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技術 タイヤ踏面の接地部測定装置、及びタイヤ踏面の接地部測定方法

出願人 株式会社ブリヂストン
発明者 藏田崇之
出願日 2012年5月24日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2012-119000
公開日 2013年12月9日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2013-246008
状態 特許登録済
技術分野 車両の試験
主要キーワード 各測定部位 リニアモーションガイド 分力センサ 枠状フレーム 装置長手方向 摩擦エネルギー スクリュージャッキ 変動状況
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

タイヤ踏面滑り及びタイヤ踏面に作用する接地圧を正確に測定すること。

解決手段

接地部測定装置10は、試験タイヤ転動させる試験路面98Aを構成し、少なくとも一部が透明の路面構成部材98と、路面構成部材98の透明部分または該透明部分に隣接して配置され試験タイヤと接触する受圧部102Aと、受圧部102Aが試験タイヤ82から受けた圧力を検出する検出部104と、を含む圧力検出器100と、路面構成部材98の下側に配置され、少なくとも受圧部102Aに試験タイヤが接触してから離れるまで透明部分を透して試験タイヤ82の接地面を連続して撮影すると共に撮影範囲に受圧部102Aの周辺を含むビデオカメラ110(撮影手段の一例)と、を有している。

概要

背景

タイヤ接地面摩耗量となる摩擦エネルギー摩擦力×滑りで求められるため、従来からタイヤ転動時にタイヤ接地面に作用する圧力(接地圧)と、タイヤ接地面の路面に対する滑りを測定する測定装置が種々開発されている(例えば、特許文献1)。

特許文献1には、試験タイヤを、圧力センサ及びビデオカメラが内蔵された計測器内臓路面上を走行させて、タイヤ踏面の路面に対する滑り(以下、単に「踏面の滑り」と記載する。)及び、タイヤ踏面に作用する接地圧を測定する測定装置が開示されている。ここで用いられる圧力センサは、リング状とされ、路面と頂面が面一とされた円錐台状の接触部を介してタイヤ踏面に作用する接地圧を計測するようになっている。一方、ビデオカメラは、接触部及び圧力センサの中心を通り、頂面が路面と面一とされた透明な丸棒を介してタイヤ踏面を連続して撮影するようになっている。

概要

タイヤ踏面の滑り及びタイヤ踏面に作用する接地圧を正確に測定すること。接地部測定装置10は、試験タイヤを転動させる試験路面98Aを構成し、少なくとも一部が透明の路面構成部材98と、路面構成部材98の透明部分または該透明部分に隣接して配置され試験タイヤと接触する受圧部102Aと、受圧部102Aが試験タイヤ82から受けた圧力を検出する検出部104と、を含む圧力検出器100と、路面構成部材98の下側に配置され、少なくとも受圧部102Aに試験タイヤが接触してから離れるまで透明部分を透して試験タイヤ82の接地面を連続して撮影すると共に撮影範囲に受圧部102Aの周辺を含むビデオカメラ110(撮影手段の一例)と、を有している。

目的

本発明は、タイヤ踏面の滑り及びタイヤ踏面に作用する接地圧を正確に測定することを課題とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

試験タイヤ転動させる試験路面を構成し、少なくとも一部が透明の路面構成部材と、前記路面構成部材の透明部分または該透明部分に隣接して配置され前記試験タイヤと接触する受圧部と、前記受圧部が前記試験タイヤから受けた圧力を検出する検出部と、を含む圧力検出器と、前記路面構成部材の下側に配置され、少なくとも前記受圧部に前記試験タイヤが接触してから離れるまで前記透明部分を透して前記試験タイヤの接地面を連続して撮影すると共に撮影範囲に前記受圧部の周辺を含む撮影手段と、を有するタイヤ踏面接地部測定装置

請求項2

複数の前記圧力検出器を有し、各々の前記受圧部が前記試験タイヤの転動方向に並べられている、請求項1に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置。

請求項3

複数の前記圧力検出器を有し、各々の前記受圧部が前記試験タイヤの転動方向と直交する方向に並べられている、請求項1または請求項2に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置。

請求項4

前記路面構成部材に形成された凹部内に前記圧力検出器が配設されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置。

請求項5

前記圧力検出器は、前記試験タイヤの転動方向に沿った長さ、及び前記転動方向と直交する方向に沿った幅が3mm以下である、請求項4に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置。

請求項6

請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置を用いたタイヤ踏面の接地部測定方法であって、前記試験タイヤを前記試験路面の前記受圧部上を通過するように転動させて、前記圧力検出器を用いて前記受圧部が前記試験タイヤから受けた圧力を検出すると共に、前記撮影手段を用いて少なくとも前記受圧部に前記試験タイヤが接触してから離れるまでの間、前記透明部分を透して前記試験タイヤの接地面を連続して撮影する、タイヤ踏面の接地部測定方法。

