JP4260342B2 - Method and apparatus for testing friction characteristics of elastic material - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種の弾性材料、たとえば加硫ゴムの、研磨材料に対する摩擦力を、ドライ条件およびウェット条件のそれぞれの下で、高い精度で測定できる摩擦特性試験方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、空気入りタイヤの運動性能に大きな影響を及ぼすトレッドゴムの摩擦特性を求めるために従来から広く行われている摩擦力等の測定方法としては、ポータブルスキッドテスタを用いて測定する方法、フラットベルトマシンを用いて測定する方法等がある。
【0003】
ここで前者の方法は、図6に示すように、トレッドゴムサンプル51を貼着した試料プレート52を振り子53に取付けるとともに、そのトレッドゴムサンプル51が路面材料54に適正に接触するように、振り子53の高さを、ロックねじ55と、上下位置調整ねじ56とによって調節し、次いで、振り子53を所定の揺動高さ(90°)で支持アーム57に固定するとともに、指針58の零位置調整と、路面材料54の清掃および、ウェットもしくはドライ条件の設定とを行い、その後、支持アーム57から振り子53を開放して、トレッドゴムサンプル51を路面材料54に摩擦接触させ、そのサンプル51が停止した位置を、指針58が指す目盛板目盛りを読み取ることによって計測するものである。
また、後者の方法は、路面材料を研磨材料として敷設した平坦な走行ベルト上に、製品タイヤを所要の力で押圧しつつ回転駆動させて、駆動摩擦力、制動摩擦力等を測定するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ポータブルスキッドテスタを用いる前者の方法では、トレッドゴムサンプルによる試験が可能である他、ドライおよびウェットのそれぞれの条件下で、各種の路面材料についての試験が可能である利点はあるものの、これは、ほぼ直方体形状をなすサンプルの端面を摩擦させるものであって、接地面積がゴム硬度に大きく依存するため、摩擦力の測定結果にトレッドゴムの硬度の影響が含まれることになって、軟質ゴムでは摩擦力が過大に評価されるという問題がある他、トレッドゴムサンプルの、路面材料への押圧力を変更できないため、所要の適正荷重条件の下での摩擦力を測定できないという問題もあった。
【0005】
これがため、スキッドテスタを用いて摩擦力等の測定を行ってなお、その結果に全幅の信頼をおくことができず、それ故に、多くのトレッドゴムについては、試作タイヤによる実車走行をも行って、トレッドゴムの駆動および制動性能等を別途評価することが不可避であり、その上、この実車走行評価は、ドライバーの感性に基づいて行われるものであるため、定量的な客観データとすることができないという不都合があった。
【0006】
これに対し、フラットベルトマシンを用いた後者の方法では、ドライ条件の下での客観的データの採取は可能であっても、開発されたトレッドゴム種の全てについてタイヤを試作することが余儀なくされるため、この方法をもってしては、トレッドゴムの、迅速にして効率的な開発が実質的に不可能であるという問題があった。
【0007】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、弾性材料サンプルによる試験をもって、所要の荷重の作用下で、そのサンプルに固有の摩擦力を、たとえば製品タイヤのそれと高い相関をもつ客観データとして正確に測定することを可能とし、これにより、試作タイヤ等を用いた試験を不要として、弾性材料の迅速にして効率的な研究開発等を実現可能とする弾性材料の摩擦特性試験方法および装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の、弾性材料の摩擦特性試験方法は、水平面内で回転駆動される、たとえば円環状の研磨材料に、傾斜させて配置された試料軸に保持した、先細り截頭円錐形状の筒状弾性材料サンプルの周面を、その全幅にわたるスリップ率が、研磨材料の半径方向位置に応じた周長差を吸収して一定となる姿勢の下で、所要の力で押圧するとともに回転駆動し、研磨材料の速度と弾性材料サンプルの周速とを相対的に変化させたとき、たとえば、それらのいずれか一方を、他方に対して0〜100%のスリップ率の範囲で変化させたときの摩擦力を、これもたとえば試料軸に発生するトルクとして計測するものである。
