JP2001194269A - トラクション試験方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特
性を測定でいる方法と装置の提供。 【解決手段】 円筒試験片１５、１１５と円盤試験片２
５、１２５とを、円盤試験片２５、１２５の軸直交面ま
たはトロイダル面に円筒試験片１５、１１５の外周面を
接触させ、接触部８０、１８０に荷重を付与するととも
に試験油を供給して、ころがり滑り接触させてトラクシ
ョン測定を行うトラクション試験方法。円筒試験片１
５、１１５を保持する第１の駆動ユニット１０、１１０
と、円盤試験片２５、１２５を保持する第２の駆動ユニ
ット２０、１２０との、回転軸１４、１１４、２４、１
２４を交差させたトラクション試験装置。円筒試験片１
５、１１５と円盤試験片２５、１２５との接触角度は調
整可能であり、連続的に調整可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクション試験
方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラクション試験とは、２つの試験片間
に荷重をかけ２つの試験片を試験油を介して接触させる
とともに接触部での周速を異ならせてころがり滑り接触
させ、トルク伝達させる時の特性を求める試験をいう。
従来の、トラクション特性を測定する装置は、特開平６
−３０８０１６号に開示されている。従来のトラクショ
ン試験装置は、２ローラまたは４ローラ方式で、いずれ
も円筒試験片と円筒試験片とを、それらの回転軸芯を平
行にして、側面（外周面）で圧接させて、ころがり滑り
接触させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のトラク
ション試験では、円筒試験片と円盤試験片間のトラクシ
ョン特性を測定することはできない。たとえば、自動車
の自動変速機には、２つの円盤（トロイダル断面形状の
円盤である場合を含む）を平行にして同軸芯上に離して
配置し、２つの円盤の間でかつ円盤の軸芯から半径方向
に隔たった位置に円筒をその円筒軸芯を円盤軸芯に交差
させて配置し、円筒の外周面を２つの円盤に圧接させ、
円筒の軸芯と円盤の軸芯との交差角度を変えることによ
って、２つの円盤間の回転速度を変え、トルク伝達する
ようにしたものがある。この種の自動変速機では、円盤
の軸直交面と、それに圧接される円筒外周面との間のト
ラクション特性を求めたいが、該特性は、従来の、平行
２円筒間のトラクション試験からは求めることができ
ず、平行２円筒間トラクション試験の結果から類推する
しか方法がなかった。本発明の目的は、円盤試験片（ト
ロイダル断面形状の円盤試験片である場合を含む）と円
筒試験片間のトラクション特性を測定できるトラクショ
ン試験方法とその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） 円筒試験片と円盤試験片とを、円盤試験片軸芯
から半径方向に隔たった位置で、円盤試験片の軸直交面
に円筒試験片の外周面を接触させ、接触部に荷重を付与
するとともに試験油を供給し、ころがり滑り接触させて
トラクション測定を行うトラクション試験方法。 （２） 円筒試験片と円盤試験片の接触角度を円筒試験
片と円盤試験片の接触点まわりに調整した後トラクショ
ン測定を行う請求項１記載のトラクション試験方法。 （３） 円筒試験片を保持し回転させる第１の駆動ユニ
ットと、円盤試験片を保持し回転させる第２の駆動ユニ
ットと、を有し、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２
の駆動ユニットの回転軸芯とを交差させたトラクション
試験装置。 （４） 第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユ
ニットの回転軸芯との交差角度を円筒試験片と円盤試験
片との接触点まわりに調整可能とした（３）記載のトラ
クション試験装置。 （５） 円筒試験片を保持し回転させる回転軸と、円盤
試験片を保持し回転させる回転軸を、それぞれの軸芯を
交差させて配置したトラクション試験装置であって、い
ずれか一方の回転軸を連続的に角度調整可能としたトラ
クション試験装置。

【０００５】上記（１）のトラクション試験方法では、
円筒試験片と円盤試験片とを、円盤試験片軸芯から半径
方向に隔たった位置で、円盤試験片の軸直交面に円筒試
験片の外周面を接触させてトラクション測定を行うの
で、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測
定できる。上記（２）のトラクション試験方法では、円
筒試験片と円盤試験片の接触角度を調整するので、円盤
試験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクショ
ン特性を測定することができる。上記（３）のトラクシ
ョン試験装置では、第１の駆動ユニットと第２の駆動ユ
ニットとが、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆
動ユニットの回転軸芯とを交差させて配置されているの
で、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測
定できる。上記（４）のトラクション試験装置では、第
１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回
転軸芯との交差角度を円筒試験片と円盤試験片との接触
点まわりに調整可能としたので、円盤試験片と円筒試験
片との任意の接触角度でのトラクション特性を測定する
ことができる。上記（５）のトラクション試験装置で
は、円筒試験片を保持し回転させる回転軸と円盤試験片
を保持し回転させる回転軸とが軸芯を交差させて配置さ
れているので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクショ
ン特性を測定できる。また、いずれか一方の回転軸を連
続的に角度調整可能としたので、円盤試験片と円筒試験
片との任意の接触角度でのトラクション特性を連続的に
測定することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】トラクション試験では、２つの試
験片（金属試験片）を、試験片間に荷重を付与し、試験
油を介して圧接させ、ころがり滑り接触させて、トラク
ション特性を測定する。この場合、２つの試験片間の荷
重をＮで表し、２つの試験片間の試験油の剪断力をＦで
表すと、μ＝Ｆ／Ｎがトラクション係数である。トラク
ション試験では、２つの試験片間に付与された荷重Ｎを
測定し、トルクを測定してトルクから力Ｆを演算し、Ｎ
とＦからμを演算で求め、その試験油と試験片のトラク
ション係数を演算で求めて、トラクション特性を検討す
る。トラクション試験は、たとえば、自動車の自動変速
機の、円筒と円筒間、または円盤と円筒間のトルク伝達
特性を求め決定する上で必要となる。

