JP2014021012A

JP2014021012A - タイヤの接地特性の測定方法及び測定装置

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Publication number: JP2014021012A
Application number: JP2012161872A
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Inventors: Isao Kuwayama; 勲桑山
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Filing date: 2012-07-20
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Abstract

【課題】タイヤのトレッド表面の各部位の接地特性を詳細に得ることができるタイヤの接地特性の測定方法及び測定装置を提供することである。
【解決手段】タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙを測定可能な３分力センサ（測定手段）３が埋設された、回転駆動可能な回転ドラム１に、所要のキャンバ角ＣＡ及びスリップ角ＳＡを付与した測定対象としてのタイヤＴを当接させる。回転ドラム１及びタイヤＴを共に回転させて、タイヤＴを複数回、３分力センサ３上を通過させ、タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙを複数回測定するとともに、各々の測定点のタイヤ周方向位置を特定する。タイヤＴを回転ドラム１の回転軸方向に変位させながら当該測定及び特定を繰り返し行ない、タイヤＴの、回転ドラム１との接触領域における接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、転動するタイヤの接地特性を測定するタイヤの接地特性の測定方法及び測定装置に関する。

転動するタイヤの接地特性を測定する方法及び装置としては、例えば特許文献１に示されるように、測定器が埋設された平板状のタイヤ接地台にタイヤを接地させ、このタイヤ接地台を駆動手段により水平方向に移動させることにより、測定器上を転動するタイヤの接地特性を測定するようにしたものが知られている。

しかしながら、上記方法及び装置は、タイヤ接地台を水平方向に高速に移動させることが困難であり、高速走行時におけるタイヤの接地特性を再現することができないという問題を有する。

これに対して、例えば特許文献２に示されるように、測定手段を埋設した回転ドラムの外周にタイヤを接地させ、回転ドラムとタイヤを共に回転させることにより、タイヤを高速で転動させた状態での測定を可能として、高速走行時におけるタイヤの接地特性を容易に測定できるようにした測定方法及び装置が知られている。

特開平９−２６３８２号公報特開２０１１−２０３２０７号公報

特許文献２に示される従来の測定方法及び装置では、測定手段として３分力センサを用い、回転ドラム及びタイヤを共に回転させるとともに、タイヤを徐々に回転軸方向に移動させながら測定を行うようにしているので、タイヤの接地領域の全体における接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を、容易且つ詳細に測定することができる。

しかしながら、特許文献２の測定方法及び装置では、測定に際して、測定手段は、タイヤが有するトレッドパターンの周方向の各位置にランダムに接することになるので、測定手段が測定した多数回の測定結果を、タイヤ周方向について平均化処理して、タイヤの接地領域における３分力分布を平均化接地挙動として得るようにしている。そのため、タイヤが有するトレッドパターンの各部位の接地特性を詳細に評価するには至っておらず、より詳細にタイヤの接地特性を測定できる測定方法及び測定装置が求められていた。

本発明は、上記の問題点に鑑み、タイヤのトレッド表面の各部位の接地特性を詳細に得ることができる、タイヤの接地特性の測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

本発明のタイヤの接地特性の測定方法は、転動するタイヤの接地特性を測定する方法であって、タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な測定手段が埋設された、回転駆動可能な回転ドラムと、該回転ドラムに当接する測定対象としてのタイヤとを共に回転させ、前記測定手段上を通過する前記タイヤの表面のタイヤ周方向の複数個所に前記測定手段を接触させて、当該複数個所での、前記タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定するとともに、各々の測定点のタイヤ周方向位置を特定し、前記タイヤを前記回転ドラムの回転軸方向に相対変位させながら前記測定及び特定を繰り返し行うことにより、当該タイヤの、前記回転ドラムとの接触領域における接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を得ることを特徴とする。

本発明のタイヤの接地特性の測定方法では、前記測定手段が、タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な３分力センサであるのが好ましい。

