JP6805777B2 - データ処理方法、タイヤの評価方法、車両の振動乗り心地性能の評価方法、及びデータ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータが行うデータ処理方法、タイヤの評価方法、車両の振動乗り心地性能の評価方法、及びデータ処理装置に関する。

タイヤの振動乗り心地の評価は、タイヤを、突起等がドラム路面上に設けられた室内ドラム上を走行させ、この時タイヤの軸力に発生する振動を計測することによって行われる。また、タイヤの振動乗り心地の評価は、評価しようとするタイヤを車両に装着し、車両を凹凸のある路面を走行させて、走行中のタイヤ回転軸に作用する加速度や車両の室内騒音を計測することによって行われる。

例えば、タイヤを室内ドラム上に走行させたときの、タイヤの振動特性を簡便かつ精度よく評価する技術が知られている（特許文献１）。
具体的には、タイヤの評価方法は、転動中のタイヤに入力を与えた後にタイヤを自由減衰振動させ、入力を与えた後におけるタイヤの振動に関する情報を取得し、この振動に関する情報から得られた時刻歴の振動の波形に合うように、２自由度以上の自由減衰振動の式を定め、得られた自由減衰振動の式を用いて、転動中における前記タイヤを評価するための情報を求める。これにより、転動中におけるタイヤの固有振動数及び減衰比（減衰係数）等をタイヤ評価情報として取得する。

特開２０１４−２３８３２０号公報

上記タイヤの評価方法では、タイヤの固有振動数及び減衰比がタイヤ評価情報として得られる。しかし、同じ凹凸を走行してもタイヤが路面から受ける入力は異なる場合があるため、固有振動数及び減衰比が同じであってもタイヤの評価が異なる場合がある。このため、路面の凹凸からタイヤが受ける入力を適切に取得して評価できることが好ましい。

そこで、本発明は、路面上の段差を通過するときにタイヤ軸力に生じるタイヤ軸力の振動からタイヤ入力及びタイヤの振動伝達特性における特性パラメータを算出することができるデータ処理方法及びデータ処理装置、さらには、算出したタイヤ入力及び特性パラメータの少なくとも一方を用いたタイヤの評価方法及び車両の振動乗り心地性能の評価方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、路面を転動するタイヤが前記路面上の段差を通過するときにタイヤ回転軸に生じるタイヤ軸力Ｏの振動から、前記タイヤが前記段差から受けるタイヤ入力Ｉと、前記タイヤの軸力Ｏと前記タイヤ入力との間の振動伝達特性Ｈを、コンピュータが算出するデータ処理方法である。
当該データ処理方法は、
前記コンピュータが、前記タイヤ軸力Ｏの計測データから、設定された前記振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を用いて、前記タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出する入力データ算出ステップと、
前記コンピュータが、前記入力データ算出ステップで算出した前記仮入力データのうち、前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値を０にした修正仮入力データと前記タイヤ軸力Ｏの計測データから、前記振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出するパラメータ値算出ステップと、を備え、
前記仮入力データのうち前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値が０に収束する条件を少なくとも含む収束条件を満足するまで、前記コンピュータは、前記修正仮値を、前記特性パラメータの前記仮値として設定して前記入力データ算出ステップ及び前記パラメータ値算出ステップを繰り返し行うことにより、前記収束条件を満足するときの前記タイヤ入力Ｉの仮入力データと前記特性パラメータの仮値のそれぞれを前記タイヤ入力Ｉの収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値として算出する。

その際、前記収束条件は、さらに、前記修正仮入力データと前記振動伝達特性の特性パラメータの修正仮値から算出した前記タイヤ軸力Ｏの予測データが前記計測データに収束する条件を含む、ことが好ましい。

前記タイヤ軸力Ｏは、タイヤ上下軸力及びタイヤ前後軸力のいずれか一方を少なくとも含むことが好ましい。

前記振動伝達特性は、1自由度振動伝達特性であり、前記特性パラメータは、非減衰固有角振動数と減衰係数を含む、ことが好ましい。

本発明の他の一形態であるタイヤの評価方法は、
前記データ処理方法において前記収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値を算出するステップと、
前記収束入力データ及び前記特性パラメータの前記収束値の少なくとも一方を用いて、前記コンピュータが前記タイヤの振動乗り心地性能を評価するステップと、を備える。

前記タイヤ評価方法では、前記データ処理方法において前記収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値を算出するステップと、
前記特性パラメータの前記収束値のうち、前記非減衰固有角振動数及び前記減衰係数の収束値からタイヤのサイド・ビード部の振動の吸収の程度を表すダンパ要素を前記コンピュータが評価するステップと、を備えることが好ましい。

前記タイヤの振動乗り心地性能を評価するステップでは、
前記収束入力データの値の絶対値の積分値、あるいは、前記タイヤが前記段差を通過する期間における前記収束入力データの時間微分の絶対値の平均値を用いて、前記タイヤの振動乗り心地性能のうちの性能１の評価を行う、ことが好ましい。

