(57)【要約】【課題】温度など種々の測定条件を精度良くコントロールしながら、正確かつ安定したタイヤの性能評価を行なうことができるタイヤ性能測定装置を提供する。【解決手段】回転軸線が水平配置する円筒形状のドラムと、前記ドラムの内周面に取り替え自在に貼り付け固定される実路面のレプリカ路面と、前記ドラムを回転可能に保持するドラム保持手段と、前記ドラムのレプリカ路面に対して、試験タイヤの外周面を所要の荷重で接触させながら、該試験タイヤを水平方向の中心軸心周りに回転可能に支持するタイヤ保持手段と、前記ドラムおよび／または前記タイヤ保持手段を回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段による回転時における試験タイヤの性能測定手段を備えている。【選択図】図１
2008082709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線が水平配置される円筒形状のドラムと、
前記ドラムの内周面に取り替え自在に貼り付け固定される実路面のレプリカ路面と、
前記ドラムを回転可能に保持するドラム保持手段と、
前記ドラムのレプリカ路面に対して、試験タイヤの外周面を所要の荷重で接触させながら、該試験タイヤを水平方向の中心軸心周りに回転可能に支持するタイヤ保持手段と、
前記ドラムおよび／または前記タイヤ保持手段を回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段による回転時における試験タイヤの性能測定手段と、
を備えていることを特徴とするタイヤ性能測定装置。
【請求項２】
前記レプリカ路面は、周方向に分割して貼り付けられる複数の分割体からなり、ボルトを用いてドラムに固定されるものである請求項１に記載のタイヤ性能測定装置。
【請求項３】
前記レプリカ路面として、アスファルト路面、コンクリート路面、砂利路面を含む一般道、およびサーキット路面のレプリカを用意しておき、前記ドラムに取り替えて固定している請求項１または請求項２に記載のタイヤ性能測定装置。
【請求項４】
前記レプリカ路面は温度制御手段を備え、
該温度制御手段は、前記ドラムまたは前記レプリカ路面に付設したヒータ、あるいは／および前記ドラム設置部の室温調整手段からなる請求項１乃至請求項３のいずれか１項の記載のタイヤ性能測定装置。
【請求項５】
前記タイヤの性能測定手段として、
前記試験タイヤに取り付けた主軸を回転自在に支承する前記タイヤ保持手段の軸受内周面に取り付けた荷重測定用のロードセルと、
前記試験タイヤ表面の温度検知手段と、
前記試験タイヤの摩耗量の測定手段と、
前記試験タイヤの三次元変形を表示するモニタ
を備えている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ性能測定装置。
【請求項６】
前記ドラムおよび／または前記タイヤ保持手段を回転させる回転駆動手段の回転速度を制御する回転速度制御手段と、
前記ドラムに対する試験タイヤの荷重を制御できる荷重制御手段と、
前記試験タイヤの軸線を前記ドラムの軸線に対して平行あるいは任意角度に傾斜させる軸線角度制御手段を備え、
車速、荷重、キャンバー角、スリップ角あるいは／及びトルクの変動を前記試験タイヤに与えることができる構成としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ性能測定装置。
【請求項７】
前記ドラム内周面のレプリカ路面に付着したタイヤの磨耗粉を除去する磨耗粉除去手段と、該磨耗粉を回収する磨耗粉回収装置を備えている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ性能測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ性能測定装置を用い、前記レプリカ路面としてサーキット路面を前記ドラム内周面に固定すると共に、前記ドラムの回転速度をサーキット走行モードに設定し、
サーキットレースのレース周回相当のサイクルで、前記試験タイヤの横力変動、前後力変動、転動バネ変動、タイヤ表面温度を連続的に採取しているレース用タイヤの性能測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に装着されるタイヤの性能測定装置およびレース用タイヤの性能測定方法に関するものであり、詳しくは、実車による走行試験に近い路面および温度条件を設定してタイヤの性能測定およびレース用タイヤの性能測定を行えるようにするものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの安全性を確保するため、従来より実車走行や試験装置によりタイヤの性能評価が行なわれている。実車走行によるタイヤの性能評価は、自動車にタイヤを装着して、実路面で行なわれるため、評価方法として最も好ましいものであるが、環境温度および湿度、路面温度などの測定条件に大きなばらつきが生じ、その結果、測定データのばらつきも大きくなって、正確で安定したタイヤの性能評価が難しいという問題がある。
また、実車試験では、タイヤのトレッドパターンなどの詳細な条件を変更した多数の試験を行いたい場合でも、自動車に装着する複数のタイヤを全てを用意しなければならないと共に、タイヤを自動車に装着する手数がかかり、簡単に種々のタイヤの試験を行うことができない。
【０００３】
特に、サーキットレース用タイヤの場合、速度、温度、路面状態等を試験装置で再現することが非常に困難であることから、実車走行による評価が主体となっている。しかし、サーキットレースでのタイヤの評価機会は著しく制限されるうえ、レース条件の変動も大きいため評価精度も不十分である。その結果、新しいレース用タイヤの開発が進行しても、その開発スピードにタイヤの評価が追いつかなくなるという事態が生じ、結果としてタイヤの開発スピードを遅らせている。
