JP3422705B2 - 回転接触抵抗測定装置及び軸受回転抵抗測定装置 - Google Patents
回転接触抵抗測定装置及び軸受回転抵抗測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車輪のレール
への粘着力特性等を測定するための回転接触抵抗測定装
置に関する。特には、回転数や軸受荷重、軸受温度、ス
ラスト力等によって変動する軸受の抵抗トルクによる外
乱を受けずに、微小な回転接触抵抗も測定しうる回転接
触抵抗測定装置に関する。また、さまざまな条件下にお
ける軸受の抵抗トルクを測定することのできる軸受回転
抵抗測定装置に関する。
への粘着力特性等を測定するための回転接触抵抗測定装
置に関する。特には、回転数や軸受荷重、軸受温度、ス
ラスト力等によって変動する軸受の抵抗トルクによる外
乱を受けずに、微小な回転接触抵抗も測定しうる回転接
触抵抗測定装置に関する。また、さまざまな条件下にお
ける軸受の抵抗トルクを測定することのできる軸受回転
抵抗測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車輪のレールへの粘着力特性や転動
疲労特性を測定するための試験機（以下車輪・レール試
験機という）を例として説明する。鉄道車両の車輪とレ
ールの間の摩擦は、車両の加減速性能に関係する重要な
ファクターである。通常、鉄道業界では、車輪に働く水
平荷重を粘着力と呼び、この値を主たる議論の対象とし
ている。
疲労特性を測定するための試験機（以下車輪・レール試
験機という）を例として説明する。鉄道車両の車輪とレ
ールの間の摩擦は、車両の加減速性能に関係する重要な
ファクターである。通常、鉄道業界では、車輪に働く水
平荷重を粘着力と呼び、この値を主たる議論の対象とし
ている。
【０００３】車輪・レール試験機は、模擬車輪としての
第１の回転体と模擬レールとしての第２の回転体を有
し、両回転体に半径方向の荷重をかけ、任意の周速及び
周速差（スベリ）を与えて回転接触させるものである。
そして、両回転体間の粘着力や車輪とレールの摩耗率
（mm／km）を測定する。
第１の回転体と模擬レールとしての第２の回転体を有
し、両回転体に半径方向の荷重をかけ、任意の周速及び
周速差（スベリ）を与えて回転接触させるものである。
そして、両回転体間の粘着力や車輪とレールの摩耗率
（mm／km）を測定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】粘着力の測定方法の１
つとして、車輪に働く駆動（又は制動）トルクを計測
し、そのトルクを車輪の半径で割る方法がありうる。し
かし、この駆動トルクの中には、厳密に言うと、車輪の
軸を支持する軸受の回転抵抗トルクも入っており、それ
が測定誤差となる。
つとして、車輪に働く駆動（又は制動）トルクを計測
し、そのトルクを車輪の半径で割る方法がありうる。し
かし、この駆動トルクの中には、厳密に言うと、車輪の
軸を支持する軸受の回転抵抗トルクも入っており、それ
が測定誤差となる。
【０００５】この軸受抵抗トルクをなるべくキャンセル
する方法として、次のような方法が考えられる。試験荷
重を回転体にかける前に、回転体をある時間ならし運転
して軸受の温度がある程度上がった後（例えば６０℃）
に、回転軸の空転トルクを測定する。そして、荷重をか
けて測定を始めてから後は、測定トルクから空転トルク
を足し引きして、粘着力分のトルクを算出する。
する方法として、次のような方法が考えられる。試験荷
重を回転体にかける前に、回転体をある時間ならし運転
して軸受の温度がある程度上がった後（例えば６０℃）
に、回転軸の空転トルクを測定する。そして、荷重をか
けて測定を始めてから後は、測定トルクから空転トルク
を足し引きして、粘着力分のトルクを算出する。
【０００６】しかしながら、空転トルクは、ある特定の
条件下における軸受抵抗トルクを表すものにすぎない。
実際の軸受抵抗トルクは、軸受にかかる荷重（ラジア
ル、スラスト、モーメント）、回転数、温度、軸受の摩
耗状態等によって異なる。さらに、昨今の超高速鉄道
（時速５００km／hr）向けの試験では、以前とは異な
り、ごく僅かの粘着力の有無や多少が問題となるので、
以前はネグリジブルとも思われていた軸受抵抗トルクを
より正確にキャンセルする手法を確立すべきである。な
お、このような課題への着目は、本発明者らが今回初め
て提起するものである。
条件下における軸受抵抗トルクを表すものにすぎない。
実際の軸受抵抗トルクは、軸受にかかる荷重（ラジア
ル、スラスト、モーメント）、回転数、温度、軸受の摩
耗状態等によって異なる。さらに、昨今の超高速鉄道
（時速５００km／hr）向けの試験では、以前とは異な
り、ごく僅かの粘着力の有無や多少が問題となるので、
以前はネグリジブルとも思われていた軸受抵抗トルクを
より正確にキャンセルする手法を確立すべきである。な
お、このような課題への着目は、本発明者らが今回初め
て提起するものである。
【０００７】本発明は、上述の新規な着目に基づくもの
で、以下のような回転接触抵抗測定装置又は軸受回転抵
抗測定装置を提供することを目的とする。 鉄道車輪のレールへの粘着力特性等を精密に測定で
きる。 回転数や軸受荷重、軸受温度、スラスト力等に応じ
