JP3367330B2

JP3367330B2 - 摩擦動特性測定装置

Info

Publication number: JP3367330B2
Application number: JP09489596A
Authority: JP
Inventors: 裕二長沢; 真且黒石; 一司長田; 邦彦安藤; 徳康山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-03-24
Filing date: 1996-03-24
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2016-03-24
Also published as: JPH09257650A; US5996395A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、供試体である摩擦
材と摺動部とが摺動接触するときの該摩擦材と該摺動部
との間に作用する押圧力と摩擦力を測定する摩擦動特性
測定装置において、前記摩擦材および摺動部を含む共振
系の共振周波数で自励的に前記摩擦材と前記摺動部との
摺動速度を変動させるとともに、前記共振系の共振周波
数で強制的に前記摩擦材と前記摺動部との摺動速度を変
動させる摺動速度変動手段を備え、捩じり振動系の自励
振動を吸収する摩擦材の振動発生の可能性の評価を可能
にする摩擦動特性測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】摩擦材を利用して駆動または制動を行う
装置において、摩擦振動が発生する場合があり、この時
の摩擦材の摩擦振動における摩擦係数の速度勾配を、測
定装置において、上記装置における実際の摩擦振動の条
件下で測定することが出来れば、摩擦材の材料単体の特
性にて上記装置における摩擦振動への対応が可能とな
り、上記装置等での試験を簡略化することが出来る。

【０００３】上記摩擦振動は、摩擦係数μの速度勾配
（ｄμ／ｄＶ値）が大きく関係するため、その特性を一
つの評価項目としている。それは、摩擦係数の速度勾配
が負の場合には、振動による速度変化に対応して前記摩
擦材の摩擦面に垂直に作用する荷重と摩擦面における振
動する物体の摩擦係数の積である摩擦力がその振動を維
持または振動の振幅を大きくする方向に作用するためで
ある。

【０００４】従来、摩擦材単体の評価として摩擦係数の
速度勾配を測定するためには、対象となる速度範囲また
は特定の速度範囲において、いくつかの速度を選択し、
その各速度において定速度の摩擦係数を測定することに
よって速度領域に対する摩擦係数の変化を求めており、
実際の振動する条件下では速度が振動周波数にて変化す
るのに対して適切な速度勾配を求めていないという欠点
があった。そのために、従来の摩擦材単体の摩擦特性の
測定方法では実際の現象を予測することが出来ずに、材
料の評価の他に最終確認として実際の使用状態での評価
が必要であり、多くの作業の時間や工数を要していた。

【０００５】また従来の実際の装置で発生する振動を模
擬する試験装置（特開昭６２−８３２、特開平０５−１
２６６８３）は、実際に使用される装置と同様の振動系
を試験機に設置実現して、実際の装置で発生すると考え
られる振動を試験機にて模擬し、試験機における振動発
生の有無により実際の装置における振動発生を評価する
ものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の摩擦材単体の評
価方法は、摩擦係数の速度勾配を測定するためにいくつ
かの速度を選択し、その各速度において定速度の摩擦係
数を測定することによって速度領域に対する摩擦係数の
変化を求めるものであり、実際の装置における振動条件
下では、速度が振動周波数に応じて変化するのに対して
適切な速度勾配を求めることが出来ないないという問題
があった。そのために、従来の摩擦材単体評価方法で
は、実際の現象を予測することが出来ずに、材料の評価
の他に最終確認として実際の使用状態での評価が必要で
あり、多くの作業の時間や工数を要するという問題があ
った。

【０００７】上記従来の振動模擬試験装置は、実際の装
置で発生すると考えられる振動を試験機にて模擬し、試
験機における振動発生の有無により実際の装置における
振動発生を評価するものであるので、この装置によって
評価できることは評価した摩擦材がある程度以上に摩擦
振動を生じさせる能力のある材料に限られるという問題
があった。

【０００８】すなわち従来の振動模擬試験装置は、評価
の適否が摩擦振動が生ずる摩擦材か否かで決定され、摩
擦材の中で摩擦振動が生ずる材料か否かを評価するに過
ぎないものであるという問題があった。