【０００４】
前記理由のため、実車試験での性能評価を忠実に再現することができるタイヤ性能評価装置の開発が要望されている。現在、タイヤ性能評価試験装置には、フラットベルト式とドラム式（アウトサイドドラム式，インサイドドラム式）の試験装置がある。
フラットベルト式のタイヤ試験装置は主としてタイヤ磨耗を測定する試験装置であり、アウトサイドドラム式は回転円筒体の外周面に試験タイヤを配置する試験装置であり、インサイドドラム式は回転円筒体の内周面に試験タイヤを配置する試験装置である。
このうち、フラットベルト式ではベルトの移動速度は約２ｋｍ／ｈの極低速しか設定できないため、任意の速度、特に高速回転時におけるタイヤ試験を行うことができず、特にレース用タイヤの評価試験を行う場合には使用できない。
一方、アウトサイドドラム式およびインサイドドラム式はフラットベルト式の試験装置で発生する速度制限がなくなる利点を有する。
【０００５】
しかしながら、アウトサイドドラム式は、高速試験を行うことが可能であるが、レースタイヤでは走行試験時にタルクとゴム磨耗粉が飛散し、飛散した粉塵の収集が困難となる問題があり、レース用タイヤの評価試験には適していない。また、ウェット路面、雪路面の路面状態を再現しにくい問題がある。
【０００６】
前記ウエット路面を実現できる点等より、インサイドドラム式のタイヤ測定装置が注目されつつある。
例えば、この種のインサイドドラム式のタイヤ性能測定装置として、本出願人は、特開平１１−３２６１４２号公報（特許文献１）において、図７に示すような、ウエット路面でのタイヤ試験を行える装置を提供している。該装置は円筒形状のドラム１と、ドラム１を水平方向の軸心周りに回転可能に保持するドラム保持手段２と、ドラム保持手段２に付設した回転駆動装置３と、ドラム１の内周面に試験タイヤ４を所定の荷重で接触させながら試験タイヤ４を水平方向の軸心周りに回転可能に支持するタイヤ保持手段５を備えている。該タイヤ性能測定装置では、ドラムの外周壁１ａの略上半部位に水受けカバー６を固定し、ドラム１内に水を溜めた状態で回転させてウエットテストを行う場合に、水の飛散を防止して、正確かつ安定したウエットテストを行うようにしている。
【０００７】
このように、特許文献１の測定装置はウエットテストを可能としたものであるが、タイヤの性能評価試験においては、実路面に近似した路面として評価する必要があるが、この点に関しては特許文献１のインサイドドラム式の測定装置では考慮しておらず改善の余地がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３２６１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、路面形状、車速など種々の測定条件を精度良くコントロールしながら、正確かつ安定したタイヤの性能評価を行なうことができるタイヤ性能測定装置を提供することを主たる課題としている。
【００１０】
さらに、従来では再現が困難であった高温状態でのタイヤ評価条件、特にサーキットレース用タイヤの走行条件を忠実に再現して、性能評価を行うことのできるタイヤ性能測定装置およびその性能測定方法を提供することを従たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、
回転軸線が水平配置される円筒形状のドラムと、
前記ドラムの内周面に取り替え自在に貼り付け固定される実路面のレプリカ路面と、
前記ドラムを回転可能に保持するドラム保持手段と、
前記ドラムのレプリカ路面に対して、試験タイヤの外周面を所要の荷重で接触させながら、該試験タイヤを水平方向の中心軸心周りに回転可能に支持するタイヤ保持手段と、
前記ドラムおよび／または前記タイヤ保持手段を回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段による回転時における試験タイヤの性能測定手段と、
を備えていることを特徴とするタイヤ性能測定装置を提供している。
【００１２】
本発明のタイヤ性能測定装置は、試験タイヤが接触する路面に実路面のレプリカ路面を取り替え自在に貼り付け固定することを特徴とし、よって、路面がドラム内周面となるインサイドドラム式の測定装置と、路面がドラム外周面となるアウトサイドドラム式の測定装置のいずれにも適用できる。
しかしながら、ウエット路面、雪路面を実現できると共に、レース用タイヤの試験に好適である点より、本発明のタイヤ性能測定装置はインサイドドラム式の測定装置としている。
【００１３】
インサイドドラム式の測定装置と、ドラムは円筒形状のドラム本体の一端面が閉鎖されると共に、他端面にタイヤ挿入用開口が設けられ、該開口を通して前記試験タイヤが前記ドラム内部に挿入され、該ドラム内周面に試験タイヤを所要の荷重で接触させた状態でタイヤの性能測定が行えるようにしている。
【００１４】
前記ドラムの内周面に実路面のレプリカ路面を設けていることで、評価対象となるタイヤが走行する路面形状と同様の凹凸面に対する磨耗を評価することができ、実際のタイヤ使用時の磨耗状態に近接させることができる。このため、実車走行を忠実に再現した状態でタイヤの性能評価を行うことができる。また、前記レプリカ路面は取り替え自在に貼り付け固定されるので、種々の路面を用意しておくと、1つのタイヤ性能測定装置で様々な路面に対するタイヤ性能評価に対応することができる。
【００１５】
