特開 2025-15101 摩擦試験装置及び摩擦試験方法

(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】P2025015101

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】摩擦試験装置及び摩擦試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 19/02 20060101AFI20250123BHJP

【ＦＩ】

G01N19/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023118250

(22)【出願日】2023-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】諫山 直生

(57)【要約】

【課題】路面部材の温度のバラツキを抑制可能な摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供する。
【解決手段】摩擦試験装置は、試験用ゴム体と接触する試験路面を有する路面部材と、液体を前記路面部材に接触させる液体接触手段と、前記路面部材と接触する前記液体の温度を調節可能な液温調節手段と、を備える。摩擦試験方法は、液体を試験路面を有する路面部材に接触させる液体接触工程と、前記液体の温度を調節する液温調節工程と、試験用ゴム体を前記試験路面に対して相対移動させて前記試験用ゴム体の摩擦係数を計測する計測工程と、を含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験用ゴム体と接触する試験路面を有する路面部材と、
液体を前記路面部材に接触させる液体接触手段と、
前記路面部材と接触する前記液体の温度を調節可能な液温調節手段と、を備える、摩擦試験装置。

【請求項2】

前記液体接触手段は、前記液体を貯留する液体槽を備え、
前記路面部材は、前記液体槽に収容されている、請求項１に記載の摩擦試験装置。

【請求項3】

前記液体槽は、断熱層を備える、請求項２に記載の摩擦試験装置。

【請求項4】

前記液体接触手段は、前記試験路面上に前記液体の膜を形成可能に構成されている、請求項１に記載の摩擦試験装置。

【請求項5】

前記試験路面は、長手方向を有する形状に形成され、
前記液体接触手段は、前記試験路面の短手方向両端に位置する前記路面部材の各側面と前記液体とを接触させる、請求項１～４の何れか１項に記載の摩擦試験装置。

【請求項6】

液体を試験路面を有する路面部材に接触させる液体接触工程と、
前記液体の温度を調節する液温調節工程と、
試験用ゴム体を前記試験路面に対して相対移動させて前記試験用ゴム体の摩擦試験を行うする摩擦試験工程と、を含む、摩擦試験方法。

【請求項7】

前記液体接触工程は、前記液体を貯留した液体槽の中で行われる、請求項６に記載の摩擦試験方法。

【請求項8】

前記液体槽は、断熱層を備える、請求項７に記載の摩擦試験方法。

【請求項9】

前記液体接触工程では、前記試験路面上に前記液体の膜を形成する、請求項６に記載の摩擦試験方法。

【請求項10】

前記液体接触工程では、長手方向を有する形状に形成された前記試験路面の短手方向両端に位置する前記路面部材の各側面と前記液体とを接触させる、請求項６～９の何れか１項に記載の摩擦試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、摩擦試験装置及び摩擦試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ゴム製品の摩擦試験装置として、ゴム製品又はそれと同じゴムで作製された試験用ゴム片を試験用路面部材に押し当てて摩擦性能を評価する摩擦試験装置が用いられている。ゴム製品の摩擦性能は、ゴム製品と接触する路面の温度によって変化するので、路面部材の温度調節が必要になる。

【0003】

特許文献１には、路面部材にヒータを埋設して、路面部材の温度を調節する摩擦試験装置が開示されている。当該摩擦試験装置のように、路面部材にヒータを埋設すると路面部材の破損リスクがある。ヒータを路面部材に埋設せず路面部材の底面に設置しても、路面部材に熱が伝わりにくく、路面部材の温度にバラツキが生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－２３３７９７公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の目的は、路面部材の温度のバラツキを抑制可能な摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の摩擦試験装置は、試験用ゴム体と接触する試験路面を有する路面部材と、液体を前記路面部材に接触させる液体接触手段と、前記路面部材と接触する前記液体の温度を調節可能な液温調節手段と、を備える。

【0007】

本開示の摩擦試験方法は、液体を試験路面を有する路面部材に接触させる液体接触工程と、前記液体の温度を調節する液温調節工程と、試験用ゴム体を前記試験路面に対して相対移動させて前記試験用ゴム体の摩擦係数を計測する計測工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】摩擦試験装置の一例を概略的に示す図

【図2】路面部材、液体接触手段及び液温調節手段を示す平面図

【図3】図２のIII－III線断面図

【図4】試験用ゴム体の移動経路を説明する図

【図5】好ましい形状を有する試験用ゴム体の三面図

【図6】試験用ゴム体の前方側エッジの側面の例を示す図

【0009】

＜摩擦試験装置＞
まずは、摩擦試験装置１００の一例について、図１～図６を参照しながら説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。図１は、摩擦試験装置１００の一例を概略的に示す図である。

【0010】

図１に示すように、摩擦試験装置１００は、路面と接触するゴム製品の摩擦性能評価に用いることができる。ゴム製品は、例えば、タイヤや靴底などである。タイヤは、空気入りタイヤであってもよく、非空気圧タイヤであってもよい。

