JPH11118695A - 摩擦摩耗試験機の試験片保持治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試験片の摺動面にうねりや傾き等があって
も、摩擦係数、摩耗量を正確に計測することができる試
験片保持治具を提供する。 【解決手段】 加圧軸２５に取り付けられる本体部２
と、本体部２にベローズ１１を介して揺動自在に取り付
けられるとともに試験片２１が装着される受け部７と、
受け部７に試験片２１を保持する押え部１２とから構成
される。試験片２１の摺動面２４にうねりや傾き等があ
った場合には、うねりや傾き等に追従して試験片２１が
受け部７及びベローズ１１を介して揺動することによ
り、そのうねりや傾き等が吸収され、均一な当たりが得
られることになる。ベローズ１１がメカニカルシール的
に機能することによって、差圧のある環境や油中、水中
等での試験が可能となり、使用状態に近い状態での評価
試験が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は摩擦摩耗試験機の
試験片保持治具に関し、特に、ブレーキ、軸受、メカニ
カルシール等に用いられる摺動材の摩擦係数や摩耗量を
計測するのに有効な摩擦摩耗試験機の試験片保持治具に
関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】一般に、ブレーキ、軸
受、メカニカルシール等に用いられる摺動材は、面接触
で用いられるため、摺動材としての評価をする場合、所
謂リングオンリング形状（円筒形状）の試験片を用いて
摩擦摩耗試験機によって摩擦係数、摩耗量を計測してい
る。

【０００３】すなわち、円筒形状に形成した試験片を試
験片保持治具を介して摩擦摩耗試験機の加圧軸に取り付
けるとともに、円筒形状に形成した摺動体を摺動体保持
治具を介して回転軸に取り付け、試験片の端面と摺動体
の端面とを互いに接触させて、所定の荷重を加えた状態
で両者を相対的に回転させることにより、試験片の摩擦
係数、摩耗量を計測している。

【０００４】リングオンリング形状の試験片を用いる場
合、正確に摩擦係数を計測するためには、「一定の面圧
が得られること」、「正確にトルクを検出できるこ
と」、「一定の平均摺動半径が得られること」等の条件
を満足させる必要があり、また、正確に摩耗量を計測す
るためには、「均一な当たりが得られること」、「試験
前後の寸法を正確に測定できること」、「試験後の摺動
距離を正確に測定できること」等の条件を満足させる必
要がある。このため、試験片の摺動面を高精度で加工
し、試験片の摺動面の平行度、平坦度等を高める必要が
ある。

【０００５】しかし、試験片の摺動面を高精度で加工し
て平行度、平坦度等を高めるためにはコストが嵩むた
め、コスト的に見合う程度の精度で妥協せざるを得な
い。このため、試験片の摺動面にうねりや傾き等が形成
されることは避けられず、前述した条件を満足させるこ
とができずに試験片が摺動体に片当たりしたり、摺動体
上で振動したりする等の問題が生じ、試験片の摩擦係
数、摩耗量を正確に計測することができなかった。

【０００６】試験片の摺動面にうねりや傾き等があって
も、試験片の摩擦係数、摩耗量を正確に計測できるよう
にするためには、試験片のうねりや傾き等を吸収する機
構を具えた試験片保持治具を用いればよいが、試験片の
うねりや傾き等を完全に吸収できる試験片保持治具は未
だ開発されていない。また、現在市場に提供されている
試験片保持治具は、ゴムシートやＯリング等の弾性によ
って吸収したり、機械的に傾きを補正するが、構成部品
の点数が多かったり、高温で使用できない等問題点が多
いために試験片の着脱に非常に手間がかかるものであ
る。

【０００７】この発明は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、試験片の摺動面にうね
りや傾き等があっても、正確に摩擦係数、摩耗量を計測
することができるとともに、試験片の着脱が簡単な摩擦
摩耗試験機の試験片保持治具を提供することを目的とす
るものである。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの発明は、荷重を加え得る加圧軸に試験片を
装着し、該加圧軸に対向して設けられる回転軸に摺動体
を装着し、該摺動体と前記試験片とを互いに接触させて
所定の荷重を加え、この状態で両者を相対的に回転させ
ることにより、試験片の摩擦係数、摩耗量を計測するよ
うになっている摩擦摩耗試験機の試験片保持治具であっ
て、前記加圧軸に取り付けられる本体部と、該本体部に
ベローズを介して揺動自在に取り付けられるとともに試
験片が装着される受け部とを具えた手段を採用したもの
である。また、前記受け部に、前記試験片を装着した状
態で揺動自在に保持する押え部を取り付けた手段を採用
したものである。さらに、前記本体部、ベローズ、受け
部及び押え部は、インコネル、ステンレス等の耐熱材、
耐食材からなる手段を採用したものである。

