JP3910848B2 - タイヤの残留コーナリングフォースの予測方法、タイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法、及びタイヤの測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの残留コーナリングフォースの予測方法、タイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法、及びタイヤの残留コーナリングフォース及び残留セルフアライニングトルクを測定可能なタイヤの測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車等の車両の直進性及び片流れ現象は、前輪のタイヤの残留コーナリングフォース、残留セルフアライニングトルクに関係があり、その影響を受けることが知られている。
【０００３】
この残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクは、以下のように定義される。
【０００４】
タイヤ中心を原点として、車両の進行方向に直角の方向（横方向）にＹ軸、接地面に対して垂直の方向にＺ軸をとると、スリップ角を与えたタイヤにおいて、車両に及ぼす横向きの力としてのコーナリングフォースの着力点は、タイヤ接地面の進行方向後半にあるため、コーナリングフォースはＺ軸に対してモーメントを持ち、その方向は与えられたスリップ角を減少させる方向に働く。このモーメントをセルフアライニングトルクという。
【０００５】
このスリップ角とコーナリングフォース（ＣＦ）及びセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）とは、スリップ角度±１度以内ではこれら特性はほぼ線形であることが知られており、この傾きをコーナリングフォース（ＣＦ）についてはコーナリングパワー（ＣＰ）、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）についてはセルフアライニングトルクパワー（ＳＡＴＰ）で定義され、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）が０の時のスリップ角で発生するコーナリングフォース（ＣＦ）を残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）、コーナリングフォース（ＣＦ）０の時のスリップ角で発生するセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）として読み取っている。
【０００６】
コーナリングパワー（ＣＰ）やセルフアライニングトルクパワー（ＳＡＴＰ）は操縦安定性の大きな指標となり、また残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）は０に近い値のものほど直進性が良いことが知られている。
【０００７】
ただし、路面には雨水の排水性のために傾き（カント）を有しており、それゆえ、この路面カントに逆らって車両を直進させるように、右側通行地域向け、あるいは左側通行地域向け等に応じて、適当な残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）を与えて生産し出荷するのが普通である。
【０００８】
残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）や残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）、コーナリングパワー（ＣＰ）、セルフアライニングトルクパワー（ＳＡＴＰ）は、生産するタイヤのそれぞれに応じて設計した適当な値に定めるが、特に残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）や残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）はタイヤ製造段階でバラつきが生じ易く、その値が異なるのが常であり、車両の片流れを防ぐには、残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）及び残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）を適当な値の範囲にコントロールする必要がある。
【０００９】
そのため、製造段階において、何等かの手段によりタイヤの残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）及び残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）を測定し、タイヤを選別する必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来、タイヤの残留コーナリングフォース、残留セルフアライニングトルクを測定するには、タイヤ分力計を備えた試験機でタイヤを負荷し、スリップ角を徐々に変化させることによりセルフアライニングトルクが０となる残留コーナリングフォース、またはコーナリングフォースが０となる残留セルフアライニングトルクを直接探して求めるか、または測定したデータにより補間して求める方法が一般的であった（例えば、特開平６−２９４７０９号公報。）
しかし、実際に測定するには、高価で大掛かりなコーナリング試験機で測定する必要があり、また、スリップ角を振るため、残留コーナリングフォースや残留セルフアライニングトルクを判別するには時間がかかった。
【００１１】
また、残留コーナリングフォース値や残留セルフアライングトルク値を求めるには、事前に代用値との関係を確認したり、ばらつきを考慮する必要がある。
【００１２】
判別する一つの代用値としてコニシティもあるが、通常の低速ユニフォミティ試験機では、モーメント成分を測定できないため、正確な残留コーナリングフォース値や残留セルフアライニングトルク値とは対応しない場合がある。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解消するために成されたもので、簡単に、タイヤの残留コーナリングフォースを予測できるタイヤの残留コーナリングフォース予測方法、タイヤの残留セルフアライニングトルクを予測できるタイヤの残留セルフアライニングトルク予測方法、及びタイヤの残留コーナリングフォースや残留セルフアライニングトルクを簡単に測定可能なタイヤの測定装置を提供することが目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法は、同一構造の複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求めて記憶する工程と、前記複数のタイヤと同一構造の被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアフォースを測定する工程と、前記被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアトルクを測定する工程と、前記ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留コーナリングフォースを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００１５】
次に、請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法の作用を説明する。
【００１６】
最初の工程では、被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求め、これを記憶しておく（データベースとして持つ）。
【００１７】
このニューマチックトレールは、スリップ角を振って、ＳＡＴ及びＣＦを測定できる試験装置で予め求めることができる。
【００１８】
例えば、スリップ角を振った時のデータをＸ軸にＳＡＴ、Ｙ軸にＣＦをプロットし、プロットした点を結ぶ直線の傾きＣＦ／ＳＡＴをニューマチックトレールの逆数と定義することができる。
【００１９】
次に、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定する。
【００２０】
プライステアフォース、及びプライステアトルクは周知の方法で求めれば良い。例えば、プライステアフォース（ＰＳ）は、下式（１）から求められる。
【００２１】
ＰＳ＝（ＬＦＤ（表）＋ＬＦＤ（裏））／２・・・・・・（１）
「ＬＦＤ」はラテラルフォースディビエイションのことである。また、「ＬＦＤ（表）＋ＬＦＤ（裏）」は、試験機にて被測定タイヤのＬＦＤを測定した後、その被測定タイヤを逆向きに取り付けてＬＦＤを測定することを意味している。これによりコニシティ（ＣＯＮ）の影響が除かれる。
【００２２】
また、プライステアトルク（ＰＳＭ）は、下式（２）から求められる。
【００２３】
ＰＳＭ＝（ＡＴＤ（表）＋ＡＴＤ（裏））／２・・・・・・（２）
「ＡＴＤ」はアライニングトルクディビエイションのことである。また、「ＡＴＤ（表）＋ＡＴＤ（裏）」は、試験機にて被測定タイヤのＡＴＤを測定した後、その被測定タイヤを逆向きに取り付けてＡＴＤを測定することを意味している。
【００２４】
このプライステアフォース及びプライステアトルクは、例えば、所定のスリップ角度（例えば、スリップ角０度）で被測定タイヤに作用するＣＦ及びＳＡＴを測定可能な構造の簡単な試験機にて測定することができ、高価で構造の複雑なコーナリング試験機を用いる必要はない。
【００２５】
次に、ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留コーナリングフォースを求める。
【００２６】
即ち、図６に示すように、Ｘ軸をＳＡＴ、Ｙ軸をＣＦとし、所定のスリップ角度（例えば０度）での点（プライステアフォースＰＳ、プライステアトルクＰＳＭ）を通る直線（傾きはニューマチックトレールの逆数）を引けば、ＳＡＴが０のときのＣＦが、残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）となる。
【００２７】
このように、請求項１のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法では、予めニューマチックトレールをデータベースとして持っていれば、あとはニューマチックトレールと測定したプライステアフォース及びプライステアトルクとから簡単な演算を行って残留コーナリングフォースを簡単に求めることができる。
