特開 2023-69035 ゴム弾性体の接地面観察方法

(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】P2023069035

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】ゴム弾性体の接地面観察方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20230511BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021180590

(22)【出願日】2021-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076314

【弁理士】

【氏名又は名称】蔦田 正人

(74)【代理人】

【識別番号】100112612

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲士

(74)【代理人】

【識別番号】100112623

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 克幸

(74)【代理人】

【識別番号】100163393

【弁理士】

【氏名又は名称】有近 康臣

(74)【代理人】

【識別番号】100189393

【弁理士】

【氏名又は名称】前澤 龍

(74)【代理人】

【識別番号】100203091

【弁理士】

【氏名又は名称】水鳥 正裕

(72)【発明者】

【氏名】宮本 学

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA51

2F065AA65

2F065BB05

2F065BB16

2F065CC13

2F065DD06

2F065FF04

2F065JJ03

2F065JJ26

2F065MM04

2F065PP13

2F065QQ31

(57)【要約】

【課題】手間を要することなく簡便にゴム弾性体の表面に多数の目印を設ける。
【解決手段】本発明のゴム弾性体１の接地面観察方法は、ゴム弾性体１の接地面２に目印６を形成する目印形成工程と、目印６を形成したゴム弾性体１が路面に接した接地面２を撮影装置１３により撮像する撮像工程とを備える接地面観察方法において、目印形成工程は、複数の針状部材２２をゴム弾性体１に押し付けて複数の穴４を形成する穴形成工程と、複数の穴４に塗料５を注入する注入工程とを有する。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム弾性体の接地面に目印を形成する目印形成工程と、
前記目印を形成した前記接地面を路面に接触させた状態で撮像する撮像工程とを備える接地面観察方法において、
前記目印形成工程は、複数の針状部材を前記ゴム弾性体に押し付けて複数の穴を形成する穴形成工程と、複数の前記穴に塗料を注入する注入工程とを有するゴム弾性体の接地面観察方法。

【請求項2】

前記ゴム弾性体は、複数のサイプを有し、
複数の前記穴の間隔が、最も近接する位置における前記サイプの間隔より小さい請求項１に記載のゴム弾性体の接地面観察方法。

【請求項3】

前記注入工程は、平面に塗料を塗布する工程と、複数の前記穴が形成された前記ゴム弾性体を、前記平面に塗布された塗料に押し付けて複数の前記穴に塗料を注入する工程とを備える請求項１又は２に記載のゴム弾性体の接地面観察方法。

【請求項4】

前記穴形成工程は、ベースと前記ベースから突出する複数の前記針状部材を有する穴開け治具を用いて複数の前記穴を形成する請求項１～３のいずれか１項に記載のゴム弾性体の接地面観察方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム弾性体の接地面観察方法に関する。

【背景技術】

【0002】

タイヤの接地面を構成するゴム弾性体の変形解析のため、ゴム弾性体の表面に多数の目印を設け、ゴム弾性体に剪断変形を与えながら多数の目印とともにゴム弾性体の表面を撮影し、多数の目印を含むゴム弾性体の画像を解析してゴム弾性体の接地面を観察する方法がある。

【0003】

このような方法において、ゴム弾性体の表面に直接塗料を塗布して目印を形成すると、ゴム弾性体に剪断変形を与えた際に目印の塗料が剥がれ落ちて正確に接地面を観察することができないおそれがある。また、ゴム弾性体の表面に直接塗布された塗料は、ゴム弾性体と摩擦係数が異なるため、アイス路面等の摩擦係数の低い路面における変形解析を行う場合のように精密な観察が要求される場合にその要求を満たすことが困難である。

【0004】

そこで、特許文献１には、レーザ加工によってタイヤ表面に設けた穴に色部材を注入することで、タイヤ表面に目印を形成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、レーザ加工によって多数の穴を設ける必要があり、穴加工に手間がかかる。そこで本発明は、手間を要することなく簡便にゴム弾性体の表面に多数の目印を設けることができるゴム弾性体の接地面観察方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態のゴム弾性体の接地面観察方法は、ゴム弾性体の接地面に目印を形成する目印形成工程と、前記目印を形成した前記接地面を路面に接触させた状態で撮像する撮像工程とを備える接地面観察方法において、前記目印形成工程は、複数の針状部材を前記ゴム弾性体に押し付けて複数の穴を形成する穴形成工程と、複数の前記穴に塗料を注入する注入工程とを有する方法である。

【発明の効果】

【0008】

上記本発明では、上記の特徴を備えることにより、ゴム弾性体の表面に多数の目印を簡便に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ゴム弾性体の接地面観察方法を示すフロー図

