JP2021081246A - タイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ接地形状の解析精度を高める。【解決手段】タイヤ接地形状解析装置１は、解析対象であるタイヤが接地する路面となる路面板１１を、タイヤ６０に対して相対的に移動するように駆動する路面駆動部である駆動装置５と、駆動装置５の駆動によって移動する路面板１１の主面にタイヤ６０が接地している状態において、タイヤ６０の接地特性を測定角度毎に取得する接地特性取得部であるカメラ１５とを含み、カメラ１５によって取得した接地特性に基づいて、タイヤ６０の周上位置の接地特性の周上平均値と、タイヤ６０の周上位置の接地特性の周上変動率と、の少なくとも一方を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法に関する。

従来、タイヤの性能を判定する方法として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１においては、負荷荷重情報およびコーナリングフォース情報を時系列に取得し、取得した情報に基づいてタイヤを評価している。

特開２００９−００８４０９号公報

上述した特許文献１においては、解析対象であるタイヤのトレッド面の任意の部分について測定しているので、タイヤが異なると製品としては同じタイヤでも、解析結果が異なる場合があり、解析精度を高める観点において改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、タイヤ接地形状の解析精度を高めることのできるタイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるタイヤ接地形状解析装置は、解析対象であるタイヤが接地する路面となる路面板を、前記タイヤに対して相対的に移動するように駆動する路面駆動部と、前記路面駆動部の駆動によって移動する路面板の主面に前記タイヤが接地している状態において、前記タイヤの接地特性を測定角度毎に取得する接地特性取得部と、前記接地特性取得部によって取得した前記接地特性に基づいて、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上平均値と、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上変動率と、の少なくとも一方を算出する接地特性変動算出部と、を含む。

また、本発明のある態様によるタイヤ接地形状解析方法は、解析対象であるタイヤが接地する路面となる路面板を、前記タイヤに対して相対的に移動させる路面移動ステップと、前記路面移動ステップにおいて移動する路面板の主面に前記タイヤが接地している状態において、前記タイヤの接地特性を測定角度毎に取得する接地特性取得ステップと、前記接地特性取得ステップにおいて取得した前記接地特性に基づいて、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上平均値と、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上変動率と、の少なくとも一方を算出する接地特性変動算出ステップと、を含む。

本発明によれば、タイヤ接地形状の解析精度を高めることができる。

図１は、実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置を模式的に示す構成図である。 図２は、図１に示すタイヤ接地形状解析装置の機能を示すブロック図である。 図３は、タイヤ接地形状解析装置の動作例を示すフロー図である。 図４は、図３中の算出処理の例を示すフロー図である。 図５は、図３中の算出処理の他の例を示すフロー図である。 図６は、接地特性の周上変動率の例を説明する図である。 図７は、予備走行を行う場合のタイヤ接地形状解析装置の動作例を示すフロー図である。 図８は、接地特性の周上変動率の例を説明する図である。 図９は、接地特性の周上変動率の例を説明する図である。 図１０は、接地特性の周上変動率の例を説明する図である。 図１１は、各測定角度に対する接地特性の周上平均を示す図である。 図１２は、各測定角度に対する接地特性の周上変動率を示す図である。 図１３は、ＡＣＡの例を示す図である。 図１４は、ＧＣＡの例を示す図である。 図１５は、膨張処理の説明図である。 図１６は、収縮処理の説明図である。 図１７は、ＧＣＡの一例を示す図である。 図１８は、他のタイヤ接地形状解析装置を模式的に示す図である。 図１９は、図１８に示すタイヤ接地形状解析装置の機能を示すブロック図である。 図２０は、平板形状の板の構成を模式的に示す図である。 図２１は、タイヤ接地形状解析装置の動作例を示すフロー図である。 図２２は、予備走行を行う場合のタイヤ接地形状解析装置の動作例を示すフロー図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態の説明において、他の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。各実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の省略、置換又は変更を行うことができる。

（実施形態）
図１は、実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１を模式的に示す構成図である。図２は、図１に示すタイヤ接地形状解析装置１の機能を示すブロック図である。これらの図において、図１は、タイヤ接地形状解析装置１の全体構成を模式的に示し、図２は、タイヤ接地形状解析装置１の主たる機能を示している。

本実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１は、空気入りタイヤ６０の接地面６１の画像を取得することにより、接地面６１の解析を行うシステムに適用される。タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ試験機２と、撮影装置１０と、タイヤ接地面解析装置２０とを備える。