【０００７】図１〜図３は、本発明の第１実施例（請求
項１、２、３、４に対応）のトラクション試験方法とそ
の装置を示している。図４〜図２３は、本発明の第２実
施例（請求項１、５に対応）のトラクション試験方法と
その装置を示している。

【０００８】まず、本発明の第１実施例のトラクション
試験装置（本発明の第１実施例のトラクション試験方法
の実施に直接使用する装置）を、図１〜図３を参照し
て、説明する。本発明の第１実施例のトラクション試験
装置は、第１の駆動ユニット１０と、第２の駆動ユニッ
ト２０とを、有しており、第１の駆動ユニット１０と第
２の駆動ユニット２０とは、第１の駆動ユニット１０の
回転軸芯１４と第２の駆動ユニット２０の回転軸芯２４
とを交差させて配置されている。ここで、交差とは、図
１の正面視で交差していればよい。したがって、第１の
駆動ユニット１０の回転軸芯１４と第２の駆動ユニット
２０の回転軸芯２４とは同一平面内にあって実際に交わ
っていてもよいし、第１の駆動ユニット１０の回転軸芯
（回転軸芯の延長線を含む）１４と第２の駆動ユニット
２０の回転軸芯（回転軸芯の延長線を含む）２４とが互
いに異なる２つの平面内にあって実際には交わっていな
くてもよい。

【０００９】本発明の第１実施例のトラクション試験装
置は、さらに、第１の駆動ユニット１０と第２の駆動ユ
ニット２０の一方を他方に対して移動させ試験片間に荷
重を付与する荷重付与機構３０と、試験片に対して試験
油を供給する試験油供給装置４０とを、有する。また、
本発明の第１実施例のトラクション試験装置は、さら
に、第１の駆動ユニット１０の回転軸芯１４と第２の駆
動ユニット２０の回転軸芯２４の交差角度を、第１の駆
動ユニット１０に支持されて回転される円筒試験片１５
と第２の駆動ユニット２０に支持されて回転される円盤
試験片２５との接触点８０まわりに、変化させる角度変
化機構５０を、さらに有していてもよい。本発明の第１
実施例のトラクション試験装置は、電源盤６０と、上記
ユニット１０、２０、装置３０、４０、５０、電源盤６
０を支持する架台７０を備えている。

【００１０】第１の駆動ユニット１０は、サーボモータ
からなる駆動モータ１１と、駆動モータ１１の駆動軸に
連結された減速機１２と、減速機１２の出力軸と連結さ
れた回転軸を有する軸受ユニット１３とを有する。軸受
ユニット１３は回転軸を有し、この回転軸は駆動モータ
１１の回転駆動により回転される。軸受ユニット１３の
回転軸の回転軸芯は第１の駆動ユニット１０の回転軸芯
を構成している。第１の駆動ユニット１０の軸受ユニッ
ト１３の回転軸には円筒試験片１５が取り付けられて、
回転軸と共に回転される。円筒試験片１５はビヤ樽状
（外周面が軸方向中央部で半径方向に湾曲状に突出して
いる形状）の試験片であり、外周面で相手側の試験片２
５に接触される。減速機１２には、入力軸と出力軸間に
すべりが生じないように（すべりが生じると測定回転数
に誤差が生じるのでそれを防止するため）、ギア減速機
が用いられており、小型で大きな減速比がとれ、入力軸
と出力軸を同軸芯状に配置できるように、プラネタリー
ギア減速機が用いられている。

【００１１】同様に、第２の駆動ユニット２０は、サー
ボモータからなる駆動モータ２１と、駆動モータ２１の
駆動軸に連結された減速機２２と、減速機２２の出力軸
と連結された回転軸を有する軸受ユニット２３とを有す
る。軸受ユニット２３は回転軸を有し、この回転軸は駆
動モータ２１の回転駆動により回転される。第２の駆動
ユニット２０の軸受ユニット２３の回転軸には円盤試験
片２５が取り付けられる。円盤試験片２５の軸芯と直交
する面は、平面またはトロイダル形状の面（以下、トロ
イダル面という）からなる。減速機２２には、入力軸と
出力軸間にすべりが生じて測定回転数に誤差が生じない
ように、ギア減速機が用いられており、小型で大きな減
速比がとれ、入力軸と出力軸を同軸芯状に配置できるよ
うに、プラネタリーギア減速機が用いられている。

