(57)【要約】    【課題】  タイヤが突起を登る性能を高精度で評価しうる。    【解決手段】  タイヤＴの軸力に影響を与える要素を解析するための方法である。走行するタイヤＴの走行速度を変化させながらタイヤの軸力を取得する取得工程と、軸力を、走行速度毎に周波数分析し、走行速度と周波数とに基づく軸力データＢを求める分析工程と、走行速度と周波数とからなる２軸グラフ１０上に、軸力データＢを表示する表示工程とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの軸力に影響を与える要素を解析するための方法であって、
前記タイヤの走行速度を変化させながら前記タイヤの軸力を取得する取得工程と、
前記軸力を、走行速度毎に周波数分析し、前記走行速度と周波数とに基づく軸力データを求める分析工程と、
前記走行速度と前記周波数とからなる２軸グラフ上に、前記軸力データを表示する表示工程とを含むことを特徴とするタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項２】
前記表示工程は、前記軸力データを、彩度、色相、及び明度を含む色要素の変化で表示する請求項１記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項３】
前記軸力データは、下記式（１）で算出される軸力レベルＦである請求項１又は２に記載のタイヤの軸力要素解析方法。
Ｆ（dB）＝Ｌｏｇ１０（Ｆｔ／Ｆｏ）２…（１）
Ｆｏ：基準軸力（N）
Ｆｔ：前記走行速度と前記周波数とに基づく軸力（N）
【請求項４】
前記表示工程は、前記軸力レベルＦが、１〜５dB毎に区分される請求項３記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項５】
前記周波数分析は、１／Ｎオクターブ分析又は狭帯域分析である請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項６】
前記表示工程は、前記周波数分析が狭帯域の場合、前記周波数のレンジが、０．５〜２．０Hzに区分される請求項５記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項７】
前記表示工程は、前記周波数分析が１／Ｎオクターブ分析の場合、前記周波数のレンジが、１オクターブ毎にN個に区分される請求項５記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項８】
前記軸力は、前記走行速度が減速する減速領域で取得される請求項１乃至７のいずれかに記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項９】
前記減速領域は、１秒毎に０．１〜５km／h減速する請求項８記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【請求項１０】
前記表示工程は、前記走行速度のレンジが、前記減速領域での１秒毎の減速速度よりも小さい速度に区分される請求項８又は９に記載のタイヤの軸力要素解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの軸力に影響を与える要素を高精度で解析しうるタイヤの軸力要素解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの軸力に影響を与える要素（以下、単に「要素」という場合がある）として、例えば、タイヤ偏芯１次共振やタイヤ曲げ共振等がある。従来、これらの要素を解析する方法として、例えば、ドラム試験装置の走行面上でタイヤを定常速度で回転させて、そのとき生じる軸力を周波数分析することが知られていた。図６は、この解析方法で得られた軸力の周波数分布をグラフ化した一例である。図６は、タイヤの走行速度が６０km／hで走行された例であり、縦軸に軸力レベル（dB）、横軸に周波数がプロットされている。図６のグラフを用いることにより、例えば、ａ部で示されるタイヤ偏芯１次共振、ｂ部で示されるタイヤ曲げ共振、ｃ部で示されるタイヤの空洞共鳴等の要素を解析することができる。なお、図６から、ｄ部として示されるドラム試験装置自体の共振が、４００Hz辺りであることが理解される。
