JP5666321B2

JP5666321B2 - スピンドル構造およびこれを備えたタイヤ試験機

Info

Publication number: JP5666321B2
Application number: JP2011005275A
Authority: JP
Inventors: 武彦若園; 猿丸　正悟; 正悟猿丸
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: JP2012145504A

Description

本発明は、タイヤの性能試験を行うタイヤ試験機およびこれに設けられたスピンドル構造に関する。

タイヤの性能試験を行うタイヤ試験機においては、上スピンドルに固定された上リムと下スピンドルに固定された下リムとの間にタイヤがチャッキングされた後、タイヤの内部空間に空気が供給され、下スピンドル及び上スピンドルが回転されることで、タイヤを回転させて、各種の性能試験が行われる。

特許文献１には、ベースフレームである基部に固定された下チャックが有する回転可能な下スピンドルと、交差梁に取り付けられた上チャックが有する回転可能な上スピンドルとが、アキシアル荷重を受ける向きが互いに反対にされた一対の傾斜したコロ軸受（テーパローラベアリング）でそれぞれ支持されたタイヤ試験装置が開示されている。

また、特許文献２には、ベースフレームに支持された回転可能な固定側スピンドルと、スライドアームに軸支された回転可能な可動側スピンドルとが、それぞれ一対の軸受（コロ軸受、玉軸受等）で支持されたタイヤ試験機が開示されている。

また、特許文献３には、タイヤの内部空間に空気を供給した際にタイヤに生じる反力を受けるリム反力ロック装置を設けることで、スピンドルを支持するベアリングに対する負荷を軽減させたタイヤチャッキング装置が開示されている。

特許第４０１１６３２号公報特開平９−１２６９５６号公報特開平１１−１１８６５５号公報

ところで、タイヤの内部空間に空気が供給された際に、上スピンドルを上方に、下スピンドルを下方にそれぞれ押圧して上下スピンドルを離隔させようとする分離力が働く。このとき、スピンドルを支持しており、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることが可能であって、アキシアル荷重を受ける向きが互いに反対にされた一対のベアリングのうち、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのベアリングにおいては、加圧によりアウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも密着した状態になる。一方、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングにおいては、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。その結果、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングにおいて、スピンドルの回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。

この状態を抑制するためには、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングに予め予圧をかけておくことが考えられる。しかし、タイヤ試験機に発生する分離力は強大であり、これに見合う予圧をベアリングにかけ続けると、ベアリングの寿命が短くなるので、好ましくない。また、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングをアキシアル荷重が受けられるように配置することも考えられるが、タイヤ試験機はその試験終了後、リムからタイヤを剥ぎ取る必要があり、この時に分離力とは反対方向の力がスピンドルに負荷される。このため、ベアリングの荷重負荷方向を変えることができない。

本発明の目的は、ラジアル方向の回転振れを抑制することが可能なスピンドル構造およびこれを備えたタイヤ試験機を提供することである。

本発明におけるスピンドル構造は、タイヤ試験機に設けられ、タイヤを回転させるためのスピンドル構造であって、上下方向の中心軸まわりに回転可能であって、上下方向に係合される一対のスピンドルと、前記一対のスピンドルの各々に対して設けられて各スピンドルをそれぞれ支持しており、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることが可能であって、アキシアル荷重を受ける向きが互いに反対にされて上下方向に離隔された一対のベアリングと、前記一対のスピンドルの各々に対して少なくとも１つずつ設けられて各スピンドルをそれぞれ支持しており、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受と、を有し、前記ラジアル軸受が、アキシアル荷重を受ける向きが、前記一対のスピンドルを離隔させようとする力が働く向きとは逆向きであるベアリングの近傍に配置され、前記一対のベアリングの各々は、テーパローラベアリングであり、前記一対のベアリングは、テーパローラの回転半径の小径側が向かい合うように配置されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、一対のスピンドルを離隔させようとする分離力が働いたときに、一対のベアリングのうち、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングにおいては、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。その結果、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングにおいて、回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。

