JP2015014592A - タイヤの走行試験装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】荷重支持装置の上面に対してタイヤを十分な高さまで浮上できるものでありながら、タイヤが接地していない場所にある円形孔から支持液が無駄に噴出することを抑制する。【解決手段】本発明にかかるタイヤの走行試験装置1は、2つのドラムの間に水平に架け渡されたベルト5と、ベルト5の平坦面を下面側から支持する荷重支持装置6と、を有するタイヤの走行試験装置1において、荷重支持装置6には、荷重支持装置6とベルト5との間に支持液を供給してベルト5を下方から支持する給液手段7が設けられており、給液手段7は、荷重支持装置6とベルト5との間に支持液を吐出可能な給液孔10を荷重支持装置6の上面に沿って複数備えており、且つタイヤの接地状況に応じて変化する荷重支持装置6の上面における流体圧力に基づいて、各給液孔10から吐出される支持液の流量が調整可能とされている。【選択図】図2

Description

本発明は、路面を模擬した走行ベルトを用いるタイヤの走行試験装置に関するものである。
従来より、タイヤの走行特性を評価するタイヤの走行試験装置には、平坦な路面を模擬した無端の平ベルト(以下、ベルトと呼ぶ)を用いたものが知られている。この走行試験装置では、2つのドラムの間にベルトが架け渡されている。つまり、両ドラムの間には、上述したベルトが上下に分かれて架け渡されており、上側のベルトの上面がタイヤの接地を可能とするタイヤ接地面となっている。一方、このタイヤ接地面の裏面側のベルトには、ベルトが撓むのを防ぐと共にタイヤ荷重を支える荷重支持装置が設けられている。
荷重支持装置は、この荷重支持装置の上面(ベルト支持面)とベルトの下面との間に、ベルトの走行を円滑に支持するために、加圧された水や油等の支持液を、供給する構成とされている。つまり、荷重支持装置は、ベルト接触面に支持液を給液してベルトを浮かせることでベルトを支持する機能を備えている。
このように、加圧された支持液を用いてベルトを荷重支持装置から浮上させる技術を採用した走行試験装置としては、特許文献1、特許文献2に開示されたものが知られている。
これらの特許文献1や特許文献2の走行試験装置は、いずれも荷重支持装置の上面に複数の円形孔を設け、これら複数の円形孔から加圧された支持液を噴出させることにより、支持液を供給する構造となっている。このような支持液の供給方法を採用した場合、荷重支持装置の上面の中でも、タイヤが接地している場所では、円形孔が蓋されるので接地圧に応じて支持液の噴出量が抑制される。しかし、タイヤが接地していない場所やタイヤの接地圧力が低い場所に配備された円形孔からは支持液が容易に漏れ出る。加えて、円形孔から噴出する支持液の勢いも加わって、ベルトが荷重支持装置の上面からさらに浮上するので、ベルトの浮上がさらにひどくなって大量の支持液を供給し続けなくてはならなくなり、支持液の供給圧力の低下を招いたり、エネルギロスを大きくしたりする原因ともなる。
このようなエネルギロスを低減するため、特許文献1の走行試験装置では、ベルトの液受圧部に複数の室を構成し、各室に異なった液圧の支持液を供給できるようにしている。このような構成であれば、タイヤが接地している部分では支持液の液圧を高く、またタイヤが接地していない部分では支持液の液圧を低くするといった液圧の制御が可能となり、支持液の無駄な使用を防いで、エネルギロスを小さく抑えることが可能となる。
また、特許文献2の走行試験装置は、加圧された支持液を噴出させる円形孔と、この円形孔に高圧の支持液を供給する供給部との間にオリフィスを設けている。このようなオリフィスを設ければ、オリフィスを通過する際の圧損により円形孔からの支持液の過剰な噴出が抑制され、支持液が無駄に使用されることがなくなってエネルギロスを低減することが可能となる。
実開平04−109349号公報 特開平11−173953号公報
ところで、ベルトの上面におけるタイヤが接地する場所は、試験荷重やタイヤの取付姿勢といった試験条件(例えば、スリップ角やキャンバ角といった条件)によっても位置や面積が変化する。そのため、特許文献1の方法では、タイヤ接地場所が変化した場合に対応できるようベルトの液受圧部をできる限り細かく分割し、分割した部分毎に支持液の流量などを細かく変化させる必要があり、試験方法が極めて複雑なものとなる。また、この特許文献1の方法では、多数の分割部分のうち、タイヤが接地している部分と接地していない部分とを判別することも必要となり、試験装置の装置構成が複雑なものとなりやすい。
一方、特許文献2の方法では、タイヤが接地していない場所の円形孔から支持液が流出することを防止する為には、オリフィス径をできる限り小さくする必要がある。ところが、このように径が小さなオリフィスを用いると、タイヤが接地する部分の円形孔から噴出する支持液の流量も制限されてしまうため、ベルトの浮上量が僅かとなってしまう。そのため、ベルトに可撓性材料を用いるとベルトが撓み、撓んだベルトが荷重支持装置に接触するという問題が起きやすくなる。
本発明は、上述した問題に鑑みて為されたものであり、荷重支持装置の上面に対してベルトを十分な高さまで浮上できるものでありながら、タイヤが接地していない場所にある円形孔から支持液が無駄に噴出することが抑制できるタイヤの走行試験装置を提供することを目的としている。
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のタイヤの走行試験装置は、2つのドラムの間に水平に架け渡されたベルトと、該ベルトの平坦面を下面側から支持する荷重支持装置と、を有するタイヤの走行試験装置において、前記荷重支持装置には、該荷重支持装置とベルトとの間に支持液を供給して前記ベルトを下方から支持する給液手段が設けられており、前記給液手段は、前記荷重支持装置とベルトとの間に支持液を吐出可能な給液孔を前記荷重支持装置の上面に沿って複数備えており、且つ前記タイヤの接地状況に応じて変化する前記荷重支持装置の上面における流体圧力に基づいて、各給液孔から吐出される支持液の流量が調整可能とされていることを特徴とする。
