JPWO2003034023A1 - ラジアルフォースバリエーションの予測方法、タンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法、ラジアルランアウトの予測方法、タイヤ角加速度変動の予測方法、ラジアルランアウト計測装置、ラジアルランアウト見積り方法、情報取得方法、及びタイヤ外周面状態算出装置 - Google Patents
ラジアルフォースバリエーションの予測方法、タンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法、ラジアルランアウトの予測方法、タイヤ角加速度変動の予測方法、ラジアルランアウト計測装置、ラジアルランアウト見積り方法、情報取得方法、及びタイヤ外周面状態算出装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、ラジアルフォースバリエーションの予測方法、タンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法、ラジアルランアウトの予測方法、及び角加速度変動の計測方法に係り、特に、高速でのRRO(ラジアルランアウト)の成長を考慮することによって、精度良くラジアルフォースバリエーションまたはタンジェンシャルフォースバリエーションを予測することができるラジアルランアウトの予測方法、ラジアルフォースバリエーションの予測方法、タンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法、及び角加速度変動の予測方法に関する。
従来の技術
近年、タイヤの高速ユニフォミティの高次成分が、振動騒音現象として問題となるケースが増加している。このため、特開平11−352024号公報には、タイヤが低速で転動しているときの低速ユニフォミティに基づいて、タイヤが高速で転動しているときの高速ユニフォミティの高次成分(例えば、2次以上の成分)を予測するタイヤの高速ユニフォミティの高次成分予測方法が記載されている。この方法は、マウンド的クリートが取り付けられたドラムを用い、タイヤの上下伝達特性及び前後伝達特性を計測することにより、高速のRFV(ラジアルフォースバリエーション)、及び高速のTFV(タンジェンシャルフォースバリエーション)を予測するものである。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の技術では、高速でのRROの成長が考慮されていないため、予測される高速のRFVの誤差が大きくなる場合がある、という問題があった。
また、上記従来の技術では、TFVの小さい低速での計測データから予測しているため、予測誤差が大きくなる、とい問題がある。
さらに、タイヤの上下伝達特性及び前後伝達特性を把握するためには、ドラムにマウンド的クリートを取り付ける必要があった。
また、従来のRRO計測装置は、発せられた光が、回転可能に配置されたタイヤ外周に接触するように配置された、光を照射する光照射部と、光照射部30から照射された光を受光する受光部と、を備えている。しかしながら、タイヤの回転に伴って光照射部及び受光部がふらついた場合、得られるRROの測定値に影響を及ぼす。
更に、上記RRO計測装置でラジアルランアウトを計測しても、タイヤ中に質量が例えば比較的多くなっている部分の存在によるタイヤの質量不均一(アンバランス)や、例えば、剛性が比較的高い部分の存在による、タイヤの剛性変動を考慮していないので、これらがRROの測定値に影響を及ぼす。
また、タイヤのRROや回転速度等の必要な情報をタイヤを回転しながら測定しているが、タイヤ軸にタイヤ駆動モータによる駆動力を常に与えて、タイヤを回転させていると、タイヤ軸に与えるタイヤ駆動モータによる回転力にむらが発生した場合、回転速度のむらとして現れ、求められた値にはこの回転むらの影響が存在する。
更に、タイヤの寸法の不均一量を、タイヤ軸に配置されたロータリエンコーダのパルスに合わせてサンプリングしている。このように、ロータリエンコーダのパルスに合わせてサンプリングしているので、タイヤの速度が変化すると、ノイズ低減用のローパスフィルターの周波数設定を逐次変化させる必要がある。
発明の開示
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、高速でのRRO成長量が大きいタイヤにおける高速RFVの予測誤差を大幅に低減することができるラジアルフォースバリエーションの予測方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、高速TFV予測誤差を大幅に低減することができるタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、簡単にラジアルランアウトを予測できるラジアルランアウトの予測方法、及び簡単に角加速度変動を予測することができる角加速度変動の予測方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、低速時のRFVの実測値及び低速時のRFV測定時のリム同心円部のRROの実測値等を利用することにより、高速でのRRO成長量が大きいタイヤにおける高速RFVの予測誤差を大幅に低減することができるRFVの予測方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、角加速度変動(AAV)の実測値及びAAV測定時のリム同心円部のRROの実測値等を用いることによって、高速TFVの予測誤差を大幅に低減することができるタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、精度よくラジアルランアウトを計測することができるラジアルランアウト計測装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、精度よくラジアルランアウトを予測することができるラジアルランアウト予測方法を提供することを目的とする。
更にまた、本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、必要な情報を精度よく取得することができる情報取得方法を提供することを目的とする。
加えて、本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、速度が変化しても1種類のノイズ低減用のローパスフィルターを備えて、タイヤの外周面状態算出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために第1の発明は、速度とラジアルランアウトとの関係を各タイヤ毎に求めると共に、上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZをタイヤ種毎に求める工程と、各タイヤの低速でのラジアルランアウトを測定する工程と、測定した低速でのラジアルランアウトと測定したタイヤの種別に対応する前記関係とから目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOを算出する工程と、目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROO、上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZに基づいて、目標の速度におけるラジアルフォースバリエーションRFVOを予測する工程と、を含んで構成したものである。
速度とラジアルランアウトとの関係は、空転時または所定荷重(例えば、500N)以下での回転時における2水準(高速H及び低速L)のタイヤ角速度をωH、ωL、ラジアルランアウトをRROH、RROLとすると、下記(1)式で与えられる。
【数2】
ただし、ω=V/Reであり、Vはタイヤの回転速度、Reはタイヤの転がり半径である。なお、ωO=VO/Reである、VOは、目標の速度である。
従って、各タイヤ毎の速度とラジアルランアウトとの関係を、タイヤ角速度ωH、ωL、ラジアルランアウトRROH、RROLを測定することにより求めておき、各タイヤの低速でのラジアルランアウトを測定し、測定した低速でのラジアルランアウトとラジアルランアウトを測定したタイヤの種別に対応する上記の関係式とから目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOを算出することができる。
また、各タイヤ毎の速度とラジアルランアウトとの関係を、空転時または所定荷重(例えば、500N)以下での回転時におけるN+1水準以上のタイヤ角速度でのラジアルランアウトを測定することにより求めておき、各タイヤの低速でのラジアルランアウトを測定し、測定した低速でのラジアルランアウトと測定したタイヤの種別に対応する上記の関係とからN次回帰式により、目標の速度におけるラジアルランアウトを予測することもできる。
上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZは、実測でも求めることができる。
なお、上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZは、タイヤ種毎に求める。
また、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZは、実測するのに代えて以下の2つの方法によって算出するようにしてもよい。
第1の方法は、上下方向の伝達特性の予測結果と、下記(2)式で得られる伝達特性kz(ω)との差の2乗和が最小となるように、上下方向の固有角振動数、及び減衰率を予測する方法である。
【数3】
なお、右辺のルートを有する項は一次減衰系の変位の伝達率を表している。
第2の方法は、同一ロット内から3本以上のサンプルタイヤを抜き出し、速度3水準以上(1〜M)のラジアルランアウト及びラジアルフォースバリエーションを計測し、フーリエ変換により得られるラジアルフォースバリエーションの1次〜N次成分RFV1〜RFVNと、下記(3)式から演算されるラジアルフォースバリエーションの1次〜N次成分RFV1〜RFVNとの差の2乗和が最小となるように、固有角振動数、及び減衰率を予測する方法である。
【数4】
ただし、M=1、2、3、・・・Nであり、T1Z、TMZは、各々以下の式で表される変位の伝達率である。
【数5】
各タイヤの目標速度でのRFVOを予測する場合には、上記の演算により目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROO、実測または算出された上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZに基づいて、以下の(4)式に従って目標の速度におけるラジアルフォースバリエーションRFVOを予測する。
【数6】
この変位の伝達率を表すTOZは、以下の式で表すことができる。
【数7】
ただし、nはフーリエ変換の次数、Reはタイヤの転がり半径である。
すなわち、ラジアルフォースバリエーションは、ラジアルフォース(接地荷重)によるタイヤの変形によって生じた力が伝達されて発生する。力の伝達率、すなわち変位の伝達率は、低速では1であるが、高速では入力周波数によって上記のように変化する。従って、目標の速度RFVOは、上記の式に示すように、上下方向のばね定数、目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROO、及び変位の伝達率の積で表される。
また、低速RFVL、及び目標の速度RFVOをより正確に表すと以下の式で表される。
【数8】
ただし、RSVは剛性変動成分、dはタイヤの変形量である。上記の2つの式よりRSV・dを消去すると以下の(5)式が得られる。
【数9】
上記(5)式のTLZ、TOZは、以下の式で表すことができる。
【数10】
従って、第2の発明は、速度とラジアルランアウトとの関係を各タイヤ毎に求めると共に、上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZをタイヤ種毎に求める工程と、各タイヤの低速でのラジアルランアウト及びラジアルフォースバリエーションを測定する工程と、測定した低速でのラジアルランアウトとラジアルランアウトを測定したタイヤの種別に対応する前記関係とから目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOを算出する工程と、上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnz、減衰率ζZ、測定された低速でのラジアルランアウト、低速でのラジアルフォースバリエーション、及び目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOに基づいて、目標の速度におけるラジアルフォースバリエーションRFVOを予測する工程と、を含んで構成したものである。
すなわち、第2の発明は、実測された低速におけるラジアルランアウトRROL、実測された低速におけるラジアルフォースバリエーションRFVL、第1の発明で説明したように予測された目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROO、実測または計測結果より変換し算出された上下方向のばね定数Kst、上下方向の固有角振動数ωnzと減衰率ζZとを含む関数で表される低速における一次減衰系の変位の伝達率TLZ、目標の速度におけるに一次減衰系の変位の伝達率TOZに基づいて、上記の(5)式に従って目標の速度におけるラジアルフォースバリエーションRFVOを予測するものである。
