JP7057206B2 - タイヤ歪検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ歪検出方法に関するものである。
従来、タイヤにＸ線を照射し、タイヤ内部を観察する方法が公知である（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、前記従来の方法では、タイヤ内面にどのような歪が発生しているのかまでは考慮されていない。
特開２００６－３０８３１６号公報
本発明は、簡単な方法によりタイヤ内面での歪を検出可能とするタイヤ歪検出方法を提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
インナーライナーの表面に被検出部を形成する第１ステップと、
前記インナーライナーを含むタイヤ部品から製品タイヤを形成し、前記製品タイヤに対する負荷条件を変更するまでの２つの状態で、前記被検出部を検出する第２ステップと、
前記第２ステップで得られた２つの状態での前記各被検出部間の間隔に基づいて歪を検出する第３ステップと、
を含むタイヤ歪検出方法を提供する。
これによれば、タイヤの種々の状態に於ける被検出部の位置を比較することで、インナーライナーの内面での歪の発生状態を把握することができる。
前記第２ステップでは、前記製品タイヤの無負荷状態と、変形した負荷状態とで被検出部を検出するのが好ましい。
前記第２ステップでは、前記負荷条件における負荷状態として、タイヤの転動、駆動、旋回又は制動を含むのが好ましい。
前記被検出部の検出は、撮像手段により行うようにすればよい。
前記被検出部の検出は、光学的変位計により行うようにしてもよい。
前記被検出部は、金属製のマークであり、
前記被検出部の検出は、Ｘ線ＣＴ装置により行うようにしてもよい。
この場合、前記被検出部は、所定間隔へ並設される複数の点状、線状又はランダムパターンであるのが好ましい。
本発明によれば、簡単な方法によりタイヤ内面での歪を検出できる。
本実施形態に係る空気入りタイヤの子午線半断面図である。 本実施形態に係るタイヤ歪検出装置を示す概略図である。 図２に示す支持台の平面図である。 図２に示す荷重付与部材の側面図である。 図１の空気入りタイヤの一部を示す斜視図である。
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。
図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ（以下、単にタイヤ１と記載する。）の子午線半断面図を示す。このタイヤ１では、一対のビードコア２（一方は図示せず）間にカーカス３が掛け渡されている。
ビードコア２にはビードフィラー４が連接され、そこにはカーカスプライ６の両端側が巻き上げられている。カーカスプライ６のタイヤ径方向内側にはインナーライナー５が設けられている。
カーカス３は、少なくとも１枚（ここでは１枚）のカーカスプライ６からなる。カーカスプライ６は、所定間隔で配置した複数本のカーカスコードと、これらカーカスコードを覆うコーティングゴムとで構成されている。カーカスコードには、例えば、レーヨン、アラミド、ポリエステルなどの有機繊維コードが使用されている。カーカスコードは、グリーンタイヤのタイヤ周方向に対してほぼ直交する方向に延びている。
カーカスプライ６のタイヤ径方向外側には、ベルト層７及びベルト補強層８がこの順で配置されている。
ベルト層７は複数枚（ここでは、２枚）のベルト９を備える。各ベルト９は、所定間隔で配置した複数本のベルトコードと、これらベルトコードを被覆するコーティングゴムとで構成されている。ベルトコードには、スチール製のコードが使用されている。ベルトコードは、タイヤ周方向に対して傾斜して延びている。各ベルト９間では、ベルトコードの傾斜方向が相違している。
ベルト補強層８は、少なくとも１枚（ここでは、１枚）のキャッププライ１０を備える。キャッププライ１０は、所定間隔で配置した複数本のキャッププライコードと、これらキャッププライコードを被覆するコーティングゴムとで構成されている。キャッププライコードには、ポリエステルなどの有機繊維コードが使用されている。キャッププライコードはタイヤ周方向に延びている。
ベルト補強層８のタイヤ径方向外側には、加硫成型後にトレッド部１１となるトレッドゴム１２が設けられている。
トレッドゴム１２からはビードコア２に向かって、ゴム層が設けられることによりサイドウォール部１３、次いでビード部１４が形成されている。