そこで、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受を、各スピンドルに少なくとも１つずつ設ける。これにより、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングにおいて、分離力によりラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、スピンドルは、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのベアリングと、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受とでラジアル方向に支持される。よって、ラジアル方向の回転振れを抑制することができる。また、一対のベアリングのうち、アキシアル荷重を受ける向きが、一対のスピンドルを離隔させようとする力（分離力）が働く向きとは逆向きであるベアリングは、分離力が働いた際に、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になり、回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。その結果、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリング側において、ラジアル方向の回転振れが大きくなる。そこで、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングの近傍に、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受を配置する。これにより、スピンドルは、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのベアリングと、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングの近傍に配置されてラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受とでラジアル方向に支持される。よって、ラジアル方向の回転振れを効果的に抑制することができる。また、一般に、分離力を受けるベアリングをタイヤの近くに配置した方が、分離力を効果的に受けることができる。一対のテーパローラベアリングを、テーパローラの回転半径の小径側が向かい合うように配置することで、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリングが、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリングよりもタイヤ側に配置される。これにより、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリングで分離力を効果的に受けることができる。

また、本発明におけるスピンドル構造において、前記ラジアル軸受が深溝玉軸受であってよい。上記の構成によれば、分離力が働いたときに、深溝玉軸受のボールローラがベアリングレースに対して滑ることで、ラジアル方向の接触状態が保たれたまま、ボールローラの軸方向への移動が許容される。これにより、分離力が作用しても深溝玉軸受でラジアル方向の回転振れを抑制することができる。

また、本発明におけるスピンドル構造において、前記ラジアル軸受が円筒コロ軸受であってよい。上記の構成によれば、分離力が働いたときに、円筒コロ軸受の円筒コロがベアリングレースに対して滑ることで、ラジアル方向の接触状態が保たれたまま、円筒コロの軸方向への移動が許容される。これにより、分離力が作用しても円筒コロ軸受でラジアル方向の回転振れを抑制することができる。

また、本発明におけるスピンドル構造において、前記ラジアル軸受が、テーパ穴が軸中心に形成された複列円筒コロ軸受であってよい。上記の構成によれば、分離力が働いたときに、複列円筒コロ軸受の円筒コロがベアリングレースに対して滑ることで、ラジアル方向の接触状態が保たれたまま、円筒コロの軸方向への移動が許容される。これにより、分離力が作用しても複列円筒コロ軸受でラジアル方向の回転振れを抑制することができる。また、複列円筒コロ軸受のテーパ穴をスピンドルのテーパに嵌め込み、嵌合量を調節して、ラジアル方向の隙間をスピンドルの回転に好適な間隔にすることで、スピンドルの回転を安定させることができる。

また、本発明におけるタイヤ試験機は、上記のスピンドル構造を有していることを特徴とする。

上記の構成によれば、一対のスピンドルを離隔させようとする分離力が働いて、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングにおいて、ラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、スピンドルは、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのベアリングと、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受とでラジアル方向に支持される。よって、ラジアル方向の回転振れを抑制することができる。

本発明のスピンドル構造およびこれを備えたタイヤ試験機によると、一対のスピンドルを離隔させようとする分離力が働いたときに、一対のベアリングのうち、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのベアリングにおいて、回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。そこで、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受を、各スピンドルに少なくとも１つずつ設ける。これにより、スピンドルは、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのベアリングと、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受とでラジアル方向に支持される。よって、ラジアル方向の回転振れを抑制することができる。

タイヤ試験機を示す側面図である。テーパローラベアリングの説明図である。複列円筒コロ軸受の説明図である。図１の要部Ｂの拡大図である。図１の要部Ｂの拡大図である。図１の要部Ｂの拡大図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

［第１実施形態］
（タイヤ試験機の構成）
本実施形態によるタイヤ試験機１は、図１に示すように、下フレーム２０、鉛直方向に移動可能なビーム４０、及び、下フレーム２０とビーム４０との間に設けられ、タイヤ１０を回転させるためのスピンドル構造１１を有する。

下フレーム２０は、例えばＨ型、Ｉ型等の鋼材からなり、水平方向に延在している。ビーム４０は、例えばＨ型、Ｉ型等の鋼材からなり、両端または片端が図示しない移動機構に接続されている。ビーム４０は、移動機構により鉛直方向上方又は下方に移動される。ビーム４０の鉛直方向に関する位置は、移動機構側の図示しない直線センサ（リニアセンサとも言う）により検出される。

