JP2017156322A - タイヤ特性計測方法及びタイヤ特性計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トレッド部にブロックが形成されたタイヤの特性を精度よく評価するためのタイヤ特性計測方法を提供する。【解決手段】トレッド部１０にブロック１１が形成されたタイヤ２の特性を評価するための方法である。タイヤ２を車両３に装着して試験路Ｃで走行させる走行工程Ｓ２と、走行中の車両３及びタイヤ２の情報Ｉを測定する測定工程Ｓ３と、測定された情報Ｉに基づいて、タイヤ２と試験路Ｃとの間の摩擦係数μ及びスリップ率ｓを計算する計算工程Ｓ４とを含んでいる。計算工程Ｓ４は、試験路Ｃに対するブロック１１のタイヤ回転方向Ｒの接地状態が異なる複数の接地瞬間について、摩擦係数μ及びスリップ率ｓを計算している。【選択図】図１

Description

本発明は、トレッド部にブロックが形成されたタイヤの特性を評価するためのタイヤ特性計測方法及びタイヤ特性計測装置に関する。

従来、タイヤの特性として、タイヤと路面との間の摩擦係数μと、タイヤの滑りの度合いを表すスリップ率ｓとの変化特性であるμ−ｓ特性が着目されている。μ−ｓ特性は、加減速時のタイヤの挙動に影響を与える特性であり、例えば、横軸をスリップ率ｓ、縦軸を摩擦係数μとしたグラフに表されるμ−ｓカーブで評価される。

例えば、下記特許文献１は、タイヤのμ−ｓ特性を計測するタイヤ特性計測装置を提案している。特許文献１のタイヤ特性計測装置は、計測対象となるタイヤが装着された牽引車で、被牽引車を牽引して、その時のタイヤの回転速度、走行速度、トルク、牽引力を測定し、スリップ率ｓと摩擦係数μとを計算している。

特開２０１３−１２７３７０号公報

不整地走行に適したタイヤとして、例えば、トレッド部にブロックが比較的まばらに形成されたタイヤが知られている。このようなタイヤは、溝の割合が大きく、かつ、ランド部（陸部）の割合が小さい。例えば、ランド比が６０％以下のブロックパターンであるトレッド部を有するタイヤが知られている。このようなブロックが形成されたタイヤにおいても、μ−ｓ特性は、タイヤを評価するための重要な指標となっている。

しかしながら、上記特許文献１のタイヤ特性計測装置は、タイヤ全体のμ−ｓ特性を一様に計測しているに過ぎず、トレッド部にブロックが形成されたタイヤのμ−ｓ特性を、精度よく計測することはできなかった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、トレッド部にブロックが形成されたタイヤの特性を精度よく評価するためのタイヤ特性計測方法及びタイヤ特性計測装置を提供することを主たる目的としている。

本発明は、トレッド部にブロックが形成されたタイヤの特性を評価するための方法であって、前記タイヤを車両に装着して試験路で走行させる走行工程と、走行中の前記車両及び前記タイヤの情報を測定する測定工程と、測定された前記情報に基づいて、前記タイヤと前記試験路との間の摩擦係数及びスリップ率を計算する計算工程とを含み、前記計算工程は、前記試験路に対する前記ブロックのタイヤ回転方向の接地状態が異なる複数の接地瞬間について、前記摩擦係数及び前記スリップ率を計算することを特徴とする。

本発明に係るタイヤ特性計測方法において、前記測定工程は、前記情報として、少なくとも、前記タイヤの速度、前記車両の速度、前記タイヤに作用する垂直荷重、前記車両に作用する水平荷重及び前記タイヤの回転位相を測定するのが望ましい。

本発明に係るタイヤ特性計測方法において、前記トレッド部は、ランド比が６０％以下のブロックパターンを有するのが望ましい。

本発明に係るタイヤ特性計測方法において、前記接地瞬間は、前記ブロックの踏面のタイヤ回転方向の先着部のみが接地している第１状態と、前記ブロックの前記踏面の全体が接地している第２状態と、前記ブロックの前記踏面のタイヤ回転方向の後着部のみが接地している第３状態とを含むのが望ましい。