【００２８】
請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法は、同一構造の複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求めて記憶する工程と、前記複数のタイヤと同一構造の被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアフォースを測定する工程と、前記被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアトルクを測定する工程と、前記ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクから残留セルフアライニングトルクを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００２９】
次に、請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法の作用を説明する。
【００３０】
請求項２に記載の残留セルフアライニングトルクの予測方法は、請求項１に記載の残留コーナリングフォースと同様にして、ニューマチックトレールの平均値を求めてこれを記憶しておき、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定する。
【００３１】
その後、ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留セルフアライニングトルクを求める。
【００３２】
即ち、図６に示すように、Ｘ軸をＳＡＴ、Ｙ軸をＣＦとし、所定のスリップ角度（例えば０度）での点（プライステアフォース、プライステアトルク）を通る直線（傾きはニューマチックトレールの逆数）を引けば、ＣＦが０のときのＳＡＴが、残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）となる。
【００３３】
このように、請求項２のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法では、予めニューマチックトレールをデータベースとして持っていれば、あとはニューマチックトレールと測定したプライステアフォース及びプライステアトルクとから簡単な演算を行って残留セルフアラインングトルクを簡単に求めることができる。
【００３４】
請求項３に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法は、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第１のスリップ角で測定する工程と、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第２のスリップ角で測定する工程と、第１のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクと、第２のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクから、残留コーナリングフォースを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００３５】
次に、請求項３に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法の作用を説明する。
【００３６】
請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法では、予め被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求め、これをデータベースとして持っていたが、請求項３に記載の残留コーナリングフォースの予測方法では、データベースを持つ代わりに被測定タイヤを異なる２つのスリップ角で各々プライステアフォース及びプライステアトルクを求め、例えば、２つの異なるスリップ角のデータをＸ軸にＳＡＴ、Ｙ軸にＣＦをプロットし、プロットした２点を結ぶ直線の傾きＣＦ／ＳＡＴをニューマチックトレールとしている。
【００３７】
なお、その後、所定のスリップ角（例えば０度）で被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定し、請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法と同様にしてニューマチックトレール、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留コーナリングフォースを求めることができる。
【００３８】
請求項４に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法は、発明は、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第１のスリップ角で測定する工程と、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第２のスリップ角で測定する工程と、第１のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクと、第２のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクとから、残留セルフアライニングトルクを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００３９】
次に、請求項４に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法の作用を説明する。
【００４０】
請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法では、予め被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求め、これをデータベースとして持っていたが、請求項４に記載の残留セルフアライニングトルクの予測方法では、データベースを持つ代わりに被測定タイヤを異なる２つのスリップ角で各々プライステアフォース及びプライステアトルクを求め、例えば、２つの異なるスリップ角のデータをＸ軸にＳＡＴ、Ｙ軸にＣＦをプロットし、プロットした２点を結ぶ直線の傾きＣＦ／ＳＡＴをニューマチックトレールとしている。
【００４１】
なお、その後、所定のスリップ角（例えば０度）で被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定し、請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法と同様にしてニューマチックトレール、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留セルフアライニングトルクを求めることができる。
【００４２】
請求項５に記載のタイヤの測定装置は、被測定タイヤを回転可能に支持するタイヤ支持手段と、外周面が前記被測定タイヤの走行面とされるタイヤ回転手段と、前記タイヤ支持手段に支持された前記被測定タイヤのトレッドと、前記タイヤ回転手段の外周面とを荷重をかけて接触させる荷重付与手段と、前記タイヤ支持手段に支持された被測定タイヤを回転させる回転駆動手段と、前記タイヤ支持手段または前記タイヤ支持手段に設けられ、前記被測定タイヤに作用する力の方向及び値を測定する測定センサーと、記憶手段に予め記憶しておいたタイヤのニューマチックトレールと、測定センサーで測定されて得られた前記被測定タイヤのプライステアフォースとプライステアトルクとから残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクを求める演算装置と、を有することを特徴としている。
【００４３】
次に、請求項５に記載のタイヤの測定装置の作用を説明する。
【００４４】
この請求項５に記載のタイヤの測定装置は、前述したタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法及びタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法を簡単に行うためのものである。
【００４５】
先ず、演算装置には、被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレール（平均値）が記憶されている。
【００４６】
被測定タイヤはタイヤ支持手段に支持され、該測定タイヤは、荷重付与手段によりタイヤ回転手段へ荷重をかけられた状態で接触し、回転駆動手段にて回転させられる。なお、このときのスリップ角は、例えば０度でよい。
【００４７】
測定センサーは、回転する被測定タイヤに作用する力の方向及び値、請求項１の作用で説明したように、ＬＦＤ及びＡＴＤを測定し、測定値から演算装置はプライステアフォース及びプライステアトルクを演算する。
【００４８】
さらに演算装置は、ニューマチックトレール、演算したプライステアフォース、及びプライステアトルクとから残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクを演算する。この演算の過程は、請求項１、２で説明した方法と同一の方法である。
【００４９】
このように、請求項５のタイヤの測定装置では、予め記憶しておいたニューマチックトレールと、測定して得たプライステアフォース及びプライステアトルクとから演算を行って残留コーナリングフォースや残留セルフアライニングトルクを簡単に求めることができる。
【００５０】
なお、演算装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。
【００５１】
また、タイヤの測定装置の機構部分は、タイヤのスリップ角を振る必要がなく、コーナリング試験機よりも簡単な構成ですむ。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るタイヤの測定装置１０を図面を照して詳細に説明する。
【００５３】
図１に示すように、タイヤの測定装置１０では、矩形枠体１１の支柱１２の略中央部間に、水平方向に平行に延びる一対のレール１４が架け渡されている。
