JP2011219063A

JP2011219063A - 空気入りタイヤの内面形状測定システム

Info

Publication number: JP2011219063A
Application number: JP2010093384A
Authority: JP
Inventors: Koji Takao; 浩二高尾
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】タイヤ内面の変形量を計算するデータの、無線通信装置を用いた転送では、測定内容の高度化に伴うデータ転送量の増大への対応が困難であり、ブラシ式スリップリングを用いた信号伝達では、高速度カメラから出力された撮影画像データを用いる場合、信号電圧レベルが低く雑音による影響が避けられなかった。
【解決手段】空気入りタイヤ１１の内面に設けられたマーカ１２を、車輪転動時に空気入りタイヤ１１が組み付けられるリム１７のマーカ対向位置に配置された複数のカメラ１３により異なった方向から撮影し、各カメラ１３から出力されたマーカ１２の撮影画像データａを、リム１７が外周部に設けられているディスク部１６に防振部材１８を介して取り付けられた非接触コネクタ１４によりディスク部１６の外へ取り出し、変形量演算部１５が撮影画像データａに基づき車輪転動時のタイヤ内面形状の変形量を演算する。
【選択図】図１

Description

この発明は、空気入りタイヤの内面形状測定システムに関し、特に、空気入りタイヤの転動時におけるタイヤ内面形状を高速度カメラで測定し、測定結果を画像データとして出力する空気入りタイヤの内面形状測定システムに関する。

従来、空気入りタイヤの転動時におけるタイヤ内部の状態を知るために、タイヤの内面形状をカメラで撮影して得られた画像データからタイヤ内面の変形量を計算するものとして、例えば、「内面形状測定システム及び内面形状測定方法」（特許文献１参照）が知られている。

「内面形状測定システム及び内面形状測定方法」は、空気入りタイヤの内面に形成されたマーカを、空気入りタイヤが組み付けられるリムの異なった位置に取り付けられた複数のカメラで撮影し、それぞれのカメラから出力された撮影画像データを用いて、空気入りタイヤの転動時におけるタイヤ内面の変形量を計算する。
このように、従来のタイヤ転動時におけるタイヤ内面の変形量を計算するものにおいては、タイヤ内部のカメラから出力された、変形量の計算を行うためのタイヤ内面の変形に関する情報を、例えば、無線通信装置を用いたデータ転送やブラシ式スリップリングを用いた物理的接触による信号伝達により、タイヤ外部へ取り出していた。

特開２００９−２５０９６３号公報

しかしながら、従来の無線通信装置を用いたデータ転送においては、タイヤ内に設置可能な装置は小型で送信能力が低いため、測定内容の高度化に伴うデータ転送量の増大への対応が困難であり、また、従来のブラシ式スリップリングを用いた信号伝達においては、接点での雑音の発生が避けられないため、高速度カメラから出力された撮影画像データを用いる場合、信号電圧レベルが低く雑音による影響が避けられなかった。
この発明の目的は、空気入りタイヤの内面の変形に関する情報をタイヤ外へ取り出す際に、データ転送量の増大への対応が容易であり、雑音の発生に影響されることがない空気入りタイヤの内面形状測定システムを提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る空気入りタイヤの内面形状測定システムは、空気入りタイヤの内面に設けられたマーカと、前記空気入りタイヤが組み付けられるリムのマーカ対向位置に配置され、車輪転動時に前記マーカを異なった方向から撮影する複数のカメラと、前記リムが外周部に設けられているディスク部に防振部材を介して取り付けられ、前記複数のカメラのそれぞれから出力された前記マーカの撮影画像データを前記ディスク部の外へ取り出す非接触コネクタと、前記撮影画像データに基づき車輪転動時のタイヤ内面形状の変形量を演算する変形量演算部とを有している。

また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤの内面形状測定システムは、前記マーカが、複数のドットを縦横に配置して形成されている。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤの内面形状測定システムは、前記防振部材が、前記ディスク部と前記非接触コネクタの間の少なくとも３箇所に配置されたブッシュタイプの防振ゴムである。