【０００９】図５と図６に摩擦振動に対して評価の異な
る材料を用いた場合の測定結果を示す。図５の材料Ａは
摩擦振動を生じ易い材料であるために、摩擦特性測定装
置の固有振動数にて振動しているが、図６の材料Ｂは摩
擦振動を生じ難い材料すなわち捩じり振動系の自励振動
を吸収する性質を有する材料であるために、振動が発生
していない。上記評価装置においては、上記材料Ａおよ
び材料Ｂのように材料の特性が大きく異なる場合には振
動の有無として評価できるが、例えば第３の材料Ｃが材
料Ｂと同様に振動を発生しなかった場合に、材料Ｃと材
料Ｂとの優位関係は不明であり、捩じり振動系の自励振
動を吸収する性質を有する材料の摩擦材の振動発生の可
能性の評価が出来ないという問題があった。

【００１０】そこで本発明者らは、供試体である摩擦材
と摺動部とが摺動接触するときの該摩擦材と該摺動部と
の間に作用する押圧力と摩擦力を測定する摩擦動特性測
定装置において、前記摩擦材および摺動部を含む共振系
の共振周波数で自励的に前記摩擦材と前記摺動部との摺
動速度を変動させるとともに、前記共振系の共振周波数
で強制的に前記摩擦材と前記摺動部との摺動速度を変動
させるという本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究
開発を重ねた結果、捩じり振動系の自励振動を吸収する
摩擦材の振動発生の可能性の評価を可能にするととも
に、摩擦材の振動発生のし易さの評価を可能にするとい
う目的を達成する本発明に到達したものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の摩擦動特性測定装置は、供試体である摩
擦材と摺動部とが摺動接触するときの該摩擦材と該摺動
部との間に作用する押圧力と摩擦力を測定する摩擦動特
性測定装置において、前記摩擦材および摺動部を含む共
振系の共振周波数で自励的に変動している前記摩擦材お
よび前記摺動部の摺動速度を、前記共振系の共振周波数
で強制的に変動させる摺動速度変動手段を備えているも
のである。

【００１２】本発明（請求項２に記載の第２発明）の摩
擦動特性測定装置は、供試体である摩擦材を保持する保
持手段と、該摩擦材と摺動接触する摺動部と、該摺動部
を前記摩擦材に押圧する押圧手段と、前記摺動部と前記
摩擦材とを摺動させる摺動手段と、前記押圧力を検出す
る押圧力検出手段と、前記摺動部と前記摩擦材との間に
発生する摩擦力を検出する摩擦力検出手段と、前記摩擦
材、前記供試体保持手段、及び前記摺動部から成る共振
系の共振周波数で自励的に前記摩擦材と前記摺動手段と
の摺動速度を変動させる第１の摺動速度変動手段と、前
記共振系の共振周波数で強制的に前記摩擦材と前記摺動
手段との摺動速度を変動させる第２の摺動速度変動手段
とから成るものである。

【００１３】本発明（請求項３に記載の第３発明）の摩
擦動特性測定装置は、前記第２発明において、前記第２
の摺動速度変動手段が、前記共振系に作用する外力を変
動させる外力変動手段によって構成されているものであ
る。

【００１４】本発明（請求項４に記載の第４発明）の摩
擦動特性測定装置は、前記第３発明において、前記外力
変動手段が、押圧力を変動させる押圧力変動手段によっ
て構成されているものである。

【００１５】本発明（請求項５に記載の第５発明）の摩
擦動特性測定装置は、前記第３発明において、前記外力
変動手段が、前記共振系内の回転体に制動力を付与する
制動力付与手段によって構成されているものである。

【００１６】（作用）上記構成より成る第１発明の摩擦
動特性測定装置は、供試体である摩擦材と摺動部とが摺
動接触するときの該摩擦材と該摺動部との間に作用する
押圧力と摩擦力を測定する摩擦動特性測定装置におい
て、前記摺動速度変動手段が前記摩擦材および摺動部を
含む共振系の共振周波数で自励的に変動している前記摩
擦材および前記摺動部の摺動速度を、前記共振系の共振
周波数で強制的に変動させるものである。