【００１２】円筒試験片１５の軸芯１４と円盤試験２５
の軸芯２４とは交差している（図１では直交してい
る）。トラクション試験時には、円筒試験片１５の外周
面（この面はビヤ樽状面であってもよいし、ストレート
な面でもよい、図２、図３ではビヤ樽状面の場合を示
す）が円盤試験片２５の軸直交面（この面は平面であっ
てもよいし、平面以外の面、たとえば、トロイダル面で
あってもよい）に圧接される。

【００１３】荷重付与機構３０は、図示例では、第２の
駆動ユニット２０を移動させるように設けられており、
第２の駆動ユニット２０を移動させて円盤試験片２５
を、第１の駆動ユニット１０に支持された円筒試験片１
５に押し付け、荷重Ｎを付与する。ただし、荷重付与機
構３０は、第１の駆動ユニット１０を移動させるもので
あってもよい。荷重付与機構３０が、第２の駆動ユニッ
ト２０を移動させるように設けられている場合、荷重付
与機構３０は、第２の駆動ユニット２０を取り付けるモ
ータ固定部３１と、モータ固定部３１を第２の駆動ユニ
ット２０の軸方向（図示例では上下方向）に移動させ
る、早送り用ジャッキ３３および微量送り用ジャッキ３
２を有する。微量送り用ジャッキ３２にウォームギア等
の送り機構（ただし、ボールねじ等の送り機構であって
もよい）を用いることにより、荷重付与機構３０を小型
化することができ、装置全体も小さくできる。３４は送
りを上下方向にガイドする送り用軸受である。試験片１
５、２５間の圧接荷重Ｎは荷重付与機構３０の荷重経路
に設けた荷重計（ロードセル）９０で測定する。

【００１４】試験油供給装置４０は、試験油を入れた試
験油タンク４１と、試験油タンク４１を支持するタンク
スタンド４２と、試験油タンク４１からの試験油の流量
を調整する試験油流量調整バルブ４３とを有し、試験片
１５、２５間に油膜を形成するための試験油を試験片に
供給する。試験片１５、２５間の試験油の剪断力Ｆは、
トルクから求められ、トルクは第１、第２の駆動モータ
１１、２１の負荷電流により簡易的に求めることができ
る。もちろん試験片１５、２５と減速機間１２、２２に
トルク計（市販品のものを使用できる、たとえば軸と共
に回転して軸のトーションを測定するロードセルタイプ
のものや、自身は回転せず回転軸を圧接して軸のトルク
を測定するタイプのもの等）を取り付けて正確に求める
こともできる。

【００１５】角度変化機構５０は、第１の駆動ユニット
１０の回転軸芯１４と第２の駆動ユニット２０の回転軸
芯２４との交差角度を、円筒試験片１５と円盤試験片２
５との接触点（接触部）８０まわりに変化させ、これに
よって円筒試験片１５と円盤試験片２５との接触角度を
変える機構からなる。図２、図３に示すように、角度変
化機構５０は、第１の駆動ユニット１０が取り付けられ
たフレーム５２と、フレーム５２を回動支点５１まわり
に回動可能に支持する軸受５４と、フレーム５２のう
ち、架台７０の調整ボルト当接部７３からの高さを調整
してフレーム５２の回動支点５１まわりに回動角度を調
整し調整角度に保持する接触角調整ボルト５３とを、有
する。フレーム５２の回動支点５１（第１の駆動ユニッ
ト１０の回動支点でもある）は、円筒試験片１５と円盤
試験片２５との接触点８０を通る線上にある。これによ
って、円筒試験片１５と円盤試験片２５とは、円筒試験
片１５と円盤試験片２５と接触点８０を中心に、接触角
度が変えられる。接触角度の調整は接触角調整ボルト５
３をまわしてフレームからの下方への突出し量を調整す
ることにより行う。

【００１６】６０は第１の駆動モータ１１、第２の駆動
モータ２１等への電気供給、制御を行う電源盤である。
第１の駆動ユニット１０、第２の駆動ユニット２０、荷
重付与機構３０、試験油供給装置４０、角度変化機構５
０、電源盤６０は、共通の架台７０上にあり、架台７０
は高さ調整機構付きキャスター７１により、円盤試験片
２５の水平調整が可能であるとともに、移動可能であ
る。架台７０は、接触角調整ボルト５３の下方に接触角
調整ボルト５３の下端が当接する調整ボルト当接部７３
を有する。調整ボルト当接部７３は架台７０に対して移
動しない。架台７０には、試験油供給装置４０を覆うカ
バー７２が取り付けられている。

