JP2012215550A

JP2012215550A - タイヤの台上試験装置及びこれを用いた台上試験方法

Info

Publication number: JP2012215550A
Application number: JP2011272567A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Bando; 真郁坂東
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-11-08

Abstract

【課題】簡単な構成で定量的にタイヤの泥濘地の走行性能を評価する。
【解決手段】タイヤＴの泥濘地の走行性能を試験するための台上試験装置１である。上面側が解放されることにより泥材料Ｍが出し入れ可能に収容された泥桶部２と、前記泥桶部２を床面Ｆに対して前後方向に移動可能に支持する移動台３と、リム組みされた前記タイヤＴを回転駆動可能に支持するとともに該タイヤＴを上方から前記泥桶部２に収容された泥材料Ｍに押し付け可能なタイヤ支持部４と、前記タイヤＴの回転駆動によって移動する前記移動台３の前後方向の力を測定する測定部５とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、容易かつ定量的にタイヤの泥濘地の走行性能を評価しうるタイヤの台上試験装置及びこれを用いた台上試験方法に関する。

従来、タイヤの泥濘地の走行性能を評価する方法として、屋外の泥濘地のテストコースを実車で走行させ、ドライバーによる官能評価等を行う実車評価方法が知られている。

しかしながら、この実車評価方法では、ドライバーの感性によりその評価が行われるため、評価結果が定量的でないという問題があった。さらにこの方法では、泥濘地の硬さ等の路面状況が、天候等によって変化する他、テストコースの場所によって大きく異なるため、評価結果にばらつきが出るという問題があった。また、このようなテストコースでは、該コースの整地や維持費等が大きいという問題があった。関連する技術としては、下記の技術文献がある。

特開２００９−３００２７８号公報特開２００３−３１５２３６号公報特開２０１０−５４４１９号公報特開２００６−１３１０６７号公報特開２００８−２４９５６０号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、簡単な構成で定量的にタイヤの泥濘地の走行性能を評価する台上試験装置及びこれを用いた台上試験方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤの泥濘地の走行性能を試験するための台上試験装置であって、上面側が解放されることにより泥材料が出し入れ可能に収容された泥桶部と、前記泥桶部を床面に対して前後方向に移動可能に支持する移動台と、リム組みされた前記タイヤを回転駆動可能に支持するとともに該タイヤを上方から前記泥桶部に収容された泥材料に押し付け可能なタイヤ支持部と、前記タイヤの回転駆動によって移動する前記移動台の前後方向の力を測定する測定部とを含むことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記移動台は、上面に前記泥桶部を着脱自在に固着しうる基台と、該基台を前後方向に移動させる車輪とを含む請求項１記載のタイヤの台上試験装置である。

また請求項３記載の発明は、前記タイヤの回転駆動によって後方に移動しようとする移動台を、前方に引っ張る牽引具をさらに含む請求項１又は２記載のタイヤの台上試験装置である。

また請求項４記載の発明は、前記牽引具は、床面に対して固定された電動機と、該電動機と前記移動台との間を連結するとともに前記電動機によって巻取られる連結具とを含む請求項３記載のタイヤの台上試験装置である。

また請求項５記載の発明は、前記測定部は、ロードセルからなり、前記連結部は、前記電動機と前記ロードセルとの間を連結する第１連結体と、前記ロードセルと前記移動台との間を連結する第２連結体とを含む請求項４記載のタイヤの台上試験装置である。

また請求項６記載の発明は、タイヤの泥濘地の走行性能を試験するための台上試験方法であって、上面側が解放された泥桶部に泥材料を収容する工程と、前記泥桶部を床面に対して前後方向に移動可能に支持する工程と、リム組みされた前記タイヤを上方から前記泥桶部に収容された泥材料に押し付けて回転駆動させる工程と、前記タイヤの回転駆動によって移動する前記移動台の前後方向の力を測定する測定工程とを含むとを特徴とするタイヤの台上試験方法である。

