(57)【要約】【課題】横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されるタイヤの接地荷重分布を検出できる接地荷重分布検出装置を提供することを課題とする。【解決手段】取付土台１０の天板１０ｂの平面に載置されるセンサシート２の検出部２ａの周囲に、検出部２ａの厚みより高い取付台座１０ｃを備え、検出部２ａを覆うためのカーボンプレート３を、取付台座１０ｃとフレーム４で挟持するようにして備える。タイヤは、カーボンプレート３を介して検出部２ａに押し付けられ、タイヤに入力される横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが検出部２ａに水平方向の荷重として入力されない構成とした。【選択図】図２
2010032263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの接地荷重分布を検出するセンサシートを備える接地荷重分布検出装置であって、
前記タイヤと前記センサシートの間に保護プレートを介在させることを特徴とする接地荷重分布検出装置。
【請求項２】
前記センサシートは、前記保護プレートで覆われた平面からなる検出部を備え、
前記保護プレートを介して前記検出部に押し付けられる前記タイヤの接地荷重分布を検出することを特徴とする請求項１に記載の接地荷重分布検出装置。
【請求項３】
前記保護プレートと前記検出部の間には、互いの接触を防止するクリアランスを設け、
前記タイヤを前記保護プレートに押し付けたときに、前記保護プレートに形成される前記タイヤの接地面の領域が前記検出部に押し付けられることを特徴とする請求項２に記載の接地荷重分布検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に車両用タイヤの接地荷重分布を検出する接地荷重分布検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に備わるタイヤが路面に接地するときの接地荷重分布は、車両の乗り心地及び操縦安定性を左右する大きな要素である。したがって、車両の乗り心地及び操縦安定性を向上するタイヤやサスペンション（懸架装置）を設計するため、タイヤの接地荷重分布を好適に測定する測定装置が要求されている。
【０００３】
このような測定装置として、従来、発色剤を封入したマイクロカプセルを積層したフィルムにタイヤを載せ、タイヤの静荷重で破壊するマイクロカプセルから漏出する発色剤の分布によりタイヤの接地荷重分布を検出する検出装置がある。
また、例えば特許文献１には、フィルムを水平方向に移動可能な設置台に備え、タイヤがフィルムと接触する際に発生する横滑りを抑制して、精度良くタイヤの接地荷重分布を検出できる検出装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら、車両の乗り心地及び操縦安定性をさらに向上するためには、例えば、ステアリング操作によって転回するタイヤの接地荷重分布や、横荷重を受けながら走行する車両におけるタイヤの接地荷重分布を検出する必要がある。
この場合、フィルムに載せた状態のタイヤに横荷重を入力したときの接地荷重分布の変化を検出する必要があるが、フィルムには水平方向の荷重に対する耐性がないことから、タイヤに入力される横荷重が水平方向の荷重としてフィルムに入力されると、フィルムが破損してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００６−０４７２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、横荷重や前後方向荷重やタイヤを転回するモーメント（転回モーメント）が入力されるタイヤの接地荷重分布を検出できる、接地荷重分布検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、タイヤの接地荷重分布を検出するセンサシートを備える接地荷重分布検出装置であって、前記タイヤと前記センサシートの間に保護プレートを介在させることを特徴とした。
【０００７】
この発明によると、タイヤとセンサシートの間に保護プレートを介在させることができ、タイヤとセンサシートが直接に接触することを防止できる。したがって、タイヤに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力された場合であっても、タイヤが保護プレート上を滑ることで、センサシートに水平方向の加重がかかることを防止できる。
