(57)【要約】【課題】ロードノイズ等の１００Ｈｚ以上の周波数帯域に影響を与えるタイヤ特性を容易にかつ簡単に評価する。【解決手段】滑らかなドラム面１２ａを有する回転ドラム１２を用いて、転動中の試験タイヤＴのタイヤ特性を測定する際、ドラム面１２ａに、ドラム面１２ａに接地した際の試験タイヤＴの接地幅より幅が狭く、試験タイヤＴが踏み込んだ際、試験タイヤＴがエンベロープする単突起１２ｂが設けられ、ドラム面１２ａ上で試験タイヤＴを転動させ、試験タイヤＴが単突起１２ｂを踏み込んだ時に発生する試験タイヤＴの挙動を測定する。【選択図】図１
2004085297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
滑らかなドラム面を有する回転ドラムを用いて、転動中の試験タイヤのタイヤ特性を測定するタイヤ特性測定方法であって、
前記ドラム面には、前記ドラム面に接地した際の試験タイヤの接地幅より幅が狭く、試験タイヤが踏み込んだ際、試験タイヤをエンベロープさせる単突起が設けられており、
前記ドラム面上で試験タイヤを転動させ、試験タイヤが前記単突起を踏み込んだ時の試験タイヤの応答を測定することにより、試験タイヤの特性を測定することを特徴とするタイヤ特性測定方法。
【請求項２】
前記単突起は、前記ドラム面の幅方向の所定の位置に着脱可能な手段によって取り付けられている請求項１に記載のタイヤ特性測定方法。
【請求項３】
前記単突起の取付位置は、試験タイヤのトレッドゴム部と当接するように設定されている請求項２に記載のタイヤ特性測定方法。
【請求項４】
前記応答の測定は、試験タイヤの軸力の信号を、前記単突起の前記ドラム面上の位置に同期して取り込み、試験タイヤが前記単突起を通過する時の前記軸力の変動の時間波形の平均波形を取得することによって行う請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ特性測定方法。
【請求項５】
前記応答の測定は、取得された前記軸力の変動の平均波形を用いて周波数解析を行うことで、前記単突起を通過する際のスペクトル波形を求める請求項４に記載のタイヤ特性測定方法。
【請求項６】
前記単突起は、高さが５ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ特性測定方法。
【請求項７】
転動中の試験タイヤのタイヤ特性を測定するタイヤ特性測定装置であって、
試験タイヤを転動させるタイヤドラム面を有し、このドラム面に接地した際の試験タイヤの接地幅より幅が狭く、試験タイヤが踏み込んだ際、試験タイヤをエンベロープさせる単突起が前記ドラム面に設けられた回転ドラムと、
試験タイヤが前記単突起を踏み込んだ時に発生する試験タイヤの挙動を測定することにより、試験タイヤの特性を測定する測定手段と、を有することを特徴とするタイヤ特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験タイヤを転動させることによって転動中のタイヤ特性を測定するタイヤ特性測定方法およびタイヤ特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行中の乗用車等の車室内において測定される１００〜５００Ｈｚの周波数帯域の騒音は、路面の僅かな凹凸によってタイヤが振動し、この振動がタイヤの回転軸、さらに乗用車のサスペンションを介して固体伝播音となって車室内に伝播するロードノイズとして知られる。このロードノイズは、タイヤ製造業者のみならず車両製造業者にとって低減すべき騒音の１つとして扱われている。
【０００３】
従来より、このロードノイズに影響を与えるタイヤ特性を評価する方法として、種々の検討が行われてきた。
例えば、タイヤをスプリング等を用いて天井から吊るしてタイヤをフリー状態とし、このタイヤのトレッド部の表面をインパルスハンマ等を用いて打撃することによって（ハンマリングによって）タイヤの伝達関数を求め、この伝達関数よりロードノイズに対するタイヤ特性の優劣を評価する。
