JP2016099287A - トレッド形状測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレーザー変位計の光軸を簡便かつ精度よく調整し、測定精度を高めることができるトレッド形状測定方法を提供する。
【解決手段】タイヤ軸方向に間隔を隔てて配される複数のレーザー変位計を用いてタイヤのトレッド表面形状を測定するトレッド形状測定方法であって、各レーザー変位計を較正する較正工程Ｓ１と、較正工程Ｓ１で較正された各レーザー変位計からトレッド表面までのタイヤ半径方向の距離を測定する測定工程Ｓ２と、測定工程Ｓ２で測定された距離に基づいてトレッド表面形状を計算する計算工程Ｓ３とを含み、較正工程Ｓ１は、各レーザー変位計の光軸を、タイヤ軸を含む平面内で互いに平行、かつタイヤ軸に対して垂直に調整する光軸調整工程を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、レーザー変位計を用いてタイヤのトレッド表面形状を測定するトレッド形状測定方法に関する。

従来、タイヤのトレッド表面形状を計測する装置が、例えば、下記特許文献１で提案されている。しかしながらこの装置は、タイヤの一部を静的に測定することに限られており、タイヤ１周に亘ってトレッド表面形状を測定することができなかった。

特開２００６−１５３５５５号公報

タイヤの要求特性の１つとして、車両に装着した際の操縦安定性が挙げられ、この操縦安定性とトレッドラジアスとの相関が高いことが理解されている。しかし、内圧によるタイヤの膨張により、トレッドラジアスは周方向の各位置で微妙に変化する。そのため、従来の上記装置では、タイヤ全体としてのトレッドラジアスを測定することができなかった。

このような状況に鑑み、本発明者らは、複数のレーザー変位計を用いて各レーザー変位計とタイヤ軸芯回りで回転するタイヤのトレッド表面とのタイヤ半径方向の距離をタイヤ１周に亘って測定し、そのデータに基づいてトレッドラジアスを求めることを提案した。これによると、測定されたデータにはタイヤのＲＲＯ（ラジアルランアウト）の要素も含まれるため、操縦安定性との相関がより高いトレッドラジアスが得られることが判明した。

上述のごとく複数のレーザー変位計を用いてトレッド表面形状を測定する場合、十分な測定精度を得るためには、各レーザー変位計の光軸が適切に調整されていることが必要である。しかしながら、各レーザー変位計の光軸を簡便かつ精度よく調整する技術は確立されておらず、新規な技術の提案が期待されていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、複数のレーザー変位計の光軸を簡便かつ精度よく調整し、測定精度を高めることができるトレッド形状測定方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、タイヤ軸方向に間隔を隔てて配される複数のレーザー変位計を用いてタイヤのトレッド表面形状を測定するトレッド形状測定方法であって、各レーザー変位計を較正する較正工程と、前記較正工程で較正された前記各レーザー変位計からトレッド表面までのタイヤ半径方向の距離を測定する測定工程と、前記測定工程で測定された距離に基づいてトレッド表面形状を計算する計算工程とを含み、前記較正工程は、前記各レーザー変位計の光軸を、タイヤ軸を含む平面内で互いに平行、かつタイヤ軸に対して垂直に調整する光軸調整工程を含むことを特徴とする。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記光軸調整工程は、前記各レーザー変位計から出射されたレーザー光が照射される照射面を有する較正板を前記平面に沿ったタイヤ半径方向に移動させて、前記照射面上でのレーザー光の照射位置のずれ量に基づいて前記各レーザー変位計の光軸を調整することが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記光軸調整工程は、前記較正板の移動距離を被測定タイヤの外径の１０〜３０％としたとき、前記ずれ量が２mm以下となるように、前記各レーザー変位計の光軸を調整することが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記照射面は、ゴムを含む材料からなることが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記較正工程は、前記光軸調整工程で光軸が調整された各レーザー変位計の原点を調整する原点調整工程をさらに含むことが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記原点調整工程は、タイヤの支持軸に支持される基部に、支持軸の軸芯から半径方向に既知の距離Ｆ１を隔たる第１反射板に前記各レーザー変位計からレーザー光を出射することにより行なわれることが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記原点調整工程で原点が調整された前記各レーザー変位計のゲインを調整するゲイン調整工程をさらに含むことが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記ゲイン調整工程は、前記第１反射板から半径方向の内側又は外側に既知の距離Ｆ２を隔たる第２反射板に前記各レーザー変位計からレーザー光を出射することにより行なわれることが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記計算工程は、３つ以上の前記各レーザー変位計によって測定された距離に基づいて、タイヤのトレッドラジアスを計算することが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記較正工程は、既に前記測定工程を終えたタイヤでの前記計算工程と同時に行なわれることが望ましい。

