摩擦試験装置及び摩擦試験方法
【課題】アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近似した氷結表面を形成でき、摩擦試験精度の向上を図る上で有利な摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供する。
【解決手段】試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。エラストマーからなる整形体１８を第２荷重付与機構２６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。回転ドラム１２を所要の速度で回転させ、試験タイヤ２２を所要の回転速度で回転駆動する。整形体１８が第２荷重付与機構２６によって氷結層２４の表面に押し付けられているため、試験タイヤ２２の接地面で削られた凹凸形状は、整形体１８との摩擦熱により溶融され、なだらかな凹凸形状の氷結面に整形され、試験タイヤ２２の接地面形状の如何に拘わらず、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状に整形される。
【解決手段】試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。エラストマーからなる整形体１８を第２荷重付与機構２６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。回転ドラム１２を所要の速度で回転させ、試験タイヤ２２を所要の回転速度で回転駆動する。整形体１８が第２荷重付与機構２６によって氷結層２４の表面に押し付けられているため、試験タイヤ２２の接地面で削られた凹凸形状は、整形体１８との摩擦熱により溶融され、なだらかな凹凸形状の氷結面に整形され、試験タイヤ２２の接地面形状の如何に拘わらず、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状に整形される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の踏面に形成された氷の層または圧縮された雪の層（以下、氷結層という）にタイヤなどの試料を接触させ、試料と氷結面との間に相対的摩擦を生じさせて試料の摩擦試験を行う摩擦試験装置及び摩擦試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、摩擦試験装置として、恒温槽内に設けられた円筒状の回転ドラムの内壁面に氷結層を形成し、この氷結層に粘弾性材料からなる試料を所定の圧力で接触させ、試料と氷結面との間に相対的摩擦を生じさせて試料の摩擦試験を行う室内型の摩擦試験装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
また、この種の摩擦試験装置は、回転ドラムの内壁面に形成された氷結層の表面を均一な平滑面に切削加工する氷面切削ユニットを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６６３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に室内型の摩擦試験装置を用いてタイヤの氷上特性を試験する場合、タイヤ毎あるいはタイヤの試験条件毎に氷結層の表面を平滑面に切削加工した後に試験を実施するようになっている。
しかしながら、アイスバーンとなった一般道、またはテストコースでの氷上試験における氷結表面は、室内型の摩擦試験装置のように切削加工された氷結表面ではなく、様々な種類のタイヤにより形成されたなだらかな凹凸形状となった氷結表面となっている。
一方、室内型の摩擦試験装置による摩擦試験に際し、回転ドラムを回転させた状態で、氷結層の表面に押し付ける試験タイヤの接触圧を予め定めた荷重になるように調節する必要がある。そして、この調節の最中でも試験タイヤが氷結層の表面と摩擦しながら複数回転されてしまい、氷結層の周長に限りがあることから、試験前に既に、氷結層の表面は、試験タイヤの接地面に対応した形状となる。
さらに、試験中には、氷結層の表面は、回転ドラムの回転に追従して試験タイヤの接地面に対応した形状に近い形状に変形していく。
したがって、室内型の摩擦試験装置では、それら試験タイヤの接地面に対応した形状の氷結層の表面で試験タイヤの摩擦試験が行われることになり、換言すると、試験タイヤ毎に異なった形状の氷結層の表面で試験タイヤの摩擦試験が行われることになる。
その結果、摩擦試験の精度が低下するという不具合がある。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近似した氷結表面を形成することによって摩擦試験精度の向上を図る上で有利な摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は摩擦試験装置であって、回転可能に支持され被試験用の試料が押圧される氷結層が形成された回転体と、前記回転体を回転させ当該回転体と一体に前記氷結層を移動させる回転駆動機構と、前記試料を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第１荷重付与機構と、前記氷結層を整形する整形体と、前記整形体を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第２荷重付与機構とを備え、前記整形体は、前記氷結層の表面に接触し該表面との摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して前記氷結層の表面を整形するエラストマーで構成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、試料を氷の層または圧縮された雪の層からなる氷結層の表面に押し付けて摩擦試験を行う方法であって、前記氷結層を移動させ、前記氷結層の表面に前記試料を予め定められた荷重で押し付け、前記氷結層の表面にエラストマーからなる整形体を予め定められた荷重で押し付け、前記氷結層の表面に前記整形体を押し付けた時に生じる摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して整形することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる摩擦試験装置及び摩擦試験方法によれば、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近似した氷結表面を形成することができるため摩擦試験精度を向上する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態における摩擦試験装置１００の概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）は整形体１８の構成を示す斜視図である。
【図４】第２の実施の形態における摩擦試験装置１００の概略構成図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）は第３の実施の形態における整形体１８の構成を示す斜視図である。
【図７】第４の実施の形態における整形体１８の構成を示す説明図である。
【図８】第５の実施の形態における整形体１８の構成を示す斜視図である。
【図９】第６の実施の形態における摩擦試験装置１００の概略構成図である。
【図１０】（Ａ）は本発明をアウトサイドドラム式摩擦試験装置３００に適用した例を示す説明図、（Ｂ）は本発明をターンテーブル式摩擦試験装置４００に適用した例を示す説明図である。
【図１１】本発明方法と従来方法とによる氷結層２４の表面性状の実験例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
本発明にかかる摩擦試験装置の第１の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
インサイドドラム式の摩擦試験装置１００は、図１及び図２に示すように、回転体１２、回転体駆動機構１４、第１荷重付与機構１６、整形体１８、第２荷重付与機構２６等を含んで構成される。
【００１１】
摩擦試験に使用される回転体１２は、一端面が開口され他端面が閉塞された円筒形状のドラムからなる（以下、回転ドラムという）。
回転ドラム１２の閉塞端面壁１２０２の中心には、回転ドラム１２の軸心Lと一致する支持軸１２０４が閉塞端面壁１２０２から外方へ突出して設けられている。
また、回転ドラム１２の内周壁面１２ａには、被試験用の試料である、例えば試験タイヤ２２が押圧される氷結層２４が形成されている。この氷結層２４は水を凍らせた一定の厚さ（約１０ｍｍ程度）の氷の層または圧縮された雪の層（約１０ｍｍ程度の厚さ）からなる。氷結層２４の形成には従来公知の様々な方法が採用可能である。
また、回転ドラム１２は、従来公知の温度調整可能な恒温槽（図示省略）内に収容されている。
【００１２】
回転体駆動機構１４は、回転ドラム１２の支持軸１２０４を、回転ドラム１２の軸心Lと一致する水平軸の周りに回転可能に支持する支持基台１４０２を備える。
さらに、回転体駆動機構１４は、支持軸１２０４を所要の速度で回転させる、すなわち、回転ドラム１２を所要の速度で回転させるモータや減速機などからなる従来公知の回転駆動手段１４０４を備えている。
