(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動可能な鉛直向きに設置されたエンドレスベルトの表面に摩擦部材から成る擬似路面を設けた摩擦回転体と、この摩擦回転体のエンドレスベルトの鉛直な直線部と直交する向きに円板状の試料を着脱可能に取付ける回転駆動可能な試料ホルダーとを配設し、前記試料ホルダーに、試料をエンドレスベルトの擬似路面の鉛直な直線部に押圧または離反させる、押圧，解除手段を設けた粘弾性体の摩耗試験装置であって、
前記摩擦回転体の回転支持軸に、擬似路面に対して接触する試料のスリップ角を調整可能な角度調整手段を設け、前記試料ホルダーの回転支持軸に、スラスト荷重検出器とスリップ率を調整する速度調整手段を設け、前記摩擦回転体の上方に、擬似路面と試料との接触部に、クリーニング材を供給するクリーニング手段を設けたことを特徴とする粘弾性体の摩耗試験装置。
【請求項２】
前記クリーニング材が、試料の摩耗片と付着する砂、おが屑、タルクである請求項１に記載の粘弾性体の摩耗試験装置。
【請求項３】
前記クリーニング手段のクリーニング材容器に配管を介してクリーニング材の供給装置を接続し、前記擬似路面と試料との接触部の下方に、集塵ホッパを介してクリーニング材に付着した試料の摩耗片を回収する集塵装置を設置した請求項１または２に記載の粘弾性体の摩耗試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ゴム等の粘弾性材料の摩耗試験を行う改良ランボーン摩耗試験機（JISK 6264-1993) に係わり、更に詳しくは試作用の種々のタイヤを製作することなく、実車走行タイヤの走行状況をシミュレートすることを可能とした実験室用のフラットベルト式改良ランボーン摩擦試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実車走行タイヤの走行状況をシミュレートするために、ゴム等の粘弾性材料の摩耗試験を行い、その特性を評価する装置として、本願出願人等が提案したランボーン式と呼称される摩耗試験装置が知られている（実開昭58-160334 号, 実公昭62-10675号, 実公昭62-17702号，62-17704号, 特開平1-292232号等) 。
【０００３】
このようなランボーン摩耗試験装置は、円板状の砥石と円板状に成形した試料とを相互に独立して回転させながら押し付けると共に、この砥石と試料との相互の表面速度の差によって生じる試料の摩耗量を測定するようにしたものである。
また従来のタイヤ自身での室内摩耗試験については、公知文献（月刊トライボロジー 1990,7 月号,11 ページ) 等に紹介されており、このようなタイヤ自身での室内摩耗試験は、種々の試作タイヤを一々製作する必要があり、多大な費用と手間を要すると言う問題がある。
【０００４】
しかし、上記のランボーン摩耗試験装置の場合には、タイヤ構成材料自身での摩耗試験であるためこのような問題はない。タイヤ構成材料自身での評価で耐摩耗性を知る事は、コスト的にも、タイヤ開発期間の短縮にも非常に重要であり、タイヤ試作の為の選別試験として有効なものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
然しながら、上記のような従来のランボーン摩耗試験装置は、砥石の曲面に対して円板状に成形した試料を押し付けて摩耗量を測定する装置であるため、試料の接地面は線または点接触状態であり、実際のタイヤが路面と接触する状態とは異なっていた。
【０００６】
また、タイヤに代表される粘弾性体は、車の使用状況に応じてタイヤと路面との間に、スリップ角，スリップ率，キャンバー角，コーナリング・フォース等が加わり、また試験片の接地面が平面であり、上記のような走行状況をシミュレートする摩耗試験装置とは摩耗量の測定が実際とは異なるもので、精度の高いシミュレート摩耗試験を行うのは困難であった。
【０００７】
