JP2002350271A - バランスおよび低速ユニフォーミティデータを用いたタイヤのユニフォーミティの予測 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速で動作しているとき、タイヤのユニフォ
ーミティ、好ましくは製品タイヤの力の偏差の調波成分
を予測するための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 製品タイヤの予測されるタイヤユニフォ
ーミティは、工場現場のバランス試験機および工場現場
のタイヤ均一化機を含む工場現場試験装置からの、製品
タイヤの測定データに適用される伝達関数を用いた計算
により決定される。伝達関数は、予測が望まれている製
品タイヤと同じ構造のタイヤを好ましくは１つ以上有す
るタイヤサンプルの測定の組み合わせを使った計算によ
り決定される。測定の組み合わせは、工場現場のバラン
ス試験機、工場現場のタイヤ均一化機および試験研究室
のタイヤ均一化機での測定を含む。試験研究室のタイヤ
均一化機は、好ましくは、工場現場のタイヤ均一化機よ
りも高速で、そして最も好ましくは、ユニフォーミティ
の予測が望まれる速度とほぼ等しい速度で動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気タイヤのユニ
フォーミティ測定方法に関し、特に、高速なタイヤのユ
ニフォーミティの予測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気タイヤの製作技術において、タイヤ
の型へのゴムの流れ、あるいはベルト、ビード、ライナ
ー、トレッド、ゴム引きされたコードのプライ等の寸法
の軽微な違いが最終的なタイヤに、ときおり不均一を生
じさせる。十分な大きさの不均一は、振動および騒音を
生じる、タイヤが接触して回転する道路のような表面に
おける力の偏差を招く。そのような力の偏差が最大許容
レベルを超えると、そのようなタイヤを用いた乗り物の
乗り心地および操縦性が悪影響を受ける。力の偏差の大
きさはタイヤの回転速度に伴って変化し、通常（しかし
常にではない）、速度とともに大きさが増し、それ故に
乗り物の操作者に知覚されるタイヤ品質（および乗り物
の乗り心地）は、例えば時速１００キロメートル（Ｋｐ
ｈ）以上の「ハイウェイ速度」のような高速において生
じる力の偏差によって最も影響を受けることが知られて
いる。その結果、タイヤの購入者、特に乗り物の製作者
（「ＯＥＭ」）のような大量購入者は、購入されるタイ
ヤの高速での力の偏差の最大限度を知り指定することを
望むであろう。残念ながら、高速での力の偏差を直接に
測定することは困難かつ高価であり、それ故に業界で
は、「低速」でのタイヤのユニフォーミティの測定を主
に含み、場合によってはタイヤバランスの測定をも含む
単純な測定と、統計的なサンプリングとに基づく高速で
のタイヤの性能（ユニフォーミティ、力の偏差）を予測
するための様々な装置および方法が考え出された。

【０００３】典型的なタイヤの製作工程において、工場
現場でのタイヤのユニフォーミティの測定は、タイヤ製
造工程の品質をモニターするのに用いられ、そしてタイ
ヤのバランスとユニフォーミティを向上させる研削のよ
うな修正手段を導きあるいは具体化しうるタイヤ均一化
機（「ＴＵＭ」）により行われる。工場現場のＴＵＭは
低速設備であり、典型的には、典型的な乗用車のタイヤ
に対して１０Ｋｐｈより遅い速度に対応する６０ｒｐｍ
（１分間当たりの回転数）で運用される。また、その業
界では低速ＴＵＭは「低速均一化機」あるいは「ＬＳ
Ｕ」として知られている。概して、タイヤ均一化機は、
力の偏差そしてときおり偏差（例えば、「振れ」）、そ
して瞬間角速度の測定データを収集している間、タイヤ
を正常な取り付け、膨張、負荷および（低速での）回転
の状態にする。典型的には、タイヤ均一化機は、自由に
回転する負荷車輪の表面に対して試験タイヤを回転させ
るためのアセンブリを含む。そのような配置において、
負荷車輪は、回転するタイヤによって働く力に依存する
方法で作用され、それらの力は、負荷車輪の支持構造体
に接続されて適切に設置された測定装置により測定され
る。試験されたタイヤが許容できない結果を出すと、測
定装置により検出された、不均一な位置のタイヤトレッ
ドを正確に少し取り除くのにショルダー部および中央リ
ブグラインダーが用いられる。タイヤが回転されるにつ
れて、それは測定され、同時に研削される。オハイオ州
アクロンのアクロンスタンダード社から入手可能な型番
Ｄ７０ＬＴＸのような、洗練された低速製造タイヤ均一
化機では、力の測定値がコンピュータにより解析され、
コンピュータに制御されたグラインダーを用いてタイヤ
トレッドからゴムが取り除かれる。

【０００４】一旦、タイヤがＴＵＭで力の偏差に対する
修正を受けると、ＴＵＭからタイヤを取り外し、タイヤ
のアンバランスを測定するために、バランス機に設置す
ることは、通常の製作の慣習である。典型的には、タイ
ヤ均一化機と同様にして、バランス機にタイヤが設置さ
れ、そして予め設定された圧力に空気を入れられる。そ
の後、静的（単一面）および一対（２つの面）のアンバ
ランスは、よく知られた方法のうちのひとつによって測
定される。許容できないレベルのアンバランスがタイヤ
に発見されると、そのタイヤは通常、廃棄される。

【０００５】通常、その技術では、工場現場の測定は合
理的にタイヤ性能に関連するということが前提なので、
タイヤのアンバランスおよび低速での力の偏差に「適切
な」限界値を設定することにより、許容できる高速性能
を持ったタイヤが作り出されるであろう。適切な制限値
を確立するための通常の手法は、高速および低速の両方
で個々のタイヤを測定し、その後に２つの測定値を数学
的に関連付けることである。この手法の最も単純で概念
的な形態では、高速での力の偏差が許容可能な最大の値
であるタイヤが見つけられ、その後に同じタイヤで測定
された低速の力の偏差の大きさが適切な限界値として用
いられる。高速の力の偏差と低速の力の偏差の間の関係
は、異なるタイヤ構造（設計）で、そして異なる低速お
よび高速のタイヤ均一化機で異なりうることが知られて
いるので、この方法はタイヤおよび機械が変わる毎にや
り直されなければならない。工場現場での測定から高速
での力の偏差の大きさを予測できることが多くの場合に
望まれるので、工場現場での測定値の様々な組み合わせ
を、予測される高速の力の偏差に関連付ける（「伝達関
数」を含む）数学の方程式の決定に、詳細が後述される
進歩的な試みが適用される。

【０００６】伝達関数および予測方法の議論の前に、関
連する偏差の測定を理解することが重要である。与えら
れる全てのタイヤの回転速度における振動（そしてタイ
ヤの振動により生じる騒音）に関するタイヤの性能は、
タイヤのユニフォーミティによって実質的に決定され、
表面に加重を受けたタイヤの回転によって生じる力の偏
差の大きさによって直接的に示される。もし、その表面
が、力を測定するために備えられたタイヤ均一化機の負
荷車輪であれば、その力は測定され、測定されたタイヤ
速度でのタイヤの振動性能（すなわち、ユニフォーミテ
ィ）の直接の測定値を通知することができる。高速のタ
イヤユニフォーミティの測定は非現実的なほど大きな工
場床面積を使用するので、低速ＴＵＭ測定が高速の測定
値の予測に利用される必要がある。低速ＴＵＭの測定の
問題は、一部の力の偏差が低速で正確に測定されるには
余りにも小さいか、さもなければ特定の低速の力の偏差
の測定値が高速の力の偏差を予測するのに十分でないと
いうことである。これら一部の力の偏差のため、低速の
力の測定が、例えば他の種類の力の偏差、タイヤのアン
バランス、タイヤ表面のずれ（振れ）、タイヤ剛性の偏
差、タイヤ角速度の偏差および負荷車輪の角速度の偏差
の測定を含む他の測定によって補完され、あるいは置き
換えられなければならない。

