JP3929155B2 - Coefficient of friction measurement device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦係数測定装置に関し、更に詳しくは、スリップ比−摩擦係数の関係を試験片の段階で測定したい実際の路面で測定できるようにした可搬式の摩擦係数測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、可搬式のゴムの摩擦係数測定装置として、例えば、振り子式の測定装置がある。この装置は振り子の下端にゴム試験片を取り付け、該振り子を振らせた際にその試験片が試験面を擦って移動した時の高さから摩擦係数を求めるものである。また、回転体に試験片を固定し、それを試験面に押し付けて摩擦係数を求めるようにした測定装置の提案もある。しかし、これらの装置から測定できる摩擦係数は、スリップ比を一定にした摩擦係数であり、スリップ比を変化させた時のスリップ比−摩擦係数の関係を求めることができないという問題があった。
【0003】
このスリップ比−摩擦係数の関係は、同じゴムでもスリップ比が異なると摩擦係数も大きく相違する。そのため、特に自動車用のタイヤにおいて、ブレーキ性能に優れたタイヤの開発を容易にする上で、スリップ比−摩擦係数の関係を試験片の段階で測定したい実際の路面で測定できるような可搬式の摩擦係数測定装置の提案が強く望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、スリップ比−摩擦係数の関係を試験片の段階で測定したい実際の路面で測定することができる可搬式の摩擦係数測定装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、立設した枠体の中央部に第1駆動モーターをその駆動軸が下方に向けて垂下するように設置し、該駆動軸の下端部に回転体を固定し、該回転体に水平方向を回転軸とするゴム試験片支持軸を前記回転体の放射方向に該回転体から先端支持部が突出するように横設し、前記支持軸の後端を前記回転体に設置した第2駆動モーターに駆動力測定手段を介して連結したことを特徴とする。
【0006】
このように第1駆動モーターの駆動軸の下端部に回転体を取り付け、その回転体にゴム試験片支持軸を設置し、それを第2駆動モーターに駆動力測定手段を介して回転できるようにしたので、第2駆動モーターによりゴム試験片支持軸の先端支持部に装着したゴム試験片を回転させることができる一方、第1駆動モーターによりその試験片を支持する支持軸を設置した回転体を回転することができるため、両駆動モーターの回転速度を調整することにより、試験片に所望の滑りを発生させながら路面上を転動させることができる。従って、駆動力測定手段で検出された駆動力を用いて、スリップ比に応じたゴム試験片の摩擦係数を測定することが可能になる。
【0007】
また、枠体に設置した第1駆動モーターの駆動軸の下端部に回転体を取り付け、その回転体に設置した第2駆動モーターに駆動力測定手段を介してゴム試験片支持軸を連結する構成にするだけでよいため、装置を簡素にして小型にすることができるので、持ち運びでき、実際に測定したい路面上に移動しての測定が可能になる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1,2は本発明の摩擦係数測定装置の一例を示し、この測定装置は立設した枠体1の上部中央部に第1駆動モーター2が設置され、その駆動軸2aが下方に向けて垂下されるようになっている。駆動軸2aの下端部に上下面を水平方向にした円盤状の回転体3の中心部が固定されている。
【0009】
この回転体3上の一方側には、円板状に形成されたゴム試験片Xを回転させる第2駆動モーター4と、ゴム試験片Xのトルクを検出するトルク検出器5と、先端にゴム試験片Xを支持するゴム試験片支持軸6とが設けられている。回転体3の放射方向に延びる第2駆動モーター4の駆動軸4aの先端にカップリング7を介してトルク検出器5の回転軸5aの後端が連結され、そのトルク検出器5を貫通して延びる回転軸5aの先端部がゴム試験片支持軸6になって兼用されている。この支持軸6は回転体3の放射方向に水平に延び、かつ回転体3から先端支持部8が突出するように横設されている。その先端支持部8にゴム試験片XがナットNにより着脱自在に固定されるようになっている。
【0010】
上記のような測定装置によれば、第2駆動モーター4により先端支持部8に装着したゴム試験片Xを回転させ、かつ第1駆動モーター2によりその試験片Xを載置した回転体3を回転することができる。そのため、駆動モーター2,4の回転速度を調節することにより、ゴム試験片Xに所望の滑りを発生させながら路面R上を転動させることができる。従って、トルク検出器5で検出されたトルクΤを用いて、スリップ比に応じたゴム試験片の摩擦係数を容易に測定することができる。
【0011】
即ち、トルク検出器5で検出されたトルクΤ(=F×r:rは試験片の半径)から駆動力Fを算出する。スリップ比=0の時のFを転がり抵抗RRとすると、摩擦係数μはμ=(F−RR)/Wの式から求められる。但し、Wは先端支持部8に装着した状態におけるゴム試験片Xの重量である。この重量Wは、摩擦試験前に路面に設置した台秤などで測定する。また、スリップ比はゴム試験片Xの回転速度をVt 、回転体3の回転速度をVr とすると、(Vt −Vr )/Vt の式から求められる。但し、Vt =Vr の時スリップ比=0である。従って、スリップ比とそれに対応した駆動力Fをそれぞれ求めれば、上記の式から各スリップ比における摩擦係数がそれぞれ算出され、スリップ比−摩擦係数の関係を求めることができる。図3にスリップ比−摩擦係数の関係を測定した一例を示す。
【0012】
また、枠体1に設置した第1駆動モーター2に回転体3を取り付け、その回転体3に設置した第2駆動モーター4にトルク検出器5を介してゴム試験片支持軸6を連結する構成とするので、装置がシンプルとなって小型化することができ、持ち運びができる。そのため、実際に測定したい路面上に移動しての測定が容易となる。