また請求項７記載の発明は、前記タイヤの回転駆動によって後方に移動しようとする移動台を、前方に引っ張る工程をさらに含む請求項６記載のタイヤの台上試験方法である。

また請求項８記載の発明は、前記測定工程は、温度が１８〜２３℃及び湿度が８０％以上の雰囲気で行われる請求項６又は７に記載のタイヤの台上試験方法である。

本発明のタイヤの泥濘地の走行性能を評価する台上試験装置では、上面側が解放されることにより泥材料が出し入れ可能に収容された泥桶部と、前記泥桶部を床面に対して前後方向に移動可能に支持する移動台と、リム組みされた前記タイヤを回転駆動可能に支持するとともに該タイヤを上方から前記泥桶部に収容された泥材料に押し付け可能なタイヤ支持部と、前記タイヤの回転駆動によって移動する前記移動台の前後方向の力を測定する測定部とを含む。即ち、タイヤ支持部が、泥桶部に収容された泥材料にタイヤを押し付けて回転させることにより、タイヤと泥材料との間に摩擦力を生じさせる。そして、測定部が、前記摩擦力による移動台の前後方向の力を測定することによりタイヤの泥濘地での走行性能が評価される。従って、本発明の台上試験装置は、天候の変化の影響を受けることがない屋内で実施でき、かつ実車を走行させる必要がなく、簡易かつ定量的、さらにコストを抑制してタイヤの泥濘地の走行性能を評価することができる。

本発明の一実施形態のタイヤの台上試験装置の全体を示す正面図である。図１の要部を示す概略斜視図である。図１の概略側面図である。泥材料の状態を測定方法を説明する概略側面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明の効果を立証する実験に使用されるタイヤのトレッドパターンである。（ａ）、（ｂ）は、図５のタイヤによる本発明の台上試験の結果を表すグラフである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１乃至３に示されるように、本実施形態のタイヤの台上試験装置１は、タイヤの泥濘地の走行性能（以下、単に「マッド性能」という場合がある。）を試験するためのものであって、泥材料Ｍが出し入れ可能に収容された泥桶部２と、該泥桶部２を支持する移動台３と、前記タイヤＴを回転駆動可能に支持するタイヤ支持部４と、前記移動台３の前後方向の力を測定する測定部５と、移動台３を前方に引っ張る牽引具６とを含んで構成される。なお、本明細書では、前記「前方」とは、移動台３から測定部５に向かう方向（図２では、左側）とし、その逆の方向を「後方」と定義する。

本発明において、マッド性能の測定対象となるタイヤには、例えば、乗用車用、トラック用又は自動二輪車用など種々のカテゴリーの空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）Ｔが含まれる。

本実施形態の泥桶部２は、例えば、下面２ｂ及び側面２ｃを有しかつ上面２ａ側が解放された箱体状で形成され、該上面２ａ側から前記泥材料Ｍが出し入れされる。このような泥桶部２は、泥材料Ｍを確実に保持するために、例えば、プラスチック性材料、木製材料等からなるのでもよいが、耐久性が良く、泥材料Ｍの水分を吸収しないステンレスやアルミ、鉄等の金属性材料からなるものが望ましい。また、泥桶部２の大きさについては、移動台３の前後方向の力を精度よく測定しつつ台上試験装置１の大型化を防ぐために、その長さＬは、８０〜１６０cm、幅Ｗは、４０〜１００cm及び深さＤは、１５〜６０cmが望ましい。

前記泥材料Ｍは、特に限定されるものでなく、種々の粘度及び／又は材料が使用され、本実施形態では、土材料と水との混合材料で形成される。前記土材料は、粒径が砂より小さいシルト（粒径が１／１６mm以下）や粘土（粒径が１／２５６mm以下）のものが望ましい。

また、泥材料Ｍは、例えば、マッド性能の評価条件を一定とするために、泥材料Ｍの硬さや粘性を統一することが望ましい。このような硬さとしては、図４に示されるように、例えば直径８ｃｍかつ比重７〜８の金属球体Ｓを泥材料Ｍの上方２０ｃｍの高さＨから泥材料Ｍに落下させたときの、金属球体Ｓの沈み込み量Ｄ１を基準に定めることができ、本実施形態では、沈み込み量Ｄ１が３〜５ｃｍとなるものを採用している。このような泥材料Ｍは、水分量を調節することにより容易に調整され、例えば、土材料と水との体積比が、１０：１〜１：１で形成される。

