JP5758283B2 - タイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法 - Google Patents

タイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法 Download PDF

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Description

本発明は、回転体をタイヤに押圧して荷重を加えた状態で回転してタイヤユニフォミティを測定する方法に関する。
タイヤユニフォミティを測定する方法については、従来種々提案されている(例えば、特許文献1等参照)。
特開平2006−105775号公報
同特許文献1にも記載あるように、回転体をタイヤに押圧して荷重を加えた状態で回転してタイヤユニフォミティを測定する。
タイヤユニフォミティを正確に測定するためには、タイヤ種ごとに所定の押圧荷重で回転体がタイヤを押圧していなければならない。
回転体は、比較的に重い重量物であり、この重量物である回転体をモータ等の駆動源の駆動により移動してタイヤを押圧するので、移動中に押圧荷重を監視して所定の目標荷重値となった時に移動停止指令を出して駆動源の駆動を停止したとしても回転体が実際に停止するまでにタイムラグがあり、その間に慣性により移動して押圧荷重が所定の押圧荷重を越えてしまうため、所定の押圧荷重に精度良く設定することが必ずしも容易ではない。
移動停止指令後の移動量を推定し、タイヤ種ごとに予め決められた縦バネ定数を推定移動量に乗算して求めた荷重増加量を目標荷重値から減算することで、停止指令荷重値を求めておけば、回転体の移動で押圧荷重が停止指令荷重値になったときに、移動を停止する指令を出すことで、概ね目標荷重値で回転体を停止して所定の押圧荷重に設定することが可能である。
しかし、ここで用いられていた縦バネ定数は静的縦バネ定数であり、押圧荷重を加えている状態での動的縦バネ定数ではないので、精度良く目標荷重値で回転体を停止させることは容易ではない。
よって、従来は、さらに微調整制御を1回さらには複数回繰り返し行わなければならい場合があった。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、タイヤユニフォミティ測定に供されるタイヤごとに算出した動的縦バネ定数を用いて精度良く目標荷重値で回転体とタイヤの相対移動を停止させ、目標荷重値に高い精度で速やかに設定することができるタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法を供する点にある。
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、
軸支されたタイヤに回転体が押圧され回転してタイヤユニフォミティ測定を行うための所定の目標荷重値Pに押圧荷重を設定する押圧荷重設定方法において、
前記回転体と前記タイヤが相対移動して互いに接して押圧荷重が増加する過程での相対移動の移動量dと押圧荷重pを測定する測定工程と、
前記移動量dで前記押圧荷重pの増加量を除算して該タイヤの動的縦バネ定数kを算出する動的縦バネ定数算出工程と、
前記タイヤと前記回転体の相対移動の停止指令から減速して停止するまでの減速停止移動量δを推定する減速停止移動量推定工程と、
前記減速停止移動量δに前記動的縦バネ定数kを乗算して相対移動の停止指令から停止するまでの荷重増加量ΔPを算出する荷重増加量算出工程と、
前記荷重増加量ΔPを前記目標荷重値Pから減算して前記相対移動を停止させる指令を出す時の停止指令荷重値Psを算出する停止指令荷重値算出工程と、
前記回転体と前記タイヤの相対移動による押圧荷重pが前記停止指令荷重値Psに達したときを検知して前記相対移動を停止する指令を出す停止指令工程とを備えることを特徴とするタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法である。
請求項2記載の発明は、
請求項1記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法において、
前記動的縦バネ定数算出工程は、
前記目標荷重値Pより小さい所定の荷重監視開始閾値P1から所定の荷重監視終了閾値P2までの所定の荷重増加期間に動的縦バネ定数kを算出し、
