JPH03135749A - タイヤの合成した前後剛性の測定方法及びタイヤトレッド部の前後剛性の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本願の第１発明は、容易にかつ精度よくタイヤのトレッ
ド部と側壁部との合成された前後剛性を測定する方法で
あり、又第２発明は、容易にかつ精度よくタイヤトレン
ド部のみの前後剛性を測定する方法に関する。

〔従来の技術〕

タイヤの振動特性、特にタイヤが突起を乗り越える時に
生じるハーシュネス特性は、その発生によって、衝撃音
と振動とを車内に伝達するため、ハーシュネス特性を減
少することは操縦安定性の確保並びに乗心地向上のため
の重要な課題となっている。しかもこのハーシュネス特
性は、タイヤが突起を乗り越える時に生じる前後方向の
剛性との間に相関関係があることが定性的に知られてい
た。

又この前後方向の剛性は、従来では第３図に示す如くタ
イヤａを押圧板すに荷重を付加して押圧し、該押圧板す
をタイヤ赤道方向に変位させ、この変位量Ｘにおいて押
圧板すに生じる反力ｆを測定し、この反力ｆと変位量Ｘ
との比ｆ　／　ｘをもってタイヤの前後方向の剛性と見
做していた。

〔発明が解決しようとする！！！題〕

しかし前記従来の手法によって、タイヤの前後方向の剛
性を求めた場合にはタイヤに負荷が加わった際において
、トレッド部は広がりを有する面として作用するため、
トレッド部の前後方向の変位はなくその変位量は側壁部
、特にカーカスの変位が現われることとなり、前記方法
ではカーカスの剛性を測定していることとなる。

さらに前記手法においては側壁部及びカーカスの構造の
相違は前記剛性の値の変位として現われるもののトレッ
ド部のゴムの硬度差、トレンドパターンの形状及びその
溝深さの相違は前記した従来の手法においては、タイヤ
−性値の相違として現われない。

しかしタイヤの単突起を乗り越し実験を重ねる間に、そ
の乗越時においてトレッド部の溝深さの深浅によって、
タイヤの前後方向の反力が大きく相異することが概観的
に知り得たのであるが、その反力の値を測定する方法に
ついては、未だ確立されたものが存在しない、しかも単
突起来り越し時に最も影響の大きいタイヤのトレッド部
のみの変位量及びその時の剛性を測定する方法について
は、その示唆すらなかった。

なおタイヤが単突起乗り越しによる前後力の測定につい
ては、リム組したタイヤを車体の車軸に取付けたうえ、
測定タイヤを、床面に臨む突起を設けたドラム上に載置
し該ドラムを回転させる。

測定タイヤが後動回転するに際して、前記車軸に作用す
る上下及び前後方向の加速度を車軸に設ける加速度計に
よって測定しうる。

従ってこのような測定方法では、前後方向の剛性と上下
方向の剛性の分離を困難にする他、ピード部の剛性を含
めてタイヤの剛性が測定されることにより、タイヤの剛
性を解析するには不十分なものであった。

発明者等は、鋭意研究の結果、タイヤを回転させること
なく静止したまま単突起をタイヤ外表面に押圧すること
により、タイヤトレッド部とタイヤ側壁部との合成した
前後の剛性及びトレンド部の前後剛性を測定する方法を
見出したのである。

本発明はトレッド部と側壁部との合成剛性及びトレッド
部単独の剛性を定量的に把握することにより、単突起乗
り越し時におけるタイヤ外周面の反力の値、及びハーシ
ュネスを精度よく解析でき、しかもその作業が容易にな
しうる新規な測定方法の提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本願の第Ｉ発明は、タイヤをリム組しかつ内圧を充填し
たタイヤ組立体の前記リムを回転不能に固定するととも
に、タイヤ赤道を含むタイヤ赤道面とタイヤ軸を含むタ
イヤ子午面とに直角かつタイヤ外周面に接する接面から
タイヤ側に突出する単突起を、前記接面と平行かつ前記
タイヤ赤道方向に移動させ前記タイヤ外周面に押付けか
つ押付は後の単突起の変位１ｘと、前記変位量Ｘにおい
て車突起に生じる接面方向の反力Ｆとを測定することに
よりその比Ｆ／Ｘによってタイヤトレンド部とタイヤ側
壁部との合成した前後剛性Ｋを測定するタイヤの合成し
た前後剛性の測定方法である。

