JP4357074B2 - タイヤの摩耗予測方法及びタイヤの摩耗予測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの摩耗予測方法及びタイヤの摩耗予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの走行距離とタイヤの摩耗との関係を調べるため、従来よりタイヤをドラム試験機に取り付けて走行させたり、実車に装着して走行させてタイヤを摩耗させていた。
【０００３】
しかしながら、タイヤを摩耗させるには走行距離を非常に長く設定する必要があり、結果を得るには試験時間が長くかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、タイヤの摩耗を短時間で予測する方法が提案されている。
【０００５】
従来、タイヤの摩耗を予測する場合、タイヤのトレッドに作用する剪断力と動き(変形から）摩耗仕事量を計する方法があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トレッド上の１点のみを計測するだけでトレッドパターンの摩耗イメージを可視化するには膨大な時間を費やさなければならず、事実上タイヤのトレッド全体の摩耗を予測することは不可能であった。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、タイヤの摩耗を簡単に予測ことができるタイヤの摩耗予測方法及びタイヤの摩耗予測装置を提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法は、タイヤを路面に接触させて走行させることによりトレッドの踏面部の温度を上昇させ、前記踏面部の上昇温度または走行後の前記踏面部の温度に基づいてタイヤの摩耗を予測すると共に、測定した温度をタイヤの接地長に基づいて補正することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法では、先ず、タイヤを路面に接触させて走行させ、トレッドの踏面部の温度を上昇させる。
【００１０】
トレッドの踏面部の温度上昇は、トレッドの踏面部と路面との摩擦熱によるものである。
【００１１】
ここで、走行後の踏面部の温度が高いということは、摩擦が多く摩耗量が大となることであるため、踏面部の温度上昇または走行後の踏面部の温度からタイヤの摩耗を簡単に予測することができる。また、トレッド全体にわたって温度を見ることにより、摩耗の大小関係が分かる。
また、走行前のタイヤの踏面の温度と路面の温度とが異なる場合、例えば、タイヤの踏面の温度よりも路面の温度が高い場合には、タイヤの踏面が路面と接触することによりタイヤの踏面は路面から熱を受けて温度上昇する。また、路面との接触による温度上昇は、路面とのタイヤ周方向の接地長によって変わる。具体的には、接地長が長く踏面と路面との接触時間が長い部分の方が、接地長が短く踏面と路面との接触時間が短い部分よりも上昇温度が大きくなる。
したがって、タイヤの踏面の温度と路面との温度が異なり、接地長がタイヤ軸方向に見て異なるタイヤ(通常のタイヤは殆ど含まれる）を用いる場合には、タイヤの接地長に基づいて上昇温度を補正することが予測精度を向上するには好ましい。特に、タイヤの踏面と路面との温度差が大きい場合には、予測精度の向上に効果的である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法において、前記踏面部の温度が、前記トレッドの溝部の温度に比して高い間に温度測定を行うことを特徴としている。
【００１３】
タイヤが走行すると、トレッドの踏面部と路面との摩擦により熱が発生すると共に、ゴム、その他のタイヤ構成部材の変形に伴うヒステリシスロスによる熱がタイヤ内部より発生する。
【００１４】
このヒステリシスロスによる熱は、タイヤ外側からみて、最初にトレッドの溝から表れる。
【００１５】
タイヤの摩耗は、路面との摩擦により生じる、即ち、路面と踏面との摩擦熱のみが摩耗と関係するので、ヒステリシスロスによる熱は誤差要因となる。
【００１６】
したがって、ヒステリシスロスによる熱の影響が踏面に及ばない前(及んだとしても影響が小さい内）、即ち、踏面部の温度が溝部の温度に比して高い間に温度測定を行うことが測定精度を向上する上で好ましい。
【００１７】
また、トレッドの溝の温度が踏面の温度と同一になると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合には、溝部分と踏面部分とを判別することができなくなる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法において、タイヤの走行開始後９０秒以内の温度を測定することを特徴としている。
【００１９】
タイヤが走行すると、トレッドの踏面部と路面との摩擦により熱が発生すると共に、ゴム、その他のタイヤ構成部材の変形に伴うヒステリシスロスによる熱がタイヤ内部より発生する。
【００２０】
このヒステリシスロスによる熱は、タイヤ外側からみて、最初にトレッドの溝から表れる。
【００２１】
タイヤの摩耗は、路面との摩擦により生じる、即ち、路面と踏面との摩擦熱のみが摩耗と関係するので、ヒステリシスロスによる熱は誤差要因となる。
【００２２】
したがって、ヒステリシスロスによる熱の影響が踏面に及ばない前(及んだとしても影響が小さい内）、即ち、踏面部の温度が溝部の温度に比して高い間に温度測定を行うことが測定精度を向上する上で好ましい。
【００２３】
また、トレッドの溝の温度が踏面の温度と同一になると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合には、温度表示画像から溝部分と踏面部分とを判別することができなくなる。
【００２４】
したがって、ヒステリシスロスによる熱の影響が踏面に及ばない前(及んだとしても影響が小さい内）、即ち、通常のタイヤで走行開始後９０秒以内に温度測定を行うことが測定精度を向上する上で好ましい。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のタイヤ摩耗予測方法において、走行開始以前のタイヤ温度が前記路面の温度より低いことを特徴としている。
【００２６】
走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より高いと、摩擦による温度上昇が相殺されてしまい、極端な場合、走行開始後に踏面の温度が低下することもあり、正しい上昇温度を得ることができなくなる場合がある。したがって、走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より低いことが好ましい。
【００２７】
また、トレッドの溝の温度と踏面の温度とが同一であると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合に、温度表示画面からは溝部分と踏面部分との境界が分からず、踏面の摩耗の予測が困難となる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のタイヤの摩耗予測方法において、走行前にタイヤを冷却して前記タイヤの温度を前記路面の温度より低くすることを特徴としている。
【００２９】
請求項５に記載のタイヤの摩耗予測方法では、走行前にタイヤを冷却するので、走行開始時のタイヤ温度を路面温度より低くできる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のタイヤの摩耗予測方法において、前記路面を加熱して前記タイヤの温度を前記タイヤの温度より高くすることを特徴としている。
【００３１】
請求項６に記載のタイヤの摩耗予測方法では、路面の温度をタイヤの温度より高くするので、走行開始時のタイヤ温度を路面温度より低くできる。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測方法において、回転中の前記踏面部の温度から回転開始以前の前記踏面部の温度を差し引くことによって求められた温度差に基づいてタイヤの摩耗を予測することを特徴としている。
