(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面部に応力感受塗料が塗布されたタイヤの内部に設けられ、前記応力感受塗料の塗布領域でありかつ前記タイヤの接地箇所を含む領域を撮像範囲に含むよう配置された撮像手段を備え、
前記撮像手段は、前記撮像手段が常時路面に対向するよう前記タイヤが装着されたリムに対して相対回転可能に支持されること
を特徴とするタイヤ応力測定装置。
【請求項２】
前記撮像手段によって撮像された画像データを送信する送信手段と、
前記タイヤの外部に設けられ前記送信手段によって送信された前記画像データを受信する受信手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ応力測定装置。
【請求項３】
前記タイヤが装着された車両の走行状態に関する情報を取得する走行状態取得手段と、
前記受信手段が受信した前記画像データと、前記走行状態取得手段が取得した走行状態に関する情報とを関連付けて記録する記録手段を備えること
を特徴とする請求項２に記載のタイヤ応力測定装置。
【請求項４】
タイヤの内面部に応力感受塗料を塗布し、
前記タイヤの内部に設けられ、常時路面に対向するよう前記タイヤが装着されたリムに対して相対回転可能に支持された撮像手段によって前記応力感受塗料が塗布されかつ前記タイヤの接地箇所を含む領域を撮像すること
を特徴とするタイヤ応力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに作用する応力を測定するタイヤ応力測定装置及びタイヤ応力測定方法に関し、特に走行中のタイヤの接地箇所に作用する応力を連続的に測定可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の空気入りタイヤを用いて走行する車両において、接地箇所において生じている応力を測定することは、例えば、摩擦係数予測システム等に用いられるタイヤモデルなどを構築するうえで重要である。
タイヤの応力測定に関する従来技術として、例えば特許文献１には、周上一か所に測定手段を埋設した回転ドラムに、キャンバ角及びスリップ角を付与したタイヤを当接させて双方を回転させ、タイヤをドラムの回転軸方向に変位させながら接地圧、幅方向及び周方向のせん断応力を測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４５７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タイヤ応力の測定において、実際の使用条件により近い高精度のデータを取得するため、測定対象となるタイヤを車両に装着して、実際に走行させながら測定することが要望されている。
従来、路面の一部にフォースプレート等のセンサを埋設し、試験車両にその上を走行させることで測定を行う手法が知られているが、再現性に乏しいうえ、測定手段が地面固定のため過渡的な現象を継続的に測定することは不可能である。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、走行中のタイヤの接地箇所に作用する応力を連続的に測定可能なタイヤ応力測定装置及びタイヤ応力測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、内面部に応力感受塗料が塗布されたタイヤの内部に設けられ、前記応力感受塗料の塗布領域でありかつ前記タイヤの接地箇所を含む領域を撮像範囲に含むよう配置された撮像手段を備え、前記撮像手段は、前記撮像手段が常時路面に対向するよう前記タイヤが装着されたリムに対して相対回転可能に支持されることを特徴とするタイヤ応力測定装置である。
応力感受塗料は、受けた応力に応じた応力発光を示す塗料である。
本発明によれば、タイヤの内部で応力感受塗料が塗布されかつ接地箇所を含む領域を撮像して得られた画像を観察し、あるいは画像処理して、応力発光の強度及び分布を分析することにより、走行中のタイヤの内部に発生する応力を、過渡的な状態も含む任意の条件下で測定することができる。