又第２発明は、タイヤをリム組しかつ内圧を充填したタ
イヤ組立体の前記リムを回転不能に固定するとともに、
タイヤ赤道を含むタイヤ赤道面とタイヤ軸を含むタイヤ
子午面とに直角かつタイヤ外周面に接する接面からタイ
ヤ側に突出する単突起を、前記接面と平行かつ前記タイ
ヤ赤道方向に移動させ前記タイヤ外周面に押付けかつ押
付は後の単突起の変位量Ｘと、前記変位量Ｘにおいて単
突起に生じる接面方向の反力Ｆとを測定することにより
その比Ｆ／Ｘによってタイヤトレッド部とタイヤ側壁部
との合成した前後剛性Ｋを求める一方、前記タイヤ組立
体のタイヤ外周面を前記接面と平行な押圧板に荷重を付
加して押圧しかつ前記押圧板を接面と平行かつタイヤ赤
道方向に変位させ該変位量Ｘｓと、この変位量Ｘｓにお
いて押圧板に生じる接面方向の反力Ｆｓとを測定しその
比Ｆ　ｓ　／　Ｘ　ｓによってタイヤ側壁部の前後剛性
Ｋｓを求め、しかも前記比Ｋ　−、Ｋ　ｓを用いてかつ
［Ｋ・Ｋｓ／（Ｋｓ−Ｋ）］によってトレッド部の前後
剛性を測定するタイヤトレッド部の前後剛性Ｋｔの測定
方法である。

〔作用〕

第１発明にあっては、タイヤを回転不能に固定したうえ
単突起をタイヤ外周に押付け、突起に生じる変位量Ｘと
その変位量Ｘにおける反力とを測定しその比Ｆ／Ｘによ
ってタイヤトレッド部とタイヤ側壁部との合成した前後
剛性Ｋを測定する測定方法であるため、タイヤの側壁部
の剛性のみの測定値しか得られなかった従来の測定方法
に比べてトレンド部を加えたタイヤ前後剛性が測定でき
、トレッドパターンの差異、トレッド溝の深さ等のトレ
ッド部の形状の相違が加味されたタイヤの前後剛性の値
を求めることが出来る。

又第２発明にあっては、前記第１発明の方法によって得
られた剛性値から側壁部の剛性値を除去することによっ
て、トレンド部のみの前後剛性を測定する方法であるた
め、前記トレンドパターン及びトレッド溝深さの相違に
よる剛性値の変化が一層明確に把握することが出来る。

このように、第１発明、第２発明にあっては単突起を乗
り越す際に生じる変位量及び反力が測定でき、その各測
定値よりトレッド部の剛性の値を求めることが出来るた
め単突起の乗り越しに対して適応したトレッドパターン
、トレッド溝深さを設定することが出来る。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１発明は、タイヤ２をリム３に組付け、かつタイヤ２
内部に内圧を充填したタイヤ組付体４を回転不能に固定
し、タイヤ外周面５に接する接面６から突出する単突起
７をタイヤ赤道Ｃ方向に移動させかつタイヤ外周面５に
押付けた後、単突起７の変位量Ｘと、その単突起７に生
じる接面６方向の反力Ｆとを測定しその比Ｆ／Ｘによっ
てタイヤトレッド部９とタイヤ側壁部ｌＯとの合成した
前後剛性Ｋを測定する方法である。

