JP2016218017A - Antiwear performance evaluation method of rubber material - Google Patents

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中野 真也
Shinya Nakano
真也 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate an antiwear performance in turning traveling of a rubber material with a high precision.SOLUTION: A method evaluates an antiwar performance of a rubber material worn by making a cylindrical rubber material G travel in turning on a pseudo road surface 12B. The rubber material G is given with a plurality of types of turning conditions determined by a slip angle θ and a grounding load so as to travel in turning on the pseudo road surface 12B. The method includes at least: a first step of measuring a lateral force acting on the rubber material G; a second step of calculating a regression expression between the turning conditions and the lateral force; a third step of determining evaluation turning conditions corresponding to the predetermined evaluated lateral force on the basis of the regression expression; and a fourth step of calculating wear energy of the rubber material G by the evaluation turning conditions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ゴム材料の旋回走行時の耐摩耗性能を高精度で評価しうるゴム材料の耐摩耗性能評価方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating the wear resistance of a rubber material, which can accurately evaluate the wear resistance of a rubber material during turning.

従来、ゴム材料の旋回走行時の耐摩耗性能の評価は、例えば、回転する擬似路面を有する室内摩耗試験機を用いて行われていた。具体的には、円筒状のゴム材料に擬似路面に対して予め定められたスリップ角及び接地荷重が与えられ、予め定められた速度で回転走行したときのゴム材料の摩耗量に基づいて評価されていた。即ち、従来の旋回走行時の耐摩耗性能の評価方法では、評価するスリップ角に対応するゴム材料の摩耗量等に基づいて評価がされていた。   Conventionally, the evaluation of the wear resistance performance during turning of a rubber material has been performed using, for example, an indoor wear tester having a rotating simulated road surface. Specifically, a cylindrical rubber material is given a predetermined slip angle and contact load with respect to the simulated road surface, and is evaluated based on the amount of wear of the rubber material when rotating at a predetermined speed. It was. That is, in the conventional method for evaluating wear resistance during turning, the evaluation is based on the wear amount of the rubber material corresponding to the slip angle to be evaluated.

しかしながら、ゴム硬度の小さいゴム材料は、ゴム硬度の大きいゴム材料に比して、旋回走行時の横力が小さいので、大きなスリップ角で旋回する必要がある。このことから、発明者らは、旋回半径が同じ場合、ゴム硬度(ゴムの配合)が異なるゴム材料では、スリップ角が異なるが、横力が同じであると推測した。従って、上述のようなスリップ角に対応する摩耗量に基づく評価方法では、ゴム材料に作用する横力、即ち、旋回半径を同じとする条件で評価したことにならず、旋回走行時の耐摩耗性能を高精度で評価できないという問題があった。   However, a rubber material having a low rubber hardness has a small lateral force during turning as compared with a rubber material having a high rubber hardness, and thus needs to turn at a large slip angle. From this, the inventors speculated that when the turning radii are the same, the rubber materials having different rubber hardness (rubber compounding) have different slip angles but the same lateral force. Therefore, in the evaluation method based on the amount of wear corresponding to the slip angle as described above, the lateral force acting on the rubber material, that is, the turning radius is not evaluated under the same condition, and the wear resistance during turning is the same. There was a problem that performance could not be evaluated with high accuracy.

特開2013−36900号公報JP 2013-36900 A

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、旋回走行時のゴム材料の耐摩耗性能を高精度で評価することができる評価方法を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been devised in view of the above problems, and has as its main object to provide an evaluation method capable of evaluating the wear resistance performance of a rubber material during turning with high accuracy.

本発明は、円筒状のゴム材料を、擬似路面上で回転走行させることにより摩耗させて前記ゴム材料の耐摩耗性能を評価する方法であって、前記ゴム材料に、スリップ角と接地荷重とで決定される旋回条件の複数種類を与えて前記擬似路面上を旋回走行させ、少なくとも、前記ゴム材料に作用する横力を計測する第1工程と、前記旋回条件と、前記横力との回帰式を算出する第2工程と、前記回帰式に基づいて、予め定められた評価横力に対応する評価旋回条件を取得する第3工程と、前記評価旋回条件での前記ゴム材料の摩耗エネルギーを計算する第4工程とを含むことを特徴とする。   The present invention is a method for evaluating the wear resistance performance of a rubber material by causing a cylindrical rubber material to wear by rotating on a simulated road surface. The rubber material has a slip angle and a ground load. A first step of giving a plurality of types of turning conditions to be determined and turning on the pseudo road surface, and measuring at least a lateral force acting on the rubber material, a regression equation of the turning conditions and the lateral force A second step of calculating the calculation, a third step of acquiring an evaluation turning condition corresponding to a predetermined evaluation lateral force based on the regression equation, and calculating wear energy of the rubber material under the evaluation turning condition And a fourth step.

本発明に係るゴム材料の耐摩耗性能評価方法は、前記旋回条件が、前記接地荷重と前記スリップ角との積で表されるのが望ましい。   In the wear resistance performance evaluation method for a rubber material according to the present invention, it is desirable that the turning condition is represented by a product of the ground contact load and the slip angle.

本発明に係るゴム材料の耐摩耗性能評価方法は、前記旋回条件が、前記接地荷重と前記スリップ角との比で表されるのが望ましい。   In the wear resistance performance evaluation method for a rubber material according to the present invention, it is desirable that the turning condition is represented by a ratio between the ground contact load and the slip angle.

本発明に係るゴム材料の耐摩耗性能評価方法は、前記第1工程が、さらに、前記ゴム材料と前記擬似路面との接地長さを計測する工程を含み、前記第4工程は、前記接地長さと前記スリップ角とを用いて、前記第1工程での前記ゴム材料の旋回走行時の前記擬似路面に対するすべり量を算出する工程と、前記すべり量と前記横力とを用いて前記摩耗エネルギーを計算する工程とを含むのが望ましい。   In the method for evaluating wear resistance performance of a rubber material according to the present invention, the first step further includes a step of measuring a contact length between the rubber material and the simulated road surface, and the fourth step includes the contact length. And calculating the amount of slip of the rubber material with respect to the simulated road surface during the turning of the rubber material in the first step using the slip amount and the slip force, and the wear energy using the slip amount and the lateral force. Preferably including a calculating step.

