JP2003270065A

JP2003270065A - タイヤ挿入負荷測定装置

Info

Publication number: JP2003270065A
Application number: JP2002078712A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Ono; 輝久小野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP3832366B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤが
受ける負荷を高精度に検出することのできるタイヤ挿入
負荷測定装置を提供する。【解決手段】ホイール４を、切断面ａで上下に切断す
るとともに、切断面ｂでリング状に切断して得られる内
側上ホイール１１と、外側上ホイール１２と、下ホイー
ル１３とに、補強板１４、１５、１６を各々取り付け
る。更に、これら内側上ホイール１１と、外側上ホイー
ル１２と、下ホイール１３との間に隙間１７、１８を各
々形成し、各補強板１４、１５、１６の間にロードセル
２１を取り付ける。そして、ロードセル２１より得られ
る検知信号に基づいて、タイヤ５に加えられる負荷を求
める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホイールにタイヤ
を挿入させるとき、タイヤ側が受ける負荷を測定するタ
イヤ挿入負荷測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホイールにタイヤを挿入させるとき、タ
イヤが受ける負荷を測定することは、タイヤを効率良く
ホイールに組み込む工法を検討する上で、重要なファク
ターになっている。ところが、タイヤはゴム製であっ
て、負荷による変形が大きいため、タイヤで直接負荷を
測定することは困難である。

【０００３】そこで、従来より、代用の測定として、種
々のタイヤ挿入負荷測定方法が用いられている。例え
ば、ホイールに歪みゲージを貼り付け、該ホイールにタ
イヤを挿入させる際に、この歪みゲージから出力される
歪み検知信号の大きさに基づいて、ホイールが受ける負
荷を測定し、間接的にタイヤが受ける負荷を測定するタ
イヤ挿入負荷測定方法（第１の従来例）や、タイヤ組み
込み設備のマウンタアーム部に歪みゲージを貼り付け、
ホイールにタイヤを挿入させる際に、この歪みゲージよ
り出力される歪み検知信号の大きさに基づいて、マウン
タアーム部が受ける負荷を測定し、この測定結果から間
接的にタイヤが受ける負荷を求めるタイヤ挿入負荷測定
方法（第２の従来例）が知られている。更に、ホイール
にタイヤを挿入させる際に、タイヤ組み込み設備の動力
源（モータなど）の負荷トルクを測定し、この測定結果
から間接的にタイヤが受ける負荷を求める方法（第３の
従来例）等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のタイヤ挿入負荷測定方法では、以下に示すよう
な欠点を有していた。

【０００５】即ち、第１の従来例による方法では、ホイ
ールに貼り付けた各歪みゲージより出力される歪み検知
信号の大きさに基づいて、負荷の大きさと方向とを特定
する際に、有限要素法等用いて、事前に各歪みと、各方
向の負荷との関係を求めておかなければならず、その準
備と解析とに多大な時間が必要になる。

【０００６】更に、高い剛性を持つホイールに歪みゲー
ジを貼り付けることから、歪みゲージから出力される歪
み検知信号の値が小さく、高い測定精度を得ることが難
しいという欠点がある。

【０００７】また、第２及び第３の従来例による方法で
は、設備に加えられる負荷の大きさを測定する方法であ
るので、タイヤが受ける負荷と方向とを直接測定するこ
とができず、タイヤの負荷状況を正確に把握するのが難
しいという欠点がある。

【０００８】本発明はこのような従来の課題を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤが受ける負
荷、及びその方向を正確に測定することができ、ホイー
ルにタイヤを組み込む工法を検討する際に、正確な資料
を提示することのできるタイヤ挿入負荷測定装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本願請求項１に記載の発明は、タイヤマウンタを用
いてホイールにタイヤを挿入する際に、前記タイヤが受
ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定装置において、
前記タイヤマウンタが有するホイール固定台に載置され
る下ホイールと、前記下ホイール上に配置される上ホイ
ールと、前記上ホイールと下ホイールとを所定距離だけ
離間させるように、前記下ホイールと、前記上ホイール
との間に配置されたロードセルと、を具備したことを特
徴とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、前記上ホイール
として、該上ホイールをリング状に切断して得られる外
側上ホイールと、内側上ホイールとを用いると共に、前
記外側上ホイールと前記内側上ホイールとを所定距離だ
け離間させて、前記ロードセルを設置したことを特徴と
する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記ロードセル
の下端と、前記下ホイールの下端との間に、所定寸法以
上のクリアランスを設けることを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、前記ロードセル
は、リング状の補強板を介して、前記下ホイールと前記
上ホイール、または、前記下ホイールと前記外側上ホイ
ールと前記内側上ホイールに連結したことを特徴とす
る。

