JP2018099936A - タイヤの性能評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】区間における物理量の線形性を判定することを基本として、タイヤの性能を短時間で精度よく評価する方法を提供する。【解決手段】実際の車両の走行履歴に基づいて加速度ａの頻度分布を求める頻度計算ステップＳ１と、評価対象加速度の範囲を区間として設定する区間設定ステップＳ２と、区間における加速度ａの最小値、中間値及び最大値を抽出する抽出ステップＳ３と、加速度ａに基づいた物理量ｐを取得する物理量取得ステップＳ４と、区間における加速度ａの最小値から最大値への変化に対して、物理量ｐが線形に変化するかを判定する線形性判定ステップＳ５と、物理量ｐが線形に変化していないと判定された区間を、複数の区間に分割する分割ステップＳ６とを含んでいる。分割された区間毎に、線形性判定ステップＳ５で物理量ｐが線形に変化すると判定されるまで、抽出ステップＳ３及び物理量取得ステップＳ４を繰り返している。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの性能を評価するための方法に関する。

従来、タイヤの性能を評価するために、実際の車両にタイヤを装着して走行させることなく、台上試験やコンピュータシミュレーションにより評価する方法が種々知られている。

例えば、下記特許文献１には、模擬路面上でタイヤを転動させてタイヤ摩耗を評価するタイヤの摩耗評価方法が提案されている。特許文献１のタイヤの摩耗評価方法では、走行モードを設定するために、まず、車両の実際の走行履歴に基づいて前後方向又は左右方向の加速度の頻度分布を求める。そして、この方法では、評価を簡易的に行うために、当該加速度を所定の区間に区分けし、各区間内に含まれる加速度について区間中央値で代表して、その区間中央値毎の頻度分布を算出している。

特開２００７−１３９７０８号公報

しかしながら、上記特許文献１のタイヤの摩耗評価方法は、所定の区間を大きく設定すると、実際の車両の走行履歴の再現性が悪化し、精度よく評価できなかった。一方、この方法は、所定の区間を小さく設定すると、評価をするのに長い時間を要するという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、区間における物理量の線形性を判定することを基本として、タイヤの性能を短時間で精度よく評価する方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、タイヤの性能を評価するための方法であって、実際の車両の走行履歴に基づいて前後方向又は左右方向の少なくとも１方向の加速度の頻度分布を求める頻度計算ステップと、前記加速度の頻度分布の評価対象加速度の範囲を区間として設定する区間設定ステップと、前記区間における前記加速度の最小値、中間値及び最大値を抽出する抽出ステップと、前記加速度の最小値、中間値及び最大値に基づいた外的作用を擬似的に前記タイヤに適用し、かつ、前記タイヤから予め定められた物理量を取得する物理量取得ステップと、前記区間における前記加速度の最小値から最大値への変化に対して、前記物理量が線形に変化するか否かを判定する線形性判定ステップと、前記物理量が線形に変化していないと判定された前記区間に対して、当該区間を、複数の区間に分割する分割ステップとを含み、分割された前記区間毎に、前記線形性判定ステップで前記物理量が線形に変化すると判定されるまで、前記抽出ステップ及び前記物理量取得ステップを繰り返すことを特徴とする。

本発明に係るタイヤの性能評価方法において、前記物理量取得ステップは、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションにより実行されるのが望ましい。

本発明に係るタイヤの性能評価方法において、前記線形性判定ステップで前記物理量が線形に変化すると判定されると、前記区間の前記中間値を前記区間の代表値として設定するのが望ましい。

本発明に係るタイヤの性能評価方法において、前記分割ステップは、前記区間を３つの前記区間に分割するのが望ましい。

本発明に係るタイヤの性能評価方法において、前記物理量は、前記タイヤの摩耗に関するものであるのが望ましい。

本発明に係るタイヤの性能評価方法において、前記タイヤは、トレッドクラウン部とトレッドショルダー部とを有し、前記物理量が、前記トレッドクラウン部と前記トレッドショルダー部との摩耗エネルギーの差であるのが望ましい。

