JP4547106B2 - タイヤの動釣合試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの動釣合試験装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、タイヤの偏心状態を測定する動釣合試験が知られている。動釣合試験は、タイヤを回転させた時の振動状態の変化などからタイヤの偏心を検出するものである。
【0003】
この動釣合試験を行う試験装置としては、たとえば特開2000−241303号記載の試験装置がある。上記公報記載の試験装置は、スピンドルハウジング内で玉軸受を介して回転可能に支持されているスピンドルにタイヤを取り付けて所定の回転数で回転させる。タイヤを回転させた時の振動状態は、スピンドルハウジングに取り付けられた荷重センサによって計測されている。
【0004】
このような試験装置においては、タイヤが取り付けられたスピンドルをベルト−プーリ機構によって駆動して動釣合試験を実施する。また、スピンドルを一定の回転数で回転させるために、このベルト−プーリ機構には、例えば布ベルトのような伸縮しにくいベルトを用いている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなベルトは、ベルトとプーリとの摩擦によって生じる振動がほとんど減衰することなくスピンドルに伝達され、前記荷重センサによる計測結果にノイズ成分が付与されるため、動釣合試験によって得られるタイヤの偏心状態の測定結果に誤差が含まれるという問題があった。
【発明の目的】
上述した事情に鑑み、本発明は回転するタイヤの動釣合を正確に測定可能な動釣合試験装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のタイヤの動釣合試験装置は、スピンドルハウジング表面に当接して設置された圧電素子によって、前記加振力が計測され、前記タイヤ及びスピンドルは、前記スピンドルの回転軸に垂直な所定方向に前記タイヤを第1の押圧荷重で押圧しながら回転する回転ドラムによって回転駆動される。
【0007】
従って、タイヤ及びスピンドルを回転駆動する際に伝達系に生ずる振動はタイヤのゴムによって吸収されるため、荷重センサである圧電素子による測定結果は伝達系に生ずる振動によるノイズがほとんど付与されない。
【0008】
なお、前記第1の押圧荷重は、前記回転ドラムと前記タイヤとの間に働く摩擦力が、前記回転ドラムが前記タイヤに対して空回りしない程度に働いていればよい。すなわち前記第1の押圧荷重は20〜100kgf(請求項2)であることが好ましく、さらに40〜60kgfであることが望ましい(請求項3)。
【0009】
また、前記圧電素子が、前記加振力の前記所定方向と前記スピンドルの回転軸とに垂直な成分を計測可能であるような構成としてもよい(請求項4)。このよう動釣合試験装置によれば、回転ドラムがタイヤを押圧する方向と垂直な方向に働く加振力を測定することによりタイヤを回転させた時の振動状態が計測されるため、回転ドラムがタイヤを押圧することによって生じる誤差成分を除去することが可能である。
【0010】
また、前記回転ドラムが100〜2000kgfで前記タイヤを押圧しながらタイヤを回転駆動し、タイヤに加わる負荷変動を計測することによってユニフォーミティ試験を実施可能としてもよい(請求項13)。
【0011】
また、前記圧電素子は、任意の方向に作用する力を直交3成分力として計測可能な3成分圧電素子であり、ユニフォーミティ試験時はRFV、LFV、TFVを同時に測定可能としてもよい(請求項14)。
【0012】
また、前記回転ドラムは、前記タイヤに対して離間可能であり、
前記タイヤの動釣合試験装置は、前記スピンドルに当接/離間可能なスピンドル駆動装置を有し、
前記スピンドル駆動装置は、前記スピンドル駆動装置が前記スピンドルに当接しているときに前記スピンドルを回転/停止可能であり、
前記スピンドル駆動装置は、前記回転ドラムが前記タイヤに対して離間しているときは、前記スピンドルに当接する構成としてもよい(請求項23)。
【0013】
すなわち、スピンドルにタイヤを取り付ける及び/またはスピンドルからタイヤを取り外す時に、停止している伝動ベルトとスピンドルのプーリとの摩擦力によってスピンドルが固定されるので、不具合無くスピンドルにタイヤを取り付ける及び/またはスピンドルからタイヤを取り外すことができる。また、スピンドル駆動装置は、スピンドルを回転させることができる。すなわち、スピンドル自身の偏芯により、動釣合試験の計測結果に含まれる誤差成分を除去するための較正試験を、このスピンドル駆動装置によってスピンドルを回転させることによりあらかじめ実施することが可能である。
【0014】
さらに、請求項1に記載の動釣合試験装置を用いて、
前記スピンドルに前記タイヤを取り付けるタイヤ取り付けステップと、
前記回転ドラムによって前記タイヤを第2の押圧荷重で押圧する第1のタイヤ押圧ステップと、
