JP4961793B2 - タイヤ形状変化の評価方法、タイヤ形状変化の評価装置、およびタイヤ形状変化の評価システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に装着されて路面を転動するタイヤの、転動量に応じたタイヤ形状の変化を評価する、タイヤ形状変化の評価方法、タイヤ形状変化の評価装置、およびタイヤ形状変化の評価システムに関する。

例えば、海外の舗装路を走行するためのタイヤなど、今までとは異なった環境で用いるためのタイヤを新たに開発する場合、想定した環境に応じて種々のタイヤ設計案を作成し、これらの設計案に基づいた種々のテストタイヤを作製し、これらのテストタイヤを用いた種々の試験を行なうことは、一般的である。タイヤの開発において、これらのテストタイヤを実際に車両に装着して、海外の舗装路など、想定する実際の路面を転動させ（ロードテストを実施し）、タイヤ表面の摩耗などに起因したタイヤ形状の経時変化を知ることは、設計案やタイヤ作製工程の確認などのために重要である。

長時間にわたるタイヤ形状の変化を知るためには、異なる転動経時時間（転動状態）それぞれにおけるタイヤ形状を、順次測定する必要がある。この際、当然であるが、異なる転動状態それぞれにおいて、タイヤ切断面を調べるような破壊検査は行なえず、非破壊検査によってタイヤ形状を測定する必要がある。通常、海外のロードテスト実施者は、国内の開発者が欲するデータを取得するための高価な非破壊検査装置（形状測定装置）や、高価な評価装置を有してはおらず、非破壊検査によって実際にタイヤ形状を測定するには、実際に国内の開発者がロードテストを実施したタイヤを入手する必要がある。しかし、開発する場所（開発地）が国内であり、実際にロードテストを実施する場所（実験地）が海外である場合など、海外に移送して路面を実際に転動させたタイヤを、異なる転動状態（転動経時時間）毎に、評価のために国内に移送するといったことを繰り返しては、費用も時間も莫大なものとなってしまう。

このため、従来では、図１１に示すような手法によって、開発地と実験地が遠く離れている場合でも、評価のためにかかる実験時間の増加を比較的少なくし、かつ、評価のためにかかるコストの増加を比較的少なくしていた。まず、開発地（国内）において開発者側がテストタイヤを作製し（ステップＳ３００）、作製したテストタイヤを、実験地（海外）に送付する（ステップＳ３０２）。実験地ではロードテスト実施者（ロードテスト業者など）が、送付されたテストタイヤを受け取り（ステップＳ４００）、受け取ったテストタイヤを所定の車両に装着して、所定の路面を走行させるロードテストを開始する（ステップＳ４０２）。ロードテストを開始すると、ロードテスト実施者は、異なる経時時間それぞれにおいて、タイヤの表面形状（外観）を写真撮影して、撮影して得られた写真データ（２次元のデータ）を開発者側（開発地）に送る（ステップＳ４０４、ステップＳ４０６）。このような写真撮影および写真データの送付は、所定の転動状態（転動経時時間）おきに繰り返し実施される。開発者側は、送付された写真データを受け取る（ステップＳ３０４、ステップＳ３０６）。ロードテスト実施者側でロードテストが終了（ステップＳ４０８）すれば、ロードテスト実施者は、所定の時間だけ所定の路面を転動させたタイヤ（摩耗タイヤとする）を、開発者側に送付する（ステップＳ４１０）。開発者側は、送付された摩耗タイヤを受け取り（ステップＳ３０８）、テストタイヤの形状の経時変化について評価する（ステップＳ３１０）。

従来は、このように、ロードテスト実施者が、異なる経時時間それぞれにおいて、タイヤの表面形状（外観）を写真撮影して、撮影して得られた写真データ（２次元のデータ）を開発者側（開発地）に送ることで、海外に移送して路面を実際に転動させたタイヤを、異なる転動状態（転動経時時間）毎に、評価のために国内に移送するといったことを繰り返すことを回避し、評価にかかる費用や時間の増加を抑えていた。

しかし、従来のこのような手法では、開発者側は、摩耗タイヤ自体と、タイヤの表面形状（外観）を写真撮影して得られた、異なる転動状態（転動経時時間）それぞれにおける写真データ（２次元のデータ）のみしか入手することができない。摩耗タイヤ自体については、３次元形状を詳細に測定すれば、ロードテストが終了した転動状態でのテストタイヤの摩耗状態などについて、詳細な解析は可能ではある。しかし、写真データなどの２次元のデータからでは、異なる転動状態（転動経時時間）それぞれにおける、テストタイヤの詳細な３次元形状を知り得ることはできず、例えば詳細な偏摩耗の程度を知ることはできなかった。このように、従来では、異なる転動状態それぞれにおけるタイヤの詳細な偏摩耗状態など、タイヤ形状の詳細な変化を知ることはできなかった。

