(57)【要約】【課題】実際に路面上でタイヤが転動状態にあるときのトレッド部のブロックの変形状態を正確に測定することができるタイヤ形状計測装置を提供する。【解決手段】カメラユニット１３は、クロスローラリング（ベアリング）を備えた連結手段１７を介して、車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、車輪を構成するタイヤ１１のブロック部を撮像する。レーザ変位計２１は、路面との距離を測定する。リニアアクチュエータ２２は、レーザ変位計２１の測定結果を用いて、カメラユニット１３と路面との距離を一定に保つ。【選択図】図７
2011203124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、
車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する撮像手段を備えることを特徴とするタイヤ形状計測装置。
【請求項２】
タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、
車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する撮像手段と、
路面との距離を測定する路面距離測定手段と、
前記路面距離測定手段の結果を用いて、前記撮像手段と路面との距離を一定に保つ位置変更手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ形状計測装置。
【請求項３】
タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、
車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する第１の撮像手段と、
車体に取り付けられ、前記タイヤのブロック部を撮像する第２の撮像手段と、
路面との距離を測定する路面距離測定手段と、
前記路面距離測定手段の結果を用いて、前記第２の撮像手段と路面との距離を一定に保つ位置変更手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ形状計測装置。
【請求項４】
タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、
車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する第１の撮像手段と、
路面との距離を測定する第１の路面距離測定手段と、
前記第１の路面距離測定手段の結果を用いて、前記第１の撮像手段と路面との距離を一定に保つ第１の位置変更手段と、
車体に取り付けられ、前記タイヤのブロック部を撮像する第２の撮像手段と、
路面との距離を測定する第２の路面距離測定手段と、
前記第２の路面距離測定手段の結果を用いて、前記第２の撮像手段と路面との距離を一定に保つ第２の位置変更手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ形状計測装置に関し、特に、タイヤ転動時におけるタイヤトレッド部のブロックの変形状態を測定するタイヤ形状計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの転動時におけるタイヤトレッド部の形状を測定してタイヤの歪分布、歪速度、滑り速度等を知ることは、タイヤの開発において極めて重要である。従来、タイヤ転動時のタイヤ接地面の状態を再現してトレッドの接地面を撮像し、その撮像結果からトレッドの接地時の挙動等を解析してタイヤの性能を評価する「タイヤ踏面測定装置」が知られている（特許文献１参照）。
「タイヤ踏面測定装置」は、タイヤが接地する透明性を有する接地用板材と、接地用板材を挟んでタイヤと反対側に設けられ、接地用板材を介して、タイヤ踏面にレーザ光を照射するとともに、タイヤ踏面の画像を撮影し、これによって、接地変形状態にあるタイヤ踏面のトレッド部およびトレッド溝の変形形状を表す３次元データを取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３９２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の「タイヤ踏面測定装置」においては、測定装置を備えた実験室等でタイヤが路面を転動する状態を擬似的に作り出すことにより測定が行われているため、測定結果から、実際に路面上で転動状態にあるタイヤに生じている現象を正確に把握することは困難であり、タイヤが転動状態にあるときのタイヤトレッド部のブロックの変形形状を正確に測定することができなかった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、実際に路面上でタイヤが転動状態にあるときのタイヤのブロックの変形状態を正確に測定することができるタイヤ形状計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明は、タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する撮像手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、第２の発明は、タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する撮像手段と、路面との距離を測定する路面距離測定手段と、前記路面距離測定手段の結果を用いて、前記撮像手段と路面との距離を一定に保つ位置変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第３の発明は、タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