【0011】

摩擦試験装置１００は、試験用ゴム体Ｒと接触する試験路面１ａを有する路面部材１と、液体を路面部材１に接触させる液体接触手段２と、路面部材１と接触する液体の温度を調節可能な液温調節手段３と、備えている。斯かる構成によれば、液温調節手段３で調節された液体を路面部材１に接触させることにより、液体を介して路面部材１の温度を調節できる。これにより、ヒータで温度調節をした場合よりも路面部材１への（からの）熱伝導が良好になり、路面部材１の温度のバラツキを抑制できる。また、路面部材１への加工を要しないので、ヒータ埋設用穴などを設けることによる路面部材１の破損リスクがない。

【0012】

試験用ゴム体Ｒは、ゴム製品そのものであってもよく、ゴム製品と同じゴム材料で作製された試験用ゴム片であってもよい。試験用ゴム体Ｒは、例えば、加硫ゴムにより作製され、試験路面１ａに押し当てられる平坦面Ｒｆ（図５参照）を有する。図１の例では、試験用ゴム体Ｒが直方体形状に形成され、その上面が後述するホルダー４に接着されている。したがって、試験路面１ａと対面する試験用ゴム体Ｒの下面が、試験路面１ａに押し当てられる平坦面Ｒｆとなる。試験用ゴム体Ｒは、平坦面Ｒｆを有する略半球形状などに形成されていてもよい。

【0013】

液体は、空気よりも熱伝導率が高く、温度調節時に個体とならない物質である。液体は、水（例えば、水道水や蒸留水）であることが好ましい。これにより、雨水と近い液体で、後述する試験用ゴム体Ｒの濡れた路面上の摩擦係数（ｗｅｔμ）を計測することができる。また、液体を水とすることにより、他の液体を使用した場合よりも試験路面１ａの洗浄が容易になり、試験路面１ａを継続して使用しやすくなる。液体は、水にアルコールや不凍液を混ぜた混合液、グリセリンなどであってもよい。試験用ゴム体Ｒのｗｅｔμを計測する場合、液体は、水と同じ動粘度（２０度：１．００３４（ｍｍ^２／ｓ））であることが好ましい。

【0014】

図２は、路面部材１、液体接触手段２及び液温調節手段３を示す平面図であり、試験用ゴム体Ｒなどを省略している。図３は、図２のIII－III線断面図である。図２及び図３に示すように、路面部材１は、実路面（アスファルト路面やコンクリート路面）の一部を切り出した部材であることが好ましい。例えば、切り出した複数の実路面片を繋げて（図２では不図示）、路面部材１を作製することができる。路面部材１を実路面片で作製することにより、試験用ゴム体Ｒ（図１参照）の摩擦性能評価の精度を高めることができる。なお、路面部材１は、上記に限られず、実路面で用いられる骨材などを接着剤で固着した部材、研磨布、滑り止めテープ、平坦な樹脂板や金属板などであってもよい。試験路面１ａは、凹凸を有する形状に形成されていることが好ましい。

【0015】

試験路面１ａ（路面部材１）は、長手方向を有する形状に形成されていることが好ましい。試験路面１ａの長手方向の長さは、例えば、試験用ゴム体Ｒの最大移動速度によって定まる。試験用ゴム体Ｒの移動速度が大きくなるほど加速や減速に必要な距離が延びるので、試験路面１ａの長さが大きくなる。試験路面１ａの長さは、例えば、０．５ｍ以上である。本実施形態において、路面部材１は、平面視長方形状に形成されているが、これに限られない。例えば、路面部材１は、円環状などに形成されていてもよい。

【0016】

路面部材１は、後述する液体槽２１に金属板２０（図３参照）を介して固定されていることが好ましい。これにより、路面部材１を液体槽２１に直接固定した場合よりも路面部材１を取り外しやすくなり、経年劣化したときの路面部材１の交換が容易になる。金属板２０は、例えば、路面部材１の底面１ｆに接着などで固定されている。

【0017】

路面部材１の幅Ｗｄは、液温調節手段３の性能や試験用ゴム体Ｒを摺動させるレーンの数に応じて適宜設定される。レーンの数を減らして幅Ｗｄを小さくすると路面部材１の温度調節が容易になるが、路面部材１の交換頻度が高くなる。一方、レーンの数を増やして幅Ｗｄを大きくすると路面部材１の交換頻度が低くなるが、路面部材１の温度調節に時間を要する。例えば、レーン数が３の場合、レーン数が１の場合よりも３倍使用できるが、路面部材１の温度調節に時間を要する。

【0018】

液体接触手段２は、液体Ｌｑを路面部材１の少なくとも１面に接触させる。具体的に、液体接触手段２は、試験路面１ａ、側面１ｂ～１ｅや底面１ｆの何れか１面又は２面以上に液体Ｌｑを接触させる。本実施形態において、液体接触手段２は、路面部材１の周囲に液体を接触させている。具体的に、液体接触手段２は、試験路面１ａ及び側面１ｂ～１ｅ（底面１ｆ以外）を液体Ｌｑに接触させているが、これに限られない。