図２は、本実施形態に係るタイヤ歪検出装置を示す。このタイヤ歪検出装置は、タイヤ支持装置１５とタイヤ検出装置１６を備える。
タイヤ支持装置１５は、タイヤ１の外周面の一部が当接される支持台１７と、タイヤ１を支持する支持部材１８と、支持部材１８を介してタイヤ１を支持台１７との間に保持するための縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂからなる縦荷重付与機構と、支持部材１８を介してタイヤ１を水平方向に引っ張る横荷重付与部材２０とを備える。
支持台１７は、基台２１、ロードセル２２及び支持プレート２３を備える。
図３に示すように、基台２１は平面視矩形の板状体からなる。基台２１の４隅からは、両側の水平方向（図３中、上下方向）に向かって延在部２４がそれぞれ延びている。延在部２４の先端部分には高さ調整部材２５がそれぞれ取り付けられている。本実施形態では、高さ調整部材２５は、各延在部２４の先端部分を上下方向に貫通するロッド２６と、ロッド２６の外周面に形成された雄ねじに螺合する上下一対のナット２７とで構成されている。延在部２４を挟み込むナット２７の螺合位置を変更することにより、延在部２４から下方側へのロッド２６の突出寸法を調整できるようになっている。ここでは、高さ調整部材２５は、支持プレート２３の傾斜角度を調整するために使用されている。すなわち、タイヤ幅方向の一方又は両方にそれぞれ位置する２箇所のロッド２６でナット２７の位置を変更すれば、支持プレート２３の傾斜角度を調整できる。なお、ロッド２６の下端部は、地面への載置状態が安定するように円形状に広げられている。
基台２１の上面両端側には固定ブロック２８ａ、２８ｂがそれぞれ固定されている。一方の固定ブロック２８ａには後述する縦荷重付与部材１９Ａの下端部が、他方の固定ブロック２８ｂには縦荷重付与部材１９Ｂの下端部がそれぞれ固定されている。また、基台２１の上面一端側には、一方の固定ブロック２８ｂの両側に補助ブロック２９ａ、２９ｂがそれぞれ固定されている。補助ブロック２９ａ、２９ｂには横荷重付与部材２０の支軸４１ａがそれぞれ連結されている。
ロードセル２２は、基台２１と支持プレート２３の間に固定されている。ロードセル２２は、支持プレート２３に作用する荷重による変形量を拡大し、歪ゲージ（図示せず）で電気信号に変換して制御装置（図示せず）へと出力する。制御装置では入力された歪ゲージからの電気信号に基づいて、支持プレート２３に作用する荷重を算出する。
支持プレート２３は、アクリル等の透過性に優れた材料、すなわち透過するＸ線が減衰しにくい材料で形成されている。支持プレート２３の上面がタイヤ１のトレッド部１１の一部が当接される支持面３０となっている。支持プレート２３は、基台２１に設けた高さ調整部材２５によって水平面に対する傾斜角度を調整可能となっている。ここでは、載置されるタイヤ１のトレッド面を水平面に対してタイヤ幅方向に向かうに従って傾斜させるようにしている。
支持部材１８は、ステンレス等の金属材料からなる筒状体である。支持部材１８は、両端部を後述する縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂによって支持台１７の固定ブロック２８ａ、２８ｂにそれぞれ連結・支持されている。支持部材１８には、タイヤ１が取り付けられる。タイヤ１は、装着したホイール３１の中心孔に支持部材１８を挿通した状態で、後述する第１取付部３８を介して支持部材１８に固定される。これにより、タイヤ１には、縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂによって支持部材１８を介して支持プレート２３の支持面３０に向かって荷重を付与できる。
縦荷重付与機構を構成する各縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂは、支持部材１８の両端側と支持台１７との間の長さを調整可能に連結する。縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂは、支持台１７の長手方向両端部にそれぞれ配置される。各縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂは、図４も併せて参照すると、所定間隔で配置した一対の連結棒３２と、これら連結棒３２を上端部で連結する第１連結部３３と、下端部で連結する第２連結部３４とを備える。第１連結部３３は、縦軸部３５を介して支持部材１８に取り付けた支持リング３６に連結されている。縦軸部３５の外周面には雄ねじが形成され、第１連結部３３を貫通した下方側でナット３７に螺合されている。そして、縦軸部３５でのナット３７の螺合位置を変更することにより、支持部材１８に作用させる引張力を調整可能となっている。
