(57)【要約】【課題】  高速走行や湿潤時においても、実際の路面の走行状態に近いタイヤの接地状態で正確かつ詳細かつ迅速に、車両走行時の接地形状、荷重分布を測定できるタイヤ踏面状態測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】  タイヤ１０の接地形状と接地力を測定するタイヤ踏面状態測定装置１Ａにおいて、荷重検出器２１を一体型圧電素子式のロードセル１１ａを用いて構成すると共に、その頂面が計測用路面１１の表面１１ｆと同じ高さになるように、かつ、計測用路面１１の横断方向に関して、静止したタイヤ１０の接地幅Ｂ１より広い範囲に並べて埋設して荷重検出帯域２０を構成し、この両端の外側にはみ出し検出器３０を配置すると共に、タイヤ１０の走行速度Ｖを測定する速度測定装置４０と、測定値を時系列で記録する測定値記録装置５０を備えて構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの接地形状と踏面における接地力を、計測用路面に埋設した荷重検出器で測定するタイヤ踏面状態測定装置において、
前記荷重検出器を垂直、前後、横方向の内の少なくとも１方向の力を検出する一体型圧電素子式のロードセルを用いて構成すると共に、前記荷重検出器を、その頂面が周囲の計測用路面の表面と高さが同じになるように、かつ、車両走行方向と略直交する計測用路面の横断方向に関して、車両が静止している状態におけるタイヤの接地幅より広い範囲に並べて埋設して荷重検出帯域を構成し、
該荷重検出帯域の両端の外側に、計測用路面を走行したタイヤが前記荷重検出帯域をはみ出したことを検出するはみ出し検出器を配置すると共に、タイヤが前記荷重検出帯域を通過する時の走行速度を測定する速度測定装置と、前記荷重検出器で検出した測定値を時系列で記録する測定値記録装置を備えたことを特徴とするタイヤ踏面状態測定装置。
【請求項２】
前記荷重検出器の頂面を車両走行方向と略直交する計測用路面の横断方向に関して隙間無く並べたことを特徴とする請求項１記載のタイヤ踏面状態測定装置。
【請求項３】
前記荷重検出器の頂部に、矩形状に形成された、実際の路面を模擬した疑似路面又は切り出した実路面を備えて、前記荷重検出器を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ踏面状態測定装置。
【請求項４】
前記はみ出し検出器を、前記荷重検出器と同じ荷重検出器、又は、タッチパネルで形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ踏面状態測定装置。
【請求項５】
前記計測用路面に、荷重検出器に接したタイヤの位置が分かるように、通過時にタイヤの一部に印を付けるマーカー器を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ踏面状態測定装置。
【請求項６】
前記はみ出し検出器を設ける代わりに、前記計測用路面に、車両又はタイヤの走行位置を規制するガイドレールを設けたことを特徴とする請求項１，２，３又は５のいずれか１項に記載のタイヤ踏面状態測定装置。
【請求項７】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ踏面状態測定装置において、
前記はみ出し検出器の検出値を基に、計測用路面を走行したタイヤが前記荷重検出帯域をはみ出したことを検出しなかったか否かを判定する第１ステップと、
前記速度測定装置で測定したタイヤ走行速度から、前記荷重検出器で検出し測定値記録装置で記録する測定時間間隔の間に、タイヤが進む距離を求める第２ステップと、
前記荷重検出器の各々で測定した時系列測定値の各計測時期を、車両走行方向のタイヤの進行位置に換算する第３ステップと、
前記荷重検出器の各々における、横断方向の位置と、前記時系列測定値の各計測時期に対応する前記進行位置と、前記時系列測定値とから、タイヤの接地形状、タイヤ踏面内における力の分布を求める第４ステップを有するタイヤ踏面状態測定方法。
【請求項８】
前記荷重検出器が、タイヤ走行方向にずれて配設されている場合に、このずれの分だけ、前記時系列測定値の各計測時期に対応する前記進行位置を補正する補正ステップを備えた請求項７記載のタイヤ踏面状態測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行時のタイヤ接地路面内の力の分布を正確に測定するためのタイヤ踏面状態測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤのパターン開発や構造開発において、高速走行時、制動時、駆動時、旋回時、更に、これらの湿潤時等における車両走行時のタイヤ接地路面内での力の分布を検出することが重要であり、幾つかの装置が開発されている。
