JP3679447B2 - タイヤ測定用ホイール - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、タイヤ測定用ホイールに関する。より特定的には、本発明は、ビードシートを含み、かつ取りつけられ膨張されたタイヤがそのビードによりこのビードシートに及ぼす締付け応力を測定できるようにするホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フランジを有しそのホイールの回転軸に対して３０°の最大角度を成す母線をもつビードシートを有するホイールに取りつけられたタイヤを膨張させることにより、このタイヤのビードをホイールのビードシート上に漸進的に設置することが可能である。フランジの役目は、所望の最終的位置にビードの軸方向隔たりを制限することにある。この設置中、各々のビードとこのホイールの対応するビードシートのと間には締付けが現われる。つまり、前記ビードシートの表面に対して垂直に作用する接触圧力の分布の形態で締付け応力が発生される。
ホイールに取りつけられ膨張されたタイヤの場合、前記接触圧力分布は前記ホイールの回転軸を中心としてほぼ軸対称である、つまり前記接触圧力が軸方向においてしかその大きさを変えず、円周方向にはその大きさが変動しないと考えている。ここで、接触圧力の結果としてもたらされる変形と同じ前記ビードシートの変形を得るため前記ビードシートの半径方向外側の表面上に加えなくてはならない円周方向長さ単位あたりの力として、前記ビードがそのビードシートに及ぼす接触圧力の合力とも呼ばれるビードの締付け応力を定義する。
【０００３】
ホイール上に取りつけられたタイヤの気密性必要条件と同時にタイヤとその取付けホイールの間の駆動又は制動応力の効果的な伝達の必要条件を、前記タイヤのそのホイール上への設置し易さを保ちながら満たしたいと考える場合、取付けホイールのビードシート上の前記タイヤのビードの各々の締付けを制御することが必要である。このためには、取付け用ホイールのビードシート上のタイヤのビードの各々の接触圧力の合力を測定できること、そしてこの合力の軸方向作用位置を決定できることが必要であり、しかもこれを後日顧客がタイヤを利用するのと同一の条件下で行なう必要がある。
締付け応力の測定を行うためには、フランス特許第２６３０８２４号において特に記述されている装置が現在市販されている。この装置は、タイヤのビードを円周方向に伸ばすべく半径方向外方に移動させることのできる伸張手段を含み、動力測定手段を用いて、伸張手段上の前記ビードの接触力が測定される。しかしながらこの装置には、取付け用ホイール上のタイヤの締付けの充分な制御をできなくしている大きな欠点がある。まず第一に、かかる装置は、締付け手段を構成するさまざまな要素間の円周方向の不連続性による気密性損失を考慮に入れると、膨張させられたタイヤでの測定を行うことができないものである。従って、ビードがビードシート上で所定の位置に維持され得ず、測定中前記ビードシートに対して滑動できるようになるといった単純な理由のため回転軸に対して５°以上の角度を成す測定用ビードシートの場合締付け応力測定を行うことがきわめて困難ひいては不可能である。従って、伸張手段とビードとの間の相対的な滑動を避けるため、円筒形の外形をもつビードシートを利用するに至った。従って、この取付けは、もはや傾斜ビードシートを有するその取付け用ホイール上のタイヤに典型的なものではない。
【０００４】
前記方法のもう一つの欠点は、ホイールのビードシート上に設置されるのは、在来のホイールへの実際の取付けの場合のように、タイヤのビードではなく、このビードに押しつけられることになる前記ビードシートの代わりをするとみなされる伸張要素である、ということにある。
