JP7472500B2 - 転がり抵抗の推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、転がり抵抗の推定方法に関する。

タイヤの製造では、試験装置を用いて、例えば、ユニフォミティや、質量のバランス状態等を計測し、製造したタイヤの品質が確認される。この試験装置の一例が、下記の特許文献１に開示されている。

特開２００６－３０８３２０号公報

タイヤの性能を表す指標のひとつに、転がり抵抗がある。転がり抵抗は、車両の燃費性能に影響する。転がり抵抗は、ユーザーの関心が高い指標である。

転がり抵抗は、転がり抵抗試験機を用いて計測される。この転がり抵抗の試験方法は、ＪＩＳ Ｄ４２３４（乗用車、トラック及びバス用タイヤ－転がり抵抗試験方法）に規定されている。このＪＩＳ Ｄ４２３４は、国際規格ＩＳＯ２８５８０を基に作成されている。

ＪＩＳ Ｄ４２３４に規定されている試験方法では、３０分以上の慣らし走行が必要である。転がり抵抗の計測には、時間がかかる。転がり抵抗の計測を、製造したタイヤ全てに適用することは難しい。

転がり抵抗は、タイヤの変形によるエネルギー損失によって生じる。転がり抵抗は、タイヤの減衰特性と高い相関性を示す。この減衰特性を表す指標のひとつに、損失正接（ｔａｎδとも称される。）がある。この損失正接は、一定の周期でタイヤを変形させて、この変形の位相に対する応力の位相のずれ（位相差とも称される。）を計測することにより得られる。

位相差は短時間で計測できる。そこで、位相差を計測することで転がり抵抗を正確に推定できる技術の確立が求められている。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、タイヤの転がり抵抗を正確に推定できる、転がり抵抗の推定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る転がり抵抗の推定方法は、加圧部材と、前記加圧部材を、タイヤのトレッド面に接触させ、前記タイヤ軸に近接する方向である近接方向及び前記タイヤ軸から離隔する方向である離隔方向に、交互に移動させるための移動機構と、前記タイヤに加わる荷重を検知するための荷重センサと、前記近接方向及び前記離隔方向に沿った方向における前記加圧部材の位置を検知するための位置センサとを有する転がり抵抗の推定装置を用いて、前記タイヤの内圧を圧力Ｐに調整し、前記タイヤに荷重Ｌを加えた状態で、前記タイヤが速度Ｖで走行するときの、転がり抵抗を推定する方法である。この転がり抵抗の推定方法は、
（１）前記タイヤに加わる荷重が変動するように前記移動機構を制御し、前記荷重センサ及び前記位置センサからの信号に基づき前記荷重の変動と前記加圧部材の位置の変動との位相差を導出する位相差導出工程と、
（２）基準タイヤについて前記位相差導出工程で導出した前記位相差と推定対象となるタイヤについて前記位相差導出工程で導出した前記位相差とを比較し、前記推定対象となるタイヤの転がり抵抗を推定する転がり抵抗推定工程と
を含み、
前記位相差導出工程において、前記加圧部材の位置の変動の振幅Ｓ（ｍｍ）が、内圧を前記圧力Ｐ（ｋＰａ）に調整し前記荷重Ｌ（Ｎ）を加えたときのタイヤの撓み量Ｄ（ｍｍ）と、定数Ｂとで表される、次の式（１）を用いて求められ、
Ｓ ＝ Ｄ × Ｂ （１）
前記定数Ｂが０．０３以上０．６以下である。

好ましくは、この転がり抵抗の推定方法では、前記振幅Ｓ（ｍｍ）が１．５ｍｍ以上である。

好ましくは、この転がり抵抗の推定方法では、前記位相差導出工程において、前記加圧部材の位置の変動の周波数Ｆが、前記速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、前記タイヤの外径ＯＤ（ｍｍ）と、定数Ａとで表される、次の式（２）を用いて求められ、
Ｆ ＝ Ｖ ／ （ＯＤ × ３．１４）× Ａ （２）
前記定数Ａが０．７以上１．４以下である。

好ましくは、この転がり抵抗の推定方法では、呼称サイズのうち、断面幅の呼び、偏平比の呼び及びリム径の呼びが同じである、複数のタイヤが、前記基準タイヤとして用いられる。

好ましくは、この転がり抵抗の推定方法では、前記推定対象となるタイヤの呼称サイズと、前記基準タイヤとして用いられるタイヤの呼称サイズとの間において、断面幅の呼び、偏平比の呼び及びリム径の呼びのうち、少なくとも一つが同じである。

好ましくは、この転がり抵抗の推定方法では、前記基準タイヤとして用いられる複数のタイヤに、タイヤの特性項目としての、トレッドゴム、サイドウォールゴム、トレッドパターン、タイヤの内部構造、タイヤ断面の輪郭形状、タイヤの製造年週及びタイヤの製造工場のうち、少なくとも一つの特性項目が異なるタイヤが含まれる。

