JP2020041813A

JP2020041813A - タイヤの性能の評価方法

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Publication number: JP2020041813A
Application number: JP2018167109A
Authority: JP
Inventors: 直樹岩本; Naoki Iwamoto
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: JP7151292B2

Abstract

【課題】走行試験機の走行面の温度を精度良く調整しうる、タイヤの試験方法の提供。【解決手段】このタイヤ２２の性能の評価方法は、走行面３４を有する走行試験機６にタイヤ２２をセットする工程、及び上記走行面３４の温度を測定しこの温度の測定結果からこの走行面３４が所定の温度となるように上記走行試験機６の環境温度を調整しつつ、上記走行面３４上で上記タイヤ２２を走行させてこのタイヤ２２の性能を測定する工程を含む。好ましくは、上記走行面３４は氷の面である。好ましくは、上記測定されるタイヤ２２の性能はタイヤ２２の摩擦係数である。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの性能の評価方法に関する。

タイヤの性能の評価には、走行面を備えた走行試験機が用いられる。この試験においては、所定の速度で動く走行面に、タイヤが所定の荷重で押し付けられる。これにより、走行面上でタイヤを走行させて、摩擦係数や制動距離等のタイヤの性能が測定される。

タイヤの性能は、温度に依存する。例えば、氷上でのタイヤの動摩擦係数は、氷面温度がマイナスから０℃に近づくにつれて、小さくなる。氷面温度が１．０℃違うと、動摩擦係数は８％程度変化する。温度の影響を抑えてタイヤの性能を精度良く評価するために、走行試験機の環境温度は、所定の値に調整される。環境温度を調整しつつタイヤを試験する方法が、特開２０１５−１７８６１公報に開示されている。

特開２０１５−１７８６１公報

走行面の温度は、走行試験機の環境温度と必ずしも一致しない。同じ環境温度でも、評価を実施する日や時間により、走行面の温度が異なることがある。より精度よくタイヤの性能を測定するために、走行面の温度を精度良く所定の温度に調整しうる試験方法が求められている。

本発明の目的は、走行面の温度を精度良く調整しうるタイヤの試験方法の提供にある。

本発明に係るタイヤの性能の評価方法は、
走行面を有する走行試験機にタイヤをセットする工程
及び
上記走行面の温度を測定しこの温度の測定結果からこの走行面が所定の温度となるように上記走行試験機の環境温度を調整しつつ、上記走行面上で上記タイヤを走行させてこのタイヤの性能を測定する工程
を含む。

好ましくは、上記走行面は氷の面である。

好ましくは、上記測定されるタイヤの性能はタイヤの摩擦係数である。

好ましくは、上記走行試験機の環境温度が送風機能を有する温度調節器によって調整され、この温度調節器からの風が上記走行面に直接当たらないように、この風の向きと上記走行面の位置との関係が調整されている。

好ましくは、上記走行試験機は試験室内に設置されており、この試験室のドアの正面方向は、上記温度調節器の送風方向と垂直である。

本発明に係るタイヤの性能の評価設備は、タイヤを走行させる走行面及びこの走行面の温度を測定する温度測定器を有しこのタイヤの性能を測定しうる走行試験機、上記走行試験機の環境温度を調整しうる温度調節器、及び上記走行面の温度の測定結果からこの走行面の温度が所定の温度となるように上記温度調節器を制御する制御器を備える。

本発明に係るタイヤの性能の評価方法では、走行面の温度が測定され、この温度の測定結果から、走行面が所定の温度となるように走行試験機の環境温度が調整される。この温度調整をしつつ、タイヤの性能が測定される。この方法では、走行面の温度を所定の値に精度よく合わせた状態で、タイヤの性能が測定される。これは、タイヤの性能測定の精度向上に寄与する。この方法では、タイヤの性能が精度良く評価できる。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤの性能評価方法で使用される、評価設備が示された模式図である。図２は、図１の設備で使用される走行試験機を概念的に示す正面図である。図３は、本方法及び従来の方法について、性能計測中での環境温度の推移が示されたグラフである。図４は、本方法及び従来の方法について、性能計測中での走行面の温度の推移が示されたグラフである。図５は、本方法での走行面の温度と動摩擦係数との関係が示されたグラフである。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ評価方法で使用される評価設備２が示された模式図である。この設備２は、試験室４内に設けられている。図１で示されるように、この設備２は、走行試験機６、温度調節器８及び制御器１０を備えている。図２は、図１の走行試験機６が概念的に示された正面図である。

