JP2009025170A - Method for measuring deformation, and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、被測定体、例えば空気入りタイヤの変形を測定する変形測定方法および変形測定器に関する。 The present invention relates to a deformation measuring method and a deformation measuring device for measuring deformation of a measured object, for example, a pneumatic tire.
従来の変形測定方法および変形測定器としては、例えば以下の特許文献1に記載されているようなものが知られている。
このものは、空気入りタイヤのトレッド部内周に貼付けられた抵抗線歪ゲージと、該歪ゲージの抵抗線がトレッド部の変形(歪)に追従して伸縮したときの該金属線の抵抗変化に基づきトレッド部の変形を求める測定部とを備え、空気入りタイヤのワイピング変形に基づくトレッド部の変形を測定するようにしたものである。 This is a resistance wire strain gauge affixed to the inner periphery of the tread portion of a pneumatic tire, and the resistance change of the metal wire when the resistance wire of the strain gauge expands and contracts following the deformation (strain) of the tread portion. And a measurement unit for determining the deformation of the tread portion, and measuring the deformation of the tread portion based on the wiping deformation of the pneumatic tire.
しかしながら、このような従来の変形測定方法および変形測定器にあっては、歪みゲージが薄肉で数mm角程度の小型であるため、該歪ゲージの貼付け位置や向きを規定の位置、向きに貼付けることが難しく、これにより、測定結果の精度および再現性が低下してしまうという課題があった。 However, in such a conventional deformation measuring method and deformation measuring instrument, since the strain gauge is thin and small, about several mm square, the position and orientation of the strain gauge are attached to the specified position and orientation. As a result, there is a problem that the accuracy and reproducibility of the measurement results are lowered.
この発明は、測定精度および再現性を容易に向上させることができる変形測定方法および変形測定器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the deformation | transformation measuring method and deformation | transformation measuring device which can improve a measurement precision and reproducibility easily.
このような目的は、第1に、一側電極が設けられた第1支持体および前記第1支持体から離隔した位置に他側電極が設けられた第2支持体が固着されるとともに、第1支持体または第2支持体のいずれか一方との間に弾性係数が自身より小さな材料からなるクッション層が介装され、被測定体の変形に追従して伸縮することができる支持シートを、変形する被測定体に固着する工程と、対をなす一側電極と他側電極との間における静電容量の値に基づいて被測定体の変形を求める工程とを備えた変形測定方法により、達成することができる。 Such a purpose is as follows. First, the first support provided with the one-side electrode and the second support provided with the other-side electrode at a position separated from the first support are fixed, A cushioning layer made of a material having a smaller elastic coefficient than itself is interposed between either the first support or the second support, and a support sheet that can expand and contract following the deformation of the measured object. By a deformation measurement method comprising: a step of fixing to a measurement object to be deformed; and a step of obtaining a deformation of the measurement object based on a capacitance value between a pair of one side electrode and the other side electrode, Can be achieved.
第2に、被測定体の変形測定時に該被測定体に固着され、該被測定体の変形に追従して伸縮することができる支持シートと、該支持シートに固着されるとともに、一側電極が設けられた第1支持体と、前記第1支持体から離隔した位置の支持シートに固着され、前記一側電極と対をなす他側電極が設けられた第2支持体と、第1支持体または第2支持体のいずれか一方と支持シートとの間に介装され、前記支持シートより弾性係数の小さな材料からなるクッション層とを備え、前記対をなす一側電極と他側電極との間における静電容量の値に基いて被測定体の変形を求めるようにした変形測定器により、達成することができる。 Secondly, a support sheet that is fixed to the measurement object at the time of measuring the deformation of the measurement object and that can expand and contract following the deformation of the measurement object; A first support body provided with a first support body, a second support body fixed to a support sheet at a position spaced apart from the first support body, and provided with an other electrode paired with the one side electrode, and a first support body A cushion layer made of a material having a smaller elastic coefficient than that of the support sheet, the one side electrode and the other side electrode forming a pair, interposed between either the body or the second support and the support sheet This can be achieved by a deformation measuring instrument that determines the deformation of the object to be measured based on the capacitance value between the two.
