(57)【要約】【課題】タイヤの接地圧とすべり量とを正確に測定することができ、タイヤ摩耗エネルギーの解析により、タイヤ接地面の摩耗の予測・検討を正確に行ない得るタイヤ耐摩耗性能測定装置を提供すること目的とする。【解決手段】タイヤを転動させる接地台１と、接地台１のタイヤ接地面２に形成した孔部３内に配設されタイヤ接地面２と上端面４ａが同一面状となる円管部材４と、円管部材４内に配設されタイヤ接地面２と上端面５ａが同一面状となる光透過性円柱部材５と、円管部材４を介してタイヤのトレッド部の接地圧を検知する接地圧測定器６と、光透過性円柱部材５を介して走行するタイヤのトレッド部を照射及び撮像する照射撮像手段７と、撮像した画像にてトレッド部の移動量を算出する画像処理手段８と、を備えるものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを転動させる接地台（１）と、該接地台（１）のタイヤ接地面（２）に形成した孔部（３）内に配設され該タイヤ接地面（２）と上端面（４ａ）が同一面状となる円管部材（４）と、該円管部材（４）内に配設され該タイヤ接地面（２）と上端面（５ａ）が同一面状となる光透過性円柱部材（５）と、上記円管部材（４）を介して上記タイヤのトレッド部の接地圧を検知する接地圧測定器（６）と、上記光透過性円柱部材（５）を介して走行する上記タイヤの上記トレッド部を照射及び撮像する照射撮像手段（７）と、撮像した画像にて該トレッド部の移動量を算出する画像処理手段（８）と、を備えることを特徴とするタイヤ耐摩耗性能測定装置。
【請求項２】
上記照射撮像手段（７）の軸心（Ｃ1 ）が上記光透過性円柱部材（５）の軸心（Ｃ2 ）に対して交角を持って配設できるよう、該光透過性円柱部材（５）と該照射撮像手段（７）との間にプリズム又は反射鏡が設置された請求項１記載のタイヤ耐摩耗性能測定装置。
【請求項３】
上記照射撮像手段（７）がファイバースコープ（９）を備えている請求項１記載のタイヤ耐摩耗性能測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実車走行に生じるタイヤのトレッド部の摩耗の予測・検討等を行なうためのタイヤ耐摩耗性能測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴム製タイヤの耐摩耗性能を支配する特性の一つに摩耗エネルギーがある。摩耗エネルギーは、タイヤトレッド接地面内の接地圧（前後力、横力、即ち平面応力）と、すべり量と、の積から求められる。そして、この解析によりタイヤの耐摩耗性能について検討が成されている。
【０００３】
そこで、従来のタイヤ耐摩耗性能測定装置は、タイヤを接地させ転動させる接地台に、接地圧を測定する第１センサーと、すべり量を測定する第２センサーとを備えている。
具体的には、図４に示すように、複数の接地圧検知用の歪みゲージを有する第１センサー41と、移動量検知用の複数の歪みゲージを有する第２センサー42と、を備え、第１センサー41と第２センサー42とは、接地台43の往復駆動方向（矢印Ｅ、矢印Ｆ方向）に位置ずれさせて配設されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この従来の装置では、接地圧とすべり量とを、タイヤの同一部分（同一点）において同時に測定することができず、摩耗エネルギーを正確に求めることができないという問題点がある。
【０００４】
そこで、接地台に形成した一つの孔内において、中心にすべり検出用の触針が配設され、触針の廻りに隙間を持って接地圧検出用の当接子が配設された装置が考えられる。つまり、図４と同様に、接地台に孔が形成され、測定面部が凹んだ（一部欠損した）状態となっている。
しかし、この装置の場合においても、凹みにタイヤのトレッドゴムがめり込んで正確な測定ができなかった（誤差を含んでいた）。つまり、接地圧が減少したり、タイヤのトレッドゴムが孔の縁部に引っ掛かってすべり量が正確に測定できなかった。
【０００５】
つまり、接地台に孔が形成されている場合、図５（ａ）に示すようにバネで結ばれた４個の要素でトレッドゴムを置き換えたモデルを考えると、このトレッドゴムが孔44のある路面45をすべる時、孔44の上の要素46は本来受けるべき摩擦力を受けないために、自由に弾性変移する。この変移は実際の孔44の無い面上では摩擦力によって拘束される。従って、触針による測定結果は、弾性変移による誤差を含むこととなり、また、孔44の径が大きいほどその誤差は大きくなってしまう。
