JP2008122098A - タイヤの溝形状測定方法、及びそれに用いる溝形状測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を小型化しながらも、接地板の撓みの発生を抑制して高精度の測定を行う。
【解決手段】透明な接地板２の上面ＳＵに、タイヤＴのトレッド面Ｔｓを接地させ、かつ前記接地板２の一側面Ｓａから、レーザ変位計３からのレーザ光Ｒを入射させる。接地板２は、その内部に、入射したレーザ光Ｒを屈曲させてトレッド面Ｔｓの接地面部Ｔｓ１に直角に照射させる反射板７を具え、前記レーザ変位計３を前記一側面Ｓａに沿いかつタイヤ軸方向Ｆａと同方向又は直角方向Ｆｂに横移動させて、前記入射したレーザ光Ｒにより前記接地面部Ｔｓ１を走査することによって、トレッド面Ｔｓの溝形状を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、接地状態において圧縮変形するトレッド溝の断面形状を便宜にかつ高精度で測定しうるタイヤの溝形状測定方法、及びそれに用いる溝形状測定装置に関する。

タイヤが転動する際、トレッド面やタイヤ自体の振動などによって種々な騒音が発生する。そしてこのタイヤ騒音の一つに、トレッド溝から生じるエアーポンピング音等があり、従来から、このエアーポンピング音等を低減するために、トレッド溝の断面形状等を含むトレッドパターンの研究が行われている。

しかしながらトレッド溝は、接地時には、タイヤに負荷される荷重によって、溝容積や溝断面形状等が変化する。従って、前記トレッドパターンの研究開発のためには、接地状態においてトレッド溝がどのような形状に圧縮変形されているかを実際に測定することが重要となる。

そこで本発明者は、例えば図７に略示するように、透明な接地板ａ上にタイヤｂを接地させ、接地板ａの下方側からレーザ変位計ｃを用いてタイヤの接地面部ｂ１を走査することを提案した。しかしこの場合、タイヤｂに数百ｋｇの大な荷重ｆが加えられるのに対して、接地板ａの下方にレーザ変位計配置用の大きな空間が形成されるため、前記接地板ａに撓みが発生して、高い測定精度が得られないという問題がある。又装置が大がかりとなるという問題も生じる。

本発明は、装置を小型化しうるとともに、接地板の撓みの発生を抑制でき、高精度の測定を可能とするタイヤの溝形状測定方法、及びそれに用いる溝形状測定装置を提供することを目的としている。

特開２００５−２４３６５号公報

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド面に溝を凹設したタイヤが接地する時の溝形状を測定するタイヤの溝形状測定方法であって、
透明な接地板の上面に、前記タイヤのトレッド面を接地させ、かつ前記接地板の一側面から、レーザ変位計からのレーザ光を入射させるとともに、
前記接地板は、その内部に、前記入射したレーザ光を屈曲させて前記上面に接地するトレッド面の接地面部に直角に照射させる反射板を具え、
前記レーザ変位計を前記一側面に沿いかつタイヤ軸方向と同方向又は直角方向に横移動させて、前記入射したレーザ光により前記接地面部を走査することによって、前記溝形状を測定することを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記接地板は、前記一側面と交わる他側面から前記一側面と平行にのびる反射板収納孔内に、前記反射板を固定するとともに、該反射板の長さは前記走査の距離よりも大であり、しかも前記レーザ変位計のみを横移動させることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記接地板は、前記一側面と交わる他側面から前記一側面と平行にのびる反射板収納孔内に、前記反射板を保持するとともに、該反射板の長さは前記走査の距離よりも小であり、しかも前記反射板とレーザ変位計とを互いに同期させて横移動させることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記反射板収納孔は、断面円形であることを特徴としている。