【０００８】
また、本発明は、前記センサシートは、前記保護プレートで覆われた平面からなる検出部を備え、前記保護プレートを介して前記検出部に押し付けられる前記タイヤの接地荷重分布を検出することを特徴とした。
【０００９】
この発明によると、センサシートに備わる平面形状の検出部を保護プレートで覆うことができる。したがって、検出部とタイヤが直接に接触することを防止できる。
【００１０】
また、本発明は、前記保護プレートと前記検出部の間には、互いの接触を防止するクリアランスを設け、前記タイヤを前記保護プレートに押し付けたときに、前記保護プレートに形成される前記タイヤの接地面の領域が前記検出部に押し付けられることを特徴とした。
【００１１】
この発明によると、保護プレートと検出部の間にクリアランスを設けることができる。さらに、保護プレートにタイヤが押し付けられたときは、保護プレートに形成されるタイヤの接地面の領域を検出部に押し付けることができる。
したがって、タイヤが保護プレートに押し付けられないときは、検出部に保護プレートが接触せず、検出部における誤検出を防止できる。さらに、保護プレートにタイヤが押し付けられると、保護プレートを介してタイヤを検出部に押し付けることができ、タイヤの接地荷重分布を検出できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されるタイヤの接地荷重分布を検出できる、接地荷重分布検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１は、接地荷重分布検出装置を示す斜視図であり、図２は、接地荷重分布検出装置の構造を示す分解図である。図１に示すように、本実施形態に係る接地荷重分布検出装置１は、高さを調節するための底板１０ａに天板１０ｂが取り付けられた取付土台１０に、圧力センサ１１が備わって形成される。
圧力センサ１１は、平面状のセンサ面１１ａが天板１０ｂの平面に重なるように取り付けられ、センサ面１１ａに入力される荷重を例えば電気信号などの荷重信号に変換して、インターフェースＩＦを介してパーソナルコンピュータ等の測定装置２０に入力する機能を有する。
【００１４】
パーソナルコンピュータ等の測定装置２０は、圧力センサ１１から入力される荷重信号に基づいてセンサ面１１ａの荷重の分布を算出し、タイヤの接地状態を測定する。
【００１５】
図２に示すように、圧力センサ１１は、センサシート２と、センサシート２の検出部２ａを覆うカーボンプレート（保護プレート）３と、取付土台１０に備わる取付台座１０ｃにカーボンプレート３を固定するフレーム４が組み合わさって形成される。
【００１６】
センサシート２は、例えば帯状に感圧抵抗インクが印刷された２枚のフィルムを、感圧抵抗インクが交差するように積層した検出部２ａと、荷重が加えられた部分のフィルムの接触抵抗の変化を電気信号（例えば電流の変化）として取り出す電極部２ｂを含んで構成される。
検出部２ａは例えば矩形を呈する平面であって、センサシート２は、検出部２ａが取付土台１０の天板１０ｂの平面に載置されて、取付土台１０に備わる。
【００１７】
センサシート２の電極部２ｂは、例えば検出部２ａの周囲から外側に向かって帯状に延出して備わり、電気信号を取り出しやすくする。
取付土台１０を構成する天板１０ｂの平面には、検出部２ａの厚みより高く（厚く）、且つ検出部２ａの矩形の周囲を囲むように形成される取付台座１０ｃが備わる。
取付台座１０ｃは、例えばセンサシート２の検出部２ａの厚みより厚い板状の部材を枠状に組み合わせた部材を天板１０ｂの平面に固定して形成することができる。
なお、取付台座１０ｃには、センサシート２の電極部２ｂを枠外に引き出すための切り欠き１０ｃ１が形成される構成が好適である。
【００１８】
カーボンプレート３は、カーボンを素材とした、厚さが０．１〜０．２ｍｍ程度の薄いプレートであり、フレーム４と取付台座１０ｃとで挟持されて、センサシート２の検出部２ａを覆うように備わる。
【００１９】
フレーム４は、例えばアルミニウムを素材とし、取付台座１０ｃの平面形状と等しく形成される枠状の部材である。
そして、前記したようにフレーム４と取付台座１０ｃとでカーボンプレート３を挟持することで、フレーム４の枠状の開口部は取付台座１０ｃの側からカーボンプレート３で覆われ、圧力センサ１１のセンサ面１１ａを形成する。
