JP6801397B2 - タイヤの等価コーナリングパワー評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の後輪に装着されたタイヤの等価コーナリングパワーを評価するための方法に関する。

近年、タイヤの性能の評価指標として、タイヤを車両に装着したときのサスペンションの影響も含めた車両挙動から求められるタイヤの等価コーナリングパワーが着目されている。タイヤの等価コーナリングパワーは、タイヤ単体のコーナリングパワーに比べて、実際の車両挙動をより正確に反映しており、車両の操縦安定性能を評価するのに有用な指標である。

従来、タイヤの等価コーナリングパワーは、実際の車両を用いて、周波数応答試験を行なうことで求められていた。例えば、下記特許文献１は、所望の操舵入力時の車体スリップ角及び横力の時系列データを周波数分析することで、車体スリップ角に対する横力の振幅比を求め、当該振幅比からタイヤの等価コーナリングパワーを求めている。

特開２００４−２７６６３２号公報

車体スリップ角は、一般的に、その絶対値が１度未満と極めて小さく、測定誤差の影響が大きいものである。上記特許文献１の方法は、車体スリップ角に対する横力の振幅比を求め、当該振幅比から等価コーナリングパワーを求めているので、車体スリップ角の測定誤差が求められた等価コーナリングパワーに大きな影響を及ぼし、精度の高い評価を行うことができなかった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、タイヤの等価コーナリングパワーを容易かつ精度よく評価する方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、車両の後輪に装着されたタイヤの等価コーナリングパワーを評価するための方法であって、前記車両を異なる車体速度で複数回旋回走行させる旋回走行ステップと、前記旋回走行ステップの各旋回走行時の前記車両の任意の測定点における車体スリップ角、横加速度及び前記車体速度を測定する測定ステップと、前記車体スリップ角、前記横加速度及び前記車体速度に基づき、前記車体スリップ角が０となるときの第１速度を求める演算ステップと、前記第１速度に基づき、前記等価コーナリングパワーを求める評価ステップとを含むことを特徴としている。

本発明に係るタイヤの等価コーナリングパワー評価方法において、前記旋回走行ステップは、前記車両を一定の操舵角で旋回走行させるのが望ましい。

本発明に係るタイヤの等価コーナリングパワー評価方法において、前記測定ステップは、前記車体スリップ角、前記横加速度及び前記車体速度を、前記車両の旋回走行毎に予め定められた測定時間の間測定するのが望ましい。

本発明に係るタイヤの等価コーナリングパワー評価方法において、前記測定時間は、１秒以上であるのが望ましい。

本発明に係るタイヤの等価コーナリングパワー評価方法において、前記演算ステップは、前記横加速度に対する前記車体スリップ角と、前記車体速度の二乗の逆数とに基づく回帰直線から前記第１速度を求めるのが望ましい。

本発明に係るタイヤの等価コーナリングパワー評価方法において、前記旋回走行ステップは、前記車両を右方向と左方向とに旋回走行させ、前記回帰直線は、前記車両を右方向へ旋回走行させたときの右回帰直線と、前記車両を前記左方向へ旋回走行させたときの左回帰直線とを含み、前記演算ステップは、前記右回帰直線と前記左回帰直線との交点から前記第１速度を求めるのが望ましい。

本発明に係るタイヤの等価コーナリングパワー評価方法において、前記測定点は、前記後輪の前方側に位置し、前記測定点と前記後輪の中心軸とは、水平方向において、予め定められた水平距離を有し、前記評価ステップは、前記第１速度の二乗を前記水平距離と重力加速度との積で除することで前記等価コーナリングパワーを求めるのが望ましい。

本発明のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法は、車両を異なる速度で複数回旋回走行させる旋回走行ステップと、前記旋回走行ステップの各旋回走行時の前記車両の任意の測定点における車体スリップ角、横加速度及び車体速度を測定する測定ステップとを含んでいる。

