JP4028253B2

JP4028253B2 - タイヤ接地特性評価方法

Info

Publication number: JP4028253B2
Application number: JP2002042625A
Authority: JP
Inventors: 千秋大山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP2003240681A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接地時のタイヤの特性を評価する方法に関し、特に、実際の路面にタイヤが接地したときのタイヤの接地状態を表すタイヤ接地特性を評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの設計に際し、設計したタイヤの目標性能が達成されたかを確認するため、最終的には、タイヤを実際の車両に装着して実際の路面を走行させる実車評価を行うが、実車評価には膨大な時間を要し、また、問題が発見された場合、実車評価の段階では種々の要因が複雑に絡み合っていて、その原因を究明しこれを対策するのが極めて困難である。そこで、実車評価の一部をシミュレートした複数のラボ評価項目を定め、これらのラボ評価項目で定めた目標特性に達成するよう試作評価を繰り返し、タイヤの性能がすべてのラボ評価項目に合格するレベルに到達したとき、実車評価に移行するのが通例である。ラボ評価の例としては、回転ドラム上でタイヤを所定の負荷条件で回転させ、そのときの故障状況を判定する室内耐久評価や、タイヤの操縦安定性を評価するための室内操縦性評価などがあり、タイヤの接地時の特性を評価する接地特性評価も、ラボ評価項目の一つである。
【０００３】
この、タイヤの接地時の特性を評価する接地特性評価は、従来、平板上にタイヤを接地させそのときの接地形状や接地圧分布等を求め、これらをタイヤ接地特性として評価するものであった。そして、タイヤの接地形状を計測する方法としては、所定の荷重をかけて、タイヤを透明で平滑な平板上に接地させ、この透明板の、接地面と反対の側からタイヤの接地面を照射し、タイヤの接地面を撮影し、得られたタイヤの接地画像から接地輪郭線を求めるものが知られている。
【０００４】
しかし、このような従来の接地特性の評価方法の評価で合格したタイヤでも、実際の路面を走行させた実車評価では、不合格になることが散見され、その原因を調べた結果、実際の路面でのタイヤの接地特性と、平板上にタイヤを押し付けたときの接地特性とが隔離していることがわかってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、実車評価と整合性のある、タイヤ接地特性に関するラボ評価方法を提供し、タイヤの設計の効率化に資することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。
【０００７】
請求項１に記載のタイヤ接地特性評価方法は、平板の一方の面に一定間隔で平行に配設された複数の溝で凹凸を付けて形成された接地面にタイヤを接地させ、タイヤの中心軸線にほぼ平行な方向からタイヤの接地部分を撮影して、撮影した画像からタイヤの接地時の特性を評価するものである。
【０００８】
凹凸のある路面にタイヤを接地したときのタイヤの実質接地面積は、このタイヤを平滑な平面にタイヤを接地したときの接地面積とは大きく異なっている。すなわち、タイヤは、平滑面上では接地部分が均等に接地するのに対して、凹凸のある面上でこれを接地したときには、まだらな接地分布を示すことが明らかである。平滑面にタイヤを接地させた時の接地面積を、実際の路面での実質接地面積に換算するためには、実際の凹凸路面に対するタイヤの変形具合を知って、平滑面に対する実路面での接地面積の減少率を推定し、平滑面で評価した接地面積に接地面積減少率をかけて補正する必要がある。
【０００９】
