(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒試験片と円盤試験片とを、円盤試験片軸芯から半径方向に隔たった位置で、円筒試験片の軸芯と円盤試験片の軸芯とを交差させて円盤試験片の軸直交面に円筒試験片の外周面を接触させる工程と、
円筒試験片と円盤試験片の接触部に荷重を付与するとともに試験油を供給し、円筒試験片と円盤試験片を回転駆動し、円筒試験片と円盤試験片を試験油を介してころがり滑り接触させる工程と、
円筒試験片と円盤試験片の回転駆動トルクから円筒試験片と円盤試験片と間の試験油の剪断力（Ｆ）を求め、該剪断力（Ｆ）と円筒試験片と円盤試験片の接触部に付与した荷重（Ｎ）とからトラクション係数（μ）＝（Ｆ）／（Ｎ）を演算してトラクション測定を行う工程と、
を有するトラクション試験方法。
【請求項２】
円筒試験片と円盤試験片の接触角度を円筒試験片と円盤試験片の接触点まわりに調整した後トラクション測定を行う請求項１記載のトラクション試験方法。
【請求項３】
円筒試験片を保持し回転させる第１の駆動ユニットと、
円盤試験片を保持し回転させる第２の駆動ユニットと、
円筒試験片と円盤試験片の一方を他方に対して圧接させ該接触部に荷重を付与する荷重付与装置と、
円筒試験片と円盤試験片の接触部に試験油を供給する試験油供給ノズルと、
を有し、
円盤試験片軸芯から半径方向に隔たった位置で円盤試験片の軸直交面に円筒試験片の外周面を試験油を介してころがり滑り接触させ、かつ、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯とを交差させたトラクション試験装置。
【請求項４】
第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯との交差角度を円筒試験片と円盤試験片との接触点まわりに変化させる角度変化装置をさらに有する請求項３記載のトラクション試験装置。
【請求項５】
第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯とのいずれか一方の回転軸芯を連続的に角度調整可能とした請求項３記載のトラクション試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクション試験方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクション試験とは、２つの試験片間に荷重をかけ２つの試験片を試験油を介して接触させるとともに接触部での周速を異ならせてころがり滑り接触させ、トルク伝達させる時の特性を求める試験をいう。
従来の、トラクション特性を測定する装置は、特開平６−３０８０１６号に開示されている。従来のトラクション試験装置は、２ローラまたは４ローラ方式で、いずれも円筒試験片と円筒試験片とを、それらの回転軸芯を平行にして、側面（外周面）で圧接させて、ころがり滑り接触させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のトラクション試験では、円筒試験片と円盤試験片間のトラクション特性を測定することはできない。
たとえば、自動車の自動変速機には、２つの円盤（トロイダル断面形状の円盤である場合を含む）を平行にして同軸芯上に離して配置し、２つの円盤の間でかつ円盤の軸芯から半径方向に隔たった位置に円筒をその円筒軸芯を円盤軸芯に交差させて配置し、円筒の外周面を２つの円盤に圧接させ、円筒の軸芯と円盤の軸芯との交差角度を変えることによって、２つの円盤間の回転速度を変え、トルク伝達するようにしたものがある。この種の自動変速機では、円盤の軸直交面と、それに圧接される円筒外周面との間のトラクション特性を求めたいが、該特性は、従来の、平行２円筒間のトラクション試験からは求めることができず、平行２円筒間トラクション試験の結果から類推するしか方法がなかった。
本発明の目的は、円盤試験片（トロイダル断面形状の円盤試験片である場合を含む）と円筒試験片間のトラクション特性を測定できるトラクション試験方法とその装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  円筒試験片と円盤試験片とを、円盤試験片軸芯から半径方向に隔たった位置で、円筒試験片の軸芯と円盤試験片の軸芯とを交差させて円盤試験片の軸直交面に円筒試験片の外周面を接触させる工程と、
円筒試験片と円盤試験片の接触部に荷重を付与するとともに試験油を供給し、円筒試験片と円盤試験片を回転駆動し、円筒試験片と円盤試験片を試験油を介してころがり滑り接触させる工程と、
円筒試験片と円盤試験片の回転駆動トルクから円筒試験片と円盤試験片と間の試験油の剪断力（Ｆ）を求め、該剪断力（Ｆ）と円筒試験片と円盤試験片の接触部に付与した荷重（Ｎ）とからトラクション係数（μ）＝（Ｆ）／（Ｎ）を演算してトラクション測定を行う工程と、
を有するトラクション試験方法。
（２）  円筒試験片と円盤試験片の接触角度を円筒試験片と円盤試験片の接触点まわりに調整した後トラクション測定を行う（１）記載のトラクション試験方法。
（３）  円筒試験片を保持し回転させる第１の駆動ユニットと、
円盤試験片を保持し回転させる第２の駆動ユニットと、
