JPH0318741A - 摩擦計測装置 - Google Patents
摩擦計測装置Info
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- JPH0318741A JPH0318741A JP15389889A JP15389889A JPH0318741A JP H0318741 A JPH0318741 A JP H0318741A JP 15389889 A JP15389889 A JP 15389889A JP 15389889 A JP15389889 A JP 15389889A JP H0318741 A JPH0318741 A JP H0318741A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
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- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、ゴム等の高分子材料がアスファルト路面等に
滑り接触した際の摩擦特性を計測する摩擦計測装置に関
する。
滑り接触した際の摩擦特性を計測する摩擦計測装置に関
する。
[従来の技術]
従来、この種の摩擦計測装置としては、例えば第5図に
示すようなものがある。
示すようなものがある。
第5図おいて、支点1を中心として回転できる重錘2の
底面にゴムパッド3をバネ材4で保持し、重錘2が降り
下げられた時にゴムパッド3が路面5と適当な区間6で
接触するようにセットする。
底面にゴムパッド3をバネ材4で保持し、重錘2が降り
下げられた時にゴムパッド3が路面5と適当な区間6で
接触するようにセットする。
このセット状態で重錘2をある角度θ丁で離し、路面5
上を通過後、角度θ2まで上昇したとすると、この角度
θ1と02との関係により路面5とゴムパッド3との摩
擦係数μを求めるようにしている。
上を通過後、角度θ2まで上昇したとすると、この角度
θ1と02との関係により路面5とゴムパッド3との摩
擦係数μを求めるようにしている。
[発明が解決しようとする課題コ
しかしながら、このような従来の摩擦計測装置にあって
は、 ■温度補正式を用いた計測後の摩擦係数値の修正計算を
必要とする、 ■実際的な滑り摩擦速度における摩擦係数値が得られな
い、 ■実際的な単位面積当りの荷重を加えた状態での摩擦係
数値が得られない、 ■任意の温度、湿度、滑り速度における摩擦係数値が得
られない、 ■路面の凹凸の程度によってはゴムパッドが路面上を摺
動中に跳躍することにより計測値に大きなバラツキを発
生する、等の問題があった。
は、 ■温度補正式を用いた計測後の摩擦係数値の修正計算を
必要とする、 ■実際的な滑り摩擦速度における摩擦係数値が得られな
い、 ■実際的な単位面積当りの荷重を加えた状態での摩擦係
数値が得られない、 ■任意の温度、湿度、滑り速度における摩擦係数値が得
られない、 ■路面の凹凸の程度によってはゴムパッドが路面上を摺
動中に跳躍することにより計測値に大きなバラツキを発
生する、等の問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、試料の滑り速度、荷重、温度等の任意の計測条件
のもとに実情に合った摩擦係数値の計測及び推定ができ
る摩擦計測装置を提供することを目的とする。
ので、試料の滑り速度、荷重、温度等の任意の計測条件
のもとに実情に合った摩擦係数値の計測及び推定ができ
る摩擦計測装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
この目的を達或するため本発明の請求項1にあっては、
円環状の試料を計測面に任意の設定荷重により押圧した
状態で所望の速度で定速回転、即ち角加速度ゼロで回転
させる機構部と;該機構部による試料の角速度を計測す
る回転計測部と;前記機構部により試料を定速回転した
時のトルクを計測するトルク計測部と;試料及び摩擦計
測面の温度を同一と見做していずれか一方の温度を計測
する温度計測部と;前記トルクの計測値と試料を含む回
転部の重量及び試料平均半径に基づいてその時の滑り速
度における摩擦係数を演算する摩擦係数演算手段と:計
測温度及び試料のガラス転移点に基づき、温度異存性を
もたない速度と摩擦係数の関係を示すマスターカーブ上
の変換速度を演算する速度変換部と:該速度変換部によ
る変換速度を指示パラメータ(アドレス)として算出さ
れた摩擦係数値を記憶する記憶手段と;を設ける。
円環状の試料を計測面に任意の設定荷重により押圧した
状態で所望の速度で定速回転、即ち角加速度ゼロで回転
させる機構部と;該機構部による試料の角速度を計測す
る回転計測部と;前記機構部により試料を定速回転した
時のトルクを計測するトルク計測部と;試料及び摩擦計
測面の温度を同一と見做していずれか一方の温度を計測
する温度計測部と;前記トルクの計測値と試料を含む回
転部の重量及び試料平均半径に基づいてその時の滑り速
度における摩擦係数を演算する摩擦係数演算手段と:計
測温度及び試料のガラス転移点に基づき、温度異存性を
もたない速度と摩擦係数の関係を示すマスターカーブ上
の変換速度を演算する速度変換部と:該速度変換部によ
る変換速度を指示パラメータ(アドレス)として算出さ
れた摩擦係数値を記憶する記憶手段と;を設ける。
また本発明の請求項2にあっては、請求項l記載のトル
ク計測手段を除いた次の構成とする。
ク計測手段を除いた次の構成とする。