なお、目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOは予測することなく、各タイヤ毎に実測して求めるようにしてもよい。
タンジェンシャルフォースバリエーションTFVは、下記の式で表される。
【数11】
上記式の右辺における変位の伝達率を除いた項は、以下の式で表される。
【数12】
従って、第3の発明は、タイヤ種別毎に、前後方向の固有角振動数ωnx、減衰率ζx、ラジアルランアウトの係数、及び、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積を求める工程と、各タイヤの低速でのラジアルランアウト及び低速での角加速度変動を測定する工程と、各タイヤの目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOを求める工程と、前後方向の固有角振動数ωnx、減衰率ζx、ラジアルランアウトの係数、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積、及び目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOに基づいて、目標の速度におけるタンジェンシャルフォースバリエーションを予測する工程と、を含んで構成したものである。
すなわち、第3の発明では、実測または予測された目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROO、実測または計測結果より変換し算出された前後方向の固有角振動数ωnxと減衰率ζxとを含む関数で表される目標の速度における一次減衰系の変位の伝達率TOX、ラジアルランアウトの係数CRRO、及び予測されたタンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVと慣性モーメントIyとの積に基づいて、下記の(6)式に従って目標の速度のタンジェンシャルフォースバリエーションTFVOを予測ことができる。
【数13】
(6)式のTOXは以下の式で表すことができる。
【数14】
上記の前後方向の固有角振動数及び減衰率は、前後方向の伝達特性の予測結果と、以下の式により演算される前後方向の伝達特性kx(ω)との差の2乗和が最小となるようにして予測することができる。
【数15】
ただし、a、bは係数である。
また、ラジアルランアウトの係数CRROは、同一ロット内から3本以上のサンプルタイヤを抜き出し、低速でのラジアルランアウト及び角加速度変動を計測し、フーリエ変換により得られる角加速度変動の1次〜N次成分AAV1〜AAVNと、下記式から演算される角加速度変動の1次〜N次成分AAV1〜AAVNとの差の2乗和が最小となるようにして予測することができる。
【数16】
ただし、Vは速度、nはフーリエ変換の次数、Reは転がり半径、CRROはRROの係数である。
ラジアルランアウトの係数を予測する場合には、前後共振の影響が少ない速度30km/h以下の1〜3次成分でを使用するのが好ましい。
また、以下のようにして前後方向の固有角振動数、減衰率、及びRROの係数CRROを予測してもよい。すなわち、同一ロット内から3本以上のサンプルタイヤを抜き出し、速度3水準(1〜M)以上のラジアルランアウト及び角加速度変動を計測し、フーリエ変換により得られる角加速度変動の1次〜N次成分AAV1〜AAVNと、下記式から演算される角加速度変動の1次〜N次成分AAV1〜AAVNとの差の2乗和が最小となるように、ラジアルランアウトの係数CRRO、前後方向の固有角振動数ωnx、及び減衰率ζxを予測する。
【数17】
ただし、M=1、2、3、・・・Nであり、T1X、TMXは、以下の式で与えられる。
【数18】
タンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVまたはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVと慣性モーメントとの積は、次のようにして予測することができる。同一ロット内から3本以上のサンプルタイヤを抜き出し、高速での角加速度変動及びタンジェンシャルフォースバリエーションを計測し、フーリエ変換により得られるタンジェンシャルフォースバリエーションの1次〜N次成分TFV1〜TFVNと、下記式から演算されるタンジェンシャルフォースバリエーションの1次〜N次成分TFV1〜TFVNとの差の2乗和が最小となるように、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントとの積を予測する。
【数19】
ラジアルランアウトの係数CRROと慣性モーメントの積やタンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVと慣性モーメントの積等を予測するための角加速度変動は、タイヤ軸にロータリエンコーダや回転角に対応した信号を発生させる装置を取り付け、タイヤの回転角度に応じた信号を発生させ、この信号からFM変調器(または回転むらを検出する装置)によって、タイヤ空転時の周波数変動率FVRR及び荷重時の周波数変動率FVRNを抽出し、フーリエ変換後、下記式に基づいて角加速度変動(AAV)を演算することにより測定することができる。
【数20】
なお、前述した式でルートを有する各項の全ては一次減衰系の変位の伝達率を表しているが、この変位の伝達率は他の一般式や近似式で与えてもよい。
そして、第4の発明は、タイヤ種別毎に、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積を求める工程と、各タイヤの目標の速度での角加速度変動を求める工程と、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積、及び目標の速度での角加速度変動に基づいて、目標の速度におけるタンジェンシャルフォースバリエーションを予測する工程と、を含んで構成したものである。
すなわち、第4の発明では、実測または予測された目標の速度VOにおける角加速度変動AAVO、予測されたタンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVと慣性モーメントIyとの積に基づいて、下記の(7)式に従って目標の速度のタンジェンシャルフォースバリエーションTFVOを予測することができる。
【数21】
タンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVと慣性モーメントIyとの積及び目標の速度における角加速度変動は、第3の発明で説明したように求められる。
なお、第3及び第4の発明において、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVと慣性モーメントIyとの積に代えて、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVを用いるようにしてもよい。
第5の発明のラジアルランアウトの予測方法では、以下の2つの方法によってラジアルランアウトを予測する。
第1は、空転時または所定荷重(例えば、500N)以下での回転時における2水準(高速H及び低速L)のタイヤ角速度ωH、ωLのラジアルランアウトRROH、RROLを測定し、上記(1)式に基づいて、目標の速度におけるラジアルランアウトRROOを予測する方法である。
第2は、空転時または所定荷重(例えば、500N)以下での回転時におけるN+1水準以上のタイヤ角速度でのラジアルランアウトを測定し、N次回帰式により、目標の速度におけるラジアルランアウトを予測する方法である。
第6の発明のタイヤ角加速度変動(AAV)の予測方法は、タイヤ種別毎に前後方向の固有角振動数、減衰率、及び角加速度変動に基づいたラジアルランアウトの係数を求める工程と、各タイヤの低速でのラジアルランアウトを測定する工程と、各タイヤの目標の速度におけるラジアルランアウトを求める工程と、上下方向の固有角振動数、減衰率、ラジアルランアウトの係数、及び目標の速度におけるラジアルランアウトに基づいて、目標の速度における角加速度変動を予測する工程と、を含んで構成したものである。
すなわち、第6の発明は、上記のようにして予測された目標の速度VOのラジアルランアウトRROO、上記のようにして実測または計測結果より変換し算出された前後方向の固有角振動数ωnx、減衰率、及びラジアルランアウトの係数に基づいて、下記の(8)式に従って目標の速度の角加速度変動AAVOを予測するものである。
【数22】
そして、第7の発明のタイヤ角加速度変動予測方法は、タイヤ種別毎に、前後方向の固有角振動数、減衰率、及びラジアルランアウトの係数を求める工程と、各タイヤの低速でのラジアルランアウト及び低速での角加速度変動を測定する工程と、各タイヤの目標の速度におけるラジアルランアウトを求める工程と、前後方向の固有角振動数、減衰率、ラジアルランアウトの係数、目標の速度におけるラジアルランアウト、及び低速での角加速度変動に基づいて、目標の速度における角加速度変動を予測する工程と、を含んで構成したものである。
すなわち、第7の発明は、低速でのラジアルランアウト及び角加速度変動の実測値RROL、AAVL、上記のようにして予測された目標の速度VOのラジアルランアウトRROO、上記のようにして実測または計測結果より変換し算出された固有角振動数ωnx、減衰率ζx、及びラジアルランアウトの係数に基づいて、下記の式に従って目標の速度の角加速度変動を予測するものである。
【数23】
ただし、TOX、TLxは、以下の式で与えられ、各々目標の速度、低速における1次減衰系の変位伝の達率である。
【数24】
上記各発明のタイヤ種別毎に求めたデータは、記憶装置に蓄積しデータベースとして構築するのが好ましい。データベースとして構築することにより、各種のタイヤのラジアルフォースバリエーション、タンジェンシャルフォースバリエーション、または角加速度変動を効率よく予測することができる。
上記目的を達成するために第8の発明は、リム組付タイヤの種別毎に、速度に応じた複数部位におけるラジアルランアウト、ラジアルフォースバリエーション、上下方向のばね定数、上下方向の固有角振動数、及び減衰率を含む係数を求める工程と、リム組付タイヤの低速でのラジアルフォースバリエーションとリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定すると共に、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する工程と、測定した低速でのラジアルフォースバリエーション、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトから求まる目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウト、低速時のタイヤ単体のラジアルランアウトとラジアルフォースバリエーション測定時のリム同心円のラジアルランアウトとから求まるラジアルフォースバリエーション測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウト、及び測定したリム組付タイヤの種別に対応する前記係数に基づいて、目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルフォースバリエーションを予測する工程と、を含んで構成したものである。
なお、上記発明の・リム組付タイヤの低速でのラジアルフォースバリエーションとリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定すると共に、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する工程での、リム組付タイヤの低速でのラジアルフォースバリエーションとリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定する際の低速と、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する際の低速と、は異なる速度でもよいが、同じ速度でもよい。上記のラジアルフォースバリエーションRFVOは、下記の式で表すことができる。
【数25】
上記(9)式の目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウトRROOは、空転時または所定荷重以下での回転時における高速及び低速でのタイヤ角速度ωH、ωL、各角速度におけるトレッドのラジアルランアウトTreRROH、TreRROL、及びリムのラジアルランアウトRimRROH、RimRROLを測定し、下記式に基づいて算出することができる。
【数26】
ただし、
【数27】
である。
上記(9)式のラジアルフォースバリエーション測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトRROMは、低速時のタイヤトレッドのラジアルランアウトTreRROLから同時に測定されたリム同心円部のラジアルランアウトRimRROLを減算して得られる低速時のタイヤ単体のラジアルランアウトRROLに、ラジアルフォースバリエーション測定時に測定されたリム同心円部のラジアルランアウトRimRROMを加算した下記式で表される値とすることができる。
【数28】
ただし、
【数29】
である。
さらに、ラジアルランアウトの測定時等の測定時にタイヤに当接されるドラムのラジアルランアウトDramRROMを更に測定し、上記(12)式で表されるラジアルフォースバリエーション測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトRROMに加算して用いると更に精度良くラジアルフォースバリエーションを予測することができる。
