(57)【要約】【課題】スタンディングウェーブ現象を監視することにより、タイヤの耐久性能を評価する技術を提供する。【解決手段】タイヤの耐久性を評価する評価方法は、タイヤを回転可能なドラム上で走行させる走行工程Ｓ１と、タイヤの回転速度を上昇させながらタイヤの回転軸の振動を計測する計測工程Ｓ２と、計測された振動を周波数分析して、タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動を監視する監視工程Ｓ３とを含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの耐久性を評価するための方法であって、
前記タイヤを回転可能なドラム上で走行させる工程と、
前記タイヤの回転速度を上昇させながら前記タイヤの回転軸の振動を計測する計測工程と、
計測された前記振動を周波数分析して、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の前記振動を監視する監視工程とを含む、
タイヤの耐久性能の評価方法。
【請求項２】
前記計測工程は、予め定められた速度増分で前記タイヤの回転速度を上昇させるものであり、
前記監視工程は、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する前記周波数帯域の前記振動が、前記速度増分の後に、予め定められた閾値を超えて増加したときに、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象が発生したと判断する工程を含む、請求項１記載のタイヤの耐久性能の評価方法。
【請求項３】
前記速度増分は５〜１０km／ｈの範囲であり、前記閾値は１００％である、請求項２に記載のタイヤの耐久性能の評価方法。
【請求項４】
前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する前記周波数帯域は、前記タイヤの回転速度、前記タイヤの周長及び前記タイヤの接地長さに基づいて計算される、請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの耐久性能の評価方法。
【請求項５】
前記回転軸の前記振動は、前記回転軸の加速度に基づいて計測される、請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの耐久性能の評価方法。
【請求項６】
前記計測工程は、前記振動として、前記タイヤの半径方向の振動を計測する、請求項１乃至５のいずれかに記載のタイヤの耐久性能の評価方法。
【請求項７】
タイヤの耐久性を評価するための装置であって、
走行面を有する回転可能なドラムと、
前記ドラムの回転速度を制御するドラム制御部と、
前記タイヤの回転軸の振動を計測する計測部と、
計測された前記振動を周波数分析して、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の前記振動を監視する監視部とを含む、
タイヤの耐久性能の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの耐久性を評価するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、タイヤの特性の一つとして、スタンディングウェーブ現象に関する研究がなされている（例えば、特許文献１参照）。タイヤにスタンディングウェーブ現象が発生すると、タイヤの耐久性能に影響を及ぼすことが知られている。
【０００３】
しかしながら、スタンディングウェーブ現象を監視することにより、タイヤの耐久性能を評価する技術に関しては、十分な研究がなされていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−００５６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、スタンディングウェーブ現象を監視することにより、タイヤの耐久性能を評価する技術を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、タイヤの耐久性を評価するための方法であって、前記タイヤを回転可能なドラム上で走行させる工程と、前記タイヤの回転速度を上昇させながら前記タイヤの回転軸の振動を計測する計測工程と、計測された前記振動を周波数分析して、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の前記振動を監視する監視工程とを含む。
【０００７】
本発明に係る前記評価方法において、前記計測工程は、予め定められた速度増分で前記タイヤの回転速度を上昇させるものであり、前記監視工程は、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する前記周波数帯域の前記振動が、前記速度増分の後に、予め定められた閾値を超えて増加したときに、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象が発生したと判断する工程を含む、ことが望ましい。
【０００８】
本発明に係る前記評価方法において、前記速度増分は５〜１０km／ｈの範囲であり、前記閾値は１００％である、ことが望ましい。
【０００９】
