(57)【要約】【課題】スパイクタイヤの氷上走行性能を精度よく評価することができるスパイクタイヤ評価方法を提供する。【解決手段】スパイクタイヤＴの氷上走行性能を評価するための方法である。内周面２ａが滑らかな氷結路面２ｓとされた円筒状のドラム２を準備する準備工程Ｓ１と、ドラム２を一定の周速度Ｖｏで回転させるドラム回転工程Ｓ２と、ドラム２の内周面２ａに、スパイクタイヤＴを接地させる接地工程Ｓ４と、スパイクタイヤＴの周速度Ｖｔを加速又は減速させる速度調整工程Ｓ６と、速度調整工程Ｓ６におけるスパイクタイヤＴの挙動データＤｔを計測する計測工程Ｓ７とを含んでいる。計測工程Ｓ７は、スパイクタイヤＴがドラム２の内周面２ａの周長Ｌ以下の距離を走行したときの挙動データＤｔを採用している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイクタイヤの氷上走行性能を評価するための方法であって、
内周面が滑らかな氷結路面とされた円筒状のドラムを準備する準備工程と、
前記ドラムを一定の周速度で回転させるドラム回転工程と、
前記ドラムの前記内周面に、前記スパイクタイヤを接地させる接地工程と、
前記スパイクタイヤの周速度を加速又は減速させる速度調整工程と、
前記速度調整工程における前記スパイクタイヤの挙動データを計測する計測工程とを含み、
前記計測工程は、前記スパイクタイヤが前記ドラムの前記内周面の周長以下の距離を走行したときの前記挙動データを採用することを特徴とするスパイクタイヤ評価方法。
【請求項２】
前記接地工程の前に、前記スパイクタイヤを一定の周速度で回転させるタイヤ回転工程を含み、
前記接地工程は、前記ドラムの周速度と、前記スパイクタイヤの周速度とを同調させた状態で、前記スパイクタイヤを接地させる請求項１に記載のスパイクタイヤ評価方法。
【請求項３】
前記接地工程と前記速度調整工程との間に、前記スパイクタイヤに所定の荷重を負荷する荷重工程を含む請求項１又は２に記載のスパイクタイヤ評価方法。
【請求項４】
前記速度調整工程は、前記接地工程で前記スパイクタイヤが前記ドラムの前記内周面に接地されてから、前記ドラムが３０回転するまでの間に開始される請求項１乃至３のいずれかに記載のスパイクタイヤ評価方法。
【請求項５】
前記速度調整工程は、前記スパイクタイヤの周速度を３ｍ／ｓ２以上の加速度で加速又は減速させる請求項１乃至４のいずれかに記載のスパイクタイヤ評価方法。
【請求項６】
前記準備工程は、氷結路面の表面を切削する整氷工程を含む請求項１乃至５のいずれかに記載のスパイクタイヤ評価方法。
【請求項７】
前記計測工程は、前記スパイクタイヤの前記氷結路面に対する摩擦係数とスリップ率とを計測する請求項１乃至６のいずれかに記載のスパイクタイヤ評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパイクタイヤの氷上走行性能を精度よく評価することができるスパイクタイヤ評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤの氷上走行性能を定量的に評価する方法として、内周面を氷結路面とされた円筒状のドラムを用いる方法が知られている。例えば、下記特許文献１には、内周面を氷結路面とされたドラムを用いて、氷結路面を走行するタイヤを制動させたときのタイヤの氷結路面に対する摩擦係数とスリップ率とを計測することで、タイヤの氷上走行性能を評価する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−００２７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の方法でスパイクタイヤの氷上走行性能を評価すると、スパイクタイヤの制動時に、スパイクタイヤのスパイクピンが氷結路面を削り、氷結路面に轍が形成されるという問題点があった。