前記荷重監視終了閾値P2が想定される前記停止指令荷重値Psよりも小さい値であることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、
請求項1または請求項2記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法において、
前記減速停止移動量推定工程は、
被測定タイヤのタイヤ種についての予め設定された減速度aに基づいて減速停止移動量δを推定することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、
請求項1ないし請求項3のいずれかの項記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法において、
前記停止指令工程の後に、
相対移動を停止した状態のタイヤを少なくとも1周回転して押圧荷重の荷重平均値Paを測定する荷重平均値測定工程と、
前記荷重平均値Paが許容範囲内にあるか否かを判別する判別工程と、
前記判別工程で前記荷重平均値Paが許容範囲内にないと判別されたときは、前記動的縦バネ定数kを用いて位置調整量eを算出する位置調整量算出工程と、
前記位置調整量eだけ相対移動して微調整を行う微調整工程とを備えることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、
請求項4記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法において、
前記位置調整量算出工程は、
前記目標荷重値Pと前記荷重平均値Paとの差を前記縦バネ定数kで除算して前記位置調整量eを算出することを特徴とする。
請求項1記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法によれば、測定工程で回転体とタイヤの相対移動の移動量dと押圧荷重pを測定し、押圧荷重pの増加の割合を移動量dで除算することで動的縦バネ定数kを求め、この動的縦バネ定数kを減速停止移動量δに乗算して荷重増加量ΔPを算出し、目標荷重値Pから荷重増加量ΔPを減算して停止指令荷重値Psを求めているので、押圧荷重pが停止指令荷重値Psに達したとき相対移動を停止する指令を出すことで、精度良く目標荷重値Pで相対移動を停止させ、目標荷重値に高い精度で速やかに設定することができ、高精度のタイヤユニフォミティ測定に速やかに入ることができる。
請求項2記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法によれば、目標荷重値Pより小さい所定の荷重監視開始閾値P1から想定される停止指令荷重値Psよりも小さい値である所定の荷重監視終了閾値P2までの所定の荷重増加期間に動的縦バネ定数kを算出するので、荷重増加が安定した精度の良い動的縦バネ定数kを算出できるとともに、動的縦バネ定数kから停止指令荷重値Psを算出して余裕を持って停止制御をすることができる。
請求項3記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法によれば、タイヤ種ごとに減速停止移動量δを求めることが可能で、被測定タイヤのタイヤ種についての予め設定された減速度aに基づいて減速停止移動量δを推定することができる。
請求項4記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法によれば、前記停止指令工程の後に、相対移動を停止した状態のタイヤを少なくとも1周回転して押圧荷重の荷重平均値Paを測定する荷重平均値測定工程と、荷重平均値Paが許容範囲内にあるか否かを判別する判別工程と、判別工程で荷重平均値Paが許容範囲内にないと判別されたときは、前記動的縦バネ定数kを用いて位置調整量eを算出する位置調整量算出工程と、位置調整量eだけ相対移動して微調整を行う微調整工程とを備えるので、停止指令工程の後(粗調整制御後)に、判別工程で荷重平均値Paが許容範囲内にあると判別されたときは、微調整工程を実行する必要はなく押圧荷重設定を終了し、判別工程で荷重平均値Paが許容範囲内にないと判別されたときも先の押圧荷重設定(粗調整制御)で算出された動的縦バネ定数kを用いて位置調整量eを精度良く算出することができ、高精度の位置調整量eだけ相対移動して微調整を行うため、再度微調整を行うことは概ねなく押圧荷重設定を終了することができ、目標荷重値に高い精度で速やかに設定することができる。