即ち、円環状の試料を計測面に任意の設定荷重により押
圧した状態で所望の速度で回転させる機構部と;該機構
部による試料の角速度及び又は角加速度を計測する回転
計測部と;試料及び摩擦計測面の温度を同一と見做して
いずれか一方の温度を計測する温度計測部と;角速度及
び又は角加速度、予め設定された前記試料を含む回転部
の慣性モーメント、重量及び試料平均半径に基づいてそ
の時の回転速度における摩擦係数を演算する摩擦係数演
算手段と;計測温度及び試料のガラス転移点に基づき、
温度依存性をもたない速度と摩擦係数の関係を示すマス
ターカーブ上の変換速度を演算する速度変換部と:該速
度変換部による変換速度を指示パラメータ(アドレス)
として算出された摩擦係数値を記憶する記憶手段と;を
設ける。
圧した状態で所望の速度で回転させる機構部と;該機構
部による試料の角速度及び又は角加速度を計測する回転
計測部と;試料及び摩擦計測面の温度を同一と見做して
いずれか一方の温度を計測する温度計測部と;角速度及
び又は角加速度、予め設定された前記試料を含む回転部
の慣性モーメント、重量及び試料平均半径に基づいてそ
の時の回転速度における摩擦係数を演算する摩擦係数演
算手段と;計測温度及び試料のガラス転移点に基づき、
温度依存性をもたない速度と摩擦係数の関係を示すマス
ターカーブ上の変換速度を演算する速度変換部と:該速
度変換部による変換速度を指示パラメータ(アドレス)
として算出された摩擦係数値を記憶する記憶手段と;を
設ける。
また本発明の請求項3にあっては、請求項1記載のトル
ク計測手段を除いた次の構戊とする。
ク計測手段を除いた次の構戊とする。
即ち、円環状の試料を計測面に任意の設定荷重により押
圧した状態で回転させる機構部と:該機構部による試料
の角速度及び又は角加速度を計測する回転計測部と:前
記機構部により試料を回転した時のトルクを計測するト
ルク計測手段と;試料及び摩擦計測面の温度を同一と見
做していずれか一方の温度を計測する温度計測部と;前
記角速度及び又は角加速度、予め設定された前記試料を
含む回転部の慣性モーメント、重量及び試料平均半径に
基づいてその時の滑り速度における摩擦係数を演算する
摩擦係数演算手段と;計測温度及び試料のガラス転移点
に基づき、温度依存性をもたない速度と摩擦係数の関係
を示すマスターカーブ上の変換速度を演算する速度変換
部と;該速度変換部による変換速度を指示パラメータ(
アドレス)として算出された摩擦係数値を記憶する記憶
手段と;を設ける。
圧した状態で回転させる機構部と:該機構部による試料
の角速度及び又は角加速度を計測する回転計測部と:前
記機構部により試料を回転した時のトルクを計測するト
ルク計測手段と;試料及び摩擦計測面の温度を同一と見
做していずれか一方の温度を計測する温度計測部と;前
記角速度及び又は角加速度、予め設定された前記試料を
含む回転部の慣性モーメント、重量及び試料平均半径に
基づいてその時の滑り速度における摩擦係数を演算する
摩擦係数演算手段と;計測温度及び試料のガラス転移点
に基づき、温度依存性をもたない速度と摩擦係数の関係
を示すマスターカーブ上の変換速度を演算する速度変換
部と;該速度変換部による変換速度を指示パラメータ(
アドレス)として算出された摩擦係数値を記憶する記憶
手段と;を設ける。
更に、請求項4にあっては、前述の請求項1〜3の各々
に、計測温度と計測速度を設定する設定手段を設け、設
定速度及び設定温度から前記速度変換手段によりマスク
カープ上の変換速度を求めて記憶手段から対応する摩擦
係数値を読出し、変換速度に対応する摩擦係数値が記憶
されていない時には、該変換速度の前後の変換速度に対
応する摩擦係数値を読出して推定値を算出する推定値算
出手段を設ける。
に、計測温度と計測速度を設定する設定手段を設け、設
定速度及び設定温度から前記速度変換手段によりマスク
カープ上の変換速度を求めて記憶手段から対応する摩擦
係数値を読出し、変換速度に対応する摩擦係数値が記憶
されていない時には、該変換速度の前後の変換速度に対
応する摩擦係数値を読出して推定値を算出する推定値算
出手段を設ける。
更に要約するならば、
請求項1;角加速度=0の場合(定速回転)請求項2;
トルク一〇の場合 請求項3;角速度加速度−0,トルク一〇の場合請求項
4;請求項1, 2. 3に機能を追加した場合となる
。
トルク一〇の場合 請求項3;角速度加速度−0,トルク一〇の場合請求項
4;請求項1, 2. 3に機能を追加した場合となる
。
[作用]
このような構成を備えた本発明の摩擦計測装置によれば
、温度異存性をもたないマスクカープによる変換速度を
指示パラメータ(アドレス)として実際に計測された摩
擦係数値をメモリに記憶することができ、更に、滑り速
度、荷重、を任意に設定変更することで必要とする条件
での摩擦係数データを広範に収集することができる。
、温度異存性をもたないマスクカープによる変換速度を
指示パラメータ(アドレス)として実際に計測された摩
擦係数値をメモリに記憶することができ、更に、滑り速
度、荷重、を任意に設定変更することで必要とする条件
での摩擦係数データを広範に収集することができる。
更に、マスタカーブを与える記憶データが得られた場合
には、実際に計測しなくとも速度及び温度を任意に設定
するデータ処理により記憶された摩擦係数値は勿論のこ
と、設定値に基づく変換速度に対応する摩擦係数値が存
在しなくとも、例えば前後の値に基づく補開演算により
正確に推定値を得ることができる。
には、実際に計測しなくとも速度及び温度を任意に設定
するデータ処理により記憶された摩擦係数値は勿論のこ
