JP4070722B2 - タイヤのフィッティング最適化装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念部に記載されたタイヤのフィッティング最適化装置に関する。

公知のように、自動車用ホイールのリム部にタイヤを組み付ける際に、タイヤ縁部とリム部との間で充填空気を保持するものが見かけられる。続いて行われる、このような自動車車輪のアンバランス量の測定はこの充填空気の状態で実施される。このような充填空気の状態から空気が漏洩した後で、特に、カーブ走行のときのタイヤ負荷で走行運転を引続き行うと、好ましくないアンバランス状態になる。これは特に新しい自動車を引渡した後では好ましいものではなく、たとえ比較的まれではあっても、品質不良を意味し、工場での後処理が必要となる。このような充填空気の状態を取り除く装置が既に知られている。

タイヤのフィッティングを最適化するこの種の公知の装置（ＤＥ４００６１８２Ａ１）は自動車車輪を回転させる２つの下部押付け車輪と２つの上部押付け車輪とで構成される。自動車車輪は４つの押付け車輪によってその位置に同時に保持される。自動車車輪の回転軸はそのとき水平である。タイヤのフィッティングを最適化するため、自動車車輪のタイヤの両側部を側部挟持円板で押付けてタイヤ側部の変形を引き起こす。これによって、タイヤ縁部でその都度空気を保持しなくてもリム部で回って装置にもどってくることでタイヤのフィッティングは最適化される。

この種の装置の全体構成には、下部部品と、上部部品と、その間に連結部品として配設された支柱とが含まれる。この支柱によって、上部部品は下部部品に対して垂直に移動自在になっている。押付け車輪の直径は自動車車輪の直径に比べて非常に小さい。押付け車輪の揺動装置は設けていない。同様に自動車車輪はその回転軸から僅かしか揺動できない。装置をセットしたり最適化されたタイヤを取り出したりするのに必要な場所を確保するために、装置の上部部品は使用位置から非使用位置まで後方に水平移動できるようになっている。

自動車車輪を最適化するため、自動車車輪は水平回転軸を有する下部部品の２つの押付け車輪上の装置にセットする。次の作業ステップで、上部部品を非使用位置から使用位置まで移動させる。自動車車輪をその最適化位置に固定するため、上部部品を下部部品の方向に垂直に移動させて、装置にセットされた自動車車輪に上部部品下側の押付け車輪を当接させて自動車車輪をその場所に保持する。装置の下部部品に設けた駆動装置を使って下部部品の押付け車輪を駆動させ、自動車車輪に回転運動を起させる。２つの側部挟持円板を油圧制御して自動車車輪のタイヤ側部に押付けて変形させる。これによって通常のカーブ走行をシミュレートすると、タイヤのフィッティングの最適化が保証される。自動車車輪を装置から取り外すためには、上部部品を最初に垂直上方に上げ、次に水平後方に非使用位置まで移動させる。

このように、自動車車輪の装置へのセットと取外しを含めた全体のタイヤのフィッティング最適化処理には時間がかかるので、自動車生産の際に少なくとも使用される、自動車車輪の処理数量が高いとされる一般的な装置は適当でないようである。しかも、自動車車輪を装置内で位置決めするためには、自動車車輪を所定場所へ固定することが、装置の上部部品を使用位置に移動した後にはじめて確実になることから、装置へセットしたあと自動車車輪をその位置に保持する作業者が常に必要となる。最適化処理の自動化はできない。

また公知の試験装置（ＤＥ３７２３７６７Ｃ２）では、被試験自動車車輪がその軸に回転自在に取り付けられる。この軸は垂直方向に移動できるので、自動車車輪トレッド部は押付け車輪トレッド部に当接できる。駆動装置を使って押付け車輪を回転運動させることができる。自動車車輪軸と押付け車輪軸とは軸平行に配置され調節する必要がない。軸は水平に並べられている。自動車車輪軸内の検出装置で、自動車車輪に発生する径方向力および軸方向力の検出は可能となるが、この検出装置は高価である。この実施形態の装置では個々の試験タイヤ用のタイヤ試験台の課題しか解決されない。この装置は特に多数の自動車車輪でタイヤのフィッティング最適化を行うようになっていない。
ＤＥ４００６１８２Ａ１ ＤＥ３７２３７６７Ｃ２

本発明の課題は、この種のタイヤのフィッティング最適化装置において、タイヤのフィッティング最適化を短時間で実施し、それによって自動車連続生産に必要な自動車車輪の処理数量を増やすよう構成することにある。

