JP2015028478A - タイヤ均一性装置を評価するためのシステム、及び、評価の使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤを保持し回転するスピンドル対を整列させる機能を有したタイヤ均一性評価装置を提供する。【解決手段】タイヤ均一性装置１０は、タイヤＴを受け取ると共に回転させるための装置を含む。装置は、タイヤＴを受け取り、膨張させ、回転させるための対向するスピンドル３２，３４と、タイヤ試験結果を得るべく回転しているタイヤＴに対して押し当てられる負荷ホイール７０と、を有する。スピンドル整列アセンブリは、タイヤＴが受け取られる度に、前記対向するスピンドル３２，３４を互いに整列するべく前記対向するスピンドルに関連付けられている。少なくとも１つの評価装置は、前記対向するスピンドルの力を評価するべく前記装置の要素に関連付けられ、前記評価される力は、タイヤ試験結果の調整に用いられる。【選択図】図１

Description

（関連された出願の相互参照）
この出願は、２０１２年２月１０日に出願された、米国特許出願第１３／３７０，５４１の一部継続出願であり、参照によって、当該米国特許出願は、ここに援用される。

本発明は、概して、タイヤ試験装置に関連する。特に、本発明は、タイヤ均一性装置の要素を評価することに、関連する。とりわけ、本発明は、通常の試験手順の間にタイヤを評価するためのタイヤ均一性装置の評価を用いることに関連する。

理想的には、タイヤは完全な円であることが望まれる。その内部剛性、寸法及び重量配分ならびに他の特徴は、タイヤの周まわりで一様（均一）であるべきである。しかしながら、通常のタイヤ構造及び製造工程は、そのような理想的なタイヤを大量生産することを困難にしている。つまり、内部剛性、寸法及び重量配分ならびに他の特徴において、ある程度の量の不均一性が、製造されたタイヤに生じる。結果的に、車両の走行の間に、望ましくない加振力が、タイヤにおいて生成される。この加振力によって生成される振動は、車両のシャーシに伝達され、車両の内部にタイヤ振動が伝達される際の震動、ばたつき及び音を含む、様々な車両振動及び騒音を引き起こす。

タイヤの不均一性を評価するための業界標準が、利用可能である。ある方法では、道路面のための代用物として機能する、回転するドラムが、予め定められた押圧力（数百キログラム重）で回転可能に保持されたタイヤを押す、または、タイヤが、回転するドラムに対して予め定められた押圧力で押される。タイヤ及び回転するドラムは、それらの各回転スピンドルのまわりに回転することが可能であり、いずれか１つが回転するときに、他のものも回転させられる。

この状態では、タイヤまたは回転するドラムは、回転可能に駆動され、タイヤは、１分間に６０回転で回転する。タイヤが回転することで、タイヤの不均一性によって生成される加振力が生じる。この加振力は、タイヤまたは回転するドラムを回転可能に支持するベアリングに設置される、あるいは、このベアリングに取り付けられた部材に設置される、１つまたは複数の力計測装置（例えば、ロードセル）によって計測される。計測された値から、タイヤの不均一性を評価するように機能する指標が計算される。この測定は、均一性の測定と呼ばれている。

測定が実行されたタイヤは、指標から得られる不均一性が許容限界内である場合と、そうでない場合と、に分類される。可能な範囲において、不均一性が許容限界から外れるタイヤは、不均一性を減少させるための処理を受ける。処理されたタイヤは、次に均一性の測定を再度受けて、不均一性が許容限界内の場合は、そうでないタイヤから分離される。

上述された手順を通して、「不均一性が許容限界内」と判断されたタイヤのみが選択され、消費者に出荷される（または、タイヤ評価手順の次の工程に送られる）。

現在のタイヤ均一性装置は、効果的であるとは考えられるが、一層の向上が得られ得ると考えられる。現在のタイヤ均一性装置は、時々、矛盾する試験結果を提供する。均一性装置が信頼できるか否かを決定する際、装置が一貫してタイヤの不均一性を検出及び測定することを確認するために、同じタイヤが５回試験されるだろう。追加的なサンプリングのタイヤもまた、次に、同じ均一性試験を受ける。試験結果のこの収集から、実際の結果を抽出するために、様々なフィルターが生成され得て、製品タイヤに適用され得る。当業者は、試験結果のフィルタリングが不所望に試験手順に時間を付加することを、認識するであろう。フィルタリングはまた、許容可であるタイヤを除外するようにフィルターが設定され得るとか、さらに問題なのは、不可であるタイヤが許容されて通過し得る、という心配も生じさせる。

１つの手法は、試験下のタイヤの実際の均一性に悪影響を与えるタイヤ均一性装置の要素の評価プロットを生成することである。均一性装置の要素によって与えられた力はそれぞれ、装置ごとに変わる、それら自身の特有の評価（特徴）を有することが、決定される。例えば、ある均一性装置における回転するドラムは、他の装置における回転するドラムとは異なる特徴を有する。タイヤの表面に接する回転ドラムの各々、及び、タイヤのビード（内縁）に係合する上側及び下側のスピンドルとチャックアセンブリの各々は、装置によって検出される均一性の測定にエラーを与える特有の力の特徴を有していると、考えられる。また、負荷ホイール及びスピンドルの特徴を適切に評価するための従来の試みは、不十分であると考えられる。特に、従来の方法は、上側及び下側のスピンドルとチャックアセンブリの角度位置または回転位置の間の違いを適切に考慮していない。結果的に、スピンドル及びチャックアセンブリの異なる角度位置は、タイヤ均一性測定を正確に表さないというように、適切にフィルタリングされない、または、フィルタリングされた測定をゆがめる、タイヤ均一性測定への力付与に帰結してしまう。したがって、この分野においては、スピンドル及びチャックアセンブリの正確な評価を生成することの必要性、及び、この分野においては、前記評価が一貫して試験されるタイヤに適用されるように、上側及び下側のチャックアセンブリを整列する必要性が、ある。

