JPH10170505A - 潤滑油試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実機に即したシャダー振動防止性能の評価を
精度良くシミュレートすることの可能な、スリップ速度
に対する摩擦係数の勾配（μ−ｖ特性）を求めることの
できる潤滑油試験装置を提供する。 【解決手段】 潤滑油試験装置１は、潤滑油Ｌを収容し
た試験槽１０を有し、試験槽１０の潤滑油Ｌ中に第１の
テストピース１００が浸漬される。第１のテストピース
１００と対向して試験槽１０の上方に第２のテストピー
ス１０１が配置される。試験槽１０及び第１のテストピ
ース１００は第１の駆動手段Ｍ₁ にて回転駆動され、第
２のテストピース１０１は第２の駆動手段Ｍ₂ にて回転
駆動される。又、第１のテストピース１００は、シリン
ダ３、５により第２のテストピース１０１へと押圧され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に潤滑油の性
能を試験するための潤滑油試験装置に関するものであ
り、更に詳しく言えば、例えば自動車などに使用される
自動変速機、建設機械或は農業機械用の湿式クラッチ、
更にはトラクター用湿式ブレーキなどにおいて用いられ
ている潤滑油のμ（摩擦係数）−ｖ（回転速度）特性を
測定するための潤滑油試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車用自動変速機について説
明すれば、自動車用自動変速機は、図４に概略構成が示
されるようなトルクコンバータ５０を備えている。トル
クコンバータ５０は、二つの羽根車、即ち、ポンプイン
ペラ５１とタービンランナ５２を有し、ポンプインペラ
５１とタービンランナ５２とは向かい合って配置されて
いる。ポンプインペラ５１は、一体に形成されたフロン
トカバー５３を介してエンジンのクランクシャフト５４
に直結されている。一方、タービンランナ５２は、ポン
プインペラ５１とフォロントカバー５３にて画成される
空間部に位置して、変速ギヤ部のシャフト５５に直結さ
れている。ポンプインペラ５１とタービンランナ５２と
の間にはエネルギー効率を良くするためにステータ５６
と呼ばれる羽根車が取付けられている。

【０００３】ポンプインペラ５１とフロントカバー５３
とにて形成されるドーナツ状の容器内にはオートマティ
ックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）が充満され
ており、動力伝達の媒体となる。

【０００４】このようなトルクコンバータ５０は、動力
が液体を介して伝達されるのでスムーズな走行が可能と
なるが、反面、流体継手であるためスリップが発生しエ
ネルギー損失が生じ、燃費が悪くなる。

【０００５】そこで、ポンプインペラ５１とタービンラ
ンナ５２との差回転が小さくなる特定の条件下で、ロッ
クアップクラッチ５７を作動させ、トルクコンバータ５
０を介さずにエンジン回転を変速ギヤ部に直接伝えるロ
ックアップ機構が採用されている。即ち、タービンラン
ナ５２に一体にロックアップクラッチ５７を設け、車速
が所定速度以上となった場合に、トルクコンバータ５０
内の流体の流れが自動的に変化し、ロックアップクラッ
チ５７のフェーシング５８をフロントカバー５３に押付
け、ポンプインペラ５１とタービンランナ５２とが一体
として回転するように構成される。

【０００６】通常、ロックアップクラッチ５７のフェー
シング５８には紙を主成分とする摩擦材が使用されてお
り、この摩擦材５８がスチール製のフロントカバー５３
表面に押付けられ、トルクコンバータ５０からの回転数
を車軸側の回転数に一致させる働きをなす。ここで、Ａ
ＴＦは変速時の乗り心地に大きく関与している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、ロックアップク
ラッチの作動領域を高速走行時のみならず低速域へも大
幅に拡大し、動力伝達時のエネルギー損失を格段に低減
するスリップ制御ロックアップ機構が開発されている。
この機構は、ロックアップクラッチの押付け力を電子制
御することでクラッチに微小スリップを与えることによ
りエンジンのトルク変動を吸収する機構である。このス
リップ機構によりＡＴ車の燃費の向上を図ることができ
るが、不適切なＡＴＦを使用すると、スリップ制御中に
シャダー振動と呼ばれる自励振動が発生し、騒音を伴っ
た異常な車体振動を引き起こし、乗り心地が極めて悪化
する。

