(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を回転させる駆動軸ユニットと、
前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定されたラジアル負荷機構と、
前記荷重伝達部の一部を構成し、前記ラジアル方向の荷重を測定する第一センサ部と、
前記荷重伝達部の一部を構成し、前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第二センサ部と、
を有し、
前記荷重伝達部は、前記いずれか一方の外周面に対して線接触し、
前記ラジアル負荷機構が前記いずれか一方の外周面に対して荷重を与えたときの前記荷重伝達部での荷重伝達方向は、前記ラジアル負荷機構による荷重の負荷方向と同じ方向に設定されている、摩擦試験機。
【請求項２】
内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を回転させる駆動軸ユニットと、
前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定されたラジアル負荷機構と、
前記荷重伝達部に設けられ、前記ラジアル方向の荷重を測定する第一センサ部と、
前記荷重伝達部に設けられ、前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第二センサ部と、
を有し、
二個の前記供試軸受を同軸で並べて収容すると共に前記供試軸受の前記内輪部同士を離した位置で前記外輪部を支持する前記回転体としてのケーシングを有し、
前記第一センサ部及び前記第二センサ部は、直接又は間接的に前記ケーシングの外周面に接して荷重を測定し、
前記供試軸受の前記内輪部の各々に対してスラスト軸受を介して前記供試軸受の軸方向に沿って互いに接近する方向に荷重を与えるスラスト負荷機構が設けられている、摩擦試験機。
【請求項３】
内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を駆動軸ユニットによって回転させる第一工程と、
前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、ラジアル負荷機構が、前記いずれか一方の外周面に対して線接触する荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定され、前記ラジアル負荷機構による前記荷重の負荷方向と同じ方向に前記荷重伝達部での前記荷重の伝達方向が設定された第二工程と、
前記荷重伝達部の一部を構成する第一センサ部が前記ラジアル方向の荷重を測定すると共に、前記荷重伝達部の一部を構成する第二センサ部が前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第三工程と、
を有する摩擦試験方法。
【請求項４】
内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を駆動軸ユニットによって回転させる第一工程と、
前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、ラジアル負荷機構が荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定された第二工程と、
前記荷重伝達部に設けられた第一センサ部が前記ラジアル方向の荷重を測定すると共に、前記荷重伝達部に設けられた第二センサ部が前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第三工程と、
前記第一工程の前において、前記回転体としてのケーシングの中に二個の前記供試軸受を同軸で並べて収容すると共に前記供試軸受の前記内輪部同士を離した位置で前記外輪部を前記ケーシングが支持する工程と、
前記第三工程の前において、前記供試軸受の前記内輪部の各々に対してスラスト軸受を介して前記供試軸受の軸方向に沿って互いに接近する方向にスラスト負荷機構が荷重を与える工程と、
を有し、