このような旋回走行ステップは、車両を異なる速度で複数回旋回走行させるのみであるので、容易に旋回走行することができる。また、測定ステップは、車両を複数回旋回走行させたときの車体スリップ角、横加速度及び車体速度を測定しているので、それぞれの測定誤差の影響を低減することができる。

本発明のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法は、車体スリップ角、横加速度及び車体速度に基づき、前記車体スリップ角が０となるときの第１速度を求める演算ステップと、前記第１速度に基づき、等価コーナリングパワーを求める評価ステップとを含んでいる。

このようなタイヤの等価コーナリングパワー評価方法は、車体スリップ角が０となるときの等価コーナリングパワーを求めているので、車体スリップ角の測定誤差の影響が低減され、精度の高い評価を行うことができる。

本発明のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法に用いられる車両の一実施形態を示す概念図である。 タイヤの等価コーナリングパワー評価方法のフローチャートである。 旋回走行ステップの一例を示すグラフである。 演算ステップを模式的に示すグラフである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法（以下、単に「方法」ということがある。）に用いられる車両１の概念図である。図１に示されるように、本実施形態の方法は、車両１の後輪２に装着されたタイヤの等価コーナリングパワーＣｒを評価するための方法である。

本実施形態の方法に用いられる車両１は、一対の後輪２と一対の前輪３とを有し、ステアリング４の操舵により、前輪３が操向する。本実施形態の車両１は、平坦な舗装路面を旋回走行させたときに、車両１の任意の測定点Ｐにおける車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖを測定することが可能である。

本実施形態の測定点Ｐは、後輪２の前方側に位置している。測定点Ｐと後輪２の中心軸とは、水平方向において、予め定められた水平距離Ｌを有している。水平距離Ｌは、例えば、１ｍである。水平距離Ｌを１ｍとすることで、後述する演算が容易になり得る。

以下、図１を参照しつつ、本実施形態の方法が説明される。
図２は、本実施形態の方法のフローチャートである。図２に示されるように、本実施形態の方法は、車両１を異なる速度で複数回旋回走行させる旋回走行ステップＳ１を含んでいる。旋回走行ステップＳ１は、平坦な舗装路面上で車両１を旋回走行させるのが望ましい。このような旋回走行ステップＳ１は、車両１を異なる車体速度Ｖで複数回旋回走行させるのみであるので、容易に旋回走行することができる。

図３は、旋回走行ステップＳ１の一例を示すグラフである。図３の横軸は時間であり、縦軸は車両１の車体速度Ｖ及びステアリング４の操舵角θである。図３に示されるように、旋回走行ステップＳ１は、例えば、車両１を約７０km/hの一定の車体速度Ｖで、右方向と左方向とに定速旋回走行させている。本明細書では、車体速度Ｖに関する「約」は、「±２km/h」の範囲を含むことを意味する。

旋回走行ステップＳ１は、図３の約７０km/hの定速旋回走行の他に、例えば、約４０〜９０km/hの範囲内で、約１０km/h毎の異なる車体速度Ｖで、車両１を定速旋回走行させている。すなわち、旋回走行ステップＳ１は、例えば、約４０km/h、約５０km/h、約６０km/h、約７０km/h、約８０km/h及び約９０km/hの各車体速度Ｖで、車両１を定速旋回走行させている。

旋回走行ステップＳ１は、車両１を一定の操舵角θで旋回走行させる、いわゆる定常円旋回走行をさせるのが望ましい。図３の点線で囲まれた部分ｒ１〜ｒ４は、右方向に約３０度の操舵角θで定常円旋回走行している部分ｒ２，ｒ４と、左方向に約３０度の操舵角θで定常円旋回走行している部分ｒ１，ｒ３である。本明細書では、操舵角θに関する「約」は、「±２度」の範囲を含むことを意味する。なお、一定の操舵角θは、約３０度に限定されるものではなく、任意の操舵角θが適宜選択され得る。