本発明に係るゴム材料の耐摩耗性能評価方法は、前記評価旋回条件に基づいて、前記ゴム材料を前記擬似路面上を旋回走行させ、少なくとも、前記ゴム材料の摩耗量を計測する第5工程と、前記摩耗量と前記摩耗エネルギーとの関係を算出する第6工程とを含むのが望ましい。   The method for evaluating the wear resistance performance of a rubber material according to the present invention includes a fifth step of turning the rubber material on the pseudo road surface based on the evaluation turning condition and measuring at least the amount of wear of the rubber material; Preferably, the method includes a sixth step of calculating a relationship between the wear amount and the wear energy.

本発明に係るゴム材料の耐摩耗性能評価方法は、前記ゴム材料が、第1ゴム材料と、前記第1ゴム材料とは配合が異なる第2ゴム材料とを含み、前記第2工程は、前記第1ゴム材料の前記旋回条件と前記横力との関係を示す第1回帰式と、前記第2ゴム材料の前記旋回条件と前記横力との関係を示す第2回帰式とを算出し、前記第3工程は、前記第1回帰式に基づいて、予め定められた評価横力に対応する第1評価旋回条件を取得する工程と、前記第2回帰式に基づいて、前記評価横力に対応する第2評価旋回条件を取得する工程とを含み、前記第4工程は、前記第1評価旋回条件での前記第1ゴム材料の第1摩耗エネルギーを計算する工程と、前記第2評価旋回条件での前記第2ゴム材料の第2摩耗エネルギーを計算する工程とを含み、さらに、前記第1摩耗エネルギーと、前記第2摩耗エネルギーとを比較する工程を含むのが望ましい。   In the wear resistance performance evaluation method for a rubber material according to the present invention, the rubber material includes a first rubber material and a second rubber material having a different composition from the first rubber material, and the second step includes the step of Calculating a first regression equation indicating a relationship between the turning condition of the first rubber material and the lateral force, and a second regression equation indicating a relationship between the turning condition of the second rubber material and the lateral force; The third step includes obtaining a first evaluation turning condition corresponding to a predetermined evaluation lateral force based on the first regression equation, and calculating the evaluation lateral force based on the second regression equation. Obtaining a corresponding second evaluation turning condition, wherein the fourth step calculates a first wear energy of the first rubber material under the first evaluation turning condition, and the second evaluation turning. Calculating a second wear energy of the second rubber material under conditions. To, said first wear energy, it is desirable to include a step of comparing the second wear energy.

本発明のゴム材料の耐摩耗性能評価方法は、円筒状のゴム材料を、擬似路面上で回転走行させることにより摩耗させる。そして、ゴム材料に、スリップ角と接地荷重とで決定される旋回条件の複数種類を与えて擬似路面上を旋回走行させ、少なくとも、ゴム材料に作用する横力を計測する第1工程と、旋回条件と、横力との回帰式を算出する第2工程と、回帰式に基づいて、予め定められた評価横力に対応する評価旋回条件を取得する第3工程と、評価旋回条件でのゴム材料の摩耗エネルギーを計算する第4工程とを含んでいる。このように本発明では、スリップ角に基づくことなく、ある評価横力に対応するゴム材料の摩耗エネルギーに基づいて耐摩耗性能を評価することができる。従って、本発明のゴム材料の耐摩耗性能評価方法では、旋回走行時のゴム材料の耐摩耗性能を高精度で評価することができる。特にゴム材料が、配合と異なる複数種類存在するときには、それぞれ同一の評価旋回条件で摩耗エネルギーを評価することによって、異なるゴム材料間の耐摩耗性能をより高精度で評価することができる。   The method for evaluating the wear resistance of a rubber material according to the present invention wears a cylindrical rubber material by rotating it on a simulated road surface. Then, the rubber material is given a plurality of types of turning conditions determined by the slip angle and the contact load, and is made to turn on the pseudo road surface, and at least the lateral force acting on the rubber material is measured, and the turning A second step of calculating a regression equation of the condition and the lateral force; a third step of acquiring an evaluation turning condition corresponding to a predetermined evaluation lateral force based on the regression equation; and a rubber under the evaluation turning condition And a fourth step of calculating the wear energy of the material. Thus, in the present invention, the wear resistance performance can be evaluated based on the wear energy of the rubber material corresponding to a certain evaluation lateral force without being based on the slip angle. Therefore, in the method for evaluating the wear resistance of a rubber material according to the present invention, the wear resistance of the rubber material during turning can be evaluated with high accuracy. In particular, when there are a plurality of types of rubber materials different from the blending, the wear resistance performance between different rubber materials can be evaluated with higher accuracy by evaluating the wear energy under the same evaluation turning condition.

本発明のゴム材料の耐摩耗性能の評価方法を実施するための摩擦試験機の斜視図である。It is a perspective view of the friction testing machine for enforcing the abrasion resistance performance evaluation method of the rubber material of the present invention. (a)は、本実施形態のゴム材料の斜視図、(b)は、他の実施形態のゴム材料の斜視図である。(A) is a perspective view of the rubber material of this embodiment, (b) is a perspective view of the rubber material of other embodiment. ゴム材料及び擬似路面の平面図である。It is a top view of a rubber material and a pseudo road surface. 本発明の評価方法で算出された旋回条件と横力との回帰式を示すグラフである。It is a graph which shows the regression equation of the turning conditions and lateral force which were calculated with the evaluation method of this invention. 本発明の評価方法で算出された摩耗エネルギーと摩耗量との回帰式を示すグラフである。It is a graph which shows the regression equation of the wear energy and the wear amount which were calculated with the evaluation method of this invention.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のゴム材料の耐摩耗性能を評価する方法(以下、単に「評価方法」ということがある。)は、室内において、旋回走行時のゴム材料の耐摩耗性能を評価するものであり、図1に示されるように、室内摩耗試験機1(以下、単に「試験機1」という場合がある。)を用いることができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The method for evaluating the wear resistance performance of the rubber material of the present embodiment (hereinafter, sometimes simply referred to as “evaluation method”) is for evaluating the wear resistance performance of the rubber material during cornering indoors, As shown in FIG. 1, an indoor wear tester 1 (hereinafter sometimes simply referred to as “tester 1”) can be used.