【００１７】上記構成より成る第２発明の摩擦動特性測
定装置は、前記保持手段によって保持された前記供試体
である摩擦材に対して、前記押圧手段が該摩擦材と摺動
接触する摺動部を押圧し、前記摺動手段が、前記摺動部
と前記摩擦材とを摺動させ、前記第１の摺動速度変動手
段が前記摩擦材、前記供試体保持手段、及び前記摺動部
から成る共振系の共振周波数で自励的に前記摩擦材と前
記摺動手段との摺動速度を変動させるとともに、前記第
２の摺動速度変動手段が前記共振系の共振周波数で強制
的に前記摩擦材と前記摺動手段との摺動速度を変動させ
た状態において、前記押圧力検出手段が、前記押圧力を
検出するとともに、前記摩擦力検出手段が前記摺動部と
前記摩擦材との間に発生する摩擦力を検出するものであ
る。

【００１８】上記構成より成る第３発明の摩擦動特性測
定装置は、前記第２発明において、前記第２の摺動速度
変動手段を構成する前記外力変動手段が、前記共振系に
作用する外力を変動させるものである。

【００１９】上記構成より成る第４発明の摩擦動特性測
定装置は、前記第３発明において、前記外力変動手段を
構成する前記押圧力変動手段が、押圧力を変動させるも
のである。

【００２０】上記構成より成る第５発明の摩擦動特性測
定装置は、前記第３発明において、前記外力変動手段を
構成する前記制動力付与手段が、前記共振系内の回転体
に制動力を付与するものである。

【００２１】

【発明の効果】上記作用を奏する第１発明の摩擦動特性
測定装置は、前記摺動速度変動手段が前記摩擦材および
摺動部を含む共振系の共振周波数で自励的に変動してい
る前記摩擦材および前記摺動部の摺動速度を、前記共振
系の共振周波数で強制的に変動させるので、捩じり振動
系の自励振動を吸収する摩擦材の振動発生の可能性の評
価を可能にするという効果を奏する。

【００２２】上記作用を奏する第２発明の摩擦動特性測
定装置は、前記第１の摺動速度変動手段が、前記摩擦
材、前記供試体保持手段、及び前記摺動部から成る共振
系の共振周波数で自励的に前記摩擦材と前記摺動手段と
の摺動速度を変動させるとともに、前記第２の摺動速度
変動手段が前記共振系の共振周波数で強制的に前記摩擦
材と前記摺動手段との摺動速度を変動させた状態におい
て、前記押圧力検出手段が、前記押圧力を検出するとと
もに、前記摩擦力検出手段が前記摺動部と前記摩擦材と
の間に発生する摩擦力を検出するので、捩じり振動系の
自励振動を吸収する摩擦材の振動発生の可能性の評価を
可能にするという効果を奏する。

【００２３】上記作用を奏する第３発明の摩擦動特性測
定装置は、前記外力変動手段が、前記共振系に作用する
外力を変動させるものであるので、摺動速度の変動制御
および摩擦材の評価を容易に行うことが出来るという効
果を奏する。

【００２４】上記作用を奏する第４発明の摩擦動特性測
定装置は、前記押圧力変動手段が、押圧力を変動させる
ものであるので、摺動速度の変動制御および摩擦材の評
価を容易に行うことが出来るという効果を奏する。

