軸方向内側の端部に内嵌された嵌合筒部127と、該嵌合筒部127の軸方向外側の端部から径方向内側に折れ曲がった支持部128とを備える。シール材126は、ゴムのごときエラストマー等の弾性材により構成されており、基端部を、支持部128に加硫接着により支持固定している。又、シール材126は、3本の接触式のシールリップ129を有する。シールリップ129は、それぞれの先端部を、スリンガ121の円筒部123の外周面又は円輪板部124の軸方向外側面に全周にわたって摺接させている。
The
上述のようなハブユニット軸受100は、外部空間に晒された環境下で使用される上、回転フランジ109に支持された制動用回転体からの伝導熱の影響も受ける。この為、ハブユニット軸受100は、使用時の温度変化が大きく、それにより転動体103を設置した内部空間115内の圧力(内圧)の変化が大きくなりやすく、ハブユニット軸受100の回転トルク(外輪101に対するハブ102の回転トルク)の変動も大きくなりやすい。
The hub unit bearing 100 as described above is used in an environment where it is exposed to the outside space, and is also affected by conductive heat from the braking rotating body supported by the rotating
即ち、ハブユニット軸受100の温度上昇により内部空間115の内圧が過度に高くなると、軸方向外側のシール装置104aのシールリップ120とハブ102の外周面との摺接部や、軸方向内側のシール装置104bのシールリップ129とスリンガ121の表面との摺接部を通じて、空気が外部空間に漏れる場合がある。このように、内部空間115の空気が外部空間に漏れると、ハブユニット軸受100の温度が低下した際に、内部空間115の圧力が負圧の状態(大気圧よりも圧力が低い状態)になる。この為、軸方向外側のシール装置104aのシールリップ120がハブ102の外周面に貼り付いて、ハブ102の外周面に対するシールリップ120の摺動抵抗(シールトルク)が大きくなる、及び/又は、軸方向内側のシール装置104bのシールリップ129がスリンガ121の表面に貼り付いて、スリンガ121の表面に対するシールリップ129の摺動抵抗が大きくなる。この結果、ハブユニット軸受100の回転トルクが上昇する。
That is, if the internal pressure in the
内部空間115の内圧の変化が、ハブユニット軸受100の回転トルクに与える影響を知る為の試験を行うには、シール装置により密封された空間の内圧を、正圧(大気圧よりも圧力が高い状態)から負圧にかけての範囲で変化させられる試験装置が必要になる。
In order to conduct a test to determine the effect that changes in the internal pressure of the
尚、特開2009-83017号公報(特許文献2)には、直列に配置された1対のエアシリンダのピストン同士を、ロッドを介して連結する事で、1対のエアシリンダのうち、第1エアシリンダのピストンを挟んで両側に存在する1対の空気室のうち、第2エアシリンダから遠い側の第1空気室の内圧を、大気圧から負圧にかけての範囲で変化させる事ができる圧力調整手段が記載されている。即ち、特開2009-83017号公報に記載の圧力調整手段は、第2エアシリンダのピストンを挟んで両側に存在する1対の空気室のいずれにコンプレッサを接続するかを、電磁弁により切り換え可能としている。この為、第2エアシリンダの空気室への圧縮空気の導入に伴い、第1エアシリンダのピストンを軸方向に関して両方向に変位させ、第1空気室の容積を変化させる事で、第1空気室の内圧を、大気圧から負圧まで変化させる事ができる。 Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-83017 (Patent Document 2), the pistons of a pair of air cylinders arranged in series are connected via a rod, so that the pistons of a pair of air cylinders are Of the pair of air chambers that exist on both sides of the piston of the first air cylinder, the internal pressure of the first air chamber, which is farthest from the second air cylinder, can be changed in the range from atmospheric pressure to negative pressure. Pressure regulating means are described. That is, the pressure adjusting means described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-83017 is capable of switching which of a pair of air chambers on both sides of the piston of the second air cylinder the compressor is connected to using a solenoid valve. It is said that Therefore, as compressed air is introduced into the air chamber of the second air cylinder, the piston of the first air cylinder is displaced in both directions in the axial direction, and the volume of the first air chamber is changed. The internal pressure can be changed from atmospheric pressure to negative pressure.
上述のような特開2009-83017号公報に記載の構造において、第1エアシリンダの第1空気室に、シール装置によって密封された空間を接続(連通)すれば、シール装置により密封された空間の内圧を、大気圧から負圧にかけての範囲で変化させられる試験装置を実現する事ができる。ただし、特開2009-83017号公報に記載の構造は、1対のエアシリンダを直列に配置している為、試験装置の小型化を図る面からは不利である。 In the structure described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-83017 as described above, if the space sealed by the seal device is connected (communicated) to the first air chamber of the first air cylinder, the space sealed by the seal device It is possible to realize a test device that can change the internal pressure of the device in the range from atmospheric pressure to negative pressure. However, the structure described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-83017 has a pair of air cylinders arranged in series, which is disadvantageous in terms of miniaturization of the test device.
本発明は、上述のような事情を鑑みて、シール装置のシールトルクを測定する為のシールトルク測定装置において、前記シール装置により密封された空間の内圧を変化させる事ができる構造を実現する事を目的としている。 In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides a seal torque measuring device for measuring the seal torque of a seal device, which has a structure capable of changing the internal pressure of a space sealed by the seal device. It is an object.
