JP4104446B2 - タイヤ試験装置およびタイヤ試験方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤを回転ドラム上で転動させてタイヤの試験を行うタイヤ試験装置あるいはタイヤ試験方法に関し、特に、タイヤ軸力や回転ドラムの軸力を計測することによってタイヤの振動特性を評価するタイヤ振動試験装置およびタイヤ振動試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの振動乗り心地性能を試験装置にて評価する方法として、従来より、図７に示すようなタイヤ振動試験装置１００を用いて行うタイヤ振動試験が知られている。
タイヤ振動試験装置１００は、試験タイヤＴを転動、すなわち、所定の荷重を掛けて回転ドラム１０２に接地させて回転させる（転動させる）装置である。
【０００３】
タイヤ振動試験装置１００には、回転ドラム１０２の表面に、回転ドラムの幅方向に延在する突起１０４が設けられ、この突起１０４を試験タイヤＴが乗り越す度に振動を励起させ、この振動をタイヤ回転軸に設けられたロードセル１０６で計測する。ロードセル１０６で得られた計測信号はデータ処理部１０８で信号処理されて、例えば、計測信号をサンプリングして図８に示すような振動データを得、この振動データを用いて励起したタイヤ軸力の振動の最大ピーク値と最小ピーク値の差（Ｐ−Ｐ値）を求める。このＰ−Ｐ値の大小によって、試験タイヤの振動特性の良し悪しを評価する。Ｐ−Ｐ値が小さい方が振動特性はよいと評価される。
データ処理部１０８では、ロードセル１０４で得られる計測信号に対して施す信号処理として、計測信号を回転ドラム１０２の回転に同期してサンプリングして一定の平均回数で平均化処理を行うが、精度の高い安定したタイヤ振動特性の評価結果を得るには、平均化処理における平均回数を多くしなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、精度の高い安定した評価結果を得るために上記平均回数を多くしても評価結果が安定せず、必ずしも評価結果が車両に装着してドライバが官能評価した評価結果と必ずしも対応しない場合があった。
例えば、官能評価結果において、略同等の振動乗り心地性能を有するにもかかわらず、タイヤ振動試験装置１００による評価結果では有意差のある評価結果を得る場合があった。また、タイヤ振動試験装置１００によるタイヤの振動特性の評価結果と振動乗り心地性能の官能評価結果が異なる場合もあった。このような評価結果の違いは、例えば、タイヤそれぞれが有する製造時の固有の不均一性を原因とし、接地面と接するタイヤの周方向の各部位に依存した振動成分（ユニフォミティ振動成分）が発生し、この振動成分がタイヤ振動試験装置１００の突起１０４で励起される振動成分と重なって評価結果が変動することが要因として挙げられる。すなわち、データ処理部１０８では、突起１０４で励起される振動成分にタイヤの不均一性によるタイヤの周方向の各部位に依存した振動成分が重畳されてサンプリングされるため、平均回数を重ねても上記Ｐ−Ｐ値が安定しない。図９は、データ処理部１０８で得られたＰ−Ｐ値がサンプリングの平均回数に伴って変動する２種類の試験タイヤＡ，Ｂの例を示している（試験タイヤ２０５／６５Ｒ１５）。このようにサンプリング回数に伴ってＰ−Ｐ値が変動するため平均化処理しても平均回数の設定によって平均化したＰ−Ｐ値が変化し試験タイヤの振動特性の評価を安定して正確に行うことはできない。
【０００５】
変動するＰ−Ｐ値の平均値を求めようとしても、データ処理部１０８においてサンプリングするたびにＰ−Ｐ値を求める必要がある他、試験タイヤによってＰ−Ｐ値の変動周期も変わることから、平均回数を予め設定して信号処理を行うことはできず、サンプリング毎に得られるＰ−Ｐ値の変動周期を確かめながらＰ−Ｐ値を求めなければならない。このため、タイヤ振動試験の評価結果を求めるための処理が煩雑化し、タイヤ振動試験装置１００としての試験処理速度も著しく低下するといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために、タイヤ振動試験等のタイヤ試験をタイヤを回転ドラム上で転動させて行う際に、煩雑な処理を行うことなく効率よく安定した精度の高い結果を得ることができるタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、タイヤを回転ドラム上で転動させてタイヤの試験を行うタイヤ試験装置であって、タイヤを転動させる回転ドラムと、転動中のタイヤの特性を計測する計測部と、この計測部から出力される計測信号を前記回転ドラムの回転に同期してサンプリングして得られるデータに平均化処理を施すデータ処理部と、を有し、前記データ処理部は、前記平均化処理の際の平均回数を、試験するタイヤの転がり半径を用いて設定して前記平均化処理を行うことを特徴とするタイヤ試験装置を提供する。
【０００８】
ここで、前記計測部は、例えば、前記回転ドラムがタイヤの回転軸に作用するタイヤ軸力あるいはタイヤが前記回転ドラムの回転軸に作用するドラム軸力を計測する力検出センサである。
また、前記データ処理部は、タイヤ負荷荷重、タイヤ内圧およびタイヤ転動速度のいずれか１つを変える度に前記平均回数を設定するのが好ましい。
また、前記データ処理部は、前記回転ドラムが１回転する度に定められた基準位置に来るタイヤの周上の対応部位が、前記回転ドラムが１回転する度にタイヤの周上で一方向に移動して変わるときの移動量をタイヤの前記転がり半径と前記回転ドラムの回転半径とを用いて求め、この求められた移動量を用いて前記平均回数を設定するのが好ましい。その際、前記データ処理部は、前記転がり半径を半径とする円周の周長を求め、前記移動量に自然数を乗算した第１の積が前記円周の周長に自然数を乗算した第２の積以上であり、かつ、前記第１の積と前記第２の積との差が所定値以下となるような前記移動量に乗算する自然数を求め、この自然数から１差しい引いた自然数を前記平均回数として設定するのが好ましい。
あるいは、前記データ処理部は、試験タイヤの転がり半径をＲt 、前記回転ドラムの回転半径をＲd としたとき、下記式（１）で値Ｄp を求め、この求められた値Ｄp から下記式（２）または（３）で表される基本周期Ｎb を定め、この定められた基本周期Ｎb から下記式（４）を満たす最小の自然数ｎを求め、この自然数ｎと前記基本周期Ｎb との積を超えない最大の自然数を前記平均回数として設定するのも、同様に好ましい。
Ｄp ＝ （Ｒd ／Ｒt ）− Ｉｎｔ［Ｒd ／Ｒt ］ （１）
Ｎb ＝ １／Ｄp （Ｄp ＜０．５の場合） （２）
Ｎb ＝ １／（１−Ｄp ） （Ｄp ≧０．５の場合） （３）
（ｎ・Ｎb ）− Ｉｎｔ［ｎ・Ｎb ］ ＜０．５ （４）
（ｎは自然数）
ここで、Ｉｎｔ［ｎ・Ｎb ］は、ｎ・Ｎb を越えない最大の自然数をいう。
【０００９】
さらに、本発明は、タイヤを回転ドラム上で転動させ、転動中のタイヤの特性を計測して得られる計測信号を前記回転ドラムに同期してサンプリングし、サンプリングして得られるデータに平均化処理を施してタイヤの試験を行う際、タイヤの転がり半径を求め、求められたタイヤの転がり半径を用いて前記平均化処理を行う際の平均回数を設定して前記平均化処理を行うことを特徴とするタイヤ試験方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法について、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。
【００１１】
図１は、本発明のタイヤ試験装置の一例であるタイヤ振動試験装置１０の概略の構成を示す概略構成図である。
タイヤ振動試験装置１０は、ドラム面の幅方向に延材した突起１１を備え、このドラム面の上で試験タイヤＴを転動させる回転ドラム１２と、試験タイヤＴを回転可能に軸支するとともに、回転ドラム１２のドラム面に接地させて所定のタイヤ負荷荷重を与えるために、回転ドラム１２に対する遠近方向に自在に移動するタイヤ移動スタンド１３と、転動中の試験タイヤＴのタイヤ回転軸に作用するタイヤ軸力を計測するとともに、試験タイヤＴに負荷されるタイヤ負荷荷重を計測する、タイヤ移動スタンド１３に設けられたロードセル１６と、このロードセル１６からの計測信号を回転ドラム１２の回転に同期してサンプリングし、得られたデータを平均化処理するデータ処理部１８と、回転ドラム１２の回転速度を制御し、さらにタイヤ移動スタンド１３の移動を制御して試験タイヤＴに与えるタイヤ負荷荷重を制御する制御ユニット２０と、回転ドラム１２の回転軸と接続した駆動モータ２２と、を有して構成される。
【００１２】
回転ドラム１２には、突起１１がドラム面に１つ設けられている。突起１１の形状は、例えば、直径が１０ｍｍの円形状を断面形状とする円柱の半分である半円柱である。したがって、回転ドラム１２のドラム面上を転動する試験タイヤＴが突起１１を通過する場合、試験タイヤＴに振動が励起される。
