JP4255748B2 - Evaluation method of circumferential torsional characteristics of tire - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールに装着され接地したタイヤに生じるタイヤの周方向ねじり振動からタイヤの周方向ねじり特性を評価する、タイヤの周方向ねじり特性評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両に装着されるタイヤは路面と車両とが接触する唯一の部分であって、路面と接地して転動するタイヤの振動特性は、車両の乗り心地に大きな影響を与える要素である。このため、個々のタイヤの振動特性を知ることは、車両の乗り心地の評価の上で重要であり、従来から種々の試験および測定方法でタイヤ固有の振動特性やタイヤの振動特性を特徴づける、タイヤ固有のバネ特性が評価されてきた。このバネ特性は個々のタイヤを車両に取り付けた際の車両の乗り心地を予測する上での基本特性として扱われている。
また、上述のタイヤのバネ特性を用いて、車両走行時の乗り心地、さらには操縦安定性等の向上を目的とした様々な解析がなされている。特にバネ特性のうちタイヤの周方向ねじり振動を生じさせる周方向ねじりバネ特性(周方向ねじり特性)は、40(Hz)近傍の低周波の振動に起因する乗り心地性能を評価する上で重要なものとなっている。
【0003】
タイヤの振動特性の中の、タイヤの周方向の振動特性を測定する装置として、特許文献1ではタイヤの装着されたホイールを支持軸に固定し、この支持軸を回転振動させることで、ホイールおよびタイヤに周方向ねじり振動を励起させ、このときの振動の周波数を測定する、ねじり振動機が開示されている。特許文献1では、この装置により得られたタイヤ外周部の振動成分とホイールの振動成分との比からタイヤ固有の周方向のねじり剛性(ねじりバネ)を測定し、タイヤの周方向のねじりバネ特性を評価している。
また、特許文献2では、ホイールとクランプとを相対的にねじりタイヤを変形させ、タイヤの変形量とホイールの中心にかかる回転のトルクとを測定するタイヤのねじり剛性(ねじりバネ)測定装置が開示されている。特許文献2では、この装置により得られたタイヤの変形量とホイールの中心にかかる回転トルクとから、タイヤ固有の周方向のねじりバネを測定し、タイヤ固有の周方向ねじりバネ特性を評価している。
【0004】
【特許文献1】
特開平09−189645号公報
【特許文献2】
特開平06−129953号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献1に開示されるねじり振動機では、周方向ねじり振動を励起させるためのモータやインバータ手段が必要であるため装置が大掛かりになる。このため、装置の設置場所が限定され、また装置を簡易に移動することができず、測定に時間と手間が多くかかるといった問題がある。また、特許文献1に開示の方法では、タイヤ表面のトレッド部を接地しない非接地条件でタイヤの周方向ねじり振動特性を測定する。このため評価されるタイヤの周方向ねじりバネ特性は、路面に接地して走行する実際の車両走行条件下における周方向ねじり振動発生時のタイヤの周方向ねじりバネ特性とは異なった特性となっている。
【0006】
また、特許文献2に開示の周方向ねじり剛性測定装置においても、クランプ装置やモータなどの回転手段、また回転のトルクの測定手段などを備えた大掛かりな装置が必要である。このため、前述の特許文献1の場合と同様に測定に多くの時間と手間がかかるといった問題がある。また、特許文献2に開示の方法では、タイヤが振動していない静的な状態で、クランプ装置によってタイヤ表面のトレッド部を挟持して固定し、このクランプ装置とホイールを相対的にねじって、タイヤの周方向ねじり振動特性を測定している。このため評価されるタイヤの周方向ねじりバネ特性は、路面に接地した状態で振動する実際の車両走行条件下における周方向ねじり振動発生時のタイヤの周方向ねじりバネ特性とは異なった特性となっている。
【0007】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、従来に比べ、測定場所の制限がなく簡単に測定が可能で、かつ従来に比べて実際の車両走行時により近い条件、すなわちタイヤがホイールに装着されて接地された条件で、タイヤに生じる周方向ねじり振動の振動特性を測定することができ、この条件でのタイヤの周方向ねじり特性を評価することができる、タイヤの周方向ねじり特性の評価方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るタイヤの故障発生検知方法は、タイヤの周方向ねじり特性を評価する方法であって、中心軸が回転可動に支持されたホイールにタイヤを装着し、かつこのタイヤを接地させるとともに、所定の回転軸の回りの慣性モーメントが既知の部材であって、この慣性モーメントが前記ホイールの中心軸の回りの慣性モーメントに比べて大きい慣性モーメント調整部材を、前記回転軸が前記ホイールの中心軸と略一致するように前記ホイールに固定することで前記ホイールと一体化させたタイヤ組立体について、前記慣性モーメント調整部材に外力を加えて、前記タイヤ組み立て体を前記回転中心軸の回りに回転させて変位させた後に前記外力を除去して、前記タイヤ組立体に、前記回転中心軸回りの回転振動であるタイヤの周方向ねじり振動を生じさせ、このタイヤ組立体に発生する前記ホイールの中心軸の回りのタイヤの周方向ねじり振動を測定する測定ステップと、測定されたタイヤの周方向ねじり振動から、前記慣性モーメント調整部材における前記慣性モーメントの値を用いて、前記タイヤの周方向ねじり特性のパラメータを算出し、この算出結果を用いて前記タイヤの周方向ねじり特性を評価する評価ステップと、を有することを特徴とする。
【0009】
本発明のタイヤの周方向ねじり特性の評価方法は、前記評価ステップにおいて、前記タイヤの周方向ねじり振動を特徴づける振動の周波数および減衰比の少なくとも一方の振動パラメータを求め、この振動パラメータを用いて、前記タイヤの周方向ねじり特性のパラメータを算出することが好ましい。
