(57)【要約】【課題】広範囲の環境条件下（特に広範囲な試験油温度域）での摩擦試験を行うにあたり、高精度で且つ安定した面圧制御を行う。【解決手段】ハウジング１０の外壁には、摩擦材１２と相手材１４とを押圧するピストン２４が保持され、ハウジング１０の外部には、ピストン２４を押圧する油圧ピストン２５が配置される。そして、油圧ピストン２５は、ハウジング１０の外部からピストン２４を介して摩擦材１２と相手材１４とを押圧する。これにより、試験油の影響を受けずに、油圧ピストン２５による面圧制御を行うことが可能となる。【選択図】図１
2008111692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦材を把持する摩擦材把持手段と、前記摩擦材把持部材の外周に相手材を把持する相手材把持手段と、前記摩擦材把持手段及び相手材把持手段を収容する試験室を内部に有するハウジングと、出力軸を介して前記摩擦材把持手段を回転させるモータと、前記摩擦材把持手段に取り付けられた摩擦材と前記相手材把持手段に取り付けられた相手材とを押圧する押圧手段と、を備え、前記押圧手段によって摩擦材と相手材とを押圧して係合させてモータを回転させることで摩擦材の試験を行う摩擦試験装置において、
前記ハウジングの外壁には、摩擦材と相手材とを押圧するピストンがあり、ハウジングの外部には、前記ピストンを押圧するための油圧ピストンが配置され、
前記押圧手段によりハウジングの外部から前記ピストンを介して摩擦材と相手材とを押圧するようにした、
ことを特徴とする摩擦試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦試験装置であって、
前記押圧手段に、摩擦試験中における摩擦材および相手材への負荷荷重を計測する荷重計を設けたことを特徴とする摩擦試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載の摩擦試験装置であって、
荷重計からの情報に基づいて押圧手段の押圧動作を制御することを特徴とする摩擦試験装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の摩擦試験装置であって、
前記押圧手段に、摩擦試験時における摩擦材および相手材の移動変位を計測する変位計を設けたことを特徴とする摩擦試験装置。
【請求項５】
請求項４に記載の摩擦試験装置であって、
荷重計および変位計からの情報に基づいて押圧手段の押圧動作を制御することを特徴とする摩擦試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦試験装置に関し、特に、自動車等の自動変速機におけるクラッチ装置などに用いられる湿式摩擦材の試験に好適な摩擦試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿式摩擦材は、オートマチック車等の自動変速機等において使用されている。例えばオートマチック車の自動変速機は、通常、金属製基板（コアプレート）の表面に湿式摩擦材を接着した複数のフリクションプレートと、金属板等の一枚板からなる摩擦相手材としてのセパレータプレートとを交互に配した多板クラッチが組み込まれ、潤滑油の中で、これらのプレートを相互に圧接、解放することによって駆動力を伝達または遮断するようにしている。
【０００３】
ところで、オートマチック車等の自動変速機等において使用される湿式摩擦材については、試験室内に潤滑油を満たし、また試験室内の温度条件を変更しながら、実機と同様の環境条件下で摩擦試験を行うことができる摩擦試験装置を用いて、湿式摩擦材の耐久性が試験される。
【０００４】
従来の摩擦試験装置は、例えば下記特許文献１に記載されるように、電動モータと、電動モータの出力軸に固定されたフライホイール及びハブと、ハウジングに固定されたリテーナーと、ハブに取り付けられた摩擦材とカラーに取り付けられたセパレータプレート（相手材）とを押圧する押圧手段（ピストン）と、ハウジングに作用するトルクを検出するロードセル等のトルク検出手段とを含んで構成されている。そして、押圧手段によって摩擦材とセパレータプレートを押圧し、摩擦材とセパレータプレートとの間に面圧を負荷した状態にして、摩擦材の摩擦特性（耐久性）を試験するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の摩擦試験装置では、例えば図４に示すように、試験室を内部に有するハウジング１１０と、押圧手段であるピストン機構１２５とが一体の構造となっていた。また、荷重計測機構１２８がハウジング１１０内（試験室内）やハウジング１１０の直近に取り付けられたりしていた。
【０００７】
しかしながら、図４のような構成によれば、低温から高温までの広範囲の試験油温度域で試験を行う場合に、次のような不具合が生じる。
【０００８】
