(57)【要約】【課題】  実部品に沿った試験ができるスカッフ試験装置またはスカッフ試験方法を提供すること。【解決手段】  板状または棒状の弾性部材(4)の一端側に、弾性部材(4)の長手方向に対し角度を有するようにコンロッド相当部材(5)を固定すると共に、弾性部材(4)の他端側を支持する。ピストン(2)のピストンピン孔(231)に組付けられたピストンピン(3)を、コンロッド相当部材(5)に設けられたピン支持孔(500)に支持すると共に、ピストン(2)の冠面(211)を移動可能に保持する。弾性部材(4)における一端側と他端側との間の位置で、弾性部材(4)を挟んでコンロッド相当部材(5)とは反対側から弾性部材(4)に荷重を負荷することで、弾性部材(4)を弾性変形させ、ピストンピン(3)とピストンピン孔(231)との間に荷重と相対回転を与える。【選択図】  図１
2016142639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンにおけるピストンピン孔またはピストンピンのスカッフを試験するスカッフ試験装置であって、
板状または棒状の弾性部材と、
前記弾性部材の長手方向に対し角度を有して延びるように、前記弾性部材の長手方向における一端側に固定されるコンロッド相当部材と、
前記弾性部材の長手方向における他端側を支持する支持部と、
前記弾性部材における前記コンロッド相当部材と前記支持部との間の位置で、前記弾性部材を挟んで前記コンロッド相当部材とは反対側から前記弾性部材に荷重を負荷する荷重負荷装置と、
前記ピストンの冠面を保持する冠面保持部とを備え、
前記コンロッド相当部材は、前記弾性部材に固定される側とは反対側の端部に、前記ピストンピンを支持するピン支持孔を有し、
前記ピン支持孔は、前記弾性部材の長手方向と前記コンロッド相当部材が延びる方向とに対し直交する方向に延びるように配置される
ことを特徴とするスカッフ試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスカッフ試験装置において、
前記冠面保持部は、前記ピストンの冠面を移動可能に保持することを特徴とするスカッフ試験装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスカッフ試験装置において、
前記弾性部材は板ばねであることを特徴とするスカッフ試験装置。
【請求項４】
内燃機関のピストンにおけるピストンピン孔またはピストンピンのスカッフを試験するスカッフ試験方法であって、
板状または棒状の弾性部材の一端側に、前記弾性部材の長手方向に対し角度を有して延びるようにコンロッド相当部材を固定すると共に、前記弾性部材の他端側を支持し、
前記ピストンの前記ピストンピン孔に組付けられた前記ピストンピンを、前記コンロッド相当部材に設けられたピン支持孔に支持すると共に、前記ピストンの冠面を移動可能に保持し、
前記弾性部材における前記一端側と前記他端側との間の位置で、前記弾性部材を挟んで前記コンロッド相当部材とは反対側から前記弾性部材に荷重を負荷することで、前記弾性部材を弾性変形させ、前記ピストンピンと前記ピストンピン孔との間に荷重と相対回転を与える
ことを特徴とするスカッフ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スカッフ試験装置またはスカッフ試験方法に関し、特に内燃機関のピストンにおけるピストンピン孔またはピストンピンのスカッフを試験するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンピンの耐スカッフ性を試験するための装置または方法が、例えば、非特許文献１に開示されている。また、軸受となる孔に動荷重を負荷して試験する装置または方法が、例えば、非特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】I.Etsion,G.Halperin,E.Becker"The effect of various surface treatments on piston pin scuffing resistance"WEAR261(2006) p.785-786
【非特許文献２】日本規格協会「標準化教育プログラム 開発教材 個別技術分野編 機械分野 第９章」2007年12月21日制作 p.30
【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、従来の試験装置または試験方法は、実部品に沿った試験方法ではなく、実際のピストンピン孔やピストンピンをそのまま使用してスカッフ試験を行うことは困難であった。このため、スカッフへの対策を開発する期間が長期化するおそれがあった。本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、実部品に沿った試験ができるスカッフ試験装置またはスカッフ試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のスカッフ試験方法は、好ましくは、ピストンのピストンピン孔にピストンピンを組付けた状態で、ピストンピンとピストンピン孔との間に荷重と相対回転を与える。
