JP2001208665A - 摩擦摩耗試験装置および摩擦摩耗試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】試験片の摩擦摺動面に十分にかつ安定して潤滑
剤を供給できるとともに、試験片の摩擦摺動面の潤滑状
態を任意に制御でき、流体潤滑状態から潤滑油が不足し
た混合潤滑状態まで連続的に潤滑状態を変えて試験片の
摩擦摩耗特性を評価することができる摩擦摩耗試験装置
および摩擦摩耗試験方法を提供する。 【解決手段】試験片２が押し付けられる摩擦面１６ａを
備える摩擦板１６を支持し、摩擦板１６を所定の回転数
で回転させ、試験片２を保持し、試験片２を摩擦板１６
の摩擦面１６ａに所定の押圧力で押し付けつつ摩擦面１
６ａ上を移動させ、摩擦面１６ａ上に潤滑剤を供給し、
摩擦面１６ａ上に供給された潤滑剤の試験片２と摩擦面
１６ａとの間への侵入を摩擦面１６ａに潤滑油払拭板１
９を接触させて制限しながら試験片２の摩擦摩耗特性を
試験する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摺動材料を試験す
る摩擦摩耗試験装置および摩擦摩耗試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、材料の摩耗特性を評価する方法と
して、たとえば、実開昭６２−８６４３号公報に開示さ
れているようなピンオンディスク式や、テーバー式等が
知られている。上記のような方式の試験機で摩擦摩耗試
験を行う工業製品のうち、例えば、オイルシールや往復
動パッキンのように潤滑油を介して摺動するエラストマ
ー部材の摩擦摺動面は、一般に、摺動面の面粗さに比
べ、十分に厚い潤滑油膜が存在するいわゆる”流体潤
滑”の状態で使用される。しかしながら、オイルシール
や往復動パッキンは、摩擦摺動面の潤滑油膜の厚みが薄
くなり、分子吸着膜（境界膜）を有する摩擦面間の直接
接触が生じるいわゆる”境界潤滑”の状態のような過酷
な使用環境で使用されることもある。このような流体潤
滑と境界潤滑とが混在する”混合潤滑”の状態では、摩
擦係数の増加や長期使用後の潤滑油中に存在するスラッ
ジによる摩擦摺動面の摩耗の発生等が知られており、こ
れらがエラストマー摺動部材の耐摩耗性やシール性等、
製品性能低下の一因となる可能性がある。このため、エ
ラストマー摺動部材の摩擦摩耗試験においては、流体潤
滑状態のみならず混合潤滑状態での摩擦摩耗の評価が必
要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したテ
ーバー試験機は基本的に乾燥条件下での評価で用いられ
ており、潤滑油を介した摩擦摩耗特性の評価には不向き
である。また、ビンオンディスク型摩擦摩耗試験機は、
試験片ホルダーに潤滑油を溜めて試験片を浸漬した状態
で試験する事により、摩擦摺動面に十分な潤滑油が存在
する状態での試験は可能であるが摺動速度が高い条件で
は、潤滑油が遠心力のため試験片ホルダーの外側に偏在
してしまうため、摩擦摺動面に潤滑油がゆきわたらなく
なるなどの不具合が発生しやすい。また、高速摺動面に
潤滑油を供給する方法として、たとえば、特開平３−１
４６８４４号公報に開示されているように、回転円筒の
内壁面を利用した摩耗試験方法が知られているが、この
方法は、円筒の回転速度が低いと、潤滑油や潤滑油中の
不溶成分が重力により下部に溜まりやすいという欠点が
ある。その他、摩擦摺動面への潤滑油の供給法方法とし
ては、たとえば、実開平４−３８５５１号公報、特開平
６−１０２１６０号公報等に互いに押し付ける試験片の
一方に潤滑材供給用口を設ける方法が提案されている
が、これらの方法によれば、十分な潤滑状態を得ること
はできるが上述した混合潤滑の状態に制御することは困
難である。このため、従来においては、シール性低下の
一因と考えられる混合潤滑の状態で発生する特異的な摩
擦摩耗の評価が困難であった。