前記タイヤの振動乗り心地性能を評価するステップでは、
前記タイヤの転動する計測用転動速度と異なる評価用転動速度における前記タイヤの振動乗り心地性能のうちの性能２の評価を行うために、前記計測用転動速度における前記収束入力データの時間軸上の波形を前記評価用転動速度に応じて伸縮することで得られる伸縮波形を表した伸縮収束入力データと、前記特性パラメータの前記収束値を有する振動伝達特性を用いてコンボリューション処理を行い、該コンボリューション処理を行うことで算出された前記評価用転動速度に対応した前記タイヤ軸力Ｏの予測データの絶対値の積分値と前記伸縮収束入力データの絶対値の積分値との差分により、前記性能２の評価を行う、ことが好ましい。

本発明のさらに他の一態様は、車両の振動乗り心地性能の評価方法は、
前記データ処理方法において前記収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値を算出するステップと、
前記特性パラメータで表した前記タイヤの振動伝達特性を、車両のサスペンションをモデル化したサスペンションモデルに組み合わせた統合モデルに、前記収束入力データを入力することにより、車両の振動乗り心地性能の評価を行うステップと、を備える、ことが好ましい。

本発明のさらに他の一態様は、路面を転動するタイヤが前記路面上の段差を通過するときにタイヤ回転軸に生じるタイヤ軸力Ｏの振動から、前記タイヤが前記段差から受けるタイヤ入力Ｉと、前記タイヤの軸力Ｏと前記タイヤ入力との間の振動伝達特性Ｈを算出するデータ処理装置であって、
前記タイヤ軸力Ｏの計測データを取得するデータ取得部と、
前記計測データから、設定された前記振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を用いて、前記タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出する入力データ算出部と、
前記入力データ算出部で算出した前記仮入力データのうち、前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値を０にした修正仮入力データと前記タイヤ軸力Ｏの計測データから、前記振動伝達特性の特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出するパラメータ値算出部と、
前記仮入力データのうち前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値が０に収束する条件を少なくとも含む収束条件を満足するまで、前記修正仮値を、前記特性パラメータの前記仮値として設定して前記仮入力データの算出及び前記修正仮値の算出を繰り返し行うよう前記入力データ算出部及び前記パラメータ値算出部を制御する制御部と、
前記収束条件を満足するときの前記タイヤ入力Ｉの仮入力データと前記特性パラメータの仮値のそれぞれを前記タイヤ入力Ｉの収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値として算出する出力部と、を備える。

前記振動伝達特性は、１自由度振動伝達特性であり、前記特性パラメータは、非減衰固有角振動数と減衰係数を含み、
さらに、前記特性パラメータの前記収束値のうち、前記減衰係数の収束値からタイヤのサイド・ビード部の振動の吸収の程度を表すダンパ要素を前記コンピュータが評価する評価部を備える、ことが好ましい。

上述のデータ処理方法及びデータ処理装置によれば、路面上の凹凸を通過するときに生じるタイヤ軸力の振動からタイヤ入力及びタイヤの振動伝達特性における特性パラメータを算出することができる。さらに、このタイヤ入力及び特性パラメータを用いてタイヤを評価することができる。

本実施形態のデータ処理方法及びタイヤ評価方法を実行するデータ処理装置の構成を示す図である。 本実施形態のデータ処理方法の一例を説明する図である。 本実施形態のデータ処理方法及びタイヤの評価方法の処理の流れを示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本実施形態のデータ処理方法による演算結果の一例を示す図である。 本実施形態において、タイヤが突起を通過する前後の期間を定める一例を示す図である。 （ａ）は、突起を通過するときに生じるタイヤの前後方向のタイヤ軸力Ｏの振動の一例を示す図であり、（ｂ）は、本実施形態で算出したタイヤの前後方向のタイヤ入力（収束入力データ）の振動の一例を示す図である。 （ａ）は、構造の異なるタイヤＴＡ〜ＴＤのダンパ要素Ｃの算出結果の一例を示す図であり、（ｂ）は、タイヤＴＡ〜ＴＤのタイヤ入力Ｉの入力波形の一例を示す図である。 本実施形態の評価部が行う評価の一例を説明する図である。 タイヤＴＡ〜ＴＤの、本実施形態で算出した収束入力データを重ね書きした図であり、（ｂ）は、タイヤＴＡ〜ＴＤの積分１の値と、性能１のドライバによる官能評価結果を示す図である。 （ａ）は、図９（ａ）に示す収束入力データを時間微分した波形を示す図であり、（ｂ）は、上記時間微分した波形の絶対値の平均値と、性能１のドライバによる官能評価結果を示す図である。 本実施形態において、性能２の評価を行うために行う処理の一例を説明する図である。 本実施形態において、評価用転動速度を種々変化したときの積分値（積分２−積分１）の変化の一例を示す図である。 本実施形態における各種タイヤの積分値と、性能２のドライバによる官能評価結果の一例を示す図である。

以下、本発明のデータ処理方法、タイヤの評価方法、車両の振動乗り心地性能の評価方法、及びデータ処理装置について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態のデータ処理方法及びタイヤの評価方法を実行するデータ処理装置１０の構成を示す図である。データ処理装置１０は、ＣＰＵ１２及びメモリ１４を備えるコンピュータで構成された装置である。データ処理装置１０には、ディスプレイ１６及びキーボードやマウス等を含む入力操作系１８と接続されている。