【０００９】

【作用】この発明は前記のような手段を採用したことに
より、摩擦摩耗試験機の加圧軸に本体部を取り付けると
ともに、本体部にベローズを介して揺動自在に取り付け
られている受け部に試験片を装着し、試験片の端面を回
転軸に装着した摺動体の端面に接触させ、所定の荷重を
加えた状態で回転軸と一体に摺動体を回転させると、試
験片の端面と摺動体の端面とが互いに摺動接触する。そ
して、試験片の摺動面にうねりや傾き等があった場合に
は、そのうねりや傾き等に追従して試験片が受け部及び
ベローズを介して揺動することにより、そのうねりや傾
き等が吸収されることになり、均一な当たりが得られる
ことになる。また、本体部、ベローズ、受け部及び押え
部をインコネル等の耐熱材、耐食材で形成することによ
り、過酷な条件下においても再現性の高い摺動材の評価
試験が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示すこの発明の実施
の形態について説明する。図１及び図２には、この発明
による摩擦摩耗試験機の試験片保持治具の一実施の形態
が示されていて、この実施の形態に示す摩擦摩耗試験機
の試験片保持治具１は、摩擦摩耗試験機の加圧軸２５に
取り付けられるものであって、加圧軸２５に螺着される
金属製の本体部２と、本体部２に金属製のベローズ１１
を介して揺動自在に取り付けられるとともに試験片２１
が装着される金属製の受け部７と、受け部７に取り付け
られるとともに、試験片２１を受け部７に保持する金属
製の押え部１２とから構成されている。本体部２、ベロ
ーズ１１、受け部７及び押え部１２は、インコネル、ス
テンレス等の耐熱材、耐食材から形成されている。

【００１１】本体部２は、加圧軸２５の下端部に取り付
けられるものであって、円板状のフランジ部３と、フラ
ンジ部３の上面中央部に一体に設けられる加圧軸２５の
下端部に設けられるねじ穴２６に螺着される棒状のねじ
部４と、フランジ部３の下面中央部に一体に設けられる
円柱状の突部５とから構成されている。突部５の下面中
央部には放電加工等によって六角レンチ用の穴６が所定
の深さで設けられている。

【００１２】受け部７は、筒状をなすものであって、上
端中央部には本体部２の突部５を挿通させるための孔８
が貫通している。受け部７の筒状部９の外周面にはねじ
部１０が設けられ、このねじ部１０に後述する押え部１
２のねじ部１５を螺合させることで、押え部１２が受け
部７に取り付けられるものである。受け部７の筒状部９
の内周側には試験片２１が装着されるようになってい
る。

【００１３】ベローズ１１は、径方向内方に突出する一
つの山を有する筒状をなすものであって、電子ビーム溶
接等によって上端部は本体部２のフランジ部３の外周面
に接合され、下端部は受け部７の上端部外周面に接合さ
れるようになっている。

【００１４】押え部１２は、筒状をなすものであって、
下端中央部には試験片２１を挿通させるための孔１３が
貫通している。押え部１２の筒状部１４の内周側には受
け部７のねじ部１０に螺合されるねじ部１５が設けられ
るようになっている。押え部１２の筒状部１４の外周面
に対向する２面が設けられ、スパナ掛け部１６が形成さ
れている。押え部１２の下面には放射状に溝（図示せ
ず）が設けられ、この溝内に試験片の温度を測定するた
めの熱電対等の温度測定器（図示せず）が装着されるよ
うになっている。

【００１５】受け部７の筒状部９の内周面と試験片２１
の外周面との間には受け部７と試験片２１との相対的な
回動を制限する制限機構１８が設けられている。制限機
構１８は、受け部７の筒状部９の内周面と試験片２１の
外周面との間に所定の深さで設けられるねじ穴１９と、
このねじ穴１９内に螺合されるねじ２０とから構成され
ている。

【００１６】試験片２１は、円筒状をなすものであっ
て、外周面は受け部７の筒状部９の内周側に挿着される
大径部２２と、これよりも小径の小径部２３の２段に形
成され、大径部２２の外周面と受け部７の筒状部９の内
周面との間に前記ねじ穴１９が設けられるようになって
いる。

【００１７】そして、上記のように構成したこの実施の
形態による摩擦摩耗試験機の試験片保持治具１を用いて
試験片２１の摩擦摩耗試験を行うには、まず、本体部２
のねじ部４を加圧軸２５のねじ穴２６に螺合させて締め
付ける。

【００１８】そして、受け部７の筒状部９の内側に試験
片２１の大径部２２を位置させ、試験片２１の内周側に
本体部２の突部５を挿通させるとともに、受け部７の筒
状部９の内周面と試験片２１の大径部２２の外周面との
間のねじ穴１９内にねじ２０を螺合させて締め付ける。

【００１９】そして、受け部７の下方に押え部１２を位
置し、そのねじ部１５を受け部７のねじ部１０に螺合さ
せ、スパナ掛け部１６を介して締め付け、受け部７と押
え部１２との間で試験片２１を保持する。

【００２０】このようにして、この実施の形態による試
験片保持治具１が摩擦摩耗試験機の加圧軸２５に取り付
けられるとともに、試験片保持治具１に試験片２１が取
り付けられるものである。

