JP2001108577A - 湿式摩擦試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １台で複数種の摩擦試験ができる湿式摩擦試
験装置の提供。 【解決手段】 試験槽１８および試験槽１８に対して相
対的に可動な試験軸６と、試験軸６に試験槽１８方向の
負荷をかけることが可能な負荷機構１０（エアーピスト
ン）と、駆動モータ１とギアボックス３を有しクラッチ
５を介して試験軸６と切離し可能に連結された駆動機構
２１と、試験槽１８に対して設けられたトルク検出機構
１４（トルク検出用ロード）と、を備えた湿式摩擦試験
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２種以上の試験を
行うことができる湿式摩擦試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】湿式摩擦材、潤滑油の試験方法として
は、 自動変速機油摩擦特性試験法（ＪＡＳＯ Ｍ３４８−
９５） 自動変速機油ジャダー防止性能試験法（ＪＡＳＯ Ｍ
３４９−９５） がある。従来は、各試験法ごとに、専用の試験機で試験
を行っており、の試験法はＳＡＥNo. ２試験機によ
り、の試験法はたとえば特開平８−１５９９５２号の
試験装置またはこれに類似した試験装置により、試験を
行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の湿式摩
擦材、潤滑油の試験方法にはつぎの問題があった。第１
に、各試験法で専用の試験機が必要なため、上記の、
２種の試験法を実施するためには、２種の試験装置が
必要であり、設備費が大となり、試験装置を設置するス
ペースも大となる。第２に、同一の試験品での上記、
の試験法の性能を取得するためには、試験品を２種の
試験機間で移動する必要があるので、試験品のセットが
変わり、データの相関が不整合となる。また、試験品を
試験機間で組み替えのための時間と労力が必要となる。
本発明の目的は、１台の試験機で２種以上の試験法、た
とえば上記の、の試験法、を実行できる湿式摩擦試
験装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 試験槽および試験槽に対して相対的に可動な試
験軸と、試験軸に試験槽方向の負荷をかけることが可能
な負荷機構と、駆動モータとギアボックスを有しクラッ
チを介して試験軸と切離し可能に連結された駆動機構
と、試験槽に対して設けられたトルク検出機構と、を備
えた湿式摩擦試験装置。 （２） 試験槽に対して設けられたジンバル機構と、ジ
ンバル機構を固定する固定治具とを、さらに有する
（１）記載の湿式摩擦試験装置。 （３） 試験槽内には冷却パイプが配設されており、試
験槽外面にはヒータが付設されており、このうち試験槽
にかかるトルクに対して抵抗となるものはヒータの配線
のみである（１）記載の湿式摩擦試験装置。 （４） 試験軸に負荷をかけることが可能な負荷機構が
エアピストン機構からなり、該エアピストン機構はピス
トンの自重を相殺するばねを有している（１）記載の湿
式摩擦試験装置。 （５） 駆動モータとギアボックスとの両方で５５００
倍以上の変速レンジが得られる（１）記載の湿式摩擦試
験装置。

【０００５】上記（１）〜（５）の湿式摩擦試験装置で
は、クラッチによって試験軸と駆動機構を切離し可能に
したため、１台の試験装置において、クラッチの連結、
切り離しにより複数種の試験が可能になる。すなわち、
試験軸を設定高速回転数まで増速した後、クラッチを切
り離してフリーランさせついでブレーキをかけて試験品
に負荷をかけて停止するまでのトルクを測定することに
より、自動変速機油摩擦特性試験法を実施でき、クラッ
チを連結して低中速で回転させながら試験品に負荷をか
けてトルクを測定することにより、自動変速機油ジャダ
ー防止性能試験法を実施できる。上記（２）の湿式摩擦
試験装置では、ジンバル機構を設けたため、低中速試験
の自動変速機油ジャダー防止性能試験法において摩擦試
験面当りを均一にすることができる。上記（３）の湿式
摩擦試験装置では、試験槽にかかるトルクに対して抵抗
となるのはヒータの配線のみであるため、計測トルクへ
の影響が小である。上記（４）の湿式摩擦試験装置で
は、自重キャンセル機構付きピストンで負荷するので、
荷重ゼロセットが可能であり、また荷重ゼロ点のキャリ
ブレーションが可能である。上記（５）の湿式摩擦試験
装置では、駆動モータとギヤボックスとの両方で５５０
０倍以上の速度制御レンジが得られるため、自動変速機
油摩擦特性試験法と自動変速機油ジャダー防止性能試験
法を実施するための必要速度範囲である０．００４ｍ／
ｓｅｃ〜２２ｍ／ｓｅｃをカバーできる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明実施例の湿式摩擦試
験装置の構成を示し、図２〜図４は湿式摩擦試験の結果
を示す。本発明実施例の湿式摩擦試験装置は、試験槽１
８および試験槽１８に対して相対的に可動な試験軸６
と、試験軸６に試験槽方向の負荷をかけることが可能な
負荷機構１０（たとえば、エアーピストン）と、駆動モ
ータ１とギアボックス２を有しクラッチ５（たとえば、
ドグクラッチ）を介して試験軸６と切離し可能に連結さ
れた駆動機構２１と、試験槽１８に対して設けられたト
ルク検出機構１４（たとえば、トルク検出用ロードセ
ル）と、を備えている。

