タイヤ試験方法およびタイヤ試験装置
【課題】高精度かつ簡便にタイヤを試験すること。
【解決手段】実車試験において、ポットホール１２上を通過する車両に装着されたタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２において路面１１と接続される接続縁部１３のうち、車両の走行方向Ａの前側に位置する前端部１４に衝突してなる衝突状態のタイヤＴを、タイヤＴを支持するタイヤ支持部と、回転軸回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、回転軸回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部がタイヤ支持部に支持されたタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突する振り子部と、を備えるタイヤ試験装置を用いて再現するときに、実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験においてトレッド部Ｔ１が前端部１４に衝突するときにタイヤＴに入力される入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて振り子部の位置エネルギーを設定するタイヤ試験方法を提供する。
【解決手段】実車試験において、ポットホール１２上を通過する車両に装着されたタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２において路面１１と接続される接続縁部１３のうち、車両の走行方向Ａの前側に位置する前端部１４に衝突してなる衝突状態のタイヤＴを、タイヤＴを支持するタイヤ支持部と、回転軸回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、回転軸回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部がタイヤ支持部に支持されたタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突する振り子部と、を備えるタイヤ試験装置を用いて再現するときに、実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験においてトレッド部Ｔ１が前端部１４に衝突するときにタイヤＴに入力される入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて振り子部の位置エネルギーを設定するタイヤ試験方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ試験方法およびタイヤ試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車などの車両が、路面に形成されたポットホール上を通過するときに、該車両に装着されたタイヤのトレッド部が、ポットホールにおいて路面と接続される接続縁部のうち、車両の走行方向の前側に位置する前端部に衝突すると、タイヤに、例えばサイドウォール部の変形やピンチカット、サイドカットなどの損傷が生じるおそれがある。
このような衝突に対するタイヤの試験は、車両を用いた実車試験により行われているが、例えば試験に手間がかかったり、衝突時にタイヤだけでなく車両も損傷し易かったり等の問題があることから、下記特許文献１に示されるようなタイヤ試験装置を用いて、前述のようにトレッド部が接続縁部の前端部に衝突してなる衝突状態のタイヤを再現し、タイヤを簡便に試験するタイヤ試験方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のタイヤ試験方法では、前記実車試験との関連性が見出されておらず、前記衝突状態のタイヤを精度よく再現することが困難であり、試験の精度に改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高精度かつ簡便にタイヤを試験することができるタイヤ試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るタイヤ試験方法は、実車試験において、路面に形成されたポットホール上を通過する車両に装着されたタイヤのトレッド部が、前記ポットホールにおいて路面と接続される接続縁部のうち、前記車両の走行方向の前側に位置する前端部に衝突してなる衝突状態のタイヤを、タイヤを支持軸と同軸に支持するタイヤ支持部と、前記支持軸方向に延在する回転軸回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、前記回転軸回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部が前記タイヤ支持部に支持されたタイヤのトレッド部に衝突する振り子部と、を備えるタイヤ試験装置を用いて再現し、タイヤを試験するタイヤ試験方法であって、前記実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときにタイヤに入力される入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて、前記振り子部の位置エネルギーを設定することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、前記物理モデルに基づいて入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて振り子部の位置エネルギーを設定するので、実車試験において入力されるエネルギーと同等のエネルギーをタイヤに入力することが可能になり、前記衝突状態のタイヤを精度よく再現してタイヤを高精度に試験することができる。
また、タイヤ試験装置を用いて実施することができるので、タイヤを簡便に試験することができる。
【０００８】
また、前記物理モデルとして、前記車両の懸架装置に下方に向けて加えられる荷重と、タイヤが外装されたホイールのホイール軸が、前記荷重により前記懸架装置が変形させられることで変位する変位量と、の関係を表す第１の物理モデルと、タイヤが平坦面上に位置した状態でタイヤに下方に向けて加えられる荷重と、該荷重によりタイヤが変形させられることで前記ホイール軸が変位する変位量と、の関係を表す第２の物理モデルと、前記トレッド部が前記前端部に衝突するときに前記前端部が前記トレッド部を押込む押込み力と、タイヤの変形量と、の関係を表す第３の物理モデルと、を用いてもよい。
【０００９】
この場合、物理モデルとして、第１の物理モデル、第２の物理モデルおよび第３の物理モデルを用いるので、前記入力エネルギーを精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤをより高精度かつ簡便に試験することができる。
【００１０】
また、前記物理モデルと、前記ポットホールの形状と、タイヤが前記ポットホールに進入するときの前記車両の進入速度と、タイヤの寸法と、に基づいて、前記実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときのタイヤの変形量および反力を算出し、これらの変形量および反力に基づいて、前記入力エネルギーを算出してもよい。
【００１１】
この場合、前記タイヤの変形量および反力に基づいて前記入力エネルギーを算出するので、前記入力エネルギーをより精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤをより一層高精度かつ簡便に試験することができる。
【００１２】
また、前記タイヤの変形量および反力を、前記実車試験において前記車両が前記ポットホール上を通過する過程で、前記ホイール軸が、前記走行方向および鉛直方向の両方向に沿う仮想平面上に描くホイール軌跡を求めながら算出してもよい。
【００１３】
この場合、前記タイヤの変形量および反力を、前記ホイール軌跡を求めながら算出するので、前記タイヤの変形量および反力を精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤをより一層確実に高精度かつ簡便に試験することができる。
【００１４】