試験機1は、例えば、ゴム材料Gからなる試験片10の摩耗状況から、ゴム材料Gの耐摩耗性を評価するものである。試験機1は、例えば、JIS K6263に規格化されている加硫ゴムの摩耗試験などを行うことが可能なものであれば種々のものを採用できる。本実施形態では、株式会社平泉洋行製のゴム摩耗試験機(型式:LAT100)に準じたものが採用される。   The testing machine 1 evaluates the wear resistance of the rubber material G from the wear state of the test piece 10 made of the rubber material G, for example. For example, various types of testing machines 1 can be used as long as they can perform a vulcanized rubber abrasion test standardized in JIS K6263. In the present embodiment, a rubber wear tester (model: LAT100) manufactured by Hiraizumi Yoko Co., Ltd. is used.

本実施形態の試験機1は、試験片10を回転走行させる回転盤12、ゴム材料Gを支持する試験片支持部13、及び、回転盤12と試験片支持部13と支持するベース14を含んでいる。これらの回転盤12、試験片支持部13及びベース14は、例えば、試験機1の運転及び停止させるスイッチ等が設けられる筐体(図示省略)に収納されている。   The test machine 1 of the present embodiment includes a turntable 12 that rotates the test piece 10, a test piece support portion 13 that supports the rubber material G, and a base 14 that supports the turntable 12 and the test piece support portion 13. It is out. The turntable 12, the test piece support 13 and the base 14 are accommodated in a housing (not shown) provided with a switch for operating and stopping the test machine 1, for example.

図2(a)に示されるように、本実施形態の試験片10は、円筒状のゴム材料Gで形成され、その中央に、試験片支持部13に回転可能に支持される孔部10oが設けられている。試験片10は、例えば、その外周面10aを均等に摩耗させかつ精度良く横力を測定する観点より、外径D1が40〜80mm程度、幅W1が4〜20mm程度に設定されている。   As shown in FIG. 2 (a), the test piece 10 of the present embodiment is formed of a cylindrical rubber material G, and a hole 10o that is rotatably supported by the test piece support portion 13 is formed at the center thereof. Is provided. For example, the test piece 10 has an outer diameter D1 of about 40 to 80 mm and a width W1 of about 4 to 20 mm from the viewpoint of evenly wearing the outer peripheral surface 10a and measuring the lateral force with high accuracy.

図2(b)には、試験片10の他の実施形態が示される。図2(b)に示されるように、試験片10のゴム材料Gは、例えば、周知の製造方法により製造されたタイヤのトレッド部の接地面を含む領域から切り出された、例えば、厚さt1が0.5〜4mm程度のシート状のゴム材料Gaを含む態様でも良い。ゴム材料Gaは、例えば、樹脂等からなり、孔部10oを有する円筒体10bの外表面に巻き付けられる。このような試験片10は、タイヤの摩耗状態を高精度で再現しうる。   FIG. 2B shows another embodiment of the test piece 10. As shown in FIG. 2B, the rubber material G of the test piece 10 is, for example, cut out from a region including the contact surface of the tread portion of the tire manufactured by a known manufacturing method, for example, a thickness t1 May include a sheet-like rubber material Ga having a thickness of about 0.5 to 4 mm. The rubber material Ga is made of, for example, resin and is wound around the outer surface of the cylindrical body 10b having the hole 10o. Such a test piece 10 can reproduce the wear state of the tire with high accuracy.

図1に示されるように、回転盤12は、円盤状の回転テーブル12Aと、該回転テーブル12Aに固着された擬似路面12Bとを含んでいる。回転テーブル12Aは、ベース14から上方へ突出する垂直軸19の上端側に固着されている。また、垂直軸19の下端側は、ベース14に内蔵される電動機(図示省略)等に固着されている。このような回転盤12は、電動機の駆動によって、垂直軸周りに回転することができる。回転盤12は、擬似路面12Bの回転速度を制御する、例えば、インバータ等を有するのが望ましい。   As shown in FIG. 1, the turntable 12 includes a disc-shaped turntable 12A and a pseudo road surface 12B fixed to the turntable 12A. The rotary table 12A is fixed to the upper end side of the vertical shaft 19 that protrudes upward from the base 14. Further, the lower end side of the vertical shaft 19 is fixed to an electric motor (not shown) incorporated in the base 14. Such a rotating disk 12 can be rotated around a vertical axis by driving an electric motor. The turntable 12 preferably has, for example, an inverter that controls the rotational speed of the simulated road surface 12B.

擬似路面12Bは、例えば、複数の砥粒(図示省略)で形成されている。このような擬似路面12Bの粒度としては、例えば、アスファルト路面で摩耗されるタイヤの摩耗状態に近似させるよう、ゴム材料Gを適切に摩耗させるために、24〜240(メッシュ)程度が望ましい。   The simulated road surface 12B is formed of, for example, a plurality of abrasive grains (not shown). The particle size of the simulated road surface 12B is preferably about 24 to 240 (mesh) in order to appropriately wear the rubber material G so as to approximate the wear state of the tire worn on the asphalt road surface.

試験片支持部13は、試験片10を水平軸周りに回転可能に支持する支持部15と、試験片10を移動させるシリンダ機構16とを含んでいる。   The test piece support portion 13 includes a support portion 15 that supports the test piece 10 so as to be rotatable about a horizontal axis, and a cylinder mechanism 16 that moves the test piece 10.

支持部15は、一端側が試験片10の孔部10o(図2に示す)に、例えば、ベアリング等の軸受部29を介して挿入される水平軸15aと、水平軸15aの他端側を水平軸周りに回転自在に枢支する水平軸固定部15bとを含んで構成されている。水平軸15aには、ゴム材料Gに作用する横力、接地荷重、及び、前後力等を測定可能な、例えばロードセルからなる周知構造の測定手段(図示省略)が設けられるのが望ましい。   One end of the support 15 is horizontally inserted into the hole 10o (shown in FIG. 2) of the test piece 10 via a bearing 29 such as a bearing, and the other end of the horizontal shaft 15a is placed horizontally. And a horizontal shaft fixing portion 15b pivotally supported around the shaft. It is desirable that the horizontal shaft 15a is provided with a measuring means (not shown) having a well-known structure made of, for example, a load cell capable of measuring a lateral force, a ground load, a longitudinal force, and the like acting on the rubber material G.