【０００６】
また、図５（ｂ）に示すように、トレッドゴムは孔の中に侵入してくるので触針47は接地前端と後端では、本来なら路面に接地しない位置でのトレッドの変位を検出してしまう。この変位は、測定されるべきすべり量とは別のものであり、測定結果がこの変位分だけ誤差を含んでしまう。
【０００７】
また、接地台に設けた孔から僅かに突出した触針47はトレッドに刺さり、すべりに伴って変移し、この変移を歪みゲージ等にて検出してトレッドのすべり量としている。しかし、この検出は、接地面に孔44があることや触針47の突出量がデータに大きな影響を与えるため、正確なすべりの様子をとらえるのが難しくなる。
【０００８】
また、さらに別の従来の測定装置としては、図６に示すように、トレッド部48に光ファイバー49を埋め込み、光点をイメージファイバ50にて受け取り、すべり量を測定するものがある。しかし、この装置は、トレッド部48の加工が面倒であり、測定するタイヤの変更に迅速に対応することができない。
【特許文献１】特開平９−３２９５３０号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする課題は、タイヤ接地面に凹部が形成され、それによりタイヤが局部的な変形を伴い測定値に誤差が生ずる点である。また、接地圧とすべり量とをタイヤの同一位置（同一点）において同時に測定することができない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、タイヤを転動させる接地台と、該接地台のタイヤ接地面に形成した孔部内に配設され該タイヤ接地面と上端面が同一面状となる円管部材と、該円管部材内に配設され該タイヤ接地面と上端面が同一面状となる光透過性円柱部材と、上記円管部材を介して上記タイヤのトレッド部の接地圧を検知する接地圧測定器と、上記光透過性円柱部材を介して走行する上記タイヤの上記トレッド部を照射及び撮像する照射撮像手段と、撮像した画像にて該トレッド部の移動量を算出する画像処理手段と、を備えるものである。
また、上記照射撮像手段の軸心が上記光透過性円柱部材の軸心に対して交角を持って配設できるよう、該光透過性円柱部材と該照射撮像手段との間にプリズム又は反射鏡が設置されたものである。
また、上記照射撮像手段がファイバースコープを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のタイヤ耐摩耗性能測定装置は、タイヤ接地面に凹部が無いためタイヤの局部的な変形がなくなり、実際のタイヤの走行状態に近い状態を得ることができ、タイヤ接地面に配設させた光透過性円柱部材を通じて、光学的処理によりタイヤのすべり量の算出を行なうことで、より精度の高い計測を行なうことができる。
また、タイヤの接地圧とすべり量との測定をタイヤの同一位置（同一点）において同時に行なうことができ、測定値の誤差を少なくし、正確な解析が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るタイヤ耐摩耗性能測定装置は、ゴム製タイヤのトレッド部の耐摩耗性能を予測、検討するために用いる装置であり、図１と図２は、この測定装置の実施の一形態の要部を示す断面側面図と一部断面平面図である。
この測定装置にて測定する特性（測定値）は、タイヤのトレッド部の接地面内の接地圧（前後力、横力、即ち平面応力）とすべり量（距離）とであり、これらの積により摩耗エネルギーが得られ、タイヤの耐摩耗性能の解析を行なうことができる。
【００１３】
そして、この測定装置は、タイヤを転動させる（接地させる）接地台１と、接地台１に配設されこれら特性を測定する測定器と、を具備している。
測定器は、接地台１のタイヤ接地面２に形成した孔部３内に配設される円管部材４と、円管部材４内に配設される光透過性円柱部材５と、円管部材４を介してタイヤのトレッド部の接地圧を検知する接地圧測定器６と、光透過性円柱部材５を介して走行するタイヤのトレッド部を照射及び撮像する照射撮像手段７と、照射撮像手段７にて撮像した画像にてトレッド部の移動量を算出する画像処理手段８と、を備えている。
