(57)【要約】      （修正有）【課題】透過率計が多孔質材料Ｓ、Ｒ、ＲＲの垂直方向及び横方向透過率を測定することを可能にする。【解決手段】透過率の測定は、圧縮した試料又は圧縮されない試料にて行うことができ、また、室温又は高温にて行うこともできる。用途及び多孔質試料の多孔率に対応して、進入試験流体として多岐に亙る流体、ガス又は液体を使用することができる。進入試験流体は圧力下にて試料に強制的に供給される。荷重、流体の排出量及び時間を記録しかつこれらは、透過率、多孔率、孔寸法の分布、平均孔寸法及び単位面積当たりの孔数を計算するときに使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周端縁及びその周端縁から内側に伸びる第１及び第２の隔てられた面を有する多孔質材料の試料を通って流れる流体の流れを半径方向又は垂直方向で測定する装置において、
（ａ）前記試料を支持する支持部材であって、前記試料を支持しかつ流体を垂直方向に向ける環状面と、流体を半径方向に向ける平面との一方を有する支持部材と、
（ｂ）流体を受け入れるチャンバを画成し得るように協働する円筒壁及び端部壁を有し、前記端部壁が環状面を有する流体チャンバハウジングと、
（ｃ）前記試料に流体を導入すべく前記端部壁に形成された開口部と、
（ｄ）圧力が加えられた前記流体を前記開口部及び前記試料を通して強制的に供給する流体流れ制御装置と、を備え、
前記環状面を有する前記支持部材又は前記平面を有する前記支持部材が、前記試料を通して流体を垂直方向に向けるように前記端部壁の前記環状面が前記支持部材の環状面と協働して前記周端縁に隣接して前記第１及び第２の面を挟むよう、又は前記試料を通して流体を半径方向外側に向けるように前記端部壁の前記環状面が前記平面と協働して前記第１及び第２の面を挟むよう、選択して使用される装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記流体流れ制御装置が、軸及び拡張した頭部を有するピストンを備え、該拡張した頭部が流体を前記チャンバ及び前記開口部に導入することを許容する開口を有する、装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、前記支持部材が、開口部と、該開口部内に配置された流通部材とを備え、該流通部材が、前記試料を通る流体を受け入れ得るように貫通して伸びる複数の通路を有する、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記流体チャンバハウジングの端部壁の開口部内に配置された第二の流通部材であって、前記ピストンの拡張した頭部の開口を通過する流体を受け入れ得るように貫通して伸びる複数の通路を有する第二の流通部材を更に備える、装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の装置において、前記支持部材上に支持された円板状の試料の周端縁の上方に位置する環状スペーサリングであって、前記流体チャンバのハウジング端部壁が係合しかつ前記端部壁開口部を取り巻く環状スペーサリングを更に備える、装置。
【請求項６】
請求項１、２及び５のいずれかに記載の装置において、前記支持部材が開口部を備え、切れ目無しの面を有する板部材を更に備え、該板部材が、前記開口部の上方に位置する前記支持部材に係合しかつ前記試料を通って流れる流体が半径方向外方に流れるようにする、装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の装置において、前記流体チャンバハウジングが、外方に伸びるフランジを備え、かつ（ｉ）前記支持部材が内部に保持されたベース部材と、（ｉｉ）該ベース部材と係合可能であり、前記外方に伸びるフランジを前記支持部材に対して保持するように作用可能な締め付け部材とを更に備える、装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の装置において、ヒータと、前記流体チャンバハウジング内の前記流体の温度を制御する温度制御装置とを更に備える、装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の装置において、流体貯蔵タンクと、閉ループの流体輸送管とを更に備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質材料の第１の方向すなわち垂直方向（試料の平面に垂直の方向）及び第２の方向すなわち横方向（すなわち、垂直方向に対し垂直な方向）における透過度すなわち透過率及び多孔率すなわち多孔率を測定する新規な透過率計−多孔率計（以下、「透過率計」と称する）に関する。紙、布、プラスチック発泡材、フリット加工したガラス、金属ウール、粉体金属等のような織り又は不織のシート又は板の多孔質材料の透過率をこの新規な透過率計によって測定することができる。本発明の透過率計は、湿式クラッチの用途にて使用される摩擦材料の透過率を測定するのに十分に適しているが、この透過率計は、三次元の構造的一体性を有する任意の多孔質材の透過率を測定するのに適用することができる。この新規な透過率計は、試料を機械的に圧縮しかつその圧縮された試料の透過率を測定することができる。この透過率計は、また、１５０℃までの高温度にて測定することも許容する。該透過率計は、透過率、多孔率、孔径の分布、平均孔寸法及び単位面積当たりの孔数を測定する。
【従来の技術】
