JP2015093552A - トレッドリングの剛性測定装置及びトレッドリングの均一性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エアレスタイヤのトレッドリング単体の円周方向の一部分の剛性を測定可能とするトレッドリングの剛性測定装置を提供する。
【解決手段】トレッドリング１００の剛性測定装置は、トレッドリング１００単体を取り外し可能に保持するサポート治具２を含む。サポート治具２は、トレッドリング１００の一部分である測定領域１００Ａを変形可能に外部に露出させる開放部２１と、トレッドリング１００の測定領域１００Ａ以外の領域である非測定領域１００Ｂを実質的に変形不能に拘束する拘束部２２とを有する。拘束部２２が非測定領域１００Ｂの変形を抑制することにより、非測定領域１００Ｂに応力が発生しなくなり、測定領域１００Ａのみの剛性が測定可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トレッドリングの剛性測定装置及びトレッドリングの均一性測定方法に関する。

従来から、空気入りタイヤの製造ラインにおいては、転動時のタイヤの振動を抑制するため、製造されたタイヤのユニフォミティの各種特性（例えば、ＲＦＶ，ＬＦＶ，コニシティ等）が、出荷前に検査されている。空気入りタイヤは、測定用のリムに装着されて、ユニフォミティの諸特性が測定される。例えば、空気入りタイヤが装着されたリムを回転させることにより、ユニフォミティ測定装置のドラム等に接地している測定領域が空気入りタイヤの円周方向の異なる位置に移動され、空気入りタイヤの縦剛性の分布が得られる。

空気入りタイヤに荷重が負荷されると、接地している測定領域が大きく変形し、接地していない非測定領域の変形は小さいため、一般に空気入りタイヤの縦剛性の分布は、測定領域の縦剛性に大きく依存する。

一方、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、トレッドリングとハブとを連結するスポークとを備えるエアレスタイヤにおいても、空気入りタイヤと同様に、優れたユニフォミティ性能が求められる。完成したエアレスタイヤのユニフォミティは、ハブを測定装置に装着することにより、空気入りタイヤと同様に測定できる。

ところで、エアレスタイヤにあっては、トレッドリングとハブとの偏心の他、トレッドリング単体の均一性、すなわちトレッドリング単体での円周方向の縦剛性の分布も、ユニフォミティに影響を及ぼすと考えられる。従って、トレッドリング単体での円周方向の縦剛性の分布が測定できれば、エアレスタイヤのユニフォミティ性能をより一層高めることができる。

しかしながら、単体のトレッドリングで接地している測定領域の縦剛性を測定すべくトレッドリングに縦荷重を加えた場合、完成品のエアレスタイヤとは異なり、トレッドリングの全体が楕円状に変形し、その各部が相応の応力を発生する。例えば、測定領域及びその直上の領域では、トレッドリングの外周側に圧縮応力が発生し、内周側に引張応力が発生する。一方、その他の領域では、トレッドリングの外周側に引張応力が発生し、内周側に圧縮応力が発生する。このため、接地している測定領域が発生する応力に加えて、接地していない非測定領域が発生する応力までもが、縦剛性の測定値に影響を及ぼす。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、エアレスタイヤのトレッドリング単体での円周方向の一部分の剛性だけを測定可能とするトレッドリングの剛性測定装置及びトレッドリングの均一性測定方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の円周方向の一部分の剛性を測定するためのトレッドリングの剛性測定装置であって、 前記トレッドリング単体を取り外し可能に保持するサポート治具を含み、前記サポート治具は、前記トレッドリングの前記一部分である測定領域を変形可能に外部に露出させる開放部と、前記トレッドリングの前記測定領域以外の領域である非測定領域を実質的に変形不能に拘束する拘束部とを有することを特徴とする。

本発明に係る前記トレッドリングの剛性測定装置において、前記拘束部は、前記非測定領域で前記トレッドリングの前記接地面と当接し、前記トレッドリングを拘束する外側サポート部を有することが望ましい。

本発明に係る前記トレッドリングの剛性測定装置において、前記外側サポート部は、前記非測定領域で前記トレッドリングの接地面と連続的に当接するリング状の外輪部を有することが望ましい。

本発明に係る前記トレッドリングの剛性測定装置において、前記拘束部は、前記非測定領域で、前記トレッドリングの半径方向の内周面と当接し、前記トレッドリングを拘束する内側サポート部を有することが望ましい。

本発明に係る前記トレッドリングの剛性測定装置において、前記内側サポート部は、前記非測定領域で前記トレッドリングの前記内周面と連続的に当接する円柱状の内輪部を有することが望ましい。