【０００４】
一方において、ロードノイズに影響を与えるタイヤ特性を総合的に評価するために、ロードノイズを発生させる路面を模擬するために室内ドラムのドラム面の周上にランダムに複数の突起を配置したり（”車内騒音試験と評価について”，自動車技術，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．４，ｐ２７４−２８２，１９７４；”敏感度解析によるロードノイズ低減”，自動車技術，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１２，ｐ１５７５−１５７９，１９８８）、室内ドラムのドラム面の周上に疑似路面を再現する（”乗用車のロードノイズ”，自動車技術，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５，ｐ３７７−３８７，１９６５）方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ロードノイズに影響を与えるタイヤ特性をハンマリングによって評価する方法は、インパルスハンマ等を用いて打撃を与える際、タイヤをフリー状態とした無負荷の状態で行うため、路面と接地した状態で転動する走行条件と異なる。このため、必ずしも実際のロードノイズに対するタイヤ特性の優劣を評価することができない場合があった。
また、自動車に装着したタイヤが非転動状態において接地する路面側からタイヤを加振することによってタイヤの軸力に発生する軸力変動を求め、これよりタイヤの伝達関数を求めることができる。この場合、タイヤの転動状態を再現しないため、必ずしも実際のロードノイズに対するタイヤ特性の優劣を評価することができない場合もあった。
また、これらの方法で得られるタイヤの伝達関数は、主にタイヤ構成部材であるトレッド部やベルト部の質量および剛性と、ビード部周りの剛性とに支配されて形成されるものであるため、路面の凹凸によってトレッド部に励起される振動の大小を考慮しておらず、ロードノイズに対するタイヤ特性を正しく評価できないといった問題がある。
【０００６】
一方において、上記タイヤ特性を総合的に評価するために、室内ドラムのドラム面の周上にランダムに複数の突起を配置したり、室内ドラムのドラム面の周上に疑似路面を再現する方法では、路面形状が一定であるため、路面形状が変化した時の影響を評価するには、突起のランダム配置を変更したり、疑似路面をはり替える必要が有り、手軽にしかも簡便にロードノイズに影響を与えるタイヤ特性を測定することができないといった問題があった。
【０００７】
一般に、ロードノイズに影響を与えるタイヤ特性は、路面の凹凸によってタイヤの接地部分に励起される振動（入力特性）と、この振動をタイヤ軸に伝達する振動伝達率（伝達特性）とに分けて理解されているが、上述の測定方法や路面側からタイヤを加振することによってタイヤの軸力変動を求める方法は、伝達特性を評価する方法に対応し、ドラム面の周上にランダムに複数の突起を配置したり、室内ドラムのドラム面の周上に疑似路面を再現する方法は、入力特性と伝達特性の双方を考慮した総合評価として考えられる。
いずれの場合も、路面の凹凸によってタイヤの接地部分に励起される振動の大小を評価する、すなわちタイヤ特性のうち入力特性を主に評価することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題を解決すべく、ロードノイズ等の１００Ｈｚ以上の周波数帯域に影響を与えるタイヤ特性を容易にかつ簡単に評価することのできるタイヤ特性測定方法およびタイヤ特性測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、滑らかなドラム面を有する回転ドラムを用いて、転動中の試験タイヤのタイヤ特性を測定するタイヤ特性測定方法であって、
前記ドラム面には、前記ドラム面に接地した際の試験タイヤの接地幅より幅が狭く、試験タイヤが踏み込んだ際、試験タイヤをエンベロープさせる単突起が設けられており、