この発明によれば、空気入りタイヤの内面に設けられたマーカを、車輪転動時に、空気入りタイヤが組み付けられるリムのマーカ対向位置に配置された複数のカメラにより、異なった方向から撮影し、複数のカメラのそれぞれから出力されたマーカの撮影画像データを、リムが外周部に設けられているディスク部に防振部材を介して取り付けられた非接触コネクタによりディスク部の外へ取り出し、変形量演算部が撮影画像データに基づき車輪転動時のタイヤ内面形状の変形量を演算するので、空気入りタイヤの内面の変形に関する情報をタイヤ外へ取り出す際に、データ転送量の増大への対応が容易であり、雑音の発生に影響されることがない。

また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤの内面形状測定システムによれば、防振部材が、ディスク部と非接触コネクタの間の少なくとも３箇所に配置されたブッシュタイプの防振ゴムであるので、ディスク部に取り付けられる非接触コネクタは、軸合わせを確実に行うことができると共に破損を防ぐことができる。

この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの内面形状測定システムの構成を概略的に示す説明図である。ディスク部に装着された光学スリップリングを示す説明図である。光学スリップリングを介して行われる非接触通信による信号の流れを概略的に示す説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの内面形状測定システムの構成を概略的に示す説明図である。図１に示すように、空気入りタイヤの内面形状測定システム１０は、路面を転動する車輪における空気入りタイヤ１１の内面形状を測定するものであり、空気入りタイヤ１１の内面に設けられたマーカ１２、マーカ１２を異なった方向から撮影する複数のカメラ１３、カメラ１３から出力された撮影画像データを車輪の外へ取り出す非接触コネクタ１４、及び空気入りタイヤ１１の内面形状の変形量を演算する変形量演算部１５を有している。

空気入りタイヤ１１は、ディスク部１６の外周に設けられたリム１７に組み付けられて車輪を形成しており、ディスク部１６を駆動軸のハブ部に固定装着することにより、ディスク部１６を介して駆動力が伝達され、車輪が回転駆動される。

マーカ１２は、車輪の路面転動時に空気入りタイヤ１１が路面に接触するタイヤ踏面（トレッド）の内側面であるタイヤ内面１１ａの一部に、複数の微細なドット（点状の印）を縦横に配置して、例えば、平面視矩形状に形成されている。ドットは、例えば、円形状からなり、互いに隣接する同士が所定距離を有して略等間隔に並び、例えば、トレッド幅方向及びタイヤ周方向に沿って配置されている。このマーカ１２は、タイヤ内面１１ａの一部に平面視矩形状に形成されるものに限らず、他の形状やトレッド幅方向全域に形成されていても良く、タイヤ内面１１ａの少なくとも一部に形成されている。

カメラ１３は、例えば、１秒間に数百枚〜数万枚の高速撮影ができる高速度カメラであり、リム１７のタイヤ内面１１ａに設けられたマーカ１２に対向する面（マーカ対向位置）に、タイヤ周方向（リム周方向）に離間して２個が、それぞれカメラレンズをマーカ１２に向けて配置されている。隣り合う２個のカメラ１３により、車輪の路面転動時にマーカ１２を異なった方向、即ち、マーカ１２を挟むタイヤ周方向両側から撮影することで、タイヤ内面１１ａのマーカ１２が形成された領域における路面転動に伴う微小変化（ドットの変化）を画像として記録する。

このカメラ１３は、２個に限らず、マーカ１２を異なった方向から撮影するために、３個以上の複数個を配置しても良く、また、カメラ配置条件の下、変形量演算部１５に出力する画像データを得るために必要な撮影条件を確保するため、必要とする被写界深度等の設定条件を計算して使用するレンズを選定する。
なお、カメラ１３の近傍に、カメラレンズが向けられた、タイヤ内面１１ａのマーカ１２を照明して撮影に必要な明るさを確保するための照明機材（図示しない）を設置してもよい。