タイヤ２はタイヤトレンド部９のビードコアが通るビー
ド部１５．１５と該ビード部１５からタイヤの半径方向
外向きにのびるサイドウオール部１６．１６とその上端
を継ぐ前記タイヤトレッド部９とを有し、タイヤトレッ
ド部９０周面が前記タイヤ外周面５をなすとともに、ビ
ード部１５、サイドウオール部１６によって前記タイヤ
側壁部１０を形成し、又タイヤ２内部には空気が充填さ
れる内孔が形設される。

又前記タイヤ２には、タイヤトレッド部９からなるサイ
ドウオール部１６を通りビード部のビードコアの周りを
折返すカーカスと、タイヤトレッド部９のカーカスの外
側にタイヤトレッド部９の剛性を高めるベルト層とが埋
設される。

前記カーカスはそのカーカスコードをタイヤ赤道に対し
て略平行又は傾斜させて配列することによりタイヤ２は
、バイアスタイヤ、又はラジアルタイヤとして形成され
る。

前記タイヤ２はそのビード部１５に該タイヤに対する標
準寸度リム３を装置しかつ内圧を充填することにより、
タイヤ組付体４が形成される。

次に変位１１Ｘ及びその時の反力Ｆを測定する装置につ
いて述べる。

測定装置２０は前記タイヤ組付体４を固定する固定具２
１と、タイヤ外周面５を押圧する前記単突起７が取付き
、該単突起タイヤ２に向かって進退させうる作動部２２
とからなる。

固定部２１は、中心に角軸２３が通る角孔を有する保持
リング２４をリム３に回転不能に固定する一方、角軸２
３は該角軸２３の両端部を回転不能に係止する１対の支
脚２５．２５によって支持する。従ってタイヤ組付体４
は固定部２１に固定される。

本発明の測定に際して測定の基本となる接面６が設定さ
れる。接面６は、タイヤ赤道Ｃを含むタイヤ赤道面ＣＦ
とタイヤの軸心であるタイヤ軸を含むタイヤ子午面ＤＦ
とにともに直角に交わる基準面をなす。

他方、作動部２２は前記接面６下方、かつ該接面６と平
行な上面を有する基板２６に、直線作動具３１からのび
るロフト３２に接続され該基板２６上を転がり走行しう
る台車３４を具える。

台車３４は板状の台部３５の両側に前記基ｖｉ２６上面
を転動しうる車輪３６−・を具える四輪車であって、各
車輪３６にはボールベアリング等を介装することによっ
て台車３４自体の走行抵抗の減少が計られている。

直線作動具３１は、例えば油圧シリンダ、リニヤアクチ
エータ等の作動によりロッド３２が前記接面６と平行の
向きに伸縮し、又該ロッド３２には押圧時において口７
ド３２に作用する圧縮強さを計測しうる力センサ３９が
取付けられる。

力センサ３９はストレンゲージ式センサ、磁わい式セン
サ、圧電式センサ等のように測定に際して寸度変化が少
ないものを用いるのが望ましい。

前記力センサ３９と平行に長さセンサ４０が配される。

長さセンサ４０は、直線型ポテンションメータ、抵抗線
ストレンゲージ、電気マイクロメータ等微少な変位を精
度よく計測できるものが好適に採用される。

作動部２２の前記台部３５上面には、金属材など剛体か
らなる単突起７が取付けられる。単突起７は本実施例で
は断面が矩形をなし、前記台部３５にボルト止め、溶着
等により位置ずれ不能に強固に固定される。

なお測定に際しては前記接面６から単突起７の上端まで
の高さａを２〜１０鶴の範囲で一定に規制する必要があ
る。

然して、直線作動具３１を作動させ、単突起７をタイヤ
２に向かって前進させ第２図に一点ｖＡ′ｆＩＩＡで示
す如く、単突起７がタイヤ外周面５に接罰する位置で停
止させる。この位置を基準点としてさらに直線作動具３
１を作動させ単突起７をタイヤ外周面５に向かって押圧
することによって、タイヤ２は、単突起７との接触部に
おいて第２図に実線で示す如く変形する。

