JP4645381B2 - ホイール付きタイヤの試験装置及び試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホイール付きタイヤの動的試験を実施するための試験装置及び試験方法に関し、更に詳しくは、ホイール付きタイヤをタイヤ取り付け軸に対して偏心させることなく装着し、それによって正確な試験結果を得ることを可能にしたホイール付きタイヤの試験装置及び試験方法に関する。

従来から、空気入りタイヤについて、回転時のアンバランスを測定するための動的釣合試験や回転時に発生する力のバラツキを測定するためのユニフォミティ試験が実施されている。

このような動的釣合試験やユニフォミティ試験を実施するための装置として、回転軸を鉛直方向に向けたホイール架台を備え、該ホイール架台に回転軸方向に延びるタイヤ取り付け軸と該タイヤ取り付け軸の周囲に同軸的に配置されてホイールのハブ穴内に挿入される拡縮自在のコレット部材とタイヤ取り付け軸の基端部から放射方向に広がるフランジ面とを設け、タイヤ取り付け軸にフランジ面から離れるにしたがって外径が小さくなるテーパ面を形成する一方で、コレット部材にフランジ面から離れるにしたがって内径が小さくなるテーパ面を形成したホイール付きタイヤの試験装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記試験装置を用いた試験方法においては、ホイール付きタイヤをコレット部材がハブ穴内に挿入されるようにフランジ面に密着させ、コレット部材をフランジ面側に押し付けて該コレット部材の外径をハブ穴の内径まで増大させ、該コレット部材により位置決めされた状態のホイール付きタイヤをホイール架台に固定し、しかる後、ホイール架台を回転させながらホイール付きタイヤの動的試験を実施している。

このような試験装置について、ホイール付きタイヤの取り扱い上の利便性から、ホイール架台の回転軸を水平方向に配向させることが望まれている。しかしながら、ホイール架台の回転軸を水平方向に配向させた場合、ホイール付きタイヤの自重の影響によりコレット部材が均等に拡張せず、ホイール付きタイヤがタイヤ取り付け軸に対して偏心するという問題がある。そして、ホイール付きタイヤが偏芯した状態で動的釣合試験やユニフォミティ試験を実施すると、その試験結果の精度が低下することになる。
特開２００３−４５９７号公報

本発明の目的は、ホイール付きタイヤをタイヤ取り付け軸に対して偏心させることなく装着し、それによって正確な試験結果を得ることを可能にしたホイール付きタイヤの試験装置及び試験方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のホイール付きタイヤの試験装置は、回転軸を水平方向に向けたホイール架台を備え、該ホイール架台に回転軸方向に延びるタイヤ取り付け軸と該タイヤ取り付け軸の周囲に同軸的に配置されてホイールのハブ穴内に挿入される拡縮自在のコレット部材と前記タイヤ取り付け軸の基端部から放射方向に広がるフランジ面とを設け、前記タイヤ取り付け軸に前記フランジ面から離れるにしたがって外径が小さくなるテーパ面を形成する一方で、前記コレット部材に前記フランジ面から離れるにしたがって内径が小さくなるテーパ面を形成したホイール付きタイヤの試験装置において、
前記ホイール付きタイヤを中心軸が水平方向を向くように支持しながら移送するタイヤ支持手段と、前記タイヤ取り付け軸に負荷される鉛直方向の荷重を検出する荷重検出手段とを設けたことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明のホイール付きタイヤの試験方法は、回転軸を水平方向に向けたホイール架台を備え、該ホイール架台に回転軸方向に延びるタイヤ取り付け軸と該タイヤ取り付け軸の周囲に同軸的に配置されてホイールのハブ穴内に挿入される拡縮自在のコレット部材と前記タイヤ取り付け軸の基端部から放射方向に広がるフランジ面とを設け、前記タイヤ取り付け軸に前記フランジ面から離れるにしたがって外径が小さくなるテーパ面を形成する一方で、前記コレット部材に前記フランジ面から離れるにしたがって内径が小さくなるテーパ面を形成した試験装置を用いたホイール付きタイヤの試験方法において、
前記ホイール付きタイヤを中心軸が水平方向を向くようにタイヤ支持手段により支持しながら移送し、該ホイール付きタイヤを前記コレット部材が前記ハブ穴内に挿入されるように前記フランジ面に密着させ、前記タイヤ取り付け軸に負荷される鉛直方向の荷重を荷重検出手段により検出し、該タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重が減少するように前記タイヤ支持手段により前記ホイール付きタイヤの位置を調整し、前記コレット部材をフランジ面側に押し付けて該コレット部材の外径を前記ハブ穴の内径まで増大させ、該コレット部材により位置決めされた状態の前記ホイール付きタイヤを前記ホイール架台に固定し、しかる後、前記ホイール架台を回転させながら前記ホイール付きタイヤの動的試験を実施することを特徴とするものである。