シリンダ機構16は、長手方向に伸縮するロッド16aと、該ロッド16aを出し入れ可能に支持するシリンダ16bと、ロッド16aを伸縮させる電動機(図示省略)とを含んでいる。ロッド16aの先端には、板状の連結部材17の一端側が固着されている、この連結部材17の他端側には、水平軸固定部15bが固着されている。これにより、シリンダ機構16は、ロッド16aの伸縮により、試験片10を、擬似路面12Bに対し垂直移動させることができる。   The cylinder mechanism 16 includes a rod 16a that expands and contracts in the longitudinal direction, a cylinder 16b that supports the rod 16a so that it can be inserted and removed, and an electric motor (not shown) that expands and contracts the rod 16a. One end of a plate-like connecting member 17 is fixed to the tip of the rod 16a, and a horizontal shaft fixing portion 15b is fixed to the other end of the connecting member 17. Thereby, the cylinder mechanism 16 can move the test piece 10 perpendicularly with respect to the simulated road surface 12B by expansion and contraction of the rod 16a.

また、本実施形態のシリンダ16bは、ベース14の上に、垂直軸回りに回転可能に支持されている。これにより、試験片支持部13は、試験片10に、擬似路面12Bに対するスリップ角θ等を設定することができる。   Further, the cylinder 16b of the present embodiment is supported on the base 14 so as to be rotatable about a vertical axis. Thereby, the test piece support part 13 can set slip angle (theta) etc. with respect to the simulated road surface 12B to the test piece 10. FIG.

次に、このような試験機1を用いたゴム材料の耐摩耗性能を評価する方法が、具体例を伴って以下に説明される。本実施形態の評価方法は、先ず、第1ゴム材料G1と、第1ゴム材料G1とは配合が異なる第2ゴム材料G2とが準備される。本実施形態では、第1ゴム材料G1及び第2ゴム材料G2に対して、以下の工程が同様に行われる。   Next, a method for evaluating the wear resistance performance of a rubber material using such a testing machine 1 will be described below with specific examples. In the evaluation method of the present embodiment, first, a first rubber material G1 and a second rubber material G2 having a different composition from the first rubber material G1 are prepared. In the present embodiment, the following steps are similarly performed on the first rubber material G1 and the second rubber material G2.

次に、ゴム材料Gに作用する横力、及び、ゴム材料Gと擬似路面12Bとの接地長さL(図示省略)を計測する第1工程が行われる。具体的には、第1工程では、例えば、水平軸15aにゴム材料Gを取り付け、シリンダ機構16のロッド16aを下方に収縮させて、ゴム材料Gを擬似路面12Bに予め定められた旋回条件に基づいて接地させる。旋回条件としては、ゴム材料Gの擬似路面12Bへの接地荷重、及び、ゴム材料Gの擬似路面12B対するスリップ角θが用いられる。スリップ角θは、ゴム材料Gの進行方向A1と、ゴム材料Gの回転方向(即ち、ゴム材料Gの赤道面10cの方向)とのずれ角である。また、ゴム材料Gの進行方向A1は、回転盤12の中心12cとゴム材料Gの接地中心10sとを結ぶ直線18に対して直交する方向(即ち、円盤状の回転盤12の接線方向)である。接地長さLは、円筒状のゴム材料Gの円周方向の長さである。   Next, a first step of measuring the lateral force acting on the rubber material G and the contact length L (not shown) between the rubber material G and the simulated road surface 12B is performed. Specifically, in the first step, for example, the rubber material G is attached to the horizontal shaft 15a, the rod 16a of the cylinder mechanism 16 is contracted downward, and the rubber material G is subjected to a predetermined turning condition on the simulated road surface 12B. Ground based. As the turning condition, the contact load of the rubber material G to the simulated road surface 12B and the slip angle θ of the rubber material G with respect to the simulated road surface 12B are used. The slip angle θ is a deviation angle between the traveling direction A1 of the rubber material G and the rotation direction of the rubber material G (that is, the direction of the equatorial plane 10c of the rubber material G). The traveling direction A1 of the rubber material G is a direction orthogonal to the straight line 18 connecting the center 12c of the rotating disk 12 and the grounding center 10s of the rubber material G (that is, a tangential direction of the disk-shaped rotating disk 12). is there. The contact length L is the circumferential length of the cylindrical rubber material G.

スリップ角θとしては、例えば、タイヤの実車走行を精度良く再現するため、例えば、1〜90度が好ましく、2〜45度がより好ましく、3〜30度がより好ましい。同様の観点より、接地荷重は、例えば、10〜120N程度が望ましい。また、擬似路面12Bのゴム材料Gの接地中心10sでの周速度は、1〜40km/hが望ましい。   For example, the slip angle θ is preferably 1 to 90 degrees, more preferably 2 to 45 degrees, and more preferably 3 to 30 degrees in order to accurately reproduce the actual vehicle running of the tire. From the same viewpoint, the ground load is preferably about 10 to 120 N, for example. Further, the peripheral speed at the ground contact center 10s of the rubber material G on the simulated road surface 12B is preferably 1 to 40 km / h.

次に、例えば、擬似路面12Bを駆動回転させて、ゴム材料Gを自由転動させる。これにより、ゴム材料Gは、擬似路面12Bとの摩擦によって摩耗する。そして、このときのゴム材料Gに作用する横力が、上述の測定手段によって計測される。また、接地長さLは、旋回条件で接地させた後、擬似路面12Bの駆動回転前や回転停止後に計測されるのが望ましい。さらに、接地長さLの計測と同時に、ゴム材料Gと擬似路面12Bとの接地幅W(図示省略)が測定されるのが望ましい。接地幅Wとして、近似的に円筒状のゴム材料Gの軸方向の長さが採用されても良い。   Next, for example, the pseudo road surface 12B is driven and rotated, and the rubber material G is freely rolled. Thereby, the rubber material G is worn by friction with the simulated road surface 12B. And the lateral force which acts on the rubber material G at this time is measured by the above-mentioned measuring means. Further, it is desirable that the ground contact length L is measured before the simulated road surface 12B is driven to rotate or after the rotation is stopped after being grounded under a turning condition. Furthermore, it is desirable that the contact width W (not shown) between the rubber material G and the simulated road surface 12B is measured simultaneously with the measurement of the contact length L. As the ground contact width W, the length in the axial direction of the approximately cylindrical rubber material G may be employed.