て変動する軸受の抵抗トルクによる外乱を受けることな
く、微小な回転接触抵抗も測定できる。 さまざまな条件下における軸受の抵抗トルクを測定
することができる。
で、以下のような回転接触抵抗測定装置又は軸受回転抵
抗測定装置を提供することを目的とする。 鉄道車輪のレールへの粘着力特性等を精密に測定で
きる。 回転数や軸受荷重、軸受温度、スラスト力等に応じ
て変動する軸受の抵抗トルクによる外乱を受けることな
く、微小な回転接触抵抗も測定できる。 さまざまな条件下における軸受の抵抗トルクを測定
することができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１態様の回転接触抵抗測定装置は、 第
１の回転体と、 第１の回転体を支持する軸受と、 第
１の回転体を第１の周速で回転させる駆動機構と、 第
２の回転体と、 第２の回転体を支持する軸受と、 第
２の回転体を第２の周速で回転させる駆動機構と、 第
１の回転体外周と第２の回転体外周との間に押圧力を加
える押圧機構と、 上記押圧力を測定するロードセル
と、 上記第１の回転体にかかる回転接触抵抗のトルク
と反駆動側軸受の抵抗トルクの合計を測定する駆動側ト
ルク計と、上記反駆動側軸受の抵抗トルクを測定する反
駆動側トルク計と、上記駆動側トルク計の測定トルクか
ら上記反駆動側トルク計の測定トルクを差し引く測定制
御部と、を具備することを特徴とする。あるいは、上記
各トルク計及び測定制御部に替えて、上記第１の回転体
と駆動側軸受との間に設けられた駆動側トルク計と、上
記駆動側軸受のモータ側に設けられたモータ側トルク計
と、モータ側トルク計のトルクから駆動側トルク計のト
ルクを引いて軸受の回転抵抗トルクを得た後、駆動側ト
ルク計のトルクから軸受の回転抵抗トルクを引く測定制
御部と、を具備することを特徴とする。
め、本発明の第１態様の回転接触抵抗測定装置は、 第
１の回転体と、 第１の回転体を支持する軸受と、 第
１の回転体を第１の周速で回転させる駆動機構と、 第
２の回転体と、 第２の回転体を支持する軸受と、 第
２の回転体を第２の周速で回転させる駆動機構と、 第
１の回転体外周と第２の回転体外周との間に押圧力を加
える押圧機構と、 上記押圧力を測定するロードセル
と、 上記第１の回転体にかかる回転接触抵抗のトルク
と反駆動側軸受の抵抗トルクの合計を測定する駆動側ト
ルク計と、上記反駆動側軸受の抵抗トルクを測定する反
駆動側トルク計と、上記駆動側トルク計の測定トルクか
ら上記反駆動側トルク計の測定トルクを差し引く測定制
御部と、を具備することを特徴とする。あるいは、上記
各トルク計及び測定制御部に替えて、上記第１の回転体
と駆動側軸受との間に設けられた駆動側トルク計と、上
記駆動側軸受のモータ側に設けられたモータ側トルク計
と、モータ側トルク計のトルクから駆動側トルク計のト
ルクを引いて軸受の回転抵抗トルクを得た後、駆動側ト
ルク計のトルクから軸受の回転抵抗トルクを引く測定制
御部と、を具備することを特徴とする。
【０００９】回転軸の駆動トルク又は制動トルクから軸
受の抵抗トルクを差し引くことにより、より正確に粘着
力に基づくトルク、したがって粘着力を測定できる。な
お、軸受の抵抗トルクはその試験時における荷重・回転
数時における実測値であるので正確である。
受の抵抗トルクを差し引くことにより、より正確に粘着
力に基づくトルク、したがって粘着力を測定できる。な
お、軸受の抵抗トルクはその試験時における荷重・回転
数時における実測値であるので正確である。
【００１０】本発明の第２態様の回転接触抵抗測定装置
は、上記第１の回転体と第２の回転体を回転軸方向に周
期的に相対移動させる横移動機構又は回動機構を具備す
る。
は、上記第１の回転体と第２の回転体を回転軸方向に周
期的に相対移動させる横移動機構又は回動機構を具備す
る。
【００１１】通常の回転接触抵抗測定装置においては、
測定を続けていると次第に回転接触抵抗（車輪の粘着
力）が下がるという現象がみられることがある。これ
は、回転体の同じ外周表面同士が回転接触を繰り返し、
次第に“なじんでくる”ためと考えられる。車輪・レー
ル試験機の場合のシミュレートしたい現象は、車輪が長
く連なるレールの表面を転動していく現象であるので、
上記回転履歴現象は実際には起らない好ましくない現象
である。そのため、常に回転体外周面の同じ場所同士で
接触を繰り返す回転接触抵抗測定装置では、実際の車輪
とレールの粘着力よりも低い測定値しか得られない。こ
のことは、超高速鉄道向けの開発・試験では特に由々し
き問題である。
測定を続けていると次第に回転接触抵抗（車輪の粘着
力）が下がるという現象がみられることがある。これ
は、回転体の同じ外周表面同士が回転接触を繰り返し、
次第に“なじんでくる”ためと考えられる。車輪・レー
ル試験機の場合のシミュレートしたい現象は、車輪が長
く連なるレールの表面を転動していく現象であるので、
上記回転履歴現象は実際には起らない好ましくない現象
である。そのため、常に回転体外周面の同じ場所同士で
接触を繰り返す回転接触抵抗測定装置では、実際の車輪
とレールの粘着力よりも低い測定値しか得られない。こ
のことは、超高速鉄道向けの開発・試験では特に由々し
き問題である。
