JP3416845B2

JP3416845B2 - タイヤの横力測定装置

Info

Publication number: JP3416845B2
Application number: JP22237099A
Authority: JP
Inventors: 國男原田
Original assignee: 株式会社ハラダクニ
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2003-06-16
Anticipated expiration: 2019-08-05
Also published as: JP2001050834A; EP1338885A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤの横力測定
装置及び横力測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、車両走行用の道路は排水性の観点
から、図４に示す如くセンターラインＣＬを頂点として
左右端部に向けて緩傾斜をなすように舗装されており、
したがってこのような路面で仮にステアリングホイール
から手を離した状態で車両を走行させると、車両は走行
レーンを直進せず、次第に左端、或いは右端へと近づい
てしまうことになる。そのため一般の車両では、回転時
のタイヤが路面を横向きに押圧するように、すなわちタ
イヤと路面との間に車両の幅方向に沿った摩擦力が発生
するようにタイヤセッティングがなされており、図４の
例の場合、回転中のタイヤが路面を左側に向けて押圧す
ることで、車両の直進性が保たれるようになっている。

【０００３】この車両直進走行時のタイヤに発生する、
車両の幅方向に向かう力（以降、横力（ラテラルフォー
ス）という）の発生因子は、主として、タイヤ自体の特
性（トレッド部の断面形状やトレッドパターン等）やホ
イールアライメント（キャンバー角やトー角等）、或い
はサスペンションジオメトリーなどによるものであり、
各タイヤにおいて適宜な横力が発生するようにこれらを
調整することにより、車両の直進性が確保されるように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
横力の設定値は、これらタイヤ自体の特性やホイールア
ライメント、サスペンションジオメトリーなどの調整デ
ータをシミュレート計算することにより求められるもの
であり、したがって、従来では、走行中のタイヤに実際
にどのくらいの横力が発生しているのかを測定すること
は不可能であり、前記ホイールアライメント等の調整と
車両のテスト走行を繰り返すことで、横力の設定の具合
を判定するというのが実情であった。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めに創作されたものであり、タイヤの横力を正確に測定
することが可能となり、車両の設計時、或いは事故修理
後などにおいて、タイヤの横力に関する車両の走行特性
を簡単に把握することができるタイヤの横力測定装置及
び横力測定方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、芯軸（４）方向に移動可能
に軸装され、押圧したタイヤ（Ｔ）の回転により従動的
に回転するローラ（２）と、前記ローラ（２）に、該ロ
ーラ（２）に対し相対的に回転可能に取り付けられるド
グ（８）と、該ドグ（８）の移動荷重を測定する荷重セ
ンサ（９）と、ローラ（２）の回転時に、ローラ（２）
の軸方向に関する移動荷重を前記荷重センサ（９）によ
り測定する荷重測定手段（３）と、前記タイヤ（Ｔ）を
回転させるタイヤ駆動手段（１５）と、を備えたタイヤ
（Ｔ）の横力測定装置において、前記ローラ（２）であ
るローラ（２）の内部には、中央の軸胴部に断面方形状
を呈した角シャフト部（４ａ）を形成し、前記角シャフ
ト部（４ａ）の両端部には断面真円状を呈した丸シャフ
ト部（４ｂ）を形成した芯軸（４）と、前記角シャフト
部（４ａ）の円周方向に沿って９０度間隔で固設され、
前記角シャフト部（４ａ）の各四面上を摺接回動可能に
当接しローラ（２）を軸方向に移動可能とするベアリン
グローラ（６）と、前記ローラ（２）と前記芯軸（４）
は一体となって回転するように前記丸シャフト部（４
ｂ）を回転可能に支持する軸受（５），（５）と、ロー
ラ（２）の両端部近傍の内面側には、それぞれ、前記ベ
アリングローラ（６）をその軸方向がローラ（２）の軸
方向と直交するように軸支した略コ字状のブラケット
（７）と、を備えたことを特徴とするタイヤの横力測定
装置である。

【０００７】請求１に係る発明によれば、車重のかかっ
たタイヤ（Ｔ）に押圧されている回転ローラ（２）及び
芯軸（４）も一体となって従動的に回転するが、ドグ
（８）は軸受１０の介在により回転しない。ローラ
（２）の回転が始まると、ベアリングローラ（６）が芯
軸（４）の角シャフト部（４ａ）を摺接回動する構成と
なっていることから、タイヤ（Ｔ）が発生する横力によ
りローラ（２）及びドグ（８）に軸方向に移動荷重が加
わる。この移動荷重は、ドグ（８）に固設したロッド
（１１）の引張荷重或いは圧縮荷重として荷重センサ
（９）により測定される。

