(57)【要約】【課題】室内評価での弾性体の摩耗量を実車走行時の磨耗量に精度よく対応させることの可能な摩耗試験方法および摩耗試験装置を提供する。【解決手段】ゴム試験片４を研磨ホイール１の外周面に押し付けたときのゴム試験片４の駆動軸３に発生するホイール面の周方向の力を連続的に測定し、駆動軸３に発生する周方向の力の値が予め設定された値に対して近づくように、フィードバック制御によってゴム体試験片４の駆動軸３の回転数を調整する。【選択図】図１
2006242697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の弾性体試験片と円盤状の研磨ホイールとを、それぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、前記弾性体試験片を前記研磨ホイールの外周面に押し付けて弾性体試験片の摩耗試験を行うに当たり、前記弾性体試験片を前記研磨ホイールの外周面に押し付けたときの弾性体試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力を連続して測定し、駆動軸に発生する周方向の力の値が予め設定された値に対して近づくように、フィードバック制御によって前記弾性体試験片または研磨ホイールの駆動軸の回転数を調整することを特徴とする摩耗試験方法。
【請求項２】
円盤状の弾性体試験片と円盤状の研磨ホイールとを、それぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、前記弾性体試験片を前記研磨ホイールの外周面に押し付けて弾性体試験片の摩耗試験を行う摩耗試験装置において、
前記弾性体試験片を前記研磨ホイールの外周面に押し付けたときに弾性体試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力を連続して測定する分力計と、
分力計から出力された、前記弾性体試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力の値が予め設定された値に対して近づくように、フィードバック制御によって前記弾性体試験片または研磨ホイールの駆動軸の回転数を調整する制御ユニットと、
を備えることを特徴とする摩耗試験装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、予め設定された、弾性体試験片の駆動軸に発生する周方向の力の値を保持する設定値保持部と、設定値保持部に保持されている周方向の力の値と、前記分力計から出力された周方向の力の測定値との差を計算する比較部と、この差に基づいて前記弾性体試験片または研磨ホイールの駆動軸の回転数を調整する回転数制御部とを備えることを特徴とする請求項２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、弾性体、たとえば加硫ゴムの摩耗試験に用いて好適な摩耗試験方法および摩耗試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車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、室内でゴム材料単体の摩耗評価を行う方法がＪＩＳ  Ｋ６２６４に定められており、ランボーン摩耗試験として広く知られている。このランボーン摩耗試験では、円盤状の加硫ゴムからなるゴム試験片と円盤状の研磨ホイールとを、それぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、ゴム試験片を研磨ホイールの外周面に所定の押圧力をもって押し付けるとともに、互いにスリップさせることによりゴム試験片を摩耗させ、そのゴム試験片の、摩耗前後の質量を測定することで摩耗量を検出している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際のタイヤと路面の接触形態は曲面と平面であるのに対し、ランボーン摩耗試験では、ゴム試験片と研磨ホイールの接触形態が曲面同士である。そのため、ゴム試験片と研磨ホイールの接触圧・接触面積が異なり、摩擦係数が異なるため、各種ゴム材料の実車走行時の摩耗量と室内評価でのランボーン磨耗試験時の摩耗量は一致しないこともある。
【０００５】
即ち、ランボーン摩耗試験により得られるタイヤの摩耗量は、実車走行の結果とある程度相関性が見られるものの、未だ精度よく対応しないという問題がある。
【０００６】