【００１２】そこで、本発明の第２態様の回転接触抵抗
測定装置では、上記第１の回転体と第２の回転体を回転
軸方向に周期的に相対移動させることとし、測定中にお
ける同じ部分の繰り返し接触を回避することとした。し
たがって、より実際の状態に近い車輪粘着力特性を測定
できる。
測定装置では、上記第１の回転体と第２の回転体を回転
軸方向に周期的に相対移動させることとし、測定中にお
ける同じ部分の繰り返し接触を回避することとした。し
たがって、より実際の状態に近い車輪粘着力特性を測定
できる。
【００１３】本発明の回転接触抵抗測定装置は、上記第
１の回転体と第２の回転体の回転軸をツイストさせるツ
イスト機構を具備することが好ましい。また、上記第１
の回転体と第２の回転体の回転軸を相互に傾斜させる接
触角付与機構を具備することが好ましい。これにより、
鉄道車両が曲線区間を走行するときの車輪とレールの接
触状態等のシミュレーションを、より実態に近い形で行
うことができる。
１の回転体と第２の回転体の回転軸をツイストさせるツ
イスト機構を具備することが好ましい。また、上記第１
の回転体と第２の回転体の回転軸を相互に傾斜させる接
触角付与機構を具備することが好ましい。これにより、
鉄道車両が曲線区間を走行するときの車輪とレールの接
触状態等のシミュレーションを、より実態に近い形で行
うことができる。
【００１４】本発明の第１態様の軸受回転抵抗測定装置
は、 軸受の内輪に嵌合する軸と、軸受の外輪に半径方
向荷重を加える押圧機構と、 軸を任意の速度で回転駆
動する駆動機構と、 軸受と駆動機構間の軸にかかる軸
受抵抗トルクを測定する抵抗トルク計と、を具備するこ
とを特徴とする。
は、 軸受の内輪に嵌合する軸と、軸受の外輪に半径方
向荷重を加える押圧機構と、 軸を任意の速度で回転駆
動する駆動機構と、 軸受と駆動機構間の軸にかかる軸
受抵抗トルクを測定する抵抗トルク計と、を具備するこ
とを特徴とする。
【００１５】この軸受回転抵抗測定装置によれば、軸受
の荷重状態や回転数、累積回転数が変化したときの軸受
抵抗を測定することができる。そのため、従来は、最大
荷重や最大回転数についての規格値のみしか明らかでな
かった軸受に、新たな性能評価基準を提供できる。特に
鉄道車輪の軸受では、列車の編成単位での乗車率による
走行抵抗値の増加量などが把握できるようになり、車両
の運行上や設計上も非常に重要なデータが得られる。
の荷重状態や回転数、累積回転数が変化したときの軸受
抵抗を測定することができる。そのため、従来は、最大
荷重や最大回転数についての規格値のみしか明らかでな
かった軸受に、新たな性能評価基準を提供できる。特に
鉄道車輪の軸受では、列車の編成単位での乗車率による
走行抵抗値の増加量などが把握できるようになり、車両
の運行上や設計上も非常に重要なデータが得られる。
【００１６】本発明の軸受回転抵抗測定装置は、さらに
軸受にスラスト荷重を加える機構を備えることが好まし
い。スラスト荷重による軸受回転抵抗の変化もシミュレ
ーションできる。なお、スラスト荷重を与える手段とし
ては油圧シリンダ等が好ましい。
軸受にスラスト荷重を加える機構を備えることが好まし
い。スラスト荷重による軸受回転抵抗の変化もシミュレ
ーションできる。なお、スラスト荷重を与える手段とし
ては油圧シリンダ等が好ましい。
【００１７】本発明の第２態様の軸受回転抵抗測定装置
は、 第１の回転体と、 第１の回転体を支持する軸受
と、 第１の回転体を第１の周速で回転させる駆動機構
と、第２の回転体と、 第２の回転体を支持する軸受
と、 第２の回転体を第２の周速で回転させる駆動機構
と、 第１の回転体外周と第２の回転体外周との間に押
圧力を加える押圧機構と、 上記押圧力を測定するロー
ドセルと、 上記第１の回転体を支持する軸受の抵抗ト
ルクを測定する抵抗トルク計と、 を具備することを特
徴とする。
は、 第１の回転体と、 第１の回転体を支持する軸受
と、 第１の回転体を第１の周速で回転させる駆動機構
と、第２の回転体と、 第２の回転体を支持する軸受
と、 第２の回転体を第２の周速で回転させる駆動機構
と、 第１の回転体外周と第２の回転体外周との間に押
圧力を加える押圧機構と、 上記押圧力を測定するロー
ドセルと、 上記第１の回転体を支持する軸受の抵抗ト
ルクを測定する抵抗トルク計と、 を具備することを特
徴とする。
【００１８】この第２態様の軸受回転抵抗測定装置で
は、より実態に近い形で鉄道車輪の軸受等の軸受抵抗を
測定できる。この態様の軸受回転抵抗測定装置では、上
記第１の回転体と第２の回転体の回転軸をツイストさせ
るツイスト機構を具備することが好ましい。また、上記
第１の回転体と第２の回転体の回転軸を相互に傾斜させ
る接触角付与機構を具備することが好ましい。これによ
り、鉄道車両が曲線区間を走行するときの車輪とレール
の接触状態等のシミュレーションを、より実態に近い形
で行うことができる。
は、より実態に近い形で鉄道車輪の軸受等の軸受抵抗を
測定できる。この態様の軸受回転抵抗測定装置では、上
記第１の回転体と第２の回転体の回転軸をツイストさせ
るツイスト機構を具備することが好ましい。また、上記
第１の回転体と第２の回転体の回転軸を相互に傾斜させ
る接触角付与機構を具備することが好ましい。これによ
