JP2011522268A - 比較分析による一対のタイヤの横方向グリップの推定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、二輪車に装着されるようになった一対のタイヤの横方向グリップを別の対のタイヤとの比較分析によって推定する方法に関する。本発明によれば、タイヤは、一対ずつ車両に取り付けられ、車両は、最大グリップ率に達するまで設定半径の円を描いて走行するようになっており、定常状態における車両の平均速度及び／又は平均コーナリング角度及び／又は平均ラップタイムを求める。

Description

本発明は、二輪車に装着されるようになった一対のタイヤの横方向グリップを別の対のタイヤとの比較分析によって推定する方法に関する。本発明は、この種の用途には限定されないが、本発明を具体的にはモータサイクルに関連して説明する。本発明は、電動機付きであるにせよないにせよいずれにせよ、あらゆる形式の二輪車、例えば自転車、スクータ等に利用できる。

タイヤ設計及び開発では、タイヤの有効性、特にタイヤが走行条件下においてどのように挙動するかをできるだけ客観的に評価することが必要である。モータサイクル用タイヤは、これらがコーナリングを可能にするのに比較的大きなキャンバ角で用いられるという点においてタイヤの形式のうちで特別なものである。

かかるコーナリングの際、タイヤの横方向グリップは、タイヤ設計者がタイヤの開発を押し進めるために評価したいと考える主要なパラメータである。

タイヤの横方向グリップを評価する現行の方法は、多くのカーブを含むサーキットにおいて二輪車を運転するライダーによる主観的評価を含む。これら方法により、タイヤを互いにランクづけすることができるが、或る程度は、ライダーによりなされる評価及び更に場合によってはライダーの乗り方で左右される。

したがって、本発明者は、タイヤの横方向グリップを客観的に評価することができる方法を開発するという仕事に取り組んだ。なお、タイヤは、コーナリングの目的上、キャンバ角で用いられる。

この目的は、本発明によれば、二輪車に装着されるようになった一対のタイヤの横方向グリップを別の対のタイヤとの比較分析によって推定する方法であって、タイヤは、一対ずつ車両に取り付けられ、車両は、該車両がグリップの効いた状態で最高速度に達するまで設定半径の円を描いて走行し、定常状態における車両の平均速度及び／又は平均コーナリング角度及び／又は平均ラップタイムを求めることを特徴とする方法を用いて達成された。

車両のコーナリング角度は、車両の傾斜角に対応している。これは、有利には、タイヤのキャンバ角によって定められる。この角度は又、子午面、即ちタイヤの回転軸線を含む平面内において車両の重心を通る直線と、タイヤと路面の接触点とのなす角度によって定められる場合がある。個人によって駆動される車両の場合、考慮対象の重心は、有利には、車両及びライダーにより作られる全体の重心であり、ライダーの体つきや乗り方又は運転姿勢、必然的に、測定値に影響を及ぼすであろう。行った試験結果の示すところによれば、個人に関連したこれら要因により導入されるばらつきは、タイヤの対相互間の比較を妨害することはなく、導入された影響は、タイヤの種々の対の全てについて正確に同じ仕方で現われる。

子午面、即ちタイヤの回転軸線を含む平面内において車両の重心を通る直線と、タイヤと路面の接触点とのなす角度を、車両又は車両／ライダー系の横加速度から求めることができ、横加速度は、それ自体、速度及び例えば車両に取り付けられたＧＰＳ（全世界測位システム）を用いて測定されたヨー角から導き出される。

タイヤのキャンバ角は、周方向平面、即ち回転軸線に垂直な平面と走行面のなす角度である。この角度は、例えば、２つの距離センサ、例えばタイヤの回転軸線と設定された角度をなすマウントに設定された距離を隔てて取り付けられたレーザセンサを用いて測定可能であり、これらセンサは、路面と上述のマウントに垂直な方向にマウントへのそれぞれの取り付け点との間の距離を測定する。２つの距離を測定することにより、単純な三角法の関係を用いてタイヤのキャンバ角を定めることができる。

本発明者は又、二輪車の実際の使用を表現するようにするためにタイヤの横方向グリップの推定が車両に取り付けられた状態のタイヤの対について同時に実施されなければならないということを立証することができた。

