JP7355628B2 - System, method and program for evaluating high-speed straight running stability of tires - Google Patents
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Description
本開示は、タイヤの高速直進安定性を評価するシステム、方法及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to a system, method, and program for evaluating the high-speed straight running stability of a tire.
良好な直進性を維持して高速走行時の安定性が確保されるよう、高速直進安定性に優れたタイヤの開発が進められている。高速直進安定性は、オンセンターフィール(On-center Feel)や高速ニュートラル感とも呼ばれる。 In order to maintain good straight-line performance and ensure stability during high-speed driving, development of tires with excellent high-speed straight-line stability is underway. High-speed straight-line stability is also called on-center feel or high-speed neutral feel.
従来、高速直進安定性の評価は、実車を用いた実走試験においてドライバーの官能評価により行われていた。しかし、実走試験では、多数の試験タイヤを効率的に評価できないうえ、高速直進安定性を評価できるテストコースが限られていることから、台上試験による定量評価で代用することが望まれている。 Conventionally, high-speed straight-line stability has been evaluated by the driver's sensory evaluation in actual driving tests using actual vehicles. However, in actual driving tests, it is not possible to efficiently evaluate a large number of test tires, and there are only a limited number of test courses where high-speed straight-line stability can be evaluated, so it is desirable to use quantitative evaluations using bench tests instead. There is.
特許文献1には、車両の直進性を評価する方法が記載されているが、タイヤの高速直進安定性を台上試験により定量評価するための手法を具体的に開示するものではない。
Although
本開示の目的は、タイヤの高速直進安定性を台上試験により定量評価するシステム、方法及びプログラムを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a system, method, and program for quantitatively evaluating the high-speed straight running stability of a tire using a bench test.
本開示のタイヤの高速直進安定性を評価するシステムは、
台上試験装置による計測値を取得する取得部と、
前記計測値を用いて、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出するコーナリングスティフネス算出部と、
前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出した前記コーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出する定常ゲイン算出部と、
前記計測値を用いて、前記前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出するアライニングトルクスティフネス算出部と、
前記ヨーレート定常ゲインGψ・(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/Gψ・(0)として定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、前記横加速度定常ゲインGA(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)GA(0)として定量評価値GAT/A(s)を算出する定量評価値算出部と、を備える。
尚、「ψ・」は、「ψ」の上に「・」が付された文字を表し、ヨー角ψの時間微分を意味する。
The system for evaluating the high-speed straight running stability of a tire according to the present disclosure includes:
an acquisition unit that acquires measured values by the bench test device;
a cornering stiffness calculation unit that uses the measured value to calculate a cornering stiffness CS (f) that takes into account a delay angle δ CF of the cornering force CF with respect to the slip angle SA;
a steady gain calculation unit that calculates a yaw rate steady gain G ψ (0) or a lateral acceleration steady gain G A (0) using the cornering stiffness CS (f) calculated for each of the front tire and the rear tire;
an aligning torque stiffness calculation unit that calculates an aligning torque stiffness ATS(f) for the front tire using the measured value, taking into account a delay angle δ SAT of the self-aligning torque SAT with respect to the slip angle SA;
Calculating a quantitative evaluation value G AT / ψ (s) as a ratio ATS (f)/G ψ (0) of the aligning torque stiffness ATS (f) to the yaw rate steady gain G ψ (0), or , quantitative evaluation value calculation of calculating a quantitative evaluation value G AT /A (s) as the ratio ATS (f) of the aligning torque stiffness ATS (f) to the lateral acceleration steady gain G A (0); It is equipped with a section and a section.
Note that "ψ・" represents the character "." attached above "ψ", and means the time differentiation of the yaw angle ψ.
本開示のタイヤの高速直進安定性を評価する方法は、
台上試験装置により試験タイヤを転動させて所要の計測値を取得し、
前記計測値を用いて、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出し、
前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出した前記コーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出し、
前記計測値を用いて、前記前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出し、
前記ヨーレート定常ゲインGψ・(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/Gψ・(0)として定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、前記横加速度定常ゲインGA(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/GA(0)として定量評価値GAT/A(s)を算出する。
The method of evaluating the high-speed straight running stability of the tire of the present disclosure includes:
The test tire is rolled on a bench test device to obtain the required measurement value,
Using the measured value, calculate the cornering stiffness CS (f) that takes into account the delay angle δ CF of the cornering force CF with respect to the slip angle SA,
Using the cornering stiffness CS (f) calculated for each of the front tires and the rear tires, calculate the yaw rate steady gain G ψ (0) or the lateral acceleration steady gain G A (0),
Using the measured value, calculate the aligning torque stiffness ATS(f) for the front tire, taking into account the delay angle δSAT of the self-aligning torque SAT with respect to the slip angle SA,
Calculating a quantitative evaluation value G AT / ψ (s) as a ratio ATS (f)/G ψ (0) of the aligning torque stiffness ATS (f) to the yaw rate steady gain G ψ (0), or , a quantitative evaluation value G AT /A (s) is calculated as the ratio ATS (f)/G A (0) of the aligning torque stiffness ATS (f) to the lateral acceleration steady gain G A (0).