さらに、データ処理装置１０は、タイヤドラム試験機２０と接続されている。タイヤドラム試験機２０の試験ドラム２２のドラム面には、突起２２ａが設けられている。試験ドラム２２を所定の速度で転回転させ、この試験ドラム２２のドラム面にタイヤＴを所定の荷重で押し付けてタイヤＴを転動させる。このとき、タイヤＴは突起２２ａを通過する度に突起２２ａから振動の入力を受け、この入力は、タイヤＴの振動伝達特性を介してタイヤ回転軸２４に伝達される。タイヤ回転軸２４には、タイヤ軸力を計測するセンサが設けられている。このセンサからの出力がタイヤ軸力Ｏにおける振動の計測データであり、このタイヤ軸力の計測データがデータ処理装置１０に送られる。なお、タイヤ軸力Ｏは、ドラム面から受ける一定の負荷荷重の反力と、突起２２ａをタイヤＴが通過するときに生じる振動の力を含むが、センサは、一定の負荷荷重の反力（ＤＣ成分）は出力せず、振動のみを出力する。

データ処理装置１０は、試験ドラム２２のドラム面を転動するタイヤＴがこのドラム面上の突起２２ａを通過するときにタイヤ回転軸に生じるタイヤ軸力Ｏから、タイヤＴが突起２２ａを通過するときに受けるタイヤ入力Ｉと、タイヤ軸力Ｏとタイヤ入力Ｉとの間の振動伝達特性Ｈを算出するデータ処理を行う。本実施形態では、タイヤＴを試験ドラム２２のドラム面上を転動させるが、平坦な路面上を転動させてもよい。また、本実施形態では、突起２２ａを用いるが、突起２２ａには限定されず、路面に凹部あるいは凸部の段差があればよい。

データ処理装置１０は、メモリ１４に記憶されたプログラムを呼び出して起動することにより、ソフトウェアモジュールが形成される。すなわち、データ処理装置１０では、データ取得部３０、入力データ算出部３２、パラメータ値算出部３４、制御部３６、出力部３８、及び評価部４０がソフトウェアモジュールとして形成される。これらの部分の実質的な演算等は、ＣＰＵ１２が行う。

データ取得部３０は、タイヤドラム試験機２０から送られるタイヤ軸力Ｏの計測データを取得する。計測データは、メモリ１４に記憶される。
入力データ算出部３２は、タイヤ軸力Ｏの計測データから、設定された振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を用いて、タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出する。ここで、振動伝達特性Ｈは、例えば１自由度の振動伝達特性の場合、すなわち、２次伝達特性の場合、特性パラメータは非減衰固有角振動数と減衰係数を含む。タイヤＴでは、特性パラメータの値は凡そ一定の範囲内にあるので、入力データ算出部３２は、この一定の範囲内のある値を仮値として予め設定しておく。この特性パラメータの仮値は、後述するように繰り返し計算により修正され、最終的に収束した値になる。設定された振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を用いて、タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出する方法については後述する。

パラメータ値算出部３４は、入力データ算出部３２で算出した仮入力データのうち、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後のデータの値を０にした修正仮入力データとタイヤ軸力Ｏの計測データから、振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出する。
すなわち、タイヤＴが突起２２ａを通過するときは、突起２２ａからタイヤ入力Ｉを受けるが、突起２２ａ以外の部分をタイヤＴが通過するとき、試験ドラム２２のドラム面から受ける入力データＩは０になるので（振動を生じさせるタイヤ入力Ｉはないので）、仮入力データは、本来、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後において０にならなければならない。このため、本実施形態のパラメータ値算出部３４は、入力データ算出部３２で算出した仮入力データのうち、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後のデータの値を０にした修正仮入力データを生成する。この修正仮入力データとタイヤ軸力Ｏの計測データとから、振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出する。修正仮入力データとタイヤ軸力Ｏの計測データが既知であるので、特性パラメータの修正仮値を算出することができる。振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出する方法については後述する。

制御部３６は、ソフトウェアモジュールの各部分の動作の管理及び制御を行う部分である。制御部３６は、入力データ算出部３２で算出される仮入力データのうちタイヤＴが突起２２ａを通過する前後のデータの値が０に収束する条件を少なくとも含む収束条件を満足するまで、パラメータ値算出部３４で算出した修正仮値を、特性パラメータの仮値として設定して入力データ算出部３２における仮入力データの算出及びパラメータ値算出部３４における修正仮値の算出を繰り返し行うよう入力データ算出部３２及びパラメータ値算出部３４を制御する。

出力部３８は、収束条件を満足するときのタイヤ入力Ｉの仮入力データと特性パラメータの仮値のそれぞれをタイヤ入力Ｉの収束入力データ及び特性パラメータの収束値として算出する。算出した収束入力データ及び特性パラメータの収束値は、メモリ１４に記憶され、また、ディスプレイ１６や図示されないプリンタに出力される。

