JPS5839925A - 摩擦係数の速度依存性測定装置 - Google Patents

摩擦係数の速度依存性測定装置

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JPS5839925A
JPS5839925A JP13943281A JP13943281A JPS5839925A JP S5839925 A JPS5839925 A JP S5839925A JP 13943281 A JP13943281 A JP 13943281A JP 13943281 A JP13943281 A JP 13943281A JP S5839925 A JPS5839925 A JP S5839925A
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JP
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friction
rotating body
speed
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actuator
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JP13943281A
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Mitsuhiro Inoue
光弘 井上
Tsutomu Miyata
宮田 勉
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Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/02Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/022Power-transmitting couplings or clutches

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用、鉄道用、産業用摩擦材V摩擦試験装
置に関する%t)である@ 摩擦材の摩擦骨性には種々Toるがその中で最も副定か
離かしhUか摩擦振動(自励振動)骨性である・ 摩擦材による摩擦振動としては自動車や列車のブレーキ
鳴きや、自動車υ発進時に生fbり2ツテυジャダ中、
産業用機械におけるビビリなどか6シ工東上問題となっ
ている0 摩擦損動は振動輪では摩擦係数の速度による微分値か負
になるときに生じることがわかっていゐ・1s1図扛あ
る摩擦材の摩擦係数と速度の関係を示したグ27である
か、第1図り摩擦係数と速度との関係にお−て破線の楕
円で四まn。
た領域か摩擦振動か生じやすいことになる0こCt)考
えに基づiて従来よシ摩擦係数V速度依存性を求めCれ
によ)摩擦材の摩擦振動特性を把握しようとiうことは
行なわn、てい’ftoしかし従来からある試験装置で
摩擦係数の速度依存性ie欄定し九結果と、笑顔に使用
したときに生じる摩擦振動との相関はよ(なかつ友0従
米V摩−係数の速度依存性υ測定装置とし(1)  あ
る回転数次とえば5 G Or、p、m″″C回転体を
回転させてi?き、それに摩擦材を押付け500 r、
p、m″t′の摩擦係数を求め、次に押付けt解除して
回転体V回転を次の回転数次とえは400 r、p、m
で回転させそn、に摩擦材を押付け400 r、p、m
″″ccIJ摩擦係数を求めるというようにして段階的
に各速度での摩擦係数を求めこn、1tつなぎ曾せて摩
擦係数の速度依存性を求めることか行なわり、てい几。
(2)まt連続的に摩擦係数の速度依存性を求める丸め
に、慣性体t−あらかじめ定速回転させておき摩擦材を
押しつける0いわゆるイナーシャ式ダイナモ(慣性式台
上摩擦試験機)かあった・イナーシャ式の場合0)摩擦
材を押付けるシリンダーとピストンに入る油圧t−足に
保って押付は力を一定にして試験子/)Cとや(ロ)摩
擦力か一定になるように油圧tコントロールして行う試
験かある。
しかし従来の摩擦係数の速度依存性を測定丁Jb装置で
摩擦材の摩擦振動特性を支配する摩擦係数の速度依存性
を測定し几場合1問題かめル実際の現象との一致か得ら
n、なかった。
すなわち摩擦材の摩1M特性は温度、押付は時間、B歴
によって支配さn、る0し九がって(1ンυように回転
数を段階的に変化させて摩擦材tその度に押付はテスト
し7を場合、摩擦材や相手材cL)鉄面状態が段階数や
押付は時間によって異るため、実際Vブレーキの鳴き、
クラッチフェーシングυジャダ、産業機械のビビリなど
の特性とり相関は非常に悪くなる0とくに有機材を用い
ているレジン糸摩擦材り場合、摩擦面O状態は少しリ条
件で簡単に変化する0シ次がって必る短い時間に瞬間的
に生じる現象を段階的に求めた摩擦係数υ速度依存性と