【０００７】試験槽１８は上方に向かって開放した槽
で、中に試験油２１が入れられる。試験軸６は縦方向に
延びており、架台２２にエアーピストン１０、スラスト
ベアリング２３を介して回転可能に支持されている。試
験片９は試験軸６の下端部に支持され、エアーピストン
１０により試験槽１８に押しつけられる。

【０００８】駆動モータ１の回転は、Ｖベルト２により
ギアボックス２に伝達され、ギアボックス２の回転は、
Ｖベルト４によりクラッチ５に伝達される。駆動モータ
１はエンコーダによる位置制御が可能であり、±１％の
高精度回転制御が可能なものである。駆動モータ１は可
変速モータで約７００倍の変速レンジをもつ。ギアボッ
クス２は変速機構付きギアボックスで、約１０倍の変速
レンジをもつ。駆動モータ１とギアボックス２とで、約
７０００倍の変速レンジをもち、自動変速機油摩擦特性
試験法と自動変速機油ジャダー防止性能試験法を実施す
るための必要速度範囲である０．００４ｍ／ｓｅｃ〜２
２ｍ／ｓｅｃ（変速レンジに換算して、５５００倍）を
カバーできる。

【０００９】クラッチ５は望ましくはドグクラッチ（歯
が係合する滑りのないクラッチ）からなる。クラッチ５
の連結、切離しは、クラッチ５に回転摺動可能に係合さ
れたエアーシリンダー２４によって行われる。従来の縦
型摩擦試験機においては試験時のイナーシャが駆動モー
タまでのすべてを含んでしまうので、自動変速機油摩擦
特性試験法におけるダイナミック試験時のイナーシャが
大きく試験に適さなかった。これに対し、本発明実施例
の装置は試験軸６に駆動機構２１と切離し可能はドグク
ラッチ５を設けることで、従来に比べて約１／２０の低
慣性を実現できる。すなわち、試験直前にドグクラッチ
５を切り離すことにより低慣性のダイナミック試験が可
能になる。

【００１０】試験軸６への負荷はエアーピストン１０で
行う。エアーピストン１０は、ピストンの自重を相殺す
るばね１１を有しており、自重キャンセル機構付きピス
トン機構となっている。自重キャンセル機構付きピスト
ン機構としたことにより、荷重ゼロセットが可能であ
り、また、試験片９重量や試験機の経時変化に伴う荷重
ゼロ点のキャリブレーションが可能である。

【００１１】摩擦試験面当りを均一にするために、試験
槽１８に対して設けられたジンバル機構１２が設けられ
ている。架台２２に対して昇降可能な昇降台２５が設け
られており、昇降台２５に軸受２７を介して回転可能に
回転台２６が支持されている。ジンバル機構１２は、試
験槽１８を回転台２６から第１の軸まわりに回動可能に
支持するとともに、第１の軸と直交する第２の軸まわり
に回動可能に支持する。ジンバル機構１２を働かせたく
ない時に、ジンバル機構１２を回転台２６に対して固定
する固定治具２０が、さらに設けられている。ジンバル
機構１２は、低中速試験である自動変速機油ジャダー防
止性能試験法を実施する際に用いられる。自動変速機油
摩擦特性試験法においては、高速回転に伴う試験槽１８
の振れが発生するので、固定治具２０にてジンバル機構
１２を固定する。

【００１２】試験槽１８内には冷却パイプ１９が配設さ
れており、試験槽１８の外面にはヒータ１３（たとえ
ば、バンドヒータ）が付設されている。冷却パイプ１９
は試験槽１８とは接触しておらず、試験槽１８にかかる
トルクの抵抗とはならない。冷却パイプ１９とヒータ１
３のうち試験槽１８にかかるトルクに対して抵抗となる
ヒータの配線のみであり、配線はフレキシブルのため試
験槽１８にかかるトルクに対してほとんど抵抗とならな
い。