本発明に係るタイヤ接地特性評価方法によれば、複数の溝で凹凸を付けて形成された接地面にタイヤを接地させ、この接地面の延在方向からタイヤを撮影して、溝内へのタイヤが貫入した部分の貫入形状を知ることができ、この貫入形状と実際の路面の凹凸度合いを照合することにより、実際路面での接地面積減少率を推定することができ、よって、実際の路面と整合性のあるタイヤ接地特性を評価することができる。
【００１０】
請求項２に記載のタイヤ接地特性評価方法は、請求項１に記載したところにおいて、前記溝の幅が異なるそれぞれの接地面に、所定の荷重をかけてタイヤを接地させ、タイヤがそれぞれの接地面の溝内に貫入する深さを測定し、その溝幅と貫入深さとの関係式をタイヤの接地特性の一つとするものである。
【００１１】
路面の凹凸の形状によって前記の接地面積減少率は変わり、しかも、実際の路面は、異なる凹凸形状の集まりであるため、それぞれの凹凸形状部分にこの形状に対応する接地面積減少率をかけ、これを足し合わせて初めて、接地部分全体の面積減少率を求めることができる。
【００１２】
このタイヤ接地特性評価方法は、溝幅の異なる接地面にタイヤを接地させ、溝幅と測定された溝貫入深さとの関係式をもとめこれを接地特性の一つとするので、平滑面での接地面積とこの関係式から、実際の路面のそれぞれの凹凸形状に対応する接地面積減少率が分かるので、実際の路面における接地部分でのそれぞれの凹凸形状部分の割合が分かれば、接地部分全体の面積減少率がわかり、これと平滑面上での接地面積とから、実際の路面での接地面積をより一層正確に推定することができる。
【００１３】
請求項３に記載のタイヤ接地特性評価方法は、実際の路面に対応するキャビティ面を有する鋳型に透明な材料を注型してできた透明板の、この路面の凹凸パターンに対応する面にタイヤを接地させ、この透明板の接地面と反対側の面から接地したタイヤを撮影し、撮影した画像からタイヤの接地時の特性を評価するものである。
【００１４】
このタイヤ接地特性評価方法によれば、実際の路面の一部と同じ凹凸面を有する透明路面モデルにタイヤを接地させてその接地形状を撮影するので、この路面が、タイヤが実際に走行する路面を代表するものであれば、この透明路面モデルの接地面にタイヤを接地させて、接地状態のタイヤを撮影し、撮影した接地画像から得られる情報を直接、タイヤの接地特性としてこれを評価することにより、実車評価との整合性の高いラボ評価項目の一つとして用いることができる。
【００１５】
また、この路面モデルでのタイヤ接地画像を、平滑面上の接地画像との違いを確認するためのキャリブレータとしても用いることができ、例えば、前述の、平滑面での接地面積を測定したあとこれを実際の路面での接地形状に換算するための、別の手段で求めた接地面積減少率に対して、その妥当性をチェックしたり、あるいはこれを補正したりするものとして用いることができ、より一層正確な面積減少率を求めることができる。
【００１６】
請求項４に記載のタイヤ接地特性評価方法は、請求項３に記載したところにおいて、前記接地面上の空間部分に着色液体を充填したあとタイヤを接地させ、接地したタイヤを撮影するものである。
【００１７】
このタイヤ接地特性評価方法によれば、透明路面モデルの凹凸面の、タイヤが接地した部分以外の部分を着色した液体で遮蔽するので、透明モデルの接地面と反対の側から撮影した時の画像は、タイヤの接地部分が黒く、他の部分は着色液体の色として現れるので、着色液体を充填しなかった場合撮像されてしまう、タイヤの非接地部分やタイヤの周辺に配置されている物品などのノイズを除去することができ、正確な接地形状に関する情報を得ることができる。
【００１８】
請求項５に記載のタイヤ接地特性評価方法は、請求項４に記載したところにおいて、タイヤを撮影した前記画像から、互いに異なる閾値で二値化した複数の二値化画像を作成し、これらの二値化画像の、二値化によって区分された一方の領域を二値化画像ごとに異なる色で着色し、次いで、それぞれの二値化画像から一方の領域だけを抽出し、抽出したそれぞれの領域を元の位置を合わせて重畳し、重畳した画像をタイヤの接地圧力分布画像とするものである。