そこで、本発明は、車両に装着されて路面を転動するタイヤの、異なる転動量それぞれにおけるタイヤの詳細な偏摩耗状態など、タイヤ形状の変化を詳細に知ることを可能とする、タイヤ形状変化の評価方法、タイヤ形状変化の評価装置、およびタイヤ形状変化の評価システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に装着されて路面を転動するタイヤの、転動量に応じたタイヤ形状の変化を評価する方法であって、前記タイヤをタイヤ周方向に沿って複数の部分に分割した複数の部分領域のうち、少なくとも１つの部分領域の、前記タイヤが車両に装着されて前記路面を所定の転動量だけ転動した第１転動状態における３次元形状を測定して得られた、前記部分領域の第１転動状態３次元測定データを取得し、前記第１転動状態３次元測定データに応じて、前記第１転動状態３次元測定データの座標系における、前記タイヤのタイヤ軸に対応する基準軸を導出し、前記基準軸に基づいて前記第１転動状態３次元測定データを座標変換して、前記第１転動状態と異なる第２転動状態における前記部分領域の３次元形状を表す、前記基準軸に基づいて表された第２転動状態３次元形状データと、座標変換した前記第１転動状態３次元測定データとを比較し、前記第１転動状態３次元測定データの、前記第２転動状態３次元形状データからのずれ量を導出することを特徴とするタイヤ形状変化の評価方法を提供する。

なお、前記第２転動状態３次元形状データは、前記ずれ量を導出するに先がけて、前記第２転動状態における前記タイヤの前記部分領域の３次元形状を測定して得られた、前記部分領域の第２転動状態３次元測定データを取得し、前記第２転動状態３次元測定データに応じて、前記第２転動状態３次元測定データの座標系における、前記タイヤのタイヤ軸に対応する基準軸を導出し、前記基準軸に基づいて前記第２転動状態３次元測定データを座標変換して得られた、座標変換後の前記第２転動状態３次元測定データであることが好ましい。

なお、前記第２転動状態は、前記タイヤが車両に装着されて前記路面を転動する以前の転動前状態であってもよい。

また、前記第２転動状態３次元形状データは、前記転動前状態における、前記部分領域の３次元形状を表す３次元形状データであり、前記タイヤ軸に対応する前記基準軸を中心とし、前記転動前状態における前記タイヤの半径に対応する半径を有する円柱面の一部に対応する３次元形状データであることもまた好ましい。

また、前記基準軸を導出する際、前記部分領域の３次元測定データと、前記タイヤの赤道面と平行な平面との交線について、この交線を真円の円弧の一部と仮定した場合の近似円を導出し、この近似円の中心点を通り前記タイヤの赤道面と垂直な直線を、前記基準軸として導出することが好ましい。

また、前記タイヤの赤道面と平行な前記平面は、前記タイヤのタイヤ溝底部分を通る平面であることが好ましい。

また、前記部分領域の３次元測定データは、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状が転写されて作製された、部分領域転写型の形状を測定することで得られたデータであることが好ましい。

また、前記部分領域転写型は、前記タイヤの前記部分領域の形状が、シリコーンパテ、石膏、ゴムの少なくともいずれか１つを用いて転写された型であることが好ましい。

また、前記部分領域の３次元測定データは、タイヤ周方向の限られた範囲のタイヤの３次元形状を測定することが可能な３次元スキャナを用いて、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状を直接測定して得られたデータであることが好ましい。

なお、前記部分領域の３次元測定データを取得する際、前記３次元測定データを、電子情報通信回線を介して取得してもよい。

本発明は、また、車両に装着されて路面を転動するタイヤの、転動量に応じたタイヤ形状の変化を評価する装置であって、前記タイヤをタイヤ周方向に沿って複数の部分に分割した複数の部分領域のうち、少なくとも１つの部分領域の、前記タイヤが車両に装着されて前記路面を所定の転動量だけ転動した第１転動状態における３次元形状を測定して得られた、前記部分領域の第１転動状態３次元測定データを取得する手段と、前記第１転動状態３次元測定データに応じて、前記第１転動状態３次元測定データの座標系における、前記タイヤのタイヤ軸に対応する基準軸を導出する手段と、前記基準軸に基づいて前記第１転動状態３次元測定データを座標変換して、前記第１転動状態と異なる第２転動状態における前記部分領域の３次元形状を表す、前記基準軸に基づいて表された第２転動状態３次元形状データと、座標変換した前記第１転動状態３次元測定データとを比較し、前記第１転動状態３次元測定データの、前記第２転動状態３次元形状データからのずれ量を導出する手段と、を有することを特徴とするタイヤ形状変化の評価装置を併せて提供する。

なお、前記第２転動状態３次元形状データは、前記取得する手段が、前記第２転動状態における前記タイヤの前記部分領域の３次元形状を測定して得られた、前記部分領域の第２転動状態３次元測定データを取得し、前記基準軸を導出する手段が、前記第２転動状態３次元測定データに応じて、前記第２転動状態３次元測定データの座標系における、前記タイヤのタイヤ軸に対応する基準軸を導出し、前記ずれ量を導出する手段が、前記基準軸に基づいて前記第２転動状態３次元測定データを座標変換して得られた、前記座標変換後の前記第２転動状態３次元測定データであることが好ましい。