【０００２】
摩擦材料の性能に対する透過度すなわち透過率の重要性は、クラッチ係合の数理的なモデルによって実証されている。しかし、垂直方向（試料の平面に対して）及び横方向へ正確に測定することのできる透過度計すなわち透過率計が存在しないことを１つの理由として、摩擦材料の透過度すなわち透過率に関する実験の情報は殆どない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
透過率は初期摩擦係数に影響を与えるため、摩擦材料の透過率はトルク応答性に顕著に影響する。
従来、摩擦材料の透過度すなわち透過率及び多孔度すなわち多孔率の間接的な測定法として油吸収試験が行われていた。しかし、油吸収試験には特定の短所があり、本発明の透過率計はこの短所を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の透過率計は、３つのユニット、すなわち、１）圧縮能力を有する試料区画室、２）透過物を保持しかつ加圧ピストン及び温度制御装置を有する流体チャンバ、３）流体貯蔵タンク及び該流体チャンバを充填する閉ループ輸送管を備えている。透過流体は、試験方法に対応してガス又は液体とすることができる。透過流体は、圧力下、試料を通して強制的に供給される。試験前及び試験後、荷重、流体の排出量、流動時間、試料の厚さ及び試料の重量の測定値を記録しかつこれらを透過率、多孔率、孔径の分布、平均孔寸法及び単位面積当たりの孔数を計算するときに使用する。
【０００５】
垂直方向の透過率及び横方向の透過率は別個に測定する。垂直方向の透過率の測定は、円板状の試料を必要とし、横方向の透過率の測定は、リング状の試料を必要とする。その双方の試料は、１回のダイカット工程にて押し抜くことができ、この場合、円板状試料はリング状試料の中央スラグである。上下方向又は垂直方向の透過率の試験の場合、浸透する流体は、平坦な一側部から反対側部までの厚さに沿って円板試料を通して強制的に供給する。横方向の透過試験において、流体は、内径部から外径部まで環状体に沿ってリング状試料を通して強制的に供給する。
【０００６】
材料（特に、高圧縮性材料）が圧縮状態にあるとき、その材料の透過率を測定することが必要となることがある。圧縮は、孔の形状及び寸法を変化させ、これにより透過率に影響を与える。例えば、紙系のガスケット材料は、圧縮状態にあるとき、油の漏洩を防止する機能を果たす。圧縮不足は漏洩を生じ、また、過剰圧縮はガスケットの寿命を短くするため、効果的な密封作用を実現するのに必要とされる最適な圧縮力を知ることが重要である。本発明の透過率計は、試料を機械的に圧縮しかつその圧縮された試料の透過率を測定することができる。
【０００７】
力及び排出量が較正された制御装置を有する市販の汎用的な試験機を使用して透過率計のピストンを作動させることができる。本発明の透過率計は、直径１９０ｍｍまでの広範囲に亙る仕上げた摩擦板の横方向の透過率を測定するために使用することができる。
【０００８】
理論的背景
液体の透過試験の間、レイノルズ数をチェックすれば、その流れが層状であるかどうかが分かる。従って、透過率定数を計算するためダルキーの式を適用することができる。更に、全ての孔は円筒状でありかつ同一寸法であることも想定する。実際には、孔は、不規則的な形状及び寸法を有している。しかし、均一な孔と想定する結果、試験した試料について同値の平均孔寸法及び同値の孔数を計算することになる。
【０００９】
垂直方向（試料の平面に対して）の透過率は、次式を使用して計算する。
【００１０】
【数１】
2008203268.tif 000003
【００１１】
ｋｚは、垂直方向透過率（ｍ２）
Ｑは、流量（ｍ３／ｓ）
ηは、流体の絶対粘度（Ｎｓ／ｍ２）
ｌは、流体が試料を通って流れる距離（ｍ）
ΔＰは、流体の入口と出口との間の圧力差（Ｐａ）
Ａは、流体が流れるときに通る試料の面積（ｍ２）
横方向透過率は次式を使用して計算する。
【００１２】
【数２】
2008203268.tif 000004
【００１３】
ここで、ｋｒは、横方向透過率、ｒ０及びｒｉはリング状試料の内径及び外径、ｔは試料の厚さである。
試料が吸収した液体透過物の体積と試料の理論体積との比は多孔率を与える。多孔率は、次式を用いて、透過試験の前及び後の試料の重量の差から計算する。
【００１４】
【数３】
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【００１５】
ここで、φｐは、多孔率（パーセント）、ＷＡ及びＷＢは試験後及び試験前の試料の重量、ρは流体の粘度、Ｖは試料の理論体積である。
平均孔寸法は、孔が円筒状でありかつ直径が等しいものと想定して決定する。直径ｄｐ及び長さｌの毛管状の孔を通る流れは次式で与えられる。
【００１６】
【数４】
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【００１７】
試料を通る総流量（Ｑ）は、１つの孔を通る流量（ｑ）に孔数（Ｎ）を掛けることにより求められる。
【００１８】
【数５】
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【００１９】
孔の総数（Ｎ）は、孔の全体積（Ｖｐ）を１つの孔の体積（ｖｐ）で割ることにより求められる。
【００２０】
【数６】
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【００２１】