【００１３】
第１荷重付与機構１６は、被試験用の試料である試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に所要の荷重で押し付けるものである。本実施の形態では、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に所要の荷重で押し付けると共に、回転ドラム１２の軸心Lと平行する軸心回りに試験タイヤ２２を回転可能および回転駆動可能に支持するものである。
この第１荷重付与機構１６には、従来公知の様々な構成が採用可能であり、第１荷重付与機構１６は、試験タイヤ２２を制動する従来公知のブレーキ手段、氷結層２４に対する試験タイヤ２２の接触傾斜角（キャンバー角）およびスリップ角を調整する従来公知の調整手段など、試験タイヤ２２の氷上での摩擦試験に必要な従来公知の各種手段を含んで構成されている。
【００１４】
整形体１８は、氷結層２４の表面に押し付けられ、該表面との摩擦熱で氷結層２４の表面を溶融し、氷結層２４の表面をアイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状に整形するためのものである。
この整形体１８は、エラストマーから形成されている。
このようなエラストマーとして従来公知の様々な天然ゴムや合成ゴムが採用可能である。
整形体１８は、摩擦熱で氷結層２４の表面を溶融する観点から、その硬度はＨｓ６０以上が好ましい。また、氷結層２４の形状が進行方向に対して曲率を持つ場合、その硬度は更にＨｓ８０以下が好ましい。
硬度がＨｓ６０未満の場合には、氷結層２４の表面形状に整形体１８の接触面が同じ表面形状に追従してしまい望み通りの氷結層表面に整形できない不具合が生じる。氷結層２４が進行方向に対して曲率を持ち、硬度がＨｓ８０を超過する場合は、整形体１８の形状が氷結層２４の形状に対して追従できず、例えば、整形体１８を支持するロッド２６１０と回転ドラム１２の軸心Lとの平行度が低い場合には、整形体１８の一部分のみが氷結層２４の表面に接触し、進行方向に垂直な方向への圧力分布が不均一になる不具合が生じる。
【００１５】
整形体１８の形状や配設構造は、図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）に示すように、種々考えられる。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）において矢印Ａは整形体１８を氷結層２４の表面に所要の荷重で押し付ける方向を示しており、矢印Ｂは氷結層２４の移動方向を示している。
図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）では、整形体１８は保持部材１９で保持されている。
図３（Ａ）に示す整形体１８は、長方形状の単一の板状部１８０２として構成されている。整形体１８は、金属その他の硬質な部材からなる剛性を有する長方形状の保持部材１９０２の下面に取着されている。
図３（Ｂ）に示す整形体１８は、氷結層２４の移動方向Ｂに間隔をおき氷結層２４の移動方向Ｂと直交する方向に延在する複数の凸条部１８０４として構成されている。整形体１８は、金属その他の硬質な部材からなる剛性を有する長方形状の保持部材１９０４の下面に取着されている。
このように構成することで、氷結層２４の表面に対する整形体１８の接触面積を小さくすることにより、小さい荷重で、氷結層２４に対しより高い圧力を与えることができ、第２荷重付与機構２６の構成の簡素化を図る上で有利となる。
【００１６】
図３（Ｃ）に示す整形体１８は、氷結層２４の移動方向Ｂと直交する方向に間隔をおき氷結層２４の移動方向Ｂに延在する複数の凸条部１８０６として構成されている。整形体１８は、金属その他の硬質な部材からなる剛性を有する長方形状の保持部材１９０６の下面に取着されている。
このように構成することで、図３（Ｂ）と同様に、氷結層２４の表面に対する整形体１８の接触面積を小さくすることにより、小さい荷重で氷結層２４に対しより高い圧力を与えることができる。さらに、試験タイヤ２２の接地面で形成される凹凸形状を崩し、氷結層２４の表面に、複数の凸条部１８０６に対応した凹凸部を形成することが可能となる。
【００１７】
第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付けるものである。
第２荷重付与機構２６は、図１、図２に示すように、基台２６０２、載置台２６０４、スクリューねじ２６０６、駆動モータ２６０８及びロッド２６１０等を備えている。
基台２６０２は、回転体１２の開口端側に位置して床面上に設置されている。
基台２６０２上には、載置台２６０４が複数のガイドロッド２６２０により、回転ドラム１２の軸心と直交する鉛直方向に移動可能に支持されている。
スクリューねじ２６０６は載置台２６０４を鉛直方向に移動させるためのもので、スクリューねじ２６０６の下部は基台２６０２に回転可能に軸支され、その上部は載置台２６０４に設けたナット２６１２に螺合されている。
また、スクリューねじ２６０６の下端には、正逆回転可能な駆動モータ２６０８の回転軸が連結されている。
【００１８】
ロッド２６１０は載置台２６０４から回転ドラム１２に向け、その軸心Ｌと平行に延在して設けられている。
このロッド２６１０の一端は、載置台２６０４上に設けられた取付部材２６２２に固定され、他端には、整形体１８を保持する保持部材１９が連結されている。
なお、第２荷重付与機構２６は、整形体１８の氷結層２４表面への荷重を測定するロードセル等の荷重センサー（図示せず）を備えている。この荷重センサーは、例えば、取付部材２６２２とロッド２６１０との接触箇所に設けられる。
したがって、駆動モータ２６０８の正逆回転によりスクリューねじ２６０６、ガイドロッド２６２０、載置台２６０４、取り付け部材２６２２、ロッド２６１０、保持部材１９を介して整形体１８が氷結層２４の表面から離間接近する方向に移動される。
したがって、第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の表面に離間接近する方向に移動させる第１移動機構を含んで構成されている。そして、整形体１８の移動量を制御することで整形体１８が氷結層２４の表面に押し付けられる荷重が調節される。
なお、第２荷重付与機構２６の構成は、実施の形態に限定されず、従来公知の様々な構造が採用可能である。
【００１９】
次に、本実施の形態に示す摩擦試験装置の動作について説明する。
まず、試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６で保持して回転ドラム１２内に位置させ、第２荷重付与機構２６で保持された整形体１８を回転ドラム１２内に位置させる。
次いで、試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。
さらに、載置台２６０４を下降させ、整形体１８を第２荷重付与機構２６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。
この場合、氷結層２４の表面に整形体１８を押し付ける接地圧力（荷重）は、試験タイヤ２２により氷結層２４の表面に形成された凹凸をなだらかな凹凸にするため、氷結層２４の表面に試験タイヤ２２を押し付ける最大接地圧力（荷重）と等しいかそれよりも大きいことが好ましい。例えば、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に押し付ける最大接地圧力の１倍〜１．５倍程度が好ましい。
整形体１８を氷結層２４の表面に押し付ける接地圧力が、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に押し付ける最大接地圧力よりも小さい場合には、整形体１８により氷結層２４の表面をなだらかな凹凸形状に整形し難い。また、整形体１８を氷結層２４の表面に押し付ける接地圧力が、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に押し付ける最大接地圧力の１．５倍を超えると、整形体１８による氷結層２４の表面の摩耗量（熱により溶かされて消失される量）が多くなるためである。
かかる状態で、回転ドラム１２を回転駆動機構１４により所要の速度で回転させ、試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６により所要の回転速度で回転駆動する。
【００２０】
試験タイヤ２２の摩擦試験に際しては、例えば、回転ドラム１２及び試験タイヤ２２を同一の速度で回転させ、回転ドラム１２を一定の速度で回転させながら、試験タイヤ２２を制動し、その回転速度を次第に減速する。あるいは、回転ドラム１２及び試験タイヤ２２を同一の速度で回転させ、回転ドラム１２を一定の速度で回転させた状態で、試験タイヤ２２を駆動しその回転速度を次第に加速していく。
この場合、試験タイヤ２２がスリップ状態で押し付けられているため、整形体１８がない場合は、氷結層２４の表面が試験タイヤ接地面の凹凸部（トレッドパターン）によって削られ、その凹凸形状に応じた溝が形成されてしまう。したがって、試験タイヤ２２毎に異なった形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行われることになり、摩擦試験の精度が低下する。
