CN109470630B - 橡胶摩擦试验方法 - Google Patents

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Abstract

在本发明所涉及的橡胶摩擦试验方法中，在施加载荷而将橡胶试验片按压抵接于试验路面的状态下，使所述橡胶试验片和所述试验路面进行相对移动，从而对所述橡胶试验片的摩擦系数进行测定，其中，所述橡胶摩擦试验方法包含如下工序：一边使所述相对移动的速度加速或减速、一边对作用于所述橡胶试验片的阻力进行测定的工序、以及基于所施加的载荷以及所测定出的阻力而对摩擦系数进行计算的工序。

Description

橡胶摩擦试验方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶摩擦试验方法，在该橡胶摩擦试验方法中，在施加载荷而将橡胶试验片按压抵接于试验路面的状态下，使橡胶试验片和试验路面进行相对移动，来对橡胶试验片的摩擦系数进行测定。
背景技术
以往，利用模拟实际路面的试验路面和橡胶试验片，而进行：用于评价汽车用轮胎中所采用的橡胶材料的摩擦特性的摩擦试验。具体而言，将橡胶试验片按压抵接于试验路面，且使橡胶试验片在试验路面上一边滑动一边移动，由此对摩擦力进行测定。
不过，已知橡胶的摩擦系数依托于滑动速度。为了对摩擦系数的滑动速度依赖性进行评价而需要进行：滑动速度不相同的多次摩擦试验，但是，在现有的摩擦试验方法中，存在如下问题：随着摩擦试验的反复实施，试验路面受到磨损而招致路面的性状发生变化，从而导致橡胶的摩擦系数的测定精度降低。因此，在下述专利文献1中，利用基准橡胶，对针对试验路面的该基准橡胶的摩擦系数亦即基准橡胶摩擦系数进行测定，在基准橡胶摩擦系数未达到预先设定的目标值的情况下，对试验路面进行研磨处理。
专利文献
专利文献1：日本特开2016-23984号公报
发明内容
然而，即便是专利文献1的方法，为了对滑动速度依赖性进行评价，需要反复实施多次摩擦试验，从而会导致时间、成本等增大。另外，能够想到：即使通过进行研磨处理而使得摩擦系数与目标值一致，也难以使路面本来所具有的凹凸再现，从而即便输入至路面的频率发生改变也无法再现出摩擦系数的滑动速度依赖性。
本发明是着眼于上述这种课题而完成的，其目的在于提供一种橡胶摩擦试验方法，能够以较少的试验次数而高精度地对试验路面与橡胶试验片之间的摩擦系数进行测定。
为了达成上述目的，本发明采取了如下方法。
即，在本发明的橡胶摩擦试验方法中，在施加载荷而将橡胶试验片按压抵接于试验路面的状态下，使所述橡胶试验片和所述试验路面进行相对移动，从而对所述橡胶试验片的摩擦系数进行测定，其中，所述橡胶摩擦试验方法包含如下工序：
一边使所述相对移动的速度加速或减速、一边对作用于所述橡胶试验片的阻力进行测定的工序；以及
基于所施加的载荷以及所测定出的阻力而对摩擦系数进行计算的工序。
根据该结构，通过使橡胶试验片和试验路面的相对移动的速度加速或减速，能够一边使滑动速度变化一边对阻力进行测定。因此，无需进行滑动速度不相同的多次摩擦试验，从而能够防止：试验路面受到磨损而招致路面的性状发生变化的问题。其结果，能够以较少的试验次数而高精度地对试验路面与橡胶试验片之间的摩擦系数进行测定。
在本发明中，优选地，一边使安装于保持件的所述橡胶试验片相对于静止中的所述试验路面进行直行移动一边进行所述阻力的测定，
在对所述摩擦系数进行计算的工序中，利用作用于所述橡胶试验片以及所述保持件的惯性力而对所述阻力进行校正，并利用由此所得的摩擦力来对摩擦系数进行计算。
根据该结构，在使滑动速度加减速时，对作用于橡胶试验片上以及保持件上的惯性力进行校正，由此能够利用实际作用于橡胶试验片的摩擦力来对摩擦系数进行计算。