【発明の効果】
【０００６】
よって、実部品に沿ったスカッフ試験ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１のスカッフ試験装置１を模式的に示す。
【図２】実施例１のピストン２の側面図であり、右側半分で断面を示す。
【図３】実施例１の板ばね４をY軸負方向側から見た図である。
【図４】実施例１の板ばね４をZ軸正方向側から見た図である。
【図５】実施例１の板ばね４をX軸正方向側から見た図である。
【図６】実施例１のコンロッド相当治具５をy軸負方向側から見た図である。
【図７】実施例１のコンロッド相当治具５をy軸に直交する平面で切った断面を示す。
【図８】図６のA-A視断面を示す。
【図９】実施例１のピストン冠面受け皿６の斜視図である。
【図１０】実施例１の鋼球受け台７の斜視図である。
【図１１】実施例１の板ばね４に荷重を加えた状態のスカッフ試験装置１の模式図である。
【図１２】実施例１の荷重F，角度θ、およびdθ/dtの時間変化を示すタイムチャートである。
【図１３】実施例１のF*dθ/dtの時間変化を示すタイムチャートである。
【図１４】実施例２の板ばね４の本体部40、連結部41、およびコンロッド相当治具５を分解して示す斜視図である。
【図１５】実施例２の板ばね４の本体部40、連結部41、およびコンロッド相当治具５を組立てて示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明のスカッフ試験装置およびスカッフ試験方法を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【０００９】
［実施例１］
まず、構成を説明する。図１は、実施例１のスカッフ試験装置１を模式的に示す。スカッフ試験装置１は、内燃機関（エンジン）のピストン２におけるピストンピン孔231またはピストンピン３のスカッフを試験する。図２は、実施例１のピストン２をピストンピン孔231が延びる方向から見た側面図である。右側半分では断面を示す。ピストン２はエンジンのシリンダ内に摺動自在に収容される。エンジンは例えば４サイクル・ガソリンエンジンであるがこれに限られない。ピストン２は、アルミニウム合金により成形（鋳造）される。ピストン２は、有底筒状であり、ヘッド部21とスカート部22とエプロン部23を有している。ヘッド部21は円形かつ平面状の冠面211を有している。ヘッド部21の外周面には、３本のリング溝211,212,213が設けられている。これらのリング溝211〜213にはコンプレッションリングやオイルリングが設置される。ヘッド部21の冠部210を除く部分の内周側、およびスカート部22とエプロン部23の内周側は、中空であり、冠部210の反対側で開口する。スカート部22は、ピストン２の径方向で対向する位置に一対形成されている。スカート部22は、比較的薄肉である。スカート部22の外周面は、ヘッド部21（冠面211）の外周面と略等しい曲率半径を有する曲面状である。エプロン部23は、ピストン２の周方向で両スカート部22に挟まれ、スカート部22に連続して形成されている。エプロン部23は、ピストン２の径方向で対向する位置に一対形成されている。エプロン部23は、比較的厚肉である。エプロン部23の外周面は、スカート部22（ヘッド部21）の外周面よりもピストン２の軸心側に位置する。
【００１０】
各エプロン部23には、ピストン２の軸心側に若干突出するように、ピンボス230が形成されている。ピンボス230にはピストンピン孔231が形成されている。ピストンピン孔231は、ピストン２の径方向に延びるように、ピンボス230に貫通形成されている。ピストンピン孔231およびピンボス230は、ピストン２の径方向で対向する位置に、各一対形成されている。ピストンピン孔231には、コネクティングロッド（コンロッド）をピストン２に連結するための１本のピストンピン３が挿入され、嵌合する。各ピンボス230は、各ピストンピン孔231を介して、ピストンピン３の両端部を回転自在に支持する。ピストンピン３がピストンピン孔231から抜け出すことを抑制するため、ピストンピン３の両端には止め輪が設けられる。ピストンピン３は、炭素鋼等により中空円筒状に形成される。コンロッドの一端側（小端部）は、ピストンピン３に連結される。コンロッドの他端側（大端部）はクランクシャフトに連結される。
【００１１】