本発明のタイヤの接地特性の測定装置は、転動するタイヤの接地特性を測定する装置であって、タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な測定手段が埋設された回転ドラムと、該回転ドラムの回転速度を制御するドラム用駆動手段と、測定対象としてのタイヤを、前記回転ドラムの回転軸方向及び径方向に相対変位させるタイヤ位置制御手段と、前記タイヤの回転速度を制御するタイヤ用駆動手段と、前記測定手段の回転位置を検出する測定手段側回転位置検出手段と、前記タイヤの回転位置を検出するタイヤ側回転位置検出手段と、前記測定手段側回転位置検出手段により検出された前記測定手段の回転位置と前記タイヤ側回転位置検出手段により検出された前記タイヤの回転位置とから、前記測定手段による測定点のタイヤ周方向位置を特定する測定位置特定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明のタイヤの接地特性の測定装置では、前記測定手段が、タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な３分力センサであるのが好ましい。

本発明のタイヤの接地特性の測定方法によれば、タイヤのトレッド表面のタイヤ周方向の複数個所に測定手段を接触させて、当該複数個所でのタイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定するに際して、各々の測定点のタイヤ周方向位置を特定するようにしたので、タイヤ周方向の各位置における、接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を得ることができ、これにより、タイヤの回転ドラムとの接地領域における接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を、より詳細に得ることができる。例えば、タイヤが複雑なトレッドパターンを有する場合には、このトレッドパターンの局所的な接地特性を詳細に得ることができる。

本発明のタイヤの接地特性の測定装置によれば、上記した本発明のタイヤの接地特性の測定方法を容易に実施することができ、また、上記した本発明のタイヤの接地特性の測定方法と同様の効果を得ることができる。

本発明のタイヤの接地特性の測定方法または測定装置において、前記測定手段を、タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な３分力センサとした場合には、タイヤのトレッド表面の同一位置における接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を、同時に測定することができるので、当該接地圧及び応力の相関性を厳密に評価することができる。また、測定手段を３分力センサとした場合には、測定結果から、タイヤの接地領域における滑り分布を得ることができるので、トレッドパターンの局所的な滑りの発生部位を特定することができる。このように特定された滑りの発生部位は、タイヤの摩耗量やスキール音を低減する設計に役立てることができる。

本発明の一実施の形態であるタイヤの接地特性の測定装置を示す斜視図である。回転ドラムに、キャンバ角を付与したタイヤを接地させた状態を示す平面図である。回転ドラムとタイヤとの接地領域における、３分力センサのタイヤ幅方向及び周方向の計測分解能を示す説明図である。（ａ）は本発明の測定装置の変形例を概略で示す図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示す測定装置を用いた測定における回転ドラムに埋設された３分力センサとタイヤＴの測定範囲との間の時期的な同期を示す図である。本発明の実施例に用いたタイヤの概略図である。本発明の実施例で得た、スリップアングルが０°の場合の、タイヤの接地特性を可視化した図である。本発明の比較例として、３分力センサの測定結果をタイヤ周方向について平均化して得たタイヤの接地特性を可視化した図である。本発明の実施例で得た、スリップアングルが３°の場合の、タイヤの接地特性を可視化した図である。

以下、図面を参照して、本発明を、その一実施の形態を例示して詳細に説明する。

図１に示す本発明の一実施の形態であるタイヤの接地特性の測定装置（以下、測定装置とも言う。）は、転動するタイヤＴの接地特性を測定するものである。

この測定装置は、円柱形状の回転ドラム１を備えている。回転ドラム１は、外周面にタイヤＴが当接するアウトサイドドラム型に構成されており、その軸心においてドラム用駆動手段２のドラム軸２ａに連結されている。ドラム用駆動手段２は、ドラム軸２ａに接続される電動モータ等の駆動源（不図示）を備えており、回転ドラム１を正逆何れの方向にも回転駆動することができ、また、その回転速度Ｖｄを制御することができるようになっている。

