JP5399979B2 - 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ロードセルとを備え、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ロードセル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）。

特開２００４-００４５９８号公報

さて、タイヤの試験を行う場合、当該試験開始に先立って、タイヤの温度を試験条件に従った温度に予熱する必要がある。また、タイヤと接触しタイヤと熱交換を行うことになるローラも、タイヤと同様に予熱しておく必要が生じる。
そこで、本発明は、このようなタイヤとローラの予熱を、タイヤ試験装置において効率的に行うことを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、タイヤの試験に用いられるタイヤ試験装置に、前記タイヤに連結したタイヤモータと、周面に前記タイヤが圧接されるローラと、前記ローラに連結したローラモータと、調温室と、前記調温室に調温した空気を吹き出すと共に、前記調温室から空気を吸い出す空調機とを設け、前記ローラモータと前記タイヤモータとを前記調温室の外部に配置し、前記ローラと前記タイヤモータに連結したタイヤとを前記調温室の内部に配置すると共に、前記調温室の形状を、前記空調機から前記調温室に吹き出された調温した空気が、前記ローラと前記タイヤモータに連結したタイヤとの回転に伴い、前記ローラの周面まわりと前記タイヤモータに連結したタイヤの周面まわりとを巡回する形状としたものである。

このようなタイヤ試験装置によれば、ローラとタイヤとの回転を利用して、前記空調機から前記調温室に吹き出された調温した空気を、前記ローラの周面まわりと前記タイヤモータに連結したタイヤの周面まわりとを巡回させることにより、むら無く効率的にタイヤとローラとを予熱することができる。

ここで、より具体的には、前記調温室の形状は、前記調温室の内側壁と前記ローラの周面との間の隙間が、前記タイヤモータに連結したタイヤと面する側の反対側において絞り込まれた形状となり、前記調温室の内側壁と前記タイヤモータに連結したタイヤの周面との間の隙間が、前記ローラと面する側の反対側において絞り込まれた形状となるように設定することができる。

また、このようなタイヤ試験装置は、前記タイヤモータに連結されていないタイヤを保管するタイヤ保管ケースを設け、前記空調機は、前記調温室から吸い出した空気を、前記タイヤ保管ケース内に供給するようにすることも、保管中のタイヤの予備的な調温を効率的に行う上で好ましい。

以上のように本発明によれば、タイヤ試験装置において、タイヤとローラの予熱を効率的に行うことができる。

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予熱機構の構成を示すブロック図である。

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左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右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４、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、ベース１に対して前後に移動可能に、二本のガイドシャフト１１により支持されたステージ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１４、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の内部にアクチュエータ２１を備えており、アクチュエータ２１で、ステージ１２の下部を押し引きすることにより、ステージ１２をベース１に対して前後方向に移動したり、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。

ここで、このような構成によれば、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、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の軸トルクや、タイヤ軸トルク計１５の検出値などを必要に応じて参照しつつ、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試験を行うことができる。また、この試験において、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の軸トルクや、タイヤ軸トルク計１５の検出値を用いて、タイヤ５０の各種特性を測定することができる。

さて、このような構成において、以上の各部は、図１ａ１-ａ４に示すように、カバー３００によって覆われた形態で、カバー３００内に収容されている。
ここで、図２ａに、カバー３００の上面部分と後述する調温室壁板３１１を透視して、上方から見たカバー３００によって構成される空間の構成を模式的に示す。

図示するように、カバー３００内部の空間は、内壁３０１によって、ローラ２とタイヤ５０を収容する試験室３１０と、他の各部を収容する機械室３２０とに区切られている。ここで、試験室３１０と機械室３２０とは、ローラシャフト３とタイヤシャフト１３とを通す孔を除きカバー３００によって遮蔽されている。
次に、図２ｂに、カバー３００の左側面部分を透視して、左方から見た試験室３１０内の構成を模式的に示す。

図示するように、試験室３１０内には試験室３１０を区切って、ローラ２とタイヤ５０を収容した調温室３１００を形成するための調温室壁板３１１が設けられている。ここで、この調温室壁板３１１は、後述するように、ローラ２とタイヤ５０との回転に伴って、空気をローラ２の周面まわりとタイヤ５０の周面まわりを巡回させるための役割も担っている。