孔の全体積（Ｖｐ）は、試料の体積（Ｖ）にパーセント表示の多孔率（φｐ）を掛けることにより求められる。
【００２２】
【数７】
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【００２３】
個々の孔の体積は、次の通りである。
【００２４】
【数８】
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【００２５】
ここで、（ｄｐ）は、孔の直径及び（ｌ）は孔の長さである。上下方向又は垂直方向の透過率において、ｌは、円板状試料の厚さに等しい。横方向透過率において、ｌはリング状の試料の環状体の幅に等しい。平均孔径（ｄｐ）は、５にて等式４、６、７、８を置き換えてｄｐを差し引くことにより計算する。
【００２６】
【数９】
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【００２７】
単位試料面積（Ｎｐｅｒ  ｍｍ２）当たりの孔数は、次のように、多孔率（φｐ）及び平均孔径（ｄｐ）の値にて与えられる。
【００２８】
【数１０】
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【００２９】
ここで、ｄｐはｍｍで表わす。
孔の寸法の分布は、空気を透過物として使用して求められる。空気の流量は、乾燥した試料にて勾配を持たせた空気圧力の下で測定する。乾燥した試料が透過物から取り除かれ、試料が完全に湿る迄、表面張力が小さいウイッキング流体(毛管現象で吸収される流体)にて飽和状態にさせる。その後、勾配を持たせた圧力下にて、湿った試料で空気の流量の測定を繰り返す。各圧力間隔における乾燥した試料と湿った試料との流量の差から孔寸法の分布に関する情報が得られる。
【００３０】
正確に測定するため十分な保持時間とすべく測定時に異なる粘度の流体を使用することができる。例えば、垂直方向の透過率についてはオイルが使用されるが、横方向の透過率の測定には、水を使用することができる。透過率及び多孔率の計算は、保持された流体の流量及び体積をそれぞれ測定することを必要とする。流量及び保持された流体の体積は、独立的に測定されるから、透過率（ｋ）及び多孔率（φ）は独立的なパラメータである。他方、孔寸法（ｄ）及び孔数（Ｎ）は結合したパラメータであり、透過率及び多孔率から独立的でない。
【発明の実施の形態】
【００３１】
図１乃至図４及び図９を参照すると、本発明の透過率計−多孔率計組立体の第一の実施の形態が全体として参照番号１０で図示されている。該組立体１０は軸線Ａに沿って伸び、ベース部１２と、流体チャンバハウジング４０と、圧縮リング６０とを備えている。ベース部１２は、凹所１４を有しており、該凹所は、上方を向きかつ円筒状の上側壁１６及び横壁１８によって画成されている。円筒状の上側壁１６は雄ねじ部１９を有している。互いに９０゜隔てられた４つの半径方向に伸びるマウス穴（すなわち狭い出入口）２１と、上方に伸びる４つのねじ付き凹所２２とを有する円筒状の下側壁２０が横壁１８から下方に伸びており、該ねじ付き凹所の各々は隣接するマウス穴２１から４５゜隔てられかつ円筒状の下側壁２０の下端縁から上方に伸びている。凹所２２には、締結具が係合することができ、その締結具は円筒状の下側壁２０が上に乗る支持体から伸びている。横壁１８は、円筒状の上側壁１６から半径方向内方に伸びる肩部１７と、互いに９０゜の位置に配置された複数の、好ましくは４つのスロット１９とを備えている。
【００３２】
横壁１８はまた軸線Ａの中央に配置されたねじ付き開口部２４も備えており、凹所１４に入る透過流体をこの開口部から排出することができる。出口管２６及び関係したコネクタが凹所１４から流れる流体を受け入れかつその流体を流体貯蔵タンク１１に向ける。
【００３３】
雌ねじ部２９を有するリング状の支持ブロック２８が凹所１４内に配置されかつ肩部１７上に着座している。支持ブロック２８は、ベース部１２の肩部１７上に着座する半径方向外方に伸びる肩部２７と、上方を向いた環状溝３５とを有しており、該環状溝内に環状シールを配置することができる。
【００３４】
支持ブロック２８は、雌ねじ部２９と螺着可能に係合した下側穴空きブロックすなわち流通部材（内部を通しての流体の流れを許容する部材）３０を収容している。該下側流通部材３０は、支持ブロック２８に螺合したとき、その上端が所望の高さとなるように配置できるように、回転することにより支持ブロック２８上で調節可能である。下側流通部材３０には貫通して軸方向に伸びる複数の流路３１が設けられている。下側流通部材３０を貫通して伸びる流路３１の数は、下側流通部材３０の横方向（図１で左右方向）面の面積のほぼ全体を占め、軸方向から見たとき、ハニカムの外観となるようなものとする。その寸法と関係した流路３１の数は、試験される試料を貫通して流れる流体に比して、貫通して流れる透過流体の流れに対する影響が最小であるようなものとする。例えば、外径５０．８ｍｍの流通部材は、各々が直径３．２ｍｍの流路を１００以上、備えることができる。
【００３５】
軸方向上方に伸びる管状部分４２及び拡張した下側部分４４を有する流体チャンバハウジング４０がベース部１２と係合している。下側部分４４は、ベース部１２の円筒状の上側壁１６と緊密に係合した状態で該側壁内に嵌まり得る寸法とされた半径方向外方に伸びるフランジ４７を有している。下側部分４４はリング状であり、また雌ねじ部４５を有しており、上側穴空きブロックすなわち流通部材（（内部を通しての流体の流れを許容する部材））４６が該雌ねじ部４５に螺着可能に係合することができる。上側流通部材４６は、下側流通部材３０の流路３１と同様に軸方向に伸びる一連の流路４８を有している。