また、前記部分領域の３次元測定データは、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状が転写されて作製された、部分領域転写型の形状を測定することで得られたデータであることが好ましい。

なお、前記部分領域転写型は、前記タイヤの前記部分領域の形状が、シリコーンパテ、石膏、ゴムの少なくともいずれか１つを用いて転写された型であることが好ましい。

なお、前記部分領域の３次元測定データは、タイヤ周方向の限られた範囲のタイヤの３次元形状を測定することが可能な３次元スキャナを用いて、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状を直接測定して得られたデータであることが好ましい。

本発明は、また、前記タイヤ形状変化の評価装置と電子情報通信回線を介して接続された端末機を備え、前記端末機は、前記電子情報通信回線を介して、前記３次元測定データを前記タイヤ形状変化の評価装置に送信し、前記タイヤ形状変化の評価装置の前記３次元測定データを取得する手段は、前記端末機から送信された前記３次元測定データを取得することを特徴とする、上記タイヤ形状変化の評価装置を有して構成されるタイヤ形状変化の評価システムも、併せて提供する。

本発明によれば、車両に装着されて路面を転動するタイヤの、異なる転動状態それぞれにおけるタイヤの詳細な偏摩耗状態など、タイヤ形状の詳細な経時変化を知ることができる。本発明によれば、開発地と実験地が遠く離れている場合でも、評価のためにかかる実験時間や実験コストの増加を、極めて少なくすることができる。

本発明のタイヤ形状変化の評価方法、タイヤ形状変化の評価装置、およびタイヤ形状変化の評価システムについて、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。図１は、本発明のタイヤ形状変化の評価装置の一例について説明する概略構成図である。図１に示す、タイヤ形状変化評価装置１０（以降、単に装置１０とする）は、ディスプレイ１６および３次元スキャナ１８と接続された、メモリ１２およびＣＰＵ１４とを有して構成されたコンピュータである。なお、装置１０には、オペレータからの各種入力指示を受け付ける、キーボードやマウスなどからなる図示しない入力手段も接続されている。

装置１０は、メモリ１２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１４が実行することで各部が動作する公知のコンピュータである。装置１０は、データ取得部２２、基準軸導出部２４、および比較部２６を有して構成されている。

装置１０は、車両に装着されて路面を転動するタイヤの、転動によるタイヤ形状の変化を評価する装置である。データ取得部２２は、複数の異なる転動状態（異なる転動経時時間や、異なる転動距離）におけるタイヤ形状が転写された、後述する転写型それぞれの３次元測定データ（転写型測定データ）を取得する。データ取得部２２は、３次元スキャナ１８によって計測された転写型測定データを取得する。データ取得部２２によって取得された転写型測定データは、メモリ１２に一旦記憶される。基準軸導出部２４は、メモリ１２に記憶されている、複数の転動状態それぞれにおける転写型測定データを読み出し、各転写型測定データに応じて、各転写型測定データの座標系における基準軸を導出する。各転写型測定データと対応する基準軸のデータそれぞれは、メモリ１２に記憶される。

比較部２６は、メモリ１２に記憶されている各転動状態それぞれでの転写型の３次元測定データそれぞれと、各転写型測定データに対応する基準軸のデータそれぞれとを読み出し、複数の転写型測定データそれぞれの基準軸が一致するように各転写型測定データを座標変換する。比較部２６は、このように複数の転写型測定データそれぞれの基準軸を一致させた状態で、各転動状態それぞれの転写型測定データの表す３次元形状のずれ量を導出する。比較部２６において導出された、ずれ量などの比較結果は、例えばディスプレイ１６に表示出力される。

３次元スキャナ１８は、測定空間内に位置する後述する転写型を測定して、転写型測定データを得る装置である。図２は、３次元スキャナ１８の構成を説明する図である。３次元形状スキャナ１８は、ＣＰＵ３１、ドライバー回路３２、レーザダイオード３３、ガルバノミラー３４、光学系３５，３６、ＣＣＤ素子３７、ＡＤ変換器３８、ＦＩＦＯ３９、信号処理プロセッサ４０、及びフレームメモリ４１を有する。なお、３次元スキャナ１８は、測定空間内に位置するタイヤの、３次元スキャナの測定範囲に対応する部分領域の３次元形状を、直接測定することも可能となっている。

３次元スキャナ１８では、装置１０からの測定開始指示に応じて、ＣＰＵ３１が測定開始のトリガー信号を生成し、図示されないクロックジェネレータを起動してクロック信号を生成する。このクロック信号はＣＣＤ素子３７、ＡＤ変換器３８、ＦＩＦＯ３９、信号処理プロセッサ４０に供給される。一方、トリガー信号の生成により、ドライバー回路３２はレーザ光照射の信号を生成し、レーザダイオード３３に供給する。レーザダイオード３３は、これによりレーザ光を照射し、レーザ光をスリット光とし、このレーザ光の照射の信号に合わせて駆動を開始したガルバノミラー３４を振らして、光学系３５を介して照射されるスリット状のレーザ光を、転写型５０（図３参照）表面でスキャンさせる。

