JP6992077B2 - タイヤ試験機、タイヤを試験する方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ試験機に関する。タイヤ試験機は、転動装置、タイヤ取り付け装置、及び駆動アセンブリを備える。駆動アセンブリは、設定可能な駆動サイクルに従って、転動装置及び／又はタイヤ取り付け装置を回転させるように動作可能である。転動装置は、外周面を有するドラムを備える。タイヤは、回転可能な状態でタイヤ取り付け装置上に取り付け可能である。タイヤ取り付け装置は、タイヤがドラムの外周面と係合するように配置される。タイヤ試験機は、さらに第１トルク測定アセンブリ、第２トルク測定アセンブリ、及び角速度測定アセンブリを備える。第１トルク測定アセンブリはドラムのドラム駆動トルクを測定するように動作可能であり、第２トルク測定アセンブリはタイヤのタイヤ駆動トルクを測定するように動作可能である。角速度測定アセンブリは、タイヤの角速度及びドラムの角速度を測定及び／又は決定するように動作可能である。さらに本発明は、タイヤを試験する方法及びコンピュータプログラムに関する。

自動車及び／又はその他の車両のエネルギ消費及び燃料消費は、タイヤの影響を受ける。したがって、それらの決定は、多くのばあい、タイヤ試験に基づく。タイヤは、標準化された試験を転がり抵抗試験機において実行することによって、試験される。

米国特許出願公開ＵＳ ２０１０／０１０７７５１ Ａ１号には、タイヤ駆動伝達効率測定装置、タイヤ駆動伝達効率測定方法、及び予測燃費の算出方法が開示されている。したがって、タイヤ荷重を変化させるスリップ率は、前後力に基づいて計算される。

おそらく最も近い先行技術であるドイツ特許出願公開ＤＥ １０３１８０５８ Ａ１号は、特にスリップ条件下で、自動車のタイヤを試験するタイヤ試験機を開示する。ホイールは回転ドラムに圧接される。回転ドラムの表面内には、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ全反射センサのアレイがある。

米国特許出願公開ＵＳ ２０１０／０１０７７５１ Ａ１号 ドイツ特許出願公開ＤＥ １０３１８０５８ Ａ１号

本発明の主たる課題は、より正確かつ有意義にタイヤを測定及び試験するタイヤ試験機を提供することである。

この課題は、請求項１に記載のタイヤ試験機、並びに請求項１３に記載のタイヤを試験する方法、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムによって、解決される。本発明の好適でより有利な実施形態は、従属請求項、以下の記載、及び／又は添付の図からもたらされる。

本発明により、タイヤ試験機が提供される。好適には、タイヤ試験機は、タイヤ、特に、例えば合成ゴム又は天然ゴム製の空気入りタイヤを試験するように動作可能である。特に、タイヤ試験機は、自動車、モーターバイク、自転車、及び／又は重機からのホイール及び／又はタイヤを試験するために使用されてよい。特に、タイヤは、ホイールの一部、例えばホイールの外表面である。

タイヤ試験機は、転動装置、タイヤ取り付け装置、及び駆動アセンブリを備える。好適には、駆動アセンブリは少なくとも１つのモータを備える。また特に、駆動アセンブリは２つのモータを備える。駆動アセンブリは、特に、タイヤ取り付け装置及び／又は転動装置と、機械的に動作可能に接続されている。駆動アセンブリは、転動装置の一部、及び／又はタイヤ取り付け装置の一部であってもよい。

駆動アセンブリは、転動装置及び／又はタイヤ取り付け装置を回転及び／又は駆動させるように、特に設定可能な駆動サイクルに従って、それらを駆動及び／又は回転させるように動作可能である。設定可能な駆動サイクルは、好適には、例えば駆動アセンブリの駆動速度を時間内に段階的に変化させるような、時間依存性の速度プロファイルを備える。特に、駆動サイクルは、駆動速度の時間内の段階的コーストダウン又は段階的ドライブアップを含む。段階的コーストダウン及び／又は段階的ドライブアップは、線形又は多項式によるものであってよい。好適には、１つのモータを備えた駆動アセンブリは、例えばタイヤを非駆動タイヤとして試験すべく、転動装置を回転させるように使用される。２つのモータを備えた駆動アセンブリは、例えばタイヤを駆動タイヤとして、例えばタイヤに加速力及び制動力をかけて試験するために、タイヤ及び転動装置を回転及び／又は駆動させる。

転動装置はドラムを備える。ドラムは外周面を備える。特に、ドラムは円筒形ドラムである。外周面は、円筒形ジャケット及び／又は円筒形側面領域である。ドラムは、中空シリンダ又は中実シリンダであってよい。特に、ドラムは、慣性モメントを有し、及び／又は不均衡さを有さない。可能な実施形態において、ドラムは、ベルト、特にコンベヤベルトである。ベルトの外側は、外周面とみなされてよい。

タイヤは、タイヤ取り付け装置上に、回転可能な状態で取り付け可能である。好適には、タイヤ取り付け装置は、タイヤサスペンション及び／又はタイヤを保持するシャフトである。特に、駆動アセンブリは、取り付け装置上で、特にシャフト上でタイヤを回転させるように動作可能である。代替的に、駆動アセンブリは、タイヤ取り付け装置と共にタイヤを回転させるように動作可能である。タイヤ取り付け装置は、タイヤがドラムの外周面と係合するように配置される。好適には、タイヤ取り付け装置は、タイヤがドラムの外周面と、平面接触、摩擦接触、及び／又は動作接触するように配置される。特に、タイヤはタイヤ表面を備える。タイヤ表面は、タイヤのシェル表面である。タイヤ表面は、ドラムの外周面と係合する。特に、取り付け装置は、タイヤ取り付け装置上で回転しているタイヤがドラムの回転をもたらすように、及び／又はドラムの回転がタイヤ取り付け装置上に取り付けられたタイヤの回転をもたらすように、配置される。

