JP2012145503A - スピンドル構造およびこれを備えたタイヤ試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】試験精度の悪化を防止することができるようにする。
【解決手段】下スピンドル２７の端に位置するプランジャ２８の凸部２８ｐに上スピンドル４７の凹部４７ｐを係合させる際に、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、軸心間のずれや傾きが解消するように、積層ゴム支承４１が上ハウジング４６の上端、ひいては、上スピンドル４７の上端を変位させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの性能試験を行うタイヤ試験機およびこれに設けられたスピンドル構造に関する。

タイヤの性能試験を行うタイヤ試験機として、特許文献１には、ベースフレームである基部に固定され、回転可能な下スピンドルを有する下チャックと、交差梁に取り付けられ、回転可能な上スピンドルを有する上チャックとを備え、上チャックが下チャックに対して上下動する調節式チャック装置を備えたものが開示されている。タイヤが下チャック上へ搬送され、上チャックが下降して上チャックの上リムと下チャックの下リムとでタイヤをチャッキングした後、上スピンドルの下端に位置する雌部と下スピンドルの上端に位置する雄部とが係合されることで、下スピンドルの軸心と上スピンドルの軸心とが一致される。その後、タイヤの内部空間に空気が供給され、下スピンドル及び上スピンドルが回転されることで、タイヤを回転させて、各種の性能試験が行われる。

特許第４０１１６３２号公報

しかしながら、特許文献１のタイヤ試験機において、組立精度などの事情により、上スピンドルの軸心が下スピンドルの軸心に対してずれていたり傾いていたりすると、それによってスピンドル軸の振れ回りが大きくなり、測定精度に悪影響を及ぼす。また、上スピンドルの雌部と下スピンドルの雄部との係合時に、不要な応力が上スピンドルや下スピンドル、これらを支承する軸受などに作用して、寿命等に悪影響を与える。また、軸心間のずれ量や傾き量が大きいと、雌部と雄部とが完全に係合できず、ずれたままになる可能性もある。このように、上スピンドルの軸心が下スピンドルの軸心に対してずれていたり傾いていたりすると、正確な試験を行うことができず、試験精度が悪化し、またスピンドル寿命が低下するという問題がある。

本発明の目的は、試験精度の悪化を防止することが可能なスピンドル構造およびこれを備えたタイヤ試験機を提供することである。

本発明におけるスピンドル構造は、タイヤ試験機に設けられ、タイヤを回転させるためのスピンドル構造であって、上下方向の中心軸まわりに回転可能であって、上下方向に固定された固定側スピンドルと、前記固定側スピンドルの端に一端が係合され、前記中心軸まわりに回転可能であるとともに、上下方向に動かすことが可能な可動側スピンドルと、前記可動側スピンドルの他端側に設けられ、水平方向および水平方向に対して傾く方向に当該他端を変位させることが可能な軸心調整用構造体と、を有することを特徴とする。

上記の構成によれば、固定側スピンドルの端に可動側スピンドルの一端を係合させる際に、組立精度などの事情により、可動側スピンドルの軸心が固定側スピンドルの軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、軸心間のずれや傾きが解消するように、軸心調整用構造体が可動側スピンドルの他端を変位させる。これにより、可動側スピンドルの軸心が固定側スピンドルの軸心に一致するようになるので、固定側スピンドルの端に可動側スピンドルの一端を係合させることができる。また、固定側スピンドルと可動側スピンドルとの係合時に不要な応力が固定側スピンドルや可動側スピンドル、これらを支承する軸受などに作用することがない。よって、試験精度の悪化を防止することができる。

また、本発明におけるスピンドル構造において、前記軸心調整用構造体が、ゴムシートと鋼板とを交互に積層させてなる積層ゴム支承であってよい。上記の構成によれば、タイヤの性能試験は、固定側スピンドルと可動側スピンドルとを係合した状態でタイヤに圧縮空気を導入して行われるため、タイヤの内圧によって固定側スピンドルおよび可動側スピンドルには両者を離隔させようとする分離力が作用する。この分離力は上下方向に強く作用する一方、上下方向以外の方向にはほとんど作用しない。積層ゴム支承は、鋼板を積み上げる方向が圧縮方向となり分離力に対するバネ定数が大きい一方、圧縮方向と直交するせん断方向およびせん断方向に対して傾く方向にはバネ定数が小さく容易に変形する。この積層ゴム支承の圧縮方向をタイヤ試験機の上下方向と一致させるように積層ゴム支承を可動側スピンドルの上端部に配置する。すなわち、水平方向および水平方向に対して傾く方向に可動側スピンドルの端を変位させる積層ゴム支承をこのように可動側スピンドルの上端部に配置することで、固定側スピンドルの軸心に添うよう可動側スピンドルが変位し軸心のずれや傾きを解消して、固定側スピンドルと可動側スピンドルとを上下方向に係合させることができるとともに、分離力に耐えることができる。

