JP4547107B2 - タイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、回転しているタイヤが発生する力のばらつきを測定するユニフォーミティ試験と、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。ユニフォーミティ試験は、タイヤの外周面に回転ドラムを押し当てた状態でタイヤを回転させ、タイヤの径方向とスラスト方向の負荷変動を測定するよう構成されている。また、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】
このユニフォーミティ試験や動釣合試験を行う試験装置としては、たとえば特開平１１−１８３２９８号記載のタイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置がある。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。
【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及びユニフォーミティ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及びユニフォーミティ試験装置は、前記スピンドルが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、動釣合試験時は、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、第１の回転数で駆動され、ユニフォーミティ試験時は、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２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、第２の回転数で駆動され、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、前記第１の押圧荷重は前記第２の押圧荷重よりも小さく、前記第２の回転数は６０〜３３００ｒｐｍである。
【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】
また、このような構成とすることにより、ユニフォーミティ試験時にタイヤに加わる負荷とと動釣合試験時にタイヤに発生する加振力とをスピンドル側に設置された圧電素子にて計測することが可能となり、試験装置の構成を簡素なものとすることができる。
【０００９】
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成分圧電素子であるため、ユニフォーミティ試験時はＲＦＶ、ＬＦＶ、ＴＦＶを同時に測定可能である。
【００１０】
また、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となるため、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。従って、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。
【００１１】
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）。
【００１２】
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する構成としてもよい（請求項４）。
【００１３】
また、好ましくは前記第２の回転数は７５０〜１４００ｒｐｍである（請求項５）。
【００１４】
前記第１の回転数と前記第２の回転数が等しい構成とすることにより、動釣合試験を実施後すぐに（スピンドルの回転数を変えることなく）ユニフォーミティ試験を実施可能となるため、短い測定時間で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。
【００１５】
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１５）。
【００１６】
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。
【００１７】
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３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前記第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２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及びユニフォーミティ試験方法を実施してもよい（請求項１６）。
【００１８】
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。
【００１９】
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３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１７）。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３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１８）。
【００２０】
さらに、上記の動釣合及びユニフォーミティ試験方法が、前記第２の測定ステップの実行後、前記タイヤの回転数を第３の回転数に変更する第３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さらに計測する第３の測定ステップと、をさらに有する構成とすることにより、動釣合試験と複数種類の回転数で回転するタイヤのユニフォーミティ試験とを連続して実施することができる（請求項１９）。
【００２１】
なお、好ましくは前記第３の回転数は６０ｒｐｍであり、従って動釣合及びユニフォーミティ試験方法によって高速ユニフォーミティ試験とＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験が連続して実施される（請求項２０）。
【００２２】
【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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、高速ユニフォーミティ試験、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。なお、図７は横軸に経過時間、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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））。
【００６５】
本発明の実施の形態においては、回転ドラム３０の回転の開始からタイヤＣの回転数が１０００ｒｐｍになるまでに要する時間は２秒である。また、タイヤＣの回転数が１０００ｒｐｍになった後、回転ドラム３０がタイヤＣを押し付ける押圧荷重が５０ｋｇｆになるまでに要する時間は１秒である。従って、タイヤＣの加振力の測定開始までにタイヤＣは水平方向に５０〜１５０ｋｆｇの荷重を受けながら３０回以上回転する。その結果、タイヤＣは下方に押し込まれ、タイヤＣの回転軸とスピンドル１２０の回転軸とが一致するようになる。
【００６６】
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。
【００６７】
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として、高速ユニフォーミティ試験を行う（図７：Ｓ１０５（６〜１１ｓｅｃ））。
高速ユニフォーミティ試験時のタイヤＣの回転数は動釣合試験時のタイヤＣの回転数と同一である。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。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。
【００６８】
次いで、ＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験を実施する。すなわち回転ドラム３０を減速し、タイヤＣを６０ｒｐｍで回転させる（図７：Ｓ１０６（１１〜１４ｓｅｃ））。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：Ｓ１０７（１４〜１７ｓｅｃ））。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。
【００６９】
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：Ｓ１０８（１７〜１８ｓｅｃ））。次いで、慣らし運転を行う（図７：Ｓ１０９（１８〜２０ｓｅｃ））。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：Ｓ１１０（２０〜２３ｓｅｃ））、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：Ｓ１１１（２３〜２４ｓｅｃ））、回転を停止する（図７：Ｓ１１２（２４ｓｅｃ））。
【００７０】
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および高速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。
【００７１】
なお、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、高速ユニフォーミティ試験、ＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験を連続して実施しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図７のＳ５の工程を省略し、動釣合試験終了後ただちにＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験が行われる構成としてもよい。
【００７２】