このような轍は、氷結路面の条件を異ならせるので、スパイクタイヤの氷上走行性能を定量的に高い精度で評価することが困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、スパイクタイヤがドラムの内周面の周長以下の距離を走行したときの挙動データを計測することを基本として、スパイクタイヤの氷上走行性能を精度よく評価することができるスパイクタイヤ評価方法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、スパイクタイヤの氷上走行性能を評価するための方法であって、内周面が滑らかな氷結路面とされた円筒状のドラムを準備する準備工程と、前記ドラムを一定の周速度で回転させるドラム回転工程と、前記ドラムの前記内周面に、前記スパイクタイヤを接地させる接地工程と、前記スパイクタイヤの周速度を加速又は減速させる速度調整工程と、前記速度調整工程における前記スパイクタイヤの挙動データを計測する計測工程とを含み、前記計測工程は、前記スパイクタイヤが前記ドラムの前記内周面の周長以下の距離を走行したときの前記挙動データを採用することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るスパイクタイヤ評価方法において、前記接地工程の前に、前記スパイクタイヤを一定の周速度で回転させるタイヤ回転工程を含み、前記接地工程は、前記ドラムの周速度と、前記スパイクタイヤの周速度とを同調させた状態で、前記スパイクタイヤを接地させるのが望ましい。
【０００８】
本発明に係るスパイクタイヤ評価方法において、前記接地工程と前記速度調整工程との間に、前記スパイクタイヤに所定の荷重を負荷する荷重工程を含むのが望ましい。
【０００９】
本発明に係るスパイクタイヤ評価方法において、前記速度調整工程は、前記接地工程で前記スパイクタイヤが前記ドラムの前記内周面に接地されてから、前記ドラムが３０回転するまでの間に開始されるのが望ましい。
【００１０】
本発明に係るスパイクタイヤ評価方法において、前記速度調整工程は、前記スパイクタイヤの周速度を３ｍ／ｓ２以上の加速度で加速又は減速させるのが望ましい。
【００１１】
本発明に係るスパイクタイヤ評価方法において、前記準備工程は、氷結路面の表面を切削する整氷工程を含むのが望ましい。
【００１２】
本発明に係るスパイクタイヤ評価方法において、前記計測工程は、前記スパイクタイヤの前記氷結路面に対する摩擦係数とスリップ率とを計測するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスパイクタイヤ評価方法は、内周面が滑らかな氷結路面とされた円筒状のドラムを準備する準備工程を含んでいる。このようなスパイクタイヤ評価方法は、実車による氷上走行試験に比して、計測条件を一定にし易く、より定量的な評価が可能になる。
【００１４】
本発明のスパイクタイヤ評価方法は、ドラムを一定速度で回転させるドラム回転工程と、前記ドラムの内周面に、スパイクタイヤを接地させる接地工程とを含んでいる。このようなスパイクタイヤ評価方法は、実車による氷上走行試験と同様の走行速度及び負荷荷重を再現することができる。
【００１５】
本発明のスパイクタイヤ評価方法は、スパイクタイヤの回転速度を加速又は減速する速度調整工程と、前記速度調整工程における前記スパイクタイヤの挙動データを計測する計測工程とを含み、前記計測工程は、前記スパイクタイヤがドラムの内周面の周長以下の距離を走行したときの前記挙動データを採用している。このようなスパイクタイヤ評価方法は、ドラムの氷結路面にスパイクタイヤのスパイクピンにより形成される轍の影響を低減し、スパイクタイヤの氷上走行性能を、精度よく評価可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のスパイクタイヤ評価方法の一実施形態で用いられる試験装置を示す概念図である。
【図２】本実施形態のスパイクタイヤ評価方法を示すフローチャートである。
【図３】準備工程のフローチャートである。
【図４】実施例の評価を示すグラフである。
【図５】比較例の評価を示すグラフである。
【図６】実車の評価を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、本実施形態のスパイクタイヤ評価方法（以下、単に「評価方法」ということがある。）で用いられる試験装置１を示す概念図である。図１に示されるように、本実施形態の試験装置１は、内周面２ａに氷結路面２ｓが形成された円筒状のドラム２と、ドラム２を回転自在に支持するドラム支持手段３と、評価対象であるスパイクタイヤＴを回転自在に支持するタイヤ支持手段４とを含んでいる。
