JP3808959B2

JP3808959B2 - リム及びタイヤを有する車輪を障害物の上を通す試験の試験装置

Info

Publication number: JP3808959B2
Application number: JP31086596A
Authority: JP
Inventors: カルロ・ディ・ベルナルド; フェデリコ・マンコス; ジュゼッペ・マトラッシャ
Original assignee: ピレリ・プネウマティチ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: ES2154784T3; ITMI952401A1; IT1279062B1; DE69611344D1; ATE198374T1; US5817935A; ITMI952401A0; JPH09184790A; EP0775905B1; BR9604582A; EP0775905A1; DE69611344T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リム及びタイヤを備える車輪を障害物の上を通すことによる試験を行う試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの特性を測定するために行われる試験は、障害物の上を車輪を通すものである。かかる試験は、垂直方向及び水平方向、即ち、車輪の面内でタイヤの固有振動数及び制振量を検出するために行われる。
【０００３】
今日迄、障害物の上を車輪を通す試験は、路面輪に対してハブを固定して行われる屋内型式のものである。この試験は、動力測定用ハブに車輪を取る付けることと、所定の速度で回転している路面輪（障害物を構成する所定形状の突部を有している）に対して、垂直荷重を付与して該車輪を圧搾することとから成っている。
【０００４】
ハブを固定して行われる試験において、タイヤに加えられる振動励起力は、タイヤが一定の速度で障害物の上を通るときに該障害物により付与される変形である。この障害物は、車輪の前進速度に関して、タイヤの固有動作を励起させ（衝撃型振動の励起）、車輪は、その固有振動数で振動し始めるようにする。多少の短縮時間後に、こうした振動が制振される。この場合、この方法は、異なる前進速度におけるタイヤの制振された自由振動を分析することを含む。固定したハブで検出された、時間と共に変化する信号が長手方向への力及び垂直方向力の信号である（これらの力は、障害物により付与される振動励起力、車輪の前進速度、及び車輪の面におけるタイヤの固有振動数に依存する）。
【０００５】
「剛性」モードとして公知のタイヤの４つの固有モードは、障害物の上を通す、ハブ固定の試験により把握される。この試験中、障害物がタイヤから離れた後に力の信号、長手方向への力及び垂直方向力の信号を時間と共に分析し、固有振動数及び制振量は、衝撃型振動の信号に対する分析技術、または算術的モデル（例えば、プローニィ（Ｐｒｏｎｙ）またはイブラヒム（Ｉｂｒａｈｉｍ）モデル）で特定される。その最終結果は、前進速度に対するタイヤの４つの振動モード（即ち、３０Ｈｚ乃至１３０Ｈｚの範囲に亙る振動モード）の固有振動数、及びその制振量の曲線となる。このように、固有振動数の４つの曲線及び制振量の４つの曲線という、速度に対する全体として８つの実験値曲線が得られる。
【０００６】
障害物の上を通す従来の試験において、固定したハブ（車輪の面におけるヒンジに相当）が車輪を拘束する状態は、ハブが垂直方向及び長手方向に振動自在である、車輪の固有モードを把握することを許容しない。一方、かかる固有モードは、３０Ｈｚ以下（垂直方向に約１４Ｈｚ、及び長手方向に約２０Ｈｚ）にて自動車内に存在する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、０Ｈｚ乃至１３０Ｈｚの振動数範囲においてタイヤの固有モードを分析することを可能にする試験装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の目的は、次のものを備える、車輪（リム及びタイヤを有する）を障害物の上を通す試験の試験装置で達成される。即ち、該試験装置は、可動のハブ状態下にて使用可能であり、該試験装置は、所定の速度で回転し且つ上記の障害物を形成する突部を所定の形状にて支持する路面輪と、上記車輪の上記リムが締結されるハブと、上記ハブ及び上記車輪を回転可能に支持することができる操縦ナックルと、上記のハブと関係付けられて、半径方向及び長手方向への上記タイヤの固有振動数及び制振量を測定することができる第一及び第二の加速度トランスデューサ手段とを備え、上記の操縦ナックルを支持する二つの懸架アームと、それぞれの懸架アームに締結されたそれぞれの第一の端部と、それぞれの調節可能な第一、第二、第三及び第四の締結手段により支持フレームに締結されたそれぞれの第二の端部とを有する第一、第二、第三及び第四の板ばねとを備え、上記の締結手段が、板ばねの剛性を調節し且つ上記支持アームの長手方向剛性を変化させ得るように、各板ばねの長さを変化させることができ、
