JP5385814B2 - タイヤ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの各種特性の試験に用いられるタイヤ試験装置に関するものである。

タイヤ試験装置としては、モータによって回転するローラと、回転可能に軸受されたスピンドルと、スピンドルに加わるトルクを検出するトルク計とを備え、スピンドルに固定したタイヤをローラの周面に圧接させてローラと共に回転させながらトルク計で検出したトルクに基づいて、タイヤの転がり抵抗を計測する装置が知られている（たとえば、特許文献１）。

また、トルクを検出するトルク計の検量の技術としては、検出するトルクが加わる軸に径方向に伸びるアームを連結し、アームの先端に既知の重量を有する錘を取り付け、当該錘に対してトルク計が検出したトルクより、当該トルク計の検量を行う技術が知られている（たとえば、特許文献２、３）。

特開２００４-００４５９８号公報 特開平０９-６１２７６号公報 特開平０８-２４７８８０号公報

上述したトルク計の検量を行う技術によれば、重量物である錘を取り扱う必要があるため、検量作業の作業負担が大きかった。
そこで、本発明は、タイヤ試験装置において、より容易にトルク計の検量を行えるようにすることを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、ベースと、前記ベースに軸支された、周面にタイヤが圧接されるローラと、前記タイヤの回転軸が連結されるタイヤシャフトと、前記タイヤシャフトに連結されるタイヤモータと、前記タイヤシャフトに加わるトルクを検出するタイヤトルク計と、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えて、当該タイヤが前記ローラの周面に前記圧接する力を調整する加力機構と、前記加力機構が、前記タイヤに対して加える前記ローラの径方向の力を検出するロードセルとを備えたタイヤ試験装置において、前記タイヤトルク計を検量する検量方法として、前記タイヤシャフトにアームを連結し、アームの先端を、前記ベースに対して固定された部材に当接させるステップと、前記タイヤモータの回転をロックした状態で前記加力機構によって、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えながら、前記タイヤトルク計が検出したトルクと前記ロードセルが検出した力とを取得し、前記タイヤトルク計を検量するステップとを備えた検量方法を提供する。ここで、前記ベースに対して固定された部材としては、前記ローラを用いるようにしてもよい。

また、前記課題達成のために、本発明は、ベースと、周面にタイヤが圧接されるローラと、前記ローラの回転軸が連結される、前記ベースに軸支されたローラシャフトと、前記ローラシャフトに連結されるローラモータと、前記ローラシャフトに加わるトルクを検出するローラトルク計と、前記タイヤの回転軸が連結されるタイヤシャフトと、前記タイヤシャフトに連結されるタイヤモータと、前記タイヤシャフトに加わるトルクを検出するタイヤトルク計と、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えて、当該タイヤが前記ローラの周面に前記圧接する力を調整する加力機構と、前記加力機構が、前記タイヤに対して加える前記ローラの径方向の力を検出するロードセルとを備えたタイヤ試験装置において、前記タイヤトルク計を検量する検量方法として、前記タイヤシャフトに第１アームを連結し、前記ローラシャフトに第２アームを連結し、前記第１アームの先端と前記第２アームの先端とを連結部材で連結するステップと、前記タイヤモータと前記ローラモータの回転をロックした状態で前記加力機構によって、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えながら、前記タイヤトルク計が検出したトルクと前記ローラトルク計が検出した力と、前記ロードセルが検出した力とを取得し、前記タイヤトルク計と前記ローラトルク計とを検量するステップとを備えた検量方法を提供する。

また、前記課題達成のために、本発明は、ベースと、周面にタイヤが圧接されるローラと、前記ローラの回転軸が連結される、前記ベースに軸支されたローラシャフトと、前記ローラシャフトに連結されるローラモータと、前記ローラシャフトに加わるトルクを検出するローラトルク計と、前記タイヤの回転軸が連結されるタイヤシャフトと、前記タイヤシャフトに連結されるタイヤモータと、前記タイヤシャフトに加わるトルクを検出するタイヤトルク計と、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えて、当該タイヤが前記ローラの周面に前記圧接する力を調整する加力機構とを備えたタイヤ試験装置において、前記タイヤトルク計を検量する検量方法として、前記タイヤシャフトに第１アームを連結し、前記ローラシャフトに第２アームを連結し、前記第１アームの先端と前記第２アームの先端とをロードセルを介して連結するステップと、前記タイヤモータと前記ローラモータの回転をロックした状態で前記加力機構によって、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えながら、前記タイヤトルク計が検出したトルクと前記ローラトルク計が検出した力と、前記ロードセルが検出した力とを取得し、前記タイヤトルク計と前記ローラトルク計とを検量するステップとを有する検量方法を提供する。