（スピンドル構造の構成）
スピンドル構造１１は、下フレーム２０に取り付けられた下チャック２５、及び、ビーム４０に取り付けられ、下チャック２５に係合する上チャック４５を有する。上チャック４５は、ビーム４０の長手方向中央に取り付けられており、ビーム４０に保持されつつ鉛直方向上方又は下方に移動する。また、上チャック４５は、図示しないブレーキ機構により、ビーム４０とともに鉛直方向に移動不能に固定される。即ち、ブレーキ機構は、分離力による上下チャック２５，４５の相対的移動（ビーム４０の鉛直方向の移動）を禁止する。ここで、分離力とは、上チャック４５と下チャック２５とを離隔させようとする力である。

下チャック２５は、下フレーム２０の長手方向中央に配置されている。下チャック２５は、下フレーム２０に移動不能に固定された下ハウジング２６、下ハウジング２６内に配置された下スピンドル２７、下スピンドル２７内に配置されたプランジャ２８、及び、下スピンドル２７の上端に固定された下リム２９を含む。

下スピンドル２７は、図示しないモータの駆動により、上下方向の中心軸Ａまわりに回転する。後述するように、中心軸Ａは上スピンドル４７の回転軸でもある。なお、本実施形態において、上下方向とは、鉛直方向だけでなく、鉛直方向に対して傾いた方向を含む。また、下スピンドル２７は、下フレーム２０に固定された下ハウジング２６によって上下方向に固定されている。プランジャ２８は、下スピンドル２７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。また、プランジャ２８は、下スピンドル２７が鉛直方向に伸縮不能であるのに対し、エアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動により鉛直方向に伸縮（下スピンドル２７に対して相対移動）可能である。

プランジャ２８は、鉛直方向に細長い棒部材であり、その鉛直方向上端は、外側面が鉛直方向に対して傾斜した傾斜面を含むテーパー形状の凸部２８ｐとなっている。また、プランジャ２８の内部には、鉛直方向に沿って、下端から上端近傍に亘って、空気供給穴２８ｘが形成されている。空気供給穴２８ｘは、プランジャ２８の下端に配置されたロータリージョイント２８ｙに接続されている。下リム２９は、下スピンドル２７の上端を囲むように配置されており、下スピンドル２７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。

上チャック４５は、ビーム４０に固定された上ハウジング４６、上ハウジング４６内に配置された上スピンドル４７、及び、上スピンドル４７の下端に固定された上リム４９を含む。上スピンドル４７の鉛直方向下端は、プランジャ２８の上端の凸部２８ｐと係合可能な凹部４７ｐとなっている。即ち、この凹部４７ｐの内側面は、鉛直方向に対してプランジャ２８の凸部２８ｐと同じ角度で傾斜した傾斜面である。

上スピンドル４７は、下スピンドル２７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。また、上スピンドル４７は、ビーム４０によって上下方向に移動可能である。上リム４９は、上スピンドル４７の下端を囲むように配置されており、上スピンドル４７とともに中心軸Ａまわりに回転可能である。上チャック４５の側方には、上リム４９からタイヤ１０を剥離するタイヤストリッパ４８が設けられている。

上チャック４５及び下チャック２５は、下フレーム２０の長手方向中心において、互いに鉛直方向に対向する位置に配置されている。即ち、下チャック２５の下スピンドル２７、プランジャ２８、及び下リム２９、並びに、上チャック４５の上スピンドル４７及び上リム４９の回転軸である中心軸Ａは、下フレーム２０の長手方向中心と一致している。

また、スピンドル構造１１は、下スピンドル２７と下ハウジング２６との間に設けられた一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂ、および、複列円筒コロ軸受５２を有している。下スピンドル２７は、一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂ、および、複列円筒コロ軸受５２によって支持されている。一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂの各々は、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることが可能である。そして、一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂは、アキシアル荷重を受ける向きが互いに反対にされて上下方向に離隔されている。なお、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることが可能なベアリングであれば、テーパローラベアリング５１ａ，５１ｂに限定されない。

本実施形態の一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂは、テーパローラの回転半径の小径側が向かい合うように配置されている。具体的には、タイヤ１０に近い方のテーパローラベアリング５１ａは、テーパローラの回転半径の小径側が下方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きである。このようなテーパローラベアリング５１ａにおいては、図２に示すように、矢印方向に分離力が働いた際に、加圧によりアウターレース５５、テーパローラ５４、および、インナーレース５３が通常よりも密着した状態になる。このようなテーパローラベアリング５１ａをタイヤ１０の近くに配置することで、分離力を効果的に受けることができる。