また、本発明に係るタイヤ試験装置は、前記タイヤ試験方法に用いられるタイヤ試験装置であって、前記タイヤ支持部および前記振り子部のうちの少なくとも一方は、前記振り子部の先端部に対するタイヤのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、タイヤ試験方法を実施するときに、タイヤ支持部および振り子部のうちの少なくとも一方を移動させることで、振り子部の先端部に対するタイヤのキャンバー角を変化させた状態で、振り子部の先端部をタイヤのトレッド部に衝突させることができるので、タイヤ試験方法を多様な態様で実施することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高精度かつ簡便にタイヤを試験することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法により再現する実車試験を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法により再現する実車試験を説明する図である。
【図３】第３の物理モデルにおける押込み力と変形量との関係を表すグラフである。
【図４】ホイール軸が仮想平面上に描いたホイール軌跡を表すグラフである。
【図５】ホイール軸の走行方向の位置とタイヤの反力との関係を表すグラフである。
【図６】タイヤの変形量と反力との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法に用いるタイヤ試験装置の側面図である。
【図８】図７に示すタイヤ試験装置の上面図である。
【図９】図７に示すタイヤ試験装置においてキャンバー角を変化させた状態を示す部分的な上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法を説明する。
図１および図２に示すように、タイヤ試験方法は、実車試験において、路面１１に形成されたポットホール１２上を通過する図示しない車両に装着されるタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２において路面１１と接続される接続縁部１３のうち、車両の走行方向Ａの前側に位置する前端部１４に衝突してなる衝突状態のタイヤＴを、後述するタイヤ試験装置２０を用いて再現し、タイヤＴを試験する。
【００１９】
はじめに、前記実車試験の試験条件について説明する。
図１に示すように、路面１１は、水平方向に沿って延在しており、前記走行方向Ａは、水平方向のうちの一方向となっている。
【００２０】
ポットホール１２は、以下に示す形状をなしている。
すなわち、ポットホール１２を画成する壁面のうち、前記走行方向Ａの前側に位置し後側を向く前壁面１２ａ、および前記走行方向Ａの後側に位置し前側を向く後壁面１２ｂは、鉛直方向に沿って延在している。
また、ポットホール１２における接続縁部１３の前端部１４は、前記走行方向Ａおよび鉛直方向に沿った縦断面視において、前記走行方向Ａの後側斜め上側を向くとともに曲率半径がＲｃとされ、かつ前記前壁面１２ａおよび路面１１に滑らかに連なる曲面状となっている。さらに、接続縁部１３のうち、前記走行方向Ａの後側に位置する後端部１５は、前記後壁面１２ｂの上端縁が路面１１に直結されてなり、前記縦断面視において、前記走行方向Ａの前側斜め上側を向く直角形状をなしている。
そして、ポットホール１２の深さは、Ｈｅｉｇｈｔであり、ポットホール１２の前記走行方向Ａに沿った長さは、Ｌｅｎｇｔｈとなっている。
【００２１】
また、タイヤＴの外径はＲｔとなっている。
さらに、タイヤＴがポットホール１２に進入するとき、つまりタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、接続縁部１３の後端部１５に当接し、タイヤＴが外装されたホイールＷのホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの位置が、該後端部１５の前記走行方向Ａの位置と同等であるときの車両の進入速度は、Ｖｖとなっている。
【００２２】
ここで当該タイヤ試験方法では、まず、前記実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときに、タイヤＴに入力される入力エネルギーを算出する。本実施形態では、前記物理モデルとして、図示しない車両の懸架装置に関する第１の物理モデルと、タイヤＴに関する第２の物理モデルおよび第３の物理モデルと、を用いる。
【００２３】
第１の物理モデルは、車両の懸架装置に下方に向けて加えられる荷重と、前記ホイール軸Ｗ１が、前記荷重により懸架装置が変形させられることで変位する変位量と、の関係を表す。第１の物理モデルは、荷重をｌｏａｄとし、変位量をｄｉｐｌａｃｅｍｅｎｔとすると、下記（１）式で表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
（１）式の右辺の第１項は、ばね成分を表すとともに、第２項は、減衰成分を表しており、（１）式中のＤｖは、予め設定された荷重Ｌｖが加えられたときの変位量であり、Ｃｖは減衰係数であり、Ｍｖは、バネ下の質量である。ＤｖおよびＣｖは、例えば事前試験やシミュレーション等により算出することができる。なお本実施形態では、前記荷重Ｌｖは、車輪の荷重と同等とした。
【００２６】
第２の物理モデルは、タイヤＴが平坦面上に位置した状態で該タイヤＴに下方に向けて加えられる荷重と、該荷重によりタイヤＴが変形させられることで前記ホイール軸Ｗ１が変位する変位量と、の関係を表す。第２の物理モデルは、荷重をｌｏａｄとし、変位量をｄｉｐｌａｃｅｍｅｎｔとすると、下記（２）式で表される。
【００２７】
【数２】
【００２８】
（２）式中のＤｐは、予め設定された荷重Ｌｐが加えられたときの変位量を表しており、例えば事前試験やシミュレーション等により算出することができる。なお本実施形態では、前記荷重Ｌｐは、前記荷重Ｌｖと同様に車輪の荷重と同等とした。
【００２９】
第３の物理モデルは、図２に示すように、タイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときに前端部１４がトレッド部Ｔ１を押込む押込み力と、タイヤＴの変形量と、の関係を表す。
【００３０】
ここで、タイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときには、まず、サイドウォール部が、タイヤＴ内の空気を圧縮させながらタイヤ幅方向の外側に向けて膨出変形し、その後、タイヤＴがサイドピンチ状態となり、サイドウォール部が、ホイールＷのリムフランジと接続縁部１３の前端部１４との間に挟み込まれて圧縮変形させられることから、第３の物理モデルにおける押込み力と変形量との関係は、図３に示すグラフのように、タイヤＴがサイドピンチ状態となるまで（図３に示すｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎがＤＣ１以下の範囲）は、空気ばねをモデルとし、タイヤＴがサイドピンチ状態となった後（図３に示すｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎがＤＣ１よりも大きい範囲）は、ゴム圧縮をモデルとして表した。
このような第３の物理モデルは、押込み力をｔｈｒｕｓｔとし、変形量をｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎとすると、下記（３）式で表される。
【００３１】
【数３】
【００３２】
（３）式の右辺の第１項は、空気ばね成分を表し、第２項および第３項は、ゴム圧縮成分を表し、これらの第２項および第３項のうち、第２項は、非線形ばね成分を表し、第３項は減衰成分を表す。なお第２項は、例えば服部・武井の式に基づいて、サイドピンチ状態のタイヤＴのトレッド部Ｔ１を押込む押込み力と、該押込み力により圧縮変形させられるサイドウォール部の圧縮量と、の関係を表すばね定数を、圧縮量で積分すること等により求められる。
【００３３】
また、（３）式中のＤＣ１は、タイヤＴがサイドピンチ状態となる直前の押込み力ＴＣ１が加えられたときの変形量であり、ＤＣ２は、タイヤＴに無限大の大きさの押込み力が加えられたときの変形量から前記ＤＣ１を減じた値であり、ＴＣ２は、タイヤＴのサイドピンチ状態におけるばね成分であり、ＣＣ２は、タイヤＴのサイドピンチ状態における減衰係数である。なお図３に示す破線ＢＬは、ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ＝ＤＣ１＋ＤＣ２を表しており、（３）式の漸近線となっている。
なおＤＣ１、ＴＣ１、ＤＣ２、ＴＣ２およびＣＣ２は、例えば事前試験やシミュレーション等により算出することが可能であり、例えばＤＣ１は、ホイールＷのリム径、リムフランジの高さ、タイヤＴのサイドウォール部のゴム厚さ、およびタイヤＴの外径などに基づいて算出することができる。
