JP2014066608A - タイヤ性能測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に良く、タイヤの性能の測定精度に優れたタイヤの性能測定装置の提供。
【解決手段】タイヤ性能測定装置２は、試験タイヤＴを支持するタイヤ支持部４と、試験タイヤＴが接地される路面を備えるドラムと、このドラムを囲むドラム室８と、このドラム室内のドラムの温度を調節する空調機とを備えている。好ましくは、この測定装置２のドラムの外周面に路面３４が形成されている。上記ドラム室８に開口が形成されている。この開口から路面３４の一部が露出している。タイヤＴは、露出した路面３４に接地する。好ましくは、この測定装置２は、制御装置及び温度センサーを備えている。温度センサーは、路面３４の温度を測定している。制御装置は、路面３４の温度を設定された温度に保つように、空調機を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの性能測定装置であって、タイヤを走行させる路面を備える測定装置に関する。

タイヤの性能測定試験に、路面を備えるドラム式試験装置が用いられている。この路面は、タイヤの性能を測定するためのレプリカ路面である。この路面に試験タイヤのトレッド面が接地して、試験タイヤが走行状態にされる。この走行状態で、タイヤの性能が測定される。

タイヤにはゴム成分が配合されている。このゴム成分の硬度、強度、伸び等の諸物性は、温度変化の影響を受ける。タイヤの温度が変化すると、転がり抵抗の測定値が変化する。また、摩耗試験の測定値が変改する。タイヤの転がり抵抗や摩耗の試験では、室温、タイヤの温度及び路面温度により、その測定値は変化する。これらの温度変化は、測定値のバラツキの原因の一つとなる。

特開２００８−８２７０９公報には、ドラムにヒータが付設されたドラム式試験装置が開示されている。このドラム式試験装置では、ヒータにより路面温度が制御される。このドラム式試験装置では、温度変化による測定値のバラツキが抑制される。

特開２００８−８２７０９公報

このドラム式試験装置のヒータによる温度調節は、室温にも影響し易い。特に、短時間でドラムの温度を変えるには、ヒータで急激に温度調節をすることとなり、室温にも影響を与える。この室温と共に、タイヤの温度も影響を受ける。一方で、長時間で温度を変えると、室温やタイヤの温度への影響を抑制できるが、時間を要する。試験の準備時間が長くなり、効率的に測定試験ができない。

本発明の目的は、効率的に良く、測定精度に優れたタイヤ性能測定装置の提供にある。

本発明に係るタイヤ性能測定装置は、試験タイヤを支持するタイヤ支持部と、試験タイヤが接地する路面を備えるドラムと、このドラムを囲むドラム室と、このドラム室内のドラムの温度を調節する空調機とを備えている。

好ましくは、この測定装置のドラムの外周面に路面が形成されている。上記ドラム室に開口が形成されている。この開口から路面の一部が露出している。このドラム室の室外に配置されたタイヤは、露出した路面に接地している。

好ましくは、この測定装置は、制御装置及び温度センサーを備えている。温度センサーは、路面の温度を測定している。制御装置は、路面の温度を設定温度に保つように、空調機を制御する。

好ましくは、この測定装置の空調機は、空気の吹き出し口を備えている。この吹き出し口は、路面に面している。この吹き出し口から路面までの距離は、０ｍｍを超えて５００ｍｍ以下である。

好ましくは、この測定装置のドラム室に複数の開口が形成されている。この複数の開口は、ドラムの外周方向に等間隔に配置されている。

好ましくは、上記空調機の吹き出し口が一の開口と一の開口に隣り合う他の開口とからドラムの外周方向に等間隔の位置に配置されている。

好ましくは、上記ドラム室に空気の排出口が形成されている。この排出口は、ドラムの側面に対向する位置に配置されている。

好ましくは、上記開口のドラムの軸方向の大きさは、ドラムの幅の１．０５倍以上１．３倍以下であり、ドラムの軸方向に垂直な方向の大きさは、タイヤの最大接地長の１．０５倍以上１．３倍以下である。