請求項7

前記試験タイヤの踏面には、複数のブロック状部が形成され、一つの前記ブロック状陸部の前記試験路面と接触する接地面内に複数の前記受圧部が配置されるように、前記受圧部の大きさ及び配置位置が決定されている、請求項6に記載のタイヤ踏面の接地部測定方法。

技術分野

0001

本発明は、タイヤ踏面の路面に対する滑り、及びタイヤ踏面に作用する接地圧測定可能接地部測定装置、及びタイヤ踏面の接地測定方法に関する。

背景技術

0002

タイヤ接地面摩耗量となる摩擦エネルギー摩擦力×滑りで求められるため、従来からタイヤ転動時にタイヤ接地面に作用する圧力(接地圧)と、タイヤ接地面の路面に対する滑りを測定する測定装置が種々開発されている(例えば、特許文献1)。

0003

特許文献1には、試験タイヤを、圧力センサ及びビデオカメラが内蔵された計測器内臓路面上を走行させて、タイヤ踏面の路面に対する滑り(以下、単に「踏面の滑り」と記載する。)及び、タイヤ踏面に作用する接地圧を測定する測定装置が開示されている。ここで用いられる圧力センサは、リング状とされ、路面と頂面が面一とされた円錐台状の接触部を介してタイヤ踏面に作用する接地圧を計測するようになっている。一方、ビデオカメラは、接触部及び圧力センサの中心を通り、頂面が路面と面一とされた透明な丸棒を介してタイヤ踏面を連続して撮影するようになっている。

先行技術

0004

特許第4198610号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、特許文献1では、タイヤ踏面の滑りを測定するために、ビデオカメラの撮影領域をある程度広くとる必要がある。このため、丸棒の径は大きくなる傾向にあり、この丸棒を囲う接触部頂面の径も大きくなる傾向にある。
一方で、接触部頂面の径が大きいと、タイヤ踏面に形成されたブロック状部の大きさによっては、接触部が隣り合うブロック状陸部に跨って接触してしまい、一つのブロック状陸部に作用する圧力(接地圧)を正確に測定することが難しくなる。

0006

本発明は、タイヤ踏面の滑り及びタイヤ踏面に作用する接地圧を正確に測定することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の請求項1に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置は、試験タイヤを転動させる試験路面を構成し、少なくとも一部が透明の路面構成部材と、前記路面構成部材の透明部分または該透明部分に隣接して配置され前記試験タイヤと接触する受圧部と、前記受圧部が前記試験タイヤから受けた圧力を検出する検出部と、を含む圧力検出器と、前記路面構成部材の下側に配置され、少なくとも前記受圧部に前記試験タイヤが接触してから離れるまで前記透明部分を透して前記試験タイヤの接地面を連続して撮影すると共に撮影範囲に前記受圧部の周辺を含む撮影手段と、を有している。

0008

本発明の請求項1に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置では、試験タイヤが受圧部に接触することで、受圧部が試験タイヤから受けた圧力が検出部で検出されて、試験タイヤの踏面に作用する接地圧が求められる。また、少なくとも受圧部に試験タイヤが接触してから離れるまでの間、透明部分を透して試験タイヤの接地面が受圧部の周辺を含む撮影範囲で連続して撮影される。
ここで、上記接地部測定装置では、透明部分または透明部分に隣接して受圧部を配置している、すなわち、受圧部の周辺が透明部分とされていることから、例えば、受圧部の中央付近を透明部分としたものと比べて、受圧部を小さくしても撮影手段の撮影範囲が狭くなるなどの影響を受けない。
従って、受圧部を小さくして、試験タイヤの踏面に作用する接地圧を正確に測定することが可能になる。
また、受圧部を小さくしても撮影手段の撮影範囲の広さが確保されるため、試験タイヤの踏面の滑りを正確に測定することができる。

0009

なお、試験タイヤの踏面の滑りは、撮影手段で撮影した複数の画像から、パターンマッチングなどを用いて試験タイヤの踏面の変位を求めることで得られる。

0010

また、ここでいう「透明」とは、透明部分を透して試験タイヤの踏面を撮影できる程度の透明度のものを指している。

0011

本発明の請求項2に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置は、請求項1に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置において、複数の前記圧力検出器を有し、各々の前記受圧部が前記試験タイヤの転動方向に並べられている。

0012

本発明の請求項2に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置では、試験タイヤの踏面に作用する接地圧を、転動方向の複数箇所でほぼ同時に測定できるため、接地圧を正確に測定することができ、且つ測定効率も向上する。

0013

本発明の請求項3に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置は、請求項1または請求項2に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置において、複数の前記圧力検出器を有し、各々の前記受圧部が前記試験タイヤの転動方向と直交する方向に並べられている。

0014

本発明の請求項3に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置では、試験タイヤの踏面に作用する接地圧を、転動方向と直交する方向の複数箇所でほぼ同時に測定できるため、接地圧を正確に測定することができ、且つ測定効率も向上する。

0015

本発明の請求項4に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置において、前記路面構成部材に形成された凹部内に前記圧力検出器が配設されている。

