JP2016136108A - タイヤのサイドウォール部の剛性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドウォール部の特定領域の剛性に関する物理量を個別に測定できる剛性測定方法を提供する。
【解決手段】タイヤのサイドウォール部の剛性測定方法は、タイヤのサイドウォールの外表面の任意の放射線上に、少なくとも２つのマークを定義してマークで挟まれるタイヤ半径方向の測定対象領域を決定する工程Ｓ１と、サイドウォール部を正面から見たときに、放射線が地面に対して垂直の状態でタイヤを地面に接地させかつ荷重を負荷することにより、測定対象領域を撓ませる負荷工程Ｓ２と、負荷工程Ｓ２によって撓まされた測定対象領域のタイヤ半径方向の距離を検出する距離検出工程Ｓ３と、前記荷重及び距離に基づいて、測定対象領域の剛性に関する物理量を計算する計算工程Ｓ４とを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、タイヤのサイドウォール部の剛性を測定するための剛性測定方法に関する。

従来、荷重及び横力等が負荷され、回転している状態のタイヤの変形を測定し、タイヤ全体のばね定数を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２３７２５８号公報 ところで、タイヤのサイドウォール部の剛性は、乗り心地性能やハンドリング性能に影響を及ぼす。このため、サイドウォール部の剛性に関する物理量を測定する方法の確立は、優れた乗り心地性能やハンドリング性能を有するタイヤの開発に役立つものとして期待されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示されている方法では、タイヤ全体の剛性を測定するに留まり、例えば、サイドウォール部のある特定の領域（例えば、バットレス領域、最大幅領域又はビード側の領域）の剛性を個別に測定できないことから、さらなる改良が望まれていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、サイドウォール部の特定領域の剛性に関する物理量を個別に測定できる剛性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、タイヤのサイドウォール部の剛性を測定するためのサイドウォール部の剛性測定方法であって、前記タイヤの前記サイドウォールの外表面の任意の放射線上に、少なくとも２つのマークを定義して前記マークで挟まれるタイヤ半径方向の測定対象領域を決定する工程と、前記サイドウォール部を正面から見たときに、前記放射線が地面に対して垂直の状態で前記タイヤを前記地面に接地させかつ荷重を負荷することにより、前記測定対象領域を撓ませる負荷工程と、前記負荷工程によって撓まされた前記測定対象領域のタイヤ半径方向の距離を検出する距離検出工程と、前記荷重及び前記距離に基づいて、前記測定対象領域の剛性に関する物理量を計算する計算工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る前記サイドウォール部の剛性測定方法において、前記距離検出工程は、前記放射線上に、前記放射線を含むタイヤ子午線断面と平行なレーザー光を照射するレーザー変位計を用いて前記距離を検出することが望ましい。

本発明に係る前記サイドウォール部の剛性測定方法において、前記各マークは、１〜２mmの高さを有する突状物であることが望ましい。

本発明に係る前記サイドウォール部の剛性測定方法において、前記各マークは、前記放射線を跨いでタイヤ周方向に２mm以上の長さを有していることが望ましい。

本発明に係る前記サイドウォール部の剛性測定方法において、前記２つのマークは、２０mm以上のタイヤ半径方向の間隔を有していることが望ましい。

本発明に係る前記サイドウォール部の剛性測定方法において、前記距離検出工程は、前記マークを撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られたデーターを画像処理する画像処理手段とを用いて前記距離を検出する工程を含むことが望ましい。

本発明に係る前記サイドウォール部の剛性測定方法において、前記マークが３つ以上定義され、前記測定対象領域が２つ以上であることが望ましい。

本発明のサイドウォール部の剛性測定方法では、サイドウォールの外表面の任意の放射線上に、少なくとも２つのマークが定義される。これにより、マークで挟まれるタイヤ半径方向の測定対象領域が決定されうる。

負荷工程では、放射線が地面に対して垂直の状態でタイヤが地面に接地されて荷重が負荷され、距離検出工程では、負荷工程によって撓まされたサイドウォール部の測定対象領域のタイヤ半径方向の距離が検出される。

そして、計算工程では、負荷工程で負荷された荷重及び距離検出工程で検出された距離に基づいて、測定対象領域の剛性に関する物理量が計算される。これにより、上記２つのマークで挟まれた測定対象領域の剛性に関する物理量が個別に測定されうる。