評価部４０は、収束入力データ及び特性パラメータの収束値の少なくとも一方を用いて、タイヤＴの振動乗り心地性能を評価する。例えば、振動伝達特性Ｈが、１自由度の振動伝達特性、すなわち、２次伝達特性であって、特性パラメータは非減衰固有角振動数と減衰係数を含む場合、評価部４０は、特性パラメータから算出されるダンパＣ（Ｎ・秒／ｍｍ）を用いてタイヤＴの振動乗り心地性能を評価する。あるいは、評価部４０は、収束入力データの波形の積分値を用いて、振動乗り心地性能の各性能を評価する。この点については、後ほど詳述する。評価結果は、メモリ１２に記憶され、また、ディスプレイ１６や図示されないプリンタに出力される。

このようなデータ処理装置１０において、データ処理方法及びタイヤの評価方法をより詳細に説明する。
図２は、本実施形態のデータ処理方法の一例を説明する図である。図３は、本実施形態のデータ処理方法及びタイヤの評価方法の処理の流れを示す図である。図２に示す例では、振動伝達特性Ｈが、１自由度の振動伝達特性、すなわち、２次伝達特性である場合を示している。データ取得部３０は、タイヤ軸力Ｏの計測データを取得する（ステップＳ１０）。例えば、図２に示すような波形を取得する。この後、２次伝達特性のインパルス応答は、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζ（ζ＜１）の設定した値を用いて図２中に示す式で表されるので、この式を利用して、タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出する（ステップＳ２０）。このとき、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの値は、凡そ一定の範囲内にあるので、入力データ算出部３２は、この一定の範囲内のある値を初期の仮値として予め設定しておく。初期の仮値として、例えば、ω_ｎ＝２π・７０（ｒａｄ／秒）、ζ＝０.０５と定める。このとき、タイヤ軸力Ｏと、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの値を含む図２中の式を用いて、タイヤ軸力Ｏからタイヤ入力Ｉを算出する処理方法は、デコンボリューション処理であり、公知の方法でタイヤ入力Ｉを算出することができる。具体的には、タイヤ軸力Ｏの計測データの時系列波形の離散値と、図２中の式を具体的に離散化して表現した行列（具体的には、タイヤ入力Ｉからタイヤ軸力Ｏを求めるための、Ｈ（ｔ；ω_ｎ，ζ）を用いた行列の逆行列）を用いて行列演算を行って、タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出することができる。
なお、タイヤ入力Ｉからタイヤ軸力Ｏを算出する処理方法は、コンボリューション処理であり、公知の方法でタイヤ軸力Ｏを算出することができる。具体的には、タイヤ入力Ｉの時系列波形の離散値と、図２中の式を具体的に離散化して表現した行列を用いて行列演算を行って、タイヤ軸力Ｏを算出することができる。

次に、パラメータ値算出部３４は、算出した仮入力データのうち、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後のデータの値を０にした修正仮入力データとタイヤ軸力Ｏの計測データから、振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出する（ステップＳ３０）。修正仮値の算出は、例えば、振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を種々変更した振動伝達特性Ｈと、仮入力データとを用いたコンボリューション処理の処理結果が、タイヤ軸力Ｏの計測データに最も近似するような特性パラメータの仮値を探索する。特性パラメータの仮値の探索は、ニュートン・ラフソン法等を用いて行うことができる。
次に、制御部３６は、ステップＳ２０で算出される仮入力データのうちタイヤＴが突起２２ａを通過する前後のデータの値が０に収束する条件を少なくとも含む収束条件を満足するか否かを判定する（ステップＳ４０）。判定の結果、収束条件を満足する場合、制御部３６は、ステップＳ２０で算出した仮入力データを収束入力データとし、ステップＳ３０で算出した修正仮値を特性パラメータの収束値とする。この後、タイヤ評価に移行する（ステップＳ６０）。
一方、判定の結果、収束条件を満足しない場合、ステップＳ３０で算出した修正仮値を、特性パラメータの仮値として設定して（ステップＳ５０）、ステップＳ２０に戻る。こうして、ステップＳ２０及びステップＳ３０を繰り返し行う。すなわち、ステップＳ４０において収束条件を満足するまで、ステップＳ２０及びステップＳ３０を繰り返し行う。
なお、タイヤの評価については、後述する。

このように、本実施形態では、タイヤ軸力Ｏから、タイヤＴの振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を用いて算出した仮入力データのうち、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間の値が０になることを利用して、仮入力データにおいて、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間の値が０に収束するまで、タイヤＴの振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を変更するので、タイヤＴの振動伝達特性Ｈの特性パラメータの値及びタイヤ入力のデータを精度よく算出することができる。

図４（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態のデータ処理方法による演算結果の一例を示す図である。
図４（ａ）は、入力データ算出部３２が、タイヤ軸力Ｏから、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの初期の値を仮値として用いて仮入力データを算出した結果の一例を示す。この場合、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの初期値は、実際の非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの値とずれているので、タイヤＴが突起２２ａを通過した後において、仮入力データは０になっていない。このため、パラメータ算出部３４は、図４（ｂ）に示すように、タイヤＴが突起２２ａを通過した前後において、仮入力データの値を０にした修正仮入力データをつくる。パラメータ算出部３４は、次に、図４（ｂ）に示す修正仮入力データと、タイヤ軸力Ｏの計測データとを用いて、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの値を初期の仮値から修正した修正仮値を算出する。この場合の修正仮値の算出では、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの仮値を種々変更しながら、変更の度に、タイヤ軸Ｏの時系列波形を算出する。算出したタイヤ軸Ｏの時系列波形が、タイヤ軸力Ｏの計測データに最もよく近似するまで仮値を探索する。算出するタイヤ軸Ｏの時系列波形をタイヤ軸力Ｏの計測データに最もよく近似させる非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの仮値を、修正仮値とする。図４（ｃ）は、算出するタイヤ軸Ｏの時系列波形がタイヤ軸力Ｏの計測データに最もよく近似する状態の一例を示している。