図１に示すように、スカッフ試験装置１は、板ばね４と、コンロッド相当治具５と、ピストン冠面受け皿６と、鋼球受け台７と、複数の鋼球８と、架台９と、加圧ユニット10とを有する。板ばね４は、板状の弾性部材であり、例えば金属材料（鋼材）により形成される。板ばね４は、長尺の板状である本体部40と、本体部40の長手方向における両端側にそれぞれ設けられた連結部41とを有する。図３は、板ばね４の一側面を示す。以下、説明の便宜上、直交座標系を設ける。本体部40の面400の長手方向にX軸を設け、面400の短手方向にY軸を設ける。面400に直交する方向にZ軸を設ける。図４は、Z軸正方向側から板ばね４を見た図であり、図５は、X軸正方向側から板ばね４を見た図である。図１に示すように、スカッフ試験装置１はX軸方向両側で同様の部材ないし構成を有する。以下、X軸方向両側の部材ないし構成を互いに区別するため、添字a,bを適宜付す。図４に示すように、面400は細長い長方形状である。図３に示すように、本体部40のX軸方向における中間部位401は、本体部40のZ軸負方向側の面から突出する凸部を有する。これにより、上記中間部位401は、本体部40におけるX軸方向両端側よりも、板厚が厚い。中間部位401の板厚は、そのX軸方向における両端側から中央側へ向うにつれて徐々に大きくなる。よって、本体部40の板厚は、そのX軸方向における中央の位置で最大となる。図３に示すように、連結部41は、本体部40のX軸方向端部における一方側（Z軸負方向側）の面から突出し、本体部40に対して略直交する方向（Z軸方向）に延びる。連結部41は、２枚の板状部410,411が略平行に対向すると共にその先端側（Z軸負方向側）が開口するコの字状である。図５に示すように、各板状部410,411は、台形状であり、その先端側（本体部40との接続部位とは反対の側であるZ軸負方向側）に向うにつれて徐々に左右方向（Y軸方向）の幅が小さくなる。各板状部410,411の上記先端側には、各板状部410,411をX軸方向に貫通する連結ピン穴412が形成されている。
【００１２】
コンロッド相当治具５は、コンロッドに相当する部材（コンロッド相当部材）としての治具である。コンロッド相当治具５は棒状であり、その長手方向における一端側に、２分割された連結部50を有する。連結部50はピン支持孔500を有する。ピン支持孔500は、コンロッドの一端側（小端部）に設けられるピストンピン3との連結部位と同様の径等を有する。図６は、コンロッド相当治具５の一側面を示す。以下、説明の便宜上、直交座標系を設ける。ピン支持孔500の径方向であってコンロッド相当治具５の短手方向にx軸を設け、ピン支持孔500の軸心が延びる方向にy軸を設ける。ピン支持孔500の径方向であってコンロッド相当治具５の長手方向にz軸を設ける。図７は、y軸に直交する平面でコンロッド相当治具５を切った断面を示し、図８は、図６のA-A視断面を示す。コンロッド相当治具５は本体部51と分割部52を有している。本体部51は細長い四角柱状である。本体部51のｚ軸正方向側におけるx軸方向寸法は、板ばね４の連結部41における２枚の板状部410,411間の（X軸方向）距離よりも若干小さい。本体部51のz軸正方向側には、連結ピン穴510が形成されている。連結ピン穴510は、ｘ軸方向に延びて本体部51を貫通する。本体部51のz軸負方向端部には、y軸方向に延びる半円筒状の凹部511が形成されている。本体部51のz軸負方向端部には、ｘ軸方向両側にフランジ部512が設けられている。各フランジ部512には、穴513が形成されている。穴513は、z軸方向に延びてフランジ部512を貫通する。分割部52はドーム状であり、本体部51のz軸負方向端部と同様の形状を有する。すなわち、分割部52には、半円筒状の凹部521が形成されている。分割部52には、フランジ部522が設けられている。各フランジ部522には、穴523が貫通形成されている。図６等に示すように、分割部52が本体部51のｚ軸負方向端部に接続されることで、連結部50が形成される。本体部51の凹部511と分割部52の凹部521とが組み合わされることでピン支持孔500が形成される。本体部51のフランジ部512と分割部52のフランジ部522とが接合される。図７に示すように、それぞれの穴513,523が組み合わされることで接続ボルト穴501が形成される。この接続ボルト穴501にボルトが螺着され、本体部51と分割部52とが接合される。図８に示すように、連結部50は、ピン支持孔500における軸心よりも若干z軸正方向側の位置からz軸負方向側へ向うにつれて、徐々にy軸方向寸法が小さくなる。これは、ピンボス230の形状に倣って徐々にy軸方向寸法を小さくしてある。つまり、連結部50の形状は、ピンボス230の形状による為、必ずしも徐々にy軸方向寸法を小さくする必要はない。
【００１３】
本体部51の連結ピン穴510には、コンロッド相当治具５を板ばね４の連結部41に連結するための連結ピンが嵌挿される。連結部41の各板状部410,411は、その連結ピン穴412を介して、連結ピンの両端部を支持する。コンロッド相当治具５の一端（ｚ軸正方向側の端部）は、連結ピンを介して、板ばね４の端部（連結部41）に固定される。具体的には、図５のy軸方向において、中央の連結ピン穴412を介してコンロッド相当治具５の連結ピン穴510に連結ピンが嵌挿される。左右の連結ピン穴412にも連結ピンが嵌挿され、コンロッド相当治具５が両端から支持され位置決め固定される。このようにコンロッド相当治具５が板ばね４に取付けられた状態で、図６〜図８のx軸、y軸、z軸は、図１，図３〜図５のX軸、Y軸、Z軸にそれぞれ一致する。連結部50のピン支持孔500には、ピストンピン３が嵌挿される。コンロッド相当治具５の連結部50は２分割されているため、後から取付けることが可能である。連結部50は、ピン支持孔500を介して、ピストンピン３に連結される。コンロッド相当治具５の他端（ｚ軸負方向側の連結部50）は、ピストンピン３を介して、ピストン２に連結される。