定常状態において、車両は、グリップを効かせた状態でその最高速度で走行され、この速度は、実質的に一定であるコーナリング角度では実質的に一定である。
円を描いて走行することにより、定常状態を得ることが容易になる。さらに、円の半径が決まっているので、これにより、互いに異なる対をなすタイヤを連続的に備えた車両を車両が常時実質的に同一のラインを辿っている状態でほぼ同一の路面条件下において走行させることが容易になるであろう。

この方法は、有利には、車両及びタイヤの外部のパラメータ全て、例えば、天候条件が一定のままであるようにできるだけ短い期間で比較されるべきタイヤの種々の対を用いて連続的に実施される。

好ましくは、本発明によれば、定常状態においては、１秒〜５秒の期間にわたり、平均コーナリング角度の変化は、３°以下であり、又は平均速度の変化は、２ｋｍ／ｈ以下である。速度及び／又はコーナリング角度の変化のこれらレベルを超える場合、本発明者は、車両が速度及びコーナリング角度のデータ収集について、横方向グリップの推定に適するほど十分定常状態ではもはやないと見なす。

上述のように説明した本発明の方法では、定常状態においてパラメータのうちの少なくとも１つ、即ち、平均速度又は平均コーナリング角度、又は変形例として、平均ラップタイムを所与のラインに沿って求めてタイヤの対をこれらの横方向グリップに関して比較することができるようにする。

これらパラメータの任意の１つにより、横方向グリップをタイヤの対を互いに比較することによって推定することができる。

本発明の一好ましい実施形態によれば、これらパラメータのうちの少なくとも２つを推定の正確さの向上のために求める。

また、好ましくは、少なくとも平均速度及び平均コーナリング角度を定常状態で求め、これらは、本発明の実施条件に応じて、しかも、これらパラメータが定常状態において求められるので、平均ラップタイムを求めるよりは正確である。

本発明の有利な一実施形態によれば、平均速度及び平均コーナリング角度は、定常状態において少なくとも８つ、少なくとも１０個の期間から求められる。行った試験結果の示すところによれば、定常状態において少なくとも８つの期間にわたって取った測定値により、満足の行く比較をタイヤの対相互間でなすことができるようにする速度及びコーナリング角度の平均値の統計学的像を得ることができる。

定常条件における測定対象の期間の数は、有利には、１４以下であり、したがって、車両の全走行時間は、タイヤの特性の相当な変化をもたらす場合のあるタイヤ温度の増大を引き起こさないようにする上で、特に長すぎるということはない。

本発明の好ましい一実施形態によれば、車両は、車両がグリップの効いた状態で最高速度に達するまでライダーによって走行される。事実、車両を作動させて操舵すると共に設定された半径の円上においてグリップを効かせて最高速度を達成することができ、そして定常状態におけるその速度での車両の走行を保つ機械的装置を提供することが想定される。しかしながら、研究結果の示すところによれば、このようにして求められた速度を長期間にわたって安定化することができるが、グリップの効いた状態での最高速度を求めるのに要する時間は、非常に長く、上述の機械的装置の所与のセットアップの場合、タイヤによって様々である。したがって、グリップの効いた状態での最高速度を求めるのに要する時間がこのように長いことにより、タイヤが昇温するにつれてタイヤの状態が変化する。グリップの効いた状態での最高速度を求めるのに要する時間は、一対のタイヤごとにばらつきがある場合があるので、測定の客観性が低下する。本発明者は、かくして、ライダーに車両を運転させることにより、より迅速にしかも試験対象のタイヤ対とは無関係に互いに非常に似通った時間でグリップの利いた状態での最高速度に達することができるということを立証した。かくして、タイヤの横方向グリップの推定をできるだけ客観的にすることが可能であり、タイヤは、長すぎるほどの期間にわたって走行されることはなく、タイヤを走行させる期間も又、車両に取り付けられているのが何対のタイヤであるかとは無関係に、互いに実質的に同じである。