この課題は請求項１の特徴部に記載の特徴によって解決される。
請求項１によるタイヤのフィッティング最適化装置には、ある場所に固定保持された自動車車輪に対して押付け車輪を移動可能にする移送装置が備わる。押付け車輪軸および自動車車輪軸はそれぞれ平行な面に配設される。それによって、押付け車輪トレッド部と自動車車輪トレッド部は１つの伝達接触面において接触が生じる。押付け車輪駆動装置を使用して、押付け車輪、したがって自動車車輪を回転運動させる。制御可能な揺動装置によって、押付け車輪を揺動軸の回りに揺動可能にし、揺動軸は押付け車輪に関し径方向で且つ伝達接触面に向けられる。

タイヤのフィッティングに関して自動車車輪が最適化されるという利点が生じる。これに加え、伝達接触面で走行軌道がシミュレートされ、揺動装置の揺動運動によってカーブ走行がシミュレートされる。この運動によってリム上のタイヤのフィッティングは、タイヤを組み付ける際にリム部でリムの回りに充填空気が取り除かれるようになる。これに続くバランス処理の後、自動車車輪に長期間に渡ってクレームのつかない完全な走行が保証される。

請求項１に記載のタイヤのフィッティング最適化装置およびこれに続いて付与される実施形態によって自動車タイヤを大量に処理する自動化装置が簡単に実現できる。
請求項１に記載の装置の好ましい実施形態では、押付け車輪は、揺動受け部として形成された揺動装置内の押付け車輪駆動装置と共に配設される。揺動受け部は制御可能なアクチュエータ要素によって、円弧軌道上の揺動連結部内のローラを使用して揺動自在である。揺動連結部は連結案内部に配設され、揺動受け部はローラを使用して連結案内部内の揺動連結部の円形軌道に導かれる。このような揺動配置装置は比較的安価に製造でき、スペースの点では装置に良好に組み込むことができる。さらに、発生する力は適当な方法で抑制制御できる。

請求項２に記載の別の実施形態では、押付け車輪は揺動軸受け部として形成された揺動装置内の押付け車輪駆動装置と共に配設される。揺動軸受け部は制御可能なアクチュエータ要素を使用して揺動自在である。揺動軸受け部に付設された揺動軸受けシャフトは押付け車輪軸に垂直に配設される。また揺動装置のこの実施形態によって、比較的安価で装置全体に良好に組み込まれた揺動配置装置が達成される。同様に、アクチュエータ要素によって装置の適切な制御が可能となる。

揺動受け部を揺動させるアクチュエータ要素は、請求項３に記載のように、空気圧または油圧で制御可能なピストン・シリンダ装置で形成される。またこの代りに、請求項４に記載の制御可能な電動モータ装置を使用することができる。このようなアクチュエータ要素は市販されている多くの適切な形態のものが自由に使用できる。

請求項５によれば、揺動装置は移動可能な移動装置に配設される。移動方向は押付け車輪軸および自動車車輪軸の平行面に垂直に形成される。これによって短時間の移動運動で迅速に実施できる移動装置が実現できる。

移動装置の好ましい実施形態は請求項６に記載のように可動台として形成される。この可動台は側方のガイドレールを使って基台に対して移動可能である。これによって安定し、発生する負荷に適切で、容易に走行し、かつ簡単に制御可能な移動装置が実現できる。

請求項７に記載の連結案内部は力検出装置を介して移動装置に取り付けられる。したがって、発生する押付け車輪の径方向力および軸方向力、すなわち、それによって発生するタイヤの反力が検出でき、タイヤのフィッティングを最適化する制御のために重要なパラメータとして使用できる。それによって、特に、許容タイヤ負荷の所定の限界値が自動的に考慮される。

請求項８に記載のように、移動装置および／または揺動装置は機械的なストッパを使用して最大作動範囲が制限される。前述の力に依存した制御に追加して、あるいはこれに代って、最悪の場合、最適化すべき自動車車輪の破壊につながる装置の誤作動範囲が排除される。

押付け車輪の直径は請求項９に基づき少なくとも自動車車輪の直径に相当する。押付け車輪の直径は自動車車輪の直径よりも多少大きくすることが好ましい。それによって、有効なタイヤのフィッティング最適化に十分大きくて、運転に適したタイヤ接地面にほぼ相当する伝達接触面が保持できる。しかし押付け車輪のいずれの直径も原則として可能である。