と、設定値に基づく変換速度に対応する摩擦係数値が存
在しなくとも、例えば前後の値に基づく補開演算により
正確に推定値を得ることができる。
[実施例]
第IA図は本発明の一実施例を示した実施例構成図であ
る。
る。
第IA図において、10は機構部であり、荷重設定部1
2による荷重設定を機械的に受けている。
2による荷重設定を機械的に受けている。
この機構部10及び荷重設定部12の構或は第2図に示
される。
される。
第2図において、36は駆動モータであり、装置を計測
対象とする路面上に設置するための枠38の上部に設け
られる。駆動モータ36の駆動軸46はトルク計測部1
8を介して駆動入力軸42に連結され、駆動入力軸42
の先端には駆動力伝達部44を介して駆動伝達ピン46
が装着されている。駆動伝達ピン46は円環状の試料取
付部48に嵌め入れられ、試料取付部48は駆動伝達ピ
ン46に対し軸方向に移動自在に支持されている。試料
取付部48は下側にゴム等の高分子材料で成る円環状の
試料50を取り付けている。また試料取付部48の上部
には重錘52が乗せられており、重錘52を選ぶことで
試料50の路面に対する単位面積当りの荷重を適宜に調
整できるようにしている。
対象とする路面上に設置するための枠38の上部に設け
られる。駆動モータ36の駆動軸46はトルク計測部1
8を介して駆動入力軸42に連結され、駆動入力軸42
の先端には駆動力伝達部44を介して駆動伝達ピン46
が装着されている。駆動伝達ピン46は円環状の試料取
付部48に嵌め入れられ、試料取付部48は駆動伝達ピ
ン46に対し軸方向に移動自在に支持されている。試料
取付部48は下側にゴム等の高分子材料で成る円環状の
試料50を取り付けている。また試料取付部48の上部
には重錘52が乗せられており、重錘52を選ぶことで
試料50の路面に対する単位面積当りの荷重を適宜に調
整できるようにしている。
更に駆動人力軸42の左側に対向した枠38内には回転
計測部■6が装着され、駆動伝達部44の角速度、即ち
試料50の角速度を検出できるようにしている。
計測部■6が装着され、駆動伝達部44の角速度、即ち
試料50の角速度を検出できるようにしている。
再び第IA図を参照するに、第2図に示した構造の機構
部10には重錘52により荷重を設定する荷重設定部1
2、試料の角速度を検出する回転計測部16、更にトル
クを計測するトルク計測部18が設けられており、更に
試料50と路面の温度を同一と見なして、いずれか一方
の温度を計測する温度計測部14が設けられている。
部10には重錘52により荷重を設定する荷重設定部1
2、試料の角速度を検出する回転計測部16、更にトル
クを計測するトルク計測部18が設けられており、更に
試料50と路面の温度を同一と見なして、いずれか一方
の温度を計測する温度計測部14が設けられている。
ここで回転計測部16はセンサにより試料の角速度Ω(
1)を検出し、更に角速度Ω(1)の時間微分により角
加速度A (t)を算出して出力する。
1)を検出し、更に角速度Ω(1)の時間微分により角
加速度A (t)を算出して出力する。
温度計測部14による計測温度T1回転計測部16によ
る角速度Ω(1)及び角加速度A (t)、更にトルク
計測部l8による計測トルクτ(1)はそれぞれ演算部
20に与えられる。
る角速度Ω(1)及び角加速度A (t)、更にトルク
計測部l8による計測トルクτ(1)はそれぞれ演算部
20に与えられる。
演算部20には、計測時の試料滑り速度■を後の説明で
明らかにするマスターカーブにおける変換速度aTVに
変換する速度演算部20−工、計測時の滑り速度Vに対
応する摩擦係数μ(V)を演算する摩擦係数演算部20
−2、更に角速度Ω(1)を滑り速度V (t)に変換
する速度演算部20−3に3つの演算機能が設けられて
いる。
明らかにするマスターカーブにおける変換速度aTVに
変換する速度演算部20−工、計測時の滑り速度Vに対
応する摩擦係数μ(V)を演算する摩擦係数演算部20
−2、更に角速度Ω(1)を滑り速度V (t)に変換
する速度演算部20−3に3つの演算機能が設けられて
いる。
そこで演算部20に設けた3つの演算部による演算機能
を説明すると次のようになる。
を説明すると次のようになる。
まず、摩擦係数演算部20−2による摩擦係数μ(V)
の演算は、第1図に示した試料50の平均半径をr1試
料取付部48、試料50及び重錘52で成る回転部の全
慣性モーメントを■、更に回転部の重量をMg(但しg
は重力加速度)とし、更に任意の時刻tにおける角加速
度をA (t)、トルクをτ(1)とすると、次式でそ
の時の滑り速度V (t)における摩擦係数μ(V)を
算出することができる。
の演算は、第1図に示した試料50の平均半径をr1試
料取付部48、試料50及び重錘52で成る回転部の全
慣性モーメントを■、更に回転部の重量をMg(但しg
は重力加速度)とし、更に任意の時刻tにおける角加速
度をA (t)、トルクをτ(1)とすると、次式でそ
の時の滑り速度V (t)における摩擦係数μ(V)を
算出することができる。
tt (”/)l r (j)一八(l)・1}/(r
−M−g)・・・(1) 次に速度演算部20−3による角速度Ω(1)から滑り
速度V (t)の演算は、任意の時刻tにおける角速度
をΩ(1)とすると、 v(1)・『・Ω(1) ・・・(
2)として算出することができる。
−M−g)・・・(1) 次に速度演算部20−3による角速度Ω(1)から滑り
速度V (t)の演算は、任意の時刻tにおける角速度
