JPH08159952A

JPH08159952A - 摩擦試験機

Info

Publication number: JPH08159952A
Application number: JP30213294A
Authority: JP
Inventors: Shoji Noguchi; 昭治野口; Shinichi Natsumeda; 伸一棗田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】フリクションプレートの摩擦試験を、実機へ
の組み付け状態に近い状態で正確に行なわせる。【構成】支持シャフト１２の上端部にジンバル支持台
２を、回転抵抗が極く小さい下部スラスト軸受により支
承する。このジンバル支持台２により支持された油カッ
プ２０内に、フリクションプレートと相手部材とを配置
し、相対回転させる。摩擦に基づいて発生する回転力
を、回転荷重センサ２４により測定する。回転部分の慣
性モーメントを１kg・cm・s²以下にして、回転モーメント
が測定値に及ぼす影響を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る摩擦試験機は、例
えば自動車用自動変速機に組み込まれるフリクションプ
レートを開発すべく、このフリクションプレートの摩擦
特性を測定する為に使用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用自動変速機のトルクコンバータ
を構成するポンプインペラやロックアップピストン、或
はタービンライナーにはフリクションプレートが組み込
まれている。この様なフリクションプレートを組み込ん
だ各種機器に所望通りの性能を発揮させる為には、この
フリクションプレートの表面の摩擦特性が設計値通りで
ある事が必要である。この為従来から一般的に、SAE N
o.2試験機と呼ばれる摩擦試験機により、摩擦特性を試
験されるプレート部材であるフリクションプレート表面
の摩擦特性を測定していた。このSAE No.2試験機は、回
転しているロータ軸をフリクションプレートで挟み付
け、このロータ軸の回転が停止するまでの挙動に基づい
て、上記フリクションプレートの摩擦特性を測定するも
のである。

【０００３】これに対して、フリクションプレートと相
手面とを滑らせ続けたまま、このフリクションプレート
表面の摩擦特性を測定する連続式摩擦試験機も、例えば
次の〜に示した刊行物により、従来から知られてい
る。日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集
（1993-11 名古屋，第６７３〜６７６頁）日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集
（1992-5 東京，第４５１〜４５４頁）日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集
（1993-5 東京，第２０７〜２１０頁）日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集
（1993-11 名古屋，第６７７〜６８０頁）

【０００４】これら〜に記載された連続式摩擦試験
機のうち、の摩擦試験機を図３に示す。上方に押圧自
在な押圧ロッド１の上端部に、揺動支持手段であるジン
バル支持台２を介して、上方が開口した油カップ３を支
持している。この油カップ３内に貯溜された油中に、そ
れぞれが摩擦特性を試験すべきプレート部材である上下
１対の試料６ａ、６ｂを浸漬自在としている。そして、
回転軸７の下端部に支持した試料ホルダ８により、上側
の試料６ａを回転駆動自在としている。上記１対の試料
６ａ、６ｂ間の摩擦特性を測定する場合には、上記押圧
ロッド１により上記油カップ３を上方に押圧し、１対の
試料６ａ、６ｂの接触面間に所定の面圧を作用させた状
態で、上記上側の試料６ａを回転させる。そして、上記
１対の試料６ａ、６ｂ同士の間に作用する摩擦に基づい
て上記油カップ３に作用する回転力を、図示しない回転
荷重センサにより測定し、この測定結果により、上記摩
擦特性を求める。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来から知られ
た摩擦試験機の場合、必ずしも正確な摩擦特性を測定で
きなかった。先ず、SAE No.2試験機の場合には、慣性吸
収型の摩擦試験を行ない、フリクションプレートをブレ
ーキとして機能させている為、多種類存在する摩擦特性
のうち、一部の摩擦特性のみしか試験できない。従っ
て、このSAE No.2試験機では、フリクションプレートが
実際の装置に組み込まれた状態に即した状態での試験を
行なえない場合がある。