また、タイヤの接地箇所周辺を動画や連続撮影される静止画によって連続的に撮像することが可能となり、当該箇所の応力を走行中に連続して測定することができる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、前記撮像手段によって撮像された画像データを送信する送信手段と、前記タイヤの外部に設けられ前記送信手段によって送信された前記画像データを受信する受信手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ応力測定装置である。
これによれば、車両の走行中に車体側や地上設備側などのタイヤ外部側で、タイヤ内部で発生している応力を測定することができる。
【０００７】
請求項３に係る発明は、前記タイヤが装着された車両の走行状態に関する情報を取得する走行状態取得手段と、前記受信手段が受信した前記画像データと、前記走行状態取得手段が取得した走行状態に関する情報とを関連付けて記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ応力測定装置である。
これによれば、車両の走行状態に関する情報を、タイヤ応力に関する情報と関連付けた状態で記録することによって、測定結果を多様な解析に有効に利用することができる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、タイヤの内面部に応力感受塗料を塗布し、前記タイヤの内部に設けられ、常時路面に対向するよう前記タイヤが装着されたリムに対して相対回転可能に支持された撮像手段によって前記応力感受塗料が塗布されかつ前記タイヤの接地箇所を含む領域を撮像することを特徴とするタイヤ応力測定方法である。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、走行中のタイヤの接地箇所に作用する応力を連続的に測定可能なタイヤ応力測定装置及びタイヤ応力測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の参考例であるタイヤ応力測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】参考例のタイヤ測定装置における車輪の模式的断面図である。
【図３】参考例のタイヤ測定装置における停車中のタイヤ内面の状態を示す模式的部分断面斜視図である。
【図４】参考例のタイヤ測定装置におけるコーナリング中のタイヤ内面の状態を示す模式的部分断面斜視図である。
【図５】本発明を適用したタイヤ応力測定装置の実施例の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、走行中のタイヤの接地箇所に作用する応力を連続的に測定可能なタイヤ応力測定装置及びタイヤ応力測定方法を提供する課題を、インナライナに応力感受塗料が塗布されたタイヤが組み込まれるリムの外周面に、応力感受塗料が塗布されかつ接地箇所を含む領域を撮像するカメラを設けることによって解決した。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の参考例であるタイヤ応力測定装置及びタイヤ応力測定方法について説明する。
参考例のタイヤ応力測定装置は、例えば乗用車等の自動車（実車）に装着された空気入り中空タイヤの内面に作用する応力を、車両の走行中に逐次測定するものである。
【００１５】
図１は、参考例のタイヤ応力測定装置の構成を模式的に示す図である。
車両１は、左前輪ＦＷＬ、右前輪ＦＷＲ、左後輪ＲＷＬ、右後輪ＲＷＲを有し、左右前輪を転舵可能な４輪の乗用車である。
【００１６】
図２は、参考例のタイヤ測定装置における車輪の模式的断面図である。
図２においては、一例として左前輪ＦＷＬの接地箇所近傍の領域を、車軸を含む平面で切って見た図を示すが、他の三輪も実質的に同様の構成を有する。
【００１７】
左前輪ＦＷＬは、タイヤ１０、リム２０を有して構成されている。
タイヤ１０は、例えばチューブレス式スチールラジアルタイヤ等の空気入りタイヤである。
タイヤ１０は、トレッド１１、ビード１２、サイドウォール１３、インナライナ１４等を有して構成されている。
【００１８】
トレッド１１は、タイヤ１０が路面と当接する踏面部（接地面部）である。
トレッド１１は、帯状のトレッドゴムをタイヤ１０の最外径側に環状に巻き回し、加硫によりケーシングと接合するとともに、接地箇所に所定のトレッドパターンを形成して構成されている。