0016

本発明の請求項4に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置では、路面構成部材に形成された凹部内に圧力検出器を配設するため、圧力検出器の配設作業が容易になる。

0017

本発明の請求項5に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置は、請求項5に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置において、前記圧力検出器は、前記試験タイヤの転動方向に沿った長さ、及び前記転動方向と直交する方向に沿った幅が3mm以下である。

0018

本発明の請求項5に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置では、圧力検出器の長さ及び幅を3mm以下とすることで、圧力検出器を密に配置することが可能となり、試験タイヤの踏面に作用する接地圧をさらに正確に測定することができる。

0019

本発明の請求項6に記載のタイヤ踏面の接地部測定方法は、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置を用いたタイヤ踏面の接地部測定方法であって、前記試験タイヤを前記試験路面の前記受圧部上を通過するように転動させて、前記圧力検出器を用いて前記受圧部が前記試験タイヤから受けた圧力を検出すると共に、前記撮影手段を用いて少なくとも前記受圧部に前記試験タイヤが接触してから離れるまでの間、前記透明部分を透して前記試験タイヤの接地面を連続して撮影する。

0020

本発明の請求項6に記載のタイヤ踏面の接地部測定方法では、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ踏面の接地部測定装置を用いるため、試験タイヤの踏面の滑り及び、踏面に作用する接地圧を正確に測定することができる。

0021

本発明の請求項7に記載のタイヤ踏面の接地部測定方法は、請求項6に記載のタイヤ踏面の接地部測定方法において、前記試験タイヤの踏面には、複数のブロック状陸部が形成され、一つの前記ブロック状陸部の前記試験路面と接触する接地面内に複数の前記受圧部が配置されるように、前記受圧部の大きさ及び配置位置が決定されている。

0022

本発明の請求項7に記載のタイヤ踏面の接地部測定方法では、一つのブロック状陸部の接地面に作用する接触圧を、該接地面の複数個所で求めることができる。これにより、試験タイヤのブロック状陸部に作用する接地圧をさらに正確に測定することができる。

発明の効果

0023

以上説明したように、本発明のタイヤ踏面の接地部測定装置及び、タイヤ踏面の接地部測定方法によれば、タイヤ踏面の滑り及びタイヤ踏面に作用する接地圧を正確に測定することができる。

図面の簡単な説明

0024

第1実施形態の接地部測定装置を上方から見た平面図である。
第1実施形態の接地部測定装置を側方から側面図である。
第1実施形態の接地部測定装置の正面図である。
第1実施形態の受圧部周辺を上方から見た平面図である。
図4の5X−5X線断面図である。
図4の6X−6X線断面図である。
制御系の構成を示すブロック図である。
制御のフローチャートである。
モデル化すべき領域を示した説明図である。
テクスチャ動きを説明する説明図である。
座標の差分の累積方法を説明する説明図である。
第1実施形態の試験路面上を試験タイヤが転動する状態を示す、路面構成部材の側断面図(図4の5X−5X線断面図に対応)である。
図12の試験タイヤの接地面を下方から見た平面図である。
第2実施形態の接地部測定装置の受圧部周辺を上方から見た平面図である。
図14の15X−15X線断面図である。
図14の16X−16X線断面図である。
第2実施形態の試験路面上を試験タイヤが転動する状態を示す、路面構成部材の側断面図(図14の15X−15X線断面図に対応)である。
第3実施形態の接地部測定装置の受圧部周辺を上方から見た平面図である。
転動時の試験タイヤのブロック状陸部の各測定部位における接地圧の変動を示すグラフである。
試験タイヤのブロック状陸部の各測定部位における摩耗エネルギー大小関係を示すグラフである。

実施例

0025

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係るタイヤ踏面の接地部測定装置及びタイヤ踏面の接地部測定方法について説明する。

0026

図1図2に示すように、第1実施形態の接地部測定装置10は、長尺状のベースフレーム12を備えている。図1図2では、ベースフレーム12の幅方向(以下、適宜「装置幅方向」と記載する。)を矢印F方向及び矢印B方向で示し、ベースフレーム12の長手方向(以下、適宜「装置長手方向」と記載する。)を矢印L方向及び矢印R方向で示し、ベースフレーム12の上下方向(以下、適宜「装置上下方向」と記載する。)を矢印U方向(上方向)及び矢印D方向(下方向)で示している。なお、ここで言う装置上下方向と装置鉛直方向は同義である。

0027

図1図3に示すように、ベースフレーム12の幅方向両側には、ベースフレーム12の長手方向に沿って延びるスライドレール14が取り付けられており、幅方向略中間部分には同じく長手方向に沿って延びる路面16が設けられている。

0028

スライドレール14には、リニアモーションガイド18を介してタイヤ走行装置20がスライド自在に搭載されている。

0029

ベースフレーム12の側面には、サーボモータ22で回転されるボールネジ24が軸受26で支持されている。

0030

また、タイヤ走行装置20の枠状フレーム28には、ボールネジ24と螺合するナット30が固定されており、ボールネジ24を回転させることでタイヤ走行装置20をスライドレール14に沿って移動させることができる。

