JPH0749938B2 - タイヤ接地面観測装置及び観測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、タイヤ接地面観測装置および観測方法に関す
る。

（従来の技術） タイヤの「操縦安全性」、「燃費性」、「摩耗性」等の
性能を追求する上で、走行中のタイヤ接地面の状態を解
析することは極めて重要である。

しかし、今日までの技術では、走行中のタイヤ接地面の
状況を、詳細に直接目視観測することが困難であった。

従って、従来は、タイヤ表面に黒ペンキ等を塗って、該
タイヤを画板に押し付けて、接地形状を転写し、間接的
にタイヤ接地面を観測していた。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の転写によるタイヤ接地面と観測では、転動
中、スリップ角のついた状態での接地形状を取ることは
不可能であり、またサイピングの挙動等も観測すること
ができなかった。

そこで、本発明は、動的なタイヤ接地面の挙動を直接目
視観測できるようにしたタイヤ接地面観測装置および観
測方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じ
た。

即ち、本発明のタイヤ接地面観測装置の特徴とする処
は、所定厚みの透明体からなる移動路面と、 前記透明体内に光をとじ込めるべき配置された光源と、 前記移動路面にタイヤの外周面を押圧するためのタイヤ
押圧装置と、 前記透明体移動路面のタイヤ接触面とは反対側面から、
該タイヤ接触面を見るように配置された撮像装置とから
成り、 前記タイヤ押圧装置は、タイヤにスリップ角とキャンバ
ー角とを付与する手段を具備している点にある。

また、前記装置においては、前記移動路面がタイヤ押圧
装置に対して移動自在に設けられ、前記タイヤ押圧装置
には、タイヤに制動力を付与するブレーキ装置が設けら
れている。

更に、本発明のタイヤ接地面観測方法の特徴とする処
は、タイヤ接地面を光が反射する色に着色すると共に、
透明板の側端面より、該透明板の厚み内に光をとじ込め
るように光を照射し、かつ、前記タイヤ接地面を透明板
に押圧して、該透明板のタイヤ接地側とは反対側から、
前記タイヤ接地面を見る点にある。また前記タイヤ接地
面の観測は、タイヤ１回転以上にわたって連続的に観測
すると共に、タイヤにスリップ角とキャンバー角とを付
与して前記観測を行う。

（作用） 本発明のタイヤ接地面観測装置によるタイヤ接地面の観
測装置は、次の手順により行われる。

まず、タイヤ押圧装置にタイヤを装着し、該タイヤの外
周面を移動路面に押し付ける。そして、移動路面を移動
させることにより、前記タイヤが移動路面上を転動す
る。

このとき、移動路面のタイヤ接地面とは反対側に配置さ
れた撮像装置により、前記タイヤ接地面を見ると、移動
路面は透明体からなるため、タイヤ接地面の状態を観測
することができる。

しかしながら、タイヤ外周面を透明体の移動路面に押し
付けただけの観測では、接地部分と非接地部分のコント
ラストが明確でなく、接地部分と非接地部分の識別が困
難である。

そこで、本発明では、光源から照射された光を透明体内
部にとじ込めるようにして、接地部分の識別を明確なら
しめている。

即ち、光源からの光は、透明体の内部に入り、透明体の
表面から外部に漏洩しないようにして透明体内を進む。
ところが、この光が、タイヤ接地部分に達すると、タイ
ヤ表面に反射して乱反射となり、撮像装置側へ出て行
く。

即ち、透明体表面が空気と接しているところと、タイヤ
と接しているところでは、その臨界面の屈折率が異な
り、空気接触部の表面で全反射して透明体内部にとじ込
められていた光が、タイヤ接触部では乱反射して接像装
置側へ飛び出すことになる。

そのため、タイヤ接地部と非接地部とが明瞭に区別さ
れ、転動中のタイヤトレッドのパターン、ブロックの接
地面による変形状態、トレッドサイピング（細い切込
み）の接地による変形状態等、タイヤ接地面の動的挙動
を撮像装置によって観測することができる。