【０００３】
そのうちの一つに、ガラス路面を設けて、タイヤがこの上を通過する際に、地下ピット等の裏側から観察して、タイヤ回転中の接地形状を知る装置がある。しかしながら、この装置は、タイヤの接地形状を知るには有効であるが、踏面（接地路面）内での力の分布がどうなっているかは分からないという問題がある。
【０００４】
また、室内の平板上の試験機である低速路面観察装置では、タイヤの接地圧によって色が変化する検知手段を用いて、観察された接地部分の色の濃さから垂直方向の力を算出し、力の分布を求めているが、前後方向や横方向の力の分布は分からず、また、湿潤状態や実用速度における測定はできないという問題がある。
【０００５】
なお、車両走行時のタイヤの状態を知る手段として、感圧導電ゴムの加圧に応じて変化する抵抗値変化から接地荷重を測定する感圧導電ゴム方式や、感圧フィルムが加圧に応じて色や濃度を変化することを利用した感圧フィルム方式もあるが、これらは接地面内における分布を求めることができないという問題がある。
【０００６】
そのため、感圧部と、接地荷重に対応して変形する中実円柱状のセンサ本体の側部に埋設された歪ゲージによって３分力荷重を検出する荷重検出計を備えると共に、この荷重検出計で検出した３分力荷重を時系列的に記録する記録計とを備えたタイヤ接地面荷重計測装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
しかしながら、この測定方法によれば、荷重検出を中実円柱状のセンサ本体の変形を歪ゲージで検出することで行っており、そのため、応答が遅く、高速走行における測定精度が著しく低下するという問題がある。
【０００８】
また、センサ本体が自由に変形できるように、感圧部が頂部に固着されたセンサ本体の周囲を弾性質のコーティング材等を充填して構成する必要があるため、タイヤが乗り上げた時に、弾性体が変形してしまうため、感圧部が突出し、感圧部の円柱状の点突起を乗り越す状態となって、実際の路面との接地状態とは異なってしまい、前後力や横方向力の計測が不正確になり易く、結局のところ、各点突起（感圧部）における圧力が分かるだけで、車両走行時のタイヤ接地部の実現象を捉えることができないという問題がある。
【０００９】
また、時系列で収録するだけであるので、接地路面内の力の分布を求めることができないという問題がある。また、センサ本体とセンサ取付台板との間に隙間を設け、この間に弾性体を配置する必要があるため、センサ本体を密着して配設することができず、測定点の分布が粗くなるという問題がある。
【００１０】
その上、タイヤが感圧部の配置部分から、はみ出したか否かを正確に検知することができないので、正確な測定ができたか否かの判定が、計測値の解析が終了してからでないと
判定できないため、必要なデータを得るための測定実験を迅速に行うことができないという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−１４２２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、実際の路面の走行状態に近いタイヤの接地状態で正確にかつ詳細に計測できると共に、各走行実験時のタイヤが荷重検出帯域をはみ出して走行したか否かを迅速に検出でき、車両走行時のタイヤ接地路面内での力分布、接地形状、特に、高速走行時の接地形状の変化や荷重分布、制動・駆動時の荷重分布や前後力分布、旋回時の接地形状、横力分布、及び、湿潤時の接地形状、荷重分布、前後力分布を正確にかつ詳細に測定することができるタイヤ踏面状態測定装置及び測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明のタイヤ踏面状態測定装置は、タイヤの接地形状と踏面における接地力を、計測用路面に埋設した荷重検出器で測定するタイヤ踏面状態測定装置において、
前記荷重検出器を垂直、前後、横方向の内の少なくとも１方向の力を検出する一体型圧電素子式のロードセルを用いて構成すると共に、前記荷重検出器を、その頂面が周囲の計測用路面の表面と高さが同じになるように、かつ、車両走行方向と略直交する計測用路面の横断方向に関して、車両が静止している状態におけるタイヤの接地幅より広い範囲に並べて埋設して荷重検出帯域を構成し、