又請求項５の発明は、請求項１〜４に記載のタイヤの溝形状測定方法に用いる溝形状測定装置であって、
タイヤのトレッド面を接地させる上面を有する透明な接地板と、
この接地板の一側面から、レーザ光を入射させるレーザ変位計とを有し、
前記接地板は、その内部に、前記入射したレーザ光を屈曲させて前記上面に接地するトレッド面の接地面部に直角に照射させる反射板を具えるとともに、
前記レーザ変位計は、前記一側面に沿ってタイヤ軸方向と同方向又は直角方向に横移動させて、前記入射したレーザ光により前記接地面部を走査させる横移動手段により支持されたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、内部に反射板を設けた透明な接地板を用い、その一側面側から入射させるレーザ変位計のレーザ光を、前記反射板を介して屈曲せしめ、接地板の上面で接地するタイヤの接地面部に直角に照射させている。従って、接地板の下方にレーザ変位計を配置するスペースが不要となり、接地板の下面全体を台板上に接して載置しうる。従って、タイヤｂに大な接地荷重を負荷させても、接地板の撓み発生を抑制でき、高精度の測定を行いうる。又接地板を薄く形成でき、しかも前記上面が前記接地面部よりもやや広ければ足るなど接地板を小型化でき、コンパクトな測定装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明のタイヤの溝形状測定方法に用いる溝形状測定装置を示す斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の溝形状測定装置１は、タイヤＴのトレッド面Ｔｓを接地させる上面ＳＵを有する透明な接地板２と、前記接地板２の一側面Ｓａから、レーザ光Ｒを入射させるレーザ変位計３と、前記レーザ変位計３を前記一側面Ｓａに沿って本例ではタイヤ軸方向Ｆａに横移動させる横移動手段４とを具える。

なおタイヤＴの前記トレッド面Ｔｓには、ウエットグリップ性能を高めることを主目的として、タイヤ周方向にのびる縦溝Ｇｍ及び／又はこの縦溝Ｇｍと交差する向きの横溝Ｇｙを含む溝Ｇが種々のパターン形状を有して凹設されている。このタイヤＴは、所定リムＲｍにリム組みされかつ所定内圧が充填された所定内圧状態において、タイヤ保持装置（図示しない）に設ける昇降自在なタイヤ軸５に装着される。

前記接地板２は、例えばアクリル、ポリカーボネート等の合成樹脂、或いはガラスなどからなる光透過可能な透明材料から形成される矩形板状の接地板本体６と、この接地板本体６内に配される反射板７とを具える。前記接地板本体６は、例えば測定台８（図２に示す）上に載置固定されるとともに、この接地板本体６の上面ＳＵには、前記タイヤ保持装置に支持されたタイヤＴのトレッド面Ｔｓが、所定の縦荷重ｆを有して接地される。このとき本例では、タイヤＴは、そのタイヤ軸５を前記接地板本体６の一側面Ｓａと平行に向けて配される。

又前記接地板本体６には、前記一側面Ｓａと交わる他側面Ｓｂから、前記上面ＳＵに沿って前記一側面Ｓａとは平行にのびる、即ち本例では、タイヤ軸方向Ｆａにのびる反射板収納孔９が形成されるとともに、この反射板収納孔９内には、前記反射板７が保持されている。前記反射板収納孔９は、本例では断面円形をなし、その一端が前記他側面Ｓｂで開口するとともに、その他端は、例えば接地板本体６内で終端している。この反射板収納孔９は、その直径Ｄが、前記トレッド面Ｔｓにおける接地面部Ｔｓ１のタイヤ周方向長さＬ１よりも充分小であるため、この反射板収納孔９には、前記縦荷重ｆの一部分しか作用せず、接地板２の撓み発生を効果的に抑制できる。特に断面円形をなす場合には、圧縮方向の力に対する抗力がさらに高まるため、接地板２の撓み発生をよりいっそう抑制しうる。なお反射板収納孔９の前記直径Ｄは、前記接地面部Ｔｓ１の長さＬ１の３０％以下が好ましい。

又前記反射板７は、図２、図３に示すように、前記上面ＳＵに対して本例では４５°の角度αで傾斜する反射面７Ｓを有し、前記反射板収納孔９内に固定される。この場合、反射板収納孔９中心線ｉに沿った前記反射板７の長さＫａは、レーザ変位計３による走査の距離Ｋｂである本例では接地面部Ｔｓ１のタイヤ軸方向長さＬ２よりも長く設定されている。前記反射面７Ｓは、前記中心線ｉを通ることが、より広い反射面積を得る上で好ましい。

