(57)【要約】【課題】雰囲気温度は変化させることなく、氷盤温度をコントロールすることで、試験中に氷盤の表面の氷が融解しても即座に温度調節を行うことができ、同一の条件下で複数の試験を効率よく行うことができるゴム試験機を提供する。【解決手段】ゴム摩擦試験機１０は、ゴム試験片ｐを取り付けた計測装置１６と、このゴム試験片ｐの表面に接触する氷からなる路面を備えてゴム試験片ｐに対して相対移動する氷盤１５と、氷盤１５の氷を収容する氷盤枠１５ａに取り付けたペルチェ素子１９を有する温度調整装置とを備える。【選択図】図１
2011158305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム試験片を取り付けた計測装置と、
このゴム試験片の表面に接触する氷からなる路面を備えてゴム試験片に対して相対移動する氷盤と、
前記氷盤の氷を収容する氷盤枠の内側及び外側のいずれか又は両方に取り付けたペルチェ素子を有する温度調整装置と
を備えることを特徴とするゴム摩擦試験機。
【請求項２】
前記ペルチェ素子を、前記氷盤枠の側面及び底面のいずれか又は両方に取り付けることを特徴とする請求項１に記載のゴム摩擦試験機。
【請求項３】
前記氷盤の路面の温度を計測する温度測定装置を備え、前記温度調整装置が、この温度測定装置で計測された路面温度に基づいて前記ペルチェ素子による冷却を行うことを特徴とする請求項１に記載のゴム摩擦試験機。
【請求項４】
計測装置に取り付けられたゴム試験片と、このゴム試験片の表面に接触する氷盤の路面とを相対移動させ、その時の摩擦力を測定するゴム摩擦試験方法であって、
前記氷盤の路面温度を温度測定装置で計測し、この測定された路面温度の変化に応じて温度調整装置は、前記氷盤の氷を収容する氷盤枠に取り付けたペルチェ素子によって冷却を行うことを特徴とするゴム摩擦試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム摩擦試験機及びゴム摩擦試験方法、より詳しくは自動車用タイヤ用加硫ゴムの摩擦試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤの氷雪路面における特性は、タイヤトレッド部の加硫ゴムの氷上摩擦特性が影響を及ぼすことから、氷上におけるゴム摩擦特性を計測することが行われている。このゴム摩擦特性を計測するゴム摩擦試験機に関し、恒温室内に設けられ回転駆動される氷盤上に、タイヤに模した円筒形状のゴム試験片の周面を所定の荷重で押圧した状態で、この氷盤とゴム試験片とを相対移動させ、そのときのゴム試験片の周速と氷盤の回転速度とを相対的に変化させたときの発生トルクから摩擦力を計測するように構成されたゴム摩擦試験機がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２００１−３６５６０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の氷上ゴム摩擦試験機は、特許文献１に記載されている技術を含め、恒温室の温度を氷点下にすることで氷盤を作成し、この作成された氷盤上で摩擦力測定をしている。しかしながら、恒温室内の雰囲気温度によって氷盤を作成するのでは、雰囲気温度と氷盤温度とを別々に制御することができなかった。
【０００５】
また、摩擦試験を実施した際、氷盤と試験片との摩擦力により、氷盤表面の温度が上昇し氷が融解し、水膜を形成してしまうことがある。この氷盤温度の上昇及び水膜の形成は、試験条件を変化させる。そのため、同一条件で複数のサンプルを試験する際には、試験の実施間隔を、氷盤を凍結させるために所定の時間を開けて実施することを余儀なくされ、その結果試験効率が低下してしまう。仮に所定の時間を開けず複数のサンプルの試験を実施すると、水膜の有無、水膜厚さの異なる状況での試験になるため、試験精度が十分ではなかった。
【０００６】
上述のように氷盤の氷の温度調整が、恒温室内の雰囲気温度調整に依存していることから、氷が融解した場合に融けた水を凍結させるため、または氷盤の氷を融解しないように維持するためには、恒温室の雰囲気温度を低下させることになる。しかし、雰囲気温度を低下させると、実際に行いたい雰囲気温度での試験とは異なる温度条件での試験になる場合が多く、所望の試験ができなかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、雰囲気温度は変化させることなく、氷盤温度をコントロールすることで、試験中に氷盤の表面の氷が融解しても即座に温度調節を行うことができ、同一の条件下で複数の試験を効率よく行うことができるゴム試験機及びゴム摩擦試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のゴム摩擦試験機は、ゴム試験片を取り付けた計測装置と、このゴム試験片の表面に接触する氷からなる路面を備えてゴム試験片に対して相対移動する氷盤と、氷盤の氷を収容する氷盤枠の内側及び外側のいずれか又は両方に取り付けたペルチェ素子を有する温度調整装置とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このペルチェ素子は、氷盤枠の側面及び底面のいずれか又は両方に取り付けることができる。