図８は、１つのタイヤについて、動釣合試験と高速ユニフォーミティ試験を連続して実施する時の、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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８：Ｓ２０１（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８：Ｓ２０２（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８：Ｓ２０３（２〜３ｓｅｃ））。
【００７５】
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８：Ｓ２０４（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。
【００７６】
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として、高速ユニフォーミティ試験を行う（図８：Ｓ２０５（６〜１１ｓｅｃ））。
高速ユニフォーミティ試験時のタイヤＣの回転数は動釣合試験時のタイヤＣの回転数と同一である。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。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。
【００７７】
次いで、タイヤＣおよび回転ドラム３０を減速し（図８：Ｓ２０６（１１〜１３ｓｅｃ））、回転を停止する（図８：Ｓ２０７（１３ｓｅｃ））。
【００７８】
複合試験装置１は、高速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。
【００７９】
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。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動釣合およびユニフォーミティ試験装置によれば、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、高速ユニフォーミティ試験および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。
【図８】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高速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
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、回転しているタイヤが発生する力のばらつきを測定するユニフォーミティ試験と、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。ユニフォーミティ試験は、タイヤの外周面に回転ドラムを押し当てた状態でタイヤを回転させ、タイヤの径方向とスラスト方向の負荷変動を測定するよう構成されている。また、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】
このユニフォーミティ試験や動釣合試験を行う試験装置としては、たとえば特開平１１−１８３２９８号記載のタイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置がある。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。
【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及びユニフォーミティ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及びユニフォーミティ試験装置は、前記スピンドルが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、動釣合試験時は、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、第１の回転数で駆動され、ユニフォーミティ試験時は、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２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、第２の回転数で駆動され、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、前記第１の押圧荷重は前記第２の押圧荷重よりも小さく、前記第２の回転数は６０〜３３００ｒｐｍである。
【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】
また、このような構成とすることにより、ユニフォーミティ試験時にタイヤに加わる負荷とと動釣合試験時にタイヤに発生する加振力とをスピンドル側に設置された圧電素子にて計測することが可能となり、試験装置の構成を簡素なものとすることができる。
【０００９】
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成分圧電素子であるため、ユニフォーミティ試験時はＲＦＶ、ＬＦＶ、ＴＦＶを同時に測定可能である。
【００１０】
また、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となるため、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。従って、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。
【００１１】
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）。
【００１２】
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する構成としてもよい（請求項４）。
【００１３】
また、好ましくは前記第２の回転数は７５０〜１４００ｒｐｍである（請求項５）。
【００１４】
前記第１の回転数と前記第２の回転数が等しい構成とすることにより、動釣合試験を実施後すぐに（スピンドルの回転数を変えることなく）ユニフォーミティ試験を実施可能となるため、短い測定時間で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。
【００１５】
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１５）。
【００１６】
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。
【００１７】
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３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前記第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２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及びユニフォーミティ試験方法を実施してもよい（請求項１６）。
【００１８】
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。
【００１９】
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３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１７）。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３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１８）。
【００２０】
さらに、上記の動釣合及びユニフォーミティ試験方法が、前記第２の測定ステップの実行後、前記タイヤの回転数を第３の回転数に変更する第３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さらに計測する第３の測定ステップと、をさらに有する構成とすることにより、動釣合試験と複数種類の回転数で回転するタイヤのユニフォーミティ試験とを連続して実施することができる（請求項１９）。
【００２１】
なお、好ましくは前記第３の回転数は６０ｒｐｍであり、従って動釣合及びユニフォーミティ試験方法によって高速ユニフォーミティ試験とＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験が連続して実施される（請求項２０）。
【００２２】
【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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、高速ユニフォーミティ試験、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。なお、図７は横軸に経過時間、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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））。
【００６５】
本発明の実施の形態においては、回転ドラム３０の回転の開始からタイヤＣの回転数が１０００ｒｐｍになるまでに要する時間は２秒である。また、タイヤＣの回転数が１０００ｒｐｍになった後、回転ドラム３０がタイヤＣを押し付ける押圧荷重が５０ｋｇｆになるまでに要する時間は１秒である。従って、タイヤＣの加振力の測定開始までにタイヤＣは水平方向に５０〜１５０ｋｆｇの荷重を受けながら３０回以上回転する。その結果、タイヤＣは下方に押し込まれ、タイヤＣの回転軸とスピンドル１２０の回転軸とが一致するようになる。
【００６６】
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。
【００６７】