【００１３】請求項５に記載の発明は、前記タイヤマウ
ンタが有するアームに角速度センサを取り付け、前記ロ
ードセルより出力される歪み検知信号の値を解析する際
には、前記角速度センサより出力される角速度を積分し
て得られる角度と、前記歪み検知信号の解析結果とをリ
ンクさせることを特徴とする。

【００１４】請求項６に記載の発明は、前記タイヤマウ
ンタがシングルアーム形式のタイヤマウンタであると
き、前記ロードセルにて３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆ
ｚ、３軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測し、
また、ダブルアーム形式のタイヤマウンタであるとき、
前記ロードセルにて、２軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｚ、２軸
方向のモーメントＭｘ、Ｍｚを計測することを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の効果】請求項１の発明では、ホイールにタイヤ
を挿入する際に、上ホイールと下ホイールとの間に生じ
る負荷をロードセルにより測定するので、タイヤが受け
る負荷を高精度に把握することができ、これによってホ
イールにタイヤを組み込む工法を検討する際に、正確な
資料を得ることができる。

【００１６】請求項２の発明では、内側上ホイールを押
さえて固定したときの負荷と、ホイールにタイヤを挿入
したときの外側上ホイールの負荷とを分離して測定する
ことができるので、内側上ホイールを押さえて固定して
も、タイヤが受ける負荷を高精度に把握でき、ホイール
にタイヤを組み込む工法を検討する際に、正確な資料を
得ることができる。

【００１７】請求項３の発明では、ホイールの下端内側
を押さえて固定するタイプのタイヤマウンタ等、各種の
タイプのタイヤマウンタを使用した場合においても、対
応して測定することができる。

【００１８】請求項４の発明では、補強板を用いて、ロ
ードセルとホイール（内側上ホイール、外側上ホイー
ル、及び下ホイール）とを連結するように構成している
ので、ホイールのサイズが変化した場合であっても、補
強板の大きさを適宜変更することにより、同一のロード
セルを用いて複数種のサイズのホイールに対して柔軟に
対応することができる。

【００１９】請求項５の発明では、ホイールにタイヤを
挿入する際に、タイヤのどの部分を挿入しているとき
に、タイヤにどの程度の負荷が加えられるのかを、高精
度に測定することができるので、ホイールにタイヤを組
み込む工法を検討する際に、正確な資料を得ることがで
きる。

【００２０】請求項６の発明では、ホイールにタイヤを
挿入する際に、タイヤマウンタのアーム数に応じた最適
な負荷測定種類で、タイヤが受ける負荷を高精度に測定
することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るタイヤ挿入
負荷測定装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は、
本装置主要部の詳細な構成を示す断面図である。

【００２２】図１に示すように、タイヤ挿入負荷測定装
置１は、下ホイール１３と、外側上ホイール１２と、内
側上ホイール１１から成るホイール４を具備し、更に、
タイヤマウンタ２のホイール固定台３にホイール４を取
り付けて、該ホイール４にタイヤ５を挿入する際の、ホ
イール４が受ける負荷、ひいてはタイヤ５が受ける負荷
を測定するためのロードセル２１を具備するタイヤ挿入
負荷検知器６（図２参照）を有している。

【００２３】また、このロードセル２１より出力される
複数の歪み検知信号を取り込んで増幅する歪みアンプ７
と、タイヤマウンタ２のアーム８に取り付けられ、アー
ム８を回転させながら、ホイール４にタイヤ５を挿入す
る際の角速度を検知する角速度センサ９と、この角速度
センサ９より出力される角速度検知信号と歪みアンプ７
より出力される各歪み検知信号とを取り込んで、予め設
定されている信号処理アルゴリズムにて、ホイール４に
タイヤ５を挿入させる際の、ホイール４が受ける負荷
（ひいてはタイヤ５が受ける負荷）を解析するパソコン
装置１０と、を備えている。

【００２４】そして、ホイール固定台３に固定されたホ
イール４上にタイヤ５をセットした後、タイヤマウンタ
２のアーム８を回転させ、ホイール４にタイヤ５を挿入
させている際に、アーム８に取り付けられた角速度セン
サ９より出力される角速度検知信号と、ロードセル２１
から出力され、歪みアンプ７で増幅された歪み検知信号
とをパソコン装置１０で処理して、ホイール４が受ける
負荷、ひいてはタイヤ５が受ける負荷を求める。

