(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム、
前記フレーム内に取り付けられた荷重板、
前記荷重板から伸びていて、試験すべきタイヤを回転可能に受けるタイヤスピンドル、
前記フレームにより支持されるハウジング、透明板、および透明板の上を滑り得るカバー板、を備えた試験パッド、こゝで前記透明板と前記カバー板は前記ハウジングにより支持されている、および
タイヤと前記試験パッドとを組み合わすよう前記荷重板の作動を制御しかつ前記試験パッドに接続されているプロセッサー
を備え、
前記透明板または前記カバー板の一方がタイヤと組み合わさるとき前記プロセッサー及び前記試験パッドがタイヤにおける複数の試験を実行するタイヤ試験装置。
【請求項２】
１対の両側の滑りトラックを有するフレーム、
前記フレーム内に取り付けられた荷重板、
前記荷重板から伸びていてかつ試験すべきタイヤを受けているタイヤスピンドル、及び
前記１対の両側の滑りトラック上に滑り得るように受けられる試験パッド
を備え、
前記試験パッドは前記フレームにより支持されるハウジング、透明板、および前記透明板の上を滑り得るカバー板、を備えており、
こゝで前記透明板と前記カバー板は前記ハウジングにより支持されている、
タイヤ試験データを作るために前記荷重板がタイヤを前記試験パッドに組み合わせるタイヤ試験装置。
【請求項３】
荷重板を受け入れるフレームであって、タイヤを受けるタイヤスピンドルが前記荷重板から伸びている前記フレームを設け、
タイヤを予定の荷重レベルで透明板と組み合わせ、
前記透明板の下方に置かれたカメラによりタイヤのグレースケール像を捕獲し、前記グレースケール像は画素のアレイを含み、前記画素のアレイの各画素にグレーレベル値が割り当てられ、
任意の試行補正係数値を割り当て、
前記予定された荷重レベル、前記グレーレベル値及び前記任意の試行補正係数値を用いて試行荷重値を計算し、
前記任意の試行補正係数値、前記予定荷重レベル及び前記試行荷重レベルを用いて実補正係数値を計算し、そして
前記実補正係数値を用いて各画素について補正画素圧力値を計算する
諸段階を含んでなるタイヤ踏面の作成方法。
【請求項４】
ａ）荷重板を受けるフレームを設け、タイヤを受けるタイヤスピンドルが前記荷重板から伸び、
ｂ）タイヤを第１の予定空気圧値に膨らませ、
ｃ）タイヤをカバー板上に予定の荷重レベルに撓ませ、
ｄ）タイヤの第１の撓み対荷重曲線を測定し、
ｅ）前記カバー板からタイヤを外し、
ｆ）タイヤを第２の予定空気圧値に膨らませ、
ｇ）タイヤを前記カバー板上に別の予定の荷重レベルに撓ませ、
ｈ）タイヤの第２の撓み対荷重曲線を測定し、そして
ｉ）前記第１及び第２の撓み対荷重曲線より別のタイヤ空気圧値におけるタイヤの撓み量を推定し、こゝでタイヤの剛性値が前記推定撓み対荷重曲線から誘導される、
諸段階を含んだ複数の荷重−撓み曲線の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は空気入りタイヤの試験技術及び装置に関する。より特別には、本発明は、タイヤ接地面試験及び荷重−撓み試験の両者を実施する方法及び装置であって、これら試験より収集されたデータが幾つかの異なった公式で表される方法及び装置に関する。特に、本発明は、タイヤ踏面のデジタル画像の捕獲又はタイヤの荷重−撓み曲線の推定のいずれかによりタイヤを解析する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
空気入りタイヤの製造において、タイヤの多くの特徴又は特性が、その性能、摩耗、騒音の発生及び同等事項に影響することがよく知られている。タイヤの前述の諸特徴及び諸特性を評価するために、タイヤについて種々の形式の試験及び解析がなされてきた。例えば、ある試験では回転ドラム又は同等装置上でタイヤの実際の物理的動作を監視する。タイヤの外部及び断面の特徴の解析試験も行われている。タイヤが路面又は荷重面と接触したときのタイヤの接地面又は踏面を解析しこれからタイヤの種々の構造的特徴及び作動特性を判定することも知られている。また、荷重−撓み試験がタイヤの構造的な性能の表示を与えることも知られている。空気入りタイヤの設計において、優れた性能のタイヤを確保するために、タイヤの製造より前に多くの試験が行われることが認められるであろう。そこで、タイヤの開発設計段階の多くの部分が新しい設計物の試験と解析とに向けられる。
【０００３】
踏面試験の１例が米国特許５３４７５８８号「タイヤ接地面のビデオ画像化の方法及び装置」に説明される。この特許は、タイヤ踏面のビデオ画像を使用した装置を明らかにする。ビデオ画像は、総ての絵の要素又は画素が画素値黒又は白にいずれかに割り当てられる方法で濾波される。次いで、踏面の総面積、踏面の接地面積及び踏面の空虚面積を誘導するために画素値が使用される。更に、踏面画像の輪郭又は外側線のようなその他の特徴を誘導することができる。
【０００４】
