JP6584375B2 - タイヤの接地力計測装方法 - Google Patents

Description

本発明はタイヤが路面から受ける接地力を計測する方法に関する。

近年、路面を転動するタイヤにかかる負荷（接地力）を正確に把握する試みが成されている。たとえば特許文献１は、プレート、荷重センサ、接地力センサを組み合わせたタイヤ接地力計測装置が路面に埋設されており、タイヤが通過する際の接地力を３分力（上下力、前後力、横力）として計測できるようになっている。接地力センサは、タイヤの転動する方向と直交する方向にライン状に複数配置されており、タイヤの接地力をタイヤ幅方向に複数ヶ所で計測できるようになっており、タイヤ幅方向の接地力の分布が計測できるようになっている。これらの接地力センサは状況に応じて複数列に配置され、タイヤの転動する方向においても接地力の分布や変動が計測できるようになっている。

特願２０１５−１９５７９６号 特許４３６７６１３号公報

接地力にはタイヤのトレッドパターンが影響を与えており、影響の確認をするため複数ヶ所で計測が行われる。このため、タイヤの接地力計測位置を確認でき比較できる、タイヤ接地力計測試験をすることが望まれる。

これに対し、例えば、文献２では、接地力を計測するセンサ近辺に、タイヤに塗料を付着させるマーカー器を設置して、センサ上を走行したタイヤに印をつけることで、計測位置を確認している。しかし、これでは、タイヤの幅方向の接地力計測位置の確認が出来ない上、付着した塗料の形状にムラが出来るため、測定する人によって値がばらつくおそれがある。さらに、試験を行う毎に塗料を消去する必要である。

本発明は、このような事情に鑑みて、タイヤの接地力計測位置を正確かつ容易に確認できる、タイヤの接地力計測装方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１として、タイヤの接地力を計測する接地力計測ステップと、前記接地力計測ステップと同時に行う、前記タイヤの荷重を少なくとも三か所以上で計測する荷重計測ステップと、前記タイヤの荷重重心を算出する解析ステップとを有することを特徴とするタイヤ接地力計測方法を提供する。

タイヤの接地力を計測すると共に、タイヤの荷重を三か所以上で計測するため、接地力を計測した際のタイヤの荷重重心を、算出することができる。タイヤの荷重重心は、同一のタイヤ、ホイール、荷重等が同じであれば、タイヤを転動させても、いつでも幅方向に対して同一箇所であるため、接地力を計測した際の目印や基準として利用することができる。

また、請求項２として、前記荷重計測ステップが、接地力計測ステップと同時に行われることに加え、接地力計測ステップ前後においても行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の接地力計測方法。

接地力計測時に加え、接地力計測の前又は後、若しくは前及び後においてもタイヤの荷重を計測して、タイヤ荷重重心を算出し結ぶことで、タイヤ荷重重心の軌跡を求めることができる。

さらに、請求項３として、タイヤが接地する路面に埋設されるプレートと、該プレートに埋設状態で固定され、前記タイヤが接した際に接地力を計測する接地力センサと、前記プレートにかかる荷重を計測する少なくとも少なくとも３以上の荷重センサとを備えたタイヤ接地力計測装置を用いて、接地力とタイヤ荷重重心を求める、請求項１又は請求項２に記載の接地力計測方法を提供する。

接地力センサがプレートに埋設で固定されており、接地力センサで接地力を計測すると同時に、荷重センサでタイヤの荷重を計測できる。荷重は三か所以上で荷重を計測するため、タイヤ荷重重心を求めることができる。したがって、接地力とともに、その接地力計測の際のタイヤ荷重重心を知ることができる。また、プレート上のタイヤ荷重重心の軌跡も求めることができる。

本発明によれば、タイヤ荷重重心を目印として、接地力計測の際の幅方向の相対的な位置の把握が可能である。目印となるのがタイヤ荷重重心であるため、塗料などを目印として使用した場合と比較して、塗料を付着させる作業や、塗料を消去する作業も必要がなく、接地力を計測した位置を容易かつ正確に確認できる。

