(57)【要約】【課題】特にタイヤトレッド部のブロック陸部と、材料及び形状（サイプ等の配設形状も含む。）が同一であるゴム状ブロックの表面に打撃を加えることによって動的特性の値を簡便に算出できる、ゴム状ブロックの動的特性算出方法及び装置を提供することにある。【解決手段】この発明に従うゴム状ブロックの動的特性算出装置１は、ハンマー部材２と、基台５上に固定載置されたゴム状ブロック８の表面に、アーム６を回動させて剛体７を自由落下させ、剛体７がゴム状ブロック８の表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体７に作用する反力を測定する反力測定手段３と、反力測定手段３で測定された反力から、動的圧縮剛性、ロスファクターおよび／または加振変位を算出する演算手段４とを具えることを特徴とする。【選択図】図１
2005156288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に固定載置されたゴム状ブロックの表面に、それよりも上方に持ち上げられた剛体を自由落下させ、剛体がゴム状ブロック表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体に作用する反力を測定し、この測定した反力の時間変化を示す波形から、動的圧縮剛性、ロスファクターおよび／または加振変位を算出すること特徴とするゴム状ブロックの動的特性算出方法。
【請求項２】
前記加振変位は、剛体の持上げ位置を変化させることによって調整する請求項１記載のゴム状ブロックの動的特性算出方法。
【請求項３】
下端を基台上に回動可能に連結したアーム、及び該アームの上端に固定した剛体とを有するハンマー部材と、
基台上に固定載置されたゴム状ブロックの表面に、アームを回動させて剛体を自由落下させ、剛体がゴム状ブロック表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体に作用する反力を測定する反力測定手段と、
反力測定手段で測定された反力から、動的圧縮剛性、ロスファクターおよび／または加振変位を算出する演算手段と、
を具えることを特徴とするゴム状ブロックの動的特性算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゴム状ブロックの動的特性を簡便に算出する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タイヤのトレッドゴムとして使用するゴム材料の選定に当っては、ゴム材料自体の特性、例えば動的粘弾性係数、動的圧縮剛性、減衰を表すロスファクターのような動的特性の値が、タイヤの振動騒音性能の良否を推測する上で重要な因子となる。特に、タイヤの振動騒音性能のうち、荒れたアスファルト路面を走行する際に発生するロードノイズと言われる車室内騒音は、路面に存在する小突起を、タイヤトレッド部のブロック陸部の表面で踏みしめ、この際、ブロック陸部が小突起による打撃（衝撃）によって振動し発生する打撃音に起因することが知られている。
【０００３】
このため、かかるブロック陸部を構成するゴム状ブロックの動的特性を、タイヤの設計段階で簡便に測定することができれば、かかるゴム状ブロックの動的特性の値から、振動騒音性能が良好なタイヤの製造が可能になる。
【０００４】
ゴム状ブロックの動的特性の一般的な測定装置としては、例えば特許文献１及び２に記載されているように、対向した２つのダイの間に閉塞されたゴム状ブロックを挿入し、一方のダイに振動回転を与えたときのゴム状ブロックの応答トルクを測定することによって動的特性を測定する装置がある。
【０００５】
【特許文献１】特開2001−242067号公報
【特許文献２】特開2002−365206号公報
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された装置はいずれも、ゴム状ブロックを振動回転させた時の応答トルクを測定して動的特性を測定しており、かかる動的特性の値は、タイヤが路面を走行する際に発生する車室内騒音の原因である、ブロック陸部の表面が路面に存在する小突起で打撃される際の動的特性とは現象が大きく異なるため、製造したタイヤの車室内騒音の良否を正しく推測することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、ゴム状ブロック、特にタイヤトレッド部のブロック陸部と、材料及び形状（サイプ等の配設形状も含む。）が同一であるゴム状ブロックを用い、かかるゴム状ブロック表面に打撃を加えることによって動的特性の値を簡便に算出できる、ゴム状ブロックの動的特性算出方法及び装置を提供することにある。
