(57)【要約】【課題】変形を測定する際の測定精度、再現性を容易に向上させる。【解決手段】タイヤ11に固着される支持シート18に、一側電極22、23が設けられた第１支持体21、および、一側電極22、23と対をなす他側電極30、31が設けられた第２支持体28を離して固着するとともに、第２支持体28と支持シート18との間にクッション層35を介装して大型としたので、固着位置や向きを容易に規定の位置、向きとすることができ、これにより、変形測定時における測定精度、再現性が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側電極が設けられた第１支持体および前記第１支持体から離隔した位置に他側電極が設けられた第２支持体が固着されるとともに、第１支持体または第２支持体のいずれか一方との間に弾性係数が自身より小さな材料からなるクッション層が介装され、被測定体の変形に追従して伸縮することができる支持シートを、変形する被測定体に固着する工程と、対をなす一側電極と他側電極との間における静電容量の値に基づいて被測定体の変形を求める工程とを備えたことを特徴とする変形測定方法。
【請求項２】
被測定体の変形測定時に該被測定体に固着され、該被測定体の変形に追従して伸縮することができる支持シートと、該支持シートに固着されるとともに、一側電極が設けられた第１支持体と、前記第１支持体から離隔した位置の支持シートに固着され、前記一側電極と対をなす他側電極が設けられた第２支持体と、第１支持体または第２支持体のいずれか一方と支持シートとの間に介装され、前記支持シートより弾性係数の小さな材料からなるクッション層とを備え、前記対をなす一側電極と他側電極との間における静電容量の値に基いて被測定体の変形を求めるようにしたことを特徴とする変形測定器。
【請求項３】
前記対をなす一側、他側電極を周方向に離して複数配置した請求項２記載の変形測定器。
【請求項４】
前記対をなす複数の一側、他側電極を周方向に90度離して配置した請求項３記載の変形測定器。
【請求項５】
前記支持シートを加硫済みゴムから構成した請求項１〜４のいずれかに記載の変形測定器。
【請求項６】
前記クッション層を合成スポンジから構成した請求項１〜５のいずれかに記載の変形測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被測定体、例えば空気入りタイヤの変形を測定する変形測定方法および変形測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の変形測定方法および変形測定器としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
【特許文献１】特開２００２−００２４７２号公報
【０００３】
このものは、空気入りタイヤのトレッド部内周に貼付けられた抵抗線歪ゲージと、該歪ゲージの抵抗線がトレッド部の変形（歪）に追従して伸縮したときの該金属線の抵抗変化に基づきトレッド部の変形を求める測定部とを備え、空気入りタイヤのワイピング変形に基づくトレッド部の変形を測定するようにしたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の変形測定方法および変形測定器にあっては、歪みゲージが薄肉で数mm角程度の小型であるため、該歪ゲージの貼付け位置や向きを規定の位置、向きに貼付けることが難しく、これにより、測定結果の精度および再現性が低下してしまうという課題があった。
【０００５】
この発明は、測定精度および再現性を容易に向上させることができる変形測定方法および変形測定器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、第１に、一側電極が設けられた第１支持体および前記第１支持体から離隔した位置に他側電極が設けられた第２支持体が固着されるとともに、第１支持体または第２支持体のいずれか一方との間に弾性係数が自身より小さな材料からなるクッション層が介装され、被測定体の変形に追従して伸縮することができる支持シートを、変形する被測定体に固着する工程と、対をなす一側電極と他側電極との間における静電容量の値に基づいて被測定体の変形を求める工程とを備えた変形測定方法により、達成することができる。
【０００７】
第２に、被測定体の変形測定時に該被測定体に固着され、該被測定体の変形に追従して伸縮することができる支持シートと、該支持シートに固着されるとともに、一側電極が設けられた第１支持体と、前記第１支持体から離隔した位置の支持シートに固着され、前記一側電極と対をなす他側電極が設けられた第２支持体と、第１支持体または第２支持体のいずれか一方と支持シートとの間に介装され、前記支持シートより弾性係数の小さな材料からなるクッション層とを備え、前記対をなす一側電極と他側電極との間における静電容量の値に基いて被測定体の変形を求めるようにした変形測定器により、達成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明においては、支持シートに一側電極が設けられた第１支持体および他側電極が設けられた第２支持体を離隔させて固着するとともに、これらのいずれか一方と支持シートとの間にクッション層を介装したので、全体として従来の歪ゲージより大型となり、この結果、固着位置や向きを容易に規定の位置、向きとすることができ、測定結果の精度、再現性を容易に向上させることができる。