なお、好ましくは、前記給液手段は、前記荷重支持装置の上面に沿って複数設けられると共に前記荷重支持装置の上面おける流体圧力を計測する圧力センサを有しているとよい。
なお、好ましくは、前記給液手段は、前記荷重支持装置の上面における流体圧力に基づいて弁開度を調整することで、各給水孔から吐出される支持液の流量を調整可能な流量調整弁を有しているとよい。
なお、好ましくは、前記流量調整弁は、弁開動に必要とされる力に比べて、弁閉鎖に必要とされる力の方が小さくなる構成とされているとよい。
なお、好ましくは、前記給液手段は、各給液孔から吐出される支持液の供給圧力がタイヤ内圧より大きくなるように、各給液孔から吐出される支持液の流量を調整するように構成されているとよい。
なお、好ましくは、前記各給液孔から吐出される支持液の流量を調整する流量調整手段が、前記荷重支持装置とは別に設けられ、前記荷重支持装置に設けられる前記複数の給液孔と、前記複数の給液孔から吐出される支持液の流量を調整する前記流量調整手段と、が複数の導水管で繋がっているとよい。
なお、好ましくは、前記流量調整手段は、前記導水管を流通する支持液の圧力または流量を計測可能なセンサを、前記流量調整手段に近い側に有しており、前記センサで計測された圧力または流量の計測信号に基づいて、前記導水管を通る支持液の流量が調整されるとよい。
なお、好ましくは、前記流量調整手段は、前記導水管を流通する支持液の圧力または流量に基づいて弁開度を調整することで、前記各給水孔から吐出される支持液の流量を調整可能な流量調整弁を有しているとよい。
本発明のタイヤの走行試験装置によれば、荷重支持装置の上面に対してタイヤを十分な高さまで浮上できるものでありながら、タイヤが接地していない場所にある円形孔から支持液が無駄に噴出することを抑制できる。
本発明のタイヤの走行試験装置の正面図である。 荷重支持装置の上面における円形孔の配置を示した図である。 図2のA−A線断面図である。 流量調整弁の断面図である。 第2実施形態の給液ユニットの拡大図である。 第3実施形態の給液ユニットを示した図である。 第4実施形態の給液ユニットの構造及び動きを示した図である。 第5実施形態の給液ユニットを示した図である。 第6実施形態の給液ユニットの構造及び動きを示した図である。 第7実施形態の給液ユニットの構造及び動きを示した図である。 第7実施形態の給液ユニットの構造及び動きを示した図である。 第7実施形態の給液ユニットの構造及び動きを示した図である。 第7実施形態の給液ユニットの構造及び動きを示した図である。
以下、本発明に係るタイヤの走行試験装置1を、図面に基づき詳しく説明する。
図1に示すように、タイヤの走行試験装置1は、タイヤを装着するスピンドル軸2と、正逆に回転自在とされた駆動ドラム3と、駆動ドラム3に対して距離をあけて軸心同士が互いに平行となるように設けられる従動ドラム4と、駆動ドラム3と従動ドラム4との間に架け渡された無端の金属板の走行ベルト(以降、ベルト5と呼ぶ)とを有している。
これらの駆動ドラム3と従動ドラム4との間には、上下の2箇所に互いに平行にベルト5が架け渡されている。そして、互いに平行な上下のベルト5はいずれも水平方向を向くように配置されており、上側のベルト5の上面に形成された平坦な路面(試験路面)にタイヤを接触させることで、路面上を転動するタイヤの走行特性が評価可能となっている。一方、路面の裏面(試験路面に対応するベルト5の下面)には、タイヤ荷重が付与されたベルト5を支える荷重支持装置6が設けられている。
荷重支持装置6は、ベルト5を下方から支持すべく上面が平坦とされた部材であり、上面にベルト5の下面を接触させつつベルト5を下方から支持する構成とされている。荷重支持装置6の上面には、荷重支持装置6とベルト5との間に加圧された支持液を噴射する給液手段7が設けられている。
具体的には、荷重支持装置6は、上面がタイヤを支持するタイヤ支持面8となっており、このタイヤ支持面8に沿ってベルト5を摺動することができるようになっている。また、このタイヤ支持面8は、ベルト走行方向と直角な方向(以降、幅方向)に沿った長さが、ベルト5の幅より若干大きなものとなっていて、幅方向全域に亘ってベルト5を支持できるようになっている。さらに、タイヤ支持面8には、ベルト5の裏面に対して加圧された水や油等の支持液を噴射する給液手段7が配備されていて、荷重支持装置6は、この給液手段7から給液された支持液の静圧を利用して、ベルト5がタイヤ支持面8に接触しないようにベルト5を荷重支持装置6の上面(タイヤ支持面8)から浮上させている。
図2及び図3に示すように、給液手段7は、タイヤ支持面8に支持液を給液し、給液された支持液の静圧を利用してベルト5を浮上させるものである。給液手段7は、タイヤ支持面8に沿って配備された複数の給液ユニット9、支持液を貯留する貯留タンク15、流量調整弁12、切替弁16、支持液供給管17などの部材から構成されている。
具体的には、複数の給液ユニット9は、いずれも支持液を吐出する給液孔10(円形孔)と、タイヤ支持面8における支持液の圧力(流体圧力)を計測する圧力センサ11とを有しており、タイヤの走行方向及び幅方向に所定の距離をあけて並設するように、タイヤ支持面8に等間隔をあけて配備されている。
上述した各給液ユニット9では、圧力センサ11は、タイヤ支持面8に沿うように等間隔をあけて複数設けられている。また、これらの圧力センサ11の1つ1つに対応して、上述した給液孔10が1個または複数個設けられており、これらの給液孔10と圧力センサ11とにより1つの給液ユニット9が構成されている。また、給液ユニット9は、この圧力センサ11で計測される流体圧力に基づいて弁開度を調整可能とする流量調整弁12を備えており、この流量調整弁12により各給液ユニット9の給液孔10から吐出される支持液の流量を調整する構成となっている。
本実施形態の給液ユニット9は、中心に配備された1つの圧力センサ11と、この圧力センサ11を中心として同心状に配備された4つの給液孔10とを備えている。なお、給液ユニット9を構成する給液孔10の数は4つに限られない。例えば、圧力センサ11と給液孔10とが1つずつ設けられた給液ユニット9や、1つの圧力センサ11に対して給液孔10が2つ、3つ、あるいは5つ以上設けられた給液ユニット9などを用いることもできる。
