JP2012121487A - タイヤの動的接地面計測装置およびタイヤの動的接地面計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの動的接地面形状を正確に測定することができるタイヤの動的接地面計測装置およびタイヤの動的接地面計測方法を提供する。
【解決手段】路面体１２は、導電性を有する被接地面２８を備える。複数の電極体１６は、タイヤ２のトレッド面２Ａに形成されている。動歪み計２４は、電極体１６と被接地面２８とが非導通のときに、ダミー抵抗ＲＤの抵抗値に対応する第１の歪み量を測定し、電極体１６と被接地面２８とが導通のときに、ダミー抵抗ＲＤとバイアス抵抗ＲＢとが並列接続された抵抗値に対応する第２の歪み量を測定する。歪み量が被接地面２８と電極体１６との導通状態を示す接地データであり、歪み量の時系列データが接地データの時系列データである。パーソナルコンピュータ２６は動歪み計２４から供給される時系列データとしての歪み量に基づいてタイヤ２の動的接地面形状を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤの動的接地面形状を測定するタイヤの動的接地面計測装置およびタイヤの動的接地面計測方法に関する。

従来より、タイヤを、透明板の上を走行させて下からビデオ観察することによりタイヤの動的な接地面形状を測定する技術が提案されている（特許文献１参照）。
また、圧力センサをドラムの内周面に二次元に密に配置し、タイヤをドラムの内周面で転動させ、圧力センサによって検出される圧力に基づいてタイヤの動的な接地圧力を測定する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００７−２３０３２８号公報 特開２０００−２２６７７８号公報

しかしながら、前者の従来技術では、ドライバーが自動車を運転した状態で、特定のカメラ上を走行通過中のタイヤの接地面のビデオ観察を行うということから、タイヤの走行条件を細かく規定して測定することが難しい。それに加え、走行速度が速くなるほど接地端は境界が不明瞭となり、タイヤの動的接地面形状を確定し正確に測定することは難しい。
また、後者の従来技術では、以下の理由から動的接地面形状を正確に測定することが難しい。
例えば、３００ｋｍ／ｈでタイヤが走行した場合、圧力センサの検出信号を処理する計測装置の応答性が１００ｋＨｚであっても、走行方向の空間解像度は０．８３ｍｍである。
タイヤの開発を行うにあたっては、高速における動的接地面形状を正確に測定すること、言い換えると、空間分解能ならびに、各センサ間の信号の同期性（すなわち、タイヤがセンサを押圧してからセンサから信号が出るまでの時間が各センサで同期しいていること）を高めることが非常に重要である。
後者の技術で用いる圧力センサのように、接触−変形−電気的応答の順番で伝わる信号経路では、センサの突起部をタイヤが踏み押して初めて接地を検出するが、突起長さは真の接地以前に接地を検出して誤差を誘引するし、突起を低くすると突起を押す力が弱くなり感度が低下するし、感度を高くすると接地が終了して突起が下に戻るまでに遅延が大きくなるなど、接触から応答までの信号のずれ或いは遅延がアンコントロールに生じるため、特にセンサ間の信号の位相精度は揺らぎ信用が置けないものとなり、動的接地面形状を正確に測定することが難しい。
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、タイヤの動的接地面形状を正確に測定することができるタイヤの動的接地面計測装置およびタイヤの動的接地面計測方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のタイヤの動的接地面計測装置は、導電性を有する被接地面を備える路面体と、前記被接地面上で転動するタイヤと、前記タイヤのトレッド面に形成された電極体と、前記被接地面と前記電極体との導通状態を示す接地データを検出する導通検出手段と、前記接地データに基づいて前記タイヤの接地面形状を算出する接地面形状算出手段とを備えることを特徴とする。
また本発明のタイヤの動的接地面計測方法は、導電性を有する被接地面を備える路面体を設け、トレッド面に電極体が形成されたタイヤを設け、前記タイヤを前記被接地面上に接地させて前記タイヤおよび前記路面体の少なくとも一方を駆動させ、前記被接地面と前記電極体のそれぞれとの導通状態を示す接地データを検出し、前記接地データに基づいて前記タイヤの接地面形状を算出するようにしたことを特徴とする。

本発明の計測装置および計測方法によれば、接地データは、被接地面と電極体とが導通状態であるか、非導通状態であるかで決定されることから、遅延やセンサ間の信号の位相ずれを生じる要素がなく、被接地面と電極体との接触から応答までの信号の遅延やセンサ間の信号の位相ずれを最低限に抑制することができる。
したがって、算出されるタイヤの接地面形状の空間分解能及びセンサ間の前後の揺らぎなき状態を確保することができ、動的接地面形状を正確に測定することができる。