本発明に係るタイヤ特性計測方法において、前記計算工程は、さらに、前記第１状態、前記第２状態及び前記第３状態について、それぞれ、前記摩擦係数及び前記スリップ率の関係を示すμ−ｓカーブを計算するのが望ましい。

本発明に係るタイヤ特性計測方法において、前記計算工程は、さらに、前記第１状態、前記第２状態及び前記第３状態の前記摩擦係数及び前記スリップ率の関係を平均したμ−ｓカーブを計算するのが望ましい。

本発明に係るタイヤ特性計測方法において、前記車両は、前記タイヤを駆動するための第１車両と、前記第１車両に牽引される第２車両とを含んでいるのが望ましい。

本発明に係るタイヤ特性計測方法において、前記走行工程は、前記タイヤの速度を徐々に上昇させる加速条件で、前記車両を走行させるのが望ましい。

本発明は、トレッド部にブロックが形成されたタイヤの特性を評価するためのタイヤ特性計測装置であって、前記タイヤが装着された車両を有し、前記車両は、前記タイヤを駆動するための第１車両と、前記第１車両に牽引される第２車両とを含み、前記第１車両は、前記タイヤの速度を測定するタイヤ速度センサと、前記第１車両の速度を測定する車両速度センサと、前記タイヤに作用する垂直荷重を測定する垂直荷重センサと、前記タイヤの回転位相を測定する回転位相センサとを備え、前記第１車両と前記第２車両とは、前記第１車両に作用する水平荷重を測定する牽引力センサを介して連結されていることを特徴とする。

本発明のタイヤ特性計測方法において、計算工程は、試験路に対するブロックのタイヤ回転方向の接地状態が異なる複数の接地瞬間について、摩擦係数μ及びスリップ率ｓを計算している。このようなタイヤ特性計測方法は、ブロックの異なる接地状態に応じて、摩擦係数μ及びスリップ率ｓを計算することができ、タイヤのμ−ｓ特性を、精度よく計測することができる。

本発明のタイヤ特性計測装置において、第１車両は、タイヤの速度を測定するタイヤ速度センサと、第１車両の速度を測定する車両速度センサと、タイヤに作用する垂直荷重を測定する垂直荷重センサと、タイヤの回転位相を測定する回転位相センサとを備え、第１車両と前記第２車両とは、第１車両に作用する水平荷重を測定する牽引力センサにより連結されている。

このようなタイヤ特性計測装置は、タイヤの回転位相に基づいて、ブロックのタイヤ回転方向の接地状態を認識できる。さらに、このタイヤ特性計測装置は、各接地状態における、タイヤの速度、第１車両の速度、タイヤに作用する垂直荷重及び第１車両に作用する水平荷重を測定することができる。

本発明のタイヤ特性計測装置は、タイヤの速度及び第１車両の速度に基づいて、タイヤのスリップ率ｓを計算することができ、タイヤに作用する垂直荷重及び第１車両に作用する水平荷重に基づいて、タイヤと試験路との間の摩擦係数μを計算することができる。このため、本発明のタイヤ特性計測装置は、ブロックのタイヤ回転方向の異なる接地状態におけるタイヤのμ−ｓ特性を、精度よく計測することができる。

本発明のタイヤ特性計測装置の一実施形態を示す概念図である。 第１タイヤの斜視図である。 センターブロックの接地状態が異なる複数の接地瞬間を示す概念図である。 本発明のタイヤ特性計測方法の一実施形態を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のタイヤ特性計測装置１の概念図である。図１に示されるように、本実施形態のタイヤ特性計測装置１は、タイヤ２が装着された車両３を有している。タイヤ２は、μ−ｓ特性の計測対象である第１タイヤ２Ａと、計測対象ではない第２タイヤ２Ｂとを含んでいる。第１タイヤ２Ａは、車両３により駆動される駆動輪であるとともに、第２タイヤ２Ｂは、駆動されない非駆動輪である。