この発明においては、支持シートに一側電極が設けられた第1支持体および他側電極が設けられた第2支持体を離隔させて固着するとともに、これらのいずれか一方と支持シートとの間にクッション層を介装したので、全体として従来の歪ゲージより大型となり、この結果、固着位置や向きを容易に規定の位置、向きとすることができ、測定結果の精度、再現性を容易に向上させることができる。 In the present invention, the first support body provided with the one-side electrode on the support sheet and the second support body provided with the other-side electrode are separated and fixed, and either one of these and the support sheet is interposed between them. As a whole, the cushion layer is interposed, making it larger than conventional strain gauges. As a result, the fixing position and orientation can be easily set to the specified position and orientation, and the accuracy and reproducibility of measurement results can be easily achieved. Can be improved.
そして、この発明では、被測定体の変形に追従して支持シートが伸縮すると、間にクッション層が設けられていない第1または第2支持体は、支持シートと等量だけ変位するが、間にクッション層が設けられている残りの第1または第2支持体はクッション層が変形を吸収するため、変位量が零に近付く。これにより、第1、第2支持体間の距離、詳しくは対をなす一側、他側電極間の距離が変化して静電容量の値が変化するが、このときの静電容量の値、即ち、検出結果に基づき被測定体の変形を求める。 In the present invention, when the support sheet expands and contracts following the deformation of the measured object, the first or second support without the cushion layer is displaced by the same amount as the support sheet. The remaining first or second support provided with the cushion layer has a displacement amount approaching zero because the cushion layer absorbs deformation. As a result, the distance between the first and second supports, specifically, the distance between the paired one side electrode and the other side electrode changes, and the capacitance value changes. That is, the deformation of the measured object is obtained based on the detection result.
また、請求項3に記載のように構成すれば、所望の方向における被測定体の変形を容易に高精度で測定することができ、さらに、請求項4に記載のように構成すれば、被測定体の変形を直交する2方向に分解した状態で容易に測定することができる。また、請求項5に記載のように構成すれば、支持シートを容易かつ安価に製作することができ、さらに、請求項6に記載のように構成すれば、安価でありながら充分に変形を吸収することができる。 Further, if configured as in claim 3, it is possible to easily measure the deformation of the measured object in a desired direction with high accuracy. Further, if configured as in claim 4, if configured, Measurement can be easily performed in a state where the deformation of the measuring body is disassembled in two orthogonal directions. Further, if configured as described in claim 5, the support sheet can be manufactured easily and inexpensively, and if configured as described in claim 6, it is inexpensive but sufficiently absorbs deformation. can do.
以下、この発明の実施形態1を図面に基づいて説明する。