【0009】
このようにして計測されたトルクは、たとえばそれをCPUに入力することで、スリップ率をパラメータとする摩擦力曲線、摩擦係数曲線等として記録したり表示したりすることができる他、ロック制動力係数および最大制動力係数として表示等することができる。
【0010】
このような試験方法では、回転駆動される研磨材料に、薄肉筒状の弾性材料サンプルを、所要のスリップ率の下に押圧しつつ、制動摩擦力、駆動摩擦力等を計測することにより、そのサンプルの、厚み内での周方向剪断変形を有効に防止して、その剪断変形が摩擦力に及ぼす影響、サンプルの硬度、接地面積等が摩擦力に及ぼす影響等を十分に取り除くことができる。
【0011】
またここでは、弾性材料サンプルを研磨材料に所要の力で押圧するに当たり、そのサンプルを保持する試料軸等の重量を考慮に入れることで、サンプルの押圧力を十分正確に特定することができ、この一方で、その重量を、バランスウエイト等をもって相殺することで、試料軸等の重量より小さい力でのサンプルの押圧を可能ならしめることができる。
【0012】
しかもここにおいては、弾性材料サンプルの周面を、その全幅にわたるスリップ率が一定となる姿勢の下で、研磨材料に押圧して、回転駆動されるその研磨材料の、半径方向位置に応じた周長差を吸収することで、接地面内でのスリップ率の分布を無くし、均一化を図ることができるので、スリップ率と摩擦力との相対関係をより正確に計測することができる。
更に回転駆動する円環状の研磨材料と弾性材料サンプルの周速度が約20km/hとタイヤの使用条件に近い高速での測定が可能なためタイヤでの測定結果と極めて高い相関結果が得られる。
【0013】
従って、この方法によれば、弾性材料サンプルを、所要に応じた押圧力をもって、それの大小にかかわらず、十分正確に研磨材料に押圧するとともに、そのサンプルの、周方向の剪断変形、硬度、接地面積等が摩擦力に及ぼす影響を無視できる程度に小さくし、しかも、サンプルの、接地面内全体のスリップ率を十分均一化して、それのスリップ率を、全幅にわたって所期した通りの一定値とすることにより、スリップ率に対応する摩擦力を、極めて高い精度で客観的に計測することができる。
【0014】
かくして、この方法の下では、製品タイヤ等を試作する必要なしに、トレッドゴムその他の弾性材料の摩擦特性を、客観データとして正確に求めることができ、これがため、弾性材料の、迅速にして効率的な研究開発等を実現することができる。
【0015】
ところで、この方法において、研磨材料に散水しながら摩擦力を計測するときは、弾性材料の、ドライ条件での摩擦力の他、ウェット条件での摩擦力をもまた高い精度で求めることができる。
【0016】
ここで好ましくは、摩擦力を計測する環境温度を適宜に選択して、たとえば、トレッドゴムとすることができる弾性材料の、四季を通じた、ドライおよびウェット条件のそれぞれの摩擦力の計測を可能とし、また好ましくは、散水する水の温度を適宜に選択して、水温の四季適合性を高める。
ちなみに、弾性材料の摩擦力は、散水量よりも水温により大きく影響されることが確認されている。
【0017】
この発明の、弾性材料の摩擦特性試験装置は、水平面内で回転駆動される研磨材料を水平に配置するとともに、一端に、サンプルホルダを介して、周面を研磨材料に押圧される、先細り截頭円錐形状の筒状弾性材料サンプルを保持し、他端にモータを連結される試料軸を傾斜させて配置し、この試料軸の中間部にトルクメータを配設し、また、試料軸を、研磨材料に対して昇降変位させる、シリンダその他の往復駆動手段を設けるとともに、この往復駆動手段により変位されて、試料軸に保持した弾性材料サンプル、たとえば、中空の截頭円錐状をなすサンプルを研磨材料に所要の力で押圧する圧下シリンダを設け、そして、この圧下シリンダと試料軸との間に、ロードセル等とすることができる荷重センサを配設したものである。
【0018】
この装置では、傾斜試料軸の一端にホルダを介して取り付けた弾性材料サンプルは、シリンダ、ねじ手段等とすることができる往復駆動手段により、回転駆動される研磨材料に対し、所要の高さまで上昇変位される一方、その研磨材料の近傍位置まで下降変位される他、傾斜試料軸とともに昇降変位される圧下シリンダの作用下で、その周面を研磨材料の表面に、所要の力で正確に押圧され、併せて、試料軸の他端に連結したモータをもって所要の周速で回転駆動される。