これに対し、第１の実施の形態では、整形体１８が第２荷重付与機構２６によって氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付けられているため、試験タイヤ２２の接地面で削られた凹凸形状は、整形体１８との摩擦熱により溶融され、なだらかな凹凸形状の氷結面に整形される。
したがって、氷結層２４の表面は、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状に整形される。
したがって、試験タイヤ２２が異なってもほぼ均一形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行なわれることになり、試験タイヤ２２毎に異なった形状の氷結層２４の表面で摩擦試験が行われることがなくなり、摩擦試験の精度が向上する。
【００２１】
また、第１の実施の形態では、第２荷重付与機構２６により、整形体１８を氷結層２４の表面に対し離接可能に移動させることができる。そのため、整形体１８による氷結層２４表面の整形が不要な時、例えば、試験タイヤ２２の摩擦試験終了直後に整形体１８を氷結層２４の表面から離間させることが可能になり、氷結層２４の摩耗を低減する上で有利となる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
本発明にかかる摩擦試験装置の第２の実施の形態について、図４及び図５を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態においては、第１の実施の形態と同一または対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略しあるいは簡単に行い、第１の実施の形態と異なる点を詳細に説明する。
第２の実施の形態に示すインサイドドラム式の摩擦試験装置２００は、第１の実施の形態と同様に、回転体１２、回転体駆動機構１４、第１荷重付与機構１６、整形体１８、第２荷重付与機構２６等を含んで構成される。
【００２３】
第２の実施の形態では、第２荷重付与機構２６の構成が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第２の実施の形態の第２荷重付与機構２６は、載置台２６０４の上に、回転ドラム１２の軸心Lと直交する水平方向に移動可能に配置された第１の移動台２６３０を備えている。
取り付け部材２６２２は、第１の移動台２６３０上に回転ドラム１２の軸心Ｌと平行する方向に移動可能に配置されている。
載置台２６０４は、ガイドロッド２６２０、スクリューねじ２６０６、駆動モータ２６０８などにより昇降される。
【００２４】
第１の移動台２６３０は、不図示のガイドおよび駆動モータ２６３２により回転ドラム１２の軸心Lと直交する水平方向に移動される。
したがって、第２の実施の形態でも、第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の表面に離間接近する方向に移動させる第１移動機構を含んで構成されている。そして、整形体１８の移動量を制御することで整形体１８が氷結層２４の表面に押し付けられる荷重が調節される。
取り付け部材２６２２は、スクリューねじ２６３４、駆動モータ２６３６、第１の移動台２６３０のガイド溝２６３０Ａにより、回転ドラム１２の軸心Lと平行する水平方向に移動され、これに追従して整形体１８も回転ドラム１２の軸心Lと平行する水平方向に移動される。
したがって、第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の移動方向と交差する方向（この実施の形態では直交する方向）に往復移動する第２移動機構を含んで構成されている。この第２移動機構により、整形体１８を氷結層２４の表面に押し付けた状態で整形体１８を氷結層２４の移動方向と交差する方向に往復移動させ、回転ドラム１２の軸心Lに沿った幅方向の全域において氷結層２４の表面を整形体１８で整形できる。
すなわち、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、回転ドラム１２の軸心Ｌと平行な氷結層２４の幅方向の長さより短い整形体１８を用いても、氷結層２４の表面全域を整形できるという効果が奏される。
【００２５】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について図６を参照して説明する。
第１、第２の実施の形態では、氷結層２４の表面に接触させる整形体１８の荷重を検出する荷重センサーが取付部材２６２２とロッド２６１０との接触箇所に設けられていたが、第３の実施の形態では、この荷重センサー３０を整形体１８に設けたものである。
荷重センサー３０として、例えば、ロードセンサーなど従来公知の様々なセンサーが採用可能であり、図６（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）は、この荷重センサー３０を図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）に示す整形体１８に設けた例を示している。
荷重センサー３０は、保持部材１９と整形体１８との間で、整形体１８が配置される箇所の全域に位置するように配置されている。
荷重センサー３０を整形体１８に設けることにより、氷結層２４の表面に対する整形体１８の荷重を正確に検知することができる。
したがって、第２荷重付与機構２６が荷重センサー３０の検知結果に基づいて整形体１８に与える荷重制御を確実に行うことができるので、試験タイヤ２２の摩擦試験精度の向上を図る上で有利となる。
【００２６】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について図７を参照して説明する。
第４の実施の形態は、本発明の摩擦試験装置に使用される整形体の構成と配置が第１の実施の形態と異なる。
第４の実施の形態は、氷結層２４の表面の移動方向Ｂに沿って複数の整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６を配置したものである。
各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６は、氷結層２４の表面と接触する表面粗さが互いに異なっており、その表面粗さは、図７に示すように、氷結層２４の表面の移動方向Ｂに沿って次第に小さくなるように配置されている。
【００２７】
第４の実施の形態によれば、氷結層２４は、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６により、最初は大まかに整形され、次第に細かく整形されていく。
したがって、氷結層２４の表面性状を安定させる上で有利となり、試験タイヤの摩擦試験精度の向上を図る上で有利となる。
この場合に、氷結層２４の表面性状をより安定化させるため、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の表面粗さを同一とし、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の氷結層２４の表面への圧力を異ならせ、あるいは、形状、大きさを異ならせるなど任意である。
すなわち、本発明では、氷結層２４の表面性状をより安定化させるため、氷結層２４の表面の移動方向Ｂに沿って複数の整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６を配置し、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の表面粗さ、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の氷結層２４の表面への圧力、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の形状、大きさの少なくとも１つを異ならせるなど任意である。
【００２８】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
第５の実施の形態は、本発明の摩擦試験装置に使用される整形体の温度制御に関するものである。
試験タイヤ２２の接地後の氷結層２４の表面の温度は、試験タイヤ２２の性状によって試験タイヤ２２毎に差異が生じる場合があり、このような場合、試験タイヤ２２毎に温度が異なる氷結層２４の表面で摩擦試験が行なわれることになり試験精度が低下する。
そこで第５の実施の形態では、図８に示すように、整形体１８に、該整形体１８の温度を調整する温度調整手段３２を設けた。
このように温度調整手段３２によって整形体１８の温度を調節することで氷結層２４の表面の温度を調節することができ、これにより均一の温度の氷結層２４の表面で摩擦試験を行なえるようになり、試験タイヤ２２の摩擦試験精度の向上を図る上で有利となる。
このような温度調整手段３２としては、電流が供給されることにより発熱するヒータなど従来公知の様々な加温、冷却を含む温度調整器を使用することができ、それら温度調整器は、例えば、整形体１８の内部に埋め込んで配設することができる。