本実施形態の車両３は、第１タイヤ２Ａを駆動するための第１車両３Ａと、第１車両３Ａに牽引される第２車両３Ｂとを含んでいる。第１車両３Ａは、第１タイヤ２Ａと第２タイヤ２Ｂとが装着され、第２車両３Ｂは、第２タイヤ２Ｂが装着されるのが望ましい。第１車両３Ａと第２車両３Ｂとは、例えば、ロープ状の連結具４と牽引力センサ５とにより連結されている。

牽引力センサ５としては、例えば、ロードセルが用いられる。このような牽引力センサ５は、連結具４に作用する引張力を検出することにより、第１車両３Ａに作用する水平荷重Ｐｈを測定することができる。

本実施形態の第１車両３Ａは、タイヤ速度センサ６と、車両速度センサ７と、垂直荷重センサ８と、回転位相センサ９とを備えている。

タイヤ速度センサ６は、第１タイヤ２Ａの回転速度Ｒ１を検出し、この回転速度Ｒ１と第１タイヤ２Ａの直径Ｄ１とに基づき、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔを測定するのが望ましい。このため、タイヤ速度センサ６としては、例えば、回転速度計が用いられる。このようなタイヤ速度センサ６は、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔを低コストで精度よく測定することができる。

車両速度センサ７は、第２タイヤ２Ｂの回転速度Ｒ２を検出し、この回転速度Ｒ２と第２タイヤ２Ｂの直径Ｄ２とに基づき、第１車両３Ａの速度Ｓｖを測定するのが望ましい。このため、車両速度センサ７としては、例えば、回転速度計が用いられる。このような車両速度センサ７は、第１車両３Ａの速度Ｓｖを低コストで精度よく測定することができる。

垂直荷重センサ８は、例えば、タイヤ２に作用する垂直荷重Ｐｖを測定する。垂直荷重センサ８は、第１タイヤ２Ａに作用する垂直荷重Ｐｖを測定するのが望ましい。垂直荷重センサ８としては、例えば、ロードセルが用いられる。このような垂直荷重センサ８は、第１タイヤ２Ａに作用する垂直荷重Ｐｖを精度よく測定することができる。

回転位相センサ９は、第１タイヤ２Ａの回転位相Ａを測定するのが望ましい。回転位相センサ９としては、例えば、ロータリエンコーダが用いられる。なお、回転位相センサ９とタイヤ速度センサ６とは、１つのセンサを共用してもよい。

本実施形態のタイヤ特性計測装置１は、上述の牽引力センサ５、タイヤ速度センサ６、車両速度センサ７、垂直荷重センサ８及び回転位相センサ９を用いて、第１タイヤ２Ａの特性を評価するためのものである。

図２は、第１タイヤ２Ａの斜視図である。図２に示されるように、第１タイヤ２Ａは、トレッド部１０に複数のブロック１１が形成されている。この第１タイヤ２Ａは、例えば、不整地走行に適した自動二輪車用タイヤである。なお、トレッド部１０のブロックパターンは、図示のものに限定されるものではなく、例えば、ランド比が６０％以下の種々のブロックパターンが採用され得る。

本実施形態のブロック１１は、タイヤ軸方向の中央に位置するセンターブロック１１Ａを含んでいる。センターブロック１１Ａは、直進走行時、タイヤ軸方向の全幅にわたって、路面に接地しているのが望ましい。また、センターブロック１１Ａは、走行時、例えば、タイヤ回転方向Ｒの接地状態が異なる複数の接地瞬間を有している。

図３は、センターブロック１１Ａの接地状態が異なる複数の接地瞬間を示す概念図である。図３（ａ）は、センターブロック１１Ａの踏面のタイヤ回転方向Ｒの先着部１１ａのみが接地している第１状態Ｃ１を示す。図３（ｂ）は、センターブロック１１Ａの踏面の全体１１ｂが接地している第２状態Ｃ２を示す。図３（ｃ）は、センターブロック１１Ａの踏面のタイヤ回転方向Ｒの後着部１１ｃのみが接地している第３状態Ｃ３を示す。