上述した給液孔10は、タイヤ支持面8に形成された上下方向を向く孔であり、下方から供給された支持液をタイヤ支持面8に噴出させることで、噴出した支持液の静圧を利用してベルト5を浮上させる構成となっている。具体的には、給液孔10の下端には、支持液を貯留する支持液給液室13が設けられており、各給液ユニット9ではこの支持液給液室13に貯留された支持液を4つの給液孔10にそれぞれ分配して送る構成とされている。
図2に点線で示すように、支持液給液室13は荷重支持装置6の内部に形成された円筒状の空間であり、内部に支持液を貯留できるようになっている。この支持液給液室13の上側には、上述した給液孔10が連通状に連結されている。
また、給液孔10の上側は、支持液給液室13に連通する下側に比べて内径が大きい円筒状に形成されており、ベルト5に対して支持液の接触面積を大きくして、ベルト5に対して十分な浮上力を発揮できるようになっている。
さらに、給液孔10から供給される支持液の供給圧力は、後述するポンプ14や流量調整弁12などを用いて吐出される支持液の流量を調整することで、タイヤ内圧より大きくなるように制御されている。このように支持液の供給圧力をタイヤ内圧より大きな値とするのは、空気圧に加えてゴムの剛性を有するタイヤを十分に浮上させるためである。
つまり、タイヤのゴムの剛性がゼロと仮定した場合には、タイヤの接地圧力はタイヤ内圧に一致する。しかし、実際のタイヤにはゴムの剛性があるため、タイヤの接地圧力は、タイヤのゴム剛性の分だけタイヤの接地圧力をタイヤ内圧よりも大きな値となっている。
また、ベルト5がタイヤ支持面8から浮上している状態は、荷重支持装置6とベルト5との隙間の圧力がほぼタイヤの接地圧と等しい状態になっている。この隙間に支持液を噴出させる為には、少なくともタイヤ内圧よりも大きな圧力が、支持液の供給圧力として必要となる。
これらの理由から、タイヤを載せたままベルト5を荷重支持装置6の上面から浮上させようとすれば、支持液の供給圧力をタイヤ内圧より大きな値としなくてはならないのである。
圧力センサ11(圧力検知部)は、上述した給液ユニット9の中心に設けられて、タイヤ支持面8とベルト5との間に配備された支持液の圧力を計測するものである。給液ユニット9では、圧力センサ11で計測された圧力に基づいて、この給液ユニット9に配備された4つの給液孔10から供給される支持液の流量を一括で調整している。
具体的には、圧力センサ11は、荷重支持装置6の上面に取り付けられて、支持液の圧力を計測する感圧素子などから形成されている。この圧力センサ11で計測された支持液の圧力は、流量調整弁12に信号として送られている。
流量調整弁12は、給液ユニット9に配備された給液孔10から供給される支持液の流量を調整するものである。この流量調整弁12は、それぞれの給液ユニット9に設けられた支持液給液室13に対して、後述する貯留タンク15から支持液を供給する支持液供給管17に設けられており、圧力センサ11から入力される信号に基づいて弁の開閉が可能な切替弁16を備えている。具体的には、この流量調整弁12には、予め圧力の設定値が入力されており、圧力の設定値と圧力センサ11での計測値とを比較することで、弁開度が調整されている。
この圧力の設定値には、タイヤが接地しているか否かが判別可能な圧力値が用いられる。例えば、圧力の設定値に、大気圧よりも大きい値であって、且つタイヤの内圧を超えない程度の値を用いれば、タイヤが接地しているか否かの判別が可能になる。例えば、タイヤの内圧は、一般的に乗用車用で約2気圧(ゲージ圧)程度、トラックバス用ではそれ以上であることから、前述した圧力の設定値を1気圧(ゲージ圧)程度に設定するのが良い。
また、上述した支持液供給管17の下端には、タイヤ走行試験に使用された使用済みの支持液を貯留する貯留タンク15と、この貯留タンク15に貯留された支持液を支持液供給管17を経由してそれぞれの給液ユニット9の流量調整弁12に送るポンプ14とが設けられている。
さらに、荷重支持装置6の上面には、給液孔10から供給された支持液を捕集する復水溝18が設けられている。この復水溝18は、荷重支持装置6の上面において給液ユニット9を周囲から取り囲むように形成されており、各給液孔10から噴出された支持液を給液ユニット9の外側で捕集できるようになっている。
また、復水溝18の下側には、この復水溝18で捕集された支持液を一時的に回収する支持液回収部19が設けられている。この支持液回収部19は、荷重支持装置6の内部に水切りシールで隔離状に形成された室(部屋)であり、復水溝18で捕集された支持液をまとめて上述した貯留タンク15に帰還させる構成となっている。つまり、本実施形態の給液手段7は、給液孔10からタイヤ支持面8に噴出した支持液を集めて貯留タンク15に帰還させ、給液孔10からの噴出に再利用するというものであり、支持液を循環使用できる構成となっている。
次に、上述した給液手段7を用いてベルト5を浮上させる方法、言い換えれば本発明のタイヤの走行試験方法について説明する。
例えば、ある給液ユニット9の圧力センサ11で支持液の圧力を計測し、圧力センサ11で計測された圧力の計測値が予め入力されていた圧力の設定値より大きい場合を考える。
なお、圧力の設定値は、上述したように大気圧より大きな値であって、且つタイヤの内圧よりも小さい値となっている。言い換えれば、この圧力の設定値は、圧力の計測値がタイヤの内圧より大きいか否かを判断できる値とされている。そのため、圧力の計測値が設定値より大きい場合には、ベルト5とタイヤ支持面8との間に大気圧より大きな圧力が加わっていることになり、「タイヤが接地している」と判断することができる。
そこで、このような場合には、流量調整弁12を「開(ON)」に切り替える。そうすると、上述したポンプ14を介して貯留タンク15の支持液が支持液供給管17を通じて支持液給液室13に導入され、支持液給液室13の支持液がさらに給液孔10を通じてタイヤ支持面8から噴出し、噴出した支持液の静圧によってベルト5が浮上する。
一方、圧力センサ11で計測された圧力の計測値が予め入力されていた圧力の設定値より小さい場合、言い換えればベルト5とタイヤ支持面8との間に発生している圧力が大気圧と同程度である場合には、「タイヤが接地していない」と判断することができる。