そのタイヤ２が変形することにより、単突起７が変位し
た変位量Ｘを長さセンサ４０により、又変形させるため
に要する力、即ち反力Ｆを力センサ３９によりそれぞれ
測定するとともに、その各測定値の比であるＦ／Ｘによ
って、タイヤトレッド部９とタイヤ側壁部１０との合成
した前後剛性Ｋを測定することが出来る。

第２発明にあっては、前記第１発明と同じ手法によって
タイヤトレッド部９とタイヤ側壁部１０との合成した前
後剛性Ｋを求める一方、第２図に示す測定方法によって
タイヤ側壁部１０の前後剛性に３を求め前記２つの前後
剛性Ｋ　ｓ　Ｋ　ｓよりタイヤトレッド部９のみの前後
剛性Ｋｔを測定する方法である。

タイヤ側壁部１０の前後剛性に３を求めるには第２図に
略示する方法が用いられる。

タイヤ組付体４を第１発明と同様な方法を用いてリムを
回転不能に固定するとともに、接面６と平行な上面を有
する押圧板１１を、該接面６と平行かつタイヤ赤道Ｃ方
向に移動可能に配設する。

前記タイヤ組付体４は押圧板１１に向かってその外周面
５を該タイヤ２の標準の作用荷重に略等しい荷重Ｐをも
って押圧し、かつ押圧した状態において押圧板１１を接
面６方向に移動させるとともに、第１発明における台車
３４と同様な手法を用いて、押圧板１１を移動させる。

その移動により生じた変位量Ｘｓと該変位置Ｘｓにおけ
る押圧板１１に生じる反力Ｆｓをそれぞれ計測するとと
もに、前記反力Ｆｓと変位置Ｘｓの比であるＦｓ／　Ｘ
　ｓによってタイヤ側壁部１０の前後剛性Ｋｓを求める
ことが出来る。

他方、タイヤの前後剛性に関しては、下記式に示す如く
、タイヤ側壁部の前後剛性ＫＬとタイヤ側壁部の前後剛
性Ｋｓとの各逆数の和がタイヤトレッド部とタイヤ側壁
部との合成した前後の合成にの逆数に等しいことが知ら
れている。即ち下記って測定された既知の値であり、又
（１）式に展開することによって得られる下記（２）式
よりトレッド部の前後剛性であるＫｔを容易に算出する
ことが出来るのである。

Ｋｔ＝に−Ｋｓ／　（Ｋｓ−Ｋ）　　　　　（２１〔測
定例〕 タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５のタイヤについて標準
寸度を具える新品タイヤＡ（以下新品タイヤＡという）
と、トレッド部をスリップサインまでパフで除去したタ
イヤＢ（以下パフタイヤＢという）についてそれぞれの
測定を行い測定方法の確認を行った。

■　測定ｌ 新品タイヤＡ及びパフタイヤＢのそれぞれについて第３
図に示す測定方法によりタイヤの押圧力Ｐを２００ｋｒ
ｆ、　３００に、ｆ及び４００ｋｒｆ加えた場合におけ
る前後の剛性に３を求めた。

なお剛性値Ｋｓは変位置Ｘ５及びその時の反力Ｆｓとを
それぞれ測定し、その比Ｆ３／Ｘ３により算出した。測
定結果は第４図に示す如く同一押圧力Ｐのもとでは、新
品タイヤＡとパフタイヤＢとは略同−の剛性値に３を示
している。この事実より、パフタイヤＢのようにトレッ
ド面をパフ除去をすることによりトレンド部の厚みが薄
いものであっても新品タイヤＡとその測定された剛性値
には変化がないことが判明した。