非接触コネクタ１４は、回転側と固定側との間で接点部の無い非接触により送電・データ転送を行うことができるコネクタであり、防振部材１８を介してディスク部１６に取り付けられている。この非接触コネクタ１４を介して、ディスク部１６内側のタイヤ内部空間に配置された２個のカメラ１３のそれぞれから出力されたマーカ１２の撮影画像データａは、ディスク部１６の外側に取り出される。非接触コネクタ１４を用いることで、タイヤ内部空間のカメラ１３から出力された、微弱な信号からなる撮影画像データａであっても、ノイズの影響を極力受けることなくタイヤ外部へ取り出して確実にデータ転送を行うことができる。
非接触コネクタ１４として、例えば、光学スリップリングを用いることができる。

図２は、ディスク部に装着された光学スリップリングを示す説明図である。図２に示すように、光学スリップリング（非接触コネクタ）１４は、ディスク部１６の外表面外側に配置された第１取付板１９ａに、ディスク部１６の略回転中心に位置するように取付固定されており、第１取付板１９ａは、ディスク部１６の駆動軸連結部１６ａに、防振部材１８を介して、例えば、ボルト・ナットにより固着されている。
第１取付板１９ａに取り付けられた光学スリップリング１４の外側には、第２取付板１９ｂが取り付けられている。第２取付板１９ｂには、光学スリップリング１４を介してタイヤ内部から取り出された送信信号を出力する出力手段、例えば、変形量演算部１５へ無線通信によりデータを送信するデータ送信手段（図示しない）等が装着される。

図３は、光学スリップリングを介して行われる非接触通信による信号の流れを概略的に示す説明図である。図３に示すように、光学スリップリング１４は、ディスク部１６と共に回転する回転側部材２０と、回転側部材２０とは独立して設けられた固定側部材２１と、回転側部材２０の回転中心軸のまわりを回転側部材２０回転速度の半分の速度で回転する反射部材（ミラー）２２と共に、回転側部材２０に設置された発光素子２０ａと受光素子２０ｂ、及び固定側部材２１に設置された発光素子２１ａと受光素子２１ｂを有している。そして、発行素子から発光された光が反射部材２２で反射するその光路線分上に受光素子が位置したとき、両素子間で光路が形成されるように、両素子を構成する。

つまり、発光素子２０ａが発光した赤外線光が反射部材２２に反射されて受光素子２１ｂに受光されることにより、回転側部材２０から固定側部材２１への送信が行われ、発光素子２１ａが発光した赤外線光が反射部材２２に反射されて受光素子２０ｂに受光されることにより、固定側部材２１から回転側部材２０への送信が行われることで、回転側部材２０と固定側部材２１の間で反射部材２２を介した赤外線光の送受信、即ち、非接触通信が行われる。

従って、タイヤ内部に配置されたカメラ１３による撮影画像データａは、光学スリップリング１４の、ディスク部１６と共に回転する回転側部材２０の発光素子２０ａから、反射部材２２を介して固定側部材２１の受光素子２１ｂに受光されることで、タイヤ外部に取り出される。同様に、タイヤ外部からカメラ１３への撮影指示信号等の操作信号ｂが、光学スリップリング１４の、固定側部材２１の発光素子２１ａから、反射部材２２を介して回転側部材２０の受光素子２０ｂに受光されることで、タイヤ内部に送り込まれる。

また、タイヤ内部に配置されたカメラ１３へも、光学スリップリング１４を介して、例えば、空気入りタイヤ１１が装着された車両のバッテリー電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）ｖを電磁誘導により降圧した電圧（例えば、ＤＣ５Ｖ）ｃが供給される。
このように、光学スリップリング１４を介することで、タイヤ内外部間の非接触通信を行うことができるが、非接触通信の対象としては、撮影画像データａや操作信号ｂに限るものではなく、例えば、サーモグラフィーによるタイヤ内部の熱分布データ等の各種情報でも良い。