【００３６】
第１の方向すなわち垂直方向（試料の平面に対して）における試験をすべき円板状の試料Ｓを下側支持ブロック２８と流体チャンバハウジング４０の半径方向フランジ４７の下面との間に配置し、その外周が（ｉ）支持ブロック２８の上面と、（ｉｉ）半径方向フランジ４７の下面との間にて締め付けられる。環状シールが使用されるとき、該シールが環状溝３５内に配置されるようにする。図５及び図６に関して以下により詳細に説明するように、半径方向の透過性について試料Ｒを試験するならば、試料はリング状の要素とし、平坦な板３２を使用し、平坦な板３２及び流体チャンバハウジング４０の下面とその半径方向フランジ４７との間に試料が配置されるようにする。
【００３７】
図１に図示するように、一対の多孔質スペーサ３６が設けられ、その一方は下側流通部材３０の上面に係合した下側支持ブロック２８に配置され、その他方は上側流通部材４６の下面に係合した流体チャンバハウジング４０の下側部分４４の開口部内に配置される。多孔質スペーサ３６は、発泡プラスチック又はフリット加工したガラスにて形成することができ、また、試験試料Ｓよりも少なくとも１０倍以上大きい平均孔寸法を有し、透過物の流れに与える多孔質スペーサ３６の影響が試験試料を通って流れる流体への影響に比して最小であるようにする必要がある。
【００３８】
流体チャンバハウジング４０の上側管状部分４２と下側部分４４との接続部には、雌ねじ部４５の領域まで半径方向内方に伸びる肩部が設けられている。
ピストン５０が上側管状部分４２内に配置されており、該ピストンは、上側管状部分４２内で軸方向に可動である。Ｏリング５２がピストン５０の拡張頭部と上側管状部分４２の内面との間でシールを提供する。
【００３９】
ピストン５０の拡張頭部には流体をピストン５０の拡張頭部の下面と流体チャンバハウジング４０の下側部分４４との間のスペース内に導入するため開口５３が設けられている。試験に使用される透過流体は、図９に示されるように、貯蔵タンク１１のような供給源から管５５を通して開口５３に接続されたパイプ５６に向けられる。管５５とパイプ５６との間のボール弁５８が試験用として使用される透過物の流量を制御する。貯蔵タンク１１が流体チャンバハウジング４０よりも上方の位置に配置されており、ボール弁５８が開いたとき、流体は重力によって流れる。図９にて理解し得るように、第二の長さの管５７が貯蔵タンク１１と流体チャンバハウジング４０との間にも接続されている。２本の別個の管５５、５７を使用しかつボール弁を使用することにより、管の一方が使用されなかった透過流体の部分を貯蔵タンク１１に戻しかつ透過物を流体チャンバハウジング４０内に導入したとき、空気ポケットの発生を防止する出口管としての機能の１つを行うことができる。貯蔵タンク１１にはまた、流体チャンバハウジング４０をより迅速に充填し得るように液圧ポンプを設けることもできる。
【００４０】
流体チャンバハウジング４０は、圧縮リング６０によってベース部１２に接続されており、該圧縮リングは、環状肩部６１と、ベース部１２の上端にて雄ねじ部１９に係合した雌ねじ付きスカート部６２とを有している。一対の球面座金６３が圧縮リング６０の肩部６１と流体チャンバハウジング４０の半径方向フランジ４７の上面との間に配置されている。一対のトルクアーム６４が圧縮リング６０の耳状突起６５に係合して圧縮リング６０を所望の圧力にてベース部１２に螺着可能に係合させ、流体チャンバハウジング４０の下側部分４４を試験される円板状試料Ｓの周端縁に締め付けるのを助ける。球面座金６３は圧縮力の下、自動整合し、また、圧縮リング６０をトルクレンチ及びトルクアーム６４により所望の圧力まで回転させたとき、試験試料Ｓの上方に均一な圧力を提供する。
【００４１】
ヒータ６６は上側管状部分４２を取り巻いている。ヒータ６６は、ピストン５０の拡張頭部に係合した熱電対６７と相俟って、試験流体を試験される特定の試料にとって望ましい温度にしかつその温度を保つ機能を果たす。
【００４２】
ピストン５０は、拡張頭部から伸びる下側軸６８と、下側軸と螺着可能に係合した上側軸延長部６９とを有している。上側軸延長部６９は球状（この例では半球状）頂部７０を有している。ピストン５０を流体チャンバハウジング４０の上側管状部分４２内で容易に上昇させ又は該上側管状部分から完全に出ることを許容し得るようにハンドル７１を上側軸延長部６９に係合させることができる。
【００４３】
透過率計−多孔率計組立体１０は、力及び排出量が較正された制御装置を有する市販の汎用試験機又はプレスＰに設置することができる（図９参照）。ピストン５０を作動させかつピストン５０に加わる圧力の量を正確に制御し得るようにプレスＰを上側軸延長部６９の頂部７０に係合させる。
【００４４】
上記に説明したように、試験されるとき試料Ｓを圧縮状態下におくことが必要な場合がある。その他の型式の材料の場合、試験される試料Ｓの中央部分に圧縮力が作用しない状態で試験しなければならない。図１を参照しつつ、圧縮状態の下、試料の平面及び試料Ｓの中央部分の面に対し直角の方向において円板状試料Ｓを試験する場合について説明する。
【００４５】
