JP7387509B2 - 摩擦試験装置及び摩擦試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、環状部材の内周面と軸部材の外周面との間の摩擦特性を検出する摩擦試験装置及びそれを用いた摩擦試験方法に関する。

例えば、特許文献１には、２枚の固定試験片と、これらの固定試験片の間に挟み込まれた摺動試験片との間の摩擦係数を求めるための摩擦係数測定装置が提案されている。この摩擦係数測定装置は、２枚の固定試験片に挟み込んだ摺動試験片に面圧を負荷する面圧負荷手段と、該面圧付加手段の加圧方向に平行な部分に貼付されたストレインゲージと、固定試験片に対して摺動試験片を摺らせる負荷試験機とを備えている。そして、摩擦係数測定装置では、ストレインゲージにて測定された面圧と、負荷試験機にて検出された摩擦力及び摺り速度に基づくことで、上記の摩擦係数が求められるとしている。

実開昭６２－１２３５５０号公報

上記の摩擦係数測定装置は、環状部材及び該環状部材に挿通された軸部材を有する被測定体について、環状部材の内周面と軸部材の外周面とが、軸部材の軸方向に摺接する際の摩擦特性（周面間摩擦特性）を検出することには対応していない。このため、特に、環状部材の径方向に沿ったラジアル荷重が付与されて、該環状部材の内周面が軸部材の外周面に押圧された状態で、環状部材に対し軸部材が軸方向に相対移動する際の周面間摩擦特性を検出することは困難である。

そこで、本発明は、環状部材及び該環状部材に挿通された軸部材を有する被測定体について、環状部材の径方向に沿ったラジアル荷重が付与された状態においても、軸部材が軸方向に相対移動する際の環状部材の内周面と軸部材の外周面との間の摩擦特性を検出可能とする摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、環状部材と、該環状部材に挿通された軸部材とを有する被測定体について、前記軸部材の軸方向に互いに摺接する前記環状部材の内周面と前記軸部材の外周面との間の摩擦特性を検出する摩擦試験装置であって、前記被測定体の前記環状部材よりも前記軸方向の一端側及び他端側で前記軸部材を保持する保持部と、前記保持部を摩擦低減部材を介して前記軸方向に移動可能に配置する本体部と、前記本体部に固定され、前記環状部材の前記軸方向の前記一端側の端面に当接する支持部と、前記被測定体に前記環状部材の径方向に沿ったラジアル荷重が付与された状態で、前記環状部材及び前記本体部に対して、前記軸部材及び前記保持部を前記軸方向の前記他端側から前記一端側に向かって相対移動させることが可能なスラスト荷重付与部と、前記スラスト荷重付与部が前記本体部に対して前記軸部材及び前記保持部を相対移動させる際の摩擦力を測定する摩擦力測定部と、を備える。

本発明の別の一態様は、上記の摩擦試験装置を用いた摩擦試験方法であって、前記被測定体の前記軸部材を前記保持部に保持させるとともに、前記保持部を前記フラットケージを介して前記本体部に配置して、前記被測定体を前記摩擦試験装置にセットする被測定体セット工程と、前記被測定体に前記ラジアル荷重を付与するラジアル荷重付与工程と、前記被測定体に前記ラジアル荷重を付与した状態で、前記スラスト荷重付与部により前記本体部に対して前記軸部材及び前記保持部を相対移動させる際に生じる摩擦力を前記摩擦力測定部により測定する摩擦力測定工程と、を有する。

摩擦試験装置の保持部は、被測定体の環状部材よりも軸方向の一端側及び他端側で軸部材を保持する。これによって、被測定体は、ラジアル荷重が環状部材を介して軸部材にも付与されるように、換言すると、環状部材の内周面を軸部材の外周面に押圧可能となるように保持部に保持される。また、保持部は、本体部に対し摩擦低減部材を介して軸方向に相対移動可能に配置される。この際、環状部材の軸方向の一端側の端面は、本体部に固定された支持部に当接可能である。支持部と環状部材の一端側の端面とが当接することで、環状部材は、本体部に対して、軸方向の他端側から一端側に向かう相対移動が規制される。

このため、スラスト荷重付与部は、被測定体にラジアル荷重が付与された状態でも、環状部材及び本体部に対して、軸部材及び保持部材を軸方向の他端側から一端側に向かって相対移動させることができる。すなわち、環状部材の内周面が軸部材の外周面に押圧された状態でも、環状部材に対し軸部材を軸方向に相対移動させることができる。このようにして軸部材及び保持部材を相対移動させる際の摩擦力を摩擦力測定部により測定することで、環状部材の内周面と軸部材の外周面とが軸方向に摺接する際の摩擦特性を検出することができる。

以上から、本発明によれば、環状部材及び該環状部材に挿通された軸部材を有する被測定体について、環状部材の径方向に沿ったラジアル荷重が付与された状態においても、軸部材が軸方向に相対移動する際の環状部材の内周面と軸部材の外周面との間の摩擦特性を検出することが可能である。