【0010】
また、前記慣性モーメント調整部材の、前記回転軸を固定したときの固有振動数が40(Hz)以上であることが好ましい。
【0011】
また、前記測定ステップにおける前記慣性モーメント調整部材の前記回転軸の回りの慣性モーメントは、前記ホイールの前記中心軸の回りの慣性モーメントの100倍以上であることが好ましい。
【0012】
また、前記測定ステップにおける前記慣性モーメント調整部材は、一方向に伸びた長尺部材であって、前記タイヤの接地する面に対して略垂直方向に長尺部材を配置して、前記ホイールに固定することが好ましい。
【0013】
また、前記ホイールは、中心軸が車両の回転可動な車軸に軸支されていることことが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明のタイヤの周方向ねじり特性の評価方法を説明する。
本発明のタイヤの周方向ねじり特性の評価方法では、まず中心軸が回転可動に支持されてタイヤが装着されたホイールに、振り子形状の慣性モーメント調整部材を固定して一体化したタイヤ組立体を構成する。そして、このタイヤ組立体に、タイヤ周方向のねじり振動を励起させ、このねじり振動を測定して振動パラメータを求め、慣性モーメント調整部材の慣性モーメント値を用いて振動パラメータからタイヤの周方向のねじり特性のパラメータ(以降、タイヤねじり特性パラメータとする)を求めることにより、タイヤの周方向ねじり特性を評価する方法である。
【0015】
図1は、本発明のタイヤの周方向ねじり特性評価方法を実施する評価システム1の一例を説明する図である。評価システム1は、車両100の、回転可動な遊輪状態の車軸110に軸支されたホイール120に装着されて路面に接地したタイヤ140の周方向ねじり特性を評価するシステムである。
評価システム1は、図1で示される測定ユニット10と評価装置20とを有する。
【0016】
測定ユニット10は、振り子形状の慣性モーメント調整部材(以下、振り子部材とする)12と、加速度ピックアップ13と、アンプ14とを有している。
図2および図3は、本実施形態における、振り子部材12と振り子部材12の周辺部分について説明する図で、図2は水平方向にタイヤ140のサイド部の側から見た概略構成図である。図3は水平方向にタイヤのトレッド部の側から見た、図2中X−X’線に沿った振り子部材12の概略断面図である。
【0017】
振り子部材12はホイール120に固定された振り子形状の部材で、フランジ部12αと、支柱部12βと、錘部12γとを有して構成されている。フランジ部12αは、支柱部12βの一方の端に設けられた略円盤形状の部分で、、ホイール120の6ヶ所のハブボルト穴32(図2では、6ヶ所のうち5ヶ所のハブボルト穴32が表されている)のうちの3ヶ所に対応する所定の位置にボルト穴34が設けられている。支柱部12βの他方の端には、例えば10kgの所定の質量を有する錘部12γが設けられている。錘部12γの所定の位置には加速度ピックアップ13が固定されている。また、振り子部材12には、振り子部材12を、ボルト穴34を用いてホイール120に取り付けた際に、車軸110の回転中心軸Yと一致させるべき回転軸Zが、フランジ部12αの略中心位置を通る位置に設定されている。
【0018】
振り子部材12は、以下のようにホイール120に固定されてホイール120に一体化されている。車両100において、ホイール120の6ヶ所のハブボルト穴32には車軸110のハブ部112から突出した6つのハブボルト52がそれぞれ挿通され、ハブボルト52の先端はホイール120のハブボルト穴32から突出している。この突出した6つのハブボルト52の先端のうち3ヶ所には、ハブボルト52と螺合するナット42が締め付けられ、残りの3ヶ所には図4に示すようなジョイントナット44が締め付けられて、ホイール120が車軸110のハブ部112に固定されている。ここで、ホイール120の中心軸は車軸110の回転中心軸Y(図3中破線Yで示す軸)と略一致している。ナット42とジョイントナット44は、ホイール120の円周方向に1つおきに配置されている。このジョイントナット44は図4に示すように、2つのねじ穴46、48が対向するように設けられており、図4中下側のねじ穴46がハブボルト52と螺合し、ホイール120を締め付けている。この状態で、錘部12γを略鉛直上側とし、前述の回転軸Zが回転中心軸Yと略一致するように振り子部材12を配し、ボルト穴34にボルト54が通され、ボルト54がジョイントナット44の図4中上側のねじ穴48に締め付けられることで、振り子部材12がホイール120に固定されて一体化されている。
振り子部材12は、このようにタイヤ140が装着されたホイール120に固定されてホイール120と一体化し、タイヤ組立体30を構成している。
【0019】
ここで用いられる振り子部材12は、ホイール120に取り付ける時の固定条件において固有値が40(Hz)以上である。一般にタイヤは40(Hz)近傍に振動モードを有していることが知られており、振り子部材12の、ホイール120に取り付ける時の固定条件における固有値を40(Hz)以上とすることは、後述するタイヤの周方向のねじり振動の測定において、タイヤ140の40(Hz)近傍の振動による振り子部材12の共振を防ぎ、測定されるねじり振動のデータに、この共振による成分を含ませないようにするためである。
また、振り子部材12の回転軸Z回りの慣性モーメントIa は既知の値となっており、この慣性モーメントIa は、回転中心軸Y回りのホイール120の慣性モーメントの100倍以上である。これは、ホイール120の慣性モーメントが無視でき、後述するように、慣性モーメントIa の値と、タイヤの周方向のねじり振動の振動パラメータである、ねじり振動の周波数および減衰比から、タイヤ特性パラメータである、ねじりバネ特性および減衰係数を算出するためである。
【0020】
