(57)【要約】【課題】転がり摩擦と滑り摩擦を小型でコストを抑えた試験機で容易に測定でき、かつタイヤの実際の接地挙動に近づけることが可能な摩擦試験機を提供する。【解決手段】本発明の摩擦試験機は、円板状のゴム試料Ｓを回転自在に支持する支持手段１、支持手段１が支持したゴム試料Ｓに所定の荷重を負荷する負荷手段２、及び負荷手段２により荷重を負荷したゴム試料Ｓが接触する摩擦試験面３２を直線状に往復移動可能に設けた移動手段３を有している。更に、摩擦試験面３２が一方向に移動する時にゴム試料Ｓの回転を許容し、他方向に移動する時にゴム試料Ｓの回転を阻止するロック手段４と、摩擦試験面３２の移動時に摩擦試験面３２に接触したゴム試料Ｓに作用する摩擦試験面３２の移動方向の力を測定する測定手段５を備えている。【選択図】図１
2007292587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状のゴム試料を回転自在に支持する支持手段と、該支持手段が支持したゴム試料に荷重を負荷する負荷手段と、該負荷手段により荷重を負荷したゴム試料が接触する摩擦試験面を直線状に往復移動可能に設けた移動手段と、該移動手段の摩擦試験面が一方向に移動する時に前記ゴム試料の回転を許容し、他方向に移動する時に前記ゴム試料の回転を阻止するロック手段と、前記摩擦試験面の移動時に該摩擦試験面に接触したゴム試料に作用する前記摩擦試験面の移動方向の力を測定する測定手段とを具備する摩擦試験機。
【請求項２】
前記移動手段の摩擦試験面の往復移動を検知するセンサーを備え、該センサーの検知信号により前記摩擦試験面の移動方向を反転可能に構成した請求項１に記載の摩擦試験機。
【請求項３】
前記支持手段により支持したゴム試料の画像を読み取り可能なイメージセンサーを備える請求項１または２に記載の摩擦試験機。
【請求項４】
前記支持手段は、回転自在に横設され、先端部に前記ゴム試料を着脱自在に装着可能な試料装着部を設けた回転軸を備える請求項１，２または３に記載の摩擦試験機。
【請求項５】
前記移動手段は、上面に前記摩擦試験面を設けた移動体を有し、該移動体を前記支持手段の下方に水平方向に一定速度で往復移動可能に配設した請求項１乃至４のいずれかに記載の摩擦試験機。
【請求項６】
前記負荷手段は、前記支持手段が支持したゴム試料に一定荷重を負荷する錘を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の摩擦試験機。
【請求項７】
前記ロック手段は、前記移動手段の摩擦試験面が一方向に移動する時に前記ゴム試料の回転を許容し、他方向に移動する時に前記ゴム試料の回転を阻止するクラッチとラチェットギアを有する請求項１乃至６のいずれかに記載の摩擦試験機。
【請求項８】
前記測定手段は、前記支持手段を支持する平行な一対の板バネと、板バネの歪みを検出する歪みゲージを備える請求項１乃至７のいずれかに記載の摩擦試験機。
【請求項９】
前記支持手段は支持体に回転自在に横設された回転軸を有し、該回転軸は先端部に前記ゴム試料を着脱自在に装着可能な試料装着部を備え、前記測定手段は、ベースに立設した支持部材から横設した平行な左右一対の板バネと、板バネの歪みを検出する歪みゲージを備え、前記支持部材は回動自在に横設した回動体を有し、前記一対の板バネの先端を前記支持手段の支持体に固定する一方、後端部を前記回動体に固定し、該回動体の回動により前記回転軸を回動体を中心に上下に揺動自在に構成し、該回動体から後方に向けて固定軸を突設し、該固定軸の中途部にカウンターウェイトを設ける一方後端部に前記負荷手段を連結し、該負荷手段は、前記固定軸に一端が連結され、上方に延在した後下方に延在するように配設した線状延在体と、該線状延在体の他端に連結される錘を有し、前記移動手段は上面に前記摩擦試験面を設けた移動体を有し、該移動体を前記支持手段の回転軸の試料装着部の下方に水平方向に一定速度で往復移動可能に配設し、前記ロック手段は前記支持手段の回転軸に固設したラチェットギアと、前記支持手段の支持体に回転自在に配設され、前記ラチェットギアに係合するクラッチを有する請求項１，２または３に記載の摩擦試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムの摩擦試験機に関し、更に詳しくは、転がり摩擦と滑り摩擦の両者を測定するのに適した摩擦試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴムの摩擦試験機として、例えば、回転ドラムを用いて摩擦係数を測定できるようにした摩擦試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この摩擦試験機は、回転ドラムとゴム試料を共に駆動モータにより回転できるようにし、それによりスリップ率を０〜１００％まで連続的に変化させて任意のスリップ率での摩擦係数を測定できるようにしている。