【００１８】
ドラム２は、例えば、鋼製の円筒状のドラム本体２Ａと、このドラム本体２Ａの一側面を閉じる側壁体２Ｂとを備えている。ドラム２の他側面側は、スパイクタイヤＴを出し入れするための開口２Ｃを有しているのが望ましい。また、開口２Ｃの周縁には、所定の高さのフランジ部２ｂが設けられているのが望ましい。
【００１９】
本実施形態のドラム支持手段３は、ドラム２の側壁体２Ｂに一端部が固定される支持軸３Ａと、支持軸３Ａを回転自在に支持する支持台３Ｂと、支持軸３Ａを回転駆動させる駆動手段Ｍとを備えている。駆動手段Ｍは、例えば、モータを含んでいる。駆動手段Ｍは、モータの回転速度を制御することにより、ドラム２の回転速度、すなわちドラム２の内周面２ａの周速度Ｖｏを調節自在としているのが望ましい。
【００２０】
ドラム本体２Ａの内周面２ａ側には、周方向に連続する滑らかな氷結路面２ｓが形成されている。この氷結路面２ｓは、後述する準備工程Ｓ１（図２に示す）において、試験装置１が設置される実験室の室温を０℃以下に設定した後、ドラム２を回転させながら水を注入することにより形成されるのが望ましい。
【００２１】
本実施形態のタイヤ支持手段４は、基台４Ａと、基台４Ａ上で、ドラム軸方向に摺動自在に支持される支持台４Ｂと、支持台４Ｂにシリンダ４Ｃを介して昇降自在に取り付けられる支持アーム４Ｄと、支持アーム４Ｄの下端部に連結されるタイヤ支持軸４Ｅとを備えている。
【００２２】
タイヤ支持手段４は、例えば、シリンダ４Ｃで支持アーム４Ｄを上下動させることにより、タイヤ支持軸４Ｅに回転自在に支持されるスパイクタイヤＴを、氷結路面２ｓに対して所定の荷重で押し付け得る。また、スパイクタイヤＴの押し付け荷重は、任意に調整可能である。
【００２３】
本実施形態の支持アーム４Ｄには、タイヤ支持軸４Ｅの回転速度、ひいてはスパイクタイヤＴの外周面の走行速度、すなわち周速度Ｖｔを自在にコントロールし得るタイヤ速度制御手段５が取り付けられている。タイヤ速度制御手段５は、例えば、周知のモータ及び制動装置を含んでいる。また、タイヤ支持軸４Ｅには、スパイクタイヤＴに作用する上下荷重Ｆｚ及び前後力Ｆｘを測定するための荷重センサ、例えば、６分力計ＦＴが取り付けられている。
【００２４】
本実施形態の評価対象であるスパイクタイヤＴは、トレッド面に複数のスパイクピンＴ１を有している。このようなスパイクタイヤＴは、氷結路面２ｓを走行するときに、スパイクピンＴ１が氷結路面２ｓに食い込み、高い氷上走行性能を発揮することができる。
【００２５】
次に、図１を参酌しつつ、スパイクタイヤＴの氷上走行性能を評価するための方法が説明される。図２は、本実施形態の評価方法を示すフローチャートである。図２に示されるように、本実施形態の評価方法では、まず、内周面２ａが滑らかな氷結路面２ｓとされたドラム２を準備する準備工程Ｓ１が行われる。このような評価方法は、実車による氷上走行試験に比して、計測条件を一定にし易く、より定量的な評価が可能になる。
【００２６】
図３は、準備工程Ｓ１を示すフローチャートである。図３に示されるように、準備工程Ｓ１では、まず、試験装置１が設置される実験室の室温を、例えば、−５℃に設定する室温設定工程Ｓ１１が行われる。
【００２７】
準備工程Ｓ１では、次に、ドラム２が、その内周面２ａの周速度Ｖｏが５０〜１００ｋｍ／ｈの範囲となる高速回転域で回転される準備回転工程Ｓ１２が行われる。
【００２８】
準備工程Ｓ１では、次に、回転状態のドラム２内に、水が適宜注入される注水工程Ｓ１３が行われる。注水工程Ｓ１３では、注入された水が、遠心力によって内周面２ａに均等に貼り付けられながら凍結される。注水工程Ｓ１３は、形成される氷盤の氷厚さが、所定の厚さ、例えば、２０〜５０mmとなるまで繰り返される（判断工程Ｓ１４）。
【００２９】
準備工程Ｓ１では、次に、ドラム回転状態で、切削バイトを用いて氷盤表面を薄く切削する整氷工程Ｓ１５が行われる。このような準備工程Ｓ１により、ドラム２と同心であり、かつ、滑らかな氷結路面２ｓが形成され得る。
【００３０】