上記の観点において、本発明の第１の態様は、タイヤ均一性装置を評価するためのシステム及びその評価の使用方法を提供することである。

本発明の他の態様は、タイヤ均一性装置であって、タイヤを受け取ると共に回転させるための装置であって、前記タイヤを受け取り、膨張させ、回転させるための対向するスピンドルと、タイヤ試験結果を得るべく回転しているタイヤに対して押し当てられる負荷ホイールと、を有する装置と、タイヤが受け取られる度に、前記対向するスピンドルを互いに整列するべく前記対向するスピンドルに関連付けられたスピンドル整列アセンブリと、前記対向するスピンドルの力を評価するべく前記装置の要素に関連付けられた少なくとも１つの評価装置と、を備え、前記評価される力は、タイヤ試験結果の調整に用いられることを特徴とするタイヤ均一性装置を提供すること、である。

本発明のさらに他の態様は、タイヤを試験するための方法であって、装置内に一度に少なくとも１つの制御タイヤを受け取る工程であって、前記制御タイヤの各々は、公知の特性を有する、という工程と、受け取られた前記少なくとも１つの制御タイヤの各々のために、同じ角度位置に、スピンドルを角度に関して整列する工程と、前記少なくとも１つの制御タイヤに負荷ホイールを押し当てて、負荷ホイール力を発生させる工程と、前記負荷ホイールの角度位置を検出する工程と、前記負荷ホイールの前記角度位置に、前記負荷ホイール力を関連付ける工程と、前記角度に関して整列されたスピンドル、前記負荷ホイールの角度位置、及び、前記負荷ホイール力から、前記スピンドルの評価波形を生成する工程と、を備えることを特徴とする方法を提供すること、である。

本発明のこの及び他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明、添付された請求項、及び付随する図面に関して、より理解され得るだろう。
図１は、本発明の概念によるタイヤ均一性装置の概略図である。 図２は、タイヤ均一性装置に用いられる負荷ホイールの斜視図である。 図３は、本発明の概念による負荷ホイール評価処理を示すフローチャートである。 図４は、タイヤ均一性装置によって試験されるタイヤの解析に用いられる予想波形を得るために、公知の弾性係数のタイヤを使う負荷ホイール評価波形である。 図５Ａは、本発明の概念によるスピンドル評価処理を示すフローチャートである。 図５Ｂは、本発明の概念による代替的なスピンドル評価処理を示すフローチャートである。 図６は、タイヤ均一性装置によって試験されるタイヤの解析に用いられる、例示的なスピンドル評価波形である。 図７は、装置評価波形を用いるタイヤ試験を示すフローチャートである。 図８は、図１に示されたタイヤ均一性装置に用いられる、本発明の概念によるスピンドル整列アセンブリの部分横断面図である。 図９は、本発明の概念によるスピンドル整列アセンブリに用いられるピックアップリングの平面図である。 図１０は、本発明の概念によるピックアップリングの要素であるエンコーダリングに関して並置された下側スピンドルエンコーダの拡大部分正面図である。 図１１は、本発明の概念による、下側スピンドルエンコーダの部分の上面図及びエンコーダリングの部分的な図であって、それらの間の相互関係を示す図である。 図１２は、エンコーダリングが回転しているときの下側スピンドルエンコーダからの例示的な読み出しを示すタイミングチャートである。 図１３は、本発明の概念及び関連のタイヤ試験処理による代替的なスピンドル評価処理を示すフローチャートである

図面、特に図１を参照し、符号１０によって概略的に示されるタイヤ評価装置が理解され得る。当該装置は、水平ボトムフレームメンバ１４及び水平トップフレームメンバ１６によってそれぞれの端部で接続された、サイドフレームメンバ１２を含んでいる。サイドフレームメンバ１２及びフレームメンバ１４，１６は、その内側で、大文字のＴによって概略的に示されるタイヤが受け取られ、試験され、解放される、箱状の構造を形成している。

コンベヤ１８が、それらの間にタイヤＴが装置１０に運ばれる開口を有するローラーを有して構成されている。それぞれのタイヤＴは、タイヤの内径を形成する内縁（ビード）２８を有する実質的に平行な側壁２６に、隣接するトレッド（設置面）２４を含む。

装置１０は、タイヤを受け取ると共に回転させるための装置、特に、下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２と、上側スピンドル及びチャックアセンブリ３４と、を備える。下側及び上側のスピンドル及びチャックアセンブリは両方とも、必要に応じて、タイヤの内縁の径に整合するように様々なサイズであり得る、取り外し可能なリム３０及び４８が装着されている。下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２は、フレームメンバ１２及び１４によって移動及び支持され、且つ、コンベヤ１８によってタイヤが支持されたときにタイヤに係合するように、位置決めされている。特に、下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２は、シリンダ４４の中に収容されたピストン４２を保持するシャフト４０を提供する油圧ユニット３８を含む。適切なタイミングで、前記油圧ユニットは、タイヤを試験位置に動かすために、コンベヤ１８における開口を通して、タイヤ、特に、下側の内縁２８に係合する。

上側スピンドル及びチャックアセンブリ３４は、下側スピンドル及びチャックアセンブリが、当該下側スピンドル及びチャックアセンブリに取り付けられたリム３０で、タイヤの内縁２８に対向する側壁２６に係合するときに、リム４８で、タイヤＴの他方の側を受け取る。上側スピンドル及びチャックアセンブリ３４は、スピンドル５０によって回転されるリム４８を含み、アセンブリ３４はまた、スピンドル受け、リム結合部、及び他の関連される要素を、含み得る。スピンドル５０は、モータ５２、及び、スピンドル５０をモータに接続する関連し合うベルトドライブ５４、によって駆動される。

要するに、操作において、タイヤは、コンベヤ１８に沿って搬送されると共に、適切な位置で停止され、下側スピンドル及びチャックアセンブリが、タイヤＴの下側の対向面に係合し得る。下側リムアセンブリは、次に、タイヤ試験処理を始めるべく、そこにおいてタイヤが膨張されると共に次に回転される、上側リムアセンブリとの係合状態にタイヤを動かす。

上側スピンドルエンコーダ５６は、回転の間、タイヤＴの回転位置を監視するべく、上側スピンドル５０によって支持される。エンコーダ５６は、タイヤの円周を均等の領域に分割する信号Ａ、及び、時間通りに、与えられたポイントで円周に固定された単一の信号を指示する信号Ｂを生成する。したがって、モータの操作は、エンコーダ５６によって監視され得る。