【００３４】
以上のような物理モデルを用いて前記入力エネルギーを求める際には、まず、これらの物理モデルと、ポットホール１２の形状と、タイヤＴがポットホール１２に進入するときの車両の進入速度Ｖｖと、タイヤＴの寸法と、に基づいて、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの変形量および反力を算出する。
【００３５】
このとき前記タイヤＴの変形量および反力を、図４に示すグラフのように、実車試験において車両がポットホール１２上を通過する過程で、ホイール軸Ｗ１が、前記走行方向Ａおよび鉛直方向の両方向に沿う仮想平面Ｉ上に描くホイール軌跡Ｌを求めながら算出する。なお図４に示すグラフでは、横軸は、ホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの位置を表すとともに、縦軸は、ホイール軸Ｗ１の鉛直方向の位置を表しており、横軸および縦軸の両軸の原点は、前記仮想平面Ｉ上において、タイヤＴがポットホール１２に進入するときのホイール軸Ｗ１の位置（以下、初期位置という）Ｏとなっている。
【００３６】
前記ホイール軌跡Ｌは、ホイール軸Ｗ１の前記仮想平面Ｉ上の位置を、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏに位置するときから微小時間経過する毎に演算することで求める。このとき、微小時間経過した後のホイール軸Ｗ１の前記仮想平面Ｉ上の位置は、微小時間経過する前のホイール軸Ｗ１の前記仮想平面Ｉ上の位置および速度に基づいて、微小時間経過する前のホイール軸Ｗ１の加速度、および微小時間経過した後のホイール軸Ｗ１の速度を算出することで演算する。なお、前記初期位置Ｏに位置するホイール軸Ｗ１の速度は、前記車両の進入速度Ｖｖに基づいて算出される。
【００３７】
ここで、前記微小時間経過する前のホイール軸Ｗ１の加速度は、前記物理モデルと運動方程式とに基づいて算出される。本実施形態では、ホイール軸Ｗ１の加速度を、タイヤＴが自由落下をしている場合、タイヤＴが平坦面上に位置する場合、およびタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２の接続縁部１３の前端部１４に衝突している場合に分けて算出する。
【００３８】
タイヤＴが自由落下をしている場合、前記走行方向Ａの加速度は０であるとともに、鉛直方向の加速度は、前記（１）式から求められた下記（４）式に基づいて算出される。
【００３９】
【数４】
【００４０】
（４）式中のｚは、前記初期位置Ｏからのホイール軸Ｗ１の鉛直方向の変位量を表しており、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも下側に位置するときには、負の値を、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも上側に位置するときには、正の値をとる。
【００４１】
また、例えばタイヤＴのトレッド部Ｔ１がポットホール１２の底面に接地する場合など、タイヤＴが平坦面上に位置する場合、前記走行方向Ａの加速度は０であるとともに、鉛直方向の加速度は、前記（１）式および前記（２）式から求められた下記（５）式に基づいて算出される。
【００４２】
【数５】
【００４３】
そして図２に示すように、タイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２の接続縁部１３の前端部１４に衝突している場合、前記走行方向Ａの加速度は、下記（６）式に基づいて算出されるとともに、鉛直方向の加速度は、下記（７）式に基づいて算出される。
【００４４】
【数６】
【数７】
【００４５】
（６）式中のｘは、前記初期位置Ｏからのホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの変位量を表しており、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも前記走行方向Ａの前側に位置するときには、正の値を、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも前記走行方向Ａの後側に位置するときには、負の値をとる。
【００４６】
また（６）式中のＸｃは、図１に示すように、前記初期位置Ｏと、ポットホール１２の前記前端部１３の前記縦断面視における曲率中心１６と、の間の前記走行方向Ａに沿った大きさであり、（７）式中のＺｃは、前記初期位置Ｏと、前記曲率中心１６と、の間の鉛直方向に沿った大きさであり、それぞれ下記（８）式および（９）式に基づいて算出される。
【００４７】
【数８】
【数９】
【００４８】
さらに、（６）式および（７）式中のｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎは、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの変形量を表しており、下記（１０）式に基づいて算出される。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
また、（６）式および（７）式中のｔｈｒｕｓｔは、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの反力を表している。そして、ｔｈｒｕｓｔとｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎとの関係は、前記（３）式に基づいて、ｄｅｆｌｅｃｉｔｏｎがＤＣ１以下の場合には下記（１１）式、ｄｅｆｌｅｃｉｔｏｎがＤＣ１よりも大きい場合には下記（１２）式に基づいて算出される。
【００５１】
【数１１】
【数１２】
【００５２】
以上より、前記ホイール軌跡Ｌを求めながら、前記（１０）〜（１２）式に基づいて、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの変形量であるｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎおよび反力であるｔｈｒｕｓｔが算出されることとなる。
【００５３】
その後、図５および図６に示すグラフのように、前記タイヤＴの変形量と反力との関係に基づいて前記入力エネルギーを算出する。なお図５に示すグラフは、前記ホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの位置と、タイヤＴの反力と、の関係を表し、図６に示すグラフは、タイヤＴの変形量と反力との関係を表している。図６に示すグラフにおいて、グラフ線１７と横軸とに挟まれた領域１８の大きさが、前記入力エネルギーの大きさを表しており、これにより、前記入力エネルギーが算出される。
【００５４】
次に、前記入力エネルギーに基づいて、図７および図８に示すタイヤ試験装置２０を用いてタイヤＴにエネルギーを入力する。
タイヤ試験装置２０は、タイヤＴを支持軸Ｏ１と同軸に支持するタイヤ支持部２１と、前記支持軸Ｏ１方向に延在する回転軸Ｏ２回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、前記回転軸Ｏ２回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部２２ａがタイヤ支持部２１に支持されたタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突する振り子部２２と、を備えている。
【００５５】
なおタイヤ試験装置２０は、ＳＡＥ Ｊ１９８１ Ｒｏａｄ ｈａｚａｒｄ ｉｍｐａｃｔ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｗｈｅｅｌ ａｎｄ ｔｉｒｅ ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓに準拠している。
また図示の例では、前記支持軸Ｏ１および前記回転軸Ｏ２は、互いに平行であるとともに、水平方向に沿って延在しており、鉛直方向から見た上面視において、これらの両軸Ｏ１、Ｏ２に直交する方向に、互いにずらされている。
【００５６】
タイヤ支持部２１は、当該タイヤ試験装置２０が設置された設置台２３上に固定される基台部２４と、基台部２４に立設された側壁部２５と、側壁部２５に前記支持軸Ｏ１と同軸に配設されタイヤＴが着脱自在に外装される装着部２６と、を備えている。