横荷重付与部材２０は、支持部材１８の外周に固定した第１取付部３８と、補助ブロック２９ａ、２９ｂに固定した第２取付部３９との間に連結される傾斜軸部４０を備える。図１に示すように、傾斜軸部４０の一端部は、第１取付部３８に支軸４０ａを中心として回転可能に連結されている。第２取付部３９には支軸４１ａを中心として回転可能な軸受部４１が設けられている。傾斜軸部４０の他端部の外周面には雄ネジが形成されている。傾斜軸部４０は、他端部を軸心方向にスライド可能な状態で軸受部４１に挿通される。傾斜軸部４０には、軸受部４１からの突出部分にナット４２が螺合されている。そして、傾斜軸部４０でのナット４２の螺合位置を変更することにより、支持部材１８に作用させる引張力を調整可能である。つまり、支持部材１８を介してタイヤ１に作用させる横（水平）方向の荷重を設定可能となっている。
タイヤ検出装置１６には、タイヤ１の内面を撮像する撮像手段の一例であるステレオカメラ４３を備える。ステレオカメラ４３（ここでは、２台のカメラ）は、タイヤ１に装着されたホイール３１に取り付けられ、タイヤ１とホイール３１とで区画される内部空間内に配置される。各カメラは、インナーライナー５の内面の同じ領域を撮像する。そして、撮像された画像に基づいてインナーライナー５の内面形状を立体的に捉えることが可能となる。ここでは、ベルト層７が形成された領域の内面を撮像することにより、ベルト９の歪を観察するようにしている。
ステレオカメラ４３を使用する場合、インナーライナー５の内面には、塗装等によってカメラによって検出可能な被検出部４４を形成する。被検出部４４の形態としては、線状、点状、格子状、ランダムパターン等とすることができる。
なお、タイヤ支持装置は、前述のものに限らず、従来公知の種々の構成を採用できる（例えば、特開2006-308316号公報、特開2013-64709号公報、特開平7-32829号公報、特開平6-218844号公報等参照）。例えば、特開2006-308316号公報に記載されたタイヤ支持構造を採用した場合、ベルト上でタイヤ１を回転させながらタイヤ内面での歪を検出できる。また、タイヤ支持装置は、車両で代用することも可能である。
次に、前記タイヤ歪検出装置によるタイヤ１の歪の検出方法について説明する。
本実施形態では、被検出部４４はインナーライナー５の内面に形成する（第１ステップ）。被検出部４４を線状に形成する場合、図５に示すように、各被検出部４４をタイヤ周方向に所定間隔で配置すればよい。また、被検出部４４を点状に形成する場合、タイヤ幅方向に複数の点又は線分を一定間隔で形成し、得られた点又は線分列をタイヤ周方向に所定間隔で配置すればよい。さらに、被検出部４４を格子状に形成する場合、タイヤ周方向及びタイヤ径方向に所定間隔で複数の直線を配置することにより、直線を直交させればよい。但し、これらは必ずしも均等に配置する必要はなく、ランダムに配置することもできる。被検出部４４をランダムパターンで形成する場合、スプレーでタイヤ内面に吹き付ける等により、自由な模様を形成するようにすればよい。
なお、インナーライナー５の内面に被検出部４４を形成するのは、製品タイヤ１となってからでもよいし、タイヤ部品の段階であってもよい。タイヤ部品の段階でインナーライナー５の内面に被検出部４４を形成する場合、他のタイヤ部品と共に組み立ててグリーンタイヤ１を形成し、このグリーンタイヤ１を加硫成型することにより製品タイヤ１５を形成すればよい。そして、得られた製品タイヤ１５では、後述するように、負荷条件を変更して歪状態を検出すればよい（第２ステップ）。
内面に被検出部４４を形成されたタイヤ１では、次のようにして歪を検出する。
タイヤ１をタイヤ支持装置１５に装着する。このとき、ステレオカメラ４３を、タイヤ１の内部空間に位置するようにホイール３１に取り付ける。また、ロードセル２２で検出される荷重が、タイヤ１やホイール３１の自重による値を超えない（縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂや横荷重付与部材２０によりタイヤ１に荷重を付与しない）値とする。