そこで、このような場合には、流量調整弁12を「閉(OFF)」に切り替える。そうすると、上述した貯留タンク15の支持液が支持液供給管17を通じて支持液給液室13に導入されなくなり、支持液給液室13の支持液が給液孔10から噴出しなくなる。その結果、タイヤが接地していない場所に位置する給液孔10から支持液が無駄に噴出しなくなり、支持液の過剰な使用が抑制される。
上述した給液手段7を用いれば、タイヤが接地している場所では、給液孔10から支持液が噴出し、荷重支持装置6の上面に対してベルト5を十分な高さまで浮上させることができるようになる。一方、タイヤが接地していない場所では、給液孔10から支持液が噴出しなくなるので、支持液の無駄な噴出が抑制されて、エネルギロスを最小限に留めることが可能となる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のタイヤの走行試験装置1について、図を用いて説明する。
図4に示すように、第2実施形態のタイヤの走行試験装置1は、第1実施形態とは異なり、圧力センサ11や流量調整弁12を備えておらず、荷重支持装置6の内部に支持液の圧力を検知して弁動作を行うピストン20を直接組み込んだ構造とされている。言い換えれば、第2実施形態のタイヤの走行試験装置1は、圧力を検知する機能と支持液の流量を調整する機能とを併せ持ったピストン弁を用いたものとなっている。
具体的には、第2実施形態の走行試験装置1は、荷重支持装置6の内部を上下に貫通する貫通孔21を有している。この貫通孔21は、荷重支持装置6の内部に形成された給水路37の下方から、給水路37を上下に貫通して給水路37の上方に伸び、さらに給水路37の上方に設けられた支持液給液室13を貫通して支持液給液室13のさらに上方まで伸びていて、この貫通孔21の上端は荷重支持装置6の上面に開口している。そして、この貫通孔21の内部に、上述したピストン20が上下方向に移動自在に収容されている。
また、貫通孔21の上端及び下端は、上下方向の中途側に比べて絞られており、貫通孔21の内径が中途側より小径とされている。つまり、貫通孔21の上端及び下端は、ピストン20の外周縁が係合できる程度の内径になるように縮径加工されており、ピストン20の上下移動を規制できるようになっている。具体的には、貫通孔21の上端は、この上限位置を規制する上側の位置決め部22とされている。また、貫通孔21の下端は、後述するバネ25を取り付けるバネ取付部23とされている。さらに、ピストンの下側の位置決めを行うストッパ26が配置される。
ピストン20は、貫通孔21の内径よりやや小さな径(外径)を備えた円柱状の部材であり、貫通孔21の内部を上下に移動可能となっている。ピストン20の上下方向の中途側は、上端側や下端側に比べて小さな外径を有する切欠部24とされている。つまり、ピストン20の上端側や下端側では貫通孔21の内周面とピストン20の外周面との間には殆ど隙間は形成されていないが、切欠部24が形成されたピストン20の中途側では貫通孔21の内周面とピストン20の外周面(切欠部24)との間に径方向に隙間が形成され、この隙間を通じて支持液が上下に流通可能となっている。それゆえ、上述した貫通孔21に沿ってピストン20を上下移動させて、給水路37と支持液給液室13との双方に切欠部24が跨るような位置にピストン20を移動させれば、切欠部24を利用して給水路37の支持液を支持液給液室13に移動可能となる。
上述したピストン20の上面は、水平方向に沿って平坦な面状に形成されている。このピストン20の上面には、荷重支持装置6の上面とベルト5の下面との間に供給された支持液の圧力が、ピストン20を下方に押動できるように加わっている。
また、ピストン20の下面は、ピストン20の上面と同様に水平方向に沿って平坦な面状に形成されている。ピストン下面には大気圧が作用している。このピストン20の下面にはバネ25が配備され、このバネ25の付勢力によりピストン20を上方に押動できるように加わっている。バネ力の調整によりピストンが動作する為の隙間圧の調整を行う。
次に、上述した第2実施形態の給液手段7を用いてベルト5を浮上させる方法、言い換えれば第2実施形態のタイヤの走行試験方法について説明する。
例えば、上述したピストン20の上面に、上述した圧力の設定値より大きい圧力が作用する場合、言い換えれば「タイヤが接地している」場合を考える。
このような場合には、タイヤの接地によりベルト5とタイヤ支持面8との間の隙間の圧力が上昇し、ピストン20の上面に上方から加わる圧力も大きくなる。このピストン20に加わる力が上述したバネ25の付勢力を上回ると、ピストン20がストッパ26にあたるまで下方に移動し、給液手段7が「開(ON)」に切り替わる。
そうすると、図4の右側に示すように、ピストン20が貫通孔21の下端まで移動し、バネ取付部23のやや上方までピストン20が移動すると、切欠部24により給水路37と支持液給液室13とが連通状態となり、給水路37の支持液が切欠部24を介して支持液給液室13に送られる。その結果、支持液給液室13の支持液が給液孔10から噴出し、噴出した支持液の静圧によってベルト5が浮上する。
次に、上述したピストン20の上端に、上述した圧力の設定値より小さい圧力が作用する場合、言い換えれば「タイヤが接地していない」場合やタイヤの姿勢変化や荷重低減等により「タイヤからの接地圧力が小さくなった」場合を考える。
このようにタイヤから加わる圧力が低下すると、ベルト5とタイヤ支持面8との間の隙間の圧力が減少し、ピストン20の上面に上方から加わる力も減少する。そうすると、上述したバネ25の付勢力がピストン20に上方から加わる力を上回るようになり、バネ25の付勢力に抗してピストン20が上方に移動して、給液手段7が「開(ON)」から「閉(OFF)」に切り替わる。
そうすると、図4の左側に示すように、ピストン20が貫通孔21の上端まで移動し、上側の位置決め部22の位置までピストン20が移動すると、給水路37と支持液給液室13とが非連通状態となって、給水路37の支持液が給液孔10から噴出しなくなる。