前記レプリカ路面は、前記ドラムの内周面に周方向に分割して貼り付けられる複数の分割体からなり、ボルトを用いてドラムに固定されるものであることが好ましい。レプリカ路面を分割体とするとレプリカ路面の製造が容易となるうえに、レプリカ路面を交換する際のハンドリングも容易となるため、好ましい。
分割個数はドラムの径に応じて変わるが、１個のレプリカ路面は取り替え時のハンドリング性より、周方向の長さが１５０〜９０ｃｍ、径方向の長さが３０〜９０ｃｍ、厚さ２〜４ｃｍ程度が好ましい。
【００１６】
前記レプリカ路面として、アスファルト路面、コンクリート路面、砂利路面を含む一般道、およびサーキット路面のレプリカを用意しておき、前記ドラム内周面に取り替えて固定していることが好ましい。
前記レプリカ路面は、例えば、実際のアスファルト路面にシリコンを流して型取りしたのち、アルミ材（鋳造）に転写し、または実路の路面骨材と実路のアスファルトを使用してレプリカ路面を作製している。
【００１７】
さらに、前記レプリカ路面は温度制御手段を備え、
該温度制御手段は、前記ドラムまたは前記レプリカ路面に付設したヒータ、あるいは／および前記ドラム設置部の室温調整手段からなることが好ましい。
【００１８】
タイヤに配合されるゴム成分は、硬度、強度、伸び等の諸物性が温度によって大幅に変化する。例えば、低温時にはゴムが硬くなり、磨耗が進行しやすくなるため、夏季に比べて冬季の方がタイヤの磨耗が進行しやすくなる。そのため、タイヤ性能評価を精密に行うためには、気温、路面温度を考慮することが必須条件となる。
本発明のタイヤ性能評価装置に、温度制御手段を備えて路面温度を制御することにより、タイヤの性能評価を季節を問わず、一年中行うことができる。また、環境温度および路面温度を一定とした試験を行なうことにより、タイヤの評価精度も向上させることができる。さらに、気候の大きく異なる諸外国で使用されるタイヤについても、気候条件を再現してタイヤの性能評価を行うことが可能となる。このように、従来、実車試験に頼っていたタイヤの性能評価をドラム式測定装置により、一定条件下で行うことができる。
特に、インサイドドラム式性能測定装置において、ドラム内部を閉空間とすると、温度制御し易くなる。
【００１９】
前記温度調節手段は、前記ドラムとレプリカ路面の間にヒータを付設して設けてもよいし、レプリカ路面の内部にヒータを組み込んで設けてもよい。さらに、ドラムやレプリカ路面にはヒータを付設せず、前記ドラム設置部の室温調整手段から温度制御してもよい。
さらに試験環境を一定として、評価性能を向上させるためには、ドラム及びレプリカ路面に付設したヒータと、室温調整との温度制御手段を組合せて適宜温度制御を行うことが最も好ましい。
ヒータの種類およびその設置方法は従来公知のものを用いればよい。例えば、ヒーティングケーブルを所定のピッチで簾状に加工したヒーティングユニットをドラム内周面（または外周面）に設置してヒータ層を設け、その上にレプリカ路面を付設する方法が挙げられる。
また、本発明の測定装置が配置された試験室の室温とともに、湿度を調節することにより高温多湿状態の環境を再現することができる。
【００２０】
前記タイヤの性能測定手段として、
前記試験タイヤに取り付けた主軸を回転自在に支承する前記タイヤ保持手段の軸受内周面に取り付けた荷重測定用のロードセルを取り付けている。
タイヤの性能測定装置において、タイヤと前記レプリカ路面との間の摩擦特性を測定するためには、タイヤ上下方向の荷重（垂直荷重）と、タイヤに発生する制動力や駆動力（水平荷重）を測定する必要がある。
前記のように、タイヤに取り付けた主軸を回転自在に支承する軸受の内周面に、タイヤ上下方向の荷重を測定できるロードセルと、タイヤ前後方向の荷重を測定できるロードセルを取り付けることにより、タイヤに発生する垂直荷重や制動力、駆動力といった水平荷重及び横力変動、前後力変動、転動バネ変動を測定することができる。
【００２１】
さらに、走行時におけるタイヤの温度変化及び形状変化を精密に計測するため、前記試験タイヤ表面の温度検知手段と、試験タイヤの摩耗量測定手段と、前記試験タイヤの三次元変形を表示するモニタを備えていることが好ましい。
タイヤ表面の温度を検知することにより、走行時におけるタイヤの温度およびその温度分布を知ることができる。また、タイヤの三次元変形を計測することにより、走行時のタイヤの状態、特にスタンディングウェーブ現象を検証することができ、タイヤの設計に役立てることができる。
タイヤ表面の温度検知手段としては、赤外線サーモグラフィ装置、赤外線カメラ等があり、赤外線サーモグラフィ装置が好適に用いられる。
タイヤの三次元変形は計測する手段としては、超高速カメラを用いた形状観察が好適に用いられる。さらには、タイヤ表面温度を高速で計測できるリアルタイムレコーダを備え、タイヤの表面温度と三次元変形の計測を同時に行なうことができる装置を用いることも可能である。
【００２２】
このように、本発明のタイヤ性能測定装置は、ロードセルや赤外線サーモグラフィ装置等の計測機器から、一定時間毎に車速、荷重、キャンバー角、スリップ角、トルク変動、タイヤ表面温度、タイヤの三次元変形等に関する大量のデータを取得することができる。そのため、これら大量のデータを処理して解析する演算処理装置を備えていることが好ましい。計測データは演算処理装置へ出力され、ここで該計測データが記憶回路に取り込まれて演算処理されることにより、種々の条件下でのスリップ率、摩擦係数μなどが算出される。
【００２３】