また、本発明におけるスピンドル構造において、前記軸心調整用構造体は、上下方向に離隔された２つのプレートと、前記２つのプレートの間に封入された非圧縮性の液体と、前記２つのプレートの隙間を封止するシールと、を有していてよい。上記の構成によれば、タイヤの性能試験は、固定側スピンドルと可動側スピンドルとを係合した状態でタイヤに圧縮空気を導入して行われるため、タイヤの内圧によって固定側スピンドルおよび可動側スピンドルには両者を離隔させようとする分離力が作用する。この分離力は上下方向に強く作用する一方、上下方向以外の方向にはほとんど作用しない。上下方向に離隔された２つのプレートの間に非圧縮性の液体が封入された軸心調整用構造体は、上下方向が圧縮方向となり分離力に対するバネ定数が大きい一方、水平方向および水平方向に対して傾く方向にはシールのバネ定数を拘束力として容易に変形する。そのため、固定側スピンドルの軸心と可動側スピンドルの軸心とのずれや傾きを解消して、固定側スピンドルと可動側スピンドルとを上下方向に係合させることができるとともに、分離力に耐えることができる。

また、本発明におけるタイヤ試験機は、上記のスピンドル構造を有していることを特徴とする。

上記の構成によれば、組立精度などの事情により、可動側スピンドルの軸心が固定側スピンドルの軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、固定側スピンドルに可動側スピンドルを係合させることができるので、試験精度の悪化を防止することができる。

本発明のスピンドル構造およびこれを備えたタイヤ試験機によると、可動側スピンドルの軸心が固定側スピンドルの軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、軸心間のずれや傾きが解消するように、軸心調整用構造体が可動側スピンドルの他端を変位させる。これにより、可動側スピンドルの軸心が固定側スピンドルの軸心に一致するようになるので、軸心間のずれや傾きによるスピンドル軸の振れ周りが抑制される。また、固定側スピンドルと可動側スピンドルとの係合時に不要な応力が固定側スピンドルや可動側スピンドル、これらを支承する軸受などに作用することがない。よって、試験精度の悪化を防止することができる。

タイヤ試験機を示す側面図である。 図１の要部Ｂの拡大図である。 図１の要部Ｂの拡大図である。 図１の要部Ｃの拡大図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

［第１実施形態］
（タイヤ試験機の構成）
本実施形態によるタイヤ試験機１は、図１に示すように、下フレーム２０、下フレーム２０上に取り付けられた一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ間に架け渡された鉛直方向に移動可能なビーム４０、及び、下フレーム２０とビーム４０との間に設けられ、タイヤ１０を回転させるためのスピンドル構造１１を有する。

下フレーム２０は、例えばＨ型、Ｉ型等の鋼材からなり、水平方向に延在している。鉛直フレーム３０ａ，３０ｂは、例えば角型鋼管からなり、下フレーム２０の上面にボルト・ナット等を介して固定されている。鉛直フレーム３０ａ，３０ｂは、下フレーム２０から鉛直方向上方に延在している。鉛直フレーム３０ａ，３０ｂにおける互いに対向する側面には、それぞれリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂが取り付けられている。また、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂにはそれぞれボールネジ３１ａ，３１ｂが設けられている。ボールネジ３１ａ，３１ｂは、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂそれぞれの内部空間内において、鉛直方向に延在している。一対の鉛直フレーム３０ａ,３０ｂは、強度に差が生じないように実質的に同一の形状とされており、下フレーム２０の長手方向中心に対して回転対称に配置されている。

ビーム４０は、例えばＨ型、Ｉ型等の鋼材からなり、両端がボールネジ３１ａ，３１ｂそれぞれのナットと接続されている。そして、ビーム４０は、ボールネジ３１ａ，３１ｂ及びリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂを介して一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに支持されている。ビーム４０は、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ間で水平方向に延在しつつ、ボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴ってリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂにガイドされながら鉛直方向上方又は下方に移動する。ビーム４０の鉛直方向に関する位置は、鉛直フレーム３０ｂに設けられた直線センサ（リニアセンサとも言う）３５により検出される。また、ビーム４０は、その長手方向中心（後述する上チャック４５の回転中心）を境として強度に差が生じないように、その長手方向中心に対して回転対称な形状とされている。

ボールネジ３１ａ，３１ｂの各々には、モータ３２ａ，３２ｂ及び電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂが設けられている。即ち、ボールネジ３１ａ，３１ｂは、別々のモータ３２ａ，３２ｂによって同期駆動され、また、モータ３２ａ，３２ｂとの間に設けられている電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂにより回転が停止される。

（スピンドル構造の構成）
スピンドル構造１１は、下フレーム２０に取り付けられた下チャック２５、及び、ビーム４０に取り付けられた上チャック４５を有する。上チャック４５は、ビーム４０の長手方向中央に取り付けられており、ボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴って、ビーム４０に保持されつつ一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに沿って鉛直方向上方又は下方に移動する。また、上チャック４５は、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂにより、ビーム４０と共に鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定される。即ち、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂは、分離力による上下チャック２５，４５の相対的移動（ビーム４０の鉛直方向の移動）を禁止する。ここで、分離力とは、上チャック４５と下チャック２５とを離隔させようとする力である。

