JP4894334B2 - タイヤ接地部付近の表面形状検出方法と装置及び表面形状測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ接地部付近の表面形状を検出する方法と装置、及び表面形状を測定する方法に関し、更に詳しくは、タイヤの開発に寄与するタイヤ接地部付近の表面形状検出方法と装置及び表面形状測定方法に関する。

車両の運動性能にタイヤ性能が大きな影響を与える。このタイヤ性能は、タイヤが接地した時の状態に大きく依存するため、タイヤの開発に当たり、タイヤの接地状態を知ることが重要である。従来、このようなタイヤの接地状態を検出する技術として、タイヤの接地面の形状を観察できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１，２）
しかしながら、上記した技術は、路面に接地するタイヤの接地部（接地面）の表面形状は検出することができるが、その接地部周辺の表面形状については検出することができない。タイヤが接地した際に、接地部周辺も変形してその形状を変化させるが、この接地部周りの表面形状は排水性や耐摩耗性などのタイヤ性能を調べる上で重要であり、接地部付近の表面形状を検出する技術の提案が求められていた。
特開２００４−３４０８６０号公報 特開２００５−３２６２５７号公報

本発明の目的は、タイヤの開発に寄与するタイヤ接地部付近の表面形状検出方法と装置及び表面形状測定方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法は、タイヤに所定の荷重を負荷した状態でタイヤのトレッド部を所定の接地位置に接地させ、該接地したトレッド部の接地部周囲に硬化する液体を流し込み、該液体を硬化させた後該硬化した液体からタイヤを取り外して前記接地部周りの表面形状を転写した型を得ることを特徴とする。

本発明のタイヤ接地部付近の表面形状検出装置は、タイヤのトレッド部を接地させる面を上面に備えたタイヤ接地手段と、タイヤを保持し、前記上面に接地したタイヤに所定の荷重を負荷可能な負荷手段と、タイヤのトレッド部が接地する上面の所定の接地位置を囲むことが可能な枠と、該枠で囲まれた空間にトレッド部の接地部周りの表面形状を転写した型を取るための硬化する液体を供給可能な液体供給手段とを具備し、前記タイヤ接地手段の上方に前記負荷手段を設け、該タイヤ接地手段と負荷手段の少なくとも一方を昇降可能に構成したことを特徴とする。

また、本発明のタイヤ接地部付近の表面形状測定方法は、上記タイヤ接地部付近の表面形状検出方法により得られた型を３次元デジタイザにより計測することを特徴とする。

上述した本発明によれば、タイヤに所定の荷重を負荷した状態でトレッド部を所定の接地位置に接地させ、その接地したトレッド部の接地部周囲に硬化する液体を流し込み、それを硬化させて接地部周りの表面形状を転写した型を得るようにしたので、排水性や耐摩耗性などのタイヤ性能を調べる上で重要な接地部周辺の表面形状を得ることできるようになり、従って、タイヤの開発に大きく寄与する。

また、得られた型を３次元デジタイザにより計測することにより、接地部周りの表面形状の詳細を得ることができるので、タイヤの開発に一層寄与することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法の一実施形態を示し、１はタイヤ（空気入りタイヤ）である。図１に示す本発明の方法は、先ずタイヤ１のトレッド部１Ａを接地させる面２の所定の接地位置に形成した盤状の凹部３に硬化する液体４を流し込み（図１（ａ））、それを硬化させる（図１（ｂ））。これにより、後述する型５と共に取り外し可能な板体６を凹部３に形成する。

凹部３に流し込む液体４としては、硬化するものであればいずれのものを使用してもよく、例えば、後述する型５を取るために使用する液体や石膏などを用いることができる。好ましくは、型５と接着性が良好なものがよい。また、液体４を流し込まずに、金属などからなる硬質の板を凹部３内に配置することで、凹部３に板体６を形成するようにしてもよい。

次いで、所定の荷重を負荷して面２に接地させたタイヤ１を転動移動させ（図１（ｃ））、タイヤ１に所定の荷重を負荷した状態でタイヤ１のトレッド部１Ａを面２の凹部３に形成した板体６の所定の接地位置に接地させ、静置する（図１（ｄ））。このようにタイヤ１を転動させて所定の接地位置に配置する場合、少なくともタイヤ接地長の２倍、好ましくはタイヤ１を１回転以上転動させて所定の接地位置に移動するのが、実車走行に近い状態を再現できるのでよい。また、タイヤ１を実際に使用される車両に装着して所定の接地位置に移動するようにしてもよい。