一方、光学系３６を介して集束したレーザ光の反射光をＣＣＤ素子３７にて受光し、生成された画像信号をＡＤ変換器３８によりデジタル信号とし、ＦＩＦＯ３９を介して画像信号を順番に信号処理プロセッサ４０に供給する。信号処理プロセッサ４０は、光切断方法を用いた周知のアルゴリズムを実行する回路が組み込まれており、供給された画像信号から、転写型５０の３次元形状データ（転写型測定データ）を生成する部分である。この３次元形状データは、フレームメモリ４１に逐次書き込まれ、必要に応じて呼び出される。画像信号から３次元形状データを生成する処理方法は、周知の光切断法を用いたアルゴリズムである。光切断法は、スリット光を測定対象物に照射し、測定対象物の曲がった帯状の反射光をＣＣＤ素子等のカメラで撮影し、画像における結像位置から３次元形状データを求める方法である。このときの演算は三角測量の原理に基づいて行われる。生成された転写型測定データは、装置１０に供給される。３次元スキャナ１８は、以上のように構成されている。このようなユニットとして、例えば光切断方法を用いた非接触３次元デジタイザＶＩＶＩＤ９ｉ（（株）コニカ ミノルタ社製）が例示される。

図３は、３次元スキャナ１８によって３次元形状が測定され、装置１０によってこの測定データ（３次元形状データ）が取得される転写型について説明する、転写型の一例である転写型５０の概略斜視図である。転写型５０は、実際のタイヤの表面形状が、例えば、シリコーンパテ、石膏、ゴム等を用いて転写されることで作製された型部材である。転写型５０は、タイヤをタイヤ周方向に沿って複数の部分に分割した複数の部分領域のうち、１つの部分領域に対応する領域のタイヤ形状を再現している。図３に示す転写型５０は、実際のタイヤの表面形状に対応した形状となっており、一度目の転写によって作製された反転型が、さらに転写されて作製されたものである。本願発明において転写型は、このように偶数回の転写によって、実際のタイヤの表面形状に対応した形状としたものに限らず、例えば１回など奇数回の転写によって、実際のタイヤの表面形状が反転された形状としたものであっても構わない。

図４は、形状変化を評価する対象のタイヤ（テストタイヤ）を作製してから、このタイヤの形状変化の評価を終了するまでの一例のフローチャート図である。図４は、海外の舗装路を走行するためのタイヤなど、今までとは異なった環境で用いるためのタイヤを新たに開発する場合になど、想定した環境に応じた設計案に基づいて作製したテストタイヤについて、このテストタイヤを実際に車両に装着して、想定する実際の路面を転動させた（ロードテストを実施した）際の、タイヤ表面の摩耗などに起因した、転動量に応じたタイヤ形状の変化を評価する場合について示している。

まず、開発地（国内）において開発者側がテストタイヤを作製し（ステップＳ１００）、作製したテストタイヤを、実験地（海外）に送付する（ステップＳ１０２）。実験地ではロードテスト実施者（ロードテスト業者など）が、送付されたテストタイヤを受け取る（ステップＳ２００）。ロードテスト実施者は、送付されたテストタイヤを所定の空気圧に設定し、この状態でテストタイヤの形状が転写された転動前転写型を作製し、開発者側（開発地）に送る（ステップＳ２０２）。このような転写型は、タイヤをタイヤ周方向に沿って複数の部分に分割した複数の部分領域のうち、１つの部分領域に対応している。このような転写型は、比較的小さくて取り回しも容易であり、実際のタイヤを送付する場合に比べて、送付にかかる費用は格段に小さい。

開発者（開発地）は、転動前転写型を受け取り（ステップＳ１０４）、３次元スキャナ１８によって転動前転写型の表面形状を計測する。装置１０のデータ取得部２２は、計測によって得られた転動前転写型測定データ（転動前転写型の３次元形状データ）を取得して、装置１０のメモリ１２に転動前転写型測定データを記憶する（ステップＳ１０６）。転動前転写型測定データは、ロードテスト実施前の状態のタイヤの３次元形状を表すデータである。本発明では、例えば、ステップＳ１０２のテストタイヤの送付に先駆けて、開発者側が、３次元スキャナ１８を用いて、作製したテストタイヤの表面形状を直接計測しておくことで、ロードテスト実施前の状態のタイヤの３次元形状を表す測定データを取得してもよい。

ロードテスト実施者側は、転動前転写型を作製・送付すると、テストタイヤを所定の車両に装着して、所定の路面の走行を開始する（ステップＳ２０４）。走行を開始すると、ロードテスト実施者は、所定の転動量（転動時間または転動距離）だけタイヤを転動させた時点で走行を終了し（ステップＳ２０６）、この転動状態でのタイヤの表面形状が転写された第１転写型を作製し、作製した第１転写型を開発者側（開発地）に送る（ステップＳ２０８）。第１転写型を作製すると再び走行を開始し、所定の転動量だけ走行させた時点で走行を終了し、タイヤの表面形状が転写された第２転写型を作製し、作製した第２転写型を開発者（開発地）側に送る。ロードテスト実施者は、このように、路面の走行の通算転動量が所定時間となるまで、所定の時間おきに、タイヤの形状を転写した転写型を繰り返し作製し、開発者側に送付する（ステップＳ２０４〜ステップＳ２０８までの処理を繰り返す）。

