WO2018139411A1 - タイヤ接地特性の評価方法 - Google Patents

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WO2018139411A1
WO2018139411A1 PCT/JP2018/001829 JP2018001829W WO2018139411A1 WO 2018139411 A1 WO2018139411 A1 WO 2018139411A1 JP 2018001829 W JP2018001829 W JP 2018001829W WO 2018139411 A1 WO2018139411 A1 WO 2018139411A1
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WO
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tire
flat plate
terahertz wave
ground contact
wave
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PCT/JP2018/001829
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English (en)
French (fr)
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大澤　靖雄
晋平 前田
彰 小早川
Original Assignee
株式会社ブリヂストン
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/027—Tyres using light, e.g. infrared, ultraviolet or holographic techniques
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating tire ground contact characteristics.
  • the actual road surface is paved with asphalt or concrete, or is non-paved stone, sand, or earth, and since the vehicle runs on these, the ground contact characteristics of the tire on the road surface having predetermined irregularities are improved. It is desirable to evaluate.
  • the unevenness may scatter visible light, and it may be difficult to evaluate the ground contact characteristics of the tire on the flat plate having the unevenness.
  • an object of the present invention is to provide an evaluation method for tire ground contact characteristics that can evaluate the ground contact characteristics of a tire on a flat plate even when the flat plate has predetermined irregularities.
  • the gist configuration of the present invention is as follows.
  • the method for evaluating tire ground contact characteristics according to the present invention includes placing a tire on one surface of a flat plate, A predetermined load is applied to the tire or the tire is unloaded, and the tire is irradiated with a terahertz wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz from the other surface side of the flat plate or from the inside of the flat plate.
  • the wavelength of the terahertz wave is larger than the roughness average length of at least a part of one surface of the flat plate and / or larger than the roughness average height of at least a part of one surface of the flat plate,
  • the reflected wave of the terahertz wave from the vehicle is detected, and the characteristics at the time of contact of the tire are evaluated based on the result of the detection.
  • FIG. 1 is a schematic view of a tire ground contact characteristic evaluation apparatus used in the tire ground contact characteristic evaluation method on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of each of the first aspect and the second aspect of the present invention.
  • the tire contact property evaluation apparatus for use in the tire contact property evaluation method on a flat plate having predetermined irregularities according to another embodiment of each of the first aspect and the second aspect of the present invention is schematically shown.
  • FIG. 1 is a schematic view of a tire ground contact characteristic evaluation apparatus used in the tire ground contact characteristic evaluation method on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of each of the first aspect and the second aspect of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a tire ground contact property evaluation apparatus used in a method for evaluating the ground contact property of a tire on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of the first aspect of the present invention. is there.
  • the tire ground contact characteristic evaluation device 1 includes a flat plate 2, an irradiation device 3 that irradiates a terahertz wave, a force sensor 4, and a reflected wave detection device 5.
  • the flat plate 2 is an acrylic plate that is transparent to visible light.
  • the flat plate 2 has an uneven surface simulating an actual road surface formed on one surface (the upper surface in FIG. 1). Further, the flat plate 2 is entirely formed on the other surface (the lower surface in FIG. 1).
  • one surface (the upper surface in FIG. 1) is defined by JIS B0601, and the average length RSm of the roughness curve element with a reference length of 0.8 mm is 0.13.
  • the average length RSm of the roughness curve elements with a reference length of 0.25 mm is 0.04 to 0.13 mm.
  • the other surface has an average length RSm of 13 to 40 ⁇ m as defined by JIS B0601 and having a reference length of 0.08 mm.
  • the irradiation device 3 is disposed on the lower side (the other surface side) of the flat plate 2, and the one surface (the lower surface in FIG. 1) from the other surface (the lower surface in FIG. 1) side. It is arranged so that terahertz waves can be irradiated toward the (upper surface) side.
  • the irradiation device 3 any known device that can irradiate a terahertz wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz can be used.
  • the force sensor 4 places the tire 6 on one surface (the upper surface in FIG. 1) of the flat plate 2 and applies a predetermined load, and the tire 6 is relative to the flat plate 2 on the flat plate 2. It is possible to measure the pressure and shearing force ⁇ when rotating it automatically.
  • the force sensor 4 may be any known pressure sensor or shear force sensor, or a pressure / shear force sensor that can measure pressure and shear force.
  • the force sensor 4 is configured to be partially embedded in the flat plate 2.
  • a device for measuring other characteristics may be provided, or the force sensor 4 or the like may not be provided.
  • the reflected wave detection device 5 detects a reflected wave of the terahertz wave from the tire 6 that is reflected by the tire 6.
  • the reflected wave detection device 5 any known device can be used.
  • the irradiation device 3 is disposed on the lower side of the flat plate 2 and the tire 6 is disposed on one surface of the flat plate 2 (the upper surface in FIG. 1)
  • the reflected wave detection device 5 is provided with terahertz. It arrange
  • the arrangement of the reflected wave detection device 5 is not limited to this example. In short, the arrangement may be such that the reflected wave of the terahertz wave from the tire 6 can be detected.
  • the tire 6 is placed on one surface of the flat plate 2 (upper surface in FIG. 1), and a predetermined load is applied to the tire 6.
  • the tire 6 is assembled with a rim.
  • the rim is, for example, an industrial standard that is effective in the region where the tire is produced and used.
  • a size not described in the industry standard it means a rim having a width corresponding to the tire bead width.
  • the tire 6 assembled with the rim is filled with an internal pressure.
  • the tire is mounted on the applicable rim and the tire has a maximum tire load capacity according to the standard such as JATMA in an applicable size tire.
  • the air pressure corresponding to (maximum air pressure) can be obtained.
  • the “predetermined load” can be, for example, the tire maximum load capacity of the standard such as JATMA. Alternatively, it can be set arbitrarily according to the purpose of ground contact characteristic evaluation, such as 0.8 times or 0.9 times the maximum tire load capacity. In the present embodiment, a predetermined load is applied to the tire 6. However, for example, when evaluating a ground contact state under no load as a comparison target, the tire 6 may be in an unloaded state. The air can be replaced with an inert gas such as nitrogen gas or the like.
  • the tire 6 is rotated relative to the flat plate 2 on the flat plate 2.
  • any known device that can rotate the tire 6 around its axis can be used.
  • the flat plate 2 may be moved while the tire 6 is stationary so as to be rotatable around the axis. May be rolled on the flat plate 2 with the tire 6 stationary.
  • both the flat plate 2 and the tire 6 may be moved so that the tire 6 is relatively rotated on the flat plate 2.
  • the irradiation device 3 and the reflected wave detection device 5 can be stationary or moved.
  • any known device that can move the flat plate 2, the irradiation device 3, the reflected wave detection device 5, and the tire 6 can be used.
  • a terahertz wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz is applied to the tire 6 from the irradiation device 3 located on the other surface (the lower surface in FIG. 1) of the flat plate 2 on one surface (in FIG. 1). Irradiation toward the tire 6 on the upper surface).
  • the irradiation device 3 is disposed on the lower side (the other surface side) of the flat plate 2.
  • the terahertz wave may be irradiated from the inside of the flat plate 2 toward one surface of the flat plate 2 (the upper surface in FIG. 1).
  • the wavelength of the irradiated terahertz wave (0.03 mm to 3 mm for a terahertz wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz) is JIS B0601 at least part of one surface of the flat plate 2. It is larger than the average length RSm of the roughness curve elements defined with a reference length of 0.8 mm or the average length RSm of the roughness curve elements with a reference length of 0.25 mm.
  • the irradiated terahertz wave is irradiated to the tire 6 on the flat plate 2 without being scattered by the flat plate 2.
  • the wavelength of the terahertz wave is larger than the RSm of the concave and convex lower surface 4b, the terahertz wave reflected by the tire 6 can travel downward of the flat plate 2 without being scattered by the flat plate 2.
  • a reflected wave of the terahertz wave from the tire 6 is detected by the reflected wave detection device 5. And the characteristic at the time of the grounding of the tire 6 is evaluated based on the result of a detection.