また、上記(9)式の低速時の上下方向伝達率TLZ、及び目標の速度の上下方向伝達率TOZは下記の式で算出することができる。
【数30】
ただし、Vは速度(ωに対する路面速度)、nは次数、ωnzは固有角振動数、Reは転がり半径、Kstは上下ばね定数、ζzは減衰率である。
第9の発明は、リム組付タイヤの種別毎に、速度に応じた複数部位におけるラジアルランアウト、角加速度変動、慣性モーメント、前後方向の固有角振動数、及び減衰率を含む係数を求める工程と、リム組付タイヤの低速での角加速度変動とリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定すると共に、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する工程と、測定した低速での角加速度変動、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトから求まる目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウト、低速時のタイヤ単体のラジアルランアウトと角加速度変動測定時のリム同心円部のラジアルランアウトから求まる角加速度変動測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウト、及び測定したリム組付タイヤの種別に対応する前記係数に基づいて、目標の速度におけるタイヤ単体のタンジェンシャルフォースバリエーションを予測する工程と、を含んで構成したものである。
なお、本発明の、リム組付タイヤの低速での角加速度変動とリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定すると共に、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する工程における・リム組付タイヤの低速での角加速度変動とリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定する際の低速と、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する際の低速と、は異なる速度としてもよいが、同一の速度でもよい。
第9の発明におけるタンジェンシャルフォースバリエーションTFVOは、下記の式で表される。
【数31】
目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウトRROOは、上記(10)式に示すようにして求められ、角加速度変動測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトRROMは、低速時のタイヤトレッドのラジアルランアウトから低速時のリム同心円部のラジアルランアウトを減算して得られる低速時のタイヤ単体のラジアルランアウトに、角加速度変動測定時に測定されたリム同心円部のラジアルランアウトを加算することにより、上記(12)式と同様に演算することができる。
本発明においても、ラジアルランアウトの測定時等の測定時にタイヤに当接されるドラムのラジアルランアウトを更に測定し、低速時の角加速度変動測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトに加算することでタンジェンシャルフォースバリエーションを更に精度良く予測することができる。
ここで、高速時に発生するタンジェンシャルフォースバリエーションの主要因である角加速度変動は、路面よりドライビングスティフネスを介してリム組付タイヤが加減速される回転むらに起因すると考えられる。そので、下記で説明するドライビングスティッフネスを考慮した図1に示す1自由度系のソリッドタイヤモデルより得られる項を前後方向伝達率に加算して、低速時の前後方向伝達率TLX、及び目標の速度の前後方向伝達率TOXを下記の式に示すように算出するのが好ましい。
このように、低速時の前後方向伝達率TLX、及び目標の速度の前後方向伝達率TOXにドライビングスティッフネスの係数Kx加えることにより、ドライビングスティフネスを原因とする角加速度変動を補正して、精度よく高速TFVを予測することができる。
【数32】
ただし、Vは速度、nは次数、ωnxは固有角振動数、Kxはドライビングスティッフネス、Reは転がり半径、Iyは慣性モーメント、ζxは減衰率である。
以下、1自由度系のソリッドタイヤモデルより得られる項について説明する。図17のO点回りにおいて、慣性力Iとスリップ率Sa(θ)を介して路面より加わる前後力によるモーメントとが釣り合うため、下記の式が得られる。
【数33】
上記の式において、スリップ率Sa(θ)を転がり半径r(θ)と角速度の平均値及び変動量で表すと下記のようになる。
【数34】
上記の式において、解を仮定して代入すると以下のようになる。
【数35】
恒等式の性質より、両辺の振幅と位相が同一である必要があるから、下記に示すように解が得られる。
【数36】
上記の各発明においては、リム同心円部(好ましくは、リムのビードシート部と同心円を有する部分)のラジアルランアウトとして、リムのオフセットゼロ部のラジアルランアウト、またはオフセットゼロ部を挟んで対称に位置する部位のラジアルランアウトを測定するようにすることができる。
上記各発明のリム組付タイヤ種別毎に求めたデータは、記憶装置に蓄積しデータベースとして構築するのが好ましい。データベースとして構築することにより、各種リム組付タイヤのタイヤ単体のラジアルフォースバリエーション、またはタンジェンシャルフォースバリエーションを効率よく予測することができる。
第10の発明の第1の態様のラジアルランアウト計測装置は、発せられた光が、回転可能に配置されたタイヤ外周に接触するように配置された、光を発する発光手段及び該発光手段から発せられた光を受光する受光手段を備え、受光手段によって受光された光量に基づいてラジアルランアウトを計測する計測装置であって、発光手段と受光手段との間に固定して配置され、発光手段から発せられた光の一部を遮断する遮断手段を備えている。
即ち、本発明は、回転可能に配置されたタイヤ外周に接触するように配置された、光を発する発光手段及び該発光手段から発せられた光を受光する受光手段を備え、受光手段によって受光された光量に基づいてラジアルランアウトを計測する計測装置である。
ここで、発光手段と受光手段がふらつくと、このふらつきが誤差となって、ラジアルランアウトの計測値に現れる。
そこで、本発明は、発光手段と受光手段との間に固定して配置され、発光手段から発せられた光の一部を遮断する遮断手段を備えている。
このように、発光手段から発せられた光の一部を遮断する遮断手段を発光手段と受光手段との間に固定して配置するので、発光手段と受光手段がふらついたとしても、受光手段は、遮断手段により遮断された後の光を受光するので、受光した光の変動の殆どはタイヤのRROによるものとすることができる。よって、ラジアルランアウトを精度よく計測することができる。
ここで、遮断手段は、第2の態様として、タイヤ軸に連結するようにしてもよい。従って、タイヤ軸に対する遮断手段のふらつきを補正することができる。よって、第1の態様より精度よくRROを計測することができる。
また、第3の態様として、タイヤ周りに、前記発光手段及び前記受光手段を複数対を配置するようにしてもよい。よって、タイヤを1回転未満の回転するだけで、RROを計測することができる。なお、より詳細には、例えば、1対の発光手段及び受光手段を、等間隔にN対(Nは2以上の整数)配置すると、タイヤを1/N回転するだけで、RROを計測することができる。
更に、第4の態様として、記タイヤ周りに、前記発光手段及び前記受光手段を回転可能に配置してもよい。よって、前記発光手段及び前記受光手段を、タイヤの回転方向とは逆方向に回転すると、タイヤの回転速度がゼロ付近におけるRROの計測時間を短縮することができる。
なお、RROの計測時間を短縮することができないが、前記発光手段及び前記受光手段を、タイヤの回転方向と同じ方向に回転しても、RROを計測することができる。
また、タイヤの回転速度がゼロであっても、前記発光手段及び前記受光手段を、タイヤの周りに回転しても、タイヤの周方向の寸法のむらを計測することができる。
第11の発明のラジアルランアウト見積り方法は、低速及び目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトを計測するステップと、前記サンプルタイヤの質量アンバランスRMV及び前記サンプルタイヤの剛性変動RSVを求め、前記計測された低速における前記サンプルタイヤのラジアルランアウト(低速RRO)、前記計測された目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウト、以下の式から得られる目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値(目標速度RRO見積)、及び以下の式に基づいて、前記計測された目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウトと、以下の式から得られる目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値と、の差の二乗和が最小となるように、以下の式の係数1及び係数2を同定するステップと、タイヤの質量アンバランスRMV及びタイヤの剛性変動RSVを求めるステップと、低速における前記タイヤのラジアルランアウトを計測するステップと、前記求められた前記タイヤの質量アンバランスRMVとタイヤの剛性変動RSV、前記計測された低速における前記タイヤのラジアルランアウト、及び前記係数1及び前記係数2が同定された以下の式に基づいて、目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトを見積もるステップと、を備えている。
目標速度RRO見積=低速RRO+係数1×RMV−係数2×RSV
即ち、本発明は、低速及び目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトを計測する。
また、本発明は、上記サンプルタイヤの質量アンバランスRMV及び上記サンプルタイヤの剛性変動RSVを求め、上記計測された低速におけるサンプルタイヤのラジアルランアウト(低速RRO)、上記計測された目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウト、上記式から得られる目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値(目標速度RRO見積)、及び上記式に基づいて、上記計測された目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトと、上記式から得られる目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値と、の差の二乗和が最小となるように、上記式の係数1及び係数2を同定する。
また、本発明は、タイヤの質量アンバランスRMV及びタイヤの剛性変動RSVを求めると共に、低速におけるタイヤのラジアルランアウトを計測する。
そして、本発明は、上記求められたタイヤの質量アンバランスRMVとタイヤの剛性変動RSV、上記計測された低速におけるタイヤのラジアルランアウト、及び上記係数1及び係数2が同定された上記式に基づいて、目標の速度におけるタイヤのラジアルランアウトを見積もる。
このように本発明は、タイヤの質量アンバランス及びタイヤの剛性変動を考慮した目標の速度におけるラジアルランアウトを見積もることができる。
第12の発明のラジアルランアウト予測方法は、空転時または所定荷重以下での回転時における高速及び低速でのサンプルタイヤの角速度ω高速、ω低速と各角速度における該サンプルタイヤのラジアルランアウトRRO高速、RRO低速を測定し、以下の式に基づいて見積もられる所定速度における該サンプルタイヤのラジアルランアウトRRO見積と、実測された所定速度における該サンプルタイヤのラジアルランアウトRROと、の差の二乗和が最小となるように、以下の式の指数を同定するステップと、空転時または所定荷重以下での回転時における高速及び低速でのタイヤの角速度ω高速、ω低速と各角速度における該タイヤのラジアルランアウトRRO高速、RRO低速を測定するステップと、前記計測された各角速度における前記タイヤのラジアルランアウトRRO高速、RRO低速と、前記指数が特定された式と、から、目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトを見積もるステップと、を備えている。
【数37】
ただし、ω=V/Reであり、Vはタイヤの回転速度、Reはタイヤの転がり半径である。
このように、上記式に基づいて見積もられる所定速度におけるラジアルランアウトRROと、実測された所定速度におけるラジアルランアウトRROと、の差の二乗和が最小となるように、上記式の指数を同定し、計測された低速と高速でのラジアルランアウトと、指数が特定された式と、から、目標の速度におけるラジアルランアウトを見積もるので、指数を固定的に2とした場合より、見積りの精度を向上させることができる。
第13の発明の情報取得方法は、接続切断手段により、タイヤ回転手段による回転力をタイヤ軸に接続させることによりタイヤを回転させ、タイヤ回転手段による回転力の接続によりタイヤが回転しているときに、前記接続切断手段により、タイヤ回転手段による回転力を切断し、タイヤ回転手段による回転力が切断されてタイヤが慣性で回転しているときに、必要な情報を取得する。
