JP2003139659A

JP2003139659A - タイヤ接地面解析装置

Info

Publication number: JP2003139659A
Application number: JP2001334094A
Authority: JP
Inventors: Kozo Nakahama; 浩三中浜; Ken Takera; 謙武良; Shinichi Matsuura; 真一松浦
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】小規模・簡単かつ安全な構成により、大型
自動車用のタイヤの制動、駆動状態を台上にて再現可能
とするタイヤ接地面解析装置を提供することを目的とす
る。【解決手段】タイヤ軸２に装着されたタイヤ１と、タイ
ヤ１を回転駆動させる第１トルクモータ７と、水平方向
に往復移動可能なタイヤ接地台３と、タイヤ１の回転駆
動方向Ｒと逆方向へタイヤ接地台３を水平移動させる第
２トルクモータ８と、を有し、第２トルクモータ８によ
るタイヤ接地台３の移動駆動力Ｐ_Sと第１トルクモータ
７によるタイヤ１の回転駆動力Ｐ_rとを大小変更させる
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制動時、駆動時に
おけるタイヤ接地面を解析することが可能なタイヤ接地
面解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ接地面の形状の観測やタイヤ摩耗
エネルギーの測定等、タイヤ接地面の状態は、タイヤ接
地面解析装置により行われている。従来、このタイヤ接
地面解析装置は、図５に示すように、タイヤ軸42に装着
されたタイヤ41と、タイヤ41のトレッド面44に接し水平
方向（矢印ａ方向）に移動するタイヤ接地台43と、タイ
ヤ接地台43を水平移動させる台駆動手段と、を有してい
る。そして、タイヤ41をタイヤ接地台43に向けて押圧
し、タイヤ41のトレッド面44をタイヤ接地台43に接触さ
せた状態にて、タイヤ接地台43を矢印ａ方向に移動させ
ることにより、タイヤ41を矢印ｂ方向にタイヤ接地台43
と伴廻り（タイヤフリー回転）させ、トレッド面44の解
析を行うものであった。

【０００３】又は、図６に示す装置は、図５に示す装置
と同様に構成して、タイヤ接地台43を矢印ａ方向に移動
させることにより、摩擦により矢印ｂ方向にタイヤ41を
伴廻りさせる。そして同時に、タイヤ41にこの伴廻り方
向と反対方向（矢印ｃ方向）に、このタイヤ41を回転付
勢させるため、タイヤプーリーからワイヤ49等を介して
錘47をつり下げ、タイヤ41に制動力を与えていた。ま
た、タイヤ接地台43をスライド移動自由にさせて、図７
に示すように、タイヤ41を駆動手段46により矢印ｂ方向
へ回転駆動させ、タイヤ41のトレッド面44をタイヤ接地
台43に接触させた状態にして、タイヤ接地台43を矢印ｄ
方向へ摩擦力により伴移動させ、同時に、タイヤ接地台
43にワイヤ49等を介して錘48をつり下げ、タイヤ接地台
43を矢印ｅ方向に引張って、タイヤ駆動状態を再現させ
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す接地面解析
装置においては、実車走行のうち、定常走行であるタイ
ヤフリー回転の状態を再現させるのみであって、タイヤ
の制動時や駆動時に生ずるタイヤのトレッドを大きく変
形させるタイヤ周方向の剪断力を実質的に作用させるこ
とができないという問題点がある。また、図６と図７に
示した錘式によって、制動、駆動状態を再現させる装置
においては、錘の重量に制限があり、トラックやバス等
の大型自動車用のタイヤに発生する大きな制動力、駆動
力の状態を再現させることは不可能であった。そのた
め、大型自動車用のタイヤは、実際のタイヤ摩耗が大き
く発生する制動時、駆動時テストが行えず、タイヤフリ
ー回転時の解析・測定のみしか実施できなかった。従っ
て、制動時・駆動時の大型自動車用のタイヤの摩耗エネ
ルギーの測定が不可能で、タイヤに生ずる現象の解析
（予測・検討）が行われなかった。また、この錘式の装
置は、錘の着脱作業が重労働であり、その負荷の調節が
困難で、着脱の操作を誤ると錘が落下するなど、その作
業の安全性についても大きな問題があった。