り、鉄道車両が曲線区間を走行するときの車輪とレール
の接触状態等のシミュレーションを、より実態に近い形
で行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の１実施例に係る車輪・レール試験
機の構成を模式的に示す図である。図２は、図１の車輪
・レール試験機の測定制御系の構成を示すブロック図で
ある。この試験機１は、第１の回転体としての模擬車輪
３１と第２の回転体としてのレール模擬車輪５５を備え
る。そして、押圧機構９により車輪３１をレール模擬車
輪５５に押し当てながら、各車輪をモータ３、６３で回
転させて回転接触抵抗測定を行う。あるいは、軸受２８
の回転抵抗測定を行う。
る。図１は、本発明の１実施例に係る車輪・レール試験
機の構成を模式的に示す図である。図２は、図１の車輪
・レール試験機の測定制御系の構成を示すブロック図で
ある。この試験機１は、第１の回転体としての模擬車輪
３１と第２の回転体としてのレール模擬車輪５５を備え
る。そして、押圧機構９により車輪３１をレール模擬車
輪５５に押し当てながら、各車輪をモータ３、６３で回
転させて回転接触抵抗測定を行う。あるいは、軸受２８
の回転抵抗測定を行う。
【００２０】車輪３１には車軸３３が嵌合されて固定さ
れている。車軸３３は、車輪３１の両側で２個の軸受
（駆動側軸受２７、反駆動側軸受２８）によって回転自
在に支持されている。反駆動側軸受２８には、温度計２
９が取り付けられている。
れている。車軸３３は、車輪３１の両側で２個の軸受
（駆動側軸受２７、反駆動側軸受２８）によって回転自
在に支持されている。反駆動側軸受２８には、温度計２
９が取り付けられている。
【００２１】駆動側軸受２７と車輪３１の間の車軸３３
には駆動側トルク計３５が取り付けられており、反駆動
側軸受２８と車輪３１の間の車軸３３には反駆動側トル
ク計３７が取り付けられている。これらのトルク計３
５、３７は、車軸に貼り付けられた公知の非接触型のト
ルク計である。各トルク計は、図示されていないが、ス
トレンゲージと、その歪を検出する回路と、出力を無線
で送出するＦＭテレメータ等を備える。なお、ストレン
ゲージは、車軸３３の１８０°対向する位置に貼り付け
られており、車軸３３にかかる曲げ歪はキャンセルされ
る。
には駆動側トルク計３５が取り付けられており、反駆動
側軸受２８と車輪３１の間の車軸３３には反駆動側トル
ク計３７が取り付けられている。これらのトルク計３
５、３７は、車軸に貼り付けられた公知の非接触型のト
ルク計である。各トルク計は、図示されていないが、ス
トレンゲージと、その歪を検出する回路と、出力を無線
で送出するＦＭテレメータ等を備える。なお、ストレン
ゲージは、車軸３３の１８０°対向する位置に貼り付け
られており、車軸３３にかかる曲げ歪はキャンセルされ
る。
【００２２】車軸３３は、図の左側の直流モータ３によ
って、連結軸５及び等速ジョイント７を介して回転駆動
される。直流モータ３はエンコーダを内蔵しており任意
の回転数で車軸３３を駆動する。車軸３３の右側にはエ
ンコーダ４１及びスリップリング４３が設置されてお
り、車軸３３の回転数や軸受温度等を検出している。
って、連結軸５及び等速ジョイント７を介して回転駆動
される。直流モータ３はエンコーダを内蔵しており任意
の回転数で車軸３３を駆動する。車軸３３の右側にはエ
ンコーダ４１及びスリップリング４３が設置されてお
り、車軸３３の回転数や軸受温度等を検出している。
【００２３】レール模擬車輪５５は、該車輪に嵌合固定
された軸５３を介して軸受５１、５７によって回転自在
に支持されているとともに、直流モータ６３によって任
意の回転数で駆動される。
された軸５３を介して軸受５１、５７によって回転自在
に支持されているとともに、直流モータ６３によって任
意の回転数で駆動される。
【００２４】押圧機構９は、油圧式の押圧シリンダ１１
を備える。同シリンダ１１は、押圧機構の上下移動フレ
ーム１５を上下方向に駆動する。同フレーム１５は、両
端において上りリニアガイド１３によって案内されてい
る。上下移動フレーム１５の下には、左右リニアガイド
１７を介して左右移動フレーム１９が左右移動可能に保
持されている。上下移動フレーム１５の左端には、横移
動シリンダ２１が制御されている。左右移動フレーム１
９は、同シリンダ２１により、図の左右に駆動される。
を備える。同シリンダ１１は、押圧機構の上下移動フレ
ーム１５を上下方向に駆動する。同フレーム１５は、両
端において上りリニアガイド１３によって案内されてい
る。上下移動フレーム１５の下には、左右リニアガイド
１７を介して左右移動フレーム１９が左右移動可能に保
持されている。上下移動フレーム１５の左端には、横移
動シリンダ２１が制御されている。左右移動フレーム１
９は、同シリンダ２１により、図の左右に駆動される。
【００２５】左右移動フレーム１９の下にはロードセル
２３が備えられている。このロードセル２３は、実際に
は、フレーム１９の四隅に各１個ずつ合計４個配置され
ている。ロードセル２３の下には軸受フレーム２５が取
り付けられている。軸受フレーム２５は、左右に垂下し
ており、その下端には軸受２７、２８が取り付けられて
いる。
２３が備えられている。このロードセル２３は、実際に