本発明では、ホイール付きタイヤの試験装置に、ホイール付きタイヤを中心軸が水平方向を向くように支持しながら移送するタイヤ支持手段と、タイヤ取り付け軸に負荷される鉛直方向の荷重を検出する荷重検出手段とを設け、これらタイヤ支持手段及び荷重検出手段を利用することで、ホイール付きタイヤの自重がコレット部材の均等な拡張を阻害するのを防止する。そのため、ホイール付きタイヤをタイヤ取り付け軸に対して偏心させることなく装着することを可能にし、延いては、動的釣合試験やユニフォミティ試験を含むホイール付きタイヤの動的試験の精度を高めることが可能になる。

本発明において、コレット部材の収縮状態での外径はホイールのハブ穴の内径よりも０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ小さくすることが好ましい。これにより、内径が公差範囲内にある種々のハブ穴に対応することができる。

荷重検出手段は、ホイール架台に設置しても良く、或いは、タイヤ支持手段に設置しても良い。これにより、タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重をホイール架台に設置された荷重検出手段又はタイヤ支持手段に設置された荷重検出手段により検出することができる。

本発明では、タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重が減少するようにタイヤ支持手段によりホイール付きタイヤの位置を調整するが、その際、タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重は１０Ｎ以下にすることが好ましい。そこで、ホイール付きタイヤの試験装置において、荷重検出手段の検出結果に基づいてタイヤ支持手段を制御する制御手段を設けると良い。この場合、タイヤ支持手段によりホイール付きタイヤの位置を調整する際にタイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重が１０Ｎ以下になるように荷重検出手段の検出結果に基づいてタイヤ支持手段を制御することができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態からなるホイール付きタイヤの試験装置のホイール架台を示し、図２は該ホイール付きタイヤの試験装置のタイヤ支持手段を示すものである。図１及び図２において、ホイール付きタイヤ１は空気入りタイヤ２とホイール３とから構成されている。ホイール３はリムから中心軸側に向かって延在するディスク部４を備えており、該ディスク部４の内縁にハブ穴５が形成されている。また、ディスク部４にはホイール３を車両に固定するための複数のボルト孔６が形成されている。

図１に示すように、ホイール付きタイヤ１が装着されるホイール架台１１は、その回転軸Ａが水平方向に向くように設置されている。このホイール架台１１には、回転軸方向に延びるタイヤ取り付け軸１２と、タイヤ取り付け軸１２の周囲に同軸的に配置されてホイール３のハブ穴５内に挿入される拡縮自在のコレット部材１３と、タイヤ取り付け軸１２の基端部から放射方向に広がるフランジ面１４とが設けられている。タイヤ取り付け軸１２の先端側にはボルト部材１５が配設されており、このボルト部材１５に対してコレット部材１３を押圧するためのナット部材１６が螺合されている。また、フランジ面１４にはホイール３の複数のボルト孔６に対応する位置に複数本のボルト１７が突設されており、これらボルト１７に対してホイール付きタイヤ１を所定の位置に配置した状態でナット１８を締め付けるようになっている。

タイヤ取り付け軸１２にはフランジ面１４から離れるにしたがって外径が小さくなるテーパ面１２ａが形成されている。一方、コレット部材１３にはフランジ面１４から離れるにしたがって内径が小さくなるテーパ面１３ａが形成されている。テーパ面１２ａの傾斜とテーパ面１３ａの傾斜とは実質的に同一である。そのため、ナット部材１６の締付によってコレット部材１３をフランジ面１４側に押し付けると、コレット部材１３はテーパ面１２ａに沿って移動しながら外径を増大させる。コレット部材１３の収縮状態での外径はホイール３のハブ穴５の内径よりも０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ小さく設定されている。コレット部材１３の具体的な構造は、特に限定されるものではないが、例えば、合成樹脂製の円筒管に軸方向の両端側から軸方向に延びる切り込みを交互に入れたものを使用することができる。

また、ホイール架台１１にはホイールダイナモ等の動力計１９（荷重検出手段）が設置されている。この動力計１９はタイヤ取り付け軸１２に負荷される鉛直方向の荷重を検出するものである。動力計１９の検出結果は制御回路２０（制御手段）に供給される。この制御回路２０は動力計１９の検出結果に基づいて後述するタイヤ支持手段を制御するものであるが、必ずしも必要ではない。

