JP2007279063A - 摩耗試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実際の使用時にゴム材料に加わる力等を良好にシュミレートでき、実車装着時のタイヤの使用状況を良好にシュミレートできる摩耗試験装置を提供する。
【解決手段】 サンプルを摩耗相手材に押圧して相対移動させることにより摩耗させる摩耗試験装置。支持体により走行可能に支持された摩耗相手材としての無端ベルト，無端ベルトを走行させるための第１駆動手段，回転可能な支持軸によりサンプルを一体に支持して無端ベルトの平坦部位に押圧する支持手段，支持軸を回転させるための第２駆動手段，支持軸のトルクを検出するトルク検出手段，実使用時にサンプルの対象物に加わる対象物移動方向の力であるせん断力の頻度分布あるいは平均値を保持する記憶手段，支持軸に加わるトルクの頻度分布あるいは平均値が記憶しているせん断力の頻度分布あるいは平均値に合致するように第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する手段を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、摩耗試験装置に関する。

ゴム材料、例えば、タイヤトレッドや、履物の底等の材料の選定のために、候補材料のテストピースを摩耗相手材に或る荷重で当接させ、その状態で両者を相対移動させることにより摩耗させて、その摩耗量を調べる摩耗試験が行われている。つまり、候補材料の摩耗量の順位を決める摩耗試験が行われている。
摩耗試験に用いられる試験装置としては、ランボーン試験機や、ＤＩＮ試験機が、提供されている。ランボーン試験機は、円盤状のテストピースの外周面を円盤状の砥石の外周面に一定荷重で押圧し、或る一定値に設定した周速度でテストピース及び砥石を回転させて外周面を互いにスリップさせることによりテストピースを摩耗させる装置であり、一定時間経過後のテストピースの摩耗量を測定するものである。なお、回転中にテストピース及び砥石の周速度を変えることはできない。ＤＩＮ試験機は、円筒状のドラムの周面に研磨部材としてのエメリーペーパーを取り付け、これに、テストピースの端面を一定荷重で押圧し、ドラムを回転させるとともにテストピースをドラムの軸方向に一方向移動させることによりテストピースを摩耗させる装置であり、一定時間経過後のテストピースの摩耗量を測定する。
特開平１−２９２２３２号公報（特許文献１）には、回転可能な円筒状の研磨体の周面に回転可能な円盤状のテストピースの周面を押圧し、研磨体とテストピースの回転を独立に制御するとともに、分銅によりテストピースの押圧力を調整可能にし、さらに、テストピースを研磨体の軸線方向（研磨体の回転方向に直交する方向）に移動可能に構成した摩耗試験機が開示されている。

