JP2007139499A - タイヤ性能評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバーのストレス測定を用いて、精度が高く再現性のよいタイヤ性能評価方法を提供する。
【解決手段】複数種類の空気入りタイヤを評価をするドライバーに心電図測定装置を装着するステップと、複数種類のタイヤを装着した車両にドライバーが乗車し、一部にドライバーにストレスが掛かるレイアウトのコースを走行するステップと、複数種類のタイヤを装着した車両を走行中のドライバーの心電図を測定し、心電図から低周波成分（ＬＦ）値及び高周波成分（ＨＦ）値をそれぞれ算出するステップと、低周波成分値及び高周波成分値からＬＦ／ＨＦ値を算出するステップと、複数種類のタイヤを装着した車両毎のＬＦ／ＨＦ値を比較してタイヤの評価を行うステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、性能評価方法に関し、特に官能評価を用いたタイヤ性能評価方法に関する。

タイヤの実車評価は、計器測定を利用した客観評価とドライバー（評価者）による官能評価に分けられる。測定機器の進歩とセンサの精度が向上するのに伴い、客観評価による評価が増えてきている。しかしながら、製品の最終的な良し悪しは、経験を積んだ専門的な知識を有しているプロのドライバーの官能評価の方が正確である場合が少なくない。そこで、評価で重要となるポイントは、プロのドライバーの官能評価に頼っているのが実状である。

タイヤの諸性能についての客観評価や官能評価で過去に実績のある評価法はあるが、タイヤ全体の評価を得ようとすると評価対象があいまいとなり、結果としてあまりよい評価にならない傾向がある。

一方、ドライバーの生理計測は、車の事故防止という観点から極めて興味深い研究がなされている（例えば、非特許文献１、２、３参照。）。また、生理計測の一種としてストレス測定の方法も開示されている（例えば、特許文献１，２、及び非特許文献４参照。）。

タイヤがドライバーに与えるストレスの大小でタイヤの優劣や特徴付けを行うために前述の生理計測技術を適用したところ、データにばらつきが大きく、再現性が低い結果となった。これは、ドライバーが運転で感じ取るストレスを極力再現しようとした結果、逆に様々な要素が入り込んでしまいデータのばらつきが現れたと推測する。また、極端に性能差がある２つの水準を比較する場合は精度が高くて再現性もよいが、性能差があまりない２つの水準を比較する場合は一般的な運転スタイルでは差の検出が困難である。タイヤの評価の場合、このように微妙な差を感じ取り、開発の方向性を決定することや、良否の判断を行う場合がほとんどであり、如何にして少ない性能差を把握できるかが課題である。
自動車技術，２００２年，第５６巻，第３号，ｐ .３６ 自動車技術会，学術講演会，２００３年，第５６−０３号，ｐ .１−４ 自動車技術会，学術講演会，２００４年，第５１−０４号，ｐ .１１−１６ エレクトロニクスの臨床，第７３巻，平成１４年８月１日，ｐ .２９−４２ 特許第２７５９１８８号公報 特許第２９６５６１８号公報

本発明は、ドライバーのストレス測定を用いて、精度が高く再現性のよいタイヤ性能評価方法を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、複数種類の空気入りタイヤを評価をするドライバーに心電図測定装置を装着するステップと、複数種類のタイヤを装着した車両にドライバーが乗車し、一部にドライバーにストレスが掛かるレイアウトのコースを走行するステップと、複数種類のタイヤを装着した車両を走行中のドライバーの心電図を測定し、心電図から低周波成分（ＬＦ）値及び高周波成分（ＨＦ）値をそれぞれ算出するステップと、低周波成分値及び高周波成分値からＬＦ／ＨＦ値を算出するステップと、複数種類のタイヤを装着した車両毎のＬＦ／ＨＦ値を比較してタイヤの評価を行うステップとを含むタイヤ性能評価方法であることを要旨とする。

