特開 2024-168021 タイヤの耐久試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168021

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】タイヤの耐久試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/02 20060101AFI20241128BHJP

   B60C 19/00 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01M17/02

B60C19/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084400

(22)【出願日】2023-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 和希

【テーマコード（参考）】

3D131

【Ｆターム（参考）】

3D131BB09

3D131LA22

(57)【要約】

【課題】レースに使用されるタイヤ横力の低下を測定することができるタイヤの耐久試験方法を提供する。
【解決手段】タイヤの耐久試験工程Ｓ１０は、タイヤの横力の低下を測定するタイヤの耐久試験方法であって、試験用タイヤ１００を一定時間転動させて横力の低下を測定し、試験用タイヤ１００の転動中に試験用タイヤ１００のスリップ角を変化させる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タイヤの横力の低下を測定するタイヤの耐久試験方法であって、
試験用タイヤを一定時間転動させて横力の低下を測定し、
前記試験用タイヤの転動中に前記試験用タイヤのスリップ角を変化させる、
タイヤの耐久試験方法。

【請求項2】

請求項１に記載のタイヤの耐久試験方法であって、
前記試験用タイヤのスリップ角を変化させるときは、所定時間毎に、左方向、０°、右方向、０°の順に変化させる、
タイヤの耐久試験方法。

【請求項3】

請求項２に記載のタイヤの耐久試験方法であって、
前記試験用タイヤのスリップ角を変化させるときは、所定時間毎に、左方向、０°、右方向、０°の順に変化させることを繰り返す、
タイヤの耐久試験方法。

【請求項4】

請求項３に記載のタイヤの耐久試験方法であって、
前記試験用タイヤのスリップ角を変化させるときは、時間変化に対してスリップ角を正弦波状に変化させる、
タイヤの耐久試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タイヤの横力の低下を測定するタイヤの耐久試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

タイヤの横力とは、タイヤ赤道に対して直角方向（タイヤ軸方向）に作用する力である。タイヤの横力は、タイヤの評価において装置を用いて測定される場合がある。例えば、特許文献１には、軸力センサを用いてタイヤに作用する過渡的な横力を測定するタイヤ評価装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１２０５２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、レースで使用されるタイヤでは、レース中に熱ダレが原因となって横力が低下して操縦安定性能が低下する。熱ダレとは、タイヤの温度上昇によるグリップ力の低下である。そこで、レースで使用されるタイヤは、タイヤの耐久試験において横力の低下を測定する必要がある。特許文献１には、過渡的な横力を測定する技術が開示されているが、タイヤの耐久試験において横力の低下を測定することは開示されていない。

【0005】

そこで、本発明は、レースに使用されるタイヤ横力の低下を測定することができるタイヤの耐久試験方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るタイヤの耐久試験方法は、タイヤの横力の低下を測定するタイヤの耐久試験方法であって、試験用タイヤを一定時間転動させて横力の低下を測定し、試験用タイヤの転動中に試験用タイヤのスリップ角を変化させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明のタイヤの耐久試験方法によれば、レースに使用されるタイヤ横力の低下を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の一例である横力測定装置を示す模式図である。

【図2】試験用ハブの側面図である。

【図3】歪量の一例を示すグラフ図である。

【図4】実施形態の他の一例である横力測定装置を示す模式図である。

【図5】実施形態の一例である耐久試験工程の流れを示すフローである。

【図6】実施形態の一例である評価工程の流れを示すフローである。

【図7】実施形態の一例である評価工程を示すグラフである。

【図8】実施形態の他の一例である評価工程の流れを示すフローである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

【0010】

以下の実施形態では、レースで使用されるタイヤの熱ダレ性能の低下を評価する。熱ダレとは、タイヤの温度上昇によるグリップ力の低下である。熱ダレの低下は、タイヤに作用する横力の低下として評価する。横力とは、タイヤ中心面に対して直角方向（横方向）に作用する力である。具体的には、詳細は後述する「タイヤの横力測定装置」としての横力測定装置１０によって試験用タイヤ１００の横力を測定する。横力は、横力測定装置１０の試験用ハブ１３に貼着されたひずみゲージ１５のひずみ量に基づいて算出される。

