JP2005132156A - タイヤ接地形状観測方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの接地形状を簡単、かつ、正確に観測できるタイヤ接地形状観測方法を提供することを目的とする。
【解決手段】タイヤＴを昇降治具４に取付け、透明平板１上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜２を形成する。昇降治具４を降下させて透明平板１に所定圧で押圧させたタイヤＴと、有色水膜２を形成させた透明平板１と、を相対的に水平移動させる。そして、透明平板１の下方からタイヤＴの接地形状を撮像手段５にて観測する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤ接地形状観測方法及びその装置に関するものである。

自動車や自動２輪車等に用いられるゴム製タイヤの接地形状の観察・測定は、タイヤの開発において、繰り返し安全性能、耐久性能向上への作り込みに必要な情報として活用されている。そして、近年では、タイヤによる振動、抵抗に対する高度な要請により、タイヤの接地形状について着目されるようになった。

従来のタイヤ接地形状の観測は、タイヤの接地面にインクを塗布し、紙を載せた平板上にタイヤを負荷させ、接地部のインクを紙に転写させたり、タイヤに多数の小凸部を有するゴムシートを貼り、タイヤを平板上に負荷させ画像処理を行うことにより行っていた。 しかし、これらはタイヤに対して前処理、後処理が必要であり、作業能率が悪く、大量にデータを取ることが不可能であった。さらに、接地形状の輪郭が不鮮明であるため、有効に活用できず、現在の高度な要請に応えられるものではないという欠点があった。

そこで、タイヤをガラス板上に負荷させ、下方から画像としてタイヤ接地形状を取り込むことが行われている。しかし、透明ガラスではタイヤ接地部分と非接地部分との境界が判りにくく、曇りガラスでは接地部が不鮮明となるという欠点を有する。そして、これら欠点を解消するために、透明ガラス板上に牛乳混合水膜を形成し、観測を行う方法がある（例えば特許文献１）。

しかし、牛乳は臭気があり、タンパク質が腐りやすいため長期使用ができず、保守性の面で好ましくない。従って、室内において繰り返し行う観測装置に適用するには不向きである。また、牛乳を無駄にするという欠点もあり、頻繁に牛乳混合液を交換するのは問題がある。
特開平７−１２８１９６号公報

解決しようとする課題は、大量にデータ取りができず作業性、利便性が悪い点である。また、得られる接地形状の情報の精度が低く、現在のタイヤ開発に利用できるだけの高いレベルの結果が得られない点である。さらに水膜（牛乳）を無駄遣いしてしまうという点である。

本発明のタイヤ接地形状観測方法は、透明平板上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜を形成し、該透明平板上におけるタイヤの接地形状を該透明平板の下方から観測する。
また、タイヤを昇降治具に取り付け、透明平板上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜を形成し、該昇降治具を降下させて該透明平板に所定圧で押圧させた該タイヤと該有色水膜を形成させた該透明平板とを相対的に水平移動させ、該透明平板の下方から該タイヤの接地形状を観測する。

また、本発明のタイヤ接地形状観測装置は、透明平板と、該透明平板上に形成された黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜と、該有色水膜が形成された該透明平板上にタイヤを接地させ押圧させる荷重負荷手段と、該透明平板と該タイヤとを相対的に水平移動させる水平駆動手段と、該透明平板の下方位置に設けられ該タイヤの該透明平板における接地形状を撮像する撮像手段と、を備えるものである。

本発明のタイヤ接地形状観測方法及び観測装置によれば、タイヤの接地部分は透明平板と密に接触して有色水膜が退けられ、かつ、タイヤの非接地部分は有色水膜にて満たされる。従って、透明平板の下方位置から画像を撮像する際に、背景（透明平板の上方の機器や天井面等）の写り込みを防ぐと共に、接地部分のタイヤの黒色に対し、非接地部分の染料の色のコントラストが明確となり、正確な接地形状の観測情報（データ）が得られる。

また、染料を用いることで、安全に使用でき、長期使用も可能となり、利便性、保守性が良い。さらに、染料を黄色乃至橙色とすることで、黒色であるタイヤとのコントラストが極めて良く、正確な観測が可能となる。

図１は、本発明に係るタイヤ接地形状観測装置の実施の一形態を示す全体側面図であり、図２は、この観測装置の全体正面図である。
この観測装置は、例えば自動車や自動２輪車等に用いられるゴム製タイヤの接地形状の観察・測定を行う装置である。