【００１７】つぎに、本発明の第１実施例のトラクショ
ン試験方法（本発明実施例のトラクション試験装置の作
用でもある）を説明する。本発明の第１実施例のトラク
ション試験方法は、円筒試験片１５と円盤試験片２５と
を、円盤試験片軸芯２４から半径方向に隔たった位置
で、円盤試験片２５の軸直交面に円筒試験片１５の外周
面を接触させ、接触部（接触点）８０に荷重を付与する
とともに試験油を供給し、ころがり滑り接触させてトラ
クション測定を行う方法からなる。このトラクション試
験方法では、円筒試験片１５と円盤試験片２５の接触角
度を円筒試験片１５と円盤試験片２５の接触点８０まわ
りに調整した後トラクション測定を行う。

【００１８】さらに詳しくは、本発明の第１実施例のト
ラクション試験方法は、第１の駆動ユニット１０に第１
の試験片１５を取り付けるとともに、第２の駆動ユニッ
ト２０に第２の試験片２５を取り付ける第１の工程と、
円筒試験片１５の外周面と円盤試験片２５の軸直交面
（平面またはトロイダル面からなる）間に荷重Ｎを付与
して接触させると共に、試験片に試験油を供給する第２
の工程と、第１の駆動モータ１１と第２の駆動モータ２
１を駆動し円筒試験片１５と円盤試験片２５を油膜を介
してころがり滑り接触させる第３の工程と、円筒試験片
１５と円盤試験片２５間の荷重Ｎとトルクを測定しトラ
クション特性を測定する第４の工程と、からなる。円筒
試験片１５と円盤試験片２５との接触角度は、上記の第
１の工程または第２の工程で、円筒試験片１５と円盤試
験片２５の接触点８０まわりに、試験角度に調整、設定
される。

【００１９】接触点（接触部）８０は円盤試験片２５の
回転軸芯２４から半径方向に隔たった位置にあり、接触
部８０はある面積をもつので、接触部８０のうち円盤試
験片２５の回転軸芯２４から遠い部分（半径ｒ₁ ）と円
盤試験片２５の回転軸芯２４に近い部分（半径ｒ₂ ）と
では角速度ωが同じでも周速が異なり（ｒ₁ ωとｒ₂ω
は異なる）、スピンを与えた状態でトラクション試験を
行うことができ、自動車の自動変速機の円盤と円筒との
接触部に近い状態のトラクション試験を行うことができ
る。円盤試験片２５の、円筒試験片１５が接触する面の
形状をトロイダル面としておけば、接触部８０の面積が
大きくなりスピン量もより大きくなるので、トロイダル
面をもつ自動車の自動変速機の円盤と円筒との接触部に
近い状態のトラクション試験を行うことができる。

【００２０】また、自動車の自動変速機では、２円盤間
に配置された円筒の円盤に対する接触角度が変化される
ことにより速度を変化させるが、本試験方法では、円筒
試験片１５と円盤試験片２５との接触角度が、円筒試験
片１５と円盤試験片２５の接触点８０まわりに、変化さ
れ調整されるので、自動車の自動変速機の円盤と円筒と
の接触部をシミュレートした試験を行うことができる。
ただし、本発明のトラクション試験方法とその装置は、
自動車の自動変速機のトラクション特性を測定するため
の試験および装置に限るものではなく、試験片の回転軸
芯が交差するすべてのトラクション試験とその装置に適
用することができる。

【００２１】つぎに、本発明の第２実施例のトラクショ
ン試験装置（本発明の第２実施例のトラクション試験方
法の実施に直接使用する装置）を、図４〜図２３を参照
して、説明する。本発明の第２実施例のトラクション試
験装置は、円筒試験片１１５を保持し回転させる第１の
駆動ユニット１１０と、円盤試験片（トロイダル断面を
もつ円盤試験片である場合を含む）１２５を保持し回転
させる第２の駆動ユニット１２０とを、有している。第
１の駆動ユニット１１０は円筒試験片１１５を保持し回
転させる回転軸１１４を有し、第２の駆動ユニット１２
０は円盤試験片１２５を保持し回転させる第２の回転軸
１２４を有する。第１の回転軸１１４の回転軸芯と第２
の回転軸１２４の回転軸芯とは交差されている。ここ
で、交差とは、図４の平面視で交差していればよい。し
たがって、第１の回転軸１１４の回転軸芯と第２の回転
軸１２４の回転軸芯とは同一平面内にあって実際に交わ
っていてもよいし、第１の回転軸１１４の回転軸芯と第
２の回転軸１２４の回転軸芯とが互いに異なる２つの平
面内にあって実際には交わっていなくてもよい。