【００５４】
このレール１４には、レールと嵌合する一対の溝が底面に形成された矩形の支持枠１６が、溝部でレールと嵌合され、レールに沿って移動可能に設けられてる。
【００５５】
支持枠１６には、図２にも示すように、扁平な円柱状でかつ中心に回転軸を備えた第１のロードドラム１８が、鉛直方向を中心に回転可能に軸支されている（即ち、第１のロードドラム１８の赤道面は水平。）。
【００５６】
第１のロードドラム１８の回転軸の下端には、第１のロードドラム１８を回転させるためのモータ２０が連結されている。
【００５７】
また、支持枠１６の底面略中央部には、中心部に雌螺子が形成されたブロック２２が固定されており、このブロック２２には、レール１４に対して平行となるように矩形枠体１１に回転可能に架け渡された螺子棒２４が螺合されている。
【００５８】
この螺子棒２４の一端にはプーリが固定されており、このプーリはベルトを介してモータ２６の回転軸に連結されている。
【００５９】
ブロック２２、螺子棒２４、及びモータ２６は、第１のロードドラム１８をレール１４に沿って水平方向に移動させる移動機構として作用し、モータ２６を回転させることにより、支持枠１６、第１のロードドラム１８、及びモータ２０を一体に水平方向、すなわち被測定タイヤ２７に対して接近及び離反する方向に移動させることができる。
【００６０】
矩形枠体１１の側部には、多数の搬送ローラを水平面内で平行に支持枠２８の上部に回転可能に支持して構成されたローラコンベア３０が配置されている。
【００６１】
このローラコンベア３０は、搬送ローラが図示しないモータにより回転され、被測定タイヤ２７を搬送する。
【００６２】
ローラコンベア３０の途中には、長さが短い搬送ローラを対向させて複数配置させることにより、下側ハーフリム通過用空間が形成されている。
【００６３】
下側ハーフリム通過用空間より上流側のローラコンベア３０を挟んだ位置には、固定配置されたストッパーアーム３２Ａと、ストッパーアーム３２Ａ方向に常時付勢されると共に揺動自在に設けられたセンタリングアーム３２Ｂとで構成されたセンタリング機構が配置されている。
【００６４】
ローラコンベア３０により搬送されてきた被測定タイヤ２７は、ストッパーアーム３２Ａにより停止され、ストッパーアーム３２Ａとセンタリングアーム３２Ｂとで挟むようにして被測定タイヤ２７をローラコンベア３０のセンターに位置させ、以後被測定タイヤ２７がローラコンベア３０の中心位置を搬送されるように位置決めする。
【００６５】
下側ハーフリム通過用空間の上流側位置には、通過する被測定タイヤ２７を検出するための発光素子と受光素子とで構成されたタイヤ通過センサ３１が設けられている。
【００６６】
また、下側ハーフリム通過用空間を挟んだ左右の位置には、被測定タイヤ２７を四方から挟んで下側ハーフリム通過用空間上に位置させる４本の位置決めアーム３４が揺動自在に設けられている。
【００６７】
位置決めアーム３４は、図示しないモータの回転軸に連結されており、タイヤ通過センサ３１によって被測定タイヤ２７の通過が検出されたタイミングで被測定タイヤ２７を四方から挟むように駆動される。
【００６８】
また、下側ハーフリム通過用空間を挟んで下方には、回転軸を鉛直方向とした下側スピンドル３７が油圧シリンダ３６によって上下動可能に配置されている。
【００６９】
この下側スピンドル３７の先端には、第１のロック・アンロック機構を介して下側ハーフリム３８が取り付けられている。
【００７０】
油圧シリンダ３６は、図示しない油圧配管を介して油圧発生装置に連結されている。
【００７１】
この油圧発生装置は、空気源に接続された電磁弁に接続されており、電磁弁を切り換え制御することにより発生する油圧の大きさが制御される。
【００７２】
下側ハーフリム通過用空間を挟んで上方には、スピンドル軸受けに軸支された上側スピンドル４２が配置されている。
【００７３】
上側スピンドル４２も下側スピンドル３７と同様に回転軸を鉛直方向としている。
【００７４】
この上側スピンドル４２のスピンドル軸受けは、２本のアームによって矩形枠体１１の支柱１２の側面に回転可能に支持されている。
【００７５】
上側スピンドル４２の上端は、ベルト４４及びギヤボックス４６を介して矩形枠体１１の上部に固定されたスピンドルモータ４８の回転軸に連結されている。
【００７６】
また、上側スピンドル４２の下端には、上側ハーフリム４０が固定されている。
【００７７】
図３に示すように、下側ハーフリム３８の上側及び上側ハーフリム４０の下側には、各ハーフリムをロック及びアンロックさせるための第２のロック・アンロック機構５２が形成されている。
【００７８】
第２のロック・アンロック機構５２の側面には、被測定タイヤ２７内に空気を導入すると共に被測定タイヤ２７内の空気を排気するための電磁弁５４、及び被測定タイヤ２７の内圧を検出する圧力センサ５６が設けられている。
【００７９】
この電磁弁５４は、配管を介して図示しない空気源に接続されている。
【００８０】
また、上側スピンドル４２には、ｘ、ｙ、ｚ３軸方向（被測定タイヤ２７の上下方向、前後方向、及び左右方向の３方向）の力の変動と各軸周りのモーメントを検出する３成分力型センサ５８Ａ（図３では図示せず。図４参照。）、上側スピンドル４２の１回転あたりに１つのパルスを出力するエンコーダ５８Ｂ（図３では図示せず。図４参照。）、及び第１のロードドラム１８、及び後述する第２のロードドラム１８’から被測定タイヤ２７に作用する押し付け荷重を測定するロードセル３８Ｃ（図３では図示せず。図４参照。）を備えた測定センサ５８が内蔵されている。
【００８１】
この３成分力型センサ５８Ａにより、タイヤ上下軸力Ｆｚ、タイヤ前後軸力Ｆｘ、タイヤ左右軸力Ｆｙ、タイヤ上下軸回りのモーメントを検出することができる。
【００８２】
なお、タイヤ左右軸力Ｆｙが残留コーナリングフォースに対応し、タイヤ上下軸回りのモーメントが残留セルフアライニングトルクに対応する。
【００８３】
また、エンコーダ５８Ｂから出力されるパルスにより測定タイミング、被測定タイヤ２７の回転速度、被測定タイヤ２７と接触して回転している状態でのロードドラムの回転速度を検出することができる。
【００８４】
このセンサは、下側スピンドル３７にも同様に取付可能である。
【００８５】
図４に示すように、測定センサ５８の３成分力型センサ５８Ａは、プリアンプ６０及びフィルタ６２を介して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アナライザ６４に接続されている。
【００８６】
また、ＦＦＴアナライザ６４には、エンコーダ５８Ｂが接続されている。ＦＦＴアナライザ６４は、パーソナルコンピュータ６６に接続されており、パーソナルコンピュータによりフーリエ変換のタイミングが制御されると共に、フーリエ変換の結果をパーソナルコンピュータに入力する。
【００８７】
また、第１のロック・アンロック機構、第２のロック・アンロック機構５２、モータ２０、２６、３６、スピンドルモータ４８、電磁弁５４、油圧を制御する電磁弁等の制御対象部ＭＣは、シーケンス制御ユニット６８を介してパーソナルコンピュータ６６に接続されている。
【００８８】
また、パーソナルコンピュータ６６には、タイヤ内圧を検出する圧力センサ５６、エンコーダ５８Ｂ、及び被測定タイヤ２７の押し付け荷重を検出するロードセル５８Ｃが接続されている。
（作用）
以下、本実施形態のタイヤの測定装置の動作について図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００８９】
ストッパーアーム３２Ａとセンタリングアーム３２Ｂとでローラコンベア３０のセンターに位置するように位置決めされ、ローラコンベア３０で搬送されてきた被測定タイヤ２７が、タイヤ通過センサ３１により検出されると、ステップ２００で測定位置に到達したと判断され、ステップ２０２で４本の位置決めアーム３４を駆動して被測定タイヤ２７を挟持することにより下側ハーフリム通過用空間上に被測定タイヤ２７が停止される。
【００９０】
ステップ２０４では、油圧シリンダ３６を制御することにより下側スピンドル３７を上昇させる。
【００９１】
このとき、第１のロック・アンロック機構により下側スピンドル３７の先端には下側ハーフリム３８がロックされている。
【００９２】
このため、下側スピンドル３７の上昇に伴って下側ハーフリム３８が上昇する。
【００９３】
これにより、下側ハーフリム３８に被測定タイヤ２７が載置された状態で、下側スピンドル３７は上側ハーフリム４０が取り付けられた上側スピンドル４２まで上昇される。
【００９４】
このとき、下側スピンドル３７は、予め規格で定められたリム幅で停止され、上側ハーフリム４０と下側ハーフリム３８との間に被測定タイヤ２７が挟持される。
【００９５】
次にステップ２０６で第２のロック・アンロック機構５２を制御して上側ハーフリム及び下側ハーフリムをロックさせ、ステップ２０８で電磁弁５４を制御することにより被測定タイヤ２７に空気を圧入し、圧力センサ５６からの信号を取り込み内圧が規定の圧力になるようにコントロールする。
【００９６】
内圧が規定の圧力になるとステップ２１０で、下側スピンドルと下側ハーフリムとのロックを解除し、下側ハーフリムを下側スピンドルに対してフリーとする。
【００９７】
これにより、被測定タイヤ２７は、上側ハーフリム４０及び下側ハーフリム３８と共に回転可能になる。
【００９８】
ステップ２１２で被測定タイヤ２７の内圧を検査した後、ステップ２１４でモータ２６を回転させて第１のロードドラム１８を前進させて空気が圧入された被測定タイヤ２７に第１のロードドラム１８を押し付け、押し付け荷重をかける。
【００９９】
ステップ２１６で測定センサ５８に内臓されているロードセル３８Ｃの出力に基づいて押し付け荷重が規定値になったか否かを判断し、押し付け荷重が規定値になったと判断されると、ステップ２１８に移行し、第１のロードドラム１８またはスピンドルモータ４８で被測定タイヤ２７を予め定めた速度で第１の方向に回転させ、３成分力型センサ５８Ａで検出された信号をコンピュータで処理する。
【０１００】
ここでは、少なくともＬＦＤとＡＴＤの測定を行う。なお、スピンドル軸受け側に３成分力型センサ５８Ａを取り付けているので、このステップ２１８において、ＲＦＶ等を測定することもできる。
【０１０１】
次のステップ２２０では、ステップ２１８の場合とは逆方向である第２の方向に被測定タイヤ２７を予め定めた速度で回転させ、３成分力型センサ５８Ａで検出された信号をコンピュータで処理する。ここでは、ステップ１１８と同様に少なくともＬＦＤとＡＴＤの測定を行う。