【0019】
この場合、ここでは、弾性材料サンプルの外輪郭形状を、全体としてほぼ円環形状とすることができる研磨材料の直径寸法に応じた先細り截頭円錐形状とするとともに、試料軸の傾きをその截頭円錐形状に応じて選択することにより、研磨材料の、半径方向内外の周長差を吸収して、弾性材料サンプルの、研磨材料への接触幅の全体を、研磨材料に対して実質的に一定のスリップ率とする。
【0020】
またここでは、弾性材料サンプルの、研磨材料表面への押圧力を、圧下シリンダと試料軸との間に介装した荷重センサをもって検知することにより求め、好ましくは、試料軸重量およびサンプル重量による影響も考慮してサンプル押圧力とする。
なおここで、試料軸の中間部、たとえば、重心位置にバランスウエイトを連結して、モータ、サンプルホルダおよびトルクメータも含めた試料軸重量の相殺を図る場合には、荷重センサの検知結果に対し、サンプル重量を考慮するだけで押圧力を正確に求めることができ、併せて、サンプル押圧力を、試料軸重量に相当する押圧力よりも小さい力とすることもできる。
【0021】
ところで、弾性材料サンプルの周面を、このようにして研磨材料表面に所要の力で押圧した状態の下での、そのサンプルの摩擦力は、たとえば、研磨材料表面とサンプル周面とをともに等しい所定速度で回転させている状態から、サンプルもしくは研磨材料のいずれか一方の速度を低下させてそれらの両者間に一定のスリップを発生させ、このときに試料軸に生じるトルクを、試料軸に設けたトルクメータをもって計測することで測定することができ、このことを、スリップ率が0〜100%の範囲で、漸次にまたは段階的に行うことで、スリップ率に応じた制動摩擦力または駆動摩擦力を求めることができる。
【0022】
かくして、この装置によれば、圧下シリンダをもって、弾性材料サンプルを研磨材料に所期した通りの力で正確に押圧することができ、また、傾斜させた試料軸をもって弾性材料サンプルを保持することにより、サンプルそれ自身の形状と相俟って、サンプル周面を、研磨材料表面に、それの半径方向周長差の影響なしに押圧することができ、さらには、トルクメータをもって、試料軸に生じる、スリップ率に応じたトルクを高い精度で計測することができる。
従って、弾性材料サンプルを、肉厚の薄いものとすることで、先に述べたように、そのサンプルの摩擦力を高い精度で測定することができる。
【0023】
かかる装置において、より好ましくは、弾性材料サンプルへの押圧力の作用中心を、そのサンプルの、研磨材料への接触幅の中央部とし、これにより、押圧力が偏って作用することに起因する、測定精度の低下のおそれを取り除く。
【0024】
ここで、研磨材料を路面材料とする場合は、とくに、弾性材料をトレッドゴムとしたときに、コンクリート、アスファルト、樹脂、セフティウォーク等の各種の路面材料に対する摩擦力を、種々の表面粗度の下に測定することができる。
【0025】
そしてこの装置において、研磨材料への散水を行うノズルを設けた場合には、ドライ条件の下での摩擦力に加えて、ウェット条件下での測定をも行うことができる。
【0026】
またここで、研磨材料および試料軸のそれぞれを恒温室に収納するとともに、その恒温室内を冷却する冷却手段を設けた場合、より好ましくは、恒温室内の加温手段をも設けた場合には、恒温室内を日本の四季に応じた温度設定とすることの他、極寒から酷暑までの間の、所要の温度条件での摩擦力を測定することができる。
【0027】
このことは、前記ノズルを恒温水槽に接続するとともに、恒温水槽内を冷却する冷却手段を設けた場合、より好ましくは、恒温水槽内の加温手段をも設けた場合にもまた同様であり、水が凍らない限度で、所要の水温条件でのウェット摩擦力を測定することができる。
【0028】
ところで、弾性材料サンプルと研磨材料との相対的なスリップの下で摩擦力を測定する場合には、研磨材料の表面凹部が、削り取られたサンプル粉等によって次第に埋め込まれ、これによって測定値が変動するおそれがあるので、好ましくは、研磨材料の表面清掃手段を設け、これにより、その表面を所要に応じて清掃可能とする。
ここで、この清掃手段は、研磨材料に押圧される回転ブラシとすることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態について説明する。