本発明のタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法に用いられる測定装置の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の剛性測定方法の処理手順を示すフローチャートである。 図２の工程Ｓ１及び負荷工程Ｓ２をサイドウォール部の正面から示す図である。 図２の負荷工程Ｓ２及び距離検出工程を示す断面図である。 図４の距離検出工程で検出された各測定対象領域の形状を示す図である。 図５から計算された各測定対象領域のタイヤ半径方向の距離を示すグラフである。 図６から計算された各測定対象領域のタイヤ半径方向の撓み量を示すグラフである。 図７から計算された各測定対象領域の縦ばね定数を示すグラフである。

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は、本実施形態のサイドウォール部の剛性測定方法に用いられる剛性測定装置１を一部を拡大して示す斜視図である。

図１に示されるように、本実施形態の剛性測定装置１は、負荷手段２と、距離検出手段３と、計算手段４とを含んでいる。負荷手段２は、タイヤ１００を地面２００に接地させかつ荷重を負荷する。距離検出手段３は、サイドウォール部１０１の測定対象領域１０２のタイヤ半径方向の距離を検出する。計算手段４は、測定対象領域１０２の剛性に関する物理量を計算する。

本実施形態でサイドウォール部１０１の剛性が測定されるタイヤ１００は、適正な内圧が充填された空気入りタイヤに限られることなく、ランフラット状態でのランフラットタイヤも含まれる。さらには、ソリッドタイヤであってもよい。

地面２００には、例えば、実際の路面の他、路面を模した疑似路面、ドラム試験機の走行面又はフラットベルト試験機の走行面等が含まれる。ドラム試験機の走行面又はフラットベルト試験機の走行面を用いることにより、転動中のタイヤ１００のサイドウォール部１０１の剛性が測定されうる。

負荷手段２は、支持軸２１、ハブ（図示せず）及びリム２２を介して、タイヤ１００を地面２００に押し付けて、サイドウォール部１０１の測定対象領域１０２を撓ませる。

距離検出手段３は、負荷手段２によって撓まされた測定対象領域１０２のタイヤ半径方向の距離を検出する。

本実施形態では、距離検出手段３としてレーザー変位計３０が適用されている。レーザー変位計３０は、タイヤ１００にレーザー光Ｌを照射して、その反射光を検出することにより、サイドウォール部１０１の測定対象領域１０２の形状及び変位を検出する。レーザー変位計３０を用いることにより、測定対象領域１０２の変位を容易かつ迅速に検出できる。

レーザー変位計３０は、タイヤ１００の放射線ＲＬ上に、レーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは、放射線ＲＬを含むタイヤ子午線断面と平行に照射される。これにより、タイヤ１００の軸とレーザー光Ｌの光軸とが平面視で一致する。そして、タイヤ１００のサイドウォール部１０１でレーザー光Ｌが照射された領域の形状がレーザー変位計３０によって検出されうる。レーザー変位計３０は、検出したサイドウォール部１０１の形状に関するデーターを計算手段４に出力する。

計算手段４には、コンピューター装置４０が適用されている。コンピューター装置４０は、内部にプログラム及びデーターを格納する記憶手段と、プログラムに従ってデーターを処理する処理手段と、処理手段によって処理されたデーターを出力するモニター等の出力手段とを備えている。

図２は、本剛性測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。本剛性測定方法は、工程Ｓ１と、負荷工程Ｓ２と、距離検出工程Ｓ３と、計算工程Ｓ４とを含んでいる。工程Ｓ１は、タイヤ１００の測定対象領域１０２を決定する。負荷工程Ｓ２は、タイヤ１００に荷重を負荷することにより、測定対象領域１０２を撓ませる。距離検出工程Ｓ３は、測定対象領域１０２のタイヤ半径方向の距離を検出する。計算工程Ｓ４は、測定対象領域１０２の剛性に関する物理量を計算する。

上記工程Ｓ１では、タイヤ１００のサイドウォール部１０１の外表面に、少なくとも２つのマーク１０３が定義される。マーク１０３は、タイヤ１００の任意の放射線ＲＬ上に、設けられる。

「マークを定義する」とは、（ｉ）マーク１０３をサイドウォール部１０１に外的に付ける場合、（ｉｉ）サイドウォール部１０１に既に成形されている突起等をマーク１０３として利用する場合の双方を含む。