なお、以上の各検量方法において、前記タイヤ試験装置は、前記タイヤモータを支持する、前記ベースに対して遠近する方向に移動可能なステージを備えたものであってよく、この場合に、前記加力機構は、前記ステージに対して、前記ローラに対して遠近する方向の力を加えることにより、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えるものとしてもよい。
これらの検量方法によれば、錘などの重量物を用いずにトルク計の検量を行うことができるので、検量作業を容易化することができる。

以上のように本発明によれば、タイヤ試験装置において、より容易にトルク計の検量を行えるようにすることができる。

本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置のトルク計の検量法を示す図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置のトルク計の検量法を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１ａ１-ａ４に、本実施形態に係るタイヤ試験装置の構成を示す。
ここで、図１ａ４はタイヤ試験装置の斜視図であり、図１ａ４中に示すように上下前後左右を定義するものとして、図１ａ１はタイヤ試験装置を右方より見たようすを、図１ａ２はタイヤ試験装置を上方より見たようすを、図１ａ３はタイヤ試験装置を左方より見たようすを表している。

図示するように、タイヤ試験装置は、ベース１、ローラ２、ローラ２に連結されたローラシャフト３、ローラシャフト３を回動可能に支持する、ベース１に固定されたローラシャフト軸受４ａ、４ｂ、ローラシャフト３に加わる軸回り（捻れ方向）のトルクを検出するローラ軸トルク計５、ローラシャフト３の回転速度を検出するローラ回転計６、ローラシャフト３に固定されたローラ用プーリ７、ベース１に固定されたローラモータ８、ローラモータ８の回転軸に固定されたローラモータプーリ９とローラ用プーリ７とに巻回されたローラ用ベルト１０とを備えている。そして、このような構成によって、ローラモータ８の発生トルクがローラ２に伝達され、ローラモータ８の回転に伴いローラ２が回転するようになっている。

また、タイヤ試験装置は、二本のガイドシャフト１１によりベース１に対する前後方向に移動が案内される、空気圧により浮遊せしめたステージ１２を備えている。
そして、ステージ１２上には、被試験体であるタイヤ５０が一端に固定されるタイヤシャフト１３、タイヤシャフト１３を回動可能に支持する、ステージ１２に固定されたタイヤシャフト軸受１４ａ、１４ｂ、タイヤシャフト１３に加わる軸回り（捻れ方向）のトルクを検出するタイヤ軸トルク計１５、タイヤシャフト１３の回転速度を検出するタイヤ回転計１６、タイヤシャフト１３に固定されたタイヤ用プーリ１７、ステージ１２に固定されたタイヤモータ１８、タイヤモータ１８の回転軸に固定されたタイヤモータプーリ１９とタイヤ用プーリ１７とに巻回されたタイヤ用ベルト２０とを備えている。そして、このような構成によって、タイヤモータ１８の発生トルクがタイヤ５０に伝達され、タイヤモータ１８の回転に伴いタイヤ５０が回転するようになっている。

また、タイヤ試験装置は、図１ｂに示すように、ベース１の内部にエアシリンダである荷重シリンダ２１を備えている。そして、静荷重シリンダの先端は、ステージ１２の下部に固定されたロードセル２２に連結されている。
そして、このような構成において、荷重シリンダ２１を駆動することにより、ロードセル２２を介してステージ１２を押し引きして、図１ｂに示すようにステージ１２をベース１に対して前後方向に移動して、タイヤ５０の周面をローラ２の周面に任意の力で押しつけて圧接することができるようになっている。また、この際に、荷重シリンダ２１によってステージ１２に加えられる前後方向の力がロードセル２２によって検出可能となっている。

ここで、このような構成によれば、荷重シリンダ２１をもちいて、タイヤ５０の周面をローラ２の周面に任意の力で圧接した状態で、タイヤモータ１８とローラモータ８との発生トルクを制御することにより、タイヤ５０を所望の回転速度で、所望の負荷を与えながら回転することができるようになる。

