JP5204223B2 - タイヤトレッドの摩耗試験装置に用いる水平位置制御 - Google Patents

Description

この発明は、路面シミュレータ上に、回転するタイヤを配置するタイヤ試験システムに関し、とくに、タイヤトレッドの摩耗試験装置に用いる水平位置制御機構を提供するものである。

路面シミュレータを用いるタイヤの試験としては、たとえば、ドラムやフラットベルトなどが知られている。そのような試験が行われている間、タイヤは、コンクリートもしくはアスファルトその他の道路舗装をシミュレートする路面シミュレータの外表面に対して回転する。一般的には、タイヤをホイールアセンブリに組み付け、車体の重量を模擬するために、タイヤ上に、その半径方向の荷重を与えることを目的として、ホイールアセンブリを路面シミュレータに向けて押し付ける。

タイヤが、いつどのような力で路面シミュレータに接触した場合にも、ホイールアセンブリの軸の位置を調整できるようにするために、ホイールアセンブリを調整台に取り付ける。路面シミュレータ上でのタイヤの角度配置を変更することで、トレッド摩耗、静的および動的な力、モーメント、特定の試験の実施に必要なその他のパラメータを測定することができる。特許文献１に示されたタイヤ試験システムを、一例として図１に示す。

図１に示すタイヤ試験システム１０は、ホイール位置調整アセンブリ１２を具える。ホイール位置調整アセンブリ１２は、固定フレーム１４に固定したレール１３に取り付けられて、そのレール１３上をスライドするとともに、このホイール位置調整アセンブリ１２は、路面ホイール１８に対してホイールアセンブリ１６を支持するものである。
路面ホイール１８の外周面２０は、ホイールアセンブリ１６のタイヤ２２のトレッドに接触させる。その外表面２０は、アスファルトやコンクリートのような様々な路面をシミュレートする。ホイール位置調整アセンブリ１２およびフレーム１４に、好適なサーボ油圧制御の油圧アクチュエータを取り付け、この油圧アクチュエータを用いて、タイヤに、その半径方向の荷重を加える。
ホイール位置調整アセンブリ１２は、外表面２０上でのタイヤの位置を調整する。図示のこの実施の形態では、ホイール位置調整アセンブリ１２は、タイヤのスリップ角やステア、すなわち、タイヤ２２の、軸２４周りの、図に両矢印２６で示す方向への回転を調整する。軸２４は、一般的に、タイヤ２２の、外表面２０への接触面に直交する。また、このホイール位置調整アセンブリ１２は、外表面２０に対するタイヤ２２のキャンバ角を調整する。このキャンバ角とは、図に示すように、両矢印３０で示す方向に、タイヤ２２および軸２４を、フレーム１４に近付け、またフレーム１４から遠ざけたときの、路面ホイール１８上でのタイヤ２２および軸２４の回転変位をいう。

システムからタイヤ２２に作用する全ての力に対して、フレーム１４自体で対応させるため、フレーム１４に横材３２を設けることが好ましく、それにより、特別な設備の設置を要しない。駆動・制動ユニット３８は、路面ホイール１８に駆動力を与えるか、あるいは制動荷重をかけて、駆動ベルト４０を介して路面ホール１８を回転もしくは制動させるものである。直接的に駆動したり、ギアボックスを用いたりすることもできる。
路面ホイール１８の速度の調整、アセンブリ１２の調整可能な配置による、路面ホイール１８上でのタイヤ２２の位置の調整、そして、フレーム１４上でのホイール位置調整アセンブリ１２の配置の調整のために、好適なアナログ、デジタル制御を具えた制御システム４４は、システム性能を観測するとともに、コマンド指示を与える。信号線５０を介して制御システム４４に接続したオペレータ制御センター４８は、オペレータにインターフェースを提供する。

好適な実施の形態では、四本のタイヤを同時に試験することができるように、システム１０に、さらに三個のタイヤ位置調整アセンブリ５２、５４、５６を設ける。図に示すところでは、ホイール位置調整アセンブリ１２と反対側の、フレーム１４上の位置に、ホイール位置調整アセンブリ５２を、図示しないスライドとともに取り付ける。ホイールアセンブリ６０に取り付けたタイヤ６２が、路面ホイール６４に接触するように、ホイール位置調整アセンブリ５２に、ホイールアセンブリ６０を支持させる。駆動・制動ユニット３８と類似の駆動・制動ユニット６６により、第二路面ホイール６４を回転、制動させる。タイヤ試験調整アセンブリ１２、５２、５４、５６のそれぞれを、フレーム１４に対して移動させることができるように、フレキシブルコンジット６８、７０、７２、７４で、図示しないデータ信号線や制御線を囲繞する。

