JPH0829313A - 摩擦摩耗試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実際の摺動部品を摩擦摩耗試験装置に装着し
て摩擦試験を行う。 【構成】 本発明による摩擦摩耗試験装置は、内部空間
５ａを形成するフレーム５と、密閉可能なフレーム５の
内部空間５ａ内に回転試験片１０を支持する主軸１を備
えた回転支持装置Ａと、フレーム５の内部空間５ａ内で
主軸１上に支持される回転試験片１０に対して静止試験
片１５を相対的移動可能に支持する静止支持装置Ｂと、
静止支持装置Ｂに荷重を加えて回転試験片１０に対して
静止試験片１５を押圧する負荷装置Ｃと、回転試験片１
０から静止試験片１５に加えられる摩擦力を測定するロ
ードセル３２とを備えている。回転試験片１０と静止試
験片１５との摺動部の当たり状態を変えずに、摩擦力を
適切かつ連続的に測定でき、摩耗の進行中に摩擦力を正
確かつ連続的に測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦摩耗試験装置、特
に実際の摺動部品を装着して摩擦試験を行うことのでき
る摩擦摩耗試験装置に関連する。

【０００２】

【従来の技術】金属、プラスチック、セラミック、その
他の材料又はそれらの表面に形成された被膜等の摺動特
性を評価し又は摩擦摩耗に及ぼす潤滑油の影響を評価す
るため、摩擦摩耗試験装置が使用されている。また、冷
凍庫、冷蔵庫、空調機器の冷媒を圧縮するため、電力消
費量の少ないロータリピストン型コンプレッサが多用さ
れている。ロータリピストン型コンプレッサでは、線接
触に近い状態でディスク状のベーンがローラシリンダの
円筒凸面に摺動するので、接触部の面圧が高く焼き付き
及び摩耗が発生しやすい。このため、従来から耐摩耗性
耐焼き付き性に優れた材料でベーン及びローラシリンダ
を成形したり、ベーン及びローラシリンダに表面改質層
を設けていた。コンプレッサで圧縮する冷媒として使用
するフロンは、塩素を含み、摺動部の表面に塩化物を形
成するため、形成される塩化物の潤滑効果によって焼き
付き及び摩耗を軽減する作用を生じた。潤滑油中に添加
される極圧添加剤は高荷重下の境界潤滑状態で油膜強度
を増加して、油膜の破断による摩擦面間の焼き付きを防
止する作用を生ずるが、フロン中の塩素はベーンとロー
ラシリンダとの間で極圧添加剤として作用する。

【０００３】然るに、塩素を含むフロンはオゾン層を破
壊する懸念があり、このため塩素を含まない代替冷媒に
置換することが必要であるが、塩素を含まない代替冷媒
では、極圧添加剤としての作用が生じない欠点がある。

【０００４】更に、現在検討されている代替冷媒は、従
来より使用されている鉱油系の潤滑油とほとんど溶けあ
わず、相溶性がない。このため相溶性のあるポリアルキ
ルグリコール（ＰＡＧ）又はエステル系に潤滑油を置換
する必要がある。ところが、相溶性のある潤滑油は、従
来の鉱油系潤滑油に比べて油膜維持能力が低いので、高
圧下や高せん断速度条件下では、ベーンとローラシリン
ダの間で摩耗又は焼き付きが発生しやすい難点がある。

【０００５】このため、より摺動特性の優れた材質及び
表面改質層に置換してベーン及びローラシリンダを形成
する必要があり、極圧添加剤を添加して摩擦摩耗を減少
できる潤滑油が必要となっている。

【０００６】実際のコンプレッサを用いてベーン及びロ
ーラシリンダの材質及び表面改質層の摩耗試験又は潤滑
油の評価試験を行うと、多大の費用と時間を要すると共
に、過酷な条件で試験を行うことが困難である。

【０００７】このため、下記の特徴を備えた簡便な加速
摩擦摩耗試験装置が求められていた。

【０００８】（1） 広範囲の摺動速度で評価できる。

【０００９】（2） 大きな負荷荷重を使用できる。

【００１０】（3） 実際の部品又は実際の部品から削
り出した試験片を使用できる。

【００１１】（4） 空気及び水分を含まずかつ任意の
比率で冷媒と潤滑油とを混合した潤滑条件の下で、また
実機試験に近似する温度及び圧力下で試験できる。

【００１２】摺動速度が低速の場合、油膜の形成が困難
であり厳しい試験条件となるのに対して、高速の場合、
摺動熱に伴う温度上昇により油膜が破断しやすくやはり
厳しい試験条件となる。このため、加速摩擦試験を行う
場合、実際の摺動速度に対してより低速又はより高速の
条件が必要である。同様に、加速摩擦試験では、試験片
に対する負荷は、実機よりも高荷重であることが必要で
あるが、線接触で加速摩擦試験を行う場合には、負荷荷
重の精度を特に高くすることが必要である。

【００１３】鋳造材料の摩耗試験用試験片では、同一成
分でも肉厚が変化すると冷却速度の影響を受けて組織が
変化したり、不均一成分又は熱処理工程に起因する不均
一な硬度が摩耗試験の結果に影響を与える。このため、
実際の部品自体か又は実際の部品から削り出して試験片
を作成することが必要である。この観点から、ロータリ
ピストン型コンプレッサのベーンとロータシリンダの摩
耗試験の際に、実際のロータシリンダと同様の円筒凸面
状に試験片を形成し、ベーンの試験片との摺動面に線接
触に近い状態で摺動させると共に、接触部の面圧を高く
して、焼き付き及び摩耗が発生しやすい状態に取り付け
ることが重要である。また、表面仕上げ加工も摩耗試験
に影響を与えるので、加工方法と表面荒さを実際の部品
と同一とすることも必要である。このため、実際の部品
自体又は実際の部品から削り出して試験片を作成する
と、試験装置でのシミュレーション結果は実際のコンプ
レッサを稼動した場合の結果に極めて近似する。しか
し、試験片の摺動面を円筒凸面とし線接触に近い状態で
摺動させる摩擦試験では、試験中に線接触する試験片が
偏荷重の面圧となったり、接触部が移動しないことが評
価の上で特に重要である。

【００１４】水分又は空気を含む試験雰囲気では、摺動
面に酸化皮膜が形成されやすい。実際のコンプレッサで
は、試験雰囲気を真空排気した後、潤滑油及び冷媒を注
入する。このため、摩耗装置の容器内に試験片を密閉状
態で配置し、真空排気後に冷媒と潤滑油とを注入するこ
とが必要である。密閉するフレームの内部空間の容積
は、安全面から極力小さいことが望ましい。またフレー
ムの内部空間の容積が小さいと、少量の冷媒や潤滑油を
注入すればよいから経済的でもある。

【００１５】冷媒雰囲気の圧力によって焼き付き圧力は
変化する。一般的に、雰囲気圧力が高いほど焼き付きは
発生しにくい傾向にあるが、冷媒及び潤滑油の種類、構
成部品の材質によってバラツキがある。このため、摩耗
試験では雰囲気圧力を１平方センチメートル当たり３０
Ｋｇ程度まで変化できることが必要である。

【００１６】例えば、特開平４−１９１６３７号公報に
は高圧雰囲気摩擦摩耗試験装置が提案されている。図３
に示すこの高圧雰囲気摩擦摩耗試験装置は、試験摺動部
を収納する圧力容器６５と、電動機５６により回転駆動
される駆動側シャフト５７と、電動機５８によりギヤ機
構５９を介して荷重負荷される固定試験片側シャフト６
０とを備えている。メカニカルシール軸受容器６１を介
して駆動側シャフト５７の端面は圧力容器６５内に収納
される。また、固定試験片側シャフト６０も軸シールさ
れ、端面が圧力容器６５内に収納されている。シャフト
５７、６０の各端部には継手を介して試料６２が取付け
られ、試料６２に荷重を負荷しながら回転させて摩耗試
験が行われる。駆動側シャフト５７と固定試験片側シャ
フト６０の軸心方向はほぼ平行な位置関係にあり、試料
の一方はディスク状の平面体に限られる。以下このよう
な摺動方式をピンオンディスク方式という。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ピンオンディスク方式
の摩擦摩耗試験装置を用いて、ベーンとローラシリンダ
の摺動特性を評価する場合、図４に示す摺動方式が用い
られる。図５は図４のＢ−Ｂ断面からの矢視図である。
駆動側シャフト５７に対して放線状に取り付けた試料６
２を固定側試験片６３と接触させ、ベーン側ピン試料６
２の摺動方向を実態に近付けている。このように、実際
のベーンを装着できるが、実際のローラシリンダを装着
できない。そのため、摺動面の潤滑状態及び両試験片の
接触面圧は実際と異なり、更に材質及び表面粗さも実際
の部品と異なることが多く、試験結果と実機との近似性
が得られない問題があった。

【００１８】また、実開平４−１０４５５９号に開示さ
れた特殊雰囲気摩擦試験機では、円筒形状の回転片の外
周円筒面に対して固定片を押し付け、試験機内の圧力変
化に影響されずに摩擦力を計測できる特徴がある。この
試験機は、実際の部品又は部品から削り出した試験片を
装着でき、ある程度実機に近似する評価結果が得られる
利点がある。しかし、摩擦摩耗状態を正確に測定でき
ず、大きな内容積の容器を必要とする欠点がある。即
ち、実開平４−１０４５５９号の特殊雰囲気摩擦試験機
では、摩擦力の大きさに応じて荷重検出器に負荷を与
え、負荷に応じた荷重検出器の微小な弾性変位を測定し
て摩擦力を検出している。また固定試験片を加圧する負
荷発生装置がケーシングの上部下面に揺動可能な状態で
軸着される。従って摩擦力により、軸着部を支点として
固定片が回転して変位が発生する。このため、試験初期
では、固定片の摺動面は線接触状態であるが、摩擦力の
変化に伴い固定片側の試験摺動部（線接触状態）の位置
が移動して試験初期の摺動部分とは異なる部分で摺動す
るため、試験の結果にバラツキが発生しやすい欠点があ
る。また、摩耗進行中に、固定片の摺動面は線接触から
面接触に移行するが、この場合でも摩擦力の発生により
それまでの摺動部分とは異なる部分で摺動する。更に、
摩耗によって形成される湾曲形状により、摩擦力を検出
する方向への摩擦力伝達棒の移動が阻害され、摩擦力を
正確に測定できない。

【００１９】更に、前記公報の試験装置では、固定試験
片を加圧する負荷発生装置を密閉容器内に取付けるため
に、フレームの内部空間の内容積が大きくなる欠点があ
る。このため、摩耗試験に多量の冷媒及び潤滑油を必要
とし、試験雰囲気の高圧化が困難となり、更に安全性の
面からも高圧ガス取締法の規制対象となる。

【００２０】従来、ロータリピストン型コンプレッサを
構成するベーン及びローラシリンダの摺動特性を的確に
評価できる試験機は皆無であった。したがって、実際の
コンプレッサを用いるしかなく、評価に多大の費用と長
期間を必要とした。更に、最も正確に評価すべきベーン
とローラシリンダ間の摺動のみを簡便に評価することは
できなかった。