尚、かかる動的特性の値は、例えばトレッド部にブロック陸部を有するタイヤを設計する際に、製造したタイヤの振動騒音性能の良否を簡便に推測する上で有用な因子となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明に従うゴム状ブロックの動的特性算出方法は、基台上に固定載置されたゴム状ブロックの表面に、それよりも上方に持ち上げられた剛体を自由落下させ、剛体がゴム状ブロック表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体に作用する反力を測定し、この測定した反力の時間変化を示す波形から、動的圧縮剛性、ロスファクターおよび／または加振変位を算出することにある。
【０００９】
また、前記加振変位は、剛体の持上げ位置を変化させることによって調整することが好ましい。
【００１０】
この発明に従うゴム状ブロックの動的特性評価装置は、下端を基台上に回動可能に連結したアーム、及び該アームの上端に固定した剛体とを有するハンマー部材と、基台上に固定載置されたゴム状ブロックの表面に、アームを回動させて剛体を自由落下させ、剛体がゴム状ブロック表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体に作用する反力を測定する反力測定手段と、反力測定手段で測定された反力から、動的圧縮剛性、ロスファクターおよび／または加振変位を算出する演算手段とを具えることにある。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ゴム状ブロックの表面に剛体を自由落下させ、剛体がゴム状ブロックの表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体に作用する反力を測定することによって、動的特性の値を簡便に測定できる、ゴム状ブロックの動的特性算出方法及び装置を提供することが可能になる。
【００１２】
尚、この発明によって算出したゴム状ブロックの動的特性の値から、特に路面に存在する小突起でタイヤのブロック陸部表面が打撃される際に発生する車室内騒音の良否を、タイヤの設計段階で推測することができ、かかる動的特性の値がわかれば、車室内騒音発生の少ないタイヤを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら以下で説明する。
図１は、この発明に従うゴム状ブロックの動的特性評価装置の一例を示したものである。
図１に示す動的特性評価装置１は、ハンマー部材２と反力検知手段３と演算手段４とで主に構成されている。
【００１４】
ハンマー部材２は、下端を基台５上に、例えばエアベアリングによって回動可能に連結したアーム６、及び該アーム６の上端に固定した剛体７とで主に構成されている。
【００１５】
アーム６は、軽くてかつ剛体からなるのが好ましく、例えばアルミニウム合金等が挙げられる。
【００１６】
剛体７は、硬くてかつ比重の大きな剛体からなるのが好ましく、例えば鉄又は鋼等が挙げられ、また、形状としては、例えば円柱状が好適である。
【００１７】
反力検知手段３は、基台５上に固定載置されたゴム状ブロック８の表面に、アーム６を回動させて剛体７を自由落下させ、剛体７がゴム状ブロック８の表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体７に作用する反力を測定するために設ける。
【００１８】
反力検知手段３は、ハンマー部材２に取り付けられ又は図1に示すように内蔵され、ロードセンサー等で構成することが好ましい。
【００１９】
演算手段４は、反力検知手段３で測定された反力から、動的圧縮剛性、ロスファクターおよび／または加振変位を算出するためのものであり、例えばパーソナルコンピューターを用いてデータ入力部と組み合わせて構成することが好ましい。
【００２０】
尚、図１では、剛体7に内蔵された反力検知手段３で測定された反力のデータは、剛体に内蔵された送信機９から、離隔した位置にある受信機10を経て演算手段４に入力され、算出結果をモニター11に表示するように構成した場合を示してあるが、この構成だけには限定されず、種々の態様が考えられる。