円筒試験片と円盤試験片の一方を他方に対して圧接させ該接触部に荷重を付与する荷重付与装置と、
円筒試験片と円盤試験片の接触部に試験油を供給する試験油供給ノズルと、
を有し、
円盤試験片軸芯から半径方向に隔たった位置で円盤試験片の軸直交面に円筒試験片の外周面を試験油を介してころがり滑り接触させ、かつ、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯とを交差させたトラクション試験装置。
（４）  第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯との交差角度を円筒試験片と円盤試験片との接触点まわりに変化させる角度変化装置をさらに有する（３）記載のトラクション試験装置。
（５）  第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯とのいずれか一方の回転軸芯を連続的に角度調整可能とした（３）記載のトラクション試験装置。
【０００５】
上記（１）のトラクション試験方法では、円筒試験片と円盤試験片とを、円盤試験片軸芯から半径方向に隔たった位置で、円盤試験片の軸直交面に円筒試験片の外周面を接触させてトラクション測定を行うので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測定できる。
上記（２）のトラクション試験方法では、円筒試験片と円盤試験片の接触角度を調整するので、円盤試験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクション特性を測定することができる。
上記（３）のトラクション試験装置では、第１の駆動ユニットと第２の駆動ユニットとが、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯とを交差させて配置されているので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測定できる。
上記（４）のトラクション試験装置では、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯との交差角度を円筒試験片と円盤試験片との接触点まわりに調整可能としたので、円盤試験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクション特性を測定することができる。
上記（５）のトラクション試験装置では、円筒試験片を保持し回転させる回転軸と円盤試験片を保持し回転させる回転軸とが軸芯を交差させて配置されているので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測定できる。また、いずれか一方の回転軸を連続的に角度調整可能としたので、円盤試験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクション特性を連続的に測定することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
トラクション試験では、２つの試験片（金属試験片）を、試験片間に荷重を付与し、試験油を介して圧接させ、ころがり滑り接触させて、トラクション特性を測定する。この場合、２つの試験片間の荷重をＮで表し、２つの試験片間の試験油の剪断力をＦで表すと、μ＝Ｆ／Ｎがトラクション係数である。トラクション試験では、２つの試験片間に付与された荷重Ｎを測定し、トルクを測定してトルクから力Ｆを演算し、ＮとＦからμを演算で求め、その試験油と試験片のトラクション係数を演算で求めて、トラクション特性を検討する。トラクション試験は、たとえば、自動車の自動変速機の、円筒と円筒間、または円盤と円筒間のトルク伝達特性を求め決定する上で必要となる。
【０００７】
図１〜図３は、本発明の第１実施例（請求項１、２、３、４に対応）のトラクション試験方法とその装置を示している。
図４〜図２３は、本発明の第２実施例（請求項１、５に対応）のトラクション試験方法とその装置を示している。
【０００８】
まず、本発明の第１実施例のトラクション試験装置（本発明の第１実施例のトラクション試験方法の実施に直接使用する装置）を、図１〜図３を参照して、説明する。
本発明の第１実施例のトラクション試験装置は、第１の駆動ユニット１０と、第２の駆動ユニット２０とを、有しており、第１の駆動ユニット１０と第２の駆動ユニット２０とは、第１の駆動ユニット１０の回転軸芯１４と第２の駆動ユニット２０の回転軸芯２４とを交差させて配置されている。ここで、交差とは、図１の正面視で交差していればよい。したがって、第１の駆動ユニット１０の回転軸芯１４と第２の駆動ユニット２０の回転軸芯２４とは同一平面内にあって実際に交わっていてもよいし、第１の駆動ユニット１０の回転軸芯（回転軸芯の延長線を含む）１４と第２の駆動ユニット２０の回転軸芯（回転軸芯の延長線を含む）２４とが互いに異なる２つの平面内にあって実際には交わっていなくてもよい。
【０００９】
本発明の第１実施例のトラクション試験装置は、さらに、第１の駆動ユニット１０と第２の駆動ユニット２０の一方を他方に対して移動させ試験片間に荷重を付与する荷重付与機構３０と、試験片に対して試験油を供給する試験油供給装置４０とを、有する。