本発明の実施形態に係る摩擦試験装置及び被測定体の分解斜視図である。 被測定体がセットされた摩擦試験装置を圧縮試験機にセットした状態を説明する概略断面図である。 摩擦試験装置の保持部とフラットケージとの摩擦特性を検出する様子を説明する概略断面図である。 被測定体のローラを備える等速ジョイントの要部概略断面図である。 本実施形態に係る摩擦試験方法の一例を説明するフローチャートである。

本発明に係る摩擦試験装置及び摩擦試験方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。この摩擦試験装置は、環状部材と、該環状部材に挿通された軸部材とを有する被測定体について、軸部材の軸方向に互いに摺接する環状部材の内周面と軸部材の外周面との間の摩擦特性を検出する。

以下では、図１～図３に示す本実施形態に係る摩擦試験装置１０について、図４に示すトリポード型の等速ジョイント１２のローラ１４の内周面１４ａとトラニオン１６の外周面１６ａとの摩擦特性を検出（推定）する場合に適用される例について説明する。

つまり、図１及び図２に示すように、摩擦試験装置１０における被測定体１８は、環状部材１９としてローラ１４を有する。また、被測定体１８の軸部材２０は、ローラ１４と摺動する摺接部２２を有し、該摺接部２２が図４のトラニオン１６と同じ材料及び形状からなる。そして、ローラ１４と、該ローラ１４に摺接部２２が挿通された軸部材２０とを有する被測定体１８について、ローラ１４の内周面１４ａと摺接部２２の外周面２２ａとの間の摩擦特性を検出することで、図４のローラ１４の内周面１４ａとトラニオン１６の外周面１６ａとの摩擦特性を検出（推定）する。しかしながら、摩擦試験装置１０を適用して摩擦特性を検出することが可能な対象は、等速ジョイント１２におけるローラ１４及びトラニオン１６に限定されるものではない。

先ず、図４を参照しつつ、等速ジョイント１２について簡単に説明する。等速ジョイント１２は、アウタ部材２４と、インナ部材（スパイダ）２６と、ローラ１４とを備える。アウタ部材２４は、筒状部２８と、軸部３０とを有している。筒状部２８は、例えば、金属材料を有底筒状に加工して得られ、その一端側（矢印Ｘ１側）に開口２８ａが設けられている。

筒状部２８の外底壁面２８ｂに軸部３０が突設されている。軸部３０は、その先端側（矢印Ｘ２側）に、車両のミッション等の回転軸（何れも不図示）が連結されている。筒状部２８の内周壁には、該筒状部２８の筒軸方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）に沿って延在する案内溝２８ｃが該アウタ部材２４の周方向に間隔を置いて複数本（例えば３本）形成されている。

インナ部材２６は、軸孔３２ａが設けられた円環部３２と、円環部３２の外周から突出するする複数個（例えば、３個）のトラニオン１６とを有する。これらのトラニオン１６が案内溝２８ｃ内にそれぞれ収容されるように、インナ部材２６がアウタ部材２４の筒状部２８に対して開口２８ａを介して内挿されている。

円環部３２の軸孔３２ａには、伝達軸３４の延在方向の一端側（矢印Ｘ２側）がセレーション嵌合されている。伝達軸３４の延在方向の他端側（矢印Ｘ１側）は、例えば、不図示のバーフィールド型等の固定式等速ジョイントと連結されている。

不図示ではあるが、筒状部２８から突出する伝達軸３４の外周面と、筒状部２８の開口２８ａ側の端部との間には、蛇腹部を有するゴム製又は樹脂製の継手用ブーツが装着され、該継手用ブーツ内には、潤滑材として、グリース組成物が封入されている。

ローラ１４は、円柱状のトラニオン１６の外周に回転自在に装着される円環状であり、トラニオン１６とともに案内溝２８ｃ内に収容される。本実施形態では、ローラ１４は、内側ローラ３６と、転動部材３８と、外側ローラ４０とが一体化されて構成されている。

内側ローラ３６は、トラニオン１６の外周面１６ａに臨む円環状である。内側ローラ３６の内周面、換言すると、ローラ１４の内周面１４ａは、トラニオン１６の外周面１６ａと部分的に接触可能な円弧状となっている。内側ローラ３６の外周には、該内側ローラ３６を周方向に取り囲むように、円柱状の転動部材３８が複数配設されている。各転動部材３８は、その回転軸が内側ローラ３６の軸方向（矢印Ｙ１、Ｙ２方向）に沿うように配設されている。

外側ローラ４０は、内側ローラ３６の外周側に転動部材３８を介して回転可能に装着される円環状である。すなわち、外側ローラ４０は、内側ローラ３６及び転動部材３８を介してトラニオン１６に回転可能に保持される。このようにトラニオン１６に保持された状態で案内溝２８ｃ内に収容された外側ローラ４０は、案内溝２８ｃ内を転動することが可能である。

