JP4299446B2 - タイヤのワンダリング性能の評価方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤのワンダリング性能の評価方法に関し、より詳細には、雨天時の水はけを良くするレイングルーブが路面に設けられたレイングルーブ付路面を走行する際のタイヤのワンダリング性能を評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、車両の高性能化にともない、安全かつ安定して走行することが望まれているが、時として、走行中に不意にハンドルがふらつき、また、車両が進行方向に対して横方向にふらつき、運転者を動揺させる場合がある。
このようなハンドルのふらつきや車両のふらつきは、一般にワンダリングといわれ、多くは路面の凹凸によって走行するタイヤに突然、力やモーメントが発生し、ハンドルに伝達され、あるいは、車両にヨー角の変動を与えることによって発生する。すなわち、タイヤのワンダリング性能とは、ハンドルや車両のふらつきを誘発するタイヤ性能をいう。
そのため、安全かつ安定した走行を行うためには、ワンダリングの程度や発生頻度を押さえたタイヤの開発が望まれている。
【０００３】
このようなワンダリングに関するタイヤ性能の評価は、一般に、路面プロファイルが凹凸状に形成された特殊路面上を評価対象タイヤを装着した車両を実際に走行し、その時の運転者の官能評価によって行われている。また、官能評価の代用として、車両の走行中、走行車両のふらつきを所定の計測器を用いて計測し、定量的な評価値を得ることによって行われている。
たとえば、車両の重心位置にジャイロセンサを設置して、ヨー角速度を測定し、ヨー角速度の変動を評価することによって、車両のふらつきを評価している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方法では、車両の重心位置を知るための重心位置の測定を別個に行う必要があり、また、ジャイロセンサ等の特殊な測定器を用意しなければならず、測定結果を得るまでに比較的長い時間を必要とするといった問題があった。
また、評価対象タイヤを車両に装着して評価を行うため、評価対象タイヤの本数も同仕様のタイヤが少なくとも４本必要となる。特に、一定間隔で溝が設けられたレイングルーブ付路面を走行する際のタイヤのワンダリングの性能を改良するには、レイングルーブの凹凸とタイヤトレッド表面のパタンの凹凸とが干渉することによってワンダリングが発生するため、タイヤトレッド表面のパタンデザインを改良する場合が多い。このようなパタンデザインの改良は、スムーズなトレッド面を、手掘りによって１本１本掘ることによって取得するのが一般的であり、車両に装着して評価をおこなうために、パタンデザインを改良した４本のタイヤを揃えるのは、多くの時間や人手や費用を必要とする。そのため、ワンダリング性能を改良するタイヤ開発の効率が低下するといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、凹凸形状の路面を走行することによって車両のふらつきを誘発するタイヤのワンダリング性能の評価方法であって、時間や人手がかからず効率よく評価を行うことのできるタイヤのワンダリング性能の評価方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明様は、凹凸形状の路面を走行することによって車両のふらつきを誘発するタイヤのワンダリング性能の評価方法であって、トレーラに評価対象タイヤを装着して前記路面上を走行させ、走行の際に前記評価対象タイヤに作用する力およびモーメントの少なくとも１つを測定することによって、タイヤのワンダリング性能を評価することを特徴とするタイヤのワンダリング性能の評価方法を提供する。
【０００７】
ここで、測定する前記評価対象タイヤに作用する力は、タイヤの横力であるのが好ましく、測定された前記タイヤの横力から、横力変動成分の自乗平均値を評価値として求めるのが好ましい。
さらに、前記路面は、レイングルーブ付路面であるのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤのワンダリング性能の評価方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【０００９】
図１には、本発明のタイヤのワンダリング性能の評価方法を実施するタイヤワンダリング性能評価システム（以降、単に、本評価システムという）１０の概略を示している。
本評価システム１０は、評価対象タイヤＴを装着して走行するトレーラ１２と、このトレーラ１２を牽引する牽引車１４と、データ処理装置４２を主に有して構成される。