第１の実施の形態におけるタイヤの動的接地面計測装置１０の構成図である。 第１の実施の形態における中継配線２２、バイアス抵抗ＲＢ、ダミー抵抗ＲＤを説明する構成図である。 （Ａ）は電極体１６がタイヤ幅方向に１列に並べられて設けられたタイヤ２を示す斜視図、（Ｂ）は電極体１６がタイヤ２の周方向に間隔をおいて複数列設けられたタイヤ２を示す斜視図、（Ｃ）は電極体１６がタイヤ２の幅方向およびタイヤ２の周方向の全域にわたって設けられたタイヤ２を示す斜視図、（Ｄ）は電極体１６をタイヤ２の幅方向に対して交差する方向に間隔をおいて１列に並べて設けられたタイヤ２を示す斜視図である。 動歪み計２４で検出される歪み量を示す線図である。 （Ａ）は電極体１６が４つ設けられた場合の構成図、（Ｂ）は各電極体１６に対応する歪み量の波形を示す波形図である。 （Ａ）は各電極体１６に対応する歪み量の波形図、（Ｂ）は動的接地面形状を求める説明図である。 タイヤ２の幅方向において３０個の電極体１６が等間隔で並んでいる場合に算出されたタイヤ２の動的接地面形状Ｗの一例を示す説明図である。 図３（Ｄ）に示すタイヤ２を用いた場合に動歪み計２４で検出される歪み量を示す線図である。 第２の実施の形態における計測装置１０の要部を示す説明図である。 第１乃至第４の電極体１６−１乃至１６−４に対応する歪み量の波形図である。 第３の実施の形態におけるタイヤ２のトレッド面２Ａに配置された電極体１６およびタイヤ側配線１８の説明図である。 図１１のＡＡ線断面図である。 （Ａ）はトレッド面２Ａに配置された電極体１６の説明図、（Ｂ）は電極体１６と算出された動的接地面形状Ｗとの対応を示す説明図である。 第４の実施の形態におけるタイヤ２のトレッド面２Ａ近傍の断面図である。 第４の実施の形態における動歪み計２４で検出される歪み量を示す線図である。 （Ａ）は圧着端子４２の側面図、（Ｂ）は圧着端子４２が陸部２０４に埋め込まれたタイヤ２の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ矢視図である。 （Ａ）は圧着端子４２が陸部２０４に埋め込まれたタイヤ２の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。

（第１の実施の形態）
次に本発明の実施の形態に係るタイヤの動的接地面計測装置をタイヤの動的接地面計測方法と共に図面を参照して説明する。
図１に示すように、タイヤの動的接地面計測装置１０（以下、計測装置１０という）は、路面体１２と、駆動手段１３と、支持手段１４と、複数の電極体１６と、タイヤ側配線１８と、スリップリング２０と、中継配線２２と、動歪み計２４と、パーソナルコンピュータ２６とを含んで構成されている。

路面体１２は、導電性を有する被接地面２８を備えるものであり、本実施の形態では、導電性を有するスチールなどの金属材料で形成された無端ベルトで構成されている。
路面体１２は、導電性を有する被接地面２８を備えればよく、非導電性を有する無端ベルトの表面に導電性を有する材料が形成されることで被接地面２８を構成するなど任意である。
なお、被接地面２８の電気導電率は、計測装置１０の計測対象となるタイヤ２のトレッド面２Ａの電気導電率の１０^３倍以上あればよい。
また、本実施の形態では、路面体１２が無端ベルトで構成されている場合について説明するが、路面体１２は、モータなどの駆動源により回転される回転ドラムであってもよく、その場合は、被接地面２８は回転ドラムの外周面に形成される。

駆動手段１３は路面体１２を駆動するものである。
駆動手段１３は、駆動ドラム３０Ａと、従動ドラム３０Ｂと、駆動モータ３１とを含んで構成されている。
路面体１２は、駆動ドラム３０Ａと、従動ドラム３０Ｂとにわたって掛け回されている。
駆動ドラム３０Ａは、駆動モータ３１によって回転駆動される。
従動ドラム３０Ｂは、回動可能に支持されている。
駆動ドラム３０Ａが駆動モータ３１によって回転駆動されることにより路面体１２が駆動ドラム３０Ａと従動ドラム３０Ｂとの間で回転駆動される。
駆動モータ３１の回転速度は、図示しないモータ駆動装置により可変され、これにより、路面体１２の走行速度が調整可能となっている。
本実施の形態では、駆動ドラム３０Ａおよび従動ドラム３０Ｂの少なくとも一方は導電性を有するスチールなどの金属材料で形成されている。
導電性を有する方のドラムの電位は基準電位とされており、本実施の形態では基準電位はアース電位である。したがって、ドラムに接触する路面体１２もアース電位とされている。
なお、本実施の形態では、駆動手段１３が路面体１２を駆動したが、駆動手段１３は、タイヤ２および路面体１２の少なくとも一方を駆動すればよい。

支持手段１４は、被接地面２８上でタイヤ２を回転可能に支持するものである。
より詳細には、タイヤ２はホイール４のリムに組み付けられており、支持手段１４は、ホイール４が着脱自在に取り付けられ、タイヤ２を回動可能に支持し、かつ、タイヤ２に加える負荷荷重を調整できるように構成されている。
支持手段１４によってタイヤ２のトレッド面２Ａを路面体１２の被接地面２８に接地させた状態で駆動モータ３１により路面体１２を走行させることにより、タイヤ２が転動される。
なお、支持手段１４は、タイヤ２のキャンバー角、スリップ角、制動力、駆動力の少なくとも１つを調整できるように構成されていてもよい。
このような支持手段１４として、従来公知のさまざまなタイヤの支持機構が使用可能である。