図1は、この発明に係る装置の要部を示す、部分断面略線正面図であり、図2は、その装置の全体を示す部分断面略線側面図である。
【0030】
ここでは、全体としてほぼ円環形状をなす、研磨材料の一例としての路面材料1を水平に配置するとともに、この路面材料1を、モータ2により、減速機3を介して所要の速度で回転駆動可能ならしめる。
【0031】
またここでは、路面材料1の上方側に、試料軸4を傾斜姿勢で配設して、この試料軸4の、路面材料側の一端に、サンプルホルダ5を介して、外輪郭形状がほぼ截頭円錐状をなす薄肉筒状の弾性材料サンプル、ここでは薄肉筒状のトレッドゴムサンプル6を着脱自在に保持させる一方、その他端に、トレッドゴムサンプル6を所要の周速で回転駆動するモータ7を取り付け、そしてその中間部に、試料軸4に発生する軸線周りのトルクを計測するトルクメータ8を配設する。
【0032】
このような試料軸4およびモータ7のそれぞれを、ここでは、それらの背面側の昇降プレート9に取り付け、そして、この昇降プレート9の、固定プレート10に対する昇降を、昇降プレート9のさらに背面側に配設した、図では左右一対の直動ガイド11をもって案内するとともに、それの昇降変位を、固定プレート10に取付けた、往復駆動手段の一例としての試験部移動シリンダ12の作用をもって行わせる。
【0033】
ここで好ましくは、サンプルホルダ5、モータ7およびトルクメータ8を含む試料軸4のたとえば重心位置、より好ましくは、昇降プレート9をも含むそれらの重心位置に、固定プーリ13を介してバランスウエイト14を連結して、それらの重量を実質的に相殺する。これはたとえば、図3に昇降プレートを背面側から示すように、昇降プレート9に取付けたフック14aに、固定プーリ13に巻き回したワイヤ14bの一端部を掛合させるとともに、そのワイヤ14bの他端部にバランスウェイト14を取付けることにより行うことができる。
これによれば、試料軸4等は、そこに作用する極く小さな外力をもって自由に昇降変位させることができる。
【0034】
さらにこの装置では、図4に、図1のIV−IV線に沿う右側面図で示すところから明らかなように、固定プレート10に取付けた試験部移動シリンダ12のロッド12aに、試料軸4等とともに昇降変位される圧下シリンダ15を、中間プレート12bを介して取付けて、この圧下シリンダ15を、回転軸受け16を介して試料軸4に連結し、好ましくは、この圧下シリンダ15の配設位置を、トレッドゴムサンプル6に作用する押圧力の中心が、図1に示すように、路面材料1への接触幅の中央部となるよう選択する。そしてまた、かかる圧下シリンダ15によるサンプル押圧力を測定するための荷重センサ、たとえばロードセル17を、その圧下シリンダ15と試料軸4との間に配設し、好ましくは、このロードセル17の中心軸線を、上述したサンプル6の路面材料接触幅の中央部および、圧下シリンダ15のロッド軸線に整列させて位置させる。
【0035】
このように構成してなる装置では、試験部移動シリンダ12の作用の下に、トレッドゴムサンプル6を保持した試料軸4を、そのサンプル6が路面材料1から大きく離隔する上昇位置と、サンプル6が路面材料1に十分接近する近接位置との間で平行に昇降変位させることができ、また、圧下シリンダ15の作用によって、トレッドゴムサンプル6の周面を路面材料1に所要の力で押圧することができ、その押圧力を所要に応じて増減させることができる。
【0036】
ここで、トレッドゴムサンプル6の摩擦力の測定はそれぞれのモータ2,7、たとえばそれぞれのサーボモータにより、路面材料1およびサンプル6のそれぞれをともに等速回転させた状態から、たとえば、サンプル6の周速を次第にまたは段階的に低下させて、そのサンプル6と路面材料1との間のスリップ率を0%から100%まで変化させ、各スリップ率の下で、試料軸4に生じる、軸の回転を高める向きのトルクを、トルクメータ8をもって計測することにより求めることができ、この場合の摩擦力は制動摩擦力となる。
【0037】
これに対し、路面材料1の速度を減じてスリップを生じさせた場合および、サンプル6の周速を高めてスリップを生じさせた場合には、試料軸4の回転を妨げる向きに生じるトルクを計測することで、駆動摩擦力を測定することができる。
【0038】