する第１の撮像手段と、車体に取り付けられ、前記タイヤのブロック部を撮像する第２の撮像手段と、路面との距離を測定する路面距離測定手段と、前記路面距離測定手段の結果を用いて、前記第２の撮像手段と路面との距離を一定に保つ位置変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第４の発明は、タイヤのブロックの形状を計測するタイヤ形状計測装置において、車輪を転動可能にして車輪の車軸に取り付けられ、前記車輪を構成するタイヤのブロック部を撮像する第１の撮像手段と、路面との距離を測定する第１の路面距離測定手段と、前記第１の路面距離測定手段の結果を用いて、前記第１の撮像手段と路面との距離を一定に保つ第１の位置変更手段と、車体に取り付けられ、前記タイヤのブロック部を撮像する第２の撮像手段と、路面との距離を測定する第２の路面距離測定手段と、前記第２の路面距離測定手段の結果を用いて、前記第２の撮像手段と路面との距離を一定に保つ第２の位置変更手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、撮像手段を車軸に取り付けるので、実際に路面上でタイヤが転動状態にあるときのタイヤのブロックの変形状態を正確に測定することができる。
第２の発明によれば、撮像手段に路面距離測定手段と位置変更手段を取り付け、路面距離測定手段で地上高を計測し、計測した地上高を位置変更手段に入力して、撮像手段を常に一定の位置になるように制御するので、タイヤに変形があっても、撮像手段が常にタイヤの同じ箇所を撮影することができ、従って、タイヤのブロックの変形状態を正確に測定することができる。
第３および第４の発明によれば、撮像手段を位置変更手段を介して車体に取り付け、２つ撮像手段でタイヤのブロック部を撮影することにより、さらに正確にタイヤのブロックの変形状態を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例に係るタイヤ形状計測装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】第１の実施例に係るタイヤ形状計測装置の構成を拡大して示す説明図である。
【図３】タイヤを撮影するカメラユニットの説明図である。
【図４】タイヤ転動状態の説明図である。
【図５】撮影画像の説明図である。
【図６】第２の実施例に係るタイヤ形状計測装置の構成を示す説明図である。
【図７】第２の実施例に係るタイヤ形状計測装置を車両前方から見たときの説明図である。
【図８】リニアアクチュエータを制御するときの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るタイヤ形状計測装置の構成を模式的に示す説明図である。図２は、第１の実施例に係るタイヤ形状計測装置の構成を拡大して示す説明図である。図３はタイヤを撮影するカメラユニットの説明図であり、図４はタイヤ転動状態の説明図であり、図５は撮影画像の説明図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、タイヤ形状計測装置は、路面Ｒを車輪Ｗが転動することにより走行する車両Ｃにおいて車輪Ｗを構成するタイヤ１１のブロックを撮影するものであり、タイヤ１１の側面のブロックと共に路面Ｒを撮影するカメラユニット１３（撮像手段）と、カメラユニット１３をタイヤ１１の側方に位置させる保持部材１４と、カメラユニット１３に接続され、カメラユニット１３から入力した撮影画像の画像データに基づき、タイヤ１１が路面Ｒ上を転動する際のタイヤの歪み分布、歪み速度、滑り速度等を測定する測定装置１５を有している。
【００１３】
カメラユニット１３は、図３に示すように、２台の高速度カメラ１８と、２台の照明機材１９を有しており、車両Ｃの走行時である車輪Ｗの路面Ｒ転動時に、タイヤ１１が路面Ｒに接触するタイヤ踏面（トレッド）を形成する、タイヤショルダー部、即ち、トレッド最外周に位置する少なくとも１つのブロック１６の外側面１６ａを、路面Ｒと共に同一画面として撮影することができるように、車輪Ｗの外表面側方に離間し、かつ、路面Ｒに接近して配置され、カメラレンズを外側面１６ａおよび路面Ｒに向けている。
【００１４】
高速度カメラ１８は、例えば、１秒間に数百枚〜数万枚の高速撮影ができるカメラであり、カメラ配置条件の下、測定装置１５に出力する画像データを得るために必要な撮影条件を確保するため、必要とする被写界深度を計算して使用するレンズを選定する。照明機材１９は、カメラレンズが向けられたブロック１６の外側面１６ａおよび路面Ｒを照明して撮影に必要な明るさを確保するためのものである。
なお、高速度カメラ１８が２台の場合、パノラマ撮影し、パノラマ合成することにより２倍の解像度が得られる高解像度撮影を行うことができるが、必要な撮影条件を確保することができれば、１台の高速度カメラで撮影を行っても良い。また、照明機材１９は、必要な明るさが確保できれば、無くても良く、または１台でも良い。
【００１５】
保持部材１４は、車輪Ｗの車軸に取り付けられており、カメラユニット１３を連結する第１保持部１４ａと、第１保持部１４ａと車輪ＷのホイールＷｗを連結する第２保持部１４ｂと、車輪Ｗの車軸と第１保持部１４ａを連結する第３保持部１４ｃを有している。
第３保持部１４ｃは、一端を車輪Ｗの車軸に固定して、カメラユニット１３自体の回転を防止しており、また、第３保持部１４ｃの他端にリニアブッシュ２０を備えている。第１保持部１４ａは、リニアブッシュ２０を介して第３保持部１４ｃに連結され、上下位置を調整できるようになっている。第２保持部１４ｂは、一端が、第１保持部１４ａに取り付けられ、他端が、クロスローラリング（ベアリング）を備えた連結手段１７に取り付けられており、連結手段１７は、車輪Ｗを転動可能にしてホイールナットで車輪ＷのホイールＷｗ、即ち車軸に取り付けられている。