タイヤ試験機は、第１トルク測定アセンブリ、第２トルク測定アセンブリ、及び角速度測定アセンブリを備える。好適には、第１トルク測定アセンブリ、第２トルク測定アセンブリ、及び角速度測定アセンブリは、機械式、電磁式、又は電気機械式センサである。角速度測定アセンブリは、１つの角速度センサ、又は複数の角速度センサを備えてよい。角速度測定アセンブリは、回転速度及び／又は角速度を測定するために、ＲＰＭカウンタ、タコメータ、及び／又は赤外線ＲＥＶカウンタを備えてよい。第１トルク測定アセンブリ及び／又は第２トルク測定アセンブリは、好適には、磁気弾性トルクセンサ又はひずみゲージである。第１トルク測定アセンブリは、駆動アセンブリ及び／又は転動装置の一部であってよい。特に、パワートレインによって駆動アセンブリと連結された転動装置の場合、第１トルク測定アセンブリはパワートレインの一部であってよい。第２トルク測定アセンブリは、タイヤ取り付け装置の一部、特にタイヤサスペンション及び／又はタイヤを保持するシャフトの一部であってよい。好適には、パワートレインによって駆動アセンブリと連結されたタイヤ取り付け装置の場合、第２トルク測定アセンブリは、駆動アセンブリをタイヤ取り付け装置と連結するパワートレインの一部である。

第１トルク測定アセンブリは、ドラムのトルク、特にドラムの駆動トルクを測定するように動作可能である。ドラム駆動トルクは、ドラムの駆動トルクである。第２トルク測定アセンブリは、タイヤのタイヤ駆動トルクを測定するように動作可能である。タイヤ駆動トルクは、タイヤの駆動トルクである。好適には、第１トルク測定アセンブリ及び／又は第２トルク測定アセンブリは、特にドラム駆動トルク及び／又はタイヤ駆動トルクを直接に測定するために、トルクセンサを備える。代替的及び／又は補足的に、第１トルク測定アセンブリ及び／又は第２トルク測定アセンブリは、ドラム、タイヤ、及び／又はパワートレイン上の接線力を検出するために、力検出器を備える。第１トルク測定アセンブリ及び／又は第２トルク測定アセンブリは、変換ユニットを備える。変換ユニットは、検出された及び／又は測定された接線力に基づいて、タイヤ駆動トルク及び／又はドラム駆動トルクを計算する。

角速度測定アセンブリは、タイヤの角速度及びドラムの角速度を測定及び／又は決定するように動作可能である。角速度測定アセンブリは、２つの速度測定センサを備えてよい。第１速度測定センサは、タイヤの角速度を測定する。第２速度測定センサは、ドラムの角速度を測定する。代替的に、角速度測定アセンブリは、タイヤの角速度又はドラムの角速度を測定するように動作可能である。ドラム及び／又はタイヤの、残余の及び／又は測定されていない角速度は、タイヤの直径、ドラムの直径、及びドラムの測定された角速度に基づいて計算される。

タイヤ試験機は演算ユニットを備える。好適には、演算ユニットは、ソフトウエアアプリケーション及び／又はハードウエアアプリケーションとして適合されている。特に、演算ユニットは、コンピュータユニット及び／又はプロセッサユニットとして開発されている。特に、演算ユニットは、演算ユニット及び駆動アセンブリが、例えば駆動サイクル、測定値、及び／又は演算データ等のデータを交換することができるように、駆動アセンブリと接続されている。演算ユニットは、好適には、角速度測定アセンブリ、第１トルク測定アセンブリ、及び第２トルク測定アセンブリとリンクされている。演算ユニットは、このリンクを介して、ドラムの角速度、タイヤの角速度、タイヤ駆動トルク、及びドラム駆動トルクを提供される。

演算ユニットは、ドラム駆動トルク、タイヤ駆動トルク、タイヤの角速度、及びドラムの角速度に基づいて、タイヤの現在のパワー損失を計算するように動作可能である。好適には、現在のパワー損失は、機械的エネルギ、駆動トルク、及び制動トルクを、タイヤの機械的変形及び発熱へと変換することに起因する、パワーの損失として理解される。

本発明の技術的利点は、タイヤの現在のパワー損失を、時間依存性の駆動サイクルの間に測定できることである。そのため、異なる動作点でホイールを使用することによって、タイヤの動作点から、タイヤに起因するエネルギ損失及び自動車の燃料消費まで結論を導くことができる。

本発明の好適な実施形態において、タイヤ試験機の演算ユニットは、ドラム駆動トルク及び転動装置の角速度に基づいて、現在の転動パワーＰＲを計算するように動作可能である。現在の転動パワーＰＲは、荷重された転動パワーＰＲであってよい。好適には、現在の転動パワーＰＲは、ドラムの角速度とドラム駆動トルクとの積、特に外積によって計算される。代替的に、現在の転動パワーＰＲは、接線力、ドラムの直径、及びドラムの角速度に基づいて計算されてもよい。特に、演算ユニットは、タイヤ駆動トルク及びタイヤの角速度に基づいて、現在のタイヤパワーＰＴを計算するように動作可能である。好適には、現在のタイヤパワーＰＴは、タイヤの角速度とタイヤ駆動トルクとの積、特に外積によって計算される。さらに、演算ユニットは、転動パワーＰＲ及びタイヤパワーＰＴに基づいて、タイヤの現在のパワー損失ＰＬを計算するように動作可能である。現在のパワー損失ＰＬは、好適には、現在の転動パワーＰＲと現在のタイヤパワーＰＴとの間の差分として計算される。差分は、例えば減数が重み付け係数を含んでよいように、線形係数を有してよい。