以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[タイヤの高速直進安定性を評価するシステム]
図1に示すシステム1は、台上試験装置20で計測した計測値を受け付け、その計測値に基づいて、高速直進安定性の定量評価値を算出する。システム1で算出される定量評価値は、実走試験の官能評価に代用できる代用定量評価値である。システム1で算出される定量評価値には、車両のヨーレートに関する定量評価値GAT/ψ・(s)、及び/または、車両の横方向加速度である横加速度に関する定量評価値GAT/A(s)が含まれる。表記の都合上、「ψ」の上に「・」が付された文字を「ψ・」で表し、ヨー角ψの時間微分を意味する。
[System for evaluating tire high-speed straight running stability]
The
高速直進安定性は、車両の動きに対するステアリングの手応えとして捉えられるため、車両のヨーレートに対する操舵トルクとして、または、車両の横加速度に対する操舵トルクとして評価できる。前者(操舵トルク/ヨーレート)の評価値に代用できるのが定量評価値GAT/ψ・(s)であり、後者(操舵トルク/横加速度)の評価値に代用できるのが定量評価値GAT/A(s)である。これらの評価値が高いほど、車両の動きやすさに対してステアリングの手応えがしっかりして、高速直進安定性に優れることを意味する。どちらを採用してもよいが、例えば、実走試験で車両の向きが変わりやすい傾向にある場合は定量評価値GAT/ψ・(s)を採用し、車両が僅かに横方向に動く(振られる)傾向にある場合は定量評価値GAT/A(s)を採用することが考えられる。 High-speed straight-line stability is understood as the response of the steering to the movement of the vehicle, and therefore can be evaluated as the steering torque relative to the yaw rate of the vehicle or the steering torque relative to the lateral acceleration of the vehicle. The quantitative evaluation value GAT/ψ・(s) can be substituted for the evaluation value of the former (steering torque/yaw rate), and the quantitative evaluation value GAT can be substituted for the evaluation value of the latter (steering torque/lateral acceleration). /A (s). The higher these evaluation values, the more responsive the steering is to the vehicle's ease of movement, and the better the high-speed straight-line stability. Either method may be used, but for example, if the direction of the vehicle tends to change easily during actual driving tests, the quantitative evaluation value GAT /ψ・(s) may be used to determine if the vehicle moves slightly laterally ( If there is a tendency to be swayed, it may be possible to adopt the quantitative evaluation value G AT/A (s).
後述する通り、定量評価値GAT/ψ・(s)は、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)に対するアライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/Gψ・(0)として算出される。定量評価値GAT/A(s)は、横加速度定常ゲインGA(0)に対するアライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/GA(0)として算出される。これは、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を車両の動きの尺度とし、アライニングトルクスティフネスATS(f)をステアリングの手応えの尺度としていることに起因する。 As described later, the quantitative evaluation value G AT/ψ (s) is calculated as the ratio ATS (f)/G ψ (0) of the aligning torque stiffness ATS (f) to the steady yaw rate gain G ψ (0). be done. The quantitative evaluation value G AT/A (s) is calculated as the ratio ATS(f)/G A (0) of the aligning torque stiffness ATS(f) to the lateral acceleration steady gain G A (0). This is because the yaw rate steady gain G ψ・(0) or lateral acceleration steady gain G A (0) is used as a measure of vehicle movement, and the aligning torque stiffness ATS(f) is used as a measure of steering response. .
後ほど詳述するが、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)及び横加速度定常ゲインGA(0)は、それぞれ、前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々のコーナリングスティフネスCS(f)、並びに車両特性値を用いて求められる。前輪タイヤと後輪タイヤの双方を考慮することにより、実走試験と比較的良好に合致する定量評価値が得られる。コーナリングスティフネスCS(f)は、後述する遅れ角δCFを用いて算出され、コーナリングフォースCFの応答性の尺度となる。アライニングトルクスティフネスATS(f)は、前輪タイヤのセルフアライニングトルクSATを用いて求められる。アライニングトルクスティフネスATS(f)は、後述する遅れ角δSATを用いて算出され、セルフアライニングトルクSATの応答性の尺度となる。 As will be explained in detail later, the yaw rate steady gain G ψ・(0) and the lateral acceleration steady gain G A (0) respectively represent the cornering stiffness CS(f) of the front tire and the rear tire, and the vehicle characteristic value. It can be found using By considering both the front tires and the rear tires, quantitative evaluation values that are in relatively good agreement with actual driving tests can be obtained. The cornering stiffness CS(f) is calculated using the delay angle δ CF , which will be described later, and is a measure of the responsiveness of the cornering force CF. The aligning torque stiffness ATS(f) is determined using the self-aligning torque SAT of the front tires. The aligning torque stiffness ATS(f) is calculated using the delay angle δ SAT , which will be described later, and is a measure of the responsiveness of the self-aligning torque SAT.
