JPH04116451A - 動摩擦抵抗の測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばタイヤ、履物、キャスター等に用いら
れるゴム及びその他の物質の動摩擦特性の測定に使用さ
れる、動摩擦抵抗の測定方法及びその装置に関する。

［従来の技術Ｊ 従来、動摩擦抵抗の測定方法及びその装置としては、次
のようなものが知られている。

（１）所謂ポータプル・スキッド・レジスタンステスタ
ー（Ｐｏｒｔａｂｌｅ　５ｋｉｄ　Ｒｅ５ｉｓｔａｎｃ
ｅ　Ｔｅ５ｔｅｒ　）を使用し、振り子の腕の先の板に
取り付けた被測定物を、摩擦体を貼った盤上に振り子滑
走させ、その後の振り上がり高さを動摩擦抵抗として求
めるもの（ＡＳＴＭ−Ｅ３０３−７４）。

（２）板に被測定物を取り付け、この被測定物の一定面
に摩擦板を接触させた状態で、少なくともその一方の板
を回転させて、両者のこすり合わせによって生じる動摩
擦抵抗を、摩擦板あるいは被測定物を取り付けた板のト
ルクとして検出するもの（特開昭６１−１１７４３０号
公報）。

（３）アームの先端に取り付けた摺動要素を、回転する
ディスク状の摺動部材上に接触させ、これによって発生
する動摩擦抵抗を、アームの回転モーメン）・力として
、テコの原理を利用して拡大して測定するもの（＠開閉
６１−２５８１４５ゆ公報）。

［発明が解決しようとする課題］ 前記（１）に示されるように、振り子の腕の先の板に取
り付けた被測定物を、摩擦体を貼った盤上に振り子滑走
させる測定では、これをタイヤに用いるゴムに対して使
用する場合、被測定物の摩擦速度が実際のタイヤの摩擦
速度に比べてかなり遅く、タイヤ走行条件と合わない問
題がある。

また、被測定物の一定位置を摩擦体に対して強制的に擦
過させるので、振り子滑走摩擦を繰り返すことにより、
被測定物が摩耗しやすく、そのために滑走摩擦距離・面
積が変化することになる。

しかもその度合は、各被測定物によって異なり、特に摩
擦体が水等で濡れていない状態での測定ではその傾向が
強く、測定条件が一定とならないために、測定値にバラ
ツキを生じ、再現性に乏しい等の問題がある。

前記（２）に示されるように、板に被測定物を取り付け
、その被測定物の一定面に摩擦板を接触させた状態で、
少なくともその一力の板を回転させて両者の面をこすり
合わせたときに生じる動摩擦抵抗を、摩擦板あるいは被
測定物を取り付けた板のトルクとして検出する場合、検
出力を電気的に増幅しなければならないので、粘度が低
くなる等の問題がある。

更に、前記（１）及び（２）に共通の問題点として、一
つには、摩擦体の摩擦面積が多く必要となることがある
。即ち、測定精度を高めるには、摩擦面を均一にしなけ
ればならないが、広範囲にそのような面を得ることは困
難であるので、高い測定精度が得にくいことが問題とな
る。

二つめには、例えば自動車のタイヤ等の場合、駆動時又
はコーナーリング時に、タイヤのトレッドゴムは回転し
ながら動摩擦抵抗を受けているが、このような状態での
被測定物の動摩擦抵抗を測定できず、実際の使用時に生
じる動摩擦特性を把握しにくい問題がある。

前記（３）のに示されるように、テコの原理を利用して
検出力を増幅すれば、電気的増幅に比して高精度の増幅
ができるが、摺動要素が接触されるのはディスク状の摺
動部材上であり、タイヤのような使用形ｊ魚をとる被測
定物の測定には適さない問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、タイヤ
のような使用形態をとる、ゴムを初めとする種々の物質
の動摩擦抵抗を、実際の使用状態に即した条件下で再現
性よく測定できるようにすることをその解決すべき課題
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明において講じられた手
段を第１図により説明すると、請求項第１項の発明では
、回転し得る測定板ｌに摩擦体２を取り付け、この摩擦
体２へ駆動回転した円形の被測定物３の外周面を接触さ
せることによって生じる動摩擦抵抗力を、測定板１の回
転モーメント力として検出するという手段を講じている
ものである。

