知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024084936
(43)【公開日】2024-06-26
(54)【発明の名称】回転接触試験装置及びすべり率調整装置
(51)【国際特許分類】
G01N 3/56 20060101AFI20240619BHJP
【ＦＩ】
G01N3/56 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022199143
(22)【出願日】2022-12-14
(71)【出願人】
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100104064
【弁理士】
【氏名又は名称】大熊 岳人
(72)【発明者】
【氏名】長坂 整
(72)【発明者】
【氏名】兼松 義一
(57)【要約】
【課題】低出力の動力発生部によってすべり率を高精度に無段階で簡単に調整することができる回転接触試験装置及びすべり率調整装置を提供する。
【解決手段】回転接触試験装置３は、動力発生部５が発生する動力によってレール試験片１の周面と車輪試験片２の周面とを回転接触させて試験を実施する装置である。回転接触試験装置３は、動力発生部５が発生する動力が循環する動力循環経路の外で、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部１７と、動力発生部５が発生する動力及び調整用動力発生部１７が発生する調整用動力が入力し、すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、車輪試験片２の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部２０とを備えている。回転速度調整部２０は、トロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置である。
【選択図】図２
【解決手段】回転接触試験装置３は、動力発生部５が発生する動力によってレール試験片１の周面と車輪試験片２の周面とを回転接触させて試験を実施する装置である。回転接触試験装置３は、動力発生部５が発生する動力が循環する動力循環経路の外で、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部１７と、動力発生部５が発生する動力及び調整用動力発生部１７が発生する調整用動力が入力し、すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、車輪試験片２の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部２０とを備えている。回転速度調整部２０は、トロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
動力発生部が発生する動力によって第１の回転体の周面と第２の回転体の周面とを回転接触させて試験を実施する回転接触試験装置であって、
前記動力発生部が発生する動力が循環する動力循環経路の外で、前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部と、
前記動力発生部が発生する動力及び前記調整用動力発生部が発生する調整用動力が入力し、前記すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部と、
を備える回転接触試験装置。
前記動力発生部が発生する動力が循環する動力循環経路の外で、前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部と、
前記動力発生部が発生する動力及び前記調整用動力発生部が発生する調整用動力が入力し、前記すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部と、
を備える回転接触試験装置。
【請求項2】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記回転速度調整部は、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する遊星歯車変速装置であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記回転速度調整部は、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する遊星歯車変速装置であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項3】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記回転速度調整部は、トロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記回転速度調整部は、トロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項4】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記回転速度調整部は、円形の内歯車と楕円形の外歯車との噛み合いによって生ずる差動を利用した波動歯車装置であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記回転速度調整部は、円形の内歯車と楕円形の外歯車との噛み合いによって生ずる差動を利用した波動歯車装置であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項5】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との接触位置を、この第１及び第２の回転体の中心線方向に変更する接触位置変更部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との接触位置を、この第１及び第２の回転体の中心線方向に変更する接触位置変更部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項6】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との間に供給物を供給する供給部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との間に供給物を供給する供給部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項7】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記第１及び／又は前記第２の回転体の周面における特定の波数の波状摩耗の発生を抑制する波状摩耗抑制部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記第１及び／又は前記第２の回転体の周面における特定の波数の波状摩耗の発生を抑制する波状摩耗抑制部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項8】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との接触位置に接触力が作用するように、所定の荷重を発生する荷重発生部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との接触位置に接触力が作用するように、所定の荷重を発生する荷重発生部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項9】
請求項８に記載の回転接触試験装置において、
前記接触位置に作用する接触力の変動を抑制する接触力変動抑制部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記接触位置に作用する接触力の変動を抑制する接触力変動抑制部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項10】
請求項９に記載の回転接触試験装置において、
前記接触力変動抑制部は、ばね定数の異なる複数種類の弾性部を備えており、この弾性部を着脱自在で交換可能であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記接触力変動抑制部は、ばね定数の異なる複数種類の弾性部を備えており、この弾性部を着脱自在で交換可能であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項11】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記第１の回転体の中心線に対する前記第２の回転体の中心線が所定の傾斜角になるように、この傾斜角を変更する傾斜角変更部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記第１の回転体の中心線に対する前記第２の回転体の中心線が所定の傾斜角になるように、この傾斜角を変更する傾斜角変更部を備えること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項12】
請求項１に記載の回転接触試験装置において、
前記第１の回転体は、実物のレールを模擬した円筒状のレール試験片であり、
前記第２の回転体は、前記レール試験片の外周部と回転接触し、実物の車輪を模擬した円輪状の車輪試験片であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
前記第１の回転体は、実物のレールを模擬した円筒状のレール試験片であり、
前記第２の回転体は、前記レール試験片の外周部と回転接触し、実物の車輪を模擬した円輪状の車輪試験片であること、
を特徴とする回転接触試験装置。
【請求項13】
動力発生部が発生する動力によって回転接触する第１の回転体の周面と第２の回転体の周面との間のすべり率を調整するすべり率調整装置であって、
前記動力発生部が発生する動力が循環する動力循環経路の外で、前記すべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部と、
前記動力発生部が発生する動力及び前記調整用動力発生部が発生する調整用動力が入力し、前記すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部と、
を備えるすべり率調整装置。
前記動力発生部が発生する動力が循環する動力循環経路の外で、前記すべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部と、
前記動力発生部が発生する動力及び前記調整用動力発生部が発生する調整用動力が入力し、前記すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部と、
を備えるすべり率調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、動力発生部が発生する動力によって第１の回転体の周面と第２の回転体の周面とを回転接触させて試験を実施する回転接触試験装置、及び動力発生部が発生する動力によって回転接触する第１の回転体の周面と第２の回転体の周面との間のすべり率を調整するすべり率調整装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、転がり摩擦、摩耗、転がり疲労の試験装置のような滑りを伴う転動試験装置があり、この転動試験装置の代表的な形態として、２円筒転がり試験装置と西原式摩耗試験装置がある。従来の２円筒転がり試験装置は、車輪試験輪の回転軸を回転させるモータと、レール試験輪の回転軸を回転させるモータとを備えている（例えば、特許文献１参照）。ための動力を発生する。従来の２円筒転がり試験装置は、それぞれの回転軸をそれぞれのモータで回転させ、車輪試験輪とレール試験輪とを接触させた状態で試験を行っている。従来の西原式摩耗試験装置は、供試歯車変速機の入力軸を回転させる原動機と、この供試歯車変速機の出力軸からの動力を循環させる循環歯車変速機と、循環歯車変速機からの動力を供給歯車変速機の入力軸に入力させる負荷発生用歯車変速機を備えている（例えば、特許文献２参照）。従来の西原式摩耗試験装置は、１つの原動機からの動力によって、負荷発生用歯車変速機が供試歯車変速機の２つの歯車を異なる速度で回転させて、２つの歯車に滑りを生じさせて摩耗試験を行っている。
【0003】
図１４に示す従来の車輪試験装置１０３は、軌条輪１０１と試験輪１０２とを接触した状態でこれらを回転させる第１電動機１０５と、軌条輪１０１と試験輪１０２との間にすべりが生じるように試験輪１０２にトルクを発生するトルク発生装置１１７とを備えている（例えば、特許文献３参照）。従来の車輪試験装置１０３は、第１電動機１０５によって回転駆動される回転フレーム１０４内に第２電動機１２０をトルク発生装置１１７が備えており、軌条輪１０１又は試験輪１０２の少なくとも一方がトルク発生装置１１７を介して接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭63-198848号公報
【0005】
【特許文献2】特開平07-260628号公報
【0006】