【０００３】
しかしながら、上記のように回転ドラムと共にゴム試料を駆動モータにより回転駆動する構成にすると、装置が大型化し、高価になるため、新たな配合ゴムにおいて、ラボ試験で転がり摩擦と滑り摩擦の両者のみを調べたい場合には導入が困難である。また、ゴム試料を曲率を有するドラムの外周面に接触させるので、平坦な路面に接地するタイヤの場合とは接地挙動が異なる。
【特許文献１】特開２０００−３２９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、転がり摩擦と滑り摩擦を小型でコストを抑えた試験機で容易に測定でき、かつタイヤの実際の接地挙動に近づけることが可能な摩擦試験機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明の摩擦試験機は、円板状のゴム試料を回転自在に支持する支持手段と、該支持手段が支持したゴム試料に荷重を負荷する負荷手段と、該負荷手段により荷重を負荷したゴム試料が接触する摩擦試験面を直線状に往復移動可能に設けた移動手段と、該移動手段の摩擦試験面が一方向に移動する時に前記ゴム試料の回転を許容し、他方向に移動する時に前記ゴム試料の回転を阻止するロック手段と、前記摩擦試験面の移動時に該摩擦試験面に接触したゴム試料に作用する前記摩擦試験面の移動方向の力を測定する測定手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上述した本発明によれば、支持手段に円板状のゴム試料を回転自在に支持し、ゴム試料に回転駆動をかけないで試験を行う構成にしたので、大型化及び高コストの原因となるゴム試料の駆動モータを省いて、摩擦試験機を小型化してコストを抑えることができる。他方、ロック手段により摩擦試験面が一方向に移動する時にゴム試料の回転を許容し、他方向に移動する時に回転を阻止するので、ゴム試料の回転時に転がり摩擦を、ゴム試料の回転阻止時に滑り摩擦を測定することができる。従って、転がり摩擦と滑り摩擦を小型でコストを抑えた試験機で容易に測定することができる。
【０００７】
また、ゴム試料が接触する摩擦試験面を直線状に往復移動可能にしたことで、ゴム試料が摩擦試験面に接触した状態をタイヤが路面に接地した状態と同じような状態にすることができる。そのため、摩擦試験の際のゴム試料の挙動をタイヤの実際の接地挙動に近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の摩擦試験機の一実施形態をロック手段を省略して示す概略斜視図、図２は支持手段の側面図、図３はロック手段の拡大図である。図において、１は円板状のゴム試料Ｓを回転自在に支持する支持手段、２は支持手段１が支持したゴム試料Ｓに荷重を負荷する負荷手段、３は荷重を負荷したゴム試料Ｓが接触する摩擦試験面３２を直線状に往復移動可能に設けた移動手段、４は摩擦試験面３２が一方向に移動する時にゴム試料Ｓの回転を許容し、他方向に移動する時にゴム試料Ｓの回転を阻止するロック手段、５は摩擦試験面３２の移動時に摩擦試験面３２に接触したゴム試料Ｓに作用する力（摩擦試験面３２の移動方向の力）を測定する測定手段である。ベース６上に門型の支持部材７が立設され、この支持部材７の前側に測定手段５を介して支持手段１が取り付けられている。
【００１０】
支持手段１は、ブロック状の支持体８に回転自在に横設した回転軸９を有している。回転軸９は支持体８の中央から前方に向けて延在し、その先端部にゴム試料Ｓを着脱自在に装着可能な試料装着部１０が設けられている。円板状のゴム試料Ｓは、回転軸９に取り付けるための貫通孔Ｓ１が中心に形成されている。円板状のゴム試料Ｓは、回転軸９に取り付けるための貫通孔Ｓ１が中心に形成され、回転軸９の先端部に固設した円板状の装着用板１１と回転軸９の先端部内に形成した雌ねじ部に着脱自在に螺合する押さえボルト１３により、試料装着部１０に着脱自在に装着できるようになっている。
【００１１】
測定手段５は、支持手段１の支持体８を支持する平行な左右一対の板バネ１５と、両方の板バネ１５に取り付けられ、板バネ１５の歪みを検出する歪みゲージ１６を有している。門型の支持部材７は、左右の脚部７ａとこの脚部７ａの上部間に横設した横設部７ｂとから構成され、横設部７ｂが両脚部７ａに回動自在に取り付けられ、回動体に構成されている。左右の板バネ１５は後端部が回動する横設部７ｂの両端に固定されている。横設部７ｂから前方に向けて横設される一対の板バネ１５の先端が支持体８の両端に固定されている。これにより、支持体８（回転軸９）は横設部７ｂの回動により横設部７ｂを中心に上下に揺動自在になっている。  
