(57)【要約】【課題】従来は氷上摩擦試験のために、試験機内に氷盤を設けて氷を作成していた。そこで本発明は摩擦試験のための頻繁な氷作成や標準試験片との較正をすることなく、任意の温度で安定した氷上摩擦視試験を行うことが可能なゴム摩擦試験機を提供する。【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の表面に接触し、相対移動する試験路面材１５とを備えている。試験路面材１５は、摩擦係数０．８以下の非水系低摩擦材料、例えばフッ素樹脂やポリオレフィン系樹脂からなる。【選択図】図１
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【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し、相対移動する試験路面材と
を備え、
前記試験路面材は、摩擦係数０．８以下の非水系低摩擦材料からなることを特徴とするゴム摩擦試験機。
【請求項２】
前記非水系低摩擦材料が、フッ素樹脂又はポリオレフィン系樹脂であ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】
前記試験路面材の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備え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４】
前記潤滑剤供給手段が、試験路面材の表面における所定の摩擦係数に応じて、潤滑剤の供給量を調節することを特徴とする請求項３に記載のゴム摩擦試験機。
【請求項５】
前記計測装置及び前記試験路面材が、温度調節可能な恒温室内に収容されてい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６】
前記ゴム試験片の変形挙動を観察するための撮像手段及びゴム試験片の試験時の三分力を測定するための測定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のゴム摩擦試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム摩擦試験機、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、氷盤に氷結路面を作成し、この氷結路面をゴム試験片の試験路面として用いている。この試験路面の氷は、氷盤が当該試験機の恒温室内に設けられているとはいえ、試験中のゴム試験片との摩擦力や押圧力などによって融解するので、路面状態が氷結の定常状態から変化してしまう。そのため、氷結路面におけるゴム摩擦特性を正確に測定するには、一つの試験片による数回の試験又は数種類の試験片による数回の試験を終えるたびに氷盤を凍らせるか、又は標準試験片での摩擦試験を行って、測定値の較正をする必要があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、摩擦試験のための頻繁な氷作成や標準試験片との較正をすることなく、任意の温度で安定した氷上摩擦視試験を行うことが可能なゴム摩擦試験機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】
【０００６】
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し、相対移動する試験路面材とを備え、試験路面材は、摩擦係数０．８以下の非水系低摩擦材料からなることを特徴とする。
【０００７】
水系低摩擦材料は、フッ素樹脂又はポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
【０００８】
また、試験路面材の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備えることが好ましく、この潤滑剤供給手段が、試験路面材の表面における所定の摩擦係数に応じて、潤滑剤の供給量を調節できる構成とすることが、より好ましい。
【０００９】
計測装置及び前記試験路面材が、温度調節可能な恒温室内に収容され、また、ゴム試験片の変形挙動を観察するための撮像手段及びゴム試験片の試験時の三分力を測定するための測定手段を備えることが、より好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のゴム摩擦試験機によれば、試験路面材が氷の代わり非水系の低摩擦材料であることから、恒温室の温度によらず、また、試験を行う前と行った後といった経時変化によらず、摩擦係数が安定していて、また、氷盤上に氷を形成する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】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３】本発明の別のゴム摩擦試験機の模式的な正面図である。