前記タイヤ性能測定装置は、前記ドラムおよび／または前記タイヤ保持手段を回転させる回転駆動手段の回転速度を制御する回転速度制御手段と、前記ドラムに対する試験タイヤの荷重を制御できる荷重制御手段と、前記試験タイヤの軸線を前記ドラムの軸線に対して平行あるいは任意角度に傾斜させる軸線角度制御手段を備えており、車速、荷重、キャンバー角、スリップ角あるいは／及びトルクの変動を前記試験タイヤに与えることができる構成としていることが好ましい。
【００２４】
前記軸線角度制御手段によって試験タイヤにスリップ角度やキャンバー角度を与えることにより、前記した制動力、駆動力に加え、コーナリングフォースやキャンバスラスト、セルフアライニングトルクといったコーナリング特性を測定することができる。その場合は、前記コーナリング特性は、前記軸受に六分力ロードセルを取り付けて測定することが好ましい。
なお、試験後のタイヤの磨耗量および偏磨耗量の測定は、従来公知の方法で行えばよく、例えば、デプスゲージを用いてトレッドの深さを測定することにより行なっている。
【００２５】
さらに、本発明のタイヤ性能評価装置は、前記ドラム内周面に付着したタイヤの磨耗粉を除去する磨耗粉除去手段と、該磨耗粉を回収する磨耗粉回収装置を備えていることが好ましい。
【００２６】
前記タイヤ性能評価装置は、ドラム内周面に取り付けたレプリカ路面に、試験タイヤの磨耗粉（ゴム粉）は再びタイヤの表面（トレッド面）に付着する。特に、レース用タイヤは、過酷な条件で使用されてタイヤにかかる負荷が大きいためタイヤの磨耗が著しく進行し、磨耗粉が多量に発生し、タイヤ磨耗粉が周囲に飛散して試験の作業環境を悪化させる原因ともなる。
【００２７】
前記磨耗粉除去手段としては、加圧ガスやエアーを路面に噴射して磨耗粉を回収装置側へと吹き飛ばす方法、ブラシ等を用いて路面に付着した磨耗粉をかき取る方法等がある。
前記摩耗粉除去手段として加圧ガスやエアーを噴射するスプレーノズルが好適に用いられ、加圧ガスを噴射するノズルとしては、加圧冷水を噴射させずに液化炭酸ガスのみを噴射するスノーガンが好適に用いられる。このスノーガンから噴射させる液化炭酸ガスの温度を変化させることで、ガスの温度を路面温度に近い温度に調整することができる。よって、前記温度制御手段や試験質の室温により調整された路面温度に影響を与えず、磨耗粉の除去を行うことができる。このように、磨耗粉を除去しながら、かつ、噴射するガスの温度コントロールをしてタイヤの性能評価をすることで、タイヤの信頼性をより高めることができる。
【００２８】
ドラム内周面にガスを噴射する際、回転するドラムの内周面に沿った位置にスプレーノズルを固定してガスやエアーを噴射すると、ドラム内周面に均等な所要高さの路面のタイヤ磨耗粉を一定の条件で連続して除去することができる。
また、ドラム内周面の全幅にわたって均等にガスが噴射されるように、スプレーノズルを前記ドラム内周面の全幅にわたって所定間隔をあけて複数配置することが好ましい。
なお、スプレーノズルをドラム内周面に幅方向および周方向に沿って移動させながら路面にガスやエアーを噴射してもよい。
【００２９】
前記スプレーノズルからの噴射ガスでドラム内周面のタイヤ磨耗粉を除去した後、該磨耗粉を周囲に飛散させずに回収するため、磨耗粉回収装置を設けている。
前記磨耗粉回収装置としては、例えば、エア吸引装置、粘着ゴムによる除去装置等が挙げられるが、確実に磨耗粉を回収するため、エア吸引装置を用いることが好ましい。さらに吸引装置の吸引口にはブラシを付けて、ブラシをドラムに接触させてながら吸引することにより、より磨耗粉をより吸引装置に導入しやすくすることができる。
前記磨耗粉回収装置の幅はドラム内周面の幅と同程度として、ドラム内周面の全幅にわたって磨耗粉を回収できるようにすることが好ましい。また、該磨耗粉回収手段はスプレーノズルの設置位置よりドラム回転方向において前方位置に設置して、磨耗粉を即座に回収することが好ましい。
【００３０】
本発明のようなインサイドドラム式の試験装置は、レプリカ路面から剥離されたゴム粉がドラムの内側に落下するため、前記したフラットベルト式やアウトサイドドラム式の試験装置に比べ、ゴム粉の除去を効率的に行うことができる。つまり、ゴム粉の落下地点付近に磨耗粉回収手段を設置しておけば、試験装置の外部にゴム粉が飛散して環境が汚染されることはない。
【００３１】
さらに、第二の発明として、前述したタイヤ性能測定装置を用いたレース用タイヤの性能測定方法を提供している。該方法は、
前記レプリカ路面としてサーキット路面を前記ドラム内周面に固定すると共に、前記ドラムの回転速度をサーキット走行モードに設定し、
サーキットレースのレース周回相当のサイクルで、前記試験タイヤの横力変動、前後力変動、転動バネ変動、タイヤ表面温度を連続的に採取している。
【００３２】
前述したように、本発明のタイヤ性能測定装置を用いると、サーキットレースの条件を試験装置で再現することができ、従来困難であった試験装置によるレース用タイヤの評価を行なうことができる。これにより、レース用タイヤにおいて特に重要となるグリップ性能の評価、タイヤ性能低下評価、構造損傷評価の精度向上を図ることができる。
かつ、各サーキットコースに応じたレプリカ路面を用いることで、より実際のレースに近い磨耗状態を再現することができる。
また、前記ドラムの回転速度は、サーキット走行モードに設定している。このサーキット走行モードとは、ドラムの回転速度をサーキットでの走行速度となるようにプログラムしたものである。該プログラムには、速度変動を加えることが好ましく、さらには、サーキットレースの実車走行データに基づき、前述した方法により、荷重、キャンバー角、スリップ角、トルク変動等の各条件を組み合わせて、サーキット走行と同様の走行条件を再現することがより好ましい。具体的には、最大速度３５０ｋｍ／ｈ、最大荷重３ｋＮ、左右のキャンバー角が最大６０°、左右のスリップ角が最大５°、最大トルク２．５ｋＮ・ｍの条件の範囲内で試験を行なう。