【００１２】
横設部７ｂの中央から後方に向けて固定軸１７が突設されている。固定軸１７は、回転軸９と同一直線上に位置するように配置され、その中途部には、ゴム試料Ｓを装着した状態で、回転軸９と固定軸１７とが共に実質的に水平状態になるようにバランスさせるカウンターウェイト１８が設けられている。固定軸１７の後端部に上記負荷手段２が連結されている。
【００１３】
負荷手段２は、固定軸１７に一端が連結されたワイヤなどからなる線状延在体１９と、線状延在体１９の他端に連結された錘２０を有している。固定軸１７から上方に延在する線状延在体１９をベース６に立設した支柱２１の両側に設けた左右のプーリ２２を介して下方に延在するように配設し、その下端に錘２０が取り付けられている。錘２０により固定軸１７の後端部を上方に引き上げ、それにより回転軸９の試料装着部１０を下方に押し下げ、試料装着部１０に装着したゴム試料Ｓに一定荷重を負荷できるようになっている。
【００１４】
支持手段１の下方のベース６上に上記移動手段３が設置されている。この移動手段３は、左右に延在する前後一対のガイドロッド２３がベース６上に配設され、そのガイドロッド２３間に左右に延在する回動可能なボール螺子２４が配置されている。ボール螺子２４にはガイドロッド２３にガイドされながら左右に移動可能な移動体２５が係合している。移動体２５は、回転軸９の試料装着部１０の下方にボール螺子２４に沿って水平方向に往復移動可能に配設されており、ボール螺子２４に螺合する左右の脚部２６と、この脚部２６上に固設した直方体状の移動体本体２７とから構成されている。
【００１５】
ボール螺子２４の一端側のベース６上には移動体２５を移動させるための駆動モータ２８が配設され、駆動モータ２８の回転軸２８ａに固設したプーリ２９とボール螺子２４の一端部に固設したプーリ３０との間に駆動ベルト３１が巻回されている。駆動モータ２８が一方向に回転することにより、ボール螺子２４が一方向に回転し、それにより移動体２５が一方向に一定速度で移動する。また、駆動モータ２８が逆方向に回転することにより、ボール螺子２４が逆方向に回転し、それにより移動体２５が逆方向（他方向）に一定速度で移動するようになっている。
【００１６】
移動体本体２７の上面２７ａには、摩擦試験に使用される摩擦試験面３２（図では球体ｘを配置した試験面）を有する摩擦用板３３が、両面テープなどにより着脱自在に設けられている。
【００１７】
前側のガイドロッド２３の左右２か所に、摩擦試験面３２を設けた移動体２５の往復移動を検知するセンサー３４Ａ，３４Ｂが設けられている。センサー３４Ａ，３４Ｂが検知するための検知片３５が移動体本体２７から突設され、その検知片３５がセンサー３４Ａ，３４Ｂの横まで来ると、それをセンサー３４Ａ，３４Ｂが検知して検知信号を不図示の制御装置に出力するようになっている。
【００１８】
図１の右方向に移動する移動体２５の検知片３５が右側のセンサー３４Ｂに検知され、センサー３４Ｂから検知信号が制御装置に入力されると、駆動モータ２８の回転方向を逆にして移動体２５の移動方向を左方向に反転し、摩擦試験面３２の移動方向を反転可能にしている。また、図１の左方向に移動する移動体２５の検知片３５が左側のセンサー３４Ａに検知され、センサー３４Ａから検知信号が制御装置に入力されると、即ち移動体２５が往復移動すると、駆動モータ２８の回転を停止し、移動体２５の移動を停止するようになっている。
【００１９】
ロック手段４は、図２，３に示すように、支持手段１の回転軸９の後端部に固設したラチェットギア３６と、支持体８の前面に回転自在に配設され、ラチェットギア３６に係合するクラッチ（爪）３７を有している。クラッチ３７がラチェットギア３６に係合することで、支持手段１の回転軸９は図３の矢印で示す一方向への回転が許容されているが、その逆方向への回転は阻止されるようになっている。
【００２０】
試料装着部１０の左側及び前方には、支持手段１が支持した試験中のゴム試料Ｓの画像を読み取り可能なイメージセンサー３８がそれぞれ設置され、イメージセンサー３８に読み込んだ画像を用いてゴム試料Ｓの変形挙動を観察できるようにしている。イメージセンサー３８としては、ビデオカメラやＸ線イメージセンサーなどを使用することができる。特にＸ線イメージセンサーは、突起物上を移動させた際にその突起物がゴム試料Ｓ内に食い込んだ、外部から見えない内部状態を画像として得ることができるので好ましく用いることができる。
【００２１】