【図４】図３のゴム摩擦試験機の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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の上面に試験路面材１５が設けられている。この試験路面材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環状の平面形状を有している。この試験路面材１５の表面に、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と試験路面材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の周速と試験路面材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。
【００１４】
また、恒温室１１の側方には、冷気発生装置１７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の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。
【００１５】
本実施形態の試験路面材１５は、摩擦係数０．８以下の非水系低摩擦材料からなる。従来のゴム摩擦試験機では、試験路面材として氷を用いた氷盤を用いて、ゴム試験片の摩擦特性を調査していたが、本実施形態では、従来の氷盤の代わりに、上記摩擦係数が０．３以下の非水系低摩擦材料、例えばフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ）やポリオレフィン系樹脂等の樹脂を試験路面材１５に用いるものである。
【００１６】
試験路面材１５に摩擦係数が０．８以下の非水系低摩擦材料を用いることにより、恒温室の温度によらず、また、試験を行う前と行った後といった経時変化によらず、摩擦係数が安定しているので、従来技術のように、恒温室の温度を氷結温度以下に低下させて氷盤上に氷を形成する必要がなく、また、恒温室を任意の温度で安定して氷上摩擦試験を行うことができる。
【００１７】
氷の摩擦係数は０．１〜０．３程度であり、本実施形態において、摩擦係数が０．８以下の樹脂を路面試験材１５に用いた摩擦特性の評価結果は、従来の氷を用いたゴム試験機を用いた摩擦試験の評価結果と整合性があることが実際の試験により確認されている。路面試験材１５の好ましい摩擦係数は氷と同じ０．１〜０．３程度である。
【００１８】
本実施形態の低摩擦材料としては、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ）やポリオレフィン系樹脂が好ましい。例えば、エクストラアイス社のスケートリンク素材商品としての超高分子量のポリエチレン樹脂よりなる商品名ＸＴＲＡＩＣＥ（エキストラアイス）を用いることができる。低摩擦材料は、摩擦係数が、氷と同じ０．１〜０．３程度であることが、より好ましい。
【００１９】
本実施形態のゴム摩擦試験機は、非水系の低摩擦材料からなる試験路面材１５に潤滑剤を供給する供給装置１８を具備することが好ましい。供給装置１８の設置位置は、試験路面材１５近傍であれば特に限定されず、計測装置１６の近傍や計測装置１６と一体的な構成としてもよい。供給装置１８から試験路面材１５の表面に潤滑剤を供給することにより、試験路面の低摩擦性を安定して維持することができる。また、供給装置１８から潤滑剤を供給することにより、試験路面の摩擦力を調整することができる。すなわち、実際の氷雪路面では、タイヤと氷の間に水膜が生じている場合があり、この水膜がタイヤの氷上摩擦特性に影響を及ぼしている。そこで、本実施形態では供給装置１８を用いて潤滑剤を供給することにより、潤滑剤が表面に形成された試験路面の摩擦力を、実際の氷雪路面における水膜が生じている状態と同等にすることができ、よって実際の氷雪路面に、より近似させて試験を行うことができる。
【００２０】
潤滑剤には、例えばシリコーンオイル又はこのシリコーンオイルを主成分とする潤滑剤を用いることができる。
【００２１】
供給装置１８は、試験路面材１５の表面における所定の摩擦係数に応じて、潤滑剤の供給量を調節できる構成とすることが好ましい。また、ゴム摩擦特性は、氷雪路面のなかでも低摩擦状態である場合（摩擦係数０．１程度）から相対的にやや高い摩擦状態である場合（摩擦係数０．３程度）までの範囲内で、種々の条件で試験を行う必要がある。ここにおいて、潤滑剤の供給量が多いほど、又は試験路面材１５表面上における潤滑剤の膜厚が厚いほど、この潤滑剤が形成された試験路面材１５の摩擦係数は低下する。そこで、潤滑剤の供給量や潤滑剤の膜厚と摩擦係数との関係をあらかじめ把握しておき、所望の摩擦係数を例えば、０．３、０．２及び０．１の３条件になるように、潤滑剤の供給量や潤滑剤の膜厚を調整して、ゴム摩擦試験を実施することができる。
【００２２】
恒温室１１に接続する冷気発生装置１７により、恒温室１１内の温度を調節可能であることが好ましい。具体的には、恒温室１１内に温度センサーを設け、この温度センサーにより測定された恒温室１１内温度に基づいて、冷気発生装置１７を作動させて恒温室１１内の温度を所定の温度になるように調節する。本実施形態のゴム摩擦試験機は、試験路面材に氷を用いていないので、従来のゴム摩擦試験機のようにゴム試験片の周囲の温度調節が、氷盤の温度によって制約を受けることがないので、温度調節の自由度が増す。