【００２２】本発明の第２実施例のトラクション試験装
置は、第１の回転軸１１４と第２の回転軸１２４のいず
れか一方の回転軸（たとえば、第１の回転軸１１４）を
連続的に（段階状ではないという意味）角度調整する角
度変化機構１５０（後述）を有しており、第１の回転軸
１１４の回転軸芯と第２の回転軸１２４の回転軸芯との
平面視での交差角は、連続的に調整可能とされている。
円盤試験片１２５が平板である場合は、第１の駆動ユニ
ット１１０および第１の回転軸１１４は、円筒試験片１
１５と円盤試験片１２５の接点まわりに回動しかつ角度
調整される。円盤試験片１２５がトロイダル断面をもつ
場合は、第１の駆動ユニット１１０および第１の回転軸
１１４は、円筒試験片１１５の中心まわりに回動しかつ
角度調整される。

【００２３】本発明の第２実施例のトラクション試験装
置は、さらに、円盤試験片１２５と円筒試験片１１５の
一方を他方に対して圧接させ接触部１８０に荷重を付与
する荷重付与機構１３０と、円盤試験片１２５と円筒試
験片１１５に対して試験油を供給する試験油供給ノズル
１４０および試験油供給ホース１４１を、有する。

【００２４】各部をさらに詳細に説明する。図４に示す
ように、第１の駆動ユニット１１０は、サーボモータか
らなる第１の駆動モータ１１１と、第１の駆動モータ１
１１の回転を伝達するベルト（例えば、タイミングベル
ト）１１２と、回転変動をなくすためのフライホイール
１１６と、トルクメータ１１７と、軸受ユニット１１３
とを有する。軸受ユニット１１３は回転軸１１４を有す
る。第１の駆動ユニット１１０の軸受ユニット１１３の
回転軸１１４には円筒試験片１１５が取り付けられて、
回転軸１１４と共に回転される。円筒試験片１１５はビ
ヤ樽状（外周面が軸方向中央部で半径方向に湾曲状に突
出している形状）の試験片であり、外周面で相手側の円
盤試験片１２５（図１０に示すように、トロイダル面を
もってもよい）に接触される。

【００２５】同様に、第２の駆動ユニット１２０は、サ
ーボモータからなる第２の駆動モータ１２１と、第２の
駆動モータ１２１の回転を伝達するベルト（例えば、タ
イミングベルト）１２２と、回転変動をなくすためのフ
ライホイール１２６と、トルクメータ１２７と、軸受ユ
ニット１２３とを有する。軸受ユニット１２３は回転軸
１２４を有する。第２の駆動ユニット１２０の軸受ユニ
ット１２３の回転軸１２４には円盤試験片１２５が取り
付けられて、回転軸１２４と共に回転される。円盤試験
片１２５は、トロイダル状断面をもつ（ただし、平板で
あってもよい）試験片であり、相手側の円筒試験片１１
５の外周面に接触される。

【００２６】角度調整機構１５０は、図示例では、円筒
試験片１１５を保持、回転させる第１の回転軸１１４を
水平面内方向に回転させ角度調整する（ただし、円盤試
験片１２５を保持、回転させる第１の回転軸１２４を水
平面内方向に回転させてもよい）。角度調整機構１５０
は、図４〜図１３に示すように、固定ベース１６３に対
して旋回可能とされ第１の駆動ユニット１１０を支持す
る旋回ベース１５２と、旋回ベース１５２の旋回中心
（円筒試験片１１５の中心）を中心として弧状に配置さ
れた弧状レール１５３と、旋回ベース１５２に取り付け
られ弧状レール１５３に沿って摺動する旋回スライドベ
アリング１５４と、旋回ベース１５２を旋回駆動する旋
回駆動機構と、を有する。

【００２７】旋回駆動機構は、支持軸１５５まわりに水
平方向に回動可能に支持された旋回駆動機構支持テーブ
ル１５６と、旋回駆動機構支持テーブル１５６に支持さ
れたサーボモータ１５７と、サーボモータ１５７によっ
て回転されるねじ軸１５９と、ねじ軸１５９に螺合する
ボールねじ１５８と、ボールねじ１５８によって送られ
るスライドユニット１６０と、スライドユニット１６０
と旋回ベース１５２とを連結する連結部１６１と、を有
し、サーボモータ１５７によるスライドユニット１６０
の直線動が、連続的に、無段階に、旋回ベース１５２の
回転動に変換される。旋回ベース１５２の旋回角は、ロ
ータリーエンコーダからなる変位角センサー１６２によ
って、検出され、出力される。変位角センサー１６２の
旋回ベース１５２の旋回角の分解能は、約０．０００１
°であり、高性能である。