図１、図２に示すように、複数の電極体１６は、タイヤ２のトレッド面２Ａに互いに間隔をおいて形成されている。なお、図１では図面を簡略化するために１つの電極体１６のみを示し、図２では４つの電極体１６が設けられている場合を示している。
電極体１６は、導電性を有する材料で形成されている。
したがって、タイヤ２のトレッド面２Ａが路面体１２の被接地面２８に接地して電極体１６が被接地面２８に接触することで被接地面２８と電極体１６とが導通する。
本実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、電極体１６は、トレッド面２Ａの幅方向に沿って等間隔をおいて直線状に１列に並べられて配置されている。
電極体１６は、トレッド面２Ａに銀ペーストを塗布することで構成される。電極体１６の形状は、例えば直径１．０ｍｍの円である。
このような銀ペーストの抵抗率は例えば１０^−４Ω・cm以下である。
なお、電極体１６は上述の構成に限定されるものではなく、後述するように従来公知のさまざまな部材、部品を用いて構成することが可能である。

図１、図２に示すように、タイヤ側配線１８は、各電極体１６とスリップリング２０とを接続するものである。
タイヤ側配線１８は、電極体１６からタイヤ２の部分、例えば、トレッドブロックを貫通してスリップリング２０まで延在するリード線で構成することができる。
あるいは、電極体１６と同じ銀ペーストを電極体１６からタイヤ主溝側面の箇所まで塗布することにより配線パターンを形成し、この配線パターンに一端を接続したリード線を主溝、ラグ溝を経由してタイヤ２側面まで引き回してタイヤ２に固定し、リード線の他端をスリップリング２０に接続することで構成してもよい。この場合、前記の配線パターンは絶縁皮膜で覆うことにより絶縁する。

スリップリング２０は、ホイール４の中心軸上に設けられ、タイヤ側配線１８と中継配線２２とを電気的に接続するものであり、市販品が使用可能である。

中継配線２２は、スリップリング２０を介してタイヤ側配線１８と後述する動歪み計２４の第１の入力端２４０２とを電気的に接続するものである。
本実施の形態では、中継配線２２に、第１の抵抗を構成するバイアス抵抗ＲＢと、第２の抵抗を構成するダミー抵抗ＲＤとが設けられている。
バイアス抵抗ＲＢは、中継配線２２に直列に接続される。
バイアス抵抗ＲＢは、電極体１６と被接地面２８とが導通したときに動歪み計２４の第１、第２の入力端２４０２、２４０４に流れる検出電流を制限するためのものであり、例えば、５ｋΩ程度に設定される。
ダミー抵抗ＲＤは、第１の入力端２４０２と第２の入力端２４０４との間に接続され、本実施の形態では、中継配線２２と基準電位（アース電位）との間に接続される。
ダミー抵抗ＲＤは、動歪み計２４の第１、第２の入力端２４０２、２４０４に流れる検出電流が適切な範囲となるようにするものである。
通常、動歪み計２４の入力端２４０２（入力チャンネル）には、所定の抵抗値（例えば１２０Ω）の歪みゲージが接続されるため、ダミー抵抗ＲＤもこの抵抗値と同程度に設定される。
本実施の形態では、電極体１６毎に１つのバイアス抵抗ＲＢと１つのダミー抵抗ＲＤとが設けられ、各バイアス抵抗ＲＢは同一の抵抗値とされ、各ダミー抵抗ＲＤも同一の抵抗値とされている。

動歪み計２４は、第１、第２の入力端２４０２、２４０４からなる一組の入力端（入力チャンネル）を複数組（複数チャンネル）備えている。
動歪み計２４は、第１、第２の入力端２４０２、２４０４に歪みゲージが接続された場合、この歪みゲージから入力される検出電流（検出電圧）に基づいて検出した歪みゲージの抵抗値から歪み量を算出し、歪み量を時系列データとして測定し記録するものであり、このような動歪み計２４は市販されている。
動歪み計２４による歪み量の算出は、予め定められたサンプリング周期でサンプリングされた検出電流に基づいてなされ、したがって、歪み量は、前記のサンプリング周期でサンプリングされた時系列データである。
本実施の形態では、動歪み計２４の第１の入力端２４０２は各電極体１６に対応する中継配線２２に接続されている。第２の入力端２４０４は前記の基準電位（アース電位）に接続されている。
したがって、動歪み計２４は、電極体１６と被接地面２８とが非導通のときに、ダミー抵抗ＲＤの抵抗値に対応する第１の歪み量を測定し、電極体１６と被接地面２８とが導通のときに、ダミー抵抗ＲＤとバイアス抵抗ＲＢとが並列接続された抵抗値に対応する第２の歪み量を測定する。
したがって、第１の歪み量が検出された電極体１６は、被接地面２８に接地しておらず、第２の歪み量が検出された電極体１６は、被接地面２８に接地していることになる。
本実施の形態では、動歪み計２４によって検出される歪み量が被接地面２８と電極体１６との導通状態を示す接地データであり、歪み量の時系列データが接地データの時系列データである。
なお、動歪み計２４の応答周波数は、例えば、２．５ｋＨｚ以上であることがタイヤ２の動的接地面形状を算出する際の空間分解能を確保する上で好ましく、１０ｋＨｚ以上であることが空間分解能を確保する上でより好ましい。