【０００３】
しかしながら、図６のグラフでは、走行速度が一定であるため、速度依存性の大きい要素及び速度依存性の小さい要素を判断しづらくなる傾向があった。また、走行速度が変化した場合の周波数を判断することが困難であり、影響のでる要素を容易に解析できなくなる傾向があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１２７８１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、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、タイヤの軸力に影響を与える要素を高精度で解析できるタイヤの軸力要素解析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、タイヤの軸力に影響を与える要素を解析するための方法であって、前記タイヤの走行速度を変化させながら前記タイヤの軸力を取得する取得工程と、前記軸力を、走行速度毎に周波数分析し、前記走行速度と周波数とに基づく軸力データを求める分析工程と、前記走行速度と前記周波数とからなる２軸グラフ上に、前記軸力データを表示する表示工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記表示工程が、前記軸力データを、彩度、色相、及び明度を含む色要素の変化で表示するのが望ましい。
【０００８】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記軸力データが、下記式（１）で算出される軸力レベルＦであるのが望ましい。
Ｆ（dB）＝Ｌｏｇ１０（Ｆｔ／Ｆｏ）２…（１）Ｆｏ：基準軸力（N）Ｆｔ：前記走行速度と前記周波数とに基づく軸力（N）
【０００９】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記表示工程が、前記軸力レベルＦが、１〜５dB毎に区分されるのが望ましい。
【００１０】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記周波数分析が、１／Ｎオクターブ分析又は狭帯域分析であるのが望ましい。
【００１１】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記表示工程が、前記周波数分析が狭帯域の場合、前記周波数のレンジが、０．５〜２．０Hzに区分されるのが望ましい。
【００１２】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記表示工程が、前記周波数分析が１／Ｎオクターブ分析の場合、前記周波数のレンジが、１オクターブ毎にN個に区分されるのが望ましい。
【００１３】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記軸力が、前記走行速度が減速する減速領域で取得されるのが望ましい。
【００１４】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記減速領域が、１秒毎に０．１〜５km／h減速するのが望ましい。
【００１５】
本発明に係るタイヤの軸力要素解析方法は、前記表示工程が、前記走行速度のレンジが、前記減速領域での１秒毎の減速速度よりも小さい速度に区分されるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるタイヤの軸力要素解析方法では、タイヤの走行速度を変化させながらタイヤの軸力を取得する取得工程と、軸力を、走行速度毎に周波数分析し、走行速度と周波数とに基づく軸力データを求める分析工程と、走行速度と周波数とからなる２軸グラフ上に、軸力データを表示する表示工程とを含んでいる。このように本発明では、走行速度と周波数とからなる２軸グラフ上で、走行速度毎の周波数分析による軸力データの変化を読み取ることができる。これにより、このグラフを見るだけで、タイヤの軸力に影響を与える要素、例えば、タイヤ曲げ共振やタイヤ偏芯１次共振等のピークを解析できるので、速度依存性の大きい要素及び速度依存性の小さい要素を判断することができる。また、走行速度が変化したときの周波数から影響のでる要素を容易に読み取ることができる。従って、本発明のタイヤの軸力要素解析方法では、タイヤの軸力に影響を与える要素を高精度で解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のタイヤの軸力要素解析方法における取得工程を示す斜視図である。