図４（ｄ）は、入力データ算出部３２が、パラメータ算出部３４が算出した非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの修正仮値を用いてタイヤ軸力Ｏから、仮入力データを算出した結果の一例を示す。この場合、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの修正仮値は、実際の非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの値とずれているので、タイヤＴが突起２２ａを通過した後において、仮入力データは０になっていない。しかし、タイヤＴが突起２２ａを通過した後の仮入力データの値は、図４（ａ）におけるタイヤＴが突起２２ａを通過した後の仮入力データの値は小さくなっている。このことは、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの値が、実際の非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの値に近づいていることを示している。
さらに、パラメータ算出部３４は、図４（ｅ）に示すように、タイヤＴが突起２２ａを通過した前後において、仮入力データの値を０にする。パラメータ算出部３４は、次に、図４（ｅ）に示す仮入力データと、タイヤ軸力Ｏの計測データとを用いて、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζの修正仮値をさらに修正した修正仮値を、上述した方法と同じ方法で算出する。図４（ｆ）は、算出するタイヤ軸Ｏの時系列波形がタイヤ軸力Ｏの計測データに最もよく近似する状態の一例を示している。
このようにして、図４（ｄ）に示す仮入力データにおけるタイヤＴの突起２２ａの通過前後の値が許容範囲になるまで、理想的には０になるまで、繰り返し、修正仮入力データと修正仮値を求める。

このとき、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間は、仮入力データの波形から自動的に求めることが好ましい。図５は、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間を、タイヤＴが突起２２ａを通過する期間を定めることにより定める一例を示す図である。
図５に示すように、タイヤ入力Ｉの仮入力データが０（Ｎ）の横軸とタイヤ入力Ｉの波形で囲まれた部分の面積を順番にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・・として求め、この面積の合計の５％〜１０％の面積を有する部分であって、多くても最大面積と２番目に大きな面積の部分を取り出し、この最大面積の部分と２番目の面積の部分のうち、最も早い時間から最も遅い時間の間をタイヤＴが突起２２ａを通過する期間として定める。したがって、この通過期間の前後の期間が、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間となる。図５に示す例では、最大面積Ｓ１の部分の期間はｔ１〜ｔ２であり、２番目の大きさの面積Ｓ２の部分が占める期間はｔ３〜ｔ４である。したがって、この場合のタイヤＴが突起２２ａを通過する期間は、ｔ１〜ｔ４となり、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間は、ｔ１以前、及びｔ４以降である。なお、面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・・の合計の５％〜１０％の面積を有する部分が１つしかない場合、その部分の最初の時間と最後の時間の間を、タイヤＴが突起２２ａを通過するとする。

上記実施形態では、タイヤＴのトラム面に対して直交する方向の力、いわゆる上下方向の力を対象として説明したが、ドラム面の回転方向の成分、いわゆる前後方向の力を対象とすることもできる。図６（ａ）は、突起２２ａを通過するときに生じるタイヤＴの前後方向のタイヤ軸力Ｏの振動の一例を示す図であり、図６（ｂ）は、突起２２ａを通過するときに生じるタイヤＴの前後方向のタイヤ軸力Ｏの振動から、上述のデータ処理方法を用いて算出したタイヤＴの前後方向のタイヤ入力Ｉ（収束入力データ）の振動の一例を示す図である。
このように、本実施形態のタイヤ軸力Ｏは、タイヤ上下軸力及びタイヤ前後軸力のいずれか一方を少なくとも含む、データ処理方法であることが好ましい。

本実施形態における仮入力データのうち、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間の値が０に収束する収束条件は、タイヤＴが突起２２ａを通過する前後の期間における仮入力データの０からの残差の二乗和Ｑ１が所定の閾値以下であることを含むことが好ましい。

さらに、この収束条件は、さらに、修正仮入力データと振動伝達特性Ｈの特性パラメータの修正仮値から算出したタイヤ軸力Ｏの予測データが、取得したタイヤＴのタイヤ軸力Ｏの計測データに収束する条件を含むことが好ましい。具体的には、収束条件は、上記予測データと計測データの残差の二乗和Ｑ２と上記二乗和Ｑ１の和が予め定めた閾値以下であることを含むことが好ましい。二乗和Ｑ１と二乗和Ｑ２の和によって収束条件を判定することで、タイヤ入力Ｉのデータを精度良く求めることができる。

本実施形態における振動伝達特性Ｈは、1自由度振動伝達特性あるいは２自由度振動伝達特性、さらには、高次自由度振動伝達特性でもよく、特に制限されないが、簡単な伝達特性で、後述する１００Ｈｚ以下の振動による性能評価を行うことができる点で、特性パラメータは、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζを含む、１自由度振動伝達特性であることが好ましい。