なお、回転ドラム１として、アウトサイドドラム型のものに限らず、内周面にタイヤＴが当接可能な環状に形成されたインサイドドラム型の回転ドラムを用いるようにしてもよい。

回転ドラム１には、測定手段として、タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙを測定可能な３分力センサ３が埋設されている。この３分力センサ３は回転ドラム１の外周面に沿って配置され、回転ドラム１の外周面を転動するタイヤＴに接することができる。タイヤＴが接すると、３分力センサ３は、当該タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙを、同時に測定し、その測定結果を出力する。

本実施の形態においては、測定手段として、小型の３分力センサ３を用いているが、これに限らず、接地圧Ｐのみを測定するセンサと、せん断応力τ_ｘ及びせん断応力τ_ｙを測定する２軸センサとを組み合わせて測定手段を構成するなど、測定手段として他の構成のものを用いるようにしてもよい。

３分力センサ３は処理装置４に接続されており、その測定結果は処理装置４に入力される。処理装置４としては、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等を備えたマイクロコンピュータが用いられる。処理装置４のメモリには、測定結果を解析するための、データ解析プログラムが格納される。データ解析プログラムとしては、例えば、汎用数値解析プログラム“ＭＡＴＬＡＢ”（Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ）が用いられる。

処理装置４は、３分力センサ３から入力される測定結果つまり測定データを処理して、タイヤＴの回転ドラム１との接地領域における、接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を算出する。処理装置４は、このようにして得られたタイヤＴの接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を、可視化処理してモニタに表示することができる。

なお、処理装置４としては、上記のものに限らず、３分力センサ３の測定結果を処理してタイヤＴの接地特性を得ることができるものであれば、他のデータ解析プログラムを備えたものなどを用いることができる。

符号５はタイヤ制御スタンド（タイヤ位置制御手段）である。このタイヤ制御スタンド５は、測定対象としてのタイヤＴが取り付けられるスピンドル軸５ａを備えており、このスピンドル軸５ａに取り付けられたタイヤＴを、回転ドラム１の回転軸方向及び回転ドラム１の径方向に変位させることができる。

なお、本実施の形態においては、タイヤ制御スタンド５を用いて、回転ドラム１に対してタイヤＴを変位させるようにしているが、これに限らず、タイヤＴに対して回転ドラム１を変位させるようにしてもよい。

タイヤ制御スタンド５には、タイヤ用駆動手段６が取り付けられている。タイヤ用駆動手段６は、スピンドル軸５ａに接続される電動モータ等の駆動源（不図示）を備えており、このスピンドル軸５ａを介してタイヤＴを正逆何れの方向にも回転駆動することができ、また、その回転速度Ｖｔを制御することができる。

スピンドル軸５ａの先端には、タイヤ角制御手段７が設けられている。このタイヤ角制御手段７は、測定の際に、必要に応じて、図２に示すように、タイヤＴにキャンバ角ＣＡを付与することができる。また、タイヤ角制御手段７は、タイヤＴにスリップ角ＳＡを付与したり、キャンバ角ＣＡ及びスリップ角ＳＡの双方を付与したりすることもできる。さらに、本実施形態のタイヤ角制御手段７では、回転ドラム１に当接させるタイヤＴの接地力つまり荷重を調節することもできる。このように、タイヤ角制御手段７によって、タイヤＴのキャンバ角ＣＡ、スリップ角ＳＡ、接地力等を調整して、コーナリング時等のタイヤの状態を再現させ、その接地特性を得ることができる。

なお、タイヤＴに付与するキャンバ角ＣＡ及びスリップ角ＳＡは、何れか一方又は両方を０°とすることもできる。タイヤＴに付与するキャンバ角ＣＡ及びスリップ角ＳＡの両方を０°とした場合には、測定装置４により、車両直進時の接地特性が測定されることになる。