【０００７】この技術において、通常、負荷支持面の負
荷を受けて回転するタイヤにおける力は、ここで主に半
径方向、横方向および接線方向と呼ばれる３つの直交す
る成分に分解される。半径方向の力はタイヤの半径方向
すなわちタイヤの回転軸に垂直に作用する。負荷支持面
と相互に作用するタイヤにおいて、半径方向の力は垂直
方向（例えば、車輪の「飛び跳ね」）が最も強いが、ま
た例えば、回転するタイヤにおける正味質量のアンバラ
ンスの半径方向の遠心力に起因する水平（前後あるいは
「サージ」）方向の成分をも有している。横方向の力
は、タイヤの回転軸に対して平行な方向に作用し、概し
てタイヤの表面が負荷支持面と接するところに発生す
る。横方向の力は、タイヤの揺れか、一定な舵取りの力
のどちらかを引き起こす。接線方向の力すなわち前後方
向の力は、タイヤと負荷支持面の接触面において、タイ
ヤの外周（例えば、トレッド表面）に接しかつタイヤの
回転軸に対して垂直（したがって、また半径方向および
横方向の力に対しても垂直）な方向に起こる。接線方向
の力の偏差は、道路のコブを越える一輪手押車のような
感じと類推されうる、タイヤへの「プッシュプル」効果
としてよく起こり、言い換えれば、一輪手押車をコブに
押し上げるように力を増大させ、そして一輪手押車がコ
ブを下りるように力を減少させる。接線方向の力の偏差
を引き起こすのに関わる複合的な機構があることが調査
によって示された。

【０００８】３つの種類の力（半径方向、接線方向およ
び横方向）のうち、接線方向の力の偏差（ＴＦＶ）は最
も速度に依存しており、そして特に、６０ｒｐｍのよう
な速度で動作する典型的な低速のタイヤ均一化機製品で
は測定できない。それどころか、接線方向の力の偏差
は、オハイオ州アクロンにあるアクロンスタンダード社
から入手可能なＨＳＵ−１０６４型のような、高速な研
究室のタイヤ均一化機を用いて、ハイウェイ速度でのみ
効果的に測定されうる。業界では、その高速ＴＵＭは
「高速均一化機」または「ＨＳＵ」としても知られてい
る。

【０００９】３つの種類の力の偏差は、タイヤ（および
／または車輪とタイヤが取り付けられる車軸ハブ）にお
ける不均一性（非対称性、不完全性）により引き起こさ
れることが知られている。摩擦抗力のような、力の他の
出所も知られているが、この議論においては無関係であ
る。概して、タイヤの不均一性は、質量非対称性、次元
非対称性および剛性非対称性に分類されうる。軸の側部
から軸の側部までが非対称なタイヤは横方向の力を発生
させるかもしれず、そして、タイヤが回転すると、タイ
ヤの回転軸の周りの角度地点の間の非対称性は力の偏差
を引き起こす。タイヤの周囲に１つだけ生じる不完全
部、例えばタイヤトレッド上の単一のコブは、こぶが負
荷支持面にぶつかるときに、タイヤの回転周期と一致す
る周期すなわち１回転当たり１回の強い力の偏差を引き
起こすかもしれない。コブの遠心力に起因する他の力の
測定値は、この強い力の偏差の測定値の上に重なり、そ
して回転と同じ周期で正弦波状に変化するであろう大き
さを持つ。タイヤトレッド上の第２のコブは、時間（信
号）に対する力の測定値を示す曲線に第２のピークを発
生させるだろう。力信号がすぐに非常に複雑になりうる
ことは明らかである。とても複雑な力の偏差の信号でさ
え、フーリエ変換演算のよく知られた数学的処理を通じ
て、振幅と位相により特性が示された正弦波成分の和と
して数学的に表現されることができる。タイヤの回転と
同じ周期、すなわちタイヤの１回転当たり１サイクルの
周波数を有するフーリエ方程式の成分は「第１調波」と
呼ばれる。例えば、もしタイヤが１分間当たり６０回転
すれば、第１調波は１分間当たり６０サイクル（１秒間
当たり１サイクルあるいは１ヘルツ）の正弦波信号であ
る。タイヤの回転周期の半分の周期（２倍の回転周波
数）を有するフーリエ方程式の成分は「第２調波」と呼
ばれ、以下同様である。

【００１０】考えられる３つの直交する力があるので、
半径方向の力の偏差（ＲＦＶ）、横方向の力の偏差（Ｌ
ＦＶ）および接線方向の力の偏差（ＴＦＶ）という分解
された３つの力の偏差の信号がある。３つの力の偏差の
信号のそれぞれのフーリエ変換は、（そのうちのいくつ
かは大きさがゼロかもしれない）調波成分の系統を生成
する。半径方向の力の偏差の第１調波は、半径方向第１
調波（Ｒａｄｉａｌ１^st Ｈａｒｍｏｎｉｃ）を「Ｒ１
Ｈ」と略称でき、そして、横方向の力の偏差の第１調波
は、横方向第１調波（Ｌａｔｅｒａｌ １^st Ｈａｒｍ
ｏｎｉｃ）を「Ｌ１Ｈ」と略称でき、接線方向の力の偏
差の第１調波は、接線方向第１調波（Ｔａｎｇｅｎｔｉ
ａｌ １^st Ｈａｒｍｏｎｉｃ）を「Ｔ１Ｈ」と略称で
きる。同様に、各成分の第２調波は、半径方向、横方向
および接線方向の第２調波に対してＲ２Ｈ、Ｌ２Ｈおよ
びＴ２Ｈと略称でき、３つの力の偏差の第３以上の調波
も同様である。

【００１１】以上に示唆されたように、タイヤのアンバ
ランス（質量の非対称性）は、タイヤの力の偏差の確実
な測定に寄与する要素である。比較的低速のタイヤ回転
速度（例えば、約３００ｒｐｍ）でも、タイヤのアンバ
ランスは有意な力の偏差を引き起こしうるが、幸いにも
容易に測定され、たとえ工場現場での使用に適したタイ
ヤバランス測定機械でも工場現場ＴＵＭよりも高回転速
度に使用可能である。

【００１２】基本的に、静的なアンバランスおよび一対
のアンバランスの２つの分離された物理的な事象がタイ
ヤのアンバランスに寄与する。静的アンバランスは、タ
イヤの回転軸に対するタイヤ質量の不均一性（質量の非
対称性）によって作り出される遠心力の最終的な結果で
ある。タイヤ質量の要素が軸を回転すると、要素により
遠心力が起こり、軸を回転の中心（軸）から引き外す傾
向にあり、この遠心力の大きさは、

【００１３】

【数１】

【００１４】であり、ここで、ｍは要素の質量、ωは回
転速度、そしてｒは要素の位置の回転軸に対する半径で
ある。もし、タイヤの質量が回転の中心に対して均等に
分配されていれば、タイヤ質量の各要素の遠心力は、回
転の中心の反対側に位置するタイヤ質量の要素に作用す
る、等しくそして正反対の力によって打ち消され、そし
て回転している間にタイヤに最終的な遠心力が働かな
い。しかし、タイヤ質量の分配が均一でなく、それ故
に、質量が異なり互いに対向している要素、または回転
の中心から半径距離の異なる位置にある同じ質量の対向
する要素があると、これらの要素の遠心力は、回転の中
心の反対側にあって対抗しているタイヤ質量の要素に働
く、対向する力によっては打ち消されない。その様な場
合、タイヤは、タイヤ質量のより大きな、あるいは回転
の中心からより遠い位置にある等しい質量の要素を通し
て働く正味の遠心力を生じる。これらの正味の遠心力
は、タイヤの回転の中心に対する静的なアンバランスを
引き起こす。静的なアンバランスはタイヤの単一の円周
面（タイヤの回転軸に垂直な面）に生じる質量の非対称
性に限定されているので、静的なアンバランスは、単一
面のアンバランスとしても知られている。

【００１５】一対のアンバランスは、上述された複数の
円周面に起こる質量配分の不均一性すなわち質量のアン
バランス／非対称によって引き起こされ、その結果、ト
レッドの軸方向の中心線を通り、タイヤの回転軸に垂直
な１つの面にある１つの軸に対する正味のモーメントを
作り出す。そのモーメントの大きさは、トレッドの中心
線（そして、そのため、トレッドの中心線を通る面にあ
る軸）からの質量非均一の軸方向の距離を乗算された、
質量非均一に従って働く正味の力すなわちアンバランス
力に等しい。このモーメントＭは、

【００１６】

【数２】

【００１７】と表現され、変数ｍ、ωおよびｒは上述さ
れた性質であり、そしてｄは質量非均一とトレッドの中
心線との間の軸方向の距離である。そのようなモーメン
トの効果は、有効な回転軸がうなだれるように、タイヤ
がふらつく傾向にあることである。ｄ１はｄ２と大きさ
および／または符号（方向）が異なり、タイヤの全ての
一対のアンバランスの和は、トレッドの中心線から距離
ｄ１にある第１の周囲面の角度および半径（φ１，ｒ
１）にある第１の質量成分ｍ１と、トレッドの中心線か
ら距離ｄ２にある第２の周囲面の角度および半径（φ
２，ｒ２）にある第２の質量成分ｍ２との２つの質量成
分により定まる単一の正味のモーメントに帰着しうるの
で、一対のアンバランスは「２つの面のアンバランス」
とも称される。また、必須ではないが通常、（ｍ１，φ
１，ｒ１）と（ｍ２，φ２，ｒ２）の間で少なくとも１
つの値が異なる。

