JP2006317308A - 回転軸の固定装置およびそれを用いたタイヤ試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回り止め機構の破損等のおそれを十分に取り除くこととともに、回転軸の所期した通りの位置決め固定を、低い設備コストの下で常に確実に行う。
【解決手段】回転軸３の端部分外周に、それの軸線方向に延在する複数本の凸条１４を設けるとともに、それらの凸条１４の全てに丁度嵌り合う複数本の凹条１６を設けたスリーブ１７を、凹条１６が凸条１４に嵌り合う前進位置と、その嵌り合いを解消する後進位置との間で往復動可能に配置し、前進位置にあるスリーブ１７の回転を拘束する回り止め機構２１を設けるとともに、スリーブ１７の進退駆動機構２７を設けてなる。
【選択図】図５

Description

この発明は、すぐれた耐久性の下で、回転軸の、所要に応じた回転位置への位置決め固定を常に確実なものとする、回転軸の固定装置およびそれを用いたタイヤ試験装置に関するものであり、たとえば、タイヤに対する動的試験と静的試験との両者を、それぞれの試験装置にわたってタイヤを移動させることなく、一定の箇所にて行う場合、とくには、静的試験による各種の剛性等の測定精度を有利に向上させることができる技術を提案するものである。

タイヤその他を取り付けた回転軸を所要の回転位置に回り止め固定するため、従来は、その回転軸をキー、ラッチその他を用いて固定すること、ブレーキによって固定すること等が広く一般に行われていた。
たとえば、特許文献１には、タイヤの動的試験機を静的試験機と兼用するべく、動的試験に当たっては、回転駆動される試験ドラムの周面に、回転軸上に装着したタイヤのトレッド面を、その回転軸の自由回転下で所要の負荷で押圧してタイヤの動的性能を測定する一方で、静的試験に当っては、静止させた試験ドラムに耐圧装置を取付け、この耐圧装置に対して、回転軸の固定下でタイヤを押圧して静的性能を測定することが記載されている。
特開昭５９−７０９４０号公報

ところで、特許文献１に記載されたところでは、タイヤの静的試験に伴う回転軸の固定を、ブレーキによって行うこととしているため、タイヤに大きな回転トルクが作用する静的試験に際してブレーキにすべりが発生して測定精度が低下するおそれが高く、一方、ブレーキの能力を、すべりが生じない程度にまで高めるときは、装置コストの増加が否めないという問題があった。

また、回転軸を、一本のキー、ラッチ等によって回り止め固定する場合には、タイヤ、ひいては、回転軸に作用する大きなトルクに起因する応力集中によって、キー、ラッチ自身が破損したり、それらの掛合部が破損したりするおそれが高かった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、それの目的とするところは、回り止め機構の破損等のおそれを十分に取り除くことはもちろん、回転軸の所期した通りの位置決め固定を、低い設備コストの下で常に確実に行うことができる、回転軸の固定装置及び、それを用いたタイヤ試験装置を提供するにある。

この発明に係る回転軸の固定装置は、回転軸の端部分外周に、それの軸線方向に延在する複数本の凸条を、たとえば、それの周方向に等ピッチで設けるとともに、それらの凸条の全てに丁度嵌り合う複数本の凹条を設けたスリーブを、凹条が凸条に嵌り合う前進位置と、その嵌り合いを解消する後進位置との間で往復動可能に配置し、少なくとも、進出位置にあるスリーブの回転を拘束する回り止め機構を設けるとともに、スリーブの進退駆動機構を設けたものである。

なおここで、回転軸に設ける複数本の凸条は、角形スプライン、ボールスプライン、セレーション等とすることができる他、回転軸の端部分を多角形外輪郭形状に形成することにより発生するそれぞれの凸隅部とすることもできる。

このような固定位置において好ましくは、前記回り止め機構を、スリーブの外周面にそれの軸線方向に延在させて設けた、先の凸条と同様に形成することができる複数本の突条と、それらの突条の全てに丁度嵌まり合うそれぞれの条溝を内周面に有する、固定側部材に連結した筒状部材とで構成する。

また好ましくは、進退駆動機構を、モータおよび、それにて回転駆動されるねじ軸と、スリーブ、たとえば、それの後端に形成した端壁に設けられてねじ軸に螺合する雌ねじ部とで構成する。
なお進退駆動機構は、上述したところに代えて、スリーブに形成した端壁に、たとえば、油圧シリンダやエアシリンダに代表されるシリンダを連結することによって構成することもできる。