【0013】
図4は、本発明の摩擦係数測定装置の他の例を示す。この実施形態では、上述した実施形態において、更にゴム試験片支持軸6を設けた側とは反対側の回転体3上の位置Pに、上記試験片Xと同じ形状のバランス片Yを取り付けるバランス片支持軸9を設置したものである。このバランス片支持軸9は、立設された支持片10,10に水平に取り付けられ、水平方向を軸として回転自在になっている。また、回転体3の放射方向に横設され、その先端支持部9aが回転体3から突出するようにしてある。このようにバランス片支持軸9を反対側に設置し、測定時に先端支持部9aにバランス片Yも取り付けることにより、上述した効果に加えて、左右2つの回転片でバランス走行させることができるので、回転体3を支持する駆動軸2aに加わる負担を軽減することができる。
【0014】
本発明において、回転体3は上記実施形態では円盤状に形成したが、それに代えて、図5に示すように矩形板状に形成し、それに上述した第2駆動モーター4、トルク検出器5、ゴム試験片支持軸6を取り付けるようにしてもよく、この回転体3はその回転中心に対して平面視で略点対称の形状にするのが好ましい。
また、支持軸6を設けた側とは反対側の回転体3の位置PにバランスウェイトKを着脱自在に装着する構成にするのがよく、これにより左右の重量バランスを均衡させ、遠心力による駆動軸2aの偏った横振れを抑えることができる。
【0015】
上記実施形態では、駆動力Fを測定するのにトルク検出器5を用いたが、駆動力Fを測定できれば、別の駆動力測定手段であってもよい。
本発明は、スリップ比−摩擦係数の関係をゴム試験片の段階で測定するのに好適に用いることができるが、それに加えて、実際に作製した空気入りタイヤを試験片として用いる場合であっても使用できる。
【0016】
【発明の効果】
上述したように本発明は、立設した枠体の中央部に第1駆動モーターをその駆動軸が下方に向けて垂下するように設置し、該駆動軸の下端部に回転体を固定し、該回転体に水平方向を回転軸とするゴム試験片支持軸を前記回転体の放射方向に該回転体から先端支持部が突出するように横設し、前記支持軸の後端を前記回転体に設置した第2駆動モーターに駆動力測定手段を介して連結したため、両駆動モーターによりゴム試験片に任意の滑りを発生させながら路面上を転動させることができるので、スリップ比−摩擦係数の関係を容易に測定することができ、かつ持ち運びができるので、測定したい実際の路面における測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の摩擦係数測定装置の一例を示す正面図である。
【図2】図1のA−A矢視図である。
【図3】(a)はドライ舗装路面におけるスリップ率−摩擦係数の関係の一例を示すグラフ図、(b)はウェット舗装路面におけるスリップ率−摩擦係数の関係の一例を示すグラフ図である。
【図4】本発明の摩擦係数測定装置の他の例を示す正面図である。
【図5】本発明の摩擦係数測定装置において、第2駆動モーター、トルク検出器、ゴム試験片支持軸を設置した回転体の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 枠体 2 第1駆動モーター
2a 駆動軸 3 回転体
4 第2駆動モーター 5 トルク検出器(駆動力測定手段)
6 ゴム試験片支持軸 8 先端支持部
9 バランス片支持軸 9a 先端支持部
K バランスウェイト P 反対側の位置
R 路面 X ゴム試験片
Y バランス片[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction coefficient measuring apparatus, and more particularly to a portable friction coefficient measuring apparatus that can measure the relationship between a slip ratio and a friction coefficient on an actual road surface to be measured at the stage of a test piece.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a portable rubber friction coefficient measuring device, for example, there is a pendulum type measuring device. In this apparatus, a rubber test piece is attached to the lower end of the pendulum, and when the pendulum is shaken, the friction coefficient is obtained from the height when the test piece is moved by rubbing the test surface. There is also a proposal for a measuring apparatus in which a test piece is fixed to a rotating body and pressed against a test surface to obtain a friction coefficient. However, the friction coefficient that can be measured from these devices is a friction coefficient with a constant slip ratio, and there is a problem that the relationship between the slip ratio and the friction coefficient when the slip ratio is changed cannot be obtained.