この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、この発明の目的は、室内評価での弾性体の摩耗量を実車走行時の磨耗量に精度よく対応させることの可能な摩耗試験方法および摩耗試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明の摩耗試験方法は、円盤状の弾性体試験片と円盤状の研磨ホイールとを、それぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、弾性体試験片を研磨ホイールの外周面に押し付けて弾性体試験片の摩耗試験を行うに当たり、弾性体試験片を研磨ホイールの外周面に押し付けたときの弾性体試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力を連続して測定し、駆動軸に発生する周方向の力の値が予め設定された値に対して近づくように、フィードバック制御によって弾性体試験片または研磨ホイールの駆動軸の回転数を調整することを特徴とする。
【０００８】
また、この発明は、円盤状の弾性体試験片と円盤状の研磨ホイールとを、それぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、弾性体試験片を前記研磨ホイールの外周面に押し付けて弾性体試験片の摩耗試験を行う摩耗試験装置において、弾性体試験片を研磨ホイールの外周面に押し付けたときに弾性体試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力を連続して測定する分力計と、分力計から出力された、弾性体試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力の値が予め設定された値に対して近づくように、フィードバック制御によって弾性体試験片または研磨ホイールの駆動軸の回転数を調整する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００９】
上述した制御ユニットは、予め設定された、弾性体試験片の駆動軸に発生する周方向の力の値を保持する設定値保持部と、設定値保持部に保持されている周方向の力の値と、分力計から出力された周方向の力の測定値との差を計算する比較部と、この差に基づいて弾性体試験片または研磨ホイールの駆動軸の回転数を調整する回転数制御部とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、弾性体試験片を研磨ホイールの外周面に押し付けたときの弾性体試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力を連続的に測定し、常に所定の周方向の力が弾性体試験片の駆動軸に加えられるようにフィードバック制御によって弾性体試験片の駆動軸の回転数を調整するので、室内評価での弾性体の摩耗量を実車走行時の磨耗量に精度よく対応させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。この発明に係る摩耗試験方法は、実際の実車の走行状態が、制動時や駆動時のタイヤ踏面で発生する実車に加わる前後力によって決定されると考えられることから、加硫ゴムからなるゴム試験片を研磨ホイールに押し付けたときのゴム試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力（前後力）を測定し、更にはその周方向の力が一定となるように、フィードバック制御によってゴム試験片の駆動軸の回転数を調整するものである。
【００１２】
従来のランボーン摩擦試験は、通常走行時の摩耗を再現しようとして、一定荷重で試験を行っているが、柔らかいゴム試験片と硬いゴム試験片では、タイヤが摩耗するにつれてゴム試験片と研磨ホイールとの接触面積等に違いを生じ、ゴム試験片と研磨ホイールとの間の摩擦力が異なってくる。しかしながら、実車走行における摩耗を考えた場合、実際に摩耗するのは、（特に高性能タイヤの場合）制動時や駆動時であると考えられるので、さらにその場合、ゴムの硬さに関係なくタイヤと路面との間で発生する摩擦力は一定になるので、この発明では、ゴム試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力が一定となるようにして試験を行うものである。
【００１３】
