JPH11118693A - 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があっても、
予想以上に高い摺動トルクが発生しても、摩擦係数、摩
耗量を正確に計測することができる。 【解決手段】 加圧軸３５に本体部２を取り付けるとと
もに、本体部２に筒状体６を取り付け、筒状体６に球体
１３を介して受け部１０を揺動自在に取り付け、受け部
１０を押え部３０で揺動自在に保持する。受け部１０の
筒状体６と反対側の面に試験片２３を装着する。球体１
３の中心は試験片２３を装着した状態の受け部１０の重
心位置又はそれよりも低い位置に位置する。試験片２３
が受け部１０及び球体１３を介して揺動することによ
り、試験片２３の摺動面のうねり等が吸収される。球体
１３の中心が試験片２３を装着した状態の受け部１０の
重心位置又はそれよりも低い位置に位置していることに
より、加圧軸３５の荷重を確実に摺動面に伝えることが
できる。

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等
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い。

【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。

【０００７】また、近年、セラミックスや複合材が摺動
材として開発されている。これらの摺動材としての評価
を行う場合、摺動によって発生するトルクが予想以上に
高いことがあり、特に、従来の調芯機構が付いている試
験片保持治具では摩擦係数が高い場合（０．６以上の摺
動材）には、摺動トルクが加圧軸による押し付け荷重を
超えてしまうため、摺動材が試験片保持治具と共に振動
してしまい、正確なトルクの計測が困難になる。

【０００８】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、摩擦係数が高い場合（０．
６以上の試験片）であっても、正確に摩擦係数、摩耗量
を計測することのできる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。

【０００９】

【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、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、摩耗量等を計測するよ
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及び筒状体と、
該筒状体に球体を介して揺動自在に取り付けられるとと
もに、筒状体と反対側の面に試験片が装着される受け部
とを具え、前記球体の中心が試験片を装着した状態の前
記受け部の重心位置又はそれよりも低い位置に位置する
ように構成した手段を採用したものである。また、前記
筒状体と前記受け部との間に、両者の相対的な回動を制
限する第１制限機構を設けるとともに、前記受け部に、
前記試験片との相対的な回動を制限する第２制限機構を
設けた手段を採用したものである。さらに、前記筒状体
に、前記受け部へ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。
そして、前記球体をセラミック製とした手段を採用した
ものである。

【００１０】

【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及び筒状体を取
り付け、筒状体に球体を介して受け部を取り付けること
で、加圧軸に試験片保持治具が取り付けられるととも
に、このように取り付けた試験片保持治具の受け部の筒
状体と反対側の面に試験片が装着されることになる。そ
して、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
動体を回転させることにより、試験片の端面と摺動体の
端面とが互いに摺動接触することになる。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球体を介し
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。そ
して、球体の中心が試験片を装着した状態の受け部の重
心位置又はそれよりも低い位置に位置しているので、受
け部が揺動する場合にも確実に加圧軸による荷重を摺動
面に伝えることができることになり、試験片が浮き上が
って摺動体から離れるようなことはなくなる。

【００１１】

【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３５に
取り付けられるものであって、加圧軸３５に螺着される
金属製の本体部２と、本体部２に螺着される金属製の筒
状体６と、筒状体６に金属製又はセラミック製の球体１
３を介して揺動自在に取り付けられるとともに、筒状体
６と反対側の面に試験片２３が装着される金属製の受け
部１０と、筒状体６に取り付けられるとともに、受け部
１０へ試験片２３を装着した状態で揺動自在に保持する
金属製の押え部３０とから構成されている。

【００１２】本体部２は、加圧軸３５の下端部に取り付
けられるものであって、ねじ部３と、テーパ部４と、ナ
ット部５とから構成されている。

【００１３】筒状体６は、筒状をなすものであって、筒
状部の外周面にねじ部６ａが螺設されるとともに、上面
中央部には棒状のねじ部６ｂが設けられ、このねじ部６
ｂを本体部２のナット部５の下面中央部に設けられてい
るねじ穴５ａに螺合させることで、本体部２に取り付け
られるようになっている。筒状体６の下面中央部には球
体１３の半径よりも浅いテーパ凹部７が設けられ、この
テーパ凹部７内に球体１３の上部が位置するようになっ
ている。筒状体６には後述する押え部３０が螺着される
ようになっている。

【００１４】受け部１０は、円板状をなすものであっ
て、上面中央部には球体１３の半径よりも浅いテーパ凹
部１１が設けられ、このテーパ凹部１１内に球体１３の
下部が位置するようになっている。受け部１０の下面に
は試験片２３を装着させるための環状凹部１２が所定の
深さで設けられている。受け部１０は、組み立てた際に
上部が筒状体６の筒状部内側に位置するようになってい
る。