【０００８】従って、ローラ（２）の移動荷重をタイヤ
（Ｔ）の横力として正確に測定することが可能となる。

【０００９】請求項２に係る発明は、従動輪であるタイ
ヤ（Ｔ）を回転させるための手段として、駆動源となる
サーボモータ（１６）と、ローラ（２）の軸方向と同方
向となるようにタイヤ（Ｔ）側に向けて配設されている
サーボモータ（１６）の出力軸（１６ａ）と、タイヤ
（Ｔ）側の中央部でディスクホイール（Ｗ）の表面に同
心状に被せタイヤ（Ｔ）の取付け用のボルト（１９）に
てシャフト（１７）に締結固着されたディスク状のキャ
ップ部材（１８）と、前記シャフト（１７）と前記サー
ボモータ（１６）の出力軸（１６ａ）とを連結するユニ
バーサルジョイント（２０）と、を備えたことを特徴と
する請求項１に記載のタイヤの横力測定装置である。

【００１０】請求２に係る発明によれば、タイヤ（Ｔ）
にキャンバー角やトー角がある場合であっても、ユニバ
ーサルジョイント（２０）でこれらの角度が吸収される
ので、タイヤ（Ｔ）は無理な力が加わることなく回転す
ることになる。そして、ローラ（２）を従動的に回転さ
せる構成とすれば、ローラ（２）側に発生する抵抗力は
極く僅かとなり、ローラ（２）の移動荷重がタイヤＴの
横力として正確に計測可能となる。逆に、ローラ（２）
「芯軸（４）」側を回転駆動させるものであれば、その
駆動トルクにより抵抗力が増大してローラ（２）には僅
かな移動荷重しか発生せず、正確なタイヤＴの横力値が
測定できなくなるので、それに比べれば高精度である。

【００１１】請求項３に係る発明は、前記ローラ（２）
の表面に、縞板による溝を形成したことを特徴とする請
求項１または請求項２に記載のタイヤの横力測定装置で
ある。

【００１２】請求項４に係る発明は、前記ローラ（２）
の表面に、アスファルト層を形成したことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のタイヤの横力測定装置
である。

【００１３】請求３または請求４に係る発明によれば、
ローラ（２）とタイヤ（Ｔ）との所定の摩擦係数を確保
できるので、実際の路面にタイヤ（Ｔ）を接地させた状
態に近似させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図１は横力測定装置の断面説明図、図２は同外
観斜視図、図３は横力測定方法のフロー説明図である。

【００１５】タイヤの横力測定装置１は、軸方向に移動
可能に軸装され、押圧したタイヤＴの回転により従動的
に回転するローラ２と、ローラ２の回転時に、ローラ２
の軸方向に関する移動荷重を測定する荷重測定手段３と
を備える。ローラ２は、円筒形状を呈した鋼板等からな
る部材であり、その軸方向を水平にして配設される。ロ
ーラ２のレイアウトの一例としては、例えば、車を乗り
入れさせるためのフロア板Ｆに切欠きＦａを設け、この
切欠きＦａに上端部が臨むようにフロア板Ｆの下方に位
置させる等である。この場合、車は、その車両進行方向
がローラ２の軸方向と直角となるようにフロア板Ｆに乗
り入れることになり、測定対象のタイヤＴがローラ２上
に載置され、その結果、車重によりタイヤＴがローラ２
を垂直方向に押圧することになる。

【００１６】ローラ２の内部には、中央の軸胴部に断面
方形状を呈した角シャフト部４ａを形成し、両端部に断
面真円状を呈した丸シャフト部４ｂを形成した芯軸４が
配設されており、丸シャフト部４ｂが軸受５，５に支持
されることにより回転可能に、また軸方向に移動不能に
軸装されている。軸受５は、フロア板Ｆの下方において
底面に据え付けた架台１３に取り付けられている。ロー
ラ２の両端部近傍の内面側には、それぞれ、単数又は複
数（本例では２個）のベアリングローラ６をその軸方向
がローラ２の軸方向と直交するように軸支した略コ字状
のブラケット７が、円周方向に沿って９０度間隔で固設
されており、各ベアリングローラ６が角シャフト部４ａ
の各四面上を摺接回動可能に当接している。以上の構成
により、ローラ２と芯軸４は一体となって回転すること
となり、また、ベアリングローラ６が角シャフト部４ａ
上を摺接回動することによりローラ２は軸方向に移動可
能となる。