従って第２図に示す測定方法によって得られた前後剛性
値に３はタイヤ側壁部１０の剛性値であることが確認し
得た。

なお剛性値に３は第４図から明らかなように前記押圧力
Ｐの値によって変動があるため、第４図のグラフにおい
て剛性値Ｋｓの回帰線を延長することによって押圧力０
−の時の剛性値Ｋｓｏを誘導することが出来、このＯｋ
ｇ押圧力の剛性値ＫｓＯをタイヤ側壁部１０の前後剛性
とするのがトレッド部の前後剛性Ｋｔを誘導するに際し
て適当である。

■　測定２ 新品タイヤＡ及びパフタイヤＢのそれぞれについて第１
図に示す測定方法により測定した単突起７の変位量Ｘと
その変位量Ｘにおける反力Ｆとを測定した。

両者の関係を第５図にグラフで示す。

測定に際して接面６から単突起７の先端迄の高さａを２
ｆｉ、４１．１０ｍの３段階に変化させそれぞれの高さ
の場合について両者の関連求めた。

図中実線は新品タイヤＡを破線はパフタイヤＢについて
それぞれ示゛す、なお単突起７のタイヤ軸方向の巾寸度
は２０ｍとした。

前記測定により変位量Ｘと反力Ｆとは略直線的な相関間
係にあり、パフタイヤＢは新品タイヤＡに比べて同−先
端高さａの条件のもとて同一量分変位させるに要する反
力が大きいことが判明した。

前記測定の変位量Ｘとその変位量に対する反力Ｆより比
Ｆ／Ｘ即ちタイヤトレッド部とタイヤ側壁部との合成し
た前後剛性Ｋを算出し、その剛性に前記先端高さａとの
関係を求めた０両者の関係を示すグラフを第６図に示す
。

実線は新品タイヤＡを、破線はパフタイヤＢをそれぞれ
示す同−先端高さの場合には、パフタイヤＢの方が新品
タイヤＡに比べて前記前後剛性にの値が３０〜５０％高
いことが判明した。

■　測定結果のまとめ イ）　タイヤ側壁部の前後剛性は第４図において押圧力
Ｏの場合にはＫ　ｓ　−１３，５ｋｇ　ｆ　／鶴となる
。

口）　タイヤトレッド部とタイヤ側壁部の合成した前後
剛性には単突起高さ１０ｍｍの場合において 新品タイヤＡの剛性Ｋ　（Ａ）　＝　６．５　ｋｇ　ｆ
　／ｍｍパフタイヤの剛性Ｋ　（Ｂ）　−９，４ｋｇｆ
／ｍとして前記第１発明の剛性にの値がそれぞれ測定す
ることが出来た。

ハ）　タイヤトレンド部のみの前後剛性Ｋｔ４ま前記イ
）、口）項で測定したＫＳ、にの値をＫｔ−に−Ｋｓ／
　（Ｋｓ−Ｋ） の式によって演算することによって、 新品タイヤＡの剛性Ｋ　ｔ　　（Ａ）　−１２，５ｋｇ
ｆ　／鶴バフタイヤＢの剛性Ｋｔ　　（Ｂ）−３１，０
呟ｆ／鶴なる剛性ＫｔＯ値をそれぞれ測定し得た。

父上記測定によりパフタイヤＢは新品タイヤＡに比べて
タイヤトレンド部の前後剛性Ｋｔ番ま約３倍大きいこと
も判明した。

〔発明の効果〕

軟土の如く第１発明は前記した手順によりタイヤトレッ
ド部とタイヤ側壁部との合成した前後剛性が測定できる
ため、トレンドパターンの差異、トレッド溝深さ等のト
レンド部の形状の違Ｃ１力（加味されたタイヤの前後剛
性の値を容易に求めることが出来、又、従来の方法のよ
うに、上下方向の剛性値など前後方向以外の値が混入し
ないため正確な測定が出来る。従って乗り越し時におけ
るタイヤ外周面の反力の値、及びハーシュネスを精度よ
く解析できタイヤの性能向上いに大いに寄与しうる。