トレーラ１２は、フレーム材１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄによって、図１に示すように組まれてフレーム１８が形成され、また、フレーム材１６ｄから前方に突出するフレーム材１６ｅによって牽引治具２０が形成される。この牽引治具２０は、牽引車１４の後方に固定される。
【００１０】
フレーム１８には、フレーム材１６ｂから側方に伸びるラテラルロッド２２ａおよび２２ｂが設けられ、その先端には、固定ハブ２４が、さらに固定ハブ２４上には回転ハブ２６が取り付けられ、回転ハブ２６の面上には、スタッドボルト２８、２８が設けられ、評価対象タイヤＴがリム組みされたリムを取り付けナットによってトレーラ１２に装着するように構成される。
【００１１】
ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂのフレーム１８側取り付け基部には、ロードセル３０ａおよび３０ｂが設けられ、ロードセル３０ａおよび３０ｂで得られる出力信号が、牽引車１４の車内に配置された信号処理装置３２に導かれるように配線される。
ここで、ロードセル３０ａおよび３０ｂで得られる出力信号は、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに加わるロッドの長手方向の力、すなわち、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂの長手方向に作用する圧縮力や引っ張り力の出力信号であって、アンプやフィルタ等を備える信号処理装置３２を介して、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに作用する圧縮力や引っ張り力を計測することができる。
【００１２】
また、フレーム１８には、フレーム材１６ｃから側方に伸びるラテラルロッド３４ａおよび３４ｂが設けられ、その先端には、固定ハブ３６が、さらに固定ハブ３６上には回転ハブ３８が取り付けられ、回転ハブ３８の面上には、スタッドボルト４０、４０が設けられ、タイヤＴ’がリム組みされたリムがトレーラ１２に装着されるように構成される。ここで、タイヤＴ’は、評価対象タイヤＴと同仕様のタイヤであることが好ましい。
【００１３】
また、フレーム材１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄの上面には、図示されない板材がフレーム材１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄ上に載置されて設けられ、この板材の上面に、タイヤに荷重を負荷するための荷重負荷部が設けられる。荷重負荷部は、所望の重りを上記板材に載置するように構成される。これによって、評価対象タイヤＴやタイヤＴ’に所望の負荷荷重を与えることができる。なお、荷重負荷部で加えられた負荷荷重が治具１４ａに分散して、評価対象タイヤＴやタイヤＴ’に加わる負荷荷重が減じることのないように、トレーラ１２の重心位置や荷重負荷部における重りの配置位置は設定され、荷重負荷部に加わった負荷は、評価対象タイヤＴおよびタイヤＴ’に作用する。
【００１４】
牽引車１４は、トレーラ１２を牽引する車両であって、公知の乗用車やトラック等であればいずれであってもよく、トレーラ１２を牽引可能なように、牽引治具２０を取り付けるための接続治具１４ａが後方に設けられる。
【００１５】
本実施例では、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂにロードセル３０ａおよび３０ｂを配置して、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに作用する圧縮、引っ張り力を計測することによって評価対象タイヤＴに作用する横力Ｆｙを取得するものであるが、回転ハブ２６上の回転軸に作用する横力Ｆｙを直接計測するロードセルを用いてもよい。
また、本実施例のトレーラ１２では、評価対象タイヤＴやタイヤＴ’を取り付ける回転ハブ２６や３８が、ラテラルロッド３０ａ，３０ｂおよび３４ａ、３４ｂを介してフレーム材１６ｂや１６ｃに固定されるが、板ばね等のスプリング材による懸架装置を設け、この懸架装置に、回転ハブ２６や３８を固定する構成としてもよい。
また、本発明では、評価対象タイヤＴやタイヤＴ’にキャンバー角を所望に設定するキャンバー角設定部を固定ハブ２４や３６とフレーム材１６ｂや１６ｃの間に設けてもよい。
【００１６】