前記第三工程では、前記第一センサ部及び前記第二センサ部は、直接又は間接的に前記ケーシングの外周面に接して荷重を測定する、摩擦試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦試験機及び摩擦試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦試験機としては、例えば、軸回りに回転する回転円板と、荷重が負荷されて前記回転円板の上を回転する回転球と、によって玉軸受の転がり接触部をモデル化し、前記接触部の潤滑特性を評価するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３５９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような試験機は、軸受そのものを用いて摩擦試験を行うものではなく、軸受の摩擦を精度良く測定することはできない。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、軸受の摩擦を精度良く測定することができる摩擦試験機及び摩擦試験方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載する本発明の摩擦試験機は、内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を回転させる駆動軸ユニットと、前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定されたラジアル負荷機構と、前記荷重伝達部の一部を構成し、前記ラジアル方向の荷重を測定する第一センサ部と、前記荷重伝達部の一部を構成し、前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第二センサ部と、を有し、前記荷重伝達部は、前記いずれか一方の外周面に対して線接触し、前記ラジアル負荷機構が前記いずれか一方の外周面に対して荷重を与えたときの前記荷重伝達部での荷重伝達方向は、前記ラジアル負荷機構による荷重の負荷方向と同じ方向に設定されている。
【０００７】
上記構成によれば、外輪部及び回転体のいずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向にラジアル負荷機構の荷重の負荷方向が設定されている。また、ラジアル負荷機構と前記いずれか一方の外周面との間に介在される荷重伝達部は、前記いずれか一方の外周面に対して線接触しており、ラジアル負荷機構が前記いずれか一方の外周面に対して荷重を与えたときの荷重伝達部での荷重伝達方向は、ラジアル負荷機構による荷重の負荷方向と同じ方向に設定されている。このため、荷重伝達部の一部を構成する第一センサ部によってラジアル方向の荷重が測定され、荷重伝達部の一部を構成する第二センサ部によってラジアル方向と直交する方向でかつ外輪部の外周接線方向の荷重が測定されることで、供試軸受の摩擦が精度良く測定される。
【０００８】
請求項２に記載する本発明の摩擦試験機は、内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を回転させる駆動軸ユニットと、前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定されたラジアル負荷機構と、前記荷重伝達部に設けられ、前記ラジアル方向の荷重を測定する第一センサ部と、前記荷重伝達部に設けられ、前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第二センサ部と、を有し、二個の前記供試軸受を同軸で並べて収容すると共に前記供試軸受の前記内輪部同士を離した位置で前記外輪部を支持する前記回転体としてのケーシングを有し、前記第一センサ部及び前記第二センサ部は、直接又は間接的に前記ケーシングの外周面に接して荷重を測定し、前記供試軸受の前記内輪部の各々に対してスラスト軸受を介して前記供試軸受の軸方向に沿って互いに接近する方向に荷重を与えるスラスト負荷機構が設けられている。
【０００９】
上記構成によれば、スラスト負荷機構の荷重は、供試軸受を介して、ケーシングに対して互いに反対方向の荷重として作用して相殺される。このため、ケーシングを回転フリーに保つために別途軸受を設ける必要がない。よって、別途軸受を設ける場合に比べて、供試軸受自体に生じる摩擦を精度良く測定値に反映させることができる。これにより、ラジアル負荷及びスラスト負荷が複合的に加わる場合の供試軸受の摩擦を精度良く測定することができる。
【００１２】
請求項３に記載する本発明の摩擦試験方法は、内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を駆動軸ユニットによって回転させる第一工程と、前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、ラジアル負荷機構が、前記いずれか一方の外周面に対して線接触する荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定され、前記ラジアル負荷機構による前記荷重の負荷方向と同じ方向に前記荷重伝達部での前記荷重の伝達方向が設定された第二工程と、前記荷重伝達部の一部を構成する第一センサ部が前記ラジアル方向の荷重を測定すると共に、前記荷重伝達部の一部を構成する第二センサ部が前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第三工程と、を有する。