走行試験機６は、タイヤの性能を測定する。走行試験機６は、ドラム１２、タイヤ支持部１４、ドラム支持部１６、温度測定器１８及び台部２０を備えている。図２には、評価対象となるタイヤ２２も併せて示されている。なお図１の走行試験機６には、これらのうち、ドラム１２、タイヤ２２及び温度測定器１８のみが示されている。

ドラム１２は円筒状を呈している。図２では、ドラム１２はその断面が示されている。ドラム１２の軸方向の一方側の面は開口２４を有しており（この面は開口面２６と称される）、ドラム１２の他方側の面は開口を有していない（この面は底面２８と称される）。図２に示されるように、タイヤ２２の試験時には、開口面２６側からタイヤ２２がドラム１２の内部に挿入される。ドラム１２の内周面には、一定厚さの氷層３０が形成されている。この氷層３０の表面（氷面３２）は、平滑に削られ、磨かれている。この氷面３２は、タイヤ２２が走行される走行面３４を構成する。この実施形態では、走行試験機６はタイヤ２２の氷上性能の測定用である。この走行試験機６は、インサイドドラム型である。

タイヤ支持部１４は、ドラム１２の開口面２６の外側に位置する。タイヤ支持部１４は、回転軸３６、タイヤ駆動部３８、昇降機４０及びロードセル４２を備えている。回転軸３６には、タイヤ２２が装着される。タイヤ駆動部３８は、回転軸３６の回転、この回転の減速及び停止を制御する。タイヤ駆動部３８により、タイヤ２２は、回転、減速及び停止が制御されうる。昇降機４０は、回転軸３６を垂直方向（図２の上下方向）に移動させる。タイヤ２２は、昇降機４０により垂直方向に移動されうる。ロードセル４２は、タイヤ２２に負荷される力を計測する。ロードセル４２は、ドラム１２からタイヤ２２に対し、半径方向に加わる反力（荷重）Ｆｚ、及び周方向に加わる反力（前後力）Ｆｘを計測する。

タイヤ支持部１４は、台部２０上を水平方向に移動可能である。これにより、タイヤ２２はドラム１２に対して水平方向（図２の左右方向）に移動されうる。この水平方向の移動と前述の昇降機４０による垂直方向の移動とにより、タイヤ２２をドラム１２の走行面３４の所望の位置に接触させることができる。この垂直方向の移動により、タイヤ２２に所望の荷重を負荷することができる。さらにこのタイヤ支持部１４は、回転軸３６の延びる方向を、ドラム１２の軸方向に対して傾斜させることができる。これにより、タイヤ２２に所望のキャンバー角及びスリップ角を与えることができる。

ドラム支持部１６は、ドラム１２の底面２８の外側に位置する。ドラム支持部１６は、ドラム回転軸４４、軸受け４６及びドラム駆動部４８を備える。ドラム回転軸４４は、ドラム１２の底面２８と接続する。軸受け４６は、ドラム回転軸４４を支えている。ドラム駆動部４８は、ドラム回転軸４４を回転させることで、ドラム１２を所望の速度で回転させることができる。

温度測定器１８は、ドラム１２の内部に位置する。温度測定器１８は、走行面３４の温度を測定する。この実施形態では、温度測定器１８は、氷面３２の温度を測定する。測定結果は、制御器１０に送られる。典型的には温度測定器１８は、赤外線サーモグラフィである。接触型の温度計で氷面３２の温度を計測してもよい。

温度調節器８は、試験室４内の温度を調整する。この実施形態では、温度調節器８は、温風又は冷風を出すことで試験室４内の気温を調節する、空調機である。この温度調節器８は、冷暖房機能を有する。温度調節器８は、走行試験機６の環境温度を調節しうる。

