JP2005049113A - タイヤの選別方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】片流れを減じかつ操縦安定性の向上を図る。
【解決手段】複数本のタイヤから良品タイヤを選別するタイヤ選別方法である。正転時と逆転時の残留コーナリングフォースの値が等しくなる交差コニシティ値h設定する交差コニシティ値設定ステップと、交差コニシティ値hを中心とするコニシティ許容範囲を設定するコニシティ許容範囲設定ステップと、前記コニシティ許容範囲を満たすものを良品タイヤを選別する選別ステップとを含むことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産効率の悪化を防止しつつ良品タイヤを選別しうるタイヤの選別方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の車両の高性能化、道路網の整備に伴い、タイヤについても直進走行安定性を高めることが重要となっている。タイヤの直進走行安定性が損なわれると、いわゆる車両の片流れが生じる。片流れは、例えばハンドルから手を離した状態で平坦な道路を所定の距離を走行する間に、その直進方向線から片側へ徐々に離れていく現象を指す。
【0003】
近年では、タイヤ測定技術の進歩により、図3に略示するごとく、タイヤ進行方向Xに対して微小のスリップ角αを付与したときのコーナリングフォースCFと、タイヤ中心を通る垂直軸Z回りのセルフアライニングトルクSATとを高精度で計測することが可能となった。このような計測結果は、キャンバー角βを0として、ラジアルタイヤの場合、例えば図4のように示される。
【0004】
図4では、セルフアライニングトルクSATとコーナリングフォースCFとの関係を示し、両者の関係は1本の直線Kで表される。また直線Kにおいて、スリップ角αが0度、−0.2度、+0.4度の場合をそれぞれ黒丸で示している。このように、タイヤにおいては、一般に、スリップ角が0の直進走行状態においても、コーナリングフォースCFやセルフアライニングトルクSATが発生している。
【0005】
また図4において、直線Kと縦軸との交点Kaは、セルフアライニングトルクSATが0であるときのコーナリングフォースを示し、これは一般に残留コーナリングフォースRCFと名付けられている。そして、種々の実験の結果、残留コーナリングフォースRCFの正、負の符号は車両の片流れ方向に対応し、また残留コーナリングフォースRCF大きさは、片流れの量にほぼ相関していることが確認されている。従って、車両の片流れを防止するには、この残留コーナリングフォースRCFの絶対値が小さい良品タイヤを用いるか、又は車両装着時の左右のタイヤの残留コーナリングフォースRCFの合力が小さくなるよう左右のタイヤを組み合わせて四輪車両に装着することが望まれる。
【0006】
ところが、タイヤの残留コーナリングフォースRCFの測定は、スリップ角を種々変化させて横力を測定しなければならず、多くの手間と時間を要する。従って、大量生産されるタイヤ全てについて、このような測定を個々に行うことは生産性を著しく悪化させる欠点がある。
【0007】
一方、タイヤはやむを得ずタイヤ赤道を中心としてその左右で僅かな半径差が生じる。このような円錐度のあるタイヤは、正転又は逆転させた場合では、図5に示すように、前記コーナリングフォースCF、セルフアライニングトルクSATを特定する前記直線Kは、2つの直線K1、K2となる。
【0008】
図5において、スリップ角(図においてSAと略示する)αが0゜、キャンバー角βが0゜の場合におけるコーナリングフォースの平均値をプライステアとよび、各平均値からの偏差は、コニシテイ(CON)として定義される。つまり、コニシティは、スリップ角、キャンバー角を0゜に固定して測定することができる。このため、タイヤの量産ラインでは、残留コーナリングフォースRCFに変えて、コニシティの値を測定し、そのコニシティ値が所定の範囲内にあるものを良品タイヤとして選別し、車両に装着することが行われていた。そして、規制するコニシティ値としては、コニシティ値が0(N)のものを中心として、その±X(Xは例えば−150〜+150)(N)程度の値が採用されていた。
【0009】
また、車両装着時では、左右のタイヤのコニシティの合力がほぼ0となるよう左右のタイヤを組み合わせて車両に装着することが行われている(例えば、下記特許文献1ないし3参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開平3−239607号公報
【特許文献2】
特開平4−143103号公報
【特許文献3】
特開平10−35213号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発明者らの研究によると、コニシティ値が0であっても、前記残留コーナリングフォースRCFは0にはならず、所定の値を持っていることが判明した。この場合、残留コーナリングフォースの合力が小さければ特に問題はないが、車両に装着された左右のタイヤにおいて、残留コーナリングフォースRCFの値に大きな差が生じる場合がある。
【0012】