支持ブロック２８に配置された下側多孔質スペーサ３６の上面が支持ブロック２８の上面よりも僅かに上方となる位置まで下側流通部材３０を支持ブロック２８内で回転させることにより、下側流通部材３０が調節される。多孔質スペーサ３６の直径よりも大きい直径寸法を有する円板状試料Ｓを支持ブロック２８上に配置し、その外端縁及び隣接する周縁部分がその上に着座し、その中央部分が多孔質スペーサ３６の上方に配置されかつ該スペーサ３６上に着座するようにする。このように円板状試験試料Ｓを配置したとき、流体チャンバハウジング４０は該試料に係合し、半径方向フランジ４７がベース部１２の円筒状の上側壁１６内で摺動し、半径方向フランジ４７の下面が円板状試料Ｓの外周縁と係合する。流体チャンバハウジング４０をこのように配置する前に、係合した上側多孔質スペーサ３６の下面が半径方向フランジ４７の下面よりも僅かに下方となる位置まで上側流通部材を下側部分４４内で螺着可能に回転させることにより、上側流通部材４６の調節が為される。
【００４６】
次に、圧縮リング６０をベース部１２に係合させかつ支持ブロック２８の上面と流体チャンバハウジングの半径方向フランジ４７の下面との間にて円板状の試料Ｓの周縁が強固に締め付けられるように、圧縮リングを回転させる。試験液体がかかる端縁部分から半径方向に流れ出るのを防止するのに十分、圧縮リング６０を締め付けるべくトルクアーム６４を使用することができる。所望であるならば、試験流体が半径方向に流れるのを防止するのを補助すべく支持ブロック２８の上方を向いた環状溝３５内にＯリングを使用することができる。しかし、試験の結果、Ｏリングを使用することは通常、不要であることが分かった。端縁部分への圧縮力は、２．０メガパスカル（ＭＰａ）の範囲とすることができる。
【００４７】
下側流通部材３０、上側流通部材４６及びブロックに係合したそれぞれの多孔質スペーサ３６を上述のように配置することにより、かかる多孔質スペーサは、その間に締め付けられた試料Ｓの中央部分を圧縮する。試験される中央部分の圧縮力は、０乃至数メガパスカルの範囲とすることができる。
【００４８】
このように円板状の試料Ｓが配置され、ピストン５０が上昇しているとき、ボール弁５８は開いて、試験流体を２本の管５５、５７を通してピストン５０の拡張した頭部の下面の下方のスペース内に導入する。ヒータ６６は、熱電対と相俟って、上側管部分４２内の試験流体を試験にとって所望の温度にしかつその温度を保つ。弁５８を閉じた後、次に、ピストン５０を力及び変位量を較正した制御装置を有する市販の汎用試験機又はプレスの何れかによって下方に作動させ、液体を上側流通部材４６の流路４８、上側多孔質スペーサ３６、円板状の試料Ｓ、下側多孔質スペーサ３６及び下側流通部材３０の流路３１を通して排出管２６まで強制的に供給し、別個の容器に集められるようにする。多孔質スペーサ３６は、円板状の試験試料Ｓの上方の流体の流れを均一に層流にする。上述したように、多孔質スペーサ３６の平均孔寸法は、試料Ｓの平均孔寸法よりも少なくとも１０倍大きく、かかる多孔質スペーサ３６が流体の流れに与える効果が試験試料がかかる流体の流れに与える効果と比べて最小であるようにしなければならない。
【００４９】
透過流体の一部分のみが試料Ｓを通して強制的に供給される。ピストンが下降作動を完了した後、弁５８は開き、ピストン５０の下降動作が続くと、流体チャンバハウジング４０内に残る透過流体は貯蔵タンク１１に強制的に供給されて戻る。
【００５０】
ピストンの上側伸長ロッド６９の球状頂部７０は、ピストン５０の軸及び汎用試験機又はプレスの軸の同心性を保証する助けになる。
流体が円板状の試料Ｓを通って流れるようにする前に、その試料の中央部分に圧縮力を加えることが望ましくない適用例において、多孔質スペーサを省略することができる。その場合、その上面が支持ブロック２８の上面よりも僅かだけ下方となるような位置まで下側流通部材３０を回転させることができる。かかる配置によって、この試験の準備段階中、試験試料Ｓが下側流通部材３０に接触することはない。しかし、下側流通部材３０は、試験作用中、垂直方向に流れる圧力流体の下、撓むため、試料Ｓを支持することになる。
【００５１】
図５及び図６を参照すると、リング状試料Ｒの第２の方向すなわち横方向の透過率の試験を許容し得るように、図１の組立体に加えた改変が図示されている。図５に図示するように、半径方向に流れる流体でリング状の試料Ｒを横方向における試験するため、上述した組立体１０を使用するとき、液体が下側流通部材３０を通って軸方向に流れるのを阻止するため支持ブロック２８の上方に平坦な板３２を配置する。好ましくは、平坦な板３２は、支持ブロック２８の外周にきちっと嵌まり得る寸法とされた、下方に伸びるフランジ３３をその外周に有するものとする。この実施の形態により横方向透過率を試験するためには、図１乃至図４の実施の形態にて説明した多孔質スペーサは使用しない。
【００５２】
流体チャンバハウジング４０の半径方向フランジ４７の下面が係合し得る位置にリング状の試料Ｒを平坦な板３２上に配置する。試験流体が半径方向に貫通して流れるのを阻止するのに十分な力にて円板状の試料Ｓの外周が半径方向フランジと支持ブロック２８の上面との間にて締め付けられる、上述した上下方向又は垂直方向の透過試験の場合と相違して、当該横方向の透過試験の場合、リング状の試験試料Ｒへの機械的圧縮力は０．６２ＭＰＡ程度であり、この圧縮力は、半径方向フランジ４７及び支持ブロック２８の平坦面とリング状の多孔質の試験試料Ｒとの間にシールを画成することになる。その結果、試験流体は、リング状の試験試料Ｒを通って横方向外方に流れるようにされる。圧縮力は、異なる圧縮力の下にて試験試料Ｒを形成する材料の透過率の性能を測定し得るように変更することができる。