好ましくは、上記開口の大きさが調整可能にされている。

好ましくは、上記ドラム室は、ドラムを囲む壁を備えている。この壁は、断熱材からなる。

好ましくは、この測定装置では、ドラムの体積Ｖｄ（ｍ^３）に対するドラム室の容積Ｖｒ（ｍ^３）の比（Ｖｒ／Ｖｄ）は、１．１以上２．０以下である。

本発明に係るタイヤ性能測定装置では、路面の温度制御による、室温及びタイヤの温度への影響が抑制されている。このドラム式試験装置は、タイヤの性能試験を効率的に実施でき、且つ測定精度に優れている。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ性能測定装置が示された概念図である。 図２は、図１のタイヤ性能測定装置の部分拡大図である。 図３は、図２のIII−III断面図である。 図４は、図１のタイヤ性能測定装置におけるタイヤの接地状態が示された説明図である。 図５は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ性能測定装置の一部が示された概念図である。 図６は、図５のVI−VI断面図である。 図７は、図６のVII−VII断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１には、タイヤ性能測定装置としてのドラム式試験装置２が示されている。このドラム式試験装置２は、図１から図３に示されるように、タイヤ支持部４、ドラム支持部６、ドラム室８及び空調機１０（図３参照）を備えている。便宜上、図１から図３の矢印Ｘの向きを左右方向右向きとし、矢印Ｙの向きを前後方向前向きとし、矢印Ｚの向きを上下方向上向きとして、説明がされる。

タイヤ支持部４は、基台１２、駆動装置１４、軸受１６、タイヤ支持軸１８及びモータ２０を備えている。このタイヤ支持部４は、図示されないが、操舵角付与機構、キャンバー角付与機構等を備えている。基台１２に駆動装置１４が固定されている。駆動装置１４に、軸受１６が支持されている。軸受１６は、タイヤ支持軸１８を支持している。軸受１６は、タイヤ支持軸１８を左右方向を回転軸に回転可能に支持している。モータ２０は、タイヤ支持軸１８に連結されている。モータ２０は、タイヤ支持軸１８を左右方向を回転軸にして回転駆動しうる。駆動装置１４は、軸受１６、タイヤ支持軸１８及びモータ２０を前後方向（矢印Ｙの方向）に移動可能に支持している。

ドラム支持部６は、基台２２、基台２４、軸受２６、モータ２８、ドラム支持軸３０及びドラム３２を備えている。基台２２に軸受２６が固定されている。基台２４にモータ２８が固定されている。ドラム支持軸３０は、左右方向を回転軸に回転可能に支持されている。モータ２８は、ドラム支持軸３０を左右方向を回転軸にして回転駆動しうる。このドラム支持軸３０の左端には、ドラム３２が支持されている。

ドラム３２は、左右方向を軸線とする円筒形状を備えている。このドラム３２の軸線は、ドラム支持軸の回転軸に一致している。このドラム３２は、外周面３２ａと、この外周面３２ａに直交する一対の側面３２ｂ、３２ｃとを備えている。このドラム３２の外周面３２ａに、路面３４が形成されている。この路面３４は、レプリカ路面である。図２の両矢印Ｗｄは、ドラム３２の幅を示している。この幅Ｗｄは、ドラム３２の外周面３２ａで測られる。この幅Ｗｄは、ドラム３２の軸線方向に測られる。このドラム３２の体積Ｖｄは、ドラムの半径をＲとすると、Ｖｄ＝π・Ｒ^２・Ｗｄ として求められる。

図３に示されるように、ドラム室８は、壁３６を備えている。ドラム室８は、この壁３６により、ドラム３２を囲んでいる。この壁３６は、断熱材からなることが好ましい。この壁３６は、例えば、ロックウールからなる。このドラム室８の壁３６に開口３８が形成されている。この開口３８から路面３４の一部が露出している。図２の両矢印Ｗｗは、開口３８の幅を示している。この幅Ｗｗは、ドラムの軸方向に測られる。図２の両矢印Ｌｗは、ドラムの軸方向に垂直な方向において、開口３８の長さを示している。長さＬｗは、開口３８の上方の縁から下方の縁までの直線距離として測られる。