また、測定に際しては、回転ドラム１のドラム軸２ａと、タイヤＴのスピンドル軸５ａとを、高さが等しくなるように夫々配置することが好ましい。これにより、特に、タイヤＴのキャンバ角ＣＡ及びスリップ角ＳＡをより正確に接地面に反映させて測定精度を高めることができる。

ドラム軸２ａには、測定手段側回転位置検出手段としてロータリーエンコーダ８が装着されている。このロータリーエンコーダ８は、回転ドラム１に埋設された３分力センサ３（測定手段）の回転位置を検出することができる。本実施の形態においては、図３に示すように、回転ドラム１とタイヤＴとが接触する荷重直下位置が基準位置Ｂとされ、ロータリーエンコーダ８は、この基準位置Ｂを基準とした回転角度として３分力センサ３の回転位置を検出するようになっている。

スピンドル軸５ａには、タイヤ側回転位置検出手段としてロータリーエンコーダ９が装着されている。このロータリーエンコーダ９は、タイヤＴの回転位置を検出することができる。本実施の形態においては、タイヤＴのトレッド表面（外周面）に、タイヤＴの接地特性の測定対象となる、周方向に所定の角度範囲を有する測定範囲が設定され、ロータリーエンコーダ９は、基準位置Ｂを基準とした回転角度としてタイヤＴつまり測定範囲の回転位置を検出するようになっている。

各々のロータリーエンコーダ８，９は、前述の処理装置４に接続され、ロータリーエンコーダ８により検出された３分力センサ３の回転位置の検出データと、ロータリーエンコーダ９により検出されたタイヤＴの回転位置の検出データは、処理装置４に入力される。処理装置４は、測定の際、各々のロータリーエンコーダ８，９から入力された検出データを処理して、３分力センサ３が接するタイヤＴの周方向位置つまり３分力センサ３の測定点のタイヤ周方向位置を特定する。

このように、本実施の形態においては、処理装置４は、３分力センサ３のデータを処理する機能と、３分力センサ３の測定点のタイヤ周方向位置を特定する測定位置特定手段としての機能とを有している。

ここで、本実施の形態では、処理装置４は、ロータリーエンコーダ８により、３分力センサ３が基準位置Ｂにあることが検出され、且つ、ロータリーエンコーダ９により、タイヤＴに設定された測定範囲が基準位置Ｂにあることが検出されたときに、３分力センサ３による測定を行うとともに、当該測定点のタイヤ周方向位置の特定を行うように構成されている。したがって、３分力センサ３がタイヤＴの測定範囲に接したときにのみ、接地特性の測定が自動的に行われ、３分力センサ３がタイヤＴの測定範囲以外の範囲に接したときには、測定は行われないので、タイヤＴの接地特性の測定に不要なデータが収録されることを防止して、処理装置４の負担を低減することができる。

なお、タイヤＴに設定する測定範囲は、タイヤＴのトレッド表面の１箇所に限らず、タイヤＴのトレッド表面の周方向にずれた位置に、トレッドパターンが同一となる複数の領域がある場合には、これらの領域をそれぞれ測定範囲として設定することができる。タイヤＴのトレッド表面に複数の測定範囲を設定した場合には、３分力センサ３が測定範囲に接する確率を高めて、測定時間を短縮することができ、また、測定時間の短縮により、タイヤＴの摩耗や発熱を抑えて、測定精度を高めることができる。

本発明のタイヤの接地特性の測定方法は、例えば、上記のような測定装置を用いて実施することができる。以下に、上記測定装置を用いた本発明のタイヤの接地特性の測定方法により、転動するタイヤＴの接地特性を測定する手順について説明する。

タイヤ制御スタンド５のスピンドル軸５ａに、測定対象となるタイヤＴを取り付け、図３に示すように、タイヤ制御スタンド５を作動させて、タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙとを測定可能な３分力センサ３が埋設された回転ドラム１の外周面にタイヤＴを当接させる。