【００３３】
また、本発明のタイヤ性能測定装置に温度制御手段を備えることにより、高速走行するタイヤと路面の摩擦熱等により高温状態となるサーキット路面状態を再現することができる。これにより、従来、試験装置での再現が困難であったサーキットレース用タイヤの性能測定を行なうことができる。具体的には、サーキットレース毎の環境温度、路面温度等についてもあらかじめ計測して温度プログラムを作成しておき、ドラム内周面の温度を制御することが好ましい。具体的には、室内温度０〜４０℃、路面温度０〜６０℃の間で適宜調整している。
【００３４】
本発明のレース用タイヤの性能測定は、前記タイヤ軸受にタイヤ前後方向の荷重を測定できるロードセルを取り付けて、レース周回相当のタイヤに発生する垂直荷重や制動力、駆動力といった水平荷重の他に、横力変動、前後力変動、転動バネ変動を連続的に計測して行なっている。また、タイヤ表面温度については前記した方法で連続的に計測している。  さらに、ドライ状態だけではなく、インサイドドラム式を採用するため、水を噴霧してウェット路面を形成すればウェット状態での試験を行なうことができる。このようにウェット路面を形成すれば、従来では行なうことが困難であった雨の日の高速レース走行時に起こるハイドロプレーニング現象の検証も行なうことができる。
【００３５】
本発明のタイヤ性能測定装置では、ドラムと試験タイヤとの回転に関して、下記のタイプとすることができる。
第一のタイプは、回転駆動手段をドラム保持手段に連結して、ドラムを回転駆動させる一方、タイヤ保持手段は試験タイヤを回転自在にフリーに保持し、回転駆動させるドラムにタイヤを従回転させる。
第二のタイプは、タイヤ保持手段にタイヤを回転駆動させる回転駆動手段を連結し、ドラムは回転自在にフリーに保持し、タイヤの実回転に対してドラムを従回転させる。
第三のタイプは、タイヤ保持部材およびドラムの両方を回転駆動する駆動部に連結し、ドラムの回転速度と試験タイヤの回転速度とを変えて、タイヤスリップ時の摩擦特性を測定する。
【００３６】
前記タイプのうち、第三のタイプのタイヤとドラムの両方を回転駆動するタイプでは、ドラムを一定の回転速度で回転させ、タイヤ側の回転速度を制御する構成とすることが好ましい。例えば、ドラムを４０ｋｍ／ｈｒで定速回転させ、タイヤ側の回転を一気に停止させれば、４０ｋｍ／ｈｒで走行中の車がブレーキを踏み込んでロックさせてしまった場合と同じ状態を想定することができる。
前記第一のタイプのドラム側を回転させ、試験タイヤをドラムに従回転させる構成とすると、ドラム側を回転させるだけで、所要の荷重で接触させた試験タイヤを従動させてドラム表面に沿って回転させることができるが、ドラム側に対する試験タイヤの荷重が大きくなると、ドラムの回転駆動力を大きく設定する必要がある。
【００３７】
タイヤと路面間の摩擦特性μは、例えば、ドラムの回転速度と試験タイヤの回転速度を変えて、タイヤスリップ時における摩擦係数μとスリップ率Ｓとの関係を計測することにより評価することができる。
タイヤと路面間の摩擦係数μの値は、下記式１に示される制動・駆動時のスリップ率Ｓにより変化する。制動時および駆動時ともに、摩擦係数μが最大になるのは、一般的に、Ｓ＝１０〜３０％付近のときであり、タイヤがフルロック状態（Ｓ＝１００％）またはホイールスピン状態（Ｓ＝−１００％）ではμの値が低下する。摩擦係数μは、路面状態にも影響を受け、一般にドライ路面では高い値を示し、ウエット路面では低く、氷路や雪路ではさらに低い値を示す。
また、摩擦係数μは、タイヤの種類（トレッドの配合、パターンデザイン、構造など）によっても大きく変化する。
【００３８】
【数１】
2008082709.tif 000003
【００３９】
特に、試験タイヤの制動特性を評価する際には、ドラムを一定速度で回転させる一方、試験タイヤの回転速度を次第に減速して制動し、あるいは試験タイヤの回転を急激に停止してロック状態とし、制動状態あるいはロック状態での試験タイヤの路面での前記スリップ率Ｓおよび前記摩擦係数μを計測することが好ましい。これにより、試験タイヤの制動特性を把握することができる。
【００４０】
同様に、試験タイヤの駆動特性を評価する際には、ドラムを一定速度で回転させる一方、試験タイヤの回転速度を次第に加速して駆動していき、あるいは試験タイヤの回転速度を急激に上げてホイールスピン状態とし、駆動状態あるいはホイールスピン状態での試験タイヤの前記スリップ率Ｓおよび前記摩擦係数μを計測することが好ましい。これにより、試験タイヤの駆動特性を把握することができる。
【００４１】
また、ドラムの軸線方向に対して試験タイヤの軸線方向を傾斜させて、試験タイヤのコーナリング時における前記スリップ率Ｓおよび前記摩擦係数μを計測することができる。これにより、タイヤにスリップ角度やキャンバー角度がついたコーナリング時の摩擦特性を評価することができる。
【００４２】
前記した本発明のタイヤ性能測定装置を用いたタイヤ評価は、市場テスト及び実車試験での試験結果を忠実に再現するため、次の手順でなされることが好ましい。
（１）あらかじめ市場における走行モード（速度、横方向、前後方向のグリップ、アライメント、荷重変化等）を計測して把握する。
（２）前記走行モードのうちタイヤ磨耗を支配する走行モードを決定する。
（３）（２）の走行モードによる走行プログラムを作成して前記タイヤ性能測定装置による試験を実施して、タイヤの磨耗量および偏磨耗量を測定する。
（４）（３）の結果と市場での性能試験や実車試験との相関性を取る。
（５）前記タイヤ性能測定装置により、市場での磨耗量および偏磨耗量を予測する。
【発明の効果】