0031

なお、枠状フレーム28には、タイヤ走行装置20の位置を検出するエンコーダ21(図7参照)が設けられている。なお、図7に示すように、サーボモータ22及びエンコーダ21は、コンピュータ記憶装置等を含む制御装置23に接続されている。

0032

なお、コンピュータには、少なくともパターンマッチングを行なわせるための画像処理ソフトが記憶されている。

0033

枠状フレーム28の上部には、ベースフレーム12の長手方向に対して直交する方向に沿って延びるスライドレール32が取り付けられており、スライドレール32には、リニアモーションガイド34を介して移動ベース36がスライド自在に搭載されている。

0034

また、枠状フレーム28の上部には、サーボモータ38で回転されるボールネジ40が軸受42で支持されている。移動ベース36にはボールネジ40の螺合するナット(図示せず)が固定されており、ボールネジ40を回転させることで移動ベース36をスライドレール32に沿って移動させることができる。

0035

枠状フレーム28には、移動ベース36の位置を検出するエンコーダ43(図7参照)が設けられており、サーボモータ38及びエンコーダ43は制御装置23に接続されている。

0036

移動ベース36の中央上部には、スラストベアリング44を介して枠状のフレーム46が回転可能に設けられている。フレーム46の中央には、軸受48が取り付けられている。この軸受48には、シャフト50が鉛直方向にスライド自在に支持されている。

0037

移動ベース36の上部には、サーボモータ49を動力とするスリップ角変更用のスクリュージャッキ51が取り付けられており、スクリュージャッキ51のスクリュー52の先端の軸受54に設けたピン56が、軸受42の外側に突出したレバー60の先端部分の孔(図示せず)に挿入されている。このため、スクリュー52を軸方向に移動させることで、軸受48に支持されたシャフト50が移動ベース36に対してある範囲内で回転する。

0038

フレーム46の上部には、サーボモータ62を動力とする荷重負荷用のスクリュージャッキ64が取り付けられており、スクリュージャッキ64のスクリュー66が、シャフト50に接続されている。このため、スクリュー66を軸方向に移動させることで軸受48に支持されたシャフト50が上下動する。

0039

移動ベース36には、軸受48(シャフト50)の角度(スリップアングル)を検出するロータリーエンコーダ61(図7参照)、シャフト50の上下位置を検出するエンコーダ63が設けられており、サーボモータ49、ロータリーエンコーダ61、サーボモータ62及びエンコーダ63は制御装置23に接続されている。

0040

シャフト50の下端には、T字状の水平回転フレーム68が吊り下げられる格好で取り付けられている。

0041

水平回転フレーム68は、水平方向に延びる水平部68Aと、水平部68Aの中央から下方に延びる鉛直部68Bとを備え、水平部68Aの一端にシャフト50が固定されている。

0042

水平回転フレーム68の鉛直部68Bの下端には、シャフト70が水平に取り付けられている。このシャフト70には、タイヤ支持フレーム72が揺動自在に支持されている。

0043

水平回転フレーム68の水平部68Aには、サーボモータ73を動力とするキャンバー角変更用のスクリュージャッキ74が取り付けられており、スクリュージャッキ74のスクリュー76の先端の軸受78に設けたピン80が、タイヤ支持フレーム72の孔(図示せず)に挿入されている。このため、スクリュー76を軸方向に移動させることで、タイヤ支持フレーム72がシャフト70を中心に揺動する。

0044

水平回転フレーム68には、タイヤ支持フレーム72の角度(キャンバー角)を検出するロータリーエンコーダ81(図7参照)が設けられている。このロータリーエンコーダ81、及びサーボモータ73は制御装置23に接続されている。

0045

タイヤ支持フレーム72には、試験タイヤ(以下、単に「タイヤ」と記載する。)82を装着するハブ軸84と、ハブ軸84を回転させる制駆動サーボモータ86、ハブ軸84の回転位置を検出するロータリーエンコーダ87が設けられている。また、ハブ軸84には、タイヤ82に作用する力(負荷荷重等)を検出するロードセル89(図7参照)が設けられている。
これら制駆動サーボモータ86、ロータリーエンコーダ87、及びロードセル89は、制御装置23に接続されている。

0046

路面16の一部には、一段下がった凹部88が設けられている。凹部88の底面には、路面16の長手方向に対して直交する方向に沿って延びるスライドレール90が取り付けられている。このスライドレール90には、リニアモーションガイド91を介して計測器搭載路面92がスライド自在に搭載されている。

0047

凹部88の底面には、サーボモータ95で回転されるボールネジ97が軸受99で支持されている。

0048

計測器搭載路面92には、ボールネジ97の螺合するナット(図示せず)が固定されており、ボールネジ97を回転させることで計測器搭載路面92を路面16の長手方向に対して直交する方向に移動させることができる。