旋回走行ステップＳ１は、車両１を一定の車体速度Ｖかつ一定の操舵角θで、予め定められた時間、好ましくは２秒以上、定常円定速旋回走行させている。また、旋回走行ステップＳ１は、それぞれの定常円定速旋回走行で複数回、車両１を走行させるのが望ましい。図３の点線で囲まれた定常円定速旋回走行は、右方向と左方向とに、それぞれ、２回ずつ、２秒以上旋回走行させた例が示されている。このような旋回走行ステップＳ１は、特定の旋回走行を複数回行うので、車両１をより定常的に旋回走行させることができる。

図２に示されるように、本実施形態の方法は、旋回走行ステップＳ１の各旋回走行時の車両１の任意の測定点Ｐにおける車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖを時系列的に測定する測定ステップＳ２を含んでいる。このような測定ステップＳ２は、車両１を複数回旋回走行させたときの車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖを測定しているので、それぞれの測定誤差の影響を低減することができる。

測定ステップＳ２は、さらに、ステアリング４の操舵角θを測定するのが望ましい。車体速度Ｖ及び操舵角θは、それぞれ、車両１を一定の速度及び一定の舵角で旋回走行させるときの指標にもなり得る。このため、旋回走行ステップＳ１では、テストドライバーが、車体速度Ｖ及び操舵角θをモニターしながら車両１を旋回走行させることで、テストドライバーの技量によらず、車両１に予め定められた旋回走行をさせることができる。

測定ステップＳ２は、車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖを、車両１の定常円定速旋回走行毎に予め定められた測定時間Ｔの間測定するのが望ましい。測定時間Ｔは、好ましくは、１秒以上である。このような測定ステップＳ２は、車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖの定常的なデータを取得することができ、それぞれの測定誤差の影響をより低減することができる。

本実施形態の方法は、測定ステップＳ２で測定された車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖに基づき、車体スリップ角βが０となるときの第１速度Ｖ_１を求める演算ステップＳ３を含んでいる。演算ステップＳ３は、横加速度Ａに対する車体スリップ角βと、車体速度Ｖの二乗の逆数とに基づく回帰直線Ｒから第１速度Ｖ_１を求めるのが望ましい。

図４は、演算ステップＳ３を模式的に示すグラフである。図４の横軸は車体速度Ｖの二乗の逆数、すなわち１／Ｖ²であり、縦軸は横加速度Ａに対する車体スリップ角β、すなわちβ／Ａである。図４に示されるように、本実施形態の演算ステップＳ３では、異なる車体速度Ｖで複数回測定された車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖに基づき、横加速度Ａに対する車体スリップ角βと車体速度Ｖの二乗の逆数とが、それぞれ演算される。図４には、車両１を右方向と左方向とに旋回走行させたときの複数の演算結果が示されている。

本実施形態の演算ステップＳ３は、これらの複数の演算結果に基づき、回帰直線Ｒが求められる。回帰直線Ｒは、例えば、周知の最小二乗法によって求められる。このような演算ステップＳ３は、車体スリップ角β、横加速度Ａ及び車体速度Ｖのそれぞれの測定誤差の影響がさらに低減され得る。

回帰直線Ｒは、車両１を右方向に旋回走行させたときの右回帰直線Ｒｒと、車両１を左方向に旋回走行させたときの左回帰直線Ｒｌとを含んでいるのが望ましい。すなわち、演算ステップＳ３は、車両１を右方向に旋回走行させたときの演算結果に基づき、右回帰直線Ｒｒが求められ、車両１を左方向に旋回走行させたときの演算結果に基づき、左回帰直線Ｒｌが求められるのが望ましい。

本実施形態の演算ステップＳ３は、右回帰直線Ｒｒと左回帰直線Ｒｌとの交点から、車体スリップ角βが０となるときの第１速度Ｖ_１を求めている。このような演算ステップＳ３は、右方向旋回走行時の測定誤差と左方向旋回走行時の測定誤差との影響が低減され、車体スリップ角βが０となるときの第１速度Ｖ_１を精度よく求めることができる。