  • the reflected wave detection device 5 can image the reflected wave of the terahertz wave, and evaluate the characteristics of the tire 6 at the time of ground contact from the image.
  • the ground contact characteristics of the tire on the flat plate 2 can be evaluated even when the flat plate 2 has predetermined irregularities.
  • E can be expressed by Equation 1 below. (Formula 1) (S is the amount of slip, ⁇ is the shearing force, subscripts x and y are the x and y directions in the xy plane) ⁇ x and ⁇ y can be measured by the force sensor 4.
  • the slip amount S can be derived based on the detection result of the reflected wave of the terahertz wave. Therefore, according to this embodiment, the tire tread wear speed W can be obtained by calculating the tire wear energy from the shearing force ⁇ measured by the force sensor 4 and the derived slip amount S.
  • “average length RSm of roughness curve elements with a reference length of 0.8 mm or average length RSm of roughness curve elements with a reference length of 0.25 mm” is average roughness. Although the length is used, in the present invention, other reference lengths may be used as long as the terahertz wave is not scattered by the unevenness.
  • FIG. 2 schematically shows a tire ground contact characteristic evaluation apparatus used in another example of the tire ground contact characteristic evaluation method on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of the first aspect of the present invention.
  • FIG. 2 In the example shown in FIG. 2, only the unevenness
  • the aspect of the unevenness on the lower surface of the flat plate 2 is the same as in FIG. That is, in the example shown in FIG. 2, large irregularities are formed on the upper surface of the flat plate 2.
  • the upper surface of the flat plate 2 has a rectangular wave cross-sectional shape, and the length of the upper side of the rectangular wave is 10 mm and the length of the lower side is 10 mm.
  • minute irregularities are formed in such a rectangular wave cross-sectional shape.
  • the average length RSm of the roughness curve element with a reference length of 0.8 mm is 0.13 to 0.4 mm.
  • the average length RSm of the roughness curve element having a reference length of 0.25 mm is 0.04 to 0.13 mm.
  • the wavelength of the terahertz wave is larger than RSm with the reference length of 0.8 mm or RSm with the reference length of 0.25 mm.
  • the unevenness is sufficiently large so that the terahertz wave is not scattered, and the minute unevenness within the large unevenness (RSm having a reference length of 0.8 mm)
  • the wavelength of the terahertz wave is larger than the above-mentioned RSm, so that the terahertz wave has the minute asperity of 0.13 to 0.4 mm and the reference length of 0.25 mm and the RSm is 0.04 to 0.13 mm. Is not scattered.
  • the lower surface is the same as the example shown in FIG. Therefore, also in the case of the example shown in FIG. 2, the same operation effect as the example shown in FIG.
  • the micro length having a reference length of 0.8 mm is eventually obtained. If the wavelength of the terahertz wave is larger than the average length RSm of the roughness curve element at the viewpoint, the terahertz wave is not scattered by the flat plate 2.
  • FIG. 3 schematically shows an evaluation apparatus for tire ground contact characteristics used in another example of a method for evaluating ground contact characteristics of a tire on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of the first aspect of the present invention.
  • FIG. 3 In the example shown in FIG. 3, only the unevenness
  • the aspect of the unevenness on the lower surface of the flat plate 2 is the same as in FIG. That is, in the example shown in FIG. 3, the average length RSm (0.13 to 0.4 mm) and the reference length of the roughness curve element whose upper surface of the flat plate 2 is the same as the lower surface with the reference length of 0.8 mm.
  • the roughness curve element has an average length RSm (0.04 to 0.13 mm) of 0.25 mm. Also in the example shown in FIG. 3, the wavelength of the terahertz wave is larger than the RSm having the reference length of 0.8 mm on the upper surface and the lower surface or RSm having the reference length of 0.25 mm. Also in this example, since the terahertz waves are not scattered on the upper surface and the lower surface as in the lower surface of FIG. 1, the same operational effects as the example shown in FIG. 1 can be achieved. Therefore, the present invention can also be used to evaluate the ground contact characteristics of a tire on a flat road surface.
  • unevenness that simulates an actual road surface is formed only on the upper surface of the flat plate 2.
  • unevenness with the same roughness may be formed only on the lower surface of the flat plate 2.
  • the unevenness having the same roughness may be formed on the upper and lower surfaces of the flat plate 2.
  • the actual road surface is various as described above, such as paved roads (asphalt, concrete, etc.) and non-paved roads (stone, sand, earth, etc.). 2 is prepared, and the wavelength of the terahertz wave is variously selected so as to be larger than the RSm having the reference length of 0.8 mm or the RSm having the reference length of 0.25 mm. The wave can be obtained without being scattered by the flat plate 2.
  • the terahertz wave should not be scattered by the flat plate 2. It will be good if there is some.
  • a portion where the wavelength of the terahertz wave is larger than RSm can be the entire upper surface and lower surface.
  • the location where the wavelength of a terahertz wave is larger than RSm should just exist in at least one part of any one surface. It will be.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a tire ground contact characteristic evaluation device used in a method for evaluating the ground contact characteristics of a tire on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of the second aspect of the present invention. is there.
  • the tire ground contact characteristic evaluation device 1 includes a flat plate 2, an irradiation device 3 that irradiates a terahertz wave, a force sensor 4, and a reflected wave detection device 5. Since the irradiation device 3, the force sensor 4, and the reflected wave detection device 5 that irradiate the terahertz wave are the same as those in the first aspect, the description thereof is omitted.
  • the flat plate 2 is an acrylic plate that is transparent to visible light.
  • the flat plate 2 has an uneven surface simulating an actual road surface formed on one surface (the upper surface in FIG. 1). Further, the flat plate 2 is entirely formed on the other surface (the lower surface in FIG. 1).
  • one surface (upper surface in FIG. 1) has an arithmetic average roughness Ra defined by JIS B0601 with a reference length of 8 mm, which is 10 to 80 ⁇ m.
  • the arithmetic average roughness Ra is 2.5 to 10 mm.
  • the average length Ra of the roughness curve element defined by JIS B0601 with a reference length of 0.8 mm is 0.1 to 2 ⁇ m.
  • the tire 6 is placed on one surface of the flat plate 2 (upper surface in FIG. 1), and a predetermined load is applied to the tire 6. To do.
  • the tire 6 is assembled with a rim in this example.
  • the rim, internal pressure, predetermined load, and the like are the same as described in the first aspect.
  • the tire 6 is rotated relative to the flat plate 2 on the flat plate 2.
  • any known device that can rotate the tire 6 around its axis can be used.
  • the flat plate 2 may be moved while the tire 6 is stationary so as to be rotatable around the axis. May be rolled on the flat plate 2 with the tire 6 stationary.
  • both the flat plate 2 and the tire 6 may be moved so that the tire 6 is relatively rotated on the flat plate 2.
  • the irradiation device 3 and the reflected wave detection device 5 can be stationary or moved.
  • any known device that can move the flat plate 2, the irradiation device 3, the reflected wave detection device 5, and the tire 6 can be used.
  • the terahertz wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz is applied to the tire 6 from the irradiation device 3 positioned on the other surface (the lower surface in FIG. 1) of the flat plate 2. Irradiation is performed toward the tire 6 on one surface (the upper surface in FIG. 1) of the flat plate 2.
  • the irradiation device 3 is disposed on the lower side (the other surface side) of the flat plate 2.
  • the terahertz wave may be irradiated from the inside of the flat plate 2 toward one surface of the flat plate 2 (the upper surface in FIG. 1).
  • the wavelength of the irradiated terahertz wave (0.03 mm to 3 mm for a terahertz wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz) is at least part of one surface of the flat plate 2.
  • a reflected wave of the terahertz wave from the tire 6 is detected by the reflected wave detection device 5. And the characteristic at the time of the grounding of the tire 6 is evaluated based on the result of a detection.
  • the reflected wave detection device 5 can image the reflected wave of the terahertz wave, and evaluate the characteristics of the tire 6 at the time of ground contact from the image.