【００１４】
図９は、ピストン冠面受け皿６をその開口部の側から見た斜視図である。ピストン冠面受け皿６は、スカッフ試験時にピストン２のヘッド部21に被せられる有底円筒状の部材（ケース）であり、冠面211を傷等から保護する。ピストン冠面受け皿６は、例えば合金工具鋼により形成されており、調質により表面硬度が調整される。なお、ピストン冠面受け皿６の底と冠面211との間に、シリコン樹脂等で冠面211の形状と一致させた中間部材を挿入して冠面211にかかる荷重を均一化してもよい。ピストン冠面受け皿６の内周面の径は、ヘッド部21（冠面211）の外周面の最大径よりも若干大きい。ピストン冠面受け皿６の開口部には、フランジ60が設けられている。フランジ60は、ピストン冠面受け皿６を手で把持しやすくするために設けられる。図10は、鋼球受け台７をその開口部の側から見た斜視図である。鋼球受け台７は、複数の鋼球８を収容するための有底筒状の部材（ケース）である。複数の鋼球８は、鋼球受け台７の内部に敷き詰められるように回転自在に収容される。鋼球受け台７の開口部における開口面積は、ピストン冠面受け皿６の底部の面積よりも一定程度大きい。鋼球受け台７の内周の深さ方向寸法は、少なくとも鋼球８の半径よりも大きい。鋼球受け台７は、例えば合金工具鋼により形成されており、調質により表面硬度が調整される。
【００１５】
架台９は、鋼球受け台７や加圧ユニット10等が設置され、これらを支持するための台である。図１に示すように、架台９は、受け台設置面90と加圧ユニット保持部91を有する。受け台設置面90は平面状であり、受け台設置面90には鋼球受け台７が固定設置される。ピストン２のヘッド部21に被せられたピストン冠面受け皿６は、その底面61が複数の鋼球８に接するように、鋼球受け台７の内周側に設置される。この状態で、ピストン２の冠面211は、板ばね４の本体部40（面400）と略平行な面上に保持される。鋼球８が転がり運動することで、ピストン冠面受け皿６の底面61は、複数の鋼球８との接点を含む平面内で、鋼球受け台７に対して移動することが可能に設けられている。このとき、ピストン２の冠面211は、板ばね４の本体部40（面400）と略平行な上記面上を移動する。すなわち、冠面211は、本体部40の長手方向に移動可能であるように保持される。このように、ピストン冠面受け皿６と鋼球受け台７と複数の鋼球８は、冠面保持部として機能する。ピストン２は、ピストンピン３が組み付けられた状態で、ピストン冠面受け皿６や複数の鋼球８を介して、鋼球受け台７に対して上記のように移動自在に配置される。上記のように、ピストンピン３には、コンロッド相当治具５が連結される。コンロッド相当治具５は板ばね４のX軸方向両側の連結部41に固定される。ここで、板ばね４のX軸方向両側で、両連結部41に連結される各部材は、互いに寸法が等しい。よって、板ばね４の本体部40（面400）は、受け台設置面90と略平行に延び、板ばね４の連結部41（コンロッド相当治具５）は、受け台設置面90に対して略直交するように延びる。言換えると、受け台設置面90は、板ばね４の本体部40（面400）と略平行な面であり、例えばＸ軸方向に延びる。
【００１６】
加圧ユニット保持部91は、板ばね４の本体部40におけるZ軸正方向側（コンロッド相当治具５が固定される側であるＺ軸負方向側とは反対側）の面400に対向するように配置される。加圧ユニット保持部91には、ロッド収容穴910がZ軸方向に延びるように貫通形成されている。加圧ユニット10は、板ばね４に荷重を周期的に負荷することが可能に設けられた荷重負荷装置である。加圧ユニット10は、例えば油圧を用いてロッド100を往復移動させるアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御装置とを有している。アクチュエータがロッド100を動かす力およびロッド100の移動速度は、制御装置により所望の値に制御することが可能に設けられている。加圧ユニット10は、架台９の加圧ユニット保持部91に保持される。ロッド100は、Z軸方向に延びて、ロッド収容穴910に収容される。ロッド100のZ軸負方向側の先端は、板ばね４の本体部40におけるZ軸正方向側の面400に当接する。ロッド100の先端は、板ばね４の本体部40におけるＸ軸方向の中間位置に当接する。
【００１７】
［作用］