図３に示されるように、センターブロック１１Ａは、各接地状態に応じて、第１タイヤ２Ａと試験路Ｃとの間の摩擦の発生メカニズムが異なる。この摩擦の発生メカニズムは、例えば、主にエッジによる引っかき摩擦に起因するものと、主に踏面によるヒステリシス摩擦に起因するものとを含んでいる。一般的に、タイヤ２のμ−ｓ特性の傾向は、摩擦の発生メカニズムにより異なるものである。例えば、ヒステリシス摩擦は、スリップ率ｓの影響を大きく受けるものの、引っかき摩擦は、スリップ率ｓの影響をあまり受けない。

図３（ａ）の第１状態Ｃ１では、引っかき摩擦が大きく、ヒステリシス摩擦が小さい。図３（ｂ）の第２状態Ｃ２では、引っかき摩擦が中程度で、ヒステリシス摩擦が大きい。図３（ｃ）の第３状態Ｃ３では、引っかき摩擦が小さく、ヒステリシス摩擦も小さい。したがって、第１タイヤ２Ａのμ−ｓ特性を評価するためには、センターブロック１１Ａの異なる接地状態の接地瞬間毎にμ−ｓ特性を計測する必要がある。

図１及び図３に示されるように、本実施形態のタイヤ特性計測装置１は、回転位相センサ９を備えているので、第１タイヤ２Ａの回転位相Ａに基づいて、センターブロック１１Ａのタイヤ回転方向Ｒの接地状態を認識できる。

さらに、このタイヤ特性計測装置１は、タイヤ速度センサ６と、車両速度センサ７と、垂直荷重センサ８と、牽引力センサ５とを備えている。このため、タイヤ特性計測装置１は、各接地状態における、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔ、第１車両３Ａの速度Ｓｖ、第１タイヤ２Ａに作用する垂直荷重Ｐｖ及び第１車両３Ａに作用する水平荷重Ｐｈを測定することができる。

なお、上述の実施形態では、計測対象がセンターブロック１１Ａである第１タイヤ２Ａが例示されたが、計測対象は、センターブロック１１Ａ以外のブロック１１であってもよい。

このようなタイヤ特性計測装置１は、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔ及び第１車両３Ａの速度Ｓｖに基づいて、第１タイヤ２Ａのスリップ率ｓを計算することができる。また、このタイヤ特性計測装置１は、第１タイヤ２Ａに作用する垂直荷重Ｐｖ及び第１車両３Ａに作用する水平荷重Ｐｈに基づいて、第１タイヤ２Ａと試験路Ｃとの間の摩擦係数μを計算することができる。このため、本実施形態のタイヤ特性計測装置１は、センターブロック１１Ａのタイヤ回転方向Ｒの異なる接地状態における第１タイヤ２Ａのμ−ｓ特性を、精度よく計測することができる。

次に、図１乃至図３を参酌しつつ、本実施形態のタイヤ特性計測方法が説明される。図４は、本実施形態のタイヤ特性計測方法を示すフローチャートである。図４に示されるように、本実施形態のタイヤ特性計測方法は、上述のタイヤ特性計測装置１を用いて、トレッド部１０に複数のブロック１１が形成されたタイヤ２の特性を評価するための方法である。

本実施形態のタイヤ特性計測方法は、まず、計測を行うための準備をする準備工程Ｓ１が行われる。準備工程Ｓ１では、タイヤ特性計測装置１の第１車両３Ａと第２車両３Ｂとを牽引力センサ５を介して連結される。また、準備工程Ｓ１では、試験路Ｃの路面硬度と水分率とが調整される。