ローラ１４の内周面１４ａとトラニオン１６の外周面１６ａとが接触し、且つローラ１４の外周壁と案内溝２８ｃの内壁とが接触することで、アウタ部材２４とインナ部材２６との間でローラ１４を介してトルク伝達が行われる。このため、トルク伝達の際、ローラ１４とアウタ部材２４との間には径方向のラジアル荷重が生じる。このようにラジアル荷重が生じた状態で、ローラ１４の内周面１４ａとトラニオン１６の外周面１６ａとは、該トラニオン１６の軸方向（矢印Ｙ１、Ｙ２方向）に沿って互いに摺接する。

上記のように構成される等速ジョイント１２の性能向上等を図るにあたっては、所定のラジアル荷重が生じた状態で、ローラ１４の内周面１４ａとトラニオン１６の外周面１６ａとが上記のように摺接する際の摩擦特性を検出することが求められる。なお、所定のラジアル荷重としては、例えば、等速ジョイント１２を実際に不図示の車両に搭載してトルク伝達を行う際、ローラ１４に生じることが想定されるラジアル荷重の最大値等が挙げられる。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る摩擦試験装置１０では、上記の通り、ローラ１４と、トラニオン１６（図４）に相当する軸部材２０（摺接部２２）とを有する被測定体１８を用いて、ローラ１４の内周面１４ａとトラニオン１６の外周面１６ａとの間の摩擦特性を検出（推定）する。

軸部材２０は、軸方向の他端側（矢印Ｙ２側）にトラニオン１６と同径の円柱状である摺接部２２が設けられ、軸方向の一端側（矢印Ｙ１側）に摺接部２２よりも大径の円柱状である大径部４２が設けられている。本実施形態では、摺接部２２と大径部４２とは、トラニオン１６と同じ材料からなる１つの母材から一体に形成されることとする。しかしながら、摺接部２２と大径部４２とは、互いに別体に形成された後に一体化されてもよい。この場合、大径部４２は、トラニオン１６と異なる材料から形成されていてもよい。なお、軸部材２０は、大径部４２を有さず、全体が摺接部２２と同径であってもよい。

軸部材２０の摺接部２２にローラ１４が挿通されて被測定体１８が構成される。この被測定体１８では、ローラ１４の内周面１４ａと摺接部２２の外周面２２ａとが軸部材２０の軸方向（矢印Ｙ１、Ｙ２方向）に互いに摺接可能となっている。

摩擦試験装置１０は、２個の保持部４４ａ、４４ｂと、摩擦低減部材４５である２個のフラットケージ４６ａ、４６ｂと、本体部４８と、支持部５０と、スラスト荷重付与部５２と、摩擦力測定部５４と、制御部５６（図２）とを主に備える。なお、摩擦試験装置１０が備える保持部４４ａ、４４ｂの個数は２個に限定されるものではなく、フラットケージ４６ａ、４６ｂの個数も２個に限定されるものではない。

保持部４４ａ、４４ｂは、被測定体１８のローラ１４よりも軸方向の一端側及び他端側で軸部材２０をそれぞれ保持する。これによって、ローラ１４に径方向（矢印Ｚ方向、本実施形態では上下方向）に沿って付与されるラジアル荷重は、該ローラ１４を介して軸部材２０に付与される。保持部４４ａ、４４ｂのそれぞれは、例えば、金属等からなる直方体形状であり、上面及び底面は平面状に形成されている。

保持部４４ａは、大径部４２の直径に応じた円弧状の底部５８ａを有する切り欠き６０ａが上下方向（矢印Ｚ方向）に沿って設けられ、該切り欠き６０ａ内に大径部４２を保持する。保持部４４ｂは、摺接部２２の直径に応じた円弧状の底部５８ｂを有する切り欠き６０ｂが上下方向に沿って設けられ、該切り欠き６０ｂ内に摺接部２２を保持する。

また、保持部４４ａ、４４ｂは、本体部４８に設けられた収容部６２ａ、６２ｂにフラットケージ４６ａ、４６ｂを介して移動可能に配置される。フラットケージ４６ａ、４６ｂの各々は、複数のコロ６４が、回転可能に保持器６６に保持されて構成されている。フラットケージ４６ａ、４６ｂは、該フラットケージ４６ａ、４６ｂ上にそれぞれ配置された保持部４４ａ、４４ｂを、コロ６４の回転軸方向と直交する方向に直線運動可能とする。フラットケージ４６ａ、４６ｂによる直線運動方向は、矢印Ｙ１、Ｙ２方向に沿うように設定される。

フラットケージ４６ａ、４６ｂを介して本体部４８の収容部６２ａ、６２ｂに保持部４４ａ、４４ｂをそれぞれ配置することで、収容部６２ａ、６２ｂに保持部４４ａ、４４ｂを直接配置した場合よりも小さい摩擦抵抗で、本体部４８に対して保持部４４ａ、４４ｂを相対移動させることができる。なお、摩擦低減部材４５は、フラットケージ４６ａ、４６ｂに限定されるものではなく、例えば、本体部４８と保持部４４ａ、４４ｂとの間の摩擦抵抗を低減することが可能な不図示のシート部材等であってもよい。