タイヤ膨張システム６４は、望ましい圧力にタイヤ圧力を制御するべく、タイヤの空気圧及び空気圧制御装置６６を監視する空気圧変換器６５を含んでいる。前に示されたように、チャックアセンブリがタイヤに係合した後、タイヤは、タイヤの試験の前に、望ましい圧力に、膨張システムによって膨張される。空気圧変換器６５は、圧力信号Ｃを生成する。

負荷ホイール７０は、タイヤに負荷をかけると共にタイヤ均一性のための試験をするために、タイヤＴとの接触の状態の内外に水平に移動する。図２において最も良く理解されるように、負荷ホイールは、シャフト７２を含み、シャフト７２は、これを貫通する穴７４を有する。負荷ホイールは、少なくとも２つの実質的に平行であり、離れて配置されたプレート７８によって構成されているが、１つのプレートまたは複数のプレートが用いられ得ることは、認識され得る。プレート７８の各々は、負荷ホイールの重さを減少させるために、複数の開口８０を設けられ得る。プレート７８の外径は、図１に示されるようなタイヤトレッドに係合する半径方向表面８２を支持する。当業者は、材質、溶接、及び機械加工等を含む負荷ホイールの全体の構造が、負荷ホイール７０及びそして装置１０の評価及び操作に影響を与えることを、理解し得る。同じ構造的な懸念が、タイヤ、上側スピンドル及びチャックアセンブリ３４、上側リム４８、下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２、下側リム３０、及び、タイヤ膨張システム６４に接触及び係合する装置１０の他の要素にも当てはまる。これらの要素は、どんなにわずかであっても、その試験処理の間、タイヤから収集される試験データに、影響を与える。

図１に戻り、フレームメンバによって保持されたキャリッジ８８内に設置され、またフレームメンバ１２によって搬送されるモータ及びギヤアセンブリ７６によってタイヤに係合するための位置の内外に動かされる、負荷ホイールが理解され得る。少なくとも１つのロードセル８４が、負荷ホイール７０に関連付けられ、回転運動の間、タイヤによってホイールに及ぼされる力を検出する。ロードセルの各々が、ロードセル信号Ｄ及びＤ’を生成する。１つのロードセルが用いられ得るが、第１のロードセルの読み取りを確認するため、または、負荷の力を分けるため、または、タイヤ構造におけるわずかな変動を検出するために、追加のロードセル８４が設けられる得ることが、理解され得る。

負荷ホイールエンコーダ８６が、負荷ホイールの回転または角度位置を検出するために、キャリッジ８８によって運ばれる。エンコーダ８６は、エンコーダ信号Ｅを生成する。

コンピュータ９２は、タイヤ均一性装置の特定の要素を評価するために、及び／または、試験処理の間に生成された他に検出された測定値を入手するために、コントローラ９０を通して、信号Ａ−Ｅを受信する。したがって、これら信号は、試験下で、タイヤによって及ぼされる可変の力を監視し、また、試験の間、タイヤに力を与えるタイヤ均一性装置の要素を解析するべく、それらの公知の機能を実行する。コントローラ９０はまた、試験のためにタイヤＴを装置へ動かすと共に準備するのに必要とされる、モータ、バルブ、サーボ、及びコンベヤを操作する信号を生成するために用いられる。コントローラ９０は、データを表示できると共に収集でき、且つ、信号Ａ−Ｆ及び収集された他のデータ信号によって表現されるものとして収集されたデータを演算できると共に解析できるという、コンピュータ９２に接続される。当業者は、コントローラ９０及びコンピュータ９２が、装置の要素を制御するべく同時にまたは別々に動作し得て、かつ製造業者によって使用可能なフォーマットに、収集されたデータを処理及び表現し得ることを理解するだろう。さらに、コンピュータ及びコントローラは、装置の操作及び説明されるべき評価処理を実行及び実施するために必要である必要なハードウェア、ソフトウェア、メモリーを含む。

一般的に、タイヤ均一性装置の特定の要素の監視は、装置の機械的な挙動を評価するためになされ、そこで、コンピュータは、製品タイヤの試験の間、装置の機械的な状況によって引き起こされる望ましくない影響を除去する。装置の評価の利用は、検出された測定が、有効な試験結果として用いることに適しているかどうかを決定し、そして、装置の機械的な評価に基づく解析によって、装置の機械的部分、測定装置等が原因と考えられる望ましくない波形特性が、除去され得る。これら望ましくない波形特性は、いま、コンピュータ及びソフトウェアの処理によって、特別に特定され得る。したがって、測定の精度及び前回の測定への一致性（繰り返し性）の両方を落とす、波形の望ましくない一部は、調整され得る。

評価処理を実行するために、図３が参照されると、そこには、負荷ホイール評価処理が、符号１００によって概略的に示されている。この処理では、公知のばね定数値を有する、低ばね定数のタイヤが、装置に載置されている。ステップ１０２において、例えば、８００ポンド／インチのばね定数のタイヤが、装置１０に載置される。次に、ステップ１０４で、バッファメモリを保持すると共に、評価処理を実行するために必要とされる、ハードウェア、ソフトウェア、及び他のメモリー要素を提供するコンピュータ９２が、タイヤ均一性装置の要素のいずれかによって収集されるデータ、特に、信号Ａ−Ｅ及びとりわけロードセル信号Ｄ，Ｄ’並びにエンコーダ信号Ｅ、の受け取りためのバッファを準備する。ここに用いられているように、「ばね定数」は、回転するタイヤを保持するスピンドルに向けて前進された負荷ホイールの距離の各単位に対しての、載置され膨張されたタイヤで測定されたときの半径方向の力における増加分のことである。

負荷ホイールは、完全な円であることは決してないので、負荷ホイールによって回転するタイヤに押し付けられるいくらかの量のずれは、したがって、タイヤのばね定数に直接的に関連する測定可能な半径方向の力に及ぶ。負荷ホイール周りでのＮ個の均等に間隔をあけられた角度の分割のために、この力は、その特定のばね定数で負荷ホイールの力の影響を評価する、Ｎ個のポイントの波形、に測定及び編集される。Ｎ個のポイントのうちのいくつかが、使われ得るが、ほとんどの実施の形態において、少なくとも１００個のＮ個のポイントが要求される。したがって、ステップ１０４においてバッファの準備が完了した後、タイヤを回転させる装置は、ステップ１０６で、負荷ホイールの様々な角度位置で角度波形の力を記録する。