をΩ(1)とすると、 v(1)・『・Ω(1) ・・・(
2)として算出することができる。
次に速度変換演算部20−1による変換速度aTvの演
算機能を説明する。まず、ゴム等の高分子材料の滑り速
度■と摩擦係数μとの間には、例えば第3図に示すよう
に広範囲の摩擦速度において摩擦係数の各温度での値が
変化し、高温になる程μ−■曲線は高速度側に移動する
ようになる。
算機能を説明する。まず、ゴム等の高分子材料の滑り速
度■と摩擦係数μとの間には、例えば第3図に示すよう
に広範囲の摩擦速度において摩擦係数の各温度での値が
変化し、高温になる程μ−■曲線は高速度側に移動する
ようになる。
このような第3図に示す温度依存性をもつ滑り速度と摩
擦係数の特性カーブにつきWilliamsLande
1−Ferr1の変換理論式による変換速度log(a
TV)を求めることで、温度に無関係なμ−■特性カー
ブ、即ちマスタカーブを得ることができる。このマスタ
カーブへの変換式は次式で与えられる。
擦係数の特性カーブにつきWilliamsLande
1−Ferr1の変換理論式による変換速度log(a
TV)を求めることで、温度に無関係なμ−■特性カー
ブ、即ちマスタカーブを得ることができる。このマスタ
カーブへの変換式は次式で与えられる。
log(a丁V)二
[−8. 86 17=TcI+50)l/ Il[l
l. 5+ (TcI+50)I]+logV・・・(
3) この第(3)式において、Tが環境温度、即ち計測温度
であり、T6はゴム材料のガラス転移点であり、ゴムの
場合T。=−50〜−60°C程度であり、計測で用い
る試料50の材質に応じて第1図の材質データ設定部2
2により設定される。
l. 5+ (TcI+50)I]+logV・・・(
3) この第(3)式において、Tが環境温度、即ち計測温度
であり、T6はゴム材料のガラス転移点であり、ゴムの
場合T。=−50〜−60°C程度であり、計測で用い
る試料50の材質に応じて第1図の材質データ設定部2
2により設定される。
またこの第(3)式に基づくマスタカーブへの変換理論
は、 TくTG+100 ・・・(4)を限界と
している。
は、 TくTG+100 ・・・(4)を限界と
している。
第4図は第3図の温度をパラメータとしたμ−■特性カ
ーブにつき、前記第(3)式を適用して変換速度log
(aTV)を求めて統一したマスタカーブを示す。
ーブにつき、前記第(3)式を適用して変換速度log
(aTV)を求めて統一したマスタカーブを示す。
従って、第1 A図の演算部20に設けられた速度変換
演算部20−1は、速度演算部20−3により得られた
滑り速度V及び計測温度Tに基づき、前記第(3)式を
使用してマスタカーブの変換速度log(aTV)又は
( a T V )を材質データ設定部22からのガラ
ス転移点TGを用いて求める。
演算部20−1は、速度演算部20−3により得られた
滑り速度V及び計測温度Tに基づき、前記第(3)式を
使用してマスタカーブの変換速度log(aTV)又は
( a T V )を材質データ設定部22からのガラ
ス転移点TGを用いて求める。
演算部20で演算された摩擦係数μ(V)とマスタカー
ブ上の変換速度log(aTV)又は( a T V
)はメモリ24に与えられ、テーブル情報として記憶さ
れる。即ち、実際の計測時には試料の滑り速度を設定変
更して逐次摩擦係数を求めていくことから、メモリ24
には第IB図に示すように、例えば変換速度(a,V)
iをアドレス(指示パラメータ)として角速度に対応す
る摩擦係数値μi (但し、iは1. 2. 3,
・・・の整数)が記憶されるようになる。
ブ上の変換速度log(aTV)又は( a T V
)はメモリ24に与えられ、テーブル情報として記憶さ
れる。即ち、実際の計測時には試料の滑り速度を設定変
更して逐次摩擦係数を求めていくことから、メモリ24
には第IB図に示すように、例えば変換速度(a,V)
iをアドレス(指示パラメータ)として角速度に対応す
る摩擦係数値μi (但し、iは1. 2. 3,
・・・の整数)が記憶されるようになる。
制御部26は前述した機構部IOからメモリ24までの
摩擦計測に必要な全体的な制御処理を行なう。例えば、
荷重設定部12により適宜の荷重を設定した状態で予め
定めた速度範囲の所定の速度ステップとなるように機構
部10に設けた駆動モータ36を順次速度制御し、駆動
モータにより試料50を定速回転する状態で得られる各
計測部14.16.18の出力に基づき演算部20で変
換速度( a TV ) rと摩擦係数μiを求めて
メモリ24に逐次格納するようになる。更に、ある設定
荷重における一連の第1B図に示すようなメモリデータ
が得られたならば、次に設定荷重を変更して同様なメモ
リデータを得るようにしてもよい。
摩擦計測に必要な全体的な制御処理を行なう。例えば、
荷重設定部12により適宜の荷重を設定した状態で予め
定めた速度範囲の所定の速度ステップとなるように機構
部10に設けた駆動モータ36を順次速度制御し、駆動
モータにより試料50を定速回転する状態で得られる各
計測部14.16.18の出力に基づき演算部20で変
換速度( a TV ) rと摩擦係数μiを求めて
メモリ24に逐次格納するようになる。更に、ある設定
荷重における一連の第1B図に示すようなメモリデータ
が得られたならば、次に設定荷重を変更して同様なメモ
リデータを得るようにしてもよい。
更に第IA図の実施例には、温度設定部28、速度設定
部30、推定値算出部32及び出力部34を備えたデー
タ続出部60が設けられている。
