特許 7466436 ゴム摩擦試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-04

(45)【発行日】2024-04-12

(54)【発明の名称】ゴム摩擦試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 19/02 20060101AFI20240405BHJP

【ＦＩ】

G01N19/02 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020194220

(22)【出願日】2020-11-24

(65)【公開番号】P2022083006

(43)【公開日】2022-06-03

【審査請求日】2023-09-14

(73)【特許権者】

【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

【審査官】山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９４９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２７５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２１８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１０９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１５１９７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １９／０２

Ｇ０１Ｎ ３／５６

Ｇ０１Ｎ ３３／４４

Ｇ０１Ｌ ５／００

Ｂ６０Ｃ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験路面にゴム試験片を押し当て、前記試験路面上で前記ゴム試験片をすべらせながら移動させるゴム摩擦試験方法であって、
前記ゴム試験片は、金属製のホルダーによって中間ブロックを介して保持された状態で前記試験路面に押し当てられ、
前記中間ブロックは、前記ホルダーよりも柔らかいゴム又は樹脂で形成される、ゴム摩擦試験方法。

【請求項2】

前記中間ブロックの硬度は、前記ゴム試験片の硬度よりも高い、請求項１に記載のゴム摩擦試験方法。

【請求項3】

前記中間ブロックの厚みは、前記ゴム試験片の厚み以上である、請求項１又は２に記載のゴム摩擦試験方法。

【請求項4】

前記ゴム試験片は、前記試験路面に押し当てられる第１平坦面と、前記第１平坦面と平行な第２平坦面とを有し、
前記中間ブロックは、前記ゴム試験片の前記第２平坦面が貼り付けられる貼り付け面を有し、
前記貼り付け面は、前記第２平坦面よりも広く、
前記ゴム試験片の外周面と前記外周面よりも外側に位置する前記貼り付け面との間に、接着剤が塗布される、請求項１～３の何れか１項に記載のゴム摩擦試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ゴム摩擦試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、実路面を模擬した試験路面とゴム試験片とを用いて、自動車用タイヤに採用するゴム材料の摩擦特性を評価するゴム摩擦試験が行われている（例えば下記特許文献１）。

【0003】

ゴム摩擦試験機においてゴム試験片に摩耗が生じる場合に、ゴム試験片を保持するホルダーが試験路面と衝突して破壊する恐れがあるため、ゴム試験片は一定の厚みが必要である。また、十分な厚みを確保できない薄いゴム試験片では、ゴム試験片に摩耗や割れが生じやすく、ホルダーが試験路面に衝突する可能性が高まる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－５８２４４号公報

【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、ゴム試験片を保持するためのホルダーが試験路面に衝突して試験路面を破壊することを抑制できるゴム摩擦試験方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のゴム摩擦試験方法は、試験路面にゴム試験片を押し当て、前記試験路面上で前記ゴム試験片をすべらせながら移動させるゴム摩擦試験方法であって、
前記ゴム試験片は、金属製のホルダーによって中間ブロックを介して保持された状態で前記試験路面に押し当てられ、
前記中間ブロックは、前記ホルダーよりも柔らかいゴム又は樹脂で形成される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係るゴム摩擦試験機の一例を概略的に示す図

【図2】ゴム試験片周辺の拡大図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、ゴム摩擦試験方法における一実施形態について、図１及び図２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。

【0009】

図１は、ゴム摩擦試験方法を実施するためのゴム摩擦試験機の一例を示している。但し、本発明に係るゴム摩擦試験方法は、かかるゴム摩擦試験機を用いて実施されるものに限られない。

【0010】

ゴム摩擦試験機１０は、実路面を模擬してなる試験路面１と、ゴム試験片２を中間ブロック３を介して保持する金属製のホルダー４と、試験路面１にゴム試験片２を押し当てる荷重装置５と、試験路面１に対してゴム試験片２を相対移動させるための駆動装置６と、ゴム試験片２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とを備える。