【００５３】
図７を参照すると、図１乃至図６にて説明した組立体にて試験した試験試料の最大直径よりも大きい直径を有する試料を測定するのに適した、変更型透過率計−多孔率計組立体１１０が図示されている。この組立体もまた、多孔質材料自体の試料を測定することができるのみならず、クラッチ摩擦板のような、組立体の一部分として別の部材に接着させた多孔質材料のリング状試料をも測定することができる。
【００５４】
組立体１１０は、図１の実施の形態のベース部１２と同様のベース部１１２を有している。従って、ベース部１１２が円筒状側壁１１６から半径方向内方に伸びる肩部１１７を有し、また、透過試験流体の排出を許容し得るように、肩部に複数のスロット１１９が設けられることを明示する以外、ベース部１１２の詳細について説明しない。上述の実施の形態におけると同様に、横壁１１８は、排出管を固着することのできる開口部１２４を有している。
【００５５】
肩部１１７上に着座する下面１３０を有する支持ブロック１２８が凹所１１４内に配置されている。上方から見たとき、支持ブロック１２８は、平坦な円形の上面１２９を有する円板の形状をしている。ベース部１１２の肩部１１７から下方に伸びる円筒状壁１２０内に嵌まり得る寸法とされた円筒状突起１３２が下面１３０から下方に伸びている。図７から理解し得るように、この実施の形態には流通部材は存在せず、支持ブロック１２８の切欠き無しの円板形状の上面１２９は、試験されるリング状の試料ＲＲを通って流体が半径方向外方に流れる迄、試験流体がかかる面１２９を超えて軸方向に流れるのを阻止する。
【００５６】
軸方向に伸びる上側管状部分１４２及び拡張した下側部分１４４を有する流体チャンバハウジング１４０がベース部１１２に係合している。下側部分１４４は、ベース部１１２の円筒状の上側壁１１６と緊密に係合する状態で該上側壁内に嵌まり得る寸法とされた半径方向外方に伸びるフランジ１４７を有している。図１に関して説明した型式のピストン５０は、流体チャンバハウジング１４０の上側管状部分１４２内に配置される。下側部分１４４には、試験流体を開口５３を通して導入した後、試験流体が上側管状部分１４２から流れるのを許容し得るように、軸方向に貫通して伸びる通路１３４が設けられている。
【００５７】
圧縮リング６０は、以前の実施の形態に関して説明したように、ベース部１１２に係合する。圧縮リング６０と半径方向フランジ１４７の上面との間に球面座金１６３が配置されている。
【００５８】
使用時、リング状の試験試料ＲＲが支持ブロック１２８の平坦な上面１２９上に配置される。次に、流体チャンバハウジング１４０をベース部１１２上に配置し、半径方向フランジ１４７の外端縁がベース部１１２の円筒状の上側壁１１６内に配置され、下側部分１４４の下面がリング状の試験試料ＲＲに係合するようにする。図７から理解し得るように、流体チャンバハウジング１４０のかかる配置により、下側部分１４４の下面と支持ブロック１２８の上面１２９との間に空隙１３８が形成される。試験試料ＲＲへの圧縮力は０．６２ＭＰＡ程度である。
【００５９】
ピストン５０が流体チャンバハウジング１４０の上側管状部分１４２内で上昇した位置にあるとき、流体は、ピストン５０の開口５３を通して導入され、流体チャンバハウジング１４０の下側部分１４４の軸方向通路１３４を通って流れて空隙１３８に入る。試験流体を所望の温度に加熱しかつボール弁５８を閉じたならば、ピストン５０は下方に作動されて試験流体を流体チャンバハウジング１４０、軸方向通路１３４から強制的に供給し、空隙１３８を通って半径方向にかつリング状の試験試料ＲＲを通って半径方向に流れる。
【００６０】
円板状の試料の垂直方向試験を許容し得るように図７の実施の形態を変更することも可能である。これは、切欠き無しの上面１２９を有する支持ブロック１２８を貫通して軸方向に伸びる中央開口を有する支持ブロックにて置換しかつ図８に図示するように、切欠き無しのスペーサリングを円板試料と流体チャンバとの間に配置することにより実現することができる。
【００６１】
図８を参照すると、円板形状の試料Ｓの垂直方向測定に適した変形した透過率計−多孔率計組立体２１０が図示されている。
組立体２１０は、図７の実施の形態のベース部と同一のベース部１１２を有している。従って、横壁１１８が外管２６を固着することのできる開口部１２４を有することを明示する以外、ベース部１１２の詳細について更に説明しない。
【００６２】
雌ねじ部２２９と、ベース部１１２の肩部１１７上に着座する半径方向外方に伸びるフランジ２２７とを有するリング状の支持ブロック２２８が凹所１１４内に配置されている。
【００６３】
支持ブロック２２８は、雌ねじ部２２９に螺着可能に係合した穴空きブロックすなわち流通部材（（内部を通しての流体の流れを許容する部材））２３０を収容している。流通部材２３０は、支持ブロック２２８と螺着係合したとき、その上端を所望の高さに配置し得るように回転させることにより、支持ブロック２２８上で調節可能である。流通部材２３０には、貫通して軸方向に伸びる複数の流路２３１が設けられている。流通部材２３０を貫通して伸びる流路２３１の数は、流通部材２３０の横断面積のほぼ全体を占めて、軸方向から見たとき、ハニカムの外観となるようなものとする。その寸法と関係した流路２３１の数は、試験される試料Ｓを通って流れる透過物に比してその流路を通って流れる透過物の流れに与える影響が最小であるようなものとする。所望であるならば、流通部材２３０に多孔質スペーサを配置してもよい。