本発明のタイヤの性能評価方法は、加速度の頻度分布の評価対象加速度の範囲を区間として設定する区間設定ステップと、区間における加速度の最小値、中間値及び最大値を抽出する抽出ステップと、加速度の最小値、中間値及び最大値に基づいた外的作用を擬似的にタイヤに適用し、かつ、タイヤから予め定められた物理量を取得する物理量取得ステップと、前記区間における前記加速度の最小値から最大値への変化に対して、前記物理量が線形に変化するか否かを判定する線形性判定ステップと、前記物理量が線形に変化していないと判定された区間に対して、当該区間を、複数の区間に分割する分割ステップとを含んでいる。

このようなタイヤの性能評価方法は、物理量の線形性に基づき区間を分割するので、最小限の区間分割を容易に行うことができ、区間の設定に要する時間を短縮することができる。また、本発明のタイヤの性能評価方法は、物理量の変化について線形性を判定しているので、当該物理量が、例えば、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの差のような加速度に対する変化が非線形で予測困難な物理量であっても、精度の高い評価を効率的に行うことができる。さらに、本発明のタイヤの性能評価方法は、この区間の分割を自動的に最適化することも可能である。

本発明のタイヤの性能評価方法は、分割された区間毎に、線形性判定ステップで物理量が線形に変化すると判断されるまで、抽出ステップ及び物理量取得ステップを繰り返している。このようなタイヤの性能評価方法は、全ての区間の物理量が加速度に対して線形性を有する状態となるので、加速度に対する変化が予測困難な物理量であっても、より精度の高い評価を行うことができる。

本発明のタイヤの性能評価方法の一実施形態を示すフローチャートである。 区間の加速度と物理量との関係を示すグラフである。 分割された区間の加速度と物理量との関係を示すグラフである。 さらに分割された区間の加速度と物理量との関係を示すグラフである。 前後方向及び左右方向の加速度の頻度分布を示すグラフである。（ａ）は、比較例のグラフであり、（ｂ）は、実施例のグラフである。

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の性能評価方法を示すフローチャートである。図１に示されるように、本実施形態のタイヤの性能評価方法は、コンピュータシミュレーションにより、トレッドクラウン部とトレッドショルダー部とを有するタイヤの摩耗を評価するための方法である。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、実際の車両の走行履歴に基づいて前後方向又は左右方向の少なくとも１方向の加速度ａの頻度分布を求める頻度計算ステップＳ１を含んでいる。頻度計算ステップＳ１では、例えば、周知の加速度計が取り付けられた車両に評価基準となる基準タイヤが装着され、当該車両を既定のテストコースで走行させる。

そして、頻度計算ステップＳ１は、テストコースを走行したときの車両の加速度ａを時系列的に計測して、実際の車両の走行履歴を求める。さらに、頻度計算ステップＳ１は、当該車両の走行履歴から、実際の車両がこのテストコースを走行したときの加速度ａの頻度分布を取得する。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、頻度計算ステップＳ１で求められた加速度ａの頻度分布の評価対象加速度の範囲を区間Ａとして設定する区間設定ステップＳ２を含んでいる。区間Ａとして設定される評価対象加速度の範囲は、計測された加速度ａの９５％以上を含む範囲であるのが望ましい。

図２は、区間Ａの加速度ａと物理量ｐとの関係を示すグラフである。図２の横軸は加速度ａであり、縦軸は物理量ｐである。図１及び図２に示されるように、本実施形態のタイヤの性能評価方法は、区間設定ステップＳ２で設定された区間Ａにおける加速度ａの最小値ａ１、中間値ａ２及び最大値ａ３を抽出する抽出ステップＳ３を含んでいる。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、抽出ステップＳ３で抽出された加速度ａの最小値ａ１、中間値ａ２及び最大値ａ３に基づき、物理量ｐを取得する物理量取得ステップＳ４を含んでいる。物理量取得ステップＳ４は、加速度ａの最小値ａ１、中間値ａ２及び最大値ａ３に基づいた外的作用を擬似的にタイヤに適用し、かつ、タイヤから予め定められた物理量ｐを取得するのが望ましい。