【００４３】
前述したように、本発明によれば、ドラム式のタイヤ性能評価装置において、ドラムの内周面に実路面のレプリカ路面を設けているので、実車走行における磨耗状態に近づけることができ、正確かつ安定したタイヤ性能評価を行なうことができる。
【００４４】
さらに、前記温度制御手段を備えることで、前記レプリカ路面の路面温度をコントロールすることが可能であり、一年を通して、種々の条件を想定した精度の高いタイヤデータを短時間で取得、解析することができる。
特に、路面温度を高温とすることができ、車速、スリップ角、キャンバー角等の各種条件設定も可能であるの。特に、インサイドドラム式として、ドラム内周面に取り付けるレプリカ路面の温度制御を行うことで、サーキットレース用タイヤの過酷な使用状態を再現したタイヤの性能評価を行なうことができる。
【００４５】
また、インサイドドラム式とし、ドラム内部に磨耗粉除去手段により試験により発生した磨耗粉を回収することにより、タイヤ性能評価をより精密に行なうことができ、タイヤの信頼性をより高めることができる。また、試験の作業環境への影響を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明の第一実施形態に係るタイヤの性能測定装置１０を示す。
【００４７】
タイヤ性能測定装置１０は円筒形状のドラム１１と、該ドラム１１を水平方向の軸線Ｐ１周りに回転可能に保持するドラム保持手段１５と、該ドラム保持手段１５に付設した回転駆動装置１８と、ドラム本体１２の内周面１２ａに形成したレプリカ路面４０に対して試験タイヤ１６の外周面を所要の荷重で接触させながら試験タイヤ１６を水平方向の軸線Ｐ２周りに回転可能に支持する試験タイヤ保持手段（以下、タイヤ保持手段と略称する）１７と、該タイヤ保持手段１７に付設した回転駆動装置１９とを備えている。
【００４８】
前記レプリカ路面４０は、円弧形状を有する複数の分割体（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，・・・）からなり、ドラム１２の内周全体に隙間なく配置し、ボルト４５でドラム１２に固定している。
本実施形態では、レプリカ路面４０は１．５ｍの円弧を有するアルミ、あるいはアスファルト製の分割体を用い、これら各分割体４０ａをドラム内周面１２ａにボルトで固定している。本実施形態では、夏季の一般道でのタイヤ磨耗を評価するため、一般道（アスファルト）のレプリカ路面を用い、後述する温度制御手段により路面温度を４０℃としている。
【００４９】
前記ドラム１１は鋼製で、内周面が平滑面とされたドラム本体１２と、該ドラム本体１２の一端面を閉鎖する円板形状の背面壁１３を備え、他端面は開口１４とし、該開口１４の周縁に沿って内鍔部１４ａを設けている。
【００５０】
前記ドラム保持手段１５は、ドラム１１の背面壁１３の背後に装備され、基台２０上に軸受２１を介して回転自在に支承した支持ロッド２２の先端を背面壁１３に固定して、ドラム１１を支持している。支持ロッド２２の他端は基台２０に搭載した回転駆動手段のモータ１８の出力軸に連結し、モータ１８の回転速度を調節することによりドラム１１の回転速度も調節可としている。
【００５１】
図３に示されるように、ドラム本体内周面１２ａにはヒータ層５０を付設し、ヒータ層５０の上に前記レプリカ路面４０を設置している。具体的には、前記ヒータ層５０は、ヒーティングケーブルを所定のピッチで簾状に加工したヒーティングユニットをドラム内周面１２ａの全面に設置して形成している。
【００５２】
ドラム１１は、試験時に所要の回転速度で回転させつつ、図４に示すように、タイヤ走行時に発生する粉塵除去用として、スプレーノズル用のガス供給管３２に設けた各ノズル３２ａをレプリカ路面４０に沿った位置に固定して、ガスＹをレプリカ路面４０に噴射している。
前記ノズル３２ａは、ドラム本体内周面１２ａの全幅にわたって均等にガスＹが噴射されるように、ドラム本体内周面１２ａの全幅にわたって所定間隔をあけて複数個配置している。各ノズル３２ａとドラム本体内周面１２ａとの距離は５〜２０ｃｍとしている。また、ノズル３２ａからの液化炭酸ガスＹの噴射量は１〜１０リットル／分としている。
【００５３】
ノズル３２ａの設置位置よりドラム回転方向の前方位置には、吸引装置３３の吸引口３３ａを配置して、ノズル３２ａから噴射されたガスＹにより吹き飛ばされるタイヤ磨耗粉４６を即座に回収している。吸引口３３ａはブラシ部３３ｂを設け、ブラシ部３３ｂのみレプリカ路面に接するように配置することにより、効率よくタイヤ磨耗粉４６を回収している。
なお、本実施形態において、吸引装置３３はドラム本体内周面１２ａの全幅とほぼ等しくしている。このノズル３２ａおよび吸引装置の運転は常時おこなってもよいが、間欠運転としてもよい。
【００５４】
前記タイヤ保持手段１７は、ドラム本体１２の開口側に装備し、基台２３上に矢印で示す前後方向にスライド可能に立設された支持脚２４と、該支持脚２４に昇降用シリンダ２５を介して取り付けた支持アーム２６と、該支持アーム２６の下側に軸受２８を介して連結されたタイヤ支持軸２７とを備え、支持アーム２６にはモータ１９を付設し、該モータ１９によりタイヤ支持軸２７を所要の回転速度で回転駆動している。
【００５５】
前記タイヤ支持軸２７を回転自在に支承する軸受２８の内周面２８ａには、図２に示すように、荷重測定用のロードセル２９ａ、２９ｂが軸受２８の上下左右に取り付けられており、ロードセル２９ａはタイヤ上下方向の荷重測定用であり、ロードセル２９ｂはタイヤ前後方向の荷重である制動力や駆動力の測定用である。
【００５６】