測定装置の外観がタイヤの在来のホイールからかなり遠いものとなっていることだけでなく、さらにビード及び装置を接触させる方法が、ホイール上へのビードの取付けと全く類似性のないものであることがわかる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回転軸に対して３０°の最大角度を成すビードシートを有するホイール上に取りつけられたタイヤビードの締付け応力の現実的測定手段を提案することにある。もう１つの目的は、ホイールのビードシート上の接触圧力の合力の軸方向位置を評価することを可能にする手段を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ビードの締付け応力を支持するためのビードシートを有する、タイヤのビードの締付け応力の測定用ホイールにおいて、これらのビードシートの少なくとも１つがこのビードシートの一部分を構成する接触表面を有する測定用リングを含んでおり、前記面が回転軸を中心とした回転面であり、前記リングがその接触表面上の接触圧力の合力の測定用手段を含んでおり、前記ホイールが前記リングに対するビードの正確な軸方向位置決めを可能にするための手段を含んでいることを特徴とする、締付け応力測定用ホイールに関する。
実際には、測定用ホイールに対する測定用リングの維持用手段が、測定用ビードシートへのタイヤのビードの取付け段階の間利用されるが、かかる手段は、その後いわゆる測定段階中に引っ込めることができる。一方、利用ホイール上での同じタイヤで存在する全体的な締付け応力を求めることが望まれる場合には、例えば構造計算方法などを用いて、利用ホイールのものに充分近い前記リングの収縮剛性を得るような形で測定用リングを寸法決定することが必要である。測定用リングの収縮剛性というのは、接触面に及ぼされる圧力の応力合力とこの面上の円周方向変形の最大値の間の比率のことである。
【０００７】
接触圧力の合力の測定用手段は、例えば、測定用リングの収縮を測定するように測定用リング上の適切な場所に接着されたひずみ計、前記合力の値を得るべく前記収縮値を処理する手段、及び前記合力の表示手段を含む。
この同じ測定用リングは同様に、その接触表面上の接触圧力の合力の軸方向位置の測定用手段を含んでもよい。この手段は、接触圧力の作用により前記測定用リングの横断面の回転を得ることを可能にするひずみ計、及びまず最初に前記接触圧力の合力のモーメントと等価の曲げモーメントそして最後に前記合力のてこの腕の値つまり測定用リングの接触表面上の前記合力の軸方向位置の値を得るべく回転の前記値を処理する手段を含んでもよい。
一方、取りつけられ膨張されたタイヤが前記ホイールのビードシート上にそのビードにより及ぼす締付け応力の測定を行なうべく測定用ホイールの気密性を確保するための手段が具備されている。
好ましい実施態様を示す、一例として与えられた添付図面を参照する以下の記述により、本発明の実施をより良く理解することができるだろう。
【０００８】
【実施例】
図１に子午断面図として表わされている測定用ホイール１００は、このホイールの回転軸１０１に対して５°±１°の角度だけ傾斜しているホイールのビードシート４及び２１を有し、ビードシートでの直径が１４″である乗用車用タイヤの取りつけを目的とする在来の落とし込み部を持つ分解可能なリムを含み、軸方向最も外側にあるビードシートの点は同様に半径方向に最も外側にある点でもある。ホイールは、同軸的に取付けられた複数の金属リング１、１１、１０、６及び２の機械的組立体によって構成されている。この測定用ホイール１００は、ビードシート４上のタイヤビードの締付けの測定を可能にする。
リング１は、、測定用ホイールを構成する種々の要素の設置を容易にする目的で、軸方向最も外側に最大半径があり軸方向最も内側に最小半径がある、その外部半径が約0.５mmの差を示す３つの円筒形表面で軸方向に構成されている半径方向外側の表面をもつ部分１３を含んでいる。一方、リング１は、部分１３の軸方向及び半径方向外側に位置決めされた膨らみ部分１３′を含み、この部分１３′は、自らと接触した状態にタイヤビードを軸方向に位置決めすることを役目とするフランジ３により軸方向及び半径方向に外側に向かって延長されている。現行の規格（ＥＴＲＴＯ，ＴＲＡ）により規定されているような利用ホイールのフランジの幾何形状を再現するこのフランジ３は、先端部分３１の半径方向外側の表面により軸方向内側に延長され、その半径方向子午面上の跡が半径４mmの円弧である、軸１０１に対して垂直な平坦面３２を含んでいる。軸方向内側にあるこの先端部分３１の端部３３は、面３２に対して約3.７mmの距離δのところにある。
【０００９】
