(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地体と、
この接地体にタイヤを押圧する押圧装置と、
上記接地体の表面に配設された、多数の圧力測定点を有する圧力センサーシートと、
この圧力センサーシートの上面を覆うように配設された保護フィルムと、
この保護フィルムに張力を加えるための張力付加装置とを備えており、
上記圧力センサーシートと保護フィルムとの間に潤滑剤が注入されているタイヤの接地状態測定装置。
【請求項２】
上記保護フィルム厚さが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である請求項１に記載のタイヤの接地状態測定装置。
【請求項３】
上記張力は、張力の方向に垂直な方向の保護フィルムの幅２５ｃｍに対して、２ｋＮ以上１０ｋＮ以下の範囲で負荷され、この張力は保護フィルムの幅の増減に比例して増減する請求項１又は２に記載のタイヤの接地状態測定装置。
【請求項４】
圧力センサーシートが設置された接地体の表面を覆うように、保護フィルムを配置するとともに、上記圧力センサーシートと上記保護フィルムとの間に潤滑剤を注入するステップと、
上記保護フィルムに張力を負荷するステップと、
上記保護フィルムを介在させて、タイヤのトレッド面を接地体の表面に押圧するステップと、
上記圧力センサーシートの多数の圧力測定点により、タイヤからの押圧力を測定するステップとを含むタイヤの接地状態測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は。タイヤの接地面圧及び接地面形状を測定することができる接地状態測定装置、及び、接地状態測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤの接地面形状を測定する装置又は方法として、特開平０３−１４６８０９号公報、特開平０３−２２６６３６号公報、特開２００４−２９４３７４公報、特開２００３−２４０６８１公報、特開２００１−２２１７１６公報に開示された装置及び方法が知られている。これらは、いずれも、カメラを用いて、タイヤに荷重が負荷されたときの接地面を撮影するものである。透明の接地板に押圧されたタイヤの接地面形状を、その接地板の裏側からカメラで撮影するものである。従って、これらの方法では、荷重負荷時のタイヤの接地圧分布等の測定については十分ではない。
【０００３】
特開２００５−０９６５９５公報、特開２００７−２１６８９５公報等には、ロードセルを用いたタイヤの接地状態の測定装置が開示されている。しかし、ロードセルによって測定するため、接地形状や接地圧分布の測定結果が緻密なものとはならない。また、装置の構成が複雑になる。
【０００４】
そこで、押圧加重の範囲を測定するための圧力センサーシートが用いられることがある。この圧力センサーシートは、２枚のフィルム状のシート間に線状電極が短ピッチで縦横に配設されたものである。縦横の線状電極同士の交点が力検出部（センサーセル）となっている。無負荷時のセンサーセルの電気抵抗は、通常時は無限大であるが、負荷される力に応じて減少する。この各センサーセルの電気抵抗値が測定されることにより、接地面形状及び接地面圧分布が得られる。
【０００５】
しかしながら、上記圧力センサーシートは、タイヤによって単純に押圧されるような、その面に垂直な荷重に対しては十分な強度を有しているが、引っ張り力に対しては比較的弱い。タイヤの制動、駆動開始、旋回、スリップ角やキャンバー角が設定されている場合等には、タイヤと圧力センサーシート間の摩擦によって圧力センサーシートに引っ張り力が加わる。この引っ張り力により、圧力センサーシートが損傷するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−１４６８０９号公報
【特許文献２】特開平０３−２２６６３６号公報
【特許文献３】特開２００４−２９４３７４公報
【特許文献４】特開２００３−２４０６８１公報
【特許文献５】特開２００１−２２１７１６公報
【特許文献６】特開２００５−０９６５９５公報
【特許文献７】特開２００７−２１６８９５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述した現状に鑑みてなされたものであり、タイヤからセンサーへの摩擦力の負荷が大幅に抑制された、タイヤの接地状態測定装置及び接地状態測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタイヤの接地状態測定装置は、
接地体と、
この接地体にタイヤを押圧する押圧装置と、
上記接地体の表面に配設された、多数の圧力測定点を有する圧力センサーシートと、
この圧力センサーシートの上面を覆うように配設された保護フィルムと、