空調機１０は、ドラム室８に設置されている。空調機１０は、ドラム室８の室内の温度調節をする。図３の距離Ｌａは、空調機１０の空気の吹き出し口から路面３４までの距離を示している。ドラム１０の吹き出し口は、路面３４から離して配置されている。図３の点Ｐａは、路面３４の幅方向中央で、吹き出し口から最も近い位置を示している。空調機１０は、この点Ｐａに向かって吹き出し口から空気を吹き出している。この距離Ｌａは、吹き出し口の中央から点Ｐａまでの距離として測られる。

このドラム式試験装置２は、温度センサー４０と、図示されない制御装置とを備えている。制御装置には、予め路面３４の設定温度が記憶されている。温度センサー４０は、路面３４の温度を測定している。制御装置は、測定された路面３４の温度を設定温度になるように、ドラム室８の室温を調節しうるように構成されている。

このドラム式試験装置２を用いて、転がり抵抗の測定方向が説明される。このドラム試験装置２は、試験室に設置されている。試験室の室内は、所定の設定温度にされている。転がり抵抗が測定される試験タイヤＴが準備される。制御装置には、路面３４の設定温度等の試験条件が入力され記憶されている。

試験タイヤＴがタイヤ支持部４のタイヤ支持軸１８に取り付けられる。タイヤＴと、ドラム３２とが回転させられる。タイヤＴが路面３４に所定の力で押しつけられる。図示されないセンサーにより、タイヤＴの転がり抵抗が測定される。

図４には、タイヤＴが路面３４に所定の力で押しつけられたときの、タイヤＴの接地面が示されている。ここでいう所定の力は、タイヤが基づいている規格、例えばＪＡＴＭＡのロードインデックスによって示される最大荷重である。矢印Ｌｔは、タイヤ周方向の最大接地長を示している。最大接地長Ｌｔは、Ｚ軸方向軸方向の最大長さとして測定される。この最大接地長Ｌｔは、タイヤＴの接地面がＸＺ平面上へ投影された状態において測定される。この最大接地長さＬｔは、ドラム３４とタイヤＴとが回転していない状態で、測定されている。

図３の点Ｐｔは、路面３４の幅方向中央で、タイヤＴとの接触位置を示している。この点Ｐｔは、タイヤＴが路面３４に近づくときに、タイヤＴと路面３４とが最初に接する位置である。一点鎖線Ｒｔは、この点Ｐｔとドラム３２の回転中心Ｐｏを通る直線である。一点鎖線Ｒａは、点Ｐａとドラム３２の回転中心Ｐｏを通る直線である。θは、この直線Ｒｔと直線Ｒａとのなす角度を示している。このドラム式試験装置２では、角度θは９０°である。言い換えると、空気が吹き付けられる路面３４の位置の点Ｐａと、タイヤＴが路面３４に接地する位置の点Ｐｔとは、ドラム３２の周方向に９０°離れている。

このドラム式試験機２では、ドラム室８の室内でドラム３２の温度を調節する。このドラム室８の室内は、試験室の室内より遙かに小さいので、短時間で温度調節ができる。路面３４の温度は、短時間で設定温度にできる。短時間で路面３４の温度を調節しても、試験室の室温への影響が抑制されている。タイヤＴはドラム室８の室外に配置されており、タイヤＴの温度への影響が抑制されている。

ドラム室８の開口３８から路面３４の一部が露出しているので、ドラム室８の室外に配置されたタイヤＴが路面３４に接地しうる。タイヤＴはドラム室８の室外に配置されており、タイヤＴの温度への影響が抑制されている。タイヤＴの温度への影響を抑制しつつ、路面３４の温度が容易に制御しうる。