更に、本発明では、タイヤ押圧装置は、タイヤにスリッ
プ角とキャンバー角とを付与する手段を具備しているの
で、スリップ角やキャンバー角を付与した状態での接地
形状を観察することが出来る。更に、タイヤ押圧装置
に、タイヤに制動力を付与するブレーキ装置を設けるこ
とにより、制動時のタイヤ接地形状を観測できる。

即ち、本発明では、実際の動的状態におけるタイヤの接
地挙動を目視観測することができる。

前記タイヤ表面を明色に着色することにより、接地面の
反射がより明瞭になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図及び第２図に示すものは、本発明のタイヤ接地面
観測装置の一実施例を示す全体構成図である。タイヤ接
地面観測装置は、移動路面装置１と、該移動路面装置１
にタイヤ２を押し当てるタイヤ押圧装置３と、これら各
装置1,3を駆動制御する制御装置４と、タイヤ接地面の
画像を処理する画像処理装置５等を有する。

前記移動路面装置１は、フロアーに固定された架台６
と、該架台６に水平方向往復動自在に設けられた移動路
面７と、該移動路面７を移動させる駆動装置８とを有す
る。移動路面７は所定厚みの透明ガラスから成り、ガラ
スの上下面は円滑な平面で、互いに平行とされている。
本実施例では、２枚の板ガラスを接着剤で接合して、所
定厚みの移動路面７が形成されている。この透明体から
なる移動路面７はその周縁下面がフレーム９に支持さ
れ、該フレーム９が前記架台６に設けられたガイドレー
ル10に水平方向摺動自在に設けられている。尚、前記移
動路面７の長さは、測定タイヤの１回転分の長さ以上と
されており、本実施例では3m（乗用車、軽トラックタイ
ヤの場合）とした。

前記駆動装置８は、架台６に可回動に支持されたフィー
ドスクリュー11と、該フィードスクリュー11に螺合し、
かつ、フレーム９に固定されたナット12と、前記フィー
ドスクリュー11を回動させる油圧モータ（図示省略）等
から構成されている。

前記移動路面７の左右両端面側に光源13が配置されてい
る。この光源13は、該光源13から光が、移動路面７の厚
み内にとじ込められて、上下面から外部に漏洩しないよ
うに前記フレーム９に取付けられている。前記光源13
は、安定した光をガラス面内に供給できるものであっ
て、例えば、長さ300mm以上の有効発光源を持つ蛍光
燈、等光量を持つ発光源を等間隔に並べたもの等が例示
される。また、接地面が反射して観測できるだけの光量
を、ガラス面内に入れられる光源で有ることが必要であ
る。

前記光源13の周囲にカバー14が設けられ、このカバー14
は、第３図に示すように、光源13からの光のすべてが移
動路面７内にとじ込められるよう所定長さＬだけ、移動
路面７側に入り込むよう設けられている。また、カバー
14の端部には、カバー14と移動路面７の間隙から光が漏
れ出ないように遮光部材15が設けられている。

前記タイヤ押圧装置３は、フロアーに固定された固定フ
レーム16と、該固定フレーム16に上下方向移動自在に設
けられたスライド17と、該スライド17に設けられると共
に、リム組み及び所定内圧にインフレートしたタイヤ２
を着脱自在に且つ回動自在に取付け、該タイヤ２のキャ
ンバー角θとスリップ角αとを調整自在とする揺動アー
ム装置18とを有する。

そして、該タイヤ押圧装置３と前記移動路面装置１との
配置関係は、移動路面７の上面にタイヤ２が接触し、か
つ、タイヤ２の回転軸心が移動路面７の移動方向に直交
する関係にある。

前記固定フレーム16とスライド17間に、上下動アクチュ
エータ19と変位検出器（図示省略）が設けられ、スライ
ド17の上下位置を調整自在としている。前記スライド17
と揺動アーム装置18間に、キャンバー角用アクチュエー
タ20とキャンバー角検出器（図示省略）、及び、スリッ
プ角用アクチュエータ21とスリップ角検出器（図示省
略）が設けられている。また、前記揺動アーム装置18の
荷重支持部に、三分力荷重検出器22が設けられている。
この制御機構により、キャンバー角及びスリップ角が正
確にコントロールされる。前記各アクチュエータ19,20,
21は、本実施例の場合、油圧シリンダから構成されてい
る。