部30、推定値算出部32及び出力部34を備えたデー
タ続出部60が設けられている。
データ続出部60は、メモリ24に第IB図に示すデー
タが格納できた後に、設定温度及び設定速度に対応した
摩擦係数値を得るために使用される。
タが格納できた後に、設定温度及び設定速度に対応した
摩擦係数値を得るために使用される。
即ち、温度設定部28により任意の設定温度Tsを設定
すると共に、速度設定部30により任意の滑り速度Vs
を設定すると、これら設定温度Ts及び設定速度Vsは
推定値算出部32を介して演算部20に与えられ、演算
部20の速度変換演算部20−1により前記第(3)式
に従ってマスタカーブ上の変換速度log(aTV)又
は( a T V )がアドレスデータとして求められ
る。
すると共に、速度設定部30により任意の滑り速度Vs
を設定すると、これら設定温度Ts及び設定速度Vsは
推定値算出部32を介して演算部20に与えられ、演算
部20の速度変換演算部20−1により前記第(3)式
に従ってマスタカーブ上の変換速度log(aTV)又
は( a T V )がアドレスデータとして求められ
る。
従って、推定値算出部34は演算部20で算出された設
定温度及び設定速度に基づくアドレスデータlog(a
V)又は(aT■)によりメモリT 24をリードアクセスし、対応する摩擦係数データμを
読み出して出力部34に出力する。
定温度及び設定速度に基づくアドレスデータlog(a
V)又は(aT■)によりメモリT 24をリードアクセスし、対応する摩擦係数データμを
読み出して出力部34に出力する。
この時、設定温度及び設定速度に基づいて算出されたマ
スタカーブ上の変換速度に対応する摩擦係数データが必
ずしもメモリ24に格納されていないことから、アクセ
スアドレスの両側に位置する変換速度に対応する摩擦係
数データ、例えば第IB図の(aV)1と( a TV
) 2との間のアT クセスアドレスについては、摩擦係数データμ1とμ2
を読み出して補開演算により推定値を求めて出力部34
に出力する。例えば、第4図の×印に示すようなマスタ
カーブに従ったデータがメモリ24に記憶されていたと
すると、×印以外のlog (aTV)については両側
の×印を結ぶ直線から対応する推定値(近似値)を算出
する。
スタカーブ上の変換速度に対応する摩擦係数データが必
ずしもメモリ24に格納されていないことから、アクセ
スアドレスの両側に位置する変換速度に対応する摩擦係
数データ、例えば第IB図の(aV)1と( a TV
) 2との間のアT クセスアドレスについては、摩擦係数データμ1とμ2
を読み出して補開演算により推定値を求めて出力部34
に出力する。例えば、第4図の×印に示すようなマスタ
カーブに従ったデータがメモリ24に記憶されていたと
すると、×印以外のlog (aTV)については両側
の×印を結ぶ直線から対応する推定値(近似値)を算出
する。
ここで、第IA図の温度計測部14には計測開始時の試
料50の温度Tを計測して演算部20の演算に使用して
いるが、試料50を定速回転した時の摩擦熱による影響
を補正しなくても特に問題はない。即ち、試料50を定
速回転した場合には、摩擦熱により温度が上昇する。例
えば、試料50をゴム材料とした時の温度分布は一次元
の熱伝導式を流用して次式で与えられる。
料50の温度Tを計測して演算部20の演算に使用して
いるが、試料50を定速回転した時の摩擦熱による影響
を補正しなくても特に問題はない。即ち、試料50を定
速回転した場合には、摩擦熱により温度が上昇する。例
えば、試料50をゴム材料とした時の温度分布は一次元
の熱伝導式を流用して次式で与えられる。
aT/at=(k/ρc) (a2T/aX2)・
・・(5) 但し、k:熱伝導度 ρ:密度 C:比熱 また、試料50の半無限の端面(x=0)に発熱Qがあ
る場合の前記第(5)式の温度分布解は、T(xt) f:np [−x’/4k”+)] X [2Q/ρc
]/2 yr t p c di)・・・(6) で与えられる。
・・(5) 但し、k:熱伝導度 ρ:密度 C:比熱 また、試料50の半無限の端面(x=0)に発熱Qがあ
る場合の前記第(5)式の温度分布解は、T(xt) f:np [−x’/4k”+)] X [2Q/ρc
]/2 yr t p c di)・・・(6) で与えられる。
ここで、短時間での急加速、ゴムの熱特性、路面の熱特
性を考慮すると、ゴムの内部温度上昇は微小であり、摩
擦係数に関連する弾性率は初期に計測した温度における
ものと同等として扱いうる。
性を考慮すると、ゴムの内部温度上昇は微小であり、摩
擦係数に関連する弾性率は初期に計測した温度における
ものと同等として扱いうる。
従って・第IA図における温度計測部14による温度計
測は、計測開始時の材料50の温度を計測して、演算部
20に設定すればよい。即ち、試料50を定速回転した
際の摩擦熱による温度上昇分を考慮した温度計測は特に
必要ではない。
測は、計測開始時の材料50の温度を計測して、演算部
20に設定すればよい。即ち、試料50を定速回転した
際の摩擦熱による温度上昇分を考慮した温度計測は特に
必要ではない。
更に第1B図のメモリ24にあっては、アドレスとして
前記第(3)式の( a −r V )を格納している
が、log(aTV)を使用してもよいことは勿論であ
る。
前記第(3)式の( a −r V )を格納している
が、log(aTV)を使用してもよいことは勿論であ
る。
次に上記の実施例による計測動作を説明する。
まず、第2図に示すように第IA図の構成を備えた本発