車両のコーナリング時のタイヤＴの接地特性を測定する場合などでは、必要に応じて、タイヤ角制御手段７により、タイヤＴに所要のキャンバ角ＣＡ及び／又はスリップ角ＳＡを付与することができる。また、車両直進時のタイヤＴの接地特性を測定する場合などでは、タイヤＴのキャンバ角ＣＡ及び／又はスリップ角ＳＡを０°とすることができる。さらに、タイヤ角制御手段７により、タイヤＴの回転ドラム１への接地力つまり荷重を調整することもできる。

次に、ドラム用駆動手段２により回転ドラム１を回転させるとともに、タイヤ用駆動手段６によりタイヤＴを回転させて、予め設定された回転速度で、タイヤＴを回転ドラム１の外周面で転動させる。タイヤＴの回転速度は、例えば、車両速度に換算して、１０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈの範囲に設定することができるが、１００ｋｍ／ｈ程度の回転速度で測定を行うのが好ましい。

なお、回転ドラム１とタイヤＴは、共に回転させた状態で互いに当接させるようにしてもよい。

タイヤＴと回転ドラム１とが回転すると、転動するタイヤＴが３分力センサ３の上を通過し、タイヤＴのトレッド表面のタイヤ周方向の複数個所に３分力センサ３が接触する。そして、３分力センサ３により、転動するタイヤＴのトレッド表面の当該複数箇所における接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙが測定される。このとき、３分力センサ３を用いることで、各々の測定において、タイヤＴの表面の同一位置における３分力を同時に測定することができる。測定は、タイヤＴの測定範囲の周方向の複数個所に３分力センサ３が接触して、当該複数個所での測定の合計が所定回数（例えば５０回）となるまで行われる。

３分力センサ３による、タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙの測定に合わせて、処理装置４により、各々の測定点のタイヤ周方向位置が特定される。各々の測定点のタイヤ周方向位置の特定は、ロータリーエンコーダ８により検出される３分力センサ３の回転位置と、ロータリーエンコーダ９により検出されるタイヤＴの回転位置とに基づいて行われる。すなわち、３分力センサ３が基準位置になったときのタイヤＴの回転位置に基づいて測定点のタイヤ周方向位置が特定される。

図３に示すように、測定点のタイヤ周方向位置の特定においては、ロータリーエンコーダ８，９の周方向の分解能Δｌが、１／３ｍｍ〜１ｍｍに設定されるのが好ましい。分解能Δｌ＝１／３ｍｍとした場合には、タイヤＴの測定範囲に、周方向に１／３ｍｍ間隔で並ぶ複数のグリッド点が設定され、各々のグリッド毎に３分力センサ３の接触が判別される。

３分力センサ３による複数回の測定が行われ、タイヤＴのある幅方向位置における測定範囲について、所定回数以上の測定結果が得られると、タイヤ制御スタンド５が自動的に作動して、タイヤＴが回転軸方向つまりタイヤＴの幅方向に所定の変位量Δｗだけ移動する。そして、移動後の幅方向位置において、３分力センサ３によるタイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙの測定が行われ、また、各々の測定点のタイヤ周方向位置が特定される。このように測定と幅方向への移動とが自動的に繰り返えされて、タイヤＴの接地幅全域の測定が行われる。そして、３分力センサ３により測定された多数の測定結果は、それぞれタイヤ周方向位置とタイヤ幅方向位置とに関連付けられて処理装置４に格納される。なお、各幅方向位置で得られる測定データは、処理装置４において、当該幅方向位置で得られた測定データとして特定される。

このように、タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙの測定及び各々の測定点のタイヤＴの周方向位置の特定は、タイヤ制御スタンド５により、その測定位置を回転ドラム１の回転軸方向に所定の変位量Δｗだけ変位させながら、繰り返し行われる。

測定の分解能及び測定効率のバランスを鑑み、回転軸方向へのタイヤＴの変位量Δｗは、１〜４ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。