本発明のシールトルク測定装置は、少なくとも1本の接触式のシールリップを有するシールリングを備えるシール装置のシールトルクを測定する為のものである。 The seal torque measuring device of the present invention is for measuring the seal torque of a seal device equipped with a seal ring having at least one contact type seal lip.
本発明のシールトルク測定装置は、
前記シールリングを内嵌する外側冶具と、
前記外側冶具の径方向内側に該外側冶具と同軸に、かつ、該外側冶具に対する回転を自在に配置され、外周面に、前記シールリップの先端部が直接摺接する摺接面、又は、前記シールリップの先端部が摺接する、スリンガ等の他の部材を外嵌固定する嵌合面を有する内側冶具と、
前記内側冶具を回転駆動する駆動手段と、
前記外側冶具に支持固定されたカバーと、
前記シール装置と前記カバーとにより軸方向両側の開口部を塞がれた内部空間内の圧力を正圧から負圧にかけての範囲で調整する内圧調整手段と、
前記外側冶具に加わるトルクを検出するトルク検出手段と、
を備える。
The seal torque measuring device of the present invention includes:
an outer jig into which the seal ring is fitted;
a sliding contact surface disposed radially inside the outer jig coaxially with the outer jig and freely rotatable with respect to the outer jig, and with which the tip of the seal lip directly slides on the outer circumferential surface; or the seal; an inner jig having a fitting surface for externally fitting and fixing another member such as a slinger, with which the tip of the lip slides;
a driving means for rotationally driving the inner jig;
a cover supported and fixed to the outer jig;
internal pressure adjusting means for adjusting the pressure in an internal space whose openings on both sides in the axial direction are closed by the sealing device and the cover in a range from positive pressure to negative pressure ;
Torque detection means for detecting torque applied to the outer jig;
Equipped with.
前記内圧調整手段は、
有底円筒状の外側シリンダ部と、前記外側シリンダ部の底部から軸方向に関して、該外側シリンダ部の開口側に向けて突出する軸部と、前記外側シリンダ部の開口側の端部から径方向内側に折れ曲がった内向鍔部とを有するシリンダと、
有底円筒状に構成され、内周面を、前記軸部の外周面に、軸方向変位を可能に嵌装するとともに、外周面を、前記内向鍔部の内周面に、軸方向変位を可能に嵌装した内側シリンダ部と、外周面を、前記外側シリンダ部の内周面に、軸方向変位を可能に嵌装したフランジ部とを有するピストンと、
を備え、
前記内側シリンダ部の内径側に存在するピストン空間を、前記内部空間に連通させており、
前記ピストン空間と前記内部空間とを連通する通気路内の圧力を測定する圧力センサを更に備え、
前記外側シリンダ部の内周面と前記軸部の外周面との間に存在し、かつ、前記フランジ部により仕切られた1対の圧力室内の圧力(空気圧又は油圧)を調整して、前記ピストンを前記シリンダに対し軸方向に変位させる事で、前記ピストン空間の容積を変化させる事により、前記内部空間内の圧力(空気圧)を調節する事ができる。
尚、前記トルク検出手段としては、例えば、圧電素子式、静電容量式、ひずみゲージ式等のロードセルを使用したものを採用する事ができる。
The internal pressure adjusting means is
a bottomed cylindrical outer cylinder part; a shaft part protruding axially from the bottom of the outer cylinder part toward the opening side of the outer cylinder part; and a radial direction from the opening end of the outer cylinder part. a cylinder having an inwardly bent flange;
It is configured in a cylindrical shape with a bottom, and the inner circumferential surface is fitted onto the outer circumferential surface of the shaft section to allow axial displacement, and the outer circumferential surface is fitted onto the inner circumferential surface of the inward flange section so as to allow axial displacement. a piston, the piston having an inner cylinder part that can be fitted to the inner cylinder part; and a flange part whose outer peripheral surface is fitted to the inner peripheral surface of the outer cylinder part so that the piston can be displaced in an axial direction;
Equipped with
A piston space existing on the inner diameter side of the inner cylinder portion is communicated with the inner space,
Further comprising a pressure sensor that measures the pressure within the air passage communicating the piston space and the internal space,
The piston is adjusted by adjusting the pressure (air pressure or hydraulic pressure) in a pair of pressure chambers that exist between the inner circumferential surface of the outer cylinder portion and the outer circumferential surface of the shaft portion and are partitioned by the flange portion. By displacing the piston in the axial direction with respect to the cylinder, the volume of the piston space can be changed, and thereby the pressure (air pressure) in the internal space can be adjusted.
As the torque detection means, for example, one using a piezoelectric element type, a capacitance type, a strain gauge type, or the like load cell can be adopted.
前記内圧調整手段は、前記シリンダに対する前記ピストンの軸方向位置を測定する変位センサを更に備える。この場合、前記シリンダに対する前記ピストンの軸方向位置を、前記変位センサの測定値に基づいて修正する事ができる。 The internal pressure adjusting means further includes a displacement sensor that measures the axial position of the piston with respect to the cylinder. In this case, the axial position of the piston relative to the cylinder can be corrected based on the measured value of the displacement sensor.
