ホイール、リム、タイヤの試験

自動車ではホイールは鉄、軽金属、複合材、そしてタイヤから構成されます。タイヤの構造は複雑で、様々な物性を持つ材料から作られています。ZwickRoell 試験システムは、ホイール、リム、タイヤの準静的および動的特性を測定するために使用されます。ゴム、繊維、ワイヤーなどの標準試験から、ホイール／リム／タイヤシステム全体の試験まで、幅広い試験に対応しています。

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コンポーネントの試験

タイヤの試験は、タイヤの材料構成が複雑なため、特有の課題を伴います。タイヤは、ゴムコンパウンド（天然ゴムまたは合成ゴム、カーボンブラック、および様々な添加剤で作られたもの）と、埋め込まれた織物インサート（スチールコードまたは繊維コードで作られた補強材）の組み合わせで構成されています。これらの材料の組み合わせは、特に機械的応力下で異方性挙動を引き起こします。

異なる材料とその相互作用により、引張強度、剥離挙動、レオロジー特性などの特性を測定するための特定の試験方法が必要になります。特に、以下の試験が-70～+250℃の室温および標準的な環境温度で実施されます。

ISO 37およびASTM D412に準拠した引張試験、およびISO 34およびASTM D624に準拠したエラストマーの引裂き試験（様々な形状の試験片を使用）
エラストマーの硬さ、反発、磨耗試験
エラストマーベアリング製の金属や繊維材コードの磨耗試験
鉄製、繊維材のコードの引張試験、新しいコンパウンドの開発のため多くの材料を試験する場合は自動試験片フィード装置を使用
粘弾性の測定

空気圧グリップとロングトラベル伸び計を用いたゴム引張試験

恒温槽内でのOリング試験片を用いた引張試験

エラストマーの自動引張強度試験用Oリング試験片

タイヤ空気圧変動下における自動車タイヤの剛性

自動車タイヤの剛性は、垂直荷重および水平荷重に加え、タイヤ空気圧変動下における力の比を測定することで測定されます。

この測定には、水平リニアユニットと下部ベースクロスヘッド上の多成分力測定プラットフォームを備えた50kN AllroundLine材料試験機を使用します。testXpert試験ソフトウェア内の各試験プログラムを使用することで、タイヤ空気圧変動下における垂直荷重および水平荷重負荷下で必要な試験を実施し、評価することができます。

タイヤ試験：様々なタイヤ空気圧で、垂直および水平方向の荷重下における自動車用タイヤの剛性を測定するための試験システム — タイヤの横剛性を測定するためのテストベンチ

タイヤ試験：クローズアップ — 軸方向および水平方向の力とタイヤ空気圧は、テストコントロール・エレクトロニクスによって制御されます。

リムフランジの軸方向変位の試験

剛性特性を測定するために、特殊な加圧マンドレルを用いてリムフランジの圧縮試験を実施します。この試験には、前方に突出し高さ調節可能なTスロットクロスヘッドを備えた床置き型試験機を使用します。これにより、試験エリア内でリムを人間工学的に快適な高さに設置・固定することができます。リムの形状によって横荷重が発生しても、ロードセルはしっかりと軸方向の荷重測定を行います。ロードセルは特殊な設計と配置により、機械の上部および下部の試験エリアに挿入して測定することができます。

軽量リムの表面全体の変形の決定

軽量リムの全面変形を測定する場合、電気機械式試験アクチュエータによって軸方向またはラジアル方向の車軸荷重が可変的に適用され、光学式3D変形測定システムを使用して変形挙動が記録されます。このひずみデータによって部材の弱いポイントが推定されています。

軽量リムの変形特性を測定するための光学式3D変形測定システムを備えた電気機械式サーボ試験アクチュエータ — 光学式3D変形測定システムを備えた電気機械式単一試験アクチュエータを使用した試験アレンジ