前記ドラム面上で試験タイヤを転動させ、試験タイヤが前記単突起を踏み込んだ時の試験タイヤの応答を測定することにより、試験タイヤの特性を測定することを特徴とするタイヤ特性測定方法を提供する。
【００１０】
前記単突起は、前記ドラム面の幅方向の所定の位置に着脱可能な手段によって取り付けられるのが好ましい。また、前記単突起の取付位置は、試験タイヤのトレッドゴム部と当接するように設定されるのが好ましい。
【００１１】
また、前記試験タイヤの応答の測定は、試験タイヤの軸力の信号を、前記単突起の前記ドラム面上の位置に同期して取り込み、試験タイヤが前記単突起を通過する時の前記軸力の変動の時間波形の平均波形を取得することによって行うのが好ましい。この場合、前記試験タイヤの応答の測定は、取得された前記軸力の変動の平均波形を用いて周波数解析を行うことで、前記単突起を通過する際のスペクトル波形を求めるのが好ましい。
前記単突起は、高さが５ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明は、転動中の試験タイヤのタイヤ特性を測定するタイヤ特性測定装置であって、
試験タイヤを転動させるタイヤドラム面を有し、このドラム面に接地した際の試験タイヤの接地幅より幅が狭く、試験タイヤが踏み込んだ際、試験タイヤをエンベロープさせる単突起が前記ドラム面に設けられた回転ドラムと、
試験タイヤが前記単突起を踏み込んだ時に発生する試験タイヤの挙動を測定することにより、試験タイヤの特性を測定する測定手段と、を有することを特徴とするタイヤ特性測定装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤ特性測定方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、本発明のタイヤ特性測定装置の一例であり、本発明のタイヤ特性測定方法を実施するロードノイズ特性測定装置（以降、測定装置という）１０の概略の構成を示す構成図である。
測定装置１０は、試験タイヤＴをドラム面に接地させて転動させる回転ドラム１２と、試験タイヤＴを遊輪状態とし回転可能に軸支する取り付けハブを備え、取り付けハブにタイヤの回転軸に掛かる荷重（タイヤ軸力）を測定するロードセル１３を設けたタイヤスタンド１４と、ロードセルからのタイヤ軸力信号を増幅するアンプ１６と、増幅されたタイヤ軸力信号を取り込みタイヤ特性を測定する処理ユニット１８と、回転ドラム１２を駆動させる駆動モータ２０とを主に有して構成される。
【００１５】
回転ドラム１２は、試験タイヤＴが接地する凹凸のない（最大高さＲｙ　（Ｒｍａｘ　）≦６．３μｍ）滑らかなドラム面１２ａ上に単突起１２ｂが設けられており、単突起１２ｂが試験タイヤＴを通過する際、微小の打撃力が発生するように構成されている。
【００１６】
ここで単突起とは、ドラム面１２ａ上における試験タイヤＴの接地幅より幅が狭く、試験タイヤＴが踏み込んだ際、試験タイヤＴがこの単突起の周囲を包み込む（エンベロープする）突起で、試験タイヤＴの接地面内において１つの突起しか存在しないように配置される突起をいう。また、単突起は、複数の突起が近接し、突起間で試験タイヤがドラム面１２ａと接触しない連続突起に相対するものである。従って、単突起の周りにおいて、試験タイヤＴのトレッド部の表面と滑らかなドラム面１２ａとが接触するように作用する。すなわち、試験タイヤＴが完全に単突起１２ｂに乗り上げることはなく、試験タイヤＴのトレッド部の表面と滑らかなドラム表面１２ａとが接触する。
このような単突起１２ｂを設けるのは、ロードノイズ発生路面の複数の微小凹凸の１つとして模擬するためである。
【００１７】
単突起１２ｂの大きさは、試験タイヤＴの大きさや試験タイヤＴのタイヤ内圧の状態によって異なるが、例えば、乗用車用タイヤであれば、単突起１２ｂを円柱形状とすると、断面形状が直径１０ｍｍ以下の場合、高さ５ｍｍ以下とするのが好ましい。単突起の高さを限定するのは、乗用車用タイヤのトレッド部の厚みは略５〜１０ｍｍであり、後述するように、ロードノイズに影響を与えるタイヤ特性のうち、トレッド部に影響を受け易い入力特性を考慮したタイヤ特性を求めるためである。