【０００４】本発明は、上述の問題に鑑みて成されたも
のであって、試験片の摩擦摺動面に十分にかつ安定して
潤滑剤を供給できるとともに、試験片の摩擦摺動面の潤
滑状態を任意に制御でき、流体潤滑状態から潤滑油が不
足した混合潤滑状態まで連続的に潤滑状態を変えて試験
片の摩擦摩耗特性を評価することができる摩擦摩耗試験
装置および摩擦摩耗試験方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の摩擦摩耗試験装
置は、試験片が押し付けられる摩擦面を備える摩擦体を
支持し、かつ当該摩擦体を所定の回転数で回転させる摩
擦体支持手段と、前記試験片を保持し、かつ、当該試験
片を前記摩擦体の摩擦面に所定の押圧力で押し付けつつ
当該摩擦面上を移動させる試験片保持手段と、前記摩擦
体の摩擦面上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを有
する。

【０００６】本発明の摩擦摩耗試験装置は、前記摩擦体
の摩擦面上に供給された潤滑剤の前記試験片と前記摩擦
面との間への侵入を制限する潤滑剤制限手段をさらに有
する。

【０００７】前記摩擦体支持手段は、前記摩擦体の摩擦
面に供給された潤滑剤が遠心力により飛散しない程度の
回転数で前記摩擦体を回転させる。

【０００８】好適には、前記潤滑剤制限手段は、前記回
転する摩擦体の摩擦面に接触可能に設けられた潤滑剤払
拭部材を有し、前記潤滑剤払拭部材は、回転する前記摩
擦体の摩擦面への接触によって、前記試験片の配設位置
に運搬される前記摩擦面に付着した潤滑剤の量を制限す
る。

【０００９】好適には、前記試験片保持手段は、当該試
験片を前記摩擦体の摩擦面に所定の押圧力で押し付けつ
つ、所定の軸の回りに回転させる。

【００１０】好適には、前記潤滑剤払拭部材は、前記潤
滑剤を吸収する性質を有する材料からなる。

【００１１】好適には、前記潤滑剤払拭部材は、前記摩
擦体の回転中心から半径方向に沿って前記摩擦面に接触
可能に設けられている。

【００１２】本発明の摩擦摩耗試験方法は、摩擦面を有
する摩擦体を所定の回転数で回転させるステップと、前
記摩擦体の摩擦面上に潤滑剤を供給するステップと、前
記潤滑剤が供給された摩擦面に前記試験片を所定の押圧
力で押し付けつつ当該試験片を前記摩擦面内で運動させ
るステップと、前記試験片の摩耗量から前記当該試験片
の前記摩擦体に対する摩擦摩耗特性を評価するステップ
とを有する。

【００１３】前記試験片を前記摩擦面内で運動させるス
テップは、前記試験片の配設位置に運搬される前記摩擦
面に供給された潤滑剤の量を制限して前記摩擦面と前記
試験片との間に潤滑剤が不足した状態で行う。