ところで、このような装置において、図2に示すように、路面材料1上に散水を行うノズル18を設け、その散水によって路面材料1をウェット状態にした場合には、ウェット条件の下での各種摩擦力を測定することができ、また、路面材料1および試料軸4のそれぞれを恒温室19内に収納するとともに、その恒温室19内を冷却する冷却手段、たとえば二元冷凍機20を設けた場合には、摩擦力の測定条件を四季温度に適合させることができる。
【0039】
加えて、前記ノズル18を恒温水槽21に接続するとともに、この恒温水槽21内の水を、先の二元冷凍機20をもって冷却する場合には、ウェット条件をもまた四季に適合させることができる。
【0040】
図5は、以上に述べたような装置に付設することが好ましい清掃装置を例示する部分断面図であり、これは、たとえば、試料軸4の配設位置に対し、路面材料1の直径方向に対抗する位置に設けたものである。
【0041】
これは、駆動モータ30を取付けた可動プレート31を、それに貫通するねじ軸32および昇降ガイド33の作用下で昇降変位自在に配設して、駆動モータ30および可動プレート31の、路面材料1に対する相対高さを、ハンドル34の操作によるねじ軸32の回転によって調整可能とする一方、そのねじ軸32の不測の回転を、ねじ軸ロックハンドル35の回転に基づく、内臓ロックボルトによって拘束可能としたところにおいて、駆動モータ30の出力軸36の先端部に、路面材料1に押圧される、清掃手段としてのブラシ37を装着したブラシホルダ38のボス部を、図示しないねじをもって取付けたものである。
【0042】
この清掃装置では、ハンドル34の操作によって、駆動モータ30を下降変位させて、各ブラシ37を路面材料1に十分に接触させるとともに、その接触状態をねじ軸ロックハンドル35によって維持しつつ、駆動モータ30を回転させることにより、回転中の路面材料1に付着したゴム材料を、それの全幅にわたって十分に掻き取ることができる。
【0043】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、回転駆動される研磨材料に、薄肉筒状の弾性サンプルの周面を、いわゆるサイドスリップを生じさせることなく、所要のスリップ率の下に、所期した通りの押圧力で押圧しつつ、試料軸に生じるトルクを計測することで、ドライ条件の下ではもちろん、ウェット条件の下にても、スリップ率に対応する摩擦力を、客観的数値をもって高い精度で測定することができるので、弾性材料毎の試作タイヤ等を製造するまでもなく、各弾性材料の摩擦特性を高い信頼性の下に評価することができ、それ故に、弾性材料の、迅速にして効率的な研究開発等を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る装置の要部を示す部分断面略線正面図である。
【図2】 この発明に係る装置の全体を示す部分断面略線側面図である。
【図3】 昇降プレートを、固定プーリとともに背面側から示す図である。
【図4】 図1のIV−IV線に沿う右側面図である。
【図5】 清掃装置を例示する部分断面図である。
【図6】 ポータブルスキッドテスタを示す図である。
【符号の説明】
1 路面材料
2,7 モータ
3 減速機
4 試料軸
5 サンプルホルダ
6 トレッドゴムサンプル
8 トルクメータ
9 昇降プレート
10 固定プレート
11 直動ガイド
12 試験部移動シリンダ
12a ロッド
12b 中間プレート
13 固定プーリ
14 バランスウエイト
14a ワイヤ
14b ワイヤ
15 圧下シリンダ
16 回転軸受け
17 ロードセル
18 ノズル
19 恒温室
20 二元冷凍機
21 恒温水槽
30 駆動モータ
31 可動プレート
32 ねじ軸
33 昇降ガイド
34 ハンドル
35 ねじ軸ロックハンドル
36 出力軸
37 ブラシ
38 ブラシホルダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction characteristic test method and apparatus capable of measuring the frictional force of various elastic materials, for example, vulcanized rubber, against an abrasive material with high accuracy under each of dry conditions and wet conditions.