好適には、駆動サイクルは測定Ｔの時間を要する。測定Ｔの時間は、測定時間Ｔとも称される。測定時間Ｔは、特に３０秒より長く、またとりわけ２分より長い。測定時間Ｔは、時間間隔ＤＴｉに分割可能である。時間間隔ＤＴｉは一定であってよく、特に等間隔であってよい。代替的に、間隔ＤＴｉの長さは、時間的に可変であってよい。例えば、駆動サイクルにおけるパラメータが急速に変化する場合、ＤＴｉはより小さくてよい。また駆動サイクルにおけるパラメータがさほど変化しない場合、ＤＴｉより大きくてよい。好適には時間間隔ＤＴｉは、１分より小さく、特に１秒より小さく、とりわけ１ミリ秒より小さい。全てのＤＴｉに亘る合計は、好適には、測定時間Ｔに等しい。代替的に、時間間隔ＤＴｉは重複していてもよい。特に重複しているＤＴｉをその重複と共に配置することによって、測定時間Ｔも共に形成される。演算ユニットは、好適には、各ＤＴｉに対して、ＰＬｉとも称される現在のパワー損失を計算するように動作可能である。好適には、各ＤＴｉに対して現在のパワー損失を計算することによって、結果的に、時間依存性の現在のパワー損失ＰＬ（ｔ）が、また、特にこの時間依存性の速度プロファイルについては速度依存性のパワー損失ＰＬ（ｖ）及び／又はＰＬ（ω）が、生じる。測定時間Ｔは、特に、１つのタイヤの試験を実行する時間、及び／又は、速度プロファイルでタイヤを１度試験する時間である。

特に、演算ユニットは、現在のパワー損失ＰＬ、測定時間Ｔ、及び／又は時間間隔ＤＴｉに基づいて、タイヤのエネルギ損失ＥＬを計算するように動作可能である。特に、演算ユニットは、現在のパワー損失ＰＬｉに時間間隔ＤＴｉ長さを乗算することによって、エネルギ損失ＥＬを計算することができる。代替的に、演算ユニットは、現在のパワー損失ＰＬ（ｔ）を時間の下限から上限まで積分することによって、エネルギ損失ＥＬを計算することができる。下限は開始時間であり、上限は終了時間である。特に、エネルギ損失ＥＬは、時間ｔ１→ｔ２期間及び／又は時間間隔ＤＴｉ内のエネルギ損失として計算される。代替的に、エネルギ損失は、全駆動サイクルに対して、及び／又は全速度プロファイルに対して計算される。現在のパワー損失ＰＬ（ｔ）は、全測定時間Ｔについて、駆動ＤＴｉに積分される。好適には、エネルギ損失ＥＬは、数式１及び／又は数式２として計算される。その際、ＤＴｉ＝ｄＴｉである。

エネルギ損失ＥＬは、ｔ_１からｔ_２までの任意の時間間隔において、数式３として計算されてよい。

本発明の好適な実施形態において、演算ユニットは、車両の駆動機関の効率、車両のギア操作、及び／又は車両のパワートレインに基づいて、車両の燃料消費を計算するように動作可能である。特に、演算ユニットは、タイヤに基づく車両の燃料消費の部分及び／又はパーセンテージを計算するように、好適には、上下のタイヤ力及び／又はタイヤ圧のような異なるパラメータに対して、タイヤに基づく車両の燃料消費の部分及び／又はパーセンテージを計算するように、動作可能である。電気自動車の場合、燃料消費は、エネルギ消費、特に電気エネルギ消費である。したがって、演算ユニットは、タイヤに基づく車両のエネルギ消費の部分及び／又はパーセンテージを計算するように動作可能であってよい。特に、演算ユニットは、現在のパワー損失ＰＬ、及び／又は現在のエネルギ損失ＥＬに基づいて、燃料消費を計算する。特に、燃料消費は、駆動装置の速度Ｖ、及び／又は転動装置の角速度ω、及び／又はタイヤの角速度に依存する。速度Ｖは、時間に依存しており、ｖ（ｔ）である。そのため、燃料消費は時間に依存しており、燃料消費が各時間間隔ＤＴｉに対して計算される。

好適には、ドラムの外周面は模擬路面を提供する。模擬路面は、回転するドラムのために、無限の模擬道路を形成する。特に、模擬路面は、ラフな路面及び／又は悪路である。例えば、模擬路面はアスファルト表面を備える。本発明の可能な実施形態において、模擬路面は、駆動サイクルの間、２つの駆動サイクルの間、及び／又はタイヤの測定の間に、変更されてよい。