在本发明中，优选地，在对所述阻力进行测定的工序之前，以规定的速度对所述橡胶试验片施加载荷。
根据该结构，能够实现：考虑了真实接触面积随着直至施加载荷之前的时间而变化的摩擦系数的测定。
在本发明中，优选地，在对所述阻力进行测定的工序之前，以规定的接触时间将所述橡胶试验片按压抵接于所述试验路面上。
根据该结构，能够实现：考虑了真实接触面积随着接触时间而变化的摩擦系数的测定。
附图说明
图1是概要地示出橡胶摩擦试验机的一例的图。
图2是示出本发明的橡胶摩擦试验方法的流程图。
图3是示出滑动速度和时间的关系的图。
图4是示出其他实施方式所涉及的滑动速度和时间的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
在本实施方式中，示出了：利用图1所示的橡胶摩擦试验机10，对试验路面1与橡胶试验片2之间的摩擦系数进行测定的例子。但是，并不局限于利用这样的橡胶摩擦试验机而实施本发明所涉及的橡胶摩擦试验方法。该橡胶摩擦试验机10具备：试验路面1，其是通过对实际路面进行模拟而成的；保持件3，其对橡胶试验片2进行保持；载荷装置4，其将橡胶试验片2按压抵接于试验路面1；驱动装置5，其用于使橡胶试验片2相对于试验路面1进行相对移动；载荷传感器6，其对作用于橡胶试验片2的载荷进行测量；以及控制装置7，其对试验所需的动作进行控制。
试验路面1是通过模拟柏油路面、混凝土路面等实际路面而成的。利用粘结剂，将道路中实际使用的骨料、或者具有与其同等性状的硬质的骨料固接，而形成试验路面1。或者，从实际的道路对路面进行切割，并将其加工成测定用的路面而形成试验路面1。对于形成试验路面1的方法并未特别限定，也可以是除此以外的方法。试验路面1的表面虽然因骨料而略微产生凹凸，但整体上则是平坦地形成。另外，对于试验路面1也可以使用研磨布。
由硫化橡胶制作橡胶试验片2，该橡胶试验片2具有：被按压而与试验路面1抵接的平坦面。在图1的例子中，橡胶试验片2形成为完整的长方体形状，其上表面粘接于板状的保持件3。因此，与试验路面1对置的橡胶试验片2的下表面成为：被按压而与试验路面1抵接的平坦面。此外，对于橡胶试验片2的形状并未特别限定，另外，例如也可以对轮胎的胎面胶进行切割而形成橡胶试验片2，并使该橡胶试验片2粘接于保持件3。
保持件3与载荷装置4连接。载荷装置4构成为：能够使保持件3沿着与试验路面1垂直的Z方向(图1中的上下方向)进行往返移动。通过适当地设定该保持件3的位置(保持件3与试验路面1之间的间隔)而能够对输入至橡胶试验片2的Z方向的载荷进行调整，甚至能够在规定的压力条件下，将橡胶试验片2按压抵接于试验路面1。另外，载荷装置4能够对保持件3的Z方向上的移动速度进行调整，由此，能够对将载荷施加于橡胶试验片2的速度进行调整。虽然载荷装置4由伺服电机构成，但也可以利用其他致动机构。
驱动装置5构成为：能够使得对载荷装置4进行支承的工作台8沿着X方向(图1中的左右方向)进行往返移动。通过该工作台8的移动而使得保持件3移动，由此能够使橡胶试验片2在试验路面1上一边滑动一边移动。另外，能够对驱动装置5朝向工作台8的X方向的移动速度进行调整，由此，能够对橡胶试验片2相对于试验路面1的滑动速度进行调整。在本实施方式中，虽然驱动装置5由伺服电机构成，但并不限定于此。
载荷传感器6能够对垂直分量以及水平的两个分量的共计三种载荷进行测量，能够对作用于橡胶试验片2的Z方向的载荷(垂直力)、X方向的载荷(前后力)以及Y方向的载荷(横向力)进行测量。载荷传感器6例如由测力传感器构成。在本实施方式中，载荷传感器6作为阻力测定部而发挥功能。在本实施方式中，载荷传感器6安装于保持件3的上侧(橡胶试验片2的相反侧)。