振り子部２２は、アーム軸Ｏ３が前記回転軸Ｏ２に直交して延在する棒状のアーム２７と、該アーム２７の先端部に設けられた衝突片２８と、を備えている。
【００５７】
アーム２７の基端部は、設置台２３に立設された複数の支柱２９間に架設された梁部３０により支持されている。なおアーム２７は、前記アーム軸Ｏ３方向に沿った長さを調節可能であってもよい。
衝突片２８は、アーム２７の先端部とともに振り子部２２の先端部２２ａを構成しており、アーム２７の先端部における前記回転軸Ｏ２回りに沿った振り下ろし側に配設されている。
【００５８】
衝突片２８の形状は、例えば前記実車試験のポットホール１２の前記前端部１４の形状に基づいて設定することができる。本実施形態では、衝突片２８の前記支持軸Ｏ１方向に沿った大きさは、前記回転軸Ｏ２回りの位置によらず同等であり、例えばタイヤ幅よりも大きくなっている。また衝突片２８の先端縁２８ａは、前記支持軸Ｏ１方向に沿って直線状に延在している。
【００５９】
ここで、タイヤ支持部２１および振り子部２２のうちの少なくとも一方は、図９に示すように、振り子部２２の先端部２２ａに対するタイヤＴのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されている。本実施形態では、タイヤ支持部２１が、鉛直方向に延在する図示しない旋回軸回りに旋回可能に配設されており、タイヤ支持部２１が前記旋回軸回りに旋回すると、前記支持軸Ｏ１が水平面内で前記旋回軸回りに旋回することで、振り子部２２の衝突片２８に対するタイヤＴのキャンバー角が変更される。なお図示の例では、タイヤ支持部２１は、図７および図８に示すように、前記設置台２３上に配設されたガイド部材３１に着脱自在に固定されている。
【００６０】
前記タイヤ試験装置２０を用いてタイヤＴにエネルギーを入力するときには、前記入力エネルギーに基づいて、振り子部２２の位置エネルギーを設定する。振り子部２２の位置エネルギーは、例えば、振り子部２２の振り上げ角度θ、振り子部２２の重量、およびアーム２７の前記アーム軸Ｏ３方向の長さ等に基づいて調整することが可能であり、振り子部２２の衝突片２８がタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突したときに、前記入力エネルギーと同等のエネルギーがタイヤＴに入力されるように設定する。
【００６１】
なおこのとき、タイヤ支持部２１を旋回させて、衝突片２８に対するタイヤＴのキャンバー角を変化させた状態で、衝突片２８をタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突させてもよい。このようにキャンバー角を変化させることで、例えば前記衝突状態のタイヤＴに形成される損傷の位置を変化させること等ができる。なおキャンバー角は、例えば約５度程度が好ましい。
【００６２】
そして、以上のようにタイヤ試験装置２０を用いてタイヤＴにエネルギーを入力した後、タイヤＴにおける損傷の有無を確認し、タイヤＴの試験が終了する。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係るタイヤ試験方法によれば、前記物理モデルに基づいて入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて振り子部２２の位置エネルギーを設定するので、実車試験において入力されるエネルギーと同等のエネルギーをタイヤＴに入力することが可能になり、前記衝突状態のタイヤＴを精度よく再現してタイヤＴを高精度に試験することができる。
また、タイヤ試験装置２０を用いて実施することができるので、タイヤＴを簡便に試験することができる。
【００６４】
また、物理モデルとして、第１の物理モデル、第２の物理モデルおよび第３の物理モデルを用いるので、前記入力エネルギーを精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤＴをより高精度かつ簡便に試験することができる。
【００６５】
また、前記タイヤＴの変形量および反力に基づいて前記入力エネルギーを算出するので、前記入力エネルギーをより精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤＴをより一層高精度かつ簡便に試験することができる。
【００６６】
また、前記タイヤＴの変形量および反力を、前記ホイール軌跡Ｌを求めながら算出するので、前記タイヤＴの変形量および反力を精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤＴをより一層確実に高精度かつ簡便に試験することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係るタイヤ試験装置２０によれば、タイヤ試験方法を実施するときに、タイヤ支持部２１および振り子部２２のうちの少なくとも一方を移動させることで、振り子部２２の先端部２２ａに対するタイヤＴのキャンバー角を変化させた状態で、振り子部２２の先端部２２ａをタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突させることができるので、タイヤ試験方法を多様な態様で実施することができる。
【００６８】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、タイヤ支持部２１が前記旋回軸回りに旋回することで、振り子部２２の衝突片２８に対するタイヤＴのキャンバー角が変更されるものとしたが、これに限られず、振り子部２２が移動することにより、前記キャンバー角が変更されてもよい。
【００６９】
さらに前記実施形態では、タイヤ試験装置２０は、タイヤ支持部２１および振り子部２２のうちの少なくとも一方は、振り子部２２の先端部２２ａに対するタイヤＴのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されているものとしたが、これらが移動自在に配設されておらず、キャンバー角が変化しないように構成されたタイヤ試験装置を用いて、前記タイヤ試験方法を実施してもよい。
【００７０】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１１ 路面
１２ ポットホール
１３ 接続縁部
１４ 前端部
２０ タイヤ試験装置
２１ タイヤ支持部
２２ 振り子部
２２ａ 先端部
Ｏ１ 支持軸
Ｏ２ 回転軸
Ｉ 仮想平面
Ｌ ホイール軌跡
Ｔ タイヤ
Ｔ１ トレッド部
Ｗ ホイール
Ｗ１ ホイール軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ試験方法およびタイヤ試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車などの車両が、路面に形成されたポットホール上を通過するときに、該車両に装着されたタイヤのトレッド部が、ポットホールにおいて路面と接続される接続縁部のうち、車両の走行方向の前側に位置する前端部に衝突すると、タイヤに、例えばサイドウォール部の変形やピンチカット、サイドカットなどの損傷が生じるおそれがある。
このような衝突に対するタイヤの試験は、車両を用いた実車試験により行われているが、例えば試験に手間がかかったり、衝突時にタイヤだけでなく車両も損傷し易かったり等の問題があることから、下記特許文献１に示されるようなタイヤ試験装置を用いて、前述のようにトレッド部が接続縁部の前端部に衝突してなる衝突状態のタイヤを再現し、タイヤを簡便に試験するタイヤ試験方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のタイヤ試験方法では、前記実車試験との関連性が見出されておらず、前記衝突状態のタイヤを精度よく再現することが困難であり、試験の精度に改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高精度かつ簡便にタイヤを試験することができるタイヤ試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るタイヤ試験方法は、実車試験において、路面に形成されたポットホール上を通過する車両に装着されたタイヤのトレッド部が、前記ポットホールにおいて路面と接続される接続縁部のうち、前記車両の走行方向の前側に位置する前端部に衝突してなる衝突状態のタイヤを、タイヤを支持軸と同軸に支持するタイヤ支持部と、前記支持軸方向に延在する回転軸回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、前記回転軸回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部が前記タイヤ支持部に支持されたタイヤのトレッド部に衝突する振り子部と、を備えるタイヤ試験装置を用いて再現し、タイヤを試験するタイヤ試験方法であって、前記実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときにタイヤに入力される入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて、前記振り子部の位置エネルギーを設定することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、前記物理モデルに基づいて入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて振り子部の位置エネルギーを設定するので、実車試験において入力されるエネルギーと同等のエネルギーをタイヤに入力することが可能になり、前記衝突状態のタイヤを精度よく再現してタイヤを高精度に試験することができる。