また、本発明の第１実施例のトラクション試験装置は、さらに、第１の駆動ユニット１０の回転軸芯１４と第２の駆動ユニット２０の回転軸芯２４の交差角度を、第１の駆動ユニット１０に支持されて回転される円筒試験片１５と第２の駆動ユニット２０に支持されて回転される円盤試験片２５との接触点８０まわりに、変化させる角度変化機構５０を、さらに有していてもよい。
本発明の第１実施例のトラクション試験装置は、電源盤６０と、上記ユニット１０、２０、装置３０、４０、５０、電源盤６０を支持する架台７０を備えている。
【００１０】
第１の駆動ユニット１０は、サーボモータからなる駆動モータ１１と、駆動モータ１１の駆動軸に連結された減速機１２と、減速機１２の出力軸と連結された回転軸を有する軸受ユニット１３とを有する。軸受ユニット１３は回転軸を有し、この回転軸は駆動モータ１１の回転駆動により回転される。軸受ユニット１３の回転軸の回転軸芯は第１の駆動ユニット１０の回転軸芯を構成している。第１の駆動ユニット１０の軸受ユニット１３の回転軸には円筒試験片１５が取り付けられて、回転軸と共に回転される。円筒試験片１５はビヤ樽状（外周面が軸方向中央部で半径方向に湾曲状に突出している形状）の試験片であり、外周面で相手側の試験片２５に接触される。
減速機１２には、入力軸と出力軸間にすべりが生じないように（すべりが生じると測定回転数に誤差が生じるのでそれを防止するため）、ギア減速機が用いられており、小型で大きな減速比がとれ、入力軸と出力軸を同軸芯状に配置できるように、プラネタリーギア減速機が用いられている。
【００１１】
同様に、第２の駆動ユニット２０は、サーボモータからなる駆動モータ２１と、駆動モータ２１の駆動軸に連結された減速機２２と、減速機２２の出力軸と連結された回転軸を有する軸受ユニット２３とを有する。軸受ユニット２３は回転軸を有し、この回転軸は駆動モータ２１の回転駆動により回転される。第２の駆動ユニット２０の軸受ユニット２３の回転軸には円盤試験片２５が取り付けられる。円盤試験片２５の軸芯と直交する面は、平面またはトロイダル形状の面（以下、トロイダル面という）からなる。
減速機２２には、入力軸と出力軸間にすべりが生じて測定回転数に誤差が生じないように、ギア減速機が用いられており、小型で大きな減速比がとれ、入力軸と出力軸を同軸芯状に配置できるように、プラネタリーギア減速機が用いられている。
【００１２】
円筒試験片１５の軸芯１４と円盤試験２５の軸芯２４とは交差している（図１では直交している）。トラクション試験時には、円筒試験片１５の外周面（この面はビヤ樽状面であってもよいし、ストレートな面でもよい、図２、図３ではビヤ樽状面の場合を示す）が円盤試験片２５の軸直交面（この面は平面であってもよいし、平面以外の面、たとえば、トロイダル面であってもよい）に圧接される。
【００１３】
荷重付与機構３０は、図示例では、第２の駆動ユニット２０を移動させるように設けられており、第２の駆動ユニット２０を移動させて円盤試験片２５を、第１の駆動ユニット１０に支持された円筒試験片１５に押し付け、荷重Ｎを付与する。ただし、荷重付与機構３０は、第１の駆動ユニット１０を移動させるものであってもよい。
荷重付与機構３０が、第２の駆動ユニット２０を移動させるように設けられている場合、荷重付与機構３０は、第２の駆動ユニット２０を取り付けるモータ固定部３１と、モータ固定部３１を第２の駆動ユニット２０の軸方向（図示例では上下方向）に移動させる、早送り用ジャッキ３３および微量送り用ジャッキ３２を有する。微量送り用ジャッキ３２にウォームギア等の送り機構（ただし、ボールねじ等の送り機構であってもよい）を用いることにより、荷重付与機構３０を小型化することができ、装置全体も小さくできる。３４は送りを上下方向にガイドする送り用軸受である。
試験片１５、２５間の圧接荷重Ｎは荷重付与機構３０の荷重経路に設けた荷重計（ロードセル）９０で測定する。
【００１４】
試験油供給装置４０は、試験油を入れた試験油タンク４１と、試験油タンク４１を支持するタンクスタンド４２と、試験油タンク４１からの試験油の流量を調整する試験油流量調整バルブ４３とを有し、試験片１５、２５間に油膜を形成するための試験油を試験片に供給する。
試験片１５、２５間の試験油の剪断力Ｆは、トルクから求められ、トルクは第１、第２の駆動モータ１１、２１の負荷電流により簡易的に求めることができる。もちろん試験片１５、２５と減速機間１２、２２にトルク計（市販品のものを使用できる、たとえば軸と共に回転して軸のトーションを測定するロードセルタイプのものや、自身は回転せず回転軸を圧接して軸のトルクを測定するタイプのもの等）を取り付けて正確に求めることもできる。
【００１５】
角度変化機構５０は、第１の駆動ユニット１０の回転軸芯１４と第２の駆動ユニット２０の回転軸芯２４との交差角度を、円筒試験片１５と円盤試験片２５との接触点（接触部）８０まわりに変化させ、これによって円筒試験片１５と円盤試験片２５との接触角度を変える機構からなる。