前記回転ドラムを回転駆動する回転ドラム回転ステップと、
前記タイヤの回転数が第1の回転数になるまで前記回転ドラムを加速する第1の回転ドラム変速ステップと、
前記タイヤの回転数が前記第1の回転数に到達した後、前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を前記第1の押圧荷重に変更する第2のタイヤ押圧ステップと、
前記タイヤに生じる加振力を測定する第1の測定ステップとを有するタイヤの動釣合試験方法を実施してもよい(請求項24)。
【0015】
このような構成とすると、タイヤに生じる加振力の測定を開始するまでの間、タイヤが回転ドラムに押圧されながら回転することにより確実にタイヤの回転軸がスピンドルの回転軸と一致する。従って、より正確な動釣合試験が可能となる。
【0016】
ここで、より確実にタイヤの回転軸がスピンドルの回転軸と一致させるために、好ましくは前記第2の押圧荷重が前記第1の押圧荷重の1〜10倍であり(請求項27)。さらに、より確実にタイヤの回転軸がスピンドルの回転軸と一致しかつ迅速に動釣合試験を開始できるようにするため、好ましくは前記第2の押圧荷重が前記第1の押圧荷重の2〜4倍である(請求項28)。
【0017】
さらに、請求項13に記載の動釣合試験装置を用いて、、
前記スピンドルに前記タイヤを取り付けるタイヤ取り付けステップと、
前記回転ドラムによって前記タイヤを第2の押圧荷重で押圧する第1のタイヤ押圧ステップと、
前記回転ドラムを回転駆動する回転ドラム回転ステップと、
前記タイヤの回転数が第1の回転数になるまで前記回転ドラムを加速する第1の回転ドラム変速ステップと、
前記タイヤの回転数が前記第1の回転数に到達した後、前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を前記第1の押圧荷重に変更する第2のタイヤ押圧ステップと、
前記タイヤに生じる加振力を測定する第1の測定ステップと、
前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を第3の押圧荷重に変更する第3のタイヤ押圧ステップと、
前記タイヤの回転数を第2の回転数に変更する第2の回転ドラム変速ステップと、
前記タイヤに加わる負荷変動を計測する第2の測定ステップと、を有するタイヤの動釣合およびユニフォーミティ試験方法を実施してもよい(請求項31)。
【0018】
このような構成とすることにより、タイヤの動釣合試験とユニフォーミティ試験とをタイヤの回転を止めることなく連続して実行可能となり、効率よくタイヤの動釣合試験とユニフォーミティ試験とを実施することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態のユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置1(以下、複合試験装置1とする)の基本構成を示す側面図である。なお、以下の説明では、図1に示すように「上」と「下」を定義するが、複合試験装置1の構成は上下逆であっても良く、あるいは横置きであっても良い。
【0020】
複合試験装置1の装置フレームは、ベース50と、ベース50から鉛直上方に延びる支柱52と、支柱52に支えられた天板54とから成っている。ベース50には、ホイールつきのタイヤCを保持して回転させるスピンドル120が取り付けられている。
【0021】
複合試験装置1は、タイヤCのホイールをチャックすることによってタイヤCを保持するよう構成されている。まず、このタイヤCを支持するための構成について説明する。
【0022】
図2は、一般的なホイール付きタイヤCの断面図(a)と正面図(b)である。ホイールWは、タイヤを取り付けるリム部Rと、車軸のハブなどに取り付けられるディスク部Dにより構成されている。ディスク部Dの中心にはハブ穴Hが形成されている。又、このハブ穴の周囲には、複数個(ここでは4個)のボルト穴Bが形成されている。
【0023】
図3は、ホイール付きタイヤCを保持する場合のスピンドル120の側断面図である。スピンドル120は、中空部120aとブラケット部120bからなる。また、スピンドル120のブラケット部120bの上端は水平方向に突出してフランジ部120eを成す。スピンドル120はスピンドルハウジング110によって(複列円筒ころ軸受112a及び112b、及び組合せアンギュラ玉軸受113を介して)回転可能に支持されている。ここで、複列円筒ころ軸受112a及び112bはラジアル方向よりスピンドル軸を支持し、また組合せアンギュラ玉軸受113はラジアル方向とスラスト方向の双方よりスピンドル軸を支持する。
【0024】
スピンドル120のフランジ部120eには引き込みシリンダユニット600が図示しないボルトによって固定されている。引き込みシリンダユニット600の上端部には、ホイール付きタイヤCのホイールWのディスク部Dに当接する当接面603が設けられている。