装置の自動化を確立するために、請求項１０に基づき、それぞれ１つの自動車車輪に対して２つ、好ましくは３つの受け部を設ける。その３つの受け部は搬送装置によって結合される。各受け部はスピンドル軸受けで自動車車輪を支持するように構成される。それによって、受け部に対する自動車車輪の軸心合わせが自動的に達成される。自動車車輪の回転軸は垂直方向に形成される。受け部における自動車車輪の軸心合わせによって、簡単で、特にロボット化された装置設備が可能となる。

さらに好ましい実施形態を請求項１１に記載する。それぞれ１つの自動車車輪に対して受け部を３つ設ける場合は、３つの異なる作業処理に対して設ける。第１ステーションの受け部では、まだ最適化されていない自動車車輪が装着される。搬送装置によって、まだ最適化されていない自動車車輪が第２ステーションに運ばれる。そこで前述した自動車車輪のタイヤのフィッティング最適化が行われる。その後、自動車車輪を第３ステーションまでさらに搬送し、そこで自動車車輪が取外される。タイヤのフィッティング最適化の後、最適の走行特性のためバランス処理は一度だけで十分である。万一、タイヤとリム部の間における空気漏れで起こる、走行運転中のアンバランスはこれで排除される。ロボット制御された追加装置を使用すると、第１ステーションおよび第３ステーションで問題なく負荷あるいは負荷解除ができ、タイヤのフィッティング最適化の高速処理が可能となる。

クレームのつかない再現性のある最適化処理を維持するために、第２ステーションの自動車車輪はその場所に固定して回転可能に保持する。請求項１２によれば、自動車車輪は最適化処理の間、簡単な方法で制御可能な固定装置によって第２ステーションに固定される。

タイヤのフィッティング最適化装置の効果を拡大するため請求項１３により、第１ステーションから第３ステーションまでを押付け車輪の両側に設ける。押付け車輪は移動装置を使用して両側の第２ステーション間を交互に移動できる。それで、側面Ａ、側面Ｂで最適化処理の間は、既に最適化された自動車車輪は第２ステーションから第３ステーションにさらに搬送され、同様に最適化される自動車車輪が第１ステーションから第２ステーションに装着される。側面Ａで最適化処理が終了した後、移動装置は側面Ｂに移動し、そこの第２ステーションで自動車車輪の最適化処理を開始する。同時に、側面Ａでステーションの装着が交換され、その結果、次に最適化される自動車車輪が第２ステーションのところに来る。したがって、この両側配置による簡単で安価な方法で、最適化する自動車車輪の処理数量の倍増が可能になる。

中央の切替え装置を使用し、第１の制御ステップにおいて、押付け車輪トレッド部と自動車車輪トレッド部の間の接触を伝達接触面に生じさせるため移動装置を移動させることが請求項１４によって可能となる。移動は所定の検知した押付け圧力で制御する。少なくともさらなる制御ステップにおいて揺動を実施する。このときはアクチュエータ要素を使用して揺動軸の回りに揺動装置を揺動させる。最大の揺動角は予め定義され、検出可能である。

したがって、最適化すべき自動車車輪の処理数量を最適化できる全自動化されたタイヤのフィッティング最適化装置が提供される。

図面を使用して発明の実施例をさらに詳しく説明する。
図１にタイヤを最適化する装置１の上面図を示す。この装置は移動装置３に配設された押付け車輪２で構成される。移動方向は二重矢印４によって示される。移動装置３は、ガイドレール６上で基台７に対して移動方向４の方向に移動自在な可動台５で構成される。
可動台５に連結案内部８が配設される。図２に詳細を示すように、連結案内部８には円弧軌道として形成された揺動連結部１１内のローラ１０によって揺動受け部９が揺動自在に配設される。押付け車輪２の下方には、図１には表れないが押付け車輪駆動装置１２が配設され、これによって押付け車輪２が揺動運動可能になる。押付け車輪２の側方の側面Ａ１３に自動車車輪１６用にそれぞれ３つの受け部を有する搬送装置１５が移動方向４に垂直に配設される。それぞれの受け部の回転軸は垂直で、押付け車輪２の回転軸に平行になっている。それぞれの受け部は異なる作業処理を分担しており、作業進行の順番に第１ステーション１７、第２ステーション１８および第３ステーション１９が設けられる。第２ステーション１８の近くに制御可能な固定装置２０が設けられる。側面Ｂ１４は側面Ａ１３と鏡面対称に構成される。中央の制御装置２１を使ってタイヤのフィッティング最適化装置が全自動で制御される。