一方、図１に示すように、タイヤ１０から遠い方のテーパローラベアリング５１ｂは、テーパローラの回転半径の小径側が上方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きである。このようなテーパローラベアリング５１ｂにおいては、図２に示すように、矢印方向に分離力が働いた際に、アウターレース５５、テーパローラ５４、および、インナーレース５３が通常よりも離隔した状態になる。その結果、このテーパローラベアリング５１ｂにおいては、下スピンドル２７の回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。よって、下スピンドル２７の回転時には、テーパローラベアリング５１ｂ側において、ラジアル方向の回転振れが大きくなる。

複列円筒コロ軸受（ラジアル軸受）５２は、ラジアル荷重を受けることが可能である。複列円筒コロ軸受５２には、図３に示すように、テーパ穴５６ａが軸中心に形成されている。また、下スピンドル２７にはテーパ２７ａが設けられており、このテーパ２７ａに複列円筒コロ軸受５２のテーパ穴５６ａが嵌め込まれている。ここで、テーパ穴５６ａのテーパ２７ａへの嵌合により、インナーレース５６がわずかに拡径する場合には、複列円筒コロ軸受５２に予圧を付与することができる。そして、テーパ２７ａとテーパ穴５６ａとの嵌合量が調節されることで、ラジアル方向の隙間ａが下スピンドル２７の回転に好適な間隔にされている。これにより、下スピンドル２７の回転が安定する。

また、複列円筒コロ軸受５２においては、矢印方向に分離力が働いたときに、円筒コロ５７がベアリングレース（アウターレース５７およびインナーレース５６）に対して滑る。これにより、ラジアル方向の接触状態が保たれたまま、円筒コロ５７の軸方向への移動が許容される。よって、分離力が作用しても複列円筒コロ軸受５２でラジアル方向の回転振れが抑制される。

このような複列円筒コロ軸受５２は、図１に示すように、テーパローラベアリング５１ｂの近傍に配置されている。具体的には、複列円筒コロ軸受５２は、テーパローラベアリング５１ｂの上方に隣接して配置されている。そのため、テーパローラベアリング５１ｂにおいて、分離力によりラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、下スピンドル２７は、タイヤ１０に近いテーパローラベアリング５１ａと複列円筒コロ軸受５２とでラジアル方向に支持される。これにより、ラジアル方向の回転振れが抑制される。なお、複列円筒コロ軸受５２は下スピンドル２７に２個以上設けられていてもよい。

また、スピンドル構造１１は、図１に示すように、上スピンドル４７と上ハウジング４６との間に設けられた一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂ、および、複列円筒コロ軸受６２を有している。上スピンドル４７は、一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂ、および、複列円筒コロ軸受６２によって支持されている。一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂの各々は、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることが可能である。そして、一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂは、アキシアル荷重を受ける向きが互いに反対にされて上下方向に離隔されている。なお、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることが可能なベアリングであれば、テーパローラベアリング６１ａ，６１ｂに限定されない。

本実施形態の一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂは、テーパローラの回転半径の小径側が向かい合うように配置されている。具体的には、タイヤ１０に近い方のテーパローラベアリング６１ａは、テーパローラの回転半径の小径側が上方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きである。このようなテーパローラベアリング６１ａにおいては、分離力が働いた際に、図２に示すテーパローラベアリング５１ａと同様に、加圧によりアウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも密着した状態になる。このようなテーパローラベアリング６１ａをタイヤ１０の近くに配置することで、分離力を効果的に受けることができる。

一方、タイヤ１０から遠い方のテーパローラベアリング６１ｂは、テーパローラの回転半径の小径側が下方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きである。このようなテーパローラベアリング６１ｂにおいては、分離力が働いた際に、図２に示すテーパローラベアリング５１ｂと同様に、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。その結果、このテーパローラベアリング６１ｂにおいては、上スピンドル４７の回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。よって、上スピンドル４７の回転時には、テーパローラベアリング６１ｂ側において、ラジアル方向の回転振れが大きくなる。