【００１９】
請求項４によって撮影したタイヤの接地状態を撮影した時の画像において、タイヤの接地部分であっても接地圧が小さな部分は、タイヤと接地面との微細な凹凸を通して進入する着色液体によってタイヤの黒と着色液体の色とが混ざった領域となり、この部分の黒の割合は接地圧が小さなほど小さくなる。したがって、タイヤの接地状態を撮影した一次画像を異なる閾値で二値化した、それぞれの画像は、異なる接地圧で区切った接地圧の高い領域と低い領域とを区分するそれぞれの画像を意味し、これらの領域の一方、例えば接地圧の高い方の領域を、それぞれの二値化画像ごとに異なる色で着色し、それぞれの二値化画像から抽出した着色領域を、狭い領域を上にして、元の位置をあわせて重ね合わせれば、接地圧分布を等高線表示した画像を得ることができ、これを接地特性として評価に用いれば、単なる接地形状からだけでは得られない多くの情報を内包した、接地特性に関するラボ評価項目を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る第一の実施形態のタイヤ接地特性評価方法について、図1ないし図４に基づいて説明する。図１は、この実施形態の方法において接地した状態で示すタイヤ１の略線側面図である。接地板３の上側の面を接地面２とし、接地面２に、接地板３の幅方向すなわち紙面に直角の方向に、互いに平行な溝４を一定間隔で配列した平行溝部５を設け、それぞれの溝４を接地板３の全幅をわたって貫通させる。このように準備した接地板３を用いて、タイヤ１の接地特性を評価するに際し、タイヤ１をリム８に装着して所定の内圧を充填したあと、このタイヤ１を、これが平行溝部５の真上に位置するよう、接地面２に当接させ、図示しない荷重付加手段によって所定の荷重をタイヤ１に加える。
【００２１】
次いで、紙面の手前側から、タイヤ１の、平行溝部５のそれぞれの溝４に貫入した部分を撮影する。そして、その撮影画像からタイヤ１の貫入深さを測定する。図２は、平行溝部５に接地した部分を拡大したタイヤ１の部分側面図であり、この部分を撮影した画像は、図２のとおりに写される。平行溝部５を構成する溝４は、その溝幅Ａおよび溝深さＣをすべて同じくし、また、隣接する一対の溝４の間隔Ｂもすべて同じくして設けられており、したがって、これらの溝４は一定のピッチで配列されている。この平行溝部５にタイヤ１を接地したときの溝４への貫入深さは図２のＤとして表される。
【００２２】
図３は、異なる接地特性を有するタイヤＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて、溝幅Ａがそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍおよび５ｍｍの五つの平行溝部５に接地させ、これらの平行溝部５の溝への貫入深さＤを測定し、横軸にとった溝幅Ａと、縦軸にとった貫入深さＤとの関係をプロットしたグラフであり、このようにして溝幅Ａと貫入深さＤとの関係式を求め、この関係式を、タイヤ１のもつ接地特性の一つとして評価する。
【００２３】
図４は、タイヤ１を接地させる接地板３Ａの斜視図であるが、この接地板３Ａには、五個の平行溝部５Ａ〜５Ｅが設けられていて、タイヤ１と接地板３の一つの平行溝部５Ａに接地させ撮影したあと、タイヤをいったん接地面２から離し、そのあと、タイヤ１を接地板３に対して相対変位させて、次の平行溝部５Ｂに接地させる。このように複数の平行溝部５Ａ〜５Ｅを並べて配置することにより、異なる溝幅をもつ複数の平行溝部に対する貫入深さＤを、連続して測定することができ有利である。平行溝部５Ａ〜５Ｅをそれぞれ構成する溝の関連寸法を例示すると、それぞれの平行溝部５Ａ〜５Ｅに共通な寸法として、溝深さＣを５ｍｍ、隣接する溝の間隔Ｂを１ｍｍとし、溝の幅Ａを、それぞれの平行溝部５Ａ〜５Ｅ間で、１ｍｍから５ｍｍまで１ｍｍきざみで異ならせる。
