JP4255748B2

JP4255748B2 - Evaluation method of circumferential torsional characteristics of tire

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Publication number: JP4255748B2
Application number: JP2003136355A
Authority: JP
Inventors: 紀貴高口
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: JP2004340688A

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Ｉ_aは既知の値となっており、この慣性モーメントＩ_a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Ｉ_a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Ｉ_a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Ｘ_n-1およびＸ_n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Ｉ_a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Ｉ_a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Ｉ_cは、振り子部材１２の慣性モーメントＩ_aと略同等である。この振り子部材１２の慣性モーメントＩ_a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Ｉ_aをＩ_c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Ｉ_a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 Patent Document 1, a wheel on which the tire is mounted is fixed to a support shaft, and the wheel and There is disclosed a torsional vibrator that excites circumferential torsional vibration in a tire and measures the frequency of vibration at this time. In Patent Literature 1, the torsional rigidity (torsion spring) in the circumferential direction of the tire is measured from the ratio of the vibration component of the tire outer peripheral portion and the vibration component of the wheel obtained by this apparatus, and the torsion spring characteristic in the circumferential direction of the tire is measured. Is evaluated.
Patent Document 2 discloses a device for measuring torsional rigidity (torsion spring) of a tire that measures the amount of deformation of the tire and the torque of rotation applied to the center of the wheel by relatively deforming the tire by twisting the wheel and the clamp. Has been. In Patent Document 2, a tire-specific circumferential torsion spring is measured from the amount of tire deformation obtained by this device and the rotational torque applied to the center of the wheel, and the tire-specific circumferential torsion spring characteristic is evaluated. Yes.
[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 Patent Document 1, since a motor and an inverter means for exciting circumferential torsional vibration are necessary, the apparatus becomes large. For this reason, the installation location of the apparatus is limited, the apparatus cannot be easily moved, and there is a problem that the measurement takes a lot of time and labor. Moreover, in the method disclosed in Patent Document 1, the circumferential torsional vibration characteristics of the tire are measured under non-grounding conditions in which the tread portion on the tire surface is not grounded. For this reason, the circumferential torsion spring characteristic of the tire to be evaluated is different from the circumferential torsion spring characteristic of the tire when the circumferential torsional vibration is generated under actual vehicle traveling conditions in which the vehicle is grounded on the road surface. Yes.
[0006]
Further, the circumferential torsional rigidity measuring device disclosed in Patent Document 2 also requires a large-scale device including a rotating device such as a clamp device and a motor, a measuring device for measuring rotational torque, and the like. For this reason, there is a problem that much time and labor are required for the measurement as in the case of Patent Document 1 described above. Further, in the method disclosed in Patent Document 2, in a static state in which the tire is not vibrating, the tread portion of the tire surface is sandwiched and fixed by the clamp device, and the clamp device and the wheel are relatively twisted, The tire's circumferential torsional vibration characteristics are measured. For this reason, the circumferential torsion spring characteristics of the tire to be evaluated are different from the circumferential torsion spring characteristics of the tire when the circumferential torsional vibration occurs under actual vehicle traveling conditions that vibrate while grounded on the road surface. ing.
[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 evaluation system 1 that implements a tire circumferential direction torsional property evaluation method according to the present invention. The evaluation system 1 is a system for evaluating the torsional characteristics in the circumferential direction of a tire 140 that is mounted on a wheel 120 that is pivotally supported on an axle 110 that is in a rotatable and idle state in a vehicle 100 and that is grounded on a road surface.
The evaluation system 1 includes the measurement unit 10 and the evaluation device 20 shown in FIG.
[0016]
The measurement unit 10 includes a pendulum-shaped inertia moment adjusting member (hereinafter referred to as a pendulum member) 12, an acceleration pickup 13, and an amplifier 14.
2 and 3 are diagrams for explaining the pendulum member 12 and the peripheral portion of the pendulum member 12 in the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram viewed from the side of the tire 140 in the horizontal direction. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the pendulum member 12 taken along line X-X ′ in FIG. 2 as viewed from the tread portion side of the tire in the horizontal direction.
[0017]
The pendulum member 12 is a pendulum-shaped member fixed to the wheel 120, and includes a flange portion 12α, a support column portion 12β, and a weight portion 12γ. The flange portion 12α is a substantially disk-shaped portion provided at one end of the support column portion 12β, and the six hub bolt holes 32 of the wheel 120 (in FIG. 2, five of the six hub bolt holes 32 are represented). Bolt holes 34 are provided at predetermined positions corresponding to the three locations. A weight portion 12γ having a predetermined mass of 10 kg, for example, is provided at the other end of the column portion 12β. An acceleration pickup 13 is fixed at a predetermined position of the weight portion 12γ. In addition, when the pendulum member 12 is attached to the wheel 120 by using the bolt hole 34, the rotation axis Z to be aligned with the rotation center axis Y of the axle 110 when the pendulum member 12 is attached is substantially the center position of the flange portion 12α. Is set to pass through.
[0018]
The pendulum member 12 is fixed to the wheel 120 and integrated with the wheel 120 as follows. In the vehicle 100, six hub bolts 52 protruding from the hub portion 112 of the axle 110 are respectively inserted into the six hub bolt holes 32 of the wheel 120, and the tip of the hub bolt 52 protrudes from the hub bolt hole 32 of the wheel 120. Four nuts 42 to be screwed with the hub bolts 52 are fastened at three positions among the projected ends of the six hub bolts 52, and joint nuts 44 as shown in FIG. Is fixed to the hub portion 112 of the axle 110. Here, the center axis of the wheel 120 substantially coincides with the rotation center axis Y of the axle 110 (the axis indicated by the broken line Y in FIG. 3). Every other nut 42 and joint nut 44 are disposed in the circumferential direction of the wheel 120. As shown in FIG. 4, the joint nut 44 is provided so that two