そして、この発明に係るタイヤ試験装置は、試験タイヤのトレッド面を押圧する平坦面を具える静的試験部を、静止させた、動的試験用の回転ドラムの周面に対して着脱可能に配設するとともに、試験タイヤを着脱可能に装着されて、静的試験部に対して進退変位される回転軸に、先に述べたいずれかの、回転軸の固定装置を設けたものである。

このタイヤ試験装置において好ましくは、回転軸の両端部分を、球面軸受を介してフレームに支持するとともに、回転軸の一端部を、それの他端部に対して、相互に直交する二つのそれぞれの平面内で揺動変位させる駆動手段、たとえば二種類のシリンダを設ける。

この発明の、回転軸の固定装置では、回転軸の所定の回転位置での回り止め固定は、スリーブの進退駆動機構の作用下でスリーブを進出変位させて、それの内周面のそれぞれの凹条を、回転軸の端部分外周のそれぞれの凸条に丁度嵌め合わせて掛合させ、この一方で、スリーブそれ自体の回転変位を回り止め機構の作用下で、それの外周側で拘束することによって、簡単にして安価な機構をもって常に確実に行うことができる。

またここでは、回転軸に、大きなトルクが直接的もしくは間接的に作用しても、そのトルクは、回転軸の凸条と、スリーブの凹条との、複数の嵌め合わせ掛合部に十分に分散されて支持されることから、各掛合部への破損等の発生を効果的に防止することができる。

ところで、スリーブを、進退駆動機構の作用の下で、回転軸にこのように嵌合させるとともに、スリーブをその嵌合位置に拘束するときは、回転軸に振動等が入力されることがあっても、スリーブの、回転軸からの不測の抜け出しのおそれを十分に取り除くことができる。

なお、スリーブによる回転軸の、このような拘束の解除は、進退駆動機構の再度の作動によってそのスリーブを十分に後退変位させることで簡易に行うことができ、この場合もまた、スリーブを、進退駆動機構をもって後退限位置に保持することで、スリーブの、回転軸への不測の嵌まり込みを十分に防止することができる。
従って、この状態の下では、回転軸は自由に回転することができる。

ここで、回り止め機構を、スリーブの外周面に設けた複数本の突条と、固定側部材、たとえば装置機枠、床面等に連結されて、上記の全ての突条に丁度嵌まり合う条溝を有する筒状部材とで構成したときは、スリーブの、筒状部材内での所要に応じた進退運動を十分に許容する一方で、進出姿勢のそのスリーブの不測の回転を、簡単にして安価な構造の下で、突条および条溝等の破損のおそれなしに確実に防止することができる。

この場合、筒状部材側には、スリーブの進出位置のみならず、それの進退ストロークの全域にわたってスリーブ突条に嵌まり合う条溝を設けることもでき、これによれば、回転軸の凸条から離隔して位置するスリーブの後退姿勢にあっても、そのスリーブの、意図しない回動変位を拘束することができる。

また、進退駆動機構を、モータおよび、それにて回転駆動されるねじ軸と、スリーブ端壁に形成されてねじ軸に螺合する雌ねじ部とで構成したときは、たとえば、タイヤに対する静的試験を行った後のように、回転軸に作用したトルクに起因して、回転軸の凸条と、スリーブの凹条との接触面の摩擦力が大きくなっていたり、スリーブの突条と、筒状部材の条溝との接触面の摩擦力が大きくなっていたりしても、モータの作用下で、スリーブを簡易にかつ、円滑に後退変位させることができ、また、そのスリーブを、進出限位置および後退限位置のそれぞれに確実に位置決め保持することができる。
そして、これらのことは、スリーブに形成した端壁に、たとえば油圧シリンダを連結することによって進退駆動機構を構成した場合にもまた同様である。

また、以上に述べたような回転軸の固定装置のいずれかを用いたタイヤ試験装置では、静止させた回転ドラムの周面に静的試験部を取り付けるとともに、試験タイヤを装着した回転軸を、先の固定装置の作用下で所定の回転位置に回り止め固定した状態で、その回転軸、ひいては、試験タイヤを、静的試験部に向けて進出変位させて、タイヤのトレッド面を、静的試験部の平坦面に所要の力で押圧して、タイヤに対する静的試験を行う場合には、たとえば、そのときの荷重と撓み量とを測定することで、タイヤの、いわゆる上下剛性を求めることができ、また、静的試験部の少なくとも平坦面部分を、それぞれ、タイヤの中心軸方向およびトレッド周方向に変位させたときの、横力または前後力と移動量とを測定することで、それぞれ横剛性および前後剛性を求めることができ、さらに、回転軸を、試験部平坦面と平行な面内で揺動変位させて、このときのトルクと捩り角とを測定することで、タイヤの捩り剛性を求めることができる。