【００３６】
請求項７に記載のタイヤの摩耗予測方法では、回転中のタイヤの踏面部の温度から回転開始以前のタイヤの踏面部の温度を差し引くことによって温度差（上昇温度）が求められる。
【００３７】
なお、回転開始以前にタイヤの踏面部の温度を測る場合、タイヤを路面に接触させる前に行うことが好ましい。その理由は、タイヤの踏面と路面との間に温度差がある場合、タイヤの踏面を路面に接触させることにより路面と接触した踏面部分の温度が変化してしまうため(トレッドの周方向の一部分の温度が変化してしまう）であり、また、タイヤの踏面を路面に接触させている時間によって路面と接触している踏面部分の温度変化も大きくなってしまうからである。
【００３８】
また、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、温度測定から回転開始までの時間は出来る限り短いことが好ましい(特に、温度差が大きい場合）。その理由は、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、タイヤを放置することによりタイヤ表面、即ち踏面の温度が変化してしまうためであり、また、タイヤを放置している時間によってタイヤの温度変化も大きくなってしまうからである。
【００３９】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測方法において、非接触式の放射温度計にて温度測定を行うことを特徴としている。
【００４０】
請求項８に記載のタイヤの摩耗予測方法では、非接触式の放射温度計にて温度測定を行うので、タイヤが回転中であっても容易に温度測定を行うことができる。
【００４１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のタイヤの摩耗予測方法において、前記非接触式の放射温度計は、サーモグラフィーであることを特徴としている。
【００４２】
請求項９に記載のタイヤの摩耗予測方法では、サーモグラフィーによって温度測定を行うので、タイヤの踏面の温度を視覚的に把握すること、即ち、踏面の摩耗形態を視覚的に把握することができる。
【００４３】
請求項１０に記載の発明は、タイヤを路面に接触させて走行させることによりトレッドの踏面部の温度を上昇させ、前記踏面部の温度に基づいてタイヤの摩耗を予測するタイヤの摩耗予測装置であって、タイヤを回転可能に支持するタイヤ支持手段と、前記タイヤを走行させる路面と、前記タイヤおよび前記路面の少なくとも一方を駆動して前記タイヤを回転させる駆動手段と、前記踏面部の温度を非接触で測定し、温度測定結果から前記踏面部の温度分布を把握する温度測定手段と、前記タイヤの接地長を入力する入力手段と、前記入力手段に入力された接地長に基づいて少なくとも前記温度測定結果を補正する補正手段と、を有することを特徴としている。
【００４４】
請求項１０に記載のタイヤの摩耗予測装置では、摩耗の予測を行うタイヤは、タイヤ支持手段によって支持される。
【００４５】
駆動手段が、タイヤまたは路面を駆動することによって、タイヤは路面と接触した状態で回転される。
【００４６】
タイヤが回転すると路面との摩擦によってトレッドの踏面の温度が上昇するので、温度測定手段にてトレッドの温度を測定する。
【００４７】
温度測定手段は、温度測定結果から踏面部の温度分布を把握する。
【００４８】
トレッドの踏面の摩耗は、路面との摩擦による温度上昇と比例するので、踏面部の温度分布を把握することで、トレッドの踏面の摩耗を予測することができる。
また、走行前のタイヤの踏面の温度と路面の温度とが異なる場合、例えば、タイヤの踏面の温度よりも路面の温度が高い場合には、タイヤの踏面が路面と接触することによりタイヤの踏面は路面から熱を受けて温度上昇する。また、路面との接触による温度上昇は、路面とのタイヤ周方向の接地長によって変わる。具体的には、接地長が長く踏面と路面との接触時間が長い部分の方が、接地長が短く踏面と路面との接触時間が短い部分よりも上昇温度が大きくなる。
したがって、タイヤの踏面の温度と路面との温度が異なり、接地長がタイヤ軸方向に見て異なるタイヤ(通常のタイヤは殆ど含まれる）を用いる場合には、タイヤの接地長に基づいて上昇温度を補正することが予測精度を向上するには好ましい。特に、タイヤの踏面と路面との温度差が大きい場合には、予測精度の向上に効果的である。
請求項１０に記載のタイヤの摩耗予測装置では、入力手段によりタイヤの接地長を入力する。そして、補正手段は、入力手段で入力された接地長に基づいて温度測定結果を補正する。例えば、タイヤの温度が路面の温度よりも低い場合、補正係数は、接地長が短い部分では大、接地長が長い部分では、接地長が短い部分に対して小となる。
なお、補正手段は、入力手段で入力された接地長に基づいて補正係数をかけて上昇温度の補正を行うこともできる。
【００４９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のタイヤの摩耗予測装置において、複数の温度測定結果を記憶する記憶装置と、１回目の温度測定時の温度測定結果と２回目の温度測定時の温度測定結果とから温度測定箇所の温度差を演算する演算装置と、を有することを特徴としている。
【００５０】
請求項１１に記載のタイヤの摩耗予測装置では、演算装置が、例えば、２回目の温度測定時の温度測定結果から１回目の温度測定時の温度測定結果を差し引くことによって温度測定箇所の温度差（上昇温度）を求めることができる。なお、１回目の温度測定とは、例えば、タイヤの走行以前の温度測定である。また、２回目の温度測定とは、例えば、走行を開始してから一定時間が経過した時点の温度測定である。
【００５１】
なお、回転開始以前にタイヤの踏面部の温度を測る場合、タイヤを路面に接触させる前に行うことが好ましい。その理由は、タイヤの踏面と路面との間に温度差がある場合、タイヤの踏面を路面に接触させることにより路面と接触した踏面部分の温度が変化してしまうため(トレッドの周方向の一部分の温度が変化してしまう）であり、また、タイヤの踏面を路面に接触させている時間によって路面と接触している踏面部分の温度変化も大きくなってしまうからである。
【００５２】
また、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、温度測定から回転開始までの時間は出来る限り短いことが好ましい(特に、温度差が大きい場合）。その理由は、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、タイヤを放置することによりタイヤ表面、即ち踏面の温度が変化してしまうためであり、また、タイヤを放置している時間によってタイヤの温度変化も大きくなってしまうからである。
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載のタイヤの摩耗予測装置において、少なくとも前記温度測定結果を可視化可能な表示部を有することを特徴としている。
【００５９】
請求項１２に記載のタイヤの摩耗予測装置では、温度測定結果が表示部にて可視化される。また、表示部は、上昇温度を可視化することもできる。
【００６０】
このため、表示部を目視することで、タイヤの摩耗を予測することができる。
【００６１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０乃至請求項１２の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測装置において、前記タイヤを冷却する冷却手段を有することを特徴としている。
【００６２】
走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より高いと、摩擦による温度上昇が相殺されてしまい、極端な場合、走行開始後に踏面の温度が低下することもあり、正しい上昇温度を得ることができなくなる場合がある。したがって、走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より低いことが好ましい。