  • the ground contact characteristics of the tire on the flat plate 2 can be evaluated even when the flat plate 2 has predetermined irregularities.
  • E can be expressed by Equation 1 above.
  • ⁇ x and ⁇ y can be measured by the force sensor 4.
  • the slip amount S can be derived based on the detection result of the reflected wave of the terahertz wave. Therefore, according to this embodiment of the second aspect, the tire tread wear speed W can be obtained by calculating the tire wear energy from the shear force ⁇ measured by the force sensor 4 and the derived slip amount S. it can.
  • FIG. 2 schematically shows a tire contact property evaluation apparatus used in another example of a method for evaluating tire contact properties on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of the second aspect of the present invention.
  • FIG. 2 In the example shown in FIG. 2, only the unevenness
  • the aspect of the unevenness on the lower surface of the flat plate 2 is the same as in FIG. That is, in the example shown in FIG. 2, large irregularities are formed on the upper surface of the flat plate 2.
  • the upper surface of the flat plate 2 has a rectangular wave cross-sectional shape, and the length of the upper side of the rectangular wave is 10 mm and the length of the lower side is 10 mm.
  • minute irregularities are formed in such a rectangular wave cross-sectional shape.
  • the arithmetic average roughness Ra with a reference length of 8 mm is 10 to 80 ⁇ m, and the reference length is 2.5 mm.
  • the arithmetic average roughness Ra is 2 to 10 ⁇ m.
  • the wavelength of the terahertz wave is larger than Ra with the reference length of 8 mm or Ra with the reference length of 2.5 mm. According to this, depending on the large unevenness (rectangular wave cross-sectional shape), the unevenness is sufficiently large so that terahertz waves are not scattered, and minute unevenness within the large unevenness (Ra having a reference length of 8 mm is 10 to 10 mm).
  • the terahertz wave is not scattered by the minute unevenness.
  • the lower surface is the same as the example shown in FIG. Therefore, also in the case of the example shown in FIG. 2, the same operation effect as the example shown in FIG. 1 can be exhibited. That is, for example, even when a large unevenness for evaluating vibration characteristics is formed on any surface (upper surface in FIG. 2) of the flat plate 2, the microscopic viewpoint with a reference length of 8 mm is eventually obtained. If the wavelength of the terahertz wave is larger than the arithmetic average roughness Ra, the terahertz wave is not scattered by the flat plate 2.
  • FIG. 3 schematically shows a tire ground contact property evaluation apparatus used in another example of the tire ground contact property evaluation method on a flat plate having predetermined irregularities according to an embodiment of the second aspect of the present invention.
  • FIG. 3 In the example shown in FIG. 3, only the unevenness
  • the aspect of the unevenness on the lower surface of the flat plate 2 is the same as in FIG. That is, in the example shown in FIG. 3, the upper surface of the flat plate 2 is similar to the lower surface in the arithmetic average Ra (10 to 80 ⁇ m) with the reference length of 8 mm and the arithmetic average Ra (2 to 10 ⁇ m) with the reference length of 2.5 mm. )have.
  • the wavelength of the terahertz wave is larger than the Ra with the reference length of 8 mm or the reference length of 2.5 mm on the upper and lower surfaces. Also in this example, since the terahertz waves are not scattered on the upper surface and the lower surface as in the lower surface of FIG. 1, the same operational effects as the example shown in FIG. 1 can be achieved. Therefore, the present invention can also be used to evaluate the ground contact characteristics of a tire on a flat road surface.
  • unevenness that simulates an actual road surface is formed only on the upper surface of the flat plate 2.
  • unevenness with the same roughness may be formed only on the lower surface of the flat plate 2.
  • the unevenness having the same roughness may be formed on the upper and lower surfaces of the flat plate 2.
  • the actual road surface is various as described above, such as paved roads (asphalt, concrete, etc.) and non-paved roads (stone, sand, earth, etc.). 2 is prepared, and the wavelength of the terahertz wave is selected so that the wavelength of the terahertz wave is larger than the Ra having the reference length of 8 mm or the reference length of 2.5 mm.
  • the effect of the present invention can be obtained without being scattered by the flat plate 2.
  • the terahertz wave should not be scattered by the flat plate 2. Therefore, the portion where the wavelength of the terahertz wave is larger than the Ra is at least a part of the upper surface and the lower surface. It will be sufficient if it is at least partly.
  • a portion where the wavelength of the terahertz wave is larger than the Ra can be the entire upper surface and lower surface.
  • both the irradiation apparatus 3 and the reflected wave detection apparatus 5 are arrange
  • FIG. 4 is an example of an image showing the movement of an identification point (indicated by a black circle in FIG. 4) that is a point to which a substance is attached.
  • an identification point indicated by a black circle in FIG. 4
  • the movement of a point can be easily measured.
  • the identification point moves, the reflected wave of the terahertz wave can be detected by a line. Further, by following the movement of the identification point, the reflected wave of the terahertz wave can be detected by the point.
  • a terahertz wave absorptivity or reflectance greater than or less than that of the rubber is attached to the surface of the rubber that serves as the ground contact surface of the tire. It preferably includes detecting the position of the substance by detecting a position where the intensity has increased or decreased relative to the surroundings. Specifically, when the absorption rate of the terahertz wave of the substance is larger than that of rubber, the position of the substance is detected by detecting the position where the intensity of the detected terahertz wave is reduced compared to the surroundings.
  • the position of the substance is detected by detecting the position where the intensity of the detected terahertz wave is increased compared to the surroundings.
  • the position of the substance is detected by detecting the position where the intensity of the detected terahertz wave increases compared to the surroundings, and the terahertz wave of the substance.
  • the terahertz wave is reflected after a part of the terahertz wave enters the tire interior, not the tire surface. For this reason, it may be difficult to distinguish whether the reflected wave is a reflected wave from the tire surface or a reflection from the inside of the tire.
  • the movement of the tread surface can be measured more accurately by easily identifying the position of the substance.
  • a conductor can be used as the above substance. This is because the terahertz wave is absorbed by the conductor.
  • the substances include markings and paints containing metals such as titanium oxide and aluminum, seals made of metal or containing metal powder, and stickers that can be pasted, rubber containing a lot of conductive carbon black or carbon materials, etc. Various things can be used.
  • an image showing a position where the intensity of the detected terahertz wave is increased or decreased as compared to the surroundings is acquired, and the acquired ground image of the substance is within the ground plane. It is preferable to derive the distribution of positions. Since the resolution of the measurement point is about the wavelength, the resolution of the measurement point in the present invention is about the wavelength of the terahertz wave (for example, the resolution is about 0.5 mm when the wavelength of the terahertz wave is 0.5 mm). Therefore, the movement of the identification point can be measured with higher accuracy by deriving the position distribution as much as possible with such resolution and taking it into consideration.
  • the position distribution is weighted by the intensity of the reflected wave from the substance, the center of gravity position obtained from the area, the centroid position obtained from the area, and the distribution range. It is preferable that at least one of these is included.
  • FIG. 5 is an example of an image showing the movement of the identification point, which is a point to which a substance is attached, and the distribution of the position of the identification point.
  • the upper left figure and upper right figure in FIG. 5 illustrate the movement of the identification points (shown by hatching) when an identification point having a diameter of 1 mm is arranged on the tread surface and observed at a spatial resolution of 0.5 mm. ing. Therefore, in FIG. 5, the size of one cell is 0.5 mm ⁇ 0.5 mm.
  • the identification points are distributed across the four cells. From there, the identification points move in the upper right direction in the figure, and in the upper right diagram of FIG. 5, the identification points are distributed across nine cells.
  • the distribution range where the identification points are located can be determined from the acquired image.
  • all of the cells in which the area occupied by the identification points with respect to the cells is larger than 0 can be set as the distribution range of the substance, while the area occupied by the identification points with respect to the cells is a constant value. In the following cases, it can be considered that the substance is not distributed. In the case shown in the upper diagram of FIG.
  • the center of gravity position and the centroid position can be obtained from the area weighted by the intensity of the reflected wave from the substance.
  • a large cell can be used as the position of the center of gravity and the position of the centroid.
