(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するタイヤのタイヤプロファイルを測定するタイヤ動的プロファイル測定方法であって、
リム組みされタイヤ軸廻りで回転するタイヤの外周面を、タイヤ赤道面に中心点を有する円周線上を一方のビード部から他方のビード部まで移動するレーザー変位計により、前記円周線の小円周ピッチ毎に、タイヤ周方向に多数点でスキャンし、該外周面の位置を測定するとともに、
前記小円周ピッチ毎に得られた該レーザー変位計とタイヤの外周面との間の距離データを最小値から最大値まで順に並べるとともに、最小値から５〜３０％の範囲内の距離データを回帰分析し、この回帰分析により得られた回帰線から推定される前記最小値に相当する０％の値をもって外周面予想位置とし、該外周面予想位置を各小円周ピッチ毎に求めるとともに、
各小円周ピッチの外周面予想位置を連ねることにより、回転するタイヤのタイヤプロファイルを求めることを特徴とするタイヤ動的プロファイル測定方法。
【請求項２】
前記タイヤ周方向にスキャンする点は、タイヤを周方向に等ピッチで区分する２００〜４００個の多数の点であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ動的プロファイル測定方法。
【請求項３】
前記小円周ピッチは、前記中心点廻りの中心角度αが１．０〜３．０度であることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ動的プロファイル測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転するタイヤの略全体のプロファイルを精度良く測定しうるタイヤ動的プロファイル測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転状態のタイヤのプロファイル（以下動的プロファイルという）を測定することは、タイヤを開発する上で非常に重要である。
【０００３】
従来、動的プロファイルを測定する手段として、例えば図７（Ａ）に示すように、レーザー変位計ａをタイヤ軸と平行な直線ｂ上で小間隔ピッチｐで間欠移動せしめ、各小間隔ピッチｐ毎に、レーザー変位計ａとタイヤ外周面との間の距離ｃを測定している。なお前記距離ｃの測定では、図７（Ｂ）に示すように、レーザー変位計ａをタイヤ周方向にスキャンし、タイヤ外周面上の複数位置ｑで、レーザー変位計ａとタイヤ外周面との間の距離ｃ１を計り、その平均値をもって前記距離ｃとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような手段では、レーザー変位計ａがタイヤ軸と平行な直線ｂ上を移動するため、例えばショルダー部ｓｈなどプロファイルが大きく湾曲変化する部位では、レーザー変位計ａの反射光が変位計に戻らなくなる。従って、従来では、前記直線ｂに対して略平行な部位、即ちトレッド面しか測定することはできず、またトレッド面自体大きく湾曲する自動二輪車用タイヤ等においては、このトレッド面さえも測定することができないという問題があった。
【０００５】
又新品タイヤの外周面には、トレッド溝が種々のパターンで凹設されるとともに、金型のベントホールによって生じるスピューの刈り残しが突出している。従って、高速度でタイヤを回転した場合には、測定データ中に、トレッド溝やスピュー刈り残し部での距離ｃ１が混在してしまうため、距離ｃの値が不正確となり、プロファイルの測定精度を著しく低下させるという結果を招く。従って、回転速度にも大きな制約を受けることとなる。
【０００６】
そこで本発明は、タイヤの動的プロファイルを、一方のビード部から他方のビード部に至る広範囲に亘って容易に測定しうるとともに、高速回転においても、その測定精度を極めて高いレベルで確保しうるタイヤ動的プロファイル測定方法の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、回転するタイヤのタイヤプロファイルを測定するタイヤ動的プロファイル測定方法であって、