図１乃至３に示されるように、前記移動台３は、上面７ａに泥桶部２を着脱自在に固着する基台７と、該基台７を移動させる車輪８とを含む。

本実施形態の基台７は、例えば、板状からなり、泥桶部２よりも広い面積を有する。また、基台７は、泥材料Ｍが収容された泥桶部２及びタイヤＴに負荷される荷重に耐え得る強度が必要である。また、基台７と泥桶部２とは、例えば、Ｌ字型の固定部材１３により固着され、ボルト１３ａ等で着脱される。これにより、試験後は、移動台３から泥桶部２を取り外し、泥材料Ｍの廃棄や泥桶部２の洗浄等、メンテナンスを容易に行うことができる。

また、本実施形態の車輪８は、基台７の下面７ｂに取り付けられ、泥材料Ｍが収容された泥桶部２、タイヤＴに負荷される荷重及び基台７とを合わせた耐荷重性能が必要である。

前記タイヤ支持部４は、リム組されたタイヤＴを回転駆動可能に支持する支持軸１４と、該支持軸１４を回転させる駆動具１５と、タイヤＴを上方から泥桶部２に収容された泥材料Ｍに押し付ける押圧具１６とを含む。

前記リムは、正規リムであり、かつ、タイヤ内腔に充填される空気圧は正規内圧にそれぞれ設定されるのが望ましい。

本明細書において前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また、前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" であるが、タイヤが乗用車用である場合は一律に１８０ＫＰａとする。

前記支持軸１４は、その一端側に、タイヤＴが取り付けられ、他端側に、ブラケットＢの一端部が取り付けられる。支持軸１４とタイヤＴとは、同一の中心軸（タイヤＴの回転軸）を有する。ブラケットＢは、例えばＬ字状の金属材料からなり、支持軸１４を回動可能に片持ち状に保持する。

前記駆動具１５は、例えば、周知の電動機１５ｃと、支持軸１４を回転させる例えばプーリー等の回転体１５ａと、電動機１５ｃの回転力を前記回転体１５ａに伝達する例えばベルトやチェーン等の動力伝達具１５ｂとからなる。本実施形態の回転体１５ａは、支持軸１４の他端部に固定されている。これにより、電動機１５ｃの回転力が、動力伝達具１５ｂを通して支持軸１４に伝えられ、タイヤＴが回転する。また、本実施形態の電動機１５ｃは、ブラケットＢの他端側に固着される。

前記押圧具１６は、例えば、周知のシリンダー１７装置と、該シリンダー１７装置を保持するシリンダー保持具１８とからなる。シリンダー１７装置の可動部１７Ａの前端には、前記ブラケットＢの他端側が接続される。これにより、シリンダー１７装置の可動部１７Ａがのびると、ブラケットＢが押し下げられ、支持軸１４を通してタイヤＴが押し下げられる。逆に、前記可動部１７Ａが縮むと、タイヤＴが引き上げられる。なお、可動部１７Ａの伸縮を円滑に行うために、ガイド１９が設けられるのが望ましい。ガイド１９は、例えば棒状体をなし、その一端が可動部１７Ａに接続され、他端部側はシリンダー保持具１８に移動可能に貫通して取り付けられる。

また、前記シリンダー保持具１８は、例えば、移動台３が移動する床面Ｆから片持ちにのびるＬ字状の構造体Ｋの端部で保持される。これにより、タイヤＴ、支持軸１４、駆動具１５及び押圧具１６が固定される。

前記測定部５は、本実施形態では、移動台３の前方に設けられ、移動台３の前後方向の力を測定する。このような測定部５として、例えば、ロードセル５Ａが望ましい。

前記牽引具６は、床面Ｆに対して固定された周知構造の電動機９と、該電動機９と移動台３との間を連結する連結具１０とを含む。

また、連結具１０は、電動機９とロードセル５Ａとの間を連結する第１連結体１１と、ロードセル５Ａと移動台３との間を連結する第２連結体１２とを含む。これにより、電動機９の駆動により、移動台３が前後方向に移動できる。第１連結体１１は、例えば、ボールねじやワイヤなど各種部材を採用することができる。本実施形態のように、ボールねじが採用される場合には、移動台３を円滑に前後方向に移動させるため、移動補助レールＱが設けられるのが望ましい。また、移動補助レールの端部には、移動台３の移動を拘束する固定台Ｐが設けられる。第２連結体１２は、例えば金属製の棒状体やワイヤが望ましい。このような第１連結体１１及び第２連結体１２は、電動機９の巻取り力による歪が小さく、精度良く前後方向の力を測定するのに役立つ。