トレッド１１は、車幅方向内側、外側のビード１２間にわたして設けられる図示しないプライコードを有するケーシングの外径側に、２枚の図示しないスチールベルト及び図示しない補強用ナイロン繊維を巻き回し、その上にトレッドゴムを設けて構成されている。
【００１９】
ビード１２は、タイヤ１０がリム２０に取り付けられる基部となる環状の部材であって、タイヤ１０の車幅方向内側、外側の内周縁部にそれぞれ設けられている。
ビード１２は、図示しない金属製のビードワイヤを所定の段数、列数まで周方向に巻き回し、補強用の繊維やゴム等で被覆して形成されている。
ビード１２は、リム２０の両端部において、フランジ２１等によって保持される。
【００２０】
サイドウォール１３は、トレッド１１の側端部からビード１２にかけて設けられたタイヤ１０の側面部である。
サイドウォール１３は、ケーシングの側面部に、プライコード等を保護するサイドゴムを設けて構成されている。
インナライナ１４は、タイヤ１０内部の空気を保持するためにタイヤ１０の内面に実質的に全面的に貼付された膜状の部材である。
インナライナ１４は、例えばブチル系などの空気を透過させにくいゴムによって形成されている。
【００２１】
インナライナ１４の内面におけるトレッド１１の裏面に相当する領域（接地箇所に相当する領域）には、応力感受塗料が塗布されている。
応力感受塗料は、機械的な外力を受けたときに、力の大きさに応じて異なった態様で発行する応力発光材料を含有する。
応力発行材料として、例えば、ＺｎＳ：Ｍｎに微量のＧａを添加したものを用いることができる。このような材料は、高輝度な赤色の応力発光を示すことが知られている。
応力発光強度は、応力と歪み速度との積に実質的に比例する。
【００２２】
リム２０は、車両１の図示しないハブに締結固定されるとともに、タイヤ１０が取り付けられ、タイヤ１０と協働してその内圧を保持する圧力容器として機能するものである。
リム２０は、例えばアルミニウム系合金によって形成された１ピース構造のチューブレスタイヤ用ドロップセンターリムである。
リム２０は、一体に形成されたフランジ２１、センタードロップ２２、ディスク２３等を有する。
フランジ２１は、リム２０の両端部から外径側に張り出して形成され、タイヤ１０のビード１２を保持する部分である。
センタードロップ２２は、リム２０の幅方向における一部を周方向溝状に凹ませて形成した凹部である。
センタードロップ２２は、タイヤ１０の組付け時にビード１２の一部を収容するために設けられている。
ディスク２３は、リム２０の車幅方向外側の端部近傍に設けられ、中央部には車両のハブへの図示しない締結箇所が設けられている。
【００２３】
タイヤ応力測定装置１００は、車体側ユニット１１０と、各車輪にそれぞれ設けられる車輪側ユニット１２０とを有して構成されている。
車体側ユニット１１０は、コントローラ１１１、送受信機１１２、表示装置１１３、記録装置１１４等を有して構成されている。
【００２４】
コントローラ１１１は、タイヤ応力測定装置１００を統括的に制御する制御装置である。
コントローラ１１１は、ＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
コントローラ１１１は、各車輪の車輪側ユニット１２０から受信した画像データを処理し、応力感受塗料の応力発光の強度分布を解析することによって、タイヤ接地箇所の応力分布を解析する機能を有する。
また、コントローラ１１１は、車両１を制御する各種ユニットと、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮ装置を介して通信し、車両１の走行状態に関する各種パラメータを取得可能となっている。
コントローラ１１１は、例えば、車両の走行速度（車速）、操舵角、車体横方向加速度（横Ｇ）、車体前後方向加速度（前後Ｇ）、車体ヨーレート、各車輪の制駆動力、各車輪サスペンションのストローク等に関する情報を取得可能となっている。
【００２５】
送受信機１１２は、車輪側ユニット１２０の送受信機１２３と例えば無線によって通信し、車輪側ユニット１２０が撮像した画像データを受信するとともに、車輪側ユニット１２０への各種指令（レリーズ指令等）を送信するものである。
【００２６】
表示装置１１３は、コントローラ１１１において処理された画像及び解析結果を、車両１の走行状態に関する各種パラメータとともに表示する画像表示装置である。