【００１７】本例では、ローラ２の回転数、すなわちタ
イヤＴの回転数（車速）を検出する回転数検出手段３１
として光電式のロータリエンコーダを用いており、芯軸
４の一端側に回転スリット板３２を取り付けるととも
に、架台１３に発光・受光素子３３を取付けてある。ロ
ーラ２が回転すると、その回転に比例したパルスが発生
し、コントローラ３４（図３）でそのパルス数が計算さ
れるようになっている。なお、芯軸４の他端側には、タ
イヤＴをローラ２に載置する際、或いはローラ２から離
脱させる際、ローラ２の空転を防止するためのブレーキ
手段３５が設けられており、芯軸４の他端側にブレーキ
ディスク３６を取り付け、パッド機構３７によりブレー
キ力をかけるようになっている。

【００１８】次に、荷重測定手段３の一例として、本例
では、ローラ２に、このローラ２に対し相対的に回転可
能に取り付けられるドグ８と、ドグ８の移動荷重を測定
する荷重センサ９とを備える構成としてある。ドグ８は
円筒部８ａ及びフランジ部８ｂを有した部材であり、ロ
ーラ２の一端側の内面に固設した軸受１０の内輪部に円
筒部８ａが固設されることによりローラ２に対し相対的
に回転可能となっており、その中央孔は前記芯軸４が貫
通する部位となる。また、荷重センサ９として本例で
は、高精度性、経済性の観点から抵抗歪式のセンサを使
用している。本例の場合、貫装した軸の荷重を計測する
型式のものを使用し、また引張荷重及び圧縮荷重の両荷
重が計測可能なものを使用しており、ローラ２の軸方向
に沿うようにしてドグ８のフランジ部８ｂに固設したロ
ッド１１の先端部を、荷重センサ９に貫装させた構造と
してある。荷重センサ９は複数のボルト１２により、架
台１３に固設した支持片１４に締結固定されている。

【００１９】次いでタイヤ駆動手段１５について説明す
る。本発明は、タイヤＴを回転させることによってロー
ラ２を従動的に回転させることを特徴とするものであ
り、測定対象のタイヤＴが駆動輪である場合には、車の
エンジンを始動させてタイヤＴ自らを回転駆動させるこ
とが可能となるが、従動輪である場合にはタイヤＴを回
転させるための手段が必要となる。符号１６は駆動源と
なるサーボモータであり、その出力軸１６ａがローラ２
の軸方向と同方向となるようにタイヤＴ側に向けて配設
されている。一方、タイヤＴ側においては、中央部にシ
ャフト１７を固着したディスク状のキャップ部材１８
を、ディスクホイールＷの表面に同心状に被せ、タイヤ
Ｔの取付け用のボルト１９にてこのキャップ部材１８を
締結固定させる。そして、シャフト１７と前記サーボモ
ータ１６の出力軸１６ａとをユニバーサルジョイント２
０により連結している。これにより、タイヤＴにキャン
バー角やトー角がある場合であっても、ユニバーサルジ
ョイント２０でこれらの角度が吸収されるので、タイヤ
Ｔは無理な力が加わることなく回転することになる。

【００２０】なお、測定するタイヤＴの径は様々である
ことから、本例ではサーボモータ１６の高さ位置を調整
するための駆動源昇降手段２１を設けてあり、送りねじ
機構２２によりブラケット２３に載置したサーボモータ
１６を昇降自在に構成させている。

【００２１】次に以上の構成からなる横力測定装置１の
作用について説明する。先ず、運転者は、車両進行方向
がローラ２の軸と直交するようにして車をフロア板Ｆに
乗り入れさせ、測定対象のタイヤＴをローラ２上に載置
させる（タイヤＴの回転軸がローラ２の軸の直上に位置
するように載置させる）。このときブレーキディスク３
６はパッド機構３７により締めつけられており、したが
ってローラ２は空転することなく、タイヤＴは安定した
状態でローラ２上に載置される。また、車体は図示しな
い治具等により動かないように固定させておく。