システム1は、台上試験装置20による計測値を取得する取得部10と、コーナリングスティフネス算出部11と、定常ゲイン算出部12と、アライニングトルクスティフネス算出部13と、定量評価値算出部14と、車両特性値などを取得する取得部15とを備える。これら各部10~15は、プロセッサ2、メモリ3、各種インターフェイスなどを備えたコンピュータにおいて、予め記憶されている評価処理ルーチン(図2,3参照)をプロセッサ2が実行することにより、ソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。
The
取得部10は、台上試験装置20による計測値を、ユーザによる操作またはネットワーク経由で取得する。取得部10は、取得した計測値のデータ(計測データ)をメモリ3に記憶する。台上試験装置20は、所定の試験荷重とスリップ角を与えながらタイヤ軸を駆動し、試験路面上で試験タイヤを転動させるコーナリング試験機として構成されている。台上試験装置20は、好ましくはフラットベルト式コーナリング試験機であるが、これに限定されず、ドラム式や平板式(フラットテーブル式)など他の形式のコーナリング試験機であっても構わない。
The
コーナリングスティフネス算出部11は、取得部10が取得した計測値を用いて、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出する。定常ゲイン算出部12は、前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出したコーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出する。アライニングトルクスティフネス算出部13は、取得部10が取得した計測値を用いて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出する。定量評価値算出部14は、比ATS(f)/Gψ・(0)としての定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、比ATS(f)/GA(0)としての定量評価値GAT/A(s)を算出する。
The cornering
台上試験装置20による台上試験(コーナリング試験)では、コーナリングフォースCF及びセルフアライニングトルクSATの時系列データを取得できる。コーナリング試験の評価速度には、例えば時速120kmまたは時速160kmなど、代用の対象となる実走試験の評価速度(走行速度)が適用される。図4は、コーナリングフォースCFの時系列データの一例を示すグラフである。この例では、スリップ角SAが正弦波で入力されている。より具体的には、スリップ角SAがゼロとなる中立状態から左(または右)へ操舵した後、中立状態を経て右(または左)へ操舵し、再び中立状態に戻る操舵を一つの周期とする左右連続操舵により、スリップ角SAが正弦波(正弦曲線)に沿って連続的に変化している。入力するスリップ角SAの大きさ(スリップ角SAの振幅)は、1度以下が好ましく、0.5度程度がより好ましい。
In the bench test (cornering test) using the
図4のように、コーナリングフォースCFは、スリップ角SAに対して位相を遅らせており、そのコーナリングフォースCFのスリップ角SAに対する位相ずれは、遅れ角δCFとして取得できる。コーナリングスティフネス算出部11は、下記の式(1)により、スリップ角SAに対する遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)[N/rad]を算出することができる。本明細書において、中括弧内は単位を示す。
このように、コーナリングスティフネス算出部11は、スリップ角SAを正弦波で入力したときのコーナリングフォースCFの時系列データを用いて、スリップ角SAに対する位相ずれに基づいて遅れ角δCFを求める。図4に示す範囲ではスリップ角SAの周波数(操舵周波数)が一定であり、その所定の周波数(例えば、0.2Hz)におけるコーナリングスティフネスCS(f)が求められる。かかる周波数は、好ましくは0.5Hz以下であり、より好ましくは0.1~0.5Hzであり、更に好ましくは0.1~0.3Hzである。0.5Hz以下の周波数成分が多く、特に0.1~0.3Hzの周波数成分のレベルが高いためである。このことは、実走試験で高速直進安定性を評価したときの舵角のパワースペクトルから確認できる。
In this way, the cornering
コーナリングスティフネス算出部11は、前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々についてコーナリングスティフネスCS(f)を算出する。定常ゲイン算出部12は、そのコーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出する。定常ゲイン算出部12は、下記の式(2)及び式(3)により、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)を算出することができる。
また、定常ゲイン算出部12は、下記の式(4)及び上記の式(3)により、横加速度定常ゲインGA(0)を算出することができる。定常ゲイン算出部12は、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)及び横加速度定常ゲインGA(0)の少なくとも一方を算出すればよい。
本明細書では、ホイールベースL、速度V、フロント荷重Ff及びリア荷重Frを一括して「車両特性値」と呼ぶ。車両特性値は、台上試験に先駆けて取得することができる。本実施形態では、車両特性値が事前に取得されており、メモリ3に記憶されている。取得部15は、車両特性値をユーザによる操作またはネットワーク経由で取得し、その計測データをメモリ3に記憶する。図1では、取得部15を取得部10とは別個に示しているが、これらを一本化してもよく、したがって取得部10が取得部15を兼ねていてもよい。
In this specification, the wheelbase L, speed V, front load Ff , and rear load Fr are collectively referred to as "vehicle characteristic values." Vehicle characteristic values can be obtained prior to bench testing. In this embodiment, vehicle characteristic values are obtained in advance and stored in the
図4に示す範囲ではスリップ角SAの周波数が一定であるが、これを変化させて、複数の周波数ごとにコーナリングスティフネスCS(f)を算出してもよい。この場合における周波数の好ましい範囲は既述の通りであり、したがって0.5Hz以下が好ましい。コーナリングスティフネス算出部11は、複数の周波数ごとにコーナリングスティフネスCS(f)を算出して加重平均し、それを定常ゲイン算出部12に供することができる。これにより、複数の周波数を考慮したコーナリングスティフネスCS(f)を用いて定量評価値を算出し、高速直進安定性をより精度良く評価できる。