好適には、タイヤは、上下のタイヤ力でドラム上に圧接される。上下のタイヤ力は、駆動サイクルの間に変化してよい。上下のタイヤ力は、荷重とみなすこともできる。上下のタイヤ力が、特に、ドラムのシェル表面に対して垂直であり、特にドラムとタイヤとの間の接触点の表面に対して垂直である。特に、転動装置及び／又は取り付け装置は、動力計を備える。動力計は、ドラム上へのタイヤの上下力を測定している。好適には、上下のタイヤ力は一定である。代替的に、上下のタイヤ力は、駆動サイクルの間、又は２つの駆動サイクルの間に変化している。特に、上下のタイヤ力は段階的に変化している。上下のタイヤ力は、例えば、速度プロファイルを用いた第１測定に対して時間的に一定である。その後上下のタイヤ力は、次の上下のタイヤ力及び／又は他の上下のタイヤ力に変化し、速度プロファイルを用いて再度測定される。本発明のこの実施形態を用いて、タイヤに基づく車両のエネルギ損失を、異なる荷重、スリップ角、チャンバー角、及び／又は旋回運転操作に対してシュミュレーションすることができる。例えば、カーブの運転が、シュミュレーションされる。

本発明の好適な実施形態において、駆動サイクルは、上下のタイヤ力としてスキム荷重を伴う第１試験走行、及び変動する上下のタイヤ力及び／又は異なる上下のタイヤ力を伴う第２試験走行を含む。試験走行は、好適には、１回の駆動サイクル及び／又は速度プロファイルである。スキム荷重は、最小の上下のタイヤ力である。代替的に、スキム荷重は、上下のタイヤ力がない、及び／又はタイヤとドラムの接触がない、ドラムの試験走行としてシミュレーションされる。第１試験走行は、好適には、現在のスキム転動パワーＰＲＳを計算するために使用される。第２試験走行は、好適には、現在の荷重転動パワーＰＲＬを計算するために使用される。現在のスキム転動パワーＰＲＳ、ＰＲＳｉ、ＰＲＳ（ｔ）及び／又はＰＲＳ（ｖ）、並びに現在の荷重転動パワーＰＲＬ、ＰＲＬｉ、ＰＲＬ（ｔ）及び／又はＰＲＬ（ｖ）は、特に、各時間間隔ＤＴｉに対して計算される。特に、現在の転動パワーＰＲは、現在のスキム転動パワーＰＲＳ及び現在の荷重転動パワーＰＲＬに基づいて計算される。例えば、現在の転動パワーＰＲは、現在のスキム転動パワーＰＲＳと現在の荷重転動パワーＰＲＬとの間の差分として計算される。差分は、おそらく、線形係数を使用して重み付け差分として計算される。この実施形態の利点は、ベアリング摩擦及び／又は空気摩擦によるエネルギ損失が考慮されることである。測定されたエネルギ損失及びパワー損失は、これらの影響によって補正されるため、より正確である。

本発明の可能な実施形態において、駆動サイクルの間に、ドラム及び／又はタイヤの角速度が変更されてよい。さらに、ドラム駆動トルク及び／又はタイヤ駆動トルクは、駆動サイクルの間に変更可能であり、及び／又は駆動サイクルに従って変更可能である。さらに、パラメータは、駆動サイクルの間及び／又は駆動サイクルに従って、変更されてよい。例えば、これらのパラメータは、制動トルク及び／又は加速トルク、例えばスリップ角に起因する横力、チャンバー角、タイヤ圧、タイヤ温度及び／又はドラム温度を含む。これらのパラメータは、所定の駆動サイクル及び／又は変更可能な駆動サイクルに従って、変更されてよい。特に、駆動サイクルは、実際に測定された駆動サイクル上に生成される、及び／又はそれに基づく。実際に測定された駆動サイクルは、道路及び／又はテストベンチ上で測定及び／又は記録されたものである。代替的及び／又は補足的に、駆動サイクルは、定義された駆動サイクル上に生成される、及び／又はそれに基づく。定義された駆動サイクルは、ユーザ定義の駆動サイクル及び／又は、例えばＷＬＴＰサイクルのような、標準化された駆動サイクルである。好適には、横力が測定され、スリップ角を制御及び／又は調整するために、横力が使用される。さらに、タイヤ内の空気圧を測定する、特に継続して測定することが可能である。タイヤ内の空気圧は、調整されてよく、特に連続的に調整されてよい。パラメータの変化は、時間依存性であってよい。及び／又は、パラメータの変化が、試験走行及び／又は駆動サイクルの間で段階的に変化されてよい。

好適には、タイヤ測定器は、転がり抵抗試験機であり、及び／又は転がり抵抗試験機に含まれる。

本発明の別の手段は、タイヤを試験する方法である。タイヤを試験する方法は複数のステップを含む。第１ステップにおいて、タイヤ及び／又は転動装置を、設定可能な駆動サイクルに従って、駆動アセンブリによって回転及び／又は駆動させる。好適には、転動装置を、駆動アセンブリによって、調節可能なタイヤの角速度で回転させて駆動させる。タイヤを、駆動アセンブリ及び／又は転動装置によって、タイヤの角速度で駆動及び／又は回転させる。さらなるステップにおいて、タイヤを、転動装置の外周面と係合させる。特に、タイヤは転動装置の外周面と表面接触する。転動装置のドラム駆動トルク及びタイヤのタイヤ駆動トルクを測定する。ドラム駆動トルク及び／又はタイヤ駆動トルクは、トルクメータ及び／又はトルクセンサで測定する。タイヤの角速度及び転動装置の角速度を、測定及び／又は決定する。好適には、タイヤ又は転動装置の角速度を測定し、残余の測定されていない転動装置又はタイヤの角速度を、測定された角速度及びドラムとタイヤの直径に基づいて計算する。ドラム駆動トルク、タイヤ駆動トルク、タイヤの角速度、及びドラムの角速度に基づいて、タイヤの現在のパワー損失を計算する。