  • the lower diagram of FIG. 5 is a diagram in which the gravity center position, the centroid position, and the distribution range corresponding to the upper diagram of FIG.
  • the entire cell is displayed with a predetermined shading for one cell, and the shading is determined by the size of the area occupied by the identification point with respect to the cell. In this example, when the area occupied by the identification points with respect to the grid is below a certain level, it is considered that the area is not distributed.
  • the area of the area where the area occupied by the identification point relative to the area of the area is relatively smaller than that of the area (the shaded area in the figure).
  • the position of the center of gravity, the position of the centroid, and the distribution range can be grasped more visually based on, for example, shading on the image.
  • the squares can be visualized more as the same darkness.
  • the center of gravity position, the centroid position, and the distribution range can be grasped more visually.
  • the center of gravity position and the centroid position when the four cells are regarded as one cell can be obtained.
  • the movement of the identification point can be measured with good accuracy.
  • the movement of the identification point can be grasped more visually by performing the visualization process by shading.
  • Example 1 A tire having a tire size PSR195 / 65R15 and having no tread pattern was manufactured as a prototype.
  • setting the internal pressure to 210 kPa, applying a load of 4.41 kN, and rolling on the transparent acrylic plate at a speed of 1 km / h and a slip angle of 1 °
  • the amount of slip on the tire tread surface was measured.
  • the tire was stationary so as to be rotatable, and the transparent acrylic plate was moved at a speed of 1 km / h by a moving device.
  • marking was performed with a marking pen containing titanium oxide on the tire surface.
  • the slip amount was evaluated by obtaining an image of the marked identification point.
  • an area where the reflection intensity is lower than the surroundings is measured as an identification point.
  • Inventive Example 1-1 was determined as the amount of slip by obtaining the center of gravity position obtained from the area weighted by the intensity of the reflected wave, and Inventive Example 1-2 obtaining the centroid position obtained from the area.
  • Example 2 A tire having a tire size PSR195 / 65R15 and having no tread pattern was manufactured as a prototype.
  • setting the internal pressure to 210 kPa, applying a load of 4.41 kN, and rolling on the transparent acrylic plate at a speed of 1 km / h and a slip angle of 1 °
  • the amount of slip on the tire tread surface was measured.
  • the tire was stationary so as to be rotatable, and the transparent acrylic plate was moved at a speed of 1 km / h by a moving device.
  • marking was performed with a marking pen containing titanium oxide on the tire surface.
  • the slip amount was evaluated by obtaining an image of the marked identification point.
  • the terahertz wave is absorbed by titanium oxide, an area where the reflection intensity is lower than the surroundings is measured as an identification point.
  • Inventive Example 2-1 obtained the center of gravity position obtained from the area weighted by the intensity of the reflected wave, and Inventive Example 2-2 obtained the centroid position obtained from the area as the slip amount.

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Abstract

本発明のタイヤ接地特性の評価方法は、平板の一方の面上にタイヤを載置し、前記タイヤに所定の荷重を負荷し、又は、無負荷状態とし、前記タイヤに、前記平板の他方の面側から又は前記平板の内部から、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を照射し、前記テラヘルツ波の波長は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均長さより大きく、及び／又は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均高さより大きく、前記タイヤからの前記テラヘルツ波の反射波を検出し、前記検出の結果に基づいて、前記タイヤの接地時の特性を評価する。

Description

タイヤ接地特性の評価方法
　本発明は、タイヤ接地特性の評価方法に関するものである。
　従来、タイヤの接地特性を評価する手法として、タイヤを可視光に対して透明な平板上に載置し、所定の荷重を負荷した状態で、平板の下側から可視光を照射し、その反射光を検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４０６６４３号
　ここで、実際の路面はアスファルトやコンクリートで舗装され、あるいは、非舗装の石、砂、土であり、これらの上を車両が走行するため、所定の凹凸を有する路面上のタイヤの接地特性を評価することが望まれる。しかしながら、上記の手法では、凹凸を有する平板を用いた場合、凹凸が可視光を散乱して凹凸を有する平板上のタイヤの接地特性を評価することが困難となる場合があった。
　このような事情に鑑みて、本発明は、平板が所定の凹凸を有する場合であっても平板上のタイヤの接地特性を評価し得る、タイヤ接地特性の評価方法を提供することを目的とする。
　本発明の要旨構成は、以下の通りである。
 本発明のタイヤ接地特性の評価方法は、平板の一方の面上にタイヤを載置し、
　前記タイヤに所定の荷重を負荷し、又は、無負荷状態とし、前記タイヤに、前記平板の他方の面側から又は前記平板の内部から、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を照射し、前記テラヘルツ波の波長は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均長さより大きく、及び／又は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均高さより大きく、前記タイヤからの前記テラヘルツ波の反射波を検出し、前記検出の結果に基づいて、前記タイヤの接地時の特性を評価することを特徴とする。