加速度ピックアップ13は、振り子部材12の所定の位置に固定され、回転振動の回転方向の加速度(以降、加速度とする。)に応じた電気信号を出力するセンサで、例えば圧電型ピックアップや歪ゲージタイプのピックアップが好適である。加速度ピックアップ13は、図2中矢印で示すような車軸110の回転中心軸Yを回転中心とした周方向の回転振動がタイヤ組立体30に生じた際の、加速度に応じた電気信号が出力されるように、錘部12γの所定の位置に所定の方向で固定されている。車軸110の回転中心軸から加速度ピックアップ70までの距離は例えば1mであり、この加速度ピックアップ13はアンプ14と接続されている。
【0021】
アンプ14は加速度ピックアップ13から出力された電気信号を増幅する装置で、加速度ピックアップ12から出力された電気信号はアンプ14によって増幅されて、評価装置20に供給される。
【0022】
評価装置20は、振動データ取得部21と、振動パラメータ算出部22と、タイヤねじり特性パラメータ算出部24と、評価部26とを有して構成されている。
振動データ取得部21は、アンプ14により増幅された電気信号をサンプリングして、デジタルの時系列データとして取得し、この電気信号を換算して時系列の加速度の情報を取得する部分である。
【0023】
振動パラメータ算出部22は、振動データ取得部21で得られた時系列の加速度データから振動パラメータを算出する部分であり、例えば振動の減衰比ζおよび振動周期Tなどが公知のカーブフィットの手法を用いて算出される。
【0024】
タイヤねじり特性パラメータ算出部24は、振動パラメータ算出部22から供給される個々のタイヤのねじり振動の振動パラメータと、既知である振り子部材12の慣性モーメントIa の値とから、タイヤの周方向のねじり特性のパラメータ(タイヤねじり特性パラメータ)を算出する部分である。タイヤねじり特性パラメータ算出部24では、例えばねじりバネkおよびねじり粘性抵抗係数c(粘性減衰係数)等が算出される。
【0025】
評価部26は、タイヤねじり特性パラメータ算出部24において算出された、タイヤのねじり特性パラメータからタイヤの周方向のねじり特性を評価し、評価結果を出力する部分である。評価部26では、例えば複数のタイヤのタイヤねじり特性パラメータを比較するグラフが作成され、個々のタイヤの特性値が評価される。以上のように評価システム1は構成されている。
【0026】
このような測定ユニット10および評価装置20において、車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法は以下のように行われる。
図5は、本発明の実施形態の1つである、車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法の一例の流れを示すフローチャートである。
予め、前述のように、振り子部材10を回転軸Zと回転中心軸Yを一致させ、タイヤ140の接地する面に対して垂直に配してタイヤ組立体30を組み立てる(図3参照)。
次に、測定ユニット10において、タイヤ組立体30に生じた車軸110の回転中心軸Y回りの回転振動であるタイヤの周方向ねじり振動が測定される(ステップS10)。
この測定は具体的には以下のように行われる。図2に示すように、タイヤ140は路面に接地しており、このタイヤ140のトレッド部の接地部分は、車両100の一輪当りの荷重がかかっており、路面との静止摩擦力により路面と水平方向の変位が固定されている。この状態で、振り子部材12の錘部12γに、例えば手で押すことで外力を加えタイヤ組み立て体30を回転中心軸Y回りに回転させて、錘部12γを回転方向に例えば5cmほど変位させる。その後、手を錘部12γから離して外力を除去すると、図2中の矢印で示すような、回転中心軸Y回りの回転振動であるタイヤの周方向ねじり振動が生じる。
【0027】
この周方向ねじり振動での加速度ピックアップ13の運動は、回転中心軸Yを中心とした円周上を往復する回転振動である。加速度ピックアップ13からはこの回転の振動の加速度に応じた電気信号が出力され、この電気信号がアンプ14によって増幅される。測定ユニット10ではこのように、加速度ピックアップ13によって、この加速度ピックアップ13に生じた回転振動の加速度に応じた電気信号が、アンプ14によって増幅され所定の出力の電気信号として出力されることで、タイヤの周方向ねじり振動が測定される。
この周方向ねじり振動は、タイヤ140のサイド部のタイヤ周方向のねじりバネ特性(ねじり剛性)およびねじり粘性特性に、タイヤ140のトレッド部の接地した部分のねじりバネ特性(ねじり剛性)およびねじり粘性特性が関与した、接地状態でのタイヤ周方向のねじり特性に起因する、自由減衰振動である。
【0028】
この増幅された電気信号は、評価装置20の振動データ取得部21に供給される。振動データ取得部21では、この電気信号が加速度ピックアップ13の加速度の時系列のデジタルデータに換算される。
図6には、それぞれ仕様の異なるタイヤA,B,Cをホイール120に装着した際の、測定ユニット10により測定された、加速度の時系列のデータを示している。ここで、タイヤA,B,Cは、全てタイヤサイズ195/65R15のタイヤである。
図6に示されるようにタイヤA,B,Cで生じるタイヤの周方向のねじり振動は自由減衰振動であり、そのときの減衰比ζおよび振動周期Tが、装着されるタイヤA,B,Cによってそれぞれ異なっている。
【0029】
次に、評価装置2の振動パラメータ算出部22において、このねじり振動の振動パラメータである周方向ねじり振動の振動周期T、および周方向ねじり振動の減衰比ζが、公知のカーブフィットの手法によって演算して求められ、ねじり振動の振動パラメータが算出される(ステップS20)。
また、下記のように振動周期T、および周方向ねじり振動の減衰比ζを求めてもよい。
測定ユニット10で測定された加速度ピックアップ13の加速度の時系列データのグラフから、ピーク間周期T’を減衰周期Tとして読み取る(図6参照)。また、このグラフから隣り合う2つのピークの振幅Xn-1 およびXn を読み取り(図6参照)、読み取った値から下記数式(1)を用いることで、ねじり振動の減衰比ζが算出される。本発明では、このようにタイヤ毎のねじり振動を特徴づける振動パラメータの値が算出される。