screw holes

46, 48 face each other, and the lower screw hole 46 in FIG. 4 is screwed with the hub bolt 52 to tighten the wheel 120. ing. In this state, the weight portion 12γ is set substantially vertically upward, the pendulum member 12 is arranged so that the above-described rotation axis Z substantially coincides with the rotation center axis Y, the bolt 54 is passed through the bolt hole 34, and the bolt 54 is connected to the joint. The pendulum member 12 is fixed to and integrated with the wheel 120 by being tightened in the screw hole 48 on the upper side in FIG. 4 of the nut 44.
The pendulum member 12 is fixed to the wheel 120 on which the tire 140 is mounted in this way and integrated with the wheel 120 to constitute the tire assembly 30.
[0019]
The pendulum member 12 used here has an eigenvalue of 40 (Hz) or more under fixed conditions when attached to the wheel 120. Generally, it is known that a tire has a vibration mode in the vicinity of 40 (Hz), and it is described later that the eigenvalue of the pendulum member 12 in a fixed condition when attached to the wheel 120 is 40 (Hz) or more. In the measurement of the torsional vibration in the circumferential direction of the tire, the resonance of the pendulum member 12 due to the vibration of the tire 140 in the vicinity of 40 (Hz) is prevented, and the measured torsional vibration data does not include a component due to this resonance. It is to do.
Further, the moment of inertia I around the rotation axis Z of the pendulum member 12 is_aIs a known value, and this moment of inertia I_aIs more than 100 times the moment of inertia of the wheel 120 around the rotation center axis Y. This is because the moment of inertia of the wheel 120 can be ignored, and as will be described later, the moment of inertia I_aThis is because the torsion spring characteristic and the damping coefficient, which are tire characteristic parameters, are calculated from the value of, and the frequency and damping ratio of the torsional vibration which are vibration parameters of the torsional vibration in the circumferential direction of the tire.
[0020]
The acceleration pickup 13 is a sensor that is fixed at a predetermined position of the pendulum member 12 and outputs an electrical signal corresponding to the acceleration in the rotational direction of rotation vibration (hereinafter referred to as acceleration). For example, a piezoelectric pickup or a strain gauge type is used. This pickup is suitable. The acceleration pickup 13 outputs an electrical signal corresponding to the acceleration when a circumferential rotational vibration about the rotation center axis Y of the axle 110 as shown by an arrow in FIG. 2 occurs in the tire assembly 30. As described above, the weight portion 12γ is fixed at a predetermined position in a predetermined direction. The distance from the rotation center axis of the axle 110 to the acceleration pickup 70 is, for example, 1 m, and this acceleration pickup 13 is connected to the amplifier 14.
[0021]
The amplifier 14 is a device that amplifies the electrical signal output from the acceleration pickup 13. The electrical signal output from the acceleration pickup 12 is amplified by the amplifier 14 and supplied to the evaluation device 20.
[0022]
The evaluation device 20 includes a vibration data acquisition unit 21, a vibration parameter calculation unit 22, a tire torsion characteristic parameter calculation unit 24, and an evaluation unit 26.
The vibration data acquisition unit 21 is a part that samples the electrical signal amplified by the amplifier 14 and acquires it as digital time-series data, converts the electrical signal, and acquires time-series acceleration information.
[0023]
The vibration parameter calculation unit 22 is a part that calculates vibration parameters from the time-series acceleration data obtained by the vibration data acquisition unit 21. For example, the vibration attenuation ratio ζ and the vibration period T are known curve fitting methods. Is used to calculate.
[0024]
The tire torsion characteristic parameter calculation unit 24 includes the vibration parameter of the torsional vibration of each tire supplied from the vibration parameter calculation unit 22 and the known moment of inertia I of the pendulum member 12._aThis is a part for calculating a torsional characteristic parameter (tire torsional characteristic parameter) of the tire in the circumferential direction. In the tire torsion characteristic parameter calculation unit 24, for example, a torsion spring k and a torsional viscous resistance coefficient c (viscous damping coefficient) are calculated.
[0025]
