(57)【要約】      （修正有）【課題】老化したクラッチ板の試験及び評価をする。【解決手段】互いに転がり接触あるいは滑り接触している二つ以上の成分間の摩擦特性を測定する試験装置が開示されている。試験装置には、牽引面、牽引面の回転を可能としながらその牽引面を支えるように構成された一番目の支持体、および当牽引面を回転させるための駆動機構が含まれる。試験装置はさらに、一番目の支持体に近接し、試験材料を牽引面に接触するように動かすように構成された、可動性の二番目の支持体を含む。可動性の二番目の支持体には付属部品が機械的に固定されている。当付属部品は、牽引面に対して試験材料を受け止め、支えるように構成されている。試験装置にはまた、試験材料と牽引面との間に生じる摩擦力を測定するように構成された強度測定装置が含まれる。【選択図】図１
2006337362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のものより成る試験装置：
‐  牽引面；
‐  牽引面の回転を可能としながら牽引面を支持するように構成された一番目の支持体；‐  牽引面に連結された駆動軸；
‐  駆動軸に連結された動力源であり、また駆動軸を回転させ、それによって牽引面を回転させるように構成された動力源；
‐  一番目の支持体の近くにある可動性の二番目の支持体であり、また試験材料を牽引面と接触するように動かすように構成された可動性の二番目の支持体；
‐  可動性の二番目の支持体に機械的に固定された付属部品であり、試験材料を受け止め、牽引面に対して支えるように構成されている当付属部品；また、
‐  一番目の支持体あるいは可動性の二番目の支持体のいずれかに連結した強度測定装置であり、また試験材料が牽引面と接触し、牽引面が駆動軸により回転されたときに試験材料と牽引面との間に生じる摩擦力を測定するように構成された強度測定装置。
【請求項２】
請求項１で定義された試験装置であり、このとき付属部品に、試験材料と連結し、それにより試験材料を付属部品内に支える位置決めねじが含まれている試験装置。
【請求項３】
請求項１で定義された試験装置であり、このとき試験材料がクラッチ板の一部であり、また付属部品がクラッチ板取り付け装置である試験装置。
【請求項４】
以下のものより成る試験装置：
‐  基盤；
‐  基盤上に取り付けられた試験槽；
‐  試験槽内に回転できるように配置された試験面；
‐  試験槽中に伸びて試験面と連結する駆動機構であり、このとき当駆動機構は試験面を回転させるように構成されている；
‐  基板上に取り付けられた可動性の支持体；この可動性の支持体の一端には付属部品が固定されており、このとき当付属部品は試験材料を受け止め、支えるように構成されている；また、
‐  試験面が駆動機構により回転させられ、試験材料が可動性の支持体の動きにより試験面と接触したときに、試験面と試験材料の間に生じる摩擦力を測定するように構成された強度測定装置。
【請求項５】
請求項４で定義された試験装置であり、このとき付属部品がクラッチ板取り付け装置で、試験材料がクラッチ板の一部分である試験装置。
【請求項６】
以下のステップから成る、少なくとも二つの材料の間の摩擦力を測定する方法：
（ａ）  試験材料を付属部品に固定すること；
（ｂ）  当付属部品を、強度測定装置を含んだ試験装置に固定すること；
（ｃ）  試験装置の試験槽内に配置された試験面を回転させること；
（ｄ）  当試験材料を回転している試験面と接触させること；
そして
（ｅ）  試験材料と回転している試験面の間の摩擦力を強度測定装置によって測定すること。
【請求項７】
以下のステップから成る、老化したクラッチ板の摩擦特性を測定する方法：
（ａ）  老化したクラッチ板の一片を切り取ること；
（ｂ）  老化したクラッチ板の一片を付属部品に固定することであり、当付属部品は試験
装置の支持体に固定されており；
（ｃ）  試験装置の二番目の支持体上に取り付けられた試験面を回転させること；
（ｄ）  老化したクラッチ板の一片を回転している試験面と接触させること；また
（ｅ）  老化したクラッチ板の一片と回転している試験面との間に生じた摩擦力を測定すること。
【請求項８】