タイヤ試験の別の例が米国特許５３５７７９９号「タイヤトレッドの摩耗の可能性を判定する方法及び装置」に明らかにされる。この特許は、半径方向の荷重が加えられたときのタイヤのビデオ画像の捕獲によりタイヤトレッドの摩耗の可能性を判定するための装置及び方法を明らかにする。タイヤ上に複数のマーカーが置かれ、タイヤに荷重が加えられかつ角度位置間を転動させられたときのビデオ画像が作られる。マーカーがタイヤと支持面との間の界面における摩擦運動の指標を与え、これが摩耗に対するタイヤの傾向の指標に対応する。前に明らかにされたように、この開示は、濾波されたビデオ画像を使用して接触圧力とタイヤの運動とを明確にする。
【０００５】
性能の予知に有用な荷重−撓み曲線を作るためのタイヤ試験機も知られる。よく知られるように、荷重−撓み曲線は、タイヤが与えられた空気圧において与えられた荷重の下でどのくらい撓むかを示す。従来技術の機械は、５種又はそれ以上の空気圧について試験データを作るべきことが要求される。この荷重−撓みデータの作成は多くの時間がかかる作業であり、タイヤ試験の期間と費用とが大きくなる。
【０００６】
前述した各発明及び試験はその希望した目的の達成には有効であるが、これらの機械及びその他の同様な機械は、通常はある１種類のタイヤ試験しかできないことが認められるであろう。更に、ビデオ画像によるこれらの機械は、踏面のビデオ画像を完全には利用することができない。前に作られた少なくも２個の荷重−撓み曲線から複数の荷重−撓み曲線を推定する手段を更に与える公知の機械はない。タイヤ試験における別の考えは、タイヤに与えたキャンバーがタイヤの踏面及び荷重−撓み曲線に与える結果が何であるかを決定することである。荷重時のタイヤにキャンバーを与え又は傾けることにより、タイヤのコーナリング特性及び摩耗に関するデータを誘導することができる。従来のタイヤ試験機はタイヤ取付け設備に又はその近くにおいてシム又はその他のかかる初歩的な器具を使用した。これらの方法は労働集約的でありかつタイヤ試験を正確に管理することが困難であることが見いだされている。
【０００７】
以上のため、１ステーションにおいて繰返し可能な異なったキャンバー角でタイヤに複数の試験を行う装置を提供することが本技術において要求される。更に、本技術においては、設計段階において迅速かつ正確な情報を提供し、これにより迅速かつ安価に市場に新しいタイヤを提供することが要求される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上に鑑み、タイヤについて複数の試験を行う装置及び関連した方法を提供することが本発明の第１の目的である。
【０００９】
本発明の別の態様は、複数の試験を行うためにタイヤと組み合わせられた試験パッドを摺動可能に受けるフレームを有する装置を提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の態様は、前述のように、試験中にタイヤにキャンバーを与えるように所要の機械式リンク機構を有するタイヤスピンドルを提供することである。
【００１１】
本発明のなお別の態様は、タイヤを種々の試験位置に選択的に回転させるためにタイヤスピンドルに連結された原動機を提供することである。
【００１２】
本発明の付加的な態様は、前述のように、タイヤを試験パッドに組み合わせるためにタイヤスピンドルに連結された荷重板を提供することである。
【００１３】
本発明の更に別の態様は、前述のように、試験パッドと組み合わせられたタイヤに加える半径方向荷重の大きさを判定するために荷重板に連結されたロードセルを提供することである。
【００１４】
本発明の更に別の態様は、前述のように、荷重が加えられたときのタイヤの撓みの大きさを監視するために撓みセルを提供することである。
【００１５】
本発明のなお別の態様は、前述のように、タイヤが試験パッドと組み合わせられたときに、これに複数の空気圧を与え得るようにタイヤに連結された空気圧源を提供することである。
【００１６】
本発明の別の態様は、前述のように、装置の前述の諸構成要素を制御するプロセッサーを提供することである。
【００１７】
本発明の更に別の態様は、前述のように、透明板とこの上を滑り得るカバー板とを有する試験パッドであって、透明板が踏面試験データを得るために使用され、滑り得るカバー板が荷重−撓みデータを得るために使用される前記試験パッドを提供することである。
【００１８】
本発明のなお別の態様は、前述のように、透明板と組み合わせられたタイヤのデジタル画像を獲得するために試験パッド内のカメラを提供することである。
【００１９】
本発明の更なる態様は、前述のように、プロセッサーが、カメラにより得られたデジタル画像において種々の試験を行うことである。
【００２０】
本発明のなお別の態様は、前述のように、プロセッサーがデジタル画像をグレースケール画像に変換し、かつ接触圧力値に対してグレー値を関連付けるための補正作業を使用することである。
【００２１】
本発明の更に別の態様は、前述のように、タイヤが試験パッドと組み合わせられたときに作られた少なくも２個の荷重−撓み曲線からプロセッサーが荷重−撓み曲線を推定することである。
【００２２】
詳細な説明の進行とともに明らかになるであろう本発明の以上の態様及びその他の態様は、フレーム、フレーム内に取り付けられた荷重板、荷重板から伸びていて試験すべきタイヤを回転可能に受け入れているタイヤスピンドル、試験パッド、及び試験パッドに接続されかつタイヤを試験パッドと組み合わせるように荷重板の作動を制御するプロセッサーを備え、プロセッサー及び試験パッドがタイヤにおける複数の試験を行うタイヤ試験装置により達成される。