図1において、11は、例えば乗用車、トラック、バス等に装着される被測定体としての空気入りラジアルタイヤであり、このタイヤ11は走行時に路面12に接触するトレッド部13を有し、このトレッド部13の外周には幅広で周方向に連続して延びる複数本の主溝14、および、幅方向に延び前記主溝14と交差する幅広の横溝15が形成されている。なお、トレッド部13の外周には前記主溝14または横溝15のいずれか一方のみが形成される場合もある。そして、このようなタイヤ11を荷重下で走行させると、接地領域内のトレッド部13には種々の外力が作用して周方向および幅方向の少なくともいずれか一方に伸縮し変形が発生する。
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1,
17は前記タイヤ11(トレッド部13)の内周に設置された変形測定器であり、この変形測定器17は前述のような外力に基づくトレッド部13内周での周方向、幅方向の変形を測定するため、トレッド部13の内周に配置されている。この変形測定器17は、図2、3、4に示すように、タイヤ11(トレッド部13の内周)に接着剤等によって取り外し可能に固着される矩形シート状の支持シート18を有し、この支持シート18は薄肉の一定肉厚で、前記タイヤ11(トレッド部13)の変形に追従して同一方向に同一量だけ伸縮することができる。
17 is a deformation measuring device installed on the inner periphery of the tire 11 (tread portion 13). The deformation measuring
この結果、前記支持シート18は、タイヤ11の回転により変形測定器17が接地領域に到達する毎に、タイヤ11(トレッド部13)の変形に追従して周方向、幅方向に伸縮し、一方、接地領域から離れて外力の付与が無くなると、元の形状(長さ)に復元する。ここで、前述した支持シート18は加硫済みゴムから構成されているため、これを容易かつ安価に製作することができる。
As a result, the
21は前記支持シート18の中央部に基端(外端)が直接固着され、タイヤ11の回転軸に向かって半径方向に延びる第1支持体であり、この第1支持体21は中空の八角柱状で、剛体、例えばプラスチックから構成されている。この第1支持体21の外側面のうち、タイヤ周方向に直交するとともに、第1支持体21の周方向に互いに 180度離れた2つの外側面21aには、それぞれプレート状の一側電極22が固着され、一方、タイヤ幅方向に直交するとともに、第1支持体21の周方向に互いに 180度離れた2つの外側面21bには、それぞれ矩形板状の一側電極23が固着されている。ここで、これら一側電極22、23は第1支持体21内に埋設することで設けてもよい。
21 is a first support whose base end (outer end) is directly fixed to the central portion of the
なお、タイヤ11の一方向(例えば、周方向または幅方向)の変形のみを測定する場合には一側電極22、23のいずれか一方だけを設ければよい。さらに、複数方向の変形を測定するには、これら一側電極を2以上の複数設けるようにするとよい。そして、このように複数の一側電極を設ける場合には、これら一側電極を第1支持体21に周方向に等角度離して配置することが好ましい。また、前記一側電極22、23は銅、アルミニウム等の導電体から構成する。
In the case where only deformation in one direction (for example, circumferential direction or width direction) of the
26は剛体、例えばプラスチックから構成され前記支持シート18に後述のクッション層を介して固着された矩形板状の支持プレートであり、この支持プレート26の中央部には前記第1支持体21と同軸で該第1支持体21より大径の貫通孔25が形成され、この貫通孔25内には前記第1支持体21の基端部が挿入されている。前記貫通孔25の内周近傍の支持プレート26には複数、ここでは4個の剛体、例えばプラスチックからなる断面L字形をしたブラケット27が固定され、これらのブラケット27は周方向に等角度、ここでは90度だけ離れている。
A rectangular plate-
これらブラケット27は支持プレート26から半径方向に突出した突出部27aを有し、これらブラケット27の突出部27aは前記一側電極22、23にそれぞれ対向している。前述した支持プレート26、ブラケット27は全体として、前記第1支持体21から離隔した位置の支持シート18に固着された第2支持体28を構成するが、このような位置に第2支持体28が固着されているので、前記第1支持体21は第2支持体28に対して独立して変位することができる。
These
30は前記一側電極22に対向している2個のブラケット27(突出部27a)にそれぞれ固着され、前記一側電極22と対をなす2個の矩形板状をした他側電極であり、これらの他側電極30はタイヤ11の周方向に離れて配置されている。31は前記一側電極23に対向している2個のブラケット27(突出部27a)にそれぞれ固着され、前記一側電極23と対をなす2個の矩形板状をした他側電極であり、これらの他側電極31はタイヤ11の幅方向に離れて配置されている。
30 is an other side electrode in the form of two rectangular plates fixed to the two brackets 27 (projecting