【００１６】
このように、保持部材１４は、車軸に取り付けられているため、カメラユニット１３を、車輪Ｗ操舵時の車輪Ｗの旋回変位に対応して最適な向きに位置させることができる。そのため、車輪Ｗの車軸に取り付けられた保持部材１４を介して、撮影方向をブロック１６の外側面１６ａに向けて車輪Ｗの側方に配置・保持された高速度カメラ１８により、車両Ｃ走行中の車輪Ｗ転動時、図４に示すように、路面Ｒと接触するタイヤ１１のブロック１６の路面接触状態を常時撮影することにより、例えば、図５に示すように、タイヤ１１が変形してもピンボケすること無く画像解析が可能である高精度な測定画像で、実際のタイヤ転動状態を定点観測することができる。
【００１７】
高速度カメラを車体に取り付けた場合、操舵や制動時においては、高速度カメラが常にタイヤの同じ箇所を撮影することはできない。第１の実施例では、高速度カメラを車軸にベアリングを介して取り付けているので、操舵や制動時おいても、高速度カメラはタイヤの同じ箇所を撮影することができる。また、第１の実施例では、高速度カメラを車軸に取り付けるので、サスペンションの変位を考慮する必要がなくなる。
【００１８】
図６は、第２の実施例に係るタイヤ形状計測装置の構成を示す説明図であり、図７は、第２の実施例に係るタイヤ形状計測装置を車両前方から見たときの説明図である。第２の実施例では、第１保持部１４ａと車輪ＷのホイールＷｗを連結する第２保持部１４ｂ’に、カメラユニット１３（撮像手段）と、路面Ｒとの距離を測定するレーザ変位計２１（路面距離測定手段）と、レーザ変位計２１により得られたカメラ−路面間距離の測定データに基づき、車両Ｃ走行時、カメラユニット１３を路面Ｒから一定距離を有して最適な高さに保持するリニアアクチュエータ２２（位置変更手段）を備えている。第１保持部１４ａに一端が取り付けられた第２保持部１４ｂ’は、他端が、リニアアクチュエータ２２を介してクロスローラリング（ベアリング）を備えた連結手段１７に取り付けられており、連結手段１７は、車輪Ｗを転動可能にしてホイールナット２３で車輪ＷのホイールＷｗ、即ち車輪Ｗの車軸に取り付けられている。また、レーザ変位計２１とリニアアクチュエータ２２は、接続線（図示せず）によって測定装置１５に接続されており、測定装置１５にはレーザ変位計２１からの信号に基づいてリニアアクチュエータ２２を制御するためのシーケンサ（ソフトウェア）が格納されている。その他の構成は、第１の実施例と同様であるため、他の構成の説明は省略する。
【００１９】
図８は、カメラユニットが路面から一定距離を有して最適な高さになるようにリニアアクチュエータを制御するときの動作を説明するフローチャートである。まず、高速度カメラ１８が、トレッド最外周に位置する１つのブロック１６の外側面１６ａを、路面Ｒと共に同一画面として撮影することができるようにカメラユニット１３の高さを調整し（ステップＳ１１）、この時にレーザ変位計２１で高さを計測して、レーザ変位計２１に０点を設定する（ステップＳ１２）。次に、転動時にリニアアクチュエータ２２が、路面の小さな凹凸に追随して稼働しないように、シーケンサにフィルタ設定を行う（ステップＳ１３）。レーザ変位計２１が路面からの高さを計測すると（ステップＳ１４）、シーケンサは、高さの変化量（差分）を計算し（ステップＳ１５）、変化が、路面の小さな凹凸による小さな高さ変化ではなく、制動時等の大きな高さ変化のときは、リニアアクチュエータ２２に位置変化量の指令を送り（ステップＳ１６）、リニアアクチュエータ２２は、位置変化量に基づいて稼働して、カメラユニット１３を最適な高さに調整する（ステップＳ１７）。
【００２０】
第１の実施例では、タイヤに変形があり、撮影位置が変化するときは、高速度カメラは常にタイヤの同じ箇所を撮影することはできない。第２の実施例では、カメラユニットにレーザ変位計とアクチュエータを取り付け、アクチュエータを車軸にベアリングを介して取り付けると共に、レーザ変位計で地上高を計測し、計測した地上高をアクチュエータに入力して、高速度カメラを常に一定の位置になるように制御するので、タイヤに変形があっても、高速度カメラは常にタイヤの同じ箇所を撮影することができる。
【００２１】
なお、第２の実施例では、カメラユニットをアクチュエータを介して車輪の車軸に取り付けたが、カメラユニットをアクチュエータを介して車体に取り付けるようにしてもよい。すなわち、レーザ変位計を備えたリニアアクチュエータの一端にカメラユニットを取り付け、リニアアクチュエータの他端を車体に固定すると共に、レーザ変位計で地上高を計測し、計測した地上高をリニアアクチュエータに入力して、カメラユニットを常に一定の位置になるように制御するようにしても良い。さらに、このようなカメラユニットをアクチュエータを介して車体に取り付ける態様と、上述した第１の実施例または第２の実施例の態様とを組み合わせて、２つカメラユニットでタイヤのブロック部を撮影するようにしても良い。２つカメラユニットでタイヤのブロック部を撮影することにより、さらに正確にタイヤのブロックの変形状態を測定することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１１  タイヤ
１３  カメラユニット
１４  保持部材
１４ａ  第１保持部
１４ｂ  第２保持部
１４ｃ  第３保持部
１５  測定装置
１６  ブロック
１６ａ  外側面
１７  連結手段
１８  高速度カメラ
１９  照明機材
２０  リニアブッシュ
２１  レーザ変位計
２２  リニアアクチュエータ
２３  ホイールナット
Ｃ  車両
Ｒ  路面
Ｗ  車輪
Ｗｗ  ホイール
【図１】
2011203124.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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