JP2011185607A - タイヤ試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ試験装置において、ドラム表面の温度のバラツキを抑制すると共に、室温と独立して路面の温度を調整し、より安定した試験データを得る。
【解決手段】 タイヤ試験装置は、内周に擬似走行路面１６を有する円筒状ドラム１０と、前記円筒状ドラム１０を回転駆動する回転駆動手段２０と、前記円筒状ドラム１０の擬似走行路面１６に対してタイヤＴを保持して前記タイヤＴを回転させるタイヤ回転保持手段３０と、擬似走行路面１６の内部に設けられ擬似走行路面の温度を変化させる調温手段４０とを有し、上記調温手段４０は調温流体を流動させることにより調温を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドラムの内周面に形成した走行路面の下側に、ドラムの表面温度ならびに走行路面の温度制御を行うための冷却配管を設置して、ドラムの内周面に形成された氷や雪などの走行路面の温度を高精度に制御できるタイヤ試験装置に関する。

従来のドラム型氷上性能試験装置として、例えば図３に示すように、円筒型のドラム１１０内周面に擬似走行面（以下、単に走行面という）を形成し、円筒型のドラム１１０をモータ１２２で回転させ、かつその走行面に水を供給しながら冷却してその上に氷面１１０ｂを形成しておき、次に、これにタイヤ保持手段１２０で保持した試験タイヤＴ（以下単にタイヤという）を昇降用シリンダ１２４で上記氷面１１０ｂに押し付け、上記円筒型のドラム１１０及びタイヤＴをモータ１２２とモータ１１４で回転させ、かつタイヤＴを増減速しながら氷上性能の試験を行うドラム型氷上性能試験装置１００が知られている（特許文献１参照）。
このタイヤ試験装置は−５°Ｃに設定された冷凍室内に配置して、上記円筒型のドラム１１０の冷却は冷凍室内全体を冷却する空調設備を用いている。

また、従来の他の雪氷路用タイヤの室内試験では、試験装置を雰囲気が−２０°Ｃから外気温に設定可能な冷凍室内に設置して試験を行うことが（特許文献２参照）、また、さらに他の室内タイヤ耐久試験では、タイヤ耐久試験装置を空調装置により雰囲気温度を０°Ｃ以下の所定の温度に設定した恒温室内に設置してタイヤ耐久試験を行うことが示されている（特許文献３参照）。

ところが、上記のようにタイヤ試験装置を冷凍室や恒温室内においてその空調設備のみで冷却する場合、実際には、室内及びドラムの温度を常に一定に保つことは容易ではない。なお、特許文献１には、タイヤと氷盤との接触点近傍に冷却気体を吹き付けることが記載されているが、これはタイヤと氷盤との摩擦熱で発生する水を吹き飛ばすことであって、路面を冷却するためのものではない。
とくに、０°Ｃ以下の室内温度を作り出すための空調設備においては、室温の制御精度は一般的な規模の設備の場合、常温付近での室温制御と比較して、設定温度に対する実際の温度のバラツキが大きくなるため制御しにくい。したがって、タイヤの氷雪上性能試験を行う場合、温度制御が問題になる。

加えて、室温ならびに走行路面の表面温度が、設定温度に対して例えば１°Ｃ上下すると、タイヤと氷または雪の摩擦係数が大きく変動する。そのため、路面の表面温度にバラツキがあると、それが試験データを一日内または日間で変動させる要因の一つになる。
また、タイヤ試験装置を恒温室や冷凍室内に設置して、ドラム内面の短い無端の走行路にタイヤを押し付けて走行試験を行うと、同じ走行路を走行する頻度が増加するため走行路の温度が上昇する。しかし、上記従来のタイヤ試験ではタイヤ試験装置を設置した部屋全体の温度調整によりその温度の調整を行うものであるため、走行路の温度上昇に個別に対応することはできない。さらに、自然の状態では雰囲気温度と路面の温度とは差があるが、従来の冷却方法では雰囲気温度と路面の温度とを別個に温度調整することはできない。

