JP2014137302A - タイヤ組み付け構造及び圧力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤとリムフランジとの接触部の圧力を動的に測定することができるタイヤ組み付け構造及び圧力測定方法を提供する。
【解決手段】タイヤ組み付け構造は、タイヤが組み付けられるリム３０を有しており、リム３０は、周面部のタイヤ幅方向端部に半径方向外側に突出するリムフランジ３４を備えている。リムフランジ３４のタイヤとの接触部には、互いに直交する３方向の圧力を測定するための三分力センサ４０が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、リムにタイヤを組み付けるタイヤ組み付け構造及び圧力測定方法に関する。

下記特許文献１には、タイヤが接地される回転ドラムにセンサを埋め込むことにより、転動するタイヤとセンサとの接触時における接地圧、周方向せん断応力、及び幅方向せん断応力を測定する装置が開示されている。

また、下記特許文献２には、路面に滑り測定部及び圧力センサを埋め込むことにより、路面上でタイヤを転動させた際のタイヤトレッドの複数箇所の滑り速度、及び接地圧を測定し、これらの測定値と摩擦係数から複数箇所のせん断力を推定すると共に、摩擦エネルギーを演算する方法が開示されている。

特開２０１１−２０３２０７号公報 特開２０１０−７８４１６号公報

上記特許文献１、２に記載の構成では、回転ドラム又は路面にセンサを設けることにより、タイヤの回転ドラム又は路面への接地面の圧力を測定することができるが、タイヤがリムに組み付けられた状態でタイヤとリムフランジとの接触部の圧力を動的に測定することはできない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤとリムフランジとの接触部の圧力を動的に測定することができるタイヤ組み付け構造及び圧力測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係るタイヤ組み付け構造は、半径方向外側に突出するリムフランジを備え、タイヤが組み付けられるリムと、前記リムフランジの前記タイヤとの接触部に設けられ、接触部に作用する互いに直交する３方向の圧力を測定するための三分力センサと、を有する。
これによって、リムフランジとタイヤとの接触部の圧力分布、接線方向の圧力、タイヤ転動時の圧力の変化等を測定することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ組み付け構造において、前記三分力センサを用いて、前記リムフランジと前記タイヤとの接触部のタイヤ径方向、タイヤ幅方向、及びタイヤ周方向の圧力が測定される構成とされている。
これにより、リムフランジとタイヤとの接触部のタイヤ径方向、タイヤ幅方向、及びタイヤ周方向の圧力分布、タイヤ転動時の圧力の変化等を測定することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のタイヤ組み付け構造において、前記三分力センサが略矩形状であり、前記三分力センサの縦及び横の寸法が、５ｍｍ以下である。
これにより、リムフランジとタイヤとの接触部に三分力センサを取り付けやすく、接触部の圧力をより正確に測定することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のタイヤ組み付け構造において、前記三分力センサが、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿って複数設けられている。
これにより、リムとタイヤとの接触部のタイヤ周方向及びタイヤ幅方向における圧力分布をより正確に測定することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のタイヤ組み付け構造において、前記三分力センサは、前記リムフランジの表面から０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下だけセンサ表面が突出している。
これにより、リムフランジとタイヤとの接触部に三分力センサを取り付けても、タイヤの組み付け形状をほとんど変更する必要がない。

請求項６に記載の発明に係る圧力測定方法は、タイヤが組み付けられるリムのリムフランジと前記タイヤとの接触部に設けられた三分力センサを用いて、前記リムフランジと前記タイヤとの接触部のタイヤ径方向、タイヤ幅方向、及びタイヤ周方向の圧力を測定する。
これにより、リムフランジとタイヤとの接触部のタイヤ径方向、タイヤ幅方向、及びタイヤ周方向の圧力分布、タイヤ転動時の圧力の変化等を測定することができる。