複列円筒コロ軸受（ラジアル軸受）６２は、上述した複列円筒コロ軸受５２と同様に構成されている。このような複列円筒コロ軸受６２は、図１に示すように、テーパローラベアリング６１ｂの近傍に配置されている。具体的には、複列円筒コロ軸受６２は、テーパローラベアリング６１ｂの下方に隣接して配置されている。そのため、テーパローラベアリング６１ｂにおいて、分離力によりラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、上スピンドル４７は、タイヤ１０に近いテーパローラベアリング６１ａと複列円筒コロ軸受６２とでラジアル方向に支持される。これにより、ラジアル方向の回転振れが抑制される。なお、複列円筒コロ軸受６２は上スピンドル４７に２個以上設けられていてもよい。

なお、複列円筒コロ軸受５２，６２の代わりに、深溝玉軸受や円筒コロ軸受、アンギュラ玉軸受、複列アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受等のラジアル軸受を用いてもよい。このような場合であっても、分離力が働いたときに、ローラがベアリングレースに対して滑ることで、ラジアル方向の接触状態が保たれたまま、ローラの軸方向への移動が許容される。これにより、分離力が作用してもラジアル軸受でラジアル方向の回転振れが抑制される。

（試験方法）
次に、図１を参照し、タイヤ試験機１によるタイヤ１０の試験方法について説明する。なお、以下に述べるタイヤ試験機１各部の動作は、タイヤ試験機１を備えたタイヤ試験システムのコントローラ（図示せず）によって制御される。

先ず、タイヤ１０は、図示しない入口コンベア上に導入され、入口コンベア上でビード部に潤滑剤が塗布される。その後タイヤ１０は、入口コンベアから図示しないセンターコンベア上に受け渡され、センターコンベアにより下リム２９の上方に搬送される。そして、タイヤ１０を保持するセンターコンベアが下降されることで、タイヤ１０が下チャック２５の下リム２９上に載置される。

ビーム４０は、タイヤ１０が入口コンベアからセンターコンベア上に送り出される間、上チャック４５がタイヤ１０に干渉しない待機位置にて、停止している。待機位置は、タイヤ１０の幅に応じて、上リム４９がタイヤ１０に干渉しない程度のできるだけ下方の位置に、設定される。このような設定により、上チャック４５の待機位置から後述の試験位置に向けての下降にかかる時間を短縮することができる。

ビーム４０は、上述したセンターコンベアの下降開始と同時に、待機位置から下方への移動を開始する。これと同時に、プランジャ２８がエアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動によって上方への延伸を開始する。ビーム４０の移動は移動機構によるものである。また、移動機構側の直線センサによってビーム４０の位置が監視されながら移動機構の駆動が制御される。そして、ビーム４０の位置がプランジャ２８の凸部２８ｐと上スピンドル４７の凹部４７ｐとの係合位置に近づいたことを移動機構側の直線センサにより検知すると、移動機構がビーム４０の移動を減速させるように制御される。

ビーム４０は、係合位置に達した後、上チャック４５によりプランジャ２８を押し下げつつ、さらに下降する。ビーム４０が係合位置から試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）に至ったことを、プランジャ２８のガイド部材（図示せず）に設けられた図示しない直線センサ（リニアセンサとも言う）により検知すると、電磁ブレーキによりビーム４０が鉛直方向に移動不能に固定される。これにより、下チャック２５の軸心と上チャック４５の軸心とが位置合わせされる。

なお、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向の位置検出は、移動機構側の直線センサによる検出結果を用いて行ってもよいし、或いは、この直線センサに代えて、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置を検出するリミットスイッチのような検出手段による検出結果を用いて行ってもよい。直線センサやリミットスイッチは、検出結果としてビーム４０が下限位置（例えば下限位置は、上記したような凸部２８ｐと凹部４７ｐとが係合する位置）に到達する直前にビーム４０の速度を低下させるトリガーとなる信号を出力するように設けるだけでなく、ビーム４０が上限位置に到達する直前にビーム４０の速度を低下させるトリガーとなる信号を出力するように設けることが望ましい。

また、プランジャ２８とともに移動している上チャック４５の位置を検出し位置決めするための検出手段は、例えば、プランジャ２８のガイド部材に取り付けられた直線センサの他、プランジャ２８自体に取り付けられた直線センサ又はエアシリンダ２８ａ，２８ｂに内蔵された直線センサ等であってよい。いずれの場合も、検出手段により検出されるプランジャ２８の延伸距離に基づいて、位置決めを行えばよい。

なお、上記の例では、移動機構側の直線センサの検出結果によって、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置の検出を行い、プランジャ２８側の直線センサの検出結果によって、上チャック４５を試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）に位置決めするようにした。しかし、移動機構側の直線センサの検出結果によって、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置の検出と、上チャック４５の試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）への位置決めとを行うようにしてもよい。