明の計測装置を計測対象となる、例えばアスファルト舗
装された適宜の現場に運び、試料50を取り付けた試料
取付部48を駆動伝達ピン46に嵌め入れ、更に重錘5
2により適宜の荷重設定を行なう。この時、駆動モータ
1による回転軸は路面と垂直となるように枠38を調整
する。
明の計測装置を計測対象となる、例えばアスファルト舗
装された適宜の現場に運び、試料50を取り付けた試料
取付部48を駆動伝達ピン46に嵌め入れ、更に重錘5
2により適宜の荷重設定を行なう。この時、駆動モータ
1による回転軸は路面と垂直となるように枠38を調整
する。
次に試料50及び路面はほぼ同一温度と見做してその時
の周囲の温度Tを温度計測部14で計測して演算部20
にセットする。また試料50のガラス転移点T6を材質
データ設定部22により設定する。
の周囲の温度Tを温度計測部14で計測して演算部20
にセットする。また試料50のガラス転移点T6を材質
データ設定部22により設定する。
続いて制御部26に計測試験を行なう滑り速度を多段階
に設定し、各滑り速度毎に測定開始を指示する。この測
定開始により制御部26は機構部10に設けた駆動モー
タ36を設定速度となるように短時間に加速して定速回
転、即ち角加速度A (t)=0とし、定速回転状態で
演算部20に演算指令を出し、その時、回転計測部16
から得られている角速度Ω(1)及びトルク計測部18
からのトルクτ(1)を取り込み、前記第(1)式のA
(t)=Oとおいた式に従って摩擦係数μ(V)を演
算すると共に滑り速度V (t)を求め、更に滑り速度
V (t)を前記第(3)式を用いて、マスタカーブ上
の変換速度(aT■)またはlog(a7V)に変換し
、第IB図に示すようにメモリ24に変換速度をアドレ
スとして摩擦係数データを書き込む。このような計測処
理を制御部26に対し多段階に設定された滑り速度の各
々について行なうことで、メモリ24には第IB図に示
すようなマスタカーブに対応したμ−■カーブのテーブ
ルデータが得られる。
に設定し、各滑り速度毎に測定開始を指示する。この測
定開始により制御部26は機構部10に設けた駆動モー
タ36を設定速度となるように短時間に加速して定速回
転、即ち角加速度A (t)=0とし、定速回転状態で
演算部20に演算指令を出し、その時、回転計測部16
から得られている角速度Ω(1)及びトルク計測部18
からのトルクτ(1)を取り込み、前記第(1)式のA
(t)=Oとおいた式に従って摩擦係数μ(V)を演
算すると共に滑り速度V (t)を求め、更に滑り速度
V (t)を前記第(3)式を用いて、マスタカーブ上
の変換速度(aT■)またはlog(a7V)に変換し
、第IB図に示すようにメモリ24に変換速度をアドレ
スとして摩擦係数データを書き込む。このような計測処
理を制御部26に対し多段階に設定された滑り速度の各
々について行なうことで、メモリ24には第IB図に示
すようなマスタカーブに対応したμ−■カーブのテーブ
ルデータが得られる。
このようにメモリ24にμ一Vのマスタカーブデータが
格納できたならば、例えば本発明の摩擦計測装置を試験
研究設備に持ち帰り、データ続出部60を使用して、例
えば自動車のブレーキ制御の判定等に使用する滑り速度
と摩擦係数の関係を得るために、適宜の温度及び速度を
設定してメモリ24のマスタカーブデータに基づく摩擦
係数データを取り出し、この場合に推定値算出部32に
よる推定演算を行なって実際に計測されていない摩擦係
数データについても推定値として求めることができる。
格納できたならば、例えば本発明の摩擦計測装置を試験
研究設備に持ち帰り、データ続出部60を使用して、例
えば自動車のブレーキ制御の判定等に使用する滑り速度
と摩擦係数の関係を得るために、適宜の温度及び速度を
設定してメモリ24のマスタカーブデータに基づく摩擦
係数データを取り出し、この場合に推定値算出部32に
よる推定演算を行なって実際に計測されていない摩擦係
数データについても推定値として求めることができる。
以上が角加速度A (t)=Oと定速回転した時の実施
例であるが、他の実施例として試料を回転させた時、例
えば定速回転に至るまでの間に計測される角速度加速度
A (t)及びトルクτ(1)を各々を取込んで前記第
(1)式に従って摩擦係数μ(V)を演算してもよいこ
とは勿論である。
例であるが、他の実施例として試料を回転させた時、例
えば定速回転に至るまでの間に計測される角速度加速度
A (t)及びトルクτ(1)を各々を取込んで前記第
(1)式に従って摩擦係数μ(V)を演算してもよいこ
とは勿論である。
次に第1A図に設けられたトルク計測部18を必要とし
ないトルクτ(t)=0の場合の本発明の他の実施例を
説明する。
ないトルクτ(t)=0の場合の本発明の他の実施例を
説明する。
前記の実施例にあっては、第2図に示すように、駆動モ
ータ36により試料50を所望の速度に定速回転した状
態で摩擦係数μ(V)を前記第(2)式に従って演算す
るようにしているが、本発明の他の実施例としては、駆
動モータ36により試料50を所望の計測速度に回転し
た後に駆動モータ36による駆動を停止して回転部をフ
リー回転状態とし、試料50の慣性回転による回転停止
までの間の角加速度A (t)から摩擦係数μ(V)を
計測する。即ち、慣性回転により回転部がトルクτ(t
)=Oとなるため、前記第(1)式は、μ(V)・A(
1) ・l/(r−M −g) − (7)で与
えられることとなり、全慣性モーメントI及び重ffi
Mg及び試料50の平均半径rは定数として与えられる
ことから、回転計測部16による角加速度A (t)の