【００６４】
図７の実施の形態の流体チャンバハウジング１４０と同一の流体チャンバハウジング１４０はベース部１１２に係合している。図１に関して説明した型式のピストン５０が流体チャンバハウジング１４０の上側管状部分１４２内に配置されている。下側部分１４４には、透過物を開口５３を通して導入した後、透過物が上側管状部分１４２から流れるのを許容し得るよう貫通して軸方向に伸びる通路１３４が設けられている。
【００６５】
圧縮リング６０は、以前の実施の形態にて説明したように、ベース部１１２に係合している。圧縮リング６０と半径方向フランジ１４７の上面との間に球面座金１６３が配置されている。
【００６６】
試料Ｓを試験するとき、その周縁が支持ブロック２２８の上面に着座し、試験すべきその中央部分が流通部材２３０の上方となるように試料Ｓを配置した後、５ｍｍ±２ｍｍの範囲の厚さを有する環状の切欠き無しのスペーサリング２４０を試料Ｓの周端縁の上に配置する。次に、下側部分１４４がスペーサリング２４０に係合する状態で、流体チャンバハウジング１４０がベース部１１２内に配置する。上述したように、圧縮リング６０がベース部１１２に係合することにより、スペーサリング２４０は、透過物が半径方向外方に流れるのを阻止する十分な圧縮力にて試料Ｓの周端縁を支持ブロック２２８の上面に対して圧縮する。所望するならば、支持ブロックの上面の環状溝内に環状シールを配置することができる。次に、上述したように、透過物をピストン５０の開口５３、通路１３４、試料Ｓを通して垂直方向に導入し、流路２３１に通し、出口１２４から排出することができる。
【００６７】
試験流体を試料Ｓ、Ｒ又はＲＲを通して強制的に供給するときの圧力を試験流体が試料Ｒ、ＲＲに対して流れるときに通る試料Ｓの厚さ又は横方向幅、かかる試料の重量、試験される試料の部分に加わる圧縮荷重、及び流動時間を測定することにより、透過率、多孔率、孔寸法の分布、平均孔寸法及び単位面積当たりの孔数を計算することが可能である。
【００６８】
本発明の透過率計の主要な特徴は、オートマチックトランスミッションの湿式クラッチの用途にて使用される摩擦材料の液体の透過率を決定することが可能な点である。湿式クラッチは、ハブとハウジングとの間にて交互に充填される多数の内側（又は外側）スプライン付き摩擦板及び外側（又は内側）スプライン付き分離板を保持している。内側スプライン板はハブに取り付けられ、外側スプライン付き板はハウジングに取り付けられる。摩擦板は、機械的に支持し得るようにスチール製のコア板に接着される多孔質の摩擦材料で出来ている。通常、摩擦板及び分離板は、クラッチが係合する前、異なる速度にて回転する。冷却及び潤滑の目的のためハブの半径方向穴を通して板の間の隙間にオイルが流される。クラッチが係合している間、ピストンが板を圧縮する。板の間のオイルは境界部から圧搾され又は摩擦材料の孔内に及び孔外に浸透する。係合開始時、オイルは垂直方向に向けて摩擦材料内に浸透し、横方向に向けて摩擦材料外に浸透する。係合終了時、オイルは、加速方向及び圧縮程度に対応して孔内に又は孔外に圧搾される。摩擦板と分離板との間に速度差がなくなったとき、係合は完了する。クラッチのトルク能力は摩擦材料の熱的及び機械的耐久性及び境界部の摩擦係数によって決まる。
【００６９】
透過度すなわち透過率は境界部の温度、従って摩擦材料の熱的耐久性に影響を与える。更に、透過率は係合の開始時、初期摩擦係数を増大又は減少させることにより、トルク応答曲線の形状に影響を与える。速度の低下に伴い摩擦係数が減少するようにするならば、正のトルク曲線の形状となり、速度の低下に伴い摩擦係数が増大するようにするならば、負のトルク曲線の形状となる。負のトルク曲線の形状は、スティックスリップすなわち付着滑り及びシャダすなわち震えの前兆であるから、正のトルク曲線の形状となるようにすることが望ましい。
【００７０】
摩擦材料の専門家は、摩擦材料の透過率と材料の湿り摩擦性能との関係を研究し得るように垂直方向及び平面方向への透過率を測定しかつ制御することを望む。クラッチの熱モデル及びクラッチの係合モデルは、摩擦材料の性能を予測するためには透過率定数を正確に測定することを必要とする。
【００７１】
数学的モデルに対するデータを提供することに加えて、新規な透過率計はまたオートマチックトランスミッション流体と摩擦材料との相互作用を研究することも可能にする。試験温度時において、粘度が等しい２つのトランスミッション流体は、その添加剤の成分及び化学的組成の点で差があるため、異なる透過動作を呈する。透過率に加えて、新規な透過率計にて測定した測定値から多孔率を計算することができる。多孔率は摩擦材料の機械的強度及び摩擦係数に影響を与える。
【００７２】
〔実施例Ｉ〕
直径６３ｍｍの円板である試料にて垂直方向又は上下方向における透過試験を行った。５０．８ｍｍ乃至６３ｍｍの試料の外縁部を側部からの漏洩を防止し得るように支持ブロック２８の平坦な上面と流体チャンバハウジング４０の下側部分４４の下面との間にて圧縮した。試料の外縁部に加わる圧力は２ＭＰａとした。試験流体は２０２７ｍｍ２の面積を有する直径５０．８ｍｍの円板の中央部分を通って流れるようにした。試験流体は室温（２２．５℃）にて６１．６×１０−３（Ｐａｓ）の絶対粘度を有するオートマチックトランスミッション流体ＦＮ１９９６とし、０．２３ＭＰａの流体圧力にて試料の厚さ、すなわち１ｍｍを通って流れるようにした。試料を通って流れる流体の量は２９２ｃｍ３であった。