計測されるタイヤ２が不整地走行用の自動二輪車用タイヤである場合、試験路Ｃの路面硬度は、好ましくは、１７〜１８０ｋｇ／ｃｍ２である。このときの試験路Ｃの水分率は、好ましくは、７％未満である。なお、このような試験路Ｃは、平坦な砂路であるのが望ましい。

本実施形態のタイヤ特性計測方法は、次に、計測対象である第１タイヤ２Ａを第１車両３Ａに装着して試験路Ｃで走行させる走行工程Ｓ２が行われる。走行工程Ｓ２は、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔを徐々に上昇させる加速条件で、車両３を走行させるのが望ましい。このような走行工程Ｓ２は、短時間で異なるスリップ条件を再現することができる。

走行工程Ｓ２の加速条件は、例えば、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔを、後述する測定工程Ｓ３の開始時の初速度Ｓｔ０から、はじめの３秒間で時速５ｋｍ分を徐々に増加させ、その後、２秒毎に時速１５ｋｍ分ずつ徐々に増加させる。初速度Ｓｔ０は、好ましくは、時速５〜１５ｋｍである。

このような走行工程Ｓ２は、後述する測定工程Ｓ３において、精度が低下し易いスリップ率ｓが低い領域の第１車両３Ａ及び第１タイヤ２Ａの情報Ｉを、比較的長時間測定することができる。

本実施形態のタイヤ特性計測方法は、次に、走行中の第１車両３Ａ及び第１タイヤ２Ａの情報Ｉを測定する測定工程Ｓ３が行われる。測定工程Ｓ３は、情報Ｉとして、少なくとも、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔ、第１車両３Ａの速度Ｓｖ、第１タイヤ２Ａに作用する垂直荷重Ｐｖ及び第１車両３Ａに作用する水平荷重Ｐｈを測定するのが望ましい。さらに、本実施形態の測定工程Ｓ３は、第１タイヤ２Ａの回転位相Ａを測定している。

測定工程Ｓ３は、各情報Ｉを、時系列的に測定するのが望ましい。このような測定工程Ｓ３は、後述する計算工程Ｓ４において、速度Ｓｔ、速度Ｓｖ、垂直荷重Ｐｖ及び水平荷重Ｐｈと、第１タイヤ２Ａの回転位相Ａとを関連して計算するのに適している。

本実施形態のタイヤ特性計測方法は、次に、測定された情報Ｉに基づいて、第１タイヤ２Ａと試験路Ｃとの間の摩擦係数μ及びスリップ率ｓを計算する計算工程Ｓ４が行われる。計算工程Ｓ４は、第１タイヤ２Ａに作用する垂直荷重Ｐｖ及び第１車両３Ａに作用する水平荷重Ｐｈに基づき摩擦係数μを計算し、第１タイヤ２Ａの速度Ｓｔ及び第１車両３Ａの速度Ｓｖに基づきスリップ率ｓを計算するのが望ましい。

本実施形態の計算工程Ｓ４は、試験路Ｃに対する第１タイヤ２Ａのブロック１１のタイヤ回転方向Ｒの接地状態が異なる複数の接地瞬間について、摩擦係数μ及びスリップ率ｓを計算している。この接地瞬間は、例えば、図３に示されるような第１状態Ｃ１と、第２状態Ｃ２と、第３状態Ｃ３とを含んでいる。このような接地瞬間は、第１タイヤ２Ａの回転位相Ａに基づき判断されるのが望ましい。

計算工程Ｓ４は、さらに、第１状態Ｃ１、第２状態Ｃ２及び第３状態Ｃ３について、それぞれ、摩擦係数μ及びスリップ率ｓの関係を示すμ−ｓカーブを計算するのが望ましい。μ−ｓカーブは、横軸をスリップ率ｓ、縦軸を摩擦係数μとしたグラフに表される曲線である。このようなμ−ｓカーブは、第１状態Ｃ１、第２状態Ｃ２及び第３状態Ｃ３における第１タイヤ２Ａのμ−ｓ特性を、個別に評価することができる。