【0019】

本実施形態では、液体接触手段２が、液体Ｌｑを貯留する液体槽２１を備えている。路面部材１は、液体槽２１に収容されている。斯かる構成によれば、路面部材１を液体槽２１に収容することによって、路面部材１の温度調節時に液体Ｌｑと路面部材１とを常に接触させることができる。これにより、路面部材１の温度調節を容易にし、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【0020】

液体槽２１は、路面部材１の少なくとも一部を覆う形状に形成されている。本実施形態において、液体槽２１は、路面部材１の側面１ｂ～１ｅを覆う直方体形状に形成されているが、これに限られない。路面部材１は、金属板２０を介して液体槽２１の底面２１ａ（図３参照）に固定されているが、液体槽２１の側面２１ｂ，２１ｃなどに固定されていてもよい。

【0021】

液体槽２１は、断熱層２１１を備えていることが好ましい。斯かる構成によれば、摩擦試験装置１００が設置された部屋の室温による影響が小さくなり、断熱層を備えていない液体槽を用いた場合と比べ、液体槽２１に貯留された液体Ｌｑの液温調節をしやすくなる。これにより、路面部材１の温度調節もしやすくなり、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。本実施形態において、断熱層２１１は、液体Ｌｑと接触する位置（液体槽２１の内側）に設けられている。具体的に、断熱層２１１は、液体槽２１の底面２１ａ及び側面２１ｂ，２１ｃの一部を形成している。なお、断熱層２１１は、上記に限られず、液体Ｌｑと接触しない位置（液体槽２１の外側）に設けられていてもよい。

【0022】

断熱層２１１は、金属板２０が嵌め込まれる溝２１１ａを備えている。溝２１１ａは、Ｘ方向（図３の紙面に垂直な方向）に沿って延びている。路面部材１は、溝２１１ａに金属板２０を介して接着やボルト止めなどで固定される。

【0023】

液体接触手段２は、試験路面１ａ上に液体Ｌｑの膜を形成可能に構成されていることが好ましい。斯かる構成によれば、試験路面１ａと液体Ｌｑとを接触させることにより、路面部材１のうち試験用ゴム体Ｒと接触する試験路面１ａの温度調節が容易になる。これにより、試験路面１ａの温度のバラツキを抑制できる。また、液体Ｌｑが試験路面１ａ上に形成された凹凸に入り込むので、液体Ｌｑと試験路面１ａとの間に隙間が生じ難く、試験路面１ａ上にヒータなどを載置した場合よりも、試験路面１ａの温度調節が容易になる。さらに、試験路面１ａ上に液体Ｌｑの膜を形成することによって、試験用ゴム体Ｒのｗｅｔμを計測可能となる。本実施形態において、路面部材１は、液体Ｌｑに浸漬されているが、これに限られない。

【0024】

液体Ｌｑの膜の厚みＴｈ（図３参照）は、例えば、１ｍｍ～３ｍｍである。本実施形態においては、液体槽２１の深さを路面部材１の高さよりも大きくすることによって、試験路面１ａ上に液体Ｌｑの膜を形成しているが、これに限られない。例えば、試験路面１ａが液体槽２１の底面２１ａと面一となるように路面部材１を液体槽２１に埋め込んで、試験路面１ａ上に液体Ｌｑの膜を形成してもよい。

【0025】

液体槽２１は、液体Ｌｑの漏れを防止するためのゴム体２１２を備えている。ゴム体２１２は、液体槽２１の上側に設けられている。ゴム体２１２の上面は、試験路面１ａよりも高い位置に設けられている。本実施形態において、ゴム体２１２は、角環状に形成され、ゴム体２１２と断熱層２１１とによって液体槽２１の側面２１ｂ，２１ｃを形成している。

【0026】

液体接触手段２は、試験路面１ａの短手方向両端に位置する路面部材１の各側面１ｂ，１ｃと液体Ｌｑとを接触させることが好ましい。斯かる構成によれば、路面部材１を液体Ｌｑで挟み込むことによって、路面部材１の温度調節が容易になる。これにより、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。本実施形態においては、液体槽２１の各側面２１ｂ，２１ｃと路面部材１の各側面１ｂ，１ｃとの間にそれぞれ隙間を設けることによって、路面部材１の各側面１ｂ，１ｃと液体Ｌｑとを接触させている。

【0027】

本実施形態において、液温調節手段３は、冷媒が流れる冷媒管３１と、冷媒の温度を調節可能な冷媒温度調節装置３２（図２参照）と、液体又は試験路面１ａの温度を計測可能な温度センサ（不図示）と、冷媒温度調節装置３２を制御する制御部（不図示）と、を備えている。冷媒としては、例えば、水や二酸化炭素などの自然冷媒、油などを用いることができる。冷媒温度調節装置３２としては、例えば、チラー（冷却水循環装置）を用いることができる。

