JP2000241304A - タイヤ水圧試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 注水試験を作業者による水圧監視やポンプの
出力調整を要することなく自動で行うことができ、試験
精度及びその信頼性を大巾に向上しうる。作業者への負
担を減じ労働条件を改善する。 【解決手段】 タイヤＴに水を注入するポンプ装置２
と、注入されたタイヤ内の圧力を検出する検出器３と、
この検出値Ｐに応じて前記ポンプ装置２の出力を制御す
るポンプ制御装置４とを具える。ポンプ制御装置４は、
満水用の第１の注水目標水圧Ｐ１を固定して設定する第
１の設定手段７、テスト用の第２の注水目標水圧Ｐ２を
時間の一次関数として設定する第２の設定手段９、並び
に前記検出値Ｐと前記第１の注水目標水圧Ｐ１との比
較、及び前記検出値Ｐと前記第２の注水目標水圧Ｐ２と
の比較により前記ポンプの出力をＰＩＤ制御する制御手
段１０を具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤの静的強度
を測定するタイヤ水圧試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤの静的強度を調べるために、水圧
試験が広く行われている。この水圧試験では、一般に、
リム組みしたタイヤのサイドウォール部に空気抜き針を
挿入するなどの準備を行った後、（１）ポンプを用いて
タイヤバルブから水を注入し、タイヤ内に空気を残さず
に満水する注水工程と、（２）満水状態のタイヤから空
気抜き針を取外し、その内圧を維持したまま水槽内に一
定時間放置し、内圧に対してタイヤを馴染ませる放置工
程と、（３）水槽内のタイヤを更に加圧し、破壊に至る
まで内圧を上昇させる昇圧工程と、が行われており、こ
の破壊時の内圧をタイヤ強度として測定している。

【０００３】ここで、水圧試験における「時間−水圧」
曲線を図３に略示するように、前記注水工程では、満水
状態を想定した注水目標水圧を予め設定し、注水開始か
らこの注水目標水圧に至るまでの間を、２０分程度の時
間をかけてゆっくりと注水している。

【０００４】この間、「時間−水圧」曲線が一定の傾
き、すなわち注水速度が一定となるように、作業者によ
る水圧の監視とポンプ出力の調整が行われる。その理由
は、測定条件を統一して試験結果の再現性を向上させる
ためであり、特に注水工程では、タイヤ内に残留する空
気により内圧が急激に変動して、試験結果に影響を与え
るため、この急激な昇圧を避けるためにも、低速かつ一
定の注水速度で注水工程を行うことが必要となる。

【０００５】また昇圧工程においても同様に、満水状態
のタイヤの内圧を、前記注水目標水圧から破壊に至るま
で、タイヤサイズや試験目的に応じた一定の昇圧速度で
加圧する。この昇圧工程では、空気の残留による急激な
内圧変動が生じないため比較的速い昇圧速度が採用さ
れ、通常１〜２分程度で破壊まで到達している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の水
圧試験では、注水工程及び昇圧工程の間、注水速度や昇
圧速度を夫々の所定値に調整して「時間−水圧」曲線を
基準の曲線に沿わせるために、作業者による水圧の監視
とポンプ出力の制御が必要であった。

【０００７】これは、注水工程及び昇圧工程でのタイヤ
の内圧変動による測定結果への影響を極力なくして測定
結果の再現性を向上させるための処置であるが、試験精
度が作業者の熟練度に大きく依存するなど、試験結果の
信頼性を高めることが難しく、また熟練者を試験中ずっ
と拘束してしまうなど、作業者への負担を高いものとし
ていた。