【００６３】
また、トレッドの溝の温度と踏面の温度とが同一であると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合に、温度表示画面からは溝部分と踏面部分との境界が分からず、踏面の摩耗の予測が困難となる。
【００６４】
そこで、請求項１３に記載のタイヤの摩耗予測装置では、冷却手段によってタイヤを冷却することができる。
【００６５】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃至請求項１２の記載の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測装置において、前記路面を加熱する加熱手段を有することを特徴としている。
【００６６】
請求項１３に記載のタイヤの摩耗予測装置では、冷却手段でタイヤを冷却することにより路面よりもタイヤの温度を低くしたが、請求項１４に記載のタイヤの摩耗予測装置では、路面を加熱手段で加熱することによって路面よりもタイヤの温度を相対的に低くすることができる。
【００６７】
これによる作用は請求項１３と同一である。
【００６８】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤの摩耗予測装置の一実施形態を図面にしたがって説明する。
【００６９】
図１に示すように、本実施形態のタイヤの摩耗予測装置１０は、ドラム試験装置１２、サーモグラフィー１４、冷蔵庫１６、コンピュータ３２、画像表示装置３４、スキャナー３６等から構成されている。
【００７０】
ドラム試験装置１２は、タイヤ２０を回転自在に保持するタイヤ保持部２２を備えており、タイヤ保持部２２は油圧シリンダ２４にて上下動可能となっている。タイヤ保持部２２の下方には、ドラム２６が配置されている。
【００７１】
ドラム２６は、軸受２８に回転自在に支持されており、モータ２９によって回転される。
【００７２】
サーモグラフィー１４は、温度測定対象(本実施形態ではタイヤ２０）から放射される赤外線を検知する赤外線カメラ３０を備えている。
【００７３】
サーモグラフィー１４としては、例えば、日本アビオニクス（株）のＴＶＳ−８０００等を用いることができるが、他のものであってもよい。
【００７４】
赤外線カメラ３０はタイヤ２０を撮影し、撮影されたタイヤ２０の温度情報（温度測定結果）はコンピュータ３２へ出力される。
【００７５】
コンピュータ３２は、ＣＰＵ(演算装置），ＲＯＭ，ＲＡＭ(記憶装置）等から構成されており、サーモグラフィー１４の赤外線カメラ３０で撮影されたタイヤ２０の温度情報を演算し、画像表示装置３４には温度の高低を濃度で示した（または温度の高低を色で分けた）タイヤ画像が表示される。
【００７６】
コンピュータ３２は、複数の温度情報を記憶することができ、例えば、１回目の撮影で得られた温度情報と、２回目の撮影で得られた温度情報との差を演算し、１回目の撮影と２回目の撮影との間の温度変化を演算することができ、画像表示装置３４は、撮影時の温度の高低を濃度で示した（または温度の高低を色で分けた）タイヤ画像や温度変化分を濃度で示した（または温度変化分を色で分けた）タイヤ画像等を表示する。
【００７７】
また、コンピュータ３２にはスキャナー３６が接続されている。
【００７８】
スキャナー３６は、タイヤ２０のフットプリントを読み込むことができる。
【００７９】
コンピュータ３２は、スキャナー３６で読みこまれたフットプリントから、タイヤ軸方向位置でのタイヤ周方向の接地長を演算し、その接地長を補正係数に変換し記憶する。
【００８０】
そして、コンピュータ３２は、一旦記憶された温度情報に補正係数をかけて温度情報の補正を行い、画像表示装置３４に補正された温度情報に基づいたタイヤ画像を表示することができる。なお、コンピュータ３２は、演算して得られた温度変化に補正係数をかけて温度変化分の補正を行い、画像表示装置３４に補正された温度変化分に基づいたタイヤ画像を表示することもできる。
【００８１】
また、コンピュータ３２は、記憶した温度情報に基づいて種々の演算を行うことができ、例えば、タイヤ軸方向の任意の位置におけるタイヤ周方向の温度分布をグラフとして画像表示装置３４に表示したり、タイヤ周方向の任意の位置におけるタイヤ軸方向の温度分布をグラフとして画像表示装置３４に表示することができる。
(試験例）
次に、本実施形態のタイヤの摩耗予測装置１０を用いてタイヤの摩耗を予測する方法を説明する。
（１） 先ず、タイヤ２０に荷重をかけてフットプリントを採取する。なお、このときの荷重は、ドラム試験機１２でタイヤ２０に作用させる荷重と同一荷重とする。例えば、図３に示すようなトレッドパターンを有するタイヤからは、図２の上段に示すようなフットプリントが得られる。
（２） フットプリントをスキャナー３６で読み取る。コンピュータ３２は、読み取ったフットプリントに基づき、タイヤ軸方向の各位置でのタイヤ周方向の接地長を演算し、その接地長を補正係数に変換し記憶する。
【００８２】
タイヤ軸方向の各位置での接地長をグラフ化すると例えば図２の中段に示すようになり、タイヤ軸方向の各位置での補正係数をグラフ化すると例えば図２の下段に示すようになる。
【００８３】
図２の下段のグラフにおいて、縦軸は補正係数の大きさを表し、横軸はタイヤ軸方向位置を表しており、中段のタイヤ軸方向の各位置での接地長と対応させて見ると、接地長の短い部分の補正係数は、長い部分の補正係数に対して相対的に大となっている。
（３） 次に、タイヤ２０を冷蔵庫１６に入れて全体を均一に冷やす。なお、タイヤ２０の温度は、ドラム２６の外周表面温度よりも８°Ｃ程度低くすることが好ましい。
（４） 冷蔵庫１６より取り出した冷却済みのタイヤ２０をすばやくタイヤ保持部２２に取り付ける。ここでは、取り付けたタイヤ２０はドラム２６には接触させない。
（５） タイヤ２０のトレッドを赤外線カメラ３０で撮影（一回目）し、タイヤ２０のトレッドの各部の温度情報をコンピュータ３２に記憶する。
【００８４】
トレッドは、周方向の一部の位置を撮影しても良く、周方向全体を撮影しても良い。
【００８５】
なお、冷蔵庫１６より取り出したタイヤ２０を、例えば床面を転がしながらタイヤ保持部２２へ運搬すると、床面からの熱を受けてトレッドの踏面部(床面に接触した部分）の温度が上がり、踏面部分と溝部分との間に温度差が生じる。
【００８６】
図４には、例えば、図８に示すようなトレッドパターンを赤外線カメラ３０で撮影した画像が示されている。
【００８７】
図４（Ｂ）には、画像表示装置３４に表示された、踏面部分と溝部分との間に温度差が生じているトレッドの温度を示す画像が示されており、踏面部分と溝部分との判別ができる。なお、画像は、温度の違いが濃淡で表されており、図４の温度を示す画像においては、濃度が高いほど温度が高いことを示している。
【００８８】
一方、タイヤを冷却しない場合には、溝部分の温度と踏面部分との温度差が殆どないため、図４（Ａ）に示すように踏面部分と溝部分との判別が出来ない。
（６） ドラム２６を回転させ、次に油圧シリンダ２４を作動させ、タイヤ２０をドラム２６の外周表面に所定の荷重(例えば、JATMA規格に記載の最大荷重等）で押し付ける。
【００８９】
これにより、タイヤ２０はドラム２６に接触しながら回転し、接地面がドラム２６との摩擦により温度上昇する。
（７） タイヤ２０の回転開始後１５秒後にトリガーをかけ、（５）で撮影したトレッド上の同一位置を赤外線カメラ３０で撮影（２回目）し、トレッド各部の温度情報をコンピュータ３２に記憶する。
【００９０】
ここでは、タイヤ２０が回転を開始してから１５秒後に２回目の撮影(温度測定）を行ったが、ヒステリシスロスによる温度上昇の影響が出ない間、実際には溝部分(底部）の温度が、踏面の温度にまで達しないまでの間に、２回目の撮影を行う。
【００９１】