【００２３】
ここに明らかになるであろう本発明の別の態様は、１対の向かい合いの滑りトラックを有するフレーム、フレーム内に取り付けられた荷重板、荷重板から旋回可能に伸びていて試験タイヤを受け入れるタイヤスピンドル、及び１対の両側の滑りトラック上に受けられている試験パッドを備え、試験データ作成のために荷重板がタイヤを試験パッドに組み合わせるタイヤ試験装置により得られる。
【００２４】
ここに明らかになるであろう本発明の別の態様は、タイヤを受けるタイヤスピンドルが伸びている荷重板を受け入れるフレームを設け、タイヤを予定の荷重レベルで透明板と組み合わせ、透明板の下方に置かれたカメラによりタイヤのグレースケール像であって画素のアレイを含んだ前記グレースケール像を獲得し、画素のアレイにおける各画素にグレーレベル値が割り当てられ、試行補正係数を割り当て、予定された荷重レベル、グレーレベル値及び試行補正係数により試行荷重値を計算し、試行補正係数、予定荷重値及び試行荷重レベルにより実補正係数を計算し、実補正係数により各画素について修正画素圧力値を計算する諸段階よりなるタイヤ踏面の作成方法により得られる。
【００２５】
ここに明らかになるであろう本発明のなお別の態様は、荷重板を受けるフレームを設け、タイヤを受けるタイヤスピンドルがここから伸び、タイヤを第１の予定空気圧値に膨らませ、タイヤをカバー板上に予定の荷重レベルに撓ませ、タイヤの第１の撓み対荷重曲線を測定し、カバー板からタイヤを外し、タイヤを第２の予定空気圧値に膨らませ、タイヤを前記カバー板上に別の予定の荷重レベルに撓ませ、タイヤの第２の撓み対荷重曲線を測定し、そして前記第１及び第２の撓み対荷重値より別のタイヤ空気圧値におけるタイヤの撓み量を推定する諸段階を含んだ複数の荷重−撓み曲線の作成方法により得られる。
【００２６】
【実施例】
本発明の目的、技術及び構造を完全に理解するために、以下の詳細な説明及び付属図面を参照すべきである。
【００２７】
図面、特に図１及び２を参照すれば、タイヤを自動的に試験し解析するための装置が一般に番号１０で示されることを見ることができる。図式的に示されるように、タイヤの摩耗時性能特性の解析に使用される空気入りタイヤ１１の少なくも踏面像及び荷重−撓み曲線を提供するための装置１０によりタイヤ１１が支持される。タイヤ１１は、垂直方向に向けられかつ地面により支持された複数の柱１４を有するフレーム１２により支持される。水平方向に向けられた複数のクロスピース１６が柱１４の頂部を相互に連結する。１対の側部バー１８が柱１４を前方から後方に相互連結する。フレーム１２を構造的に安定化させるためにその他のクロスピース及びバーを持ち得ることは言うまでもない。フレーム１２により支持される種々の構成要素は油圧制御システム２４により作動され動かされることが認められるであろう。フレームにより支持される構成要素を動かすために、その他の作動用の制御機構を使用し得ることは勿論である。プロセッサー２８が油圧制御システム２４及びフレーム１２により支持される種々のデータ収集装置に、同様な方法で接続される。装置１０の作動を制御しかつ少なくも以下説明されるであろうタイヤ１１についてなされる試験を行うために、必要なハードウエア、ソフトウエア及びメモリをプロセッサー２８が有することを熟練技術者は認めるであろう。適切な文字によりフレーム１２により支持される適切な構成要素へのプロセッサー２８の接続が示される。キーボード３０がプロセッサー２８に接続され、作業者と装置１０との間の必要な情報連絡を提供する。
【００２８】
油圧制御システム２４に連結された油圧リフト３２が地面より下に配置される。油圧リフト３２に連結されたリフトプレート３４が、通常は地面と同じ高さに設けられる。リフトプレート３４は、タイヤ１１を地面位置からフレーム１２に装着できる位置に動かす。タイヤ１１を地面からフレーム１２内に持ち上げるためのその他の手段を使用できることは言うまでもない。
【００２９】
１対の両側の摺動トラック４０が側部バー１８から伸びて、試験パッド４２を支持する。試験パッド４２は油圧制御システム２４により摺動トラック４０上に動かされ、そしてこれもプロセッサー２８に試験データを送るためにプロセッサーに接続されることが認められるであろう。試験パッド４２はハウジング４４を有し、摺動トラック４０上に乗る１対のレール４６がこのハウジングから伸びる。図２に最もよく見られるように、試験パッド４２は、タイヤ１１をフレーム１２上に装着するときにリフトプレート３４のための隙間が取れるように十分な距離を装置１０の後方に向かって動くことができる。フレーム１２へのタイヤ１１の装着が完了すると、試験パッド４２はタイヤ１１の下方の位置に動かされる。ハウジング４４の横方向最上部の縁に１対のハウジングトラック４８が配置される。透明板５０がハウジング４４により支持されかつハウジングトラック４８の間に配置される。透明板５０は適宜の透明材料で作ることができるが、好ましい実施例においては透明板５０はガラスで作られる。空気圧制御システム（図示せず）に接続されたカバー板５２がハウジングトラック４８上に受け入れられ、これは希望時に透明板５０上に滑るように動くことができる。透明板５０の横の縁の近くに１対のライト５４が配置され、透明板に実質的に一定の照明を与える。光源５４の付近に対応した１対の光センサー５６が配置され、そしてライトに電力を供給しかつ希望の照度レベルを維持する電圧調整器（図示せず）に接続される。光源５４の照度レベルを変えて常に適切な補正作用が得られるように光センサー５６が電圧調整器にフィードバックを与えることを熟練技術者は認めるであろう。これにより、以下説明される踏面試験が確実に適正に実行される。