タイヤ１は、転動させて所定の接地位置に配置するのが好ましいが、図１（ｅ）に示すように、所定の接地位置の上方から降下させてトレッド部１Ａを板体６に接地させるようにしてもよい。この場合、後述する枠７を予め板体６を囲むように配置しておいてもよい。

タイヤ１に所定の荷重を負荷した状態でタイヤ１のトレッド部１Ａを面２に形成した板体６の所定の接地位置に静置する場合、キャンバー角や駆動トルク、操舵方向トルクを付与するようにしてもよく、検出条件に合わせて適宜選択することができる。これにより、キャンバー角や駆動トルク、操舵方向トルクを付与した状態でのブロックなどの陸部の倒れ込み状態を観察することが可能になる。

次いで、トレッド部１Ａの接地部１ｅから所定の間隔を隔てて枠７を配置し、接地部１ｅの周囲を枠７で囲む（図１（ｆ））。この枠７の高さは、タイヤ１のトレッド部（トレッド面）に形成される溝の最大溝深さより高くなるようにするのがよい。

続いて、枠７内の接地したトレッド部１Ａの接地部１ｅ周囲に硬化する液体８を流し込む（図１（ｇ））。液体８はトレッド部１Ａの接地部１ｅ周りの表面形状を転写した型５を取るために使用するものであり、タイヤの離型を容易にするため、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などの造形材料を液体８として好ましく用いることができるが、当然のことながらこれに限定されない。好ましくは、タイヤ１に予め離型材を塗布しておくのが、型５からタイヤ１の抜き取りを容易にする上でよい。

液体８は、型５の観察を容易にするため、着色したものが好ましく用いられる。その色は、板体６を構成する液体４の色と異なるものが同様の理由からよい。液体８は、少なくともタイヤ１のトレッド部（トレッド面）に形成される溝の最大溝深さより深くなる位置まで供給するのがよい。

液体８を供給した後、好ましくは、タイヤ１を前後（図の左右）に動かしたり、液体８に超音波などで振動を与え、トレッド部１Ａに形成した溝（不図示）内に生じる空気溜まりの空気を排除するのがよい。

液体８を硬化させた後、枠７を除去し、次いでタイヤ１を上昇させて、硬化した液体８により形成された型５からタイヤ１を取り外し（図１（ｈ））、続いて凹部３から板体６を取り外して（図１（ｉ））、板体６上に接地部１ｅ周りの表面形状を転写した型５を積層した積層体９を得る。或いは、凹部３からタイヤ１と共に板体６を取り外した（図１（ｊ））後、タイヤ１を除去し（図１（ｋ））、積層体９を得るようにしてもよい。

上記実施形態では板体６を設けるようにしたが、板体６は必ずしも設ける必要はなく、図２に示すように、面２の所定の接地位置にタイヤ１のトレッド部１Ａを接地させた（図２（ａ））後、枠７を接地部１ｅを囲むように配置し（図２（ｂ））、その枠７内に硬化する液体８を流し込み（図２（ｃ））、該液体８を硬化させた後枠７とタイヤ１を除去し、板体６がない型５を形成する（図２（ｄ））ようにしてもよい。

図３，４に上述した本発明の方法を実施する装置の一実施形態を示す。このタイヤ接地部付近の表面形状検出装置は、タイヤ１のトレッド部１Ａを接地させる面１１を上面に備えたタイヤ接地手段１２と、タイヤ１を回転自在に支持し、面１１に接地したタイヤ１に所定の荷重を負荷可能な負荷手段１３と、タイヤ１のトレッド部１Ａが接地する面１１の所定の接地位置を囲むことが可能な枠１４と、枠１４で囲まれた空間にトレッド部１Ａの接地部１ｅ周りの表面形状を転写した型５を取るための硬化する液体８を供給可能な液体供給手段１５を具備している。

タイヤ接地手段１２は、ベース１６上に設置した接地台１７の上面がタイヤ１のトレッド部１Ａを接地させる面１１になっている。このタイヤ接地手段１２の上方に負荷手段１３が設けられている。

負荷手段１３は、接地台１７に隣接して立設された支持部材１８に、接地台１７の面１１に沿って移動可能に取り付けられており、支持部材１８に面１１と平行に横設したガイドレール１９に不図示の駆動源により移動体２０が移動可能に係合し、その移動体２０に昇降及び負荷用シリンダ２１を介して、ホイール２２に装着して所定の空気圧を付与したタイヤ１を回転自在に支持できるようになっている。

タイヤ１のトレッド部１Ａが接地する接地台１７の面１１の所定の接地位置には、盤状の凹部２２が設けられ、この凹部２２に板体６を形成可能な板体形成手段２３が接地台１７の近傍に配置してある。この板体形成手段２３は、凹部２２に硬化する液体４を供給可能な供給源２４を有している。板体形成手段２３を設けない場合には、凹部２２がない接地台１７が使用される。