特開２００７−０７８６６７号公報 特開平１−１０７１２８号公報 特開２００４−０３７２８８号公報

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、冷却媒体の配管をタイヤの走行路を形成したドラム内周面に沿ってその内部に設置して、タイヤ試験装置の雰囲気温度の調整とは別個独立にタイヤの走行路の温度を調節できるようにして、ドラム表面（走行面）の温度のバラツキを抑制し、より安定した試験データを得ることができるようにすることである。

本発明は、内周面に擬似走行路面を有するドラムと、前記ドラムを回転駆動する回転駆動手段と、前記ドラムの擬似走行路面に対してタイヤを回転自在に保持するタイヤ回転保持手段と、前記擬似走行路面の内部に設けられ走行路面の温度を調温する調温手段と、を有し、前記調温手段は調温用流体を流動させることにより調温を行うことを特徴とするタイヤ試験装置である。

ドラム表面の温度のバラツキを抑制して一定に保つため、より安定したタイヤ試験データを得ることができる。

本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置の正面図である。 図２Ａはタイヤ試験装置の円周管路の模式図であり、図２Ｂは円周管路と管路の接続部分近傍の断面図である。 従来のタイヤ試験装置の正面図である。

本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、要部（円筒状ドラム）を断面で示した本実施形態に係るタイヤ試験装置の正面図である。
本タイヤ試験装置１は、内周にタイヤＴが走行する走行路面１６（本実施形態では氷又は雪の走行路面）が形成された円筒状ドラム１０と、円筒状ドラム１０を回転させる回転駆動手段２０と、試験用のタイヤＴの角度や駆動制御などを行うためのタイヤ回転保持手段３０と、円筒状ドラム１０の内周面を冷却する調温手段（ここでは冷却手段）４０と、円筒状ドラム１０と回転駆動手段２０とを図１において左右に移動させる移動装置（図示せず）とからなっている。

円筒状ドラム１０は一方の端部が閉じた円筒型であって、その開口端側には、その円周に沿ってドラムの中心方向へ延在するフランジ（縁）１２が一体に形成されている。また、円筒状ドラム１０はその中心に回転軸１４を有し、回転軸１４を地面と水平に設置している。この回転軸１４は回転駆動手段２０により回転自在である。
回転駆動手段２０は、モータ２２と、モータ２２のモータ軸に連結された減速機２４とから成り、減速機２４の出力軸が上記円筒状ドラム１０の回転軸１４に一体に連結されており、モータ２２の減速された回転で回転軸１４を回転するようになっている。

タイヤ回転保持手段３０は、従来と同様に、例えばエアシリンダーのエア圧を調整する等により任意の荷重でタイヤＴを円筒状ドラム１０の内周面に押し付け可能な荷重負荷機構３１と、タイヤＴにその進行方向に対して任意の角度を付与できる、例えばエアシリンダーとリンク機構などから成る操舵角付与機構３２と、円筒状ドラム１０の回転軸１４に並行に位置するタイヤＴの取付軸Ｔａを、任意の角度に傾斜させることが可能な、これも例えばエアシリンダーとリンク機構などからなるキャンバ角付与機構３３と、タイヤに駆動力又は制動力を付与することが可能なモータなどの動力源３４と、タイヤに制動力を与えるための周知のブレーキ装置３５を有している。

冷却手段４０は、円筒状ドラム１０の上記走行路面１６の内部（ここで、「内部」とは、上記走行路面（氷または雪）を作成すると、ドラム内表面にある配管が氷または雪でできた上記走行路面の内部に埋まるという意味での内部を云う）に設けられ、路面温度の制御を行うための調温用流体である冷却用流体（ここでは冷却液）を循環させる配管４２と、配管４２とロータリーバルブ４４などの回転軸部分で流体の受け渡しが可能な手段を介して接続され、図示しない冷却液供給源に接続された冷却液給排管４６と、から成っている。
配管４２は、回転軸１４内に配置された入口側基部４２ａから、円筒状ドラム１０の開放端側とは反対側の（閉じた円筒体の）底壁内を、回転軸１４から半径方向外方に延びかつドラムの開放端側に屈曲した管路４２ｂと、管路４２ｂに接続され円筒状ドラム１０の走行路面１６の内部でコイル状に巻回された円周管路４２ｃと、円周管路４２ｃに接続され上記底壁内を半径方向内方に延びた管路４２ｄと、管路４２ｄに続き回転軸１４内に配置された出口側基部４２ｅと、から成る一連の管路である。