【図２】分析工程の概念図である。
【図３】本発明の表示工程で表示される２軸グラフの一例である。
【図４】図３の２軸グラフに用いられる軸力レンジを示す説明面である。
【図５】図３の２軸グラフのドットを示す説明面である。
【図６】従来のタイヤの軸力要素解析方法によるタイヤの軸力のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。本発明のタイヤの軸力要素解析方法（以下、単に「解析方法」ということがある。）は、取得工程と、分析工程と、表示工程とを含んでいる。タイヤの軸力要素とは、タイヤＴの軸力に影響を与える要素であって、例えば、タイヤ曲げ共振、タイヤのユニフォミティ、ドラム共振、タイヤ偏芯１次共振及びタイヤ空洞共鳴等が該当する。
【００１９】
本実施形態の解析方法に用いられるタイヤＴは、特に限定されるものではなく、例えば、重荷重用タイヤ、乗用車用タイヤ又は自動二輪車用タイヤなど種々のカテゴリーの空気入りタイヤや、空気入りタイヤとは異なる構造を有するエアレスタイヤ等が採用される。本実施形態では、一般的な乗用車用の空気入りタイヤが用いられている。
【００２０】
取得工程では、タイヤＴの走行速度を変化させながらタイヤの軸力が測定される。
【００２１】
図１に示されるように、本実施形態の取得工程では、実車を用いることなくタイヤＴの走行が可能な周知構造のドラム試験装置（以下、単に「装置」ということがある。）１が用いられる。取得工程は、このような装置１を用いることに限定されるものではなく、例えば、実車に装着されたタイヤが走行可能な走行面を有するドラム試験装置（図示省略）を用いても良い。
【００２２】
装置１は、本実施形態では、周方向に回転可能な走行ドラム２と、タイヤＴを回転可能に保持するタイヤ保持手段４と、走行するタイヤＴの軸力を測定する測定手段５とを具える。
【００２３】
走行ドラム２は、本実施形態では、タイヤＴが連続走行可能な走行面３を外周面に有する円筒状のドラム本体２Ａと、ドラム本体２Ａを回転させるドラム回転軸２Ｂとを含んでいる。走行面３は、例えば、ＩＳＯ路面規格の粒度曲線（ＩＳＯ１０８４４の付属書Ｃ設計のガイドラインに記載のアスファルト混合物の粒度曲線許容範囲参照）に合わせた材料（図示省略）で、凹凸路面又はスムース路面として形成されている。
【００２４】
ドラム回転軸２Ｂは、回転速度を自在に調節可能なインバータ等を具えた電動機を含む駆動手段（図示省略）で回転駆動される。
【００２５】
タイヤ保持手段４は、タイヤＴを回転可能に保持する支持軸４Ａと、支持軸４Ａを昇降又は横移動させる移動装置（図示省略）とを有している。これにより、支持軸４Ａに保持されたタイヤＴが、走行ドラム２の走行面３上に押し付けされて走行される。
【００２６】
測定手段５としては、例えば、タイヤが走行面３から受ける外力を直交３分力及び３モーメントに分解して検出し得る周知なロードセル等の６分力荷重計を含んでいる。測定手段５は、本実施形態では、支持軸４Ａの軸受に取り付けられている。
【００２７】
本実施形態では、測定手段５によって測定された軸力を周波数分析する周知構造の演算処理装置（図示省略）が設けられている。このような演算処理装置としては、例えば、データ蓄積可能なＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザ等が好ましい。
【００２８】
本実施形態の取得工程では、先ず、タイヤＴが、装置１のタイヤ保持手段４に保持されて準備される。次に、走行ドラム２が回転されて、走行面３上をタイヤＴが走行する。このとき、タイヤＴは、走行ドラム２と実質的に同速度で走行する。