【００２２】タイヤＴが位置決めされたら、パッド機構
３７を解除し、タイヤＴを回転駆動させる。もし、タイ
ヤＴが駆動輪である場合には車のエンジンを始動させ、
タイヤＴ自らを回転駆動させても良い。また、もしタイ
ヤＴが従動輪である場合には、タイヤ駆動手段１５によ
りタイヤＴを回転させる（無論、タイヤＴが駆動輪の場
合であっても、ギアをニュートラルにしてタイヤ駆動手
段１５により回転させるようにしても良い）。先ず、駆
動源昇降手段２１により、出力軸１６ａがタイヤＴの回
転軸と同じ高さとなるようにサーボモータ１６の高さ位
置を調整し、ユニバーサルジョイント２０，シャフト１
７を介して出力軸１６ａに取り付けてあるキャップ部材
１８をタイヤＴのディスクホイールＷにあてがい、一旦
外してあったタイヤ取付け用のボルト１９にてキャップ
部材１８を締結固定させる。

【００２３】この状態でサーボモータ１６を駆動させタ
イヤＴを回転させると、車重のかかったタイヤＴに押圧
されている回転ローラ２及び芯軸４も一体となって従動
的に回転することになる。なお、ドグ８は軸受１０の介
在により回転しない。ローラ２の回転が始まると、ベア
リングローラ６が芯軸４の角シャフト部４ａを摺接回動
する構成となっていることから、タイヤＴが発生する横
力によりローラ２及びドグ８に軸方向に移動荷重が加わ
る。この移動荷重は、ドグ８に固設したロッド１１の引
張荷重或いは圧縮荷重として荷重センサ９により測定さ
れる。

【００２４】測定データの表示法の一例を図３を基に説
明する。ローラ２が回転すると、ロータリエンコーダ３
１によってその回転数に比例したパルスが発生し、コン
トローラ３４によりそのパルス数が計算される。パルス
数がＣＰＵ３９によってローラ２の回転数として演算処
理され、モニタ４０に車両の車速として表示される。ま
た、荷重センサ９により測定されたローラ２の移動荷重
は、Ａ／Ｄアダプタ３８によりＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ
３９を介してモニタ４０にタイヤＴの横力として表示さ
れる。モニタ４０での表示は、リアルタイムで車速値と
横力値をデジタル表示させるようにしても良いし、ＣＰ
Ｕ３９にホールドスイッチ機能を付加して、或る車速値
における横力値を平均値としてストップ表示させる構成
とすることもできる。また、車速値及び横力値をアナロ
グ表示（グラフ表示）させても良い。なお、無論、ＣＰ
Ｕ３９にメモリやプリンタを接続して、測定データを保
存したり記録させることも可能である。

【００２５】以上のように、本発明はローラ２を従動的
に回転させる構成を特徴とするものであり、仮にローラ
２（芯軸４）側を回転駆動させる構成とすれば、その駆
動トルクにより抵抗力が増大してローラ２には僅かな移
動荷重しか発生せず、正確なタイヤＴの横力値が測定で
きなくなる。これに対し、ローラ２を従動的に回転させ
る構成とすれば、ローラ２側に発生する抵抗力は極く僅
かとなり、ローラ２の移動荷重がタイヤＴの横力として
正確に計測可能となるものである。

【００２６】なお、ローラ２の径を大径とすれば、その
分、タイヤＴとの接触部において、実際のフラットな路
面にタイヤＴを接地させた状態に近似させることができ
る。しかし、その分、重量が嵩むこととなり、ローラ２
の移動荷重値がタイヤＴの実際の横力値よりも小さな値
として測定されてしまうことになる。本例では、このよ
うな観点からローラ径を約３００ｍｍとしてある。ま
た、ローラ２をアルミニウム材等の比重の小さい金属で
構成すれば、重量が軽減され、タイヤＴの横力とローラ
２の移動荷重との誤差をより小さくすることができる。
また、ローラ２の表面において、本例では縞板を使用す
ることによりタイヤＴとの所定の摩擦係数を確保してい
るが、溝を形成したり、或いはローラ２の表面にアスフ
ァルト層を形成するなどの処置を施して、所定の摩擦係
数を確保するようにしても良い。

【００２７】以上、本発明にかかるタイヤの横力測定装
置及び横力測定方法について好適な実施形態を説明し
た。説明した形態は、１輪のタイヤを個別にローラに載
置して横力を測定する場合であったが、横力測定装置を
複数台設置し、複数のタイヤを同時に測定することも可
能であり、また、１つのローラ上に前輪或いは後輪のタ
イヤを２個ずつ載置して測定する構成とすることも可能
である。その他、各手段を構成する部材の種類や形状、
配設位置等は図面に記載したものに限定されることな
く、本発明は実施可能である。