下チャック２５は、下フレーム２０の長手方向中央に配置されている。下チャック２５は、下フレーム２０に移動不能に固定された下ハウジング２６、下ハウジング２６内に配置された下スピンドル２７、下スピンドル２７内に配置されたプランジャ２８、及び、下スピンドル２７の上端に固定された下リム２９を含む。

下スピンドル（固定側スピンドル）２７は、図示しないモータの駆動により、上下方向の中心軸Ａまわりに回転する。後述するように、中心軸Ａは上スピンドル４７の回転軸でもある。なお、本実施形態において、上下方向とは、鉛直方向だけでなく、鉛直方向に対して傾いた方向を含む。また、下スピンドル２７は、下フレーム２０に固定された下ハウジング２６によって上下方向に固定されている。プランジャ２８は、下スピンドル２７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。また、プランジャ２８は、下スピンドル２７が鉛直方向に伸縮不能であるのに対し、エアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動により鉛直方向に伸縮（下スピンドル２７に対して相対移動）可能である。

プランジャ２８は、鉛直方向に細長い棒部材であり、その鉛直方向上端は、外側面が鉛直方向に対して傾斜した傾斜面を含むテーパー形状の凸部２８ｐとなっている。また、プランジャ２８の内部には、鉛直方向に沿って、下端から上端近傍に亘って、空気供給穴２８ｘが形成されている。空気供給穴２８ｘは、プランジャ２８の下端に配置されたロータリージョイント２８ｙに接続されている。下リム２９は、下スピンドル２７の上端を囲むように配置されており、下スピンドル２７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。

上チャック４５は、ビーム４０に上端部４６ａが取り付けられた上ハウジング４６、上ハウジング４６内に配置された上スピンドル４７、及び、上スピンドル４７の下端に固定された上リム４９を含む。上スピンドル４７の鉛直方向下端は、プランジャ２８の上端の凸部２８ｐと係合可能な凹部４７ｐとなっている。即ち、この凹部４７ｐの内側面は、鉛直方向に対してプランジャ２８の凸部２８ｐと同じ角度で傾斜した傾斜面である。

上スピンドル（可動側スピンドル）４７は、下スピンドル２７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。また、上スピンドル４７は、ビーム４０によって上下方向に移動可能である。上リム４９は、上スピンドル４７の下端を囲むように配置されており、上スピンドル４７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。上チャック４５の側方には、上リム４９からタイヤ１０を剥離するタイヤストリッパ４８が設けられている。

上チャック４５及び下チャック２５は、下フレーム２０の長手方向中心において、互いに鉛直方向に対向する位置に配置されている。即ち、下チャック２５の下スピンドル２７、プランジャ２８、及び下リム２９、並びに、上チャック４５の上スピンドル４７及び上リム４９の回転軸である中心軸Ａは、下フレーム２０の長手方向中心と一致している。

図１の要部Ｂを拡大した図である図２に示すように、スピンドル構造１１は、上ハウジング４６の上端部４６ａの上端４６ｂに固定された積層ゴム支承（軸心調整用構造体）４１を有している。ビーム４０は、上ハウジング４６の上端部４６ａを収容する円筒部４０ａ、および、円筒部４０ａに固定されて円筒部４０ａの上側の開口を塞ぐ蓋部材４０ｂを有している。上ハウジング４６の上端部４６ａは、積層ゴム支承４１を介して蓋部材４０ｂに取り付けられている。

積層ゴム支承４１とは、薄いゴムシートと鋼板とを交互に積層させ、これをゴムでコーティングしたものである。このような積層ゴム支承４１は、図示の圧縮方向（隣合う鋼板が互いに近づく方向）へのゴムの変形が鋼板で拘束されている。そのため、積層ゴム支承４１は、圧縮方向に対するバネ定数が大きく圧縮荷重に対し変形しにくい。一方、図示のせん断方向（隣合う鋼板が互いにずれる方向）およびせん断方向に対して傾く方向の力に対するバネ定数が小さく、せん断方向およびせん断方向に対して傾く方向に比較的大きく変形する。積層ゴム支承４１の一例として、建築物の免振に用いられる免振用ゴム支承を挙げることができる。

ここで、積層ゴム支承４１の積層方向をタイヤ試験機１の上下方向とし、上スピンドル４７の基端側に配置する。このように配置すると、積層ゴム支承４１は、上スピンドル４７（および上ハウジング４６）を上方に押し上げる力である分離力に対するバネ定数が大きくなる一方、それと直交する水平方向および水平方向に対して傾く方向にはバネ定数が小さく容易に変形することができる。これにより、積層ゴム支承４１は、水平方向および水平方向に対して傾く方向に上ハウジング４６の上端４６ｂを変位させることが可能となっている。即ち、積層ゴム支承４１は、水平方向および水平方向に対して傾く方向に上スピンドル４７の上端を変位させることが可能となっている。

