特開 2024-82148 タイヤ特性の評価方法

(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】P2024082148

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】タイヤ特性の評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/02 20060101AFI20240612BHJP

【ＦＩ】

G01M17/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195901

(22)【出願日】2022-12-07

(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】110003395

【氏名又は名称】弁理士法人蔦田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮本 学

(57)【要約】

【課題】実路面の凹凸データから路面の傾斜に関する情報を正確に除去して、タイヤ特性を評価することができるタイヤ特性の評価方法を提供する。
【解決手段】実施形態にかかるタイヤ特性の評価方法は、実施形態にかかる突起が設けられた路面モデルを作成するステップと、タイヤモデルを作成するステップと、前記路面モデルと前記タイヤモデルとを接触させて所定特性の評価値を計算するステップと、を含むタイヤ特性の評価方法において、前記路面モデルを作成するステップは、突起が設けられた初期路面モデルを準備するステップと、前記初期路面モデルから前記突起を除去して中間路面モデルを作成するステップと、前記中間路面モデルの傾きを決定するステップと、決定された傾きに基づいて前記初期路面モデルの傾きを補正して前記路面モデルを作成するステップと、を備える。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

突起が設けられた路面モデルを作成するステップと、
タイヤモデルを作成するステップと、
前記路面モデルと前記タイヤモデルとを接触させて所定特性の評価値を計算するステップと、を含むタイヤ特性の評価方法において、
前記路面モデルを作成するステップは、
前記突起が設けられた初期路面モデルを準備するステップと、
前記初期路面モデルから前記突起を除去して中間路面モデルを作成するステップと、
前記中間路面モデルの傾きを決定するステップと、
決定された傾きに基づいて前記初期路面モデルの傾きを補正して前記路面モデルを作成するステップと、
を備えるタイヤ特性の評価方法。

【請求項2】

前記中間路面モデルを作成するステップは、前記初期路面モデルの第１方向に隣接する位置の高さデータの差分値と、前記差分値が所定条件を満たす位置の数を前記第１方向と直交する第２方向に積算した積算値と、に基づいて前記突起の位置を特定する、請求項１に記載のタイヤ特性の評価方法。

【請求項3】

前記中間路面モデルを作成するステップは、前記初期路面モデルの前記第１方向の傾きを算出し、算出した前記初期路面モデルの前記第１方向の傾きと、前記初期路面モデルの前記第１方向に隣接する位置の高さデータの差分値とに基づいて、前記差分値が前記所定条件を満たすか判断する、請求項２に記載のタイヤ特性の評価方法。

【請求項4】

前記中間路面モデルの傾きを決定するステップは、前記中間路面モデルの前記第１方向の傾きを、前記第１方向と直交する前記第２方向に異なる複数の位置において算出し、算出した複数の位置における前記第１方向の傾きの平均値を前記中間路面モデルの前記第１方向の傾きとする、請求項２に記載のタイヤ特性の評価方法。

【請求項5】

前記突起が前記第１方向に沿って延びる矩形状をなしている、請求項２に記載のタイヤ特性の評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タイヤ特性の評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

タイヤモデルを路面モデルに接触させて所定特性の評価値を計算することでタイヤ特性を評価する方法が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

【0003】

このような評価方法に用いる路面モデルは、レーザー変位計や接触式粗さ測定器等の測定手段によって測定された実路面の凹凸データに基づいて作成される。測定手段から得られる実路面の凹凸データには、路面の凹凸に関する情報だけでなく、路面の傾斜に関する情報も含んでいることがある。