パーソナルコンピュータ２６は、予めインストールされた接地面形状算出用のプログラムを実行することにより、動歪み計２４から供給される時系列データとしての歪み量に基づいてタイヤ２の動的接地面形状を算出するものである。
タイヤ２の接地面形状の算出は、時系列データと、タイヤ２の走行速度と、電極体１６の位置データとに基づいてなされる。

本実施の形態では、タイヤ側配線１８と、スリップリング２０と、中継配線２２と、動歪み計２４とによって、被接地面２８と電極体１６との導通状態を示す接地データを検出する導通検出手段３２が構成されている。
また、パーソナルコンピュータ２６によって、接地データに基づいてタイヤ２の接地面形状を測定する接地面形状算出手段３４が構成されている。

次に計測装置１０の動作について説明する。
図３（Ａ）に示すように電極体１６が設けられたタイヤ２を、図１に示す支持手段１４に取着し、タイヤ２のトレッド面２Ａを路面体１２の被接地面２８に接地させた状態とする。
次いで、駆動手段３１により路面体１２を回転駆動させ、路面体１２の走行速度を目標速度とする。これにより、タイヤ２は被接地面２８に追従して目標速度で転動する。

図４は動歪み計２４で検出される歪み量を示す線図であり、横軸は時間、縦軸は歪み量（μＳＴ）を示す。
電極体１６と被接地面２８とが導通していない期間は歪み量が第１の値を維持する。
電極体１６と被接地面２８とが導通すると歪み量が第１の値よりも小さい第２の値まで低下し、電極体１６と被接地面２８とが導通している期間、歪み量が第２の値を維持し、やがて電極体１６と被接地面２８とが導通しなくなると歪み量が第１の値に戻る。
本実施の形態では、電極体１６がタイヤ２の幅方向に一列に並べられているため、各電極体１６に対応する歪み量は、タイヤ２が１回転する毎に１回生じる矩形状のパルス波形を呈する。

図５（Ａ）は電極体１６が４つ設けられた場合の構成図、（Ｂ）は各電極体１６に対応する歪み量の波形を示す波形図である。
図５（Ａ）に示すように電極体１６が４つ設けられた場合には、図５（Ｂ）に示すように各電極体１６に対応して４つの歪み量Ｓ１〜Ｓ４が動歪み計２４によって検出される。
図５（Ｂ）に示すように、トレッド面２Ａが被接地面２８に接地する動的接地面形状に応じた各歪み量の波形が検出される。
すなわち、歪み量が第１の値から第２の値となるタイミングがトレッド面２Ａが被接地面２８に接地した位置を示し、歪み量が第２の値から第１の値となるタイミングがトレッド面２Ａが被接地面２８から離間した位置を示す。
また、歪み量が第２の値を維持している期間が、トレッド面２Ａが被接地面２８に接地している期間を示す。

図６（Ａ）は各電極体１６に対応する歪み量の波形図、（Ｂ）は動的接地面形状を求める説明図である。
図６（Ａ）に示すように各歪み量Ｓ１〜Ｓ４が検出されたものとする。
この場合、各歪み量が第２の値に遷移した時点を接地開始点Ｐ１、第２の値から第１の値に遷移した時点を接地終了点Ｐ２とする。
図６（Ｂ）に示すように、タイヤ走行方向をＸ軸とし、タイヤ幅方向をＹ軸とする２次元座標の平面を考え、タイヤ２の動的接地面形状Ｗの輪郭をＸ座標とＹ座標とで規定する。図中、記号●は、タイヤ２の動的接地面形状Ｗの輪郭を示すＸ座標とＹ座標とで規定される座標点を示す。
すると、Ｘ座標はタイヤ２の走行速度Ｖ（路面体１２の走行速度）と接地開始点Ｐ１および接地終了点Ｐ２に対応する時間との積によって決定され、Ｙ座標はタイヤ２の幅方向における各電極体１６の位置によって決定される。
図６（Ｂ）では、タイヤ２の幅方向において４つの電極体１６が等間隔ΔＷで並んでいる例を示す。
パーソナルコンピュータ２６は、動的歪み計２４によって検出され記録された各歪み量の時系列データと、既知であるタイヤ２の走行速度Ｖと、既知であるタイヤ２の幅方向における各電極体１６の位置とから上述した原理に基づいてタイヤ２の動的接地面形状Ｗを特定する座標値を算出し、任意の記録媒体に記憶する。
そして、パーソナルコンピュータ２２は、算出された座標値に基づいてタイヤ２の動的接地面形状Ｗをディスプレイに表示出力し、あるいは、プリンタから印刷出力する。
図７は、タイヤ２の幅方向において３０個の電極体１６が等間隔で並んでいる場合に算出されたタイヤ２の動的接地面形状Ｗの一例を示す説明図である。
このようにして算出されたタイヤ２の動的接地面形状Ｗは、タイヤ２の開発、評価、試験などさまざまな目的に供される。