計測値のみをもって摩擦係数μ(V)を演算することが
できる。従って、トルク計測部18は不要とできる。
ータ36により試料50を所望の速度に定速回転した状
態で摩擦係数μ(V)を前記第(2)式に従って演算す
るようにしているが、本発明の他の実施例としては、駆
動モータ36により試料50を所望の計測速度に回転し
た後に駆動モータ36による駆動を停止して回転部をフ
リー回転状態とし、試料50の慣性回転による回転停止
までの間の角加速度A (t)から摩擦係数μ(V)を
計測する。即ち、慣性回転により回転部がトルクτ(t
)=Oとなるため、前記第(1)式は、μ(V)・A(
1) ・l/(r−M −g) − (7)で与
えられることとなり、全慣性モーメントI及び重ffi
Mg及び試料50の平均半径rは定数として与えられる
ことから、回転計測部16による角加速度A (t)の
計測値のみをもって摩擦係数μ(V)を演算することが
できる。従って、トルク計測部18は不要とできる。
[発明の効果]
以上説明してきたように本発明によれば、任意の温度及
び速度における摩擦係数を求めることができ、円環状の
試料を計測面に滑り接触させていることから、路面凹凸
による計測値のバラつきが少なく、信頼性の高い計測値
を安定して得ることができる。
び速度における摩擦係数を求めることができ、円環状の
試料を計測面に滑り接触させていることから、路面凹凸
による計測値のバラつきが少なく、信頼性の高い計測値
を安定して得ることができる。
更に、試料に適宜の面荷重を設定した状態で滑り速度を
与えて、摩擦係数を計測しているため、未確認の因子に
よる影響が少なく、例えば車両制動状態等の実状にあっ
た摩擦係数データを収集することができる。
与えて、摩擦係数を計測しているため、未確認の因子に
よる影響が少なく、例えば車両制動状態等の実状にあっ
た摩擦係数データを収集することができる。
第1A図は本発明の実施例構成図;
第IB図は本発明によるメモリデータ説明図;第2図は
第1図の機構部の構成図; 第3図は温度をパラメータとしたμ−■特性図;第4図
は第3図から得られた温度依存性をもたないマスタカー
ブのμ−■特性図; 第5図は従来装置の説明図である。 10:機構部 12:荷重設定部 14:温度計測 16二回転計測部 18:トルク計測部 20:演算部 2(L−1.:速度変換演算部 20−2:摩擦係数演算部 20−3:速度演算部 22:材質データ設定部 24:メモリ 26二制御部 28:温度設定部 30:速度設定部 32;推定値算出部 34:出力部 36:駆動モータ 38:枠 40:駆動軸 42;駆動人力軸 44:駆動力伝達部 46:駆動伝達ピン 48;試料取付部 50;試料 52:重錘
第1図の機構部の構成図; 第3図は温度をパラメータとしたμ−■特性図;第4図
は第3図から得られた温度依存性をもたないマスタカー
ブのμ−■特性図; 第5図は従来装置の説明図である。 10:機構部 12:荷重設定部 14:温度計測 16二回転計測部 18:トルク計測部 20:演算部 2(L−1.:速度変換演算部 20−2:摩擦係数演算部 20−3:速度演算部 22:材質データ設定部 24:メモリ 26二制御部 28:温度設定部 30:速度設定部 32;推定値算出部 34:出力部 36:駆動モータ 38:枠 40:駆動軸 42;駆動人力軸 44:駆動力伝達部 46:駆動伝達ピン 48;試料取付部 50;試料 52:重錘
Claims (4)
- (1)円環状の試料を計測面に任意の設定荷重により押
圧した状態で所望の速度で定速回転させる機構部と; 該機構部による試料の角速度を計測する回転計測部と; 前記機構部により試料を定速回転した時のトルクを計測
するトルク計測手段と; 前記試料及び摩擦計測面の温度を同一と見做していずれ
か一方の温度を計測する温度計測部と;前記トルクの各
計測値と前記試料を含む回転部の重量及び試料平均半径
に基づいてその時の回転速度における摩擦係数を演算す
る摩擦係数演算手段と; 前記計測温度及び前記試料のガラス転移点に基づき、温
度依存性をもたない速度と摩擦係数の関係を示すマスタ
カーブ上の変換速度を演算する速度変換部と; 該速度変換部による変換速度を指示パラメータとして前
記摩擦係数演算手段で算出された摩擦係数の値を記憶す
る記憶手段と; を備えたことを特徴とする摩擦計測装置 - (2)円環状の試料を計測面に任意の設定荷重により押
圧した状態で所望の速度で回転させる機構部と; 該機構部による試料の角速度及び又は角加速度を計測す
る回転計測部と; 前記試料及び摩擦計測面の温度を同一と見做していずれ
か一方の温度を計測する温度計測部と;前記角速度及び
又は角加速度、予め設定された前記試料を含む回転部の
全慣性モーメント、重量及び試料平均半径に基づいてそ
の時の回転速度における摩擦係数を演算する摩擦係数演
算手段と;前記計測温度及び前記試料のガラス転移点に
基づき、温度依存性をもたない速度と摩擦係数の関係を
示すマスタカーブ上の変換速度を演算する速度変換部と
; 該速度変換部による変換速度を指示パラメータとして前
記摩擦係数演算手段で算出された摩擦係数の値を記憶す
る記憶手段と; を備えたことを特徴とする摩擦計測装置 - (3)円環状の試料を計測面に任意の設定荷重により押
圧した状態で回転させる機構部と; 該機構部による試料の角速度及び又は角加速度を計測す
る回転計測部と; 前記機構部により試料を回転した時のトルクを計測する
トルク計測手段と; 前記試料及び摩擦計測面の温度を同一と見做していずれ