枠１４は凹部２２を囲むように面１１内に配置され、点線で示す立設した位置と実線で示す待機する位置との間を移動できるようになっている。この枠１４が立設した位置に移動することで、凹部２２内に形成した板体６の上面のタイヤトレッド部１Ａが接地する所定の接地位置を所定の間隔を隔てて囲むことができる。

液体供給手段１５は、接地台１７の近傍に配置され、枠１４で囲まれた空間に硬化する液体８を供給する液体供給源２５を有している。液体供給手段１５は、板体形成手段２３が供給する液体４と異なる色の液体８を液体供給源２５から供給するようになっている。

接地台１７内には、板体６と型５からなる積層体９を凹部２２内から上方に押し出して取り出すための取出し手段２６が設置され、シリンダ２７のロッド２８を上方に伸長することで、積層体９を凹部２２内から上方に押し出して取り外すことができるようにしてある。

上述した装置を用いて図１に示す工程を説明すると、先ず板体形成手段２３から液体４を凹部２２に流し込む。その液体４が硬化して板体６が形成されると、シリンダ２１が作動してタイヤ１を降下させ、設置台１７の面（上面）１１に所定の荷重を負荷した状態で当接させる。続いて、移動体２０が図４の右方向に所定距離移動する。それによりタイヤ１が面１１上を転動して板体６の所定の接地位置まで移動し、そこで所定の荷重を負荷した状態で接地する。

タイヤ１を転動させずに板体６の所定の接地位置に接地させる場合には、移動体２０が板体６の所定の接地位置の上方に移動した後、シリンダ２１が作動してタイヤ１を降下させ、板体６の上面の所定の接地位置に所定の荷重を負荷した状態でタイヤ１を接地させる。この場合、枠１４は予め立設する位置に移動させておいてもよい。

次いで、枠１４が点線で示す立設する位置まで移動すると、液体供給手段１５が液体８を枠１４内に供給する。液体８が硬化して接地部１ｅ周りの表面形状を転写した型５が形成されると、枠１４が実線で示す待機位置に移動する。次いで、負荷手段１３のシリンダ２１が作動してタイヤ１を上昇させる。これにより型５からタイヤ１が離型する。続いて、取出し手段２６のシリンダ２７が作動し、そのロッド２８が上方に伸長して板体６上に型５を積層した積層体９を凹部２２から上方に押し出す。

本発明のタイヤ接地部付近の表面形状測定方法は、上記のようにして得られた型５の転写面５ａを、図５に示すように、３次元デジタイザ４０（例えば、特開２００２−３１５１２号公報や特開２００２−２１３７８８号公報参照）により計測するものである。

上述した本発明によれば、タイヤ１に所定の荷重を負荷した状態でトレッド部１Ａを所定の接地位置に接地させ、その接地したトレッド部１Ａの接地部１ｅ周囲に硬化する液体８を流し込み、それを硬化させて接地部１ｅ周りの表面形状を転写した型５を得るようにしたので、排水性や耐摩耗性などのタイヤ性能を調べる上で重要な接地部１ｅ周りの表面形状を得ることできるようになり、タイヤの開発に大きく寄与する。

また、所定の荷重を負荷したタイヤ１を転動移動させて所定の接地位置に接地させることで、実車走行に近い状態を再現でき、タイヤの開発に必要なデータの精度を高めることができる。特にブロックやサイプを設けたタイヤでは、トレッド部１Ａが接地した際にその接地部１ｅの踏み込み側に位置するブロックやサイプの部分の変形状態（踏み込み側変形角度）及び接地部１ｅの蹴り出し側に位置するブロックやサイプの部分の変形状態（蹴り出し側変形角度）がわかり、タイヤの開発に一層寄与する。

また、所定の接地位置に型５と共に取り外し可能な板体６を配置する一方、板体６の色と型５を形成する液体８の色を異ならせることで、得られた型５と板体６の積層体９において、実際の接地部１ｅの形状と領域が明確になり、目視により接地部１ｅ周りの表面形状が観察し易くなる。

また、型５を３次元デジタイザ４０により計測するこで、接地部１ｅ周りの表面形状の詳細を得ることができ、タイヤの開発に一層寄与することができる。

本発明において、上述した表面形状検出装置は、負荷手段１３を昇降可能に構成したが、それに代えて、タイヤ接地手段１２の接地台１７を昇降可能に構成してもよく、タイヤ接地手段１２と負荷手段１３の少なくとも一方を昇降可能に構成すればよい。