【００１３】
上記構成によれば、外輪部及び回転体のいずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向にラジアル負荷機構の荷重の負荷方向が設定されている。また、ラジアル負荷機構と前記いずれか一方の外周面との間に介在される荷重伝達部は、前記いずれか一方の外周面に対して線接触しており、第二工程では、ラジアル負荷機構による荷重の負荷方向と同じ方向に荷重伝達部での荷重の伝達方向が設定されている。このため、荷重伝達部の一部を構成する第一センサ部によってラジアル方向の荷重が測定され、荷重伝達部の一部を構成する第二センサ部によってラジアル方向と直交する方向でかつ外輪部の外周接線方向の荷重が測定されることで、供試軸受の摩擦が精度良く測定される。
【００１４】
請求項４に記載する本発明の摩擦試験方法は、内輪部及び外輪部を備えた供試軸受の前記内輪部を駆動軸ユニットによって回転させる第一工程と、前記供試軸受の前記外輪部、及び前記外輪部と一体に回転して前記外輪部と同軸の外周面を備えた回転体のいずれか一方の外周面に対し、ラジアル負荷機構が荷重伝達部を介して荷重を与え、前記いずれか一方の外周面への荷重入力点を通りかつ前記供試軸受の軸心と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に前記荷重の負荷方向が設定された第二工程と、前記荷重伝達部に設けられた第一センサ部が前記ラジアル方向の荷重を測定すると共に、前記荷重伝達部に設けられた第二センサ部が前記ラジアル方向と直交する方向でかつ前記外輪部の外周接線方向の荷重を測定する第三工程と、前記第一工程の前において、前記回転体としてのケーシングの中に二個の前記供試軸受を同軸で並べて収容すると共に前記供試軸受の前記内輪部同士を離した位置で前記外輪部を前記ケーシングが支持する工程と、前記第三工程の前において、前記供試軸受の前記内輪部の各々に対してスラスト軸受を介して前記供試軸受の軸方向に沿って互いに接近する方向にスラスト負荷機構が荷重を与える工程と、を有し、前記第三工程では、前記第一センサ部及び前記第二センサ部は、直接又は間接的に前記ケーシングの外周面に接して荷重を測定する。
【００１５】
上記構成によれば、スラスト負荷機構の荷重は、供試軸受を介して、ケーシングに対して互いに反対方向の荷重として作用して相殺される。このため、ケーシングを回転フリーに保つために別途軸受を設ける必要がない。よって、別途軸受を設ける場合に比べて、供試軸受自体に生じる摩擦を精度良く測定値に反映させることができる。これにより、ラジアル負荷及びスラスト負荷が複合的に加わる場合の供試軸受の摩擦を精度良く測定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の摩擦試験機及び摩擦試験方法によれば、軸受の摩擦を精度良く測定することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る摩擦試験機を示す全体構成図である。
【図２】図１の２−２線に沿った拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る摩擦試験機の一部を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る摩擦試験機について図１及び図２を用いて説明する。図１には、本実施形態に係る摩擦試験機１０の全体構成図が示されている。また、図２には、図１の２−２線に沿った拡大断面図が示されている。
【００２１】
図１に示されるように、摩擦試験機１０は、試験室を構成する恒温槽１２を備えている。恒温槽１２は、テーブル１４上に固定され、断熱性を有する壁部によって試験室と外部空間とを仕切ると共に、シールされた構造となっている。この恒温槽１２には、ダクト１６Ａ、１６Ｂを介してタンクユニット１８が接続されている。ダクト１６Ａには、バルブ１６Ｃが設けられ、タンクユニット１８のタンク内には、潤滑油が貯蔵されている。これにより、タンクユニット１８と恒温槽１２との間で潤滑油を循環させることが可能となっている。また、恒温槽１２には、図示しないダクトを介して図示しない冷凍機・加熱機に接続されており、冷凍機・加熱機は、温度調整された風を供給可能とされている。これにより、前記冷凍機・加熱機と恒温槽１２との間で所定温度の風を循環させることが可能となっている。さらに、恒温槽１２の内部には、温度検出用の熱電対２８が配置されている。