【図2】複数の穴が形成されたゴム弾性体の平面図

【図3】図２のＡ－Ａ断面図

【図4】穴形成工程を説明する斜視図。

【図5】（ａ）～（ｅ）は注入工程を説明する断面図

【図6】ゴム弾性体の接地面観察に用いられる装置の一例を示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0011】

本実施形態は、ゴム弾性体１が試験路面１１に接した接地面２に生じる歪みを測定する例を示す。

【0012】

本実施形態の方法は、図１に例示するように、ゴム弾性体１を作製する工程（ステップＳ１）、ゴム弾性体１の接地面２に複数の穴４を形成する穴形成工程（ステップＳ２）、複数の穴４に塗料５を注入して複数の目印６を形成する注入工程（ステップＳ３）、及び複数の目印６が形成されたゴム弾性体１を試験片として測定機１０用いて接地面２に生じる歪みを測定する測定工程（ステップＳ４）を含む。

【0013】

（１）ゴム弾性体１の作製工程
ゴム弾性体１は、加硫ゴムを所定形状に成型することで作製される。本実施形態では、図６に示すように、ゴム弾性体１が直方体形状をなし、測定機１０の試験路面１１に押し当てられる接地面２に複数のサイプ３が設けられている。サイプ３は、溝幅が１．５ｍｍ以下の細長い溝である。なお、本実施形態では、サイプ３がゴム弾性体１の周縁部を貫通するように設けられているが、ゴム弾性体１内で終端してもよい。また、サイプ３の全体が直線状をなすサイプ３であるが、横断面形状が波形をなす波形部を含むサイプであってもよい。

【0014】

（２）穴形成工程
穴形成工程では、ゴム弾性体１の接地面２に図２及び図３に示すような複数の穴４を形成する。

【0015】

具体的には、穴開け治具２０に設けられた複数の針状部材２２をゴム弾性体１の接地面２に押し付けて、複数の穴４を接地面２に形成する。穴開け治具２０は、図４に示すように、平板状のベース２４には一方の面２４ａから突出する複数の針状部材２２が設けられている。穴開け治具２０は一方の面２４ａがゴム弾性体１の接地面２に対向するように配置され、その後、一方の面２４ａが接地面２と面接触するように穴開け治具２０及びゴム弾性体１の少なくとも一方を移動させる。これにより、穴開け治具２０の一方の面２４ａに設けられた複数の針状部材２２がゴム弾性体１の接地面２に同時に突き刺さり、複数の穴４が接地面２に一度に形成される。

【0016】

本実施形態では、穴４の平面形状が円形であるが、矩形や三角形など任意の形状とすることができる。穴４の直径は、例えば、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である。複数の穴４の直径は全て同一であってもよいが、所定の範囲内で種々の直径の穴４があってもよい。穴４の深さは、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。隣り合う穴４の間隔は、穴４同士が重なり合わない間隔であればよく、例えば、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

【0017】

また、本実施形態のように接地面２に複数のサイプ３が形成されている場合、隣り合うサイプ３の間隔、つまり、隣り合うサイプ３で最も近接する位置におけるサイプ３同士の距離より隣り合う穴４の間隔が小さいことが好ましい。

【0018】

また、穴４は、ゴム弾性体１の周縁部からの距離が０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の領域にゴム弾性体１の周縁部に沿って複数設けられていることが好ましい。

【0019】

（３）注入工程
注入工程では、穴形成工程でゴム弾性体１の接地面２に形成した複数の穴４に塗料を注入する。具体的には、図５（ａ）に示すように、まず。平板部材３０の一方の平面３０ａに塗料を塗布して塗膜３２を形成する。なお、塗膜３２の厚みはゴム弾性体１に形成した穴４の深さより大きいことが好ましい。

【0020】

次いで、図５（ｂ）に示すように、複数の穴４を形成したゴム弾性体１の接地面２を、平板部材３０に形成した塗膜３２に押し付ける。これにより、接地面２に設けられた複数の穴４の内部へ塗料５を一度に注入することができる。

【0021】

次いで、図５（ｃ）に示すように、ゴム弾性体１の接地面２を平板部材３０から離した後、接地面２に付着した塗料７を拭き取る。これにより、穴４の内部へ注入された塗料５が残り、ゴム弾性体１の接地面２に図５（ｄ）に示すような塗料５が注入された穴４からなる目印６が複数設けられた試料片が得られる。

【0022】

（４）測定工程
上記のように複数の目印６を接地面２に形成したゴム弾性体１を試験片として、図６に示す測定機１０を用いて、ゴム弾性体１が試験路面１１に接した接地面２に生じる歪みを測定する。なお、本発明に係る接地面観察方法で使用される測定機の構成は、これに限られるものではない。