図１に示すように、本体部４８は、矢印Ｙ１、Ｙ２方向を長手方向とする矩形状の底壁部６８と、該底壁部６８を取り囲んで上方に立ち上がる周壁部７０とを有する。また、本体部４８には、底壁部６８の長手方向の中ほどから上方に立ち上がるように、支持部５０が固定されている。なお、底壁部６８の形状は、特に上記の矩形状に限定されるものではなく、種々の形状を取り得る。また、底壁部６８と、周壁部７０と、支持部５０とは、１つの母材から一体に形成されてもよいし、周壁部７０及び支持部５０の少なくとも何れか一方が、底壁部６８とは別体に形成された後に、底壁部６８と一体化されてもよい。

図２に示すように、本体部４８の支持部５０よりも矢印Ｙ１側に、保持部４４ａ及びフラットケージ４６ａを配置可能な収容部６２ａが設けられている。すなわち、収容部６２ａの底壁部６８上にフラットケージ４６ａを配置し、該フラットケージ４６ａ上に保持部４４ａを配置可能である。本体部４８の支持部５０よりも矢印Ｙ２側には、保持部４４ｂ及びフラットケージ４６ｂを配置可能な収容部６２ｂが設けられている。すなわち、収容部６２ｂの底壁部６８上にフラットケージ４６ｂを配置し、該フラットケージ４６ｂ上に保持部４４ｂを配置可能である。

支持部５０には、上下方向に沿って切り欠き５０ａが設けられている。収容部６２ａ、６２ｂ内の保持部４４ａ、４４ｂに軸部材２０が保持された際、ローラ１４の軸方向の一端側（矢印Ｙ１側）の端面１４ｂは、支持部５０に当接可能となる。また、支持部５０の切り欠き５０ａに、軸部材２０の摺接部２２が挿通される。

周壁部７０は、底壁部６８の短辺に沿って延在する第１周壁部７２ａ、７２ｂと、底壁部６８の長辺に沿って延在する第２周壁部７４（図１）とを有する。第１周壁部７２ａ、７２ｂは、第２周壁部７４の大部分よりも上下方向の高さが高くなっている。矢印Ｙ１側の第１周壁部７２ａには、軸部材２０の大径部４２を挿通可能な切り欠き７６が上下方向に沿って設けられている。矢印Ｙ２側の第１周壁部７２ｂには、スラスト荷重付与部５２を構成する雌ねじ部７８が設けられている。

収容部６２ａ、６２ｂに配置された保持部４４ａ、４４ｂにより軸部材２０が保持され、ローラ１４の端面１４ｂが支持部５０に当接した状態で、摩擦試験装置１０に被測定体１８がセットされる。この際、図２に示すように、ローラ１４の径方向下端側の外周面１４ｃは、本体部４８と離間して配置される。また、軸部材２０は、その軸方向が水平方向に沿い、且つ切り欠き５０ａ、７６等を介して本体部４８及び支持部５０と離間した状態で配置される。さらに、軸部材２０の軸方向の他端側（矢印Ｙ２側）の端部２０ａは、保持部４４ｂよりも矢印Ｙ２側に配置される。

上記のようにして被測定体１８がセットされる摩擦試験装置１０では、被測定体１８にラジアル荷重を付与する際に、一般的な圧縮試験機８０（図２）を用いることが可能になる。つまり、例えば、摩擦試験装置１０を圧縮試験機８０にセットし、該圧縮試験機８０によりローラ１４を下方に向かって押圧する。これによって、被測定体１８に所定のラジアル荷重が付され、ローラ１４の内周面１４ａが摺接部２２の外周面２２ａに押圧される。なお、圧縮試験機８０は、圧縮試験以外の試験（例えば引張試験等）も実施可能な万能試験機であってもよい。

スラスト荷重付与部５２は、被測定体１８にラジアル荷重が付与された状態においても、ローラ１４及び本体部４８に対して、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂを軸方向の他端側から一端側に向かって相対移動させることが可能である。摩擦力測定部５４は、スラスト荷重付与部５２が軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂを相対移動させる際の摩擦力を測定する。

本実施形態では、スラスト荷重付与部５２は、雌ねじ部７８と、雄ねじ部８２とを有する。雌ねじ部７８は、軸方向に沿って本体部４８の第１周壁部７２ｂを貫通する貫通孔の内周に設けられている。雄ねじ部８２は、雌ねじ部７８に螺合することで軸方向に沿って軸部材２０に接近又は離間することが可能である。また、摩擦力測定部５４は、例えば、不図示の支持機構に支持されて、雄ねじ部８２の軸方向の一端側（矢印Ｙ１側）の端部８２ａと、軸部材２０の他端側（矢印Ｙ２側）の端部２０ａとの間に設けられる。

すなわち、このスラスト荷重付与部５２では、雄ねじ部８２が軸方向の一端側に進行するように雄ねじ部８２と雌ねじ部７８を螺合させることで、摩擦力測定部５４を介して軸部材２０に軸方向の他端側から一端側に向かう荷重（スラスト荷重）を付与できる。これによって、軸部材２０と、該軸部材２０を保持する保持部４４ａ、４４ｂとを一体に、ローラ１４及び本体部４８に対して相対移動させることができる。