【0025】
また、当接面603の中央部にはトップアダプタ500の挿入シャフト503が摺動可能に装着されるシャフト係合孔604が穿孔されている。さらに、当接面603のシャフト係合孔604周縁部は所定高さ上方に突出して円環形状の突出部605を成す。突出部605の外径はホイール付きタイヤCのホイールWのハブ穴Hと略同一であるので、ハブ穴Hに突出部605が嵌入されるようホイール付きタイヤCを当接面603上に設置することにより、ホイール付きタイヤCはスピンドル120と同軸になるよう位置ぎめされる。
【0026】
引き込みシリンダユニット600の上方には、ホイールWを当接面603に押しつけるトップアダプタ500が設けられている。トップアダプタ500は、ホイールのボルト穴Bの内部のブシュに係合する複数の(ここでは4本)ピン501と、これら複数のピンを突設した円板502からなっている。さらに、円板502の中心部からは、引き込みシリンダユニット600の内部に軸方向に挿入される挿入シャフト503が下方に延びている。図3では、トップアダプタ500の挿入シャフト503は引き込みシリンダユニット600の内部に挿入されている。
【0027】
さらに、インサーターユニット200によってトップアダプタ500を昇降させるため、円板502の上方には円柱形状の取付部材510が形成されていてる。取付部材510の先端には、インサーターユニット200のチャック爪210に外側から係合される係合フランジ部520が設けられている。
【0028】
また、図3に示すように、挿入シャフト503を引き込みシリンダユニット600の内部に引き込むため、引き込みシリンダユニット600の内部の気室620には軸方向に摺動可能な円盤状のピストン610が設けられている。さらに、ピストン610がスピンドルの軸方向に摺動できるよう、ピストン610の中心部からは引き込みシリンダユニット600の内部に軸方向に挿入されるガイドシャフト613が下方に延びている。ガイドシャフト613が引き込みシリンダユニット600の下面に穿孔されたガイドシャフト係合孔606に摺動可能に係合することにより、ピストン610はスピンドル120の中心軸に対して常に略垂直に保たれる。なお、ガイドシャフト613の先端はガイドシャフト係合孔606を通過してスピンドル120のブラケット部120bに挿置される。
【0029】
また、ピストン610をスピンドル120の中心軸方向に移動させるため、ガイドシャフト613およびピストン610には、スピンドル120のブラケット部120bから気室620のピストン610より上側の部分621に空気を供給するエア経路614が形成されている。
【0030】
同様に、ピストン610をスピンドル120の中心軸方向に移動させるため、シリンダユニット600の下面には、スピンドル120のエア経路135から気室620のピストン610より下側の部分622に空気を供給するエア経路615が形成されている。
【0031】
ここで、スピンドル120は、その中空部120aの下端に設けられたロータリージョイント145から空気を気室620に送り込むよう構成されている。そのため、スピンドル120の中空部120aには、この中空部120aを上下に貫通するエアパイプ115が設けられている。エアパイプ115の上端部はフランジ116によりエアパイプ115に固定され、下端部はロータリージョイント145に連結されている。
【0032】
ロータリージョイント145には、エアパイプ115に空気を送り込むためのエアホース132が連結されている。エアホース132からロータリージョイント145を経由して送り込まれた空気は、エアパイプ115を上方に抜け、ブラケット部120b内に形成されたエア通路138にさらに抜け、切換弁131に到達する。切換弁131はエア通路138に抜けた空気をブラケット部120bかスピンドル120のエア経路135のどちらに送るかを切り替えるものである。
【0033】
従って、切換弁131を操作してエア通路138に抜けた空気をブラケット部120bに送ることにより、気室620のピストン610より上側の部分621の内圧が上がり、ピストン610は降下する。一方切換弁131を操作してエア通路138に抜けた空気をスピンドル120のエア経路135に送ることにより、気室620のピストン610より下側の部分622の内圧が上がり、ピストン610は上昇する。
【0034】
ピストン610の上面には挿入シャフト連結部630が形成されている。挿入シャフト連結部630と上述の挿入シャフト503とはいわゆるコレットチャックによりチャックされるよう構成されている。即ち、挿入シャフト連結部630には、挿入シャフト503を挿入するための挿入孔631が形成されており、挿入シャフト503の外周と挿入孔631の間の壁632には、ボール633を保持する保持溝634が形成されている。保持溝634は、ボール633を脱落不能に且つ壁厚方向に移動可能に保持するよう構成されている。又、壁632の厚みはボール633の外径よりも小さいため、ボール633は挿入孔631の内部に突出するか、連結部630の外周よりも外側に突出するかのいずれかの状態にある。