本評価システム１０は、トレーラ１２の走行中、信号処理装置３２を介して得られるラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに加わる力の時系列データを図示されないデータロガー等に記録し、走行終了後、この時系列データを呼び出しデータ処理装置４２でデータ処理を行ない、その処理結果をプリンタ４４に出力する。
【００１７】
データ処理装置４２は、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに加わる力を加算して評価対象タイヤＴの進行方向と直交する方向の力、すなわち横力Ｆｙの時系列データを得るとともに、この横力Ｆｙの時系列データの平均値からのずれである横力変動成分の自乗平均値を求める装置である。
一般に車両のふらつきは、凹凸形状の路面を走行する際のタイヤに発生する横力に起因して、車両の重心周りの回転、すなわちヨー角度が発生することによって生じる。そのため、従来は、このヨー角度の速度成分であるヨー角速度を計測し、ヨー角度の大きさとヨー角度の変動の頻度を評価するために、ヨー角速度の自乗平均値を求めていた。本実施例は、この車両のふらつきの根本原因であるタイヤに発生する横力Ｆｙを計測し、この横力Ｆｙの横力変動成分の自乗平均値を求め、評価値を得ている。
得られた評価値はプリンタ４４に送られ、出力される。
【００１８】
また、上記実施例は、評価対象タイヤＴに作用する横力Ｆｙを取得するものであるが、本発明においては、この横力Ｆｙの取得のみならず、評価対象タイヤＴに作用する回転トルク（モーメント）、例えば評価対象タイヤＴの操舵方向に作用する回転トルク等、を取得するものであってもよい。その際、回転トルクを計測し、この変動成分の自乗平均値を求め、評価値を得るものであってもよい。
【００１９】
次に、本発明のタイヤのワンダリング性能の評価方法について、本評価システム１０の流れを例に説明する。
まず、トレーラ１２の回転ハブ２６および４０に、リム装着された評価対象タイヤＴおよびタイヤＴ’が装着され、荷重負荷部に所望の重りが載置固定されて評価対象タイヤＴおよびタイヤＴ’に所望の負荷荷重が加えられると共に、牽引車１４の接続治具１４ａに牽引治具２０が接続される。
その後、レイングルーブ付路面を牽引車１４を所定の速度で走行して、トレーラ１２が牽引される。
レイングルーブ付路面上を走行する際、評価対象タイヤＴは、レイングルーブの凹凸形状と、評価対象タイヤＴのトレッドパタンの凹凸形状との干渉によって、評価対象タイヤＴは路面から横力Ｆｙを受ける。横力Ｆｙは、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに分力として作用する。ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに作用した力は、ロードセル３０ａおよび３０ｂによって計測され、その出力信号は信号処理装置３２において信号処理され、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに働く力の時系列データが、データロガー等に記録される。
【００２０】
牽引車１４による走行が終了すると、データロガーに記録されたデータが呼び出され、データ処理装置４２において、ラテラルロッド２２ａおよび２２ｂに作用する力のデータが加算されて、横力Ｆｙの時系列データとされる。この横力Ｆｙの時系列データから、所定の区間において、横力Ｆｙの横力変動成分の自乗平均値が求められる。算出された結果は、プリンタ４４に送られ、評価値として出力される。
【００２１】
上記例は、レイングルーブ付路面を走行する際に生じるタイヤのワンダリング性能の評価を行う例であるが、本発明においては、トラックやバス等の大型車両の通過によってできた轍による凹凸形状を持つ路面上を車両で走行し、その際に生じるワンダリング性能を評価するものであってもよい。
【００２２】
このようにして得られる横力Ｆｙ（以降はこの横力をトレーラ横力Ｆｙという）（Ｎ）の時系列データが、タイヤ仕様の異なる評価対象タイヤＴ_a 、Ｔ_b およびＴ_C に関して、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示されている。
さらに、これに対応して、同一の評価対象タイヤＴ_a 、Ｔ_b およびＴ_C をそれぞれ４本揃えて装着した車両をレイングルーブ付路面上を実際に走行させ、車両のふらつきとしてヨー角速度（ｄｅｇ／ｓ）を計測した時系列データと、上記車両をレイングルーブ付路面上を走行させ、その時の評価対象タイヤＴの１つに作用する車軸横力Ｆｙ（Ｎ）を車軸ロードセルを用いて計測した時系列データとが、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）と、図３（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）のそれぞれに示されている。