この発明は、かかる従来の課題に着目して案出されたもので、粘弾性材料の摩耗試験を行う場合、実際に使用する製品の試作品を一々製作することなく多品種の製品の試料片を用いて実車走行条件と略同じ条件の下で摩耗試験をシミュレートさせながら行うことが出来、製品試作の手間や時間を大幅に省略することが出来る上に、経費の節減も図ることが出来る粘弾性体の摩耗試験装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するため、回転駆動可能な鉛直向きに設置されたエンドレスベルトの表面に摩擦部材から成る擬似路面を設けた摩擦回転体と、この摩擦回転体のエンドレスベルトの鉛直な直線部と直交する向きに円板状の試料を着脱可能に取付ける回転駆動可能な試料ホルダーとを配設し、前記試料ホルダーに、試料をエンドレスベルトの擬似路面の鉛直な直線部に押圧または離反させる、押圧，解除手段を設けた摩耗試験装置であって、前記摩擦回転体の回転支持軸に、擬似路面に対して接触する試料のスリップ角を調整可能な角度調整手段を設け、前記試料ホルダーの回転支持軸に、スラスト荷重検出器とスリップ率を調整する速度調整手段を設け、前記摩擦回転体の上方に、擬似路面と試料との接触部に、クリーニング材を供給するクリーニング手段を設けたことを要旨とするものである。
【０００９】
また、前記クリーニング材が、試料の摩耗片と付着する砂、おが屑、タルクであり、前記クリーニング手段のクリーニング材容器に配管を介してクリーニング材の供給装置を接続し、前記擬似路面と試料との接触部の下方に、集塵ホッパを介してクリーニング材に付着した試料の摩耗片を回収する集塵装置を設置したものである。
【００１０】
【発明の作用】
この発明は上記のように構成され、回転駆動可能な試料ホルダーに製品タイヤの材料となる試料をセットして、摩擦回転体のエンドレスベルトの擬似路面に押圧させ、更に擬似路面に対して接触する試料のスリップ角を調整可能とすることで、試料のスリップ率，スリップ角等の変化による製品の摩擦試験を行っている場合と全く同様な条件で摩擦試験を行うことが出来、製品試作の手間や時間を大幅に省略することが出来る上に、経費の節減も図ることが出来るものである。
【００１１】
【発明の実施例】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施例を説明する。図１はこの発明の第１実施例を示す粘弾性体の摩耗試験装置の一部縦断正面図、図２は図１のＡーＡ矢視平面図を示し、前記摩耗試験装置は、架台１上に設置された温度調整可能（−２０℃〜１００℃）な恒温槽２の内部に、図３〜図５に示すような回転駆動可能なエンドレスベルト３の表面に摩擦部材から成る擬似路面４を設けた摩擦回転体５と、この摩擦回転体５の擬似路面４に対して進退可能で、かつ円板状の試料Ｗを着脱可能に取付ける回転駆動可能な試料ホルダー６とが内装されている。
【００１２】
前記恒温槽２の一側面には、内部の摩擦回転体５の擬似路面４及び試料Ｗを透視できるような二重構造のガラス窓部７を設けた開閉扉８が設けられている。
前記摩擦回転体５は、図３に示すように所定の間隔を隔てて設置された支持ブラケット９ａ，９ｂに支持されたガイドロール１０ａと駆動ロール１０ｂとにエンドレスベルト３が掛け回され、このエンドレスベルト３は、布補強のサンドペーパ，樹脂ベルト，ゴムベルト，スチールベルト等を素材として構成され、ベルト表面には、粒度の異なるサンドペーパまたは砥石等の摩擦部材を所定の大きさに形成して貼付け、擬似路面４を構成している。また、エンドレスベルト３自体を擬似路面４としても良い。
【００１３】
前記エンドレスベルト３の相対向する空間部１１には、エンドレスベルト３の長手方向の中央部を支持する支持装置１２が設置してあり、この支持装置は、図３及び図４に示すように、長方形状のボックス１３の一側面に、複数の溝１４を形成し、この溝１４に、一方のエンドレスベルト３の裏面側にエアーを吹き出す複数のノズル１５が形成されている。なお、１６はボックス１３内にエアーを供給するエアー供給口を示し、このエアー供給口は、図示しないエアー供給源に接続されている。
【００１４】
なお、エンドレスベルト３の長手方向の中央部を支持する手段として、上記の実施例では、エアーを用いているが、これに限定されず支持台，水圧等により支持することも可能である。