冷却液給排管４６は、上記配管４２の入口側管路及び出口側管路とロータリーバルブ４４を介して接続された冷却液吐出側端部と同排出側端部とから成り、円筒状ドラム１０の回転軸１４と同軸かつそれと反対方向（図１では左方向）に延び、円筒状ドラム１０の外側で下方に折曲され、更に、円筒状ドラム１０の円筒の外側を出たところで再び図中右方向に屈曲されて図示しない冷却液供給装置の例えば冷却漕に接続されている。
なお、冷却液供給装置は、要は冷却液を冷却できればよく任意のものを用いることができる。

次に、本タイヤの試験装置１の動作について説明する。
タイヤ試験装置１を所定の温度に設定された冷凍室内に配置すると共に、タイヤＴを、上記荷重負荷機構３１で円筒状ドラム１０内の走行路面１６に所定の荷重で押し付けつつ動力源３４でタイヤＴを回転させ、かつ円筒状ドラム１０をモータ２２の回転駆動力によって回転させて、上記操舵角付与機構３２、キャンバ角付与機構３３、ブレーキ装置３５等を使用して各種の氷雪上性能試験を行う。

本タイヤ試験装置１では、この氷雪上性能試験の際に、冷却液を、冷却液供給装置の冷却漕（図示せず）からポンプ（図示せず）で冷却液給排管４６、これに連結したロータリーバルブ４４を介して円筒状ドラム１０の配管４２中に給送する。給送された冷却液は回転軸１４内に配置された配管４２の入口側基部４２ａから円筒状ドラム１０の底壁内をその中心から半径方向外方に延びた管路４２ｂ、管路４２ｂに続く上記走行路面１６の内部でコイル状に巻回された円周管路４２ｃ、円周管路４２ｃから円筒体の底壁内を外周側から入口側基部４２ａまで半径方向外方から内方に向かって延びた管路４２ｄ、出口側基部４２ｅと順次流れ、出口側基部４２ｅからロータリーバルブ４４を通して、再び冷却液給排管４６の排出端に流入して、図示しない冷却液供給装置の冷却漕に戻る循環路を連続して循環する。

タイヤ試験中は冷却糟で冷却され所定温度に維持された冷却液がタイヤＴの走行路面１６の内部を絶えず循環するため、タイヤＴの走行路面１６を空調設備で設定された室温とは別に所定の冷却温度に維持することができる。これにより、円筒状ドラム１０の内周に形成された走行路面１６を室温とは別個にその温度を一定に調整することができる。

このように、本実施形態によれば、円筒状ドラム１０および走行路面１６の表面温度を、空調設備によることなく比較的容易かつ高精度に管理することができ、安定した路面状態を維持することができるため、タイヤＴの試験において、変動の少ない再現性の高いデータを取得することができる。
また、上述のように、室内温度と円筒状ドラム１０及び走行路面１６の表面温度を独立して制御することができるため、より自然に近い条件で試験を実施することができる。

即ち、自然界では地表の温度と気温との間には差があり、気温が０°Ｃを下回っても、地表は氷が溶け出す０°Ｃ以上の温度に上昇することがあり、路面に水が発生し易い状況となり、スリップ事故の原因の一つとなっている。
従来は、室温及び路面温度の制御は、空調機のみに依っていたため、室温と路面温度との間に温度差を設けることは困難であったが、本実施形態では、路面温度は上記走行路面の下側（内部）に設けた配管に冷却媒体を流通させることで個別に冷却できるため、自然環境に近い条件を実現してタイヤの性能評価試験を行うことができる。