まず、ハウジング１１０を低温に冷却すると、一体となっているピストン機構１２５をも冷却してしまうこととなる。そのため、ピストン内部のオイル粘度が高まり、その結果、ピストンの作動（摺動）不良が生じることでピストンによる面圧制御が不安定となる。また、常温から高温における低面圧試験においては、ピストン内部のオイル粘度が低くなることでピストン移動速度制限により、ピストンによる面圧制御が不安定となる。以上のように、広範囲の試験油温度域で試験を行うにあたり、高精度な面圧負荷制御が行えなくなってしまう。
【０００９】
また、これに起因して、図４に示すように荷重計測機構１２８がハウジング１１０内（試験室内）やハウジング１１０の直近に取り付けられていると、計測器が温度影響を受けることで高精度な面圧測定も困難となってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、広範囲の環境条件下での摩擦試験を行うにあたり、高精度で且つ安定した面圧制御が可能な摩擦試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、摩擦材を把持する摩擦材把持手段と、前記摩擦材把持部材の外周に相手材を把持する相手材把持手段と、前記摩擦材把持手段及び相手材把持手段を収容する試験室を内部に有するハウジングと、出力軸を介して前記摩擦材把持手段を回転させるモータと、前記摩擦材把持手段に取り付けられた摩擦材と前記相手材把持手段に取り付けられた相手材とを押圧する押圧手段と、を備え、前記押圧手段によって摩擦材と相手材とを押圧して係合させてモータを回転させることで摩擦材の試験を行う摩擦試験装置において、前記ハウジングの外壁には、摩擦材と相手材とを押圧するピストンがあり、ハウジングの外部には、前記ピストンを押圧するための油圧ピストンが配置され、前記押圧手段によりハウジングの外部から前記ピストンを介して摩擦材と相手材とを押圧するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、押圧手段に、摩擦試験中における摩擦材および相手材への負荷荷重を計測する荷重計を設けるのが好適である。
【００１３】
また、荷重計からの情報に基づいて押圧手段の押圧動作を制御するようにするのが好適である。
【００１４】
さらに、押圧手段に、摩擦試験時における摩擦材および相手材の移動変位を計測する変位計を設けるのが好適である。
【００１５】
また、荷重計および変位計からの情報に基づいて押圧手段の押圧動作を制御するようにするのが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、広範囲の環境条件下（特に広範囲な試験油温度域）での摩擦試験を行うにあたり、高精度で且つ安定した面圧制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態における摩擦試験装置の構成の一例を示す概略図である。以下、本実施形態における摩擦試験装置１の構成および動作について説明する。
【００１８】
図１に示す摩擦試験装置１は、駆動源として複数の電動モータ２ａ〜２ｃを備えており、該電動モータ２ａ〜２ｃの出力軸（モータ軸）はそれぞれギアボックス３に接続され、ギアボックス３からの出力軸は、軸受によって回転自在に支承され、ハウジング１０内（詳細には、ハウジング１０内の試験室内）に収納されたインナー治具１１に接続されている。複数の電動モータ２ａ〜２ｃとしては、高速回転用のダイナミックドライブモータ２ａ、低速回転用のスタティックドライブモータ２ｂ、及び、スタティックドライブモータ２ｂと略同じあるいは異なる回転数領域のドラッグドライブモータ２ｃを備えている。これにより、利用するモータの種類に応じて、摩擦試験の様式（摩擦材１２と相手材１４とを係合させてから摩擦材１２を回転させる、摩擦材１２を回転させた状態で摩擦材１２と相手材１４とを係合させる、等）を変更することができる。なお、電動モータは必ずしも複数個設けなくとも良い。
【００１９】
ダイナミックドライブモータ２ａの出力軸の一端側には、規定の慣性モーメントを有するフライホイール４と、ダイナミックドライブモータ２ａの回転数を検出する回転センサ５を構成するギア６が取り付けられている。
【００２０】
ハウジング１０内に収納されたインナー治具１１には、径方向に湿式摩擦材（以下、単に摩擦材という）１２が、軸方向に移動可能に取り付けられている。図１では、３枚の摩擦材試験片１２が取り付けられている。すなわち、インナー治具１１は、摩擦材１２の把持部材となっている。
【００２１】
インナー治具１１の外側には、ハウジング１０に固定されたドラム状のリテーナー１３が配置されており、このリテーナー１３の内面には、リング板状の４枚の相手材１４と１枚のスペーサ１５とが、軸方向に移動可能に取り付けられている。すなわち、リテーナー１３は、相手材１４の把持部材となっている。
【００２２】
ここで、相手材１４は摩擦材１２と交互に配置した状態となっており、これにより、後述のように各摩擦材１２が相手材１４に両側から挟まれ（摩擦材１２と相手材１４とが係合し）、面圧が負荷された状態で試験されることが可能となる。