【０００６】これに対して〜に記載された連続式の
摩擦試験機では上述の様な問題がないが、依然として次
の(1)(2)の点で、実際の装置に組み込まれた状態とは異
なる為、正確な摩擦特性を測定できない。 (1) フリクションプレートと共に回転する部分の慣性モ
ーメントが大きい為、測定結果に慣性モーメントの影響
が出てしまう。例えば、自動車用自動変速機のトルクコ
ンバータを構成する、フリクションプレートを組み込ん
だポンプインペラやロックアップピストン、或はタービ
ンライナーの慣性モーメントは１kg・cm・s²程度である。
従って、この様な部分に使用するフリクションプレート
の摩擦特性を実機に即した状態で測定する為には、フリ
クションプレートと共に回転する部分の慣性モーメント
を１kg・cm・s²以下にしなければならないが、従来装置で
はこの様な考慮をしていなかった。 (2) フリクションプレートの摩擦面と相手面とが摩擦す
る部分（摩擦試験部分）以外の部分（外部摩擦部分）で
の摩擦が大きく、測定値に外部摩擦部分の影響が大きく
出てしまう。例えば、図３に示した従来構造の場合に
は、押圧ロッド１の上端面とジンバル支持台２の下面と
の間の摩擦力が無視できない程度に大きいと考えられ
る。この為、試料６ａ、６ｂ間に作用する摩擦力がその
ままジンバル支持台２を回転させる力とはならず、やは
り測定値に誤差が生じる。

【０００７】これら(1)(2)の理由により従来の摩擦試験
機は、微妙（微小）な摩擦特性の変化を正確に測定する
事ができなかった。一方、現時点で正確に解明されてい
る訳ではないが、この様な微妙な摩擦特性の変化はジャ
ダー等の異音や振動を誘発する原因と考えられている。
従って、この様な異音や振動の発生を防止できるフリク
ションプレートの開発には、上記(1)(2)を解消し、微妙
な摩擦特性の変化を測定自在な摩擦試験機の実現が必要
になる。本発明は、この様な事情に鑑みてなしたもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の摩擦試験機は、
鉛直方向に加わるスラスト荷重を支承自在な支持部材
と、この支持部材に加わる上記スラスト荷重を測定自在
なスラスト荷重センサと、上記支持部材の上端部に設け
られた摩擦抵抗が極く小さいスラスト軸受と、このスラ
スト軸受により鉛直軸を中心とする回転自在に支持され
た揺動支持手段と、この揺動支持手段に加わる鉛直軸を
中心とする回転方向の力を測定する回転荷重センサと、
上記揺動支持手段により支持されて上方が開口した油カ
ップと、この油カップ内に貯溜された油中に浸漬されて
この油中で摩擦特性を試験されるプレート部材と、この
プレート部材の摩擦面を相手面に押し付ける為の押圧軸
と、この押圧軸を回転させる回転駆動手段と、上記押圧
軸と上記支持部材とを互いに押し付け合う為の押圧手段
とを備える。そして、上記揺動支持手段と共に鉛直軸を
中心に回転する部分の慣性モーメントを１kg・cm・s²以下
に抑えている。

【０００９】

【作用】上述の様に構成される本発明の摩擦試験機によ
りプレート部材の摩擦特性を測定するには、次の様にし
て行なう。油を貯溜した油カップ内にプレート部材と相
手面を有する部材とを浸漬し、押圧手段により押圧軸と
支持部材とを近付け合い、プレート部材の摩擦面を相手
面に押し付けると共に、回転駆動手段により上記押圧軸
を回転させる。押圧手段による押し付け力はスラスト荷
重センサにより測定する。又、上記摩擦面と相手面との
摩擦により揺動支持手段に加わる回転方向の力は、回転
荷重センサにより測定する。

【００１０】上記揺動支持手段は摩擦抵抗が極く小さい
スラスト軸受により支持部材の上端部に支持されている
為、揺動支持手段に加わる回転方向の力は、殆ど消費さ
れる事なく、上記回転荷重センサにより測定される。
又、上記揺動支持手段と共に鉛直軸を中心に回転する部
分の慣性モーメントが１kg・cm・s²以下に抑えられている
為、慣性モーメントが上記回転荷重センサの測定値に及
ぼす影響を、プレート部材を実機に組み込んだ状態に近
くできる。これらにより本発明の摩擦試験機では、プレ
ート部材の摩擦特性を、実機への装着状態に近い状態で
正確に測定できる。