【００１４】本発明では、回転する摩擦体の摩擦面に潤
滑剤を供給し、試験片をこの摩擦面内で運動させながら
試験片の摩擦摩耗試験を行う。このとき、摩擦体を摩擦
面に供給された潤滑剤が遠心力により飛散しない程度の
回転数で回転させることで、潤滑剤を十分にかつ安定し
て試験片と摩擦面との間に供給され、流体潤滑状態で摩
擦摩耗試験を行うことができる。また、本発明では、回
転する摩擦体の摩擦面に潤滑剤を供給することで、試験
片と摩擦面との間に潤滑剤を安定して供給できるととも
に、試験片の摩擦面内での移動速度、具体的には、回転
数を変化させることで、試験片と摩擦面との間の摺動速
度を任意に設定でき、高い摺動速度にしても安定的に試
験片と摩擦面との間に潤滑剤を供給することができる。
さらに、本発明では、摩擦体の摩擦面に供給された潤滑
剤の試験片と摩擦面との間への侵入を潤滑剤制限手段に
よって適宜制限することで、試験片と摩擦面との間の潤
滑状態が潤滑剤が不足した混合潤滑状態とすることがで
きる。たとえば、回転する摩擦面に潤滑剤払拭部材を接
触させることで、試験片の配設位置に運搬される摩擦体
の摩擦面に供給された潤滑剤の量を制限することができ
る。また、回転する摩擦面に潤滑剤が十分に供給された
状態で潤滑剤払拭部材を接触させることで、試験片と摩
擦面との間に供給される潤滑剤の量は徐々に減少し、流
体潤滑状態から混合潤滑状態に連続的に変化する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形
態に係る摩擦摩耗試験装置の構成図である。図１におい
て、本実施形態に係る摩擦摩耗試験装置１は、試験片２
を保持する試験片ホルダ３と、試験片ホルダ３とトルク
計４を介して回転軸５によって連結されたモータ６と、
回転軸５のモータ６側の軸端に固定されたウエイト７
と、モータ６と一端が連結され支持柱９に設けられた支
軸９ａを中心に回転自在に支持された支持部材８と、支
持部材８の他端部に設けられた連結軸１１に移動可能に
設けられたカウンタウエイト１０と、支持部材８の変位
量を測定する変位計２１とを備えている。上記の試験片
ホルダ３、ウエイト７、モータ６、支持部材８およびカ
ウンタウエイト１０によって本発明の試験片保持手段を
構成している。また、摩擦摩耗試験装置１は、円盤状の
摩擦板１６を支持する回転ディスク１７と、回転ディス
ク１７を回転自在に保持し回転ディスク１７を所定の回
転数で回転させるモータ１８とを備えている。摩擦板１
６は、本発明の摩擦体の一具体例に対応しており、摩擦
板１６、回転ディスク１７およびモータ１８は本発明の
摩擦体支持手段を構成している。さらに、摩擦摩耗試験
装置１は、潤滑油を貯留する潤滑油貯留槽３１と、潤滑
油貯留槽３１に貯留された潤滑油を吸い上げるマイクロ
ポンプ３２と、マイクロポンプ３２が吸い上げた潤滑油
を摩擦板１６の摩擦面１６ａに供給する潤滑油供給ノズ
ル３３とを備えている。これら潤滑油貯留槽３１、マイ
クロポンプ３２および潤滑油供給ノズル３３が本発明の
潤滑剤供給手段を構成している。また、摩擦摩耗試験装
置１は、図示しない移動装置によって保持され、摩擦板
１６の摩擦面１６ａに接触可能に設けられた潤滑油払拭
板１９を備えており、この潤滑油払拭板１９は本発明の
潤滑剤払拭部材の一具体例に対応している。

【００１６】試験片２は、摩擦板１６に対する摩擦摩耗
特性を評価する対象であり、たとえば、Ｏリング等のシ
ール製品に使用されるエラストマー材料である。この試
験片２の形状は、限定しないが、例えば、試験片ホルダ
ー３に装着しやすいように円筒状にあらかじめ成形され
たものが用いられ、一端面が摩擦板１６の摩擦面１６ａ
に押し付けられる。

【００１７】試験片ホルダ３は、試験片２を保持してい
るとともに、モータ６の回転軸５に連結されており、モ
ータ６の駆動によって回転軸５を中心に回転する。試験
片ホルダ３の形状は、限定しないが、例えば、２個の同
形状の試験片２を回転軸５に関して対称な位置に保持し
て用いることができる。

【００１８】トルク計４は、モータ６の回転軸５に印加
されるトルクを検出する。モータ６の回転軸５にかかる
トルクは、試験片ホルダ３に保持された試験片２の端面
（摩擦摺動面）を摩擦板１６の摩擦面１６ａに押し付け
たとき、試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１
６ａとの間に発生する摩擦力に応じて変化する。このた
め、トルク計４の測定したトルクから試験片２の摩擦摺
動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間に発生する摩擦
力を測定することができる。

【００１９】モータ６は、試験片ホルダ３を所定の回転
数で図１に示す矢印Ｒ２の向きに回転させる。試験片ホ
ルダ３の回転数は、試験片２の摩擦摺動面の摩擦板１６
の摩擦面１６ａに対する所望の摺動速度に応じて設定さ
れる。