摩耗試験装置は、タイヤトレッドや履物等に用いられる種々の候補材料のテストピースの摩耗量を調べて、例えばタイヤトレッドに於いては実走行時の摩耗量の順位を推測するために用いられる。したがって、各候補材料のテストピースの摩耗順位と、実走行時の各候補材料製の各タイヤトレッドの摩耗順位とが、正確に合致する必要がある。
しかしながら、従来の摩耗試験機による試験結果では、テストピースの摩耗順位と、実走行時のタイヤトレッドの摩耗順位とが、必ずしも合致しない。その理由として、下記が考えられる。
（１）路面の接触部位が略平坦であるのに対して、摩耗試験機の摩耗相手材の接触部位は周面を成す。このため、接触面（摩擦面）に加わる押圧力分布が試験時と実走行時とで異なり、摩耗順位に影響を与える。
（２）実車に装着されたタイヤでは、各スリップ率での累積時間分布がスリップ率０をピーク位置とするガウス分布様の分布曲線で近似される。一方、摩耗試験機では、スリップ率を或る一定値に設定して試験が行われ、該スリップ率での摩耗量が測定される。しかも、試験所要時間を短くするために、実車走行時には極めて出現頻度が低い大きなスリップ率が用いられている。つまり、実車搭載時とは異なるスリップ率で試験される結果、得られる摩耗順位も不正確となる。
（３）実車の走行状態は実車に加わる力によって決まる。つまり、進行方向に加わる前後力と進行方向に直交する方向に加わる横力との合力によって実車の走行状態が決まる。したがって、実車の任意の走行状態に対応する摩耗状態を複数のテストピースについて調べるためには、各テストピースに加わる力が上記任意の走行状態に対応する力と等しくなるようにして各テストピースの摩耗状態を調べることが望ましい。ところが、或る任意の前後力に対応するスリップ率はテストピースの種類によって各々異なり、或る任意の横力に対応するスリップ角もテストピースの種類によって各々異なる。このため、スリップ率を任意の一定値に設定して各テストピースの摩耗状態を調べる従来法では、上記（２）で述べた問題点に加えて、さらに、各テストピース毎に得られる結果が、実車での各々異なる走行状態に対応する摩耗状態を示すという問題点を有する。つまり、実車の或る一定の走行状態に対応する摩耗状態を各テストピースについて調べることができないという問題点を有する。ここで、横力とタイヤトレッドとの関係について更に説明する。実車に装着されたタイヤは、車の左前タイヤでは進行方向から時計方向に、また、右前タイヤでは反時計方向に、各々微小な角度（トーイン角）がつけられており、これによって常にタイヤは車の進行方向に対して直角な力、即ち、横力を受ける。この横力によってタイヤの接触面の一部にすべりが生じ、摩耗の原因となる。また、ハンドルをきった時は、さらに大きな横力が発生してタイヤの一部或いは接触面全部にすべりが生じ、摩耗を生ずる。つまり、従来の摩耗試験機では、この横力を無視しているという問題がある。
（４）路面の温度は、あまり変動しない。これに対して、摩耗試験機では、限られた面積の摩耗相手材との接触が継続される結果、摩耗相手材の温度上昇を引き起こす。つまり、実車搭載時とは異なる温度条件で試験される結果、得られる摩耗順位も不正確となる。
（５）実車に装着されたタイヤから発生する摩耗カスは、大面積の路面上で拡散されて飛散されるため、摩耗カスが路面状態に及ぼす影響は無視できる。これに対して、摩耗試験機では、摩耗相手材の限られた面積の研磨面に摩耗カスが付着する結果、研磨面の摩擦係数μが変わり、これが、摩耗順位に影響する。

（６）実車に装着されたタイヤのスリップ率やスリップ角の出現頻度分布はガウス分布様の分布曲線で近似され、その分布曲線はタイヤの溝パターンやその支持構造、或いは空気圧等に影響される。また、雪国での使用であるか、レース場での使用であるか、信号が多く比較的低速の街中での使用が多いか、信号が少なく比較的高速の郊外での使用が多いか等、使用状況によっても変わる。
同様に実車に装着されたタイヤの前後力や横力の出現頻度分布はガウス分布様の分布曲線で近似され、その分布曲線はタイヤの溝パターンやその支持構造、或いは空気圧等に影響される。また、雪国での使用であるか、レース場での使用であるか、信号が多く比較的低速の街中での使用が多いか、信号が少なく比較的高速の郊外での使用が多いか等、使用状況によっても変わる。
（７）ブレーキ動作をコンピュータ制御するＡＢＳ装置では、タイヤの摩擦係数μが最大となるように制御が行われるが、この摩擦係数μはスリップ率によって異なる。このため、タイヤトレッドの各候補材料について、摩擦係数μの最大値とそれを与えるスリップ率を知りたいと同時に、摩擦係数のスリップ率依存特性をも知りたいという要請がある。例えば、スリップ率を横軸にとり摩擦係数を縦軸にとった場合に、摩擦係数が速やかに立ち上がり、スリップ率の増加にもかかわらず高い摩擦係数を保持する材料が好ましいという事情がある。
特開平１−２９２２３２号公報