図３に示すステップＳ６０におけるタイヤの評価では、上述したデータ処理方法において算出した収束入力データ及び特性パラメータの収束値の少なくとも一方を用いて、評価部４０がタイヤＴの振動乗り心地性能を評価する。
例えば、１自由度振動伝達特性の場合、特性パラメータは、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζを含むので、評価部４０は、減衰係数ζの値からタイヤのサイド・ビード部の振動の吸収の程度を表すダンパ要素Ｃ（Ｎ・秒／ｍｍ）を評価することができる。
１自由度振動伝達特性の場合、非減衰固有角振動数ω_ｎと減衰係数ζは、１つの質量ｍ（ｋｇ）と１つのばね要素Ｋ（Ｎ／ｍｍ）と、１つのダンパ要素（Ｎ・秒／ｍｍ）とを用いて、以下のように表すことできる。
ω_ｎ ＝ （Ｋ／ｍ）^{（１／２）}
ζ ＝ Ｃ／（２・（ｍ・Ｋ）^{（１／２）}）
したがって、ｍ＝Ｋ／ω_ｎ ^２ 、Ｃ＝２Ｋζ／ω_ｎ と表される。
ここで、Ｋは、予めサイド・ビード部のばね要素Ｋであり、実験により算出される公知のばね定数に対応するので、実験から既知の値として求めておくことができる。したがって、Ｃ＝２Ｋζ／ω_ｎ を用いてダンパ要素Ｃを算出することができる。
なお、ばね要素Ｋの算出方法は、特開平０１−１５６６３４号公報あるいは特開平０１−１５６６３５号公報に開示されている。

図７（ａ）は、Ｃ＝２Ｋζ／ω_ｎ を用いて算出した、構造の異なるタイヤＴＡ〜ＴＤのダンパ要素Ｃの算出結果の一例を示す図である。図７（ａ）からわかるように、タイヤＴＤのダンパ要素Ｃが最も高く、大きい順に、タイヤＴＡ、タイヤＴＢ、タイヤＴＣである。ダンパ要素Ｃの値は大きいほど、振動伝達特性において振動を減衰させる程度が高く、振動を素早く減衰させるので、タイヤ入力Ｉがない状態ではダンパ要素Ｃの値が大きいほど好ましい。したがって、突起２２ａ等の段差を通過した後のタイヤＴの振動乗り心地の性の評価では、ダンパ要素Ｃの値が大きいことが好ましい。
また、タイヤＴが突起２２ａを通過するとき、タイヤ入力Ｉによってコツゴツとした振動を受けるので、この振動の評価のためには、タイヤ入力Ｉの入力データを用いることが好ましい。図７（ｂ）は、タイヤＴＡ〜ＴＤのタイヤ入力Ｉの入力波形の一例を示す図である。図７（ｂ）によると、タイヤ構造が異なることにより、タイヤ入力Ｉの入力波形も変化することがわかる。したがって、この入力波形の大きさや時間変化の大きさによって、コツゴツとした振動の大小を評価することができる。

図８は、本実施形態の評価部４０が行う評価の一例を説明する図である。評価部４０は、２つの性能（性能１、性能２）の評価を行う。評価部４０は、性能１について、タイヤ入力Ｉの収束入力データの積分値、すなわち、タイヤＴが突起２２ａを通過する期間の積分値（積分１）によって評価する。評価部４０は、性能２について、タイヤ軸力Ｏの計測データの積分値（積分２）から、タイヤ入力Ｉの収束入力データの積分値（積分１）を差し引いた値によって評価する。なお、積分２の積分範囲については、計測データの値が所定のレベル以上の期間を範囲とする。
すなわち、評価部４０は、積分１によって性能１を評価し、積分２−積分１によって性能２を評価する。

図９（ａ）は、図７（ｂ）に示すタイヤＴＡ〜ＴＤの収束入力データを重ね書きした図である。図９（ｂ）は、タイヤＴＡ〜ＴＤの積分１の値と、性能１のドライバによる官能評価結果を示す図である。図９（ｂ）によると、積分１の大きさに関して、タイヤＴＡ＞タイヤＴＤ＞タイヤＴＢ＞タイヤＴＣの順番になっている。ドライバによる官能評価結果では、タイヤＴＢ＝タイヤＴＣ＞タイヤＴＤ＞タイヤＴＡとなっている。これより、性能１は、積分１の値が小さいほど性能１の評価が高いことがわかる。
したがって、評価部４０は、積分１の値が小さいものほど、性能１が優れているタイヤであると評価する。

本実施形態では、積分１を用いて性能１の評価を行うが、タイヤＴが突起２２を通過する期間におけるタイヤ入力Ｉの収束入力データの時間微分の絶対値の平均値を用いて、性能１の評価を行うことも好ましい。図１０（ａ）は、図９（ａ）に示す収束入力データを時間微分した波形を示す図である。図１０（ｂ）は、上記時間微分した波形の、タイヤＴが突起２２を通過する期間における絶対値の平均値（“傾斜平均値”）と、性能１のドライバによる官能評価結果を示す図である。図１０（ｂ）によると、平均値の大きさに関して、タイヤＴＡ＞タイヤＴＤ＞タイヤＴＢ＞タイヤＴＣの順番になっている。ドライバによる官能評価結果では、タイヤＴＢ＝タイヤＴＣ＞タイヤＴＤ＞タイヤＴＡとなっている。これより、性能１は、上記平均値（“傾斜平均値”）の値が小さいほど性能１の評価が高いことがわかる。
したがって、評価部４０は、タイヤＴが突起２２を通過する期間におけるタイヤ入力Ｉの収束入力データの時間微分の絶対値の平均値が小さいものほど、性能１が優れているタイヤであると評価することも好ましい。