また、タイヤ試験装置を用いて実施することができるので、タイヤを簡便に試験することができる。
【０００８】
また、前記物理モデルとして、前記車両の懸架装置に下方に向けて加えられる荷重と、タイヤが外装されたホイールのホイール軸が、前記荷重により前記懸架装置が変形させられることで変位する変位量と、の関係を表す第１の物理モデルと、タイヤが平坦面上に位置した状態でタイヤに下方に向けて加えられる荷重と、該荷重によりタイヤが変形させられることで前記ホイール軸が変位する変位量と、の関係を表す第２の物理モデルと、前記トレッド部が前記前端部に衝突するときに前記前端部が前記トレッド部を押込む押込み力と、タイヤの変形量と、の関係を表す第３の物理モデルと、を用いてもよい。
【０００９】
この場合、物理モデルとして、第１の物理モデル、第２の物理モデルおよび第３の物理モデルを用いるので、前記入力エネルギーを精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤをより高精度かつ簡便に試験することができる。
【００１０】
また、前記物理モデルと、前記ポットホールの形状と、タイヤが前記ポットホールに進入するときの前記車両の進入速度と、タイヤの寸法と、に基づいて、前記実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときのタイヤの変形量および反力を算出し、これらの変形量および反力に基づいて、前記入力エネルギーを算出してもよい。
【００１１】
この場合、前記タイヤの変形量および反力に基づいて前記入力エネルギーを算出するので、前記入力エネルギーをより精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤをより一層高精度かつ簡便に試験することができる。
【００１２】
また、前記タイヤの変形量および反力を、前記実車試験において前記車両が前記ポットホール上を通過する過程で、前記ホイール軸が、前記走行方向および鉛直方向の両方向に沿う仮想平面上に描くホイール軌跡を求めながら算出してもよい。
【００１３】
この場合、前記タイヤの変形量および反力を、前記ホイール軌跡を求めながら算出するので、前記タイヤの変形量および反力を精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤをより一層確実に高精度かつ簡便に試験することができる。
【００１４】
また、本発明に係るタイヤ試験装置は、前記タイヤ試験方法に用いられるタイヤ試験装置であって、前記タイヤ支持部および前記振り子部のうちの少なくとも一方は、前記振り子部の先端部に対するタイヤのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、タイヤ試験方法を実施するときに、タイヤ支持部および振り子部のうちの少なくとも一方を移動させることで、振り子部の先端部に対するタイヤのキャンバー角を変化させた状態で、振り子部の先端部をタイヤのトレッド部に衝突させることができるので、タイヤ試験方法を多様な態様で実施することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高精度かつ簡便にタイヤを試験することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法により再現する実車試験を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法により再現する実車試験を説明する図である。
【図３】第３の物理モデルにおける押込み力と変形量との関係を表すグラフである。
【図４】ホイール軸が仮想平面上に描いたホイール軌跡を表すグラフである。
【図５】ホイール軸の走行方向の位置とタイヤの反力との関係を表すグラフである。
【図６】タイヤの変形量と反力との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法に用いるタイヤ試験装置の側面図である。
【図８】図７に示すタイヤ試験装置の上面図である。
【図９】図７に示すタイヤ試験装置においてキャンバー角を変化させた状態を示す部分的な上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るタイヤ試験方法を説明する。
図１および図２に示すように、タイヤ試験方法は、実車試験において、路面１１に形成されたポットホール１２上を通過する図示しない車両に装着されるタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２において路面１１と接続される接続縁部１３のうち、車両の走行方向Ａの前側に位置する前端部１４に衝突してなる衝突状態のタイヤＴを、後述するタイヤ試験装置２０を用いて再現し、タイヤＴを試験する。
【００１９】
はじめに、前記実車試験の試験条件について説明する。
図１に示すように、路面１１は、水平方向に沿って延在しており、前記走行方向Ａは、水平方向のうちの一方向となっている。
【００２０】
ポットホール１２は、以下に示す形状をなしている。
すなわち、ポットホール１２を画成する壁面のうち、前記走行方向Ａの前側に位置し後側を向く前壁面１２ａ、および前記走行方向Ａの後側に位置し前側を向く後壁面１２ｂは、鉛直方向に沿って延在している。
また、ポットホール１２における接続縁部１３の前端部１４は、前記走行方向Ａおよび鉛直方向に沿った縦断面視において、前記走行方向Ａの後側斜め上側を向くとともに曲率半径がＲｃとされ、かつ前記前壁面１２ａおよび路面１１に滑らかに連なる曲面状となっている。さらに、接続縁部１３のうち、前記走行方向Ａの後側に位置する後端部１５は、前記後壁面１２ｂの上端縁が路面１１に直結されてなり、前記縦断面視において、前記走行方向Ａの前側斜め上側を向く直角形状をなしている。
そして、ポットホール１２の深さは、Ｈｅｉｇｈｔであり、ポットホール１２の前記走行方向Ａに沿った長さは、Ｌｅｎｇｔｈとなっている。
【００２１】
また、タイヤＴの外径はＲｔとなっている。
さらに、タイヤＴがポットホール１２に進入するとき、つまりタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、接続縁部１３の後端部１５に当接し、タイヤＴが外装されたホイールＷのホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの位置が、該後端部１５の前記走行方向Ａの位置と同等であるときの車両の進入速度は、Ｖｖとなっている。
【００２２】
ここで当該タイヤ試験方法では、まず、前記実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときに、タイヤＴに入力される入力エネルギーを算出する。本実施形態では、前記物理モデルとして、図示しない車両の懸架装置に関する第１の物理モデルと、タイヤＴに関する第２の物理モデルおよび第３の物理モデルと、を用いる。
【００２３】
第１の物理モデルは、車両の懸架装置に下方に向けて加えられる荷重と、前記ホイール軸Ｗ１が、前記荷重により懸架装置が変形させられることで変位する変位量と、の関係を表す。第１の物理モデルは、荷重をｌｏａｄとし、変位量をｄｉｐｌａｃｅｍｅｎｔとすると、下記（１）式で表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
