JP2018072041A - タイヤの接地状態測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定作業を効率化し得るタイヤの接地状態測定装置を提供する。【解決手段】タイヤの接地状態を測定するための装置であって、タイヤを接地させるための表面を有する基体３と、前記基体３の前記表面上に配されかつ複数の圧力測定点を有する圧力センサーシート２４と、前記圧力センサーシート２４の表面を覆う保護シート２５とを含み、前記圧力センサーシート２４と前記保護シート２５との間に、摩擦低減用の補助シート３０が配されていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤの接地状態を測定するための装置に関し、詳しくは、測定作業を効率化し得るタイヤの接地状態測定装置に関する。

例えば、下記特許文献１には、タイヤの接地面形状や接地圧の大きさ等を測定することができる装置が提案されている。特許文献１のタイヤの接地状態測定装置は、タイヤを接地させるための表面を有する基体と、基体の表面上に配された圧力センサーシートと、圧力センサーシートの表面を覆う保護シートとを有している。また、特許文献１の圧力センサーシートと保護シートとの間には、これらの摩擦を低減するために、低粘度の油又は石鹸水等の液状の潤滑剤が注入されている。

しかしながら、特許文献１のような液状の潤滑剤は、タイヤの接地状態を数回測定しただけで偏り等が生じ、早期に圧力センサーシートと保護シートとの間の摩擦力が大きくなる傾向がある。このため、測定作業中、頻繁に潤滑剤を注入する等の作業が必要であった。また、特許文献１の装置は、潤滑剤の注入量のばらつき等によって、圧力センサーシートと保護シートとの滑り易さが各位置によって異なり易く、ひいては測定結果がばらつき易いという問題があった。

特開２０１３−２１７７２６号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、圧力センサーシートと保護シートとの間に摩擦低減用の補助シートを設けることを基本として、測定作業を効率化し得るタイヤの接地状態測定装置を提供することを主たる目的としている。

本発明は、タイヤの接地状態を測定するための装置であって、タイヤを接地させるための表面を有する基体と、前記基体の前記表面上に配されかつ複数の圧力測定点を有する圧力センサーシートと、前記圧力センサーシートの表面を覆う保護シートとを含み、前記圧力センサーシートと前記保護シートとの間に、摩擦低減用の補助シートが配されていることを特徴とするタイヤの接地状態測定装置である。

本発明のタイヤの接地状態測定装置において、前記補助シートは、一定厚さを有するのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置において、前記補助シートは、フッ素樹脂を含むのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置において、前記補助シートと前記圧力センサーシートとの間の摩擦係数が０．１以下であるのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置において、前記補助シートの厚さは０．０５〜０．４０mmであり、前記補助シートと前記保護シートとの合計厚さは、０．１０〜０．８０mmであるのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置において、前記補助シートの曲げ弾性率は、前記保護シートの曲げ弾性率よりも小さいのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置において、前記補助シートの曲げ弾性率及び前記保護シートの曲げ弾性率は、それぞれ、０．４０〜０．６５GPaであるのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置において、前記保護シートは、前記補助シートと接触する第１面と、前記第１面の反対側で前記タイヤと接触する第２面とを有し、前記第２面の表面粗さは、前記第１面の表面粗さよりも大きいのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置は、前記タイヤを前記基体に対して第１方向に相対移動させるためのタイヤ保持具と、前記保護シートに前記第１方向の直角方向の張力を付与するための張力付加装置とをさらに含むのが望ましい。

本発明のタイヤの接地状態測定装置は、タイヤを接地させるための表面を有する基体と、基体の表面上に配されかつ複数の圧力測定点を有する圧力センサーシートと、圧力センサーシートの表面を覆う保護シートとを含み、圧力センサーシートと保護シートとの間に、摩擦低減用の補助シートが配されている。

このような補助シートは、液状の潤滑剤のように頻繁に注入する必要がなく、圧力センサーシートと保護シートとの間の低摩擦状態を長時間に亘って維持することができる。従って、本発明のタイヤの接地状態測定装置によれば、タイヤの接地状態の測定作業を効率化することができる。また、補助シートは、圧力センサーシートと保護シートとの滑り易さを一定に維持し、ひいては測定結果のばらつきを小さくすることができる。