開発者側は、送付された第ｎ転写型を、順次受け取る（ステップＳ１０８）。開発者（開発地）は、受け取った第ｎ転写型それぞれについて、３次元スキャナ１８によって表面形状を計測し、装置１０のデータ取得部２２が第ｎ転写型測定データを順次取得して、装置１０のメモリ１２に第ｎ転写型測定データ（ｎ＝１，２，３，・・・）を順次記憶する（ステップＳ１１０）。第ｎ転写型測定データ（ｎ＝１，２，３，・・・）は、テストタイヤを実際に車両に装着してロードテストを実施した際の、異なる転動量（転動状態）それぞれにおけるタイヤの３次元形状を表すデータである。

転動量の増加に伴い、タイヤの外径が増加したりトレッド表面が摩耗したりと、タイヤ形状は刻々と変化するが、本実施形態では、ロードテスト実施者側が第１〜第ｎ転写型を順次作製して、開発者側がこの第１〜第ｎ転写型の表面形状を計測することで、異なる転動量それぞれにおける、タイヤの３次元形状を表す転写型測定データをそれぞれ取得する。本実施形態によれば、ロードテスト実施者がタイヤ作製者側に実際にタイヤを送付することなく、比較的小さくて取り回しも容易である転写型を送付する。このため、少ない費用で、タイヤ作製者側が、異なる転動量それぞれにおける、タイヤの３次元形状を表す転写型測定データをそれぞれ取得することができる。

開発者側では、装置１０において、取得した第１〜第ｎ転写型測定データを用いて、タイヤ形状変化を評価する（ステップＳ１１２）。以降、本発明のタイヤ形状変化の評価方法の一例について説明する。図５は、装置１０で行なわれる、本発明のタイヤ形状変化の評価方法の一例のフローチャート図である。

タイヤ形状変化を評価する際、まず、基準軸導出部２４が、装置１０のメモリ１２に記憶されている複数の転写型のうち、比較対象とする転写型測定データをそれぞれ読み出す。例えば、ロードテスト実施前の状態のタイヤの３次元形状と、ロードテストによって１０００ｋｍに渡って転動した後のタイヤの３次元形状と、を比較する場合、ロードテスト実施前の状態のタイヤの３次元形状に対応する転動前転写型測定データと、１０００ｋｍ走行した状態のタイヤの３次元形状に対応する第ｍ転写型測定データと、をそれぞれ読み出す（ステップＳ１２０）。

図６（ａ）および（ｂ）は、このような転写型測定データの一例である転写型測定データ６０の表す３次元形状について示す図であり、図６（ａ）はタイヤトレッド面の形状を表す斜視図に対応する図であり、図６（ｂ）は、トレッド溝部分６４とタイヤの赤道面と平行な平面で（すなわち、図６（ａ）に一点鎖線で示す交線６６に沿って）、３次元形状を切断した際の、タイヤトレッド面の３次元形状の断面プロファイルに対応する図である。転写型測定データは、タイヤをタイヤ周方向に沿って複数の部分に分割した複数の部分領域のうち、１つの部分領域に対応する領域のタイヤ形状を再現する転写型５０の３次元形状測定データである。転写型測定データは、転写型５０に対応するタイヤ形状を詳細に再現し、トレッド表面部分６２およびトレッド溝底部分６４を有する。

次に、基準値導出部２４において、各転写型測定データそれぞれについて基準軸を導出する（ステップＳ１２２）。複数の転動量それぞれにおける転写型測定データを用いてタイヤ形状を比較しようとした場合、複数の転写型測定データの表す３次元形状それぞれにおいて、必ず一致する部分（転動量に応じて形状が変化しない部分）があれば、この部分を一致させて各転写型測定データを配置すれば、その他の各転写型測定データのずれ量がわかることになる。

実際のタイヤのトレッド表面部分は、タイヤが長時間（長距離）転動すると、タイヤ周方向およびタイヤ幅方向それぞれにわたって偏摩耗して形状が変化する。複数の転写型測定データそれぞれの、タイヤのトレッド表面部分６２は、複数の転写型測定データそれぞれで必ず一致するとはいえない。これに対して、実際のタイヤのトレッド溝底は、トレッド溝が完全になくなってしまうまでの間は偏摩耗は生じない。しかし、タイヤが長時間（長距離）転動すると、カーカス部分のワイヤの緊張に緩みが生じたり、空気圧によりタイヤの各部材が膨張したりすることで、トレッド溝底の外径（タイヤ中心軸からトレッド溝底までの距離）は増加することがある。複数の転写型測定データそれぞれの、タイヤのトレッド溝底部分６４も、複数の転写型測定データそれぞれで必ず一致するとはいえない。これに対して、タイヤの中心軸は、タイヤの転動量がいくら増加しようと変化することはない。本願発明では、各転写型測定データの表す３次元形状に基づいて、各転写型測定データそれぞれについて、タイヤの中心軸を表す基準軸を導出する。