【００３０】
ハウジング４４はミラー５８を備え、これは透明板５０の下方に配置されかつ約４５゜の角度に配置される。ミラー５８は、透明板５０と組み合ったタイヤ１１の像を、プロセッサー２８に接続されたカメラ６０に反射する。好ましい実施例においては、カメラ６０は６４０×４８０アレイの絵の要素又は画素のアレイを提供するＣＣＤ（電荷結合素子）である。カメラ６０は、各画素がタイヤ踏面の対応領域を表しているグレースケール像を作る。プロセッサー２８は、各画素について、グレーレベル０（最暗）から２５５（最輝）の間の強度値を表す。この強度値の２次元アレイがプロセッサー２８の画像データファイルに記憶される。タイヤ踏面の本来の像を記憶するようにカメラ６０とプロセッサー２８との間にフレームグラバーボード（図示せず）が接続されることを熟練技術者は認めるであろう。ミラー５８は、カメラ６０の視野を最大化するために使用される。換言すれば、像をカメラ６０に伝えるためにミラー５８を使用することにより、ハウジング４８の構造をより小型に作ることができる。カメラ６０は、所要の視野を得るために複数台のカメラを含み得ることも認められるであろう。例えば、通常の乗用車タイヤの像を作るには、通常は、２２８.６mm×３０４.８mm（９インチ×１２インチ）の視野を有する１台のカメラが使用される。或いは、レース用タイヤの像を得るには４０６.４mm×５０８.０mm（１６インチ×２０インチ）の視野を獲得できるワイドビューカメラを使うことができる。カメラマウント６２は、上述のカメラ６０のいずれか一方又は双方を支持できる。カメラマウント６２は、カメラの観察角を調整できるように少なくも２個の軸線において動くことができる。カメラ６０の運動により、踏面像の中心を容易に見いだすことができる。
【００３１】
タイヤ踏面のグレースケール像の作成を容易にするために、タイヤ１１を透明板５０に取り付けるより前に、透明板の上に写真用裏紙のような反射性の紙６４又はその他の媒体を配置する。媒体６４は、力が透明板５０に加えられたときの内面反射光の発生のために設けられた反射面として機能することを熟練技術者は認めるであろう。特に、照明された透明板５０に対してタイヤ１１が反射性の紙６４上に強力に押し付けられたとき、発生した内面反射光によりタイヤ１１の踏面が見える。希望するならば、踏面の像を記憶し後で解析するためにビデオカセット記録器（図示せず）をカメラ６０に接続することができる。
【００３２】
さて、図１ないし３を参照すれば、荷重板７０は、クロスピース１６から下方に伸びる１対の案内バー７１上で滑ることができる。荷重板７０は、約２２６８kg（５０００ポンド）までの荷重を与えることができ、かつその運動範囲は少なくも５５８.８mm(２２インチ）である。荷重板は、タイヤ１１に面する前側７２及び前側７２とは反対側の後ろ側７４を持つ。ピストンマウント７６が前側７２から伸び、荷重板７０を荷重ピストン７８に連結する。荷重ピストン７８は油圧制御システム２４により作動させられる。プロセッサー２８に接続されたロードセル８０が荷重ピストン７８に置かれ、タイヤ１１に加えられる荷重の大きさを示すデータを正しく提供する。荷重板７０は、その底部付近にノッチ８４を持つ。１対の向かい合いのキャンバーマウント８６が、ノッチ８４をこれらの間にして前側７２から伸びる。キャンバーマウント８６の各にブッシュ８８が設けられる。スピンドルハウジング９０がキャンバーマウント８６により支持され、そしてノッチ８４内に受け入れられる。１対のキャンバーピン９２がスピンドルハウジング９０から外向きに伸び、ブッシュ８８の各の中に対応して旋回可能に受け入れられる。スピンドル９４は、スピンドルハウジング９０内に回転可能に受け入れられる。タイヤマウント９６がスピンドル９４の一方の端部に置かれ、タイヤ１１を受ける。チャック９８が、試験中、タイヤ１１をタイヤマウント９６に確保する。撓みセル９９が本技術においてよく知られた方法で荷重板７０に組み合わせられ、荷重中及び荷重後のタイヤの撓みの量を測定する。プロセッサー２８に接続されたエンコーダー１００もスピンドル９４に組み合わせられ、その回転を監視する。原動機１０４に連結された駆動用組立体１０２がスピンドルハウジング９０に取り付けられ、スピンドル９４に連結され、その回転を制御する。油圧制御システム２４により又はその他の電源により原動機１０４を駆動することができる。
【００３３】