本実施の形態の負荷処理の間、タイヤが暖まって、且つ負荷ホイールでの静的位置に落ち着くために、タイヤが少なくとも１００回転まで回転されることが許容されることは、認識され得る。バッファが確立された後、タイヤは少なくとも６００回転以上まで回転されることが許容され、そこで、タイヤ周りでのＭ個の均等に間隔をあけられた角度による、Ｍ個のポイントの半径方向の力の波形（通常１００ポイント）、および、負荷ホイール周りでのＮ個の均等に間隔をあけられた角度による、それぞれの波形収集の開始地点での負荷ホイールの回転位置が、それぞれの回転数のために、記録される。次に、ステップ１０８において、コンピュータは、Ｎ個の波形の平均波形を計算する。これは、記録された各波形のためにセーブされた負荷ホイールの回転位置を調査することによって、なされる。この回転位置は、最も近い整数のモジューロＮに丸められて、これは、位置Ｐとして示される。各位置Ｐのために、コンピュータ９２は、負荷ホイールの開始の回転位置がＰであるところで収集された、全ての波形の中間値を計算する。この結果的な平均波形は、「平均波形」バッファのＰ_ＴＨの波形として、次に、蓄積される。

次に、ステップ１０９で、コンピュータ９２は、「ベース波形」を計算する。これは、Ｎ個の波形の平均波形バッファの全ての指標に跨って蓄えられた全ての波形の中間値を計算すること、及び、「ベース波形」としての結果を蓄えることによって、なされる。

次に、ステップ１１０で、コンピュータ９２は、Ｎ個のポイントの「合計された波形」を計算し、その後の比較のために、これをコンピュータ９２における適切なメモリーファイルにセーブする。特に、「平均波形」バッファにおけるＮ個の波形の各々のために、どのように波形が記録されたかに対応する、半径方向の力と負荷ホイールのずれとを含む、Ｍ個のポイントのデータ（負荷ホイール位置Ｐで始まる）が存在する。この負荷ホイールのずれを抽出するために、次のステップがコンピュータによって実行される。「平均波形」バッファにおけるＮ個の波形の各々における各指標Ｑ（０~Ｍ−１）毎に、当該ポイントのための負荷ホイール位置は、最も近い整数Ｎに丸められた方程式（Ｐ＋Ｑ×Ｎ÷（Ｎに関して、タイヤの１回転によって占められる負荷ホイール角度の値））によって決定され、これが指定された指標Ｓである。Ｎ個の波形の各々におけるＱ_ＴＨの指標でのポイントは、「ベース波形」のＱ_ＴＨの指標でのポイントによって減算され、次に、「合計された波形」におけるＳ_ＴＨの指標に加算され、そして同時に、Ｓ_ＴＨの指標のための値のカウントが、またインクリメントされる。ループが完結された後、「合計された波形」における各々の指標でのポイントが、その指標に加算された値の全カウントによって、除算され、したがって、「合計された波形」における個々の指標の各々に加算されたポイントの平均が計算できる。最終的に、コンピュータは、結果である「合計された波形」と、ステップ１０２からのばね定数の値を、選択されたばね定数タイヤのための最終的な負荷ホイールの評価として、コンピュータのメモリーにセーブする。

ステップ１１４で、低ばね定数タイヤは、装置１０からおろされる。次に、ステップ１１６で、高ばね定数タイヤが、装置に載置される。例えば、高ばね定数タイヤは、１４５０ポンド／インチ^２（ｐｏｕｎｄｓ／ｉｎｃｈ^２）のばね定数を有する。

次に、ステップ１１８で、ステップ１０４−１１０が、高ばね定数タイヤのための対応する平均波形と合計された波形を収集するために、高ばね定数タイヤのために繰り返される。次に、ステップ１２０で、高ばね定数タイヤがおろされる。

ステップ１２２で、次回の（後の）比較のために、合計された波形からの負荷ホイール評価波形が、生成される。結果となる負荷ホイールの評価波形は、次に、試験される最新のタイヤに適用される。これは、記録されたタイヤ試験波形から負荷ホイールの評価波形を減ずることによって、なされる。

図４を参照し、符号１３０によって概略的に示される低ばね定数タイヤのための評価波形、及び、符号１３２によって概略的に示される高ばね定数タイヤのための評価波形が示されていることが、理解され得る。これら評価は、装置１０の負荷ホイールの特定の真円度（out of roundness）を示している。したがって、当業者によれば、負荷ホイールのそれぞれが、低ばね定数タイヤ及び高ばね定数タイヤで試験されたときとで異なる評価波形を有することが認識されるだろう。いずれにしても、これら２つの高、低のばね定数波形は、中間のばね定数タイヤに関連付けられる評価波形を予想するべく、推定（外挿）され得る。タイヤ均一性装置によって試験下とされるのは、これら中間のばね定数タイヤであり、この予想値は、通常の試験の下でロードセルによって検出される均一性測定を調整するために、利用され得る。

ここで用いられるように、スピンドル評価という用語は、上側スピンドル、スピンドル受け、リム結合部（それは、この説明において上側チャックとして呼ばれる）、及びリムの全体の評価を指す。スピンドル評価の基本的な概念は、ちょうど負荷ホイールのようなスピンドルのずれであり、結果となる半径方向の力の試験波形において観察されるずれの量が、負荷ホイールの場合と同じように、タイヤのばね定数に直接的に関連付けられること、である。しかしながら、スピンドル評価は、負荷ホイールのそれとは異なり、なぜならば、タイヤは、スピンドル「に」設置されるからである。したがって、タイヤ位置に対するスピンドル位置の割合は、常に、１：１である。異なることになるこの割合は、負荷ホイール評価は、タイヤを６００回、回転させること及び負荷ホイールでの異なる位置にそれが接地するところで測定することによって、得られ得るからである。結果として、スピンドル評価を測定するために、異なる方法論が、発展される。