本発明の転がり抵抗の推定方法によれば、タイヤの転がり抵抗を正確に推定できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る転がり抵抗の推定方法で用いられるタイヤの一例を示す断面図である。 図２は、転がり抵抗の推定装置の一例を示す平面図である。 図３は、転がり抵抗の推定装置の一部を示す正面図である。 図４は、転がり抵抗の推定装置におけるタイヤの加振状況を示す概略図である。 図５は、加圧部材の位置の変動とタイヤに加わる荷重の変動との位相差を模式的に示すグラフである。 図６は、位相差とタイヤの転がり抵抗との関係を示すグラフである。 図７は、本発明の他の実施形態に係る転がり抵抗の推定装置を示す平面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて、本発明が詳細に説明される。

本発明においては、タイヤを正規リムに組み込み、タイヤの内圧が正規内圧に調整され、このタイヤに荷重がかけられていない状態は、正規状態と称される。

正規リムとは、タイヤが依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。

正規内圧とは、タイヤが依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。

正規荷重とは、タイヤが依拠する規格において定められた荷重を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最大負荷能力」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」は、正規荷重である。

呼称サイズとは、ＪＩＳ Ｄ４２０２「自動車用タイヤ－呼び方及び諸元」に規定された「タイヤの呼び」である。呼称サイズが、例えば、「１９５／６５Ｒ１５」である場合、「１９５」が断面幅の呼びであり、「６５」が偏平比の呼びであり、「Ｒ」が構造記号であり、「１５」がリム径の呼びである。呼称サイズは、タイヤの側面に刻印される。

［タイヤ］
まず、本発明の一実施形態に係る転がり抵抗の推定方法で用いられるタイヤについて、図１に示された乗用車用タイヤ２を例に挙げて説明する。なお、この推定方法で用いられるタイヤは、この図１に示されたタイヤ２に限られない。

図１は、タイヤ２の回転軸を含む平面に沿った、このタイヤ２の断面の一部を示す。図１において、左右方向はタイヤ２の軸方向であり、上下方向はタイヤ２の径方向である。この図１の紙面に対して垂直な方向は、タイヤ２の周方向である。この図１において、一点鎖線ＣＬはタイヤ２の赤道面を表す。

図１において、タイヤ２はリムＲに組み込まれている。このリムＲは正規リムである。タイヤ２の内部には空気が充填され、タイヤ２の内圧が正規内圧に調整されている。このタイヤ２には、荷重はかけられていない。図１に示されたタイヤ２は正規状態にある。

このタイヤ２は、トレッド４、一対のサイドウォール６、一対のクリンチ８、一対のビード１０、一対のチェーファー１２、カーカス１４、ベルト１６、バンド１８及びインナーライナー２０を備える。

トレッド４は、その外面２２において路面と接触する。トレッド４の外面２２はトレッド面である。このトレッド４には、溝２４が刻まれている。これにより、トレッドパターンが構成される。

トレッド４は、架橋ゴムからなる。前述したように、トレッド４は路面と接触する。トレッド４のためのゴム（以下、トレッドゴムとも称される。）には、耐摩耗性、グリップ性能、発熱性等が考慮される。このタイヤ２では、トレッド４はベース部２６及びキャップ部２８で構成される。発熱性が考慮されたゴムがベース部２６に用いられ、ベース部２６の径方向外側に位置するキャップ部２８に、耐摩耗性及びグリップ性能が考慮されたゴムが用いられる。

それぞれのサイドウォール６は、トレッド４の端に連なる。サイドウォール６の外面３０は、このタイヤ２の側面３２の一部をなす。サイドウォール６は、架橋ゴムからなる。サイドウォール６は、カーカス１４を保護する。サイドウォール６のためのゴム（以下、サイドウォールゴムとも称される。）には、耐カット性、柔軟性等が考慮される。

それぞれのクリンチ８は、径方向においてサイドウォール６の内側に位置する。このクリンチ８の外面３４は、このタイヤ２の側面３２の一部をなす。図１に示されるように、クリンチ８の一部はリムＲと接触する。このクリンチ８のためのゴムには、耐摩耗性が考慮される。

ビード１０は、クリンチ８の軸方向内側に位置する。ビード１０は、コア３６と、エイペックス３８とを備える。コア３６は矩形状の断面形状を有する。コア３６はスチール製のワイヤーを含む。エイペックス３８は、コア３６よりも径方向外側に位置する。エイペックス３８は高い剛性を有する架橋ゴムからなる。

それぞれのチェーファー１２は、ビード１０の径方向内側に位置する。図１に示されるように、チェーファー１２はリムＲと接触する。このタイヤ２のチェーファー１２は、布とこの布に含浸したゴムとからなる。

カーカス１４は、トレッド４、一対のサイドウォール６及び一対のクリンチ８の内側に位置する。カーカス１４は、一方のビード１０から他方のビード１０に向かって延びる。カーカス１４は、少なくとも１枚のカーカスプライ４０を含む。