【００２１】
次に、本発明に従うゴム状ブロックの動的特性算出方法の一例について以下で説明する。
発明者らは、一般的な打撃加振法により、ゴム状ブロックを力センサー内蔵のハンマーで打撃すると、ゴム物性に応じた反力が測定できることに着目した。
【００２２】
そして、ゴム状ブロックについて、その表面をハンマー部材で打撃することによって得られる反力から算出される動的特性の値は、これと同一の形状（サイプの配設等も含む。）及び材質を有するブロック陸部を有するタイヤの振動騒音性能と大きく関係していることが判明し、さらに詳細に検討を進めたところ、タイヤトレッド部の１個のブロック陸部と同一の形状（サイプの配設等も含む。）及び材質を有するゴム状ブロックを作製し、かかるゴム状ブロックについて、その表面をハンマー部材で打撃することによって得られる反力の値をもとに動的特性の値を算出すれば、この算出した動的特性の値から、タイヤの設計段階で、製造したタイヤの振動騒音性能の良否を正しく推測できることを見出し、この発明を完成するに至ったのである。
【００２３】
すなわち、本発明に従うゴム状ブロックの動的特性算出方法は、基台５上に固定載置されたゴム状ブロック８の表面に、それよりも上方に持ち上げられた剛体７を自由落下させ、剛体７がゴム状ブロック８の表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体７に作用する反力を測定し、この測定した反力の時間変化を示す波形から、動的圧縮剛性、ロスファクターおよび／または加振変位を算出するものである。
【００２４】
図２は、ハンマー部材２の剛体７を、基台５上に固定載置されたゴム状ブロック８の表面に、それよりも上方に持ち上げられた剛体７を自由落下させ、剛体７がゴム状ブロック８の表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体７に作用する反力を測定したときの一例を示し、時間ｔ１は反力の最大値Ｆmaxであり、時間ｔ２は剛体７がゴム状ブロック８の表面から離れて反力が零になった時点での時間である。
【００２５】
次に、具体的に測定した反力の値から、動的圧縮剛性係数ｋ、ロスファクター（減衰係数）ｇおよび加振変位ｘmaxを算出するための式を求めるまでのプロセスを示す。
【００２６】
ハンマー部材２の剛体７を任意の高さからゴム状ブロックに落下させて、ハンマー部材がゴム状ブロックの表面に衝突してから離れるまでは、１自由度系で振動すると考えられるため、図３に示すように、ハンマー部材２の剛体７の質量Ｍ、動的圧縮剛性係数ｋ及びロスファクター（減衰係数）ｇからなる自由振動系と仮定することができることから、以下の（１）式で表すことができる。
【数１】
2005156288.tif 000003
【数２】
2005156288.tif 000004
【００２７】
ここで、Ｖｏは剛体７（質量Ｍ）の初速度であり、この初速度Ｖｏは、図1に示すように、剛体７の落下高さｈとする自由落下の式により同定することができる。
反力Ｆは、Ｆ＝（１＋ｊｇ）ｋｘより、
Ｆ＝Ｖｏｋω−１（１＋ｊｇ）ｅ−Ωζｓｉｎωｔ
となる。
【００２８】
剛体７がゴム状ブロック８の表面から離れて反力が零になった時点での時間がｔ２であるので、
ｔ＝ｔ２でＦ＝０よりω＝π／ｔ２
であり、また、ｔ＝ｔ１でＦ＝Ｆmaxであるので、
Ｆ´（ｔ１）＝０となることにより、動的圧縮剛性係数ｋ及びロスファクターｇは以下のように表すことができる。
ｋ＝π２（ｔａｎ２πτ−１）Ｍ／（ｔ２２ｔａｎ２πτ）、
ｇ＝２ｔａｎπτ／（ｔａｎ２πτ−１）、
τ＝ｔ１／ｔ２
【００２９】
また、加振変位ｘmaxは以下のように表すことができる。
【数３】
2005156288.tif 000005
【００３０】
よって、ハンマー部材２の剛体７の落下高さｈ、言い換えれば、剛体の持上げ位置を適宜変更することによって、加振変位ｘmaxを調整することができる。
【００３１】
尚、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【実施例１】
【００３２】
次に、本発明に従うゴム状ブロックの動的特性算出装置を用い、動的圧縮剛性係数ｋ、ロスファクター（減衰係数）ｇおよび加振変位ｘmaxを算出したので以下で説明する。