ロードセル１６は、タイヤ移動スタンド１３の試験タイヤＴを取り付ける取り付けハブ近傍に設けられた、振動特性を計測する力検出センサであって、タイヤ負荷荷重とともに試験タイヤＴの回転軸にタイヤ軸力として作用する励起された振動成分をタイヤ振動特性として計測し、計測信号として出力する。
なお、回転ドラム１２の周上の１箇所には、後述するようにデータ処理部１８において試験タイヤＴが突起１１を通過するタイミングに合わせて同期して計測信号をサンプリングできるように、サンプリングの開始を制御するトリガー信号をデータ処理部１８に送る位置検出センサ３２が設けられている。
【００１３】
データ処理部１８は、信号処理ユニット２４と、試験条件参照部２６と、タイヤ転がり半径設定部２８と、平均回数算出部３０と、を有し、例えば、コンピュータ等によるプログラム処理によって機能するものである。あるいは、データ処理装置等の専用装置によって構成されてもよい。
信号処理ユニット２４は、ロードセル１６から供給される計測信号を、位置検出センサ３２から送られてくるトリガー信号に従ってサンプリングし、さらに、サンプリングして得られた振動データを後述する方法で設定された平均回数分、振動データの平均化処理を行い、平均化処理された振動データからＰ−Ｐ値を求めて試験タイヤＴの評価を行う部分である。
【００１４】
試験条件参照部２６は、現在設定されている試験条件、すなわち、タイヤ負荷荷重およびタイヤ転動速度のほか試験タイヤＴのタイヤ内圧の情報を得る部分であり、制御ユニット２０からタイヤ転動速度の情報とロードセル１６からタイヤ負荷荷重の情報を得る。あるいは、ロードセル１６からタイヤ負荷荷重の情報を得る替わりに制御ユニット２０から目標とするタイヤ負荷荷重の情報を得てもよい。タイヤ内圧は、試験条件として制御ユニット２０で予め設定されたものが制御ユニット２０から供給されてもよいし、本試験装置がタイヤ内圧を常時モニタして制御しながら試験を行うものであれば、モニタしたタイヤ内圧の情報が制御ユニット２０から供給されてもよい。
このように試験条件を参照するのは、試験タイヤＴの正確な転がり半径を求め設定するためである。
【００１５】
タイヤ転がり半径設定部２８は、タイヤサイズおよびタイヤ仕様毎に試験条件（タイヤ負荷荷重、タイヤ転動速度およびタイヤ内圧）とタイヤの転がり半径との関係を表す参照テーブルを記録保持しており、試験条件参照部２６で得られたタイヤ負荷荷重、タイヤ転動速度およびタイヤ内圧の試験条件の情報から、記録保持されている参照テーブルを用いて試験タイヤＴの転がり半径を算出し設定する部分である。
この転がり半径の設定は、試験条件が変わる度に、すなわち、タイヤ負荷荷重、タイヤ内圧およびタイヤ転動速度のいずれか１つが変わる度に行われる。
【００１６】
平均回数算出部３０は、タイヤ転がり半径設定部２８で設定された試験タイヤＴの転がり半径と回転ドラム１２の既知の回転半径とを用いて、信号処理ユニット２４で行う平均化処理の際の平均回数を算出し設定する部分である。
具体的には、回転ドラム１２が１回転する度に、試験タイヤＴの接地中心位置にくる試験タイヤＴの対応部位が逐次試験タイヤＴの周上で一定の間隔で移動するが、このときの回転ドラム１２の１回転毎の移動量を、試験タイヤＴの転がり半径と回転ドラム１２の回転半径とを用いて求め、この求められた移動量を用いて上記平均回数を設定する。この平均回数の設定方法については後述する。
【００１７】
こうして設定された平均回数を用いて、ロードセル１６から供給される計測信号を信号処理ユニット２４でサンプリングして平均化処理が行われ、タイヤ振動特性の評価としてＰ−Ｐ値が求められる。
タイヤ振動試験装置１０は以上のように構成される。
なお、タイヤ振動試験装置１０では、タイヤ移動スタンド１３に設けられたロードセル１６で試験タイヤＴの軸力として作用する振動成分を計測するが、回転ドラム１２の回転軸に設けられ、試験タイヤＴが回転ドラム１２に対して作用するドラム軸力の振動成分をタイヤの振動特性として計測するロードセルを用いてもよい。さらに、本発明は、タイヤ回転軸に作用するタイヤ軸力や回転ドラムに作用するドラム軸力の振動成分を計測する力検出センサの他、試験タイヤから発生する騒音を騒音特性として計測する騒音計や、タイヤ回転軸が軸可動状態に懸下装置に軸支された試験タイヤの軸加速度を計測する加速度センサ等であってもよい。
【００１８】
次に、タイヤ振動試験装置１０で行われるタイヤ振動試験方法について説明する。
まず、試験条件参照部２６において試験条件が参照されて、この試験条件からタイヤ転がり半径設定部２８において試験タイヤＴの転がり半径が求められて設定され、平均回数算出部３０において求められた試験タイヤＴの転がり半径Ｒt と回転ドラム１２の回転半径Ｒd とを用いて、平均化処理を行う際の平均回数が算出されて設定され、この設定された平均回数を用いてロードセル１６から供給される計測信号を突起１１の通過のタイミングに合わせてサンプリングして平均化処理を行う。
ここで、平均化処理を行う際の平均回数の設定方法について図２（ａ）を用いてわかり易く説明する。
【００１９】
図２（ａ）は、回転ドラム１２のドラム面を水平に延びる接地面で表し、回転ドラム１２が１回転する間に試験タイヤＴが概略２回転する場合を示している。
試験タイヤＴの周上の特定の基準対応部位Ｑ0 が接地面と接する接地中心位置を相対基準位置とする。このとき、接地中心位置にある時点から転動して回転ドラム１２の周長分転がった時の基準対応部位Ｑ0 の位置は、上記接地中心位置からずれている。このずれ量は、タイヤ転がり半径設定部２８で求められた試験タイヤＴの転がり半径と回転ドラム１２の回転半径とによって求めることができる。
【００２０】
このずれ量を移動量Ｘとすると、回転ドラム１２が１回転する度に接地中心位置に来る試験タイヤＴの対応部位は回転ドラム１２が１回転する前に接地中心位置にあった対応部位から一方向に移動量Ｘ分ずれた位置にある。図２（ａ）では、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から回転ドラム１２が１回転して次に接地中心位置に来る対応部位を対応部位Ｑ1 としている。対応部位Ｑ1 が接地中心位置にある時点からさらに回転ドラム１２が１回転して接地中心位置に来る対応部位は、対応部位Ｑ1 から移動量Ｘずれた位置にある。
このようにして、回転ドラム１２が１回転する度に試験タイヤＴの周上で移動量Ｘ分一方向にずれた対応部位が接地中心位置となる。
【００２１】
図２（ｂ）には、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 がある場合接地中心位置にくる対応部位を対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・, Ｑi-1 ，Ｑi , ・・・・として、対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・, Ｑi-1 ，Ｑi , ・・・・の試験タイヤＴの周上の位置を示している。図２（ｂ）に示すように、接地中心位置となる対応部位は、回転ドラム１２の１回転の度に移動量Ｘ分一方向に移動する。
【００２２】
このとき、基準対応部位Ｑ0 が試験タイヤＴが突起１１を通過するときの中心対応部位となる場合、対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・, Ｑi-1 ，Ｑi ，・・・・も突起１１を通過するときの中心対応部位となる。したがって、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑi-1 から対応部位Ｑi に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの間、通過する突起１１のタイミングに同期してロードセル１６から出力される計測信号をサンプリングして平均化処理すると、計測信号をサンプリングし平均化処理する時の試験タイヤＴの接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＴの周上で分散されるので、試験タイヤＴの振動成分とともに重畳されるタイヤの不均一性による振動成分を取り除くことができる。すなわち、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑi-1 から対応部位Ｑi に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの回転ドラム１２の周回数から１差し引いた自然数を平均化処理における平均回数とすることで、基準対応部位Ｑ0 ，対応部位Ｑ1 〜対応部位Ｑi-1 が接地中心位置に来た時に励起される各対応部位に依存した振動成分を平均化することができる。したがって、図９に示したようなＰ−Ｐ値が変動する時の略１周期のＰ−Ｐ値の変動を平均化することができる。
【００２３】