図６には、予め冷却しておいたタイヤと室温のタイヤとを用い、走行経過時間と溝部分の温度と、踏面(接地面）の温度との関係を調べた結果がグラフにて示されており、室温のタイヤは２点鎖線で示すようにタイヤが回転を始めると溝部分の温度の方が接地面の温度よりも大となってしまうのに対し、予め冷却しておいたタイヤでは実線で示すようにある程度の時間までは、溝部分の温度が踏面部分の温度より低く抑えられ、約９０秒後は溝部分の温度が踏面部分の温度を上回る。
【００９２】
例えば、図８に示すようなトレッドパターンのタイヤが回転し、ドラム２６との摩擦により踏面部の温度が上がると、図５（Ａ）に示すように画像表示装置３４に表示される画像は踏面部分と溝部分とを判別できる（ちなみに、図５（Ａ）は走行開始後３０秒後の画像であるが、１５秒後の画像も同じ傾向の画像である。）。
【００９３】
しかしながら、回転開始後１２０秒時点ではタイヤ内部からの発熱（ヒステリシスロスによる）により溝部分の温度も上昇して踏面部分とほぼ同じ温度に上昇してしまい、その結果、図５（Ｂ）に示すように踏面部分を判別することができなくなってしまう。
【００９４】
このように、溝部分の温度が踏面部分の温度に近づくと、画像表示装置３４で表示された映像からは踏面部分の判別が出来なくなるため、２回目の撮影は、少なくとも溝部分の温度が踏面部分の温度に達する以前に行うことが好ましい。
【００９５】
ヒステリシスロスによる熱等の、摩擦による熱以外の熱は誤差要因となるので、出来る限り少なくするか、出来る限り踏面に影響しないように配慮する必要がある。
【００９６】
したがって、ヒステリシスロスの熱があまり出ないうち、即ち、回転開始から１５〜３０秒の間に２回目の撮影を行うことが好ましい。
（８） コンピュータ３２は、（７）にて得られた温度から（５）で得られた温度を引くことで、摩擦による温度上昇分のみを求める（計測前の温度分布を除去）。
（９） コンピュータ３２は、（８）にて得られた温度上昇分に（２）で得られた補正係数をかけて補正を行う。補正係数をかけることにより、ドラム２６から受ける熱の影響を補正することができる。
（１０） 補正の行われた温度上昇分のみの温度情報、即ち、摩擦のみの温度上昇分に基づくタイヤ画像が表示装置３４に濃淡で表示される。
【００９７】
なお、図７（Ａ）には、図３に示すトレッドパターンを有するタイヤのトレッドの補正前の温度を示す画像及びタイヤ軸方向の温度分布（踏面部分の周方向平均値）を示すグラフが示されており、図７（Ｂ）には、補正後の温度を示す画像（上段）、タイヤ軸方向の温度分布（踏面部分の周方向平均値）を示すグラフ(中段）及び１０００Ｋｍ走行後の実摩耗量を示すグラフ(下段）が示されている。
【００９８】
タイヤ軸方向の温度分布を示すグラフと実摩耗量を示すグラフとを対比すると、上昇温度と摩耗量とが良く対応していることが分かる。
【００９９】
また、図９には、図１０に示すトレッドパターンを有するタイヤの温度を示す画像が示されており、画像の下側のグラフにはトレッドの幅方向温度分布が示されており、右側のグラフにはトレッドの周方向温度分布(右から２番目のブロック列部分）が示されている。
【０１００】
例えば、図９に示す画像及び右側のグラフから、トレッドのブロックにはタイヤ周方向に温度の偏りが見られる。ここから、このタイヤのブロックは、偏摩耗（ヒール・アンド・トゥ摩耗）を生じることが予測できる。
【０１０１】
また、図９に示す画像及び下側のグラフから、タイヤ軸方向に温度の偏りが見られる。ここから、このタイヤのブロックは、リブパンチ、エッジウエア等を生じることが予測できる。
【０１０２】
このように、本実施形態のタイヤの摩耗予測装置１０を用いることにより、従来のように長時間を要するドラム試験や実車試験を行わずに、短時間でタイヤ２０の摩耗を予測することができる。
(その他の実施形態）
前述した実施形態では、走行前にタイヤ２０を冷却し、踏面部分の判別を出きる状態としてタイヤ２０の撮影を行ったが、タイヤ２０を冷却せず、タイヤ２０の踏面のみを加熱し、溝部分との間に温度差を設けて踏面部分の判別を出きる状態としてタイヤ２０の撮影を行っても良い。
【０１０３】
この場合、ドラム２６にヒーター(加熱手段）を内蔵し、タイヤ２０をヒーターで加熱したドラム２６に接触させた状態で短時間転動させれば良い。その後、一回目の撮影を行えば良い。
【０１０４】
なお、タイヤ２０にキャンバー角、スリップアングル等を付与した状態で回転させても良い。これにより、より実車走行に近い摩耗の予測を行える。
【０１０５】
また、ブレーキをかけたタイヤ２０を回転するドラム２６に接触させ、ドラム２６との接触部分を撮影することにより、急ブレーキ(タイヤロック）による摩耗を予測することもできる。
【０１０６】
なお、上記実施形態では、回転するドラム２６にタイヤ２０を接触させて回転させたが、タイヤ２０は、ベルト、アスファルト及びコンクリート等の実路面等に接触させて回転させても良い。
【０１０７】
また、上記実施形態では、ドラム２６をモータ２９で回転させたが、タイヤ保持部２２にモータを設けてタイヤ２０に駆動力を付与して回転させても良い。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明タイヤの摩耗予測方法及びタイヤの摩耗予測装置によれば、タイヤの摩耗を簡単にかつ短時間で予測できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るタイヤの摩耗予測装置の概略構成図である。
【図２】 タイヤのフットプリント、接地長を表すグラフおよび補正係数を表すグラフである。
【図３】 トレッドのパターン図である。
【図４】 （Ａ）は冷却無しのタイヤの画像であり、（Ｂ）は冷却ありのタイヤの画像である。
【図５】 （Ａ）は走行開始３０後のタイヤの画像であり、（Ｂ）は走行開始１２０秒後のタイヤの画像である。
【図６】 タイヤの走行経過時間と温度との関係を示すグラフである。
【図７】 （Ａ）は接地長補正前の画像及び温度分布を示すグラフであり、（Ｂ）は接地長補正後の画像、温度分布を示すグラフ及び実摩耗量を示すグラフである。
【図８】 トレッドのパターン図である。
【図９】 図１０のタイヤのトレッドの画像、タイヤ周方向の温度分布を示すグラフ及びタイヤ軸方向の温度分布を示すグラフである。
【図１０】 トレッドのパターン図である。
【符号の説明】
１０ タイヤの摩耗予測装置
１４ サーモグラフィー(放射温度計、温度測定手段）
１６ 冷蔵庫（冷却手段）
２０ タイヤ
２２ タイヤ保持部（タイヤ支持手段）
２６ ドラム（路面）
２９ モータ（駆動手段）
３２ コンピューター（演算装置、記憶装置、補正手段）
３４ 画像表示装置（表示部）
３６ スキャナー(入力手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの摩耗予測方法及びタイヤの摩耗予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの走行距離とタイヤの摩耗との関係を調べるため、従来よりタイヤをドラム試験機に取り付けて走行させたり、実車に装着して走行させてタイヤを摩耗させていた。
【０００３】
しかしながら、タイヤを摩耗させるには走行距離を非常に長く設定する必要があり、結果を得るには試験時間が長くかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、タイヤの摩耗を短時間で予測する方法が提案されている。
【０００５】
従来、タイヤの摩耗を予測する場合、タイヤのトレッドに作用する剪断力と動き(変形から）摩耗仕事量を計する方法があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トレッド上の１点のみを計測するだけでトレッドパターンの摩耗イメージを可視化するには膨大な時間を費やさなければならず、事実上タイヤのトレッド全体の摩耗を予測することは不可能であった。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、タイヤの摩耗を簡単に予測ことができるタイヤの摩耗予測方法及びタイヤの摩耗予測装置を提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法は、タイヤを路面に接触させて走行させることによりトレッドの踏面部の温度を上昇させ、前記踏面部の上昇温度または走行後の前記踏面部の温度に基づいてタイヤの摩耗を予測すると共に、測定した温度をタイヤの接地長に基づいて補正することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法では、先ず、タイヤを路面に接触させて走行させ、トレッドの踏面部の温度を上昇させる。