該荷重検出帯域の両端の外側に、計測用路面を走行したタイヤが前記荷重検出帯域をはみ出したことを検出するはみ出し検出器を配置すると共に、タイヤが前記荷重検出帯域を通過する時の走行速度を測定する速度測定装置と、前記荷重検出器で検出した測定値を時系列で記録する測定値記録装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、荷重検出器を、一体型圧電素子式のロードセルを用いて構成したので、応答が早く、非常に短い時間間隔でタイヤの接地力を測定できるので、特に高速走行において、タイヤ進行方向に関するデータをきめ細かく得ることができる。また、ロードセルの周囲に弾性部材を配置する必要が無くなるので、実際の路面の接地状態に近い状態でタイヤの接地力を計測できる。ロードセルを密着して配設することができるので、測定点の分布を細かくすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、荷重検出器で検出し測定値記録装置に時系列で収録した測定値を、速度測定装置で測定した走行速度を用いて、時間的変化をタイヤ進行方向の空間座標変化に換算することができるようになり、タイヤの接地形状と踏面の接地力を得ることができるようになる。
【００１５】
そして、上記のタイヤ踏面状態測定装置において、荷重検出器の頂面を車両走行方向と略直交する計測用路面の横断方向に関して隙間無く並べることにより、横断方向に関してより精度良く、タイヤの接地形状と踏面の接地力を得ることができる。
【００１６】
また、上記のタイヤ踏面状態測定装置において、荷重検出器の頂部に、矩形状に形成された、実際の路面を模擬した疑似路面又は切り出した実路面を備えて、荷重検出器を構成すると、より実路面の走行状態に近い状態で、タイヤの踏面の状態を測定することができる。
【００１７】
また、はみ出し検出器を、荷重検出器と同じ荷重検出器、又は、タッチパネルで形成すると、比較的簡単にはみ出し検出器を構成できる。
【００１８】
更に、計測用路面に、荷重検出器に接したタイヤの位置が分かるように、通過時にタイヤの一部に印を付けるマーカー器を設けると、実際に荷重検出帯域を通過したタイヤのトレッドパターン部分を特定できるようになる。
【００１９】
また、はみ出し検出器を設ける代わりに、計測用路面に、車両又はタイヤの走行位置を規制するガイドレールを設けると、走行方向や走行条件が制限されるが、確実にタイヤが荷重検出帯域内を通過するようにすることができる。
【００２０】
そして、上記目的を達成するための本発明のタイヤ踏面状態測定方法は、上記のタイヤ踏面状態測定装置において、
前記はみ出し検出器の検出値を基に、計測用路面を走行したタイヤが前記荷重検出帯域をはみ出したことを検出したか否かを判定する第１ステップと、
前記速度測定装置で測定したタイヤ走行速度から、前記荷重検出器で検出し測定値記録装置で記録する測定時間間隔の間に、タイヤが進む距離を求める第２ステップと、
前記荷重検出器の各々で測定した時系列測定値の各計測時期を、車両走行方向のタイヤの進行位置に換算する第３ステップと、
前記荷重検出器の各々における、横断方向の位置と、前記時系列測定値の各計測時期に対応する前記進行位置と、前記時系列測定値とから、タイヤの接地形状、タイヤ踏面内における力の分布を求める第４ステップを有し、
前記第１ステップで前記はみ出し検出器がタイヤのはみ出しを検出した場合には、その測定を無効にすることを特徴とする方法である。
【００２１】
本発明によれば、この走行速度から荷重検出器のサンプリング時間をタイヤの移動位置に換算して、荷重検出器で計測した時系列の測定値を、接地位置系列に変換することができ、車両走行時のタイヤ接地路面内での力分布、接地形状、特に、高速走行時の接地形状の変化や荷重分布、制動・駆動時の荷重分布や前後力分布、旋回時の接地形状、横力分布、及び、湿潤時の接地形状、荷重分布、前後力分布を測定することができるようになる。
【００２２】
また、はみ出し検出器がタイヤのはみ出しを検出した場合に測定を無効にするので、詳細な解析無しでも測定の成否を判定でき、測定全体を迅速に進めることができるようになる。
【００２３】
そして、タイヤ踏面状態測定方法において、荷重検出器が、タイヤ走行方向にずれて配設されている場合に、このずれの分だけ、前記時系列測定値の各計測時期に対応する前記進行位置を補正する補正ステップを備えて構成することにより、荷重検出器が、タイヤ進行方向にずれて配置する場合にも対応できるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のタイヤ踏面状態測定装置及び測定方法によれば、荷重検出器を、一体型圧電素子式のロードセルを用いて構成したので、応答が早く、非常に短い時間間隔でタイヤの接地力を測定できるので、特に高速走行において、タイヤ進行方向に関するデータをきめ細かく得ることができる。また、ロードセルの周囲に弾性部材を配置する必要が無くなるので、実際の路面の接地状態に近い状態でタイヤの接地力を計測できる。そして、ロードセルを密着して配設することができるので、測定点の分布を細かくすることができる。