Although the frequency of the slip angle SA is constant in the range shown in FIG. 4, the cornering stiffness CS(f) may be calculated for each of a plurality of frequencies by changing this frequency. The preferred frequency range in this case is as described above, and is therefore preferably 0.5 Hz or less. The cornering
上述した加重平均は、周波数成分の割合に応じた重みで重み付けすることが好ましい。一例として、0.1Hz刻みで0.1Hz、0.2Hz、0.3Hz、0.4Hz、0.5Hzの五つの周波数を採り、それら各々のコーナリングスティフネスCS(f)を算出し、舵角のパワースペクトルのレベルに応じた重みで重み付けした加重平均処理を行って、定常ゲイン算出部12で用いる最終的なコーナリングスティフネスCS(f)を求めることが考えられる。舵角のパワースペクトルは、実走試験によりFFT(高速フーリエ変換)アナライザなどを用いて取得できる。
The weighted average described above is preferably weighted according to the proportion of frequency components. As an example, five frequencies of 0.1Hz, 0.2Hz, 0.3Hz, 0.4Hz, and 0.5Hz are taken in 0.1Hz increments, the cornering stiffness CS (f) of each of them is calculated, and the steering angle is calculated. It is conceivable to calculate the final cornering stiffness CS(f) used by the steady-state
アライニングトルクスティフネス算出部13は、前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出する。アライニングトルクスティフネス算出部13は、セルフアライニングトルクSATの時系列データを用いて、スリップ角SAに対する位相ずれに基づいて遅れ角δSATを求める。セルフアライニングトルクSATの時系列データ(図示せず)は図4と同様の傾向を示し、アライニングトルクスティフネスATS(f)は、コーナリングスティフネスCS(f)と同じ要領で算出される。アライニングトルクスティフネス算出部13は、下記の式(5)により、アライニングトルクスティフネスATS(f)[Nm/rad]を算出できる。
既述のように、定量評価値算出部14は、ヨーレートに関する定量評価値GAT/ψ・(s)、または、横加速度に関する定量評価値GAT/A(s)を算出する。定量評価値算出部14は、下記の式(6)により、定量評価値GAT/ψ・(s)を算出できる。
また、定量評価値算出部14は、下記の式(7)により、定量評価値GAT/A(s)を算出できる。
スリップ角SAを正弦波で入力したときの時系列データを用いる例を説明したが、これに代えて、スリップ角SAを三角波で入力したときの時系列データを用いることも可能である。この場合、コーナリングスティフネス算出部11は、スリップ角SAを三角波で入力したときのコーナリングフォースCFの時系列データを用いて周波数応答関数を求め、その周波数応答関数の実数部としてコーナリングスティフネスCS(f)を算出する。算出したコーナリングスティフネスCS(f)は、上記と同様にして定常ゲイン算出部12に供される。
Although an example has been described in which time-series data is used when the slip angle SA is input as a sine wave, it is also possible to use time-series data when the slip angle SA is input as a triangular wave. In this case, the cornering
台上試験においてスリップ角SAを三角波で入力する場合、ばらつきを抑える観点から、左への操舵(左切り)と右への操舵(右切り)の両方を含めることが好ましく、更に、そのような左右への操舵を複数回行って、それらを平均化することがより好ましい。スリップ角SAを三角波で入力(インパルス入力)することにより様々な周波数成分が含まれるため、FFTアナライザなどを用いて、複数の(例えば、0.1Hz、0.2Hz、0.3Hz、0.4Hz、0.5Hzの五つの)周波数の周波数応答関数が求められる。 When inputting the slip angle SA as a triangular wave in a bench test, it is preferable to include both steering to the left (left turn) and steering to the right (right turn) from the perspective of suppressing variations. It is more preferable to perform left and right steering multiple times and average them. Since various frequency components are included by inputting the slip angle SA as a triangular wave (impulse input), multiple frequency components (for example, 0.1Hz, 0.2Hz, 0.3Hz, 0.4Hz) are , 0.5Hz) frequency response functions are determined.
スリップ角SAを三角波で入力したときのコーナリングフォースCFの時系列データによれば、下記の式(8)で表される周波数応答関数H(f)が求められる。
H(f)=CF(f)×SA*(f)/SA(f)×SA*(f) ・・・(8)
CF(f)は、コーナリフングフォースCFのフーリエスペクトルである。SA(f)は、スリップ角SAのフーリエスペクトルである。SA*(f)は、SA(f)の複素共役である。
この周波数応答関数H(f)を複素数で表示すると、下記の式(9)の関係となる。
Hampeiδ=Hr+Hi×i=Hamp×cosδ+Hamp×sinδ×i ・・・(9)
Hampは振幅、Hrは実数部、Hiは虚数部、iは虚数単位である。実数部Hrは、コーナリングスティフネスに相当し、これが振幅Hampとcosδとの積になっている。よって、この実数部Hrが、遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)となる。セルフアライニングトルクSATの時系列データを用いた場合も、これと同様に、周波数応答関数の実数部として、遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出できる。
According to the time series data of the cornering force CF when the slip angle SA is input as a triangular wave, a frequency response function H(f) expressed by the following equation (8) can be obtained.
