(57)【要約】【課題】実車走行時のタイヤに発生する摩耗現象を忠実に再現することができる摩耗試験方法、及び該摩耗試験方法を実施するための摩耗試験装置を提供する。【解決手段】この発明の摩耗試験方法は、１つ以上のブロック状の試験片を、走行する研磨体の表面に対して押圧させる摩耗試験方法であって、はじめに、該研磨体の表面に直交して該研磨体の走行方向を含む断面で、該研磨体の表面に対して、該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体へ入射し、次いで、該試験片の押圧面を該研磨体の表面に対して平行にしたまま、該試験片を該研磨体に押圧させ、その後、該研磨体の表面に対して該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体から離隔させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のブロック状の試験片を、走行する研磨体の表面に対して押圧させる摩耗試験方法であって、
はじめに、該研磨体の表面に直交して該研磨体の走行方向を含む断面で、該研磨体の表面に対して、該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体へ入射し、
次いで、該試験片の押圧面を該研磨体の表面に対して平行にしたまま、該試験片を該研磨体に押圧させ、
その後、該研磨体の表面に対して該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体から離隔させることを特徴とする、摩耗試験方法。
【請求項２】
前記試験片を該研磨体の表面へ入射させる際に、該研磨体の表面に直交して該研磨体の走行方向を含む断面で、該研磨体の表面に対する、該試験片の押圧面の傾斜角度を１０°以下とする、請求項１に記載の摩耗試験方法。
【請求項３】
研磨体と、
研磨体を走行駆動させる研磨体駆動手段と、
１つ以上のブロック状の試験片を保持する試験片保持手段と、
試験片保持手段が保持する試験片を該研磨体に押圧させる押圧手段とを具える摩耗試験装置であって、
該押圧手段は、
該研磨体の表面に直交して該研磨体の走行方向を含む断面で、該研磨体の表面に対して、該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体へ入射させ、
該試験片の押圧面を該研磨体の表面に対して平行にしたまま、該試験片を該研磨体に押圧させ、
該研磨体の表面に対して該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体から離隔させることを特徴とする摩耗試験装置。
【請求項４】
前記試験片保持手段を、無端環状に形成され外周面にブロック状の試験片を有するベルトが、該研磨体と対向するように巻き掛けられて、少なくとも一方が回転駆動される一対の試験片ローラで構成してなる、請求項３に記載の摩耗試験装置。
【請求項５】
前記試験片保持手段を、１つ以上のブロック状の試験片を長円状の無端レール上で摺動させる試験片保持部材で構成してなる、請求項３に記載の摩耗試験装置。
【請求項６】
前記研磨体駆動手段を、無端環状の研磨体が巻き掛けられて、少なくとも一方が回転駆動される一対の研磨体ローラとしてなる、請求項３〜５のいずれか一項に記載の摩耗試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、１つ以上のブロック状の試験片を、走行する研磨体の表面に対して押圧させる摩耗試験方法及び該摩耗試験方法を実施するための摩耗試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば自動車用タイヤのゴム配合開発のため、弾性体、たとえば加硫ゴムの摩耗試験が広く行われている。加硫ゴムの摩耗試験は、実際に車両のホイールに装着させて試験（実車テスト）することにより調べるのが正確である半面、手間暇がかかり、ゴムの配合開発を効率的に行う上で望ましくない。
【０００３】
そこで、特許文献１に示すような摩耗試験装置が提案されている。この摩耗試験装置では、回転駆動するベルト状の研磨体の平面に対して試料を荷重下で押圧することで、タイヤ走行時の摩耗度を予測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、実車走行時にタイヤのブロックに発生する剪断応力を図４に示す。なお、横軸に示す時刻は、ブロックが路面に接触し始めたときを０とする。