【００２０】
フレーム４を取付台座１０ｃに固定する方法は限定されるものではないが、例えば、スクリューＳ１等の締結部材が貫通する複数の固定孔４ａをフレーム４に設け、カーボンプレート３には、フレーム４の固定孔４ａと対応するように、スクリューＳ１が貫通する固定孔３ａを設ける。
さらに、取付台座１０ｃには、フレーム４の固定孔４ａと対応するように、スクリューＳ１が螺合するねじ穴１０ｃ２を形成し、スクリューＳ１でフレーム４及びカーボンプレート３を取付台座１０ｃに締結固定する構成とすればよい。
【００２１】
又は、枠状に組み合わされた部材を天板１０ｂの平面に固定して取付台座１０ｃを形成する場合、フレーム４とカーボンプレート３を取付台座１０ｃに固定するスクリューＳ１で、取付台座１０ｃを天板１０ｂに共締めする構成であってもよい。
【００２２】
図３は、接地荷重分布検出装置の断面図であり、図２におけるＸ１−Ｘ１断面図である。
図３に示すように、天板１０ｂに備わる取付台座１０ｃは、センサシート２の検出部２ａの厚みより厚く形成され、カーボンプレート３は取付台座１０ｃとフレーム４とで挟持されるとともに適度な張りを持って固定される。この構成によって、カーボンプレート３とセンサシート２の検出部２ａとの間にクリアランスＣＬが形成される。
例えば、厚みが０．３ｍｍの検出部２ａを有するセンサシート２を使用する場合、取付台座１０ｃの高さを０．５ｍｍとすれば、カーボンプレート３とセンサシート２の間には、０．２ｍｍのクリアランスＣＬを形成することができる。
【００２３】
このように、センサシート２の検出部２ａとカーボンプレート３との間にクリアランスＣＬを形成することによって、カーボンプレート３と検出部２ａが互いに接触することを防止できる。そして、カーボンプレート３が検出部２ａに接触して発生する、センサシート２による誤検出を防止できる。
【００２４】
図４の（ａ）は、取付土台の構成を裏面の側から見た図である。
図４の（ａ）に示すように、取付土台１０は、天板１０ｂの裏面（センサシート２が備わらない側）に底板１０ａが取り付けられて構成される。
【００２５】
天板１０ｂは、例えばアルミ合金からなる板状の部材で、平面形状は、取付台座１０ｃ（図２参照）と同形状の矩形部１０ｂ１を有する。
なお、図４の（ａ）には、円形に矩形が組み合わさった平面形状の天板１０ｂが図示されているが、この平面形状は限定されるものではなく、取付台座１０ｃの矩形と同形状の矩形部１０ｂ１を有する平面形状であれば、どのような形状であってもよい。
【００２６】
天板１０ｂの裏面の側には、例えば浅い凹部を形成し、素材となるアルミ合金の使用量を削減するとともに天板１０ｂを軽量化する構成であってもよい。
この場合、浅い凹部に補強リブ１０ｂ２を形成し、天板１０ｂの剛性を高める構成が好適である。
補強リブ１０ｂ２は、例えば、矩形部１０ｂ１の周囲に沿った矩形状、及び矩形部１０ｂ１の中心から周囲に向かう放射状に形成される構成とすればよい。
この構成によって、天板１０ｂの剛性を維持したまま、天板１０ｂの軽量化と、アルミ合金の使用量の削減による材料費の低減効果を奏する。
【００２７】
さらに、補強リブ１０ｂ２と補強リブ１０ｂ２の間の浅い凹部に、例えばナイロン材からなる補強部材１０ｂ３を埋め込む構成としてもよい。この構成によって、天板１０ｂの剛性をさらに高めることができる。
【００２８】
また、センサシート２の電極部２ｂを保持するための電極保持部１０ｂ４を、電極部２ｂに対応した形状に天板１０ｂの外周に形成してもよい。このような電極保持部１０ｂ４を形成することで、センサシート２の電極部２ｂの形状を安定させることができ、図１に示すインタフェースＩＦと電極部２ｂを確実に接続することができる。
【００２９】
底板１０ａは、例えばナイロン材からなり、天板１０ｂの平面形状と同形状の平面形状を呈する板状の部材である。
なお、底板１０ａの厚みは、取付土台１０に要求される高さに対応して適宜設定すればよい。
また、底板１０ａの軽量化のため、底板１０ａに例えば複数の貫通孔１０ａ３を形成してもよい。
【００３０】
底板１０ａには、例えば天板１０ｂの矩形部の中心と角部近傍に対応する位置に５個のねじ止め孔１０ａ１が形成され、天板１０ｂに設けられる５個のねじ穴１０ｂ５に螺合するボルトＢ１などの締結部材で天板１０ｂに固定される。
【００３１】