【０００５】そこで本発明は、小規模・簡単かつ安全な
構成により、大型自動車用のタイヤの制動、駆動状態を
台上にて再現可能とするタイヤ接地面解析装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るタイヤ接地面解析装置は、タイヤ軸
に装着されたタイヤと、該タイヤを回転駆動させる第１
トルクモータと、該タイヤのトレッド面に接し水平方向
に往復移動可能なタイヤ接地台と、該トレッド面での該
タイヤの回転駆動方向と逆方向へタイヤ接地台を水平移
動させる第２トルクモータと、該第２トルクモータによ
る上記タイヤ接地台の移動駆動力と該第１トルクモータ
による上記タイヤ１の回転駆動力とを大小変更すること
で該タイヤに制動力乃至駆動力を負荷させる制動駆動負
荷機構と、備えたものである。

【０００７】また、上記タイヤ接地台に設けられて、上
記タイヤとの接触によりタイヤ摩耗エネルギーを測定す
る測定手段を備えるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態に基づ
き、本発明を詳説する。

【０００９】図１と図２は、本発明に係るタイヤ接地面
解析装置を示し、この解析装置は、タイヤ１を着脱自在
に取着するタイヤ軸２と、このタイヤ１を回転駆動させ
るための第１トルクモータ７と、水平方向に移動可能な
平板状のタイヤ接地台３（テーブル）と、このタイヤ接
地台３を水平方向に往復移動させるための第２トルクモ
ータ８と、を備えている。

【００１０】具体的に説明すると、図２の側面図で、タ
イヤ軸２は、軸受31，31によって水平かつ回転自在に支
持され、タイヤ軸２の中途部にキー止めされたフランジ
状のリム取付片32を備え、この取付片32にタイヤ１がボ
ルト等の取付手段により固着されている。即ち、タイヤ
軸２にタイヤ１の中心軸部が装着されてタイヤ１とタイ
ヤ軸２とが一体化した状態となる。

【００１１】タイヤ軸２の一端部には、クラッチ機構26
を介在させ、タイヤプーリー11が固着されている。この
タイヤプーリー11には、第１トルクモータ７による回転
トルクが、第１トルクモータプーリー12とチェーンやベ
ルト等の第１可撓性伝達部材13を介して伝達される。タ
イヤプーリー11と第１トルクモータプーリー12とは、第
１可撓性伝達部材13の種類に対応して、スプロケット、
ベルト用プーリー等とすればよい。そして、所定寸法
（径）のタイヤプーリー11と第１トルクモータプーリー
12の選定・取付により、タイヤ１の回転数の増加・減少
の調節が可能である。又は、第１トルクモータ７とタイ
ヤ軸２との間に減速装置（図示省略）を介してもよいも
のである。そして、これらのタイヤ駆動手段により、タ
イヤ１は回転駆動力Ｐ _rを発生させる。

【００１２】タイヤ軸２を支持する軸受31，31は、その
上方位置より垂下するアーム33，33に保持され、アーム
33，33は上方位置で図示省略の流体シリンダー等の昇降
駆動手段に連結しており、この昇降手段は下方向き（タ
イヤ接地台側）に推力（押圧力）を発生かつ保持できる
ものである。即ち、タイヤ１のタイヤ接地台３への押圧
力を発生・保持させ、後述するが実際の自動車用タイヤ
の接地状態、走行状態を再現させることが可能となる。

【００１３】次に、タイヤ接地台３は、平面視矩形状で
表て面（上面）を平滑面に形成したものである。タイヤ
接地台３は、図２に示すように、地面に支持体34を設置
し、支持体34上に水平方向に往復移動が自在となるよう
受け持ちされている。また、タイヤ接地台３は、スリッ
プ角調節手段及びキャンバー角調節手段を有している。
スリップ角調節手段（図示省略）は、タイヤ接地台３を
タイヤ接地台３の長手方向の直線上に水平移動させるの
みではなく、（実際の車のタイヤが旋回時に描く軌跡と
同等の）大きな回転半径の円弧状に水平移動させるガイ
ド装置である。キャンバー角調節手段35は、図２に示す
ように、タイヤ接地台３に連結される揺動枠36が、タイ
ヤ接地台３の長手方向の直線を揺動中心として、左右揺
動可能に移動・保持させる揺動装置である。