次に、以上のように構成された本発明の台上試験装置１を用い、タイヤ駆動時のマッド性能を試験する方法の例が説明される。先ず、台上試験装置１は、例えば、図示しない空気調和設備が設けられた室内に載置される。そして、この空気調和設備によって、室内の温度が１８〜２３℃及び湿度が８０％以上の雰囲気に調整されるのが望ましい。これにより、泥桶部２の泥材料Ｍの水分の蒸発が抑制され、泥材料Ｍの硬さや粘性が一定の状態でマッド性能の試験を繰り返し行うことができるため、該試験の再現性が高められる。なお、室内の温度が２３℃を超えると、湿度を８０％以上とするための加湿量が多くなり、費用が増加するおそれがある。逆に室内の温度が１８℃未満になると、温度制御について費用が増加するおそれがある。

次に、本実施形態では、上面２ａ側が解放された泥桶部２に泥材料Ｍを収容する工程が行われる。泥材料Ｍは、タイヤＴを回転駆動させたとき、効率良く摩擦力やせん断力を生じさせるため、５〜２５ｃｍの深さで収容されるのが望ましい。また、泥材料Ｍは、前記土材料と水とを、例えば小型撹拌器で泥桶部２全体に亘り撹拌し、シャベル等で固めるのが望ましい。これにより、泥材料Ｍの水分量均一化されるため、さらに再現性の良いマッド性能の試験を行うことができる。なお、一層再現性を高めるため、マッド性能の試験毎にシャベルで泥桶部２の泥材料Ｍを固めるのが望ましい。

次に、泥桶部２を床面Ｆに対して前後方向に移動可能に支持する工程が行われる。即ち、移動台３と泥桶部２とが、固定部材１３によって固定される。これにより、泥桶部２は、前後方向に移動できる。

次に、前記押圧具１６によって、リム組みされたタイヤＴを上方から泥桶部２に収容された泥材料Ｍに予め定められた荷重で押し付けるとともに、該タイヤＴを前記駆動具１５により、前方に進むように回転駆動させる工程Ｋ１が行われる。これにより、移動台３には、押圧具１６による押圧力Ｎと、タイヤＴの回転運動による泥材料Ｍに対するせん断力及び摩擦力が負荷されることにより、後方への力ｆ１とが作用する。なお、泥材料Ｍに、一定の押圧力Ｎが作用するように、押圧具１６のストローク等を制御させるのが望ましい。

次に、タイヤＴの回転駆動によって生じる移動台３の後方向の力ｆ１の経時変化を測定部５で測定する工程Ｋ２が行われる。なお、この工程で測定される後方向の力ｆ１には、泥材料Ｍ、泥桶部２及び移動台３の床面Ｆに対する摩擦力ｆｏ（図示しない）が、後方向の力ｆ１と反対向きの力として作用している。このため、移動台３に泥材料Ｍを収容した泥桶部２（即ち、タイヤＴは、泥材料Ｍから離間させる）を載置して前記電動機９で引張り、抵抗力を測定部５により測定する。この抵抗力が、前記摩擦力ｆｏである。従って、前記後方向の力ｆ１と前記摩擦力ｆｏとの和（ｆ１＋ｆｏ）から、タイヤの泥濘地の駆動時の走行性能が定量的に評価される。

次に、実車走行における通常走行時でのマッド性能を評価する試験方法が説明される。この方法では、前記回転駆動させる工程Ｋ１の後、タイヤＴの前記回転駆動により後方に移動しようとする移動台３を、電動機９によって前方に引っ張る工程Ｋ３が行われる。

次に、このときに作用する前方向の力ｆ２の経時変化を測定部５で測定する。また、この工程で測定される前方向の力ｆ２には、前記工程Ｋ２の場合とは逆に、泥材料Ｍ、泥桶部２及び移動台３の床面Ｆに対する摩擦力ｆｏが含まれる。従って、前方向の力ｆ２と前述の摩擦力ｆｏとの差（ｆ２−ｆｏ）から、タイヤの泥濘地の通常走行時の走行性能が定量的に評価される。この工程Ｋ３では、移動台３の前方への移動速度は、０．０１〜０．５ｋｍ／ｈに制御されるのが望ましい。