また、上記実施形態では、タイヤ１を平坦の面に接地させるようにしたが、図６に示すように、突起５１や段部５２がある面５３に接地させた時の接地部付近の表面形状を検出するようにしてもよい。その場合、板体６には突起５１や段部５２が上面ある板体を使用する。また、板体６を使用しない場合には、突起５１や段部５２を形成した面２，１１を使用する。

本発明のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法の一実施形態における各工程を示し、（ａ）は板体を形成するために硬化する液体を流し込む工程、（ｂ）は液体を硬化さる工程、（ｃ），（ｄ）はタイヤを転動移動させて所定の接地位置に接地させる工程、（ｅ）はタイヤを所定の接地位置に接地させる他の工程、（ｆ）は枠を配置する工程、（ｇ）は型を作るために硬化する液体を流し込む工程、（ｈ）は型からタイヤを取り外す工程、（ｉ）は凹部から板体を取り外す工程、（ｊ）は凹部からタイヤと共に板体を取り外す工程、（ｋ）は型からタイヤを取り外す工程の説明図である。 板体を設けない場合の工程の要部を示し、（ａ）はタイヤを所定の接地位置に接地させる工程、（ｂ）は枠を配置する工程、（ｃ）は型を作るために硬化する液体を流し込む工程、（ｄ）は板体がない型からタイヤを取り外す工程の説明図である。 本発明のタイヤ接地部付近の表面形状検出装置の一実施形態を示す概略図である。 図３のタイヤ接地部付近の表面形状検出装置の概略部分断面側面図である。 型を３次元デジタイザにより計測する工程を示す説明図である。 （ａ）は面に突起を設けた例を示す要部側面図、（ｂ）は面に段部を設けた例を示す要部側面図である。

符号の説明

１ タイヤ
１Ａ トレッド部
１ｅ 接地部
２ 面 ３ 凹部
４ 液体
５ 型 ６ 板体
７ 枠
８ 液体
１１ 面 １２ タイヤ接地手段
１３ 負荷手段
１４ 枠
１５ 液体供給手段
２２ 凹部
２３ 板体形成手段
４０ ３次元デジタイザ

Claims (11)

1. タイヤに所定の荷重を負荷した状態でタイヤのトレッド部を所定の接地位置に接地させ、該接地したトレッド部の接地部周囲に硬化する液体を流し込み、該液体を硬化させた後該硬化した液体からタイヤを取り外して前記接地部周りの表面形状を転写した型を得るタイヤ接地部付近の表面形状検出方法。
2. 所定の荷重を負荷したタイヤを転動移動させて所定の接地位置に接地させる請求項１に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法。
3. タイヤのトレッド部を所定の接地位置に接地させた後、トレッド部の接地部を所定の間隔を隔てて囲む枠を配置し、該枠内に硬化する液体を流し込む請求項１または２に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法。
4. 所定の接地位置に前記型と共に取り外し可能な板体を配置し、該板体の所定の接地位置にタイヤのトレッド部を接地させる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法。
5. 前記板体の色と前記液体の色が異なる請求項４に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法。
6. タイヤのトレッド部を接地させる面を上面に備えたタイヤ接地手段と、タイヤを保持し、前記上面に接地したタイヤに所定の荷重を負荷可能な負荷手段と、タイヤのトレッド部が接地する上面の所定の接地位置を囲むことが可能な枠と、該枠で囲まれた空間にトレッド部の接地部周りの表面形状を転写した型を取るための硬化する液体を供給可能な液体供給手段とを具備し、前記タイヤ接地手段の上方に前記負荷手段を設け、該タイヤ接地手段と負荷手段の少なくとも一方を昇降可能に構成したタイヤ接地部付近の表面形状検出装置。
7. 前記負荷手段が前記タイヤを回転自在に支持し、かつ前記タイヤ接地手段の上面に沿って移動可能である請求項６に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出装置。
8. タイヤ接地手段の上面の所定の接地位置に盤状の凹部を設け、前記液体を硬化させることにより得られるトレッド部の接地部周りの表面形状を転写した型と共に取り外し可能な板体を前記凹部に形成可能な板体形成手段を備える請求項６または７に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出装置。
9. 前記板体形成手段は前記凹部に硬化する液体を供給する液体供給部を有する請求項８に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出装置。
10. 前記板体形成手段が供給する液体の色と前記液体供給手段が供給する液体の色が異なる請求項９に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出装置。
11. 請求項１乃至５に記載のタイヤ接地部付近の表面形状検出方法により得られた型を３次元デジタイザにより計測するタイヤ接地部付近の表面形状測定方法。

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