は一致しない。
ま九(2υ(イ)りように押付は力を一足にしたイナー
シャ式υ場合摩擦材の特性によって減速度か違うため、
各試料に対して測定条件を一定にすることはでI!な%
n6すなわち高速度での摩擦係数か小さく、低速でV摩
擦係数が大きい摩擦材υ場合、慣性体は高速領域でり回
転時間は長くなるか低速領域でυ回転時間は短くなるo
一方そり逆CQ%性の試料で高速度での摩擦係数が大き
く、低速での摩擦係数か小さい場合、慣性体は高速領域
での回転時間は短かく、低速領域でqJ回転時間は長く
なる0 こりように試料U%性によりて摩擦条件か異ってくるた
め同じ条件で試験することかできない・ま7′2:(2
)の(ロ)のように摩擦力か一定になるように油圧tコ
ントロールするイナーシャ式の場合も同様に試料によっ
て摩擦条件かAる九め同一条件で摩擦係数の速度依存性
を測定できない。
すなわち摩擦係数の低い試料V場合は油圧か^(な9押
付は力か大き(なるか、摩擦係数む高い試料υ場合油圧
か低くなり押付は力か小さくなるからでめる・また摩擦
係数の速度依存性によりて摩擦力か変化丁ゐqJv油圧
を変化させて摩擦力を一定に丁あと押付は力か変動丁ゐ
ため、測定条件を同一にして各材料を評価することはで
l!な一〇 ブレーキ鳴きやタラッテυジャダ、産業機械υビビリ等
の現象を支配丁ゐ摩擦材の摩擦係数の速度依存性【mJ
定すゐには、現象が生じ次ような短い時間内に押付力が
一足で、速度を変化させていく必要かあるが以上に述べ
丸工うに従来υ装置ではこn、を実塊丁ゐことかできな
かっ7t。
不発uAg単擦試験装置は崗度倹田センサーと、回転体
と、電気信号によって摩擦材を回転体に押付けるアクチ
ェエータ−と、アクチユエーターり押付は力を測距する
センサーと、押付けられた摩擦材に発生する摩擦力を検
知するセンサーと、電気信号によりて回転棒V速晟1e
制御できる電動機と、回転体Toるいは摩擦材が設定温
度に達し友こ゛とを知なせる温度センサーからO電気信
号により摩捧材七回転体に押付け/)を気信号tアクチ
ュエーターに与えるとともに回転体を設定さn、九減速
度T:ftc速させることりできる電気信号を電動機に
与える制御機よりなるtoで、実際に使用したときに生
ずる摩擦伽動(ブレーキv**’ppンッテOジャダ等
)と相関性qJ↓い、摩擦係数の速度依存性t#l定す
る装置を提供するものである・ 第2図に本発明の摩擦試験装置の基本動作7日−チャー
トを示す。回転体を等速回転させ、試験gIAWLと減
速度を設定しておく・回転体の回転数や試験温度、減速
度は70−チャー)k−囲まわるごとに変化させていっ
て%よV” L−%毎回同じ工うに設定してお−てもよ
い0そして温度センサーが回転体の温度か設定以上にな
るか絶えず監視しており設定温度以下になると摩擦材を
回転体に押付ける◎補助加熱源たとえば電気ヒータ等で
回転体を補助加熱してもよい。補助加熱する場甘F1回
転体の温度か設定以上になり九ら摩擦材を回転体に押し
付ffる動作にしてもよい。そして摩擦材を回転体に押
しつけるとtよは同時に回転体を設定され九減速度で強
制的に減速させながら停止させる・このとき回転体の減
速は摩擦材の摩擦力によりて決定さj、43のでFiな
く、動力源である電動機の制御さn、を回転に1りて決
定さfl、、6o減速度としては最も一般には等減速度
に減速させるのかよいか、目的によりて減速度パターン
を選んでも工い・回転体か停止丁ゐと摩擦材の回転体へ
の押付けに解除する・こn、で基本動作か一応終了する
わけであるか、目的によって、20−チャートのループ
を繰返させてもよく、ま友ループごとに設定条件を変化
盲せていってもよいO なお温度検出センサーとしては熱電対を回転体あるいは
摩擦材にうめこんでもよいし、非接触で測定できる赤外
線温度−ン用い、回転体表面の温度を測定してもよい。
回転体としては摩擦材の実使用さn、る相手材と同質の
材料を用いるのか最もよいが、目的にエラて違えてもよ
い・また形状としては円板状でよいか、目的によって種
々形状を変化させる。
たとえばブレーキ鳴!1%性側足の揚台は、ディスクブ
レーキのディスクロータ状でもよいし、ドラムブレーキ
のドラム状でも工いOま九クラッチのジャダ骨性測定の
揚台にエンジンのフライホイール状や1Vツシヤグレー
ト状にしてもよIAoしかし熱容量や熱放散に考慮すn
、ば形状としては円板状′t′はぼ目的は達成さn、る
・摩擦材としては実寸法でもよいし、テストピースとし
て小さく切り出して用いてtよい。押付は面圧や発生熱
量を考慮して形状を決定す!1゜ばLい。
摩擦材を電気信号によって回転体に押付rfゐアクチー
エータ−としては、空圧や油圧ケ用いれはよく、エアシ
リンダー、オイルシリンダへのエアー、オイルkt磁パ
ルプでON、OFF L、。
て摩擦材を押付け7t9%解除したシ丁n、は工い・電
気信号によって、回転体の速度k fllJ 1i=l