この図から、接地している間にブロックに加わる力は一定ではなく、とくにブロックが路面から離れる際に大きな剪断応力が発生していることがわかる。一方、特許文献１に示すような従来の摩耗試験装置では、研磨体に接触している間で、試料に加わる力に大きな変動がなく、そのために実車で発生している摩耗現象を忠実に再現することができなかった。
【０００６】
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してなされたものであり、それの目的とするところは、実車走行時のタイヤに発生する摩耗現象を忠実に再現することができる摩耗試験方法、及び該摩耗試験方法を実施するための摩耗試験装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の摩耗試験方法は、１つ以上のブロック状の試験片を、走行する研磨体の表面に対して押圧させる摩耗試験方法であって、はじめに、該研磨体の表面に直交して該研磨体の走行方向を含む断面で、該研磨体の表面に対して、該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体へ入射し、次いで、該試験片の押圧面を該研磨体の表面に対して平行にしたまま、該試験片を該研磨体に押圧させ、その後、該研磨体の表面に対して該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体から離隔させることを特徴とする。
なお、ここでいう「ブロック状」とは、一定面積の平坦な押圧面を有する形状をいうものとする。
【０００８】
上記の摩耗試験方法によれば、実車走行時にブロックに発生する剪断応力を試験片に発生させることで、実車走行時のタイヤに発生する摩耗現象を忠実に再現することができる。
【０００９】
ここで、この発明の摩耗試験方法では、前記試験片を該研磨体の表面へ入射させる際に、該研磨体の表面に直交して該研磨体の走行方向を含む断面で、該研磨体の表面に対する、該試験片の押圧面の傾斜角度を１０°以下とすることが好ましい。
この場合には、実車走行時にブロックが路面と接触する際の挙動を、より忠実に再現することができる。
【００１０】
次に、この発明の摩耗試験装置は、研磨体と、研磨体を走行駆動させる研磨体駆動手段と、１つ以上のブロック状の試験片を保持する試験片保持手段と、試験片保持手段が保持する試験片を該研磨体に押圧させる押圧手段とを具える摩耗試験装置であって、該押圧手段は、該研磨体の表面に直交して該研磨体の走行方向を含む断面で、該研磨体の表面に対して、該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体へ入射させ、該試験片の押圧面を該研磨体の表面に対して平行にしたまま、該試験片を該研磨体に押圧させ、該研磨体の表面に対して該試験片の該研磨体に対する押圧面を傾斜させて、該試験片を該研磨体から離隔させることを特徴とする。
この摩耗試験装置によれば、上述した摩耗試験方法を実施することができ、実車走行時にブロックに発生する剪断応力を試験片に発生させることで、実車走行時のタイヤに発生する摩耗現象を忠実に再現することができる。
【００１１】
そして、この発明の摩耗試験装置は、前記試験片保持手段を、無端環状に形成され外周面にブロック状の試験片を有するベルトが、該研磨体と対向するように巻き掛けられて、少なくとも一方が回転駆動される一対の試験片ローラで構成することが好ましい。
この場合には、少なくとも１つの試験片ローラを回動し続けることだけで試験片を走行駆動させることができるため、単純な機構でこの発明に係る摩耗試験方法を実施することができる。
【００１２】
また、この発明の摩耗試験装置は、前記試験片保持手段を、１つ以上のブロック状の試験片を長円状の無端レール上で摺動させる試験片保持部材で構成することが好ましい。
この場合には、試験片が無端レール上を摺動することによって、試験片を正確に移動させて、この発明に係る摩耗試験方法を実施することができる。
【００１３】
そしてまた、この発明の摩耗試験装置では、前記研磨体駆動手段を、無端環状の研磨体が巻き掛けられて、少なくとも一方が回転駆動される一対の研磨体ローラとすることが好ましい。
この場合には、研磨体を無端環状とすることで、試験片が摩耗することで生じる粉塵が研磨体の走行方向に運ばれるため、ブラシ等によってこの粉塵を簡単に除去することができ、該粉塵が摩耗試験に影響を及ぼすことを有効に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る摩耗試験方法及び摩耗試験装置によれば、実車走行時のタイヤに発生する摩耗現象を忠実に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の摩耗試験装置の一の実施形態を示す正面図である。