（１）式の右辺の第１項は、ばね成分を表すとともに、第２項は、減衰成分を表しており、（１）式中のＤｖは、予め設定された荷重Ｌｖが加えられたときの変位量であり、Ｃｖは減衰係数であり、Ｍｖは、バネ下の質量である。ＤｖおよびＣｖは、例えば事前試験やシミュレーション等により算出することができる。なお本実施形態では、前記荷重Ｌｖは、車輪の荷重と同等とした。
【００２６】
第２の物理モデルは、タイヤＴが平坦面上に位置した状態で該タイヤＴに下方に向けて加えられる荷重と、該荷重によりタイヤＴが変形させられることで前記ホイール軸Ｗ１が変位する変位量と、の関係を表す。第２の物理モデルは、荷重をｌｏａｄとし、変位量をｄｉｐｌａｃｅｍｅｎｔとすると、下記（２）式で表される。
【００２７】
【数２】
【００２８】
（２）式中のＤｐは、予め設定された荷重Ｌｐが加えられたときの変位量を表しており、例えば事前試験やシミュレーション等により算出することができる。なお本実施形態では、前記荷重Ｌｐは、前記荷重Ｌｖと同様に車輪の荷重と同等とした。
【００２９】
第３の物理モデルは、図２に示すように、タイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときに前端部１４がトレッド部Ｔ１を押込む押込み力と、タイヤＴの変形量と、の関係を表す。
【００３０】
ここで、タイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときには、まず、サイドウォール部が、タイヤＴ内の空気を圧縮させながらタイヤ幅方向の外側に向けて膨出変形し、その後、タイヤＴがサイドピンチ状態となり、サイドウォール部が、ホイールＷのリムフランジと接続縁部１３の前端部１４との間に挟み込まれて圧縮変形させられることから、第３の物理モデルにおける押込み力と変形量との関係は、図３に示すグラフのように、タイヤＴがサイドピンチ状態となるまで（図３に示すｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎがＤＣ１以下の範囲）は、空気ばねをモデルとし、タイヤＴがサイドピンチ状態となった後（図３に示すｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎがＤＣ１よりも大きい範囲）は、ゴム圧縮をモデルとして表した。
このような第３の物理モデルは、押込み力をｔｈｒｕｓｔとし、変形量をｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎとすると、下記（３）式で表される。
【００３１】
【数３】
【００３２】
（３）式の右辺の第１項は、空気ばね成分を表し、第２項および第３項は、ゴム圧縮成分を表し、これらの第２項および第３項のうち、第２項は、非線形ばね成分を表し、第３項は減衰成分を表す。なお第２項は、例えば服部・武井の式に基づいて、サイドピンチ状態のタイヤＴのトレッド部Ｔ１を押込む押込み力と、該押込み力により圧縮変形させられるサイドウォール部の圧縮量と、の関係を表すばね定数を、圧縮量で積分すること等により求められる。
【００３３】
また、（３）式中のＤＣ１は、タイヤＴがサイドピンチ状態となる直前の押込み力ＴＣ１が加えられたときの変形量であり、ＤＣ２は、タイヤＴに無限大の大きさの押込み力が加えられたときの変形量から前記ＤＣ１を減じた値であり、ＴＣ２は、タイヤＴのサイドピンチ状態におけるばね成分であり、ＣＣ２は、タイヤＴのサイドピンチ状態における減衰係数である。なお図３に示す破線ＢＬは、ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ＝ＤＣ１＋ＤＣ２を表しており、（３）式の漸近線となっている。
なおＤＣ１、ＴＣ１、ＤＣ２、ＴＣ２およびＣＣ２は、例えば事前試験やシミュレーション等により算出することが可能であり、例えばＤＣ１は、ホイールＷのリム径、リムフランジの高さ、タイヤＴのサイドウォール部のゴム厚さ、およびタイヤＴの外径などに基づいて算出することができる。
【００３４】
以上のような物理モデルを用いて前記入力エネルギーを求める際には、まず、これらの物理モデルと、ポットホール１２の形状と、タイヤＴがポットホール１２に進入するときの車両の進入速度Ｖｖと、タイヤＴの寸法と、に基づいて、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの変形量および反力を算出する。
【００３５】
このとき前記タイヤＴの変形量および反力を、図４に示すグラフのように、実車試験において車両がポットホール１２上を通過する過程で、ホイール軸Ｗ１が、前記走行方向Ａおよび鉛直方向の両方向に沿う仮想平面Ｉ上に描くホイール軌跡Ｌを求めながら算出する。なお図４に示すグラフでは、横軸は、ホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの位置を表すとともに、縦軸は、ホイール軸Ｗ１の鉛直方向の位置を表しており、横軸および縦軸の両軸の原点は、前記仮想平面Ｉ上において、タイヤＴがポットホール１２に進入するときのホイール軸Ｗ１の位置（以下、初期位置という）Ｏとなっている。
【００３６】
前記ホイール軌跡Ｌは、ホイール軸Ｗ１の前記仮想平面Ｉ上の位置を、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏに位置するときから微小時間経過する毎に演算することで求める。このとき、微小時間経過した後のホイール軸Ｗ１の前記仮想平面Ｉ上の位置は、微小時間経過する前のホイール軸Ｗ１の前記仮想平面Ｉ上の位置および速度に基づいて、微小時間経過する前のホイール軸Ｗ１の加速度、および微小時間経過した後のホイール軸Ｗ１の速度を算出することで演算する。なお、前記初期位置Ｏに位置するホイール軸Ｗ１の速度は、前記車両の進入速度Ｖｖに基づいて算出される。
【００３７】
ここで、前記微小時間経過する前のホイール軸Ｗ１の加速度は、前記物理モデルと運動方程式とに基づいて算出される。本実施形態では、ホイール軸Ｗ１の加速度を、タイヤＴが自由落下をしている場合、タイヤＴが平坦面上に位置する場合、およびタイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２の接続縁部１３の前端部１４に衝突している場合に分けて算出する。
【００３８】
タイヤＴが自由落下をしている場合、前記走行方向Ａの加速度は０であるとともに、鉛直方向の加速度は、前記（１）式から求められた下記（４）式に基づいて算出される。
【００３９】
【数４】
【００４０】
（４）式中のｚは、前記初期位置Ｏからのホイール軸Ｗ１の鉛直方向の変位量を表しており、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも下側に位置するときには、負の値を、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも上側に位置するときには、正の値をとる。
【００４１】
また、例えばタイヤＴのトレッド部Ｔ１がポットホール１２の底面に接地する場合など、タイヤＴが平坦面上に位置する場合、前記走行方向Ａの加速度は０であるとともに、鉛直方向の加速度は、前記（１）式および前記（２）式から求められた下記（５）式に基づいて算出される。
【００４２】
【数５】
【００４３】
そして図２に示すように、タイヤＴのトレッド部Ｔ１が、ポットホール１２の接続縁部１３の前端部１４に衝突している場合、前記走行方向Ａの加速度は、下記（６）式に基づいて算出されるとともに、鉛直方向の加速度は、下記（７）式に基づいて算出される。
【００４４】
【数６】
【数７】
【００４５】
（６）式中のｘは、前記初期位置Ｏからのホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの変位量を表しており、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも前記走行方向Ａの前側に位置するときには、正の値を、ホイール軸Ｗ１が前記初期位置Ｏよりも前記走行方向Ａの後側に位置するときには、負の値をとる。
【００４６】
また（６）式中のＸｃは、図１に示すように、前記初期位置Ｏと、ポットホール１２の前記前端部１３の前記縦断面視における曲率中心１６と、の間の前記走行方向Ａに沿った大きさであり、（７）式中のＺｃは、前記初期位置Ｏと、前記曲率中心１６と、の間の鉛直方向に沿った大きさであり、それぞれ下記（８）式および（９）式に基づいて算出される。
【００４７】
【数８】
【数９】
【００４８】