また、請求項第２項の発明では、回転軸４を中心に回転
し得る測定板１と、この測定板１に取り付けられた摩擦
体２と、測定板１の回転モーメント力を測定する力計５
と、外周面が摩擦体と接触回転する円形の被測定物３を
回転させる駆動体６とを有する動摩擦抵抗の測定装置と
するという手段を講じているものである。

［作　用］ 本発明においては、測定板ｌが回転しようとする力を測
定できればよいので、被測定物３が接触する摩擦体２の
摩擦面の範囲が狭くて済み、均一性を維持すべき摩擦体
２の摩擦面の範囲が小範囲で足るものである。従って、
摩擦面の状態及び材質の異なる数多くの摩擦体２による
測定が容易となる。

また、本発明において、駆動回転させた被測定物３の外
周面を摩擦体２に接触させることとしているのは、例え
ば自動車のタイヤ等における駆動時又はコーナリング時
に対応する動摩擦抵抗を測定できるようにするものであ
る。同時にこれは、動摩擦抵抗を、被測定物３の回転速
度と共に記録測定することにより、被測定物３の回転速
度を連続的又は断続的に変化させた場合、もしくは駆動
体５を伴出させ、慣性力のみで回転減速させた場合等に
おける動摩擦抵抗の速度依存性を知ることができるよう
にするものでもある。

更に、被測定物３の動摩擦抵抗を、測定板１の回転モー
メント力として検出しているのは、測定板ｌの回転中心
から摩擦体２までの距離を長くすることで、電気的増幅
に比して精度よく検出力を増幅できるようにするもので
ある。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の説明図で、以下これに基づ
いて説明する。

図中１は測定板で、その下面には回転軸４が取り付けら
れていて、測定板１は、この回転軸４に支持されると共
に、回転軸４回りに回転可能となっている。

測定板ｌの一側には、この測定板１が回転しようとした
時にその回転モーメント力を測定できるよう、力計５が
取り付けられている。また、測定板ｌの他側（回転軸４
を挟んで力計５とは反対側）上には、摩擦体２が取り付
けられている。

摩擦体２上に接して被測定物３が位置されている。この
被測定物３は、円形をなし、その外周面が摩擦体２に接
触されているもので、その中心に駆動軸７の一端が接続
されていて、回転駆動されるものとなっている。

ここで、摩擦体２について更に説明すると、摩擦体２は
、一般に動摩擦抵抗の測定に使用されている砥石や滑り
止めシート状の摩擦面を有するものでもよいが、摩擦面
に一定方向一定間隔の凹凸条を設けたものが好ましい。

この凹凸条を並列させた摩擦面を有する摩擦体２は、被
測定物３の摩耗や測定に伴なう目詰りが少なく、測定条
件を変動させることなく繰り返し測定することが容易と
なる。また、被測定物３へ与える周波数はこの凹凸条と
被測定物３の回転速度により決定され、また被測定物３
へ与える変形度はこの凹凸条の大小が大きく関与するの
で、これらを調整しながら測定を行うことが可能となる
。

第２図（ａ）、（ｂ）並びに第３図（ａ）。

′（ｂ）は、各々上記凹凸条を並列させた摩擦面を有す
る摩擦体２の一例を示すもので、第２図のものは摩擦方
向（被測定物３の回転方向）に対して直角に凹凸条が設
けられており、第３図のものは摩擦方向に対して斜めに
凹凸条が設けられている。特に、第３図のもののように
、摩擦方向に対して斜めに凹凸条を設けると、接触する
被測定物３にねじれを与えることができ、ねじれ動摩擦
抵抗を測定することができる。

従って、摩擦体２の凹凸条を適宜に定めることにより、
例えば自動車のタイヤ等での駆動時又はコーナリング時
におけるトレッドゴムの動摩擦抵抗との対応測定等を有
効に行うことができる。

凹凸条の形状は、図示される三角形の他、矩形、半円形
、正弦波状等、種々の形状を採用することができる。凹
凸状のピッチは、被測定物３の摩耗やその目詰まりを防
止する上で０．１ｍｍ以上であることが好ましく、被測
定物３に同時に２以上、特に３以上の凸条が接触するも
のであることが好ましい。尚、摩擦体２の材質は、測定
したい動摩擦抵抗に要求される条件等に合わせて選択す
ればよく、特に限定されるものではない。

また、被測定物３は、−射的には天然ゴム、合成ゴム等
のゴムであるが、本発明はこのゴムにしか適用できない
ものではなく、例えば合成樹脂やその他の物質であって
もよい。