タイヤ試験機２は、解析対象である空気入りタイヤ６０（以下、タイヤ６０と呼ぶ）に試験条件を付与する装置である。図１の構成では、タイヤ試験機２は、支持装置３と、駆動装置５と、路面板１１とを有する。支持装置３は、タイヤ６０を回転可能に支持する装置であり、タイヤ６０を装着するリム４を有する。駆動装置５はタイヤ６０および路面板１１に駆動力を付与する装置である。駆動装置５は、タイヤ６０および路面板１１を駆動するモータ６と、モータ６を制御するモータ制御装置７とから構成される。

駆動装置５は、図示せぬギヤなどを含み、路面板１１を水平に駆動する。駆動装置５は、解析対象であるタイヤ６０に対して相対的に移動するように路面板１１を駆動する。

このタイヤ試験機２では、支持装置３がリム４に装着されたタイヤ６０を支持し、タイヤ６０が路面板１１の一主面である上面１１Ｕに押圧されてタイヤ６０に荷重を付与する。路面板１１は、フラットな路面を再現する。路面板１１に押圧されたタイヤ６０は、フラットな路面を走行している状態と同様に接地面６１が変形する。路面板１１を水平に駆動することにより、車両走行時におけるタイヤ６０の転動状態が、路面板１１の表面を路面として再現され、動的接地特性を解析できる。また、支持装置３が、リム４を変位させてタイヤ６０と路面板１１との位置関係を調整することにより、タイヤ６０にスリップ角又はアングル角を付与する。また、駆動装置５は、モータ制御装置７によりモータ６を駆動してリム４を所定角度だけ回転させることができる。また、支持装置３及び駆動装置５が、荷重、回転速度、スリップ角、アングル角などを調整することにより、試験条件を変更できる。所定角度は、タイヤ回転軸を中心とする、タイヤ回転方向の角度である。ここで、例えば、ステッピングモータをモータ６として採用することにより、モータ６に与えるパルスの数に対応する角度だけ、リム４すなわちタイヤ６０を回転させることができる。例えば、タイヤ６０を、１度以下の角度だけ回転させることができる。

路面板１１は、光を透過する性質を有する光透過板である。路面板１１は光を１００％透過しなくてもよく、路面板１１を介してタイヤ６０の表面を撮影することができる光透過率を有していればよい。路面板１１は、例えば、アクリル樹脂製の平面板又はガラス製の平面形状の板である。タイヤ６０と平面板との接触状態を撮影して画像解析するので、タイヤ６０の、より現実に近い接地状態を解析できる。路面駆動部である駆動装置５の駆動によって路面板１１が移動することにより、路面板１１の主面にタイヤ６０が接地している状態において、タイヤ６０の接地特性を測定角度毎に取得できる。なお、路面板１１について、板の厚み、屈折角などの仕様の指定はない。

撮影装置１０は、タイヤ６０を撮影する撮影部であるカメラ１５と、光源である照明用ランプ１６とを有する。カメラ１５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラにより構成される。カメラ１５は、撮影装置１０内に固定されている。カメラ１５は、路面板１１を介してタイヤ６０を撮影することにより、路面板１１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１を撮影する。詳しくは、カメラ１５は、路面板１１の他主面である下面１１Ｄ側に、光軸が下面１１Ｄ側に対して直交する向きで配設され、下面１１Ｄ側から、路面板１１を介してタイヤ６０を撮影する。これにより、カメラ１５は、少なくとも接地面６１を含んでタイヤ６０を撮影し、接地面６１を含んだタイヤ６０のデジタル画像データを生成する。

照明用ランプ１６は、カメラ１５の撮影範囲を照らすランプであり、例えば、ハロゲンランプにより構成される。照明用ランプ１６は、路面板１１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１に、光を照射する。照明用ランプ１６は、光を、路面板１１の下面１１Ｄ側から路面板１１を介して、または路面板１１の上面１１Ｕ側とタイヤ６０との間から照射する。複数の照明用ランプ１６は、路面板１１が移動する位置以外の位置に、それぞれ配置されている。なお、路面板１１が移動しても、タイヤ回転軸、撮影装置１０、カメラ１５、および、照明用ランプ１６の位置は終始固定されている。

なお、これらの照明用ランプ１６は、タイヤ試験機２での試験の条件に応じて数を異ならせてもよい。例えば、路面板１１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が小さい場合は、接地領域が狭くなるため、照明用ランプ１６は、比較的数が少なくてもよく、路面板１１の移動方向に対して斜め方向になる２箇所に配置する程度でもよい。これに対し、路面板１１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が大きい場合は、接地領域が広くなるため、接地面６１に対してより多くの方向から光を照射する必要がある。このため、この場合は、照明用ランプ１６は接地面６１を囲んだ４箇所以上に配置する。また、これらの照明用ランプ１６は、常時点灯タイプであってもよく、フラッシュ点灯タイプであってもよい。