なお、単突起１２ｂは、円柱形状に限定されず、どのような形状であってもよい。例えば、直方体形状や半球形状や球形状を平面で切断して得られた形状であってもよい。球形状を平面で切断して得られた形状の場合、例えば、乗用車用タイヤでは、球形状の直径を１０ｍｍ以下とすると高さは５ｍｍ以下となるように設定される。
【００１８】
なお、単突起１２ｂは、ドラム面１２ａに１つ設けられることが好ましいが、複数の単突起１２ｂがドラム面１２ａ上に設けられてもよい。この場合、試験タイヤＴが転動して試験タイヤＴの接地面内に単突起１２ｂが１つしか含まれないように配置される。このような配置にするのは、後述するように、転動する試験タイヤＴが単突起１２ｂを通過する際に１つの単突起１２ｂにより励起される振動を正確に測定するためである。
従って、１つの単突起１２ｂにより励起される振動を正確に測定するには、振動が完全に収束するまで測定する必要があることから、好ましくはドラム面１２ａに単突起１２ｂが１つ設けられるのが好ましい。
【００１９】
ドラム面１２ａの周上には、図１（ｂ）に示すように、ドラム面１２ａの幅方向に一定間隔で雌螺子が切られた部分１２ｃが設けられ、単突起１２ｂに設けられた雄螺子と螺合して、単突起１２ｂをドラム面１２ａに着脱可能な手段により所望の位置に取り付けている。なお、部分１２ｃのうち使用されない雌螺子の部分は、ドラム面１２ａと面一になるようにダミー部材により封止されている。
単突起１２ｂはドラム面１２ａに着脱可能となって、幅方向の所望の位置に取り付けることができるので、単突起１２ｂの位置を替えながらロードノイズに対するタイヤ特性を測定することで、ロードノイズに対するタイヤ特性を幅方向の分布として求めることができる。
【００２０】
タイヤスタンド１４は、所望の接地荷重を試験タイヤＴに与えるように、取り付けハブが、ドラム面１２ａに対して垂直方向に移動可能に構成され、取り付けハブにはロードセル１３が設けられている。
ロードセル１３は、ドラム路面１２ａに対して垂直方向、ドラム面１２ａの周方向およびドラム面１２ａの幅方向の少なくともいずれか１方向の試験タイヤＴの回転軸（中心軸）に発生する軸力を測定し、これにより、試験タイヤＴが単突起１２ｂを通過する際の試験タイヤＴに働く軸力変動を測定することができる。
ロードセル１３で得られた軸力信号はアンプ１６に送られて増幅される。
増幅された軸力信号は、処理ユニット１８に送られる。
【００２１】
処理ユニット１８は、増幅された軸力信号から試験タイヤＴが単突起１２ｂを通過する際の軸力変動を求め、この軸力変動を周波数解析を行って、所定の周波数帯域、例えば１００〜５００Ｈｚ、１００〜３００Ｈｚのオーバーオールのパワー値を算出し、ロードノイズに対する試験タイヤＴのタイヤ特性の優劣を評価する。
【００２２】
具体的には、試験タイヤＴの軸力信号を、単突起１２ｂのドラム面１２ａ上の位置に同期して取り込み、試験タイヤＴが単突起１２ａを通過する際の軸力変動の時間波形の平均波形を取得する。同期による平均波形の取得方法は、例えば、回転ドラム１２の周上の特定の位置に切欠きや反射板等の目印を設け、この切欠きや反射板等の目印が通過することで検出信号を出力する検出センサを回転ドラム１２に設け、この検出信号をトリガー信号としてアンプ１６から送られる軸力信号をサンプリングし、平均化する。
この後、取得された軸力変動の平均波形を周波数解析して試験タイヤＴが単突起１２ｂを通過する時の試験タイヤＴに発生する軸力変動のスペクトル波形を求め、所定の周波数帯域におけるスペクトル波形のオーバーオール値により、ロードノイズに対するタイヤ特性の優劣を評価する。軸力変動の平均波形を求めるのは、単突起１２ｂによる軸力変動が小さいため、軸力変動に含まれるノイズ成分や試験タイヤＴが固有に持つユニフォーミティ成分を除去するためである。