【０００８】従って、スリップ制御ロックアップ機構に
はシャダー振動防止性能に優れたＡＴＦが必要不可欠で
ある。シャダー振動防止性能はスリップ速度に対する摩
擦係数の勾配（μ−ｖ特性）によって評価される。

【０００９】現在、このμ−ｖ特性を測定するための試
験機としては、図３に示す、所謂「片軸縦形μ−ｖ試験
機」と呼ばれるものが使用されている。その構成を概略
説明すると次の通りである。

【００１０】つまり、装置基台２に試験槽昇降用シリン
ダ３が設けられる。温調用ヒータＨを備えた試験槽１０
は、片当たり防止ジンバル機構Ｇ及び垂直荷重制御用ロ
ードセル７を介して垂直荷重負荷用シリンダ５の可動ピ
ストン６に支持されている。この垂直荷重負荷用シリン
ダ５が前記試験槽昇降用シリンダ３の可動ピストン４に
担持される。試験槽１０は、試験される潤滑油Ｌを貯留
する油溜め部１１を備えている。油溜め部１１は、上部
の直径が大きくなった段付きの油槽とされ、油槽の上部
の拡径部と下方の油槽部分にて形成された環状肩部１１
ａにテストピース、例えばスチール製の環状プレート１
００が載置される。

【００１１】一方、装置基台２と一体に形成された天井
部枠体２００には、駆動モータＭが載置される。この駆
動モータＭの下方へと延在する駆動軸４４の先端には凸
状支持体４５が一体に取付けられており、支持体４５の
外周環状部下面に環状とされるテストピース、例えば摩
擦材１０１が貼付されている。この支持体４５は、前記
試験槽１０の拡径部に突入可能の形状とされる。従っ
て、上記試験槽昇降用シリンダ３及び垂直荷重負荷用シ
リンダ５を駆動することにより、支持体４５の摩擦材１
０１は、試験槽１０の環状肩部１１ａに載置されたスチ
ール製の環状プレート１００に所定の圧力にて押圧され
る。

【００１２】このような構成とされる片軸縦形μ−ｖ試
験機は、ＡＴＦのμ−ｖ特性を測定することはできる
が、試験槽１０内に設けられた、トルクコンバータのフ
ロントカバーに相当するスチール製の環状プレート１０
０が回転しないために、実際のトルクコンバータにおけ
る流体の流れと異なる条件下にてのμ−ｖ特性試験とな
っている。

【００１３】本発明者らの研究実験の結果によると、シ
ャダー振動防止性能を評価するためのスリップ速度に対
する摩擦係数の勾配（μ−ｖ特性）を求めるには、従来
の上記片軸縦形μ−ｖ試験機では不十分であることが分
かった。

【００１４】従って、本発明の目的は、実機に即したシ
ャダー振動防止性能の評価を精度良くシミュレートする
ことの可能な、スリップ速度に対する摩擦係数の勾配
（μ−ｖ特性）を求めることのできる潤滑油試験装置を
提供することである。

【００１５】本発明の他の目的は、特にＡＴＦのロック
アップクラッチ部でのシャダー振動を精度良く評価で
き、又、自動変速機のロックアップクラッチ係合、ロッ
クアップクラッチ部のスリップによるＡＴＦの劣化など
を試験することのできる潤滑油試験装置を提供すること
である。