記録装置１１４は、コントローラ１１１において処理された画像及び解析結果を、車両１の走行状態に関する各種パラメータと時系列に関連付けて逐次記録するものである。
【００２７】
車輪側ユニット１２０は、各車輪ＦＷＬ，ＦＷＲ，ＲＷＬ，ＲＷＲのタイヤ内部において、リム２０の外周面にそれぞれ取り付けられ、インナライナ１４に応力感受塗料が塗布された領域が路面に接地した際に、この接地箇所を含む領域の画像を撮像して車体側ユニット１１０に送信するものである。
車輪側ユニット１２０は、カメラ１２１、照明装置１２２、送受信機１２３等を備えて構成されている。
【００２８】
カメラ１２１は、撮像用レンズ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子、画像処理装置、電源などを備えて構成されている。
カメラ１２１は、例えば、車輪側ユニット１１０から送受信機１１２，１２３を介して伝達されるレリーズ指令に応じて、静止画を撮像するスチルカメラが用いられる。
カメラ１２１は、その撮影範囲がインナライナ１４におけるトレッド１１の裏面側の領域（路面側に向いた際に接地箇所となり得る領域）を含むように、撮像用レンズの対物側がリム２０の外径側を向いた状態でリム２０に固定されている。
【００２９】
照明装置１２２は、カメラ１２１の撮像範囲を照明するものであって、その発光部はカメラ１２１の撮像用レンズと隣接して配置されている。
照明装置１２２は、例えば、カメラ１２１の撮像（レリーズ）と同期してフラッシュ光を照射する閃光発光装置や、撮像と同期し又は連続的に発光するＬＥＤ照明等が用いられる。
【００３０】
送受信機１２３は、車体側ユニット１１０の送受信機１１２と無線通信を行うものである。
送受信機１２３は、車体側ユニット１１０から伝達されるレリーズ指令等をカメラ１２１に伝達するとともに、カメラ１２１が撮像した画像のデータを車体側ユニット１１０に送信する。
【００３１】
コントローラ１１１は、例えば、車輪側ユニット１２０が取り付けられる車輪のハブ部に設けられる車輪速センサの出力情報に基づいて、当該車輪の車軸回りにおける角度位置を逐次検出し、車輪側ユニット１２０のカメラ１２１の撮像範囲がタイヤ１０の接地箇所を含む位置となったときに撮像が行われるよう、タイヤ１０の回転と同期してレリーズ指令を出力する。
【００３２】
以下、参考例のタイヤ応力測定装置１００における応力測定についてより詳細に説明する。
図３は、参考例のタイヤ測定装置における停車中のタイヤ内面の状態を示す模式的部分断面斜視図である。
図４は、参考例のタイヤ測定装置におけるコーナリング中のタイヤ内面の状態を示す模式的部分断面斜視図である。
図４においては、図中矢印の方向に横方向加速度が作用する方向にコーナリング中の状態を示している。
【００３３】
接地荷重が高い領域においては、インナライナに塗布された応力感受塗料の発光強度が高くなることから、図３に示す停車状態から図４に示すコーナリング中の状態に移行すると、接地荷重分布の変化に応じて、応力発光強度の分布も逐次変化することになる。
参考例のタイヤ応力測定装置１００においては、このような発光強度分布の推移をカメラ１２１において断続的に撮像し、その画像データを逐次車体側ユニット１１０に伝送することによって、車両１の走行中にタイヤ１０に作用する応力を断続的に測定することができる。
これによって、従来技術においては測定が困難であって過渡状態におけるタイヤ応力分布を適切に測定することができる。
【実施例２】
【００３４】
次に、本発明を適用したタイヤ応力測定装置及びタイヤ応力測定方法の実施例について説明する。
上述した参考例と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
実施例のタイヤ応力測定装置１００は、車輪側ユニット１２０をリム２０に対して車軸回りに相対回転可能とし、カメラ１２１が常時路面側に向くようにした状態で連続的に撮像を行うことを特徴とする。
【００３５】
タイヤ応力測定装置１００の車輪側ユニット１２０は、実施例１の構成に加え、さらにレール１２４、走行装置１２５を有し、リム２０に対して車軸回りに相対回転しつつ、常時路面側を撮像範囲とするように維持されることを特徴とする。
レール１２４は、車輪側ユニット１２０のリム２０に対する走行を案内する案内部材である。
レール１２４は、リム２０の外周面から外径側に突出して設けられ、リム２０の周方向に沿って環状に延在している。