以上説明したように本実施の形態によれば、トレッド面２Ａに複数の電極体１６が形成されたタイヤ２を設け、タイヤ２を、導電性を有する被接地面２８上に接地させて回動させ、被接地面２８と電極体１６との導通状態を示す接地データを検出し、接地データに基づいてタイヤ２の接地面形状Ｗを算出するようにした。
そのため、接地データは、被接地面２８と電極体１６とが導通状態であるか、非導通状態であるかで決定されることから、遅延やセンサ間の信号の位相ずれを生じる要素がなく、被接地面と電極体との接触から応答までの信号の遅延やセンサ間の信号の位相ずれを最低限に抑制することができる。したがって、算出されるタイヤの接地面形状の空間分解能及びセンサ間の前後の揺らぎなき状態を確保することができ、動的接地面形状を正確に測定することができる。

また、本実施の形態では、導通検出手段３２を市販されている動歪み計２４を用いて構成したので、計測装置１０を簡単に構成することができる。
しかしながら、導通検出手段３２は接地データを検出することができればよく、動歪み計２４に代えて従来公知のさまざまな信号検出回路を用いることができることは無論である。

また、本実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、複数の電極体１６を互いにタイヤ２の幅方向に等間隔をおいて１列並べた場合について説明したが以下のような形態であってもよい。
（１）図３（Ｂ）に示すように、タイヤ２の幅方向に等間隔をおいて並べた電極体１６の列を、タイヤ２の周方向に間隔をおいて複数列設ける。
この場合は、電極体１６の列を設けた複数箇所における動的接地面形状Ｗを測定することができる。

（２）図３（Ｃ）に示すように、複数の電極体１６を互いにタイヤ２の幅方向およびタイヤ２の周方向の全域にわたって設ける。複数の電極体１６はタイヤ２の幅方向および周方向に等間隔をおいて配置される。
この場合は、トレッド面２Ａの全域にわたって動的接地面形状Ｗを測定することができる。
なお、図３（Ｃ）の場合においては、パーソナルコンピュータ２６において、動的歪み計２４によって検出され記録された各歪み量の時系列データと、既知であるタイヤ２の走行速度Ｖと、既知であるタイヤ２の幅方向およびタイヤ２の走行方向における各電極体１６の位置とから第１の実施の形態で説明した原理に基づいてタイヤ２の動的接地面形状Ｗを特定する座標値を算出することになる。

（３）図３（Ｄ）に示すように、複数の電極体１６を互いにタイヤ２の幅方向に対して傾斜する方向に等間隔をおいて１列に並べて設ける。
そして、複数の電極体１６を１つのタイヤ側配線１８に共通接続すると共に、ダミー抵抗ＲＤ、バイアス抵抗ＲＢも１つずつ設ける。
動歪み計２４では、図８に示すような歪み量Ｓ１０が検出される。
パーソナルコンピュータ２６は、既知であるタイヤ２の周方向における各電極体１６の位置に基づいて、歪み量Ｓ１０から各電極体１６に対応する歪み量Ｓ１１、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４をそれぞれ分離して求め、それら歪み量Ｓ１１、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４に基づいて、動的接地面形状Ｗを算出する。
この場合は、スリップリング２０に接続されるタイヤ側配線１８の数を抑制することができるので、電極体の数を確保しつつコスト低減を図ることができる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については同一の符号を付して説明を省略し、あるいは、説明を簡単に行う。
第２の実施の形態は、タイヤ側配線１８に中継器３６を設けることにより、タイヤ側配線１８の数を抑制したものである。
図９は第２の実施の形態における計測装置１０の要部を示す説明図、図１０は第１乃至第４の電極体１６−１乃至１６−４に対応する歪み量の波形図である。
図９に示すように、第１乃至第４の電極体１６−１乃至１６−４が設けられている。第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、各電極体はタイヤ２の幅方向に１列に並べて配置されている。
そして、各電極体１６−１乃至１６−４のそれぞれに第１乃至第４のバイアス抵抗ＲＢ１〜ＲＢ４がそれぞれ直列に接続され、各バイアス抵抗ＲＢ１〜ＲＢ４は、スリップリング２０に対して１本のリード線を介して共通接続されている。これにより、スリップリング２０に接続されるタイヤ側配線１８が抑制されている。
言い換えると、第１の抵抗は、一端が電極体１６に接続され、他端が共通接続された互いに抵抗値が異なるＮ個（Ｎは２以上の自然数）の抵抗を備える中継器３６で構成され、共通接続された箇所がスリップリング２０、中継配線２２を介して第１の入力端２４０２に接続されている。