本発明によれば、ドライバーのストレス測定を用いて、精度が高く再現性のよいタイヤ性能評価方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るタイヤ性能評価方法は、図１に示すフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）まず、ステップＳ１０１において、複数種類の空気入りタイヤを評価をするドライバーに心電図測定装置を装着する。複数の種類の空気入りタイヤとして、複数種類の性能差のあるタイヤを用意し、それらの評価を行う。ドライバーが装着する心電図測定装置としては、例えばホルター心電計が用いられる。使用する心電図測定装置は、小型でドライバーへの心的負担（ストレス）が少なく、設置及び取り外しが楽であり、実験のやりやすさ、精度が保たれるものであれば特に限定されるものではない。

（ロ）ステップＳ１０２において、複数種類のタイヤを装着した車両にドライバーが乗車し、一部にドライバーにストレスが掛かるレイアウトのコースを走行する。ドライバーにストレスが掛かるレイアウトのコースを走行するのは、ドライバーはストレスが蓄積されて疲労感が増すことで、複数種類のタイヤの性能差を検出しやすくなり、タイヤの評価が可能となる。ドライバーにストレスが掛かるレイアウトのコースとは、例えば、速い速度で少なくとも１箇所以上狭い道幅を通過するレイアウトを取り入れたコースである。具体的には、速度は６０ｋｍ／ｈ以上、１２０ｋｍ／ｈ以下の一定速度で、道幅は使用する車両の車幅に２ｍ加えた長さ以下とすることが好ましい。速度を６０ｋｍ／ｈ以上、１２０ｋｍ／ｈ以下の一定速度で走行させると、評価のデータのばらつきも少なく再現性がよい。速度が１２０ｋｍ／ｈ以上でも構わないが、走行安全上は好ましくない。コースを走行する時間は、十分にデータを算出するために３０分以上とすることが好ましい。また、９０分以上は疲労が蓄積されて測定に影響を及ぼすので好ましくない。

（ハ）ステップＳ１０３において、複数種類のタイヤを装着した車両を走行中のドライバーの心電図を測定し、心電図から一定時間間隔毎の低周波成分（ＬＦ）値及び高周波成分（ＨＦ）値をそれぞれ算出する。ＬＦ値 は、０．０４〜０．１５Ｈｚの帯域に みられる成分であり、ＨＦ値は、０．１５〜０．４０Ｈｚの帯域にみられる 成分である。但し、ＬＦ値及びＨＦ値は、個人差により異なる帯域にみられることもある（日本医事新報 Ｎｏ．３７９５（平成９年１月１８日）参照）。

（ニ）ステップＳ１０４において、低周波成分値及び高周波成分値からＬＦ／ＨＦ値を算出する。ＬＦ／ＨＦ値は、自律神経活動のバランスを表す指標として有用である。つまり、ＬＦ／ＨＦ値は、緊張感及び疲労感を表している。

（ホ）ステップＳ１０５において、ドライバーは休憩を取る。ドライバーは、異なる種類のタイヤを測定する前には休憩を取らないと、次に測定するタイヤの結果に前の測定の疲労が影響する。測定間には、２時間以上の休憩時間を取ることが好ましい。

（へ）ステップＳ１０６において、複数種類のタイヤの測定が終了か判断する。終了した場合はステップＳ１０７へ移行し、終了していない場合はステップＳ１０２へ戻って測定を繰り返す。

（ト）ステップＳ１０７において、複数種類のタイヤを装着した車両毎のＬＦ／ＨＦ値を比較してタイヤの評価を行う。比較するＬＦ／ＨＦ値は、ドライバーにストレスが掛かる特定の部分を走行しているときの値を用いてもよいし、コース全体の値を用いてもよい。但し、運転開始後５分は、運転に慣れないことによるデータのばらつきが生じるため、この部分の値は除外する。また、他車の走行、歩行者、道路幅、路面状況などによって受ける外的ストレス等の明らかな外乱の加わったＬＦ／ＨＦ値は除外する。除外して有意差のあるＬＦ／ＨＦ値値時系列データについて、平均ＬＦ／ＨＦ値を算出する。この平均ＬＦ／ＨＦ値をタイヤ性能の評価指標として小なる方を、運転者にとってストレスの少ないタイヤであると判定する。