そして、対をなす一側電極22、23と他側電極30、31とは互いに対向しながら平行に延びるとともに、両者間の間隔はいずれにおいても等距離である。この結果、これら対をなす複数、ここでは4対の一側、他側電極22、23、30、31は第1支持体21の中心軸を中心として周方向に90度離れて配置されていることになる。なお、測定精度が高精度でなくてもよい場合には、対をなす一側、他側電極を90度離して合計2対設けるようにしてもよい。そして、これら他側電極30、31は前記一側電極22、23と同様に銅、アルミニウム等の導電体から構成する。
The paired one-
これにより、前記タイヤ11(トレッド部13)の周方向、幅方向の変形に追従して支持シート18が同一方向に同一量だけ伸縮して、対をなす一側電極22、23と他側電極30、31との間の距離が後述のように変化すると、この距離の変化に応じて一側電極22、23と他側電極30、31との間の静電容量の値が変化し、前記タイヤ11(トレッド部13)の周方向、幅方向の変形をそれぞれ測定することができる。
As a result, the
また、前述のように対をなす複数の一側、他側電極を周方向に90度離して配置するようにすれば、タイヤ11(トレッド部13)の変形を、複雑な演算を行うことなく、直交する2方向に分解した状態で容易に測定することができる。なお、一側、他側電極を複数対設置する場合には、これら一側、他側電極を90度以外の角度だけ周方向に離して配置することもでき、この場合には、これら複数対の一側、他側電極間における静電容量の値(検出結果)を基に演算を行うことで、所望の方向におけるタイヤ11(トレッド部13)の変形を高精度で測定することができ、その効果は、一側、他側電極の対数が多くなる程顕著となる。 Further, as described above, if the plurality of one-side and other-side electrodes that are paired are arranged 90 degrees apart in the circumferential direction, the deformation of the tire 11 (tread portion 13) can be performed without performing complicated calculations. , And can be easily measured in a state of being decomposed in two orthogonal directions. When multiple pairs of one side and other side electrodes are installed, these one side and other side electrodes can be spaced apart in the circumferential direction by an angle other than 90 degrees. By performing the calculation based on the capacitance value (detection result) between the one side electrode and the other side electrode, the deformation of the tire 11 (tread portion 13) in a desired direction can be measured with high accuracy. The effect becomes more prominent as the number of pairs of one side electrode and the other side electrode increases.
35は第2支持体28(支持プレート26)と支持シート18との間に介装されたクッション層であり、このクッション層35が介装されることで第2支持体28は支持シート18に間接的に固着されることになる。前記クッション層35は支持シート18より弾性係数の小さな材料から構成されており、この結果、支持シート18がタイヤ11(トレッド部13)に追従して伸縮したとき、該クッション層35は支持シート18の変形を吸収し、これにより、第2支持体28の変位量は零に近付く。ここで、前述のクッション層35を多孔性であるウレタンフォーム等の合成スポンジから構成すると、安価でありながら充分に変形を吸収することができるので、好ましい。
38は前記第2支持体28(ブラケット27)に固定された測定部であり、この測定部38は、例えばICチップ等の制御基板から構成されている。また、この測定部38と一側電極22、23とは信号線39により、一方、測定部38と他側電極30、31とは信号線40によりそれぞれ接続され、これら信号線39、40を通じて対をなす一側、他側電極22、23、30、31間の距離に対応した静電容量値(検出結果)が測定部38に送られる。
このように測定部38に静電容量値(検出結果)が送られると、該測定部38は前記一側、他側電極22、30間の静電容量値(検出結果)に基づき演算を行ってタイヤ11(トレッド部13)の周方向の変形を、また、一側、他側電極23、31間の静電容量値(検出結果)に基づき演算を行ってタイヤ11(トレッド部13)の幅方向の変形を求める。
When the capacitance value (detection result) is sent to the
具体的には、変形測定器17が接地領域外に位置しているときの対をなす一側、他側電極間の平均静電容量値を求め、基準値として測定部38に記憶しておき、前記変形測定器17が接地領域に到達して対をなす一側、他側電極間の距離が変化することでこれらの間の静電容量値が変化したとき、この変化した静電容量値を検出して前記基準値と比較し、この比較結果からタイヤ11(トレッド部13)における周方向、幅方向の変形をそれぞれ測定している。ここで、タイヤ11の周方向、幅方向の変形のそれぞれを2対の一側、他側電極22、23、30、31を用い、その平均値で求めるようにしたので、前記変形を高精度で測定することができる。
