従 来 ， 機 械 要 素 間 の 接 触 面 に 作 用 す る 圧 力 を 測 定 す る 各 種 の 計 測 法 が 開 発 さ れ て い る が ， 測 定 の 簡 便 さ や 測 定 精 度 の 点 か ら 必 ず し も 十 分 と は い え な い . ま た ， 機 械 要 素 に は 工 作 機 械 の ボ ル ト 締 結 部 に 見 ら れ る よ う に ， 平 均 圧 力 に 繰 返 し 在 力 が 重 畳 し て 作 用 す る 場 合 も 多 く ， 繰 返 し 圧 力 抜i揺 が 要 素 の 疲 労 強 度 に 多 大 な 影 響 を 与 え る . し か し な が ら ， 従 来 の 計 測 法 で こ れ ら を 分 離 し て 灘 定 で き る も の は 少 な い .
以 上 の 観 点 か ら 本 論 文 で は 静 圧 と 繰 返 し 圧 力 の 両 者 の 計 測 を 可 能 と す る 圧 力 ゲ ー ジ の 開 発 を 主 た る 目 的 と し た . す な わ ち ， 器 体 接 触 面 に 電 着 に よ り 作 製 し た 微 小 突 起 を 有 す る 銅 薄 膜 を 適 用 し ， 突 起 部 の 変 形 量 に 基 づ く 静 佳 お よ び 繰 返 し 庄 力 の 測 定 の 可 能 性 や 繰 返 し 正 力 に よ
っ て 薄 膜 内 に 生 ず る 粒 子 成 長 現 象 と 薄 膜 の 表 面 粗 さ 変 化 を 利 用 し た 静 圧 お よ び 繰 返 し 圧 力 の 測 定 の 可 能 性 を 検 討 し た .
さ ら に ， 微 小 突 起 を 有 す る 電 着 銅 薄 膜 に よ る 接 触 面 庄 測 定 法 の 実 機 へ の 適 用 例 と し て ， デ イ ー ゼ 、 ル エ ン ジ ン の シ リ ン ダ ヘ ッ ド ガ ス ケ ッ ト の 締 付 け に よ る 圧 力 測 定 を 実 施 し 従 来 の 実 験 的 応 力 解 析 法 と 比 較 し て そ の 有 効 性 を 実 証 し た . さ ら に ， 試 作 し た ロ ー ラ 試 験 機 を 用 い ， 回 転 を 伴 う 接 触 部 の 面 圧 計 測 へ の 適 用 の 可 否 を 検 討 し た .
第
2
章 で は ， 第6
章 に 記 述 し た 平 均 圧 力 に 操 返 し 圧 力 が 重 畳 す る 場 合 の 平 均 圧 力 と 圧 力 張 幅 の 計 測 の 基 礎 と な る 竜 着 銅 薄 膜 を 用 い た 接 触 面 圧計測法の基礎実験について概説した.第 3章 で は ， 第 4章 お よ び 第 5章 で そ の 測 定 原 理 が 利 用 さ れ る ピ ラ ミ ッ ド 状 の 微 小 突 起 を 有 す る 電 着 銅 薄 膜 に よ る 静 圧 測 定 法 に つ い て 概
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説 し た .
第 4章 で は ， 第 3章 の 結 果 を 踏 ま え て ， 鍛 小 な 凹 巴 を 有 す る 竜 着 銅 薄 膜 に よ る 静 圧 測 定 法 の 実 機 へ の 適 用 例 に つ い て 検 証 し た . す な わ ち ， デ イ ー ゼ ル エ ン ジ ン の タ イ プ の 異 な る 2つ の シ リ ン ダ ヘ ッ ド ガ ス ケ ッ ト を 対 象 と し ， そ の 国 在 の 実 態 、 を 微 小 な 凹 凸 を 有 す る 電 着 銅 薄 膜 に よ り 検 証 し た . す な わ ち ， 特 に シ ー ル 性 に と っ て 重 要 な ボ ア 開 の 接 触 面 圧 を 灘 定 す る 場 合 ， 感 圧 フ ィ ル ム 法 で は ， 面 圧 発 生 状 態 を 正 確 に 把 握 で き な い 恐 れ が あ る . そ こ で ， 自 動 車 整 備 書 の 規 定 以 外 で シ リ ン ダ ヘ ッ ド を 締 付 け ， 上 述 の 電 着 銅 薄 膜 に よ り そ の 面 圧 発 生 状 態 、 を 測 定 す る と と も に ， 有 限 要 素 法 に よ る 結 果 と 比 較 し て 微 小 な 由 凸 を 有 す る 電 着 銅 薄 膜 に よ る 方 法 の 有 効 性 を 検 証 し た .