タイヤ接地面解析装置２０は、例えば、所定の解析プログラムをインストールしたＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、撮影装置１０から入力されるタイヤ６０の画像を処理してタイヤ６０の接地面６１を解析する処理を行う。タイヤ６０の接地面６１を解析する処理は、撮影したタイヤ６０の画像に基づき、接地面６１を算出する処理を含む。タイヤ接地面解析装置２０は、接地面６１の解析等の演算処理やデータの保存等を行う処理装置３０と、オペレータがタイヤ接地面解析装置２０への入力操作を行う入力部２１と、解析結果や各種情報を表示する表示部２２と、を有している。入力部２１には、キーボードや、マウス等のポインティングデバイスが用いられており、表示部２２には、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置が用いられている。入力部２１と表示部２２とは、処理装置３０に電気的に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、オペレータが表示部２２を視認しながら入力部２１で入力操作をすることが可能になっている。また、カメラ１５は、タイヤ接地面解析装置２０の処理装置３０に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、カメラ１５で撮影した画像を取得することが可能になっている。

タイヤ接地面解析装置２０が有する処理装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理部３１や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部３５を備えて構成されている。このように構成される処理部３１と記憶部３５とは、同一筐体内に設けられていてもよく、異なる筐体内に設けられていてもよく、或いは、複数の記憶部３５が双方の形態で設けられていてもよい。

処理装置３０が有する処理部３１は、路面駆動部３２と、接地特性取得部３３と、接地特性変動算出部３４と、記憶部３５と、を機能的に有している。路面駆動部３２は、駆動装置５を制御し、タイヤ６０を回転させる。

接地特性取得部３３は、カメラ１５によってタイヤ６０の接地面６１を撮影した撮影画像を取得する。撮影画像はカメラ１５によって撮影された、タイヤ６０の接地面６１のデジタル画像である。接地特性取得部３３によって取得できる接地特性は、タイヤ６０の接地面６１の画像に基づいて取得できる特性であり、例えば、実接地面積画像（Ａｃｔｕａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＡＣＡ）、総接地面積画像（Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＧＣＡと略称する）、接地長、接地幅、矩形率である。ＡＣＡとは、トレッド部において、路面に接地しているブロックの全面積である。ＧＣＡとは、ＡＣＡにおいて、溝を埋めたときの、外輪線で囲まれた全面積である。

接地特性変動算出部３４は、例えば、接地面積の周上平均値、接地面積の周上変動率を算出する。本例の接地特性変動算出部３４は、周上平均値算出部３４ａと、周上変動率算出部３４ｂと、標準偏差算出部３４ｃと、ＣＶ値算出部３４ｄとを有する。周上平均値算出部３４ａは、接地特性の平均値を算出する。周上変動率算出部３４ｂは、接地特性の変動率を算出する。標準偏差算出部３４ｃは、標準偏差を算出する。

ＣＶ値算出部３４ｄは、ＣＶ値を算出する。ＣＶ値は、変動係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を意味し、標準偏差を平均値で割った値である。タイヤ６０の周方向に沿った位置（以下、タイヤ周上位置と呼ぶ）の全領域における接地特性の標準偏差をＶstdとし、タイヤ周上位置の全領域における接地特性の算術平均値をＶaveとした場合に、ＣＶ値は標準偏差を算術平均値で除する、以下の式（１）によって算出される。
ＣＶ値＝Ｖstd／Ｖave …（１）

記憶部３５には、タイヤ接地面解析装置２０で用いられる解析プログラムが、予め記憶されている。タイヤ６０の接地面６１の接地特性を取得する際には、記憶部３５に記憶されているプログラムを処理部３１で呼び出し、プログラムに沿った動作を処理部３１で実行することにより、各機能を実行する。

本実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１は、以上のような構成からなる。以下、タイヤ接地形状解析装置１の作用について説明する。タイヤ接地形状解析装置１によってタイヤ６０の接地面６１の解析を行う際には、タイヤ６０をタイヤ試験機２の支持装置３に装着し、タイヤ６０を路面板１１に押し付けた状態で回転させながら、カメラ１５によって接地面６１を撮影する。その際に、タイヤ６０に対しては、複数の方向から複数の照明用ランプ１６によって光を照射した状態で撮影する。このため、カメラ１５は、接地面６１と接地面６１以外の部分とで、輝度差をつけてタイヤ６０を撮影することができる。撮影した画像は、タイヤ接地面解析装置２０で取得し、タイヤ接地面解析装置２０は、取得した画像に基づいて、接地面６１の解析を行う。