即ち、電磁クラッチ等のような接続切断手段により、タイヤ回転手段による回転力をタイヤ軸に接続させる。これによりタイヤが回転する。タイヤ回転手段による回転力の接続によりタイヤが回転しているときに、接続切断手段により、タイヤ回転手段による回転力を切断する。このように、タイヤ回転手段による回転力が切断されると、タイヤが慣性で回転する。このようにタイヤが慣性で回転しているときに、必要な情報を取得する。なお、必要な情報には、タイヤの回転速度、ラジアルランアウト及びラジアルファースバリエーションの少なくとも一方が含まれる。
このように、タイヤが慣性で回転しているときに、必要な情報を取得するので、タイヤ回転手段による回転力にむらが発生する場合でも、その影響が取得した情報に含まれないようにすることができる。
第14の発明のラジアルランアウト予測方法は、サンプルタイヤの幅方向に複数の測定箇所でラジアルランアウトを測定するステップと、各測定個所に定められた重み付け平均の係数をもとに求められたラジアルランアウトの重み付け平均値から求められた所定速度での前記サンプルタイヤのラジアルフォースバリエーションと、実測された所定速度での前記サンプルタイヤのラジアルフォースバリエーションと、の差の二乗和が最小となるように、各測定個所に定められた重み付け平均の係数を同定するステップと、高速及び低速でのタイヤの角速度ωH、ωLと各角速度におけるタイヤのラジアルランアウトRROH、RROLを前記各測定個所で測定するステップと、前記タイヤの幅方向に複数の測定箇所で測定された前記タイヤのラジアルランアウトRROH、RROLと、以下の式と、から、各測定個所毎に、目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトRROOを予測するステップと、前記各測定位置で予測された目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトRROOと、前記同定された重み付け平均の係数と、から、ラジアルランアウトの重み付け平均値を算出するステップと、を備えている。
【数38】
即ち、本発明は、サンプルタイヤの幅方向に複数の測定箇所でラジアルランアウトを測定する。
また、本発明は、各測定個所に定められた重み付け平均の係数をもとに求められたラジアルランアウトの重み付け平均値から求められた所定速度での前記サンプルタイヤのラジアルフォースバリエーションと、実測された所定速度での前記サンプルタイヤのラジアルフォースバリエーションと、の差の二乗和が最小となるように、各測定個所に定められた重み付け平均の係数を同定する。
更に、本発明は、高速及び低速でのタイヤの角速度ωH、ωLと各角速度におけるタイヤのラジアルランアウトRROH、RROLを前記各測定個所で測定する。
また、本発明は、タイヤの幅方向に複数の測定箇所で測定されたタイヤのラジアルランアウトRROH、RROLと、上記式と、から、各測定個所毎に、目標の速度におけるタイヤのラジアルランアウトRROOを予測する。
そして、本発明は、各測定位置で予測された目標の速度におけるタイヤのラジアルランアウトRROOと、上記同定された重み付け平均の係数と、から、ラジアルランアウトの重み付け平均値を算出する。
なお、上記発明においてラジアルフォースバリエーションに代えて、タンジェンシャルフォースバリエーションを用いてもよい。
このように、タイヤの幅方向の複数の測定個所でのRROの重み付け平均値から、RFVやTFVを予測しているので、予測精度を向上させることができる。
第15の発明のタイヤ外周面状態算出装置は、タイヤの外周面の状態を検出するタイヤの状態検出手段と、回転する前記タイヤの回転角度に応じた信号を発生する信号発生手段と、前記タイヤの回転に伴って前記信号発生手段により信号が発生する発生間隔内の、前記状態検出手段により一定時間間隔で検出されたタイヤの外周面の状態の平均を、タイヤ1回転に渡って算出する算出手段と、を備えている。
状態検出手段は、タイヤの外周面の状態を検出する。信号発生手段は、回転するタイヤの回転角度に応じた信号を発生する。
算出手段は、タイヤの回転に伴って信号発生手段により信号が発生する発生間隔内の、状態検出手段により一定時間間隔で検出されたタイヤの外周面の状態の平均を、タイヤ1回転に渡って算出する。
このように本発明は、タイヤの回転に伴って、タイヤの回転角度に応じて信号が発生する発生間隔内の、一定時間間隔で検出されたタイヤの外周面の状態の平均を、タイヤ1回転に渡って算出する。即ち、一定時間間隔で検出されたタイヤの外周面の状態の平均から、一定回転角度毎のタイヤの外周面の状態を求めることができる。
よって、本発明は、ノイズ低減用のローパスフィルターの周波数設定を逐次変化させずに、一定回転角度毎のタイヤの外周面の状態を求めることができる。
なお、タイヤの外周面の状態としては、例えば、タイヤの外周面の不均一量等がある。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、本実施の形態で使用する計測装置について説明する。
図1に、ラグ溝の影響を少なくしてラジアルランアウト(RRO)を計測することができるRRO計測装置を示す。この計測装置は、光を照射するLEDで構成された光照射部30と、光照射部30から照射された光を受光するCCDで構成された受光部32とから構成されており、照射された光線束が被測定物であるタイヤの外周に接触するように、光照射部30、受光部32、及びタイヤを配置し、受光部32で受光される光量の変化からRROを測定する。なお、RRO計測装置としては、寸法測定装置LS−7030(キーエンス社製、商品名)を使用することができる。
図2に、タイヤ角加速度変動(AAV)測定装置を示す。このAAV測定装置は、タイヤ軸に取り付けられてタイヤの回転角度に応じてパルス信号を発生するロータリエンコーダ34と、このパルス信号からタイヤ空転時の周波数変動率FVRR及び荷重時の周波数変動率FVRNを抽出するFM変調器36とから構成されている。ロータリエンコーダとしては、エンコーダーMEH−85−1024(マイクロテック・ラボラトリー社製、商品)、FM変調器としては、フラッターアナライザーModel6110A(アクト電子社製、商品名)を使用することができる。
次に、第1の発明を適用して高速RFVを予測すると共に第4の発明を適用して高速TFVを予測し、製造されたタイヤを高速RFV及び高速TFVの予測値に基づいて選別し、必要に応じてRROを修正して出荷するタイヤの製造方法の実施の形態を図3の流れ図を参照して説明する。
タイヤの固有角振動数及び減衰率は、各タイヤ毎に異なるものではなく、タイヤの種類(サイズ、スペック)毎に異なるので、高速RFVを予測するために同一ロット内の複数のタイヤの特性値から固有角振動数及び減衰率等を予測してデータベースに格納する。すなわち、ステップ100において、同一ロット内から3本以上のサンプルタイヤを抜き出し、速度3水準以上(1〜M)のRRO及びRFVを計測し、フーリエ変換により得られるRFVの1次〜N次成分RFV1〜RFVNと、下記式から演算されるRFVの1次〜N次成分RFV1〜RFVNとの差の2乗和が最小となるように、最小自乗法により上下及び前後固有角振動数、減衰率、上下ばね定数、及び転がり半径の係数を予測してデータベースに格納する。
【数39】
ただし、M=1、2、3、・・・Nであり、T1Z、TMZは、各々以下の式で表される。
【数40】
ただし、Vは速度、nはフーリエ変換の次数、ωnzは固有角振動数、Reはタイヤの転がり半径、Kstは上下ばね定数、ζzは減衰率である。
図4に、上記の最小自乗法に使用したPSR205/65R15のタイヤを用いたときのRFVの実測値と予測値(見積値)を示し、図5に同じタイヤを用いたときの上記の最小自乗法に使用したAAVの実測値と予測値(見積値)を示す。
また、高速TFVを予測するためにTFVの係数CTFVと慣性モーメントとの積等もデータベースに格納する。タンジェンシャルフォースバリエーションの係数CTFVと慣性モーメントとの積は、同一ロット内から3本以上のサンプルタイヤを抜き出し、高速での角加速度変動及びTFVを計測し、フーリエ変換により得られるTFVの1次〜N次成分TFV1〜TFVNと、下記式から演算されるTFVの1次〜N次成分TFV1〜TFVNとの差の2乗和が最小となるように、最小自乗法によりTFVの係数CTFVと慣性モーメントとの積を予測する。
【数41】
図6は、上記の最小自乗法に使用したTFVの実測値と上記の式に基づいてAAVから予測されたTFVの予測値(見積値)とを示すものである。
ステップ102では、上記図1に示したRRO計測装置を用いて空転時における2水準(高速H及び低速L時)のタイヤ角速度ωH、ωLにおけるラジアルランアウトRROH、RROLを測定すると共に、図2に示したAAV測定装置を用いて低速での角加速度変動の実測値AAVLを測定する。
次のステップ104では、高速及び低速時のラジアルランアウトの実測値RROH、RROLに基づいて、下記式に従って目標の速度におけるラジアルランアウトRROOを予測する。なお、図2に示したRRO計測装置を用いて、目標の速度におけるラジアルランアウトRROOを実測するようにしてもよい。
【数42】
ただし、ω=V/Reである。
なお、空転時または所定荷重(例えば、500N)以下での回転時におけるN+1水準以上のタイヤ角速度でのラジアルランアウトを測定し、N次回帰式により、目標の速度におけるラジアルランアウトを予測するようにしてもよい。
また、ステップ104では、低速でのラジアルランアウト及び角加速度変動の実測値RROL、AAVL、上記のようにして演算された目標の速度VOのラジアルランアウトRROO、上記のようにして実測または計測結果より変換し算出された固有角振動数ωnx、減衰率ζx、及びラジアルランアウトの係数に基づいて、下記の式に従って目標の速度の角加速度変動を予測する。
【数43】
ただし、TOX、TLxは、各々目標の速度、低速における1次減衰系の変位の伝達率である。
図7に、低速(15km/h)時と高速(100km/h)時とにおけるRROの実測値RROLと予測値(見積値)とを示し、図8に、低速(15km/h)時におけるAAVの実測値の予測値(見積値)とを示す。
なお、上記第6の発明のように、(8)式を用いて目標の速度の角速度変動を予測するようにしてもよい。
一方、タイヤのユニフォミティの値は、タイヤの種類が同一でも各タイヤ毎に異なるので、ステップ106において高速RFV及び低速RFVをタイヤ1本毎に予測する。
本実施の形態では、目標の速度におけるRFVOは、上記ように予測された目標の速度VOにおけるラジアルランアウトRROOのフーリエ変換結果、実測または計測結果より変換し算出された上下方向のばね定数Kst、及び一次減衰系の変位の伝達率TOZに基づいて、下記の式に従って予測した。
【数44】
なお、目標の速度におけるRFVOを(5)式に基づいて予測するようにしてもよい。
また、高速TFVは、上記のように予測された目標の速度VOにおける角加速度変動AAVO、データベースに格納されているTFVの係数CTFVと慣性モーメントIyとの積に基づいて、下記の式に従って目標の速度のTFV、予測値TFVOを予測する。
【数45】
図9は、低速(15km/h)でのRFVの実測値から予測された高速RFVの1次〜3次成分の予測値と実測値とを示し、図10に予測された高速TFVの1次〜3次成分の予測値と実測値とを示す。
また、図11にRFV1次〜3次の実測値と予測値との相関を示し、図12にTFV1次〜3次の実測値と予測値との相関を示す。
なお、第3の発明のように、(6)式に従って、予測値TFVOを予測するようにしてもよい。
次のステップ108では、予測された目標の速度RFV及び目標の速度TFVと基準値とを各々比較し、目標の速度RFV及び目標の速度TFVが基準値より大きいタイヤを選別し、目標の速度RFV及び目標の速度TFVが基準値より大きいタイヤについては、例えばラジアルランアウト(RRO)を修正して出荷し、目標の速度RFV及び目標の速度TFVの高次成分が基準値より小さいタイヤは適正に製造されたものとしてそのまま出荷する。
ステップ110では選別が終了したか否かを判断し、終了した場合にはこの方法を終了する。
なお、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZは、図13の突起乗り越し試験機の測定値から求めてもよい。この突起乗り越し試験機は、図13に示すように、表面にFRP製のクリート12が取り付けられたドラム10と、専用スタンド14の先端に取り付けられたセンサ16とで構成されている。
センサ16には、タイヤ上下軸力Fzを検出するロードセルで構成された軸力センサ(3方向軸力センサ)16A、及びドラム面に対するタイヤ軸の変位を検出するレーザ変位計で構成された変位センサ16Bが設けられている。
軸力センサ16A及び変位センサ16Bは、測定データ等を表示する表示装置としてのCRT18が接続された予測装置としてのパーソナルコンピュータ20に接続されている。
転動時のタイヤ上下方向の伝達特性を測定する場合には、タイヤに負荷を与えた状態でドラム10に接触させ、ドラムを回転することにより、タイヤ軸に上下方向に入力を与える。その時のタイヤの上下軸力Fzを軸力センサ16Aで測定し、ドラム面に対するタイヤ軸の上下変位Xを変位センサ16Bで測定する。
そして、パーソナルコンピュータ20においてタイヤ軸の上下変位Xに対するタイヤの上下軸力Fzの伝達特性Fz/Xを演算する。