本発明は、以上の事情に鑑みたものであり、実際の使用時にゴム材料に加わる力等を良好にシュミレートでき、実車装着時のタイヤの使用状況を良好にシュミレートできる摩耗試験装置を提供することを目的とする。

本発明は、下記［１］〜［２］のように構成される。
［１］構成１：
サンプルを摩耗相手材に押圧して相対移動させることにより摩耗させる摩耗試験装置であって、
支持体により走行可能に支持された摩耗相手材としての無端ベルトと、
前記無端ベルトを走行させるための第１駆動手段と、
回転可能な支持軸によりサンプルを一体に支持して前記無端ベルトの平坦部位に押圧する支持手段と、
前記支持軸を回転させるための第２駆動手段と、
前記支持軸のトルクを検出するトルク検出手段と、
実使用時にサンプルの対象物に加わる対象物移動方向の力であるせん断力の頻度分布あるいは平均値を保持する記憶手段と、
前記支持軸に加わるトルクの頻度分布あるいは平均値が前記記憶手段に保持されているせん断力の頻度分布あるいは平均値に合致するように、前記第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする摩耗試験装置。
［２］構成２：
構成１に於いて、さらに、
前記無端ベルトの表面温度を検出する温度検出手段と、
前記支持体を加熱及び冷却するための加熱冷却手段と、
前記温度検出手段により検出される温度が目標温度となるように前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、
を有することを特徴とする摩耗試験装置。

上記構成１〜２の何れかに於いて、下記のように構成してもよい。即ち、
平坦部位が支持体により走行可能に支持された摩耗相手材としての無端ベルトと、
回転可能な支持軸によりサンプルを一体に支持して前記無端ベルトの平坦部位に押圧する支持手段と、
前記無端ベルトを該無端ベルトの走行方向に直交する方向に移動させる走査手段と、
前記無端ベルトと前記サンプルの粘着を防止する粘着防止剤を前記被押圧部位の上流位置に随時供給するための粘着防止手段と、
を有するように構成してもよい。
例えば、前記走査手段は、前記無端ベルトを該無端ベルトの走行方向に直交する方向に移動させ、且つ、前記無端ベルトの一巡後に同一部位が前記サンプルと接触しないように走査する。また、平坦部位は、走行方向に向かって下がる斜面を成すように支持体により走行可能とする。
さらに、上記構成に加えて、前記被押圧部位の下流位置にエアーを吹き付けるとともに摩耗カスを吸引して排出するための清掃手段を設けてもよい。
上記の摩耗試験装置は、例えば、前記無端ベルトを走行させつつ前記サンプルを回転させつつ前記無端ベルトの一巡後に同一部位が前記サンプルと接触しないように前記走査手段による走査を実行させつつ前記粘着防止剤を供給しつつ前記エアーの吸引を行いつつ前記摩耗カスを吸引して排出しつつ前記サンプルを前記無端ベルトに押圧するように動作する。

本発明は、
［１］サンプルを摩耗相手材に押圧して相対移動させることにより摩耗させる摩耗試験装置であって、支持体により走行可能に支持された摩耗相手材としての無端ベルトと、前記無端ベルトを走行させるための第１駆動手段と、回転可能な支持軸によりサンプルを一体に支持して前記無端ベルトの平坦部位に押圧する支持手段と、前記支持軸を回転させるための第２駆動手段と、前記支持軸のトルクを検出するトルク検出手段と、実使用時にサンプルの対象物に加わる対象物移動方向の力であるせん断力の頻度分布あるいは平均値を保持する記憶手段と、前記支持軸に加わるトルクの頻度分布あるいは平均値が前記記憶手段に保持されているせん断力の頻度分布あるいは平均値に合致するように、前記第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする摩耗試験装置、或いは、
［２］上記に於いて、さらに、前記無端ベルトの表面温度を検出する温度検出手段と、前記支持体を加熱及び冷却するための加熱冷却手段と、前記温度検出手段により検出される温度が目標温度となるように前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段とを有することを特徴とする摩耗試験装置、
であるため、実際の使用時にゴム材料に加わる力等を良好にシュミレートでき、実車装着時のタイヤの使用状況を良好にシュミレートできる摩耗試験装置を提供することができる効果がある。