前記ロードセル２９ａ、２９ｂを軸受内周面２８ａに取り付けたタイや支持軸２７で、垂直方向に配置する試験タイヤ１６を支承し、試験タイヤ１６をドラム本体内周面１２ａに配置したレプリカ路面４０に圧接させ、負荷する荷重は前記昇降用シリンダ３７により支持アーム２５を上下移動させて調節している。
負荷する荷重は通常、試験タイヤを装着する自動車の車重等により決定している。試験タイヤ１６はホイールリムをつけて所要の空気圧を充填したタイヤを用い、ホイールリムの軸孔に前記支持軸２７を挿入している。
【００５７】
前記ロードセル２９ａ、２９ｂで検出した計測データは演算処理装置３０へ出力し、ここで計測データを記憶回路に取り込んで演算処理し、種々の条件下でのスリップ率、摩擦係数μなどが算出している。演算処理装置３０には、演算処理した結果を表示する計測結果表示手段３１を付設している。
【００５８】
また、タイヤ性能測定装置１０は、試験タイヤ１６の表面温度を検知する手段として赤外線サーモグラフィ装置と、三次元変形を表示する高速カメラのモニタを備えている。
本実施形態では、高速計測性能を備えた赤外線サーモグラフィ装置（図示せず）を試験タイヤ１６の全体が見渡せる位置に設置し、タイヤの表面温度と三次元変形を同時計測してモニタ（図示せず）に表示している。取得された計測データは前記演算処理装置３０により解析処理がなされ、摩擦係数μ等の対比を行って評価している。
【００５９】
前記構成よりなるタイヤ性能測定装置１０を用いたタイヤ性能の測定作業について説明する。
まず、試験タイヤ１６をタイヤ保持手段１７で保持してドラム１１の開口１４を通してドラム内部に挿入する。ついで、試験タイヤ１６を昇降用シリンダ２５により所要の荷重でタイヤ本体をドラム内周面１２ａに配置したレプリカ路面４０に接触させる。
この状態でモータ１８、１９を所要の回転速度で回転駆動し、ドラム１１および試験タイヤ１６を回転させる。
【００６０】
測定は、まず、ドラム１１および試験タイヤ１６を同じ回転速度で回転させ、ドラム１１は一定速度で回転させ、その後、試験タイヤ１６の回転速度を次第に減速して制動し、この制動状態でのスリップ率Ｓと摩擦係数μとの相関を出力させることによりタイヤの制動性能を評価している。
【００６１】
また、ドラム１１および試験タイヤ１６をまず同じ所定の回転速度で回転させ、ドラム１１は一定速度で回転させ、その後、試験タイヤ１６の回転速度を次第に加速して駆動していき、この駆動状態でのスリップ率Ｓと摩擦係数μとの相関を出力させることによりタイヤの駆動性能を評価している。
さらに、試験タイヤ１６の回転速度を急激に上げてホイールスピン状態とし、この状態での摩擦係数μを出力させることによりタイヤ性能を評価することもできる。
【００６２】
前記のように、ドラム本体内周面１２ａにレプリカ路面４０を設置し、実路面と同様の凹凸面とすることにより、実路面に近接した状態でタイヤ性能評価を行なうことができるうえに、レプリカ路面の下部にヒータ層５０を設けてレプリカ路面を温度制御しているので、高温条件の試験にも対応することが可能となる。本実施形態のタイヤ性能測定装置によれば、路面温度、路面、車速、荷重、トルク変動等の種々の条件を設定し、正確かつ安定したタイヤ性能評価を短時間で行うことが可能となる。
【００６３】
また、前記のように、ドラム１１を回転させながらノズル３２ａによりガスＹをドラム本体内周面１２ａに噴射させると共に、吸引装置３３によりドラム本体内周面１２ａに付着したタイヤ磨耗粉を除去する構成とすることにより、タイヤ性能測定装置１０の性能を衰えさせることがない。
【００６４】
図５に第二実施形態を示す。
第二実施形態と第一実施形態との相違点は、レプリカ路面としてコンクリートの路面を用いていること、路面温度を３０℃に設定していることであり、タイヤ保持手段１７側に試験タイヤ１６を回転駆動させる駆動手段を設けず、ドラム１１の回転に従動させていることである。
ドラム１１の回転により、ドラム本体内周面１２ａに固定されたレプリカ路面４０に弾性接触させた試験タイヤ１６は従回転し、ドラム１１の回転速度と試験タイヤ１６との回転速度は比例関係となる。したがって、ドラム１１を高速回転すると、試験タイヤ１６も高速回転し、路面上を高速走行する状態を想定できる。
【００６５】
この構成よりなるタイヤ性能測定装置１０においてタイヤ性能を測定する際には、まず、モータ１８を所要の回転速度で回転駆動しドラム１１を回転させ、試験タイヤ１６はドラム１１に従動させる。この状態から回転ドラム１１の回転速度を次第に減速することにより試験タイヤ１６を制動し、この制動状態でのスリップ率Ｓと摩擦係数μとの相関を出力させることにより性能を評価することができる。
また、回転ドラム１１の回転を急激に停止することにより試験タイヤ１６をロック状態とし、この状態での摩擦係数μを出力させることによりタイヤ性能を評価することもできる。
【００６６】
また、モータ１８を所要の回転速度で回転駆動しドラム１１を回転させ、試験タイヤ１６はドラム１１に従動させ、この状態から回転ドラム１１の回転速度を次第に加速することにより試験タイヤ１６を駆動していき、この駆動状態でのスリップ率Ｓと摩擦係数μとの相関を出力させることによりタイヤ性能を評価することができる。
また、回転ドラム１１の回転を急激に高めることにより試験タイヤ１６をホイールロック状態とし、この状態での摩擦係数μを出力させることによりタイヤ性能を評価することもできる。
【００６７】
このように、試験タイヤ１６を回転ドラム１１に従動させた場合でも、回転ドラムの回転速度を変化させることにより、タイヤのスリップ状態を想定することができ、本実施形態のタイヤ性能測定装置によっても、種々の測定条件下で正確かつ安定したタイヤの性能評価を短時間で行うことが可能となる。