【図２】この発明の摩耗試験装置の他の実施形態を示す正面図である。
【図３】この発明の一の実施形態の摩耗試験装置を用いて実施する、この発明の摩耗試験方法を示す正面図である。
【図４】実車走行時にブロックに発生する剪断応力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を例示説明する。
図１は、この発明に係る摩耗試験方法を実施するための摩耗試験装置の一の実施形態を示す正面図である。
摩耗試験装置１は、研磨体２と、研磨体２を走行駆動させる研磨体駆動手段（この実施形態では、少なくとも一方が回転駆動される一対の研磨体ローラ３）と、無端環状に形成され外周面にブロック状の試験片２０ａが一体成形されたベルト２０が、該研磨体２と対向するように巻き掛けられて、少なくとも一方が回転駆動される一対の試験片ローラ４で構成される、試験片を保持する試験片保持手段と、該研磨体２に対して該ベルト２０を離隔及び接近させるように試験片ローラ４を駆動させる押圧手段５とを具える。
【００１７】
研磨体２は、たとえば、無端環状のゴム部材２ａの外周面の全周にわたって、研磨布２ｂもしくは研磨紙その他の研磨部材を貼着させることにより形成することができる他、ゴム部材２ａの外表面に、粉砕石等の研磨材を均一に塗布すること等によっても形成することができる。この研磨部材は、たとえばステンレス製とすることも可能であり、ゴム部材２ａの外周面に貼り付けることができるものであれば、様々な材料にて形成することができる。
また、ここでいう「研磨布」等は、ＪＩＳ  Ｋ６２６４に示されるものとする。
【００１８】
この実施形態では、研磨体２は無端環状であり、少なくとも一方がモータ等により回転駆動される一対の研磨体ローラ３に巻き掛けられている。このように研磨体を無端環状とすることで、試験片２０ａが摩耗することで生じる粉塵が研磨体２の走行方向に運ばれるため、ブラシ等によってこの粉塵を簡単に除去することができ、該粉塵が摩耗試験に影響を及ぼすことを有効に防止することができる。
なお図示はしないが、回動可能な大径のドラムの表面に、研磨体を構成することができ、研磨体を無端環状として回転させず、該研磨体の表面が延在する方向に往復させることもできる。
【００１９】
無端環状のベルト２０は、加硫ゴムやスチール等で構成される。
なお、ブロック状の試験片２０ａをベルト２０に貼付させることができる。また、ブロック状の試験片２０ａを加硫ゴム等で構成することができ、製品タイヤの一部を切り取って利用することもできる。また、ベルト２０に、試験片を保持可能な、図示しない把持手段を設けることもできる。
そして、ベルト２０と、ベルト２０が有するブロック状の試験片２０ａとは一体成型することができる。これにより、試験片２０ａをベルト２０と強固に連結させて、摩耗試験実施時に試験片２０ａがベルト２０から剥離することを有効に防止することができる。
【００２０】
また、サイプが形成された冬用タイヤ等の摩耗挙動を再現するために、試験片２０ａの研磨体２に対する押圧面に細溝を形成することができる。細溝の溝幅は、試験片の研磨体に対する押圧面が、研磨体の表面と接触した際に、該細溝の側壁同士が相互に接触する程度（例えば０．５ｍｍ以下）とすることができる。
【００２１】
ベルト２０は、少なくとも一方がモータ等によって回転駆動される一対の試験片ローラ４に巻き掛けられている。後述するように、試験片ローラ４の半径を変えることで、本発明の摩耗試験方法で、試験片２０ａを研磨体２へ入射させる際の、研磨体２の表面に直交して研磨体２の走行方向（図に矢印で示す）を含む、図３（ａ）に示す断面の、研磨体２の表面に対する、試験片２０ａの押圧面の傾斜角度θを変えることができる。
【００２２】
ここで図示の摩耗試験装置１では、ベルト２０を、一対の試験片ローラ４間に直接的に巻き掛けているが、ベルト２０を、たとえば、金属ベルト等を介して間接的に、試験片ローラ間に巻き掛けることもできる。
このように、ベルト２０と試験片ローラ４との間に、好ましくはベルトを構成するゴム材料よりも硬質の金属ベルト等を介装させることにより、トレッドゴムの内周側に補強層等を埋設配置してなるタイヤの実際の負荷転動挙動を、より一層忠実に再現することができる。
【００２３】
押圧手段５は、一対の試験片ローラ４を、それに巻き掛けたベルト２０とともに、研磨体２に対して離隔および接近させる。この押圧手段５によれば、筒体７の、図１に矢印で示す上下変位に伴って、筒体７に取り付けたフレーム６および、そのフレーム６に支持された一対の試験片ローラ４が、ベルト２０とともに、研磨体２に対して離隔および接近変位することになる。