【００７３】
〔実施例ＩＩ〕
横方向すなわち半径方向における透過試験を内径６３ｍｍ及び外径８２ｍｍのリング状試料にて行った。このため、流体が流れるときに通る試料の面積は２２７ｍｍ２であった。流体が試料を通って流れる距離は９．５ｍｍ、すなわちリング状試料の環状体の幅であった。試験流体は絶対粘土１×１０−３Ｐａｓの水であり、０．２３ＭＰａの流体圧力にて試料を通って流れるものとした。試料の機械的圧縮力は０．６２ＭＰａとした。試料を通って流れる流体の量は２９２ｃｍ３であった。
【００７４】
流体の流量は流体の排出量及び時間の測定値から計算した。保持された流体の量は、試験前及び試験後の各試料の重量及び厚さの測定値から計算した。上述した計算結果の結果、透過率−多孔率のデータが得られた。
【００７５】
本発明の範囲から逸脱せずに、多数の変更及び改良を加えることが可能であることが当該技術分野の当業者には明らかであろう。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】円板状試料の垂直方向への試験状態を示す、本発明の透過率計−多孔率計組立体の１つの実施の形態の断面図である。
【図２】図１の組立体のベース部材の斜視図である。
【図３】図１の組立体の支持ブロックの斜視図である。
【図４】図１の組立体の圧縮部材の斜視図である。
【図５】リング状試料を横方向に試験する改変した実施の形態の斜視図である。
【図６】図５の実施の形態と共に使用される板部材の斜視図である。
【図７】リング状試料を横方向に試験する別の実施の形態の図１と同様の図である。
【図８】円板状試料を垂直方向に試験する更なる実施の形態を示す図１と同様の図である。
【図９】透過流体を透過率計−多孔率計組立体に供給する閉ループシステムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  透過率計−多孔率計組立体    １１  タンク
１２  ベース部分                  １４  凹所
１６  円筒状の上側壁              １７  肩部
１８  横壁                        １９  雄ねじ部／スロット
２０  円筒状の下側壁              ２１  マウス穴
２２  ねじ付き凹所                ２４  ねじ付き開口部
２６  出口管／排出管              ２７  肩部
２８  リング形状支持ブロック／下側支持ブロック
２９  雌ねじ部                    ３０  下側流通部材
３１  流路                        ３２  平坦な板
３３  フランジ                    ３５  環状溝
３６  多孔質スペーサ              ４０  流体チャンバハウジング
４２  上側管状部分                ４４  拡張した下側部分
４５  雌ねじ部                    ４６  上側流通部材
４７  半径方向フランジ            ４８  流路
５０  ピストン                    ５２  Ｏリング
５３  開口                        ５５  管
５６  パイプ                      ５７  第二の長さの管
５８  ボール弁                    ６０  圧縮リング
６１  圧縮リングの環状肩部        ６２  雌ねじ付きスカート部
６３  球面座金                    ６４  トルクアーム
６５  圧縮リングの耳状突起        ６６  ヒータ
６７  熱電対                      ６８  下側軸
６９  上側軸延長部／上側延長ロッド
７０  球状頂部                    ７１  ハンドル
１１２  ベース部分                １１４  凹所
１１６  円筒状の上側壁            １１７  肩部
１１８  横壁                      １１９  スロット
１２０  円筒状壁                  １２４  開口部／出口
１２８  支持ブロック
１２９  平坦な円形の上面／切欠き無しの上面
１３０  下面                      １３２  円筒状突起
１３４  軸方向通路                １３８  空隙
１４０  流体チャンバハウジング    １４２  上側管状部分
１４４  下側部分                  １４７  半径方向に伸びるフランジ
１６３  球面座金                  ２１０  透過率計−多孔率計組立体
２２７  半径方向外方に伸びるフランジ
２２８  リング形状の支持ブロック  ２２９  雌ねじ部
２３０  流通部材                  ２３１  流路
２４０  スペーサリング            Ｐ  プレス
Ｒ  リング状の試験試料          ＲＲ  リング状の試験試料
Ｓ  円板状の試験試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008203268.tif 000019
【図８】
2008203268.tif 000020
【図９】
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