は、フレーム１９の四隅に各１個ずつ合計４個配置され
ている。ロードセル２３の下には軸受フレーム２５が取
り付けられている。軸受フレーム２５は、左右に垂下し
ており、その下端には軸受２７、２８が取り付けられて
いる。
【００２６】次に図１の車輪・レール試験機の作用につ
いて説明する。押圧シリンダ１１の押圧力は、フレーム
１５、１９、２５、軸受２７、２８、車軸３３を介して
車輪３１に作用し、車輪３１をレール模擬車輪５５に押
し付ける。その押圧力は、ロードセル２３で検出でき
る。横移動シリンダ２１を動かすことにより、車輪３１
は左右に駆動される。これにより、車輪３１とレール模
擬車輪５５との接触位置を常に考えながら転動させるこ
とができ、上述のように、より実態に近い形で車輪とレ
ールの粘着力特性試験を行うことができる。あるいは、
車輪３１又はレール模擬車輪５５を鍔付きとしておけ
ば、横移動シリンダ２１で軸３１や軸受２７、２８にス
ラスト荷重を与えることができる。
いて説明する。押圧シリンダ１１の押圧力は、フレーム
１５、１９、２５、軸受２７、２８、車軸３３を介して
車輪３１に作用し、車輪３１をレール模擬車輪５５に押
し付ける。その押圧力は、ロードセル２３で検出でき
る。横移動シリンダ２１を動かすことにより、車輪３１
は左右に駆動される。これにより、車輪３１とレール模
擬車輪５５との接触位置を常に考えながら転動させるこ
とができ、上述のように、より実態に近い形で車輪とレ
ールの粘着力特性試験を行うことができる。あるいは、
車輪３１又はレール模擬車輪５５を鍔付きとしておけ
ば、横移動シリンダ２１で軸３１や軸受２７、２８にス
ラスト荷重を与えることができる。
【００２７】押圧機構９及び車輪３１は、図示せぬ手動
調整機構により、水平面内で微小回動可能とされてい
る。この機構を調整することにより、車輪３１とレール
模擬車輪５５との間にアタック角を与えることができ
る。なお、アタック角とは図３に示すように、両輪３１
と５５の回転軸のツイスト角αであり、また、両輪の周
速ベクトルのなす角である。これにより、曲線軌道にお
ける車輪とレールの挙動をシミュレートできる。
調整機構により、水平面内で微小回動可能とされてい
る。この機構を調整することにより、車輪３１とレール
模擬車輪５５との間にアタック角を与えることができ
る。なお、アタック角とは図３に示すように、両輪３１
と５５の回転軸のツイスト角αであり、また、両輪の周
速ベクトルのなす角である。これにより、曲線軌道にお
ける車輪とレールの挙動をシミュレートできる。
【００２８】また、車輪３１とレール模擬車輪５５の間
に、接触角β（図１）を与えることができる。この角
は、両輪の回転軸３３、５３の間に開きを与えるもので
ある。具体的には、レール模擬車輪５５や駆動モータ６
３の載置されているベッド６５全体をアクチュエータ６
７で傾ける。
に、接触角β（図１）を与えることができる。この角
は、両輪の回転軸３３、５３の間に開きを与えるもので
ある。具体的には、レール模擬車輪５５や駆動モータ６
３の載置されているベッド６５全体をアクチュエータ６
７で傾ける。
【００２９】車輪３１の駆動モータ３とレール模擬車輪
５５の駆動モータ６３の回転数を調整することにより、
車輪３１とレール模擬車輪５５の間に任意のスリップを
与えることができる。さらに、図４に示すように、両輪
の接触部に空気や水を吹き付けるノズル９１、９３を設
け、両輪の間の摩擦条件を変えながら実験することもで
きる。
５５の駆動モータ６３の回転数を調整することにより、
車輪３１とレール模擬車輪５５の間に任意のスリップを
与えることができる。さらに、図４に示すように、両輪
の接触部に空気や水を吹き付けるノズル９１、９３を設
け、両輪の間の摩擦条件を変えながら実験することもで
きる。
【００３０】次に、図２を参照しつつ本装置の測定制御
系について説明する。測定制御部７１は、マイコン等か
ら構成されている。測定制御部７１には、各モータ３、
６３、トルク計３５、３７、ロードセル２３、エンコー
ダ３３等から回転数やトルク、電流値等の信号が送られ
る。また、測定制御部７１は、各モータ３、６３やシリ
ンダ１１、２１に制御信号を送る。
系について説明する。測定制御部７１は、マイコン等か
ら構成されている。測定制御部７１には、各モータ３、
６３、トルク計３５、３７、ロードセル２３、エンコー
ダ３３等から回転数やトルク、電流値等の信号が送られ
る。また、測定制御部７１は、各モータ３、６３やシリ
ンダ１１、２１に制御信号を送る。
【００３１】駆動側トルク計３５及び反駆動側トルク計
（軸受抵抗トルク計）３７の信号は測定制御部７１の減
算部７３で引算（あるいは足算）される。というのは、
駆動側トルク計３５の捕えたトルクは、車輪３１にかか
る粘着力のトルクと反駆動側軸受２８の抵抗トルクの合
計であり、反駆動側トルク計３７の捕えたトルクは反駆
動側軸受２８の抵抗トルクであるので、両トルクを引く
ことにより車輪３１の粘着力トルクを誤差なく測定でき
る。
（軸受抵抗トルク計）３７の信号は測定制御部７１の減
算部７３で引算（あるいは足算）される。というのは、
駆動側トルク計３５の捕えたトルクは、車輪３１にかか
る粘着力のトルクと反駆動側軸受２８の抵抗トルクの合
計であり、反駆動側トルク計３７の捕えたトルクは反駆