本実施形態の第1工程は、ゴム材料Gを、スリップ角θ又は接地荷重が異なる複数種類の旋回条件で旋回走行させて、各旋回条件における横力等の計測パラメータが計測される。なお、ゴム材料Gの走行距離(回転盤12の駆動時間)や計測パラメータの計測回数や計測時間等は、種々選択される。また、ゴム材料Gの接地中心10sの周速度は、前記1〜40km/hの間から予め定められた値が採用される。   In the first step of this embodiment, the rubber material G is caused to turn under a plurality of types of turning conditions having different slip angles θ or contact loads, and measurement parameters such as lateral force under each turning condition are measured. The travel distance of rubber material G (drive time of turntable 12), the number of measurement parameters, the measurement time, and the like are variously selected. Further, as the peripheral speed of the ground contact center 10s of the rubber material G, a value determined in advance from 1 to 40 km / h is adopted.

次に、第1工程で採用された旋回条件と、この旋回条件で計測された横力との回帰式Kaを算出する第2工程が行われる。本実施形態の第2工程は、第1ゴム材料G1の旋回条件と横力との関係を示す第1回帰式K1と、第2ゴム材料G2の旋回条件と横力との関係を示す第2回帰式K2とを算出する。このような回帰式としては、種々のものを選択できるが、より高精度で耐摩耗性能を評価するために、べき乗の回帰式を採用するのが望ましい。   Next, a second step of calculating a regression equation Ka between the turning condition adopted in the first step and the lateral force measured under the turning condition is performed. In the second step of the present embodiment, the first regression equation K1 indicating the relationship between the turning condition of the first rubber material G1 and the lateral force, and the second representing the relationship between the turning condition of the second rubber material G2 and the lateral force. The regression equation K2 is calculated. Various regression equations can be selected, but it is desirable to adopt a power regression equation in order to evaluate wear resistance performance with higher accuracy.

図4は、第2工程によって算出された第1回帰式K1と第2回帰式K2の一例を示すグラフである。図4の横軸は、旋回条件である、接地荷重とスリップ角θとの積(N・度)であり、縦軸は、計測された横力(N)である。横軸において、数値が大きいほど激しい旋回となることを示す。図4に示されるように、この例では、接地荷重及びスリップ角θが以下の通りの5種類の旋回条件がそれぞれ与えられた。なお、旋回条件は、下記の例に限定されるものではないが、少なくとも3種類与えられるのが望ましく、種類が大きいほどさらに望ましい。また、横軸として、接地荷重とスリップ角θとの比(N/度)である旋回条件を採用することもできる。
旋回条件1・・・接地荷重:40N、スリップ角θ:6度
旋回条件2・・・接地荷重:40N、スリップ角θ:9度
旋回条件3・・・接地荷重:75N、スリップ角θ:12度
旋回条件4・・・接地荷重:100N、スリップ角θ:9度
旋回条件5・・・接地荷重:100N、スリップ角θ:12度
FIG. 4 is a graph showing an example of the first regression equation K1 and the second regression equation K2 calculated in the second step. The horizontal axis in FIG. 4 is the product (N · degree) of the ground load and the slip angle θ, which is the turning condition, and the vertical axis is the measured lateral force (N). On the horizontal axis, the larger the value, the more intense the turn. As shown in FIG. 4, in this example, the five types of turning conditions in which the contact load and the slip angle θ were as follows were given. In addition, although the turning conditions are not limited to the following example, it is desirable to provide at least three kinds, and it is more desirable that the kind is large. Further, as the horizontal axis, a turning condition that is a ratio (N / degree) between the contact load and the slip angle θ can be adopted.
Swivel condition 1 ... Contact load: 40N, slip angle θ: 6 degrees Swivel condition 2 ... Ground load: 40N, slip angle θ: 9 degrees Swivel condition 3 ... Ground load: 75N, slip angle θ: 12 Degree Turning condition 4 ... Contact load: 100N, slip angle θ: 9 degrees Turn condition 5 ... Ground load: 100N, slip angle θ: 12 degrees

次に、回帰式Kaに基づいて、予め定められた評価横力Aに対応する評価旋回条件を取得する第3工程が行われる。本実施形態の第3工程は、第1評価旋回条件を取得する工程と、第2評価旋回条件を取得する工程とを含んでいる。第1評価旋回条件は、第1回帰式K1に基づいて、評価横力Aに対応する第1ゴム材料G1から取得されるパラメータである。第2評価旋回条件は、第2回帰式K2に基づいて、評価横力Aに対応する第2ゴム材料G2から取得されるパラメータである。本実施形態の評価旋回条件は、接地荷重とスリップ角θとの積(N・度)で示される。本実施形態の場合、図4に示されるように、例えば、評価横力Aに38Nが選択された場合、第1評価旋回条件として、336.71が取得され、また、第2評価旋回条件として360.95が取得される。   Next, a third step of acquiring an evaluation turning condition corresponding to a predetermined evaluation lateral force A is performed based on the regression equation Ka. The third step of the present embodiment includes a step of acquiring the first evaluation turning condition and a step of acquiring the second evaluation turning condition. The first evaluation turning condition is a parameter acquired from the first rubber material G1 corresponding to the evaluation lateral force A based on the first regression equation K1. The second evaluation turning condition is a parameter acquired from the second rubber material G2 corresponding to the evaluation lateral force A based on the second regression equation K2. The evaluation turning condition of the present embodiment is indicated by the product (N · degree) of the contact load and the slip angle θ. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 4, for example, when 38N is selected as the evaluation lateral force A, 336.71 is acquired as the first evaluation turning condition, and as the second evaluation turning condition. 360.95 is obtained.