本実施形態の物理量取得ステップＳ４は、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションにより実行される。このため、本実施形態の物理量取得ステップＳ４は、加速度ａの最小値ａ１、中間値ａ２及び最大値ａ３に基づいた外的作用パラメータをタイヤモデルに適用し、かつ、タイヤモデルから予め定められた物理量ｐを取得している。なお、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションは、周知の方法が適宜採用される。

物理量取得ステップＳ４では、例えば、加速度ａが最小値ａ１のときの第１物理量ｐ１と、加速度ａが中間値ａ２のときの第２物理量ｐ２と、加速度ａが最大値ａ３のときの第３物理量ｐ３とを取得している。

物理量ｐは、例えば、タイヤの摩耗に関するものである。本実施形態の物理量ｐは、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの差である。このような物理量ｐは、タイヤの偏摩耗性能を評価するのに有用であるものの、一般的に、加速度ａに対する変化が非線形で予測困難な場合が多い。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、物理量取得ステップＳ４で取得された物理量ｐが、区間Ａにおける加速度ａの最小値ａ１から最大値ａ３への変化に対して、線形に変化するか否かを判定する線形性判定ステップＳ５を含んでいる。このようなタイヤの性能評価方法は、物理量ｐの変化について線形性を判定しているので、当該物理量ｐが、例えば、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの差のような加速度ａに対する変化が非線形で予測困難な物理量であっても、精度の高い評価を効率的に行うことができる。

例えば、図２の物理量ｐは、加速度ａが最小値ａ１から中間値ａ２へ変化するときに第１物理量ｐ１から第２物理量ｐ２に増加している。一方、この物理量ｐは、加速度ａが中間値ａ２から最大値ａ３へ変化するときに第２物理量ｐ２から第３物理量ｐ３に減少している。この場合、線形性判定ステップＳ５は、この物理量ｐが、区間Ａにおける加速度ａの最小値ａ１から最大値ａ３への変化に対して、線形に変化していないと判定する。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、線形性判定ステップＳ５で物理量ｐが線形に変化していないと判定された区間Ａに対して、当該区間Ａを、複数の区間Ｂ〜Ｄに分割する分割ステップＳ６を含んでいる。このようなタイヤの性能評価方法は、物理量ｐの線形性に基づき区間を分割するので、最小限の区間分割を容易に行うことができ、区間の設定に要する時間を短縮することができる。さらに、本実施形態のタイヤの性能評価方法は、この区間の分割を自動的に最適化することも可能である。

図３は、分割された区間Ｂ〜Ｄの加速度ａと物理量ｐとの関係を示すグラフである。図３の横軸は加速度ａであり、縦軸は物理量ｐである。図３に示されるように、分割ステップＳ６は、区間Ａを３つの区間Ｂ〜Ｄに分割するのが望ましい。このような分割ステップＳ６は、区間Ａの加速度ａの屈曲点である中間値ａ２を含む区間Ｃを設定することができる。このため、本実施形態のタイヤの性能評価方法は、中間値ａ２近傍で変化する物理量ｐをより正確に取得することができる。

図１及び図３に示されるように、本実施形態のタイヤの性能評価方法は、分割ステップＳ６で区間Ａが分割されると、分割された区間Ｂ〜Ｄ毎に、抽出ステップＳ３、物理量取得ステップＳ４及び線形性判定ステップＳ５が行われる。

以下、区間Ｂについて、繰り返される各ステップＳ３〜Ｓ５が説明される。本実施形態の区間Ｂは、区間Ａの加速度ａの最小値ａ１を含む区間である。このため、区間Ｂの抽出ステップＳ３では、区間Ｂにおける加速度ａの最小値ａ１、中間値ａ４及び最大値ａ５を抽出している。

