橡胶的粘接试验方法以及橡胶的粘接试验系统与流程

本发明涉及橡胶的粘接试验方法、以及橡胶的粘接试验系统。

背景技术：

用于轮胎等的橡胶的摩擦主要分为粘附(粘着)摩擦(粘附)和变形损失摩擦(滞后损失)。变形损失摩擦是：因与路面接触而引起的橡胶的变形所导致的能量损失，可以根据tanδ而进行评价。粘附摩擦力是：橡胶和路面接触而结合，进而对该结合进行撕拉剥离所需的剪切力，可以认为其取决于真实接触面积以及粘着力。为了提高摩擦性能，不仅需要适当地对橡胶的滞后损失进行评价，还需要适当地对粘附摩擦进行评价。

作为对橡胶的粘附摩擦进行评价的方法，日本特许公开2016-170138号公报中公开了如下方法：将较小的接触件按压于试验对象的橡胶试验部件的表面并进行撕拉剥离，对撕拉剥离时的最大拉力进行测定，将最大拉力换算为每单位面积的粘着力，并作为粘附摩擦的评价值而计算出粘着力。

技术实现要素：

然而，对于上述公报所记载的方法，能够想到：由于使用较小的接触件，因此，仅能进行微米级的粘着力评价，每处部位的差异较大，从而精度较低。另外，虽然粘着力受到真实接触面积的变化的影响，但是，在上述测量方法中并未考虑真实接触面积的变化。进而，若对接触件按压的按压时间发生变化，则真实接触面积就会因为橡胶的缓冲特性而发生变化，因此，需要准确地对按压时间进行管理。

本发明是着眼于上述课题而完成的，其目的在于提供还考虑了真实接触面积的变化的橡胶的粘接试验方法、以及橡胶的粘接试验系统。

为了达成上述目的，本发明采取了如下手段。

即，本发明的橡胶的粘接试验方法具有：在以规定的接触时间将橡胶试验部件按压于规定路面之后进行撕拉剥离，并以所述接触时间不同的方式来执行多次在撕拉剥离时所作用的拉力的测量的步骤；以及基于多个测量结果而对与所述拉力对应的粘着力和接触时间的关系式进行计算的步骤。

这样，由于将试验对象的橡胶试验部件按压于路面并进行撕拉剥离，因此，与使用比橡胶试验部件还小的接触件的情况相比，能够对橡胶试验部件整体进行粘着力的评价，从而能够进行精度较高的粘着力评价。

并且，以接触时间不同的方式来进行多次测量，并对与拉力对应的粘着力和接触时间的关系式进行计算，因此，能够进行：考虑了真实接触面积随着接触时间的变化的粘附摩擦的评价。

附图说明

图1是示出了本发明的橡胶试验方法以及试验系统的示意图。

图2是示出了本发明的橡胶粘接试验方法的流程图。

图3是示出了对橡胶试验部件进行按压时以及撕拉剥离时测量所得的压力的图。

图4a是示出了拉力的最大值和接触时间的关系的图。

图4b是示出了拉力的时间积分值和接触时间的关系的图。

图5是示出了橡胶粘接试验方法的变形例的流程图。

附图标记说明

w…橡胶试验部件；12…规定路面；13…驱动控制部；16…关系式计算部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

橡胶粘接试验方法使用橡胶试验装置1。橡胶试验装置1构成为：使得块状的橡胶试验部件w、和平板状的模拟路面12至少能够在2个方向(x方向、z方向)上进行相对移动。因此，能够利用马达等致动器执行如下动作：在将橡胶试验部件w按压于模拟路面12之后，进行撕拉剥离的粘接测量动作；以及在将橡胶试验部件w按压于路面10的状态下，使其沿路面方向(x方向)进行滑动移动的摩擦动作。橡胶试验部件w安装于基座11，在基座11安装有：用于对3个方向的力进行检测的测力传感器等压力传感器。在本实施方式中，构成为：模拟路面12被固定，且基座11执行动作，但是，也可以与此相反地使模拟路面12执行动作。

本发明的橡胶的粘接试验系统具有：上述橡胶试验装置1；测定结果存储部14，其对橡胶试验装置1的测量结果进行存储；粘着力确定部15，其根据测量结果而确定粘着力；以及关系式计算部16，其对粘着力和接触时间的关系式进行计算。对橡胶试验装置1进行控制的控制器设置有：对橡胶试验装置1的驱动进行控制的驱动控制部13。在本实施方式中，控制器中设置有：测定结果存储部14、粘着力确定部15以及关系式计算部16，但并不限定于此。测定结果存储部14、粘着力确定部15以及关系式计算部16中的至少1个可以安装于其他装置。此外，在本实施方式中，利用计算机而实现了系统化，但是，也可以由人对橡胶试验装置进行操作而测量拉力，并由人进行：粘着力确定部15以及关系式计算部16所执行的处理。