【0035】
連結部630の外周は引き込みシリンダユニット600の連結部係合内周壁641に囲まれている。連結部係合内周壁641には、周方向に延びる溝(他よりも内径の大きな部分)642が形成されている。連結部630に保持されたボール633が溝642と同じ高さにある時には、ボール633は連結部630の外周よりも外側に突出する余地がある。この状態で、挿入シャフト503を連結部630の挿入孔631に(ボール633に邪魔されずに)挿入することができる。
【0036】
挿入シャフト503を連結部630の挿入孔631に挿入した後、気室620のピストン610より上側の部分621にエアを送り、ピストン610ごと連結部630を下方に移動させると、(連結部630よりも外側に突出できなくなった)ボール633が挿入孔631の内側に突出し、挿入シャフト503の先端部に形成された係合溝503aに係合する。これにより、図2のように挿入シャフト503は、引き込みシリンダユニット600内で確実にチャックされる。又、この時、トップアダプタ500のピン501はホイールWのボルト穴Bに係合しており、ホイール付きタイヤCを引き込みシリンダユニット600の当接面603に対して押圧している。
【0037】
一方、この状態から気室620のピストン610より下側の部分622にエアを送り、図4のようにピストン610ごと連結部630を上方に移動させると、(連結部630よりも外側に突出できなくなった)ボール633と係合溝503aの係合が解除される。従って、トップアダプタ500のピン501によるホイール付きタイヤCの引き込みシリンダユニット600の当接面603に対する押圧状態が解除される。
【0038】
複列円筒ころ軸受112aをスピンドル120に嵌入する方法を図5を用いて説明する。スピンドル120のブラケット部120bには方形断面のカラー121aが嵌入されている。ここでカラー121aの上面はブラケット部120bの上端に形成されたフランジ部の下面に当接する。
【0039】
ここで、ブラケット部120bの、複列円筒ころ軸受112aと係合する部分の外周は上方に向かって太くなるテーパ面120dを形成している。また、複列円筒ころ軸受112aの内周は、テーパ面120dと同一勾配の、上方に向かって太くなるテーパ状に形成されている。また、テーパ面120dの上端部の径は複列円筒ころ軸受112aの内周の径よりもわずかに大きい。
【0040】
さらに、複列円筒ころ軸受112aと組合せアンギュラ玉軸受113との間には方形断面のカラー121bが嵌入されている。ここでカラー121bの上面は複列円筒ころ軸受112aの下端に当接する。同様に、カラー121bの下面は組合せアンギュラ玉軸受113の上端に当接する。さらに、ブラケット部120bには方形断面のカラー121cが嵌入されている。ここで、カラー121cの上面は組合せアンギュラ玉軸受113の下端に当接する。
【0041】
さらに、ブラケット部120bにはおねじ部120cが螺設されている。なお、おねじ部120cはカラー121a、複列円筒ころ軸受112a、カラー121b、組合せアンギュラ玉軸受113およびカラー121cをブラケット部120bに嵌入したときのカラー121cの下面より下方に螺接されている。
【0042】
ここで、カラー121a、複列円筒ころ軸受112a、カラー121b、組合せアンギュラ玉軸受113およびカラー121cをブラケット部120bに順次嵌入する。なお、このとき複列円筒ころ軸受112aはブラケット部120bに嵌入される。
【0043】
次いで、おねじ部120cと螺接可能なめねじ部が内周に形成された付勢ナット114aをおねじ部120cに螺着し、さらに所定のトルクで締め付けることにより、複列円筒ころ軸受112aは上方に押し込まれる。次いで、付勢ナット114aのゆるみを防止するため、おねじ部120cにゆるみ止めナット114bを螺着し、ゆるみ止めナット114bの上面を付勢ナット114aの下面に対して付勢させる。
【0044】
前述のようにテーパ面120dの上端部の径は複列円筒ころ軸受112aの内周の径よりもわずかに大きいので、この結果、テーパ面120dと複列円筒ころ軸受112aの内周は密着する。よって、スピンドル120と複列円筒ころ軸受112aの内輪が完全に一体化されるのでスピンドル120と複列円筒ころ軸受112aとの間のガタツキが防止される。さらに、組合せアンギュラ玉軸受113の内輪と鋼球、および鋼球と外輪とのクリアランスが最小限に抑えられるため、組合せアンギュラ玉軸受113の内輪と鋼球、および鋼球と外輪との間のガタツキが防止される。
【0045】