【００１８】静的なアンバランスと一対のアンバランス
の結合された効果は、回転するタイヤに起こるトータル
のアンバランスであり、タイヤの動的なアンバランスと
称される。静的なアンバランスと一対のアンバランスは
識別可能であり、相互に依存しない物理的な事象である
ので、回転するタイヤの動的な振る舞いは、静的なアン
バランスの効果を一対のアンバランスの上に重ねること
によって解析されることができる。全てのタイヤは、仮
想的に質量の分配においていくらかの違いを有してお
り、そのため、与えられる動的なアンバランスが引き起
こされるが、「均一」なタイヤではアンバランスは無視
あるいは少なくとも許容できる。もちろん、非均一性に
より作り出される力は速度に依存するので、上に詳述さ
れたように、ユニフォーミティの測定と、それ故のタイ
ヤの許容性とは回転速度に依存する事象である。

【００１９】本願に全体を引用して援用される米国特許
５，３９６，４３８号（Ｋ．Ｌ．Ｏｂｌｉｚａｊｅｋ，
ゼネラルモータース社に譲渡され、以下「ＧＭ特許」と
称される）は、好ましくは、２つ以上の低速でのタイヤ
のパラメータの測定と、ハイウェイ速度（高速）での力
の偏差の計算に用いられる伝達関数の決定と、そしてさ
らに、タイヤ製品に予測される高速での値とそれに対応
する、タイヤ製品の製作を制御するために予め定められ
た判定基準との比較とを含んだタイヤの製作方法を開示
している。伝達関数の決定は、タイヤ均一化機によって
低速および高速の両方でタイヤのサンプルセットを試験
することを有している。ＧＭ特許の最初の実施例は、高
速での前後方向（接線方向）の力の偏差（ＴＦＶ）を予
測するためのものであるが、同様にして、高速ＬＦＶお
よびＲＦＶの予測に有効に適用されうる方法が述べられ
ている。さらに、高速の力の偏差のいずれかの調波
（「タイヤの回転の次数」）は、開示された方法に従っ
て予測されうる。低速での測定値は、「回転半径の有効
な偏差と、半径方向の力の偏差と、幾何学的な振れの偏
差と、最終的なタイヤのトレッド寸法の偏差と、材料を
補強するタイヤ内部すなわち金属べルトおよび布製ある
いは金属性の円筒部のプライの角度の偏差と、縁部と最
終的なタイヤの金属ベルトおよび布製あるいは金属性の
円筒部のプライのような材料を補強するタイヤ内部の中
心線との幅および位置である幾何学偏差と、製作の途中
段階でのタイヤのトレッド寸法と、材料を補強するタイ
ヤ内部すなわち製作の途中段階のタイヤの金属ベルトお
よび布製あるいは金属製の円筒部のプライの角度の偏差
と、縁部と製作の途中段階での金属ベルトおよび布製あ
るいは金属性の円筒部のプライのような材料を補強する
タイヤ内部の中心線との幅および位置である幾何学偏差
と、タイヤの前後の力の偏差」を含むリストから選択さ
れた２つあるいはそれ以上のタイヤのパラメーターから
なる（コラム１５の６３行目以下参照）。特許請求の範
囲では、このリストは、一般的に、「有効な回転半径
と、半径方向の力の偏差と、幾何学的な振れの偏差と、
前後方向の力の偏差とを有するセットから第１および第
２の測定可能なパラメータを選択」を含むように制限さ
れている。ＧＭ発明の最初の実施例は、次数（調波）
「ｎ」における、タイヤ「ｍ」の選択されたハイウェイ
速度において測定された前後方向の力の成分Ｆ_xnmの予
測計算値に関して方程式（６）をコラム１０に開示して
いる。方程式（６）は、次数（調波）「ｎ」でのタイヤ
「ｍ」に関する伝達関数「Ｈ」の複雑な量により複合さ
れた、低速での測定値の「Ｆ」の和である。方程式
（６）は、半径方向の力であるＦ_znmと、有効な回転半
径であるＦ_rnmと、幾何学的な振れであるＦ_unmとの３つ
の低速での測定値のｎ、ｍの成分を用いる。この方程式
を利用可能にする前提は、コラム１１の６６行目以下の
「もし、量Ｈ_zn，Ｈ_rn，Ｈ_un，．．．が知られていれ
ば、方程式（６）はＦ_xnを予測するのに用いられること
ができるということである。タイヤの質量、剛性、およ
び減衰行列あるいはそれに相当するもののようなパラメ
ータが組み合わされて多項式ｐ_q（ｓ）に効力をもたら
すような特有の詳細および態様が知られているので、概
して、これは事件ではない。しかしながら、この発明に
より理解されるように、技術性能が与えられた、個々の
タイヤの製作者により製作された多数のタイヤに対し
て、すなわち全てのタイヤが一致するために、これらの
パラメータは、これら表面上同一のタイヤの中で相対的
に不変であろう。さらに、タイヤ間の偏差は、不均一性
すなわちＦ_zn，Ｆ_rn，Ｆ_un，・・・・の測定においての
みしか生じないであろう。」に述べられている。

【００２０】本願に全体を引用され援用される米国特許
６，０６５，３３１号（Ｋ．Ｆｕｋａｓａｗａ，ブリジ
ストン社に譲渡され、以下「ブリジストン特許」と称さ
れる）は、タイヤの高速でのユニフォーミティの高次数
成分（第２調波およびそれ以上）を予測するための方法
および装置と、その方法および装置を用いるタイヤの製
作方法を開示している。好ましくは、その方法は、１つ
のタイヤロット内で１つのタイヤに対する、前記タイヤ
が低速で回転するときの予測されるべき高次数成分の次
数に対応する周波数における低速動的剛性および前記タ
イヤが高速で回転するときの前記次数に対応する周波数
における高速動的剛性の測定と、さらに、その動的剛性
の測定値の、ＲＦＶの低速での測定値および半径方向の
振れ（有効な回転半径）から高速ＲＦＶあるいはＴＦＶ
を予測するための方程式への使用とを有している。低速
での半径方向の振れを決定する好ましい方法は、それを
低速ＴＦＶから傾きとの線形関係に従って計算し、タイ
ヤロット内の２０個のタイヤの測定値で実行される線形
回帰計算により決定される定数を捕らえるものである。
タイヤの垂直動的剛性は、タイヤ軸の垂直方向のずれす
なわちドラム表面の垂直方向のずれＸと、ドラムの表面
に設けられたクリートを有するドラムを含む突出部を乗
り越えるタイプの試験機を用いることにより測定される
タイヤの垂直方向の力Ｆ_zとから得られる。そのような
ドラムで測定された最も速いタイヤ速度は８５Ｋｐｈと
報告されている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述された背景の章に
詳述されたように、半径方向、横方向および接線方向の
力の偏差はタイヤのユニフォーミティを示し、特に、動
いている乗り物のタイヤの振動に関する見地の性能を示
す重要な測定項目である。タイヤの力の偏差はタイヤの
回転速度と共に変化するので、ハイウェイ速度（例え
ば、１００Ｋｐｈあるいはそれ以上）のような高速でタ
イヤがどのように機能するか知ることが重要である。残
念ながら、概して、高速でのタイヤのユニフォーミティ
の測定は、工場現場で通常のタイヤ製作の一部として行
うには実用的でないので、工場現場における低速での測
定からの高速性能を予測する様々な方法が開発された。
力の偏差は低速で測定することが最も簡単なので、一般
に、タイヤ製作の間に通常６０ｒｐｍの低速での半径方
向の力の偏差（ＲＦＶ）が測定され、線形な関係にある
という仮定に基づいた高速ＲＦＶの予測手段として長い
間、用いられてきた。６０ｒｐｍにおいて、接線方向の
力の偏差（ＴＦＶ）は比較的大きさが小さいので、製作
において測定するのが最も難しく、したがって、ＴＦＶ
は長い間、タイヤ製品の制限されたサンプルについて研
究室の高速ＴＵＭを用いて測定されるのみであった。そ
のため、高速でのタイヤのユニフォーミティの予測は能
力に制限を受けており、そして「高速」の業界定義が一
プライ高速になるにつれて予測の精度が低下していた。