リム組みされタイヤ軸廻りで回転するタイヤの外周面を、タイヤ赤道面に中心点を有する円周線上を一方のビード部から他方のビード部まで移動するレーザー変位計により、前記円周線の小円周ピッチ毎に、タイヤ周方向に多数点でスキャンし、該外周面の位置を測定するとともに、
前記小円周ピッチ毎に得られた該レーザー変位計とタイヤの外周面との間の距離データを最小値から最大値まで順に並べるとともに、最小値から５〜３０％の範囲内の距離データを回帰分析し、この回帰分析により得られた回帰線から推定される前記最小値に相当する０％の値をもって外周面予想位置とし、該外周面予想位置を各小円周ピッチ毎に求めるとともに、
各小円周ピッチの外周面予想位置を連ねることにより、回転するタイヤのタイヤプロファイルを求めることを特徴としている。
【０００８】
また請求項２の発明では、前記タイヤ周方向にスキャンする点は、タイヤを周方向に等ピッチで区分する２００〜４００個の多数の点であることを特徴としている。
【０００９】
また請求項３の発明では、前記小円周ピッチは、前記中心点廻りの中心角度αが１．０〜３．０度であることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は本発明のタイヤ動的プロファイル測定方法（以下、プロファイル測定方法という）を実施する測定装置を概念的に示す斜視図、図２はその正面図、図  ３はレーザー変位計の移動状態を説明する線図である。
【００１１】
図１において、前記測定装置１は、内圧を充填したタイヤＴをタイヤ軸廻りで回転可能に支持する枢支手段２と、レーザー変位計３を有するとともにこのレーザー変位計３をタイヤ赤道面ＣＯに中心点Ｚを有する円周線Ｅ上で移動可能に支持する測定手段５と、前記レーザー変位計３によって計測した距離データＸを演算処理してタイヤＴの動的プロファイルＲを求める演算手段６とを具えている。
【００１２】
なお本願の測定装置１は、例えば乗用車用、自動二輪車用、重荷重用、航空機用など、種々のカテゴリーのタイヤの測定に好適に適用できる。
【００１３】
前記枢支手段２は、タイヤＴをリム７、７間でチャッキングして垂直に支持する架台９を具えるとともに、この架台９には、タイヤＴをタイヤ軸廻りで所定の速度で回転させる駆動手段１０が付設される。該駆動手段１０としては、例示の如くトレッド部に圧接してタイヤＴを直接駆動するロードホイール１０Ａであっても良く、又タイヤ軸Ｊに連係しこのタイヤ軸Ｊを駆動するモータであっても良い。
【００１４】
次に、前記測定手段５は、レーザー変位計３と、このレーザー変位計３を前記円周線Ｅ上で移動可能に支持する支持具１１とを具えており、この支持具１１は、本例では前記架台９に取付けられる。
【００１５】
前記支持具１１は、前記架台９に取付く架台１２から立上がる回転軸部１３Ａに、この回転軸部１３Ａから側方に張出しつつ上方にのびるアーム部１３Ｂを一体に設けた支持アーム１３を具える。前記回転軸部１３Ａの軸心１３ｊは、タイヤ赤道面ＣＯ上を通り、又前記アーム部１３Ｂ上端には、本例では、前記タイヤ軸Ｊと同高さ位置に、レーザー変位計３をタイヤＴの中心ＪＣに向けて取り付けている。
【００１６】
従って、タイヤ赤道面ＣＯと直角なタイヤ軸Ｊを通る子午断面（図３に示す）において、レーザー変位計３は、前記軸心１３ｊを中心点Ｚとした円周線Ｅ上を、一方のビード部Ｔｂから他方のビード部Ｔｂまで移動しうる。なおタイヤ軸Ｊを駆動させる場合には、前記支持具１１は、床面等に固定しても良い。
【００１７】
ここで、レーザー変位計３は、周知の如く、被測定物との距離を、被測定物表面で反射される半導体レーザーからの反射光を用いて計測する測定器であり、該レーザー変位計３は、そのセンサー部３Ａを前記円周線Ｅ上に位置せしめかつ中心点Ｚに向けてセットしている。
【００１８】
前記中心点Ｚの位置は、測定領域（例えば、トレッド部だけか或いはタイヤ全体かなど）及びタイヤ輪郭形状に応じて適宜設定することが好ましいが、タイヤ全体を測定する場合、本例の如く、ビードベースライン近傍に中心点Ｚを位置させるのが好ましい。又前記センサー部３Ａとタイヤ外周面との距離Ｌは、特に規制されないが、測定精度を高める観点から、本例では、タイヤ赤道面ＣＯ上での前記距離Ｌを１００±４０ｍｍの範囲に設定した場合を例示している。