上記摩擦体２及び被測定物３は、測定板１上に設置され
た恒温槽８内に収容されている。この恒温槽８内には、
恒温槽８内の雰囲気及び摩擦体２の温度を変えるための
ヒーター９が設けられており、このヒーター９はこれら
の温度を制御するための温度制御部１０に接続されてい
る。動摩擦抵抗は、摩擦体２及び被測定物３の温度によ
って大きく影響されるので、この影響を正確に知るＬで
、恒温槽８やヒーター９等により、摩擦体２及び被測定
物３の温度を調整できるようにしておくことが好ましい
。

また、恒温槽８には、液体散布装置１１が接続されてい
る。この液体散布装置１１は、恒温槽８内の摩擦体２と
被測定物３との間に液体を連続的又は断続的に供給する
ものである。動摩擦抵抗は、液体の介在によっても大き
な影響を受けるため、種々の液体に基づくこの影響を正
確に知る上で、摩擦体２と被測定物３の間に液体を散布
できるようにしておくことが好ましい。また、動摩擦抵
抗は、介在する液体の温度によっても影響を受けるので
、液体散布装置１１には温度調節装置を設けておくこと
が好ましい。

一端に被測定物３が取り付けられた駆動軸７の他端は、
空転自在な状態で荷重取り付はアーム１２を貫通し、駆
動伝達プーリー１３を介して駆動体６に接続されている
。

荷重取り付はアーム１２は、駆動軸７の貫通部分とずれ
た位置に、駆動軸７とモ行に設けられた支持軸１４を支
点に傾動可能なもので、その両端に荷重取り付は部１５
ａ、１５ｂが設けられている。この荷重取り付はアーム
１２は、これが上下することで、摩擦体２と被測定物３
の接触時間を制御するものであると共に、被測定物３を
摩擦体２に押し付ける力を調整するだめのものである。

動摩擦抵抗は、摩擦体２に対する被測定物３の押し付は
力に大きな影響を受けるので、この影響を正確に知る上
で、被測定物３をＩｊＪ擦体２に押し付ける力を調整で
きるようにしておくことが好ましい。

荷重取り付はアーム１２による押し伺は力の調整は、荷
重取り付は部１５ａ、１５ｂのいずれかに重りを取り付
けることで行われる。即ち、図中前方に位置する荷重取
り付は部１．５　ａに重りを取り伺けた場合に押し付は
力が強くなり、図中後方に位置する荷重取り付は部１５
ｂに重りを取り付けた場合に押し付は力が弱くなるもの
である。

駆動体６は、駆動伝達プーリー１３を介して駆動軸７を
回転させるもので、駆動体変速器１６と、その切り換え
を制御する駆動体制御部１７によって駆動が制御される
ものとなっている。また、この駆動体制御部１７と力計
５は、各々記録解析装置１８に接続されており、駆動体
６による被測定ゴム３の回転速度と動摩擦抵抗を同時に
記録解析装置１８に入力することにより、動摩擦抵抗の
速度依存性を知ることができるようになっている。

」−記装置によれば、測定板１に摩擦体２を取り付け、
被測定物３を、駆動体６で駆動回転させながら、摩擦体
２に対して適宜の力で押し付けることで、測定板１の回
転モーメント力として動摩擦抵抗を測定することができ
る。

この測定原理を第４図で説明すると、図に矢印で示され
る方向に駆動回転された被測定物３を摩擦体２に押し付
けると、測定板１は図中反時計回りに回転しようとし、
その回転モーメント力が力計５で測定されることになる
。また、測定される回転モーメント力は、力計５の測定
板１への取り付は部から回転軸４迄の距離と、摩擦体２
から回転軸４迄の距離との比に基づいて、テコの原理に
より増幅されて測定されることになる。

上記のように、検出力の増幅は、力計５の測定板１への
取り付は部と摩擦体２の回転軸４までの距離の比に基づ
いて、テコの原理によってなされるので、力計５は、図
示されるように、摩擦体２と回転軸４を挟んだ反対側に
連結されていなければならないものではなく、摩擦体２
と同じ側に連結されていてもよい。

更に、」起重測定に際し、摩擦体２と被測定物３との間
に液体を散布すれば、液体が介在した状態での動摩擦抵
抗の測定を行うことができ、また摩擦体２と被測定物３
の温度を調整することで、任意の温度下における動摩擦
抵抗を測定することができる。