【００２４】
第二の実施形態のタイヤの接地特性評価方法について、図５〜図１９に基づいて説明する。図５は、この実施形態の評価方法に用いる接地特性評価装置１０を示す略線側面図である。接地特性評価装置１０は、架台１１、架台１１に支持されされた強化ガラス板１２、強化ガラス板２上に固定されて設けられた透明路面モデル１３、透明路面モデル１３に接地されたタイヤ１を照らす照明装置１４、および、このタイヤ１の接地状態を撮影するデジタルカメラ１５を具えている。また、透明路面モデル１３の周囲には着色液体１７を溜めるための枠１６を設けている。
【００２５】
透明路面モデル１３は、実際の路面に対応するキャビティ面を有する鋳型に透明な材料を注型してできたものであり、その製作手順を図６から図８に基づいて説明する。図６は、路面２１に対応する鋳型を作る方法を示す路面２１の斜視図であり、路面２１の、型取対象部分２１Ａの周囲に、型枠２２をガムテープ２３等で貼り付けて固定した後、型枠２２で囲まれた空間に液状シリコンゴムを流し込む。図７は、液状シリコンゴムを流し込んで固化した鋳型２４を示す斜視図であり、続いて、この鋳型２４でキャビティの一部を構成するモールドに、透明な樹脂を射出成型して図８に示す路面透明モデル１３を得る。
【００２６】
この鋳型２４の材料として用いる液状シリコンゴムの例としては、信越シリコーン（株）製のＫＥＩ３００などを挙げることができる。透明路面モデル１３の製作に際して、上記のような液状シリコンゴムを用いて型を取ることが、路面の細部にわたる凹凸を再現する上で重要であり、この代わりに、例えば、固体シリコンゴムなどを用いた場合、路面凹凸の再現性が十分ではない。
【００２７】
接地特性評価装置１０を用いて、等高線表示のタイヤ接地圧分布画像を得ることができるが、このタイヤ接地圧分布画像を得る手順を、図９〜図１６に示す実際の画像を用いて説明する。図９は、デジタルカメラ１５でタイヤ１の接地面を撮影した画像である。黒色の部分がタイヤ１の接地部分であり、その他の部分が非接地領域を示している。
【００２８】
次いで、図９のグレイスケール画像を、異なるレベルの閾値で二値化処理して、これらの二値化画像の黒色の部分をそれぞれ異なる色で着色する。図１０〜図１５は、このように処理した画像である。図１０は、二値化処理に際し、もっとも黒に近いレベルの閾値で二値化したあと、黒色部分をピンク色に着色したものであり、したがって、着色部分の領域が、他の二値化画像に対比してもっとも狭く、逆に、図１５に示す画像は、もっとも白に近いレベルの閾値で二値化したあと、黒色部分を濃紺に着色したもので、着色部分の領域が、他の二値化画像に対比してもっとも広い。そして、図１１〜図１４に示す画像も、同様に二値化処理したあと、黒色部分をそれぞれ、橙色、黄色、緑色、青色に着色したものである。
【００２９】
次に、それぞれの二値化画像から着色した領域だけを抽出し、これらの抽出した領域を重ね合わせて図１６に示す重畳画像を得ることができる。このとき、各領域の元の位置と向きとを互いに合致させて重ね合わせること、そして、領域の狭い方を上にして重ね合わせることは当然重要である。このようにして得られた重畳画像である図１６は、前述の説明のとおり、タイヤが接地したときの接地圧分布を示すものとすることができ、この接地圧分布画像を、多くの情報をもつタイヤの接地特性としてこれを評価することにより、タイヤの設計の効率化に資することができる。
【００３０】
【実施例】
第一の実施形態について、接地状態にあるタイヤを撮影した画像の例を図１７〜図１９に示す。これらの画像において、画像の下に白く櫛歯状に見えている部分が接地板の平行溝部であり、図１７〜図１９の画像に対応する溝の溝幅Ａはそれぞれ１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍであり、また、このとき測定したタイヤの貫入深さＤの平均値は、それぞれ０．３７ｍｍ、０．７８ｍｍ、１．１７ｍｍであった。であった。