請求項６で定義された方法であり、このときステップ（ｄ）に老化したクラッチ板の一片を試験装置の試験槽内にある試験面と接触させることが含まれており、また試験液中に浸しながら老化したクラッチ板の一片と回転している試験面との間に生じた摩擦力が測定されるように、当試験槽に試験液が含まれている方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は試験装置、特に二つの材料間の摩擦力を試験するための装置の付属品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のクラッチ板は、摩擦材料を鋼板に付着させることにより形成された複合材料である。理由の一つとして、保証の保護の目的のために、製造業者はクラッチ板の耐久性と寿命を試験および評価することができなくてはならない。そのために製造業者は、クラッチ板の摩擦特性を試験および測定することができなくてはならない。さらに、使用後にシステムが故障した場合には、故障の理由を確定するため、老化したクラッチ板を試験および評価しなくてはならない。
【０００３】
多くの試験装置は、互いに転がり接触あるいは滑り接触している二つ以上の材料間の摩擦力および／または牽引力を試験するものと考えられてきた。そのような装置の一つが、参照用に全体として本明細書に含まれている特許文献１に開示されている。このような装置は、摩擦材料（または摩擦面）と二番目の摩擦面との間の転がり牽引および／または摩擦を測定するように設計されている。また［これらの］装置は、二つの鋼部材の間の摩擦を試験および測定することも知られている。クラッチ板のような複合材料の摩擦特性を試験するため、通常、材料を鋼板に付着する前に摩擦材料の一部を試験する。この試験過程は、後に行われる摩擦材料の鋼板への付着が、摩擦材料の摩擦特性に影響を及ぼすという事実を見過ごしている。さらに、既存の装置では摩擦材料が鋼板に付着している場合に試験をすることができないため、老化したクラッチ板の故障試験は、現在知られている装置ではできない。
【０００４】
実際のクラッチあるいはギア部品を試験して、複合材料の摩擦特性を正確に測定することのできるような試験装置が必要である。
【特許文献１】米国特許第６，１６７，７４５号
【発明の開示】
【０００５】
当明細書に開示されているのは、互いに転がり接触あるいは滑り接触している二つの材料間の摩擦および／または牽引特性を測定するための試験装置である。当試験装置には、牽引面、牽引面の回転を可能としながら牽引面を支持するように構成された一番目の支持体、牽引面と連結した駆動軸、そして駆動軸と連結し、駆動軸を回転させることによって牽引面を回転させるように構成された動力源が含まれる。当試験装置にはさらに、一番目の支持体に近接し、また試験材料を牽引面と接触させるために移動するよう構成された、可動性の二番目の支持体が含まれる。付属部品は、可動性の二番目の支持体に機械的に固定されている。当付属部品は、試験材料を受け止め、牽引面に対して支えるように構成されている。当試験装置にはまた、一番目の支持体または可動性の二番目の支持体のいずれかに連結した、強度測定装置が含まれる。当強度測定装置は、試験材料が牽引面と接触し、牽引面が駆動軸によって回転したときに試験材料と牽引面の間に生じる摩擦力を測定するように構成されている。また、当明細書には、このような試験装置の使用方法も開示されている。
【実施例】
【０００６】
試験装置の実施例および使用法について、添付の図面を参照して説明する。
【０００７】
試験装置の特定の構造と配置およびその使用法をここで説明するが、この説明は例証の
みを目的としたものと理解されたい。添付の請求項の精神および範囲から逸脱することなく、他の構造と配置が使用され得ることを、関連技術に精通した技術者は理解するであろう。
【０００８】
図１は、試験装置１００の概略図である。同様の試験装置が上述の特許文献１に開示されている。試験装置１００には基底部１０２が含まれる。基底部１０２上には、一番目の支持体つまり試験槽１０４が取り付けられている。試験槽１０４には貯留槽１０６が含まれ、そこには試験面すなわち牽引面１０８が回転可能な状態で配置される。牽引面１０８は望ましくは表面が平らな円板である。
【０００９】
牽引面１０８は駆動軸１１０に連結している。駆動軸１１０は駆動機構１１２に連結している。駆動機構１１２はＤＣサーボモーターであることが望ましいが、当技術分野で既知の任意の動力源または駆動手段である可能性も有る。駆動機構１１２および駆動軸１１０は、ベルトとプーリの組み合わせ１１４によって連結している。
【００１０】
二番目の支持体１１６が基底部１０２上に取り付けられている。二番目の支持体１１６には、ステッピングモーター１１８およびエクステンションアーム１２０が含まれる。結合部１２２および１２４はさらに、エクステンションアーム１２０の動きを可能にする手段としての機能も果たす。ステッピングモーター１１８の作動により、エクステンションアーム１２０の動きおよび変位がコントロールされる。
【００１１】