【００２０】ウエイト７は、所定の質量の重りであり、
モータ６の回転軸５の端部に固定されており、試験片２
を摩擦板１６の摩擦面１６ａに押圧する押圧力を試験片
ホルダ３に与える。支持部材８の一端は、トルク計４お
よびモータ６と連結されており、他端には連結軸１１が
固定され、この連結軸１１にはねじ部が形成されてい
る。カウンタウエイト１０は、所定の重量の重りであ
り、この連結軸１１に螺合するねじ孔が形成されてお
り、カウンタウエイト１０を回転させることによって、
連結軸１１に対するカウンタウエイト１０の位置が調整
可能になっている。支持部材８は、支軸９ａを介して支
持柱９に回転自在に支持されており、カウンタウエイト
１０の荷重は試験片２を摩擦板１６の摩擦面１６ａから
離隔させる向きの力として作用し、カウンタウエイト１
０の位置を調整することにより、試験片２を摩擦板１６
の摩擦面１６ａに押圧する押圧力を任意に調整すること
ができる。

【００２１】変位計２１は、支持部材８の回転位置を検
出する。すなわち、試験片２が摩擦板１６の摩擦面１６
ａとの摩擦によって摩耗すると、この摩耗量の分だけ、
支持部材８は支軸９ａを中心に回転する。この回転量を
変位計２１で計測することにより、試験片２の摩耗量を
特定することができる。

【００２２】摩擦板１６は、円盤状の部材からなり、試
験片２の摩擦摺動面の面積に比べて十分に広い面積の摩
擦面１６ａを備えている。この摩擦板１６の形成材料
は、たとえば、アルミニウム等の金属板、樹脂、エラス
トマー等の材料が挙げられるが、これらの材料に特に、
限定されるわけではない。また、摩擦板１６の摩擦面１
６ａは、たとえば、サンドペーパ等を用いて粗面加工し
てもよい。

【００２３】回転ディスク１７は、摩擦板１６の摩擦面
１６ａの反対面を支持する支持面を備えており、この支
持面に摩擦板１６は、たとえば、接着剤等の接合手段に
よって固定されている。モータ１８は、回転ディスク１
７を図１に示す矢印Ｒ２の向きに所定の回転数で回転さ
せる。回転の向きは、上記の試験片ホルダ３とは逆向き
になっている。この回転数は、たとえば、５００ｒｐｍ
以下であり、好適には、６〜６０ｒｐｍ程度である。

【００２４】潤滑油貯留槽３１は、試験片２の摩擦摺動
面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間を潤滑するための
潤滑油（潤滑剤）を貯留している。マイクロポンプ３２
は、潤滑油貯留槽３１に貯留された潤滑油を吸い上げ、
一定の供給量で潤滑油供給ノズル３３に供給する。

【００２５】潤滑油供給ノズル３３は、摩擦板１６の摩
擦面１６ａの上方に配置されており、マイクロポンプ３
２から供給された潤滑油を摩擦面１６ａに供給する。潤
滑油供給ノズル３３の摩擦板１６の摩擦面１６ａに対す
る配置は特に限定されないが、摩擦板１６の摩擦面１６
ａの回転中心付近が好ましい。摩擦板１６の摩擦面１６
ａの回転中心付近に潤滑油を供給することで、潤滑油は
回転する摩擦板１６の遠心力によって、摩擦面１６ａの
全面に拡散しやすいからである。

【００２６】潤滑油払拭板１９は、図１に示す矢印Ａ１
およびＡ２方向に潤滑油払拭板１９を移動させる図示し
ない移動機構によって保持されており、この移動機構に
より回転する摩擦板１６の摩擦面１６ａへ接触すること
によって、試験片２の配設位置に運搬される摩擦面１６
Ａに付着した潤滑油の量を制限する。具体的には、潤滑
油払拭板１９は、また、潤滑油払拭板１９の摩擦板１６
の摩擦面１６ａ上での配置は特に限定されないが、たと
えば、摩擦板１６の摩擦面１６ａの中心部付近から摩擦
板１６の半径方向に配置する。また、潤滑油払拭板１９
の長さは、少なくとも摩擦板１６の半径程度とする。ま
た、潤滑油払拭板１９の形成材料は、摩擦板１６の摩擦
面１６ａとの間で発生する摩擦力が比較的小さい材料で
あれば特に限定されないが、たとえば、紙や布等の潤滑
油を吸収する性質の材料を用いることができる。また、
ゴムや樹脂等の非吸収性の材料を用いてもよい。