【００２５】
また、荷重検出器で検出し測定値記録装置に時系列で収録した測定値を、速度測定装置で測定した走行速度を用いて、時間的変化をタイヤ進行方向の空間座標変化に換算することができるようになり、タイヤの接地形状と踏面の接地力を得ることができるようになる。
【００２６】
従って、実際の路面の走行状態に近いタイヤの接地状態で正確にかつ詳細に計測できると共に、各走行実験時のタイヤが荷重検出帯域をはみ出して走行したか否かを迅速に検出でき、車両走行時のタイヤ接地路面内での力分布、接地形状、特に、高速走行時の接地形状の変化や荷重分布、制動・駆動時の荷重分布や前後力分布、旋回時の接地形状、横力分布、及び、湿潤時の接地形状、荷重分布、前後力分布を正確にかつ詳細に測定することができ、これらの測定結果をタイヤのパターン開発や構造開発に役立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明のタイヤ路面状態測定装置及び測定方法について、図に示す実施の形態を参照しながら説明する。図１及び図２に、荷重検出器の構成を示し、図３〜図７に、本発明のタイヤ路面状態測定装置の第１〜第５の実施の形態を示す。
【００２８】
図１〜図７に示すように、本発明のタイヤ路面状態測定装置１Ａ〜１Ｆは、タイヤ（被験タイヤ）１０の接地形状と踏面における接地力を、計測用路面１１に埋設した荷重検出器２１で測定するタイヤ踏面状態測定装置であり、計測用路面１１に、１〜３分力を計測する荷重検出器２１を埋設して構成した荷重検出帯域２０と、タイヤ１０のはみ出し検出器３０と、速度測定装置４０と、測定値記録装置５０とを有して構成される。
【００２９】
この荷重検出帯域２０は、測定の目的に応じて、垂直（Ｚ方向）、前後（Ｘ方向）、横方向（Ｙ方向）の内の少なくとも１方向の力を検出する一体型圧電素子式のロードセルを用いて構成された荷重検出器２１を計測用路面１１に埋設して構成する。
【００３０】
この荷重検出器２１は、図１や図２に示すように、ロードセル本体２１ａの周囲を鉄等の設置枠２１ｂで補強すると共に、アルミ製のレプリカ路面２１ｃ（図１）や実路面を切り出した路面（切り出し実路面）２１ｄ（図２）を上部にプリローディングボルト２１ｅで固定して構成される。つまり、荷重検出器２１の頂部に、矩形状に形成された、実際の路面を模擬した疑似路面２１ｃ又は切り出した実路面２１ｄを備えて、荷重検出器２１を構成する。これにより、より実路面の走行状態に近い状態で、タイヤ１０の踏面の状態を測定することができるようになる。なお、このロードセル本体２１ａと設置枠２１ｂの間には空隙２１ｆが設けられる。
【００３１】
この荷重検出器２１は、密粒アスファルトコンクリート等で形成される路面１１に、プリローディングボルト２１ｅで固定して埋設される。このロードセル２１の検出出力は、測定値記録装置５０に入力される。そして、荷重検出器２１の表面、即ち、アルミ製のレプリカ路面２１ｃの表面や切り出し実路面２１ｄの表面が、この荷重検出器２１の周りの路面表面１１ｆと高さが同じになるように配設する。
【００３２】
本発明においては、このロードセル本体２１ａに、応答性が良く、構造面では周囲に柔軟な弾性要素を必要としない、ピエゾや水晶等の圧電式ロードセルを使用して、車両走行時のタイヤ接地部の実際の現象に近い状態で、荷重を計測できるようにする。この圧電式ロードセルとしては、例えば、スイス連邦のＫＩＳＴＬＥＲ社製（日本キスラー株式会社販売）の水晶圧電素子３成分力センサー（ロードセル）等を採用することができる。
【００３３】
そして、荷重検出帯域２０は、この荷重検出器２１を、その頂面が周囲の計測用路面１１の表面１１ｆと高さが同じになるように、かつ、車両走行方向（Ｘ方向）と略直交する計測用路面１１の横断方向（Ｙ方向）に関して隙間が無くなるように、かつ、車両が静止している状態におけるタイヤ１０の接地幅Ｂ１より広い範囲に並べて配設して構成する。この荷重検出器２１の配列は、前後方向に関しては一列であっても複数列であってもよい。この荷重検出帯域２０には、多くの個数の荷重検出器２１が必要になるが、より正確で
詳細な計測をするためには、タイヤ１０に接触する面が小さい荷重検出器２１を配置することが好ましい。
【００３４】
そして、この荷重検出帯域２０の両端の外側に、計測用路面１１を走行したタイヤ１０が荷重検出帯域２０をはみ出さずに走行できたか否かを判断するために、タイヤ１０の荷重検出帯域２０からのはみ出しを検出するはみ出し検出器３０を配置する。実際の車両走行では、タイヤ１０が正確に荷重検出帯域２０内の荷重検出器２１の上を通過するとは限らず、また、高速走行時にはタイヤ１０の接地幅が小さくなることも考えられるので、荷重検出器２１をタイヤ１０の接地幅分だけに配置した場合には、タイヤ１０が荷重検出帯域２０の何処を通過しているか判断できない場合が生じる恐れがある。そこで、はみ出し検出器３０をタイヤ１０の接地幅Ｂよりも外側に配置しておく。