【００２８】円筒試験片１１５が変角されると、円盤試
験片１２５に対して接触半径が変化し、変速される。周
速が変わって回転速度差がつくと円筒試験片１１５と円
盤試験片１２５のスリップ率が変わるので、スリップ率
一定下で試験を行いたい場合には、円筒試験片１１５の
変角時には、円筒試験片１１５と円盤試験片１２５の回
転速度を変化させてスリップ率一定制御を行う必要があ
る。すべり速度Ｖａは（円筒試験片周速＋接触位置にお
ける円盤試験片周速）／２〔ｍ／ｓ〕で与えられ、スリ
ップ率Ｓは（円筒試験片周速−接触位置における円盤試
験片周速）／Ｖａ×１００〔％〕で与えられる。したが
って、スリップ率一定制御を行う場合、変速角を常時高
精度で計測し第１の駆動モータ１１１、第２の駆動モー
タ１２１にフィードバックして第１の駆動モータ１１
１、第２の駆動モータ１２１の回転速度を制御する。ま
た、円筒試験片１１５の変角の過渡状態においても、正
確な変角計測が必要である。上記の弧状レール１５３、
旋回スライドベアリング１５４、ボールねじ１５８をも
つ旋回駆動機構、ロータリーエンコーダからなる変位角
センサー１６２は、正確な変角制御を可能にしている。

【００２９】さらに、トラクション係数の計測精度を向
上させるために、軸受ユニット１１３、１２３をフリク
ションロスの少ない軸受ユニットとし、さらにフリクシ
ョンロス補正機構をもたせたトラクション試験装置とし
た。軸受ユニット１１３、１２３を、高剛性、低フリク
ション、高回転（６０００ｒｐｍ）適応可能、試験片か
らの伝熱（１４０℃）時の寸法変化が少、なものとする
ために、セラミックボールを用いた軸受ユニットとする
とともに、オイルミスト潤滑としてある。具体的には、
円盤試験片固定治具１２３ｆはスプライン軸１２３ａに
連結され、スプライン軸１２３ａはスプライン軸外筒１
２３ｂとスプライン嵌合されて回転は伝達するが軸方向
にスライド可として熱膨張および試験荷重がかかった時
の微小軸方向変位が逃がされる。また、スプライン軸外
筒１２３ｂは軸受けインナー（スピンドル軸）１２３ｃ
にねじ止めされて駆動モータ１２１からの回転が伝えら
れ、軸受けインナー１２３ｃはセラミックボール１２３
ｄにより軸受けアウター１２３ｅに回転可能に支持さ
れ、セラミックボール１２３ｄの低熱膨張率、低フリク
ションにより、高剛性、低フリクション、高回転適応可
能、試験片からの伝熱時の寸法変化が少の軸受を可能に
している。

【００３０】さらにトラクション係数を厳密に高精度に
計測するために、図１５に示すように、トルクメータ１
１７、１２７で計測・出力されたトルクＴから駆動系の
フリクショントルクＴ_f （メカロス）をコンピュータで
自動減算することにより、正確な実トルクＴ_R を求め、
この実トルクＴ_R をトラクション係数演算に用いるよう
にした。試験片１１５、１２５間の試験油の剪断力Ｆ
は、トルクから求められ、トルクはトルクメータ１１
７、１２７の出力トルクＴをコンピュータに入力し、コ
ンピュータにてＴをフリクショントルクＴ_f 分補正し
て、実トルクＴ_R を求め、この実トルクＴ_R をトラクシ
ョン係数演算に用いるようにした。

【００３１】なお、フリクショントルクＴ_f は、以下の
手順で予め求めておきテーブルマップ（図１６〜図１９
に示したもの）の形にしてコンピュータに記憶させた。
フリクショントルクＴ_f に影響を与える因子として、負
荷荷重Ｆ〔Ｎ〕、変速角（円筒試験片の変速角）〔ｄｅ
ｇ〕、回転速度〔ｒｐｍ〕（円筒試験片回転数Ｎｒ〔ｒ
ｐｍ〕、円盤試験片回転数Ｎｄ〔ｒｐｍ〕）の３パラメ
ータを考慮し補正を行った。実際のパラメータ設定は、
この３パラメータのフルスケールに対し適当なステップ
で分割を行い、さらに２軸分（円筒試験片側と円盤試験
片側）をたしあわせて、フリクショントルクＴ_f 補正テ
ーブル（図１６〜図１９）とした。このテーブルを作成
する時、装置は、図２０、図２１に示すように、円筒試
験片側Ｔ _f 補正テーブル計測時には円盤試験片側駆動軸
を軸受けユニットとトルクメータ間で切離し、逆に円盤
試験片側Ｔ_f 補正テーブル計測時には円筒試験片側駆動
軸を軸受けユニットとトルクメータ間で切離した。この
状態で「円筒試験片周速＝円盤試験片周速であればμ＝
０」という理論に基づき、駆動モータをＴ_f 自動測定モ
ードにて回転させ、トルクメータ出力のＴ＝Ｔ_f として
扱った。これを、図２２に示すように、前述の角変速
角、角重錘ステップで収集を行い、図２２に基づいて図
１６、図１７の性能試験用Ｔ_f 補正テーブルを作成し
た。耐久試験用にも、図２３に示すように、前述の角変
速角、角重錘ステップで収集を行い、図２３に基づいて
ず１８、図１９の耐久試験用Ｔ_f 補正テーブルを作成し
た。