（撮影における照明条件）
タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、路面板１１の上面１１Ｕ側において、接地面６１を包囲するように路面板１１の上面１１Ｕ側に照明用ランプ１６を配置することが好ましい。タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、上面１１Ｕ側に接触部分を包囲するように配置された照明用ランプ１６によってタイヤ６０に光を照射して画像を取得することが好ましい。

（タイヤ接地形状解析装置の動作）
図３は、タイヤ接地形状解析装置１の動作例を示すフロー図である。タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ６０の解析を行う場合、入力部２１への操作が行われると、路面板１１に押し付けられているタイヤ６０に、照明用ランプ１６から光を照射する（ステップＳ０）。次に、タイヤ接地形状解析装置１は、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ１）。タイヤ接地形状解析装置１は、モータ６の駆動を継続しているとき（ステップＳ２）、タイヤ６０の回転角度が測定角度に達したか否か判定する（ステップＳ３）。測定角度とは、接地形状データを取得する角度である。タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ６０の回転角度が測定角度に達していない場合、モータ６の駆動を継続する（ステップＳ３、Ｎｏ→Ｓ２）。

タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ６０の回転角度が測定角度に達した場合、タイヤ６０をカメラ１５によって撮影して接地特性データを取得する（ステップＳ３、Ｙｅｓ→Ｓ４）。さらに、タイヤ接地形状解析装置１は、取得したデータを記憶部３５に記憶する（ステップＳ５）。

タイヤ接地形状解析装置１は、すべてのデータの取得が完了したか否かを判定する（ステップＳ６）。タイヤ接地形状解析装置１は、すべてのデータの取得が完了していない場合、モータ６の駆動を継続する（ステップＳ６、Ｎｏ→Ｓ２）。

タイヤ接地形状解析装置１は、すべてのデータの取得が完了した場合、周上平均値および周上変動率の算出処理を行う（ステップＳ６、Ｙｅｓ→Ｓ７）。タイヤ接地形状解析装置１は、周上平均値および周上変動率の算出結果を表示部２２などに出力する（ステップＳ８）。その後、タイヤ接地形状解析装置１は、モータ６の駆動を停止し（ステップＳ９）、処理は終了となる。以上の処理により、乾燥路面における接地特性データを取得することができる。

図４は、図３中の算出処理（ステップＳ７）の例を示すフロー図である。図４は、接地特性の周上平均と、接地特性の周上変動率とを算出する処理の内容を示すフロー図である。図４において、タイヤ接地形状解析装置１は、接地特性の周上平均値Ｖaveを算出する（ステップＳ７ａ）。次に、タイヤ接地形状解析装置１は、接地特性の周上変動率Ｖflucとを算出する（ステップＳ７ｂ）。周上変動率Ｖflucは、周上平均値Ｖaveに対する、最大値と最小値との差（Ｖmax-Ｖmin）の比である。例えば、式（２）によって算出できる。式（２）によって算出できる、ＡＣＡの周上変動率Ｖflucの値が小さいと、耐偏摩耗性は良くなる可能性がある。
Ｖfluc＝（Ｖmax-Ｖmin）／Ｖave×１００ …（２）

なお、Ｖmaxは、タイヤ周上位置の全領域における接地特性の最大値である。Ｖminは、タイヤ周上位置の全領域における接地特性の最小値である。

図５は、図３中の算出処理（ステップＳ７）の他の例を示すフロー図である。図５は、ＣＶ値を算出する処理の内容を示すフロー図である。図５において、タイヤ接地形状解析装置１は、標準偏差Ｖstdを算出する（ステップＳ７ｃ）。標準偏差Ｖstdは、タイヤ周上位置の全領域における接地特性の標準偏差である。次に、タイヤ接地形状解析装置１は、周上平均値Ｖaveを算出する（ステップＳ７ｄ）。周上平均値Ｖaveは、タイヤ周上位置の全領域における接地特性の算術平均値である。

そして、タイヤ接地形状解析装置１は、ＣＶ値すなわち変動係数（Coefficient of Variation）を算出する（ステップＳ７ｅ）。ＣＶ値は、標準偏差を平均値で除した値であり、先述した式（１）によって算出できる。式（２）を用いて算出するＶflucは、最大値と最小値との差を利用して周上変動率を出しているため、ノイズの影響で誤差が生じる可能性がある。これに対し、先述した式（１）によって算出するＣＶ値は、標準偏差を用いているので、ノイズの影響を軽減でき、周上変動率の精度を安定させることができる。