【０１０２】
次のステップ２２２では、コンピュータは、先ず、第１の方向に回転させたときのＬＦＤと第２の方向に回転させたときのＬＦＤとからＰＳを演算し、第１の方向に回転させたときのＡＴＤと第２の方向に回転させたときのＡＴＤとからＰＳＭを演算し、その後、このＰＳ、及びＰＳＭと、予め記憶しておいたニューマチックトレールとからＲＣＦ、及びＲＳＡＴを演算する。
【０１０３】
なお、演算して得られたＲＣＦの値及びＲＳＡＴの値は、コンピュータのディスプレイに表示される。
【０１０４】
次に、ステップ２２４に移行し、ロードドラム１８を後退させて、待機位置まで移動させる。
【０１０５】
被測定タイヤ２７の回転が停止した後、ステップ２２６で電磁弁５４を制御することにより被測定タイヤ２７内の空気を排気する。
【０１０６】
ステップ２２８で圧力センサ５６出力に基づいて被測定タイヤ２７の内圧が０になったか否かを判断し、被測定タイヤ２７の内圧が０になったと判断されると、ステップ２３０で下側ハーフリムを下側スピンドルにロックし、ステップ２３２で第２のロック・アンロック機構を制御して上側ハーフリムと下側ハーフリムとのロックを解除する。
【０１０７】
上側ハーフリムと下側ハーフリムとのロック解除後、ステップ２３４で下側スピンドルを下降する。
【０１０８】
これにより、被測定タイヤ２７が下側ハーフリムに載置された状態で下側スピンドルが下降される。
【０１０９】
下側スピンドルが下側スピンドル通過空間より下に下降すると被測定タイヤ２７が搬送ローラに当接して下側ハーフリムよりリリースされ、次にステップ２３６へ移行し、リリースされた被測定タイヤ２７はローラコンベア３０により下流方向に搬送される。
【０１１０】
上記の動作を連続で行うことにより、全自動運転で連続して被測定タイヤ２７を測定し、測定後の処理を自動的に行うことができる。
【０１１１】
本実施の形態によれば、タイヤの製造ラインで、残留コーナリングフォース及び残留セルフアライニングトルクを精度良く簡単に得ることができる。
【０１１２】
また、全自動で測定が行われるので、運転のための人手が不要になる。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、予め記憶しておいたタイヤ（被測定タイヤ２７と同一構造のタイヤ）のニューマチックトレール（複数のタイヤの平均値）を用いて残留コーナリングフォース及び残留セルフアライニングトルクを得たが、被測定タイヤ２７のニューマチックトレールを用いても良い。
【０１１３】
例えば、スリップ角０度の時の点と、スリップ角１度の時の点とを結ぶ直線からニューマチックトレールを求めれば良い。
【０１１４】
上記実施形態のタイヤの測定装置１０では、予め定めたスリップ角での測定しかできないが、例えば、ロードドラム１８のタイヤに対する角度を変更可能に改造する、ロードドラム１８とは被測定タイヤ２７に対するスリップ角が異なる別のロードドラムを別に設ける、被測定タイヤを保持する機構部分（軸）の角度を変更可能に改造する等すれば良い。
【０１１５】
例えば、別のロードドラムを設ける例としては、図１３（Ａ）に示すように、上側スピンドル４２及び下側スピンドル３７の軸線を境にして第１のロードドラム１８の反対側には、第１のロードドラム１８と同様の機構（矩形枠体１１’、支柱１２’、レール１４’、支持枠１６’、モータ２０’、ブロック２２’、螺子棒２４’、モータ２６’等）で駆動される第２のロードドラム１８’を配置する。
【０１１６】
図１３（Ｂ）に示すように、この第２のロードドラム１８’の赤道面ＣＬ’は、第２のロードドラム１８’の中心と被測定タイヤ２７の中心とを結ぶ軸Ｓの回りに、該被測定タイヤ２７の赤道面ＣＬに対して角度θ（例えば０．５度）で傾斜している。なお、この角度θは、スリップ角に相当するものである。
【０１１７】
図１３の装置の場合、測定を２回行う必要はあるが、スリップアングルを徐々に変えながら測定する従来装置よりは機構も簡単であり、測定時間も短時間で済む。
【０１１８】
なお、図７には、ＲＳＡＴと車両操縦時の微小舵域での剛性感評点との関係が示されており、図８には、ＲＳＡＴと車両流れ評点との関係が示されている。
【０１１９】
また、図９及び図１０に示すように、ＲＳＡＴを大きく振った場合に、従来通りＲＣＦとは対応するが、コニシティ（ＣＯＮ）とは対応しないケースもある。
【０１２０】
図１１は、ある種類のタイヤについて、従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴ（横軸）と、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係が示されており、図１２は、図１１とは別のある種のタイヤについて従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴ（横軸）と、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係が示されている。
【０１２１】
何れのケースも、ＲＳＡＴ精度良く予測できていることが分かる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留コーナリングフォースを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２３】
請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留セルフアライニングトルクを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２４】
請求項３に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留コーナリングフォースを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２５】
請求項４に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留セルフアライニングトルクを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２６】
また、請求項５に記載のタイヤの測定装置によれば、簡単に精度良くタイヤの残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクを求めることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態のタイヤの測定装置の側面図である。
【図２】 本実施の形態のタイヤの測定装置の測定部分を示す斜視図である。
【図３】 本実施の形態のタイヤの測定装置の測定部分を示す側面図である。
【図４】 本実施の形態のタイヤの測定装置の演算部分のブロック図である。
【図５】 本実施の形態のタイヤの測定装置による測定制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクの求め方を示すグラフである。
【図７】 ＲＳＡＴと車両操縦時の剛性感評点との関係を示したグラフである。
【図８】 ＲＳＡＴと車両流れ評点との関係を示したグラフである。
【図９】 ＲＳＡＴとＲＣＦとの関係を示すグラフである。
【図１０】 ＲＳＡＴとコニシティ（ＣＯＮ）との関係を示すグラフである。
【図１１】 ある種類のタイヤについて、従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴと、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係を示すグラフである。
【図１２】 別のある種のタイヤについて従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴと、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係を示したグラフである。
【図１３】 （Ａ）は他の実施形態に係るタイヤの測定装置の側面図であり、（Ｂ）は被測定タイヤと第２のロードドラムとの位置関係を示した説明図である。
【符号の説明】
１０ タイヤの測定装置
１１ 矩形枠体（荷重付与手段）
１２ 支柱（荷重付与手段）
１４ レール（荷重付与手段）
１６ 支持枠（荷重付与手段）
１８ ロードドラム（タイヤ回転手段）
２０ モータ（回転駆動手段）
２２ ブロック（荷重付与手段）
２４ 螺子棒（荷重付与手段）
２６ モータ（荷重付与手段）
２７ 被測定タイヤ
３７ 下側スピンドル（タイヤ支持手段）
３８ 下側ハーフリム（タイヤ支持手段）
４０ 上側ハーフリム（タイヤ支持手段）
４２ 上側スピンドル（タイヤ支持手段）
４８ スピンドルモータ
５８ 測定センサ
６４ ＦＦＴアナライザ（演算装置）
６６ パーソナルコンピュータ（演算装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの残留コーナリングフォースの予測方法、タイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法、及びタイヤの残留コーナリングフォース及び残留セルフアライニングトルクを測定可能なタイヤの測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車等の車両の直進性及び片流れ現象は、前輪のタイヤの残留コーナリングフォース、残留セルフアライニングトルクに関係があり、その影響を受けることが知られている。
【０００３】
この残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクは、以下のように定義される。
【０００４】
タイヤ中心を原点として、車両の進行方向に直角の方向（横方向）にＹ軸、接地面に対して垂直の方向にＺ軸をとると、スリップ角を与えたタイヤにおいて、車両に及ぼす横向きの力としてのコーナリングフォースの着力点は、タイヤ接地面の進行方向後半にあるため、コーナリングフォースはＺ軸に対してモーメントを持ち、その方向は与えられたスリップ角を減少させる方向に働く。このモーメントをセルフアライニングトルクという。
【０００５】