なお、複列円筒ころ軸受112bをスピンドル120に嵌入する方法は複列円筒ころ軸受112aをスピンドル120に嵌入する方法と同様である。ここで、複列円筒ころ軸受112bにかかるラジアル方向の荷重は複列円筒ころ軸受112aにかかるラジアル方向の荷重と比べて小さいので、付勢ナットが直接複列円筒ころ軸受112bを付勢するようにすればよく、ゆるみ止めナットは使用しない。すなわち、複列円筒ころ軸受112bをスピンドル120の中空部120aに嵌入した後、中空部120aの外周に螺接されたおねじ部に付勢ナット114cを螺着する。
【0046】
スピンドルハウジング110は、角柱形状の部材であり、その中央部スラスト方向に複列円筒ころ軸受112a及び112b、及び組合せアンギュラ玉軸受113を装着可能な貫通孔が穿孔されている。また、複合試験装置1の装置フレームから延出する図示しない支持軸によって、スピンドルハウジング110はベース50に剛体支持されている。
【0047】
タイヤCおよびスピンドル120を回転させるには、スピンドル120の側方に設けられた回転ドラム30を用いる。回転ドラム30は、タイヤCに対して近接/離間する方向に延びるレール31の上をスライド可能な可動ハウジング32に搭載され、図示しないモータにより駆動されるラックピニオン機構35(ピニオン36・ラック38)によってタイヤCに対して近接/離間方向に移動する。
また、回転ドラム30は図示しないモータによって任意の回転数で回転可能である。
【0048】
また、スピンドル120の下端には、回転ドラム30がタイヤCに当接していない時にスピンドル120を回転または停止させるため、プーリ140が取り付けられている。また、ベース50からシリンダ143が水平に延出している。ここでシリンダ143の基端側はベース50に固定され、また自由端側には駆動モータ142が固定されている。さらに、スピンドル駆動モータ142の回転軸には駆動プーリ144がスピンドル120のプーリ140と同じ高さに取り付けられている。シリンダ143は図示しない駆動装置によって水平方向に伸縮可能であり、従って駆動プーリ144はスピンドルに向かって水平に進退可能である。
すなわち、駆動プーリ144はスピンドル120のプーリ140に対して離接自在である。また、駆動モータ142は駆動プーリ144が自然に回転するのを防止する、ブレーキ手段を備えている。
【0049】
本発明の実施の形態においては、ユニフォーミティ試験における上記負荷の変動および動釣合試験における上記加振力はスピンドルハウジング110の一側面の4箇所に設置された3軸圧電素子185によって計測される。
【0050】
圧電素子185は、例えばKISTLER社製水晶式圧電式力センサ9067のような円筒形状のセンサであり、任意の方向に印加された荷重を直交3成分力として検出し、電気信号に変換する。なお、圧電素子185の測定範囲はその円筒軸方向(すなわち、ユニフォーミティ試験時に回転ドラムがタイヤを押圧する方向)成分がおよそ0〜20000kgf、他の2成分がおよそ−2000〜2000kgfである。また、スピンドル120が受ける荷重を正確に計測するため、図3に示されるように、圧電素子185はスピンドルハウジング110と一体化されている。
【0051】
すなわち、圧電素子185をスピンドルハウジング110と一体化させるために、圧電素子固定プレート102とスピンドルハウジング110の一側面との間に圧電素子185は挟持されている。圧電素子固定プレート102の圧電素子185が当接している箇所には、圧電素子固定プレート102の板厚方向に圧電素子185の穴部と略同径の貫通孔102aが穿孔されている。同様に、スピンドルハウジング110の圧電素子185が当接している箇所には、圧電素子185が取り付けられるスピンドルハウジング110の一側面の板厚方向に圧電素子185の穴部と略同径の貫通孔110aが穿孔されている。なお、スピンドルハウジング110の貫通孔110aの内周にはめねじが螺刻されている。
【0052】
また、スピンドルハウジング110の貫通孔110aのめねじと螺接可能なするおねじが全側面にわたって螺刻された円柱形上のバー186が、圧電素子固定プレート102の貫通孔102aおよび圧電素子185に挿通されている。さらにバー186はスピンドルハウジング110の貫通孔110aに螺嵌されている。なお、バー186の先端部は複列円筒ころ軸受112aまたは112bと当接している。
【0053】
ここで、バー186の圧電素子固定プレート102より突出している部分(図3中左側)はナット187が螺着されている。ナット187は所定のトルクで締め上げられており、その結果ナット187は約5000kgfの軸力で圧電素子固定プレート102を押圧する。従って、圧電素子185は、圧電素子固定プレート102とスピンドルハウジング110の一側面との間に約5000kgfの力で挟持され、圧電素子固定プレート102及びスピンドルハウジング110と一体化する。
【0054】