図６は、接地特性の周上変動率の例を説明する図である。図６は、ＡＣＡがタイヤ周上位置の変化によって変動することを示す。図６に示すように、タイヤ周上位置が０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］まで変化することに伴い、ＡＣＡ［ｃｍ^２］が変化する。図６において、標準偏差Ｖstdが１．１７であり、周上平均値Ｖaveが１３８．１である場合、ＣＶ値は１．１７／１３８．１＝０．００８である。なお、ＡＣＡに限らず、ＧＣＡについてもタイヤ周上位置の変化によって変動し、同様にＣＶ値を算出することができる。

（予備走行）
ここで、タイヤ接地形状解析装置１の路面駆動部３２は、予備走行を行うことが好ましい。予備走行とは、接地特性データを取得する前に、タイヤ６０を予備角度だけ回転させることである。

図７は、予備走行を行う場合のタイヤ接地形状解析装置１の動作例を示すフロー図である。図７において、タイヤ接地形状解析装置１は、図３を参照して説明した処理と同様に、タイヤ６０に、照明用ランプ１６から光を照射し（ステップＳ０）、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ１）。その後、タイヤ接地形状解析装置１は、予備走行が終了するまで駆動を継続する（ステップＳ１ａ、Ｎｏ）。タイヤ接地形状解析装置１は、予備走行が終了すると（ステップＳ１ａ、Ｙｅｓ）、駆動を継続する（ステップＳ２）。タイヤ接地形状解析装置１のステップＳ２以降の処理については、図３を参照して説明した処理と同様である。

図８から図１０は、接地特性の周上変動率の例を説明する図である。図８から図１０は、ＡＣＡがタイヤ周上位置の変化によって変動することを示す。図８から図１０に示すように、タイヤ周上位置が０［ｄｅｇ］から５４０［ｄｅｇ］まで変化することに伴い、ＡＣＡ［ｃｍ^２］が変化する。

ここで、予備走行を行わない場合、図９に示すように、周上位置０［ｄｅｇ］から９０［ｄｅｇ］までにおいて、ＡＣＡの平均値ａｖｅ１は１３６．６［ｃｍ^２］である。また、周上位置３６０［ｄｅｇ］から４５０［ｄｅｇ］までにおいて、ＡＣＡの平均値ａｖｅ２は、１３７．９［ｃｍ^２］である。このため、両者のＡＣＡの平均値に１．３［ｃｍ^２］の差がある。周上位置０［ｄｅｇ］はタイヤ回転開始時であり、本来の動的接地特性を得られない可能性がある。

そこで、上述したように、タイヤ接地形状解析装置１の路面駆動部３２において、予備走行を行う。９０度分だけ予備走行を行う場合、図１０に示すように、０［ｄｅｇ］から９０［ｄｅｇ］までのデータは採用せず（取得せず）、周上位置９０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］までにおいて、ＡＣＡの平均値ａｖｅ３は１３６．６［ｃｍ^２］である。また、周上位置４５０［ｄｅｇ］から５４０［ｄｅｇ］までにおいて、ＡＣＡの平均値ａｖｅ４は１３６．７［ｃｍ^２］である。このため、両者のＡＣＡの平均値がほぼ一致する。このため、取得できる接地特性は妥当であると判断できる。

したがって、予備走行を行うことによって、タイヤ周上の接地特性を精度よく取得できる。なお、図９および図１０から理解できるように、路面駆動部３２は、少なくとも、タイヤ周方向の位置で９０度分だけ予備走行を行うことが好ましい。路面駆動部３２が予備走行を行うことによって、タイヤ周上の接地特性を精度よく取得できる。なお、タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心軸とする周り方向をいう。

予備走行を９０［ｄｅｇ］行い、接地特性を取得する角度の範囲を９０［ｄｅｇ］とすると、路面板１１の長手方向の長さは、少なくともタイヤ６０の１８０［ｄｅｇ］に相当する長さとなる。このため、路面板１１の長手方向の長さをＬ１とし、タイヤ６０の周長をＬｔとした場合、周長Ｌｔに対する長さＬ１の比Ｌ１／Ｌｔは１．２５以上であることが好ましい。比Ｌ１／Ｌｔが１．２５未満であると、予備走行を９０［ｄｅｇ］行った後に、タイヤ１周分の接地特性を取得できないことになるため、周上平均値Ｖaveおよび周上変動率Ｖflucの精度は低下する。

（測定角度）
先述したように、タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ６０の回転角度が測定角度に達した場合に、タイヤ６０をカメラ１５によって撮影し、接地特性データを取得する。つまり、測定角度毎に接地特性データを取得する。ここで、測定角度は、１度以下であることが好ましい。