第１乃至第４のバイアス抵抗ＲＢ１〜ＲＢ４は互いに異なる抵抗値とされ、本実施の形態では、ＲＢ１＝４０ｋΩ、ＲＢ２＝２０ｋΩ、ＲＢ３＝１０ｋΩ、ＲＢ４＝５ｋΩである。すなわち、ＲＢ１：ＲＢ２：ＲＢ３：ＲＢ４は、８：４：２：１（２^３：２^２：２^１：２^０）の比率となっている。
このような計測装置１０を用いて歪み量Ｓの検出を行うと、図１０に示すような波形が得られる。
この場合、第１乃至第４の電極体１６−１乃至１６−４がこの順番で被接地面２８に順番に接地され、かつ、逆の順番で被接地面２８との接地が解除されるものとする。
すると、第１乃至第４のバイアス抵抗ＲＢ１〜ＲＢ４の抵抗値が上述のような大小関係にあることから、図１０に示すように、歪み量Ｓは、バイアス抵抗の組み合わせに応じて４段階に変化することになる。
歪み量Ｓの波形のＡ点乃至Ｈ点と、電極体と、バイアス抵抗の組み合わせとの関係は以下の通りである。
Ａ点、Ｈ点：第１の電極体１６−１が接地し、第１のバイアス抵抗ＲＢ１が機能
Ｂ点、Ｇ点：第１、第２の電極体１６−１、１６−２が接地し、第１、第２のバイアス抵抗ＲＢ１、ＲＢ２が並列抵抗として機能
Ｃ点、Ｆ点：第１、第２、第３の電極体１６−１、１６−２、１６−３が接地し、第１、第２、第３のバイアス抵抗ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３が並列抵抗として機能
Ｄ点、Ｅ点、：第１、第２、第３、第４の電極体１６−１、１６−２、１６−３、１６−４が接地し、第１、第２、第３、第４のバイアス抵抗ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４が並列抵抗として機能
したがって、各電極体が被接地面２８に接地している期間は以下のように特定される。
第１の電極体１６−１が被接地面２８に接地している期間：Ａ点からＨ点までの期間
第２の電極体１６−２が被接地面２８に接地している期間：Ｂ点からＧ点までの期間
第３の電極体１６−３が被接地面２８に接地している期間：Ｃ点からＦ点までの期間
第４の電極体１６−４が被接地面２８に接地している期間：Ｄ点からＥ点までの期間
パーソナルコンピュータ２６は、接地面形状算出用のプログラムを実行することにより、動歪み計２４によって検出された歪み量Ｓの波形から歪み量Ｓの大きさに基づいてＡ点乃至Ｈ点をそれぞれ判別し、各電極体が被接地面２８に接地している期間を特定することにより、動的接地面形状Ｗを算出する。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、中継器３６を設けることにより、スリップリング２０に接続されるタイヤ側配線１８を抑制することができる。したがって、電極体の数を確保しつつコスト低減を図ることができる。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、互いに間隔をおいて配置された複数の電極体１６の間隔をタイヤ２の部分において局所的に異ならせたものである。
図１１は第３の実施の形態におけるタイヤ２のトレッド面２Ａに配置された電極体１６およびタイヤ側配線１８の説明図、図１２は図１１のＡＡ線断面図、図１３（Ａ）はトレッド面２Ａに配置された電極体１６の説明図、（Ｂ）は電極体１６と算出された動的接地面形状Ｗとの対応を示す説明図である。

図１１、図１２に示すように、１２個の電極体１６が互いにタイヤ２の幅方向に間隔をおいて一列に設けられている。
本実施の形態では、トレッド面２Ａには、４本の主溝２０２Ａ乃至２０２Ｄによって５つの陸部２０４Ａ乃至２０４Ｅが区画されている。
中央寄りの３つの陸部２０４Ｂ、２０４Ｃ、２０４Ｄには、それぞれの陸部の両側寄りの箇所に電極体１６が１個ずつ設けられている。
両側の２つの陸部２０４Ａ，２０４Ｅには、幅方向両側の主溝２０２とショルダー部２Ｂとの間に３つの電極体１６が間隔をおいてそれぞれ設けられている。
１２個の電極体１６のうち、中央の陸部２０４Ｂ、２０４Ｃ，２０４Ｄに設けられた合計６個の電極体１６はそれぞれ１本のリード線を介してスリップリング２０に接続されている。
１２個の電極体１６のうち、両側の陸部２０４Ａ，２０４Ｅに設けられたそれぞれ３個の電極体１６は中継器３６および１本のリード線を介してスリップリング２０に接続されている。
本実施の形態では、陸部２０４Ｂ、２０４Ｃ，２０４Ｄのうち主溝寄りの箇所にそれぞれ電極体１６を配置すると共に、ショルダー部２Ｂ寄りの箇所に３つの電極体１６を配置することにより、電極体１６の間隔を局所的に異ならせた。