【００２５】ホイール４は、図２の断面図に示すよう
に、切断面ａで上下に切断することにより得られる上ホ
イールと下ホイール１３とを有しており、更に、上ホイ
ールは、切断面ｂでリング状に切断して得られる内側上
ホイール１１と、外側上ホイール１２で構成されてい
る。

【００２６】更に、ロードセル２１と下ホイール１３と
の間には、リング状の補強板１４が配設され、ロードセ
ル２１と外側上ホイール１２との間には、リング状の補
強板１５が配設され、更に、ロードセル２１と内側上ホ
イール１１との間には、リング状の補強板１６が配設さ
れている。この際、下ホイール１３の下端は、ホイール
固定台３（図１参照）の上面から所定距離Ｌ（例えば、
Ｌ＝６０ｍｍ）以上となるようにクリアランスが設定さ
れている。

【００２７】また、各補強板１４，１５，１６は、外側
上ホイール１２と下ホイール１３との間に数ｍｍ程度の
隙間１７が形成され、外側上ホイール１２と内側上ホイ
ール１１との間に数ｍｍ程度の隙間１８が形成されるよ
うに、固定されている。

【００２８】ロードセル２１は、リング形状を成してお
り、タイヤマウンタ２のアーム８（図１）に取り付けら
れた押さえローラ２０によって、タイヤ５のビード部２
４（図２）が下方向に押し付けられ、該タイヤ５がホイ
ール４に挿入される際に、ホイール４に加えられる負荷
を検知し、この負荷の大きさを示す歪み検知信号を出力
する。なお、符号２２は、このロードセル２１より出力
される各歪み検知信号を歪みアンプ７へ導くための信号
線である。

【００２９】図３は、ロードセル２１の構成を模式的に
示す斜視図である。該ロードセル２１は、剛体で構成さ
れる起歪体を有しており、該起歪体は、外周リング部２
１ａと、内周リング部２１ｂとの間に、４個の起歪部２
１ｃが、９０度ずつ振り分けられた部位に設置されてい
る。

【００３０】起歪部２１ｃは、外周リング部２１ａと内
周リング部２１ｂとの間に生じる歪みを検知するもので
あり、ホイール４に加えられる６分力（３軸方向の負荷
Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、３軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、
Ｍｚ）を検知し、この検知信号を歪み検知信号として出
力する。

【００３１】次に、本実施形態に係るタイヤ挿入負荷測
定装置１の作用について説明する。まず、タイヤマウン
タ２の、ホイール固定台３上にホイール４（３分割され
たホイール）を設置する。次いで、図１に示すように、
ホイール固定台３に対し傾斜させた状態で、タイヤ５の
一部（図中左側）をホイール４にセットする。

【００３２】その後、タイヤマウンタ２が有するセンタ
ーコン２３にて、内側上ホイール１１の中心部を固定
し、この状態で、タイヤマウンタ２のアーム８を回転さ
せる。すると、該アーム８に取り付けられた押さえロー
ラ２０（図２参照）により、タイヤ５のビード部２４が
下方に押し付けられ、徐々にビード部２４がホイール４
に装着される。

【００３３】このとき、ロードセル２１により、外側上
ホイール１２、及び下ホイール１３の間に加えられる力
が検知され、外側上ホイール１２が受ける負荷、即ち、
図１に示すＸ軸方向に向かう負荷Ｆｘ、Ｙ軸方向に向か
う負荷Ｆｙ、及び、Ｚ軸方向に向かう負荷Ｆｚ、及び各
軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚの、各種の歪み検
知信号が出力される。

【００３４】その結果、例えば図４に示す特性曲線に示
す如くの歪み検知信号を得ることができる。同図より、
アーム（マウンタアーム）８の回転が開始されると、各
負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚが大きく変動していることが理解
される。

【００３５】そして、ロードセル２１より出力される歪
み検知信号は、信号線２２を介して歪みアンプ７に供給
され、増幅される。

【００３６】また、この動作と並行し、パソコン装置１
０では、アーム８に取り付けられた角速度センサ９より
出力される角速度検知信号を取り込み、該角速度検知信
号を積分して、タイヤ５の、どの部分がホイール４に押
し込まれているかを示す角度情報を得る。更に、予め設
定されている信号処理アルゴリズムで、歪みアンプ７よ
り出力される各歪み検知信号を処理し、上述の角度情報
に基づいた、３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、及びモ
ーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを解析する。これにより、タ
イヤ５の剛性、タイヤマウンタ２の組み込み条件、タイ
ヤ５のビード部２４に塗布する潤滑剤の種類等が最適と
なる条件を得ることができる。