一方、図２に示すように、ホイール架台１１の近傍には、ホイール付きタイヤ１を中心軸が水平方向を向くように支持しながら移送するリフター２１（タイヤ支持手段）が設置されている。このリフター２１は、ホイール付きタイヤ１を立てた状態で保持するタイヤ保持部２２と、タイヤ保持部２２を鉛直方向に移動させる屈伸部２３とを備えている。つまり、リフター２１はホイール付きタイヤ１の荷重を支持しつつ、その位置を調整するものである。

図１及び図２において、ホイール架台１１を回転駆動するための手段、ホイール付きタイヤ１に対して動的試験を実施するための手段は省略されているが、これら手段としては従来から公知のものを使用することができる。

次に、上述した試験装置を用いたホイール付きタイヤの試験方法について説明する。先ず、ホイール付きタイヤ１を中心軸が水平方向を向くようにリフター２１により支持しながら移送し、ホイール付きタイヤ１をコレット部材１３がハブ穴５内に挿入されるようにフランジ面１４に密着させる。ここで、タイヤ取り付け軸１２に負荷される鉛直方向の荷重をホイール架台１１に設置された動力計１９により検出し、タイヤ取り付け軸１２に対する鉛直方向の荷重が０Ｎ〜１０Ｎになるようにリフター２１によりホイール付きタイヤ１の位置を調整する。調整後、コレット部材１３をフランジ面１４に向かって押し付けて該コレット部材１３の外径をハブ穴５の内径まで増大させ、コレット部材１３により位置決めされた状態のホイール付きタイヤ１をタイヤ径方向及び軸方向に不動となるようにホイール架台１１に対して固定する。その後、ホイール架台１１を回転させながらホイール付きタイヤ１の動的試験を実施する。

上述したホイール付きタイヤの試験方法によれば、コレット部材１３の拡張によりホイール付きタイヤ１の位置決めを行う際、リフター２１によりホイール付きタイヤ１の荷重を支持しているので、ホイール付きタイヤ１の自重がコレット部材１３の均等な拡張を阻害するのを防止することができる。従って、ホイール付きタイヤ１をタイヤ取り付け軸１２に対して偏心させることなく装着することができ、延いては、動的釣合試験やユニフォミティ試験を含むホイール付きタイヤの動的試験の精度を高めることができる。

なお、ホイール付きタイヤ１の位置決めを行う際、ホイール付きタイヤ１の自重に起因してタイヤ取り付け軸１２に負荷される力が１０Ｎを超えていると、ホイール付きタイヤ１に偏心を生じる恐れがある。

制御回路２０を用いて動力計１９の検出結果に基づいてリフター２１を制御する場合、例えば、以下の方法で制御を行うことができる。即ち、動力計１９がタイヤ取り付け軸１２に負荷される下方への力を検知したときリフター２１を予め設定された量だけ上昇させ、動力計１９がタイヤ取り付け軸１２に負荷される上方への力を検知したときリフター２１を予め設定された量だけ下降させる。そして、動力計１９で検出される力が１０Ｎ以下になるまでリフター２１の上昇又は下降を継続する。これにより、動力計１９の検出結果に基づいてリフター２１を制御し、ホイール付きタイヤ１の位置を自動的に調整することができる。

図３は本発明の第２実施形態からなるホイール付きタイヤの試験装置のホイール架台を示し、図４は該ホイール付きタイヤの試験装置のタイヤ支持手段を示すものである。図３及び図４において、前述の実施形態と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

図３に示すように、ホイール架台１１は動力計１９を備えていない。一方、図４に示すように、ホイール架台１１の近傍には、ホイール付きタイヤ１を中心軸が水平方向を向くように支持しながら移送するバランサ３１（タイヤ支持手段）が設置されている。このバランサ３１は、ホイール付きタイヤ１を立てた状態で保持するタイヤ保持部３２と、タイヤ保持部３２を鉛直方向に吊り下げながら移動させる懸架部３３とを備えている。つまり、バランサ３１はホイール付きタイヤ１の荷重を支持しつつ、その位置を調整するものである。

また、バランサ３１の懸架部３３には荷重計３４（荷重検出手段）が設置されている。この荷重計３４はホイール付きタイヤ１の荷重を常に測定し、その変化に基づいてタイヤ取り付け軸１２に負荷される鉛直方向の荷重を検出するものである。荷重計３４の検出結果は制御回路３５（制御手段）に供給される。この制御回路３５は荷重計３４の検出結果に基づいてバランサ３１を制御するものであるが、必ずしも必要ではない。