防振部材１８は、例えば、ブッシュタイプの防振ゴム等の防振機能を備えた部材からなり、非接触コネクタ１４を、ディスク部１６から離間した状態で支持することができるように、ディスク部１６との間の少なくとも３箇所に配置されている。従って、非接触コネクタ１４の回転側部材２０は、防振部材１８を介して、ディスク部１６、即ち、車輪側に連結されることになる。この防振部材１８は、非接触コネクタ１４及びディスク部１６に、例えば、ボルト等のネジ部材により取付固定される。
非接触コネクタ１４が防振部材１８を介してディスク部１６に取り付けられることにより、ディスク部１６において発生した振動が非接触コネクタ１４にそのまま伝わることを阻止することができるため、非接触コネクタ１４が、ディスク部１６、即ち、車輪からの振動の影響を受けるのを極力防止することができる。

このため、防振部材１８により、非接触コネクタ１４に対する位置決めと振動吸収が可能になるので、ディスク部１６に取り付けられる非接触コネクタ１４の軸合わせを確実に行うことができると共に、ディスク部１６に取り付けられた非接触コネクタ１４の破損を防ぐことができる。その結果、空気入りタイヤ１１の内部から車輪外部へ円滑な情報（撮影画像データａ等）の伝達を行うことができる

非接触コネクタ１４を介して空気入りタイヤ１１の内部から車輪外部に取り出されたマーカ１２の撮影画像データａは、車体側のロギング装置（図示しない）へと送られ、ロギング装置を経て変形量演算部１５に送られる。
変形量演算部１５は、カメラ１３による撮影画像の撮影画像データａに基づき、車輪転動時、タイヤ１１が路面上を転動する際に生じるタイヤ内面１１ａの状態変化に伴う、タイヤ内面１１ａ形状の変形量を演算する。

このように、空気入りタイヤの内面形状測定システム１０により、空気入りタイヤ１１のタイヤ内面１１ａに複数のドットを縦横に配置してマーカ１２を形成し、車輪転動時に、マーカ１２を複数のカメラ１３で撮影して得られた画像データを、転動する車輪からの振動伝達を防振部材１８により防止した非接触コネクタ１４を介して車輪の外へ取り出し、変形量演算部１５に送ってタイヤ内面１１ａ形状の変形量を演算する。

この発明は、空気入りタイヤの内面の変形に関する情報をタイヤ外へ取り出す際に、データ転送量の増大への対応が容易であり、雑音の発生に影響されることがないので、空気入りタイヤの転動時におけるタイヤ内面形状を高速度カメラで測定し、測定結果を画像データとして出力する空気入りタイヤの内面形状測定システムに最適である。

１０内面形状測定システム
１１空気入りタイヤ
１１ａタイヤ内面
１２マーカ
１３カメラ
１４非接触コネクタ
１５変形量演算部
１６ディスク部
１６ａ駆動軸連結部
１７リム
１８防振部材
１９ａ第１取付板
１９ｂ第２取付板
２０回転側部材
２０ａ発光素子
２０ｂ受光素子
２１固定側部材
２１ａ発光素子
２１ｂ受光素子
２２反射部材
ａ撮影画像データ
ｂ操作信号
ｃ電圧

Claims

空気入りタイヤの内面に設けられたマーカと、
前記空気入りタイヤが組み付けられるリムのマーカ対向位置に配置され、車輪転動時に前記マーカを異なった方向から撮影する複数のカメラと、
前記リムが外周部に設けられているディスク部に防振部材を介して取り付けられ、前記複数のカメラのそれぞれから出力された前記マーカの撮影画像データを前記ディスク部の外へ取り出す非接触コネクタと、
前記撮影画像データに基づき車輪転動時のタイヤ内面形状の変形量を演算する変形量演算部と
を有する空気入りタイヤの内面形状測定システム。
前記マーカは、複数のドットを縦横に配置して形成される請求項１に記載の空気入りタイヤの内面形状測定システム。
前記防振部材は、前記ディスク部と前記非接触コネクタの間の少なくとも３箇所に配置されたブッシュタイプの防振ゴムである請求項１または２に記載の空気入りタイヤの内面形状測定システム。