[0002]
[Prior art]
For example, as a method for measuring frictional force, which has been widely used in the past in order to obtain the friction characteristics of tread rubber, which has a great influence on the motion performance of pneumatic tires, a method using a portable skid tester, a flat belt, etc. There is a method of measuring using a machine.
[0003]
Here, as shown in FIG. 6, the former method attaches the
The latter method measures driving frictional force, braking frictional force, and the like by rotating a product tire while pressing it with a required force on a flat traveling belt laid with a road surface material as an abrasive material. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the former method using a portable skid tester, in addition to being able to test with a tread rubber sample, there are advantages that various road surface materials can be tested under dry and wet conditions. Rubs the end face of a sample that has a substantially rectangular parallelepiped shape, and since the contact area greatly depends on the rubber hardness, the measurement result of the friction force includes the influence of the hardness of the tread rubber. In addition to the problem that the friction force of rubber is overestimated, the pressing force of the tread rubber sample against the road surface material cannot be changed, so there is also the problem that the friction force cannot be measured under the required appropriate load conditions. It was.
[0005]
For this reason, even if measurements such as friction force are performed using a skid tester, the full width of the results cannot be relied on. Therefore, for many tread rubbers, actual vehicle running with prototype tires is also performed. In addition, it is inevitable to separately evaluate the driving and braking performance of the tread rubber, and in addition, since this actual vehicle traveling evaluation is performed based on the sensitivity of the driver, it may be quantitative objective data. There was an inconvenience that it was not possible.
[0006]
In contrast, in the latter method using a flat belt machine, objective data can be collected under dry conditions, but it is necessary to prototype tires for all the developed tread rubber types. Therefore, with this method, there has been a problem that rapid and efficient development of tread rubber is virtually impossible.
[0007]
The object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and the object of the present invention is to carry out a test using an elastic material sample under the action of a required load. For example, it is possible to accurately measure the intrinsic frictional force as objective data that has a high correlation with that of product tires. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for testing the friction characteristics of an elastic material that can realize various research and development.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The friction characteristic test method of the elastic material according to the present invention is a tapered elastic cone-shaped cylindrical elasticity held on a sample shaft that is rotationally driven in a horizontal plane, for example, an annular abrasive material and arranged at an inclination. The circumferential surface of the material sample is pressed with a required force and rotated under a posture in which the slip ratio over the entire width is constant by absorbing the circumferential length difference according to the radial position of the abrasive material, and is driven to rotate. Frictional force when the material speed and the peripheral speed of the elastic material sample are changed relatively, for example, when any one of them is changed in the range of 0 to 100% of the slip ratio with respect to the other. This is also measured, for example, as torque generated in the sample shaft.
[0009]
The torque measured in this way can be recorded and displayed as a friction force curve, a friction coefficient curve, etc. using the slip ratio as a parameter by inputting it to the CPU, for example, and the lock braking force The coefficient and the maximum braking force coefficient can be displayed.
[0010]
In such a test method, by measuring a braking frictional force, a driving frictional force, etc. while pressing a thin cylindrical elastic material sample on a rotationally driven abrasive material under a required slip ratio, Circumferential shear deformation within the thickness of the sample can be effectively prevented, and the influence of the shear deformation on the friction force, the influence of the hardness of the sample, the contact area, etc. on the friction force can be sufficiently removed.
[0011]
Also, here, when pressing the elastic material sample against the abrasive material with a required force, the pressing force of the sample can be specified sufficiently accurately by taking into account the weight of the sample shaft etc. that holds the sample, On the other hand, by offsetting the weight with a balance weight or the like, the sample can be pressed with a force smaller than the weight of the sample shaft or the like.
[0012]
In addition, here, the circumferential surface of the elastic material sample according to the radial position of the abrasive material that is rotationally driven by pressing the circumferential surface of the elastic material sample against the abrasive material in a posture in which the slip ratio over the entire width is constant. By absorbing the length difference, the distribution of the slip ratio in the contact surface can be eliminated and uniformized, so that the relative relationship between the slip ratio and the frictional force can be measured more accurately.
Further, since the peripheral speed of the annular abrasive material and elastic material sample to be rotated is about 20 km / h, and measurement is possible at a high speed close to the use conditions of the tire, a very high correlation result with the tire measurement result is obtained.
