(57)【要約】【課題】車両挙動の乱れに対するタイヤ特性の指標となるタイヤ発生力の応答性を定量化して評価する。【解決手段】路面３上に、該路面３から段差状に突出しかつタイヤ軸方向の突出巾Ｗを前記タイヤのタイヤ軸方向の接地巾ＷＴより大かつタイヤ周方向の突出長さＬを前記タイヤのタイヤ周方向の接地長さＬＴの４倍以上とした突起部１０を設ける。タイヤＴが前記突起部１０を乗り上げる際、又は乗り下げする際にタイヤに発生する力の変動を測定するとともに、この力の変動に基づき、タイヤの過渡応答性を評価する。【選択図】図２
2008203209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤが転動する路面上に、該路面から段差状に突出しかつタイヤ軸方向の突出巾Ｗを前記タイヤのタイヤ軸方向の接地巾ＷＴより大かつタイヤ周方向の突出長さＬを前記タイヤのタイヤ周方向の接地長さＬＴの４倍以上とした突起部を設け、
前記タイヤが前記突起部を乗り上げる際、又は乗り下げする際にタイヤに発生する力の変動を測定するとともに、
この力の変動に基づき、タイヤの過渡応答性を評価することを特徴とするタイヤの過渡応答性の評価方法。
【請求項２】
前記タイヤは、スリップ角、又はキャンバ角が与えられていることを特徴とする請求項１記載のタイヤの過渡応答性の評価方法。
【請求項３】
前記タイヤに発生する力は、縦荷重、横力、セルフアライニングトルク、前後力、オーバターニングモーメント、転がり抵抗モーメントから選択されることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤの過渡応答性の評価方法。
【請求項４】
前記突起部は、前記路面からの突出高さＨが１０〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のタイヤの過渡応答性の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路面上の凹凸を通過する際に生じる車両挙動の乱れに対するタイヤ特性の評価として好適に採用しうるタイヤの過渡応答性の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両が旋回中に路面上の凹凸を通過する際、車両挙動が乱れて不安感を生じさせる現象がある。この現象は、タイヤ荷重が前記凹凸によって変化し、それにつれてタイヤに発生していた例えばコーナリングフォースなどの力（以下、タイヤ発生力という）が変動することで車両挙動に影響を及ぼすものであり、タイヤ荷重に対するタイヤ発生力の応答性が強く関係していると考えられる。
【０００３】
そこで本発明者は、タイヤに荷重変動を与えたときに生じるタイヤ発生力の変動を測定し、前記車両挙動との相関性について検討を行った。その結果、タイヤに１０〜２０Hzの荷重変動が与えられたときに生じるタイヤ発生力の応答性が、車両挙動に対して強い相関性があることが判明した。これは、タイヤ及び車両のサスペンションが、前記１０〜２０Hzのばね下共振の影響を受けるためであると考えられ、他の周波数域の荷重変動では、タイヤ発生力の応答性と車両挙動との相関性は強く表れてこない。
【０００４】
他方、タイヤ荷重に対するタイヤ発生力の応答性を測定しうる装置として、例えばコーナリング試験機などの種々のタイヤ試験装置が知られている。しかし、これら既存のタイヤ試験装置では、荷重変動の周波数が最大５Hz程度と低く、しかも荷重変動が連続的に加えられるため、車両挙動の乱れに対するタイヤ特性の指標となる前記タイヤ発生力の応答性を測定することはできない。
【０００５】
そこで本発明者は、タイヤの乗り心地性テストとして知られる突起乗り越しテストに着目してさらなる検討を行った。この突起乗り越しテストは、図９に例示するように、ドラムａ上に高さｈ及び周方向長さｗがそれぞれ１０〜２０mm程度（巾ｗ）の突起ｂを設け、タイヤｃがこの突起ｂを乗り越した際に車軸が受ける衝撃力ｆを評価するものである。従って、例えば前記車軸に６分力計などの測定器を装着することで、タイヤに１０〜２０Hzの荷重変動をステップ状に付与しうるとともに、そのとき生じるタイヤ発生力の変動、応答性を測定することは一応可能である。