測定用リング７は半径方向外側に、図面の平面内でその面と平行に測定した幅Ｌを有しかつ軸１０１に対して５°±１°の角度を成す１０１を中心とした回転面４１を含んでいる。このリングは、面４１とは半径方向に反対側である１０１を中心とした回転面４２、回転軸１０１に対し垂直で軸方向内側にある面４３、そして最後に互いに１つの円筒形面で連結された回転軸１０１に対し垂直な２つの面で形成された軸方向外側の面４４を含んでいる。
本発明のもう１つの態様によると、締付け作用に関して、このリングをホイールの残りの部分から連結解除する仕方でこの測定用リング７がホイールに連結されている測定用ホイールが作られる。この場合、測定用ビードシートへのビードの取付け段階中に前記測定用リング７を所定の位置に維持するために具備された手段は、測定の間引っ込められずこのリングと一体化した状態にとどまり、それにもかかわらずこのリングの収縮剛性に対しわずかな影響しかもたない。そのためには、回転軸１０１と一致する軸をもつ薄い管９が測定用リング７と連結用リング１０との間の機械的連結を確保している。管９は0.５mmの厚みを有し、かくして、リング７の収縮剛性を著しく変えないよう充分に小さいものの接触圧力の合力の軸方向成分を均衡化するのには充分である剛性がこの管に付与されている。
【００１０】
ホイールを構成するさまざまな要素の取付けは、リング１の膨らみ部分１３′の軸方向内側面が、リング１１の軸方向外側の面上に作られた３×0.５mmの矩形の横断面をもつ円周方向突出部分と接触するまで、リング１１内にリング１の部分１３をはめ込むことによって行なわれる。次に、管９を介して測定用リング７を支持する連結用リング１０は、前記リング１０の軸方向外側の面がリング１１の軸方向内側面と接触するまで、前記リング１０内のリング１の部分１３のはめ込みによって設置される。
測定用ホイールの子午部分を形成ししかもタイヤの利用ホイールの対応する表面に適合した半径方向外側の表面５をもつリング６は、リング６の軸方向面６２がリング１０の軸方向内側面と接触するまで、前記リング６内への部分１３の部分的はめ込みによって設置される。かくして組立てられたリング１、１１、１０、６は、円周方向に規則正しく配置されたネジ１２を用いて一体化した形で維持される。ネジ１２による締付けの結果もたらされるリング１１、１０、６間の接触応力の均衡のとれた分布を確保するしかたで、リング１１及び１０の軸方向内側面上には深さ0.５mmの円周方向空所が作られる。
【００１１】
リング１１の幅は、測定用リングの半径方向外側の表面４１が、約0.１mmの機能的軸方向あそびを保ちながら、リング１の先端部分３１の半径方向外側の表面の延長部分内にくるような形で選択される。
同様にして、リング６の表面５は、約0.１mmの同じ機能的軸方向あそびを伴って表面４１の延長部分内にある表面の一部分５′を含んでいる。
測定用ホイールの取りつけを終了するためには、リング６内への部分的はめ込みによってリング１に対して同軸的に、かつ２つの面部分２８及び２９から成る軸方向内側のその面がリング１の軸方向内側の面６３とその部分２９により接触し、又その部分２８を通してリング６の軸方向内側の面６１と接触するような仕方で、最後のリング２が組立てられる。このリング２はその半径方向外側面上、１つのフランジ２４及び内方に傾斜しビードシート４と同じ半径方向外部寸法をもちかつ取りつけられたタイヤのもう１つのビードを支持することを目的とするビードシート２１を含んでいる。リング１及び２の機械的連結は、円周方向に充分な数で規則正しく配置されたネジ２２によって確保されている。
リング６及び２の半径方向外側面は、測定用ホイールを分解する必要なくタイヤの取りつけを可能にする落とし込み部２７を形成する。リング２は、ひとたびタイヤがホイール上に取りつけられた時点でタイヤの膨張及び空気抜きを確保するためリムのくぼみの中に通じるバルブ２３を含んでおり、一方リング６の面６１と接触するリング２の面２８の上には円周方向溝２５が具備され、その中に前記リング６及び２の間の気密性を確保できるようにする環状パッキン２６が置かれる。
【００１２】
かくして作られた測定用ホイールの中では、このホイール上に取りつけられたタイヤのビードの間の軸方向隔たり距離を一定の値にするような仕方で配置されたフランジ３及び２４、ならびに、前記タイヤが測定用ホイール上に取りつけられフランジによって軸方向に支持されることになった時点でタイヤのビードに対する測定用リングの軸方向位置を正確に定める軸方向幅δをもつ先端部分３１によって、測定用リング７に対するタイヤのビードの軸方向位置決め用手段が構成されている。