【００２２】
恒温槽１２の内部には、試験対象の供試軸受２０が配置される。なお、試験対象の供試軸受としては、例えば、転がり軸受やすべり軸受等の軸受を適用することができる。本実施形態の供試軸受２０は、互いに同軸な内輪部２２及び外輪部２４を備えている。図２に示されるように、内輪部２２と外輪部２４との間には、複数の転動体２６が供試軸受２０の軸心２０Ｘの周りに間隔をおいて配置されており、内輪部２２及び外輪部２４は、供試軸受２０の軸心２０Ｘ回りに相対回転可能とされている。
【００２３】
供試軸受２０における内輪部２２は、駆動軸ユニット３０の駆動軸３２によって輪内側から支持される。図１に示されるように、駆動軸３２は、恒温槽１２の内側において一対の軸受３４Ａに回転自在に支持されている。なお、一対の軸受３４Ａは、それぞれ縦壁部３４Ｃに固定されており、一対の縦壁部３４Ｃは、恒温槽１２の内側底面に固定された基板３４Ｂから立設されている。
【００２４】
また、駆動軸３２は、恒温槽１２の側壁を貫通すると共に、恒温槽１２の外側においてカップリング３６を介して回転軸３８に同軸に連結されている。回転軸３８は、一対の軸受４０Ａに回転自在に支持されている。一対の軸受４０Ａは、それぞれ支持部材４０Ｂに固定され、一対の支持部材４０Ｂは、テーブル１４上に固定されている。
【００２５】
また、回転軸３８は、駆動力伝達機構４２に接続されている。駆動力伝達機構４２は、軸が並列に配置された一対のプーリー４２Ａ、４２Ｂと、一対のプーリー４２Ａ、４２Ｂに巻き掛けられた無端の駆動ベルト４２Ｃと、を含んで構成されている。前述した回転軸３８は、一方のプーリー４２Ａの軸心部に同軸に固着されている。また、他方のプーリー４２Ｂの軸心部には、駆動モータ４４の出力軸４４Ａが同軸に固着されている。
【００２６】
以上により、駆動軸ユニット３０は、駆動モータ４４を作動させることで、供試軸受２０における内輪部２２を供試軸受２０の軸心２０Ｘ回りに回転させるようになっている。なお、駆動モータ４４には減速機付きのモータが適用されてもよいし、カップリング３６には、減速機構を備えたカップリングが適用されてもよい。
【００２７】
一方、恒温槽１２の内側には、供試軸受２０を収容すると共に供試軸受２０の外輪部２４を保持する円筒状の回転体としての保持ケース４６が配置されている。保持ケース４６は、一例として、第一部材４６Ａと第二部材４６Ｂとが図示しない締結部材によって締結されることで形成されており、第一部材４６Ａの一部と第二部材４６Ｂの一部とによって、供試軸受２０の外輪部２４が嵌り込む溝部が形成されている。供試軸受２０の収容時には、第一部材４６Ａと第二部材４６Ｂとが分離された状態で第一部材４６Ａの所定位置に供試軸受２０を隣接配置し、その後に第一部材４６Ａと第二部材４６Ｂとを図示しない締結具で締結する。これにより、供試軸受２０の外輪部２４が保持ケース４６に保持される。保持ケース４６は、外輪部２４と一体に回転すると共に、外輪部２４と同軸の外周面を備えている。
【００２８】
また、摩擦試験機１０は、ラジアル負荷機構４８を備えている。ラジアル負荷機構４８は、保持ケース４６の外周面４６Ｍに対し、荷重伝達部６４を介して荷重Ｆを与える。図２に示されるように、ラジアル負荷機構４８の荷重Ｆの負荷方向は、保持ケース４６の外周面４６Ｍへの荷重入力点Ｐを通りかつ供試軸受２０の軸心２０Ｘと直交する直線Ｌに沿ったラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と同じ方向に設定されている。図１に示されるように、ラジアル負荷機構４８は、本実施形態では、一例として、油圧シリンダ５０を備えている。油圧シリンダ５０の軸方向は、ラジアル負荷機構４８で荷重Ｆを与える方向に設定されている。油圧シリンダ５０は、シリンダ５０Ａ内にピストン５０Ｂが配置されており、このピストン５０Ｂは、シリンダ５０Ａ内の油圧（広義には流体圧）によって往復運動可能となっている。ピストン５０Ｂにはロッド５０Ｃの基端部が固定されている。
【００２９】
シリンダ５０Ａは、電磁弁５２を介して油圧供給源５４と接続されており、電磁弁５２は、制御部５６に接続されている。制御部５６は、試験条件として設定された情報に基づいて電磁弁５２を制御することで、ロッド５０Ｃの進退を制御することが可能になっている。
【００３０】