【００２１】そこで、本発明は実際の摺動部品を装着し
て摩擦試験を行うことのできる摩擦摩耗試験装置を提供
することを目的とする。

【００２２】本発明は、摺動部の当たり状態を変えず
に、摩擦力を適切かつ連続的に測定でき、摩耗の進行中
に摩擦力を適切かつ連続的に測定できる摩擦摩耗試験装
置を提供することを目的とする。

【００２３】本発明は、円筒形状の回転試験片の外周円
筒面に対して固定片を押し付けて摩擦試験を行う摩擦摩
耗試験装置を提供することを目的とする。

【００２４】本発明は、小さい内容積の内部空洞を使用
して高精度で摺動特性を検出できる摩擦摩耗試験装置を
提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明による摩擦摩耗試
験装置は、密閉可能な内部空間を有するフレームと、フ
レームの内部空間内に回転試験片を支持する主軸を備え
た回転支持装置と、フレームの内部空間内で主軸上に支
持される回転試験片に対して静止試験片を相対的に移動
可能に支持する静止支持装置と、静止支持装置に荷重を
加えて回転試験片に対して静止試験片を押圧する負荷装
置と、回転試験片から静止試験片に加えられる摩擦力を
測定するロードセルとを備えている。この摩擦摩耗試験
装置では、回転支持装置の主軸とほぼ同一軸上に回転力
伝達手段を回転可能に支持し、静止支持装置を回転力伝
達手段に取付け、回転試験片を回転させて、固定試験片
に対して回転試験片を摺動させたときに発生する静止支
持装置の回転力を回転力伝達手段を介してロードセルに
伝達する。本発明の実施例では、回転力伝達手段は、回
転支持装置の主軸とほぼ同一位置の軸上に回転可能に配
置されかつ静止支持装置を支持するロータリハウジング
と、ロータリハウジングに設けられたリニアレールと、
ロータリハウジングに一端を固定されかつロードセルに
連絡するした伝達アームとを備えている。静止支持装置
は静止試験片を支持するホルダと、ホルダに固定されか
つリニアレールに沿って回転支持装置の主軸に対して径
方向に移動可能なリニアブロックを備えている。回転力
伝達手段は、伝達ロッドを介して伝達アームからロード
セルに回転力を伝達する。ロータリハウジングはローラ
リングによりフレームに回転可能に支持される。伝達ロ
ッドの周囲に設けられたベローズにより内部空洞内の圧
力が保持される。ロードセルに偏位力を与える錘の予備
負荷を予圧ロッド及び伝達アームの他端を通じてロード
セルに加える。予圧ロッド及び伝達ロッドの周囲にべロ
ーズを設け、内部空洞内の圧力を相殺する。静止支持装
置は回転可能に設けられた転動体を備え、負荷装置はフ
レームの内部空間から外部に延び出す押圧ロッドと、押
圧ロッドの周囲に設けられたベローズとを備え、押圧ロ
ッドの端部は静止支持装置の転動体に当接する。フレー
ムの内部空間から突出する押圧ロッドの端部にロードセ
ルが設けられる。内部空洞内の圧力を検出する圧力セン
サが設けられる。リニアブロックはリニアレールに対し
て転がり支持され、ロータリハウジングはローラリング
を介してフレームに回転可能に支持される。静止支持装
置は自重分の重量を除去する釣合支持装置を備えてい
る。

【００２６】

【作用】密閉可能なフレームの内部空間内で回転支持装
置の主軸に回転試験片を装着すると共に、静止試験片を
静止支持装置に装着した後、静止支持装置を移動して静
止試験片を回転試験片に当接させる。主軸に装着する回
転試験片及び静止支持装置に装着する静止試験片はいず
れも実際の摺動部品又は実際の摺動部品からの切り出し
品を装着することができる。次に、負荷装置により静止
支持装置に所定の荷重を加えて回転試験片に対して静止
試験片を押圧する。続いて、主軸を回転して静止試験片
に対して回転試験片を摺接させる。回転試験片を回転さ
せて、固定試験片に対して回転試験片を摺動させたとき
に発生する静止支持装置の回転力は回転力伝達手段を介
してロードセルに伝達され、ロードセルに微小な弾性変
位を与える。ロードセルは、回転試験片から静止試験片
に加えられる摩擦力を測定すると共に、ロードセルに付
与される摩擦力と釣り合う変位で静止支持装置の回転運
動が静止される。

【００２７】回転支持装置の主軸とほぼ同一軸上に静止
支持装置が回転可能に支持されるので、ロードセルに変
位が生じたとき、回転試験片と静止試験片との間に発生
する摺動部の変動を抑制することができる。このため、
回転試験片と静止試験片との摺動部の当たり状態を変え
ずに、摩擦力を適切かつ連続的に測定でき、摩耗の進行
中に摩擦力を正確かつ連続的に測定できる。また、小さ
な内容積のフレームの内部空間内に回転試験片及び静止
試験片を配置できるので、内部空洞内に供給する冷媒及
び潤滑油等の摩擦雰囲気を形成する物質の量を減少する
ことができる。回転試験片の直径より大きな直径を持つ
回転力伝達手段を経て、主軸の中心軸から大きな半径の
接線に沿う回転力を取り出すので、回転試験片と静止試
験片との間の摩擦力を拡大して精密に測定することがで
きる。

【００２８】また、摺動部に摩耗が進行したとき、静止
支持装置を移動して静止試験片を回転試験片に押圧する
と共に、静止試験片の摺動位置を変えずに正確な押圧力
を摺動部へ付加できる。このため、摩耗の進行中でも、
正確にかつ連続的に摩擦力を検出することができる。

【００２９】更に、試験中に内部空洞内の圧力を真空か
ら高圧まで変化させても、内部空洞内の圧力が２個の連
結されたベローズに均等に加わるため、ロードセルの測
定精度に影響を及ぼさない。このように内部空洞内の圧
力変動に影響されず且つ摺動面の当たり位置を変えず
に、フレームの外部に設けられたロードセルにより正確
に摩擦力を検出することができる。押し付け荷重の伝達
部を転動体により転がり支持するため、静止支持装置に
微少な回転変位が生じても、ロードセルの摩擦力検出に
重大な影響を及ぼさない。ベローズを介した内部空洞内
外のシールを行うため、ピストンとシリンダでのシール
機構のような大きな動作抵抗の損失は生じない。

【００３０】更に、荷重検出用ロードセルにより静止試
験片に負荷される荷重を検出すると共に、圧力センサに
より内部空洞内圧力を計測するため、ベローズの有効断
面積に基づく押圧ロッドへの負荷力として内部空洞内の
圧力を補正することができ、押し付け荷重検出用ロード
セルにより補正された押圧力を検出することができる。
このように、内部空洞内圧の変動に対しても補正がで
き、フレームの外部に設けたロードセルにより、内部空
洞外部からの正確な押圧荷重を付加することができる。

【００３１】釣合支持装置は静止支持装置の自重分の重
量を除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼさず
に、摺動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、極め
て小さな押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施が可
能となる。

【００３２】

【実施例】以下、この発明による高圧雰囲気摩擦摩耗試
験装置の実施例を図１〜図２について説明する。

【００３３】図１は本発明による摩擦摩耗試験装置の実
施例を示す側面断面図であり、図２は図１の２−２線に
沿う断面図である。図１及び図２に示すように、本発明
による摩擦摩耗試験装置は、内部空間５ａを形成するフ
レーム５と、密閉可能なフレーム５の内部空間５ａ内に
回転試験片１０を支持する主軸１を備えた回転支持装置
Ａと、フレーム５の内部空間５ａ内で主軸１上に支持さ
れる回転試験片１０に対して静止試験片１５を相対的移
動可能に支持する静止支持装置Ｂと、静止支持装置Ｂに
荷重を加えて回転試験片１０に対して静止試験片１５を
押圧する負荷装置Ｃと、回転試験片１０から静止試験片
１５に加えられる摩擦力を測定するロードセル３２とを
備えている。

【００３４】回転支持装置Ａの主軸１はラジアル軸受
２、３を介して軸受ケース４に回転可能に支持され、ラ
ジアル軸受２は、フレーム５の内外の圧力差により生じ
る主軸１へのスラスト荷重も支持する。軸受ケース４は
主軸１をほぼ水平に保持する状態で、内部空洞５ａを有
するフレーム５の側壁にボルト４ａで締結され、フレー
ム５にはカバー６がボルト６ａで固定されて、内部空洞
５ａが閉鎖される。フレーム５とカバー６との間に設け
られたＯリング７により内部空洞５ａは外部に対して密
封状態に保持される。カバー６に設けたラジアル軸受８
は主軸１の端部を回転可能に支持し、詳細な説明を省略
するが、フレーム５の内部でも主軸１を回転支持する装
置が設けられる。主軸１とフレーム５との間に設けられ
たメカニカルシール９は、主軸１の周囲で内部空洞５ａ
と外部との間を密封する。内部空間５ａ内で、ロータリ
ピストン型コンプレッサに使用するローラシリンダ自体
又はほぼ同一形状の円筒状を有する回転試験片１０はホ
ルダ１１を介して主軸１に固定される。回転検出用歯車
１３を伴うプーリ１２が主軸１に固定され、図示しない
ベルト及び電動機によりプーリ１２は回転駆動され、主
軸１の回転速度は回転検出器１４により検出される。ち
なみに、回転試験片１０の外径寸法は３５〜４５ｍｍ、
主軸１の回転数は３０〜６,０００ｒｐｍである。

【００３５】ロータリピストン型コンプレッサを構成す
るベーン自体、ベーンから削り出されたピン状又はブロ
ック状の静止試験片１５は回転試験片１０の外周面に接
触しかつ回転試験片１０に主軸１の軸心方向で上方から
押圧される。静止試験片１５は円筒状等他の形状でもよ
い。回転試験片１０に対して静止試験片１５を押圧する
状態で、主軸１及び回転試験片１０を回転させ、回転試
験片１０と静止試験片１５とを摺動させる。ロータリピ
ストン型コンプレッサを構成するベーン自体とローラシ
リンダ自体との摺動状態又これに極めて近似し、実機試
験での評価結果に実質的に符合する結果が得られ、時間
と費用のかさむ実機試験評価の負担を大幅に軽減させる
ことが可能となる。

【００３６】静止支持装置Ｂは回転支持装置Ａの主軸１
とほぼ同一位置の軸上に回転可能に配置されたロータリ
ハウジング２０と、ロータリハウジング２０に設けられ
たリニアレール１９と、リニアレール１９に沿って直線
運動可能なリニアブロック１７を備えかつ静止試験片１
５を支持するホルダ１６とを備えている。ロータリハウ
ジング２０はローラリング２１を介してフレーム５に回
転可能に支持される。ロータリハウジング２０はローラ
リング２１の外輪に固定され、ローラリング２１の内輪
はフレーム５に固定されるが、ローラリング２１の軸心
は主軸１の軸心にほぼ一致する。リニアブロック１７の
ガイド部となるリニアレール１９はロータリハウジング
２０に固定され、リニアブロック１７はリニアレール１
９に対して転がり支持される。静止支持装置Ｂを構成す
るホルダ１６を支持するプレート１８は、主軸１の軸心
に対して接近又は離間する方向に移動可能なリニアブロ
ック１７に固定される。即ち、この摩擦摩耗試験装置で
は、回転支持装置Ａの主軸１とほぼ同一軸上に静止支持
装置Ｂが回転可能に支持される。