更に、温度センサー４０で路面３４の温度が測定されている。路面３４の温度は、測定温度に基づき設定温度に保持されるので、路面３４の温度を精度よく制御できる。これにより、路面３４の温度により、タイヤＴの転がり抵抗の測定値がばらつくことが抑制される。このドラム式試験機２では、タイヤＴの転がり抵抗が高精度で測定される。

空調機１０の空気の吹き出し口から路面３４までの距離Ｌａが小さくされることで、短時間で路面３４の温度を設定温度にしうる。この距離Ｌａを小さくすることで、路面３４の温度管理が容易にしうる。この観点から距離Ｌａは、好ましくは５００ｍｍ以下であり、更に好ましくは１００ｍｍ以下である。

試験室の室温及びタイヤＴの温度への影響を抑制する観点から、開口３８の大きさは小さいことが好ましい。開口３８の幅Ｗｗとドラムの幅Ｗｄとの比（Ｗｗ／Ｗｄ）は、好ましくは１．３以下であり、更に好ましくは１．１以下である。また、開口３８の長さＬｗとタイヤＴの最大接地長さＬｔの比（Ｌｗ／Ｌｔ）は、好ましくは１．３以下であり、更に好ましくは１．１以下である。

一方で、開口３８の大きさが小さいドラム式試験機２では、タイヤＴとドラム室８との干渉が生じやすい。この観点から、比（Ｗｗ／Ｗｄ）は、好ましくは１．０５以上であり、更に好ましくは１．２以上である。また、開口３８の長さＬｗとタイヤＴの最大接地長さＬｔの比（Ｌｗ／Ｌｔ）は、好ましくは１．０５以上であり、更に好ましくは１．２以上である。また、開口３８が大きいドラム式試験機２は、幅広いタイヤサイズにそのまま対応でき汎用性にも優れる。

更に、幅広いタイヤサイズのタイヤの試験に対応する観点から、この開口３８の大きさは調整可能とされることが好ましい。例えば、試験される種々のタイヤのうちで最も大きい開口３８が適用されるタイヤに合わせた大きさで、開口３８が形成される。この開口３８より小さく、それぞれ大きさが異なる小開口を備える型替壁が準備される。試験タイヤに対応して、この複数の型替壁のうちから選択した一の小開口を備える型替壁を、壁３６に取り付けてもよい。これにより、開口３８の大きさが、試験タイヤに適用した大きさに調整しうる。これにより、比（Ｗｗ／Ｗｄ）及び比（Ｌｗ／Ｌｔ）を、前述の好ましい範囲にしうる。

このドラム室８の室内の温度が、タイヤＴの温度及び試験室の室内温度に対して与える影響を抑制する観点から、ドラム室８の壁３６は断熱されることが好ましい。この壁３６は、断熱材からなることが好ましい。

また、空調機１０が、タイヤＴの温度に対して与える影響を抑制する観点から、空気が吹き付けられる路面３４の位置の点Ｐａと、タイヤＴが路面３４に接地する位置の点Ｐｔとは、離れていることが好ましい。この観点から、好ましくは、この点Ｐａと点Ｐｔとは、ドラム３２の周方向に９０°以上離れている。この点Ｐａと点Ｐｔとは、ドラム３２の周方向に１３５°以上離れていることが更に好ましく、１８０°離れていることが特に好ましい。

ドラム室８の室内の容積Ｖｒ（ｍ^３）がドラム３２の体積Ｖｄ（ｍ^３）に近いほど、ドラム３２の温度が短時間で調整しうる。路面３４の温度が短時間で設定温度にしうる。この観点から、容積Ｖｒと体積Ｖｄとの比（Ｖｒ／Ｖｄ）は、好ましくは２．０以下であり、更に好ましくは１．５以下である。ドラム室８の室内に、ドラム３２を回転可能に支持する観点から、この比（Ｖｒ／Ｖｄ）は、好ましくは１．１以上である。