【００３１】
第二の実施形態に関して、接地状態にあるタイヤを撮影した画像の例は、すでに説明した図９に示すものであり、この例に用いたタイヤのサイズは１９５／６５Ｒ１５、また、付加した荷重は６０００Ｎである。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、平行溝部５にタイヤ接地させて接地面２の延在方向からタイヤを撮影し、あるいは、透明路面モデル１３にタイヤを接地させて接地面と反対側の側からタイヤを撮影することにより、凹凸のある実際の路面での接地特性と関連付けることができ、実車評価と整合性のある、タイヤ接地特性に関するラボ評価方法を提供し、タイヤの設計の効率化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第一の実施形態のタイヤ接地特性評価方法を示すタイヤの略線側面図である。
【図２】図１のタイヤ接地部分を拡大したタイヤの部分側面図である。
【図３】溝幅と溝へのタイヤの貫入深さとの関係を示すグラフである。
【図４】接地板を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る第二の実施形態のタイヤ接地特性評価方法に用いる接地特性評価装置を示す略線側面図である。
【図６】透明路面モデルの製作に用いる路面を示す斜視図である。
【図７】鋳型を示す斜視図である。
【図８】路面透明モデルを示す斜視図である。
【図９】タイヤの接地面の撮影した撮影画像である。
【図１０】タイヤ接地面の二値化画像である。
【図１１】タイヤ接地面の二値化画像である。
【図１２】タイヤ接地面の二値化画像である。
【図１３】タイヤ接地面の二値化画像である。
【図１４】タイヤ接地面の二値化画像である。
【図１５】タイヤ接地面の二値化画像である。
【図１６】タイヤ接地面の接地圧分布画像である。
【図１７】タイヤの貫入深さを測定するためのタイヤ側面の撮影画像である。
【図１８】タイヤ側面の撮影画像である。
【図１９】タイヤ側面の撮影画像である。
【符号の説明】
１タイヤ
２接地面
３、３Ａ接地板
４溝
５、５Ａ〜５Ｅ平行溝部
８リム
１０接地特性評価装置
１１架台
１２強化ガラス板
１３透明路面モデル
１４照明装置
１５デジタルカメラ
１６枠
１７着色液体
２１路面
２１Ａ路面の型取対象部分
２２型枠
２３ガムテープ
２４鋳型

Claims

平板の一方の面に一定間隔で平行に配設された複数の溝で凹凸を付けて形成された接地面にタイヤを接地させ、タイヤの中心軸線にほぼ平行な方向からタイヤの接地部分を撮影して、撮影した画像からタイヤの接地時の特性を評価するタイヤ接地特性評価方法。
前記溝の幅が異なるそれぞれの接地面に、所定の荷重をかけてタイヤを接地させ、タイヤがそれぞれの接地面の溝内に貫入する深さを測定し、その溝幅と貫入深さとの関係式をタイヤの接地特性の一つとする請求項１に記載のタイヤ接地特性評価方法。
実際の路面に対応するキャビティ面を有する鋳型に透明な材料を注型してできた透明板の、この路面の凹凸パターンに対応する面にタイヤを接地させ、この透明板の接地面と反対側の面から接地したタイヤを撮影し、撮影した画像からタイヤの接地時の特性を評価するタイヤ接地特性評価方法。
前記接地面上の空間部分に着色液体を充填したあとタイヤを接地させ、接地したタイヤを撮影する請求項３に記載のタイヤ接地特性評価方法。
タイヤを撮影した前記画像から、互いに異なる閾値で二値化した複数の二値化画像を作成し、これらの二値化画像の、二値化によって区分された一方の領域を二値化画像ごとに異なる色で着色し、次いで、それぞれの二値化画像から一方の領域だけを抽出し、抽出したそれぞれの領域を元の位置を合わせて重畳し、重畳した画像をタイヤの接地圧力分布画像とする請求項４に記載のタイヤ接地特性評価方法。