この観測装置にて行われるタイヤ接地形状観測方法は、透明平板１上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜２を形成し、透明平板１上におけるタイヤＴの接地形状を、透明平板１の下方からカメラやスキャナー等の撮像手段５にて観測して行う。
また、この観測は、図１と図２に示すように、実際の車両を用いること無く、タイヤＴのみを透明平板１に押圧させ（押圧しながら移動させ）、実際の負荷（負荷走行）状態を再現し、観測を行う。

そして、この観測装置について説明すると、観測装置は、床面に設置される装置本体ベース部７と、ベース部７から立設状の装置本体フレーム部８と、を備え、ベース部７側に路面となる透明平板１が設けられ、フレーム部８側にタイヤＴが取り付けられる。
さらに説明すると、この装置は、透明平板１と、透明平板１上に形成された黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜２と、タイヤＴを透明平板１上に接地させ押圧させる荷重負荷手段３と、透明平板１とタイヤＴとを相対的に水平移動させる水平駆動手段６と、透明平板１の下方位置に設けられタイヤＴの透明平板１における接地形状（接地部20）を撮像する撮像手段５と、を備える。

透明平板１は、ベース部７の上部に水平面状となるよう配設されるものであり、光透過性のある材質で、ガラス板（強化ガラス板）や樹脂板とされている。透明平板１は、平面視矩形状とされ、無色透明としている。この透明平板１が路面に相当する。
透明平板１は、荷重負荷手段３による荷重に耐え、観測結果に影響を与えることのない平面度を保つ強度、剛性を有する。

また、図３の要部断面側面図に示すように、透明平板１の上面１ａは、ベース部７の水平上面９から所定寸法ｈだけ下方に設けられ、透明平板１の周縁の四辺は側壁部10が形成されて透明平板１の上面１ａが底面となる浅いプール部（液たまり部）とされている。これにより、一定厚さ寸法ｔの有色水膜２を、外へ流出させることなく安定して形成することができる。

有色水膜２は、染料を水や有機溶剤等の液体と混ぜて得た染料混合液により、透明平板１上に形成される。
なお、染料としては、水に溶けやすい乃至水溶性のある染料、有機溶剤に溶ける（溶けやすい）染料等、溶解性のあるものを利用できるが、安全性・保守性の面から水溶性で沈澱しない染料（例えば、顔料や絵具）が好ましい。つまり、黄色乃至橙色系水溶液とすればよい。
具体的な染料としては、水に対して溶解性のあるダイレクトイエロー８やダイレクトイエロー１２等があり、従来のように白色とするよりも、染料、色の選択に自由度（幅）を持たせることができる。
これにより、有色水膜２が腐ることがなく、室内試験用として衛生的である。

そして、透明平板１の上に染料混合液を流し込み、透明平板１の上に有色水膜２が形成される。
有色水膜２の厚さ寸法ｔは、４〜６mmが好ましく、この下限値より薄いと外光の遮蔽効果が低下し、また、タイヤＴの黒色に対して有色水膜２の色のコントラストによる効果が低下する。また、上限値を越えると、染料混合液の跳ね上がりが生じ、外光の遮蔽効果及びコントラストによる効果が向上せず、無駄に染料混合液を使用するだけとなる。

次に、荷重負荷手段３は、昇降治具４に取り付けたタイヤＴを透明平板１上に接地させ押圧させるものであり、例えば、昇降治具４を取着する昇降ユニット12を高さ方向に昇降させるスクリュージャッキや油圧シリンダー等にて構成される。荷重負荷手段３は、タイヤＴを高さ方向に昇降移動させ、かつ、タイヤＴを透明平板１の上に所定の推力（押圧力）でもって、鉛直下向きに押し付ける機構である。なお、所定の推力とは、例えば、タイヤＴを実際の車両に取り付けた場合に対応する（１個のタイヤＴが負担する）荷重とする。

これら構成を具体的に説明すると、タイヤＴは昇降治具４に取り付けられ、昇降治具４が荷重負荷手段３にて昇降される昇降ユニット12に取り付けられ、荷重負荷手段３の動作により、タイヤＴは透明平板１に押し付けられる。なお、昇降治具４は、タイヤＴを嵌め込むリム（ホイール）11を取着可能とし、タイヤＴ（リム11）は昇降治具４に対して回転可能に枢着されている。