ハウジングマウント１０６がスピンドルハウジング９０から伸びてターンバックル１０８に連結され、このターンバックルは、その反対側の端部において、荷重板７０の後ろ側７４から伸びるプレートマウント１１０に連結される。ターンバックル１０８はネジ棒１１２を有し、このネジ棒は、プレートマウント１１０に近い端部の複数の左ネジ１１４と、ハウジングマウント１０６に近いネジ棒１１２の端部の複数の右ネジ１１６とを持つ。六角部材１１８が左ネジ１１４と右ネジ１１６との間に配置され、ラチェット１２０に連結される。左ネジ１１４にはロックナット１２２が配置され、右ネジ１１６にはロックナット１２４が配置される。ラチェット１２０の六角部材１１８とは反対側の端部に逆転用ノブ１２６が配置される。熟練技術者は、プレートマウント１１０とハウジングマウント１０６との間でターンバックル１０８を延ばし又は縮めるには、ロックナット１２２と１２４とを緩めかつラチェット１２０を回すことを認めるであろう。従って、ラチェット１２０が回され又は延ばされると、スピンドル９４にキャンバーが与えられる。これにより、スピンドル９４上に取り付けられたタイヤ１１は、これに与えられたキャンバーを持つことができる。ラチェット１２０により与えられたキャンバーの大きさを決定するために、原動機１０４、スピンドルハウジング９０又は連結されたアタッチメントに角度傾斜計１２８を組み合わせることができる。この角度の読取り値をプロセッサー２８に提供できる。希望のキャンバー角に達したとき、ロックナット１２２と１２４とが締められ、スピンドルハウジング９０を定位置に保持する。好ましい実施例においては、ターンバックル１０８及び組み合わせられたリンク機構に約±６゜のキャンバー角を与えることができ。タイヤ１１が透明板５０と組み合わせられたとき、異なったキャンバー角度は異なったターンバックル踏面を作ることが認められるであろう。更に、これら異なったタイヤ踏面の試験パターンにより、摩耗したタイヤが使用中にどのように作動するかの見通しを得ることができる。
【００３４】
加圧された空気供給源１３０がプロセッサー２８に接続される。柔軟なホース１３２が加圧空気供給源１３０とタイヤ１１との間を連結し、タイヤに監視された空気圧力を与える。更に詳細に説明されるであろうように、タイヤ１１は、荷重−撓み曲線を得るために圧縮空気供給源１３０により膨らませられる。
【００３５】
使用の際は、タイヤ１１はリフトプレート３４の上に転がされ、そこで油圧リフト３２が、タイヤ１１をタイヤマウント９６上に容易に位置決めできるよう位置を決める。次いで操作者はチャック９８をタイヤマウント９６上に締め付け、タイヤ１１をスピンドル９４に固定する。リフトプレート３４は地面に戻され、試験パッド４２がタイヤ１１の下方に置かれる。
【００３６】
タイヤ１１について踏面試験を行うために、カバー板５２をハウジングトラック４８上で後退させ、透明板５０をタイヤ１１に暴露させる。ハウジング４４内の光源５４が点灯され、媒体６４が透明板５０上に置かれる。タイヤ１１が空気供給源１３０により予定圧力に膨らませられ、次いで荷重板７０が下げられタイヤ１１を試験パッド４２に組み合わせる。荷重がかけられると、カメラ６０が媒体６４に与えたタイヤ踏面のグレースケールのデジタル画像を捕獲する。このタイヤ踏面像はプロセッサー２８により捕捉され、次いで試験解析が行われる。希望するならば、透明板５０上にタイヤを載せるより前に、スピンドルハウジング９０を上述のように希望のキャンバー角にすることができる。タイヤ１１の踏面像が得られると、荷重板７０がスピンドルハウジング９０を持ち上げる。希望するならば、原動機１０４が駆動用組立体１０２と組み合わせてスピンドル９４を希望量だけ回転させる。典型的には、１個のタイヤから３個の踏面を得るためにタイヤ１１は１２０゜の角度増分で回される。タイヤ１１の回転が完了すると、荷重板７０は試験パッド４２に再び組み合わせられる。
【００３７】
タイヤ１１について荷重−撓み試験を行いたいときは、プロセッサー２８と油圧制御システム２４とがカバー板５２を透明板５０上に置く。荷重板７０が下げられ、タイヤ１１が試験パッド４２と組み合わせられる。タイヤ１１が最小荷重値約１１３.４kg（２５０ポンド）で試験パッドと組み合わせられると、撓みセル９９がタイヤ１１の撓みを測定し、このデータをプロセッサー２８に送る。その後、プロセッサーが荷重板７０に指示して種々の荷重増分で半径方向荷重を加え、提供された対応する撓み測定値を撓みセル９９により計測する。最大荷重に達したら、プロセッサー２８が油圧制御システム２４に指示して荷重板７０を解放し、タイヤは試験パッド４２から離される。このとき、プロセッサー２８はタイヤ空気圧を増加させ、以上の撓みデータがこの特定の空気圧用として収集される。
【００３８】
装置１０の作動の以上の説明より、踏面試験及び荷重−撓み試験から集められたデータを種々の試験解析に使用し得ることが認められるであろう。例えば、タイヤ踏面の幾つかの形状特性を自動解析するために踏面形状の解析をすることができる。踏面の接地面積、空虚部の面積（踏面周囲内の非接触面積）、踏面を横切る種々の位置の踏面の幅及び踏面の長さを決定するために、カメラ６０により作られたグレースケール像が解析される。これらのパラメーターは、湿潤時及び乾燥時の牽引力、トレッド摩耗及び操舵に関するタイヤ性能を評価するために使用される。グレースケール像は、踏面の圧力マップを提供するように操作することもできる。プロセッサー２８は踏面のグレーレベルの強さの値を接触圧力値に変換する。これにより、踏面の圧力分布をマップ化するための感圧点が６４０×４８０の高い空間解像度を生ずる。この圧力データは、踏面のコンピューター作図における色彩が接触圧力の変化を示す色彩表示「マップ」に変換することができる。踏面圧力のマップは、タイヤの摩耗、乗心地又は操舵性に影響を与える可能性がある均一又は圧力の乱れの位置の決定に利用することができる。踏面圧力マップは、更に、不規則摩耗性能に特に関係するタイヤのラグ及びリブを横切る圧力変動（グラジエント）のために解析される。この解析は、装置１０により提供される高い空間解像度及び瞬間的データ収集特性のために便利である。この特徴は従来技術に勝り有利である。従来技術の伝統的な圧力測定方法は、地面に埋設された圧力プローブを使用しかつ踏面の複数の位置で測定するためにタイヤにタイヤ荷重を複数回かけることが必要である。