しかし、対応部位Ｑi が基準対応部位Ｑ0 の近傍にない場合、すなわち、Ｐ−Ｐ値の変動を１周期を越えて無視できない程度のＰ−Ｐ値の変動が平均化処理に含まれる場合、基準対応部位Ｑ0 を横切った対応部位が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るまで、接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＴの周上をさらに少なくとも１周以上移動するようにして、平均化処理を続けるのが好ましい。
なお、対応部位Ｑi が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るとは、図２（ｃ）に示すように、例えば、基準対応部位Ｑ0 の位置を中心としてα・Ｘ（αは定数）の範囲内に対応部位Ｑi が入ることを意味する。ここで、定数αを小さくするほど基準対応部位Ｑ0 の近傍の範囲が狭くなり平均回数は増えるが、この場合、平均回数が増えた割りに平均化処理されたＰ−Ｐ値の精度は上がらないため、振動試験の処理効率は低下する。好ましくは、定数αは０．５〜２の範囲内の値に設定するとよい。
【００２４】
また、図２（ａ）に示す例は、回転ドラム１２が１周した時の基準対応部位Ｑ0 の位置が移動量Ｘだけ接地中心位置から通りすぎた位置にある例であるが、図３（ａ）に示すように、回転ドラム１２が１周した時の基準対応部位Ｑ0 が所定の移動量分だけ接地中心位置の直前の位置にある場合もある。この場合、接地中心位置にくる対応部位（対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・）は、図３（ｂ）に示すように、図２（ｂ）に示す接地中心位置に来る対応部位（対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・の）の移動方向と異なる方向に移動するが、一定の移動量（この移動量を、移動量Ｙとする）で移動する。したがって、この場合においても、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑj-1 から基準対応部位Ｑ0 を横切って対応部位Ｑj に移動する時点までに通過する突起１１のタイミングに合わせてロードセル１６から出力される計測信号をサンプリングして平均化処理することで、試験タイヤＴの振動成分とともに重畳されるタイヤの不均一性による振動成分を取り除くことができる。すなわち、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑj-1 から対応部位Ｑj に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの回転ドラム１２の周回数から１差し引いた自然数を平均化処理における平均回数として平均化処理をすることで、突起１１で励起された試験タイヤＴの振動成分のみを平均化することができる。したがって、図９に示したようなＰ−Ｐ値が変動する時の略１周期のＰ−Ｐ値の変動を平均化することができる。
【００２５】
また、図３（ｃ）に示すように、対応部位Ｑj が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るまで、例えば、基準対応部位Ｑ0 の位置を中心としてα・Ｙ（αは定数）の範囲内に対応部位Ｑj が入るまで、平均回数を増やしてもよい。この場合においても、定数αを小さくするほど平均回数は増えるが、平均回数が増えた割りには平均化処理されたＰ−Ｐ値の精度は上がらないため、振動試験の処理効率は低下する。好ましくは、定数αは０．５〜２の範囲内の値に設定するとよい。
【００２６】
このような平均回数の設定は、例えば、試験タイヤＴの転がり半径を半径とする円周の周長（周長Ｌ1 とする）を求め、この周長Ｌ1 と回転ドラム１２の１周分の周長とを用いて求められた移動量Ｘ（あるいはＹ）に自然数を乗算して得られた積（積Ｖ1 とする）が周長Ｌ1 に自然数を乗算して得られた積（積Ｖ2 とする）以上となり、かつ、積Ｖ1 と積Ｖ2 との差が所定値以下となるような移動量Ｘ（あるいはＹ）に乗算する自然数を求め、この自然数から１差し引いた自然数を平均回数として設定するとよい。
【００２７】
あるいは、試験タイヤＴの転がり半径をＲt 、回転ドラム１２の回転半径をＲd としたとき、上記式（１）で移動量Ｘ（あるいはＹ）を２πＲt で除した移動成分の値として値Ｄp （移動成分値）を求め、この求められた移動成分の値Ｄp から上記式（２）または（３）で表される基本周期Ｎb を定め、この定められた基本周期Ｎb から上記式（４）を満たす最小の自然数ｎを求め、この自然数ｎと基本周期Ｎb との積を超えない最大の自然数を平均回数として設定してもよい。
【００２８】
ここで、式（１）を用いて移動成分の値Ｄp を算出する処理は、図２（ａ）あるいは図３（ａ）に示す例における移動量Ｘ（あるいはＹ）を求める部分に対応する。式（２）を用いた基本周期Ｎb の設定は、図２（ｂ）に示すように接地中心位置にくる対応部位が回転ドラム１２の回転に伴って左周りに移動する場合に、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から対応部位Ｑi が接地中心位置となる時点までの回転ドラム１２の周回数を求める部分に対応し、式（３）を用いた基本周期Ｎb の設定は、図３（ｂ）に示すように接地中心位置にくる対応部位が回転ドラム１２の回転に伴って右周りに移動する場合に、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から対応部位Ｑj が接地中心位置となる時点までの回転ドラム１２の周回数を求める部分に対応する。
一方、基本周期Ｎb から式（４）を満たす最小の自然数ｎを求め、この自然数ｎと基本周期Ｎb との積を超えない最大の自然数を求める処理は、図２（ｂ）または図３（ｂ）に示す例では、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑi-1 （あるいはＱj-1 ）から対応部位Ｑi （あるいはＱj ）に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの回転ドラム１２の周回数から１差し引いた自然数を求める部分に対応する。ここで、式（４）では対応部位Ｑj が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るか否かの判定に用いられる定数αは１としている。
【００２９】
図５は、上記式（１）〜（４）を用いて平均回数を設定する設定方法の一例の流れを示すフローチャートである。このような平均回数の設定は、データ処理部１８等を構成するコンピュータや専用装置に内蔵されているＣＰＵ等によって行われる。
【００３０】
まず、試験タイヤＴの転がり半径Ｒt が算出される（ステップＳ１０）。
転がり半径Ｒt は、上述したように、予め試験条件と転がり半径との関係が記録保持されている参照テーブルを用いて試験タイヤＴの試験条件から求められる。また、突起のない回転ドラム上で同一の試験条件で試験タイヤを別途測定して求めてもよい。
次に、求められた転がり半径Ｒt と既知の回転ドラムの回転半径Ｒd とを用いて、移動成分の値Ｄp が上記式（１）に従って算出される（ステップＳ２０）。
次に、値Ｄp が０．５以下であるかが判定され（ステップＳ１４）、肯定された場合、上記式（２）に従って基本周期Ｎb が設定される（ステップＳ１６）。ステップＳ１４で否定される場合、上記式（３）に従って基本周期Ｎb が設定される（ステップＳ１８）。
この後、自然数ｎを１として、値ｎ・Ｎb （＝Ｎr ）を算出し（ステップＳ２０）、この値ｎ・Ｎb が上記式（４）を満たすか否かが判定される（ステップＳ２２）。肯定された場合、値ｎ・Ｎb を越えない範囲の中で最大の自然数Ｉｎｔ［ｎ・Ｎb ］を求め、この自然数を平均回数として設定する（ステップＳ２４）。一方、ステップＳ２２で否定された場合、自然数ｎを１増加して、ステップＳ２０〜Ｓ２２をステップＳ２０で肯定されるまで繰り返す。
このようにして平均回数は設定される。
【００３１】
より具体的に、図５に示されるＰ−Ｐ値がサンプリングの度に変動する試験タイヤＡおよび試験タイヤＢ（図９に示す試験タイヤと同様）を例として説明する。
試験タイヤＡおよび試験タイヤＢは、いずれもタイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５の乗用車用タイヤであり、所定の試験条件における転がり半径Ｒt が試験タイヤＡは３２０ｍｍ（＝Ｒta）、試験タイヤＢは３２３ｍｍ（＝Ｒtb）である。回転ドラム１２の回転半径Ｒd は１２５０ｍｍである。
例えば、図２（ａ）〜（ｃ）あるいは図３（ａ）〜（ｃ）に示す処理方法では、試験タイヤＡの接地中心位置にくる対応部位は回転ドラム１２が１回転する度に図３（ｂ）に示すように移動し、このときの移動量をＹa とするとＹa ＝１８８．４ｍｍ（４×２πＲta−２πＲd ）となる。試験タイヤＢも接地中心位置にくる対応部位は回転ドラム１２が１回転する度に図３（ｂ）に示すように移動し、このときの移動量をＹb とするとＹb ＝２６３．７６ｍｍ（４×２πＲtb−２πＲd ）となる。