次に、前記横移動手段４は、前記図１の如く、前記接地板２の一側面Ｓａと平行にのびるレール１０Ａを有する支持フレーム１０と、前記レール１０Ａに案内されて前記一側面Ｓａに沿ってタイヤ軸方向Ｆａに横移動する横移動台１１とを具え、該横移動台１１にレーザ変位計３が取り付けられる。なお本例の横移動手段４には、両端部が前記支持フレーム１０に枢支されかつ前記レール１０Ａと平行にのびるネジ軸１２が配されるとともに、該ネジ軸１２の一端部には駆動モータＭが接続される。又このネジ軸１２は、前記横移動台１１に設けたネジ孔１３と螺合している。従って、前記横移動手段４は、駆動モータＭの回転数（回転角度を含む）及び回転方向等を、例えばコンピュータ等である制御手段１４を用いてコントロールすることにより、前記横移動台１１を、前記一側面Ｓａに沿ってタイヤ軸方向Ｆａに、所望の距離を所望の速度で横移動させうる。

又前記レーザ変位計３は、周知の如く、被測定物との距離の変位量を、被測定物表面で反射される例えば半導体レーザ等からのレーザ光を用いて非接触で計測する変位計であり、本実施形態の溝形状測定装置１では、前記トレッド面Ｔｓの接地面部Ｔｓ１の表面で反射されるレーザ光により、前記上面ＳＵから接地面部Ｔｓ１の表面までの距離ｙの変位量を測定しうる。

具体的には、前記レーザ変位計３から照射されるレーザ光Ｒは、前記一側面Ｓａから接地板本体６内に入射した後、前記反射板７で屈曲され、前記上面ＳＵに接地するトレッド面Ｔｓの接地面部Ｔｓ１を前記上面ＳＵに対して直角に照射される。そして、この接地面部Ｔｓ１の表面（溝Ｇの溝底面及び溝壁面を含む）で反射されたレーザ光は、同様の帰路をたどり、前記反射板７で屈曲した後、前記レーザ変位計３の受光部に受光される。そしてこの状態にてレーザ変位計３を横移動させ、前記入射したレーザ光Ｒによって前記接地面部Ｔｓ１をタイヤ軸方向Ｆａに走査する。このとき、レーザ光Ｒが通るレーザ変位計３から反射板７の上面ＳＵまでの照射距離は、各横移動位置において一定である。従って、前記走査により、図３に示すように、タイヤ軸方向Ｆａの各位置における、前記上面ＳＵから接地面部Ｔｓ１の表面（溝Ｇの溝底面及び溝壁面を含む）までの距離ｙの変位、即ち前記上面ＳＵと直角なタイヤ軸方向断面における溝Ｇの断面形状を測定することができる。

このとき、前記タイヤ保持装置によるタイヤ軸５の昇降により縦荷重ｆを変化させることにより、例えば無負荷からの縦荷重ｆの変化に応じた、溝Ｇの断面形状の変化を測定することができる。

ここで反射板７の前記角度αは、レーザ光Ｒが接地面部Ｔｓ１、即ち上面ＳＵに対して直角に照射されるのであれば、例えば図４に示すように、４５°と相違させることができる。しかしこのとき、レーザ光Ｒの前記一側面Ｓａでの拡散を抑えるため、レーザ光Ｒを前記一側面Ｓａに対して直角に入射させることが好ましい。なお、前記反射板収納孔９と反射板７との間の空所に、レーザ光Ｒの屈折を減じるために、例えば水、油、有機溶剤などの透明な液体を満たすことが好ましく、このとき反射板収納孔９の両端は封止される。又前記反射板収納孔９を設けることなく、前記接地板本体６を樹脂成形する際に、樹脂内に前記反射板７を埋入させることもできる。斯かる場合には、接地板２がソリッド状となるため、より高い強度を確保できる。