図１は実施の形態の摩耗試験装置の構成を示す模式図、図２は図１の装置の制御部１０の信号の入出力を示すブロック図、図３は図１の装置の駆動制御系を示すブロック図、図４は図１の装置によりピーク摩擦係数に対応するスリップ率やスリップ率に対する前後力の特性曲線を求める構成を示すブロック図、図５は図１の装置の走査系の動作を示す説明図である。また、図６（ａ）はランボーン摩耗試験機と図１の摩耗試験装置と実走行の試験条件を示す説明図、図６（ｂ）はタイヤが路面から受けるせん断力（スリップ率）の頻度分布の一例を示す説明図、図７（ａ）は図６（ａ）の試験条件での試験結果の説明図、図７（ｂ）はスリップ率に対する前後力の特性曲線の一例を２種類のテストピースについて示す特性図である。
図示の装置はメモリ１２（図２〜４）を有し、該メモリ１２には、スリップ率の頻度分布データ、前後力の頻度分布データ、スリップ角の頻度分布データ、横力の頻度分布データが記憶されている。前後力と横力の各頻度分布データは、実車に搭載した加速度センサにより実車に加わる前後力及び横力を測定して得たものである。スリップ率の頻度分布データは、測定した前後力分布を与えるスリップ率分布を各タイヤトレッド毎に求めたものである。また、スリップ角の頻度分布データは、測定した横力分布を与えるスリップ角分布を各タイヤトレッド毎に求めたものである。また、これらの頻度分布に加えて、実車の走行開始から走行終了までの時系列のデータ（前後力データ，横力データ）を有する。
図示の装置は、駆動ドラム２５ａ及び従動ドラム２５ｂの２本のドラムにより走行可能に支持された摩耗相手材であるレジンベルト２６と、レジンベルト２６を走行させるために駆動ドラム２５ａを回転駆動する駆動モータ２３と、円盤状のサンプル２７を一体に支持する支持軸２７０と、支持軸２７０を回転駆動する駆動モータ２１とを有する。また、支持軸２７０に支持されたサンプル２７の周面をレジンベルト２６の平坦部位に押圧するための手段を有する。即ち、支持軸２７０を支持する支持機構３６を有し、該支持機構３６を駆動モータ３５によってレジンベルト２６の平坦部位に押圧する機構を有する。さらに、その荷重を検出する歪みゲージ式ロードセル６３ｓ（図２，４）を有する。
制御部１０は、メモリ１２から読み出されるスリップ率データが指示するスリップ率になるように、レジンベルト用駆動モータ２３とサンプル回転用駆動モータ２１とをフィードバック制御するとともに、サンプル２７をレジンベルト２６に押圧する押圧力を駆動モータ３５により調整する。即ち、メモリ１２から読み出されるスリップ率データが、スリップ率検出手段２２ｓ（図２〜４）の検出結果に近づくように、制御部１０の駆動制御機能１３により、駆動モータ２３と駆動モータ２１とをフィードバック制御し、さらに、駆動モータ３５を調整する。スリップ率検出手段２２ｓ（図２〜４）は、例えば、駆動モータ２３と駆動モータ２１の各出力軸の回転を検出するセンサを用いて構成できるが、他の公知の検出方式を採用してもよい。