請求項5記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法によれば、目標荷重値Pと荷重平均値Paとの差を前記縦バネ定数kで除算して位置調整量eを算出するので、算出される位置調整量eの精度は高い。
タイヤユニフォミティ測定装置の要部のみを抽出した要部斜視図である。 ロードロールの移動に伴う押圧荷重の上昇変化を示したグラフである。 本押圧荷重設定制御の制御手順を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る一実施の形態について図1ないし図3に基づいて説明する。
図1は、タイヤユニフォミティ測定装置1の要部のみを抽出して図示した要部斜視図である。
タイヤ2は、水平姿勢の状態で上下のリム3,4に上下ビード部をそれぞれ保持されて挟持されており、上下リム3,4から上下に同軸に延出するリム軸3a,4aを中心に回転可能であり、図示されない電動モータにリム軸3a,4aが回転駆動され、タイヤ2は上下リム3,4を介して回転する。
一方、上記タイヤ2と並んで扁平円柱状の回転体であるロードロール10が、水平姿勢でリム軸3a,4aと平行で上下方向に指向した中心支軸11に回転自在に軸支されている。
中心支軸11は、図示されないが、ロードロール10を挟んだ上下を軸受されており、軸受された状態で中心支軸11がタイヤ2側のリム軸3a,4aに対して接近・離反するように移動することができ、図示されない位置センサが移動量dを測定することができる。
なお、タイヤ2を移動してロードロール10に押圧するようにしてもよい。
また、ロードロール10の中心支軸11の軸受部には図示されないロードセルが備えつけられ、ロードロール10をタイヤ2に押圧したときの押圧荷重pを測定することができる。
なお、タイヤ2を支持するリム軸3a,4aの軸受部にロードセルを備えてロードロール10による押圧荷重pを測定してもよい。
ロードロール10はタイヤ2が接する外周面にシボ加工が施され、タイヤ2に押圧した状態で、タイヤ2が回転したときは、押圧面で滑りを生じることなくロードロール10は回転させられる。
ロードロール10の移動およびタイヤ2の回転は、図示されない制御装置により駆動制御される。
制御装置には、前記移動量dや押圧荷重pなどの測定された情報が入力され、演算処理されて、ロードロール10の移動制御、タイヤ2の回転制御がなされ、タイヤユニフォミティ測定がなされる。
タイヤの半径方向の力の変動の大きさRFV(Radial Force Variation)やタイヤの横方向(軸方向)の力の変動の大きさLFV(Lateral Force Variation)などのタイヤユニフォミティは、ロードロール10によるタイヤ2への押圧をタイヤ種ごとに決められた所定の押圧荷重に正確に設定された状態で、タイヤ2を回転して測定される。
このタイヤユニフォミティの測定を精度良く行うためには、ロードロール10によるタイヤ2への押圧荷重が高い精度で所定の押圧荷重に設定される必要がある。
そこで、本実施の形態に係るタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法は、制御装置が、図3に示すフローチャートに示した制御手順に従って制御するものである。
この押圧荷重設定制御に入る直前においては、ロードロール10はタイヤ2から離れた所定位置にある。
図3のフローチャートを参照して、ステップ1で、タイヤユニフォミティ測定のために所定の押圧荷重に設定する制御に入る荷重制御指令の有無を判断し、荷重制御指令がないときは本制御ルーチンを抜け本制御は実行せず、荷重制御指令があると、ステップ2に進み、微調制御フラグFに「1」が立っているか否かを判別し、「1」が立っておらず「0」であれば、ステップ3に進み粗調制御に入り、「1」が立っていれば、ステップ21に飛び微調制御に入る。
当初、微調制御フラグFは「0」となっており、ステップ2からステップ3に進み粗調制御に入いると、ロードロール10をタイヤ2に向けて移動する。
そして、ステップ4でロードロール10の移動量dと押圧荷重pを読込み、押圧荷重pの変化を監視する。
図2には、ロードロール10が移動してタイヤ2に接し、押圧荷重が発生してからの押圧荷重pの上昇変化を示したグラフである。
ロードロール10の移動は、移動開始直後と移動停止直前を除き、概ね定速度である。