[0013]
Therefore, according to this method, the elastic material sample is pressed against the polishing material with sufficient pressing force regardless of the size thereof, and the circumferential shear deformation, hardness, The influence of the contact area etc. on the frictional force is made small enough to be ignored, and the slip ratio of the sample in the ground contact surface is made uniform enough to make the slip ratio constant as expected over the entire width. By doing so, the frictional force corresponding to the slip ratio can be objectively measured with extremely high accuracy.
[0014]
Thus, under this method, the friction characteristics of tread rubber and other elastic materials can be accurately obtained as objective data without the need to prototype product tires, etc., so that the speed and efficiency of elastic materials can be determined. Research and development can be realized.
[0015]
By the way, in this method, when the frictional force is measured while sprinkling the abrasive material, the frictional force of the elastic material under the dry condition as well as the frictional force under the wet condition can be obtained with high accuracy.
[0016]
Here, preferably, the environmental temperature for measuring the frictional force is appropriately selected, and for example, it is possible to measure the frictional force of the elastic material that can be a tread rubber under dry and wet conditions throughout the seasons. In addition, preferably, the temperature of the water to be sprinkled is appropriately selected to enhance the seasonal suitability of the water temperature.
Incidentally, it has been confirmed that the frictional force of the elastic material is more greatly affected by the water temperature than the water spray amount.
[0017]
An apparatus for testing friction characteristics of an elastic material according to the present invention is a tapered scissor in which an abrasive material that is rotationally driven in a horizontal plane is horizontally arranged, and a peripheral surface is pressed against the abrasive material at one end via a sample holder. A cylindrical elastic material sample in the shape of a conical cone is held, a sample shaft connected to a motor at the other end is inclined, a torque meter is disposed in the middle of the sample shaft, and the sample shaft is A cylinder or other reciprocating drive means for moving up and down relative to the polishing material is provided, and an elastic material sample that is displaced by the reciprocating drive means and held on the sample shaft, for example, a sample having a hollow frustoconical shape, is polished. A reduction cylinder that presses the material with a required force is provided, and a load sensor that can be a load cell or the like is disposed between the reduction cylinder and the sample shaft.
[0018]
In this apparatus, an elastic material sample attached to one end of an inclined sample shaft through a holder is raised to a required height with respect to the abrasive material to be rotated by a reciprocating drive means that can be a cylinder, a screw means or the like. While being displaced, the peripheral surface is precisely pressed against the surface of the polishing material with the required force under the action of a reduction cylinder that is moved down and displaced together with the tilted sample axis. At the same time, a motor connected to the other end of the sample shaft is rotationally driven at a required peripheral speed.
[0019]
In this case, here, the outer contour shape of the elastic material sample is a tapered frustoconical shape corresponding to the diameter size of the abrasive material, which can be substantially an annular shape as a whole, and the inclination of the sample axis is set to be the same. By selecting according to the shape of the head cone, the circumferential length difference between the inside and outside in the radial direction of the abrasive material is absorbed, and the entire contact width of the elastic material sample to the abrasive material is substantially reduced with respect to the abrasive material. A constant slip rate is assumed.
[0020]
Also, here, the pressing force of the elastic material sample to the polishing material surface is obtained by detecting with a load sensor interposed between the reduction cylinder and the sample shaft, and preferably the influence of the sample shaft weight and the sample weight. The sample pressing force is also taken into consideration.
Here, when the balance weight is connected to the middle part of the sample shaft, for example, the center of gravity, and the sample shaft weight including the motor, sample holder and torque meter is offset, the detection result of the load sensor The pressing force can be accurately obtained only by taking the sample weight into consideration, and at the same time, the sample pressing force can be a force smaller than the pressing force corresponding to the sample shaft weight.
[0021]
By the way, the frictional force of the sample under the state where the peripheral surface of the elastic material sample is pressed against the surface of the abrasive material with a required force in this way is, for example, the same for both the abrasive material surface and the sample peripheral surface. From the state of rotating at a predetermined speed, the speed of either the sample or the abrasive material is reduced to generate a constant slip between them, and the torque generated on the sample axis at this time is provided on the sample axis It can be measured by measuring with a torque meter, and this is performed gradually or stepwise in the range of 0 to 100% of the slip rate, so that the braking friction force or drive friction according to the slip rate is achieved. You can ask for power.