本実施形態のタイヤの接地状態測定装置の側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は、図１の基体の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は、圧力センサーシートの部分斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は、従来例における測定１回目の積算接地圧と、比較例における測定１回目の積算接地圧との相関を示すグラフであり、（ｂ）は、従来例における測定１回目の積算接地圧と、比較例における測定２０回目の積算接地圧との相関を示すグラフである。 （ａ）は、従来例における測定１回目の積算接地圧と、実施例における測定１回目の積算接地圧との相関を示すグラフであり、（ｂ）は、従来例における測定１回目の積算接地圧と、実施例における測定２０回目の積算接地圧との相関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には、本実施形態のタイヤの接地状態測定装置（以下、単に「測定装置」という場合がある。）１の側面図が示されている。図１に示されるように、測定装置１は、タイヤＴを基体３上で走行させることにより、タイヤＴの接地面形状や接地圧の大きさ等を測定することができる。本実施形態の測定装置１は、例えば、架台２と、架台２上に設けられた基体３と、タイヤＴを基体３に対して第１方向Ｘ（タイヤの進行方向である。）に相対移動させるためのタイヤ保持具４とを具えている。

図２には、図１の測定装置１のＡ−Ａ線断面図が示されている。図２に示されるように、架台２は、例えば、基体３を移動させる移動装置５と、タイヤ保持具４を支持する支持フレーム７とを有している。

移動装置５は、例えば、床面に固定された架台２の本体フレーム６の上部に設けられている。移動装置５は、例えば、案内レール１０及び基体移動手段１１を含んでいる。

案内レール１０は、例えば、架台２の両側に一対設けられている。各案内レール１０は、例えば、上向きに凸となる凸部１８を有し、第１方向に沿って直線状のびている。一対の案内レール１０、１０上には、基体３が載せられている。

基体移動手段１１は、例えば、案内レール１０上の基体３を第１方向に移動させることができる。本実施形態では、基体移動手段１１として、ネジ棒１２ａ、及び、ネジ棒１２ａに螺合したボールナット１２ｂを含む送りネジ機構が採用されている。但し、基体移動手段１１は、このような態様に限定されるものではなく、巻掛伝導機構等、種々の構成が採用され得る。

支持フレーム７は、例えば、本体フレーム６の側方に設けられ、タイヤ保持具４を支持している。支持フレーム７は、例えば、端部から上方にのびる壁部１４を有している。

本実施形態のタイヤ保持具４は、例えば、タイヤＴの回転軸が第１方向の直角方向である第２方向となるようにタイヤＴを保持することができる。タイヤ保持具４は、例えば、支持フレーム７の壁部１４に支持される本体部１６と、本体部１６からのびる揺動アーム１７とを有している。揺動アーム１７の先端部には、タイヤＴを装着するためのリムが回転自在に枢支されている。

本実施形態では、本体部１６は、例えば、第１駆動機２１により、壁部１４に沿って上下に移動することができる。基体３上にタイヤＴが載せられた状態で、第１駆動機２１によって本体部１６が下方に移動することにより、タイヤＴが下向きに付勢される。即ち、本実施形態では、タイヤＴを基体３の表面に押圧することができる。

さらに望ましい態様として、揺動アーム１７と本体部１６との間には、例えば、第２駆動機２２及び第３駆動機２３が掛け渡されている。第２駆動機２２は、例えば、本体部１６と揺動アーム１７との間の角度を調整することができ、タイヤＴにキャンバー角を付与することができる。第３駆動機２３は、例えば、第１方向に対するタイヤ回転軸の角度を調整することができ、タイヤＴにスリップ角を付与することができる。第２駆動機２２及び第３駆動機２３として、それぞれ駆動シリンダが用いられているが、このような態様に限定されるものではない。このような第２駆動機２２及び第３駆動機２３が設けられることにより、様々な条件で、タイヤの接地状態を測定することができる。

基体３の下部には、例えば、一対の係合フレーム２０が設けられている。係合フレーム２０は、基体３の第２方向の両側に設けられている。係合フレーム２０は、例えば、溝状の凹部１９を有し、案内レール１０の凸部１８にスライド可能に嵌まっている。これにより、基体３は、第１方向に移動可能に支持されている。本実施形態では、基体３が第１方向に移動することにより、タイヤＴが基体３に対して相対移動する。但し、このような態様に限定されるものではなく、基体３が固定されかつタイヤＴが基体３上で転動する態様でも良い。