【００２９】
（第６の実施の形態）
次に第６の実施の形態について説明する。
図９は、図１、図２に示される摩擦試験装置１００に吸水機構３４を設けたものである。
吸水機構３４は、氷結層２４の表面と整形体１８との摩擦熱で氷結層２４の表面が溶融されて生じた水分、あるいは、氷結層２４の表面と試験タイヤ２２との摩擦熱で氷結層２４の表面が溶融されて生じた水分を吸収するものである。
このような吸水機構３４としては、非接触のバキューム式のもの、または氷結層２４の表面と接触するフェルトあるいは布を用いたものなど従来公知の様々な構造のものが使用可能である。
【００３０】
吸水機構３４を配置する箇所は、気温および氷温の高低に応じて異ならせることが好ましい。
すなわち、気温および氷温が０度、−１度程度の比較的高い温度である場合は、氷結層２４の表面と試験タイヤ２２との摩擦によって多くの水分が発生する。
この場合は、回転ドラム１２の回転方向において試験タイヤ２２の後方かつ整形体１８の前方の箇所に吸水機構３４を配置する。
これにより、試験タイヤ２２の摩擦で発生した多くの水分を確実に吸水し、整形体１８に至る水分を抑制することで、整形体１８による氷結層２４の表面の整形の安定化を図る。
一方、気温および氷温が−５度、−６度程度の比較的低い温度である場合は、氷結層２４の表面と整形体１８との摩擦によって水分が発生する。
この場合は、図９に示すように、回転ドラム１２の回転方向において整形体１８の後方かつ試験タイヤ２２の前方の箇所に吸水機構３４を配置する。
これにより、整形体１８の摩擦で発生した水分を確実に吸水して試験タイヤ２２に至る水分を抑制し、試験タイヤ２２の摩擦試験の精度を高める。
【００３１】
なお、本発明において整形体１８として、トレッド面に溝のないタイヤを用いることが可能である。
この場合の第２荷重付与機構２６は、試験タイヤ２２の荷重付与機構である第１荷重付与機構１４と同一の構成のものが採用可能である。
また、本発明の整形体１８は、図１０（Ａ）に示すように、水平な軸心Ｌと中心とした回転ドラム１２の外周面に氷結層２４が形成されたアウトサイドドラム式摩擦試験装置３００や、図１００（Ｂ）に示すように、鉛直な軸心Ｌ１を中心として回転するターンテーブル４０の上に氷結層２４が形成されたターンテーブル式摩擦試験装置４００などその他の従来公知の様々な摩擦試験装置に適用される。
また、実施の形態では、摩擦試験に使用される試料がタイヤの場合について説明したが、本発明では、試料はタイヤに限らず、タイヤトレッドコンパウンドや粘弾性材料からなるゴム片などのその他の様々な試験片に適用可能である。
【００３２】
（実験例）
次に、本発明方法と従来方法による氷結層２４の表面性状の実験例について、図１１を参照して説明する。
この実験例に使用される摩擦実験装置は、インサイドドラム式のタイヤ摩擦試験機であり、その回転ドラムの内壁面に氷結層２４を形成して、本発明の整形体１８を使用した場合と、本発明の整形体１８を使用しない場合の従来方法とを比較した。
気温および氷結層２４の表面温度は、−５℃である。
また、摩擦試験に使用されるタイヤ２２には、１９５／６５Ｒ１５，リム幅：６１／２，空気圧：２００ｋＰａのものが使用される。
実験手順は、以下に示す（１）〜（６）の順序で行われる。
（１）氷結層２４の表面をカッターにより切削して、凹凸のない滑らかな円筒状の氷結表面とする。この時の円筒状の氷結層２４の表面の軸心と平行な方向の氷表面性状を測定する。
（２）回転ドラムを回転させて、氷結層２４の表面の速度を３７ｋｍ／ｈにする。
（３）速度が３７ｋｍ／ｈの氷結層２４の表面にタイヤを接触させ、タイヤへの負荷荷重を３．０ｋＮに設定して、タイヤを自由転動状態で５分間走行させる。
（４）タイヤの速度を３５ｋｍ／ｈ（スリップ率は、約５．４％）にして２分間走行させた後、タイヤを氷結層２４の表面から離間する。
（５）回転ドラムの回転を停止して、タイヤがスリップ状態で接触した後の円筒状氷結表面の性状を測定する。
（６）（１）で測定した氷表面性状と（５）で測定した氷表面性状との差を求める。
なお、図１１において、符号Ｓ０で示す破線は、手順（１）で形成された氷結層２４の表面の基準位置すなわち０ｍｍを示しており、この基準位置からそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ窪んだ位置をそれぞれ破線１、破線２で示している。
【００３３】
上記の手順で実験した結果を図１１に基づいて説明する。
本発明の整形体１８を使用しないで、上記（１）〜（６）の手順で実験を行った場合、氷結層２４の表面には、図１１（Ａ）に示すように、タイヤ２２の接地面の凹凸２２ａ（トレッドパターン）に対応した凹凸形状５０が形成されていた。すなわち、試験タイヤ２２毎に異なった形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行われることになる。
これに対して、厚さが１０ｍｍ、硬度がＨｓ７０のゴム板からなる整形体１８を用い、氷結層２４の表面に対する整形体９８の荷重を、タイヤの荷重の１．２倍に設定して上記（１）〜（６）の手順で実験を行った場合、氷結層２４の表面は、図１１（Ｂ）に示すように、なだらかな凹凸形状の氷結表面に整形されていた。
すなわち、試験タイヤ２２が異なってもほぼ均一形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行なわれることになり、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状の氷結層２４の表面上で摩擦試験が行なわれることになる。
【符号の説明】
【００３４】
１２……回転体、１４……回転体駆動機構、１６……第１荷重付与機構、１８……整形体、２２……試験タイヤ、２４……氷結層、２６……第２荷重付与機構、３２……温度調整手段、３４……吸水機構、４０……ターンテーブル、１００，２００……インサイドドラム式摩擦試験装置、３００……アウトサイドドラム式摩擦試験装置、４００……ターンテーブル式摩擦試験装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の踏面に形成された氷の層または圧縮された雪の層（以下、氷結層という）にタイヤなどの試料を接触させ、試料と氷結面との間に相対的摩擦を生じさせて試料の摩擦試験を行う摩擦試験装置及び摩擦試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、摩擦試験装置として、恒温槽内に設けられた円筒状の回転ドラムの内壁面に氷結層を形成し、この氷結層に粘弾性材料からなる試料を所定の圧力で接触させ、試料と氷結面との間に相対的摩擦を生じさせて試料の摩擦試験を行う室内型の摩擦試験装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
また、この種の摩擦試験装置は、回転ドラムの内壁面に形成された氷結層の表面を均一な平滑面に切削加工する氷面切削ユニットを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６６３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に室内型の摩擦試験装置を用いてタイヤの氷上特性を試験する場合、タイヤ毎あるいはタイヤの試験条件毎に氷結層の表面を平滑面に切削加工した後に試験を実施するようになっている。
しかしながら、アイスバーンとなった一般道、またはテストコースでの氷上試験における氷結表面は、室内型の摩擦試験装置のように切削加工された氷結表面ではなく、様々な種類のタイヤにより形成されたなだらかな凹凸形状となった氷結表面となっている。
一方、室内型の摩擦試験装置による摩擦試験に際し、回転ドラムを回転させた状態で、氷結層の表面に押し付ける試験タイヤの接触圧を予め定めた荷重になるように調節する必要がある。そして、この調節の最中でも試験タイヤが氷結層の表面と摩擦しながら複数回転されてしまい、氷結層の周長に限りがあることから、試験前に既に、氷結層の表面は、試験タイヤの接地面に対応した形状となる。
さらに、試験中には、氷結層の表面は、回転ドラムの回転に追従して試験タイヤの接地面に対応した形状に近い形状に変形していく。
したがって、室内型の摩擦試験装置では、それら試験タイヤの接地面に対応した形状の氷結層の表面で試験タイヤの摩擦試験が行われることになり、換言すると、試験タイヤ毎に異なった形状の氷結層の表面で試験タイヤの摩擦試験が行われることになる。