The evaluation unit 26 is a part that evaluates the torsional characteristics of the tire in the circumferential direction from the torsional characteristic parameters of the tire calculated by the tire torsional characteristic parameter calculation unit 24 and outputs the evaluation result. In the evaluation unit 26, for example, a graph comparing tire torsion characteristic parameters of a plurality of tires is created, and characteristic values of individual tires are evaluated. The evaluation system 1 is configured as described above.
[0026]
In such a measurement unit 10 and the evaluation apparatus 20, the circumferential direction torsion characteristic evaluation method of a vehicle tire is performed as follows.
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 tire assembly 30 is assembled by arranging the pendulum member 10 so that the rotation axis Z and the rotation center axis Y coincide with each other and perpendicular to the ground contact surface of the tire 140 (see FIG. 3).
Next, in the measurement unit 10, the circumferential torsional vibration of the tire, which is the rotational vibration around the rotation center axis Y of the axle 110 generated in the tire assembly 30, is measured (step S10).
Specifically, this measurement is performed as follows. As shown in FIG. 2, the tire 140 is in contact with the road surface, and the contact portion of the tread portion of the tire 140 is loaded with a load per vehicle 100, and is horizontally aligned with the road surface due to the static frictional force with the road surface. Directional displacement is fixed. In this state, an external force is applied to the weight portion 12γ of the pendulum member 12 by hand, for example, and the tire assembly 30 is rotated about the rotation center axis Y to displace the weight portion 12γ in the rotation direction by, for example, about 5 cm. Thereafter, when the hand is moved away from the weight portion 12γ to remove the external force, a circumferential torsional vibration of the tire, which is a rotational vibration about the rotation center axis Y, is generated as indicated by an arrow in FIG.
[0027]
The motion of the acceleration pickup 13 due to the circumferential torsional vibration is rotational vibration reciprocating on the circumference around the rotation center axis Y. An electrical signal corresponding to the acceleration of the rotational vibration is output from the acceleration pickup 13, and this electrical signal is amplified by the amplifier 14. As described above, in the measurement unit 10, the acceleration pickup 13 amplifies the electrical signal corresponding to the acceleration of the rotational vibration generated in the acceleration pickup 13 by the amplifier 14 and outputs it as a predetermined output electrical signal. The circumferential torsional vibration is measured.
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 tire 140, and the torsion spring characteristics (torsional rigidity) and the torsional viscosity of the grounded part of the tread part of the tire 140. This is a free-damping vibration caused by the torsional characteristics in the tire circumferential direction in the ground contact state in which characteristics are involved.
[0028]
The amplified electrical signal is supplied to the vibration data acquisition unit 21 of the evaluation device 20. In the vibration data acquisition unit 21, this electric signal is converted into time-series digital data of acceleration of the acceleration pickup 13.
FIG. 6 shows acceleration time-series data measured by the measurement unit 10 when the tires A, B, and C having different specifications are mounted on the wheel 120. Here, the tires A, B, and C are all tires having a tire size of 195 / 65R15.
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 parameter calculation unit 22 of the evaluation device 2, the vibration period T of the circumferential torsional vibration and the damping ratio ζ of the circumferential torsional vibration, which are vibration parameters of the torsional vibration, are calculated by a known curve fitting technique. Thus, a vibration parameter of torsional vibration is calculated (step S20).
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 acceleration pickup 13 measured by the measurement unit 10, the peak-to-peak period T ′ is read as the attenuation period T (see FIG. 6). Also, the amplitude X of two adjacent peaks from this graph_n-1And X_n(See FIG. 6), and using the following formula (1) from the read value, the damping ratio ζ of torsional vibration is calculated. In the present invention, the value of the vibration parameter that characterizes the torsional vibration for each tire is calculated in this way.
[0030]
[Expression 1]