タイヤに対するこのような静的試験、なかでも回転軸に大きなトルクが作用する前後剛性の測定試験に当っては、回転軸は、この発明に係る前記固定装置によって、確実にかつ強固に回り止め固定されることから、すぐれた測定精度を実現し、併せて、固定装置の破損等のおそれを十分に取り除くことができる。

この一方で、タイヤの動的試験は、静的試験部を回転ドラムの周面から取り外すとともに、回転軸の固定を、スリーブの後進変位によって解除した後、回転ドラムの、所要速度での回転駆動と、たとえば回転自在とした回転軸上のタイヤ、ひいては、それのトレッド面の、ドラム周面への押圧とを所要の順序で行うことによって開始することができ、このような動的試験は、回転軸と回転ドラムとのそれぞれの中心軸線を相互に平行とした姿勢の下にて行い得ることはもちろん、たとえば、回転軸の少なくとも一端部を、上方側もしくは下方向へ向けて揺動させてタイヤにスリップ角を付与した状態、および、回転軸の少なくとも一端部を、回転ドラムに接近もしくは離隔する方向に揺動させてタイヤにキャンバ角を付与した状態の下でも行うことができる。

ここで、回転軸の両端部分を、球面軸受を介してフレームに支持するとともに、回転軸の一端部を他端部に対して変位させる駆動手段を設けた場合には、その駆動手段により、回転軸の所要の揺動変位を、確実かつ容易に行うことができ、球面軸受けの作用下で、回転軸の、フレーム内での変位を十分円滑に行わせることができる。

図１は、この発明に係るタイヤ試験装置の実施の形態を示す略線平面図であり、図２はその装置の要部側面図である。

図中１は、タイヤの動的試験に際して、図示しないモータによって回転駆動される回転ドラムを示し、この回転ドラム１の周面は、所要に応じた路面材料、セーフティウォーク等を配設したものとすることもできる。

また、２は試験タイヤを、３は、そのタイヤ２を着脱可能に装着した回転軸をそれぞれ示し、ここでは、この回転軸３の両端部分をヨーク状のフレームからなるキャリッジ４の先端部に、球面軸受５を介して回転自在に支持する。
なお、ここでは回転自在としたこの回転軸３は、たとえば、クラッチ機構、等速自在継手等を介して、図示しない回転駆動手段に連結することもでき、これによれば、タイヤの動的試験に当って、回転ドラム１と試験タイヤ２との間に、所要のスリップ率等を付与することが可能となる。

図中６は、回転ドラム１の停止固定下で、その周面に所要に応じて着脱される静的試験部を示し、この静的試験部６は、回転ドラム１の凸曲面に面接触してその凸部を吸収するベースプレート７と、このベースプレート７に対して、たとえば、図２に矢印Ａで示す上下方向および、図１に矢印Ｂで示す左右方向に往復変位される平坦プレート８とを具えるとともに、その平坦プレート８に作用する所定の方向の力を検出する、図示しないセンサたとえばロードセルを具える。

ところで、回転軸３を支持する、ヨーク状フレームからなるキャリッジ４は、たとえば、図３に略線斜視図で示すように、一対のベースレール９上を、負荷シリンダ１０の作用下で往復変位されるキャリア１１に対し、中心軸線の周りに揺動自在に組付けることができ、このような組付け構造によれば、負荷シリンダ１０の作用下で、回転軸３上のタイヤ２のトレッド面２ａを、回転ドラム１の周面または、静的試験部６の平坦プレート８に所要の力で押圧することができ、また、そのキャリッジ４を、たとえば、一端を、図４に略線正面図で示すようにキャリア１１に取付けたシリンダ１２によって、それの中心軸線、図３に示すところでは、後方側へ突出させて設けた中心軸４ａの周りに揺動変位させて、回転軸３のそれぞれの端部分の相互を、たとえばそれの長さ中心位置等を境として上下逆方向に変位させることで、回転軸３上のタイヤ２に所要に応じた、スリップアングルを付与することができ、またそのタイヤ２を、平坦プレート８に対し、トレッド幅の中央位置の周りで捩り変位させることができる。

またここでは、キャリッジ４のいずれか一方のアーム部４ｂ、図１および３に示すところでは右側に位置するアーム部４ｂの内側に、球面軸受５の押し引き変位をもたらすシリンダ１３を配設し、このシリンダ１３により、各球面軸受５の作用の下で、回転軸３の、たとえば±５°を限界とした（使用する球面軸受により限界が異なる）、図１に仮想線で例示するような水平面内での揺動変位を行わせることで、タイヤ２への所要に応じたキャンバ角の付与を可能とする。