【００３２】
ここで、試験タイヤＡの場合、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から接地中心位置にくる対応部位が１周移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの試験ドラム１２の周回数は、１１回（Ｉｎｔ［２πＲta／Ｙa ］＋１）である。しかし、２πＲta／Ｙa が１０．６６７であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．６６７・Ｙa 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑj は基準対応部位Ｑ0 の近傍に位置しないと判定される。このため、さらに接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＡの周上を周回するようにする。この場合、２周目における基準対応部位Ｑ0 を横切るときの回転ドラム１２の周回数は、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から数えて、２２回（Ｉｎｔ［２・２πＲta／Ｙa ］＋１）である。この時の２・２πＲta／Ｙa は２１．３３３であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．３３３・Ｙa 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑ1 は基準対応部位Ｑ0 近傍に位置すると判定される。
こうして平均化処理における平均回数は２１回（＝２２−１）と設定される。
【００３３】
同様に、試験タイヤＢの場合、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から接地中心位置にくる対応部位が１周移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点の試験ドラム１２の周回数は、８回（Ｉｎｔ［２πＲtb／Ｙb ］＋１）である。しかし、２πＲtb／Ｙb が７．６９であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．６９・Ｙb 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑj は基準対応部位Ｑ0 近傍に位置しないと判定される。このため、さらに接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＢの周上を周回するようにする。この場合、２周目における基準対応部位Ｑ0 を横切る回転ドラム１２の周回数は、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から数えて、１６回（Ｉｎｔ［２・２πＲb ／Ｙb ］＋１）である。この時の２・２πＲtb／Ｙb は１５．３８１であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．３８１・Ｙb 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑj は基準対応部位Ｑ0 近傍に位置すると判定される。
こうして平均化処理における平均回数は１５回（＝１６−１）と設定される。
【００３４】
以上、試験タイヤＡは平均回数を２１回、試験タイヤＢは平均回数を１５回に設定して平均化処理を行うことで，それぞれＰ−Ｐ値の変動周期を均した安定したＰ−Ｐ値を求めることができる。
【００３５】
さらに、上述した式（１）〜（４）を用いた場合の例を、試験タイヤＡおよび試験タイヤＢを用いて説明すると、下記表１のようにまとめることができる。
表１から、上述した方法と同様の結果を得ることができる。
【００３６】
【表１】
【００３７】
したがって、従来タイヤの種類や試験条件に係わらず一律に平均回数を固定して振動試験を行った場合、図６（ａ）や（ｂ）に示すように、試験タイヤＡのＰ−Ｐ値が試験タイヤＢのＰ−Ｐ値に比べて大きいといった評価結果が得られる場合があるが、上述の平均回数の設定により、図６（ｃ）に示すように、試験タイヤＡのＰ−Ｐ値が試験タイヤＢのＰ−Ｐ値に比べて小さくなるといった従来の結果と異なる評価結果が得られる。この結果は、車両に装着してドライバが官能評価した評価結果と対応するものである。
【００３８】
このような平均回数の設定は、試験タイヤＴが変わる度にさらには試験条件が変わる度に行うのが好ましい。試験条件が変わることで試験タイヤＴの転がり半径も変化するからである。
このように、予め計測信号を回転ドラムの周期に合わせてサンプリングし上述の方法で設定された平均回数で平均化処理を行うので、従来のように、Ｐ−Ｐ値の変動によって結果が変動することがなく、また、Ｐ−Ｐ値の変動周期を調べて平均回数を設定する必要がなく、したがって、煩雑な処理を行うことなく効率よく安定した精度の高い振動特性の評価結果を得ることができる。
なお、本発明のタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法は、突起を用いた振動試験に用いられるばかりでなく、回転ドラムの回転に同期させて計測信号をサンプリングするタイヤの試験であればいずれであってもよい。
【００３９】
以上、本発明のタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法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。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、タイヤの転がり半径を求め、このタイヤの転がり半径を用いて平均化処理を行う際の平均回数を算出して設定して平均化処理を行うので、従来のようにＰ−Ｐ値のような評価結果が変動することがなく、また、Ｐ−Ｐ値のような評価結果の変動周期を調べて平均回数を設定する必要もなく、したがって、煩雑な処理を行うことなく効率よく安定した精度の高い評価結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のタイヤ試験装置の一例であるタイヤ振動試験装置の概略の構成を示す概略構成図である。
【図２】 （ａ）〜（ｃ）は、回転ドラムが１回転する度に転動する試験タイヤの接地中心位置にくる対応部位が移動する一例を説明する図である。
【図３】 （ａ）〜（ｃ）は、回転ドラムが１回転する度に転動する試験タイヤの接地中心位置にくる対応部位が移動する他の例を説明する図である。
【図４】 本発明のタイヤ試験方法に用いる平均回数の設定の一例の流れを示すフローチャートである。
【図５】 タイヤ振動試験装置で得られるＰ−Ｐ値の変動の一例を示す図である。
【図６】 （ａ）および（ｂ）は、従来のタイヤ振動試験装置で得られる結果の一例を示す図であり、（ｃ）は、図１に示すタイヤ振動試験装置で得られる結果の一例を示す図である。
【図７】 従来のタイヤ振動試験装置の概略の構成を示す概略構成図である。
【図８】 タイヤ振動試験装置で得られる振動波形の一例を示す図である。
【図９】 タイヤ振動試験装置で得られるＰ−Ｐ値の変動の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０，１００ タイヤ振動試験装置
１１，１０４ 突起
１２，１０２ 回転ドラム
１３ タイヤ移動スタンド
１６，１０６ ロードセル
１８，１０８ データ処理部
２０ 制御ユニット
２２ 駆動モータ
２４ 信号処理ユニット
２６ 試験条件参照部
２８ タイヤ転がり半径設定部
３０ 平均回数算出部
３２ 位置検出センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤを回転ドラム上で転動させてタイヤの試験を行うタイヤ試験装置あるいはタイヤ試験方法に関し、特に、タイヤ軸力や回転ドラムの軸力を計測することによってタイヤの振動特性を評価するタイヤ振動試験装置およびタイヤ振動試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの振動乗り心地性能を試験装置にて評価する方法として、従来より、図７に示すようなタイヤ振動試験装置１００を用いて行うタイヤ振動試験が知られている。
タイヤ振動試験装置１００は、試験タイヤＴを転動、すなわち、所定の荷重を掛けて回転ドラム１０２に接地させて回転させる（転動させる）装置である。
【０００３】
タイヤ振動試験装置１００には、回転ドラム１０２の表面に、回転ドラムの幅方向に延在する突起１０４が設けられ、この突起１０４を試験タイヤＴが乗り越す度に振動を励起させ、この振動をタイヤ回転軸に設けられたロードセル１０６で計測する。ロードセル１０６で得られた計測信号はデータ処理部１０８で信号処理されて、例えば、計測信号をサンプリングして図８に示すような振動データを得、この振動データを用いて励起したタイヤ軸力の振動の最大ピーク値と最小ピーク値の差（Ｐ−Ｐ値）を求める。このＰ−Ｐ値の大小によって、試験タイヤの振動特性の良し悪しを評価する。Ｐ−Ｐ値が小さい方が振動特性はよいと評価される。