【0011】

また、横力測定装置１０では、詳細は後述する「タイヤの耐久試験方法」としての耐久試験工程Ｓ１０にて試験用タイヤ１００の試験を行う。耐久試験工程Ｓ１０では、試験用タイヤ１００が想定されるレース（以下、想定レース）での車両に使用されるタイヤの状態に近づけて試験を行う。さらに、耐久試験工程Ｓ１０において横力測定装置１０を用いて測定された試験用タイヤ１００の横力に基づいて、詳細は後述する「タイヤの熱ダレ性能の評価方法」としての評価工程Ｓ２０によって想定レースでのタイヤの熱ダレ性能を評価する。

【0012】

［横力測定装置］
図１および図２を用いて、実施形態の一例である横力測定装置１０について説明する。

【0013】

「タイヤの横力測定装置」としての横力測定装置１０は、試験用タイヤ１００を転動させる間の試験用タイヤ１００に作用する横力を測定する。横力測定装置１０によれば、詳細は後述するが、汎用性が高く、低コストで製作することができる。

【0014】

図１に示すように、横力測定装置１０は、試験用タイヤ１００を接地させて回転駆動する駆動ドラム１１と、試験用タイヤ１００が装着される試験用ロードホイール１２と、試験用ロードホイール１２が装着される試験用ハブ１３と、試験用ハブ１３の側周面に貼着されるひずみゲージ１５と、試験用ハブ１３を回転可能に支持する回転軸１６と、回転軸１６を支持する支持装置１７と、ひずみゲージ１５のひずみ量から試験用タイヤ１００に作用する横力を算出する情報処理装置１８とを備える。

【0015】

横力測定装置１０は、詳細は後述する試験用ハブ１３およびひずみゲージ１５以外は、一般的な試験用タイヤ１００の耐久試験等を行う装置と同様の装置である。換言すれば、既存の耐久試験等を行うための装置のハブを試験用ハブ１３に交換することによって横力測定装置１０を製作することができる。つまり、横力測定装置１０の汎用性を向上させることができる。ここでの汎用性とは、横力測定装置１０が一般的な耐久試験装置を活用して製作することができることである。

【0016】

また、横力測定装置１０は、試験用タイヤ１００および試験用ロードホイール１２を交換することによって、サイズ、用途および構造が異なる試験用タイヤ１００の横力を測定することができる。これにより、横力測定装置１０の汎用性を向上させることができる。ここでの汎用性とは、横力測定装置１０がサイズ、用途および構造が異なる試験用タイヤ１００に幅広く適用することができることである。

【0017】

さらに、横力測定装置１０は、既存の耐久試験等を行うための装置のハブを試験用ハブ１３に交換し、安価なひずみゲージ１５を貼着することによって横力測定装置１０を実現することができる。つまり、横力測定装置１０を低コストで製作することができる。

【0018】

駆動ドラム１１は、図示しない電動モータによって回転駆動される。駆動ドラム１１の外周面には、実際の路面を模した疑似路面が貼着されてもよい。疑似路面は、ゴム、樹脂または金属を素材として形成されてもよい。

【0019】

試験用ロードホイール１２は、試験用タイヤ１００が装着される。試験用ロードホイール１２と試験用タイヤ１００との間には、空気層が形成されて、試験用ロードホイール１２および試験用タイヤ１００が空気入りタイヤとして構成される。試験用ロードホイール１２の径または幅は、想定レースにて使用されるタイヤに適合するように適宜変更されてもよい。

【0020】

試験用ハブ１３は、試験用ロードホイール１２が装着される。試験用ハブ１３は、略円柱形状に形成されている。図２に示すように、試験用ハブ１３は、径が小さい縮径部分１３Ａを有する円柱形状であってもよい。縮径部分１３Ａの側周面には、ひずみゲージ１５が貼着される。ここで、縮径部分１３Ａは、それ以外の部分よりも強度が小さくひずみ易いと言える。これにより、ひずみゲージ１５によって小さなひずみ量の変化を測定することができる。