なお、ピストン20が開の状態で、タイヤの接地圧力が小さくなる時に、ピストン20が上方に移動して閉になる前に、切り欠き部24を流れる水の流量が急激に増加し、その水の勢いによりピストン20が上方に移動せずにピストン20が閉にならない場合がある。給水路37から切り欠き24を通過する流体がピストン20を下に押し下げる流体力を発生させるためである。一方、図5に示す様に、切り欠き24の上端の隙間d(切り欠き24の上端と支持液供給室13との間に形成される隙間d)を小さくすると、流体の動圧が静圧に変換されピストンを上方に移動される流体力が発生する。つまり、図4に示すストッパ26の高さを変えて、隙間dを調整することにより、ピストン20の閉動作の確実性が増す。また、弁閉操作に必要となる力を任意に調整することが可能となる。
その結果、タイヤが接地している場所では、給液孔10から支持液が噴出し、荷重支持装置6の上面に対してベルト5を十分な高さまで浮上させることができるようになる。一方、タイヤが接地していない場所では、給液孔10から支持液が噴出しなくなるので、支持液の無駄な噴出が抑制されて、エネルギロスを最小限に留めることが可能となる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態のタイヤの走行試験装置1について、図を用いて説明する。
図6に示すように、第3実施形態のタイヤの走行試験装置1は、第1実施形態と同様に、圧力センサ11から入力される信号に基づいて切替弁16(流量調整弁12)を切り替えて弁の開閉を行っている。この第3実施形態のタイヤの走行試験装置1が第1実施形態と異なっている点は、複数の給液孔10から吐出される支持液の流量を調整する流量調整手段27が、荷重支持装置6から距離をあけて荷重支持装置6とは別に設けられている点である。
例えば、図3に示す第1実施形態では、上述したベルト5を支持する荷重支持装置6の上面(タイヤ支持面8)のすぐ下側に、支持液給液室13や支持液回収部19が配備され、支持液給液室13や支持液回収部19のさらに下側に切替弁16、ポンプ14、及び貯留タンク15などの部材(流量調整手段27)が配備されていた。つまり、上述した第1実施形態の流量調整手段27は荷重支持装置6の内部に、流量調整手段27と荷重支持装置6とがいずれも存在する構造となっていた。
ところが、第3実施形態のタイヤの走行試験装置1では、流量調整手段27を構成する切替弁16、ポンプ14、及び貯留タンク15が、荷重支持装置6から距離を置いた別の位置に設けられている。すなわち、荷重支持装置6と流量調整手段27とが互いに離れて配備されており、これらの部材同士が導水管28を介して繋がっている。
このように流量調整手段27と荷重支持装置6とを別の場所に設けることができれば、荷重支持装置6の内部、特にベルト5の下方に十分なスペースを設けることができないような場合であっても、流量調整手段27を荷重支持装置6から離れた位置に余裕を持って設置することが可能となり、設置スペースによる制約を受けなくなる。
具体的には、第3実施形態のタイヤ支持面8の表面には給液孔10は設けられているが、このタイヤ支持面8の表面には第1実施形態にあったような圧力センサ11は設けられていない。この圧力センサ11は、給液孔10の下端に接続する支持液給液室13に配備された導水管28の先端(流量調整手段27に近い側の導水管28)に設けられている。
この導水管28は、例えばフレキシブルチューブのように折り曲げ自在な管材から形成されており、距離をあけて配備された流量調整手段27と荷重支持装置6との間をさまざまなルートで接続可能とされている。このような折り曲げ自在な導水管28を用いれば、装置を配備する工場などのレイアウトに影響を受けることなく、流量調整手段27を設けることができ、タイヤの走行試験装置1の利便性を高めることが可能となる。
上述したように導水管28における流量調整手段27側の端部には、圧力センサ11が設けられている。圧力センサ11は、タイヤ支持面8の圧力を、給液孔10とは反対側に位置する導水管28の端部で計測可能とされている。また、圧力センサ11は、複数の導水管28のぞれぞれに配備されており、各導水管28ごとに圧力を計測可能とされている。この圧力センサ11で計測された支持液の圧力は「タイヤ支持面8の圧力」として切替弁16(流量調整弁12)に信号として送られる。
切替弁16は、第1実施形態と同様に、圧力センサ11で計測された「タイヤ支持面8の圧力」が、予め定められた圧力の設定値以上となるように、上述した各導水管28での支持液の流通を開閉する構成となっている。
つまり、圧力センサ11で計測された「タイヤ支持面8の圧力」が予め定められた圧力の設定値以上の場合は、「タイヤが接地している」と判断する。そして、切替弁16(流量調整弁12)を「開(ON)」に切り替える。そうすると、上述したポンプ14を介して貯留タンク15の支持液が支持液供給管17及び導水管28を通じて支持液給液室13に導入され、支持液給液室13の支持液がさらに給液孔10を通じてタイヤ支持面8から噴出し、水切りシールで水密に隔離されたベルト5と荷重支持装置6との間に噴出した支持液の静圧によってベルト5が浮上する。
一方、圧力センサ11で計測された圧力の計測値が予め入力されていた圧力の設定値より小さい場合は、「タイヤが接地していない」と判断する。そして、流量調整弁12を「閉(OFF)」に切り替える。そうすると、上述した貯留タンク15の支持液が支持液供給管17及び導水管28を通じて支持液給液室13に導入されなくなり、支持液給液室13の支持液が給液孔10から噴出しなくなる。その結果、タイヤが接地していない場所に位置する給液孔10から支持液が無駄に噴出しなくなり、支持液の過剰な使用が抑制される。
上述した第3実施形態のタイヤの走行試験装置1でも、荷重支持装置6の上面に対してタイヤを十分な高さまで浮上でき、タイヤが接地していない場所にある円形孔から支持液が無駄に噴出することを抑制可能となる。
また、第3実施形態の走行試験装置1では、荷重支持装置6とは別に設けられる流量調整手段27は非常にシンプルな構成となっているため、流量調整手段27において弁の動作状況を確認しやすくなる。例えば、流量調整手段27の一部をガラスやアクリル製にして内部が可視化できるようにしたり、各導水管に流量メーターを設けるなどすれば、弁の動作がさらに確認しやすくなり、メンテナンス性の向上にも寄与することができる。
