特開 2023-148932 測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023148932

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/30 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

G01B21/30 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022057227

(22)【出願日】2022-03-30

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 発行者名 公益社団法人自動車技術会 刊行物名 自動車技術会２０２１年春季大会学術講演会講演予稿集セッション番号４２の１８５ 発行日 令和３年５月２１日 学会名 自動車技術会２０２１年春季大会 開催日 令和３年５月２７日

(71)【出願人】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(74)【代理人】

【識別番号】100206586

【弁理士】

【氏名又は名称】市田 哲

(72)【発明者】

【氏名】山本 尚岐

【テーマコード（参考）】

2F069

【Ｆターム（参考）】

2F069AA43

2F069AA60

2F069AA66

2F069BB24

2F069DD16

2F069DD19

2F069GG01

2F069GG04

2F069GG07

2F069HH09

2F069HH30

2F069MM21

(57)【要約】

【課題】実効的な路面の粗さを知得できる測定方法を提供する。
【解決手段】測定方法１００は、路面の任意の領域である第１領域の三次元の凹凸形状を計測する第１ステップＳ１と、第１領域にゴムタイヤを押し付けて、ゴムタイヤが第１領域に接触する接触形状を測定する第２ステップＳ２と、三次元の凹凸形状と接触形状とに基づいて、第１領域に対するゴムタイヤの接触深さを計算する第３ステップＳ３と、接触深さに基づいて、三次元の凹凸形状のうち、ゴムタイヤと接触する範囲の粗さを計算する第４ステップＳ４とを含む。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

路面の粗さを測定する方法であって、
前記路面の任意の領域である第１領域の三次元の凹凸形状を計測する第１ステップと、
前記第１領域にゴムタイヤを押し付けて、前記ゴムタイヤが前記第１領域に接触する接触形状を測定する第２ステップと、
前記三次元の凹凸形状と前記接触形状とに基づいて、前記第１領域に対する前記ゴムタイヤの接触深さを計算する第３ステップと、
前記接触深さに基づいて、前記三次元の凹凸形状のうち、前記ゴムタイヤと接触する範囲の粗さを計算する第４ステップとを含む、
測定方法。

【請求項2】

前記第３ステップは、
前記路面に平行な平面で前記３次元形状を切断した断面形状を計算するステップと、
前記接触形状と前記断面形状とが一致する前記３次元形状での高さを計算するステップとを含む、請求項１に記載の測定方法。

【請求項3】

前記第４ステップは、前記接触形状から計算した接触面積と前記断面形状から計算した断面積とを比較して、前記高さを計算するステップを含む、請求項２に記載の測定方法。

【請求項4】

前記第２ステップでは、前記路面と前記タイヤとの間に配置された感圧紙が用いられる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の測定方法。

【請求項5】

前記第２ステップでは、複数の荷重での前記接触形状が測定される、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の測定方法。

【請求項6】

前記第２ステップでは、前記ゴムタイヤに前後力が付与される、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の測定方法。

【請求項7】

前記第２ステップでは、前記ゴムタイヤに横力が付与される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の測定方法。

【請求項8】

前記第４ステップは、任意のカットオフ値を設定するステップを含む、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、路面の粗さを測定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、路面の粗さを測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２２１８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

路面の凹凸には、ゴムタイヤと接触することなく、ゴムタイヤの各種性能に影響を及ぼさない凹凸が含まれている。

【0005】

しかしながら、上記特許文献１開示されている技術では、このようなゴムタイヤと接触しない範囲の凹凸も評価対象の一部となることから、ゴムタイヤの各種性能と路面の粗さとの関係を正確に把握することが困難であった。

【0006】

本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、実効的な路面の粗さを知得できる測定方法を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、路面の粗さを測定する方法であって、
前記路面の任意の領域である第１領域の三次元の凹凸形状を計測する第１ステップと、
前記第１領域にゴムタイヤを押し付けて、前記ゴムタイヤが前記第１領域に接触する接触形状を測定する第２ステップと、
前記三次元の凹凸形状と前記接触形状とに基づいて、前記第１領域に対する前記ゴムタイヤの接触深さを計算する第３ステップと、
前記接触深さに基づいて、前記三次元の凹凸形状のうち、前記ゴムタイヤと接触する範囲の粗さを計算する第４ステップとを含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示の測定方法によれば、前記三次元の凹凸形状のうち、前記ゴムタイヤと接触する範囲の粗さを計算できる。従って、ゴムタイヤの各種性能に影響を及ぼす実効的な路面の粗さを知得できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の測定方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【図2】図１の第１ステップの要領を示す斜視図である。

【図3】図２の第１ステップで計測された三次元の凹凸形状を示す斜視図である。

【図4】図１の第２ステップの要領を示す斜視図である。

【図5】図４の第２ステップで測定された接触形状の一例を示す図である。

【図6】凹凸形状とゴムタイヤの接触深さとの関係を示す断面図である。

【図7】図１の第３ステップの詳細を示すフローチャートである。

【図8】図４の第２ステップの変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の測定方法１００のフローチャートである。