【００２３】
また、ハウジング１０の内部には、熱媒体油を通過させるジャケット１６が備えられており、このジャケット１６は、油分配ユニット２０を介して油温制御ユニット１７と接続されている。油温制御ユニット１７には潤滑油が収容されており、この潤滑油は、加熱装置１８および冷却装置１９によって温度調整される。油温制御ユニット１７は、ハウジング１０に取り付けられた温度センサ（図示せず）等により検出されたハウジング温度の情報に基づき、加熱装置１８および冷却装置１９を制御して温度調整する。
【００２４】
そして、温度調整された熱媒体油は、油分配ユニット２０で分配された分だけ、油温制御ユニット１７から油分配ユニット２０を介してジャケット１６に供給される。そして、ハウジング１０の内部をジャケット１６を通って循環した熱媒体油は、再び油分配ユニット２０を介して油温制御ユニット１７に戻され、以後、同様の循環動作が繰り返される。これにより、ハウジング１０の温度を所望の温度条件に保つことが可能となる。
【００２５】
また、インナー治具１１には軸芯給油ユニット２２が接続されており、この軸芯給油ユニット２２は、油分配ユニット２０を介して油温制御ユニット１７と接続されている。そして、加熱装置１８及び冷却装置１９によって温度調整された熱媒体油は、油分配ユニット２０で分配された分だけ、油温制御ユニット１７から油分配ユニット２０を介して軸芯給油ユニット２２に供給される。このとき、温度変換ユニット２１にて温度調整が行われる。温度変換ユニット２１は、ハウジング１０内に取り付けられた温度センサ（図示せず）等により検出されたハウジング内温度の情報に基づき、温度調整する。そして、温度調整された潤滑油は、軸芯給油ユニット２２からインナー治具１１に供給される。
【００２６】
摩擦試験中に軸芯給油ユニット２２から潤滑油が供給されると、この潤滑油の一部は、インナー治具などに形成されている油孔（図示せず）などを通って、摩擦材１２と相手材１４へと供給される。これにより、摩擦材１２と相手材１４とが摩擦試験中、潤滑される。また、残りの潤滑油は、ハウジング１０内の各部に供給され、これにより各部が潤滑される。そして最終的には、潤滑油はハウジング１０の外へと排出されて、軸芯給油ユニット２２および油分配ユニット２０を介して油温制御ユニット１７に戻され、以後、同様の循環動作が繰り返される。これにより、ハウジング１０内の潤滑作用が繰り返されると共に、ハウジング１０内の潤滑油の油温を所望の温度条件に保つことが可能となる。
【００２７】
また、ハウジング１０にはロードセル２３が取り付けられている。このロードセル２３は、摩擦試験中に、摩擦材１２と相手材１４との係合により生じた摩擦力によって動力がハウジング１０へと伝達したときにハウジング１０に作用するトルクを検出する手段である。
【００２８】
ところで、本実施形態における摩擦試験装置１では、図１に示すように、ハウジング１０の外壁に、ピストン２４が軸方向に移動自在に保持されている。このピストン２４により、摩擦材１２と相手材１４との係合（密着）および開放が直接的に行われる。また、このピストン２４は、ハウジング１０の外部に配置された押圧手段により押圧される。図１では、押圧手段として油圧ピストン２５が用いられている。この油圧ピストン２５には、サーボ用油圧ユニット２６によってサーボバルブ２７を介してオイルが供給され、これにより油圧ピストン２５が、ハウジング１０に保持されたピストン２４を押圧する。すなわち、本実施形態における摩擦試験装置１では、ハウジング１０の外部の油圧ピストン２５により、ハウジング１０に保持されたピストン２４を介して、摩擦材１２と相手材１４との係合および開放が行われる。
【００２９】
このような構成によれば、試験室を内部に有するハウジング１０から、押圧手段であるピストン機構（本実施形態では、油圧ピストン２５）が独立した機構となっているため、広範囲の試験油温度域で試験を行う場合に、ハウジング１０の温度（低温）によって油圧ピストン２５の内部のオイル粘度が高まることで油圧ピストン２５の作動（摺動）不良が生じることで油圧ピストン２５による面圧制御が不安定となったり、常温から高温における低面圧試験においては、ピストン内部のオイル粘度が低くなることでピストン移動速度制限により、油圧ピストン２５による面圧制御が不安定となったりすることがなくなる。したがって、広範囲の試験油温度域で試験を行うにあたり、高精度な面圧負荷制御を安定的に行うことが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態における摩擦試験装置１では、図１に示すように、油圧ピストン２５の側に、摩擦試験時における各試験片（摩擦材１２と相手材１４）への負荷荷重を直接的に計測する荷重計２８と、油圧ピストン２５の押圧による変位、すなわち試験片の軸方向への移動変位を計測する変位計２９と、を備えている。
【００３１】