【0011】

試験路面１は、アスファルト路面やコンクリート路面などの実路面を模擬してなる。試験路面１は、道路で実際に使用される骨材、またはそれと同等の性状を持つ硬質な骨材を接着剤で固着することにより形成される。或いは、試験路面１は、実際の道路から路面を切り出し、それを測定用に加工することにより形成される。試験路面１を形成する方法は、これら以外でもよく、特に限定されない。試験路面１の表面は、骨材による多少の凹凸はあるものの、全体として平坦に形成されている。また、試験路面１は研磨布を用いても良い。

【0012】

図２は、ゴム試験片２の周辺を拡大して示す拡大図である。ゴム試験片２は、試験路面１に押し当てられる第１平坦面２ａを有する。また、ゴム試験片２は、第１平坦面２ａに平行な第２平坦面２ｂを有し、第２平坦面２ｂが中間ブロック３に接着される。

【0013】

ゴム試験片２は、加硫ゴムにより形成される。加硫ゴムは、例えばタイヤ用のトレッドゴムである。ゴム試験片２の硬度は、例えば５５～７５度である。ここでの硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ（durometer hardness）であり、一般ゴム（中硬さ）用のタイプＡデュロメータを用いて、２３℃の雰囲気下で測定された硬度を意味する。

【0014】

ゴム試験片２は、直径が２０ｍｍ以上の円板形状をなし、厚みは例えば１～５ｍｍである。直径が２０ｍｍ以上の円板形状とすることで、試験路面１に対する接触面積の変化を小さくでき、接地圧力の不均一を抑制することができる。これにより、計測精度を確保することができ、また、偏摩耗によるゴム試験片２の大きな割れの発生を防ぐことができる。

【0015】

ただし、ゴム試験片２の形状は特に限定されず、ゴム試験片２は直方体状等でもよい。また、例えば実際のタイヤのトレッドゴムを切り出してゴム試験片２としてもよい。

【0016】

中間ブロック３は、ゴム試験片２の第２平坦面２ｂに貼り付けられる第１貼り付け面３ａを有する。また、中間ブロック３は、第１貼り付け面３ａに平行な第２貼り付け面３ｂを有し、第２貼り付け面３ｂがホルダー４に貼り付けられる。中間ブロック３は、ゴム試験片２及びホルダー４に接着剤により固定される。ゴム試験片２とホルダー４の間に中間ブロック３を設けることで、薄いゴム試験片２の場合にもホルダー４が試験路面１に衝突して試験路面１を破壊することを抑制できる。

【0017】

中間ブロック３は、ゴム又は樹脂により形成される。ゴム又は樹脂で形成された中間ブロック３は、金属製のホルダー４よりも柔らかい。また、中間ブロック３は、試験路面１よりも柔らかい。

【0018】

中間ブロック３の硬度は、ゴム試験片２の硬度よりも高い。中間ブロック３の硬度は、例えば８０～１００度である。中間ブロック３の硬度が不足すると、摩擦試験のせん断力による中間ブロック３の変形を無視できなくなる。一方、中間ブロック３の硬度が高すぎると、仮に中間ブロック３が試験路面１に衝突した際の試験路面１のダメージが大きくなる。

【0019】

中間ブロック３は、例えば円柱状である。ただし、中間ブロック３の形状は特に限定されず、第１貼り付け面３ａと第２貼り付け面３ｂが平行であればよく、例えば直方体状でもよい。

【0020】

中間ブロック３の厚みは、ゴム試験片２の厚み以上である。中間ブロック３の厚みは、例えば５～１５ｍｍである。

【0021】

中間ブロック３の第１貼り付け面３ａは、ゴム試験片２の第２平坦面２ｂよりも広い。ゴム試験片２及び中間ブロック３が何れも円柱状の場合、中間ブロック３の直径は、ゴム試験片２の直径よりも１割以上大きいことが好ましい。