【0028】

冷媒管３１は、液体槽２１内に設けられ、液体槽２１に貯留された液体Ｌｑに沈設されている。本実施形態において、冷媒管３１は、液体槽２１内において略Ｕ字状に配設され、路面部材１の各側面１ｂ～１ｄの近くを通るように沈設されているが、これに限られない。例えば、冷媒管３１は、液体槽２１内において略Ｉ字状に配設されていてもよい。

【0029】

冷媒管３１は、路面部材１との間に隙間を設けて沈設されていることが好ましい。これにより、冷媒管３１が路面部材１に接触することによって、路面部材１の温度のバラツキが大きくなることを抑制できる。冷媒管３１は、試験路面１ａと同じ深さに沈設されていることが好ましい。これにより、試験路面１ａ付近の液温の調節が容易になり、試験路面１ａの温度のバラツキを抑制できる。

【0030】

温度センサは、非接触センサ（例えば、赤外線放射温度計）であってもよく、接触センサであってもよい。本実施形態において、温度センサは、液温センサであるが、これに限られない。温度センサが液温センサである場合、試験路面１ａ上の液温を温度センサで計測することが好ましい。これにより、試験路面１ａの温度と近い液温を計測することができる。温度センサによる液温の計測位置は、例えば、試験路面１ａの短手方向（幅Ｗｄ方向）中央である。

【0031】

制御部は、冷媒温度が所定の温度となるように冷媒温度調節装置３２を制御する。冷媒温度は、例えば下記の式１によって定められる。Ｔ２は、冷媒温度であり、Ｔ１は、液体Ｌｑ（例えば、試験路面１ａの上方に位置する液体Ｌｑの表面）の目標温度であり、Ｔ０は、摩擦試験装置１００が設置された部屋の室温である。αは、温度係数であり、例えば、液体量、空気と接する液面や路面部材１の表面積、冷媒管３１の直径(液体Ｌｑと接触する表面積)、各物質の熱伝導率、液体槽２１の断熱性などで決まる。式１は、目標温度Ｔ１が室温Ｔ０よりも低い場合に用いることができる。
Ｔ２＝Ｔ１＋α（Ｔ１－Ｔ０） ・・・（式１）

【0032】

例えば、目標温度Ｔ１が１５℃、室温Ｔ０が２５℃、温度係数αが０．５の場合、制御部は、冷媒温度Ｔ２が１０℃となるように冷媒温度調節装置３２を制御する。目標温度Ｔ１の±２℃に達するまでの間、制御部は、式１で算出される冷媒温度Ｔ２（１０℃）よりも低い冷媒温度（例えば５℃）となるように制御することが好ましい。これにより、液体Ｌａの温度が目標温度Ｔ１に達するまでの時間を短くすることができる。制御部は、温度センサによる計測温度をもとにフィードバック制御してもよい。

【0033】

液温調節手段３は、目標温度Ｔ１を入力する入力部（不図示）と、目標温度Ｔ１、冷媒温度Ｔ２や温度センサによる計測温度などを表示する表示部（不図示）と、冷媒温度Ｔ２を演算する演算部を備えていてもよい。制御部、入力部、表示部及び演算部は、後述する制御装置８（図１参照）に設けられていてもよく、制御装置８とは別個に設けられていてもよい。

【0034】

液温調節手段３は、例えば、液体Ｌｑを－２０℃～１００℃に調節可能である。ｗｅｔμを計測する場合、液温調節手段３は、液体Ｌｑを０℃～４０℃に調節できればよい。路面部材１についても液体Ｌｑと同じ温度に調節可能である。これにより、季節や国外などの様々な環境を想定した摩擦試験が可能となる。

【0035】

図１に示すように、本実施形態に係る摩擦試験装置１００は、試験用ゴム体Ｒを保持するホルダー４と、試験路面１ａに試験用ゴム体Ｒを押し当てる荷重装置５と、試験路面１ａに対して試験用ゴム体Ｒを相対移動させるための駆動装置６と、試験用ゴム体Ｒに作用する荷重を計測する荷重センサ７と、試験に必要な動作の制御を行う制御装置８と、を備えているが、これに限られない。

【0036】

ホルダー４は、荷重装置５に接続されている。荷重装置５は、試験路面１ａに対して垂直なＺ方向（図１の上下方向）に沿ってホルダー４を往復動可能に構成されている。このホルダー４の位置（ホルダー４と試験路面１ａとの間隔）を適宜に設定することで、試験用ゴム体Ｒに入力されるＺ方向の荷重を調節でき、延いては所定の圧力条件下で試験用ゴム体Ｒを試験路面１ａに押し当てることができる。荷重装置５は、サーボモータにより構成されているが、他のアクチュエータ機構を利用してもよい。