Iできる電動機としては閉ループ制御方式の電動機かj
14精度よく減速度tコントルールすゐことかできる。
第3図は電気信号によって回転体の速J[k制御できる
閉ループ制御方式の電動機と等減速度に制御する電気信
号を示す。閉ループ系では回転結果′91:2イードバ
ックさせるため、回転検出器か必要となり、電気信号と
指令値を比軟し制御機鮨に指令を発″′fる調節器ま九
は、増幅装at設ける。
回転駆動源としてll流(DC)モータを用いるのか一
般的であるが、変流モータを用いうず電流線すの励磁電
at−制御すゐ方式(tcとえは日立裂作所裏1日立H
Cモードル1)のような412)t”%よい。
回転体あるいは摩擦材か設定温度に達したことt知らせ
る温度センサーからの電気信号に工す摩擦材を回転体に
押付ける電気信号tアクチェエータ−に与えるとともに
回転体を設定さn・7を減速度で減速させることのでき
る電気信号を電動機に与える制御iI1機としてはシー
ケンス制御機でt↓いか、プログラムストアカ式の制御
機か適している。
グログ2ムストア一方式の制#機として記憶部、演算鄭
、入出力部工9なるマイクロコンビエータ−を用い4の
か工いO マイクロコンビエータにおいて、温度センサーからのア
ナログ電気信号はA−D変換器に工りてデジタル信号に
父換石no記憶部、演算部に取ル入n、らn、る・また
記憶S、演鼻部からアクチェエータ−への信号はべり7
菖2ルインター7エースtへてとシ出される・また電動
機の回転数km!IIJIi1する記憶部、演算部から
のデジタル信号はD−A変換器によってアナログ信号に
して取り出さj、る・ つき゛に本発明の夾M例にっiて睨明する。亀4図は本
発明の実j11PIl″t″ある摩擦試験装置の1gツ
クダイアグ、yAk示す・ 試験装置o回転系には旋盤を珀い、チャック1に1転体
r6,6400φX 15 t 0FC−25製のディ
スク2kjtllっけ九〇@にセンサーとして祉赤外I
li!温度計5に用iディスク20表面渦度に欄表面穴
〇ディスク2を紬転させ4電動機として日立製作tyr
mr日立HCモードル」を用いた・ 「日立HCモードルはミ相交流モータとりず電流継手L
9な4回転電動114と閉ルー1制御方式のモードル制
御@5よりなる0」 摩擦材へ6′は取付は治A7に取りりけらn、押付は力
t−測測定るp−ドセル8m+−介して摩擦材hIyJ
転体に押付けるアクチェエータ−である電磁パルプ付エ
アーシリンダー9によって押付けらn、る。
ま次エアーシリンダー9で押付けるにあ几り取9付は治
^7のSきtさま几げないよりにボールベアリング1Ω
を介して押付けてiゐ。制御機は演算S、記憶部よりな
る本体s11とエアーシリンダー9を作動させる信号を
取りだすぺ’) 7 JL ’)ルインター7翼−ス1
2.赤外線m直針5からの7すpグ信号をデジタル信号
に変換7,6A−Df換@15.X体部11 LF)f
)デジタル信号をアナログ信号にしてモードルの制御部
5に送pだ丁D−AR換部14よpなる〇ま次摩擦力は
取付は治具7にアーム15かありコイspハネ14 k
介してロードセル17r61J2丁ゐ・押し付は力と摩
擦力の比から摩擦係数を求める・コイルバネ161!t
バネ要素として生ずる摩擦振動はアーム15に取ルっけ
らn、7を加速度計18で測定する◎It摩耗は摩擦材
へ6′の取付は治具7の背面に変位針19を取りつけて
側足し次。回転数はロータリエンコーダ2oで11J定
しF−V:7ンパーター21でアナログ信号にしている
0ま几龜度、押付力、摩擦力、回転数、摩擦振動、摩耗
等の信号Fi7ング20,20’20 kへてベンレコ
ーダ23に記帰し、A−D変換部13に−へて本体s1
1に取り入n、らj、るようになっている・またディス
ク2にはのぞき大24かあpのぞき穴24か摩擦材6の
ところに米九ときストレボ2ング用電源51にトリツガ
−信号か入シストロボ2ンプ25か発光するようにして
fIIIIb中の摩擦面t[襞観察できる孟うにした・
観察方法としては実体顕微鏡26、V T R27sカ
ラーモニターテレビ28で直接あるいは銀画、再生して
行っ几。な訃周波数カウンター50でディスク2の回転
数1表示した。
第5図は摩擦材として実車試験で鳴きの64デイスクバ
ツトと鳴きのないディスクパラ)k用i従来の回転を段
階的に変化させて掬足する装置で測定し九ディスクバッ
ト材の摩擦係数と回転数の関係を示し、第6図は本発明
の摩擦試l/R装置で測定し次ディスクバット材の摩擦
係数と回転数の関係を示す。
7s5図の定常摩擦係数とは段階的に回転数を変えなか
ら摩擦係数’1tllJJ足しそn、tグpットし九t
のである。鳴き有9の曲線かはは2ラツトで鳴き燕しの
曲線の方か左上りになっており、理論とは一致しないこ
とかわがる〇 一方第6図の摩擦係数はa6secでディスク回転を等
減速度で停止まで減速式せながら#J足し7t%ので、
鳴11vシの方か鳴き無しより低速回転で左上りになり