【００１４】
接地台１は、水平平滑面であるタイヤ接地面２を上面に有する平盤部材であり、タイヤがタイヤ接地面２に当接し転動することとなる。なお、接地台１は、図示省略するが、装置本体部に水平方向移動可能に配設されており、タイヤは接地台１に対して相対的に走行する状態となる。
そして、タイヤ接地面２の所定位置には、孔部３が形成されており、孔部３は接地台１を貫通状とする鉛直方向を軸心とする孔である。孔部３は、断面円形で軸心方向に断面形状が変化しない直線状の孔（円柱形孔）であり、例えば、機械加工にて精度良く接地台１に穿孔されている。
【００１５】
円管部材４は、タイヤ接地面２に形成した孔部３内に配設され、タイヤ接地面２とその上端面４ａが同一面状となる円筒部材であり、本発明では金属製とされている。円管部材４の外径寸法は、測定対象のタイヤのパターン（ブロックの大きさ等）によって適宜設定し得る。
円管部材４の外径寸法は、接地台１に形成された孔部３の内径寸法より僅かに小さく設定されており、円管部材４の外周面と孔部３の内周面との間には僅かな隙間（クリアランス）を有し、半径に於ける隙間（クリアランス）は、上記円管部材４の外径寸法の２％〜20％に設定する。例えば、円管部材４の外径寸法が 5.0mmであるとすると、片方の隙間（クリアランス）は 0.1mm〜 1.0mmの範囲に設定する。
ここで、下限値未満であると円管部材４と孔部３の内周面が接触する可能性が高くなり、逆に、上限値を越えると隙間にゴムが入り込んで誤差が大きくなる。
【００１６】
また、円管部材４の上端面４ａは、円管部材４の軸心に直交する面にて形成されており、上端面４ａは、接地台１のタイヤ接地面２と（略）同一面となる。
孔部３に挿入状とされる円管部材４の下端部４ｂは、接地台１の水平面状の下面からさらに下方位置へ突出しており、下端部４ｂには、内空部11を有する内フレーム部材12が固定されている。この内フレーム部材12は、円管部材４と同様に金属製でもよく、また、例えば薄板によるボックス構造とされており、水平面状の底壁13と、側壁14とを有する。
【００１７】
光透過性円柱部材５は、上記円管部材４内に配設され（挿入状とされ）、タイヤ接地面２と上端面５ａが同一面状となる中実円柱部材であり、光透過性に優れた材質とされ、本発明ではガラス製とされている。
この円柱部材５の外径寸法は、円管部材４の内径寸法と（略）同一乃至僅かに小さく設定されており、円管部材４が円柱部材５を外嵌状としている。
【００１８】
また、光透過製円柱部材５の上端面５ａは、円柱部材５の軸心に直交する面にて形成されており、上端面５ａは、接地台１のタイヤ接地面２と（略）同一面となる。
つまり、上記円管部材４の上端面４ａと円柱部材５の上端面５ａとにより、タイヤ接地面２から凹んだ凹部（孔）の無い、一面状の接地面２が形成される。そして、平面状の円管部材４の上端面４ａと円柱部材５の上端面５ａとの上にてタイヤを転動させ、測定を行う。
【００１９】
従って、この連続的なタイヤ接地面２に接地するタイヤが、凹んだ凹部にて局部的な変形が生ずることがなく、正確な測定が可能となる。
なお、円管部材４と円柱部材５とにおいて、上端面４ａ，５ａをタイヤ接地面２と同一面状としているが、同一面状とは、完全な面一の場合と、（後述するロードセルによる検出のために）上端面４ａ及び（又は）上端面５ａが僅かに凸となる場合を含む。
【００２０】
また、円柱部材５の下端部５ｂは、円管部材４の下端よりも下方位置へ突出する長さとされ、内フレーム部材12の内空部11内にて露出状となる。なお、円柱部材５の下端面５ｃは上端面５ａと平行とされている。
【００２１】
接地圧測定器６は、円管部材４を介してタイヤのトレッド部の接地圧を検知するものであり、さらに説明すると、円管部材４と、円管部材４の下端部４ｂに固着した内フレーム部材12と、を介してトレッド部の接地圧を検知するものである。
接地圧測定器６は、接地台１の下面側に固着させた外フレーム部材15の底壁16に載置状となるよう固定されている。従って、接地圧測定器６は、接地台１に固定された状態であり、接地台１に対して相対的に動かないよう構成されている。そして、接地圧測定器６の上部に内フレーム部材12の底壁13が接続されている。
外フレーム部材15は、接地圧測定器６と、接地圧測定器６の上部に載置状とされる内フレーム部材12と、を包囲するボックス構造とされている。