基準軸の導出は、図７に示すように、複数の転写型測定データそれぞれの、トレッド溝部分６４の断面形状、すなわち、トレッド溝部分６４とタイヤの赤道面と平行な平面との交線６６について、真円の円弧の一部と仮定した場合の近似円を導出し、この近似円の中心点Ｏを通ってタイヤの赤道面と垂直な直線を、上記基準軸に設定する。実際のトレッド溝部分は、タイヤ周方向に沿った真円度が偏摩耗によって崩れることはなく、転写型測定データのトレッド溝部分６４の断面形状に基づいて求められた基準軸は、転写型測定データが表す実際のタイヤのタイヤ軸の位置とよく一致する。

次に、比較部２６において、このように導出した各転写型測定データの基準軸がそれぞれ一致するように各転写型測定データを座標変換した状態で、各転写型測定データをそれぞれ比較して、所望の部位の３次元形状の位置ずれ量を求める（ステップＳ１２４）。図８（ａ）〜（ｃ）は、装置１０の比較部２６で行なわれる、各測定データの表す３次元形状それぞれのずれ量の導出について説明する図であり、複数の転写型測定データそれぞれの基準軸が一致するよう、各転写型測定データを座標変換した状態での、各測定データの表す３次元形状をそれぞれ示している。図８（ａ）は、トレッド表面部分６２の側から転写型測定データの表す３次元形状を見た概略斜視図に対応する図であり、図８（ｂ）は、転写型測定データの表す３次元形状を、タイヤ赤道面に平行な平面（図８中Ａ−Ａ線を含む平面）で切断した概略断面図に対応する図であり、図８（ｃ）は、転写型データを、タイヤ赤道面と略垂直でタイヤ中心軸を含む平面で切断した概略断面図に対応する図である。図８（ａ）〜（ｃ）に示す例では、例えば、ロードテスト実施前の状態を表す、転写前転写型測定データを実線で、ロードテストによって１０００ｋｍに渡って転動した後のタイヤの３次元形状を表す、第ｍ転写型測定データを破線で、それぞれ示している。

図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロードテストによって１０００ｋｍに渡って転動した後のタイヤの３次元形状は、タイヤ外径が多少大きくなっている。上述したように、実際のタイヤのトレッド溝底部分の形状については偏摩耗は影響せず、図８（ｂ）に示すように、トレッド溝底部分６４の位置ずれの大きさｓは、タイヤ周方向全体（タイヤ一周分）にわたって略同等であり、この位置ずれの大きさｓは、実際のタイヤ外径の膨らみの程度をよく表す量だといえる。一方、トレッド表面部分６２のずれ量は、タイヤ周方向の位置によってそれぞれ異なり（図８（ｂ）に示すａとｂ）、タイヤ幅方向の位置によってもそれぞれ異なる（図８（ｃ）に示すｃとｄ）。タイヤ周方向の位置に応じたずれ量の大きさの差（図８（ｂ）におけるａとｂの大きさの差やなど）は、タイヤトレッド表面の、転動量の増加に伴うタイヤ周方向の偏摩耗の程度をよく表しているといえる。また、タイヤ幅方向の位置に応じたずれ量の大きさの差（図８（ｃ）におけるｃとｄの大きさの差やなど）は、タイヤのトレッド表面の、転動量の増加に伴うタイヤ幅方向の偏摩耗の程度をよく表しているといえる。なお、例えば、図９に示すように、トレッド溝底部分６４の３次元形状位置を一致させて、トレッド表面部分６２のずれ量（図９に示すｅおよびｆ）を求めることで、実際のタイヤのトレッド表面の所望の位置の摩耗量（偏摩耗量）をそれぞれ導出することができる。

ステップＳ１１４では、比較部２６が、このようなずれ量の大きさや、タイヤ位置毎のずれ量の差などを導出する。導出したずれ量や、ずれ量の差などは、ディスプレイ１６に表示出力する（ステップＳ１２６）。なお、比較結果としては、転写型測定データの各測定点について、上記ずれ量の絶対値を、各測定点毎に出力してもよい。また、各測定点毎に、上記ずれ量の絶対値と予め定められた基準値とを比較し、この基準値と比べてずれ量の絶対値が大きい測定点についてのみ、基準値よりもずれ量が大きい旨を表示出力してもよい。また、例えば、転写型基板の３次元形状測定データに応じた３次元モデルをディスプレイに表示し、予め定められた基準値よりもずれ量が大きな測定点について、他の測定点と異なる色で表現して、ディスプレイを見る観察者に対して、基準値よりもずれ量が大きい部分を視覚的に示してもよい。