また、有利には、本発明によれば、車両を走行させる円の半径は２５〜９０メートルである。この範囲の半径の値により、タイヤ対の横方向グリップを６０〜１２０ｋｍ／ｈの速度で推定することができ、したがって、この範囲の半径の値は、特にモータサイクルの場合にせいぜい車両の実際の使用に対応するようになっている。

より好ましくは、本発明によれば、車両の走行円の半径は、４０メートル未満である。かかる半径の値により、一方においては、グリップの効いた状態での最高速度を制限することができ、その結果、ライダーに対する危害が制限されるようになる。この場合も又、安全上の理由で、かかる方法は、有利には、ライダーがもし事故が起きた場合でもどのようなものにも当たることがないほど十分広くて障害物のないランオフ（run-off）領域によって囲まれた走路上で実施される。したがって、かかる走路を見出すことができるようにするために車両を走行させる円の半径を制限することが好ましい。

本発明の有利な一実施形態によれば、車両の走行円の表面覆いは、０．３〜０．８、好ましくは０．５〜０．６のグリップ数（Grip Number）を有する。また、有利には、グリップ数は、車両が走行しそうな道路のグリップレベルとほぼ同じグリップレベルに対応するために０．５〜０．６である。

上記グリップ数（ＧＰ）は、Findlay/Irvine Grip Tester MKIIを用いて減衰条件下で測定される。

本発明の有利な実施形態によれば、車両の平均コーナリング角度及び／又は平均速度を車両の走行中、連続して記録する定常状態の期間を求め、車両の平均コーナリング角度及び／又は平均速度を定常状態において期間の各々について求め、定常状態における期間の全てについて車両のコーナリング角度及び／又は速度の統計学的平均値を取る。

また、有利には、車両のコーナリング角度及び／又は速度の平均値を２対のタイヤについて統計学的に比較する。その目的は、どの対のタイヤが最善の横方向グリップを示しているかを突き止め、タイヤの対を互いにランクづけすることにある。

本発明のそれ以上の細部及び利点は、取られた測定値の記録を示す図を参照して行われる本発明の一実施形態の説明から以下において明らかになろう。

この方法は、６対のタイヤの相対的横方向グリップをランクづけするためにモータサイクルに６対のタイヤを次々に装着させることによって実施された。
モータサイクルは、標準の工場設定値を備えたホンダ（Honda）６００ＣＢＲであった。

タイヤの対のサイズは、前輪について１２０／７０ＺＲ１７であり、後輪について１８０／５５ＺＲ１７であった。
タイヤのキャンバ角を求めるために、モータサイクルに上述したようにマウントに取り付けられた状態で２つの距離センサのシステムを装備した。２つのセンサは、クラス３ａレーザを用いた光三角測量によって動作し、Optima 356HPVという名称でオプティメス（Optimess）社によって市販されている。

速度を測定するため、モータサイクルにdynamic GPS moduleという名称で２Ｄメスシステメ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

によって市販されている動的ＧＰＳモジュールを取り付けた。

この方法を実施した走路の半径は、３０メートルであった。実用上の目的で、２本のラインを路面上に引いた。これらは、モータサイクルがラップすべき基準円と同心の２つの円であり、約５０センチメートルに実質的に等しい幅の走行ストリップを印付けた。このストリップにより、ライダーは、自分があらかじめ設定された円に沿って運転するようにすることができた。

熟練のプロであるライダーは、モータサイクルが円形走路上に位置した状態で始め、サーキットの２回のラップを行った。その目的は、グリップの効いた状態での最高速度を定めることができることにあった。次に、６回のラップについて測定値を取って定常状態に対応した少なくとも１秒の期間を１０回ほど得ることができるようにした。

上述したように、本発明における定常状態は、変化が２ｋｍ／ｈ以下である速度及び変化が３°以下であるキャンバ角によって定められた。

モータサイクルがサーキット上で費やした時間全体にわたって測定値を記録した。

モータサイクルのキャンバ角の観点で得られた記録図であり、横軸は、走行時間を示し、縦軸は、キャンバ角の値を示している図である。 モータサイクルのキャンバ角の観点で得られた記録図であり、横軸は、走行時間を示し、縦軸は、ｋｍ／ｈで表された速度の値を示している図である。