このような処理ユニット１８は、公知のＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）アナライザであってもよいし、プログラムを実行することで機能を発揮するコンピュータによって構成されてもよい。
【００２３】
駆動モータ２０は、回転ドラム１２の回転軸に接続され、回転ドラム１２を所望の速度で回転させる。
【００２４】
このような測定装置１０では、まず、ドラム面１２ａに試験タイヤＴが接地する際の試験タイヤＴの接地幅より幅が狭く、試験タイヤＴが踏み込んだ際、試験タイヤＴがエンベロープする単突起１２ｂが、ドラム面１２ａの幅方向の所定の位置に取り付けられる。単突起１２ｂの取り付けられる幅方向の位置は、単突起１２ｂが試験タイヤＴの周方向に延びる周方向溝に当たらず　試験タイヤＴのトレッドゴム部と当接するように取り付けられる。
次に、試験タイヤＴが所望の接地荷重になるようにドラム面１２ａに接地される。この後、駆動モータ２０が駆動して所望の転動速度で回転を開始する。
こうして、ドラム面１２ａ上で試験タイヤＴを転動させ、試験タイヤＴが単突起１２ｂを踏み込んだ時に発生する軸力がロードセル１３にて測定される。
【００２５】
ロードセルにて生成された軸力信号は、アンプ１６にて増幅され、処理ユニット１８に送られる。
処理ユニット１８では、試験タイヤＴの軸力信号が、単突起１２ｂのドラム面１２ａ上の位置に同期して取り込まれ、試験タイヤＴが単突起１２ｂを通過する際の軸力変動の時間波形の平均波形が取得される。
この後、取得された軸力変動の平均波形が周波数解析され、単突起１２ｂを通過する時の試験タイヤＴに発生する軸力変動のスペクトル波形が求められる。そして、所定の周波数帯域におけるスペクトル波形のオーバーオール値が算出される。この算出されたオーバーオール値に基づいて、ロードノイズに対するタイヤ特性の優劣が評価される。
【００２６】
【実施例】
上記測定方法の妥当性を確認するため、２種類の乗用車用タイヤ（サイズ：Ｐ１５５／８０Ｒ１３）ＡおよびＢについてタイヤ特性を測定した。
タイヤＡおよびＢのタイヤ特性を測定する前に、内圧２１０（ｋＰａ）、走行速度６０（ｋｍ／時）の条件でロードノイズ発生路面を乗用車にて走行した時のロードノイズを車内後席にて測定した。測定は、公知の精密騒音計を用いてＡ特性で測定した。図２は、測定結果であるロードノイズの音圧のスペク波形を示す。
これによると、タイヤＡは、タイヤＢに比べて１００〜３００Ｈｚ、さらには１００〜５００Ｈｚの周波数帯域においてロードノイズの騒音レベルが大きいことがわかる。
【００２７】
図３は、上述した本発明の方法で測定されたタイヤの接地荷重方向の軸力の変動のスペクトル波形を示した図である。タイヤＡおよびＢは、共に荷重３０００（Ｎ）、転動速度６０（ｋｍ／Ｈ）、軸力変動の平均波形を求める平均回数を１６回とした。スペクトル波形は０〜３００Ｈｚの周波数帯域の結果である。
これによると、１００〜３００Ｈｚの周波数帯域でタイヤＢはタイヤＡに比べて一律に軸力変動が低下し、タイヤＢのタイヤ特性はタイヤＡのタイヤ特性に比べて優れていると評価される。この評価結果は、図２に示す騒音レベルの結果と対応するものである。
【００２８】
図４（ａ）は、従来の方法であるハンマリング法を説明している。スプリングで天井からつるしたタイヤのトレッド部にインパルスハンマで打撃を与え、タイヤを装着したリムに貼り付けた加速度ピックアップを用いてタイヤの中心軸（回転軸）における応答を求める。
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す方法によって得られた振動伝達関数の一種である伝達率の一例を示している。
図４（ｂ）に示すように、タイヤＢが１００〜３００Ｈｚあるいは１００〜５００Ｈｚの領域で部分的にタイヤＡに比べて伝達率の値が大きくなっていることがわかる。すなわち、タイヤＢはタイヤＡに比べてロードノイズに対するタイヤ特性が劣ると評価される。しかし、この評価結果は、図２に示す騒音レベルの結果と矛盾する。