次に、作用を説明する。エンジンのピストン２におけるピストンピン孔231とピストンピン３の耐スカッフ性を評価するため、スカッフ試験装置１を用いてスカッフ発生の有無を試験する。この試験（スカッフ試験）においては、実際のエンジンにおける部品（実部品）であるピストン２とピストンピン３を使用する。ピストン２とピストンピン３との摺動部位は、適当な条件で潤滑された状態とする。例えば、ピストンピン３については、所定のオイルを塗布した後にこれを拭き取ったWet条件とし、ピストンピン孔231については、上記Wet条件、または完全脱脂のDry条件とする。ピストン２とピストンピン３はコンロッド相当治具５を介して板ばね４に連結される。図１に示すように、板ばね４（本体部40）の長さをLとする。具体的には、両連結部41（板状部410,411の中間位置）の間のX軸方向距離をLとする。
【００１８】
図11は、加圧ユニット10がロッド100を介して板ばね４に2Fの力（荷重）を加えたときのスカッフ試験装置１の状態を模式的に示す。本体部40のX軸方向における中間位置（中央）に、図11の太い矢印で示す方向に2Fの荷重を負荷する。すると、板ばね４の本体部40（主に中間部位401以外の部位）が撓む。本体部40の撓みにより、連結部41（コンロッド相当治具５）の延びる方向が、Z軸方向（架台９の受け台設置面90に対して直交する方向）に対して、角度θだけ傾く。θは、ピストンピン孔231に対するピン支持孔500（ピストンピン３）の回転量（捻れ）に相当する撓み角である。θは、Lが長いほど、また、Fが大きいほど、大きくなる。具体的には、板ばね４（本体部40）の断面係数（断面に関係する曲げ応力度の係数）をIとすると、θはFとL2に比例し、Iに反比例する。また、ピストンピン３およびピストンピン孔231には、板ばね４からコンロッド相当治具５を介して、図11の細い矢印で示す方向に、荷重fが作用する。fは、Lが長いほど小さくなり、また、Fが大きいほど大きくなる。L,F,Iの大きさは、θとfが実際のエンジンにおけるものに近くなるように、適宜設定する。
【００１９】
試験条件としては、F（kN）を所定の周波数（周期）および振幅（大きさ）で所定回数（例えば100回）だけ変化させる。Fの大きさ（振幅）をいくつか変えて実験してもよく、この場合、スカッフが発生するときのFの大きさを、ステアケース法等で算出できる。図12は、F，θ、およびdθ/dtの時間変化の様子を模式的に示すタイムチャートである。θはFに対して同位相で変化する。dθ/dtはFに対して1/4周期だけ位相がずれて変化する。ここで、Fとdθ/dtとの積F*dθ/dtを、スカッフ発生指標として設定する。これは、滑り軸受の焼付き限界条件に関する指標である、軸受が受ける面圧（荷重）と滑り速度とに倣って作成した指標である。図13は、図12に基づいて算出したF*dθ/dtの時間変化を示すタイムチャートである。Fの周波数を1Hz、Fの最大値を1、dθ/dtの最大値を1とした。Fが最大となる点の前後60°（言換えると1/6周期。1Hzで運転した場合は0.17sec）でF*dθ/dtが最大となる。よって、これらの点でスカッフが発生しやすいと考えられる。スカッフ試験装置１を用いて実際に試験を行ったところ、ピンボス230の端面から少し中に入ったピストンピン孔231の内周面において、±60°の範囲にスカッフ痕が見られた。これは、実際のエンジンのピストンにおいて発生するスカッフ痕の発生開始位置と一致した。
【００２０】
以下、従来例と対比しつつ、作用効果を説明する。近年、エンジンの高出力化を一因として、ピストンピン孔またはピストンピンのスカッフが多発しており、スカッフへの対策（設計、開発）が急務となっている。一般的な軸と軸孔のスカッフ試験は、大略、軸孔を形成する部材に荷重を負荷する方法と、軸から軸孔へ荷重を負荷する方法とが採られる。前者の一例として、非特許文献２に開示される方法が知られている。後者の一例として、軸に錘をつけて回転することによって軸から軸孔に荷重を加える方法が知られている。また、ピストンピンのスカッフ試験方法として、例えば、非特許文献１に開示される方法が知られている。しかしながら、従来のスカッフ試験装置による試験方法は、実態部品に沿った試験方法ではなく、エンジンのピストンピン孔やピストンピンをそのまま使用することやこれらを改良して用いることは困難であった。また、ピストンピンとピストンピン孔とを押し付け（これらに荷重を与え）ながら同時に、これらの間に捻り（相対回転）を与えるのは難しく、機構が複雑化するおそれがあった。例えば、非特許文献２に開示される試験装置は複雑な機構を有しており、またテストピースを用いて試験を行うものであって、実際のピストンピンをそのまま用いて検査するのは困難である。したがって、従来は、スカッフへの対策の開発期間が長期化するおそれがあった。これに対し、スカッフ試験装置１による試験方法は、ピストン２とピストンピン３を組立てた状態で、ピストンピン３とピストンピン孔231に相対回転（捻り）θと荷重fとを負荷することが可能である。よって、実部品に沿ったスカッフ試験ができる。実機相当のθとfを負荷することで、実部品に即した実機相当のスカッフ評価ができる。したがって、スカッフへの対策の開発期間を短縮することができる。