その結果、摩擦試験の精度が低下するという不具合がある。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近似した氷結表面を形成することによって摩擦試験精度の向上を図る上で有利な摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は摩擦試験装置であって、回転可能に支持され被試験用の試料が押圧される氷結層が形成された回転体と、前記回転体を回転させ当該回転体と一体に前記氷結層を移動させる回転駆動機構と、前記試料を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第１荷重付与機構と、前記氷結層を整形する整形体と、前記整形体を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第２荷重付与機構とを備え、前記整形体は、前記氷結層の表面に接触し該表面との摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して前記氷結層の表面を整形するエラストマーで構成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、試料を氷の層または圧縮された雪の層からなる氷結層の表面に押し付けて摩擦試験を行う方法であって、前記氷結層を移動させ、前記氷結層の表面に前記試料を予め定められた荷重で押し付け、前記氷結層の表面にエラストマーからなる整形体を予め定められた荷重で押し付け、前記氷結層の表面に前記整形体を押し付けた時に生じる摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して整形することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる摩擦試験装置及び摩擦試験方法によれば、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近似した氷結表面を形成することができるため摩擦試験精度を向上する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態における摩擦試験装置１００の概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）は整形体１８の構成を示す斜視図である。
【図４】第２の実施の形態における摩擦試験装置１００の概略構成図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）は第３の実施の形態における整形体１８の構成を示す斜視図である。
【図７】第４の実施の形態における整形体１８の構成を示す説明図である。
【図８】第５の実施の形態における整形体１８の構成を示す斜視図である。
【図９】第６の実施の形態における摩擦試験装置１００の概略構成図である。
【図１０】（Ａ）は本発明をアウトサイドドラム式摩擦試験装置３００に適用した例を示す説明図、（Ｂ）は本発明をターンテーブル式摩擦試験装置４００に適用した例を示す説明図である。
【図１１】本発明方法と従来方法とによる氷結層２４の表面性状の実験例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
本発明にかかる摩擦試験装置の第１の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
インサイドドラム式の摩擦試験装置１００は、図１及び図２に示すように、回転体１２、回転体駆動機構１４、第１荷重付与機構１６、整形体１８、第２荷重付与機構２６等を含んで構成される。
【００１１】
摩擦試験に使用される回転体１２は、一端面が開口され他端面が閉塞された円筒形状のドラムからなる（以下、回転ドラムという）。
回転ドラム１２の閉塞端面壁１２０２の中心には、回転ドラム１２の軸心Lと一致する支持軸１２０４が閉塞端面壁１２０２から外方へ突出して設けられている。
また、回転ドラム１２の内周壁面１２ａには、被試験用の試料である、例えば試験タイヤ２２が押圧される氷結層２４が形成されている。この氷結層２４は水を凍らせた一定の厚さ（約１０ｍｍ程度）の氷の層または圧縮された雪の層（約１０ｍｍ程度の厚さ）からなる。氷結層２４の形成には従来公知の様々な方法が採用可能である。
また、回転ドラム１２は、従来公知の温度調整可能な恒温槽（図示省略）内に収容されている。
【００１２】
回転体駆動機構１４は、回転ドラム１２の支持軸１２０４を、回転ドラム１２の軸心Lと一致する水平軸の周りに回転可能に支持する支持基台１４０２を備える。
さらに、回転体駆動機構１４は、支持軸１２０４を所要の速度で回転させる、すなわち、回転ドラム１２を所要の速度で回転させるモータや減速機などからなる従来公知の回転駆動手段１４０４を備えている。
【００１３】
第１荷重付与機構１６は、被試験用の試料である試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に所要の荷重で押し付けるものである。本実施の形態では、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に所要の荷重で押し付けると共に、回転ドラム１２の軸心Lと平行する軸心回りに試験タイヤ２２を回転可能および回転駆動可能に支持するものである。
この第１荷重付与機構１６には、従来公知の様々な構成が採用可能であり、第１荷重付与機構１６は、試験タイヤ２２を制動する従来公知のブレーキ手段、氷結層２４に対する試験タイヤ２２の接触傾斜角（キャンバー角）およびスリップ角を調整する従来公知の調整手段など、試験タイヤ２２の氷上での摩擦試験に必要な従来公知の各種手段を含んで構成されている。
【００１４】
整形体１８は、氷結層２４の表面に押し付けられ、該表面との摩擦熱で氷結層２４の表面を溶融し、氷結層２４の表面をアイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状に整形するためのものである。
この整形体１８は、エラストマーから形成されている。
このようなエラストマーとして従来公知の様々な天然ゴムや合成ゴムが採用可能である。
整形体１８は、摩擦熱で氷結層２４の表面を溶融する観点から、その硬度はＨｓ６０以上が好ましい。また、氷結層２４の形状が進行方向に対して曲率を持つ場合、その硬度は更にＨｓ８０以下が好ましい。
硬度がＨｓ６０未満の場合には、氷結層２４の表面形状に整形体１８の接触面が同じ表面形状に追従してしまい望み通りの氷結層表面に整形できない不具合が生じる。氷結層２４が進行方向に対して曲率を持ち、硬度がＨｓ８０を超過する場合は、整形体１８の形状が氷結層２４の形状に対して追従できず、例えば、整形体１８を支持するロッド２６１０と回転ドラム１２の軸心Lとの平行度が低い場合には、整形体１８の一部分のみが氷結層２４の表面に接触し、進行方向に垂直な方向への圧力分布が不均一になる不具合が生じる。
【００１５】
整形体１８の形状や配設構造は、図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）に示すように、種々考えられる。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）において矢印Ａは整形体１８を氷結層２４の表面に所要の荷重で押し付ける方向を示しており、矢印Ｂは氷結層２４の移動方向を示している。
図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）では、整形体１８は保持部材１９で保持されている。
図３（Ａ）に示す整形体１８は、長方形状の単一の板状部１８０２として構成されている。整形体１８は、金属その他の硬質な部材からなる剛性を有する長方形状の保持部材１９０２の下面に取着されている。
図３（Ｂ）に示す整形体１８は、氷結層２４の移動方向Ｂに間隔をおき氷結層２４の移動方向Ｂと直交する方向に延在する複数の凸条部１８０４として構成されている。整形体１８は、金属その他の硬質な部材からなる剛性を有する長方形状の保持部材１９０４の下面に取着されている。
このように構成することで、氷結層２４の表面に対する整形体１８の接触面積を小さくすることにより、小さい荷重で、氷結層２４に対しより高い圧力を与えることができ、第２荷重付与機構２６の構成の簡素化を図る上で有利となる。
【００１６】
図３（Ｃ）に示す整形体１８は、氷結層２４の移動方向Ｂと直交する方向に間隔をおき氷結層２４の移動方向Ｂに延在する複数の凸条部１８０６として構成されている。整形体１８は、金属その他の硬質な部材からなる剛性を有する長方形状の保持部材１９０６の下面に取着されている。
このように構成することで、図３（Ｂ）と同様に、氷結層２４の表面に対する整形体１８の接触面積を小さくすることにより、小さい荷重で氷結層２４に対しより高い圧力を与えることができる。さらに、試験タイヤ２２の接地面で形成される凹凸形状を崩し、氷結層２４の表面に、複数の凸条部１８０６に対応した凹凸部を形成することが可能となる。
【００１７】
第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付けるものである。
第２荷重付与機構２６は、図１、図２に示すように、基台２６０２、載置台２６０４、スクリューねじ２６０６、駆動モータ２６０８及びロッド２６１０等を備えている。
基台２６０２は、回転体１２の開口端側に位置して床面上に設置されている。
基台２６０２上には、載置台２６０４が複数のガイドロッド２６２０により、回転ドラム１２の軸心と直交する鉛直方向に移動可能に支持されている。
スクリューねじ２６０６は載置台２６０４を鉛直方向に移動させるためのもので、スクリューねじ２６０６の下部は基台２６０２に回転可能に軸支され、その上部は載置台２６０４に設けたナット２６１２に螺合されている。
また、スクリューねじ２６０６の下端には、正逆回転可能な駆動モータ２６０８の回転軸が連結されている。
【００１８】
ロッド２６１０は載置台２６０４から回転ドラム１２に向け、その軸心Ｌと平行に延在して設けられている。
