JP2007010405A

JP2007010405A - タイヤ動的接地形状測定方法及び装置

Info

Publication number: JP2007010405A
Application number: JP2005189650A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Shirato; 総一郎白土
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP4735079B2

Abstract

【課題】所望の場所でタイヤの動的接地形状を容易に測定することが可能なタイヤ動的接地形状測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明のタイヤ動的接地形状測定方法は、空気入りタイヤＴの空洞部Ｔ２内にトレッド部Ｔ３に対面してリムＲに装着したレーザスキャン式２次元変位計３を使用し、接地する空気入りタイヤＴを回転させ、空気入りタイヤＴの回転に伴ってタイヤ周方向に回転移動する変位計３により、タイヤ幅方向の複数位置でトレッド部Ｔ３のタイヤ内面Ｔ１までの距離を空気入りタイヤＴが所定量回転する毎に検出する。その検出された距離のデータからタイヤの内面接地形状を演算して求める。
【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤ動的接地形状測定方法及び装置に関し、更に詳しくは、所望の場所でタイヤの動的接地形状を容易に測定することができるようにしたタイヤ動的接地形状測定方法及び装置に関する。

従来、タイヤの動的接地形状を測定する装置として、例えば、測定用路面体上を走行する車両の空気入りタイヤ踏面の接地部分の影を測定用路面体の下方に設置された画像読取手段により読み取るようにした装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。測定用路面体を透明なガラス盤から構成し、その側方から入射した光をタイヤ踏面の接地部分が遮ることで、接地形状に対応した影が形成され、その影を画像読取手段により読み取ることで、タイヤの動的接地形状を得るようにしたものである。

しかしながら、上述したタイヤ動的接地形状測定装置は、路面に設置されるため、測定条件が大幅に制限されるという問題があった。即ち、様々な状態を有する実際の路面走行時に所望の場所で動的接地形状を測定することができないという問題があった。
特開２００４−９８８０号公報

本発明の目的は、所望の場所でタイヤの動的接地形状を容易に測定することが可能なタイヤ動的接地形状測定方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ動的接地形状測定方法は、空気入りタイヤの空洞部内にトレッド部に対面してリムに装着したレーザスキャン式２次元変位計を使用し、接地する前記空気入りタイヤを回転させ、該空気入りタイヤの回転に伴ってタイヤ周方向に回転移動する前記変位計により、タイヤ幅方向の複数位置で前記トレッド部のタイヤ内面までの距離を前記空気入りタイヤが所定量回転する毎に検出し、該検出された距離のデータからタイヤの内面接地形状を求めることを特徴とする。

本発明のタイヤ動的接地形状測定装置は、回転可能な空気入りタイヤの空洞部内にトレッド部に対面してリムに装着され、該トレッド部のタイヤ内面までの距離を検出するレーザスキャン式２次元変位計と、該レーザスキャン式２次元変位計で検出した距離信号のデータからタイヤの内面接地形状を求める処理を行うプロセッサとを有し、接地する前記空気入りタイヤを回転させ、該空気入りタイヤの回転に伴ってタイヤ周方向に回転移動する前記変位計により、タイヤ幅方向の複数位置で前記トレッド部のタイヤ内面までの距離を前記空気入りタイヤが所定量回転する毎に検出し、該検出した距離信号を前記プロセッサに入力するようにしたことを特徴とする。

上述した本発明によれば、空気入りタイヤの空洞部内のリムに装着したレーザスキャン式２次元変位計によりタイヤの内面接地形状が得られるようにしたので、車両等に装着された空気入りタイヤ内に変位計を設置することができるようになるため、車両走行時など、所望の場所でタイヤの動的接地形状を容易に測定することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１，２は、本発明のタイヤ動的接地形状測定装置の一実施形態を示し、１は車両に取り付けたホイールのリムＲに装着されるタイヤ側ユニット、２は車両に搭載される車載ユニットである。

タイヤ側ユニット１は、タイヤ内面Ｔ１までの距離を検出するレーザスキャン式２次元変位計３と、この変位計３で検出した距離信号を車載ユニット２側に送信アンテナＡを介して送信する送信器４を備えている。