【００３７】静止試験片１５を保持するホルダ１６は、
リニアブロック１７及びプレート１８と共に、主軸１の
軸心に対して接近又は離間する方向にリニアレール１９
に沿って移動できる。動作抵抗の軽減を図るため、リニ
アブロック１７とリニアレール１９は図示しない転がり
支持機構を介して連結される。

【００３８】図２に示すように、回転力伝達手段Ｄは、
リニアレール１９を支持するロータリハウジング２０
と、フレーム５上にロータリハウジング２０を回転可能
に支持するローラリング２１と、ロータリハウジング２
０に一端を固定した伝達アーム２２と、伝達アーム２２
の他端とロードセル３２との間に設けられた伝達ロッド
３１とを備えている。ロードセル３２はフレーム５の内
部空間５ａから突出する伝達ロッド３１の端部に設けら
れる。ロータリハウジング２０に固定された伝達アーム
２２は主軸１に対してほぼ直角にかつ水平に内部空洞５
ａ内で延びる。伝達アーム２２の端部に形成された貫通
孔２２ａには一対のブッシュ２３ａ、２４ａが装着さ
れ、ブッシュ２３ｂ、２４ｂ内にはボルト２５が装着さ
れる。ボルト２５の下端にナット２６が連結され、ボル
ト２５がブッシュ２３ａ、２４ａ内に固定される。フレ
ーム５には一対の貫通孔５ｂ、５ｃが形成され、各貫通
孔５ｂ、５ｃには同一形状のベローズ２３、２４がそれ
ぞれ配置される。ベローズ２３の上方には、Ｏリング２
７を介してブッシュ２３ａがフレーム５に固定される。
ブッシュ２３ａにはリニアブッシ３６が固定される。Ｏ
リング２７、ブッシュ２３ａ及びリニアブッシュ３６内
を貫通して延びる予圧ロッド３４の上端には錘３５が結
合され、下端はボルト２５の頭部に当接する。ベローズ
２３と同様に、ベローズ２４の下方には、Ｏリング２８
を介してブッシュ２４ａにはリニアブッシュ３６が固定
される。Ｏリング２８、ブッシュ２４ａ及びリニアブッ
シュ３３内を貫通して延びる伝達ロッド３１の下端はフ
レーム５の外壁に固定されたロードセル３２に当接し、
上端はボルト２５の下端に当接する。連結ボルト２５の
上方に配置された予圧ロッド３４、ボルト２５及び伝達
ロッド３１はほぼ同軸上に点接触状態で配置され、錘３
５によりロードセル３２に一定の圧縮荷重を負荷する。
予圧ロッド３４は、リニアブッシュ３６を介して、フラ
ンジ２３ａに直線動作可能に転がり支持される。伝達ロ
ッド３１は、リニアプッシュ３３を介して、ブッシュ２
４ａに直線運動可能に取り付けられる。ベローズ２３、
２４の各両端はブッシュ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４
ｂに溶接結合される。ブッシュ２３ｂと２４ｂはボルト
２５とナット２６により伝達アーム２２の端部に固定さ
れる。ベローズ２３、２４は、ロータリハウジング２０
及びローラリング２１の回転方向に伸縮可能であり、ブ
ッシュ２３ａ、２４ａはＯリング２７、２８により密封
された状態でフレーム５と接触する。同様に、ブッシュ
２３ｂ、２４ｂと伝達アーム２２の端部との間はＯリン
グ２９、３０により密封される。伝達ロッド３１の周囲
に設けられたベローズ２４及び予圧ロッド３４の周囲に
設けられたべローズ２３により内部空間５ａ内の圧力が
保持される。ロードセル３２に偏位力を与える錘３５の
予備負荷が予圧ロッド３４及び伝達アーム２２の他端を
通じてロードセル３２に加えられる。

【００３９】伝達ロッド３１の上端はボルト２５の下端
に点接触状態で接触し、ボルト２５からの回転力をロー
ドセル３２に伝達する。回転試験片１０を回転させて、
静止試験片１５に対して回転試験片１０を摺動させたと
きに発生する静止支持装置Ｂの回転力は、回転力伝達手
段Ｄを介してロードセル３２に伝達される。

【００４０】静止試験片１５を保持するホルダ１６の上
方には、転動体（ローラフォロア）３７が静止支持装置
Ｂに回転自在に設けられる。転動体３７の回転軸心は、
主軸１の軸心とほぼ平行でありかつ回転試験片１０と静
止試験片１５との接触部と主軸１の軸心を通る平面上に
ほぼ配置される。

【００４１】負荷装置Ｃはフレーム５の内部空間５ａか
ら外部に延び出す押圧ロッド３８と、押圧ロッド３８の
周囲に設けられたベローズ３９とを備えている。フレー
ム５の上方突出部５ｄには貫通孔４３ａを備えた円筒部
４３がボルト４３ａにより固定され、貫通孔４３ａ内に
は押圧ロッド３８が配置される。押圧ロッド３８の下端
は静止支持装置Ｂの転動体３７の外輪に当接し、上端は
貫通孔４３ａから突出し、押圧力を検出するロードセル
４４が取り付けられる。ロードセル４４は、押圧ロッド
３８を介して静止支持装置Ｂに与える負荷を測定する。
例えば、ロードセル４４により検出する荷重制御範囲は
０.０１〜４０ｋｇｆである。貫通孔４３ａ内で押圧ロ
ッド３８の外周部にはベローズ３９が取り付けられ、ベ
ローズ３９の下端にはＯリング４０が設けられると共
に、ブッシュ３９ｂが固定され、ブッシュ３９ｂにベロ
ーズ３９が溶着される。円筒部４３の上端にはブッシュ
３９ａがＯリング４１を介してボルトにより固定され、
ベローズ３９の上端はブッシュ３９ａに溶着される。ベ
ローズ３９、ブッシュ３９ａ、３９ｂ及びＯリング４
０、４１はフレーム５の内部空洞５ａを密封する。円筒
部４３にはブッシュ３９ａの上部にリニアブッシュ４２
がボルトにより固定され、押圧ロッド３８は円筒部４３
内で直線運動可能に転がり支持される。

【００４２】フレーム５には内部空洞５ａ内の圧力を検
出する圧力センサ４５が設けられ、圧力センサ４５によ
りフレーム５内の圧力を計測し、計測した圧力値とベロ
ーズ３９の有効断面積から計算される押圧ロッド３８に
加えられる反力の大きさを負荷荷重に補正することによ
り、転動体３７に加わる実際の荷重値を正確に知ること
ができる。雰囲気圧力範囲は、１平方センチメートル当
たり０〜３２ｋｇｆ（ゲージ圧）である。

【００４３】静止支持装置Ｂには自重分の重量を除去す
る釣合支持装置Ｅが設けられる。釣合支持装置Ｅは、ロ
ータリハウジング２０に固定された台座４６と、台座４
６に固定された固定ばね支持体４７と、固定ばね支持体
４７の上方に配置されかつプレート１８に固定された可
動ばね支持体４８と、固定ばね支持体４７と可動ばね支
持体４８との間に配置された２本の圧縮ばね４９ａ、４
９ｂとを備えている。プレート１８は圧縮ばね４９ａ、
４９ｂの上方に遊動状態に保持され、プレート１８を支
持するホルダ１６、ホルダ１６に支持される静止試験片
１５及び転動体３７及びプレート１８に固着されたリニ
アブロック１７は圧縮ばね４９ａ、４９ｂ上に支持され
る。このため、静止試験片１５、ホルダ１６、リニアブ
ロック１７、プレート１８、転動体３７の重量をキャン
セルして、ロードセル４４の上方に取り付けられる荷重
負荷装置Ｃの荷重のみが静止試験片１５を通じて回転試
験片１０に加えられると共に、極めて小さな荷重から高
荷重まで広い荷重範囲の試験を行うことができる。この
場合、異なる寸法の回転試験片１０及び静止試験片１５
に対応するため、固定ばね支持体４７に長孔４７ａを設
け、長孔４７ａの所望の位置で固定できるボルト４７ｂ
により、可動ばね支持体４８の位置を調整して、荷重負
荷方向に対して無負荷状態の回転試験片１０の位置を調
節してもよい。例えば、圧縮ばね４９ａ、４９ｂの極軽
荷重用ばね定数は、０.０５ｋｇｆ／ｍｍであり、試験
中に発生する摩耗による微小な変位に対して、押圧荷重
の変動を最小限度に抑制することができる。また、ロー
ドセル３２による微小な変位が生じ、ローラリング２１
が微小角度で回転しても、転がり支持された転動体３７
上に押圧荷重の作用点があるため、摩擦力検出精度面へ
の重大な影響は及ぼさない。

【００４４】フレーム５は熱媒体が通過する溝５０ａを
形成した下部熱交換プレート５０を介してベース５１に
固定される。所定の温度に加熱又は冷却された熱媒体は
下部熱交換プレート５０の溝５０ａを通過するとき、フ
レーム５の底壁と接してフレーム５を加熱又は冷却し、
フレーム５の内部空間５ａ内の潤滑油及び冷媒等の熱媒
体を加熱又は冷却する。フレーム５の側面に取り付けた
側部熱交換プレート５２も溝が形成され、下部熱交換プ
レート５０と同様の作用を生ずる。所望の混合比と量の
熱媒体、熱媒体と潤滑油との混合物及び潤滑油を上部ス
トップバルブ５３を介してフレーム５の内部空間５ａ内
に注入する。この場合、水分及び空気の影響を避けるた
めに、フレーム５の内部空間５ａを図示しない真空ポン
プにより真空まで排気した後に、冷媒と潤滑油を注入す
るとよい。また、フレーム５の内部空間５ａ内の圧力が
設定圧力（１平方センチメートル当たり３２ｋｇｆ）を
越えて上昇したとき、安全弁５４が自動的に開弁する。
フレーム５の下側に設けた下部ストップバブル５５を開
弁することにより、試験後に熱媒体、熱媒体と潤滑油と
の混合物及び潤滑油を内部空洞５ａからフレーム５外へ
容易に排出することができる。

【００４５】上記の構成において、摩擦試験を行う場
合、フレーム５の内部空間５ａ内で回転支持装置Ａの主
軸１に回転試験片１０を装着すると共に、静止試験片１
５を静止支持装置Ｂに装着した後、静止支持装置Ｂを移
動して静止試験片１５を回転試験片１０に当接させる。
主軸１に装着する回転試験片１０及び静止支持装置Ｂに
装着する静止試験片１５はいずれも実際の摺動部品を装
着することができる。その後、ボルト６ａでカバー６を
フレーム５に固定して、内部空洞５ａを密閉する。この
状態で、上部ストップバルブ５３を通じて内部空洞５ａ
内に潤滑油及び熱媒体を供給する。同時に、下部熱交換
プレート５０及び側部熱交換プレート５２の溝に熱媒体
を供給して、フレーム５を加熱又は冷却し、内部空洞５
ａ内を所定の圧力に保持する。次に、負荷装置Ｃにより
静止支持装置Ｂに所定の荷重を加えて回転試験片１０に
対して静止試験片１５を押圧する。