【００１０】
また、氷盤の路面の温度を計測する温度測定装置を備え、温度調整装置は、この温度測定装置で計測された路面温度に基づいて前記ペルチェ素子による冷却を行うことが好ましい。
【００１１】
本発明のゴム摩擦試験方法は、計測装置に取り付けられたゴム試験片と、このゴム試験片の表面に接触する氷盤の路面とを相対移動させ、その時の摩擦力を測定するゴム摩擦試験方法であって、氷盤の路面温度を温度測定装置で計測し、この測定された路面温度の変化に応じて温度調整装置は、氷盤の氷を収容する氷盤枠に取り付けたペルチェ素子によって冷却を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のゴム摩擦試験機によれば、氷盤の路面の氷を収容する氷盤枠をペルチェ素子により冷却できることから、このペルチェ素子によって氷盤枠内の水を凍結させたり氷を所定温度にしたりすることができ、よって雰囲気温度は変化させることなく、氷盤温度をコントロールすることできる。
【００１３】
本発明のゴム摩擦試験方法によれば、氷盤の路面温度を温度測定装置で計測し、この測定された路面温度の変化に応じて温度調整装置は、氷盤の氷を収容する氷盤枠に取り付けたペルチェ素子によって冷却を行うことから、試験中または試験後に氷盤の路面温度が上昇した場合に、所定の氷盤温度になるよう制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のゴム摩擦試験機の模式的な断面図である。
【図２】氷盤近傍の模式的な断面図である。
【図３】ゴム摩擦試験機の計測装置近傍の模式的な平面図である。
【図４】ゴム試験片の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のゴム摩擦試験機の実施形態を、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１に、本発明のゴム摩擦試験機の模式的な断面図を示す。図１のゴム試験機１０は、恒温室１１内に円盤１２を備えている。この円盤１２は、モータ１３から減速機１４を介した動力を受けて、水平な面内で回転する。この円盤１２の上面に氷盤１５が設けられている。この氷盤１５は、試験を行うゴム試験片ｐの幅と同等以上の幅を有する氷盤枠１５ａを有し、この氷盤枠１５ａ内に供給された水を凍結して氷上路面を形成している。この氷盤１５の氷上路面に、タイヤに模した円筒形状のゴム試験片ｐが配設され、円盤１２の回転によりゴム試験片ｐと氷盤１５とが相対移動するようになっている。ゴム試験片ｐを上下方向に進退可能かつ当該表面に対して所定の圧力で押圧可能に位置させるように、このゴム試験片ｐの計測装置１６が設けられる。この計測装置１６は、一例としてゴム試験片ｐを水平な回転軸の周りに回転させるモータ及びトルクメータ（図示せず）を備え、ゴム試験片ｐの周速と氷盤１５の回転速度とを相対的に変化させたときの摩擦力を、発生トルクから求めることができるようになっている。
【００１７】
恒温室１１の側方には、冷気発生装置１７及び冷水器１８が設けられていて、この冷気発生装置１７から冷却空気を供給して、恒温室１１内の雰囲気温度を所定の温度に調整することができるようになっている。冷水器１８は、氷盤枠１５ａに供給する水を冷却する。
【００１８】
本実施形態は、氷盤枠１５に、温度調整装置の一つとしてペルチェ素子１９が取り付けられている。図１に示した例では、このペルチェ素子１９は、氷盤枠１５ａの内側の側面に取り付けられているが、氷盤枠１５ａの外側に設けることもできる。ペルチェ素子１９は、氷盤枠１５ａに少なくとも一個、好ましくは氷盤枠１５ａの円周方向に沿って、個々のペルチェ素子１９の冷却能に応じて所定の間隔で複数個が設けられる。温度調整装置は、ペルチェ素子１９の他、ペルチェ素子１９に電力を供給する直流電源２０や、ペルチェ素子１９に供給する電力を制御してペルチェ素子１９による冷却の程度を調整する制御装置２１を含む。
【００１９】
本実施形態は、氷盤枠１５ａにペルチェ素子１９が取り付けられ、このペルチェ素子により、氷盤枠１５ａ内の氷を冷却することができるから、従来のゴム摩擦試験機のように恒温室１１の雰囲気温度で氷盤枠内の氷を冷却する必要がない。したがって、恒温室１１の雰囲気温度と、氷盤１５の温度とを独立して調節することができる。そのため、実際の外気温と路面温度の環境に、より近付けた試験条件でゴム摩擦試験を行うことができる。