【００２８】

【発明の効果】請求１に係る発明によれば、ローラの移
動荷重をタイヤの横力として正確に測定することが可能
となる。

【００２９】請求２に係る発明によれば、タイヤにキャ
ンバー角やトー角がある場合であっても、ユニバーサル
ジョイントでこれらの角度が吸収されるので、タイヤは
無理な力が加わることなく回転することになる。そし
て、ローラを従動的に回転させる構成とすれば、ローラ
側に発生する抵抗力は極く僅かとなり、ローラの移動荷
重がタイヤの横力として正確に計測可能となる。すなわ
ち、ローラ側を回転駆動させるものに比べれば高精度で
ある。

【００３０】請求３または請求４に係る発明によれば、
ローラとタイヤとの所定の摩擦係数を確保できるので、
実際の路面にタイヤを接地させた状態に近似させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】横力測定装置の断面説明図である。

【図２】横力測定装置の外観斜視図である。

【図３】横力測定方法のフロー説明図である。

【図４】タイヤに発生する横力の説明図である。

【符号の説明】

Ｔタイヤ１横力測定装置２ローラ３荷重測定手段４芯軸４ａ角シャフト部６ベアリングローラ８ドグ９荷重センサ１１ロッド１５タイヤ駆動手段１６サーボモータ１８キャップ部材２０ユニバーサルジョイント２１駆動源昇降手段３１ロータリエンコーダ（回転数検出手段）３５ブレーキ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 5/20 G01M 17/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】芯軸（４）方向に移動可能に軸装され、
押圧したタイヤ（Ｔ）の回転により従動的に回転するロ
ーラ（２）と、前記ローラ（２）に、該ローラ（２）に対し相対的に回
転可能に取り付けられるドグ（８）と、該ドグ（８）の移動荷重を測定する荷重センサ（９）
と、ローラ（２）の回転時に、ローラ（２）の軸方向に関す
る移動荷重を前記荷重センサ（９）により測定する荷重
測定手段（３）と、前記タイヤ（Ｔ）を回転させるタイヤ駆動手段（１５）
と、を備えたタイヤ（Ｔ）の横力測定装置において、前記ローラ（２）であるローラ（２）の内部には、中央
の軸胴部に断面方形状を呈した角シャフト部（４ａ）を
形成し、前記角シャフト部（４ａ）の両端部には断面真
円状を呈した丸シャフト部（４ｂ）を形成した芯軸
（４）と、前記角シャフト部（４ａ）の円周方向に沿って９０度間
隔で固設され、前記角シャフト部（４ａ）の各四面上を
摺接回動可能に当接しローラ（２）を軸方向に移動可能
とするベアリングローラ（６）と、前記ローラ（２）と前記芯軸（４）は一体となって回転
するように前記丸シャフト部（４ｂ）を回転可能に支持
する軸受（５），（５）と、ローラ（２）の両端部近傍の内面側には、それぞれ、前
記ベアリングローラ（６）をその軸方向がローラ（２）
の軸方向と直交するように軸支した略コ字状のブラケッ
ト（７）と、を備えたことを特徴とするタイヤの横力測
定装置。
【請求項２】従動輪であるタイヤ（Ｔ）を回転させ
るための手段として、駆動源となるサーボモータ（１
６）と、ローラ（２）の軸方向と同方向となるようにタイヤ
（Ｔ）側に向けて配設されているサーボモータ（１６）
の出力軸（１６ａ）と、タイヤ（Ｔ）側の中央部でディ
スクホイール（Ｗ）の表面に同心状に被せタイヤ（Ｔ）
の取付け用のボルト（１９）にてシャフト（１７）に締
結固着されたディスク状のキャップ部材（１８）と、前記シャフト（１７）と前記サーボモータ（１６）の出
力軸（１６ａ）とを連結するユニバーサルジョイント
（２０）と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載
のタイヤの横力測定装置。
【請求項３】前記ローラ（２）の表面に、縞板による
溝を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２
に記載のタイヤの横力測定装置。する。
【請求項４】前記ローラ（２）の表面に、アスファルト
層を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２
に記載のタイヤの横力測定装置。