【００２７】次に、上記構成の摩擦摩耗試験装置１を用
いた摩擦摩耗試験方法について説明する。試験片２と摩
擦板１６の摩擦面１６ａとの間に潤滑油が十分に介在し
た状態（流体潤滑状態）での摩擦摩耗試験について図２
を参照して説明する。なお、図２（ａ）は摩擦摩耗試験
装置１において摩擦摩耗試験を行っている際の平面図で
あり、図２（ｂ）は側面図である。

【００２８】まず、摩擦摩耗特性を評価すべき試験片２
を試験片ホルダ３に固定し、図２（ｂ）に示すように、
上記したカウンタウエイト１１の位置を調整して試験片
２の摩擦摺動面を摩擦板１６の摩擦面１６ａに所定の押
圧力Ｆで押し付ける。

【００２９】次いで、図２に示すように、モータ１８を
駆動して摩擦板１６を矢印Ｒ１の向きに所定の回転数で
回転させる。摩擦板１６の回転数は、たとえば、５００
ｒｐｍ以下とし、好ましくは、６〜６０ｒｐｍ程度の値
とする。すなわち、摩擦板１６の回転数が高すぎると、
摩擦板１６の摩擦面１６ａに供給される潤滑油が遠心力
によって、摩擦板１６の外周に飛散してしまい、試験片
２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間に潤
滑油が十分に供給されない。また、摩擦板１６の回転数
が極端に低いと、潤滑油が摩擦板１６の摩擦面１６ａ上
に供給されてから試験片２の配設位置まで運搬されるま
で長時間を要し潤滑油の供給が滯ってしまい、また、摩
擦板１６の摩擦面１６ａ上に供給された潤滑油が摩擦面
１６ａ上で拡がりにくい。このため、摩擦板１６の摩擦
面１６ａに供給された潤滑油が遠心力により飛散しない
程度の回転数で回転させるのが好ましい。

【００３０】また、モータ６を駆動して、試験片２が摩
擦板１６の摩擦面１６ａに押し付けられた状態にある試
験片ホルダ３を矢印Ｒ２の向きに所定の回転数で回転さ
せる。これにより、試験片ホルダ３に固定された試験片
２は、摩擦板１６の摩擦面１６ａ内で回転軸５から所定
の半径の位置を回転するように運動する。試験片ホルダ
３の回転数は、試験片２の摩擦板１６の摩擦面１６ａに
対する摺動速度が所定の値になるように設定する。

【００３１】次いで、潤滑油供給ノズル３３から摩擦板
１６の摩擦面１６ａ上に潤滑油Ｏを一定の供給量で供給
する。摩擦板１６の摩擦面１６ａ上に供給された潤滑油
Ｏは、摩擦板１６が回転していることから、回転する試
験片ホルダ３に固定された試験片２まで運搬される。ま
た、摩擦板１６の摩擦面１６ａ上に供給された潤滑油Ｏ
は、遠心力によって、摩擦面１６ａの全体に拡がる。こ
れにより、回転する試験片ホルダ３に固定された試験片
２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間に
は、常に安定的にかつ十分な量の潤滑油Ｏが供給され、
試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの
間が潤滑される。また、試験片ホルダ３の回転数を変更
して試験片２の摺動速度を変更しても、摩擦板１６の回
転数は一定であるので、試験片２の摩擦摺動面と摩擦板
１６の摩擦面１６ａとの間には、常に安定的にかつ十分
な量の潤滑油Ｏが供給され、試験片２の摺動速度を高く
しても試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６
ａとの間に供給される潤滑油Ｏの供給量が不足すること
がない。

【００３２】試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦
面１６ａとの間が潤滑されていない状態から潤滑状態に
変化したことは、試験片ホルダ３を回転させるモータ６
の回転軸５にかかるトルクをトルク計４で検出すること
で検知できる。すなわち、試験片２の摩擦摺動面と摩擦
板１６の摩擦面１６ａとの間が非潤滑状態では、試験片
２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間に発
生する摩擦力が大きく、試験片２の摩擦摺動面と摩擦板
１６の摩擦面１６ａとの間が潤滑油Ｏによって潤滑され
ると、試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６
ａとの間に発生する摩擦力が低下し、これに応じてトル
ク計４で検出するトルクの値も低下することから検知で
きる。