加えて、荷重支持装置6は、オリフィス孔等を有する複雑な構造をしており、分解が困難であることも多い。このような荷重支持装置6とは別に流量調整手段27を設ければ、荷重支持装置6を分解すること無く、流量調整手段27に複数設けられた切替弁16を単独に取り替えたりメンテナンスしたりすることが可能となり、走行試験装置1のメンテナンス性を大きく向上させることも可能となる。
さらに、第3実施形態の走行試験装置1では、流量調整手段27の切替弁16の位置と、荷重支持装置6の給液孔10の位置とを水平方向で合致させる必要はなく、流量調整手段27にメンテナンスや設計が行いやすい自由なレイアウトを採用することが可能となる。
また、第3実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第1実施形態と同様である。それゆれ、これらの実施形態と同様な部分については説明を省略する。
[第4実施形態]
上述した第3実施形態のように流量調整手段27と荷重支持装置6とを別に設ける構成は、第4実施形態に示すような切替弁16を用いない流量調整手段27にも適用することができる。
次に、第4実施形態のタイヤの走行試験装置1について、図を用いて説明する。
図7に示すように、第4実施形態のタイヤの走行試験装置1も、第2実施形態と同様に貫通孔21内を上下に移動するピストン20(パッシブに動作するピストン弁)を用いたものとなっている。第4実施形態のタイヤの走行試験装置1が第2実施形態と異なっている点は、第3実施形態同様に荷重支持装置6と流量調整手段27とが別に設けられており、両部材間が一つの導水管28を介して連結されている点である。
具体的には、第4実施形態の流量調整手段27は、第2実施形態と同様に、上下方向に沿って形成された貫通孔21の内部に、上下方向に移動可能にピストン20を有している。このピストン20もピストン弁として機能するものである。このピストン20の下端には、貫通孔21の形成方向に沿ってピストン20を上方に向かって押し動かす方向に付勢するバネ25が設けられている。また、貫通孔21の上端は上方に向かって開口しており、この貫通孔21の開口に上述した導水管28が接続されている。
また、第4実施形態のピストン20にも、上下方向の中途側に、上端側や下端側に比べて小さな外径を有する切欠部24が形成されている。つまり、ピストン20の上端側や下端側では貫通孔21の内周面とピストン20の外周面との間には殆ど隙間は形成されていないが、切欠部24が形成されたピストン20の中途側では貫通孔21の内周面とピストン20の外周面(切欠部24)との間に径方向に隙間が形成され、この隙間を通じて支持液が上下に流通可能となっている。それゆえ、上述した貫通孔21に沿ってピストン20を上下移動させて、給水路37と貫通穴21の上部とが切欠部24により連通するような位置にピストン20を移動させれば、切欠部24を利用して給水路37の支持液を導水管28に移動可能となっている。
つまり、水平方向に沿って平坦な面状に形成されたピストン20の上面には、タイヤ支持面8の圧力が導水管28を介して伝達している。このピストン20の上面に加わる力がバネ25の付勢力を超える場合には、ピストン20は貫通孔21内を下方に移動する。そうすると、貫通孔21の下端側に移動したピストン20の外周面(切欠部24)と、貫通孔21との間に径方向に隙間が形成され、支持液を上方に流通させることが可能となる。その結果、荷重支持装置6の上面に対してタイヤを十分な高さまで浮上できるようになる。
一方、ピストン20の上面に加わる力がバネ25の付勢力を下回る場合には、ピストン20は貫通孔21内を上方に移動する。そうすると、ピストン20と貫通孔21との間に隙間が無くなって、貫通孔21内で上方へ支持液が流通することが規制される。その結果、例えばタイヤが接地していない場所に位置する給液孔10から支持液が無駄に噴出しなくなり、支持液の過剰な使用が抑制される。
それゆえ、第4実施形態のタイヤの走行試験装置1でも、荷重支持装置6の上面に対してタイヤを十分な高さまで浮上できるものでありながら、タイヤが接地していない場所にある給液孔10(円形孔)から支持液が無駄に噴出することを抑制できるという効果を得ることができる。
なお、第4実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第2実施形態と同様である。それゆえ、これらの実施形態と同様な部分については説明を省略する。
[第5実施形態]
次に、第5実施形態のタイヤの走行試験装置1について、図を用いて説明する。
上述した第3実施形態及び第4実施形態では、タイヤ支持面8の支持液の圧力を導水管28を経由して流量調整手段27の圧力センサ11やピストン20に導いていた。しかし、この導水管28は、必要に応じてタイヤ支持面8側に支持液を流通させるものであり、支持液が所定の流速で流れることにより導水管28には少なからず圧損が発生する。
このような圧損が発生すると、圧力センサ11で計測される圧力の正確さが低下したり、切替弁19やピストン20の動作に誤作動が生じたりしやすくなる。そこで、第5実施形態及び第6実施形態のタイヤの走行試験装置1では、タイヤ支持面8の支持液の圧力を導水管28ではなく導圧管29で流量調整手段27まで導くようにしている。
具体的には、図8に示すように、第5実施形態のタイヤの走行試験装置1には、タイヤ支持面8の表面に、タイヤ支持面8の支持液の圧力を検出する圧力検出孔31が形成されている。そして、上述した導圧管29は、この圧力検出孔31に一端側が開口すると共に、流量調整手段27の圧力センサ11側に他端側が開口する構成とされている。この導圧管29は、上述した導水管28のように支持液が流通することがないため、圧損を生じさせること無く荷重支持装置6のタイヤ支持面8(圧力検出孔31)の圧力を、この荷重支持装置6とは別に設けられた流量調整手段27の圧力センサ11に伝達することができる。そのため、流量調整手段27と荷重支持装置6との間に距離があるような場合でも、流量調整手段27で給液孔10から噴出する支持液の流量を正確に調整することが可能となり、使用環境を選ばず利便性に優れたタイヤの走行試験装置1を得ることが可能となる。