【００４６】続いて、主軸１を回転して静止試験片１５
に対して回転試験片１０を摺接させる。静止試験片１５
に対して回転する回転試験片１０を摺動させたときに摩
擦力に起因して発生する静止支持装置Ｂの回転力は回転
力伝達手段Ｄを構成するロータリハウジング２０、伝達
アーム２２及び伝達ロッド３１を介してロードセル３２
に伝達され、ロードセル３２に微小な弾性変位を与え
る。回転試験片１０の直径より大きな直径を持つロータ
リハウジング２０に固定した伝達アーム２２を経て、主
軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿う回転力を取り
出すので、回転試験片１０と静止試験片１５との間の摩
擦力を拡大して精密に測定することができる。ロードセ
ル３２は、回転試験片１０から静止試験片１５に加えら
れる摩擦力を測定すると共に、ロードセル３２に付与さ
れる摩擦力と釣り合う変位で静止支持装置Ｂの回転運動
が静止される。回転試験片１０の直径より大きな直径を
持つロータリハウジング２０に固定した伝達アーム２２
を経て、主軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿って
直線方向の回転力を取り出すので、摩擦力を正確に測定
することができる。

【００４７】回転支持装置Ａの主軸１とほぼ同一軸上に
静止支持装置Ｂが回転可能に支持されるので、ロードセ
ル３２に変位が生じたとき、回転試験片１０と静止試験
片１５との間に発生する摺動部の変動を抑制することが
できる。このため、回転試験片１０と静止試験片１５と
の摺動部の当たり状態を変えずに、摩擦力を適切かつ連
続的に測定でき、摩耗の進行中に摩擦力を正確かつ連続
的に測定できる。また、小さな内容積のフレーム５の内
部空間５ａ内に回転試験片１０及び静止試験片１５を配
置できるので、内部空間５ａ内に供給する冷媒及び潤滑
油等の摩擦雰囲気を形成する物質の量を減少することが
できる。

【００４８】摺動部に摩耗が進行したとき、静止支持装
置Ｂを移動して静止試験片１５を回転試験片１０に押圧
すると共に、静止試験片１５の摺動位置を変えずに正確
な押し付け力を摺動部へ付加できる。このため、摩耗の
進行中でも、正確にかつ連続的に摩擦力を検出すること
ができる。

【００４９】更に、試験中に内部空間５ａ内の圧力を真
空から高圧まで変化させても、内部空間５ａ内の圧力が
２個の連結されたベローズに均等に加わるため、ロード
セル３２の測定精度に影響を及ぼさない。このように内
部空間５ａ内の圧力変動に影響されず且つ摺動面の当た
り位置を変えずに、フレーム５の外部に設けられたロー
ドセル３２により正確に摩擦力を検出することができ
る。押し付け荷重の伝達部を転動体３７により転がり支
持するため、静止支持装置Ｂに微少な回転変位が生じて
も、ロードセル３２の摩擦力検出に重大な影響を及ぼさ
ない。ベローズを介した内部空間５ａ内外のシールを行
うため、ピストンとシリンダでのシール機構のような大
きな動作抵抗の損失は生じない。

【００５０】更に、荷重検出用ロードセル３２により静
止試験片１５に負荷される荷重を検出すると共に、圧力
センサ４５により内部空間５ａ内圧力を計測するため、
ベローズの有効断面積に基づく押圧ロッド３８への負荷
力として内部空間５ａ内の圧力を補正することができ、
押し付け荷重検出用ロードセル３２により補正された押
圧力を検出することができる。このように、内部空間５
ａ内圧の変動に対しても補正ができ、フレーム５の外部
に設けたロードセル３２により、内部空間５ａ外部から
の正確な押し付け荷重を付加することができる。

【００５１】釣合支持装置Ｅは静止支持装置の自重分の
重量を除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼさず
に、摺動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、極め
て小さな押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施が可
能となる。摩擦が進行しても、リニアレール１９に沿う
リニアブロック１７の移動により、常に主軸１方向に小
さな抵抗で追従できる。また、同一形状の２個のベロー
ズ２３、２４を用いるため、摩擦試験中にフレーム５の
内部空洞５ａ内で圧力が変化しても、２個のベローズ２
３、２４に均等に負荷される。例えば、フレーム５の内
部空洞５ａ内の圧力が外気圧に対し負圧が作用すると
き、ベローズ２３、２４の同一の有効断面積に発生する
圧力で伝達アーム２２を挟持し、均衡が保持される。一
方、内部空洞５ａに外気圧を越える正圧が作用すると、
引張力が連結ボルト２５に作用して均衡が保たれる。こ
のように、内部空洞５ａ内の圧力が変化しても、ロード
セル３２での測定精度に影響を及ぼさない。

【００５２】本実施例の特徴を列挙すれば次の通りであ
る。

【００５３】１ 主軸１と同軸上に回転可能に静止試験
片１５を保持するので、摺動部が変化しない。

【００５４】２ フレーム５の内部空洞５ａ内の流体圧
力に起因する主軸１へのスラスト荷重はラジアル軸受２
によって支持される。

【００５５】３ 静止試験片１５を径方向に摺動可能に
保持するので、摩擦が進行しても、リニアレール１９に
沿うリニアブロック１７の移動により、常に主軸１方向
に小さな抵抗で追従できる。また、ロードセル４４の荷
重値から常時一定の負荷で回転試験片１０に対して静止
試験片１５を押圧することが可能となる。

【００５６】４ 転がり支持された転動体３７を介して
ホルダ１６に負荷装置Ｃから押圧荷重を加えるため、静
止支持装置Ｂに微少な回転変位が生じても、ロードセル
３２の摩擦力検出に重大な影響を及ぼさない。

【００５７】５ 回転試験片１０の直径より大きな直径
を持つロータリハウジング２０に固定した伝達アーム２
２を経て、主軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿う
回転力を取り出すので、回転試験片１０と静止試験片１
５との間の摩擦力を拡大して精密に測定することができ
る。

【００５８】６ 摺動部に摩耗が進行したとき、静止支
持装置Ｂを移動して静止試験片１５を回転試験片１０に
押圧すると共に、静止試験片１５の摺動位置を変えずに
正確な押し付け力を摺動部へ付加できる。このため、摩
耗の進行中でも、正確にかつ連続的に摩擦力を検出する
ことができる。

【００５９】７ 小さな内容積のフレーム５の内部空間
５ａ内に回転試験片１０及び静止試験片１５を配置でき
るので、内部空間５ａ内に供給する冷媒及び潤滑油等の
摩擦雰囲気を形成する物質の量を減少することができ
る。

【００６０】８ 摩擦試験中に負荷装置Ｃにより連続的
に荷重を変化させ、内部空洞５ａ内の圧力及び温度を含
む摩擦環境条件を連続的に変化させて、連続的に変化す
る摩耗、連続的に変化する荷重、等連続的に変化する環
境において摩擦を継続的に測定できる。

【００６１】９ 試験中に内部空間５ａ内の圧力を真空
から高圧まで変化させても、内部空間５ａ内の圧力が２
個の連結されたベローズに均等に加わるため、ロードセ
ル３２の測定精度に影響を及ぼさない。ベローズを介し
て内部空間５ａ内を密閉するため、ピストンとシリンダ
でのシール機構のような大きな動作抵抗の損失は生じな
い。

【００６２】１０ ロードセル３２により静止試験片１
５に負荷される荷重を検出すると共に、圧力センサ４５
により内部空間５ａ内の圧力を計測するため、ベローズ
の有効断面積に基づく押圧ロッド３８への負荷力として
内部空間５ａ内の圧力を補正することができ、押し付け
荷重検出用ロードセル３２により補正された押圧力を検
出することができる。

【００６３】１１ 釣合支持装置Ｅは静止支持装置の自
重分の重量を除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及
ぼさずに、摺動部へ作用する最低押し付け力の値を下
げ、極めて小さな押し付け荷重から高精度で摩擦試験の
実施が可能となる。

【００６４】

【発明の効果】前記のように、本発明による摩擦摩耗試
験装置では、摺動部の当たり状態を変えずに、実際の摺
動部品を装着して摩擦力を測定できる。摩耗の進行中で
も、適切かつ連続的に摩擦環境条件を変動させて摩擦試
験を行うことができる。また、小さい内容積の内部空洞
を使用して高精度で摺動特性を検出できる。簡便に短時
間で行うことができるため、フロン規制に対応して種々
の摩擦試験を行うことができ、実機試験と同様の実用的
な試験効果が得られる。特に冷凍庫、冷蔵庫、空調機器
等で多用されるロータリピストン型コンプレッサの摺動
部品の摺動特性や潤滑油の影響・効果等を正しく評価す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による摩擦摩耗試験装置の実施例を示
す側面断面図

【図２】 図１の２−２線に沿う断面図

【図３】 従来の摩擦摩耗試験装置の断面図

【図４】 従来の摩擦摩耗試験装置の試料取付状態を示
す断面図

【図５】 図４の５−５線に沿う断面図

【符号の説明】

Ａ．．．回転支持装置、 Ｂ．．．静止支持装置、
Ｃ．．．負荷装置、 Ｄ．．．回転力伝達手段、
Ｅ．．．釣合支持装置、 １．．．主軸、 ５．．．フ
レーム、 ５ａ．．．内部空洞、 ６．．．カバー、
１０．．．回転試験片、 １１．．．ホルダ、 １
５．．．静止試験片、 １６．．．ホルダ、 １
７．．．リニアブロック、 １９．．．リニアレール、
２０．．．ロータリハウジング、 ２１．．．ローラ
リング、 ２２．．．伝達アーム、 ２３、２４．．．
ベローズ、 ２５．．．連結ボルト、 ３２．．．ロー
ドセル、３７．．．転動体、 ３８．．．押圧ロッド、
３９．．．ベローズ、 ４２．．．リニアブッシュ、
４４．．．ロードセル、 ４５．．．圧力センサ、
４９ａ、４９ｂ．．．圧縮ばね、

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年７月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦摩耗試験装置、特
に実際の摺動部品を装着して摩擦摩耗試験を行うことの
できる摩擦摩耗試験装置に関連する。