【0004】

しかし、評価するタイヤ特性によっては路面が傾斜していると正しく評価できないことがあるため、測定手段から得られる実路面の凹凸データから路面の傾斜に関する情報を除去する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６－２１５５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、測定手段から得られる実路面の凹凸データから路面の傾斜に関する情報を正確に除去してタイヤ特性を評価することができるタイヤ特性の評価方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態のタイヤ特性の評価方法は、突起が設けられた路面モデルを作成するステップと、タイヤモデルを作成するステップと、前記路面モデルと前記タイヤモデルとを接触させて所定特性の評価値を計算するステップと、を含むタイヤ特性の評価方法において、前記路面モデルを作成するステップは、突起が設けられた初期路面モデルを準備するステップと、前記初期路面モデルから前記突起を除去して中間路面モデルを作成するステップと、前記中間路面モデルの傾きを決定するステップと、決定された傾きに基づいて前記初期路面モデルの傾きを補正して前記路面モデルを作成するステップと、を備える方法である。

【発明の効果】

【0008】

上記のタイヤ特性の評価方法では、初期路面モデルから突起を除去した中間路面モデルから路面の傾斜を決定するため、路面の傾斜に関する成分を正確に除去することができ、適切にタイヤ特性を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の評価装置を示す図。

【図2】実施形態の評価方法のフローチャート。

【図3】路面モデルの作成方法のフローチャート。

【図4】初期路面モデルの一例を示す図。

【図5】（ａ）は進行方向の各位置における所定条件を満たす測定点の数の積算値の一例を示す図、（ｂ）は初期路面モデルの進行方向に隣接する位置の高さデータの差分値の分布の一例を示すコンター図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態について図面に基づき説明する。なお、実施形態は一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更されたものについては、本発明の範囲に含まれるものとする。

【0011】

（１）評価装置の構成及び評価方法の概要
図１に実施形態の評価方法を実行する評価装置１０を示す。評価装置１０は、処理部１１と、記憶部１２と、実施形態の評価方法を実行するために必要な情報を入力するための入力装置１３と、評価結果を表示する表示装置１４とを有する。記憶部１２には実施形態の評価方法を実行するためのプログラムが記憶されており、処理部１１がこのプログラムを読み込んで以下の評価方法を実行する。

【0012】

実施形態の評価方法には有限要素法、境界要素法、有限差分法等の様々な解析手法が利用可能であるが、ここでは有限要素法等が用いられるものとして説明する。実施形態の評価方法の流れについて図２に基づき説明する。

【0013】

まず、傾きが除去された突起を有する路面のモデル（以下、「路面モデル」ということもある）が作成される（Ｓ１）。路面モデルの詳細な作成方法については後述する。また、タイヤモデルが作成される（Ｓ２）。タイヤモデルのトレッドには例えばブロックやサイプが設けられる。路面モデル及びタイヤモデルは、有限要素法により解析するために、複数の節点で区分される。また路面モデルとタイヤモデルの作成の順序は図２に示す順序に限定されない。

【0014】

次に、タイヤモデルの路面モデルへの接触及びせん断変形が行われる（Ｓ３）。具体的には、まずタイヤモデルと路面モデルとが接触させられてタイヤモデルを路面モデルに押し付ける方向に荷重及び変位が付与され、その後、タイヤモデルをせん断変形させる方向に変位が付与される。

【0015】

次に、路面モデル及びタイヤモデルの各節点における物理量が計算される（Ｓ４）。ここで計算される物理量は、例えば、節点の座標、節点に働く力、節点の速度、節点の加速度、等である。

【0016】

次に、路面モデル及びタイヤモデルの各節点における物理量が取得される（Ｓ５）。次に、取得された物理量に基づき、接触特性の評価値が計算される（Ｓ６）。ここで計算される評価値は、例えば、路面モデルとタイヤモデルとの間の摩擦力、接触面積又は接触長さ、接触圧分布、等である。計算された評価値は表示装置１４に表示される。

【0017】

なお、摩擦係数テーブル、ゴムの特性（密度、ポアソン比、粘弾性）、その他の計算に必要な情報は、あらかじめ入力装置１３から入力されて記憶部１２に記憶されており、処理部１１による計算の際に使用される。ここで摩擦係数テーブルとは、接地圧及び滑り速度に対応する摩擦係数のテーブルで、実験により取得されたものである。