レーザスキャン式２次元変位計３は、空気入りタイヤＴの空洞部Ｔ２内のタイヤセンターラインＣＬ上にトレッド部Ｔ３に対面してリムＲに装着されるものであり、タイヤ接地幅Ｗを超える領域Ｙのタイヤ幅方向の複数位置（例えば、１０００箇所）にそれぞれレーザ光を同時に照射し、タイヤ幅方向の複数位置でトレッド部Ｔ３のタイヤ内面Ｔ１までの距離をそれぞれ検出できるようになっている。空気入りタイヤＴの回転に伴って変位計３はタイヤ周方向に回転移動し、タイヤ幅方向の複数位置でトレッド部Ｔ３のタイヤ内面Ｔ１までの距離を空気入りタイヤＴが所定量回転する毎に検出し、この検出した距離信号を変位計３に接続される送信器４に出力する。

送信器４は、変位計３同様にリムＲに装着され（図２では不図示）、変位計３で検出した距離信号を送信に適した信号に変換し、それを送信アンテナＡを介して車載ユニット２側に送信する。変位計３及び送信器４は、不図示のバッテリーにそれぞれ接続されている。変位計３は、変位計装着手段１０によりリムＲに強固に固定されるようになっている。

車載ユニット２は、送信アンテナＡからの距離信号を受信アンテナＢを介して受信する受信器５、受信器５から入力された距離信号を処理して空気入りタイヤＴの内面接地形状の画像データを求めるプロセッサ６、プロセッサ６で得られた内面接地形状の画像データを画像にして表示する表示部７、内面接地形状の画像データを記憶させるメモリ８を備えている。

受信器５にプロセッサ６が接続され、このプロセッサ６に表示部７とメモリ８が接続されている。また、プロセッサ６には、車両側から空気入りタイヤＴの回転速度として車軸の回転速度信号が接続ケーブル９を介して入力され、空気入りタイヤＴの回転速度として使用されるデータを車両から取得できるようにしている。

プロセッサ６は、複数位置の各位置で検出された距離信号のデータから空気入りタイヤＴの内面接地形状の画像データを求める処理を行う。即ち、空気入りタイヤＴのトレッド部Ｔ３が路面に接地すると、その接地部分に路面からの圧力が作用するので、接地部分が内側に変形し、そのタイヤ内面までの距離が接地していない部分より短くなる。従って、接地する空気入りタイヤＴにおける各位置で検出された距離信号は、図３に示すように、接地部分Ｋで検出距離が短くなった距離信号としてプロセッサ６に入力される。図４に、変位計３によりそれぞれのタイヤ幅方向の位置（図では５箇所を例示）で検出された距離信号とトレッド部のタイヤ周方向の位置との関係を示す。横軸はタイヤ幅方向の位置、縦軸はトレッド部のタイヤ周方向の位置である。

プロセッサ６では、この距離信号をデジタル化したデータから、検出距離が短くなり始める開始点Ｌ、即ちトレッド部Ｔ３の変位計３が対面する箇所が接地を開始する位置のデータと、検出距離が短くなる前の元の長さに戻る終了点Ｍ、即ちトレッド部Ｔ３の変位計３が対面する箇所が接地を終了する位置のデータを抽出し、更に抽出した両データ間の時間（接地している時間）を算出する。次いで、得られた両データ間の時間と車両から取得した車軸の回転速度信号のデータ、即ち空気入りタイヤの回転速度のデータから開始点Ｌと終了点Ｍ間の距離、即ちタイヤ周方向の接地長さを算出する。

検出するタイヤ幅方向の複数位置の各位置でこのような演算を行い、それぞれの位置での接地長さを算出し、これら接地長さデータとそのタイヤ幅方向の位置データ、及び開始点Ｌと終了点Ｍが検出された時の時間データから、タイヤの内面接地形状の輪郭を示す画像データ（座標データ）を得る。

なお、タイヤ幅方向の接地端を外れたトレッド部Ｔ３のタイヤ内面部分Ｔ５は、その箇所のトレッド部が接地した際にタイヤ外側に変形し、接地時に検出距離が長くなる。その長くなり始める箇所をタイヤ幅方向の接地端と判断する。

得られた画像データは、メモリ８に記憶される一方、隣接する各データの点を結ぶこと（スムージング）により形成された接地形状の画像が表示部７に表示される。図５に、表示部７に表示されたタイヤの内面接地形状の画像の一例を示す。