データ処理部１０８では、ロードセル１０４で得られる計測信号に対して施す信号処理として、計測信号を回転ドラム１０２の回転に同期してサンプリングして一定の平均回数で平均化処理を行うが、精度の高い安定したタイヤ振動特性の評価結果を得るには、平均化処理における平均回数を多くしなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、精度の高い安定した評価結果を得るために上記平均回数を多くしても評価結果が安定せず、必ずしも評価結果が車両に装着してドライバが官能評価した評価結果と必ずしも対応しない場合があった。
例えば、官能評価結果において、略同等の振動乗り心地性能を有するにもかかわらず、タイヤ振動試験装置１００による評価結果では有意差のある評価結果を得る場合があった。また、タイヤ振動試験装置１００によるタイヤの振動特性の評価結果と振動乗り心地性能の官能評価結果が異なる場合もあった。このような評価結果の違いは、例えば、タイヤそれぞれが有する製造時の固有の不均一性を原因とし、接地面と接するタイヤの周方向の各部位に依存した振動成分（ユニフォミティ振動成分）が発生し、この振動成分がタイヤ振動試験装置１００の突起１０４で励起される振動成分と重なって評価結果が変動することが要因として挙げられる。すなわち、データ処理部１０８では、突起１０４で励起される振動成分にタイヤの不均一性によるタイヤの周方向の各部位に依存した振動成分が重畳されてサンプリングされるため、平均回数を重ねても上記Ｐ−Ｐ値が安定しない。図９は、データ処理部１０８で得られたＰ−Ｐ値がサンプリングの平均回数に伴って変動する２種類の試験タイヤＡ，Ｂの例を示している（試験タイヤ２０５／６５Ｒ１５）。このようにサンプリング回数に伴ってＰ−Ｐ値が変動するため平均化処理しても平均回数の設定によって平均化したＰ−Ｐ値が変化し試験タイヤの振動特性の評価を安定して正確に行うことはできない。
【０００５】
変動するＰ−Ｐ値の平均値を求めようとしても、データ処理部１０８においてサンプリングするたびにＰ−Ｐ値を求める必要がある他、試験タイヤによってＰ−Ｐ値の変動周期も変わることから、平均回数を予め設定して信号処理を行うことはできず、サンプリング毎に得られるＰ−Ｐ値の変動周期を確かめながらＰ−Ｐ値を求めなければならない。このため、タイヤ振動試験の評価結果を求めるための処理が煩雑化し、タイヤ振動試験装置１００としての試験処理速度も著しく低下するといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために、タイヤ振動試験等のタイヤ試験をタイヤを回転ドラム上で転動させて行う際に、煩雑な処理を行うことなく効率よく安定した精度の高い結果を得ることができるタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、タイヤを回転ドラム上で転動させてタイヤの試験を行うタイヤ試験装置であって、タイヤを転動させる回転ドラムと、転動中のタイヤの特性を計測する計測部と、この計測部から出力される計測信号を前記回転ドラムの回転に同期してサンプリングして得られるデータに平均化処理を施すデータ処理部と、を有し、前記データ処理部は、前記平均化処理の際の平均回数を、試験するタイヤの転がり半径を用いて設定して前記平均化処理を行うことを特徴とするタイヤ試験装置を提供する。
【０００８】
ここで、前記計測部は、例えば、前記回転ドラムがタイヤの回転軸に作用するタイヤ軸力あるいはタイヤが前記回転ドラムの回転軸に作用するドラム軸力を計測する力検出センサである。
また、前記データ処理部は、タイヤ負荷荷重、タイヤ内圧およびタイヤ転動速度のいずれか１つを変える度に前記平均回数を設定するのが好ましい。
また、前記データ処理部は、前記回転ドラムが１回転する度に定められた基準位置に来るタイヤの周上の対応部位が、前記回転ドラムが１回転する度にタイヤの周上で一方向に移動して変わるときの移動量をタイヤの前記転がり半径と前記回転ドラムの回転半径とを用いて求め、この求められた移動量を用いて前記平均回数を設定するのが好ましい。その際、前記データ処理部は、前記転がり半径を半径とする円周の周長を求め、前記移動量に自然数を乗算した第１の積が前記円周の周長に自然数を乗算した第２の積以上であり、かつ、前記第１の積と前記第２の積との差が所定値以下となるような前記移動量に乗算する自然数を求め、この自然数から１差しい引いた自然数を前記平均回数として設定するのが好ましい。
あるいは、前記データ処理部は、試験タイヤの転がり半径をＲt 、前記回転ドラムの回転半径をＲd としたとき、下記式（１）で値Ｄp を求め、この求められた値Ｄp から下記式（２）または（３）で表される基本周期Ｎb を定め、この定められた基本周期Ｎb から下記式（４）を満たす最小の自然数ｎを求め、この自然数ｎと前記基本周期Ｎb との積を超えない最大の自然数を前記平均回数として設定するのも、同様に好ましい。
Ｄp ＝ （Ｒd ／Ｒt ）− Ｉｎｔ［Ｒd ／Ｒt ］ （１）
Ｎb ＝ １／Ｄp （Ｄp ＜０．５の場合） （２）
Ｎb ＝ １／（１−Ｄp ） （Ｄp ≧０．５の場合） （３）
（ｎ・Ｎb ）− Ｉｎｔ［ｎ・Ｎb ］ ＜０．５ （４）
（ｎは自然数）
ここで、Ｉｎｔ［ｎ・Ｎb ］は、ｎ・Ｎb を越えない最大の自然数をいう。
【０００９】
さらに、本発明は、タイヤを回転ドラム上で転動させ、転動中のタイヤの特性を計測して得られる計測信号を前記回転ドラムに同期してサンプリングし、サンプリングして得られるデータに平均化処理を施してタイヤの試験を行う際、タイヤの転がり半径を求め、求められたタイヤの転がり半径を用いて前記平均化処理を行う際の平均回数を設定して前記平均化処理を行うことを特徴とするタイヤ試験方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法について、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。
【００１１】
図１は、本発明のタイヤ試験装置の一例であるタイヤ振動試験装置１０の概略の構成を示す概略構成図である。
タイヤ振動試験装置１０は、ドラム面の幅方向に延材した突起１１を備え、このドラム面の上で試験タイヤＴを転動させる回転ドラム１２と、試験タイヤＴを回転可能に軸支するとともに、回転ドラム１２のドラム面に接地させて所定のタイヤ負荷荷重を与えるために、回転ドラム１２に対する遠近方向に自在に移動するタイヤ移動スタンド１３と、転動中の試験タイヤＴのタイヤ回転軸に作用するタイヤ軸力を計測するとともに、試験タイヤＴに負荷されるタイヤ負荷荷重を計測する、タイヤ移動スタンド１３に設けられたロードセル１６と、このロードセル１６からの計測信号を回転ドラム１２の回転に同期してサンプリングし、得られたデータを平均化処理するデータ処理部１８と、回転ドラム１２の回転速度を制御し、さらにタイヤ移動スタンド１３の移動を制御して試験タイヤＴに与えるタイヤ負荷荷重を制御する制御ユニット２０と、回転ドラム１２の回転軸と接続した駆動モータ２２と、を有して構成される。
【００１２】
回転ドラム１２には、突起１１がドラム面に１つ設けられている。突起１１の形状は、例えば、直径が１０ｍｍの円形状を断面形状とする円柱の半分である半円柱である。したがって、回転ドラム１２のドラム面上を転動する試験タイヤＴが突起１１を通過する場合、試験タイヤＴに振動が励起される。
ロードセル１６は、タイヤ移動スタンド１３の試験タイヤＴを取り付ける取り付けハブ近傍に設けられた、振動特性を計測する力検出センサであって、タイヤ負荷荷重とともに試験タイヤＴの回転軸にタイヤ軸力として作用する励起された振動成分をタイヤ振動特性として計測し、計測信号として出力する。
なお、回転ドラム１２の周上の１箇所には、後述するようにデータ処理部１８において試験タイヤＴが突起１１を通過するタイミングに合わせて同期して計測信号をサンプリングできるように、サンプリングの開始を制御するトリガー信号をデータ処理部１８に送る位置検出センサ３２が設けられている。
【００１３】
データ処理部１８は、信号処理ユニット２４と、試験条件参照部２６と、タイヤ転がり半径設定部２８と、平均回数算出部３０と、を有し、例えば、コンピュータ等によるプログラム処理によって機能するものである。あるいは、データ処理装置等の専用装置によって構成されてもよい。
信号処理ユニット２４は、ロードセル１６から供給される計測信号を、位置検出センサ３２から送られてくるトリガー信号に従ってサンプリングし、さらに、サンプリングして得られた振動データを後述する方法で設定された平均回数分、振動データの平均化処理を行い、平均化処理された振動データからＰ−Ｐ値を求めて試験タイヤＴの評価を行う部分である。
【００１４】