【0030】
【数1】
【0031】
本実施形態では、加速度ピックアップ13に生じた回転振動の加速度の時系列のデータを演算し、ねじり振動を特徴づける振動パラメータを算出した。
本発明ではこれに限定されず、例えば、評価装置2の振動特性値算出部を、FFT演算ユニット等を備えた構成とし、時系列の加速度のデータを周波数分析し、得られた周波数のデータから、カーブフィット等の周知の解析手法を用いて振動パラメータを算出してもよい。
図7は、本実施形態の実施例の1つである、前述のタイヤA,B,Cを装着した際の加速度ピックアップ13の時系列の加速度のデータを、周波数分析して得られた、パワースペクトル密度のグラフが例示されている。図7において、タイヤA,B,Cの回転振動が大きく異なっていることがわかる。また、下記表1は、タイヤA,B,Cをホイール120に装着した際の、回転振動の時系列の加速度のデータを周波数分析し、この分析結果から算出された、ねじり振動のピーク周波数f(f=1/T(Tは振動周期))および減衰比ζの値を、タイヤ毎にまとめた表である。
【0032】
【表1】
【0033】
上記の表1に示されるように、本発明により算出されたタイヤA,B,Cの振動のピーク周波数はともに3.5(Hz)前後であり、通常のタイヤにおける低周波振動のピークである、40(Hz)の振動に比べ小さい値となっている。これは、前述のように、ホイール120の回転中心軸Yの回りの慣性モーメントに対し、このホイール120に固定された振り子部材12の回転中心軸Yの回りの慣性モーメントが100倍以上であることによる効果である。本発明では、このように加速度の時系列のデータを周波数分析することでねじり振動の振動パラメータを算出してもよい。
【0034】
次に、算出されたタイヤの周方向ねじり振動の振動パラメータと振り子部材12の慣性モーメントIa を用いて、評価装置2のタイヤねじり特性パラメータ算出部24において、ねじり振動を特徴づけるタイヤの周方向ねじり特性パラメータ(タイヤねじり特性パラメータ)であるタイヤのねじりバネk、およびねじり粘性抵抗係数cが算出される(ステップS30)。
これらのタイヤの特性値は、具体的には以下のように求められる。タイヤ組み立て体30の回転中心軸回りの回転角をθとすると、タイヤ組み立て体30の回転方向の運動方程式は、近似的に下記数式(2)のように与えられる。
【0035】
【数2】
【0036】
前述のように、本実施形態で振り子部材12の回転中心軸Y回りの慣性モーメントIa は、ホイール120の回転中心軸Y回りの慣性モーメントの100倍以上であり、タイヤ組み立て体30の回転中心軸Y回りの慣性モーメントIc は、振り子部材12の慣性モーメントIa と略同等である。この振り子部材12の慣性モーメントIa は、公知の方法で実験から求めることが可能である。
実験により求めたIa をIc として用い、周方向ねじり振動の自由振動の振動周期Tと減衰比率ζとから、下記数式(3)、(4)のように、k、cが求められる。
【0037】
【数3】
【数4】
【0038】
ここで求められるタイヤ140のねじりバネkおよびねじり粘性抵抗係数cは、タイヤ140のサイド部の周方向のねじりバネとねじり粘性抵抗係数、およびタイヤ140のトレッド部の周方向のねじりバネとねじり粘性抵抗係数が相互に関与した、接地状態でのタイヤ周方向のねじりバネおよび接地ねじり粘性抵抗係数である。本発明によると、このように走行条件に近い接地条件でのねじりバネおよびねじり粘性抵抗係数を求めることが可能である。
【0039】
最後に、評価装置20の評価部26において、タイヤの周方向ねじり特性が評価される。(ステップS40)。
具体的には、測定されたタイヤ間のねじりバネkおよびねじり粘性抵抗係数cの違いを示すグラフが作成され、評価結果として出力される。
図8は、本実施形態によって算出された、前述のタイヤA,B,Cそれぞれのねじりバネkおよびねじり粘性抵抗係数cの相関をタイヤ間で比較したグラフである。本発明では、このように車両に装着され、接地された条件下でのタイヤ間差のねじりバネおよびねじり粘性抵抗係数を比較評価することが可能である。
例えば、図8においてタイヤA,B,Cを比較すると、タイヤA,B,Cの中でタイヤAは比較的ねじりバネkの値が小さく、かつねじり粘性抵抗係数cの値が大きい。このことからタイヤAは振動のレベルも小さく、車両に装着され走行した際に、比較的ゆったりした乗り心地が得られる、タイヤA,B,Cの中では比較的乗り心地性能の良いタイヤであると評価できる。同じようにタイヤCは、比較的ねじりバネの値が大きく、かつねじり粘性抵抗係数cの値が小さいので、タイヤA,B,Cの中では比較的乗り心地性能の悪いタイヤであると評価できる。本発明では、このように車両に装着され、接地された条件下でのタイヤ間差のねじりバネおよびねじり粘性抵抗係数を比較評価することで、個々のタイヤの乗り心地性能の予測を、比較評価することが可能である。
【0040】
本実施形態による測定ユニット10は、車両の車軸にタイヤ組立体を装着してタイヤの周方向ねじり振動特性を測定するものであるが、本発明では、タイヤ組立体を必ずしも車両の車軸に装着する必要はない。例えば、タイヤ組立体を回転可動に軸支し、タイヤが接地する接地面の設けられた室内ドラム試験装置等の室内試験機を用いてもよい。ただし、より実際の走行条件に近い接地条件での周方向振動特性のデータが得られる点で、車両の車軸にホイールを装着し、周方向ねじり振動特性を測定することが好ましい。
【0041】
本実施形態では、周方向ねじり振動を測定する手段として、加速度ピックアップを用いたが、タイヤ組み立て体30に生じる周方向ねじり振動を測定する手段であれば、いかなる手段であってもよく、例えば変位計などを用いて、タイヤ組立体30の所定の部位の時系列変位を測定してもよい。
【0042】
また、本発明において、振り子部材12の固有振動数は必ずしも40(Hz)以上であることに限定されない。しかし、振り子部材12の固有振動数を40(Hz)以上にすることで、測定されるタイヤに励起された40(Hz)の振動に振り子部材12が共振することを防ぎ、より高精度にタイヤの周方向ねじり振動特性を測定することが可能である。このため、振り子部材12の固有振動数は40(Hz)以上であることが好ましい。