以下、水平位置調整ボルト６０および傾き調整ボルト５６に関して具体的に説明する。円筒部４０ａの外周には、複数の水平位置調整ボルト６０が均等割付けで取付けられている。詳しくは、各水平位置調整ボルト６０は、円筒部４０ａの外周に取付けられ蓋部材４０ｂの外周面の側方へと突出する取付部材を介して蓋部材４０ｂ側方に位置するように設けられている。そして、各水平位置調整ボルト６０は、取付部材に対する位置を調整することで、ビーム４０に対する蓋部材４０ｂの水平方向位置ないしは積層ゴム支承４１を介して上端部４６ａの水平方向位置を調整可能としている。すなわち、各水平位置調整ボルト６０を位置調整することで、下スピンドル２７に対する上スピンドル４７の水平位置を予め微調整することができる。これによって上下スピンドル２７，４７が係合する前にある程度上下スピンドル２７，４７の水平位置あわせをすることができる。

積層ゴム支承４１のゴム支承下フランジ５８ｂに固定された上ハウジング４６の上端４６ｂには、複数の傾き調整ボルト５６が円周方向で均等割付けされるように取付けらている。詳しくは、上ハウジング４６の上端４６ｂには、傾き調整ボルト５６の下端に形成されたネジ部が植え込まれており、このネジ部は上ハウジング４６の上端４６ｂに対して回り止めされている。また、傾き調整ボルト５６の上端に形成されたネジ部が、積層ゴム支承４１のゴム支承上フランジ５８ａとゴム支承上フランジ５８ａ上面に下端面が接するカラー５７とを貫通するように設けられいる。また、傾き調整ボルト５６の上端に形成されたネジ部には、カラー５７の上端面に対する締め付けを調整して傾き調整ボルト５６の上下方向の位置を調整して固定するダブルナットが設けられている。そして、ダブルナットの位置調整により各傾き調整ボルト５６を上下方向で位置調整することで、ビーム４０に対して、上ハウジング４６の上端部４６ａの傾きを調整することができ、ひいては下スピンドル２７に対する上スピンドル４７の傾きを予め微調整することができる。これによって上下スピンドル２７，４７が係合する前にある程度上下スピンドル２７，４７の傾きあわせをすることができる。

なお、上下スピンドル２７，４７が係合した後、積層ゴム支承４１に対して実際に荷重がかかった時には、圧縮力により積層ゴム支承４１が僅かに圧縮されてカラー５７とゴム支承上フランジ５８ａの間の締め付けが緩み、カラー５７とカラー５７の上端部を締め付けているナットのと間に僅かに隙間が形成され、積層ゴム支承４１が水平に移動することを妨げない（許容する）構造となっている。

（試験方法）
次に、図１を参照し、タイヤ試験機１によるタイヤ１０の試験方法について説明する。なお、以下に述べるタイヤ試験機１各部の動作は、タイヤ試験機１を備えたタイヤ試験システムのコントローラ（図示せず）によって制御される。

先ず、タイヤ１０は、図示しない入口コンベア上に導入され、入口コンベア上でビード部に潤滑剤が塗布される。その後タイヤ１０は、入口コンベアから図示しないセンターコンベア上に受け渡され、センターコンベアにより下リム２９の上方に搬送される。そして、タイヤ１０を保持するセンターコンベアが下降されることで、タイヤ１０が下チャック２５の下リム２９上に載置される。

ビーム４０は、タイヤ１０が入口コンベアからセンターコンベア上に送り出される間、上チャック４５がタイヤ１０に干渉しない待機位置にて、停止している。待機位置は、タイヤ１０の幅に応じて、上リム４９がタイヤ１０に干渉しない程度のできるだけ下方の位置に、設定される。このような設定により、上チャック４５の待機位置から後述の試験位置に向けての下降にかかる時間を短縮することができる。

ビーム４０は、上述したセンターコンベアの下降開始と同時に、待機位置から下方への移動を開始する。これと同時に、プランジャ２８がエアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動によって上方への延伸を開始する。ビーム４０の移動はボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴うものである。また、直線センサ３５によってビーム４０の位置が監視されながらモータ３２ａ，３２ｂの駆動が制御される。そして、ビーム４０の位置がプランジャ２８の凸部２８ｐと上スピンドル４７の凹部４７ｐとの係合位置に近づいたことを直線センサ３５により検知すると、モータ３２ａ，３２ｂが減速するように制御される。

ビーム４０は、係合位置に達した後、上チャック４５によりプランジャ２８を押し下げつつ、さらに下降する。ビーム４０が係合位置から試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）に至ったことを、プランジャ２８のガイド部材（図示せず）に設けられた図示しない直線センサ（リニアセンサとも言う）により検知すると、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂによりボールネジ３１ａ，３１ｂの回転が停止され、ビーム４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定される。これにより、下チャック２５の軸心と上チャック４５の軸心とが位置合わせされる。つまり、下スピンドル２７の軸心と上スピンドル４７の軸心とが位置合わせされる。