一つの実施例では、強度測定装置１３２がエクステンションアーム１２０に連結している。また、強度測定装置は牽引面１０８に直接連結することもできる。強度測定装置１３２は、試験材料１３０が牽引面１０８と接触し、牽引面１０８が駆動機構１１２により回転されたときに生じる摩擦力を測定するように構成されている。強度測定装置１３２は、システムの弾性変形を測定することによって、発生した摩擦力を測定する。
【００１２】
エクステンションアーム１２０には、試験槽１０４の貯留槽１０６に及ぶ、伸出部分１２６が含まれる。伸出部分１２６には付属部品１２８が固定されている。付属部品１２８は、試験材料１３０を受け止め、支えるように構成されている。
【００１３】
また試験装置１００には、システムの構成要素を保護するためのカバー１３４も含まれる。
【００１４】
図２は、付属部品１２８の概略図である。図２に示されるように、付属部品１２８は、Ｕ字型の空洞、すなわちＵ字型部分２１０を含んだ立方体状の装置である。このＵ字型部分２１０は、試験材料１３０を受け止め、支えるように構成されている。Ｕ字型部分２１０は通常、伸張、つまりへり２１２および２１４の形状を成している。伸張部２１２および２１４は、試験材料１３０を付属部品１２８のＵ字型部分２１０内に連結して支える、へり部分の役割を果たす。付属部品１２８は、製造が容易であるためアルミキューブから作られることもあるが、スチールのような他の材料から作られることもある。Ｕ字型部分２１０は、当技術分野において既知の製造方法によって形成される。
【００１５】
図３は、付属部品１２８の側面図である。伸張部２１２および２１４は付属部品１２８から伸出し、付属部品１２８の底面３０１と９０度以下の角度を成す。ねじ穴２１６はヘリ部分のひとつ、望ましくは伸張部２１２を貫いて作られる。ねじ穴２１６は伸張部２１２を貫いて横断する。位置決めねじ３１０はねじ穴２１６を通して差し込まれ、それにより試験材料１３０と連結して、試験材料１３０が付属部品１２８のＵ字型部分２１０内に支えられる。
【００１６】
ねじ穴２１８は付属部品１２８の上部を貫いて横断する。ねじ３１２はねじ穴２１８を通して差し込まれ、それにより付属部品１２８が伸出部分１２６に機械的に固定される。
【００１７】
試験材料１３０は、実際のクラッチ板、あるいはギアである可能性がある。例えば、新しいあるいは老化したクラッチ板から、そのクラッチ板の一部分を切断することができる。次にそのクラッチ板の一部分をＵ字型部分２１０に差し込み、位置決めねじ３１０により所定の位置に配置する。このように、付属部品１２８はクラッチ板取り付け装置としての機能を果たす。付属部品１２８が伸出部分１２６に固定されたとき、クラッチ板の一部を試験面または牽引面１０８と接触させることができる。このように、摩擦材料を鋼板に付着した状態で試験するため、実際のクラッチ板の摩擦特性をより正確に測定することができる。
【００１８】
作動中、潤滑油あるいは作動オイルのような試験液で貯留槽１０６を満たす。試験槽１０４には、動作温度を模擬するために使用される冷却あるいは加熱手段が含まれる。牽引面１０８を回転させるため、駆動機構１１２が作動される。二番目の支持体１１６は、試験材料１３０が牽引面１０８と接触するように作動かつ調整される。試験材料１３０が回転中の牽引面１０８と接触すると、クラッチ板の実際の作動により生じる摩擦力を模擬した摩擦力が生じる。この摩擦力を強度測定装置１３２により測定する。
【００１９】
このように、付属部品１２８が実際に試験されるクラッチあるいはギアを支える手段を提供するため、試験装置１００はクラッチ板あるいはギア部品の正確な試験を可能にする。他の既知の装置は、後に鋼部材と接着してクラッチ板あるいはギアを形成する摩擦材料の試験を可能にした。が、このような装置は、接着工程の最中の摩擦材料の摩擦特性の変化を考慮に入れていなかった。さらに、ひとたびクラッチ板が使用されてしまうと、試験用に使用される老化した摩擦材料を取り除くことは、不可能ではないまでも困難である。当明細書に記載の試験装置１００では、老化したクラッチ板の一片を切断し、付属部品１２８に取り付けた後に試験を行う。この試験技術は、操作中に故障したシステムから取り出した老化したクラッチ板における、故障の原因の試験および評価の手段を提供する。さらに、故障の原因が、老化したクラッチ板ではなく老化した潤滑剤であるかどうかを決定するため、老化した潤滑剤と新しいクラッチ板を使用した試験を行うこともできる。
【００２０】