【００２１】
また、スカッフ試験装置１による試験方法は、板ばね４に荷重2Fを負荷することで板ばね４を弾性変形させ、板ばね４の弾性変形により、ピストンピン３とピストンピン孔231との間に荷重と相対回転を与えるものである。すなわち、板ばね４に荷重2Fを与えるだけで、ピストンピン３とピストンピン孔231とを押し付ける荷重fを与え、同時に、これらの間に捻り（相対回転）θを与えることができる。よって、簡単な機構によって、容易に、実部品に沿ったスカッフ試験ができる。具体的には、図１に示すように、板ばね４は板状の弾性部材であり、その長手方向における両端側（X軸方向両側）に、コンロッド相当治具５の一方側（Z軸正方向側）の端部が固定される。以下、板ばね４の一端側（X軸負方向側）に固定されるコンロッド相当治具5aやピストン2a等に着目する。コンロッド相当治具5aは、板ばね４の長手方向（X軸方向）に対し略直交する方向（Z軸方向）に延びる。コンロッド相当治具5aの他方側（Z軸負方向側）の端部にはピン支持孔500が設けられている。ピン支持孔500は、板ばね４の長手方向（X軸方向）とコンロッド相当治具５が延びる方向（Z軸方向）とに対し直交する方向（Y軸方向）に延びるように配置される。ピン支持孔500はピストンピン3aを支持する。ピストンピン3aはピストン2aのピストンピン孔231aに組付けられている。ピストン２の冠面211は、複数の鋼球８の上で、板ばね４の長手方向と略平行な面上に保持され、少なくともの板ばね４の長手方向（X軸方向）に移動可能である。板ばね４の他端側（X軸正方向側）に固定されるコンロッド相当治具5bやピストン2b等についても同様である。これら他端側のコンロッド相当治具5bやピストン2b等は、板ばね４の他端側を支持する支持部として機能する。
【００２２】
加圧ユニット10は、板ばね４における一端側（コンロッド相当治具5aが固定されるＸ軸負方向側）と他端側（上記支持部により支持されるX軸正方向側）との間の位置で、板ばね４を挟んでコンロッド相当治具5aとは反対側（Z軸正方向側）から板ばね４に荷重を負荷する。図11に示すように、加圧ユニット10がZ軸正方向側から板ばね４に荷重2Fを負荷すると、板ばね４（本体部40）が、その長手方向両側を支持されつつZ軸負方向側に撓む。この撓みの分だけ、連結部41およびコンロッド相当治具5aが、ピストンピン3aの軸心の周りに回転する。コンロッド相当治具5aの延びる方向が、初期位置（板ばね４が撓んでいない状態でコンロッド相当治具5aが延びる方向であるZ軸方向）に対して、角度θだけ傾く。このとき、コンロッド相当治具5aのピン支持孔500はY軸方向に延びているため、ピン支持孔500（ないしピン支持孔500に支持されるピストンピン3a）は、ピストン2aのピストンピン孔231aに対して角度θだけ回転する。また、板ばね４の撓みによる弾性力（荷重F）はコンロッド相当治具5aを介してピストンピン3aに伝えられ、ピストンピン3aはピストンピン孔231aに対して荷重fで押付けられる。なお、コンロッド相当治具5bやピストン2bについても同様である。このように、板ばね４の撓みを利用することで、簡単な機構で、ピストンピン3aとピストンピン孔231aとを押し付け（これらに荷重fを与え）ながら、同時に、これらの間に捻り（相対回転θ）を与えることができる。その際、実際のピストン2aとピストンピン3aを用いることで、実部品に沿ったスカッフ試験ができる。ピストン2bとピストンピン3bについても同様である。
【００２３】
なお、板ばね４の代わりに棒状（四角柱状や円柱状等）の弾性部材を用いてもよい。スカッフ試験装置１は、弾性部材として板ばね４を用いることで、適当な相対回転θや荷重fをより容易に設定することができる。板ばね４の本体部40において、加圧ユニット10のロッド100が当接する部位（Ｘ軸方向中間部位401）は、他の部位よりも、板厚が厚い。よって、板ばね４においてロッド100から直接荷重が作用する中間部位401の耐久性を向上できる。また、ロッド100が当接する中間部位401の弾性変形が抑制されることで、ロッド100に作用する反力の方向が安定化するため、加圧ユニット10を安定的に作動させることができると共に、加圧ユニット10の耐久性を向上できる。
【００２４】
なお、コンロッド相当治具５は、板ばね４の長手方向に対し角度（＞0°）を有して延びていればよい。また、ピストン２の冠面211は、板ばね４の長手方向に対し平行でない面上に保持されてもよい。スカッフ試験装置１では、板ばね４が弾性変形していない初期状態で、コンロッド相当治具５が、板ばね４の長手方向に対し略直交する方向に延びる。また、ピストン２の冠面211は、板ばね４の長手方向と略平行な面上、すなわち、初期状態でコンロッド相当治具５が延びる方向に対して略直交する平面上に、保持される。これにより、板ばね４の弾性変形（撓み）に対してθとfを効果的ないし効率的に発生させることができる。よって、θとfを実際のエンジンにおけるものに近づけることがより容易となる。