【0011】

測定方法１００は、路面の粗さを測定する方法である。測定方法１００は、路面の三次元の凹凸形状を計測する第１ステップＳ１と、タイヤの接触形状を測定する第２ステップＳ２と、タイヤの接触深さを計算する第３ステップと、路面の粗さを計算する第４ステップとを含んでいる。

【0012】

図２は、第１ステップＳ１を示している。第１ステップＳ１では、路面Ｒの任意の領域である第１領域Ｒ１の三次元の凹凸形状が計測される。路面Ｒには、現実の路面の他、路面を模した型が適用されうる。

【0013】

凹凸形状の計測には、３ＤスキャナーＳ等の三次元形状計測器が用いられる。３ＤスキャナーＳとは、対象物にレーザー光Ｌを照射して、その反射光を電気信号に変換することにより、対象物の三次元形状を計測する。第１領域Ｒ１はタイヤの接地面よりも大きくてもよく、小さくてもよい。

【0014】

図３は、３ＤスキャナーＳにて計測された第１領域Ｒ１の三次元の凹凸形状１０の一部とそのＡ－Ａ断面を示している。

【0015】

図４は、第２ステップＳ２を示している。第２ステップＳ２では、第１領域Ｒ１にゴムタイヤＴが押し付けられ、ゴムタイヤＴが第１領域Ｒ１に接触する接触形状２０が測定される。

【0016】

ゴムタイヤＴには、空気入りタイヤの他エアレスタイヤが適用される。ゴムタイヤＴは、所定のリムに組み込まれる。ゴムタイヤＴが空気入りタイヤの場合、ゴムタイヤＴは、例えば、正規リムに組み込まれ、正規内圧が充填される。

【0017】

「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば"Measuring Rim" である。

【0018】

レース用のタイヤのように、適用される規格がない場合、正規リム、正規内圧及び正規荷重には、メーカにより推奨されるリム、空気圧及び荷重が適用される。

【0019】

「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば "最高空気圧" 、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" である。タイヤが乗用車用である場合、正規内圧は、例えば、１８０kPaである。

【0020】

第２ステップＳ２において、ゴムタイヤＴは、路面Ｒの第１領域Ｒ１に正規荷重Ｆｚで押し付けられる。

【0021】

「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば"最大負荷能力"、ＴＲＡであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"である。タイヤが乗用車用の場合、正規荷重は、例えば、上記荷重等の８８％に相当する荷重である。

【0022】

ゴムタイヤＴは、路面Ｒに対して予め定められたキャンバー角で押し付けられる。キャンバー角は、例えば、ゴムタイヤＴが装着される車両のホイールアライメント等に基づいて定められる。

【0023】

接触形状２０の測定には、例えば、感圧紙Ｐが用いられる。感圧紙Ｐは、路面Ｒの第１領域Ｒ１を含む領域の上に載置され、感圧紙Ｐを挟んでゴムタイヤＴが第１領域Ｒ１に押し付けられる。これにより、感圧紙ＰにゴムタイヤＴの接触形状２０が転写される。感圧紙Ｐを用いルことにより、接触形状２０が容易に測定される。

【0024】

図５は、感圧紙Ｐを用いて測定された接触形状２０の一例である。

【0025】

第３ステップＳ３では、三次元の凹凸形状１０と接触形状２０とに基づいて、第１領域Ｒ１に対するゴムタイヤＴの接触深さ３０が計算される。

【0026】

図６は、凹凸形状１０とゴムタイヤＴの接触深さ３０との関係を示している。接触深さ３０は、ゴムタイヤＴが路面Ｒの第１領域Ｒ１に食い込んだ深さである。接触深さ３０の計算には、例えば、コンピューター装置が用いられる。

【0027】

第４ステップＳ４では、接触深さ３０に基づいて、三次元の凹凸形状１０のうち、ゴムタイヤＴと接触する範囲１１の粗さが計算される。粗さの計算には、例えば、上記コンピューター装置が用いられる。

【0028】

図６において、三次元の凹凸形状１０のうち、ゴムタイヤＴと接触しない範囲１２の形状（粗さ）は、ゴムタイヤＴとの摩擦が生じないので、ゴムタイヤＴの各種性能に影響を及ぼすことがない。単に凹凸形状１０の全体の粗さを計算した場合、ゴムタイヤＴとの摩擦が生じない範囲１２を含む粗さが計算される。

【0029】

本開示では、第３ステップＳ３で計算された接触深さ３０に基づいて、三次元の凹凸形状１０のうち、ゴムタイヤＴと接触する範囲１１の粗さが計算される。従って、ゴムタイヤＴの各種性能に影響を及ぼす実効的な路面の粗さを知得できるようになる。