控制装置7具备：运算部7a，其进行为了计算出摩擦系数所需的计算；动作控制部7b，其对载荷装置4、驱动装置5等的动作进行控制；输入部7c，其接受来自试验作业人员的输入；以及显示部7d，其在画面上对与橡胶摩擦试验机10的操作、设定等相关的各种信息进行显示。载荷传感器6的测量值传送至控制装置7，运算部7a基于该测量值而对摩擦系数进行计算。
另外，橡胶摩擦试验机10可以具备：对试验路面1、橡胶试验片2以及它们周围的气氛的温度进行调整的温度调整装置(未图示)。作为温度调整装置，能够举出加热装置、冷却装置等。温度调整装置由控制装置7控制。
在橡胶摩擦试验中，在施加载荷而将橡胶试验片2按压抵接于试验路面1的状态下，使橡胶试验片2和试验路面1进行相对移动而对橡胶试验片2的摩擦系数进行测定。在本实施方式中，在利用载荷装置4施加载荷而将橡胶试验片2按压抵接于试验路面1的状态下，使橡胶试验片2相对于静止中的试验路面1进行直行移动，从而对试验路面1与橡胶试验片2之间的摩擦系数进行测定。本实施方式的橡胶摩擦试验机10能够对静摩擦系数和动摩擦系数的任一摩擦系数进行测定。在如专利文献1那样一边使橡胶试验片相对于试验路面旋转一边将其按压抵接于试验路面而对摩擦系数进行测定的方法中，橡胶试验片在试验路面上进行回旋移动，由此，因为距试验路面的旋转中心的距离而在橡胶试验片的接地面内产生速度差，从而难以实现准确的测定。在本发明所涉及的试验方法中，使橡胶试验片2在试验路面1上进行直行移动而并非回旋移动，因此，能够抑制接地面内的速度差的产生，从而能够高精度地对试验路面1与橡胶试验片2之间的摩擦系数进行测定。
参照图1及图2对使用上述橡胶摩擦试验机10的橡胶摩擦试验方法的一例进行说明。
首先，在步骤S1中，橡胶摩擦试验机10执行载荷施加工序。在载荷施加工序中，对橡胶试验片2施加规定的载荷Fz。具体而言，对载荷装置4进行如下控制：使保持件3逐渐下降而使得施加于橡胶试验片2的载荷达到规定的载荷Fz。将载荷Fz设定为：例如，使得橡胶试验片2对试验路面1进行按压的压力达到10KPa～1000KPa。
在接下来的步骤S2中，橡胶摩擦试验机10执行摩擦工序。在摩擦工序中，在以规定的载荷Fz将橡胶试验片2按压抵接于试验路面1的状态下，一边使橡胶试验片2沿X方向进行直行移动，一边对作用于橡胶试验片2的阻力进行测定。具体而言，对驱动装置5进行如下控制：使得橡胶试验片2以规定的滑动速度V在试验路面1上移动，并利用载荷传感器6，对作用于橡胶试验片2的X方向的载荷Fx进行测量。载荷Fx相当于阻力。
如图3所示，在本实施方式的摩擦工序，具备：橡胶试验片2的滑动速度V以恒定的加速度而加速的前半部分、以及滑动速度V以恒定的加速度而减速的后半部分。前半部分的加速度和后半部分的加速度相同。
在接下来的步骤S3中，橡胶摩擦试验机10执行摩擦系数计算工序。在摩擦系数计算工序中，基于所施加的载荷Fz以及所测定出的阻力Fx，而对摩擦系数μ进行计算。具体而言，将利用载荷传感器6测定出的阻力Fx传送至控制装置7，运算部7a基于阻力Fx和载荷Fz而对摩擦系数进行计算。此处，阻力Fx包括：作用于橡胶试验片2上以及保持件3上的惯性力。该惯性力是：在橡胶试验片2安装于保持件3的状态下，利用载荷传感器6测定出的惯性力。利用该惯性力对阻力Fx进行校正，由此，能够获得实际作用于橡胶试验片2的摩擦力，利用该摩擦力而对摩擦系数μ进行计算。
基于对实际的轮胎的胎面花纹块的3个方向的速度以及载荷进行测量或预测所得的值，而设定：载荷Fz、施加有载荷Fz时的速度、滑动速度V、试验路面1的温度、橡胶试验片2的温度等。由此，能够在适合于实际的轮胎的条件下进行摩擦试验。
＜其他实施方式＞
