(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定部（１９）のハウジング（２２）に固定される、タイヤ（２）のサイズに応じて交換可能な一対のリング状のリム（３）と、リム（３）によりタイヤ（２）のビード部を保持しながらタイヤ（２）を、前記ハウジング（２２）を介して路面に押圧してタイヤ（２）に負荷をかける負荷手段（１８）と、タイヤ（２）の空気室（２１）内に、リム（３）から独立させて配置されて、タイヤ（２）の内面形状を測定するレーザ変位計（１）と、このレーザ変位計（１）を円周方向に移動させる円周方向移動手段（１０）と、レーザ変位計（１）の円周方向位置検出手段と、そのレーザ変位計（１）をタイヤ幅方向に移動させる幅方向移動手段（７，８）と、レーザ変位計（１）の幅方向位置検出手段とを具えてなることを特徴とするタイヤ内面形状測定装置。
【請求項２】
前記レーザ変位計（１）が、光源（半導体レーザダイオード）（４）からの光線を略平行光線にする出射レンズ（６）と、光路を変更するための反射面を有する１個以上の反射部材（５）と、出射レンズ（６）を透過し、反射部材（５）で光路変更された光線が被測定物体であるタイヤ内面で反射し、再び前記反射部材（５）で光路変更されてきた拡散反射光線を受光する受光レンズ（１４）と、この受光レンズ（１４）を透過した光線の光位置を検出する光位置検出素子（ＰＳＤ）（１５）と、ＰＳＤの光位置から距離を演算する距離演算手段とからなっていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、被測定物体の変位量を測定する反射測定装置に関するものであり、特にはタイヤに空気圧が充填された時または負荷がかけられたときのタイヤ内面形状を測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤに空気圧が充填されたとき、負荷がかけられたときまたはタイヤが突起物にのりあげているときのタイヤ内面形状を測定するさいには、タイヤの内面に石膏を流し込んだ上、空気圧を充填し負荷をかけ半日程度放置した後、タイヤを切断して石膏を取り出し石膏の形状を測定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように石膏の形状をトレースする方法は、▲１▼タイヤを切断して石膏を取り出すためタイヤが無駄になってしまう上、測定に時間がかかる。▲２▼測定精度がよくない。▲３▼タイヤの断面の一部しか測定できない。という問題がある。
【０００４】
本発明は従来技術有する上記のような問題を解決することを課題としてなされたものであり、被測定物体であるタイヤ内面の形状、特に接地面に対応する部分の形状を正確に、リアルタイムにしかも容易に測定することができるタイヤ内面形状測定装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のタイヤ内面形状測定装置は、測定部１９のハウジング２２に固定される、タイヤ２のサイズに応じて交換可能な一対のリング状のリム３と、リム３によりタイヤのビード部を保持しながらタイヤを、前記ハウジング２２を介して路面に押圧してタイヤに負荷をかける負荷手段と、タイヤの空気室内に、リム３から独立させて配置されて、タイヤ内面形状を測定するレーザ変位計と、このレーザ変位計を円周方向に移動させる円周方向移動手段と、レーザ変位計の円周方向位置検出手段と、そのレーザ変位計をタイヤ幅方向に移動させる幅方向移動手段と、レーザ変位計の幅方向位置検出手段とを具えてなる。
【０００６】
ここで、レーザ変位計１をタイヤ円周方向および幅方向に移動する手段としては、タイヤ軸を中心として回転できるブラケット１０にさらにブラケットを設けて、送りネジ７と送りナット８を設け、送りナットにレーザ変位計を固定すればよい。ブラケット１０全体をモータ１３で歯車１１、１２を介して回転させれば円周方向に移動し、図示しないモータでタイミングギヤ、タイミングベルト９を介して送りネジ７を回転させて送りナット８を送るようすればタイヤ幅方向に移動する。なお、空気を入れるためのバルブは図示していないが、リムにつけても空気室に相当する任意の部分につけてもよい。また、空気室はＯリング等を使用して気密状態にしなければならない。
【０００７】
本発明は、上記のようにタイヤ室内にタイヤ幅方向とタイヤ周方向に移動できるレーザ変位計を配置しているため、タイヤに無接触で正確に任意の位置のタイヤ内面形状を測定できる。また、図２に示す上下移動装置によりタイヤに任意の負荷をかけることができる。
【０００８】
また、本発明のタイヤ内面形状測定装置のレーザ変位計１は、請求項２に記載したように、光源（半導体レーザダイオード）４からの光線を略平行光線にする出射レンズ６と、光路を変更するための反射面を有する１個以上の反射部材５と、前記出射レンズ６を透過し、反射部材で光路変更された光線が被測定物体であるタイヤ内面で反射し、再び前記反射部材で光路変更されてきた拡散反射光線を受光する受光レンズ１４と、前記受光レンズ１４を透過した光線の光位置を検出する光位置検出素子（ＰＳＤ）１５と、ＰＳＤの光位置から距離を演算する距離演算手段とからなっていることを特徴としている。