なお、押圧手段５には、たとえば、カム機構、ボールねじもしくは、ラックアンドピニオン等を用いることができる。
【００２４】
ここにおいて、後述する摩耗試験を行うに際し、試験片２０ａの、研磨体２への押圧力等をフィードバック制御するため、研磨体２の周方向の複数個所には、研磨体２の周方向および幅方向、ならびに、研磨体２の外周面に直交する方向の３方向の分力を測定する、図示しない３分力センサを設けることが好ましい。
かかる３分力センサは、たとえば、研磨体２もしくは研磨布２ｂ等の内周面に貼り付けるか、または、研磨体２の内部に埋め込んで配置することができ、そして、これらのセンサは、たとえば、スリップリング等を用いて有線で、または無線で、図示しない計測器に連結する。
【００２５】
ところで、図１に示す摩耗試験装置１に、一対の試験片ローラ４を、研磨体２の外周側の平坦面に対する垂直軸の周りに回転可能とする角度付与手段、より詳細には、たとえば、一対の試験片ローラ４を支持するフレーム６を取り付けた筒体７を、筒体７の内側の軸部材８の周りで回転させる角度付与手段（図示せず）を設けることが好ましく、この角度付与手段により、研磨体２の走行方向に対して、ベルト２０の走行方向に所定の角度を付与した状態で、摩耗試験を実施することができるので、摩耗試験装置１によって、スリップアングルが付与された状態で負荷転動する実際のタイヤの摩耗を、高い精度の下で予測することが可能となる。
【００２６】
またここで、研磨体２を研磨体ローラ３に巻き掛けた後に、その研磨体２に所要の張力を付与することを目的として、一対の研磨体ローラ３間には、それらの相互間の距離を調整する、図示しないピストン、ラックアンドピニオン、ボールねじ等を設けることができる。
【００２７】
そしてまた、一対の試験片ローラ４間にも、ピストン等の、ローラ相互間の距離を調整するローラ変位手段を設けることが好ましく、この場合は、後述する摩耗試験方法を実施するにあたり、試験片ローラ４に巻き掛けたベルト２０に所要の張力を作用させることができる他、再現するタイヤのサイズ、種類等に応じて、一対の試験片ローラ４の相互間距離を適宜変更して、試験片２０ａと研磨体２との接触長さを調整することで、想定したタイヤと高い相関をもって、トレッド接地面の摩耗を予測することができる。
【００２８】
なお、図示は省略するが、試験片２０ａを研磨体２に押し付けた際に、研磨体２の曲げ変形を抑制するべく、一対の研磨体ローラ３間に、研磨体２の内周面に当接する一個もしくは複数個の支持ローラを設けることができる。
そして、このような支持ローラは、一対の試験片ローラ４の間に設けることも可能である。
【００２９】
そして、この摩耗試験装置１を、図示しない恒温槽内に設置することで、実際のタイヤ
の使用状態での気温を再現することができ、また、研磨体２に、電熱線で構成される、これも図示しないヒータを取り付けることによって、実際の路面の温度状況を再現することができる。
【００３０】
図２は、この発明に係る摩耗試験方法を実施するための摩耗試験装置の他の実施形態を示す正面図である。
図２に示す摩耗試験装置１０１は、図１に示す摩耗試験装置１の試験片ローラ４に代えて、１つ以上（この実施形態では１つ）のブロック状の試験片１１１を、長円状の無端レール１１２上で摺動させる試験片保持部材１１３によって試験片保持手段を構成し、押圧手段１０５は、研磨体１０２に対して無端レール１１２を離隔及び接近させる。
この摩耗試験装置１０１によれば、試験片１１１が無端レール１１２上を摺動することによって、試験片１１１を正確に移動させて、この発明に係る摩耗試験方法を実施することができる。
なお、無端レール１１２及び試験片保持部材１１３はガイドレール等で構成することができる。また、複数の試験片保持部材を設けることもできる。
【００３１】
なお図示はしないが、上記の無端レールに代えて、回動可能なシャフトの少なくとも一端にブロック状の試験片を貼付けて、摩耗試験装置を構成することもできる。シャフトを回転または揺動させながら、押圧手段によってシャフトを研磨体に対して離隔接近させて、摩耗試験を行うこともできる。
【００３２】
以上に述べた摩耗試験装置１を用いて試験を行うに当っては、はじめに、図１に示すように、無端環状に形成したベルト２０を、一対の試験片ローラ４間に巻き掛けて装着するとともに、ベルト２０および研磨体２のそれぞれを、試験片ローラ４および研磨体ローラ３の各々への、モータ等による回転駆動力の付与に基き、周方向へ、たとえば図に矢印で示すように走行させる。