0049

路面16には、計測器搭載路面92の位置を検出するエンコーダ93(図7参照)が設けられており、エンコーダ93は制御装置23に接続されている。

0050

図5に示すように、計測器搭載路面92は、タイヤ82が転動する試験路面98Aを構成する路面構成部材98と、タイヤ82の接地圧を測定可能な圧力検出器100と、試験路面98A上の物体(ここではタイヤ82)を撮影可能なビデオカメラ110と、を備えている。なお、ビデオカメラ110は、本発明の撮影手段の一例である。

0051

図5図6に示すように、路面構成部材98は、板状とされ、少なくとも一部が透明とされている。この路面構成部材98の透明部分は、アクリルガラス等の透明な材料で形成される。
なお、本実施形態では、路面構成部材98のすべての部分(つまり全部)が透明とされている。すなわち、本実施形態の路面構成部材98は、透明な板部材である。

0052

また、試験路面98Aは、装置上下方向の位置が路面16と実質的に面一とされている。

0053

図5に示すように、圧力検出器100は、すべての部分が透明の路面構成部材98に配置され、タイヤ82(図5では二点鎖線)の踏面82Aと接触する受圧部102Aと、この受圧部102Aよりも下方に配置され、受圧部102Aがタイヤ82の踏面82Aから受けた圧力を検出する検出部104と、を備えている。

0054

具体的に説明すると、検出部104は、路面構成部材98の下部に取り付けられた取付金具106に搭載され、この取付金具106を介して路面構成部材98の下側に配設されている。この検出部104の上部には、円錐台状の力伝達部材102が接続されている。力伝達部材102の上部は、路面構成部材98に形成された上下に貫通する貫通孔96内を通り抜けており、平坦な頂面である受圧部102Aが試験路面98Aと面一とされている。なお、本実施形態では、貫通孔96は、路面構成部材98の中央付近に配設されている。

0055

なお、本実施形態の圧力検出器100の検出部104は、タイヤ82の踏面82Aから受ける3方向(装置長手方向、装置幅方向、装置上下方向)それぞれの力の大きさを測定可能な、所謂3分力センサである。

0056

また、本実施形態では、圧力検出器100を、検出部104と、当該検出部104と異なる部材(すなわち別部材)で構成された受圧部102A(力伝達部材102)とで構成しているが、本発明はこの構成に限定されず、圧力検出器100としては、受圧部102Aで受けた圧力を検出部104で検出することができれば、どのような構成のものでもよい。例えば、圧力検出器100を、検出部104の一部(頂部)を受圧部102Aとしたものとする、言い換えると、受圧部102Aと検出部104とを一体としたものとしてもよい。なお、後述する圧力検出器170においても、上記構成を適用することができることは言うまでもない。

0057

図4に示すように、本実施形態では、複数(本実施形態では3つ)の圧力検出器100を計測器搭載路面92に搭載している。具体的には、複数の圧力検出器100の各々の受圧部102Aが路面構成部材98のタイヤ82の転動方向、すなわち、装置長手方向に沿って並べられている。なお、本実施形態では、一つの各貫通孔96の中に3つの力伝達部材102の上部をすべて配置している。この構成により、各力伝達部材102毎に路面構成部材98に貫通孔を形成するものよりも、路面構成部材98の加工が簡単になる。

0058

また、図4に示すように、本実施形態では、受圧部102Aのタイヤ82の転動方向に沿った長さL1、及びこの転動方向と直交する方向(すなわち、装置幅方向)の幅W1が3mm以下とされている。

0059

なお、本実施形態では、試験タイヤ82の踏面82Aに複数のブロック状陸部83が形成されており、一つのブロック状陸部83の試験路面98Aと接触する接地面内に複数(3つ)の受圧部102Aが配置されるように、受圧部102Aの大きさ及び配置位置が決定されている(図13参照)。

0060

図6に示すように、ビデオカメラ110は、検出部104に隣接するように取付金具106に搭載され、この取付金具106を介して路面構成部材98の下側に配設されている。このビデオカメラ110は、少なくとも受圧部102Aにタイヤ82の踏面82Aが接触してから離れるまでの間、路面構成部材98を透してタイヤ82の接地面を連続して撮影することが可能とされている。また、ビデオカメラ110の撮影範囲Pには、少なくとも受圧部102Aの周辺が含まれている。なお、撮影範囲Pに受圧部102Aが含まれてもよい。
なお、ビデオカメラ110としては、例えば、CCDカメラなどが用いられる。

0061

また、本実施形態では、計測器搭載路面92にビデオカメラ110を一つのみ設けており、このビデオカメラ110の撮影範囲P(図6及び図13)には、3つの受圧部102Aを含んでそれぞれの周辺がすべて含まれている。

0062

また、圧力検出器100及びビデオカメラ110は、制御装置23に接続されており、図7に示すように、制御装置23には、テレビモニター120、各種の設定を行うためのキーボード122、マウス118及び、記憶装置124等が接続されている。