次に、上述した試験装置を用いたホイール付きタイヤの試験方法について説明する。先ず、ホイール付きタイヤ１を中心軸が水平方向を向くようにバランサ３１により支持しながら移送し、ホイール付きタイヤ１をコレット部材１３がハブ穴５内に挿入されるようにフランジ面１４に密着させる。ここで、タイヤ取り付け軸１２に負荷される鉛直方向の荷重をバランサ３１に設置された荷重計３４により検出し、タイヤ取り付け軸１２に対する鉛直方向の荷重が０Ｎ〜１０Ｎになるようにバランサ３１によりホイール付きタイヤ１の位置を調整する。調整後、コレット部材１３をフランジ面１４に向かって押し付けて該コレット部材１３の外径をハブ穴５の内径まで増大させ、コレット部材１３により位置決めされた状態のホイール付きタイヤ１をタイヤ径方向及び軸方向に不動となるようにホイール架台１１に対して固定する。その後、ホイール架台１１を回転させながらホイール付きタイヤ１の動的試験を実施する。

上述したホイール付きタイヤの試験方法によれば、コレット部材１３の拡張によりホイール付きタイヤ１の位置決めを行う際、バランサ３１によりホイール付きタイヤ１の荷重を支持しているので、ホイール付きタイヤ１の自重がコレット部材１３の均等な拡張を阻害するのを防止することができる。従って、ホイール付きタイヤ１をタイヤ取り付け軸１２に対して偏心させることなく装着することができ、延いては、動的釣合試験やユニフォミティ試験を含むホイール付きタイヤの動的試験の精度を高めることができる。

制御回路３５を用いて荷重計３４の検出結果に基づいてバランサ３１を制御する場合、例えば、以下の方法で制御を行うことができる。即ち、荷重計３４がホイール付きタイヤ１の自重より小さい値を示すとき、その自重からの減量値がタイヤ取り付け軸１２に負荷される下方への力に相当するが、この荷重計３４の検出結果に基づいてタイヤ取り付け軸１２に負荷される下方への力を検知したときバランサ３１を予め設定された量だけ上昇させる。一方、荷重計３４がホイール付きタイヤ１の自重より大きい値を示すとき、その自重からの増量値がタイヤ取り付け軸１２に負荷される上方への力に相当するが、この荷重計３４の検出結果に基づいてタイヤ取り付け軸１２に負荷される上方への力を検知したときバランサ３１を予め設定された量だけ下降させる。そして、荷重計３４を利用して検出される力が１０Ｎ以下になるまでバランサ３１の上昇又は下降を継続する。これにより、荷重計３４の検出結果に基づいてバランサ３１を制御し、ホイール付きタイヤ１の位置を自動的に調整することができる。

タイヤサイズ２２５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤをリムサイズ１６×７．５ＪＪのホイールに組付けてなるホイール付きタイヤについて、図１及び図２に示すホイール付きタイヤの試験装置を用いて、試験速度１２０ｋｍ／ｈの条件でラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）の１次成分を測定した（実施例）。

また、上記ホイール付きタイヤについて、実施例と同様のホイール架台を備えたホイール付きタイヤの試験装置を用い、ホイール付きタイヤを手作業でホイール架台に装着した後、試験速度１２０ｋｍ／ｈの条件でラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）の１次成分を測定した（従来例）。

これら実施例及び従来例において、それぞれ５回ずつ測定を行い、測定毎にホイール架台に対してホイール付きタイヤを付け直した。その測定結果を表１に示す。

この表１から明らかなように、実施例では従来例に比べて測定結果の標準偏差が小さくなっており、測定精度が高いものであった。

本発明の第１実施形態からなるホイール付きタイヤの試験装置のホイール架台の要部を示す断面図である。 本発明の第１実施形態からなるホイール付きタイヤの試験装置のタイヤ支持手段の要部を示す正面図である。 本発明の第２実施形態からなるホイール付きタイヤの試験装置のホイール架台の要部を示す断面図である。 本発明の第２実施形態からなるホイール付きタイヤの試験装置のタイヤ支持手段の要部を示す正面図である。