【００１４】ここで、上記スリップ角とは、タイヤ１の
進行方向（タイヤ１の赤道Ｃ）と路面（タイヤ接地台
３）の進行方向（延在方向）との交差角度であって、例
えば自動車が旋回状態にあるとき、タイヤのスリップ角
が大きくなる。よって、スリップ角調節手段により、実
際の旋回状態に近い状態にて、タイヤと路面との接地解
析も行える。また、キャンバー角とは、タイヤ１の赤道
Ｃを有する面（赤道面）と路面（例えばタイヤ接地台３
の上面）とのなす角度であって、通常、四輪自動車に
は、キャンバー角が与えられた状態でタイヤ１が装着さ
れている。よって、キャンバー角調節手段35により、実
車走行により近づけた状態にて、タイヤと路面との接地
解析も行える。

【００１５】次に、タイヤ接地台３を駆動させる台駆動
手段について、具体的に説明すると図２に示すように、
第２トルクモータ８の出力軸は、減速機37を介して回転
軸27に連結され、回転軸27にはトルクメータ38を有し、
第２トルクモータ８の回転トルク（動力）は、第２トル
クモータプーリー17へと伝達される。そして、第２トル
クモータプーリー17の動力は、図１に示すチェーンやベ
ルト等の第２可撓性伝達部材18を介して、接地台プーリ
ー16に伝えられ、接地台プーリー16と同一回転軸39上の
第１プーリー19に動力が伝えられる。接地台プーリー16
と第２トルクモータプーリー17は、第２可撓性伝達部材
18に対応してスプロケット、ベルト用プーリー等とすれ
ばよい。

【００１６】そして、第１プーリー19は、タイヤ接地台
３の下面側に配置され、第１プーリー19の回転軸39に平
行な回転軸40を有し、タイヤ接地台３の長手方向に第１
プーリー19と所定間隔を有して第２プーリー20が配設さ
れている。これら第１プーリー19と第２プーリー20とに
は、タイミングベルト等の第３可撓性伝達部材21が懸け
られ、第１プーリー19に伝わった動力（回転トルク）が
第３可撓性伝達部材21に、水平方向に移動する移動駆動
力Ｐ_Sとして伝えられる。

【００１７】第３可撓性伝達部材21の上面側には、連結
部材25の一部が取着されており、連結部材25の他部が、
タイヤ接地台３に取着されている。即ち、第２トルクモ
ータ８の回転トルクが、第３可撓性伝達部材21等を介し
てタイヤ接地台３の水平方向の移動駆動力Ｐ_Sとなって
伝達される。

【００１８】また、タイヤ接地台３には、タイヤ１との
接触によりタイヤ摩耗エネルギーを測定する測定手段４
を備えて、本発明のタイヤ接地面解析装置を、タイヤ台
上摩耗エネルギー測定試験機とすることができる。この
測定手段４は、複数の方向に複数の歪みゲージを備えた
第１センサー23と、複数の方向に複数の歪みゲージを備
えた第２センサー24と、を備える。第１センサー23と第
２センサー24とは、タイヤ接地台３の水平移動方向に位
置をずらして、タイヤ１のトレッド面９に当接する位置
に設けられている。そして、これら第１・第２センサー
23，24により、タイヤ１とタイヤ接地台３との接地圧
（タイヤ１の応力）と、タイヤ１の接地台３に対する動
き（すべり）───タイヤ１の歪み───を測定する。

【００１９】第１・第２センサー23，24は、タイヤ１の
摩耗を測定する箇所に配置されていいる。即ち、タイヤ
１のショルダー部及びクラウン部において夫々測定が可
能なものである。ここで、タイヤ摩耗エネルギーは、
〔接地圧×Δすべり量〕あるいは、〔前後力・横力（応
力）×Δすべり量〕と定義する。そして摩耗エネルギー
の測定は、例えば、第１センサー23にて接地圧を、第２
センサー24にてΔすべり量を測定することで、解析を行
う。