図１に示されるように、タイヤ１００が装着されるリム２２のフランジ先端をマーク１０３として利用することもできる。

そして、２つのマーク１０３によって挟まれるタイヤ半径方向の領域が、サイドウォール部１０１の剛性を測定する測定対象領域１０２と定められる。

マーク１０３は、３つ以上定義されるのが望ましい。このようなマーク１０３によって複数の測定対象領域１０２が定められ、各測定対象領域１０２毎の剛性の分布が測定可能となる。

図３（ａ）に示されるように、本実施形態では、５つのマーク１０３によって、４つの測定対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが定められる。例えば、測定対象領域Ａはタイヤ１００のショルダーからバットレスまでの領域、測定対象領域Ｂはバットレス側の最大幅領域、測定対象領域Ｃはビード側の最大幅領域、測定対象領域Ｄはビード領域である。

マーク１０３は、放射線ＲＬを跨いでタイヤ周方向に２mm以上の長さで設けられているのが望ましい。このようなマーク１０３によれば、地面２００に対してタイヤ１００の測定対象領域１０２の位置を容易に合わせることができる。

隣り合う２つのマーク１０３の間隔は、２０mm以上が望ましい。上記間隔が２０mm未満の場合、測定対象領域１０２のタイヤ半径方向の距離の検出誤差が大きくなるおそれがある。

図３（ｂ）に示されるように、負荷工程Ｓ２では、上記工程Ｓ１で測定対象領域１０２が決定されたタイヤ１００が地面に接地される。このとき、サイドウォール部１０１の正面視で、放射線ＲＬが地面２００に対して垂直の状態となるように、タイヤ１００が接地される。そして、図１に示されるように、タイヤ１００に予め定められた荷重が負荷され、測定対象領域１０２が撓まされる。タイヤ１００への荷重の負荷は、負荷手段２によってなされる。

図４は、負荷工程Ｓ２及び距離検出工程Ｓ３を示している。図４において、（ａ）は荷重が０ｋＮのとき、（ｂ）は荷重が１ｋＮのとき、（ｃ）は荷重が５ｋＮのときのタイヤ１００の断面が示されている。本実施形態では、タイヤ１００は、地面２００に対するキャンバー角を０゜として荷重が負荷されているが、任意のキャンバー角が設定されていてもよい。

図４に示されるように、本実施形態では、マーク１０３として、サイドウォール部１０１の外表面から突出する突状物１０４が適用されうる。「突状物」とは、（ｉ）サイドウォール部１０１に外的に付けられた突状物１０４の場合、（ｉｉ）タイヤ成形金型等によって、サイドウォール部１０１に既に成形されている突起の場合の双方を含む。

本実施形態では、後者の突起として、例えば、タイヤ最大幅の近傍に文字又は模様等を表示するために設けられた突起や、ベントホールによって形成されたスピュー等が適用されうる。

突状物１０４は、１〜２mmの高さで形成されているのが望ましい。突状物１０４の高さが１mm未満の場合、レーザー変位計３０による検出が困難となるおそれがある。一方、突状物１０４の高さが２mmを超える場合、レーザー変位計３０による検出誤差が大きくなるおそれがある。

距離検出工程Ｓ３では、上記荷重が負荷され、撓み変形が生じている測定対象領域Ａ乃至Ｄのタイヤ半径方向の距離が検出される。測定対象領域Ａ乃至Ｄの上記距離の検出には、レーザー変位計３０が用いられる。

負荷手段２とレーザー変位計３０を同期制御することにより、負荷工程Ｓ２と距離検出工程Ｓ３とが、同時に実行されてもよい。この場合、負荷手段２によってタイヤ１００に負荷される荷重は、段階的に増加されてもよいし、連続的に漸増されていてもよい。

図５は、荷重が０ｋＮ、１ｋＮ及び５ｋＮで、レーザー変位計３０によって検出されたタイヤ１００のサイドウォール部１０１の形状である。荷重が０ｋＮでのサイドウォール部１０１の形状は実線で、荷重が１ｋＮでのサイドウォール部１０１の形状は一点鎖線で、荷重が５ｋＮでのサイドウォール部１０１の形状は破線でそれぞれ示されている。レーザー変位計３０は、予め定められた荷重でのサイドウォール部１０１の形状を検出し、そのデーターをコンピューター装置４０に出力する。

計算工程Ｓ４では、測定対象領域Ａ乃至Ｄの剛性に関する物理量が計算される。計算工程Ｓ４で計算される物理量としては、測定対象領域Ａ乃至Ｄのタイヤ半径方向の距離、タイヤ半径方向の撓み量、縦ばね定数等が挙げられる。計算工程Ｓ４は、コンピューター装置４０によって実行される。コンピューター装置４０は、レーザー変位計３０から出力されたデーターを処理して、測定対象領域Ａ乃至Ｄの剛性に関する物理量を計算する。