次に、反射板７の前記長さＫａは、図５に略示するように、レーザ変位計３による走査の距離Ｋｂよりも小に設定することができる。斯かる場合には、前記反射板７を、移動手段１０を介して前記反射板収納孔９内で横移動可能に保持させる。そして、前記反射板７とレーザ変位計３とを互いに同期させて横移動させることにより、前記長さＫａを小とした場合にも、前記走査の距離Ｋｂの全域を走査することができる。

又本実施形態の溝形状測定装置１では、図６に示すように、タイヤＴを、そのタイヤ軸５を前記接地板本体６の一側面Ｓａに対して直角に向けて配することができる。この場合、前記レーザ変位計３を、前記一側面Ｓａに沿いかつタイヤ軸方向Ｆａと直角方向に横移動させることとなる。これにより、タイヤ周方向Ｆｂの各位置における、前記上面ＳＵから接地面部Ｔｓ１の表面（溝Ｇの溝底面及び溝壁面を含む）までの距離ｙの変位、即ち前記上面ＳＵと直角なタイヤ周方向断面における溝Ｇの断面形状を測定することができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明のタイヤの溝形状測定方法に用いる溝形状測定装置を示す斜視図である。 溝形状測定装置のタイヤ軸方向と直角方向の断面図である。 溝形状測定装置のタイヤ軸方向の断面図である。 反射板の傾斜の角度を示す断面図である。 反射板の長さが小な場合を示す溝形状測定装置のタイヤ軸方向の断面図である。 溝形状測定装置による他の測定方法を示す斜視図である。 本発明の課題を説明する側面図である。

符号の説明

２ 接地板
３ レーザ変位計
４ 横移動手段
７ 反射板
９ 反射板収納孔
Ｇ 溝
Ｒ レーザ光
ＳＵ 上面
Ｓａ 一側面
Ｓｂ 他側面
Ｔ タイヤ
Ｔｓ トレッド面
Ｔｓ１ 接地面部

Claims (5)

1. トレッド面に溝を凹設したタイヤが接地する時の溝形状を測定するタイヤの溝形状測定方法であって、
   透明な接地板の上面に、前記タイヤのトレッド面を接地させ、かつ前記接地板の一側面から、レーザ変位計からのレーザ光を入射させるとともに、
   前記接地板は、その内部に、前記入射したレーザ光を屈曲させて前記上面に接地するトレッド面の接地面部に直角に照射させる反射板を具え、
   前記レーザ変位計を前記一側面に沿いかつタイヤ軸方向と同方向又は直角方向に横移動させて、前記入射したレーザ光により前記接地面部を走査することによって、前記溝形状を測定することを特徴とするタイヤの溝形状測定方法。
2. 前記接地板は、前記一側面と交わる他側面から前記一側面と平行にのびる反射板収納孔内に、前記反射板を固定するとともに、該反射板の長さは前記走査の距離よりも大であり、しかも前記レーザ変位計のみを横移動させることを特徴とする請求項１記載のタイヤの溝形状測定方法。
3. 前記接地板は、前記一側面と交わる他側面から前記一側面と平行にのびる反射板収納孔内に、前記反射板を保持するとともに、該反射板の長さは前記走査の距離よりも小であり、しかも前記反射板とレーザ変位計とを互いに同期させて横移動させることを特徴とする請求項１記載のタイヤの溝形状測定方法。
4. 前記反射板収納孔は、断面円形であることを特徴とする請求項２又は３記載のタイヤの溝形状測定方法。
5. 請求項１〜４に記載のタイヤの溝形状測定方法に用いる溝形状測定装置であって、
   タイヤのトレッド面を接地させる上面を有する透明な接地板と、
   この接地板の一側面から、レーザ光を入射させるレーザ変位計とを有し、
   前記接地板は、その内部に、前記入射したレーザ光を屈曲させて前記上面に接地するトレッド面の接地面部に直角に照射させる反射板を具えるとともに、
   前記レーザ変位計は、前記一側面に沿ってタイヤ軸方向と同方向又は直角方向に横移動させて、前記入射したレーザ光により前記接地面部を走査させる横移動手段により支持されたことを特徴とするタイヤの溝形状測定装置。

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