【００２５】
荷重fのX軸方向成分により、ピストン２は、架台９に対しX軸方向に若干移動しようとする。一方、荷重fのZ軸方向成分により、ピストン２の冠面211は、架台９に向ってZ軸方向に押付けられる。ピストン２の冠面211を複数の鋼球８によって保持することで、荷重fのZ軸方向成分に関わらず、ピストン２の上記X軸方向移動が円滑化される。ピストン２の上記X軸方向移動を許容することで、ピストンピン３とピストンピン孔231との間における余計な拗れを抑制し、両者間の動き（θとf）を、シリンダ内で実際にピストンが移動する際のものに近づけることができる。これにより、θとfを実際のエンジンにおけるものにより近づけることが容易となる。また、ピストン２の冠面211と架台９との間の摩擦抵抗を減らすことで、摩耗によるピストン２や架台９の耐久性低下を抑制できる。なお、複数の鋼球８に代えて、グリース等の潤滑剤により、ピストン２の上記Ｘ軸方向移動を円滑化してもよい。さらに、ピストン冠面受け皿６をピストン２の冠面211に被せた状態で試験を行うことで、ピストン２の耐久性低下をより効果的に抑制できる。
【００２６】
板ばね４の長手方向における両側には、コンロッド相当治具５とピストン２と複数の鋼球８等（冠面保持部）との組合せによるユニットが、それぞれ連結される。両ユニットは互いに同様の構成である。上記のように、一方（X軸負方向側）のユニットのピストン2aにおけるスカッフを試験する際、他方（X軸正方向側）のユニットは、板ばね４を支持する支持部として機能する。ここで、板ばね４が撓む際、他方のユニットが連結される板ばね４の連結部41bは、コンロッド相当治具5bと共にZ軸方向に対して傾く（ピストンピン3bの軸心周りに回転する）ことが可能となっている。すなわち、他方（X軸正方向側）のユニットは、板ばね４の他端側（X軸正方向側）を可動に支持する。これにより、板ばね４を撓ませて一方（X軸負方向側）のユニットのピストンピン3aとピストンピン孔231aとの間にθを与えることがより容易となる。また、板ばね４に無理な力が作用して板ばね４の耐久性が低下することを抑制できる。また、加圧ユニット10のロッド100に作用する反力の方向が板ばね４の長手方向で偏ることが抑制されるため、加圧ユニット10を安定的に作動させることができると共に、加圧ユニット10の耐久性を向上できる。
【００２７】
なお、板ばね４の他端側を可動に支持するものとして、上記他方のユニットに代えて、板ばね４の他端側にジョイントを設け、ジョイントを介して板ばね４の他端側を架台９に連結したり、板ばね４の他端側に車輪を連結し、車輪が架台９の上を回転しつつ移動可能となるようにしたりしてもよい。スカッフ試験装置１は、板ばね４の他端側を可動に支持するものとして、上記他方のユニットを用いる。よって、板ばね４の長手方向両側で部品を共通化し、部品の種類が増加することを抑制できる。また、板ばね４の長手方向中間位置に関してスカッフ試験装置１の形状を対称とし、その生産性を向上できる。また、両ユニットの各ピストン2a,2bについて同時にスカッフ試験を行うことができる。
【００２８】
スカッフ試験装置１では、板ばね４の本体部40におけるX軸方向中間部位401の板厚が、他の部位よりも厚い。本体部40の形状は、本体部40の長手方向中間位置に関して対称である。加圧ユニット10は、板ばね４における一端側（上記一方のユニットのコンロッド相当治具5aが固定されるＸ軸負方向側）と他端側（上記他のユニットにより支持されるX軸正方向側）との間で、本体部40におけるＸ軸方向中央位置（板ばね４の長手方向の中間位置）に荷重2Fを負荷する。これにより、両ユニットの各ピストン2a,2bにおいて、同様のθとfを同時に与えることができる。よって、両ユニットの各ピストン2a,2bについて同じ条件でスカッフ試験を行うことができる。なお、例えば板ばね４の長手方向に沿った形状（板厚等）の変化に応じ、板ばね４において加圧ユニット10により荷重2Fを負荷する位置を変化させてもよい。
【００２９】
［効果］
以下、実施例１のスカッフ試験装置１およびこれを用いたスカッフ試験方法から把握される本発明の効果を列挙する。
（１）エンジン（内燃機関）のピストン2aにおけるピストンピン孔231aまたはピストンピン3aのスカッフを試験するスカッフ試験装置１であって、板ばね４（板状または棒状の弾性部材）と、板ばね４の長手方向（X軸方向）に対し角度を有して延びるように、板ばね４の長手方向における一端側（X軸負方向側）に固定されるコンロッド相当治具5a（コンロッド相当部材）と、板ばね４の長手方向における他端側（X軸正方向側）を支持するコンロッド相当治具5b等からなるユニット（支持部）と、板ばね４におけるコンロッド相当治具5aと上記ユニット（支持部）との間の位置で、板ばね４を挟んでコンロッド相当治具5aとは反対側（Z軸正方向側）から板ばね４に荷重を負荷する加圧ユニット10（荷重負荷装置）と、ピストン2aの冠面211aを保持する複数の鋼球8a等（冠面保持部）とを備え、コンロッド相当治具5aは、板ばね４に固定される側（Z軸正方向側）とは反対側（Z軸負方向側）の端部に、ピストンピン3aを支持するピン支持孔500を有し、ピン支持孔500は、板ばね４の長手方向（X軸方向）とコンロッド相当治具5aが延びる方向（Z軸方向側）とに対し直交する方向（Y軸方向）に延びるように配置される。