上述した摩擦試験機により摩擦試験を行うには、先ず、回転軸９の先端部に設けた試料装着部１０にゴム試料Ｓを装着し、ゴム試料Ｓを摩擦試験面３２上に負荷手段２により一定荷重で押しつけた状態にする。この状態で摩擦試験機を作動させる。
【００２２】
駆動モータ２８が駆動し、ボール螺子２４の回転により移動体２５が一方向（図１の右方向）に一定速度で移動する。それにより摩擦試験面３２に押しつけられたゴム試料Ｓが転がりながら摩擦試験面３２の一端（右端）側から他端（左端）側まで押し当てられる。その際にゴム試料Ｓを取り付けた支持手段１を支持する板バネ１５の歪みが歪みゲージ１６で検出される。歪みゲージ１６で検出された歪み信号が不図示の制御装置に入力され、そこでインプットされているプログラムに従って摩擦力（転がり摩擦）が算出される。
【００２３】
右側のセンサー３４Ｂが検知片３５を検知すると、センサー３４Ｂから検知信号が制御装置に入力される。制御装置は、駆動モータ２８の回転方向を逆方向に切り替え、移動体２５の移動方向を反転する。これにより移動体２５が逆方向（図１の左方向）に一定速度で移動する。
【００２４】
摩擦試験面３２に押しつけられたゴム試料Ｓは、ロック手段４により回転軸９の回転が阻止されているので、回転せずに摩擦試験面３２の他端側から一端側まで滑りながら押し当てられる。板バネ１５の歪みが歪みゲージ１６で検出され、検出された歪み信号が制御装置に入力され、そこで同様に摩擦力（滑り摩擦）が算出される。
【００２５】
左方向に移動する移動体２５の検知片３５が左側のセンサー３４Ａに検知されると、センサー３４Ａから検知信号を受けた制御装置が駆動モータ２８の回転を停止し、試験が終了する。摩擦試験機の作動開始から試験終了までの間、イメージセンサー３８が作動し、ゴム試料Ｓが変形する挙動を画像として取り込む。
【００２６】
上述した本発明では、支持手段１に円板状のゴム試料Ｓを回転自在に支持するだけで、モータなどによりゴム試料Ｓを回転駆動しない構成とするので、大型化及び高コストの原因となるゴム試料Ｓの駆動モータを省いて、摩擦試験機を小型化し、コストを抑えることができる一方、上記ロック手段４により摩擦試験面３２が一方向に移動する時にゴム試料Ｓの回転を許容し、逆方向に移動する時に回転を阻止するので、ゴム試料Ｓの回転時に転がり摩擦を、ゴム試料Ｓの回転阻止時に滑り摩擦を測定することができる。従って、転がり摩擦と滑り摩擦を小型でコストを抑えた試験機で容易に測定することができる。
【００２７】
また、ゴム試料Ｓが接触する移動手段３の摩擦試験面３２を直線状に往復移動可能にしたので、ゴム試料Ｓが摩擦試験面３２に接触した状態をタイヤが平坦状の路面に接地した状態と同じような状態にすることができる。従って、摩擦試験の際のゴム試料Ｓの挙動をタイヤの実際の接地挙動に近づけることが可能になる。更に、ゴム試料Ｓは位置が変わらないので、ゴム試料Ｓの変形挙動をイメージセンサー３８により容易に取り込み、観察することができる。
【００２８】
本発明において、上記測定手段５は、上述した構成に代えて、ロードセルを用いた構成にしてもよい。また、負荷手段２は線状延在物１９に錘２０を連結して、一定荷重をゴム試料Ｓに加えるようにしたが、錘２０を線状延在物１９に着脱自在に連結し、錘２０を交換することで、異なる荷重を負荷できるようにしてもよい。また、移動手段３は、移動体２５を一定速度で移動するようにしたが、可変速度で移動できるようにしてもよい。また、ロック手段４は、上述した構成に代えて、クラッチ３７が回転軸９側に係脱することで、ゴム試料の回転許容と回転阻止を行えるような構成にしてもよい。更に、上述した摩擦試験機は、滑り摩擦の試験を行った後、転がり摩擦の試験を行うように構成してもよく、本発明は上述した実施形態の摩擦試験機の構成に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の摩擦試験機の一実施形態をロック手段を省いて示す概略斜視図である。
【図２】支持手段の側面図である。
【図３】ロック手段の拡大正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  支持手段
２  負荷手段
３  移動手段
４  ロック手段
５  測定手段
７  支持部材
７ｂ  横設部（回動体）
８  支持体
９  回転軸
１０  試料装着部
１４  歯車
１５  板バネ
１６  歪みゲージ
１７  固定軸
１９  線状延在体
２０  錘
２５  移動体
２７  移動体本体
２７ａ  上面
３４Ａ，３４Ｂ  センサー
３７  クラッチ
３８  イメージセンサー
Ｓ  ゴム試料
【図１】
2007292587.tif 000003
【図２】
2007292587.tif 000004
【図３】
2007292587.tif 000005