図３にその部分図が示されている、ここで説明する例においては、定められた隔たり距離は５¹/₂″の利用リムの隔たり距離に対応し、3.７mmに等しい軸方向幅δによって、特徴づけが望まれるタイヤのビードの領域内にくるような形で測定用リング７の表面４１を軸方向に位置決めすることが可能となる。示されている例の中の１０mmに等しい幅Ｌは、測定用ビードシート４上のその締付け応力を測定したいタイヤのビードに適合されるような形で選択される。
本発明のもう１つの態様によると、その位置での軸方向及び円周方向の変形の値が接触圧力の分布にではなくこの接触圧力の合力のみによって左右されるような、面４２の軸方向内側の稜に対して測定された少なくとも１つの軸方向位置Ａが、接触面４１とは反対側の測定用リング７の面４２上に存在するような１つの測定用リングを設計することが可能である。
【００１３】
軸方向位置Ａにある面４２上の点集合は、測定用ホイール１００の回転軸１０１上に中心をもつ円であり、この円は、接触圧力の作用による測定用リングの各横断面の回転の瞬間中心の軌跡である。
実際、出願人は、各分布について同じ全体的締付け応力を保つちながら、前記リング７の接触表面４１上に及ぼされる圧力の異なる分布に対する測定用リング７上の構造計算を連続的に行なうことによって、前記測定用リングの横断面の形状を最適化して、同一の全体的締付け応力について円周方向及び軸方向の変形の値が測定用リング７の接触表面４１上での接触圧力の分布とは独立しており１メートルあたり最高１０² マイクロメートルに等しくなるような、前記面４２の軸方向内側の稜に対して測定された１つの軸方向位置Ａを面４２上に見い出すことが可能である、ということに気づいた。
変形の大きさを制限することにより、選ばれた異なる接触圧力分布の下での測定用リングの剛性が少なくともこれらの同じ応力下での対応する取付け用ホイールの剛性と同等のものであるということを確実にすることができる。
かかる計算は、例えば当業者にとって周知のものである「有限要素法」と呼ばれる計算方法を利用して、又反復手順を用いて行われる。説明した例においては、計算は管９とその面４３上の測定用リング７の連結条件を考慮することによって行なわれた。説明した例においては、面４２の軸方向内側の稜に対して測定された軸方向位置Ａは5.４mmである。
【００１４】
図２には、本発明に従って行われた測定用リングの幾何形状の計算において利用された接触圧力の４つの分布が表わされている。測定用リングの接触表面４１に対して垂直な前記圧力分布ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４は、係数において同じ合力を有する、つまりこれらの分布により挟まれた面積は全て等しいものの当然これらの合力の軸方向作用位置は異なっているという特徴をもつ。この図では、横座標に記された方向は測定用リング７の面４１の母線に対して平行な方向を表わし、縦座標に記された方向は、接触表面４１に対して垂直な圧力の係数を表わす。測定用リング７の接触表面４１上の接触圧力の合力の測定用手段には、円周方向及び軸方向の変形を測定するひずみ計が含まれており、かかるゲージは、面４２の軸方向内側の稜に対する軸方向位置Ａで測定用リング７の面４２上に接着され、かつこの面４２上に円周方向に規則的に配置されている。既知の応力に付すことによって測定用リングの予備較正を行った後、ここでは図示していない手段により前記ひずみ計から来る信号を処理し表面４１に及ぼされる接触圧力の合力の値を表示することは容易である。
リング７の面４１上の接触圧力合力の軸方向作用位置にアクセスするためには、まず第一に前記リングの横断面の回転を求め、次にこの回転から前記合力のモーメントと同等のモーメントの値を求める。この測定用リング７の前記回転を測定するためには、円周方向の変形を測定するひずみ計が、軸方向位置Ａの両側で対称的に測定用リング７の面４２に接着され、この面４２上に円周方向に規則正しく配置されている。ひずみ計は、ここには図示されていないものの、表面４１上の圧力合力の軸方向位置の値の処理及び表示用の手段に接続されている。