ており摩擦振動jlI!1iilとよく一致しCo@置
を用いると鳴きの有無が容易に判定することかでき心・
lお第5図は100℃での観定であり第6図では設定温
度に100℃、200℃、500℃、400℃、再10
0℃、再150℃、再200℃での測足結釆を示してい
/3@I このように本発明の摩擦試験輌mV用いるとブレーキ鳴
き、クラッチのジャダ骨性、産業用機械のビビリを支配
する・摩擦材の摩擦撮動骨性を支配する真の摩擦係数の
速度依存性を測定丁ゐことができる@
【図面の簡単な説明】
第1因はある摩擦材の摩擦係数と速度の関係を示すグ2
7である@ 第2図は本発明の摩擦試験装置による摩擦試験のフロー
チャートである〇 第6図は電気信号によって回転速度を制御で1!る電動
機と等減速度に制御する電気信号を示す説明図でろる・ 菖4図は本発明の実5IPIIである摩擦試験装置のブ
ロックダイアグラム″I:ある。 aS図は従来装置で測定したディスクバット材の謔摩擦
係数と回転数の関係を示すグラフでTo4・ 第6囚は本発明の摩擦試験装置で+111足したディス
クバット材の銹瀾摩擦係数と回転数の関係を示すグ22
である・ 符号のa明 1 チャック     2 ディスク 5 赤外線温度計   4 回転駆動源5 そ−トル制
御部 へ6′ 摩擦材 7 取り付は治具   8 ロードセル9 エアーシリ
ンダー  10  ボールベアリング11   本%部
12  ヘリフエラルインターフェース13A−D変換
部  14D−A変換部15  アーム      1
6  コイルバネ17  cl−ドセル ゛ 18  
加速度針19 変位計       20  ロータリ
エンコーダ21  F−V:2:yバーfi   22
,22,22 7ング25  ペンレコーダー 24 
 のぞき穴25  ストロボランプ 26  実体顕微
鏡27  カン−TVII   28  VTR29カ
ラーモニターテレビ 30 周波数カウンター31  
ストロボ2ンプ用電源 馬1図 馬2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. t、  ilj[検肯センを−と、回転体と、電気信号
    によって摩擦材w:回転体に押付けるアタテ畠エータ−
    と、アクテ晶エーターυ押付は力を測定するセンナ−と
    、押付けらn、た摩擦材に発生子ゐ摩擦力を検知す、6
    −にンナーと、電気信号によつて回転体の速j[k制御
    で@ゐ電動機と、回転体To4v′&絋摩線材か鉱定温
    度に這したことを知らせ4m&度センナーからむ電気信
    号により摩擦材を回転体に押付ffる電気信号tアクチ
    ェエータ−に与えるとと%に回転体を設定さrl、九減
    速度で減速させること0で@る電気信号を電動機に与え
    る制御機1カなる摩擦試験装置・
JP13943281A 1981-09-03 1981-09-03 摩擦係数の速度依存性測定装置 Granted JPS5839925A (ja)

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JP13943281A JPS5839925A (ja) 1981-09-03 1981-09-03 摩擦係数の速度依存性測定装置

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JPS5839925A true JPS5839925A (ja) 1983-03-08
JPH0128898B2 JPH0128898B2 (ja) 1989-06-06

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ID=15245052

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS606847A (ja) * 1983-06-24 1985-01-14 Nippo Sangyo Kk 動摩擦係数測定装置
CN109813551A (zh) * 2019-01-28 2019-05-28 江苏科技大学 一种柴油机主轴承磨合质量在线定量检测方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0310062B2 (ja) * 1983-06-24 1991-02-12 Nitsuho Sangyo Kk
CN109813551A (zh) * 2019-01-28 2019-05-28 江苏科技大学 一种柴油机主轴承磨合质量在线定量检测方法

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JPH0128898B2 (ja) 1989-06-06

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