さて、このようなローラモータ８やタイヤモータ１８や荷重シリンダ２１の制御や、タイヤ５０の各種特性の測定を行うために、タイヤ試験装置は、図１においては図示を省略した制御部を備えている。
すなわち、制御部は、ローラモータ８やタイヤモータ１８の発生トルクや回転速度を、タイヤ５０に、所定の試験スケジュールに従った回転速度と負荷が加わるように、試験スケジュールや、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度や、タイヤ回転計１６が出力するタイヤ５０の回転速度や、ローラ軸トルク計５が出力するローラ２の軸トルクに応じて制御する。

また、制御部は、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度や、タイヤ回転計１６が出力するタイヤ５０の回転速度や、ローラ軸トルク計５が出力するローラシャフト３の軸トルクや、タイヤ軸トルク計１５が出力するタイヤシャフト１３の軸トルクに応じて、タイヤ５０のタイヤ損失その他の各種特性を測定する。

また、制御部は、ロードセル２２の検出した力を参照しつつ、荷重シリンダ２１を制御して、所望の力でタイヤ５０がローラ２に圧接されるように制御する。
以下、このようなタイヤ試験装置における検量動作について説明する。
さて、図２ａ１、ａ２に、ローラ２とタイヤ５０をタイヤ試験装置から取り外したようすを示す。なお、図２ａ１は、タイヤ試験装置を右方より見たようすを、図２ａ２はタイヤ試験装置を上方より見たようすを表している。
図示するように、タイヤシャフト１３にはタイヤ用ハブ５０１が設けられており、このタイヤ用ハブ５０１にタイヤ５０のホイールが固定されることにより、タイヤ５０はタイヤシャフト１３に連結される。また、ローラシャフト３には、ローラ用ハブ２０１が設けられており、このローラ用ハブ２にローラ２の中央部が固定されることにより、ローラ２はローラシャフト３に固定される。

さて、タイヤ軸トルク計１５の検量は、次のように行う。
すなわち、まず、図２ｂに示すように、タイヤ５０をタイヤ用ハブ５０１から取り外す。そして、ベース１に固定壁１０３を固定し、タイヤ用ハブ５０１にタイヤ軸トルク計用検量アーム１０１を、タイヤ軸トルク計用検量アーム１０１の先端に設けたローラ１０２が、固定壁１０３に接するように傾けて取り付ける。

次に、図２ａ２に示すように、タイヤシャフトロック部材４００を用いて、タイヤシャフト１３をタイヤシャフト軸受１４ａに固定し、タイヤシャフト１３を、タイヤ軸トルク計１５よりタイヤモータ１８側で回転しないようにロックする。
そして、制御部で、荷重シリンダ２１の空気圧を制御して荷重シリンダ２１でステージ１２に固定壁１０３に向かう方向の力fを加えながら、ロードセル２２が検出した当該力fと、当該力ｆに対してタイヤ軸トルク計１５が検出したトルクを取得し、タイヤ軸トルク計１５の検量を行う検量処理を行う。ここで、このような検量処理は、荷重シリンダ２１でステージ１２に加える力fを変化させながら繰り返して行うようにしてもよい。

ここで、荷重シリンダ２１でステージ１２に加える力fにより、ローラ１０２の固定壁１０３との接点の位置に加わる、 力fと同じ大きさの水平方向の反力Ｆのタイヤシャフト１３の接線方向の分力Ｆｔは、ローラ１０２と固定壁１０３との接点と、タイヤシャフト１３の中心軸を結ぶ方向の、水平方向に対して成す角が既知であれば求めることができる。そして、求まった分力Ｆｔに対して生じるタイヤシャフト１３回りのモーメントは、ローラ１０２と固定壁１０３との接点とタイヤシャフト１３の中心軸との距離から求めることができる。

そこで、制御部は、前述した検量処理において、荷重シリンダ２１を制御して、荷重シリンダ２１でステージ１２に固定壁１０３に向かう方向の力を加えながら、当該力に対してタイヤ軸トルク計１５が検出したトルクを取得して、タイヤシャフト３に加わるモーメントとタイヤ軸トルク計１５で検出されるトルクとの関係を求め、タイヤ軸トルク計１５の検量を行う。

なお、以上に示したタイヤ軸トルク計１５の検量は、固定壁１０３を設けずに、図２ｃに示すように、タイヤ軸トルク計用検量アーム１０１の先端のローラ１０２を、固定壁１０３に代えて、ローラ２の周面に当接させて行うようにしても、同様に行うことができる。