【0037】

駆動装置６は、荷重装置５を支持するテーブル９をＸ方向（図１の左右方向）に沿って往復動可能に構成されている。このテーブル９の移動によってホルダー４が移動し、試験路面１ａ上で試験用ゴム体Ｒを摺動させながら移動させることができる。アクチュエータ１０は、Ｘ方向とＺ方向の両方に垂直なＹ方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿ってテーブル９を往復動可能に構成されていて、Ｙ方向における試験用ゴム体Ｒと試験路面１ａとの位置合わせやレーン変更に利用される。本実施形態では、駆動装置６とアクチュエータ１０が、それぞれサーボモータにより構成されているが、これに限定されない。

【0038】

荷重センサ７は、垂直成分及び水平二成分の計三成分の荷重を計測可能であり、試験用ゴム体Ｒに作用するＺ方向の荷重（垂直力）、Ｘ方向の荷重（前後力）及びＹ方向の荷重（横力）を計測することができる。荷重センサ７は、例えば、ロードセルによって構成される。本実施形態では、ホルダー４の上側（試験用ゴム体Ｒとは反対側）に荷重センサ７が取り付けられている。

【0039】

制御装置８は、摩擦係数の計測に必要な計算を行う演算部８ａと、荷重装置５や駆動装置６などの作動を制御する作動制御部８ｂと、試験作業者からの入力を受け付ける入力部８ｃと、摩擦試験装置１００の操作や設定などに関する各種情報を画面上に表示する表示部８ｄと、を備えている。荷重センサ７による計測値は制御装置８に送られ、それに基づいて演算部８ａが摩擦係数を計算する。

【0040】

摩擦試験装置１００では、実路面を模擬した試験路面１ａに試験用ゴム体Ｒの平坦面を押し当て、その平坦な試験路面１ａ上で試験用ゴム体Ｒを摺動させながら直進移動させたときの荷重を計測し、試験路面１ａと試験用ゴム体Ｒとの間の摩擦係数を計測する。静止摩擦係数と動摩擦係数のどちらもが計測可能である。また、試験路面１ａ上での液体の有無により、乾いた（ドライ）路面と濡れた（ウェット）路面のどちらの摩擦係数も計測可能である。試験路面１ａに押し当てられる試験用ゴム体Ｒの圧力条件、並びに、速度や経路などの直進移動に関する条件は、制御装置８によって制御される。移動速度は、試験用ゴム体Ｒが所定の区間を一様な速度で摺動するように設定されうる。

【0041】

このように、平坦な試験路面１ａに試験用ゴム体Ｒの平坦面が押し当てられることにより、試験用ゴム体Ｒを摺動させながら直進移動させる際に、接地面積の変化が小さく安定するとともに、接地圧の不均一化を抑制できる。なお、この接地面積は、試験路面１ａの凹凸に対する真実接触面積ではなく、平板上に押し付けた際に観察される、言わば見かけの接地面積となる。また、本実施形態では、試験路面１ａ上で試験用ゴム体Ｒを旋回移動ではなく直進移動させるので、接地面内での速度差の発生が抑えられる。したがって、この装置によれば、試験路面１ａと試験用ゴム体Ｒとの間の摩擦係数を精度良く計測することができる。

【0042】

試験用ゴム体Ｒの直進移動は、試験路面１ａの長手方向（Ｘ方向）に沿って試験用ゴム体Ｒが移動するものであればよく、例えば図４に示した態様が挙げられる。（ａ）では、試験用ゴム体Ｒが直線的に移動し、その移動経路が長手方向と一致する。（ｂ）及び（ｃ）では、試験用ゴム体Ｒを加振しており、何れも試験用ゴム体ＲがＹ方向に振動しながら長手方向に沿って移動する。微視的に観察すると、（ｂ）は三角波に沿った移動、（ｃ）は正弦波に沿った移動であるが、それらの振動の幅の中心は長手方向と一致しており、かかる移動も直進移動に含まれる。

【0043】

上記のようなＹ方向の加振に限らず、Ｘ方向の加振やＺ方向の加振を適用することも可能であり、これらも直進移動に含まれる。Ｘ方向に加振する場合は、長手方向に沿った往復動となり、例えば三角波または正弦波による加振が採用される。Ｚ方向に加振する場合は、上下方向に沿った加振となり、例えば三角波、正弦波、パルス波または台形波による加振が採用される。

【0044】

試験用ゴム体Ｒの接地面積は、所定の圧力条件において、静止時と摺動時とで変化しないことが望ましい。この圧力条件は、乗用車用タイヤに採用するゴム材料の場合では３００～６００ｋＰａ程度であるが、トラック・バス用タイヤではそれ以上である。また、接地面積の変化を伴うとしても、その面積低下率は２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることが更に好ましい。接地面積の低下を抑えるには、後述するように試験用ゴム体Ｒの形状を工夫することが有効である。