米国特許第５４８１９０７号明細書

この発明は、路面ホイールの表面上の供試タイヤに、水平方向の変位を与えることによって、図１に示す構造よりも有利な点を提供する。また、図示の構造の一の欠点は、路面ホイールの外周面の、同一の領域を繰返し使用することにある。

この発明は、水平動作の制御を含むタイヤ摩耗試験方法を、広範囲にわたって対象とし、とくには、タイヤが回転ドラムに回転接触している間、回転ドラムに対して、タイヤ・ホイールアセンブリを駆動するため、タイヤおよびホイールアセンブリのそれぞれに、回転軸周りのトルク駆動を与えるタイヤ試験方法を対象とする。回転ドラムに対するタイヤの負荷圧を制御して、回転ドラムの表面上の、タイヤの水平位置を変化させる。好ましくは、タイヤの水平位置を、ユーザーが規定した波形に従って変化させる。また好ましくは、前記ドラムの表面を、少なくとも二種類の異なる摩耗材料から形成する。

本発明に適用可能な従来の装置を示す。

タイヤ試験機は、好適なフレームワークから、回転姿勢のホイールおよびタイヤの取付けまでを連結した模擬路面を提供する。模擬路面の走行中に既知の負荷の下で、タイヤを水平に移動させ、誘導し、積極的な管理下で倒して走行させることができる。キャンバ負荷回転軸とステアリング回転軸とで平面を画定し、傾斜状態で負荷されている間、この平面内にステアリング回転軸が収まるように、タイヤを支持するフレームワークが道路に対して取り付けられる。

この発明は、試験機の路面ホイールとの接触配置に関する、供試タイヤの水平位置の制御を対象とする。従来の試験機の台は、たとえば、タイヤの負荷（Ｆｚ）、タイヤおよび路面ホイールのスリップ角（ＳＡ）、横力（Ｆｙ）、制動トルクもしくは駆動トルク（Ｍｙ）、ならびに、傾斜角度（ＩＡ）などの測定・制御といった多くの機能を果たす。この発明では、供試路面に対して水平にタイヤが移動するように、タイヤ台を構成する。とくに、供試タイヤの幅や路面の幅の影響に応じて、試験工程を通して路面が均一に使用されるように、水平移動を制御することができる。タイヤの位置を制御することによって、摩耗面上に、「タイヤ痕」もしくは「溝」が形成され難くなるので、タイヤの摩耗が、より均等かつ定常に生じることになる。

さらにこの発明は、波形を用いることにより、路面の使用を最適化することができる。路面ホイールの摩耗面にわたって、タイヤの前方および後方での線形なランプレートは、その摩耗面の使用を必ずしも最適化するものではないので、上記の動作条件は有利である。たとえば、路面の中央部が支配的に摩耗されるであろう。従って、上限値が１０００ポイントに規定されるとともに、その振幅およびオフセット値のそれぞれが独立して制御、保存される任意の波形を許容するデジタル制御システムを、水平位置制御システムに設ける。
かなり広いフットプリント幅のタイヤに使用できる波形をグラフで示す。振幅は、路面ホイールに対するタイヤ接触領域の中心線位置である。従って、０％が中心となり、±１００％が水平位置の端縁となる。ここで、ピリオドとは、１サイクルを完了するために要する時間であり、一般的に５〜１０分である。この場合において、「タイヤ痕」を防止するために、タイヤを、路面ホイールの外縁まで１０回移動させ、次いでピリオドの中間点で、路面ホイールの内縁まで横断させて、同様の工程を繰り返す。従って、１０〜１０００の波形ポイントを有する波を採用することができる。摩耗試験が終了するまで、このサイクルを連続的に繰り返す。表面の均等な使用および摩耗の最適化のため、タイヤフットプリントの幅、摩耗面の幅、総水平移動能力および、タイヤリブの幅さえもすべて変数として考慮する必要がある。

供試タイヤの特定のトレッド幅のための波形形状の最適化によって、幅が狭いタイヤ試験の直後に、それよりも広幅のタイヤの試験を行うことで生じる過剰なショルダー摩耗を防止することができる。またここで、路面全体の均一な使用を生じさせるための、タイヤの水平位置の適切な制御により、その表面を取り替える必要のある頻度を減らすことができる。

また、この発明の水平位置制御の態様は、同一のドラム上の少なくとも二種類の摩耗表面、たとえば、高ミクロコンテンツ表面および高マクロコンテンツ表面の使用を可能とし、それら二種類の表面上のそれぞれでの試験時間を、所定の割合とすることができる。

この発明のタイヤ摩耗試験機は、多くの点で図１に示す装置に類似する。しかしこの発明の試験機は、タイヤ（図示せず）を路面ホイールに接触させるために、タイヤをスライドさせるホイール位置調整アセンブリを含むとともに、ホイールアセンブリの、摩耗面に対する左右への移動を制御できる手段を含む。