転動時のタイヤ前後方向の伝達特性を測定する場合には、図13の突起乗り越し試験機において、タイヤに負荷を与えた状態でドラムに接触させ、ドラムを回転させることにより、前後方向に入力を与え、その時のタイヤの前後軸力Fxを軸力センサ16Aで測定する。また、この時、ドラム面の上下変位Xを変位センサ16Bで測定する。そして、伝達特性Fx/Xを予測する。
上記のようにして得られる上下方向の伝達特性の予測結果と、下記式で得られる伝達特性kz(ω)との差の2乗和が最小となるように、上下方向の固有角振動数、及び減衰率を予測する。
【数46】
図14に突起乗り越し試験機のクリート乗り越しの実測値と、この実測値から上記式に基づいて変換し算出された固有振動及び減衰率とを示し、図15に下記の式によって変換し算出された固有振動及び減衰率とを示す。
【数47】
ただし、a、bは係数である。
なお、精度が悪くなるが、空転時のRROのみからでも目標の速度RFV及び目標の速度TFVを予測することができる。
以上説明したように本実施の形態によれば、簡易な方法で低速RRO、AAV、空転時RRO(速度2水準)を計測し、目標の速度RFV及び目標の速度TFVを予測することにより、高速ユニフォミティ試験機を導入する場合に比較して少ない設備投資で高速RFV及び高速TFVに準じたタイヤ選別が可能になる、という効果が得られる。
上記では、高速RROを測定する例について説明したが、上記で説明したように低速RROから高速RROを予測するようにしてもよい。図16に、速度30、50、70km/hのデータを使用して速度140km/hまでのRRO1次〜3次成分の推定結果と、RRO1次〜3次成分の実測結果と比較して示す。速度30km/hまでの低速側のデータからでも誤差最大0.02mm程度で速度120km/hでのRROが得られている。
次に、本発明の第2の実施の形態を詳細に説明する。上記(9)及び(16)式で説明したように、目標の速度のラジアルフォースバリエーション(RFV)、及び目標の速度のタンジェンシャルフォースバリエーション(TFV)を予測するためには、目標の速度のタイヤトレッド部のラジアルランアウト(RRO)、低速のRFV測定時及び低速のAAV測定時のタイヤトレッド部のRROが必要になる。
本実施の形態では、タイヤ軸受けのがたつき等の影響、タイヤ軸受けに対するリム基準面の微妙な振動がRFV及びTFVの予測精度に影響するのを防止するために、目標の速度のタイヤトレッド部のRROとして、目標の速度のタイヤ単体のRROの予測値を用いる。この予測値は、上記の(2)式で与えられる。
また、低速のRFV測定時及び低速のAAV測定時のタイヤトレッド部のRROとして、低速のタイヤ単体のRROに、該RFV測定時及び該AAV測定時に測定されたリム同心円部であるハブ部のラジアルランアウトを加算した値を用いている。
まず、本実施の形態で使用する計測装置は、前述した第1の実施の形態における計測装置(図1及び図2参照)と同様であるので、その説明を省略する。なお、図2に示すAAV測定装置では、周波数変動率FVRR及び周波数変動率FVRNからAAVを測定する。
図18に、リム同心円部のRROを測定する測定装置を示す。タイヤ軸受け固定部40には、センサ取り付け用のステー42を介して、オフセットゼロ部のハブ(リム組付タイヤ取り付け面)44の外周面までの変位を測定する変位センサ46が取り付けられている。なお、48はタイヤである。
この測定装置により、リム同心円部であるハブのオフセットが無い部分の変位を測定することにより、リム同心円部のRROを測定することができる。
図19に、リム同心円部のRROとドラムのRROとの両方を測定する測定装置を示す。この測定装置は、基準位置からのリム同心円部の変位を測定する一対のリム用変位センサ50A,50Bと、基準位置からのドラム同心円部の変位を測定する一対のドラム用変位センサ52A,52Bとを備えている。各変位センサ50A,50B,52A,52Bは、各々取付用ステー42を介して測定装置の静止部分に固定されている。
また、この測定装置には、RRO等を測定するためにタイヤに当接されるドラム54が設けられている。
リム用変位センサ50A,50Bは、オフセットゼロ部を挟んでリムフランジの対称位置の変位を測定するように固定され、ドラム用変位センサ52A,52Bは、オフセットゼロ部を挟んで用変位センサが測定する部位と対向する部位を測定するように固定されている。
この測定装置によれば、リム用変位センサで測定された変位を平均することによりリム同心円部のオフセットゼロ部の変位、すなわちリム同心円部のRROを演算することができ、またドラム用変位センサで測定された変位を平均することによりドラム同心円部のオフセットゼロ部の変位、すなわちリム同心円部のRROを演算することができる。
次に、目標の速度RFVと目標の速度TFVを予測し、製造されたタイヤを目標の速度RFV及び目標の速度TFVの予測値に基づいて選別し、必要に応じてRROを修正して出荷するタイヤの製造方法の実施の形態を図20の流れ図を参照して説明する。
リム組付タイヤの固有角振動数、減衰率、上下ばね定数、及び転がり半径等の各係数は、各リム組付タイヤ毎に異なるものではなく、リム組付タイヤの種類(サイズ、スペック)毎に異なり、同一種類のリム組付タイヤでは同一であるので、目標の速度RFVを予測するために同一ロット内の複数のリム組付タイヤの特性値から固有角振動数及び減衰率等を予測してデータベースに格納する。
すなわち、ステップ200において、同一ロット内から3本以上のサンプルタイヤを抜き出し、速度3水準以上(1〜M)のRRO及びRFVを同時に計測し、フーリエ変換により得られるRFVの1次〜N次成分RFV1〜RFVNと、下記式から演算されるRFVの1次〜N次成分RFV1〜RFVNとの差の2乗和が最小となるように、最小自乗法により上下及び前後方向の固有角振動数、減衰率、上下ばね定数、及び転がり半径等の各係数を予測してデータベースに格納する。
【数48】
ただし、M=1、2、3、・・・Nであり、T1Z、TMZは、各々以下の式で表される。
【数49】
ただし、Vは速度、nはフーリエ変換の次数、ωnzは固有角振動数、Reはタイヤの転がり半径、Kstは上下ばね定数、ζzは減衰率である。
一方、タイヤのユニフォミティの値は、リム組付タイヤの種類が同一であっても各タイヤ毎に異なるので、ステップ202では、簡易なデータ計測を行なって、測定対象のリム組付タイヤの低速でのRFVとリム同心円部のRROとを同時に測定すると共に、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のRROを測定する。低速でのRFVは、従来から知られているRFV測定装置を用いて計測することができ、リム同心円部のRROは図18または図19で説明した測定装置を用いて計測することができる。
また、上記の低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のRROは、上記図2に示したRRO計測装置を用いて空転時における2水準(高速H及び低速L時)のタイヤ角速度ωH、ωLにおけるトレッドのラジアルランアウトTreRROH、TreRROL、及びリム同心円部のラジアルランアウトRimRROH、RimRROLを測定することにより求めことができる。
さらに、上記の図2に示したAAV測定装置を用いて低速での角加速度変動の実測値AAVLを測定する。このとき低速AAVを測定するのと同時に図18または図19で説明した測定装置を用いてリム同心円部におけるRROを測定しておく。
次のステップ204では、ステップ202で計測したタイヤ角速度ωH、ωLにおけるトレッドのラジアルランアウトTreRROH、TreRROL、及びリム同心円部のラジアルランアウトRimRROH、RimRROLに基づいて、下記式に従って目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウトRROOを予測する。
【数50】
ただし、
【数51】
である。
図21(A)にタイヤトレッドの1次のラジアルランアウト、図21(B)にリム同心円部の1次のラジアルランアウト、図21(C)にタイヤトレッドの1次のラジアルランアウトからリム同心円部の1次のラジアルランアウトを減算して求めたタイヤ単体の1次のラジアルランアウトを示す。図から理解されるように、上記のようにして減算して求めたタイヤ単体の1次のラジアルランアウトは、変動が少なくなるように求められている。
また、図24に、15km/hの実測値と80km/hの実測値とを用いて予測した目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウトRROOの予測値を実線で示し、タイヤ単体のラジアルランアウトRROの実測値(15、50、80、100、及び120km/h)を点で示す。図から理解されるように、速度80km/h以下の計測データ2点からでも速度80km/h以上のタイヤ単体のラジアルランアウトRROの増加傾向が予測できている。
ステップ206において、上記(9)式に従って高速RFVを予測すると共に、上記(16)式に従って高速TFVをリム組付タイヤ1本毎に予測する。図22(A)〜(C)に、高速(120km/h)でのRFVの1次〜3次成分の実測値と高速RFVの1次〜3次成分の予測値との相関を示し、図23(A)〜(C)に、高速(120km/h)でのTFVの1次〜3次成分の実測値と高速TFVの1次〜3次成分の予測値との相関を示す。
次のステップ208では、予測された目標の速度RFV及び目標の速度TFVと基準値とを各々比較し、目標の速度RFV及び目標の速度TFVが基準値より大きいリム組付タイヤを選別し、目標の速度RFV及び目標の速度TFVが基準値より大きいリム組付タイヤについては、例えばラジアルランアウト(RRO)を修正して出荷し、目標の速度RFV及び目標の速度TFVの高次成分が基準値より小さいリム組付タイヤは適正に製造されたものとしてそのまま出荷する。
ステップ210では選別が終了したか否かを判断し、終了した場合にはこの方法を終了する。
また、図25及び図26に、RFV及びTFVの実測値(15、50、80、100、及び120km/h)を点で示し、RFV及びTFVの予測値(上記で求めた高速時のタイヤ単体のRRO、15km/hのRFV及びAAVを使用して求めた)を線で示す。
図から理解されるように、速度15km/h以下の計測データ1点からでも、速度50km/h以上のRFV及びTFVの増加傾向を予測できている。
なお、本実施の形態においても、上下方向の固有角振動数ωnz、及び減衰率ζZを、前述した第1の実施の形態における突起乗り越し試験機(図13参照)の測定値から上記のように求めてもよい。
以上説明したように本実施の形態によれば、リム同心円部のRROとタイヤトレッド部のRROとを同時計測して、タイヤトレッド部のRROリム同心円部のRROを減算することにより、高速時のタイヤ単体のRROを予測し、予測した高速時のタイヤ単体のRROを用いて高速時のRFV及びTFVを予測しているので、タイヤ軸受けのがたつきの影響を防止することができる、という効果が得られる。
また、低速RFV及び低速AAVの測定時のRROとして、予測した高速時のタイヤ単体のRROを用いて高速時のタイヤ単体のRFV及びTFVを予測したので、リム取付精度の低下による影響を防止することができる、という効果が得られる。
また、RFV測定時等にタイヤに当接されるドラムのRROを考慮して、低速RFV測定時や低速AAV測定時のタイヤトレッドのRROを補正することにより更に精度よく高速RFV及び高速TFVを予測することができる。
さらに、路面よりドライビングスティフネスを介してリム組付タイヤが加減速される回転むらを考慮して、高速時に発生するTFVの主要因である角加速度変動を新たにドライビングスティフネスの項を設けて補正すれば、パラメータの個数を低減させながら、簡易な方法で高速TFVの予測値と実測値との差異を低減することができる、という効果が得られる。
次に、第1及び第2の実施の形態の種々の変形例を説明する。なお、各変形例は前述した第1及び第2の実施の形態と略同様の構成を有するので、同一部分の説明を省略し、異なる部分について説明する。
第1の変形例(第10の発明の第1の態様に対応)
図27に示すように、本変形例に係るRRO計測装置は、発せられた光が、回転可能に配置されたタイヤ外周に接触するように配置された、光を発光する発光手段としての光を照射するLEDで構成された光照射部30と、光照射部30から照射された光を受光する受光手段としてのCCDで構成された受光部32と、を備えている。この構成は、第1の実施の形態に係るRRO計測装置(図1参照)と同様である。本変形例に係るRRO計測装置は、光照射部30と受光部32との間に固定して配置され、光照射部30から照射された光の一部を遮断する遮断手段としての平板等で構成された基準エッジ31を備えている。
本変形例は、光照射部30及び受光部32の配置位置の、タイヤの回転等によるふらつきを補正するものである。即ち、光照射部30及び受光部32がふらついたとしても、基準エッジ31が光照射部30と受光部32との間に固定して配置されているので、受光部32は、基準エッジ31により遮断された後の光を受光するので、受光した光の変動の殆どはタイヤのRROによるものとすることができる。
よって、より精度よくRROを計測することができる。
第2の変形例(第10の発明の第2の態様に対応)
図28に示すように、本変形例に係るRRO計測装置は、第1の変形例に係るRRO計測装置と略同様であるが、タイヤ軸に対する基準エッジ31のふらつきを補正するため、変位センサ46(図18参照)と基準エッジ31とが連結部材62により連結されている点相違する。ここで、変位センサ46は、前述したように、センサ取り付け用のステー42を介して、タイヤ軸受け固定部40に取付けられている。よって、基準エッジ31は、変位センサ46及びステー42を介してタイヤ軸受け固定部40に連結される。従って、タイヤ軸に対する基準エッジ31のふらつきを補正することができる。