【０００９】
そして、この発明では、被測定体の変形に追従して支持シートが伸縮すると、間にクッション層が設けられていない第１または第２支持体は、支持シートと等量だけ変位するが、間にクッション層が設けられている残りの第１または第２支持体はクッション層が変形を吸収するため、変位量が零に近付く。これにより、第１、第２支持体間の距離、詳しくは対をなす一側、他側電極間の距離が変化して静電容量の値が変化するが、このときの静電容量の値、即ち、検出結果に基づき被測定体の変形を求める。
【００１０】
また、請求項３に記載のように構成すれば、所望の方向における被測定体の変形を容易に高精度で測定することができ、さらに、請求項４に記載のように構成すれば、被測定体の変形を直交する２方向に分解した状態で容易に測定することができる。また、請求項５に記載のように構成すれば、支持シートを容易かつ安価に製作することができ、さらに、請求項６に記載のように構成すれば、安価でありながら充分に変形を吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１において、11は、例えば乗用車、トラック、バス等に装着される被測定体としての空気入りラジアルタイヤであり、このタイヤ11は走行時に路面12に接触するトレッド部13を有し、このトレッド部13の外周には幅広で周方向に連続して延びる複数本の主溝14、および、幅方向に延び前記主溝14と交差する幅広の横溝15が形成されている。なお、トレッド部13の外周には前記主溝14または横溝15のいずれか一方のみが形成される場合もある。そして、このようなタイヤ11を荷重下で走行させると、接地領域内のトレッド部13には種々の外力が作用して周方向および幅方向の少なくともいずれか一方に伸縮し変形が発生する。
【００１２】
17は前記タイヤ11（トレッド部13）の内周に設置された変形測定器であり、この変形測定器17は前述のような外力に基づくトレッド部13内周での周方向、幅方向の変形を測定するため、トレッド部13の内周に配置されている。この変形測定器17は、図２、３、４に示すように、タイヤ11（トレッド部13の内周）に接着剤等によって取り外し可能に固着される矩形シート状の支持シート18を有し、この支持シート18は薄肉の一定肉厚で、前記タイヤ11（トレッド部13）の変形に追従して同一方向に同一量だけ伸縮することができる。
【００１３】
この結果、前記支持シート18は、タイヤ11の回転により変形測定器17が接地領域に到達する毎に、タイヤ11（トレッド部13）の変形に追従して周方向、幅方向に伸縮し、一方、接地領域から離れて外力の付与が無くなると、元の形状（長さ）に復元する。ここで、前述した支持シート18は加硫済みゴムから構成されているため、これを容易かつ安価に製作することができる。
【００１４】
21は前記支持シート18の中央部に基端（外端）が直接固着され、タイヤ11の回転軸に向かって半径方向に延びる第１支持体であり、この第１支持体21は中空の八角柱状で、剛体、例えばプラスチックから構成されている。この第１支持体21の外側面のうち、タイヤ周方向に直交するとともに、第１支持体21の周方向に互いに 180度離れた２つの外側面21ａには、それぞれプレート状の一側電極22が固着され、一方、タイヤ幅方向に直交するとともに、第１支持体21の周方向に互いに 180度離れた２つの外側面21ｂには、それぞれ矩形板状の一側電極23が固着されている。ここで、これら一側電極22、23は第１支持体21内に埋設することで設けてもよい。
【００１５】
なお、タイヤ11の一方向（例えば、周方向または幅方向）の変形のみを測定する場合には一側電極22、23のいずれか一方だけを設ければよい。さらに、複数方向の変形を測定するには、これら一側電極を２以上の複数設けるようにするとよい。そして、このように複数の一側電極を設ける場合には、これら一側電極を第１支持体21に周方向に等角度離して配置することが好ましい。また、前記一側電極22、23は銅、アルミニウム等の導電体から構成する。
【００１６】
26は剛体、例えばプラスチックから構成され前記支持シート18に後述のクッション層を介して固着された矩形板状の支持プレートであり、この支持プレート26の中央部には前記第１支持体21と同軸で該第１支持体21より大径の貫通孔25が形成され、この貫通孔25内には前記第１支持体21の基端部が挿入されている。前記貫通孔25の内周近傍の支持プレート26には複数、ここでは４個の剛体、例えばプラスチックからなる断面Ｌ字形をしたブラケット27が固定され、これらのブラケット27は周方向に等角度、ここでは90度だけ離れている。