このロッド２６１０の一端は、載置台２６０４上に設けられた取付部材２６２２に固定され、他端には、整形体１８を保持する保持部材１９が連結されている。
なお、第２荷重付与機構２６は、整形体１８の氷結層２４表面への荷重を測定するロードセル等の荷重センサー（図示せず）を備えている。この荷重センサーは、例えば、取付部材２６２２とロッド２６１０との接触箇所に設けられる。
したがって、駆動モータ２６０８の正逆回転によりスクリューねじ２６０６、ガイドロッド２６２０、載置台２６０４、取り付け部材２６２２、ロッド２６１０、保持部材１９を介して整形体１８が氷結層２４の表面から離間接近する方向に移動される。
したがって、第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の表面に離間接近する方向に移動させる第１移動機構を含んで構成されている。そして、整形体１８の移動量を制御することで整形体１８が氷結層２４の表面に押し付けられる荷重が調節される。
なお、第２荷重付与機構２６の構成は、実施の形態に限定されず、従来公知の様々な構造が採用可能である。
【００１９】
次に、本実施の形態に示す摩擦試験装置の動作について説明する。
まず、試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６で保持して回転ドラム１２内に位置させ、第２荷重付与機構２６で保持された整形体１８を回転ドラム１２内に位置させる。
次いで、試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。
さらに、載置台２６０４を下降させ、整形体１８を第２荷重付与機構２６により氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付ける。
この場合、氷結層２４の表面に整形体１８を押し付ける接地圧力（荷重）は、試験タイヤ２２により氷結層２４の表面に形成された凹凸をなだらかな凹凸にするため、氷結層２４の表面に試験タイヤ２２を押し付ける最大接地圧力（荷重）と等しいかそれよりも大きいことが好ましい。例えば、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に押し付ける最大接地圧力の１倍〜１．５倍程度が好ましい。
整形体１８を氷結層２４の表面に押し付ける接地圧力が、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に押し付ける最大接地圧力よりも小さい場合には、整形体１８により氷結層２４の表面をなだらかな凹凸形状に整形し難い。また、整形体１８を氷結層２４の表面に押し付ける接地圧力が、試験タイヤ２２を氷結層２４の表面に押し付ける最大接地圧力の１．５倍を超えると、整形体１８による氷結層２４の表面の摩耗量（熱により溶かされて消失される量）が多くなるためである。
かかる状態で、回転ドラム１２を回転駆動機構１４により所要の速度で回転させ、試験タイヤ２２を第１荷重付与機構１６により所要の回転速度で回転駆動する。
【００２０】
試験タイヤ２２の摩擦試験に際しては、例えば、回転ドラム１２及び試験タイヤ２２を同一の速度で回転させ、回転ドラム１２を一定の速度で回転させながら、試験タイヤ２２を制動し、その回転速度を次第に減速する。あるいは、回転ドラム１２及び試験タイヤ２２を同一の速度で回転させ、回転ドラム１２を一定の速度で回転させた状態で、試験タイヤ２２を駆動しその回転速度を次第に加速していく。
この場合、試験タイヤ２２がスリップ状態で押し付けられているため、整形体１８がない場合は、氷結層２４の表面が試験タイヤ接地面の凹凸部（トレッドパターン）によって削られ、その凹凸形状に応じた溝が形成されてしまう。したがって、試験タイヤ２２毎に異なった形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行われることになり、摩擦試験の精度が低下する。
これに対し、第１の実施の形態では、整形体１８が第２荷重付与機構２６によって氷結層２４の表面に予め定めた荷重で押し付けられているため、試験タイヤ２２の接地面で削られた凹凸形状は、整形体１８との摩擦熱により溶融され、なだらかな凹凸形状の氷結面に整形される。
したがって、氷結層２４の表面は、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状に整形される。
したがって、試験タイヤ２２が異なってもほぼ均一形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行なわれることになり、試験タイヤ２２毎に異なった形状の氷結層２４の表面で摩擦試験が行われることがなくなり、摩擦試験の精度が向上する。
【００２１】
また、第１の実施の形態では、第２荷重付与機構２６により、整形体１８を氷結層２４の表面に対し離接可能に移動させることができる。そのため、整形体１８による氷結層２４表面の整形が不要な時、例えば、試験タイヤ２２の摩擦試験終了直後に整形体１８を氷結層２４の表面から離間させることが可能になり、氷結層２４の摩耗を低減する上で有利となる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
本発明にかかる摩擦試験装置の第２の実施の形態について、図４及び図５を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態においては、第１の実施の形態と同一または対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略しあるいは簡単に行い、第１の実施の形態と異なる点を詳細に説明する。
第２の実施の形態に示すインサイドドラム式の摩擦試験装置２００は、第１の実施の形態と同様に、回転体１２、回転体駆動機構１４、第１荷重付与機構１６、整形体１８、第２荷重付与機構２６等を含んで構成される。
【００２３】
第２の実施の形態では、第２荷重付与機構２６の構成が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第２の実施の形態の第２荷重付与機構２６は、載置台２６０４の上に、回転ドラム１２の軸心Lと直交する水平方向に移動可能に配置された第１の移動台２６３０を備えている。
取り付け部材２６２２は、第１の移動台２６３０上に回転ドラム１２の軸心Ｌと平行する方向に移動可能に配置されている。
載置台２６０４は、ガイドロッド２６２０、スクリューねじ２６０６、駆動モータ２６０８などにより昇降される。
【００２４】
第１の移動台２６３０は、不図示のガイドおよび駆動モータ２６３２により回転ドラム１２の軸心Lと直交する水平方向に移動される。
したがって、第２の実施の形態でも、第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の表面に離間接近する方向に移動させる第１移動機構を含んで構成されている。そして、整形体１８の移動量を制御することで整形体１８が氷結層２４の表面に押し付けられる荷重が調節される。
取り付け部材２６２２は、スクリューねじ２６３４、駆動モータ２６３６、第１の移動台２６３０のガイド溝２６３０Ａにより、回転ドラム１２の軸心Lと平行する水平方向に移動され、これに追従して整形体１８も回転ドラム１２の軸心Lと平行する水平方向に移動される。
したがって、第２荷重付与機構２６は、整形体１８を氷結層２４の移動方向と交差する方向（この実施の形態では直交する方向）に往復移動する第２移動機構を含んで構成されている。この第２移動機構により、整形体１８を氷結層２４の表面に押し付けた状態で整形体１８を氷結層２４の移動方向と交差する方向に往復移動させ、回転ドラム１２の軸心Lに沿った幅方向の全域において氷結層２４の表面を整形体１８で整形できる。
すなわち、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、回転ドラム１２の軸心Ｌと平行な氷結層２４の幅方向の長さより短い整形体１８を用いても、氷結層２４の表面全域を整形できるという効果が奏される。
【００２５】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について図６を参照して説明する。
第１、第２の実施の形態では、氷結層２４の表面に接触させる整形体１８の荷重を検出する荷重センサーが取付部材２６２２とロッド２６１０との接触箇所に設けられていたが、第３の実施の形態では、この荷重センサー３０を整形体１８に設けたものである。
荷重センサー３０として、例えば、ロードセンサーなど従来公知の様々なセンサーが採用可能であり、図６（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）は、この荷重センサー３０を図３（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）に示す整形体１８に設けた例を示している。
荷重センサー３０は、保持部材１９と整形体１８との間で、整形体１８が配置される箇所の全域に位置するように配置されている。
荷重センサー３０を整形体１８に設けることにより、氷結層２４の表面に対する整形体１８の荷重を正確に検知することができる。