本発明のトレッド形状測定方法は、タイヤ軸方向に間隔を隔てて配される複数のレーザー変位計を用いてタイヤのトレッド表面形状を測定する方法であって、各レーザー変位計を較正する較正工程と、較正工程で較正された各レーザー変位計からトレッド表面までのタイヤ半径方向の距離を測定する測定工程と、測定工程で測定された距離に基づいてトレッド表面形状を計算する計算工程とを含む。

較正工程は、光軸調整工程を含む。光軸調整工程では、各レーザー変位計の光軸が、タイヤ軸を含む平面内で互いに平行に調整される。これにより、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面上で、トレッド表面の形状、例えば、トレッドラジアスが測定可能となる。

さらに、光軸調整工程では、各レーザー変位計の光軸が、タイヤ軸に対して垂直に調整される。これにより、各レーザー変位計から照射されるレーザー光がタイヤ半径方向を向くこととなり、各レーザー変位計からトレッド表面までのタイヤ半径方向の距離が正確に測定可能となる。

本発明のトレッド形状測定方法に使用されるトレッド形状測定装置の一実施例を示す斜視図である。 その主要部を上方から見た平面図である。 レーザー測定装置の内部構造を側方から見た概念図である。 幅広のレーザー光による効果を説明する部分斜視図である。 本発明のトレッド形状測定方法の処理手順を示すフローチャートである。 図５の較正工程Ｓ１の処理手順を示すフローチャートである。 図６の光軸調整工程Ｓ１１の概要を示す斜視図である。 レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸を調整する具体的な方法を示す斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、図７の原点調整工程Ｓ１２及びゲイン調整工程Ｓ１３を説明する概念図である。 トレッドラジアスＴＲｓを測定する工程と、トレッドラジアスＴＲｍとを測定する工程を示す概念図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１，２に示されるように、本発明のトレッド形状測定方法に使用されるトレッド形状測定装置１は、タイヤ保持機２と、レーザー測定装置３とを具える。前記タイヤ保持機２は、内圧を充填したタイヤＴをタイヤ軸ｊ回りで回転可能に支持する支持軸４を有する。前記レーザー測定装置３は、回転するタイヤＴのトレッド表面Ｔｓまでの半径方向の距離を測定する複数のレーザー変位計５を有する。

トレッド表面Ｔｓの形状測定は、タイヤの生産工程の一環として行なわれるのが望ましい。トレッド表面Ｔｓの異常を発見した場合、直ちに前工程にさかのぼって対策を施せるためである。従って、トレッド形状測定装置１は、タイヤの生産ライン上例えば、加硫装置の後工程側に設置される。

本例のタイヤ保持機２は、リム組みされたタイヤＴを水平に支持する支持軸４と、該支持軸４を所定の回転速度で回転させるモータ等の駆動手段（図示しない）とを具える。しかし支持軸４がタイヤＴを垂直に支持するごとく構成することもでき、駆動手段として、トレッド部に圧接してタイヤＴを直接駆動するロードホイールを用いることもできる。本例では、タイヤＴとして、トレッド表面Ｔｓにタイヤ周方向にのびる５本の周方向陸部Ｒ、具体的には、中央のセンター陸部Ｒｃと、その両側のミドル陸部Ｒｍ、Ｒｍと、その外側のショルダー陸部Ｒｓ、Ｒｓとが配されるリブパターンの乗用車用タイヤが例示されている。

前記レーザー測定装置３は、移動台６と、この移動台６に配される本例では５つのレーザー変位計５と、このレーザー変位計５によって測定された半径方向距離データｙに基づいてトレッドラジアスＴＲを算出する演算手段７とを含む。演算手段７には、ＣＰＵ、メモリ等を備えたコンピューター装置が適用される。

具体的には、本例のレーザー測定装置３は、架台８と、この架台８にガイド手段９を介してタイヤ軸方向Ｘとは直角なＺ方向に移動可能に支持される第１移動台１０と、この第１移動台１０にガイド手段１１を介してタイヤ軸方向Ｘに移動可能に支持される第２移動台１２とを具える。そして第２移動台１２が前記移動台６を構成している。