【0021】

ひずみゲージ１５は、試験用ハブ１３の側周面の少なくとも回転軸１６を挟んで対向する２箇所に貼着される。試験用ハブ１３が縮径部分１３Ａを有する場合には、ひずみゲージ１５は、縮径部分１３Ａの側周面の少なくとも回転軸１６を挟んで対向する２箇所に貼着される。本実施形態では、回転軸１６を挟んで対向する２箇所を含む８箇所に貼着される。ひずみゲージ１５は、無線式ひずみゲージが用いられることが好ましい。また、無線式ひずみゲージの送信機および配線は、試験用ハブ１３に埋め込まれていることが好ましい。これにより、試験用タイヤ１００の転動中にひずみゲージ１５の断線または破損を防止することができる。

【0022】

回転軸１６は、試験用ハブ１３を回転可能に支持する。回転軸１６は、支持装置１７に支持される。

【0023】

支持装置１７は、図示しない回転駆動機構およびブレーキ機構を有する。支持装置１７は、回転駆動機構およびブレーキ機構によって回転軸１６を回転自在にする、駆動ドラム１１に依らずに回転駆動する、および拘束する（ブレーキをかける）ことができる。これにより、試験用タイヤ１００を加速、減速および回転停止することができる。

【0024】

また、支持装置１７は、図示しない昇降機構を有する。昇降機構は、流体圧シリンダによって構成されてもよい。支持装置１７は、昇降機構によって、試験用タイヤ１００を上下動させることができる。これにより、試験用タイヤ１００は、駆動ドラム１１に対して離間または接近することができる。また、支持装置１７は、昇降機構によって、試験用タイヤ１００を駆動ドラム１１に押圧し、試験用タイヤ１００に所定荷重を負荷することができる。試験用タイヤ１００は、駆動ドラム１１に押圧された状態にて駆動ドラム１１によって回転駆動される。

【0025】

さらに、支持装置１７は、図示しない姿勢変更機構を有する。支持装置１７は、姿勢変更機構によって試験用タイヤ１００を駆動ドラム１１に押圧させる際のスリップ角またはキャンバー角を調節することができる。

【0026】

情報処理装置１８は、試験用タイヤ１００が転動している間のひずみゲージ１５のひずみ量に基づいて試験用タイヤ１００に作用する横力を算出する。情報処理装置１８は、演算処理部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部を有し、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。

【0027】

例えば、図３では、一つのひずみゲージ１５の５秒毎のひずみ量の最大値（延伸量）と最小値（圧縮量）を示している。ひずみ量は、延伸量よりも圧縮量が大きい。そこで、情報処理装置１８は、例えばひずみ量のうちの圧縮量を横力として算出してもよい。また、情報処理装置１８は、試験用タイヤ１００を転動している間の所定間隔毎の圧縮量の最大値を横力として算出してもよい。

【0028】

［別実施形態］
図４を用いて、実施形態の他の一例である横力測定装置２０について説明する。

【0029】

「タイヤの横力測定装置」としての横力測定装置２０は、試験用タイヤ１００を接地させて回転駆動する駆動ドラム２１と、試験用タイヤ１００が装着される試験用ロードホイール２２と、試験用ロードホイール２２が装着される試験用ハブ２３と、試験用ロードホイール２２と試験用ハブ２３との間に介される測定用ハブ２４と、測定用ハブ２４の側周面に貼着されるひずみゲージ２５と、試験用ハブ２３を回転可能に支持する回転軸２６と、回転軸２６を支持する支持装置２７と、ひずみゲージ２５のひずみ量から試験用タイヤ１００に作用する横力を算出する情報処理装置２８とを備える。