【００２２】
これにより、剛体となる円管部材４と内フレーム部材12とを介して、タイヤ接地面２における複数方向の接地圧を検知する。即ち、タイヤのトレッド部が上端面４ａに当接する円管部材４により、トレッド部の接地圧の検知が可能となる。
【００２３】
なお、この接地圧測定器６は、一般的によく使用されるロードセルとされ、平面における直交２分力を、又は、平面直交２分力とその直交方向（タイヤの法線方向）との直交３分力を、測定する２軸又は３軸ロードセルが使用できる。具体的には、例えば、歪みゲージ式２分力（３分力）荷重変換器とすることができる。
【００２４】
なお、直交３分力を測定した場合、タイヤの法線方向の圧力により、トレッド部に作用する法線方向応力の解析を行うことができると共に、トレッドの移動量に対して、トレッド部の接地開始と接地終了のタイミングを決定することができる。
【００２５】
照射撮像手段７は、光透過性円柱部材５を介して、タイヤ接地面２上を走行するタイヤのトレッド部を照射及び撮像するものであり、具体的には、照射部（ライト）と撮像部（カメラ）とを有する。
図１と図２では、照射撮像手段７は、接地台１の下方位置において、外フレーム部材15の側壁17に形成した窓部に挿入状とされ固定されている。
【００２６】
画像処理手段８は、照射撮像手段７とケーブルにて接続され、照射撮像手段７が撮像した画像にてトレッド部の移動量を算出する演算処理装置であり、演算処理機能や記憶機能を有する演算部（マイクロプロセッサ）を備えたものであり、照射撮像手段７からの映像を内部演算にてデジタル処理し、トレッド部の移動量（と移動方向）を演算する。
画像処理手段８は、例えば、信号処理部分であるＤＳＰ演算部において、照射映像手段７からの複数の（所定の微小時間ピッチの）映像を画像データとして処理し、微小時間ピッチの画像データを比較し、移動量（と移動方向）を得ている。
【００２７】
つまり、タイヤ接地面２内におけるトレッド部の動きは、例えば、ライトガイド方式の照射撮像手段７によりトレッド面に光を照射し、レンズを通してトレッド表面のイメージを撮像し、画像処理手段８のデジタル信号処理にて微小時間間隔の複数の画像データを比較して、動きの方向と距離を計算し、平面Ｘ軸とＹ軸の２チャンネルの信号として出力することで、正確にすべり量を求めることができる。
本発明では、タイヤのトレッド部のすべり量を、触針により機械的に検出するのではなく、光学的な処理により（捕らえた画像により）算出するよう構成されている。
【００２８】
また、図１と図２に示すように、照射撮像手段７の軸心Ｃ1 が光透過性円柱部材５の軸心Ｃ2 に対して交角を持って配設できるよう、光透過性円柱部材５と照射撮像手段７との間に（光透過性円柱部材５の下方位置に）プリズム10が設置されている。
これにより、照射撮像手段７を光透過性円柱部材５の下方位置に（軸心Ｃ2 に沿って）配設させる必要がないため、光透過性円柱部材５の下方位置に配設させた接地圧測定器６と、照射撮像手段７とが干渉することがない。
【００２９】
また、水平状の接地台１に対して鉛直下向きに当接（押圧）させたタイヤのトレッド部の画像は、接地台１に埋設状とさせた光透過性円柱部材５により、その下方位置から認識できる画像として得られるが、プリズム10により、その方向を変更させて照射撮像手段７がトレッド部の画像を得ることができる。つまり、側方位置から画像を取得できる。
なお、本発明では、軸心Ｃ1 と軸心Ｃ2 との角度を９０°（直交方向）とし、照射撮像手段７をプリズム10の横方向に配設させている。
【００３０】
照射撮像手段７は、接地台１の下方位置において、外フレーム部材15の側壁17に形成した窓部に挿入状とされて固定され、内フレーム部材12の側壁14に設けた窓部から、光透過性円柱部材５とプリズム10とを介して、照射撮像手段７は、接地台１上のタイヤのトレッド部の映像を得ることができる。
【００３１】
また、図示省略するが、プリズム10の代わりに、照射撮像手段７の軸心Ｃ1 が光透過性円柱部材５の軸心Ｃ2 に対して交角を持って配設できるよう、光透過性円柱部材５と照射撮像手段７との間に（光透過性円柱部材５の下方位置に）反射鏡を設けてもよく、その作用、効果は、プリズム10の場合と同様である。
【００３２】