前記制御装置４は、コンピュータ23と、入・出力装置24
と、コンピュータ23によって制御されるサーボコントロ
ーラ25と、該サーボコントローラ25に油圧を供給する油
圧駆動源26等から構成されている。前記サーボコントロ
ーラ25を介して前記油圧モータや各種のアクチュエータ
19,20,21に油圧が供給される。

そして、該制御装置４、コンピュータ23によって移動路
面装置１やタイヤ押圧装置３を所定のプログラムに従っ
て自動運転するよう構成されている。

前記画像処理装置５は、前記タイヤ押圧装置３に装着さ
れたタイヤ２の直下で、かつ、移動路面７よりも下方に
配置さた撮像装置27と、該撮像装置27で撮像した映像を
表示するモニター28と、該映像を記録するビデオテープ
レコーダ29と、ビデオプリンター30等から構成されてい
る。

前記撮像装置27は、工業用テレビカメラ31と、該カメラ
31を上下、左右位置調整する取付台装置32とからなる。
取付台装置32の移動は、前記油圧駆動源26から供給され
る作動油で作動する油圧シリンダにより行われる。

次に、前記タイヤ接地面観測装置を用いたタイヤ接地面
の観測方法につき説明する。

まず、タイヤ２のトレッド表面を明色、望ましくは白色
で着色する。着色料は、望ましくはトレッド表面への接
着性を良くする為に、ゴム系着色材がよい。

次にこのタイヤ２をタイヤ押圧装置３に取付ける。

制御装置４にはテストすべき手順がプログラムされてお
り、タイヤ２に付与すべき垂直荷重、キャンバー角、ス
リップ角、移動路面７の移動速度等が自動設定される。
例えば、タイヤ２の回転角とスリップ角は、第４図に示
す如く設定される。即ち、移動路面７の移動中に、タイ
ヤの垂直荷重、キャンバー角、スリップ角を任意に変化
させるようプログラムされている。

次に、スタートスイッチを押すと、タイヤ押圧装置２及
び移動路面装置１は、制御装置４に従って自動運転され
る。即ち、上下動アクチュエータ19によってスライド17
が下方に移動し、タイヤ２が移動路面７に設置し、タイ
ヤ２に所定の垂直荷重が付与される。これらの荷重は三
分力荷重検出器22により検出されてフィードバック制御
される。そして、キャンバー角用アクチュエータ20やス
リップ角用アクチュエータ21が作動して、タイヤ２に所
定のキャンバー角θとスリップ角αが与えられると共
に、移動路面７が所定の速度で移動を開始する。

一方、撮像装置27では、工業用テレビカメラ31やタイヤ
２の接地面を捕えるべく取付台装置32の位置調整及び焦
点調整が行われる。

第３図に示すように、光源13からの光は、移動路面７内
にとじ込められて進むが、タイヤ接地部では光が乱反射
して外部に飛び出し、テレビカメラ31に捕えられる。

しかして、第５図に示す如く、タイヤ接地面のみが明確
に撮影される。特にタイヤ表面に明色を着色することに
より、画像は鮮明になる。この画像はモニター28により
観測され、またビデオレコーダ29やプリンタ30により記
録される。

前記実施例によれば、タイヤ接地部の動的な変化を直接
観測することができる。

またタイヤ押圧装置３を移動させるのではなく、移動路
面装置１の移動路面７を移動させて、タイヤ２に回転を
与えるように構成しているので、タイヤ押圧装置３を移
動させる場合に比べて、装置をコンパクト化でき、また
振動の発生が少なくなり、かつ、カメラ31も固定できる
ので振動が少なく、画像が安定すると共に、荷重制御や
キャンバー角、スリップ角等の制御が容易になる。

テレビカメラ31を上下、前後左右の各方向に移動自在に
設けているので、ズーム、位置移動により、タイヤ接地
面の観測が容易になる。

移動路面７はタイヤ１回転分以上の長さを持っているの
で、接地形状の緩和長さ（例えば、スリップ角を切った
とき、発生した横力が飽和状態になりタイヤ接地面形状
が安定するまでの移動距離）を十分長くすることができ
る。