そして、タイヤ2はロードロール10に押圧されて弾性変形するが、ロードロール10がタイヤ2に接した当初のバネ力は小さく押圧荷重pの上昇も緩やかであり、その後、傾斜が急になって上昇し、ロードロール10の移動を停止することによりタイヤ種ごとに決められた目標荷重値Pに落ち着く。
この押圧荷重pの上昇が急となる所定の荷重監視開始閾値P1から目標荷重値Pより約2〜3割低い所定の荷重監視終了閾値P2までの所定の荷重増加期間に荷重の変化を監視して、これをもとに動的縦バネ定数kを算出するようにしている。
なお、荷重監視終了閾値P2は、後にステップ12で算出される停止指令荷重値Psよりも小さい値となるように想定される停止指令荷重値Psよりも十分小さい値である。
すなわち、図3のフローチャートで、粗調制御に入り、ステップ3でロードロール10が移動し、ステップ4でロードロール10の移動量dと押圧荷重pが読込まれると、ステップ5で押圧荷重pが荷重監視開始閾値P1に達したか否かを判別しており、押圧荷重pが荷重監視開始閾値P1に至らない間は本制御ルーチンを抜けステップ1に戻り、荷重監視開始閾値P1に達すると、ステップ6に進み、荷重監視終了フラグGに「1」が立っているか否かを判別し、「1」が立っておらず「0」であれば、ステップ7に進み、「1」が立っていれば、ステップ14に飛ぶ。
荷重監視終了フラグGが「0」でステップ7に進むと、動的縦バネ定数kが計算可能か否かを判別している。
動的縦バネ定数kは、移動量dで押圧荷重pの増加量を除算して算出するので、所定の荷重増加期間内で安定した状態にあって平均的な移動量で押圧荷重pの平均的な増加量が求められるようになったときに、動的縦バネ定数kが計算可能となる。
したがって、動的縦バネ定数kが計算可能となるまではステップ7からステップ9に飛び、動的縦バネ定数kが計算可能となるとステップ8に進んで平均的な移動量で押圧荷重pの平均的な増加量を除算して動的縦バネ定数kを算出し、ステップ9に進む。
ステップ9では、押圧荷重pが荷重監視終了閾値P2に達したか否かを判別しており、押圧荷重pが荷重監視終了閾値P2に達しない間は本制御ルーチンを抜けステップ1に戻り、押圧荷重pの変化の監視を続け、荷重監視終了閾値P2に達したときに、ステップ10に進んで、ステップ10〜12の工程で、先の動的縦バネ定数kに基づきロードロール10の移動停止のための制御値(停止指令荷重値Ps)を算出してステップ13で荷重監視終了フラグGに「1」を立て、ステップ14に進む。
したがって、押圧荷重pが荷重監視終了閾値P2に達し、停止指令荷重値Psが算出された後は、荷重監視終了フラグGに「1」が立ち(ステップ13)、以後ステップ6からステップ7〜13を越えてステップ14に飛ぶことになる。
停止指令荷重値Psを算出する最初の工程であるステップ10では、停止指令からロードロール10が減速して停止するまでの減速停止移動量δを推定する。
タイヤ種ごとに目標荷重値Pは決められており、停止指令が発せられたときのロードロール10の移動速度等は分かっているので、タイヤ種ごとに減速停止するときの減速度aや減速停止する時間tが予め設定されて記憶されている。
したがって、被測定タイヤのタイヤ種をもとに減速度aと減速停止時間tを抽出し、減速度aと減速停止時間tから減速停止移動量δを演算(δ=a・t/2)して推定することができる。
次のステップ11では、減速停止移動量δにステップ8で算出した動的縦バネ定数kを乗算して、停止指令からロードロール10が停止するまでの荷重増加量ΔP(=k・δ)を算出し、次のステップ12で、この荷重増加量ΔPを目標荷重値Pから減算することで、停止指令荷重値Ps(=P−ΔP)を算出する。
停止指令荷重値Psを算出したところで、荷重監視終了フラグGに「1」を立てる(ステップ13)。
ステップ14では、押圧荷重pがステップ12で算出された停止指令荷重値Psに達するか否かを判別し、押圧荷重pが停止指令荷重値Psに達すれば本制御ルーチンを抜けステップ1に戻るので、押圧荷重pが荷重監視終了閾値P2を越えて停止指令荷重値Psに達するまでは、ステップ6からステップ14に飛んで、押圧荷重pが停止指令荷重値Psに達するのを待つことになる。
そして、押圧荷重pが停止指令荷重値Psに達したとき、ステップ15に進んでロードロール10の移動停止指令を出力し、粗調制御を終了し、次いで、荷重監視終了フラグGを「0」とし(ステップ16)、さらに微調制御フラグFに「1」を立て(ステップ17)、ステップ1に戻ることになる。