【００２０】第１トルクモータ７と第２トルクモータ８
とは、制動駆動負荷機構10により運転を制御されてい
る。図２に示すように、第２トルクモータ８の出力軸に
回転軸27が連結され、回転軸27にはトルクメータ38が備
えられていることにより、回転軸27のトルクを検出して
いる。この測定されるトルクと第１トルクモータ７と第
２トルクモータ８の出力状態（出力トルク）とにより、
制動駆動負荷機構10において、第１トルクモータ７、第
２トルクモータ８の電圧調整等によって出力制御を行
う。

【００２１】そして、制動駆動負荷機構10により、タイ
ヤ接地台３の移動駆動力Ｐ_Sとタイヤ１の回転駆動力Ｐ
_rと、を大小変更させることで、（後述するが）タイヤ
１に制動力乃至駆動力を負荷させる。

【００２２】以上のように構成された本実施形態の接地
面解析装置（制動駆動負荷機構10）の作用について説明
する。タイヤ軸２にタイヤ１を装着し、タイヤ１を図示
省略の上記昇降手段により下降させ、タイヤ接地台３の
表（上）面にタイヤ１（トレッド面９）を押圧させる。
このときタイヤ１に負荷させる縦荷重は、昇降手段によ
り調節できる。また、大型自動車用のタイヤは径が大き
いが、この昇降手段によりタイヤ軸２を適切な高さに配
置させることが容易である。

【００２３】先ず、図３に示すタイヤ１に制動力を負荷
させる状態を得るには、例えば、（制動駆動負荷機構10
により）タイヤ接地台３を駆動する第２トルクモータ８
の電圧を最大にする。これにより、タイヤ接地台３は、
矢印で示す駆動方向Ｓに移動する。このとき、第１トル
クモータ７によりタイヤ１を、２点鎖線の矢印で示す回
転駆動方向Ｒに回転させる。即ち、トレッド面９におい
て、これらの移動方向・回転方向が逆になるよう設定す
る。

【００２４】ここで、第１・第２トルクモータ７，８
は、電圧調整によってその発生トルクの調節が可能であ
り、（トルクメータ38によって回転軸27のトルクを検出
し）、その調節を制動駆動負荷機構10によって行うもの
である。また、このトルクモータ７，８は、ある範囲の
回転数では発生トルクが略一定で、出力軸が拘束されて
もモータが焼けることがなく、また、発生トルクの変動
（脈動）が小さいため、本装置において極めて有用であ
る。

【００２５】そして、制動駆動負荷機構10によって、タ
イヤ１の回転駆動力Ｐ_rがタイヤ接地台３の移動駆動力
Ｐ_Sより小さくなるよう設定する。そして、移動駆動力
Ｐ_Sによるタイヤ接地台３の移動に伴い、トレッド面９
の摩擦力によってタイヤ１はタイヤ接地台３と伴廻りし
て、タイヤ１の実際の回転方向は矢印Ａ方向となる。即
ち、タイヤ１には、伴廻りの回転方向Ａと反対の回転方
向（回転駆動方向Ｒ）の付勢力（制動力）が加わり、タ
イヤ１が伴廻りに抵抗する制動状態を再現させることと
なる。これにより、タイヤ１のトレッド面９には、実質
的なタイヤ周方向の剪断力が生じ、これが、接地面のタ
イヤ１のトレッドゴムの大きな変形・摩耗をもたらす。
従って、自動車の実走行中におけるタイヤ１の周速度よ
りも路面移動速度が大きい制動状態となる接地状態を台
上にて再現させることができる。

【００２６】次に、図４に示すタイヤ１に駆動力を負荷
させる状態を得るには以下のようにすればよい。タイヤ
１をタイヤ接地台３に押圧する工程までは、図３の制動
状態の場合と同一である。そして、駆動状態を再現させ
るためには、例えば、タイヤ１（タイヤ軸２）を回転駆
動させる第１トルクモータ７の電圧を最大にする。これ
により、タイヤ１は、矢印で示す回転駆動方向Ｒに回転
する。このとき、第２トルクモータ８によりタイヤ接地
台３を、２点鎖線の矢印で示す駆動方向Ｓに移動させ
る。即ち、トレッド面９において、これらの移動方向・
回転方向が逆になるよう設定する。