0063

次に、本実施形態の接地部測定装置10の動作を図8のフローチャート、及び図9に基づき説明する。

0064

先ず、タイヤ82をハブ軸84に取り付ける。この時、タイヤ走行装置20はタイヤ走行装置20のスタート位置図1に示すように、矢印L方向側の位置)に配置されており、シャフト50は上昇位置にある。

0065

テップ130では、試験条件を設定する。試験条件としては、スリップアングル(SA)、キャンバー角(CA)、荷重制動力駆動力等があり、各々設定できる。これらの値は、キーボード122より入力できる。

0066

なお、タイヤ走行装置20の移動速度と制駆動サーボモータ86の回転速度とを調整することにより、路面16を走行するタイヤ82に対して制駆動力を付与することができる。

0067

そして、タイヤ82は、走行軌跡下に圧力検出器100の受圧部102Aが位置するように位置決めされ、最初の試験条件で決められたスリップアングル(SA)、キャンバー角(CA)、荷重、制駆動力等が付与されて、タイヤ82を路面16に接地した状態でタイヤ走行装置20が矢印R方向に移動(転動)される。

0068

これによりタイヤ82は、路面16及び試験路面98A上を転動する。そして、タイヤ82の踏面82Aは受圧部102Aと接触し、受圧部102Aがタイヤ82から受けた圧力が検出部104で検出される。なお、検出部104で検出される分力のうち、装置上下方向(装置鉛直方向)の成分が上記圧力であり踏面82Aに作用する接地圧を表し、装置長手方向及び装置幅方向の成分が踏面82Aに作用するそれぞれの方向のせん断力を表している。また、このとき、タイヤ82の踏面82Aが少なくとも受圧部102Aに接触してから離れるまでの間、ビデオカメラ110が路面構成部材98を透して受圧部102Aの周辺を含む撮影範囲Pを連続して撮影する。
そして、ビデオカメラ110で連続して撮影された複数の画像は、制御装置23に一定の時間間隔で記憶される。

0069

また、制御装置23は、圧力検出器100から送られてきた検出データに基づいて3方向の力(装置幅方向の力、装置長手方向の力、装置上下方向の力)の大きさを、画像に対応させて記憶する。

0070

次のステップ132では、記憶されている接地している瞬間の画像のうちの一つ(例えば、最初に接地した際のタイヤ踏面の画像)を選択し、テレビモニター120に映し出す。

0071

オペレータは、画面を見ながらマウス118(図7参照)等を用いて画像の中の計測したい計測位置、即ちパターン認識に用いるモデル化すべき領域の位置及び大きさを指定する(図9参照。図9において、符号204の付与されている点線四角モデル化領域を示している。)。なお、本実施形態では、図4図13に示すように、受圧部102Aの転動方向と直交する方向に隣接する領域がパターンマッチングのモデル化領域204とされている。

0072

なお、複数箇所の変位を見たい場合には、ここでモデル化すべき領域を複数指定する。本実施形態では、圧力検出器100を3つ設けているため、各々の受圧部102Aに隣接する領域をそれぞれモデル化すべき領域として指定している。図4では、撮影範囲Pに含まれる試験路面98Aの中でモデル化すべき領域を符号204として示している。なお、モデル化領域の大きさは、受圧部102Aよりも小さくすることが好ましい。

0073

次のステップ134では、オペレータによりコンピュータが操作されると、画像のコントラストや明るさが、認識範囲内で一定のパターンが認識できるように調整される(本実施形態では、特徴抽出が容易にできるよう多値画像から2値画像白黒)に変換を行なう。)。なお、画像の調整は、画像処理ソフトが行う。

0074

次のステップ136では、パターンマッチングに用いる初期モデルの設定を行なう。オペレータがキーボード122等でコンピュータに指示を出すことで、コンピュータは、最初に接地した際のタイヤ82の踏面82Aの画像のモデル化すべき領域204(ステップ132で設定された。)を初期モデルとし、該初期モデルの座標(Xp0,Yp0)を演算し、これを1番目の画像に対応させて記憶する。

0075

次のステップ138では、コンピュータは、先に初期モデルを設定した1番目の画像と、別の時間に撮影された画像、例えば、2番目の画像についてパターンマッチングを行い初期モデルのテクスチャと同じテクスチャを2番目の画像から抽出し、該初期モデルの2番目の画像における座標(Xpt,Ypt)を演算し、これを2番目の画像に対応させて記憶させる。

0076

以後同様にして、撮影された全ての画像について、前後の画像のパターンマッチングを順に行い、初期モデルの座標を各画像について演算し、得られた座標を画像に対応させて記憶する。

0077

次のステップ140では、必要画面数の処理が終了したか否かが判断され、必要画面数の処理が終了した場合には、次のステップ142へ進み、必要画面数の処理が終了していない場合にはステップ138へ戻る。