試験条件参照部２６は、現在設定されている試験条件、すなわち、タイヤ負荷荷重およびタイヤ転動速度のほか試験タイヤＴのタイヤ内圧の情報を得る部分であり、制御ユニット２０からタイヤ転動速度の情報とロードセル１６からタイヤ負荷荷重の情報を得る。あるいは、ロードセル１６からタイヤ負荷荷重の情報を得る替わりに制御ユニット２０から目標とするタイヤ負荷荷重の情報を得てもよい。タイヤ内圧は、試験条件として制御ユニット２０で予め設定されたものが制御ユニット２０から供給されてもよいし、本試験装置がタイヤ内圧を常時モニタして制御しながら試験を行うものであれば、モニタしたタイヤ内圧の情報が制御ユニット２０から供給されてもよい。
このように試験条件を参照するのは、試験タイヤＴの正確な転がり半径を求め設定するためである。
【００１５】
タイヤ転がり半径設定部２８は、タイヤサイズおよびタイヤ仕様毎に試験条件（タイヤ負荷荷重、タイヤ転動速度およびタイヤ内圧）とタイヤの転がり半径との関係を表す参照テーブルを記録保持しており、試験条件参照部２６で得られたタイヤ負荷荷重、タイヤ転動速度およびタイヤ内圧の試験条件の情報から、記録保持されている参照テーブルを用いて試験タイヤＴの転がり半径を算出し設定する部分である。
この転がり半径の設定は、試験条件が変わる度に、すなわち、タイヤ負荷荷重、タイヤ内圧およびタイヤ転動速度のいずれか１つが変わる度に行われる。
【００１６】
平均回数算出部３０は、タイヤ転がり半径設定部２８で設定された試験タイヤＴの転がり半径と回転ドラム１２の既知の回転半径とを用いて、信号処理ユニット２４で行う平均化処理の際の平均回数を算出し設定する部分である。
具体的には、回転ドラム１２が１回転する度に、試験タイヤＴの接地中心位置にくる試験タイヤＴの対応部位が逐次試験タイヤＴの周上で一定の間隔で移動するが、このときの回転ドラム１２の１回転毎の移動量を、試験タイヤＴの転がり半径と回転ドラム１２の回転半径とを用いて求め、この求められた移動量を用いて上記平均回数を設定する。この平均回数の設定方法については後述する。
【００１７】
こうして設定された平均回数を用いて、ロードセル１６から供給される計測信号を信号処理ユニット２４でサンプリングして平均化処理が行われ、タイヤ振動特性の評価としてＰ−Ｐ値が求められる。
タイヤ振動試験装置１０は以上のように構成される。
なお、タイヤ振動試験装置１０では、タイヤ移動スタンド１３に設けられたロードセル１６で試験タイヤＴの軸力として作用する振動成分を計測するが、回転ドラム１２の回転軸に設けられ、試験タイヤＴが回転ドラム１２に対して作用するドラム軸力の振動成分をタイヤの振動特性として計測するロードセルを用いてもよい。さらに、本発明は、タイヤ回転軸に作用するタイヤ軸力や回転ドラムに作用するドラム軸力の振動成分を計測する力検出センサの他、試験タイヤから発生する騒音を騒音特性として計測する騒音計や、タイヤ回転軸が軸可動状態に懸下装置に軸支された試験タイヤの軸加速度を計測する加速度センサ等であってもよい。
【００１８】
次に、タイヤ振動試験装置１０で行われるタイヤ振動試験方法について説明する。
まず、試験条件参照部２６において試験条件が参照されて、この試験条件からタイヤ転がり半径設定部２８において試験タイヤＴの転がり半径が求められて設定され、平均回数算出部３０において求められた試験タイヤＴの転がり半径Ｒt と回転ドラム１２の回転半径Ｒd とを用いて、平均化処理を行う際の平均回数が算出されて設定され、この設定された平均回数を用いてロードセル１６から供給される計測信号を突起１１の通過のタイミングに合わせてサンプリングして平均化処理を行う。
ここで、平均化処理を行う際の平均回数の設定方法について図２（ａ）を用いてわかり易く説明する。
【００１９】
図２（ａ）は、回転ドラム１２のドラム面を水平に延びる接地面で表し、回転ドラム１２が１回転する間に試験タイヤＴが概略２回転する場合を示している。
試験タイヤＴの周上の特定の基準対応部位Ｑ0 が接地面と接する接地中心位置を相対基準位置とする。このとき、接地中心位置にある時点から転動して回転ドラム１２の周長分転がった時の基準対応部位Ｑ0 の位置は、上記接地中心位置からずれている。このずれ量は、タイヤ転がり半径設定部２８で求められた試験タイヤＴの転がり半径と回転ドラム１２の回転半径とによって求めることができる。
【００２０】
このずれ量を移動量Ｘとすると、回転ドラム１２が１回転する度に接地中心位置に来る試験タイヤＴの対応部位は回転ドラム１２が１回転する前に接地中心位置にあった対応部位から一方向に移動量Ｘ分ずれた位置にある。図２（ａ）では、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から回転ドラム１２が１回転して次に接地中心位置に来る対応部位を対応部位Ｑ1 としている。対応部位Ｑ1 が接地中心位置にある時点からさらに回転ドラム１２が１回転して接地中心位置に来る対応部位は、対応部位Ｑ1 から移動量Ｘずれた位置にある。
このようにして、回転ドラム１２が１回転する度に試験タイヤＴの周上で移動量Ｘ分一方向にずれた対応部位が接地中心位置となる。
【００２１】
図２（ｂ）には、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 がある場合接地中心位置にくる対応部位を対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・, Ｑi-1 ，Ｑi , ・・・・として、対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・, Ｑi-1 ，Ｑi , ・・・・の試験タイヤＴの周上の位置を示している。図２（ｂ）に示すように、接地中心位置となる対応部位は、回転ドラム１２の１回転の度に移動量Ｘ分一方向に移動する。
【００２２】
このとき、基準対応部位Ｑ0 が試験タイヤＴが突起１１を通過するときの中心対応部位となる場合、対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・, Ｑi-1 ，Ｑi ，・・・・も突起１１を通過するときの中心対応部位となる。したがって、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑi-1 から対応部位Ｑi に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの間、通過する突起１１のタイミングに同期してロードセル１６から出力される計測信号をサンプリングして平均化処理すると、計測信号をサンプリングし平均化処理する時の試験タイヤＴの接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＴの周上で分散されるので、試験タイヤＴの振動成分とともに重畳されるタイヤの不均一性による振動成分を取り除くことができる。すなわち、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑi-1 から対応部位Ｑi に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの回転ドラム１２の周回数から１差し引いた自然数を平均化処理における平均回数とすることで、基準対応部位Ｑ0 ，対応部位Ｑ1 〜対応部位Ｑi-1 が接地中心位置に来た時に励起される各対応部位に依存した振動成分を平均化することができる。したがって、図９に示したようなＰ−Ｐ値が変動する時の略１周期のＰ−Ｐ値の変動を平均化することができる。
【００２３】
しかし、対応部位Ｑi が基準対応部位Ｑ0 の近傍にない場合、すなわち、Ｐ−Ｐ値の変動を１周期を越えて無視できない程度のＰ−Ｐ値の変動が平均化処理に含まれる場合、基準対応部位Ｑ0 を横切った対応部位が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るまで、接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＴの周上をさらに少なくとも１周以上移動するようにして、平均化処理を続けるのが好ましい。
なお、対応部位Ｑi が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るとは、図２（ｃ）に示すように、例えば、基準対応部位Ｑ0 の位置を中心としてα・Ｘ（αは定数）の範囲内に対応部位Ｑi が入ることを意味する。ここで、定数αを小さくするほど基準対応部位Ｑ0 の近傍の範囲が狭くなり平均回数は増えるが、この場合、平均回数が増えた割りに平均化処理されたＰ−Ｐ値の精度は上がらないため、振動試験の処理効率は低下する。好ましくは、定数αは０．５〜２の範囲内の値に設定するとよい。
【００２４】