また、ロッド５０Ｃの先端寄りの外周面は、筒状のガイド部５８Ａの内周面にシール状態で摺動可能に接している。そして、ロッド５０Ｃは、ガイド部５８Ａによって進退の方向がガイドされている。このガイド部５８Ａは、基板３４Ｂに固定されている。また、基板３４Ｂには、恒温槽１２の底壁及びテーブル１４を貫通する一対の支柱５８Ｂが固定されている。なお、恒温槽１２の底壁における支柱５８Ｂの貫通部はシールされている。一対の支柱５８Ｂは、ロッド５０Ｃの両サイド側において油圧シリンダ５０の軸方向に延び、基板３４Ｂとは反対側の端部が取付板５８Ｃに固定されている。この取付板５８Ｃにはシリンダ５０Ａが固定されている。すなわち、シリンダ５０Ａとガイド部５８Ａとは、取付板５８Ｃ、支柱５８Ｂ、及び基板３４Ｂを介して連結されており、シリンダ５０Ａに対するガイド部５８Ａの相対位置がばらつかないようになっている。
【００３１】
図１及び図２に示されるように、ロッド５０Ｃの先端部には、荷重伝達部６４が取り付けられている。荷重伝達部６４は、一対の平行平板６２Ａ、６２Ｂと、一対の平行平板６２Ａ、６２Ｂに挟まれた三分力センサ６０と、を備えている。一対の平行平板６２Ａ、６２Ｂは、ロッド５０Ｃの軸方向に互いに離間すると共に、ロッド５０Ｃの軸方向に対して垂直に交差する平面上に配置されている。三分力センサ６０は、互いに直交する三軸に作用する軸力を同時にかつ個別に測定するセンサであり、本実施形態では、一例として、水晶圧電素子を用いたものが適用されている。なお、本実施形態の三分力センサ６０に代えて、ひずみゲージを用いた三分力センサが適用されてもよい。
【００３２】
三分力センサ６０は、ラジアル負荷機構４８と供試軸受２０との間に設けられている。
図２に示されるように、三分力センサ６０は、ラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）の荷重Ｆｒを測定する第一センサ部と、ラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と直交する方向でかつ外輪部２４の外周接線方向の荷重Ｆｔを測定する第二センサ部と、ラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と直交する方向でかつ供試軸受２０の軸方向と平行な方向の荷重Ｆｘ（図１参照）を測定する第三センサ部と、を備えている。
【００３３】
なお、供試軸受２０の外周接線方向の力（連れ回り力）Ｆｓは、第二センサ部が測定するＦｔと等しく、供試軸受２０の半径をＲとすると、連れ回りトルクＴｓは、Ｔｓ＝Ｆｔ×Ｒで求められる。また、摩擦力Ｆμは、Ｆμ＝Ｔｓ／Ｒで求められ、摩擦係数μは、第一センサ部が測定するＦｒを用いて、μ＝Ｆμ／Ｆｒで求められる。
【００３４】
また、図示を省略するが、三分力センサ６０は、図１に示される制御部５６に接続され、油圧シリンダ５０の作動時に測定した荷重の情報を制御部５６に出力するようになっている。制御部５６は、三分力センサ６０からの入力情報、及び想定される運転負荷条件として予め設定された情報に応じて、電磁弁５２を制御している。
【００３５】
（摩擦試験方法及び作用・効果）
次に、摩擦試験方法について説明しながら、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３６】
まず、図１に示される供試軸受２０の内輪部２２を駆動軸ユニット３０によって軸心２０Ｘ回りに単位時間あたり所定の回転数で回転させる（第一工程）。また、外輪部２４と一体に回転する保持ケース４６の外周面４６Ｍに対し、ラジアル負荷機構４８が荷重伝達部６４を介して荷重Ｆを与える（第二工程）。このときのラジアル負荷機構４８の荷重Ｆの負荷方向は、図２に示される保持ケース４６の外周面４６Ｍへの荷重入力点Ｐを通りかつ供試軸受２０の軸心２０Ｘと直交する直線Ｌに沿ったラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と同じ方向に設定されている。
【００３７】
ここで、荷重伝達部６４には、三分力センサ６０が設けられている。三分力センサ６０は、第一センサ部がラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）の荷重Ｆｒを測定すると共に、第二センサ部がラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と直交する方向でかつ外輪部２４の外周接線方向の荷重Ｆｔを測定し、さらに、第三センサ部がラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と直交する方向でかつ供試軸受２０の軸方向と平行な方向の荷重Ｆｘ（図１参照）を測定する（第三工程）。
【００３８】