この場合、ビーム４０は、センターコンベアの下降開始と同時に、待機位置から下方への移動を開始する。ビーム４０の移動は移動機構によるものであり、移動機構側の直線センサによってビーム４０の位置が監視されながら移動機構の駆動が制御される。そして、上チャック４５が試験位置に到達すると、電磁ブレーキによりビーム４０が鉛直方向に移動不能に固定される。このときプランジャ２８の凸部２８ｐは図１に示す位置よりも下方に位置している。その後、プランジャ２８がエアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動によって上方に延伸し、プランジャ２８の凸部２８ｐと上スピンドル４７の凹部４７ｐとが係合する。これにより、下チャック２５の軸心と上チャック４５の軸心とが位置合わせされる。

上記のようにして上チャック４５が鉛直方向に関して位置合わせされた状態で移動不能に固定され、上下チャック２５，４５が上下方向に係合したとき、上下チャック２５，４５間に挟持されたタイヤ１０の内部空間は封止されている。この状態において、ロータリージョイント２８ｙにつながる電磁弁が駆動され、空気供給穴２８ｘを介してタイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給される。

タイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給されると、タイヤ１０の内圧によって下チャック２５および上チャック４５には両者を離隔させようとする分離力が作用する。この分離力によって、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいては、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる（図２参照）。そしてタイヤ１０の空気圧が所定の圧力となったタイミングで、圧縮空気の供給が停止される。

その後、下スピンドル２７を回転させるモータの駆動が開始され、下スピンドル２７と共にプランジャ２８及び下リム２９並びに上チャック４５の上スピンドル４７及び上リム４９が中心軸Ａまわりに回転し、タイヤ１０が回転する。これと同時に、図示しないドラムがタイヤ１０の側方からタイヤ１０に向かって前進し、タイヤ１０の側面を押圧することにより、タイヤ１０に荷重を付加する。

ここで、テーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいては、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になることによって、上下スピンドル２７，４７の回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となっている。しかし、テーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂの近傍に配置された複列円筒コロ軸受５２，６２と、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリング５１ａ，６１ａとで、上下スピンドル２７，４７が支持される。これにより、ラジアル方向の回転振れが抑制される。

そして、タイヤ１０の各種性能試験が終了すると、下スピンドル２７を回転させるモータの駆動が停止され、下スピンドル２７等の回転が停止する。その後、ロータリージョイント２８ｙにつながる電磁弁が開放されることにより、タイヤ１０の空気圧が減少する。そして電磁ブレーキが開放された後、タイヤストリッパ４８の駆動によって上リム４９からタイヤ１０が剥離される。

その後、ビーム４０が上チャック４５とともに上昇を開始すると同時に、図示しないセンターコンベアも上昇を開始する。センターコンベアの上昇より、タイヤ１０は下リム２９から剥離され、センターコンベア上に載置される。その後タイヤ１０は、センターコンベアにより図示しない出口コンベア上に受け渡され、出口コンベア上で適宜のマーキングが施される。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスピンドル構造１１によると、一対のスピンドル２７，４７を離隔させようとする分離力が働いたときに、一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂおよび一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂのうち、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいては、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。その結果、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいて、回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。そこで、ラジアル荷重を受けることが可能な複列円筒コロ軸受５２，６２を、各スピンドル２７，４７に少なくとも１つずつ設ける。これにより、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいて、分離力によりラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、スピンドル２７，４７は、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリング５１ａ，６１ａと、ラジアル荷重を受けることが可能な複列円筒コロ軸受５２，６２とでラジアル方向に支持される。よって、ラジアル方向の回転振れを抑制することができる。

また、分離力が働いたときに、複列円筒コロ軸受５２，６２の円筒コロがベアリングレースに対して滑ることで、ラジアル方向の接触状態が保たれたまま、円筒コロの軸方向への移動が許容される。これにより、分離力が作用しても複列円筒コロ軸受５２，６２でラジアル方向の回転振れを抑制することができる。また、複列円筒コロ軸受５２，６２のテーパ穴をスピンドル２７，４７のテーパに嵌め込み、嵌合量を調節して、ラジアル方向の隙間をスピンドル２７，４７の回転に好適な間隔にすることで、スピンドル２７，４７の回転を安定させることができる。