図４の（ｂ）は、図４の（ａ）におけるＸ２−Ｘ２断面図であり、ねじ止め孔の形状を示す図である。前記したように、底板１０ａは、ナイロン材など剛性の低い素材で形成される部材であることから、ボルトＢ１などで天板１０ｂに固定する場合、確実に固定できないおそれがある。そこで、例えばアルミニウムを素材とするカラー１００を嵌め込んだねじ止め孔１０ａ１が好適である。
【００３２】
カラー１００は、ボルトＢ１が貫通する管状の部材であって、底板１０ａに形成される貫通孔にカラー１００を嵌め込んでねじ止め孔１０ａ１を形成する。
なお、ボルトＢ１の頭部を収納するように、一端が拡径したカラー１００であってもよい。この構成によって、ボルトＢ１がカラー１００を貫通したとき、頭部が底板１０ａの平面から凸状に突出することを防止できる。
【００３３】
また、底板１０ａと天板１０ｂを含んで構成される取付土台１０を、図示しない設備側の接地面に固定する、図示しないボルト等の締結部材が貫通する固定孔１０ａ２が、底板１０ａに形成される構成が好適である。
【００３４】
図４の（ｃ）は、図４の（ａ）におけるＸ３−Ｘ３断面図であり、固定孔の構成を示す図である。前記したように、底板１０ａは、ナイロン材など剛性の低い素材で形成される部材であることから、図示しないボルトなどで、図示しない設備側の接地面に固定する場合、取付土台１０を確実に固定できないおそれがある。そこで、例えばアルミニウムを素材とするカラー１０１を嵌め込んだ固定孔１０ａ２とすればよい。
【００３５】
カラー１０１は、図示しないボルト等の締結部材が貫通する管状の部材であって、底板１０ａに形成される貫通孔にカラー１０１を嵌め込んで固定孔１０ａ２を形成する。
さらに、天板１０ｂには、底板１０ａの固定孔１０ａ２に対応するように貫通孔１０ｂ６を形成し、天板１０ｂの表面１０ｂＳの側から、図示しないボルト等の締結部材を貫通孔１０ｂ６、及び固定孔１０ａ２を貫通するように挿入して、取付土台１０を図示しない設備側の接地面に固定する。
【００３６】
以上、図４の（ａ）に示すように、天板１０ｂに底板１０ａを固定して、圧力センサ１１を取り付ける取付土台１０が形成される。そして、図２に示すように、取付土台１０に圧力センサ１１が取り付けられて、接地荷重分布検出装置１が構成される。
【００３７】
図５の（ａ）は、接地荷重分布検出装置でタイヤの接地荷重分布を検出する状態を示す図、（ｂ）は、図５の（ａ）におけるＸ４−Ｘ４断面図である。図５の（ａ）に示すように、接地荷重分布検出装置１に備わる圧力センサ１１は、水平な設置面に、センサ面１１ａが上方を向くように設置される。そして、カーボンプレート３の上方からセンサ面１１ａにタイヤＴｉを載置すると、タイヤＴｉは、自重によってカーボンプレート３に押し付けられ、接地面２ａ１を形成する。
【００３８】
このとき、図５の（ｂ）に示すように、カーボンプレート３はタイヤＴｉから加えられる鉛直方向の荷重によってたわみ、接地面２ａ１の領域がセンサシート２の検出部２ａに押し付けられる。
そして、検出部２ａは、接地面２ａ１の荷重の分布を接地荷重分布として検出する。検出された接地荷重分布は電気信号などの荷重信号に変換され、インターフェースＩＦを介して、例えば、パーソナルコンピュータ等の測定装置２０に入力される。
パーソナルコンピュータ等の測定装置２０は、入力された荷重信号に基づいて、接地面２ａ１の形状や接地荷重分布を算出して、タイヤＴｉの接地状態を測定する。
【００３９】
図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧力センサ１１のセンサ面１１ａは、センサシート２の検出部２ａとタイヤＴｉの間にカーボンプレート３が介在する構成である。カーボンプレート３は、水平方向の荷重に対して充分な強度を有することから、カーボンプレート３に押し付けられた状態のタイヤＴｉに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントを入力し、カーボンプレート３に水平方向の荷重を加えても、カーボンプレート３は破損しない。
したがって、カーボンプレート３に押し付けられた状態のタイヤＴｉに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されても、検出部２ａに水平方向の荷重が入力されることがない。
なお、横荷重は、タイヤＴｉのトレッドの幅方向に作用する荷重とし、前後方向荷重は、タイヤＴｉの幅方向と、センサ面１１ａ内で直角な方向に作用する荷重とする。
【００４０】