【0043】
また、本発明において、振り子部材12の回転中心軸Y回りの慣性モーメントは、ホイール120の回転中心軸Y回りの慣性モーメントの100倍以上でなくともかまわない。しかし、振り子部材12の回転中心軸Y回りの慣性モーメントを、ホイール120の回転中心軸Y回りの慣性モーメントの100倍以上にすることで、周方向ねじり振動特性の測定結果から、充分な精度のタイヤねじり特性パラメータが算出可能である。これにより、タイヤからホイールを取り外し、回転中心軸Y回りのホイール120の慣性モーメントを高精度に測定しなくとも、充分な精度の接地状態でのタイヤねじり特性パラメータを算出することができる。このため、振り子部材12の回転中心軸Y回りの慣性モーメントIa は、ホイール120の回転中心軸Y回りの慣性モーメントIbの100倍以上であることが好ましい。
【0044】
本発明のタイヤの周方向ねじり特性の評価方法は、以上のようなものである。以上、タイヤの周方向ねじり特性の評価方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【0045】
【発明の効果】
以上述べたように、タイヤの周方向ねじり特性の評価方法によると、中心軸が回転可動に支持されたホイールにタイヤを装着し、かつこのタイヤを接地させ、、中心軸が回転可動に支持されたホイールに慣性モーメント調整部材を固定することで、大掛かりな装置を用いず簡単に、任意のタイヤの接地状態での周方向ねじり振動時の、周方向ねじり特性を評価することが可能である。
【0046】
また、本発明によると、タイヤの周方向ねじり振動から振動の周波数および減衰係数の少なくとも一方のねじり振動の振動パラメータを算出し、この振動パラメータの値を用いて前記タイヤの周方向ねじり特性を評価することができるので、高価なデータ処理装置や解析ソフトを用いることなく、迅速にタイヤの周方向ねじり特性を評価することが可能である。
【0047】
また、ホイールに取り付ける部分を固定したときのモーメント調整部材の固有振動数を40(Hz)以上とすることで、高精度に、タイヤが接地した状態での周方向ねじり振動を測定することが可能である。
【0048】
また、慣性モーメント調整部材の、ホイール中心軸に関する慣性モーメントを、ホイールの、ホイール中心軸に関する慣性モーメントの100倍以上とすることで、ホイールの中心軸に関する慣性モーメントを高精度に測定しなくとも、接地状態でのタイヤの周方向のねじり特性のパラメータを高精度に算出することが可能である。
【0049】
また、モーメント調整部材として、一方向に伸びた長尺部材を用い、タイヤの接地する面に対して略垂直方向に長尺部材を配置してホイールに固定することで、車両に装着されたタイヤの周方向ねじり特性を評価することができる。
【0050】
また、前記ホイールを車両に取り付けることで、実際の車両走行条件に近い接地条件、すなわちタイヤが接地し車両の負荷荷重がかかっている接地条件で、タイヤの周方向ねじり特性を、簡単に測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の1つである、車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法を示す概略構成図である。
【図2】 本発明の一実施形態である車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法における、振り子部材とこの周辺部分について説明する図である。
【図3】 図2中X−X’線に沿った振り子部材の概略断面図である。
【図4】 本発明の一実施形態である車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法において用いられるジョイントナットの一例の概略斜視図である。
【図5】 本発明の一実施形態である車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法の流れを示すフローチャートである。
【図6】 本発明の一実施形態である車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法において得られる時系列データのグラフの一例を示す図である。
【図7】 本発明の一実施形態である車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法において得られるパワースペクトル密度の一例を示す図である。
【図8】 本発明の一実施形態である車両タイヤの周方向ねじり特性評価方法により算出された、タイヤの周方向ねじり特性パラメータをプロットしたグラフである。
【符号の説明】
1 評価システム
2 評価装置
10 測定ユニット
12 慣性モーメント調整部材
13 加速度ピックアップ
14 アンプ
21 振動データ取得部
22 振動パラメータ算出部
24 タイヤねじり特性パラメータ算出部
26 評価部
30 タイヤ組立体
32 ハブボルト穴
34 ボルト穴
42 ナット
44 ジョイントナット
46,48 ねじ穴
52 ハブボルト
100 車両
110 車軸
112 ハブ部
120 ホイール
140 タイヤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for evaluating the circumferential torsional characteristics of a tire, which evaluates the circumferential torsional characteristics of a tire from the circumferential torsional vibration of the tire that occurs in a tire that is mounted on a wheel and grounded.