次に、評価旋回条件でのゴム材料Gの摩耗エネルギーを計算する第4工程が行われる。本実施形態の第4工程では、第1評価旋回条件での第1ゴム材料G1の第1摩耗エネルギーを計算する工程と、第2評価旋回条件での第2ゴム材料G2の第2摩耗エネルギーを計算する工程とを含んでいる。   Next, a fourth step of calculating the wear energy of the rubber material G under the evaluation turning condition is performed. In the fourth step of this embodiment, the step of calculating the first wear energy of the first rubber material G1 under the first evaluation turning condition and the second wear energy of the second rubber material G2 under the second evaluation turning condition are calculated. And a calculating step.

摩耗エネルギーは、第1工程でのゴム材料Gの旋回走行時の擬似路面12Bに対するすべり量と、横力とで計算される。本実施形態では、摩耗エネルギーは、すべり量とせん断応力との積である下記式(1)で計算される。せん断応力は、接地面積当りの横力である。すべり量は、接地長さL(mm)とスリップ角θ(度)との積である下記式(2)で算出される。なお、このとき、スリップ角θ(度)は、評価旋回条件から実車相当の接地圧となる荷重(乗用車の場合では、通常40N)を用いて算出されても良い。また、接地面積(L×W)は、このスリップ角θ(度)に対応する値が採用されても良い。
摩耗エネルギー(N/mm) = L×tanθ×F1/(L×W)
= tanθ×F1/W … (1)
すべり量(mm)=L×tanθ … (2)
上記符号は、以下の通りである。
F1:評価横力A(N)
W :接地幅(mm)
L×W:接地面積(mm
The wear energy is calculated by the amount of slip and the lateral force with respect to the simulated road surface 12B when the rubber material G is turning in the first step. In the present embodiment, the wear energy is calculated by the following formula (1) that is the product of the slip amount and the shear stress. Shear stress is a lateral force per contact area. The slip amount is calculated by the following equation (2) which is the product of the contact length L (mm) and the slip angle θ (degrees). At this time, the slip angle θ (degrees) may be calculated using a load (usually 40 N in the case of a passenger car) that is a contact pressure equivalent to the actual vehicle based on the evaluation turning condition. In addition, a value corresponding to the slip angle θ (degrees) may be employed as the ground contact area (L × W).
Wear energy (N / mm) = L x tanθ x F1 / (L x W)
= Tanθ x F1 / W (1)
Slip amount (mm) = L x tanθ (2)
The above symbols are as follows.
F1: Evaluation lateral force A (N)
W: Grounding width (mm)
L x W: Grounding area (mm 2 )

図4の例の場合では、上記式(1)及び(2)より、第1評価旋回条件が336.71のとき、第1摩耗エネルギーが304と計算される。また、第2評価旋回条件が360.95のとき、第2摩耗エネルギーは、326と計算される。このように、本実施形態では、評価旋回荷重を用いて摩耗エネルギーを算出するので、旋回半径を同じ条件とする旋回走行時の摩耗エネルギーを精度良く表すことができると推測される。なお、第1摩耗エネルギー及び第2摩耗エネルギーは、スリップ角θ、接地荷重、ゴム材料Gの複素弾性率及び損失正接の各パラメータを用いた有限要素法(FEM)を用いて求めても良い。   In the case of the example in FIG. 4, the first wear energy is calculated as 304 when the first evaluation turning condition is 336.71 from the above formulas (1) and (2). When the second evaluation turning condition is 360.95, the second wear energy is calculated as 326. Thus, in this embodiment, since wear energy is calculated using an evaluation turning load, it is estimated that the wear energy at the time of cornering with the same turning radius can be expressed with high accuracy. Note that the first wear energy and the second wear energy may be obtained by a finite element method (FEM) using parameters of slip angle θ, ground load, complex elastic modulus of rubber material G, and loss tangent.

次に、評価旋回条件に基づいて、ゴム材料Gを擬似路面上で旋回走行させ、ゴム材料Gの摩耗量を計測する第5工程が行われる。第5工程によるゴム材料Gの旋回走行は、第1工程によるゴム材料Gの旋回走行と同じ手法で行われる。   Next, based on the evaluation turning condition, the fifth step of turning the rubber material G on the pseudo road surface and measuring the wear amount of the rubber material G is performed. The turning of the rubber material G in the fifth step is performed in the same manner as the turning of the rubber material G in the first step.

本実施形態の第5工程は、第3工程で取得された評価旋回条件に基づいて、摩耗量が計測される。第5工程は、本実施形態では、第1評価旋回条件に基づいて第1ゴム材料G1の摩耗量を計測する工程と、第2評価旋回条件に基づいて第2ゴム材料G2の摩耗量を計測する工程とが行われる。また、第5工程では、例えば、計測された摩耗量に対応する摩耗エネルギーが、前記式(1)及び(2)に基づいて算出される。即ち、第5工程で算出される摩耗エネルギー及び摩耗量は、評価旋回条件に対応している。なお、摩耗量及び摩耗エネルギーは、このような工程で計測されるものに限定されるものではなく、例えば、第1工程において、旋回条件に基づく横力とともに計測されても良い。   In the fifth step of the present embodiment, the wear amount is measured based on the evaluation turning condition acquired in the third step. In the present embodiment, the fifth step measures the wear amount of the first rubber material G1 based on the first evaluation turning condition, and measures the wear amount of the second rubber material G2 based on the second evaluation turning condition. And a process of performing. In the fifth step, for example, the wear energy corresponding to the measured wear amount is calculated based on the equations (1) and (2). That is, the wear energy and the wear amount calculated in the fifth step correspond to the evaluation turning condition. The amount of wear and the wear energy are not limited to those measured in such a process. For example, in the first process, the wear amount and the wear energy may be measured together with the lateral force based on the turning condition.

次に、摩耗量と摩耗エネルギーとの関係を算出する第6工程が行われる。本実施形態の第6工程は、第5工程で計測されたゴム材料Gの摩耗量と摩耗エネルギーとの回帰式Kbが算出される。   Next, a sixth step of calculating the relationship between the wear amount and the wear energy is performed. In the sixth step of the present embodiment, a regression equation Kb between the wear amount and the wear energy of the rubber material G measured in the fifth step is calculated.