図３（ａ）には、基体３の平面図が示されている。図３（ａ）において、タイヤ保持具４は省略されている。図３（ｂ）には、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図が示されている。図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、基体３は、タイヤＴを接地させるための表面を有している。基体３の表面は、例えば、第１方向に縦長の矩形状である。基体３の表面には、圧力センサーシート２４と、圧力センサーシート２４の表面を覆う保護シート２５とが配されている。

圧力センサーシート２４には、複数の圧力測定点が縦横に配置されている。圧力センサーシート２４にタイヤＴのトレッド面が押圧されることにより、接地面内の圧力測定点において、それぞれ押圧荷重が測定される。この測定データが例えばコンピュータによって処理されることにより、タイヤＴの接地面形状や接地面内の接地圧の分布等が得られる。これらの結果は、例えば、表示装置（図示省略）等により画像として表示され得る。

図４（ａ）には、本実施形態の圧力センサーシート２４の一部分の拡大斜視図が示されている。図４（ｂ）には、図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図が示されている。図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、圧力センサーシート２４は、２枚のフィルム状シート２６、２６間に複数の第１線状電極２７ａ、及び、複数の第２線状電極２７ｂが短ピッチで縦横に配設されたものである。各第１線状電極２７ａと各第２線状電極２７ｂとは、平面視において互いに交差している。

図４（ｂ）に示されるように、第１線状電極２７ａと第２線状電極２７ｂとの間には、圧縮されたときの変形量に応じて電気抵抗が小さくなる樹脂２８が充填されている（図３（ａ）では樹脂２８が省略されている。）。樹脂２８の電気抵抗は、シート２４の外面を押圧する力が大きくなると、減少する。このため、第１線状電極２７ａと第２線状電極２７ｂとの平面視での交点３１において、シート２４が押圧されることにより、線状電極２７ａ、２７ｂ間の電気抵抗が小さくなる。従って、前記電気抵抗が測定されることにより、交点３１での樹脂に作用する力を測定することができる。このため、前記交点３１が圧力測定点２９となっており、複数の第１線状電極２７ａと複数の第２線状電極２７ｂで形成される各交点３１での電気抵抗が測定されることにより、タイヤＴの接地面形状及び接地圧分布が得られる。

図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、保護シート２５は、圧力センサーシート２４の表面を覆い、圧力センサーシート２４をタイヤの摩擦力から保護している。保護シート２５のさらに詳細な構成は、後述される。

本発明において、圧力センサーシート２４と保護シート２５との間には、摩擦低減用の補助シート３０が配されている。補助シート３０は、液状の潤滑剤のように頻繁に注入する必要がなく、圧力センサーシート２４と保護シート２５との間の低摩擦状態を長時間に亘って維持することができる。従って、本発明の測定装置１によれば、タイヤＴの接地状態の測定作業を効率化することができる。また、補助シート３０は、圧力センサーシート２４と保護シート２５との滑り易さを一定に維持し、ひいては測定結果のばらつきを小さくすることができる。

上述の効果をさらに発揮させるために、保護シート２５及び補助シート３０の好ましい構成が説明される。

保護シート２５は、例えば、圧力センサーシート２４の全面を覆っているのが望ましい。さらに望ましい態様として、保護シート２５の第１方向（図３（ａ）では上下方向）の長さＬ１は、圧力センサーシート２４の第１方向の長さＬ２の２．０〜３．０倍である。保護シート２５の第２方向（図３（ａ）及び（ｂ）では左右方向）の幅Ｗ１は、圧力センサーシート２４の第２方向の幅Ｗ２の１．５〜２．０倍である。このような十分な面積を有する保護シート２５は、圧力センサーシート２４を確実に保護することができる。

保護シート２５は、強靭かつ柔軟なものが望ましい。このような観点から、保護シート２５の材料は、例えば、ポリカーボネート等の合成樹脂が望ましい。また、圧力センサーシート２４の感度の低下を抑制するため、保護シート２５は、一定厚さを有しているのが望ましい。保護シート２５の厚さｔ１（図示省略）は、例えば、０．０５〜０．５０mmであるのが望ましい。