図示されないが、カーカスプライ４０は並列された多数のカーカスコードを含む。それぞれのカーカスコードは、赤道面と交差する。このタイヤ２のカーカスコードは、有機繊維からなるコードである。スチールコードがカーカスコードとして用いられてもよい。

カーカスプライ４０はそれぞれのコア３６の周りにて折り返される。このカーカスプライ４０は、一方のコア３６と他方のコア３６とを架け渡す本体部４０ａと、この本体部４０ａに連なりそれぞれのコア３６の周りにて軸方向内側から外側に向かって折り返される一対の折り返し部４０ｂとを有する。

ベルト１６は、トレッド４の径方向内側において、カーカス１４と積層される。ベルト１６は、径方向に積層された複数のベルトプライ４２からなる。このタイヤ２のベルト１６は２枚のベルトプライ４２からなる。

図示されないが、それぞれのベルトプライ４２は並列された多数のベルトコードを含む。それぞれのベルトコードは、赤道面に対して傾斜する。このタイヤ２では、ベルトコードの材質はスチールである。有機繊維からなるコードがベルトコードとして用いられてもよい。

バンド１８は、径方向においてトレッド４とベルト１６との間に位置する。図示されないが、バンド１８は螺旋状に巻き回されたバンドコードを含む。有機繊維からなるコードがバンドコードとして用いられる。

インナーライナー２０は、カーカス１４の内側に位置する。インナーライナー２０は、タイヤ２の内面を構成する。このインナーライナー２０は、空気遮蔽性に優れた架橋ゴムからなる。

トレッド４、サイドウォール６、クリンチ８等は、タイヤ２を構成する要素である。タイヤ２は、その仕様に応じて、各要素の内容を調整しこれら要素を適切に配置させることで構成される。タイヤ２における各要素の内容そして配置の状況により表される構成が、タイヤ２の内部構造である。

タイヤ２の外面４４は、トレッド面２２と、一対の側面３２とを含む。それぞれの側面３２は、トレッド面２２の端に連なる。タイヤ断面の輪郭形状は、タイヤ２の回転軸を含む平面に沿った、このタイヤ２の断面における外面４４の形状により表される。例えば、図１に示されたタイヤ２の断面に表された外面４４の形状は、正規状態でのタイヤ断面の輪郭形状である。

詳述しないが、タイヤ２は、未架橋状態のタイヤ２をモールド内で加圧及び加熱することで得られる。このとき、モールドのキャビティ面がタイヤ２の外面４４を形づける。タイヤ断面の輪郭形状が、キャビティ面の形状により表されてもよい。

［推定装置］
次に、本発明の一実施形態に係る転がり抵抗の推定方法で用いられる、転がり抵抗の推定装置５２について説明する。この転がり抵抗の推定装置５２では、一定の周期でタイヤを変形させて、この変形の位相に対する応力の位相のずれ、すなわち位相差が計測される。この計測した位相差に基づいて、タイヤの転がり抵抗が推定される。

図２から図４には、転がり抵抗の推定装置５２の一例が示される。この転がり抵抗の推定装置５２（以下、推定装置５２とも称される。）は、タイヤの製造ラインの一部をなす。この推定装置５２には、製造したタイヤが搬送コンベア５４により搬送される。

この推定装置５２は、支持手段５６と、加圧部材５８と、移動機構６０と、荷重センサ６２と、位置センサ６４とを備える。

支持手段５６は、タイヤを支持する。支持手段５６は、タイヤを保持するリム６６と、このリム６６を支持する支持軸６８とを備える。なお、図２から図４において、支持手段５６に支持されているタイヤは、図１に示されたタイヤ２である。

この推定装置５２では、リム６６は、上のハーフリム７０Ｕと下のハーフリム７０Ｓとからなる。支持軸６８は、上スピンドル７２Ｕと下スピンドル７２Ｓとからなる。上スピンドル７２Ｕは、その下端において上のハーフリム７０Ｕを支持する。下スピンドル７２Ｓは、その上端において下のハーフリム７０Ｓを支持する。

この推定装置５２では、上スピンドル７２Ｕは、その上側部分において推定装置５２のフレーム７４に支持される。下スピンドル７２Ｓは、シリンダ等の昇降具（図示されず）により上下に移動可能に支持される。この推定装置５２では、下スピンドル７２Ｓを上昇させると、下のハーフリム７０Ｓは上のハーフリム７０Ｕに近づいていく。下スピンドル７２Ｓを下降させると、下のハーフリム７０Ｓは上のハーフリム７０Ｕから離れていく。

この推定装置５２では、搬送コンベア５４にてタイヤ２が搬送されると、タイヤ２は下のハーフリム７０Ｓにセットされる。下のハーフリム７０Ｓを上のハーフリム７０Ｕに向けて移動させることで、タイヤ２が上下のハーフリム７０Ｓに挟まれる。これにより、タイヤ２がリム６６に組み込まれる。図示されないコンプレッサーにより、タイヤ２の内部に空気が充填され、タイヤ２の内圧が調整される。