【００３３】上記のように、十分量の潤滑油Ｏによって
試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの
間が潤滑された状態で、試験片２を摩擦板１６の摩擦面
１６ａに対して摺動させた後、所定の評価方法にしたが
って試験片２の摩擦板１６に対する摩擦摩耗特性を評価
する。試験片２の摩擦摩耗特性の評価の際に必要な試験
片２の摩耗量は、上記した変位計２１の測定量から求め
ることができる。あるいは、試験終了後の試験片２の形
状または重量を試験開始前の試験片２の形状または重量
と比較することで求めることができる。

【００３４】次に、流体潤滑状態の摩擦摺動面から潤滑
油を徐々に取り除き、摩擦摺動面を潤滑不足の状態（混
合潤滑状態）に制御した場合における摩擦摩耗試験方法
について図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）は
摩擦摩耗試験装置１において混合潤滑状態で摩擦摩耗試
験を行っている際の平面図であり、図３（ｂ）は側面図
である。まず、上記したように、試験片２と摩擦板１６
の摩擦面１６ａとの間に潤滑油が十分に介在した状態に
ある摩擦摩耗試験装置１において、潤滑油供給ノズル３
３からの潤滑油Ｏの供給を少なくするか、停止した状態
とする。この状態から、図３（ｂ）に示すように、潤滑
油払拭板１９を下降させて、摩擦板１６の摩擦面１６ａ
に接触させる。

【００３５】潤滑油払拭板１９を摩擦板１６の摩擦面１
６ａに接触させると、摩擦板１６の摩擦面１６ａに付着
した過剰な潤滑油Ｏは、図３（ａ）に示すように、潤滑
油払拭板１９の一側面によって運搬が阻止され、潤滑油
払拭板１９の一側面側に滞留した状態になる。潤滑油払
拭板１９の形成材料として、紙や布等の吸油性の材料を
用いれば、運搬が阻止され潤滑油払拭板１９の一側面側
に滞留した潤滑油Ｏは潤滑油払拭板１９に吸収されるこ
とになる。

【００３６】この潤滑油払拭板１９による潤滑油Ｏの運
搬の阻止作用によって、試験片２の摩擦摺動面と摩擦板
１６の摩擦面１６ａとの間に運ばれる潤滑油の量は徐々
に減少する。試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦
面１６ａとの間に運ばれる潤滑油の量が減少すると、試
験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間
の潤滑状態は、流体潤滑と境界潤滑とが混在する混合潤
滑の状態に移行する。

【００３７】この試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１６の
摩擦面１６ａとの間の潤滑状態が混合潤滑状態になった
ことは、トルク計４の検出値から検知できる。すなわ
ち、混合潤滑の状態では、試験片２と摩擦板１６の摩擦
面１６ａとの間に発生する摩擦力が、流体潤滑状態での
摩擦力より大きく、乾燥状態での摩擦力より小さい範囲
になるので、潤滑状態に応じてトルク計４の検出値も変
化するため、トルク計４の値から混合潤滑の状態を確認
できる。

【００３８】このような混合潤滑状態で、試験片２を摩
擦板１６の摩擦面１６ａに対して摺動させた後、所定の
評価方法にしたがって試験片２の摩擦板１６に対する摩
擦摩耗特性を評価する。上述したのと同様に、試験片２
の摩擦摩耗特性の評価の際に必要な試験片２の摩耗量
は、上記した変位計２１の測定量から求めることができ
る。あるいは、試験終了後の試験片２の形状または重量
を試験開始前の試験片２の形状または重量と比較するこ
とで求めることができる。

【００３９】実施例 次に、上記構成の摩擦摩耗試験装置による潤滑状態の制
御の具体例について説明する。図４は、上記構成の摩擦
摩耗試験装置１において潤滑状態を種々に変化させたと
きの摩擦力の変化を示すグラフである。また、表１はこ
のとき使用した試験片２の材料の組成を示している。