動側軸受２８の抵抗トルクであるので、両トルクを引く
ことにより車輪３１の粘着力トルクを誤差なく測定でき
る。
【００３２】測定制御部７１は、粘着力トルクや軸受回
転抵抗トルクを記録し、さらに予め定められた計算処理
等を施した後、所定の試験結果の表示を行う。
転抵抗トルクを記録し、さらに予め定められた計算処理
等を施した後、所定の試験結果の表示を行う。
【００３３】図５は、本発明の他の１実施例に係る車輪
・レール試験機の構成を模式的に示す図である。この実
施例の特徴は以下である。 （１）車輪３１の反駆動側にはトルク計が設けられてお
らず、車輪３１の駆動側、及び駆動側軸受２７のモータ
側にトルク計８３及び８１が設けられている。これは、
車輪３１と車軸８５周りのスペースが狭いためである。
トルク計８１のトルクからトルク計８３のトルクを引け
ば軸受２７の回転抵抗が得られる。軸受２８の回転抵抗
も軸受２７の回転抵抗と同じと考えられるので、トルク
計８３のトルクから、軸受２７の回転抵抗を引けば、ほ
ぼ車輪３１の粘着力を求めることができる。
・レール試験機の構成を模式的に示す図である。この実
施例の特徴は以下である。 （１）車輪３１の反駆動側にはトルク計が設けられてお
らず、車輪３１の駆動側、及び駆動側軸受２７のモータ
側にトルク計８３及び８１が設けられている。これは、
車輪３１と車軸８５周りのスペースが狭いためである。
トルク計８１のトルクからトルク計８３のトルクを引け
ば軸受２７の回転抵抗が得られる。軸受２８の回転抵抗
も軸受２７の回転抵抗と同じと考えられるので、トルク
計８３のトルクから、軸受２７の回転抵抗を引けば、ほ
ぼ車輪３１の粘着力を求めることができる。
【００３４】（２）トルク計８３の部分の車軸８５が細
くなっている。これは、同部の歪を大きくして測定精度
を上げるためである。トルク計８３からの信号は、軸８
５中の孔８５ａ中に通された信号線でスリップリング４
３に送られる。 （３）レール模擬車輪５５の右側の基準輪８９は、レー
ザによりレーザ模擬車輪５５との相対的な径の違いを測
定し、レール模擬車輪５５の正確な直径を求めるための
絶対的な基準を出すためのものである。
くなっている。これは、同部の歪を大きくして測定精度
を上げるためである。トルク計８３からの信号は、軸８
５中の孔８５ａ中に通された信号線でスリップリング４
３に送られる。 （３）レール模擬車輪５５の右側の基準輪８９は、レー
ザによりレーザ模擬車輪５５との相対的な径の違いを測
定し、レール模擬車輪５５の正確な直径を求めるための
絶対的な基準を出すためのものである。
【００３５】図５の実施例の車輪・レール試験機の諸元
（例）を以下に示す。 車輪径：３００mm レール模擬車輪径：１５０〜１７０mm ラジアル荷重：〜２０kN 横移動：±７mm（３Hz） 車輪周速：５００km／h スベリ率：０〜１００％
（例）を以下に示す。 車輪径：３００mm レール模擬車輪径：１５０〜１７０mm ラジアル荷重：〜２０kN 横移動：±７mm（３Hz） 車輪周速：５００km／h スベリ率：０〜１００％
【００３６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、回転軸の駆動トルク又は制動トルクから軸受
の抵抗トルクを差し引くことにより、より正確に粘着力
に基づくトルク、したがって粘着力を測定できる。な
お、軸受の抵抗トルクはその試験時における荷重・回転
数時における実測値であるので正確である。本発明の軸
受回転抵抗測定装置によれば、軸受の荷重状態や回転
数、累積回転数が変化したときの軸受抵抗を測定するこ
とができる。そのため、従来は、最大荷重や最大回転数
についての規格値のみしか明らかでなかった軸受に、新
たな性能評価基準を提供できる。特に鉄道車輪の軸受で
は、列車の編成単位での乗車率による走行抵抗値の増加
量などが把握できるようになり、車両の運行上や設計上
も非常に重要なデータが得られる。
によれば、回転軸の駆動トルク又は制動トルクから軸受
の抵抗トルクを差し引くことにより、より正確に粘着力
に基づくトルク、したがって粘着力を測定できる。な
お、軸受の抵抗トルクはその試験時における荷重・回転
数時における実測値であるので正確である。本発明の軸
受回転抵抗測定装置によれば、軸受の荷重状態や回転
数、累積回転数が変化したときの軸受抵抗を測定するこ
とができる。そのため、従来は、最大荷重や最大回転数
についての規格値のみしか明らかでなかった軸受に、新
たな性能評価基準を提供できる。特に鉄道車輪の軸受で
は、列車の編成単位での乗車率による走行抵抗値の増加
量などが把握できるようになり、車両の運行上や設計上
も非常に重要なデータが得られる。
【図１】本発明の１実施例に係る車輪・レール試験機の
構成を模式的に示す図である。
構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の車輪・レール試験機の測定制御系の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】アタック角を説明する図である。
【図４】図１の車輪・レール試験機の実験条件を変える
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図５】本発明の他の１実施例に係る車輪・レール試験