【０００６】
しかし、従来の突起乗り越しドラムａでは、突起ｂが小さく、タイヤのエンベロープ効果によってトレッド面が突起ｂを包み込むようその前後で速やかに接地してしまう。その影響により、乗越し時に荷重変動は生じるものの、タイヤ発生力が速やかに減衰してしまうなどタイヤ発生力の応答性が正しく得られなくなる。従って、かかる場合にも、車両挙動の乱れに対するタイヤ特性の指標となるタイヤ発生力の応答性、例えばタイヤ発生力の変化の遅れ成分を測定することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、タイヤ接地巾より大きい巾、かつタイヤ接地長さの４倍以上の周方向長さを有する長寸な突起部を路面上に設け、タイヤが前記突起部を乗り上げる際、又は乗り下げる際のタイヤ発生力の変動を測定することを基本として、車両挙動の乱れに対するタイヤ特性の指標となるタイヤ発生力の応答性を定量化して求めることができ、車両挙動の少ないタイヤの開発に大きく貢献しうるタイヤの過渡応答性の評価方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３４０８２３号公報
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、タイヤが転動する路面上に、該路面から段差状に突出しかつタイヤ軸方向の突出巾Ｗを前記タイヤのタイヤ軸方向の接地巾ＷＴより大かつタイヤ周方向の突出長さＬを前記タイヤのタイヤ周方向の接地長さＬＴの４倍以上とした突起部を設け、
前記タイヤが前記突起部を乗り上げる際、又は乗り下げする際にタイヤに発生する力の変動を測定するとともに、
この力の変動に基づき、タイヤの過渡応答性を評価することを特徴としている。
【００１０】
又請求項２の発明では、前記タイヤは、スリップ角、又はキャンバ角が与えられていることを特徴としている。
【００１１】
又請求項３の発明では、前記タイヤに発生する力は、縦荷重、横力、セルフアライニングトルク、前後力、オーバターニングモーメント、転がり抵抗モーメントから選択されることを特徴としている。
【００１２】
又請求項４の発明では、前記突起部は、前記路面からの突出高さＨが１０〜２０ｍｍであることを特徴と
している。
【００１３】
なお前記「接地巾ＷＴ」とは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填ししかも姿勢角（スリップ角、及びキャンバー角）を０°とした静止状態のタイヤに、正規荷重を負荷した時に平らな面に接地する接地面のタイヤ軸方向の最大巾を意味し、又前記「接地長さＬＴ」とは、前記接地面のタイヤ周方向の最大長さを意味する。
【００１４】
又前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は叙上の如く、路面上に設ける突起部として、その巾をタイヤ接地巾より大、かつ周方向長さをタイヤ接地長さの４倍以上に設定している。従って、その路面上を転動するタイヤが、前記突起部を乗り上げる際、又は乗り下げる際、タイヤに１０〜２０Hzの速い荷重変動をステップ状に付与することができる。しかも突起部の長さがタイヤ接地長さの４倍以上と長いため、乗り越し時、トレッド面が前記突起部を包み込むようにその前後で路面に接地することがない。その結果、荷重変動に起因するタイヤ発生力の変動、応答性を正しく測定しうるなど、車両挙動の乱れに対するタイヤ特性の指標として用いることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の一形態を、それに用いる測定装置とともに図示例を用いて説明する。図１、２は、本発明のタイヤの過渡応答性の評価方法に採用する測定装置を示す正面図、および側面図である。
【００１７】
図１、２に示すように、前記測定装置１は、測定対象であるタイヤＴを回転自在に支持するタイヤ支持機２と、路面３を有し前記タイヤ支持機２に支持されたタイヤＴを前記路面３上で転動させるタイヤ転動機４とを具える。
【００１８】
前記タイヤ支持機２は、リム組みされたタイヤＴを遊輪状態にて回転自在に支持する支持軸５を有するタイヤ保持部６と、支持された前記タイヤＴを、路面３に対して所定の荷重で押し付けて負荷させる負荷手段（図示しない）とを具える。本例ではさらに、前記タイヤＴにスリップ角及び／又はキャンバ角を付与する姿勢角調整手段（図示しない）を設けている。