図２、図３に示すように、角度変化機構５０は、第１の駆動ユニット１０が取り付けられたフレーム５２と、フレーム５２を回動支点５１まわりに回動可能に支持する軸受５４と、フレーム５２のうち、架台７０の調整ボルト当接部７３からの高さを調整してフレーム５２の回動支点５１まわりに回動角度を調整し調整角度に保持する接触角調整ボルト５３とを、有する。フレーム５２の回動支点５１（第１の駆動ユニット１０の回動支点でもある）は、円筒試験片１５と円盤試験片２５との接触点８０を通る線上にある。これによって、円筒試験片１５と円盤試験片２５とは、円筒試験片１５と円盤試験片２５と接触点８０を中心に、接触角度が変えられる。接触角度の調整は接触角調整ボルト５３をまわしてフレームからの下方への突出し量を調整することにより行う。
【００１６】
６０は第１の駆動モータ１１、第２の駆動モータ２１等への電気供給、制御を行う電源盤である。
第１の駆動ユニット１０、第２の駆動ユニット２０、荷重付与機構３０、試験油供給装置４０、角度変化機構５０、電源盤６０は、共通の架台７０上にあり、架台７０は高さ調整機構付きキャスター７１により、円盤試験片２５の水平調整が可能であるとともに、移動可能である。
架台７０は、接触角調整ボルト５３の下方に接触角調整ボルト５３の下端が当接する調整ボルト当接部７３を有する。調整ボルト当接部７３は架台７０に対して移動しない。
架台７０には、試験油供給装置４０を覆うカバー７２が取り付けられている。
【００１７】
つぎに、本発明の第１実施例のトラクション試験方法（本発明実施例のトラクション試験装置の作用でもある）を説明する。
本発明の第１実施例のトラクション試験方法は、円筒試験片１５と円盤試験片２５とを、円盤試験片軸芯２４から半径方向に隔たった位置で、円盤試験片２５の軸直交面に円筒試験片１５の外周面を接触させ、接触部（接触点）８０に荷重を付与するとともに試験油を供給し、ころがり滑り接触させてトラクション測定を行う方法からなる。
このトラクション試験方法では、円筒試験片１５と円盤試験片２５の接触角度を円筒試験片１５と円盤試験片２５の接触点８０まわりに調整した後トラクション測定を行う。
【００１８】
さらに詳しくは、本発明の第１実施例のトラクション試験方法は、第１の駆動ユニット１０に第１の試験片１５を取り付けるとともに、第２の駆動ユニット２０に第２の試験片２５を取り付ける第１の工程と、円筒試験片１５の外周面と円盤試験片２５の軸直交面（平面またはトロイダル面からなる）間に荷重Ｎを付与して接触させると共に、試験片に試験油を供給する第２の工程と、第１の駆動モータ１１と第２の駆動モータ２１を駆動し円筒試験片１５と円盤試験片２５を油膜を介してころがり滑り接触させる第３の工程と、円筒試験片１５と円盤試験片２５間の荷重Ｎとトルクを測定しトラクション特性を測定する第４の工程と、からなる。
円筒試験片１５と円盤試験片２５との接触角度は、上記の第１の工程または第２の工程で、円筒試験片１５と円盤試験片２５の接触点８０まわりに、試験角度に調整、設定される。
【００１９】
接触点（接触部）８０は円盤試験片２５の回転軸芯２４から半径方向に隔たった位置にあり、接触部８０はある面積をもつので、接触部８０のうち円盤試験片２５の回転軸芯２４から遠い部分（半径ｒ1 ）と円盤試験片２５の回転軸芯２４に近い部分（半径ｒ2 ）とでは角速度ωが同じでも周速が異なり（ｒ1 ωとｒ2 ωは異なる）、スピンを与えた状態でトラクション試験を行うことができ、自動車の自動変速機の円盤と円筒との接触部に近い状態のトラクション試験を行うことができる。円盤試験片２５の、円筒試験片１５が接触する面の形状をトロイダル面としておけば、接触部８０の面積が大きくなりスピン量もより大きくなるので、トロイダル面をもつ自動車の自動変速機の円盤と円筒との接触部に近い状態のトラクション試験を行うことができる。
【００２０】
また、自動車の自動変速機では、２円盤間に配置された円筒の円盤に対する接触角度が変化されることにより速度を変化させるが、本試験方法では、円筒試験片１５と円盤試験片２５との接触角度が、円筒試験片１５と円盤試験片２５の接触点８０まわりに、変化され調整されるので、自動車の自動変速機の円盤と円筒との接触部をシミュレートした試験を行うことができる。
ただし、本発明のトラクション試験方法とその装置は、自動車の自動変速機のトラクション特性を測定するための試験および装置に限るものではなく、試験片の回転軸芯が交差するすべてのトラクション試験とその装置に適用することができる。
【００２１】
つぎに、本発明の第２実施例のトラクション試験装置（本発明の第２実施例のトラクション試験方法の実施に直接使用する装置）を、図４〜図２３を参照して、説明する。
本発明の第２実施例のトラクション試験装置は、円筒試験片１１５を保持し回転させる第１の駆動ユニット１１０と、円盤試験片（トロイダル断面をもつ円盤試験片である場合を含む）１２５を保持し回転させる第２の駆動ユニット１２０とを、有している。第１の駆動ユニット１１０は円筒試験片１１５を保持し回転させる回転軸１１４を有し、第２の駆動ユニット１２０は円盤試験片１２５を保持し回転させる第２の回転軸１２４を有する。第１の回転軸１１４の回転軸芯と第２の回転軸１２４の回転軸芯とは交差されている。ここで、交差とは、図４の平面視で交差していればよい。したがって、第１の回転軸１１４の回転軸芯と第２の回転軸１２４の回転軸芯とは同一平面内にあって実際に交わっていてもよいし、第１の回転軸１１４の回転軸芯と第２の回転軸１２４の回転軸芯とが互いに異なる２つの平面内にあって実際には交わっていなくてもよい。