機の構成を模式的に示す図である。
機の構成を模式的に示す図である。
１ 車輪・レール試験機 ３ 直流モータ
５ 連結軸 ７ 等速ジョイン
ト ９ 押圧機構 １１ 押圧シリンダ １３ 上下リニアガイド １５ 上下移動フ
レーム １７ 左右移動リニアガイド １９ 左右移動フ
レーム ２１ 横移動シリンダ ２３ ロードセル ２５ 軸受フレーム ２７ 駆動側軸受 ２８ 反駆動側軸受 ２９ 温度計 ３１ 車輪 ３３ 車軸 ３５ 駆動側トルク計 ３７ 反駆動側ト
ルク計 ４１ エンコーダ ４３ スリップリ
ング ５１、５７ 軸受 ５３ 軸 ５５ レール模擬輪 ５９ フレーム ６１ ダイヤフラムカップリング ６３ 直流モータ ６５ ベッド ６７ アクチュエ
ータ ８１ モータトルク計 ８３ 車軸トルク
計 ８５ 車軸 ８９ 基準輪 ９１、９３ ノズル
ト ９ 押圧機構 １１ 押圧シリンダ １３ 上下リニアガイド １５ 上下移動フ
レーム １７ 左右移動リニアガイド １９ 左右移動フ
レーム ２１ 横移動シリンダ ２３ ロードセル ２５ 軸受フレーム ２７ 駆動側軸受 ２８ 反駆動側軸受 ２９ 温度計 ３１ 車輪 ３３ 車軸 ３５ 駆動側トルク計 ３７ 反駆動側ト
ルク計 ４１ エンコーダ ４３ スリップリ
ング ５１、５７ 軸受 ５３ 軸 ５５ レール模擬輪 ５９ フレーム ６１ ダイヤフラムカップリング ６３ 直流モータ ６５ ベッド ６７ アクチュエ
ータ ８１ モータトルク計 ８３ 車軸トルク
計 ８５ 車軸 ８９ 基準輪 ９１、９３ ノズル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 前橋 栄一
東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財
団法人鉄道総合技術研究所内
(56)参考文献 特開 昭57−173302（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−198848（ＪＰ，Ａ)
特公 昭46−27232（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 5/00
Claims (13)
- 【請求項１】 第１の回転体と、 第１の回転体を支持する軸受と、 第１の回転体を第１の周速で回転させる駆動機構と、 第２の回転体と、 第２の回転体を支持する軸受と、 第２の回転体を第２の周速で回転させる駆動機構と、 第１の回転体外周と第２の回転体外周との間に押圧力を
加える押圧機構と、 上記押圧力を測定するロードセルと、 上記第１の回転体にかかる回転接触抵抗のトルクと反駆
動側軸受の抵抗トルクの合計を測定する駆動側トルク計
と、 上記反駆動側軸受の抵抗トルクを測定する反駆動側トル
ク計と、 上記駆動側トルク計の測定トルクから上記反駆動側トル
ク計の測定トルクを差し引く測定制御部と、 を具備することを特徴とする回転接触抵抗測定装置。 - 【請求項２】 第１の回転体と、 第１の回転体を支持する軸受と、 第１の回転体を第１の周速で回転させる駆動機構と、 第２の回転体と、 第２の回転体を支持する軸受と、 第２の回転体を第２の周速で回転させる駆動機構と、 第１の回転体外周と第２の回転体外周との間に押圧力を
加える押圧機構と、 上記押圧力を測定するロードセルと、 上記第１の回転体と駆動側軸受との間に設けられた駆動
側トルク計と、 上記駆動側軸受のモータ側に設けられたモータ側トルク
計と、 モータ側トルク計のトルクから駆動側トルク計のトルク
を引いて軸受の回転抵抗トルクを得た後、駆動側トルク
計のトルクから軸受の回転抵抗トルクを引く測定制御部
と、 を具備することを特徴とする回転接触抵抗測定装置。 - 【請求項３】 さらに、上記第１の回転体と第２の回転
体を回転軸方向に周期的に相対移動させる横移動機構又
は回動機構を具備することを特徴とする請求項１又は２
記載の回転接触抵抗測定装置。 - 【請求項４】 さらに、上記第１の回転体と第２の回転
体の回転軸をツイストさせるツイスト機構を具備するこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載の回転接触抵抗
測定装置。 - 【請求項５】 さらに、上記第１の回転体と第２の回転
体の回転軸を相互に傾斜させる接触角付与機構を具備す
ることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の回
転接触抵抗測定装置。 - 【請求項６】 上記第１の回転体が模擬鉄道車輪であ
り、上記第２の回転体が模擬鉄道レールである請求項１
〜５いずれか１項記載の回転接触抵抗測定装置。 - 【請求項７】 軸受の内輪に嵌合する軸と、 上記軸受に半径方向荷重を加える押圧機構と、 上記軸を任意の速度で回転駆動する駆動機構と、 上記軸受と上記駆動機構間の軸にかかる軸受抵抗トルク
を測定する抵抗トルク計と、 を具備することを特徴とする軸受回転抵抗測定装置。 - 【請求項８】 さらに軸受にスラスト荷重を加える機構
を備えることを特徴とする請求項７記載の軸受回転抵抗