こ の 結 果 ， 微 小 な 出 品 を 有 す る 電 着 銅 薄 膜 を 用 い れ ば ， 900 MPa程 度 の 庄 力 の 測 定 が 可 龍 で あ り ， ボ ア 間 の 接 触 面 の 圧 力 分 布 が FE問 解 析 の 結 果 と 悶 様 で あ る こ と か ら ， こ の 方 法 が 面 庄 測 定 に 有 効 で あ る こ と が 確 認 で き た . し か し な が ら ， 対 象 と す る 要 素 の 材 質 や 表 面 粗 さ に よ っ て 圧 力 測 定 が 困 難 と な る 場 合 が あ り ， 一 度 加 圧 す る と 元 に 戻 る こ と な く ， 締 付 け 時 の 最 大 圧 力 が 表 示 さ れ て い る こ と に 留 意 す る 必 要 が あ る こ と が 明 ら か と な っ た .
第
5
章 で は ， ピ ラ ミ ッ ド 状 の 微 小 突 起 を 有 す る 電 着 銅 薄 膜 に よ る 静 圧 お よ び 繰 返 し 圧 力 の 測 定 の 可 能 性 に つ い て 検 討 し た . す な わ ち ， 種 々 の 平 均 庄 力P
111 と 圧 力 振 幅Pd
の 組 合 せ に 対 し て 突 起 先 端 部 の 変 形 量 を 調 査 し ， 突 起 先 端 部 の 変 形 量 と かnお よ びPd
の 関 係 の 定 式 化 を 試 み た .こ の 結 果 ， 突 起 先 端 部 は 静 庄 の 増 加 と と も に 加 工 硬 化 が 進 行 す る が ，
山 88‑
繰 返 し の 作 用 に よ り 軟 化 し ， 軟 化 を 支 配 す る の は 主 と し て 試 験 開 始 の 時 点 で 作 用 す る 真 実 圧 力 振 幅 で あ る こ と が 明 ら か と な っ た . こ の 点 に 着 目 す る こ と に よ り ， 突 起 先 端 部 の 変 形 量 と
Pm
お よ びP r i
の 関 係 の 定 式 化 が 可 能 と な り ， こ の 構 成 式 を 利 用 し て 得 ら れ た 繰 返 し 圧 力 の 分 布 は 静 圧 分 布 と 傾 向 が 一 致 し ， 構 成 式 に 基 づ い て 得 ら れ た 荷 重 振 幅 と 負 荷 し た 荷 重 振 幅 の 相 違 は4
% 以 内 と な っ た .第 6章 で は ， 電 着 銅 薄 膜 の 粒 子 成 長 現 象 と 表 面 粗 さ 変 化 を 利 用 し た 自 体 接 触 面 に 作 用 す る 平 均 庄 力 と 圧 力 振 幅 の 測 定 の 可 能 性 に つ い て 検 討 し た . す な わ ち ， 平 均 圧 力 pげ!と圧力振幅
Pd
を 種 々 に 設 定 し ， 操 返 し 数 人 ? を 変 え て 片 振 圧 縮 試 験 を 実 施 し ， 薄 膜 に 発 生 す る 成 長 粒 子 の 発 生 密 度 と 薄 膜 の 表 面 粗 さ に 及 ぼ す p川，Pllお よ び Nの 影 響 を 調 査 する と と も に ， 各 現 象 と
pm
，P
r/お よ びN
の 関 係 の 定 式 化 を 試 み た . こ の 結 果 ， 繰 返 し 圧 力 に よ っ て 発 生 す る 成 長 粒 子 の 発 生 密 度 は 圧 力 比 の 増 加 に つ れ て 減 少 し た . ま た 圧 力 比 Rキ Oに 対 す る 結 果 に 基 づ い て 成 長 粒 子 の 発 生 密 震 D と 在 力 強 幅P
rIお よ び 繰 返 し 数 Nの 間 の 関 係 を 定 式 化 し た . こ れ ら の 結 果 を 利 用 す れ ば，D
とP
r!お よ び Rの 関 係 の 定 式 化 が 可 能 と な り ， 較 正 試 験 に よ り 得 ら れ た 薄 膜 の 表 面 粗 さ とP