【００４０】

【表１】

【００４１】試験片２は、表１に示した組成の材料を１
次加硫１７０℃、６分間の金型圧縮成形により外径３０
ｍｍ、内径２６ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒状に成形した
後、２次加硫を２００℃で２２時間実施して架橋を完了
させて作製した。また、試験片２は、試験片ホルダ３に
固定し、試験片２の回転速度（摩擦面１６ａに対する摺
動速度）が２００ｒｐｍ（０．６ｍ／ｓ）となるように
試験片ホルダ３を回転させた。摩擦板１６には、アルミ
ニウム円板を用い、表面をサンドペ−パ−＃１５００で
研磨して摩擦面１６ａとし、６０ｒｐｍで回転させた。
さらに、試験片２は、摩擦板１６に対して１１．８Ｎの
荷重で接触摺動させた。

【００４２】上記の条件（無潤滑状態）における試験片
２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間の摩
擦係数は約０．５４であり、図４のａ領域に示すよう
に、試験片２と摩擦板１６との間に発生する摩擦力は約
６Ｎであった。

【００４３】この状態で、潤滑油（キャッスルディ−ゼ
ルオイルニュ−スペシャル１０Ｗ−３０）を０．４ｇ／
ｍｉｎの供給量で３０秒間摩擦板１６の摩擦面１６ａ上
に供給した。図４の領域ｂに示すように、試験片２の摩
擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間の摩擦係数
は急激に低下し、約０．０４となり、試験片２と摩擦板
１６との間に発生する摩擦力も０．５Ｎ程度となった。

【００４４】さらに、上記の状態から、試験片２の回転
数（摺動速度）を６００ｒｐｍ（１．８ｍ／ｓ）に約３
０秒間増加させると、図４の領域ｃに示すように、試験
片２と摩擦板１６との間の摩擦係数は約０．０５となり
僅かに増加した。試験片２と摩擦板１６との間に発生す
る摩擦力も１．０Ｎ程度となった。試験片２を保持する
試験片ホルダ３の回転数を２００ｒｐｍに戻すと、試験
片２と摩擦板１６との間の摩擦係数も約０．０４に戻っ
た。これらのことから、試験片２の摩擦摺動面と摩擦板
１６の摩擦面１６ａとは油膜を介した潤滑状態にあると
考えられる。

【００４５】次に、図４の領域ｄに示すように、吸油性
の紙で作製した潤滑油払拭板１９を、摩擦板１６の摩擦
面１６ａに約３０秒間接触させると、試験片２の摩擦摺
動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間の摩擦係数が乾
燥摺動時（領域ａ）の約半分の約０．２５まで上昇し
た。

【００４６】さらに、図４の領域ｅに示すように、この
状態から約１分間、試験片２の回転速度（摺動速度）を
６００ｒｐｍ（１．８ｍ／ｓ）に増加させると、試験片
２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間の摩
擦係数は約０．５４となり、潤滑油無しの時（領域ａ）
と同等のレベルまで上昇した。このことから、試験片２
の回転速度（摺動速度）を増加させると、試験片２の摩
擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間の油膜切れ
がさらに進行した状態になったと考えられる。

【００４７】この状態から、図４の領域ｄに示すよう
に、試験片２の回転数を２００ｒｐｍに戻すと、試験片
２の摩擦摺動面と摩擦板１６の摩擦面１６ａとの間の摩
擦係数も約０．２５に戻った。このことから、摩擦摺動
面が部分的に油膜を介した潤滑不足の摺動状態にあると
考えられる。

【００４８】以上のように、本実施形態に係る摩擦摩耗
試験装置１によれば、試験片２の摩擦摺動面と摩擦板１
６の摩擦面１６ａとの間の潤滑状態を、潤滑油が無い状
態、十分量の潤滑油が供給された流体潤滑状態あるいは
潤滑油が不足した混合潤滑状態のように種々の潤滑状態
に制御できる。さらに、各潤滑状態への移行を連続的に
行うことができる。この結果、試験片２の摩擦板１６の
摩擦面１６ａに対する摩擦摩耗特性を任意の潤滑状態で
行うことができ、特に、混合潤滑状態で発生する特異的
な摩擦摩耗特性を評価することができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、試験片の摩擦摺動面に
十分にかつ安定して潤滑剤を供給できる。また、本発明
によれば、試験片の摩擦摺動面の潤滑状態を任意に制御
でき、流体潤滑状態から潤滑油が不足した混合潤滑状態
まで連続的に潤滑状態を変えて試験片の摩擦摩耗特性を
評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る摩擦摩耗試験装置の
構成図である。