【００１０】
トレッドの踏面部の温度上昇は、トレッドの踏面部と路面との摩擦熱によるものである。
【００１１】
ここで、走行後の踏面部の温度が高いということは、摩擦が多く摩耗量が大となることであるため、踏面部の温度上昇または走行後の踏面部の温度からタイヤの摩耗を簡単に予測することができる。また、トレッド全体にわたって温度を見ることにより、摩耗の大小関係が分かる。
また、走行前のタイヤの踏面の温度と路面の温度とが異なる場合、例えば、タイヤの踏面の温度よりも路面の温度が高い場合には、タイヤの踏面が路面と接触することによりタイヤの踏面は路面から熱を受けて温度上昇する。また、路面との接触による温度上昇は、路面とのタイヤ周方向の接地長によって変わる。具体的には、接地長が長く踏面と路面との接触時間が長い部分の方が、接地長が短く踏面と路面との接触時間が短い部分よりも上昇温度が大きくなる。
したがって、タイヤの踏面の温度と路面との温度が異なり、接地長がタイヤ軸方向に見て異なるタイヤ(通常のタイヤは殆ど含まれる）を用いる場合には、タイヤの接地長に基づいて上昇温度を補正することが予測精度を向上するには好ましい。特に、タイヤの踏面と路面との温度差が大きい場合には、予測精度の向上に効果的である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法において、前記踏面部の温度が、前記トレッドの溝部の温度に比して高い間に温度測定を行うことを特徴としている。
【００１３】
タイヤが走行すると、トレッドの踏面部と路面との摩擦により熱が発生すると共に、ゴム、その他のタイヤ構成部材の変形に伴うヒステリシスロスによる熱がタイヤ内部より発生する。
【００１４】
このヒステリシスロスによる熱は、タイヤ外側からみて、最初にトレッドの溝から表れる。
【００１５】
タイヤの摩耗は、路面との摩擦により生じる、即ち、路面と踏面との摩擦熱のみが摩耗と関係するので、ヒステリシスロスによる熱は誤差要因となる。
【００１６】
したがって、ヒステリシスロスによる熱の影響が踏面に及ばない前(及んだとしても影響が小さい内）、即ち、踏面部の温度が溝部の温度に比して高い間に温度測定を行うことが測定精度を向上する上で好ましい。
【００１７】
また、トレッドの溝の温度が踏面の温度と同一になると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合には、溝部分と踏面部分とを判別することができなくなる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法において、タイヤの走行開始後９０秒以内の温度を測定することを特徴としている。
【００１９】
タイヤが走行すると、トレッドの踏面部と路面との摩擦により熱が発生すると共に、ゴム、その他のタイヤ構成部材の変形に伴うヒステリシスロスによる熱がタイヤ内部より発生する。
【００２０】
このヒステリシスロスによる熱は、タイヤ外側からみて、最初にトレッドの溝から表れる。
【００２１】
タイヤの摩耗は、路面との摩擦により生じる、即ち、路面と踏面との摩擦熱のみが摩耗と関係するので、ヒステリシスロスによる熱は誤差要因となる。
【００２２】
したがって、ヒステリシスロスによる熱の影響が踏面に及ばない前(及んだとしても影響が小さい内）、即ち、踏面部の温度が溝部の温度に比して高い間に温度測定を行うことが測定精度を向上する上で好ましい。
【００２３】
また、トレッドの溝の温度が踏面の温度と同一になると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合には、温度表示画像から溝部分と踏面部分とを判別することができなくなる。
【００２４】
したがって、ヒステリシスロスによる熱の影響が踏面に及ばない前(及んだとしても影響が小さい内）、即ち、通常のタイヤで走行開始後９０秒以内に温度測定を行うことが測定精度を向上する上で好ましい。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のタイヤ摩耗予測方法において、走行開始以前のタイヤ温度が前記路面の温度より低いことを特徴としている。
【００２６】
走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より高いと、摩擦による温度上昇が相殺されてしまい、極端な場合、走行開始後に踏面の温度が低下することもあり、正しい上昇温度を得ることができなくなる場合がある。したがって、走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より低いことが好ましい。
【００２７】
また、トレッドの溝の温度と踏面の温度とが同一であると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合に、温度表示画面からは溝部分と踏面部分との境界が分からず、踏面の摩耗の予測が困難となる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のタイヤの摩耗予測方法において、走行前にタイヤを冷却して前記タイヤの温度を前記路面の温度より低くすることを特徴としている。
【００２９】
請求項５に記載のタイヤの摩耗予測方法では、走行前にタイヤを冷却するので、走行開始時のタイヤ温度を路面温度より低くできる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のタイヤの摩耗予測方法において、前記路面を加熱して前記タイヤの温度を前記タイヤの温度より高くすることを特徴としている。
【００３１】
請求項６に記載のタイヤの摩耗予測方法では、路面の温度をタイヤの温度より高くするので、走行開始時のタイヤ温度を路面温度より低くできる。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測方法において、回転中の前記踏面部の温度から回転開始以前の前記踏面部の温度を差し引くことによって求められた温度差に基づいてタイヤの摩耗を予測することを特徴としている。
【００３６】
請求項７に記載のタイヤの摩耗予測方法では、回転中のタイヤの踏面部の温度から回転開始以前のタイヤの踏面部の温度を差し引くことによって温度差（上昇温度）が求められる。
【００３７】
なお、回転開始以前にタイヤの踏面部の温度を測る場合、タイヤを路面に接触させる前に行うことが好ましい。その理由は、タイヤの踏面と路面との間に温度差がある場合、タイヤの踏面を路面に接触させることにより路面と接触した踏面部分の温度が変化してしまうため(トレッドの周方向の一部分の温度が変化してしまう）であり、また、タイヤの踏面を路面に接触させている時間によって路面と接触している踏面部分の温度変化も大きくなってしまうからである。
【００３８】
また、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、温度測定から回転開始までの時間は出来る限り短いことが好ましい(特に、温度差が大きい場合）。その理由は、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、タイヤを放置することによりタイヤ表面、即ち踏面の温度が変化してしまうためであり、また、タイヤを放置している時間によってタイヤの温度変化も大きくなってしまうからである。
【００３９】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測方法において、非接触式の放射温度計にて温度測定を行うことを特徴としている。
【００４０】
請求項８に記載のタイヤの摩耗予測方法では、非接触式の放射温度計にて温度測定を行うので、タイヤが回転中であっても容易に温度測定を行うことができる。