また、押圧具１６による押圧力Ｎは、前後方向の力を精度よく測定するため、例えば、３〜７ｋＮ程度に設定されるのが望ましい。同様の観点より、タイヤＴの回転速度は、例えば０．１〜０．５ｋｍ／ｈ程度に設定されるのが望ましい。

以上、本発明の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得る。

本発明の効果を確認するために、図５（ａ）及び（ｂ）のトレッドパターンを有するタイヤＴ１、Ｔ２が試作され、本実施形態の台上試験装置及びこれを用いた台上試験方法により、泥濘地のタイヤ駆動時及び通常走行時の走行性能が評価された。図６（ａ）には、タイヤＴ１の前後方向の力の経時変化のグラフが、図６（ｂ）には、タイヤＴ２の前後方向の力の経時変化のグラフが示される。これらのグラフでは、タイヤＴ２に比してタイヤＴ１は、最大となる前後方向の力が長く継続すること及び最大となる前後方向の力が小さいタイヤであることが示される。従って、本実施形態の台上試験装置を用いた試験方法では、異なるトレッドパターンのタイヤについて、定量的かつ異なる評価が可能であることが理解できる。なお、今回のテストでは、各タイヤが６回ずつ試験され、最大及び最小となるとなった前後方向の力のテスト結果を除く４回のテストの平均値で判断している。また、主な共通仕様は次の通りである。
タイヤサイズ：２８５／６０Ｒ１８
内圧：２３０ｋＰａ
タイヤＴの回転速度：０．３ｋｍ／ｈ
移動台の移動速度：０．０３６ｋｍ／ｈ
タイヤＴへの押圧力：５ｋＮ
泥材料の深さ：１５ｃｍ
金属球体の沈み込み量：４ｃｍ

１台上試験装置
２泥桶部
３移動台
４タイヤ支持装置
５測定部
Ｆ床面
Ｍ泥材料
Ｔタイヤ

Claims

タイヤの泥濘地の走行性能を試験するための台上試験装置であって、
上面側が解放されることにより泥材料が出し入れ可能に収容された泥桶部と、
前記泥桶部を床面に対して前後方向に移動可能に支持する移動台と、
リム組みされた前記タイヤを回転駆動可能に支持するとともに該タイヤを上方から前記泥桶部に収容された泥材料に押し付け可能なタイヤ支持部と、
前記タイヤの回転駆動によって移動する前記移動台の前後方向の力を測定する測定部とを含むことを特徴とするタイヤの台上試験装置。
前記移動台は、上面に前記泥桶部を着脱自在に固着しうる基台と、該基台を前後方向に移動させる車輪とを含む請求項１記載のタイヤの台上試験装置。
前記タイヤの回転駆動によって後方に移動しようとする移動台を、前方に引っ張る牽引具をさらに含む請求項１又は２記載のタイヤの台上試験装置。
前記牽引具は、床面に対して固定された電動機と、該電動機と前記移動台との間を連結するとともに前記電動機によって巻取られる連結具とを含む請求項３記載のタイヤの台上試験装置。
前記測定部は、ロードセルからなり、
前記連結部は、前記電動機と前記ロードセルとの間を連結する第１連結体と、前記ロードセルと前記移動台との間を連結する第２連結体とを含む請求項４記載のタイヤの台上試験装置。
タイヤの泥濘地の走行性能を試験するための台上試験方法であって、
上面側が解放された泥桶部に泥材料を収容する工程と、
前記泥桶部を床面に対して前後方向に移動可能に支持する工程と、
リム組みされた前記タイヤを上方から前記泥桶部に収容された泥材料に押し付けて回転駆動させる工程と、
前記タイヤの回転駆動によって移動する前記移動台の前後方向の力を測定する測定工程とを含むとを特徴とするタイヤの台上試験方法。
前記タイヤの回転駆動によって後方に移動しようとする移動台を、前方に引っ張る工程をさらに含む請求項６記載のタイヤの台上試験方法。
前記測定工程は、温度が１８〜２３℃及び湿度が８０％以上の雰囲気で行われる請求項６又は７に記載のタイヤの台上試験方法。