好適には、タイヤを試験する方法は、請求項１～１０の何れか一項に記載のタイヤ試験機、及び／又は前述の説明に従うタイヤ試験機を使用する。

本発明のさらなる主題は、タイヤ試験機でタイヤを試験する方法を使用する、実行する、及び／又は制御するコンピュータプログラムである。コンピュータプログラムは、コンピュータ及び／又はプロセッサユニット上で使用されてよく、特にタイヤ試験機上で使用されてよい。コンピュータプログラムは、請求項１１に記載のタイヤを試験する方法を実行するプログラム手段及び／又はソフトウエア手段を備える。

タイヤ試験機の平面図である。 ドラム軸方向のタイヤ試験機の平面図である。 タイヤ試験のグラフである。 駆動サイクルのグラフである。

図１は、タイヤ試験機１の平面図を示す。タイヤ試験機１は、駆動アセンブリ２、タイヤ取り付け装置３、及び転動装置４を備える。転動装置４は、ドラム軸６を中心に回転可能なドラム５を備える。ドラムは、外周面７を備える円筒形ドラム５である。外周面７は、ドラム５のシェル表面によって形成されている。ドラム軸６を中心に回転可能なドラム５は、角速度ω_Ｄで回転している。ドラム５は、直径Ｄ_Ｄを有する円形断面を備える。ドラム軸６は、ドライブトレイン８と連結されている、及び／又はドライブトレインに形成されている。ドライブトレイン８は、駆動アセンブリ２とも連結されている。駆動アセンブリ２は、第１モータ９を備える。第１モータ９は、ドラム５を角速度ω_Ｄで駆動及び／又は回転させるために、ドライブトレイン８と連結されている。ドライブトレイン８は、第１トルク測定アセンブリ１０及び第１ＲＰＭメータ１１をも備える。第１トルク測定アセンブリ１０は、トルクを、特にドラムの駆動トルクを測定することができる。ドラムの駆動トルクは、ドラムの駆動トルクＭＤと同様である、及び／又はドラムの駆動トルクＭＤを形成する。速度測定アセンブリ１２に含まれる第１ＲＰＭメータ１１は、ドラムの角速度ω_Ｄを測定することができる。

タイヤ取り付け装置３は、スピンドルとして作られた回転軸１３を備える。試験しなければならないタイヤ１４は、回転軸１３に取り付けられる。タイヤ１４は、タイヤ軸１５を中心に回転可能である。タイヤ軸１５は、回転軸１３によって形成されてよい、及び／又は回転軸１３と一致してよい。タイヤ１４は、タイヤ軸１５を中心に回転することができる。タイヤ軸を中心に回転しているタイヤ１４は、タイヤの角速度ω_Ｔを有する。タイヤ取り付け装置３が、したがってタイヤ１４もが、タイヤ１４が外周面７と広範囲に接触するように配置される。タイヤ１４は、円筒形のタイヤ１４のシェル表面であるタイヤシェル表面１６を備える。タイヤ１４は、直径Ｄ_Ｔを有する円形断面を備える。特に、タイヤシェル表面１６は、ドラム５の外周面７と広範囲に及び／又は平坦に接触する。タイヤ１４は、上下のタイヤ力Ｆ_Ｔでドラム５に圧接され、ドラム５とタイヤ１４が、摩擦接触する、及び／又は力によって接触する。回転しているドラム５は、接触及び上下のタイヤ力Ｆ_Ｔによって、タイヤ１４もが回転するようにタイヤ４をスイッチする。非外部駆動タイヤ１４に対しては、タイヤの角速度ω_Ｔは、ドラムの角速度ω_Ｄ、タイヤの直径Ｄ_Ｔ、及びドラムの直径Ｄ_Ｄに基づいて、計算可能である。タイヤ試験機１４は、タイヤ及び／又はドラム４のスリップ角及び／又はチャンバー角を変更する手段も備える。

タイヤ１４及び／又はタイヤ取り付け装置３は、回転軸１３を介して駆動アセンブリ２に接続されている。この実施形態において、回転軸１３が第２モータ１７に取り付けられている。第２モータ１７は、駆動アセンブリ２に含まれている。代替的及び／又は追加的に、回転軸１３が、駆動アセンブリ２の一部である回転軸受に接続されてもよい。回転軸１３は、第２トルク測定アセンブリ１８を備え、第２ＲＰＭメータ１９に接続されている。第２トルク測定アセンブリ１８は、タイヤ１４の駆動トルクを測定することができる。タイヤ１４の駆動トルクは、ＭＴとしても示される。速度測定アセンブリ１２の一部である第２ＲＰＭメータ１９は、タイヤの角速度ω_Ｔを測定することができる。

タイヤ試験機１は、演算ユニット２０を備える。この実施形態において、演算ユニット２０は駆動アセンブリ２の一部である。演算ユニット２０が、第１モータ９、第２モータ１７、第１ＲＰＭメータ１１、第２ＲＰＭメータ４９、第１トルクメータ１０、及び第２トルクメータ１８に接続されている。この接続及び／又はこのリンクによって、データを転送、特にアナログ及び／又はデジタルデータを転送することができる。この接続及び／又はこのリンク２１を介して、演算ユニット２０は、現在のドラムの角速度ω_Ｄ、ドラムの駆動トルクＭＤ、タイヤの角速度ω_Ｔ、及びタイヤの駆動トルクＭＴを取得する。演算ユニット２０は、特にプロセッサ及び／又はコンピュータによって構成されている。演算ユニット２０は、タイヤの角速度ω_Ｔ、ドラムの角速度ω_Ｄ、タイヤの駆動トルクＭＴ、及びドラムの駆動トルクＭＤに基づいて、ホイール及び／又はタイヤの現在のパワー損失を計算することができる。演算ユニット２０は、小さな時間間隔ＤＴｉについて、タイヤ１４のパワー損失を計算している。時間間隔ＤＴｉは、ここでは１秒として固定される。タイヤ１４の現在のパワー損失ＰＲＬは、熱エネルギ及び／又は毎秒のホイールの変形に形成及び／又は変換されるエネルギとして理解される。したがってタイヤ１４の現在のパワー損失ＰＲＬは、もはや、所望の機械的結果には使用することができない。