さらに第２発明にあっては、タイヤトレッド部のみの前
後剛性が測定できるため、前記タイヤ外周面の反力、ハ
ーシュネスを一層精度よく解析しタイヤの性能向上を大
巾になしうる。

なお本発明の測定方法において、単突起は断面矩形の他
、断面が三角形、さらには半円状のものにも適用するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はタイヤトレッド部とタイヤ側壁部との合成した
前後剛性を測定する装置の一例を示す斜視図、第２図は
その作用を示す正面図、第３図はタイヤ側壁部の前後の
剛性を測定する方法を示す正面図、第４図はタイヤ側壁
部の前後剛性の測定において押圧力と前後剛性の関係を
示すグラフ、第５図は単突起の変位量と反力との関係を
示すグラフ、第６図は単突起高さとタイヤトレンド部、
タイヤ側壁部の合成した前ｍ剛性との関係を示すグラフ
である。 ２・・・タイヤ、　　３〜　リム、 ４−・・タイヤ組付体、　　５・−タイヤ外周面、６・
−接面、　７・−・単突起、 ９−・タイヤトレッド部、　　１０・−・タイヤ側壁部
、１１−・・押圧板、　Ｃ・−タイヤ赤道、ＣＦ−・・
タイヤ赤道面、　ＤＦ・・−タイヤ子午面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　タイヤをリム組しかつ内圧を充填したタイヤ組立体
   の前記リムを回転不能に固定するとともに、タイヤ赤道
   を含むタイヤ赤道面とタイヤ軸を含むタイヤ子午面とに
   直角かつタイヤ外周面に接する接面からタイヤ側に突出
   する単突起を、前記接面と平行かつ前記タイヤ赤道方向
   に移動させ前記タイヤ外周面に押付けかつ押付け後の単
   突起の変位量（Ｘ）と、前記変位量（Ｘ）において単突
   起に生じる接面方向の反力（Ｆ）とを測定することによ
   りその比（Ｆ／Ｘ）によってタイヤトレッド部とタイヤ
   側壁部との合成した前後剛性（Ｋ）を測定するタイヤの
   合成した前後剛性の測定方法。 ２　タイヤをリム組しかつ内圧を充填したタイヤ組立体
   の前記リムを回転不能に固定するとともに、タイヤ赤道
   を含むタイヤ赤道面とタイヤ軸を含むタイヤ子午面とに
   直角かつタイヤ外周面に接する接面からタイヤ側に突出
   する単突起を、前記接面と平行かつ前記タイヤ赤道方向
   に移動させ前記タイヤ外周面に押付けかつ押付け後の単
   突起の変位量（Ｘ）と、前記変位量（Ｘ）において単突
   起に生じる接面方向の反力（Ｆ）とを測定することによ
   りその比（Ｆ／Ｘ）によってタイヤトレッド部とタイヤ
   側壁部との合成した前後剛性（Ｋ）を求める一方、前記
   タイヤ組立体のタイヤ外周面を前記接面と平行な押圧板
   に荷重を付加して押圧しかつ前記押圧板を接面と平行か
   つタイヤ赤道方向に変位させ該変位量（Ｘｓ）と、この
   変位量（Ｘｓ）において押圧板に生じる接面方向の反力
   Ｆｓとを測定しその比（Ｆｓ／Ｘｓ）によってタイヤ側
   壁部の前後剛性（Ｋｓ）を求め、しかも前記比（Ｋ、Ｋ
   ｓ）を用いてかつ［Ｋ・Ｋｓ／（Ｋｓ−Ｋ）］によって
   トレッド部の前後剛性（Ｋｔ）を測定するタイヤトレッ
   ド部の前後剛性の測定方法。