【００３５】
このはみ出し検出器３０は、図３〜図５に示すように、荷重検出器２１と同じ荷重検出器を用いても形成してよく、垂直方向だけを検出する１軸の荷重検出器で構成してもよい。また、図６に示すように、タイヤ１０が接触したことが分かるタッチセンサ３２を用いて形成してもよい。この両側のはみ出し検出器３０の接触面は、大きい程よく、小さ過ぎると、タイヤ１０の周溝と接地端の区別ができなくなる。
【００３６】
そして、この両側のはみ出し検出器３０がタイヤ１０の押圧力やタイヤ１０のタッチを検出した時には、タイヤ１０が荷重検出帯域２０の外側を走行した可能性があるので、総横力、総前後力、総垂直荷重を正確に求めることができないと判断し、この走行試験のデータは使用しない。
【００３７】
また、速度測定装置４０は、タイヤ１０が荷重検出帯域２０を乗り越して通過する時の走行速度Ｖを測定する手段であり、図３，図５、図６、図７に示すように、レーザー測定器４１ａと反射鏡４１ｂを走行路面１１の両脇に配置した通過検知センサ４１を、荷重検出帯域２０の前後を挟むように２組、車両進行方向（Ｘ方向）に対して測定距離Ｌ１（例えば、０．５ｍ）だけ離して設けて、この通過検知センサ４１，４１における、レーザー光線がタイヤ１０により遮られた時刻（又は、この遮りが終了した時刻）ｔ１，ｔ２と、この測定距離Ｌ１とから、図示しない演算器で車両及びタイヤ１０の走行速度（Ｖ＝Ｌ１／（ｔ２−ｔ１））を算出するように構成される。
【００３８】
また、レーザー測定器４１ａを用いる代りに、図４に示すように、タッチパネルで形成される通過検知センサ４２，４２を、２組、荷重検出帯域２０の後方に測定距離Ｌ２だけ離して設けて、この通過検知センサ４２，４２における、タイヤ１０がタッチした時刻ｔ３，ｔ４と、この測定距離Ｌ２とから、車両及びタイヤの走行速度（Ｖ＝Ｌ２／（ｔ４−ｔ２））を算出するように構成される。この場合、荷重検出帯域２０を挟むように配置するのが好ましいが、図４に示すように荷重検出帯域２０の前方又は後方（図４）のどちらか一方側にだけ配置してもよい。但し、荷重検出帯域２０とこの速度検出装置４０の位置が離れると、走行速度Ｖの計測誤差が大きくなるので好ましくない。
【００３９】
そして、図８は速度測定装置４０がはみ出し検出器３０を兼ねる場合であり、図８（ａ）に示すように、タッチパネルで形成する通過センサ４２，４２の幅Ｂ２と位置を、タイヤ１０が荷重検出帯域２０を通過した場合にのみ両方の通過センサ４２，４２がタイヤ１０の通過を検知するように設定する。従って、何方か一方の通過センサ４２がタイヤ１０の通過を検知しなかった場合には、タイヤ１０が荷重検出帯域２０を外れたものと判断する。
【００４０】
この測定値記録装置５０は、荷重検出帯域２０を構成する荷重検出器２１で検出した測定値を時系列で記録すると共に、はみ出し検出器３０で検出した測定値、速度測定装置４
０で測定した走行速度等を記録する手段である。この測定値記録装置５０は、コンピュータのメモリ等で構成されるデータ記憶装置であり、タイヤ１０と荷重検出器２１が接触している間に、少なくとも５点以上記録ができる装置が好ましい。
【００４１】
例えば、車両が１００ｋｍ／ｈの走行速度で走行し、接地長さが１２０ｍｍである場合に、５点測定できるためのには、１２０／５＝２４ｍｍ毎に計測する必要があるが、この場合には、０．８６４ｍｓより短い時間間隔で計測及び測定値の記録ができることが必要となる。
【００４２】
更に、図８に示すように、計測用路面１１に、荷重検出器２１に接したタイヤ１０の位置が分かるように、通過時にタイヤ１０の一部、例えば、タイヤトレッド部又はサイド部に印を付けるマーカー器４３を設けると、実際に荷重検出帯域を通過したタイヤのトレッドパターン部分を特定できるようになる。図８の構成では、タッチパネルで形成する通過センサ４２，４２の一方の上面に、塗料を付けたブラシを設けてマーカー器４３を構成している。
【００４３】
次に、図３〜図８の第１〜第６の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ａ〜１Ｆについて説明する。
【００４４】