図１３（Ａ）はトレッド面２Ａに配置された電極体１６の説明図、（Ｂ）は電極体１６と算出された動的接地面形状Ｗとの対応を示す説明図である。図中、記号●は、タイヤ２の動的接地面形状Ｗの輪郭を示すＸ座標とＹ座標とで規定される座標点を示す。
図１３（Ａ），（Ｂ）から明らかなように、トレッド面２Ａのうち電極体１６の間隔を密にした箇所、本実施の形態では主溝寄りの箇所およびショルダー部２Ｂ寄りの箇所の動的接地面形状Ｗをよりきめ細かく算出することができる。
したがって、動的接地面形状Ｗをよりきめ細かく得ることが必要なトレッド面２Ａの箇所に設ける電極体１６の間隔をより密にし、そうではない箇所に設ける電極体１６の間隔を疎にすることで、電極体１６の数を抑制しつつ必要とする動的接地面形状をよりきめ細かく得ることができる。
なお、第３の実施の形態では、タイヤ２の幅方向に並べられた電極体１６の間隔をタイヤ２の部分において局所的に異ならせた場合について説明した。
しかしながら、図３（Ｃ）のように複数の電極体１６をタイヤ２の幅方向およびタイヤ２の周方向の全域にわたって設けた場合には、タイヤ２の幅方向および周方向の双方あるいは一方における電極体１６の間隔を局所的に異ならせても良い。
また、図３（Ｄ）のように複数の電極体１６をタイヤ２の幅方向に対して傾斜する方向に１列に並べた場合は、前記傾斜する方向における電極体１６の間隔を局所的に異ならせても良い。

（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は、電極体１６の表面を感圧抵抗層で覆うことによりトレッド面２Ａの動的接地面形状に加えて接地圧分布を算出するようにしたものである。
図１４は第４の実施の形態におけるタイヤ２のトレッド面２Ａ近傍の断面図、図１５は第４の実施の形態における動歪み計２４で検出される歪み量を示す線図である。
図１４に示すように、トレッド面２Ａに形成された電極体１６の表面の全域が感圧抵抗層４０で覆われている。
感圧抵抗層４０は、感圧抵抗層４０に加わる圧力に応じて抵抗が変化する（圧力が大きくなるほど抵抗が低下する）材料で形成されている。このような材料として感圧導電性インクなど従来公知のさまざまな材料が使用可能である。
このような感圧抵抗層４０の抵抗率は例えば１０^４〜１０^６Ω・cmである。
したがって、電極体１６に感圧抵抗層４０で構成される抵抗が直列に接続されることになる。
このように電極体１６の表面に感圧抵抗層４０を設けた場合は、図１５に示す歪み量Ｓが動歪み計２４で検出される。
すなわち、タイヤ２が被接地面２８上を転動した状態で感圧抵抗層４０が被接地面２８に接地すると、歪み量Ｓは、時間経過と共に、次第に低下しやがてピークに到達し、次いでピークから上昇し元の値（非接地状態における値）に戻る。
上述のように検出される歪み量Ｓから求められる接地圧を、パーソナルコンピュータ２６を用いて、タイヤ走行方向のＸ座標とタイヤ幅方向のＹ座標とで規定される座標点ごとに算出することにより、動的接地面形状に加えて、動的な接地圧分布を算出することができる。
この場合、タイヤ側配線１８と、スリップリング２０と、中継配線２２と、動歪み計２４とによって、歪み量をトレッド面２Ａに加わる接地圧データとして検出する接地圧検出手段が構成される。
また、パーソナルコンピュータ２６によって、接地圧データに基づいてタイヤ２の接地圧分布を算出する接地圧分布算出手段が構成される。
したがって、電極体１６の表面に感圧抵抗層４０を設けるという簡単な構成により、タイヤ２の動的接地面形状および動的な接地圧分布を同時に得ることができ、計測装置１０の有用性を高めることができる。

（電極体１６の第１の変形例）
次に電極体１６として市販品を用いた第１、第２の変形例について説明する。
まず、第１の変形例から説明する。
図１６（Ａ）は圧着端子４２の側面図、（Ｂ）は圧着端子４２が陸部２０４に埋め込まれたタイヤ２の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ矢視図である。
図１６（Ａ）に示すように、市販の圧着端子４２を用意する。
圧着端子４２は、電線の芯線に圧着される圧着部４２０２と、圧着部４２０２から延在し相手側コネクタの端子と接触する軸部４２０４とを備えている。
図１６（Ｂ）に示すように、タイヤ２の陸部２０４に孔２１０と、溝部２１２とを形成する。
孔２１０は軸部４２０４の外径とほぼ同じ内径を有し、陸部２０４の側壁２０６からトレッド面２Ａに至るにつれてトレッド面２Ａに近づく方向に傾斜しトレッド面２Ａに貫通する。
溝部２１２は、孔２１０に連通しトレッド面２Ａ上に開放されている。
予め、軸部４２０４を孔２１０、溝部２１２の形状に合わせて屈曲させておき、圧着部４２０２をタイヤ側配線１８（図１）を構成するリード線に圧着しておく。
次いで、図１６（Ｂ），（Ｃ）に示すように、圧着端子４２の軸部４２０４を側壁２０６から孔２１０に挿入し軸部４２０４を溝部２１２に収容させ、軸部４２０４の周面をトレッド面２Ａの表面に露出させる。
このようにして電極体１６が構成される。