【００２２】
本発明の第２実施例のトラクション試験装置は、第１の回転軸１１４と第２の回転軸１２４のいずれか一方の回転軸（たとえば、第１の回転軸１１４）を連続的に（段階状ではないという意味）角度調整する角度変化機構１５０（後述）を有しており、第１の回転軸１１４の回転軸芯と第２の回転軸１２４の回転軸芯との平面視での交差角は、連続的に調整可能とされている。
円盤試験片１２５が平板である場合は、第１の駆動ユニット１１０および第１の回転軸１１４は、円筒試験片１１５と円盤試験片１２５の接点まわりに回動しかつ角度調整される。
円盤試験片１２５がトロイダル断面をもつ場合は、第１の駆動ユニット１１０および第１の回転軸１１４は、円筒試験片１１５の中心まわりに回動しかつ角度調整される。
【００２３】
本発明の第２実施例のトラクション試験装置は、さらに、円盤試験片１２５と円筒試験片１１５の一方を他方に対して圧接させ接触部１８０に荷重を付与する荷重付与機構１３０と、円盤試験片１２５と円筒試験片１１５に対して試験油を供給する試験油供給ノズル１４０および試験油供給ホース１４１を、有する。
【００２４】
各部をさらに詳細に説明する。
図４に示すように、第１の駆動ユニット１１０は、サーボモータからなる第１の駆動モータ１１１と、第１の駆動モータ１１１の回転を伝達するベルト（例えば、タイミングベルト）１１２と、回転変動をなくすためのフライホイール１１６と、トルクメータ１１７と、軸受ユニット１１３とを有する。軸受ユニット１１３は回転軸１１４を有する。第１の駆動ユニット１１０の軸受ユニット１１３の回転軸１１４には円筒試験片１１５が取り付けられて、回転軸１１４と共に回転される。円筒試験片１１５はビヤ樽状（外周面が軸方向中央部で半径方向に湾曲状に突出している形状）の試験片であり、外周面で相手側の円盤試験片１２５（図１０に示すように、トロイダル面をもってもよい）に接触される。
【００２５】
同様に、第２の駆動ユニット１２０は、サーボモータからなる第２の駆動モータ１２１と、第２の駆動モータ１２１の回転を伝達するベルト（例えば、タイミングベルト）１２２と、回転変動をなくすためのフライホイール１２６と、トルクメータ１２７と、軸受ユニット１２３とを有する。軸受ユニット１２３は回転軸１２４を有する。第２の駆動ユニット１２０の軸受ユニット１２３の回転軸１２４には円盤試験片１２５が取り付けられて、回転軸１２４と共に回転される。円盤試験片１２５は、トロイダル状断面をもつ（ただし、平板であってもよい）試験片であり、相手側の円筒試験片１１５の外周面に接触される。
【００２６】
角度調整機構１５０は、図示例では、円筒試験片１１５を保持、回転させる第１の回転軸１１４を水平面内方向に回転させ角度調整する（ただし、円盤試験片１２５を保持、回転させる第１の回転軸１２４を水平面内方向に回転させてもよい）。
角度調整機構１５０は、図４〜図１３に示すように、固定ベース１６３に対して旋回可能とされ第１の駆動ユニット１１０を支持する旋回ベース１５２と、旋回ベース１５２の旋回中心（円筒試験片１１５の中心）を中心として弧状に配置された弧状レール１５３と、旋回ベース１５２に取り付けられ弧状レール１５３に沿って摺動する旋回スライドベアリング１５４と、旋回ベース１５２を旋回駆動する旋回駆動機構と、を有する。
【００２７】
旋回駆動機構は、支持軸１５５まわりに水平方向に回動可能に支持された旋回駆動機構支持テーブル１５６と、旋回駆動機構支持テーブル１５６に支持されたサーボモータ１５７と、サーボモータ１５７によって回転されるねじ軸１５９と、ねじ軸１５９に螺合するボールねじ１５８と、ボールねじ１５８によって送られるスライドユニット１６０と、スライドユニット１６０と旋回ベース１５２とを連結する連結部１６１と、を有し、サーボモータ１５７によるスライドユニット１６０の直線動が、連続的に、無段階に、旋回ベース１５２の回転動に変換される。
旋回ベース１５２の旋回角は、ロータリーエンコーダからなる変位角センサー１６２によって、検出され、出力される。変位角センサー１６２の旋回ベース１５２の旋回角の分解能は、約０．０００１°であり、高性能である。
【００２８】
円筒試験片１１５が変角されると、円盤試験片１２５に対して接触半径が変化し、変速される。周速が変わって回転速度差がつくと円筒試験片１１５と円盤試験片１２５のスリップ率が変わるので、スリップ率一定下で試験を行いたい場合には、円筒試験片１１５の変角時には、円筒試験片１１５と円盤試験片１２５の回転速度を変化させてスリップ率一定制御を行う必要がある。すべり速度Ｖａは（円筒試験片周速＋接触位置における円盤試験片周速）／２〔ｍ／ｓ〕で与えられ、スリップ率Ｓは（円筒試験片周速−接触位置における円盤試験片周速）／Ｖａ×１００〔％〕で与えられる。したがって、スリップ率一定制御を行う場合、変速角を常時高精度で計測し第１の駆動モータ１１１、第２の駆動モータ１２１にフィードバックして第１の駆動モータ１１１、第２の駆動モータ１２１の回転速度を制御する。また、円筒試験片１１５の変角の過渡状態においても、正確な変角計測が必要である。上記の弧状レール１５３、旋回スライドベアリング１５４、ボールねじ１５８をもつ旋回駆動機構、ロータリーエンコーダからなる変位角センサー１６２は、正確な変角制御を可能にしている。