【００２１】一方、加圧軸２５の下方に位置している回
転軸２７に摺動体保持治具２８を介して円筒状に形成し
た金属製の摺動体２９を取り付け、加圧軸２５によって
荷重を加えて試験片保持治具１に保持した試験片２１の
摺動面２４を摺動体２９の摺動面３０に接触させる。

【００２２】そして、回転軸２７を回転させると、試験
片２１の摺動面２４と摺動体２９の摺動面３０とが互い
に摺動接触し、試験片２１の摺動トルクが加圧軸２５に
取り付けられているトルク計測器（図示せず）を介して
計測されることになる。

【００２３】試験片２１の摺動面２４にうねりや傾き等
が形成されている場合には、そのうねりや傾き等に追従
して試験片２１がベローズ１１、受け部７及び押え部１
２を介して揺動することにより、そのうねりや傾き等が
吸収されることになり、均一な当たりが得られることに
なる。すなわち、ベローズ１１がばね的に機能すること
により、試験片２１の摺動面２４のうねり等を吸収する
ことができ、摺動面２４、３０間に発生しようとする振
動等を抑えることができることになる。

【００２４】したがって、試験片２１の摺動面２４にう
ねりや傾き等があっても、前述した摩擦係数、摩耗量を
正確に計測するための条件を満足させることができるの
で、試験片２１の摩擦係数、摩耗量を正確に計測するこ
とができることになる。

【００２５】また、この実施の形態による試験片保持治
具１は、受け部７の内周側に試験片２１を位置し、押え
部１２を受け部７に螺着させるだけで試験片２１を装着
することができるとともに、試験片保持治具１は本体部
２のねじ部４を加圧軸２５のねじ穴２６に螺着させるだ
けで加圧軸２５に取り付けられることになるので、試験
片２１の着脱が簡単にできることになり、試験片２１の
評価試験を効率的に行うことができることになる。

【００２６】さらに、摺動発熱によって試験片２１の温
度が上昇して熱膨張を起こしても、本体部２の六角レン
チ用の穴６と押え部１２のスパナ掛け部１６との協働に
より両者を相対的に回動させることができるので、その
ような場合であっても押え部１２が取れなくなるような
ことはないものである。

【００２７】

【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、試験片の摺動面にうねりや傾き等があった場合に
は、そのうねりや傾き等に追従して試験片がベローズ及
び受け部を介して揺動することにより、そのうねりや傾
き等が吸収されることになるので、均一な当たりが得ら
れ、試験片が摺動体に片当たりしたり、摺動体上で振動
したりするようなことがなくなる。この結果、安いコス
トで正確に試験片の摩擦係数、摩耗量を計測することが
できることになる。また、試験片は受け部に装着される
ようになっているので、試験片の着脱が簡単にできるこ
とになり、評価試験を効率的に行うことができることに
なる。さらに、ベローズがメカニカルシール的に機能す
ることにより、差圧のある環境や油中、水中等での試験
が可能となり、実際の使用状態に近い状態でのメカニカ
ルシールの簡易的な評価試験が可能となり、摺動材とし
ての性能を正確に把握することができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による摩擦摩耗試験機の試験片保持治
具の一実施の形態を示した縦断面図である。

【図２】図１に示すものの部分下面図である。

【符号の説明】

１……試験片保持治具 ２……本体部 ３……フランジ部 ４、１０、１５……ねじ部 ５……突部 ６……六角レンチ用の穴 ７……受け部 ８、１３……孔 ９、１４……筒状部 １１……ベローズ １２……押え部 １６……スパナ掛け部 １８……制限機構 １９、２６……ねじ穴 ２０……ねじ ２１……試験片 ２２……大径部 ２３……小径部 ２４、３０……摺動面 ２５……加圧軸 ２７……回転軸 ２８……摺動体保持治具 ２９……摺動体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷重を加え得る加圧軸に試験片を装着
   し、該加圧軸に対向して設けられる回転軸に摺動体を装
   着し、該摺動体と前記試験片とを互いに接触させて所定
   の荷重を加え、この状態で両者を相対的に回転させるこ
   とにより、試験片の摩擦係数、摩耗量を計測するように
   なっている摩擦摩耗試験機の試験片保持治具であって、 前記加圧軸に取り付けられる本体部と、該本体部にベロ
   ーズを介して揺動自在に取り付けられるとともに試験片
   が装着される受け部とを具えたことを特徴とする摩擦摩
   耗試験機の試験片保持治具。
2. 【請求項２】 前記受け部に、前記試験片を装着した状
   態で揺動自在に保持する押え部を取り付けた請求項１記
   載の摩擦摩耗試験機の試験片保持治具。
3. 【請求項３】 前記本体部、ベローズ、受け部及び押え
   部は、インコネル、ステンレス等の耐熱材、耐食材から
   なる請求項１又は２記載の摩擦摩耗試験機の試験片保持
   治具。