【特許文献3】国際公開第2021/225133号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来の２円筒転がり接触試験装置は、２つのモータによる転動試験機であるため、すべりを生じさせる場合に一方は駆動力、もう一方は制動力を発生させる。このため、従来の２円筒転がり試験装置では、大きい摩擦力の試験を行う場合、大出力のモータが必要になる。また、従来の２円筒転がり接触試験装置では、すべり率が２つのモータの回転精度に依存してしまう欠点があり、すべり率を安定化させることが困難である。従来の２円筒転がり接触試験装置では、摩擦力は時間的にばらつきのある物理現象であるため、どれほど応答性の良い制御を行ってもすべり率はある程度変動してしまい、すべり率を安定化させて精度良く制御することが難しい。
【0008】
従来の西原式摩耗試験装置は、制動力を駆動力に循環して使う機構となっている。このため、従来の西原式摩耗試験装置は、大きい摩擦力の試験を行う場合でも小出力のモータで可能である。しかし、従来の西原式摩耗試験装置では、制動力を駆動力として循環する機構は歯車と軸によるため、すべり率は歯車の歯数比によって決定される。このため、従来の西原式摩耗試験装置では、すべり率は一定にできるがすべり率を無段階に変化させることはできない。
【0009】
図１４に示す従来の車輪試験装置１０３は、第１電動機１０５によって回転フレーム１０４を回転させて、回転フレーム１０４と一体となって回転しながら回転フレーム１０４内の第２電動機１２０が試験輪１０２を回転させて、試験輪１０２と軌条輪１０１との間にすべりを生じさせている。このため、従来の車輪試験装置１０３は、第２電動機１２０自体が回転フレーム１０４と一体となって回転する構造であり、低慣性で高出力の特殊なモータが第２電動機１２０に必要になるとともに、回転する第２電動機１２０にスリップリングによって電力を供給する必要があり、装置が複雑になってしまう問題点がある。
【0010】
この発明の課題は、低出力の動力発生部によってすべり率を高精度に無段階で簡単に調整することができる回転接触試験装置及びすべり率調整装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２及び図４に示すように、動力発生部（５）が発生する動力によって第１の回転体（１）の周面と第２の回転体（２）の周面とを回転接触させて試験を実施する回転接触試験装置であって、前記動力発生部が発生する動力が循環する動力循環経路（Ｒ）の外で、前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部（１７）と、前記動力発生部が発生する動力及び前記調整用動力発生部が発生する調整用動力が入力し、前記すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部（２０）とを備える回転接触試験装置（３）である。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２及び図４に示すように、動力発生部（５）が発生する動力によって第１の回転体（１）の周面と第２の回転体（２）の周面とを回転接触させて試験を実施する回転接触試験装置であって、前記動力発生部が発生する動力が循環する動力循環経路（Ｒ）の外で、前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部（１７）と、前記動力発生部が発生する動力及び前記調整用動力発生部が発生する調整用動力が入力し、前記すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部（２０）とを備える回転接触試験装置（３）である。
【0012】
請求項２の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、前記回転速度調整部は、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する遊星歯車変速装置であることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0013】
請求項３の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図６及び図７に示すように、前記回転速度調整部は、トロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置であることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0014】
請求項４の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図１３に示すように、前記回転速度調整部は、円形の内歯車（２０ｋ）と楕円形の外歯車（２０ｍ）との噛み合いによって生ずる差動を利用した波動歯車装置であることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0015】
請求項５の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図２及び図５に示すように、前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との接触位置（Ｐ）を、この第１及び第２の回転体の中心線（Ｏ1，Ｏ2）方向に変更する接触位置変更部（１３）を備えることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0016】
請求項６の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図２及び図８に示すように、前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との間に供給物（Ｍ）を供給する供給部（３１）を備えることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0017】
請求項７の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図２及び図１０に示すように、前記第１及び／又は前記第２の回転体の周面における特定の波数の波状摩耗の発生を抑制する波状摩耗抑制部（３２）を備えることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0018】
請求項８の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図２、図８及び図９に示すように、前記第１の回転体の周面と前記第２の回転体の周面との接触位置（Ｐ）に接触力が作用するように、所定の荷重を発生する荷重発生部（３３）を備えることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0019】
請求項９の発明は、請求項８に記載の回転接触試験装置において、前記接触位置に作用する接触力の変動を抑制する接触力変動抑制部（３４）を備えることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0020】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の回転接触試験装置において、前記接触力変動抑制部は、ばね定数の異なる複数種類の弾性部（３４ｃ）を備えており、この弾性部を着脱自在で交換可能であることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0021】
請求項１１の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図８、図１１及び図１２に示すように、前記第１の回転体（１）の中心線（Ｏ1）に対する前記第２の回転体（２）の中心線（Ｏ2）が所定の傾斜角（θ）になるように、この傾斜角を変更する傾斜角変更部（３６）を備えることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0022】
請求項１２の発明は、請求項１に記載の回転接触試験装置において、図１に示すように、前記第１の回転体は、実物のレールを模擬した円筒状のレール試験片（１）であり、前記第２の回転体は、前記レール試験片の外周部と回転接触し、実物の車輪を模擬した円輪状の車輪試験片（２）であることを特徴とする回転接触試験装置である。
【0023】
請求項１３の発明は、図２、図４及び図６に示すように、動力発生部（５）が発生する動力によって回転接触する第１の回転体（１）の周面と第２の回転体（２）の周面との間のすべり率を調整するすべり率調整装置であって、前記動力発生部が発生する動力が循環する動力循環経路（Ｒ）の外で、前記すべり率を調整するための調整用動力を発生する調整用動力発生部（１７）と、前記動力発生部が発生する動力及び前記調整用動力発生部が発生する調整用動力が入力し、前記すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、前記第２の回転体の回転速度を無段階で調整する回転速度調整部（２０）とを備えるすべり率調整装置（１６）である。
【発明の効果】
【0024】
この発明によると、低出力の動力発生部によってすべり率を高精度に無段階で簡単に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置において使用される車輪試験片及びレール試験片を模式的に示す外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のI-IB線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のI-IC部分を下方から見たときの車輪試験片及びレール試験片の接触面の模式図である。
【図2】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置を模式的に示す正面図である。
【図3】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置を模式的に示す構成図である。
【図4】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の動力循環を模式的に示す概念図である。
【図5】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の接触位置変更部の作用を説明するための模式図であり、（Ａ）はレール試験片を前進させた状態を示す模式図であり、（Ｂ）はレール試験片を後退させた状態を示す模式図である。
【図6】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の回転速度調整部の模式図である。
【図7】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の回転速度調整部がトロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車装置である場合の模式図である。
【図8】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の保持部の一部を破断して示す模式図である。
【図10】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の接触力変動抑制部及び傾斜角変更部を模式的に示す正面図である。
【図11】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の傾斜角変更部による傾斜角の変更動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は傾斜角の変更前の状態を示す模式図であり、（Ｂ）は傾斜角の変更後の状態を示す模式図である。
【図12】この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置の傾斜角変更部による車輪試験片の傾斜前後の状態を示す平面図であり、（Ａ）は傾斜角の変更前の状態を示す平面図であり、（Ｂ）は傾斜角の変更後の状態を示す平面図である。
【図13】この発明の第２実施形態に係る回転接触試験装置の回転速度調整部が波動歯車装置である場合の模式図である。
【図14】従来の車輪試験装置の動力循環を模式的に示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示すレール試験片１は、実物のレールを模擬した円筒状の回転体である。レール試験片１は、実物の鉄道のレールから切り出して円筒状（円盤状）に加工又は実物の鉄道のレールと同じ材料によって円筒状（円盤状）に製作された内輪試験片である。レール試験片１は、このレール試験片１の外周部に車輪試験片２と接触する外周面１ａを備えており、外周面１ａは断面形状が直線状の平坦面に形成されている。レール試験片１は、中心線Ｏ1を中心として回転する。
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示すレール試験片１は、実物のレールを模擬した円筒状の回転体である。レール試験片１は、実物の鉄道のレールから切り出して円筒状（円盤状）に加工又は実物の鉄道のレールと同じ材料によって円筒状（円盤状）に製作された内輪試験片である。レール試験片１は、このレール試験片１の外周部に車輪試験片２と接触する外周面１ａを備えており、外周面１ａは断面形状が直線状の平坦面に形成されている。レール試験片１は、中心線Ｏ1を中心として回転する。