H(f)=CF(f)×SA * (f)/SA(f)×SA * (f)...(8)
CF(f) is the Fourier spectrum of the corner lifting force CF. SA(f) is the Fourier spectrum of the slip angle SA. SA * (f) is the complex conjugate of SA(f).
When this frequency response function H(f) is expressed as a complex number, the following equation (9) is obtained.
H amp e iδ = Hr + Hi × i = H amp × cos δ + H amp × sin δ × i (9)
H amp is the amplitude, Hr is the real part, Hi is the imaginary part, and i is the imaginary unit. The real part Hr corresponds to cornering stiffness, which is the product of the amplitude H amp and cos δ. Therefore, this real part Hr becomes the cornering stiffness CS(f) in which the delay angle δ CF is taken into account. Similarly, when using time-series data of the self-aligning torque SAT, the aligning torque stiffness ATS(f) can be calculated by adding the delay angle δ SAT as the real part of the frequency response function.
スリップ角SAを三角波で入力した場合には、複数の周波数ごとのコーナリングスティフネスCS(f)が算出されるので、これらを加重平均して定常ゲイン算出部12に供することができる。加重平均の要領は、上述した通りである。また、必ずしも加重平均を行う必要はなく、スリップ角SAを正弦波で入力した場合と同様に、所定の周波数(例えば、0.2Hz)におけるコーナリングスティフネスCS(f)を求めて、それを定常ゲイン算出部12に供してもよい。
When the slip angle SA is input as a triangular wave, the cornering stiffness CS(f) is calculated for each of a plurality of frequencies, so that the weighted average of these can be provided to the steady-state
[タイヤの高速直進安定性を評価する方法]
本実施形態のシステム1が行う、タイヤの高速直進安定性を評価する方法につき、図2,3を参照して説明する。図2は、スリップ角SAを正弦波で入力したときの処理ルーチンである。図3は、スリップ角SAを三角波で入力したときの処理ルーチンである。これらの方法は、システム1に含まれる1又は複数のプロセッサによって実行される。
[Method of evaluating tire high-speed straight running stability]
A method for evaluating the high-speed straight running stability of a tire, which is performed by the
図2に示す処理ルーチンにおいて、まずは、台上試験装置20により試験タイヤを転動させて所要の計測値を取得する(ステップS1)。具体的には、スリップ角SAを与えながら試験タイヤを転動させるコーナリング試験を実施し、コーナリングフォースCF及びセルフアライニングトルクSATの時系列データを取得する。このステップは、システム1の取得部10によって行われる。
In the processing routine shown in FIG. 2, first, a test tire is rolled by the
次に、ステップS1で取得した計測値を用いて、上記の式(1)により、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出する(ステップS2)。このステップは、システム1のコーナリングスティフネス算出部11によって行われる。コーナリングスティフネス算出部11は、前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々についてコーナリングスティフネスCS(f)を算出する。既述の通り、所定の周波数におけるコーナリングスティフネスCS(f)を求めてもよいし、複数の周波数ごとにコーナリングスティフネスCS(f)を算出して加重平均してもよい。
Next, using the measurement value obtained in step S1, cornering stiffness CS(f) is calculated using the above equation (1), taking into account the delay angle δ CF of cornering force CF with respect to slip angle SA (step S2). . This step is performed by the cornering
続いて、前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出したコーナリングスティフネスCS(f)を用いて、上記の式(2)~(4)により、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出する(ステップS3)。これらの算出には、事前に取得可能な車両特性値(ホイールベースL、速度V、フロント荷重Ff及びリア荷重Fr)が用いられる。このステップは、システム1の定常ゲイン算出部12によって行われる。
Next, using the cornering stiffness CS(f) calculated for each of the front tires and the rear tires, the yaw rate steady gain G ψ・(0) or lateral acceleration steady gain is determined by the above equations (2) to (4). G A (0) is calculated (step S3). These calculations use vehicle characteristic values (wheelbase L, speed V, front load F f and rear load F r ) that can be obtained in advance. This step is performed by the steady-state
また、ステップS1で取得した計測値を用いて、上記の式(5)により、前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出する(ステップS4)。このステップは、システム1のアライニングトルクスティフネス算出部13によって行われる。ステップS4は、ステップS2及び/またはステップS3に先駆けて実施しても構わない。
In addition, using the measured value obtained in step S1, the aligning torque stiffness ATS(f) is calculated using the above equation (5) for the front tire, taking into account the delay angle δ SAT of the self-aligning torque SAT with respect to the slip angle SA. is calculated (step S4). This step is performed by the aligning torque