【００１５】
タイヤが膨張された状態で測定を行なうことができるようにするべく、測定用ビードシート４の気密性は、弾性変形できる厚み0.１mm未満の、その面の１つの上の不浸透性の接着フィルム４５を用いて、実現される。このフィルムは、、図３に表わされているとおり、測定用ビードシート４に接着する。
記述されている実施態様においては、このフィルム４５は、0.０６mmの厚みをもち、測定用ビードシート４上すなわち測定用リング７の表面４１上及びフランジ３の先端部分３１の半径方向外側表面の一部分及びリング６の半径方向外側表面５′の一部分の上に配置され、前記リング７及び先端部分３１とリング６の間の軸方向のあそびを覆うようになっている。このフィルム４５の弾性により、設置を容易にする円周方向の伸張が可能となる。測定用ビードシートに対するフィルム４５の接着により、前記フィルムは所定の位置に確実に維持されることになる。
たとえ薄いものであれフィルムを測定用ホイールのビードシート４とタイヤビードの間に設置することによって締付け応力の増大が誘発されるが、これは、図４に表わされている取付けを行うことによって避けることができる。フィルム４５の厚みに等しい深さのくぼみがフランジ３の先端部分３１上及びリング６の表面５１の一部分の上に設けられ、測定用リング７の表面４１の半径方向外側の寸法はフィルム４５の厚みに等しい量だけ減少され、かくして前記くぼみ内及び前記表面４１上の前記フィルム４５の設置後、フィルム４５の半径方向外側面上でとられた幾何学的寸法は、利用リムのビードシートのものと同じになるようになっている。
【００１６】
図５に示されているように、前記ビードシート上にフィルムを利用することなく、環状パッキン８が中に設置される円周方向溝５１を、測定用リング７の近くにあるリング６の軸方向面上に設けることによって、測定用ビードシート４のレベルで充分な気密性を実現することが可能である。タイヤのビードの設置に際しては、前記ビードは、フランジ３の先端部分３１と測定用リング７の間の軸方向あそびを覆うことによって、気密性を補完する。
測定用ビードシート４のレベルでの気密性を実現する最後の手段は、先端部分３１と測定用リング７の間及びリング６と前記リング７の間の軸方向あそびを前記測定用リング７の剛性に比べてきわめて低い剛性をもつ材料で充てんすることから成り、この材料は同時に、測定用ホイール上へのタイヤの取付け段階中の測定用リング７の維持をも確実に行なうことができる。
かかる測定用ホイールを用いると、異なる内部圧力値で膨張させられたタイヤの締付け応力の値及び軸方向位置を容易に得ることが可能である。その上、この測定用手段は、測定用ホイール上にタイヤのビードを予め設置した後まず第１にこのタイヤを例えば後の利用圧力の値といった対応する圧力に膨張させその後このタイヤを所望の圧力まで空気抜きすることによって、ほぼ空気の抜けたタイヤで同じ測定を行なうことをも可能にする。
【００１７】
本発明のもう１つの利点は、膨張速度とは独立して測定用ビードシート上の接触圧力の合力の係数の変動及びかかる合力の軸方向位置の変動を追跡することによって、膨張中の測定用ビードシート上のタイヤのビードの漸進的設置を容易に追跡調査できることにある。その上、本発明に従った測定用手段を用いると、一定の膨張圧力についての経時的なタイヤの締付けの推移を記録することが可能である。
当業者にとっては、例えばリング２及び６及び１の間にスペーサーなどを配置することによって幅は異なるものの全て同じ直径をもつホイール上に取付けられるタイヤに対してかかる測定用ホイールを適合させることも容易である。
寸法δ及びＬを変えることにより、当業者は、特徴づけすべきタイヤのビードの下の測定用領域を拡大、縮小又は移動させることができる。
本発明は、２つの半ホイールの組合せにより形成されそのうちの少なくとも１つの半ホイールには本発明に従った接触圧力の合力の測定用ビードシートが含まれているタイヤ制御用ホイールの場合に、特に有用であることがわかっている。最後に、乗用車、大型トラック、飛行機用のタイヤの取付けのためのその他の寸法のホイールに対して本発明を応用することは、各タイプのホイールについて本書で記述された方法に従って測定用リングの形状を再度計算し直す必要がでてくる可能性があるという点を除いて、全く問題がない。最後に、本発明は，同様に、ホイールの軸との３０°以下の角度という限界内でホイールの軸に対する任意の傾斜をもち任意の形状をしたリムのビードシート、及びこれらのリムのビードシートの母線の半径方向内側にフランジがあるリムにも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った測定用ホイールの半径方向子午断面図である。