なお、以上の実施形態では、管路４２ｂに接続され円筒状ドラム１０の走行路面１６の内部（走行路面１６の半径方向外側）の円周管路４２ｃはコイル状に巻回された一連のものとして説明したが、円周管路の第２の実施形態として、第１の実施形態のようにコイル状の一連の円周管路４２ｃではなく、円筒ドラム１０の走行路面１６に沿って円筒ドラム１０の幅方向に平行に配置された複数の独立した円周管路５０（１）・・・５０（ｎ）として構成し、各円周管路５０（１）・・・５０（ｎ）に管路５２を共通に接続する構成を採用することができる。

即ち、図２Ａはこの円周管路５０の模式図であって、図は円筒状ドラム１０のタイヤ擬似走行路面の内部に設けられた円周管路５０及び円周管路５０に対し冷却液を供給及び排出する管路５２を示している。本実施形態の管路５２は、図２Ｂに示すように単一の管体内部を冷却液の流入側と排出側に二分した構成とし、それぞれ各円周管路５０に接続されている。
上記管路５２は、第１の実施形態における管路４２ｂ、４２ｄに相当するもので、その他の構成は第１の実施形態について説明したものと同じである。

ここで、第１の実施形態におけるコイル状の円周管路４２ｃは冷却液流入側と同排出側間の管路が長いため、その間に冷却液が熱交換されて温度変化し、氷などの状態が変化する可能性があるが、第２の実施形態に係る複数の円周管路５０は、それぞれ冷却液供給・排出用の管路５２に共通に接続されており、しかも、個々の円周管路５０の管路長は第１の実施形態のコイル状の円周管路４２ｃと比較して大幅に短いため、円周管路５０中を流動中に冷却液が温度変化することは極めて少なく、氷などの状態が変化することがない。
したがって、本タイヤ試験装置に第２の実施形態に係る円周管路５０を用いることにより、より精度の高いドラム試験を行うことができる。
また、以上の説明では調温手段は冷却用のものとして説明したが、必要に応じて加熱用であってもよい。

１・・・タイヤ試験装置、１０・・・円筒状ドラム、１２・・・フランジ、１４・・・回転軸、１６・・・（疑似）走行路面、２０・・・回転駆動手段、２２・・・モータ、２４・・・減速機、３０・・・タイヤ回転保持手段、３１・・・荷重負荷機構、３２・・・操舵角付与機構、３３・・・キャンバ角付与機構、３４・・・動力源、３５・・・ブレーキ装置、４０・・・冷却手段（調温手段）、４２・・・配管、４２ｃ、５０・・・円周管路、４４・・・ロータリーバルブ、４６・・・冷却液給排管、Ｔ・・・タイヤ。

Claims (5)

1. 内周面に擬似走行路面を有するドラムと、
   前記ドラムを回転駆動する回転駆動手段と、
   前記ドラムの擬似走行路面に対してタイヤを回転自在に保持するタイヤ回転保持手段と、
   前記擬似走行路面の内部に設けられ走行路面の温度を調温する調温手段と、を有し、
   前記調温手段は調温用流体を流動させることにより調温を行うことを特徴とするタイヤ試験装置。
2. 請求項１に記載されたタイヤ試験装置において、
   前記調温用流体は冷却用流体であって、前記調温手段は冷却用流体を流通させる管路であることを特徴とするタイヤ試験装置。
3. 請求項１又は２に記載されたタイヤ試験装置において、
   前記管路は前記ドラムの擬似走行路面の内部に設けられたコイル状に巻回された配管を有することを特徴とするタイヤ試験装置。
4. 請求項３に記載されたタイヤ試験装置において、
   前記コイル状に巻回された配管はドラムの回転軸内を通り、回転軸部分で流体の受け渡しが可能な手段を介して、冷却用流体供給手段に接続された冷却媒体の給排管路に接続されていることを特徴とするタイヤ試験装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたタイヤ試験装置において、
   前記タイヤ回転保持手段は、任意の荷重でタイヤをドラムの擬似走行路面に押し付け可能な荷重負荷機構と、タイヤに駆動力又は制動力を付与可能な動力源と、タイヤにその進行方向に対して任意の角度を付与可能な操舵角付与機構と、ドラムの回転軸に並行に位置するタイヤの取り付け軸を任意の角度に傾斜させることが可能なキャンバ角付与機構とを有することを特徴とするタイヤ試験装置。

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