この発明は、従来技術と比較して、複数の注目すべき利点を提供するものである。この発明によれば、従来技術とは異なり、タイヤの位置を制御することができ、また、その位置制御に用いる波形を最適化することができるので、摩耗面上に「タイヤ痕」や「溝」が形成されず、それによって、タイヤの摩耗を、均一に、また定常的に生じさせることができる。さらに、供試タイヤの特定のトレッド幅や、路面幅に応じて、波形の形状を最適化することによって、幅の狭いタイヤの試験の直後に、それよりも広幅のタイヤの試験をすることに起因して生じる過度のショルダー摩耗の問題を取り除くことができる。
また、この発明では、タイヤの水平移動を適切に制御することにより、路面の均一な使用が可能となる。そのような均一な使用の故に、その表面を頻繁に交換する必要がなくなり、この結果として、時間およびコストを節約することができる。従来技術とは異なり、上記の水平移動制御によって、同一のドラム上で、互いに異なる二種類の摩耗面、たとえば高ミクロコンテンツ表面および高マクロコンテンツ表面（すなわち、比較的粗い材料表面および、比較的粗くない材料表面の二種類）を用いることができるとともに、それらの二の表面のそれぞれで所定時間の試験を行うことができる。このことに加えて、その水平移動により、道路上での車両の水平スリップに関する、タイヤ移動の実際の挙動を再現することができる。

好ましい実施形態を参照しつつ、典型的な実施形態について説明した。先述の詳細な説明を読んで理解することによって、これに、改良ないしは改変を加えることができることは明らかである。そのような改良ないしは改変のすべては、添付した請求の範囲や、それと等価の範囲内にある限り、典型的な実施形態に含まれるものと解釈される。

１０ タイヤ試験システム
１２、５２、５４、５６ ホイール位置調整アセンブリ
１３ レール
１４ 固定フレーム
１６、６０ ホイールアセンブリ
１８、６４ 路面ホイール
２０ 外表面
２２、６２ タイヤ
２４ 軸
２６、３０ 両矢印
３２ 横材
３８、６６ 駆動・制御ユニット
４０ 駆動ベルト
４４ 制御システム
５０ 信号線
６８、７０、７２、７４ フレキシブルコンジット

Claims (10)

1. タイヤの試験方法において、
   タイヤとホイールアセンブリとのそれぞれに、回転軸周りの駆動トルクを与えて、回転ドラムへの回転接触状態で、タイヤ・ホイールアセンブリおよび回転ドラムのそれぞれを、タイヤとともに駆動し、
   回転ドラムに対する、タイヤの負荷圧力を制御し、
   試験完了後に、回転ドラムの表面が実質的に均一に使用されるように、回転ドラムの表面にわたって、タイヤの水平位置を調整するタイヤの試験方法。
2. プログラム制御された水平位置波形の使用を含む請求項１に記載のタイヤの試験方法。
3. 回転ドラムの摩耗面にわたって、タイヤの前方および後方で、非線形のランプレートを機能させる請求項１に記載のタイヤの試験方法。
4. 回転ドラムが、少なくとも二種類の摩耗材料からなる表面を具えるものとする請求項１に記載のタイヤの試験方法。
5. 前記波形が、１０〜１０００ポイントの波形ポイントを有するものとする請求項２に記載のタイヤの試験方法。
6. タイヤのトレッド幅に応じて、前記波形を変化させる請求項２に記載のタイヤの試験方法。
7. 前記二種類の摩耗材料が、高ミクロコンテンツ表面と高マクロコンテンツ表面からなる請求項４に記載のタイヤ試験方法。
8. 回転ドラムの表面に、タイヤ痕が生じない請求項１に記載のタイヤの試験方法。
9. タイヤの試験方法において、
   タイヤおよびホイールアセンブリのそれぞれに、回転軸周りのトルク駆動を与えて、回転ドラムへの回転接触状態で、タイヤ・ホイールアセンブリおよび回転ドラムのそれぞれを、タイヤとともに駆動し、
   回転ドラムに対する、タイヤの負荷圧を制御し、
   回転ドラムの表面の摩耗を、該表面およびタイヤフットプリントに基いて最適化するプログラム制御の水平位置波形に従い、回転ドラムの表面にわたって、タイヤの水平位置を調整するタイヤの試験方法。
10. タイヤの試験方法において、
    タイヤおよびホイールアセンブリのそれぞれに、回転軸周りのトルク駆動を与えて、回転ドラムへの回転接触状態で、タイヤ・ホイールアセンブリおよび、少なくとも二種類の摩耗材料からなる表面を具えた回転ドラムのそれぞれを、タイヤとともに駆動し、
    回転ドラムに対する、タイヤの負荷圧を制御し、
    回転ドラムの表面にわたって、タイヤの水平位置を調整するタイヤの試験方法。

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