軽量リムの変形特性を測定するための試験システムのクローズアップ — CFRPリムの全面変形を測定します。車軸荷重は可変で適用可能です。

アルミリムの硬度試験

リムは走行中に高い機械的負荷と熱的負荷を受けるため、材料には高い強度と耐疲労性が求められます。アルミリムの材料特性は、合金組成、製造プロセス（低圧鋳造、鍛造など）、および熱処理後処理によって大きく左右されます。

硬度試験は、得られた材料特性を評価するための非破壊試験方法として用いられます。これは、異なるバッチや生産ロット間で一貫した機械的特性を確保するために使用されます。実際には、 ISO 6506またはASTM E10に準拠したブリネル硬さ試験方法 （例：HBW 2.5/62.5）が主に使用され、特にリムウェル、スポーク構造、ホイールセンター、ホイールマウントフランジなどの高応力領域の試験に使用されます。

ISO 6507に準拠したビッカース法は、熱処理の均一性と圧痕深さを検査し、硬度曲線を決定するためにも使用できます。試験環境に応じて、試験は生産監視中に手動で実行されるか、インライン対応試験システムの一部として自動的に実行されます。

ホイールの包括的な硬度試験には、ツビックローエルの万能硬度計VisionLineが最適です。

ディスクブレーキパッドの試験

ディスクブレーキパッドはホイールブレーキの最も重要なパーツの1つです。パッドの品質を評価するために、ディスクブレーキパッドの摩擦面に対して垂直な方向に1次元圧縮荷重を加えることで、パッドの厚さの変化などを測定します。

この試験に対応するため、ツビックローエルの材料試験機には、測定システムを内蔵した圧縮試験治具が装備されています。変化量は120°に配置された3つのトランスデューサーで測定されます。ピストン圧縮ピースによって円状に均一に圧力を加えていきます。圧縮ピースの柔軟なサスペンション性によってディスクブレーキパッドへ正確に平衡性を保って力を加えることが出来、これにより圧力が均一にかかります。圧縮ダイのポジションは常にディスクブレーキパッドの中心軸に置かれています。この試験治具は一体型でも分割タイプのディスクブレーキパッドでも使用可能です。

ブレーキパッドの圧縮テスト：トランスデューサーによって変位を測定します。

ブレーキシュー試験

ブレーキブースター試験

ブレーキディスクの硬度試験

ブレーキディスクはシャシーシステムにおいて安全性に極めて重要な部品であり、運転中は極めて大きな熱負荷と機械的負荷にさらされます。安定した摩擦挙動、割れに対する低い感受性、十分な耐摩耗性を確保するため、量産では主に鋳造合金（GJL）または複合材料（鋳造アルミニウムハイブリッド、CMCなど）が使用されています。

硬度試験は、ブレーキディスクの材質を確認するための非破壊試験方法として使用されます。

鋳造ブレーキディスクの場合、 ISO 6506に準拠したブリネル法が確立された標準手順です。試験は主にディスクの摩擦リングとハブ領域で実施されます。典型的な試験荷重は、材料の厚さ、構造、仕様に応じて、HBW 2.5/187.5からHBW 10/3000の範囲です。さらに、ISO 6507 に準拠したビッカース法を使用してパーライト層状構造を評価し、ブレーキディスクの耐摩耗性に関する結論を導き出します。
高炭素鋳鉄やレーザー硬化型などのコーティングまたは熱処理されたブレーキディスクの場合、材料の耐摩耗性について結論を導くために、ISO 6507 に準拠したビッカース法を使用してパーライト層状構造を評価することもできます。
OEM仕様、SAE J431（ねずみ鋳鉄用）などの業界固有の規格、あるいは社内規格によって、許容される硬度範囲と実施方法が定められています。量産段階では、試験は通常、手動または半自動で行われますが、大量生産アプリケーションでは、デジタルプロセス制御の一部としてインラインで統合されるケースが増えています。

ブレーキディスクの包括的な硬度試験には、ツビックローエルのユニバーサル硬度計VisionLine が最適です。