【００１１】

【実施例】図１〜２は本発明の実施例を示している。摩
擦試験機を支持する為のフレーム９は、防振ゴム１０、
１０により床面上に載置して、床面に伝わる振動等が摩
擦試験機の測定値に影響を及ぼさない様にしている。上
記フレーム９の上端部に固定された水平支持板１１を鉛
直方向に貫通して、支持部材である支持シャフト１２を
設けている。この支持シャフト１２は上記水平支持板１
１に、若干の昇降自在に支持されている。従ってこの支
持シャフト１２は、鉛直方向に加わるスラスト荷重を伝
達自在である。そして、この支持シャフト１２の下端面
と、固定の部分である、上記フレーム９の下端部に固定
した底板１３の上面との間に、スラスト荷重センサ１４
を設けている。このスラスト荷重センサ１４は、上記支
持シャフト１２に加わる上記スラスト荷重を測定自在で
ある。

【００１２】上記支持シャフト１２の上端部には、スラ
スト玉軸受、或はスラスト静圧気体軸受等の、摩擦抵抗
が極く小さい下部スラスト軸受１５（＝特許請求の範囲
のスラスト軸受）を設けている。そして、この下部スラ
スト軸受１５により、揺動支持手段であるジンバル支持
台２を、鉛直軸を中心とする回転自在に支持している。
このジンバル支持台２は、上記下部スラスト軸受１５に
より回転自在に支持された外側支持枠１６と内側支持枠
１９とを備える。この内側支持枠１９は上記外側支持枠
１６の内側に、直径方向反対位置に設けられた枢軸１
７、１７と玉軸受１８、１８とにより揺動自在に支持さ
れている。更に、上記内側支持枠１９の内側に、上方が
開口した油カップ２０を、直径方向反対位置に設けられ
た枢軸２１と玉軸受２２とにより、揺動自在に支持して
いる。従って上記油カップ２０は、全周に亙り、極く小
さな力で揺動する。

【００１３】上記外側支持台１６の外側縁から直径方向
外方に、係止ピン２３を突設している。又、上記水平支
持板１１の上面で、この係止ピン２３と対向する部分に
は回転荷重センサ２４を、支持ブラケット２５により支
持している。そして、この回転荷重センサ２４の測定部
と上記係止ピン２３の先端部とを、ケーブル２６等の連
結部材により連結している。従って、上記ジンバル支持
台２に加わる回転方向の荷重は、上記回転荷重センサ２
４により測定される。

【００１４】上記油カップ２０内には、例えばオートマ
チックフルード（ＡＴＦ）等の潤滑油が貯溜されてい
る。又、この油カップ２０の底面には、相手面を有する
セパレータプレート２７を、この油カップ２０に対し回
転しない様に係止している。又、このセパレータプレー
ト２７の上には、摩擦特性を試験されるプレート部材で
あるフリクションプレート２８を重ね合わせている。従
って、このフリクションプレート２８の下面が摩擦面と
なり、上記セパレータプレート２７の上面が相手面とな
る。上記フリクションプレート２８はスプライン軸２９
の下面に、このスプライン軸２９に対し回転しない様に
係止している。そしてこのスプライン軸２９を、鉛直方
向に配置した主軸３０の下端部に、この主軸３０と共に
回転する様に、装着している。