さらに、再試験の際に前回と同じ幅方向の位置であるか否かの判定が可能である。タイヤ複数ヶ所で接地力を計測する際には、このタイヤ荷重重心を基準として、接地力を対比させることができる。

本発明の実施形態に係るタイヤ接地力計測装置の概略構成を示す斜視図 タイヤ接地力計測装置を路面に埋め込んだ状態を示す縦断面図 接地力センサを示す斜視図 タイヤ接地力計測装置の構成を模式的に示すブロック図 本発明の実施形態に係るタイヤ接地力計測方法のフローチャート タイヤ荷重重心の軌跡を示すタイヤ接地力計測装置平面図 タイヤ荷重重心を示すタイヤ接地力計測装置平面図

以下、本発明に係る接地力計測方法の好ましい実施形態を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ接地力計測装置を示す斜視図である。

タイヤ接地力計測装置１０は、接地力及び荷重を計測装置である。タイヤ接地力計測装置１０は、主として、プレート１４、荷重センサ１６、接地力センサ１８、ベース２０で構成されている。プレート１４及びベース２０は、略同じ大きさの矩形状に成形されている。プレート１４とベース２０は上下に間隔をあけて配置されており、その間の四隅の位置には、それぞれ、荷重センサ１６が配置されている。荷重センサ１６は、プレート１４の荷重を計測するセンサであり、その構成は特に限定するものではないが、例えばロードセルが用いられる。ロードセルの場合、起歪体の固定部がベース２０に固定され、起歪体の可動部がプレート１４に固定されるとともに、起歪体の変形部位に張り付けられたゲージによってプレート１４に作用する荷重が検出される。各荷重センサ１６は後述の制御装置２４に接続されている。

本形態では荷重センサ１６を四個設けたが、これに限定されるものではなく、少なくとも三個以上必要であって、五個以上であってもよい。プレート１４に作用する荷重を少なくとも三か所以上で計測するため、タイヤ１２がプレート１４を転動する際の、プレート１４にかかるタイヤ荷重の重心位置、即ち、タイヤ荷重重心Ｇを求めることができる。

図２は、タイヤ接地力計測装置１０の縦断面図である。タイヤ１２がタイヤ接地力計測装置１０上を転動している状態を示す。プレート１４の中央位置には、凹部１４Ａがタイヤ１２の幅方向に形成されており、この凹部１４Ａに複数の接地力センサ１８が一列で並んで配置される。

図３は、接地力センサ１８を示す。図３に示すように、柱状に形成された起歪体１８Ａと、その側面に張り付けられた歪ゲージ１８Ｂとを備える。起歪体１８Ａはその下部がプレート１４の凹部１４Ａに固定されており、接地力センサ１８とプレート１４が一体化されている。起歪体１８Ａの上部は、タイヤ１２が転動する方向（前後方向）にわずかに突出して形成されており、起歪体１８の上面は、プレート１４の上面と面一になるように形成される。また、起歪体１８Ａは、その下部を除き、プレート１４に対して若干の隙間を持って配置されており、起歪体１８Ａが微妙に変形できるようになっている。一方ゲージ１８Ｂは、後述の制御装置２４に接続されており、制御装置２４において三分力（上下力、前後力、横力）を算出できるようになっている。なお、接地力センサ１８の構成、特に起歪体１８Ａの形状は、上述した例に限定されるものではなく、タイヤ１２から受ける力を計測できるものであればよい。また、図１には、十個の接地力センサ１８を一列に並べた例を示したが、接地力センサ１８の個数や配置はこれに限定されるものではない。たとえば、より多くの（一例として六十個程度の）接地力センサ１８を一列に並べて配置したり、タイヤ１２の転動方向に複数の列になるように配置したりしてもよい。

上記の如く構成されたタイヤ接地力計測装置１０は、図２に示すように、路面２２の凹部２２Ａに配置される。路面２２の凹部２２Ａは、プレート１４よりも僅かに大きく形成されており、プレート１４が凹部２２Ａに接触しないようになっている。また、凹部２２Ａの深さは、タイヤ接地力計測装置１０の高さに一致するようになっており、プレート１４の上面と路面２２が面一となっている。