　本発明によれば、平板が所定の凹凸を有する場合であっても平板上のタイヤの接地特性を評価し得る、タイヤ接地特性の評価方法を提供することができる。
本発明の第一の態様及び第二の態様の、それぞれの一実施形態にかかる、一例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤ接地特性の評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。 本発明の第一の態様及び第二の態様の、それぞれの一実施形態にかかる、他の例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤ接地特性の評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。 本発明の第一の態様及び第二の態様の、それぞれの一実施形態にかかる、別の例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤ接地特性評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。 物質を付した点である識別点の動きを示す画像の一例である。 物質を付した点である識別点の動きと、識別点の位置の分布を示す画像の一例である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。
＜第一の態様＞
　図１は、本発明の第一の態様の一実施形態にかかる、一例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤの接地特性評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。図１に示すように、このタイヤ接地特性評価装置１は、平板２と、テラヘルツ波を照射する照射装置３と、力センサ４と、反射波検出装置５と、を備えている。
　本実施形態では、平板２は、可視光に対して透明なアクリル板である。この例では、平板２は、一方の面（図１の上面）の全体に、実際の路面を模擬した凹凸が形成されている。また、平板２は、他方の面（図１の下面）は、全体が平坦に形成されている。ただし、工学的には完全に凹凸をなくすことはできないため、実際には、極微小な凹凸が形成されている。具体的には、この例では、一方の面（図１の上面）は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを０．８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、０．１３～０．４ｍｍであり、基準長さを０．２５ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、０．０４～０．１３ｍｍである。一方で、他方の面（図１の下面）は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを０．０８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、１３～４０μｍである。
　照射装置３は、図１に示す例では、平板２の下方側（他方の面側）に配置されており、平板２の他方の面（図１の下面）側から一方の面（図１の上面）側に向けてテラヘルツ波を照射することができるように配置されている。照射装置３は、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を照射することが可能な任意の既知の装置を用いることができる。
　力センサ４は、この例では、平板２の一方の面（図１の上面）上にタイヤ６を載置し、所定の荷重を負荷し、タイヤ６を平板２上で平板２に対して相対的に回転させた際の、圧力やせん断力τを計測することができるものである。この場合、力センサ４は、任意の既知の圧力センサやせん断力センサ、あるいは圧力とせん断力とを計測することができる、圧力・せん断力センサを用いることができる。この例では、力センサ４は、一部を平板２の内部に埋め込むように構成されている。なお、本発明においては、力センサ４の代わりに、他の特性を計測する装置を設けても良いし、力センサ４等を設けない構成とすることもできる。
　反射波検出装置５は、タイヤ６で反射される、タイヤ６からのテラヘルツ波の反射波を検出するものである。反射波検出装置５は、任意の既知のものを用いることができる。この例では、照射装置３が平板２の下方側に配置されており、タイヤ６が平板２の一方の面（図１の上面）上に配置されているため、反射波検出装置５は、テラヘルツ波の反射波を検出可能であるように、平板２の下方側に配置されている。一方で、反射波検出装置５の配置は、この例に限られず、要するに、タイヤ６からのテラヘルツ波の反射波を検出可能な配置とすればよい。
　本実施形態の方法では、図１に示すように、まず、平板２の一方の面（図１の上面）上にタイヤ６を載置し、タイヤ６に所定の荷重を負荷する。タイヤ６は、この例ではリム組みされており、リムは、例えば、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹＥＡＲ　ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｔｙｒｅ　ａｎｄ　Ｒｉｍ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）　ＳＴＡＮＤＡＲＤＳ　ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥ　ＴＩＲＥ　ａｎｄ　ＲＩＭ　ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ　ＩＮＣ．）ＹＥＡＲ　ＢＯＯＫ等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム（ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ　ＭＡＮＵＡＬではＭｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｒｉｍ、ＴＲＡのＹＥＡＲ　ＢＯＯＫではＤｅｓｉｇｎ　Ｒｉｍ）を指す（すなわち、上記の「リム」には、現行サイズに加えて将来的に上記産業規格に含まれ得るサイズも含む。「将来的に記載されるサイズ」の例としては、ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ　ＭＡＮＵＡＬ　２０１３年度版において「ＦＵＴＵＲＥ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ」として記載されているサイズを挙げることができる。）が、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。また、この例では、リム組みされたタイヤ６は、内圧が充填されており、内圧は、例えば、タイヤを上記適用リムに装着し、適用サイズのタイヤにおける上記ＪＡＴＭＡ等の規格のタイヤ最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）とすることができる。なお、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいうものとする。さらに、上記「所定の荷重」は、一例として、上記ＪＡＴＭＡ等の規格のタイヤ最大負荷能力とすることができる。あるいは、タイヤ最大負荷能力の０．８倍、０．９倍など接地特性評価の目的に応じて任意に設定することができる。なお、本実施形態では、タイヤ６に所定の荷重を負荷するが、例えば、比較対象として、無負荷時の接地状態を評価する際には、タイヤ６を無負荷状態とすることもできる。なお、空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することもできる。
　次に、タイヤ６を平板２上で平板２に対して相対的に回転させる。タイヤ６の回転には、図示を省略するが、タイヤ６を軸周りに回転させることのできる任意の既知の装置を用いることができる。また、タイヤ６を平板２上で相対的に回転させる際には、タイヤ６を軸周りに回転可能なように静止させつつ、平板２を移動させるようにしても良いし、一方で、平板２を静止させ、タイヤ６を静止させた平板２上で転がしても良い。さらに、平板２とタイヤ６との両方を移動させて、タイヤ６を平板２上で相対的に回転させても良い。また、いずれの場合も、照射装置３及び反射波検出装置５を静止させることも、移動させることもできる。これらの場合、図示は省略しているが、平板２、照射装置３、反射波検出装置５、及びタイヤ６を移動させることができる任意の既知の装置を用いることができる。
　そして、タイヤ６に、平板２の他方の面（図１の下面）側に位置する照射装置３から、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を、平板２の一方の面（図１の上面）上にあるタイヤ６に向けて照射する。なお、この例では、照射装置３は、平板２の下方側（他方の面側）に配置されているが、この態様には限定されず、他にも、照射装置３を例えば平板２の内部に配置し、平板２の内部から平板２の一方の面（図１の上面）に向けてテラヘルツ波を照射することができるように配置してもよい。
　ここで、本実施形態では、照射したテラヘルツ波の波長（０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数のテラヘルツ波では、０．０３ｍｍ～３ｍｍ）は、平板２の一方の面の少なくとも一部の、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを０．８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ又は基準長さを０．２５ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍより大きい。これにより、照射されたテラヘルツ波は、平板２で散乱されることなく、平板２上のタイヤ６に照射されることになる。また、テラヘルツ波の波長が凹凸の下面４ｂの上記ＲＳｍより大きいため、タイヤ６で反射されたテラヘルツ波も平板２で散乱されることなく平板２の下方へと進むことができる。