図１１は、各測定角度に対する接地特性の周上平均を示す図である。図１１は、測定角度を１［ｄｅｇ］、２［ｄｅｇ］、３［ｄｅｇ］、４［ｄｅｇ］、５［ｄｅｇ］に設定した場合の接地特性の周上平均を示す図である。接地特性は、ＡＣＡ、ＧＣＡ、最大接地長、最大接地幅、中心接地長、中心接地幅、矩形率（７０％、８０％、９０％）、である。図１１を参照すると、設定する測定角度が変わっても周上平均の値はほとんど変化しないことが理解できる。

図１２は、各測定角度に対する接地特性の周上変動率を示す図である。図１２は、測定角度を１［ｄｅｇ］、２［ｄｅｇ］、３［ｄｅｇ］、４［ｄｅｇ］、５［ｄｅｇ］に設定した場合の接地特性の周上変動率を示す図である。接地特性は、図１１の場合と同様に、ＡＣＡ、ＧＣＡ、最大接地長、最大接地幅、中心接地長、中心接地幅、矩形率（７０％、８０％、９０％）、である。図１２を参照すると、設定する測定角度が１［ｄｅｇ］から２［ｄｅｇ］に変わると、周上変動率は１［％］以上変化することがある。図１２においては、測定角度が１［ｄｅｇ］から２［ｄｅｇ］に変わると、最大接地長の周上変動率が６．８［％］から５．５［％］に変化する。また、測定角度が１［ｄｅｇ］から２［ｄｅｇ］に変わると、矩形率（７０％、８０％、９０％）の周上変動率が１［％］以上変化する。以上のことから、測定角度は１［ｄｅｇ］以下の角度であることが好ましい。

（ＡＣＡ、ＧＣＡ）
ここで、ＡＣＡ、ＧＣＡについて説明する。図１３はＡＣＡの例を示す図である。図１４は、ＧＣＡの例を示す図である。

図１３に示すＡＣＡは、路面に接地しているブロックの全面積である。図１３を参照すると、トレッド部の陸部に対応する部分は、路面に接地するので、黒色になっている。トレッド部の溝に対応する部分は、路面に接地しないので、白色になっている。図１３に示すＡＣＡに基づき、例えば、図１４に示すＧＣＡを得ることができる。

ＧＣＡは、ＡＣＡについて、溝を埋めたときの、外輪線で囲まれた全面積である。図１４は、ＧＣＡの例を示す図である。図１３に示すＡＣＡについて、例えば、膨張８０回、収縮８０回の順番に処理を行うことにより、ＧＣＡを得ることができる。

図１５は、膨張処理の説明図である。図１６は、収縮処理の説明図である。膨張処理は、図１５に示すように、注目画素の周辺に１画素でも黒画素があれば、注目画素を黒画素に置き換える処理である。つまり、膨張処理は、白画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも黒画素が存在すれば、その中心画素を黒画素に置き換える処理である。反対に収縮処理は、例えば注目画素を黒画素とする場合に、図１６に示すように、注目画素の周辺に１画素でも白画素があれば、注目画素を白画素に置き換える処理である。つまり、収縮処理は、黒画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも白画素が存在すれば、その中心画素を白画素に置き換える処理になっている。

（矩形率など）
次に、矩形率などについて説明する。図１７は、ＧＣＡの一例を示す図である。図１７において、最大接地長Ｗｒは、ＧＣＡに対するタイヤ進行方向の長さの最大値である。最大接地長Ｗｒの半分、すなわちＷｒ／２の位置は、タイヤ進行方向の長さの中心位置Ｗｒｃである。ＧＣＡのタイヤ進行方向の長さの中心位置Ｗｒｃにおける、ＧＣＡのタイヤ幅方向の長さＷｃが中心接地幅である。

また、図１７において、最大接地幅Ｗｍは、ＧＣＡに対するタイヤ幅方向の長さの最大値である。最大接地幅Ｗｍの半分、すなわちＷｍ／２の位置は、タイヤ幅方向の中心位置Ｗｍｃである。ＧＣＡのタイヤ幅方向の長さの中心位置Ｗｍｃにおける、ＧＣＡのタイヤ進行方向の長さが中心接地長Ｗｒｒである。

さらに、図１７において、矩形率（８０％）は、以下のように算出する。すなわち、ＧＣＡのタイヤ幅方向の長さの中心位置Ｗｍｃからタイヤ幅方向の両外側（つまりタイヤショルダー方向の両側）に、最大接地幅Ｗｍの４０％（つまり８０％の半分）の幅Ｗｍ４０の位置を規定する。この幅Ｗｍ４０の位置における、タイヤ進行方向の長さＷｒ１、Ｗｒ２の平均値（Ｗｒ１＋Ｗｒ２）／２を求める。このタイヤ進行方向の長さＷｒ１、Ｗｒ２の平均値（Ｗｒ１＋Ｗｒ２）／２の、中心接地長Ｗｒｒに対する比が矩形率（８０％）である。