[0002]
[Prior art]
The tire mounted on the vehicle is the only part where the road surface comes into contact with the vehicle, and the vibration characteristics of the tire that rolls in contact with the road surface is a factor that greatly affects the riding comfort of the vehicle. For this reason, knowing the vibration characteristics of individual tires is important in evaluating the riding comfort of a vehicle, and conventionally characterizing tire-specific vibration characteristics and tire vibration characteristics by various tests and measurement methods. Tire-specific spring characteristics have been evaluated. This spring characteristic is treated as a basic characteristic for predicting the riding comfort of the vehicle when individual tires are attached to the vehicle.
In addition, various analyzes have been performed for the purpose of improving ride comfort during vehicle travel, steering stability, and the like using the spring characteristics of the tire described above. In particular, the circumferential torsion spring characteristic (circumferential torsion characteristic) that causes the circumferential torsional vibration of the tire is important in evaluating the riding comfort performance caused by the low-frequency vibration in the vicinity of 40 (Hz). It has become a thing.
[0003]
As an apparatus for measuring the vibration characteristics of the tire in the circumferential direction among the vibration characteristics of the tire, in
[0004]
[Patent Document 1]
JP 09-189645 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 06-129953
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the torsional vibrator disclosed in
[0006]
Further, the circumferential torsional rigidity measuring device disclosed in
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem. Compared to the conventional case, the present invention can be easily measured without restriction on the measurement location, and is closer to the actual vehicle traveling state than the conventional case, that is, The vibration characteristics of the circumferential torsional vibration generated in the tire can be measured under the condition that the tire is attached to the wheel and grounded, and the circumferential torsional characteristic of the tire under this condition can be evaluated. It aims at providing the evaluation method of a direction torsion characteristic.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective, Tire Failure Detection Method According to the Present InventionIs a method for evaluating the circumferential torsional characteristics of a tire, in which the tire is mounted on a wheel whose central axis is rotatably supported, the tire is grounded, and an inertia moment around a predetermined rotational axis is An inertia moment adjusting member which is a known member and whose inertia moment is larger than the inertia moment around the center axis of the wheel is fixed to the wheel so that the rotation axis substantially coincides with the center axis of the wheel. For the tire assembly integrated with the wheel,An external force is applied to the inertia moment adjusting member, and the tire assembly is rotated about the rotation center axis to displace it, and then the external force is removed to rotate the tire assembly about the rotation center axis. Causing tire torsional vibration in the circumferential direction, which is vibration,A measurement step for measuring the circumferential torsional vibration of the tire around the central axis of the wheel generated in the tire assembly, and the value of the inertial moment in the inertial moment adjusting member from the measured circumferential torsional vibration of the tire And calculating a parameter of the circumferential torsional characteristic of the tire, and evaluating the circumferential torsional characteristic of the tire using the calculation result.It is characterized by that.
[0009]
In the evaluation method of the circumferential torsional characteristics of a tire according to the present invention, in the evaluation step, at least one vibration parameter of a vibration frequency and a damping ratio characterizing the circumferential torsional vibration of the tire is obtained, and the vibration parameter is used. It is preferable to calculate a parameter of circumferential torsional characteristics of the tire.
[0010]
Moreover, it is preferable that the natural frequency of the inertia moment adjusting member when the rotating shaft is fixed is 40 (Hz) or more.
[0011]
Moreover, it is preferable that the inertia moment around the rotation axis of the inertia moment adjusting member in the measurement step is 100 times or more of the inertia moment around the central axis of the wheel.
[0012]
In addition, the inertia moment adjusting member in the measurement step is a long member extending in one direction, and the long member is arranged in a direction substantially perpendicular to the surface of the tire that contacts the ground, and is fixed to the wheel. It is preferable to do.