【0027】
車輪試験片２は、レール試験片１の外周部と回転接触し、実物の車輪を模擬した円輪状の回転体である。車輪試験片２は、実物の鉄道車両の車輪から切り出して円輪状（円環状）に加工又は実物の鉄道車両の車輪と同じ材料によって円輪状（円環状）に製作された外輪試験片である。車輪試験片２は、この車輪試験片２の内周部にレール試験片１と接触する内周面２ａを備えており、内周面２ａはレール試験片１側の外周面１ａと線接触するように断面形状が円弧状の曲面に形成されている。車輪試験片２は、中心線Ｏ1と僅かにずれて中心線Ｏ1と平行な中心線Ｏ2を中心として回転する。
【0028】
接触位置Ｐは、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面とが接触する位置である。接触面Ｓは、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面とが接触位置Ｐで回転接触する領域である。接触面Ｓは、円筒状のレール試験片１の外周面１ａと円輪状の車輪試験片２の内周面２ａとを回転接触させることによって、実物のレール上を実物の車輪が転動したときに、このレールとこの車輪との接触部の接触面の形状に近似した略円形になる。
【0029】
図２に示す回転接触試験装置３は、動力発生部５が発生する動力によってレール試験片１の周面と車輪試験片２の周面とを回転接触させて試験を実施する装置である。回転接触試験装置３は、車両の走行速度と車輪の周速度との間に速度差が生じている状態であるすべりを再現する。回転接触試験装置３は、例えば、レール上を車輪が転動するときに発生する転がり摩擦、レール上を車輪が転動するときにレールと車輪との間に発生する摩耗、レール上を車輪が転動するときに応力の繰り返し負荷によって発生するシェリング又はきしみ割れなどの転動疲労（転がり疲れ）などを模擬した試験を実施する転動試験装置である。回転接触試験装置３は、すべりを伴う転動試験を実施可能であり、すべり率を高精度に制御可能であり、かつ、すべり率を無段階に変動可能である。ここで、すべり率とは、車両の走行速度と車輪の周速度との差を車両の走行速度で除した値である。回転接触試験装置３は、図２に示すフレーム部４と、図２～図４に示す動力発生部５と、図２に示す軸受部６Ａ，６Ｂと、動力伝達部７と、回転軸８Ａ，８Ｂと、軸受部９Ａ～９Ｃと、図２及び図５に示す連結部１０と、図２に示す軸受部１１と、図２及び図３に示すトルク検出部１２と、図２及び図５に示す接触位置変更部１３と、図２及び図３に示す回転検出部１４と、図２に示す動力伝達部１５と、図２、図４及び図６に示すすべり率調整装置１６と、図２に示す回転軸２１Ａ，２１Ｂと、軸受部２２Ａ，２２Ｂと、軸継手部２３と、動力伝達部２４と、軸受部２５Ａ，２５Ｂと、図２、図８及び図１１に示す回転軸２６Ａ，２６Ｂと、軸受部２７Ａ，２７Ｂと、図２、図４、図５、図８、図９及び図１１に示す保持部２８と、図２、図８及び図１１に示す軸継手部２９と、図２、図３、図８、図１０及び図１１に示す回転検出部３０と、図２及び図８に示す供給部３１と、図２及び図１０に示す波状摩耗抑制部３２と、図２、図３、図８及び図９に示す荷重発生部３３と、図２、図８及び図９に示す接触力変動抑制部３４と、図２、図３、図８及び図９に示す接触力検出部３５と、図２及び図８～図１１に示す傾斜角変更部３６と、図３に示す試験条件設定部３７と、試験条件記憶部３８と、調整用回転速度演算部３９と、すべり率演算部４０と、摩擦係数演算部４１と、トルク－すべり率関係記憶部４２と、測定データ記憶部４３と、制御部４４などを備えている。
【0030】
図２に示す回転接触試験装置３は、２つの円輪同士を回転接触させる従来の２円筒転がり接触試験装置とは異なり、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように外輪試験片であるレール試験片１と内輪試験片である車輪試験片２とを回転接触させる内円外円接触式２円筒試験装置である。回転接触試験装置３は、図４に示すように、動力循環経路Ｒによって動力を循環させてレール試験片１及び車輪試験片２を回転接触させる動力循環式の試験装置である。ここで、動力循環経路Ｒとは、動力発生部５が発生する動力が循環する経路である。動力循環経路Ｒは、動力発生部５が発生する駆動力によってレール試験片１が回転して、レール試験片１と接触している車輪試験片２が摩擦力によって回転するときには、動力発生部５が発生する駆動力にこの摩擦力を戻している。
【0031】
図２に示すフレーム部４は、回転接触試験装置３を構成する各構成要素を支持する手段である。フレーム部４は、上下２段の枠組構造に構成されており、上下方向に伸びて配置された直線状の縦フレーム部４ａと、左右方向に伸びて上段に配置された直線状の上段横フレーム部４ｂと、左右方向に伸びて下段に配置された直線状の下段横フレーム部４ｃなどを備えている。
【0032】
図２～図４に示す動力発生部５は、レール試験片１及び車輪試験片２を回転させるための動力を発生する手段である。動力発生部５は、例えば、回転子（ロータ）に永久磁石を使用することによって磁束を作るための電流が不要である永久磁石同期電動機などの主モータである。動力発生部５は、図２に示すように、下段横フレーム部４ｃに取り付けられており、外部に動力を出力する回転軸（出力軸）５ａを備えている。動力発生部５は、例えば、試験を開始してから試験を終了するまで、レール試験片１及び車輪試験片２を一定の回転速度で回転させる。図２に示す軸受部６Ａ，６Ｂは、動力発生部５の回転軸５ａを回転自在に支持する手段である。軸受部６Ａ，６Ｂは、動力伝達部７のプーリ７ａの両側に配置されており、下段横フレーム部４ｃに取り付けられている。
【0033】
図２に示す動力伝達部７は、動力発生部５が発生する動力をレール試験片１及び車輪試験片２に伝達する手段である。動力伝達部７は、平行する回転軸５ａ及び回転軸８Ｂの２軸間で回転を伝達するベルト伝動装置などの巻き掛け伝導装置である。動力伝達部７は、プーリ（ベルト車）７ａ，７ｂとベルト７ｃなどを備えている。 プーリ７ａ，７ｂは、ベルト７ｃを掛けるための部材である。プーリ７ａは、ベルト７ｃを駆動するための駆動力を発生する原動車であり、動力発生部５の出力軸（原動軸）５ａを回転中心として回転軸５ａと一体となって回転する。プーリ７ｂは、ベルト７ｃによって駆動される従動車であり、回転軸（従動軸）８Ｂを回転中心として回転軸８Ｂと一体となって回転する。ベルト７ｃは、プーリ７ａとプーリ７ｂとに巻き掛けられる部材である。ベルト７ｃは、例えば、プーリ７ａ，７ｂの外周部に形成された波形の溝と噛み合う歯が内周面の長さ方向に連続して波形に形成された歯付きベルト（コグドベルト）又はタイミングベルトなどの巻き掛け部材（巻き掛け媒介節）である。
【0034】
回転軸８Ａ，８Ｂは、レール試験片１を回転させる部材である。回転軸８Ａ，８Ｂは、動力発生部５が発生する動力をレール試験片１に伝達する。回転軸８Ａは、この回転軸８Ａの中心線がレール試験片１の中心線Ｏ1と一致するように、この回転軸８Ａの端部がレール試験片１に取り付けられており、レール試験片１と一体となって回転する。回転軸８Ｂは、この回転軸８Ｂの中心線が回転軸８Ａの中心線と一致するように配置されている。
【0035】
図２及び図５に示す軸受部９Ａは、回転軸８Ａを回転自在に支持する手段である。軸受部９Ａは、接触位置変更部１３の連結部１３ｃに取り付けられている。図２に示す軸受部９Ｂ，９Ｃは、回転軸８Ｂを回転自在に支持する手段である。軸受部９Ｂ，９Ｃは、動力伝達部７のプーリ７ｂ及び動力伝達部１５のプーリ１５ａの両側に配置されており、上段横フレーム部４ｂに取り付けられている。
【0036】
図２及び図５に示す連結部１０は、回転軸８Ａとトルク検出部１２とを連結する手段である。連結部１０は、図５に示すように、車輪試験片２に対してレール試験片１を中心線Ｏ1，Ｏ2方向に接触位置変更部１３に往復移動させて、回転軸８Ａとトルク検出部１２との間の距離が変化した場合であっても、回転軸８Ａとトルク検出部１２との連結状態を維持する。連結部１０は、周方向に間隔をあけて歯を有するスプライン軸１０ａと、スプライン軸１０ａ側の歯と噛み合ってスプライン軸１０ａの長さ方向に相対移動可能な外筒（スプラインナット）１０ｂと、スプライン軸１０ａの外周部の長さ方向に形成された溝と外筒１０ｂの内周部の長さ方向に形成された溝との間で転動する鋼球１０ｃなどを備えている。連結部１０は、鋼球１０ｃを循環運動させることによって、外筒１０ｂに対してスプライン軸１０ａを直線運動させながら、スプライン軸１０ａと外筒１０ｂとの間でトルクを伝達可能なボールスプラインなどである。連結部１０は、回転軸８Ａ及びトルク検出部１２と一体となって回転する。連結部１０は、スプライン軸１０ａの端部が回転軸８Ａの端部と継手部を介して接合されており、外筒１０ｂの端部がトルク検出部１２の端部と継手部を介して接合されている。図２に示す軸受部１１は、連結部１０を回転自在に支持する手段である。軸受部１１は、上段横フレーム部４ｂに取り付けられている。
【0037】
図２及び図３に示すトルク検出部１２は、レール試験片１に作用するトルクを検出する手段である。トルク検出部１２は、図２に示すように、回転軸８Ｂと連結部１０との間に取り付けられており、回転軸８Ｂ及び連結部１０と一体となって回転する。トルク検出部１２は、一方の端部が回転軸８Ｂの端部と継手部を介して接合されており、他方の端部が連結部１０の端部と継手部を介して接合されている。トルク検出部１２は、例えば、回転軸８Ｂと連結部１０とに連結されるこのトルク検出部１２の回転軸を回転させた状態で、この回転軸に作用するトルクに応じたこの回転軸のねじれを、レール試験片１に作用するトルクとして測定するトルクメータなどである。トルク検出部１２は、レール試験片１に作用するトルクをトルク検出信号として制御部４４に出力する。
【0038】
図２及び図５に示す接触位置変更部１３は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との接触位置Ｐを、レール試験片１及び車輪試験片２の中心線Ｏ1，Ｏ2方向に変更する手段である。接触位置変更部１３は、実物の車輪が実物のレールに対して左右に蛇行動（左右動）するのを模擬するために、図５に示すように車輪試験片２に対してレール試験片１を左右方向（中心線Ｏ1，Ｏ2方向）に往復移動させる。接触位置変更部１３は、レール試験片１又は車輪試験片２を着脱するときに、車輪試験片２に対してレール試験片１を後退させる。接触位置変更部１３は、レール試験片１又は車輪試験片２の着脱時に使用する工具類を取扱可能なように、レール試験片１と車輪試験片２との間に所定の隙間を形成する。接触位置変更部１３は、図２及び図５に示すように、動力発生部１３ａと、送りねじ機構部１３ｂと、連結部１３ｃとを備えている。
【0039】
動力発生部１３ａは、レール試験片１を往復移動させるための動力を発生する手段である。動力発生部１３ａは、図５に示す送りねじ機構部１３ｂのねじ軸１３ｄを正転及び逆転するための動力を発生し、位置及び速度をフィードバック制御可能なサーボモータなどである。動力発生部１３ａは、この動力発生部１３ａの回転軸（出力軸）の端部が送りねじ機構部１３ｂのねじ軸１３ｄの端部に継手部を介して接合されている。送りねじ機構部１３ｂは、動力発生部１３ａによる回転運動を直線運動に変換する手段である。送りねじ機構部１３ｂは、外周部に溝を有するねじ軸１３ｄと、内周部に溝を有するナット１３ｅと、ねじ軸１３ｄ側の溝とナット１３ｅ側の溝との間で転動するボール１３ｆなどを備えている。送りねじ機構部１３ｂは、ねじ軸１３ｄの両端部を回転自在に支持する軸受部を介して上段横フレーム部４ｂに取り付けられている。連結部１３ｃは、軸受部９Ａとナット１３ｅとを連結する手段である。連結部１３ｃは、一方の端部が軸受部９Ａに取り付けられており、他方の端部がナット１３ｅに取り付けられている。連結部１３ｃは、回転軸８Ａ、軸受部９Ａ及びスプライン軸１０ａとともに往復移動することによって、レール試験片１を往復移動させる。
【0040】
図２及び図３に示す回転検出部１４は、レール試験片１の回転を検出する手段である。回転検出部１４は、図２に示すように、回転軸８Ｂの端部に取り付けられており、回転軸８Ａ，８Ｂ、連結部１０及びトルク検出部１２の回転を検出することによって、レール試験片１の回転速度、周速度又は回転数（移動量）を検出する。回転検出部１４は、例えば、レール試験片１が回転を開始してから回転を終了するまでのレール試験片１の回転速度、周速度又は回転数などを測定するエンコーダである。回転検出部１４は、レール試験片１の回転に応じた回転検出信号を制御部４４に出力する。
【0041】
図２に示す動力伝達部１５は、動力発生部５が発生する動力を回転速度調整部２０に伝達する手段である。動力伝達部１５は、動力伝達部７と同様に、プーリ１５ａ，１５ｂとベルト１５ｃなどを備えており、平行する回転軸８Ｂ及び回転軸１８の２軸間で回転を伝達する。プーリ１５ａは、ベルト１５ｃを駆動するための駆動力を発生する原動車であり、回転軸（原動軸）８Ｂを回転中心として回転軸８Ｂと一体となって回転する。プーリ１５ｂは、ベルト１５ｃよって駆動される従動車であり、回転軸（従動軸）１８を回転中心として回転軸１８と一体となって回転する。
【0042】