【０００９】
ここでレーザ変位計の測定原理を説明すると、図４に示すように光源である半導体レーザ４と光位置検出素子（ＰＳＤ）１５とからなっており、光学的三角測距法の原理に基づいており、半導体レーザの光線は出射レンズ６を透過し、被測定物体であるタイヤ内面に照射され、そこで拡散反射された光線の一部は受光レンズ１４を透過してＰＳＤ１５上にスポットを結ぶ。被測定部物体との距離が変わればスポットの位置が移動し、それに応じてＰＳＤで発生する電流が変化することから変位量を知ることができるわけである。
【００１０】
本発明のレーザ変位計で出射レンズ６を透過した光線を反射部材で光路変更しているのは、光路をある程度長くすることができ、しかも装置全体をコンパクトにできるためである。なお、光源として用いるレーザは波長が比較的短い０．７８ミクロン程度の赤外光を使用するのが好ましく、コヒーレント性はそれほど問わなくともよい。またレーザの出力は最大で２０ｍW 程度で、平均で１０ｍW 程度のものでよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１乃至３を用いて説明する。本実施例によるタイヤ内面形状測定装置は、図２に示すように測定部１９と測定部を上下に移動する上下移動装置１８（負荷手段）とからなっている。測定部１９のハウジング２２内は、タイヤをリムに取り付け内圧を充填した状態では気密になるようにＯリングで各連結部がシールされている。一対のリング状のリムはハウジング２２にＯリングでシールされてボルトで固定されている。このリムを変更することにより各種サイズのタイヤを測定できるという特徴がある。
【００１２】
図１に示すようにレーザ変位計１は、タイヤ軸を中心として回転できるブラケット１０（円周方向移動手段）にさらにブラケットを設けて、送りネジ７と送りナット８（幅方向移動手段）を設け、そして送りナットに固定されているブラケット１０全体をモータ１３で歯車１１、１２を介して回転させれば円周方向に移動し、図示しないモータでタイミングギヤ、タイミングベルト９を介して送りネジ７を回転させて送りナット８を送ればタイヤ幅方向に移動するようになっている。また、図示はしていないが両方のモータ軸に直接または間接的にポテンショメータを取付け円周方向位置の検出と幅方向位置の検出ができるようにしてある。
【００１３】
図３は、レーザ変位計の変位測定機構の要部構成図でありレーザ変位計１は、送りネジを回転させることにより、固定用軸２０に沿ってタイヤ幅方向の測定個所に移動し、周方向に移動しながら計測をする。変位計のハウジング内には、半導体レーザダイオード４、コリメータレンズ６、３個の反射部材（プリズム）５と、図３には示していないが、受光レンズ１４、光位置検出装置（ＰＳＤ）１５、駆動回路１７、信号増幅回路１６が収容されている。半導体レーザダイオード４は最大出力２０ｍＷであり、平均出力は１０ｍＷであり、波長が０．７８ミクロン赤外光である。ハウジングの出射部と受光部にあたる個所には貫通穴が設けられている。また、反射部材は角度を細かく調整できるように調整機能がつけられている。コリメータレンズはプラスチックでできており、受光レンズはプラスチックでできているフレネルレンズである。
【００１４】
図３に示すように、出射レンズ５を透過した光線は、３個の反射部材で反射されタイヤ内面を照射し拡散反射された光線の一部が再び３個の反射部材で反射されて図示していない受光レンズ１４を透過しＰＳＤ１５上に１．２ｍｍ×２．５ｍｍ程度のスポットを結ぶようになっている。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によると、コンパクトな装置でタイヤ内面の細かな凹凸やタイヤが突起に乗り上げているときのタイヤ内面の変形挙動等が容易に正確に、しかもタイヤを破壊することなく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤ内面形状測定装置の測定部の概略構成図である。
【図２】タイヤ内面形状測定装置の該略構成図である。
【図３】レーザ変位計の変位測定機構の要部構成図である。
【図４】レーザ変位計の測定原理を示す図である。
【符号の説明】
１  レーザ変位計
２  タイヤ
３  リム
４  半導体レーザダイオード（光源）
５  反射部材
６  出射レンズ（コリメータレンズ）
７  送りネジ
８  送りナット
９  タイミングギヤ、タイミングベルト
１０  ブラケット
１１  モータ側歯車
１２  ブラケット側歯車
１３  円周方向移動用モータ
１４  受光レンズ
１５  光位置検出素子（ＰＳＤ）
１６  信号増幅回路
１７  駆動回路
１８  タイヤ内面形状測定装置の測定部の上下移動装置（負荷手段）
１９  タイヤ内面形状測定装置の測定部
２０  固定用軸
２１  タイヤ空気室
【図１】
0003774035.tif 000002
【図２】
0003774035.tif 000003
【図３】
0003774035.tif 000004
【図４】
0003774035.tif 000005