【００２０】
また、摩擦試験を実施した際、氷盤１５と試験片ｐとの摩擦力により、氷盤表面の温度が上昇し氷が融解し、水膜を形成した場合には、このペルチェ素子１９により氷盤１５を急速に冷却して、氷盤１５表面の温度を所定の設定温度に修正する温度調節ができる。したがって、高い試験精度を維持しつつ、従来の試験装置のように試験の実施間隔を開ける必要がなく、試験効率よくゴム摩擦試験を実施することができる。
【００２１】
ペルチェ素子１９は、金属製、例えばアルミニウム合金よりなる氷盤枠１５ａ内の氷を直接的に、かつ、急速に冷却することができることから、冷却パイプ等を用いた他の冷却手段に比べて優れている。
【００２２】
ペルチェ素子１９は、氷盤枠１５ａが概略凹字の断面形状を有しているため、その側面及び／又は底面に取り付けることができる。図２に氷盤１近傍の模式的な断面図で示した例では、ペルチェ素子１９Ａを氷盤枠１５ａの外側の側面に取り付け、ペルチェ素子１９Ｂを氷盤枠１５ａの内側の底面に取り付けている。取り付け位置はその冷却能等によってフレキシブルに設定すればよい。ペルチェ素子は熱交換により冷却する原理であるため、氷盤枠１５ａの外側にペルチェ素子を設置するほうが、内面に取り付ける場合よりも冷却、放熱効果を上げることができる。
【００２３】
氷盤１５の路面の温度を計測する温度測定装置を備える構成とすることもできる。その一例として図３に、ゴム摩擦試験機１０の計測装置１６近傍の模式的な平面図を示すように、計測装置１６の側方に放射温度計２２を設けている。放射温度計２２及び計測装置１６は、固定板２３上に取り付けられている。
【００２４】
図示した例では、放射温度計２２を２個備え、試験中におけるゴム試験片ｐが通過する直前の氷盤１５の表面温度及びゴム試験片が通過した直後の氷盤１５の表面温度をそれぞれ計測できるようになっている。これらの放射温度計２２により、氷盤１５の表面温度を計測し、温度調整装置は、計測された表面温度を、設定温度、例えば目標氷盤温度や試験片ｐとの摩擦押圧によって氷が融解する限界温度と比較して、路面温度の変化として設定温度を超えている場合には、ペルチェ素子を用いて当該設定温度になるように氷盤１５を冷却する。
【００２５】
また、放射温度計２２を２個備えていることから、路面温度の変化としてゴム試験片ｐが通過する直前の氷盤１５の表面温度及びゴム試験片が通過した直後の氷盤１５の表面温度を放射温度計２２がそれぞれ計測し、温度調整装置は、両者の温度を比較して、ゴム試験片が通過した直後の氷盤１５の表面温度が所定の温度以上になっている場合、又は両者の温度差が一定温度以上になっている場合に、ペルチェ素子１９を用いて氷盤１５を冷却するようにもできる。
【００２６】
本実施形態で放射温度計２２を備え、温度調整装置が、この放射温度計２２で計測された路面温度に基づいてペルチェ素子１９による冷却するフィードバック制御を行うことにより、氷盤１５の温度変化が生じたときに迅速かつ正確に所定の温度に調節することができる。
【００２７】
温度調整装置の制御装置２１は、上記のような温度調節をするための例えばＰＩＤ制御装置を有するものである。
【００２８】
以上述べた実施形態は、図４（ａ）にタイヤに模した円筒状を有するゴム試験片の模式図を示すように、ゴム試験片ｐ１の周速と氷盤１５の回転速度とを相対的に変化させたときの発生トルクから摩擦力を計測するゴム摩擦試験機１０の例を示したが、本発明のゴム摩擦試験機は、このようなゴム摩擦試験機に限定されない。例えば、図４（ｂ）に示すようにゴム試験片ｐ２が概略直方体形状を有し、そのゴム試験片ｐ２を所定荷重下にて氷盤上で摺動させたときに摩擦係数を測定するゴム摩擦試験機であってもよい。
【００２９】
本発明のゴム摩擦試験方法は、氷盤の路面温度を温度測定装置で計測し、この測定された路面温度の変化に応じて温度調整装置は、氷盤の氷を収容する氷盤枠に取り付けたペルチェ素子によって冷却を行うことを要旨とするものであり、その具体的な例は、先にゴム摩擦試験装置で説明した温度調節を行えばよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ゴム試験機
１１  恒温室
１２  円盤
１３  モータ
１４  減速機
１５  氷盤
１５ａ  氷盤枠
１６  計測装置
１７  冷気発生装置
１８  冷水器
１９  ペルチェ素子
２０  直流電源
２１  制御装置
２２  放射温度計
【図１】
2011158305.tif 000003
【図２】
2011158305.tif 000004
【図３】
2011158305.tif 000005
【図４】
2011158305.tif 000006