このように、本実施形態では、ラジアル負荷機構４８の荷重Ｆの負荷方向が、荷重入力点Ｐを通りかつ供試軸受２０の軸心２０Ｘと直交する直線Ｌに沿ったラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と同じ方向に設定されているので、第一センサ部によってラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）の荷重Ｆｒが測定され、第二センサ部によってラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と直交する方向でかつ外輪部２４の外周接線方向の荷重Ｆｔが測定されることで、供試軸受２０の摩擦が精度良く測定される。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、供試軸受２０の摩擦を精度良く測定することができる。
【００４０】
なお、上記第１の実施形態の変形例として、保持ケース４６を設けない構成も採り得る。この場合、ラジアル負荷機構（４８）は、供試軸受（２０）の外輪部（２４）の外周面に対し、荷重伝達部（６４）を介して荷重（Ｆ）を与え、荷重（Ｆ）の負荷方向が外輪部（２４）の外周面への荷重入力点を通りかつ供試軸受（２０）の軸心（２０Ｘ）と直交する直線に沿ったラジアル方向と同じ方向に設定される。また、このような構成で摩擦試験方法を行う場合、第二工程において、供試軸受（２０）の外輪部（２４）の外周面（２４Ｍ）に対し、ラジアル負荷機構（４８）が荷重伝達部（６４）を介して荷重（Ｆ）を与える。
【００４１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る摩擦試験機について、図３を用いて説明する。図３には、本実施形態に係る摩擦試験機７０の一部が概略構成図で示されている。なお、本実施形態においては、以下に説明しない点は第１の実施形態と同様の構成とされている。また、第１の実施形態と同様の構成部については、同一符号を付して説明を適宜省略する。
【００４２】
図３に示されるように、摩擦試験機７０は、円筒状の回転体としてのケーシング７２（保持ケーシング）を有する。ケーシング７２は、二個の供試軸受２０を同軸で並べて収容する。ケーシング７２の筒内面には、その筒軸方向中央部に軸心側へ突出した凸部７２Ａが全周に亘って形成されており、この凸部７２Ａを挟んだ両側に供試軸受２０の外輪部２４が配置される。これにより、ケーシング７２は、供試軸受２０の内輪部２２同士を離した位置で外輪部２４を支持する。
【００４３】
また、ラジアル負荷機構４８のロッド５０Ｃと供試軸受２０との間には、三分力センサ６０が設けられている。三分力センサ６０は、平板６２Ａを介して（すなわち間接的に）ケーシング７２の外周面７２Ｍに接して三方向の荷重を測定する。三分力センサ６０は、第１の実施形態と同一の構成であり、第一センサ部、第二センサ部及び第三センサ部を備えている。
【００４４】
図２を援用して補足説明すると、本実施形態では、図２の保持ケース４６に代えてケーシング７２（図３参照）が設けられており、ラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）の荷重Ｆｒを測定する第一センサ部と、ラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と直交する方向でかつ外輪部２４の外周接線方向の荷重Ｆｔを測定する第二センサ部と、ラジアル方向（矢印Ｆｒ参照）と直交する方向でかつ供試軸受２０の軸方向と平行な方向の荷重Ｆｘ（図１参照）を測定する第三センサ部と、を備えている。なお、本実施形態の直線Ｌは、保持ケース４６に代えて設けられたケーシング７２の外周面７２Ｍ（図３参照）への荷重入力点Ｐを通りかつ供試軸受２０の軸心２０Ｘと直交する直線となる。
【００４５】
図３に示されるように、計二個の内輪部２２は、駆動軸ユニット３０の駆動軸３２によって輪内側から支持される。駆動軸ユニット３０は、第１の実施形態と同様の機構で、計二個の内輪部２２を軸心２０Ｘ回りに回転させることが可能となっている。
【００４６】
また、摩擦試験機７０は、スラスト負荷機構７６を有する。スラスト負荷機構７６は、二個の供試軸受２０における内輪部２２の各々に対して、スラスト軸受としてのスラストニードル軸受７４Ａ、７４Ｂを介して、供試軸受２０の軸方向に沿って互いに接近する方向に荷重ｆ１、ｆ２を与える負荷機構である。
【００４７】
スラスト負荷機構７６は、実施形態では、一例として、油圧シリンダ７８を備えている。油圧シリンダ７８は、ケーシング７２の上方側に配置されている。油圧シリンダ７８の軸方向は、供試軸受２０の軸心２０Ｘと平行な方向に設定されている。油圧シリンダ７８は、シリンダ７８Ａ内にピストン７８Ｂが配置されており、このピストン７８Ｂは、シリンダ７８Ａ内の油圧（広義には流体圧）によって往復運動可能となっている。ピストン７８Ｂにはロッド７８Ｃの基端部が固定されている。