【００３９】
タイヤ１１の試験の際にカバー板５２を使用することにより、半径方向荷重−撓み曲線を誘導できる。自動化処理の使用により、種々の空気圧における種々の荷重−撓み曲線を予測するために僅か２個の撓み曲線の読みしか必要でない。次いで、このデータは、タイヤの動的挙動及び振動挙動の評価に使用されるタイヤの半径方向剛性を決定するために使用することができる。
【００４０】
以上説明された装置及び方法により、タイヤ設計段階においてタイヤの精度と評価を改善するための踏面像のデータ及び荷重−撓みデータを捕獲できることが明らかとなったであろう。
【００４１】
さて、図４及び５を参照すれば、タイヤ１１から有用なグレースケール像を得る方法が一般に番号１５０で示されることが見られる。図示のように、第１段階１５２では、タイヤ１１を装置１０、特にスピンドル９４上に装着することが必要である。段階１５４において、荷重板７０が、タイヤ１１及び透明板５０を、これらの間に媒体６４が配置された状態で組み合わせ、そしてプロセッサー２８がＬＯＡＤACTUALで示された実際の荷重値を記録する。段階１５６において、カメラ６０がタイヤ１１の踏面の像を撮り、このグレースケール像をプロセッサー２８に送る。プロセッサー２８は、段階１５８において、踏面像の中の各画素に対するグレースケール値の補正値を指定し、不均一な背景照明を補償する。言い換えると、ライト５４からの光の強さは透明板５０の中央と透明板の縁とでは同じ強さでない。予定の空間的な補正係数が、光の強さに関連した画素位置に基づいて各画素のグレーレベルを調整し、圧力マップの精度を確保する。プロセッサー２８は、段階１６０において、画素のグレーレベル値から圧力値を計算するために任意の試行値に補正係数（ＣＦTRIAL）を割り当てる。図５に見られるように、グレーレベル値と圧力値との間には対応する関係がある。言い換えれば、段階１６２に示されるように、各画素位置における圧力値を計算するために各画素のグレー値にＣＦTRIAL値が掛算される。段階１６４において、このグレーレベル圧力値が踏面全面積にわたって集められＬＯＡＤTRIAL値が誘導される。段階１６６において、プロセッサー２８は（ＣＦTRIAL）×（ＬＯＡＤACTUAL）／（ＬＯＡＤTRIAL）により実補正係数値（ＣＦACTUAL）を計算する。段階１６８において、プロセッサー２８は、踏面像の各画素のグレーレベル値にＣＦACTUALを乗算することにより各画素位置における圧力値を再計算する。次いで、この補正された圧力データが、段階１７０においてプロセッサー２８内のメモリに書き込まれる。この手順により、透明板５０上で反射紙６４が交換される度にＣＦACTUALを決定するための独立した補正試験の必要を無くし、これにより時間と費用とがかなり節約される。図５及び４に見られるように、段階１６０−１６８は圧力とグレーレベルとの間の１次の関係を作る。かかる関係は、乗用車タイヤ及び軽トラックタイヤ、並びにレース用タイヤにおいて見いだされる圧力範囲について示されていた。前述のように、各画素に割り当てられこれらの接触圧力値が踏面形状の解析、踏面圧力のマップ化及び圧力グラジエント解析に使用される。１個の踏面からのデータが収集されると、次いで、装置１０は、同様なデータを集めるために、タイヤ１１を異なったタイヤ位置に回転させる。次いで、設計段階における支援のために、このデータは記憶され、これを後でレビューすることができる。
【００４２】
さて、図６及び７を参照すれば、タイヤから荷重−撓みデータを得る方法が一般に番号２００で示されることが見られる。示されるように、第１段階２０２では、タイヤ１１を上述の方法でフレーム１２上に装着することが必要である。次いで、段階２０４において、タイヤ１１を加圧空気供給源１３０により第１の空気圧に膨らませる。段階２０６において、荷重板７０が予定の荷重増分でタイヤ１１をカバー板５２と組み合わせる。段階２０８において、プロセッサー２８は、予定の荷重増分と組み合わせられた撓みセル９９からの撓み値を記録する。段階２１０において、プロセッサー２８は荷重板７０を解放する。段階２１２において、プロセッサー２８は加圧空気供給源１３０に指令してタイヤ内の圧力を第２の空気圧に増加させる。段階２１４において、荷重板７０が予定の荷重増分でタイヤ１１をカバー板５２と再び組み合わせ、更に段階２１６において、プロセッサーが対応した撓み値を記録する。段階２１８において、荷重が解放され、タイヤが装置１０から外される。段階２２０において、プロセッサー２８は、別の空気圧における荷重−撓み曲線を決定するために使用される係数値を計算する。段階２０６と２０８及び段階２１２と２１４は、試験を通して荷重と撓みの等間隔の１００個から２００個の測定値を集めることが熟練技術者には認められるであろう。１個のタイヤにつき２種又はそれ以上のタイヤ空気圧における荷重−撓み曲線が測定されると、実験データ点の数値回帰分析が行われ下に示される「ベストフィット」式が与えられる。