図２、図４及び図６に示すすべり率調整装置１６は、動力発生部５が発生する動力によって回転接触するレール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を調整する装置である。すべり率調整装置１６は、レールがすべりを受ける方向の違いを再現するために、車輪試験片２の周速度がレール試験片１の周速度より大きくなるように滑り率を調整したり、レール試験片１の周速度が車輪試験片２の周速度よりも大きくなるように滑り率を調整したりする。すべり率調整装置１６は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を高精度に制御することによって、無段階のすべり率を高精度で発生させる。すべり率調整装置１６は、図２～図４及び図６に示す調整用動力発生部１７と、図２、図４及び図６に示す回転軸１８，１９と、回転速度調整部２０などを備えている。
【0043】
図２～図４及び図６に示す調整用動力発生部１７は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を発生させる手段である。調整用動力発生部１７は、図１４に示す従来の車輪試験装置１０３のような動力循環経路Ｒ内の回転フレーム１０４内で第２電動機１２０が回転しながら試験輪１０２を回転させる装置とは異なり、動力循環経路Ｒの外で調整用動力を発生する。調整用動力発生部１７は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間にすべりを生じさせるために必要な動力のみを発生する。調整用動力発生部１７は、図６及び図７に示す入力軸２０ｂを正転及び逆転するための動力を発生し、位置及び速度をフィードバック制御可能なサーボモータなどのすべり調整用モータである。図２及び図６に示す調整用動力発生部１７は、図１４に示す従来の車輪試験装置１０３とは異なり、汎用のサーボモータが動力循環経路Ｒ外で固定された状態で使用される。調整用動力発生部１７は、回転速度を変化させることによってすべり率を変化させて、レールがすべりを受ける方向の違いを再現可能である。調整用動力発生部１７は、下段横フレーム部４ｃに取り付けられており、外部に動力を出力する回転軸（出力軸）１７ａを備えている。
【0044】
図２、図４及び図６に示す回転軸１８は、動力発生部５が発生する動力によって回転する部材である。回転軸１８は、図６に示すように、この回転軸１８の内部を回転軸１９が貫通する中空軸であり、回転軸８Ａ，８Ｂ、連結部１０及びトルク検出部１２と連動して回転する。回転軸１８は、図６に示すように、一方の端部に回転速度調整部２０の枠２０ａが継手部を介して接合されており、図２に示すように他方の端部に動力伝達部１５のプーリ１５ｂが取り付けられている。図２、図４及び図６に示す回転軸１９は、調整用動力発生部１７が発生する動力によって回転する部材である。回転軸１９は、図６に示すように、一方の端部に回転速度調整部２０の入力軸２０ｂが継手部を介して接合されており、他方の端部に調整用動力発生部１７の回転軸１７ａが継手部を介して接合されている。
【0045】
図２、図４及び図６に示す回転速度調整部２０は、動力発生部５が発生する動力及び調整用動力発生部１７が発生する調整用動力が入力し、すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、車輪試験片２の回転速度を無段階で調整する手段である。回転速度調整部２０は、調整用動力発生部１７が調整用動力を変化させたときに、レール試験片１の回転速度（周速度）に対して車輪試験片２の回転速度（周速度）を変化させて、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との接触位置Ｐですべりを生じさせる。回転速度調整部２０は、図４に示すように、動力循環経路Ｒの途中ですべり率を調整しており、図２に示すプーリ１５ｂとプーリ２４ａとの間に回転数に僅かに差を生じさせる。回転速度調整部２０は、太陽歯車を中心に遊星歯車が自転しつつ公転する構造を有する遊星歯車装置であり、この遊星歯車装置が車輪試験片２の回転速度を無段階に調整する。図６及び図７に示す回転速度調整部２０は、トロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置である。回転速度調整部２０は、例えば、高効率及び大減速比を両立可能なサイクロ減速機（登録商標）のようなサイクロイド変速機である。回転速度調整部２０は、図６及び図７に示す枠２０ａと、入力軸２０ｂと、図７に示す曲線板（偏心遊星歯車）２０ｃと、図６及び図７に示す出力軸２０ｄなどを備えている。
【0046】
図６及び図７に示す枠２０ａは、動力発生部５が発生する動力によって回転する部材である。枠２０ａは、図７に示すように、中心線Ｏ3を中心とする円周上に等間隔に複数の外ピン２０ｅを備えており、外ピン２０ｅは円弧歯形のローラ付のピン歯車(太陽歯車)である。枠２０ａは、図６に示すように、回転軸１８の端部に継手部を介して連結されており、図７に示すように中心線Ｏ3を回転中心として回転する。
【0047】
図６及び図７に示す入力軸２０ｂは、調整用動力発生部１７が発生する動力によって回転する部材である。入力軸２０ｂは、中心線Ｏ3に対して偏心量ｅだけずれた中心線（偏心軸）Ｏ4を回転中心として回転する偏心カム(偏心体(キャリア要素))２０ｆを備えている。図７に示す曲線板（遊星歯車）２０ｃは、偏心カム２０ｆの回転による偏心運動に追従して揺動運動しながら回転する部材である。曲線板２０ｃは、この曲線板２０ｃの内周部が軸受部を介して偏心カム２０ｆの外周部と嵌合しており、この曲線板２０ｃの外周部に枠２０ａの外ピン２０ｅと噛み合うエピトロコイド平行曲線の歯２０ｇを備えている。曲線板２０ｃは、中心線Ｏ4を中心とする円周上に等間隔にこの曲線板２０ｃを貫通する貫通孔２０ｈを備えている。
【0048】
図６及び図７に示す出力軸２０ｄは、すべり率を所定のすべり率にするための動力を発生する部材である。出力軸２０ｄは、図７に示すように、中心線Ｏ3を中心とする円周上に等間隔に複数の内ピン２０ｉを備えており、曲線板２０ｃの貫通孔２０ｈと隙間をあけてローラ付きの内ピン２０ｉが嵌合している。出力軸２０ｄは、曲線板２０ｃの揺動運動が内ピン２０ｉに伝達されることによって回転する。回転速度調整部２０は、１枚又は複数枚の曲線板２０ｃが偏心カム２０ｆによって回転すると、曲線板２０ｃの歯２０ｇが枠２０ａの外ピン２０ｅと噛み合って遊星運動するとともに、曲線板２０ｃの貫通孔２０ｈに嵌合する内ピン２０ｉによって曲線板２０ｃの自転運動を取り出して出力軸２０ｄに出力させる。
【0049】
図２に示す回転軸２１Ａ，２１Ｂは、回転速度調整部２０が出力する動力によって回転する部材である。回転軸２１Ａは、図６に示すように、この回転軸２１Ａの端部が継手部を介して回転速度調整部２０の出力軸２０ｄの端部に接合されており、出力軸２０ｄと一体となって回転する。回転軸２１Ｂは、回転軸２１Ａ及び軸継手部２３と一体となって回転する。
【0050】
軸受部２２Ａは、回転軸１８を回転自在に支持する手段である。軸受部２２Ａは、プーリ１５ｂと調整用動力発生部１７との間に配置されており、下段横フレーム部４ｃに取り付けられている。軸受部２２Ｂは、回転軸２１Ａを回転自在に支持する手段である。軸受部２２Ｂは、回転速度調整部２０と軸継手部２３との間に配置されており、下段横フレーム部４ｃに取り付けられている。
【0051】
軸継手部２３は、回転軸２１Ａと回転軸２１Ｂとを連結する手段である。軸継手部２３は、ねじれ方向に剛性が高く、こじり方向、段違い方向及び軸方向に剛性が低い性質を有し、回転軸２１Ａ，２１Ｂと一体となって回転して回転軸２１Ａから回転軸２１Ｂに動力を伝達する。軸継手部２３は、一方の端部が回転軸２１Ａの端部と接合しており、他方の端部が回転軸２１Ｂの他方の端部と接合している。
【0052】
動力伝達部２４は、回転速度調整部２０が発生する動力を車輪試験片２に伝達する手段である。動力伝達部２４は、動力伝達部７，１５と同様に、プーリ２４ａ，２４ｂとベルト２４ｃなどを備えており、平行する回転軸２１Ｂ及び回転軸２６Ａの２軸間で回転を伝達する。プーリ２４ａは、ベルト２４ｃを駆動するための駆動力を発生する原動車であり、回転軸（原動軸）２１Ｂを回転中心として回転軸２１Ｂと一体となって回転する。プーリ２４ｂは、ベルト２４ｃによって駆動される従動車であり、回転軸（従動軸）２６Ａを回転中心として回転軸２６Ａと一体となって回転する。軸受部２５Ａ，２５Ｂは、回転軸２１Ｂを回転自在に支持する手段である。軸受部２５Ａ，２５Ｂは、動力伝達部２４のプーリ２４ａの両側に配置されており、下段横フレーム部４ｃに取り付けられている。
【0053】
回転軸２６Ａ，２６Ｂは、車輪試験片２を回転させる部材である。回転軸２６Ａ，２６Ｂは、回転速度調整部２０が出力する動力によって回転し、この動力を車輪試験片２に伝達する。回転軸２６Ａ，２６Ｂは、回転軸２１Ａ，２１Ｂ及び軸継手部２３と連動して回転する。回転軸２６Ｂは、保持部２８の回転軸２８Ａと一体となって中心線Ｏ2を回転中心として回転する。軸受部２７Ａ，２７Ｂは、回転軸２６Ａを回転自在に支持する手段である。軸受部２７Ａ，２７Ｂは、動力伝達部２４のプーリ２４ｂの両側に配置されており、傾斜角変更部３６の支持部３６ａに取り付けられている。
【0054】
図２、図４、図５、図８、図９及び図１１に示す保持部２８は、車輪試験片２を回転自在に保持する手段である。保持部２８は、車輪試験片２が中心線Ｏ2を回転中心として回転可能なように車輪試験片２を保持するとともに、車輪試験片２を交換するときに、車輪試験片２を着脱可能なように保持している。保持部２８は、図８に示す回転部２８ａと、図８及び図９に示す支持部２８ｂと、軸受部２８ｃと、弾性支持部２８ｄと、図９に示すスライド部２８ｅと、ガイド部２８ｆなどを備えている。
【0055】
回転部２８ａは、車輪試験片２と一体となって回転する手段である。回転部２８ａは、この回転部２８ａに対して車輪試験片２を着脱可能なように、この回転部２８ａのフランジ部の内周部に車輪試験片２の外周部が嵌合しており、中心線Ｏ2を回転中心として回転する。支持部２８ｂは、回転部２８ａを回転自在に支持する手段である。支持部２８ｂは、図８及び図９に示すように、回転部２８ａの外周部を囲む小型の枠状部材であり、レール試験片１に対して車輪試験片２が追従して回転するように、回転部２８ａ及び軸受部２８ｃとともにユニット化された軽量な構造である。支持部２８ｂは、回転部２８ａを回転自在に支持した状態で、弾性支持部２８ｄの上端部に固定されている。軸受部２８ｃは、支持部２８ｂに対して回転部２８ａを回転自在に支持する手段である。軸受部２８ｃは、図８に示すように、支持部２８ｂの内周部と回転部２８ａの外周部との間に挟み込まれており、この軸受部２８ｃの内輪が回転部２８ａに取り付けられ、この軸受部２８ｃの外輪が支持部２８ｂに取り付けられている。
【0056】
図８及び図９に示す弾性支持部２８ｄは、傾斜角変更部３６の支持部３６ａに支持部２８ｂを弾性支持する手段である。弾性支持部２８ｄは、傾斜角変更部３６の支持部３６ａに対して保持部２８を上下方向に移動自在に支持する圧縮ばねなどの弾性部材である。弾性支持部２８ｄは、支持部２８ｂの下面と傾斜角変更部３６の支持部３６ａの上面との間に配置されている。弾性支持部２８ｄは、例えば、レール試験片１又は車輪試験片２を着脱するために、荷重発生部３３が保持部２８に作用させる上下方向の荷重を除荷したときに、保持部２８を上方に押し上げることによって、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間に隙間を形成する。
【0057】
図９に示すスライド部２８ｅは、支持部２８ｂと一体となって上下方向に移動する手段である。スライド部２８ｅは、ガイド部２８ｆに沿って移動自在であり、支持部２８ｂの両側面に固定されている。ガイド部２８ｆは、スライド部２９ｅを移動自在にガイドする手段である。ガイド部２８ｆは、中心線Ｏ5を回転中心として傾斜角変更部３６が保持部２８を回転させて保持部２８の姿勢が変化したときであっても、スライド部２８ｅをガイド可能なように保持部２８と同じ角度で姿勢を変更可能である。ガイド部２８ｆは、縦フレーム部４ａに取り付けられている。
【0058】
図２、図８及び図１１に示す軸継手部２９は、回転軸２６Ａと回転軸２６Ｂとを連結する手段である。軸継手部２９は、軸継手部２３と同様に、ねじれ方向に剛性が高く、こじり方向、段違い方向及び軸方向に剛性が低い性質を有しており、図８に示す保持部２８の上下方向に移動して回転軸２６Ａの中心線と回転軸２６Ｂの中心線Ｏ2とがずれた場合であっても、回転軸２６Ａと回転軸２６Ｂとの間で動力を伝達する。軸継手部２９は、回転軸２６Ａ，２６Ｂと一体となって回転して、回転軸２６Ａから回転軸２６Ｂに動力を伝達する。軸継手部２９は、一方の端部が回転軸２６Ａの端部と接合しており、他方の端部が回転軸２６Ｂの他方の端部と接合している。
【0059】
図２、図３、図８、図１０及び図１１に示す回転検出部３０は、車輪試験片２の回転を検出する手段である。回転検出部３０は、図２、図８、図１０及び図１１に示すように、回転軸２６Ａの端部に取り付けられており、図８及び図１１に示す回転軸２６Ａ，２６Ｂ、回転部２８ａ及び軸継手部２９の回転を検出することによって、車輪試験片２の回転速度、周速度又は回転数（移動量）を検出する。回転検出部３０は、回転検出部１４と同様のエンコーダであり、車輪試験片２が回転を開始してから回転を終了するまでの車輪試験片２の回転速度、周速度又は回転数などを測定する。回転検出部３０は、車輪試験片２の回転に応じた回転検出信号を制御部４４に出力する。