【００２２】高速でのタイヤユニフォーミティ、特に高
速ＲＦＶの様々な調波を予測するために、ＧＭ特許およ
びブリジストン特許に開示された方法論が開発された。
ＧＭ特許の予測は、幾何学的（振れ）偏差のデータの可
能な追加を伴う、低速でのＲＦＶおよび角速度の偏差の
データに主に基づいている。ブリジストン特許の予測
は、低速での力の偏差のデータ、低速での半径方向の振
れのデータ、および動的な剛性の測定に基づいている。
タイヤには概して３つの不均一性の源（幾何学的な、合
成、および質量の非対称性）があるが、ＧＭ特許および
ブリジストン特許の双方を含む従来技術の方法論は、概
して、異なるタイヤ速度でのタイヤのユニフォーミティ
の測定における質量の非対称性の効果を直接的に捕えて
いない。３つの非対称性は、タイヤの足跡に作用し、足
跡にＲＦＶ、ＬＦＶおよびＴＦＶを作り出し、そして、
それらがタイヤの構造を通してＴＵＭの軸（あるいは乗
り物の軸）に伝達される。力を作ることおよび力の伝達
はどちらも速度に依存する。例えば、力に関連する質量
は非常に小さく、あるいは事実上６０ｒｐｍでは測定不
可能であるが、速度が上がるにつれて大きな役割を果た
し、低速での力の測定データのみに基づいた予測を不充
分なものにする。

【００２３】本発明の目的は、実際に実行可能な工場現
場での製品タイヤの測定値を組み込んだ予測計算を用い
て、製品タイヤの高速でのタイヤユニフォーミティの予
測を改善するために、ＧＭ特許およびブリジストン特許
の方法において明らかにされた制限を乗り越えることで
ある。高速な広範囲のタイヤ速度での半径方向、横方向
および接線方向の力の偏差の全ての関連する調波の予測
値が従来技術の方法の精度を越える精度（相関）で計算
されることが望ましい。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、力の偏
差の調波成分を予測する方法は、第１の速度で動作する
工場現場のバランス試験機および工場現場のタイヤ均一
化機においてタイヤサンプルの測定データの第１のセッ
トを収集するステップと、第１の速度より高速な第２の
速度で動作する試験研究室のタイヤ均一化機においてタ
イヤサンプルの測定データの第２のセットを収集するス
テップと、測定データの第１のセットおよび測定データ
の第２のセットから伝達関数を決定するステップと、工
場現場のバランス試験機および工場現場のタイヤ均一化
機での製品タイヤに対する測定データの第３のセットを
収集するステップと、伝達関数を測定データの第３のセ
ットに適用することにより、予測速度で回転する製品タ
イヤの力の偏差の調波成分を予測するステップとを有し
ている。

【００２５】本発明によれば、その方法は、さらに第２
の速度を予測速度とほぼ等しく選択するステップを有し
ている。

【００２６】本発明によれば、その方法は、さらに、タ
イヤサンプルを、タイヤのアセンブリの後のタイヤ生産
から選択された１つまたはそれ以上のタイヤのサンプル
セットとして選択するステップと、好ましくは、タイヤ
サンプルを、予測が希望されている製品タイヤの構造と
実質的に同じである、同一構造の１つまたはそれ以上の
タイヤのサンプルセットとして選択するステップを有し
ている。

【００２７】本発明によれば、その方法は、さらに、単
一面の正味のアンバランス質量および正味のアンバラン
ス質量の回転の角度位置について、単一面のバランスを
決定する工場現場のバランス試験機において測定データ
の第１のセットを収集するステップを有している。ある
いは、その方法は、さらに、バランスが試験されるタイ
ヤの２つの円周の面のそれぞれに対して、正味のアンバ
ランス質量および正味のアンバランス質量の回転の角度
位置について、２つの面のバランスを決定する工場現場
のバランス試験機において測定データの第１のセットを
収集するステップを有している。

【００２８】本発明によれば、その方法は、さらに、タ
イヤ均一化機およびバランス試験機から収集される測定
データの不変の回転の角度基準を維持するために、各サ
ンプルタイヤおよび各製品タイヤ上のゼロ度基準マーク
をタイヤに提供するステップを有している。

【００２９】本発明によれば、その方法は、さらに、タ
イヤサンプルの測定データの第１のセットを収集するの
に用いられたものと同じ工場現場のバランス試験機およ
び同じ工場現場のタイヤ均一化機において製品タイヤに
対する測定データの第３のセットを収集するステップ
と、工場現場のタイヤ均一化機が第１の速度で動作して
いる間の測定データの第３のセットを収集するステップ
を有している。

【００３０】本発明の他の実施例によれば、タイヤの製
作方法は、第１の速度で動作する工場現場のバランス試
験機および工場現場のタイヤ均一化機においてタイヤサ
ンプルの測定データの第１のセットを収集するステップ
と、第１の速度より高速な第２の速度で動作する試験研
究室のタイヤ均一化機においてタイヤサンプルの測定デ
ータの第２のセットを収集するステップと、測定データ
の第１のセットおよび測定データの第２のセットから伝
達関数を決定するステップと、工場現場のバランス試験
機および工場現場のタイヤ均一化機において製品タイヤ
の測定データの第３のセットを収集するステップと、伝
達関数を測定データの第３のセットに適用することによ
り、予測速度で回転する製品タイヤの力の偏差の調波成
分を予測するステップと、製品タイヤの力の偏差の予測
された調波成分を、予め定められた判定基準と比較する
ステップと、その比較に応じて製品タイヤの製作を制御
するステップを有している。

【００３１】本発明によれば、その製作方法は、さら
に、第２の速度を予測速度とほぼ等しく選択するステッ
プを有している。

【００３２】本発明によれば、その製作方法は、さら
に、タイヤサンプルを、タイヤのアセンブリ後のタイヤ
生産から選択された１つまたはそれ以上のタイヤのサン
プルセットとして選択するステップと、好ましくは、タ
イヤサンプルを、予測が希望されている製品タイヤの構
造と実質的に同じである、同一構造の１つ以上のタイヤ
のサンプルセットとして選択するステップを有してい
る。

【００３３】本発明によれば、その製作方法は、さら
に、タイヤサンプルの測定データの第１のセットの収集
に用いられたものと同じ工場現場のバランス試験機およ
び同じ工場現場のタイヤ均一化機において製品タイヤの
測定データの第３のセットを収集するステップと、工場
現場のタイヤ均一化機が第１の速度で動作している間の
測定データの第３のセットを収集するステップを有して
いる。

【００３４】本発明の他の実施例によれば、タイヤ製作
制御装置は、タイヤアセンブリ後のタイヤを測定するた
めに低速のタイヤ均一化機およびバランス試験機を有す
る工場現場の試験装置と、伝達関数を決定しそして力の
偏差の調波成分を予測するために、工場現場の試験装置
および試験研究室の試験装置から測定データを収集する
コンピュータと、製品タイヤについて予測された力の偏
差の調波成分に基づいて製品タイヤを受け入れそして拒
絶するための品質制御装置を有している。

【００３５】本発明によれば、その装置は、さらに品質
制御装置がタイヤアセンブリ工程の補正にフィードバッ
クを提供することを特徴とする。

【００３６】本発明によれば、その装置は、さらに工場
現場のバランス試験機が、単一面のバランスを測定でき
る装置と、２つの面のバランスを測定できる装置とから
選択されることを特徴とする。

【００３７】本発明によれば、その装置は、さらに、工
場現場の試験装置および試験研究室の試験装置が、試験
されているタイヤ上のゼロ度基準マークを基準として、
回転の角度位置を決定できることを特徴とする。

【００３８】本発明の他の特徴および利点は、以下の記
述に照らして明らかになるであろう。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施例の構成、
動作及び利点は、添付された図面と共に挙げられた以下
の記述を鑑みてさらに明らかになるであろう。

【００４０】参照番号は、添付された図面に例が示され
ている本発明の好ましい実施例に詳細に付与されるであ
ろう。図面は説明することを目的としており、制限する
ものではない。概して、本発明は、これらの好ましい実
施例の背景において記述されているが、本発明の精神お
よび有効範囲を特定の実施例に制限することを目的とし
ないことが理解されるべきである。

【００４１】図面の選択されたものの中にある一部の構
成要素は、説明を明瞭にするためにノンスケールで描か
れている。もしあれば、ここに示された断面図は、説明
を明瞭にするために、本来の断面図において見られる特
定の背景線が省略された「１部分」の形式あるいは「近
視眼の」断面図である。

【００４２】概して、図面の構成要素は以下のように番
号が付与される。参照番号の最上位桁（百）は図面番号
に対応している。概して、図１の構成要素は１００〜１
９９の範囲に番号が付与される。概して、図２の構成要
素は２００〜２９９の範囲に番号が付与される。各図面
を通して、同様の構成要素は同様の参照番号により示さ
れる。例えば、ある図面の構成要素１９９は、他の図面
の構成要素２９９と同様であり、そしておそらく一致す
る。場合によっては、同様（一致を含む）な構成要素は
１つの図面の中において同様な番号で示される。例え
ば、複数の構成要素１９９のそれぞれは、１９９ａ，１
９９ｂ、１９９ｃ等として個別に示される。もしあれ
ば、同じあるいは異なる図面における同様な構成要素間
のそのような関係は、もし適用可能であれば請求の範囲
および要約を含む明細書を通して明らかになるであろ
う。