【００４１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のタイヤの摩耗予測方法において、前記非接触式の放射温度計は、サーモグラフィーであることを特徴としている。
【００４２】
請求項９に記載のタイヤの摩耗予測方法では、サーモグラフィーによって温度測定を行うので、タイヤの踏面の温度を視覚的に把握すること、即ち、踏面の摩耗形態を視覚的に把握することができる。
【００４３】
請求項１０に記載の発明は、タイヤを路面に接触させて走行させることによりトレッドの踏面部の温度を上昇させ、前記踏面部の温度に基づいてタイヤの摩耗を予測するタイヤの摩耗予測装置であって、タイヤを回転可能に支持するタイヤ支持手段と、前記タイヤを走行させる路面と、前記タイヤおよび前記路面の少なくとも一方を駆動して前記タイヤを回転させる駆動手段と、前記踏面部の温度を非接触で測定し、温度測定結果から前記踏面部の温度分布を把握する温度測定手段と、前記タイヤの接地長を入力する入力手段と、前記入力手段に入力された接地長に基づいて少なくとも前記温度測定結果を補正する補正手段と、を有することを特徴としている。
【００４４】
請求項１０に記載のタイヤの摩耗予測装置では、摩耗の予測を行うタイヤは、タイヤ支持手段によって支持される。
【００４５】
駆動手段が、タイヤまたは路面を駆動することによって、タイヤは路面と接触した状態で回転される。
【００４６】
タイヤが回転すると路面との摩擦によってトレッドの踏面の温度が上昇するので、温度測定手段にてトレッドの温度を測定する。
【００４７】
温度測定手段は、温度測定結果から踏面部の温度分布を把握する。
【００４８】
トレッドの踏面の摩耗は、路面との摩擦による温度上昇と比例するので、踏面部の温度分布を把握することで、トレッドの踏面の摩耗を予測することができる。
また、走行前のタイヤの踏面の温度と路面の温度とが異なる場合、例えば、タイヤの踏面の温度よりも路面の温度が高い場合には、タイヤの踏面が路面と接触することによりタイヤの踏面は路面から熱を受けて温度上昇する。また、路面との接触による温度上昇は、路面とのタイヤ周方向の接地長によって変わる。具体的には、接地長が長く踏面と路面との接触時間が長い部分の方が、接地長が短く踏面と路面との接触時間が短い部分よりも上昇温度が大きくなる。
したがって、タイヤの踏面の温度と路面との温度が異なり、接地長がタイヤ軸方向に見て異なるタイヤ(通常のタイヤは殆ど含まれる）を用いる場合には、タイヤの接地長に基づいて上昇温度を補正することが予測精度を向上するには好ましい。特に、タイヤの踏面と路面との温度差が大きい場合には、予測精度の向上に効果的である。
請求項１０に記載のタイヤの摩耗予測装置では、入力手段によりタイヤの接地長を入力する。そして、補正手段は、入力手段で入力された接地長に基づいて温度測定結果を補正する。例えば、タイヤの温度が路面の温度よりも低い場合、補正係数は、接地長が短い部分では大、接地長が長い部分では、接地長が短い部分に対して小となる。
なお、補正手段は、入力手段で入力された接地長に基づいて補正係数をかけて上昇温度の補正を行うこともできる。
【００４９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のタイヤの摩耗予測装置において、複数の温度測定結果を記憶する記憶装置と、１回目の温度測定時の温度測定結果と２回目の温度測定時の温度測定結果とから温度測定箇所の温度差を演算する演算装置と、を有することを特徴としている。
【００５０】
請求項１１に記載のタイヤの摩耗予測装置では、演算装置が、例えば、２回目の温度測定時の温度測定結果から１回目の温度測定時の温度測定結果を差し引くことによって温度測定箇所の温度差（上昇温度）を求めることができる。なお、１回目の温度測定とは、例えば、タイヤの走行以前の温度測定である。また、２回目の温度測定とは、例えば、走行を開始してから一定時間が経過した時点の温度測定である。
【００５１】
なお、回転開始以前にタイヤの踏面部の温度を測る場合、タイヤを路面に接触させる前に行うことが好ましい。その理由は、タイヤの踏面と路面との間に温度差がある場合、タイヤの踏面を路面に接触させることにより路面と接触した踏面部分の温度が変化してしまうため(トレッドの周方向の一部分の温度が変化してしまう）であり、また、タイヤの踏面を路面に接触させている時間によって路面と接触している踏面部分の温度変化も大きくなってしまうからである。
【００５２】
また、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、温度測定から回転開始までの時間は出来る限り短いことが好ましい(特に、温度差が大きい場合）。その理由は、タイヤと雰囲気との間に温度差がある場合、タイヤを放置することによりタイヤ表面、即ち踏面の温度が変化してしまうためであり、また、タイヤを放置している時間によってタイヤの温度変化も大きくなってしまうからである。
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載のタイヤの摩耗予測装置において、少なくとも前記温度測定結果を可視化可能な表示部を有することを特徴としている。
【００５９】
請求項１２に記載のタイヤの摩耗予測装置では、温度測定結果が表示部にて可視化される。また、表示部は、上昇温度を可視化することもできる。
【００６０】
このため、表示部を目視することで、タイヤの摩耗を予測することができる。
【００６１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０乃至請求項１２の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測装置において、前記タイヤを冷却する冷却手段を有することを特徴としている。
【００６２】
走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より高いと、摩擦による温度上昇が相殺されてしまい、極端な場合、走行開始後に踏面の温度が低下することもあり、正しい上昇温度を得ることができなくなる場合がある。したがって、走行開始時のタイヤ温度が路面の温度より低いことが好ましい。
【００６３】
また、トレッドの溝の温度と踏面の温度とが同一であると、例えば、サーモグラフィーを用いて温度測定を行った場合に、温度表示画面からは溝部分と踏面部分との境界が分からず、踏面の摩耗の予測が困難となる。
【００６４】
そこで、請求項１３に記載のタイヤの摩耗予測装置では、冷却手段によってタイヤを冷却することができる。
【００６５】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃至請求項１２の記載の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測装置において、前記路面を加熱する加熱手段を有することを特徴としている。
【００６６】
請求項１３に記載のタイヤの摩耗予測装置では、冷却手段でタイヤを冷却することにより路面よりもタイヤの温度を低くしたが、請求項１４に記載のタイヤの摩耗予測装置では、路面を加熱手段で加熱することによって路面よりもタイヤの温度を相対的に低くすることができる。
【００６７】
これによる作用は請求項１３と同一である。
【００６８】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤの摩耗予測装置の一実施形態を図面にしたがって説明する。
【００６９】
図１に示すように、本実施形態のタイヤの摩耗予測装置１０は、ドラム試験装置１２、サーモグラフィー１４、冷蔵庫１６、コンピュータ３２、画像表示装置３４、スキャナー３６等から構成されている。
【００７０】
ドラム試験装置１２は、タイヤ２０を回転自在に保持するタイヤ保持部２２を備えており、タイヤ保持部２２は油圧シリンダ２４にて上下動可能となっている。タイヤ保持部２２の下方には、ドラム２６が配置されている。
【００７１】