図４は、タイヤ接地力計測装置１０の構成を模式的に示すブロック図である。各荷重センサ１６と、各接地力センサ１８は、制御装置２４に接続されている。制御装置２４は、アンプ、ＡＤ変換器、演算回路、メモリ等を内部に備えており、荷重センサ１６の信号や接地力センサ１８の信号を増幅してＡＤ変換し、各種の演算処理を行い、それらのデータを記録できるようになっている。演算処理としては、例えば、荷重センサ１６の信号に基づいて、タイヤ荷重重心Ｇを算出したり、接地力センサ１８の信号に基づいて各接地力センサ１８にかかる三分力を算出したりするようになっている。

制御装置２４は、表示部２６に接続されており、表示部２６に各種の情報が表示される。たとえば、横軸に接地力センサ１８の位置座標、縦軸に時間（あるいは前後方向に変換した位置座標）を設定したときの垂直方向の荷重を表示したり、前後方向と横方向の荷重をベクトルで表示した図を表示したりすることができる。これらの表示に合わせて、タイヤ荷重重心Ｇも一緒に表示することができる。また、記憶している過去の試験結果を呼び出して、新しい試験結果と同時に表示することもできる。

次に、上記の如くに構成されたタイヤ接地力計測装置１０を用いたタイヤ接地力計測方法の好適な実施形態について、説明する。

図５は、本発明の実施形態に基づく接地力計測方法を用いた、接地力計測試験のフローチャートである。

まず、ステップ１で、スタート位置を調整する。後述するが、一回目の試験は任意の位置でよいが、二回目以降は一回目の試験結果を基にスタート位置を調整する。

次に、ステップ２で、タイヤ１２を、路面２２上で転動させ、転動時の各種データを取得する。タイヤ１２がプレート１４に接した際、荷重センサ１６がタイヤ１２の荷重を計測する。プレート１４上を転動の際は継続して荷重の計測を行う。また、接地力センサ１８にて、タイヤ１２の接地力が計測される。接地力センサ１８は、プレート１４に埋設してあるため、接地力センサ１８にてタイヤ接地力を計測した時にも、荷重センサ１６でタイヤの荷重を計測することが可能である。これら全ての計測データは制御装置２４へ送られ、記憶される。

ステップ３で、接地力を算出する。記憶された計測データを基に、制御装置２４にて算出する。三分力を表示部２６に表示させてもよい。

ステップ４で、タイヤ荷重重心Ｇを算出する。３以上の荷重センサ１６でタイヤ荷重が計測されたため、タイヤ荷重重心Ｇが演算できる。接地力を計測した時のタイヤ荷重重心ＧＳ、プレート１４上のタイヤ荷重重心の軌跡ＧＴを算出する。

タイヤ荷重重心Ｇは、同一のタイヤ、ホイール、荷重等が同じであれば、タイヤを転動させても、いつでも幅方向に対して同一箇所であるため、接地力を計測した時のタイヤ荷重重心ＧＳを目印に、接地力を計測した幅方向のタイヤ位置を確認できる。即ち、タイヤの幅方向の接地力計測位置を、相対的に把握することができる。

図７は、接地力計測の時のタイヤ荷重重心ＧＳを示すタイヤ接地力計測装置の平面図である。符号Ｄは、一回目の試験での接地力計測の時のタイヤ荷重重心ＧＳ１と二回目の試験での接地力計測の時のタイヤ荷重重心ＧＳ２との距離である。

例えば、同じ条件で再度タイヤの接地力を計測した際、前回の試験よりも左右方向（幅方向）にずれてタイヤ接地力が計測された場合であって、距離Ｄを確認することで、前回試験よりも、左右どちらに、どれだけずれたかを確認することができる。

次に、ステップ５として、上記結果を利用して、再度試験を行う。例えば、距離Ｄを利用して幅方向を修正するなど、スタート位置を調整して（ステップ１）、同じ手順でタイヤを転動させ、データを収集して演算する（ステップ２〜ステップ４）。このように、幅方向の接地力計測位置やタイヤ荷重重心の軌跡ＧＴを確認しながら、計測を繰り返す。