前記ガイド手段９、１１としては、周知の種々の構造のものが使用でき、本例では、図２に示されるように、直線状にのびるガイドレールと、それに案内されるガイド溝とを具えるものが示される。なおガイド手段９には、前記架台８に固定されかつＺ方向にのびるシリンダー９Ａが含まれるとともに、そのロッド端は第１移動台１０に連結される。従って、第１移動台１０は、シリンダー９Ａの伸縮により、待機位置Ｑ１と測定位置Ｑ２との間をＺ方向に移動しうる。ガイド手段１１は、第１移動台１０に枢支されてタイヤ軸方向Ｘにのびるボールネジ軸１１Ａと、移動台６（本例では第２移動台１２）に取り付きかつ前記ボールネジ軸１１Ａに螺合するナット部１１Ｂとを含む。従って、モータＭｃによるボールネジ軸１１Ａの回転により、移動台６はタイヤ軸方向Ｘに自在に移動しうる。

図３に示されるように、前記５つのレーザー変位計５は、タイヤ軸方向Ｘに互いに間隔を有して配されており、本例では、中央のレーザー変位計５ｃと、その両側に配される中間のレーザー変位計５ｍ、５ｍと、そのさらに両側に配される外のレーザー変位計５ｓ、５ｓとから構成されている。

前記中央のレーザー変位計５ｃは、移動台６に固定され、従って、移動台６とは一体にタイヤ軸方向Ｘに移動しうる。各前記中間のレーザー変位計５ｍ、５ｍは、それぞれガイド手段１３を介してタイヤ軸方向Ｘに移動可能に移動台６に支持される。すなわち、中間のレーザー変位計５ｍは、中央のレーザー変位計５ｃに対してタイヤ軸方向Ｘに相対移動可能である。各前記外のレーザー変位計５ｓ、５ｓは、それぞれガイド手段１４を介してタイヤ軸方向Ｘに移動可能に移動台６に支持される。すなわち、外のレーザー変位計５ｓは、中央のレーザー変位計５ｃ及び中間のレーザー変位計５ｍに対してタイヤ軸方向Ｘに相対移動可能である。

従って、前記ガイド手段１１による移動台６自体の移動により、例えば、中央のレーザー変位計５ｃをタイヤ赤道Ｃｏ上の基準位置に位置合わせすることができる。ガイド手段１３、１４により、タイヤサイズやトレッドパターンに応じて、各前記中間のレーザー変位計５ｍ及び外のレーザー変位計５ｓを、中央のレーザー変位計５ｃを基準とした適宜の測定位置に移動させることができる。

なお図２に示されるように、前記測定位置Ｑ２においては、各レーザー変位計５は、照射側の光軸Ｌｉがタイヤ軸ｊからのびる１つの放射面上で並列するように配置される。

前記ガイド手段１３、１４として、周知の種々の構造のものが使用できる。本例では、図３に示されるように、移動台６の側板間に架け渡されるガイド軸１５Ａとボールネジ軸１６Ａ、及びレーザー変位計取付板１７に取り付きかつ前記ガイド軸１５Ａに案内されるガイド孔１５Ｂとボールネジ軸１６Ａに螺合するナット部１６Ｂとを含む。従って、モータＭｍ、Ｍｓによるボールネジ軸１６Ａの回転により、中間のレーザー変位計５ｍと外のレーザー変位計５ｓとを、それぞれ独立してタイヤ軸方向Ｘに自在に移動させることができる。

各レーザー変位計５として、図４に示されるように、レーザー光Ｌの幅Ｗを５mm以上としたものが採用される。このようなレーザー変位計５では、例えばレーザー光Ｌの照射部分Ｌａ内に局部的に存在するトレッド表面Ｔｓの凹凸１８（例えばサイプ１８ａや切欠き１８ｂ等に起因する凹凸）に対しては、レーザー変位計５自体が有するフィルタリング機能によって除去される。そのため、局部的な凹凸１８に起因するノイズデータの発生を抑制できるという利点がある。これに対して、横溝１９などレーザー光の照射部分Ｌａ全体が凹凸内に落ち込む場合には、ノイズデータとなってしまう。しかしこのノイズデータは、演算手段７による後述するスムージング処理によって検出され削除されることとなる。