トップアダプタ500を上下に駆動して、トップアダプタ500の挿入シャフト503を引き込みシリンダユニット600の挿入孔631に挿入する(あるいは引き抜く)インサーターユニット200は、図1に示す天板54のさらに上方に配置された昇降ハウジング60に取り付けられている。昇降ハウジング60は、4組の鉛直方向に延びるリニアガイド61によって上下動可能に支持されている。また、昇降ハウジング60はサーボモータ66によって駆動されるボールねじ65と、昇降ハウジング60外面に設けられたボールねじ65に螺合するねじ孔が穿孔されたアーム部67によって上下に駆動される。
【0055】
図6は、インサーターユニット200の構造を示す側面図である。インサーターユニット200は、略円筒形状のユニット本体240を有している。ユニット本体240は、略円筒形状のユニット本体240とスピンドル120とが同軸に(中心軸が一直線上に並ぶように)なるように昇降ハウジング60に取り付けられている。
【0056】
ユニット本体240の下部にはトップアダプタ500の係合フランジ部520に外側から係合する3本(図6中では2本のみ記載)のチャック爪210が設けられている。チャック爪210は図示しないバネ部材によってユニット本体240のラジアル方向外側に向けて付勢されている。
【0057】
また、チャック爪210はエア圧によりユニット本体240のラジアル方向に駆動される。すなわち、ユニット本体240内に備えられた図示しないエア供給口にエアを供給すると、このエアはチャック爪210をユニット本体240のラジアル方向内側に向けて付勢する。従ってユニット本体240にエアを供給することにより、チャック爪210がユニット本体240のラジアル方向内側に移動し、トップアダプタ500の係合フランジ部520をチャックする。一方この状態からユニット本体240よりエアを抜くと、バネ部材の付勢力によってチャック爪210はユニット本体240のラジアル方向外側に移動し、チャックが解除される。
【0058】
以上のように構成された複合試験装置1によるタイヤTの保持は以下のようにして行われる。まずインサーターユニット200のユニット本体240にエアを供給してチャック爪210でトップアダプタ500をチャックし、ボールねじ65を駆動して昇降ハウジング60を上昇させてトップアダプタ500を引き込みシリンダユニット600から引き抜く。次いで、引き込みシリンダユニット600にタイヤCをセットした後、ボールねじ65を再び駆動してトップアダプタ500をシリンダユニット600に挿着する。次いで、インサーターユニット200のユニット本体240からエアを抜いてチャック爪210によるチャックを解除し、トップアダプタ500がスピンドル120に伴って回転できるようにする。
【0059】
次に、図7のタイムチャートを参照して、複合試験装置1を用いた動釣合試験とユニフォーミティ試験について説明する。本発明の実施の形態においては、1つのタイヤについて、動釣合試験、JASO C607規格によるユニフォーミティ試験を連続して実施するときの、横軸に経過時間、縦軸にタイヤCの回転数をとったタイムチャートである。なお、以下の一連の試験は複合試験装置1の図示しないコンピュータによって実行されるプログラムによって制御される。
【0060】
まず最初に、シリンダ143を駆動して駆動プーリ144をスピンドル120のプーリ140に当接させ、さらに駆動モータ142のブレーキ手段により、スピンドル120が自然に回転するのを防止する。次いで、インサータユニット200を用いてタイヤCを保持する。
【0061】
次いで、ラックピニオン機構35によってこの回転ドラム30をタイヤCに当接させる。次いでに回転ドラム30をタイヤCに150kgfの力で押し付ける(図7:S101(0sec))。次いで、この状態で回転ドラム30を回転させ(従って回転ドラム30に当接しているタイヤCも回転ドラム30に伴って回転する)、タイヤCの回転数が1000rpmになるまで回転ドラム30を加速する(図7:S102(0〜2sec))。次いで、回転ドラム30がタイヤCを押し付ける押圧荷重を50kgfにする(図7:S103(2〜3sec))。
【0062】
次いで、スピンドル120の回転中に圧電素子185にかかる負荷の変動を検出する(図7:S104(3〜6sec))。圧電素子185は直交3成分を計測可能であるが、動釣合を計算する際に必要なのは任意の水平方向にかかる成分である。本発明の実施の形態においては、回転ドラム30からタイヤCに加わる荷重の影響を除去するために、圧電素子185の円筒軸方向に垂直な方向に印加される負荷変動を検出している。検出された負荷変動に基づいて動釣合を計算する方法は公知であるため、説明は省略する。
【0063】
次いで、回転ドラム30がタイヤCを押し付ける押圧荷重を500kgfとし、さらに回転ドラム30を減速し、タイヤCを60rpmで回転させ(図7:S105(6〜9sec))JASO C607規格によるユニフォーミティ試験を実施する。そして、圧電素子185によりタイヤCが受ける負荷変動を検出する(図7:S106(9〜12sec))。検出された負荷変動に基づいてユニフォーミティを計算する方法は公知であるため、説明は省略する。