本発明に係る前記トレッドリングの剛性測定装置において、前記サポート治具の開放部は、３０〜３００mmの円周方向の弦長で前記トレッドリングを露出させることが望ましい。

本発明に係る前記トレッドリングの剛性測定装置において、前記外側サポート部の内径Ｊｉと、前記トレッドリングの前記接地面の外径Ｒｏとの比Ｊｉ／Ｒｏは、０．９９５〜１．０２であることが望ましい。

本発明に係る前記トレッドリングの剛性測定装置において、前記内側サポート部の外径Ｊｏと、前記トレッドリングの前記内周面の内径Ｒｉとの比Ｊｏ／Ｒｉは、０．９９〜１．０３であることが望ましい。

さらに、本発明は、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の円周方向の剛性の均一性を調べるためのトレッドリングの均一性測定方法であって、前記トレッドリングの円周方向の一部分である測定領域を変形可能とし、かつ、前記測定領域以外の非測定領域を拘束して保持する保持工程と、前記測定領域に荷重を与えて変形状態を測定する測定工程とを含み、前記測定領域を前記トレッドリングの円周方向の異なる位置に移動させて前記保持工程と前記測定工程とが行われることを特徴とする。

本発明のトレッドリングの剛性測定装置は、トレッドリング単体を取り外し可能に保持するサポート治具を含む。サポート治具は、トレッドリングの円周方向の一部分である測定領域を変形可能に外部に露出させる開放部と、トレッドリングの測定領域以外の非測定領域を拘束する拘束部とを有する。開放部から露出されたトレッドリングの測定領域の接地面を、例えば、ドラム又は平板等に押圧することにより、トレッドリングの剛性が測定される。このとき、拘束部がトレッドリングの非測定領域を実質的に変形不能に拘束する。これにより、トレッドリングの非測定領域に応力が発生しなくなり、トレッドリング単体の円周方向の一部分である測定領域のみの剛性が測定可能となる。

本発明のトレッドリングの均一性測定方法は、トレッドリングを保持する保持工程と、トレッドリングの変形状態を測定する測定工程とを含む。保持工程では、トレッドリングの円周方向の一部分である測定領域を変形可能とし、かつ、測定領域以外の非測定領域を拘束する。測定工程では、測定領域に荷重が与えられ、変形状態が測定される。測定領域がトレッドリングの円周方向の異なる位置に移動されて、保持工程と測定工程とが行われることにより、トレッドリングの全周にわたる変形状態が測定され、トレッドリング単体での均一性が測定可能となる。

本発明のトレッドリングの剛性測定装置の一実施形態を示す側面図である。 図１の剛性測定装置のサポート治具を示す斜視図である。 図２のサポート治具の組立て斜視図である。 （ａ）は図２のサポート治具の側面図、（ｂ）はトレッドリングの側面図である。 図１の剛性測定装置を用いて、エアレスタイヤのトレッドリングの均一性の測定する方法を示す側面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態に係るエアレスタイヤのトレッドリングの剛性測定装置（以下、単に剛性測定装置と言うことがある。）１の側面図である。図１に示されるように、本実施形態の剛性測定装置１は、エアレスタイヤに用いられるトレッドリング１００の単体での円周方向の一部分の剛性を測定するための装置である。

剛性測定装置１は、例えば、単体のトレッドリング１００を保持するサポート治具２と、トレッドリング１００が押圧される平板３と、サポート治具２を平板３の方向（縦方向）に駆動する駆動部４と、平板３に働く縦方向の力を測定する測定部５と、測定部５によって測定された力からトレッドリング１００の剛性を算出する処理部６とを備える。ここで、単体のトレッドリング１００とは、エアレスタイヤとしてスポーク及びハブ等と一体化される前のトレッドリング１００である。

トレッドリング１００が押圧される平板３の替わりに、円筒状のドラム等が用いられてもよい。駆動部４は、サポート治具２を介してトレッドリング１００を平板３に押圧し、トレッドリング１００に、例えば、エアレスタイヤの縦たわみ量に相当する変形を付与する。駆動部４によるサポート治具２の変位量は、例えば、測定部５を介して、処理部６に入力される。測定部５は、駆動部４の側に設けられていてもよい。処理部６は、サポート治具２の変位及び測定部５によって測定された力に基づいて、トレッドリング１００の縦剛性を算出する。