【００１６】本発明の他の目的は、劣化によるＡＴＦの
摩擦係数特性の経時変化を測定し、耐シャダー性能寿命
を簡単に評価することのできる潤滑油試験装置を提供す
ることである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
潤滑油試験装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、潤滑油を収容し、第１のテストピースがこの潤滑油
中に浸漬された試験槽と、前記第１のテストピースと対
向して前記試験槽の上方に配置された第２のテストピー
スと、前記試験槽及び前記第１のテストピースを回転駆
動する第１の駆動手段と、前記第２のテストピースを回
転駆動する第２の駆動手段と、前記第１のテストピース
と前記第２のテストピースとを所定の圧力にて当接せし
めるための押圧手段とを有することを特徴とする潤滑油
試験装置である。本発明の一実施態様によれば、前記押
圧手段は、前記第１の駆動手段にて回転駆動される前記
試験槽及び前記第１のテストピースを上下方向に移動せ
しめ、前記第２のテストピースは、前記第２の駆動手段
からトーションバー及びイナーシャ部材を介して回転駆
動される。又、本発明の他の実施態様によれば、前記押
圧手段は、前記第２の駆動手段にて回転駆動される前記
第２のテストピースを上下方向に移動せしめ、前記試験
槽及び前記第１のテストピースは、前記第１の駆動手段
からトーションバー及びイナーシャ部材を介して回転駆
動される。

【００１８】上記本発明にて、好ましくは、前記押圧手
段の押圧力を測定し制御する手段と、前記トーションバ
ーにかかるトルクを測定するための手段とが設けられ
る。

【００１９】本発明の好ましい実施態様によると、前記
試験槽内にテストピース駆動手段が配設され、前記テス
トピース駆動手段は、前記試験槽内に位置して前記駆動
手段にて前記試験槽と共に回転駆動される駆動円板と、
この駆動円板の上方に配置されて前記第１のテストピー
スを担持した支持ディスクと、前記駆動円板と前記支持
ディスクの中心部に配置された鋼球と、前記駆動円板の
回転力を支持ディスクに伝達するピン部材とを有する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る潤滑油試験装
置を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２１】実施例１ 図１に本発明の潤滑油試験装置の一実施例を示す。本実
施例によると、潤滑油試験装置１は、装置基台２を備
え、該装置基台２に試験槽昇降用シリンダ３が設置され
る。従来と同様にこの試験槽昇降用シリンダ３の可動ピ
ストン４には垂直荷重負荷用シリンダ５が取付けられて
いる。

【００２２】本発明によると、試験槽１０は、駆動モー
タＭ₁ の出力軸８の先端部分に一体に取付けられた回転
テーブル９上に固定されている。又、この駆動モータＭ
₁ は前記垂直荷重負荷用シリンダ５の可動ピストン６に
垂直荷重制御用ロードセル７を介して支持されている。
試験槽１０は、試験される潤滑油Ｌを貯留する油溜め部
１１を備えており、この油溜め部１１中にテストピース
駆動手段２０が配設される。又、試験槽１０には、収容
する潤滑油Ｌを種々の温度条件下にて試験するために加
熱手段Ｈを有している。

【００２３】テストピース駆動手段２０は、油溜め部１
１中に位置する駆動円板２１を有する。この駆動円板２
１は、回転テーブル９及び試験槽１０の底部を貫通して
上方へと油溜め部１１中に突出した駆動モータＭ₁ の出
力軸８の先端に固定されている。駆動円板２１の中心部
には凹所２３が形成され、この凹所２３内に鋼球２４が
回転自在に配置されている。駆動円板９の上方には第１
のテストピースとされる、本実施例では円板状のスチー
ルプレート１００を担持した支持ディスク２５が配置さ
れる。支持ディスク２５の上面周辺部には、上方に突出
した突起２６が複数個、例えば４個形成され、支持ディ
スク２５に載置されたスチールプレート１００の位置決
めを行なう。この支持ディスク２５の下面中心部には凹
所２７が形成され、支持ディスク２５は、この凹所２７
に前記鋼球２４が適合するようにして前記駆動円板２１
上に載置される。

【００２４】又、前記駆動円板２１には、上方へと突出
して複数の、例えば４本の回転伝達ピン２８が円周方向
に等間隔で植設されており、これに対応して、前記支持
ディスク２５にはこの回転伝達ピン２８の上方先端部を
受容する透孔２９が形成される。