【００４８】
シリンダ７８Ａは、電磁弁８０を介して油圧供給源８２と接続されており、電磁弁８０は、制御部８４に接続されている。制御部８４は、試験条件として設定された情報に基づいて電磁弁８０を制御することで、ロッド７８Ｃの進退を制御することが可能になっている。
【００４９】
シリンダ７８Ａの底部（図３の右側）は、第一ブラケット８６Ａを介して、第一アーム８８Ａの上端部に取り付けられている。第一アーム８８Ａは、概ね装置の上下方向を長手方向としており、第一アーム８８Ａの上端部は、第一ブラケット８６Ａに対して、連結軸９０Ａの軸回りに回転移動可能とされている。連結軸９０Ａの軸方向は、油圧シリンダ７８の軸方向に垂直でかつ水平な方向に設定されている。第一アーム８８Ａの長手方向の中間部は、連結軸９０Ａと平行な軸９２Ａの回りに回転移動可能に支持されている。軸９２Ａは、フレーム９４に設けられており、第一アーム８８Ａの回転移動の中心軸となっている。
【００５０】
第一アーム８８Ａの下部は、ケーシング７２に対して二個の供試軸受２０の並設方向の一方側（図３の右側）に配置されている。第一アーム８８Ａの下端部は、第一筒体９６Ａに取り付けられると共に、第一筒体９６Ａに対して、軸９２Ａと平行な連結軸９８Ａの軸回りに回転移動可能とされている。第一筒体９６Ａは、駆動軸３２と同軸でかつ駆動軸３２の外周側に離れて配置されている。第一筒体９６Ａと供試軸受２０との間には、スラストニードル軸受７４Ａが配置されている。スラストニードル軸受７４Ａは、駆動軸３２と同軸でかつ駆動軸３２の外周側に離れて配置されると共に、供試軸受２０における内輪部２２の平面状の側面に対して駆動軸３２の軸回りに相対回転自在に接触する。
【００５１】
一方、油圧シリンダ７８のロッド７８Ｃの先端部には、スラスト荷重測定用のロードセル１００が取り付けられている。ロードセル１００は、第二ブラケット８６Ｂを介して、第二アーム８８Ｂの上端部に取り付けられている。第二アーム８８Ｂは、概ね装置の上下方向を長手方向としており、第二アーム８８Ｂの上端部は、第二ブラケット８６Ｂに対して、連結軸９０Ｂの軸回りに回転移動可能とされている。連結軸９０Ｂの軸方向は、油圧シリンダ７８の軸方向に垂直でかつ水平な方向に設定されている。第二アーム８８Ｂの長手方向の中間部は、連結軸９０Ｂと平行な軸９２Ｂの回りに回転移動可能に支持されている。軸９２Ｂは、フレーム９４に設けられており、第二アーム８８Ｂの回転移動の中心軸となっている。
【００５２】
第二アーム８８Ｂの下部は、ケーシング７２に対して二個の供試軸受２０の並設方向の他方側（図３の左側）に配置されている。第二アーム８８Ｂの下端部は、第二筒体９６Ｂに取り付けられると共に、第二筒体９６Ｂに対して、軸９２Ｂと平行な連結軸９８Ｂの軸回りに回転移動可能とされている。第二筒体９６Ｂは、駆動軸３２と同軸でかつ駆動軸３２の外周側に離れて配置されている。第二筒体９６Ｂと供試軸受２０との間には、スラストニードル軸受７４Ｂが配置されている。スラストニードル軸受７４Ｂは、駆動軸３２と同軸でかつ駆動軸３２の外周側に離れて配置されると共に、供試軸受２０における内輪部２２の平面状の側面に対して駆動軸３２の軸回りに相対回転自在に接触する。
【００５３】
以上により、油圧シリンダ７８が作動することで、第一アーム８８Ａ、第二アーム８８Ｂ、第一筒体９６Ａ及び第二筒体９６Ｂが変位して、一対のスラストニードル軸受７４Ａ、７４Ｂが二個の供試軸受２０の内輪部２２に対して、互いに接近する方向の荷重ｆ１、ｆ２を与えるようになっている。また、前述したロードセル１００は、制御部８４に接続され、油圧シリンダ７８の作動時に測定したスラスト荷重の情報を制御部８４に出力するようになっている。制御部８４は、ロードセル１００からの入力情報、及び想定される運転負荷条件として予め設定された情報に応じて、電磁弁８０を制御している。
【００５４】
（摩擦試験方法及び作用・効果）
次に、摩擦試験方法について説明しながら、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
【００５５】
まず、ケーシング７２の中に二個の供試軸受２０を同軸で並べて収容すると共に、供試軸受２０の内輪部２２同士を離した位置で外輪部２４をケーシング７２が支持する。この状態で第１の実施形態と同様に、駆動軸ユニット３０及びラジアル負荷機構４８を作動させる。また、供試軸受２０の内輪部２２の各々に対してスラストニードル軸受７４Ａ、７４Ｂを介して供試軸受２０の軸方向に沿って互いに接近する方向にスラスト負荷機構７６が荷重ｆ１、ｆ２を与える。そして、三分力センサ６０の第一センサ部及び前記第二センサ部は、平板６２Ａを介して（間接的に）ケーシング７２の外周面７２Ｍに接して荷重を測定する（第三工程）。