また、図示省略するが、この観測装置に、昇降治具４に対してタイヤＴの回転を拘束させるブレーキを設けてもよい。これによれば、透明平板１上において制動状態にあるタイヤＴの接地形状の観測が可能となる。
さらに、図示省略するが、観測装置に、タイヤＴを回転駆動させる駆動手段を設けてもよい。これによれば、走行時のスリップ状態にあるタイヤＴの接地形状の観測も可能となる。

次に、水平駆動手段６は、透明平板１とタイヤＴとを相対的に水平移動させるものであり、図２では、透明平板１はベース部７に固定状態とされ、タイヤＴ側がベース部７（透明平板１）に対して水平方向に移動する。
つまり、タイヤＴが昇降治具４と昇降ユニット12を介して取り付けられた荷重負荷手段３が、その上部においてフレーム部８のうちの可動フレーム13に取着されており、可動フレーム13が、ベース部７に固定されたフレーム部８のうちの固定フレーム14に対して水平駆動手段６により、水平方向に移動可能とされている。なお、符号18は固定フレーム14の補強リブである。

さらに説明すると、可動フレーム13が固定フレーム14に設けた水平方向のガイドレール（図示省略）に沿って、透明平板１の長手方向に平行な方向にスライド自在とされている。
水平駆動手段６は、固定フレーム14に設けられ透明平板１の長手方向を軸方向とする水平状の雄ネジ杆15と、雄ネジ杆15を正逆回転させるモータ16と、可動フレーム13に設けられモータ16の回転により雄ネジ杆15に沿って進退する雌ネジユニット17と、を有する。または、水平駆動手段６を油圧シリンダーとしてもよい。

なお、図示省略するが、水平駆動手段６を、水平方向移動しない固定状のタイヤＴ（荷重負荷手段３）に対して、透明平板１をその長手方向に水平移動させるよう構成してもよい。
これにより、タイヤＴが透明平板１上を走行する状態にある接地形状の観測が可能となる。

また、撮像手段５は、タイヤＴの透明平板１における接地形状（接地部20）を、透明平板１を介して映像（デジタル映像）として撮影するものであり、図１では、例えば、カメラ（デジタルカメラやＣＣＤカメラ）とされる。また、図４は撮像手段５の他の実施例であり、撮像手段５をスキャナー等の画像センサーとしている。なお、図４の観測装置においては、撮像手段５以外は、図１の装置と同一符号は同様の構成を示しており、説明を省略する。

撮像手段５をカメラとした場合、図示省略するが、透明平板１の下方位置に照明器を設け、上方のタイヤＴを照射し明度を上げ、より鮮明な映像を取得させてもよい。
また、タイヤＴが水平駆動手段６により透明平板１に対して水平移動する場合、タイヤＴと同調させて撮像手段５を移動させてもよい。

さらに、本発明の観測装置に、タイヤＴを透明平板１に対してキャンバー及び（又は）トーインを設ける角度調整保持手段（図示省略）を具備させてもよい。これにより、タイヤＴを実際の車両に取り付けた場合と同じ状態が再現でき、より現実的な解析が行える。

次に、この観測装置を用いて行う観測方法について説明すると、タイヤＴをリム11に組付けてタイヤＴを所定の内圧とする。そして、タイヤＴ（リム11）を昇降治具４に取り付ける。
一方、透明平板１上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜２を、所定の厚さ寸法ｔに形成する。

そして、昇降治具４を荷重負荷手段３にて降下させて透明平板１に所定圧で押圧させたタイヤＴと、有色水膜２を形成させた透明平板１と、を水平駆動手段６により相対的に水平移動させる。なお、図１と図２では、タイヤＴを透明平板１に対して水平移動させている。

つまり、タイヤＴを透明平板１に荷重負荷手段３にて所定の押圧力にて押し付けながら、水平駆動手段６にてタイヤＴを透明平板１の長手方向一端部から他端部へ移動させる（矢印ａ）。これにより、タイヤＴは、透明平板１上を転がる（矢印ｂ）ことができる。
そして、透明平板１の下方からタイヤＴの接地形状（接地部20）を撮像手段５にて観測する。撮像手段５にて得られる画像はデジタルデータとされ、コンピュータに取り込まれ、画像解析され、種々の解析が行われる。