前記ガイドロール１０ａを支持する支持ブラケット９ａには、ベルトテンション調整装置１７が取付けられており、このベルトテンション調整装置１７は、支持プレート１８に、前記支持ブラケット９ａに連結されたねじ軸１９が螺嵌され、このねじ軸１９は、回転モータ２０により回転駆動されるようになっている。
【００１５】
従って、回転モータ２０によりねじ軸１９が回転すると、支持プレート１８に対してねじ軸１９が上下に移動し、これによってねじ軸１９に連結された支持ブラケット９ａが上下方向に移動することで、支持ブラケット９ａのガイドロール１０ａに掛け回されているエンドレスベルト３の張力を調整するものである。
また、支持ブラケット９ｂに支持された駆動ロール１０ｂには、図２及び図３に示すように、駆動軸２１に設けられたプーリ２２と、駆動モータ２３の駆動軸２４に設けたプーリ２５とにベルト２６を掛け回して、駆動モータ２３の回転駆動力が伝達されるように構成されている。
【００１６】
また、前記駆動ロール１０ｂの駆動軸２１には、図４に示すように駆動軸２１に対して回転自在な軸受２７が被嵌され、この軸受２７を支持する支持プレート２８には、スリップ角調整用モータ２９が設置されている。
前記スリップ角調整用モータ２９の駆動軸３０には、前記軸受２７が被嵌された駆動軸２１に設けたウォームホイール３１と噛合するウォーム３２が取付けられ、スリップ角調整用モータ２９を介して駆動軸３０を回転することにより、エンドレスベルト３を矢印方向に回転させて試料Ｗのスリップアングルを調整するものである。
【００１７】
また、前記軸受２７を支持する支持プレート２８は、図１及び図４に示すように、エンドレスベルト３の下方に延びる二枚のプレート３２ａ，３２ｂに取付けられ、一方のプレート３２ａには、試料Ｗの接触傾斜角（キャンバー角）を調整するキャンバー角調整用モータ３３が取付けられている。
前記キャンバー角調整用モータ３３の駆動軸３４には、ウォーム３５が取付けられ、このウォーム３５には、他方の支持プレート３２ｂに軸受３６を介して回転自在に支持された軸３７に設けたウォームホイール３８が噛合している。
【００１８】
従って、キャンバー角調整用モータ３３が回転駆動すると、ウォーム３５及びウォームホイール３８を介してエンドレスベルト３が矢印方向に回転し、試料Ｗの接触傾斜角（キャンバー角）を調整するものである。
前記試料Ｗを着脱可能に取付ける回転駆動可能な試料ホルダー６は、図２に示すようにボルト・ナット３９を介して着脱可能に取付けられ、ボルトに接続する試料支持軸４０はフレーム４１に取付けられた軸受４２に回転自在に支持されている。
【００１９】
前記試料支持軸４０は、恒温槽２の側面に形成された長孔４３を貫通し、恒温槽２の側壁と平行に設置されたガイドレール４４と嵌合するスライド部材４５を介して摺動可能に支持され、また試料支持軸４０には、荷重用レバー４６が取付けられている。この荷重用レバー４６は、前記ガイドレール４４上に設けられたスラスト荷重用ロードセル４７と接続され、荷重用レバー４６とスライド部材４５とは、支点４８を介して接続されている。
【００２０】
従って、試料Ｗを摩擦回転体５の擬似路面４に押圧して摩耗試験を行う際には、試料Ｗのスラスト荷重をスラスト荷重用ロードセル４７によって検出することが出来るものである。
前記試料支持軸４０の後端側には、ユニバーサルジョイント等の軸受４９を介してスプライン軸５０の一端が接続され、このスプライン軸５０の他端側には、ユニバーサルジョイント等の軸受５１を介してトルクメータ５２と、試料回転用モータ５３が接続されている。
【００２１】
また、試料Ｗを着脱可能に取付ける回転駆動可能な試料ホルダー６には、図１及び図２に示すように、試料Ｗをエンドレスベルト３の擬似路面４に押圧または離反させる、押圧，解除手段５４が設けてある。
この押圧，解除手段５４は、恒温槽２の外部の架台１上に支持台５５を介して設置され、前記試料ホルダー６から伸びるガイドロッド５６が支持台５５上に設置された軸受５７に摺動可能に支持されている。軸受５７から突出したガイドロッド５６には、押圧，解除プレート５８と、押圧荷重を検出する荷重負荷検出用のロードセル５９が取付けられている。