【００２９】
さらに、トラクション係数の計測精度を向上させるために、軸受ユニット１１３、１２３をフリクションロスの少ない軸受ユニットとし、さらにフリクションロス補正機構をもたせたトラクション試験装置とした。
軸受ユニット１１３、１２３を、高剛性、低フリクション、高回転（６０００ｒｐｍ）適応可能、試験片からの伝熱（１４０℃）時の寸法変化が少、なものとするために、セラミックボールを用いた軸受ユニットとするとともに、オイルミスト潤滑としてある。具体的には、円盤試験片固定治具１２３ｆはスプライン軸１２３ａに連結され、スプライン軸１２３ａはスプライン軸外筒１２３ｂとスプライン嵌合されて回転は伝達するが軸方向にスライド可として熱膨張および試験荷重がかかった時の微小軸方向変位が逃がされる。また、スプライン軸外筒１２３ｂは軸受けインナー（スピンドル軸）１２３ｃにねじ止めされて駆動モータ１２１からの回転が伝えられ、軸受けインナー１２３ｃはセラミックボール１２３ｄにより軸受けアウター１２３ｅに回転可能に支持され、セラミックボール１２３ｄの低熱膨張率、低フリクションにより、高剛性、低フリクション、高回転適応可能、試験片からの伝熱時の寸法変化が少の軸受を可能にしている。
【００３０】
さらにトラクション係数を厳密に高精度に計測するために、図１５に示すように、トルクメータ１１７、１２７で計測・出力されたトルクＴから駆動系のフリクショントルクＴf （メカロス）をコンピュータで自動減算することにより、正確な実トルクＴR を求め、この実トルクＴR をトラクション係数演算に用いるようにした。
試験片１１５、１２５間の試験油の剪断力Ｆは、トルクから求められ、トルクはトルクメータ１１７、１２７の出力トルクＴをコンピュータに入力し、コンピュータにてＴをフリクショントルクＴf 分補正して、実トルクＴR を求め、この実トルクＴR をトラクション係数演算に用いるようにした。
【００３１】
なお、フリクショントルクＴf は、以下の手順で予め求めておきテーブルマップ（図１６〜図１９に示したもの）の形にしてコンピュータに記憶させた。フリクショントルクＴf に影響を与える因子として、負荷荷重Ｆ〔Ｎ〕、変速角（円筒試験片の変速角）〔ｄｅｇ〕、回転速度〔ｒｐｍ〕（円筒試験片回転数Ｎｒ〔ｒｐｍ〕、円盤試験片回転数Ｎｄ〔ｒｐｍ〕）の３パラメータを考慮し補正を行った。実際のパラメータ設定は、この３パラメータのフルスケールに対し適当なステップで分割を行い、さらに２軸分（円筒試験片側と円盤試験片側）をたしあわせて、フリクショントルクＴf 補正テーブル（図１６〜図１９）とした。このテーブルを作成する時、装置は、図２０、図２１に示すように、円筒試験片側Ｔf 補正テーブル計測時には円盤試験片側駆動軸を軸受けユニットとトルクメータ間で切離し、逆に円盤試験片側Ｔf 補正テーブル計測時には円筒試験片側駆動軸を軸受けユニットとトルクメータ間で切離した。この状態で「円筒試験片周速＝円盤試験片周速であればμ＝０」という理論に基づき、駆動モータをＴf 自動測定モードにて回転させ、トルクメータ出力のＴ＝Ｔf として扱った。これを、図２２に示すように、前述の角変速角、角重錘ステップで収集を行い、図２２に基づいて図１６、図１７の性能試験用Ｔf 補正テーブルを作成した。耐久試験用にも、図２３に示すように、前述の角変速角、角重錘ステップで収集を行い、図２３に基づいてず１８、図１９の耐久試験用Ｔf 補正テーブルを作成した。
【００３２】
荷重付与機構１３０は、図１４に示すように、一定荷重の荷重付与機構と、変動荷重（変動荷重試験は耐久試験である）の荷重付与機構とを、切替え（マニュアル切替え）可能に有している。一定荷重の荷重付与機構は、一定荷重を付与するための重錘１３１と、連結フレーム１３３を回動可能に支持する回動支点１３２と、連結フレーム１３３を引張軸１３５に連結する連結部１３４を有し、引張軸１３５に付与された重錘１３１による引張力で円盤試験片１２５を引張り、円盤試験片１２５と円筒試験片１１５の接触部１８０に一定荷重を付与する。変動荷重の付与機構は、油圧駆動サーボ加振機１３６からなり、調整可能な所定サイクルの変動荷重を連結部１３４を介して引張軸１３５に付与する。一定荷重の荷重付与機構と変動荷重の荷重付与機構との切替えは、連結部１３４にて行う。
試験片１１５、１２５間の圧接荷重Ｎは荷重付与機構１３０の重錘１３１または油圧駆動サーボ加振機１３６の荷重である。
【００３３】
つぎに、本発明の第２実施例のトラクション試験方法（本発明の第２実施例のトラクション試験装置の作用でもある）を説明する。
本発明の第２実施例のトラクション試験方法は、円筒試験片１１５と円盤試験片１２５とを、円盤試験片軸芯１２４から半径方向に隔たった位置で、円盤試験片１２５のトロイダル面（円盤試験片１２５が平板の場合は平面）に円筒試験片１５の外周面を接触させ、円盤試験片１２５を円筒試験片１１５に圧接する側に引っ張って接触部１８０に荷重を付与するとともに試験油を供給し、ころがり滑り接触させてトラクション測定を行う方法からなる。
【００３４】