【００２５】上記構成により、駆動モータＭ₁ が付勢さ
れ回転すると、回転テーブル９、試験槽１０及び駆動円
板２１が回転すると共に、駆動円板２１に鋼球２４にて
担持された支持ディスク２５も又、回転伝達ピン２８を
介して駆動円板２１からの回転が伝達され、同じ回転数
にて回転する。

【００２６】一方、装置基台２と一体に形成された天井
部枠体２００には、駆動モータＭ₂が載置される。この
駆動モータＭ₂ の下方へと延在する駆動軸４０の先端に
はカップリング４１を介してトーションバー４２の上端
が駆動軸４０と同軸にて接続される。トーションバー４
２の下方他端には、カップリング４３を介して第２テス
トピース駆動軸４４の上端が接続される。この駆動軸４
４の下端には第２テストピース１０１を支持するための
支持ディスク４５が取付けられ、この支持ディスク４５
の下面に第２のテストピース１０１としての環状の摩擦
材が貼付される。トーションバー４２は、カップリング
４１、４３を介して所望の剛性のものを容易に装着する
ことができる。

【００２７】又、本実施例によれば、枠体２００の中間
部分にイナーシャ載置台２０１が設けられ、該載置台２
０１には、駆動軸４４が中心部を貫通する態様で環状の
イナーシャ（慣性部材）４６が複数枚準備されている。
図１には、３枚のイナーシャ部材４６が上記カップリン
グ４３に取付けられた状態が示される。

【００２８】上記構成の潤滑油試験装置１にて、駆動モ
ータＭ₁ が付勢されると、上述したように、試験槽１０
及び支持ディスク２１が所定の回転数にて回転し、又、
駆動モータＭ₂ を付勢することにより、トーションバー
４２、イナーシャ部材４６及び第２テストピース駆動軸
４４を介して支持ディスク４５に貼付された摩擦材１０
１が所定回転数にて回転される。特に、本実施例では、
摩擦材１０１は、トーションバー４２及びイナーシャ部
材４６を適宜変えることによって、種々の剛性及びイナ
ーシャにて回転駆動することができる。

【００２９】次いで、試験槽昇降用シリンダ３及び垂直
荷重負荷用シリンダ５を駆動することにより、試験槽１
０は、回転する摩擦材１０１の方へと上昇し、油溜め１
１内に浸漬されたスチール製の環状プレート１００が所
定の圧力にて摩擦材１０１へと押付けられる。この押圧
力は、垂直荷重制御用ロードセル７にて所定圧に制御さ
れる。上記説明にて、環状プレート１００と摩擦材１０
１とを所定圧力にて押圧する押圧手段としては、垂直荷
重負荷用シリンダ５などの油圧或は空気圧シリンダであ
るとして説明したが、重りなどを利用した押圧手段を利
用することも可能である。

【００３０】摩擦材１０１に加わる摩擦力に起因する第
２のテストピース駆動軸４４のトルク変動は、非接触ト
ルク計４７にて連続的に計測される。

【００３１】このような構成とされる本発明の潤滑油試
験装置１、即ち、両軸縦形μ−ｖ試験機は、試験槽１０
内に設けられたスチールプレート１００が実際のトルク
コンバータのフロントカバーに相当し、摩擦材１０１が
ロックアップクラッチのフェーシングに相当する。又、
本発明の試験機１では、スチールプレート１００及び摩
擦材１０１共に実際と同じ回転数にて回転することがで
き、実際のトルクコンバータにおける流体の流れと同じ
条件下にて、即ち、両軸回転場にて潤滑油のμ−ｖ特性
を測定することができ、又、剛性とイナーシャを可変と
することで、実機の、即ち、スリップ制御式自動変速機
のロックアップ機構作動時のシャダー振動を精度良くシ
ミュレートし再現できる。

【００３２】つまり、本発明の潤滑油試験装置１によれ
ば、剛性とイナーシャを可変とし、実際にシャダー振動
を発生させ、振動系の物性とμ−ｖ特性がシャダー振動
の発散速度、減衰速度に与える影響について詳細に解析
することにより、シャダー振動防止性能に必要なＡＴＦ
の性能を明確にでき、ＡＴＦの開発に有効である。