また、タイヤ軸トルク計１５の検量は、ローラ軸トルク計５の検量と共に以下のように行うようにしてもよい。
すなわち、この場合には、まず、図２ａ２に示すように、タイヤシャフトロック部材４００を用いて、タイヤシャフト１３をタイヤシャフト軸受１４ａに固定し、タイヤ軸トルク計１５よりタイヤモータ１８側でタイヤシャフト１３を回転しないようにロックする。また、ローラシャフトロック部材４０１を用いて、ローラシャフト３をローラシャフト軸受４ａに固定し、ローラ軸トルク計５よりローラモータ８側でローラシャフト３を回転しないようにロックする。

次に、図３ａ２に示すように、タイヤ５０をタイヤ用ハブ５０１から取り外し、タイヤ用ハブ５０１に第１検量アーム１１０を、第１検量アーム１１０が鉛直上方に延びるように取り付ける。また、ローラ２のローラ用ハブ２０１との連結箇所に、第２検量アーム１２０を、第２検量アーム１２０が鉛直上方に延びるように取り付ける。そして、第１検量アーム１１０の先端と第２検量アーム１２０の先端を、リンク１３０で水平に連結する。なお、リンク１３０は、第１検量アーム１１０、第２検量アーム１２０に対して、回動可能に、ボールジョイントやベアリングを用いて、第１検量アーム１１０、第２検量アーム１２０に連結する。

ここで、第２検量アーム１２０は、図３ａ１に示すように、ローラ用ハブ２０１の真上に、先端が位置するように折れ曲がった形状を有している。
そして、制御部で、荷重シリンダ２１の空気圧を制御して荷重シリンダ２１でステージ１２に固定壁１０３に向かう方向の力fを加えながら、ロードセル２２が検出した当該力fと、当該力ｆに対してタイヤ軸トルク計１５が検出したトルクと、当該力ｆに対してローラ軸トルク計５が検出したトルクとを取得し、タイヤ軸トルク計１５とローラ軸トルク計５の検量を行う検量処理を行う。ここで、このような検量処理は、荷重シリンダ２１でステージ１２に加える力fを変化させながら繰り返して行うようにしてもよい。

ここで、荷重シリンダ２１でステージ１２に加える力fにより、第１検量アーム１１０のリンク１３０の連結位置に加わる、 力fと同じ大きさの水平方向の反力Ｆにより生じるタイヤシャフト１３回りのモーメントは、第１検量アーム１１０のリンク１３０の連結位置とタイヤシャフト１３の中心軸との距離から求めることができる。また、同様に荷重シリンダ２１でステージ１２に加える力fにより、第２検量アーム１２０のリンク１３０の連結位置に加わる、力fと同じ大きさの水平方向の力Ｆにより生じるローラシャフト３回りのモーメントは、第２検量アーム１２０のリンク１３０の連結位置とローラシャフト３の中心軸に対する距離から求めることができる。

そこで、制御部は、前述した検量処理において、荷重シリンダ２１でステージ１２にローラ２に向かう方向の力を加えながら、当該力に対してタイヤ軸トルク計１５が検出したトルクを取得することにより、タイヤシャフト１３に加わるモーメントとタイヤ軸トルク計１５で検出されるトルクとの関係を求め、タイヤ軸トルク計１５の検量を行うと共に、当該力に対してローラ軸トルク計５が検出したトルクを取得して、ローラシャフト３に加わるモーメントとローラ軸トルク計５で検出されるトルクとの関係を求め、ローラ軸トルク計５の検量を行う。

なお、図３ｂに示すように、リンク１３０に水平方向に加わる力を検出するロードセル１４０を設け、第１検量アーム１１０や第２検量アーム１２のリンク１４０との連結点に加わる力Fを当該ロードセル１４０によって直接検出するようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明した。
このように本実施形態によれば、錘などの重量物を用いずにトルク計の検量を行うことができるので、検量作業の作業負担を軽減することができる。

１…ベース、２…ローラ、３…ローラシャフト、４ａ、４ｂ…ローラシャフト軸受、５…ローラ軸トルク計、６…ローラ回転計、７…ローラ用プーリ、８…ローラモータ、９…ローラモータプーリ、１０…ローラ用ベルト、１１…ガイドシャフト、１２…ステージ、１３…タイヤシャフト、１４ａ、１４ｂ…タイヤシャフト軸受、１５…タイヤ軸トルク計、１６…タイヤ回転計、１７…タイヤ用プーリ、１８…タイヤモータ、１９…タイヤモータプーリ、２０…タイヤ用ベルト、２１…荷重シリンダ、２２…ロードセル、５０…タイヤ、１０１…タイヤ軸トルク計用検量アーム、１０３…固定壁、１１０…第１検量アーム、１２０…第２検量アーム、１３０…リンク、１４０…ロードセル、２０１…ローラ用ハブ、５０１…タイヤ用ハブ。