摩擦力測定部５４は、上記のスラスト荷重を、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂが相対移動する際の摩擦力として測定する。摩擦力測定部５４は、例えば、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂが相対移動する直前のスラスト荷重を最大静止摩擦力として測定することができる。この場合、摩擦力測定部５４では、第１最大静止摩擦力と、第２最大静止摩擦力とを合わせた全体最大静止摩擦力が測定される。第１最大静止摩擦力は、上記の相対移動の直前に、ローラ１４の内周面１４ａ及び摺接部２２（軸部材２０）の外周面２２ａの間に生じる最大静止摩擦力である。第２最大静止摩擦力は、上記の相対移動の直前に、保持部４４ａ、４４ｂ及びフラットケージ４６ａ、４６ｂの間にそれぞれ生じる最大静止摩擦力である。

なお、摩擦力測定部５４は、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂが相対移動している最中のスラスト荷重を動摩擦力として測定可能であってもよい。この場合、摩擦力測定部５４で測定される摩擦力は、ローラ１４の内周面１４ａ及び摺接部２２の外周面２２ａに生じる第１動摩擦力と、保持部４４ａ、４４ｂ及びフラットケージ４６ａ、４６ｂに生じる第２動摩擦力とを合わせた全体動摩擦力である。

本実施形態では、制御部５６は、摩擦力測定部５４で求めた全体最大静止摩擦力と、ラジアル荷重と、予め求められた第２最大静止摩擦力の推定値とに基づいて、ローラ１４の内周面１４ａ及び摺接部２２の外周面２２ａの静止摩擦係数μを算出する。この静止摩擦係数μは、例えば、次式１から求めることができる。
静止摩擦係数μ＝全体最大静止摩擦力／ラジアル荷重－第２最大静止摩擦力の推定値／ラジアル荷重＝（全体最大静止摩擦力－第２最大静止摩擦力の推定値）／ラジアル荷重…（式１）

なお、全体最大静止摩擦力をラジアル荷重で除すことにより、ローラ１４の内周面１４ａ及び摺接部２２の外周面２２ａの間、及び保持部４４ａ、４４ｂ及びフラットケージ４６ａ、４６ｂの間の全体最大静止摩擦係数が求められる。また、第２最大静止摩擦力の推定値をラジアル荷重で除すことにより、保持部４４ａ、４４ｂ及びフラットケージ４６ａ、４６ｂの間の保持部静止摩擦係数が求められる。

本実施形態に係る摩擦試験装置１０は、基本的には上記のように構成される。以下、摩擦試験装置１０を用いた本実施形態に係る摩擦試験方法について説明する。この摩擦試験方法は、図５に示すように、被測定体セット工程Ｓ１と、ラジアル荷重付与工程Ｓ２と、摩擦力測定工程Ｓ３と、第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４と、静止摩擦係数算出工程Ｓ５とを有する。

被測定体セット工程Ｓ１では、図１に示すように、被測定体１８を摩擦試験装置１０にセットする。すなわち、被測定体１８の軸部材２０を保持部４４ａ、４４ｂに保持させるとともに、保持部４４ａ、４４ｂをフラットケージ４６ａ、４６ｂを介して本体部４８の収容部６２ａ、６２ｂ内に配置する。また、ローラ１４の端面１４ｂと、支持部５０とが離間する場合には、軸部材２０に対してローラ１４を摺動させて、ローラ１４の端面１４ｂと支持部５０とを当接させる。

ラジアル荷重付与工程Ｓ２では、図２に示すように、例えば、摩擦試験装置１０を圧縮試験機８０にセットし、該圧縮試験機８０を用いて、被測定体１８のローラ１４に所定のラジアル荷重を付与する。これによって、ローラ１４の内周面１４ａは、軸部材２０の摺接部２２の外周面２２ａに押圧される。

摩擦力測定工程Ｓ３では、上記のようにして被測定体１８にラジアル荷重を付与した状態で、スラスト荷重付与部５２により軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂを相対移動させる際に生じる摩擦力を摩擦力測定部５４により測定する。具体的には、摩擦力測定工程Ｓ３では、雄ねじ部８２と雌ねじ部７８とを螺合させて、雄ねじ部８２を矢印Ｙ１側に進行させる。これによって、摩擦力測定部５４を介して軸部材２０に軸方向の他端側から一端側に向かうスラスト荷重を付与し、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂを、ローラ１４及び本体部４８に対して相対移動させる。また、摩擦力測定部５４により、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂが相対移動する直前のスラスト荷重を摩擦力（全体最大静止摩擦力）として測定する。