【００３３】実施例２ 図２に本発明の潤滑油試験装置１の他の実施例を示す。
上記実施例１では、試験槽１０が昇降用シリンダ３及び
垂直荷重負荷用シリンダ５にて上下動自在に担持され、
トーションバー４２とイナーシャ部材４６を介して回転
する摩擦材１０１の方へと上昇する構成とされた。しか
しながら、実施例２では、摩擦材１０１が昇降用シリン
ダ３及び垂直荷重負荷用シリンダ５にて上下動自在に担
持され、試験槽１０をトーションバー４２及びイナーシ
ャ部材４６を介して担持する構成とされる。各構成部材
の構造及び作用は、実施例１の場合と同じであるので、
同じ構造及び作用をなす部材には同じ参照番号を付し、
詳しい説明は省略する。本実施例でも、実施例１と同じ
作用効果を達成することができる。

【００３４】上記各実施例では、本発明の潤滑油試験装
置は、自動車などに使用される自動変速機に使用するＡ
ＴＦのμ−ｖ特性試験機として使用するものとして説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば、建設機械或は農業機械用の湿式クラッチ、更にはト
ラクター用湿式ブレーキなどにおいて用いられている潤
滑油のμ−ｖ特性を測定するための潤滑油試験装置とし
ても使用し得るものである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の潤滑油試験
装置は、潤滑油を収容し、第１のテストピースがこの潤
滑油中に浸漬された試験槽と、前記第１のテストピース
と対向して前記試験槽の上方に配置された第２のテスト
ピースと、前記試験槽及び前記第１のテストピースを回
転駆動する第１の駆動手段と、前記第２のテストピース
を回転駆動する第２の駆動手段と、前記第１のテストピ
ースと前記第２のテストピースとを所定の圧力にて当接
せしめるための押圧手段とを有する構成とされるので、
実機に即したシャダー振動防止性能の評価を精度良くシ
ミュレートすることが可能な、スリップ速度に対する摩
擦係数の勾配（μ−ｖ特性）を求めることができる。特
に、本発明の試験装置によれば、ＡＴＦのロックアップ
クラッチ部でのシャダー振動を精度良く評価でき、又、
自動変速機のロックアップクラッチ係合、ロックアップ
クラッチ部のスリップによるＡＴＦの劣化などを試験す
ることができ、従って、劣化によるＡＴＦの摩擦係数特
性の経時変化を測定し、耐シャダー性能寿命を簡単に評
価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潤滑油試験装置の一実施例を示す一部
断面概略構成図である。

【図２】本発明の潤滑油試験装置の他の実施例を示す一
部断面概略構成図である。

【図３】従来の潤滑油試験装置の一部断面概略構成図で
ある。

【図４】自動車用流体自動変速機のトルクコンバータの
概略構成図である。

【符号の説明】

１ 潤滑油試験装置 ２ 装置基台 ３ 試験槽昇降用シリンダ ５ 垂直荷重負荷用シリンダ ７ 垂直荷重制御用ロードセル １０ 試験槽 ２１ 駆動円板 ２４ 鋼球 ２５ 支持ディスク ２８ 回転伝達ピン ４２ トーションバー ４７ 非接触トルク計 ４５ 支持ディスク ４６ イナーシャ部材 １００ 第１のテストピース（スチールプレ
ート） １０１ 第２のテストピース（摩擦材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潤滑油を収容し、第１のテストピースが
   この潤滑油中に浸漬された試験槽と、前記第１のテスト
   ピースと対向して前記試験槽の上方に配置された第２の
   テストピースと、前記試験槽及び前記第１のテストピー
   スを回転駆動する第１の駆動手段と、前記第２のテスト
   ピースを回転駆動する第２の駆動手段と、前記第１のテ
   ストピースと前記第２のテストピースとを所定の圧力に
   て当接せしめるための押圧手段とを有することを特徴と
   する潤滑油試験装置。