図２は、ドラム軸６及びタイヤ軸１５方向のタイヤ試験機１の平面図である。ドラム５は、直径Ｄ_Ｔの円形断面を有する。ドラム５は、ドラム軸６を中心に角速度ω_Ｄで回転している。ドラム５の回転は、ドラム回転方向２２である。

タイヤ１４は、ほぼ円形の断面を有する。タイヤ１４の円形断面は、タイヤ１４がドラム５と接触する領域で、平坦に変形される。タイヤ１４は、上下のタイヤ力Ｆ_Ｔで、ドラム５に圧接される。上下のタイヤ力Ｆ_Ｔは、自動車又は自動二輪車の典型的な上下のタイヤ力の範囲及び／又は大きさの値を有する。上下のタイヤ力ＦＴを変更するため、及び／又は異なる直径Ｄ_Ｔを有するタイヤを使用するために、タイヤ試験機１は、タイヤ軸１５とドラム軸６との間の距離を変更する手段を備える。タイヤ１４及びドラム５は、ドラム５の回転がタイヤ１４に伝達され、タイヤ１４も回転を開始するように摩擦接触している。タイヤ１４は、タイヤの角速度ω_Ｔで回転している。タイヤ１４の回転、いわゆるタイヤ回転方向２３は、ドラム回転方向２３とは反対方向である。タイヤの角速度ω_Ｔと、直径Ｄ_Ｔの半分であるタイヤ１４の半径との乗算は、タイヤ速度ｖ_Ｔとなる。タイヤ速度ｖ_Ｔは、タイヤ１４が、車両で使用されて同一のタイヤ１４の角速度ω_Ｔで回転している場合の車両速度に対応する。転がり抵抗ＦＡは、タイヤ１４が表面上を転がる際の運動に抵抗する力である。したがって、転がり抵抗ＦＡはタイヤ速度ｖ_Ｔと反対方向である。転がり抵抗力ＦＡの力の作用点は、好適には、タイヤ１４とドラム５との接触点である、及び／又はタイヤ１４とドラム５の接触領域にある。タイヤの平坦化及びすべての変形は、特に、上下のタイヤ力Ｆ_Ｔ及びタイヤ１４が空気入り弾性体であるという事実に起因する。タイヤ１４の変形は、機械的エネルギの、変形エネルギ、特に熱エネルギへの変換をもたらす。変形エネルギ及び熱エネルギは、保険エネルギ（insurant energy）の実際の目的には使用されない。

図３は、タイヤ試験２５としてのグラフ２４を示す。グラフ２４は、横軸２６と、２つの縦軸２７ａ及び２７ｂを有する。横軸２６は時間軸を形成している。縦軸２７ａはタイヤの角速度軸ω_Ｔを形成し、縦軸２７ｂは上下力Ｆ_Ｔを形成している。タイヤ試験２５は、第１試験走行２８、第２試験走行２９、及び第３試験走行３０を含む。試験走行２８、２９、及び／又は３０内の速度依存性は、それぞれ、駆動サイクルとしてみなされてよい。代替的には、第１試験走行２８、第２試験走行２９、及び第３試験走行３０が、駆動サイクルを形成している。第１試験走行２８、第２試験走行２９、及び第３試験走行３０の時間は等しく、第１試験走行２８、第２試験走行２９、及び第３試験走行３０は、試験時間Ｔを３だけずらしている。試験時間Ｔも、等間隔の時間間隔Ｄ_Ｔに分割されている。時間間隔Ｄ_Ｔは、１秒より短く、１ミリ秒より長い。１つの試験走行、特に第１試験走行２８、第２試験走行２９、及び第３試験走行３０内で、タイヤの角速度ω_Ｔは、時間と共に減少する。タイヤの角速度ω_Ｔの減少は、べき法則によって説明される。タイヤの角速度ω_Ｔの最大値は、タイヤ速度ｖ_Ｔが、時速１００キロメートルより大きく、時速１３０キロメートルより小さくなるように選択される。試験走行中のタイヤの最小角速度は、タイヤ速度ｖ_Ｔが、時速３０キロメートルより小さく、時速５キロメートルより大きくなるように選択される。第１試験走行２８の後、及び第２試験走行２９の後、タイヤの回転速度ω_Ｔは、タイヤ及び第１試験走行２８の開始角速度まで急速に増加している。開始速度は、一定時間、例えば数秒間一定に保たれ、同等の再スタートを得るために、タイヤを平衡させる。第２試験走行２９及び第３試験走行３０に対するタイヤの角速度ω_Ｔの時間依存性は、第１試験走行２８のタイヤの角速度ω_Ｔの時間依存性に等しい。