このトラクション試験方法では、円筒試験片１５と円盤試験片２５の接触角度は、角度変化機構１５０により連続的に任意の角度に調整可能であり、角度調整した後トラクション測定を行う。トルクはトルクメータ１１７、１２７の出力ＴをフリクショントルクＴｆ分補正した実トルクを用いるので、高精度であり、しかもセラミックボール１２３ｄを用いた軸受ユニット１２３、１１３を用いているのでフリクショントルク自体も小さく、極めて高精度なトラクション試験を行うことができる。また、荷重Ｎは性能試験では重錘１３１による一定荷重であり、耐久試験では油圧サーボ加振機１３６による変動荷重である。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１のトラクション試験方法によれば、円筒試験片と円盤試験片とを、円盤軸芯から半径方向に隔たった位置で、円盤試験片の軸直交面に円筒試験片の外周面を接触させてトラクション測定を行うので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測定できる。
請求項２のトラクション試験方法によれば、円筒試験片と円盤試験片の接触角度を調整するので、円盤試験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクション特性を測定することができる。
請求項３のトラクション試験装置によれば、第１の駆動ユニットと第２の駆動ユニットとが、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯とを交差させて配置されているので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測定できる。
請求項４のトラクション試験装置によれば、第１の駆動ユニットの回転軸芯と第２の駆動ユニットの回転軸芯との交差角度を円筒試験片と円盤試験片との接触点まわりに調整可能としたので、円盤試験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクション特性を測定することができる。
請求項５のトラクション試験装置によれば、円筒試験片を保持し回転させる回転軸と円盤試験片を保持し回転させる回転軸とが軸芯を交差させて配置されているので、円盤試験片と円筒試験片間のトラクション特性を測定できる。また、いずれか一方の回転軸を連続的に角度調整可能としたので、円盤試験片と円筒試験片との任意の接触角度でのトラクション特性を連続的に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のトラクション試験装置の概略正面図である。
【図２】本発明の第１実施例のトラクション試験装置の一部正面図である。
【図３】本発明の第１実施例のトラクション試験装置の一部平面図である。
【図４】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の概略平面図である。
【図５】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の旋回ベースと角度変化機構の平面図である。
【図６】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の旋回ベースと角度変化機構の側面図である。
【図７】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の角度変化機構の正面図である。
【図８】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の角度変化機構の平面図である。
【図９】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の角度変化機構の側面図である。
【図１０】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の円筒試験片、円盤試験片、円盤試験片の回転軸およびその軸受ユニットの水平面で切断して見た断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の円筒試験片、円盤試験片、円盤試験片の回転軸およびその軸受ユニットの鉛直面で切断して見た断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の旋回ベースの変位角測定用の変位角センサーとその近傍の正面図である。
【図１３】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の旋回ベースの変位角測定用の変位角センサーとその近傍の側面図である。
【図１４】本発明の第２実施例のトラクション試験装置の荷重付与機構と、一定荷重および変動荷重の切替え部の構成図である。
【図１５】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、トルクメータ出力Ｔ、フリクショントルクＴf 、試験片にかかる実トルクＴR との関係を示す構成図である。
【図１６】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップ（性能試験で円筒試験片回転軸用）である。