以下、本発明のトレッド形状測定方法について説明する。図５は、トレッド形状測定方法の処理手順を示すフローチャートである。

トレッド形状測定方法は、各レーザー変位計５を較正する較正工程Ｓ１と、較正工程Ｓ１で較正された各レーザー変位計５からトレッド表面Ｔｓまでのタイヤ半径方向の距離を測定する測定工程Ｓ２と、測定工程Ｓ２で測定された距離に基づいてトレッド表面形状を計算する計算工程Ｓ３とを含んでいる。

本発明のトレッド形状測定方法では、複数のレーザー変位計５を同時に使用するため、各レーザー変位計５により高い正確さが要求される。そのため、測定工程Ｓ２及び計算工程Ｓ３に先駆けて、較正工程Ｓ１が実行され、各レーザー変位計５が較正される。較正工程Ｓ１は、個々のタイヤについて測定工程Ｓ２の前に必ず実行される必要はないが、トレッド形状を精度よく測定するためには、定期的に各レーザー変位計５を較正するのが望ましい。

図６は、較正工程Ｓ１の処理手順を示すフローチャートである。較正工程Ｓ１は、各レーザー変位計５の光軸を調整する光軸調整工程Ｓ１１と、各レーザー変位計の原点を調整する原点調整工程Ｓ１２と、各レーザー変位計５のゲインを調整するゲイン調整工程Ｓ１３とを含んでいる。全ての較正工程Ｓ１について光軸調整工程Ｓ１１は実行される必要はないが、トレッド形状を精度よく測定するためには、定期的に各レーザー変位計５の光軸を調整するのが望ましい。

図７は、光軸調整工程Ｓ１１の概要を示している。同図では、３つのレーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸調整について示されているが、他のレーザー変位計５ｍ、５ｍの光軸調整についても同様である。

光軸調整工程Ｓ１１では、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸Ｌｃ、Ｌｓ、Ｌｓが、タイヤ軸ｊを含む平面ＰＬ（タイヤ軸ｊから放射状にのびる平面）内で互いに平行に調整される。これにより、タイヤ軸ｊを含む平面ＰＬすなわちタイヤ子午線断面上で、トレッド表面Ｔｓの形状、例えば、陸部Ｒｃ、Ｒｓ、Ｒｓ上の三点を結ぶ円弧の半径、すなわちトレッドラジアスＴＲが測定可能となる。

光軸調整工程Ｓ１１では、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸Ｌｃ、Ｌｓ、Ｌｓが、タイヤ軸ｊに対して垂直に調整される。これにより、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓから照射されるレーザー光がタイヤ半径方向を向くこととなり、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓからトレッド表面Ｔｓまでのタイヤ半径方向の距離Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３が正確に測定可能となる。トレッドラジアスＴＲは、後述するように距離Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を用いて計算可能である。

図８は、レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸を上述のごとく調整するための具体的な方法を示している。本実施形態の光軸調整工程Ｓ１１では、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓから出射されたレーザー光Ｌが照射される照射面６１を有する較正板６０が用いられる。較正板６０は、照射面６１をレーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓに向けて、支持軸４とレーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓとの間に、出没自在に配置されている。

較正板６０は、照射面６１とタイヤ軸ｊから放射状にのびる平面とが互いに垂直となる姿勢で、支持軸４とレーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓとの間に設けられている。較正板６０は、平面ＰＬ（図７参照）に沿ったタイヤ半径方向に移動可能に設けられる。較正板６０は、例えば、シリンダー（図示せず）等の駆動手段によって駆動され、上記タイヤ半径方向に移動する。較正板６０の駆動には、他の駆動手段が用いられてもよい。

照射面６１には、例えば、タイヤ軸ｊを含む平面ＰＬとの交差部を示す直線６２が描かれている。各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓから出射されたレーザー光が直線上６２に照射されるように、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの位置及び姿勢が微調整される。各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの位置及び姿勢は、例えば、図３に示されるレーザー変位計取付板１７と各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓとの間にシムを挟み込むことにより微調整されうる。これにより、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸Ｌｃ、Ｌｓ、Ｌｓが、平面ＰＬ内に位置される。

次いで、較正板６０がタイヤ半径方向に移動される。較正板６０の移動方向は、タイヤ半径方向の内方又は外方のいずれであってもよい。このとき、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸Ｌｃ、Ｌｓ、Ｌｓが、タイヤ軸ｊに対して垂直である場合、照射面６１上での各レーザー光の照射位置Ｐｃ、Ｐｓ、Ｐｓは、不変である。従って、較正板６０がタイヤ半径方向に移動されたとき、照射位置Ｐｃ、Ｐｓ、Ｐｓのずれ量が十分に小さくなるように、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの位置及び姿勢が微調整される。これにより、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの光軸Ｌｃ、Ｌｓ、Ｌｓが、平面ＰＬ内で互いに平行、かつタイヤ軸ｊに対して垂直に調整される。