【００２５】上記作用を奏する第５発明の摩擦動特性測
定装置は、前記制動力付与手段が、前記共振系内の回転
体に制動力を付与するものであるので、前記摩擦特性測
定部にて測定されるデータには荷重の変動がないため、
荷重勾配を考慮する必要がないため、データの整理が容
易になるという効果を奏する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００２７】（第１実施形態）本第１実施形態の摩擦動
特性測定装置１は、図１に示されるように供試体である
摩擦材１０を保持する保持手段１１と、該摩擦材１０と
摺動接触する摺動部１２と、該摺動部１２を前記摩擦材
１０に押圧する押圧手段１３と、前記摺動部１２と前記
摩擦材１０とを摺動させる摺動手段１４と、前記押圧力
を検出する押圧力検出手段１５と、前記摺動部１２と前
記摩擦材１０との間に発生する摩擦力を検出する摩擦力
検出手段１６と、前記摩擦材１０、前記供試体保持手段
１１、及び前記摺動部１２から成る共振系の共振周波数
で自励的に前記摩擦材１０と前記摺動手段１４との摺動
速度を変動させる第１の摺動速度変動手段１７と、前記
共振系の共振周波数で強制的に前記摩擦材１０と前記摺
動手段１４との摺動速度を変動させる第２の摺動速度変
動手段１８とから成るものである。

【００２８】前記摩擦動特性測定装置１は、同軸的に間
隔をおいて対向して配設された回転軸２および３と、該
回転軸２および３にそれぞれ配設されたフライホイール
５および６と、前記対向する回転軸２および３の間に介
挿されたトーション部４と、前記回転軸３に配設された
摩擦特性測定部８とを備えている。

【００２９】前記トーション部４は、ベルト、バネ、ゴ
ムなど回転差による捩じりに対して剛性を有してトルク
を発生し得るものであれば良いが、本第１実施形態にお
いては捩じりに対する線形性の良い鋼製のトーション軸
を用いた。

【００３０】前記回転軸２は、両端において軸支されフ
ライホイール５が中央に配設され回転駆動装置の一例で
あるモータ７に一端が結合され、トーション軸４に一端
が結合され、該トーション軸４を介して前記摩擦特性測
定部８へと回転が伝えられる様に構成されている。

【００３１】前記回転軸３は、両端において軸支されフ
ライホイール６が中央に配設され、一端が前記トーショ
ン軸４に結合され、軸の回転を検出するための装置であ
るスリット付き円盤１９０が前記フライホイール６に近
接して配設され、他端に前記摩擦材１０の動特性を測定
する前記摩擦特性測定部８が配設されている。

【００３２】前記フライホイール５，６は、装置の振動
系の捩じり固有振動数が測定したい周波数になる様に前
記トーション軸４の剛性と共にその慣性が計算され、そ
の寸法が決定される。前記トーション軸４は、前記フラ
イホイール５，６と共に軸の捩じり振動を生じさせるた
めに、前記回転軸２および３より軸径を細くするとか肉
厚を薄くするなどの手段によって剛性を小さくしてあ
り、要求される速度変化を十分に得られるように設定さ
れている。また、前記回転軸２，３は、前記トーション
軸４と前記フライホイール５，６によって生じる捩じり
振動を伝えるのに十分な剛性を持っている。上記構成要
素によって、本第１実施形態における前記摩擦材１０、
前記供試体保持手段１１、及び前記摺動部１２から成る
共振系の共振周波数で自励的に前記摩擦材１０と前記摺
動手段１４との摺動速度を変動させる第１の摺動速度変
動手段１７が構成される。

【００３３】前記摩擦特性測定部８のケース内には、図
１に示されるように前記摩擦材１０の一方の円板状の部
材１０１が保持具によって前記回転軸３の一端に固着さ
れることにより同一回転になるように保持され、他方の
環状の摩擦材１０２が摩擦特性測定部８の内部にサンド
イッチ状に対向して配設され固定されている。

【００３４】前記押圧手段１３は、対向して配設された
サンドイッチ状の前記環状の摩擦材１０２の一方を押し
付けることによって、前記一方の摩擦材１０１を挾着す
る略Ｔ字状のピストン１３０によって構成される。

【００３５】押圧力調整手段１８０は、荷重計１５０を
介して前記押圧手段１３のピストンを押圧する油圧ピス
トンと圧力を変動させる事が可能な油圧源によって構成
され、前記摩擦材１０に作用する押圧力を強制的に変動
させるもので、前記共振系の共振周波数で強制的に前記
摩擦材１０と前記摺動手段１４との摺動速度を変動させ
る第２の摺動速度変動手段１８を構成するものである。