メモリ１２に格納されている前後力の頻度分布データは、溝パターンや支持構造が所定の構造を成すタイヤを実車に装着し、所定の道路（街中／郊外／街中と郊外の混在／高速道路／レース場／雪道／アイスバーン等）で、且つ、所定の態様（通常の運転／非常時の運転／上手な運転／下手な運転／おとなしい運転／乱暴な運転等）で走行したときの前後力を加速度センサで実測して求めたデータである。また、スリップ率の頻度分布データは、上記各種環境での各種運転態様での前後力の各測定結果に基づいて、各前後力の頻度分布を与えるスリップ率の頻度分布を、タイヤトレッドの種類毎にそれぞれ求めたデータである。
これらの頻度分布データは予めメモリに記憶されていてもよく、新規の測定結果に基づいて作成したデータを公知の入力手段を用いて本摩耗試験装置に読み込ませて記憶させるように構成してもよい。
前後力の頻度分布は、通常はガウス分布に近似した分布を成す。また、前後力の頻度分布に基づいて求めたスリップ率の頻度分布も、図６（ｂ）に示すようにガウス分布に近似した分布を成す。なお、頻度分布のカーブが急峻であるか否か等は、運転態様種別やタイヤトレッドの種別毎にそれぞれ異なる。
前記の各種環境の中で、何れの環境の前後力の実測結果を試験用のスリップ率データ（指標データ）の基礎として用いるかは、当該サンプルが想定しているタイヤの用途や使用環境等に応じて適宜に選択される。
上記は、前後力の頻度分布とスリップ率の頻度分布に関するものであるが、横力の頻度分布とスリップ角の頻度分布についても同様である。

本摩耗試験装置により摩擦係数μのピーク値を与えるスリップ率を各テストピース毎に求める場合には、ピーク摩擦係数を与えると予想されるスリップ率付近のスリップ率データが特に多く読み出されるように各テストピース毎にデータを構成しておくと、より精度の高い演算を行うことができる。この演算は、制御部１０の演算機能１６によって行われる。
本摩耗試験装置では、支持軸２７０の支持機構３６を駆動モータ３５によってレジンベルト２６の平坦部位に押圧してその荷重を歪みゲージ式ロードセル６３ｓによって検出する。また、支持軸２７０に加わるトルクをトルクセンサ（磁気式位相差方式トルク変換器）６１ｓによって検出する。種々のスリップ率での摩擦係数μをこれらの検出結果に基づいて求め、求めた種々のスリップ率での摩擦係数μに基づいて、摩擦係数のピーク値を与えるスリップ率を各テストピース毎に求める。また、求めた所定のスリップ率（摩擦係数μが一定値（この場合はピーク値）となるスリップ率）に於ける各テストピース毎の摩耗度合いを試験することができる。換言すれば、或る所定の前後力を与えるスリップ率に於ける摩耗度合いを各テストピース毎に試験することができる。
上記のようにして求めた摩擦係数μのピーク値を与えるスリップ率は、例えば、当該サンプルと同じ材料を用いたタイヤを装着した実車のＡＢＳ装置の制御に用いることができる。