この保護フィルムに張力を加えるための張力付加装置とを備えている。
【０００９】
好ましくは、上記圧力センサーシートと保護フィルムとの間に潤滑剤が注入されている。
【００１０】
好ましくは、上記保護フィルム厚さが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。
【００１１】
好ましくは、上記張力は、張力の方向に垂直な方向の保護フィルムの幅２５ｃｍに対して、２ｋＮ以上１０ｋＮ以下の範囲で負荷され、この張力は負荷範囲である保護フィルムの幅の増減に比例して増減する。
【００１２】
本発明に係るタイヤの接地状態測定方法は、
圧力センサーシートが設置された接地体の表面を覆うように、保護フィルムを配置するステップと、
上記保護フィルムに張力を負荷するステップと、
上記保護フィルムを介在させて、タイヤのトレッド面を接地体の表面に押圧するステップと、
タイヤが押圧された上記圧力センサーシートの多数の圧力測定点により、タイヤからの押圧力を測定するステップとを含んでいる。
【００１３】
好ましくは、上記保護フィルムを配置するステップにおいて、圧力センサーシートと保護フィルムとの間に潤滑剤を注入する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るタイヤの接地状態測定装置又は測定方法によれば、タイヤの接地状態の測定において、タイヤから圧力センサーシートへの摩擦力の負荷が大幅に抑制され、より精密な測定結果が得られうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係るタイヤの接地状態測定装置の一実施形態を示す一部切り欠き正面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】図４（ａ）は、図１の接地状態測定装置に用いられる圧力センサーシートの一例を示す一部断面斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１７】
図１及び図２には、タイヤの接地状態測定装置（以下、単に測定装置ともいう）１が示されている。この測定装置１は、架台２と、この架台２上を水平方向に移動しうる接地体３と、この接地体３に供試タイヤ（以下、単にタイヤともいう）Ｔのトレッド面を上方から押圧する押圧装置４とを備えている。接地体３の平面視形状は矩形であるが、特に矩形には限定されない。
【００１８】
図２に示されるように、架台２の上部には案内レール５が敷設されている。接地体３の下端には、架台２へ係合する係合フレーム６が設けられている。この係合フレーム６が、上記案内レール５上を移動しうるようにされている。架台２には、接地体３を案内レール５に沿って移動させるための駆動装置７が設けられている。本実施形態では、駆動装置７として、ネジ棒７ａとネジ棒７ａに螺合したナット７ｂとを備えた送りネジ機構が採用されている。しかし、本発明の駆動装置としては、特に送りネジ機構には限定されない。接地体３は、押圧されるタイヤＴの前後方向（転動方向）に移動する。タイヤＴが押圧された状態で接地体３が移動するので、タイヤＴは転動させられる。矩形の接地体３は、この移動方向に沿う長さが長い。従って、接地体３の移動方向を、接地体３の長手方向と呼ぶ。この長手方向に垂直な方向を幅方向と呼ぶ。
【００１９】
図２には、タイヤの押圧装置４の詳細が示されている。この押圧装置４は、揺動アーム８を介して供試タイヤＴを支持する支持部材９を備えている。この支持部材９は、昇降機１４により、押圧装置本体（以下、単に本体ともいう）１０に対して上下動させられうる。それにより、供試タイヤＴは、接地体３の上面に押圧され、また、押圧が解除される。支持部材９によって支持されたタイヤＴの姿勢は、その前後方向が接地体３の移動方向に一致している。上記揺動アーム８と本体１０との間には、上下方向揺動駆動機１１と横方向揺動駆動機１２とが掛け渡されている。上下方向揺動駆動機１１は、揺動アーム８に取り付けられた供試タイヤＴにキャンバー角を設定するものである。横方向揺動駆動機１２は、供試タイヤＴにスリップ角を設定するものである。本実施形態では、昇降機１４、上下方向揺動駆動機１１及び横方向揺動駆動機１２として、それぞれ駆動シリンダが用いられているが、本発明ではかかる構成には限定されない。
【００２０】
本実施形態では、接地体３がタイヤＴの前後方向に水平に移動するように構成されているが、かかる構成には限定されない。接地体３が、鉛直又は鉛直から傾斜した姿勢とされ、その面内方向に移動可能に構成されてもよい。また、接地体３は移動不能に固定され、押圧装置４が、タイヤＴを接地体３の表面に沿って転動させるように移動可能に構成されてもよい。又は、押圧装置４によってタイヤＴを回転駆動し、且つ、制動しうるように構成されてもよい。この場合、接地体３は、移動可能及び移動不能を選択的に行いうるように構成されてもよい。