区間Ｂの物理量取得ステップＳ４では、例えば、加速度ａが最小値ａ１のときの第１物理量ｐ１と、加速度ａが中間値ａ４のときの第４物理量ｐ４と、加速度ａが最大値ａ５のときの第５物理量ｐ５とを取得している。なお、第１物理量ｐ１は、既に取得しているので、改めて取得する必要はない。

区間Ｂの線形性判定ステップＳ５は、物理量ｐが、区間Ｂにおける加速度ａの最小値ａ１から最大値ａ５への変化に対して、線形に変化するか否かを判定している。

例えば、図３の区間Ｂの物理量ｐは、加速度ａが最小値ａ１から中間値ａ４へ変化するときに第１物理量ｐ１から第４物理量ｐ４に増加している。また、この物理量ｐは、加速度ａが中間値ａ４から最大値ａ５へ変化するときに第４物理量ｐ４から第５物理量ｐ５に増加している。この場合、区間Ｂの線形性判定ステップＳ５は、この物理量ｐが、区間Ｂにおける加速度ａの最小値ａ１から最大値ａ５への変化に対して、線形に変化していると判定する。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、線形性判定ステップＳ５で物理量ｐが線形に変化すると判定されると、当該区間Ｂの中間値ａ４を区間Ｂの代表値として設定する代表値設定ステップＳ７を含んでいる。代表値設定ステップＳ７では、また、代表値である中間値ａ４に対応する第４物理量ｐ４を代表物理量に設定している。このような代表値設定ステップＳ７は、当該区間を代表するのに適切な代表値及び代表物理量の設定を容易に行うことができる。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、代表値設定ステップＳ７で代表値及び代表物理量が設定された後に、他の全ての区間Ｃ，Ｄが線形性を有しているのか判定する全区間判定ステップＳ８を含んでいる。タイヤの性能評価方法は、全区間判定ステップＳ８で、例えば、区間Ｃ，Ｄの線形性の判定をしていないと判定された場合に、当該区間Ｃ，Ｄについて、抽出ステップＳ３、物理量取得ステップＳ４及び線形性判定ステップＳ５が行われる。

上述の各ステップと同様であるため詳細な説明は省略されるが、区間Ｃの抽出ステップＳ３は、区間Ｃに対し、加速度ａの最小値ａ５、中間値ａ２及び最大値ａ６を抽出し、区間Ｃの物理量取得ステップＳ４は、それらに対応する第５物理量ｐ５、第２物理量ｐ２及び第６物理量ｐ６を取得している。なお、既に取得している物理量ｐは、改めて取得する必要はない。

そして、本実施形態の区間Ｃの線形性判定ステップＳ５は、図３の区間Ｃの物理量ｐが、区間Ｃにおける加速度ａの最小値ａ５から最大値ａ６への変化に対して、線形に変化していないと判定する。このため、区間Ｃは、分割ステップＳ６が行われる。区間Ｃの分割ステップＳ６は、当該区間Ｃを、さらに複数の区間Ｅ〜Ｇ（図４に示す）に分割している。

同様に、区間Ｄの抽出ステップＳ３は、区間Ｄに対し、加速度ａの最小値ａ６、中間値ａ７及び最大値ａ３を抽出し、区間Ｄの物理量取得ステップＳ４は、それらに対応する第６物理量ｐ６、第７物理量ｐ７及び第３物理量ｐ３を取得している。なお、既に取得している物理量ｐは、改めて取得する必要はない。

そして、本実施形態の区間Ｄの線形性判定ステップＳ５は、図３の区間Ｄの物理量ｐが、区間Ｄにおける加速度ａの最小値ａ６から最大値ａ３への変化に対して、線形に変化していると判定する。このため、区間Ｄは、代表値設定ステップＳ７が行われる。区間Ｄの代表値設定ステップＳ７は、当該区間Ｄの中間値ａ７を区間Ｄの代表値として設定し、中間値ａ７に対応する第７物理量ｐ７を代表物理量に設定している。