ここにおいて、この試験では、たとえば、ベルト２０の走行速度Ｖ１を、研磨体２の、時計回りの走行速度Ｖ２に対して相対的に相違させることで、ベルト２０と研磨体２との間に滑りを生じさせる。
なお、摩耗試験装置１を用いて、ベルト２０の、研磨体２に対する相対速度が０、つまり、ベルト２０と研磨体２とを等速で走行させた状態で摩耗試験を行うことも可能である。
【００３３】
しかる後、一対の試験片ローラ４を、ベルト２０とともに、図に白抜き矢印で示す如く下降させて研磨体２に接近させて、試験片２０ａの押圧面を、研磨体２の外周側の平坦面部分に接触させるとともに、前記押圧手段５の作用下で、所要の力で押圧する。
【００３４】
そして、試験の途中、たとえば、試験開始から所定の時間が経過した時点で、試験片２０ａの、研磨体２への押圧力や、ベルト２０の走行速度Ｖ１を変化させることもできる。
また、研磨体２の周方向に沿って複数の３分力センサを設けた場合は、それらのセンサからの、試験片２０ａの、研磨体２への押圧力、ならびに、研磨体２の周方向および幅方向の剪断力のそれぞれの測定値に基き、試験片２０ａの、研磨体２との接触部分への周方向剪断応力が、実際のタイヤのブロックに発生する剪断応力と対応する波形となるように、試験片２０ａの、研磨体２への押圧力および、ベルト２０および研磨体２のそれぞれの走行速度を制御することができる。
【００３５】
ここからは、上記のように動作させた摩耗試験装置１で実施する本発明の摩耗試験方法の一例について、図３を参照して説明する。
本発明の摩耗試験方法は、試験片２０ａを研磨体２の表面２ｃに入射させること（図３（ａ））と、試験片２０ａを研磨体２に押圧すること（図３（ｂ））と、試験片２０ａを研磨体２の表面２ｃから離隔すること（図３（ｃ））とを含む。
【００３６】
本発明の摩耗試験方法は、はじめに、図３（ａ）に示すように、試験片２０ａを、図に仮想線で示す、研磨体２の表面２ｃに対して傾斜した軌道３１上を移動し、研磨体２の表面２ｃに対して試験片２０ａの研磨体２に対する押圧面を傾斜させて、試験片２０ａを研磨体２の表面２ｃに入射させる。
このように試験片２０ａの押圧面を、研磨体２の表面２ｃに入射させることで、実車走行時のブロックの踏み込み時の摩耗挙動を忠実に再現することができる。
ここで、試験片２０ａを研磨体２の表面へ入射させる際の、研磨体２の表面に直交して研磨体２の走行方向（図に矢印で示す）を含む、図３（ａ）に示す断面の、試験片２０ａの研磨体２の表面に対する押圧面の傾斜角度θを１０°以下とすることが、実車走行時にブロックが路面と接触する際の挙動をより忠実に再現する上で好ましい。該傾斜角度θは、例えば試験片ローラ４の半径を変えることで変更することができる。
【００３７】
図３（ｂ）に示す接触工程では、試験片２０ａの押圧面を研磨体２の表面２ｃに対して平行にしたまま、試験片２０ａを研磨体２に押圧させる。
この接触工程では、実車走行時の、ブロックに押込み変形される荷重が加わる際の剪断応力状態を忠実に再現することができる。
【００３８】
次に、図３（ｃ）に示すように、研磨体２の表面２ｃに対して試験片２０ａの押圧面を傾斜させて、試験片２０ａを研磨体２の表面２ｃから離隔させ、研磨体２の表面２ｃに対して傾斜した軌道３１上を移動させる。
このように試験片２０ａを研磨体２の表面２ｃから離隔させることで、実車走行時のブロックの蹴り出し時の摩耗挙動を忠実に再現することができる。
【００３９】
以上のように試験片２０ａを研磨体に対して接近・離隔させることを繰り返した後、例えば試験片２０ａの重量を計測して、摩耗試験前の試験片２０ａの重量と比較することで、試験片２０ａの摩耗量を測定することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１、１０１  摩耗試験装置
２、１０２  研磨体
２ａ、１０２ａ  ゴム部材
２ｂ、１０２ｂ  研磨布
２ｃ  研磨体の表面
３、１０３  研磨体ローラ（研磨体駆動手段）
４（４ａ、４ｂ）  試験片ローラ（試験片保持手段）
５、１０５  押圧手段
６、１０６  フレーム
７、１０７  筒体
８、１０８  軸部材
２０  ベルト
２０ａ、１１１  試験片
３１  試験片の軌道
１１２  無端レール（試験片保持手段）
１１３  試験片保持部材（試験片保持手段）
Ｖ１  ベルトの走行速度
Ｖ２  研磨体の走行速度
θ  該試験片の該研磨体に対する、該試験片の押圧面の傾斜角度
【図１】
2014066553.tif 000003
【図２】
2014066553.tif 000004
【図３】
2014066553.tif 000005
【図４】
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