駆動部４によって、サポート治具２が縦方向に垂直な横方向又は前後方向に駆動されてもよい。この場合、測定部５は、平板３に働く横方向又は前後方向の力を測定する。

図２及び図３は、サポート治具２の構成を示している。サポート治具２は、トレッドリング１００を取り外し可能に保持する。サポート治具２は、トレッドリング１００の一部分である測定領域１００Ａを変形可能に外部に露出させる開放部２１と、トレッドリング１００の測定領域１００Ａ以外の領域である非測定領域１００Ｂを実質的に変形不能に拘束する拘束部２２とを有している。拘束部２２がトレッドリング１００の非測定領域１００Ｂを拘束することにより、トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂに応力が発生しなくなり、トレッドリング１００単体の円周方向の一部分である測定領域１００Ａのみの剛性が測定可能となる。

トレッドリング１００を露出させる開放部２１の円周方向の弦長ＣＬは、例えば、測定対象のエアレスタイヤの接地長に応じて設定されている。一般的に、高速走行が容易で、かつ振動に敏感な乗用車では、より優れたユニフォミティ性能が、要求されている。そこで、本実施形態では、特に、乗用車用タイヤの接地長に対応するように、上記弦長ＣＬは、例えば、３０〜３００mmが望ましい。弦長ＣＬが３０mm未満の場合、接地長が短くなり十分な荷重でトレッドリング１００の剛性を測定することができない。一方、弦長ＣＬが３００mmを超える場合、トレッドリング１００を広範囲で拘束できなくなり、非測定領域１００Ｂの変形を十分に抑制できないおそれがある。

拘束部２２は、トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂで接地面１００Ｃの外側に配設される外側サポート部２３と、トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂで内周面１００Ｄの内側に配設される内側サポート部２４とを有している。

外側サポート部２３は、非測定領域１００Ｂでトレッドリング１００の接地面１００Ｃと当接し、トレッドリング１００を半径方向の外側から拘束する。外側サポート部２３は、非測定領域１００Ｂで円周方向に連続的に形成されたリング状の外輪部２３Ａと、外輪部２３Ａの一端に設けられた端縁部２３Ｂとを有する。

外輪部２３Ａは、非測定領域１００Ｂのほぼ全域でトレッドリング１００の接地面１００Ｃと当接し、トレッドリング１００を半径方向の外側から拘束する。これにより、トレッドリング１００は、非測定領域１００Ｂの接地面１００Ｃのほぼ全域で、外輪部２３Ａによって拘束され、非測定領域１００Ｂが実質的に変形不能とされる。外側サポート部２３は、図３等に示される形態に限られず、例えば、トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂの半径方向の外側に、断続的に設けられる形態であってもよい。

端縁部２３Ｂは、外輪部２３Ａと一体に形成されており、外輪部２３Ａの変形を抑制する。トレッドリング１００は、トレッドリング１００の端縁が非測定領域１００Ｂの全領域で外側サポート部２３の端縁部２３Ｂに当接するように装着される。これにより、トレッドリング１００と外側サポート部２３との偏心が抑制される。端縁部２３Ｂは、開放部２１に相当する領域に、開口２３Ｃを有する。端縁部２３Ｂに開口２３Ｃが設けられることにより、測定領域１００Ａでのトレッドリング１００の端縁と外側サポート部２３の端縁部２３Ｂとの接触が回避され、測定領域１００Ａの変形が阻害されることがない。端縁部２３Ｂには、内側サポート部２４が結合される。端縁部２３Ｂには、外側サポート部２３と内側サポート部２４との相対位置を合わせるための一対の位置合わせ部２３Ｄが突設されている。

図４（ａ）は、サポート治具２の側面を、図４（ｂ）は、サポート治具２に装着される前のトレッドリング１００の側面をそれぞれ示している。外側サポート部２３と内側サポート部２４とが適正な相対位置で結合されることにより、外側サポート部２３と、内側サポート部２４との間には、溝部２７が形成される。トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂは、溝部２７に装着され、外側サポート部２３と内側サポート部２４とによって拘束される。

外側サポート部２３の外輪部２３Ａの内径Ｊｉと、トレッドリング１００の接地面１００Ｃの外径Ｒｏとの比Ｊｉ／Ｒｏは、０．９９５〜１．０２が望ましい。

上記比Ｊｉ／Ｒｏが０．９９５未満の場合、外側サポート部２３の外輪部２３Ａの内側にトレッドリング１００を装着するのが困難となる。一方、上記比Ｊｉ／Ｒｏが１．０２を超える場合、トレッドリング１００の接地面１００Ｃと外側サポート部２３の外輪部２３Ａの内周面との隙間が大きくなり、トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂの変形を十分に抑制できないおそれがある。