同様に、最大接地幅Ｗｍの４５％（つまり９０％の半分）の幅の位置を規定し、その位置におけるタイヤ進行方向の長さの平均値の、中心接地長Ｗｒｒに対する比が矩形率（９０％）である。また、最大接地幅Ｗｍの３５％（つまり７０％の半分）の幅の位置を規定し、その位置におけるタイヤ進行方向の長さの平均値の、中心接地長Ｗｒｒに対する比が矩形率（７０％）である。

（ウエット路面）
路面駆動部３２の駆動によって移動する路面板１１の表面に水膜を設けることにより、ウエット路面を再現することができる。こうすることにより、ウエット走行時における接地特性を取得することができる。その場合、水膜の厚みは１ｍｍ以上であることが好ましい。水膜の厚みを１ｍｍ以上にすることで、タイヤ周上の接地特性を取得でき、ウエット走行時における接地特性の変動を精度よく算出することができる。水膜の厚みが例えば、０．５ｍｍの場合、解析に適した接地面画像が得られず、算出する接地特性の精度が低下する。なお、例えば、水に溶かした水性塗料を使って水膜を生成する。塗料の色は、例えば、黄色とする。

以上、説明したタイヤ接地形状解析装置１によれば、真のタイヤ接地特性を把握できるため、開発効率の向上に寄与できる。

（他の実施形態）
図１８は、他のタイヤ接地形状解析装置を模式的に示す図である。図１９は、図１８に示すタイヤ接地形状解析装置１ａの機能を示すブロック図である。これらの図において、図１８は、タイヤ接地形状解析装置１ａの全体構成を模式的に示し、図１９は、タイヤ接地形状解析装置１ａの主たる機能を示している。図１８および図１９に示すタイヤ接地形状解析装置１ａが図１に示すタイヤ接地形状解析装置と異なる点は、カメラを用いずに、センサ１４を有する路面板１１０を用いる点である。路面板１１０は、透明であってもよいし、透明でなくてもよい。

センサ１４は、平板形状の路面板１１０に多数配置されている。センサ１４は、接触センサである。センサ１４は、路面板１１０に埋め込まれており、路面板１１０の表面に接触するタイヤ６０を検出する。センサ１４の配置間隔は、測定対象であるタイヤ６０の上記測定角度に対応する間隔とする。もっとも、上記測定角度に対応する間隔よりも短い間隔でセンサ１４を配置してもよい。

図２０は、平板形状の路面板１１０の構成を模式的に示す図である。図２０に示すように、センサ１４は、路面板１１０に埋め込まれている。センサ１４は、路面板１１０の長手方向および幅方向に多数配置されている。路面板１１０の幅方向がタイヤ回転軸と平行な方向と一致する場合、路面板１１０の長手方向は、タイヤが回転して進行する方向である（以下、タイヤ進行方向と呼ぶ）。

図１９に戻り、このようなセンサ１４を用いることにより、接地特性取得部３３ａは、タイヤ６０の接地面への接触状態に基づいて取得できる接地特性を取得する。接地特性取得部３３ａによって取得できる接地特性は、例えば、ＡＣＡ、ＧＣＡ、接地長、接地幅、矩形率、接地面内力である。接地面内力とは、タイヤ接地面にかかっている力である。接地面内力には、前後力、横力、接地圧が含まれる。前後力はタイヤ周方向に働く力である。横力はタイヤ幅方向に働く力である。接地圧はタイヤ荷重方向に働く応力である。

図２１は、タイヤ接地形状解析装置１ａの動作例を示すフロー図である。タイヤ接地形状解析装置１ａは、タイヤ６０の解析を行う場合、タイヤ６０に光を照射せずに、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ１）。タイヤ接地形状解析装置１ａのステップＳ１以降の処理については、図３を参照して説明した処理と同様である。

図２２は、予備走行を行う場合のタイヤ接地形状解析装置１ａの動作例を示すフロー図である。図７において、タイヤ接地形状解析装置１ａは、タイヤ６０の解析を行う場合、タイヤ６０に光を照射せずに、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ１）。その後、タイヤ接地形状解析装置１ａは、予備走行が終了するまで駆動を継続する（ステップＳ１ａ、Ｎｏ）。タイヤ接地形状解析装置１ａは、予備走行が終了すると（ステップＳ１ａ、Ｙｅｓ）、駆動を継続する（ステップＳ２）。タイヤ接地形状解析装置１ａのステップＳ２以降の処理については、図３、図７を参照して説明した処理と同様である。