このスリップ角とコーナリングフォース（ＣＦ）及びセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）とは、スリップ角度±１度以内ではこれら特性はほぼ線形であることが知られており、この傾きをコーナリングフォース（ＣＦ）についてはコーナリングパワー（ＣＰ）、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）についてはセルフアライニングトルクパワー（ＳＡＴＰ）で定義され、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）が０の時のスリップ角で発生するコーナリングフォース（ＣＦ）を残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）、コーナリングフォース（ＣＦ）０の時のスリップ角で発生するセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）として読み取っている。
【０００６】
コーナリングパワー（ＣＰ）やセルフアライニングトルクパワー（ＳＡＴＰ）は操縦安定性の大きな指標となり、また残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）は０に近い値のものほど直進性が良いことが知られている。
【０００７】
ただし、路面には雨水の排水性のために傾き（カント）を有しており、それゆえ、この路面カントに逆らって車両を直進させるように、右側通行地域向け、あるいは左側通行地域向け等に応じて、適当な残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）を与えて生産し出荷するのが普通である。
【０００８】
残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）や残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）、コーナリングパワー（ＣＰ）、セルフアライニングトルクパワー（ＳＡＴＰ）は、生産するタイヤのそれぞれに応じて設計した適当な値に定めるが、特に残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）や残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）はタイヤ製造段階でバラつきが生じ易く、その値が異なるのが常であり、車両の片流れを防ぐには、残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）及び残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）を適当な値の範囲にコントロールする必要がある。
【０００９】
そのため、製造段階において、何等かの手段によりタイヤの残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）及び残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）を測定し、タイヤを選別する必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来、タイヤの残留コーナリングフォース、残留セルフアライニングトルクを測定するには、タイヤ分力計を備えた試験機でタイヤを負荷し、スリップ角を徐々に変化させることによりセルフアライニングトルクが０となる残留コーナリングフォース、またはコーナリングフォースが０となる残留セルフアライニングトルクを直接探して求めるか、または測定したデータにより補間して求める方法が一般的であった（例えば、特開平６−２９４７０９号公報。）
しかし、実際に測定するには、高価で大掛かりなコーナリング試験機で測定する必要があり、また、スリップ角を振るため、残留コーナリングフォースや残留セルフアライニングトルクを判別するには時間がかかった。
【００１１】
また、残留コーナリングフォース値や残留セルフアライングトルク値を求めるには、事前に代用値との関係を確認したり、ばらつきを考慮する必要がある。
【００１２】
判別する一つの代用値としてコニシティもあるが、通常の低速ユニフォミティ試験機では、モーメント成分を測定できないため、正確な残留コーナリングフォース値や残留セルフアライニングトルク値とは対応しない場合がある。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解消するために成されたもので、簡単に、タイヤの残留コーナリングフォースを予測できるタイヤの残留コーナリングフォース予測方法、タイヤの残留セルフアライニングトルクを予測できるタイヤの残留セルフアライニングトルク予測方法、及びタイヤの残留コーナリングフォースや残留セルフアライニングトルクを簡単に測定可能なタイヤの測定装置を提供することが目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法は、同一構造の複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求めて記憶する工程と、前記複数のタイヤと同一構造の被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアフォースを測定する工程と、前記被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアトルクを測定する工程と、前記ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留コーナリングフォースを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００１５】
次に、請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法の作用を説明する。
【００１６】
最初の工程では、被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求め、これを記憶しておく（データベースとして持つ）。
【００１７】
このニューマチックトレールは、スリップ角を振って、ＳＡＴ及びＣＦを測定できる試験装置で予め求めることができる。
【００１８】
例えば、スリップ角を振った時のデータをＸ軸にＳＡＴ、Ｙ軸にＣＦをプロットし、プロットした点を結ぶ直線の傾きＣＦ／ＳＡＴをニューマチックトレールの逆数と定義することができる。
【００１９】
次に、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定する。
【００２０】
プライステアフォース、及びプライステアトルクは周知の方法で求めれば良い。例えば、プライステアフォース（ＰＳ）は、下式（１）から求められる。
【００２１】
ＰＳ＝（ＬＦＤ（表）＋ＬＦＤ（裏））／２・・・・・・（１）
「ＬＦＤ」はラテラルフォースディビエイションのことである。また、「ＬＦＤ（表）＋ＬＦＤ（裏）」は、試験機にて被測定タイヤのＬＦＤを測定した後、その被測定タイヤを逆向きに取り付けてＬＦＤを測定することを意味している。これによりコニシティ（ＣＯＮ）の影響が除かれる。
【００２２】
また、プライステアトルク（ＰＳＭ）は、下式（２）から求められる。
【００２３】
ＰＳＭ＝（ＡＴＤ（表）＋ＡＴＤ（裏））／２・・・・・・（２）
「ＡＴＤ」はアライニングトルクディビエイションのことである。また、「ＡＴＤ（表）＋ＡＴＤ（裏）」は、試験機にて被測定タイヤのＡＴＤを測定した後、その被測定タイヤを逆向きに取り付けてＡＴＤを測定することを意味している。
【００２４】
このプライステアフォース及びプライステアトルクは、例えば、所定のスリップ角度（例えば、スリップ角０度）で被測定タイヤに作用するＣＦ及びＳＡＴを測定可能な構造の簡単な試験機にて測定することができ、高価で構造の複雑なコーナリング試験機を用いる必要はない。
【００２５】
次に、ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留コーナリングフォースを求める。
【００２６】
即ち、図６に示すように、Ｘ軸をＳＡＴ、Ｙ軸をＣＦとし、所定のスリップ角度（例えば０度）での点（プライステアフォースＰＳ、プライステアトルクＰＳＭ）を通る直線（傾きはニューマチックトレールの逆数）を引けば、ＳＡＴが０のときのＣＦが、残留コーナリングフォース（ＲＣＦ）となる。
【００２７】
このように、請求項１のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法では、予めニューマチックトレールをデータベースとして持っていれば、あとはニューマチックトレールと測定したプライステアフォース及びプライステアトルクとから簡単な演算を行って残留コーナリングフォースを簡単に求めることができる。
【００２８】
請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法は、同一構造の複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求めて記憶する工程と、前記複数のタイヤと同一構造の被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアフォースを測定する工程と、前記被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアトルクを測定する工程と、前記ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクから残留セルフアライニングトルクを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００２９】
次に、請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法の作用を説明する。
【００３０】
請求項２に記載の残留セルフアライニングトルクの予測方法は、請求項１に記載の残留コーナリングフォースと同様にして、ニューマチックトレールの平均値を求めてこれを記憶しておき、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定する。
【００３１】
その後、ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留セルフアライニングトルクを求める。
【００３２】