また、すでにスパイクタイヤＴの氷上走行性能を評価するために用いられた氷結路面２ｓを再利用する場合には、準備工程Ｓ１の判断工程Ｓ１４までが省略され得る。すなわち、氷結路面２ｓを再利用する場合の準備工程Ｓ１は、整氷工程Ｓ１５において、スパイクタイヤＴにより傷が入った氷結路面２ｓの表面を切削することで、再び滑らかな氷結路面２ｓが形成され得る。
【００３１】
図２に示されるように、本実施形態の評価方法では、次に、ドラム２を一定の周速度Ｖｏで回転させるドラム回転工程Ｓ２が行われる。また、本実施形態の評価方法では、スパイクタイヤＴを一定の周速度Ｖｔで回転させるタイヤ回転工程Ｓ３が行われる。このような評価方法は、実車による氷上走行試験と同様の走行速度を再現することができる。
【００３２】
本実施形態の評価方法では、次に、ドラム２の内周面２ａに、スパイクタイヤＴを接地させる接地工程Ｓ４が行われる。接地工程Ｓ４は、ドラム２の周速度Ｖｏと、スパイクタイヤＴの周速度Ｖｔとを同調させた状態で、スパイクタイヤＴを接地させるのが望ましい。このような接地工程Ｓ４は、氷結路面２ｓに大きな傷が入るおそれがなく、スパイクタイヤＴの氷上走行性能を、精度よく評価可能である。
【００３３】
本実施形態の評価方法では、次に、スパイクタイヤＴに所定の荷重Ｆを負荷する荷重工程Ｓ５が行われる。このような評価方法は、実車による氷上走行試験と同様の負荷荷重を再現することができる。
【００３４】
本実施形態の評価方法では、次に、スパイクタイヤＴの周速度Ｖｔを目標速度Ｖｇまで加速又は減速させる速度調整工程Ｓ６が行われる。速度調整工程Ｓ６は、接地工程Ｓ４でスパイクタイヤＴがドラム２の内周面２ａに接地されてから、ドラム２が３０回転するまでの間に開始されるのが望ましい。また、荷重工程Ｓ５は、このドラム２が３０回転するまでの間に行われるのが望ましい。これにより、速度調整工程Ｓ６が開始されるまでに生じる氷結路面２ｓの傷は、最小限とすることができる。
【００３５】
速度調整工程Ｓ６は、スパイクタイヤＴの周速度Ｖｔを、好ましくは３ｍ／ｓ２以上、より好ましくは８．３ｍ／ｓ２以上の加速度で加速又は減速させている。速度調整工程Ｓ６は、スパイクタイヤＴの周速度Ｖｔを、連続的に変化させてもよいし、段階的に変化させてもよい。速度調整工程Ｓ６がスパイクタイヤＴの周速度Ｖｔを減速させる場合、目標速度Ｖｇは、０ｋｍ／ｈであってもよいし、任意の目標速度Ｖｇであってもよい。
【００３６】
本実施形態の評価方法では、さらに、速度調整工程Ｓ６におけるスパイクタイヤＴの挙動データＤｔを計測する計測工程Ｓ７が行われる。本実施形態の計測工程Ｓ７は、スパイクタイヤＴがドラム２の内周面２ａの周長Ｌ以下の距離を走行したときの挙動データＤｔを採用している。これは、スパイクタイヤＴがドラム２の内周面２ａの周長Ｌ以下の距離を走行したときの挙動データＤｔのみを計測してもよいし、連続して計測された挙動データＤｔのうち、スパイクタイヤＴがドラム２の内周面２ａの周長Ｌ以下の距離を走行したときの挙動データＤｔのみを採用してもよい。このような評価方法は、ドラム２の氷結路面２ｓにスパイクタイヤＴのスパイクピンＴ１により形成される轍の影響を低減し、スパイクタイヤＴの氷上走行性能を、精度よく評価可能である。
【００３７】
例えば、ドラム２の内周面２ａの直径が３ｍであった場合、その周長Ｌは、９．４２ｍである。このドラム２を周速度Ｖｏが３０ｋｍ／ｈで回転させると、ドラム２は、１．１３秒で１周することになる。この場合、計測工程Ｓ７では、スパイクタイヤＴの挙動データＤｔとして、速度調整工程Ｓ６が開始されてから、１．１３秒以内の挙動データＤｔが計測される。
【００３８】
計測工程Ｓ７は、例えば、スパイクタイヤＴの氷結路面２ｓに対する摩擦係数μとスリップ率Ｓとを計測している。すなわち、スパイクタイヤＴの挙動データＤｔは、摩擦係数μとスリップ率Ｓとが採用され得る。
【００３９】
本実施形態の計測工程Ｓ７では、タイヤ支持軸４Ｅに取り付けられた６分力計ＦＴにより、スパイクタイヤＴに作用する上下荷重Ｆｚ及び前後力Ｆｘが測定されている。そして、スパイクタイヤＴの摩擦係数μとスリップ率Ｓとは、測定された上下荷重Ｆｚ及び前後力Ｆｘ、並びに、ドラム２の周速度Ｖｏ及びスパイクタイヤＴの周速度Ｖｔから算出されるのが望ましい。
【００４０】