【０００２】

【従来の技術】金属、プラスチック、セラミック、その
他の材料又はそれらの表面に形成された被膜等の摺動特
性を評価し又は摩擦摩耗に及ぼす潤滑油の影響を評価す
るため、摩擦摩耗試験装置が使用されている。また、冷
凍庫、冷蔵庫、空調機器の冷媒を圧縮するため、電力消
費量の少ないロータリピストン型コンプレッサが多用さ
れている。ロータリピストン型コンプレッサでは、線接
触に近い状態でディスク状のベーンがローラシリンダの
円筒凸面に摺動するので、接触部の面圧が高く焼き付き
及び摩擦摩耗が発生しやすい。このため、従来から耐摩
擦摩耗性耐焼き付き性に優れた材料でベーン及びローラ
シリンダを成形したり、ベーン及びローラシリンダに表
面改質層を設けていた。コンプレッサで圧縮する冷媒と
して使用するフロンは、塩素を含み、摺動部の表面に塩
化物を形成するため、形成される塩化物の潤滑効果によ
って焼き付き及び摩擦摩耗を軽減する作用を生じた。潤
滑油中に添加される極圧添加剤は高荷重下の境界潤滑状
態で油膜強度を増加して、油膜の破断による摩擦面間の
焼き付きを防止する作用を生ずるが、フロン中の塩素は
ベーンとローラシリンダとの間で極圧添加剤として作用
する。

【０００３】然るに、塩素を含むフロンはオゾン層を破
壊する懸念があり、このため塩素を含まない代替冷媒に
置換することが必要であるが、塩素を含まない代替冷媒
では、極圧添加剤としての作用が生じない欠点がある。

【０００４】更に、現在検討されている代替冷媒は、従
来より使用されている鉱油系の潤滑油とほとんど溶けあ
わず、相溶性がない。このため相溶性のあるポリアルキ
ルグリコール（ＰＡＧ）又はエステル系に潤滑油を置換
する必要がある。ところが、相溶性のある潤滑油は、従
来の鉱油系潤滑油に比べて油膜維持能力が低いので、高
圧下や高せん断速度条件下では、ベーンとローラシリン
ダの間で摩擦摩耗又は焼き付きが発生しやすい難点があ
る。

【０００５】このため、より摺動特性の優れた材質及び
表面改質層に置換してベーン及びローラシリンダを形成
する必要があり、極圧添加剤を添加して摩擦摩耗を減少
できる潤滑油が必要となっている。実際のコンプレッサ
を用いてベーン及びローラシリンダの材質及び表面改質
層の摩擦摩耗試験又は潤滑油の評価試験を行うと、多大
の費用と時間を要すると共に、過酷な条件で試験を行う
ことが困難である。

【０００６】従って、下記の特徴を備えた簡便な加速摩
擦摩耗試験装置が求められていた。 （1） 広範囲の摺動速度で評価できる。 （2） 大きな負荷荷重で評価できる。 （3） 実際の部品又は実際の部品から削り出した試験
片を使用できる。 （4） 空気及び水分を含まずかつ任意の比率で冷媒と
潤滑油とを混合した潤滑条件の下で、また実機試験に近
似する温度及び圧力下で試験できる。

【０００７】摺動速度が低速の場合、油膜の形成が困難
であり厳しい試験条件となるのに対して、高速の場合、
摺動熱に伴う温度上昇により油膜が破断しやすくやはり
厳しい試験条件となる。このため、加速摩擦試験を行う
場合、実際の摺動速度に対してより低速又はより高速の
条件が必要である。同様に、加速摩擦試験では、試験片
に対する負荷は、実機よりも高荷重であることが必要で
あるが、線接触で加速摩擦試験を行う場合には、負荷荷
重の精度を特に高くすることが必要である。

【０００８】鋳造材料の摩擦摩耗試験用試験片では、同
一成分でも肉厚が変化すると冷却速度の影響を受けて組
織が変化したり、不均一成分又は熱処理工程に起因する
不均一な硬度が摩擦摩耗試験の結果に影響を与える。こ
のため、実際の部品自体か又は実際の部品から削り出し
て試験片を作成することが必要である。この観点から、
ロータリピストン型コンプレッサのベーンとロータシリ
ンダの摩擦摩耗試験の際に、実際のロータシリンダと同
様の円筒凸面状に試験片を形成し、ベーンの試験片との
摺動面に線接触に近い状態で摺動させると共に、接触部
の面圧を高くして、焼き付き及び摩擦摩耗が発生しやす
い状態に取り付けることが重要である。また、表面仕上
げ加工も摩擦摩耗試験に影響を与えるので、加工方法と
表面荒さを実際の部品と同一とすることも必要である。
このため、実際の部品自体又は実際の部品から削り出し
て試験片を作成すると、試験装置でのシミュレーション
結果は実際のコンプレッサを稼動した場合の結果に極め
て近似する。しかし、試験片の摺動面を円筒凸面とし線
接触に近い状態で摺動させる摩擦試験では、試験中に線
接触する試験片が偏荷重の面圧となったり、接触部が移
動しないことが評価の上で特に重要である。

【０００９】水分又は空気を含む試験雰囲気では、摺動
面に酸化皮膜が形成されやすい。実際のコンプレッサで
は、試験雰囲気を真空排気した後、潤滑油及び冷媒を注
入する。このため、摩擦摩耗装置の容器内に試験片を密
閉状態で配置し、真空排気後に冷媒と潤滑油とを注入す
ることが必要である。密閉するフレームの内部空間の容
積は、安全面から極力小さいことが望ましい。またフレ
ームの内部空間の容積が小さいと、少量の冷媒や潤滑油
を注入すればよいから経済的でもある。

【００１０】冷媒雰囲気の圧力によって焼き付き圧力は
変化する。一般的に、雰囲気圧力が高いほど焼き付きは
発生しにくい傾向にあるが、冷媒及び潤滑油の種類、構
成部品の材質によってバラツキがある。このため、摩擦
摩耗試験では雰囲気圧力を１平方センチメートル当たり
３０Ｋｇ程度まで変化できることが必要である。例え
ば、特開平４−１９１６３７号公報には高圧雰囲気摩擦
摩耗試験装置が提案されている。図３に示すこの高圧雰
囲気摩擦摩耗試験装置は、試験摺動部を収納する圧力容
器６５と、電動機５６により回転駆動される駆動側シャ
フト５７と、電動機５８によりギヤ機構５９を介して荷
重負荷される固定試験片側シャフト６０とを備えてい
る。メカニカルシール軸受容器６１を介して駆動側シャ
フト５７の端面は圧力容器６５内に収納される。また、
固定試験片側シャフト６０も軸シールされ、端面が圧力
容器６５内に収納されている。シャフト５７、６０の各
端部には継手を介して試料６２が取付けられ、試料６２
に荷重を負荷しながら回転させて摩擦摩耗試験が行われ
る。駆動側シャフト５７と固定試験片側シャフト６０の
軸心方向はほぼ平行な位置関係にあり、試料の一方はデ
ィスク状の平面体に限られる。以下このような摺動方式
をピンオンディスク方式という。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ピンオンディスク方式
の摩擦摩耗試験装置を用いて、ベーンとローラシリンダ
の摺動特性を評価する場合、図４に示す摺動方式が用い
られる。図５は図４のＢ−Ｂ断面からの矢視図である。
駆動側シャフト５７に対して放線状に取り付けた試料６
２を固定側試験片６３と接触させ、ベーン側ピン試料６
２の摺動方向を実態に近付けている。このように、実際
のベーンを装着できるが、実際のローラシリンダを装着
できない。そのため、摺動面の潤滑状態及び両試験片の
接触面圧は実際と異なり、更に材質及び表面粗さも実際
の部品と異なることが多く、試験結果と実機との近似性
が得られない問題があった。

【００１２】また、実開平４−１０４５５９号に開示さ
れた特殊雰囲気摩擦試験機では、円筒形状の回転片の外
周円筒面に対して固定片を押し付け、試験機内の圧力変
化に影響されずに摩擦力を計測できる特徴がある。この
試験機は、実際の部品又は部品から削り出した試験片を
装着でき、ある程度実機に近似する評価結果が得られる
利点がある。しかし、摩擦摩耗状態を正確に測定でき
ず、大きな内容積の容器を必要とする欠点がある。即
ち、実開平４−１０４５５９号の特殊雰囲気摩擦試験機
では、摩擦力の大きさに応じて荷重検出器に負荷を与
え、負荷に応じた荷重検出器の微小な弾性変位を測定し
て摩擦力を検出している。また固定試験片を加圧する負
荷発生装置がケーシングの上部下面に揺動可能な状態で
軸着される。従って摩擦力により、軸着部を支点として
固定片が回転して変位が発生する。このため、試験初期
では、固定片の摺動面は線接触状態であるが、摩擦力の
変化に伴い固定片側の試験摺動部（線接触状態）の位置
が移動して試験初期の摺動部分とは異なる部分で摺動す
るため、試験の結果にバラツキが発生しやすい欠点があ
る。また、摩擦摩耗進行中に、固定片の摺動面は線接触
から面接触に移行するが、この場合でも摩擦力の発生に
よりそれまでの摺動部分とは異なる部分で摺動する。更
に、摩擦摩耗によって形成される湾曲形状により、摩擦
力を検出する方向への摩擦力伝達棒の移動が阻害され、
摩擦力を正確に測定できない。

【００１３】更に、前記公報の試験装置では、固定試験
片を加圧する負荷発生装置を密閉容器内に取付けるため
に、フレームの内部空間の内容積が大きくなる欠点があ
る。このため、摩擦摩耗試験に多量の冷媒及び潤滑油を
必要とし、試験雰囲気の高圧化が困難となり、更に安全
性の面からも高圧ガス取締法の規制対象となる。

【００１４】従来、ロータリピストン型コンプレッサを
構成するベーン及びローラシリンダの摺動特性を的確に
評価できる試験機は皆無であった。したがって、実際の
コンプレッサを用いるしかなく、評価に多大の費用と長
期間を必要とした。更に、最も正確に評価すべきベーン
とローラシリンダ間の摺動のみを簡便に評価することは
できなかった。

【００１５】そこで、本発明は実際の摺動部品を装着し
て摩擦試験を行うことのできる摩擦摩耗試験装置を提供
することを目的とする。本発明は、摺動部の当たり状態
を変えずに、摩擦力を適切かつ連続的に測定でき、摩擦
摩耗の進行中に摩擦力を適切かつ連続的に測定できる摩
擦摩耗試験装置を提供することを目的とする。本発明
は、円筒形状の回転試験片の外周円筒面に対して固定片
を押し付けて摩擦試験を行う摩擦摩耗試験装置を提供す
ることを目的とする。本発明は、小さい内容積の内部空
洞を使用して高精度で摺動特性を検出できる摩擦摩耗試
験装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による摩擦摩耗試
験装置は、密閉可能な内部空間を有するフレームと、フ
レームの内部空間内に回転試験片を支持する主軸を備え
た回転支持装置と、フレームの内部空間内で主軸上に支
持される回転試験片に対して静止試験片を相対的に移動
可能に支持する静止支持装置と、静止支持装置に荷重を
加えて回転試験片に対して静止試験片を押圧する負荷装
置と、回転試験片から静止試験片に加えられる摩擦力を
測定するロードセルとを備えている。この摩擦摩耗試験
装置では、回転支持装置の主軸とほぼ同一軸上に回転力
伝達手段を回転可能に支持し、静止支持装置を回転力伝
達手段に取付け、回転試験片を回転させて、固定試験片
に対して回転試験片を摺動させたときに発生する静止支
持装置の回転力を回転力伝達手段を介してロードセルに
伝達する。