タイヤＴの回転ドラム１との接触領域の各幅方向位置における接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙが測定されると、これらの測定結果が処理装置４により処理（解析）されて、接地領域における、タイヤＴの接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布が得られる。処理装置４により処理される、多数の測定結果は、何れも、タイヤ周方向位置とタイヤ幅方向位置とに関連付けられたものであるので、これを処理して得られる接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布は、何れも、タイヤＴの接地領域の各部位における接地特性を詳細に表したものとなる。このようにして得られたタイヤＴの接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布は、例えば、処理装置４により可視化されてモニタに表示される。

なお、測定の際に、３分力センサ３がタイヤＴの接地領域の同一位置に接することにより、タイヤＴの同一位置について複数の測定結果が得られた場合には、それらの測定結果を平均したものが測定結果として用いられる。これにより、測定結果を安定化させることができる。

このように、本発明のタイヤの接地特性の測定方法及び測定装置では、３分力センサ３がタイヤＴのトレッド表面にランダムに接して得られた多数の測定結果を、それぞれタイヤＴのトレッド表面の周方向のどの位置で測定されたものなのかを特定することにより、タイヤＴの回転ドラム１との接地領域における接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を、より詳細に得ることができる。例えば、タイヤＴが複雑なトレッドパターンを有する場合であっても、このトレッドパターンの各部位における局所的な接地特性を詳細に得ることができる。

また、３分力センサ３が埋設された回転ドラム１にタイヤＴを接地させて接地特性の測定を行うようにしているので、回転ドラム１とタイヤＴの回転速度を高速に設定することにより、高速走行時におけるタイヤＴのトレッドパターンの各部位の接地特性を詳細に得ることができる。

さらに、タイヤ角制御手段７を設けるようにすれば、タイヤＴに所要のキャンバ角ＣＡ及び／又はスリップ角ＳＡを付与することができるので、車両のコーナリング時等のタイヤの状態を再現して、その接地特性を測定することができる。

さらに、３分力センサ３による測定結果を相互に関連させることにより、タイヤＴの接地領域の任意の部位における摩擦係数μ等を算出して、タイヤＴの摩擦係数μの接地領域内の分布つまり滑り分布を得ることもできる。この滑り分布に基づき、トレッドパターンの局所的な滑りの発生位部位を特定して、タイヤＴの摩耗量やスキール音を低減する設計に役立てることができる。

なお、摩擦係数μは、接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙを用いて、下記式（１）により算出され得る。

図４（ａ）は本発明の測定装置の変形例を概略で示す図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示す測定装置を用いた測定における回転ドラムに埋設された３分力センサとタイヤＴの測定範囲との間の時期的な同期を示す図である。なお、図４（ｂ）において、Ｌ１はタイヤＴの外周長さ、Ｒ１はタイヤＴの半径、Ｌ２は回転ドラム１の外周長さ、Ｒ２は回転ドラム１の半径である。

本発明のタイヤの接地特性の測定方法では、図４（ａ）に示すように、回転ドラム１の表面に、複数の３分力センサ３を周方向に等間隔に並べて設けるようにした本発明の変形例の測定装置を用いて、トレッド表面に複数の測定範囲が設定されたタイヤＴの接地特性を、以下の方法で測定することができる。

この場合、回転ドラム１の表面の周方向の一部の範囲（図示する場合では、全周の約三分の一の範囲）だけに、例えば９個の３分力センサ３が周方向に等間隔に並べて配置されており、回転ドラム１の表面全周の他の範囲には３分力センサ３は設けられていない。一方、タイヤＴのトレッド面には、タイヤＴの周方向のほぼ全範囲に亘って複数の測定範囲が周方向に並べて設定されている。なお、回転ドラム１の半径はタイヤＴの半径よりも３倍程度大きくなっている。