そして、ステップS3及びステップS4で算出した算出値を用いて、上記の式(6)により、比ATS(f)/Gψ・(0)として定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、上記の式(7)により、比ATS(f)/GA(0)として定量評価値GAT/A(s)を算出する(ステップS5)。このステップは、システム1の定量評価値算出部14によって行われる。
Then, using the calculated values calculated in step S3 and step S4, the quantitative evaluation value G AT/ψ (s) is calculated as the ratio ATS (f)/G ψ (0) using the above equation (6). Alternatively, the quantitative evaluation value G AT/ A (s) is calculated as the ratio ATS (f)/G A (0) using the above equation (7) (step S5). This step is performed by the quantitative evaluation
図3に示す処理ルーチンでは、ステップS1で取得した計測値を用いてスリップ角SAとコーナリングフォースCFの周波数応答関数を求め、その周波数応答関数の実数部としてコーナリングスティフネスCS(f)を算出する(ステップS2’)。また、スリップ角SAとセルフアライニングトルクSATの周波数応答関数を求め、その周波数応答関数の実数部としてアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出する(ステップS4’)。その他のステップS1,S3及びS5は、図2に示す処理ルーチンと同じであるため、説明を省略する。 In the processing routine shown in FIG. 3, the frequency response functions of the slip angle SA and cornering force CF are determined using the measured values obtained in step S1, and the cornering stiffness CS(f) is calculated as the real part of the frequency response function ( Step S2'). Further, a frequency response function of the slip angle SA and self-aligning torque SAT is determined, and an aligning torque stiffness ATS(f) is calculated as the real part of the frequency response function (step S4'). The other steps S1, S3, and S5 are the same as the processing routine shown in FIG. 2, so their explanation will be omitted.
図5は、実走試験による官能評価値と代用定量評価値との相関を示すグラフである。試験タイヤは、タイヤサイズが225/50VR16の乗用車用空気入りタイヤである。横軸は、図2の処理により算出した定量評価値GAT/ψ・(s)(=ATS(f)/Gψ・(0))である。縦軸は、高速直進安定性を実走試験で官能評価したときの評点を、プロットのいずれか1つ(例えば、黒塗りした三角)で示される基準タイヤ(コントロール)の評点との差で示した、官能評価差である。回帰式RFを作成することにより、以降は台上試験の結果(即ち、定量評価値GAT/ψ・(s))に基づいて実走試験の評点を予想できる。定量評価値GAT/A(s)を算出した場合も同様である。 FIG. 5 is a graph showing the correlation between the sensory evaluation value and the substitute quantitative evaluation value based on the actual running test. The test tire is a pneumatic passenger car tire with a tire size of 225/50VR16. The horizontal axis is the quantitative evaluation value G AT/ψ· (s) (=ATS(f)/G ψ· (0)) calculated by the process shown in FIG. The vertical axis shows the sensory evaluation of high-speed straight-line stability in an actual driving test as the difference between the score and the standard tire (control) indicated by one of the plots (for example, a black triangle). Another difference is the sensory evaluation difference. By creating the regression formula RF, it is possible to predict the score of the actual driving test based on the results of the bench test (ie, the quantitative evaluation value G AT /ψ· (s)). The same applies to the case where the quantitative evaluation value G AT/A (s) is calculated.
以上のように、本実施形態のタイヤの高速直進安定性を評価するシステム1は、
台上試験装置20による計測値を取得する取得部10と、
前記計測値を用いて、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出するコーナリングスティフネス算出部11と、
前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出したコーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出する定常ゲイン算出部12と、
前記計測値を用いて、前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出するアライニングトルクスティフネス算出部13と、
ヨーレート定常ゲインGψ・(0)に対するアライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/Gψ・(0)として定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、横加速度定常ゲインGA(0)に対するアライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/GA(0)として定量評価値GAT/A(s)を算出する定量評価値算出部14と、を備える。
これにより、タイヤの高速直進安定性を台上試験で定量評価することができる。
As described above, the
an
a cornering
A steady
an aligning torque
Calculate the quantitative evaluation value G AT /ψ (s) as the ratio ATS (f)/G ψ (0) of the aligning torque stiffness ATS (f) to the steady yaw rate gain G ψ (0), or a quantitative evaluation
This makes it possible to quantitatively evaluate the high-speed straight running stability of the tire through a bench test.