残留コーナリングフォースRCFの大きいタイヤは、直進走行時においても比較的大きな横力を発生しており、トレッド面の偏摩耗などを促進させやすくなる他、荷重変動や外乱による直進性、コントロール性、その他操縦安定性が損なわれること、さらに旋回時における左右の対称性が損なわれるなどの不具合が生じることが判明した。
【0013】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、正転時と逆転時の残留コーナリングフォースの値が等しくなる交差コニシティ値をタイヤを選別する基準に用いることを基本として、上記のような不具合を解消しうるタイヤの選別方法を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項1記載の発明は、複数本のタイヤから良品タイヤを選別するタイヤの選別方法であって、正転時と逆転時の残留コーナリングフォースの値が等しくなる交差コニシティ値を設定する交差コニシティ値設定ステップと、前記交差コニシティ値を中心とするコニシティ許容範囲を設定するコニシティ許容範囲設定ステップと、前記コニシティ許容範囲を満たすものを良品タイヤを選別する選別ステップとを含むことを特徴としている。
【0015】
また請求項2記載の発明は、前記交差コニシティ値設定ステップは、前記複数本のタイヤの中から選ばれたタイヤについて、コニシティ、正転時の残留コーナリングフォース及び逆転時の残留コーナリングフォースを測定する工程と、この測定データから、コニシティに対する正転時の残留コーナリングフォースの近似直線と逆転時の残留コーナリングフォースの近似直線とを求める工程と、前記2つの近似直線の交点を求める工程とを含むことを特徴とする請求項1記載のタイヤの選別方法である。
【0016】
また請求項3記載の発明は、前記正転時の残留コーナリングフォースと逆転時の残留コーナリングフォースの範囲を設定する工程を含むとともに、前記選別ステップは、この残留コーナリングフォースの範囲を満たすものを良品タイヤとして選別する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2記載のタイヤの選別方法である。
【0017】
また請求項4記載の発明は、左右のタイヤのコニシティの合力が、前記交差コニシティ値とほぼ等しくなるように請求項1〜3のいずれかの方法により選別された良品タイヤを四輪車両の左右に配置することを特徴とするタイヤの配置方法である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
本発明では、大量生産された複数本の空気入りタイヤから良品タイヤを選別する。本実施形態では、先ず、タイヤの正転時と逆転時の残留コーナリングフォースの値が等しくなる交差コニシティ値を設定する交差コニシティ値設定ステップが行われる。
【0019】
交差コニシティ設定ステップでは、例えば複数本のタイヤの中から選ばれたタイヤについて、コニシティCON、正転時の残留コーナリングフォースRCFf及び逆転時の残留コーナリングフォースRCFrを測定する(例えば、コニシティCONは全数測定、各残留コーナリングフォースRCFはバラツキ最大〜最小の数十本を測定)。測定は、例えばドラム式のユニフォミティ試験器などにより行いうる。
【0020】
コニシティ値CONは、例えば図5では、スリップ角及びキャンバー角がともに0゜の場合における正転時と逆転時のコーナリングフォースの平均値と正転時及び逆転時のコーナリングフォースとの偏差で得ることができる。また残留コーナリングフォースRCFf、RCFrは、セルフアライニングトルクが0となるときのコーナリングフォース値を読みとる。表1には、このような手順にてコニシティCON、残留コーナリングフォースRCFf、RCFrを求めた一例を示す。タイヤは、205/50R16の乗用車用ラジアルタイヤであって、サンプル数は17とした。ただし、サンプル数は必要により適宜選択される。
【0021】
【表1】
Figure 2005049113
【0022】
本実施形態では、これらの測定データから、コニシティに対する正転時の残留コーナリングフォースの近似直線と逆転時の残留コーナリングフォースの近似直線とを求める。図1には、表1の測定データを用いた分布を示す。この例では、コニシティが−176〜+118(N)の範囲で分布している。正転時の残留コーナリングフォースRCFfは、コニシティの上記範囲内で−340〜+322(N)で分布しており、これらは原点を通らない右上がりの直線L1によって近似できる。また逆転時のコーナリングフォースRCFrは、コニシティの上記範囲内で−399〜+263(N)で分布しており、原点を通らない右下がりの直線L2によって近似される。近似アルゴリズムは、種々のものが採用できる。
【0023】
次に、前記2つの近似直線L1、L2の交点を求める。この交点により、正転時と逆転時の残留コーナリングフォースの値が等しくなる交差コニシティ値hを求めることができる。本例では交差コニシティ値hが約−39(N)となっていることがわかる。このように、発明者らの種々の実験の結果、交差コニシティ値は、0にはならないことが判明した。この原因は、今後さらなる解析が必要ではあるが、一応、正転時と逆転時とでセルフアライニングトルクに対する感度が異なるためと推察される。従って、四輪車両の左右にタイヤを装着する場合、左右のタイヤで残留コーナリングフォースRCFの差を減じるためには、この感度を考慮しなければならない。