図３において、一点鎖線ＴＡはタイヤ軸である。この推定装置５２では、上のハーフリム７０Ｕ及び下のハーフリム７０Ｓの中心、すなわちリム６６の中心と、上スピンドル７２Ｕ及び下スピンドル７２Ｓの軸芯、すなわち支持軸６８の軸芯とは、同じタイヤ軸ＴＡ上にある。タイヤ軸ＴＡは、支持手段５６に支持されたタイヤ２の回転軸に一致する。

詳述しないが、この推定装置５２では、支持軸６８はタイヤ軸ＴＡを中心として回転可能に支持されている。したがって、この推定装置５２は、タイヤ軸ＴＡを中心としてこの支持軸６８を回転させるための駆動手段（例えば、モーター）を設けることにより、タイヤ軸ＴＡを中心として支持軸６８に支持されたタイヤ２を回転させることができる。図示されないが、この推定装置５２の支持手段５６は支持軸６８を固定する周知のロック機構を有する。この推定装置５２は、このロック機構によって支持軸６８を固定することで、タイヤ２の回転を阻止できる。

加圧部材５８は、支持手段５６に支持されたタイヤ２と対向するように配置される。この加圧部材５８は、平面からなる作用面７６を有する。この推定装置５２では、この作用面７６がタイヤ２のトレッド面２２と対向するように配置され、加圧部材５８はこの作用面７６においてトレッド面２２と接触する。トレッド面２２と作用面７６との接触面は、この作用面７６内に形成される。この推定装置５２では、加圧部材５８は平板である。

この推定装置５２では、タイヤ２と接触する作用面７６とタイヤ軸ＴＡとは交わらない。作用面７６とタイヤ軸ＴＡとは、平行である。

移動機構６０は、加圧部材５８を、タイヤ２のトレッド面２２に接触させ、タイヤ軸ＴＡに近接する方向である近接方向及びタイヤ軸ＴＡから離隔する方向である離隔方向に、交互に移動させる。この推定装置５２の移動機構６０は、加圧部材５８を、タイヤ２のトレッド面２２に接触させるための移送手段７８と、この加圧部材５８を、近接方向及び離隔方向に交互に移動させるための加振手段８０とを備える。

移送手段７８は、支持テーブル８２と、移送テーブル８４と、一対のガイド部８６と、ねじ軸８８とを備える。支持テーブル８２は、搬送コンベア５４の上方に位置し、推定装置５２のフレーム７４に固定される。図示されないが、この支持テーブル８２と搬送コンベア５４との間には空間が設けられており、搬送コンベア５４に載置されたタイヤ２はこの空間を通過できる。

ガイド部８６は、支持テーブル８２の幅方向外側部分に設けられる。一対のガイド部８６は、この支持テーブル８２の幅方向に間隔をあけて配置される。それぞれのガイド部８６は、支持テーブル８２の長さ方向に延びるレール９０を備える。

移送テーブル８４は、ガイド部８６を介して支持テーブル８２に載せられる。図示されないが、移送テーブル８４の、支持テーブル８２と対向する面には溝が設けられ、この溝にレール９０が嵌め合わされる。移送テーブル８４は、支持テーブル８２に移動可能に支持される。レール９０は支持テーブル８２の長さ方向に延びるので、この移送テーブル８４は支持テーブル８２の長さ方向に移動できる。

ねじ軸８８は、ガイド部８６に平行で、支持テーブル８２に回転可能に支持される。移送テーブル８４には、ねじ穴（図示されず）が設けられており、ねじ軸８８はこのねじ穴と螺合する。図示されないが、移送手段７８にはモーターのような駆動手段が設けられている。この駆動手段によってねじ軸８８の回転を制御することにより、移送テーブル８４が支持テーブル８２に対して動かされる。

支持テーブル８２は、その長さ方向が、前述の近接方向及び離隔方向と一致するようにこの推定装置５２にセットされる。したがって、この推定装置５２では、移送テーブル８４は近接方向及び離隔方向に交互に移動できる。

加振手段８０は、本体９２と、本体９２に対して往復動するロッド９４とを備える。この推定装置５２では、ロッド９４の往復動の向きが近接方向及び離隔方向と一致するように、本体９２が移送テーブル８４に固定される。このロッド９４の先端に、加圧部材５８が固定される。

加振手段８０は、加振機である。この推定装置５２では、例えば、最大加振力が５０００ｋｇｆであり、最大ストローク幅が＋／－２５ｍｍであり、周波数が０から２００Ｈｚの油圧加振機が、加振手段８０として用いられる。

荷重センサ６２は、加圧部材５８がタイヤ２に接触した状態において、このタイヤ２に加わる荷重を検知する。荷重センサ６２は、支持軸６８、詳細には上スピンドル７２Ｕに設けられる。この荷重センサ６２は、この支持軸６８に生じる荷重をタイヤ２に加わる荷重として検知する。この推定装置５２では、周知のロードセルが荷重センサ６２として用いられる。

位置センサ６４は、加圧部材５８の作用面７６に設けられる。この位置センサ６４は、加圧部材５８の位置を検知する。加圧部材５８は、近接方向及び離隔方向に往復動する加振手段８０のロッド９４に取り付けられ、加振手段８０の本体９２は近接方向及び離隔方向に移動できる移送テーブル８４に載置される。この位置センサ６４は、近接方向及び離隔方向に沿った方向における加圧部材５８の位置を検知する。この推定装置５２では、レーザー変位計、角速度センサ等が位置センサ６４として用いられる。

この推定装置５２は、温度センサ（図示されず）を備えることができる。この温度センサは、タイヤ２、具体的には、トレッド４やサイドウォール６の温度を検知する。この温度センサは、推定装置５２がセットされている雰囲気の温度も検知できる。この推定装置５２では、非接触式の放射温度計が温度センサとして用いられる。

図示されないが、この推定装置５２は処理手段を備える。この処理手段は、例えばＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ及びＲＯＭを含む記憶部等を有するマイクロコンピュータにより構成される。処理手段は、記憶部に記憶されたプログラムを演算部が実行することによって所定の機能を発揮する。この処理手段は、支持手段５６及び移動機構６０の動作を制御する。この処理手段は、荷重センサ６２にて検知された荷重と、位置センサ６４にて検知された加圧部材５８の位置とに基づいて、位相差を求め、転がり抵抗を推定する。

［推定方法］
次に、本発明の一実施形態に係る転がり抵抗の推定方法について説明する。この推定方法では、タイヤの内圧を圧力Ｐ（ｋＰａ）に調整し、このタイヤに荷重Ｌ（Ｎ）を加えた状態で、このタイヤを速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）で走行させたときの、転がり抵抗が、推定される。この推定方法は、位相差導出工程と、転がり抵抗推定工程とを含む。

位相差導出工程では、図３（ａ）に示されるように、タイヤが支持手段５６にセットされる。タイヤの内部に空気が充填され、タイヤの内圧が圧力Ｐに調整される。この推定方法では、圧力Ｐは、例えば、タイヤの正規内圧に設定されるが、この圧力Ｐの設定値に特に制限はない。この図３（ａ）において、両矢印ＯＤは、タイヤの内圧が圧力Ｐに調整された状態での、タイヤの外径（ｍｍ）を表す。

内圧の調整後、加圧部材５８は、移動機構６０の移送手段７８によってタイヤのトレッド面に向けて、すなわち近接方向に移動させられる。図３（ｂ）に示されるように、加圧部材５８はトレッド面に接触させられる。この接触によりタイヤに加わる荷重が検知される。検知された荷重が荷重Ｌに到達した時点で、加圧部材５８の移動が停止させられる。この推定方法では、荷重Ｌは、例えば、タイヤの正規荷重に設定されるが、この荷重Ｌの設定値に特に制限はない。

この推定方法では、位置センサ６４で検知された加圧部材５８の位置情報をもとに、荷重を検知してから荷重Ｌに到達するまでに加圧部材５８が移動した距離が計測される。この荷重を検知してから荷重Ｌに到達するまでに加圧部材５８が移動した距離が、タイヤに荷重Ｌを加えたときのタイヤの撓み量Ｄ（ｍｍ）である。

この推定方法では、検知された荷重が荷重Ｌに到達し加圧部材５８の移動が停止されると、周知のロック機構（図示されず）により、支持テーブル８２に対する移送テーブル８４の位置が固定される。

撓み量Ｄの設定後、処理手段によって、タイヤに加わる荷重が変動するように移動機構６０の加振手段８０が制御される。この加振手段８０によって、加圧部材５８は、図４（ａ）において矢印Ａ１で示される近接方向と、図４（ｂ）において矢印Ａ２で示される離隔方向とに、交互に移動させられる。そして、荷重センサ６２及び位置センサ６４からの信号に基づき、荷重の変動と加圧部材５８の位置の変動との位相差が、処理手段によって、導出される。なお、この図４において、両矢印Ｓは加圧部材５８の位置の変動の振幅（ｍｍ）を表す。この推定方法では、加圧部材５８の位置の変動の振幅Ｓ（ｍｍ）と、この加圧部材５８の位置の変動の周波数Ｆ（加振周波数Ｆとも称される。）と、が処理手段によって制御される。この推定方法では、転がり抵抗の推定対象のタイヤのサイズによらず、振幅Ｓは、少なくとも１．５ｍｍ以上に設定されるのが好ましい。

図５は、各位相（時間）における、タイヤに加わる荷重と、加圧部材５８の位置とがプロットされたグラフである。この図５において、実線はタイヤに加わる荷重の変化曲線であり、点線は加圧部材５８の位置の変化曲線である。この図５に示されるように、タイヤに加わる荷重の変化曲線は、ゴムの減衰特性により、加圧部材５８の位置の変化曲線から、位相δずれて、記録される。この位相δのずれが、位相差である。

この位相差導出工程では、転がり抵抗推定のための基準に用いられるタイヤ、すなわち基準タイヤの位相差が導出される。この位相差導出工程では、転がり抵抗の推定対象となるタイヤの位相差も導出される。

転がり抵抗推定工程では、基準タイヤについて位相差導出工程で導出した位相差と、推定対象となるタイヤについて位相差導出工程で導出した位相差とを比較し、推定対象となるタイヤの転がり抵抗が推定される。

この転がり抵抗推定工程では、基準タイヤの位相差と、転がり抵抗の推定対象となるタイヤの位相差とは、例えば、基準タイヤの位相差と転がり抵抗との関係を用いて比較される。具体的には、転がり抵抗が既知のタイヤを基準タイヤとして用い、位相差導出工程で導出した位相差と転がり抵抗との関係がまず、把握される。この把握した関係と、推定対象となるタイヤについて位相差導出工程で導出した位相差とに基づいて、この推定対象となるタイヤの転がり抵抗が推定される。

図６には、基準タイヤとして、ＪＩＳ Ｄ４２３４に規定されている試験方法に準拠して転がり抵抗が計測されたタイヤ、すなわち、転がり抵抗が既知の５本のタイヤ（下記表１のタイヤａ～タイヤｅ）について、位相差を計測し、この位相差に対して転がり抵抗（詳細には、転がり抵抗係数：ＲＲＣ）をプロットしたグラフである。なお、この５本のタイヤの諸元（呼称サイズ、接地形状、質量、撓み量Ｄ及びＲＲＣ）が、位相差導出工程で計測した位相差とともに、表１に示される。この表１に示されたＲＲＣは、タイヤの内圧、すなわち圧力Ｐを２１０ｋＰａ、タイヤに加える荷重Ｌを４．８２ｋＮ、タイヤの速度Ｖを２２２２２ｍｍ／ｓｅｃとして計測されている。この表に示された位相差は、圧力Ｐを２１０ｋＰａ、荷重Ｌを４．８２ｋＮ、振幅Ｓを２．５ｍｍ、そして加振周波数Ｆを１１Ｈｚとして計測されている。表１の撓み量Ｄ（ｍｍ）は、内圧を２１０ｋＰａに調整し、荷重Ｌとして４．８２ｋＮをタイヤに加えたときのタイヤの撓み量を表す。各タイヤの外径ＯＤ（ｍｍ）は６２７ｍｍから６４３ｍｍまでの範囲にある。

図６に示されるように、この推定方法では、位相差導出工程で計測される位相差は、転がり抵抗係数と良好に相関する。この推定方法では、処理手段において、位相差と転がり抵抗係数との関係を示す関係式が最小二乗法により求められる。転がり抵抗推定工程において、この関係式と、推定対象となるタイヤについて位相差導出工程で導出した位相差とに基づいて、推定対象となるタイヤの転がり抵抗が推定される。

この推定方法では、特に、位相差導出工程において、加圧部材５８の位置の変動の振幅Ｓ（ｍｍ）が、内圧を圧力Ｐ（ｋＰａ）に調整し荷重Ｌ（Ｎ）を加えたときのタイヤの撓み量Ｄ（ｍｍ）と、定数Ｂとで表される、次の式（１）を用いて求められ、
Ｓ ＝ Ｄ × Ｂ （１）
この定数Ｂが０．０３以上である。この推定方法では、タイヤの転がり状態に近似した変形をタイヤに再現できるので、位相差導出工程で計測される位相差と、転がり抵抗係数とが良好に相関する。このことは、図６のグラフにおいて、位相差δと転がり抵抗係数ＲＲＣとを一次関数で近似して得られる関係式の決定係数が約０．９６であることからも明らかである。

この推定方法では、定数Ｂは０．６以下である。これにより、振幅Ｓが適正に抑えられる。この推定方法では、推定装置５２のコンパクト化が図れるので、推定装置５２を製造ラインに組み込むことができる。この推定方法は、製造ラインにおいて搬送されるタイヤに適用できる。

前述したように、この推定方法では、位相差導出工程で計測される位相差は、転がり抵抗係数と良好に相関する。この推定方法は、基準タイヤについて位相差導出工程で導出した位相差と、推定対象となるタイヤについて位相差導出工程で導出した位相差とを比較することで、この推定対象となるタイヤの転がり抵抗を正確に推定できる。

この推定方法では、位相差導出工程において、加圧部材５８の位置の変動の周波数Ｆが、速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、タイヤの外径ＯＤ（ｍｍ）と、定数Ａとで表される、次の式（２）を用いて求められ、
Ｆ ＝ Ｖ ／ （ＯＤ × ３．１４）× Ａ （２）
定数Ａが０．７以上１．４以下であるのが好ましい。これにより、タイヤの速度に合わせた変形状態（又は振動状態）が再現できる。この推定方法では、基準タイヤについて位相差導出工程で導出した位相差と、推定対象となるタイヤについて位相差導出工程で導出した位相差とを比較することで、この推定対象となるタイヤの転がり抵抗をより正確に推定できる。

この推定方法では、正確な転がり抵抗の推定の観点から、複数のタイヤが基準タイヤとして用いられるのが好ましく、３本以上のタイヤが基準タイヤとして用いられるのがより好ましい。複数のタイヤを基準タイヤとして用いる場合、呼称サイズのうち、断面幅の呼び、偏平比の呼び及びリム径の呼びが同じである、複数のタイヤが、基準タイヤとして用いられるのがより好ましい。さらにこの場合、基準タイヤとして用いられるタイヤの転がり抵抗は互いに異なるのが好ましい。

表１に示された５本のタイヤは、接地形状、質量及び転がり抵抗の点で異なる。接地形状は、例えば、タイヤ断面の輪郭形状や、タイヤの内部構造の影響を受ける。質量は、例えば、タイヤの内部構造の影響を受ける。転がり抵抗は、例えば、トレッドゴムやサイドウォールゴムの影響を受ける。表１に示された５本のタイヤは互いに異なるトレッドパターンを有する。詳述しないが、これらタイヤは、製造年週も、製造工場も異なる。このトレッドゴム、サイドウォールゴム、トレッドパターン、タイヤの内部構造、タイヤ断面の輪郭形状、タイヤの製造年週、タイヤの製造工場等の項目は、各々のタイヤが有する特性である。この推定方法では、これら特性項目が異なるタイヤを基準タイヤとして用い、図６に示されたように、位相差導出工程で計測される位相差と転がり抵抗係数との間に良好な相関関係が得られ、推定対象となるタイヤの転がり抵抗が正確に推定される。つまり、この推定方法では、基準タイヤとして用いられる複数のタイヤに、タイヤの特性項目としての、トレッドゴム、サイドウォールゴム、トレッドパターン、タイヤの内部構造、タイヤ断面の輪郭形状、タイヤの製造年週及びタイヤの製造工場のうち、少なくとも一つの特性項目が異なるタイヤが含まれていてもよい。

前述したように、この推定方法では、位相差導出工程で計測される位相差と転がり抵抗係数との間に良好な相関関係が得られ、推定対象となるタイヤの転がり抵抗が正確に推定される。このため、推定対象となるタイヤの呼称サイズと、基準タイヤとして用いられるタイヤの呼称サイズとの間において、断面幅の呼び、偏平比の呼び及びリム径の呼びのうち、少なくとも一つの呼びが同じであれば、この推定方法は、推定対象となるタイヤの転がり抵抗をより正確に推定できる。

タイヤの転がり抵抗は温度の影響を受ける。このため、この推定方法は、空調により温度がコントロールされた雰囲気において実行されるのが好ましい。

図７には、図２に示された推定装置５２の適用例が示される。この推定装置５２は、タイヤユニフォミティ試験装置１０２がセットされた製造ラインに適用されている。

このタイヤユニフォミティ試験装置１０２（以下、試験装置１０２）では、ＪＩＳ Ｄ４２３３に規定された、タイヤの周方向の均一性を検査するためのタイヤユニフォミティ試験が行われる。

この試験装置１０２は、タイヤを回転可能に支持する支持手段１０４と、支持手段１０４に支持されたタイヤにＪＩＳで規定する荷重を付加する荷重負荷手段１０６とを備える。この製造ラインでは、推定装置５２の支持手段５６がこの試験装置１０２の支持手段１０４として用いられる。したがって、荷重負荷手段１０６によってタイヤ軸に負荷された荷重は、この支持手段５６の上スピンドル７２Ｕに設けられた荷重センサ６２（図３参照）により検知される。なお、この図７に示された推定装置５２の支持手段５６、すなわち試験装置１０２の支持手段１０４には、図１に示されたタイヤ２が支持されている。

この試験装置１０２では、荷重負荷手段１０６はタイヤ２の回転軸と平行な軸芯周りで回転可能に支持されたロードドラム１０８を備える。この荷重負荷手段１０６は、周知のボールねじ機構によってタイヤ２のトレッド面２２に向かって水平移動できる。これにより、ロードドラム１０８がトレッド面２２に接触させられる。図示されないが、この荷重負荷手段１０６は、ロードドラム１０８を５～１６０ｋｍ／ｈの速度で回転駆動させるサーボモータを有する。

この試験装置１０２では、規定の荷重が付加されたタイヤ２が回転するときの３軸方向の力の変動、軸周りのモーメント、そのときのタイヤ２の位相角度等の回転データが計測される。この回転データに基づいて、ＲＦＶ、ＬＦＶ、ＴＦＶ、コニシティ等のタイヤ２のユニフォミティの評価指標が得られる。