したがって、第２荷重付与機構２６が荷重センサー３０の検知結果に基づいて整形体１８に与える荷重制御を確実に行うことができるので、試験タイヤ２２の摩擦試験精度の向上を図る上で有利となる。
【００２６】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について図７を参照して説明する。
第４の実施の形態は、本発明の摩擦試験装置に使用される整形体の構成と配置が第１の実施の形態と異なる。
第４の実施の形態は、氷結層２４の表面の移動方向Ｂに沿って複数の整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６を配置したものである。
各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６は、氷結層２４の表面と接触する表面粗さが互いに異なっており、その表面粗さは、図７に示すように、氷結層２４の表面の移動方向Ｂに沿って次第に小さくなるように配置されている。
【００２７】
第４の実施の形態によれば、氷結層２４は、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６により、最初は大まかに整形され、次第に細かく整形されていく。
したがって、氷結層２４の表面性状を安定させる上で有利となり、試験タイヤの摩擦試験精度の向上を図る上で有利となる。
この場合に、氷結層２４の表面性状をより安定化させるため、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の表面粗さを同一とし、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の氷結層２４の表面への圧力を異ならせ、あるいは、形状、大きさを異ならせるなど任意である。
すなわち、本発明では、氷結層２４の表面性状をより安定化させるため、氷結層２４の表面の移動方向Ｂに沿って複数の整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６を配置し、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の表面粗さ、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の氷結層２４の表面への圧力、各整形体１８１０、１８１２、１８１４、１８１６の形状、大きさの少なくとも１つを異ならせるなど任意である。
【００２８】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
第５の実施の形態は、本発明の摩擦試験装置に使用される整形体の温度制御に関するものである。
試験タイヤ２２の接地後の氷結層２４の表面の温度は、試験タイヤ２２の性状によって試験タイヤ２２毎に差異が生じる場合があり、このような場合、試験タイヤ２２毎に温度が異なる氷結層２４の表面で摩擦試験が行なわれることになり試験精度が低下する。
そこで第５の実施の形態では、図８に示すように、整形体１８に、該整形体１８の温度を調整する温度調整手段３２を設けた。
このように温度調整手段３２によって整形体１８の温度を調節することで氷結層２４の表面の温度を調節することができ、これにより均一の温度の氷結層２４の表面で摩擦試験を行なえるようになり、試験タイヤ２２の摩擦試験精度の向上を図る上で有利となる。
このような温度調整手段３２としては、電流が供給されることにより発熱するヒータなど従来公知の様々な加温、冷却を含む温度調整器を使用することができ、それら温度調整器は、例えば、整形体１８の内部に埋め込んで配設することができる。
【００２９】
（第６の実施の形態）
次に第６の実施の形態について説明する。
図９は、図１、図２に示される摩擦試験装置１００に吸水機構３４を設けたものである。
吸水機構３４は、氷結層２４の表面と整形体１８との摩擦熱で氷結層２４の表面が溶融されて生じた水分、あるいは、氷結層２４の表面と試験タイヤ２２との摩擦熱で氷結層２４の表面が溶融されて生じた水分を吸収するものである。
このような吸水機構３４としては、非接触のバキューム式のもの、または氷結層２４の表面と接触するフェルトあるいは布を用いたものなど従来公知の様々な構造のものが使用可能である。
【００３０】
吸水機構３４を配置する箇所は、気温および氷温の高低に応じて異ならせることが好ましい。
すなわち、気温および氷温が０度、−１度程度の比較的高い温度である場合は、氷結層２４の表面と試験タイヤ２２との摩擦によって多くの水分が発生する。
この場合は、回転ドラム１２の回転方向において試験タイヤ２２の後方かつ整形体１８の前方の箇所に吸水機構３４を配置する。
これにより、試験タイヤ２２の摩擦で発生した多くの水分を確実に吸水し、整形体１８に至る水分を抑制することで、整形体１８による氷結層２４の表面の整形の安定化を図る。
一方、気温および氷温が−５度、−６度程度の比較的低い温度である場合は、氷結層２４の表面と整形体１８との摩擦によって水分が発生する。
この場合は、図９に示すように、回転ドラム１２の回転方向において整形体１８の後方かつ試験タイヤ２２の前方の箇所に吸水機構３４を配置する。
これにより、整形体１８の摩擦で発生した水分を確実に吸水して試験タイヤ２２に至る水分を抑制し、試験タイヤ２２の摩擦試験の精度を高める。
【００３１】
なお、本発明において整形体１８として、トレッド面に溝のないタイヤを用いることが可能である。
この場合の第２荷重付与機構２６は、試験タイヤ２２の荷重付与機構である第１荷重付与機構１４と同一の構成のものが採用可能である。
また、本発明の整形体１８は、図１０（Ａ）に示すように、水平な軸心Ｌと中心とした回転ドラム１２の外周面に氷結層２４が形成されたアウトサイドドラム式摩擦試験装置３００や、図１００（Ｂ）に示すように、鉛直な軸心Ｌ１を中心として回転するターンテーブル４０の上に氷結層２４が形成されたターンテーブル式摩擦試験装置４００などその他の従来公知の様々な摩擦試験装置に適用される。
また、実施の形態では、摩擦試験に使用される試料がタイヤの場合について説明したが、本発明では、試料はタイヤに限らず、タイヤトレッドコンパウンドや粘弾性材料からなるゴム片などのその他の様々な試験片に適用可能である。
【００３２】
（実験例）
次に、本発明方法と従来方法による氷結層２４の表面性状の実験例について、図１１を参照して説明する。
この実験例に使用される摩擦実験装置は、インサイドドラム式のタイヤ摩擦試験機であり、その回転ドラムの内壁面に氷結層２４を形成して、本発明の整形体１８を使用した場合と、本発明の整形体１８を使用しない場合の従来方法とを比較した。
気温および氷結層２４の表面温度は、−５℃である。
また、摩擦試験に使用されるタイヤ２２には、１９５／６５Ｒ１５，リム幅：６１／２，空気圧：２００ｋＰａのものが使用される。
実験手順は、以下に示す（１）〜（６）の順序で行われる。
（１）氷結層２４の表面をカッターにより切削して、凹凸のない滑らかな円筒状の氷結表面とする。この時の円筒状の氷結層２４の表面の軸心と平行な方向の氷表面性状を測定する。
（２）回転ドラムを回転させて、氷結層２４の表面の速度を３７ｋｍ／ｈにする。
（３）速度が３７ｋｍ／ｈの氷結層２４の表面にタイヤを接触させ、タイヤへの負荷荷重を３．０ｋＮに設定して、タイヤを自由転動状態で５分間走行させる。
（４）タイヤの速度を３５ｋｍ／ｈ（スリップ率は、約５．４％）にして２分間走行させた後、タイヤを氷結層２４の表面から離間する。
（５）回転ドラムの回転を停止して、タイヤがスリップ状態で接触した後の円筒状氷結表面の性状を測定する。
（６）（１）で測定した氷表面性状と（５）で測定した氷表面性状との差を求める。
なお、図１１において、符号Ｓ０で示す破線は、手順（１）で形成された氷結層２４の表面の基準位置すなわち０ｍｍを示しており、この基準位置からそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ窪んだ位置をそれぞれ破線１、破線２で示している。
【００３３】
上記の手順で実験した結果を図１１に基づいて説明する。
本発明の整形体１８を使用しないで、上記（１）〜（６）の手順で実験を行った場合、氷結層２４の表面には、図１１（Ａ）に示すように、タイヤ２２の接地面の凹凸２２ａ（トレッドパターン）に対応した凹凸形状５０が形成されていた。すなわち、試験タイヤ２２毎に異なった形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行われることになる。
これに対して、厚さが１０ｍｍ、硬度がＨｓ７０のゴム板からなる整形体１８を用い、氷結層２４の表面に対する整形体９８の荷重を、タイヤの荷重の１．２倍に設定して上記（１）〜（６）の手順で実験を行った場合、氷結層２４の表面は、図１１（Ｂ）に示すように、なだらかな凹凸形状の氷結表面に整形されていた。
すなわち、試験タイヤ２２が異なってもほぼ均一形状の氷結層２４の表面で試験タイヤ２２の摩擦試験が行なわれることになり、アイスバーンとなった一般道やテストコースの氷結表面に近い形状の氷結層２４の表面上で摩擦試験が行なわれることになる。
【符号の説明】
【００３４】