【0024】
このために、本実施形態では、前記交差コニシティ値を中心とするコニシティ許容範囲を設定するコニシティ許容範囲設定ステップを行う。これは、タイヤに要求されるシビアリティなどにより適宜定めることができる。例えば、残留コーナリングフォースRCFと片流れ量との関係を実験により求め、片流れ量が許容範囲内に収まるように定めることができる。
【0025】
図2には、横軸に残留コーナリングフォース(左右のタイヤについての平均値)、縦軸に片流れ量をとったグラフを示している。この例では、100mの距離を速度50km/Hかつハンドルを手離し状態で走行させたときに生じる片流れ量であり、サイズ205/50R16のタイヤを用いて測定している。例えば片流れ量の許容量を1.5mとすると、残留コーナリングフォースRCFは絶対値で300(N)以下に設定することが好ましい。
【0026】
一方、図1から残留コーナリングフォースRCFを上記範囲に設定するためには、コニシティは、−154〜+76(N)の値に設定する必要がある。つまり本実施形態においては、量産ラインにて生産された複数本の中から良品タイヤを選別する際には、そのコニシティが−154〜+76(N)の値に含まれるものを良品タイヤとして選別する。このような選別方法は、従来、コニシティを0を基準として±Xの範囲を設定していたものとは全く異なる新しいステップである。
【0027】
前記コニシティの範囲(−154〜+76(N))の中心値は、交差コニシティ値(−39N)に等しい。特に好適には、選別された良品タイヤの中から、左右のタイヤのコニシティの合力(平均値)が0ではなく、この交差コニシティ値とほぼ等しくなるように、タイヤを四輪車両の少なくとも前輪の左右に配置するのが良い。
【0028】
以上のようなタイヤの選別ないし配置方法は、左右のタイヤの残留コーナリングフォースRCFの値自体を小さく制限することが可能である。これは片流れを許容範囲に抑制するのに役立つ。また、左右のタイヤの残留コーナリングフォースRCFの差が従来に比して小さくなる。従って、直進走行時に個々のタイヤで生じる横力を減じ、偏摩耗を抑制しうる他、左右の旋回時における旋回対称性を確保することができる。また外乱時の直進性、コントロール性、その他操縦安定性などをさらに高レベルで実現できる。なお「交差コニシティ値とほぼ等しい」とは、交差コニシティ値と完全に一致する場合の他、その差が20%程度である場合を少なくとも包含する。
【0029】
ちなみに、従来の方法では、左右のタイヤにコニシティの合力(平均値)が0になるよう車両の左右に配置しているのは上述の通りである(例えば右側にコニシティが+100N、左側にコニシティが−100Nのタイヤをそれぞれ装着する)。例えば、図1の場合で検討すると、コニシティが+100N、−100Nのタイヤをそれぞれ左右に配置した場合、通常走行である正転時では、左右のタイヤにおいて約120N程度の残留コーナリングフォース差が生じる。これは、直進走行時にこの残留コーナリングフォースが常時作用する。これは、偏摩耗性を招来し、旋回非対称性、直進性及びコントロール性の悪化を招くのは上述の通りである。
【0030】
上記実施形態では、近似曲線を用いて交差コニシティを求めた。しかし、計算式を用いて行うことも可能である。いま交差コニシティ値をhとすると、下記式により求めることができる。
【数1】
Figure 2005049113
ここで、
CON:コニシティ
CONTQ:コニシティトルク
CP:正転時のコーナリングパワー(スリップ角1゜でのコーナリングフォース)
SATPN:正転時のセルフアライニングトルクパワー(スリップ角1°での セルフアライニングトルク)
CP:逆転時のコーナリングパワー
SATPR:逆転時のセルフアライニングトルクパワー
SAT:スリップ角0゜のときのセルフアライニング
である。
【0031】
ここで、上記交差コニシティ値hの導出過程について述べる。
図6には、縦軸にコーナリングフォース、横軸にセルフアライニングトルクSATをとったグラフを示す。ここで、直線▲3▼は、正転の直線と、逆転の直線との中間を通る平均の直線である。また直線▲1▼は、正転の直線を直線▲3▼のスリップ角0゜の位置で交わるように平行移動したものである。同様に、直線▲2▼は、逆転の直線を直線▲3▼のスリップ角0゜の位置で交わるように平行移動したものである。即ち、直線▲1▼及び▲2▼により、コニシティが0であるタイヤの正転、逆転について、それぞれコーナリングフォースとセルフアライニングトルクとの関係式を得ることができる。なお、図6の直線▲3▼のスリップ角0゜におけるコーナリングフォースをPLSとしておく。
【0032】
図7には、縦軸に残留コーナリングフォース、横軸にコニシティをとったグラフを示す(なお正転を実線、逆転を鎖線で示す。)。正転の直線は、2点A及びCを通る直線として得られ、逆転の直線は、2点B及びDを通る直線として得られる。点A、点Bは、コニシティが0の残留コーナリングフォースであるから、図6の点a、点bにそれぞれ相当する。また点C、点Dは、コニシティCON1があるタイヤの正転ないし逆転における残留コーナリングフォースを示す。よって、点C、点Dは、図6から点c、点dのコーナリングフォースの値が採用できる。そして、正転と逆転の直線の交点として交差コニシティ値hの上記式を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】