【００１３】昇降台２５は試験槽上下移動用ジャッキ１
６によって上下動される。回転台２６には、軸受２７の
軸芯まわりに回転台２６と一体に回転するアーム２８が
取り付けられており、アーム２８の先端が回転方向にト
ルク検出用ロードセル１４を押すことにより、試験片９
から試験槽１８にかかるトルクが測定される。試験軸６
にはフライホイール７が取り付けられており、その慣性
は調整可能である。また、試験軸６には外周に歯が刻ま
れたプレート２９が試験軸６と一体に回転可能に取り付
けられており、その歯と対向させて回転検出機８（エン
コーダ）が設けられており、試験軸６の回転速度制御の
フィードバック制御に利用されている。その他、１５は
冷却水回路および空圧回路内臓架台であり、１７は制御
および電源盤である。

【００１４】つぎに、本発明実施例の湿式摩擦試験装置
の動作を説明する。まず、試験準備動作を説明する。試
験槽上下移動用ジャッキ１６で試験槽１８と試験片取り
付け部３０との間隔を拡げて試験片９を試験片取り付け
部３０に取り付け、その後再び試験槽上下移動用ジャッ
キ１６で試験槽１８と試験片取り付け部３０とを接近さ
せ間隔を固定する。ついで、試験槽１８内に試験油１９
を注入する。ついで、試験軸６にあるドグクラッチ５を
Ｖベルト４側の駆動モータ１側と結合させる。試験槽１
８内の試験油２１をバンドヒータ１３および冷却水パイ
プ１９で設定したい温度に調節する。この時試験軸６を
低速で回転させ、試験油１９を攪拌させ試験槽１８内の
油温を平均化する。試験油温度は熱電対でモニタリング
する。

【００１５】ダイナミック試験（自動変速機油摩擦特性
試験等）はつぎのように行う。試験油温調前に固定治具
２０で試験槽１８の振れを試験片９が均一に摩擦する状
態で固定し、試験慣性量をフライホイール７で調整す
る。ついで、変速機構付きギアボックス３を所定のギア
比にセット後、図２に示すように、駆動モータ１で、設
定した試験片すべり速度（たとえば、２２ｍ／ｓｅｃ、
３６００ｒｐｍ）まで増速する。ｔ１は加速とその速度
安定時間を示す。ｔ１が経過して設定速度に到達し速度
が安定した時点で、ドグクラッチ５を切離し、ピストン
１０に設定圧力を供給して試験片９に荷重を負荷して、
その時発生するトルクロードをロードセル１４にて計測
する。図２中、ｔ２はモータ１をフリーランにすると同
時に負荷をピストン１０に供給して摩擦トルクを測定す
る時間である。Ｔ１が測定トルクを示す。ｔ３はピスト
ン１０の押し付け圧力を排出してピストン１０を戻す時
間である。

【００１６】スタティック試験（自動変速機油摩擦特性
試験等）はつぎのように行う。スタティック試験は、上
記ダイナミック試験の指定サイクル後に試験することが
通例である。ダイナミック試験終了後ドグクラッチ５を
連結し、変速機構付きギアボックス３を所定の低速ギア
比にセットする。試験油温が設定温度に到達後、ドグク
ラッチ５は切り離さずにピストン１０に設定圧力を供給
して試験片９に荷重を負荷する。時間ｔ経過後、図３に
示すように、駆動モータ１で設定した試験片すべり速度
（たとえば、０．００４ｍ／ｓｅｃ、０．７ｒｐｍ）ま
で増速し、その時発生するトルクＴ２をロードセル１４
にて計測する。ｔ２は試験時間を示す。ついで、押し付
け圧力を抜き、回転数を０にする。ｔ３は停止に要する
時間である。

【００１７】低速すべり試験（自動変速機油ジャダー防
止性能試験等）はつぎのように行う。試験油温調前に固
定治具２０を解除し、試験槽１８のジンバル機構１２を
機能させる。変速機構付きギアボックス３を所定の低速
ギア比にセット後、ピストン１０に設定圧力を供給して
試験片９に荷重を負荷した後、ドグクラッチ５を結合し
たまま、駆動モータ１で設定試験片すべり速度（たとえ
ば、０．００４〜２ｍ／ｓｅｃ）に制御し、その時発生
するトルクＴ３をロードセル１４にて計測する。図４に
おいて、ｔ１は加圧時間を示し、押し付け圧力を供給し
安定するまでの時間を示す。ｔ２は加速時間であり、荷
重を負荷したまま加速していく。ｔ３は速度一定時間で
あり、回転速度、押し付け圧力ともに一定である。ｔ４
は減速時間であり、荷重を負荷したまま減速していく。
ｔ５は圧力戻し時間であり、回転０ポイントのデータを
計測するために設ける時間であるが、取らずに連続回転
させることもできる。ｔ６は停止時間である。