図４は、区間Ｃがさらに分割された区間Ｅ〜Ｇの加速度ａと物理量ｐとの関係を示すグラフである。図４の横軸は加速度ａであり、縦軸は物理量ｐである。図１及び図４に示されるように、区間Ｃの分割ステップＳ６は、区間Ｃを３つの区間Ｅ〜Ｇに分割するのが望ましい。このような区間Ｃの分割ステップＳ６は、区間Ｃの加速度ａの中間値ａ２を含む区間Ｆを設定することができ、中間値ａ２近傍の変化を確認することができる。

本実施形態のタイヤの性能評価方法は、区間Ｅ〜Ｇについても、区間Ｅ〜Ｇ毎に、線形性判定ステップＳ５で物理量ｐが線形に変化すると判定されるまで、抽出ステップＳ３及び物理量取得ステップＳ４を繰り返している。

上述の各ステップと同様であるため詳細な説明は省略されるが、本実施形態の区間Ｅ〜Ｇの抽出ステップＳ３は、それぞれ、区間Ｅ〜Ｇに対し、加速度ａの最小値、中間値及び最大値を抽出し、区間Ｅ〜Ｇの物理量取得ステップＳ４は、それらに対応する各物理量ｐを取得している。なお、既に取得している物理量ｐは、改めて取得する必要はない。

そして、本実施形態の区間Ｅ〜Ｇの線形性判定ステップＳ５は、それぞれ、図４の区間Ｅ〜Ｇの物理量ｐが、区間Ｅ〜Ｇおける加速度ａの最小値から最大値への変化に対して、線形に変化していると判定する。このため、区間Ｅ〜Ｇは、代表値設定ステップＳ７が行われる。区間Ｅ〜Ｇの代表値設定ステップＳ７は、それぞれ、当該Ｅ〜Ｇの中間値を各区間の代表値として設定し、当該中間値に対応する物理量ｐを代表物理量に設定している。

そして、タイヤの性能評価方法は、例えば、各区間の代表物理量とその区間の加速度ａの頻度分布とにより、タイヤの性能を評価することができる。このようなタイヤの性能評価方法は、全ての区間の物理量ｐが加速度ａに対して線形性を有する状態となるので、加速度ａに対する変化が予測困難な物理量ｐであっても、より精度の高い評価を行うことができる。

また、本実施形態のタイヤの性能評価方法は、異なるタイヤの評価をするときにも、例えば、そのサイズ、内圧及び荷重等の使用条件が類似する場合には、上述の方法で設定された代表値に対応する物理量ｐを取得するだけで、精度の高い評価を短時間で行うことができる。

なお、上述の物理量取得ステップＳ４は、コンピュータシミュレーションにより実行されていたが、物理量取得ステップＳ４は、台上試験により実行されてもよい。

また、上述の物理量ｐは、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの差であったが、物理量ｐは、例えば、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの比であってもよい。さらに、物理量ｐは、タイヤに作用する横力、応力又は歪等であってもよい。

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、本発明は図示の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。

前後方向加速度及び左右方向加速度が発生したときのタイヤの摩耗性能が評価された。図５は、前後方向及び左右方向の加速度の頻度分布を示すグラフである。図５の横軸は左右方向加速度であり、縦軸は前後方向加速度である。また、図５において、加速度の頻度分布が、濃淡により示されている。図５（ａ）は、比較例として、従来の方法により、評価対象加速度の範囲を９分割したグラフである。また、図５（ｂ）は、実施例として、図１の方法により、評価対象加速度の範囲を各区間が線形となるまで分割したグラフである。