【0023】

測定機１０は、試験片であるゴム弾性体１を接地させるための試験路面１１と、ゴム弾性体１を支持する支持装置１２と、ゴム弾性体１の接地面２を撮影する撮影装置１３と、接地面２に生じた歪みを算出する処理を行う処理装置１４とを備える。

【0024】

試験路面１１の少なくとも一部には、透明部１１ａが設けられている。透明部１１ａは、例えばアクリルやガラスなどの透明な板材で形成される。透明部１１ａの表面は、平面により形成される。支持装置１２は、試験路面１１に対して垂直となる方向（図６の上下方向）に沿ってゴム弾性体１を往復動自在に構成され、ゴム弾性体１と試験路面１１との間隔に応じた荷重がゴム弾性体１に入力される。また、支持装置１２は、駆動力や制動力、スリップ角、キャンバー角などをタイヤに付与した状態を模した剪断応力をゴム弾性体１に付与するための公知の機構を有している。

【0025】

撮影装置１３は、複数の（本実施形態では二台の）カメラを備える。複数のカメラは、それぞれ試験路面１１のゴム弾性体１とは反対側に配置され、試験路面１１に接地させたゴム弾性体１の接地面２を、透明部１１ａを介して撮影することができる。本実施形態において撮影装置１３を構成するカメラは高速度カメラであるが、これに限られない。

【0026】

撮影装置１３は、第１の状態でゴム弾性体１の接地面２を複数のカメラにより撮影する第１撮影工程と、第１の状態とは異なる第２の状態でゴム弾性体１の接地面２を複数のカメラにより撮影する第２撮影工程とを行う。

【0027】

本実施形態では、例えば、試験路面１１に接地面２を当接させてタイヤを転動させた状態を模した力をゴム弾性体１に付与する第１の状態とし、その試験路面１１上でタイヤに制動力を付与した状態を模した力をゴム弾性体１に付与する第２の状態として、第１の状態から第２状態へ変更したときの接地面２の変形を歪みとして算出する。

【0028】

つまり、撮影装置１３は、第１撮影工程において撮影した第１の状態のゴム弾性体１の接地面２の画像（以下、第１撮影画像）と、第２撮影工程において撮影した第２の状態のゴム弾性体１の接地面２の画像（以下、第２撮影画像）を処理装置１４へ出力し、処理装置１４において接地面２の変形を算出する。

【0029】

処理装置１４は、コンピュータから構成され、撮影装置１３から入力される第１撮影画像及び第２撮影画像に基づいて、接地面２に生じた歪みを算出する。処理装置１４は、例えばデジタル画像相関法を用いて撮影した画像を解析して接地面２の変形を算出する。処理装置１４は、第１及び第２撮影画像のパターンマッチングを行うことにより、複数の目印６からなる模様の変位量を求め、そのゴム弾性体１の変形を歪みとして算出する。なお、撮影装置１３において撮影した画像に基づいて処理装置１４がゴム弾性体１の接地面２の変形を測定する手法は、上記したデジタル画像相関法以外にも、フーリエ格子法やサンプリングモアレ法等を用いることができる。

【0030】

（５）効果
以上のような本実施形態のゴム弾性体１の接地面観察方法では、複数の針状部材２２をゴム弾性体１の接地面２に押し付けて複数の穴４を形成するため、簡便にゴム弾性体１の表面に多数の目印６を設けることができる。

【0031】

また、本実施形態では、複数の針状部材２２を有する穴開け治具２０をゴム弾性体１の接地面２に押し付けることで、複数の針状部材２２がゴム弾性体１の接地面２に同時に突き刺さり、複数の穴４が接地面２に一度に形成されるため、ゴム弾性体１の接地面２に多数の目印６を短時間に形成することができる。

【0032】

また、本実施形態では、複数の穴４を形成したゴム弾性体１の接地面２を、平板部材３０の一方の平面３０ａに形成した塗膜３２に押し付けることにより、複数の穴４の内部へ塗料５を一度に注入することができるため、ゴム弾性体１の接地面２に多数の目印６を短時間に形成することができる。

【0033】

また、本実施形態では、隣り合う穴４の間隔が隣り合うサイプ３の間隔より小さくなるように、ゴム弾性体１の接地面２に複数の穴４を設けているため、サイプ３によって区切られたゴム部分にそれぞれ複数の目印６を形成することができる。これにより、サイプ３によって区切られたゴム部分ごとに、複数の目印６からなる模様の変位量を求めることができ、各ゴム部分の変形を精度よく算出することができる。

【0034】

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

【符号の説明】

【0035】

１…ゴム弾性体、２…接地面、３…サイプ、４…穴、５…塗料、６…目印、１０…測定機、１１…試験路面、１２…支持装置、１３…撮影装置、１４…処理装置、２０…穴開け治具、２２…針状部材、２４…基部、３０…平板部材、３２…塗膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】