【００２２】
前記押圧，解除プレート５８の下端側面には、負荷ウエイトＷａを連結部材６０ａを介して取付けたワイヤーまたはロープ等の紐状部材６０ｂが連結され、この紐状部材６０ｂは、支持台５５上に立設されたガイドプーリ６１にガイドされている。
また、ロードセル５９を設け側のガイドロッド５６の端末部には、バランスウエイトＷｂを連結部材６２を介して取付けたワイヤーまたはロープ等の紐状部材６３が連結され、この紐状部材６３は、支持台５５上に立設されたガイドプーリ６４にガイドされている。そして、負荷ウエイトＷａとバランスウエイトＷｂとの荷重差により、試料Ｗをエンドレスベルト３の擬似路面４に押圧させるようにしている。
【００２３】
前記軸受５７上には、試料Ｗをエンドレスベルト３の擬似路面４に押圧させる押圧荷重を解除するシリンダー６５が設置され、このシリンダー６５のロッド６５ａの先端は、前記押圧，解除プレート５８の側面と相対向するように配設されている。
前記恒温槽２の上面には、エンドレスベルト３の擬似路面４と試料Ｗとの接触部Ｑに砂やおが屑やタルク等により摩耗片（屑）を取り除く為のクリーニング材を供給するクリーニング手段６６が設置され、このクリーニング手段６６は、クリーニング材容器６７が恒温槽２の上面に設置され、クリーニング材の供給ノズル６８が擬似路面４と試料Ｗとの接触部Ｑ上に配設されている。
【００２４】
前記クリーニング材容器６７には、配管６９を介してクリーニング材の供給装置７０ａに接続されている。なお、配管６９を配設せずに、人手により前記容器６７にクリーニング材を供給しても良い。
また、集納装置７０ｂには、エンドレスベルト３の擬似路面４と試料Ｗとの下部の架台１に設けられた集塵ホッパ７１が配管７２を介して接続され、試料Ｗの摩耗した屑とクリーニング材とを集めるようにしている。
【００２５】
試料Ｗの摩耗した屑を集めるクリーニング手段６６としては、その他、疑似路面４の表面を払い取るブラシ等や直接吸い取る吸引機を用いることも可能である。
次に、図６及び図７は、この発明の第２実施例を示し、この第２実施例は前記第１実施例の押圧，解除手段５４に用いた負荷ウエイトＷａ，バランスウエイトＷｂ及びシリンダー６５を、１台の押圧，解除シリンダー７３にしたものである。
【００２６】
即ち、架台１上の支持台５５に、押圧，解除シリンダー７３が設置され、この押圧，解除シリンダー７３のロッド７３ａが、軸受５７から突出したガイドロッド５６に接続されている。そして、押圧，解除シリンダー７３の伸縮ストロークによって、エンドレスベルト３の擬似路面４に対して試料Ｗの押圧力を調整するようにしている。
【００２７】
なお、その他の構成は上記第１実施例と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
図８は、上記第１実施例における摩耗試験装置の制御回路８０を示し、この制御回路８０は、中央演算制御装置８１に接続されたクリーニング手段制御回路８２と、試料Ｗのキャンバー角制御回路８３と、試料Ｗのスリップ角制御回路８４と、スリップ率制御回路８５とで構成されている。
【００２８】
前記クリーニング手段制御回路８２は、中央演算制御装置８１にプログラムされた信号を駆動制御装置８６に出力し、クリーニング材料設定器８７に設定されたクリーニング材（この実施例では砂）の量に基づき、駆動モータ８８を介してクリーニング材容器６７の流出口８９の開口面積を制御することにより、エンドレスベルト３の擬似路面４と試料Ｗとの間に、順次クリーニング材を供給制御するものである。
【００２９】
次に、前記試料Ｗのキャンバー角制御回路８３は、試料Ｗのキャンバー角αの設定は、中央演算制御装置８１にプログラムされた信号を駆動制御装置９１に出力し、キャンバー角調整用の駆動モータ９２を介して試料Ｗを所定のキャンバー角に設定すると共に、その設定されたキャンバー角をロータリエンコーダ９３及びパルスカウンター９４により検出し、予めキャンバー角度設定器９５に設定されたキャンバー角と比較するようにして一定のキャンバー角に設定制御するようにしている。
【００３０】