ここに開示された両方の方法のために、負荷ホイールがスピンドルに向けてタイヤに進むインチ毎に対して、負荷ホイールによって見られる半径方向の力のポンド（ｌｂｓ）によって規定されるばね定数をタイヤが有することを考慮する。試験の間、負荷ホイールの位置が適当なところで固定されたとき、スピンドル及び／またはリムの直径差（out of round）はまた、タイヤの１回転と同等の周期によって繰り返す形式で、タイヤを、負荷ホイールに向けてまたは離すように押し得る。タイヤを把持する上側及び下側リムのずれに結合された、スピンドルの不規則な軌道の振れ回りが、試験の間にタイヤの試験波形の各々に加算された半径方向の力の波形を生成して、不正確な試験結果を結果とするということが、直接的に想定／結論とされ得る。次の手順は、このスピンドル波形をどのように計算（評価）するかを、説明する。一度評価されると、前記波形は、試験データから数学的に減じられ得て、このことが、試験データの正確性が増加される結果に帰結する。

図５Ａを参照し、スピンドル評価処理の一実施の形態が、符号１５０によって概略的に示されている。この処理では、大量の数（Ｌ）のタイヤが、タイヤのばね定数に基づき一般化され得る波形のテーブルを生成するために、試験される。しかし、Ｌは、ある数を表現し得るが、Ｌの数は、正確なスピンドル評価を提供するために、少なくとも７５０であるべきと考えられる。いずれにしても、波形のテーブルから平均を用いることによって、コントローラまたはコンピュータは、記録された試験波形から減ずるべく、及び、タイヤの特性の正確な描写（picture）を生成するべく直接的に使われ得る、スピンドル評価波形を計算し得る。

処理１５０は、大量のタイヤが負荷ホイール７０によって試験されると共に、各タイヤのための波形がバッファにセーブされるステップ１５２で始まる。このバッファは、「タイヤ波形」として呼ばれ得る。負荷ホイール評価処理においては、各波形が、タイヤエンコーダ５６によって検出されたものとしてのタイヤ周りのＭ個の位置に関連付けられ得る。本実施の形態においては、各試験波形が、既にその波形（負荷ホイール評価波形）が取り除かれた負荷ホイール評価手順を有することが、理解され得る。しかし、ある実施の形態では、スピンドル評価波形のみが、試験されるタイヤの波形を調整するべく用いられ得る。いずれにしても、この時には、スピンドル評価は、取り除かれない。ステップ１５４で、試験波形におけるＭ個のポイントの各々が、現在の試験下のタイヤのばね定数によって分割される。ある実施の形態では、現在の試験下のタイヤがまた、「タイヤ波形」バッファにデータを加えることに用いられる制御タイヤとして呼ばれ得る。ステップ１５４において、タイヤ波形バッファにおけるタイヤ波形の全ては、同じばね定数に標準化される。言い換えると、各タイヤが試験されるとき、そのタイヤのばね定数は、新しく挿入される波形の各データポイントを分割するべく用いられる。当業者は、試験下のタイヤのばね定数が、ロードセル８４，８４’によって生成される信号Ｄ，Ｄ’によって決定されることを、理解するだろう。ステップ１５６で、結果となる波形は、「タイヤ波形」バッファにおける新しく入手可能な指標の中に蓄積される。「タイヤ波形」バッファにおける全ての入力（entries）が溢れたならば、次に、最も古い波形試験結果が、バッファから消去され、最も新しい波形、つまり追加されるものが、保持され、常に、「タイヤ波形」バッファには、Ｌ個の入力がある。

ステップ１５８で、「タイヤ波形」バッファがＬ個の入力を一度有すると、そのバッファは、スピンドル評価を計算するために用いられ得る。これは、「タイヤ波形」バッファにおけるＬ個の波形全ての平均をとること、及び、この「平均波形」を呼び出すことによって、成し遂げられる。ステップ１６０で、「平均波形」におけるＭ個のポイント各々は、次に、現在の試験下のばね定数によってかけ算される。言い換えると、平均波形の標準化された平均は、現在のタイヤのばね定数によって、かけ算される。これは、現在のタイヤのばね定数に基づくスピンドル評価波形の生成する結果となる。

結果となるスピンドル評価波形によって、当該波形は、試験されている現在のタイヤに適用され得る。これは、記録されたタイヤ試験波形からスピンドル評価波形を減ずることによって、なされる。

図５Ｂを参照し、スピンドル評価処理の他の実施の形態が、符号１７０によって概略的に示されている。この処理では、前の実施の形態よりも比較的少ない数が、スピンドル評価波形を生成するべく試験され得る。

処理１７０は、ある単一のタイヤを試験することによって始まり、好ましくは、タイヤは、負荷ホイール評価の間に望まれることについて同等の低いＲＰＰを有する。試験パラメータは、通常の試験膨張圧で操作すると共に、選択されたタイヤを載置するために、立ち上げられる（セットアップされる）。Ｎ個（いくつかの数）の別個の試験は、実行されるべきであり、そこで、タイヤは、スピンドル周りにＮ個の異なる位置（角度）に回転される。Ｎ個の試験のそれぞれは、平均化され、結果となる平均波形は、その特定のばね定数のタイヤのためのスピンドル評価として、示される。ステップ１７２で、技術者は、チョークまたは他の同等のマーキング物質によって制御タイヤ周りにＮ個の等間隔をあけて配置される角度に印を付与するだろう。タイヤは、第１の角度でスピンドルに配置されるように向けられる。次に、ステップ１７４で、技術者は、タイヤをつかんで膨張させ、制御タイヤに接触するように、適切な試験位置に負荷ホイールを前進させる。予め定められた数（例えば、１０）の回転の後、タイヤは、負荷ホイール評価と同様の態様で、負荷ホイールでの位置に落ち着く。そして、ステップ１７４で、コンピュータは、それが次々に回転しているときの制御タイヤからのタイヤ波形（回転力データ）の１５のような数を記録する。各回転の測定は、同じ正確なスピンドル位置で、始まると共に終わる。各記録された波形は、全ての負荷ホイールの影響を減じられなければならない。言い換えると、負荷ホイールは、この手順を始める前に、既に評価されていなければならない。１５個の波形の各々が記録されたとき、各波形は、波形の平均によって波形における全ての値を減じることによって、ステップ１７６で標準化される。１５個の標準化された波形の全ては、次に、角度位置「Ｎ」で、結果となる波形を計算するために、一緒に平均化される。次に、ステップ１７８で、負荷ホイールが下ろされ、収縮されたタイヤ及びタイヤチャックが、下方に移動される。ステップ１８０で、コントローラ及び／または技術者は、全ての角度位置「Ｎ」が評価されたか否かを、決定する。そうでなければ、次にステップ１８２で、適所にスピンドルアセンブリの上側及び下側のリムが固定されるように保持する（つまり、スピンドルの上側及び下側のリムは移動されてない）一方、技術者は、タイヤを、１／Ｎ（つまり、次のマークされた角度に）回転だけ回転させ、タイヤの残り（Ｎ−１）の角度のために、ステップ１７４−ステップ１８０を繰り返す。

