JPS6239934B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転体、特に車両用タイヤの摩耗や
摩耗のメカニズムを実験室的に解析評価するため
のパラメーターの一つであるすべり量を測定する
装置に関する。

（従来技術） 従来、タイヤの摩耗を実験室的に解析評価する
装置ないし手法としては、摩耗をトレツドゴムが
動摩擦力に逆つてすべる時になされる仕事の結果
とみなし、動摩擦力ないしは接地面内の応力（せ
ん断力）とすべり量とをそれぞれ測定し、これら
応力とすべり量の積を摩擦エネルギーとして解析
評価することか行なわれている。

ところで、タイヤのすべり量の測定には例え
ば、回転可能に支持されトレツド上に標点（マー
ク）を付したタイヤに標線を描いたガラスプレー
トを接触させてゆつくり移動させ、標点の動きを
断続的に写真撮影して追跡する方式、あるいは、
アルミニユーム板上に砂をまき、その上をタイヤ
を走行させ、アルミニユーム板上に残つたすり傷
跡からすべり量を測定する方式が一般に行なわれ
ている。

前者の写真による方式は、標点の動きの追跡が
技術的に断続的とならざるを得ず、従つてトレツ
ドゴムの早い動きに追随しにくく、すべりを正確
に測定できないという問題があり、また、後者の
アルミニユム板による方式は、測定精度が悪いの
みならず単にすべりの傷跡が平面的に得られるに
とどまり、経過時間毎のすべり量が追跡できない
ため、接地面内の応力との対応をつけることがで
きないという問題があり、さらに、両方式ともデ
ータ処理に膨大な手間と時間を必要とするという
問題があつた。

（発明の目的） 本発明は、上記問題を解消するもので、回転体
のすべり量を連続的に、かつ精度良く電気量とし
て測定でき、摩耗エネルギーの計算の自動化を容
易とする回転体のすべり測定装置を提供すること
を目的とする。

（発明の構成） 本発明は、荷重が負荷されるとともに回転可能
に支持された回転体の代用路面体との接触面のす
べり量を測定する装置であつて、回転体は代用路
面体に対し、または代用路面体は回転体に対し相
対的に移動可能に設けられ、代用路面体に形成し
た細孔内に尖端部がこの路面体とは非接触で、か
つ、この路面体と同一平面もしくは路面体から僅
かに突出した状態で、回転体に接触して自由に動
き得るように測定子を設け、かつ、この測定子の
動きを電気量として検出する検出機構を備えた回
転体のすべり測定装置にある。

この構成により、回転体と路面体との間に働く
接触面内応力（せん断力）が両者間の最大摩擦力
を越えたとき、回転体の路面体との接触面には局
部的な挙動つまり、相対的な変位が現れるが、こ
の変位の軌跡を測定子および検出機構でもつてす
べり量として取出すことができる。

（実施例） 第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す。第
１図、第２図において、回転体すなわちタイヤ１
が架台１０１の支持軸１０２に回転可能に、かつ
所望の荷重を負荷し得るように支持され、一方、
大孔部２を有する鉄製の代用路面体３（以下、路
面体という）が架台（図示せず）にタイヤ１に対
して接触状態で前後方向（第１図のＹ方向）に移
動可能に支持されている。この路面体３を移動さ
せる機構は、本実施例ではモータ駆動されるネジ
棒４によりレール５上を走行させる方式を採用し
ているが、このネジ棒４に代えてエアシリンダを
用いてもよい。なお、路面体３の方を固定して、
タイヤ１の方を路面体３に対し相対的に移動可能
に支持した構成を用いてもよい。

路面体３の大孔部２には、中央区域に細孔６の
設けられた板状体７が、Ｘ方向へ位置調整可能に
嵌着され、その上面が路面体３と同一面状に位置
して路面体の一部を形成している。この板状体７
は図示しない架台上を適当な駆動手段、例えばネ
ジ棒とモータにより大孔部２内をＸ方向に移動可
能に支持されている。上記細孔６の孔の大きさ
は、余り大き過ぎると、タイヤ１のトレツドの接
触面積が減少して周辺の接地圧が上昇するなど、
トレツドと路面体３の接触状態が変化し、真実の
すべり状態が得られにくいことが考えられるた
め、できる限り小さい方が望ましく、例えば５mm
φの円形としている。

上記板状体７と一体の支持板９にピン状の測定
子８が自在調芯ベアリング１０によりその中央部
分にて枢支され、その尖端部１１が路面体となる
板状体７の細孔６内に板状体７と非接触で、か
つ、この板状体７と同一平面もしくはその上面か
ら僅かに突出した状態で設けられている。そし
て、この測定子８は、その尖端部１１にタイヤ１
が接触することにより自由に動き得るようになつ
ている。なお、尖端部１１は平坦な円形（２mmφ
程度）で、突出量は0.5mmの範囲内としている。
この突出量については、路面体３の路面より没し
ているとタイヤ１に接触せず、測定が不能となる
し、突出量が余り大きいと、この尖端部１１で多
くの接地圧力を負担することになり、トレツドと
路面の接触状況が現実からかけ離れてしまい、真
実のすべり状態が得られなくなり望ましくない。