r/お よ び Rの 関 係 式 を 併 用 す れ ば ， 所 定 のN
に お い て 薄 膜 の 表 面 粗 さ と 成 長 粒 子 の 発 生 密 度 を 測 定 す る こ と に よ り ，P
川 お よ びP
rIを 検 出 で き る こ と を 明 ら か に し た .第
7
章 で は ， 接 触 回 転 す る 要 素 聞 の 圧 力 測 定 に 第3
章 で 考 案 し た 微 小 突 起 を 有 す る 電 着 鏑 薄 膜 に よ る 接 触 圧 力 計 測 法 の 適 用 の 可 否 を 検 討 し た . す な わ ち 回 転 す る ロ ー ラ 関 の 接 触 面 に は 操 返 し 圧 力 が 作 用 す る こ と を 考 慮 し ， ま ず ， 種 々 の 間 波 数f
に 対 し て ， 圧 力 振Ilfffiと 突 起 先‑89柵
端 部 の 塑 性 変 形 最 お よ び 繰 返 し 数 と の 関 係 を 調 査 す る と と も に ， 静 圧 を 負 荷 し た 場 合 に 得 ら れ る 塑 性 変 形 量 と の 比 較 を 行 っ た . こ の 結 果 ， 突 起 部 先 端 の 真 実 譲 触 麗 積 と 突 起 の 底 面 積 と の 比 . J1'/ .Jは繰返し数 N が 102回 で は ， 周 波 数
f
の 如 何 に か か わ ら ず ， 静 圧 試 験 の 結 果 と ほ ぼ 一 致 し ，Nが 102回 を 超 え る と ，Nの 増 加 と と も に A，./ A も増加して，加 工 軟 化 が 進 行 す る こ と が 明 ら か と な っ た . こ の 結 果 を 踏 ま え て ， 自 作 し た ロ ー ラ 試 験 機 の 接 触 商 に 生 ず る 繰 返 し 圧 力 を 回 転 数 人
r
= 102回に 設 定 し て 測 定 し ， 得 ら れ た 結 果 を 接 触 問 題 の 弾 性 解 と よ じ 較 し た 結 果 ， 本 手 法 の 妥 当 性 が 確 認 で き た .
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諾 辞
本 研 究 を 進 め る に あ た り ， 暖 か い ご 指 導 を い た だ き ま し た 鳥 取 大 学 学 部 教 授 北 岡 征 一 郎 博 士 に 心 よ り お 礼 申 し 上 げ ま す .
ま た ， 鳥 取 大 学 工 学 部 教 授 早 川 元 造 博 士 ， 田 中 久 隆 博 士 な ら び に J
l
I
添 博 光 博 士 に は 貴 重 な ご 劫 言 を い た だ き こ こ に 厚 く お 礼 申 し 上 げ ま す . さ ら に ， 本 論 の 内 容 に つ き 種 々 ご 検 討 ‑ を い た だ き ， 適 切 な ご 助 言 を い た だ い た 鳥 取 大 学 工 学 部 小 野 勇 一 劫 手 に 穿 く お 礼 申 し 上 げ ま す .ま た ， こ の よ う な 機 会 を 与 え て 頂 き ま し た 中 日 本 自 動 車 短 期 大 学 教 授 高 行 男 博 士 に 深 く 感 謝 致 し ま す .
本 研 究 の 共 同 研 究 者 と し て 様 々 な ご 協 力 を い た だ き ま し た 鳥 取 大 学 大 学 院 修 了 生 烏 岡 俊 行 氏 ， 吉 田 雅 人 氏 な ら び に 甲 田 昌 寛 氏 に 深 く 感 謝
い た し ま す .
終 始 温 か く 励 ま し て い た だ き ま し た 中 日 本 自 動 車 短 期 大 学 の 学 長 を 初 め 皆 様 に 深 く 感 謝 ・ い た し ま す .
間 91欄