【００２７】そして、制動駆動負荷機構10によって、タ
イヤ１の回転駆動力Ｐ_rがタイヤ接地台３の移動駆動力
Ｐ_S（２点鎖線矢印の方向）より大きくなるよう設定す
る。これにより、タイヤ１の回転駆動力Ｐ_rによる回転
に伴い、トレッド面９の摩擦力によってタイヤ接地台３
はタイヤ１と伴廻りして、タイヤ接地台３の実際の移動
方向は矢印Ｂ方向となる。即ち、タイヤ接地台３には、
伴廻りの移動方向Ｂと反対の移動方向（駆動方向Ｓ）の
付勢力（制動力）が加わり、タイヤ接地台３が伴廻りに
抵抗を有する駆動状態を再現させることとなる。これに
より、タイヤ１のトレッド面９には、実質的なタイヤ周
方向の剪断力が生じ、これが、接地面のタイヤ１のトレ
ッドゴムの大きな変形・摩耗をもたらす。よって、自動
車の実走行中における、タイヤ１の周速度が路面移動速
度よりも大きい駆動状態となる接地状態を、台上にて再
現させることができる。

【００２８】また、タイヤ１と第１トルクモータ７との
間にはクラッチ機構26を有し、これにより第１トルクモ
ータ７の動力をタイヤ１に伝えず、タイヤ１を空転可能
とすることができる。そして、第２トルクモータ８によ
りタイヤ接地台３を水平方向に駆動させて、タイヤ接地
台３に当接させたタイヤ１を伴廻りさせて、実走行中の
タイヤのフリー走行（タイヤ接地台３と同速度でタイヤ
１が回転する状態）も再現可能とする。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上述の構成により次のような効
果を奏する。

【００３０】（請求項１によれば）簡単な装置により、
普通自動車用タイヤはもちろん、タイヤの駆動力・制動
力が大きいバスやトラック等の大型自動車用タイヤの、
走行状態（タイヤ接地状態）を、台上にて再現可能とす
る。実車走行におけるタイヤ１の様々な制動・駆動形態
を再現させることにより、タイヤ１に生ずる現象の解析
（予測・検討）が正確に行える。また、安全に駆動状態
・制動状態を再現させることができる。

【００３１】（請求項２によれば）実車走行による様々
な摩耗形態を正確に再現させることができ、現実のタイ
ヤ１の偏摩耗や、耐摩耗性の解析（予測・検討）を正確
に行えるタイヤ摩耗エネルギー測定装置とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタイヤ接地面解析装置の実施の一形態
を示す正面図である。

【図２】タイヤ接地面解析装置の側面図である。

【図３】タイヤが制動状態の時の解析装置の正面図であ
る。

【図４】タイヤが駆動状態の時の解析装置の正面図であ
る。

【図５】従来の解析装置の正面図である。

【図６】従来の解析装置の正面図である。

【図７】従来の解析装置の正面図である。

【符号の説明】

１タイヤ２タイヤ軸３タイヤ接地台４測定手段７第１トルクモータ８第２トルクモータ９トレッド面 10 制動駆動負荷機構Ｒ回転駆動方向Ｐ_r 回転駆動力Ｐ_S 移動駆動力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松浦真一兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号住友ゴム工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タイヤ軸２に装着されたタイヤ１と、該
タイヤ１を回転駆動させる第１トルクモータ７と、該タ
イヤ１のトレッド面９に接し水平方向に往復移動可能な
タイヤ接地台３と、該トレッド面９での該タイヤ１の回
転駆動方向Ｒと逆方向へ該タイヤ接地台３を水平移動さ
せる第２トルクモータ８と、該第２トルクモータ８によ
る上記タイヤ接地台３の移動駆動力Ｐ_Sと該第１トルク
モータ７による上記タイヤ１の回転駆動力Ｐ_rとを大小
変更することで該タイヤ１に制動力乃至駆動力を負荷さ
せる制動駆動負荷機構10と、備えたことを特徴とするタ
イヤ接地面解析装置。
【請求項２】上記タイヤ接地台３に設けられて、上記
タイヤ１との接触によりタイヤ摩耗エネルギーを測定す
る測定手段４を備える請求項１記載のタイヤ接地面解析
装置。