本発明に係る前記評価方法において、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する前記周波数帯域は、前記タイヤの回転速度、前記タイヤの周長及び前記タイヤの接地長さに基づいて計算される、ことが望ましい。
【００１０】
本発明に係る前記評価方法において、前記タイヤの回転軸の前記振動は、前記回転軸の加速度に基づいて計測される、ことが望ましい。
【００１１】
本発明に係る前記評価方法において、前記計測工程は、前記振動として、前記タイヤの半径方向の振動を計測する、ことが望ましい。
【００１２】
また、本発明は、タイヤの耐久性を評価するための装置であって、走行面を有する回転可能なドラムと、前記ドラムの回転速度を制御するドラム制御部と、前記タイヤの回転軸の振動を計測する計測部と、計測された前記振動を周波数分析して、前記タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の前記振動を監視する監視部とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の評価方法は、ドラム上で走行するタイヤの回転速度を上昇させながら、回転軸の振動を計測する計測工程と、振動を監視する監視工程とを含む。監視工程では、計測工程で計測された振動を周波数分析して、タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動を監視する。これにより、初期段階でのスタンディングウェーブ現象が検出され、タイヤの耐久性能を短時間かつ容易に評価することが可能となる。また、タイヤが破壊するまで走行を継続することなく、タイヤの耐久性能を評価できるので、破壊直前のタイヤを解析することが可能となる。
【００１４】
本発明の評価装置は、回転可能なドラムと、ドラムの回転速度を制御するドラム制御部と、回転軸の振動を計測する計測部と、振動を監視する監視部とを含む。監視部は、計測によって計測された振動を周波数分析して、タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動を監視する。これにより、監視部に過度な負荷を強いることなく、初期段階でのスタンディングウェーブ現象が精度よく検出され、タイヤの耐久性能を短時間かつ容易に評価することが可能となる。また、タイヤが破壊するまで走行を継続することなく、タイヤの耐久性能を評価できるので、破壊直前のタイヤを解析することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のタイヤの耐久性能の評価方法に用いられる評価装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明のタイヤの耐久性能の評価方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明のタイヤの耐久性能の評価方法及び評価装置によって測定された振動レベルの推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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耐久性能の評価方法に用いられる評価装置１の構成を示している。
【００１７】
評価装置１は、タイヤ１００を走行させるためのドラム２と、タイヤ１００の回転軸１０１の振動を計測するための計測部３と、回転軸１０１の振動を監視するための監視部４とを備えている。
【００１８】
評価内圧が充填されたタイヤ１００は、リムを介して回転軸１０１によって回転自在に支持されている。
【００１９】
ドラム２は、タイヤ１００が走行する走行面２１を有し、回転可能に構成されている。タイヤ１００のトレッド部１０２が評価荷重にて走行面２１に押し付けられ、ドラム２が回転することにより、タイヤ１００が走行面２１上を走行する。
【００２０】
ドラム２の回転等は、ドラム制御部５によって制御される。ドラム制御部５には、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含むコンピューター装置が適用されうる。ドラム制御部５がドラム２の回転速度を制御することにより、タイヤ１００の回転速度が制御される。そして、ドラム制御部５は、タイヤ１００の回転速度に相当する電気信号である速度信号を出力する。ドラム制御部５から出力された速度信号は、記録部６に入力され記録される。
【００２１】
計測部３は、走行中の回転軸１０１の振動を計測し、対応する電気信号である振動信号を出力する。本実施形態の計測部３には、回転軸１０１の加速度を測定するための加速度センサー３１が適用されている。加速度センサー３１には、例えば、ブリュエル・ケアー社製の加速度ピックアップ等が適用される。加速度センサー３１によって、回転軸１０１の振動が精密に計測される。
【００２２】
加速度センサー３１は、例えば、回転軸１０１の軸受け部に接着剤等で固着され、タイヤ１００の半径方向での回転軸１０１の加速度を計測する。これにより、回転軸１０１の振動が容易に計測される。加速度センサー３１は、対応する電気信号を記録部６に出力する。計測部３から出力された振動信号は、記録部６に入力され記録される。
【００２３】