以上、図１８、図１９などを参照して説明したタイヤ接地形状解析装置１ａによれば、真のタイヤ接地特性を把握できるため、開発効率の向上に寄与できる。

（タイヤ接地形状解析方法）
上述したタイヤ接地形状解析装置においては、以下のタイヤ接地形状解析方法を実現できる。すなわち、解析対象であるタイヤが接地する路面となる路面板を、上記タイヤに対して相対的に移動させる路面移動ステップ（図３のステップＳ１、Ｓ２などに対応）と、上記路面移動ステップにおいて移動する路面板の主面に上記タイヤが接地している状態において、上記タイヤの接地特性を測定角度毎に取得する接地特性取得ステップ（図３のステップＳ４などに対応）と、上記接地特性取得ステップにおいて取得した上記接地特性に基づいて、上記タイヤの周上位置の上記接地特性の周上平均値と、上記タイヤの周上位置の上記接地特性の周上変動率と、の少なくとも一方を算出する接地特性変動算出ステップ（図３のステップＳ７などに対応）と、を含む。このタイヤ接地形状解析方法によれば、タイヤ接地形状の解析精度を高めることができる。

１、１ａ タイヤ接地形状解析装置
２ タイヤ試験機
３ 支持装置
４ リム
５ 駆動装置
６ モータ
７ モータ制御装置
１０ 撮影装置
１１、１１０ 路面板
１４ センサ
１５ カメラ
１６ 照明用ランプ
２０ タイヤ接地面解析装置
２１ 入力部
２２ 表示部
３０ 処理装置
３１ 処理部
３２ 路面駆動部
３３、３３ａ 接地特性取得部
３４ 接地特性変動算出部
３４ａ 周上平均値算出部
３４ｂ 周上変動率算出部
３４ｃ 標準偏差算出部
３４ｄ ＣＶ値算出部
３５ 記憶部
６０ タイヤ
６１ 接地面

Claims (10)

1. 解析対象であるタイヤが接地する路面となる路面板を、前記タイヤに対して相対的に移動するように駆動する路面駆動部と、前記路面駆動部の駆動によって移動する路面板の主面に前記タイヤが接地している状態において、前記タイヤの接地特性を測定角度毎に取得する接地特性取得部と、前記接地特性取得部によって取得した前記接地特性に基づいて、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上平均値と、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上変動率と、の少なくとも一方を算出する接地特性変動算出部と、を含むタイヤ接地形状解析装置。
2. 前記接地特性変動算出部において、
   前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上平均値は、前記タイヤの周上位置の全領域における接地特性の算術平均によって算出され、
   前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上変動率は、前記周上平均値に対する、前記接地特性の最大値と前記接地特性の最小値との差の比によって算出される
   請求項１に記載のタイヤ接地形状解析装置。
3. 前記接地特性変動算出部において、
   前記タイヤの周上位置の全領域における接地特性の標準偏差を、タイヤの周上位置の全領域における接地特性の算術平均値で除した変動係数をさらに算出する請求項２に記載のタイヤ接地形状解析装置。
4. 前記路面駆動部は、予備走行を行う請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
5. 前記測定角度は、１度以下の角度である請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
6. 前記路面駆動部が駆動する路面板は、平板形状の板である請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
7. 前記路面駆動部の駆動によって移動する前記路面板の表面に水膜を設け、前記接地特性取得部が前記タイヤの特性を取得する場合、
   前記水膜の厚みは１ｍｍ以上である請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
8. 前記接地特性は、前記タイヤの接地面の画像に基づいて取得できる特性であり、
   前記路面板は、光を透過し、
   前記接地特性取得部は、前記路面板を介して接地面の画像を取得するカメラを含む
   請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
9. 前記接地特性は、前記タイヤの接地面への接触状態に基づいて取得できる特性であり、
   前記接地特性取得部は、前記路面板に設けられた接触センサを含み、前記接触センサによって前記接地特性を取得する
   請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
10. 解析対象であるタイヤが接地する路面となる路面板を、前記タイヤに対して相対的に移動させる路面移動ステップと、前記路面移動ステップにおいて移動する路面板の主面に前記タイヤが接地している状態において、前記タイヤの接地特性を測定角度毎に取得する接地特性取得ステップと、前記接地特性取得ステップにおいて取得した前記接地特性に基づいて、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上平均値と、前記タイヤの周上位置の前記接地特性の周上変動率と、の少なくとも一方を算出する接地特性変動算出ステップと、を含むタイヤ接地形状解析方法。

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