对于使用了上述系统的橡胶粘接试验方法的一例，参照图1及图2进行说明。

首先，在步骤st1中，橡胶试验装置1执行摩擦工序。在摩擦工序中，在以规定载荷将橡胶试验部件w的一个面整体都按压于路面10的状态下，使该橡胶试验部件沿路面方向(x方向)进行规定次数的滑动移动。在本实施方式中，路面10为干燥路面，但也可以在湿润路面上进行摩擦，优选能使作为评价对象的路面状态再现。使橡胶试验部件w在路面10上进行摩擦，从而橡胶试验部件w的接触面因热而发生性状改变，由此形成粘接层而提高了粘着力。在本实施方式中，以300kpa的载荷使试验装置1在干燥路面上进行15次滑动动作。可以适当地对载荷、滑动移动的次数进行变更。此外，也可以将摩擦工序省略。作为路面，能举出实际路面、试验路面、加工成平板、凹凸状的路面等。

在接下来的步骤st2中，橡胶试验装置1执行粘接测量工序。在粘接测量工序中，在以规定的接触时间将橡胶试验部件w按压于规定路面12之后，进行撕拉剥离，并对撕拉剥离时所作用的拉力进行测量。作为规定路面,能举出真实路面、试验路面、加工成平板、凹凸状的路面等。作为条件，可以设定为干燥或者湿润的任一方。在本实施方式中，使用了金属板。粘接测量工序中所使用的规定路面与摩擦工序中所使用的路面可以相同，也可以不同。

在接下来的步骤st3中，基于测量所得的拉力数据而确定与拉力对应的粘着力。在图3中，纵轴表示检测出的力fz[单位为n(牛顿)]，横轴表示经过时间t[单位为s(秒)]。例如，如图3所示，可以将撕拉剥离时所作用的拉力的最大值fmax设为粘着力。据此，能够通过简单的处理而计算出粘着力。

另外，如该图中斜线所示，可以将对撕拉剥离时所作用的拉力进行时间积分而得到的值设为粘着力。以0轴为基准，对测量所得的拉力的值进行时间积分。进行时间积分所得的值相当于图中由斜线所示的面积。据此，由于不仅包含拉力的最大值fmax，而且还包含其随时间的变化，因此，难以受到噪声的影响，从而使得精度得到提高。此外，将橡胶试验部件w按压于路面12的方向设为z方向，所检测出的力fz在为正的情况下则为按压力，所检测出的力fz在为负的情况下则为拉力。

以接触时间不同的方式来执行多次(n次)步骤st2中的对拉力的测量。n只要是2以上的自然数即可，但优选为较大的n。在本实施方式中，虽然将接触时间设为0～10秒，但并不限定于此，可以实施各种变更。此外，可以在每次测量拉力时都进行步骤st3中的对粘着力的确定，也可以在所有测量都结束之后统一执行。

在所有测量都结束之后(步骤st4：yes)，在步骤st5中，基于多个测量结果而计算出与拉力对应的粘着力和接触时间的关系式。具体而言，如图4a及图4b所示，针对一个测量结果，在纵轴(y轴)对粘着力进行标绘、且在横轴(x轴)对接触时间t进行标绘，利用近似式，对标绘出的各点进行近似，由此计算出关系式。在本实施方式中，将通过对数近似而获得的近似式作为关系式。y＝αln(x)-β。α、β为系数。作为近似方法而采用最小二乘法。由于粘着力与接触时间相应地呈对数变化，因此优选为对数近似。然而，并不限定于对数近似，例如也可以进行线性近似、多项式近似。

图4a是：将拉力的最大值fmax设为粘着力而表示粘着力和接触时间t的关系的图。图中的圆圈为某配合橡胶的测量结果，图中的菱形为其他配合橡胶的测量结果。图中的线表示对数近似式。图4b是：将拉力的时间积分值设为粘着力而表示粘着力和接触时间t的关系的图。由此可知，其表现出与图4a相同的趋势。

在上述实施方式中，将橡胶试验部件w按压于路面12时、以及进行撕拉剥离时的速度在所有测量中均相同，但也可以对其实施各种变更。若以对橡胶试验部件w进行按压时的速度以及进行撕拉剥离时的速度不同的方式来执行多次对拉力的测量，则能够进行与使橡胶的接触时间不同时同样的评价。

＜变形例＞

在图2的例子中，橡胶试验部件w所接触的路面虽然相同，但也可以设为图5所示那样。即，在步骤(st2、3、4)中，以接触时间不同的方式来执行多次对拉力的测量，并针对多个不同的路面而执行步骤(st2、3、4)(步骤st40)，还包含确定每单位面积的粘着力的平均值的步骤(步骤st41)，其中该每单位面积的粘着力是基于接触面积和测量所得的拉力而确定的，然后对每单位面积的粘着力的平均值和接触时间之间的关系式进行计算(步骤st5)。