本発明のシールトルク測定装置によれば、シール装置により密封された空間の内圧を変化させる事ができる。この為、本発明のシールトルク測定装置を使用する事で、ハブユニット軸受の転動体を設置した内部空間の内圧の変化を再現し、該内部空間の内圧の変化が、前記シール装置が備えるシールリップの摺接面に対する摺動抵抗(シールトルク)に与える影響を知る為の試験を行う事ができる。 According to the seal torque measuring device of the present invention, it is possible to change the internal pressure of the space sealed by the seal device. Therefore, by using the seal torque measuring device of the present invention, changes in the internal pressure of the internal space in which the rolling elements of the hub unit bearing are installed can be reproduced, and changes in the internal pressure of the internal space can be reflected by the seals provided in the sealing device. Tests can be conducted to determine the effect on the sliding resistance (seal torque) on the sliding surface of the lip.
本発明の実施の形態の1例について、図1~図3を用いて説明する。尚、本例では、スリンガ1とシールリング2とを組み合わせてなる、組み合わせシールリングであるシール装置3を対象とした場合について説明する。
An example of an embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 3. In this example, a case will be described in which a
スリンガ1は、ステンレス鋼板等の耐食性を有する金属板を曲げ成形する事により、断面L字形で全体を円環状に構成されたもので、円筒部4と、該円筒部4の軸方向片側(図2の下側)の端部から径方向外側に折れ曲がった円輪部5とを備える。
The
シールリング2は、芯金6と、シール材7とを備える。芯金6は、軟鋼板等の金属板を曲げ成形する事により、断面L字形で全体を円環状に構成されたもので、円筒状の嵌合筒部8と、該嵌合筒部8の軸方向他側(図2の上側)の端部から径方向内側に折れ曲がった、円輪状の支持部9とを備える。シール材7は、ゴムのごときエラストマー等の弾性材により構成されており、基端部を、支持部9に加硫接着により支持固定している。又、シール材7は、複数本(図示の例では3本)の接触式のシールリップ10a、10b、10cを有する。シールリップ10a、10b、10cのうち、最も径方向外側のシールリップ10aは、先端部を、スリンガ1の円輪部5の軸方向他側面に全周にわたり摺接させており、残りの2本のシールリップ10b、10cは、それぞれの先端部を、スリンガ1の円筒部4の外周面に全周にわたり摺接させている。
The
本例のシールトルク測定装置11は、外側冶具12と、内側冶具13と、駆動手段14と、カバー15と、内圧調整手段16とを備える。
The seal
外側冶具12は、シール装置3のシールリング2を内嵌する。外側冶具12は、クランク形の断面形状を有する。シールリング2は、芯金6の嵌合筒部8を、外側冶具12の内周面に圧入する事により、外側冶具12に支持固定されている。尚、外側冶具12は、外輪101の軸方向内側の端部の内径寸法及び内周面の表面粗さと、同じ内径寸法及び表面粗さを有する。
The
本例では、外側冶具12は、使用時にも回転しないハウジング17に対し、エアスピンドル18を介して支持されている。エアスピンドル18は、外側円筒体19と内側円筒体20との間に、図示しないラジアル静圧気体軸受及びスラスト静圧気体軸受を配置してなる。外側円筒体19は、ハウジング17に支持固定されている。内側円筒体20は、外側冶具12に対し、補助冶具21を介して接続されている。これにより、外側冶具12は、ハウジング17に対し、シールリング2の回転トルクに比べて十分に(無視できる程度に)小さなトルクでも回転可能に支持されている。ただし、補助冶具21は、外側冶具12と一体に形成して省略する事もできる。
In this example, the
内側冶具13は、外側冶具12の径方向内側に該外側冶具12と同軸に、かつ、該外側冶具12に対する回転を自在に配置され、外周面に、シール装置3のスリンガ1を外嵌固定する嵌合面22を有する。スリンガ1は、円筒部4を、嵌合面22に圧入する事により、内側冶具13に支持固定されている。尚、内側冶具13は、ハブユニット軸受100(図4参照)のうち、軸方向内側のシール装置104bのスリンガ121が装着されるハブ102の軸方向内側の端部の外径寸法及び外周面の表面粗さと、同じ外径寸法及び表面粗さを有する。
The
本例では、内側冶具13は、ハウジング17に対して回転自在に支持された回転軸23の先端部(図1の上端部)に、止めねじ24を使用して結合支持されている。回転軸23は、ハウジング17の内側に、転動体に背面組み合わせ型の接触角を付与した1対の転がり軸受25a、25bを備えるサポート軸受ユニット26により回転自在に支持されている。
In this example, the
又、回転軸23は、軸方向中間部に、回り止め用係合部27を有する。回り止め用係合部27は、例えば、二方取り、回転軸23を径方向に貫通する貫通孔、及び/又は、外周面に備えられた凹部により構成される。このような回り止め用係合部27に工具を係合させる事により、回転軸23の回転を阻止する事ができる。この為、回転軸23に内側冶具13を係合させた状態で、止めねじ24を螺合する事により、内側冶具13を回転軸23に支持する作業や、シール装置3のスリンガ1を内側冶具13に圧入する作業を行いやすくする事ができる。
Further, the rotating
駆動手段14は、内側冶具13を回転駆動する。本例では、駆動手段14は、電動モータにより構成され、出力軸を、継手部材28を介して、回転軸23の基端部(図1の下端部)に、動力の伝達を可能に接続している。
The driving means 14 rotationally drives the