図１は、この発明に係る摩耗試験方法を実施するためのランボーン摩耗試験装置（ＪＩＳ  Ｋ６２６４参照）の要部を示す平面図である。また、図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）は正面図である。本装置は、一端に、走行路面を模擬した回転体である研磨ホイール１が取り付けられた駆動軸２を備えている。駆動軸２の他端には回転駆動手段として図示しないサーボモータが連結されている。サーボモータにより、駆動軸２を介して、研磨ホイール１は、所定の角速度で回転される。
【００１４】
また、駆動軸２と平行に駆動軸３が延在されて配設され、駆動軸３の一方の端部には、円盤状のゴム試験片４を保持するホルダー５が設けられ、他方の端部には、上記サーボモータとは別個の、回転駆動手段としての図示しないサーボモータが連結されると共に、その中間部に、偏角許容型カップリング（自在継手）２０、クラッチ６およびトルクメータ１３等が設けられている。
【００１５】
ここで、ホルダー５は、駆動軸３側に設けた受けパッド５ａと、この受けパッド５ａに対して水平に進退変位されるクランプパッド５ｂからなる。これらの両パッド５ａ、５ｂは、それらの間に配置したゴム試験片４をそれの厚み方向から所定の力で挟持して、そのゴム試験片４の周面を、研磨ホイール１の周面に対向させて位置させる。従って、駆動軸３の回転作動に基づき、ゴム試験片４が、両パッド５ａ、５ｂとともに、その駆動軸３と等速で回転する。
【００１６】
また、クラッチ６は、接続されることにより、サーボモータによる回転力を駆動軸３に伝達する。なお、クラッチ６が解除されると、サーボモータによる回転力が駆動軸３に伝達されず、ゴム試験片４が自由回転する。
【００１７】
駆動軸３は、可動ベース７上に取付けられている。そして、この可動ベース７は、固定ベース８上に駆動軸３の軸線と直交する方向に敷設されたガイドレール９に進退変位可能に取り付けられている。よって、駆動軸３は、駆動軸２との平行状態を維持したまま、それに接近し、また離隔変位することができる。
【００１８】
可動ベース７は、図示しない荷重負荷装置により移動され、これにより、研磨ホイール１とゴム試験片４とが圧着する。研磨ホイール１とゴム試験片４とが圧着すると、ゴム試験片４の駆動軸にホイール面の周方向の力（前後力）が発生する。この周方向の力は、分力計１９（図２参照）により検出することができる。ここで、ホイール面の周方向の力とは、研磨ホイール１とゴム試験片４とが接する面の接線方向の力をいい、図１においては紙面と垂直な方向の力である。
【００１９】
また、ゴム試験片４と研磨ホイール１との回転接触部の上部には、図３に示すように、管１０が配置されており、この管１０から、試験中におけるゴム試験片表面の粘着を防ぐために、付着防止剤（例えば、砂）１１を、ゴム試験片と研磨ホイールとの押し付け近辺に一定量を落下するようにしている。この管１０は、図示しない上方の、付着防止剤１１を蓄えたホッパーの下部に接続されている。
【００２０】
ところで、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、本実施の形態では、可動ベース７上に、偏角許容型カップリング２０を隔てて位置する一対のブラケット１５を上方に向けて突設し、そのブラケット１５の上端部分に揺動アーム１６の一端部を駆動軸３の、偏角許容型カップリング２０より遊端側部分、即ち、駆動軸３に掛合させ、これにより、揺動アーム１６の、駆動軸３に正確に追従した上下方向の揺動変位を可能にしている。
【００２１】
ここで、揺動アーム１６の駆動軸３への掛合は、それら両者間の水平方向の相対変位を許容するボールスライドユニット１７を介して行うことが好ましく、また好ましくは、揺動アーム１６の中間部をも同様のスライドユニット１７を介して駆動軸３に掛合させ、これによって、可動ベース７の移動によるゴム試験片４の研磨ホイール１への押圧力の分力計１９への拘束を除去して単にゴム試験片４の駆動軸３の周方向の力のみを正しく検出することを可能にした。
【００２２】
また、ここでは、ブラケット１５の上端に、高い剛性を有する固定アーム１８を、駆動軸３遊端側に向けて水平に取付け、この固定アーム１８と、揺動アーム１６との間に、駆動軸３と交差する方向、図では、上下方向の力を検出する分力計１９を配設する。
【００２３】
かかる構成によれば、先に述べたようにゴム試験片４の駆動軸３に発生した周方向の力は、駆動軸３、揺動アーム１６を介して分力計１９に円滑に伝達されることになるので、分力計１９は、駆動軸３の周方向の力を高い精度にて検出することができる。また、ここでは、分力計１９として一般的なロードセルを用いることができる。
【００２４】