また、図２（ａ）に示す例は、回転ドラム１２が１周した時の基準対応部位Ｑ0 の位置が移動量Ｘだけ接地中心位置から通りすぎた位置にある例であるが、図３（ａ）に示すように、回転ドラム１２が１周した時の基準対応部位Ｑ0 が所定の移動量分だけ接地中心位置の直前の位置にある場合もある。この場合、接地中心位置にくる対応部位（対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・）は、図３（ｂ）に示すように、図２（ｂ）に示す接地中心位置に来る対応部位（対応部位Ｑ1 ，Ｑ2 ，・・・の）の移動方向と異なる方向に移動するが、一定の移動量（この移動量を、移動量Ｙとする）で移動する。したがって、この場合においても、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑj-1 から基準対応部位Ｑ0 を横切って対応部位Ｑj に移動する時点までに通過する突起１１のタイミングに合わせてロードセル１６から出力される計測信号をサンプリングして平均化処理することで、試験タイヤＴの振動成分とともに重畳されるタイヤの不均一性による振動成分を取り除くことができる。すなわち、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑj-1 から対応部位Ｑj に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの回転ドラム１２の周回数から１差し引いた自然数を平均化処理における平均回数として平均化処理をすることで、突起１１で励起された試験タイヤＴの振動成分のみを平均化することができる。したがって、図９に示したようなＰ−Ｐ値が変動する時の略１周期のＰ−Ｐ値の変動を平均化することができる。
【００２５】
また、図３（ｃ）に示すように、対応部位Ｑj が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るまで、例えば、基準対応部位Ｑ0 の位置を中心としてα・Ｙ（αは定数）の範囲内に対応部位Ｑj が入るまで、平均回数を増やしてもよい。この場合においても、定数αを小さくするほど平均回数は増えるが、平均回数が増えた割りには平均化処理されたＰ−Ｐ値の精度は上がらないため、振動試験の処理効率は低下する。好ましくは、定数αは０．５〜２の範囲内の値に設定するとよい。
【００２６】
このような平均回数の設定は、例えば、試験タイヤＴの転がり半径を半径とする円周の周長（周長Ｌ1 とする）を求め、この周長Ｌ1 と回転ドラム１２の１周分の周長とを用いて求められた移動量Ｘ（あるいはＹ）に自然数を乗算して得られた積（積Ｖ1 とする）が周長Ｌ1 に自然数を乗算して得られた積（積Ｖ2 とする）以上となり、かつ、積Ｖ1 と積Ｖ2 との差が所定値以下となるような移動量Ｘ（あるいはＹ）に乗算する自然数を求め、この自然数から１差し引いた自然数を平均回数として設定するとよい。
【００２７】
あるいは、試験タイヤＴの転がり半径をＲt 、回転ドラム１２の回転半径をＲd としたとき、上記式（１）で移動量Ｘ（あるいはＹ）を２πＲt で除した移動成分の値として値Ｄp （移動成分値）を求め、この求められた移動成分の値Ｄp から上記式（２）または（３）で表される基本周期Ｎb を定め、この定められた基本周期Ｎb から上記式（４）を満たす最小の自然数ｎを求め、この自然数ｎと基本周期Ｎb との積を超えない最大の自然数を平均回数として設定してもよい。
【００２８】
ここで、式（１）を用いて移動成分の値Ｄp を算出する処理は、図２（ａ）あるいは図３（ａ）に示す例における移動量Ｘ（あるいはＹ）を求める部分に対応する。式（２）を用いた基本周期Ｎb の設定は、図２（ｂ）に示すように接地中心位置にくる対応部位が回転ドラム１２の回転に伴って左周りに移動する場合に、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から対応部位Ｑi が接地中心位置となる時点までの回転ドラム１２の周回数を求める部分に対応し、式（３）を用いた基本周期Ｎb の設定は、図３（ｂ）に示すように接地中心位置にくる対応部位が回転ドラム１２の回転に伴って右周りに移動する場合に、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から対応部位Ｑj が接地中心位置となる時点までの回転ドラム１２の周回数を求める部分に対応する。
一方、基本周期Ｎb から式（４）を満たす最小の自然数ｎを求め、この自然数ｎと基本周期Ｎb との積を超えない最大の自然数を求める処理は、図２（ｂ）または図３（ｂ）に示す例では、基準対応部位Ｑ0 が接地中心位置に位置する時点から、接地中心位置に来る対応部位が対応部位Ｑi-1 （あるいはＱj-1 ）から対応部位Ｑi （あるいはＱj ）に移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの回転ドラム１２の周回数から１差し引いた自然数を求める部分に対応する。ここで、式（４）では対応部位Ｑj が基準対応部位Ｑ0 の近傍に来るか否かの判定に用いられる定数αは１としている。
【００２９】
図５は、上記式（１）〜（４）を用いて平均回数を設定する設定方法の一例の流れを示すフローチャートである。このような平均回数の設定は、データ処理部１８等を構成するコンピュータや専用装置に内蔵されているＣＰＵ等によって行われる。
【００３０】
まず、試験タイヤＴの転がり半径Ｒt が算出される（ステップＳ１０）。
転がり半径Ｒt は、上述したように、予め試験条件と転がり半径との関係が記録保持されている参照テーブルを用いて試験タイヤＴの試験条件から求められる。また、突起のない回転ドラム上で同一の試験条件で試験タイヤを別途測定して求めてもよい。
次に、求められた転がり半径Ｒt と既知の回転ドラムの回転半径Ｒd とを用いて、移動成分の値Ｄp が上記式（１）に従って算出される（ステップＳ２０）。
次に、値Ｄp が０．５以下であるかが判定され（ステップＳ１４）、肯定された場合、上記式（２）に従って基本周期Ｎb が設定される（ステップＳ１６）。ステップＳ１４で否定される場合、上記式（３）に従って基本周期Ｎb が設定される（ステップＳ１８）。
この後、自然数ｎを１として、値ｎ・Ｎb （＝Ｎr ）を算出し（ステップＳ２０）、この値ｎ・Ｎb が上記式（４）を満たすか否かが判定される（ステップＳ２２）。肯定された場合、値ｎ・Ｎb を越えない範囲の中で最大の自然数Ｉｎｔ［ｎ・Ｎb ］を求め、この自然数を平均回数として設定する（ステップＳ２４）。一方、ステップＳ２２で否定された場合、自然数ｎを１増加して、ステップＳ２０〜Ｓ２２をステップＳ２０で肯定されるまで繰り返す。
このようにして平均回数は設定される。
【００３１】
より具体的に、図５に示されるＰ−Ｐ値がサンプリングの度に変動する試験タイヤＡおよび試験タイヤＢ（図９に示す試験タイヤと同様）を例として説明する。
試験タイヤＡおよび試験タイヤＢは、いずれもタイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５の乗用車用タイヤであり、所定の試験条件における転がり半径Ｒt が試験タイヤＡは３２０ｍｍ（＝Ｒta）、試験タイヤＢは３２３ｍｍ（＝Ｒtb）である。回転ドラム１２の回転半径Ｒd は１２５０ｍｍである。
例えば、図２（ａ）〜（ｃ）あるいは図３（ａ）〜（ｃ）に示す処理方法では、試験タイヤＡの接地中心位置にくる対応部位は回転ドラム１２が１回転する度に図３（ｂ）に示すように移動し、このときの移動量をＹa とするとＹa ＝１８８．４ｍｍ（４×２πＲta−２πＲd ）となる。試験タイヤＢも接地中心位置にくる対応部位は回転ドラム１２が１回転する度に図３（ｂ）に示すように移動し、このときの移動量をＹb とするとＹb ＝２６３．７６ｍｍ（４×２πＲtb−２πＲd ）となる。
【００３２】
ここで、試験タイヤＡの場合、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から接地中心位置にくる対応部位が１周移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点までの試験ドラム１２の周回数は、１１回（Ｉｎｔ［２πＲta／Ｙa ］＋１）である。しかし、２πＲta／Ｙa が１０．６６７であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．６６７・Ｙa 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑj は基準対応部位Ｑ0 の近傍に位置しないと判定される。このため、さらに接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＡの周上を周回するようにする。この場合、２周目における基準対応部位Ｑ0 を横切るときの回転ドラム１２の周回数は、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から数えて、２２回（Ｉｎｔ［２・２πＲta／Ｙa ］＋１）である。この時の２・２πＲta／Ｙa は２１．３３３であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．３３３・Ｙa 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑ1 は基準対応部位Ｑ0 近傍に位置すると判定される。