本発明によれば、タイヤとリムフランジとの接触部の圧力を動的に測定することができる。

本発明の一実施形態に係るタイヤ組み付け構造を示すタイヤ径方向断面図である。 図１に示すタイヤ組み付け構造に用いられるリムの幅方向の一端部を上方側から見た斜視図である。 図１に示すタイヤ組み付け構造に用いられるリムの幅方向の一端部を示す断面図である。 図１に示すタイヤ組み付け構造に用いられる三分力測定装置を示すブロック図である。 ビード部先端を基準とする幅方向座標と、タイヤ径方向、タイヤ幅方向、タイヤ周方向の接触圧との関係を示すグラフである。 タイヤの接地面を基準とするタイヤ周方向角度と、タイヤ径方向、タイヤ幅方向、タイヤ周方向の接触圧との関係を示すグラフである。 比較例のタイヤ組み付け構造に用いられるリムの幅方向の一端部を上方側から見た斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の一実施形態であるタイヤ組み付け構造がタイヤ径方向の断面図にて示されている。図１に示されるように、本実施形態のタイヤ組み付け構造が適用されるリム組み付けタイヤ１００は、タイヤ本体としての空気入りタイヤ１０（以下、単に「タイヤ１０」という）と、タイヤ１０が組み付けられるリム３０と、を備えている。タイヤ１０は、一対のビード部２０のビードコア２２からトロイド状に延びるカーカス１２と、カーカス１２のクラウン部の外側（図中の上方側）に設けられたベルト１４と、を備えている。ベルト１４のタイヤ径方向外側には、溝（図示省略）を配設したトレッド部１８が形成されている。

リム３０は、略タイヤ幅方向及び略タイヤ周方向に沿って配置される周面部３２と、周面部３２のタイヤ幅方向両端部に設けられた左右一対のリムフランジ３４と、を備えている。リムフランジ３４は、周面部３２の半径方向外側端部から幅方向外側に屈曲された屈曲部３２Ａを介して幅方向外側に延びた横壁部３４Ａと、横壁部３４Ａの幅方向外側端部から屈曲されて半径方向外側に突出する突出部３４Ｂと、を備えている。なお、図１中のＣＬは、タイヤ赤道面である。

タイヤ１０がリム３０に組み付けられた状態で、一対のビード部２０の底面及び幅方向外側の側面がリムフランジ３４の横壁部３４Ａ及び突出部３４Ｂに接触している。

図２には、リム３０のタイヤ幅方向の一端部が上方側から見た斜視図にて示されている。また、図３には、リム３０のタイヤ幅方向の一端部が断面図にて示されている。なお、図２では、リム３０に組み付けられるタイヤ１０は省略している。また、図２及び図３では、リム３０のタイヤ幅方向の一端部側のリムフランジ３４が示されているが、リム３０のタイヤ幅方向の他端部側のリムフランジ３４は左右対称であるため、図示を省略している。

図２に示されるように、リムフランジ３４には、矢印Ａに示すタイヤ幅方向、及び矢印Ｂに示すタイヤ周方向に沿って複数の三分力センサ４０が設けられている。三分力センサ４０は、リムフランジ３４の横壁部３４Ａにタイヤ周方向に沿って２列配設されており、リムフランジ３４の突出部３４Ｂにタイヤ周方向に沿って１列配設されている。

三分力センサ４０は、略矩形状であり、縦の長さ（周方向の寸法）及び横の長さ（幅方向の寸法）が、５ｍｍ以下とされている。

図３に示されるように、三分力センサ４０は、リムフランジ３４（横壁部３４Ａ及び突出部３４Ｂ）に埋め込まれている。三分力センサ４０は、センサ表面４０Ａがリムフランジ３４の表面から０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下だけ突出するように取り付けられている。リムフランジ３４には、三分力センサ４０を介してタイヤ１０のビード部２０が接触している。

本実施形態では、リムフランジ３４（横壁部３４Ａ及び突出部３４Ｂ）の所定の位置に複数の穴部３６を形成し、複数の穴部３６に三分力センサ４０をそれぞれ挿入し、接着剤等で接合することによって、リムフランジ３４の穴部３６に三分力センサ４０が取り付けられている。

図４に示されるように、本実施形態のタイヤ組み付け構造に用いられる三分力測定装置１１０は、リムフランジ３４（図２等参照）に設けられた三分力センサ４０と、三分力センサ４０から出力される信号をタイヤの位置情報に基づきタイヤ座標系の三分力に演算する演算手段１０８と、を備えている。三分力センサ４０は、ピエゾ素子を用いたセンサである。