【００１５】一方、前記水平支持板１１の上面で上記ジ
ンバル支持台２の側方位置には、支持台３１を固定して
いる。そして、この支持台３１の前側面にヘッド３２
を、昇降のみ自在に支持し、このヘッド３２に上記主軸
３０を、回転のみ自在に支持している。この構成により
主軸３０を、上記フリクションプレート２８の下面を上
記セパレータプレート２７の上面に押し付ける為の押圧
軸として機能させる。このヘッド３２の下面と、上記支
持台３１の前側面に固定したアンカプレート３３との間
には復位ばね３４を設けて、上記ヘッド３２に、上昇方
向の弾力を付与している。又、上記ヘッド３２に支持し
た、マイクロメータヘッドの如きコンパレータ３５の測
定子を、上記支持台３１の前側面に固定した固定プレー
ト３６の上面に突き当てて、上記ヘッド３２の昇降量を
検出自在としている。

【００１６】又、上記主軸３０の上部で、上記ヘッド３
２の上面から突出した部分には、従動プーリ３７を固定
している。一方、上記支持台３１の後側面に鉛直方向に
亙り支持した電動モータ３８の駆動軸の上端部には、駆
動プーリ３９を固定している。そして、この駆動プーリ
３９と上記従動プーリ３７との間にベルト４０を掛け渡
し、上記主軸３０を回転駆動する為の回転駆動手段を構
成している。

【００１７】更に、上記従動プーリ３７の上面には上部
スラスト軸受４１を、この従動プーリ３７と同心に支持
している。この上部スラスト軸受４１の上方には支持梁
４２が、１対の支柱４３、４３により水平方向に支持さ
れている。そして、この支持梁４２の中央部で上記上部
スラスト軸受４１の上面に対向する部分に油圧シリンダ
４４を支持している。そして、この油圧シリンダ４４の
プランジャ４５の下端部を上記上部スラスト軸受４１の
上面に突き当てる事で、上記主軸３０を下方に押圧する
押圧手段を構成している。

【００１８】そして、上記揺動支持手段であるジンバル
支持台２と共に鉛直軸を中心に回転する部分の慣性モー
メントを１kg・cm・s²以下に抑えている。図示の実施例で
は、この様に慣性モーメントを１kg・cm・s²以下に抑える
べき部分とは、外側支持枠１６、枢軸１７、１７、玉軸
受１８、１８、内側支持枠１９、油カップ２０、枢軸２
１、２１、玉軸受２２、２２、係止ピン２３、セパレー
タプレート２７、下部スラスト軸受１５のうちで上記外
側支持枠１６と同期して回転する軌道輪の合計である。

【００１９】上述の様に構成される本発明の摩擦試験機
によりセパレータプレート２７に対するフリクションプ
レート２８の摩擦特性を測定するには、次の様にして行
なう。潤滑油を貯溜した油カップ２０内にフリクション
プレート２８とセパレータプレート２７とを浸漬し、上
記油圧シリンダ４４のプランジャ４５により上部スラス
ト軸受４１を下方に押圧する。この結果、上記ヘッド３
２が復位ばね３４の弾力に抗して下降し、このヘッド３
２に回転のみ自在に支持された主軸３０がスプライン軸
２９を下方に押して、フリクションプレート２８の下面
をセパレータプレート２７の上面に押し付ける。上記油
カップ２０は、ジンバル支持台２により支持シャフト１
２の上端部に、揺動自在に支持されているので、上記フ
リクションプレート２８の下面とセパレータプレート２
７の上面とは、全面に亙って均一に当接する。主軸３０
の下降量は、前記コンパレータ３５により測定し、必要
に応じて測定結果の解析に使用する。これと共に、上記
電動モータ３８に通電する事により、上記主軸３０を回
転させる。

【００２０】上記ヘッド３２を下降させる事により上記
フリクションプレート２８の下面とセパレータプレート
２７の上面との当接面に加えられた押圧力は、ジンバル
支持台２と下部スラスト軸受１５とを介して、支持シャ
フト１２に伝達される。従って、この支持シャフト１２
と底板１３との間に設けたスラスト荷重センサ１４の測
定値から、上記押圧力が求められる。即ち、このスラス
ト荷重センサ１４の測定値から、外側支持枠１６、枢軸
１７、１７、玉軸受１８、１８、内側支持枠１９、油カ
ップ２０、この油カップ２０内に貯溜された潤滑油、枢
軸２１、２１、玉軸受２２、２２、係止ピン２３、セパ
レータプレート２７、下部スラスト軸受１５の重量を除
いた値が、上記押圧力になる。