ここで、評価対象タイヤＴ_a 、Ｔ_b およびＴ_C は、いずれもタイヤサイズが２０５／６５Ｒ１５の乗用車タイヤで、タイヤトレッドパタンのみが異なる。また、空気圧は、２１０（ｋＰａ）、負荷荷重は４．９（ｋＮ）、走行速度は、８０（ｋｍ／ｈ）とした。
【００２３】
ここで、本発明の方法により得られるトレーラ横力Ｆｙの横力変動は、評価対象タイヤＴ_a が最も小さく、その次に評価対象タイヤＴ_b 、評価対象タイヤＴ_c と続く。一方、従来のヨー角速度を計測した時系列データ（図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ））においても、評価対象タイヤＴ_a が時系列データの変動の振幅が最も小さく、その次に評価対象タイヤＴ_b 、評価対象タイヤＴ_c と続き、車軸横力Ｆｙを計測して得られた時系列データ（図３（ｄ）、（ｅ）および（ｆ））においても評価対象タイヤＴ_a が最も小さく、その次に評価対象タイヤＴ_b 、評価対象タイヤＴ_c と続くことが判る。
【００２４】
このようなトレーラ横力Ｆｙの時系列データについて、横力変動成分の自乗平均値を求め、求めた結果と、官能評価（フィーリング評価）によって得られた結果との対応を図４（ａ）に示す。ここで、フィーリング評価点は、点数が高い程レイングルーブ付路面でのワンダリング性能（レイングルーブワンダリング性能）が優れ、７０点以上であれば、市場において問題無いレベルと判断される官能評価方式である。
本発明により得られるトレーラ横力Ｆｙの横力変動成分の自乗平均値とフィーリング評価点は、図４（ａ）に示すように相関関係にあり、トレーラ横力Ｆｙの横力変動成分の自乗平均値が小さいほどフィーリング評価点が上がることが判る。
【００２５】
図５（ａ）、（ｂ）は、従来の評価で得られるヨー角速度の時系列データの自乗平均値とフィーリング評価点との対応関係を、また、車軸横力Ｆｙの横力変動成分の自乗平均値とフィーリング評価点との対応関係を示している。
図４および図５（ａ）および（ｂ）から判断すると、本発明によって得られるトレーラ横力Ｆｙの横力変動成分の自乗平均値とフィーリング評価点との対応関係は、上記従来の方法によって得られる対応関係と同等であることがわかった。このように、本発明の評価方法では、車両に装着するために評価対象タイヤを４本必要とする従来の方法に比べて、１本あるいは２本の評価対象タイヤを用意してトレーラを用いて評価すればよく、限られた時間、人手、費用の中でタイヤのワンダリング性能を効率よく評価し改良することができる。
【００２６】
以上、本発明のタイヤのワンダリング性能の評価方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、トレーラに評価対象タイヤを装着して路面上を走行させ、走行の際に評価対象タイヤに作用する力およびモーメントの少なくとも１つを測定することによって、タイヤのワンダリング性能を評価するので、時間や人手がかからず費用もかからず効率よく評価を行うことができる。
特に、レイングルーブ付路面を走行した際のタイヤのワンダリング性能を効率よく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のタイヤのワンダリング性能の評価方法を実施する評価システムの一例を説明する図である。
【図２】 （ａ）〜（ｃ）は、本発明のタイヤのワンダリング性能の評価方法で得られる時系列データの一例を示す図である。
【図３】 （ａ）〜（ｆ）は、従来のタイヤのワンダリング性能の評価方法で得られる時系列データの一例を示す図である。
【図４】 本発明のタイヤのワンダリング性能の評価方法で得られる評価結果と官能評価との対応を示す図である。
【図５】 （ａ）および（ｂ）は、従来の評価方法で得られる評価結果と官能評価との対応を示す図である。
【符号の説明】
１０ タイヤワンダリング性能評価システム
１２ トレーラ
１４ 牽引車
１６ａ〜ｄ フレーム材
１８ フレーム
２０ 牽引治具
２２ａ，２２ｂ，３４ａ，３４ｂ ラテラルロッド
２４，３６ 固定ハブ
２６，３８ 回転ハブ
２８，４０ スタッドボルト
３０ａ，３０ｂ ロードセル
３２ 信号処理装置
４２ データ処理装置
４４ プリンタ

Claims (16)

1. 凹凸形状の路面を走行することによって車両のふらつきを誘発するタイヤのワンダリング性能の評価方法であって、