よって、第1の変形例より精度よくRROを計測することができる。
第3の変形例(第10の発明の第3の態様に対応)
図29に示すように、本変形例は、光照射部30及び受光部32を複数対、タイヤの周りに配置している。なお、図29には1例として2対を備える例を示している。なお、2対には限定されない。
上記第1及び第2の実施の形態や第1及び第2の変形例では、RROを計測するためには、タイヤが少なくとも1回転する必要がある。これに対し、本変形例では、光照射部30及び受光部32を複数対、タイヤの周りに配置しているので、タイヤを1回転未満の回転するだけで、RROを計測することができる。なお、より詳細には、例えば、1対の光照射部30及び受光部32を、等間隔にN対(Nは2以上の整数)配置すると、タイヤを1/N回転するだけで、RROを計測することができる。
なお、本変形例においても、第1の変形例のように基準エッジ31を備えるようにしてもよく、更に、第2の変形例のように、変位センサ46と基準エッジ31とを連結するようにしてもよい。
第4の変形例(第10の発明の第4の態様に対応)
図30に示すように、本変形例は、光照射部30及び受光部32をタイヤ軸を中心として回転可能に構成している。即ち、本変形例では、タイヤ軸に回転可能に取付けられると共に、光照射部30及び受光部32を支持する支持手段としての支持板33を更に備え、支持板33を、タイヤ軸を中心に、回転させることにより、光照射部30及び受光部32を、タイヤ軸を中心として、回転させることができる。
光照射部30及び受光部32を、タイヤの回転方向とは逆方向に回転すると、タイヤの回転速度がゼロ付近におけるRROの計測時間を短縮することができる。
なお、RROの計測時間を短縮することができないが、光照射部30及び受光部32を、タイヤの回転方向と同じ方向に回転しても、RROを計測することができる。
また、タイヤの回転速度がゼロであっても、光照射部30及び受光部32を、タイヤの周りに回転しても、タイヤの周方向の寸法のむらを計測することができる。
なお、本変形例においても、第1の変形例のように基準エッジ31を備えるようにしてもよく、また、第2の変形例のように、変位センサ46と基準エッジ31とを支持板33を介して連結するようにしてもよく、更に、第3の変形例のように、1対の光照射部30及び受光部32を、タイヤの周りに、複数対、例えば、等間隔に配置するようにしてもよい。
よい。
第5の変形例(第11の発明に対応)
上記第1及び第2の実施の形態(第1乃至第4の変形例も含む)では、図1に示すRRO計測装置(図1参照)を用い、上記所定の式により、目標の速度におけるラジアルランアウトRROOを予測しているが、図31に示すように、質量が例えば比較的多くなっている部分P1の存在によるタイヤの質量不均一(アンバランス)や、図32に示すように、剛性が例えば比較的高い部分P2の存在によるタイヤの剛性変動を考慮していない。即ち、図31に示すように、質量が例えば比較的多くなっている部分P1は、せり出しやすく、図32に示すように、剛性が例えば比較的高い部分P2は、せり出しにくく、これらの影響がRROに誤差となって現れる。
そこで、本変形例では、タイヤの質量アンバランスや、タイヤの剛性変動を考慮して、目標の速度におけるラジアルランアウトRROOを予測する。
なお、何れか一方を考慮してラジアルランアウトRROOを予測することも可能であるが、本変形例の以下の具体例では、双方を考慮してラジアルランアウトRROOを予測している。
具体的には、サンプルタイヤにおいて、目標の速度におけるラジアルランアウトRRO、低速におけるラジアルランアウトRROを計測する。
次に、上記計測された低速におけるサンプルタイヤのラジアルランアウト(低速RRO)、計測された目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウト、以下の式から得られる目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値(目標速度RRO見積)、及び以下の式に基づいて、上記計測された目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトと、以下の式から得られる目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値と、の差の二乗和が最小となるように、以下の式の係数1及び係数2を同定する。
目標速度RRO見積=低速RRO+係数1×RMV−係数2×RSV
また、タイヤの質量アンバランス(RMV)及び剛性変動RSVを予め計測する。なお、剛性変動RSVは、RSV=RFV−ばね定数×RROにより、即ち、当該タイヤのばね定数と上記計測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROとの乗算値を、計測された目標の速度におけるRFVから減算することにより求める。
更に、低速におけるタイヤのラジアルランアウトRROを求める。
そして、上記のように低速におけるラジアルランアウトRROが求められた場合、上記求められたタイヤの質量アンバランスRMVとタイヤの剛性変動RSV、計測された低速におけるタイヤのラジアルランアウト、及び係数1及び係数2が同定された上記式に基づいて、目標の速度におけるタイヤのラジアルランアウトRROを見積もる。
第6の変形例(第12の発明に対応)
上記第1及び第2の実施の形態(第1乃至第5の変形例も含む)では、RRO計測装置を用いて空転時における2水準(高速H及び低速L時)のタイヤ角速度ωH、ωLにおけるラジアルランアウトRROH、RROLに基づいて、上記所定の式(指数が2とされた式)により、目標の速度におけるラジアルランアウトRROを予測しているが、本変形例では、次のように目標の速度におけるラジアルランアウトRROを予測している。
即ち、3本以上のサンプルタイヤより、低速と高速の2水準の角速度で回転させたときのRRO計測データRRO低速、RRO高速から、以下の式により見積もられる所定速度RROと、実測された所定速度RROと、の差の二乗和が最小となるようにように、以下の式の指数xを同定する。
【数52】
そして、RRO計測装置を用いて空転時における2水準(高速H及び低速L時)のタイヤ角速度ωH、ωLにおけるラジアルランアウトRROH、RROLを、上記のように指数xが同定された式に入れて、目標の速度におけるラジアルランアウトRROを予測する。
指数が2とされた式を用い、速度が80Km/h、100Km/h、120Km/hにおいて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROと、以上のように指数が同定された式を用いて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROの結果をそれぞれ、図33(A)及び図33(B)にグラフに示した。なお、予測されたRROを実線で、実測値を点でそれぞれ示している。これらの図33(A)及び図33(B)から理解されるように、指数が2とされた式を用いて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROより、指数が同定された式を用いて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROのほうが、より予測値が実測値に近いことがわかる。即ち、本変形例は、より精度よくRROを予測することができる。なお、指数は1.75と同定された。
また、指数が2とした式を用い、速度が15Km/h及び50Km/hにおいて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROを基に予測されたRFV(縦軸)と、実測されたRFV(横軸)と、の関係を、1次、2次、3次についてそれぞれ図34(A)〜図34(C)に示し、上記のように指数を同定した式を用い、速度が15Km/h及び80Km/hにおいて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROを基に予測されたRFV(縦軸)と、実測されたRFV(横軸)と、の関係を、1次、2次、3次についてそれぞれ図34(D)〜図34(F)に示した。なお、指数は1.75が同定された。
更に、指数が2とした式を用い、速度が15Km/h及び50Km/hにおいて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROを基に予測されたTFV(縦軸)と、実測されたTFV(横軸)と、の関係を、1次、2次、3次についてそれぞれ図35(A)〜図35(C)に示し、上記のように指数を同定した式を用い、速度が15Km/h及び80Km/hにおいて予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROを基に予測されたTFV(縦軸)と、実測されたTFV(横軸)と、の関係を、1次、2次、3次についてそれぞれ図35(D)〜図35(F)に示した。なお、指数は1.75が同定された。
第7の変形例(第13の発明に対応)
上記第1及び第2の実施の形態(第1乃至第6の変形例も含む)では、RROや角加速度変動等を求めるのに、タイヤ軸にタイヤ駆動モータによる駆動力を常に与えて、タイヤを回転させているが、この場合、タイヤ軸に与えるタイヤ駆動モータによる回転力にむらがあると、回転速度のむらとして現れ、求められた値にはこの回転むらの影響が存在する。
そこで、本変形例では、タイヤ軸に与えるタイヤ駆動モータによる回転力にむらが、RROや角加速度変動等の値に影響しないようにしている。
具体的には、本変形は、図36に示すように、タイヤ軸と、タイヤが回転するように回転力をタイヤ軸に与えるタイヤ回転手段としてのタイヤ回転モータ78と、の間に、接続切断手段としての電磁クラッチ80を設けている。即ち、電磁クラッチ80により、タイヤ軸とタイヤ回転モータ78とを接続し、タイヤ回転モータ78による回転力をタイヤ軸に与えて、タイヤが回転するようにした後、電磁クラッチ80により、タイヤ軸とタイヤ回転モータ78とを切断し、タイヤ回転モータ78による回転力がタイヤ軸に与えられないようにして、タイヤを慣性により回転するようにした状態で、タイヤのRROや回転速度等の必要な値を求めるようにする。
第8の変形例(第14の発明に対応)
本変形例では、タイヤの幅方向の複数箇所で必要なデータを得ることができように構成さえている。例えば、図1に示したRRO計測装置において、一対の光照射部30及び受光部32を、タイヤの幅方向に複数箇所配置して、タイヤの幅方向の複数箇所でRROを計測することができるようにしている。
本変形例では、3本以上のサンプルタイヤより、高速度でのRFVを実測する。また、本変形例では、3本以上のサンプルタイヤより、タイヤの幅方向の複数箇所で、所定速度でのRROを求める。複数箇所で求められた所定速度でのRROの以下の式から求められる重み付けられた平均値から、所定速度でのRFVを算出する。そして、この算出された所定速度でのRFVと、実測された所定速度でのRFVと、の差の二乗和が最小となるように、各測定位置での重み付け平均値の係数(以下の係数1、係数2、…)を同定する。
RRO平均値=係数1×RRO(1)+係数2×RRO(2)+…(1−係数1−係数2−…係数N−1)×RRO(N)
そして、上記第1及び第2の実施の形態におけるステップ104、204における目標の速度におけるラジアルランアウトRROOを求める際には次ように行う。即ち、高速及び低速でのタイヤ角速度ωH、ωLと各角速度におけるラジアルランアウトRROH、RROLを測定し、以下の式に基づいて、目標の速度におけるラジアルランアウトRROOを、各測定位置で予測する。次に、各測定位置で予測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROOと、各重み付け平均の係数が同定された上記式と、から、ラジアルランアウトの平均値を求める。
【数53】
そして、この求められたラジアルランアウトの平均値から目標の速度でのRFVを予測する。
なお、目標の速度でのTFVを予測する際も同様に行うようにする。
このように、タイヤの幅方向の複数の測定個所でのRROの重み付け平均値から、RFVやTFVを予測しているので、予測精度を向上させることができる。
第9の変形例(第15の発明に対応)
本変形例は、タイヤの一定回転角度間隔のタイヤの寸法の不均一量を計測するものである。
従来、タイヤの寸法の不均一量を、タイヤ軸に配置されたロータリエンコーダのパルスに合わせてサンプリングしている。このように、ロータリエンコーダのパルスに合わせてサンプリングしているので、タイヤの速度が変化すると、ノイズ低減用のローパスフィルターの周波数設定を逐次変化させる必要がある。
そこで、本変形例では、速度が変化しても1種類のノイズ低減用のローパスフィルターを備えて、タイヤの寸法の不均一量を求めるものである。
具体的には、図37に示すように、前述した受光部32及びロータリエンコーダ34に接続された計測装置85を備えている。なお、計測装置85は、図示しないCPU、ROM、RAM及びメモリを備えている。
次に、本変形例の作用を、計測装置85が実行するタイヤの周上寸法不均一量計測処理ルーチンを示したフローチャート(図38参照)を参照して、説明する。