図４に示す演算手段１０８は、転動するリム組み付けタイヤ１００（図１参照）とは離れた位置に設けられた測定装置本体に設けられており、三分力センサ４０と演算手段１０８とは配線で繋がれている。

図２及び図３に示されるように、三分力センサ４０は、センサ表面４０Ａ（検出面）に作用する互いに直交する３方向（図２に示すＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向）の力、すなわち三分力を測定するためのセンサである。より具体的には、三分力センサ４０により、センサ表面４０Ａ（検出面）に対して垂直方向の力（図２に示すＺ方向）と、センサ表面４０Ａに対して互いに直交する接線方向の力（図２に示すＸ方向及びＹ方向）を測定するものである。

本実施形態では、タイヤ１０のビード部２０とリムフランジ３４との接触部で、三分力センサ４０により、タイヤ径方向（図２中の矢印Ｚに示す接触面の法線方向）、タイヤ幅方向（接触面の一方の接線方向）、タイヤ周方向（接触面の他方の接線方向）の圧力（ＧＰａ）が測定されるようになっている。言い換えると、三分力センサ４０による互いに直交する３方向の力（三分力）の測定結果は、個々の三分力センサ４０の測定面積（ｍ^２）で除した単位面積当たりの力、すなわち圧力（ＧＰａ）として測定される。

また、演算手段１０８では、各三分力センサ４０の位置情報（例えば、タイヤ１０の接地面の中心線を基準とする周方向角度、又はビード部２０の先端を基準とする幅方向の距離など）に基づいて、三分力センサ４０の測定結果をタイヤ座標系（例えば、タイヤ周方向角度、タイヤ幅方向座標、タイヤ径方向）に変換し、圧力の分布が演算される。

次に、本実施形態のタイヤ組み付け構造の作用並びに効果であって、圧力測定方法について説明する。

図２及び図３に示されるように、路面（図示省略）をリム組み付けタイヤ１００が転動すると、タイヤ１０のビード部２０とリムフランジ３４との接触部に作用する互いに直交する３方向の力、すなわち三分力の大きさが変化する。リム組み付けタイヤ１００には、タイヤ１０のビード部２０とリムフランジ３４との接触部に複数の三分力センサ４０が設けられており、リム組み付けタイヤ１００の転動時にビード部２０とリムフランジ３４との接触部に作用するタイヤ径方向（接触面の法線方向）、タイヤ幅方向（接触面の一方の接線方向）、タイヤ周方向（接触面の他方の接線方向）の力、すなわち三分力が測定される。

三分力センサ４０で検出された三分力に相当する信号は、演算手段１０８に送られる。演算手段１０８では、三分力センサ４０による三分力の測定結果が、個々の三分力センサ４０の測定面積で除した圧力（ＧＰａ）として算出される。さらに、演算手段１０８では、各三分力センサ４０の位置情報（例えば、タイヤ１０の接地面の中心線を基準とする周方向角度、又はビード部２０の先端を基準とする幅方向の距離など）に基づいて、三分力センサ４０の測定結果をタイヤ座標系（例えば、タイヤ周方向角度、タイヤ幅方向座標）に変換し、圧力の分布が演算される。

図５には、ビード部２０の先端２０Ａを基準とする幅方向座標、すなわちビード部２０の踏先であるタイヤ幅方向外側の先端２０Ａを基準とした幅方向の距離と、接触圧（ＧＰａ）との関係の一例が示されている。図５では、タイヤ径方向（接触面の法線方向）と、タイヤ幅方向（接触面の接線方向１）と、タイヤ周方向（接触面の接線方向２）の接触圧（ＧＰａ）が示されている。
図５に示されるように、タイヤ径方向の接触圧は、ビード部２０の先端２０Ａからの距離が大きくなると急激に増加している。タイヤ幅方向とタイヤ周方向の接触圧は、タイヤ径方向の接触圧とは、異なる圧力分布を示している。