【０００８】そこで本発明は、タイヤの内圧と目標水圧
との比較によりポンプ出力をＰＩＤ制御するポンプ制御
装置を用いることを基本として、注水工程及び昇圧工程
における注水速度や昇圧速度の制御を、作業者による水
圧監視やポンプ出力調整を要することなく自動で行うこ
とができ、試験精度及びその信頼性を大巾に向上しうる
とともに作業者への負担を減じ労働条件を改善しうるタ
イヤ水圧試験装置の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願の請求項１の発明は、タイヤに水圧を充填して
タイヤをテストするタイヤ水圧試験装置であって、タイ
ヤに水を注入するポンプ装置と、注入されたタイヤ内の
圧力を検出する検出器と、この検出値に応じて前記ポン
プ装置の出力を制御するポンプ制御装置とを具え、前記
ポンプ制御装置は、タイヤ内に空気を残さずに満水する
ための第１の注水目標水圧を固定して設定する第１の設
定手段、満水したタイヤにテスト用の第２の注水目標水
圧を時間の一次関数として設定する第２の設定手段、並
びに前記検出値と前記第１の注水目標水圧との比較、及
び前記検出値と前記第２の注水目標水圧との比較により
前記ポンプの出力をＰＩＤ制御する制御手段を具えたこ
とを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。図１は、本発明の水圧試験装置
を概念的に示す線図である。図１において、水圧試験装
置１は、タイヤＴに水を注入するポンプ装置２と、注入
されたタイヤ内の圧力を検出する検出器３と、その検出
値Ｐに応じて前記ポンプ装置２の出力を制御するポンプ
制御装置４とを具えている。

【００１１】本例では、前記水圧試験装置１がタイヤ強
度を測定するために使用される場合を例示しており、こ
の水圧試験では、従来と同様、ＪＡＴＭＡ等の規格で定
まる正規リムにリム組みし、かつタイヤＴのサイドウォ
ール部に注射針状の空気抜き針５を挿入するなどの準備
を行った後、（１）ポンプ装置２を用いてタイヤバルブ
から水を注入し、タイヤ内に空気を残さずに満水する注
水工程と、（２）満水状態のタイヤＴから空気抜き針５
を取外し、その内圧を維持したままで水槽６内に一定時
間放置し、内圧に対してタイヤＴを馴染ませる放置工程
と、（３）水槽内のタイヤＴを更に加圧し、破壊に至る
まで内圧を上昇させる昇圧工程とを具えている。

【００１２】なお前記ポンプ装置２としては、電動機Ｍ
により駆動されこの電動機Ｍへの例えば電流値制御等に
より、そのポンプ出力を変化しうるものであるならは、
例えば往復式ポンプ、遠心式ポンプ、回転式ポンプ等の
公知の種々のものが採用できる。また前記検出器３とし
ては、圧力の検出値Ｐを電気信号に変換して出力しう
る、例えば圧電式、半導体式、静電容量式、ダイアフラ
ム式等の公知の種々のものが採用できる。

【００１３】次に、前記ポンプ制御装置４は、第１の設
定手段７と第２の設定手段９とＰＩＤ制御の制御手段１
０とを具えている。

【００１４】第１の設定手段７は、タイヤＴ内に空気を
残さずに満水するための第１の注水目標水圧Ｐ１を固定
して設定する設定器１１を具え、本例では、加算器１２
を介して制御手段１０の入力部１０Ａに連通している。
なお第１の注水目標水圧Ｐ１は、例えば２００Ｋｐａ程
度の値であって、注水工程及び放置工程ではこの値を目
標として注水及び放置が行われる。

【００１５】また第２の設定手段９は、前記満水したタ
イヤＴにテスト用（本例では破壊用）の第２の注水目標
水圧Ｐ２を時間ｔの一次関数Ｆ（ｔ）として設定する段
であり、本例では、昇圧速度に対応する昇圧係数ａを固
定して設定する係数設定部９Ａと、昇圧工程の開始から
の経過時間ｔを計測するタイマー部９Ｂと、前記昇圧係
数ａと経過時間ｔとの積（ａ・ｔ）を演算する演算部９
Ｃとを具える。またこの演算部９Ｃは、前記加算器１２
に接続される。