【００３６】前記押圧力検出手段１５は、前記押圧力調
整手段１８０と前記ピストン１３０との間に介挿された
荷重計１５０によって構成され、前記摩擦材１０に作用
する前記押圧力を検出し得る構成より成る。

【００３７】前記摩擦力検出手段１６は、前記摩擦特性
測定部８のケース内部に介挿された前記摩擦材１０の一
方の摩擦材１０１がケース内部に載置された環状の摩擦
材１０２を回転させようとする力を検出する前記ケース
の側壁に配設された荷重計１６０によって構成され、前
記他方の摩擦材１０２に作用する接線力測定して前記摺
動部１２と前記摩擦材１０との間に発生する摩擦力を検
出する構造を備えたものである。

【００３８】回転センサ１９は、前記フライホイール６
に近接して前記回転軸３に配設された前記スリット付き
円盤１９０のスリットに対向して配設された例えば磁気
的な非接触センサによって構成され、回転に伴うスリッ
トをカウントすることにより前記摩擦材１０および回転
軸３の回転数を検出するものである。

【００３９】上記構成より成る第１実施形態の摩擦動特
性測定装置の作用について、以下に説明する。

【００４０】前記モータ７が、前記回転軸２と前記トー
ション軸４と前記回転軸３を介して前記摩擦特性測定部
８のケース中の前記回転軸３と同一回転をする前記摩擦
材１０と前記回転軸２，３に取付けられた前記フライホ
イール５，６が、前記摩擦材１０の摺動面で所定の周速
度になるような回転数で回転するように作動される。

【００４１】次に摩擦特性測定部８において、前記回転
軸３と同一回転する前記一方の摩擦材１０１と前記摩擦
特性測定部８のケース内部に配設された前記他方の摩擦
材１０２とを押しつける力によって発生する接線力を測
定する。

【００４２】前記摩擦材の速度勾配（ｄμ／ｄＶ値）が
十分に負であれば、一定の押しつけ力の条件下で前記ト
ーション軸４と前記フライホイール５，６等によって定
まる装置特有の振動系の固有の周波数で捩じり振動が発
生し、前記荷重計１５０を介してからの押しつけ力と荷
重計１６０からの接線力と前記センサ１９からの回転数
のデータから目的とする摩擦特性が容易に求められる。

【００４３】前記摩擦材１０の速度勾配が十分に負でな
い場合や、前記摩擦材１０の速度勾配が零または正の場
合には一定の押しつけ力の条件下では捩じり振動が発生
しないが、前記押圧力調整手段１８０によって押しつけ
力を適切な周波数で変化させることによって、捩じり振
動を発生させることが出来る。

【００４４】この場合、測定された摩擦係数には、押し
つけ力の変化による荷重勾配と速度の変化による速度勾
配が共存しているが、荷重勾配と速度勾配が独立と仮定
することにより、次式を用いて目的とする摩擦材の摩擦
特性を得ることができる。（接線力）／（荷重）＝μ₀＋（荷重勾配）×（荷重変
化）＋（速度勾配）×（速度変化）ここで、μ₀は平均荷重、平均速度における摩擦係数で
ある。

【００４５】摩擦特性の測定「評価方法１」は、摩擦特
性を測定しようとする前記摩擦材１０を前記摩擦特性測
定部８に設置し、目的の速度変動周波数になるように前
記フライホイール５，６と前記トーション軸４が選定さ
れ、前記モータ７により平均の回転が前記回転軸２に与
えられ、次に、摩擦特性を測定する平均荷重を供試材に
加えて行われる。

【００４６】前記摩擦材１０の摩擦係数の速度勾配が十
分に負であれば、この段階にて捩じり振動が生じて目的
とする摩擦特性が計測される。捩じり振動が発生しない
場合には、平均荷重に装置の固有の捩じり共振周波数近
傍の荷重変動を前記押圧力調整手段１８０によって付加
することによって捩じりトルクが変化して捩じり振動が
生じ、前記モータ７による一定回転に加えて振動による
回転変動を生じさせることができる。