【0060】
図２及び図８に示す供給部３１は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間に供給物Ｍを供給する手段である。供給部３１は、例えば、液体を滴下する滴下装置、粉状物又は粒状物を噴射する噴射装置である。ここで、供給物Ｍは、例えば、水又は油などの液体、車輪/レール間の粘着係数を向上させるセラミックス粒子又は珪砂などの粉状物又は粒状物である増粘着材、車輪/レール間の摩擦係数を緩和させるカーボン系材料などを主成分とする粉状物又は粒状物である摩擦緩和材などである。供給部３１は、図８に示すように、供給物Ｍを収容する収容部３１ａと、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間の隙間に向けて収容部３１ａから供給物Ｍを排出する排出部３１ｂと、収容部３１ａから排出部３１ｂに供給物Ｍが流れる流路３１ｃと、流路３１ｃを開閉する開閉弁３１ｄなどを備えている。
【0061】
図２及び図１０に示す波状摩耗抑制部３２は、レール試験片１及び／又は車輪試験片２の周面における特定の波数の波状摩耗の発生を抑制する手段である。ここで、波状摩耗とは、レール上を車輪が繰り返し転動することによって、レール表面が一定間隔で摩耗又は塑性変形し、レール表面に連続して形成される凹凸である。波状摩耗は、急曲線区間に発生することが多く、実際のレールでは波状摩耗には波長が3～8cmの比較的短い短波長波状摩耗と、波長が8～30cmの比較的波長が長い長波長波状摩耗とが発生する。図２及び図１０に示す波状摩耗抑制部３２は、複数の異なる波数の波状摩耗の発生を許容しつつ、回転接触試験装置３における特有の波数の波状摩耗の発生を抑制する。波状摩耗抑制部３２は、回転軸２１Ｂの端部に着脱自在に装着されるフライホイールである。従来の二円筒試験機においても試験機の固有振動数に応じて試験片が波状摩耗することから、着脱可能なフライホイールを装着させた。波状摩耗抑制部３２は、この波状摩耗抑制部３２の回転中心にこの波状摩耗抑制部３２を貫通して、回転軸２１Ｂと嵌合し回転軸２１Ｂに装着される装着部３２ａを備えている。波状摩耗抑制部３２は、例えば、外径が同じフライホイールが複数用意されている。波状摩耗抑制部３２は、試験中に回転軸２１Ｂの回転を一時的に停止させた状態で、回転軸２１Ｂへの装着個数を変更することによって、回転軸２１Ｂの中心線回りの慣性モーメント（極断面二次モーメント）を変更し、回転接触試験装置３の回転系の全体の固有振動数を変化させる。波状摩耗抑制部３２は、レール試験片１及び／又は車輪試験片２の固有振動数を変化させることによって、レール試験片１及び／又は車輪試験片２の周面に特定の波数の波状摩耗が成長するのを抑制する。
【0062】
図２、図３、図８及び図９に示す荷重発生部３３は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との接触位置Ｐに接触力が作用するように、所定の荷重を発生する手段である。荷重発生部３３は、保持部２８を下方に変位させるとともに、接触力変動抑制部３４を圧縮させるための力を発生することによって、車輪試験片２をレール試験片１に押圧し、レール試験片１と車輪試験片２との接触位置Ｐに接触力を作用させる。荷重発生部３３は、例えば、油圧シリンダ又は空気圧シリンダなどのアクチュエータである。荷重発生部３３は、図８及び図９に示すように、作動流体が流入及び流出するシリンダ部３３ａと、この作動流体によってシリンダ部３３ａ内で往復移動するピストン部３３ｂと、ピストン部３３ｂと一体となって上下方向に移動するピストンロッド部３３ｃなどを備えている。荷重発生部３３は、シリンダ部３３ａが縦フレーム部４ａに取り付けられている。荷重発生部３３は、例えば、試験開始前に所定の荷重を発生するように予め設定されており、試験を開始してから試験を終了するまでほぼ一定の荷重を発生する。
【0063】
図２、図８及び図９に示す接触力変動抑制部３４は、接触位置Ｐに作用する接触力の変動を抑制する手段である。接触力変動抑制部３４は、保持部２８と荷重発生部３３との間に配置されており、保持部２８を介して荷重発生部３３が発生する荷重を接触位置Ｐに作用させる。接触力変動抑制部３４は、例えば、レール試験片１と車輪試験片２との接触面Ｓに凹凸が形成されたようなときに、レール試験片１に対する車輪試験片２の追従性を向上させることによって、接触位置Ｐに作用する接触力の変動を抑制するサスペンション機能を備えている。接触力変動抑制部３４は、波状摩耗抑制部３２と同様に、レール試験片１及び／又は車輪試験片２の周面における特定の波数の波状摩耗の発生を抑制する機能も備えている。接触力変動抑制部３４は、図８及び図９に示すように、荷重受け部３４ａと、支持部３４ｂと、弾性部３４ｃなどを備えている。
【0064】
図８及び図９に示す荷重受け部３４ａは、荷重発生部３３が発生する荷重を受ける手段である。荷重受け部３４ａは、この荷重受け部３４ａの上面に荷重発生部３３のピストンロッド部３３ｃの先端部が接触及び離間しており、この荷重受け部３４ａの下面に弾性部３４ｃの上端部が接触している。支持部３４ｂは、弾性部３４ｃを支持する手段である。支持部３４ｂは、この支持部３４ｂの上面に弾性部３４ｃの下端部が接触した状態で、保持部２８と一体となって上下方向に移動する。弾性部３４ｃは、ばね作用によって接触力の変動を抑制する手段である。弾性部３４ｃは、レール試験片１と車輪試験片２とが回転接触するときに発生する上下振動を抑制することによって、レール試験片１に対して車輪試験片２の追従性を向上させる。弾性部３４ｃは、荷重発生部３３から圧縮荷重が作用する圧縮ばねなどの弾性部材であり、荷重発生部３３が発生する荷重（圧縮荷重）を受けて撓みばね力を発生する。弾性部３４ｃは、ばね定数の異なる複数種類が予め用意されている。弾性部３４ｃは、荷重受け部３４ａと支持部３４ｂとの間に挟み込まれており、これらの間に着脱自在で交換可能である。
【0065】
接触力変動抑制部３４は、試験中に回転軸２６Ｂの回転を一時的に停止させた状態で、ばね定数の異なる弾性部３４ｃに変更することによって、車輪試験片２の固有振動数を変化させる。接触力変動抑制部３４は、レール試験片１及び／又は車輪試験片２の固有振動数を変化させることによって、レール試験片１及び／又は車輪試験片２の周面に特定の波数の波状摩耗が成長するのを抑制する。
【0066】
図２、図８及び図９に示す接触力検出部３５は、接触位置Ｐに作用する接触力を検出する手段である。接触力検出部３５は、荷重発生部３３と接触力変動抑制部３４との間に配置されており、これらの間に作用する荷重を検出する。接触力検出部３５は、例えば、レール試験片１が回転を開始してから回転を終了するまでの荷重値を、接触位置Ｐに作用する接触力として測定するロードセルである。接触力検出部３５は、接触位置Ｐに作用する接触力に応じた接触力検出信号を制御部４４に出力する。
【0067】
図２及び図８～図１１に示す傾斜角変更部３６は、レール試験片１の中心線Ｏ1に対する車輪試験片２の中心線Ｏ2が所定の傾斜角θになるように、傾斜角θを変更する手段である。傾斜角変更部３６は、図１１及び図１２に示すように、中心線（ヨー軸）Ｏ5を回転中心として車輪試験片２を回転させることによって、レール試験片１の中心線Ｏ1に対して車輪試験片２の中心線Ｏ2を所定の傾斜角（例えば1°程度）θに傾斜させて、車輪/レール間のアタック角を模擬する。ここで、アタック角とは、レールと車輪との相対ヨー角であり、車輪の上下軸まわりの回転角である。アタック角は、例えば、曲線区間を走行する車両の外軌側の車輪の場合に、車輪の回転軸の中心線が反時計回り方向に旋回する方向を正とする。傾斜角変更部３６は、図２及び図８～図１０に示す支持部３６ａと、図８及び図９に示す軸受部３６ｂと、図８及び図１０に示すスライド部３６ｃと、ガイド部３６ｄと、図２、図８、図１０及び図１１に示す操作部３６ｅと、図１０及び図１１に示す送りねじ機構部３６ｆなどを備えている。
【0068】
図２及び図８～図１０に示す支持部３６ａは、軸受部２７Ａ，２７Ｂ及び保持部２８を支持する手段である。支持部３６ａは、図２及び図１１に示すように、軸受部２７Ａ，２７Ｂ及び保持部２８を支持した状態で、中心線Ｏ5を回転中心として回転可能な板状部材である。図８及び図９に示す軸受部３６ｂは、支持部３６ａを回転自在に支持する手段である。軸受部３６ｂは、図８に示すように、レール試験片１の中心線Ｏ1及び車輪試験片２の中心線Ｏ2に対して直交する中心線Ｏ5回りに支持部３６ａを回転自在に支持することによって、中心線Ｏ5回りに保持部２８を回転させる。軸受部３６ｂは、図８及び図９に示すように、上段横フレーム部４ｂと支持部３６ａとの間に配置されており、上段横フレーム部４ｂに対して支持部３６ａを回転させるスラスト軸受である。軸受部３６ｂは、上段横フレーム部４ｂの上面に固定される固定部３６ｇと、支持部３６ａの下面に固定されており固定部３６ｇに回転自在に嵌合する回転部３６ｈなどを備えている。
【0069】
図８及び図１０に示すスライド部３６ｃは、支持部３６ａと一体となって左右方向に移動する手段である。スライド部３６ｃは、ガイド部３６ｄ上でスライド自在であり、支持部３６ａの下面に取り付けられている。ガイド部３６ｄは、スライド部３６ｃを移動自在にガイドする手段である。ガイド部３６ｄは、図８に示すように、支持部３６ａが中心線Ｏ5回りに回転するときにスライド部３６ｃを摺動させる。ガイド部３６ｄは、上段横フレーム部４ｂの上面に取り付けられている。
【0070】
図２、図８、図１０及び図１１に示す操作部３６ｅは、支持部３６ａを回転させるときに操作される手段である。操作部３６ｅは、作業者によって回転操作される手動ハンドルである。図１０及び図１１に示す送りねじ機構部３６ｆは、操作部３６ｅによる回転運動を直線運動に変換する手段である。送りねじ機構部３６ｆは、外周部に台形ねじの雄ねじ部を有するねじ軸３６ｉと、支持部３６ａの端部に取り付けられておりねじ軸３６ｉと噛み合う雌ねじ部を有するブロック部３６ｊと、上段横フレーム部４ｂに取り付けられておりねじ軸３６ｉを回転自在に支持する軸受部３６ｋなどを備えている。
【0071】
図３に示す試験条件設定部３７は、回転接触試験装置３に関する種々の試験条件を設定する手段である。試験条件設定部３７は、例えば、試験条件を入力する入力装置である。試験条件設定部３７は、例えば、レール試験片１及び車輪試験片２の直径、プーリ１５ａ，１５ｂのピッチ円直径、プーリ２４ａ，２４ｂの歯数などの諸元、すべり率を一定にして試験をするときの設定すべり率、トルクを一定にして試験をするときの設定トルク、動力発生部５の回転速度、回転速度調整部２０の減速比、接触位置変更部１３がレール試験片１を往復移動させる周期、荷重発生部３３が発生する荷重などを試験条件として設定し、設定後の試験条件を試験条件設定信号（試験条件データ）として制御部４４に出力する。試験条件記憶部３８は、試験条件設定部３７が設定する試験条件を試験条件データとして記憶する手段である。試験条件記憶部３８は、試験条件データを記憶する記憶装置である。
【0072】
調整用回転速度演算部３９は、調整用動力発生部１７の回転速度を演算する手段である。調整用回転速度演算部３９は、回転検出部１４が検出する動力発生部５の回転速度と、試験条件設定部３７が設定するすべり率とに基づいて、以下の数１によって調整用動力発生部１７の回転速度Ｎ2を演算する。また、調整用回転速度演算部３９は、回転検出部１４が検出する動力発生部５の回転速度と、トルク－すべり率関係記憶部４２が記憶する設定トルクに対応するすべり率とに基づいて、以下の数１によって調整用動力発生部１７の回転速度Ｎ2を演算する。
【0073】
【数1】
【0074】
ここで、数１に示すＤ1は、レール試験片１の直径、Ｄ2は車輪試験片２の直径、Ｄ3はプーリ１５ａのピッチ円直径、Ｄ4はプーリ１５ｂのピッチ円直径、Ｄ5はプーリ２４ａのピッチ円直径、Ｄ6はプーリ２４ｂのピッチ円直径、Ｒは回転速度調整部２０の減速比、ｓはすべり率、Ｎ1は回転検出部１４が検出する動力発生部５の回転速度である。調整用回転速度演算部３９は、演算後の調整用動力発生部１７の回転速度を調整用回転速度信号（調整用回転速度データ）として制御部４４に出力する。
【0075】
すべり率演算部４０は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を演算する手段である。すべり率演算部４０は、回転検出部１４の検出結果（レール試験片１の周速度）と、回転検出部３０の検出結果（車輪試験片２の周速度）とに基づいて、すべり率を演算する。すべり率演算部４０は、回転検出部１４が出力する回転検出信号と、回転検出部３０が出力する回転検出信号とに基づいてすべり率を演算して、この演算結果をすべり率信号（すべり率データ）として制御部４４に出力する。
【0076】
摩擦係数演算部４１は、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間の摩擦係数を演算する手段である。摩擦係数演算部４１は、例えば、トルク検出部１２の検出結果（接触位置Ｐに作用するトルク）と、接触力検出部３５の検出結果（接触位置Ｐに作用する接触力）とに基づいて、摩擦係数を演算する。摩擦係数演算部４１は、例えば、接触力検出部３５が出力する接触力検出信号に含まれる接触力変動抑制部３４の弾性部３４ｃによるばね力などの成分をデータ処理によって除去し、時間的に平均化処理して摩擦係数を演算する。摩擦係数演算部４１は、トルク検出部１２が出力するトルク検出信号と、接触力検出部３５が出力する接触力検出信号とに基づいて摩擦係数を演算して、この演算結果を摩擦係数信号（摩擦係数データ）として制御部４４に出力する。