次に、ステップ１８４で、コントローラは、与えられたばね定数のタイヤのためのスピンドル評価波形を計算するために、Ｎ個の波形全てを一緒に平均化する。最後に、ステップ１８６で、コントローラは、タイヤのばね定数によってスピンドル評価波形における各値を分割し、次に、コントローラによって保持されているコンピュータメモリに結果となる波形に蓄積する。

試験される、後の製品タイヤ全てのために、蓄積された波形における全ての値は、各タイヤの特有のばね定数によってかけ算され、タイヤのばね定数は、前もって引き出される。これは、その特定のタイヤのためのスピンドルの結果を減じるべく用いられ得る、新しい個別の波形を生成する。タイヤが試験されるとき、タイヤの試験波形における各値は、次に、個別のスピンドル評価波形における関連する値によって減じられる。後の試験タイヤ波形は、以下に説明されるように、オリジナルスピンドル評価が計算されたときに、同じスピンドルエンコーダ位置で始まると共に終わるように向けられることが、想定される。

本スピンドル評価の実施の形態では、スピンドル評価波形の得られた「解決策」は、スピンドル周りに測定される追加的なＮ個の異なる角度の各々のために、増加する。Ｎ個のために選択された値は、タイヤの構成または構造において繰り返す特徴に、等しくないべきであり、または、当該特徴の倍数でないべきであることは知っておくべきである。例えば、タイヤが９分割された金型を使って製造された場合、Ｎ個のために９の値を使うことは、スピンドルにおけるリムのずれではなく、金型における各区分の欠陥またはパターンに向けて偏るスピンドル評価波形を生成し得る。例えば、９分割に成形されたタイヤでは、Ｎ＝７または１１の異なる角度によって、良い結果が得られる。Ｎが少なくとも７及び３１もの数となる最適な数値が、全て良い選択であることは、知っておくべきである。

図６に示されるように、例示的なスピンドル評価波形が示されている。したがって、各タイヤの波形は、タイヤ均一性のための公知の望ましいパラメータに比較される最終の結果を提供するために、試験されたタイヤの公知のばね定数の値に基づくスピンドル評価波形によって、埋め合わされる。当業者は、タイヤ均一性装置が、リムや上側チャックアセンブリの他の要素の交換のような、機械的な変化または応力を経るか、または物理的な衝撃の事象が起こる場合に、「タイヤ波形」バッファが再起動され、且つ、スピンドル評価を再計算する前に制御タイヤがもう一度試験されるべきことを、理解するだろう。

図７を参照し、装置評価波形を利用するタイヤ試験が、符号２００によって概略的に示されている。この処理では、試験下のタイヤが、ステップ２０２で装置の中に載置され、負荷力が、負荷ホイールを、それが回転している時のタイヤと接触するところまで動かすことによって、測定される。これら負荷力は、ステップ２０４で測定され、ステップ２０６で、コンピュータは、負荷ホイール評価処理１００及び／またはスピンドル評価処理１５０において決定された、推定された評価波形によって、測定された負荷力を調整する。これら負荷力が調整された後、ステップ２０８で、調整された波形が、試験下のタイヤの特定の値が許容範囲内であるか否かを規定する試験標準に対して、チェックされる。そして、ステップ２１０で、試験下のタイヤは、合格／不合格の指定によって、許容可能または許容不能のいずれかとして、マークされる。合格されたそれらのタイヤは、タイヤ製造処理に進むことを許容される一方、許容不能のタイヤは、製造処理から外されて、更なる評価を経る。

図８を参照し、スピンドル整列アセンブリが、符号３００によって概略的に示されている。スピンドル整列アセンブリ３００は、前の実施の形態で開示された下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２に結合されている。他に言及しない限り、アセンブリ３００は、下側スピンドル及びチャックアセンブリ、及び、装置１０の他の要素及びソフトウェアの全てによって、利用される。いずれにしても、スピンドル整列アセンブリは、取り外し可能なリム３０の真下に設置され、適所に固定されている。その一方で、下側スピンドル及びチャックアセンブリの構造は、図１に示された通りである。簡潔に説明すると、スピンドル整列アセンブリ３００は、タイヤ均一性装置の通常の操作によって妨げられない。説明が進むに従い明らかとなるように、アセンブリ３００は、下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２の正確な回転位置の決定を提供する。検出された角度位置情報は、次にコントローラ９０に伝達され、次にそれは、下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２の回転位置に合わすために、上側スピンドル及びチャックアセンブリ３４の回転位置の調整を引き起こす。考察され得るように、この上側スピンドルへの下側スピンドルの整列は、スピンドルアセンブリの評価を促進すると共に、タイヤ均一性装置によるタイヤの改良された試験を促進する。

図８及び図９を参照し、アセンブリ３００は、下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２のシャフト４０に設置されると共にこれと一緒に回転する環状の形状のエンコーダアセンブリ３０２を含んでいる。エンコーダアセンブリ３０２は、ピックアップリング３０４を含んでいる。当該ピックアップリングは、それを貫通するように延びる設置穴３１０を有する設置リング３０６を含んでいる。適切な固定具が、前記シャフトへの固定のために設置リング３０６を通して受け入れられ、それに固定されている。ピックアップリングの設置穴３１０は、下側スピンドル及びチャックアセンブリにしっかりと又ぴったりと合うように形作られている。図８に理解され得るように、リムは、エンコーダアセンブリ３０２の上で下側スピンドル及びチャックアセンブリ３２に設置されている。いずれにしても、設置リング３０６から外側かつ下方に延びるのは、角度シュラウド３１４である。当業者は、ある実施の形態では、シュラウド３１４が傾斜して向くことなく半径方向に延び得ることを理解するだろう。角度シュラウド３１４の外周縁に配置されているのは、エンコーダリング３１６である。