そして、図２ａ、ｂに示すように、調温室３１００の前方側の下部には、空調機４００の吹出ダクト４１０が連結され、調温室３１００の前方側の上部には、空調機４００の吸込ダクト４２０が連結されている。また、空調機４００の排気ダクト４３０は、複数のタイヤを収容するタイヤ保管箱５００に連結されている。

また、図示は省略しているが、調温室３１００内には、ローラ２やタイヤ５０の温度を非接触で測定する温度センサも設けられている。
このような構成において、空調機４００から、試験条件に従った所望温度に温度調整後の空気が、吹出ダクト４１０を通り、調温室３１００内に供給され、当該温度調整後の空気によって、温度センサによって測定されるローラ２とタイヤ５０の温度が、試験条件に応じた温度になるまで温度調整される。この温度調整後の空気によるローラ２とタイヤ５０の温度調整動作の詳細については後述する。

また、調温室３１００の上部から、調温室３１００内の空気が吸込ダクト４２０を介して空調機４００によって吸い出される。
そして、空調器４００は、調温室３１００内から吸い出した空気を排気ダクト４３０を介してタイヤ保管箱５００に排気する。タイヤ保管箱５００は半密閉されており、各所にタイヤ保管箱５００内外の空気口となる孔やスリットを備えている。そして、当該空気口を通って、タイヤ保管箱５００に空調器４００より排気された空気は、タイヤ保管箱５００の各所より外部に放出される。

ここで、このタイヤ保管箱５００に空調器４００より排気された空気は、周囲温度より、試験条件に従った所望温度に近い。したがって、タイヤ保管箱５００に保管されている各タイヤは、空調器４００よりタイヤ保管箱５００に排気された空気によって、周囲温度よりも試験条件に従った所望温度に近い温度に予備的に加熱された状態で保管されることになる。この結果、タイヤ保管箱５００に保管していたタイヤ５０をタイヤ試験装置に装着して試験を行う際に、当該タイヤ５０の試験条件に従った所望温度への温度調整を速やかに行えるようになる。

次に、前述した、空調機４００からの温度調整後の空気によるローラ２とタイヤ５０の温度調整動作の詳細について説明する。
まず、上述した試験の開始に先立って、空調機４００を起動し、タイヤ試験装置の暖気運転を行う。
当該暖気運転においては、まず、アクチュエータ２１を駆動してステージ１２を前方向に移動して、ローラ２とタイヤ５０を離間させる。
次に、空調機４００からの、温度調整後の空気の調温室３１００への供給を開始すると共に、ローラモータ８とタイヤモータ１８とを駆動し、図２ｂに点線矢印で示したように、ローラ２とタイヤ５０を、同回転方向に、左方から見て反時計回りに回転する。
ここで、調温室壁板３１１は、ローラ２と調温室壁板３１１との間の隙間が、ローラ２の後方に向かうほど狭くなり、かつ、ローラ２の後方端において、当該隙間が、空気の流体としての運動に対して無視できないほどに充分に狭くなる（たとえば、隙間が数ｃｍとなるようにする）ように絞り込まれた形状を有している。また、調温室壁板３１１は、タイヤ５０と調温室壁板３１１との間の隙間が、タイヤ５０の前方に向かうほど狭くなり、かつ、タイヤ５０の前方端において、当該隙間が、空気の流体としての運動に対して無視できないほどに充分に狭くなる（たとえば、隙間が数ｃｍとなるようにする）ように絞り込まれた形状を有している。

このため、空調機４００から吹出ダクト４１０を通って調温室３１００内の前方下部に供給された温度調整後の空気の、調温室３１００前方上部に連結された吸込ダクト４２０に至るまでの流れは、図２ｂに実線矢印で示した流れを含むものとなる。
すなわち、空調機４００から吹出ダクト４１０を通って、調温室３１００内に前方下部から後方に向けて吹き出された温度調整後の空気の一部は、調温室壁板３１１とローラ２との隙間をローラ２の後部において絞り込んだこととローラ２の回転とにより生じる吸い込み効果によって、ローラ２の下面をまわってローラ２の後方に導かれ、ローラ２の後面に回り込んだ後に、ローラ２の上面をまわってローラ２の前方に進む。