なお、他の構成及び作用効果は第一実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図６に第三実施形態を示す。
第三実施形態においては、室内温度３０℃、路面温度６０℃とし、レプリカ路面４０はサーキット路面のレプリカとしている。
さらに、タイヤの軸線をドラムの軸線に対して水平方向で傾斜させて、試験タイヤをレプリカ路面４０に接触させることができる軸線角度調整手段を設け、タイヤが直線状に進行するのではなく進行方向に対して傾き、スリップ角度を有する状態でのタイヤ性能を測定できるようにしている。
【００６９】
詳細には、支持アーム２６から上下挟持板部２６ａ、２６ｂを突設し、これら挟持板部２６ａ、２６ｂの間にタイヤ支持軸２７の基端側に挿入し、上下挟持板部２６ａ、２６ｂの間にタイヤ支持軸２７を挟んだ状態でピン３４で支承している。該ピン３４はタイヤ支持軸２７に固定すると共に、上下挟持板部２６ａ、２６ｂに回転自在に通し、ピン３４の一端に設けた回転操作板３４ａを回転操作することによりピン３４を介してタイヤ支持軸２７を回転させ、該タイヤ支持軸２７で保持する試験タイヤ１６を回転させて、その軸線Ｐ２をドラムの軸線Ｐ１と任意の角度で傾斜できるようにしている。
なお、この実施形態では、水平荷重としてコーナリングフォースが発生するため、この力を測定することが可能な六分力ロードセルを軸受２８に取り付けている。
【００７０】
このように、試験タイヤ１６の軸線をドラム１１の軸線に対して傾斜させ、スリップ角度を調整することにより、コーナリング時を想定することができ、種々の測定条件下で正確かつ安定したタイヤ性能評価を短時間で行うことが可能となる。
【００７１】
さらに、前記軸線角度調整手段で、水平方向に配置されている試験タイヤの軸線とドラムの軸線に対して、タイヤの軸線を垂直方向で傾斜させると、試験タイヤをドラムに対してキャンバー角度を調整しながら性能試験をすることができる。
また、スリップ角度とキャンバー角度を同時に調整しながら性能測定を行うこともできる。
【００７２】
本実施形態においては、前記した手段を用いて、実際のサーキットレースにおいて計測した車速、車速変動、荷重、キャンバー角、スリップ角、トルク変動を考慮してプログラムされたサーキット走行モードに設定して制御し、サーキットでの走行条件を再現している。前記サーキット走行モードは、最大車速３５０ｋｍ／ｈ、車速変動１．５Ｇ、荷重３ｋＮ、左右のキャンバー角が最大６０°、左右のスリップ角が最大９°、最大トルクを２．５ｋＮ・ｍとしている。さらに、測定装置を設置している室内温度を２５℃、湿度を４０％としている。
【００７３】
前記ロードセル２９ａ，２９ｂによりサーキットレースのレース周回相当のサイクルでタイヤ上下方向及び前後方向の荷重を測定することにより、タイヤの横力変動、前後力変動、転動バネ変動を連続的に採取している。
また、第一実施形態と同様の方法で、タイヤの表面温度と三次元変形を連続的に採取している。
なお、他の構成及び作用効果は第一実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
本発明のタイヤ性能測定装置は、前記第一実施形態乃至第三実施形態のようなドライ状態の評価だけではなく、水を付与してウェット状態での試験を行なうことができる。
本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の範囲に含まれる実施形態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第一実施形態に係るタイヤ性能測定装置の正面図である。
【図２】図１に示すタイヤ支持軸を支承する軸受の拡大断面図である。
【図３】図１に示すタイヤ性能測定装置の要部概略斜視図である。
【図４】図１に示すタイヤ性能測定装置に磨耗粉回収手段を説明する図である。
【図５】本発明の第二実施形態を示す要部拡大正面図である。
【図６】（Ａ）は第三実施形態を示す要部拡大正面図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。
【図７】従来例を示す図面である。
【図８】他の従来例を示す図面である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  タイヤ性能測定装置
１１  ドラム
１２  ドラム本体
１２ａ  内周面
１３  背面壁
１４  開口
１４ａ  内鍔部
１５  ドラム保持手段
１６  試験タイヤ
１７  タイヤ保持部
１８、１９  モータ  
２０、２３  基台
２１、２８  軸受
２２  支持ロッド
２４  支持脚
２５  昇降用シリンダ
２６  支持アーム
２７  タイヤ支持軸
２９ａ、２９ｂ  ロードセル
３０  演算処理装置
３１  計測結果表示手段
３２ａ  スプレーノズル
３３  吸引装置
３３ａ  吸引口
３４  ピン
３４ａ  回転操作板
４０  レプリカ路面
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ  分割体
４５  ボルト
４６  タイヤ磨耗粉
５０  ヒータ層
【図１】
2008082709.tif 000004
【図２】
2008082709.tif 000005
【図３】
2008082709.tif 000006
【図４】
2008082709.tif 000007
【図５】
2008082709.tif 000008
【図６】
2008082709.tif 000009
【図７】
2008082709.tif 000010
【図８】
2008082709.tif 000011