比較例の方法と、実施例の方法とでタイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの比が評価され、実際のテスト車両を走行させて計測されたタイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗量の比と比較された。各評価の共通仕様及び評価方法は、以下の通りである。

前輪タイヤサイズ：２７５／８０Ｒ２２．５
設定内圧：９００ｋＰａ
設定荷重：３５５０ｋｇ

＜比較例＞
図５（ａ）に示されるように、評価対象加速度の範囲を９分割した各区間において、黒丸で示される加速度の代表値が設定された。加速度の代表値に対応する代表摩耗エネルギーが取得され、この代表摩耗エネルギーと当該区間の加速度の頻度分布とにより、タイヤモデルの各部の摩耗エネルギーが求められた。求められた各部の摩耗エネルギーより、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの比が取得された。

＜実施例＞
図５（ｂ）に示されるように、左右方向の加速度及び前後方向の加速度のそれぞれにおいて、図１の方法により、１７分割された各区間において、黒丸で示される加速度の代表値が設定された。加速度の代表値に対応する代表摩耗エネルギーが取得され、この代表摩耗エネルギーと当該区間の加速度の頻度分布とにより、タイヤモデルの各部の摩耗エネルギーが求められた。求められた各部の摩耗エネルギーより、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗エネルギーの比が取得された。

＜計測値＞
供試タイヤが装着されたテスト車両にて、ドライ路面のテストコースを走行し、タイヤの各部の摩耗量が計測された。計測された各部の摩耗量より、タイヤのトレッドクラウン部とトレッドショルダー部との摩耗量の比が計算された。

テストの結果は、以下のとおりである。
比較例：１．００
実施例：１．１１
計測値：１．２３

テストの結果、実施例の方法は、比較例に対して、実際のテスト車両を走行させて計測された結果に近く、評価の精度が向上していることが確認できた。

Ｓ１ 頻度計算ステップ
Ｓ２ 区間設定ステップ
Ｓ３ 抽出ステップ
Ｓ４ 物理量取得ステップ
Ｓ５ 線形性判定ステップ
Ｓ６ 分割ステップ
ａ 加速度
ｐ 物理量

Claims (6)

1. タイヤの性能を評価するための方法であって、
   実際の車両の走行履歴に基づいて前後方向又は左右方向の少なくとも１方向の加速度の頻度分布を求める頻度計算ステップと、
   前記加速度の頻度分布の評価対象加速度の範囲を区間として設定する区間設定ステップと、
   前記区間における前記加速度の最小値、中間値及び最大値を抽出する抽出ステップと、
   前記加速度の最小値、中間値及び最大値に基づいた外的作用を擬似的に前記タイヤに適用し、かつ、前記タイヤから予め定められた物理量を取得する物理量取得ステップと、
   前記区間における前記加速度の最小値から最大値への変化に対して、前記物理量が線形に変化するか否かを判定する線形性判定ステップと、
   前記物理量が線形に変化していないと判定された前記区間に対して、当該区間を、複数の区間に分割する分割ステップとを含み、
   分割された前記区間毎に、前記線形性判定ステップで前記物理量が線形に変化すると判定されるまで、前記抽出ステップ及び前記物理量取得ステップを繰り返すことを特徴とするタイヤの性能評価方法。
2. 前記物理量取得ステップは、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションにより実行される請求項１に記載のタイヤの性能評価方法。
3. 前記線形性判定ステップで前記物理量が線形に変化すると判定されると、前記区間の前記中間値を前記区間の代表値として設定する請求項１又は２に記載のタイヤの性能評価方法。
4. 前記分割ステップは、前記区間を３つの前記区間に分割する請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの性能評価方法。
5. 前記物理量は、前記タイヤの摩耗に関するものである請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの性能評価方法。
6. 前記タイヤは、トレッドクラウン部とトレッドショルダー部とを有し、
   前記物理量が、前記トレッドクラウン部と前記トレッドショルダー部との摩耗エネルギーの差である請求項５に記載のタイヤの性能評価方法。