【0077】
トルク－すべり率関係記憶部４２は、トルクとすべり率との関係を記憶する手段である。トルク－すべり率関係記憶部４２は、トルクとすべり率との間に一定の関係があると予測されるため、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率とトルクとの関係を記憶する記憶装置である。トルク－すべり率関係記憶部４２は、トルクを一定の設定トルクにして試験をするときに、この設定トルクに対応するすべり率や、検出トルクと設定トルク（目標トルク）との間の差に対応するすべり率などをテーブル化又は演算式化してトルク－すべり率関係データとして記憶している。トルク－すべり率関係記憶部４２は、設定トルクに対応するすべり率になるように、調整用動力発生部１７の回転数をフィードフォワード制御するために使用されたり、検出トルクと設定トルクとの間の差に比例するすべり率になるように、調整用動力発生部１７の回転数をフィードバック制御するために使用されたりする。
【0078】
測定データ記憶部４３は、回転接触試験装置３に関する種々の測定データを記憶する手段である。測定データ記憶部４３は、例えば、すべり率演算部４０が演算したすべり率データを時系列で記憶したり、摩擦係数演算部４１が演算した摩擦係数データを時系列で記憶したりする記憶装置である。
【0079】
制御部４４は、回転接触試験装置３に関する種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部４４は、例えば、レール試験片１及び車輪試験片２を回転するための動力の発生を動力発生部５に指令したり、トルク検出部１２が出力するトルク検出信号を摩擦係数演算部４１に出力したり、レール試験片１を往復動作させるための動力の発生を動力発生部１３ａに指令したり、回転検出部１４が出力する回転検出信号を調整用回転速度演算部３９及びすべり率演算部４０に出力したり、調整用動力の発生を調整用動力発生部１７に指令したり、回転検出部３０が出力する回転検出信号をすべり率演算部４０に出力したり、所定の荷重の発生を荷重発生部３３に指令したり、接触力検出部３５が出力する接触力検出信号を摩擦係数演算部４１に出力したり、試験条件設定部３７が出力する試験条件データを試験条件記憶部３８に出力したり、試験条件記憶部３８に試験条件データの記憶を指令したり、試験条件記憶部３８から試験条件データを読み出して調整用回転速度演算部３９に出力したり、調整用回転速度演算部３９に調整用回転速度の演算を指令したり、すべり率演算部４０にすべり率の演算を指令したり、摩擦係数演算部４１に摩擦係数の演算を指令したり、トルク－すべり率関係記憶部４２からトルク－すべり率関係データを読み出したり、トルク－すべり率関係データから特定した設定トルクに対応するすべり率をすべり率データとして調整用動力発生部１７に出力したり、トルク－すべり率関係データから特定した検出トルクと設定トルクとの差分に対応するすべり率をすべり率データとして調整用動力発生部１７に出力したり、設定トルクに対応するすべり率になるように調整用動力発生部１７の回転速度を制御したり、検出トルクと設定トルクとの差分に比例するすべり率になるように調整用動力発生部１７の回転速度を制御したり、測定データ記憶部４３に測定データの記憶を指令したりする。制御部４４には、動力発生部５、トルク検出部１２、動力発生部１３ａ、回転検出部１４、調整用動力発生部１７、回転検出部３０、荷重発生部３３、接触力検出部３５、試験条件設定部３７、試験条件記憶部３８、調整用回転速度演算部３９、すべり率演算部４０、摩擦係数演算部４１、トルク－すべり率関係記憶部４２及び測定データ記憶部４３が接続されている。
【0080】
次に、この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置及びすべり率調整装置の動作を説明する。
（回転接触試験動作）
図３に示す試験条件設定部３７を作業者が操作して試験条件を設定すると、図２に示す回転接触試験装置３がこの試験条件に従って動作を開始し、動力発生部５が回転軸５ａを回転すると動力伝達部７を介して回転軸８Ａ，８Ｂが回転する。その結果、動力発生部５が発生する動力がレール試験片１に伝達されて、レール試験片１が回転するとともに、レール試験片１と接触する車輪試験片２も回転する。図２に示す回転軸８Ａ，８Ｂが回転すると動力伝達部１５を介して回転軸１８が回転し、動力発生部５が発生する動力が回転速度調整部２０に伝達されて、図６及び図７に示す回転速度調整部２０の枠２０ａが回転する。
（回転接触試験動作）
図３に示す試験条件設定部３７を作業者が操作して試験条件を設定すると、図２に示す回転接触試験装置３がこの試験条件に従って動作を開始し、動力発生部５が回転軸５ａを回転すると動力伝達部７を介して回転軸８Ａ，８Ｂが回転する。その結果、動力発生部５が発生する動力がレール試験片１に伝達されて、レール試験片１が回転するとともに、レール試験片１と接触する車輪試験片２も回転する。図２に示す回転軸８Ａ，８Ｂが回転すると動力伝達部１５を介して回転軸１８が回転し、動力発生部５が発生する動力が回転速度調整部２０に伝達されて、図６及び図７に示す回転速度調整部２０の枠２０ａが回転する。
【0081】
図３に示す試験条件記憶部３８から試験条件を制御部４４が読み出して、図２に示す調整用回転速度演算部３９にこの試験条件を制御部４４が出力する。また、図２及び図３に示す回転検出部１４が動力発生部５の回転速度Ｎ1を検出して、この回転速度Ｎ1に応じた回転検出信号を回転検出部１４が制御部４４に出力する。調整用回転速度演算部３９がこの試験条件及び動力発生部５の回転速度Ｎ1に基づいて数１によって調整用動力発生部１７の回転速度Ｎ2を演算し、調整用回転速度演算部３９が調整用回転速度信号を制御部４４に出力すると、調整用動力発生部１７が回転速度Ｎ2で回転するように調整用動力発生部１７を制御部４４が駆動制御する。その結果、調整用動力発生部１７の回転軸１７ａ，１９が回転速度Ｎ2で回転して、調整用動力発生部１７が発生する調整用動力が回転速度調整部２０に伝達されて、図６に示す回転速度調整部２０の入力軸２０ｂが回転する。
【0082】
図２に示す動力発生部５から回転速度調整部２０に動力が入力するとともに、調整用動力発生部１７から回転速度調整部２０に調整用動力が入力すると、図６に示す回転速度調整部２０の出力軸２０ｄが回転して、図２に示す回転軸２１Ａ，２１Ｂも回転する。回転軸２１Ａ，２１Ｂが回転すると動力伝達部２４を介して回転軸２６Ａ，２６Ｂが回転し、回転速度調整部２０が発生する動力が車輪試験片２に伝達されて車輪試験片２が回転する。試験条件設定部３７が設定するすべり率になるように回転速度調整部２０が動力を発生するため、回転速度調整部２０が発生する動力によってレール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率が所定のすべり率に調整される。
【0083】
図２に示す回転検出部１４がレール試験片１の回転速度を検出し、回転検出部３０が車輪試験片２の回転速度を検出すると、図３に示す回転検出部１４，３０が回転検出信号を制御部４４に出力する。回転検出信号をすべり率演算部４０に制御部４４が出力すると、回転検出部１４，３０が出力する回転検出信号に基づいて、図３に示すすべり率演算部４０がすべり率を演算する。その結果、すべり率演算部４０がすべり率信号を制御部４４に出力して、測定データ記憶部４３に制御部４４がすべり率信号を出力すると、すべり率の時間変化が測定データ記憶部４３に記憶される。
【0084】
図２に示すトルク検出部１２が接触位置Ｐにおけるトルクを検出し、接触力検出部３５が接触位置Ｐに作用する荷重を検出すると、図３に示すトルク検出部１２がトルク検出信号を制御部４４に出力し、接触力検出部３５が接触力検出信号を制御部４４に出力する。トルク検出信号及び接触力検出信号を摩擦係数演算部４１に制御部４４が出力すると、トルク検出部１２が出力するトルク検出信号と接触力検出部３５が出力する接触力検出信号とに基づいて、図３に示す摩擦係数演算部４１が摩擦係数を演算する。その結果、摩擦係数演算部４１が摩擦係数信号を制御部４４に出力して、測定データ記憶部４３に制御部４４が摩擦係数信号を出力すると、摩擦係数の時間変化が測定データ記憶部４３に記憶される。
【0085】
（すべり率を一定にする試験の動作）
すべり率を一定にして摩擦係数を測定する場合には、図３に示す試験条件設定部３７が設定した設定すべり率と、図２及び図３に示す回転検出部１４が検出した動力発生部５の回転速度Ｎ1とに基づいて、図３に示す調整用回転速度演算部３９が数１によって調整用動力発生部１７の回転速度Ｎ2を演算する。調整用回転速度演算部３９が調整用回転速度信号を制御部４４に出力すると、調整用動力発生部１７が回転速度Ｎ2で回転して一定の設定すべり率を維持するように、調整用動力発生部１７を制御部４４が駆動制御する。その結果、動力発生部５の回転速度Ｎ1が変動しても、すべり率が一定になるように調整用動力発生部１７が制御部４４によって制御されて、すべり率を一定にして試験したときの摩擦係数を摩擦係数演算部４１が演算して、摩擦係数の時間変化が測定データ記憶部４３に記憶される。
すべり率を一定にして摩擦係数を測定する場合には、図３に示す試験条件設定部３７が設定した設定すべり率と、図２及び図３に示す回転検出部１４が検出した動力発生部５の回転速度Ｎ1とに基づいて、図３に示す調整用回転速度演算部３９が数１によって調整用動力発生部１７の回転速度Ｎ2を演算する。調整用回転速度演算部３９が調整用回転速度信号を制御部４４に出力すると、調整用動力発生部１７が回転速度Ｎ2で回転して一定の設定すべり率を維持するように、調整用動力発生部１７を制御部４４が駆動制御する。その結果、動力発生部５の回転速度Ｎ1が変動しても、すべり率が一定になるように調整用動力発生部１７が制御部４４によって制御されて、すべり率を一定にして試験したときの摩擦係数を摩擦係数演算部４１が演算して、摩擦係数の時間変化が測定データ記憶部４３に記憶される。
【0086】
（トルクを一定にする試験の動作）
トルクを一定にしてすべり率を測定する場合には、図３に示すトルク－すべり率関係記憶部４２からトルク－すべり率関係データを制御部４４が読み出して、フィードフォワード制御及び／又はフィードバック制御によって調整用動力発生部１７を制御部４４が駆動制御する。フィードフォワード制御の場合には、試験条件記憶部３８が記憶する設定トルクに対応するすべり率をトルク－すべり率関係データから制御部４４が特定する。フィードバック制御の場合には、トルク検出部１２が検出する検出トルク（実際に発生しているトルク）と試験条件記憶部３８が記憶する設定トルク（目標トルク）との差分に対応するすべり率をトルク－すべり率関係データから制御部４４が特定する。制御部４４が特定したすべり率と、図２及び図３に示す回転検出部１４が検出した動力発生部５の回転速度Ｎ1とに基づいて、調整用回転速度演算部３９が数１によって調整用動力発生部１７の回転速度Ｎ2を演算する。調整用回転速度演算部３９が調整用回転速度信号を制御部４４に出力すると、調整用動力発生部１７が回転速度Ｎ2で回転して一定のすべり率を維持するように、調整用動力発生部１７を制御部４４が駆動制御する。一般に、すべり率が高いほど発生トルクが大きくなるため、フィードバック制御の場合には、トルクが過大であるときにはすべり率が低下するように調整用動力発生部１７を制御部４４が制御し、トルクが過小であるときにはすべり率が増加するように調整用動力発生部１７を制御部４４が制御する。その結果、動力発生部５の回転速度Ｎ1が変動しても、トルクが一定になるように調整用動力発生部１７が制御部４４によって制御されて、トルクを一定にして試験したときのすべり率をすべり率演算部４０が演算して、すべり率の時間変化が測定データ記憶部４３に記憶される。
トルクを一定にしてすべり率を測定する場合には、図３に示すトルク－すべり率関係記憶部４２からトルク－すべり率関係データを制御部４４が読み出して、フィードフォワード制御及び／又はフィードバック制御によって調整用動力発生部１７を制御部４４が駆動制御する。フィードフォワード制御の場合には、試験条件記憶部３８が記憶する設定トルクに対応するすべり率をトルク－すべり率関係データから制御部４４が特定する。フィードバック制御の場合には、トルク検出部１２が検出する検出トルク（実際に発生しているトルク）と試験条件記憶部３８が記憶する設定トルク（目標トルク）との差分に対応するすべり率をトルク－すべり率関係データから制御部４４が特定する。制御部４４が特定したすべり率と、図２及び図３に示す回転検出部１４が検出した動力発生部５の回転速度Ｎ1とに基づいて、調整用回転速度演算部３９が数１によって調整用動力発生部１７の回転速度Ｎ2を演算する。調整用回転速度演算部３９が調整用回転速度信号を制御部４４に出力すると、調整用動力発生部１７が回転速度Ｎ2で回転して一定のすべり率を維持するように、調整用動力発生部１７を制御部４４が駆動制御する。一般に、すべり率が高いほど発生トルクが大きくなるため、フィードバック制御の場合には、トルクが過大であるときにはすべり率が低下するように調整用動力発生部１７を制御部４４が制御し、トルクが過小であるときにはすべり率が増加するように調整用動力発生部１７を制御部４４が制御する。その結果、動力発生部５の回転速度Ｎ1が変動しても、トルクが一定になるように調整用動力発生部１７が制御部４４によって制御されて、トルクを一定にして試験したときのすべり率をすべり率演算部４０が演算して、すべり率の時間変化が測定データ記憶部４３に記憶される。