なお、摩擦係数μとスリップ率Ｓとは、次式（１）、（２）を用いて算出され得る。
μ＝Ｆｘ／Ｆｚ    −−−（１）
Ｓ＝（Ｖｏ−Ｖｔ）／Ｖｏ  −−−（２）
【００４１】
本実施形態の評価方法では、速度調整工程Ｓ６でスパイクタイヤＴの周速度Ｖｔが目標速度Ｖｇに達したとき、又は、計測工程Ｓ７で、所定の挙動データＤｔが計測されたときに、直ちにスパイクタイヤＴを離地する離地工程Ｓ８が行われる。このような離地工程Ｓ８は、氷結路面２ｓに必要以上に傷が入るのを抑止し得る。このため、氷結路面２ｓを再利用するときの整氷工程Ｓ１５（図３に示す）は、容易に滑らかな氷結路面２ｓを形成し得る。
【００４２】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。
【実施例】
【００４３】
図１に示す氷上試験装置を用い、図２に示される評価方法で、スパイクタイヤの減速時の氷上走行性能が評価された。計測工程が、ドラムの内周面の周長以下の距離を走行したときの挙動データを用いた実施例と、スパイクタイヤの周速度を徐々に減速したときの全挙動データを用いた比較例との２種類の評価方法で、スパイクタイヤの氷上走行性能が評価された。共通仕様及び各評価方法は次のとおりである。
【００４４】
＜共通仕様＞
タイヤサイズ：２０５／６０Ｒ１６
内圧：２４０ｋＰａ
負荷荷重：４．８３ｋＮ
ドラム周速度：３０ｋｍ／ｈ
試験室温：−５℃
【００４５】
＜実施例＞
タイヤ周速度３０ｋｍ／ｈで回転するスパイクタイヤが、氷結路面に荷重が負荷された状態で接地された。その後、スパイクタイヤが、１秒間で３０ｋｍ／ｈから０ｋｍ／ｈまで減速され、そのときのスパイクタイヤの摩擦係数μとスリップ率Ｓとが計測された。
【００４６】
＜比較例＞
タイヤ周速度３０ｋｍ／ｈで回転するスパイクタイヤが、氷結路面に荷重が負荷された状態で接地された。その後、スパイクタイヤが、１分間に１ｋｍ／ｈの割合で、３０ｋｍ／ｈから０ｋｍ／ｈまで減速され、そのときのスパイクタイヤの摩擦係数μとスリップ率Ｓとが計測された。
【００４７】
評価結果を図４及び図５に示す。図４は、実施例の評価方法により求めたμ−Ｓ特性であり、図５は、比較例の評価方法により求めたμ−Ｓ特性である。図４及び図５において、横軸は、スパイクタイヤのスリップ率Ｓであり、縦軸は、スパイクタイヤの摩擦係数μである。
【００４８】
図４に示されるように、実施例のμ−Ｓ特性は、スリップ率Ｓに対して摩擦係数μがピークとなった後、摩擦係数μが、比較的高い値で収束する傾向が確認された。一方、図５に示されるように、比較例のμ−Ｓ特性は、スリップ率Ｓに対して摩擦係数μがピークとなった後、摩擦係数μが、低下する傾向が確認された。これは、比較例において、高いスリップ率Ｓに対応する摩擦係数μを計測するときに、氷結路面に形成された轍の影響と考えられる。
【００４９】
なお、比較のため、実質的に同じスパイクタイヤを内圧２００ｋＰａの条件にて、車両（乗用車２０００ｃｃ、ＦＲ車）の全輪に装着し、気温−２℃の環境下で、初速度２０ｋｍ／ｈにて平滑な氷結路面に進入し、ＡＢＳを有効にした状態にて制動試験を実施した。そして、非接触速度計を用いて車両速度を計測するとともに、ホイール６分力計を用いて左前輪のスパイクタイヤに作用する上下荷重、前後力及び周速度を計測した。これらの計測結果から求めた実車におけるスパイクタイヤのμ−Ｓ特性を、図６に示す。
【００５０】
図４乃至図６から明らかなように、比較例のμ−Ｓ特性に対し、実施例のμ−Ｓ特性の方が、実車のμ−Ｓ特性に類似する傾向を示すことが確認された。このため、実施例の評価方法を行うことで、実車の氷上走行試験を行うことなく、スパイクタイヤの氷上走行性能を予測できることが確認された。
【符号の説明】
【００５１】
２    ドラム
２ａ  内周面
２ｓ  氷結路面
Ｔ   スパイクタイヤ
【図１】
2018031738.tif 000003
【図２】
2018031738.tif 000004
【図３】
2018031738.tif 000005
【図４】
2018031738.tif 000006
【図５】
2018031738.tif 000007
【図６】
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