【００３６】
走行装置１２５は、レール１２４に沿って車輪側ユニット１２０をリム２０に対して走行させる軌条輪、駆動装置、電源、及び、駆動装置の制御装置等を有して構成されている。
走行装置１２５は、車体側ユニット１１０から提供される車輪の角度位置情報に応じて、カメラ１２１の撮像範囲が常時タイヤ１０の接地箇所を含むように車輪側ユニット１２０をリム２０に対して相対変位させる。
【００３７】
実施例においては、照明装置１２２として例えば連続発光するＬＥＤ照明等を用い、カメラ１２１は、連続的な動画撮影あるいは静止画の連続撮影を行う。
以上説明した実施例によれば、タイヤ１０の接地箇所周辺の応力分布の推移を、走行中に連続して測定することができる。
【００３８】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車輪及びタイヤ応力測定装置の構成は、上述した実施例に限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、実施例においては、車輪側ユニットと通信を行いデータを処理するユニットを車体側（車上側）に設けているが、これに代えて、例えば地上設備側等の車両から離れた箇所に設置してもよい。
（２）実施例のタイヤ応力測定装置は、撮像時にタイヤ内に設けた照明装置において接地箇所の照明を行っているが、照明を用いなくても応力発光を撮像可能である場合には、照明装置は必ずしも用いなくてもよい。
（３）実施例においては、リム側に設けた案内手段によってカメラ等を案内しているが、タイヤ側に案内手段を設けてもよい。
（４）実施例においては、タイヤ内部から無線通信手段によって車体側ユニットに画像データを送信しているが、これに代えて、スリップリング等を用いた有線通信を用いてもよい。
また、通信を行う構成に代えて、タイヤ内部に設けた記憶媒体に画像データを蓄積し、走行終了後タイヤをリム解きし、記憶媒体を取り出して各種処理を行うようにしてもよい。この場合、試験後に車両の走行状態と画像データとの関連付けが可能なよう、画像データに撮像時刻情報を付与することが望ましい。
（５）実施例においては、カメラ等がリムの内径側に突出して配置されているが、ブレーキ装置などとの干渉が問題とならない場合には、リムの一部を内径側に張り出させた収容部を形成し、その内部にカメラ等を収容してもよい。
（６）実施例は一例として自動車のタイヤの応力測定を行うものであったが、本発明はこれに限らず、中空タイヤを用いるモーターサイクル、鉄道車両、新交通システム、自転車、航空機、建設機械等のタイヤの応力測定にも用いることが可能である。
また、本発明は、タイヤを実車に装着して走行させながら応力測定を行うのに好適なものであるが、試験ドラムなどを用いたタイヤの台上試験にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    車両
ＦＷＬ    左前輪                      ＦＷＲ    右前輪
ＲＷＬ    左後輪                      ＲＷＬ    右後輪
１０    タイヤ
１１    トレッド                      １２    ビード
１３    サイドウォール                １４    インナライナ
２０    リム                          ２１    フランジ
２２    センタードロップ              ２３    ディスク
１００    タイヤ応力測定装置
１１０    車体側ユニット              １１１    コントローラ
１１２    送受信機                    １１３    表示装置
１１４    記憶装置
１２０    車輪側ユニット              １２１    カメラ
１２２    照明装置                    １２３    送受信機
１２４    レール                      １２５    走行装置
【図１】
0006537310.tif 000002
【図２】
0006537310.tif 000003
【図３】
0006537310.tif 000004
【図４】
0006537310.tif 000005
【図５】
0006537310.tif 000006