この測定装置を用いた本発明の測定方法では、回転ドラム１とタイヤＴとが回転すると、図４（ｂ）に示すように、回転ドラム１が１回転する間に、タイヤＴが約３回転する。そして、この回転の際に、図４（ｂ）の上段に記載されるタイヤＴの測定範囲の位置と、図４（ｂ）の下段に記載される３分力センサ３の位置とが一致したときに、３分力センサ３によりタイヤＴの測定範囲における接地特性が測定される。

ここで、この変形例においては、回転ドラム１の全周の一部の範囲内つまり全周の約三分の一の範囲において３分力センサ３による測定が行なわれるので、回転ドラム１が１回転する時間のうち、その一部つまり約三分の一の時間で３分力センサ３による測定が行なわれ、残りの約三分の二の時間は、タイヤＴの測定範囲が回転ドラム１の外周に接しているにも拘わらず、３分力センサ４によるタイヤＴの接地特性の測定が行われない時間とされることになる。そして、本変形例においては、この測定が行われない空白の時間を利用して、タイヤＴの接地特性の測定を行った９個の３分力センサ３を、一斉に初期化（リセット）するようにしている。つまり、一度測定を行った３分力センサ３を、再度、測定可能な状態とするためには、当該３分力センサ３を初期化する必要があるが、本変形例では、回転ドラム１の全周の一部の範囲に複数の３分力センサ３を配置する構成とすることにより、回転ドラム１が１回転する時間のうち、３分力センサ３がタイヤＴの測定範囲に接する時間を測定に用い、３分力センサ３がタイヤＴの測定範囲に接しない残りの時間を、複数の３分力センサ３を一斉に初期化するための時間とするようにしている。これにより、回転ドラム１が１回転する間に、一度タイヤＴの測定を行った３分力センサ３を初期化するための時間を確保し易くして、回転ドラム１やタイヤＴの高速回転時における、各３分力センサ３の初期化を容易にすることができる。また、複数の３分力センサ３を一斉に初期化する時間を確保することができるので、複数の３分力センサ３を個別に初期化する複雑な構成を用いることなく、この測定装置を簡素化することができる。

なお、各３分力センサ３の初期化を個別に行い得る構成とすることもできる。この場合、複数の３分力センサ３を回転ドラム１の全周に設けて、測定を行った順に３分力センサ３を個別に初期化するようにしてもよい。

測定試験用として、図５に模式的に示すように、トレッド表面に略矩形のキャラメルブロックを有し、タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６のタイヤＴを製造し、そのトレッド表面の所定範囲に測定範囲Ｒを設定し、図１に示すところに倣って、上記タイヤＴをタイヤ制御スタンド５のスピンドル軸５ａに取り付け、タイヤＴのスリップ角ＳＡ＝０°、同キャンバ角ＣＡ＝０°、タイヤＴの回転速度Ｖｔ＝１００ｋｍ／ｈ、回転ドラム１の回転速度Ｖｄ＝１００ｋｍ／ｈ、タイヤ幅方向の変位量Δｗ＝２ｍｍ、周方向の分解能Δｌ＝１／３ｍｍの条件で、該タイヤＴの接地圧Ｐ、幅方向せん断応力τ_ｘ及び周方向せん断応力τ_ｙを測定した。

この測定により得られた各データを基に、タイヤＴの接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を算出したところ、図６に示すように、トレッドパターン各部位における接地特性の詳細な分布を得ることができた。

一方、測定の際に、３分力センサ３の測定点のタイヤ周方向位置を特定せず、３分力センサ３の多数の測定結果をタイヤ周方向について平均化してタイヤＴの接地特性を得るようにした比較例では、図７に示すように、タイヤＴの接地特性は周方向について平均化されたものとなり、タイヤＴのトレッドパターンの各部位の接地特性を把握することができない。