【0087】
（接触位置変更動作）
図５に示すように、接触位置変更部１３によって接触位置Ｐを変化させるときには、図３に示す試験条件設定部３７によって設定されたレール試験片１の往復運動の周期を、試験条件記憶部３８から制御部４４が読み出す。レール試験片１の往復動作を動力発生部１３ａに制御部４４が指令すると、図５に示す送りねじ機構部１３ｂのねじ軸１３ｄを動力発生部１３ａが所定の周期で正転及び逆転を繰り返し、連結部１３ｃ及びナット１３ｅとともに軸受部９Ａが往復移動する。その結果、レール試験片１と車輪試験片２とが回転接触した状態で、車輪試験片２に対してレール試験片１が往復移動して接触位置Ｐが変動する。このとき、図２に示す回転軸８Ｂ及びトルク検出部１２と回転軸８Ａとの間の距離が変化するが、図５に示す連結部１０が伸縮自在で連結状態を維持するため、これらの間で動力が伝達される。
図５に示すように、接触位置変更部１３によって接触位置Ｐを変化させるときには、図３に示す試験条件設定部３７によって設定されたレール試験片１の往復運動の周期を、試験条件記憶部３８から制御部４４が読み出す。レール試験片１の往復動作を動力発生部１３ａに制御部４４が指令すると、図５に示す送りねじ機構部１３ｂのねじ軸１３ｄを動力発生部１３ａが所定の周期で正転及び逆転を繰り返し、連結部１３ｃ及びナット１３ｅとともに軸受部９Ａが往復移動する。その結果、レール試験片１と車輪試験片２とが回転接触した状態で、車輪試験片２に対してレール試験片１が往復移動して接触位置Ｐが変動する。このとき、図２に示す回転軸８Ｂ及びトルク検出部１２と回転軸８Ａとの間の距離が変化するが、図５に示す連結部１０が伸縮自在で連結状態を維持するため、これらの間で動力が伝達される。
【0088】
（傾斜角変更動作）
図１２に示すように、レール試験片１の中心線Ｏ1に対して車輪試験片２の中心線Ｏ2を傾斜角θだけ傾斜させるときには、図１０及び図１１に示す傾斜角変更部３６の操作部３６ｅを作業者が回転する。その結果、送りねじ機構部３６ｆのねじ軸３６ｉの雄ねじ部がブロック部３６ｊの雌ねじ部と噛み合いながら回転し、図８、図９及び図１１に示す中心線Ｏ5回りに支持部３６ａが回転し、図１１に示すように支持部３６ａが疑似的に水平移動する。中心線Ｏ5からブロック部３６ｊまでの距離が長く、ねじ軸３６ｉの雄ねじ部とブロック部３６ｊの雌ねじ部との間に機械的な隙間（バックラッシ）がある。このため、図１０及び図１１に示すブロック部３６ｊが支持部３６ａに固定されていても、図１１に示すように微小な傾斜角θだけ支持部３６ａが回転可能である。図１１（Ｂ）に示すように、支持部３６ａが回転すると動力伝達部２４のプーリ２４ａも回転するがベルト２４ｃが僅かにねじれるため、ベルト２４ｃによって回転軸２１Ｂから回転軸２６Ａへの動力の伝達に支障がない。軸受部２７Ａ，２７Ｂ、保持部２８及び軸継手部２９が支持部３６ａとともに中心線Ｏ5回りに回転すると、図１２に示すようにレール試験片１の中心線Ｏ1に対して車輪試験片２の中心線Ｏ2が傾斜角θだけ回転して、車輪/レール間のアタック角と同じ状況が再現される。
図１２に示すように、レール試験片１の中心線Ｏ1に対して車輪試験片２の中心線Ｏ2を傾斜角θだけ傾斜させるときには、図１０及び図１１に示す傾斜角変更部３６の操作部３６ｅを作業者が回転する。その結果、送りねじ機構部３６ｆのねじ軸３６ｉの雄ねじ部がブロック部３６ｊの雌ねじ部と噛み合いながら回転し、図８、図９及び図１１に示す中心線Ｏ5回りに支持部３６ａが回転し、図１１に示すように支持部３６ａが疑似的に水平移動する。中心線Ｏ5からブロック部３６ｊまでの距離が長く、ねじ軸３６ｉの雄ねじ部とブロック部３６ｊの雌ねじ部との間に機械的な隙間（バックラッシ）がある。このため、図１０及び図１１に示すブロック部３６ｊが支持部３６ａに固定されていても、図１１に示すように微小な傾斜角θだけ支持部３６ａが回転可能である。図１１（Ｂ）に示すように、支持部３６ａが回転すると動力伝達部２４のプーリ２４ａも回転するがベルト２４ｃが僅かにねじれるため、ベルト２４ｃによって回転軸２１Ｂから回転軸２６Ａへの動力の伝達に支障がない。軸受部２７Ａ，２７Ｂ、保持部２８及び軸継手部２９が支持部３６ａとともに中心線Ｏ5回りに回転すると、図１２に示すようにレール試験片１の中心線Ｏ1に対して車輪試験片２の中心線Ｏ2が傾斜角θだけ回転して、車輪/レール間のアタック角と同じ状況が再現される。
【0089】
【表1】
【0090】
表１は、この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置によってすべり率を調整する場合の計算例である。表１は、レール試験片１の外径Ｄ1が0.06(m)であり、車輪試験片２の内径Ｄ2が0.07(m)であり、回転速度調整部２０のギヤ比ｒが119である場合の計算例である。表１に示すように、回転速度調整部２０によって車輪試験片２の回転速度Ｎ1を調整することによってすべり率ｓを任意のすべり率に調整することができ、レールがすべりを受ける方向の違いを再現して試験を実施することができる。
【0091】
この発明の第１実施形態に係る回転接触試験装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、動力発生部５が発生する動力が循環する動力循環経路Ｒの外で、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を調整用動力発生部１７が発生する。また、この第１実施形態では、動力発生部５が発生する動力及び調整用動力発生部１７が発生する調整用動力が入力し、すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、車輪試験片２の回転速度を回転速度調整部２０が無段階で調整する。このため、すべり率を高精度に制御することによって、すべり率を無段階に変動させることができる。また、広いすべり率の領域の転がり接触状態を高精度に再現することができるとともに、レール試験片１及び車輪試験片２の表面粗さや塑性変形などの変化を高精度に再現することができる。また、転がり接触するレール試験片１及び車輪試験片２の接触力（粘着力）特性、摩耗特性又は転がり疲労特性などの材料特性を評価することができるとともに、これらの間に使用する潤滑剤などの各種性能を評価することができる。また、従来の車輪試験装置１０３のような動力循環経路Ｒ内の回転フレーム１０４内で第２電動機１２０が回転しながら試験輪１０２を回転させる構造とは異なり、調整用動力発生部１７が動力循環経路Ｒ外に固定された状態で調整用動力を発生する。このため、従来の車輪試験装置１０３のような複雑な構造で比較的高出力の高価なモータを使用する必要がなく、簡単な構造で比較的低出力の安価な汎用のサーボモータなどを使用することができる。また、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間にすべりを生じさせるために必要な動力のみを調整用動力発生部１７から発生させることができる。さらに、従来の車輪試験装置１０３のような回転フレーム１０４とともに回転フレーム１０４内の第２電動機１２０を第１電動機１０５によって回転させる構造に比べて、比較的低出力のモータによって比較的大きな摩擦力を発生させて試験を行うことができる。
(1) この第１実施形態では、動力発生部５が発生する動力が循環する動力循環経路Ｒの外で、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を調整するための調整用動力を調整用動力発生部１７が発生する。また、この第１実施形態では、動力発生部５が発生する動力及び調整用動力発生部１７が発生する調整用動力が入力し、すべり率を所定のすべり率にするための動力を出力することによって、車輪試験片２の回転速度を回転速度調整部２０が無段階で調整する。このため、すべり率を高精度に制御することによって、すべり率を無段階に変動させることができる。また、広いすべり率の領域の転がり接触状態を高精度に再現することができるとともに、レール試験片１及び車輪試験片２の表面粗さや塑性変形などの変化を高精度に再現することができる。また、転がり接触するレール試験片１及び車輪試験片２の接触力（粘着力）特性、摩耗特性又は転がり疲労特性などの材料特性を評価することができるとともに、これらの間に使用する潤滑剤などの各種性能を評価することができる。また、従来の車輪試験装置１０３のような動力循環経路Ｒ内の回転フレーム１０４内で第２電動機１２０が回転しながら試験輪１０２を回転させる構造とは異なり、調整用動力発生部１７が動力循環経路Ｒ外に固定された状態で調整用動力を発生する。このため、従来の車輪試験装置１０３のような複雑な構造で比較的高出力の高価なモータを使用する必要がなく、簡単な構造で比較的低出力の安価な汎用のサーボモータなどを使用することができる。また、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間にすべりを生じさせるために必要な動力のみを調整用動力発生部１７から発生させることができる。さらに、従来の車輪試験装置１０３のような回転フレーム１０４とともに回転フレーム１０４内の第２電動機１２０を第１電動機１０５によって回転させる構造に比べて、比較的低出力のモータによって比較的大きな摩擦力を発生させて試験を行うことができる。
【0092】
(2) この第１実施形態では、回転速度調整部２０が車輪試験片２の回転速度を無段階で調整する遊星歯車変速装置である。このため、車輪試験片２の回転速度を簡単に減速又は増速させることができ、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率を簡単に調整することができる。
【0093】
(3) この第１実施形態では、回転速度調整部２０がトロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置である。このため、制動力を駆動力に循環させる機構として回転数を微調整可能なサイクロイド変速機のような内接式遊星歯車変速装置を動力循環経路Ｒの途中に入れることによって、無段階ですべり率を高精度に調整することができる。
【0094】
(4) この第１実施形態では、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との接触位置Ｐを、レール試験片１及び車輪試験片２の中心線Ｏ1，Ｏ2方向に接触位置変更部１３が変更する。このため、実物の車輪が実物のレールに対して左右に蛇行動する状況と同じ状況を、レール試験片１と車輪試験片２との間で再現して試験を実施することができる。
【0095】
(5) この第１実施形態では、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間に供給部３１が供給物Ｍを供給する。このため、実物のレールと実物の車輪との間に供給される水、増粘着材又は摩擦緩和材などの供給物Ｍを、レール試験片１と車輪試験片２との間に供給することによって、供給物Ｍの効果を確認することができる。
【0096】
(6) この第１実施形態では、レール試験片１及び／又は車輪試験片２の周面における特定の波数の波状摩耗の発生を波状摩耗抑制部３２が抑制する。このため、回転接触試験装置３の回転系の全体の固有振動数を変更することによって、波状摩耗の波数を変えて特定の波数の波状摩耗の発生を抑えることができる。例えば、従来の２円筒転がり試験装置では、２円筒が長時間接触しながら回転するため、波長が数mm前後の波状摩耗が試験片の表面に生じやすく、波状摩耗の発生の原因が慣性モーメントに起因する軸回りの固有振動数であると考えられている。この第１実施形態では、特定の波数の波状摩耗の成長を抑えるために、複数の異なる波数の波状摩耗を発生させることができる。このため、様々な波長の摩耗が生じることによって、結果的に特定の波数の波状摩耗の発生を抑制することができるため、レール試験片１及び／又は車輪試験片２が円筒に近い形状を保つことができ、特定の波数の波状摩耗が成長して試験の継続が困難になるのを防ぐことができる。
【0097】
(7) この第１実施形態では、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との接触位置Ｐに接触力が作用するように、荷重発生部３３が所定の荷重を発生する。このため、レール試験片１と車輪試験片２との接触位置Ｐに力を作用させて、車輪/レール間に作用する輪重を模擬した試験を実施することができる。
【0098】
(8) この第１実施形態では、接触位置Ｐに作用する接触力の変動を接触力変動抑制部３４が抑制する。このため、回転接触するレール試験片１及び車輪試験片２の周面に凹凸が形成された場合であっても、これらの周面への追従性を向上させることができ、これらをスムーズに回転させることができる。例えば、油圧又は空気圧の荷重発生部３３とばね機構の接触力変動抑制部３４とを組み合わせた押付機構によって、接触面Ｓにおける追従性能を向上させることができる。その結果、接触位置Ｐに安定して接触力を継続的に作用させることができるため、接触力の変動が抑えられた状態で長期間にわたり試験を継続することができ、接触力の変動による影響の少ない高精度な試験結果を得ることができる。
【0099】
(9) この第１実施形態では、ばね定数の異なる複数種類の弾性部３４ｃを接触力変動抑制部３４が備えており、弾性部３４ｃが着脱自在で交換可能である。このため、車輪試験片２の固有振動数を変更することによって、波状摩耗の波数を変えて特定の波数の波状摩耗の発生を抑えることができる。