【0045】

試験用ゴム体Ｒの面積低下率は（Ｓ１－Ｓ２）／Ｓ１で表され、Ｓ１は静止時の接地面積、Ｓ２は摺動時の接地面積である。この面積低下率は、例えば、試験路面１ａのうち摩擦係数の計測に必要となるメイン区間以外のサブ区間に透明なガラス板またはプリズムを取り付け、その上を通るゴム試験片の接地面を撮影して得られた画像により計測することができる。或いは、メイン区間やサブ区間に取り付けた圧力計測装置を用いて計測することもできる。

【0046】

図５に、試験用ゴム体Ｒの好ましい形状を示す。（ａ）は、図１と同じ方向から見た正面図であり、この右方向を試験用ゴム体Ｒの摺動方向の前方とする。（ｂ）は下面図、（ｃ）は右側面図である。試験用ゴム体Ｒは、試験路面１ａに押し当てられる平坦面Ｒｆを有する。前方側エッジの側面Ｒｓは、その平坦面Ｒｆから立ち上がっている。この例のように、前方側エッジの側面Ｒｓと平坦面Ｒｆとが鈍角をなすことが好ましい。これにより、試験用ゴム体Ｒを摺動させながら直進移動させた際に、前方側エッジが試験路面１ａに引っ掛かりにくくなり、接地面積の低下や接地圧の不均一化が抑制される。

【0047】

上述のように、角度θ１は９０度を超えることが好ましく、それによって前方側エッジの引っ掛かりを抑制できる。この効果を高める観点から、角度θ１は、１００度以上であることが好ましく、１２０度以上であることがより好ましい。また、前方側エッジの側面Ｒｓが試験路面１ａに接地しないように、角度θ１は１７０度以下であることが好ましく、１５０度以下であることがより好ましい。後方側エッジの形状は特に限定されるものではなく、図５では直角に形成されているが、これを前方側エッジと同じ形状にしてもよい。

【0048】

濡れた路面での摩擦係数（ｗｅｔμ）を計測する場合、試験用ゴム体Ｒの前方側エッジの側面Ｒｓの高さｈは、液体の膜の厚みＴｈ（図３参照）よりも大きいことが好ましい。これにより、高速摺動条件における液体の膜の抵抗を減らし、計測精度を高めることができる。

【0049】

角度θ１が鈍角である場合、前方側エッジの側面Ｒｓには、図６のような種々の形状を採用できる。このうち（ａ）～（ｃ）では、それぞれ平坦面Ｒｆに対して傾斜した傾斜面により側面Ｒｓが形成されている。（ａ）は図３と同じ形状であり、側面Ｒｓが角面型の面取り形状をなす。（ｄ）と（ｅ）では、それぞれ湾曲面により側面Ｒｓが形成されている。（ｄ）の側面Ｒｓは丸面型の面取り形状をなし、その曲率半径は例えば０．５～５ｍｍに設定される。（ｅ）の側面Ｒｓは匙面型の面取り形状をなし、その曲率半径は例えば０．５～１０ｍｍに設定される。

【0050】

＜摩擦試験方法＞
次に、摩擦試験方法の一例について、図２及び図３を参照しながら説明する。

【0051】

図２及び図３に示すように、まずは、試験路面１ａを有する路面部材１に液体Ｌｑを接触させ（液体接触工程）、液体Ｌｑの液温を調節する（液温調節工程）。これにより、液体Ｌｑを介して路面部材１の温度を調節できる。液温調節工程は、液体接触工程よりも先に行ってもよく、液体接触工程よりも後に行ってもよく、液体接触工程と同時に行ってもよい。

【0052】

液体接触工程は、液体Ｌｑを貯留した液体槽２１の中で行われることが好ましい。液体槽２１は、上述したように断熱層２１１を備えていることが好ましい。液体接触工程では、試験路面１ａ上に液体Ｌｑの膜を形成することが好ましい。液体接触工程では、長手方向を有する形状に形成された試験路面１ａの短手方向両端に位置する路面部材１の各側面１ｂ，１ｃと液体Ｌｑとを接触させることが好ましい。

【0053】

路面部材１の温度が目標温度付近（目標温度±２度、好ましくは目標温度±１度）に達した後に、試験用ゴム体Ｒ（図５参照）を試験路面１ａに対して相対移動させて試験用ゴム体Ｒの摩擦試験を行う（摩擦試験工程）。具体的には、試験路面１ａに試験用ゴム体Ｒの平坦面Ｒｆを押し当て、試験路面１ａ上で試験用ゴム体Ｒを摺動させながら直進移動させたときの荷重を計測し、試験路面１ａと試験用ゴム体Ｒとの間の摩擦係数を計測する。

【0054】

濡れた路面での摩擦係数（ｗｅｔμ）を計測する場合には、試験路面１ａに液体Ｌｑの膜が形成された状態で、試験路面１ａに試験用ゴム体Ｒの平坦面Ｒｆを押し当て、濡れた試験路面１ａ上で試験用ゴム体Ｒを摺動させながら直進移動させたときの荷重を計測し、濡れた試験路面１ａと試験用ゴム体Ｒとの間の摩擦係数（ｗｅｔμ）を計測する。