図５から図７には、本発明の他の実施形態に係るドラム式試験装置４２の一部が示されている。ここでは、ドラム式試験装置４２についてドラム式試験装置２と異なる構成が説明される。ドラム式試験装置２と同様の構成については、その説明が省略される。また、ドラム式試験装置２と同様の構成については、同じ符号を用いて説明がされる。

このドラム式試験装置４２は、ドラム室４４と、図示されない空調機とを備えている。ドラム３２は、ドラム室４４に囲まれている。ドラム室４４は、壁４６を備えている。この壁４６には、一対の開口４８が形成されている。空調機は、一対の吹き出し口５０、排出口５２及び排出口５４を備えている。

このドラム式試験装置４２では、前後に一対の開口４８が形成されている。この一対の開口４８のうち、前方の開口４８からドラム３２にタイヤＴ１が接地される。後方の開口４８からドラム３２にタイヤＴ２が接地される。このドラム式試験装置４２では、２つのタイヤが同時に試験しうる。

ドラム式試験装置４２では、一対の吹き出し口５０のうち、上方の吹き出し口５０が上方から路面３４に向かって空気を吹き付ける。下方の吹き出し口５０が下方から路面３４に向かって空気を吹き付ける。空気が吹き付けられる路面３４の位置と、タイヤＴ１が路面３４に接地する位置とは、ドラム３２の周方向に９０°離れている。空気が吹き付けられる路面３４の位置と、タイヤＴ２が路面３４に接地する位置とは、ドラム３２の周方向に９０°離れている。

前方の開口４８と後方の開口４８とがドラム３２の直径方向に対抗して形成されている。前方の開口４８と後方の開口４８とは、ドラム３２の外周方向に等間隔で配置されている。上方の吹き出し口５０は、前方の開口４８と後方の開口４８とからドラム３２の外周方向に等間隔に配置されている。下方の吹き出し口５０も、前方の開口４８と後方の開口４８とからドラム３２の外周方向に等間隔に配置されている。このドラム式試験装置４２では、一対の吹き出し口５０と一対の開口４８とが離れているので、ドラム室４４の室内の温度調節による、タイヤＴ１及びＴ２の温度への影響が抑制されている。

図７に示すように、一方の排出口５２は、ドラム室４４の左側面に形成されている。他方の排出口５４は、ドラム室４４の右側面に形成されている。排出口５２と排出口５４とは、ドラム３２を間にして形成されている。この排出口５２と排出口５４とは、一対の吹き出し口４８から等間隔に離れた位置に形成されている。この排出口５２と排出口５４とは、一対の開口から等間隔に離れた位置に形成されている。排出口５２及び排出口５４が開口４８から離れているので、ドラム室４４から排出される空気による、タイヤＴ１の温度及びタイヤＴ２の温度への影響が抑制されている。

このドラム式試験装置４２は、ドラム室４４の室内でドラム３２の温度が調節されているので、短時間で路面３４の温度が調整しうる。これにより、同時にタイヤＴ１とタイヤＴ２との性能を高精度に測定しうる。

ここでは、一対の開口４８を備える例について説明したが、３以上の複数の開口を備えていてもよい。好ましくは、その複数の開口は、ドラムの外周方向に等間隔に配置される。好ましくは、空調機の吹き出し口は、一の開口と一の開口に隣り合う他の開口とからドラムの外周方向に等間隔の位置に配置される。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［試験１］
図１から３に示されたドラム式試験装置と、試験タイヤとが準備された。この試験タイヤのサイズは「１７５／６５Ｒ１４ ８２Ｈ」であった。この試験タイヤをドラム式試験装置に装着した。ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｄ４２３４）に基づき、フォース法で、転がり抵抗が測定された。このときのタイヤの空気圧は２１０ｋＰａであり、荷重３．７２ｋＮであり、ドラムの速度は８０ｋｍ／ｈであり、試験室の室温は２５℃であった。表１に示される様に、空調機の吹き出し口から路面までの距離Ｌａは、５０ｍｍであった。この試験が繰り返されて、転がり抵抗が測定された。このときの試験前後のドラムの路面温度と、試験後のタイヤの表面温と、転がり抵抗の平均値は、表１に示される通りであった。更に、このときの転がり抵抗の測定値のバラツキが表１に示されている。