本摩耗試験装置は、図５（ｂ）に示すように、実線位置にあるレジンベルト２６を、ベルト走行方向に直交する方向へ一定速度で移動させて二点鎖線位置まで到達させた後、原位置へ復帰させるための機構を有する。これによりサンプル２７に対してレジンベルト２６を一定速度で相対移動させることができるため、ベルト一巡後に同じベルト面がサンプルに接触することを防止でき、接触面の過度の温度上昇や摩耗カスの付着を防止できる。この相対移動（＝走査）は、図１の紙面垂直方向に延びるように設けたレール２９０上に摺動可能に設けたドラム台２９を、駆動モータ３１によってレール２９０の案内で摺動させることにより実現される。また、ドラム台２９の原位置への復帰は、不図示のエアシリンダを用いて行われる。駆動モータ３１とエアシリンダの駆動制御は、制御部１０の駆動制御機能１３（図３，４）により行われる。
また、本摩耗試験装置は、温度制御機能を有する。この機能は、レジンベルト２６の表面温度を温度センサ４２ｓで検出し、これに基づいて、表面温度が所望値になるように、冷水・熱湯ユニットから熱媒（冷水／熱湯）を駆動ドラム２５ａと従動ドラム２５ｂ内に循環させることで実現される。さらに、環境温度を温度センサ４４ｓで検出して、環境温度が所望値となるように、冷風・熱風ユニットから冷風／熱風を図１内の一点鎖線枠で示すハウジング内へ送り込む構成も有する。これらは、制御部１０の温度制御機能によって制御される。
また、本摩耗試験装置は、ドライ路面／ウェット路面／氷上路面に対応できるように、浄域のレジンベルト温度制御機能に加えて、レジンベルト上に散水するための散水機能を有する。散水機能と温度制御機能を併用することで、氷上路面のシュミレートが可能となる。
また、本摩耗試験装置は、サンプル２７とレジンベルト２６との粘着を防止する機能を有する。この機能は、粘着防止剤をホッパー４５０から接触部位へ定量づつ供給するとともに、レジンベルト２６の表面に残留している摩耗カスを清掃ブラシ４９０によって除去し、さらに、図１内の一点鎖線枠で示すハウジング内から不図示の吸引装置によって粉塵を吸引してハウジング外部へ排出することで実現される。上記の接触部位へ供給した粘着防止剤を摩耗カスとともにレジンベルト２６の表面から除去し易くするために、レジンベルト２６は、図５（ａ）に示すように、粘着防止剤を効率良く供給できるように平坦部位が傾斜を成すように設けられており、サンプル２７には、この平坦部位に対して垂直方向からの荷重が前述のように印加されている。清掃ブラシ４９０の回転、ホッパー４５０からの粘着防止剤の送り出し、粉塵の吸引は、それぞれ対応するモータを制御部１０の駆動制御機能１３により駆動制御することで実現される。

また、本摩耗試験装置は、トーイン角度の設定機能と、横力が一定になるようにトーイン角度を調整する機能と、トーイン角度の検出機能とを備えている。ここで、トーイン角度と横力について簡単に説明する。自動車が直進走行している場合であっても、タイヤは、タイヤ構造自体から生ずるプライステアフォース等の横（進行方向に垂直な）方向の力を受けながら回転している。この横方向の力は定常的ではなく、直進性を悪化させる要因となる。このため、タイヤには進行方向に対して僅かな角度がつけられており、これをトー角と呼ぶ。トーイン角とはタイヤ中心より前側が狭くなる方向（左タイヤでは時計方向、右タイヤでは反時計方向）に設定される場合を指し、トーアウト角とは逆方向を指す。また、上述の横方向の力を総称して横力という。自動車がカーブを曲がる場合、車輪に角度をつけて旋回するのではなく、角度をつけることで発生する横力が向心力となり、これが遠心力と釣り合うことで旋回する。横力は、タイヤの切れ角（スリップ角）が大きくなるにつれて増加する傾向にあるが、同じ角度をつけたタイヤであっても、タイヤの種類によって発生する横力に差異が生ずる。例えば、トー角度が同じ場合で比較すると、或るハイグリップ偏平タイヤは、或るノーマルタイヤよりも横力は大きい。つまり、同じ半径の弧を描いてカーブを曲がる場合、ノーマルタイヤよりもハイグリップ偏平タイヤの方が、小さなスリップ角で旋回することができる。したがって、トー角を同じにして摩耗試験を行うと、ハイグリップ偏平タイヤの方がより大きな横力を受けて滑り部分が多くなる結果、摩耗量が大きくなることになる。しかるに、実走テストでは、同じ回転半径を持つ路面で摩耗試験が行われる。つまり、横力が一定となる条件で試験が行なわれる。したがって、サンプルで摩耗試験を行う場合には、そのサンプルが想定しているタイヤの使用環境によっては、横力を一定にして試験を行う方が、より、実走行に近い結果を得られることになる。そのためには、横力を測定する手段が必要であるが、これは、例えば、（１）円形の荷重検出用セルをサンプル固定用ロックナット部に嵌め込み、スリップリングを介在してデータを検出し、印加横力に対して生ずる歪みのキャリブレーション曲線から横力を決定する方法、（２）荷重印加用サンプル支持体の先端部分を横力がかかると僅かに水平方向に歪みが発生するような材質に変更し、歪みゲージによって水平方向の変形量を測定し、前もって測定した印加横力に対して生ずる歪みのキャリブレーション曲線から横力を決定する方法、が考えられる。本摩耗試験装置では、このようにして測定される横力が一定になるようにトーイン角を設定し、さらに必要に応じて調整して、上述の測定を行うことができる。ここで、トーイン角度の設定及び調整は、サンプル２７を支持する支持軸２７０をレジンベルト２６に向けて押圧している回転軸２７１を取手２７２を持って手操作（駆動モータ等による機械操作でもよい）で回転させることによって行う。また、トーイン角度の検出は、回転軸２７１に近接して設けたセンサ７１ｓによって行う。本試験装置は、さらに、前述の各設定値を、センサの検出結果をフィードバックするのではなく、操作盤５０から入力した値に自由に設定して試験するための機能をも備えている。