第５図は、本発明の方法及び装置により、ガラス転移温
度の異なるＳＢＨのタイヤトレ・ンド用加硫ゴム組成物
（ポリマー１００重量部、カーボン８５重量部、オイル
５０重量部）の動摩擦抵抗を測定した結果を示すもので
ある。また、第６図は、」起重と同じ試料について、Ａ
ＳＴＭ−Ｅ−３０３−７４に示される測定方法により測
定を行った結果を示すものである。

図から明らかなように、第５図に示される結果でｔ−ｒ
、ゴムの動摩擦抵抗とゴムのガラス転移温度とが相関し
て表われており、従来からの一般的認識と一致している
。これに対し、第６図に示される結果では、ゴムのガラ
ス転移温度の違いによるゴムの動摩擦抵抗の差がほとん
ど表われておらず、本発明の方法及び装置の方が精度の
高い測定結果となっていることが明らかである。

尚、第５図及び第６図において、カッコ内の数値は、ガ
ラス転移温度−４９℃のゴム組成物を１００としたとき
の指数値を示すものである。

また、第７図は、本発明の方法及び装置により、ＳＢＲ
，ＢＲ，ＮＲの加硫ゴム組成物（ポリマー１００重量部
、カーボン５０重量部、オイル５重量部）の動摩擦抵抗
の速度依存性を測定した結果を示すものである。

やはり図より明らかなように、ゴムの種類により、動摩
擦抵抗の速度依存性が異なることが分る。しかし、この
ような動摩擦抵抗の速度依存性についての情報は、ＡＳ
ＴＥＭ−Ｅ３０３−７４の測定方法では得られないもの
である。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明した通りのものであり、次の効果を
奏するものである。

（１）被測定物３を駆動回転させ、その外周面を摩擦体
２に接触させて測定が行われるので、例えば自動車のタ
イヤ等における駆動時又はコーナリング時等に対応する
動摩擦抵抗や、動摩擦抵抗の速度依存性等、実際の使用
条件に即した状況下の情報を得ることができ、極めて実
用価値の高い測定結果が得られる。

（２）摩擦体２の摩擦面は、小範囲で均一であればよく
、均一性の維持が容易であるので、測定精度を高めやす
いと共に、摩擦面の状態及び材質の異なる数多くの摩擦
体２による測定も容易である。

（３）被測定物３の動摩擦抵抗を、測定板１の回転モー
メント力として検出するので、回転軸４から摩擦体２迄
の距離を長くすることで検出力を増幅させることができ
、しかも電気的な増幅に比べて増幅精度が高いので、高
精度の測定ができる。

（４）恒温槽８やヒーター９、更には液体散布装置１１
を設けることにより、各温度での乾いた摩擦面、濡れた
摩擦面においての動摩擦抵抗を測定することも容易に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図及び第３図
は各々被摩擦体の一例を示す図で、各々（ａ）は平面図
、（ｂ）は断面図、第４図は本発明の測定原理の説明図
、第５図は本発明による動摩擦抵抗の測定結果を示すグ
ラフ、第６図はＡＳＴＭ−Ｅ３０３−７４による動摩擦
抵抗の測定結果を示すグラフ、第７図は本発明による動
摩擦抵抗の速度依存性の測定結果を示すグラフである。 １：測定板、２：摩擦体、３：被測定物、４：回転軸、
５：力計、６：駆動体、７：駆動軸、８：恒温槽、９：
ヒーター、１０：温度制御部、１１：液体散布装置、１
２：荷重取り付はアーム、”　１３：駆動伝達プーリー
、１４：支持軸、１５ａ、１５ｂ：荷重取り付は部、１
６：駆動体変速器、１７：駆動体制御部、１８：記録解
析装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転し得る測定板に摩擦体を取り付け、この摩擦
   体へ、駆動回転した円形の被測定物の外周面を接触させ
   ることによって生じる動摩擦抵抗力を、測定板の回転モ
   ーメント力として検出することを特徴とする動摩擦抵抗
   の測定方法。
2. （２）回転軸を中心に回転し得る測定板と、この測定板
   に取り付けられた摩擦体と、測定板の回転モーメント力
   を測定する力計と、外周面が摩擦体と接触回転する円形
   の被測定物を回転させる駆動体とを有することを特徴と
   する摩擦抵抗の測定装置。