図６は、荷重が０ｋＮ、１ｋＮ、２ｋＮ、３ｋＮ、４ｋＮ及び５ｋＮでの、測定対象領域Ａ乃至Ｄのタイヤ半径方向の距離の推移を示している。

図７は、荷重が０ｋＮ、１ｋＮ、２ｋＮ、３ｋＮ、４ｋＮ及び５ｋＮでの、測定対象領域Ａ乃至Ｄのタイヤ半径方向の撓み量の推移を示している。撓み量は、荷重が０ｋＮのときの各測定対象領域Ａ乃至Ｄのタイヤ半径方向の距離から荷重を負荷したときの各測定対象領域Ａ乃至Ｄのタイヤ半径方向の距離を減ずることにより、計算されうる。本実施形態では、それぞれの荷重で測定対象領域Ａ乃至Ｄのタイヤ半径方向の距離を検出しているため、各荷重において撓み量の分布が測定可能となる。

図８は、荷重が５ｋＮでの測定対象領域Ａ乃至Ｄの縦ばね定数を示している。各領域Ａ乃至Ｄの縦ばね定数は、負荷手段２がタイヤ１００に負荷した荷重を、コンピューター装置４０が検出した撓み量で除することにより計算されうる。このように、本発明では、複数のマーク１０３で挟まれた測定対象領域Ａ乃至Ｄの撓み量、縦ばね定数等の剛性に関する物理量が個別に測定されうる。

距離検出工程Ｓ３では、レーザー光を用いて距離を検出するレーザー変位計３０に替えて、撮像した画像を処理することにより、距離を検出するように構成されていてもよい。この場合、例えば、マーク１０３を撮像する撮像手段と、撮像手段で得られたデーターを画像処理する画像処理手段とを用いることにより、上記距離を検出することができる。撮像手段としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサーが適用され、画像処理手段としては、上述したコンピューター装置４０が適用されうる。さらに、マーク１０３には、撮像手段によって撮像され、画像処理手段によって認識可能なマークを適宜用いることができる。例えば、サイドウォール部１０１の外表面とは色彩の異なるマーク１０３を外表面に設けることにより、画像処理手段は、マーク１０３を認識できる。

以上、本発明のサイドウォール部の剛性測定方法が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

１００ タイヤ
１０１ サイドウォール部
１０２ 測定対象領域
１０３ マーク
ＲＬ 放射線
Ｓ１ 工程
Ｓ２ 負荷工程
Ｓ３ 距離検出工程
Ｓ４ 計算工程

Claims (7)

1. タイヤのサイドウォール部の剛性を測定するための方法であって、
   前記タイヤの前記サイドウォールの外表面の任意の放射線上に、少なくとも２つのマークを定義して前記マークで挟まれるタイヤ半径方向の測定対象領域を決定する工程と、
   前記サイドウォール部を正面から見たときに、前記放射線が地面に対して垂直の状態で前記タイヤを前記地面に接地させかつ荷重を負荷することにより、前記測定対象領域を撓ませる負荷工程と、
   前記負荷工程によって撓まされた前記測定対象領域のタイヤ半径方向の距離を検出する距離検出工程と、
   前記荷重及び前記距離に基づいて、前記測定対象領域の剛性に関する物理量を計算する計算工程とを含むことを特徴とするタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法。
2. 前記距離検出工程は、前記放射線上に、前記放射線を含むタイヤ子午線断面と平行なレーザー光を照射するレーザー変位計を用いて前記距離を検出する請求項１記載のタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法。
3. 前記各マークは、１〜２mmの高さを有する突状物である請求項１又は２に記載のタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法。
4. 前記各マークは、前記放射線を跨いでタイヤ周方向に２mm以上の長さを有している請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法。
5. 前記２つのマークは、２０mm以上のタイヤ半径方向の間隔を有している請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法。
6. 前記距離検出工程は、前記マークを撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られたデーターを画像処理する画像処理手段とを用いて前記距離を検出する工程を含む請求項１記載のタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法。
7. 前記マークが３つ以上定義され、
   前記測定対象領域が２つ以上である請求項１乃至６のいずれかに記載のタイヤのサイドウォール部の剛性測定方法。

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