【００１６】従って、第２の設定手段９では、第２の注
水目標水圧Ｐ２を、 Ｆ（ｔ）＝Ｐ１＋ａ・ｔ として制御手段１０に入力する。なお前記昇圧工程開始
前、すなわち注水工程及び放置工程では、経過時間ｔは
０であり、 Ｆ（ｔ）＝Ｐ１ である固定値が第１の注水目標水圧Ｐ１として制御手段
１０に入力される。

【００１７】また制御手段１０では、注水工程及び放置
工程においては前記検出値Ｐと第１の注水目標水圧Ｐ１
との比較により、また昇圧工程においては前記検出値Ｐ
と第２の注水目標水圧Ｐ２との比較により、夫々ポンプ
装置２の出力をＰＩＤ制御する機能を具えている。

【００１８】本例では、制御手段１０は、前記検出器３
と加算器１２とに接続される入力部１０Ａと、夫々の入
力を比較してＰＩＤ制御する制御部１０Ｂと、この制御
部１０Ｂからの信号を増幅してポンプ装置３の電動機Ｍ
に出力する増幅部１０Ｃとを具え、また制御部１０Ｂ
は、比例動作部１０ｐと積分動作部１０ｉと微分動作部
１０ｄから構成される。

【００１９】なおＰＩＤ制御は、周知の如く、プロセス
制御方式の一つであって、自動制御系において比例積分
動作の残留偏差を０にする性質と、比例微分動作の応答
を速くする性質を併せ持った特性を有する。

【００２０】例えば比例動作では、目標水圧（第１、第
２の注水目標水圧Ｐ１、Ｐ２に相当）と測定水圧（検出
値Ｐに相当）との差分に比例してポンプ出力を制御す
る。しかし、前記差分が大きい時には、ポンプ出力も充
分大きいので目標水圧に近づくが、空気抜き針５からの
圧力抜けが常にあること等から、目標水圧近傍ではポン
プ出力が限りなく０に近づくために比例動作単独では、
目標水圧に到達できなくなる。

【００２１】積分動作では、差分の積分量に比例してポ
ンプ出力を制御し、前記比例動作と組み合わせることに
より、目標水圧への到達が可能となる。

【００２２】また微分動作では、差分の加速度（微分
量）に反比例するようにポンプ出力を制御する。水圧試
験のように、ポンプ出力の変化に遅れて測定水圧の変化
が現れるような制御系（一次遅れ系）の場合、差分が大
きいと制御量も大なため、対象である測定水圧の変化量
も遅れて大きなものとなる。従って、目標水圧を越えて
しまった後に比例動作等による制御量変化の効果がでて
しまい、目標水圧の前後で変動が繰り返されるケースが
考えられる。従って、微分動作により応答速度を速め、
目標水圧への収束を迅速化させるのである。

【００２３】次に、前記タイヤ水圧試験装置１を用いた
タイヤの強度試験を説明する。リム組みされかつサイド
ウォール部に空気抜き針５を挿入したタイヤＴに、ポン
プ装置２及び検出器３を接続する。またポンプ制御装置
４に対しては、第１の設定手段７の設定器１１に、第１
の注水目標水圧Ｐ１を入力するともに、第２の設定手段
９の係数設定部９Ａに昇圧係数ａを入力する。この前記
設定器１１および係数設定部９Ａとしては、例えばキー
ボード等の入力操作部に接続することにより簡単に入力
できる。

【００２４】なお第１の注水目標水圧Ｐ１としては、通
常２００Ｋｐａ程度の値が採用される。昇圧係数ａとし
ては、タイヤサイズや試験目的等に応じて設定するが、
例えば乗用車用タイヤの強度試験の場合、０．１〜０．
３ｋｐａ／秒の範囲から選択される。

【００２５】そして、前記ポンプ制御装置４を介してポ
ンプ装置２を作動し、内圧が第１の注水目標水圧Ｐ１に
至るまでタイヤに注水して注水工程を行う。この工程で
は、従来、空気の残留によって内圧変動が急激に発生す
る恐れがあったが、検出値Ｐと第１の注水目標水圧Ｐ１
との比較によりポンプ出力をＰＩＤ制御しているため、
「時間−水圧」曲線は、巨視的には直線状に安定して上
昇する。また「時間−水圧」曲線の傾きである注水速度
は、ポンプの最大出力の制限の度合いによって変化させ
ることができる。