【0030】

図７は、図１の第３ステップＳ３の詳細を示している。本実施形態の第３ステップＳ３は、路面に平行な平面で３次元形状を切断した断面形状を計算するステップＳ３１と、接触形状２０と断面形状とが一致する３次元形状での高さ４０を計算するステップＳ３２とを含む。

【0031】

ステップＳ３１では、複数の断面形状が計算される。ステップＳ３２では、ステップＳ３１で計算された複数の断面形状のうち、接触形状２０と最も一致する断面形状が特定され、その高さ４０が計算される。

【0032】

高さ４０は、凹凸形状１０の基準位置からの高さである。基準位置を凹凸形状１０のボトム（最も低い位置）とした場合、ボトムからの高さである。一方、凹凸形状１０のボトムからピーク（最も高い位置）までの高さを凹凸形状の全高さＨとした場合、接触深さ３０と高さ４０との和が全高さＨとなる。

【0033】

第４ステップＳ４は、接触形状２０から計算した接触面積と断面形状から計算した断面積とを比較して、高さ４０を計算するステップを含む、のが望ましい。この場合、ステップＳ３１で断面形状及びその面積である断面積が計算され、ステップＳ３２で接触形状２０から計算した接触面積と上記断面積とが比較される。これにより、簡素な処理で、高さ４０が計算される。

【0034】

第２ステップＳ２では、複数の荷重での接触形状が測定されてもよい。これにより、複数の荷重での接触深さ３０が計算され、各荷重ごとにゴムタイヤＴの各種性能に影響を及ぼす実効的な路面の粗さを知得できるようになる。

【0035】

図８は、第２ステップＳ２の変形例を示している。第２ステップＳ２では、ゴムタイヤＴに正規荷重Ｆｚに加え、前後力Ｆｘが付与されてもよい。これにより、加減速時のゴムタイヤＴと接触する範囲１１の粗さが計算される。

【0036】

第２ステップＳ２では、ゴムタイヤＴに正規荷重Ｆｚに加え、横力Ｆｙが付与されてもよい。これにより、コーナリング時のゴムタイヤＴと接触する範囲１１の粗さが計算される。また、ゴムタイヤＴに正規荷重Ｆｚに加え、前後力Ｆｘ及び横力Ｆｙが付与されてもよい。

【0037】

また、第４ステップＳ４は、任意のカットオフ値を設定するステップを含んでいてもよい。カットオフ値を適宜設定することにより、ミクロ粗さ及びマクロ粗さが適正に算出される。

【0038】

以上、本開示の測定方法１００が詳細に説明されたが、本開示は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

【0039】

［付記］
本開示は以下の態様を含む。

【0040】

［本開示１］
路面の粗さを測定する方法であって、
前記路面の任意の領域である第１領域の三次元の凹凸形状を計測する第１ステップと、
前記第１領域にゴムタイヤを押し付けて、前記ゴムタイヤが前記第１領域に接触する接触形状を測定する第２ステップと、
前記三次元の凹凸形状と前記接触形状とに基づいて、前記第１領域に対する前記ゴムタイヤの接触深さを計算する第３ステップと、
前記接触深さに基づいて、前記三次元の凹凸形状のうち、前記ゴムタイヤと接触する範囲の粗さを計算する第４ステップとを含む、
測定方法。
［本開示２］
前記第３ステップは、
前記路面に平行な平面で前記３次元形状を切断した断面形状を計算するステップと、
前記接触形状と前記断面形状とが一致する前記３次元形状での高さを計算するステップとを含む、本開示１に記載の測定方法。
［本開示３］
前記第４ステップは、前記接触形状から計算した接触面積と前記断面形状から計算した断面積とを比較して、前記高さを計算するステップを含む、本開示２に記載の測定方法。
［本開示４］
前記第２ステップでは、前記路面と前記タイヤとの間に配置された感圧紙が用いられる、本開示１ないし３のいずれかに記載の測定方法。
［本開示５］
前記第２ステップでは、複数の荷重での前記接触形状が測定される、本開示１ないし４のいずれかに記載の測定方法。
［本開示６］
前記第２ステップでは、前記ゴムタイヤに前後力が付与される、本開示１ないし５のいずれかに記載の測定方法。
［本開示７］
前記第２ステップでは、前記ゴムタイヤに横力が付与される、本開示１ないし６のいずれかに記載の測定方法。
［本開示８］
前記第４ステップは、任意のカットオフ値を設定するステップを含む、本開示１ないし７のいずれかに記載の測定方法。

【符号の説明】

【0041】

１０ ：凹凸形状
１１ ：範囲
２０ ：接触形状
３０ ：接触深さ
４０ ：高さ
１００ ：測定方法
Ｆｘ ：力
Ｆｙ ：横力
Ｐ ：感圧紙
Ｒ ：路面
Ｒ１ ：第１領域
Ｓ１ ：第１ステップ
Ｓ２ ：第２ステップ
Ｓ３ ：第３ステップ
Ｓ４ ：第４ステップ
Ｔ ：ゴムタイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】