一つの態様において、コーナリングスティフネス算出部11は、スリップ角SAを正弦波で入力したときのコーナリングフォースCFの時系列データを用いて、スリップ角SAに対する位相ずれに基づいて遅れ角δCFを求める。また、別の態様において、コーナリングスティフネス算出部11は、スリップ角SAを三角波で入力したときのコーナリングフォースCFの時系列データを用いて周波数応答関数を求め、その周波数応答関数の実数部としてコーナリングスティフネスCS(f)を算出する。
In one aspect, the cornering
コーナリングスティフネス算出部11は、所定の周波数(例えば、0.2Hz)におけるコーナリングスティフネスCS(f)を求めて、それを定常ゲイン算出部12に供してもよい。また、コーナリングスティフネス算出部11は、複数の周波数(例えば、0.1Hz、0.2Hz、0.3Hz、0.4Hz、0.5Hz)ごとにコーナリングスティフネスCS(f)を算出して加重平均し、それを定常ゲイン算出部12に供してもよい。この場合、複数の周波数を考慮したコーナリングスティフネスCS(f)を用いて定量評価値を算出し、高速直進安定性をより精度良く評価できる。
The cornering
また、本実施形態のタイヤの高速直進安定性を評価する方法は、
台上試験装置20により試験タイヤを転動させて所要の計測値を取得し、
前記計測値を用いて、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出し、
前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出したコーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出し、
前記計測値を用いて、前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出し、
ヨーレート定常ゲインGψ・(0)に対するアライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/Gψ・(0)として定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、横加速度定常ゲインGA(0)に対するアライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/GA(0)として定量評価値GAT/A(s)を算出する。
これにより、タイヤの高速直進安定性を台上試験で定量評価することができる。
Furthermore, the method for evaluating the high-speed straight running stability of the tire of this embodiment is as follows:
The test tire is rolled by the
Using the measured value, calculate the cornering stiffness CS (f) that takes into account the delay angle δ CF of the cornering force CF with respect to the slip angle SA,
Using the cornering stiffness CS (f) calculated for each of the front tires and the rear tires, calculate the yaw rate steady gain G ψ (0) or the lateral acceleration steady gain G A (0),
Using the measured values, calculate the aligning torque stiffness ATS(f) for the front tire, taking into account the delay angle δSAT of the self-aligning torque SAT with respect to the slip angle SA,
Calculate the quantitative evaluation value G AT /ψ (s) as the ratio ATS (f)/G ψ (0) of the aligning torque stiffness ATS (f) to the steady yaw rate gain G ψ (0), or A quantitative evaluation value G AT/ A (s) is calculated as the ratio ATS (f)/G A (0) of aligning torque stiffness ATS (f) to acceleration steady gain G A (0).
This makes it possible to quantitatively evaluate the high-speed straight running stability of the tire through a bench test.
一つの態様では、コーナリングスティフネスCS(f)を算出する際に、スリップ角SAを正弦波で入力したときのコーナリングフォースCFの時系列データを用いて、スリップ角SAに対する位相ずれに基づいて遅れ角δCFを求める。また、別の態様では、コーナリングスティフネスCS(f)を算出する際に、スリップ角SAを三角波で入力したときのコーナリングフォースCFの時系列データを用いて周波数応答関数を求め、その周波数応答関数の実数部として前記コーナリングスティフネスCS(f)を算出する。 In one aspect, when calculating the cornering stiffness CS(f), time series data of the cornering force CF when the slip angle SA is input as a sine wave is used to calculate the delay angle based on the phase shift with respect to the slip angle SA. Find δ CF. In another aspect, when calculating the cornering stiffness CS (f), a frequency response function is obtained using time series data of the cornering force CF when the slip angle SA is input as a triangular wave, and the frequency response function is The cornering stiffness CS(f) is calculated as a real part.
コーナリングスティフネスCS(f)を算出する際には、所定の周波数(例えば、0.2Hz)におけるコーナリングスティフネスCS(f)を求めて、それを次ステップ(ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出するステップ)に供してもよい。また、コーナリングスティフネスCS(f)を算出する際に、複数の周波数(例えば、0.1Hz、0.2Hz、0.3Hz、0.4Hz、0.5Hz)ごとに前記コーナリングスティフネスCS(f)を算出して加重平均し、それを次ステップに供してもよい。この場合、複数の周波数を考慮したコーナリングスティフネスCS(f)を用いて定量評価値を算出し、高速直進安定性をより精度良く評価できる。 When calculating the cornering stiffness CS (f), calculate the cornering stiffness CS (f) at a predetermined frequency (for example, 0.2 Hz) and apply it to the next step (yaw rate steady gain G ψ (0) or lateral The step of calculating the acceleration steady-state gain G A (0)) may be performed. Furthermore, when calculating the cornering stiffness CS(f), the cornering stiffness CS(f) is calculated for each of multiple frequencies (for example, 0.1Hz, 0.2Hz, 0.3Hz, 0.4Hz, 0.5Hz). It may be calculated, weighted averaged, and used in the next step. In this case, a quantitative evaluation value is calculated using cornering stiffness CS(f) that takes into account a plurality of frequencies, and high-speed straight running stability can be evaluated with higher accuracy.
本実施形態に係るプログラムは、上記方法を1又は複数のプロセッサに実行させるプログラムである。このプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。言い換えると、上記方法を使用しているとも言える。 The program according to this embodiment is a program that causes one or more processors to execute the above method. By executing this program, it is also possible to obtain the effects of the above method. In other words, it can be said that the above method is used.
以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above based on the drawings, it should be understood that the specific configuration is not limited to these embodiments. The scope of the present disclosure is indicated not only by the description of the embodiments described above but also by the claims, and further includes all changes within the meaning and scope equivalent to the claims.