0078

次のステップ142では、必要計測位置(初期モデル)の処理が終了したか否かが判断される。ステップ142において、初期モデルが複数設定されている場合には、複数の初期モデルにおいて、上述した座標の演算が全て処理されたかが判断される。

0079

ここで、全ての初期モデルの処理が終了していると判断された場合には次のステップ144へ進み、そうでない場合にはステップ136へ戻る。

0080

次のステップ144では、記憶した座標に基づいて、初期モデルの変位を演算する。

0081

例えば、1番目の画像と2番目の画像とを比較した際、初期モデルが変位している場合、路面に対するタイヤ82の踏面82Aの初期モデルの変位量は、1番目の画像での座標と2番目の画像での座標の差で表される。

0082

X軸方向の変位量:Xp=Xpt−Xp0
X軸方向の変位量:Yp=Ypt−Yp0
なお、Xp、及びYpより、初期モデルの変位方向も演算できる。

0083

ここでは、全ての画像について前後の画像から初期モデルの変位量を演算する。

0084

これらを図10、及び図11概念図を参照して説明すると、図10に示すように、テクスチャ400が1番目の画像P1から4番目の画像P4に示すように変位している場合、図11に示すように、先ず画像P1と画像P2との座標の差分S1を取り、次に画像P2と画像P3との座標の差分S2を取り、次に画像P3と画像P4との座標の差分S3を取り、これらの差分S1、差分S2、及び差分S3を累積することで、テクスチャ400の変位を得ることが出来る。

0085

次に、接地部測定装置10の作用について説明する。
接地部測定装置10では、タイヤ82の踏面82Aが受圧部102Aに接触することで、受圧部102Aがタイヤ82から受けた圧力が検出部104で検出される。この検出された圧力は踏面82Aに作用する接地圧を表していることから、圧力検出器100によって踏面82Aに作用する接地圧が求められる(測定される)。

0086

そして、少なくとも受圧部102Aにタイヤ82が接触してから離れるまでの間、路面構成部材98を透してタイヤ82の接地面が受圧部102Aの周辺を含む撮影範囲Pで連続して撮影される。

0087

ここで、接地部測定装置10では、受圧部102Aの周辺を透明にしている、特に、本実施形態では、路面構成部材98のすべての部分を透明としていることから、受圧部102Aを小さくしても、ビデオカメラ110の撮影範囲Pは狭くなるなどの影響を受けない。
従って、受圧部102Aを小さくして、タイヤ82の踏面82Aに作用する接地圧を正確に測定することが可能になる。すなわち、受圧部102Aを小さくすることで、タイヤ踏面に小さいブロック状陸部が形成されたタイヤの該ブロック状陸部単体の接地圧を正確に測定することが可能になる。

0088

また、受圧部102Aを小さくしてもビデオカメラ110の撮影範囲Pの広さが確保されるため、タイヤ82の踏面82Aの滑りを正確に測定することができる。すなわち、撮影した画像のモデル化領域204が撮影範囲Pからはみ出すのを防ぐことができるため、タイヤ82の踏面82Aの滑りを正確に測定することができる。

0089

また、接地部測定装置10では、タイヤ82の踏面82Aに作用する接地圧を、転動方向の複数箇所でほぼ同時に測定できるため、接地圧を正確に測定することができ、且つ測定効率も向上する。
具体的には、図12図13に示すように、本実施形態では、タイヤ82のブロック状陸部83の接地面内に転動方向に沿って複数(3つ)の受圧部102A(図13では、受圧部102Aをタイヤ82の接地面に投影した投影面を符号302で示している)が配置されるため、ブロック状陸部83の転動方向に沿った3箇所の部位(測定部位A〜C)の接地圧がほぼ同時に測定されるため、図19に示すように、測定部位A〜Cにおける接地圧の変動状況を正確に測定することができる。
なお、本実施形態では、測定部位Aは、ブロック状陸部83の蹴り出し側(図12では右側)の部位であり、測定部位Bは、ブロック状陸部83の中央の部位であり、測定部位Cは、ブロック状陸部83の踏み込み側図12では左側)の部位である。
そして、測定部位A〜Cの各々の接地圧の平均値から求めた摩擦力とタイヤ82の踏面82Aの滑りから摩耗エネルギーが求められる。この摩耗エネルギーからブロック状陸部83の摩耗量を正確に予測することができる。なお、図20では、測定部位A〜Cでのそれぞれの摩耗エネルギーと、測定部位A〜Cの摩耗エネルギーの平均値を示している。

0090

また、接地部測定装置10では、ブロック状陸部83の転動方向に沿った3箇所の部位の接地圧をほぼ同時に測定することができるため、同一のブロック状陸部83の接地面内の各部位の接地圧を複数回に分けて測定するものと比べて、測定効率がよく、さらに、同一条件化(同一状況下)でブロック状陸部83の各部位の接地圧を測定できるため、接地圧の測定精度が向上する。