即ち、図６に示すように、Ｘ軸をＳＡＴ、Ｙ軸をＣＦとし、所定のスリップ角度（例えば０度）での点（プライステアフォース、プライステアトルク）を通る直線（傾きはニューマチックトレールの逆数）を引けば、ＣＦが０のときのＳＡＴが、残留セルフアライニングトルク（ＲＳＡＴ）となる。
【００３３】
このように、請求項２のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法では、予めニューマチックトレールをデータベースとして持っていれば、あとはニューマチックトレールと測定したプライステアフォース及びプライステアトルクとから簡単な演算を行って残留セルフアラインングトルクを簡単に求めることができる。
【００３４】
請求項３に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法は、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第１のスリップ角で測定する工程と、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第２のスリップ角で測定する工程と、第１のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクと、第２のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクから、残留コーナリングフォースを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００３５】
次に、請求項３に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法の作用を説明する。
【００３６】
請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法では、予め被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求め、これをデータベースとして持っていたが、請求項３に記載の残留コーナリングフォースの予測方法では、データベースを持つ代わりに被測定タイヤを異なる２つのスリップ角で各々プライステアフォース及びプライステアトルクを求め、例えば、２つの異なるスリップ角のデータをＸ軸にＳＡＴ、Ｙ軸にＣＦをプロットし、プロットした２点を結ぶ直線の傾きＣＦ／ＳＡＴをニューマチックトレールとしている。
【００３７】
なお、その後、所定のスリップ角（例えば０度）で被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定し、請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法と同様にしてニューマチックトレール、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留コーナリングフォースを求めることができる。
【００３８】
請求項４に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法は、発明は、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第１のスリップ角で測定する工程と、被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第２のスリップ角で測定する工程と、第１のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクと、第２のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクとから、残留セルフアライニングトルクを求める工程と、を有することを特徴としている。
【００３９】
次に、請求項４に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法の作用を説明する。
【００４０】
請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法では、予め被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求め、これをデータベースとして持っていたが、請求項４に記載の残留セルフアライニングトルクの予測方法では、データベースを持つ代わりに被測定タイヤを異なる２つのスリップ角で各々プライステアフォース及びプライステアトルクを求め、例えば、２つの異なるスリップ角のデータをＸ軸にＳＡＴ、Ｙ軸にＣＦをプロットし、プロットした２点を結ぶ直線の傾きＣＦ／ＳＡＴをニューマチックトレールとしている。
【００４１】
なお、その後、所定のスリップ角（例えば０度）で被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを測定し、請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法と同様にしてニューマチックトレール、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留セルフアライニングトルクを求めることができる。
【００４２】
請求項５に記載のタイヤの測定装置は、被測定タイヤを回転可能に支持するタイヤ支持手段と、外周面が前記被測定タイヤの走行面とされるタイヤ回転手段と、前記タイヤ支持手段に支持された前記被測定タイヤのトレッドと、前記タイヤ回転手段の外周面とを荷重をかけて接触させる荷重付与手段と、前記タイヤ支持手段に支持された被測定タイヤを回転させる回転駆動手段と、前記タイヤ支持手段または前記タイヤ支持手段に設けられ、前記被測定タイヤに作用する力の方向及び値を測定する測定センサーと、記憶手段に予め記憶しておいたタイヤのニューマチックトレールと、測定センサーで測定されて得られた前記被測定タイヤのプライステアフォースとプライステアトルクとから残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクを求める演算装置と、を有することを特徴としている。
【００４３】
次に、請求項５に記載のタイヤの測定装置の作用を説明する。
【００４４】
この請求項５に記載のタイヤの測定装置は、前述したタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法及びタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法を簡単に行うためのものである。
【００４５】
先ず、演算装置には、被測定タイヤと同一構造とされた複数のタイヤのニューマチックトレール（平均値）が記憶されている。
【００４６】
被測定タイヤはタイヤ支持手段に支持され、該測定タイヤは、荷重付与手段によりタイヤ回転手段へ荷重をかけられた状態で接触し、回転駆動手段にて回転させられる。なお、このときのスリップ角は、例えば０度でよい。
【００４７】
測定センサーは、回転する被測定タイヤに作用する力の方向及び値、請求項１の作用で説明したように、ＬＦＤ及びＡＴＤを測定し、測定値から演算装置はプライステアフォース及びプライステアトルクを演算する。
【００４８】
さらに演算装置は、ニューマチックトレール、演算したプライステアフォース、及びプライステアトルクとから残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクを演算する。この演算の過程は、請求項１、２で説明した方法と同一の方法である。
【００４９】
このように、請求項５のタイヤの測定装置では、予め記憶しておいたニューマチックトレールと、測定して得たプライステアフォース及びプライステアトルクとから演算を行って残留コーナリングフォースや残留セルフアライニングトルクを簡単に求めることができる。
【００５０】
なお、演算装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。
【００５１】
また、タイヤの測定装置の機構部分は、タイヤのスリップ角を振る必要がなく、コーナリング試験機よりも簡単な構成ですむ。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るタイヤの測定装置１０を図面を照して詳細に説明する。
【００５３】
図１に示すように、タイヤの測定装置１０では、矩形枠体１１の支柱１２の略中央部間に、水平方向に平行に延びる一対のレール１４が架け渡されている。
【００５４】
このレール１４には、レールと嵌合する一対の溝が底面に形成された矩形の支持枠１６が、溝部でレールと嵌合され、レールに沿って移動可能に設けられてる。
【００５５】
支持枠１６には、図２にも示すように、扁平な円柱状でかつ中心に回転軸を備えた第１のロードドラム１８が、鉛直方向を中心に回転可能に軸支されている（即ち、第１のロードドラム１８の赤道面は水平。）。
【００５６】
第１のロードドラム１８の回転軸の下端には、第１のロードドラム１８を回転させるためのモータ２０が連結されている。
【００５７】
また、支持枠１６の底面略中央部には、中心部に雌螺子が形成されたブロック２２が固定されており、このブロック２２には、レール１４に対して平行となるように矩形枠体１１に回転可能に架け渡された螺子棒２４が螺合されている。
【００５８】
この螺子棒２４の一端にはプーリが固定されており、このプーリはベルトを介してモータ２６の回転軸に連結されている。
【００５９】
ブロック２２、螺子棒２４、及びモータ２６は、第１のロードドラム１８をレール１４に沿って水平方向に移動させる移動機構として作用し、モータ２６を回転させることにより、支持枠１６、第１のロードドラム１８、及びモータ２０を一体に水平方向、すなわち被測定タイヤ２７に対して接近及び離反する方向に移動させることができる。
【００６０】
矩形枠体１１の側部には、多数の搬送ローラを水平面内で平行に支持枠２８の上部に回転可能に支持して構成されたローラコンベア３０が配置されている。
【００６１】
このローラコンベア３０は、搬送ローラが図示しないモータにより回転され、被測定タイヤ２７を搬送する。
【００６２】
ローラコンベア３０の途中には、長さが短い搬送ローラを対向させて複数配置させることにより、下側ハーフリム通過用空間が形成されている。
【００６３】
下側ハーフリム通過用空間より上流側のローラコンベア３０を挟んだ位置には、固定配置されたストッパーアーム３２Ａと、ストッパーアーム３２Ａ方向に常時付勢されると共に揺動自在に設けられたセンタリングアーム３２Ｂとで構成されたセンタリング機構が配置されている。