図７（ａ）に、実車に装着したタイヤ（Ａ社、Ｂ社、Ｃ社製）の実走行での摩耗試験結果と、各タイヤのタイヤトレッドに使用されている各コンパウンドの成分をサンプルとして本摩耗試験装置と従来の摩耗試験機であるランボーン摩耗試験機とを用いてそれぞれ行った摩耗試験結果を、摩耗条件及び印加荷重とともに示し、図６（ａ）に、図７（ａ）の試験結果に対応する試験条件を示す。
また、図６（ｂ）に実車に搭載した加速度計で測定した前後力に基づいて求めたスリップ率の累積時間分布（頻度分布）を示す。なお、前後力の頻度分布も略同様の特性を示す。また、図７（ｂ）に、上記Ａ社製及びＣ社製のタイヤトレッドに使用されている各コンパウンドの成分をサンプルとして本摩耗試験装置を用いてスリップ率に対するトルクを求めた結果を示す。
図６（ｂ）に示す累積時間分布が、ワイブル、ポアソン、ガウス分布で表現されるような分布であることから、本摩耗試験装置では、ガウス分布を用い、その形状を決定する２個のパラメータと分布曲線を不連続近似する際の分割数ｎ及びトーイン角（０．２°）の４個の値の組み合わせで決まる走行モードから選んだモードで試験を行った。図７（ａ）（ｂ）に示す試験結果はその一例である。なお、ここでは実施しなかったが、トーイン角を一定にする代わりに横力値が或る所望の一定値となるようにトーイン角を設定して測定することも可能である。また、前後力が或る所望の一定値となるようにスリップ率を設定して測定することも可能である。
図７（ａ）に示す結果は、Ａ社を基準として、数値が大きいほど耐摩耗特性に優れていることを示す。スリップ率を６０％で一定とした場合は、実走行と結果が異なるが、スリップ率に変化をつけることによって前後力が或る所望の一定値になるようにすると、実施例装置による試験結果を実走行に一致させ得ることがわかる。
図７（ｂ）は、駆動時及び制動時のトルクのスリップ率依存曲線を示す。図示のように、Ａ社、Ｃ社とも、摩擦係数のピーク値と該ピーク値を与えるスリップ率が明確にわかる。また、スリップ率依存性曲線からＣ社の方がスリップ率依存性が小さく、安定な制動性を得られることがわかる。
このように本摩耗試験装置によると、摩擦係数のピーク値と相関関係があるトルク（前後力）ピーク値を求めることができるとともに、摩擦係数のスリップ率依存性も求めることができる。即ち、ＡＢＳシステム用のデータを得ることができる。なお、スリップ率の定義は公知の定義が種々あるが、ここでは、その中から、
『スリップ率＝〔（Ｖｄ−Ｖｓ）／Ｖｄ〕×１００』
を用いた。ここで、Ｖｄは摩耗面速度（実車では走行速度）、Ｖｓはサンプル周速度（実車ではタイヤ周速度）である。なお、スリップ率に代えて、スリップ速度（Ｖｄ−Ｖｓ）を用いてもよい。その場合は、実走行の過酷度を考慮した、さらに実走行に近似したデータを得ることができる。これは、摩耗量が摩耗エネルギーに比例し、摩耗エネルギーが「スリップ速度×走行時間」で表せるためである。つまり、或る領域では、摩耗相手材（又は路面）とサンプル（又はタイヤ）との速度差の方が、摩耗量に対して効いてくるためである。