このようにハウジング１０の外部の油圧ピストン２５に変位計２９を取り付けたことにより、試験油温度の影響が除外され、広範囲の試験油温度域での安定した面圧負荷が可能となる。また、ハウジング１０の外部の油圧ピストン２５に荷重計２８を取り付けたことにより、試験油温度の影響が除外され、ピストン内部の摩擦等を除いた試験片への負荷荷重そのものを直接的に計測することが可能となり、面圧計測の信頼性が向上する。
【００３２】
ここで、上記構成の摩擦試験装置１において、例えば、荷重計２８からの情報のみならず変位計からの情報にも基づいて油圧ピストン２５の押圧動作を制御することもできる。例えば、ピストン移動状態（摩擦材１２と相手材１４とが係合しようとして移動している状態）では試験片間にクリアランスがあるため、油圧ピストン２５が移動しても面圧発生とならない。そこで、荷重計２８および変位計２９からの情報に基づき、この状況下ではピストン移動速度を速めるといった制御が可能となる。
【００３３】
また、ピストン移動変化量が０となった、すなわち摩擦材１２と相手材１４とが係合した状態となったときには、この時点から面圧上昇開始となるため、ピストン移動速度を下げて、面圧オーバーシュートを抑制する制御が可能となる。
【００３４】
これについて具体的に説明すると、図４に示すような従来の構造では、荷重指令値がＯＮから荷重負荷（押圧）が開始すると、ピストンが移動してゆき、試験片間のクリアランスは徐々に小さくなる。そして、クリアランスが０になったとき、すなわち摩擦材と相手材とが係合したときに、ピストンの移動速度が急激に０となることで、試験片に発生する面圧において、オーバーシュートしてしまう（図２（ａ）参照）。しかしながら、上記のような制御を行うと、ピストン移動変化量が０となった、すなわち摩擦材と相手材とが係合した状態となった時点でピストン移動速度を下げるため、面圧オーバーシュートを抑制することができる（図２（ｂ）参照）。
【００３５】
また、変位計２９からの情報に基づいて油圧ピストン２５の押圧動作を制御することで、任意のクリアランス量を油圧ピストン２５の変位制御で設定可能となる。例えば、試験開始前に初期設定荷重で試験片（摩擦材１２と相手材１４）を係合させて試験片の総厚さを記憶しておき、しかる後に所定のクリアランス量まで変位制御で油圧ピストン２５を移動させる。これにより、クリアランス量の調整を行うにあたり、多種類のスペーサを用意する必要がなくなる。また、クリアランス調整を試験途中でも行うことができるため、ハウジング１０の熱膨張変化による誤差補正や、試験片自体の摩耗や膨張による補正を行うなど、微調整が容易にできるようになる。
【００３６】
また、本実施形態における摩擦試験装置１では、低温での摩擦試験時に、ハウジング１０を収容して外気温の影響によりハウジングの温度が高くならないようにするため低温試験用の低温槽３０を取り付けた場合にも、この低温槽３０の外側に面圧負荷機構（油圧ピストン２５）を配置させておくことが可能となる（図３参照）。したがって、低温での摩擦試験時においても、試験油温変化による外乱要素（例えば、オイルの粘性変化や部品の熱膨張変化）を除くことができ、高精度な面圧制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態における摩擦試験装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】荷重情報および変位情報に基づいてピストンの動作制御を行う際の、荷重指令値と、プレート面圧、クリアランス及びピストン速度との関係を示す図であり、図２（ａ）は従来の摩擦試験装置、図２（ｂ）は図１の摩擦試験装置の場合を示す。
【図３】図１の摩擦試験装置に低温試験用の低温槽を取り付けた状態を示す構成図である。
【図４】従来の摩擦試験装置における、試験室を収容するハウジングとピストン機構との一体構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  摩擦試験装置、２ａ  ダイナミックドライブモータ、２ｂ  スタティックドライブモータ、２ｃ  ドラッグドライブモータ、３  ギアボックス、４  フライホイール、５  回転センサ、６  ギア、１０  ハウジング、１１  インナー治具、１２  摩擦材、１３  リテーナー、１４  相手材、１５  スペーサ、１６  ジャケット、１７  油温制御ユニット、１８  加熱装置、１９  冷却装置、２０  油分配ユニット、２１  温度変換ユニット、２２  軸芯給油ユニット、２３  ロードセル、２４  ピストン、２５  油圧ピストン、２６  サーボ用油圧ユニット、２７  サーボバルブ、２８  荷重計、２９  変位計、３０  低温槽、１１０  ハウジング、１１１  インナー治具、１１２  摩擦材、１１４  相手材、１１５  スペーサ、１２５  ピストン機構、１２８  荷重計測機構。
【図１】
2008111692.tif 000003
【図２】
2008111692.tif 000004
【図３】
2008111692.tif 000005
【図４】
2008111692.tif 000006