符号の説明

１ ホイール付きタイヤ
２ 空気入りタイヤ
３ ホイール
４ ディスク部
５ ハブ穴
１１ ホイール架台
１２ タイヤ取り付け軸
１２ａ テーパ面
１３ コレット部材
１３ａ テーパ面
１４ フランジ面
１９ 動力計（荷重検出手段）
２０ 制御回路（制御手段）
２１ リフター（タイヤ支持手段）
３１ バランサ（タイヤ支持手段）
３４ 荷重計（荷重検出手段）
３５ 制御回路（制御手段）

Claims (11)

1. 回転軸を水平方向に向けたホイール架台を備え、該ホイール架台に回転軸方向に延びるタイヤ取り付け軸と該タイヤ取り付け軸の周囲に同軸的に配置されてホイールのハブ穴内に挿入される拡縮自在のコレット部材と前記タイヤ取り付け軸の基端部から放射方向に広がるフランジ面とを設け、前記タイヤ取り付け軸に前記フランジ面から離れるにしたがって外径が小さくなるテーパ面を形成する一方で、前記コレット部材に前記フランジ面から離れるにしたがって内径が小さくなるテーパ面を形成したホイール付きタイヤの試験装置において、
   前記ホイール付きタイヤを中心軸が水平方向を向くように支持しながら移送するタイヤ支持手段と、前記タイヤ取り付け軸に負荷される鉛直方向の荷重を検出する荷重検出手段とを設けたホイール付きタイヤの試験装置。
2. 前記コレット部材の収縮状態での外径を前記ホイールのハブ穴の内径よりも０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ小さくした請求項１に記載のホイール付きタイヤの試験装置。
3. 前記荷重検出手段を前記ホイール架台に設置した請求項１又は請求項２に記載のホイール付きタイヤの試験装置。
4. 前記荷重検出手段を前記タイヤ支持手段に設置した請求項１又は請求項２に記載のホイール付きタイヤの試験装置。
5. 前記荷重検出手段の検出結果に基づいて前記タイヤ支持手段を制御する制御手段を設けた請求項１〜４のいずれかに記載のホイール付きタイヤの試験装置。
6. 回転軸を水平方向に向けたホイール架台を備え、該ホイール架台に回転軸方向に延びるタイヤ取り付け軸と該タイヤ取り付け軸の周囲に同軸的に配置されてホイールのハブ穴内に挿入される拡縮自在のコレット部材と前記タイヤ取り付け軸の基端部から放射方向に広がるフランジ面とを設け、前記タイヤ取り付け軸に前記フランジ面から離れるにしたがって外径が小さくなるテーパ面を形成する一方で、前記コレット部材に前記フランジ面から離れるにしたがって内径が小さくなるテーパ面を形成した試験装置を用いたホイール付きタイヤの試験方法において、
   前記ホイール付きタイヤを中心軸が水平方向を向くようにタイヤ支持手段により支持しながら移送し、該ホイール付きタイヤを前記コレット部材が前記ハブ穴内に挿入されるように前記フランジ面に密着させ、前記タイヤ取り付け軸に負荷される鉛直方向の荷重を荷重検出手段により検出し、該タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重が減少するように前記タイヤ支持手段により前記ホイール付きタイヤの位置を調整し、前記コレット部材をフランジ面側に押し付けて該コレット部材の外径を前記ハブ穴の内径まで増大させ、該コレット部材により位置決めされた状態の前記ホイール付きタイヤを前記ホイール架台に固定し、しかる後、前記ホイール架台を回転させながら前記ホイール付きタイヤの動的試験を実施することを特徴とするホイール付きタイヤの試験方法。
7. 前記コレット部材の収縮状態での外径を前記ホイールのハブ穴の内径よりも０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ小さくした請求項６に記載のホイール付きタイヤの試験方法。
8. 前記タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重を前記ホイール架台に設置された荷重検出手段により検出するようにした請求項６又は請求項７に記載のホイール付きタイヤの試験方法。
9. 前記タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重を前記タイヤ支持手段に設置された荷重検出手段により検出するようにした請求項６又は請求項７に記載のホイール付きタイヤの試験方法。
10. 前記タイヤ支持手段により前記ホイール付きタイヤの位置を調整する際に前記タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重が１０Ｎ以下になるようにした請求項６〜９のいずれかに記載のホイール付きタイヤの試験方法。
11. 前記タイヤ支持手段により前記ホイール付きタイヤの位置を調整する際に前記タイヤ取り付け軸に対する鉛直方向の荷重が１０Ｎ以下になるように前記荷重検出手段の検出結果に基づいて前記タイヤ支持手段を制御するようにした請求項６〜９のいずれかに記載のホイール付きタイヤの試験方法。
    

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