【００１９】
又前記支持アーム１３には、角度制御可能な所謂ステッピングモータ（図示しない）が連結し、レーザー変位計３を前記円周線Ｅの小円周ピッチＥ１で間欠移動させる。この小円周ピッチＥ１は、大き過ぎるとプロファイルＲが粗くなって精度が低下し、小さすぎると測定時間が不必要に長くなる。従って、小円周ピッチＥ１は、前記中心点Ｚ廻りの中心角度αで１．０〜３．０度（本例では２．０度）の範囲で設定するのが好ましい。
【００２０】
又前記レーザー変位計３は、前記タイヤＴが回転することにより、図２に示すように、各小円周ピッチＥ１において、タイヤ外周面Ｔｓをタイヤ周方向にスキャンでき、このタイヤ外周面Ｔｓ上の多数点Ｐにおいて、夫々レーザー変位計３とタイヤ外周面Ｔｓとの間の距離ＸＡを計測する。
【００２１】
このスキャンする点Ｐは、タイヤ周方向にできる限り均一に分散していることが好ましく、本例では、タイヤを周方向に等ピッチで区分した２００〜４００個の範囲のｎ個（本例では３００個）の点で形成している。これは、例えばタイヤサイズが１２０／６５Ｒ１７のタイヤを、時速２００ｋｍ／ｈの高速度で回転させた場合、タイヤは１秒間に約２７回転するからであり、もしタイヤが一周する間に、全ての点Ｐ（例えば３００個）で距離ＸＡを計測するためには、約１／８１００秒毎の計測が必要となるなど、実質的に計測が困難となる。そこで、図４に示すように、例えば中心角度βが１２０．４度の等ピッチで計測し、一週目と二週目との間に生じる１．２度のズレ角度θを積み重ねることによって、１２０周の回転によって均一に分散された３００個の点Ｐでの計測が行える。
【００２２】
言い換えると、一週目と二週目との間でズレ角度θが生じるようなピッチを設定し、ｎ個の点Ｐを周方向に分散させるのであって、必ずしも前記点Ｐがタイヤの等分点とならなくても良い。なおこの点Ｐの設定は、具体的には、タイマーによるレーザー変位計３の計測時間間隔と、タイヤの回転速度との制御によって行う。
【００２３】
次に、前記レーザー変位計３によって計測した距離データＸは、演算手段６によって演算処理され、タイヤＴの動的プロファイルＲが求められる。
【００２４】
前記演算手段６は、
▲１▼  前記小円周ピッチＥ１毎に得られたｎ個の距離データＸを最小値Ｘ１から最大値Ｘｎまで順に並べるとともに、最小値Ｘ１から５〜３０％の範囲内の距離データＸｙを回帰分析し、その代表値となる外周面予想位置Ｘ０を各小円周ピッチＥ１毎に求める工程Ｓ１と、
▲２▼  各小円周ピッチＥ１毎に求まる外周面予想位置Ｘ０を、互いに連ねることにより、回転するタイヤのタイヤプロファイルＲを求める工程Ｓ２とを含んでいる。
【００２５】
詳しくは、前記工程Ｓ１では、各小円周ピッチＥ１毎に、図５（Ａ）に示すように、ｎ個の距離データＸを、最小値Ｘ１から順に整列させる。これは、新品タイヤでは、その外周面に、トレッド溝やスピューの刈り残しなどからなるプロファイルとは無関係な凹凸部１５ａ、１５ｂが形成されているため、前記距離データ中に、この凹凸部１５ａ、１５ｂでの不良な距離データＸａ、Ｘｂが混在することにより測定精度を著しく低下させてしまうからである。
【００２６】
従って、前記整列を行うことによって、前記凸部１５ａの距離データＸａを最小値側に、又前記凹部１５ｂの距離データＸｂを最大値側に夫々集めることができる。そして、これら不良な距離データＸａ、Ｘｂを少なくとも排除した、特に前記最小値Ｘ１から５〜３０％の範囲、好ましくは１０〜２０％の範囲の良好な距離データＸｙを用いて、代表値となる前記外周面予想位置Ｘ０を求めるのである。
【００２７】
なお、該外周面予想位置Ｘ０の求め方は、図５（Ｂ）に示すように、前記距離データＸｙを回帰分析し、回帰線Ｍから推定される０％の値、即ち最小値に略相当する値をもって外周面予想位置Ｘ０としている。なおタイヤＴが凹凸部のない真円状のプレーンタイヤであるならば、前記外周面予想位置Ｘ０と最小値Ｘ１とは実質的に一致している。なお同図には、１０〜２０％の範囲の距離データＸｙを用いて回帰分析した好ましい場合を例示している。
【００２８】