図２に示されるように、内側サポート部２４は、非測定領域１００Ｂでトレッドリング１００の内周面１００Ｄと当接し、トレッドリング１００を半径方向の内側から拘束する。内側サポート部２４は、円周方向に連続的に形成された円柱状の内輪部２４Ａを有する。内輪部２４Ａは、非測定領域１００Ｂでトレッドリング１００の内周面１００Ｄと当接し、トレッドリング１００を半径方向の内側から拘束する。これにより、トレッドリング１００は、非測定領域１００Ｂの内周面１００Ｄのほぼ全域で、内輪部２４Ａによって拘束され、非測定領域１００Ｂの変形がより一層効果的に抑制される。

図３に示されるように、内輪部２４Ａは、開放部２１に相当する領域に、開口２４Ｃを有する。内輪部２４Ａに開口２４Ｃが設けられることにより、測定領域１００Ａでのトレッドリング１００の端縁と内側サポート部２４の内輪部２４Ａとの接触が回避され、測定領域１００Ａの変形が阻害されることがない。内側サポート部２４は、図３等に示される形態に限られず、例えば、トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂの半径方向の内側に、断続的に設けられる形態であってもよい。

内側サポート部２４は、外側サポート部２３の端縁部２３Ｂに、ボルト２５等によって結合される。ボルト２５は、内側サポート部２４の内輪部２４Ａの端面に設けられている孔２８から装着される。内側サポート部２４の内輪部２４Ａの端面には、サポート治具２を把持するためのハンドル部２６が必要に応じて設けてられている。内側サポート部２４の内輪部２４Ａの端面には、必要に応じてトレッドリング１００の端縁と当接する鍔部が設けられていてもよい。かかる鍔部と外側サポート部２３の端縁部２３Ｂとによって、トレッドリング１００がサポート治具２内で正確に位置決めされると共に、トレッドリング１００の軸方向の位置ずれが防止される。

図４に示されるように、内側サポート部２４の内輪部２４Ａの外径Ｊｏと、トレッドリング１００の内周面１００Ｄの内径Ｒｉとの比Ｊｏ／Ｒｉは、０．９９〜１．０３が望ましい。

上記比Ｊｏ／Ｒｉが０．９９未満の場合、トレッドリング１００の内周面１００Ｄと内側サポート部２４の内輪部２４Ａの外周面との隙間が大きくなり、トレッドリング１００の非測定領域１００Ｂの変形を十分に抑制できないおそれがある。一方、上記比Ｊｏ／Ｒｉが１．０３を超える場合、内側サポート部２４の内輪部２４Ａの外側にトレッドリング１００を装着するのが困難となる。

図５は、剛性測定装置１を用いて、エアレスタイヤのトレッドリング１００の均一性を測定する方法を示している。トレッドリング１００の均一性測定方法は、トレッドリング１００を保持する保持工程と、トレッドリング１００の変形状態を測定する測定工程とを含んでいる。

図５（ａ）に示されるように、保持工程では、サポート治具２を用いてトレッドリング１００が保持される。すなわち、トレッドリング１００は、サポート治具２の拘束部２２によって、測定領域１００Ａ以外の非測定領域１００Ｂが拘束され、保持される。このとき、サポート治具２の開放部２１によって、円周方向の一部分である測定領域１００Ａが変形可能に開放されている。

図５（ｂ）に示されるように、測定工程では、駆動部４によって駆動されたサポート治具２が、平板３に向かって、すなわち、矢印Ａ１方向に変位し、トレッドリング１００の測定領域１００Ａに荷重が与えられる。このとき、サポート治具２の拘束部２２によって、非測定領域１００Ｂが実質的に変形不能に拘束されているので、測定領域１００Ａのみが変形し、応力を発生する。この測定工程では、サポート治具２の変位量と平板３に働く力とによって、トレッドリング１００の変形状態が測定される。

その後、図５（ｃ）に示されるように、サポート治具２が平板３とは反対方向すなわち矢印Ａ２方向に変位され、トレッドリング１００が平板３から離間される。さらに、トレッドリング１００は、サポート治具２に対して、トレッドリング１００の円周方向である、例えば、矢印Ｂ方向に回転される。これにより、測定領域１００Ａが回転角度分ずれ、新たな測定領域１００Ａが設定される。すなわち、測定領域１００Ａがトレッドリング１００の円周方向の異なる位置に移動される。トレッドリング１００と外側サポート部２３及び内側サポート部２４との摩擦により、トレッドリング１００を回転させることが困難な場合には、外側サポート部２３から内側サポート部２４を分離して、トレッドリング１００をずらしてもよい。以後、図５（ａ）乃至（ｃ）の工程を繰り返すことにより、トレッドリング１００の全周にわたる変形状態が測定される。