【００４３】
荷重 ＝ Ｃ1（撓み）C2（圧力）C3                （１）
係数Ｃ1、Ｃ2 及びＣ3 はプロセッサー２８により与えられた計算機回帰分析で決定された係数であることが認められるであろう。係数が決定されると、段階２３２において示されるように、上式から他のタイヤ空気圧における荷重−撓み曲線を推定することができる。上式の使用により時間が節約され、試験費用が少なくなる。好ましい実施例においては、第１のタイヤ空気圧は荷重−撓み曲線から望まれる最小値であり、第２のタイヤ空気圧は荷重−撓み曲線の望まれる最高値である。これにより、推定された荷重−撓み曲線の精度が確保される。
【００４４】
踏面解析結果及び荷重−撓み曲線を得ることができ、かかる試験及びデータが種々のタイヤの摩耗特性及び性能の評価に使用される装置及び関連の方法が提供されたことを認めるべきである。上述の装置及び方法は、ここに先に示された本発明の諸目的を達成し、更にこれを高精度かつ効果的な方法で行う。特に、設計変更がタイヤ性能に有益であるか損失であるかを迅速に決定するために試験データを使うことができる。これが設計段階における時間の消費を減らし、そして従来知られているよりも非常に迅速にタイヤを市場に出すことができる。
【００４５】
特許法規に従って本発明の最良の方式及び好ましい実施例のみが詳細に説明されたが、本発明は、これら又はこれらによりに限定されないことを理解すべきである。従って本発明の真の範囲及びその外延の理解については、以下の実施態様を参照すべきである。
【００４６】
本発明の実施態様は以下の通りである。
【００４７】
１．フレーム、
前記フレーム内に取り付けられた荷重板、
前記荷重板から伸びていて、試験すべきタイヤを回転可能に受けるタイヤスピンドル、
試験パッド、及び
タイヤと前記試験パッドとを組み合わすよう前記荷重板の作動を制御しかつ前記試験パッドに接続されているプロセッサー
を備え、前記プロセッサー及び前記試験パッドがタイヤにおける複数の試験を実行するタイヤ試験装置。
【００４８】
２．前記試験パッドが
前記フレームにより支持されるハウジング、
前記ハウジングにより支持される透明板、及び
前記ハウジングにより支持されるカバー板
を備え、前記プロセッサーが前記複数の試験を行う間、前記透明板及び前記カバー板の一方がタイヤと組み合わせられる
実施態様１による装置。
【００４９】
３．前記カバー板がタイヤと組み合わせられたとき、前記カバー板が前記透明板上を滑って動かされる実施態様２による装置。
【００５０】
４．前記試験パッドが
前記ハウジング内に支持されかつ前記透明板の下方に角度を付けて置かれたミラー、及び
前記プロセッサーに接続されかつタイヤが透明板と組み合わせられたときに前記ミラーにより反射された像を捕獲するように位置決めされた少なくも１個のカメラ
を更に備えた実施態様３による装置。
【００５１】
５．前記カメラが前記透明板と組み合わせられたタイヤのグレースケール像を捕獲し、前記グレースケール像は各がグレーレベルを有する複数の画素を有し、前記プロセッサーが各前記グレーレベルを接触圧力値に修正する実施態様４による装置。
【００５２】
６．タイヤの踏面形状解析をするために前記プロセッサーが複数の画素の各についての前記接触圧力値を使用する実施態様５による装置。
【００５３】
７．タイヤの圧力グラジエント解析をするために前記プロセッサーが複数の画素の各についての前記接触圧力値を使用する実施態様５による装置。
【００５４】
８．踏面圧力のマップ化をするために前記プロセッサーが複数の画素の各についての前記接触圧力値を使用する実施態様５による装置。
【００５５】
９．前記荷重板と組み合わせられかつ前記プロセッサーに接続されたロードセル、
タイヤに組み合わせられかつ前記プロセッサーに接続された加圧空気供給源
を更に備え、荷重−撓み曲線を作るためにタイヤが前記カバー板と組み合わせれたとき、前記プロセッサーが前記ロードセルの撓みの大きさ及び前記加圧空気供給源の膨張用圧力を監視する
実施態様３による装置。
【００５６】
１０．タイヤについて少なくも２個の荷重−撓み曲線が作られると前記プロセッサーが複数の荷重−撓み曲線を推定する実施態様９による装置。
【００５７】
１１．前記プロセッサーが前記複数の荷重−撓み曲線からタイヤ剛性を決定する実施態様１０による装置。
【００５８】
１２．１対の両側の滑りトラックを有するフレーム、
前記フレーム内に取り付けられた荷重板、
前記荷重板から伸びていてかつ試験すべきタイヤを受けているタイヤスピンドル、及び
前記１対の両側の滑りトラック上に滑り得るように受けられる試験パッド
を備え、タイヤ試験データを作るために前記荷重板がタイヤを前記試験パッドに組み合わせるタイヤ試験装置。
【００５９】
１３．前記スピンドルにより支持されるタイヤのキャンバーを与えるための手段、及び
前記タイヤスピンドル及び取り付けられたタイヤを選択的に回転させるための原動機
を更に備える実施態様１２による装置。
【００６０】
１４．前記キャンバー角付与手段が