【００２６】また第１の注水目標水圧Ｐ１に到達して満
水状態となったタイヤＴには、空気抜き針５を取外した
後、水槽６内に一定時間放置する放置工程が行われる。
この放置工程中においてもＰＩＤ制御は行われ、内圧は
前記第１の注水目標水圧Ｐ１に維持される。

【００２７】また放置時間が経過したとき、前記第２の
設定手段９のタイマー部９Ｂが作動を開始し、昇圧工程
が実施される。なおタイマー部９Ｂの作動は、作業者に
よるスイッチ操作によって開始させることもできるが、
例えば第１の注水目標水圧Ｐ１に到達した時点からの経
過時間（放置時間に相当）を自動計測して、所定時間経
過後に作動させる如く構成することもできる。

【００２８】この昇圧工程では、第２の注水目標水圧Ｐ
２を、Ｆ（ｔ）＝Ｐ１＋ａ・ｔとした時間ｔの一次関数
として設定し、この第２の注水目標水圧Ｐ２を時間ｔと
ともに一定速度で増加させながら、検出値Ｐと比較させ
てポンプ出力をＰＩＤ制御している。従って、タイヤ破
壊が発生するまでの間、昇圧速度を、前記昇圧係数ａに
よって定まる一定値に、安定して保ちながら、タイヤを
加圧することができる。なお昇圧工程では、空気の残留
がないため、略ポンプ出力に応じて、内圧上昇する。

【００２９】また図２に、第１、第２の設定手段７、９
の他の例を示す。本例では、第１、第２の設定手段７、
９は、加算器に１２に代わり切替えスイッチ１５を介し
て制御手段１０の入力部１０Ａに接続される。この時、
第２の設定手段９には、第１の注水目標水圧Ｐ１に等し
い初期値と前記昇圧係数ａとが入力され、Ｆ（ｔ）＝Ｐ
１＋ａ・ｔとした第２の注水目標水圧Ｐ２が設定され
る。なお切替えスイッチ１５は手動或いは自動で行うこ
とができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は叙上の如く構成しているため、
注水工程及び昇圧工程における注水速度及び昇圧速度の
制御を、作業者による水圧監視やポンプ出力調整を要す
ることなく自動で行うことができ、試験精度及びその信
頼性を大巾に向上しうる。また作業者への負担を減じ労
働条件を改善することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水圧試験装置を概念的に示す線図であ
る

【図２】第１、第２の設定手段の他の例を示す線図であ
る。

【図３】水圧試験における「時間−水圧」曲線を示す線
図である。

【符号の説明】

２ ポンプ装置 ３ 検出器 ４ ポンプ制御装置 ７ 第１の設定手段 ９ 第２の設定手段 １０ 制御手段 Ｐ 検出値 Ｐ１ 第１の注水目標水圧 Ｐ２ 第２の注水目標水圧 Ｔ タイヤ ｔ 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タイヤに水圧を充填してタイヤをテストす
   るタイヤ水圧試験装置であって、タイヤに水を注入する
   ポンプ装置と、注入されたタイヤ内の圧力を検出する検
   出器と、この検出値に応じて前記ポンプ装置の出力を制
   御するポンプ制御装置とを具え、 前記ポンプ制御装置は、タイヤ内に空気を残さずに満水
   するための第１の注水目標水圧を固定して設定する第１
   の設定手段、満水したタイヤにテスト用の第２の注水目
   標水圧を時間の一次関数として設定する第２の設定手
   段、並びに前記検出値と前記第１の注水目標水圧との比
   較、及び前記検出値と前記第２の注水目標水圧との比較
   により前記ポンプの出力をＰＩＤ制御する制御手段を具
   えたことを特徴とするタイヤ水圧試験装置。