較正板６０のタイヤ半径方向への移動距離Ｄがトレッド形状が測定されるタイヤＴの外径の１０〜３０％とした場合、照射位置Ｐｃ、Ｐｓ、Ｐｓのずれ量の好ましい範囲は、２mm以下であり、より好ましい範囲は１mm以下である。照射位置Ｐｃ、Ｐｓ、Ｐｓのずれ量が２mm以下の場合、各レーザー変位計５ｃ、５ｓ、５ｓの測定誤差が小さく、トレッドラジアスＴＲに及ぼす影響が小さい。なお、照射位置Ｐｃ、Ｐｓ、Ｐｓのずれ量は、例えば、較正板６０を移動させる前の照射面６１上での照射位置Ｐｃ、Ｐｓ、Ｐｓをマーキング等することにより、目視等によって容易に確認できる。

本実施形態では、照射面６１は、ゴム（例えば、シリコンゴム等）を含む材料からなる。このような材料からなる照射面６１は、レーザー光Ｌの乱反射を抑制でき、光軸調整が容易かつ効率的に行えるようになる。レーザー光Ｌの乱反射を抑制する観点から、照射面６１を黒色に着色したり、粗加工することも有効である。

図９は、原点調整工程Ｓ１２及びゲイン調整工程Ｓ１３で用いられる較正治具３０を概念的に示している。較正治具３０は、支持軸４に支持される円筒状の基部３１と、この基部３１に一体に取り付く反射板３２とを具える。前記反射板３２は、支持軸４の軸芯４ｉ（タイヤ軸ｊに相当する）から半径方向に既知の距離Ｆ１を隔たる第１反射板３２ａと、前記第１反射板３２ａから半径方向内外に既知の距離Ｆ２を隔たる第２反射板３２ｂ、３２ｃとを具える。距離Ｆ１は、例えば、トレッド形状が測定されるタイヤＴの半径に近似する値が望ましい。距離Ｆ２は、例えば、トレッド表面Ｔｓのタイヤ赤道位置とトレッド接地端とのタイヤ半径方向距離であるキャンバー量に近似する値が望ましい。各反射板３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、周方向に互いに間隔を隔てて配される。

原点調整工程Ｓ１２（図６参照）では、まず第１反射板３２ａを用いて、各レーザー変位計５で距離を測定するための基準位置である原点の調整が行なわれる。原点調整は、各レーザー変位計５の仕様に基づいて行なわれる。

次にゲイン調整工程Ｓ１３（図６参照）では、第２反射板３２ｂ、３２ｃを用い、各レーザー変位計５のゲイン調整が行われる。ゲイン調整も、各レーザー変位計５の仕様に基づいて行なわれる。ゲイン調整工程Ｓ１３では、第１反射板３２ａと第２反射板３２ｂ又は３２ｃとを用いて、各レーザー変位計５のゲイン調整が行なわれてもよい。

前記第１、２反射板３２ａ、３２ｂ、３２ｃの反射面は、それぞれ前記軸芯４ｉからの距離と等しい曲率半径ｒ１、ｒ２、ｒ３を有する凸円筒面からなることが好ましい。すなわちｒ１＝Ｆ１、ｒ２＝Ｆ１＋Ｆ２、ｒ３＝Ｆ１−Ｆ２である。これにより、各反射板３２ａ、３２ｂ、３２ｃを軸芯４ｉ廻りで位置替えする際、反射板３２ａ、３２ｂ、３２ｃの位置替えの角度が多少ずれている場合にも、レーザー光Ｌを正確に反射でき、較正工程を迅速化することができる。

原点調整工程Ｓ１２によって各レーザー変位計５の原点調整が、ゲイン調整工程Ｓ１３によって各レーザー変位計５のゲイン調整が適切になされることにより、各レーザー変位計５の測定精度を高めることができる。本実施形態では、原点調整工程Ｓ１２に先駆けて、光軸調整工程Ｓ１１で各レーザー変位計５の光軸が正確に調整されているので、各レーザー変位計５の原点調整及びゲイン調整の精度がより一層高められる。