また、評価部４０は、性能２に関して、以下の処理を行ってタイヤＴを評価することが好ましい。
タイヤＴのタイヤ軸力Ｏの計測データの取得に用いた計測転動速度の条件と異なる評価用転動速度の条件で性能２の評価を行うために、まず、評価部４０は、計測に用いた計測転動速度におけるタイヤ入力Ｉの収束入力データの時間軸上の波形を、図１１に示すように、評価用転動速度に応じて伸縮することで得られる伸縮波形を表した伸縮収束入力データを作成する。図１１は、性能２の評価を行うために行う処理の一例を説明する図である。

次に、評価部４０は、特性パラメータの収束値を有する振動伝達特性Ｈを用いてコンボリューション処理を行い、このコンボリューション処理を行うことで算出された評価用転動速度に対応したタイヤ軸力Ｏの予測データの絶対値の積分値（積分２）と伸縮収束入力データの絶対値の積分値（積分１）と差分により、性能２の評価を行う。
図１２は、評価用転動速度を種々変化したときの積分値（積分２−積分１）の変化の一例を示す図である。評価用転動速度が約６０ｋｍ／時において、積分値（積分２−積分１）は低下し、評価用転動速度が約６０ｋｍより高くなると、積分値（積分２−積分１）は上昇する挙動を示す。

図１３は、タイヤＴＡ〜タイヤＴＤの積分値（積分２−積分１）と、性能２のドライバによる官能評価結果の一例を示す図である。性能２は、特に６０〜８０ｋｍ／時の条件で発生し易い振動として知られている。したがって、性能２に関して、６０〜８０ｋｍ／時におけるタイヤＴＡ〜タイヤＴＤの積分値（積分２−積分１）を注目すると、積分値（積分２−積分１）の大きさに関して、タイヤＴＣ＞タイヤＴＢ＞タイヤＴＡ＞タイヤＴＤの順番になっている。ドライバによる性能２の官能評価結果では、タイヤＴＡ＝タイヤＴＤ＞タイヤＴＢ＞タイヤＴＣとなっている。これより、性能２は、上記積分値（積分２−積分１）が小さいほど性能２の評価が高いことがわかる。
したがって、評価部４０は、上記積分値（積分２−積分１）が小さいものほど、性能２が優れているタイヤであると評価することが好ましい。

性能２は、図８に示すように、積分１の期間を除去しているので、突起２２ａを通過後の振動の大小に依存する。この場合の振動の大小は、上述したようにダンパ要素Ｃの大きさに依存する。このため、性能２に関しては、ダンパ要素Ｃが大きいほど、性能２が優れているともいえる。この点で、ダンパ要素Ｃを用いて性能２の評価を行うこともできる。

また、本実施形態では、図３に示すステップ４０を満足するタイヤ入力Ｉの収束入力データ及び特性パラメータの収束値を、特性パラメータで表したタイヤの振動伝達特性Ｈを、車両のサスペンションをモデル化したサスペンションモデルに組み合わせた統合モデルに入力することにより、車両の振動乗り心地性能の評価を行うことも好ましい。これにより、タイヤＣのダンパ要素Ｃを含んだ形態で車両の振動乗り心地性能の評価を行うことができる。

以上、本発明のデータ処理方法、タイヤの評価方法、車両の振動乗り心地性能の評価方法、及びデータ処理装置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。

１０ データ処理装置
１２ ＣＰＵ
１４ メモリ
１６ ディスプレイ
１８ 入力操作系
２０ タイヤドラム試験機
２２ 試験ドラム
２２ａ 突起
２４ タイヤ回転軸
３０ データ取得部
３２ 入力データ算出部
３４ パラメータ算出部
３６ 制御部
３８ 出力部
４０ 評価部

Claims (11)