測定装置。 - 【請求項９】 第１の回転体と、 第１の回転体を支持する軸受と、 第１の回転体を第１の周速で回転させる駆動機構と、 第２の回転体と、 第２の回転体を支持する軸受と、 第２の回転体を第２の周速で回転させる駆動機構と、 第１の回転体外周と第２の回転体外周との間に押圧力を
加える押圧機構と、 上記押圧力を測定するロードセルと、 上記第１の回転体を支持する軸受の抵抗トルクを測定す
る抵抗トルク計と、 を具備することを特徴とする軸受回転抵抗測定装置。 - 【請求項１０】 さらに、上記第１の回転体と第２の回
転体を回転軸方向に周期的に相対移動させる横移動機構
又は回動機構を具備することを特徴とする請求項９記載
の軸受回転抵抗測定装置。 - 【請求項１１】 さらに、上記第１の回転体と第２の回
転体の荷重をツイストさせるツイスト機構を具備するこ
とを特徴とする請求項９又は１０記載の軸受回転抵抗測
定装置。 - 【請求項１２】 さらに、上記第１の回転体と第２の回
転体の回転軸を相互に傾斜させる接触角付与機構を具備
することを特徴とする請求項９〜１１いずれか１項記載
の回転接触抵抗測定装置。 - 【請求項１３】 上記第１の回転体が模擬鉄道車輪であ
り、上記第２の回転体が模擬鉄道レールであり、上記軸
受が模擬車軸軸受であることを特徴とする請求項９〜１
２いずれか１項記載の回転接触抵抗測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35090298A JP3422705B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 回転接触抵抗測定装置及び軸受回転抵抗測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35090298A JP3422705B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 回転接触抵抗測定装置及び軸受回転抵抗測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180277A JP2000180277A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3422705B2 true JP3422705B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=18413683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35090298A Expired - Fee Related JP3422705B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 回転接触抵抗測定装置及び軸受回転抵抗測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422705B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4698468B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-06-08 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 鉄道車両ブレーキ性能試験機、及び鉄道車両ブレーキ性能試験方法 |
| JP5531423B2 (ja) * | 2009-03-05 | 2014-06-25 | トヨタ自動車株式会社 | 摩擦トルク測定装置 |
| JP5576167B2 (ja) * | 2010-04-09 | 2014-08-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 疲労試験装置 |
| KR101562944B1 (ko) | 2014-03-20 | 2015-10-23 | (주) 에스.피.시스템스 | 복열 앵귤러 컨텍트 볼 베어링 성능 시험 장치 |
| CZ306848B6 (cs) * | 2014-12-30 | 2017-08-09 | VĂšKV a.s. | Zařízení pro měření adhezních poměrů mezi kolem kolejového vozidla a kolejnicí, a technologický vozík obsahující toto zařízení |
| CN110595996B (zh) * | 2019-09-18 | 2020-06-16 | 西南交通大学 | 一种直线轨道上轮轨黏着蠕滑测量仪 |
| CN113702708B (zh) * | 2021-08-09 | 2024-01-16 | 武汉理工大学 | 环件电阻率检测装置及基于电阻率的环件性能评价方法 |
-
1998
- 1998-12-10 JP JP35090298A patent/JP3422705B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000180277A (ja) | 2000-06-30 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |