JPH11326145A - タイヤ摩耗寿命予測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤの摩耗寿命を短時間にかつ正確に予測
することができるタイヤ摩耗寿命予測方法を得る。 【解決手段】 まず、ランボーン摩耗試験により摩耗寿
命予測を行なうタイヤの摩耗抵抗指数Ｇｌを測定し（ス
テップ１００）、次に該タイヤのフリーローリング時、
トー角が付与されている状態、横力が付与されている状
態、駆動力が付与されている状態、及び制動力が付与さ
れている状態の各々の摩擦エネルギーを測定し（ステッ
プ１０２）、以上により得られた摩耗抵抗指数Ｇｌと、
各摩擦エネルギーと、を用いて摩耗寿命期待値Ｔｌを算
出し（ステップ１０４）、摩耗寿命期待値Ｔｌに基づい
て摩耗寿命を予測する（ステップ１０６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ摩耗寿命予
測方法に係り、特に、実際の走行状態でのタイヤの摩耗
寿命を予測するタイヤ摩耗寿命予測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のタイヤ摩耗寿命を予測する
には、予測対象となるタイヤを装着した車両を実際に所
定距離だけ走行させて、その時のタイヤの摩耗状況に基
づいて摩耗寿命を予測する方法がとられていた。

【０００３】しかしながら、この方法では、高精度な予
測を行なうためにはタイヤの摩耗量を精度良く測定する
必要があり、このために車両を走行させる距離を長くす
る必要があるため、タイヤ摩耗寿命を予測するのに時間
がかかる、という問題点があった。

【０００４】この問題点を解決するために、特公平１−
５６３７４号公報に記載の技術では、試験車に対して少
なくとも２対のテストタイヤを装着し、該２対のテスト
タイヤを所望の回転数差で実路走行させて、駆動力と制
動力によるタイヤの摩耗状態を同時に評価できるように
している。

【０００５】一方、タイヤの摩耗量を予測する方法とし
て、「Estimation Method of TireTreadwear on a Vehi
cle」（SAE TECHNICAL PAPER SERIES 910168 ）では、
タイヤの入力荷重及び動的アライメントの双方を考慮し
て実車走行試験により得られた値に基づいてタイヤの摩
耗量を予測していた。

【０００６】また、タイヤの摩耗量を予測するための計
算式としてシャーラマッハの摩耗量式があるが、この理
論式によると、単位走行距離当りのタイヤの摩耗量Ｍ
は、摩擦エネルギーに比例すると言われており、（１）
式で表される。

【０００７】 Ｍ＝γρＦ² ／Ｃ （１） 但し、γはタイヤの摩耗度、ρはリジリエンス、Ｆはタ
イヤに作用する外力、Ｃは前後方向または左右方向の力
に対する剛性である。ここで剛性Ｃを、前後方向、すな
わち駆動方向の剛性Ｃｄと制動方向の剛性Ｃｂ、及び左
右方向の剛性Ｃｓで表すと、シャーラマッハの摩耗量式
は次の（２）式で表される。

【０００８】 Ｍ＝γρＦ² ／（Ｃｄ＋Ｃｂ＋Ｃｓ） ＝γρ（Ｆｘ₊ ² ／Ｃｄ＋Ｆｘ_- ² ／Ｃｂ＋Ｆｙ² ／Ｃｓ） （２） ここで、Ｆｘ₊ は駆動力によって発生する前方向の力、
Ｆｘ_- は制動力によって発生する後方向の力、Ｆｙは左
右方向の入力である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平１−５６３７４号公報に記載の技術では、１度の実
路走行で１対のテストタイヤを評価する場合に比較して
評価時間を短縮することはできるものの、少なくとも１
回は長時間の実路走行試験を行なう必要があり、この場
合もタイヤ摩耗寿命を予測するのに時間がかかる、とい
う問題点があった。

【００１０】一方、上記「Estimation Method of Tire
Treadwear on a Vehicle」記載の技術では、実車走行試
験に基づいてタイヤ摩耗量を予測していたので、車両と
タイヤの双方の摩耗に対する影響を分離して考えること
ができず、実車走行試験において用いた車両と異なる車
両におけるタイヤの摩耗量や実車走行試験時の環境と異
なる環境の仕向け地等におけるタイヤの摩耗量を予測す
る場合の予測精度が低い、という問題点があった。

【００１１】また、上記「Estimation Method of Tire
Treadwear on a Vehicle」記載の技術では、左右方向の
力、前後方向の力、上下方向の力、及びキャンバー角を
考慮してタイヤ摩耗量を予測しており、上記シャーラマ
ッハの摩耗量式は、駆動方向、制動方向、及び左右方向
の剛性を考慮したものとなっているが、これらのパラメ
ータのみを考慮したものでは、実路において車両に装着
したタイヤの摩耗寿命を精度良く予測するのは困難であ
る、という問題点があった。

【００１２】すなわち、実路における車両の走行時にお
けるタイヤの摩耗現象に影響する要因には、タイヤトレ
ッド部のゴムの特性、タイヤのトレッドパターンや構
造、タイヤへの市場走行時（実際に車両が使用される状
況での走行時）における入力等の多くの要因があり、こ
れらの多くの要因が影響する車両走行時のタイヤの摩耗
状況を、左右方向の力、前後方向の力、上下方向の力、
及びキャンバー角のみを考慮して精度良く予測したり、
駆動方向、制動方向、及び左右方向の剛性のみを考慮し
たシャーラマッハの摩耗量式を用いて精度良く予測する
のは困難である。

【００１３】本発明は上記問題点を解消するために成さ
れたものであり、タイヤの摩耗寿命を短時間にかつ正確
に予測することができるタイヤ摩耗寿命予測方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のタイヤ摩耗寿命予測方法は、フリー
ローリング時のタイヤの摩擦エネルギーＥｗｆ、トー角
が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗ
ａ、横力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネル
ギーＥｗｓ、駆動力が付与されている状態でのタイヤの
摩擦エネルギーＥｗｄ、及び制動力が付与されている状
態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｂの各々を求めると
共にタイヤトレッド部のゴムの摩耗抵抗指数Ｇｌを求
め、前記摩耗抵抗指数Ｇｌと、前記摩擦エネルギーＥｗ
ｆ、Ｅｗａ、Ｅｗｓ、Ｅｗｄ、及びＥｗｂの総和で表わ
される摩擦エネルギーＥｗの逆数１／Ｅｗとの積Ｇｌ×
（１／Ｅｗ）に基づいてタイヤの摩耗寿命を予測する。

【００１５】ここで、請求項１記載のタイヤ摩耗寿命予
測方法の原理について説明する。

【００１６】まず、タイヤの摩耗は、タイヤトレッド部
のゴムの材質の寄与Ｇと、タイヤのトレッドパターンや
構造の寄与Ｅと、の２つに大別することができると仮定
した。

【００１７】そして、上記タイヤトレッド部のゴムの材
質の寄与Ｇとしてランボーン摩耗試験により得られるタ
イヤトレッド部のゴムの摩耗抵抗指数Ｇｌを、上記タイ
ヤのトレッドパターンや構造の寄与Ｅとして摩擦エネル
ギーを、各々測定して適用した。

【００１８】なお、ランボーン摩耗試験により得られる
摩耗抵抗指数Ｇｌに関しては、１９８７年第１３１回Ａ
ＣＳミーティングＰａｐｅｒ７９番等において、タイヤ
におけるトップゴム（ゴムの表面）の摩耗性能を示す指
数として有効であることが報告されている。

【００１９】また、摩擦エネルギーに関しては、１９８
２年秋季自動車技術会講演会前刷り集の「タイヤ摩耗の
室内評価についての一つの試み」（横浜ゴム株式会社）
等において、タイヤの摩耗に対するトレッドパターンや
構造の寄与を評価するための有効な物理量である旨が報
告されている。

【００２０】そこで、ゴムの摩耗抵抗指数Ｇｌと、摩擦
エネルギーＥｗと、を用いて、タイヤの耐摩耗性能を予
測することを試みた。

【００２１】摩耗抵抗指数Ｇｌが大きいほど摩耗寿命は
長く、摩擦エネルギーＥｗが大きいほど摩耗寿命は短い
と考えられるので、次の（３）式で耐摩耗係数ｍを定義
した。

【００２２】 ｍ＝Ｇｌ／Ｅｗ （３） 次に、タイヤ残溝が深いほど摩耗寿命は長いと考えられ
るので、耐摩耗係数ｍに基づいて、次の（４）式を用い
てタイヤ摩耗寿命期待値Ｔｌを定義した。

【００２３】 Ｔｌ＝ｍ×（ＮＳＤ−１．６） ＝（Ｇｌ／Ｅｗ）×（ＮＳＤ−１．６） （４） 但し、ＮＳＤはタイヤの溝深さ（ｍｍ）であり、１．６
はタイヤの棄却限界とされている残溝１．６（ｍｍ）に
相当する。

【００２４】また、シャーラマッハの摩耗量式と同様
に、摩擦エネルギーＥｗは、横力（左右力）が付与され
ている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｓ、駆動力
が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗ
ｄ、制動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネ
ルギーＥｗｂで表されると考え、（４）式を次の（５）
式に変形した。

【００２５】 Ｔｌ＝｛Ｇｌ／（Ｅｗｓ＋Ｅｗｄ＋Ｅｗｂ）｝ ×（ＮＳＤ−１．６） （５） 次に、（５）式を用いて、５通りの一般的な市場走行時
の入力を行なったときの摩耗寿命期待値Ｔｌを算出する
と共に、実車による走行試験により実際に当該タイヤの
摩耗寿命を測定した。

【００２６】図１は、算出された摩耗寿命期待値Ｔｌと
実車による走行試験により得られた摩耗寿命との関係を
示したグラフである。同図に示すように、摩耗寿命期待
値Ｔｌと実車による走行試験により得られた摩耗寿命と
では相関が低く、このままでは摩耗寿命期待値Ｔｌに基
づいて最終的に得られるタイヤ摩耗寿命の予測精度を上
げることはできないことが確認できた。

【００２７】次に、この相関が低い原因を解明すべく、
各摩擦エネルギーを詳細に検討した結果、図２（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように、４種類のタイヤＡ〜Ｄにおいて各
入力の２乗に対して各摩擦エネルギーＥｗｓ、Ｅｗｄ、
Ｅｗｂの各々が比例しており、これに関してはシャーラ
マッハによる検討の通りであったが、そのグラフは原点
を通らずに、正の切片が存在することが判明した。

【００２８】そこで、この正の切片を詳細に検討した結
果、フリーローリング時（自由転動時）のタイヤの摩擦
エネルギーＥｗｆ、及びトー角が付与されている状態で
のタイヤの摩擦エネルギーＥｗａが、上記正の切片に対
応する摩擦エネルギーの主たる要素であることが判明し
た。

【００２９】これらのことから、摩擦エネルギーＥｗを
次の（６）式を用いて算出する事とし、 Ｅｗ＝Ｅｗｆ＋Ｅｗａ＋Ｅｗｓ＋Ｅｗｂ＋Ｅｗｄ （６） タイヤの摩耗寿命期待値Ｔｌを、次の（７）式を用いて
算出することとした。

【００３０】 Ｔｌ＝Ｇｌ×（１／Ｅｗ）×（ＮＳＤ−１．６） （７） 上記（７）式を用いて、上記（５）式の検討時と同様の
５通りの入力を行なったときの摩耗寿命期待値Ｔｌを求
めた結果、図３に示すように、摩耗寿命期待値Ｔｌと実
車による走行試験によって得られた摩耗寿命との相関が
高くなり、摩耗寿命期待値Ｔｌに基づいて最終的に得ら
れるタイヤ摩耗寿命の予測精度を高めることができるこ
とが判明した。

【００３１】以上の原理に基づき、請求項１に記載のタ
イヤ摩耗寿命予測方法では、フリーローリング時のタイ
ヤの摩擦エネルギーＥｗｆ、トー角が付与されている状
態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗａ、横力が付与され
ている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｓ、駆動力
が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗ
ｄ、及び制動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦
エネルギーＥｗｂの各々が求められると共にタイヤトレ
ッド部のゴムの摩耗抵抗指数Ｇｌが求められる。

【００３２】なお、摩耗抵抗指数Ｇｌは、ランボーン摩
耗試験等の室内摩耗試験によって求めることができる。
ランボーン摩耗試験は、ＪＩＳ Ｋ ６２６４により規
格化されているもので、加硫ゴム、その他の弾性材料の
摩耗試験のうち、ランボーン摩耗試験機を用いて耐摩耗
性を測定するものである。また、上記トー角は進行方向
に対するタイヤ赤道面の角度、上記横力はタイヤの転動
方向と直交する方向の力、上記駆動力はタイヤ駆動時の
タイヤの進行方向の力、上記制動力はタイヤ制動時の駆
動力方向とは逆方向の力である。ここで、各摩擦エネル
ギーは単位面積当りの摩擦エネルギーであり、単位はｋ
ｇｆ／ｃｍ（ＳＩ単位系ではＮ／ｍ）である。

【００３３】その後、摩耗抵抗指数Ｇｌと、上記（６）
式で表される摩擦エネルギーＥｗの逆数１／Ｅｗとの積
Ｇｌ×（１／Ｅｗ）に基づいてタイヤの摩耗寿命が予測
される。

【００３４】このように、請求項１に記載のタイヤ摩耗
寿命予測方法によれば、横力（左右力）が付与されてい
る状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｓ、駆動力が付
与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｄ、
制動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギ
ーＥｗｂに加えて、フリーローリング時のタイヤの摩擦
エネルギーＥｗｆ、トー角が付与されている状態でのタ
イヤの摩擦エネルギーＥｗａが、タイヤの摩耗寿命を予
測するための要素として用いられるので、従来の摩耗寿
命予測方法に比較して、より高精度なタイヤの摩耗寿命
予測を行なうことができる。

【００３５】また、請求項２記載のタイヤ摩耗寿命予測
方法は、請求項１記載のタイヤ摩耗寿命予測方法におい
て、予測対象とする車両の静的なトー角、キャンバー
角、及びタイヤ一輪当たりの荷重と、前記車両の静的か
ら動的へ移行する際のトー角、キャンバー角、及びタイ
ヤ一輪当たりの荷重の各々の変化分、又は前記車両の動
的なトー角、キャンバー角、及びタイヤ一輪当たりの荷
重と、から成る車両データを考慮して前記摩擦エネルギ
ーＥｗを算出するものである。ここで、静的とは、車両
が停止している状態を示し、動的とは、車両が走行して
いる状態を示す。

【００３６】このように、請求項２に記載のタイヤ摩耗
寿命予測方法によれば、予測対象とする車両の静的なト
ー角、キャンバー角、及びタイヤ一輪当たりの荷重と、
上記車両の静的から動的へ移行する際のトー角、キャン
バー角、及びタイヤ一輪当たりの荷重の各々の変化分、
又は上記車両の動的なトー角、キャンバー角、及びタイ
ヤ一輪当たりの荷重と、から成る車両データを考慮して
上記摩擦エネルギーＥｗを算出しているので、これらの
車両データを考慮しない場合に比較して、より高精度な
タイヤの摩耗寿命予測を行なうことができる。

【００３７】なお、請求項３記載のタイヤ摩耗寿命予測
方法のように、請求項１又は請求項２記載のタイヤ摩耗
寿命予測方法において、前記積Ｇｌ×（１／Ｅｗ）にタ
イヤ棄却限界に至るまでの残溝の深さを乗算した値に基
づいてタイヤの摩耗寿命を予測することが好ましい。な
お、上記タイヤ棄却限界に至るまでの残溝の深さは、タ
イヤの溝深さＮＳＤから、タイヤの棄却限界とされる
１．６を減算した値を用いることが好ましい。この際の
タイヤの溝深さＮＳＤは、例えばタイヤトレッド部の複
数の溝深さの平均値でもよいし、タイヤトレッド部の複
数の溝深さの最小値でもよい。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る実施の形態を詳細に説明する。

【００３９】〔第１実施形態〕図４のフローチャートを
参照して、本第１実施形態のタイヤ摩耗寿命予測方法を
説明する。

【００４０】まず、ステップ１００では、ＪＩＳ Ｋ
６２６４で規格化されているランボーン摩耗試験によ
り、摩耗寿命の予測を行なうタイヤ（例えば、タイヤサ
イズ２２５／５５Ｒ１６のタイヤ）のタイヤトレッド部
のゴムと同等のゴムサンプルの標準気温（例えば、２５
°Ｃ）における摩耗抵抗指数Ｇｌを求める。

【００４１】次のステップ１０２では、摩耗寿命の予測
を行なうタイヤにおける、フリーローリング時のタイヤ
の摩擦エネルギーＥｗｆ、トー角が付与されている状態
でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗａ、横力が付与されて
いる状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｓ、駆動力が
付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗ
ｄ、及び制動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦
エネルギーＥｗｂを測定する。

【００４２】この際の各摩擦エネルギーの測定は、例え
ば図５に示す特開平７−６３６５８号公報に記載のタイ
ヤ踏面の接地部測定装置１０を用いて行なうことができ
る。

【００４３】すなわち、接地部測定装置１０を用いて、
フリーローリング時、トー角が付与されている状態、横
力が付与されている状態、駆動力が付与されている状
態、及び制動力が付与されている状態、の各々の場合の
滑り量Ｓ（ｃｍ）を測定すると共に、路面２２に設けら
れている３成分力変換器３２を用いて剪断力τ（ｋｇｆ
／ｃｍ² ）を測定する。特開平７−６３６５８号公報に
も記載されているように、タイヤ踏面の摩擦仕事量Ｅは
（８）式で表される。

【００４４】 Ｅ＝∫τｄｓ （８） 従って、接地部測定装置１０により測定された滑り量Ｓ
と剪断力τを用いて（８）式によりタイヤ踏面の摩擦仕
事量を算出し、これを各摩擦エネルギーとして用いる。

【００４５】なお、上記トー角を付与する方法として
は、タイヤ３０をタイヤ支持台５４の上部に装着する際
に、装着されたタイヤ３０の進行方向に対する角度が所
望のトー角となるように装着することにより行なう。ま
た、上記横力を付与するには、路面２２の移動と同時に
タイヤ支持台５４を路面の移動方向に対して左方向、及
び右方向に移動させる、または路面２２の移動方向とホ
イール面に角度をつけることにより行なう。

【００４６】次に、タイヤ踏面の接地部測定装置１０を
用いた、タイヤ踏面の接地部の滑り量Ｓ、及び剪断力τ
の測定方法を詳細に説明する。

【００４７】接地部の任意の位置（例えば、ブロック）
の滑り量Ｓを測定する場合、タイヤトレッドの任意の位
置にマーキングを施す。タイヤ３０を回転させてマーキ
ングの施されたブロックを真上に位置させ、マーキング
がテレビカメラ６０の真下に位置するようにタイヤ支持
台５４の位置を調整する。次に、透明板２４の中央部分
がマーキングの施されたブロックの真上に位置するよう
に路面２２を移動させる。次に、サブフレーム３６を上
昇させて、タイヤのタイヤトレッドを路面２２の透明板
２４に押圧させる。ここで、タイヤ３０の押圧力を決め
るには、路面２２を移動させて、タイヤ３０を３成分力
変換器３２に接触させて計測、調整を行う。

【００４８】次に、路面２２を水平フレーム１８の長手
方向一方側に移動させ、他方側へ向かって路面２２を所
定の速度、例えばタイヤ周速度に合わせて移動させる。

【００４９】これによって、タイヤトレッドのマーキン
グを施した任意の位置が透明板２４に接地してから離間
するまでを経時的にテレビカメラ６０は撮影領域の中央
で捕らえることができる。

【００５０】接地部測定装置１０では、テレビカメラ６
０を路面２２に固定したので、路面２２の透明板２４に
接地した任意の位置が滑りを起こしていない場合には、
テレビモニターの画面中央にマーキングが静止した状態
で写し出される。

【００５１】一方、透明板２４に接地した任意の位置が
滑りを起こした場合には、透明板２４と任意の位置との
相対的な位置がずれたことになるため、テレビモニター
に写し出されたマーキングが画面中央から移動するの
で、この移動量を滑り量Ｓとして計測する。

【００５２】したがって、接地部測定装置１０では、タ
イヤトレッドの任意の位置が路面２２の透明板２４に接
触し初めてから離間するまでの状態を容易に追跡するこ
とができる。

【００５３】また、接地部測定装置１０では、接地面全
体を撮影する必要が無く、測定すべき微小領域（例え
ば、１つのブロック）をほぼテレビカメラ６０の画角い
っぱいに入れて滑り量Ｓを高精度で計測することができ
る。

【００５４】また、接地面に働く剪断力τは、路面２２
に設けられた３成分力変換器３２により測定する。

【００５５】以上により各摩擦エネルギーが測定される
と、図４のステップ１０４では、ステップ１００におい
て求められた摩耗抵抗指数Ｇｌと、ステップ１０２にお
いて測定された各摩擦エネルギーと、タイヤの溝深さＮ
ＳＤと、を（７）式に代入することにより、タイヤの摩
耗寿命期待値Ｔｌを算出する。なお、本第１実施形態に
おけるタイヤの溝深さＮＳＤは、タイヤトレッド部の複
数箇所の溝深さを計測し、これらの平均値として予め求
めておく。

【００５６】次のステップ１０６では、ステップ１０４
において算出された摩耗寿命期待値Ｔｌに基づいてタイ
ヤの摩耗寿命を予測する。この場合のタイヤの摩耗寿命
の予測には、例えば他のタイヤの摩耗寿命期待値Ｔｌと
比較することによって、該他のタイヤより摩耗寿命が長
い、または短いといったことを予測する、或いは、ある
タイヤの図３に示したグラフを予め用意しておき、該グ
ラフと、算出された摩耗寿命期待値Ｔｌと、に基づいて
摩耗寿命値を求める等の方法が挙げられる。

【００５７】以上詳細に説明したように、本第１実施形
態に係るタイヤ摩耗寿命予測方法は、横力が付与されて
いる状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｓ、駆動力が
付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗ
ｄ、制動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネ
ルギーＥｗｂに加えて、フリーローリング時のタイヤの
摩擦エネルギーＥｗｆ、トー角が付与されている状態で
のタイヤの摩擦エネルギーＥｗａを、タイヤの摩耗寿命
を予測するための要素として用いているので、従来の摩
耗寿命予測方法に比較して、より高精度なタイヤの摩耗
寿命予測を行なうことができる。

【００５８】また、本第１実施形態に係るタイヤ摩耗寿
命予測方法は、ランボーン摩耗試験及び図５に示した接
地部測定装置を用いた各摩擦エネルギーの測定のみによ
りタイヤの摩耗寿命を予測できるので、実車による走行
試験を行なう必要がなく、短時間で予測を行なうことが
できる。

【００５９】〔第２実施形態〕次に本発明の第２実施形
態について説明する。本第２実施形態は、上記第１実施
形態において、図５に示すタイヤ踏面の接地部測定装置
１０を用いて測定した横力が付与されている状態でのタ
イヤの摩擦エネルギーＥｗｓ、駆動力が付与されている
状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｄ、及び制動力が
付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｂ
を、市場走行時の入力を反映したものとするものであ
る。

【００６０】以下に図６のフローチャートを参照して、
横力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギー
Ｅｗｓ、駆動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦
エネルギーＥｗｄ、及び制動力が付与されている状態で
のタイヤの摩擦エネルギーＥｗｂの求め方を説明する。

【００６１】まず、ステップ２００では、摩擦エネルギ
ーＥｗｓ、摩擦エネルギーＥｗｄ、及び摩擦エネルギー
Ｅｗｂの各々を、左右方向の入力Ｆｙ、駆動力によって
発生する前方向の力Ｆｘ₊ 、及び制動力によって発生す
る後方向の力Ｆｘ_- 、未定係数Ｓ、Ｄ、Ｂ及び指数ｎ
ｓ、ｎｄ、ｎｂを用いて、次の（９）式〜（１１）式で
表した場合の未定係数Ｓ、Ｄ、Ｂを求める。ここで、左
右方向の入力Ｆｙ、前方向の力Ｆｘ₊ 、及び後方向の力
Ｆｘ_- の単位は（ｋｇｆ）である。また、本第２実施形
態では、指数ｎｓ、ｎｄ、ｎｂを２に固定した場合につ
いて以下の説明を行う。

【００６２】 Ｅｗｓ＝Ｓ×Ｆｙ^ns （９） Ｅｗｄ＝Ｄ×Ｆｘ₊ ^nd （１０） Ｅｗｂ＝Ｂ×Ｆｘ_- ^nb （１１） ここで、未定係数Ｓ、Ｄ、Ｂは、例えば次の方法により
求める。すなわち、未定係数Ｓは、まず摩耗寿命を予測
したいタイヤに対して複数通り（好ましくは３通り以
上）の左右方向の入力Ｆｙを付与した場合の摩擦エネル
ギーＥｗｓを各々測定し、測定された摩擦エネルギーＥ
ｗｓと、そのときのタイヤに付与した左右方向の入力Ｆ
ｙの２乗とから（９）式から逆算して、すなわちＥｗｓ
／Ｆｙ² を計算して複数の未定係数Ｓを求め、これらの
平均値として求める。同様に未定係数Ｄは、まず摩耗寿
命を予測したいタイヤに対して複数通り（好ましくは３
通り以上）の前方向の力Ｆｘ₊ を付与した場合の摩擦エ
ネルギーＥｗｄを各々測定し、測定された摩擦エネルギ
ーＥｗｄと、そのときのタイヤに付与した前方向の力Ｆ
ｘ₊ の２乗とから（１０）式から逆算して、すなわちＥ
ｗｄ／Ｆｘ₊ ² を計算して複数の未定係数Ｄを求め、こ
れらの平均値として求める。また、未定係数Ｂは、まず
摩耗寿命を予測したいタイヤに対して複数通り（好まし
くは３通り以上）の後方向の力Ｆｘ_- を付与した場合の
摩擦エネルギーＥｗｂを各々測定し、測定された摩擦エ
ネルギーＥｗｂと、そのときのタイヤに付与した後方向
の力Ｆｘ _- の２乗とから（１１）式から逆算して、すな
わちＥｗｂ／Ｆｘ_- ² を計算して複数の未定係数Ｂを求
め、これらの平均値として求める。

【００６３】次のステップ２０２では、摩耗寿命の予測
を行ないたい市場を代表するような道路（例えば日本国
内の一般的な道路等）を特定して、特定された道路に対
して車両を所定距離だけ走行させたときの車両重心位置
の左右方向の加速度（Ｇ）、及び車両重心位置の前後方
向の加速度（Ｇ）を所定時間毎に測定することにより、
市場走行時の車両重心位置の左右方向の加速度分布、及
び車両重心位置の前後方向の加速度分布を求める。な
お、各加速度は、例えば車両の重心位置にＧセンサを設
置しておき、該Ｇセンサにより測定することができる。
図７（Ａ）は車両重心位置の前後方向の加速度分布の一
例を、図７（Ｂ）は車両重心位置の左右方向の加速度分
布の一例を各々示す。

【００６４】次のステップ２０４では、左右方向の加速
度分布のＲＭＳ値Ａｓ、前方向の加速度分布のＲＭＳ値
Ａｘ₊ 、及び後方向の加速度分布のＲＭＳ値Ａｘ_- を算
出する。なお、ここでＲＭＳ値は、各加速度分布におけ
る各加速度の２乗の平均値の平方根で求められる値であ
る。また、前方向の加速度分布のＲＭＳ値Ａｘ₊ を求め
る際には、車両重心位置の前後方向の加速度分布におけ
る０より大きい加速度のＲＭＳ値を、後方向の加速度分
布のＲＭＳ値Ａｘ_- を求める際には、車両重心位置の前
後方向の加速度分布における０より小さい加速度のＲＭ
Ｓ値を、各々求める。

【００６５】次のステップ２０６では、以上により求め
られたＲＭＳ値Ａｓ、ＲＭＳ値Ａｘ ₊ 、及びＲＭＳ値Ａ
ｘ_- と、タイヤ荷重ｗとにより、次の（１２）式〜（１
４）式により、左右方向の入力Ｆｙ、前方向の力Ｆ
ｘ₊ 、及び後方向の力Ｆｘ_- を求める。なお、タイヤ荷
重ｗの単位は（ｋｇ）である。 Ｆｙ ＝ｗ×Ａｓ （１２） Ｆｘ₊ ＝ｗ×Ａｘ₊ （１３） Ｆｘ_- ＝ｗ×Ａｘ_- （１４） 但し、前方向の力Ｆｘ₊ に関しては、駆動輪が２輪のみ
の車両では、車両全体を加速させるための力を、駆動輪
の２輪のみで発生しなければならないため、駆動輪２輪
の発生力の和が重心の慣性力となるようにする。

【００６６】次のステップ２０８では、以上により求め
られた未定係数Ｓと左右方向の入力Ｆｙとを（９）式に
代入することにより摩擦エネルギーＥｗｓを、未定係数
Ｄと前方向の力Ｆｘ₊ とを（１０）式に代入することに
より摩擦エネルギーＥｗｄを、未定係数Ｂと後方向の力
Ｆｘ_- とを（１１）式に代入することにより摩擦エネル
ギーＥｗｂを、各々求める。

【００６７】なお、予め前記ステップ２０６のＦｙ、Ｆ
ｘ₊ 、Ｆｘ_- が判明している場合には、ステップ２００
を実行せずに、ステップ２０８にて、前記Ｆｙ、Ｆ
ｘ₊ 、Ｆｘ_- の条件にて前記接地部測定装置１０を用い
て直接摩擦エネルギーＥｗｓ、Ｅｗｄ、Ｅｗｂを測定に
て求めることも可能である。

【００６８】以上詳細に説明したように、本第２実施形
態に係るタイヤ摩耗寿命予測方法は、第１実施形態にお
ける横力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネル
ギーＥｗｓ、駆動力が付与されている状態でのタイヤの
摩擦エネルギーＥｗｄ、及び制動力が付与されている状
態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｂの各摩擦エネルギ
ーを、市場走行時の車両重心位置の左右方向の加速度分
布、及び車両重心位置の前後方向の加速度分布の各々の
分布のＲＭＳ値に基づいて求めることにより市場走行時
の入力を反映したものとしたので、上記第１実施形態に
示したタイヤ摩耗寿命予測方法に比較して、より高精度
にタイヤの摩耗寿命を予測することができる。

【００６９】なお、本第２実施形態では、（９）式〜
（１１）式における未定係数Ｓ、Ｄ、Ｂを求める方法と
して、指数ｎｓ、ｎｄ、ｎｂを２に固定し、複数の入力
を行なった場合の各摩擦エネルギーを測定して、各入力
と摩擦エネルギーとを用いて、（９）式〜（１１）式に
より逆算して求める場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、指数ｎｓ、ｎｄ、ｎｂ
を固定値とせず、複数の入力を行なった場合の各摩擦エ
ネルギーを測定して、各入力と摩擦エネルギーとの関係
から最小２乗法、偏差面積法等によって各未定係数Ｓ、
Ｄ、Ｂ及び各指数ｎｓ、ｎｄ、ｎｂを近似的に求めるよ
うにしてもよい。この場合、指数ｎｓ、ｎｄ、ｎｂを固
定値とする場合に比較して、より高精度な摩耗寿命予測
が行なえる。

【００７０】〔第３実施形態〕次に本発明の第３実施形
態について説明する。本第３実施形態は、予測対象とす
る車両の静的及び動的なトー角、キャンバー角、及びタ
イヤ一輪当たりの荷重を考慮すると共に市場走行時の入
力を反映して摩擦エネルギーＥｗを算出することによ
り、高精度にタイヤの摩耗寿命を予測するものである。

【００７１】以下に、図８及び図９（Ａ）のフローチャ
ートを参照して、本第３実施形態のタイヤ摩耗寿命予測
方法を説明する。

【００７２】まず、ステップ３００では、摩耗寿命の予
測対象とするタイヤを装着する車両の静特性（静的なト
ー角、キャンバー角、タイヤ一輪当たりの荷重等）、動
特性（動的なトー角、キャンバー角、タイヤ一輪当たり
の荷重等）等の車両データを入力する。

【００７３】次のステップ３０２では、タイヤ単体デー
タを入力する。なお、タイヤ単体データは、摩耗寿命の
予測を行なうタイヤのタイヤトレッド部のゴムと同等の
ゴムサンプルの標準気温（例えば、２５°Ｃ）における
摩耗抵抗指数Ｇｌと、有効溝深さＺと、フリーローリン
グ時、横力付与時、制動力付与時、及び駆動力付与時の
各々に関与する次に示す各種パラメータと、により構成
される。

【００７４】（フリーローリング時に関与するパラメー
タ） ・フリーローリング時のタイヤの摩擦エネルギーｅｆ ・初期トーによるフリーローリング時のタイヤの摩擦エ
ネルギーｅａｆ ・キャンバー角当たりのフリーローリング時のタイヤの
摩擦エネルギーＫｆ （横力付与時に関与するパラメータ） ・横力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギ
ーｅｓ ・ロールステアと荷重変化に伴うコーナリングパワー
（以下、Ｃｐという）の変化とＣｐの変化に伴うトー角
の変化と横力キャンバーの変化とを考慮して得た横力が
付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギー変化分
ｅａｓ ・キャンバー角当たりの横力が付与されている状態での
タイヤの摩擦エネルギー変化分Ｋｓ （制動力付与時に関与するパラメータ） ・制動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネル
ギーｅｂ ・前後力ステアと荷重変化に伴うＣｐの変化とＣｐの変
化に伴うトー角の変化とを考慮して得た制動力が付与さ
れている状態でのタイヤの摩擦エネルギー変化分ｅａｂ ・キャンバー角当たりの制動力が付与されている状態で
のタイヤの摩擦エネルギー変化分Ｋｂ （駆動力付与時に関与するパラメータ） ・駆動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネル
ギーｅｄ ・前後力ステアと荷重変化に伴うＣｐの変化とＣｐの変
化に伴うトー角の変化とを考慮して得た駆動力が付与さ
れている状態でのタイヤの摩擦エネルギー変化分ｅａｄ ・キャンバー角当たりの駆動力が付与されている状態で
のタイヤの摩擦エネルギー変化分Ｋｄ なお、本ステップ３０２において入力される摩耗抵抗指
数Ｇｌは、上述したランボーン摩耗試験等の室内摩耗試
験により得ることができ、その他の各種パラメータは、
上述した図５に示す接地部測定装置１０等を用いて得る
ことができる。また、有効溝深さＺは、本発明のタイヤ
棄却限界に至るまでの残溝の深さに相当する。

【００７５】次のステップ３０４では、図７（Ａ）及び
図７（Ｂ）に示したものと同様の形態の市場走行時の車
両重心位置の前後方向の加速度分布、及び車両重心位置
の左右方向の加速度分布を入力する。なお、各加速度分
布は、上記第２実施形態で示した方法と同様の方法で得
ることができる。

【００７６】次のステップ３０６では、上記ステップ３
００〜ステップ３０４で入力された各種データを用い
て、次の（１５）式により全体的な摩擦エネルギーＥｗ
を算出した後に、該摩擦エネルギーＥｗ、摩耗抵抗指数
Ｇｌ、及び有効溝深さＺを（１６）式に代入することに
より摩耗係数ＭＫを算出する。

【００７７】

【数１】 ＭＫ＝Ｇｌ／Ｅｗ×Ｚ （１６） （１５）式におけるｎは市場走行時の加速度分布（図７
参照）を得る際の加速度Ｇのサンプリング種類数を、Ｅ
ｗｆｉは次の（１７）式で求められるフリーローリング
時のタイヤの摩擦エネルギーを、Ｅｗｓｉは次の（１
８）式で求められる横力が付与されている状態でのタイ
ヤの摩擦エネルギーを、Ｅｗｂｉは次の（１９）式で求
められる制動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦
エネルギーを、Ｅｗｄｉは次の（２０）式で求められる
駆動力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギ
ーを、各々示す。

【００７８】 Ｅｗｆｉ＝｛（ｅｆ＋ｅａｆ）×ＣＡ×Ｋｆ｝×頻度ｉ （１７） Ｅｗｓｉ＝｛（ｅｓ＋ｅａｓ）×ＣＡ×Ｋｓ｝×頻度ｉ （１８） Ｅｗｂｉ＝｛（ｅｂ＋ｅａｂ）×ＣＡ×Ｋｂ｝×頻度ｉ （１９） Ｅｗｄｉ＝｛（ｅｄ＋ｅａｄ）×ＣＡ×Ｋｄ｝×頻度ｉ （２０） ここで、（１７）式〜（２０）式における頻度ｉは、市
場走行時の加速度分布における全体の頻度に対するｉ番
目の加速度の頻度の割合を示す。例えば、全体の頻度が
１００でｉ番目の加速度の頻度が５である場合の頻度ｉ
は０．０５（＝５／１００）である。また、（１７）式
〜（２０）式におけるＣＡは、静的な初期値のキャンバ
ー角を示す。

【００７９】なお、本ステップ３０６において、上記第
２実施形態と同様に、（９）式〜（１１）式を適用し
て、未定係数Ｓ、Ｄ、Ｂ及び指数ｎｓ、ｎｄ、ｎｂを設
定して摩擦エネルギーＥｗｓｉ、Ｅｗｄｉ、及びＥｗｂ
ｉを、より高精度に算出してもよい。ここで、未定係数
Ｓ、Ｄ、Ｂ及び指数ｎｓ、ｎｄ、ｎｂは、複数の入力を
行なった場合の各摩擦エネルギーを測定して、各入力と
摩擦エネルギーとの関係から最小２乗法、偏差面積法等
によって近似的に求めることができる。

【００８０】次のステップ３０８では、図９（Ａ）に示
す予測値算出ルーチンを実行する。

【００８１】図９（Ａ）におけるステップ３５０では、
予め予測対象とする市場において得られている摩耗寿命
の実績値Ｍｊと、予測対象とする車両及びタイヤの組み
合わせにおける上記（１６）式により求められた摩耗係
数ＭＫとを次の（２１）式に代入することによって市場
対応換算係数Ａを算出する。

【００８２】 Ａ＝Ｍｊ／ＭＫ （２１） 次のステップ３５２では、次の（２２）式によって摩耗
寿命予測値Ｍを算出した後に本手順を終了する。

【００８３】 Ｍ＝ＭＫ×Ａ （２２） 図１０は、以上の手順による摩耗寿命予測値と実際の市
場実績との関係を示すグラフである。同図に示すよう
に、摩耗寿命予測値と実際の市場実績との相関は非常に
高く、以上の手順によって高精度な摩耗寿命予測値を得
ることができる。

【００８４】なお、本第３実施形態では、図９（Ａ）で
示した予測値算出ルーチンによって摩耗寿命予測値を得
る場合について説明したが、例えば図９（Ｂ）に示すよ
うな予測値算出ルーチンによって摩耗寿命予測値を得る
形態としてもよい。

【００８５】図９（Ｂ）におけるステップ３６０では、
市場対応換算係数Ａとして所定値（本実施形態では１．
０）を初期値として設定し、次のステップ３６２では、
ステップ３６０で設定された市場対応換算係数Ａを用い
た３以上の複数の摩耗寿命予測値Ｍを求め、次のステッ
プ３６４では、ステップ３６２で得られた複数の摩耗寿
命予測値Ｍと実際の市場データとの相関係数Ｔを算出し
て、該相関係数Ｔが所定閾値δ（本実施形態では０．
８）より大きいか否かを判定し、大きくない場合は、上
記ステップ３６０へ戻って、市場対応換算係数Ａの値を
所定値（本実施形態では０．１）だけ変化（増加又は減
少）させた後にステップ３６２及びステップ３６４の処
理を再度行なう。

【００８６】すなわち、相関係数Ｔが所定閾値δより大
きくなるまで、摩耗寿命予測値Ｍの算出を繰り返して行
った後に本予測値算出ルーチンを終了する。このよう
に、算出された摩耗寿命予測値と実際の市場データとの
相関係数が所定閾値より大きくなるようにＡの値を設定
することにより、より高精度な摩耗寿命の予測が可能と
なる。

【００８７】以上詳細に説明したように、本第３実施形
態に係るタイヤ摩耗寿命予測方法は、予測対象とする車
両の静的及び動的なトー角、キャンバー角、及びタイヤ
一輪当たりの荷重を考慮すると共に市場走行時の入力を
反映して摩擦エネルギーＥｗを算出しているので、この
結果として高精度にタイヤの摩耗寿命を予測することが
できる。

【００８８】なお、上記各実施形態では、各摩擦エネル
ギーを測定するのに、特開平７−６３６５８号公報に記
載のタイヤ踏面の接地部測定装置１０（図５参照）を用
いる場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば１９８２年秋季自動車技術会講
演会前刷り集の「タイヤ摩耗の室内評価についての一つ
の試み」（横浜ゴム株式会社）において摩擦エネルギー
を測定する際に用いている米国Precision Measurement
Co. 製の接地圧・変位測定装置であるTire Pressure an
d Slip Plateを用いてもよい。

【００８９】また、上記各実施形態では、タイヤの溝深
さＮＳＤをタイヤトレッド部の複数の溝深さの平均値と
する場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えばタイヤトレッド部の複数の溝深
さの最小値とする形態としてもよい。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、横
力（左右力）が付与されている状態でのタイヤの摩擦エ
ネルギーＥｗｓ、駆動力が付与されている状態でのタイ
ヤの摩擦エネルギーＥｗｄ、制動力が付与されている状
態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｂに加えて、フリー
ローリング時のタイヤの摩擦エネルギーＥｗｆ、トー角
が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗ
ａが、タイヤの摩耗寿命を予測するための要素として用
いられるので、従来の摩耗寿命予測方法に比較して、よ
り高精度なタイヤの摩耗寿命予測を行なうことができ
る、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（５）式により得られたタイヤ摩耗寿命期待値
と、実車試験により計測されたタイヤ摩耗寿命との関係
を示すグラフである。

【図２】（Ａ）は入力の２乗と横力が付与されている状
態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｓとの関係を示すグ
ラフ、（Ｂ）は入力の２乗と駆動力が付与されている状
態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｄとの関係を示すグ
ラフ、（Ｃ）は入力の２乗と制動力が付与されている状
態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｂとの関係を示すグ
ラフである。

【図３】（７）式により得られたタイヤ摩耗寿命期待値
と、実車試験により計測されたタイヤ摩耗寿命との関係
を示すグラフである。

【図４】第１実施形態におけるタイヤ摩耗寿命予測方法
の手順を示す概略フローチャートである。

【図５】第１実施形態において各摩擦エネルギーを測定
するために用いられるタイヤ踏面の接地部測定装置の側
面図である。

【図６】第２実施形態における摩擦エネルギーＥｗｓ、
Ｅｗｄ、Ｅｗｂを求める手順を示す概略フローチャート
である。

【図７】（Ａ）は市場における車両重心位置の前後方向
の加速度分布の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は市場
における車両重心位置の左右方向の加速度分布の一例を
示すグラフである。

【図８】第３実施形態におけるタイヤ摩耗寿命予測方法
の手順を示す概略フローチャートである。

【図９】（Ａ）は第３実施形態における予測値算出ルー
チンの手順を示す概略フローチャートであり、（Ｂ）は
予測値算出ルーチンの別の手順を示す概略フローチャー
トである。

【図１０】第３実施形態における摩耗寿命予測値と実際
の市場実績との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ タイヤ踏面の接地部測定装置 ３０ タイヤ ３２ ３成分力変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 毛利 浩 東京都小平市小川町１−445−１，２− 1001 (72)発明者 佐坂 尚博 東京都小平市小川東町３−５−５−326 (72)発明者 小林 弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 原口 哲之理 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 加藤 康之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フリーローリング時のタイヤの摩擦エネ
   ルギーＥｗｆ、トー角が付与されている状態でのタイヤ
   の摩擦エネルギーＥｗａ、横力が付与されている状態で
   のタイヤの摩擦エネルギーＥｗｓ、駆動力が付与されて
   いる状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥｗｄ、及び制動
   力が付与されている状態でのタイヤの摩擦エネルギーＥ
   ｗｂの各々を求めると共にタイヤトレッド部のゴムの摩
   耗抵抗指数Ｇｌを求め、 前記摩耗抵抗指数Ｇｌと、前記摩擦エネルギーＥｗｆ、
   Ｅｗａ、Ｅｗｓ、Ｅｗｄ、及びＥｗｂの総和で表わされ
   る摩擦エネルギーＥｗの逆数１／Ｅｗとの積Ｇｌ×（１
   ／Ｅｗ）に基づいてタイヤの摩耗寿命を予測するタイヤ
   摩耗寿命予測方法。
2. 【請求項２】 予測対象とする車両の静的なトー角、キ
   ャンバー角、及びタイヤ一輪当たりの荷重と、前記車両
   の静的から動的へ移行する際のトー角、キャンバー角、
   及びタイヤ一輪当たりの荷重の各々の変化分、又は前記
   車両の動的なトー角、キャンバー角、及びタイヤ一輪当
   たりの荷重と、から成る車両データを考慮して前記摩擦
   エネルギーＥｗを算出する請求項１記載のタイヤ摩耗寿
   命予測方法。
3. 【請求項３】 前記積Ｇｌ×（１／Ｅｗ）にタイヤ棄却
   限界に至るまでの残溝の深さを乗算した値に基づいてタ
   イヤの摩耗寿命を予測する請求項１又は請求項２記載の
   タイヤ摩耗寿命予測方法。