本発明のタイヤ性能評価方法によれば、ドライバーのストレス測定を用いることで、ドライバーにストレスを与えにくいタイヤ性能の評価をすることができる。また、ドライバーのストレス測定で得られたＬＦ／ＨＦ値値時系列データによって、同じＬＦ／ＨＦ値での官能評価を行えるので精度が高く再現性のよいタイヤ性能評価をすることができる。

（実施例）
以下に、従来例、比較例１、比較例２、及び本発明の実施の形態に係るタイヤ性能評価方法の実施例について説明する。比較テストに用いるタイヤは、基準となるタイヤ１と、タイヤ１に対して回転中の微少な横力の変動が小さくなるような形状・構造の改良を加えたタイヤ２とを準備する。ここで用いるタイヤ２は、従来の官能評価によって、タイヤ１に対してドライバーが車両の進行方向を維持するために要する修正操舵の量が少なく、ドライバーの緊張感、ストレス、疲労が減じられるという結果が得られている。

タイヤ１及びタイヤ２のそれぞれが、ドライバーに与える緊張感、ストレス、及び疲労の差異を、心電図測定から得られるＬＦ／ＨＦ値の大小として検出し客観的に性能差を評価判定できるか否かを示す。本発明の実施の形態の定める評価方法について条件を変えて行った従来例、比較例１、比較例２、実施例の結果を図２に示す。

尚、比較テストに用いたタイヤのサイズは２０５／５５Ｒ１６で、試験車両は国産２０００ｃｃ４ドアセダンである。

測定した心電図波形の分析は以下の手順で行う。まず、５分間毎のＬＦ／ＨＦ値を算出する。その後、テスト開始初期の５分間に相当する部分、及び明らかな外乱（天候の急変、障害物の回避等）の加わった部分を除外する。そして、ＬＦ／ＨＦ値時系列データに対して、２種類のタイヤの有意差検定を行う。有意差検定には、マン・ホイットニーのＵ検定を用いて、タイヤ性能間の有意差ＰがＰ＜０．０５であるときに有意差ありと判定する。有意差がありの場合については、各タイヤの試験時間内の平均ＬＦ／ＨＦ値を緊張感、ストレス、疲労をタイヤ性能の指標として評価する。

従来例は、一般公道でのタイヤの比較テストを行った際の例を挙げる。公道をコースとするテストでは、ドライバーは交通法規を遵守し安全運転を心がけるため、渋滞や車線規制、路面の状態などの交通環境に応じ、タイヤ性能に依存せず十分な安全が確保される速度での走行を余儀なくされる。また、他の走行車量の突発的な割り込みや接近などの動向に常に注意を払う必要があり、外乱によるストレスの影響を受ける。更に、図２に示すように、十分な休憩時間を取らずに複数回の走行試験を反復する場合、疲労の蓄積によるデータのばらつきが顕著となる。以上の要因が複合的にタイヤの比較テスト条件の不均一性を増し、或いはタイヤの性能差の検出を困難にする外乱として作用する。結果として、従来例ではタイヤ性能間の有意差ＰがＰ＝０．９７１となり、ＬＦ／ＨＦ値に有意差を検出することはできなかった。

比較例１は、従来例に対して、交通環境、及び走行速度等の運転状況を比較的一定に保ち、動向が予測困難な他の通行車両の影響を極力排する。そこで、比較例１では、テストを行うコースの主体を高速道路とする。更に、高速道路の中でもうねりのある路面を含む区間をテストを行う走行コースとすることで、修正操舵の機会を多くし、タイヤの性能差がドライバーに感知しやすいようにしている。また、図２に示すように、テスト間の休憩時間を２時間と十分に取ることで、ドライバーの疲労による測定値のばらつきを排している。しかし、高速走行下での他の車両の存在が与えるストレスや、事故及び渋滞による外乱が作用する。結果として、比較例１ではタイヤ性能間の有意差ＰがＰ＝０．６２２となり、ＬＦ／ＨＦ値に有意差を検出することはできなかった。