上記の操縦ナックルに締結された第一の端部と、調節可能な第五の締結手段により、シューに締結された第二の端部とを有する第五の板ばねを備え、
該第五の締結手段が、板ばねの剛性を調節し且つ上記支持アームの長手方向剛性を変化させ得るように、上記第五の板ばねの長さを変化させることができ、
上記の操縦ナックル及び上記の支持フレームと係合した空気ばねであって、車輪の上に支持する乗物の重量の割合に等しい、初期の半径方向予荷重を上記のタイヤに付与することができる上記の空気ばねを備えることを特徴とする試験装置である。
【０００９】
好適な実施の形態によれば、上記の試験装置は、上記第一、第二、第三及び第四の板ばねの上記第一の端部と係合して、上記懸架アームを長手方向にクランプ止めすることのできるクランプ止め要素を備えており、上記第二の板ばねは、上記懸架アームを半径方向にクランプ止めして、固定ハブの状態を実現し得るように収縮可能である。
【００１０】
本発明による試験装置は、「受動型懸架装置」と同様に作用し、乗物の懸架装置の動作をシュミレートし、車輪のハブにおける振動励起力が、路面輪に配置された障害物により付与され、該路面輪がその力をタイヤを通じてハブに伝達する。この試験装置において、垂直方向及び長手方向への懸架装置の剛性を調節し、従って、板ばねが支持フレームに係合する箇所の変位を通じて板ばねの剛性を変化させることにより、懸架装置の固有振動数の二つの値（半径方向及び長手方向）を調節することを可能にする。このため、「シュミレータ」（受動型懸架装置）の支持されない質量の振動数が試験中の乗物の振動数と一致する。このように、該試験装置は、懸架装置の振動数の値を試験中の乗物（その乗り心地を最適にしようとするもの）の振動数に等しくすることを可能にするものである。
【００１１】
ハブを固定した車輪を拘束した状態にて障害物の上を通して行われる従来の試験の場合、タイヤの４つの固有モード（「剛性」モードと呼ばれる）が把握されるが、ハブが長手方向及び半径方向に可動であるこの試験の場合、一方が半径方向、その他方が長手方向への更に二つの固有モードを把握することが可能となる（これらは、０乃至３０Ｈｚの、いわゆる「懸架装置」の振動モードのものである）。
【００１２】
このように、ハブを可動にして障害物の上を通す試験から、タイヤの６つの固有モードが得られる。これらモードは、固有振動数及び対応する制振量の６つの曲線に変換される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴及び有利な点は、添付図面に示した非限定的な一例として一つの実施の形態に関して以下に説明する。
【００１４】
図１、図２及び図３には、本発明により具体化された、障害物の上を車輪を通す試験の試験装置が図示されている。該試験装置は、障害物を形成する、所定の形状の突部１００が設けられた路面輪１を備えている。リム３及びタイヤ４を備える車輪２は、操縦ナックル６により回転可能に支持されたハブ５に締結されて該イヤ４は、路面輪１との接触状態を保つ。この路面輪１は、図示しない電気モータにより回転されて、タイヤ４を回転させる。操縦ナックル６は、ピン７で重ね合わせた二つの懸架アーム８、９（平行四辺形の懸架装置を形成する略三角形）に接続される。これらの懸架アーム８、９は、ピン８０、９０で支持フレーム１５のスリーブ１５０、１５１により支持されている。４つの板ばね１０、１１、１２、１３は、懸架アーム８、９を支持フレーム１５に接続する。これらの板ばね１０、１１、１１、１２、１３は、懸架アーム８、９の側部に対して略平行な薄板により形成されている。これらの４つの板ばね１０、１１、１２、１３は、ピン８０、９０のねじ付き軸部及びそれぞれのナット１６によって、アーム８、９にそれぞれ締結された一端１０１、１１１、１２１、１３１を有している。これらの板ばね１０、１１、１２、１３は、スペーサ１８、１９、２０、２１及び調節可能なボルト２２、２３、２４、２５によりフレーム１５の壁１５２、１５３にそれぞれ接続された他端１０２、１１２、１２２、１３２を有している。ボルト２２、２３、２４、２５を緩めると、そのねじ軸部は壁１５２、１５３に形成されたそれぞれのスロット２６、２７、２８、２９（フレーム１５に関する板ばね１０、１１、１２、１３の固定点を調節すべく、車輪２の面に直交する方向に伸長している）内を摺動することができる。このようにして、板ばね１０、１１、１２、１３の剛性Ｋ２、従って、懸架アーム８、９の長手方向剛性（矢印６４）を変化させることが可能となる。