本実施形態の第6工程で算出される回帰式Kbは、第1ゴム材料G1における摩耗量と第1摩耗エネルギーとの第3回帰式K3と、第2ゴム材料G2における摩耗量と第2摩耗エネルギーとの第4回帰式K4とを含んでいる。   The regression equation Kb calculated in the sixth step of the present embodiment is the third regression equation K3 of the wear amount and the first wear energy in the first rubber material G1, and the wear amount and the second wear in the second rubber material G2. 4th regression equation K4 with energy is included.

図5は、第3回帰式K3と第4回帰式K4の一例を示すグラフである。図5の横軸は、摩耗エネルギー(N/mm)であり、縦軸は、摩耗量(mm)である。図5に示されるように、この例では、第5工程において、5種類の横力に対応する評価旋回条件が与えられて、回帰式Kbが算出されている。評価旋回条件は、5種類に限定されるものではなく、例えば、3種類以上であれば良いが、種類が大きいほど望ましい。   FIG. 5 is a graph showing an example of the third regression equation K3 and the fourth regression equation K4. The horizontal axis in FIG. 5 is the wear energy (N / mm), and the vertical axis is the wear amount (mm). As shown in FIG. 5, in this example, the regression equation Kb is calculated in the fifth step by giving evaluation turning conditions corresponding to five types of lateral forces. The evaluation turning conditions are not limited to five types, and may be, for example, three or more types.

次に、第1ゴム材料G1の第1摩耗エネルギーと、第2ゴム材料G2の第2摩耗エネルギーとを比較することにより、ゴム材料の耐摩耗性能を評価する第7工程が行われる。本実施形態の第7工程は、第1摩耗エネルギーに基づく第1ゴム材料G1の摩耗量と、第2摩耗エネルギーに基づく第2ゴム材料G2の摩耗量とが比較される。第1ゴム材料G1の摩耗量は、第4工程で計算された摩耗エネルギーと第6工程で算出された第3回帰式K3とから求められる。第2ゴム材料G2の摩耗量は、第4工程で計算された第2摩耗エネルギーと第6工程で算出された第4回帰式K4とから求められる。   Next, a seventh step of evaluating the wear resistance performance of the rubber material is performed by comparing the first wear energy of the first rubber material G1 and the second wear energy of the second rubber material G2. In the seventh step of the present embodiment, the wear amount of the first rubber material G1 based on the first wear energy is compared with the wear amount of the second rubber material G2 based on the second wear energy. The amount of wear of the first rubber material G1 is determined from the wear energy calculated in the fourth step and the third regression equation K3 calculated in the sixth step. The amount of wear of the second rubber material G2 is obtained from the second wear energy calculated in the fourth step and the fourth regression equation K4 calculated in the sixth step.

具体的には、図5の例では、第3回帰式K3より、第4工程で計算された第1摩耗エネルギーが304のとき、摩耗量が6.53mmと算出される。第4回帰式K4より、第4工程で計算された第2摩耗エネルギーが326のとき、摩耗量が7.53mmと算出される。従って、この例では、第1ゴム材料G1は、第2ゴム材料G2に比して、摩耗量が小さく、耐摩耗性能が良いと判断できる。   Specifically, in the example of FIG. 5, when the first wear energy calculated in the fourth step is 304, the wear amount is calculated to be 6.53 mm from the third regression equation K3. From the fourth regression equation K4, when the second wear energy calculated in the fourth step is 326, the wear amount is calculated to be 7.53 mm. Therefore, in this example, it can be determined that the first rubber material G1 has a smaller wear amount and better wear resistance than the second rubber material G2.

このように、本実施形態のゴム材料Gの評価方法では、ゴム材料Gに、スリップ角θと接地荷重とで決定される旋回条件の複数種類を与えて、ゴム材料Gに作用する横力を計測する。これにより、ゴム材料Gに作用する横力、即ち、旋回半径を同じとする条件で耐摩耗性能を評価できる。従って、本実施形態の評価方法では、旋回走行時のゴム材料Gの耐摩耗性能を高精度に評価することができる。   Thus, in the evaluation method of the rubber material G of the present embodiment, the rubber material G is given a plurality of types of turning conditions determined by the slip angle θ and the contact load, and the lateral force acting on the rubber material G is given. measure. Accordingly, the wear resistance performance can be evaluated under the condition that the lateral force acting on the rubber material G, that is, the turning radius is the same. Therefore, in the evaluation method of the present embodiment, the wear resistance performance of the rubber material G during cornering can be evaluated with high accuracy.

本実施形態では、配合の異なる2種類のゴム材料Gを用いて、旋回走行時のゴム材料の耐摩耗性能が評価されたが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、3以上の複数種類のゴム材料Gを用いて、評価することもできる。   In the present embodiment, the wear resistance performance of the rubber material at the time of turning travel was evaluated using two types of rubber materials G having different blends, but the present invention is not limited to such an aspect, and for example, 3 or more It is also possible to evaluate using a plurality of types of rubber materials G.

また、本実施形態では、第1工程、及び第5工程において、ゴム材料Gは、擬似路面12Bに対して自由転動されたが、例えば、ゴム材料G及び擬似路面12Bをそれぞれ駆動回転させても良い。この場合、第4工程及び第6工程で計算されるすべり量、及び、摩耗エネルギーは、それぞれ下記式(3)、(4)で算出される。なお、ゴム材料G及び擬似路面12Bをそれぞれ駆動回転させる場合でも、すべり量及び摩耗エネルギーの計算式以外は、ゴム材料Gを自由転動させる場合と同じ工程を経るので、その説明が省略される。
すべり量(mm)=L×tanθ+L(V1−(V2×cosθ))/V1 … (3)
摩耗エネルギー(N/mm)
=L×tanθ×F1/(L×W)+{L×(V1−(V2×cosθ))/V1×F2}/(L×W)
=tanθ×F1/W+{(V1−(V2×cosθ))/V1}×F2/W … (4)
上記符号は、以下の通りである。
F2:ゴム材料Gに作用する進行方向の反力である前後力(N)
V1:ゴム材料Gの周速度(km/h)
V2:擬似路面12Bのゴム材料Gの接地中心での周速度(km/h)
In this embodiment, in the first step and the fifth step, the rubber material G is freely rolled with respect to the simulated road surface 12B. For example, the rubber material G and the simulated road surface 12B are driven and rotated. Also good. In this case, the slip amount and wear energy calculated in the fourth step and the sixth step are calculated by the following equations (3) and (4), respectively. Even when each of the rubber material G and the pseudo road surface 12B is driven and rotated, except for the calculation formulas of the slip amount and the wear energy, the same steps as in the case of free rolling of the rubber material G are performed, and thus the description thereof is omitted. .
Slip amount (mm) = L × tan θ + L (V1− (V2 × cos θ)) / V1 (3)
Wear energy (N / mm)
= L × tan θ × F1 / (L × W) + {L × (V1− (V2 × cos θ)) / V1 × F2} / (L × W)
= Tan θ × F1 / W + {(V1− (V2 × cos θ)) / V1} × F2 / W (4)
The above symbols are as follows.
F2: Longitudinal force (N) which is a reaction force in the traveling direction acting on the rubber material G
V1: Peripheral speed of rubber material G (km / h)
V2: peripheral speed (km / h) at the center of contact of the rubber material G on the simulated road surface 12B