図２に押付け車輪駆動装置１２を付設した押付け車輪２の概略的側面を示す。これら両構成部は揺動受け部９とともに構成ユニットを形成し、このユニットは揺動連結部１１内のローラによって図面に垂直な揺動軸２２まわりに揺動自在となる。揺動連結部１１は連結案内部８に配設され、制御可能なピストン・シリンダユニットとして連結案内部８と揺動受け部９との間にあるアクチュエータ要素２３によって揺動が行われる。連結案内部８は力検出装置２４を介して可動台５に支持され、力検出装置のセンサ信号が制御装置に導かれる。可動台５はガイドレール６を使って基台７に対して移動することができる。移動方向４は揺動軸２２に平行である。

図３は揺動軸受け部２７の概略的側面を示す。図面の左半分は側面をそのまま示すが、右半分は図示する中心線（押付け車輪軸３０に相当）で図示面を９０度折り曲げて示す。
揺動軸受け部２７は揺動軸受け支持部２９で支持した揺動軸受けシャフト２８に揺動自在に配設される。揺動軸受け部２７にアクチュエータ要素２３が取り付けられ、これによって揺動軸受け部が揺動自在となる。図面の右半分にはアクチュエータ要素２３の延伸した位置が破線で示され、このように揺動軸受け部２７は揺動角３１まで揺動される。アクチュエータ要素２３は揺動軸受け支持部２９で支持される。押付け車輪２は揺動軸受け部２７に固定され、これによって押付け車輪軸３０の回りに回転自在となる。押付け車輪駆動装置１２は押付け車輪２の下方に配設される。図３には示さないが、揺動軸受け支持部２９は力検出装置とともに移動装置上に配設される。

図１および２または３による配置によって次の機能が生じる。
可動台５とそれに伴う押付け車輪２を第２ステーション１８の自動車車輪１６に移動制御することによって、押付け車輪トレッド部２５と自動車車輪トレッド部とが伝達接触面２６において接触する。押付け車輪駆動装置１２を使って、押付け車輪２と、したがって自動車車輪１６も回転運動をさせる。両トレッド部が接触しているときに、揺動受け部９または揺動軸受け部２７が揺動することによって両車輪面は相互間で傾き、タイヤの伝達接触面２６でカーブ走行負荷が発生し、これによってリム上のタイヤのフィッティングが最適化できる。移動制御および揺動制御は中央の制御装置２１で行うが、この場合、力検出装置の検出信号を評価することによって最大のタイヤ負荷が特に考慮できる。

タイヤのフィッティング最適化装置を自動化するために、押付け車輪２の両側Ａ１３，Ｂ１４にそれぞれ１つの自動車車輪１６にそれぞれ３つの受け部を有する搬送装置を配設する。第１ステーション１７では今から最適化する自動車車輪１６を装置に装着する。固定装置を使って自動車車輪１６を第２ステーション１８の位置にセットし、最適化処理のために回転自在に保持する。最適化された自動車車輪１６は第３ステーション１９で取り外す。両側に第１から第３のステーション１７，１８，１９を配設することにより、最適化すべき自動車車輪１６の処理数量が増加する。側面Ａ１３で最適化処理を行っている間に、側面Ｂでは搬送装置１５を使って自動車車輪１６をステーション間で搬送する。側面Ａ１３で最適化処理が終了した後は、可動台５を押付け車輪２と共に側面Ｂ１４に移動させて、そこの第２ステーション１８で自動車車輪１６の最適化を行う。同時に側面Ａ１３においては、丁度最適化の終わった自動車車輪１６を搬送装置１５によって第３ステーション１９に搬送して取り外し次の搬送に送るとともに、第１ステーション１７から搬送されてきた今から最適化する自動車車輪１６は第２ステーション１８に運び込まれる。中央の制御装置２１を使って最適化処理に必要なすべての処理を制御する。

可動台５の移動制御、揺動受け部９あるいは揺動軸受け部２７の揺動制御および自動車車輪１６の搬送制御は、最適化処理を全自動化するための前提条件である。第１ステーション１７から第３ステーション１９までを両側に配設することによって、自動車車輪１６の大量の処理数量の最適化が自動車連続生産と関連して可能となる。第１ステーション１７への装着および第３ステーション１９からの取り外しをロボット化することで、作業者なしで作業が遂行できる。

タイヤのフィッティング最適化装置の概略的上面図を示す。 移動装置内の揺動装置に押付け車輪を有する図１の装置の一部概略的側面図を示す。 揺動軸受け部の概略的側面図を示す。

Claims (14)