【００１７】
これらブラケット27は支持プレート26から半径方向に突出した突出部27ａを有し、これらブラケット27の突出部27ａは前記一側電極22、23にそれぞれ対向している。前述した支持プレート26、ブラケット27は全体として、前記第１支持体21から離隔した位置の支持シート18に固着された第２支持体28を構成するが、このような位置に第２支持体28が固着されているので、前記第１支持体21は第２支持体28に対して独立して変位することができる。
【００１８】
30は前記一側電極22に対向している２個のブラケット27（突出部27ａ）にそれぞれ固着され、前記一側電極22と対をなす２個の矩形板状をした他側電極であり、これらの他側電極30はタイヤ11の周方向に離れて配置されている。31は前記一側電極23に対向している２個のブラケット27（突出部27ａ）にそれぞれ固着され、前記一側電極23と対をなす２個の矩形板状をした他側電極であり、これらの他側電極31はタイヤ11の幅方向に離れて配置されている。
【００１９】
そして、対をなす一側電極22、23と他側電極30、31とは互いに対向しながら平行に延びるとともに、両者間の間隔はいずれにおいても等距離である。この結果、これら対をなす複数、ここでは４対の一側、他側電極22、23、30、31は第１支持体21の中心軸を中心として周方向に90度離れて配置されていることになる。なお、測定精度が高精度でなくてもよい場合には、対をなす一側、他側電極を90度離して合計２対設けるようにしてもよい。そして、これら他側電極30、31は前記一側電極22、23と同様に銅、アルミニウム等の導電体から構成する。
【００２０】
これにより、前記タイヤ11（トレッド部13）の周方向、幅方向の変形に追従して支持シート18が同一方向に同一量だけ伸縮して、対をなす一側電極22、23と他側電極30、31との間の距離が後述のように変化すると、この距離の変化に応じて一側電極22、23と他側電極30、31との間の静電容量の値が変化し、前記タイヤ11（トレッド部13）の周方向、幅方向の変形をそれぞれ測定することができる。
【００２１】
また、前述のように対をなす複数の一側、他側電極を周方向に90度離して配置するようにすれば、タイヤ11（トレッド部13）の変形を、複雑な演算を行うことなく、直交する２方向に分解した状態で容易に測定することができる。なお、一側、他側電極を複数対設置する場合には、これら一側、他側電極を90度以外の角度だけ周方向に離して配置することもでき、この場合には、これら複数対の一側、他側電極間における静電容量の値（検出結果）を基に演算を行うことで、所望の方向におけるタイヤ11（トレッド部13）の変形を高精度で測定することができ、その効果は、一側、他側電極の対数が多くなる程顕著となる。
【００２２】
35は第２支持体28（支持プレート26）と支持シート18との間に介装されたクッション層であり、このクッション層35が介装されることで第２支持体28は支持シート18に間接的に固着されることになる。前記クッション層35は支持シート18より弾性係数の小さな材料から構成されており、この結果、支持シート18がタイヤ11（トレッド部13）に追従して伸縮したとき、該クッション層35は支持シート18の変形を吸収し、これにより、第２支持体28の変位量は零に近付く。ここで、前述のクッション層35を多孔性であるウレタンフォーム等の合成スポンジから構成すると、安価でありながら充分に変形を吸収することができるので、好ましい。
【００２３】
38は前記第２支持体28（ブラケット27）に固定された測定部であり、この測定部38は、例えばＩＣチップ等の制御基板から構成されている。また、この測定部38と一側電極22、23とは信号線39により、一方、測定部38と他側電極30、31とは信号線40によりそれぞれ接続され、これら信号線39、40を通じて対をなす一側、他側電極22、23、30、31間の距離に対応した静電容量値（検出結果）が測定部38に送られる。
【００２４】
このように測定部38に静電容量値（検出結果）が送られると、該測定部38は前記一側、他側電極22、30間の静電容量値（検出結果）に基づき演算を行ってタイヤ11（トレッド部13）の周方向の変形を、また、一側、他側電極23、31間の静電容量値（検出結果）に基づき演算を行ってタイヤ11（トレッド部13）の幅方向の変形を求める。
【００２５】