【００６４】
ローラコンベア３０により搬送されてきた被測定タイヤ２７は、ストッパーアーム３２Ａにより停止され、ストッパーアーム３２Ａとセンタリングアーム３２Ｂとで挟むようにして被測定タイヤ２７をローラコンベア３０のセンターに位置させ、以後被測定タイヤ２７がローラコンベア３０の中心位置を搬送されるように位置決めする。
【００６５】
下側ハーフリム通過用空間の上流側位置には、通過する被測定タイヤ２７を検出するための発光素子と受光素子とで構成されたタイヤ通過センサ３１が設けられている。
【００６６】
また、下側ハーフリム通過用空間を挟んだ左右の位置には、被測定タイヤ２７を四方から挟んで下側ハーフリム通過用空間上に位置させる４本の位置決めアーム３４が揺動自在に設けられている。
【００６７】
位置決めアーム３４は、図示しないモータの回転軸に連結されており、タイヤ通過センサ３１によって被測定タイヤ２７の通過が検出されたタイミングで被測定タイヤ２７を四方から挟むように駆動される。
【００６８】
また、下側ハーフリム通過用空間を挟んで下方には、回転軸を鉛直方向とした下側スピンドル３７が油圧シリンダ３６によって上下動可能に配置されている。
【００６９】
この下側スピンドル３７の先端には、第１のロック・アンロック機構を介して下側ハーフリム３８が取り付けられている。
【００７０】
油圧シリンダ３６は、図示しない油圧配管を介して油圧発生装置に連結されている。
【００７１】
この油圧発生装置は、空気源に接続された電磁弁に接続されており、電磁弁を切り換え制御することにより発生する油圧の大きさが制御される。
【００７２】
下側ハーフリム通過用空間を挟んで上方には、スピンドル軸受けに軸支された上側スピンドル４２が配置されている。
【００７３】
上側スピンドル４２も下側スピンドル３７と同様に回転軸を鉛直方向としている。
【００７４】
この上側スピンドル４２のスピンドル軸受けは、２本のアームによって矩形枠体１１の支柱１２の側面に回転可能に支持されている。
【００７５】
上側スピンドル４２の上端は、ベルト４４及びギヤボックス４６を介して矩形枠体１１の上部に固定されたスピンドルモータ４８の回転軸に連結されている。
【００７６】
また、上側スピンドル４２の下端には、上側ハーフリム４０が固定されている。
【００７７】
図３に示すように、下側ハーフリム３８の上側及び上側ハーフリム４０の下側には、各ハーフリムをロック及びアンロックさせるための第２のロック・アンロック機構５２が形成されている。
【００７８】
第２のロック・アンロック機構５２の側面には、被測定タイヤ２７内に空気を導入すると共に被測定タイヤ２７内の空気を排気するための電磁弁５４、及び被測定タイヤ２７の内圧を検出する圧力センサ５６が設けられている。
【００７９】
この電磁弁５４は、配管を介して図示しない空気源に接続されている。
【００８０】
また、上側スピンドル４２には、ｘ、ｙ、ｚ３軸方向（被測定タイヤ２７の上下方向、前後方向、及び左右方向の３方向）の力の変動と各軸周りのモーメントを検出する３成分力型センサ５８Ａ（図３では図示せず。図４参照。）、上側スピンドル４２の１回転あたりに１つのパルスを出力するエンコーダ５８Ｂ（図３では図示せず。図４参照。）、及び第１のロードドラム１８、及び後述する第２のロードドラム１８’から被測定タイヤ２７に作用する押し付け荷重を測定するロードセル３８Ｃ（図３では図示せず。図４参照。）を備えた測定センサ５８が内蔵されている。
【００８１】
この３成分力型センサ５８Ａにより、タイヤ上下軸力Ｆｚ、タイヤ前後軸力Ｆｘ、タイヤ左右軸力Ｆｙ、タイヤ上下軸回りのモーメントを検出することができる。
【００８２】
なお、タイヤ左右軸力Ｆｙが残留コーナリングフォースに対応し、タイヤ上下軸回りのモーメントが残留セルフアライニングトルクに対応する。
【００８３】
また、エンコーダ５８Ｂから出力されるパルスにより測定タイミング、被測定タイヤ２７の回転速度、被測定タイヤ２７と接触して回転している状態でのロードドラムの回転速度を検出することができる。
【００８４】
このセンサは、下側スピンドル３７にも同様に取付可能である。
【００８５】
図４に示すように、測定センサ５８の３成分力型センサ５８Ａは、プリアンプ６０及びフィルタ６２を介して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アナライザ６４に接続されている。
【００８６】
また、ＦＦＴアナライザ６４には、エンコーダ５８Ｂが接続されている。ＦＦＴアナライザ６４は、パーソナルコンピュータ６６に接続されており、パーソナルコンピュータによりフーリエ変換のタイミングが制御されると共に、フーリエ変換の結果をパーソナルコンピュータに入力する。
【００８７】
また、第１のロック・アンロック機構、第２のロック・アンロック機構５２、モータ２０、２６、３６、スピンドルモータ４８、電磁弁５４、油圧を制御する電磁弁等の制御対象部ＭＣは、シーケンス制御ユニット６８を介してパーソナルコンピュータ６６に接続されている。
【００８８】
また、パーソナルコンピュータ６６には、タイヤ内圧を検出する圧力センサ５６、エンコーダ５８Ｂ、及び被測定タイヤ２７の押し付け荷重を検出するロードセル５８Ｃが接続されている。
（作用）
以下、本実施形態のタイヤの測定装置の動作について図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００８９】
ストッパーアーム３２Ａとセンタリングアーム３２Ｂとでローラコンベア３０のセンターに位置するように位置決めされ、ローラコンベア３０で搬送されてきた被測定タイヤ２７が、タイヤ通過センサ３１により検出されると、ステップ２００で測定位置に到達したと判断され、ステップ２０２で４本の位置決めアーム３４を駆動して被測定タイヤ２７を挟持することにより下側ハーフリム通過用空間上に被測定タイヤ２７が停止される。
【００９０】
ステップ２０４では、油圧シリンダ３６を制御することにより下側スピンドル３７を上昇させる。
【００９１】
このとき、第１のロック・アンロック機構により下側スピンドル３７の先端には下側ハーフリム３８がロックされている。
【００９２】
このため、下側スピンドル３７の上昇に伴って下側ハーフリム３８が上昇する。
【００９３】
これにより、下側ハーフリム３８に被測定タイヤ２７が載置された状態で、下側スピンドル３７は上側ハーフリム４０が取り付けられた上側スピンドル４２まで上昇される。
【００９４】
このとき、下側スピンドル３７は、予め規格で定められたリム幅で停止され、上側ハーフリム４０と下側ハーフリム３８との間に被測定タイヤ２７が挟持される。
【００９５】
次にステップ２０６で第２のロック・アンロック機構５２を制御して上側ハーフリム及び下側ハーフリムをロックさせ、ステップ２０８で電磁弁５４を制御することにより被測定タイヤ２７に空気を圧入し、圧力センサ５６からの信号を取り込み内圧が規定の圧力になるようにコントロールする。
【００９６】
内圧が規定の圧力になるとステップ２１０で、下側スピンドルと下側ハーフリムとのロックを解除し、下側ハーフリムを下側スピンドルに対してフリーとする。
【００９７】
これにより、被測定タイヤ２７は、上側ハーフリム４０及び下側ハーフリム３８と共に回転可能になる。
【００９８】
ステップ２１２で被測定タイヤ２７の内圧を検査した後、ステップ２１４でモータ２６を回転させて第１のロードドラム１８を前進させて空気が圧入された被測定タイヤ２７に第１のロードドラム１８を押し付け、押し付け荷重をかける。
【００９９】
ステップ２１６で測定センサ５８に内臓されているロードセル３８Ｃの出力に基づいて押し付け荷重が規定値になったか否かを判断し、押し付け荷重が規定値になったと判断されると、ステップ２１８に移行し、第１のロードドラム１８またはスピンドルモータ４８で被測定タイヤ２７を予め定めた速度で第１の方向に回転させ、３成分力型センサ５８Ａで検出された信号をコンピュータで処理する。
【０１００】
ここでは、少なくともＬＦＤとＡＴＤの測定を行う。なお、スピンドル軸受け側に３成分力型センサ５８Ａを取り付けているので、このステップ２１８において、ＲＦＶ等を測定することもできる。
【０１０１】
次のステップ２２０では、ステップ２１８の場合とは逆方向である第２の方向に被測定タイヤ２７を予め定めた速度で回転させ、３成分力型センサ５８Ａで検出された信号をコンピュータで処理する。ここでは、ステップ１１８と同様に少なくともＬＦＤとＡＴＤの測定を行う。
【０１０２】
次のステップ２２２では、コンピュータは、先ず、第１の方向に回転させたときのＬＦＤと第２の方向に回転させたときのＬＦＤとからＰＳを演算し、第１の方向に回転させたときのＡＴＤと第２の方向に回転させたときのＡＴＤとからＰＳＭを演算し、その後、このＰＳ、及びＰＳＭと、予め記憶しておいたニューマチックトレールとからＲＣＦ、及びＲＳＡＴを演算する。
【０１０３】
なお、演算して得られたＲＣＦの値及びＲＳＡＴの値は、コンピュータのディスプレイに表示される。
【０１０４】
次に、ステップ２２４に移行し、ロードドラム１８を後退させて、待機位置まで移動させる。
【０１０５】
被測定タイヤ２７の回転が停止した後、ステップ２２６で電磁弁５４を制御することにより被測定タイヤ２７内の空気を排気する。
【０１０６】
ステップ２２８で圧力センサ５６出力に基づいて被測定タイヤ２７の内圧が０になったか否かを判断し、被測定タイヤ２７の内圧が０になったと判断されると、ステップ２３０で下側ハーフリムを下側スピンドルにロックし、ステップ２３２で第２のロック・アンロック機構を制御して上側ハーフリムと下側ハーフリムとのロックを解除する。
【０１０７】
上側ハーフリムと下側ハーフリムとのロック解除後、ステップ２３４で下側スピンドルを下降する。
【０１０８】
これにより、被測定タイヤ２７が下側ハーフリムに載置された状態で下側スピンドルが下降される。
【０１０９】
下側スピンドルが下側スピンドル通過空間より下に下降すると被測定タイヤ２７が搬送ローラに当接して下側ハーフリムよりリリースされ、次にステップ２３６へ移行し、リリースされた被測定タイヤ２７はローラコンベア３０により下流方向に搬送される。
【０１１０】
上記の動作を連続で行うことにより、全自動運転で連続して被測定タイヤ２７を測定し、測定後の処理を自動的に行うことができる。
【０１１１】
本実施の形態によれば、タイヤの製造ラインで、残留コーナリングフォース及び残留セルフアライニングトルクを精度良く簡単に得ることができる。