ここで、試験タイヤ２の静的試験のために、回転軸３の一方の軸端部分側に設けられる、この発明に係る固定装置は、たとえば、図５に部分を断面として示すようにして構成することができ、この固定装置では、回転軸３の、一方の小径端部分を、その周面に、軸線方向に延在する複数本の凸条１４を、たとえば、周方向に等間隔に形成したスプライン軸部分１５とするとともに、このスプライン軸部分１５の外周側に、その軸部分１５のそれぞれの凸条１４と丁度嵌り合う複数本の凹条１６を有するスリーブ１７を、凹凸条１６、１４が相互に完全に嵌り合う、図６の上半部に示す前進限位置と、その嵌り合いが解消される、図６の下半部に示す後退限位置との間で往復動可能に配設する。

またここでは、スリーブ１７の外周に、それの軸線方向に延在させて、周方向に等間隔に設けた複数本の突条１８と、固定側部材に連結されて、内周面に、それらの突条１８と丁度嵌り合う複数本の条溝１９を設けた筒状部材２０とからなる回り止め機構２１を設け、この回り止め機構２１により、少なくとも、スリーブ１７の凹条１６が、スプライン軸部分１５の凸条１４に嵌り合っている状態の下での、そのスリーブ１７の回転を確実に阻止する。

そしてさらには、前記筒状部材２０から後方側へ、スリーブ１７と干渉しない長さで突出させて設けたハウジング２２の端壁２２ａの外側に、減速機２３を介してモータ２４を取り付けるとともに、そのモータ２４によって回転駆動されるねじ軸２５をハウジング内に設け、このねじ軸２５を、スリーブ１７に形成した後端壁１７ａに設けた雌ねじ部２６に螺合させることで、スリーブ１７の進退駆動機構２７を構成する。

以上のように構成してなる、回転軸の固定装置において、進退駆動機構２７の作動によってスリーブ１７をそれの後退限位置まで後退させるとともに、そこに保持することによって、回転軸３を、スリーブ１７および回り止め機構２１による拘束から完全に解放したときは、その回転軸３の自由な回転が担保されることになるので、回転ドラム１の回転駆動下で、回転軸３に装着した試験タイヤ２に対する所要の動的試験を行うことができる。

この一方で、試験タイヤ２の静的試験は、回転ドラム１の停止下での、それの周面への静的試験部６の取付けと、固定装置による、回転軸３の回り止め固定とを所要の順序で行うことによって、それの開始を準備することができる。

この場合の、回転軸３の回り止め固定は、進退駆動機構２７の再度の作動によってスリーブ１７を進出限位置まで変位させるとともに、そこに保持して、回転軸３のスプライン軸部分１５を、回り止め機構２１の作用下で、それに丁度嵌り合うスリーブ１７を介して筒状部材２０に掛合させることによって行うことができ、このことによれば、タイヤの静的試験中に回転軸３に入力されるトルクが大きくなっても、回転軸３の、スリップによる回動変位を確実に阻止するとともに、それぞれの嵌め合い掛合部等への破損の発生を十分に防止することができる。

ところで、回転軸３をこのように回り止め固定した状態での、試験タイヤ２の静的試験、たとえば各種の剛性の測定は先に述べたようにして行うことができる。
すなわち、試験タイヤ２の上下剛性は、負荷シリンダ１０の作用によって、回転軸３上のタイヤ２のトレッド面２ａを、静的試験部６の平坦プレート８に押圧して、そのときの荷重の大きさと、タイヤ２の撓み変形量とを測定することで求めることができ、また、タイヤ２の横剛性は、タイヤトレッド面２ａの、平坦プレート８への押圧状態で、その平坦プレート８を、図１に矢印Ｂで示すように、タイヤ２の中心軸線方向、すなわち、左右方向に往復運動させたときの、横力と移動量とを測定することで、そして前後剛性は、その平坦プレート８を、図２に矢印Ａで示すように上下方向に往復運動させたときの、前後力と移動量とを測定することでそれぞれ求めることができる。

そして、試験タイヤ２の捩り剛性は、平坦プレート８へのトレッド面２ａの押圧下で、シリンダ１２の作用下で、キャリッジ４をその中心軸線の周りで揺動させて、それぞれのアーム部４ｂの相互を上下逆方向に変位させたときのトルクと捩り角とを測定することで求めることができる。