在载荷施加工序中，可以以规定的速度对橡胶试验片2施加载荷。由此，能够实现：考虑了真实接触面积随着直至施加的载荷达到设定的载荷Fz之前的时间而变化的摩擦系数的测定，特别是，能够高精度地对静摩擦系数进行测定。规定的速度设定于实际的轮胎的接地速度(根据轮胎的旋转速度而变化)的范围内。规定的速度为1mm/s～10000mm/s左右。
另外，在摩擦工序、即对阻力进行测定的工序之前，可以而将橡胶试验片2按压抵接于试验路面1上规定的接触时间。由此，能够实现：考虑了真实接触面积随着直至摩擦工序开始之前的接触时间而变化的摩擦系数的测定，特别是，能够高精度地对静摩擦系数进行测定。规定的接触时间为0秒～10秒左右。
另外，在摩擦工序中，可以使载荷Fz变化。由此，能够对摩擦系数的压力依赖性进行评价。
在前述实施方式中，虽然在摩擦工序的前半部分和后半部分以相同的加速度而进行了滑动速度V的加速或减速，但也可以使前半部分和后半部分的加速度不同。例如，可以如图4(a)所示那样使得前半部分的加速度大于后半部分的加速度，也可以如图4(b)所示那样使得后半部分的加速度大于前半部分的加速度。
另外，在前述实施方式中，虽然在摩擦工序中以恒定的加速度连续地进行了滑动速度V的加速或减速，但加速度也可以不是恒定的加速度，从而可以不连续地进行加速或减速。
以上基于附图对本发明的实施方式进行了说明，但应当理解，具体结构并不限定于上述实施方式。不仅通过上述实施方式的说明来表示本发明的范围，而且还通过权利要求书来表示本发明的范围，并且，本发明的范围还包含与权利要求书等同的范围以及该范围内的所有变更。
可以在其他任意实施方式中采用上述各实施方式中所采用的构造。各部分的具体结构并不仅仅限定于上述实施方式，在未脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种变形。

Claims (6)

1.一种橡胶摩擦试验方法，在施加载荷而将橡胶试验片按压抵接于试验路面的状态下，使所述橡胶试验片和所述试验路面进行相对移动，从而对所述橡胶试验片的摩擦系数进行测定，其中，
所述橡胶摩擦试验方法包含如下工序：
一边使所述相对移动的速度加速或减速、一边对作用于所述橡胶试验片的阻力进行测定的工序；以及
基于所施加的载荷以及所测定出的阻力而对摩擦系数进行计算的工序，
一边使安装于保持件的所述橡胶试验片相对于静止中的所述试验路面进行直行移动、一边进行所述阻力的测定，
在对所述摩擦系数进行计算的工序中，利用作用于所述橡胶试验片以及所述保持件的惯性力而对所述阻力进行校正，并利用由此所得的摩擦力来对摩擦系数进行计算。
2.根据权利要求1所述的橡胶摩擦试验方法，其中，
在对所述阻力进行测定的工序之前，以规定的速度对所述橡胶试验片施加载荷。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶摩擦试验方法，其中，
在对所述阻力进行测定的工序之前，将所述橡胶试验片按压抵接于所述试验路面上规定的接触时间。
4.根据权利要求1所述的橡胶摩擦试验方法，其中，
在对所述阻力进行测定的工序中，使所述相对移动的速度以恒定的加速度而加速或减速。
5.根据权利要求1所述的橡胶摩擦试验方法，其中，
在对所述阻力进行测定的工序，具备：使得所述相对移动的速度以恒定的加速度而进行加速的前半部分、以及使得所述相对移动的速度以与所述前半部分相同的大小的且恒定的加速度而进行减速的后半部分。
6.根据权利要求1所述的橡胶摩擦试验方法，其中，
在对所述阻力进行测定的工序，具备：使得所述相对移动的速度以恒定的加速度而进行加速的前半部分、以及使得所述相对移动的速度以与所述前半部分不同的大小的且恒定的加速度而进行减速的后半部分。
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