【0022】

中間ブロック３は、第１貼り付け面３ａの外縁が、第２平坦面２ｂの外縁の外側に位置するようにゴム試験片２に貼り付けられる。中間ブロック３とゴム試験片２を接着剤で貼り合わせる際、第１貼り付け面３ａと第２平坦面２ｂの界面に接着剤２０を塗布するだけでなく、ゴム試験片２の外周面２ｃと、外周面２ｃよりも外側、言い換えると第２平坦面２ｂの外縁よりも外側に位置する第１貼り付け面３ａとの間にも接着剤２０を塗布することで、中間ブロック３とゴム試験片２の接着力を向上させて摩擦試験中の剥離を抑制できる。

【0023】

複数のゴム試験片２の比較試験を行う場合、中間ブロック３は、同材料、同形状に揃えることが好ましい。これにより、ゴム試験片２の摩擦試験に対する中間ブロック３による誤差を抑制できる。

【0024】

ホルダー４は、中間ブロック３の第２貼り付け面３ｂよりも大きくなっている。前述の中間ブロック３とゴム試験片２を接着剤で貼り付ける場合と同様、中間ブロック３とホルダー４を接着剤で貼り合わせる際、中間ブロック３とホルダー４の界面に接着剤を塗布するだけでなく、中間ブロック３の外周面と、この外周面よりも外側に位置するホルダー４との間にも接着剤を塗布することで、中間ブロック３とホルダー４の接着力を向上させることができる。

【0025】

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１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１との間隔）を適宜に設定することで、ゴム試験片２に入力されるＺ方向の荷重を調整でき、延いては所定の圧力条件下でゴム試験片２を試験路面１に押し当てることができる。また、荷重装置５は、ホルダー４のＺ方向への移動速度を調整することができ、これにより、ゴム試験片２に荷重を負荷する速度を調整することができる。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構わない。

【0026】

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１上でゴム試験片２を滑らせながら移動させることができる。また、駆動装置６は、テーブル９のＸ方向への移動速度を調整することができ、これにより、試験路面１に対するゴム試験片２の滑り速度を調整することができる。本実施形態では、駆動装置６が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。

【0027】

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、ゴム試験片２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（ゴム試験片２とは反対側）に荷重センサ７が取り付けられている。

【0028】

制御装置８は、摩擦係数の算出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、ゴム摩擦試験機１０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。

【0029】

また、ゴム摩擦試験機１０は、試験路面１、ゴム試験片２、及びこれらの周囲の雰囲気の温度を調整する温度調整装置（不図示）を備えるようにしてもよい。温度調整装置としては、加熱装置、冷却装置等が挙げられる。温度調整装置は、制御装置８により制御される。

【0030】

ゴム摩擦試験では、荷重を負荷してゴム試験片２を試験路面１に押し当てた状態で、ゴム試験片２と試験路面１とを相対移動させることによりゴム試験片２の摩擦係数を測定する。本実施形態では、荷重装置５により荷重を負荷してゴム試験片２を試験路面１に押し当てた状態で、静止した試験路面１に対してゴム試験片２を移動させることにより試験路面１とゴム試験片２との間の摩擦係数を測定する。本実施形態のゴム摩擦試験機１０は、静止摩擦係数と動摩擦係数のどちらもが測定可能である。

【0031】

以上のように、本実施形態に係るゴム摩擦試験方法は、試験路面１にゴム試験片２を押し当て、試験路面１上でゴム試験片２をすべらせながら移動させるゴム摩擦試験方法であって、ゴム試験片２は、金属製のホルダー４によって中間ブロック３を介して保持された状態で試験路面１に押し当てられ、中間ブロック３は、ホルダー４よりも柔らかいゴム又は樹脂で形成されるものである。

【0032】

この構成によれば、ゴム試験片２とホルダー４の間に中間ブロック３を設けることで、薄いゴム試験片２の場合にもホルダー４が試験路面１に衝突して試験路面１を破壊することを抑制できる。また、仮に中間ブロック３が試験路面１に衝突しても、中間ブロック３がホルダー４のよりも柔らかいため、試験路面１を破壊することを抑制できる。