また、一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂおよび一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂのうち、アキシアル荷重を受ける向きが、一対のスピンドル２７，４７を離隔させようとする力（分離力）が働く向きとは逆向きであるテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂは、分離力が働いた際に、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になり、回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。その結果、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂ側において、ラジアル方向の回転振れが大きくなる。そこで、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂの近傍に、ラジアル荷重を受けることが可能な複列円筒コロ軸受５２，６２を配置する。これにより、スピンドル２７，４７は、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリング５１ａ，６１ａと、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂの近傍に配置されてラジアル荷重を受けることが可能な複列円筒コロ軸受５２，６２とでラジアル方向に支持される。よって、ラジアル方向の回転振れを効果的に抑制することができる。

また、一般に、分離力を受けるベアリングをタイヤ１０の近くに配置した方が、分離力を効果的に受けることができる。一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂおよび一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂを、テーパローラの回転半径の小径側が向かい合うように配置することで、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリング５１ａ，６１ａが、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂよりもタイヤ１０側に配置される。これにより、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリング５１ａ，６１ａで分離力を効果的に受けることができる。

［第２実施形態］
（スピンドル構造の構成）
次に、本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験機２０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。タイヤ試験機２０１が第１実施形態のタイヤ試験機１と異なる点は、図１の要部Ｂを拡大した図である図４に示すように、スピンドル構造２１１において、テーパローラベアリング５１ｂの下方に複列円筒コロ軸受５２が隣接配置され、テーパローラベアリング６１ｂの上方に複列円筒コロ軸受６２が隣接配置されている点である。

アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂは、分離力が働いたときに、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。そのため、テーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいて、回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になる。しかし、テーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂの近傍に配置された複列円筒コロ軸受５２，６２と、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリング５１ａ，６１ａとで、上下スピンドル２７，４７が支持される。これにより、ラジアル方向の回転振れが抑制される。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスピンドル構造２１１によると、第１実施形態のスピンドル構造１１と同様の効果を奏する。

［第３実施形態］
（スピンドル構造の構成）
次に、本発明の第３実施形態に係るタイヤ試験機３０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。タイヤ試験機３０１が第１実施形態のタイヤ試験機１と異なる点は、図１の要部Ｂを拡大した図である図５に示すように、スピンドル構造３１１において、下スピンドル２７を支持する一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂが、テーパローラの回転半径の大径側が向かい合うように配置されているとともに、上スピンドル４７を支持する一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂが、テーパローラの回転半径の大径側が向かい合うように配置されている点である。

具体的には、一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂのうち、タイヤ１０に近い方のテーパローラベアリング５１ｂは、テーパローラの回転半径の大径側が下方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きである。このようなテーパローラベアリング５１ｂにおいては、分離力が働いた際に、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。その結果、このテーパローラベアリング５１ｂにおいては、下スピンドル２７の回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。よって、下スピンドル２７の回転時には、テーパローラベアリング５１ｂ側において、ラジアル方向の回転振れが大きくなる。

一方、タイヤ１０から遠い方のテーパローラベアリング５１ａは、テーパローラの回転半径の大径側が上方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きである。このようなテーパローラベアリング５１ａにおいては、分離力が働いた際に、加圧によりアウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも密着した状態になる。

複列円筒コロ軸受５２は、テーパローラベアリング５１ｂの下方に隣接して配置されている。そのため、テーパローラベアリング５１ｂにおいて、分離力によりラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、下スピンドル２７は、タイヤ１０から遠いテーパローラベアリング５１ａと複列円筒コロ軸受５２とでラジアル方向に支持される。これにより、ラジアル方向の回転振れが抑制される。

また、一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂのうち、タイヤ１０に近い方のテーパローラベアリング６１ｂは、テーパローラの回転半径の大径側が上方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きである。このようなテーパローラベアリング６１ｂにおいては、分離力が働いた際に、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。その結果、このテーパローラベアリング６１ｂにおいては、上スピンドル４７の回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。よって、上スピンドル４７の回転時には、テーパローラベアリング６１ｂ側において、ラジアル方向の回転振れが大きくなる。

一方、タイヤ１０から遠い方のテーパローラベアリング６１ａは、テーパローラの回転半径の大径側が下方を向いており、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きである。このようなテーパローラベアリング６１ａにおいては、分離力が働いた際に、加圧によりアウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも密着した状態になる。