【００１９】
前記負荷手段では、前記タイヤ保持部６を昇降移動でき、かつ下降によってタイヤＴに例えば正規荷重等に相当する所定のタイヤ荷重を負荷できる。又前記姿勢角調整手段は、前記支持軸５の支持角度を変化でき、図３（Ａ）に略示するように、タイヤ進行方向Ａ（即ち路面の進行方向）とタイヤの回転方向Ｂ（即ちタイヤ中心面Ｃの方向）とのずれ角であるスリップ角（横滑り角）αを例えば０〜５°の範囲で調整しうるとともに、図３（Ｂ）に略示するように、路面３に対するタイヤＴの傾き角度であるキャンバー角θを例えば０〜５°の範囲で調整しうる。
【００２０】
又前記タイヤ支持機２には、前記タイヤＴが転動する際のタイヤ発生力の変動を測定しうるセンサ（図示しない）が付設される。前記センサとして所謂６分力計が好適に採用でき、図４に示すように、縦荷重Ｆｚ、横力Ｆｙ、セルフアライニングトルクＭｚ、前後力Ｆｘ、オーバターニングモーメントＭｘ、転がり抵抗モーメントＭｙから選択されるタイヤ発生力の少なくとも一つを測定する。前記図４では、タイヤの座標系として、タイヤ中心面Ｃ（赤道面）と路面３との交線をＸ軸、タイヤ回転軸を含みかつ路面３に直角な平面と路面との交線をＹ軸、及び前記Ｘ軸とＹ軸との交点を原点として前記原点を通って路面３に垂直な軸をＺ軸として定義している。そして、前記Ｚ軸方向の力を縦荷重Ｆｚ、Ｙ軸方向の力を横力Ｆｙ、Ｘ軸方向の力を前後力Ｆｘ、Ｚ軸廻りのモーメントをセルフアライニングトルクＭｚ、Ｘ軸廻りのモーメントをオーバターニングモーメントＭｘ、Ｙ軸廻りのモーメントを転がり抵抗モーメントＭｙと呼んでいる。
【００２１】
なお旋回中の車両挙動を解析する場合には、少なくとも縦荷重Ｆｚと横力Ｆｙとを含むタイヤ発生力を測定することが好ましい。
【００２２】
次に、前記タイヤ転動機４は、本例では、円筒状の回転ドラム７と、この回転ドラム７をその水平な軸心廻りで回転駆動させる駆動部８とを具える。この駆動部８は、モータ及び変速機等を含み前記回転ドラム７を自在な速度で回転駆動しうる。又前記回転ドラム７は、円筒状のドラム本体９を有し、本例では、その内周面によって、周方向に連続するタイヤ転動用の路面３を形成している。なお前記ドラム本体９の一側縁側は、ドラム側板９Ａを介して前記駆動部８に連結されるとともに、ドラム本体９の他側縁側は、タイヤＴを出し入れするために開放されている。なお前記路面３は、実際の道路での接地状態と近似させるため前記路面３の曲率半径、即ち回転ドラム７の内周面の曲率半径Ｒは、１５００ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００２３】
又前記路面３上には、該路面３から段差状に突出してタイヤ周方向にのびる１つ以上、本例では複数（例えば２つ）の突起部１０が形成される。なお前記回転ドラム７の回転バランスの観点から、複数の突起部１０を設けかつ、各突起部１０を周方向に等間隔ｄで設けることが好ましい。
【００２４】
このとき、前記突起部１０は、そのタイヤ軸方向の突出巾Ｗが、前記タイヤＴのタイヤ軸方向の接地巾ＷＴより大であり、しかも突起部１０のタイヤ周方向の突出長さＬは、前記タイヤのタイヤ周方向の接地長さＬＴの４倍以上に設定される。又突起部１０が複数形成される場合には、突起部１０、１０間の周方向間隔ｄも、前記接地長さＬＴの４倍以上に設定するのが好ましい。
【００２５】
ここで、前述した如く、車両挙動に対するタイヤ特性を評価する場合、車両のサスペンションが１０〜２０Hzのばね下共振の影響を受けるため、特に前記１０〜２０Hzの範囲の速い荷重変動をタイヤＴに与えときに生じるタイヤ発生力の過渡応答性を測定して評価することが必要である。そこで路面３上に突起１０を段差状に形成することにより、この突起部１０の乗り上げ時、及び乗り下げ時に、前記１０〜２０Hzの範囲の速い衝撃的な荷重変動をタイヤに付与することが可能となる。
【００２６】