そして、図３の第１の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ａの構成では、上下、前後の２方向の力を検出する荷重検出器２１を１０個、横方向（方向）に１列で隙間無く並べて配置し、８個の荷重検出器２１で荷重検出帯域２０を構成し、両端の荷重検出器２１でタイヤのはみ出し検出器３０を構成している。また、速度検出装置４０は、レーザー測定器４１ａと反射鏡４１ｂとからなる通過検知センサ４１の２組のセンサと演算器で構成している。
【００４５】
図４の第２の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｂの構成では、上下、前後の２方向の力を検出する荷重検出器２１を１０個、横方向（方向）二列に互い違いに距離Ｌ３離して並べて配置し、８個の荷重検出器２１で荷重検出帯域２０を構成し、両端の荷重検出器２１でタイヤのはみ出し検出器３０を構成している。なお、速度検出装置４０は、荷重検出帯域２０の後方に測定距離Ｌ２だけ離して設けた２組のタッチパネル４２と演算器で構成している。
【００４６】
図５の第３の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｃの構成では、上下、前後、横の３方向の力を検出する荷重検出器２１を１０個、横方向（方向）二列に互い違いに距離Ｌ４離して並べて配置し、８個の荷重検出器２１で荷重検出帯域２０を構成し、両端の上下１方向の荷重検出器２１でタイヤのはみ出し検出器３０を構成している。なお、速度検出装置４０は、図３と同様に、レーザー測定器４１ａと反射鏡４１ｂとからなる通過検知センサ４１の２組のセンサと演算器で構成している。
【００４７】
図６の第４の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｄの構成は、レプリカ路面２１ｃや切り出し実路面２１ｄをロードセル本体１１ａよりも小さく形成した場合の構成であり、このタイヤ１０の力を受ける部分を連続して配設することができないので、路面部分が小さな面積の荷重検出器２１を数多く横方向（Ｙ方向）に配置する。この場合に、位置のずれ量Ｌ５は既知であるので、この距離Ｌ５を走行速度Ｖを考慮し、時間軸をずらすことにより同時性を保つことができる。
【００４８】
つまり、３方向の力を検出する荷重検出器２１を１６個、横方向（方向）に５列で距離Ｌ５（例えば、５ｍｍ）づつ離して並べて配置し、１６個の荷重検出器２１で荷重検出帯域２０を構成し、この荷重検出帯域２０の両端にタッチパネル３２を設けてタイヤのはみ
出し検出器３０を構成している。なお、速度検出装置４０は、図３と同様に、レーザー測定器４１ａと反射鏡４１ｂとからなる通過検知センサ４１の２組のセンサと演算器で構成している。
【００４９】
図７の第５の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｅの構成は、レプリカ路面２１ｃや切り出し実路面２１ｄをロードセル本体１１ａよりも大きく形成した場合の構成であり、この部分を連続して配設することができるので、横方向（Ｙ方向）に連続して配置する。
【００５０】
つまり、３方向の力を検出する荷重検出器２１を１６個、横方向（方向）一列に並べて配置し、１６個の荷重検出器２１で荷重検出帯域２０を構成し、この荷重検出帯域２０の両端にタッチパネル３２を設けてタイヤのはみ出し検出器３０を構成している。なお、速度検出装置４０は、図３と同様に、レーザー測定器４１ａと反射鏡４１ｂとからなる通過検知センサ４１の２組のセンサと演算器で構成している。
【００５１】
図８の第６の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｆの構成は、速度測定装置がはみ出し検出器を兼ねる場合であり、図８（ａ）に示すように、タッチパネルで形成する通過センサ４２，４２の幅Ｂと位置を、タイヤ１０が荷重検出帯域２０を通過した場合にのみ両方の通過センサ４２，４２がタイヤ１０の通過を検知するように設定される。
【００５２】
また、この実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、タッチパネルで形成する通過センサ４２，４２の一方の上面に、塗料を付けたブラシを設けてマーカー器４３を構成し、このマーカー器４３の上を通過したタイヤ１０に塗料の印が付くようにしている。この塗料はタイヤ１０のタイヤトレッド部の幅方向に付着し、タイヤ１０の踏面部分の塗料は消えるが、溝部分に付着した塗料は残るので、マーカー器４３と荷重検出帯域２０との距離Ｌ６と走行速度Ｖとから、実際に荷重検出帯域２０を通過したタイヤ１０のトレッドパターン部分を特定できる。
【００５３】
なお、特に図示しないが、はみ出し検出器３０を設ける代わりに、計測用路面１１に、車両又はタイヤ１０の走行位置を規制するガイドレールを設けると、走行方向や走行条件が制限されるが、確実にタイヤ１０が荷重検出帯域２０内を通過するようにすることができる。