タイヤの周上寸法不均一量計測処理ルーチンは、タイヤを回転させ、所定の速度になった場合にスタートする。タイヤが回転すると、前述したように、ロータリエンコーダ34からタイヤの回転角度に応じてパルス信号が発生する。ロータリエンコーダ34からのパルス信号の発生タイミングはタイヤの回転角度に応じるものであり、パルス信号はタイヤ1回転当たり所定回数K0発生する。本変形例は、各回数それぞれに対応して記憶領域がメモリに設けられており、各記憶領域をKで識別する。そして、タイヤの周上寸法不均一量計測処理ルーチンがスタートすると、ステップ250で、記憶領域を識別する変数Kを1にセットする。
また、本変形例では、受光部32からの信号から、タイヤの寸法の不均一量を一定時間毎に検出し、その検出回数を示す変数をJとし、ロータリエンコーダ34からのパルス信号の発生間隔、即ち、一定回転角度内のタイヤの寸法の不均一量の合計をHで表す。ステップ252で、J及びHを0にリセットする。
ステップ254で、受光部32からの信号からタイヤの寸法の不均一量H0を検出し、ステップ256で、変数Jを1インクリメントし、ステップ258で、今回検出したタイヤの寸法の不均一量H0を、それまでに検出したタイヤの寸法の不均一量の加算値Hに加算したものを、新たなタイヤの寸法の不均一量の加算値Hとする。
ステップ260で、タイヤの寸法の不均一量H0を検出したとき(ステップ254)から一定時間経過したか否か判断し、一定時間経過した場合、ステップ254に戻って、上記処理(ステップ254〜260)を実行する。
一方、ステップ260で、上記一定時間経過していないと判断した場合は、ロータリエンコーダ34から信号を入力したか否か判断する。ロータリエンコーダ34から信号を入力していないと判断した場合には、ステップ260に戻る。
よって、以上の処理により、ロータリエンコーダ34からのパルス信号の発生間隔内のタイヤの寸法の不均一量の合計値Hが求められる。
ステップ262で、ロータリエンコーダ34から信号を入力した判断した場合には、この時点では、次のパルス信号の発生間隔内に移行したと判断できるので、ステップ264で、この時点より1つ前のパルス信号の発生間隔内のタイヤの寸法の不均一量の平均値を算出する。即ち、タイヤの寸法の不均一量の合計値はHであり、検出回数はJであるので、平均値はH/Jにより算出することができる。
ステップ266で、パルス信号の発生間隔内のタイヤの寸法の不均一量の平均値H/Jを、該発生間隔に対応する記憶領域Kに記憶する。
ステップ268で、変数Kを1インクリメントし、ステップ270で、パルス信号のタイヤ1回転当たり回数K0より大きいか否か判断し、大きくないと判断した場合には、ステップ252に戻って、上記処理(ステップ252〜270)を実行し、大きいと判断した場合には、タイヤ1回転における、パルス信号の発生間隔内のタイヤの寸法の不均一量の平均値H/Jの全てが、発生間隔に対応する記憶領域Kに記憶されたので、本処理を終了する。
以上説明したように本変形例では、一定時間毎にタイヤの寸法の不均一量を検出し、ロータリエンコーダからタイヤの回転角度に応じて発生するパルス信号の発生間隔内で、タイヤの寸法の不均一量の平均値を求めている。
ここで、タイヤの低速時及び高速時では、本変形例では、図39(A)に示すように、低速時におけるパルス信号の発生間隔TLは、図39(B)に示すように、高速時におけるパルス信号の発生間隔THより、長くなっている。本変形例では、一定時間毎にタイヤの寸法の不均一量を検出しているので、タイヤの寸法の不均一量の検出回数は、低速時より高速時のほうが少ない。
このように、本変形例では、速度が変化してもタイヤの寸法の不均一量の検出回数が変化するだけで、一定時間毎に検出されたタイヤの寸法の不均一量から、一定回転角度毎のタイヤの寸法の不均一量を計測することができる。よって、本変形例では、ノイズ低減用のローパスフィルターの周波数設定を逐次変化させずに、一定回転角度毎のタイヤの寸法の不均一量を計測することができる。
以上説明した第1及び第2の実施の形態、及び第1の変形例から第9の変形例では、目標の速度は、上記低速(低速度)より高速であるが、上記高速(高速度)より低速でも高速でもよい。
また、上記所定速度は、目標の速度でもよいが、異なる速度でもよいが、上記低速(低速度)より高速である。
発明の効果
以上説明したように本発明によれば、高速RROの実測値または予測値を利用してRFVを予測しているので、高速でのRRO成長量が大きいタイヤにおける高速RFVの予測誤差を大幅に低減することができる、という効果が得られる。
また、AAVの実測値または予測値を利用することによって得られる正確な角加速度変動を用いているので、高速TFV予測誤差を大幅に低減することができる、という効果が得られる。
さらに、簡単な方法でラジアルランアウト、またはタイヤ角加速度変動を予測することができる、という効果が得られる。
以上説明したように本発明によれば、リム同心円部のラジアルランアウトから求めたタイヤ単体の高速ラジアルランアウトを用いて高速のラジアルフォースバリエーションをまたはタンジェンシャルフォースバリエーションを予測したているので、タイヤ軸受けのがたつき等の影響や、リム基準面の微妙な振動による影響を受けずに、高速時のラジアルフォースバリエーションまたはタンジェンシャルフォースバリエーションを予測することができる、という効果が得られる。
以上説明したように本発明によれば、発光手段から発せられた光の一部を遮断する遮断手段を発光手段と受光手段との間に固定して配置するので、発光手段と受光手段がふらついたとしても、受光手段は、遮断手段により遮断された後の光を受光するので、受光した光の変動の殆どはタイヤのRROによるものとすることができ、ラジアルランアウトを精度よく計測することができる、という効果が得られる。
また、本発明によれば、タイヤの質量アンバランス及びタイヤの剛性変動を考慮した目標の速度におけるラジアルランアウトを見積りすることができる、という効果が得られる。
更に、本発明によれば、目標の速度におけるラジアルランアウトを求める式に基づいて見積もられる目標の速度におけるラジアルランアウトRROと、実測された目標の速度におけるラジアルランアウトRROと、の差の二乗和が最小となるように、上記式の指数を同定し、計測された低速でのラジアルランアウトと、指数が特定された式と、から、目標の速度におけるラジアルランアウトを見積もるので、指数を固定した場合より、見積りの精度を向上させることができる、という効果が得られる。
また、本発明によれば、タイヤが慣性で回転しているときに、必要な情報を取得するので、タイヤ回転のための回転力にむらが発生する場合でも、その影響が、取得した情報に含まれないようにすることができる、という効果が得られる。
更に、本発明によれば、タイヤの幅方向の複数の測定個所でのRROの重み付け平均値から、RFVやTFVを予測しているので、予測精度を向上させることができる、という効果が得られる。
また、本発明によれば、タイヤの回転に伴って、タイヤの回転角度に応じて信号が発生する発生間隔内の、一定時間間隔で検出されたタイヤの外周面の状態の平均を、タイヤ1回転に渡って算出するので、ノイズ低減用のローパスフィルターの周波数設定を逐次変化させずに、一定回転角度毎のタイヤの外周面の状態を求めることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図1は、RRO計測装置の概略図である。
図2は、AAV測定装置の概略図である。
図3は、本発明の実施の形態の流れ図である。
図4は、RFVの実測値と予測値とを示す線図である。
図5は、AAVの実測値と予測値とを示す線図である。
図6は、TFVの実測値とAAVから予測されたTFVの予測値とを示す線図である。
図7は、RROの実測値と予測値とを示す線図である。
図8は、AAVの実測値と予測値とを示す線図である。
図9は、RFVの実測値から予測された高速RFVの1次〜3次成分の予測値と実測値とを示す線図である。
図10は、予測された高速TFVの1次〜3次成分の予測値と実測値とを示す線図である。
図11は、RFV1次〜3次の実測値と予測値との相関を示す線図である。
図12は、TFV1次〜3次の実測値と予測値との相関を示す線図である。
図13は、突起乗り越し試験機の概略図である。
図14は、突起乗り越し試験機のクリート乗り越しの実測値とこの実測値から算出された固有振動及び減衰率を示す線図である。
図15は、他の式によって算出された固有振動及び減衰率を示す線図である。
図16は、RRO1次〜3次成分の推定結果と、RRO1次〜3次成分の実測結果と比較して示す線図である。
図17は、1自由度系のソリッドタイヤモデルを示す線図である。
図18は、リム同心円部のRROを測定する測定装置の概略図である。
図19は、リム同心円部のRROとドラムのRROとの両方を測定する測定装置の概略図である。
図20は、高速RFV及びTFVを予測し、製造されたタイヤを選別し、必要に応じてRROを修正して出荷するタイヤの製造方法を示す流れ図である。
図21(A)はタイヤトレッドの1次のラジアルランアウト、図21(B)はリム同心円部の1次のラジアルランアウト、図21(C)はタイヤトレッドの1次のラジアルランアウトからリム同心円部の1次のラジアルランアウトを減算して求めたタイヤ単体の1次のラジアルランアウトを示す線図である。
図22(A)〜(C)は、高速(120km/h)でのRFVの1次〜3次成分の実測値と高速RFVの1次〜3次成分の予測値との相関を示を示す線図である。
図23(A)〜(C)は、高速(120km/h)でのTFVの1次〜3次成分の実測値と高速TFVの1次〜3次成分の予測値との相関を示す線図である。
図24は、15km/hの実測値と80km/hの実測値とを用いて予測した高速時におけるタイヤ単体のラジアルランアウトRROOの予測値と、タイヤ単体のラジアルランアウトRROの実測値とを示す線図である。
図25は、RFVの実測値と、RFVの予測値とを示す線図である。
図26は、TFVの実測値と、TFVの予測値とを示す線図である。
図27は、第1の変形例に係るRRO計測装置の概略図である。
図28は、第2の変形例に係るRRO計測装置の概略図である。
図29は、第3の変形例に係るRRO計測装置の概略図である。
図30は、第4の変形例に係るRRO計測装置の概略図である。
図31は、タイヤの質量アンバランスを示した概念図である。
図32は、タイヤの剛性変動を示した概念図である。
図33(A)は、指数を固定して求められたRROとRROの実測値との関係を示すグラフであり、図33(B)は、指数を同定して求められたRROとRROの実測値との関係を示すグラフである。
図34(A)〜(C)は、指数を固定して求められたRROから求めた1次〜3次のRFVとRFVの実測値との関係を示すグラフであり、図34(D)〜(F)は、指数を同定して求められたRROから求めた1次〜3次のRFVとRFVの実測値との関係を示すグラフである。
図35(A)〜(C)は、指数を固定して求められたRROから求めた1次〜3次のTFVとTFVの実測値との関係を示すグラフであり、図35(D)〜(F)は、指数を同定して求められたRROから求めた1次〜3次のTFVとTFVの実測値との関係を示すグラフである。
図36は、タイヤ回転力をタイヤ軸に接続及び切断する電磁クラッチを含むタイヤ駆動系を示した概略図である。
図37は、第9の変形例に係るタイヤ寸法の不均一量を計測する計測装置の概略図である。
図38は、第9の変形例に係るタイヤ寸法の不均一量を計測する計測装置が実行するタイヤの周上寸法不均一量計測処理ルーチンを示したフローチャートである。
図39(A)は、タイヤの低速時のタイヤ寸法の不均一量を計測するタイミングチャートであり、図39(B)は、タイヤの低速時のタイヤ寸法の不均一量を計測するタイミングチャートであ。
Claims (26)
- 速度とラジアルランアウトとの関係を各タイヤ毎に求めると共に、上下方向のばね定数、上下方向の固有角振動数、及び減衰率をタイヤ種毎に求める工程と、
各タイヤの低速でのラジアルランアウトを測定する工程と、
測定した低速でのラジアルランアウトとラジアルランアウトを測定したタイヤの種別に対応する前記関係とから目標の速度におけるラジアルランアウトを算出する工程と、
目標の速度におけるラジアルランアウト、上下方向のばね定数、上下方向の固有角振動数、及び減衰率に基づいて、目標の速度におけるラジアルフォースバリエーションを予測する工程と、
を含むラジアルフォースバリエーションの予測方法。 - 速度とラジアルランアウトとの関係を各タイヤ毎に求めると共に、上下方向のばね定数、上下方向の固有角振動数、及び減衰率をタイヤ種毎に求める工程と、
各タイヤの低速でのラジアルランアウト及びラジアルフォースバリエーションを測定する工程と、
測定した低速でのラジアルランアウトとラジアルランアウトを測定したタイヤの種別に対応する前記関係とから目標の速度におけるラジアルランアウトを算出する工程と、
上下方向のばね定数、上下方向の固有角振動数、減衰率、測定された低速でのラジアルランアウト、ラジアルフォースバリエーション、及び目標の速度におけるラジアルランアウトに基づいて、目標の速度におけるラジアルフォースバリエーションを予測する工程と、
を含むラジアルフォースバリエーションの予測方法。 - タイヤ種別毎に、前後方向の固有角振動数、減衰率、ラジアルランアウトの係数、及び、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積を求める工程と、
各タイヤの低速でのラジアルランアウト及び低速での角加速度変動を測定する工程と、
各タイヤの目標の速度におけるラジアルランアウトを求める工程と、
前後方向の固有角振動数、減衰率、ラジアルランアウトの係数、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積、及び目標の速度におけるラジアルランアウトに基づいて、目標の速度におけるタンジェンシャルフォースバリエーションを予測する工程と、