[0031]
In the present embodiment, time series data of acceleration of rotational vibration generated in the acceleration pickup 13 is calculated, and vibration parameters characterizing torsional vibration are calculated.
In the present invention, the present invention is not limited to this. For example, the vibration characteristic value calculation unit of the evaluation device 2 is configured to include an FFT operation unit and the like, and frequency analysis is performed on time-series acceleration data. Alternatively, the vibration parameter may be calculated using a known analysis method such as curve fitting.
FIG. 7 shows a power obtained by frequency analysis of time-series acceleration data of the acceleration pickup 13 when the above-described tires A, B, and C are mounted, which is one example of the present embodiment. A graph of spectral density is illustrated. In FIG. 7, it can be seen that the rotational vibrations of the tires A, B, and C are greatly different. Table 1 below shows a frequency analysis of time-series acceleration data of rotational vibration when the tires A, B, and C are mounted on the wheel 120, and a torsional vibration peak frequency f calculated from the analysis result. (F = 1 / T (T is a vibration period)) and the value of damping ratio (zeta) are the tables put together for every tire.
[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 pendulum member 12 fixed to the wheel 120 is 100 times or more of the moment of inertia around the rotation center axis Y of the wheel 120 as described above. It is an effect. In the present invention, the vibration parameter of the torsional vibration may be calculated by frequency analysis of the time series data of the acceleration in this way.
[0034]
Next, the calculated vibration parameter of the circumferential torsional vibration of the tire and the moment of inertia I of the pendulum member 12_aIn the tire torsional characteristic parameter calculation unit 24 of the evaluation device 2, the tire torsion spring k and the torsional viscous resistance coefficient c, which are the circumferential torsional characteristic parameters (tire torsion characteristic parameters) of the tire that characterize torsional vibration, are obtained. Calculated (step S30).
Specifically, the characteristic values of these tires are obtained as follows. Assuming that the rotation angle around the rotation center axis of the tire assembly 30 is θ, the equation of motion in the rotation direction of the tire assembly 30 is approximately given by the following equation (2).
[0035]
[Expression 2]