１２……回転体、１４……回転体駆動機構、１６……第１荷重付与機構、１８……整形体、２２……試験タイヤ、２４……氷結層、２６……第２荷重付与機構、３２……温度調整手段、３４……吸水機構、４０……ターンテーブル、１００，２００……インサイドドラム式摩擦試験装置、３００……アウトサイドドラム式摩擦試験装置、４００……ターンテーブル式摩擦試験装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持され被試験用の試料が押圧される氷結層が形成された回転体と、
前記回転体を回転させ当該回転体と一体に前記氷結層を移動させる回転駆動機構と、
前記試料を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第１荷重付与機構と、
前記氷結層を整形する整形体と、
前記整形体を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第２荷重付与機構とを備え、
前記整形体は、前記氷結層の表面に接触し該表面との摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して前記氷結層の表面を整形するエラストマーで構成されている、
ことを特徴とする摩擦試験装置。
【請求項２】
第２荷重付与機構は、前記第１荷重付与機構が前記試料を前記氷結層の表面に押し付ける荷重と等しい荷重であるいはそれよりも大きな荷重で前記整形体を前記氷結層の表面に押し付ける、
ことを特徴とする請求項１記載の摩擦試験装置。
【請求項３】
前記大きな荷重は、前記第１荷重付与機構が前記試料を前記氷結層の表面に押し付ける荷重の１倍を超えかつ１．５倍以下である、
ことを特徴とする請求項２記載の摩擦試験装置。
【請求項４】
前記エラストマーの硬度は、Ｈｓ６０〜Ｈｓ８０である、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項５】
前記整形体は、互いに間隔をおいた複数の凸条部として形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項６】
前記凸条部は、前記氷結層の移動方向に延在し、前記氷結層の移動方向と直交する方向に並べられていることを特徴とする請求項５記載の摩擦試験装置。
【請求項７】
前記凸条部は、前記氷結層の移動方向と直交する方向に延在し、前記氷結層の移動方向に並べられていることを特徴とする請求項５記載の摩擦試験装置。
【請求項８】
前記整形体は、複数設けられ、
前記複数の整形体は、前記氷結層の表面と接触する面の面粗さが互いに異なっており、
前記各整形体は面粗さの大きいものから小さいものの順に前記氷結層に押し付けられるように前記氷結層の移動方向に沿って並べられていることを特徴とする請求項１乃至７に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項９】
前記整形体として、トレッド部に溝がないタイヤが用いられることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１０】
前記第２荷重付与機構は、前記整形体を前記氷結層の表面に離間接近する方向に移動させる第１移動機構を含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１１】
前記第２荷重付与機構は、前記整形体を前記氷結層の移動方向と交差する方向に往復移動させる第２移動機構を含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１２】
前記氷結層の表面に生じた水分を吸収する吸水機構を備えることを特徴とする請求項１乃至１１に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１３】
前記整形体に該整形体の温度を調整する温度調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１４】
試料を氷の層または圧縮された雪の層からなる氷結層の表面に押し付けて摩擦試験を行う方法であって、
前記氷結層を移動させ、
前記氷結層の表面に前記試料を予め定められた荷重で押し付け、
前記氷結層の表面にエラストマーからなる整形体を予め定められた荷重で押し付け、
前記氷結層の表面に前記整形体を押し付けた時に生じる摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して整形する、
ことを特徴とする摩擦試験方法。
【請求項１５】
前記氷結層の表面に整形体を押し付ける荷重は、前記氷結層の表面に前記試料を押し付ける荷重と等しいかそれよりも大きいことを特徴とする請求項１４記載の摩擦試験方法。
【請求項１】
回転可能に支持され被試験用の試料が押圧される氷結層が形成された回転体と、
前記回転体を回転させ当該回転体と一体に前記氷結層を移動させる回転駆動機構と、
前記試料を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第１荷重付与機構と、
前記氷結層を整形する整形体と、
前記整形体を前記氷結層の表面に予め定めた荷重で押し付ける第２荷重付与機構とを備え、
前記整形体は、前記氷結層の表面に接触し該表面との摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して前記氷結層の表面を整形するエラストマーで構成されている、
ことを特徴とする摩擦試験装置。
【請求項２】
第２荷重付与機構は、前記第１荷重付与機構が前記試料を前記氷結層の表面に押し付ける荷重と等しい荷重であるいはそれよりも大きな荷重で前記整形体を前記氷結層の表面に押し付ける、
ことを特徴とする請求項１記載の摩擦試験装置。
【請求項３】
前記大きな荷重は、前記第１荷重付与機構が前記試料を前記氷結層の表面に押し付ける荷重の１倍を超えかつ１．５倍以下である、
ことを特徴とする請求項２記載の摩擦試験装置。
【請求項４】
前記エラストマーの硬度は、Ｈｓ６０〜Ｈｓ８０である、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項５】
前記整形体は、互いに間隔をおいた複数の凸条部として形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項６】
前記凸条部は、前記氷結層の移動方向に延在し、前記氷結層の移動方向と直交する方向に並べられていることを特徴とする請求項５記載の摩擦試験装置。
【請求項７】
前記凸条部は、前記氷結層の移動方向と直交する方向に延在し、前記氷結層の移動方向に並べられていることを特徴とする請求項５記載の摩擦試験装置。
【請求項８】
前記整形体は、複数設けられ、
前記複数の整形体は、前記氷結層の表面と接触する面の面粗さが互いに異なっており、
前記各整形体は面粗さの大きいものから小さいものの順に前記氷結層に押し付けられるように前記氷結層の移動方向に沿って並べられていることを特徴とする請求項１乃至７に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項９】
前記整形体として、トレッド部に溝がないタイヤが用いられることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１０】
前記第２荷重付与機構は、前記整形体を前記氷結層の表面に離間接近する方向に移動させる第１移動機構を含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１１】
前記第２荷重付与機構は、前記整形体を前記氷結層の移動方向と交差する方向に往復移動させる第２移動機構を含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１２】
前記氷結層の表面に生じた水分を吸収する吸水機構を備えることを特徴とする請求項１乃至１１に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１３】
前記整形体に該整形体の温度を調整する温度調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２に何れか１項記載の摩擦試験装置。
【請求項１４】
試料を氷の層または圧縮された雪の層からなる氷結層の表面に押し付けて摩擦試験を行う方法であって、
前記氷結層を移動させ、
前記氷結層の表面に前記試料を予め定められた荷重で押し付け、
前記氷結層の表面にエラストマーからなる整形体を予め定められた荷重で押し付け、
前記氷結層の表面に前記整形体を押し付けた時に生じる摩擦熱で前記氷結層の表面を溶融して整形する、
ことを特徴とする摩擦試験方法。
【請求項１５】
前記氷結層の表面に整形体を押し付ける荷重は、前記氷結層の表面に前記試料を押し付ける荷重と等しいかそれよりも大きいことを特徴とする請求項１４記載の摩擦試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４９８７０（Ｐ２０１１−１４９８７０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３９８（Ｐ２０１０−１２３９８）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
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