（電極体１６の第２の変形例）
次に電極体１６の第２の変形例について説明する。
図１７（Ａ）は圧着端子４２が陸部２０４に埋め込まれたタイヤ２の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。
第１の変形例と同様の圧着端子４２を用意する。
図１７（Ａ）に示すように、タイヤ２の陸部２０４に第１の孔２１４、第２の孔２１６を形成する。
第１の孔２１４は、軸部４２０４の外径とほぼ同じ内径を有し、タイヤ２の陸部２０４の側壁２０６からＬ字状に屈曲しトレッド面２Ａに貫通する。
第２の孔２１６は、第１の孔２１４がトレッド面２Ａ上に開放された部分に、第１の孔２１４よりも大径の内径で形成される。
予め、軸部４２０４を第１の孔２１４の形状に合わせてＬ字状に屈曲させておき、圧着部４２０２をタイヤ側配線１８（図１）を構成するリード線に圧着しておく。
次いで、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、圧着端子４２の軸部４２０４を側壁２０６から第１の孔２１４に挿入し軸部４２０４の先端を第２の孔２１６を介してトレッド面２Ａの表面に露出させる。
軸部４２０４の先端の外周と第２の孔２１６の内周との間の空間は半田４４で充填し、軸部４２０４の先端も半田４４で覆う。
このようにして電極体１６が構成される。

２……タイヤ、２Ａ……トレッド面、１０……タイヤの動的接地面計測装置、１２……路面体、１３……駆動手段、１４……支持手段、１６……電極体、１８……タイヤ側配線、２０……スリップリング、２２……中継配線、２４……動歪み計、２６……パーソナルコンピュータ、２８……被接地面、３２……導通検出手段、３４……接地面形状算出手段。

Claims (8)

1. 導電性を有する被接地面を備える路面体と、
   前記被接地面上で転動するタイヤと、
   前記タイヤのトレッド面に形成された電極体と、
   前記被接地面と前記電極体との導通状態を示す接地データを検出する導通検出手段と、
   前記接地データに基づいて前記タイヤの接地面形状を算出する接地面形状算出手段とを備える、
   ことを特徴とするタイヤの動的接地面計測装置。
2. 前記接地データは、前記導通検出手段によって予め定められたサンプリング周期でサンプリングされた時系列データであり、
   前記接地面形状算出手段による前記タイヤの接地面形状の測定は、前記時系列データと、前記タイヤの走行速度と、前記電極体の位置データとに基づいてなされる、
   ことを特徴とする請求項１記載のタイヤの動的接地面計測装置。
3. 前記電極体は複数設けられ、
   前記複数の電極体は互いに間隔をおいて配置され、
   前記間隔は前記タイヤの部分において局所的に異なっている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のタイヤの動的接地面計測装置。
4. 前記導通検出手段は、
   第１、第２の入力端の間に接続される抵抗の大きさに基づいて歪み量を検出する動歪み計と、
   前記第１の入力端と前記電極体との間に直列に接続された第１の抵抗と、
   前記第１の入力端と第２の入力端との間に接続された第２の抵抗とを含んで構成され、
   前記第１の抵抗は、前記電極体と前記被接地面とが導通したときに前記第１、第２の入力端を流れる検出電流を制限するものであり、
   前記第２の抵抗は、前記検出電流が適切な範囲となるようにするものであり、
   前記導通検出手段は、前記歪み量を前記接地データとして検出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載のタイヤの動的接地面計測装置。
5. 前記第１の抵抗は、一端が前記電極体に接続され、他端が共通接続された互いに抵抗値が異なるＮ個（Ｎは２以上の自然数）の抵抗を備える中継器で構成され、
   前記共通接続された箇所が前記第１の入力端に接続されている、
   ことを特徴とする請求項４記載のタイヤの動的接地面計測装置。
6. 圧力に応じて抵抗が変化する材料で形成され、前記電極体の表面を覆うように設けられた感圧抵抗層と、
   前記歪み量を前記トレッド面に加わる接地圧データとして検出する接地圧検出手段と、
   前接地圧データに基づいて前記タイヤの接地圧分布を算出する接地圧分布算出手段とをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項４または５記載のタイヤの動的接地面計測装置。
7. 前記被接地面上でタイヤを回転可能に支持する支持手段と、
   前記路面体および前記タイヤの少なくとも一方を駆動する駆動手段とをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至６に何れか１項記載のタイヤの動的接地面計測装置。
8. 導電性を有する被接地面を備える路面体を設け、
   トレッド面に電極体が形成されたタイヤを設け、
   前記タイヤを前記被接地面上に接地させて前記タイヤおよび前記路面体の少なくとも一方を駆動させ、
   前記被接地面と前記電極体のそれぞれとの導通状態を示す接地データを検出し、
   前記接地データに基づいて前記タイヤの接地面形状を算出するようにした、
   ことを特徴とするタイヤの動的接地面計測方法。

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