[0013]
Moreover, it is preferable that the center axis | shaft of the said wheel is pivotally supported by the axle which can rotate the vehicle.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for evaluating the circumferential torsional characteristics of a tire according to the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
In the method for evaluating the circumferential torsional characteristics of a tire according to the present invention, first, a tire assembly in which a pendulum-shaped inertia moment adjusting member is fixed to and integrated with a wheel on which a central shaft is rotatably supported and a tire is mounted. Constitute. Then, the tire assembly is excited by the torsional vibration in the tire circumferential direction, the torsional vibration is measured to obtain a vibration parameter, and the torsional vibration in the tire circumferential direction is determined from the vibration parameter by using the inertia moment value of the inertia moment adjusting member. This is a method for evaluating the circumferential torsional characteristics of a tire by obtaining characteristic parameters (hereinafter referred to as tire torsional characteristic parameters).
[0015]
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of an
The
[0016]
The
2 and 3 are diagrams for explaining the
[0017]
The
[0018]
The
The
[0019]
The
Further, the moment of inertia I around the rotation axis Z of the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
The vibration data acquisition unit 21 is a part that samples the electrical signal amplified by the
[0023]
The vibration
[0024]
The tire torsion characteristic
[0025]
The
[0026]
In such a
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of an example of a circumferential direction torsion characteristic evaluation method for a vehicle tire, which is one of the embodiments of the present invention.
As described above, the
Next, in the
Specifically, this measurement is performed as follows. As shown in FIG. 2, the
[0027]
The motion of the
This circumferential torsional vibration is caused by the torsion spring characteristics (torsional rigidity) and the torsional viscosity characteristics in the tire circumferential direction of the side part of the
[0028]
The amplified electrical signal is supplied to the vibration data acquisition unit 21 of the
FIG. 6 shows acceleration time-series data measured by the
As shown in FIG. 6, the torsional vibrations in the circumferential direction of the tires generated in the tires A, B, and C are free damping vibrations, and the damping ratio ζ and the vibration period T at that time are the tires A, B, and C to be mounted. It depends on each.
[0029]
Next, in the vibration
Further, the vibration period T and the circumferential torsional vibration damping ratio ζ may be obtained as described below.
From the graph of the time series data of the acceleration of the
[0030]
[Expression 1]
[0031]
In the present embodiment, time series data of acceleration of rotational vibration generated in the
In the present invention, the present invention is not limited to this. For example, the vibration characteristic value calculation unit of the
FIG. 7 shows a power obtained by frequency analysis of time-series acceleration data of the
[0032]
[Table 1]
[0033]
As shown in Table 1 above, the peak frequencies of the vibrations of the tires A, B, and C calculated according to the present invention are all around 3.5 (Hz), which is the peak of low-frequency vibrations in a normal tire. The value is smaller than the vibration of 40 (Hz). As described above, the moment of inertia around the rotation center axis Y of the
[0034]
Next, the calculated vibration parameter of the circumferential torsional vibration of the tire and the moment of inertia I of the
Specifically, the characteristic values of these tires are obtained as follows. Assuming that the rotation angle around the rotation center axis of the
[0035]
[Expression 2]
[0036]
As described above, in this embodiment, the moment of inertia I around the rotation center axis Y of the
I obtained by experimentaIcAnd k and c are obtained from the vibration period T of the free vibration of the circumferential torsional vibration and the damping ratio ζ as in the following mathematical formulas (3) and (4).
[0037]
[Equation 3]
[Expression 4]
[0038]
The torsion spring k and the torsional viscous resistance coefficient c of the
[0039]
Finally, in the
Specifically, a graph showing the difference between the measured torsion spring k and torsional viscous resistance coefficient c between tires is created and output as an evaluation result.
FIG. 8 is a graph comparing the correlation between the torsion spring k and the torsional viscous resistance coefficient c of the tires A, B, and C calculated by the present embodiment. In the present invention, it is possible to compare and evaluate the torsion spring and the torsional viscous resistance coefficient of the difference between tires under the condition that the vehicle is mounted and grounded in this way.
For example, comparing tires A, B, and C in FIG. 8, among tires A, B, and C, tire A has a relatively small value of torsion spring k and a large value of torsional viscous resistance coefficient c. Accordingly, the tire A has a low vibration level, and a relatively comfortable ride can be obtained when the vehicle is mounted on a vehicle and travels. Among the tires A, B, and C, the tire A is a tire having a relatively good ride performance. Can be evaluated. Similarly, since the value of the torsion spring is relatively large and the value of the torsional viscous resistance coefficient c is small, the tire C can be evaluated as a tire with relatively poor riding comfort among the tires A, B, and C. . In the present invention, by comparing and evaluating the torsion spring and the torsional viscous resistance coefficient of the difference between tires under the condition that they are mounted on the vehicle and grounded in this way, the prediction of riding comfort performance of individual tires is comparatively evaluated. Is possible.
[0040]
The measuring
[0041]
In the present embodiment, the acceleration pickup is used as the means for measuring the circumferential torsional vibration, but any means may be used as long as it measures the circumferential torsional vibration generated in the
[0042]
In the present invention, the natural frequency of the
[0043]
In the present invention, the moment of inertia around the rotation center axis Y of the
[0044]
The method for evaluating the circumferential torsional characteristics of the tire of the present invention is as described above. As mentioned above, although the evaluation method of the circumferential direction torsional characteristic of a tire was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of this invention, you may make various improvement and a change. Of course.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the evaluation method of the torsional characteristics of the tire in the circumferential direction, the tire is mounted on a wheel whose center axis is rotatably supported, the tire is grounded, and the center axis is rotatably supported. By fixing the inertia moment adjusting member to the wheel, it is possible to easily evaluate the circumferential torsional characteristics at the time of circumferential torsional vibration in the ground contact state of any tire without using a large-scale device.