タイヤ１にホイール３１を装着しただけの無圧状態と、タイヤ１の内部空間に空気を所望の内圧となるまで充填した加圧（インフレート）状態とで、ステレオカメラ４３による撮像を実行する。得られた画像から、各被検出部４４を立体的に捉えることができる。そこで、各被検出部４４の位置の変化を算出し、インナーライナー５の内面での歪を検出する。また、ＤＩＣ（Digital Image Correlation：デジタル画像相関法）やサンプリングモアレ法によって各被検出部４４の位置の変化を捉えて、インナーライナー５の内面での歪を検出するようにしてもよい。
タイヤ１に対して縦荷重を付与する場合、縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂのナット３７の螺合位置を変更し、支持部材１８を介してタイヤ１に引張力を作用させ、タイヤ１を支持プレート２３の支持面３０に押し付ける。押付力は、ロードセル２２からの検出信号によって測定される。測定値が所望の値になった時点でナット３７の締付けを停止する。ここでは、測定値が正規荷重に至るまでの所望の値としている。ここに、正規荷重とは、タイヤ１が依拠する規格、すなわち、ＪＡＴＭＡ規格における「最高負荷能力」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」で定めた荷重を意味する。
タイヤ１に縦荷重を付与した状態で、前記同様にして、ステレオカメラ４３による撮像を実行する。そして、前述のインフレート状態での撮像結果と、今回の撮像結果とに基づいて、各被検出部４４の位置の変化を算出し、インナーライナー５の内面での歪を検出する。この場合も前記同様、被検出部４４の間隔が接近している場合、この部位で圧縮歪が発生し、被検出部４４の間隔が広がっている場合、この部位で引張歪が発生していると判断できる。
タイヤ１に対して横荷重を付与する場合、横荷重付与部材２０を操作して引張力を作用させる。この場合、縦軸部３５と傾斜軸部４０によりそれぞれ支持部材１８を介してタイヤ１に作用する引張力のうち、支持面３０に向かう垂直方向の成分の合計値が、支持面３０に向かってタイヤ１を押し付ける荷重となり、支持面３０とは直交する水平方向の成分の合計値が、タイヤ１に作用する横荷重となる。
タイヤ１に横荷重を付与した状態で、前記同様にして、ステレオカメラ４３による撮像を実行する。そして、前述のインフレート状態での撮像結果、あるいは、タイヤ１に縦荷重を付与した状態での撮像結果と、今回の撮像結果とに基づいて、各被検出部４４の位置の変化を算出し、インナーライナー５の内面での歪を検出する。この場合も前記同様、被検出部４４の間隔が接近している場合、この部位で圧縮歪が発生し、被検出部４４の間隔が広がっている場合、この部位で引張歪が発生していると判断できる。
このように、前記実施形態によれば、タイヤ１の内面すなわちインナーライナー５の内表面に被検出部４４を形成するようにしているので、この被検出部４４を簡単な手法で形成できる。また、ステレオカメラ４３の撮像結果を利用しているので、インナーライナー５の内表面を立体的に捉えることができ、歪の発生状態をより一層正確に把握できる。
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
前記実施形態では、タイヤ１の内面を検出するために、ステレオカメラ４３を使用したが、Ｘ線ＣＴ装置、レーザ変位計等の他の撮像手段を使用してもよい。
Ｘ線ＣＴ装置は、タイヤ１の内面にＸ線を照射するＸ線照射部と、タイヤ１を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備える。Ｘ線照射部は、ホイール３１に取り付け、タイヤ１とホイール３１によって区画された内部空間内に配置すればよい。また、Ｘ線検出部は、サイドウォール部１３を挟んでＸ線照射部の反対側外部に配置すればよい。
Ｘ線ＣＴ装置を使用する場合、インナーライナー５の内面には、例えば、銅や、銅に近い密度を有する金属材料（密度が６～１０ｇ／ｃｍ３のもの）からなる被検出部４４を形成する必要がある。被検出部４４は、インナーライナー５の内面に塗布すればよい。また、形成する被検出部４４の厚みは０．１～１０ｍｍとできる。但し、被検出部４４の厚みは、タイヤ１の変形に影響が出ないように、１ｍｍ以下とするのが好ましい。また、被検出部４４に使用する金属材料の材質と厚みは、密度（ｇ／ｃｍ３）に厚み（ｃｍ）を乗算した値が０．１～５０、好ましくは０．１～１０の範囲となるように設定すればよい。
レーザ変位計を使用する場合、被検出部４４には、タイヤ１の内面（例えば、サイド部の内面）に凹凸形状を使用できる。凹凸形状には、例えば、タイヤ周方向に延びる溝と突条をタイヤ径方向に交互に形成したものを採用すればよい。これによれば、タイヤ１のインフレート前後で、溝や突条の幅寸法の変化から、幅寸法が狭くなっていれば、圧縮歪が発生し、広くなっていれば、引張歪が発生していると判断できる。