ゴム状ブロックは、動的縦弾性係数Ｅ´（＝1,7kgf/mm2＝16.7MPa）とｔａｎδ（＝0.4）が大きい特性を有するゴム材料Ａと、動的縦弾性係数Ｅ´（＝0.5kgf/mm2＝4.8MPa）とｔａｎδ（＝0.1）が小さい特性を有するゴム材料Ｂの２種類のゴム材料について、それぞれ図４に示すブロック形状１（サイプ配設なし）と、図５に示すブロック形状２（切り込み幅：0.8ｍｍ、切り込み深さ：５ｍｍの３本の両端開口サイプを７ｍｍ間隔（等間隔）で配設）を有する計４種類のゴム状ブロック1A、1B、2A、2Bを用意した。なお、動的縦弾性係数Ｅ´とｔａｎδは、周波数：50Hz、歪み量：１％、温度：30℃の条件下で測定した。また、ゴム状ブロック1A、1B、2A、2Bのサイズはいずれも、長さ20ｍｍ、幅28ｍｍ、高さ10ｍｍとした。さらに、ゴム状ブロック1Aは、ゴム材料Ａとブロック形状１を有し、ゴム状ブロック1Bは、ゴム材料Ｂとブロック形状１を有し、ゴム状ブロック2Aは、ゴム材料Ａとブロック形状２を有し、そして、ゴム状ブロック2Bは、ゴム材料Ｂ、ブロック形状２を有することを意味する。
【００３３】
４種類のゴム状ブロック1A、1B、2A、2Bについて、動的圧縮剛性係数ｋと加振変位ｘmaxの関係の一例をプロットしたものを図6に、また、ロスファクターｇと加振変位ｘmaxの関係の一例をプロットしたものを図７にそれぞれ示す。
【００３４】
これらの図から、Ｅ´とｔａｎδが大きい特性をもつゴム材料Ａと、サイプを配設したブロック形状２とを有するゴム状ブロック2Aは、サイプを配設しないゴム状ブロック2Bと２ｍｍの加振変位位置にて比べると、動的圧縮剛性係数ｋについては、ゴム状ブロック1Bと同等レベルまで低下するものの、ロスファクターについてはゴム状ブロック2Bと同等レベルを維持しているのがわかる。
【００３５】
このように、本発明のゴム状ブロックの動的特性算出装置を用いれば、ゴム種の違いによる効果と、ブロックの幾何学的な加工（サイプ付加など）の違いによる効果とを同じ物理量で評価できるため、ゴム種と形状を組み合わせた所望の動的特性を有するゴム状ブロックが簡便に設計することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
この発明によれば、ゴム状ブロックの表面に剛体を自由落下させ、剛体がゴム状ブロックの表面に衝突してから離れるまでの時間にわたって剛体に作用する反力を測定することによって、動的特性の値を簡便に測定できる、ゴム状ブロックの動的特性算出方法及び装置を提供することが可能になる。
【００３７】
尚、この発明によって算出したゴム状ブロックの動的特性の値から、特に路面に存在する小突起でタイヤのブロック陸部表面が打撃される際に発生する車室内騒音の良否を、タイヤの設計段階で推測することができ、かかる動的特性の値がわかれば、車室内騒音発生の少ないタイヤを製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明に従うゴム状ブロックの動的特性算出装置の概略図である。
【図２】図1に示す装置を用いて剛体に作用する反力を測定したときの一例を示し図である。
【図３】ハンマー部材の剛体の質量Ｍ、動的圧縮剛性係数ｋ及びロスファクター（減衰係数）ｇからなる自由振動系を概念的に示した図である。
【図４】ブロック形状１を示す斜視図である。
【図５】ブロック形状２を示す斜視図である。
【図６】４種類のゴム状ブロック1A、1B、2A、2Bについて、動的圧縮剛性係数ｋと加振変位ｘmaxの関係の一例をプロットした図である。
【図７】４種類のゴム状ブロック1A、1B、2A、2Bについて、ロスファクターｇと加振変位ｘmaxの関係の一例をプロットした図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  動的特性評価装置
２  ハンマー部材
３  反力検知手段
４  演算手段
５  基台
６  アーム
７  剛体
８  ゴム状ブロック
９  送信機
10  受信機
11  モニター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005156288.tif 000010
【図６】
2005156288.tif 000011
【図７】
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