ドラム２６は、軸受２８に回転自在に支持されており、モータ２９によって回転される。
【００７２】
サーモグラフィー１４は、温度測定対象(本実施形態ではタイヤ２０）から放射される赤外線を検知する赤外線カメラ３０を備えている。
【００７３】
サーモグラフィー１４としては、例えば、日本アビオニクス（株）のＴＶＳ−８０００等を用いることができるが、他のものであってもよい。
【００７４】
赤外線カメラ３０はタイヤ２０を撮影し、撮影されたタイヤ２０の温度情報（温度測定結果）はコンピュータ３２へ出力される。
【００７５】
コンピュータ３２は、ＣＰＵ(演算装置），ＲＯＭ，ＲＡＭ(記憶装置）等から構成されており、サーモグラフィー１４の赤外線カメラ３０で撮影されたタイヤ２０の温度情報を演算し、画像表示装置３４には温度の高低を濃度で示した（または温度の高低を色で分けた）タイヤ画像が表示される。
【００７６】
コンピュータ３２は、複数の温度情報を記憶することができ、例えば、１回目の撮影で得られた温度情報と、２回目の撮影で得られた温度情報との差を演算し、１回目の撮影と２回目の撮影との間の温度変化を演算することができ、画像表示装置３４は、撮影時の温度の高低を濃度で示した（または温度の高低を色で分けた）タイヤ画像や温度変化分を濃度で示した（または温度変化分を色で分けた）タイヤ画像等を表示する。
【００７７】
また、コンピュータ３２にはスキャナー３６が接続されている。
【００７８】
スキャナー３６は、タイヤ２０のフットプリントを読み込むことができる。
【００７９】
コンピュータ３２は、スキャナー３６で読みこまれたフットプリントから、タイヤ軸方向位置でのタイヤ周方向の接地長を演算し、その接地長を補正係数に変換し記憶する。
【００８０】
そして、コンピュータ３２は、一旦記憶された温度情報に補正係数をかけて温度情報の補正を行い、画像表示装置３４に補正された温度情報に基づいたタイヤ画像を表示することができる。なお、コンピュータ３２は、演算して得られた温度変化に補正係数をかけて温度変化分の補正を行い、画像表示装置３４に補正された温度変化分に基づいたタイヤ画像を表示することもできる。
【００８１】
また、コンピュータ３２は、記憶した温度情報に基づいて種々の演算を行うことができ、例えば、タイヤ軸方向の任意の位置におけるタイヤ周方向の温度分布をグラフとして画像表示装置３４に表示したり、タイヤ周方向の任意の位置におけるタイヤ軸方向の温度分布をグラフとして画像表示装置３４に表示することができる。
(試験例）
次に、本実施形態のタイヤの摩耗予測装置１０を用いてタイヤの摩耗を予測する方法を説明する。
（１） 先ず、タイヤ２０に荷重をかけてフットプリントを採取する。なお、このときの荷重は、ドラム試験機１２でタイヤ２０に作用させる荷重と同一荷重とする。例えば、図３に示すようなトレッドパターンを有するタイヤからは、図２の上段に示すようなフットプリントが得られる。
（２） フットプリントをスキャナー３６で読み取る。コンピュータ３２は、読み取ったフットプリントに基づき、タイヤ軸方向の各位置でのタイヤ周方向の接地長を演算し、その接地長を補正係数に変換し記憶する。
【００８２】
タイヤ軸方向の各位置での接地長をグラフ化すると例えば図２の中段に示すようになり、タイヤ軸方向の各位置での補正係数をグラフ化すると例えば図２の下段に示すようになる。
【００８３】
図２の下段のグラフにおいて、縦軸は補正係数の大きさを表し、横軸はタイヤ軸方向位置を表しており、中段のタイヤ軸方向の各位置での接地長と対応させて見ると、接地長の短い部分の補正係数は、長い部分の補正係数に対して相対的に大となっている。
（３） 次に、タイヤ２０を冷蔵庫１６に入れて全体を均一に冷やす。なお、タイヤ２０の温度は、ドラム２６の外周表面温度よりも８°Ｃ程度低くすることが好ましい。
（４） 冷蔵庫１６より取り出した冷却済みのタイヤ２０をすばやくタイヤ保持部２２に取り付ける。ここでは、取り付けたタイヤ２０はドラム２６には接触させない。
（５） タイヤ２０のトレッドを赤外線カメラ３０で撮影（一回目）し、タイヤ２０のトレッドの各部の温度情報をコンピュータ３２に記憶する。
【００８４】
トレッドは、周方向の一部の位置を撮影しても良く、周方向全体を撮影しても良い。
【００８５】
なお、冷蔵庫１６より取り出したタイヤ２０を、例えば床面を転がしながらタイヤ保持部２２へ運搬すると、床面からの熱を受けてトレッドの踏面部(床面に接触した部分）の温度が上がり、踏面部分と溝部分との間に温度差が生じる。
【００８６】
図４には、例えば、図８に示すようなトレッドパターンを赤外線カメラ３０で撮影した画像が示されている。
【００８７】
図４（Ｂ）には、画像表示装置３４に表示された、踏面部分と溝部分との間に温度差が生じているトレッドの温度を示す画像が示されており、踏面部分と溝部分との判別ができる。なお、画像は、温度の違いが濃淡で表されており、図４の温度を示す画像においては、濃度が高いほど温度が高いことを示している。
【００８８】
一方、タイヤを冷却しない場合には、溝部分の温度と踏面部分との温度差が殆どないため、図４（Ａ）に示すように踏面部分と溝部分との判別が出来ない。
（６） ドラム２６を回転させ、次に油圧シリンダ２４を作動させ、タイヤ２０をドラム２６の外周表面に所定の荷重(例えば、JATMA規格に記載の最大荷重等）で押し付ける。
【００８９】
これにより、タイヤ２０はドラム２６に接触しながら回転し、接地面がドラム２６との摩擦により温度上昇する。
（７） タイヤ２０の回転開始後１５秒後にトリガーをかけ、（５）で撮影したトレッド上の同一位置を赤外線カメラ３０で撮影（２回目）し、トレッド各部の温度情報をコンピュータ３２に記憶する。
【００９０】
ここでは、タイヤ２０が回転を開始してから１５秒後に２回目の撮影(温度測定）を行ったが、ヒステリシスロスによる温度上昇の影響が出ない間、実際には溝部分(底部）の温度が、踏面の温度にまで達しないまでの間に、２回目の撮影を行う。
【００９１】
図６には、予め冷却しておいたタイヤと室温のタイヤとを用い、走行経過時間と溝部分の温度と、踏面(接地面）の温度との関係を調べた結果がグラフにて示されており、室温のタイヤは２点鎖線で示すようにタイヤが回転を始めると溝部分の温度の方が接地面の温度よりも大となってしまうのに対し、予め冷却しておいたタイヤでは実線で示すようにある程度の時間までは、溝部分の温度が踏面部分の温度より低く抑えられ、約９０秒後は溝部分の温度が踏面部分の温度を上回る。
【００９２】
例えば、図８に示すようなトレッドパターンのタイヤが回転し、ドラム２６との摩擦により踏面部の温度が上がると、図５（Ａ）に示すように画像表示装置３４に表示される画像は踏面部分と溝部分とを判別できる（ちなみに、図５（Ａ）は走行開始後３０秒後の画像であるが、１５秒後の画像も同じ傾向の画像である。）。
【００９３】
しかしながら、回転開始後１２０秒時点ではタイヤ内部からの発熱（ヒステリシスロスによる）により溝部分の温度も上昇して踏面部分とほぼ同じ温度に上昇してしまい、その結果、図５（Ｂ）に示すように踏面部分を判別することができなくなってしまう。
【００９４】
このように、溝部分の温度が踏面部分の温度に近づくと、画像表示装置３４で表示された映像からは踏面部分の判別が出来なくなるため、２回目の撮影は、少なくとも溝部分の温度が踏面部分の温度に達する以前に行うことが好ましい。
【００９５】
ヒステリシスロスによる熱等の、摩擦による熱以外の熱は誤差要因となるので、出来る限り少なくするか、出来る限り踏面に影響しないように配慮する必要がある。
【００９６】
したがって、ヒステリシスロスの熱があまり出ないうち、即ち、回転開始から１５〜３０秒の間に２回目の撮影を行うことが好ましい。
（８） コンピュータ３２は、（７）にて得られた温度から（５）で得られた温度を引くことで、摩擦による温度上昇分のみを求める（計測前の温度分布を除去）。
（９） コンピュータ３２は、（８）にて得られた温度上昇分に（２）で得られた補正係数をかけて補正を行う。補正係数をかけることにより、ドラム２６から受ける熱の影響を補正することができる。