タイヤＴのスリップ角ＳＡ＝３°とし、その他の条件を上記と同様とした場合のタイヤＴの接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を算出したところ、図８に示すように、車両のコーナリング時のタイヤＴのトレッドパターン各部位における接地特性の詳細な分布を得ることもできた。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、回転ドラム１に１つの測定手段（３分力センサ３）を埋設するようにしているが、これに限らず、測定手段の数は、特に１個に限定されるものでなく、必要に応じて、例えば、回転ドラム１の回転軸方向または周方向に複数の測定手段を並べて設けるようにしてもよい。

また、測定に際しては、タイヤＴの回転速度Ｖｔと回転ドラム１の回転速度Ｖｄとを、同一の速さに設定するに限らず、タイヤＴの回転速度Ｖｔと、回転ドラム１の回転速度Ｖｄとを、異ならせることもできる。例えば、Ｖｔ＜Ｖｄとすれば、車両の制動時のタイヤＴの接地状態を再現することができ、Ｖｔ＞Ｖｄとすれば、車両の駆動時のタイヤＴの接地状態を再現することができる。また、Ｖｔ＝Ｖｄとした場合は、車両が一定速度で走行する際のタイヤＴの接地状態を再現することができる。さらに、ドラム用駆動手段２のみを作動させ、タイヤ用駆動手段６を空転させることにより、タイヤＴの自由転動時における接地特性を測定することもできる。

１回転ドラム
２ドラム用駆動手段
２ａドラム軸
３３分力センサ
４処理装置（測定位置特定手段）
５タイヤ制御スタンド（タイヤ位置制御手段）
５ａスピンドル軸
６タイヤ用駆動手段
７タイヤ角制御手段
８ロータリーエンコーダ（測定手段側回転位置検出手段）
９ロータリーエンコーダ（タイヤ側回転位置検出手段）
Ｔタイヤ
Ｂ基準位置
Ｖｄドラムの回転速度
Ｐ接地圧
τ_ｘ幅方向せん断応力
τ_ｙ周方向せん断応力
Ｖｔタイヤの回転速度
ＣＡキャンバ角
ＳＡスリップ角
Δｌ分解能
Δｗ変位量
Ｒ測定範囲

Claims

転動するタイヤの接地特性を測定する方法であって、
タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な測定手段が埋設された、回転駆動可能な回転ドラムと、該回転ドラムに当接する測定対象としてのタイヤとを共に回転させ、前記測定手段上を通過する前記タイヤのトレッド表面のタイヤ周方向の複数個所に前記測定手段を接触させて、当該複数個所での、前記タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定するとともに、各々の測定点のタイヤ周方向位置を特定し、前記タイヤを前記回転ドラムの回転軸方向に相対変位させながら前記測定及び特定を繰り返し行うことにより、当該タイヤの、前記回転ドラムとの接触領域における接地圧分布、幅方向せん断応力分布及び周方向せん断応力分布を得ることを特徴とするタイヤの接地特性の測定方法。
前記測定手段が、タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な３分力センサである、請求項１記載のタイヤの接地特性の測定方法。
転動するタイヤの接地特性を測定する装置であって、
タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な測定手段が埋設された回転ドラムと、該回転ドラムの回転速度を制御するドラム用駆動手段と、測定対象としてのタイヤを、前記回転ドラムの回転軸方向及び径方向に相対変位させるタイヤ位置制御手段と、前記タイヤの回転速度を制御するタイヤ用駆動手段と、前記測定手段の回転位置を検出する測定手段側回転位置検出手段と、前記タイヤの回転位置を検出するタイヤ側回転位置検出手段と、前記測定手段側回転位置検出手段により検出された前記測定手段の回転位置と前記タイヤ側回転位置検出手段により検出された前記タイヤの回転位置とから、前記測定手段による測定点のタイヤ周方向位置を特定する測定位置特定手段と、を備えることを特徴とするタイヤの接地特性の測定装置。
前記測定手段が、タイヤの接地圧、幅方向せん断応力及び周方向せん断応力を測定可能な３分力センサである、請求項３記載のタイヤの接地特性の測定装置。