【００２１】
図１から図３に示されるように、接地体３の上面の中央部には、圧力センサーシート１３が設置されている。圧力センサーシート１３は薄いものであり、接地体３の上面に積層されている。この圧力センサーシート１３としては、例えば、ニッタ株式会社製の各種センサシートが採用されうる。この圧力センサーシート１３は、その面上に多数の力検出部が縦横に配置されている。この圧力センサーシート１３にタイヤＴのトレッド面が押圧されることにより、接地面内の各力検出部において、それぞれ押圧荷重が測定される。この測定データが図示しないコンピュータによって処理されることにより、供試タイヤＴの接地面形状、この接地面内の接地面圧の分布等が得られる。図示しない表示装置には、接地面形状及び接地面圧の分布が画像としても表示されうる。
【００２２】
図４には上記圧力センサーシート１３の一部分が示されている。この圧力センサーシート１３は、２枚のフィルム状シート１５ｃ間に線状電極１５ａ、１５ｂが短ピッチで縦横に配設されたものである。縦方向の線状電極１５ａと横方向の線状電極１５ｂとの平面視での交点が力検出部１３ａとなっている。無負荷時の力検出部１３ａの電気抵抗は、通常時は無限大であるが、負荷される力に応じて減少する。この各力検出部１３ａの電気抵抗値が測定されることにより、接地面形状及び接地面圧分布が得られる。図３に示されるように、各電極１５ａ、１５ｂからは、多数の電気接続端子１３ｂが側方に延びている。
【００２３】
図１及び図３に示されるように、接地体３の上面には、圧力センサーシート１３を覆うように、保護フィルム１６が設けられている。保護フィルム１６は、接地体３の上面及び圧力センサーシート１３の上面に固着されてはいない。図１では、理解容易のために、保護フィルム１６の厚さを実際より大きくし、保護フィルム１６と接地体３の上面との間に実際より遙かに大きい隙間Ｄを示している。この保護フィルム１６の平面視形状は矩形であるが、特に矩形には限定されない。この保護フィルム１６は、上記圧力センサーシート１３を、タイヤＴによる摩擦力から保護するためのものである。タイヤＴからの摩擦力はこの保護フィルム１６が受ける。タイヤＴからの垂直な押圧力だけが圧力センサーシート１３に負荷されるようにしようというものである。
【００２４】
タイヤＴの制動時、駆動時、旋回時、キャンバー角設定時、スリップ角設定時には、タイヤＴから圧力センサーシート１３に摩擦力が加わる。この摩擦力は、圧力センサーシート１３にとっては引っ張り力となる。この引っ張り力を他の部材で引き受ける必要がある。そこで、保護フィルム１６が圧力センサーシート１３の上面を覆うように配設されている。保護フィルム１６は、平面視で矩形を呈している。保護フィルム１６は、タイヤＴのトレッド面に較べて摩擦係数が低い。タイヤＴから保護フィルム１６を介して摩擦力が圧力センサーシート１３に加わることが抑制される。タイヤＴからの面圧は圧力センサーシート１３に加わるが、摩擦力の殆どは保護フィルム１６に加わって圧力センサーシート１３へ加わることが抑制される。この目的のため、前述のとおり、保護フィルム１６は、接地体３の上面及び圧力センサーシート１３の上面に固着されてはいない。
【００２５】
この保護フィルム１６には張力が加えられている。これは、タイヤＴからの摩擦力によって、保護フィルム１６が面内方向に変位することを防止するためである。換言すると、タイヤＴからの摩擦力により、タイヤＴと保護フィルム１６とが一体となって相対的に圧力センサーシート１３上を滑ることを防止するためである。タイヤＴが転動しない状態で圧力センサーシート１３上を滑ると、正確な接地面形状、正確な接地面圧を測定することが困難になるからである。保護フィルム１６に張力が加えられることにより、タイヤＴ及び保護フィルム１６のすべりが生じにくくなり、正確な接地面形状、接地圧分布等を測定することができる。本実施形態では、保護フィルム１６に対する張力がタイヤの転動方向（前後方向）にのみ加えられる形態が例示されている。しかし、本発明においては、かかる構成に限定されない。
【００２６】
図１には、保護フィルム１６への張力付加装置１７が示されている。この張力付加装置１７は、接地体３の長手方向（移動方向）の一端部に設けられた張力調節部１８と、接地体３の長手方向の他端部に設けられたフィルム固定部１９とからなる。張力付加装置１７は接地体３と一体化されている。このフィルム固定部１９は、図１中の接地体３の左端に示されている。フィルム固定部１９は、保護フィルム１６の一端部を固定するためのものである。
【００２７】