【００１７】本発明の実施例では、回転力伝達手段は、
回転支持装置の主軸とほぼ同一位置の軸上に回転可能に
配置されかつ静止支持装置を支持するロータリハウジン
グと、ロータリハウジングに設けられたリニアレール
と、ロータリハウジングに一端を固定されかつロードセ
ルに連絡するした伝達アームとを備えている。静止支持
装置は静止試験片を支持するホルダと、ホルダに固定さ
れかつリニアレールに沿って回転支持装置の主軸に対し
て径方向に移動可能なリニアブロックを備えている。回
転力伝達手段は、伝達ロッドを介して伝達アームからロ
ードセルに回転力を伝達する。ロータリハウジングはロ
ーラリングによりフレームに回転可能に支持される。伝
達ロッドの周囲に設けられたベローズにより内部空洞内
の圧力が保持される。ロードセルに偏位力を与える錘の
予備負荷を予圧ロッド及び伝達アームの他端を通じてロ
ードセルに加える。予圧ロッド及び伝達ロッドの周囲に
べローズを設け、内部空洞内の圧力を相殺する。

【００１８】静止支持装置は回転可能に設けられた転動
体を備え、負荷装置はフレームの内部空間から外部に延
び出す押圧ロッドと、押圧ロッドの周囲に設けられたベ
ローズとを備え、押圧ロッドの端部は静止支持装置の転
動体に当接する。フレームの内部空間から突出する押圧
ロッドの端部にロードセルが設けられる。内部空洞内の
圧力を検出する圧力センサが設けられる。リニアブロッ
クはリニアレールに対して転がり支持され、ロータリハ
ウジングはローラリングを介してフレームに回転可能に
支持される。静止支持装置は自重分の重量を除去する釣
合支持装置を備えている。

【００１９】

【作用】密閉可能なフレームの内部空間内で回転支持装
置の主軸に回転試験片を装着すると共に、静止試験片を
静止支持装置に装着した後、静止支持装置を移動して静
止試験片を回転試験片に当接させる。主軸に装着する回
転試験片及び静止支持装置に装着する静止試験片はいず
れも実際の摺動部品又は実際の摺動部品からの切り出し
品を装着することができる。次に、負荷装置により静止
支持装置に所定の荷重を加えて回転試験片に対して静止
試験片を押圧する。続いて、主軸を回転して静止試験片
に対して回転試験片を摺接させる。回転試験片を回転さ
せて、固定試験片に対して回転試験片を摺動させたとき
に発生する静止支持装置の回転力は回転力伝達手段を介
してロードセルに伝達され、ロードセルに微小な弾性変
位を与える。ロードセルは、回転試験片から静止試験片
に加えられる摩擦力を測定すると共に、ロードセルに付
与される摩擦力と釣り合う変位で静止支持装置の回転運
動が静止される。

【００２０】回転支持装置の主軸とほぼ同一軸上に静止
支持装置が回転可能に支持されるので、ロードセルに変
位が生じたとき、回転試験片と静止試験片との間に発生
する摺動部の変動を抑制することができる。このため、
回転試験片と静止試験片との摺動部の当たり状態を変え
ずに、摩擦力を適切かつ連続的に測定でき、摩擦摩耗の
進行中に摩擦力を正確かつ連続的に測定できる。また、
小さな内容積のフレームの内部空間内に回転試験片及び
静止試験片を配置できるので、内部空洞内に供給する冷
媒及び潤滑油等の摩擦雰囲気を形成する物質の量を減少
することができる。回転試験片の直径より大きな直径を
持つ回転力伝達手段を経て、主軸の中心軸から大きな半
径の接線に沿う回転力を取り出すので、回転試験片と静
止試験片との間の摩擦力を拡大して精密に測定すること
ができる。

【００２１】また、摺動部に摩擦摩耗が進行したとき、
静止支持装置を移動して静止試験片を回転試験片に押圧
すると共に、静止試験片の摺動位置を変えずに正確な押
圧力を摺動部へ付加できる。このため、摩擦摩耗の進行
中でも、正確にかつ連続的に摩擦力を検出することがで
きる。

【００２２】更に、試験中に内部空洞内の圧力を真空か
ら高圧まで変化させても、内部空洞内の圧力が２個の連
結されたベローズに均等に加わるため、ロードセルの測
定精度に影響を及ぼさない。このように内部空洞内の圧
力変動に影響されず且つ摺動面の当たり位置を変えず
に、フレームの外部に設けられたロードセルにより正確
に摩擦力を検出することができる。押し付け荷重の伝達
部を転動体により転がり支持するため、静止支持装置に
微少な回転変位が生じても、ロードセルの摩擦力検出に
重大な影響を及ぼさない。ベローズを介した内部空洞内
外のシールを行うため、ピストンとシリンダでのシール
機構のような大きな動作抵抗の損失は生じない。

【００２３】更に、荷重検出用ロードセルにより静止試
験片に負荷される荷重を検出すると共に、圧力センサに
より内部空洞内圧力を計測するため、ベローズの有効断
面積に基づく押圧ロッドへの負荷力として内部空洞内の
圧力を補正することができ、押し付け荷重検出用ロード
セルにより補正された押圧力を検出することができる。
このように、内部空洞内圧の変動に対しても補正がで
き、フレームの外部に設けたロードセルにより、内部空
洞外部からの正確な押圧荷重を付加することができる。

【００２４】釣合支持装置は静止支持装置の自重分の重
量を除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼさず
に、摺動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、極め
て小さな押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施が可
能となる。

【００２５】

【実施例】以下、この発明による高圧雰囲気摩擦摩耗試
験装置の実施例を図１〜図２について説明する。

【００２６】図１は本発明による摩擦摩耗試験装置の実
施例を示す側面断面図であり、図２は図１の２−２線に
沿う断面図である。図１及び図２に示すように、本発明
による摩擦摩耗試験装置は、内部空間５ａを形成するフ
レーム５と、密閉可能なフレーム５の内部空間５ａ内に
回転試験片１０を支持する主軸１を備えた回転支持装置
Ａと、フレーム５の内部空間５ａ内で主軸１上に支持さ
れる回転試験片１０に対して静止試験片１５を相対的移
動可能に支持する静止支持装置Ｂと、静止支持装置Ｂに
荷重を加えて回転試験片１０に対して静止試験片１５を
押圧する負荷装置Ｃと、回転試験片１０から静止試験片
１５に加えられる摩擦力を測定するロードセル３２とを
備えている。

【００２７】回転支持装置Ａの主軸１はラジアル軸受
２、３を介して軸受ケース４に回転可能に支持され、ラ
ジアル軸受２は、フレーム５の内外の圧力差により生じ
る主軸１へのスラスト荷重も支持する。軸受ケース４は
主軸１をほぼ水平に保持する状態で、内部空洞５ａを有
するフレーム５の側壁にボルト４ａで締結され、フレー
ム５にはカバー６がボルト６ａで固定されて、内部空洞
５ａが閉鎖される。フレーム５とカバー６との間に設け
られたＯリング７により内部空洞５ａは外部に対して密
封状態に保持される。カバー６に設けたラジアル軸受８
は主軸１の端部を回転可能に支持し、詳細な説明を省略
するが、フレーム５の内部でも主軸１を回転支持する装
置が設けられる。主軸１とフレーム５との間に設けられ
たメカニカルシール９は、主軸１の周囲で内部空洞５ａ
と外部との間を密封する。内部空間５ａ内で、ロータリ
ピストン型コンプレッサに使用するローラシリンダ自体
又はほぼ同一形状の円筒状を有する回転試験片１０はホ
ルダ１１を介して主軸１に固定される。回転検出用歯車
１３を伴うプーリ１２が主軸１に固定され、図示しない
ベルト及び電動機によりプーリ１２は回転駆動され、主
軸１の回転速度は回転検出器１４により検出される。ち
なみに、回転試験片１０の外径寸法は３５〜４５ｍｍ、
主軸１の回転数は３０〜６,０００ｒｐｍである。

【００２８】ロータリピストン型コンプレッサを構成す
るベーン自体、ベーンから削り出されたピン状又はブロ
ック状の静止試験片１５は回転試験片１０の外周面に接
触しかつ回転試験片１０に主軸１の軸心方向で上方から
押圧される。静止試験片１５は円筒状等他の形状でもよ
い。回転試験片１０に対して静止試験片１５を押圧する
状態で、主軸１及び回転試験片１０を回転させ、回転試
験片１０と静止試験片１５とを摺動させる。ロータリピ
ストン型コンプレッサを構成するベーン自体とローラシ
リンダ自体との摺動状態又これに極めて近似し、実機試
験での評価結果に実質的に符合する結果が得られ、時間
と費用のかさむ実機試験評価の負担を大幅に軽減させる
ことが可能となる。

【００２９】静止支持装置Ｂは回転支持装置Ａの主軸１
とほぼ同一位置の軸上に回転可能に配置されたロータリ
ハウジング２０と、ロータリハウジング２０に設けられ
たリニアレール１９と、リニアレール１９に沿って直線
運動可能なリニアブロック１７を備えかつ静止試験片１
５を支持するホルダ１６とを備えている。ロータリハウ
ジング２０はローラリング２１を介してフレーム５に回
転可能に支持される。ロータリハウジング２０はローラ
リング２１の外輪に固定され、ローラリング２１の内輪
はフレーム５に固定されるが、ローラリング２１の軸心
は主軸１の軸心にほぼ一致する。リニアブロック１７の
ガイド部となるリニアレール１９はロータリハウジング
２０に固定され、リニアブロック１７はリニアレール１
９に対して転がり支持される。静止支持装置Ｂを構成す
るホルダ１６を支持するプレート１８は、主軸１の軸心
に対して接近又は離間する方向に移動可能なリニアブロ
ック１７に固定される。即ち、この摩擦摩耗試験装置で
は、回転支持装置Ａの主軸１とほぼ同一軸上に静止支持
装置Ｂが回転可能に支持される。

【００３０】静止試験片１５を保持するホルダ１６は、
リニアブロック１７及びプレート１８と共に、主軸１の
軸心に対して接近又は離間する方向にリニアレール１９
に沿って移動できる。動作抵抗の軽減を図るため、リニ
アブロック１７とリニアレール１９は図示しない転がり
支持機構を介して連結される。

【００３１】図２に示すように、回転力伝達手段Ｄは、
リニアレール１９を支持するロータリハウジング２０
と、フレーム５上にロータリハウジング２０を回転可能
に支持するローラリング２１と、ロータリハウジング２
０に一端を固定した伝達アーム２２と、伝達アーム２２
の他端とロードセル３２との間に設けられた伝達ロッド
３１とを備えている。ロードセル３２はフレーム５の内
部空間５ａから突出する伝達ロッド３１の端部に設けら
れる。ロータリハウジング２０に固定された伝達アーム
２２は主軸１に対してほぼ直角にかつ水平に内部空洞５
ａ内で延びる。伝達アーム２２の端部に形成された貫通
孔２２ａには一対のブッシュ２３ａ、２４ａが装着さ
れ、ブッシュ２３ｂ、２４ｂ内にはボルト２５が装着さ
れる。ボルト２５の下端にナット２６が連結され、ボル
ト２５がブッシュ２３ａ、２４ａ内に固定される。フレ
ーム５には一対の貫通孔５ｂ、５ｃが形成され、各貫通
孔５ｂ、５ｃには同一形状のベローズ２３、２４がそれ
ぞれ配置される。