【0030】

横力測定装置２０の駆動ドラム２１、試験用ロードホイール２２、試験用ハブ２３、ひずみゲージ２５、回転軸２６、支持装置２７および情報処理装置２８については、上述した横力測定装置１０の駆動ドラム１１、試験用ロードホイール１２、試験用ハブ１３、ひずみゲージ１５、回転軸１６、支持装置１７および情報処理装置１８と同様の構成であるため、説明を省略する。

【0031】

測定用ハブ２４は、円柱形状に形成され、試験用ハブ２３よりも強度の低い材料で形成されている。これにより、ひずみゲージ２５によって小さなひずみ量の変化を測定することができる。測定用ハブ２４の側周面には、ひずみゲージ２５が貼着される。

【0032】

［耐久試験工程］
図５を用いて、実施形態の一例である「タイヤの耐久試験方法」としての耐久試験工程Ｓ１０について説明する。耐久試験工程Ｓ１０では、上述した横力測定装置１０において、想定レースで使用されるタイヤの状態に近づけて試験用タイヤ１００の耐久試験を行う。耐久試験工程Ｓ１０によれば、想定レースで使用されるタイヤの横力の低下を測定することができる。

【0033】

ここで、実施例の想定レースの車両の車速が１６０～１８０ｋｍ／ｈの場合には、耐久試験工程Ｓ１０では速度を２００ｋｍ／ｈとして試験用タイヤ１００を転動させる。また、想定レースは、コースを８周するレースであるため、耐久試験工程Ｓ１０では１６周まで転動させる。このとき、上述したように速度を２００ｋｍ／ｈと設定した場合には、試験用タイヤ１００を２時間転動させることになる。つまり、耐久試験工程Ｓ１０では、想定レースにて使用されるタイヤの使用条件よりも厳しい条件にて試験用タイヤ１００の耐久試験を行う。

【0034】

また、耐久試験工程Ｓ１０では、室温、試験用タイヤ１００の空気圧、試験用タイヤ１００の荷重、試験用ロードホイール１２のサイズについては、想定レースで使用されるタイヤの状態と同様の条件とする。

【0035】

耐久試験工程Ｓ１０は、慣らし走行工程Ｓ１１と、本走行工程Ｓ１２とを有する。慣らし走行工程Ｓ１１では、耐久試験工程Ｓ１０（本走行工程Ｓ１２）での速度の５０％にて５分、耐久試験工程Ｓ１０（本走行工程Ｓ１２）での速度の７５％にて５分、耐久試験工程Ｓ１０（本走行工程Ｓ１２）での速度の１００％にて５分の順で試験用タイヤ１００を転動させる。このとき、試験用タイヤ１００のキャンバー角およびスリップ角はそれぞれ０°とする。慣らし走行工程Ｓ１１によれば、本走行工程Ｓ１２に移行する前に試験用タイヤ１００を温めることができる。

【0036】

また、本走行工程Ｓ１２では、想定レースで使用されるタイヤの諸元に合わせてキャンバー角を設定して試験を行う。本実施形態では、想定レースで使用されるタイヤの諸元に合わせて、キャンバー角を－２°として試験を行う。

【0037】

さらに、本走行工程Ｓ１２では、想定レースで使用されるタイヤの動きに近づけるようにスリップ角を右方向（＋側）、０°、左方向（－側）、０°の順に変化させて試験を行う。本走行工程Ｓ１２では、スリップ角を右方向（＋側）、０°、左方向（－側）、０°の順に変化させて所定パターンとし、以降は当該所定パターンを繰り返す。本実施形態では、スリップ角を１分ごとに、－３°、０°、３°、０°の順に変化させて、移行は当該パターンを繰り返して試験を行う。これにより、試験用タイヤ１００を想定レースでのタイヤの状態に近づけて試験を行うことができる。

【0038】

また、本走行工程Ｓ１２では、想定レースでのタイヤの動きに近づけるようにスリップ角を変化させる際には、時間変化に対してスリップ角を正弦波状に変化させてもよい。また、時間変化に対してスリップ角をステップ波に変化させてもよい。