【００１５】
２つのアーム８、９は、同一であり、また、それぞれの対の板ばね１０、１１、１２、１３も同一であり、同一の方法にて、アーム８、９及びフレーム１５に接続されている。
【００１６】
操縦ナックル６とフレーム５との間には、板ばね１４が介在されている。板ばね１４は、懸架アーム８、９の面に対して略平行な薄板により形成される。該板ばね１４は、ボルト３１により操縦ナックル６と一体に支持体３０に締結された一端１４１と、スペーサ３３及び調節可能なボルト３４により、シュー３２に接続された他端１４２とを有している。
【００１７】
ボルト３４を緩めると、そのねじ付き軸部は、シュー３２に形成されたスロット３５（フレーム１５に関する板ばね１４の固定点を調節すべく、車輪２の面に直交する方向に伸長している）内を摺動することができる。このようにして、板ばね１４の剛性Ｋ１、従って、懸架アーム８、９の半径方向剛性を変化させることが可能となる。
【００１８】
シュー３２は、フレーム１５の壁１５４に形成されたスロット３６（車輪２の面に対して平行に伸長している）内に、スペーサ３７及び調節可能なボルト３８により取り付けられる。ボルト３８を緩めると、そのねじ軸部がスロット３６内で半径方向（矢印６５）に摺動し、板ばね１４を車輪２の回転軸線５０と整合させる。
【００１９】
支持体３０とフレーム１５の壁１５５との間には、空気ばね４０が介在させてある。該ばね４０は、調節可能であり、車輪で支持された乗物の重量の割合に等しい初期の予荷重をタイヤ４に付与するために使用される
フレーム１５は、半径方向に伸長する燕尾形のスライドガイド４２によって基部４１内に摺動可能に支持されている。このフレーム１５は、ウォームねじが設けられた前進シャフト４３（フレーム１５の対応するねじ穴４４に係合する）を有する前進アクチュエータ４７により駆動されて、ガイド４２に沿って摺動する。このシャフト４３は、ブラケット４５内に回転可能に支持されている。このブラケット４５は、シャフトが軸方向に並進するのを防止し、また、該シャフトは、手回し駆動ハンドル４６によって駆動されて（矢印６０）回転する。シャフト４３が回転する間に、フレーム１５は、半径方向に摺動して、路面輪１に関する車輪２の位置を調節する。このように、タイヤ４を路面輪１に向け且つ該路面輪１から離れる（二重矢印６１）方向に動かして、空気ばね４０により半径方向への予荷重を付与する前に、タイヤを取り外して、タイヤを路面輪まで持ち上げることが可能となる。
【００２０】
線形加速度計から成る半径方向及び長手方向の二つの加速度トランスデューサ４８、４９が車輪２のハブ３に締結されている。加速度計４８は、長手方向（タイヤの円周速度ベクトルに対して平行な方向）な加速度を測定し、加速度計４９は、半径方向（路面輪及びタイヤを有する車輪の回転軸線に対して垂直方向）への加速度を測定する。
【００２１】
フレーム１５には、４本のボルト５１が設けられている。これらのボルトは、板ばね１０、１１、１２、１３の端部１０１、１１１、１２１、１３１をクランプ止めして、長手方向に向けてアーム８、９をフレーム１５に関して締結するために使用される。これは、長手方向に固定されたハブの状態とすることを可能にする。板ばね１４の長さがその最大程度まで収縮したとき、同様にハブがその方向に固定された状態とするため、懸架装置の半径方向への剛性を大きくすることが可能となる。
【００２２】
障害物の上を通す、ハブが可動の試験を行う間、路面輪１は、車輪２を駆動して（矢印６２）回転させ、また、障害物１００は、車輪２の前進速度に対応して、タイヤ４の固有振動を励起させる。このタイヤは、その固有振動数にて振動し始め、軸線５０の上で振動する（二重矢印６３）。タイヤ４の振動は、多少の短時間後に制振されて、ハブ３において、時間と共に可変である、長手方向及び垂直方向への力の信号が加速度計５２、５３により検出される。これらの信号は、障害物による振動励起力、車輪の前進速度、及び車輪の面におけるタイヤの固有振動数に依存する。
【００２３】