そして、ローラ２の前方に進んだ空気の一部は、そのまま吸込ダクト４２０に進んで調温室３１００から排出され、他の一部は、調温室壁板３１１とタイヤ５０との隙間をタイヤ５０の前部において絞り込んだこととタイヤ５０の回転とにより生じる吸い込み効果によって、タイヤ５０の上面をまわって、タイヤ５０の前方に導かれる。

そして、このようにして、タイヤ５０の前方に導かれた空気は、調温室壁板３１１に沿ってタイヤ５０の後方に導かれ、タイヤ５０の後方に導かれた空気は、ローラ２の前面とタイヤ５０の後面との間を通って上方に向かい、その一部は、吸込ダクト４２０に進んで調温室３１００から排出される。ここで、タイヤ５０の後方に導かれた空気が、ローラ２の前面とタイヤ５０の後面との間を通って上方に向かうように、ローラモータ８とタイヤモータ１８の回転速度は、タイヤ５０の周速度がローラ２の周速度より大きくなるように制御する。ただし、タイヤ５０とローラ２とでは、通常、表面荒さはタイヤ５０の方が大きいため、同じ周速度で回転した場合には、タイヤ５０の方がローラ２よりも空気に働く力は大きくなる。よって、タイヤ５０の周速度は、ローラ２の周速度よりも必ずしも大きくする必要はなく、回転するタイヤ５０の後面による空気を上方へ移動させる力が、回転するローラ２の前面による空気を下方へ移動させる力に勝るように、ローラ２の周速度に対して、タイヤ５０の周速度は設定すれば足りる。
結果、空調機４００から供給された温度調整後の空気を、ローラ２の周面とタイヤ５０の周面を巡回させることができ、効率的にローラ２とタイヤ５０の予熱を行うことができる。
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、ローラ２とタイヤ５０との回転を利用して、空調機４００から調温室３１００に吹き出された調温した空気を、ローラ２の周面まわりとタイヤ５０の周面まわりとを巡回させることにより、むら無く効率的にタイヤ５０とローラ２との予熱を行うことができる。

１…ベース、２…ローラ、３…ローラシャフト、４…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、１４…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…アクチュエータ、５０…タイヤ、３００…カバー、３０１…内壁、３１０…試験室、３１１…調温室壁板、３２０…機械室、４００…空調機、４１０…吹出ダクト、４２０…吸込ダクト、４３０…排気ダクト、５００…タイヤ保管箱、３１００…調温室。

Claims (2)

1. タイヤの試験に用いられるタイヤ試験装置であって、
   前記タイヤに連結したタイヤモータと、
   周面に前記タイヤが圧接されるローラと、
   前記ローラに連結したローラモータと、
   調温室と、
   前記調温室に調温した空気を吹き出すと共に、前記調温室から空気を吸い出す空調機と、
   前記タイヤモータに連結されていないタイヤを保管するタイヤ保管ケースとを備え、
   前記ローラモータと前記タイヤモータとは前記調温室の外部に配置され、前記ローラと前記タイヤモータに連結したタイヤとは前記調温室の内部に配置され、
   前記空調機から前記調温室に吹き出された調温した空気が、前記ローラと前記タイヤモータに連結したタイヤとの回転に伴い、前記ローラの周面まわりと前記タイヤモータに連結したタイヤの周面まわりとを巡回する形状を、前記調温室は有し、
   前記空調機は、前記調温室から吸い出した空気を、前記タイヤ保管ケース内に供給することを特徴とするタイヤ試験装置。
2. 請求項１記載のタイヤ試験装置であって、
   前記調温室の内側壁と前記ローラの周面との間の隙間が、前記タイヤモータに連結したタイヤと面する側の反対側において絞り込まれた形状となり、前記調温室の内側壁と前記タイヤモータに連結したタイヤの周面との間の隙間が、前記ローラと面する側の反対側において絞り込まれた形状となるように、前記調温室の形状は設定されていることを特徴とするタイヤ試験装置。