【0055】

作業者は、液体Ｌｑの膜の厚みが試験時の膜の厚みＴｈ（図３参照）よりも大きくなるように液体Ｌｑを液体槽２１に供給することが好ましい。路面部材１が目標温度に達するまでの間に液体Ｌｑが蒸発し、膜の厚みが厚みＴｈよりも小さくなる恐れがあるためである。また、路面部材１が目標温度に達した後に液体Ｌｑを足して膜の厚みを調節するよりも、液体Ｌｑを減らして膜の厚みを調節した方が路面部材１の温度の変化が小さいためである。摩擦係数（ｗｅｔμ）の計測精度を高める観点から、液体Ｌｑの膜を形成した後（液体槽２１に液体Ｌｑを供給した後）に、ブラシなどを用いて試験路面１ａに生じた気泡を除去することが好ましい。表面張力によって液体Ｌｑが試験路面１ａの凹凸間に入り込めず、その部分が気泡となるためである。

【0056】

摩擦試験後には、液体槽２１内の液体Ｌｑや試験用ゴム体Ｒのゴムカスを除去する。液体Ｌｑは、例えば、掃除機による吸い出し、又は、液体槽２１に排液孔などを設けて液体槽２１から除去される。液体Ｌｑは、上述したように試験路面１ａの洗浄を容易にする観点から水（水道水や蒸留水など）が好ましい。

【0057】

［１］
以上、本実施形態に係る摩擦試験装置１００は、試験用ゴム体Ｒと接触する試験路面１ａを有する路面部材１と、液体Ｌｑを路面部材１に接触させる液体接触手段２と、路面部材１と接触する液体Ｌｑの温度を調節可能な液温調節手段３と、備えている。

【0058】

斯かる構成によれば、液温調節手段３で調節された液体Ｌｑを路面部材１に接触させることにより、液体Ｌｑを介して路面部材１の温度を調節できる。これにより、ヒータで温度調節をした場合よりも路面部材１への（からの）熱伝導が良好になり、路面部材１の温度のバラツキを抑制できる。

【0059】

［２］
また、上記［１］に記載の摩擦試験装置１００において、液体接触手段２は、液体Ｌｑを貯留する液体槽２１を備え、路面部材１は、液体槽２１に収容されている、という構成が好ましい。

【0060】

斯かる構成によれば、路面部材１を液体槽２１に収容することによって、路面部材１の温度調節時に、液体Ｌｑと路面部材１とを常に接触させることができる。これにより、路面部材１の温度調節を容易にし、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【0061】

［３］
また、上記［２］に記載の摩擦試験装置１００において、液体槽２１は、断熱層２１１を備える、という構成が好ましい。

【0062】

斯かる構成によれば、摩擦試験装置１００が設置された部屋の室温による影響が小さくなり、断熱層を備えていない液体槽を用いた場合と比べ、液体槽２１に貯留された液体Ｌｑの液温調節をしやすくなる。これにより、路面部材１の温度調節もしやすくなり、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【0063】

［４］
また、上記［１］～［３］の何れか１つに記載の摩擦試験装置１００において、液体接触手段２は、試験路面１ａ上に液体Ｌｑの膜を形成可能に構成されている、という構成が好ましい。

【0064】

斯かる構成によれば、試験路面１ａと液体Ｌｑとを接触させることにより、路面部材１のうち試験用ゴム体Ｒと接触する試験路面１ａの温度調節が容易になる。これにより、試験路面１ａの温度のバラツキを抑制できる。

【0065】

［５］
また、上記［１］～［４］の何れか１つに記載の摩擦試験装置１００において、試験路面１ａは、長手方向を有する形状に形成され、液体接触手段２は、試験路面１ａの短手方向両端に位置する路面部材１の各側面１ｂ，１ｃと液体Ｌｑとを接触させる、という構成が好ましい。

【0066】

斯かる構成によれば、路面部材１を液体Ｌｑで挟み込むことによって、路面部材１の温度調節が容易になる。これにより、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【0067】

［６］
本実施形態に係る摩擦試験方法は、液体Ｌｑを試験路面１ａを有する路面部材１に接触させる液体接触工程と、液体Ｌｑの温度を調節する液温調節工程と、試験用ゴム体Ｒを試験路面１ａに対して相対移動させて試験用ゴム体Ｒの摩擦試験を行う摩擦試験工程と、を含む。

【0068】

斯かる方法によれば、液温調節工程で調節された液体Ｌｑを路面部材１に接触させることにより、液体Ｌｑを介して路面部材１の温度を調節できる。これにより、ヒータで温度調節をした場合よりも路面部材１への（からの）熱伝導が良好になり、路面部材１の温度のバラツキを抑制できる。

【0069】

［７］
また、上記［６］に記載の摩擦試験方法において、液体接触工程は、液体Ｌｑを貯留した液体槽２１の中で行われる、という方法が好ましい。

【0070】

斯かる方法によれば、液体接触工程を液体槽２１の中で行うことによって、路面部材１の温度調節時に、液体Ｌｑと路面部材１とを常に接触させることができる。これにより、路面部材１の温度調節を容易にし、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【0071】