こうして平均化処理における平均回数は２１回（＝２２−１）と設定される。
【００３３】
同様に、試験タイヤＢの場合、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から接地中心位置にくる対応部位が１周移動して基準対応部位Ｑ0 を横切る時点の試験ドラム１２の周回数は、８回（Ｉｎｔ［２πＲtb／Ｙb ］＋１）である。しかし、２πＲtb／Ｙb が７．６９であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．６９・Ｙb 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑj は基準対応部位Ｑ0 近傍に位置しないと判定される。このため、さらに接地中心位置に来る対応部位が試験タイヤＢの周上を周回するようにする。この場合、２周目における基準対応部位Ｑ0 を横切る回転ドラム１２の周回数は、接地中心位置に基準対応部位Ｑ0 が位置する時点から数えて、１６回（Ｉｎｔ［２・２πＲb ／Ｙb ］＋１）である。この時の２・２πＲtb／Ｙb は１５．３８１であるため、基準対応部位Ｑ0 を横切る対応部位Ｑj の位置は、基準対応部位Ｑ0 から０．３８１・Ｙb 離れている。したがって、図３（ｃ）に示す定数αを１とすると対応部位Ｑj は基準対応部位Ｑ0 近傍に位置すると判定される。
こうして平均化処理における平均回数は１５回（＝１６−１）と設定される。
【００３４】
以上、試験タイヤＡは平均回数を２１回、試験タイヤＢは平均回数を１５回に設定して平均化処理を行うことで，それぞれＰ−Ｐ値の変動周期を均した安定したＰ−Ｐ値を求めることができる。
【００３５】
さらに、上述した式（１）〜（４）を用いた場合の例を、試験タイヤＡおよび試験タイヤＢを用いて説明すると、下記表１のようにまとめることができる。
表１から、上述した方法と同様の結果を得ることができる。
【００３６】
【表１】
したがって、従来タイヤの種類や試験条件に係わらず一律に平均回数を固定して振動試験を行った場合、図６（ａ）や（ｂ）に示すように、試験タイヤＡのＰ−Ｐ値が試験タイヤＢのＰ−Ｐ値に比べて大きいといった評価結果が得られる場合があるが、上述の平均回数の設定により、図６（ｃ）に示すように、試験タイヤＡのＰ−Ｐ値が試験タイヤＢのＰ−Ｐ値に比べて小さくなるといった従来の結果と異なる評価結果が得られる。この結果は、車両に装着してドライバが官能評価した評価結果と対応するものである。
【００３８】
このような平均回数の設定は、試験タイヤＴが変わる度にさらには試験条件が変わる度に行うのが好ましい。試験条件が変わることで試験タイヤＴの転がり半径も変化するからである。
このように、予め計測信号を回転ドラムの周期に合わせてサンプリングし上述の方法で設定された平均回数で平均化処理を行うので、従来のように、Ｐ−Ｐ値の変動によって結果が変動することがなく、また、Ｐ−Ｐ値の変動周期を調べて平均回数を設定する必要がなく、したがって、煩雑な処理を行うことなく効率よく安定した精度の高い振動特性の評価結果を得ることができる。
なお、本発明のタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法は、突起を用いた振動試験に用いられるばかりでなく、回転ドラムの回転に同期させて計測信号をサンプリングするタイヤの試験であればいずれであってもよい。
【００３９】
以上、本発明のタイヤ試験装置およびタイヤ試験方法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。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、タイヤの転がり半径を求め、このタイヤの転がり半径を用いて平均化処理を行う際の平均回数を算出して設定して平均化処理を行うので、従来のようにＰ−Ｐ値のような評価結果が変動することがなく、また、Ｐ−Ｐ値のような評価結果の変動周期を調べて平均回数を設定する必要もなく、したがって、煩雑な処理を行うことなく効率よく安定した精度の高い評価結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のタイヤ試験装置の一例であるタイヤ振動試験装置の概略の構成を示す概略構成図である。
【図２】 （ａ）〜（ｃ）は、回転ドラムが１回転する度に転動する試験タイヤの接地中心位置にくる対応部位が移動する一例を説明する図である。
【図３】 （ａ）〜（ｃ）は、回転ドラムが１回転する度に転動する試験タイヤの接地中心位置にくる対応部位が移動する他の例を説明する図である。
【図４】 本発明のタイヤ試験方法に用いる平均回数の設定の一例の流れを示すフローチャートである。
【図５】 タイヤ振動試験装置で得られるＰ−Ｐ値の変動の一例を示す図である。
【図６】 （ａ）および（ｂ）は、従来のタイヤ振動試験装置で得られる結果の一例を示す図であり、（ｃ）は、図１に示すタイヤ振動試験装置で得られる結果の一例を示す図である。
【図７】 従来のタイヤ振動試験装置の概略の構成を示す概略構成図である。
【図８】 タイヤ振動試験装置で得られる振動波形の一例を示す図である。
【図９】 タイヤ振動試験装置で得られるＰ−Ｐ値の変動の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０，１００ タイヤ振動試験装置
１１，１０４ 突起
１２，１０２ 回転ドラム
１３ タイヤ移動スタンド
１６，１０６ ロードセル
１８，１０８ データ処理部
２０ 制御ユニット
２２ 駆動モータ
２４ 信号処理ユニット
２６ 試験条件参照部
２８ タイヤ転がり半径設定部
３０ 平均回数算出部
３２ 位置検出センサ
Claims (7)
- タイヤを回転ドラム上で転動させてタイヤの試験を行うタイヤ試験装置であって、
タイヤを転動させる回転ドラムと、転動中のタイヤの特性を計測する計測部と、この計測部から出力される計測信号を前記回転ドラムの回転に同期してサンプリングして得られるデータに平均化処理を施すデータ処理部と、を有し、
前記データ処理部は、前記平均化処理の際の平均回数を、試験するタイヤの転がり半径を用いて設定して前記平均化処理を行うことを特徴とするタイヤ試験装置。 - 前記計測部は、前記回転ドラムがタイヤの回転軸に作用するタイヤ軸力あるいはタイヤが前記回転ドラムの回転軸に作用するドラム軸力を計測する力検出センサである請求項１に記載のタイヤ試験装置。
- 前記データ処理部は、タイヤ負荷荷重、タイヤ内圧およびタイヤ転動速度のいずれか１つを変える度に前記平均回数を設定する請求項１または２に記載のタイヤ試験装置。
- 前記データ処理部は、前記回転ドラムが１回転する度に定められた基準位置に来るタイヤの周上の対応部位が、前記回転ドラムが１回転する度にタイヤの周上で一方向に移動して変わるときの移動量をタイヤの前記転がり半径と前記回転ドラムの回転半径とを用いて求め、この求められた移動量を用いて前記平均回数を設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ試験装置。
- 前記データ処理部は、前記転がり半径を半径とする円周の周長を求め、前記移動量に自然数を乗算した第１の積が前記円周の周長に自然数を乗算した第２の積以上であり、かつ、前記第１の積と前記第２の積との差が所定値以下となるような前記移動量に乗算する自然数を求め、この自然数から１差しい引いた自然数を前記平均回数として設定する請求項４に記載のタイヤ試験装置。
- 前記データ処理部は、試験タイヤの転がり半径をＲt 、前記回転ドラムの回転半径をＲd としたとき、下記式（１）で値Ｄp を求め、この求められた値Ｄp から下記式（２）または（３）で表される基本周期Ｎb を定め、この定められた基本周期Ｎb から下記式（４）を満たす最小の自然数ｎを求め、この自然数ｎと前記基本周期Ｎb との積を超えない最大の自然数を前記平均回数として設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ試験装置。
Ｄp ＝ （Ｒd ／Ｒt ）− Ｉｎｔ［Ｒd ／Ｒt ］ （１）
Ｎb ＝ １／Ｄp （Ｄp ＜０．５の場合） （２）
Ｎb ＝ １／（１−Ｄp ） （Ｄp ≧０．５の場合） （３）
（ｎ・Ｎb ）− Ｉｎｔ［ｎ・Ｎb ］ ＜０．５ （４）
（ｎは自然数） - タイヤを回転ドラム上で転動させ、転動中のタイヤの特性を計測して得られる計測信号を前記回転ドラムに同期してサンプリングし、サンプリングして得られるデータに平均化処理を施してタイヤの試験を行う際、
タイヤの転がり半径を求め、
求められたタイヤの転がり半径を用いて前記平均化処理を行う際の平均回数を設定して前記平均化処理を行うことを特徴とするタイヤ試験方法。
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