（１０） 補正の行われた温度上昇分のみの温度情報、即ち、摩擦のみの温度上昇分に基づくタイヤ画像が表示装置３４に濃淡で表示される。
【００９７】
なお、図７（Ａ）には、図３に示すトレッドパターンを有するタイヤのトレッドの補正前の温度を示す画像及びタイヤ軸方向の温度分布（踏面部分の周方向平均値）を示すグラフが示されており、図７（Ｂ）には、補正後の温度を示す画像（上段）、タイヤ軸方向の温度分布（踏面部分の周方向平均値）を示すグラフ(中段）及び１０００Ｋｍ走行後の実摩耗量を示すグラフ(下段）が示されている。
【００９８】
タイヤ軸方向の温度分布を示すグラフと実摩耗量を示すグラフとを対比すると、上昇温度と摩耗量とが良く対応していることが分かる。
【００９９】
また、図９には、図１０に示すトレッドパターンを有するタイヤの温度を示す画像が示されており、画像の下側のグラフにはトレッドの幅方向温度分布が示されており、右側のグラフにはトレッドの周方向温度分布(右から２番目のブロック列部分）が示されている。
【０１００】
例えば、図９に示す画像及び右側のグラフから、トレッドのブロックにはタイヤ周方向に温度の偏りが見られる。ここから、このタイヤのブロックは、偏摩耗（ヒール・アンド・トゥ摩耗）を生じることが予測できる。
【０１０１】
また、図９に示す画像及び下側のグラフから、タイヤ軸方向に温度の偏りが見られる。ここから、このタイヤのブロックは、リブパンチ、エッジウエア等を生じることが予測できる。
【０１０２】
このように、本実施形態のタイヤの摩耗予測装置１０を用いることにより、従来のように長時間を要するドラム試験や実車試験を行わずに、短時間でタイヤ２０の摩耗を予測することができる。
(その他の実施形態）
前述した実施形態では、走行前にタイヤ２０を冷却し、踏面部分の判別を出きる状態としてタイヤ２０の撮影を行ったが、タイヤ２０を冷却せず、タイヤ２０の踏面のみを加熱し、溝部分との間に温度差を設けて踏面部分の判別を出きる状態としてタイヤ２０の撮影を行っても良い。
【０１０３】
この場合、ドラム２６にヒーター(加熱手段）を内蔵し、タイヤ２０をヒーターで加熱したドラム２６に接触させた状態で短時間転動させれば良い。その後、一回目の撮影を行えば良い。
【０１０４】
なお、タイヤ２０にキャンバー角、スリップアングル等を付与した状態で回転させても良い。これにより、より実車走行に近い摩耗の予測を行える。
【０１０５】
また、ブレーキをかけたタイヤ２０を回転するドラム２６に接触させ、ドラム２６との接触部分を撮影することにより、急ブレーキ(タイヤロック）による摩耗を予測することもできる。
【０１０６】
なお、上記実施形態では、回転するドラム２６にタイヤ２０を接触させて回転させたが、タイヤ２０は、ベルト、アスファルト及びコンクリート等の実路面等に接触させて回転させても良い。
【０１０７】
また、上記実施形態では、ドラム２６をモータ２９で回転させたが、タイヤ保持部２２にモータを設けてタイヤ２０に駆動力を付与して回転させても良い。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明タイヤの摩耗予測方法及びタイヤの摩耗予測装置によれば、タイヤの摩耗を簡単にかつ短時間で予測できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るタイヤの摩耗予測装置の概略構成図である。
【図２】 タイヤのフットプリント、接地長を表すグラフおよび補正係数を表すグラフである。
【図３】 トレッドのパターン図である。
【図４】 （Ａ）は冷却無しのタイヤの画像であり、（Ｂ）は冷却ありのタイヤの画像である。
【図５】 （Ａ）は走行開始３０後のタイヤの画像であり、（Ｂ）は走行開始１２０秒後のタイヤの画像である。
【図６】 タイヤの走行経過時間と温度との関係を示すグラフである。
【図７】 （Ａ）は接地長補正前の画像及び温度分布を示すグラフであり、（Ｂ）は接地長補正後の画像、温度分布を示すグラフ及び実摩耗量を示すグラフである。
【図８】 トレッドのパターン図である。
【図９】 図１０のタイヤのトレッドの画像、タイヤ周方向の温度分布を示すグラフ及びタイヤ軸方向の温度分布を示すグラフである。
【図１０】 トレッドのパターン図である。
【符号の説明】
１０ タイヤの摩耗予測装置
１４ サーモグラフィー(放射温度計、温度測定手段）
１６ 冷蔵庫（冷却手段）
２０ タイヤ
２２ タイヤ保持部（タイヤ支持手段）
２６ ドラム（路面）
２９ モータ（駆動手段）
３２ コンピューター（演算装置、記憶装置、補正手段）
３４ 画像表示装置（表示部）
３６ スキャナー(入力手段）
Claims (14)
- タイヤを路面に接触させて走行させることによりトレッドの踏面部の温度を上昇させ、前記踏面部の上昇温度または走行後の前記踏面部の温度に基づいてタイヤの摩耗を予測すると共に、測定した温度をタイヤの接地長に基づいて補正することを特徴とするタイヤの摩耗予測方法。
- 前記踏面部の温度が、前記トレッドの溝部の温度に比して高い間に温度測定を行うことを特徴とする請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法。
- タイヤの走行開始後９０秒以内の温度を測定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤの摩耗予測方法。
- 走行開始以前のタイヤ温度が前記路面の温度より低いことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のタイヤ摩耗予測方法。
- 走行前にタイヤを冷却して前記タイヤの温度を前記路面の温度より低くすることを特徴とする請求項４に記載のタイヤの摩耗予測方法。
- 前記路面を加熱して前記路面の温度を前記タイヤの温度より高くすることを特徴とする請求項４に記載のタイヤの摩耗予測方法。
- 回転中の前記踏面部の温度から回転開始以前の前記踏面部の温度を差し引くことによって求められた温度差に基づいてタイヤの摩耗を予測することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測方法。
- 非接触式の放射温度計にて温度測定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測方法。
- 前記非接触式の放射温度計は、サーモグラフィーであることを特徴とする請求項８に記載のタイヤの摩耗予測方法。
- タイヤを路面に接触させて走行させることによりトレッドの踏面部の温度を上昇させ、前記踏面部の温度に基づいてタイヤの摩耗を予測するタイヤの摩耗予測装置であって、
タイヤを回転可能に支持するタイヤ支持手段と、
前記タイヤを走行させる路面と、
前記タイヤおよび前記路面の少なくとも一方を駆動して前記タイヤを回転させる駆動手段と、
前記踏面部の温度を非接触で測定し、温度測定結果から前記踏面部の温度分布を把握する温度測定手段と、
前記タイヤの接地長を入力する入力手段と、
前記入力手段に入力された接地長に基づいて少なくとも前記温度測定結果を補正する補正手段と、
を有することを特徴とするタイヤの摩耗予測装置。 - 複数の温度測定結果を記憶する記憶装置と、
１回目の温度測定時の温度測定結果と２回目の温度測定時の温度測定結果とから温度測定箇所の温度差を演算する演算装置と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載のタイヤの摩耗予測装置。 - 少なくとも前記温度測定結果を可視化可能な表示部を有することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のタイヤの摩耗予測装置。
- 前記タイヤを冷却する冷却手段を有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測装置。
- 前記路面を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２の記載の何れか１項に記載のタイヤの摩耗予測装置。
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