【０１１２】
また、全自動で測定が行われるので、運転のための人手が不要になる。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、予め記憶しておいたタイヤ（被測定タイヤ２７と同一構造のタイヤ）のニューマチックトレール（複数のタイヤの平均値）を用いて残留コーナリングフォース及び残留セルフアライニングトルクを得たが、被測定タイヤ２７のニューマチックトレールを用いても良い。
【０１１３】
例えば、スリップ角０度の時の点と、スリップ角１度の時の点とを結ぶ直線からニューマチックトレールを求めれば良い。
【０１１４】
上記実施形態のタイヤの測定装置１０では、予め定めたスリップ角での測定しかできないが、例えば、ロードドラム１８のタイヤに対する角度を変更可能に改造する、ロードドラム１８とは被測定タイヤ２７に対するスリップ角が異なる別のロードドラムを別に設ける、被測定タイヤを保持する機構部分（軸）の角度を変更可能に改造する等すれば良い。
【０１１５】
例えば、別のロードドラムを設ける例としては、図１３（Ａ）に示すように、上側スピンドル４２及び下側スピンドル３７の軸線を境にして第１のロードドラム１８の反対側には、第１のロードドラム１８と同様の機構（矩形枠体１１’、支柱１２’、レール１４’、支持枠１６’、モータ２０’、ブロック２２’、螺子棒２４’、モータ２６’等）で駆動される第２のロードドラム１８’を配置する。
【０１１６】
図１３（Ｂ）に示すように、この第２のロードドラム１８’の赤道面ＣＬ’は、第２のロードドラム１８’の中心と被測定タイヤ２７の中心とを結ぶ軸Ｓの回りに、該被測定タイヤ２７の赤道面ＣＬに対して角度θ（例えば０．５度）で傾斜している。なお、この角度θは、スリップ角に相当するものである。
【０１１７】
図１３の装置の場合、測定を２回行う必要はあるが、スリップアングルを徐々に変えながら測定する従来装置よりは機構も簡単であり、測定時間も短時間で済む。
【０１１８】
なお、図７には、ＲＳＡＴと車両操縦時の微小舵域での剛性感評点との関係が示されており、図８には、ＲＳＡＴと車両流れ評点との関係が示されている。
【０１１９】
また、図９及び図１０に示すように、ＲＳＡＴを大きく振った場合に、従来通りＲＣＦとは対応するが、コニシティ（ＣＯＮ）とは対応しないケースもある。
【０１２０】
図１１は、ある種類のタイヤについて、従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴ（横軸）と、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係が示されており、図１２は、図１１とは別のある種のタイヤについて従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴ（横軸）と、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係が示されている。
【０１２１】
何れのケースも、ＲＳＡＴ精度良く予測できていることが分かる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留コーナリングフォースを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２３】
請求項２に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留セルフアライニングトルクを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２４】
請求項３に記載のタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留コーナリングフォースを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２５】
請求項４に記載のタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法によれば、簡単に精度良くタイヤの残留セルフアライニングトルクを求めることができる、という優れた効果を有する。
【０１２６】
また、請求項５に記載のタイヤの測定装置によれば、簡単に精度良くタイヤの残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクを求めることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態のタイヤの測定装置の側面図である。
【図２】 本実施の形態のタイヤの測定装置の測定部分を示す斜視図である。
【図３】 本実施の形態のタイヤの測定装置の測定部分を示す側面図である。
【図４】 本実施の形態のタイヤの測定装置の演算部分のブロック図である。
【図５】 本実施の形態のタイヤの測定装置による測定制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクの求め方を示すグラフである。
【図７】 ＲＳＡＴと車両操縦時の剛性感評点との関係を示したグラフである。
【図８】 ＲＳＡＴと車両流れ評点との関係を示したグラフである。
【図９】 ＲＳＡＴとＲＣＦとの関係を示すグラフである。
【図１０】 ＲＳＡＴとコニシティ（ＣＯＮ）との関係を示すグラフである。
【図１１】 ある種類のタイヤについて、従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴと、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係を示すグラフである。
【図１２】 別のある種のタイヤについて従来の方法で測定された実測ＲＳＡＴと、本発明により求めた予測ＲＳＡＴとの関係を示したグラフである。
【図１３】 （Ａ）は他の実施形態に係るタイヤの測定装置の側面図であり、（Ｂ）は被測定タイヤと第２のロードドラムとの位置関係を示した説明図である。
【符号の説明】
１０ タイヤの測定装置
１１ 矩形枠体（荷重付与手段）
１２ 支柱（荷重付与手段）
１４ レール（荷重付与手段）
１６ 支持枠（荷重付与手段）
１８ ロードドラム（タイヤ回転手段）
２０ モータ（回転駆動手段）
２２ ブロック（荷重付与手段）
２４ 螺子棒（荷重付与手段）
２６ モータ（荷重付与手段）
２７ 被測定タイヤ
３７ 下側スピンドル（タイヤ支持手段）
３８ 下側ハーフリム（タイヤ支持手段）
４０ 上側ハーフリム（タイヤ支持手段）
４２ 上側スピンドル（タイヤ支持手段）
４８ スピンドルモータ
５８ 測定センサ
６４ ＦＦＴアナライザ（演算装置）
６６ パーソナルコンピュータ（演算装置）
Claims (5)
- 同一構造の複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求めて記憶する工程と、
前記複数のタイヤと同一構造の被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアフォースを測定する工程と、
前記被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアトルクを測定する工程と、
前記ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクとから残留コーナリングフォースを求める工程と、
を有するタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法。 - 同一構造の複数のタイヤのニューマチックトレールの平均値を求めて記憶する工程と、
前記複数のタイヤと同一構造の被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアフォースを測定する工程と、
前記被測定タイヤのスリップ角０度でのプライステアトルクを測定する工程と、
前記ニューマチックトレールの平均値、測定されたプライステアフォース、及び測定されたプライステアトルクから残留セルフアライニングトルクを求める工程と、
を有するタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法。 - 被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第１のスリップ角で測定する工程と、
被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第２のスリップ角で測定する工程と、
第１のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクと、第２のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクから、残留コーナリングフォースを求める工程と、
を有するタイヤの残留コーナリングフォースの予測方法。 - 被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第１のスリップ角で測定する工程と、
被測定タイヤのプライステアフォース及びプライステアトルクを第２のスリップ角で測定する工程と、
第１のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクと、第２のスリップ角で測定されたプライステアフォース及びプライステアトルクとから、残留セルフアライニングトルクを求める工程と、
を有するタイヤの残留セルフアライニングトルクの予測方法。 - 被測定タイヤを回転可能に支持するタイヤ支持手段と、
外周面が前記被測定タイヤの走行面とされるタイヤ回転手段と、
前記タイヤ支持手段に支持された前記被測定タイヤのトレッドと、前記タイヤ回転手段の外周面とを荷重をかけて接触させる荷重付与手段と、
前記タイヤ支持手段に支持された被測定タイヤを回転させる回転駆動手段と、
前記タイヤ支持手段または前記タイヤ支持手段に設けられ、前記被測定タイヤに作用する力の方向及び値を測定する測定センサーと、
記憶手段に予め記憶しておいたタイヤのニューマチックトレールと、測定センサーで測定されて得られた前記被測定タイヤのプライステアフォースとプライステアトルクとから残留コーナリングフォース、及び残留セルフアライニングトルクを求める演算装置と、
を有することを特徴とするタイヤの測定装置。
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