また、前記試料Ｗのスリップ角制御回路８４におけるスリップ角度αx の設定は、中央演算制御装置８１にプログラムされた信号を駆動制御装置９７ａに出力し、スリップ角調整用の駆動モータ９７ｂを介して試料Ｗを所定のスリップ角に設定すると共に、その設定されたスリップ角をロータリエンコーダ９８及びパルスカウンター９９により検出し、予めスリップ角度設定器１００に設定されたスリップ角と比較するようにして一定のスリップ角に設定制御するようにしている。
【００３１】
このように、試料Ｗのキャンバー角α及びスリップ角度αx を設定した状態で、所定の回転速度で回転しているエンドレスベルト３の擬似路面４に試料Ｗを押圧，解除手段５４介して押圧させ、この時に押圧力をロードセル５９により検出し、この検出した値を増幅器１２０を介して押圧力表示器１２１に表示し、更に試料Ｗの横力をスラスト荷重用ロードセル４７で検出し、検出した値を増幅器９６を介して横力表示器９０に表示するようにしている。
【００３２】
更に、前記スリップ率制御回路８５は、エンドレスベルト３の回転速度と、試料Ｗの回転速度とを、中央演算制御装置８１にプログラムされた信号に基づき、サーボ増幅器１０１，１０２及びサーボモータ１０３，１０４を介して一定の回転速度に制御し、このそれぞれの回転速度をタコジェネレータ１０５，１０６でそれぞれ検出し、予め速度設定器１０７，１０８に設定された回転速度と比較するようにして一定の回転数に設定制御するようにしている。
【００３３】
また、エンドレスベルト３の設定速度は、中央演算制御装置８１にプログラムされた信号をサーボ増幅器１０１に出力し、サーボモータ１０３を介してエンドレスベルト３を一定の回転速度で回転させ、その時にタコジェネレータ１０５で回転速度を検出し、予め速度設定器１０７に設定された回転速度と比較するようにして一定の回転数に設定制御するようにしている。
【００３４】
この時にエンドレスベルト３と試料Ｗとの回転速度を回転センサー１０９，１１０で検出し、この検出した値を周速計１１１，１１２を介してスリップ率計１１３に出力してスリップ率を計測するものである。
また、試料Ｗの摩耗力は、トルクセンサー１１４で検出し、増幅器１１５を介してトルク表示器１１６に出力して表示させるように構成している。
【００３５】
また、試料Ｗをエンドレスベルト３の擬似路面４に対して押圧荷重をかける制御回路は、中央演算制御装置８１にプログラムされた信号に基づき、この信号を駆動制御装置１１７に出力し、リニアアクチュエータ１１８を介して試料Ｗにかける荷重を制御し、この荷重をロードセル５９，増幅器１２０を介して検出し、予め押圧荷重設定器１２１に設定された荷重と比較して、一定の荷重が試料Ｗに作用するように制御するようにしたものである。
【００３６】
なお、第２実施例のように押圧，解除シリンダー７３を用いる場合には、押圧，解除シリンダー７３の伸縮ストロークを制御するもので、その他の回路構成は、第１実施例と同様である。
以上のような摩耗試験装置の制御回路８０により、試料Ｗをエンドレスベルト３の擬似路面４に対して所定の負荷を与えた状態で圧着させると共に、回転及び移動させ、また試料Ｗの接触角度（キャンバー角，スリップ角）を適宜変化させることで、試料Ｗの摩耗試験を行うことが出来るものである。
【００３７】
中央演算制御装置８１には、実際のタイヤ走行結果に基づいて、温度，スリップ率，スリップ角，キャンバー角，荷重及び横力等を予めプログラム入力しておき、タイヤ走行条件のシミュレーション試験としてのプログラム制御試験も可能である。
このようにタイヤ構成材料である試料Ｗを用いて摩擦試験を行うことで、実際のタイヤの摩擦試験を行ったと同様な条件での試験を行うことが可能となり、しかもタイヤの走行条件、例えばエンドレスベルト３の表面に、粒度の異なるサンドペーパまたは砥石等の摩擦部材４を所定の大きさに形成して貼付け、擬似路面４を構成することで、実車をシミュレートする条件での試料Ｗ自身の摩耗係数を計測することが出来るものである。
【００３８】
また、上記の実施例においては、試料Ｗ（試験片）は、外径約６０mm，厚さ約１０〜２０mmの円板状のものを使用し、また時には外周面に溝等のパターンを形成して試験を行う場合もある。