上記実施形態では、ロードテスト実施者側が、タイヤ形状を表す転写型を作製して開発者側に送付して、開発者側が３次元スキャナを用いてこの転写型の３次元形状を測定することで、開発者側が、異なる転動量それぞれについてのタイヤ測定データを取得した。本発明は、このような実施態様に限定されない。図１０は、本発明の他の実施態様であるタイヤ形状変化の評価システムの一例である、タイヤ形状変化評価システム７０について説明する概略構成図である。

図１０に示すタイヤ形状変化評価システム７０では、開発者側が有する上記の装置１０が、インターネットなどの電子情報通信回線７１と接続されている。一方、海外のロードテスト実施者側は端末機７２を有し、３次元スキャナ１８がこの端末機７２と接続されている。

このようなタイヤ形状変化評価システム７０を用いた場合、開発者側は、作製したテストタイヤ８０を実験地（海外）に送付し、実験地ではロードテスト実施者（ロードテスト業者など）がロードテストを実施して、ロードテスト実施者自体が、それぞれ異なる転動量それぞれにおいて、３次元スキャナ１８を用いてテストタイヤ８０の上記部分領域の３次元形状を測定する。端末機７２は、３次元スキャナ１８で計測して得られた、テストタイヤ８０の部分領域の３次元測定データ（タイヤ測定データ）を受け取り、このタイヤ測定データを、電子情報通信回線７１を介して、開発者側に送る。装置１０のデータ取得部２２は、電子情報通信回線７１を介して、端末機７２から送信されたタイヤ測定データを取得する。装置１０では、電子情報通信回線７１を介して取得した、このタイヤ測定データを用いて、基準軸導出部２２において基準軸を導出し、比較部２９において、異なる転動量それぞれにおけるタイヤ形状のずれ量を導出し、タイヤ形状の変化の評価結果をディスプレイ１６に出力する。装置１０の基準軸導出部２４、比較部２６の動作、およびディスプレイ１６を用いた評価結果の出力動作については、上述したとおりである。

このようなタイヤ形状評価システム７０を用いることで、開発者とロードテスト実施者とが遠く離れている場合でも、開発地とロードテスト実施地とでテストタイヤを相互に送付することなく、異なる転動量それぞれにおけるテストタイヤ形状を再現するタイヤ測定データを、走行が終了した段階それぞれで、開発者が順次取得することができる。このようなタイヤ形状評価システムを用いれば、タイヤの送付にかかるコストをなくし、短い時間で測定データを取得することができる。例えば、海外の舗装路を走行するためのタイヤなど、開発地から離れた遠隔地の路面を転動させるタイヤを開発する際、少ないコストで短時間に、異なる転動量それぞれにおけるタイヤ形状の変化を取得することができ、効率的にタイヤの開発を進めることができる。

以上、本発明のタイヤ形状変化の評価方法、タイヤ形状変化の評価装置、およびタイヤ形状変化の評価システムそれぞれについて説明した。本発明のタイヤ形状変化の評価方法、タイヤ形状変化の評価装置、およびタイヤ形状変化の評価システムは、それぞれ上記各実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

本発明のタイヤ形状変化の評価装置の一例の概略構成図である。 図１に示すタイヤ形状変化の評価装置と接続された３次元スキャナの概略構成図である。 図１に示す評価装置によって３次元形状測定データが取得される、転写型の一例の概略斜視図である。 形状変化を評価する対象のタイヤを作製してから、本発明のタイヤ形状変化の評価方法の一例を終了するまでのフローチャート図である。 図１に示すタイヤ形状変化の評価装置で行なわれる、本発明のタイヤ形状変化の評価方法の一例のフローチャート図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示すタイヤ形状変化の評価装置が取得する転写型測定データの一例が表す３次元形状について示す図である。 図１に示すタイヤ形状変化の評価装置で行なわれる、基準軸の導出について説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１に示すタイヤ形状変化の評価装置で行なわれる、ずれ量の導出の一例について説明する図である。 図１に示すタイヤ形状変化の評価装置で行なわれる、ずれ量の導出の他の例について説明する図である。 本発明のタイヤ形状変化の評価システムの一例について説明する概略構成図である。 従来のタイヤ形状変化の評価方法の一例のフローチャート図である。

符号の説明

１０ タイヤ形状変化評価装置
１２ メモリ
１４ ＣＰＵ
１６ ディスプレイ
１８ ３次元スキャナ
２２ データ取得部
２４ 基準軸導出部
２６ 比較部
３１ ＣＰＵ
３２ ドライバー回路
３３ レーザダイオード
３４ ガルバノミラー
３５、３６ 光学系
３７ ＣＣＤ素子
３８ ＡＤ変換器
３９ ＦＩＦＯ
４０ 信号処理プロセッサ
４１ フレームメモリ
５０ 転写型
６０ 転写型測定データ
６２ トレッド表面部分
６４ トレッド溝底部分
７０ タイヤ形状変化評価システム
７１ 電子情報通信回線
７２ 端末機
８０ テストタイヤ

Claims (15)