【００２３】
図２に、計測装置１６近傍の模式的な平面図を示すように、ゴム試験片ｐの変形挙動を観察するためのカメラ１６ａ及びゴム試験片の試験時の三分力を測定する三分力計１６ｂを備えることが好ましい。カメラ１６ａは計測装置１６が固定された固定板１９上でゴム試験片の近傍に、また、三分力計１６ｂは計測装置１６の一部として設けることができる。カメラ１６ａ及び三分力計１６ｂを設けることにより、ゴム摩擦試験中のゴムの挙動をより正確に把握することが可能となる。
【００２４】
なお、図１に示した本実施形態のゴム摩擦試験機では試験路面材が円環の平面形状を有するものであるが、本発明のゴム摩擦試験機は、図示した実施形態に限定されず、例えば、試験路面材が直線の平面形状を有し、この直線状の試験路面材上面をゴム試験片が相対的に往復運動するような装置であってもよい。図３及び図４に、このような試験路面材が直線の平面形状を有する摩擦試験機の一例を示す。図３に正面図で示す摩擦試験機２０は、恒温室２１を備え、また、ベース２２上に、駆動モータ２３とこの駆動モータ２３の動力を受けて往復運動する往復台２４を備えている。ベース２２には図４に平面図で示すように試験路面材２５が所定長さを持って埋設されている。往復台２４は、駆動モータ２３と接続する螺旋棒２３ａの回転によって往復運動するようになっていて、また、この往復台２４と連結するロッド２６が、試験路面材２５表面に接するゴム試験片ｐを保持するホルダ２７と連結している。これにより、往復台２４の往復運動に従って、ゴム試験片ｐがホルダ２７と共に試験路面材２５表面上で往復運動するようになっている。ゴム試験片ｐに垂直方向の所定の圧力を加えるために、荷重装置２８がホルダ２７の上方に設けられている。また、試験路面材２５の表面の摩擦状態を調整するために、供給装置２９として水又は潤滑剤を貯蔵するタンク２９ａ、このタンク２９ａと接続するポンプ２９ｂ、このポンプ２９ｂから試験路面材２５に向かうホース２９ｃを備えている。また、所定の圧力下でのゴム試験片ｐの摩擦特性を測定する計測装置３０が往復台２４に取り付けられている。この計測装置３０の測定結果は、制御装置３１に出力される。この図３及び図４に示した摩擦試験機２０の試験路面材２５を、摩擦係数０．８以下の非水系低摩擦材料とする。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
図１に示したゴム摩擦試験機を用い、表１に示す組成の加硫ゴム試験片（直径：７０ｍｍ、幅：２０ｍｍ）の摩擦試験を行った。試験路面材には、エクストラアイス社の商品名ＸＴＲＡＩＣＥ（エキストラアイス）を用いた。潤滑剤にはシリコーンオイルを用いた。潤滑剤塗布後の当該潤滑剤の膜厚は６０μｍ、試験路面材表面の摩擦係数は０．２であった。恒温室の温度は−２℃とした。
【００２６】
【表１】
2011180096.tif 000003
１）  ハイシスＢＲ（市販品）
２）  Ｎ１３４  （Ｎ２ＳＡ：１４６ｍ２／ｇ）
３）  Ｎｉｐｓｉｌ  ＡＱ（日本シリカ（株）製）
４）  Ｓｉ６９（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）
５）  Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−Ｐ−ニェニレンジアミン
６）  ジベンゾチアジルジスルフィド
７）  Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾジアゾールスルフェンアミド
【００２７】
（比較例１）
実施例１の試験路面材の代わりに氷盤を用いた。氷盤の氷の温度は−２℃であった。それ以外は実施例１と同一条件で同じ試験片で摩擦試験を行った。
実施例１と比較例１との摩擦力を比べたところ、試験路面材にエキストラアイスを用いた実施例１は０．２であり、は、比較例１は０．２であり、実施例１は、比較例１と同等の摩擦力が測定されており、氷盤を用いたゴム試験機に代替して使用できることが確認された。
【００２８】
（実施例２）
潤滑剤の供給量を変化させて、試験路面材上の潤滑剤の膜厚をそれぞれ１０μｍ、４０μｍ及び１００μｍとした以外は実施例１と同じ条件で摩擦試験を行った。潤滑剤塗布後の試験路面材表面の摩擦係数はそれぞれ０．５、０．３及び０．１であり、潤滑剤の膜厚制御により摩擦係数を調節することができることが確認できた。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ゴム試験機
１１  恒温室
１２  円盤
１３  モータ
１４  減速機
１５  試験路面材
１６  計測装置
１７  冷気発生装置
１８  供給装置
１９  固定板
【図１】
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【図２】
2011180096.tif 000005
【図３】
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【図４】
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