以下、図５に示される測定工程Ｓ２及び計算工程Ｓ３について説明する。本例では、図１０に示されるように、タイヤ赤道上をタイヤ周方向にのびるセンター陸部Ｒｃ、センター陸部Ｒｃの両側をタイヤ周方向にのびる一対のミドル陸部Ｒｍ、各ミドル陸部Ｒｃのタイヤ軸方向外側をタイヤ周方向にのびる一対のショルダー陸部Ｒｓを有するタイヤのトレッド形状が測定される。

例えば、測定工程Ｓ２では、５本の周方向陸部Ｒのうちのセンター陸部Ｒｃ上の一点とショルダー陸部Ｒｓ、Ｒｓ上の各一点の各レーザー変位計５からのタイヤ半径方向距離が測定される。そして、計算工程Ｓ３では、上記３点を結ぶトレッドラジアスＴＲｓが計算される。また、測定工程Ｓ２では、５本の周方向陸部Ｒのうちのセンター陸部Ｒｃ上の一点とミドル陸部Ｒｍ、ｍｓ上の各一点の各レーザー変位計５からのタイヤ半径方向距離が測定されてもよい。この場合、計算工程Ｓ３では、上記３点を結ぶトレッドラジアスＴＲｍが計算される。

２つのトレッドラジアスＴＲｓ、ＴＲｍを測定する理由は、例えばＡ国の使用条件（空気圧、荷重等）では、トレッドラジアスＴＲｓと操縦安定性との相関が強く、Ｂ国の使用条件では、トレッドラジアスＴＲｍと操縦安定性との相関が強くなるなど、タイヤの使用条件等によって操縦安定性との相関性が変化するためである。従って、２つのトレッドラジアスＴＲｓ、ＴＲｍを測定することで、操縦安定性をより的確に評価することが可能になる。

以下に、トレッドラジアスＴＲｓを算出する場合の測定工程Ｓ２及び計算工程Ｓ３について説明する。

測定工程Ｓ２では、５つのレーザー変位計５のうちの３つのレーザー変位計５から、それぞれタイヤ軸回りで回転するタイヤＴのトレッド表面Ｔｓにレーザー光Ｌが照射され、各レーザー変位計５からトレッド表面Ｔｓまでの半径方向の距離Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３が測定される。これにより、レーザー変位計５毎の半径方向距離データｙ１、ｙ２、ｙ３がタイヤ１周当たりｍ個取得される。

トレッドラジアスＴＲｓを算出する場合には、中央のレーザー変位計５ｃによりセンター陸部Ｒｃまでの半径方向距離データｙ１がタイヤ１周当たりｍ個取得される。すなわち、ｍ個の半径方向距離データｙ１１〜ｙ１ｍが取得される。また、両外側のレーザー変位計５ｓ、５ｓにより、それぞれショルダー陸部Ｒｓ、Ｒｓまでの半径方向距離データｙ２、ｙ３がタイヤ１周当たりｍ個取得される。すなわち、それぞれｍ個の半径方向距離データｙ２１〜ｙ２ｍ、データｙ３１〜ｙ３ｍが取得される。各半径方向距離データｙ１１〜ｙ１ｍ、ｙ２１〜ｙ２ｍ、データｙ３１〜ｙ３ｍは、演算手段７に転送され、記憶される。

演算手段７は、計算工程Ｓ３を実行する。計算工程Ｓ３では、各ｍ個の半径方向距離データｙ１、ｙ２、ｙ３に対してスムージング処理が施され、横溝１９に起因するノイズデータが除去される。そして、ノイズデータを除去した後の半径方向距離データｙ１、ｙ２、ｙ３がそれぞれ平均され平均値ｙ１Ｎ、ｙ２Ｎ、ｙ３Ｎが求められる。

スムージング処理は、取得した各ｍ個の半径方向距離データｙ１、ｙ２、ｙ３に対し、それぞれ時系列的に得たｉ番目のデータｙｉと、それよりも先行して得た直近のｋ個のデータの平均値である移動平均ｙＮとが比較される。そして、その差｜ｙｉ−ｙＮ｜が閾値より大きい場合、前記データｙｉはノイズデータとして半径方向距離データｙ１、ｙ２、ｙ３から削除される。

具体的には、ｉ番目のデータｙｉよりも先行して得た直近のｋ個のデータとは、ｙｉ−１〜ｙｉ−ｋを意味する。前記直近のｋ個のデータの平均値である移動平均ｙＮとは、（ｙｉ−１＋ｙｉ−２＋・・・＋ｙｉ−ｋ）／ｋを意味する。