また、分力計１９には、図示しない制御ユニットが接続されており、制御ユニットは、駆動軸３を駆動するサーボモータに接続されている。分力計１９は、ゴム試験片４を研磨ホイール１の外周面に押し付けたときのゴム試験片４の駆動軸３に発生する周方向の力を連続的に測定し、制御ユニットは、周方向の力が予め設定された値に対して近づくように、フィードバック制御によってゴム試験片４の駆動軸３の回転数を調整する。
【００２５】
図４は、制御ユニットのブロック図である。制御ユニット２１は、ゴム試験片の駆動軸に発生する周方向の力の設定値を予め保持する設定値保持部２４と、設定値保持部２４に保持されている周方向の力の設定値と、分力計１９から出力された周方向の力の測定値との差を計算する比較部２２と、この差に基づいてサーボモータ２５の回転数を調整する回転数制御部２３とにより構成されている。
【００２６】
次に、ゴム試験片の駆動軸に発生する周方向の力を一定にする制御方法について図４を用いて説明する。まず、初めに、図示しない入力手段からゴム試験片の駆動軸に発生する周方向の力を予め入力して、その値を設定値保持部２４に保持しておく。
【００２７】
次に、ゴム試験片を研磨ホイールに押し付けたときのゴム試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力を分力計１９により測定する。次に、比較部２２において、設定値保持部２４に保持されている周方向の力の値と、分力計１９により測定した周方向の力の値を比較して差を計算する。次に、回転数制御部２３において、周方向の力の差に見合うサーボモータ２５の回転数を算出し、算出された回転数をサーボモータ２５に与えて、サーボモータ２５の回転数を制御する。さらに、分力計１９により連続して周方向の力を測定し、上述の処理を繰り返すことにより、試験中を通じて常に所定の周方向の力がゴム試験片の駆動軸に加えられるようにサーボモータ２５の回転数をフィードバック制御する。
【００２８】
なお、上述した実施の形態では、制御ユニットを、ゴム試験片側の駆動軸３を駆動するサーボモータに接続して、所定の周方向の力がゴム試験片の駆動軸に加えられるようにサーボモータの回転数をフィードバック制御したが、制御ユニットを、研磨ホイール側の駆動軸２を駆動するサーボモータに接続して、所定の周方向の力がゴム試験片の駆動軸に加えられるようにサーボモータの回転数をフィードバック制御することも可能である。
【００２９】
表１は、種々の試験条件におけるゴム配合Ａの摩耗量を１００としたときのゴム配合Ｂの摩耗量を示している。比較例１は、ゴム試験片を研磨ホイールの外周面に一定荷重で押し付ける従来の摩耗試験の場合である。実施例１は、この発明に係る摩耗試験の場合であり、ゴム試験片を研磨ホイールの外周面に、試験片の駆動軸に発生するホイール面の周方向の力が一定となるように押し付ける場合である。
【００３０】
【表１】
2006242697.tif 000003
【００３１】
表１から、比較例１では、ゴム配合Ａとゴム配合Ｂとでは、ゴム配合Ｂの方が摩耗量が少なくなっているのに対し、実施例１では、ゴム配合Ｂの方が摩耗量が多くなっている。実車評価では、ゴム配合Ｂの方が摩耗量が多くなっているので、実施例１の方が、実車走行時の磨耗量によく対応していることが分る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明に係る摩耗試験方法を実施するためのランボーン摩耗試験装置の要部を示す平面図である。
【図２】（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図３】ゴム試験片と研磨ホイールとの押し付け近辺に付着防止剤が落下している状態を示す図である。
【図４】制御ユニットのブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  研磨ホイール
２、３  駆動軸
４  ゴム試験片
５  ホルダー
５ａ  受けパッド
５ｂ  クランプパッド
６  クラッチ
７  可動ベース
８  固定ベース
９  ガイドレール
１０  管
１１  付着防止剤
１３  トルクメータ
１５  ブラケット
１６  揺動アーム
１７  ボールスライドユニット
１８  固定アーム
１９  分力計
２０  偏角許容型カップリング
２１  制御ユニット
２２  比較部
２３  回転数制御部
２４  設定値保持部
２５  サーボモータ
【図１】
2006242697.tif 000004
【図２】
2006242697.tif 000005
【図３】
2006242697.tif 000006
【図４】
2006242697.tif 000007