【００２９】
次に、タイヤＴの走行速度を変化させながら、タイヤＴの軸力が測定手段５によって測定される。タイヤＴの前記要素は、走行速度が２０〜１２０km／hの範囲で顕著に現れるので、この範囲内で変化させて走行するのが望ましい。このとき、減速が加速よりも速度制御が容易であり、高精度で要素を解析するために、高速度側から低速度側に速度変化する減速領域で測定されるのが望ましい。また、より高精度で要素を解析するために、速度変化（減速）の割合が一定であるのが望ましく、例えば、１秒毎に０．１〜５．０km／hであるのが望ましい。
【００３０】
本実施形態では、測定されるタイヤの軸力は、タイヤＴに作用するＺ軸方向の荷重（力）である。なお、本発明の解析方法で取得される軸力は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のいずれかの荷重でもよく、又はこれらＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸方向の合計荷重や平均荷重でも良い。また、軸力は、タイヤＴの重心を通るＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りのいずれかのモーメント、又はこれらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りのモーメントの合計値や平均値でも良い。本明細書では、Ｙ軸方向は、タイヤ回転軸と平行な方向である。Ｚ軸方向は、鉛直線方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸及びＺ軸に直交する方向である。
【００３１】
次に、分析工程が行われる。分析工程では、取得工程で取得されたタイヤの軸力が、走行速度毎に周波数分析され、走行速度と周波数とに基づく軸力データＢが求められる。本実施形態の分析工程では、測定手段５に接続された演算処理装置によって、軸力データＢが計測される。具体的には、図２に概念的に示すように、走行速度毎の周波数分析により、各走行速度において、従来と同様、軸力（例えば軸力レベル）の周波数分布である軸力データＢが求められる。
【００３２】
周波数分析としては、１／Ｎオクターブ分析、及び、分析幅が一定な狭帯域分析が採用できる。１／Ｎオクターブ分析としては、１／３オクターブ分析、１／１２オクターブ分析、１／２４オクターブ分析などが好適に採用されうる。例えば１／Ｎオクターブ分析の場合、周波数が、５００Hzを基準とした３２〜６３Hz、６３〜１２５Hz、１２５〜２５０Hz、２５０〜５００Hz、５００〜１０００Hz等の複数のオクターブ１ｘ（図５に示す）に区画される。狭帯域分析の場合、最小値から最大値までの周波数の範囲は、例えば、４００〜６００Hz程度が好ましい。
【００３３】
軸力データＢは、下記式（１）で算出される軸力レベルＦ（dB）が用いられる。なお、式（１）のＦｏは、基準軸力（N）、Ｆｔは、走行速度と周波数とに基づいた軸力（N）を意味する。軸力Ｆｔは、本実施形態では、取得工程で取得されたＺ軸方向の荷重である。基準軸力は、本実施形態では、１Nに設定される。
Ｆ（dB）＝Ｌｏｇ１０（Ｆｔ／Ｆｏ）２…（１）
【００３４】
次に、表示工程が行われる。表示工程では、走行速度と周波数とからなる２軸グラフ１０（図３に示す）上に、軸力データＢが表示される。表示工程は、本実施形態では、前記演算処理装置によって行われる。
【００３５】
図３に示されるように、本実施形態の２軸グラフ１０は、縦軸にタイヤＴの走行速度が表示され、また横軸に周波数が表示される。なお表示する周波数の範囲が狭すぎると、タイヤの騒音性能を十分表現できず、逆に広すぎると、作業時間の無駄を招く。そのため表示する周波数の範囲は０〜１０００Hzが好ましい。
【００３６】
次に、図５に示されるように、２軸グラフ１０は、本実施形態では、走行速度のレンジが、複数の小速度域ｚに区分され、かつ周波数のレンジが、複数の小バンド域ｘに区分される。そして、走行速度と周波数とが交わる各位置、即ち、各小速度域ｚと小バンド域ｘとが交わる位置を１ドットＤとし、各ドットＤに、軸力データＢが表示される。なお、本実施形態では、それぞれの小バンド域ｘの中心周波数の軸力データＢが、小バンド域ｘの軸力データＢとされる。