図３には張力調節部１８だけが示されている。張力調節部１８は、フィルム端部保持部材２０と、支持フレーム２１と、固定部材２２と、張力測定器２４と、測定器固定部材２５とを備えている。張力測定器としてはロードセル２４が採用されているが、ロードセルには限定されない。フィルム端部保持部材２０は、保護フィルム１６の他端部を保持する棒状の部材である。このフィルム端部保持部材２０と上記測定器固定部材２５とが、ロードセル２４によって連結されている。連結されたフィルム端部保持部材２０、ロードセル２４及び測定器固定部材２５は、接地体３の長手方向にのみ移動可能である。支持フレーム２１は、接地体３の一端部に固定された門形の部材である。
【００２８】
支持フレーム２１に形成されたボルト孔には調節ボルト２３が挿通されている。調節ボルト２３は、上記測定器固定部材２５に形成されたねじ孔に螺合している。調節ボルト２３を回転操作すると、測定器固定部材２５が接地体３の長手方向に移動する。これにより、保護フィルム１６に加わる張力が増減するとともに、ロードセル２４にも張力が加わる。ロードセル２４によって測定される保護フィルム１６の張力が所定の範囲内に至ったとき、上記固定部材２２によって保護フィル１６が接地体３に固定される。
【００２９】
固定部材２２は棒状の部材であり、接地体３の表面に対して、それとの間に保護フィルム１６が挿通されうる隙間ができるように、ボルト止めされている。上記隙間はボルトによって調節可能である。保護フィルム１６を固定するときには、上記ボルトを締め付けて、固定部材２２と接地体３とで保護フィルムを挟圧する。以上は張力調節部１８の例示である。張力調節部１８として、他の構成が採用されてもよい。保護フィルム１６を巻き取るロール等が採用されてもよい。
【００３０】
保護フィルム１６は、強靱且つ柔軟なものが選択される。保護フィルム１６の材料としては、例えば、ポリカーボネート等の合成樹脂シートが採用されうる。保護フィルム１６の厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲から選択されるのが好ましい。厚さが０．５ｍｍ以上であると、保護フィルム１６の曲げ剛性が高くなり、タイヤＴの押圧による保護フィルムの湾曲部の曲率半径が小さくならない。その結果、圧力センサーシート１３に垂直に加わる力（面圧）及びその範囲が正確には測定しにくくなる可能性がある。すなわち、タイヤから圧力センサーシート１３の多数の力検出部に加わる荷重値は互いに異なってはいるが、保護フィルム１６の順応性の悪さから、同一の検出値が得られてしまうという事態が発生しうる。その結果、測定データから得られる接地面の画像の精度が粗くなるおそれがある。厚さが０．１ｍｍ未満であると、上記張力に耐えうるフィルムを入手することが難しくなるおそれがある。
【００３１】
保護フィルム１６に加えられる張力は、大きすぎると保護フィルム１６を損傷するおそれがあり、小さすぎると保護フィルム１６が圧力センサーシート１３との間で滑ったり、皺が生じたりするおそれがある。保護フィルム１６に加えられる張力は、幅が２５ｃｍの保護フィルム１６に対しては、２ｋＮ以上１０ｋＮ以下の範囲で設定されるのが好ましい。張力は、保護フィルム１６の幅の増減に応じて比例的に増減される。
【００３２】
上記圧力センサーシート１３と保護フィルム１６との間（図１中の隙間Ｄ）に潤滑剤が注入されている。この目的は、圧力センサーシート１３と保護フィルム１６との間の摩擦を取り除くことである。潤滑剤の注入により、保護フィルム１６の下面の摩擦係数が飛躍的に低くなるので、タイヤＴから保護フィルム１６を介して摩擦力が圧力センサーシート１３に加わることが防止される。潤滑剤としては、低粘度の潤滑油、石けん水等が採用されうる。市販の液状洗剤を体積１０倍程度の水で薄めたものも採用されうる。この市販の洗剤の好ましい一例は、アルボース石けん液：クロルキシレノール０．３％、エデト酸塩である。潤滑剤の粘度は低いのが好ましい。高粘度であると流れが悪く、保護フィルム１６に凹凸が生じるおそれがあるからである。
【００３３】
上記保護フィルム１６に対する張力は、保護フィルム１６に対して四方八方（３６０°方向）に加えられるのが理想である。しかし、タイヤＴの前後方向及び軸方向のいずれか一方であってもよい。以上説明された実施形態では、保護フィルム１６に負荷される張力の方向が、タイヤＴの前後方向、換言すれば接地体３の長手方向である。このような張力が負荷されている場合であっても、保護フィルム１６へのタイヤＴ軸方向の摩擦力に対しても、保護フィルム１６の変位が抑制されうる。
【００３４】