エンコーダリング３１６は、等間隔を空けて配置された複数の歯３２０を含んでいる。本実施の形態では、リング３１６は、互いから等間隔を空けて配置され隣接する歯の各々の間にノッチ３２２を有する歯を提供する。しかしながら、当業者は、歯の数が、下側スピンドルの角度位置の決定に関しての感度を提供するべく望まれるように、変わり得ることを理解するだろう。エンコーダ３１６はまた、複数の歯３２０からの１つの歯の下側に固定される指標３２４を含んでいる。理解され得るように、指標３２４は、エンコーダリングの「０」位置を提供し、タイヤ均一性装置及びここに開示された評価処理と協働するスピンドル整列アセンブリ３００の操作のための目盛り又は参照ポイントとして機能する。

図８及び１０に最も良く示されるように、下側スピンドルエンコーダ３３２が、エンコーダリング３１６が回転しているときに複数の歯及びノッチ及び指標の移動を検出するべく、位置付けられている。下側スピンドルエンコーダ３３２は、３つのホール効果センサから構成されている。この技術における当業者によっては良く理解され得るように、ホール効果センサの各々は、歯が直接的にセンサの磁場に向き合う度に高電圧を出力し、ノッチが直接的にセンサに向き合う度に低電圧または無電圧を出力する。ホール効果センサ３３４は、歯の上側半分を監視するべく位置付けられ、一方、ホール効果センサ３３６は、歯３２０の下側半分を監視するために位置付けられている。最後に、ホール効果センサ３８は、指標３２４の移動を検出するために、エンコーダリング３２０の歯の下側に位置付けられている。ホール効果センサ３３４、３３６及び３３８は、コントローラ９０によって受信される入力Ｆ、Ｇ及びＨをそれぞれ生成する。

図１１に示されるように、センサ３３４は、センサ３３６から離れていることが理解され得る。５０％又は他の値であり得るこのオフセットは、エンコーダリング３１６の回転方向に関しての決定を考慮している。これは図１２において明示され、同図は、センサ３３４が最初に歯（Ａ）の先端３２８を見て、これが次に第２のセンサ３３６によって直後に検出されることを示している。歯の後縁が次にセンサ３３４によって検出され（Ｃ）、その後に、センサ３３６によって検出される（Ｄ）。前記リングの回転方向が反転された場合には、検出される順序が、Ｂ，Ａ，Ｄ，Ｃとなり得る。図１２に最も良く示されているように、これら検出はまた、ピックアップリング３０４したがってスピンドルの角度回転位置を決定するべく、センサ３３８による指標３２４の決定によって利用されるカウントを提供する。したがって、本実施の形態では、ピックアップリングは、１５０個の歯を有し、各歯は４つの増加分を有し、リングは６００の増加分を効果的に提供する。これら６００の増加分は、次に、タイヤ波形に利用され得て、また、タイヤ均一性装置に関連付けられた種々のロードセルによって検出される力の読み取りに関連付けられる。ある実施の形態では、増加分の数は、歯の数及び／またはホール効果センサの数によって、調整され得る。

図１３を参照し、タイヤ均一性装置１０に協働した、スピンドル整列操作アセンブリの操作のための方法論が、符号４００によって概略的に示されている。ステップ４０２で、上側スピンドルの角度位置が、下側スピンドルエンコーダ３３２によって決定され、まだ上側スピンドルに整列されていない状態の場合、次に、ステップ４０４で、下側スピンドルの角度位置に整合するように、モータによって、上側スピンドルが回転される。このとき、ステップ４０６で、試験を経るべきタイヤは、チャックアセンブリを、それらの適切な方向に移動し、タイヤを膨張させ、回転させることによって、リムの間に固定される。次に、試験下のタイヤは、ステップ４０８で負荷ホイール７０によって係合され、タイヤは、ステップ４１０で適用される評価波形によって試験される。この評価処理は、前述したように図５Ａ及び図５Ｂにおいて完全に示されている。

当業者は、上側スピンドル及び下側スピンドルの両方を互いに整列することによって、そのリムの真円度、または、上側及び下側スピンドルアセンブリにおける他の構造的特徴、及び、それらが試験タイヤにどのように力を適用するかのいずれかが、評価波形において考察され補償され得る、ということを理解するだろう。したがって、スピンドル力が適切に評価された後、試験を経るべき各タイヤのために、ステップ４０４でスピンドルが整列される。言い換えると、評価波形が得られた後、その波形は、図７に関して説明された態様で、試験タイヤにおいて利用され得る。

前述に基づき、本発明の利点は、容易に明らかである。装置の要素を評価することによって、それらの評価が、タイヤを試験する装置の評価を正確に決定するために、負荷ホイールでの高い地点及び低い地点を正確に特定するべく、及び／または、スピンドル変化のために調整するべく、使用され得る。さらに、上側及び下側スピンドルを互いに整列することによって、それらの力が、より正確に評価され得る。言い換えると、評価及び／または試験処理の間、上側及び下側スピンドルが互いに整列されていない場合、スピンドル力を誤って評価すると共に望ましくないタイヤ均一性試験の結果を起こす角度と力の組合せが、起こり得る。下側スピンドルに関して上側スピンドルを整列し、評価波形を正確に適用するべく方法を提供する能力は、スピンドルの整列が行われ得る適時の手法によって、有利である。実際、本開示の方法論は、チャッキングアセンブリがタイヤを上げている時の間、望まれる整列を達成するべく、決定されるべき下側スピンドルの位置及び次に回転される上側スピンドルの位置を考慮に入れている。いずれにしても、これらの改良された手順によって、評価は、負荷ホイール、スピンドル要素、または他の装置が、検出される測定が正確であることを保証するために、交換される間に、更新され得る。これは、装置に伴う真円度または他の問題を取り除くために、負荷ホイール及び装置の他の要素における欠陥に基づく試験パラメータを調整することを許容する。装置評価波形を利用するタイヤの不均一性を正確に決定することによって、タイヤ試験結果の信頼性は、増加する。

したがって、本発明の目的は、上で表現された使用のための構造及びその方法によって満足されたことは、理解され得る。特許法に関連し、ベストモード及び好ましい実施の形態だけが詳細に表現されると共に説明されたが、本発明は、それにまたはそれによって限定されないことは理解されるべきである。したがって、発明の実際の範囲及び幅の理解のために、以下の請求項への参照がなされるべきである。