更に恒温槽２は、クリーニング材（砂等）の飛散防止のために槽を有し、−２０℃〜１００℃に制御される。また、試料Ｗには、スリップ率５％〜８０％，スリップ角は０〜±１０°，キャンバー角０〜±２５°，荷重は１〜３０Kgを加え、横力を制御する。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、上記のように回転駆動可能な鉛直向きに設置されたエンドレスベルトの表面に摩擦部材から成る擬似路面を設けた摩擦回転体と、この摩擦回転体のエンドレスベルトの鉛直な直線部と直交する向きに円板状の試料を着脱可能に取付ける回転駆動可能な試料ホルダーとを配設し、前記試料ホルダーに、試料をエンドレスベルトの擬似路面の鉛直な直線部に押圧または離反させる、押圧，解除手段を設けた摩耗試験装置であって、前記摩擦回転体の回転支持軸に、擬似路面に対して接触する試料のスリップ角を調整可能な角度調整手段を設け、前記試料ホルダーの回転支持軸に、スラスト荷重検出器とスリップ率を調整する速度調整手段を設け、前記摩擦回転体の上方に、擬似路面と試料との接触部に、クリーニング材を供給するクリーニング手段を設けたので、粘弾性材料の摩耗試験を行う場合、実際に使用する製品の試作品を一々製作することなく多品種の製品の試料片を用いて実車走行条件と略同じ条件の下で摩耗試験をシミュレートさせながら自動的に行うことが出来、製品試作の手間や時間を大幅に省略することが出来る上に、経費の節減も図ることが出来る効果がある。
また、製品の構成材料自体を予め評価するので、製品の試作前の選別試験として極めて有効であると言う効果がある。
更に、エンドレスベルトの表面に摩擦部材から成る擬似路面を設けた摩擦回転体を鉛直向きに設置し、この摩擦回転体の直線部と直交する向きに円板状の試料を着脱可能に取付ける回転駆動可能な試料ホルダーを配設し、更に摩擦回転体の上方に、擬似路面と試料との接触部にクリーニング材を供給するクリーニング手段を設けたので、クリーニング材と試料とで摩耗片等を取り除き、クリーニング材で試料の摩耗片（屑）をまぶして取出し、自重等を利用して効率良く回収でき、疑似路面のクリーニングを効率良く行うことが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す粘弾性体の摩耗試験装置の一部縦断正面図である。
【図２】図１のＡーＡ矢視平面図である。
【図３】エンドレスベルトの拡大斜視図である。
【図４】試料の接触角（キャンバー角），スリップ角の角度調整手段の説明図である。
【図５】エンドレスベルトの断面図である。
【図６】この発明の第２実施例を示す粘弾性体の摩耗試験装置の一部縦断正面図である。
【図７】図６のＢーＢ矢視平面図である。
【図８】この発明の第１実施例における制御回路の説明図である。
【符号の説明】
２  恒温槽                          ３  エンドレスベルト
４  擬似路面                        ５  摩擦回転体
６  試料ホルダー                  ２９  スリップ角調整用モータ
３０  駆動軸                        ３１  ウォームホイール
３２  ウォーム                      ３３  キャンバー角調整用モータ
３４  駆動軸                        ３５  ウォーム
３８  ウォームホイール              ４７  スラスト荷重用ロードセル
５２  トルクメータ                  ５４  押圧，解除手段
Ｗ  試料
【図１】
0003706637.tif 000002
【図２】
0003706637.tif 000003
【図３】
0003706637.tif 000004
【図４】
0003706637.tif 000005
【図５】
0003706637.tif 000006
【図６】
0003706637.tif 000007
【図７】
0003706637.tif 000008
【図８】
0003706637.tif 000009