【００４３】本発明の主な概念は、質量の非対称性の重
要性を認識し、その上で工場現場での測定値から高速で
のタイヤのユニフォーミティを予測するのに用いられる
伝達関数に、現実的に得られる工場現場での製品タイヤ
の質量の非対称性の測定値を含める方法を決定すること
に関する。その進歩的な方法は、タイヤのバランスのデ
ータ（補正の重さと角度位置）を、質量の非対称性の現
実の測定値として用いる。タイヤバランス試験機はタイ
ヤ製造に普通に用いられ、そして低速すなわち工場現場
ＴＵＭで典型的な６０ｒｐｍよりもはるかに速い（例え
ば、５００ｒｐｍ）回転速度で容易に動作させることが
できる。低速のバランス試験機でさえ、あるいは静的な
アンバランスの「膨らみバランス」決定でさえ、その進
歩的な方法に十分かも知れないけれども、より高速であ
ることはバランスの品質の試験を改善するので、進歩的
な予測方法の精度を改善するであろうことが知られてい
る。ここで、バランス試験機に対する基準は、タイヤの
正味のアンバランスを、正味のアンバランスの大きさお
よび位置の形で決定できる装置を含むことを目的とす
る。適切な場合には、バランスは、単一面のアンバラン
スをいい、または２つの面のアンバランスをいう。例え
ば、単一面のバランスの測定データの使用は、高速での
タイヤのユニフォーミティの予測を改善するのに十分で
あるけれども、２つの面のバランスの測定データの使用
は、特に予測される横方向の力の偏差の場合に、高速で
のタイヤのユニフォーミティの予測をさらに改善する。
バランス試験機は、多くの用語により知られており、そ
してその様な全ての装置は本発明の範囲内であり、例え
ばバランステスター、アンバランステスター、タイヤバ
ランサー、スピンバランスマシン、バブルバランステス
ター等と称されるものを含む。

【００４４】接線方向の力の偏差（ＴＦＶ）の予測への
本発明概念の応用を本発明の実施例として示す。一般的
な同じ技法は、ここに示された概念および方法に照らし
て従来技術に熟練したものに明らかになるべきやり方
で、半径方向の力の偏差（ＲＦＶ）および横方向の力の
偏差（ＬＦＶ）の予測に適用されることができる。

【００４５】図１は、本発明に適するような典型的なタ
イヤ均一化機の例を示したタイヤ均一化機（ＴＵＭ）１
００の概略図を示している。負荷車輪１１４は、駆動モ
ーター１１８により回転されるリム１２０に備えられた
タイヤ１１６へ負荷を加える。１つ以上のセンサー１２
２（１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ）は、必
要に応じてタイヤ１１６により及ぼされる横方向、接線
方向および半径方向の力を測定する。横方向の力は、タ
イヤ１１６が回転する面に垂直に発生する。接線方向の
力はタイヤの円周に接する方向に働く。半径方向の力
は、タイヤ１１６の半径に平行に働く。また、センサー
１２２は、タイヤの回転軸の位置を測定するため、そし
てリムおよび／またはタイヤの回転角度を測定するため
に、タイヤ１１６の部分（例えば、トレッド、ショルダ
ー部）の半径方向および／または横方向の位置のような
幾何学的な特性の測定に提供される。センサーにより読
み取り可能なゼロ度基準マークは、概してリムに提供さ
れる（リムのゼロ度基準マーク１３１）。センサーによ
り読み取り可能なタイヤのゼロ度基準マーク１３３は、
例えばタイヤの側壁に適用される反射ステッカーによっ
てタイヤに提供されることができる。リムのゼロ度基準
マーク１３１とタイヤのゼロ度基準マーク１３３の間の
角度が角度Ａである。測定はタイヤ均一化機１００によ
りセンサー１２２を用いて電気的に行われ、その上で、
力および幾何学的な測定値に変換される。好ましくは、
その後、測定信号は解析および見込まれる蓄積のために
コンピュータ１２６へ転送される。付加的グラインダー
１３０（１３０ａ，１３０ｂ）は、おそらく工場のコン
ピュータネットワーク（不図示）との接続によって通信
された、予め定められた基準および他の試験データと組
み合わせて、ユニフォーミティの力の測定値を用いたコ
ンピュータ１２６により決められた研削により、タイヤ
１１６のユニフォーミティを補正し、それによりその品
質を改善するために、タイヤ均一化機１００に組み込ま
れることができる。

【００４６】図２は、本発明を実現するのに適した装置
の全体的な配置を示している。注目すべきは、図示され
ている全ての装置がタイヤの製作および品質制御の技術
において現在利用可能なものであるが、本発明は、装置
の特有な組み合わせと、特有なデータを収集して本発明
に従って品質制御を改善するための特有な計算を実行す
るための装置の特別な組み合わせの進歩的な使用方法と
にあることである。図２を参照すると、本発明のタイヤ
製作工程は図示された装置の配置を有している。タイヤ
アセンブリ２１０（タイヤの成形および硬化を含む）の
後、許容されたタイヤ２７０ａが拒否されたタイヤ２７
０ｂから分離される品質制御工程２５０により仕分けさ
れる前に、製品タイヤ２１５は工場現場試験２２０を受
ける。拒否されたタイヤ２７０ｂは、タイヤ製造方法の
標準により廃棄されるかあるいは再加工され、タイヤの
仕分けに加えて、品質制御工程２５０により観測された
結果に基づいた補正（例えば、製作機械の調整）を行う
ために、品質制御工程２５０もまた付加的にタイヤアセ
ンブリ工程２１０にフィードバックを提供する。例え
ば、顧客により承認基準が異なるように、「許容され
た」タイヤ２７０ａは１つの種類より多いかもしれな
い。好ましくは、品質制御工程２５０は、ネットワーク
接続されたコンピュータであるかもしれないコンピュー
タ２４０の制御下で自動化された品質制御装置である。
コンピュータ２４０は工場現場試験２２０から測定デー
タを受信し、また試験研究室２３０から取得されたデー
タを利用する。工場現場試験２２０は低速ＴＵＭ２２２
（例えば、ＴＵＭ１００）およびバランス試験機２２４
で（以下に詳細が示される）測定を行う。それ以前に行
わていることが好ましいけれども製造と平行して、タイ
ヤサンプル２１５ａは製品タイヤ２１５に含まれ、好ま
しくは製品タイヤ２１５と同じ構造をもった少数の（２
０から３０あるいは統計的に有意な）サンプルタイヤ２
１５ａが試験研究室２３０および工場現場試験２２０の
双方にて試験される。試験研究室２３０において、タイ
ヤサンプル２１５ａの１つ以上のタイヤは高速ＴＵＭ２
３２（例えば、ＴＵＭ１００、ただし概して付加的なグ
ラインダー１３０のない）で試験される。

【００４７】従来技術、特にＧＭ特許に開示された技術
は、（ＧＭ特許では「低速」と称される）第１の速度で
された測定値から（概して高速な）第２の速度にて予測
されるＴＦＶ成分を計算するために、図３のブロック図
３００に概略が示されている手法を用いる。ブロック図
３００は、左の楕円での変数測定で始まる計算の流れを
表示するのに矢印を用いており、右の予測値を決定する
箱にて伝達関数を用いている。この計算の方程式の形
は、以下（これはＧＭ特許からの方程式（６）の１つの
種類であり、ここでの使用に適合された僅かに異なる表
記法を用いている）に示すように、

【００４８】

【数３】

【００４９】であり、ここで、Ｆ_xnは、単体のタイヤ
（ＧＭ特許のタイヤ「ｍ」）において、与えられた高速
で予測される接線方向（前後方向）の力の第ｎ調波の合
成であり、Ｆ_znは、単体のタイヤにおいて、低速で測定
された半径方向の力の第ｎ調波の合成であり、Ｒ_nは、
単体のタイヤにおいて、低速で測定されたタイヤの瞬間
的な半径（有効な回転半径）の第ｎ調波の合成であり、
Ｕ_nは、単体のタイヤにおいて、低速で測定されたタイ
ヤの振れの第ｎ調波の合成であり、Ｈ_xznは、高速での
接線方向の力の第ｎ調波と低速での半径方向の力の第ｎ
調波の間の、合成された伝達関数であり、Ｈ_xrnは、高
速での接線方向の力の第ｎ調波と低速での瞬間的な半径
の第ｎ調波の間の、合成された伝達関数であり、Ｈ_xun
は、高速での接線方向の力の第ｎ調波と低速での振れの
第ｎ調波の間の、合成された伝達関数である。