なお、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向の位置検出は、直線センサ３５による検出結果を用いて行ってもよいし、或いは、直線センサ３５に代えて、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置を検出するリミットスイッチのような検出手段による検出結果を用いて行ってもよい。直線センサ３５やリミットスイッチは、検出結果としてビーム４０が下限位置（例えば下限位置は、上記したような凸部２８ｐと凹部４７ｐとが係合する位置）に到達する直前にビーム４０の速度を低下させるトリガーとなる信号を出力するように設けるだけでなく、ビーム４０が上限位置に到達する直前にビーム４０の速度を低下させるトリガーとなる信号を出力するように設けることが望ましい。

また、プランジャ２８とともに移動している上チャック４５の位置を検出し位置決めするための検出手段は、例えば、プランジャ２８のガイド部材に取り付けられた直線センサの他、プランジャ２８自体に取り付けられた直線センサ又はエアシリンダ２８ａ，２８ｂに内蔵された直線センサ等であってよい。いずれの場合も、検出手段により検出されるプランジャ２８の延伸距離に基づいて、位置決めを行えばよい。

なお、上記の例では、直線センサ３５の検出結果によって、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置の検出を行い、プランジャ２８側の直線センサの検出結果によって、上チャック４５を試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）に位置決めするようにした。しかし、直線センサ３５の検出結果によって、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置の検出と、上チャック４５の試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）への位置決めとを行うようにしてもよい。

この場合、ビーム４０は、センターコンベアの下降開始と同時に、待機位置から下方への移動を開始する。ビーム４０の移動はボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴うものであり、直線センサ３５によってビーム４０の位置が監視されながら各モータ３２ａ，３２ｂの駆動が制御される。そして、上チャック４５が試験位置に到達すると、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂによりボールネジ３１ａ，３１ｂの回転が停止され、ビーム４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定される。このときプランジャ２８の凸部２８ｐは図１に示す位置よりも下方に位置している。その後、プランジャ２８がエアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動によって上方に延伸し、プランジャ２８の凸部２８ｐと上スピンドル４７の凹部４７ｐとが係合する。これにより、下チャック２５の軸心と上チャック４５の軸心とが位置合わせされる。

ここで、組立精度などの事情により、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に対してずれていたり傾いていたりすると、上スピンドル４７の凹部４７ｐとプランジャ２８の凸部２８ｐとの係合後に、スピンドル軸の振れ回りが大きくなり、測定精度に悪影響を及ぼす。また、不要な応力が上スピンドル４７や下スピンドル２７、これらを支承する軸受などに作用して、寿命等に悪影響を与える。また、軸心間のずれ量や傾き量が大きいと、凹部４７ｐと凸部２８ｐとが完全に係合できず、ずれたままになる可能性もある。このように、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に対してずれていたり傾いていたりすると、正確な試験を行うことができなくなり、試験精度が悪化するとともにスピンドル寿命に悪影響を及ぼす。

しかし、図２に示すように、上ハウジング４６の上端部４６ａと蓋部材４０ｂとの間には、積層ゴム支承４１が設けられている。そして、積層ゴム支承４１は、水平方向および水平方向に対して傾く方向にバネ定数が小さく容易に変形することで、上ハウジング４６の上端４６ｂ、ひいては、上スピンドル４７の上端を水平方向および水平方向に対して傾く方向に変位させることが可能である。この積層ゴム支承４１は、凸部２８ｐの傾斜面に接触した凹部４７ｐの傾斜面がビーム４０の下降とともに凸部２８ｐの傾斜面を摺動するのに伴って、軸心間のずれや傾きが解消するように、上スピンドル４７の上端を変位させる。これにより、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に一致する。

上記のようにして上チャック４５が鉛直方向に関して位置合わせされた状態で移動不能に固定され、上下チャック２５，４５が上下方向に係合したとき、上下チャック２５，４５間に挟持されたタイヤ１０の内部空間は封止されている。この状態において、ロータリージョイント２８ｙにつながる電磁弁が駆動され、空気供給穴２８ｘを介してタイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給される。すると、タイヤ１０の内圧によって下チャック２５および上チャック４５には両者を離隔させようとする分離力が作用する。この分離力は上下方向に強く作用する一方、上下方向以外の方向にはほとんど作用しない。積層ゴム支承４１は、上下に隣合う鋼板同士が近づく圧縮方向に作用する荷重に対してバネ定数が大きく、わずかに圧縮されるだけで、上チャック４５（上スピンドル４７）を押し上げる分離力に耐えることができる。そしてタイヤ１０の空気圧が所定の圧力となったタイミングで、圧縮空気の供給が停止される。