画像処理装置５により得られた情報は、定性的、定量的
に解析出来るので、操縦安定性能や摩耗正性能等のタイ
ヤ性能改善のためのタイヤ設計に有益となる。

尚、前記三分力荷重検出器22は、タイヤ負荷転動時にタ
イヤにかかる上下力、左右力、前後力を検出するので、
これらの力とタイヤ接地面の形状とを合わせて解析する
ことができる。

また、ブレーキ装置を設けて、タイヤに制動力をかけ
て、各力とタイヤ接地面の変形状態とを解析することも
できる。

第６図に示すものは、本発明装置の他の実施例であり、
移動路面７をドラム式としたものであり、この様な回転
式移動路面装置１にすることにより、高速回転でのタイ
ヤ接地面の観測が可能になる。尚、移動路面７をドラム
とした場合、透明な部分をドラムの全部又は一部分に設
けたものであってもよい。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
例えば透明体は完全透明体である必要はなく、着色され
たものであってもよい。

尚、トレッド表面を着色するかわりに、前記透明体移動
路面全長にわたって明色水溶液（例えば、ポスターカラ
ー）の水膜（0.5mm〜30mm）を作り、透明体移動路面の
タイヤ接触面と反対側面からこれを観測する方法もあ
る。この場合は、移動路面に接地している部分のみ黒く
光ることになる。

この方法の場合、前記の実施例と異なり、ウェット状態
のタイヤ接地面の状態を観測することができる。

また、タイヤ接地面の着色が不要となる。

（発明の効果） 本発明によれば、タイヤ接地面の状態を動的にかつ直接
的に詳細に目視観測することができるものであり、即
ち、転動中のタイヤトレッドのパターンブロックの接地
状態、タイヤトレッドのサイピング状態等をタイヤ１回
転以上にわたってビデオカメラ等で観測でき、又、得ら
れた情報は画像処理技術により、定性的、定量的に処理
し、タイヤ性能改善のためのタイヤ設計に役立てること
ができる。

また、前記観測に際し、タイヤにスリップ角やキャンバ
ー角を付与したり、制動を掛けたりすることができるの
で、より実際の動きに即した観測が可能になる。

さらに、タイヤ接地面を光が反射する色に着色すること
により、その接地面形状を明瞭に観測することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す構成図、第２図は正
面図、第３図は要部拡大図、第４図はタイヤ回転角に対
するスリップ角の制御を示すグラフ、第５図はタイヤ接
地面の画像を示す図面、第６図は本発明装置の他の実施
例を示す一部断面図である。 ２……タイヤ、３……タイヤ押圧装置、７……移動路
面、13……光源、27……撮像装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定厚みの透明体からなる移動路面（７）
   と、 前記透明体内に光をとじ込めるべく配置された光源（1
   3）と、 前記移動路面（７）にタイヤ（２）の外周面を押圧する
   ためのタイヤ押圧装置（３）と、 前記透明体移動路面（７）のタイヤ接触面とは反対側か
   ら、該タイヤ接触面を見るように配置された撮像装置
   （27）とから成り、 前記タイヤ押圧装置（３）は、タイヤ（２）にスリップ
   角とキャンバー角とを付与する手段を具備していること
   を特徴とするタイヤ接地面観測装置。
2. 【請求項２】移動路面（７）がタイヤ押圧装置（３）に
   対して移動自在に設けられ、前記タイヤ押圧装置（３）
   には、タイヤに制動力を付与するブレーキ装置が設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載のタイヤ接地面
   観測装置。
3. 【請求項３】タイヤ接地面を光が反射する色に着色する
   と共に、透明板の側端面より、該透明板の厚み内に光を
   とじ込めるように光を照射し、かつ、前記タイヤ接地面
   を透明板に押圧して、該透明板のタイヤ接地側とは反対
   側から、前記タイヤ接地面を見るに際し、 タイヤ接地面を少なくともタイヤ１回転以上にわたって
   連続的に観測すと共に、タイヤにスリップ角とキャンバ
   ー角とを付与して前記観測を行うことを特徴とするタイ
   ヤ接地面の観測方法。