本実施形態の第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４では、摩擦試験装置１０を用いて第２最大静止摩擦力の推定値を求める。第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程とを有する。第１工程では、図３に示すように、軸部材２０を保持しない状態の保持部４４ｂ（又は、保持部４４ａ）を、一組のフラットケージ４６ａ、４６ｂで上下方向に挟んで本体部４８に配置する。第２工程では、摩擦試験装置１０を圧縮試験機８０にセットし、フラットケージ４６ａを介した保持部４４ｂに対して、ラジアル荷重付与工程Ｓ２と同様にしてラジアル荷重を付与する。

第３工程では、フラットケージ４６ａ、４６ｂ及び保持部４４ｂにラジアル荷重を付与した状態で、スラスト荷重付与部５２により保持部４４ｂを本体部４８及びフラットケージ４６ａ、４６ｂに対して相対移動させ、この際の最大静止摩擦力を摩擦力測定部５４により測定する。

つまり、第３工程では、雄ねじ部８２と雌ねじ部７８とを螺合させて、雄ねじ部８２を矢印Ｙ１側に進行させる。これによって、摩擦力測定部５４を介して保持部４４ｂにスラスト荷重を付与し、保持部４４を本体部４８及びフラットケージ４６ａ、４６ｂに対して相対移動させる。また、摩擦力測定部５４によって、保持部４４ｂが相対移動する直前のスラスト荷重を、保持部４４及び２個のフラットケージ４６ａ、４６ｂの最大静止摩擦力として測定する。

第４工程では、第３工程で測定された最大静止摩擦力を２で除することにより、保持部４４ｂ及び１個のフラットケージ４６ｂの最大静止摩擦力として第２最大静止摩擦力の推定値を得る。

静止摩擦係数算出工程Ｓ５では、ラジアル荷重と、全体最大静止摩擦力と、第２最大静止摩擦力の推定値とから、上記の式１に基づいて、ローラ１４の内周面１４ａと摺接部２２の外周面２２ａとの静止摩擦係数μを算出する。この静止摩擦係数算出工程Ｓ５の後、本実施形態に係る摩擦試験方法のフローチャートは終了する。

上記の通り、軸部材２０の摺接部２２は、等速ジョイント１２のトラニオン１６に相当するように形成されている。このため、静止摩擦係数算出工程Ｓ５で求めた静止摩擦係数μを、図４のローラ１４の内周面１４ａとトラニオン１６の外周面１６ａとの間の静止摩擦係数として検出（推定）することができる。

以上から、本実施形態に係る摩擦試験装置１０及び摩擦試験方法によれば、被測定体１８について、ローラ１４の径方向に沿ったラジアル荷重が付与された状態においても、軸部材２０が軸方向に相対移動する際のローラ１４の内周面１４ａと軸部材２０（摺接部２２）の外周面２２ａとの間の摩擦特性を検出することができる。

上記の実施形態に係る摩擦試験装置１０では、スラスト荷重付与部５２は、軸方向に沿って本体部４８を貫通する貫通孔に設けられた雌ねじ部７８と、雌ねじ部７８に螺合することで軸部材２０に接近又は離間可能な雄ねじ部８２と、を有し、摩擦力測定部５４は、雄ねじ部８２と軸部材２０との間に設けられ、雄ねじ部８２が摩擦力測定部５４を介して軸部材２０に付与する軸方向の荷重（スラスト荷重）を摩擦力として測定することとした。

この場合、スラスト荷重付与部５２では、雄ねじ部８２を雌ねじ部７８に螺合させる簡単な構成及び操作によって、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂを、ローラ１４及び本体部４８に対して相対移動させることができる。また、雄ねじ部８２と軸部材２０との間に摩擦力測定部５４を介在させる簡単な構成によって、軸部材２０及び保持部４４ａ、４４ｂを相対移動させる際の摩擦力を測定することができる。

なお、スラスト荷重付与部５２は、雄ねじ部８２及び雌ねじ部７８を有する上記の構成に限定されるものではなく、軸部材２０を軸方向の他端側から一端側に向かって押圧することが可能な種々の構成を採用することができる。

上記の実施形態に係る摩擦試験装置１０では、摩擦低減部材４５は、フラットケージ４６ａ、４６ｂであることとした。この場合、簡単な構成からなり耐久性に優れたフラットケージ４６ａ、４６ｂによって、本体部４８と保持部４４ａ、４４ｂとの間の摩擦抵抗を低減することができる。

上記の実施形態に係る摩擦試験装置１０では、摩擦力測定部５４が測定する摩擦力は、ローラ１４（環状部材１９）の内周面１４ａ及び摺接部２２（軸部材２０）の外周面２２ａの第１最大静止摩擦力と、保持部４４ｂ及びフラットケージ４６ｂ（又は、保持部４４ａ及びフラットケージ４６ａ）の第２最大静止摩擦力とを合わせた全体最大静止摩擦力であることとした。

また、上記の実施形態に係る摩擦試験方法の摩擦力測定工程Ｓ３では、ローラ１４（環状部材１９）の内周面１４ａ及び摺接部２２（軸部材２０）の外周面２２ａの第１最大静止摩擦力と、保持部４４ｂ及びフラットケージ４６ｂ（又は、保持部４４ａ及びフラットケージ４６ａ）の第２最大静止摩擦力とを合わせた全体最大静止摩擦力を測定することとした。