を含むタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法。 - タイヤ種別毎に、タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積を求める工程と、
各タイヤの目標の速度での角加速度変動を求める工程と、
タンジェンシャルフォースバリエーションの係数またはタンジェンシャルフォースバリエーションの係数と慣性モーメントの積、及び目標の速度での角加速度変動に基づいて、目標の速度におけるタンジェンシャルフォースバリエーションを予測する工程と、
を含むタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法。 - タイヤ種別毎に、前後方向の固有角振動数、減衰率、及び角加速度変動に基づいたラジアルランアウトの係数を求める工程と、
各タイヤの低速でのラジアルランアウトを測定する工程と、
各タイヤの目標の速度におけるラジアルランアウトを求める工程と、
前後方向の固有角振動数、減衰率、ラジアルランアウトの係数、及び目標の速度におけるラジアルランアウトに基づいて、目標の速度における角加速度変動を予測する工程と、
を含む角加速度変動の予測方法。 - タイヤ種別毎に、前後方向の固有角振動数、減衰率、及びラジアルランアウトの係数を求める工程と、
各タイヤの低速でのラジアルランアウト及び低速での角加速度変動を測定する工程と、
各タイヤの目標の速度におけるラジアルランアウトを求める工程と、
前後方向の固有角振動数、減衰率、ラジアルランアウトの係数、目標の速度におけるラジアルランアウト、及び低速での角加速度変動に基づいて、目標の速度における角加速度変動を予測する工程と、
を含む角加速度変動の予測方法。 - リム組付タイヤの種別毎に、上下方向のばね定数、上下方向の固有角振動数、及び減衰率を含む係数を求める工程と、
リム組付タイヤの低速でのラジアルフォースバリエーションとリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定すると共に、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する工程と、
測定した低速でのラジアルフォースバリエーション、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトから求まる目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウト、低速時のタイヤ単体のラジアルランアウトとラジアルフォースバリエーション測定時のリム同心円のラジアルランアウトとから求まるラジアルフォースバリエーション測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウト、及び測定したリム組付タイヤの種別に対応する前記係数に基づいて、目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルフォースバリエーションを予測する工程と、
を含むラジアルフォースバリエーションの予測方法。 - ラジアルフォースバリエーション測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトを、低速のタイヤトレッドのラジアルランアウトから低速のリム同心円部のラジアルランアウトを減算して得られる低速のタイヤ単体のラジアルランアウトに、ラジアルフォースバリエーション測定時に測定されたリム同心円部のラジアルランアウトを加算した値とした請求項8記載のラジアルフォースバリエーションの予測方法。
- 測定時にタイヤに当接されるドラムのラジアルランアウトを更に測定し、ラジアルフォースバリエーション測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトに加算する請求項9記載のラジアルフォースバリエーションの予測方法。
- リム同心円部のラジアルランアウトとして、リムのオフセットゼロ部のラジアルランアウト、またはオフセットゼロ部を挟んで対称に位置する部位のラジアルランアウトを測定する請求項8〜11のいずれか1項記載のラジアルフォースバリエーションの予測方法。
- リム組付タイヤの種別毎に、慣性モーメント、前後方向の固有角振動数、及び減衰率を含む係数を求める工程と、
リム組付タイヤの低速での角加速度変動とリム同心円部のラジアルランアウトとを同時に測定すると共に、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトを測定する工程と、
測定した低速での角加速度変動、低速及び高速でのタイヤトレッド及びリム同心円部各々のラジアルランアウトから求まる目標の速度におけるタイヤ単体のラジアルランアウト、低速のタイヤ単体のラジアルランアウトと角加速度変動測定時のリム同心円部のラジアルランアウトから求まる角加速度変動測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウト、及び測定したリム組付タイヤの種別に対応する前記係数に基づいて、目標の速度におけるタイヤ単体のタンジェンシャルフォースバリエーションを予測する工程と、
を含むタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法。 - 角加速度変動測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトを、低速のタイヤトレッドのラジアルランアウトから低速のリム同心円部のラジアルランアウトを減算して得られる低速のタイヤ単体のラジアルランアウトに、角加速度変動測定時に測定されたリム同心円部のラジアルランアウトを加算した値とした請求項13記載のタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法。
- 測定時にタイヤに当接されるドラムのラジアルランアウトを更に測定し、低速の角加速度変動測定時のタイヤトレッドのラジアルランアウトに加算する請求項14記載のタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法。
- リム同心円部のラジアルランアウトとして、リムのオフセットゼロ部のラジアルランアウト、またはオフセットゼロ部を挟んで対称に位置する部位のラジアルランアウトを測定する請求項13〜16のいずれか1項記載のタンジェンシャルフォースバリエーションの予測方法。
- 発せられた光が、回転可能に配置されたタイヤ外周に接触するように配置された、光を発する発光手段及び該発光手段から発せられた光を受光する受光手段を備え、受光手段によって受光された光量に基づいてラジアルランアウトを計測する計測装置であって、
発光手段と受光手段との間に固定して配置され、発光手段から発せられた光の一部を遮断する遮断手段
を備えたラジアルランアウト計測装置。 - 前記遮断手段はタイヤ軸に連結されていることを特徴とする請求項18記載のラジアルランアウト計測装置。
- 前記タイヤの周りに、前記発光手段及び前記受光手段を複数対配置したことを特徴とする請求項記18又は請求項19載のラジアルランアウト計測装置。
- 前記タイヤ周りに、前記発光手段及び前記受光手段を回転可能に配置したことを特徴とする請求18乃至請求項20の何れか1項に記載のラジアルランアウト計測装置。
- 低速及び目標の速度におけるサンプルタイヤのラジアルランアウトを計測するステップと、
前記サンプルタイヤの質量アンバランスRMV及び前記サンプルタイヤの剛性変動RSVを求め、前記計測された低速における前記サンプルタイヤのラジアルランアウト(低速RRO)、前記計測された目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウト、以下の式から得られる目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値(目標速度RRO見積)、及び以下の式に基づいて、前記計測された目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウトと、以下の式から得られる目標の速度における前記サンプルタイヤのラジアルランアウトの見積り値と、の差の二乗和が最小となるように、以下の式の係数1及び係数2を同定するステップと、
タイヤの質量アンバランスRMV及びタイヤの剛性変動RSVを求めるステップと、
低速における前記タイヤのラジアルランアウトを計測するステップと、
前記求められた前記タイヤの質量アンバランスRMVとタイヤの剛性変動RSV、前記計測された低速における前記タイヤのラジアルランアウト、及び前記係数1及び前記係数2が同定された以下の式に基づいて、目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトを見積もるステップと、
を備えたラジアルランアウト見積り方法。
目標速度RRO見積=低速RRO+係数1×RMV−係数2×RSV - 空転時または所定荷重以下での回転時における高速及び低速でのサンプルタイヤの角速度ω高速、ω低速と各角速度における該サンプルタイヤのラジアルランアウトRRO高速、RRO低速を測定し、以下の式に基づいて見積もられる所定速度における該サンプルタイヤのラジアルランアウトRRO見積と、実測された所定速度における該サンプルタイヤのラジアルランアウトRROと、の差の二乗和が最小となるように、以下の式の指数を同定するステップと、
空転時または所定荷重以下での回転時における高速及び低速でのタイヤの角速度ω高速、ω低速と各角速度における該タイヤのラジアルランアウトRRO高速、RRO低速を測定するステップと、
前記計測された各角速度における前記タイヤのラジアルランアウトRRO高速、RRO低速と、前記指数が特定された式と、から、目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトを見積もるステップと、
を備えたラジアルランアウト見積り方法。
- 接続切断手段により、タイヤ回転手段による回転力をタイヤ軸に接続させることによりタイヤを回転させるステップと、
タイヤ回転手段による回転力の接続によりタイヤが回転しているときに、前記接続切断手段により、タイヤ回転手段による回転力を切断するステップと、
タイヤ回転手段による回転力が切断されてタイヤが慣性で回転しているときに、必要な情報を取得するステップと、
を備えた情報取得方法。 - 前記必要な情報は、タイヤの回転速度、ラジアルランアウト及びラジアルファースバリエーションの少なくとも一方であることを特徴する請求項24記載の情報取得方法。
- サンプルタイヤの幅方向に複数の測定箇所でラジアルランアウトを測定するステップと、
各測定個所に定められた重み付け平均の係数をもとに求められたラジアルランアウトの重み付け平均値から求められた所定速度での前記サンプルタイヤのラジアルフォースバリエーションと、実測された所定速度での前記サンプルタイヤのラジアルフォースバリエーションと、の差の二乗和が最小となるように、各測定個所に定められた重み付け平均の係数を同定するステップと、
高速及び低速でのタイヤの角速度ωH、ωLと各角速度におけるタイヤのラジアルランアウトRROH、RROLを前記各測定個所で測定するステップと、
前記タイヤの幅方向に複数の測定箇所で測定された前記タイヤのラジアルランアウトRROH、RROLと、以下の式と、から、各測定個所毎に、目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトRROOを予測するステップと、
前記各測定位置で予測された目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトRROOと、前記同定された重み付け平均の係数と、から、ラジアルランアウトの重み付け平均値を算出するステップと、
を備えたラジアルランアウト予測方法。
各測定個所に定められた重み付け平均の係数をもとに求められたラジアルランアウトの重み付け平均値から求められた所定速度での前記サンプルタイヤのタンジェンシャルフォースバリエーションと、実測された所定速度での前記サンプルタイヤのタンジェンシャルフォースバリエーションと、の差の二乗和が最小となるように、各測定個所に定められた重み付け平均の係数を同定するステップと、
高速及び低速でのタイヤの角速度ωH、ωLと各角速度におけるタイヤのラジアルランアウトRROH、RROLを前記各測定個所で測定するステップと、
前記タイヤの幅方向に複数の測定箇所で測定された前記タイヤのラジアルランアウトRROH、RROLと、以下の式と、から、各測定個所毎に、目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトRROOを予測するステップと、
前記各測定位置で予測された目標の速度における前記タイヤのラジアルランアウトRROOと、前記同定された重み付け平均の係数と、から、ラジアルランアウトの重み付け平均値を算出するステップと、
を備えたラジアルランアウト予測方法。
回転する前記タイヤの回転角度に応じた信号を発生する信号発生手段と、
前記タイヤの回転に伴って前記信号発生手段により信号が発生する発生間隔内の、前記状態検出手段により一定時間間隔で検出されたタイヤの外周面の状態の平均を、タイヤ1回転に渡って算出する算出手段と、
を備えたタイヤ外周面状態算出装置。
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