【００５４】
次に、上記の構成のタイヤ路面状態測定装置１Ａ〜１Ｆにおけるタイヤ路面状態測定方法について説明する。
【００５５】
車両を走行させて、タイヤ１０が走行路面１１上を通過するようにすると共に、その時の荷重検出器２１、はみ出し検出器３０、速度測定装置の各出力を測定値記録装置で記録する。
【００５６】
そして、データ解析の第１ステップでは、はみ出し検出器３０の検出値を基に、計測用路面１１を走行したタイヤ１０が荷重検出帯域２０をはみ出したことを検出したか否かを判定する。この判定において、はみ出し検出器３０が力又はタイヤ１０のタッチを検出し、タイヤ１０のはみ出しを検出した場合には、その測定を無効にする。この場合は、この測定は無効であるとして第２ステップ以下の分析作業を行わない。
【００５７】
そして、第１ステップの判定において、はみ出し検出器３０が力及びタイヤ１０のタッチを検出せず、タイヤ１０のはみ出しを検出しなかった場合には、イヤ２０が荷重検出帯域２０を通過していると判断し、この測定を有効とし、次の第２ステップから第４ステップを実行する。
【００５８】
第２ステップでは、速度測定装置４０で測定したタイヤ走行速度Ｖから、荷重検出器２１で検出し測定値記録装置５０で記録する測定時間間隔の間に、タイヤ１０が進む距離を求める。
【００５９】
また、第３ステップでは、荷重検出器２１の各々で測定した時系列測定値の各計測時期を、車両走行方向のタイヤ１０の進行位置に換算する。つまり、走行速度Ｖから荷重検出器のサンプリング時間をタイヤ１０の移動位置に換算して、荷重検出器２１で計測した時系列の測定値を、接地位置系列に変換する。
【００６０】
そして、荷重検出器２１が、前後方向、即ち、タイヤ走行方向にずれて配設されている場合には、第３ステップに続けて設けられる補正ステップで、荷重検出器２１の配置のずれの分だけ、時系列測定値の各計測時期に対応する進行位置を補正する。つまり、測定値をそのずれている距離ずらして車両の走行方向と直交する方向に同時性を持つように補正する。この補正ステップを備えて構成することにより、荷重検出器２１を、タイヤ進行方向にずれて配置した場合でも対応できる。
【００６１】
第４ステップでは、荷重検出器２１の各々における、横断方向の位置と、時系列測定値の各計測時期に対応する進行位置とから、接地位置系列の平面座標位置が定まり、この平面座標と時系列測定値とから、タイヤの接地形状、タイヤ踏面内における力の分布を求める。接地形状は荷重検出器２１が垂直方向の力を検知した部分はタイヤが接地しているところであるので、その輪郭線を結ぶことで求めることができる。また、タイヤ踏面内の力の分布やベクトルは、平面座標で時系列測定値の力やベクトルを表示することにより求められる。
【００６２】
これらの各ステップの実行により、車両走行時のタイヤ接地路面内での力分布、接地形状、特に、高速走行時の接地形状の変化や荷重分布、制動・駆動時の荷重分布や前後力分布、旋回時の接地形状、横力分布、及び、湿潤時の接地形状、荷重分布、前後力分布を測定することができるようになる。
【００６３】
また、第１ステップで、はみ出し検出器３０がタイヤ１０のはみ出しを検出した場合に測定を無効にするので、詳細な解析無しでも測定の成否を判定でき、測定全体を迅速に進めることができるようになる。
【実施例１】
【００６４】
図３の第１の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ａで、１０ｋＨｚ（０．１ｍｓ）で測定値のサンプリングをし、２つの通過検知センサ４１，４１の間（Ｌ１＝０．５ｍ）をΔｔ、例えば０．０１８ｓで通過したとすれば、走行速度Ｖ（＝Ｌ１／Δｔ）は、２７．７７８ｍ／ｓ、即ち、１００ｋｍ／ｈと計算できる。従って、０．１ｍｓの間に、タイヤ１０は２．７８ｍｍ（ΔＬ）走行したことになるので、ある荷重検出器２１が荷重を検知した時間、即ち、タイヤ１０が接地していた時間が、Δｔ２、例えば、１４．５ｍｓであった場合には、接地長さＬｓ（＝ΔＬ×Δｔ２）は、１２５ｍｍとなる。
【００６５】
これを、各荷重検出器２１に対して演算し、タイヤ幅方向（Ｙ方向）に展開していくと、同時性も加味して、時間波形を，タイヤ踏面内の位置に換算し直すことにより、タイヤ踏面部分の荷重分布を得ることができる。この走行中の踏面内荷重分布（上下力）の結果を図９に示す。また、前後方向力についても同様にして荷重分布を得ることができる。
【００６６】
更に、駆動走行、制動走行も、区間内で定常走行しているとして、制動力分布、駆動力分布を得ることができる。
【実施例２】
【００６７】