[0022]
Thus, according to this apparatus, the elastic material sample can be accurately pressed with the force as intended to the abrasive material by the reduction cylinder, and the elastic material sample is held by the inclined sample axis. Combined with the shape of the sample itself, the sample peripheral surface can be pressed against the surface of the abrasive material without the influence of its radial peripheral length difference, and even with a torque meter, it occurs on the sample axis The torque according to the slip ratio can be measured with high accuracy.
Therefore, by making the elastic material sample thin, as described above, the frictional force of the sample can be measured with high accuracy.
[0023]
In such an apparatus, more preferably, the center of action of the pressing force on the elastic material sample is the central portion of the contact width of the sample with the abrasive material, thereby causing the pressing force to act unevenly. Eliminate the risk of reduced measurement accuracy.
[0024]
Here, when the abrasive material is a road surface material, especially when the elastic material is a tread rubber, the frictional force against various road surface materials such as concrete, asphalt, resin, safety walk, etc. Can be measured below.
[0025]
In this apparatus, when a nozzle for spraying water onto the polishing material is provided, measurement under wet conditions can be performed in addition to frictional force under dry conditions.
[0026]
Further, here, when each of the polishing material and the sample shaft is housed in a temperature-controlled room and provided with a cooling means for cooling the temperature-controlled room, more preferably, when a heating means in the temperature-controlled room is also provided, In addition to setting the temperature in the temperature-controlled room according to the four seasons in Japan, it is possible to measure the frictional force under the required temperature conditions from extreme cold to extreme heat.
[0027]
This is the same when the nozzle is connected to the constant temperature water tank and a cooling means for cooling the inside of the constant temperature water tank is provided, more preferably, also when a heating means is provided in the constant temperature water tank, The wet friction force under the required water temperature condition can be measured as long as the water does not freeze.
[0028]
By the way, when measuring the frictional force under the relative slip between the elastic material sample and the abrasive material, the surface recesses of the abrasive material are gradually embedded by the scraped sample powder, etc., and the measured value varies accordingly. Therefore, it is preferable to provide means for cleaning the surface of the abrasive material so that the surface can be cleaned as required.
Here, this cleaning means can be a rotating brush pressed against the abrasive material.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a partial sectional schematic front view showing the main part of the apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a partial sectional schematic line side view showing the entire apparatus.
[0030]
Here, a
[0031]
In addition, here, the sample shaft 4 is disposed in an inclined posture above the
[0032]
Here, each of the sample shaft 4 and the motor 7 is attached to the
[0033]
Here, the
According to this, the sample shaft 4 or the like can be freely moved up and down with a very small external force acting thereon.
[0034]
Furthermore, in this apparatus, as is apparent from the right side view taken along the line IV-IV in FIG. 4, the sample shaft 4 or the like is attached to the
[0035]
In the apparatus configured as described above, the sample shaft 4 holding the
[0036]
Here, the frictional force of the
[0037]
On the other hand, when the slip is generated by reducing the speed of the
[0038]
By the way, in such an apparatus, as shown in FIG. 2, when a
[0039]
In addition, when the
[0040]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a cleaning device preferably attached to the device as described above. This is, for example, in the diameter direction of the
[0041]
This is because the
[0042]
In this cleaning device, by operating the
[0043]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, the peripheral surface of the thin cylindrical elastic sample is pressed against the rotationally driven abrasive material as expected without causing a so-called side slip. By measuring the torque generated on the sample axis while pressing with pressure, the frictional force corresponding to the slip ratio can be measured with high accuracy with objective values, not only under dry conditions but also under wet conditions. Therefore, it is possible to evaluate the friction characteristics of each elastic material with high reliability without producing trial tires or the like for each elastic material. Therefore, the elastic material can be evaluated quickly and efficiently. R & D etc. can be made possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional schematic front view showing a main part of an apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic line side view showing the entire apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a lift plate together with a fixed pulley from the back side.
4 is a right side view taken along line IV-IV in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a cleaning device.
FIG. 6 is a view showing a portable skid tester.
[Explanation of symbols]
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