[0046]
According to the present invention, the vibration parameter of at least one of the vibration frequency and the damping coefficient is calculated from the circumferential torsional vibration of the tire, and the circumferential torsional characteristic of the tire is evaluated using the value of the vibration parameter. Therefore, it is possible to quickly evaluate the circumferential torsional characteristics of the tire without using an expensive data processing device or analysis software.
[0047]
In addition, by setting the natural frequency of the moment adjustment member when the part attached to the wheel is fixed to 40 (Hz) or higher, it is possible to measure the torsional vibration in the circumferential direction with the tire in contact with the ground with high accuracy. It is.
[0048]
In addition, by setting the moment of inertia related to the wheel center axis of the inertia moment adjusting member to be 100 times or more of the moment of inertia related to the wheel center axis of the wheel, the inertia moment related to the wheel center axis can be measured with high accuracy. It is possible to calculate the parameter of the torsional characteristic in the circumferential direction of the tire in the ground contact state with high accuracy.
[0049]
In addition, a long member extending in one direction is used as a moment adjustment member, and the long member is arranged in a direction substantially perpendicular to the surface of the tire that contacts the ground, and is fixed to the wheel. Can be evaluated.
[0050]
In addition, by attaching the wheel to the vehicle, the circumferential torsional characteristics of the tire can be easily measured under a grounding condition that is close to the actual vehicle driving condition, that is, a grounding condition in which the tire is grounded and the vehicle is loaded. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a circumferential torsional characteristic evaluation method for a vehicle tire, which is one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a pendulum member and a peripheral portion thereof in a vehicle tire circumferential direction torsion characteristic evaluation method according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of the pendulum member taken along line X-X ′ in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic perspective view of an example of a joint nut used in the circumferential torsion characteristic evaluation method for vehicle tires according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a circumferential torsion characteristic evaluation method for vehicle tires according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a graph of time-series data obtained in the vehicle tire circumferential torsional characteristic evaluation method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a power spectral density obtained in the circumferential torsional characteristic evaluation method for a vehicle tire that is an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph plotting tire circumferential torsional characteristic parameters calculated by a vehicle tire circumferential torsional characteristic evaluation method according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Evaluation system
2 Evaluation equipment
10 Measuring unit
12 Inertia moment adjustment member
13 Accelerometer
14 Amplifier
21 Vibration data acquisition unit
22 Vibration parameter calculator
24 Tire torsion characteristic parameter calculation unit
26 Evaluation Department
30 Tire assembly
32 Hub bolt hole
34 Bolt hole
42 nuts
44 Joint nut
46,48 screw holes
52 Hub Bolt
100 vehicles
110 axle
112 Hub part
120 wheels
140 tires
Claims (6)
中心軸が回転可動に支持されたホイールにタイヤを装着し、かつこのタイヤを接地させるとともに、所定の回転軸の回りの慣性モーメントが既知の部材であって、この慣性モーメントが前記ホイールの中心軸の回りの慣性モーメントに比べて大きい慣性モーメント調整部材を、前記回転軸が前記ホイールの中心軸と略一致するように前記ホイールに固定することで前記ホイールと一体化させたタイヤ組立体について、前記慣性モーメント調整部材に外力を加えて、前記タイヤ組み立て体を前記回転中心軸の回りに回転させて変位させた後に前記外力を除去して、前記タイヤ組立体に、前記回転中心軸回りの回転振動であるタイヤの周方向ねじり振動を生じさせ、このタイヤ組立体に発生する前記ホイールの中心軸の回りのタイヤの周方向ねじり振動を測定する測定ステップと、
測定されたタイヤの周方向ねじり振動から、前記慣性モーメント調整部材における前記慣性モーメントの値を用いて、前記タイヤの周方向ねじり特性のパラメータを算出し、この算出結果を用いて前記タイヤの周方向ねじり特性を評価する評価ステップと、を有することを特徴とするタイヤの周方向ねじり特性の評価方法。A method for evaluating circumferential torsional characteristics of a tire,
A tire is mounted on a wheel whose center axis is rotatably supported, and the tire is grounded, and a moment of inertia around a predetermined rotation axis is a known member, and the moment of inertia is a member of the center axis of the wheel. of a large inertia moment adjustment member than the moment of inertia around the said axis of rotation tire assembly is integrated said wheel and by fixing the wheel so as to be substantially coincident with the central axis of the wheel, the An external force is applied to the inertia moment adjusting member, and the tire assembly is rotated around the rotation center axis to be displaced, and then the external force is removed to cause the tire assembly to rotate around the rotation center axis. in a cause circumferential torsional vibration of the tire, the circumferential direction thread around the tire center axis of the wheel to be generated in the tire assembly A measuring step of measuring the vibration,
From the measured circumferential torsional vibration of the tire, the value of the moment of inertia in the inertia moment adjusting member is used to calculate a parameter of the circumferential torsional characteristic of the tire, and the tire circumferential direction of the tire is calculated using this calculation result. An evaluation step for evaluating torsional characteristics, and a method for evaluating circumferential torsional characteristics of a tire.
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