しかし通過の際、タイヤのエンベロープ効果によってトレッド面が突起部１０を包み込んでしまう場合には、突起部１０の前後及び／又は左右でトレッド面が接地してしまうため、タイヤ発生力の変動がすぐに吸収されて減衰してしまい、応答性を正しく測定することができなくなる。又タイヤ発生力の変動が飽和して収束するまでに、次の乗り上げ、乗り下げが生じた場合にも、応答性を正しく測定することができなくなる。
【００２７】
従って、突起部１０が包み込まれないように、又タイヤ発生力の変動が飽和して収束するまで次の乗り上げ／又は乗り下げが生じないように、突起部１０の前記突出巾Ｗを、タイヤＴの接地巾ＷＴよりも大とするとともに、突起部１０のタイヤ周方向の突出長さＬをタイヤの接地長さＬＴの４倍以上に設定している。なお前記突起部１０の周方向の端面は、路面に対して垂直であることが好ましいが、タイヤＴが乗り上げ時（及び乗り下げ時）に接触しない範囲で傾斜していても良い。
【００２８】
本発明者の研究の結果、タイヤ発生力の変動が飽和するまでの時間は、タイヤの転動速度等によって変化するが、飽和するまでの転動距離はほぼ一定であり、前記突出長さＬ、及び前記間隔ｄ（突起部１０が複数ある場合）を前記接地長さＬＴの少なくとも４倍以上に設定することで、タイヤ発生力の変動を飽和するまで測定することが可能となる。なお前記突出長さＬ及び前記間隔ｄの上限は、前記突起部１０の形成数と路面３の周方向長さとによって規制される。又前記突出巾Ｗの上限は、前記路面３の巾によって規制される。
【００２９】
又タイヤＴへの荷重変動が小さ過ぎても、ゲインが過小となって過渡応答性の測定精度が低下する傾向となる。そのために、本例では、前記突起部１０の路面３からの突出高さＨを、１０〜２０ｍｍの範囲に設定している、かかる場合、縦バネ定数が例えば２００Ｎ／ｍｍのタイヤに対して、２〜４ｋＮの荷重変動を付与することが可能であり、充分なゲインをうることができる。
【００３０】
次に前記測定装置１を用いたタイヤの過渡応答性の評価方法を以下に説明する。
タイヤＴを、リム組みしかつ所定内圧を充填した状態にて前記タイヤ支持機２に装着するとともに、前記負荷手段を作動させ、路面３に接地するタイヤＴに対して、所定荷重を負荷させる。そして、タイヤ転動機４を作動し、路面３上で前記タイヤＴを所定速度で転動させるとともに、前記タイヤＴが前記突起部１０を乗り上げる際、又は乗り下げる際のタイヤ発生力の変動を測定する。
【００３１】
なお図５、６には、
・タイヤサイズが２１５／４５Ｒ１７、
・タイヤの内圧が２３０ｋＰａ、
・荷重が３０００Ｎ、
・転動速度（路面速度）が５０ｋｍ／ｈ、
・スリップ角αが０．５°、
・キャンバー角θが０°、
・接地長さＴＬが１００ｍｍ、
・突起部１０の突出巾Ｗが４００ｍｍ（接地巾ＷＴの２．１倍）、
・突起部１０の突出長さＬが７８０ｍｍ（接地長さＴＬの７．８倍）、
・突起部１０の突出高さＨが１２ｍｍ、
の条件にて、タイヤＴが突起部１０を乗り上げる際の、縦荷重Ｆｚ、及び横力Ｆｙの変動を、前記６分力計を用いて測定した結果を図示している。
【００３２】
図５の場合、縦荷重Ｆｚの変動量ΔＦｚは、約１０００Ｎであり、タイヤＴは突起部１０と接触する接触時を基準点Ｐ０とし、この基準点ＰＯから約０．０２２秒後（ｔ）には、縦荷重Ｆｚは前記変動量ΔＦｚまで上昇している。この場合、縦荷重Ｆｚの変動は、ｔ≒０．０２２秒で、サイン曲線における１／４波長が立ち上がっていると考えられるため、下記式の如く、タイヤＴには約１１．４Hzの荷重変動が加えられたと見なすことができる。
１／（０．０２２×４）＝１１．４（Hz）
又本例では、前記基準点ＰＯから、前記縦荷重Ｆｚが前記変動量ΔＦｚの６３％レベルまで変化した位置Ｐ１までの転動時間を縦荷重の応答遅れ時間ΔＴｚとして測定し、この応答遅れ時間ΔＴｚを評価している。
【００３３】
又図６では、横力Ｆｙの変動量ΔＦｙは約２００Ｎである。そして、前記基準点ＰＯから、前記横荷重Ｆｙが前記変動量ΔＦｙの６３％レベルまで変化した位置Ｐ１までの転動時間を横荷重Ｆｙの応答遅れ時間ΔＴｙとして測定し、この応答遅れ時間ΔＴｙを評価している。
【００３４】
ここで変動量ΔＦの６３％レベルの位置までを応答遅れ時間ΔＴとしたのは、変動の飽和位置近傍では、変動が微少であり飽和位置が不明瞭となるためである。もし前記基準点ＰＯから飽和位置までを応答遅れ時間ΔＴとして定義した場合には、誤差が大きくなって精度を大幅に損ねる傾向となる。従って本例では、比較的明瞭に識別しうる例えば６３％レベルの応答遅れ判定位置までを応答遅れ時間ΔＴとして定義している。なお前記応答遅れ判定位置は、６３％レベルに限定されることなく、６０〜８０％レベルの範囲から適宜規定することができる。