最後に、ステップ６として、全てのデータの集計を行い、試験を終了する。

上記の実施形態のタイヤ接地力計測方法にて計測された際の効果について説明する。

上記方法により、接地力とともに、その接地力計測の時のタイヤ荷重重心ＧＳを知ることができ、これを接地力計測の際の目印や基準として利用することができる。

例えば、タイヤ複数ヶ所で接地力を計測する際には、このタイヤ荷重重心を基準として、接地力を対比させることができる。接地力を計測した時のタイヤ荷重重心ＧＳを目印として、再度接地力を計測した際に、どれだけ幅方向にズレが生じているかを把握することができる。

また、この実施形態では、プレート上のタイヤ荷重重心の軌跡ＧＴを算出する。図６は、タイヤ荷重重心軌跡の一例を示したタイヤ接地力計測装置平面図である。タイヤ荷重重心の軌跡を確認しながら、接地力計測の位置を把握できる。横ずれやスリップなど、タイヤの挙動を確認しながら、接地力を計測できる。また、同じ条件で再度試験を行った際も軌跡も同じであるか確認することができ、接地力計測位置が幅方向にずれが生じていても、ズレを修正することができる。

試験を複数回行う際に、タイヤ荷重重心Ｇを目印とするため、塗料等を塗布する必要がなく、タイヤをプレート上で転動させるだけでよいため、目印を付ける工程や消去する工程が不要で、容易に試験結果を比較できる。

上述した実施の形態では特に示さなかったが、接地力を表示部２６で表示する際に、接地力と合わせて、タイヤ荷重重心ＧＳを表示させてもよい。また、制御装置２４に過去の計測結果を記憶させ、繰り返し試験を行った際に、タイヤ接地力計測の際のタイヤ重心位置にずれが生じた場合に、タイヤ荷重重心ＧＳを基準にして表示や値を補正してもよい。また、同じ幅方向のタイヤ接地力計測位置で計測されたかの合否判定や、結果の平均化なども行うことが可能である。

同条件の繰り返し試験を行う際には、周方向の計測位置を合わせれば、タイヤ荷重重心を目印として、複数回の試験結果を重ね合わせることで、接地力の精度を実質的に向上させることができる。その際、スタート位置を調整する時に、距離Ｄを使用してずれを修正することも可能である。

また、接地力計測の幅方向の分解能は、接地力センサ間距離Ｍであるが、距離Ｄを確認しつつ、少しずつ幅方向にずらしてスタート位置を調整し（ステップ１）、試験を行うことで、接地力計測の際の幅方向の接地力分布の分解能を、実質的に上げることができる。これによりトレッドパターン、特に縦溝の影響を確認できる。

１０ タイヤ接地力計測装置
１４ プレート
１４Ａ プレート凹部
１６ 荷重センサ
１８ 接地力センサ
１８Ａ 起歪体
１８Ｂ 歪ゲージ
２０ ベース
２２ 路面
２４ 制御装置
２６ 表示装置
Ｄ 距離
Ｇ タイヤ荷重重心
ＧＳ （接地力計測の時の）タイヤ荷重重心
ＧＴ タイヤ荷重重心の軌跡
Ｍ 接地力センサ間距離

Claims (3)

1. タイヤの接地力を計測する接地力計測ステップと、
   前記接地力計測ステップと同時に行う、前記タイヤの荷重を少なくとも三か所以上で計測する荷重計測ステップと、
   前記タイヤの荷重重心を算出する解析ステップと、
   を有することを特徴とするタイヤ接地力計測方法。
2. 前記荷重計測ステップが、接地力計測ステップと同時に行われることに加え、接地力計測ステップ前後においても行われる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の接地力計測方法。
3. タイヤが接地する路面に埋設されるプレートと、
   該プレートに埋設状態で固定され、前記タイヤが接した際に接地力を計測する接地力センサと、
   前記プレートにかかる荷重を計測する少なくとも少なくとも３以上の荷重センサと、
   を備えたタイヤ接地力計測装置を用いて、接地力とタイヤの荷重重心を求める、
   請求項１又は請求項２に記載の接地力計測方法。