さらに、（６）式および（７）式中のｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎは、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの変形量を表しており、下記（１０）式に基づいて算出される。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
また、（６）式および（７）式中のｔｈｒｕｓｔは、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの反力を表している。そして、ｔｈｒｕｓｔとｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎとの関係は、前記（３）式に基づいて、ｄｅｆｌｅｃｉｔｏｎがＤＣ１以下の場合には下記（１１）式、ｄｅｆｌｅｃｉｔｏｎがＤＣ１よりも大きい場合には下記（１２）式に基づいて算出される。
【００５１】
【数１１】
【数１２】
【００５２】
以上より、前記ホイール軌跡Ｌを求めながら、前記（１０）〜（１２）式に基づいて、実車試験においてタイヤＴのトレッド部Ｔ１が接続縁部１３の前端部１４に衝突するときのタイヤＴの変形量であるｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎおよび反力であるｔｈｒｕｓｔが算出されることとなる。
【００５３】
その後、図５および図６に示すグラフのように、前記タイヤＴの変形量と反力との関係に基づいて前記入力エネルギーを算出する。なお図５に示すグラフは、前記ホイール軸Ｗ１の前記走行方向Ａの位置と、タイヤＴの反力と、の関係を表し、図６に示すグラフは、タイヤＴの変形量と反力との関係を表している。図６に示すグラフにおいて、グラフ線１７と横軸とに挟まれた領域１８の大きさが、前記入力エネルギーの大きさを表しており、これにより、前記入力エネルギーが算出される。
【００５４】
次に、前記入力エネルギーに基づいて、図７および図８に示すタイヤ試験装置２０を用いてタイヤＴにエネルギーを入力する。
タイヤ試験装置２０は、タイヤＴを支持軸Ｏ１と同軸に支持するタイヤ支持部２１と、前記支持軸Ｏ１方向に延在する回転軸Ｏ２回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、前記回転軸Ｏ２回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部２２ａがタイヤ支持部２１に支持されたタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突する振り子部２２と、を備えている。
【００５５】
なおタイヤ試験装置２０は、ＳＡＥ Ｊ１９８１ Ｒｏａｄ ｈａｚａｒｄ ｉｍｐａｃｔ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｗｈｅｅｌ ａｎｄ ｔｉｒｅ ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓに準拠している。
また図示の例では、前記支持軸Ｏ１および前記回転軸Ｏ２は、互いに平行であるとともに、水平方向に沿って延在しており、鉛直方向から見た上面視において、これらの両軸Ｏ１、Ｏ２に直交する方向に、互いにずらされている。
【００５６】
タイヤ支持部２１は、当該タイヤ試験装置２０が設置された設置台２３上に固定される基台部２４と、基台部２４に立設された側壁部２５と、側壁部２５に前記支持軸Ｏ１と同軸に配設されタイヤＴが着脱自在に外装される装着部２６と、を備えている。
振り子部２２は、アーム軸Ｏ３が前記回転軸Ｏ２に直交して延在する棒状のアーム２７と、該アーム２７の先端部に設けられた衝突片２８と、を備えている。
【００５７】
アーム２７の基端部は、設置台２３に立設された複数の支柱２９間に架設された梁部３０により支持されている。なおアーム２７は、前記アーム軸Ｏ３方向に沿った長さを調節可能であってもよい。
衝突片２８は、アーム２７の先端部とともに振り子部２２の先端部２２ａを構成しており、アーム２７の先端部における前記回転軸Ｏ２回りに沿った振り下ろし側に配設されている。
【００５８】
衝突片２８の形状は、例えば前記実車試験のポットホール１２の前記前端部１４の形状に基づいて設定することができる。本実施形態では、衝突片２８の前記支持軸Ｏ１方向に沿った大きさは、前記回転軸Ｏ２回りの位置によらず同等であり、例えばタイヤ幅よりも大きくなっている。また衝突片２８の先端縁２８ａは、前記支持軸Ｏ１方向に沿って直線状に延在している。
【００５９】
ここで、タイヤ支持部２１および振り子部２２のうちの少なくとも一方は、図９に示すように、振り子部２２の先端部２２ａに対するタイヤＴのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されている。本実施形態では、タイヤ支持部２１が、鉛直方向に延在する図示しない旋回軸回りに旋回可能に配設されており、タイヤ支持部２１が前記旋回軸回りに旋回すると、前記支持軸Ｏ１が水平面内で前記旋回軸回りに旋回することで、振り子部２２の衝突片２８に対するタイヤＴのキャンバー角が変更される。なお図示の例では、タイヤ支持部２１は、図７および図８に示すように、前記設置台２３上に配設されたガイド部材３１に着脱自在に固定されている。
【００６０】
前記タイヤ試験装置２０を用いてタイヤＴにエネルギーを入力するときには、前記入力エネルギーに基づいて、振り子部２２の位置エネルギーを設定する。振り子部２２の位置エネルギーは、例えば、振り子部２２の振り上げ角度θ、振り子部２２の重量、およびアーム２７の前記アーム軸Ｏ３方向の長さ等に基づいて調整することが可能であり、振り子部２２の衝突片２８がタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突したときに、前記入力エネルギーと同等のエネルギーがタイヤＴに入力されるように設定する。
【００６１】
なおこのとき、タイヤ支持部２１を旋回させて、衝突片２８に対するタイヤＴのキャンバー角を変化させた状態で、衝突片２８をタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突させてもよい。このようにキャンバー角を変化させることで、例えば前記衝突状態のタイヤＴに形成される損傷の位置を変化させること等ができる。なおキャンバー角は、例えば約５度程度が好ましい。
【００６２】
そして、以上のようにタイヤ試験装置２０を用いてタイヤＴにエネルギーを入力した後、タイヤＴにおける損傷の有無を確認し、タイヤＴの試験が終了する。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係るタイヤ試験方法によれば、前記物理モデルに基づいて入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて振り子部２２の位置エネルギーを設定するので、実車試験において入力されるエネルギーと同等のエネルギーをタイヤＴに入力することが可能になり、前記衝突状態のタイヤＴを精度よく再現してタイヤＴを高精度に試験することができる。
また、タイヤ試験装置２０を用いて実施することができるので、タイヤＴを簡便に試験することができる。
【００６４】
また、物理モデルとして、第１の物理モデル、第２の物理モデルおよび第３の物理モデルを用いるので、前記入力エネルギーを精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤＴをより高精度かつ簡便に試験することができる。
【００６５】
また、前記タイヤＴの変形量および反力に基づいて前記入力エネルギーを算出するので、前記入力エネルギーをより精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤＴをより一層高精度かつ簡便に試験することができる。
【００６６】
また、前記タイヤＴの変形量および反力を、前記ホイール軌跡Ｌを求めながら算出するので、前記タイヤＴの変形量および反力を精度よくかつ簡便に算出することが可能になり、タイヤＴをより一層確実に高精度かつ簡便に試験することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係るタイヤ試験装置２０によれば、タイヤ試験方法を実施するときに、タイヤ支持部２１および振り子部２２のうちの少なくとも一方を移動させることで、振り子部２２の先端部２２ａに対するタイヤＴのキャンバー角を変化させた状態で、振り子部２２の先端部２２ａをタイヤＴのトレッド部Ｔ１に衝突させることができるので、タイヤ試験方法を多様な態様で実施することができる。