【００１５】筒状体６の下面に受け部１０の上面を対向
させ、この状態で筒状体６のテーパ凹部７と受け部１０
のテーパ凹部１１との間に球体１３を装着することで、
受け部１０が筒状体６に対して揺動自在となるものであ
る。

【００１６】筒状体６の下面と受け部１０の上面との間
には両者の相対的な回動を制限する第１制限機構１５が
設けられている。第１制限機構１５は、筒状体６のテー
パ凹部７の周縁部に設けられる一対の孔１６、１６内に
上部が嵌合される金属製の一対の棒状のピン１７、１７
と、このピン１７、１７に対応する受け部１０のテーパ
凹部１１の周縁部に設けられる一対の貫通孔１８、１８
とから構成されている。各ピン１７、１７の下部は各貫
通孔１８、１８内に径方向に所定のクリアランスを有し
た状態で位置するとともに、受け部１０の環状凹部１２
内に試験片２３を装着した場合に、試験片２３との間に
軸方向に所定のクリアランスが形成されるようになって
いる。そして、これらのクリアランスによって受け部１
０が筒状体６に対して揺動自在となるものである。ま
た、各ピン１７の下部が各貫通孔１８に位置すること
で、筒状体６と受け部１０との相対的な回動が制限され
るものである。

【００１７】なお、図示はしないが、受け部１０のテー
パ凹部１１の周縁部に一対のピンを嵌合状態で設けると
ともに、このピンに対応した一対の孔を筒状体６のテー
パ凹部７の周縁部に設けるようにしてもよいものであ
る。

【００１８】受け部１０の環状凹部１２の周縁部には受
け部１０と試験片２３との相対的な回動を制限する第２
制限機構２０が設けられている。第２制限機構２０は、
環状凹部１２の周縁部に設けられる一対の貫通孔２１、
２１内に上部が嵌合される金属製の一対の棒状のピン２
２、２２と、このピン２２、２２に対応する試験片２３
の周面に設けられる一対の円弧状凹部２７、２７とから
なるものであって、試験片２３を受け部１０の環状凹部
１２に装着した際、試験片２３の各円弧状凹部２７内に
受け部１０の各ピン２２を位置させることで、受け部１
０と試験片２３との相対的な回動が制限されるものであ
る。

【００１９】試験片２３は、円筒状をなすものであっ
て、外周面は受け部１０の環状凹部１２内に挿着される
大径部２５と、これよりも小径の小径部２６の２段に形
成され、大径部２５の周面に前述した一対の円弧状凹部
２７、２７が設けられるようになっている。小径部２６
の端面は環状の摺動面２４に形成されるようになってい
る。

【００２０】押え部３０は、筒状をなすものであって、
上端部内周面には筒状体６のねじ部６ａに螺着されるね
じ部３１が設けられている。押え部３０の下面中央部に
は試験片２３の小径部２６を挿通させるための孔３２が
設けられている。押え部３０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２３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。押え部３０の周面は六角に面
取りされ、押え部３０を筒状体６に取り付ける際のスパ
ナ掛け部（図示せず）となっている。

【００２１】押え部３０の上端内周面とこれに対応する
筒状体６の外周面との間には円形状の穴３３が所定の深
さで設けられている。そして、この穴３３内に金属製の
棒状のピン３４を嵌合させることで、筒状体６に対する
押え部３０の取り付け位置が決定され、試験片２３の大
径部２５と押え部３０との間に軸方向に所定のクリアラ
ンスを形成することができ、受け部１０及び試験片２３
の揺動を許容することができるものである。

【００２２】そして、受け部１０の環状凹部１２内に試
験片２３の大径部２５をピン２２で位置決めするととも
に、環状凹部１２内に試験片２３を位置した状態で受け
部１０を筒状体６の下方に位置し、筒状体６のテーパ凹
部７と受け部１０のテーパ凹部１１との間に球体１３を
装着する。この際、筒状体６の一対のピン１７、１７の
下部を受け部１０の一対の貫通孔１８、１８内に位置さ
せる。

【００２３】そして、球体１３、受け部１０及び試験片
２３が脱落しないように押えながら受け部１０の下方に
押え部３０を位置し、押え部３０の孔３２内に試験片２
３の小径部２６を挿通させ、押え部３０のねじ部３１を
筒状体６のねじ部６ａに螺合させ、押え部３０をスパナ
掛け部（図示せず）を介して締め付ける。そして、押え
部３０の上端内周面と筒状体６の外周面との間の穴３３
内にピン３４を挿入し、押え部３０の筒状体６に対する
位置決めを行う。