カバー15は、外側冶具12に支持固定されている。これにより、カバー15の内側に、シール装置3とカバー15とにより軸方向両側の開口部を塞がれた内部空間29を存在させている。カバー15は、円板状の底板部30と、該底板部30の径方向外側の端部から軸方向片側に折れ曲がった円筒部31と、該円筒部31の軸方向片側の端部から径方向外側に折れ曲がったフランジ部32とを備える。カバー15は、フランジ部32の軸方向片側面を、外側冶具12の径方向外側部分の軸方向他側面に突き当てた状態で、フランジ部32を外側冶具12に対し、ねじ止め等により支持固定している。本例では、弾性材製のOリング33をフランジ部32の軸方向片側面と、外側冶具12の径方向外側部分の軸方向他側面との間部分に挟持する事により、当該間部分を密封している。即ち、内部空間29は、シール装置3と、カバー15及びOリング33とにより密封された密封空間となっている。
The
内圧調整手段16は、密封空間である内部空間29内の圧力(内圧)を、正圧から負圧にかけての範囲で調整する。本例の内圧調整手段16は、シリンダ装置34と、圧力制御回路61とを備える。
The internal pressure adjusting means 16 adjusts the pressure (internal pressure) in the
シリンダ装置34は、シリンダ37と、ピストン38とを備える。
The
シリンダ37は、有底円筒状の外側シリンダ部39と、該外側シリンダ部39の底部中央から軸方向に突出する軸部40と、外側シリンダ部39の開口側(図3の左側)の端部から径方向内側に折れ曲がった内向鍔部41と、軸部40を軸方向に貫通する貫通孔42とを備える。貫通孔42のうち、外側シリンダ部39の底部側(図3の右側)の開口部は、通気路43を通じて、内部空間29に連通している。通気路43は、スパイラルホース等により、シールリング2の回転トルクに比べて十分に(無視できる程度に)小さなトルクで捩れ変形(回転)可能に構成され、カバー15に対し接続されている。
The
ピストン38は、有底円筒状の内側シリンダ部44と、該内側シリンダ部44の開口側(図3の右側)の端部から径方向外側に折れ曲がった外向鍔部45とを備える。内側シリンダ部44は、内周面を、シリンダ37の軸部40の外周面に、軸方向変位を可能に嵌装(内嵌)し、かつ、外周面を、シリンダ37の内向鍔部41の内周面に、軸方向変位を可能に嵌装(外嵌)している。外向鍔部45は、外周面を、シリンダ37の外側シリンダ部39の内周面に、軸方向変位を可能に嵌装(内嵌)している。
The
シリンダ装置34は、弾性材製のOリング46a、46b、46cを更に備える。
The
第1のOリング46aは、ピストン38の内側シリンダ部44の開口側の端部内周面に係止され、かつ、径方向内側部分を、シリンダ37の軸部40の外周面に全周にわたり接触させている。これにより、ピストン38の内側シリンダ部44の内側に存在するピストン空間47の気密性を確保している。
The first O-
第2のOリング46bは、シリンダ37の内向鍔部41の内周面に係止され、かつ、径方向内側部分を、ピストン38の内側シリンダ部44の外周面に全周にわたり接触させている。第3のOリング46cは、ピストン38の外向鍔部45の外周面に係止され、かつ、径方向外側部分を、シリンダ37の外側シリンダ部39の内周面に全周にわたり接触させている。第2のOリング46b及び第3のOリング46cは、シリンダ37の外側シリンダ部39の内周面と軸部40の外周面との間に存在し、かつ、ピストン38の外向鍔部45により仕切られた1対の圧力室48a、48bのそれぞれの気密性を確保している。
The second O-
圧力制御回路61は、シリンダ37の1対の圧力室48a、48b内への圧縮空気の吸排を制御し、ピストン38を軸方向に変位させる事で、ピストン空間47の容積を調整して、該ピストン空間47と連通する内部空間29内の圧力(内圧)を調節する。本例の圧力制御回路61は、圧力室48a、48b内へ吸排する圧縮空気の方向を制御する空気圧回路により構成され、エアー(圧縮空気)を供給するコンプレッサ(又は工場送気の供給源)35と、減圧弁(レギュレータ)49と、方向切換弁50とを備える。
The
減圧弁49は、コンプレッサ35が発生したエアーを調圧(減圧)する。
The
方向切換弁50は、第1ポート51と、第2ポート52と、給気ポート53と、排気ポート54とを備える。
The
第1ポート51は、シリンダ37の1対の圧力室48a、48bのうち、シリンダ37の開口部に近い側の第1の圧力室48aに接続されている。
The
第2ポート52は、シリンダ37の1対の圧力室48a、48bのうち、シリンダ37の開口部から遠い側の第2の圧力室48bに接続されている。
The
給気ポート53は、減圧弁49を介して、コンプレッサ35に接続されている。即ち、コンプレッサ35から吐出された圧縮空気は、給気ポート53に供給される。
The
排気ポート54は、大気中に解放されている。
方向切換弁50は、ソレノイド55a、55bへの通電に基づいてスプール56を変位させる事により、給気ポート53と排気ポート54とのうちの何れを第1ポート51と連通し、何れを第2ポート52と連通するかを切り換える。
The
即ち、ソレノイド55aに通電し、スプール56をばね57aの弾力に抗して、図3の右方に変位させると、給気ポート53と第1ポート51とが連通し、かつ、排気ポート54と第2ポート52とが連通する。これにより、コンプレッサ35から吐出され、減圧弁49により調圧された圧縮空気が、第1の圧力室48a内に供給され、かつ、第2の圧力室48b内の空気が、大気中に解放される。この結果、ピストン38が、図3の右方に変位し、ピストン空間47の容積が減少する。ピストン空間47の容積が減少すると、ピストン空間47内の圧力が上昇し、貫通孔42及び通気路43を介して、ピストン空間47と連通する内部空間29の内圧も上昇する。
That is, when the
一方、ソレノイド55bに通電し、スプール56をばね57bの弾力に抗して、図3の左方に変位すると、給気ポート53と第2ポート52とが連通し、かつ、排気ポート54と第1ポート51とが連通する。これにより、コンプレッサ35から吐出され、減圧弁49により調圧された圧縮空気が、第2の圧力室48b内に供給され、かつ、第1の圧力室48a内の空気が、大気中に解放される。この結果、ピストン38が、図3の左方に変位し、ピストン空間47の容積が増大する。ピストン空間47の容積が増大すると、ピストン空間47内の圧力が減少し、貫通孔42及び通気路43を介して、ピストン空間47と連通する内部空間29の内圧も減少する。
On the other hand, when the