前記荷重板と前記タイヤスピンドルとの間に組み合わせられたターンバックル、及び
前記ターンバックルの長さを調整しかつ前記タイヤスピンドルにキャンバー角を与えるためのラチェット
を備える実施態様１３による装置。
【００６１】
１５．前記試験パッドが
前記１対の滑りトラックに滑り得るように受けられるハウジング、
前記ハウジングにより支持され、かつ上に置かれた媒体を有する透明板
を備え、前記荷重板はタイヤ踏面を作るためにタイヤを前記透明板と組み合わせており、更に
前記ハウジングにより支持され、かつ前記透明板上で滑り動き得るカバー板を備え、荷重−撓み曲線を作るために、タイヤを前記カバー板と組み合わせている前記荷重板がタイヤと組み合わせられる実施態様１３による装置。
【００６２】
１６．前記試験パッドが、更に
前記ハウジング内に支持されかつ前記透明板の下方に角度を付けて置かれたミラー、及び
タイヤが前記透明板と組み合わせられたときに前記ミラーにより反射された像を捕獲するように位置決めされた少なくも１個のカメラであって、少なくも１個の軸線において位置決めできる前記カメラ
を備えた実施態様１５による装置。
【００６３】
１７．前記荷重板と組み合わせられたロードセル、
タイヤと組み合わせられた加圧空気供給源
を更に備え、タイヤが前記カバー板と組み合わせれたときの前記ロードセルの撓みの大きさ及び前記加圧空気供給源の膨張用圧力が、荷重−撓み曲線を作るために使用される
実施態様１６による装置。
【００６４】
１８．荷重板を受けるフレームであって、タイヤを受けるタイヤスピンドルが前記荷重板から伸びている前記フレームを設け、
タイヤを予定の荷重レベルで透明板と組み合わせ、
前記透明板の下方に置かれたカメラによりタイヤのグレースケール像を捕獲し、前記グレースケール像は画素のアレイを含み、前記画素のアレイの各画素にグレーレベル値が割り当てられ、
試行補正係数を割り当て、
前記予定された荷重レベル、前記グレーレベル値及び前記試行補正係数により試行荷重値を計算し、
前記試行補正係数、前記予定荷重レベル及び前記試行荷重レベルにより実補正係数を計算し、
前記実補正係数により各画素について補正画素圧力値を計算する
諸段階よりなるタイヤ踏面の作成方法。
【００６５】
１９．前記補正画素圧力値により第１の踏面解析結果を誘導し記憶し、
タイヤを前記透明板から外し、
タイヤを予定量だけ回転させ、タイヤを再び前記透明板に組み合わせそして前記第１の踏面解析結果と比較するために第２の踏面解析結果を作るように新たな補正画素圧力値を計算する
諸段階を更に含んだ実施態様１８による方法。
【００６６】
２０．前記補正された画素値により第１の踏面圧力マップを誘導し記憶し、
タイヤを前記透明板から外し、
タイヤを予定量だけ回転させ、タイヤを再び前記透明板と組み合わせそして前記第１の踏面圧力マップと比較するために第２の踏面圧力マップを作るように新たな補正画素圧力値を再計算する
諸段階を更に含んだ実施態様１８による方法。
【００６７】
２１．前記補正画素値からの踏面圧力マップ化を誘導し記憶する段階を更に含んだ実施態様１８による方法。
【００６８】
２２．前記補正画素値から圧力グラジエント解析結果を誘導し記憶する段階を更に含んだ実施態様１８による方法。
【００６９】
２３．ａ）荷重板を受けるフレームを設け、タイヤを受けるタイヤスピンドルが前記荷重板から伸び、
ｂ）タイヤを第１の予定空気圧値に膨らませ、
ｃ）タイヤをカバー板上に予定の荷重レベルに撓ませ、
ｄ）タイヤの第１の撓み対荷重曲線を測定し、
ｅ）前記カバー板からタイヤを外し、
ｆ）タイヤを第２の予定空気圧値に膨らませ、
ｇ）タイヤを前記カバー板上に別の予定の荷重レベルに撓ませ、
ｈ）タイヤの第２の撓み対荷重曲線を測定し、そして
ｉ）前記第１及び第２の撓み対荷重曲線より別のタイヤ空気圧値におけるタイヤの撓み量を推定する
諸段階を含んだ複数荷重−撓み曲線の作成方法。
【００７０】
２４．前記別のタイヤ空気圧値が前記第１及び第２のタイヤ空気圧値の間にある実施態様２３による方法。
【００７１】
２５．前記推定撓み対荷重曲線からタイヤの剛性値が誘導される実施態様２３による方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の図式的な正面図である。
【図２】本発明の装置の図式的な側面図である。
【図３】荷重板及びタイヤを支持するタイヤスピンドル並びにこれにキャンバーを与える機構の部分的断面図である。
【図４】装置に支持される試験パッド内に囲まれたカメラにより作成されたグレースケール像の補正を示す流れ図である。
【図５】試行補正係数と実補正係数のグラフ表示である。
【図６】試験パッドにより作られた荷重−撓み曲線からの荷重−撓み曲線群の推定を示す流れ図である。
【図７】複数の荷重−撓み曲線のグラフ表示である。
【符号の説明】
１０  装置
１１  タイヤ
１２  フレーム
１４   柱
２８  プロセッサー
３４  リフトプレート
４０  摺動トラック
４２  試験パッド
４８  ハウジングトラック
５０  透明板
５８  ミラー
【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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