【００５０】瞬間的な半径Ｒは、以下に示すように、

【００５１】

【数４】

【００５２】であり、ここで、Ｒ_drumは、均一化機のド
ラムの半径であり、

【００５３】

【数５】

【００５４】は、ドラムの平均角速度であり、

【００５５】

【数６】

【００５６】は、タイヤの平均角速度であり、

【００５７】

【数７】

【００５８】は、ドラムの角速度の偏差であり、そして

【００５９】

【数８】

【００６０】は、タイヤの角速度の偏差である。

【００６１】理解すべきは、「合成」値が、１つより多
い数値の組み合わせにより特徴付けられる値であるとい
うことであり、そしてこの場合、大きさと角度、あるい
はいわゆる実数（同相）成分と虚数（９０度あるいは異
相）成分との組み合わせをいう。例えば、Ｆ_znは、半径
方向の力の大きさと、その半径方向の力が測定された回
転角との組み合わせである。さらに、「第ｎ調波」は、
慣習において、従来技術でよく知られているようにフー
リエ変換のｎ番目の項に対するフーリエ変換成分の意味
であると理解される。

【００６２】ＧＭ特許の計算において、上述の変換関数
は、与えられた調波と、タイヤの構造およびサイズと、
与えられた低速および高速の組み合わせに対して不変で
あるとみなされる。（低速は、標準的な製造ＴＵＭの平
均６０ＲＰＭである。）予測方程式の剰余の振れの項Ｈ
_xun・Ｕ_nをつくるための、半径方向の力の偏差Ｆ_znと振
れＵ_nに平均的に十分な共通性があることが本発明の開
発において決定された。同時に、予測速度が増大するに
つれて、方程式（１）の予測品質（精度）が徐々に低下
することが言及された。タイヤの不均一性のいくつかの
成分は、速度とともに実質的に変換することが推定され
た。そのような成分の１つは、タイヤの角速度の２乗に
比例する、足跡に力を生む質量の非対称性による力の偏
差である。質量の非対称性を考慮に入れるために、本発
明は、第１調波を含むいずれかの調波の予測に適した、
新たな予測方程式への入力として、（必要な修正質量と
その車輪上の角度位置を有する）ベクトルあるいは合成
値のようなタイヤのアンバランスを含む。同じベクトル
あるいはバランスに対する合成値が全ての調波の方程式
に用いられるので、バランス値は、第ｎ調波に対する何
らの下添え付きの文字もなく、方程式において「Ｂ」に
より示される。以下に開示される実施例において、単一
面のバランスを用いた接線方向の力の偏差（ＴＦＶ）の
予測のための方程式は一例として示されるであろう。こ
れは、「バランス」合成値Ｂに対する２つの面のバラン
スをも用いることができ、そして、いずれのタイプの力
の偏差にも適用でき、本発明を制限することを目的とす
るものではない。

【００６３】本発明の新たな予測方程式は、工場現場試
験２２０で行われた測定から、（概して高速な）第２の
速度において予測されるＴＦＶを計算するために、図４
のブロック図４００により概略が示されている。ブロッ
ク図４００は、左の楕円での変数測定で始まる計算の流
れを表示するのに矢印を用いており、右の予測値を決定
する箱にて伝達関数を用いている。この計算の方程式の
形は、以下に示すように、

【００６４】

【数９】

【００６５】であり、ここで、Ｆ_xnは、単体のタイヤに
おいて、（概して高速な）与えられた第２の速度にて予
測される接線方向の力の第ｎ調波の合成であり、Ｆ
_znは、単体のタイヤにおいて、（概して工場現場ＴＵＭ
２２２におけるような低速な）第１の速度で測定された
半径方向の力の第ｎ調波の合成であり、Ｒ_nは、瞬間的
な半径が公知の手段、計算、例えば上に示された方程式
（２）の使用により定まる、単体のタイヤに対する（例
えば、工場現場ＴＵＭ２２２における）第１の速度での
タイヤの瞬間的な半径の第ｎ調波の合成であり、Ｂは、
修正質量およびその角度位置により示される、例えば、
単体のタイヤにおいて、工場現場バランス試験機２２４
で測定された、タイヤのバランスの合成値であり、Ｈ
_xznは、第２の速度での接線方向の力の第ｎ調波と第１
の速度での半径方向の力の第ｎ調波の間の、合成された
伝達関数であり、Ｈ_xrnは、第２の速度での接線方向の
力の第ｎ調波と第１の速度での瞬間的な半径の第ｎ調波
の間の、合成された伝達関数であり、そして、Ｈ
_xbnは、第２の速度での接線方向の力の第ｎ調波とタイ
ヤのバランスの間の、合成された伝達関数である。

【００６６】図２を参照すると、伝達関数を決定するた
めに、タイヤサンプル２１５ａは、工場現場試験２２０
（通常は「低速試験」）と試験研究室２３０（通常は
「高速試験」）の双方において試験される必要があり、
その結果、以下に詳細が示されるような計算を用いるコ
ンピュータ（例えば、コンピュータ２４０）で処理され
る測定データの２つのセットを作る。予測方程式は、製
品タイヤ２１５と同様のタイヤ構造を有しそして要求さ
れた変数を測定できるいずれかの装置においていずれか
２つの速度で測定されたいずれかのタイヤサンプル２１
５ａより定まる伝達関数を用いて働くが、最高の精度
（予測品質）は、製品タイヤ２１５と同じタイヤ構造
（サイズを含む）を有しそして製品タイヤ２１５と好ま
しくは同じ低速ＴＵＭ２２２でそして好ましくは同じバ
ランス試験機２２４で測定されたタイヤサンプル２１５
ａの使用から得られるであろう。さらに、試験研究室２
３０での測定が行われたときの高速ＴＵＭ２３２の速度
は、予測が要求される速度と一致するのが好ましい。ま
た、ここで別途示されたように、製品タイヤの工場現場
試験２２０に実用的な最も正確なバランス試験機２２４
を用いることが好ましい。（概して、６０ＲＰＭで動作
する）工場現場ＴＵＭ設備の速度の実用的な制限のた
め、工場現場試験２２０の測定は、概して「低速」測定
と称されるけれども、これは概して（例えば、３００Ｒ
ＰＭあるいはそれ以上の）高速バランス試験機の使用を
意味する。

【００６７】注目すべきは、与えられたタイヤに対する
伝達関数を計算するために、与えられたタイヤの回転角
度位置に関する測定は、異なる機械（例えば、低速ＴＵ
Ｍ２２２、バランス試験機２２４および高速ＴＵＭ２３
２）で行われる必要があるということである。複数の機
械の測定に一定の角度基準を維持するために、様々な測
定機械のセンサーにより読み取り可能か、あるいはタイ
ヤが機械に備えられているときにマーク１３３がリムゼ
ロ度基準マーク１３１に位置合わせ可能な、タイヤのゼ
ロ度基準マーク１３３を有することが好ましい。この位
置合わせは、認知することができ、そして実質的にゼロ
度に等しいことが好ましい角度Ａをマーク１３１と１３
３の間につくる。

【００６８】タイヤサンプル２１５ａの試験の後に、従
来技術に詳述されているが本発明に特有の変数に適合さ
れた公知の数学的手順を用いて伝達関数が発見される。
接線方向の力Ｆ_nに対する予測方程式（３）に用いられ
る伝達関数Ｈ_xzn，Ｈ_xrn，Ｈ_{x bn}を決定するための計算
の例は以下に示すように、まず、方程式に、与えられた
タイヤｍに対する３つの入力調波のそれぞれの複素共役
を乗算して、

【００６９】

【数１０】

【００７０】のような３つの方程式のシステム（４）を
獲得し、試験された全て（総数Ｍ）のタイヤｍの合計を
とり、そしてタイヤにまたがる平均をして、

【００７１】

【数１１】

【００７２】を取得し、ここで、チャネルｉおよびｊの
第ｎ調波に対する相互スペクトル関数は、

【００７３】

【数１２】

【００７４】で算出され、ここで、^*は複素共役を示
し、ｍは現在のタイヤ番号であり、Ｍはタイヤの総数で
あり、そして、Ｆ_inあるいはＦ_jnは測定された信号の第
ｎ調波である。