その後、下スピンドル２７を回転させるモータの駆動が開始され、下スピンドル２７と共にプランジャ２８及び下リム２９並びに上チャック４５の上スピンドル４７及び上リム４９が中心軸Ａまわりに回転し、タイヤ１０が回転する。これと同時に、図示しないドラムがタイヤ１０の側方からタイヤ１０に向かって前進し、タイヤ１０の側面を押圧することにより、タイヤ１０に荷重を付加する。

そして、タイヤ１０の各種性能試験が終了すると、ドラムが後退してタイヤ１０から離れ、下スピンドル２７を回転させるモータの駆動が停止され、下スピンドル２７等の回転が停止する。その後、ロータリージョイント２８ｙにつながる電磁弁が開放されることにより、タイヤ１０の空気圧が減少する。そして電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂが開放された後、タイヤストリッパ４８の駆動によって上リム４９からタイヤ１０が剥離される。

その後、ビーム４０が上チャック４５とともに上昇を開始すると同時に、図示しないセンターコンベアも上昇を開始する。センターコンベアの上昇より、タイヤ１０は下リム２９から剥離され、センターコンベア上に載置される。その後タイヤ１０は、センターコンベアにより図示しない出口コンベア上に受け渡され、出口コンベア上で適宜のマーキングが施される。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスピンドル構造１１によると、下スピンドル２７の上端に位置するプランジャ２８の凸部２８ｐに上スピンドル４７の凹部４７ｐを係合させる際に、組立精度などの事情により、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、軸心間のずれや傾きが解消するように、積層ゴム支承４１が上スピンドル４７の上端を変位させる。これにより、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に一致する。また、下スピンドル２７と上スピンドル４７との係合時に不要な応力が下スピンドル２７や上スピンドル４７、これらを支承する軸受などに作用することがない。以上より、試験精度の悪化を防止することができる。

また、タイヤ１０の性能試験は、下スピンドル２７と上スピンドル４７とを係合した状態でタイヤ１０に圧縮空気を導入して行われるため、タイヤ１０の内圧によって下スピンドル２７および上スピンドル４７には両者を離隔させようとする分離力が作用する。この分離力は上下方向に強く作用する一方、上下方向以外の方向にはほとんど作用しない。上下方向を積層方向とする積層ゴム支承４１は、上下方向が圧縮方向となり分離力に対するバネ定数が大きい一方、水平方向（せん断方向）および水平方向に対して傾く方向にはバネ定数が小さく容易に変形する。そのため、下スピンドル２７の軸心と上スピンドル４７の軸心とのずれや傾きを解消して、下スピンドル２７と上スピンドル４７とを上下方向に係合させることができるとともに、分離力に耐えることができる。

［第２実施形態］
（スピンドル構造の構成）
次に、本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験機２０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。タイヤ試験機２０１が第１実施形態のタイヤ試験機１と異なる点は、図１の要部Ｂを拡大した図である図３に示すように、スピンドル構造２１１が軸心調整用構造体５１を有している点である。

軸心調整用構造体５１は、蓋部材４０ｂ、蓋部材４０ｂに平行なプレート５２、作動油５３、シール５４、オイルシール５５、および、スプリング６１を備えている。プレート５２には、上ハウジング４６の上端部４６ａが固定されている。スプリング６１は、蓋部材４０ｂとプレート５２とを上下方向に離隔させている。作動油５３は、非圧縮性の液体の一例であって、蓋部材４０ｂとプレート５２との間に封入されている。シール５４は環状であって、蓋部材４０ｂとプレート５２との隙間を封止している。オイルシール５５は環状であって、上ハウジング４６の上端部４６ａを収容するビーム４０の円筒部４０ａと、プレート５２との間に設けられている。そして、オイルシール５５は、プレート５２の水平方向および水平方向に対して傾く方向への動きを規制している。

なお、本実施形態の軸心調整用構造体５１は、ビーム４０が有する蓋部材４０ｂを含んでいるが、蓋部材４０ｂを含まずに、プレート５２に対向してプレート５２との間に作動油５３が封入される他のプレートを備えていてもよい。

上下方向に離隔された蓋部材４０ｂとプレート５２との間に作動油５３が封入された軸心調整用構造体５１は、上下方向の圧縮荷重に対するバネ定数が大きい一方、水平方向および水平方向に対して傾く方向には、シール５４及びオイルシール５５のバネ定数を拘束力として容易に変形する。そのため、この軸心調整用構造体５１は、上スピンドル４７を上方に押し上げる力である分離力に対する変形が小さい一方、上スピンドル４７の上端を水平方向および水平方向に対して傾く方向に変位させることが可能である。

よって、上チャック４５と下チャック２５との係合時に、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、軸心調整用構造体５１は、凸部２８ｐの傾斜面に接触した凹部４７ｐの傾斜面がビーム４０の下降とともに凸部２８ｐの傾斜面を摺動するのに伴って、軸心間のずれや傾きが解消するように、上スピンドル４７の上端を変位させる。これにより、上スピンドル４７の軸心が下スピンドル２７の軸心に一致する。