[0003]
Regarding the relationship between the slip ratio and the friction coefficient, even if the rubber is the same, the friction coefficient is greatly different if the slip ratio is different. Therefore, especially in automobile tires, in order to facilitate the development of tires with excellent braking performance, a portable type that can be measured on the actual road surface where the relationship between the slip ratio and the friction coefficient is to be measured at the stage of the test piece. A proposal of a friction coefficient measuring device has been strongly desired.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a portable friction coefficient measuring apparatus capable of measuring a relationship between a slip ratio and a friction coefficient on an actual road surface to be measured at the stage of a test piece.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention for achieving the above object, the first drive motor is installed at the center of the standing frame so that the drive shaft hangs downward, and the rotating body is fixed to the lower end of the drive shaft. A rubber test piece support shaft having a horizontal axis as a rotation axis is horizontally disposed on the rotating body so that a tip support portion protrudes from the rotating body in a radial direction of the rotating body, and a rear end of the support shaft is rotated. It is connected to a second drive motor installed on the body via a driving force measuring means.
[0006]
In this way, the rotating body is attached to the lower end portion of the driving shaft of the first driving motor, and the rubber test piece supporting shaft is installed on the rotating body so that it can be rotated to the second driving motor via the driving force measuring means. Therefore, the rubber test piece mounted on the tip support portion of the rubber test piece support shaft can be rotated by the second drive motor, while the rotating body provided with the support shaft for supporting the test piece by the first drive motor is provided. Since it can rotate, by adjusting the rotational speed of both drive motors, it can roll on the road surface while generating a desired slip on the test piece. Therefore, it is possible to measure the friction coefficient of the rubber test piece according to the slip ratio using the driving force detected by the driving force measuring means.
[0007]
Also, a rotating body is attached to the lower end portion of the drive shaft of the first drive motor installed on the frame, and the rubber test piece support shaft is connected to the second drive motor installed on the rotary body via the driving force measuring means. Therefore, since the apparatus can be simplified and reduced in size, it can be carried and measurement can be performed by moving on the road surface to be actually measured.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show an example of a friction coefficient measuring apparatus according to the present invention. In this measuring apparatus, a
[0009]
On one side of the rotating
[0010]
According to the measuring device as described above, the rubber test piece X attached to the tip support portion 8 is rotated by the second drive motor 4, and the rotating
[0011]
That is, the driving force F is calculated from the torque 検 出 (= F × r: r is the radius of the test piece) detected by the
[0012]
Further, the rotating
[0013]
FIG. 4 shows another example of the friction coefficient measuring apparatus of the present invention. In this embodiment, in the embodiment described above, a balance for attaching a balance piece Y having the same shape as the test piece X to the position P on the rotating
[0014]
In the present invention, the
Further, it is preferable that the balance weight K is detachably mounted at the position P of the
[0015]
In the above embodiment, the
The present invention can be suitably used for measuring the relationship between the slip ratio and the friction coefficient at the stage of the rubber test piece, but in addition to this, the actually produced pneumatic tire is used as the test piece. Can also be used.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the first drive motor is installed at the center of the standing frame so that the drive shaft hangs downward, and the rotating body is fixed to the lower end of the drive shaft. A rubber test piece support shaft having a horizontal axis as a rotation axis is disposed on the rotating body so that a tip support portion projects from the rotating body in a radial direction of the rotating body, and a rear end of the support shaft is disposed on the rotating body. Since the two drive motors are connected to each other through the driving force measuring means, it is possible to roll the rubber test piece on the road surface while generating any slip, so that the slip ratio-friction coefficient Since the relationship can be easily measured and carried, measurement on the actual road surface to be measured becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of a friction coefficient measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG.
FIG. 3A is a graph showing an example of a relationship between slip ratio and friction coefficient on a dry paved road surface, and FIG. 3B is a graph showing an example of a relationship between slip ratio and friction coefficient on a wet paved road surface.
FIG. 4 is a front view showing another example of the friction coefficient measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing another example of a rotating body provided with a second drive motor, a torque detector, and a rubber test piece support shaft in the friction coefficient measuring apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
6 rubber test piece support shaft 8
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