測定子８の下端部には、その動きを電気量とし
て検出するための検出機構が設けられている。す
なわち、測定子８の下端部に函体１２を備え、こ
の函体１２のＸ，Y2方向に差動トランス１３，
１３′を配置し、それぞれの検出ロツド１４，１
４′が函体１２に連結されている。そして、路面
体３の移動によつて、測定子８の尖端部１１がタ
イヤ１のトレツドに接触して動くと、自在調芯ベ
アリング１０による枢支点を支点にして函体１２
が動き（僅かに円弧運動をする）、この動きは検
出ロツド１４，１４′のＸ、Ｙ方向への移動量と
して与えられ、その結果、差動トランス１３，１
３′により電気量とし検出されるようになつてい
る。

上記差動トランス１３，１３′によつて検出さ
れた電気量は、図外の増幅回路、A/D変換器によ
る増幅、A/D変換を経て、すべり量のデジタル信
号として出力することができる。上記測定子８お
よび検出機構はすべり量測定センサを構成する
が、これらによる検出値がすべり量になる理由に
ついては後述する。

また、本実施例では、タイヤ１と路面体３との
接地面内の応力つまり、せん断力（動摩擦力）を
測定する手段をも備え、このせん断力と上記すべ
り量とから後述するごとく摩耗エネルギーを計算
し得るようにしている。すなわち、板状体７の細
孔６に近接し、かつＸ方向に並んで透孔５１を設
け、この透孔５１に接地面内応力測定センサ
（GPSセンサ）５２の測定子５３の尖端部５４を
路面とほぼ同一平面上に臨ませている。この応力
測定センサ５２は第３図に示すように、タイヤ１
の接地圧を測定する歪ゲージ５５と、測定子５３
の伸びと縮みを測定する歪ゲージ５６とからな
る。

タイヤ１に荷重を負荷するための構成は、第４
図、第５図に示すように、架台１０１に対して昇
降自在に支持されたタイヤ支持台１０３を、一端
が吊下用タイヤ巻取レバー１０４の軸に巻回さ
れ、他端にウエイト１０５が設けられたワイヤ１
０６により懸架したものとしている。このワイヤ
１０６は図示のごとく複数の滑車１０７，１０
８，……，１１２に掛けられ、巻取レバー１０４
を回転操作することによりタイヤ支持台１０３を
任意に昇降させることができ、もつて、タイヤ１
に対して所望の荷重を負荷し得るようになつてい
る。

第６図は本発明の他の実施例を示し、測定子８
の支持構成として、前記実施例における自在調芯
ベアリング１０に代えて、測定子８の下端部にフ
ランジ１５を設け、このフランジ１５の下面にボ
ールベアリングにより回動自在に球体１６を装着
して測定子８およびフランジ１５が支持板９上に
てＸ、Ｙ方向に自由に平行移動できるようにして
いる。検出機構については前記実施例と同様に
Ｘ、Y2軸方向にそれぞれ設けられている。な
お、この実施例の場合、測定に先立つて板状体７
の細孔６内の測定子８の尖端部１１が板状体７と
非接触状態となるように機械的に調節しておく必
要がある。

また、上記各実施例では、路面体３に設けた大
孔部２に板状体７を設け、この板状体７に測定子
８などを装備したものを示したが、板状体７を介
することなく、路面体３に直接、細孔を設け、こ
こに測定子などを設けたものであつてもよい。こ
の場合は路面体３は図示しない駆動装置（ネジ棒
とモータ等）によりＸ方向に移動可能に設けられ
る。

なお、上記各実施例においても、差動トランス
１３，１３′に代えて非接触変位計を検出機構と
して用いてもよく、いずれも検出機構をＸ，Ｙの
２方向に配置することにより、測定子８のいかな
る方向の動きも的確に検出することができる。

次に、本発明装置によるすべり量の測定の基本
的原理について第７図ａ，ｂ、第８図を用いて説
明する。エアを充填したタイヤ１に荷重が負荷さ
れて路面体３に接触している状態では、タイヤ１
の曲面を構成するトレツド面が平面でなる路面体
３に接地することから、その接地状態は第７図
ａ，ｂに示すようになり、トレツド面には収縮力
が作用する。

いま、タイヤ１上の１点ATを考えると、回転
するタイヤ１上の点Ａ_Tは路面体３上の点Ａ_Rと接
し、路面体３とのすべりがない限り、点Ａ_Tと点
Ａ_Rは接したまま、タイヤ１の進行とともに接地
を終了する。ところが、実際には、タイヤ表面と
路面の間には、上記のごとき収縮力のために、せ
ん断力が生じ、このせん断力が点Ａ_Tと点Ａ_Rの間
の最大摩擦力を越えると点Ａ_Tは点Ａ_Rに対して相
対的に変位する。この点Ａ_Tの点Ａ_Rに対する相対
的な変位の軌跡の線長が、すべり量となる。