以上、本発明のトレッドリングの剛性測定装置及びトレッドリングの均一性測定方法が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図２の基本構造をなす実施例のサポート治具を有するトレッドリングの剛性測定装置が試作され、トレッドリング単体の縦剛性が測定された。比較例では、サポート治具を用いることなく、トレッドリング単体の縦剛性が測定された。縦剛性の測定にあたっては、エアレスタイヤの諸元、例えば、外径及び幅等の寸法から同等の空気入りタイヤのロードインデックスの５０％、１００％、１２０％に相当する荷重が負荷された。

剛性測定可否の判定での評価“Ｓ”は、測定領域のみが変形し、その縦剛性が測定された場合を示す。評価“Ａ”は、非測定領域の一部が僅かに変形しているが、測定された縦剛性の大部分が測定領域の剛性に由来すると考えられる場合を示す。評価“Ｂ”は、測定領域のみが変形し、その縦剛性が測定されたが、トレッドリングの着脱作業に困難を伴った場合を示す。評価“Ｃ”は、トレッドリングの変形が不足し、設定された荷重で縦剛性を測定することができなかった場合を示す。評価“Ｄ”は、トレッドリングのほぼ全領域が変形し、測定された縦剛性が非測定領域の剛性の影響を相当な割合で受けていると考えられる場合を示す。

表１から明らかなように、実施例のトレッドリングの剛性測定装置は、比較例に比べて、測定領域の剛性を正確に測定可能であることが確認できた。

１ 剛性測定装置
２ サポート治具
３ 平板
２１ 開放部
２２ 拘束部
２３ 外側サポート部
２３Ａ 外輪部
２４ 内側サポート部
２４Ａ 内輪部
１００ トレッドリング
１００Ａ 測定領域
１００Ｂ 非測定領域

Claims (9)

1. 接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の円周方向の一部分の剛性を測定するためのトレッドリングの剛性測定装置であって、
   前記トレッドリング単体を取り外し可能に保持するサポート治具を含み、
   前記サポート治具は、前記トレッドリングの前記一部分である測定領域を変形可能に外部に露出させる開放部と、
   前記トレッドリングの前記測定領域以外の領域である非測定領域を実質的に変形不能に拘束する拘束部とを有することを特徴とするトレッドリングの剛性測定装置。
2. 前記拘束部は、前記非測定領域で前記トレッドリングの前記接地面と当接し、前記トレッドリングを拘束する外側サポート部を有する請求項１記載のトレッドリングの剛性測定装置。
3. 前記外側サポート部は、前記非測定領域で前記トレッドリングの接地面と連続的に当接するリング状の外輪部を有する請求項２記載のトレッドリングの剛性測定装置。
4. 前記拘束部は、前記非測定領域で、前記トレッドリングの半径方向の内周面と当接し、前記トレッドリングを拘束する内側サポート部を有する請求項１乃至３記載のトレッドリングの剛性測定装置。
5. 前記内側サポート部は、前記非測定領域で前記トレッドリングの前記内周面と連続的に当接する円柱状の内輪部を有する請求項４記載のトレッドリングの剛性測定装置。
6. 前記サポート治具の開放部は、３０〜３００mmの円周方向の弦長で前記トレッドリングを露出させる請求項１乃至５のいずれかに記載のトレッドリングの剛性測定装置。
7. 前記外側サポート部の内径Ｊｉと、前記トレッドリングの前記接地面の外径Ｒｏとの比Ｊｉ／Ｒｏは、０．９９５〜１．０２である請求項２記載のトレッドリングの剛性測定装置。
8. 前記内側サポート部の外径Ｊｏと、前記トレッドリングの前記内周面の内径Ｒｉとの比Ｊｏ／Ｒｉは、０．９９〜１．０３である請求項４記載のトレッドリングの剛性測定装置。
9. 接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の円周方向の剛性の均一性を調べるためのトレッドリングの均一性測定方法であって、
   前記トレッドリングの円周方向の一部分である測定領域を変形可能とし、かつ、前記測定領域以外の非測定領域を拘束して保持する保持工程と、
   前記測定領域に荷重を与えて変形状態を測定する測定工程とを含み、
   前記測定領域を前記トレッドリングの円周方向の異なる位置に移動させて前記保持工程と前記測定工程とが行われることを特徴とするエアレスタイヤのトレッドリングの均一性測定方法。

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