本発明では、保護フィルム１６に対して、供試タイヤＴの軸方向、換言すれば接地体３の幅方向に張力が負荷されてもよい。かかる構成は、張力調節部１８とフィルム固定部１９とが、接地体３の幅方向両端に対向して設置されることにより、容易に実現しうる。又は、前述したように、接地体３が移動不能に固定され、押圧装置４が接地体３の長手方向に移動可能にされた測定装置に対して容易に採用されうる。このように、供試タイヤＴの軸方向に張力が負荷されている場合であっても、保護フィルム１６へのタイヤＴ前後方向の摩擦力に対しても、保護フィルム１６の変位が抑制されうる。また、構造が複雑にはなるが、保護フィルム１６に対して、供試タイヤＴの前後方向及び軸方向の両方向に張力が負荷されてもよい。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００３６】
［測定精度の評価］
接地面形状及び接地面圧の測定精度の評価は、以上に説明された測定装置１を用いて行われる。供試タイヤＴのサイズは３３０／７１０Ｒ１７である。用いられた圧力センサーシート１３として、Ｔｅｋｓｃａｎ社製のセンサシートが用いられる。保護フィルム１６としては、ＬＡＩＲＤ  ＰＬＡＳＴＩＣＳ社製のＬＡＩＲＤ  ＰＬＡＳＴＩＣＳが用いられる。複数種類の厚さの保護フィルムが用いられる。保護フィルムに負荷される張力も複数種類である。評価は、保護フィルム１６を測定装置１に取り付け、上記調節ボルト２３を操作して保護フィルム１６に張力を加えた状態で、タイヤＴを押圧、回転させて行われる。張力は前述したロードセル２４によって測定される。評価は、保護フィルム１６の損傷、並びに、保護フィルム１６とセンサシート１３との滑りや保護フィルム１６の曲げ剛性（曲げ反順応性）等に起因して変化する接地形状及び接地面圧の測定精度について行われる。
【００３７】
［実施例］
以上説明された方法により、接地面形状及び接地面圧の測定精度の評価が行われた。実施例は、表１に示される２６個の例のうちで、用いられる保護フィルム１６の厚さが０．０２ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．５０ｍｍ及び１．００ｍｍという条件と、各保護フィルム１６に負荷される張力が１ｋＮ、２ｋＮ、５ｋＮ及び１２ｋＮという条件とを共に満たした２０個の例である（表１中に太線で囲まれた右下の２０例）。フィルムの幅寸法はいずれも２５ｃｍ（張力が負荷される範囲）である。
【００３８】
［比較例］
以上説明された方法により、実施例と同様の接地面形状及び接地面圧の測定精度の評価が行われた。ただし、使用された保護フィルム１６には張力は負荷されなかった。比較例は、表１に示される２６個の例のうちで、保護フィルム１６が用いられていない（保護フィルムの厚さ「無し」と記載）１個の例、及び、保護フィルム１６は用いられたが、この保護フィルム１６に負荷される張力が０ｋＮである５個の例である。フィルムの幅寸法はいずれも２５ｃｍ（張力が負荷される範囲）である。
【００３９】
【表１】
0005912783.tif 000002
【００４０】
［評価］
評価結果は、表１に、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆによって表されている。Ａは、精度の高い良好な測定結果が得られたことを示す。Ｂは、測定結果の精度が粗く、正確性が欠如していることを示す。Ｃは、保護フィルム１６の皺の発生等によって圧力センサーシート１３の損傷等が生じ、測定の正確性が欠如していることを示す。Ｄは、保護フィルム１６に損傷が生じたため、測定が容易ではなく、正確性が欠如していることを示す。Ｅは、保護フィルム１６が圧力センサーシート１３上でタイヤと共に滑り、測定が不可能であったことを示す。Ｆは、圧力センサーシート１３が損傷して、測定が不可能であったことを示す。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係るタイヤの接地状態測定装置は、タイヤのより望ましい接地状態を解明することに寄与しうるので、より好ましいタイヤの開発に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・測定装置
２・・・架台
３・・・接地体
４・・・押圧装置
５・・・案内レール
６・・・係合フレーム
７・・・駆動装置
８・・・揺動アーム
９・・・支持部材
１０・・・（押圧装置の）本体
１１・・・上下方向揺動駆動機
１２・・・横方向揺動駆動機
１３・・・圧力センサーシート
１４・・・昇降機
１５ａ、１５ｂ・・・線状電極
１５ｃ・・・シート
１６・・・保護フィルム
１７・・・張力負荷装置
１８・・・張力調節部
１９・・・フィルム固定部
２０・・・フィルム端部保持部材
２１・・・支持フレーム
２２・・・固定部材
２３・・・調節ボルト
２４・・・ロードセル
２５・・・測定器固定部材
Ｔ・・・タイヤ
【図１】
0005912783.tif 000003
【図２】
0005912783.tif 000004
【図３】
0005912783.tif 000005
【図４】
0005912783.tif 000006