例証的な実施例において、付属部品１２８の寸法は以下の通りである：ねじ穴２１８の直径０．４１インチ；ねじ穴２１６の直径０．３１インチ、３２０の長さ１．１７インチ；３２２の長さ１．５７インチ；２２４の長さ１．２５インチ；２２０の長さ１．２５インチ；２２２の長さ０．４４インチ；３２６の長さ０．２３インチ；３２８の長さ０．２３インチ。
【００２１】
図４は、別のクラッチ板取り付け装置、すなわち付属部品４００の斜視図である。付属部品４００では、付属部品４００の底面４０４に試験材料１３０を連結し、固定するための面取り位置決めねじ４０２が使用される。付属部品４００の底面４０４に試験材料１３０を固定するため、試験材料１３０を位置決めねじ４０２の面取り部分により底面４０４に圧入する。
【００２２】
図５は、図４の付属部品４００の側面図である。付属部品４００には、付属部品４００の底面４０４と鋭角を成すヘリ部分５０１が含まれる。ヘリ部分５０１は、付属部品４００に試験材料１３０を取り付けかつ固定するのを助ける役割を果たす。付属部品４００にはさらに、付属部品４００を貫通しており、また付属部品４００を二番目の支持体１１６に取り付けて固定するために使用される、ねじ穴５０４が含まれる。ねじ穴５０６は、面取り位置決めねじ４０２を付属部品４００にねじ込むため、付属部品４００の底面４０４を貫いて配置される。
【００２３】
図６は、少なくとも二つの材料間の摩擦力の試験方法を例証するフローチャートである。ステップ６００で、試験材料を準備する。通常、当試験材料は、試験用の老化したクラッチ板などの、クラッチ板の一片を切断することにより準備される。ステップ６０２では、当試験材料を付属部品に固定する。当付属部品は、上述の実施例に記載されたような、クラッチ取り付け装置であることもある。ステップ６０４において、当付属部品を上述のような試験装置に固定する。ステップ６０６において、潤滑剤やエンジンオイル、またはオートマチックトランスミッション液のような試験液を、試験装置の試験槽に加える。ステップ６０８では、試験槽内に設置された試験面を、駆動機構により回転させる。ステップ６０２、６０４、６０６、および６０８の順番は任意でよい。ステップ６１０では、当試験材料を試験面と接触させる。最後にステップ６１２において、試験材料と試験面を試験液中に浸したまま、試験材料と回転する試験面との間の摩擦力を測定する。
【００２４】
試験装置およびその使用方法の例示的実施例をここに記述した。これらの例示的実施例は、例証のみを目的とし、制約の意図はなく記述されたものである。他の実施例も可能であり、また添付の請求項の範囲内にある。このような実施例は、当明細書に含まれた技術に基づいた関連技術分野に精通した技術者には明白なものである。
【００２５】
本発明の主な特徴及び態様を挙げれば以下のとおりである。
１．  以下のものより成る試験装置：
‐  牽引面；
‐  牽引面の回転を可能としながら牽引面を支持するように構成された一番目の支持体；‐  牽引面に連結された駆動軸；
‐  駆動軸に連結された動力源であり、また駆動軸を回転させ、それによって牽引面を回転させるように構成された動力源；
‐  一番目の支持体の近くにある可動性の二番目の支持体であり、また試験材料を牽引面と接触するように動かすように構成された可動性の二番目の支持体；
‐  可動性の二番目の支持体に機械的に固定された付属部品であり、このとき試験材料を受け止め、牽引面に対して支えるように構成されている当付属部品；また、
‐  一番目の支持体あるいは可動性の二番目の支持体のいずれかに連結した強度力測定装置であり、また試験材料が牽引面と接触し、牽引面が駆動軸により回転されたときに試験材料と牽引面との間に生じる摩擦力を測定するように構成された強度測定装置。
２．  上記１で定義された試験装置であり、このとき付属部品に、試験材料と連結し、それにより試験材料を付属部品内に支える位置決めねじが含まれている試験装置。
３．  上記２で定義された試験装置であり、このとき位置決めねじが面取りねじである試験装置。
４．  上記１で定義された試験装置であり、このとき試験材料がクラッチ板の一部であり、また付属部品がクラッチ板取り付け装置である試験装置。
５．  上記１で定義された試験装置であり、このとき付属部品に、試験材料と連結し、それにより試験材料を付属部品内に支えるヘリ部分が含まれている試験装置。
６．  上記１で定義された試験装置であり、このとき付属部品が立方体状の構造であり、また試験材料を受け止めるように構成されたＵ字型部分を含んでいる試験装置。
７．  以下のものより成る試験装置：
‐  基盤；
‐  基盤上に取り付けられた試験槽；
‐  試験槽内に回転できるように配置された試験面；
‐  試験槽中に伸びて試験面と連結する駆動機構であり、このとき当駆動機構は試験面を回転させるように構成されている；