なお、第5実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第1及び第3実施形態と同様である。それゆれ、これらの実施形態と同様な部分については説明を省略する。
[第6実施形態]
次に、第6実施形態のタイヤの走行試験装置1について、図を用いて説明する。
図9に示すように、第6実施形態のタイヤの走行試験装置1も、第5実施形態と同様に、タイヤ支持面8の支持液の圧力を導水管28ではなく導圧管29で流量調整手段27まで導くようにしている。
具体的には、第6実施形態のタイヤの走行試験装置1では、流量調整手段27の内部に、貫通孔21同様に上方に沿って延びる分岐管30が形成されている。この分岐管30は貫通孔21の側方に形成されており、その分岐管30の下端は貫通孔21の上下方向の中途側に連結されている。また、この分岐管30の上端には導水管28の下端が接続されている。そして、導圧管29の上端は上述した圧力検出孔31に繋がっている。さらに、貫通孔21の上端は上方に向かって開口しており、この貫通孔21の開口に上述した導圧管29が接続されている。
上述した分岐管30及び導圧管29を設ければ、第5実施形態の場合と同様に、圧損を生じさせること無く荷重支持装置6のタイヤ支持面8の圧力を、この荷重支持装置6のとは別に設けられた流量調整手段27のピストン20に伝達することができ、流量調整手段27で給液孔10から噴出する支持液の流量を正確に調整することが可能となる。
また、第6実施形態のタイヤの走行試験装置1では、タイヤ支持面8の圧力が圧損なく直接ピストン20に作用する構成であるため、ピストン20の開閉動作(上下動)が安定し、流量調整手段27により支持液の流量調整を確実に行うことが可能となる。
なお、第6実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第2及び第4実施形態と同様である。それゆれ、これらの実施形態と同様な部分については説明を省略する。
[第7実施形態]
次に、第7実施形態のタイヤの走行試験装置1について、図を用いて説明する。
上述した第2実施形態で述べたように、ピストン20が開となっている状態で、タイヤの接地圧力が急激に小さくなると、ピストン20が上方に移動して閉になる前に、切欠部24を流れる水の流量が急激に増加してしまい、その水の勢いによりピストン20が閉にならずに「開き放し状態」となってしまうことがある。
このようなピストン20の「開き放し状態」を回避するため、上述した第2実施形態では、ピストン20の下側にピストン20を上方に向かって付勢するバネ25を設け、弁開動に必要とされる力に比べて弁閉鎖に必要とされる力の方が小さくなるようにして、バネ25によりピストン20の閉鎖を補助する機構を設けていた。
ただ、第2実施形態などで示すバネ25を設けるのみでは、ピストン20の「開き放し状態」を確実に回避できない場合には、本実施形態(第7実施形態)に示すような流量調整手段27を用いても良い。
すなわち、図10〜図13に示すように、第7実施形態の流量調整手段27は、ピストン20の外側に、このピストン20の外周面に嵌り込んだ状態で上下方向に移動する弁部材32を設けている。つまり、第7実施形態の流量調整手段27は、支持液の流量を調整するピストン20に加えて、ピストン20の「開き放し状態」を回避する弁部材32を設けたものとなっている。
具体的には、この弁部材32は、切欠部24より上側のピストン20に外側に遊びを持って嵌合可能な円筒状の部材であり、貫通孔21の内部に上下方向に移動可能に挿入されている。この弁部材32は、径方向に沿って外周壁を内外を貫通する内外流通孔33を備えている。
内外流通孔33は、弁部材32の周壁に周方向にほぼ等間隔をあけて複数箇所(例えば、3箇所あるいは4箇所)に亘って形成されており、弁部材32の外側の支持液を周壁を貫通して内側に導入できるようになっている。
また、弁部材32の上側には、この弁部材32を下方に付勢する第2バネ34が設けられている。この第2バネ34の上端は貫通孔21の内部に固定状態で形成された支持片35に取り付けられている。この支持片35は、貫通孔21の内側に設けられており、図示しない支持部材などを用いて貫通孔21の中央側に固定されている。また、第2バネ34の下端は弁部材32に取り付けられており、第2バネ34は弁部材32を支持片35に対して下方に付勢可能となっている。
さらに、第7実施形態の流量調整手段27に設けられる貫通孔21は、下側に比べて上側の方が大きな内径となるような円筒形状とされており、この大きな内径を有する上側の円筒部の内側に弁部材32が挿入可能とされている。そして、貫通孔21の内周面には、支持液給液室13の支持液を上下方向に沿って案内する支持液案内部36が形成されており、弁部材32を内側に挿入した状態でも支持液案内部36により支持液を上下方向に流通可能となっている。また、この支持液案内部36は、弁部材32における内外流通孔33が形成された周方向位置に対応した位置に形成されており、支持液給液室13の支持液を上方に導いた上で、さらに内外流通孔33内に導入できるようになっている。
上述した第7実施形態の流量調整手段27では、以下に示すように弁部材32が動作することで、ピストン20の「開き放し状態」が抑制される。
例えば、図10に示すように、タイヤ支持面8の支持液の圧力が高くなり、ピストン20が開となっている状態を考える。このとき、導水管28を介してピストン20の上面に作用する支持液の圧力が所定の圧力を超えているので、ピストン20はバネ25の付勢力に抗して下方に移動する。
図11に示すように、ピストン20が下方に移動すると、貫通孔21の内周面と切欠部24との間に径方向に隙間が形成されるようになり、この隙間を通って給水路37の支持液が支持液給液室13に流れ込む。このようにして支持液給液室13に流れ込んだ支持液は、上述した複数の支持液案内部36及び内外流通孔33を経由してさらにピストン20の上方の貫通孔21内に移動する。そして、ピストン20の上方の貫通孔21内の支持液が導水管28を介してタイヤ支持面8に供給され、タイヤ支持面8の支持液の圧力が上昇してタイヤを十分な高さまで浮上することが可能となる。