【００６８】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、タイヤ支持部２１が前記旋回軸回りに旋回することで、振り子部２２の衝突片２８に対するタイヤＴのキャンバー角が変更されるものとしたが、これに限られず、振り子部２２が移動することにより、前記キャンバー角が変更されてもよい。
【００６９】
さらに前記実施形態では、タイヤ試験装置２０は、タイヤ支持部２１および振り子部２２のうちの少なくとも一方は、振り子部２２の先端部２２ａに対するタイヤＴのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されているものとしたが、これらが移動自在に配設されておらず、キャンバー角が変化しないように構成されたタイヤ試験装置を用いて、前記タイヤ試験方法を実施してもよい。
【００７０】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１１ 路面
１２ ポットホール
１３ 接続縁部
１４ 前端部
２０ タイヤ試験装置
２１ タイヤ支持部
２２ 振り子部
２２ａ 先端部
Ｏ１ 支持軸
Ｏ２ 回転軸
Ｉ 仮想平面
Ｌ ホイール軌跡
Ｔ タイヤ
Ｔ１ トレッド部
Ｗ ホイール
Ｗ１ ホイール軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実車試験において、路面に形成されたポットホール上を通過する車両に装着されたタイヤのトレッド部が、前記ポットホールにおいて路面と接続される接続縁部のうち、前記車両の走行方向の前側に位置する前端部に衝突してなる衝突状態のタイヤを、
タイヤを支持軸と同軸に支持するタイヤ支持部と、
前記支持軸方向に延在する回転軸回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、前記回転軸回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部が前記タイヤ支持部に支持されたタイヤのトレッド部に衝突する振り子部と、
を備えるタイヤ試験装置を用いて再現し、タイヤを試験するタイヤ試験方法であって、
前記実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときにタイヤに入力される入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて、前記振り子部の位置エネルギーを設定することを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項２】
請求項１記載のタイヤ試験方法であって、
前記物理モデルとして、
前記車両の懸架装置に下方に向けて加えられる荷重と、タイヤが外装されたホイールのホイール軸が、前記荷重により前記懸架装置が変形させられることで変位する変位量と、の関係を表す第１の物理モデルと、
タイヤが平坦面上に位置した状態でタイヤに下方に向けて加えられる荷重と、該荷重によりタイヤが変形させられることで前記ホイール軸が変位する変位量と、の関係を表す第２の物理モデルと、
前記トレッド部が前記前端部に衝突するときに前記前端部が前記トレッド部を押込む押込み力と、タイヤの変形量と、の関係を表す第３の物理モデルと、を用いることを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項３】
請求項２記載のタイヤ試験方法であって、
前記物理モデルと、前記ポットホールの形状と、タイヤが前記ポットホールに進入するときの前記車両の進入速度と、タイヤの寸法と、に基づいて、前記実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときのタイヤの変形量および反力を算出し、これらの変形量および反力に基づいて、前記入力エネルギーを算出することを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項４】
請求項３記載のタイヤ試験方法であって、
前記タイヤの変形量および反力を、前記実車試験において前記車両が前記ポットホール上を通過する過程で、前記ホイール軸が、前記走行方向および鉛直方向の両方向に沿う仮想平面上に描くホイール軌跡を求めながら算出することを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項５】
請求項１記載のタイヤ試験方法に用いられるタイヤ試験装置であって、
前記タイヤ支持部および前記振り子部のうちの少なくとも一方は、前記振り子部の先端部に対するタイヤのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されていることを特徴とするタイヤ試験装置。
【請求項１】
実車試験において、路面に形成されたポットホール上を通過する車両に装着されたタイヤのトレッド部が、前記ポットホールにおいて路面と接続される接続縁部のうち、前記車両の走行方向の前側に位置する前端部に衝突してなる衝突状態のタイヤを、
タイヤを支持軸と同軸に支持するタイヤ支持部と、
前記支持軸方向に延在する回転軸回りに振り上げおよび振り下ろし可能に支持されるとともに、前記回転軸回りに振り上げられた状態から振り下ろされたときに、先端部が前記タイヤ支持部に支持されたタイヤのトレッド部に衝突する振り子部と、
を備えるタイヤ試験装置を用いて再現し、タイヤを試験するタイヤ試験方法であって、
前記実車試験をモデル化した物理モデルに基づいて、該実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときにタイヤに入力される入力エネルギーを算出し、該入力エネルギーに基づいて、前記振り子部の位置エネルギーを設定することを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項２】
請求項１記載のタイヤ試験方法であって、
前記物理モデルとして、
前記車両の懸架装置に下方に向けて加えられる荷重と、タイヤが外装されたホイールのホイール軸が、前記荷重により前記懸架装置が変形させられることで変位する変位量と、の関係を表す第１の物理モデルと、
タイヤが平坦面上に位置した状態でタイヤに下方に向けて加えられる荷重と、該荷重によりタイヤが変形させられることで前記ホイール軸が変位する変位量と、の関係を表す第２の物理モデルと、
前記トレッド部が前記前端部に衝突するときに前記前端部が前記トレッド部を押込む押込み力と、タイヤの変形量と、の関係を表す第３の物理モデルと、を用いることを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項３】
請求項２記載のタイヤ試験方法であって、
前記物理モデルと、前記ポットホールの形状と、タイヤが前記ポットホールに進入するときの前記車両の進入速度と、タイヤの寸法と、に基づいて、前記実車試験において前記トレッド部が前記前端部に衝突するときのタイヤの変形量および反力を算出し、これらの変形量および反力に基づいて、前記入力エネルギーを算出することを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項４】
請求項３記載のタイヤ試験方法であって、
前記タイヤの変形量および反力を、前記実車試験において前記車両が前記ポットホール上を通過する過程で、前記ホイール軸が、前記走行方向および鉛直方向の両方向に沿う仮想平面上に描くホイール軌跡を求めながら算出することを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項５】
請求項１記載のタイヤ試験方法に用いられるタイヤ試験装置であって、
前記タイヤ支持部および前記振り子部のうちの少なくとも一方は、前記振り子部の先端部に対するタイヤのキャンバー角が変化するように、移動自在に配設されていることを特徴とするタイヤ試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９２４２６（Ｐ２０１３−９２４２６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３９７２（Ｐ２０１１−２３３９７２）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
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