【００３２】ベローズ２３の上方には、Ｏリング２７を
介してブッシュ２３ａがフレーム５に固定される。ブッ
シュ２３ａにはリニアブッシ３６が固定される。Ｏリン
グ２７、ブッシュ２３ａ及びリニアブッシュ３６内を貫
通して延びる予圧ロッド３４の上端には錘３５が結合さ
れ、下端はボルト２５の頭部に当接する。ベローズ２３
と同様に、ベローズ２４の下方には、Ｏリング２８を介
してブッシュ２４ａがフレーム５に固定される。ブッシ
ュ２４ａにはリニアブッシュ３３が固定される。Ｏリン
グ２８、ブッシュ２４ａ及びリニアブッシュ３３内を貫
通して延びる伝達ロッド３１の下端はフレーム５の外壁
に固定されたロードセル３２に当接し、上端はボルト２
５の下端に当接する。連結ボルト２５の上方に配置され
た予圧ロッド３４、ボルト２５及び伝達ロッド３１はほ
ぼ同軸上に点接触状態で配置され、錘３５によりロード
セル３２に一定の圧縮荷重を負荷する。予圧ロッド３４
は、リニアブッシュ３６を介して、フランジ２３ａに直
線動作可能に転がり支持される。

【００３３】伝達ロッド３１は、リニアプッシュ３３を
介して、ブッシュ２４ａに直線運動可能に取り付けられ
る。ベローズ２３、２４の各両端はブッシュ２３ａ、２
３ｂ、２４ａ、２４ｂに溶接結合される。ブッシュ２３
ｂと２４ｂはボルト２５とナット２６により伝達アーム
２２の端部に固定される。ベローズ２３、２４は、ロー
タリハウジング２０及びローラリング２１の回転方向に
伸縮可能であり、ブッシュ２３ａ、２４ａはＯリング２
７、２８により密封された状態でフレーム５と接触す
る。同様に、ブッシュ２３ｂ、２４ｂと伝達アーム２２
の端部との間はＯリング２９、３０により密封される。
伝達ロッド３１の周囲に設けられたベローズ２４及び予
圧ロッド３４の周囲に設けられたべローズ２３により内
部空間５ａ内の圧力が保持される。ロードセル３２に偏
位力を与える錘３５の予備負荷が予圧ロッド３４及び伝
達アーム２２の他端を通じてロードセル３２に加えられ
る。

【００３４】伝達ロッド３１の上端はボルト２５の下端
に点接触状態で接触し、ボルト２５からの回転力をロー
ドセル３２に伝達する。回転試験片１０を回転させて、
静止試験片１５に対して回転試験片１０を摺動させたと
きに発生する静止支持装置Ｂの回転力は、回転力伝達手
段Ｄを介してロードセル３２に伝達される。

【００３５】静止試験片１５を保持するホルダ１６の上
方には、転動体（ローラフォロア）３７が静止支持装置
Ｂに回転自在に設けられる。転動体３７の回転軸心は、
主軸１の軸心とほぼ平行でありかつ回転試験片１０と静
止試験片１５との接触部と主軸１の軸心を通る平面上に
ほぼ配置される。

【００３６】負荷装置Ｃはフレーム５の内部空間５ａか
ら外部に延び出す押圧ロッド３８と、押圧ロッド３８の
周囲に設けられたベローズ３９とを備えている。フレー
ム５の上方突出部５ｄには貫通孔４３ａを備えた円筒部
４３がボルト４３ａにより固定され、貫通孔４３ａ内に
は押圧ロッド３８が配置される。押圧ロッド３８の下端
は静止支持装置Ｂの転動体３７の外輪に当接し、上端は
貫通孔４３ａから突出し、押圧力を検出するロードセル
４４が取り付けられる。ロードセル４４は、押圧ロッド
３８を介して静止支持装置Ｂに与える負荷を測定する。
例えば、ロードセル４４により検出する荷重制御範囲は
０.０１〜４０ｋｇｆである。貫通孔４３ａ内で押圧ロ
ッド３８の外周部にはベローズ３９が取り付けられ、ベ
ローズ３９の下端にはＯリング４０が設けられると共
に、ブッシュ３９ｂが固定され、ブッシュ３９ｂにベロ
ーズ３９が溶着される。円筒部４３の上端にはブッシュ
３９ａがＯリング４１を介してボルトにより固定され、
ベローズ３９の上端はブッシュ３９ａに溶着される。ベ
ローズ３９、ブッシュ３９ａ、３９ｂ及びＯリング４
０、４１はフレーム５の内部空洞５ａを密封する。円筒
部４３にはブッシュ３９ａの上部にリニアブッシュ４２
がボルトにより固定され、押圧ロッド３８は円筒部４３
内で直線運動可能に転がり支持される。

【００３７】フレーム５には内部空洞５ａ内の圧力を検
出する圧力センサ４５が設けられ、圧力センサ４５によ
りフレーム５内の圧力を計測し、計測した圧力値とベロ
ーズ３９の有効断面積から計算される押圧ロッド３８に
加えられる反力の大きさを負荷荷重に補正することによ
り、転動体３７に加わる実際の荷重値を正確に知ること
ができる。雰囲気圧力範囲は、１平方センチメートル当
たり０〜３２ｋｇｆ（ゲージ圧）である。

【００３８】静止支持装置Ｂには自重分の重量を除去す
る釣合支持装置Ｅが設けられる。釣合支持装置Ｅは、ロ
ータリハウジング２０に固定された台座４６と、台座４
６に固定された固定ばね支持体４７と、固定ばね支持体
４７の上方に配置されかつプレート１８に固定された可
動ばね支持体４８と、固定ばね支持体４７と可動ばね支
持体４８との間に配置された２本の圧縮ばね４９ａ、４
９ｂとを備えている。プレート１８は圧縮ばね４９ａ、
４９ｂの上方に遊動状態に保持され、プレート１８を支
持するホルダ１６、ホルダ１６に支持される静止試験片
１５及び転動体３７及びプレート１８に固着されたリニ
アブロック１７は圧縮ばね４９ａ、４９ｂ上に支持され
る。このため、静止試験片１５、ホルダ１６、リニアブ
ロック１７、プレート１８、転動体３７の重量をキャン
セルして、ロードセル４４の上方に取り付けられる荷重
負荷装置Ｃの荷重のみが静止試験片１５を通じて回転試
験片１０に加えられると共に、極めて小さな荷重から高
荷重まで広い荷重範囲の試験を行うことができる。

【００３９】この場合、異なる寸法の回転試験片１０及
び静止試験片１５に対応するため、固定ばね支持体４７
に長孔４７ａを設け、長孔４７ａの所望の位置で固定で
きるボルト４７ｂにより、可動ばね支持体４８の位置を
調整して、荷重負荷方向に対して無負荷状態の回転試験
片１０の位置を調節してもよい。例えば、圧縮ばね４９
ａ、４９ｂの極軽荷重用ばね定数は、０.０５ｋｇｆ／
ｍｍであり、試験中に発生する摩擦摩耗による微小な変
位に対して、押圧荷重の変動を最小限度に抑制すること
ができる。また、ロードセル３２による微小な変位が生
じ、ローラリング２１が微小角度で回転しても、転がり
支持された転動体３７上に押圧荷重の作用点があるた
め、摩擦力検出精度面への重大な影響は及ぼさない。

【００４０】フレーム５は熱媒体が通過する溝５０ａを
形成した下部熱交換プレート５０を介してベース５１に
固定される。所定の温度に加熱又は冷却された熱媒体は
下部熱交換プレート５０の溝５０ａを通過するとき、フ
レーム５の底壁と接してフレーム５を加熱又は冷却し、
フレーム５の内部空間５ａ内の潤滑油及び冷媒等の熱媒
体を加熱又は冷却する。フレーム５の側面に取り付けた
側部熱交換プレート５２も溝が形成され、下部熱交換プ
レート５０と同様の作用を生ずる。所望の混合比と量の
熱媒体、熱媒体と潤滑油との混合物及び潤滑油を上部ス
トップバルブ５３を介してフレーム５の内部空間５ａ内
に注入する。この場合、水分及び空気の影響を避けるた
めに、フレーム５の内部空間５ａを図示しない真空ポン
プにより真空まで排気した後に、冷媒と潤滑油を注入す
るとよい。また、フレーム５の内部空間５ａ内の圧力が
設定圧力（１平方センチメートル当たり３２ｋｇｆ）を
越えて上昇したとき、安全弁５４が自動的に開弁する。
フレーム５の下側に設けた下部ストップバブル５５を開
弁することにより、試験後に熱媒体、熱媒体と潤滑油と
の混合物及び潤滑油を内部空洞５ａからフレーム５外へ
容易に排出することができる。

【００４１】上記の構成において、摩擦試験を行う場
合、フレーム５の内部空間５ａ内で回転支持装置Ａの主
軸１に回転試験片１０を装着すると共に、静止試験片１
５を静止支持装置Ｂに装着した後、静止支持装置Ｂを移
動して静止試験片１５を回転試験片１０に当接させる。
主軸１に装着する回転試験片１０及び静止支持装置Ｂに
装着する静止試験片１５はいずれも実際の摺動部品を装
着することができる。その後、ボルト６ａでカバー６を
フレーム５に固定して、内部空洞５ａを密閉する。この
状態で、上部ストップバルブ５３を通じて内部空洞５ａ
内に潤滑油及び熱媒体を供給する。同時に、下部熱交換
プレート５０及び側部熱交換プレート５２の溝に熱媒体
を供給して、フレーム５を加熱又は冷却し、内部空洞５
ａ内を所定の圧力に保持する。次に、負荷装置Ｃにより
静止支持装置Ｂに所定の荷重を加えて回転試験片１０に
対して静止試験片１５を押圧する。

【００４２】続いて、主軸１を回転して静止試験片１５
に対して回転試験片１０を摺接させる。静止試験片１５
に対して回転する回転試験片１０を摺動させたときに摩
擦力に起因して発生する静止支持装置Ｂの回転力は回転
力伝達手段Ｄを構成するロータリハウジング２０、伝達
アーム２２及び伝達ロッド３１を介してロードセル３２
に伝達され、ロードセル３２に微小な弾性変位を与え
る。回転試験片１０の直径より大きな直径を持つロータ
リハウジング２０に固定した伝達アーム２２を経て、主
軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿う回転力を取り
出すので、回転試験片１０と静止試験片１５との間の摩
擦力を拡大して精密に測定することができる。ロードセ
ル３２は、回転試験片１０から静止試験片１５に加えら
れる摩擦力を測定すると共に、ロードセル３２に付与さ
れる摩擦力と釣り合う変位で静止支持装置Ｂの回転運動
が静止される。回転試験片１０の直径より大きな直径を
持つロータリハウジング２０に固定した伝達アーム２２
を経て、主軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿って
直線方向の回転力を取り出すので、摩擦力を正確に測定
することができる。