記録部６は、ドラム制御部５から出力された速度信号及び計測部３から出力された振動信号を時系列で記録する。すなわち、記録部６は、上記速度信号及び上記振動信号を対応づけて記録する。記録部６には、例えば、ブリュエル・ケアー社製のデーターロガー等が適用されうる。記録部６に記録された速度信号及び振動信号は、監視部４によって解析される。対応づけて記録された速度信号及び振動信号によって、各速度毎の回転軸１０１の振動が知得される。
【００２４】
監視部４は、記録部６に記録された速度信号及び振動信号を監視する。監視部４には、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ等を含むコンピューター装置等が適用されうる。監視部４とドラム制御部５とが同一のコンピューター装置によって構成されていてもよい。監視部４は、振動信号によって波形化された回転軸１０１の振動を、例えば、フーリエ解析等の手法を用いて、周波数成分に分解する。これにより、各周波数成分毎の回転軸１０１の振動が知得される。すなわち、回転軸１０１の振動が周波数分析される。なお、監視部４には、作業者がタイヤ１００の回転速度及び回転軸１０１の振動を確認するためのモニター装置が設けられていてもよい。
【００２５】
スタンディングウェーブ現象は、タイヤ１００の回転速度等に応じて特定の周波数帯域で生ずる。そこで、本実施形態では、監視部４は、スタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動を監視することにより、スタンディングウェーブ現象を監視することにより、スタンディングウェーブ現象が生じた回転速度を知得し、タイヤ１００の耐久性能を評価する。例えば、スタンディングウェーブ現象がより高い回転速度で発生するタイヤ１００は、高速耐久性能が高いタイヤ１００であると評価できる。
【００２６】
そして、本実施形態の評価装置１では、監視部４が特定の周波数帯域での回転軸１０１の振動を監視することにより、監視部４に過度な負荷を強いることなく、初期段階でのスタンディングウェーブ現象が検出され、タイヤ１００の耐久性能を短時間かつ容易に評価することが可能となる。
【００２７】
監視部４は、スタンディングウェーブ現象の発生を認定した場合、その旨の電気信号をドラム制御部５に出力する。かかる電気信号を受けたドラム制御部５は、ドラム２の回転駆動を停止させる。これにより、スタンディングウェーブ現象は収束し、タイヤ１００が破壊するまで走行を継続することなく、タイヤ１００の耐久性能を評価できるので、破壊直前のタイヤ１００を解析することが可能となる。
【００２８】
ところで、回転中のタイヤ１００に生ずる振動には、上述したスタンディングウェーブ現象による振動以外に、タイヤ１００のユニフォミティに起因する振動がある。従って、全ての周波数帯域での振動を監視対象とした場合、タイヤ１００のユニフォミティに対応する周波数成分の振動が監視対象に含まれるため、スタンディングウェーブ現象の発生を精度よく捉えることができない虞がある。
【００２９】
しかしながら、本実施形態では、監視部４がスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動を監視するので、通常、上記ユニフォミティに対応する周波数成分の振動が監視対象から除かれ、スタンディングウェーブ現象の発生を精度よく捉えることが可能となる。
【００３０】
図２は、本実施形態の評価方法の手順を示している。本実施形態の評価方法は、タイヤ１００をドラム２上で走行させる走行工程Ｓ１と、タイヤ１００の回転軸１０１の振動を計測する計測工程Ｓ２と、タイヤ１００のスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動を監視する監視工程Ｓ３とを含んでいる。
【００３１】
走行工程Ｓ１は、例えば、ドラム２及びドラム制御部５等によって実行される。計測工程Ｓ２では、ドラム制御部５によってタイヤ１００の回転速度を上昇させながら、回転軸１０１の振動が計測される。計測工程Ｓ２は、例えば、ドラム制御部５及び計測部３等によって実行される。
【００３２】
監視工程Ｓ３では、計測工程Ｓ２で計測された振動を周波数分析することにより、タイヤ１００のスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動が監視される。監視工程Ｓ３は、例えば、記録部６及び監視部４等によって実行される。すなわち、上記周波数分析にあたっては、計測工程Ｓ２で計測された振動に対応する電気信号が記録部６に記録され、監視部４が記録部６に記録された電気信号を分析する。
【００３３】
本実施形態の評価方法では、監視工程Ｓ３においてスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動が監視されるので、初期段階でのスタンディングウェーブ現象が検出され、タイヤ１００の耐久性能を短時間かつ容易に評価することが可能となる。また、タイヤ１００が破壊するまで走行を継続することなく、タイヤ１００の耐久性能を評価できるので、破壊直前のタイヤ１００を解析することが可能となる。
【００３４】
本実施形態の計測工程Ｓ２では、予め定められた速度増分でタイヤ１００の回転速度が上昇される。これにより、短時間で精度よくタイヤ１００の耐久性能を評価することが可能となる。例えば、速度増分は５〜１０km／ｈの範囲で設定される。速度増分を５km／ｈ以上とすることにより、短時間でスタンディングウェーブ現象を検出することができる。速度増分を１０km／ｈ以下とすることにより、精度よくスタンディングウェーブ現象を検出することが可能となる。なお、各回転速度での振動の計測時間は、例えば、１０分間である。