1. 車両に装着されて路面を転動するタイヤの、転動量に応じたタイヤ形状の変化を評価する方法であって、
   前記タイヤをタイヤ周方向に沿って複数の部分に分割した複数の部分領域のうち、少なくとも１つの部分領域の、異なる転動状態における３次元形状を測定して得られた、それぞれ異なる転動状態の前記部分領域の３次元測定データを取得する工程と、
   前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データに応じて、前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データの座標系における、前記タイヤのタイヤ軸に対応する基準軸をそれぞれ導出する工程と、
   前記各基準軸が一致するように、前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データを座標変換して、前記各基準軸を一致させた状態で、前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データの表す３次元形状のずれ量を導出する工程とを有することを特徴とするタイヤ形状変化の評価方法。
2. 前記異なる転動状態は、前記タイヤが車両に装着されて前記路面を転動する以前の転動前状態と、前記タイヤが車両に装着されて前記路面を所定の転動量だけ転動した第１転動状態とであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ形状変化の評価方法。
3. 前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データは、
   前記各転動前状態における、前記部分領域の３次元形状を表す３次元形状データであり、
   前記タイヤ軸に対応する前記各基準軸を中心とし、前記各転動前状態における前記タイヤの半径に対応する半径を有する円柱面の一部に対応する３次元形状データであることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ形状変化の評価方法。
4. 前記各基準軸を導出する際、前記部分領域の３次元測定データと、前記タイヤの赤道面と平行な平面との交線について、この交線を真円の円弧の一部と仮定した場合の近似円を導出し、この近似円の中心点を通り前記タイヤの赤道面と垂直な直線を、前記各基準軸として導出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ形状変化の評価方法。
5. 前記タイヤの赤道面と平行な前記平面は、前記タイヤのタイヤ溝底部分を通る平面であることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ形状変化の評価方法。
6. 前記部分領域の３次元測定データは、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状が転写されて作製された、部分領域転写型の形状を測定することで得られたデータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ形状変化の評価方法。
7. 前記部分領域転写型は、前記タイヤの前記部分領域の形状が、シリコーンパテ、石膏、ゴムの少なくともいずれか１つを用いて転写された型であることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ形状変化の評価方法。
8. 前記部分領域の３次元測定データは、タイヤ周方向の限られた範囲のタイヤの３次元形状を測定することが可能な３次元スキャナを用いて、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状を直接測定して得られたデータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ形状変化の評価方法。
9. 前記部分領域の３次元測定データを取得する際、前記３次元測定データを、電子情報通信回線を介して取得することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のタイヤ形状変化の評価方法。
10. 車両に装着されて路面を転動するタイヤの、転動量に応じたタイヤ形状の変化を評価する装置であって、
    前記タイヤをタイヤ周方向に沿って複数の部分に分割した複数の部分領域のうち、少なくとも１つの部分領域の、異なる転動状態における３次元形状を測定して得られた、それぞれ異なる転動状態の前記部分領域の３次元測定データを取得する第１の手段と、
    前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データに応じて、前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データの座標系における、前記タイヤのタイヤ軸に対応する基準軸をそれぞれ導出する第２の手段と、
    前記各基準軸が一致するように、前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データを座標変換して、前記各基準軸を一致させた状態で、前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データの表す３次元形状のずれ量を導出する第３の手段と、を有することを特徴とするタイヤ形状変化の評価装置。
11. 前記異なる転動状態は、前記タイヤが車両に装着されて前記路面を転動する以前の転動前状態と、前記タイヤが車両に装着されて前記路面を所定の転動量だけ転動した第１転動状態とである請求項１０に記載のタイヤ形状変化の評価装置。
12. 前記部分領域の３次元測定データは、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状が転写されて作製された、部分領域転写型の形状を測定することで得られたデータであることを特徴とする請求項１０または１１に記載のタイヤ形状変化の評価装置。
13. 前記部分領域転写型は、前記タイヤの前記部分領域の形状が、シリコーンパテ、石膏、ゴムの少なくともいずれか１つを用いて転写された型であることを特徴とする請求項１２に記載のタイヤ形状変化の評価装置。
14. タイヤ周方向の限られた範囲の前記タイヤの３次元形状を測定することが可能な３次元スキャナを備えており、前記部分領域の３次元測定データは、前記３次元スキャナにより、前記タイヤの前記部分領域の少なくともトレッド面形状を直接測定して得られたデータであることを特徴とする請求項１０または１１に記載のタイヤ形状変化の評価装置。
15. 請求項１１〜１３のいずれかに記載のタイヤ形状変化の評価装置を有して構成される、タイヤ形状変化の評価システムであって、
    前記タイヤ形状変化の評価装置と電子情報通信回線を介して接続された端末機を備え、
    前記端末機にタイヤ周方向の限られた範囲のタイヤの３次元形状を測定することが可能な３次元スキャナが接続されており、前記３次元スキャナにより測定された前記各転動状態の前記部分領域の３次元測定データが前記端末機により、前記電子情報通信回線を介して、前記タイヤ形状変化の評価装置に送信され、
    前記タイヤ形状変化の評価装置の前記第１の手段は、前記端末機から送信された前記各転動状態の部分領域の３次元測定データを取得することを特徴とするタイヤ形状変化の評価システム。

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