複列円筒コロ軸受６２は、テーパローラベアリング６１ｂの上方に隣接して配置されている。そのため、テーパローラベアリング６１ｂにおいて、分離力によりラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、上スピンドル４７は、タイヤ１０から遠いテーパローラベアリング６１ａと複列円筒コロ軸受６２とでラジアル方向に支持される。これにより、ラジアル方向の回転振れが抑制される。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスピンドル構造３１１によると、一対のスピンドル２７，４７を離隔させようとする分離力が働いたときに、一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂおよび一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂのうち、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいては、アウターレース、テーパローラ、および、インナーレースが通常よりも離隔した状態になる。その結果、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいて、回転時に回転軸に対してラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態となる。そこで、ラジアル荷重を受けることが可能な複列円筒コロ軸受５２，６２を、各スピンドル２７，４７に少なくとも１つずつ設ける。これにより、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きとは逆向きのテーパローラベアリング５１ｂ，６１ｂにおいて、分離力によりラジアル方向の回転振れを拘束する力が発揮され難い状態になっても、スピンドル２７，４７は、アキシアル荷重を受ける向きが分離力が働く向きと同じ向きのテーパローラベアリング５１ａ，６１ａと、ラジアル荷重を受けることが可能な複列円筒コロ軸受５２，６２とでラジアル方向に支持される。よって、ラジアル方向の回転振れを抑制することができる。

［第４実施形態］
（スピンドル構造の構成）
次に、本発明の第４実施形態に係るタイヤ試験機４０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。タイヤ試験機４０１が第３実施形態のタイヤ試験機３０１と異なる点は、図１の要部Ｂを拡大した図である図６に示すように、スピンドル構造４１１において、テーパローラベアリング５１ｂの上方に複列円筒コロ軸受５２が隣接配置され、テーパローラベアリング６１ｂの下方に複列円筒コロ軸受６２が隣接配置されている点である。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスピンドル構造４１１によると、第３実施形態のスピンドル構造３１１と同様の効果を奏する。

（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、一対のテーパローラベアリングおよび複列円筒コロ軸受の配置は、上記の配置に限定されない。そして、第１実施形態から第４実施形態の配置を適宜組み合わせてもよい。例えば、下スピンドル２７を支持する一対のテーパローラベアリング５１ａ，５１ｂおよび複列円筒コロ軸受５２の配置として、第１実施形態の配置を採用し、上スピンドル４７を支持する一対のテーパローラベアリング６１ａ，６１ｂおよび複列円筒コロ軸受６２の配置として、第３実施形態の配置を採用してもよい。

１，２０１，３０１，４０１タイヤ試験機
１０タイヤ
１１，２１１，３１１，４１１スピンドル構造
２０下フレーム
２５下チャック
２６下ハウジング
２７下スピンドル
２８プランジャ
２９下リム
４０ビーム
４５上チャック
４６上ハウジング
４７上スピンドル
４９上リム
５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂテーパローラベアリング
５２，６２複列円筒コロ軸受

Claims

タイヤ試験機に設けられ、タイヤを回転させるためのスピンドル構造であって、
上下方向の中心軸まわりに回転可能であって、上下方向に係合される一対のスピンドルと、
前記一対のスピンドルの各々に対して設けられて各スピンドルをそれぞれ支持しており、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることが可能であって、アキシアル荷重を受ける向きが互いに反対にされて上下方向に離隔された一対のベアリングと、
前記一対のスピンドルの各々に対して少なくとも１つずつ設けられて各スピンドルをそれぞれ支持しており、ラジアル荷重を受けることが可能なラジアル軸受と、
を有し、
前記ラジアル軸受が、アキシアル荷重を受ける向きが、前記一対のスピンドルを離隔させようとする力が働く向きとは逆向きであるベアリングの近傍に配置され、
前記一対のベアリングの各々は、テーパローラベアリングであり、
前記一対のベアリングは、テーパローラの回転半径の小径側が向かい合うように配置されていることを特徴とするスピンドル構造。
前記ラジアル軸受が深溝玉軸受であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル構造。
前記ラジアル軸受が円筒コロ軸受であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル構造。
前記ラジアル軸受が、テーパ穴が軸中心に形成された複列円筒コロ軸受であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル構造。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピンドル構造を有していることを特徴とするタイヤ試験機。