‐  基板上に取り付けられた可動性の支持体；この可動性の支持体の一端には付属部品が固定されており、このとき当付属部品は試験材料を受け止め、支えるように構成されてい
る；また、
‐  試験面が駆動機構により回転させられ、試験材料が可動性の支持体の動きにより試験面と接触したときに、試験面と試験材料の間に生じる摩擦力を測定するように構成された強度測定装置。
８．  上記７で定義された試験装置であり、このとき試験槽に試験液が含まれており、また強度測定装置が試験材料および試験液の摩擦特性を測定するように構成されている試験装置。
９．  上記７で定義された試験装置であり、このとき付属部品がクラッチ板取り付け装置で、試験材料がクラッチ板の一部分である試験装置。
１０．  上記７で定義された試験装置であり、このとき付属部品に、試験材料と連結し、それにより試験材料を付属部品に対して支えるように構成された位置決めねじが含まれている試験装置。
１１．  上記１０で定義された試験装置であり、このとき位置決めねじが面取りねじである試験装置。
１２．  上記７で定義された試験装置であり、このとき付属部品に試験材料を付属部品内に支えるように構成されたヘリ部分が含まれている試験装置。
１３．  上記７で定義された試験装置であり、このとき付属部品が立方体状の構造をしており、試験材料を受け止めるように構成されたＵ字型部分を含んでいる試験装置。
１４．  上記７で定義された試験装置であり、このとき付属部品にねじ穴のついた底面が含まれている試験装置。
１５．  上記１４で定義された試験装置であり、このとき付属部品に付属部品の底面と鋭角をなすようなヘリ部分が含まれている試験装置。
１６．  以下のステップから成る、少なくとも二つの材料の間の摩擦力を測定する方法：（ａ）  試験材料を付属部品に固定すること；
（ｂ）  当付属部品を、強度測定装置を含んだ試験装置に固定すること；
（ｃ）  試験装置の試験槽内に配置された試験面を回転させること；
（ｄ）  当試験材料を回転している試験面と接触させること；
そして
（ｅ）  試験材料と回転している試験面の間の摩擦力を強度測定装置によって測定すること。
１７．  上記１６で定義された方法であり、このときステップ（ａ）に付属部品にねじ込まれる位置決めねじにより試験材料を連結することによって試験材料を付属部品に固定することが含まれている方法。
１８．  上記１６で定義された方法であり、ステップ（ｅ）に、試験材料と回転している試験面の間の摩擦力を、試験液中に浸しながら測定することが含まれるように、さらに試験液を試験槽に加えることが含まれている方法。
１９．  上記１８で定義された方法であり、このとき試験液がオートマチックトランスミッション液である方法。
２０．  上記１８で定義された方法であり、このとき試験液がエンジンオイルである方法。
２１．  以下のステップから成る、老化したクラッチ板の摩擦特性を測定する方法：
（ａ）  老化したクラッチ板の一片を切り取ること；
（ｂ）  老化したクラッチ板の一片を付属部品に固定することであり、このとき当付属部品は試験装置の支持体に固定されている；
（ｃ）  試験装置の二番目の支持体上に取り付けられた試験面を回転させること；
（ｄ）  老化したクラッチ板の一片を回転している試験面と接触させること；また
（ｅ）  老化したクラッチ板の一片と回転している試験面との間に生じた摩擦力を測定すること。
２２．  上記１９で定義された方法であり、このときステップ（ｄ）に老化したクラッチ板の一片を試験装置の試験槽内にある試験面と接触させることが含まれており、また試験
液中に浸しながら老化したクラッチ板の一片と回転している試験面との間に生じた摩擦力が測定されるように、当試験槽に試験液が含まれている方法。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】試験装置の概略図である。
【図２】クラッチ板取り付け装置の斜視図である。
【図３】図２のクラッチ板取り付け装置の側面図である。
【図４】別のクラッチ板取り付け装置の斜視図である。
【図５】図４のクラッチ板取り付け装置の側面図である。
【図６】少なくとも二つの材料間の摩擦力の試験方法を例証したフローチャートである。
【図１】
2006337362.tif 000003
【図２】
2006337362.tif 000004
【図３】
2006337362.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006337362.tif 000007
【図６】
2006337362.tif 000008