実施の形態の摩耗試験装置の構成を示す模式図。 図１の装置の制御系の信号の入出力を示すブロック図。 図１の装置の駆動制御系を示すブロック図。 図１の装置によりピーク摩擦係数に対応するスリップ率を求める際の構成を示すブロック図。 図１の装置の走査系の動作を示す説明図。 （ａ）は図７（ａ）の試験結果に対応する試験条件を示す説明図、（ｂ）は実車に搭載した加速度計で測定した前後力に基づいて求めたタイヤが路面から受けるせん断力（スリップ）率の累積時間分布（頻度分布）を示す特性図。 （ａ）は実車に装着したタイヤ（Ａ社、Ｂ社、Ｃ社製）の実走行での摩耗試験結果と、各タイヤのタイヤトレッドに使用されている各コンパウンドの成分をサンプルとして本摩耗試験装置と従来の摩耗試験機であるランボーン摩耗試験機とを用いてそれぞれ行った摩耗試験結果を、摩耗条件及び印加荷重とともに示す説明図、（ｂ）は、Ａ社製及びＣ社製のタイヤトレッドに使用されている各コンパウンドの成分をサンプルとして本摩耗試験装置を用いてスリップ率に対するトルクを求めた結果を示す特性図。

符号の説明

１０ 制御部
１２ メモリ
２１ サンプル支持軸駆動モータ
２３ ドラム駆動モータ
２５ａ 駆動ドラム
２５ｂ 従動ドラム
２６ レジンベルト
２７ サンプル
２９ ドラム台
３１ ドラム台駆動モータ
４２ｓ 表面温度センサ
４４ｓ 環境温度センサ
６１ｓ トルクセンサ
４５０ 粘着防止剤ホッパー

Claims (2)

1. サンプルを摩耗相手材に押圧して相対移動させることにより摩耗させる摩耗試験装置であって、
   支持体により走行可能に支持された摩耗相手材としての無端ベルトと、
   前記無端ベルトを走行させるための第１駆動手段と、
   回転可能な支持軸によりサンプルを一体に支持して前記無端ベルトの平坦部位に押圧する支持手段と、
   前記支持軸を回転させるための第２駆動手段と、
   前記支持軸のトルクを検出するトルク検出手段と、
   実使用時にサンプルの対象物に加わる対象物移動方向の力であるせん断力の頻度分布あるいは平均値を保持する記憶手段と、
   前記支持軸に加わるトルクの頻度分布あるいは平均値が前記記憶手段に保持されているせん断力の頻度分布あるいは平均値に合致するように、前記第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする摩耗試験装置。
2. 請求項１に於いて、さらに、
   前記無端ベルトの表面温度を検出する温度検出手段と、
   前記支持体を加熱及び冷却するための加熱冷却手段と、
   前記温度検出手段により検出される温度が目標温度となるように前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、
   を有することを特徴とする摩耗試験装置。

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