【0039】

より具体的には、本走行工程Ｓ１２では、速度２００ｋｍ／ｈ、キャンバー角－２°、スリップ角０°の条件で１分間転動させ、速度２００ｋｍ／ｈ、キャンバー角－２°、スリップ角＋３°の条件で１分間転動させ、速度２００ｋｍ／ｈ、キャンバー角－２°、スリップ角０°の条件で１分間転動させ、速度２００ｋｍ／ｈ、キャンバー角－２°、スリップ角－３°の条件で１分間転動させて所定パターンとする。以降は、所定パターンを合計３０回（２時間／４分）繰り返す。

【0040】

［評価工程］
図６および図７を用いて、実施形態の一例である「タイヤの熱ダレ性能の評価方法」としての評価工程Ｓ２０について説明する。評価工程Ｓ２０は、横力測定装置１０を用いて耐久試験工程Ｓ１０にて測定した横力に基づいて、想定レースでのタイヤの熱ダレ性能を評価する。評価工程Ｓ２０によれば、想定レースで使用されるタイヤの熱ダレ性能を評価することができる。

【0041】

図６に示すように、評価工程Ｓ２０は、最大横力抽出工程Ｓ２１と、評価指数算出工程Ｓ２２とを有する。最大横力抽出工程Ｓ２１は、評価期間中の最大横力を抽出する。図７に示すように、本実施形態では、上述した耐久試験工程Ｓ１０の本走行工程Ｓ１１の期間を想定レースの周回毎に区切って、横力の平均値が最大となった２周目の最大横力の平均値を最大横力として抽出する。また、想定レースを実際に走行したテストドライバーからのヒヤリングに基づいて最も性能が良かった周回時の最大横力の平均値を最大横力として抽出してもよい。

【0042】

評価指数算出工程Ｓ２２では、評価期間中の横力を最大横力抽出工程Ｓ２１において抽出した最大横力で除して評価指数を算出する。本実施形態では、上述したように想定レースの周回毎に区切って、周回毎の平均値を最大横力（２周目の最大横力の平均値）で除したものを評価指数とする。評価指数が小さいほど、横力が低下して熱ダレ性能が低下していることを示す。

【0043】

［別実施形態］
図８を用いて、実施形態の他の一例である「タイヤの熱ダレ性能の評価方法」としての評価工程Ｓ３０について説明する。評価工程Ｓ３０は、評価工程Ｓ２０と同様に、横力測定装置１０を用いて耐久試験工程Ｓ１０にて測定した横力に基づいて、想定レースでのタイヤの熱ダレの低下を評価する。評価工程Ｓ３０によれば、想定レースで使用されるタイヤの熱ダレ性能を評価することができる。

【0044】

評価工程Ｓ３０は、最大横力算出工程Ｓ３１と、最大横力抽出工程Ｓ３２と、評価指数算出工程Ｓ３３とを有する。最大横力算出工程Ｓ３１では、上述した本走行工程Ｓ１２の所定パターンにおいてキャンバー角を右方向（＋側）にした時の最大横力の絶対値と、キャンバー角を左方向（－側）にした時の最大横力の絶対値とを足した数値を最大横力として算出する。

【0045】

最大横力抽出工程Ｓ３２は、本走行工程Ｓ１２において算出した期間横力のうちで最大となる期間最大横力を抽出する。評価指数算出工程Ｓ３３では、最大横力算出工程Ｓ３１において算出した各パターンの最大横力を最大横力抽出工程Ｓ３２において抽出した期間最大横力で除して評価指数を算出する。評価指数が小さいほど、横力が低下して熱ダレ性能が低下していることを示す。

【0046】

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0047】

１０ 横力測定装置、１１ 駆動ドラム、１２ 試験用ロードホイール、１３ 試験用ハブ、１３Ａ 縮径部分、１５ ひずみゲージ、１６ 回転軸、１７ 支持装置、１８ 情報処理装置、２０ 横力測定装置、２１ 駆動ドラム、２２ 試験用ロードホイール、２３ 試験用ハブ、２４ 測定用ハブ、２５ ひずみゲージ、２６ 回転軸、２７ 支持装置、２８ 情報処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】