何れにしても、内部空間29の内圧が所望値に調節された後は、ソレノイド55a(55b)への通電を停止し、スプール56をばね57a、57bの弾力により、図3に示す中立位置に変位させ、第1ポート51及び第2ポート52を閉じる。これにより、1対の圧力室48a、48b内の圧力を一定に保持する事で、ピストン38のシリンダ37に対する軸方向位置を保持する。そして、ピストン空間47の容積を一定に保持する事により、内部空間29の内圧を所望値に保持する。
In any case, after the internal pressure of the
本例の内圧調整手段16は、通気路43中に、該通気路43内の圧力、即ち、内部空間29内の圧力を測定する圧力センサ(連成計)58を更に備える。即ち、本例の内圧調整手段16は、圧力センサ58の測定値をフィードバックしつつ、圧力室48a、48b内の圧力を調整する事で、内部空間29の内圧を所望値(目標値)に調節する。
The internal pressure adjusting means 16 of this example further includes a pressure sensor (compound gauge) 58 in the
尚、圧力制御回路61は、シリンダ37の1対の圧力室48a、48b内への圧縮空気の吸排を制御する事ができれば、上述のような構成に限らず、種々の構成を採用する事ができる。又、本例では、圧力制御回路61は、1対の圧力室48a、48b内への圧縮空気の吸排を制御するように構成しているが、圧力制御回路を、シリンダの1対の圧力室内に圧油を吸排する事で、圧力室内のそれぞれの油圧を制御する油圧回路により構成する事もできる。
Note that the
本例の内圧調整手段16は、シリンダ37に対するピストン38の軸方向位置を測定する変位センサ(図示省略)を更に備え、該変位センサの測定値に基づいて、シリンダ37に対するピストン38の軸方向位置のずれを修正する機能を有する。即ち、シールリップ10a、10b、10cとスリンガ1との摺接部、内側冶具13とスリンガ1との嵌合部、外側冶具12と嵌合筒部8との嵌合部や、シリンダ37とピストン38との間の密封部では、エアリーク(漏れ)が不可避的に生じる。この様なエアリークが生じると、内部空間29(ピストン空間47)内の圧力低下を補おうとして、シリンダ37に対するピストン38の軸方向位置が徐々にずれてくる(ピストン38が、図3の右側に変位する)。
The internal pressure adjusting means 16 of this example further includes a displacement sensor (not shown) that measures the axial position of the
また、シール装置3の発熱による内部空間29(ピストン空間47)内の圧力上昇を補おうとして、シリンダ37に対するピストン38の軸方向位置が徐々にずれてくる(ピストン38が、図3の左側に変位する)。
In addition, in an attempt to compensate for the pressure increase in the internal space 29 (piston space 47) due to the heat generated by the
そこで、本例の内圧調整手段16は、シリンダ37に対するピストン38の軸方向位置のずれを修正する、ずれ修正回路62を更に有する。
Therefore, the internal pressure adjusting means 16 of this example further includes a
ずれ修正回路62は、2ポート電磁弁63と、真空ポンプ36とを備える。
The
2ポート電磁弁63は、給気ポート64と、出力ポート65とを備える。給気ポート64は、減圧弁49に接続されている。出力ポート65は、通過(流通)する空気の流量を調整する為の絞り弁66aを介して、ピストン空間47(通気路43)に接続されている。
The two-
真空ポンプ36は、別の絞り弁66bを介して、ピストン空間47(通気路43)に接続されている。
The
ずれ修正回路62は、例えば、変位センサにより測定したシリンダ37に対するピストン38の軸方向位置が、図3の左側に所定量以上ずれた場合には、真空ポンプ36を起動し、ピストン空間47内の空気を吸引して、ピストン38を図3の右側に変位させる。この際、2ポート電磁弁63のソレノイド67への通電を停止し、スプール68をばね69の弾力により、図3に示す位置に変位させ、給気ポート64及び出力ポート65を閉じる。
For example, when the axial position of the
一方、変位センサにより測定したシリンダ37に対するピストン38の軸方向位置が、図3の右側に所定量以上ずれた場合には、ずれ修正回路62は、2ポート電磁弁63のソレノイド67に通電し、スプール68をばね69の弾力に抗して、図3の左方に変位させる。これにより、2ポート電磁弁63の給気ポート64と出力ポート65とを連通させ、ピストン空間47内に、減圧弁49を介して、コンプレッサ35から圧縮空気を供給する。
On the other hand, if the axial position of the
ピストン空間47内に圧縮空気を供給したり、ピストン空間47内の空気を吸引したりして、ピストン38の軸方向位置を修正する事で、内部空間29の内圧を、所望値に長時間にわたり維持する事ができる。
By supplying compressed air into the
本例のシールトルク測定装置11は、外側冶具12に加わる、シールリップ10a、10b、10cとスリンガ1との摺接部で発生する回転トルクを検出するトルク検出手段60を更に備える。トルク検出手段60は、例えば、圧電素子式、静電容量式、ひずみゲージ式等のロードセルにより構成される。本例では、ロードセルであるトルク検出手段60は、外側冶具12に結合固定された補助冶具21に加わるトルクを、接線力として測定する事により、外側冶具12に加わるトルクを検出可能に構成されている。尚、本例では、外側冶具12を、エアスピンドル18及び補助冶具21を介して、ハウジング17に対し回転可能に支持している。この為、外側冶具12に加わる、シールリップ10a、10b、10cとスリンガ1との摺接部で発生する回転トルクが小さい場合であっても、該トルクを精度よく測定する事ができる。
The seal
本例のシールトルク測定装置11を用いて、シール装置3により密封された内部空間29の内圧の変化が、シール装置3のシールトルクに与える影響を知る為の試験について説明する。
A test will be described using the seal