［８］
また、上記［７］に記載の摩擦試験方法において、液体槽２１は、断熱層２１１を備えていることが好ましい。

【0072】

斯かる方法によれば、摩擦試験を行う部屋の室温による影響が小さくなり、断熱層を備えていない液体槽を用いた場合と比べ、液体槽２１に貯留された液体Ｌｑの液温調節をしやすくなる。これにより、路面部材１の温度調節もしやすくなり、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【0073】

［９］
また、上記［６］～［８］の何れか１つに記載の摩擦試験方法において、液体接触工程では、試験路面１ａ上に液体Ｌｑの膜を形成する、という方法が好ましい。

【0074】

斯かる方法によれば、試験路面１ａと液体Ｌｑとを接触させることにより、路面部材１のうち試験用ゴム体Ｒと接触する試験路面１ａの温度調節が容易になる。これにより、試験路面１ａの温度のバラツキを抑制できる。

【0075】

［１０］
また、上記［６］～［９］の何れか１つに記載の摩擦試験方法において、液体接触工程では、長手方向を有する形状に形成された試験路面１ａの短手方向両端に位置する路面部材１の各側面１ｂ，１ｃと液体Ｌｑとを接触させる、という方法が好ましい。

【0076】

斯かる方法によれば、路面部材１を液体Ｌｑで挟み込むことによって、路面部材１の温度調節が容易になる。これにより、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【0077】

なお、摩擦試験装置１００及び摩擦試験方法は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、摩擦試験装置１００及び摩擦試験方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

【0078】

（Ａ）本実施形態において、液温調節手段３は、液冷式の液温調節装置を備えているが、これに限られない。例えば、液温調節手段３は、ファンなどで液体Ｌｑの温度を調節可能な空冷式の液温調節装置を備えていてもよい。また、液温調節手段３は、液体Ｌｑを温める給湯器などを備えていてもよい。

【0079】

（Ｂ）本実施形態において、液体接触手段２は、液体Ｌｑを貯留する液体槽２１を備えているが、これに限られない。例えば、液体接触手段２は、路面部材１に液体Ｌｑを噴射する噴射装置を備えていてもよい。噴射装置は、路面部材１に向かって液体Ｌｑを常時噴射してもよく、液体Ｌｑを間欠的に噴射してもよい。

【0080】

（Ｃ）本実施形態において、液温調節手段３は、液体槽２１に貯留された液体Ｌｑの液温を調節しているが、これに限られない。例えば、液温調節手段３は、液体槽２１に貯留される前に液体Ｌｑの液温を調節してもよい。具体的に、摩擦試験装置１００は、液体槽２１に液体Ｌｑを供給する供給手段を備え、液温調節手段３は、供給手段によって供給される液体Ｌｑの液温を調節してもよい。上記（Ｂ）の構成において、噴射装置には、液温調節手段３によって調節した液体Ｌｑを供給する供給配管が接続される。

【0081】

（Ｄ）本実施形態において、試験路面１ａは水平方向に沿って設けられ、荷重装置５は、試験路面１ａに対して垂直なＺ方向（図１の上下方向）に沿ってホルダー４を往復動可能に構成されているが、これに限られない。例えば、試験路面１ａは水平方向と直交する方向に沿って設けられ、荷重装置５は、試験路面１ａに対して垂直なＹ方向に沿ってホルダー４を往復動可能に構成されていてもよい。

【0082】

（Ｅ）本実施形態に係る摩擦試験装置１００は、試験用ゴム体Ｒを摺動させながら直進移動させたときの荷重を計測しているが、これに限られない。例えば、摩擦試験装置１００は、試験用ゴム体Ｒを転動させながら直進移動させたときの荷重を計測してもよい。また、摩擦試験装置１００は、試験用ゴム体Ｒを旋回移動させたときの荷重を計測してもよい。

【0083】

（Ｆ）摩擦試験装置１００は、周囲の雰囲気温度を調節可能な雰囲気温度調節装置（例えば、恒温槽や恒温室など）を備えていてもよい。これにより、路面部材１の温度調節を容易にし、路面部材１の温度のバラツキをさらに抑制できる。

【符号の説明】

【0084】

１００…摩擦試験装置、１…路面部材、１ａ…試験路面、２…液体接触手段、２１…液体槽、２１１…断熱層、２１１ａ…溝、２１２…ゴム体、３…液温調節手段、３１…冷媒管、３２…冷媒温度調節装置、４…ホルダー、５…荷重装置、６…駆動装置、７…荷重センサ、８…制御装置、８ａ…演算部、８ｂ…作動制御部、８ｃ…入力部、８ｄ…表示部、９…テーブル、１０…アクチュエータ、２０…金属板、Ｒ…試験用ゴム体、Ｒｆ…平坦面、Ｒｓ…側面、Ｌｑ…液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】