【0018】

（２）路面モデルの作成方法
上記の評価方法における路面モデルを作成するステップの内容について図３及び図４に基づき説明する。ここでは、タイヤモデルを主としてせん断変形させる方向（以下、この方向を「進行方向」ということもある）のデータと、進行方向に直交する方向（以下、この方向を「路面幅方向」ということもある）のデータと、高さ方向のデータとからなる３次元の路面データを想定して説明するが、進行方向のデータと高さ方向のデータからなる２次元の路面モデルであってもよい。

【0019】

まず、物体の表面の凹凸データを取得することができる測定手段（例えばレーザー変位計や接触式粗さ測定器）によって、実路面の凹凸データ（以下、この凹凸データを「初期路面モデル」ということもある）を取得する（Ｓ１０）。

【0020】

測定手段は進行方向及び路面幅方向にそれぞれ所定のピッチ毎（例えば、１０ｍｍピッチ）に実路面の高さを測定することで、格子状に配置された測定点における実路面の高さデータを測定し、進行方向と路面幅方向と高さ方向のデータからなる初期路面モデルを取得する。測定手段で取得された初期路面モデルは、入力装置１３から評価装置１０へ入力される。

【0021】

なお、本実施形態では、測定手段が測定する実路面に進行方向へ延びる平面視での形状が矩形状の突起が複数設けられている。実路面に設けられた突起は、進行方向、路面幅方向及び高さ方向の大きさが既知な突起であることが好ましい。

【0022】

初期路面モデルには、進行方向及び路面幅方向に不所望な傾斜が含まれていることがある。そこで、評価装置１０は初期路面モデルから進行方向及び路面幅方向の傾斜を除去する。

【0023】

具体的には、まず、評価装置１０は、初期路面モデルから突起を除去した中間路面モデルを作成する（Ｓ２０）。本実施形態では、図４に示すような手順で初期路面モデルから突起を除去する。

【0024】

まず、初期路面モデルにおいて進行方向及び路面幅方向のいずれか一方（ここでは、進行方向）に隣接する高さデータの差分値を各測定点について算出する（Ｓ２１）。算出した差分値は、進行方向及び路面幅方向の測定点の位置に対応付けて記憶部１２に記憶される。

【0025】

次いで、測定点について算出した高さデータの差分値が、所定条件を満たすか否か測定点毎に判定する（Ｓ２２）。

【0026】

ここで、所定条件とは、測定点の中から高さ方向の変化が大きい測定点を特定する条件であり、様々な条件を設定することができる。例えば、高さデータの差分値が所定値以上となった測定点について所定条件を満たしたと判断して、高さ方向の変化が大きい測定点と判定することができる。あるいはまた、実路面に設けられた突起の高さ方向の大きさが既知な場合、高さデータの差分値が実路面に設けられた突起の高さ方向の大きさに対して所定割合（例えば５０％）以上となった測定点を、高さ方向の変化が大きい測定点と判定することができる。

【0027】

次いで、上記の所定条件を満たす測定点の数を進行方向に垂直な路面幅方向に積算して、進行方向の測定点毎に積算値を取得する。つまり、進行方向の位置が同一である複数の測定点の中から上記の所定条件を満たす測定点の数をカウントして積算値を取得する。このような積算値は進行方向の測定点毎に取得され、進行方向の位置と対応付けて記憶部１２に記憶される（Ｓ２３）。

【0028】

次いで、上記Ｓ２３において取得した積算値が所定値以上であるのか否か進行方向の測定点毎に判定する。積算値が所定値（例えば、４）以上であれば、進行方向の対応する位置に突起が存在すると判断し、積算値が所定値未満であれば、進行方向の対応する位置に突起が存在しないすると判断する（Ｓ２４）。