【００１８】上記のように、２種以上の摩擦試験を、ク
ラッチ５の係合、切離しと、回転速度の調整により、１
台の試験装置にて、行うことができる。したがって、従
来のように、各試験に専用の試験装置を設ける必要はな
い。また、同一の試験片で複数種の摩擦試験を行うこと
ができるので、同一の試験片での性能を得るために同一
の試験片を複数の試験装置間に移動する必要がなく、試
験片の取外し、セットに要する時間を短縮でき、試験片
セット状態が変わることによるデータ相関の不整合が生
じることもなくなる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１〜５の湿式摩擦試験装置によれ
ば、クラッチによって試験軸と駆動機構とを切離し可能
としたため、１台の試験装置において、クラッチの連
結、切り離しにより複数種の試験、たとえば自動変速機
油摩擦特性試験法と自動変速機油ジャダー防止性能試験
法、が可能になる。請求項２の湿式摩擦試験装置によれ
ば、ジンバル機構を設けたため、低中速試験の自動変速
機油ジャダー防止性能試験法において摩擦試験面当りを
均一にすることができる。請求項３の湿式摩擦試験装置
によれば、試験槽にかかるトルクに対して抵抗となるの
はヒータの配線のみであるため、計測トルクへの影響を
小とすることができる。請求項４の湿式摩擦試験装置に
よれば、摩擦荷重は自重キャンセル機構付きピストンで
負荷するので、荷重ゼロセットが可能であり、また荷重
ゼロ点のキャリブレーションが可能である。請求項５の
湿式摩擦試験装置によれば、駆動モータとギヤボックス
との両方で５５００倍以上の速度制御レンジが得られる
ため、自動変速機油摩擦特性試験法と自動変速機油ジャ
ダー防止性能試験法を実施するための必要速度範囲であ
る０．００４ｍ／ｓｅｃ〜２２ｍ／ｓｅｃをカバーする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の湿式摩擦試験装置の概略断面図
である。

【図２】本発明実施例の湿式摩擦試験装置を用いて実施
可能なダイナミック試験（慣性吸収試験）のトルク・回
転数・押し付け力／時間の特性図である。

【図３】本発明実施例の湿式摩擦試験装置を用いて実施
可能なスタティック試験のトルク・回転数・押し付け力
／時間の特性図である。

【図４】本発明実施例の湿式摩擦試験装置を用いて実施
可能な低速すべり試験のトルク・回転数・押し付け力／
時間の特性図である。

【符号の説明】

１ 駆動モータ ２ Ｖベルト ３ 変速機構付きギアボックス ４ Ｖベルト ５ クラッチ（たとえば、ドグクラッチ） ６ 試験軸 ７ フライホイール ８ 回転検出器 ９ 試験片 １０ ピストン（エアーピストン） １１ ピストン自重キャンセルばね １２ ジンバル機構 １３ ヒータ（たとえば、バンドヒータ） １４ トルク検出用ロードセル １６ 試験槽上下移動用ジャッキ １８ 試験槽 １９ 冷却水パイプ ２０ 固定治具 ２１ 駆動機構 ２２ 架台 ２３ スラストベアリング ２４ エアシリンダー ２５ 昇降台 ２６ 回転台 ２７ 軸受 ２８ アーム ２９ プレート

フロントページの続き (72)発明者 寺田 聖一 東京都板橋区小豆沢４丁目28番13号 オー トマックス株式会社内 (72)発明者 松村 公一 東京都板橋区小豆沢４丁目28番13号 オー トマックス株式会社内 (72)発明者 伊東 英和 東京都板橋区小豆沢４丁目28番13号 オー トマックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G024 AB01 AB09 CA12 DA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験槽および試験槽に対して相対的に可
   動な試験軸と、 試験軸に試験槽方向の負荷をかけることが可能な負荷機
   構と、 駆動モータとギアボックスを有しクラッチを介して試験
   軸と切離し可能に連結された駆動機構と、 試験槽に対して設けられたトルク検出機構と、を備えた
   湿式摩擦試験装置。
2. 【請求項２】 試験槽に対して設けられたジンバル機構
   と、ジンバル機構を固定する固定治具とを、さらに有す
   る請求項１記載の湿式摩擦試験装置。
3. 【請求項３】 試験槽内には冷却パイプが配設されてお
   り、試験槽外面にはヒータが付設されており、このうち
   試験槽にかかるトルクに対して抵抗となるものはヒータ
   の配線のみである請求項１記載の湿式摩擦試験装置。
4. 【請求項４】 試験軸に負荷をかけることが可能な負荷
   機構がエアピストン機構からなり、該エアピストン機構
   はピストンの自重を相殺するばねを有している請求項１
   記載の湿式摩擦試験装置。
5. 【請求項５】 駆動モータとギアボックスとの両方で５
   ５００倍以上の変速レンジが得られる請求項１記載の湿
   式摩擦試験装置。