在步骤st40中，针对多个不同的路面而执行对拉力的测量，其中，可以将整个路面变更为另外不同的路面，也可以对路面中的接触区域进行变更。

在步骤st41中，对于每单位面积的粘着力的确定，能举出如下例子：在某接触时间内且在某路面上对拉力进行测量，根据此时的接触面积和拉力来测量每单位面积的拉力(粘着力)，进而在另外不同的路面上在相同的接触时间内测量拉力，并根据此时的接触面积和拉力来测量每单位面积的拉力(粘着力)。作为其他方法，也可以在横轴上标绘接触面积、且在纵轴上标绘粘着力，通过对斜率进行计算而将斜率确定为每单位面积的粘着力。

在步骤st5中，对粘着力的平均值和接触时间的关系式进行计算。这一点与图2的例子相同。

如上，本实施方式的橡胶的粘接试验方法具有如下步骤：步骤(st2、st4)，其中，在以规定的接触时间将橡胶试验部件w按压于规定路面12之后进行撕拉剥离，以接触时间不同的方式来执行多次对撕拉剥离时所作用的拉力的测量；以及步骤(st5)，其中，基于多个测量结果来对与拉力对应的粘着力和接触时间的关系式进行计算。

这样，由于将试验对象的橡胶试验部件w按压于路面12，并进行撕拉剥离，因此，与使用比橡胶试验部件w还小的接触件的情况相比，能够对橡胶试验部件w整体的粘着力进行评价，从而能够进行精度较高的粘着力评价。

并且，以接触时间不同的方式而进行多次测量，并对与拉力对应的粘着力和接触时间的关系式进行计算，因此，能够进行：考虑了真实接触面积随着接触时间的变化的粘附摩擦的评价。

在本实施方式中，关系式是通过对数近似而获得的近似式。

据此，由于粘着力与接触时间相应地呈对数变化，因此，能够提高粘着力与所对应的接触时间之间的关系式的再现性。

在本实施方式中，将撕拉剥离时所作用的拉力的最大值fmax设为粘着力。

据此，能够通过简单的处理而计算出粘着力。

在本实施方式中，将对撕拉剥离时所作用的拉力进行时间积分所得的值设为粘着力。

据此，不仅包含拉力的最大值，而且还包含其随时间的变化，因此难以受到噪声的影响，从而使得精度得到提高。

在本实施方式中，以使对橡胶试验部件w进行撕拉剥离时的速度不同的方式来执行多次对拉力的测量。

据此，能够进行与使橡胶的接触时间不同时相同的评价。

在本实施方式中，在对拉力进行测定之前，执行如下摩擦工序：在以规定载荷将橡胶试验部件w按压于路面10的状态下，使橡胶试验部件w沿路面方向进行规定次数的滑动移动。

据此，能够使实际的轮胎行驶时的橡胶表面再现，从而能够提高粘附摩擦的评价精度。

在图5的例子中，在步骤(st2、3、4)中，以接触时间不同的方式来执行多次对拉力的测量，并针对多个不同的路面而执行步骤(st2、3、4)(st40)。并且，还包含确定每单位面积的粘着力的平均值的步骤(st41)，其中该每单位面积的粘着力是基于接触面积和测量所得的拉力而确定的。在对关系式进行计算的步骤st5中，对每单位面积的粘着力的平均值和接触时间之间的关系式进行计算。

例如，在橡胶试验部件w的尺寸不同的情况下，无法与相同路面的场所接触，在存在凹凸的路面上，有时因接触区域不同而无法进行比较。但是，通过换算成每单位面积的粘着力，可以根据考虑了接触面积的粘着力而进行比较。

本实施方式的橡胶的粘接试验系统具有：

驱动控制部13，其对试验装置1进行如下控制，即，在以规定的接触时间将橡胶试验部件w按压于规定路面12之后，进行撕拉剥离，并以接触时间不同的方式来执行多次对撕拉剥离时所作用的拉力的测量；以及

关系式计算部16，其基于多个测量结果而对与拉力对应的粘着力和接触时间之间的关系式进行计算。

通过使用该系统，也能够获得通过上述方法而实现的作用效果。

在本实施方式中，试验装置1具有基座11以及规定路面12，并构成为：使得安装于基座11的橡胶试验部件w和规定路面12至少能够在2个方向(x方向、z方向)上进行相对移动。

以上基于附图对本发明的实施方式进行了说明，但应当理解，具体结构并不限定于这些实施方式。本发明的范围不仅由上述实施方式的说明来表示，而且还由权利要求书来表示，并且，还包含与权利要求书的范围等同的范围以及该范围内的所有变更。

可以在其他任意实施方式中采用上述各实施方式中所采用的构造。各部分的具体结构并不仅仅限定于上述实施方式，可以在未脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。