　次に、反射波検出装置５により、タイヤ６からのテラヘルツ波の反射波を検出する。そして、検出の結果に基づいて、タイヤ６の接地時の特性を評価する。例えば、反射波検出装置５により、テラヘルツ波の反射波を画像化して、該画像からタイヤ６の接地時の特性を評価することができる。
　このように、本実施形態の方法によれば、平板２が所定の凹凸を有する場合であっても平板２上のタイヤの接地特性を評価することができる。例えば、本実施形態において、接地面でのせん断力τを力センサ４により計測しておけば、以下のように、摩耗エネルギーを算出することができる。すなわち、タイヤのトレッドの摩耗速度Ｗは、力学的な摩耗エネルギーＥとゴムの摩耗のしやすさを表す比例定数Ａとを用いて、Ｗ＝Ａ×Ｅと表すことができる。ここで、Ｅは、以下の式１で表すことができる。
（式１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

（Ｓは滑り量、τはせん断力、添字ｘ、ｙは、ｘｙ平面におけるｘ方向、ｙ方向を表す）
　τｘ及びτｙは、力センサ４により計測することができる。また、滑り量Ｓは、テラヘルツ波の反射波の検出結果に基づいて導出することができる。従って、本実施形態によれば、力センサ４により計測したせん断力τと導出した滑り量Ｓとにより、タイヤの摩耗エネルギーを算出してタイヤのトレッド摩耗速度Ｗを求めることができる。なお、本実施形態では、「基準長さを０．８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ又は基準長さを０．２５ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ」を粗さ平均長さを用いたが、本発明では、凹凸によりテラヘルツ波が散乱されないのであれば、他の基準長さを用いても良い。
　図２は、本発明の第一の態様の一実施形態にかかる、他の例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤ接地特性の評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。図２に示す例では、平板２の上面の凹凸の態様のみが図１に示す例と異なっている。平板２の下面の凹凸の態様は図１と同様である。すなわち、図２に示す例では、平板２の上面は、大きい凹凸が形成されている。図２に示す例では、平板２の上面は、矩形波断面形状を有し、該矩形波の上辺の長さは１０ｍｍ、下辺の長さは１０ｍｍである。また、かかる矩形波断面形状には微小な凹凸が形成され、具体的には、基準長さを０．８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、０．１３～０．４ｍｍであり、基準長さを０．２５ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、０．０４～０．１３ｍｍである。そして、図２に示す例においても、テラヘルツ波の波長は、上記基準長さを０．８ｍｍとしたＲＳｍ又は基準長さを０．２５ｍｍとしたＲＳｍより大きい。これによれば、大きい凹凸（矩形波断面形状）によっては、凹凸が十分に大きいためテラヘルツ波を散乱しないし、また、大きい凹凸内での微小な凹凸（基準長さ０．８ｍｍとしたＲＳｍが０．１３～０．４ｍｍ、基準長さ０．２５ｍｍとしたＲＳｍが０．０４～０．１３ｍｍの凹凸）についても、テラヘルツ波の波長は、上記ＲＳｍより大きいため、テラヘルツ波は該微小な凹凸によっては散乱されない。また、下面は、図１に示す例と同様である。従って、図２に示す例の場合も、図１に示す例と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、例えば振動特性を評価するような大きい凹凸が平板２のいずれかの面（図２では上面）に形成されている場合であっても、結局は、基準長さ０．８ｍｍとしたミクロな視点での粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍより、テラヘルツ波の波長が大きければ、テラヘルツ波は平板２によって散乱されない。
　図３は、本発明の第一の態様の一実施形態にかかる、別の例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤの接地特性評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。図３に示す例では、平板２の上面の凹凸の態様のみが、図１に示す例と異なっている。平板２の下面の凹凸の態様は図１と同様である。すなわち、図３に示す例では、平板２の上面も、下面と同様の、基準長さ０．８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ（０．１３～０．４ｍｍ）及び基準長さ０．２５ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ（０．０４～０．１３ｍｍ）を有している。そして、図３に示す例においても、テラヘルツ波の波長は、上面及び下面の上記基準長さ０．８ｍｍとしたＲＳｍ又は基準長さ０．２５ｍｍとしたＲＳｍより大きい。この例でも、図１の下面と同様に、上面及び下面でテラヘルツ波が散乱されないため、図１に示した例と同様の作用効果を奏することができる。よって、本発明は、平坦な路面でのタイヤの接地特性を評価するのにも用いることができる。
　なお、図１に示す例では、平板２の上面のみに実際の路面を模擬した凹凸が形成されているが、例えば、平板２の下面のみに同様の粗さの凹凸を形成されていてもよく、平板２の上面及び下面に同様の粗さの凹凸が形成されていてもよい。要するに、実際の路面は、上述のように、舗装路（アスファルト、コンクリート等）や非舗装路（石、砂、土等）など様々であるが、それらの凹凸を模擬した所定の凹凸を有する平板２を様々に用意し、テラヘルツ波の波長を、該所定の凹凸の上記基準長さ０．８ｍｍとしたＲＳｍ又は基準長さ０．２５ｍｍとしたＲＳｍより大きくなるように様々に選定すれば、テラヘルツ波は平板２に散乱されることなく、本発明の効果を得ることができる。そして、テラヘルツ波の照射から反射波の検出までの経路において、テラヘルツ波が平板２によって散乱されなければよく、従って、テラヘルツ波の波長がＲＳｍより大きい箇所は、上面の少なくとも一部及び下面の少なくとも一部にあればよいこととなる。一方で、タイヤの転動時の接地特性を評価する観点からは、テラヘルツ波の波長がＲＳｍより大きい箇所を、上面及び下面の全体とすることができる。なお、照射装置３及び反射波検出装置５の両方が平板２の内部に配置されている場合は、テラヘルツ波の波長がＲＳｍより大きい箇所は、いずれか一方の面の少なくとも一部にあればよいこととなる。
＜第二の態様＞
　図１は、本発明の第二の態様の一実施形態にかかる、一例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤの接地特性評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。図１に示すように、このタイヤ接地特性評価装置１は、平板２と、テラヘルツ波を照射する照射装置３と、力センサ４と、反射波検出装置５と、を備えている。
　テラヘルツ波を照射する照射装置３、力センサ４、及び反射波検出装置５については、第一の態様と同様であるため、説明を省略する。
　第二の態様の本実施形態では、平板２は、可視光に対して透明なアクリル板である。この例では、平板２は、一方の面（図１の上面）の全体に、実際の路面を模擬した凹凸が形成されている。また、平板２は、他方の面（図１の下面）は、全体が平坦に形成されている。ただし、工学的には完全に凹凸をなくすことはできないため、実際には、極微小な凹凸が形成されている。具体的には、この例では、一方の面（図１の上面）は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを８ｍｍとした算術平均粗さＲａは、１０～８０μｍであり、基準長さを２．５ｍｍとした算術平均粗さＲａは、２～１０μｍである。一方で、他方の面（図１の下面）は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを０．８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲａは、０．１～２μｍである。
　第二の態様の本実施形態の方法では、図１に示すように、まず、平板２の一方の面（図１の上面）上にタイヤ６を載置し、タイヤ６に所定の荷重を負荷する。タイヤ６は、この例ではリム組みされている。リム、内圧、所定の荷重等については、第一の態様において説明したのと同様である。
　次に、第一の態様の場合と同様に、タイヤ６を平板２上で平板２に対して相対的に回転させる。タイヤ６の回転には、図示を省略するが、タイヤ６を軸周りに回転させることのできる任意の既知の装置を用いることができる。また、タイヤ６を平板２上で相対的に回転させる際には、タイヤ６を軸周りに回転可能なように静止させつつ、平板２を移動させるようにしても良いし、一方で、平板２を静止させ、タイヤ６を静止させた平板２上で転がしても良い。さらに、平板２とタイヤ６との両方を移動させて、タイヤ６を平板２上で相対的に回転させても良い。また、いずれの場合も、照射装置３及び反射波検出装置５を静止させることも、移動させることもできる。これらの場合、図示は省略しているが、平板２、照射装置３、反射波検出装置５、及びタイヤ６を移動させることができる任意の既知の装置を用いることができる。
　そして、第一の態様の場合と同様に、タイヤ６に、平板２の他方の面（図１の下面）側に位置する照射装置３から、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を、平板２の一方の面（図１の上面）上にあるタイヤ６に向けて照射する。なお、この例では、照射装置３は、平板２の下方側（他方の面側）に配置されているが、この態様には限定されず、他にも、照射装置３を例えば平板２の内部に配置し、平板２の内部から平板２の一方の面（図１の上面）に向けてテラヘルツ波を照射することができるように配置してもよい。
　ここで、第二の態様の本実施形態では、照射したテラヘルツ波の波長（０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数のテラヘルツ波では、０．０３ｍｍ～３ｍｍ）は、平板２の一方の面の少なくとも一部の、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを８ｍｍとした算術平均粗さＲａ又は基準長さを２．５ｍｍとした算術平均粗さＲａより大きい。これにより、照射されたテラヘルツ波は、平板２で散乱されることなく、平板２上のタイヤ６に照射されることになる。また、テラヘルツ波の波長が凹凸の下面４ｂの上記Ｒａより大きいため、タイヤ６で反射されたテラヘルツ波も平板２で散乱されることなく平板２の下方へと進むことができる。