【００５６】
前述したスラスト負荷機構７６の荷重ｆ１、ｆ２は、供試軸受２０を介して、ケーシング７２に対して互いに反対方向の荷重として作用して相殺される。このため、ケーシング７２を回転フリーに保つために別途軸受を設ける必要がない。よって、別途軸受を設ける場合に比べて、供試軸受２０自体に生じる摩擦を精度良く測定値に反映させることができる。すなわち、本実施形態では、スラスト荷重が供試軸受２０以外の試験機側の支持軸受やラジアル負荷機構に作用するような構造ではないので、供試軸受２０で発生する摩擦のみを測定することができる。
【００５７】
以上により、ラジアル負荷及びスラスト負荷が複合的に加わる場合の供試軸受２０の摩擦を精度良く測定することができる。
【００５８】
なお、本実施形態において、スラスト負荷機構７６が内輪部２２に対して荷重を与えなければ、第１の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、負荷荷重や駆動軸３２の回転数等のような種々の運転負荷条件における供試軸受２０の摩擦係数を正確に測定することができる。
【００６４】
［実施形態の補足説明］
なお、上記第１の実施形態の変形例として、三分力センサ６０は、図２等に示される保持ケース４６の外周面４６Ｍに直接接して荷重を測定してもよい。また、上記第２の実施形態の変形例として、三分力センサ６０は、図３に示されるケーシング７２の外周面７２Ｍに直接接して荷重を測定してもよい。
【００６５】
上記実施形態の変形例として、三分力センサ６０に代えて、三分力センサ６０の第一センサ部と同様に機能する第一センサ、及び、三分力センサ６０の第二センサ部と同様に機能する第二センサが配置されてもよい。また、これに加えて、三分力センサ６０の第三センサ部と同様に機能する第三センサが配置されてもよい。また、上記実施形態の変形例として、三分力センサ６０に代えて、三分力センサ６０の第一センサ部及び第二センサ部とそれぞれ同様に機能する二個のセンサ部を備えた二分力センサが配置されてもよい。なお、前記第一センサと前記第二センサとは離れた位置に設定されてもよい。また、前記第三センサは、前記第一センサ及び前記第二センサと離れた位置に設定されてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態のラジアル負荷機構４８（図１参照）に代えて、例えば、電動サーボモータの回転力を、ボールネジ機構等を用いて軸力に変換して、供試軸受の軸心に向けて荷重を与えるようなラジアル負荷機構等のような他のラジアル負荷機構が適用されてもよい。なお、上記例示のように、電動サーボモータを用いる場合、前記軸力を安定した負荷にするために、前記軸力を受ける皿バネ等のたわみを推力に変換してラジアル荷重にしてもよい。また、他の変形例として、ラジアル負荷機構は、例えば、分銅からなる重錘の重力により、供試軸受の軸心に向けて荷重を与えるような他のラジアル負荷機構であってもよい。
【００６７】
同様に、上記第２の実施形態では、スラスト負荷機構７６に代えて、例えば、電動サーボモータの回転力を、ボールネジ機構等を用いて軸力に変換する等して、図３の荷重ｆ１、ｆ２を与える他のスラスト負荷機構が適用されてもよい。
【００６８】
なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。
【００６９】
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
１０    摩擦試験機
２０    供試軸受
２０Ｘ  軸心
２２    内輪部
２４    外輪部
３０    駆動軸ユニット
４６    保持ケース（回転体）
４６Ｍ  保持ケースの外周面（いずれか一方の外周面）
４８    ラジアル負荷機構
６０    三分力センサ（第一センサ部、第二センサ部）
７０    摩擦試験機
７２    ケーシング（回転体）
７２Ｍ  ケーシングの外周面
７４Ａ  スラストニードル軸受（スラスト軸受）
７４Ｂ  スラストニードル軸受（スラスト軸受）
７６    スラスト負荷機構
Ｆｒ    ラジアル方向の荷重
Ｆｔ    外輪部の外周接線方向の荷重
Ｌ      直線
Ｐ      荷重入力点
【図１】
0005873125.tif 000002
【図２】
0005873125.tif 000003
【図３】
0005873125.tif 000004