そこで、点Ａ_Rの位置にごく限られた範囲で可
動なピン様のものを設置して、点Ａ_Tと接するよ
うにすれば、このピンは点Ａ_Tと共に動き、点Ａ_T
の点Ａ_Rに対する相対的な動きを記録することが
できる。いま、第８図に示すように時間ｔからｔ
＋△ｔの間に、点Ａ_TがＣ→Ｄへ移動したとす
る。この時のＸ方向の動き量をＳ_X、Ｙ方向の動
き量をＳ_Yとすれば、△ｔの間のすべり量は √_X ^２＋_Y ^２ で近似的に表わされ、総すべり量は、これらの総
和で表わされる。

また、ＣからＤ方向のせん断力（Ｆ_CD）を別途
に測定すれば、タイヤ１上の点Ａ_Tに相当する部
分のトレツドゴムはＦ_CD×（すべり量）だけ
仕事をしたことになる。この仕事が摩耗という形
となつて現われる。そして、この仕事を摩耗エネ
ルギーと称している。

実際の測定に際しては、まず、タイヤ１の測定
点Ｐを決め、タイヤ１が回転してその測定点Ｐが
上述のごときすべり量測定センサ尖端部と一致す
るように、板状体および路面体３などをＸ、Ｙ方
向に適宜に位置調整する。測定子８の尖端部１１
がタイヤ１に接した時点から離れる時点までタイ
ヤ１の測定点の変位すなわち、すべり量に応じて
第９図に示すごとく差動トランス１３，１３′な
どでなる検出機構にはＸ、Ｙ方向に分かれてすべ
り量が検出される。このデータをA/D変換してコ
ンピユータに入力し、一定時間間隔でサンプリン
グする。

なお、本実施例では、上記すべり量測定手順と
同様の手順により、前記タイヤの測定点につい
て、別途に接地面内応力測定センサ（GPSセン
サ）５２によるタイヤ１と路面体３とのせん断力
のデータを第９図に示すごとく測定し、接地始
め、終りはGPSセンサ５２の波形で判定し、この
せん断力のデータと上記すべり量のデータとを対
照する。そして、短い時間△ｔの間のすべり量と
その間にすべつた方向に働いたせん断力を計算
し、両者を乗ずることで△ｔの間の摩耗エネルギ
ーが得られる。これを、測定点が接地している時
間で積分することで測定点の摩耗エネルギーとな
る。これらの計算はコンピユータで処理されるよ
うにプログラムしておけばよく、また、得られた
摩耗エネルギーは液晶などによりデジタル表示す
ればよい。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、代用路面体に形
成した細孔内に測定子の尖端部を非接触で、か
つ、路面体と同一平面もしくは路面体から僅かに
突出した状態で、回転体に接触して動き得るよう
に設け、この測定子の動きを電気量として検出し
得るようにしたものであるので、回転体に荷重が
負荷されて路面体に接触しつつ路面体が回転体に
対し、または回転体が路面体に対し相対的に移動
するときに回転体と路面体の間に生じるせん断力
に基づき回転体の接地面に相対的な変位が生じる
が、この変位の軌跡を測定子により検出すること
ができ、したがつて回転体のすべり量を連続的
に、かつ、極めて精度良く測定することができる
ことになる。さらには、別途に測定したせん断力
と対照すれば、摩耗エネルギー計算のためのデー
タ処理の自動化も容易で、その手間と時間を軽減
することにも大きく寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による回転体のすべ
り測定装置の全体外観概略図、第２図は同装置の
すべり量測定センサ部分の断面図、第３図は同装
置の接地面内応力測定センサ部分の断面図、第４
図は同装置における回転体へ荷重を負荷するため
の構成の正面図、第５図は同側面図、第６図はす
べり測定装置の他の例を示す部分断面図、第７図
ａ，ｂは回転体と路面体の接地状態を示す側面図
および接地底面図、第８図はすべり測定の原理を
説明するための図、第９図は測定されたすべり量
とせん断力の波形図である。 １…タイヤ（回転体）、３…代用路面体、６…
細孔、８…測定子、１１…尖端部、１３，１３′
…差動トランス（検出機構）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 荷重が負荷されるとともに回転可能に支持さ
   れた回転体の代用路面体との接触面のすべり量を
   測定する装置であつて、回転体は代用路面体に対
   し、または代用路面体は回転体に対し相対的に移
   動可能に設けられ、代用路面体に形成した細孔内
   に尖端部がこの路面体とは非接触で、かつ、この
   路面体と同一平面もしくは路面体から僅かに突出
   した状態で、回転体に接触して自由に動き得るよ
   うに測定子を設け、かつ、この測定子の動きを電
   気量として検出する検出機構を備えたことを特徴
   とする回転体のすべり測定装置。 ２ 前記細孔は代用路面体に設けた大孔部に嵌着
   されて代用路面体の一部を形成する板状体に設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の回転体のすべり測定装置。