上述したように、請求項1記載の発明では、複数本のタイヤから良品タイヤを選別するタイヤ選別方法であって、正転時と逆転時の残留コーナリングフォースの値が等しくなる交差コニシティ値を設定する交差コニシティ値設定ステップと、前記交差コニシティ値を中心とするコニシティ許容範囲を設定するコニシティ許容範囲設定ステップと、前記コニシティ許容範囲を満たすものを良品タイヤを選別する選別ステップとを含んでいる。従って、左右のタイヤにおいて残留コーナリングフォースの差を小さくできる。これは、片流れを許容範囲に抑制するのに役立つ他、左右のタイヤの残留コーナリングフォースRCFの差が従来に比して小さくできる。従って、直進走行時に個々のタイヤで生じる横力を減じ、偏摩耗を抑制しうる。また左右の旋回時における旋回対称性を確保することができ、操縦安定性などを高レベルで実現できる。
【0034】
また請求項2記載の発明のように、交差コニシティ値設定ステップは、前記複数本のタイヤの中から選ばれたタイヤについて、コニシティ、正転時の残留コーナリングフォース及び逆転時の残留コーナリングフォースを測定する工程と、この測定データから、コニシティに対する正転時の残留コーナリングフォースの近似直線と逆転時の残留コーナリングフォースの近似直線とを求める工程と、前記2つの近似直線の交点を求める工程とを含んで簡単に求めることができる。また複数本のタイヤの中から選ぶタイヤの割合を好適に設定することにより、生産性の著しい悪化などを防止できる。
【0035】
また請求項4記載の発明のように、左右のタイヤのコニシティの合力が、前記交差コニシティ値とほぼ等しくなるように請求項1〜3のいずれかの方法により選別された良品タイヤを四輪車両の左右に配置するときには、左右のタイヤの残留コーナリングフォースRCFの差をより小さくできる。従って、直進走行時に個々のタイヤで生じる横力をさらに減じ、偏摩耗などを抑制しうる他、左右の旋回時における旋回対称性をより一層高めうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態において、残留コーナリングフォースとコニシティとの関係を示すグラフである。
【図2】本実施形態において、残留コーナリングフォースとコニシティとの片流れ量との関係を示すグラフである。
【図3】セルフアライニングトルクを説明する斜視図である。
【図4】コーナリングフォースとセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフである。
【図5】コーナリングフォースとセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフである。
【図6】コーナリングフォースとセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフである。
【図7】コーナリングフォースとセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
SAT セルフアライニングトルク
RCF 残留コーナリングフォース
h 交差コニシティー値

Claims (4)

  1. 複数本のタイヤから良品タイヤを選別するタイヤの選別方法であって、
    正転時と逆転時の残留コーナリングフォースの値が等しくなる交差コニシティ値を設定する交差コニシティ値設定ステップと、
    前記交差コニシティ値を中心とするコニシティ許容範囲を設定するコニシティ許容範囲設定ステップと、
    前記コニシティ許容範囲を満たすものを良品タイヤとして選別する選別ステップとを含むことを特徴とするタイヤの選別方法。
  2. 前記交差コニシティ値設定ステップは、前記複数本のタイヤの中から選ばれたタイヤについて、コニシティ、正転時の残留コーナリングフォース及び逆転時の残留コーナリングフォースを測定する工程と、
    この測定データから、コニシティに対する正転時の残留コーナリングフォースの近似直線と逆転時の残留コーナリングフォースの近似直線とを求める工程と、
    前記2つの近似直線の交点を求める工程とを含むことを特徴とする請求項1記載のタイヤの選別方法。
  3. 前記正転時の残留コーナリングフォースと逆転時の残留コーナリングフォースの範囲を設定する工程を含むとともに、
    前記選別ステップは、この残留コーナリングフォースの範囲を満たすものを良品タイヤとして選別する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2記載のタイヤの選別方法。
  4. 左右のタイヤのコニシティの合力が、前記交差コニシティ値とほぼ等しくなるように請求項1〜3のいずれかの方法により選別された良品タイヤを四輪車両の左右に配置することを特徴とするタイヤの配置方法。
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