【図２】（ａ）は摩擦摩耗試験装置１において流体潤滑
状態で摩擦摩耗試験を行っている際の平面図であり、
（ｂ）は側面図である。

【図３】（ａ）は摩擦摩耗試験装置１において混合潤滑
状態で摩擦摩耗試験を行っている際の平面図であり、
（ｂ）は側面図である。

【図４】潤滑状態を種々に変化させたときの摩擦力の変
化を示すグラフである。

【符号の説明】

１…摩擦摩耗試験装置 ２…試験片 ３…試験片ホルダ ４…トルク計 ５…回転軸 ６…モータ ７…ウエイト ８…支持部材 ９…支持柱 １０…カウンタウエイト １１…連結軸 １６…摩擦板 １６ａ…摩擦面 １７…回転ディスク １８…モータ １９…潤滑油払拭板 ２１…変位計 ３１…潤滑油貯留槽 ３２…マイクロポンプ ３３…潤滑油供給ノズル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片が押し付けられる摩擦面を備える摩
   擦体を支持し、かつ当該摩擦体を所定の回転数で回転さ
   せる摩擦体支持手段と、 前記試験片を保持し、かつ、当該試験片を前記摩擦体の
   摩擦面に所定の押圧力で押し付けつつ当該摩擦面上を移
   動させる試験片保持手段と、 前記摩擦体の摩擦面上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手
   段とを有する摩擦摩耗試験装置。
2. 【請求項２】前記摩擦体の摩擦面上に供給された潤滑剤
   の前記試験片と前記摩擦面との間への侵入を制限する潤
   滑剤制限手段をさらに有する請求項１に記載の摩擦摩耗
   試験装置。
3. 【請求項３】前記摩擦体支持手段は、前記摩擦体の摩擦
   面に供給された潤滑剤が遠心力により飛散しない程度の
   回転数で前記摩擦体を回転させる請求項１または２に記
   載の摩擦摩耗試験装置。
4. 【請求項４】前記潤滑剤制限手段は、前記回転する摩擦
   体の摩擦面に接触可能に設けられた潤滑剤払拭部材を有
   し、 前記潤滑剤払拭部材は、回転する前記摩擦体の摩擦面へ
   の接触によって、前記試験片の配設位置に運搬される前
   記摩擦面に付着した潤滑剤の量を制限する請求項１〜３
   のいずれかに記載の摩擦摩耗試験装置。
5. 【請求項５】前記試験片保持手段は、当該試験片を前記
   摩擦体の摩擦面に所定の押圧力で押し付けつつ、所定の
   軸の回りに回転させる請求項１〜４のいずれかに記載の
   摩擦摩耗試験装置。
6. 【請求項６】前記潤滑剤払拭部材は、前記潤滑剤を吸収
   する性質を有する材料からなる請求項４または５に記載
   の摩擦摩耗試験装置。
7. 【請求項７】前記潤滑剤払拭部材は、前記摩擦体の回転
   中心から半径方向に沿って前記摩擦面に接触可能に設け
   られている請求項４〜６のいずれかに記載の摩擦摩耗試
   験装置。
8. 【請求項８】摩擦面を有する摩擦体を所定の回転数で回
   転させるステップと、 前記摩擦体の摩擦面上に潤滑剤を供給するステップと、 前記潤滑剤が供給された摩擦面に前記試験片を所定の押
   圧力で押し付けつつ当該試験片を前記摩擦面内で運動さ
   せるステップと、 前記試験片の摩耗量から前記当該試験片の前記摩擦体に
   対する摩擦摩耗特性を評価するステップとを有する摩擦
   摩耗試験方法。
9. 【請求項９】前記試験片を前記摩擦面内で運動させるス
   テップは、前記試験片の配設位置に運搬される前記摩擦
   面に供給された潤滑剤の量を制限して前記摩擦面と前記
   試験片との間に潤滑剤が不足した状態で行う請求項８に
   記載の摩擦摩耗試験方法。
10. 【請求項１０】回転する前記摩擦体の摩擦面へ潤滑剤払
    拭部材を接触させて前記試験片の配設位置に運搬される
    前記摩擦面に付着した潤滑剤の量を制限する請求項９に
    記載の摩擦摩耗試験方法。