計算工程Ｓ４は、さらに、第１状態Ｃ１、第２状態Ｃ２及び第３状態Ｃ３の摩擦係数μ及びスリップ率ｓの関係を平均したμ−ｓカーブを計算するのが望ましい。このとき、第１状態Ｃ１、第２状態Ｃ２及び第３状態Ｃ３の摩擦係数μ及びスリップ率ｓは、それぞれ、同数の情報Ｉに基づいて計算されるのが望ましい。

このような摩擦係数μ及びスリップ率ｓは、ブロック１１の接地状態が与える影響を等しく評価することができ、第１タイヤ２Ａのμ−ｓ特性を、精度よく評価することができる。このため、本実施形態のタイヤ特性計測方法は、第１タイヤ２Ａのμ−ｓ特性を、総合的に精度よく評価することができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

２ タイヤ
３ 車両
１０ トレッド部
１１ ブロック
Ｓ２ 走行工程
Ｓ３ 測定工程
Ｓ４ 計算工程
μ 摩擦係数
ｓ スリップ率

Claims (9)

1. トレッド部にブロックが形成されたタイヤの特性を評価するための方法であって、
   前記タイヤを車両に装着して試験路で走行させる走行工程と、
   走行中の前記車両及び前記タイヤの情報を測定する測定工程と、
   測定された前記情報に基づいて、前記タイヤと前記試験路との間の摩擦係数及びスリップ率を計算する計算工程とを含み、
   前記計算工程は、前記試験路に対する前記ブロックのタイヤ回転方向の接地状態が異なる複数の接地瞬間について、前記摩擦係数及び前記スリップ率を計算することを特徴とするタイヤ特性計測方法。
2. 前記測定工程は、前記情報として、少なくとも、前記タイヤの速度、前記車両の速度、前記タイヤに作用する垂直荷重、前記車両に作用する水平荷重及び前記タイヤの回転位相を測定する請求項１に記載のタイヤ特性計測方法。
3. 前記トレッド部は、ランド比が６０％以下のブロックパターンを有する請求項１又は２に記載のタイヤ特性計測方法。
4. 前記接地瞬間は、前記ブロックの踏面のタイヤ回転方向の先着部のみが接地している第１状態と、前記ブロックの前記踏面の全体が接地している第２状態と、前記ブロックの前記踏面のタイヤ回転方向の後着部のみが接地している第３状態とを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ特性計測方法。
5. 前記計算工程は、さらに、前記第１状態、前記第２状態及び前記第３状態について、それぞれ、前記摩擦係数及び前記スリップ率の関係を示すμ−ｓカーブを計算する請求項４に記載のタイヤ特性計測方法。
6. 前記計算工程は、さらに、前記第１状態、前記第２状態及び前記第３状態の前記摩擦係数及び前記スリップ率の関係を平均したμ−ｓカーブを計算する請求項５に記載のタイヤ特性計測方法。
7. 前記車両は、前記タイヤを駆動するための第１車両と、前記第１車両に牽引される第２車両とを含んでいる請求項１乃至６のいずれかに記載のタイヤ特性計測方法。
8. 前記走行工程は、前記タイヤの速度を徐々に上昇させる加速条件で、前記車両を走行させる請求項１乃至７のいずれかに記載のタイヤ特性計測方法。
9. トレッド部にブロックが形成されたタイヤの特性を評価するためのタイヤ特性計測装置であって、
   前記タイヤが装着された車両を有し、
   前記車両は、前記タイヤを駆動するための第１車両と、前記第１車両に牽引される第２車両とを含み、
   前記第１車両は、前記タイヤの速度を測定するタイヤ速度センサと、前記第１車両の速度を測定する車両速度センサと、前記タイヤに作用する垂直荷重を測定する垂直荷重センサと、前記タイヤの回転位相を測定する回転位相センサとを備え、
   前記第１車両と前記第２車両とは、前記第１車両に作用する水平荷重を測定する牽引力センサを介して連結されていることを特徴とするタイヤ特性計測装置。

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