【００７５】方程式（５）は、以下に示すように、

【００７６】

【数１３】

【００７７】の行列形式に示されることができる。

【００７８】伝達関数を見出すために、伝達関数に関す
る解は以下に示すような最終的な行列方程式

【００７９】

【数１４】

【００８０】を提供し、ここで「−１」は逆行列を意味
する。

【００８１】上述された計算において、（通常、第１の
「低」速な）工場現場試験速度で動作される製品（工場
現場）測定装置を用いて測定された製品タイヤの（概し
て「高」速な）第２の速度における接線方向の力の調波
成分を予測するために、本発明の実施例が詳述されてい
る。一旦、タイヤサンプル２１５ａから伝達関数が決定
されると、高速での接線方向の力の偏差の調波成分を予
測するのに方程式（３）を用いることができる。注目す
べきは、ここでの「高速および「低速」の基準は、通常
の使用において最も模範的であるが、第２の速度におけ
る力の偏差の調波成分を予測するのに進歩的な方法を適
用できる本発明の範囲を制限することを目的とするもの
ではないということである。含まれる測定の種類
（「高」速あるいは「低」速）を強調するために上付き
記号を付加し、方程式を、

【００８２】

【数１５】

【００８３】と書き直すことができる。

【００８４】また、タイヤバランスの項を組み込んだ発
明概念を実現する類似の予測方程式を、半径方向の力の
偏差Ｆ_znおよび横方向の力の偏差Ｆ_ynの調波成分に対し
て決定することができる。例えば、半径方向の力の偏差
を予測するために、従来技術は典型的にＧＭ特許の方法
を用いるが、典型的に振れの項および瞬間的な半径の項
を除いた以下の方程式

【００８５】

【数１６】

【００８６】を使う。

【００８７】本発明は、従来技術の方程式にバランスの
項を付加し、

【００８８】

【数１７】

【００８９】とし、ここで、

【００９０】

【数１８】

【００９１】は、単一のタイヤにおける、与えられた高
速（第２の速度）で予測される半径方向の力の第ｎ調波
の合成であり、

【００９２】

【数１９】

【００９３】は、単一のタイヤにおいて、低速（第１の
速度、概して工場現場ＴＵＭ２２２で測定される）で測
定された半径方向の力の第ｎ調波の合成であり、Ｂは、
単一のタイヤにおいて、修正質量により示され、そして
その角度位置が、例えば工場現場のバランス試験機２２
４で測定されるタイヤバランスの合成値であり、Ｈ
_znは、高速（第２）での半径方向の力の第ｎ調波と低速
(第１)での半径方向の力の第ｎ調波の間の、合成された
伝達関数であり、そして、Ｈ_zbnは、高速での半径方向
の力の第ｎ調波とタイヤバランスの間の、合成された伝
達関数である。

【００９４】方程式（９）および（１１）は、本発明に
よる予測方程式の単なる例であり、主に予測方程式にバ
ランスの項Ｈ_#bn・Ｂ（アンダーバー「＿」は、接線方
向に対するｘ、半径方向に対するｚおよび横方向に対す
るｙという伝達関数におけるしかるべき下付き文字を表
示する）を含ませることに関して発明の範囲を制限する
目的ではない。タイヤバランスＢに対する合成値は、好
ましくは単一面のバランスであるが、本発明の範囲には
２つの面のバランスの測定も含まれる。例えば、ＲＦＶ
予測に対する模範的な方程式（９）において、瞬間的な
半径の項Ｈ_xrn・Ｒ_nは主にＴＦＶに関連するので適切に
省略されるが、そのような項は本発明による予測方程式
（９）に含まれてもよい。

【００９５】方程式（９）および（１１）による進歩的
な方法を用いることにより得られた、改善された予測品
質を示す試験が行われた。以下の第１のテーブルは、予
測された

【００９６】

【数２０】

【００９７】（予測されるＴＦＶの第１調波成分）のエ
ラー比率を、同じタイヤ、同じ速度における試験研究室
ＴＵＭ２３２で測定された実際のＦ_x1と対比して示して
いる。第３の列には、ＧＭ特許のような従来技術の通常
の手法による

【００９８】

【数２１】

【００９９】の測定から、すなわち、半径方向の振れの
項

【０１００】

【数２２】

【０１０１】が無視し得るとして削除されたことを除い
ては従来技術の方程式（１）を用いて算出された、予測
された

【０１０２】

【数２３】

【０１０３】の値が示されている。第５の列には、進歩
的方法の方程式（９）による

【０１０４】

【数２４】

【０１０５】および

【０１０６】

【数２５】

【０１０７】の測定から算出された、予測された

【０１０８】

【数２６】

【０１０９】の値が示されている。

【０１１０】

【表１】

【０１１１】次の表は、同じ速度で同じ試験タイヤのグ
ループについて試験研究室ＴＵＭ２３２で測定された実
際の

【０１１２】

【数２７】

【０１１３】と関連のある、試験タイヤのグループにつ
いて予測される

【０１１４】

【数２８】

【０１１５】（ＲＦＶの第１調波成分）の相関係数を示
している。第３および第４の列は、ＣＷ（時計回り）方
向で行われた試験の相関係数を示し、第５および第６の
列は、ＣＣＷ（反時計回り）方向で行われた試験の相関
係数を示している。第３および第５の列には、ＧＭ特許
のような従来技術の通常の手法（すなわち、方程式（１
０）の使用）による

【０１１６】

【数２９】

【０１１７】の測定値から計算された予測値の相関係数
が示されている。従来技術の予測と好意的に比較する
と、相関係数は、進歩的方法の方程式（１１）による

【０１１８】

【数３０】

【０１１９】およびＢの測定値から算出された予測値が
第４および第６の列に示されている。

【０１２０】

【表２】

【０１２１】図５は本発明の実施例によるタイヤの製作
方法５００を示した流れ図である。タイヤの製作方法５
００は、上述されたような力の偏差の調波成分を予測す
るための進歩的方法、特にタイヤバランスの工場現場で
の測定値を用いる予測方法を具体化している。タイヤの
製作方法５００のための装置が図２のブロック図に示さ
れている。図２をも参照すると、図５に示されているよ
うに、タイヤ製作方法５００は、公知のタイヤ製造方法
による適したタイヤアセンブリ２１０で始まる（ステッ
プ５１０）。ステップ５１５で、タイヤのサンプルセッ
ト（タイヤサンプル２１５ａ）は、全ての製造物から選
択される。サンプルセット２１５ａは、好ましくは特有
のタイヤ構造（例えば、種類、サイズ、デザイン等）を
代表し、そして詳細が上述されたように、１つから、好
ましくは２０個またはそれより多くまでが可能である。

【０１２２】ステップ５２０で、工場現場試験２２０に
おいて、適切な測定は選択されたサンプルタイヤ２１５
ａで行われ、測定データが収集される。適切な測定は、
少なくともバランス試験機２２４でのバランスの試験、
加えて、２つまたはそれ以上の、工場現場ＴＵＭ２２２
（通常は「低速」ＴＵＭ）でのタイヤユニフォーミティ
の測定を有する必要がある。工場現場試験２２０でされ
るそのタイプの測定は、概して品質制御基準としての使
用に望まれる予測の量の性質に依存する。例えば、１４
０Ｋｐｈでの接線方向の力の偏差の第１調波は、予め定
められた品質基準との比較のために予測されるべきであ
り、そして方程式（９）が予測の計算に用いられるべき
であれば、半径方向の力の偏差の第１調波と瞬間的な半
径の第１調波が低速ＴＵＭ２２２で測定され、タイヤバ
ランスがバランス試験機２２４で測定される。

【０１２３】ステップ５２５において、試験研究室２３
０で、好ましくは高速ＴＵＭ２３２により、適切な測定
がされ、そして測定データが収集される。試験研究室２
３０でされた適切な測定は、概して品質制御基準として
の使用に望まれる予測量の性質に依存する。例えば、１
４０Ｋｐｈの速度での接線方向の力の偏差の第１調波
が、予め定められた品質基準との比較のために予測され
るべきであり、そして、方程式（９）が予測の計算に用
いられるべきであれば、接線方向の力の偏差の第１調波
が、好ましくは１４０Ｋｐｈで測定される。

【０１２４】工場現場試験２２０および試験研究室２３
０からの測定データは、好ましくはコンピュータ（例え
ば、２４０）に収集される。ステップ５３０で、コンピ
ュータ２４０は、上述された方程式（４）から（８）の
ような計算にステップ５２０および５２５からの測定値
を用いて伝達関数を決定する。例えば、１４０Ｋｐｈの
速度での接線方向の力の偏差の第１調波が、予め定めら
れた品質基準との比較のために予測されるべきであり、
そして方程式（９）が予測の計算に用いられるべきであ
れば、算出されるべき３つの適切な伝達関数はＨ_xz1、
Ｈ_xr1およびＨ_{xb 1}である。算出された伝達関数は、好ま
しくは、その適切な使用の表示と共にコンピュータメモ
リに格納され、その伝達関数および使用表示は品質制御
（例えば、装置２５０）において使用可能にされる。