【００２１】又、上記主軸３０によりスプライン軸２９
を介してフリクションプレート２８を回転させる事によ
り、このフリクションプレート２９の下面とセパレータ
プレート２７の上面との間に作用する摩擦力に応じた回
転力が、前記ジンバル支持台２に加わる。そして、外側
支持枠１６に固定した係止ピン２３がケーブル２６を、
上記回転力に応じた力で引っ張る。従ってこの回転力
は、支持ブラケット２５に支持された回転荷重センサ２
４により測定される。

【００２２】上記ジンバル支持台２を構成する外側支持
枠１６は、摩擦抵抗が極く小さい下部スラスト軸受１５
により、支持シャフト１２の上端部に支持されている。
この為、上記フリクションプレート２８の下面とセパレ
ータプレート２７の上面との間に作用する摩擦力に基づ
いてジンバル支持台２に加わる回転方向の力は、殆ど消
費される事なく、上記回転荷重センサ２４により測定さ
れる。言い換えれば、上記回転方向の力が下部スラスト
軸受１５による抵抗を殆ど受ける事なく、上記荷重セン
サ２４に入力される。

【００２３】又、上記ジンバル支持台２と共に鉛直軸を
中心に回転する部分の慣性モーメントが１kg・cm・s²以下
に抑えられている為、慣性モーメントが上記回転荷重セ
ンサ２４の測定値に及ぼす影響を、フリクションプレー
ト２８を実機に組み込んだ状態に近くできる。これらに
より本発明の摩擦試験機では、フリクションプレート２
８の摩擦特性を、実機への装着状態に近い状態で正確に
測定できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の摩擦試験機は、以上に述べた通
り構成され作用するが、フリクションプレート等のフリ
クションプレート２８の摩擦特性を、実機への装着状態
に近い状態で正確に測定できる為、異音や振動等の発生
を抑えた、高性能のフリクションプレートの開発に寄与
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図。

【図２】摩擦試験部分の分解斜視図。

【図３】従来装置の要部正面図。

【符号の説明】

１押圧ロッド２ジンバル支持台３油カップ４フリクションプレート５相手面部材６ａ、６ｂ試料７回転軸８試料ホルダ９フレーム１０防振ゴム１１水平支持板１２支持シャフト１３底板１４スラスト荷重センサ１５下部スラスト軸受１６外側支持枠１７枢軸１８玉軸受１９内側支持枠２０油カップ２１枢軸２２玉軸受２３係止ピン２４回転荷重センサ２５支持ブラケット２６ケーブル２７セパレータプレート２８フリクションプレート２９スプライン軸３０主軸３１支持台３２ヘッド３３アンカプレート３４復位ばね３５コンパレータ３６固定プレート３７従動プーリ３８電動モータ３９駆動プーリ４０ベルト４１上部スラスト軸受４２支持梁４３支柱４４油圧シリンダ４５プランジャ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛直方向に加わるスラスト荷重を支承自
在な支持部材と、この支持部材に加わる上記スラスト荷
重を測定自在なスラスト荷重センサと、上記支持部材の
上端部に設けられた摩擦抵抗が極く小さいスラスト軸受
と、このスラスト軸受により鉛直軸を中心とする回転自
在に支持された揺動支持手段と、この揺動支持手段に加
わる鉛直軸を中心とする回転方向の力を測定する回転荷
重センサと、上記揺動支持手段により支持されて上方が
開口した油カップと、この油カップ内に貯溜された油中
に浸漬されてこの油中で摩擦特性を試験されるプレート
部材と、このプレート部材の摩擦面を相手面に押し付け
る為の押圧軸と、この押圧軸を回転させる回転駆動手段
と、上記押圧軸と上記支持部材とを互いに押し付け合う
為の押圧手段とを備え、上記揺動支持手段と共に鉛直軸
を中心に回転する部分の慣性モーメントを１kg・cm・s²以
下に抑えた摩擦試験機。