まず、圧力制御回路61により、シリンダ37の1対の圧力室48a、48b内への圧縮空気の吸排を制御する事で、ピストン38の軸方向位置を中央位置(第1の圧力室48aの容積と第2の圧力室48bの容積とが同じとなる位置)に調整する。次に、外側冶具12と内側冶具13との間にシール装置3を装着する。即ち、回転軸23の回り止め用係合部27に工具を係合させ、回転軸23の回転を阻止した状態で、内側冶具13の嵌合面22と外側冶具12の内周面との間に、シールリング2を圧入する。これにより、シールリング2のシールリップ10a、10b、10cのうち、最も径方向外側のシールリップ10aの先端部(径方向内側の端部)を、スリンガ1の円輪部5の軸方向他側面に全周にわたり摺接させ、かつ、残りの2本のシールリップ10b、10cのそれぞれの先端部を、スリンガ1の円筒部4の外周面に全周にわたり摺接させる。そして、カバー15のフランジ部32を、外側冶具12の径方向外側部分の軸方向他側面に突き当てた状態で固定し、内部空間29の開口部を塞ぐ。
First, the
次いで、内部空間29内の圧力が、試験条件に応じた所望値となるように、図示しない制御器により圧力制御回路61を制御する。即ち、圧力制御回路61により、1対の圧力室48a、48b内への圧縮空気の吸排を制御し、ピストン38を軸方向に変位させる事で、ピストン空間47の容積を調整して、該ピストン空間47と連通する内部空間29内の圧力を前記所望値に調整する。この様な圧力制御回路61の制御は、圧力センサ58による内部空間29の内圧の測定値を前記制御器にフィードバックしつつ行う。
Next, the
次に、駆動手段14により、回転軸23を介して内側冶具13を回転駆動する。この状態で、トルク検出手段60により、外側冶具12に加わるトルクを測定する。そして、トルク検出手段60の測定値に基づいて、シール装置3を構成するシールリング2のシールリップ10a、10b、10cが、スリンガ1の表面に対し摺動する事に対する抵抗(シールトルク)を算出する事で、内部空間29の内圧の変化が、シール装置3のシールトルクに与える影響を調べる。
Next, the
上述の様に、本例のシールトルク測定装置11によれば、シール装置3により密封された内部空間29の内圧を変化させた状態で、シール装置3の試験を行う事ができる。特に、本例のシールトルク測定装置11は、内部空間29に連通するピストン空間47の容積を調整する事により、内部空間29の内圧を調整するよう構成されている為、内部空間29の内圧を正圧から負圧にかけての範囲で調整する事ができる。具体的には、シリンダ装置34の大きさ等にもよるが、内部空間29の内圧を、大気圧を基準として、-0.05MPa~0.2MPaの範囲で調整する事ができる。更に、シリンダ37の1対の圧力室48a、48b内への圧縮空気の吸排を調整し、ピストン38を軸方向に変位させる事で、ピストン空間47の容積を調整し、該ピストン空間47に連通する内部空間29の内圧を無段階に調節するように構成している。この為、内部空間29の内圧の調節速度を向上させる事ができ、かつ、該内部空間29の内圧を長時間にわたり維持する事ができる。したがって、本例のシールトルク測定装置11を使用する事で、ハブユニット軸受のうち、シールにより密封され、かつ、転動体を設置した内部空間の内圧の変化を再現し、該内部空間の内圧の変化が、シール装置のシールトルクに与える影響を知る為の試験を行う事ができる。
As described above, according to the seal
特に本例の内圧調整手段16は、シリンダ37に対するピストン38の軸方向位置を測定する変位センサを更に備え、該変位センサの測定値に基づいて、シリンダ37に対するピストン38の軸方向位置のずれを修正する機能を有する。この面からも、内部空間29の内圧を、所望値に長時間にわたり維持する事ができる。
In particular, the internal pressure adjusting means 16 of this example further includes a displacement sensor that measures the axial position of the
又、本例では、内圧調整手段16を構成するシリンダ装置34を、ピストン空間47を有するピストン38をシリンダ37の内側に嵌装し、該シリンダ37の1対の圧力室48a、48b内への圧縮空気の吸排を調整し、ピストン38を軸方向に変位させる事により、ピストン空間47の容積を調整するように構成している。したがって、本例の内圧調整手段16を構成するシリンダ装置34は、1つのシリンダで構成する事ができる為、例えば、特開2009-83017号公報に記載の構造の様に、1対のエアシリンダのピストン同士を、ロッドを介して連結してなる圧力調整手段と比較して、小型に構成する事ができる。
Further, in this example, the
本例では、スリンガ1とシールリング2とを組み合わせてなる組み合わせシールリングであるシール装置3を対象とした場合について説明したが、本発明のシールトルク測定装置は、これに限らず、種々のシール装置を対象とする事ができる。具体的には、例えば、図4に示す、軸方向外側のシール装置104aの様に、シールリングのみから構成されるものを対象とする事ができる。この場合、シール装置のシールリップの先端部を、内側冶具の外周面に備えられた摺接面に直接摺接させるか、あるいは、ハブ102からシールリップ120が摺接する面を含む部分を切り出して、内側冶具の外周面に外嵌固定して、シールリングのシールリップ120を摺接させる事ができる。
In this example, a case has been described in which the
1 スリンガ
2 シールリング
3 シール装置
4 円筒部
5 円輪部
6 芯金
7 シール材
8 嵌合筒部
9 支持部
10a、10b、10c シールリップ
11 シールトルク測定装置
12 外側冶具
13 内側冶具
14 駆動手段
15 カバー
16 内圧調整手段
17 ハウジング
18 エアスピンドル
19 外側円筒体
20 内側円筒体
21 補助冶具
22 嵌合面
23 回転軸
24 止めねじ
25a、25b 転がり軸受
26 サポート軸受ユニット
27 回り止め用係合部
28 継手部材
29 内部空間
30 底板部
31 円筒部
32 フランジ部
33 Oリング
34 シリンダ装置
35 コンプレッサ
36 真空ポンプ
37 シリンダ
38 ピストン
39 外側シリンダ部
40 軸部
41 内向鍔部
42 貫通孔
43 通気路
44 内側シリンダ部
45 外向鍔部
46a、46b、46c Oリング
47 ピストン空間
48a、48b 圧力室