［試験２及び３］
空調機の吹き出し口から路面までの距離Ｌａを表１に示される様にした他は、試験１と同様にして、試験タイヤの転がり抵抗が繰り返し測定された。その結果が表１に示されている。

［比較試験］
ドラム室及びドラム室内の空調機を備えない他は、試験１と同様にして、試験タイヤの転がり抵抗が繰り返し測定された。その結果が表１に示されている。

表１に示されるように、本発明に係るドラム式試験装置で測定された転がり抵抗のバラツキは小さい。試験１から３は、比較試験に比べて、試験後のドラムの路面温度が低い。これにより、次の試験準備にドラムの温度を室温の２５℃まで下げる時間も短縮できる。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明されたタイヤ性能測定装置は、転がり抵抗を測定するものに限られるものではい。ドラムの路面の温度とタイヤ性能測定装置が置かれる試験室の室温とを管理することで、測定精度が向上するタイヤの他の性能を測定するものにも適用されうる。

２、４２・・・ドラム式試験装置
４・・・タイヤ支持部
６・・・ドラム支持部
８、４４・・・ドラム室
１０・・・空調機
１２・・・基台
１４・・・駆動装置
１６・・・軸受
１８・・・タイヤ支持軸
２０・・・モータ
２２・・・基台
２４・・・基台
２６・・・軸受
２８・・・モータ
３０・・・ドラム支持軸
３２・・・ドラム
３４・・・路面
３６、４６・・・壁
３８、４８・・・開口
４０・・・温度センサー
５０・・・吹き出し口
５２・・・排出口
５４・・・排出口

Claims (11)

1. 試験タイヤを支持するタイヤ支持部と、試験タイヤが接地する路面を備えるドラムと、このドラムを囲むドラム室と、このドラム室内のドラムの温度を調節する空調機とを備えているタイヤ性能測定装置。
2. 上記ドラムの外周面に路面が形成されており、
   上記ドラム室に開口が形成されており、
   この開口から路面の一部が露出しており、
   このドラム室の室外に配置されたタイヤが露出した路面に接地する請求項１に記載の測定装置。
3. 制御装置及び温度センサーを備えており、
   温度センサーが路面の温度を測定しており、
   制御装置が、路面の温度を設定された温度に保つように、空調機を制御する請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 空調機が空気の吹き出し口を備えており、
   この吹き出し口が路面に面しており、
   この吹き出し口から路面までの距離が０ｍｍを超え５００ｍｍ以下である請求項１から３のいずれかに記載の測定装置。
5. 上記ドラム室に複数の開口が形成されており、
   この複数の開口がドラムの外周方向に等間隔に配置されている請求項２から４のいずれかに記載の測定装置。
6. 上記空調機の吹き出し口が一の開口と一の開口に隣り合う他の開口とからドラムの外周方向に等間隔の位置に配置されている請求項５に記載の測定装置。
7. 上記ドラム室に空気の排出口が形成されており、
   この排出口がドラムの側面に対向する位置に配置されている請求項５又は請求項６に記載の測定装置。
8. 上記開口のドラムの軸方向の大きさがドラムの幅の１．０５倍以上１．３倍以下であり、ドラムの軸方向に垂直な方向の大きさがタイヤの最大接地長の１．０５倍以上１．３倍以下である請求項２から７のいずれかに記載の測定装置。
9. 上記開口の大きさが調整可能にされている請求項２から８のいずれかに記載の測定装置。
10. 上記ドラム室がドラムを囲む壁を備えており、
    この壁が断熱材からなる請求項１から９のいずれかに記載の測定装置。
11. ドラムの体積Ｖｄ（ｍ^３）に対するドラム室の容積Ｖｒ（ｍ^３）の比（Ｖｒ／Ｖｄ）が１．１以上２．０以下である請求項１から１０のいずれかに記載の測定装置。

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