保護シート２５の曲げ弾性率は、好ましくは０．４０GPa以上、より好ましくは０．５０GPa以上であり、好ましくは０．６５GPa以下、より好ましくは０．５５GPa以下であるのが望ましい。このような保護シート２５は、圧力センサーシート２４の感度を維持しつつ、優れた耐久性を発揮することができる。なお、本明細書において、「曲げ弾性率」とは、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠して測定した３点曲げ弾性率を意味する。

保護シート２５は、補助シート３０と接触する第１面３３と、第１面３３の反対側でタイヤＴと接触する第２面３４とを有している。第２面３４の表面粗さＲａ２は、第１面３３の表面粗さＲａ１よりも大きいのが望ましい。このような保護シート２５は、第２面３４上でのタイヤＴの滑りを抑制しつつ、補助シート３０との摩擦を低減することができ、保護シート２５の耐久性と圧力センサーシート２４の感度とを両立させることができる。なお、本明細書において、「表面粗さ」とは、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に定義される算術平均粗さを意味する。

補助シート３０は、圧力センサーシート２４と保護シート２５との間の摩擦を十分に抑制するために、より小さい摩擦係数を有しているのが望ましい。一方、補助シート３０は、その交換の頻度を少なくするために、高い耐久性を有しているのが望ましい。このような観点から、補助シート３０の材料は、例えば、フッ素樹脂を含んで構成されているのが望ましく、より具体的には、ＰＴＦＥを含んで構成されているのが望ましい。

補助シート３０の曲げ弾性率は、例えば、０．４０〜０．６５GPaが望ましい。本実施形態の補助シート３０の曲げ弾性率は、例えば、保護シート２５の曲げ弾性率よりも小さい。具体的には、補助シート３０の曲げ弾性率は、例えば、保護シート２５の曲げ弾性率の０．８５〜０．９５倍であるのが望ましい。このような補助シート３０は、圧力センサーシート２４の感度の低下を抑制するのに役立つ。

補助シート３０は、一定厚さを有しているのが望ましい。補助シート３０の厚さｔ２（図示省略）は、好ましくは０．０５mm以上、より好ましくは０．１５mm以上であり、好ましくは０．４０mm以下、より好ましくは０．３０mm以下である。また、補助シート３０と保護シート２５との合計厚さは、０．１０〜０．８０mmである。これにより、圧力センサーシート２４の感度を維持しつつ、圧力センサーシート２４を効果的に保護することができる。

望ましい態様として、本実施形態の測定装置１は、保護シート２５に張力を付与するための張力付加装置３５をさらに含んでいる。本実施形態の張力付加装置３５は、例えば、一対の巻取りロール３６、３６を含んでいる。巻取りロール３６は、第１方向に沿って直線状にのびる回転軸を有し、基体３の両側にそれぞれ配されている。各巻取りロール３６は、保護シート２５を適宜巻取ることができ、保護シート２５に第２方向（第１方向の直角方向）の張力を付与することができる。このような張力付加装置３５は、一対の巻取りロール３６、３６によって、第２方向の両側から保護シート２５の全体に十分な張力を作用させることができ、ひいては保護シート２５の皺の発生を効果的に抑制することができる。

本実施形態のタイヤの接地状態測定装置を用いた場合のタイヤの接地圧の測定結果と、従来の装置を用いた場合のタイヤの接地圧の測定結果との相関を調べる実験が行われた。

従来例として、圧力センサーシートの上に、厚さが０．０９mmかつ曲げ剛性が０．５０GPaの保護シートが設けられ、かつ、圧力センサーシートと保護シートとの間には潤滑剤や補助シートが設けられていない測定装置が用いられ、複数（Ｎ＝１２１）のプレーンタイヤの積算接地圧が下記の条件で測定された。積算接地圧は、タイヤの接地中心線からタイヤ軸方向に片側７５mmずつの範囲であり、かつ、接地圧が２０kPa以上となる部分の接地圧を積算したものである。なお、各プレーンタイヤにおいて、積算接地圧が２０回測定され、１回目及び２０回目の積算接地圧が記録された。
タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５
内圧：２３０kPa
荷重：４．００kN
室温：２５±２℃