半径方向距離データｙ１の場合、ｉ番目のデータｙｉとはｙ１ｉであり、直近のｋ個のデータｙｉ−１〜ｙｉ−ｋとはｙ１ｉ−１〜ｙ１ｉ−ｋである。移動平均ｙＮは、（ｙ１ｉ−１＋ｙ１ｉ−２＋・・・＋ｙ１ｉ−ｋ）／ｋを意味する。半径方向距離データｙ２、ｙ３についても同様である。

そして、演算手段７は、この移動平均ｙＮとデータｙｉとの差｜ｙｉ−ｙＮ｜を閾値と比較し、差｜ｙｉ−ｙＮ｜が閾値より大きい場合、前記データｙｉをノイズデータとして削除する。演算手段７は、この操作をｉ＝１からｉ＝ｍまで順に行う。なおｋ≧ｉの場合、直近のｋ個のデータとしては、ｙｉ−１、ｙｉ−２、〜ｙ１、ｙｍ、ｙｍ−１、〜ｙｍ−（ｋ−ｉ）を採用する。ここで、閾値としては、想定されるＲＲ０よりも大きな値、かつ測定する周方向陸部Ｒに配される横溝１９の溝深さよりも小な値が選択される。通常３．０mm程度に設定される。

その後、演算手段７は、各平均値ｙ１Ｎ、ｙ２Ｎ、ｙ３Ｎと、タイヤ軸方向の基準位置（任意に設定できる。）Ｘから各レーザー変位計５までのタイヤ軸方向の距離ｘ１、ｘ２，ｘ３とからトレッドラジアスＴＲを算出する。具体的には、次式（１）に３点Ｐ（ｘ１、ｙ１Ｎ）、Ｐ（ｘ２、ｙ２Ｎ）、Ｐ（ｘ３、ｙ３Ｎ）を代入することで、曲率半径であるトレッドラジアスＴＲを求めることができる。
（ｘ−ａ）^２＋（ｙ−ｂ）^２＝ＴＲ^２ −−−（１）

レーザー変位計５ｃ、５ｍ、５ｍを用いてトレッドラジアスＴＲｍを算出する場合の測定工程Ｓ２及び計算工程Ｓ３についても上記と同様である。なお、トレッドラジアスＴＲｓを算出する場合の測定工程Ｓ２及び計算工程Ｓ３とトレッドラジアスＴＲｍを算出する場合の測定工程Ｓ２及び計算工程Ｓ３とは同時に行うことができる。このとき中央のレーザー変位計５ｃによって取得される半径方向距離データｙ１、及びこの半径方向距離データｙ１をスムージング処理した後の平均値ｙ１Ｎ等は、共通に使用できる。

上記計算工程Ｓ３は、移動平均等の煩雑な計算のスムージング処理を伴うため、半径方向距離データの取得の数ｍ及び移動平均の数ｋによっては扱うデータ量が膨大となり、相応の時間を要する場合がある。このような場合、較正工程Ｓ１は、既に測定工程Ｓ２を終えたタイヤでの計算工程Ｓ３と同時に行なわれるのが望ましい。

半径方向距離データの取得の数ｍは、５００個以上であることが好ましく、これより少ないと、トレッドラジアスと操縦安定性との相関が低下する傾向となる。なお数ｍの上限は特に規制されないが、多すぎると処理が煩雑となって時間の無駄を招く。そのため、数ｍの上限は２０００個以下が好ましい。

移動平均の数ｋは、好ましくは１００〜２０００００であり、より好ましくは１０００〜２００００である。上記数ｋが１００未満の場合、スムージング処理の精度が低下するおそれがある。一方、上記数ｋが２０００００を超える場合、スムージング処理が煩雑となって時間の無駄を招く。さらに、スムージング処理の精度を高めるために、タイヤＴの回転数を２０〜３００rpmの範囲とするのが好ましく、２０rpmを下回ると精度が低下する。また、３００rpmを超えると、１周当たり５００個以上の半径方向距離データの取得が難しくなる。

また、レーザー変位計５によるフィルタリング精度を高めるためには、図５に示されるように、レーザー光Ｌの幅Ｗが、測定する周方向陸部Ｒの幅ＷＲの１０〜７０％の範囲であるのが好ましい。レーザー光Ｌの幅Ｗが５mmを下回る、或いは幅ＷＲの１０％を下回る場合、照射部分Ｌａに占めるサイプ１８ａや切欠き１８ｂ等の割合が大きくなって、フィルタリング機能が十分発揮されなくなる。逆に７０％を超えると、レーザー光Ｌが周方向陸部Ｒからはみ出すおそれを招く。