【0064】
次いで、タイヤCおよび回転ドラム30の回転を一端停止し、さらに反転させてタイヤCを60rpmで回転させる(図7:S107(12〜13sec))。次いで、慣らし運転を行う(図7:S108(13〜15sec))。次いで、圧電素子185によりタイヤCが受ける負荷変動を検出し(図7:S109(15〜18sec)、検出された負荷変動に基づいてユニフォーミティを計算する。次いで、タイヤCおよび回転ドラム30を減速し(図7:S110(18〜19sec))、回転を停止する(図7:S111(19sec))。
【0065】
複合試験装置1は、JASO C607規格によるユニフォーミティの計算結果に基づいてタイヤTのどの部分をどれだけ削るかを算出し、図示しない切削装置によってタイヤTの切削を行う。同様に、複合試験装置1は、動釣合の計算結果に基づいてタイヤTのどの部分にバランスウエイトを載せるべきかを算出し、図示しないマーキング装置によって、当該箇所にマーキングを施す。
【0066】
なお、この実施形態の複合測定装置1は上記のようなホイール付きタイヤのみにとどまらず、ホイール装着前のタイヤに対してもユニフォーミティと動釣合の両方を測定することができる。ホイール装着前のタイヤに対して試験を行う場合は、トップアダプタの代わりに上部リムが固定されたロックシャフトを、また引き込みシリンダユニット600の代わりに下部リムが上端に固定された中空シャフトを用いる。すなわち、上部リムと下部リムとがタイヤを挟持する。また、上部リムと下部リムとがタイヤを挟持した後にエア経路135を介してタイヤに空気をインフレートすることができる。
【0067】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動釣合試験装置によれば、回転するタイヤの動釣合を正確に測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による、タイヤの動釣合試験とユニフォーミティ試験とを実施可能な複合試験装置の側面図である。
【図2】一般的なホイール付きタイヤの断面図と正面図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるスピンドルの側断面図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるスピンドルの側断面図である。
【図5】本発明の実施の形態のスピンドルおよびロックシャフトの、ロック部材周辺における一部切断した斜視図である。
【図6】本発明の実施の形態のインサーターユニットの構造を示す側面図である。
【図7】本発明の実施の形態の複合試験装置を用いて動釣合試験およびJASO C607規格によるユニフォーミティ試験を行うときの、タイヤの回転数を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
1 複合試験装置
30 回転ドラム
50 ベース
60 昇降ハウジング
65 ボールねじ
66 サーボモータ
67 アーム部
102 圧電素子固定プレート
110 スピンドルハウジング
112a 複列円筒ころ軸受
112b 複列円筒ころ軸受
113 組合せアンギュラ玉軸受
114 カラー
120 スピンドル
120b ブラケット部
120c おねじ部
120d テーパ面
140 プーリ
142 スピンドル駆動モータ
143 シリンダ
185 圧電素子
187 ナット
200 インサータユニット
240 ユニット本体
210 チャック爪
500 トップアダプタ
501 ピン
503 挿入シャフト
520 係合フランジ部
600 引き込みシリンダユニット
604 シャフト係合孔
610 ピストン
613 ガイドシャフト
614 エア経路
615 エア経路
620 気室
630 挿入シャフト連結部
631 挿入孔
633 ボール
634 保持溝
Claims (12)
- 回転可能なスピンドルに取り付けられたタイヤを、前記スピンドルごと回転させて前記タイヤに生じる加振力を測定する、タイヤの動釣合試験装置であって、
前記スピンドルは剛体支持されたスピンドルハウジング内で回転自在に支持されており、
前記スピンドルハウジング表面に当接して設置された圧電素子によって、前記加振力が計測され、
前記タイヤ及びスピンドルは、前記スピンドルの回転軸に垂直な所定方向に前記タイヤを第1の押圧荷重で押圧しながら回転する回転ドラムによって回転駆動されることを特徴とする、タイヤの動釣合試験装置。 - 前記圧電素子は、前記加振力の前記所定方向と前記スピンドルの回転軸とに垂直な成分を計測可能であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤの動釣合試験装置。
- 前記スピンドルに前記タイヤを取り付けるタイヤ取り付け手段と、
前記回転ドラムによって前記タイヤを第2の押圧荷重で押圧する第1のタイヤ押圧手段と、