　次に、反射波検出装置５により、タイヤ６からのテラヘルツ波の反射波を検出する。そして、検出の結果に基づいて、タイヤ６の接地時の特性を評価する。例えば、反射波検出装置５により、テラヘルツ波の反射波を画像化して、該画像からタイヤ６の接地時の特性を評価することができる。
　このように、第二の態様の本実施形態の方法によれば、平板２が所定の凹凸を有する場合であっても平板２上のタイヤの接地特性を評価することができる。例えば、本実施形態において、接地面でのせん断力τを力センサ４により計測しておけば、以下のように、摩耗エネルギーを算出することができる。すなわち、タイヤのトレッドの摩耗速度Ｗは、力学的な摩耗エネルギーＥとゴムの摩耗のしやすさを表す比例定数Ａとを用いて、Ｗ＝Ａ×Ｅと表すことができる。ここで、Ｅは、上記式１で表すことができる。
　第一の態様において説明したように、τｘ及びτｙは、力センサ４により計測することができる。また、滑り量Ｓは、テラヘルツ波の反射波の検出結果に基づいて導出することができる。従って、第二の態様の本実施形態によれば、力センサ４により計測したせん断力τと導出した滑り量Ｓとにより、タイヤの摩耗エネルギーを算出してタイヤのトレッド摩耗速度Ｗを求めることができる。
　図２は、本発明の第二の態様の一実施形態にかかる、他の例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤ接地特性の評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。図２に示す例では、平板２の上面の凹凸の態様のみが図１に示す例と異なっている。平板２の下面の凹凸の態様は図１と同様である。すなわち、図２に示す例では、平板２の上面は、大きい凹凸が形成されている。図２に示す例では、平板２の上面は、矩形波断面形状を有し、該矩形波の上辺の長さは１０ｍｍ、下辺の長さは１０ｍｍである。また、かかる矩形波断面形状には微小な凹凸が形成され、具体的には、基準長さを８ｍｍとした算術平均粗さＲａは、１０～８０μｍであり、基準長さを２．５ｍｍとした算術平均粗さＲａは、２～１０μｍである。そして、図２に示す例においても、テラヘルツ波の波長は、上記基準長さを８ｍｍとしたＲａ又は基準長さを２．５ｍｍとしたＲａより大きい。これによれば、大きい凹凸（矩形波断面形状）によっては、凹凸が十分に大きいためテラヘルツ波を散乱しないし、また、大きい凹凸内での微小な凹凸（基準長さ８ｍｍとしたＲａが１０～８０μｍ、基準長さ２．５ｍｍとしたＲａが２～１０μｍの凹凸）についても、テラヘルツ波の波長は、上記Ｒａより大きいため、テラヘルツ波は該微小な凹凸によっては散乱されない。また、下面は、図１に示す例と同様である。従って、図２に示す例の場合も、図１に示す例と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、例えば振動特性を評価するような大きい凹凸が平板２のいずれかの面（図２では上面）に形成されている場合であっても、結局は、基準長さ８ｍｍとしたミクロな視点での算術平均粗さＲａより、テラヘルツ波の波長が大きければ、テラヘルツ波は平板２によって散乱されない。
　図３は、本発明の第二の態様の一実施形態にかかる、別の例の所定の凹凸を有する平板上のタイヤの接地特性評価方法に用いる、タイヤ接地特性の評価装置を模式的に示す図である。図３に示す例では、平板２の上面の凹凸の態様のみが、図１に示す例と異なっている。平板２の下面の凹凸の態様は図１と同様である。すなわち、図３に示す例では、平板２の上面も、下面と同様の、基準長さ８ｍｍとした算術平均Ｒａ（１０～８０μｍ）及び基準長さ２．５ｍｍとした算術平均Ｒａ（２～１０μｍ）を有している。そして、図３に示す例においても、テラヘルツ波の波長は、上面及び下面の上記基準長さ８ｍｍとしたＲａ又は基準長さ２．５ｍｍとしたＲａより大きい。この例でも、図１の下面と同様に、上面及び下面でテラヘルツ波が散乱されないため、図１に示した例と同様の作用効果を奏することができる。よって、本発明は、平坦な路面でのタイヤの接地特性を評価するのにも用いることができる。
　なお、図１に示す例では、平板２の上面のみに実際の路面を模擬した凹凸が形成されているが、例えば、平板２の下面のみに同様の粗さの凹凸を形成されていてもよく、平板２の上面及び下面に同様の粗さの凹凸が形成されていてもよい。要するに、実際の路面は、上述のように、舗装路（アスファルト、コンクリート等）や非舗装路（石、砂、土等）など様々であるが、それらの凹凸を模擬した所定の凹凸を有する平板２を様々に用意し、テラヘルツ波の波長を、該所定の凹凸の上記基準長さ８ｍｍとしたＲａ又は基準長さ２．５ｍｍとしたＲａより大きくなるように様々に選定すれば、テラヘルツ波は平板２に散乱されることなく、本発明の効果を得ることができる。そして、テラヘルツ波の照射から反射波の検出までの経路において、テラヘルツ波が平板２によって散乱されなければよく、従って、テラヘルツ波の波長が上記Ｒａより大きい箇所は、上面の少なくとも一部及び下面の少なくとも一部にあればよいこととなる。一方で、タイヤの転動時の接地特性を評価する観点からは、テラヘルツ波の波長が上記Ｒａより大きい箇所を、上面及び下面の全体とすることができる。なお、照射装置３及び反射波検出装置５の両方が平板２の内部に配置されている場合は、テラヘルツ波の波長が上記Ｒａより大きい箇所は、いずれか一方の面の少なくとも一部にあればよいこととなる。
　ここで、本発明の第一及び第二の態様においては、テラヘルツ波の反射波を面で検出することが好ましい。図４は、物質を付した点である識別点（図４では黒丸で示す）の動きを示す画像の一例である。図４に示すように、面で反射波を計測する場合は、点の動きを容易に計測することができる。一方で、例えば、識別点が動く場合には、テラヘルツ波の反射波を線で検出することもできる。また、識別点の動きに追従することにより、テラヘルツ波の反射波を点で検出することもできる。
　また、本発明の第一及び第二の態様においては、タイヤの接地面となるゴムの表面に、テラヘルツ波の吸収率又は反射率がゴムより大きい又は小さい物質を付け、検出されたテラヘルツ波の強度が周囲に比して増大又は減少した位置を検出することにより、物質の位置を検出することを含むことが好ましい。具体的には、物質のテラヘルツ波の吸収率がゴムより大きい場合には、検出されたテラヘルツ波の強度が周囲に比して減少した位置を検出して物質の位置を検出し、また、物質のテラヘルツ波の吸収率がゴムより小さい場合には、検出されたテラヘルツ波の強度が周囲に比して増大した位置を検出して物質の位置を検出する。また、物質のテラヘルツ波の反射率がゴムより大きい場合には、検出されたテラヘルツ波の強度が周囲に比して増大した位置を検出して物質の位置を検出し、また、物質のテラヘルツ波の反射率がゴムより小さい場合には、検出されたテラヘルツ波の強度が周囲に比して減少した位置を検出して物質の位置を検出する。テラヘルツ波は、その一部がタイヤ表面ではなくタイヤ内部に侵入してから反射する。このため、反射波がタイヤ表面からの反射波であるか、タイヤ内部からの反射であるか区別することが難しい場合がある。これに対し、上記の方法では、該物質の位置を容易に識別することにより、トレッド表面の動きをより正確に計測することができる。例えば、上記の物質として導体を用いることができる。テラヘルツ波は導体に吸収されるからである。物質としては、より具体的には、酸化チタンやアルミニウムなどの金属が含まれるマーキングや塗料、金属製や金属粉が含まれ貼り付けできるシール、導電性のカーボンブラックやカーボン素材を多く含むゴムなど様々なものを用いることができる。
　さらに、本発明の第一及び第二の態様では、検出されたテラヘルツ波の強度が周囲に比して増大又は減少した位置を示す画像を取得し、取得した画像から、前記物質の接地面内の位置の分布を導出することが好ましい。計測点の分解能は波長程度となるため、本発明での計測点の分解能はテラヘルツ波の波長程度となる（例えば、テラヘルツ波の波長が０．５ｍｍの場合は分解能は０．５ｍｍ程度）。そこで、かかる分解能で可能な範囲で位置の分布まで導出してそれを考慮に入れることで識別点の動きをより精度良く計測することができる。
　また、本発明の第一及び第二の態様では、位置の分布は、物質からの反射波の強度で重みを付けた、面積から求めた重心位置、面積から求めた図心位置、及び分布範囲の少なくとも１つを含むことが好ましい。図５は、物質を付した点である識別点の動きと、識別点の位置の分布を示す画像の一例である。図５の左上図及び右上図は、トレッド表面に直径１ｍｍの識別点を配置し、これを空間分解能０．５ｍｍで観察した場合の識別点（網掛け斜線で示している）の動きを例示している。従って、図５では、１つの升目の大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍである。図５の左上図では、識別点は４つの升目に跨って分布している。そこから識別点が図示の右上方向に移動して、図５の右上図では、識別点は、９つの升目に跨って分布している。このように、まず、取得した画像により識別点が位置する分布範囲を決定することができる。このとき、取得した画像において、升目に対して識別点が占める面積が０より大きい升目全てを物質の分布範囲とすることもできるし、一方で、升目に対して識別点が占める面積が一定値以下の場合は物質が分布していないものとみなすこともできる。また、図５の上図に示す場合において、物質からの反射波の強度で重みを付けた面積から重心位置や図心位置を求めることができ、例えば図５の右上図では、面性の最も大きい升目を重心位置及び図心位置とすることができる。図５の下図は、図５の上図に対応した、重心位置、図心位置、及び分布範囲を濃淡で可視化処理した図である。図５の下図においては、１つの升目に対して升目全体を所定の濃淡で表示しており、該濃淡は、識別点が升目に対して占める面積の大小によって決定されている。この例では、識別点が升目に対して占める面積が一定以下の場合は分布していないものとみなして処理しており、また、升目に対して占める面積が大きい部分を濃く（図では網掛け部分）示し、該升目より該識別点が升目に対して占める面積が相対的に小さい箇所の升目を淡く（図では斜線部分）示している。このようにして、画像上の例えば濃淡によって、より視覚的に重心位置、図心位置、分布範囲を把握することができる。この場合、画像上最も濃く示されている部分を重心位置及び図心位置の升目であると、より視覚的に把握することができる。また、図５の右上図及び右下図に示すように、４つの升目で、升目に対して識別点が占める面積がほぼ同じである場合、同じ濃さの升目としてより可視化することができ、この場合も、重心位置、図心位置、分布範囲をより視覚的に把握することができる。また、この場合は、例えば４つの升目を１つの升目とみなしたときの重心位置及び図心位置を求めることができる。このようにして、重心位置、図心位置、及び分布範囲の少なくとも１つを求めることで、識別点の動きを好適に精度良く計測することができる。その際に、図５下図のように、濃淡による可視化処理を行うことで、より視覚的に識別点の動きを把握することができる。