上下のタイヤ力Ｆ_Ｔは、試験走行中は一定に保たれるが、異なる試験走行の間では変更される。上下のタイヤ力Ｆ_Ｔは、例えば、スキム荷重での試験走行を得るため、また現在のスキム転動パワーＰＲＳを得るために、第１試験走行２８において、最小、又はほぼゼロである。第１試験走行２８の後、上下のタイヤ力Ｆ_Ｔは増加され、第２試験走行２９において一定に保持される。例えば、上下のタイヤ力Ｆ_Ｔは、第２試験走行２８において、旋回運転操作及び／又は多くのカーブの運転をシュミュレーションするために使用される。第２試験走行２９の後、上下のタイヤ力Ｆ_Ｔはまた増加される。上下のタイヤ力Ｆ_Ｔは、第３試験走行３０において、関連する車両でタイヤを使用する際に典型的である上下のタイヤ力Ｆ_Ｔに対応する。タイヤ１４の現在のパワー損失、現在のタイヤパワーＰＬ、及び現在の転動パワーＰＲが、間隔Ｄ_Ｔについて演算ユニットによって計算される。タイヤ１４のエネルギ損失ＥＬを得るために、タイヤの現在のパワー損失ＰＬは、選択された時間の長さに対して、積分及び／又は合計される。試験走行の間の全エネルギ損失を得るために、タイヤパワー損失は、第１試験走行２８の時限に亘って、この例においてはゼロからＴ／３まで、又はＴ／３から２Ｔ／３まで、及び／又は２Ｔ／３からＴまで、時間に積分される。加速トルク、制動トルク、横力、スリップ角、チャンバー角、タイヤ圧、タイヤ温度、及び／又はドラム温度を変更することも可能である。好適には、タイヤ試験機が、特にタイヤ取り付け装置３が、タイヤ試験２５及び／又は駆動サイクルの間にタイヤ１４内の空気圧を測定するために、圧力測定装置を備える。好適には、圧力測定装置が、タイヤ試験２５及び／又は試験走行の間に、タイヤ１４内の空気圧を変更する及び／又は制御することができる。

図４は、駆動サイクルの一部、特にタイヤ速度ｖ_Ｔ及び加速度ａ_Ｔの経過のグラフを示す。加速度ａ_Ｔは、基本的にタイヤ速度ｖ_Ｔの時間微分である。そのため、加速度ａ_Ｔは、測定されたタイヤ速度ｖ_Ｔから計算されてよい。横軸上には時間が記録され、駆動サイクルの部分は、７００秒から１５００秒までが示される。この時間間隔において、タイヤ速度ｖ_{Ｔ ｓ}は、８０ｋｍ／ｈで開始し、時間と共に０ｋｍ／ｈまで変化し、再度８０ｋｍ／ｈまで上昇し、そして０ｋｍ／ｈに戻る。ゼロの間でも、タイヤ速度は変動している。加速度ａ_Ｔは、１．０ｍ／ｓ^２と－１．５ｍ／ｓ^２との間で振幅及び／又は搖動する。これが意味すること、及び／又はこれから導かれることは、タイヤの加速及び制動であり、及び／又は試験運転に車両の加速及び制動のシュミュレーションが伴っていることである。

１ タイヤ試験機
２ 駆動アセンブリ
３ タイヤ取り付け装置
４ 転動装置
５ ドラム
６ ドラム軸
７ 外周面
８ ドライブトレイン
９ モータ１
１０ トルク測定アセンブリ
１１ ＲＰＭメータ１
１２ 速度測定アセンブリ
１３ 回転軸
１４ タイヤ
１５ タイヤ軸
１６ タイヤシェル表面
１７ モータ２
１８ トルク測定アセンブリ２
１９ ＲＰＭメータ２
２０ 演算ユニット
２１ リンク
２２ ドラム回転方向
２３ タイヤ回転方向
２４ グラフ
２５ タイヤ試験
２６ 横軸
２７ 縦軸
２８ 試験走行１
２９ 試験走行２
３０ 試験走行３
Ｄ_Ｄ ドラムの直径
Ｄ_Ｔ タイヤの直径
ω_Ｄ ドラムの角速度
ω_Ｔ タイヤの角速度
Ｆ_Ｔ 上下のタイヤ力
Ｆ_Ｒ 転がり抵抗
ｖ_Ｔ タイヤ速度

Claims (14)

