共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 氷・氷摩擦の研究とその応用
研究代表者／所属 (独）産業技術総合研究所
研究代表者／職名 主任研究員
研究代表者／氏名 二瓶光弥

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 前野紀一 北大低温研

2

 荒川政彦 北大低温研

研究目的 　氷の摩擦メカニズムは未だ不明な点が多く、タイヤの氷上性能向上や滑りにくい靴底の開発等では、この氷そのものの摩擦メカニズムの把握が課題となっている。本研究においては、種々のすべり速度域や種々の温度条件下における氷と氷の摩擦メカニズムの解明をめざしつつ、その成果をタイヤや靴底等と氷との摩擦現象の解析に資することを目的としている。
図1　氷・氷摩擦の試験結果の一例　図2　氷・ゴム片の摩擦試験結果の例　
研究内容・成果 　インサイドドラム摩擦試験機を用いて，氷の接触界面の状態(接触面積など）に注意し，スライダー氷を観察しながら高速域での氷・氷摩擦試験を実施した．また，スタッドレスタイヤのトレッドに使用されるゴム片を用意し，このゴム片と氷の摩擦について，すべり速度の小さい範囲から，氷・氷摩擦実験と同様の高速域での実験を実施した．これらの結果より，氷・氷摩擦および氷・ゴムの摩擦について考察した．

　スライダー氷の観察では，摩擦面の細かい線条の摩擦痕や氷内部の結晶粒界が白くなる現象が見られた．この現象は全(温度範囲の)試験時における全てのスライダー氷で観察された． Fig.1に，氷・氷の摩擦測定結果の一例を示す．今回の実験結果より，すべり速度が大きいほど全体的にμは大きくなる傾向にあること，また，接地荷重(面圧)が大きくなるほどμは低下する傾向にあること等が判った．Fig.2にゴム片と氷の摩擦試験結果の例を示す．ゴム質によって，μが最大となるすべり速度が異なることが判る．また，高速域では，すべり速度の増加に伴ってμが大きくなる傾向にある．これは氷・氷摩擦と同様の傾向であるがその値は大幅に異なる．

　氷・ゴム片の摩擦において，あるすべり速度でμが最大となる現象や高速域でのμの速度依存性などについて考察した．特に高速域では，摩擦熱による水潤滑だけではなく界面における氷の破壊による抵抗成分等も考慮すべき現象となっていることが推察された．
図1　氷・氷摩擦の試験結果の一例　図2　氷・ゴム片の摩擦試験結果の例