タイヤの制振された自由振動は、異なる前進速度にて分析され、０Ｈｚ乃至１３０Ｈｚの範囲の振動数の場において、タイヤの６つの固有動作が特定される。こうした固有動作は前進速度における固有振動数、及び対応する制振量の６つの実験曲線に変換される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、障害物の上を車輪を通す試験の試験装置の正面図である。
【図２】図１の試験装置の側面図である。
【図３】図１の試験装置の背面図である。
【符号の説明】
１路面輪２車輪
３リム４タイヤ
５ハブ６操縦ナックル
７ピン８、９懸架アーム
１０、１１、１２、１３、１４板ばね
１５フレーム１６ナット
１８、１９、２０、２１スペーサ
２２、２３、２４、２５ボルト２６、２７、２８、２９スロット
３０支持体３１ボルト
３２シュー３３スペーサ
３４ボルト３５、３６スロット
３７スペーサ３８ボルト
４０空気ばね４２スライドガイド
４３前方シャフト４４ねじ穴
４５ブラケット４６手回しハンドル
４７前進アクチュエータ４８、４９加速度計
５０回転軸線５１ボルト
５２、５３加速度計８０、９０ピン
１００障害物（突部）１５４、１５５フレームの壁

Claims

リム（３）及びタイヤ（４）を有する車輪（２）を障害物の上を通す試験の試験装置であって、
前記試験装置が、可動のハブ状態下にて使用可能であり、
所定の速度で回転し且つ前記障害物を形成する突部（１００）を所定の形状にて支持する路面輪（１）と、
前記車輪（２）の前記リム（３）が締結されるハブ（５）と、
前記ハブ（５）及び前記車輪（２）を回転可能に支持することができる操縦ナックル（６）と、
前記ハブ（５）と関係付けられて、半径方向及び長手方向への前記タイヤ（４）の固有振動数及び制振量を測定することができる第一及び第二の加速度トランスデューサ手段（４８、４９）とを備える試験装置にして、
前記操縦ナックル（６）を支持する二つの懸架アーム（８、９）と、
各々懸架アーム（８、９）に締結された各々の第一の端部（１０１、１１１、１２１、１３１）と、各々調節可能な第一、第二、第三及び第四の締結手段（２２、２３、２４、２５）により支持フレーム（１５）に連結された各々の第二の端部（１０２、１１２、１２２、１３２）とを有する第一、第二、第三及び第四の板ばね（１０、１１、１２、１３）とを備え、
前記締結手段（２２、２３、２４、２５）が、前記板ばねの剛性を調節し且つ前記懸架アーム（８、９）の長手方向剛性を変化させ得るように、前記板ばね（１０、１１、１２、１３）の各々の長さを変化させることができ、
前記操縦ナックル（６）に締結された第一の端部（１４１）と、調節可能な第五の締結手段（３４）により、シュー（３２）に連結された第二の端部（１４２）とを有する第五の板ばね（１４）を備え、
該第五の締結手段（３４）が、前記第五の板ばね（１４）の剛性を調節し且つ前記懸架アーム（８、９）の長手方向剛性を変化させ得るように、前記第五の板ばね（１４）の長さを変化させることができ、
前記操縦ナックル（６）及び前記支持フレーム（１５）と係合した空気ばね（４０）であって、車輪の上に支持された乗物の重量の割合に等しい、初期の半径方向予荷重を前記タイヤ（４）に付与することにより、可動ハブの状態を達成する前記空気ばね（４０）を備えることを特徴とする試験装置。
請求項１に記載の試験装置にして、
前記第一、第二、第三及び第四の板ばね（１０、１１、１２、１３）の前記第一の端部（１０１、１１１、１２１、１３１）と係合して、前記懸架アーム（８、９）を長手方向にクランプ止めすることができるクランプ止め要素（５１）を備え、
前記第五の板ばね（１４）が、前記懸架アーム（８、９）を半径方向にクランプ止めして、固定ハブの状態を達成し得るように収縮可能であることを特徴とする試験装置。
請求項１に記載の試験装置にして、
前記シュー（３２）が、前記第五の板ばね（１４）を前記車輪（２）と同軸状に配置し得るように、半径方向に摺動可能なように前記支持フレーム（１５）内に取り付けられ、
前記シュー（３２）と関係付けられた更なる調節可能な締結手段（３８）を備え、これにより前記シュー（３２）を前記支持フレーム（１５）に対して締結し得ることを特徴とする試験装置。
請求項１に記載の試験装置にして、
前記支持フレーム（１５）が、半径方向を有する摺動可能なガイド（４２）によって基部（４１）内で摺動可能に支持され且つ前進アクチュエータ手段（４７）と係合状態にあり、
該アクチュエータ手段（４７）が、前記支持フレーム（１５）の半径方向位置を変化させることができ且つ前記路面輪（１）に対する前記車輪（２）の位置を調節することができるようにしたことを特徴とする試験装置。