【0033】

また、本実施形態に係るゴム摩擦試験方法においては、中間ブロック３の硬度は、ゴム試験片２の硬度よりも高い、という構成である。

【0034】

この構成によれば、摩擦試験のせん断力によって中間ブロック３が変形することを抑制でき、試験結果の精度が向上する。

【0035】

また、本実施形態に係るゴム摩擦試験方法においては、中間ブロック３の厚みは、ゴム試験片２の厚み以上である、という構成である。

【0036】

この構成によれば、ホルダー４が試験路面１からより離れるため、ホルダー４が試験路面１に衝突するのを抑制できる。

【0037】

また、本実施形態に係るゴム摩擦試験方法においては、ゴム試験片２は、試験路面１に押し当てられる第１平坦面２ａと、第１平坦面２ａと平行な第２平坦面２ｂとを有し、中間ブロック３は、ゴム試験片２の第２平坦面２ｂが貼り付けられる貼り付け面３ａを有し、貼り付け面３ａは、第２平坦面２ｂよりも広く、ゴム試験片２の外周面２ｃと外周面２ｃよりも外側に位置する貼り付け面３ａとの間に、接着剤２０が塗布される、という構成である。

【0038】

この構成によれば、中間ブロック３とゴム試験片２の接着力を向上させて摩擦試験中の剥離を抑制できる。

【0039】

なお、ゴム摩擦試験方法は、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、ゴム摩擦試験方法は、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、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく、さらに、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。

【0040】

上記実施形態に係るゴム摩擦試験方法においては、中間ブロック３の硬度は、ゴム試験片２の硬度よりも高い、という構成である。しかしながら、ゴム摩擦試験方法は、かかる構成に限られない。例えば、中間ブロック３の硬度は、ゴム試験片２の硬度と同じでもよい。

【0041】

上記実施形態に係るゴム摩擦試験方法においては、中間ブロック３の厚みは、ゴム試験片２の厚み以上である、という構成である。しかしながら、ゴム摩擦試験方法は、かかる構成に限られない。例えば、中間ブロック３の厚みは、ゴム試験片２の厚みよりも大きい、という構成でもよい。

【0042】

上記実施形態に係るゴム摩擦試験方法においては、中間ブロック３の第１貼り付け面３ａが、ゴム試験片２の第２平坦面２ｂよりも広い、という構成である。しかしながら、ゴム摩擦試験方法は、かかる構成に限られない。例えば、中間ブロック３の第１貼り付け面３ａは、ゴム試験片２の第２平坦面２ｂと同じ広さであってもよい。

【0043】

上記実施形態に係るゴム摩擦試験方法においては、中間ブロック３は円柱状であるが、これに限定されない。例えば、中間ブロック３は、ゴム試験片２の滑り方向（図１のＸ方向）の長さが、ゴム試験片２の滑り方向に垂直な方向（図１のＹ方向）の長さよりも長い楕円柱状であってもよい。中間ブロック３を楕円柱状とすることで、摩擦試験のせん断力によって中間ブロック３が変形することを抑制できる。

【0044】

また、中間ブロック３において、第１貼り付け面３ａの外縁の角部を面取り形状としてもよい。これにより、中間ブロック３が試験路面１に衝突した際の衝撃を緩和できる。

【0045】

上記実施形態では、試験路面１を固定してゴム試験片２を動かすことで、ゴム試験片２を試験路面１に対してすべり移動させているが、これに限定されない。ゴム試験片２のすべり移動は、試験路面１に対するゴム試験片２の相対移動を伴うものであればよく、例えばゴム試験片２を固定して試験路面１を動かすことで、ゴム試験片２を試験路面１に対してすべり移動させてもよい。

【符号の説明】

【0046】

１…試験路面、２…ゴム試験片、２ａ…第１平坦面、２ｂ…第２平坦面、２ｃ…外周面、３…中間ブロック、３ａ…第１貼り付け面、３ｂ…第２貼り付け面、４…ホルダー、１０…ゴム摩擦試験機、２０…接着剤

【図1】

【図2】