1. タイヤ試験機（１）であって、
   転動装置（４）、タイヤ取り付け装置（３）、及び駆動アセンブリ（２）を備え、
   前記駆動アセンブリ（２）は、設定可能な駆動サイクルに従って、前記転動装置（４）及び／又は前記タイヤ取り付け装置（３）を回転させるように動作可能であり、
   前記転動装置（４）は、外周面（７）を有するドラム（５）を備え、
   タイヤ（１４）は、回転可能な状態で前記タイヤ取り付け装置（３）上に取り付け可能であり、前記タイヤ取り付け装置（３）は、前記タイヤ（１４）が前記ドラム（５）の前記外周面（７）と係合するように配置され、
   さらに第１トルク測定アセンブリ（１０）、第２トルク測定アセンブリ（１８）、及び角速度測定アセンブリ（１２）を備え、
   前記第１トルク測定アセンブリ（１０）は前記ドラム（５）のドラム駆動トルクを測定するように動作可能であり、前記第２トルク測定アセンブリ（１８）は前記タイヤ（１４）のタイヤ駆動トルクを測定するように動作可能であり、
   前記角速度測定アセンブリ（１２）は、タイヤの角速度（ωＴ）及びドラムの角速度（ωＤ）を測定及び／又は計算するように動作可能であり、
   演算ユニット（２０）を備え、
   前記演算ユニット（２０）は、前記ドラム駆動トルク、前記タイヤ駆動トルク、前記タイヤの角速度（ωＴ）、及び前記ドラムの角速度（ωＤ）に基づいて、前記タイヤ（１４）の現在のパワー損失を計算するように動作可能であり、
   前記演算ユニット（２０）は、車両の燃料消費及び／又は電気自動車のエネルギ消費を、前記車両及び／又は前記電気自動車の駆動機関の効率、ギア操作、及びパワートレインに基づいて計算するように動作可能である、タイヤ試験機（１）。
2. 請求項１に記載のタイヤ試験機（１）であって、前記演算ユニット（２０）は、前記ドラム駆動トルク及び前記ドラムの角速度（ωＤ）に基づいて、現在の転動パワーを計算するように動作可能であり、前記演算ユニット（２０）は、前記タイヤ駆動トルク及び前記タイヤの角速度（ωＴ）に基づいて、現在のタイヤパワーを計算するように動作可能であり、前記演算ユニット（２０）は、前記転動パワー及び前記タイヤパワーに基づいて、前記タイヤ（１４）の現在のパワー損失を計算するように動作可能である、タイヤ試験機（１）。
3. 請求項１又は２に記載のタイヤ試験機（１）であって、前記駆動サイクルは、測定時間Ｔを要し、前記測定時間Ｔは、時間間隔ＤＴｉに分割可能であり、Ｔ＝ΣｉＤＴｉが成り立ち、前記演算ユニット（２０）は、各ＤＴｉに対して現在のパワー損失を計算するように動作可能である、タイヤ試験機（１）。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載のタイヤ試験機（１）であって、前記演算ユニット（２０）は、現在のパワー損失、測定時間Ｔ、及び／又は時間間隔ＤＴｉに基づいて、前記タイヤ（１４）のエネルギ損失を計算するように動作可能である、タイヤ試験機（１）。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載のタイヤ試験機（１）であって、前記演算ユニット（２０）は、前記タイヤ（１４）に基づく燃料消費の部分又はエネルギ消費の部分を計算するように動作可能である、タイヤ試験機（１）。
6. 請求項１～５の何れか一項に記載のタイヤ試験機（１）であって、前記ドラム（５）の前記外周面（７）は模擬路面を提供する、タイヤ試験機（１）。
7. 請求項１～６の何れか一項に記載のタイヤ試験機（１）であって、タイヤは、上下のタイヤ力（ＦＴ）で前記ドラム（５）上に圧接され、前記上下のタイヤ力（ＦＴ）は、前記駆動サイクルの間に変化している、タイヤ試験機（１）。
8. 請求項７に記載のタイヤ試験機であって、前記駆動サイクルは、上下のタイヤ力（ＦＴ）としてスキム荷重を伴う第１試験走行（２８）、及びより大きな上下のタイヤ力（ＦＴ）を伴う第２試験走行（２９）を含み、前記第１試験走行に対して、現在のスキム転動パワーが計算され、前記第２試験走行に対して、現在の荷重転動パワーが計算され、現在の転動パワーは、前記現在のスキム転動パワー及び前記現在の荷重転動パワーに基づいて計算される、タイヤ試験機。
9. 請求項１～８の何れか一項に記載のタイヤ試験機（１）であって、ドラムの角速度（ωＤ）及び／又はタイヤの角速度（ωＴ）、ドラム駆動トルク、タイヤ駆動トルク、制動トルク、上下力、接線力、横力、スリップ角、タイヤ圧、タイヤ温度、空気温度、及び／又はドラム温度は、前記駆動サイクルに従って変化している、タイヤ試験機（１）。
10. 請求項９に記載のタイヤ試験機（１）であって、前記駆動サイクルは、実際に測定された駆動サイクル及び／又は定義された駆動サイクル上に生成される、及び／又は実際に測定された駆動サイクル及び／又は定義された駆動サイクルに基づく、タイヤ試験機（１）。
11. 請求項１～１０の何れか一項に記載のタイヤ試験機（１）であって、前記タイヤ試験機（１）は、転がり抵抗試験機であるタイヤ試験機（１）。
12. タイヤ（１４）を試験する方法であって、
    前記タイヤ（１４）及び／又は転動装置（４）を、設定可能な駆動サイクルに従って、駆動アセンブリ（２）によって回転及び／又は駆動させるステップと、
    前記タイヤを、前記転動装置（４）の外周面（７）と係合させるステップと、
    前記転動装置（４）のドラム駆動トルク及び前記タイヤ（１４）のタイヤ駆動トルクを測定するステップと、
    タイヤの角速度（ωＴ）及び転動装置の角速度（ωＤ）を、測定及び／又は決定するステップと、
    前記ドラム駆動トルク、前記タイヤ駆動トルク、前記タイヤの角速度（ωＴ）、及びドラムの前記角速度（ωＤ）に基づいて、前記タイヤの現在のパワー損失を計算するステップと、
    車両の燃料消費及び／又は電気自動車のエネルギ消費を、演算ユニット（２０）によって、前記車両及び／又は前記電気自動車の駆動機関の効率、ギア操作、及びパワートレインに基づいて計算するステップと
    を含む方法。
13. 請求項１～１１の何れか一項に記載のタイヤ試験機（１）でタイヤ（１４）を試験する、請求項１２に記載の方法。
14. コンピュータ及び／又は前記タイヤ試験機（１）上で実行可能なプログラム手段を備えるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、請求項１２又は１３に記載の方法を実行するように動作可能である、コンピュータプログラム。

Images