1. 路面を転動するタイヤが前記路面上の段差を通過するときにタイヤ回転軸に生じるタイヤ軸力Ｏの振動から、前記タイヤが前記段差から受けるタイヤ入力Ｉと、前記タイヤの軸力Ｏと前記タイヤ入力との間の振動伝達特性Ｈを、コンピュータが算出するデータ処理方法であって、
   前記コンピュータが、前記タイヤ軸力Ｏの計測データから、設定された前記振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を用いて、前記タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出する入力データ算出ステップと、
   前記コンピュータが、前記入力データ算出ステップで算出した前記仮入力データのうち、前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値を０にした修正仮入力データと前記タイヤ軸力Ｏの計測データから、前記振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出するパラメータ値算出ステップと、を備え、
   前記仮入力データのうち前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値が０に収束する条件を少なくとも含む収束条件を満足するまで、前記コンピュータは、前記修正仮値を、前記特性パラメータの前記仮値として設定して前記入力データ算出ステップ及び前記パラメータ値算出ステップを繰り返し行うことにより、前記収束条件を満足するときの前記タイヤ入力Ｉの仮入力データと前記特性パラメータの仮値のそれぞれを前記タイヤ入力Ｉの収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値として算出する、ことを特徴とするデータ処理方法。
2. 前記収束条件は、さらに、前記修正仮入力データと前記振動伝達特性の特性パラメータの修正仮値から算出した前記タイヤ軸力Ｏの予測データが前記計測データに収束する条件を含む、請求項１に記載のデータ処理方法。
3. 前記タイヤ軸力Ｏは、タイヤ上下軸力及びタイヤ前後軸力のいずれか一方を少なくとも含む、請求項１または２に記載のデータ処理方法。
4. 前記振動伝達特性は、１自由度振動伝達特性であり、前記特性パラメータは、非減衰固有角振動数と減衰係数を含む、請求項１〜３のいずれか1項に記載のデータ処理方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ処理方法において前記収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値を算出するステップと、
   前記収束入力データ及び前記特性パラメータの前記収束値の少なくとも一方を用いて、前記コンピュータが前記タイヤの振動乗り心地性能を評価するステップと、を備えることを特徴とするタイヤの評価方法。
6. 請求項４に記載のデータ処理方法において前記収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値を算出するステップと、
   前記特性パラメータの前記収束値のうち、前記非減衰固有角振動数及び前記減衰係数の収束値からタイヤのサイド・ビード部の振動の吸収の程度を表すダンパ要素を前記コンピュータが評価するステップと、を備えることを特徴とするタイヤの評価方法。
7. 前記タイヤの振動乗り心地性能を評価するステップでは、
   前記収束入力データの値の絶対値の積分値、あるいは、前記タイヤが前記段差を通過する期間における前記収束入力データの時間微分の絶対値の平均値を用いて、前記タイヤの振動乗り心地性能のうちの性能１の評価を行う、請求項５に記載のタイヤの評価方法。
8. 前記タイヤの振動乗り心地性能を評価するステップでは、
   前記タイヤの転動する計測用転動速度と異なる評価用転動速度における前記タイヤの振動乗り心地性能のうちの性能２の評価を行うために、前記計測用転動速度における前記収束入力データの時間軸上の波形を前記評価用転動速度に応じて伸縮することで得られる伸縮波形を表した伸縮収束入力データと、前記特性パラメータの前記収束値を有する振動伝達特性を用いてコンボリューション処理を行い、該コンボリューション処理を行うことで算出された前記評価用転動速度に対応した前記タイヤ軸力Ｏの予測データの絶対値の積分値と前記伸縮収束入力データの絶対値の積分値との差分により、前記性能２の評価を行う、請求項５に記載のタイヤの評価方法。
9. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ処理方法において前記収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値を算出するステップと、
   前記特性パラメータで表した前記タイヤの振動伝達特性を、車両のサスペンションをモデル化したサスペンションモデルに組み合わせた統合モデルに、前記収束入力データを入力することにより、車両の振動乗り心地性能の評価を行うステップと、を備えることを特徴とする車両の振動乗り心地性能の評価方法。
10. 路面を転動するタイヤが前記路面上の段差を通過するときにタイヤ回転軸に生じるタイヤ軸力Ｏの振動から、前記タイヤが前記段差から受けるタイヤ入力Ｉと、前記タイヤの軸力Ｏと前記タイヤ入力との間の振動伝達特性Ｈを算出するデータ処理装置であって、
    前記タイヤ軸力Ｏの計測データを取得するデータ取得部と、
    前記計測データから、設定された前記振動伝達特性Ｈの特性パラメータの仮値を用いて、前記タイヤ入力Ｉの仮入力データを算出する入力データ算出部と、
    前記入力データ算出部で算出した前記仮入力データのうち、前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値を０にした修正仮入力データと前記タイヤ軸力Ｏの計測データから、前記振動伝達特性の特性パラメータの仮値を修正した修正仮値を算出するパラメータ値算出部と、
    前記仮入力データのうち前記タイヤが前記段差を通過する前後のデータの値が０に収束する条件を少なくとも含む収束条件を満足するまで、前記修正仮値を、前記特性パラメータの前記仮値として設定して前記仮入力データの算出及び前記修正仮値の算出を繰り返し行うよう前記入力データ算出部及び前記パラメータ値算出部を制御する制御部と、
    前記収束条件を満足するときの前記タイヤ入力Ｉの仮入力データと前記特性パラメータの仮値のそれぞれを前記タイヤ入力Ｉの収束入力データ及び前記特性パラメータの収束値として算出する出力部と、を備えることを特徴とするデータ処理装置。
11. 前記振動伝達特性は、１自由度振動伝達特性であり、前記特性パラメータは、非減衰固有角振動数と減衰係数を含み、
    さらに、前記特性パラメータの前記収束値のうち、前記減衰係数の収束値からタイヤのサイド・ビード部の振動の吸収の程度を表すダンパ要素を前記コンピュータが評価する評価部を備える、請求項１０に記載のデータ処理装置。

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