【００２４】このようにして、この実施の形態による摩
擦摩耗試験片機の試験片保持治具１が組み立てられると
ともに、試験片保持治具１に試験片２３が装着されるこ
とになる。

【００２５】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２３の摩擦摩耗試験を行うには、まず、本体部２
の第１ねじ部３を加圧軸３５のねじ穴３７に螺合させ、
ナット部５を介して締め付けることで、試験片２３を保
持した状態の試験片保持治具１を加圧軸３５に取り付け
る。

【００２６】次に、加圧軸３５の下方に位置している回
転軸３８に摺動体保持治具３９を介して円筒状に形成し
た金属製の摺動体４０を取り付け、加圧軸３５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２３の
摺動面２４を摺動体４０の摺動面４１に接触させる。

【００２７】そして、回転軸３８と一体に摺動体４０を
回転させると、試験片２３の摺動面２４と摺動体４０の
摺動面４１とが互いに摺動接触し、試験片２３の摺動ト
ルクが加圧軸３５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。

【００２８】試験片２３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２３が受け部１０及び球体１３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ることになる。

【００２９】したがって、試験片２３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２３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。

【００３０】また、試験片２３の摺動トルクが予想以上
に高い場合であっても、球体１３の中心が試験片２３を
装着した状態の受け部１０の重心位置又はそれよりも低
い位置に位置しているので、加圧軸３５による荷重を確
実に試験片２３及び摺動体４０の摺動面２４、４１に伝
えることができることになり、摩擦係数が高い（例えば
面圧１．５Ｋｇｆ／ｃｍ² のときμ＝０．６以上）摺動
材を試験片２３として用いた場合であっても、試験片２
３が浮き上がって摺動体４０上で振動し、摺動トルクの
計測が困難になるようなことはなく、正確に摩擦係数、
摩耗量を計測することができることになる。

【００３１】図３にこの実施の形態による試験片保持治
具１を用いて試験片２３の評価試験を行った結果を示
す。この実施の形態による試験片保持治具１を用いた場
合には、摩擦係数が０．７以上であっても試験片２３が
摺動体４０上で振動するようなことはなく、良好な試験
結果が得られた。

【００３２】

【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受け部及び
球体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、高度な加工精
度が不要となるので、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、摺動によって発生するトルクが予想以上に高い場合
であっても、球体の中心が試験片を装着した状態の受け
部の重心位置又はそれよりも低い位置に位置しているの
で、加圧軸による荷重を確実に試験片及び摺動体の摺動
面に伝えることができることになる。したがって、摺動
面に高トルクが発生した場合であっても、試験片が摺動
体上で飛び跳ねて振動するようなことはなく、確実に摩
擦係数、摩耗量を計測することができることになり、あ
らゆる摺動材の評価試験を行う場合に有効となるもので
ある。

【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に示すものの部分拡大図である。

【図３】図１に示すものを用いて試験片の評価試験を行
った結果を示す説明図である。

【符号の説明】

１……試験片保持治具 ２……本体部 ３、６ａ、６ｂ、３１……ねじ部 ４……テーパ部 ５……ナット部 ５ａ、３７……ねじ穴 ６……筒状体 ７、１１……テーパ凹部 １０……受け部 １２……環状凹部 １３……球体 １５……第１制限機構 １６、３２……孔 １７、２２、３４……ピン １８、２１……貫通孔 ２０……第２制限機構 ２３……試験片 ２４、４１……摺動面 ２５……大径部 ２６……小径部 ２７……円弧状凹部 ３０……押え部 ３３……穴 ３５……加圧軸 ３６……テーパ穴 ３８……回転軸 ３９……摺動体保持治具 ４０……摺動体

Claims (4)

【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、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、摩耗量等を計測するように
   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及び筒状体と、該筒
   状体に球体を介して揺動自在に取り付けられるととも
   に、筒状体と反対側の面に試験片が装着される受け部と
   を具え、前記球体の中心が試験片を装着した状態の前記
   受け部の重心位置又はそれよりも低い位置に位置するよ
   うに構成し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】 前記筒状体と前記受け部との間に、両者
   の相対的な回動を制限する第１制限機構を設けるととも
   に、前記受け部に、前記試験片との相対的な回動を制限
   する第２制限機構を設けた請求項１記載の摩擦摩耗試験
   機の試験片保持治具。
3. 【請求項３】 前記筒状体に、前記受け部へ試験片を装
   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又は２記載の摩擦摩耗試験機の試験片保持治具。
4. 【請求項４】 前記球体をセラミック製とした請求項
   １、２又は３記載の摩擦摩耗試験機の試験片保持治具。