【００４７】この回転変動は、摩擦材を取付けた回転軸
３と同一回転する前記円盤１９０にあるスリットの位置
を前記センサ１９によって検出し、回転を検知する手段
によって測定される。回転角に対して一定な信号を検知
し、その信号の間隔を測定することによって８の信号間
の瞬時の回転を知ることが出来る。

【００４８】前記円盤１９０に形成したスリットの数を
多くして、１回転に発生する信号の数が多い程、回転変
動を細かにしかも正確に知ることが可能である。そのよ
うに測定された瞬時の回転数、すなわち瞬時の速度に対
応する摩擦係数が計算される。このようにして計算され
た瞬時の摩擦係数と荷重変化分、速度変化を用いて速度
勾配や荷重勾配が算出できる。

【００４９】図２は第１実施形態の装置を用いて、摩擦
材Ｂの特性を特定した例である。測定条件は、潤滑油中
での摩擦で、油温は８０℃、荷重は変動荷重である。図
２は上から荷重、摩擦力（接線力）、回転数の時間変化
を示しており、横軸の時間は０．５秒間である。荷重は
平均荷重はおよそ３００ｋｇであり振幅およそ５０ｋｇ
で周波数およそ１８Ｈｚの変動荷重を加えた変動荷重で
あり、その結果回転数は、平均回転数はおよそ１５０ｒ
ｐｍであり、振幅はおよそ６０ｒｐｍで、周波数はおよ
そ１８Ｈｚの変動回転数となり、接線力も同様におよそ
１８Ｈｚで変動している。

【００５０】この測定結果から摩擦係数の速度勾配を計
算するとおよそ−０．００１（ｓｅｃ／ｍ）となる。他
の特性の悪い摩擦材Ａでの測定では摩擦係数の速度勾配
がおよそ−０．０１（ｓｅｃ／ｍ）であるから、摩擦材
Ｂは特性の悪い摩擦材Ａに比べて摩擦振動を起こす能力
が十分低いことが明確となる。

【００５１】これらの摩擦材を使用する機械によっては
これらの摩擦材の違いが明確になる場合と分からない場
合がある。使用する機械の振動に対する減衰によって評
価が異なる。機械の振動に対する減衰が十分に大きけれ
ば両材料ともに振動は発生しない。減衰の値によって
は、悪い材料のみ振動が発生する。

【００５２】上記作用を奏する第１実施形態の摩擦動特
性測定装置は、前記第１の摺動速度変動手段１７が、前
記摩擦材、前記供試体保持手段、及び前記摺動部から成
る共振系の共振周波数で自励的に前記摩擦材と前記摺動
手段との摺動速度を変動させるとともに、前記第２の摺
動速度変動手段１８が前記共振系の共振周波数で強制的
に前記摩擦材と前記摺動手段との摺動速度を変動させた
状態において、前記押圧力検出手段１５が、前記押圧力
を検出するとともに、前記摩擦力検出手段１６が前記摺
動部と前記摩擦材との間に発生する摩擦力を検出するの
で、捩じり振動系の自励振動を吸収する摩擦材の振動発
生の可能性の評価を可能にするとともに、前記摩擦材２
０の振動発生のし易さの評価を可能にするという効果を
奏する。

【００５３】また第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、前記摩擦材１０の摩擦特性の速度勾配を実際に問題
となる周波数にて速度を変化させて測定することによっ
て、材料が実際に使用された場合の摩擦振動に対する評
価が従来に増して精度が向上し、これまでの評価では不
可欠であった実機での評価を簡略化でき、能率よく材料
開発できるという効果を奏するものである。

【００５４】さらに第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、実際に使用されている実機に比べて試験装置での評
価であるために、外乱が少なく温度などの環境設定が容
易であり、精度と再現性が良いことによって、摩擦材の
改良開発を効率良く行えるようになるという効果を奏す
るものである。