【0029】

次いで、上記Ｓ２４において突起が存在すると判断した進行方向の位置であって、かつ、上記Ｓ２２において高さ方向の変化が大きいと判断した位置の測定点に、突起が存在すると判断する（Ｓ２５）。つまり、図５（ａ）に示すように、進行方向の位置が、上記Ｓ２３において取得した積算値が所定値Ｎｔｈ以上と判断した位置Ｐ１～Ｐ９にあり、かつ、進行方向及び路面幅方向の位置が、高さデータの差分値が所定条件を満たす位置（図５（ｂ）において明度が高く表された位置）に、突起が存在すると判断することで、初期路面モデルに含まれる突起の位置を特定する（Ｓ２５）。

【0030】

次いで、Ｓ２５において特定した突起の位置にあるデータを初期路面モデルから取り除くことで、中間路面モデルを作成する（Ｓ２６）。

【0031】

中間路面モデルが完成すると、１次近似式を用いて進行方向及び路面幅方向における中間路面モデルの傾きを決定する（Ｓ３０）。

【0032】

例えば、進行方向における中間路面モデルの傾きを決定する場合、中間路面モデルから路面幅方向の位置が同一である進行方向のデータと高さ方向のデータからなる２次元の中間路面モデルを抽出し、抽出した２次元の中間路面モデルの１次近似式を算出することで進行方向の傾きを決定する。このような２次元の中間路面モデルの抽出と、抽出した中間路面モデルに基づく傾きの決定を、路面幅方向の異なる複数の位置において実行することで、進行方向の傾きを路面幅方向の測定点毎に取得し、３次元の中間路面モデルの進行方向の傾きを決定する。

【0033】

また、路面幅方向における中間路面モデルの傾きを決定する場合も、進行方向の場合と同様、中間路面モデルから進行方向の位置が同一である路面幅方向のデータと高さ方向のデータからなる２次元の中間路面モデルを抽出し、抽出した２次元の中間路面モデルの１次近似式を算出することで路面幅方向の傾きを決定する。このような２次元の中間路面モデルの抽出と、抽出した中間路面モデルに基づく傾きの決定を、進行方向の異なる複数の位置において実行することで、路面幅方向の傾きを進行方向の測定点毎に取得し、３次元の中間路面モデルの路面幅方向の傾きを決定する。

【0034】

中間路面モデルの進行方向及び路面幅方向の傾きが決定すると、上記Ｓ１０において取得した初期路面モデルから上記Ｓ３０において決定した進行方向の傾きを路面幅方向の測定点毎に除去する。また、上記Ｓ１０において取得した初期路面モデルから上記Ｓ３０において決定した路面幅方向の傾きを進行方向の測定点毎に除去する。これにより、傾きが除去された突起を有する路面モデルが作成される（Ｓ４０）。この路面モデルは上記のように例えば有限要素法により解析するモデルとして作成される。そして完成した路面モデルが上記の評価に用いられる。

【0035】

（３）実施形態の効果
以上のように、初期路面モデルから突起を除去した中間路面モデルの傾きを取得するため、突起の影響を受けること無く路面の傾きを算出することができ、初期路面モデルから路面の傾きを精度良く除去することができる。

【0036】

また、初期路面モデルの進行方向に隣接する位置の高さデータの差分値と、当該差分値が所定条件を満たす位置の数を進行方向と直交する路面幅方向に積算した積算値に基づいて初期路面モデルに設けられた突起の位置を特定することで、微小な凹凸を突起と誤認識することがなく、高精度に突起を除去することができる。

【0037】

（４）変更例
本発明の変更例を説明する。上記した実施形態に対して、以下に説明する複数の変更例のうちいずれか１つを適用しても良いし、以下に説明する変更例のうちいずれか２つ以上を組み合わせて適用しても良い。なお以下の変更例の他にも様々な変更が可能である。