上記の実施形態に係る摩擦試験装置１０では、全体最大静止摩擦力と、ラジアル荷重と、予め求められた第２最大静止摩擦力の推定値と、に基づいて、ローラ１４（環状部材１９）の内周面１４ａ及び摺接部２２（軸部材２０）の外周面２２ａの静止摩擦係数μを算出する制御部５６を備えることとした。

なお、摩擦試験装置１０は、制御部５６を備えていなくてもよい。例えば、摩擦試験装置１０によって測定される全体最大静止摩擦力と、予め設定されるラジアル荷重と、予め求められる第２最大静止摩擦力の推定値とから、摩擦試験装置１０とは別に設けられた不図示のコンピュータ等を利用して静止摩擦係数μを算出してもよい。

また、上記の実施形態に係る摩擦試験方法では、摩擦試験装置１０を用いて第２最大静止摩擦力の推定値を求める第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４を有し、第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４は、軸部材２０を保持しない状態の保持部４４ｂ（又は、保持部４４ａ）を、一組のフラットケージ４６ａ、４６ｂで挟んで本体部４８に配置する第１工程と、フラットケージ４６ａを介して保持部４４ｂにラジアル荷重を付与する第２工程と、ラジアル荷重を付与した状態で、スラスト荷重付与部５２により保持部４４ｂを本体部４８及びフラットケージ４６ａ、４６ｂに対して相対移動させる際の最大静止摩擦力を摩擦力測定部５４により測定する第３工程と、第３工程での摩擦力測定部５４の測定結果に基づいて第２最大静止摩擦力の推定値を求める第４工程と、を有し、第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４及び摩擦力測定工程Ｓ３の後に、ラジアル荷重と、全体最大静止摩擦力と、第２最大静止摩擦力の推定値と、に基づいて、ローラ１４（環状部材１９）の内周面１４ａと摺接部２２（軸部材２０）の外周面２２ａとの静止摩擦係数μを算出する静止摩擦係数算出工程Ｓ５を有することとした。

この場合、第２最大静止摩擦力の推定値を簡単に且つ高精度に求めることができる。しかしながら、第２最大静止摩擦力の推定値は、第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４とは異なる方法で求めることも可能である。また、上記の実施形態では、第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４を、被測定体セット工程Ｓ１と、ラジアル荷重付与工程Ｓ２と、摩擦力測定工程Ｓ３との後に行うこととした。しかしながら、第２最大静止摩擦力算出工程Ｓ４は、被測定体セット工程Ｓ１と、ラジアル荷重付与工程Ｓ２と、摩擦力測定工程Ｓ３との前に行ってもよい。

さらに、制御部５６は、第２最大静止摩擦力の推定値を算出することに代えて、予め記憶された保持部４４ａ、４４ｂ及びフラットケージ４６ａ、４６ｂの保持部静止摩擦係数を用いて、静止摩擦係数μを算出してもよい。この場合、全体最大静止摩擦力をラジアル荷重で除すことにより求められる全体最大静止摩擦係数から予め記憶された保持部静止摩擦係数を減ずることで静止摩擦係数μが求められる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、圧縮試験機８０は、摩擦試験装置１０の構成要素ではなく、摩擦試験装置１０をセット可能な外部構成であることとした。しかしながら、圧縮試験機８０は、摩擦試験装置１０の構成要素であってもよい。

１０…摩擦試験装置 １２…等速ジョイント
１４…ローラ １４ａ内周面
１４ｂ…端面 １６…トラニオン
１６ａ…外周面 １８…被測定体
１９…環状部材 ２０…軸部材
２２…摺接部 ２２ａ…外周面
２４…アウタ部材 ２６…インナ部材
４４ａ、４４ｂ…保持部 ４５…摩擦低減部材
４６ａ、４６ｂ…フラットケージ ４８…本体部
５０…支持部 ５２…スラスト荷重付与部
５４…摩擦力測定部 ５６…制御部
７８…雌ねじ部 ８２…雄ねじ部
μ…静止摩擦係数

Claims (11)