【００５５】また第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、これまでの摩擦振動に対する摩擦特性の評価に比べ
て、摩擦振動に対する摩擦特性の優位性が高いレベルで
評価できることにより、予想を越えた外乱や特性の劣化
に対して余裕ある設計が可能となり製品として信頼性が
向上するという効果を奏するものである。

【００５６】さらに第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、摩擦動特性を測定する装置において、目的の振動周
波数に合わせた周波数において加振することによって、
前記摩擦特性測定部８の速度に所定の速度変化を与え、
より実用的な摩擦特性の測定を可能にするという効果を
奏する。

【００５７】また第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、実際の機器における摩擦振動を、使用する摩擦材料
によって制御しようとする場合に、材料単体の評価によ
ってその制御が容易に行えるような実際の現象に則した
摩擦材の単体評価方法を与えるという効果を奏する。

【００５８】さらに第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、摩擦材の単体評価のみでなく実際の機器での評価を
も行っていた試験を簡素化することによって、効率のよ
い摩擦振動の制御手法の確立に寄与するという効果を奏
する。

【００５９】また第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、摩擦振動制御に対する材料評価として、摩擦振動が
発生してしまう抑制能力の低い材料の評価に留まらず
に、摩擦振動を抑制する能力の評価として実際の機器に
使用した場合において摩擦振動が発生しない領域での摩
擦材評価にも幅広く対応でき、実際の機器に使用した場
合の使用条件の変化に対する摩擦振動抑制能力の向上な
どのより良い摩擦材料の開発に寄与するという効果を奏
する。

【００６０】さらに第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、摩擦振動の原因となり得る摩擦係数μの速度勾配
（ｄμ／ｄＶ値）を、摩擦振動の周波数にて速度が変化
する状態下で測定することを可能にするという効果を奏
する。

【００６１】また第１実施形態の摩擦動特性測定装置
は、振動系が摩擦速度を変化させるように取付けられ、
所定の周波数にて速度が変化している条件下における摩
擦の測定を可能にするとともに、所定の摩擦係数の速度
変化となるような操作を加えて摩擦特性を計測すること
によって、摩擦振動に対する摩擦材単体の評価を行うこ
とを可能にするという効果を奏する。

【００６２】（第２実施形態）本第２実施形態の摩擦動
特性測定装置１は、図２に示されるように前記第１実施
形態を基本とし、前記摩擦材の摩擦係数の速度勾配のみ
を計測できるようにしたものである。

【００６３】第２実施形態の摩擦動特性測定装置は、前
記第１実施形態においてフライホイール６に摩擦材にピ
ストン１０を介して平均荷重が負荷された後、捩じりト
ルク変動を与え捩じり振動を得るために荷重を変動させ
たものを、捩じりトルク変動をフライホイール６の制動
力変化によって与える点が相違するものである。

【００６４】前記摩擦特性測定部８において、測定され
るデータには荷重の変動がないことによって、荷重勾配
を考える必要がなく、データの整理が容易となり次式を
用いる。（接線力）／（荷重）＝μ₀＋（速度勾配）×（速度変
化）ここで、μ₀は平均荷重、平均速度における摩擦係数で
あり、速度変化は平均速度からの変化である。

【００６５】本第２実施形態においては、制動力変動手
段２１が、摩擦材と、摩擦材の押付力を変動させる事の
可能なピストンより成り、前記フライホイール６に作用
する制動力を変動させることによって、捩じり振動を得
るための捩じりトルクを変動させるものである。

【００６６】本第２実施形態の摩擦動特性測定装置は、
前記第１実施形態のようにデータ処理において荷重勾配
を考慮する必要がないので、摩擦係数の荷重勾配があ
り、速度勾配に影響を与える材料の測定には本第２実施
形態装置の方が適しているという効果を奏する。

【００６７】また第２実施形態の摩擦動特性測定装置
は、前記第１実施形態では平均荷重が低い場合には捩じ
り振動を得るための荷重変動を大きくすることができな
いが、本第２実施形態では独立に制御できることで、平
均荷重の大きさに関係なく捩じり振動を得ることができ
るという効果を奏する。

【００６８】本第２実施形態装置を用いて、摩擦材の特
性を測定した例について以下に述べる。測定条件は、荷
重がおよそ３００ｋｇであり、回転数は平均回転数がお
よそ１５０ｒｐｍであり、振幅はおよそ１００ｒｐｍで
あり、周波数はおよそ１８Ｈｚの変動回転数である。そ
の他は前記第１実施形態の測定例と同様に、潤滑油中で
の摩擦であり、油温は８０℃である。

【００６９】図４は、図２と同様な測定結果表示をして
いる。測定結果から計算される摩擦係数の速度勾配は図
２の測定結果から計算された値と同一である。図２の場
合に比べて計算が容易であり、また、荷重の変化によっ
て接線力が変化していないのでそれらの影響もなく純粋
な摩擦係数の速度勾配が求められる。

【００７０】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の摩擦動特性測定装置を
示す平面図である。

【図２】本第１実施形態装置による測定例における荷重
変動、摩擦力、および回転数を示す線図である。

【図３】本発明の第２実施形態の摩擦動特性測定装置を
示す平面図である。

【図４】本第２実施形態装置による測定例における荷重
変動、摩擦力、および回転数を示す線図である。

【図５】従来装置による材料Ａの測定例における荷重変
動、摩擦力、および回転数を示す線図である。

【図６】従来装置による材料Ｂの測定例における荷重変
動、摩擦力、および回転数を示す線図である。

【符号の説明】

１０摩擦材１１保持手段１２摺動部１４摺動手段１５押圧力検出手段１６摩擦力検出手段１７第１の摺動速度変動手段１８第２の摺動速度変動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安藤邦彦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)発明者山田徳康愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭62−832（ＪＰ，Ａ) 特開平５−126683（ＪＰ，Ａ) 特開平７−253382（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−261133（ＪＰ，Ａ) 特開平６−26991（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 13/02 G01H 13/00 G01M 17/007 G01N 19/02 G01M 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】供試体である摩擦材と摺動部とが摺動接
触するときの該摩擦材と該摺動部との間に作用する押圧
力と摩擦力を測定する摩擦動特性測定装置において、前記摩擦材および摺動部を含む共振系の共振周波数で自
励的に変動している前記摩擦材および前記摺動部の摺動
速度を、前記共振系の共振周波数で強制的に変動させる
摺動速度変動手段を備えていることを特徴とする摩擦動
特性測定装置。
【請求項２】供試体である摩擦材を保持する保持手段
と、該摩擦材と摺動接触する摺動部と、該摺動部を前記摩擦材に押圧する押圧手段と、前記摺動部と前記摩擦材とを摺動させる摺動手段と、前記押圧力を検出する押圧力検出手段と、前記摺動部と前記摩擦材との間に発生する摩擦力を検出
する摩擦力検出手段と、前記摩擦材、前記供試体保持手段、及び前記摺動部から
成る共振系の共振周波数で自励的に前記摩擦材と前記摺
動手段との摺動速度を変動させる第１の摺動速度変動手
段と、前記共振系の共振周波数で強制的に前記摩擦材と前記摺
動手段との摺動速度を変動させる第２の摺動速度変動手
段とから成ることを特徴とする摩擦動特性測定装置。
【請求項３】請求項２において、前記第２の摺動速度変動手段が、前記共振系に作用する
外力を変動させる外力変動手段によって構成されている
ことを特徴とする摩擦動特性測定装置。
【請求項４】請求項３において、前記外力変動手段が、押圧力を変動させる押圧力変動手
段によって構成されていることを特徴とする摩擦動特性
測定装置。
【請求項５】請求項３において、前記外力変動手段が、前記共振系内の回転体に制動力を
付与する制動力付与手段によって構成されていることを
特徴とする摩擦動特性測定装置。