よって、ピストン2aのピストンピン孔231aにピストンピン3aを組付けた状態で、板ばね４に荷重を負荷することで、ピストンピン3aとピストンピン孔231aとの間に荷重fと相対回転θを与えることができるため、実部品に沿ったスカッフ試験ができる。
【００３０】
（２）複数の鋼球8a等（冠面保持部）は、ピストン2aの冠面211aを移動可能に保持する。
よって、ピストンピン3aとピストンピン孔231aとの間の荷重fおよび相対回転θを、実際のエンジンにおけるものにより近づけることが容易となる。
【００３１】
（３）上記弾性部材は板ばね４である。
よって、適当な相対回転θや荷重fをより容易に設定することができる。
【００３２】
（４）エンジン（内燃機関）のピストン2aにおけるピストンピン孔231aまたはピストンピン3aのスカッフを試験するスカッフ試験方法であって、板ばね４（板状または棒状の弾性部材）の一端側（X軸負方向側）に、板ばね４の長手方向（X軸方向）に対し角度を有して延びるようにコンロッド相当治具5a（コンロッド相当部材）を固定すると共に、板ばね４の他端側（X軸正方向側）を支持し、ピストン2aのピストンピン孔231aに組付けられたピストンピン3aを、コンロッド相当治具5aに設けられたピン支持孔500に支持すると共に、ピストン２の冠面211aを移動可能に保持し、板ばね４における一端側（コンロッド相当治具5aが固定されるX軸負方向側）と他端側（支持されるX軸正方向側）との間の位置で、板ばね４を挟んでコンロッド相当治具5aとは反対側（Z軸正方向側）から板ばね４に荷重2Fを負荷することで、板ばね４を弾性変形させ、ピストンピン3aとピストンピン孔231aとの間に荷重fと相対回転θを与える。
よって、ピストン2aのピストンピン孔231aにピストンピン3aを組付けた状態で、板ばね４に荷重を負荷することで、ピストンピン3aとピストンピン孔231aとの間に荷重fと相対回転θを与えることができるため、実部品に沿ったスカッフ試験ができる。
【００３３】
［実施例２］
実施例２のスカッフ試験装置１は、板ばね４の連結部41を本体部40とは分離して設け、本体部40における連結部41の位置を調節可能としたものである。図14は、板ばね４の長手方向一端側において、本体部40と連結部41とコンロッド相当治具５とを分解した状態を示す斜視図である。図15は、板ばね４の長手方向一端側において、本体部40と連結部41とコンロッド相当治具５とを組立てた状態を示す斜視図である。連結部41は、２枚の板状部410,411と嵌合部412とを一体的に有する。嵌合部412は本体部40に嵌合可能な孔413を有する。孔413は嵌合部412に貫通形成されている。他の構成は実施例１と同様である。コンロッド相当治具５は、２枚の板状部410,411に挟まれて連結部41に固定される。連結部41（嵌合部412）の孔413に本体部40の端部が挿入される。本体部40における長手方向の任意の位置で、連結部41が本体部40に対して固定される。これにより、コンロッド相当治具５の板ばね４に対する位置が調整可能となっている。これは、実施例１における板ばね４（本体部40）のX軸方向長さL（図１参照）を任意に変更可能であることに相当する。このように、コンロッド相当治具５を板ばね４に取付ける部分を板ばね４とは別部品とし、Lが可変となるように設けることで、ピストンピン３とピストンピン孔231との間に発生させるθとfをより細かく調整することが可能である。よって、より実部品に沿ったスカッフ試験ができる。他の作用効果は実施例１と同様である。
【００３４】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１      スカッフ試験装置
２      ピストン（支持部）
２１１  冠面
２３１  ピストンピン孔
３      ピストンピン
４      板ばね（弾性部材）
５      コンロッド相当治具（コンロッド相当部材、支持部）
５００  ピン支持孔
８      鋼球（冠面保持部、支持部）
１０    加圧ユニット（荷重負荷装置）
【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】
2016142639.tif 000009
【図８】
2016142639.tif 000010
【図９】
2016142639.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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