【００２９】
また、図５（ａ）は、図４（ａ）とは異なる従来の方法を説明している。加振機の加振面にタイヤを接地させ、加振機を用いてタイヤを振動させ、タイヤの中心軸（回転軸）に発生する加速度を、タイヤに装着されるリムに貼り付けた加速度ピックアップで測定してタイヤの回転軸の応答を求める。
図５（ｂ）は、図５（ａ）の方法によって得られた振動伝達関数の一種である伝達率（加振機の加速度に対するタイヤの中心軸の加速度）の一例を示している。
図５（ｂ）に示すように、タイヤＢが１００〜３００Ｈｚあるいは１００〜５００Ｈｚの周波数帯域でタイヤＡとタイヤＢに伝達率の差は見られないことがわかる。すなわち、タイヤＡとタイヤＢはロードノイズに対するタイヤ特性が同等であると評価される。しかし、この評価結果は、図２に示す騒音レベルの結果と対応しない。
【００３０】
このように、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示す従来例の結果によると、タイヤＢはタイヤＡに比べてロードノイズに対するタイヤ特性が優れているといった結果は得られない。しかし、図３に示す実施例の結果によると、図２に示すロードノイズの騒音レベルの結果と対応する評価結果を得ることができる。
以上より、本発明のタイヤ特性測定方法は、ロードノイズに対するタイヤ特性を極めて良好に評価することができるといえる。
【００３１】
以上、本発明のタイヤ特性測定方法およびタイヤ特性測定装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
例えば、試験タイヤの軸力変動を測定する替わりに、試験タイヤの回転軸の並進運動を可能とするように懸下機構を用いて試験タイヤを可動状態とし、試験タイヤの回転軸に発生する加速度を測定してもよいし、試験タイヤの軸力変動の反作用として回転ドラムの回転軸に作用する力の変動やドラム面に働く力の変動を測定するものであってもよい。少なくとも、ドラム面には、ドラム面に接地した際の試験タイヤの接地幅より幅が狭い単突起が設けられ、試験タイヤが踏み込んだ際、試験タイヤが単突起をエンベロープするように構成すればよく、タイヤの挙動を測定する方法は限定されない。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、試験タイヤを転動させるドラム面に、ドラム面に接地した際の試験タイヤの接地幅より幅が狭い単突起が設けられ、試験タイヤが踏み込んだ際、試験タイヤがエンベロープするので、この単突起を試験タイヤが通過する際の応答を測定することにより、ロードノイズに影響を与えるタイヤ特性を容易にかつ簡単に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明のタイヤ特性測定装置の一例の構成を示す構成図である。
【図２】タイヤのロードノイズのスペクトル波形の一例を示す図である。
【図３】本発明のタイヤ特性測定方法で得られるスペクトル波形の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は従来のタイヤ特性測定方法の一例を説明する図であり、（ｂ）は（ａ）に説明する方法で得られるスペクトル波形の一例を説明する図である。
【図５】（ａ）は従来のタイヤ特性測定方法の他の例を説明する図であり、（ｂ）は（ａ）に説明する方法で得られるスペクトル波形の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１０　ロードノイズ特性測定装置
１２　回転ドラム
１２ａ　ドラム面
１２ｂ　単突起
１３　ロードセル
１４　タイヤスタンド
１６　アンプ
１８　処理ユニット
２０　駆動モータ
【図１】
2004085297.tif 000003
【図２】
2004085297.tif 000004
【図３】
2004085297.tif 000005
【図４】
2004085297.tif 000006
【図５】
2004085297.tif 000007