なお、演算ステップＳ３は、右回帰直線Ｒｒ又は左回帰直線Ｒｌのいずれか一方が、図４の縦軸において０となる点から車体スリップ角βが０となるときの第１速度Ｖ_１を求めてもよい。

図２に示されるように、本実施形態の方法は、演算ステップＳ３で求められた第１速度Ｖ_１に基づき、等価コーナリングパワーＣｒを求める評価ステップＳ４を含んでいる。このような方法は、車体スリップ角βが０となるときの等価コーナリングパワーＣｒを求めているので、車体スリップ角βの測定誤差の影響が低減され、精度の高い評価を行うことができる。

評価ステップＳ４は、例えば、下記式（１）に示されるように、第１速度Ｖ_１の二乗を、予め定められた水平距離Ｌと重力加速度ｇとの積で除することで等価コーナリングパワーＣｒを求めている。
Ｃｒ ＝ Ｖ_１ ² ／ （Ｌ・ｇ） … （１）

このような評価ステップＳ４は、上記式（１）に測定誤差の大きい車体スリップ角βが含まれていないので、等価コーナリングパワーＣｒを精度よく求めることができる。

また、水平距離Ｌが１ｍである場合、上記式（１）はさらに簡略化され、評価ステップＳ４は、例えば、下記式（２）に示されるように、第１速度Ｖ_１の二乗を、重力加速度ｇで除することで等価コーナリングパワーＣｒを求めることができる。
Ｃｒ ＝ Ｖ_１ ² ／ ｇ … （２）

このような評価ステップＳ４は、上記式（１）と同様に、上記式（２）に測定誤差の大きい車体スリップ角βが含まれていないので、等価コーナリングパワーＣｒを精度よく求めることができる。また、上記式（２）は、上記式（１）よりも簡略化されているので、この場合の評価ステップＳ４は、より容易に等価コーナリングパワーＣｒを求めることができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

１ 車両
２ 後輪
Ｓ１ 旋回走行ステップ
Ｓ２ 測定ステップ
Ｓ３ 演算ステップ
Ｓ４ 評価ステップ

Claims (7)

1. 車両の後輪に装着されたタイヤの等価コーナリングパワーを評価するための方法であって、
   前記車両を異なる車体速度で複数回旋回走行させる旋回走行ステップと、
   前記旋回走行ステップの各旋回走行時の前記車両の任意の測定点における車体スリップ角、横加速度及び前記車体速度を測定する測定ステップと、
   前記車体スリップ角、前記横加速度及び前記車体速度に基づき、前記車体スリップ角が０となるときの第１速度を求める演算ステップと、
   前記第１速度に基づき、前記等価コーナリングパワーを求める評価ステップとを含むタイヤの等価コーナリングパワー評価方法。
2. 前記旋回走行ステップは、定常円旋回走行をさせる請求項１に記載のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法。
3. 前記測定ステップは、前記車体スリップ角、前記横加速度及び前記車体速度を、前記車両の旋回走行毎に予め定められた測定時間の間測定する請求項１又は２に記載のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法。
4. 前記測定時間は、１秒以上である請求項３に記載のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法。
5. 前記演算ステップは、前記横加速度に対する前記車体スリップ角と、前記車体速度の二乗の逆数とに基づく回帰直線から前記第１速度を求める請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法。
6. 前記旋回走行ステップは、前記車両を右方向と左方向とに旋回走行させ、
   前記回帰直線は、前記車両を右方向へ旋回走行させたときの右回帰直線と、前記車両を前記左方向へ旋回走行させたときの左回帰直線とを含み、
   前記演算ステップは、前記右回帰直線と前記左回帰直線との交点から前記第１速度を求める請求項５に記載のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法。
7. 前記測定点は、前記後輪の前方側に位置し、
   前記測定点と前記後輪の中心軸とは、水平方向において、予め定められた水平距離を有し、
   前記評価ステップは、前記第１速度の二乗を前記水平距離と重力加速度との積で除することで前記等価コーナリングパワーを求める請求項１乃至６のいずれかに記載のタイヤの等価コーナリングパワー評価方法。