図７は、スリーブ１７の進退駆動機構２７の他の構成例を示す要部断面図である。
ここに示す進退駆動機構２７は、ハウジング２２の端壁２２ａの外側に、前述した減速機２３およびモータ２４に代えて、たとえば油圧もしくはエアシリンダ等とすることができるシリンダ２８を取り付けるとともに、そのロッド２９の先端部を、スリーブ後端壁１７ａに設けたボス３０に連結することにより構成してなり、この進退駆動機構２７によれば、先に述べた進退駆動構成より簡単な構造の下で、スリーブ１７に、より速やかな進退変位を行わせることができる。

以上この発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明したが、たとえば、タイヤトレッド面２ａの、平坦プレート８への初期当接位置を相対的に変化させる必要が生じたときは、図に矢印Ａ、Ｂで示すように、相互に直交する方向に駆動変位されるその平坦プレート８を、所要の方向へ所要の量だけ変位させて、平坦プレート８の作動原点を所期した通りの位置に調整することで容易に対応することができる。
また、平坦プレート８に当接するタイヤトレッド面２ａの、円周方向位置の変更は、たとえば、回転軸３を位置決め固定するに先だって、その回転軸上に装着したタイヤ２のトレッド面２ａに、所要に応じて昇降変位されてエンドレスに走行駆動されるゴムベルト、ゴムクローラ、ローラ等を接触させて、そのタイヤ２を、回転軸３とともに所要の角度範囲にわたって回動変位させることによって行うことができる。

タイヤ試験装置の実施形態を示す略線平面図である。 図１の要部側面図である。 キャリッジの組付け構造を示す略線斜視図である。 キャリッジ揺動シリンダの組付け態様を例示する略線正面図である。 固定装置の実施形態を、部分を断面として示す平面図である。 スリーブの作用を示す要部拡大図である。 進退駆動機構の他の構成例を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 回転ドラム
２ 試験タイヤ
２ａ トレッド面
３ 回転軸
４ キャリッジ
４ａ 中心軸
４ｂ アーム部
５ 球面軸受
６ 静的試験部
７ ベースプレート
８ 平坦プレート
９ ベースレール
１０ 負荷シリンダ
１１ キャリア
１２，１３ シリンダ
１４ 凸条
１５ スプライン軸部分
１６ 凹条
１７ スリーブ
１７ａ 後端壁
１８ 突条
１９ 条溝
２０ 筒状部材
２１ 回り止め機構
２２ ハウジング
２２ａ 端壁
２３ 減速機
２４ モータ
２５ ねじ軸
２６ 雌ねじ部材
２７ 進退駆動機構
２８ シリンダ
２９ ロッド
３０ ボス
Ａ 上下方向
Ｂ 左右方向

Claims (6)

1. 回転軸の端部分外周に、それの軸線方向に延在する複数本の凸条を設けるとともに、それらの凸条に丁度嵌り合う複数本の凹条を設けたスリーブを、凹条が凸条に嵌り合う前進位置と、その嵌り合いを解消する後退位置との間で往復動可能に配置し、少なくとも、前進位置にあるスリーブの回転を拘束する回り止め機構を設けるとともに、スリーブの進退駆動機構を設けてなる回転軸の固定装置。
2. 前記回り止め機構を、スリーブの外周面にそれの軸線方向に延在させて設けた複数本の突条と、固定側部材に連結されて、それらの突条に丁度嵌り合う条溝を有する筒状部材とで構成してなる請求項１に記載の回転軸の固定装置およびそれを用いたタイヤ試験装置。
3. 進退駆動機構を、モータおよび、それにて回転駆動されるねじ軸と、スリーブに形成した端壁に設けられて、ねじ軸に螺合する雌ねじ部とで構成してなる請求項１もしくは２に記載の回転軸の固定装置およびそれを用いたタイヤ試験装置。
4. 進退駆動機構を、スリーブに形成した端壁にシリンダを連結することによって構成してなる請求項１もしくは２に記載の回転軸の固定装置およびそれを用いたタイヤ試験装置。
5. 試験タイヤのトレッド面を押圧する平坦面を具える静的試験部を、静止させた回転ドラムの周面に対して着脱可能に配設するとともに、試験タイヤを着脱可能に装着されて、静的試験部に対して進退変位される回転軸に、請求項１〜４のいずれかに記載の固定装置を設けてなるタイヤ試験装置。
6. 回転軸の両端部分を、球面軸受を介してフレームに支持するとともに、回転軸の一端部を、それの他端部に対して、相互に直行する二つのそれぞれの平面内で変位させる駆動手段を設けてなる請求項５に記載のタイヤ試験装置。

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