【００３７】このようにして、本実施形態では、１つの
ホイール４を、切断面ａで上下に切断し、且つ、切断面
ｂでリング状に切断して得られる内側上ホイール１１
と、外側上ホイール１２と、下ホイール１３とに分割さ
れる。そして、これらの各ホイール１１，１２，１３
に、補強板１４、１５、１６を各々取り付け、これら内
側上ホイール１１、外側上ホイール１２、及び下ホイー
ル１３の間に隙間１７、１８が形成されるように、各補
強板１４、１５、１６の間にロードセル２１を取り付け
ている。

【００３８】そして、該ロードセル２１により得られる
検出結果に基づいて、ホイール４にタイヤ５を挿入する
際の、センターコン２３により加えられる負荷と、タイ
ヤ挿入による負荷とを分離させた状態で、ホイール４が
受ける３軸方向の負荷及びモーメント、ひいてはタイヤ
５が受ける３軸方向の負荷及びモーメントを高精度に測
定することができ、これによってホイール４にタイヤ５
を組み込む工法を検討させる際の、正確な資料を得るこ
とができる（請求項１、２に対応した効果）。

【００３９】また、この実施形態では、ロードセル２１
の下端と、下ホイール１３の下端との間に所定距離Ｌ
（例えば、Ｌ＝６０ｍｍ）以上のクリアランスを設けて
いるので、センターコン２３を有するタイヤマウンタ２
のみならず、ホイール４の下端の内面を外方向に向けて
押さえることにより固定するタイプのタイヤマウンタ
等、各種のタイヤマウンタを用いた場合に適用すること
ができる。

【００４０】これにより、既に設置されているタイヤマ
ウンタに対し、タイヤ挿入負荷検知器６を取り付けるだ
けで、本実施形態に係るタイヤ挿入負荷測定装置１を構
築することができる。従って、装置の改良等に係る手間
を省くことができ、装置の構築コストを低減することが
できる（請求項３に対応した効果）。

【００４１】また、本実施形態では、内側上ホイール１
１と、外側上ホイール１２と、下ホイール１３とに補強
板１４、１５、１６を各々、取り付けると共に、複数の
ボルト１９によって、これら各補強板１４、１５、１６
に、ロードセル２１を取り付けるようにしているので、
分割前の実際のホイールと同等の剛性を維持でき、ま
た、ホイール４のサイズに応じて、補強板１４，１５，
１６の大きさを変更することにより、同一のロードセル
２１を複数種類のホイールに対して適用することができ
る。

【００４２】これにより、コスト的に高価であるロード
セルを複数種類用意する必要がない（請求項４に対応し
た効果）。

【００４３】また、本実施形態では、タイヤマウンタ２
のアーム８に角速度センサ９を取り付け、パソコン装置
１０によって、ロードセル２１から出力される各歪み検
知信号の値を解析する際に、角速度センサ９より出力さ
れる角速度を積分して得られた角度情報と、各歪み検知
信号の解析結果とをリンクさせているので、ホイール４
にタイヤ５を挿入する際に、タイヤ５のどの部分を挿入
しているときに、タイヤ５にどの程度の負荷が加えられ
るのか、といったデータを高精度に得ることができる。
従って、ホイール４にタイヤ５を組み込む工法を検討す
る際に、正確な資料を提示することができる（請求項５
に対応した効果）。

【００４４】更に、本実施形態では、タイヤマウンタ２
として、シングルアーム形式のタイヤマウンタを使用
し、ロードセル２１に３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆ
ｚ、及び３軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測
しているので、シングルアーム形式のタイヤマウンタを
使用して、ホイール４にタイヤ５を挿入するときに必
要、且つ十分な負荷データを求めることができる（請求
項６に対応した効果）。

【００４５】また、上述した実施形態では、センターコ
ン２３を具備したタイヤマウンタ２を用いたタイヤ挿入
負荷測定装置１を例として説明したが、本発明は、セン
ターコン２３を搭載しないタイヤマウンタ２を用いる場
合についても実施することができる。

【００４６】図５は、センターコンを具備しないタイヤ
マウンタ２５を使用したタイヤ負荷測定装置の構成を示
す断面図であり、同図に示すように、センターコンを持
たないタイヤマウンタ２５を使用するときには、１つの
ホイール４を切断面ａで、切断した上ホイール２６と、
下ホイール２７とに、それぞれリング状の補強板１４、
１５を搭載し、複数のボルト１９によって、各補強板１
４、１５の間にロードセル２１を固定する構成としてい
る。