このようにして、各小円周ピッチＥ１毎に、外周面予想位置Ｘ０を求めるとともに、前記工程Ｓ２では、図６に示すように、各小円周ピッチＥ１毎に求めた外周面予想位置Ｘ０を、互いに滑らかに連ねることにより、タイヤプロファイルＲを求める。同図には、走行速度が２７０ｋｍ／ｈ、１０ｋｍ／ｈの場合が示されている。なお、測定可能な速度範囲は、０〜４５０km／ｈ程度である。
【００２９】
このように、本願のプロファイル測定方法は、まず、レーザー変位計３を前記円周線Ｅに沿って間欠移動し、その小円周ピッチＥ１毎にタイヤ外周面Ｔｓをタイヤ周方向にスキャンしている。従って、一方のビード部Ｔｂから他方のビード部Ｔｂに至る広範囲に亘り、レーザー照射光をタイヤ外周面Ｔｓに対して直角に近い深い角度で照射することができ、タイヤの略全体の距離データＸを取得することができる。
【００３０】
又前記演算手段６においては、取得した距離データＸを最小値Ｘ１から順に整列し、最小値Ｘ１から５〜３０％の範囲内の距離データＸｙを回帰分析することにより外周面予想位置Ｘ０を求めている。従って、トレッド溝やスピューの刈り残しなどからなるプロファイルとは無関係な凹凸部１５ａ、１５ｂでの距離データＸａ、Ｘｂを排除でき、高速回転においても、その測定精度を極めて高いレベルで確保し、動的プロファイルＲを正確に得ることができる。
【００３１】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３２】
【実施例】
タイヤサイズ１２０／６５ＺＲ１７の自動二輪車用タイヤの動的プロファイルを、本発明の測定方法に従い、以下の条件で測定した。
【００３３】
測定装置１を用い、装着リム（ＭＴ３．５０×１７）、内圧（２５０ｋＰａ）荷重（１０〜３０ｋｇｆ）、走行速度（１０ｋｍ／ｈ、及び２７０ｋｍ／ｈ）の条件でタイヤＴを回転させた。１〜２分間走行後、レーザー変位計３を円周線Ｅに沿って一方のビード部Ｔｂから他方のビード部Ｔｂまで間欠移動し、中心角度α（２．０度）の小円周ピッチＥ１毎に、タイヤ外周面Ｔｓをタイヤ周方向にスキャンした。スキャンする点Ｐは、周方向に均一に分散した、即ち等ピッチの３００個の点である。
【００３４】
又これら小円周ピッチＥ１毎の３００個の距離データＸを演算処理し、その結果得られたプロファイルＲを図６に示している。図のように、高速回転によって、トレッド部が大きく外径成長しているのが確認できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、タイヤの動的プロファイルを、一方のビード部から他方のビード部に至る広範囲に亘って容易に測定しうるとともに、高速回転においても、その測定精度を極めて高いレベルで確保しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定方法を実施するための測定装置を例示する斜視図である。
【図２】その正面図である。
【図３】レーザー変位計の移動状態を示す線図である。
【図４】周方向にスキャンする点を説明する線図である。
【図５】距離データを最小値から順位配列した配列図である。
【図６】実施例で測定したタイヤの動的プロファイルの測定結果である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、従来技術を説明する線図である。
【符号の説明】
３      レーザー変位計
ＣＯ    タイヤ赤道面
Ｅ      円周線
Ｅ１    小円周ピッチ
Ｊ      タイヤ軸
Ｐ      多数点
Ｒ      タイヤプロファイル
Ｔ      タイヤ
Ｔｂ    ビード部
Ｔｓ    タイヤ外周面
Ｘ      距離データ
Ｘｎ    最大値
Ｘ１    最小値
Ｘ０    外周面予想位置
Ｚ      中心点
【図１】
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【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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