例えば、特許請求の範囲、明細書及び図面において示した、装置、システム、プログラム、並びに、方法における動作、手順、ステップ及び段階などの各処理の実行順序は、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現できる。特許請求の範囲、明細書及び図面内のフローに関して、便宜上「まず」や「次に」などを用いて説明したとしても、この順で実行することが必須であることを意味するものではない。 For example, the execution order of each process, such as the operation, procedure, step, and stage of the apparatus, system, program, and method shown in the claims, specification, and drawings, is based on the output of the previous process and the subsequent process. They can be implemented in any order unless used in Even if the claims, specification, and flows in the drawings are explained using "first" or "next" for convenience, this does not mean that the steps must be executed in this order.
例えば、図1に示す各部10~15は、所定のプログラムをコンピュータのCPUで実行することで実現されているが、各部を専用回路で構成してもよい。本実施形態では1つのコンピュータにおけるプロセッサが各部10~15を実装しているが、少なくとも1又は複数のプロセッサに分散して実装してもよい。
For example, each of the
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 It is possible to apply the structure adopted in each of the above embodiments to any other embodiment. The specific configuration of each part is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure.
1・・・システム、10・・・取得部、11・・・コーナリングスティフネス算出部、12・・・定常ゲイン算出部、13・・・アライニングトルクスティフネス算出部、14・・・定量評価値算出部、20・・・台上試験装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記計測値を用いて、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出するコーナリングスティフネス算出部と、
前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出した前記コーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出する定常ゲイン算出部と、
前記計測値を用いて、前記前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出するアライニングトルクスティフネス算出部と、
前記ヨーレート定常ゲインGψ・(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/Gψ・(0)として定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、前記横加速度定常ゲインGA(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/GA(0)として定量評価値GAT/A(s)を算出する定量評価値算出部と、
を備える、タイヤの高速直進安定性を評価するシステム。 an acquisition unit that acquires time-series data of slip angle SA, cornering force CF, and self-aligning torque SAT when the slip angle SA is continuously changed, which are measured values using a bench testing device;
a cornering stiffness calculation unit that uses the measured value to calculate a cornering stiffness CS (f) that takes into account a delay angle δCF of cornering force CF with respect to slip angle SA;
a steady gain calculation unit that calculates a yaw rate steady gain Gψ(0) or a lateral acceleration steady gain GA(0) using the cornering stiffness CS(f) calculated for each of the front tire and the rear tire;
an aligning torque stiffness calculation unit that calculates an aligning torque stiffness ATS(f) for the front tire using the measured value, taking into account a delay angle δSAT of the self-aligning torque SAT with respect to the slip angle SA;
A quantitative evaluation value GAT/ψ(s) is calculated as the ratio ATS(f)/Gψ(0) of the aligning torque stiffness ATS(f) to the yaw rate steady gain Gψ(0), or the lateral a quantitative evaluation value calculation unit that calculates a quantitative evaluation value GAT/A(s) as a ratio ATS(f)/GA(0) of the aligning torque stiffness ATS(f) to acceleration steady-state gain GA(0);
A system that evaluates the high-speed straight-line stability of tires.
前記計測値を用いて、スリップ角SAに対するコーナリングフォースCFの遅れ角δCFを加味したコーナリングスティフネスCS(f)を算出し、
前輪タイヤ及び後輪タイヤの各々について算出した前記コーナリングスティフネスCS(f)を用いて、ヨーレート定常ゲインGψ・(0)または横加速度定常ゲインGA(0)を算出し、
前記計測値を用いて、前記前輪タイヤについて、スリップ角SAに対するセルフアライニングトルクSATの遅れ角δSATを加味したアライニングトルクスティフネスATS(f)を算出し、
前記ヨーレート定常ゲインGψ・(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/Gψ・(0)として定量評価値GAT/ψ・(s)を算出する、または、前記横加速度定常ゲインGA(0)に対する前記アライニングトルクスティフネスATS(f)の比ATS(f)/GA(0)として定量評価値GAT/A(s)を算出する、
タイヤの高速直進安定性を評価する方法。 Obtain time-series data of slip angle SA, cornering force CF, and self-aligning torque SAT when the test tire is rolled on a bench test device and the slip angle SA is continuously changed as required measurement values. death,
Using the measured value, calculate the cornering stiffness CS (f) that takes into account the delay angle δCF of the cornering force CF with respect to the slip angle SA,
Using the cornering stiffness CS (f) calculated for each of the front tires and the rear tires, calculate the yaw rate steady gain Gψ (0) or the lateral acceleration steady gain GA (0),
Using the measured value, calculate the aligning torque stiffness ATS(f) for the front tire, taking into account the delay angle δSAT of the self-aligning torque SAT with respect to the slip angle SA,
A quantitative evaluation value GAT/ψ(s) is calculated as the ratio ATS(f)/Gψ(0) of the aligning torque stiffness ATS(f) to the yaw rate steady gain Gψ(0), or the lateral Calculating a quantitative evaluation value GAT/A(s) as a ratio ATS(f)/GA(0) of the aligning torque stiffness ATS(f) to acceleration steady gain GA(0);
A method to evaluate the high-speed straight-line stability of tires.
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