以下、上述したタイヤ動的接地形状測定装置を用いて、本発明のタイヤ動的接地形状測定方法を図６を参照しながら説明する。

車両走行中、測定装置を作動させると、路面を走行する空気入りタイヤＴの回転に伴ってタイヤ周方向に回転移動する変位計３が、タイヤ幅方向の複数位置（例えば、１０００箇所）でトレッド部Ｔ３のタイヤ内面Ｔ１までの距離を空気入りタイヤＴが所定量回転する毎に検出する（ステップ１）。検出された距離信号は、送信器４、送信アンテナＡ、受信アンテナＢ、受信器５を介して逐次プロセッサ６に入力される（ステップ２）。

プロセッサ６は、入力された距離信号をデジタル化したデータから、検出距離が短くなり始める開始点Ｌのデータと、検出距離が短くなる前の元の長さに戻る終了点Ｍのデータを抽出する（ステップ３）。この開始点Ｌは、上述したようにトレッド部Ｔ３の変位計３が対面する箇所の接地開始位置である。また、終了点Ｍはトレッド部Ｔ３の変位計３が対面する箇所の接地終了位置である。測定する複数位置で検出された距離信号において開始点Ｌ１、Ｌ２・・・Ｌｎと終了点Ｍ１、Ｍ２・・・Ｍｎのデータをそれぞれ抽出する。

開始点Ｌと終了点Ｍのデータが得られると、その間の時間、即ち接地している時間を算出し（ステップ４）、その接地時間と車両から取得した車軸の回転速度信号のデータ、即ち空気入りタイヤＴの回転速度のデータとから開始点Ｌと終了点Ｍ間の距離、即ちタイヤ内面Ｔ１における接地部のタイヤ周方向における両接地端間の接地長さを算出する（ステップ５）。

各位置での接地長さが算出されると、その接地長さデータと、そのタイヤ幅方向の位置データ、及び開始点Ｌと終了点Ｍが検出された時の時間データから、タイヤの内面接地形状の輪郭の位置を示す座標データを算出し、画像データを得る（ステップ６）。得られた座標データをスムージングして形成された接地形状の画像が表示部７に表示される。また、座標データがメモリ８に記憶される（ステップ７）。

上述した本発明によれば、空気入りタイヤＴの空洞部Ｔ２内のリムＲに装着したレーザスキャン式２次元変位計３により、タイヤの内面接地形状を得られるようにしたので、車両に装着された空気入りタイヤ内に変位計３を設置することが可能になり、車両走行時に所望の場所でタイヤの動的接地形状を容易に測定することができる。

図７は、本発明のタイヤ動的接地形状測定装置の他の実施形態を示す。この実施形態では、レーザスキャン式２次元変位計３をリムＲに装着する変位計装着手段１０が、変位計３の向きをタイヤ幅方向で変更できる構成になっている。図示する例では、変位計３が実線で示す中央に向いた位置、点線で示す左右に向いた位置となるように変位計装着手段１０の不図示の機構により制御されている。

図１，２の実施形態では広範囲の検出が可能な変位計３を用いたので、このような構成は必要ないが、変位計３の検出範囲ｘが狭い場合には、このように変位計３の向きをタイヤ幅方向で変更できる構成を採用し、各向きで上記と同様にタイヤの内面接地形状を示す座標データをそれぞれ得、それを合体させることにより、タイヤ内面の動的接地形状の画像データを得ることが可能になる。

このように変位計３の向きを変えて検出し、得られた座標データをプロセッサ６で繋ぎ合わせてタイヤの内面接地形状を求める場合には、データを合体させるためにタイヤ幅方向の位置を特定するための凸状部２０，２１をトレッド部Ｔ３のタイヤ内面Ｔ１に設けるようにする。凸状部２０は、変位計３が中央に向いた位置及び左向きの位置で検出されるように配置され、凸状部２１は変位計３が中央に向いた位置及び右向きの位置で検出されるように配置される。

凸状部２０，２１は、好ましくはタイヤ周方向に延在する環状の凸状部から構成するのがよく、これにより変位計３をタイヤ周方向でリムＲの任意の場所に取り付けても、凸状部２０，２１が変位計３により検出されるようになる。

変位計装着手段１０は、図６の示す構成に代えて、図８に示すように、リムＲに固定され、タイヤ幅方向に延在するガイドレール１１と、このガイドレール１１に移動可能に取り付けられる移動体１２とを有し、この移動体１２に変位計３を固定することで、タイヤ幅方向に変位計３を移動可能にする構成であってもよい。