0091

受圧部102Aの長さL1及び幅W1を3mm以下とすることで、ブロック状陸部83の接地面内に複数の受圧部102Aを配置可能となり、タイヤ82の踏面82A(ブロック状陸部83の接地面内)に作用する接地圧をさらに正確に測定することができる。

0092

第1実施形態の接地部測定装置10では、図4に示すように、タイヤ82の転動方向に複数の受圧部102Aを並べる構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、タイヤ82の転動方向と直交する方向に複数の受圧部102Aを並べる構成としてもよく、タイヤ82の転動方向に対して傾斜する方向に複数の受圧部102Aを並べる構成としてもよい。また、受圧部102Aの並べ方は上記以外であってもよい。

0093

また、第1実施形態の接地部測定装置10では、路面構成部材98のすべての部分を透明としているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、受圧部102Aの周辺のみを透明としてもよい。受圧部102Aに隣接する領域、例えば、受圧部102Aのタイヤ82の転動方向と直交する方向に隣接する領域などを透明にしてもよい。
なお、受圧部102Aに隣接するように路面構成部材98に貫通孔を設けて、この貫通孔を通してタイヤ82の接地面を撮影してもよいが、貫通孔の部分では他の試験路面部分と比べて、踏面82Aの挙動が変化するため、実質的には、透明部分の上にタイヤ82の踏面82Aがきたときに、該透明部分を透してタイヤ82の接地面を撮影することで踏面82Aの滑りをより正確に測定することができる。

0094

(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態の接地部測定装置160について説明する。なお、第1実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

0095

図14図16に示すように、本実施形態の接地部測定装置160は、圧力検出器170とその周辺の構成以外は、第1実施形態の接地部測定装置10と同一の構成である。このため、以下では、圧力検出器170とその周辺の構成について説明する。

0096

図14図15に示すように、圧力検出器170は、略直方体状とされ、路面構成部材98に形成された凹部162に配設されている。また、圧力検出器170は、図15に示すように、試験路面98Aと面一で、タイヤ82に接触する受圧部172Aと、この受圧部172Aよりも下側に配置され、受圧部172Aがタイヤ82の踏面82Aから受けた圧力を検出する検出部104と、を備えている。なお、検出部174の基本構成は、第1実施形態の検出部104と同様である。

0097

検出部174の上部には、頂部が受圧部172Aとされた板状の力伝達部材172が接続されている。

0098

また、図14に示すように、複数の圧力検出器170が凹部162内に配設されている。なお、本実施形態では、凹部162がタイヤ82の転動方向に長尺とされ、この凹部162内に上記転動方向に沿って複数(4つ)の圧力検出器170が配設されている。
また、凹部162は、上記転動方向と直交する方向に複数(3つ)形成されており、いずれの凹部162にも複数(4つ)の圧力検出器170が配設されている。

0099

図14に示すように、本実施形態では、受圧部172Aの転動方向と直交する方向に隣接する領域がパターンマッチングのモデル化領域204とされている。

0100

また、圧力検出器170は、タイヤ82の転動方向(装置長手方向)に沿った長さL2、及びタイヤ82の転動方向と直交する方向(装置幅方向)に沿った幅W2が3mm以下に設定されている。

0101

なお、本実施形態では、タイヤ82のブロック状陸部83の接地面内に4つの受圧部172Aが配置されるように、受圧部172Aの大きさ及び配置位置が決定されている。

0102

次に、第2実施形態の接地部測定装置160の作用効果について説明する。
なお、本実施形態の作用効果のうち、第1実施形態と同様の作用効果については、その説明を適宜省略する。

0103

接地部測定装置160では、路面構成部材98に形成された凹部162内に圧力検出器100を配設するため、圧力検出器100の配設作業が容易になる。
また、上記のように凹部162に圧力検出器170を配設することで、力伝達部材172の長さが、第1実施形態の路面構成部材98を貫通する力伝達部材102と比べて、短くなるため、力伝達部材172の水平方向の剛性が向上する。

0104

また、圧力検出器170の長さL2及び幅W2を3mm以下としていることから、路面構成部材98に複数の圧力検出器170を密に配置することができる。

0105

第2実施形態では、凹部162内に複数の圧力検出器170をタイヤ82の転動方行に並べて複数個配設する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、図18に示す、第3実施形態の接地部測定装置180のように、一つの凹部182内に複数の圧力検出器170を配設する構成としてもよい。図18では、複数の圧力検出器170をタイヤ82の転動方向に並べた列が該転動方向と直交する方向に間隔をあけて複数(3つ)配置されている。また、図18に示すように、本実施形態では、受圧部172Aの転動方向と直交する方向に隣接する領域がパターンマッチングのモデル化領域204とされている。

0106

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

0107

10、160、180接地部測定装置
82試験タイヤ
82A踏面
98路面構成部材
98A試験路面
100、170圧力センサ(圧力検出器)
102、172 受圧部
104、174 検出部
110ビデオカメラ(撮影手段)

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