【００３２】荷重付与機構１３０は、図１４に示すよう
に、一定荷重の荷重付与機構と、変動荷重（変動荷重試
験は耐久試験である）の荷重付与機構とを、切替え（マ
ニュアル切替え）可能に有している。一定荷重の荷重付
与機構は、一定荷重を付与するための重錘１３１と、連
結フレーム１３３を回動可能に支持する回動支点１３２
と、連結フレーム１３３を引張軸１３５に連結する連結
部１３４を有し、引張軸１３５に付与された重錘１３１
による引張力で円盤試験片１２５を引張り、円盤試験片
１２５と円筒試験片１１５の接触部１８０に一定荷重を
付与する。変動荷重の付与機構は、油圧駆動サーボ加振
機１３６からなり、調整可能な所定サイクルの変動荷重
を連結部１３４を介して引張軸１３５に付与する。一定
荷重の荷重付与機構と変動荷重の荷重付与機構との切替
えは、連結部１３４にて行う。試験片１１５、１２５間
の圧接荷重Ｎは荷重付与機構１３０の重錘１３１または
油圧駆動サーボ加振機１３６の荷重である。

【００３３】つぎに、本発明の第２実施例のトラクショ
ン試験方法（本発明の第２実施例のトラクション試験装
置の作用でもある）を説明する。本発明の第２実施例の
トラクション試験方法は、円筒試験片１１５と円盤試験
片１２５とを、円盤試験片軸芯１２４から半径方向に隔
たった位置で、円盤試験片１２５のトロイダル面（円盤
試験片１２５が平板の場合は平面）に円筒試験片１５の
外周面を接触させ、円盤試験片１２５を円筒試験片１１
５に圧接する側に引っ張って接触部１８０に荷重を付与
するとともに試験油を供給し、ころがり滑り接触させて
トラクション測定を行う方法からなる。

【００３４】このトラクション試験方法では、円筒試験
片１５と円盤試験片２５の接触角度は、角度変化機構１
５０により連続的に任意の角度に調整可能であり、角度
調整した後トラクション測定を行う。トルクはトルクメ
ータ１１７、１２７の出力ＴをフリクショントルクＴｆ
分補正した実トルクを用いるので、高精度であり、しか
もセラミックボール１２３ｄを用いた軸受ユニット１２
３、１１３を用いているのでフリクショントルク自体も
小さく、極めて高精度なトラクション試験を行うことが
できる。また、荷重Ｎは性能試験では重錘１３１による
一定荷重であり、耐久試験では油圧サーボ加振機１３６
による変動荷重である。

【００３５】

【発明の効果】請求項１のトラクション試験方法によれ
ば、円筒試験片と円盤試験片とを、円盤軸芯から半径方
向に隔たった位置で、円盤試験片の軸直交面に円筒試験
片の外周面を接触させてトラクション測定を行うので、
円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測定で
きる。請求項２のトラクション試験方法によれば、円筒
試験片と円盤試験片の接触角度を調整するので、円盤試
験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクション
特性を測定することができる。請求項３のトラクション
試験装置によれば、第１の駆動ユニットと第２の駆動ユ
ニットとが、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆
動ユニットの回転軸芯とを交差させて配置されているの
で、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測
定できる。請求項４のトラクション試験装置によれば、
第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの
回転軸芯との交差角度を円筒試験片と円盤試験片との接
触点まわりに調整可能としたので、円盤試験片と円筒試
験片との任意の接触角度でのトラクション特性を測定す
ることができる。請求項５のトラクション試験装置によ
れば、円筒試験片を保持し回転させる回転軸と円盤試験
片を保持し回転させる回転軸とが軸芯を交差させて配置
されているので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクシ
ョン特性を測定できる。また、いずれか一方の回転軸を
連続的に角度調整可能としたので、円盤試験片と円筒試
験片との任意の接触角度でのトラクション特性を連続的
に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のトラクション試験装置の
概略正面図である。

【図２】本発明の第１実施例のトラクション試験装置の
一部正面図である。

【図３】本発明の第１実施例のトラクション試験装置の
一部平面図である。

【図４】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の
概略平面図である。

【図５】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の
旋回ベースと角度変化機構の平面図である。

【図６】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の
旋回ベースと角度変化機構の側面図である。

【図７】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の
角度変化機構の正面図である。

【図８】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の
角度変化機構の平面図である。

【図９】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の
角度変化機構の側面図である。

【図１０】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
の円筒試験片、円盤試験片、円盤試験片の回転軸および
その軸受ユニットの水平面で切断して見た断面図であ
る。

【図１１】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
の円筒試験片、円盤試験片、円盤試験片の回転軸および
その軸受ユニットの鉛直面で切断して見た断面図であ
る。

【図１２】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
の旋回ベースの変位角測定用の変位角センサーとその近
傍の正面図である。

【図１３】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
の旋回ベースの変位角測定用の変位角センサーとその近
傍の側面図である。

【図１４】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
の荷重付与機構と、一定荷重および変動荷重の切替え部
の構成図である。

【図１５】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、トルクメータ出力Ｔ、フリクショントルクＴ
_f 、試験片にかかる実トルクＴ_R との関係を示す構成図
である。