【００４７】このような構成においても、上述した実施
形態と同様に、ホイール４にタイヤ５を挿入する際に、
タイヤ５が受ける３軸方向の負荷及びモーメントを高精
度に測定することができ、その結果ホイール４にタイヤ
５を組み込む工法を検討する際に、正確な資料を提示す
ることができる（請求項１、３、４、５、６に対応した
効果）。

【００４８】また、上述した実施形態では、ホイール４
にタイヤ５を押し込むアーム８の個数が１本とされたタ
イヤマウンタ２，２５（特開平１１−１９２８２３号公
報）を例として、本発明に係るタイヤ挿入負荷測定装置
１を説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、アーム８（図１）の個数が２本とされたもの（特開
平６−１６０２３号公報）を使用する構成としても良
い。

【００４９】このような構成においても、ホイール４に
タイヤ５を挿入する際に、ロードセル２１からホイール
４に加えられる負荷Ｆｘ、Ｆｚを示す歪み検知信号を出
力して、ホイール４が受ける負荷、ひいてはタイヤ５が
受ける負荷を高精度に測定することができる（請求項６
に対応した効果）。

【００５０】なお、本実施形態では、図３に示したよう
に、リング形状をなす一体型のロードセル２１を用いて
歪みを検知する例について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えばロードセル２１が有す
る４個の起歪部２１ｃ毎に分割されたロードセルを用い
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るタイヤ挿入負荷測定
装置の構成を示す説明図である。

【図２】図１に示すタイヤ挿入負荷検知装置の主要部の
詳細な構成例を示す断面図である。

【図３】ロードセルを模式的に示す説明図である。

【図４】図１に示すタイヤ挿入負荷測定装置を使用した
測定例を示す特性図である。

【図５】本発明に係るタイヤ挿入負荷測定装置の、他の
実施形態の構成例を示す断面図である。

【符号の説明】１タイヤ挿入負荷測定装置２タイヤマウンタ３ホイール固定台４ホイール５タイヤ６タイヤ挿入負荷検知器７歪みアンプ８アーム９角速度センサ１０パソコン装置１１内側上ホイール（上ホイール）１２外側上ホイール（上ホイール）１３下ホイール１４，１５，１６補強板１７，１８隙間１９ボルト２０押さえローラ２１ロードセル２１ａ外周リング２１ｂ内周リング２１ｃ起歪部２２信号線２３センターコン２４ビード部２５タイヤマウンタ２６上ホイール２７下ホイール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タイヤマウンタを用いてホイールにタイ
ヤを挿入する際に、前記タイヤが受ける負荷を測定する
タイヤ挿入負荷測定装置において、前記タイヤマウンタが有するホイール固定台に載置され
る下ホイールと、前記下ホイール上に配置される上ホイールと、前記上ホイールと下ホイールとを所定距離だけ離間させ
るように、前記下ホイールと、前記上ホイールとの間に
配置されたロードセルと、を具備したことを特徴とするタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項２】前記上ホイールとして、該上ホイールを
リング状に切断して得られる外側上ホイールと、内側上
ホイールとを用いると共に、前記外側上ホイールと前記
内側上ホイールとを所定距離だけ離間させて、前記ロー
ドセルを設置したことを特徴とする請求項１に記載のタ
イヤ挿入負荷測定装置。
【請求項３】前記ロードセルの下端と、前記下ホイー
ルの下端との間に、所定寸法以上のクリアランスを設け
ることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか
に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項４】前記ロードセルは、リング状の補強板を
介して、前記下ホイールと前記上ホイール、または、前
記下ホイールと前記外側上ホイールと前記内側上ホイー
ルに連結したことを特徴とする請求項１〜請求項３のい
ずれか１項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項５】前記タイヤマウンタが有するアームに角
速度センサを取り付け、前記ロードセルより出力される
歪み検知信号の値を解析する際には、前記角速度センサ
より出力される角速度を積分して得られる角度と、前記
歪み検知信号の解析結果とをリンクさせることを特徴と
する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ
挿入負荷測定装置。
【請求項６】前記タイヤマウンタがシングルアーム形
式のタイヤマウンタであるとき、前記ロードセルにて３
軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、３軸方向のモーメント
Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測し、また、ダブルアーム形式の
タイヤマウンタであるとき、前記ロードセルにて、２軸
方向の負荷Ｆｘ、Ｆｚ、２軸方向のモーメントＭｘ、Ｍ
ｚを計測することを特徴とする請求項１〜請求項５のい
ずれか１項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。