Specifically, when the
そして、前述のように支持シート18に一側電極22、23が設けられた第1支持体21および他側電極30、31が設けられた第2支持体28を離して固着するとともに、第2支持体28と支持シート18との間にクッション層35を介装したので、全体として従来の歪ゲージより大型となり、この結果、固着位置や向きを容易に規定の位置、向きとすることができ、測定結果の精度、再現性を容易に向上させることができる。また、一側、他側電極22、23、30、31、測定部38を第1、第2支持体21、28に設けたので、両者を接続する信号線39、40がタイヤ11の変形によって断線するような事態が抑制され、これにより、測定作業の中断を効果的に抑制することができる。
As described above, the
次に、前記実施形態1の作用について説明する。
前述した変形測定器17を用いてタイヤ11(トレッド部13)の変形を測定する場合には、該タイヤ11(トレッド部13)の内周に接着剤等を用いて変形測定器17の支持シート18を取り外し可能に固着する。次に、前記タイヤ11をリムに装着して内圧を充填した後、所定荷重を負荷しながら路面12上を走行させて複数回回転させる。このとき、一側、他側電極22、23、30、31間の静電容量値(測定結果)を基に測定部38を用いて変形測定器17が接地領域外に位置しているとき(外力の付与がないとき)の平均静電容量値を求め、基準値として測定部38に記憶する。なお、前記基準値は予め設定した値として測定部38に記憶させておいてもよい。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
When measuring the deformation of the tire 11 (tread portion 13) using the
次に、再びタイヤ11を走行させて変形測定器17を接地領域に到達させると、タイヤ11の伸縮変形に追従してトレッド部13内周および支持シート18が周方向および幅方向に伸縮する。このとき、第1支持体21と支持シート18との間にはクッション層が設けられていないため、第1支持体21は支持シート18と等量だけ変位するが、第2支持体28と支持シート18との間にはクッション層35が介装されているため、クッション層35が支持シート18の変形を吸収し、第2支持体28の変位量が零に近付く。
Next, when the
このような第1、第2支持体21、28の変位により、対をなす一側電極22、23と他側電極30、31との間の距離、即ち静電容量値が変化するが、この変化した距離、即ち静電容量値を一側、他側電極22、23、30、31から測定部38に検出結果として出力する。このとき、測定部38は前記検出結果と基準値とを比較し、これらの比較結果からタイヤ11(トレッド部13)の周方向、幅方向の変形をそれぞれ求める。このようにして測定されたタイヤ11(トレッド部13)の変形は、測定部38から、例えば無線通信によりタイヤ11の外部に設置されたリーダにより読み取られる。また、前述した一側、他側電極22、23、30、31からの検出結果に基づいてタイヤ11に対する入力の値あるいはタイヤ11の積算回転数を求めることもできる。
Due to such displacement of the first and
なお、前述の実施形態においては、タイヤ11のトレッド部13内周に変形測定器17を設置するようにしたが、この発明においては、タイヤのサイドウォール部に設置してもよく、あるいは、タイヤ以外の変形する部材、例えばコンベアベルト、免震ゴム等に設置し、その変形を測定するようにしてもよい。また、前述の実施形態においては、支持シート18と第2支持体28との間にのみクッション層35を介装するようにしたが、この発明においては、支持シート18と第1支持体21との間にのみクッション層を介装し、支持シート18と第2支持体28との間での介装を省略するようにしても、同様に変形を測定することができる。
In the above-described embodiment, the
この発明は、被測定体、例えばタイヤの変形を測定する産業分野に適用できる。 The present invention can be applied to the industrial field for measuring deformation of a measured object, for example, a tire.
11…被測定体 18…支持シート
21…第1支持体 22、23…一側電極
28…第2支持体 30、31…他側電極
35…クッション層
11 ...
21 ...
28 ...
35… Cushion layer
Claims (6)
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---|---|---|---|
JP2007189103A JP2009025170A (en) | 2007-07-20 | 2007-07-20 | Method for measuring deformation, and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007189103A JP2009025170A (en) | 2007-07-20 | 2007-07-20 | Method for measuring deformation, and apparatus |
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