また、タイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給され、上スピンドル４７を押し上げる分離力が作用しても、軸心調整用構造体５１は、わずかにプレート５２が持ち上げられるだけで、この分離力に耐えることができる。プレート５２はわずかに持ち上げられてプレート支持部５９から離れることでプレート５２が水平移動することを妨げない（許容する）。

（効果）
以上に述べたように、タイヤ１０の性能試験は、下スピンドル２７と上スピンドル４７とを係合した状態でタイヤ１０に圧縮空気を導入して行われるため、タイヤ１０の内圧によって下スピンドル２７および上スピンドル４７には両者を離隔させようとする分離力が作用する。この分離力は上下方向に強く作用する一方、上下方向以外の方向にはほとんど作用しない。本実施形態に係るスピンドル構造２１１によると、上下方向に離隔された蓋部材４０ｂとプレート５２との間に作動油５３が封入された軸心調整用構造体５１は、上下方向が圧縮方向となり分離力に対する変形が小さい一方、水平方向および水平方向に対して傾く方向にはシール５４及びオイルシール５５のバネ定数を拘束力として容易に変形する。そのため、下スピンドル２７の軸心と上スピンドル４７の軸心とのずれや傾きを解消して、下スピンドル２７と上スピンドル４７とを上下方向に係合させることができるとともに、分離力に耐えることができる。

［第３実施形態］
（タイヤ試験機の構成）
次に、本発明の第３実施形態に係るタイヤ試験機３０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。タイヤ試験機３０１が第１実施形態のタイヤ試験機１と異なる点は、図１の要部Ｃを拡大した図である図３に示すように、スピンドル構造３１１が、鉛直方向に移動不能にされた上チャック４５（上スピンドル（固定側スピンドル）４７）と、鉛直方向上方又は下方に移動可能にされた下チャック２５（下スピンドル（可動側スピンドル）２７）と、下スピンドル２７の下端を水平方向および水平方向に対して傾く方向に変位させることが可能な積層ゴム支承３４１とを有している点である。

ビーム３４０は、一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ（図１参照）に固定されており、鉛直方向上方又は下方に移動不能である。上チャック４５が有する上ハウジング４６の上端部４６ａは、ビーム３４０が有する蓋部材３４０ｂに固定されている。

下フレーム２０には、下チャック２５を鉛直方向上方又は下方に移動させるエアシリンダ３０２が設けられている。エアシリンダ３０２のシリンダロッド３０２ａにはプレート３０３が接続されている。このプレート３０３上には、第１実施形態の積層ゴム支承４１と同様の積層ゴム支承３４１を介して、下チャック２５が設けられている。

このような構成において、下チャック２５の下リム２９上にタイヤ１０が載置されると、エアシリンダ３０２の伸長により下チャック２５が上昇される。そして、下チャック２５の位置が係合位置に達すると、プランジャ２８の凸部２８ｐと上スピンドル４７の凹部４７ｐとが係合する。その後、下チャック２５が係合位置から試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）に至ると、エアシリンダ３０２の伸長が停止され、下チャック２５が鉛直方向に移動不能に固定される。これにより、下チャック２５の軸心と上チャック４５の軸心とが位置合わせされる。つまり、下スピンドル２７の軸心と上スピンドル４７の軸心とが位置合わせされる。

ここで、組立精度などの事情により、下スピンドル２７の軸心が上スピンドル４７の軸心に対してずれていたり傾いていたりすると、上スピンドル４７の凹部４７ｐとプランジャ２８の凸部２８ｐとの係合後に、スピンドルの振れ回りが大きくなり測定精度に悪影響を与える。また、不要な応力が上スピンドル４７や下スピンドル２７、これらを支承する軸受などに作用して、寿命等に悪影響を与える。また、軸心間のずれ量や傾き量が大きいと、凹部４７ｐと凸部２８ｐとが完全に係合できず、ずれたままになる可能性もある。このように、下スピンドル２７の軸心が上スピンドル４７の軸心に対してずれていたり傾いていたりすると、正確な試験を行うことができなくなり、試験精度が悪化するとともにスピンドル寿命に悪影響を与える。

しかし、下チャック２５とプレート３０３との間には、積層ゴム支承３４１が設けられている。そして、積層ゴム支承３４１は、水平方向（せん断方向）および水平方向に対して傾く方向に容易に変形することで、下ハウジング２６の下端、ひいては、下スピンドル２７の下端を水平方向および水平方向に対して傾く方向に変位させることが可能である。

よって、上チャック４５と下チャック２５との係合時に、下スピンドル２７の軸心が上スピンドル４７の軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、積層ゴム支承３４１は、凹部４７ｐの傾斜面に接触した凸部２８ｐの傾斜面が下チャック２５の上昇とともに凹部４７ｐの傾斜面を摺動するのに伴って、軸心間のずれや傾きが解消するように、下スピンドル２７の下端を変位させる。これにより、下スピンドル２７の軸心が上スピンドル４７の軸心に一致する。