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention can be changed and implemented in various aspects, without being limited to the said embodiment.

G ゴム材料
12B 擬似路面
G Rubber material 12B Simulated road surface

Claims (6)

円筒状のゴム材料を、擬似路面上で回転走行させることにより摩耗させて前記ゴム材料の耐摩耗性能を評価する方法であって、
前記ゴム材料に、スリップ角と接地荷重とで決定される旋回条件の複数種類を与えて前記擬似路面上を旋回走行させ、少なくとも、前記ゴム材料に作用する横力を計測する第1工程と、
前記旋回条件と、前記横力との回帰式を算出する第2工程と、
前記回帰式に基づいて、予め定められた評価横力に対応する評価旋回条件を取得する第3工程と、
前記評価旋回条件での前記ゴム材料の摩耗エネルギーを計算する第4工程とを含むことを特徴とするゴム材料の耐摩耗性能評価方法。
A method for evaluating wear resistance performance of the rubber material by causing a cylindrical rubber material to wear by rotating on a simulated road surface,
A first step of measuring the lateral force acting on the rubber material by giving the rubber material a plurality of types of turning conditions determined by a slip angle and a ground load and turning on the pseudo road surface;
A second step of calculating a regression equation of the turning condition and the lateral force;
A third step of acquiring an evaluation turning condition corresponding to a predetermined evaluation lateral force based on the regression equation;
And a fourth step of calculating the wear energy of the rubber material under the evaluation turning condition.
前記旋回条件は、前記接地荷重と前記スリップ角との積で表される請求項1記載のゴム材料の耐摩耗性能評価方法。   The method for evaluating wear resistance of a rubber material according to claim 1, wherein the turning condition is represented by a product of the ground load and the slip angle. 前記旋回条件は、前記接地荷重と前記スリップ角との比で表される請求項1記載のゴム材料の耐摩耗性能評価方法。   The method for evaluating wear resistance of a rubber material according to claim 1, wherein the turning condition is represented by a ratio between the ground load and the slip angle. 前記第1工程は、さらに、前記ゴム材料と前記擬似路面との接地長さを計測する工程を含み、
前記第4工程は、前記接地長さと前記スリップ角とを用いて、前記第1工程での前記ゴム材料の旋回走行時の前記擬似路面に対するすべり量を算出する工程と、
前記すべり量と前記横力とを用いて前記摩耗エネルギーを計算する工程とを含む請求項1乃至3のいずれかに記載のゴム材料の耐摩耗性能評価方法。
The first step further includes a step of measuring a contact length between the rubber material and the simulated road surface,
The fourth step uses the contact length and the slip angle to calculate a slip amount with respect to the simulated road surface when the rubber material turns in the first step;
The method for evaluating the wear resistance of a rubber material according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of calculating the wear energy by using the slip amount and the lateral force.
前記評価旋回条件に基づいて、前記ゴム材料を前記擬似路面上を旋回走行させ、少なくとも、前記ゴム材料の摩耗量を計測する第5工程と、
前記摩耗量と前記摩耗エネルギーとの関係を算出する第6工程とを含む請求項1乃至4のいずれかに記載のゴム材料の耐摩耗性能評価方法。
A fifth step of turning the rubber material on the pseudo road surface based on the evaluation turning condition and measuring at least the amount of wear of the rubber material;
The method for evaluating the wear resistance of a rubber material according to any one of claims 1 to 4, further comprising a sixth step of calculating a relationship between the wear amount and the wear energy.
前記ゴム材料は、第1ゴム材料と、前記第1ゴム材料とは配合が異なる第2ゴム材料とを含み、
前記第2工程は、前記第1ゴム材料の前記旋回条件と前記横力との関係を示す第1回帰式と、前記第2ゴム材料の前記旋回条件と前記横力との関係を示す第2回帰式とを算出し、
前記第3工程は、前記第1回帰式に基づいて、予め定められた評価横力に対応する第1評価旋回条件を取得する工程と、前記第2回帰式に基づいて、前記評価横力に対応する第2評価旋回条件を取得する工程とを含み、
前記第4工程は、前記第1評価旋回条件での前記第1ゴム材料の第1摩耗エネルギーを計算する工程と、前記第2評価旋回条件での前記第2ゴム材料の第2摩耗エネルギーを計算する工程とを含み、
さらに、前記第1摩耗エネルギーと、前記第2摩耗エネルギーとを比較する工程を含む請求項1乃至5のいずれかに記載のゴム材料の耐摩耗性能評価方法。
The rubber material includes a first rubber material and a second rubber material having a different composition from the first rubber material,
In the second step, a first regression equation showing a relationship between the turning condition of the first rubber material and the lateral force, and a second regression showing a relation between the turning condition of the second rubber material and the lateral force. Calculate the regression equation,
The third step includes obtaining a first evaluation turning condition corresponding to a predetermined evaluation lateral force based on the first regression equation, and calculating the evaluation lateral force based on the second regression equation. Obtaining a corresponding second evaluation turning condition,
The fourth step calculates a first wear energy of the first rubber material under the first evaluation turning condition, and calculates a second wear energy of the second rubber material under the second evaluation turning condition. Including the steps of:
The method for evaluating wear resistance of a rubber material according to any one of claims 1 to 5, further comprising a step of comparing the first wear energy and the second wear energy.
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