比較例として、圧力センサーシートの上に従来例と同じ保護シートを有し、かつ、圧力センサーシートと保護シートとの間にシリコン系潤滑剤が注入された測定装置が用いられ、上記従来例と同様に、前記複数のプレーンタイヤの積算接地圧が測定された。

実施例として、圧力センサーシートの上に従来例と同じ保護シートが設けられ、かつ、圧力センサーシートと保護シートとの間に摩擦低減用の補助シートが設けられた測定装置が用いられ、上記従来例と同様に、前記複数のプレーンタイヤの接地圧が測定された。補助シートの詳細な構成は、下記の通りである。
補助シートの厚さ：０．１４mm
補助シートの曲げ剛性：０．４５GPa
補助シートの材料：ＰＴＦＥ

なお、従来例、比較例、及び、実施例の各測定装置は、上述した構成以外は、実質的に同一の構成を有している。

図５（ａ）には、従来例における測定１回目の前記積算接地圧と、比較例における測定１回目の前記積算接地圧との相関を示すグラフが示されている。これらの相関線の傾きは、０．９８７となっている。図５（ｂ）には、比較例における測定１回目の前記積算接地圧と、比較例における測定２０回目の前記積算接地圧との相関を示すグラフが示されている。これらの相関線の傾きは、０．８４９となっている。

図６（ａ）には、従来例における測定１回目の前記積算接地圧と、実施例における測定１回目の前記積算接地圧との相関を示すグラフが示されている。これらの相関線の傾きは、１．３１７である。図６（ｂ）には、実施例における測定１回目の前記積算接地圧と、実施例における測定２０回目の前記積算接地圧との相関を示すグラフが示されている。これらの相関線の傾きは、１．０４２となっている。
図５及び図６で示された相関係数をまとめた結果が表１に示される。

表１に示されるように、比較例では、測定２０回目において、測定１回目との相関線の傾きが０．８４９と低下している。これに対し、実施例では、測定２０回目において、相関線の傾きが１．０４２であり、測定１回目と２０回目のデータにほぼ違いがない。即ち、本実施形態の測定装置は、圧力センサーシートと保護シートとの間の低摩擦状態を長時間に亘って維持することができ、かつ、測定結果のばらつきが小さくなっていることが確認できた。

以上、本発明のタイヤの接地状態測定装置の一実施形態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得る。

３ 基体
２４ 圧力センサーシート
２５ 保護シート
３０ 補助シート

Claims (9)

1. タイヤの接地状態を測定するための装置であって、
   タイヤを接地させるための表面を有する基体と、前記基体の前記表面上に配されかつ複数の圧力測定点を有する圧力センサーシートと、前記圧力センサーシートの表面を覆う保護シートとを含み、
   前記圧力センサーシートと前記保護シートとの間に、摩擦低減用の補助シートが配されていることを特徴とするタイヤの接地状態測定装置。
2. 前記補助シートは、一定厚さを有する請求項１記載のタイヤの接地状態測定装置。
3. 前記補助シートは、フッ素樹脂を含む請求項１又は２記載のタイヤの接地状態測定装置。
4. 前記補助シートと前記圧力センサーシートとの間の摩擦係数が０．１以下である請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの接地状態測定装置。
5. 前記補助シートの厚さは０．０５〜０．４０mmであり、
   前記補助シートと前記保護シートとの合計厚さは、０．１０〜０．８０mmである請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの接地状態測定装置。
6. 前記補助シートの曲げ弾性率は、前記保護シートの曲げ弾性率よりも小さい請求項１乃至５のいずれかに記載のタイヤの接地状態測定装置。
7. 前記補助シートの曲げ弾性率及び前記保護シートの曲げ弾性率は、それぞれ、０．４０〜０．６５GPaである請求項１乃至６のいずれかに記載のタイヤの接地状態測定装置。
8. 前記保護シートは、前記補助シートと接触する第１面と、前記第１面の反対側で前記タイヤと接触する第２面とを有し、
   前記第２面の表面粗さは、前記第１面の表面粗さよりも大きい請求項１乃至７のいずれかに記載のタイヤの接地状態測定装置。
9. 前記タイヤを前記基体に対して第１方向に相対移動させるためのタイヤ保持具と、
   前記保護シートに前記第１方向の直角方向の張力を付与するための張力付加装置とをさらに含む請求項１乃至８のいずれかに記載のタイヤの接地状態測定装置。

Images