【図２】測定用リングの横断面の決定のために利用される接触圧力のさまざまな分布を表わす。
【図３】図１の測定用ホイールに対応する測定用ビードシートの半径方向子午断面図である。
【図４】前記ビードシートの気密性を確保するフィルムが中に置かれるくぼみを含む測定用ビードシートの半径方向子午断面図である。
【図５】パッキンで実現された気密性を伴う測定用ビードシートの半径方向子午断面図である。
【符号の説明】
３、２４ フランジ
４ 測定用ビードシート
７ 測定用リング
８ パッキン
９ 管
１０ 連結用リング
３１ 先端部分
４１ 接触表面
４２ 面
４５ フィルム

Claims (8)

1. タイヤのビードの締付け応力を支持するためのビードシートを有する、タイヤのビードの締付け応力の測定用ホイールにおいて、これらのビードシートの少なくとも１つが、このビードシートの一部分を構成する接触表面（４１）を有する測定用リング（７）を含んでおり、前記表面（４１）が回転軸線のまわりに回転させた回転面であり、前記リング（７）がその接触表面（４１）上の接触圧力の合力の測定用手段を含んでおり、前記ホイールが前記リングに対するビードの正確な軸方向位置決めを可能にするための手段を含んでいることを特徴とする、締付け応力測定用ホイール。
2. 測定用リング（７）が、測定用リング（７）の接触表面（４１）上の接触圧力の合力の軸方向位置の測定用手段を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の測定用ホイール。
3. 測定用リング（７）の接触表面（４１）が截頭円錐形であり、ホイールの軸に対して３０°以下の角度を成すことを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の測定用ホイール。
4. 測定用リング（７）の接触表面（４１）上の接触圧力の合力の測定用手段は、前記測定用リングの収縮を測定するように測定用リング（７）に配置され接触されたひずみ計を含んでいることを特徴とする、請求項３に記載の測定用ホイール。
5. 測定用リング（７）の接触表面（４１）上の接触圧力の合力の軸方向位置の測定用手段は、前記接触圧力の作用により前記測定用リング（７）の横断面の回転を得るべく前記リング（７）に接着されたひずみ計を含んでいることを特徴とする、請求項２に記載の測定用ホイール。
6. 測定用リング（７）が、締付け作用に関して、測定用リング（７）をホイールの他の部分から連結解除する仕方でこのホイールに連結されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の測定用ホイール。
7. 前記リングをホイールから連結解除することを可能にする測定用リング（７）のホイールに対する連結は、軸線がホイールの軸（１０１）と１つになるような仕方で配置された０．５mm程度の厚みの薄い管（９）に対してこのリング（７）をその側面の１つにより連結することによって行われ、前記管（９）は、連結用リング（１０）と一体化され、このリング（１０）は測定用ホイールの残りの部分と一体化されていることを特徴とする、請求項６に記載の測定用ホイール。
8. 測定用リング（７）に対するビードの軸方向位置決め手段は、ホイール上に取りつけられたタイヤのビード間の軸方向隔たり距離を一定の値にするように配置されたフランジ（３）及び（２４）、及びタイヤが測定用ホイール上に取りつけられフランジに対し軸方向に支持された状態になった時点でタイヤのビードに対する測定用リングの位置を正確に定める軸方向幅δを有する先端部分（３１）により構成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定用ホイール。

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