【図１７】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップ（性能試験で円盤試験片回転軸用）である。
【図１８】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップ（耐久試験で円筒試験片回転軸用）である。
【図１９】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップ（耐久試験で円盤試験片回転軸用）である。
【図２０】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップを作成する時の、軸受ユニットとトルクメータ間のカップリングの連結・切離しを示す構成図（円筒試験片回転軸側測定時）である。
【図２１】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップを作成する時の、軸受ユニットとトルクメータ間のカップリングの連結・切離しを示す構成図（円盤試験片回転軸側測定時）である。
【図２２】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップを作成する時の、フリクショントルクＴf の求め方を示すグラフ（性能試験用テーブル作成）である。
【図２３】本発明の第２実施例のトラクション試験装置における、フリクショントルク補正に用いるフリクショントルクＴf 演算用のテーブルマップを作成する時の、フリクショントルクＴf の求め方を示すグラフ（耐久試験用テーブル編集）である。
【符号の説明】
１０  第１の駆動ユニット
１１  第１の駆動モータ
１２  減速機
１３  軸受ユニット
１４  回転軸芯
１５  円筒試験片
２０  第２の駆動ユニット
２１  第２の駆動モータ
２２  減速機
２３  軸受ユニット
２４  回転軸芯
２５  円盤試験片
３０  荷重付与機構
３１  モータ固定部
３２  微量送り用ジャッキ
３３  早送り用ジャッキ
３４  送り用軸受
４０  試験油タンク
４２  タンクスタンド
４３  試験油流量調整バルブ
５０  角度変化機構
５１  回動支点
５２  フレーム
５３  接触角調整ボルト
５４  軸受
６０  電源盤
７０  架台
７１  高さ調整機構付きキャスター
７２  カバー
７３  接触角調整ボルト当接部
８０  接触点（接触部）
９０  荷重計
１１０  第１の駆動ユニット
１１１  第１の駆動モータ
１１２  ベルト
１１３  軸受ユニット
１１４  回転軸
１１５  円筒試験片
１１６  フライホイール
１１７  トルクメータ
１２０  第２の駆動ユニット
１２１  第２の駆動モータ
１２２  ベルト
１２３  軸受ユニット
１２３ａ  スプライン軸
１２３ｂ  スプライン軸外筒
１２３ｃ  軸受インナー
１２３ｄ  セラミックボール
１２３ｅ  軸受アウター
１２３ｆ  円盤試験片固定治具
１２４  回転軸
１２５  円盤試験片
１２６  フライホイール
１２７  トルクメータ
１３０  荷重付与機構
１３１  重錘
１３２  回動支点
１３３  連結フレーム
１３４  連結部
１３５  引張軸
１３６  油圧駆動サーボ加振機
１４０  試験油供給ノズル
１４１  ホース
１５０  角度変化機構
１５１  変角中心
１５２  旋回ベース
１５３  弧状レール
１５４  スライドベアリング
１５５  支持軸
１５６  旋回駆動機構支持テーブル
１５７  サーボモータ
１５８  ボールねじ
１５９  ねじ軸
１６０  スライドユニット
１６１  連結部
１６２  変位角センサー
１６３  固定ベース
１８０  接触部
【図１】
0004298886.tif 000002
【図２】
0004298886.tif 000003
【図３】
0004298886.tif 000004
【図４】
0004298886.tif 000005
【図５】
0004298886.tif 000006
【図６】
0004298886.tif 000007
【図７】
0004298886.tif 000008
【図８】
0004298886.tif 000009
【図９】
0004298886.tif 000010
【図１０】
0004298886.tif 000011
【図１１】
0004298886.tif 000012
【図１２】
0004298886.tif 000013
【図１３】
0004298886.tif 000014
【図１４】
0004298886.tif 000015
【図１５】
0004298886.tif 000016
【図１６】
0004298886.tif 000017
【図１７】
0004298886.tif 000018
【図１８】
0004298886.tif 000019
【図１９】
0004298886.tif 000020
【図２０】
0004298886.tif 000021
【図２１】
0004298886.tif 000022
【図２２】
0004298886.tif 000023
【図２３】
0004298886.tif 000024