か一方の温度を計測する温度計測部と;前記角速度及び
又は角加速度、トルクの各計測値、予め設定された前記
試料を含む回転部の全慣性モーメント、重量及び試料平
均半径に基づいてその時の回転速度における摩擦係数を
演算する摩擦係数演算手段と; 前記計測温度及び前記試料のガラス転移点に基づき、温
度依存性をもたない速度と摩擦係数の関係を示すマスタ
カーブ上の変換速度を演算する速度変換部と; 該速度変換部による変換速度を指示パラメータとして前
記摩擦係数演算手段で算出された摩擦係数の値を記憶す
る記憶手段と; を備えたことを特徴とする摩擦計測装置 - (4)請求項1乃至3記載の摩擦計測装置に於いて、 更に、 計測温度を設定する温度設定手段と; 材料の計測速度を設定する速度設定手段と;該設定温度
及び設定速度に基づいて前記変換速度演算手段で得られ
た変換速度を指示パラメータとして前記記憶手段の摩擦
係数値を読出し、該変換速度に対応する摩擦係数値が記
憶されていない場合には、該変換速度の前後の変換速度
に対応する記憶摩擦係数値を読出して推定値を算出する
推定値演算部と; 設けたことを特徴とする摩擦計測装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1153898A JP2725682B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 摩擦計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1153898A JP2725682B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 摩擦計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0318741A true JPH0318741A (ja) | 1991-01-28 |
JP2725682B2 JP2725682B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=15572521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1153898A Expired - Lifetime JP2725682B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 摩擦計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2725682B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7600411B2 (en) * | 2003-06-17 | 2009-10-13 | Slipalert Llp | Surface friction testing apparatus |
WO2013042594A1 (ja) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | オムロン株式会社 | 光学計測装置 |
WO2019108144A1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-06 | Koç Üni̇versi̇tesi̇ | Force sensor for measuring static and dynamic friction coefficients |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4200216B2 (ja) * | 2004-05-18 | 2008-12-24 | 国立大学法人群馬大学 | 摩擦試験装置及び摩擦試験方法 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1153898A patent/JP2725682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7600411B2 (en) * | 2003-06-17 | 2009-10-13 | Slipalert Llp | Surface friction testing apparatus |
WO2013042594A1 (ja) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | オムロン株式会社 | 光学計測装置 |
WO2019108144A1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-06 | Koç Üni̇versi̇tesi̇ | Force sensor for measuring static and dynamic friction coefficients |
US11435244B2 (en) | 2017-11-30 | 2022-09-06 | Koc Universitesi | Force sensor for measuring static and dynamic friction coefficients |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2725682B2 (ja) | 1998-03-11 |
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