49 減圧弁
50 方向切換弁
51 第1ポート
52 第2ポート
53 給気ポート
54 排気ポート
55 ソレノイド
56 スプール
57 ばね
58 圧力センサ
60 トルク検出手段
61 圧力制御回路
62 ずれ修正回路
63 2ポート電磁弁
64 給気ポート
65 出力ポート
66a、66b 絞り弁
67 ソレノイド
68 スプール
69 ばね
100 ハブユニット軸受
101 外輪
102 ハブ
103 転動体
104a、104b シール装置
105 外輪軌道
106 静止フランジ
107 支持孔
108 内輪軌道
109 回転フランジ
110 取付孔
111 スタッド
112 軸部
113 セレーション部
114 雄ねじ部
115 内部空間
116 芯金
117 シール材
118 嵌合筒部
119 支持部
120 シールリップ
121 スリンガ
122 シールリング
123 円筒部
124 円輪板部
125 芯金
126 シール材
127 嵌合筒部
128 支持部
129 シールリップ
1 Slinger 2 Seal ring 3 Seal device 4 Cylindrical part 5 Annular part 6 Core metal 7 Seal material 8 Fitting cylinder part 9 Support part 10a, 10b, 10c Seal lip 11 Seal torque measuring device 12 Outer jig 13 Inner jig 14 Drive means 15 Cover 16 Internal pressure adjustment means 17 Housing 18 Air spindle 19 Outer cylindrical body 20 Inner cylindrical body 21 Auxiliary jig 22 Fitting surface 23 Rotating shaft 24 Set screws 25a, 25b Rolling bearing 26 Support bearing unit 27 Anti-rotation engaging part 28 Joint Member 29 Internal space 30 Bottom plate part 31 Cylindrical part 32 Flange part 33 O-ring 34 Cylinder device 35 Compressor 36 Vacuum pump 37 Cylinder 38 Piston 39 Outer cylinder part 40 Shaft part 41 Inward flange part 42 Through hole 43 Air passage 44 Inner cylinder part 45 Outward flange 46a, 46b, 46c O-ring 47 Piston space 48a, 48b Pressure chamber 49 Pressure reducing valve 50 Directional switching valve 51 First port 52 Second port 53 Air supply port 54 Exhaust port 55 Solenoid 56 Spool 57 Spring 58 Pressure sensor 60 Torque detection means 61 Pressure control circuit 62 Misalignment correction circuit 63 2-port solenoid valve 64 Air supply port 65 Output port 66a, 66b Throttle valve 67 Solenoid 68 Spool 69 Spring 100 Hub unit bearing 101 Outer ring 102 Hub 103 Rolling elements 104a, 104b Seal device 105 Outer ring raceway 106 Stationary flange 107 Support hole 108 Inner ring raceway 109 Rotating flange 110 Mounting hole 111 Stud 112 Shaft part 113 Serration part 114 Male thread part 115 Internal space 116 Core metal 117 Seal material 118 Fitting cylinder part 119 Support part 120 Seal lip 121 Slinger 122 Seal ring 123 Cylindrical portion 124 Annular plate portion 125 Core metal 126 Seal material 127 Fitting cylinder portion 128 Support portion 129 Seal lip
Claims (3)
前記シールリングを内嵌する外側冶具と、
前記外側冶具の径方向内側に該外側冶具と同軸に、かつ、該外側冶具に対する回転を自在に配置され、外周面に、前記シールリップの先端部が直接摺接する摺接面、又は、前記シールリップの先端部が摺接する他の部材を外嵌固定する嵌合面を有する内側冶具と、
前記内側冶具を回転駆動する駆動手段と、
前記外側冶具に支持固定されたカバーと、
前記シール装置と前記カバーとにより軸方向両側の開口部を塞がれた内部空間内の圧力を正圧から負圧にかけての範囲で調整する内圧調整手段と、
前記外側冶具に加わるトルクを検出するトルク検出手段と、
を備える、シールトルク測定装置。 A sealing torque measuring device for measuring the sealing torque of a sealing device comprising a sealing ring having at least one contact type sealing lip, the device comprising:
an outer jig into which the seal ring is fitted;