図４の第２の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｂで、１０ｋＨｚ（０．１ｍｓ）で測定値のサンプリングをし、タッチセンサ４２，４２の間（Ｌ２＝０．３ｍ）をΔｔ、例えば０．０１０８ｓで通過したとすれば、走行速度Ｖ（＝Ｌ２／Δｔ）は、２７．７７８ｍ／ｓ、即ち、１００ｋｍ／ｈと計算できる。
【００６８】
この第２の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｂでは、荷重検出帯域２０の荷重検出器２１は、前後方向にＬ３（例えば、２０ｍｍ）ずらして配設されているので、０．０００７ｓのずれが生じ、これを補正することにより、同時性を保つことができる。
【００６９】
この旋回中の踏面内横力分布の結果を図１０に示す。また、上下方向力についても同様にして荷重分布を得ることができる。また，湿潤路面でも同様である。
【実施例３】
【００７０】
図５の第３の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｃで、１０ｋＨｚ（０．１ｍｓ）で測定値のサンプリングをし、２つの通過検知センサ４１，４１の間（Ｌ１＝０．５ｍ）をΔｔ、例えば０．０１８ｓで通過したとすれば、走行速度Ｖ（＝Ｌ１／Δｔ）は、２７．７７８ｍ／ｓ、即ち、１００ｋｍ／ｈと計算できる。従って、０．１ｍｓの間に、タイヤ１０は２．７８ｍｍ（ΔＬ）走行したことになる。
【００７１】
この第３の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｃでは、荷重検出帯域２０の荷重検出器２１は、前後方向にＬ４（例えば、３０ｍｍ）ずらして配設されているので、０．００１１ｓのずれが生じ、これを補正することにより、同時性を保つことができる。
【００７２】
この制動中の踏面内前後力分布の結果を図１１に示す。また、上下方向力についても同様にして荷重分布を得ることができる。また，湿潤路面でも同様である。
【実施例４】
【００７３】
図１２に、図８の第６の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置１Ｆで得た、タイヤ進行方向（Ｘ方向）と横方向（Ｙ方向）の力の分布をベクトル表示した結果を示す。このタイヤ路面状態測定装置１Ｆでは、通過センサ４２の上面に設けたブラシ４３で、この上を通過したタイヤ１０に塗料の印を付着させて、ブラシ４３と荷重検出帯域２０との距離Ｌ６と走行速度Ｖとから、実際に荷重検出帯域２０を通過したタイヤ１０の部分を特定できる。
【００７４】
従って、図１２の路面上のタイヤ接地部分と、タイヤ１０の接地部分のトレッドパターンとを重ね合わせることができるので、タイヤのパターン開発や構造開発に役立つより詳細な情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態の荷重検出器の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施の形態の荷重検出器の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態のタイヤ路面状態測定装置の構成を示す平面図である。
【図９】走行中の踏面内荷重分布（上下力）の結果を示す図である。
【図１０】旋回中の踏面内横力分布の結果を示す図である。
【図１１】制動中の踏面内前後力分布の結果を示す図である。
【図１２】タイヤ進行方向と横方向の力の分布をベクトル表示した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１Ａ〜１Ｆ  タイヤ路面状態測定装置
１０  タイヤ
１１    走行路面
１１ｆ  路面表面
２０  荷重検出帯域
２１  荷重検出器
２１ａ  ロードセル本体
２１ｂ  設置枠
２１ｃ  レプリカ路面
２１ｄ  切り出し実路面
２１ｅ  プリローディングボルト
２１ｆ  空隙
３０  はみ出し検出器
３１  荷重検出センサ
３２  タッチセンサ
４１ａ  レーザー測定器
４１ｂ  反射鏡
４１  通過検知センサ（レーザー測定器）
４２  通過検知センサ（タッチパネル）
５０  測定値記録装置
【図１】
2005096595.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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【図９】
2005096595.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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