[0036]
As described above, in this embodiment, the moment of inertia I around the rotation center axis Y of the pendulum member 12 is as follows._aIs at least 100 times the moment of inertia around the rotation center axis Y of the wheel 120, and the moment of inertia I around the rotation center axis Y of the tire assembly 30 is_cIs the moment of inertia I of the pendulum member 12_aIs almost equivalent. The moment of inertia I of this pendulum member 12_aCan be obtained from experiments by a known method.
I obtained by experiment_aI_cAnd 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 tire 140 obtained here are the torsion spring and the torsional viscous resistance coefficient in the circumferential direction of the side portion of the tire 140, and the torsion spring and the torsional viscosity in the circumferential direction of the tread portion of the tire 140. This is the torsion spring and the ground torsional viscous resistance coefficient in the tire circumferential direction in the ground contact state in which the resistance coefficients are related to each other. According to the present invention, it is possible to obtain the torsion spring and the torsional viscous resistance coefficient under the grounding condition close to the running condition.
[0039]
Finally, in the evaluation unit 26 of the evaluation device 20, the circumferential torsional characteristics of the tire are evaluated. (Step S40).
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 unit 10 according to the present embodiment is for mounting a tire assembly on a vehicle axle and measuring the circumferential torsional vibration characteristics of the tire. In the present invention, the tire assembly is not necessarily mounted on the vehicle axle. There is no need. For example, an indoor testing machine such as an indoor drum testing device provided with a grounding surface on which the tire assembly is rotatably supported and the tire is grounded may be used. However, it is preferable to measure the circumferential torsional vibration characteristics by attaching a wheel to the axle of the vehicle in order to obtain data on the circumferential vibration characteristics under a grounding condition closer to the actual driving condition.
[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 tire assembly 30, for example, displacement. A time series displacement of a predetermined part of the tire assembly 30 may be measured using a meter or the like.
[0042]
In the present invention, the natural frequency of the pendulum member 12 is not necessarily limited to 40 (Hz) or more. However, by setting the natural frequency of the pendulum member 12 to 40 (Hz) or more, the pendulum member 12 is prevented from resonating with the vibration of 40 (Hz) excited by the tire to be measured, and the tire is more accurately obtained. It is possible to measure the torsional vibration characteristics in the circumferential direction. For this reason, it is preferable that the natural frequency of the pendulum member 12 is 40 (Hz) or more.
[0043]
In the present invention, the moment of inertia around the rotation center axis Y of the pendulum member 12 may not be 100 times or more than the moment of inertia around the rotation center axis Y of the wheel 120. However, by setting the moment of inertia around the rotation center axis Y of the pendulum member 12 to 100 times or more of the moment of inertia around the rotation center axis Y of the wheel 120, sufficient accuracy can be obtained from the measurement result of the circumferential torsional vibration characteristics. Tire torsion characteristic parameters can be calculated. Thus, the tire torsion characteristic parameter in the ground contact state with sufficient accuracy can be calculated without removing the wheel from the tire and measuring the moment of inertia of the wheel 120 around the rotation center axis Y with high accuracy. For this reason, the moment of inertia I around the rotation center axis Y of the pendulum member 12 is_aIs preferably at least 100 times the moment of inertia Ib around the rotation center axis Y of the wheel 120.
[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

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.

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 a parameter of the circumferential torsional characteristic of the tire is calculated using the vibration parameter. The method for evaluating circumferential torsional characteristics of a tire according to claim 1.

The method for evaluating the circumferential torsional characteristics of a tire according to claim 1 or 2, wherein the inertia moment adjusting member has a natural frequency of 40 (Hz) or more when the rotating shaft is fixed.

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. 2. A method for evaluating circumferential torsional characteristics of a tire according to item 1.

The inertia moment adjusting member in the measuring step is a long member extending in one direction, and the long member is arranged in a direction substantially perpendicular to a surface of the tire that contacts the ground, and is fixed to the wheel. The evaluation method of the circumferential direction torsional characteristic of the tire of any one of Claims 1-4 characterized by these.

6. The method for evaluating a circumferential torsional characteristic of a tire according to claim 1, wherein a central axis of the wheel is pivotally supported on a rotatable axle of a vehicle.