1. 環状部材と、該環状部材に挿通された軸部材とを有する被測定体について、前記軸部材の軸方向に互いに摺接する前記環状部材の内周面と前記軸部材の外周面との間の摩擦特性を検出する摩擦試験装置であって、
   前記被測定体の前記環状部材よりも前記軸方向の一端側及び他端側で前記軸部材を保持する保持部と、
   前記保持部を摩擦低減部材を介して前記軸方向に移動可能に配置する本体部と、
   前記本体部に固定され、前記環状部材の前記軸方向の前記一端側の端面に当接する支持部と、
   前記被測定体に前記環状部材の径方向に沿ったラジアル荷重が付与された状態で、前記環状部材及び前記本体部に対して、前記軸部材及び前記保持部を前記軸方向の前記他端側から前記一端側に向かって相対移動させることが可能なスラスト荷重付与部と、
   前記スラスト荷重付与部が前記本体部に対して前記軸部材及び前記保持部を相対移動させる際の摩擦力を測定する摩擦力測定部と、
   を備える、摩擦試験装置。
2. 請求項１記載の摩擦試験装置において、
   前記スラスト荷重付与部は、
   前記軸方向に沿って前記本体部を貫通する貫通孔に設けられた雌ねじ部と、
   前記雌ねじ部に螺合することで前記軸部材に接近又は離間可能な雄ねじ部と、
   を有し、
   前記摩擦力測定部は、前記雄ねじ部と前記軸部材との間に設けられ、前記雄ねじ部が該摩擦力測定部を介して前記軸部材に付与する前記軸方向の荷重を前記摩擦力として測定する、摩擦試験装置。
3. 請求項１又は２記載の摩擦試験装置において、
   前記摩擦低減部材は、フラットケージである、摩擦試験装置。
4. 請求項３記載の摩擦試験装置において、
   前記摩擦力測定部が測定する前記摩擦力は、前記環状部材の前記内周面及び前記軸部材の前記外周面の第１最大静止摩擦力と、前記保持部及び前記フラットケージの第２最大静止摩擦力とを合わせた全体最大静止摩擦力である、摩擦試験装置。
5. 請求項４記載の摩擦試験装置において、
   前記全体最大静止摩擦力及び前記ラジアル荷重から求められる全体最大静止摩擦係数と、予め求められた前記保持部及び前記フラットケージの保持部静止摩擦係数と、に基づいて、前記環状部材の前記内周面及び前記軸部材の前記外周面の静止摩擦係数を算出する制御部を備える、摩擦試験装置。
6. 請求項４記載の摩擦試験装置において、
   前記全体最大静止摩擦力と、前記ラジアル荷重と、予め求められた前記第２最大静止摩擦力の推定値と、に基づいて、前記環状部材の前記内周面及び前記軸部材の前記外周面の静止摩擦係数を算出する制御部を備える、摩擦試験装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載の摩擦試験装置において、
   前記環状部材は、アウタ部材及びインナ部材の間でトルク伝達を行うトリポード型の等速ジョイントのローラであり、
   前記軸部材の前記環状部材と摺動する部分は、前記インナ部材のトラニオンと同じ材料及び形状からなる、摩擦試験装置。
8. 請求項３記載の摩擦試験装置を用いた摩擦試験方法であって、
   前記被測定体の前記軸部材を前記保持部に保持させるとともに、前記保持部を前記フラットケージを介して前記本体部に配置して、前記被測定体を前記摩擦試験装置にセットする被測定体セット工程と、
   前記被測定体に前記ラジアル荷重を付与するラジアル荷重付与工程と、
   前記被測定体に前記ラジアル荷重を付与した状態で、前記スラスト荷重付与部により前記本体部に対して前記軸部材及び前記保持部を相対移動させる際に生じる摩擦力を前記摩擦力測定部により測定する摩擦力測定工程と、
   を有する、摩擦試験方法。
9. 請求項８記載の摩擦試験方法において、
   前記摩擦力測定工程では、前記環状部材の前記内周面及び前記軸部材の前記外周面の第１最大静止摩擦力と、前記保持部及び前記フラットケージの第２最大静止摩擦力とを合わせた全体最大静止摩擦力を測定する、摩擦試験方法。
10. 請求項９記載の摩擦試験方法において、
    前記摩擦力測定工程で測定された前記全体最大静止摩擦力と、前記ラジアル荷重付与工程で付与された前記ラジアル荷重とから全体最大静止摩擦係数を求め、前記全体最大静止摩擦係数と、前記保持部及び前記フラットケージの保持部静止摩擦係数と、に基づいて、前記環状部材の前記内周面及び前記軸部材の前記外周面の静止摩擦係数を算出する静止摩擦係数算出工程を有する、摩擦試験方法。
11. 請求項９記載の摩擦試験方法において、
    前記摩擦試験装置を用いて前記第２最大静止摩擦力の推定値を求める第２最大静止摩擦力算出工程を有し、
    前記第２最大静止摩擦力算出工程は、
    前記軸部材を保持しない状態の前記保持部を、一組の前記フラットケージで挟んで前記本体部に配置する第１工程と、
    前記フラットケージを介して前記保持部に前記ラジアル荷重を付与する第２工程と、
    前記ラジアル荷重を付与した状態で、前記スラスト荷重付与部により前記保持部を前記本体部及び前記フラットケージに対して相対移動させる際の最大静止摩擦力を前記摩擦力測定部により測定する第３工程と、
    前記第３工程での前記摩擦力測定部の測定結果に基づいて前記第２最大静止摩擦力の推定値を求める第４工程と、
    を有し、
    前記第２最大静止摩擦力算出工程及び前記摩擦力測定工程の後に、前記ラジアル荷重と、前記全体最大静止摩擦力と、前記第２最大静止摩擦力の推定値と、に基づいて、前記環状部材の前記内周面と前記軸部材の前記外周面との静止摩擦係数を算出する静止摩擦係数算出工程を有する、摩擦試験方法。

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