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として、高速ユニフォーミティ試験を行う（図７：Ｓ１０５（６〜１１ｓｅｃ））。
高速ユニフォーミティ試験時のタイヤＣの回転数は動釣合試験時のタイヤＣの回転数と同一である。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。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。
【００６８】
次いで、ＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験を実施する。すなわち回転ドラム３０を減速し、タイヤＣを６０ｒｐｍで回転させる（図７：Ｓ１０６（１１〜１４ｓｅｃ））。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：Ｓ１０７（１４〜１７ｓｅｃ））。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。
【００６９】
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：Ｓ１０８（１７〜１８ｓｅｃ））。次いで、慣らし運転を行う（図７：Ｓ１０９（１８〜２０ｓｅｃ））。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：Ｓ１１０（２０〜２３ｓｅｃ））、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：Ｓ１１１（２３〜２４ｓｅｃ））、回転を停止する（図７：Ｓ１１２（２４ｓｅｃ））。
【００７０】
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および高速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。
【００７１】
なお、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、高速ユニフォーミティ試験、ＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験を連続して実施しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図７のＳ５の工程を省略し、動釣合試験終了後ただちにＪＡＳＯ Ｃ６０７規格によるユニフォーミティ試験が行われる構成としてもよい。
【００７２】
図８は、１つのタイヤについて、動釣合試験と高速ユニフォーミティ試験を連続して実施する時の、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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８：Ｓ２０１（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８：Ｓ２０２（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８：Ｓ２０３（２〜３ｓｅｃ））。
【００７５】
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８：Ｓ２０４（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。
【００７６】
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として、高速ユニフォーミティ試験を行う（図８：Ｓ２０５（６〜１１ｓｅｃ））。
高速ユニフォーミティ試験時のタイヤＣの回転数は動釣合試験時のタイヤＣの回転数と同一である。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。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。
【００７７】
次いで、タイヤＣおよび回転ドラム３０を減速し（図８：Ｓ２０６（１１〜１３ｓｅｃ））、回転を停止する（図８：Ｓ２０７（１３ｓｅｃ））。
【００７８】
複合試験装置１は、高速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。
【００７９】
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。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動釣合およびユニフォーミティ試験装置によれば、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、高速ユニフォーミティ試験および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。
【図８】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高速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
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 (11)
- 回転可能なスピンドルを回転させて、前記スピンドルに取り付けられたタイヤの動釣合試験及びユニフォーミティ試験を行うよう構成されたタイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置であって、
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、
動釣合試験時は、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、第１の回転数で駆動され、
ユニフォーミティ試験時は、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２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、第２の回転数で駆動され、
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、
前記第１の押圧荷重は前記第２の押圧荷重よりも小さく、
前記第２の回転数は６０〜３３００ｒｐｍであることを特徴とする、タイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置。 - 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１に記載のタイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置。
- 前記第２の押圧荷重が１００〜２０００ｋｇｆであることを特徴とする、請求項１から請求項２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。
- 前記第２の回転数は７５０〜１４００ｒｐｍであることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかにに記載のタイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置。
- 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ことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のタイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験装置。 - 請求項１から請求項５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及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３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前記第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２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３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６に記載のタイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験方法。
- 前記第２の測定ステップの実行後、
前記タイヤの回転数を第３の回転数に変更する第３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さらに計測する第３の測定ステップと、をさらに有することを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載のタイヤの動釣合及びユニフォーミティ試験方法。 - 請求項６から請求項８のいずれかに記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムプログラムが記録された記録媒体。
- 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３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前記第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２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５のいずれかに記載の動釣合及びユニフォーミティ試験装置。 - 前記第２の測定手段によって前記タイヤに加わる負荷変動が計測された後、前記タイヤの回転数を第３の回転数に変更する第３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さらに計測する第３の測定手段と、をさらに有することを特徴とする、請求項１０に記載の動釣合及びユニフォーミティ試験装置。
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