Claims (12)

1. タイヤ均一性装置であって、
   タイヤを受け取ると共に回転させるための装置であって、前記タイヤを受け取り、膨張させ、回転させるための対向するスピンドルと、タイヤ試験結果を得るべく回転しているタイヤに対して押し当てられる負荷ホイールと、を有する装置と、
   タイヤが受け取られる度に、前記対向するスピンドルを互いに整列するべく前記対向するスピンドルに関連付けられたスピンドル整列アセンブリと、
   前記対向するスピンドルの力を評価するべく前記装置の要素に関連付けられた少なくとも１つの評価装置と、を備え、
   前記評価される力は、タイヤ試験結果の調整に用いられることを特徴とするタイヤ均一性装置。
2. コンピュータを更に備え、
   前記少なくとも１つの評価装置は、前記コンピュータによって受信される評価信号を生成し、前記コンピュータは、タイヤ試験結果を調整するべく前記評価信号を用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ均一性装置。
3. 前記スピンドル整列アセンブリは、
   上側スピンドル及びチャックアセンブリであって、上側スピンドル角度位置を決定するべく、当該上側スピンドル及びチャックアセンブリに関連付けられる上側スピンドルエンコーダアセンブリを有する上側スピンドル及びチャックアセンブリと、
   下側スピンドル及びチャックアセンブリであって、下側スピンドル角度位置を決定するべく、当該下側スピンドル及びチャックアセンブリに関連付けられる下側スピンドルエンコーダアセンブリを有する下側スピンドル及びチャックアセンブリと、
   を有し、
   前記コンピュータは、前記上側及び下側スピンドル角度位置を互いに整列するべく、前記スピンドル及びチャックアセンブリのうちの少なくともいずれかを制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ均一性装置。
4. 前記下側スピンドルエンコーダアセンブリは、
   複数の歯を有するエンコーダリングを有し、前記エンコーダリングは、前記下側スピンドル及びチャックアセンブリに接続され、前記エンコーダリングはそれと一緒に回転し、前記下側スピンドルエンコーダアセンブリは、前記複数の歯の移動を監視すると共に前記コンピュータによって受信される位置信号を生成し、
   前記コンピュータは、前記下側スピンドルの角度位置を決定し、次に前記下側スピンドル及びチャックアセンブリに整列された角度位置に、前記上側スピンドル及びチャックアセンブリを移動させる
   ことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ均一性装置。
5. 前記負荷ホイールに関連付けられると共に、前記コンピュータによって受信されるロードセル信号を生成する少なくとも１つのロードセル
   を更に備え、
   前記上側スピンドルエンコーダアセンブリ及び前記下側スピンドルエンコーダアセンブリは、前記コンピュータによって受信される位置信号を生成し、
   前記コンピュータは、参照タイヤのためのスピンドル評価波形を生成するべく、整列後に、前記位置信号及び前記ロードセル信号を処理する
   ことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ均一性装置。
6. 前記コンピュータは、各参照タイヤのために、前記位置信号及び前記ロードセル信号を受信し、タイヤ波形バッファを生成する
   ことを特徴とする請求項５に記載のタイヤ均一性装置。
7. 前記コンピュータは、整列されたスピンドルによって回転される製品タイヤに適用される平均波形を生成するべく、前記タイヤ波形バッファにおける値を平均化する
   ことを特徴とする請求項６に記載のタイヤ均一性装置。
8. タイヤを試験するための方法であって、
   装置内に一度に少なくとも１つの制御タイヤを受け取る工程であって、前記制御タイヤの各々は、公知の特性を有する、という工程と、
   受け取られた前記少なくとも１つの制御タイヤの各々のために、同じ角度位置に、スピンドルを角度に関して整列する工程と、
   前記少なくとも１つの制御タイヤに負荷ホイールを押し当てて、負荷ホイール力を発生させる工程と、
   前記負荷ホイールの角度位置を検出する工程と、
   前記負荷ホイールの前記角度位置に、前記負荷ホイール力を関連付ける工程と、
   前記角度に関して整列されたスピンドル、前記負荷ホイールの角度位置、及び、前記負荷ホイール力から、前記スピンドルの評価波形を生成する工程と、を備える
   ことを特徴とする方法。
9. 前記装置内で試験タイヤを受け取る工程と、
   前記スピンドルを角度に関して整列し、次に前記試験タイヤを固定する工程と、
   前記負荷ホイールを前記試験タイヤに押し当てて、試験タイヤ負荷力を生成する工程と、
   前記負荷ホイールの角度位置を検出する工程と、
   前記負荷ホイールの角度位置及び前記整列されたスピンドルの角度位置に、前記試験タイヤ負荷力を関連付ける工程と、
   前記負荷ホイールの前記角度位置、前記整列されたスピンドルの角度位置、及び、前記試験タイヤ負荷力から、試験タイヤ波形を生成する工程と、
   前記評価波形によって前記試験タイヤ波形を調整する工程と、
   を更に備える
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 下側スピンドルの角度位置を決定する工程と、
    前記下側スピンドルの前記角度位置に合う角度位置に上側スピンドルを回転させる工程と、
    前記評価波形を得るべく、少なくとも１つの制御タイヤを固定し、次に回転する工程と、
    を更に備える
    ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 下側スピンドルにエンコーダリングを結合する工程であって、前記エンコーダリングは、前記下側スピンドルと一緒に回転し、前記下側スピンドルエンコーダアセンブリは、前記下側スピンドルの結果として、前記エンコーダリング角度位置を検出するという、工程と、
    前記下側スピンドル角度位置をコントローラに送信する工程と、
    前記コントローラによって整列信号を生成する工程と、
    前記上側スピンドルに結合されたモータによって前記整列信号を受信する工程であって、前記モータは前記下側スピンドルの角度位置に合うべく前記上側スピンドルを動かすという工程と、
    を更に備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記装置に試験タイヤを受け取る工程と、
    前記スピンドルを角度に関して整列する工程と、
    前記スピンドルの間に前記試験タイヤを固定する工程と、
    前記試験タイヤに前記負荷ホイールを押し当てると共に、試験タイヤ波形を生成する工程と、
    前記評価波形によって前記試験タイヤ波形を調整する工程と、
    を更に備える
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

Images