【００３７】
小速度域ｚは、減速領域での１秒毎の減速速度よりも小さい速度で設定されるのが好ましく、より好ましくは等速度で区分設定されるのが望ましい。本実施形態では、走行速度のレンジが、５km／hよりも小さい等速度で区分される。
【００３８】
小バンド域ｘは、周波数分析に基づいて設定される。１／Ｎオクターブ分析では、小バンド域ｘが、１オクターブ１ｘ毎に、Ｎ個、即ち、１／３オクターブ分析では１オクターブ１ｘ毎に３個、１／１２オクターブ分析では１オクターブ１ｘ毎に１２個の小バンド域ｘに区分される。また、狭帯域分析の場合、小バンド域ｘは、０．５〜２．０Hzの等ピッチで設定される。
【００３９】
次に、図４に示されるように、軸力データＢは、そのレンジが複数の小軸力域ｙに区分される。軸力レベルＦによる各小軸力域ｙは、１〜５dB毎であるのが望ましい。これにより、前記要素を高精度で解析することができる。本実施形態では、軸力レベルのレンジ１ｙが最小値である４dBから最大値である１４dBであって、小軸力域ｙが５に区分されているので、各小軸力域ｙの軸力レベルＦピッチは２dBである。また、軸力データＢは、３〜１０の小軸力域ｙに等区分されるのが望ましい。
【００４０】
次に、軸力データＢが、彩度、色相、及び明度を含む色要素の変化で表示される。本実施形態では、軸力レベルＦが区分された各小軸力域ｙが、彩度、色相、明度のいずれかの違い、或いは、彩度、色相、及び明度のいずれかを組み合わせて区別される。図４では、便宜上、濃淡によって、異なる軸力レベルＦ、即ち、各小軸力域ｙが示されている。
【００４１】
次に、図３に示されるように、各小速度域ｚと小バンド域ｘとが交わる各ドットＤが、軸力レベルＦに基づく色要素で表示される。ドットＤに表示される小軸力域ｙは、ドットＤにおける、小速度域ｚの中心速度と小バンド域ｘの中心周波数とによって求まる軸力データＢによって決定される。
【００４２】
次に、上述のようにして表示された図３に示される２軸グラフ１０を用いた要素の解析手法が説明される。前述したように、タイヤの軸力に影響を与える要素は、タイヤ偏芯１次共振やタイヤの１〜３次成分の曲げ共振の他、タイヤ空洞共鳴、装置１の共振、タイヤの１次成分のユニフォミティ、走行ドラム２の走行面３の凹凸に起因するドラム共振等がある。タイヤ空洞共鳴は、タイヤＴとリム（図示省略）とにより囲まれるタイヤ内腔がタイヤ周方向に連続する気柱となって生じる共鳴である。そして、これら要素について、軸力レベルＦが大きい箇所及びその要素の通常（理論的・経験的に導出される）のおおよその周波数に基づいて解析される。
【００４３】
即ち、一般的な空気入りタイヤにおいて、通常、タイヤ偏芯１次共振の周波数ｆ１は、主に、８０〜１００Hzとされる。タイヤの１〜３次成分の曲げ共振の周波数ｆ２〜ｆ４は、通常、主に、８０〜２００Hzとされる。また、タイヤ空洞共鳴の周波数ｆ５は、通常、主に、２００〜２５０Hzとされる。これらの各周波数ｆ１〜ｆ５は、例えば、周知のインパクトハンマー加振試験によって、おおよそ特定される。さらに、装置１の共振の周波数ｆ６は、例えば、タイヤＴと同じ質量の鉄の塊を装着した装置１をインパクトハンマー加振試験することによって、測定することができる。本実施形態の装置１の共振の周波数ｆ６は、通常、主に３７０〜４３０Hzである。
【００４４】
また、タイヤの１次成分のユニフォミティの周波数ｆ７は、下記式（２）で算出される。
ｆ５＝ｖ×Ｌ１×ｎ１…（２）
なお、ｖは、タイヤＴの回転速度（m/s）、Ｌ１は、タイヤ周長（m）、ｎ１は、タイヤユニフォミティの次数である。タイヤユニフォミティの次数は、タイヤ１回転での軸力（Ｚ軸方向）の振れ（凸部）の数の平均である。通常では、ｖ＝１６．６m/s（≒６０km/h）、Ｌ１＝２m、ｎ１＝９であるので、タイヤのユニフォミティ（１次成分）の周波数ｆ７は、主に５０〜１００Hzである。
【００４５】
また、ドラム共振の周波数ｆ８は、下記式（３）で算出される。
ｆ５＝ｖ×Ｌ２×ｎ２…（３）