前記したように、センサシート２の検出部２ａは、感圧抵抗インクが印刷された２枚のフィルムを積層して構成されることから、検出部２ａに水平方向の荷重が入力されると、例えば印刷された感圧抵抗インクの剥離や積層した２枚のフィルムの剥離が発生して、センサシート２が破損する場合がある。
このことによって、センサシート２は、検出部２ａに押し付けられたタイヤＴｉに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されたときの接地荷重分布を検出することが不可能である。
【００４１】
本実施形態に係る圧力センサ１１のセンサ面１１ａは、検出部２ａとタイヤＴｉの間にカーボンプレート３が介在することから、検出部２ａにカーボンプレート３を介して押し付けられているタイヤＴｉに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されても、検出部２ａに水平方向の荷重が入力されることが無く、センサシート２の破損を防止できる。
したがって、本実施形態に係る圧力センサ１１は、センサ面１１ａに押し付けられたタイヤＴｉに横荷重や前後方向荷重や転回モーメントが入力されたときの接地荷重分布を検出することができる。
【００４２】
例えば、センサ面１１ａに押し付けたタイヤＴｉに横荷重を入力し、センサ面１１ａに沿って水平方向に移動するタイヤＴｉの接地荷重分布の変化を検出することで、横荷重を受けながら走行する車両に備わるタイヤＴｉの接地荷重分布の変化をシミュレートすることができる。
同様に、センサ面１１ａに押し付けたタイヤＴｉに前後方向荷重を入力すると、前後方向荷重が入力されるタイヤＴｉの接地荷重分布の変化をシミュレートすることができる。
また、センサ面１１ａに押し付けたタイヤＴｉが接地面２ａ１で転回するときの接地荷重分布の変化を検出することで、ステアリング操作で転回するタイヤＴｉ、すなわち、転回モーメントが入力されるタイヤＴｉの接地荷重分布の変化をシミュレートすることができる。
【００４３】
このように、センサ面１１ａの水平面内で動作するタイヤＴｉの接地荷重分布の変化を検出することで、ステアリング操作で転回するとき、及び横荷重や前後方向荷重を受けながら走行するときの車両のタイヤＴｉと、路面の接地荷重分布の変化を検出することができる。
そして、パーソナルコンピュータ等の測定装置２０は、ステアリング操作で転回するとき、及び横荷重や前後方向荷重を受けながら走行するときの車両のタイヤＴｉの接地状態を測定できる。
【００４４】
例えば車両の設計担当者は、接地状態の測定結果に基づいて、車両がステアリング操作で転回するとき、及び横荷重や前後方向荷重を受けながら走行するときに、路面と好適に接地するタイヤＴｉやサスペンション（懸架装置）を設計することができ、当該タイヤＴｉやサスペンション（懸架装置）を備える車両の乗り心地や操作性を向上できるという優れた効果を奏する。
【００４５】
さらに、図２に示すように、本実施形態に係る接地荷重分布検出装置１のセンサシート２の検出部２ａは、カーボンシート３によって保護されることから、センサシート２の劣化が抑制される。したがって、接地荷重分布検出装置１の寿命を延ばすことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】接地荷重分布検出装置を示す斜視図である。
【図２】接地荷重分布検出装置の構造を示す分解図である。
【図３】図２におけるＸ１−Ｘ１断面図である。
【図４】（ａ）は、取付土台の構成を裏面の側から見た図、（ｂ）は、図４の（ａ）におけるＸ２−Ｘ２断面図、（ｃ）は、図４の（ａ）におけるＸ３−Ｘ３断面図である。
【図５】（ａ）は、接地荷重分布検出装置でタイヤの接地荷重分布を検出する状態を示す図、（ｂ）は、図５の（ａ）におけるＸ４−Ｘ４断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      接地荷重分布検出装置
２      センサシート
２ａ    検出部
２ａ１   接地面
３      カーボンプレート（保護プレート）
ＣＬ    クリアランス
Ｔｉ    タイヤ
【図１】
2010032263.tif 000003
【図２】
2010032263.tif 000004
【図３】
2010032263.tif 000005
【図４】
2010032263.tif 000006
【図５】
2010032263.tif 000007