【００３５】
このように前記測定装置１を用いて測定したタイヤＴの応答遅れ時間ΔＴｚ、ΔＴｙは、１０〜２０Hzの荷重変動に際して生じたタイヤ発生力の応答遅れであり、この応答遅れ時間ΔＴを評価することで、路面上の凹凸を通過する際に生じる車両挙動の乱れに対するタイヤ特性を評価することができる。具体的には、応答遅れ時間ΔＴが少ないタイヤほど、車両挙動の収束性に優れ、操縦安定性に優れていると評価することができる。
【００３６】
なお図７、８にタイヤ転動機４の他の実施形態を示す。図７は、前記回転ドラム１７におけるドラム本体１９の外周面に路面３を形成した場合を例示している。便宜上、この実施形態を外面ドラム１７と呼び、又前記内周面に路面３を形成した回転ドラム７を内面ドラム７と呼ぶ場合がある。
【００３７】
又図８には、回転ドラム７，１７に代えて、垂直な軸心ｉ廻りで水平回転可能に支持されるターンテーブル状の円盤２７を用いた場合が例示されており、この円盤２７の上面には、前記軸心ｉを中心とした周回路３Ａからなる路面３が形成される。又前記路面３上には、前記周回路３Ａに沿って扇状にのびる段差状の突起部１０が設けられる。この場合、前記突起部１０の両端（周方向端）は周方向に対して直角にのび、かつ突起部１０の突出巾Ｗは、周方向と直角な向きに測定する。又突起部１０の突出長さＬは、前記タイヤＴの接地面の中心が通る円弧ｊに沿って測定する。
【００３８】
ここで、前記内面ドラム７の場合、突起部１０の取付強度及び突起部１０の変形などの観点から高速回転に対して有利であるため最も好ましい。しかし、前記路面３が平面でないため、接地状態が実際の道路と相違するという不利を招く。
【００３９】
又外面ドラム１７の場合には、室内ドラム試験などで通常使用しているドラムを使用しうるため設備面では有利ではあるが、前記内面ドラム７に比して高速回転に対する不利があり、又前記路面３が平面でないため、接地状態が実際の道路と相違するという不利もある。
【００４０】
又円盤２７の場合、前記路面３が平面であるため、接地状態が実際の道路に近いという利点があるが、路面が周回路であるため、直進走行状態を再現して評価することが難しいという不利がある。
【００４１】
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うる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のタイヤの過渡応答性の評価方法に採用する測定装置の正面図である。
【図２】その側面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、スリップ角、及びキャンバー角を説明する略図である。
【図４】タイヤ発生力を説明する図面である。
【図５】測定装置を用いてタイヤの縦荷重の変動を測定したグラフである。
【図６】測定装置を用いてタイヤの横荷重の変動を測定したグラフである。
【図７】タイヤ転動機の他の実施形態を示す側面図である。
【図８】タイヤ転動機のさらに他の実施形態を示す側面図である。
【図９】従来の突起乗り越しテストに用いるドラムを示す側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
３     路面
１０   突起部
Ｔ     タイヤ
【図１】
2008203209.tif 000003
【図２】
2008203209.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008203209.tif 000006
【図５】
2008203209.tif 000007
【図６】
2008203209.tif 000008
【図７】
2008203209.tif 000009
【図８】
2008203209.tif 000010
【図９】
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