【0100】
(10) この第１実施形態では、レール試験片１の中心線Ｏ1に対する車輪試験片２の中心線Ｏ2が所定の傾斜角θになるように、傾斜角変更部３６が傾斜角θを変更する。このため、レール試験片１に対する車輪試験片２の接触角度を変更して回転接触させることができ、車輪/レール間のアタック角を模擬した試験を実施することができる。
【0101】
(11) この第１実施形態では、レール試験片１が実物のレールを模擬した円筒状の試験片であり、車輪試験片２がこのレール試験片１の内周部で回転接触し、実物の車輪を模擬した円輪状の試験片である。例えば、従来の２円筒転がり試験装置のように円輪状のレール試験片の外周面と円輪状の車輪試験片の外周面とを回転接触させたときには、これらの試験片の接触部の接触面Ｓの形状が、実物のレールと実物の車輪との接触部の接触面の形状である円形とは異なり、細長い楕円形になってしまう。この第１実施形態では、レール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との接触部の接触面Ｓの形状を、実物のレールと実物の車輪との接触部の接触面の形状が縮小されて、この接触面の形状と同じ略円形にすることができる。その結果、実物のレール上を実物の車輪が転動する場合に近い状況を再現することができる。また、転がり接触するレール試験片１と車輪試験片２との間の接触力（粘着力）特性、摩耗特性又は転がり疲労特性などの材料特性を評価することができるとともに、レール試験片１と車輪試験片２との間に使用する潤滑剤などの各種性能を評価することができる。
【0102】
（第２実施形態）
以下では、図１～図１２に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１３に示す回転速度調整部２０は、円形の内歯車２０ｋと楕円形の外歯車２０ｍとの噛み合いによって生ずる差動を利用した波動歯車装置であり、この波動歯車装置によって車輪試験片２の回転速度を無段階に調整する。回転速度調整部２０は、例えば、大減速比でバックラッシが少なく、軽量かつコンパクトなハーモニックドライブ（登録商標）のようなハーモニック・ディファレンシャルギヤである。回転速度調整部２０は、内歯車２０ｋと、外歯車２０ｍと、カム部２０ｎなどを備えている。
以下では、図１～図１２に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１３に示す回転速度調整部２０は、円形の内歯車２０ｋと楕円形の外歯車２０ｍとの噛み合いによって生ずる差動を利用した波動歯車装置であり、この波動歯車装置によって車輪試験片２の回転速度を無段階に調整する。回転速度調整部２０は、例えば、大減速比でバックラッシが少なく、軽量かつコンパクトなハーモニックドライブ（登録商標）のようなハーモニック・ディファレンシャルギヤである。回転速度調整部２０は、内歯車２０ｋと、外歯車２０ｍと、カム部２０ｎなどを備えている。
【0103】
内歯車２０ｋは、動力発生部５が発生する動力によって回転する部材である。内歯車２０ｋは、図６に示す回転軸１８の端部に継手部を介して連結されており、中心線Ｏ3を回転中心として回転する。内歯車２０ｋは、外歯車２０ｍよりも歯数が２枚多い歯２０ｐをこの内歯車２０ｋの内周部に備えており、剛体で円筒状の部材であり、遊星歯車装置の太陽歯車に相当するサーキュラ・スプライン(circular spline(C/S))である。
【0104】
外歯車２０ｍは、すべり率を所定のすべり率にするための動力を発生する部材である。外歯車２０ｍは、この外歯車２０ｍの出力軸の端部が継手部を介して図６に示す回転軸２１Ａの端部に接合されており、回転軸２１Ａと一体となって回転する。外歯車２０ｍは、図１３に示すように、この外歯車２０ｍの外周部に歯２０ｑを備えており、薄肉でカップ状の金属弾性体の部材であり、遊星歯車装置の遊星歯車に相当するフレクススプライン(flexspline(F/S))である。外歯車２０ｍは、楕円形に弾性変形しながら回転することによって、長軸部２０ｒでは内歯車２０ｋの歯２０ｐと噛み合い、短軸部２０ｓでは内歯車２０ｋの歯から離れる。
【0105】
カム部２０ｎは、調整用動力１７が発生する調整用動力によって回転しながら外歯車２０ｍの内周部に回転接触する部材である。カム部２０ｎは、外歯車２０ｍを楕円形に弾性変形させる楕円形の部材であり、このカム部２０ｎの外周部が薄肉で弾性変形可能な軸受部を介して外歯車２０ｍの内周部と嵌合している。カム部２０ｎは、遊星歯車装置のキャリアに相当するウェーブ・ジェネレータ(wave generator(W/G))である。カム部２０ｎは、このカム部２０ｎの入力軸の端部が継手部を介して図６に示す回転軸１９の端部に接合されており、回転軸１９と一体となって回転する。
【0106】
次に、この発明の第２実施形態に係る回転接触試験装置の動作について説明する。
図２に示す動力発生部５が発生する動力によって図１３に示す内歯車２０ｋが回転するとともに、図２に示す調整用動力発生部１７が発生する調整用動力によって図１３に示すカム部２０ｎが回転する。カム部２０ｎが回転して外歯車２０ｍが楕円状に撓むと、外歯車２０ｍの長軸部２０ｒが内歯車２０ｋの歯と噛み合い、外歯車２０ｍの短軸部２０ｓが内歯車２０ｋの歯から離れ、内歯車２０ｋと外歯車２０ｍとの噛み合い位置が順次移動する。その結果、カム部２０ｎが１回転する間に、カム部２０ｎとは逆方向に歯数差２枚分だけ外歯車２０ｍが逆方向に回転し、図２に示すレール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率が調整される。この発明の第２実施形態には、第１実施形態と同様の効果がある。
図２に示す動力発生部５が発生する動力によって図１３に示す内歯車２０ｋが回転するとともに、図２に示す調整用動力発生部１７が発生する調整用動力によって図１３に示すカム部２０ｎが回転する。カム部２０ｎが回転して外歯車２０ｍが楕円状に撓むと、外歯車２０ｍの長軸部２０ｒが内歯車２０ｋの歯と噛み合い、外歯車２０ｍの短軸部２０ｓが内歯車２０ｋの歯から離れ、内歯車２０ｋと外歯車２０ｍとの噛み合い位置が順次移動する。その結果、カム部２０ｎが１回転する間に、カム部２０ｎとは逆方向に歯数差２枚分だけ外歯車２０ｍが逆方向に回転し、図２に示すレール試験片１の周面と車輪試験片２の周面との間のすべり率が調整される。この発明の第２実施形態には、第１実施形態と同様の効果がある。
【0107】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、レール試験片１が円筒状の回転体であり、車輪試験片２が円輪状の回転体である場合を例に挙げて説明したが、レール試験片１が円輪状の回転体であり、車輪試験片２が円筒状の回転体である場合や、レール試験片１及び車輪試験片２が円筒状の回転体である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、すべり率調整装置１６を回転接触試験装置３に適用する場合を例に挙げて説明したが、回転接触する研削砥石の回転体の周面と工作対象物の回転体の周面との間のすべり率を調整して工作対象物を加工する円筒研磨機や、回転接触する一対の圧延ローラ間のすべり率を調整して加工対象物を圧延する圧延機などについても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、車輪試験片２が摩擦力によって回転する場合の動力循環経路Ｒを例に挙げて説明したが、レール試験片１が摩擦力によって回転する場合についても、この発明を適用することができる．この場合には、動力循環経路Ｒとは逆回りの動力循環経路となり、動力発生部５が発生する駆動力によって車輪試験片２が回転して、車輪試験片２と接触しているレール試験片１が摩擦力によって回転し、動力発生部５が発生する駆動力にこの摩擦力が戻る。
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、レール試験片１が円筒状の回転体であり、車輪試験片２が円輪状の回転体である場合を例に挙げて説明したが、レール試験片１が円輪状の回転体であり、車輪試験片２が円筒状の回転体である場合や、レール試験片１及び車輪試験片２が円筒状の回転体である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、すべり率調整装置１６を回転接触試験装置３に適用する場合を例に挙げて説明したが、回転接触する研削砥石の回転体の周面と工作対象物の回転体の周面との間のすべり率を調整して工作対象物を加工する円筒研磨機や、回転接触する一対の圧延ローラ間のすべり率を調整して加工対象物を圧延する圧延機などについても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、車輪試験片２が摩擦力によって回転する場合の動力循環経路Ｒを例に挙げて説明したが、レール試験片１が摩擦力によって回転する場合についても、この発明を適用することができる．この場合には、動力循環経路Ｒとは逆回りの動力循環経路となり、動力発生部５が発生する駆動力によって車輪試験片２が回転して、車輪試験片２と接触しているレール試験片１が摩擦力によって回転し、動力発生部５が発生する駆動力にこの摩擦力が戻る。
【0108】
(2) この実施形態では、回転速度調整部２０がトロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車変速装置又は波動歯車装置である場合を例に挙げて説明したが、回転速度調整部２０が他の構造の遊星歯車装置である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、波状摩耗抑制部３２を回転軸２１Ｂに着脱自在に装着する場合を例に挙げて説明したが、車輪試験片２により一層近い回転軸２６Ａ，２６Ｂに波状摩耗抑制部３２を着脱自在に装着する場合や、レール試験片１に近い回転軸８Ａ，８Ｂに波状摩耗抑制部３２を着脱自在に装着する場合についても、この発明を適用することができる。
【0109】
(3) この実施形態では、傾斜角変更部３６が傾斜角θを手動操作によって変更する場合を例に挙げて説明したが、傾斜角変更部３６が傾斜角θを自動で変更する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、傾斜角変更部３６の送りねじ機構部３６ｆによって支持部３６ａを回転させる場合を例に挙げて説明したが、ラック/ピニオン機構によって支持部３６ａを回転する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、傾斜角変更部３６の支持部３６ａにブロック部３６ｊが固定されている場合を例に挙げて説明したが、支持部３６ａにブロック部３６ｊが回転自在に取り付けられている場合についても、この発明を適用することができる。
【符号の説明】
【0110】
１ レール試験片（第１の回転体）
２ 車輪試験片（第２の回転体）
３ 回転接触試験装置
４ フレーム部
５ 動力発生部
６Ａ，６Ｂ 軸受部
７ 動力伝達部
７ａ，７ｂ プーリ
７ｃ ベルト
８Ａ，８Ｂ 回転軸
９Ａ～９Ｃ 軸受部
１０ 連結部
１１ 軸受部
１２ トルク検出部
１３ 接触位置変更部
１４ 回転検出部
１５ 動力伝達部
１５ａ，１５ｂ プーリ
１５ｃ ベルト
１６ すべり率調整装置
１７ 調整用動力発生部
１８，１９ 回転軸
２０ 回転速度調整部
２１Ａ，２１Ｂ 回転軸
２２Ａ，２２Ｂ 軸受部
２３ 軸継手部
２４ 動力伝達部
２４ａ，２４ｂ プーリ
２４ｃ ベルト
２５Ａ，２５Ｂ 軸受部
２６Ａ，２６Ｂ 回転軸
２７Ａ，２７Ｂ 軸受部
２８ 保持部
２９ 軸継手部
３０ 回転検出部
３１ 供給部
３２ 波状摩耗抑制部
３３ 荷重発生部
３４ 接触力変動抑制部
３４ｃ 弾性部
３５ 接触力検出部
３６ 傾斜角変更部
３７ 試験条件設定部
３８ 試験条件記憶部
３９ 調整用回転速度演算部
４０ すべり率演算部
４１ 摩擦係数演算部
４２ トルク－すべり率関係記憶部
４３ 測定データ記憶部
４４ 制御部
Ｐ 接触位置
Ｓ 接触面
Ｒ 動力循環経路
θ 傾斜角
Ｏ1～Ｏ5 中心線
２ 車輪試験片（第２の回転体）
３ 回転接触試験装置
４ フレーム部
５ 動力発生部
６Ａ，６Ｂ 軸受部
７ 動力伝達部
７ａ，７ｂ プーリ
７ｃ ベルト
８Ａ，８Ｂ 回転軸
９Ａ～９Ｃ 軸受部
１０ 連結部
１１ 軸受部
１２ トルク検出部
１３ 接触位置変更部
１４ 回転検出部
１５ 動力伝達部
１５ａ，１５ｂ プーリ
１５ｃ ベルト
１６ すべり率調整装置
１７ 調整用動力発生部
１８，１９ 回転軸
２０ 回転速度調整部
２１Ａ，２１Ｂ 回転軸
２２Ａ，２２Ｂ 軸受部
２３ 軸継手部
２４ 動力伝達部
２４ａ，２４ｂ プーリ
２４ｃ ベルト
２５Ａ，２５Ｂ 軸受部
２６Ａ，２６Ｂ 回転軸
２７Ａ，２７Ｂ 軸受部
２８ 保持部
２９ 軸継手部
３０ 回転検出部
３１ 供給部
３２ 波状摩耗抑制部
３３ 荷重発生部
３４ 接触力変動抑制部
３４ｃ 弾性部
３５ 接触力検出部
３６ 傾斜角変更部
３７ 試験条件設定部
３８ 試験条件記憶部
３９ 調整用回転速度演算部
４０ すべり率演算部
４１ 摩擦係数演算部
４２ トルク－すべり率関係記憶部
４３ 測定データ記憶部
４４ 制御部
Ｐ 接触位置
Ｓ 接触面
Ｒ 動力循環経路
θ 傾斜角
Ｏ1～Ｏ5 中心線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】