ところで、上述した支持液案内部36は、切欠部24の隙間や内外流通孔33に比べて隘路(狭くて通行の困難な路)となっており、支持液が流通する経路の中で最も狭く形成されている。それゆえ、このような隘路に支持液を導くと大きな圧損が発生し、発生した圧損により弁部材32に上方に向かって力が加わる。
このように弁部材32に上方に向かって力が加わると、第2バネ34の付勢力に抗して弁部材32が上方に移動する。やがて、図12に示す位置まで、弁部材32が上方に移動すると、支持液案内部36の開口位置と内外流通孔33の開口位置とが上下方向にずれて、支持液案内部36と内外流通孔33との連通が遮断されて、支持液が供給されなくなる。
なお、支持液案内部36を流通する支持液の勢いが弱い場合は圧損も大きくならないので、弁部材32により支持液の供給が遮断されることはない。つまり、この弁部材32は、支持液案内部36を流通する支持液の勢いが強い場合だけ支持液の供給を遮断することで、ピストン20の「開き放し状態」を抑制する構成となっている。
図13に示すように、タイヤ支持面8の圧力が十分に低くなった場合には、ピストン20が上方に移動して切欠部24での支持液の流通が遮断されると共に弁部材32が第2バネ34の作用で再び下方に移動するので、図10に示す初期状態に復帰することが可能となる。
上述した第7実施形態の流量調整手段27では、ピストン20が開となっている状態で、タイヤの接地圧力が小さくなっても、支持液案内部36を流通する支持液の圧損により弁部材32が作動するので、ピストン20が「開き放し状態」となることを確実に抑制することが可能となる。
なお、第7実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第4実施形態と同様である。それゆれ、これらの実施形態と同様な部分については説明を省略する。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
なお、荷重支持装置6の上面の中央部等のように、いかなるタイヤを走行させる際にもタイヤが接地する場所に配備された給液孔10については、圧力センサ11や流量調整弁12を設けずに、常に給液孔10から支持液が噴出する状態としても良い。
また、タイヤの前後方向や左右方向のように互いに対称となる位置においては、圧力センサ11や流量調整弁12の設定や制御を共通化して、支持液の噴出の一元管理することもできる。
さらに、荷重支持装置6の上面に支持液が全く無い状態では、タイヤが接地しても圧力センサ11やピストン20でタイヤの有無を検知できなくなる可能性がある。それゆえ、上述した給液手段7が「閉」の状態でも、僅かずつ給液孔10から支持液が供給されるようにして、ベルト5との隙間に支持液の圧力を常時発生させることもできる。
1 走行試験装置
2 スピンドル軸
3 駆動ドラム
4 従動ドラム
5 ベルト
6 荷重支持装置
7 給液手段
8 タイヤ支持面
9 給液ユニット
10 給液孔
11 圧力センサ
12 流量調整弁
13 支持液給液室
14 ポンプ
15 貯留タンク
16 切替弁
17 支持液供給管
18 復水溝
19 支持液回収部
20 ピストン
21 貫通孔
22 位置決め部
23 バネ取付部
24 切欠部
25 バネ
26 ストッパ
27 流量調整手段
28 導水管
29 導圧管
30 分岐管
31 圧力検出孔
32 弁部材
33 内外流通孔
34 第2バネ
35 支持片
36 支持液案内部
37 給水路

Claims (8)

  1. 2つのドラムの間に水平に架け渡されたベルトと、該ベルトの平坦面を下面側から支持する荷重支持装置と、を有するタイヤの走行試験装置において、
    前記荷重支持装置には、該荷重支持装置とベルトとの間に支持液を供給して前記ベルトを下方から支持する給液手段が設けられており、
    前記給液手段は、前記荷重支持装置とベルトとの間に支持液を吐出可能な給液孔を前記荷重支持装置の上面に沿って複数備えており、且つ前記タイヤの接地状況に応じて変化する前記荷重支持装置の上面における流体圧力に基づいて、各給液孔から吐出される支持液の流量が調整可能とされていることを特徴とするタイヤの走行試験装置。
  2. 前記給液手段は、
    前記荷重支持装置の上面に沿って複数設けられると共に前記荷重支持装置の上面おける流体圧力を計測する圧力センサを有していることを特徴とする請求項1に記載のタイヤの走行試験装置。
  3. 前記給液手段は、前記荷重支持装置の上面における流体圧力に基づいて弁開度を調整することで、各給水孔から吐出される支持液の流量を調整可能な流量調整弁を有していることを特徴とする請求項1または2に記載のタイヤの走行試験装置。
  4. 前記流量調整弁は、弁開動に必要とされる力に比べて、弁閉鎖に必要とされる力の方が小さくなる構成とされていることを特徴とする請求項3に記載のタイヤの走行試験装置。
  5. 前記給液手段は、各給液孔から吐出される支持液の供給圧力がタイヤ内圧より大きくなるように、各給液孔から吐出される支持液の流量を調整するように構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤの走行試験装置。
  6. 前記各給液孔から吐出される支持液の流量を調整する流量調整手段が、前記荷重支持装置とは別に設けられ、
    前記荷重支持装置に設けられる前記複数の給液孔と、前記複数の給液孔から吐出される支持液の流量を調整する前記流量調整手段と、が複数の導水管で繋がっている
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤの走行試験装置。
  7. 前記流量調整手段は、前記導水管を流通する支持液の圧力または流量を計測可能なセンサを、前記流量調整手段に近い側に有しており、
    前記センサで計測された圧力または流量の計測信号に基づいて、前記導水管を通る支持液の流量が調整される
    ことを特徴とする請求項6記載のタイヤの走行試験装置。
  8. 前記流量調整手段は、前記導水管を流通する支持液の圧力または流量に基づいて弁開度を調整することで、前記各給水孔から吐出される支持液の流量を調整可能な流量調整弁を有している
    ことを特徴とする請求項6記載のタイヤの走行試験装置。
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