図６には、タイヤ転動時におけるタイヤ１０の接地面の中央線を基準とする周方向角度と、接触圧（ＧＰａ）との関係の一例が示されている。図６では、タイヤ径方向（接触面の法線方向）と、タイヤ幅方向（接触面の接線方向１）と、タイヤ周方向（接触面の接線方向２）の接触圧（ＧＰａ）が示されている。また、図６では、タイヤ転動時における横軸の周方向角度は時間に対応している。
図６に示されるように、タイヤ径方向の接触圧は、タイヤ周方向の中央部で最大となるが、タイヤ幅方向とタイヤ周方向の接触圧は、最大となる周方向角度が異なっている。

本実施形態のタイヤ組み付け構造が適用されたリム組み付けタイヤ１００では、リムフランジ３４とタイヤ１０との接触部に取り付けられた複数の三分力センサ４０により、タイヤ径方向、タイヤ幅方向、及びタイヤ周方向の三分力を測定することで、リムフランジ３４とタイヤ１０との接触部の圧力分布、タイヤ転動時の圧力の変化等を測定することができる。

図７には、比較例に係るタイヤ組み付け構造２００が示されている。図７に示されるように、リムフランジ３４の横壁部３４Ａには、タイヤ幅方向（矢印Ａ方向）及びタイヤ周方向（矢印Ｂ方向）に沿って感圧紙２０２が貼り付けられている。さらに、図示を省略するが、リムフランジ３４に感圧紙２０２を介してタイヤのビード部（図１参照）が接触するように取り付けられる。

このタイヤ組み付け構造２００では、リムフランジ３４に感圧紙２０２を介してタイヤのビード部（図１参照）が取り付けられたときに、感圧紙２０２の色変化等により、ビード部の接触時の圧力が静的に計測される。すなわち、感圧紙２０２によって、リムフランジ３４とタイヤとの接触部に圧力が最大どの程度作用したかが測定される。

このようなタイヤ組み付け構造２００では、感圧紙２０２によりリムフランジ３４とタイヤ間の接触力を静的に計測することができるが、実車等のタイヤ転動時におけるリムフランジ３４とタイヤ間の接触力を動的に計測することができない。また、感圧紙２０２では、タイヤとリムフランジ３４との接触面に対して法線方向の力のみ計測可能であり、タイヤとリムフランジ３４との接触面の接線方向の力は計測することができない。

これに対して、本実施形態のタイヤ組み付け構造が適用されたリム組み付けタイヤ１００では、リムフランジ３４とタイヤ１０との接触部に複数の三分力センサ４０を設けることにより、タイヤ転動時にリムフランジ３４とタイヤ１０との接触部に作用する三分力（接触面に対する法線方向の力、接触面に対する互いに直交する接線方向の力）を動的に測定することができる。また、感圧紙２０２よりも三分力センサ４０が小さいため、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に多数設置することが可能となり、圧力分布を広い範囲で測定することができる。

なお、上記実施形態において、三分力センサの形状、位置又は数は、変更可能である。

１０：−タイヤ、
２０：−ビード部、
３０：−リム、
３４：−リムフランジ、
４０：−三分力センサ、
４０Ａ：−センサ表面、
１００：−リム組み付けタイヤ

Claims (6)

1. 半径方向外側に突出するリムフランジを備え、タイヤが組み付けられるリムと、
   前記リムフランジの前記タイヤとの接触部に設けられ、接触部に作用する互いに直交する３方向の圧力を測定するための三分力センサと、
   を有するタイヤ組み付け構造。
2. 前記三分力センサを用いて、前記リムフランジと前記タイヤとの接触部のタイヤ径方向、タイヤ幅方向、及びタイヤ周方向の圧力が測定される構成とされている請求項１に記載のタイヤ組み付け構造。
3. 前記三分力センサが略矩形状であり、前記三分力センサの縦及び横の寸法が、５ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のタイヤ組み付け構造。
4. 前記三分力センサが、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿って複数設けられている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のタイヤ組み付け構造。
5. 前記三分力センサは、前記リムフランジの表面から０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下だけセンサ表面が突出している請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のタイヤ組み付け構造。
6. タイヤが組み付けられるリムのリムフランジと前記タイヤとの接触部に設けられた三分力センサを用いて、前記リムフランジと前記タイヤとの接触部のタイヤ径方向、タイヤ幅方向、及びタイヤ周方向の圧力を測定する圧力測定方法。

Images