比較例２は、テストを行う走行コースを一般車両が閉鎖されたテストコースとすることで、ドライバーが他の車両に注意を払うことなく、運転操作のみに集中することができる。しかし、テストコースは、他の車両の以内環境下で道路幅が広いため、散漫な運転操作を許容されることになり、ドライバーはタイヤ性能差を意識することがない。したがって、比較例２ではタイヤ性能間の有意差ＰがＰ＝０．１７５となり、ＬＦ／ＨＦ値に有意差を検出することはできなかった。

最後に実施の形態に係るタイヤ性能評価方法の実施例は、比較例２で使用したテストコースで狭隘部及びうねり路を強制的に走行するコース設定をする。更に、狭隘部及びうねり路を速い速度で走行するものとする。このように設定することで、ドライバーは、タイヤ性能の差を感知しやすい微妙な運転操作を強制され、微妙な運転操作に伴いタイヤ性能差に応じたストレスを負荷させることになった。即ち、周囲の交通環境が与えるストレスを排除する一方で、運転操作上のストレスを適切に負荷させることにより、タイヤ性能間の有意差ＰがＰ＝０．０３８となり、ＬＦ／ＨＦ値に有意差が生じた。そして、ＬＦ／ＨＦ値の大小をもって、タイヤの性能評価をすることが可能となった。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、実施の形態においては、ドライバーにストレスが掛かるコースのレイアウトとして、狭い道幅のコースを走行すると記載したが、コースの路面に車両がロール若しくはピッチを発生するようなうねりのあるコースであっても構わない。また、上記したドライバーにストレスが掛かるコースのレイアウトである狭い道幅のコースと路面にうねりのあるコースを組み合わせてもよい。組み合わせることで、多面的にドライバーのＬＦ／ＨＦ値を観測することができる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施の形態に係るタイヤ性能評価方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る実施例の結果を示す表である。

Claims (7)

1. 複数種類の空気入りタイヤを評価をするドライバーに心電図測定装置を装着するステップと、
   複数種類の前記タイヤを装着した車両に前記ドライバーが乗車し、一部に前記ドライバーにストレスが掛かるレイアウトのコースを走行するステップと、
   複数種類の前記タイヤを装着した車両を走行中の前記ドライバーの心電図を測定し、前記心電図から低周波成分（ＬＦ）値及び高周波成分（ＨＦ）値をそれぞれ算出するステップと、
   前記低周波成分値及び前記高周波成分値からＬＦ／ＨＦ値を算出するステップと、
   複数種類の前記タイヤを装着した車両毎の前記ＬＦ／ＨＦ値を比較して前記タイヤの評価を行うステップ
   とを含むことを特徴とするタイヤ性能評価方法。
2. 前記一部にドライバーにストレスが掛かるレイアウトは、前記コースの道幅が前記車両の車幅に２ｍ加えた長さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ性能評価方法。
3. 前記一部にドライバーにストレスが掛かるレイアウトは、前記コースの路面がうねりを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ性能評価方法。
4. 前記コースを走行するステップは、前記一部にドライバーにストレスが掛かるレイアウトを速度６０〜１２０ｋｍ／ｈの範囲内の一定速度で走行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ性能評価方法。
5. 前記コースを走行するステップは、走行時間を３０分〜９０分とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ性能評価方法。
6. 前記ＬＦ／ＨＦ値を算出するステップは、２時間以上の休憩を取った後に前記ＬＦ／ＨＦ値を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ性能評価方法。
7. 心電図測定装置を装着するステップは、ドライバーにホルター心電計を装着することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のタイヤ性能評価方法。

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