1. 空気タイヤとリムとから構成された自動車車輪（１６）を回転自在に支持する少なくとも１つの受入れ体と、
   押付け車輪駆動装置（１２）で駆動される押付け車輪（２）として形成された回転体と、
   押付け車輪軸と自動車車輪軸とをそれぞれ平行な面に配置する配置体と、
   押付け車輪（２）と自動車車輪（１６）との間を相対移動する制御可能な移動装置（３）であって、移動によって押付け車輪トレッド部（２５）と自動車車輪トレッド部の接触を伝達接触面（２６）で生じさせる移動装置（３）と
   を備えたタイヤのフィッティング最適化装置において、
   自動車車輪（１６）を最適化処理の間にその場所に確実に保持し、
   移動装置（３）を使用して押付け車輪（２）を自動車車輪（１６）に対し移動可能にし、
   移動装置（３）に配設された揺動装置を使用して押付け車輪（２）を揺動軸（２２）の回りに揺動させ、
   揺動受け部（９）は揺動軸（２２）を中心に揺動可能に構成され、制御可能なアクチュエータ要素（２３）によって、揺動軸を中心とする円弧軌道上を揺動自在であり、
   前記揺動軸（２２）は押付け車輪（２）に関し径方向で且つ伝達接触面（２６）に向ける
   ことを特徴とする。
2. 請求項１に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、
   押付け車輪（２）は揺動軸受け部（２７）として形成された揺動装置内の押付け車輪駆動装置（１２）と共に配設され、
   揺動軸受け部（２７）は制御可能なアクチュエータ要素（２３）を使用して揺動自在であり、
   揺動軸受け部に付設された揺動軸受けシャフト（２８）は押付け車輪軸に垂直に配設される
   ことを特徴とする。
3. 請求項１または２に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、揺動受け部（９）または揺動軸受け部（２７）を揺動させるアクチュエータ要素（２３）は空気圧または油圧で制御可能なピストン・シリンダ装置で形成されることを特徴とする。
4. 請求項１または２に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、揺動受け部（９）または揺動軸受け部（２７）を揺動させるアクチュエータ要素（２３）は制御可能な電動モータ装置で形成されることを特徴とする。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、揺動装置は移動可能な移動装置（３）に配設され、移動方向（４）は押付け車輪軸および自動車車輪軸の平行面に垂直に形成されることを特徴とする。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、移動装置（３）は可動台（５）として構成され、側方のガイドレール（６）を使って基台（７）に対して移動可能であることを特徴とする。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、揺動装置は、押付け車輪（２）に発生する径方向力および軸方向力用の力検出装置（２４）を介して移動装置（３）に取り付けられることを特徴とする。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、移動装置（３）および／または揺動装置は機械的なストッパを使用して最大作動範囲が制限されることを特徴とする。
9. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、押付け車輪（２）の直径は最適化する自動車車輪（１６）の直径と少なくとも同じであり、好ましくはより大きいことを特徴とする。
10. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、それぞれ１つの自動車車輪（１６）に対して、搬送装置（１５）上で結合された少なくとも２つ、好ましくは３つの受け部が設けられ、各受け部はそれぞれの１つの自動車車輪（１６）に対し１つのスピンドル軸受けを備え、自動車車輪（１６）の回転軸は垂直方向に形成されることを特徴とする。
11. 請求項１０に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、それぞれ１つの自動車車輪（１６）に対して３つの受け部を３つの異なる作業処理に対して設け、搬送装置（１５）の配置の順番において、第１ステーション（１７）ではまだ最適化されていない自動車車輪（１６）を装着し、第２ステーション（１８）では自動車車輪（１６）を最適化し、そして第３ステーション（１９）では最適化された自動車車輪（１６）を取外すことを特徴とする。
12. 請求項１１に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、第２ステーション（１８）で最適化処理の間、制御可能な固定装置（２０）によって、受け部の自動車車輪（１６）をその場所に固定し、回転自在に保持することを特徴とする。
13. 請求項１１または１２に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、押付け車輪（２）の両側に第１（１７）から第３（１９）までのステーションを設け、移動装置（４）を使用して押付け車輪（２）を両側の第２ステーション（１８）間で交互に移動可能にすることを特徴とする。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のタイヤのフィッティング最適化装置において、
    タイヤのフィッティング最適化装置（１）は中央の制御装置（２１）によって制御し、 第１の制御ステップにおいて、伝達接触面（２６）で所定の検知押付け圧力で接触させるよう移動を実施し、
    少なくともさらなる制御ステップにおいて揺動を実施する
    ことを特徴とする。

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