制御器１０には、温度測定器１８が計測した走行面３４の温度が送られる。制御器１０は、温度調節器８を制御できる。制御器１０は、温度調節器８の冷房の強度又は暖房の強度を変更できる。なお、図１では、制御器１０と温度測定器１８とを結ぶ線が描かれているが、これは温度測定器１８の測定結果が制御器１０に送られる手段が存在することを意味するものである。これらの間に物理的な配線が存在する必要は必ずしもない。例えば、測定結果が無線で送られてもよい。制御器１０と温度調節器８との間も同様に、これらの間に物理的な配線が存在してもよく、存在しなくてもよい。

本発明に係るタイヤ２２の性能評価方法は、図１及び２で示された評価設備２を使用する。この評価方法は、
（１）走行試験機６にタイヤ２２をセットする工程
及び
（２）タイヤ２２の性能を測定する工程
を含む。

上記（１）の工程では、評価の対象となるタイヤ２２が所定の内圧となるように、その内部に空気が充填される。このタイヤ２２が、タイヤ支持部１４の回転軸３６に装着される。

上記（２）の工程では、タイヤ２２の性能の測定が行われる。この実施形態では、動摩擦係数の測定が行われる。この測定では、ドラム１２は所定の回転速度で回転させられる。タイヤ２２は、回転不能に拘束される。この状態で、タイヤ２２は、所定の荷重Ｆｚでドラム１２の走行面３４に押えつけられる。タイヤ２２は氷面３２上を滑る。ドラム１２の回転速度は、タイヤ２２の氷上滑り速度となる。このとき、ロードセル４２により、タイヤ２２に負荷される前後力Ｆｘが測定される。タイヤ２２の動摩擦係数μが、以下の式で得られる。
μ ＝Ｆｘ／Ｆｚ
これにより、所望の回転速度での動摩擦係数μが測定される。

上記（２）の工程では、動摩擦係数の測定とともに、走行面３４の温度が調整される。温度測定器１８が計測した走行面３４の温度から、制御器１０が温度調節器８を制御する。走行面３４の温度が所定の温度より高いときは、制御器１０は温度調節器８の冷房能力を高くすることで、環境温度を下げる。これにより、走行面３４の温度を下げる。走行面３４の温度が所定の温度より低いときは、制御器１０は温度調節器８の暖房能力を高くすることで、環境温度を上げる。これにより、走行面３４の温度を上げる。これにより、走行面３４が所望の温度となるように調整される。

以下では本発明の作用効果が説明される。

本発明に係るタイヤ２２の性能の評価方法では、走行面３４の温度が測定され、この温度の測定結果から、走行面３４が所定の温度となるように走行試験機６の環境温度が調整される。この温度調整をしつつ、タイヤ２２の性能が測定される。この方法では、走行面３４の温度を所定の値に精度よく合わせた状態で、タイヤ２２の性能が測定される。これは、タイヤ２２の性能測定の精度向上に寄与する。この方法では、タイヤ２２の性能が精度良く評価できる。

図１において、矢印Ａは、温度調節器８から送られた風の方向を表す。この実施形態では、この風の方向Ａは、ドラム１２の外周面の方向を向いている。この風は、走行面３４に直接当たらない。このように、送風機からの風が走行面３４に直接当たらないように、風の向きと走行面３４の位置との関係が調整されているのが好ましい。これにより、走行面３４の温度が精度よく調整できる。この方法では、タイヤ２２の性能が精度良く評価できる。

図１では、試験室４の出入り口のドア５０の正面方向と、温度調節器８からの風の方向Ａとは異なっている。風の方向Ａとドア５０の正面方向とは、垂直である。ここでドア５０の正面方向とは、ドア５０を閉じた状態でドア５０の前面と直交する方向を意味する。このようにすることで、ドア５０の開閉が環境温度に与える影響が小さくできる。さらに、ドラム１２の位置をドア５０から離すことで、ドア５０の開閉が走行面３４の温度に与える影響がより小さくできる。これらにより、走行面３４の温度が精度よく調整できる。この方法では、タイヤ２２の性能が精度良く評価できる。

以上の実施形態では、タイヤ２２の性能として、氷上での動摩擦係数が測定された。タイヤ２２の性能として、乾いた走行面３４や湿った走行面３４での動摩擦係数が測定されてもよい。タイヤ２２の性能として、制動距離や摩耗性等の、その他の特性が測定されてもよい。