a sliding contact surface disposed radially inside the outer jig coaxially with the outer jig and freely rotatable with respect to the outer jig, and with which the tip of the seal lip directly slides on the outer circumferential surface; or the seal; an inner jig having a fitting surface for externally fitting and fixing another member with which the tip of the lip slides;
a driving means for rotationally driving the inner jig;
a cover supported and fixed to the outer jig;
internal pressure adjusting means for adjusting the pressure in an internal space whose openings on both sides in the axial direction are closed by the sealing device and the cover in a range from positive pressure to negative pressure ;
Torque detection means for detecting torque applied to the outer jig;
A seal torque measuring device comprising:
有底円筒状の外側シリンダ部と、前記外側シリンダ部の底部から軸方向に関して、該外側シリンダ部の開口側に向けて突出する軸部と、前記外側シリンダ部の開口側の端部から径方向内側に折れ曲がった内向鍔部とを有するシリンダと、
有底円筒状に構成され、内周面を、前記軸部の外周面に、軸方向変位を可能に嵌装するとともに、外周面を、前記内向鍔部の内周面に、軸方向変位を可能に嵌装した内側シリンダ部と、外周面を、前記外側シリンダ部の内周面に、軸方向変位を可能に嵌装したフランジ部とを有するピストンと、
を備え、
前記内側シリンダ部の内径側に存在するピストン空間を、前記内部空間に連通させており、
前記ピストン空間と前記内部空間とを連通する通気路内の圧力を測定する圧力センサを更に備え、
前記外側シリンダ部の内周面と前記軸部の外周面との間に存在し、かつ、前記フランジ部により仕切られた1対の圧力室内への圧縮空気の吸排を調整して、前記ピストンを前記シリンダに対し軸方向に変位させる事で、前記ピストン空間の容積を変化させる事により、前記内部空間内の圧力を調節する、請求項1に記載のシールトルク測定装置。 The internal pressure adjusting means is
a bottomed cylindrical outer cylinder part; a shaft part protruding axially from the bottom of the outer cylinder part toward the opening side of the outer cylinder part; and a radial direction from the opening end of the outer cylinder part. a cylinder having an inwardly bent flange;
It is configured in a cylindrical shape with a bottom, and the inner circumferential surface is fitted onto the outer circumferential surface of the shaft section to allow axial displacement, and the outer circumferential surface is fitted onto the inner circumferential surface of the inward flange section so as to allow axial displacement. a piston, the piston having an inner cylinder part that can be fitted to the inner cylinder part; and a flange part whose outer peripheral surface is fitted to the inner peripheral surface of the outer cylinder part so that the piston can be displaced in an axial direction;
Equipped with
A piston space existing on the inner diameter side of the inner cylinder portion is communicated with the inner space,
Further comprising a pressure sensor that measures the pressure within the air passage communicating the piston space and the internal space,
The piston is moved by adjusting intake and discharge of compressed air into a pair of pressure chambers that are present between the inner circumferential surface of the outer cylinder portion and the outer circumferential surface of the shaft portion and are partitioned by the flange portion. The seal torque measuring device according to claim 1, wherein the pressure in the internal space is adjusted by changing the volume of the piston space by displacing it in the axial direction with respect to the cylinder.
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