【００４３】回転支持装置Ａの主軸１とほぼ同一軸上に
静止支持装置Ｂが回転可能に支持されるので、ロードセ
ル３２に変位が生じたとき、回転試験片１０と静止試験
片１５との間に発生する摺動部の変動を抑制することが
できる。このため、回転試験片１０と静止試験片１５と
の摺動部の当たり状態を変えずに、摩擦力を適切かつ連
続的に測定でき、摩擦摩耗の進行中に摩擦力を正確かつ
連続的に測定できる。また、小さな内容積のフレーム５
の内部空間５ａ内に回転試験片１０及び静止試験片１５
を配置できるので、内部空間５ａ内に供給する冷媒及び
潤滑油等の摩擦雰囲気を形成する物質の量を減少するこ
とができる。

【００４４】摺動部に摩擦摩耗が進行したとき、静止支
持装置Ｂを移動して静止試験片１５を回転試験片１０に
押圧すると共に、静止試験片１５の摺動位置を変えずに
正確な押し付け力を摺動部へ付加できる。このため、摩
擦摩耗の進行中でも、正確にかつ連続的に摩擦力を検出
することができる。

【００４５】更に、試験中に内部空間５ａ内の圧力を真
空から高圧まで変化させても、内部空間５ａ内の圧力が
２個の連結されたベローズに均等に加わるため、ロード
セル３２の測定精度に影響を及ぼさない。このように内
部空間５ａ内の圧力変動に影響されず且つ摺動面の当た
り位置を変えずに、フレーム５の外部に設けられたロー
ドセル３２により正確に摩擦力を検出することができ
る。押し付け荷重の伝達部を転動体３７により転がり支
持するため、静止支持装置Ｂに微少な回転変位が生じて
も、ロードセル３２の摩擦力検出に重大な影響を及ぼさ
ない。ベローズを介した内部空間５ａ内外のシールを行
うため、ピストンとシリンダでのシール機構のような大
きな動作抵抗の損失は生じない。

【００４６】更に、荷重検出用ロードセル３２により静
止試験片１５に負荷される荷重を検出すると共に、圧力
センサ４５により内部空間５ａ内圧力を計測するため、
ベローズの有効断面積に基づく押圧ロッド３８への負荷
力として内部空間５ａ内の圧力を補正することができ、
押し付け荷重検出用ロードセル３２により補正された押
圧力を検出することができる。このように、内部空間５
ａ内圧の変動に対しても補正ができ、フレーム５の外部
に設けたロードセル３２により、内部空間５ａ外部から
の正確な押し付け荷重を付加することができる。

【００４７】釣合支持装置Ｅは静止支持装置の自重分の
重量を除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼさず
に、摺動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、極め
て小さな押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施が可
能となる。摩擦が進行しても、リニアレール１９に沿う
リニアブロック１７の移動により、常に主軸１方向に小
さな抵抗で追従できる。また、同一形状の２個のベロー
ズ２３、２４を用いるため、摩擦試験中にフレーム５の
内部空洞５ａ内で圧力が変化しても、２個のベローズ２
３、２４に均等に負荷される。例えば、フレーム５の内
部空洞５ａ内の圧力が外気圧に対し負圧が作用すると
き、ベローズ２３、２４の同一の有効断面積に発生する
圧力で伝達アーム２２を挟持し、均衡が保持される。一
方、内部空洞５ａに外気圧を越える正圧が作用すると、
引張力が連結ボルト２５に作用して均衡が保たれる。こ
のように、内部空洞５ａ内の圧力が変化しても、ロード
セル３２での測定精度に影響を及ぼさない。

【００４８】本実施例の特徴を列挙すれば次の通りであ
る。 １ 主軸１と同軸上に回転可能に静止試験片１５を保持
するので、摺動部が変化しない。 ２ フレーム５の内部空洞５ａ内の流体圧力に起因する
主軸１へのスラスト荷重はラジアル軸受２によって支持
される。 ３ 静止試験片１５を径方向に摺動可能に保持するの
で、摩擦が進行しても、リニアレール１９に沿うリニア
ブロック１７の移動により、常に主軸１方向に小さな抵
抗で追従できる。また、ロードセル４４の荷重値から常
時一定の負荷で回転試験片１０に対して静止試験片１５
を押圧することが可能となる。 ４ 転がり支持された転動体３７を介してホルダ１６に
負荷装置Ｃから押圧荷重を加えるため、静止支持装置Ｂ
に微少な回転変位が生じても、ロードセル３２の摩擦力
検出に重大な影響を及ぼさない。 ５ 回転試験片１０の直径より大きな直径を持つロータ
リハウジング２０に固定した伝達アーム２２を経て、主
軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿う回転力を取り
出すので、回転試験片１０と静止試験片１５との間の摩
擦力を拡大して精密に測定することができる。 ６ 摺動部に摩擦摩耗が進行したとき、静止支持装置Ｂ
を移動して静止試験片１５を回転試験片１０に押圧する
と共に、静止試験片１５の摺動位置を変えずに正確な押
し付け力を摺動部へ付加できる。このため、摩擦摩耗の
進行中でも、正確にかつ連続的に摩擦力を検出すること
ができる。 ７ 小さな内容積のフレーム５の内部空間５ａ内に回転
試験片１０及び静止試験片１５を配置できるので、内部
空間５ａ内に供給する冷媒及び潤滑油等の摩擦雰囲気を
形成する物質の量を減少することができる。 ８ 摩擦試験中に負荷装置Ｃにより連続的に荷重を変化
させ、内部空洞５ａ内の圧力及び温度を含む摩擦環境条
件を連続的に変化させて、連続的に変化する摩擦摩耗、
連続的に変化する荷重、等連続的に変化する環境におい
て摩擦を継続的に測定できる。 ９ 試験中に内部空間５ａ内の圧力を真空から高圧まで
変化させても、内部空間５ａ内の圧力が２個の連結され
たベローズに均等に加わるため、ロードセル３２の測定
精度に影響を及ぼさない。ベローズを介して内部空間５
ａ内を密閉するため、ピストンとシリンダでのシール機
構のような大きな動作抵抗の損失は生じない。 １０ ロードセル３２により静止試験片１５に負荷され
る荷重を検出すると共に、圧力センサ４５により内部空
間５ａ内の圧力を計測するため、ベローズの有効断面積
に基づく押圧ロッド３８への負荷力として内部空間５ａ
内の圧力を補正することができ、押し付け荷重検出用ロ
ードセル３２により補正された押圧力を検出することが
できる。 １１ 釣合支持装置Ｅは静止支持装置の自重分の重量を
除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼさずに、摺
動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、極めて小さ
な押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施が可能とな
る。

【００４９】

【発明の効果】前記のように、本発明による摩擦摩耗試
験装置では、摺動部の当たり状態を変えずに、実際の摺
動部品を装着して摩擦力を測定できる。摩擦摩耗の進行
中でも、適切かつ連続的に摩擦環境条件を変動させて摩
擦試験を行うことができる。また、小さい内容積の内部
空洞を使用して高精度で摺動特性を検出できる。簡便に
短時間で行うことができるため、フロン規制に対応して
種々の摩擦試験を行うことができ、実機試験と同様の実
用的な試験効果が得られる。特に冷凍庫、冷蔵庫、空調
機器等で多用されるロータリピストン型コンプレッサの
摺動部品の摺動特性や潤滑油の影響・効果等を正しく評
価することができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉可能な内部空間を有するフレーム
   と、フレームの内部空間内に回転試験片を支持する主軸
   を備えた回転支持装置と、フレームの内部空間内で主軸
   上に支持される回転試験片に対して静止試験片を相対的
   に移動可能に支持する静止支持装置と、静止支持装置に
   荷重を加えて回転試験片に対して静止試験片を押圧する
   負荷装置と、回転試験片から静止試験片に加えられる摩
   擦力を測定するロードセルとを備えた摩擦摩耗試験装置
   において、 回転支持装置の主軸とほぼ同一軸上に回転力伝達手段を
   回転可能に支持し、静止支持装置を回転力伝達手段に取
   付け、回転試験片を回転させて、固定試験片に対して回
   転試験片を摺動させたときに発生する静止支持装置の回
   転力を回転力伝達手段を介してロードセルに伝達するこ
   とを特徴とする摩擦摩耗試験装置。
2. 【請求項２】 回転力伝達手段は、回転支持装置の主軸
   とほぼ同一位置の軸上に回転可能に配置されかつ静止支
   持装置を支持するロータリハウジングと、ロータリハウ
   ジングに設けられたリニアレールと、ロータリハウジン
   グに一端を固定されかつロードセルに連絡するした伝達
   アームとを備え、静止支持装置は静止試験片を支持する
   ホルダと、ホルダに固定されかつリニアレールに沿って
   回転支持装置の主軸に対して径方向に移動可能なリニア
   ブロックを備えた請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。
3. 【請求項３】 回転力伝達手段は、伝達ロッドを介して
   伝達アームからロードセルに回転力を伝達する請求項１
   に記載の摩擦摩耗試験装置。
4. 【請求項４】 ロータリハウジングはローラリングによ
   りフレームに回転可能に支持される請求項２に記載の摩
   擦摩耗試験装置。
5. 【請求項５】 伝達ロッドの周囲に設けられたベローズ
   により内部空洞内の圧力を保持する請求項１に記載の摩
   擦摩耗試験装置。
6. 【請求項６】 ロードセルに偏位力を与える錘の予備負
   荷を予圧ロッド及び伝達アームの他端を通じてロードセ
   ルに加える請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。
7. 【請求項７】 予圧ロッド及び伝達ロッドの周囲にべロ
   ーズを設け、内部空洞内の圧力を相殺する請求項６に記
   載の摩擦摩耗試験装置。
8. 【請求項８】 静止支持装置は回転可能に設けられた転
   動体を備え、負荷装置はフレームの内部空間から外部に
   延び出す押圧ロッドと、押圧ロッドの周囲に設けられた
   ベローズとを備え、押圧ロッドの端部は静止支持装置の
   転動体に当接する請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。
9. 【請求項９】 フレームの内部空間から突出する押圧ロ
   ッドの端部にロードセルを設けた請求項１に記載の摩擦
   摩耗試験装置。
10. 【請求項１０】 内部空洞内の圧力を検出する圧力セン
    サを設けた請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。
11. 【請求項１１】 リニアブロックはリニアレールに対し
    て転がり支持され、ロータリハウジングはローラリング
    を介してフレームに回転可能に支持される請求項２に記
    載の摩擦摩耗試験装置。
12. 【請求項１２】 静止支持装置は自重分の重量を除去す
    る釣合支持装置を備えた請求項１に記載の摩擦摩耗試験
    装置。