一対のタイヤに関して測定値を取るのに必要な走行時間（ライダーがグリップの効いた状態での最高速度を定めることができるようにする最初の２回のラップに対する時間を含む）は、７５秒であった。この走行時間は、タイヤの１１３０メートルの走行距離に対応している。測定目的で必要なこの時間及びこの距離は、タイヤの特性を走行中に変更させないほど低いものである。また、この時間及びこの距離は、定常状態において少なくとも１秒の期間を少なくとも８回得ることができる可能性を与えている。

次に、６回のラップの測定期間Ｌを特定し、上述したように定常状態における期間に相当するゾーンＳを探し求めた。これら期間のＳは、線を太くすることによって図示されており、図１及び図２では、定常状態における１０個の期間Ｓを特定した。

期間Ｓの各々にわたり、平均キャンバ角を求めるために平均値を取り、次に、特定した１０個の期間の全てについて統計学的平均値を取った。

当然のことながら、測定信号の処理におけるこれらの種々の段階は、処理を容易にすると共にスピードアップするためにコンピュータ化ツールを用いて実施されるのが良い。かかるコンピュータ化ツールは、例えば、Matlab型のソフトウェアであるのが良い。

車両を走行させてタイヤの種々の対について記録信号を処理すると、横方向グリップの観点でタイヤの対を互いに対してランクづけすることを目的として統計学的比較を行うことが可能であった。この統計学的比較も又、コンピュータ化ツール、例えばMatlab又はExcelを用いて実施可能である。

取った走行上の測定値により、モータサイクルについて試験した６対のタイヤを曖昧さが全くない状態でランクづけすることができた。

他の試験を他のライダー、この場合も又プロのライダーが乗った同一のモータサイクルに取り付けられた同一の対をなすタイヤについて実施した。得られた結果は、測定した速度及びキャンバ角の面において実質的に互いに異なっている値を示したが、これらの差は、ライダーの互いに異なる体格及び体重の面における体つき又はグリップの限界で乗ることができるライダーの相対的技量と関連した作用効果によって説明できる。これとは対照的に、横方向グリップの観点におけるタイヤ対の比較ランクづけを結果の解釈にわたり曖昧さなしで維持した。

この種の試験を乾燥状態の路面と濡れた状態の路面の両方について実施した。両方の場合、一対のタイヤの横方向グリップを推定する方法は、全く適していることが判明した。

Claims (10)

1. 二輪車に装着されるようになった一対のタイヤの横方向グリップを別の対のタイヤとの比較分析によって推定する方法であって、前記タイヤは、一対ずつ前記車両に取り付けられ、前記車両は、該車両がグリップの効いた状態で最高速度に達するまで設定半径の円を描いて走行し、定常状態における前記車両の平均速度及び／又は平均コーナリング角度及び／又は平均ラップタイムを求める、方法。
2. 定常状態においては、１秒〜５秒の期間にわたり、前記平均コーナリング角度の変化は、３°以下であり、又は前記平均速度の変化は、２ｋｍ／ｈ以下である、請求項１記載の方法。
3. 前記平均速度及び前記平均コーナリング角度は、定常状態において少なくとも８つ、少なくとも１０個の期間から求められる、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記平均速度及び前記平均コーナリング角度は、定常状態において１４個以下の期間から求められる、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
5. 前記車両は、該車両がグリップの効いた状態で最高速度に達するまでライダーによって走行される、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の方法。
6. 前記円の半径は、２５〜９０メートルであり、好ましくは、４０メートル未満である、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の方法。
7. 前記円の表面覆いは、０．３〜０．８、好ましくは０．５〜０．６のグリップ数を有する、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の方法。
8. 前記車両の前記平均コーナリング角度及び／又は前記平均速度を前記車両の走行中、連続して記録する定常状態の期間を求め、前記車両の平均コーナリング角度及び／又は平均速度を定常状態において前記期間の各々について求め、定常状態における前記期間の全てについて前記車両の前記コーナリング角度及び／又は前記速度の統計学的平均値を取る、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の方法。
9. 前記車両の前記コーナリング角度及び／又は前記速度の前記平均値を２対のタイヤについて統計学的に比較する、請求項８記載の方法。
10. 前記車両は、モータサイクルである、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の方法。

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