推定装置５２における位相差の計測に要する時間は、従来の転がり抵抗試験機において転がり抵抗の計測に要する時間よりもかなり短い。このため、この推定装置５２は、タイヤユニフォミティ試験装置１０２がセットされた製造ラインに適用することができる。この製造ラインでは、製造したタイヤ全てについて、製造したタイヤのユニフォミティだけでなく転がり抵抗も確認することができる。この推定装置５２を用いた推定方法は、製造したタイヤの品質の向上に貢献できる。

以上説明したように、本発明によれば、タイヤの転がり抵抗を正確に推定できる、転がり抵抗の推定方法が得られる。この推定方法は、製造したタイヤの品質の向上に貢献できる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定されるものではなく、この技術的範囲には特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

以上説明された、タイヤの転がり抵抗の推定方法は、種々のタイヤの転がり抵抗の推定に適用できる。

２、２Ｂ、２Ｅ・・・タイヤ
２２・・・トレッド４の外面（トレッド面）
３２・・・タイヤの側面
４４・・・タイヤの外面
５２・・・推定装置
５６・・・支持手段
５８・・・加圧部材
６０・・・移動機構
６２・・・荷重センサ
６４・・・位置センサ
６６・・・リム
６８・・・支持軸
７６・・・加圧部材５８の作用面
７８・・・移送手段
８０・・・加振手段
１０２・・・試験装置
１０４・・・支持手段（推定装置５２の支持手段５６）
１０６・・・荷重負荷手段
１０８・・・ロードドラム

Claims (6)

1. 加圧部材と、前記加圧部材を、タイヤのトレッド面に接触させ、前記タイヤの回転軸に一致するタイヤ軸に近接する方向である近接方向及び前記タイヤ軸から離隔する方向である離隔方向に、交互に移動させるための移動機構と、前記タイヤに加わる荷重を検知するための荷重センサと、前記近接方向及び前記離隔方向に沿った方向における前記加圧部材の位置を検知するための位置センサとを有する転がり抵抗の推定装置を用いて、前記タイヤの内圧を圧力Ｐに調整し、前記タイヤに荷重Ｌを加えた状態で、前記タイヤが速度Ｖで走行するときの、転がり抵抗を推定する方法において、
   前記タイヤに加わる荷重が変動するように前記移動機構を制御し、前記荷重センサ及び前記位置センサからの信号に基づき前記荷重の変動と前記加圧部材の位置の変動との位相差を導出する位相差導出工程と、
   基準タイヤについて前記位相差導出工程で導出した前記位相差と推定対象となるタイヤについて前記位相差導出工程で導出した前記位相差とを比較し、前記推定対象となるタイヤの転がり抵抗を推定する転がり抵抗推定工程と
   を含み、
   前記位相差導出工程において、前記加圧部材の位置の変動の振幅Ｓ（ｍｍ）が、内圧を前記圧力Ｐ（ｋＰａ）に調整し前記荷重Ｌ（Ｎ）を加えたときのタイヤの撓み量Ｄ（ｍｍ）と、定数Ｂとで表される、次の式（１）を用いて求められ、
   Ｓ ＝ Ｄ × Ｂ （１）
   前記定数Ｂが０．０３以上０．６以下である、転がり抵抗の推定方法。
2. 前記振幅Ｓが、１．５ｍｍ以上である、請求項１に記載の転がり抵抗の推定方法。
3. 前記位相差導出工程において、前記加圧部材の位置の変動の周波数Ｆが、前記速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、前記タイヤの外径ＯＤ（ｍｍ）と、定数Ａとで表される、次の式（２）を用いて求められ、
   Ｆ ＝ Ｖ ／ （ＯＤ × ３．１４）× Ａ （２）
   前記定数Ａが０．７以上１．４以下である、請求項１又は２に記載の転がり抵抗の推定方法。
4. 呼称サイズのうち、断面幅の呼び、偏平比の呼び及びリム径の呼びが同じである、複数のタイヤが、前記基準タイヤとして用いられる、請求項１から３のいずれかに記載の転がり抵抗の推定方法。
5. 前記推定対象となるタイヤの呼称サイズと、前記基準タイヤとして用いられるタイヤの呼称サイズとの間において、断面幅の呼び、偏平比の呼び及びリム径の呼びのうち、少なくとも一つが同じである、請求項４に記載の転がり抵抗の推定方法。
6. 前記基準タイヤとして用いられる複数のタイヤに、タイヤの特性項目としての、トレッドゴム、サイドウォールゴム、トレッドパターン、タイヤの内部構造、タイヤ断面の輪郭形状、タイヤの製造年週及びタイヤの製造工場のうち、少なくとも一つの特性項目が異なるタイヤが含まれる、請求項４又は５に記載の転がり抵抗の推定方法。
   

Images