なお、Ｌ２は、ドラム周長（m）、ｎ２は、ドラムの凹凸の次数である。ドラムの凹凸の次数は、ドラムの走行面３の半径方向の振れ（凸部）の数の平均で示される。通常では、ｖ＝１６．６m/s（≒６０km/h）、Ｌ２＝５m、ｎ２＝６であるので、ドラム共振の周波数ｆ８は、主に１０〜３０Hzである。
【００４６】
そして、上記、おおよその周波数ｆ１乃至ｆ８に基づいて、図３の２軸グラフ１０の色要素の変化から、各要素が解析される。本実施形態の２軸グラフ１０では、色要素の変化が示されているので、各要素の周波数のピークを容易に解析することができる。具体的には、本実施形態のタイヤＴでは、Ｒ１で示されるドラム共振が、周波数帯０〜３５Hzにて発生すると解析される。また、Ｒ２で示されるタイヤの１次成分のユニフォミティが、周波数帯３５〜８５Hzにて発生すると解析される。また、Ｒ３で示されるタイヤ偏芯一次共振が、周波数帯８５〜１１０Hzにて発生すると解析される。また、Ｒ４〜Ｒ６で示されるタイヤの１〜３次成分の曲げ共振が、周波数帯１２０〜１７０Hzにて発生すると解析される。また、Ｒ７で示されるタイヤ空洞共鳴が、周波数帯２００〜２３０Hzにて発生すると解析される。また、Ｒ８で示される装置１の共振が、周波数帯３７５〜４００Hzにて発生すると解析される。
【００４７】
そして、図３の２軸グラフ１０では、走行速度毎の周波数を読み取れるので、ピークの重なりを容易に判断できる。このため、例えば、速度依存性が大きいタイヤ曲げ共振、タイヤのユニフォミティ、及び、ドラム共振と、速度依存性が小さいタイヤ偏芯１次共振及びタイヤ空洞共鳴とを容易に切り分けて解析することができる。また、図３の２軸グラフ１０では、異なる走行速度での周波数を読み取れるので、各要素を明瞭に解析できる。
【００４８】
従って、この解析手法では、２軸グラフを見るだけで、速度依存性が大きい要素と小さい要素とを解析でき、かつ、走行速度に基づく周波数変化を伴う要素を判断できる。従って、本発明のタイヤの軸力要素解析方法では、タイヤの軸力に影響を与える要素を高精度で解析することができる。
【００４９】
なお、図３は、タイヤサイズ（２７５／８０Ｒ２２．５）のテストタイヤに対し、下記仕様に基づいて行われた本発明の表示方法による騒音のグラフである。
＜取得工程＞
タイヤの内圧：６７０kPa
縦荷重：２５．８kN
タイヤの軸力測定速度：８０km/h  →３０km/hまでの減速領域
速度変化の割合：１秒間に０．３５km／hの減速
ドラムの外周面：凹凸が設けられた擬似路面
測定器：６分力測定可能なロードセル
測定時間：１秒毎
＜分析工程＞
周波数分析：狭帯域分析
周波数：０〜５００Hz
＜表示工程＞
１ドットの小バンド域：０．５Hz
〃    小速度域：０．１km／h
軸力：軸力レベル ４〜１４dBを５の小レンジに区分
小レンジのレンジ幅：２dB
なお、小レンジは、ドットの小速度域ｚの中心速度と小バンド域ｘの中心周波数とによって求まる軸力レベルによって決定される。
【００５０】
また、図６は、同じテストタイヤに対し、下記仕様に基づいて行われた従来の表示方法による騒音のグラフである。
＜取得工程＞
タイヤの内圧：６７０kPa
縦荷重：２５．８kN
タイヤの走行速度：６０km/h
ドラムの外周面：凹凸が設けられた擬似路面
測定器：６分力測定可能なロードセル
測定時間：１秒毎
＜分析工程＞
周波数分析：狭帯域分析
周波数：０〜５００Hz
【００５１】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記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することができる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｂ    軸力データ
Ｔ    タイヤ
１０    ２軸グラフ
【図１】
2017134000.tif 000003
【図２】
2017134000.tif 000004
【図３】
2017134000.tif 000005
【図４】
2017134000.tif 000006
【図５】
2017134000.tif 000007
【図６】
2017134000.tif 000008