＜実施例１＞
　タイヤサイズＰＳＲ１９５／６５Ｒ１５の、トレッドパターンを有しないタイヤを試作した。図１に示すような装置を用い、タイヤを適用リムに組み込み、内圧を２１０ｋＰａとし、荷重４．４１ｋＮを負荷し、透明アクリル板上を速度１ｋｍ／ｈ、スリップ角１°で転動させた場合のタイヤトレッド表面の滑り量を計測した。なお、本実施例では、タイヤは回転可能なように静止させ、透明アクリル板を移動装置により速度１ｋｍ／ｈで移動させた。
　比較例１－１として、表面（上下面）が平坦（基準長さ０．０８ｍｍでのＲＳｍ＝２０μｍ）な透明アクリル板を用い、可視光を照射して反射光をビデオカメラで計測した。比較例１－２として、上面に基準長さ０．８ｍｍでのＲＳｍ＝０．２ｍｍの凹凸を有する（下面は平坦）透明アクリル板を用い、可視光を照射してビデオカメラで計測した。発明例１－１として、上面に基準長さ０．８ｍｍでのＲＳｍ＝０．２ｍｍの凹凸を有する（下面は平坦）透明アクリル板を用い、１ＴＨｚのテラヘルツ波（波長０．３ｍｍ）を照射し、面により検出を行った。発明例１－２として、上面に基準長さ０．８ｍｍでのＲＳｍ＝０．２ｍｍの凹凸を有する（下面は平坦）透明アクリル板を用い、０．５ＴＨｚ（波長０．６ｍｍ）のテラヘルツ波を照射し、面による検出を行った。ここで、発明例１－１、１－２においては、タイヤ表面に酸化チタンが含まれるマーキングペンによるマーキングを行った。発明例１－１、１－２では、マーキングした識別点の画像を取得することで滑り量を評価した。ここでは、酸化チタンにより、テラヘルツ波が吸収されるため、周囲より反射強度が低い領域を識別点として計測した。発明例１－１は反射波の強度で重みを付けた面積から求めた重心位置、発明例１－２は該面積から求めた図心位置を求めて、滑り量とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１に示すように、比較例１－２では、上面に基準長さ０．８ｍｍでのＲＳｍ＝０．２ｍｍの凹凸を有する透明アクリル板上のタイヤの蹴り出し時の滑り量が計測することができなかったのに対し、発明例１－１、１－２によれば、上面に基準長さ０．８ｍｍでのＲＳｍ＝０．２ｍｍの凹凸を有する透明アクリル板上のタイヤの蹴り出し時の滑り量を計測することができたことがわかる。
＜実施例２＞
　タイヤサイズＰＳＲ１９５／６５Ｒ１５の、トレッドパターンを有しないタイヤを試作した。図１に示すような装置を用い、タイヤを適用リムに組み込み、内圧を２１０ｋＰａとし、荷重４．４１ｋＮを負荷し、透明アクリル板上を速度１ｋｍ／ｈ、スリップ角１°で転動させた場合のタイヤトレッド表面の滑り量を計測した。なお、本実施例では、タイヤは回転可能なように静止させ、透明アクリル板を移動装置により速度１ｋｍ／ｈで移動させた。
　比較例２－１として、表面（上下面）が平坦（基準長さ８ｍｍでのＲａ＝１μｍ）な透明アクリル板を用い、可視光を照射して反射光をビデオカメラで計測した。比較例２－２として、上面に基準長さ８ｍｍでのＲａ＝４０μｍの凹凸を有する（下面は平坦）透明アクリル板を用い、可視光を照射してビデオカメラで計測した。発明例２－１として、上面に基準長さ８ｍｍでＲａ＝４０μｍの凹凸を有する（下面は平坦）透明アクリル板を用い、１ＴＨｚのテラヘルツ波（波長０．３ｍｍ）を照射し、面により検出を行った。発明例２－２として、上面に基準長さ８ｍｍでＲａ＝４０μｍの凹凸を有する（下面は平坦）透明アクリル板を用い、０．５ＴＨｚ（波長０．６ｍｍ）のテラヘルツ波を照射し、面による検出を行った。ここで、発明例２－１、２－２においては、タイヤ表面に酸化チタンが含まれるマーキングペンによるマーキングを行った。発明例２－１、２－２では、マーキングした識別点の画像を取得することで滑り量を評価した。ここでは、酸化チタンにより、テラヘルツ波が吸収されるため、周囲より反射強度が低い領域を識別点として計測した。発明例２－１は反射波の強度で重みを付けた面積から求めた重心位置、発明例２－２は該面積から求めた図心位置を求めて、滑り量とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２に示すように、比較例２－２では、上面に基準長さ８ｍｍでＲａ＝２０μｍの凹凸を有する透明アクリル板上のタイヤの蹴り出し時の滑り量が計測することができなかったのに対し、発明例２－１、２－２によれば、上面に基準長さ８ｍｍでのＲａ＝４０μｍの凹凸を有する透明アクリル板上のタイヤの蹴り出し時の滑り量を計測することができたことがわかる。
１：タイヤ接地特性評価装置、２：平板、３：照射装置、４：力センサ、
５：反射波検出装置、６：タイヤ
 

Claims (9)

  1. 　平板の一方の面上にタイヤを載置し、
    　前記タイヤに所定の荷重を負荷し、又は、無負荷状態とし、
    　前記タイヤに、前記平板の他方の面側から又は前記平板の内部から、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を照射し、前記テラヘルツ波の波長は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均長さより大きく、及び／又は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均高さより大きく、
    　前記タイヤからの前記テラヘルツ波の反射波を検出し、
    　前記検出の結果に基づいて、前記タイヤの接地時の特性を評価することを特徴とする、タイヤ接地特性の評価方法。
  2. 　前記テラヘルツ波の波長は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均長さより大きい、請求項１に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
  3. 　平板の一方の面上にタイヤを載置し、
    　前記タイヤに所定の荷重を負荷し、又は、無負荷状態とし、
    　前記タイヤに、前記平板の他方の面側から又は前記平板の内部から、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を照射し、前記テラヘルツ波の波長は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを０．８ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍより大きく、又は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを０．２５ｍｍとした粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍより大きく、
    　前記タイヤからの前記テラヘルツ波の反射波を検出し、
    　前記検出の結果に基づいて、前記タイヤの接地時の特性を評価する、請求項２に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
  4. 　前記テラヘルツ波の波長は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の粗さ平均高さより大きい、請求項１に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
  5. 　平板の一方の面上にタイヤを載置し、
    　前記タイヤに所定の荷重を負荷し、又は、無負荷状態とし、
    　前記タイヤに、前記平板の他方の面側から又は前記平板の内部から、０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波を照射し、前記テラヘルツ波の波長は、前記平板の一方の面の少なくとも一部の、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを８ｍｍとした算術平均粗さＲａより大きく、又は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される、基準長さを２．５ｍｍとした算術平均粗さＲａより大きく、
    　前記タイヤからの前記テラヘルツ波の反射波を検出し、
    　前記検出の結果に基づいて、前記タイヤの接地時の特性を評価する、請求項４に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
  6. 　前記テラヘルツ波の反射波を面で検出する、請求項１～５のいずれか一項に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
  7. 　前記タイヤの接地面となるゴムの表面に、前記テラヘルツ波の吸収率又は反射率が前記ゴムより大きい又は小さい物質を付け、
    　検出された前記テラヘルツ波の強度が周囲に比して増大又は減少した位置を検出することにより、前記物質の位置を検出することを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
  8. 　前記検出された前記テラヘルツ波の強度が周囲に比して増大又は減少した位置を示す画像を取得し、
    　取得した画像から、前記物質の接地面内の位置の分布を導出する、請求項７に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
  9. 　前記位置の分布は、前記物質からの反射波の強度で重みを付けた、面積から求めた重心位置、面積から求めた図心位置、及び分布範囲の少なくとも１つを含む、請求項８に記載のタイヤ接地特性の評価方法。
     
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