   トレーラに評価対象タイヤを装着して前記路面上を走行させ、走行の際に前記評価対象タイヤに作用する力およびモーメントの少なくとも１つを、前記評価対象タイヤのリムを前記トレーラに装着するのに用いられ、前記トレーラのフレームを形成するフレーム材の側方に取り付けられる２本のラテラルロッドにそれぞれ設けられたロードセルによって測定することによって、タイヤのワンダリング性能を評価するものであり、
   前記２本のラテラルロッドの先端には固定ハブが取り付けられ、この固定ハブ上には回転ハブが取り付けられ、この回転ハブに前記評価対象タイヤの前記リムが取り付けられることを特徴とするタイヤのワンダリング性能の評価方法。
2. 測定する前記評価対象タイヤに作用する力は、タイヤの横力である請求項１に記載のタイヤのワンダリング性能の評価方法。
3. 測定された前記タイヤの横力から、横力変動成分の自乗平均値を評価値として求める請求項２に記載のタイヤのワンダリング性能の評価方法。
4. 前記路面は、レイングルーブ付路面である請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価方法。
5. 前記ロードセルは、前記２本のラテラルロッドの長手方向に作用する力を測定する請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価方法。
6. 前記ロードセルは、前記２本のラテラルロッドの長手方向に作用する圧縮力および引張力を測定する請求項５に記載のタイヤのワンダリング性能の評価方法。
7. 前記トレーラの前記フレームは、４本の前記フレーム材によって井桁状に組まれて形成される請求項１〜６のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価方法。
8. 前記トレーラは、前記タイヤのワンダリング性能の評価専用のトレーラである請求項１〜７のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価方法。
9. 凹凸形状の路面を走行することによって車両のふらつきを誘発するタイヤのワンダリング性能の評価システムであって、
   前記路面上を走行させるために評価対象タイヤを装着するためのトレーラと、
   走行の際に前記評価対象タイヤに作用する力およびモーメントの少なくとも１つを測定するロードセルと、を有し、
   前記トレーラは、フレーム材によって形成されるフレームと、
   前記路面上を走行させる評価対象タイヤのリムを装着するのに用いられ、前記フレームを形成するフレーム材の側方に取り付けられる２本のラテラルロッドと、
   前記ラテラルロッドの先端に取り付けられた固定ハブと、
   この固定ハブ上に取り付けられた回転ハブと、を備え、
   この回転ハブに前記評価対象タイヤの前記リムが取り付けられるものであり、
   前記２本のラテラルロッドにそれぞれ設けられた前記ロードセルによって、走行の際に前記評価対象タイヤに作用する力およびモーメントの少なくとも１つを測定することによって、タイヤのワンダリング性能を評価することを特徴とするタイヤのワンダリング性能の評価システム。
10. 測定する前記評価対象タイヤに作用する力は、タイヤの横力である請求項９に記載のタイヤのワンダリング性能の評価システム。
11. 測定された前記タイヤの横力から、横力変動成分の自乗平均値を評価値として求める請求項１０に記載のタイヤのワンダリング性能の評価システム。
12. 前記路面は、レイングルーブ付路面である請求項９〜１１のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価システム。
13. 前記ロードセルは、前記ラテラルロッドの長手方向に作用する力を測定する請求項９〜１２のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価システム。
14. 前記ロードセルは、前記ラテラルロッドの長手方向に作用する圧縮力および引張力を測定する請求項１３に記載のタイヤのワンダリング性能の評価システム。
15. 前記トレーラの前記フレームは、４本の前記フレーム材によって井桁状に組まれて形成される請求項９〜１４のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価システム。
16. 前記トレーラは、前記タイヤのワンダリング性能の評価専用のトレーラである請求項９〜１５のいずれかに記載のタイヤのワンダリング性能の評価システム。

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