前記実施形態では、製品タイヤ１の内面の歪を検出するようにしたが、加硫成型前のグリーンタイヤの状態で検出するようにしてもよいし、グリーンタイヤになる前のタイヤ部品の状態のインナーライナー５を検出するようにしてもよい。グリーンタイヤやインナーライナー５は、専用の固定用治具に取り付けるようにすればよい。グリーンタイヤの場合、タイヤスタンド等も利用できる。
前記実施形態では、加硫成型の前後、あるいは、インフレートの前後での歪を検出するようにしたが、これら２つの場合を含め、（１）タイヤ部品（インナーライナー５）の状態、（２）グリーンタイヤの状態、（３）製品タイヤ１には荷重を付与していない無負荷状態、（４）製品タイヤ１をインフレートした状態、（５）製品タイヤ１に縦荷重を付与した状態、（６）製品タイヤ１に横荷重を付与した状態、（７）製品タイヤ１５に対して前後方向に荷重を付与した状態、（８）製品タイヤ１を自由転動させた（回転トルクが作用していない）状態、（９）製品タイヤ１に制動力を作用させて転動させた状態、（１０）製品タイヤ１５に駆動力を作用させて転動させた状態、（１１）製品タイヤ１を旋回させた状態（製品タイヤ１にスリップ角を付けて転動させた状態）のいずれか２つの状態間で歪を検出するようにしてもよい。
例えば、製品タイヤ１を車両に装着し、接地の前後での変形、コーナリングの前後での変形等、他の変形による歪を検出するようにしてもよい。
接地の前後での変形では、製品タイヤ１に対して縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂによって荷重を付与しない場合と、付与する場合とで、前記同様にして被検出部４４の位置の変化を検出すればよい。
コーナリングの前後での変形では、製品タイヤ１に対して縦荷重付与部材１９Ａ、１９Ｂによって荷重を付与しつつ、横荷重付与部材２０によりさらに横荷重を付与しない場合と、付与する場合とで、前記同様にして被検出部４４の位置の変化を検出すればよい。
１…タイヤ
２…ビードコア
３…カーカス
４…ビードフィラー
５…インナーライナー
６…カーカスプライ
７…ベルト層
８…ベルト補強層
９…ベルト
１０…キャッププライ
１１…トレッド部
１２…トレッドゴム
１３…サイドウォール部
１４…ビード部
１５…タイヤ支持装置
１６…タイヤ検出装置
１７…支持台
１８…支持部材
１９Ａ、１９Ｂ…縦荷重付与部材
２０…横荷重付与部材
２１…基台
２２…ロードセル
２３…支持プレート
２４…延在部
２５…高さ調整部材
２６…ロッド
２７…ナット
２８ａ、２８ｂ…固定ブロック
２９ａ、２９ｂ…補助ブロック
３０…支持面
３１…ホイール
３２…連結棒
３３…第１連結部
３４…第２連結部
３５…縦軸部
３６…支持リング
３７…ナット
３８…第１取付部
３９…第２取付部
４０…傾斜軸部
４０ａ…支軸
４１…軸受部
４１ａ…支軸
４２…ナット
４３…ステレオカメラ
４４…被検出部

Claims (7)

  1. インナーライナーの表面に被検出部を形成する第１ステップと、
    前記インナーライナーを含むタイヤ部品から製品タイヤを形成し、前記製品タイヤに対する負荷条件を変更するまでの２つの状態で、前記被検出部を検出する第２ステップと、
    前記第２ステップで得られた２つの状態での前記各被検出部間の間隔に基づいて歪を検出する第３ステップと、
    を含むタイヤ歪検出方法。
  2. 前記第２ステップでは、前記製品タイヤの無負荷状態と、変形した負荷状態とで被検出部を検出する、請求項１に記載のタイヤ歪検出方法。
  3. 前記第２ステップでは、前記負荷条件における負荷状態として、タイヤの転動、駆動、旋回又は制動を含む、請求項１又は２に記載のタイヤ歪検出方法。
  4. 前記被検出部の検出は、撮像手段により行う、請求項１から３のいずれか１項に記載のタイヤ歪検出方法。
  5. 前記被検出部の検出は、光学的変位計により行う、請求項１から３のいずれか１項に記載のタイヤ歪検出方法。
  6. 前記被検出部は、金属製のマークであり、
    前記被検出部の検出は、Ｘ線ＣＴ装置により行う、請求項１から３のいずれか１項に記載のタイヤ歪検出方法。
  7. 前記被検出部は、所定間隔へ並設される複数の点状、線状又はランダムパターンに形成されている、請求項６に記載のタイヤ歪検出方法。
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