また、図３は、本発明のタイヤ耐摩耗性能測定装置の他の実施の形態の要部を示す断面側面図であり、照射撮像手段７は、ファイバースコープ９を備えている。つまり、光透過性円柱部材５の下面側にファイバースコープ９の先端部を配設し、光透過性円柱部材５を介して、接地台１上のタイヤのトレッド部の画像を取得してもよい。
【００３３】
ファイバースコープ９は、光透過性円柱部材５の下方位置から、内フレーム部材12の内空部11にて湾曲して内フレーム部材12の側壁14を通過し、さらに、外フレーム部材15の側壁17を通過し、照射撮像手段７の本体部側（図外）へと延伸している。
ファイバースコープ９は、例えば、カメラ部と光源部とが一体化されたものであり、照明手段がライトガイド式とされたものがある。
【００３４】
また、図示省略するが、本発明のタイヤ耐摩耗性能測定装置は、接地台１を水平方向移動させる台駆動手段と、タイヤを外嵌固定させるタイヤ軸と、タイヤ軸を回転させるタイヤ軸駆動手段と、を備えている。さらに、タイヤ軸に制動力をかけるブレーキ手段や、接地台１の移動を規制するブレーキ手段を備えさせ、例えば、台駆動手段の駆動時にタイヤ軸を遊転自在なフリー状態としたり、タイヤ軸駆動手段の駆動時に接地台１を水平方向に往復動自在なフリー状態としたりすることができ、タイヤの種々の摩耗形態に応じた測定試験が可能となる。
【００３５】
以上のように、本発明によれば、タイヤを転動させる接地台１と、接地台１のタイヤ接地面２に形成した孔部３内に配設されタイヤ接地面２と上端面４ａが同一面状となる円管部材４と、円管部材４内に配設されタイヤ接地面２と上端面５ａが同一面状となる光透過性円柱部材５と、円管部材４を介してタイヤのトレッド部の接地圧を検知する接地圧測定器６と、光透過性円柱部材５を介して走行するタイヤのトレッド部を照射及び撮像する照射撮像手段７と、撮像した画像にてトレッド部の移動量を算出する画像処理手段８と、を備えるため、タイヤ接地面に凹部が無いためタイヤの局部的な変形がなくなり、実際のタイヤの走行状態に近い状態を得ることができる。
タイヤ接地面２に配設させた光透過性円柱部材５を通じて、光学的処理によりタイヤのすべり量の算出を行なうことで、より精度の高い計測を行なうことができる。
また、タイヤの接地圧とすべり量との測定をタイヤの同一位置（同一点）において同時に行なうことができ、測定値の誤差を少なくし、正確な解析が行える。
【００３６】
また、照射撮像手段７の軸心Ｃ1 が光透過性円柱部材５の軸心Ｃ2 に対して交角を持って配設できるよう、光透過性円柱部材５と照射撮像手段７との間にプリズム又は反射鏡が設置されているため、照射撮像手段７を光透過性円柱部材５の下方位置に（軸心Ｃ2 に沿って）配設させる必要がないため、装置レイアウトの設計の自由度が増す。
【００３７】
また、照射撮像手段７がファイバースコープ９を備えていることにより、装置を簡素化させ、また、取り扱いが簡単となる。また、ファイバースコープ９は可撓性を有するため、装置レイアウトが行いやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のタイヤ耐摩耗性能測定装置の実施の一形態の要部を示す断面側面図である。
【図２】タイヤ耐摩耗性能測定装置の要部を示す一部断面平面図である。
【図３】本発明のタイヤ耐摩耗性能測定装置の他の実施の形態の要部を示す断面側面図である。
【図４】従来の測定装置が有するセンサー部を説明する断面側面図である。
【図５】従来のセンサー部の問題点を説明する説明図である。
【図６】従来の測定装置の要部を示す断面側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  接地台
２  タイヤ接地面
３  孔部
４  円管部材
４ａ  上端面
５  光透過性円柱部材
５ａ  上端面
６  接地圧測定器
７  照射撮像手段
８  画像処理手段
９  ファイバースコープ
Ｃ1   軸心
Ｃ2   軸心
【図１】
2005075285.tif 000003
【図２】
2005075285.tif 000004
【図３】
2005075285.tif 000005
【図４】
2005075285.tif 000006
【図５】
2005075285.tif 000007
【図６】
2005075285.tif 000008