以上のように本発明のタイヤ接地形状観測方法によれば、透明平板１上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜２を形成し、透明平板１上におけるタイヤＴの接地形状を透明平板１の下方から観測するため、タイヤＴの接地部分は透明平板１と密に接触して有色水膜２が退けられ、かつ、タイヤＴの非接地部分は有色水膜２にて満たされる。
従って、透明平板１の下方位置から画像を撮像する際に、背景（透明平板１の上方の機器や天井面等）の写り込みを防ぐと共に、接地部分のタイヤＴの黒色に対し非接地部分の黄色乃至橙色である染料の色のコントラストが明確となり、正確な接地形状の観測情報（データ）が得られる。

さらに、染料を用いることで、安全に使用でき、長期使用も可能となり、利便性、保守性が良い。
また、染料を黄色乃至橙色とすることで、黒色であるタイヤＴとのコントラストが極めて良く、タイヤ接地形状の輪郭を鮮明に映し出せる。

また、タイヤＴを昇降治具４に取り付け、透明平板１上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜２を形成し、昇降治具４を降下させて透明平板１に所定圧で押圧させたタイヤＴと有色水膜２を形成させた透明平板１とを相対的に水平移動させ、透明平板１の下方からタイヤＴの接地形状を観測するため、上記効果を奏すると共に、実際の車両を用いることなく、平面上（路面上）を転がるタイヤＴの観測が可能となり、有効な接地形状の情報が得られる。

また、本発明のタイヤ接地形状観測装置によれば、透明平板１と、透明平板１上に形成された黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜２と、有色水膜２が形成された透明平板１上にタイヤＴを接地させ押圧させる荷重負荷手段３と、透明平板１とタイヤＴとを相対的に水平移動させる水平駆動手段６と、透明平板１の下方位置に設けられタイヤＴの透明平板１における接地形状を撮像する撮像手段５と、を備えるため、実際の車両を用いることなく、平面上（路面上）を転がるタイヤＴの接地部20の観測が可能となり、狭い場所でも高度な解析が可能となる。
また、透明平板１にタイヤＴを押し付けるのみであり、前後処理が不要で利便性の良い装置とできる。

また、透明平板１の下方位置から画像を撮像する際に、背景（透明平板１の上方の機器や天井面等）の写り込みを防ぐと共に、接地部分のタイヤＴの黒色と、非接地部分の有色水膜２の黄色乃至橙色とのハッキリしたコントラストを作り出すことができ、正確な接地形状の観測情報（データ）が得られ、正確性の高い装置とできる。

さらに、染料を用いることで、安全に使用でき、長期使用も可能となり、利便性、保守性が良い装置とできる。
また、染料を黄色乃至橙色とすることで、黒色であるタイヤＴとのコントラストが極めて良く、タイヤ接地形状の輪郭が鮮明に映し出せる。 また、撮像手段５をデジタル処理によるものとすれば、得られた画像の後処理が容易となり、得られた情報を有効に活用でき高度な解析が可能となる。

本発明のタイヤ接地形状観測装置の実施の一形態を示す全体側面図である。 タイヤ接地形状観測装置の全体正面図である。 観測装置の要部を示す断面側面図である。 本発明のタイヤ接地形状観測装置の他の実施の形態を示す全体側面図である。

符号の説明

１ 透明平板
２ 有色水膜
３ 荷重負荷手段
４ 昇降治具
５ 撮像手段
６ 水平駆動手段
Ｔ タイヤ

Claims (3)

1. 透明平板（１）上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜（２）を形成し、該透明平板（１）上におけるタイヤ（Ｔ）の接地形状を該透明平板（１）の下方から観測することを特徴とするタイヤ接地形状観測方法。
2. タイヤ（Ｔ）を昇降治具（４）に取付け、透明平板（１）上に黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜（２）を形成し、該昇降治具（４）を降下させて該透明平板（１）に所定圧で押圧させた該タイヤ（Ｔ）と該有色水膜（２）を形成させた該透明平板（１）とを相対的に水平移動させ、該透明平板（１）の下方から該タイヤ（Ｔ）の接地形状を観測することを特徴とするタイヤ接地形状観測方法。
3. 透明平板（１）と、該透明平板（１）上に形成された黄色乃至橙色の染料を含む有色水膜（２）と、該有色水膜（２）が形成された該透明平板（１）上にタイヤ（Ｔ）を接地させ押圧させる荷重負荷手段（３）と、該透明平板（１）と該タイヤ（Ｔ）とを相対的に水平移動させる水平駆動手段（６）と、該透明平板（１）の下方位置に設けられ該タイヤ（Ｔ）の該透明平板（１）における接地形状を撮像する撮像手段（５）と、を備えることを特徴とするタイヤ接地形状観測装置。
   

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