【0038】

（４－１）変更例１
上記した実施形態では、初期路面モデルから進行方向の傾きを路面幅方向の測定点毎に除去したが、路面幅方向に異なる位置における進行方向の傾きの相加平均を算出し、上記Ｓ１０において取得した初期路面モデルから、進行方向の傾きの相加平均値に基づいて、路面幅方向の全ての測定点について一律に進行方向の傾きを除去してもよい。

【0039】

また、初期路面モデルから路面幅方向の傾きを進行方向の測定点毎に除去したが、進行方向に異なる位置における路面幅方向の傾きの相加平均を算出し、上記Ｓ１０において取得した初期路面モデルから、路面幅方向の傾きの相加平均値に基づいて、進行方向の全ての測定点について一律に路面幅方向の傾きを除去してもよい。

【0040】

（４－２）変更例２
上記した実施形態において、初期路面モデルから突起を除去した中間路面モデルを作成する際に、進行方向及び路面幅方向のいずれか一方に隣接する位置の高さデータの差分値に加え、初期路面モデルの傾きを考慮して突起の位置を特定してもよい。

【0041】

具体的には、まず、１次近似式を用いて進行方向における初期路面モデルの傾きを決定する。例えば、初期路面モデルから路面幅方向の位置が同一である進行方向のデータと高さ方向のデータからなる２次元の初期路面モデルを抽出し、抽出した２次元の初期路面モデルの１次近似式を算出することで進行方向の傾きを決定する。このような２次元の初期路面モデルの抽出と、抽出した初期路面モデルに基づく傾きの決定を、路面幅方向の異なる複数の位置において実行することで、進行方向の傾きを路面幅方向の測定点毎に取得し、３次元の初期路面モデルの進行方向の傾きを決定する。

【0042】

次いで、上記した実施形態のＳ２１と同様、初期路面モデルにおいて進行方向及び路面幅方向のいずれか一方（ここでは、進行方向）に隣接する高さデータの差分値を各測定点について算出する。そして、算出した各測定点における高さデータの差分値ΔＴと、初期路面モデルの進行方向の傾き角度θとすると、下記式（１）に基づいて初期路面モデルの傾きを考慮した高さデータの差分値ΔＴａを算出する。

【0043】

ΔＴａ＝ΔＴ×cosθ 式（１）
そして、初期路面モデルの傾きを考慮した高さデータの差分値ΔＴａを用いて、上記した実施形態のＳ２２～Ｓ２６と同様の処理を行って初期路面モデルから突起を除去した中間路面モデルを作成する。

【0044】

本変更例では、初期路面モデルの傾斜を考慮して突起の高さの差分値を算出するため、精度よく突起を検出することができる。

【0045】

（４－３）変更例３
上記した実施形態では、中間路面モデルから進行方向及び路面幅方向の傾きを決定したが、進行方向及び路面幅方向いずれか一方（例えば、進行方向）の測定点が所定数以上ある場合、当該一方向の傾きを初期路面モデルから決定し、他方向の傾きを、突起を除去した中間路面モデルから決定してもよい。

【0046】

（４－４）変更例４
上記した実施形態では、初期路面モデルの進行方向に隣接する位置の高さデータの差分値と、所定条件を満たす測定点の数を路面幅方向に積算した積算値とに基づいて、突起の位置や大きさを決定して、初期路面モデルから突起を除去したが、実路面に設けられた突起の進行方向、路面幅方向及び高さ方向の大きさが既知であり、記憶部１２にこれらの大きさが記憶されている場合、突起の立ち上がりの位置を前記差分値と前記積算値に基づいて決定し、この突起の立ち上がりの位置と記憶部１２に記憶されている突起の進行方向及び路面幅方向の大きさとに基づいて初期路面モデルから突起を除去してもよい。

【符号の説明】

【0047】

１０…評価装置
１１…処理部
１２…記憶部
１３…入力装置
１４…表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】