また、タイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給され、下スピンドル２７を押し下げる分離力が作用しても、積層ゴム支承３４１は、わずかに圧縮されるだけで、この分離力に耐えることができる。

なお、第１実施形態の積層ゴム支承４１と同様の積層ゴム支承３４１の代わりに、第２実施形態の軸心調整用構造体５１と同様の構造体を用いてもよい。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るタイヤ試験機３０１によると、上スピンドル４７の凹部４７ｐに、下スピンドル２７の上端に位置するプランジャ２８の凸部２８ｐを係合させる際に、組立精度などの事情により、下スピンドル２７の軸心が上スピンドル４７の軸心に対してずれていたり傾いていたりしても、軸心間のずれや傾きが解消するように、積層ゴム支承３４１が下スピンドル２７の下端を変位させる。これにより、下スピンドル２７の軸心が上スピンドル４７の軸心に一致する。また、上スピンドル４７と下スピンドル２７との係合後にスピンドルの振れ周りが悪化することもない。また、不要な応力が上スピンドル４７や下スピンドル２７、これらを支承する軸受などに作用することがない。

また、タイヤ１０の性能試験は、上スピンドル４７と下スピンドル２７とを係合した状態でタイヤ１０に圧縮空気を導入して行われるため、タイヤ１０の内圧によって上スピンドル４７および下スピンドル２７には両者を離隔させようとする分離力が作用する。この分離力は上下方向に強く作用する一方、上下方向以外の方向にはほとんど作用しない。上下方向を積層方向とする積層ゴム支承３４１は、上下方向が圧縮方向となり分離力に対するバネ定数が大きい一方、水平方向（せん断方向）および水平方向に対して傾く方向にはバネ定数が小さく容易に変形する。そのため、上スピンドル４７の軸心と下スピンドル２７の軸心とのずれや傾きを解消して、上スピンドル４７と下スピンドル２７とを上下方向に係合させることができるとともに、分離力に耐えることができる。

（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、上スピンドル４７を移動させるアクチュエータとして、ビーム４０、ボールネジ３１ａ，３１ｂ、および、モータ３２ａ，３２ｂ等を備えたもの、下スピンドル２７を移動させるアクチュエータとして、エアシリンダ３０２をそれぞれ示したが、アクチュエータはこれらに限定されない。第１実施形態や第２実施形態において、鉛直方向に移動不能に固定されたビームに、上チャック４５を鉛直方向に移動させるアクチュエータ（エアシリンダ、油圧シリンダ等）を設けてもよい。

１，２０１，３０１ タイヤ試験機
１０ タイヤ
１１，２１１，３１１ スピンドル構造
２０ 下フレーム
２５ 下チャック
２６ 下ハウジング
２７ 下スピンドル
２８ プランジャ
２８ａ，２８ｂ エアシリンダ
２８ｐ 凸部
２８ｘ 空気供給穴
２８ｙ ロータリージョイント
２９ 下リム
３０ａ，３０ｂ 鉛直フレーム
３１ａ，３１ｂ ボールネジ
３２ａ，３２ｂ モータ
３３ａ，３３ｂ 電磁ブレーキ
３４ａ，３４ｂ リニアモーションガイド
３５ 直線センサ
４０，３４０ ビーム
４０ａ 円筒部
４０ｂ 蓋部材
４１，３４１ 積層ゴム支承
４５ 上チャック
４６ 上ハウジング
４６ａ 上端部
４６ｂ 上端
４７ 上スピンドル
４７ｐ 凹部
４８ タイヤストリッパ
４９ 上リム
５１ 軸心調整用構造体
５２ プレート
５３ 作動油
５４ シール
５５ オイルシール
５６ 傾き調整用ボルト
５７ カラー
５８ａ ゴム支承上フランジ
５８ｂ ゴム支承下フランジ
５９ プレート支持部
６０ 水平方向位置調整ボルト
６１ スプリング
３０２ エアシリンダ
３０２ａ シリンダロッド
３４０ｂ 蓋部材
３０３ プレート

Claims (4)

1. タイヤ試験機に設けられ、タイヤを回転させるためのスピンドル構造であって、
   上下方向の中心軸まわりに回転可能であって、上下方向に固定された固定側スピンドルと、
   前記固定側スピンドルの端に一端が係合され、前記中心軸まわりに回転可能であるとともに、上下方向に動かすことが可能な可動側スピンドルと、
   前記可動側スピンドルの他端側に設けられ、水平方向および水平方向に対して傾く方向に当該他端を変位させることが可能な軸心調整用構造体と、
   を有することを特徴とするスピンドル構造。
2. 前記軸心調整用構造体が、ゴムシートと鋼板とを交互に積層させてなる積層ゴム支承であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル構造。
3. 前記軸心調整用構造体は、
   上下方向に離隔された２つのプレートと、
   前記２つのプレートの間に封入された非圧縮性の液体と、
   前記２つのプレートの隙間を封止するシールと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のスピンドル構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピンドル構造を有していることを特徴とするタイヤ試験機。
   
   

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