【図１６】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップ（性能試験で円筒
試験片回転軸用）である。

【図１７】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップ（性能試験で円盤
試験片回転軸用）である。

【図１８】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップ（耐久試験で円筒
試験片回転軸用）である。

【図１９】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップ（耐久試験で円盤
試験片回転軸用）である。

【図２０】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップを作成する時の、
軸受ユニットとトルクメータ間のカップリングの連結・
切離しを示す構成図（円筒試験片回転軸側測定時）であ
る。

【図２１】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップを作成する時の、
軸受ユニットとトルクメータ間のカップリングの連結・
切離しを示す構成図（円盤試験片回転軸側測定時）であ
る。

【図２２】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップを作成する時の、
フリクショントルクＴ_f の求め方を示すグラフ（性能試
験用テーブル作成）である。

【図２３】本発明の第２実施例のトラクション試験装置
における、フリクショントルク補正に用いるフリクショ
ントルクＴ_f 演算用のテーブルマップを作成する時の、
フリクショントルクＴ_f の求め方を示すグラフ（耐久試
験用テーブル編集）である。

【符号の説明】

１０ 第１の駆動ユニット １１ 第１の駆動モータ １２ 減速機 １３ 軸受ユニット １４ 回転軸芯 １５ 円筒試験片 ２０ 第２の駆動ユニット ２１ 第２の駆動モータ ２２ 減速機 ２３ 軸受ユニット ２４ 回転軸芯 ２５ 円盤試験片 ３０ 荷重付与機構 ３１ モータ固定部 ３２ 微量送り用ジャッキ ３３ 早送り用ジャッキ ３４ 送り用軸受 ４０ 試験油タンク ４２ タンクスタンド ４３ 試験油流量調整バルブ ５０ 角度変化機構 ５１ 回動支点 ５２ フレーム ５３ 接触角調整ボルト ５４ 軸受 ６０ 電源盤 ７０ 架台 ７１ 高さ調整機構付きキャスター ７２ カバー ７３ 接触角調整ボルト当接部 ８０ 接触点（接触部） ９０ 荷重計 １１０ 第１の駆動ユニット １１１ 第１の駆動モータ １１２ ベルト １１３ 軸受ユニット １１４ 回転軸 １１５ 円筒試験片 １１６ フライホイール １１７ トルクメータ １２０ 第２の駆動ユニット １２１ 第２の駆動モータ １２２ ベルト １２３ 軸受ユニット １２３ａ スプライン軸 １２３ｂ スプライン軸外筒 １２３ｃ 軸受インナー １２３ｄ セラミックボール １２３ｅ 軸受アウター １２３ｆ 円盤試験片固定治具 １２４ 回転軸 １２５ 円盤試験片 １２６ フライホイール １２７ トルクメータ １３０ 荷重付与機構 １３１ 重錘 １３２ 回動支点 １３３ 連結フレーム １３４ 連結部 １３５ 引張軸 １３６ 油圧駆動サーボ加振機 １４０ 試験油供給ノズル １４１ ホース １５０ 角度変化機構 １５１ 変角中心 １５２ 旋回ベース １５３ 弧状レール １５４ スライドベアリング １５５ 支持軸 １５６ 旋回駆動機構支持テーブル １５７ サーボモータ １５８ ボールねじ １５９ ねじ軸 １６０ スライドユニット １６１ 連結部 １６２ 変位角センサー １６３ 固定ベース １８０ 接触部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪野 一茂 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (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 (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 戸田 聡 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 渡辺 学 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 楢原 和宏 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 高井 仁 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 AA07 AB20 CA11 CA12 DA01 DA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒試験片と円盤試験片とを、円盤試験
   片軸芯から半径方向に隔たった位置で、円盤試験片の軸
   直交面に円筒試験片の外周面を接触させ、接触部に荷重
   を付与するとともに試験油を供給し、ころがり滑り接触
   させてトラクション測定を行うトラクション試験方法。
2. 【請求項２】 円筒試験片と円盤試験片の接触角度を円
   筒試験片と円盤試験片の接触点まわりに調整した後トラ
   クション測定を行う請求項１記載のトラクション試験方
   法。
3. 【請求項３】 円筒試験片を保持し回転させる第１の駆
   動ユニットと、 円盤試験片を保持し回転させる第２の駆動ユニットと、 を有し、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユ
   ニットの回転軸芯とを交差させたトラクション試験装
   置。
4. 【請求項４】 第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の
   駆動ユニットの回転軸芯との交差角度を円筒試験片と円
   盤試験片との接触点まわりに調整可能とした請求項３記
   載のトラクション試験装置。
5. 【請求項５】 円筒試験片を保持し回転させる回転軸
   と、円盤試験片を保持し回転させる回転軸を、それぞれ
   の軸芯を交差させて配置したトラクション試験装置であ
   って、いずれか一方の回転軸を連続的に角度調整可能と
   したトラクション試験装置。