Claims (5)

1. ベースと、前記ベースに軸支された、周面にタイヤが圧接されるローラと、前記タイヤの回転軸が連結されるタイヤシャフトと、前記タイヤシャフトに連結されるタイヤモータと、前記タイヤシャフトに加わるトルクを検出するタイヤトルク計と、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えて、当該タイヤが前記ローラの周面に前記圧接する力を調整する加力機構と、前記加力機構が、前記タイヤに対して加える前記ローラの径方向の力を検出するロードセルとを備えたタイヤ試験装置において、前記タイヤトルク計を検量する検量方法であって、
   前記タイヤシャフトにアームを連結し、アームの先端を、前記ベースに対して固定された部材に当接させるステップと、
   前記タイヤモータの回転をロックした状態で前記加力機構によって、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えながら、前記タイヤトルク計が検出したトルクと前記ロードセルが検出した力とを取得し、前記タイヤトルク計を検量するステップとを有することを特徴とする検量方法。
2. 請求項１記載の検量方法であって、
   前記ベースに対して固定された部材として、前記ローラを用いることを特徴とする検量方法。
3. ベースと、周面にタイヤが圧接されるローラと、前記ローラの回転軸が連結される、前記ベースに軸支されたローラシャフトと、前記ローラシャフトに連結されるローラモータと、前記ローラシャフトに加わるトルクを検出するローラトルク計と、前記タイヤの回転軸が連結されるタイヤシャフトと、前記タイヤシャフトに連結されるタイヤモータと、前記タイヤシャフトに加わるトルクを検出するタイヤトルク計と、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えて、当該タイヤが前記ローラの周面に前記圧接する力を調整する加力機構と、前記加力機構が、前記タイヤに対して加える前記ローラの径方向の力を検出するロードセルとを備えたタイヤ試験装置において、前記タイヤトルク計を検量する検量方法であって、
   前記タイヤシャフトに第１アームを連結し、前記ローラシャフトに第２アームを連結し、前記第１アームの先端と前記第２アームの先端とを連結部材で連結するステップと、
   前記タイヤモータと前記ローラモータの回転をロックした状態で前記加力機構によって、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えながら、前記タイヤトルク計が検出したトルクと前記ローラトルク計が検出した力と、前記ロードセルが検出した力とを取得し、前記タイヤトルク計と前記ローラトルク計とを検量するステップとを有することを特徴とする検量方法。
4. ベースと、周面にタイヤが圧接されるローラと、前記ローラの回転軸が連結される、前記ベースに軸支されたローラシャフトと、前記ローラシャフトに連結されるローラモータと、前記ローラシャフトに加わるトルクを検出するローラトルク計と、前記タイヤの回転軸が連結されるタイヤシャフトと、前記タイヤシャフトに連結されるタイヤモータと、前記タイヤシャフトに加わるトルクを検出するタイヤトルク計と、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えて、当該タイヤが前記ローラの周面に前記圧接する力を調整する加力機構とを備えたタイヤ試験装置において、前記タイヤトルク計を検量する検量方法であって、
   前記タイヤシャフトに第１アームを連結し、前記ローラシャフトに第２アームを連結し、前記第１アームの先端と前記第２アームの先端とをロードセルを介して連結するステップと、
   前記タイヤモータと前記ローラモータの回転をロックした状態で前記加力機構によって、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えながら、前記タイヤトルク計が検出したトルクと前記ローラトルク計が検出した力と、前記ロードセルが検出した力とを取得し、前記タイヤトルク計と前記ローラトルク計とを検量するステップとを有することを特徴とする検量方法。
5. 請求項１、２、３または４記載の検量方法であって、
   前記タイヤ試験装置は、前記タイヤモータを支持する、前記ベースに対して遠近する方向に移動可能なステージを有し、
   前記加力機構は、前記ステージに対して、前記ローラに対して遠近する方向の力を加えることにより、前記タイヤに対して、前記ローラの径方向の力を加えることを特徴とする検量方法。