具体的には、変形測定器17が接地領域外に位置しているときの対をなす一側、他側電極間の平均静電容量値を求め、基準値として測定部38に記憶しておき、前記変形測定器17が接地領域に到達して対をなす一側、他側電極間の距離が変化することでこれらの間の静電容量値が変化したとき、この変化した静電容量値を検出して前記基準値と比較し、この比較結果からタイヤ11（トレッド部13）における周方向、幅方向の変形をそれぞれ測定している。ここで、タイヤ11の周方向、幅方向の変形のそれぞれを２対の一側、他側電極22、23、30、31を用い、その平均値で求めるようにしたので、前記変形を高精度で測定することができる。
【００２６】
そして、前述のように支持シート18に一側電極22、23が設けられた第１支持体21および他側電極30、31が設けられた第２支持体28を離して固着するとともに、第２支持体28と支持シート18との間にクッション層35を介装したので、全体として従来の歪ゲージより大型となり、この結果、固着位置や向きを容易に規定の位置、向きとすることができ、測定結果の精度、再現性を容易に向上させることができる。また、一側、他側電極22、23、30、31、測定部38を第１、第２支持体21、28に設けたので、両者を接続する信号線39、40がタイヤ11の変形によって断線するような事態が抑制され、これにより、測定作業の中断を効果的に抑制することができる。
【００２７】
次に、前記実施形態１の作用について説明する。
前述した変形測定器17を用いてタイヤ11（トレッド部13）の変形を測定する場合には、該タイヤ11（トレッド部13）の内周に接着剤等を用いて変形測定器17の支持シート18を取り外し可能に固着する。次に、前記タイヤ11をリムに装着して内圧を充填した後、所定荷重を負荷しながら路面12上を走行させて複数回回転させる。このとき、一側、他側電極22、23、30、31間の静電容量値（測定結果）を基に測定部38を用いて変形測定器17が接地領域外に位置しているとき（外力の付与がないとき）の平均静電容量値を求め、基準値として測定部38に記憶する。なお、前記基準値は予め設定した値として測定部38に記憶させておいてもよい。
【００２８】
次に、再びタイヤ11を走行させて変形測定器17を接地領域に到達させると、タイヤ11の伸縮変形に追従してトレッド部13内周および支持シート18が周方向および幅方向に伸縮する。このとき、第１支持体21と支持シート18との間にはクッション層が設けられていないため、第１支持体21は支持シート18と等量だけ変位するが、第２支持体28と支持シート18との間にはクッション層35が介装されているため、クッション層35が支持シート18の変形を吸収し、第２支持体28の変位量が零に近付く。
【００２９】
このような第１、第２支持体21、28の変位により、対をなす一側電極22、23と他側電極30、31との間の距離、即ち静電容量値が変化するが、この変化した距離、即ち静電容量値を一側、他側電極22、23、30、31から測定部38に検出結果として出力する。このとき、測定部38は前記検出結果と基準値とを比較し、これらの比較結果からタイヤ11（トレッド部13）の周方向、幅方向の変形をそれぞれ求める。このようにして測定されたタイヤ11（トレッド部13）の変形は、測定部38から、例えば無線通信によりタイヤ11の外部に設置されたリーダにより読み取られる。また、前述した一側、他側電極22、23、30、31からの検出結果に基づいてタイヤ11に対する入力の値あるいはタイヤ11の積算回転数を求めることもできる。
【００３０】
なお、前述の実施形態においては、タイヤ11のトレッド部13内周に変形測定器17を設置するようにしたが、この発明においては、タイヤのサイドウォール部に設置してもよく、あるいは、タイヤ以外の変形する部材、例えばコンベアベルト、免震ゴム等に設置し、その変形を測定するようにしてもよい。また、前述の実施形態においては、支持シート18と第２支持体28との間にのみクッション層35を介装するようにしたが、この発明においては、支持シート18と第１支持体21との間にのみクッション層を介装し、支持シート18と第２支持体28との間での介装を省略するようにしても、同様に変形を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明は、被測定体、例えばタイヤの変形を測定する産業分野に適用できる。  
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施形態１を示すトレッド部の幅方向断面図である。
【図２】変形測定器近傍の斜視図である。
【図３】その平面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
11…被測定体               18…支持シート
21…第１支持体             22、23…一側電極
28…第２支持体             30、31…他側電極
35…クッション層
【図１】
2009025170.tif 000003
【図２】
2009025170.tif 000004
【図３】
2009025170.tif 000005
【図４】
2009025170.tif 000006