【０１２５】ステップ５１５、５２０、５２５および５
３０は、特有のタイヤ構造ごとに１回だけタイヤサンプ
ルセット２１５ａに付加的に行われ、あるいは、例えば
新たな製品の流れ始め、品質制御基準に要求される新た
な予測速度の採用、工場現場試験２２０の装置の変更、
計算された伝達関数の定期的な試験等のいずれかのイベ
ントが起こるときのように適切なときに付加的に行われ
る。

【０１２６】ステップ５４０、５４５、５５０、５５５
および５６０は、タイヤの製作方法５００の進歩的方法
に従って、タイヤ製作の部分として日常的に行われる。
ステップ５４０で、製品タイヤ２１５が選択基準に従っ
てタイヤアセンブリステップ５１０から選択される。そ
の選択基準では、製品タイヤ２１５はステップ５１５で
タイヤサンプル２１５ａとして選択されたタイヤセット
に適切に一致している。

【０１２７】ステップ５４５で、工場現場試験２２０に
おいて、選択された製品タイヤ２１５で適切な測定が行
われ、測定データが収集される。適切な測定は、好まし
くは、タイヤサンプル２１５ａとして選択された対応す
るセットで、工場現場試験２２０の低速ＴＵＭ２２２と
工場現場試験２２０のバランス試験機２２４を用いて行
われたのと同じ測定である。よりよい予測品質のため
に、タイヤサンプル２１５ａに用いられたのと同じ仕様
の工場現場試験２２０機械２２２、２２４、または少な
くともタイヤサンプル２１５ａのタイヤに用いられたも
のとできるだけ同じ機械２２２、２２４が製品タイヤ２
１５に用いられるべきである。

【０１２８】ステップ５５０で、ステップ５４５にて工
場現場試験２２０から収集された測定結果に、そして決
定ステップ５３０の結果から供給された適切な伝達関数
（例えば、Ｈ_xz1、Ｈ_xr1およびＨ_xb1）に、適切な予測
方程式（例えば、方程式（９））を適用することによ
り、望ましい力の偏差の成分（例えば、１４０Ｋｐｈの
速度での接線方向の力の偏差の第１調波）が予測され
る。この予測ステップ５５０は、好ましくは、品質制御
２５０が可能な予測を行うコンピュータ（例えば、コン
ピュータ２４０）にて実行される。

【０１２９】ステップ５５５で、予測値（例えば、予測
された、１４０Ｋｐｈの速度での接線方向の力の偏差の
第１調波）は、予め定められた品質基準（例えば、１４
０Ｋｐｈの速度での接線方向の力の偏差の第１調波の最
大許容値）と比較され、その結果がステップ５６０にお
いて品質制御２５０により実行される品質制御判定とな
る。

【０１３０】一般に、ネットワーク接続された工場コン
ピュータ（例えば、コンピュータ２４０）にて公知の品
質制御アルゴリズムにより制御されるステップ５６０
で、品質制御装置および／またはコンピュータ（例え
ば、品質制御装置２５０）は、製品タイヤ２１５の許容
または拒否を含む手段によりタイヤ製品を制御し、それ
により、許容されたタイヤ５７０ａ（２７０ａを比較）
あるいは拒否されたタイヤ５７０ｂ（２７０ｂを比較）
を生み出す。ステップ５６０で、品質制御処理２５０も
また、ステップ５５５において予測値を予め定められた
品質基準と比較した結果に基づいた補正（例えば、製作
機械の調整）を行うために、フィードバックをタイヤア
センブリ処理２１０（ステップ５１０）に付加的に提供
する。

【０１３１】本発明は、図面および上の記述に詳細に描
かれそして記述されたが、例示であって制限ではないと
考えるべきであることは同じであり、単に好ましい実施
例が示されそして記述されているということと本発明の
精神の内にある全ての変更および改良は保護が望まれる
ということが理解されるべきである。本発明に最も深く
関連する従来技術において通常の能力を持った者には上
述された「主題」の他の多くの「変形」が想定され、そ
して、そのような変形は、ここに開示されたものと同様
に、本発明の範囲内にあることは疑いない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による、タイヤを備えたタイヤ均一化機
を示す図である。

【図２】本発明による、タイヤ製作方法のための装置の
ブロック図である。

【図３】従来技術による、第１の速度でされた測定値か
ら、第２の速度での予測される力の偏差の接線方向の成
分を計算するためのブロック図である。

【図４】本発明による、第１の速度でされた測定値か
ら、第２の速度での予測される接線方向の力の偏差の接
線方向の成分を計算するためのブロック図である。

【図５】本発明による、タイヤ製作方法を示す流れ図で
ある。

【符号の説明】

１００ タイヤ均一化機（ＴＵＭ） １１４ 負荷車輪 １１６ タイヤ １１８ 駆動モーター １２０ リム １２２（１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ）
センサー １２６ コンピュータ １３０（１３０ａ，１３０ｂ） 付加的グラインダー １３１ リムのゼロ度基準マーク １３３ タイヤのゼロ度基準マーク １４０（１４０a，１４０b） 電気信号コンディショ
ナ ２１０ タイヤアセンブリ（工程） ２１５ 製品タイヤ ２１５ａ タイヤサンプル ２２０ 工場現場試験、工場現場の試験装置 ２２２ 低速ＴＵＭ ２２４ バランス試験機 ２３０ 試験研究室、試験研究室の試験装置 ２３２ 高速ＴＵＭ ２４０ コンピュータ ２５０ 品質制御（工程）、品質制御装置 ２７０ａ 許容されたタイヤ ２７０ｂ 拒否されたタイヤ ３００、４００ ブロック図 ５００ タイヤの製作方法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590002976 1144 Ｅａｓｔ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ，Ａｋｒｏｎ，Ｏｈｉｏ 44316− 0001，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 グレゴリー ディビッド シュテインハウ ツ アメリカ合衆国 44333 オハイオ州 ア クロン ジャンパーズ ドライブ 2767 Ｆターム(参考） 2G021 AB01 AC06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 力の偏差の調波成分の予測方法であっ
   て、 第１の速度で動作する工場現場のバランス試験機および
   工場現場のタイヤ均一化機でのタイヤサンプルに対する
   測定データの第１のセットを収集するステップと、 第１の速度より高速な第２の速度で動作する試験研究室
   のタイヤ均一化機でのタイヤサンプルに対する測定デー
   タの第２のセットを収集するステップと、 測定データの第１のセットおよび測定データの第２のセ
   ットから伝達関数を決定するステップと、 工場現場のバランス試験機および工場現場のタイヤ均一
   化機での製品タイヤに対する測定データの第３のセット
   を収集するステップと、 伝達関数を測定データの第３のセットに適用することに
   より、予測速度で回転する製品タイヤに対する力の偏差
   の調波成分を予測するステップとを有する方法。
2. 【請求項２】 タイヤの製作方法であって、 第１の速度で動作する工場現場のバランス試験機および
   工場現場のタイヤ均一化機でのタイヤサンプルに対する
   測定データの第１のセットを収集するステップと、 第１の速度より高速な第２の速度で動作する試験研究室
   のタイヤ均一化機でのタイヤサンプルに対する測定デー
   タの第２のセットを収集するステップと、 測定データの第１のセットおよび測定データの第２のセ
   ットから伝達関数を決定するステップと、 工場現場のバランス試験機および工場現場のタイヤ均一
   化機での製品タイヤに対する測定データの第３のセット
   を収集するステップと、 伝達関数を測定データの第３のセットに適用することに
   より、予測速度で回転する製品タイヤに対する力の偏差
   の調波成分を予測するステップと、 予測された、製品タイヤに対する力の偏差の調波成分
   を、予め定められた基準と比較するステップと、 その比較に応じて製品タイヤの製作を制御するステップ
   とを有する方法。
3. 【請求項３】 タイヤの製作を制御するための装置にお
   いて、 低速タイヤ均一化機（１００）と、タイヤアセンブリ後
   にタイヤを測定するためのバランス試験機とを有する工
   場現場の試験装置（２２０）と、 高速タイヤ均一化機（２３２）を有する試験研究室の試
   験装置（２３０）と、 工場現場の試験装置（２２０）および試験研究室の試験
   装置（２３０）から測定データを収集し、伝達関数を決
   定し、力の偏差の調波成分を予測するためのコンピュー
   タ（２４０）と、 製品タイヤに対して予測された力の偏差の調波成分に基
   づいて製品タイヤを許容しそして拒絶する品質制御装置
   （２５０）とを有することを特徴とする装置。