【００３５】
本実施形態の監視工程Ｓ３では、タイヤのスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動の増分が計算される。そして、計測工程Ｓ２での速度増分の後に、スタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動が予め定められた閾値を超えて増加したときに、監視部４は、スタンディングウェーブ現象が発生したと判断する。例えば、上記閾値は１００％で設定される。これにより、スタンディングウェーブ現象の発生を精度よく捉えることが可能となる。
【００３６】
タイヤ１００のスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域は、タイヤ１００の回転速度Ｖ、タイヤ１００の周長Ａ及びタイヤ１００の接地長さＣに基づいて計算される。
【００３７】
例えば、タイヤ１００の一次周波数ｆ１は、回転速度Ｖを周長Ａで除することにより、計算される。そして、スタンディングウェーブの次数Ｄは、周長Ａを接地長さＣで除することにより、計算される。そうすると、スタンディングウェーブ現象に対応する周波数ｆｓは、一次周波数ｆ１と次数Ｄとの積によって計算されうる。
【００３８】
下記表１は、サイズ：２１５／６５Ｒ１７のタイヤ１００において、回転速度Ｖが２５０km／ｈ、２６０km／ｈ、２７０km／ｈでの、タイヤ１００の一次周波数ｆ１、スタンディングウェーブの次数Ｄ及びスタンディングウェーブ現象に対応する周波数ｆｓの計算結果が示されている。
【００３９】
【表１】
2020046216.tif 000003
【００４０】
上記サイズのタイヤ１００では、高速耐久性能の基準速度は、例えば、２５０km／ｈである。そして、スタンディングウェーブ現象に対応する周波数ｆｓは、回転速度Ｖ及び接地長さＣによって変化するため、２５０km／ｈで計算された周波数ｆｓを中心値として、±３０Ｈｚの周波数帯域、すなわち３９１Hz〜４５１Hzを監視対象とするのが望ましい。このように監視対象の周波数帯域を限定することにより、監視部４に過度な負荷を強いることなく、初期段階でのスタンディングウェーブ現象が検出され、タイヤ１００の耐久性能を短時間かつ容易に評価することが可能となる。また、通常、ユニフォミティに対応する周波数成分の振動が監視対象から除かれるので、スタンディングウェーブ現象の発生を精度よく捉えることが可能となる。
【００４１】
以上、本発明のタイヤ１００が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。例えば、監視工程Ｓ３において、監視部４は、スタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域の振動が予め定められた閾値を超える場合、スタンディングウェーブ現象が発生したと判断するように構成されていてもよい。
【実施例】
【００４２】
サイズ：２１５／６５Ｒ１７のタイヤ１００が、図１の基本構成を有する評価装置１に装着され、耐久性能が評価された。計測部３の加速度センサー３１には、ブリュエル・ケアー社製４５０６Ｂ型の加速度ピックアップが適用された。記録部６には、ブリュエル・ケアー社製３０５３−Ｂ−１２０型のデーターロガーが適用された。
【００４３】
図３は、上記サイズのタイヤ１００における回転軸１０１のスタンディングウェーブ現象に対応する周波数帯域である３９１Hz〜４５１Hzでの振動波形を示している。タイヤ１００の回転速度Ｖは、１９０km／ｈから開始され、２２０km／ｈ以上の各速度で６００秒走行後に１０km／ｈのステップで段階的に増加された。
【００４４】
図３において、横軸は時間（秒）、縦軸は振動レベル（（m/s2）2）である。また、２点鎖線で描かれた波形Ｘはタイヤ１００の回転方向の振動レベルを示し、破線で描かれた波形Ｙはタイヤ１００の軸方向の振動レベルを示し、実線で描かれた波形Ｚはタイヤ１００の半径方向の振動レベルを示している。
【００４５】
本試験では、回転速度Ｖが２６０km／ｈから２７０km／ｈに増加されたとき、振動レベルが１００％以上増加し、スタンディングウェーブ現象が発生していると判断できる。そして、その約１２０秒後にタイヤ１００が破壊し、振動の計測が終了した。従って、本発明によってタイヤ１００の耐久性能は適切に評価できることが確認された。なお、回転速度Ｖが２６０km／ｈから２７０km／ｈに増加され、振動レベルが１００％以上増加した時点で、直ちにドラム２の回転を停止し、実験を終了させることにより、タイヤ１００の破壊は免れる。
【符号の説明】
【００４６】
１      ：評価装置
２      ：ドラム
３      ：計測部
４      ：監視部
５      ：ドラム制御部
６      ：記録部
２１    ：走行面
１００  ：タイヤ
１０１  ：回転軸
１０２  ：トレッド部
Ｓ１    ：走行工程
Ｓ２    ：計測工程
Ｓ３    ：監視工程
【図１】
2020046216.tif 000004
【図２】
2020046216.tif 000005
【図３】
2020046216.tif 000006