前記回転ドラムを回転駆動する回転ドラム回転手段と、
前記タイヤの回転数が第1の回転数になるまで前記回転ドラムを加速する第1の回転ドラム変速手段と、
前記タイヤの回転数が前記第1の回転数に到達した後、前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を前記第1の押圧荷重に変更する第2のタイヤ押圧手段と、
前記タイヤに生じる加振力を測定する第1の測定手段とを有することを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のタイヤの動釣合試験装置。 - 前記スピンドルに前記タイヤを取り付けるタイヤ取り付け手段と、
前記回転ドラムによって前記タイヤを第2の押圧荷重で押圧する第1のタイヤ押圧手段と、
前記回転ドラムを回転駆動する回転ドラム回転手段と、
前記タイヤの回転数が第1の回転数になるまで前記回転ドラムを加速する第1の回転ドラム変速手段と、
前記タイヤの回転数が前記第1の回転数に到達した後、前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を前記第1の押圧荷重に変更する第2のタイヤ押圧手段と、
前記タイヤに生じる加振力を測定する第1の測定手段と、
前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を第3の押圧荷重に変更する第3のタイヤ押圧手段と、
前記タイヤの回転数を第2の回転数に変更する第2の回転ドラム変速手段と、
前記タイヤに加わる負荷変動を計測する第2の測定手段と、を有することを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれかに記載のタイヤの動釣合試験装置。 - 請求項1に記載の動釣合試験装置を用いたタイヤの動釣合試験方法であって、
前記スピンドルに前記タイヤを取り付けるタイヤ取り付けステップと、
前記回転ドラムによって前記タイヤを第2の押圧荷重で押圧する第1のタイヤ押圧ステップと、
前記回転ドラムを回転駆動する回転ドラム回転ステップと、
前記タイヤの回転数が第1の回転数になるまで前記回転ドラムを加速する第1の回転ドラム変速ステップと、
前記タイヤの回転数が前記第1の回転数に到達した後、前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を前記第1の押圧荷重に変更する第2のタイヤ押圧ステップと、
前記タイヤに生じる加振力を測定する第1の測定ステップとを有することを特徴とする、タイヤの動釣合試験方法。 - 前記第1の押圧荷重が20〜100kgfであることを特徴とする、請求項5に記載のタイヤの動釣合試験方法。
- 前記第2の押圧荷重が前記第1の押圧荷重の1〜10倍であることを特徴とする、請求項5又は請求項6に記載のタイヤの動釣合試験方法。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載の動釣合試験装置を用いたタイヤの動釣合およびユニフォーミティ試験方法であって、
前記スピンドルに前記タイヤを取り付けるタイヤ取り付けステップと、
前記回転ドラムによって前記タイヤを第2の押圧荷重で押圧する第1のタイヤ押圧ステップと、
前記回転ドラムを回転駆動する回転ドラム回転ステップと、
前記タイヤの回転数が第1の回転数になるまで前記回転ドラムを加速する第1の回転ドラム変速ステップと、
前記タイヤの回転数が前記第1の回転数に到達した後、前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を前記第1の押圧荷重に変更する第2のタイヤ押圧ステップと、
前記タイヤに生じる加振力を測定する第1の測定ステップと、
前記回転ドラムによる前記タイヤへの押圧荷重を第3の押圧荷重に変更する第3のタイヤ押圧ステップと、
前記タイヤの回転数を第2の回転数に変更する第2の回転ドラム変速ステップと、
前記タイヤに加わる負荷変動を計測する第2の測定ステップと、を有することを特徴とする、タイヤの動釣合およびユニフォーミティ試験方法。 - 前記第1の回転数が60〜3300rpmであることを特徴とする、請求項8に記載のタイヤの動釣合およびユニフォーミティ試験方法。
- 前記第3の押圧荷重が100〜2000kgfであることを特徴とする、請求項8又は請求項9に記載のタイヤの動釣合およびユニフォーミティ試験方法。
- 前記第2の回転数が60rpmであることを特徴とする、請求項8から請求項10のいずれかに記載のタイヤの動釣合およびユニフォーミティ試験方法。
- 請求項1に記載の動釣合試験装置を制御するコンピュータに、請求項5から請求項11のいずれかに記載の方法の各ステップを実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
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