以上説明された実施形態では、走行試験機６はインサイドドラム型であった。走行試験機が、アウトサイドドラム型であってもよい。走行試験機が、フラットベルト型であってもよい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１で示された設備を使用し、上記の本発明に係る方法でタイヤの動摩擦係数が計測された。この評価では、走行面の温度が−１．１℃となるように、調整された。

［比較例１］
評価中に環境温度を計測して、この環境温度が−１．１℃なるように調整された。このことの他は実施例１と同様にして、タイヤの動摩擦係数が測定された。

［温度のばらつき］
実施例１及び比較例１のそれぞれについて、動摩擦係数の測定中における環境温度の推移及び走行面の温度（氷面温度）の推移が計測された。環境温度の推移が図３に、氷面温度の推移が図４に示されている。図３及び４において、符号ａで示されるのが実施例１であり、符号ｂで示されるのが比較例１である。実施例１は比較例１と比べて環境温度のばらつきは大きいものの、氷面温度のばらつきは小さくなっている。実施例１の氷面温度の標準偏差σＥと、比較例１の氷面温度の標準偏差σＣとの比（σＥ／σＣ）は、２７％であった。氷面温度の最大値と最小値の差は、実施例１では０．２℃であり、比較例１では１．６℃であった。

［動摩擦係数のばらつき］
実施例１及び比較例１のそれぞれについて、上記の温度ばらつきの評価と同じ温度設定で、動摩擦係数μを２０回測定した。動摩擦係数μの最大値と最小値との差の、動摩擦係数μの平均に対する比を最大誤差率として計算した。実施例１の最大誤差率は１．６％であり、比較例１の最大誤差率は８．０％であった。

［動摩擦係数の温度依存］
実施例１の方法で、動摩擦係数μを計測した。氷面温度が−１℃から−２℃の間で８回計測を実施した。この結果が、図５に示されている。氷面温度及び動摩擦係数μの関係を回帰分析したときの回帰式は、ｙ＝−０．０１８２ｘ＋０．１５２４、決定係数Ｒ^２は、０．９２０８であった。これらは、氷面温度と動摩擦係数μとが高い相関を有することを示している。これは、評価精度が高いことを間接的に示している。

上記のとおり、実施例の評価方法は、比較例の評価方法に比べて総合的に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された方法は、種々のタイヤの種々の性能の評価にも適用されうる。

２・・・評価設備
４・・・試験室
６・・・走行試験機
８・・・温度調節器
１０・・・制御器
１２・・・ドラム
１４・・・タイヤ支持部
１６・・・ドラム支持部
１８・・・温度測定器
２０・・・台部
２２・・・タイヤ
２４・・・開口
２６・・・開口面
２８・・・底面
３０・・・氷層
３２・・・氷面
３４・・・走行面
３６・・・回転軸
３８・・・タイヤ駆動部
４０・・・昇降機
４２・・・ロードセル
４４・・・ドラム回転軸
４６・・・軸受け
４８・・・ドラム駆動部
５０・・・ドア

Claims

走行面を有する走行試験機にタイヤをセットする工程
及び
上記走行面の温度を測定しこの温度の測定結果からこの走行面が所定の温度となるように上記走行試験機の環境温度を調整しつつ、上記走行面上で上記タイヤを走行させてこのタイヤの性能を測定する工程
を含む、タイヤの性能の評価方法。
上記走行面が氷の面である、請求項１に記載の評価方法。
上記測定されるタイヤの性能がタイヤの摩擦係数である、請求項１又は２に記載の評価方法。
上記走行試験機の環境温度が送風機能を有する温度調節器によって調整され、この温度調節器からの風が上記走行面に直接当たらないように、この風の向きと上記走行面の位置との関係が調整されている、請求項１から３のいずれかに記載の評価方法。
上記走行試験機が試験室内に設置されており、この試験室のドアの正面方向が、上記温度調節器の送風方向と垂直である請求項４に記載の評価方法。
タイヤを走行させる走行面及びこの走行面の温度を測定する温度測定器を有しこのタイヤの性能を測定しうる走行試験機、
上記走行試験機の環境温度を調整しうる温度調節器、
及び
上記走行面の温度の測定結果からこの走行面の温度が所定の温度となるように上記温度調節器を制御する制御器
を備えるタイヤの性能評価設備。