本発明のタイヤ動的接地形状測定装置は、上述したように車両の空気入りタイヤの動的接地形状を測定するのに好ましく用いることができるが、それに限定されず、室内試験機において、空気入りタイヤをドラム上を回転走行させたり、あるいはベルト上を回転走行させた時などのタイヤ内面の動的接地形状を得る際にも用いることができる。

また、レーザスキャン式２次元変位計３は、上記実施形態では、１つ設けた例を示したが、必要に応じて複数設けることができ、少なくとも１つあればよい。複数の変位計３を設ける場合には、タイヤ周方向に等間隔で設けるのがバランスの点からよい。また、上記のようにレーザスキャン式２次元変位計３を１つ設置する場合には、タイヤ周方向に等間隔離れた位置のリムＲ上に重りを取り付け、バランスさせるのがよい。

本発明のタイヤ動的接地形状測定装置の一実施形態を示すブロック図である。レーザスキャン式２次元変位計を空気入りタイヤ内のリムに取り付けた状態を示す断面図である。距離信号の一例を示すグラフ図である。変位計により各位置で検出された距離信号の変位をそれぞれ示す図である。表示部に表示した接地形状の画像の一例を示す説明図である。本発明のタイヤ動的接地形状測定方法の一実施形態を示すフロー図である。本発明のタイヤ動的接地形状測定装置において、検出範囲の狭いレーザスキャン式２次元変位計を用いた例を示す断面説明図である。検出範囲の狭いレーザスキャン式２次元変位計をリムに装着する変位計装着手段の他の例を示す要部説明図である。

符号の説明

１タイヤ側ユニット
２車載ユニット
３レーザスキャン式２次元変位計
６プロセッサ
１０変位計装着手段
Ｒリム
Ｔ空気入りタイヤ
Ｔ１タイヤ内面
Ｔ２空洞部
Ｔ３トレッド部

Claims

空気入りタイヤの空洞部内にトレッド部に対面してリムに装着したレーザスキャン式２次元変位計を使用し、接地する前記空気入りタイヤを回転させ、該空気入りタイヤの回転に伴ってタイヤ周方向に回転移動する前記変位計により、タイヤ幅方向の複数位置で前記トレッド部のタイヤ内面までの距離を前記空気入りタイヤが所定量回転する毎に検出し、該検出された距離のデータからタイヤの内面接地形状を求めるタイヤ動的接地形状測定方法。
前記タイヤの内面接地形状を求める際に、前記複数位置の各位置が接地している時間と前記空気入りタイヤの回転速度を用いて、各位置での接地長さをそれぞれ算出し、算出した各接地長さから前記タイヤの内面接地形状を求める請求項１に記載のタイヤ動的接地形状測定方法。
回転可能な空気入りタイヤの空洞部内にトレッド部に対面してリムに装着され、該トレッド部のタイヤ内面までの距離を検出するレーザスキャン式２次元変位計と、該レーザスキャン式２次元変位計で検出した距離信号のデータからタイヤの内面接地形状を求める処理を行うプロセッサとを有し、
接地する前記空気入りタイヤを回転させ、該空気入りタイヤの回転に伴ってタイヤ周方向に回転移動する前記変位計により、タイヤ幅方向の複数位置で前記トレッド部のタイヤ内面までの距離を前記空気入りタイヤが所定量回転する毎に検出し、該検出した距離信号を前記プロセッサに入力するようにしたタイヤ動的接地形状測定装置。
前記プロセッサは、前記複数位置の各位置が接地している時間と前記車両から取得した前記空気入りタイヤの回転速度を用いて、各位置での接地長さをそれぞれ算出し、算出した各接地長さから前記タイヤの内面接地形状の画像データを得る請求項３に記載のタイヤ動的接地形状測定装置。
前記レーザスキャン式２次元変位計をリムに装着する変位計装着手段を有し、該変位計装着手段を、前記レーザスキャン式２次元変位計の向きをタイヤ幅方向で変更可能に構成した請求項３または４に記載のタイヤ動的接地形状測定装置。
前記レーザスキャン式２次元変位計をリムに装着する変位計装着手段を有し、該変位計装着手段をタイヤ幅方向に移動可能に構成した請求項３または４に記載のタイヤ動的接地形状測定装置。
前記空気入りタイヤは、前記プロセッサが前記タイヤの内面接地形状を求める際にタイヤ幅方向の位置を特定するための凸状部を前記トレッド部のタイヤ内面に有する請求項５または６に記載のタイヤ動的接地形状測定装置。