以上、本発明の特に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うる。

図１に示される測定装置を用い、本発明の測定方法に従い、空気入りタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）２０本のトレッドラジアスＴＲｓが表１の仕様にてそれぞれ測定され、その平均値及び標準偏差σが計算された。トレッドパターンは５リブパターンである。

比較のため、較正板を用いることなく測定されたデータを比較例１としている。

表１から明らかなように、本発明のトレッド形状測定方法は、比較例と比べてトレッドラジアスＴＲｓを精度よく測定できることが確認された。

１ トレッド形状測定装置
３ レーザー測定装置
４ 支持軸
５ レーザー変位計
７ 演算手段
３０ 較正治具
３１ 基部
３２ａ 第１反射板
３２ｂ 第２反射板
３２ｃ 第３反射板
６０ 較正板
６１ 照射面
ｊ タイヤ軸
Ｌ レーザー光
Ｌｃ、Ｌｓ 光軸
Ｒ 周方向陸部
Ｒｃ センター陸部
Ｒｓ ショルダー陸部
Ｒｍ ミドル陸部
Ｓ１ 較正工程
Ｓ２ 測定工程
Ｓ３ 計算工程
Ｓ１１ 光軸調整工程
Ｓ１２ 原点調整工程
Ｓ１３ ゲイン調整工程
Ｔ タイヤ
ＴＲ トレッドラジアス
Ｔｓ トレッド表面

Claims (10)

1. タイヤ軸方向に間隔を隔てて配される複数のレーザー変位計を用いてタイヤのトレッド表面形状を測定するトレッド形状測定方法であって、
   各レーザー変位計を較正する較正工程と、前記較正工程で較正された前記各レーザー変位計からトレッド表面までのタイヤ半径方向の距離を測定する測定工程と、前記測定工程で測定された距離に基づいてトレッド表面形状を計算する計算工程とを含み、
   前記較正工程は、前記各レーザー変位計の光軸を、タイヤ軸を含む平面内で互いに平行、かつタイヤ軸に対して垂直に調整する光軸調整工程を含むことを特徴とするトレッド形状測定方法。
2. 前記光軸調整工程は、前記各レーザー変位計から出射されたレーザー光が照射される照射面を有する較正板を前記平面に沿ったタイヤ半径方向に移動させて、前記照射面上でのレーザー光の照射位置のずれ量に基づいて前記各レーザー変位計の光軸を調整する請求項１記載のトレッド形状測定方法。
3. 前記光軸調整工程は、前記較正板の移動距離を被測定タイヤの外径の１０〜３０％としたとき、前記ずれ量が２mm以下となるように、前記各レーザー変位計の光軸を調整する請求項２記載のトレッド形状測定方法。
4. 前記照射面は、ゴムを含む材料からなる請求項２又は３に記載のトレッド形状測定方法。
5. 前記較正工程は、前記光軸調整工程で光軸が調整された各レーザー変位計の原点を調整する原点調整工程をさらに含む請求項１乃至４のいずれかに記載のトレッド形状測定方法。
6. 前記原点調整工程は、タイヤの支持軸に支持される基部に、支持軸の軸芯から半径方向に既知の距離Ｆ１を隔たる第１反射板に前記各レーザー変位計からレーザー光を出射することにより行なわれる請求項５記載のトレッド形状測定方法。
7. 前記原点調整工程で原点が調整された前記各レーザー変位計のゲインを調整するゲイン調整工程をさらに含む請求項５又は６に記載のトレッド形状測定方法。
8. 前記ゲイン調整工程は、前記第１反射板から半径方向の内側又は外側に既知の距離Ｆ２を隔たる第２反射板に前記各レーザー変位計からレーザー光を出射することにより行なわれる請求項７記載のトレッド形状測定方法。
9. 前記計算工程は、３つ以上の前記各レーザー変位計によって測定された距離に基づいて、タイヤのトレッドラジアスを計算する請求項１乃至８のいずれかに記載のトレッド形状測定方法。
10. 前記較正工程は、既に前記測定工程を終えたタイヤでの前記計算工程と同時に行なわれる請求項１乃至９のいずれかに記載のトレッド形状測定方法。

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