移動量dおよび押圧荷重pの増加量から求めた被測定タイヤ2特有の縦バネ定数kに基づいて停止指令からロードロール10が停止するまでの荷重増加量ΔPを算出しているので、荷重増加量ΔPは被測定タイヤ2の荷重増加量ΔPであって、この推定荷重増加量ΔPを目標荷重値Pから減算した停止指令荷重値Psも被測定タイヤ2の特有の高い精度の停止指令荷重値Psである。
この被測定タイヤ2にとって最適な停止指令荷重値Psに押圧荷重pが達したときに、ロードロール10の移動停止指令を出すことで、ロードロール10が実際に停止したときの押圧荷重pが目標荷重値Pに極めて近い高い精度の粗調制御がなされる。
図2を参照して、押圧荷重pが停止指令荷重値Psに達してロードロール10の移動停止指令が出ても、ロードロール10の慣性により実際に停止するまでの間移動して押圧荷重pも増加しており、被測定タイヤ2の固有の動的縦バネ定数kに基づいた押圧荷重pで停止するが、この停止したときの押圧荷重pが目標荷重値Pに極めて近いことになる。
以上のように、粗調制御が行われてロードロール10の移動停止指令が出た後、図3のフローチャートを参照して、微調制御フラグFに「1」が立っているので、ステップ2からステップ21に飛び、微調制御に入る。
まず、ステップ21でロードロール10が回転され、複数回転角度での押圧荷重pを順次読込み(ステップ22)、ステップ23で読み込んだ複数の押圧荷重pの平均である荷重平均値Paを算出する。
ロードロール10は少なくとも1周回転して各回転角度での押圧荷重pの平均値(荷重平均値Pa)を算出する。
そして、次のステップ24で荷重平均値Paが許容範囲にあるか、すなわち荷重平均値Paと目標荷重値Pとの差(|P−Pa|)が所定微小値ε以下であるかを判別し、荷重平均値Paが許容範囲内にあれば(|P−Pa|≦ε)、ステップ27に飛んで微調制御を終了して荷重制御指令を解除し、微調制御フラグFを「0」にし(ステップ28)、本押圧荷重設定制御は終了し、新たにステップ1に戻る。
しかし、ステップ24で荷重平均値Paが許容範囲内にない(|P−Pa|>ε)と判別されたときは、ステップ25に進んで、目標荷重値Pから荷重平均値Paを減算した差(P−Pa)を先の粗調制御におけるステップ8で算出した動的縦バネ定数kで除算して位置調整量e(=(P−Pa)/k)を算出し、次のステップ26でロードロール10を位置調整量eだけ移動して微調整を行い、本制御ルーチンを抜け、ステップ1に戻る。
微調整を行ったときは、微調制御フラグFは「1」が立ったままなので、ステップ2からステップ21に飛んで、再度ロードロール10を回転し、複数回転角度での押圧荷重pを読込み(ステップ22)、荷重平均値Paを算出して(ステップ23)、ステップ24で荷重平均値Paが許容範囲内にあるか否かを判定する。
荷重平均値Paが許容範囲内にあれば、ステップ27に飛んで本荷重制御は終了するが、荷重平均値Paが許容範囲内になければ、ステップ25,26に進んで再度微調整を行うことになり、荷重平均値Paが許容範囲内になるまで繰り返し微調整が行われる。
本押圧荷重設定制御は、粗調制御の段階で、被測定タイヤ2にとって最適な停止指令荷重値Psに基づきロードロール10の移動停止指令が出され、目標荷重値Pに極めて近い押圧荷重pで精度良く停止させることができるので、微調制御に入っても荷重平均値Paが許容範囲内にあって、実際の微調整を行わずにすむか、あるいは微調整も略1回で終了することができる。
このように、押圧荷重設定制御において微調整の回数が0回ないし1回ですむので、押圧荷重設定制御がタイヤユニフォミティ測定のサイクルタイムに影響を与えることがなく、タイヤユニフォミティ測定に速やかに移行することができる。
1…タイヤユニフォミティ測定装置、2…タイヤ、3,4…リム、3a,4a…リム軸、10…ロードロール、11…中心支軸。

Claims (5)

  1. 軸支されたタイヤに回転体が押圧され回転してタイヤユニフォミティ測定を行うための所定の目標荷重値Pに押圧荷重を設定する押圧荷重設定方法において、
    前記回転体と前記タイヤが相対移動して互いに接して押圧荷重が増加する過程での前記相対移動の移動量dと押圧荷重pを測定する測定工程と、
    前記移動量dで前記押圧荷重pの増加量を除算して該タイヤの動的縦バネ定数kを算出する動的縦バネ定数算出工程と、
    前記タイヤと前記回転体の前記相対移動の停止指令から減速して停止するまでの減速停止移動量δを推定する減速停止移動量推定工程と、
    前記減速停止移動量δに前記動的縦バネ定数kを乗算して相対移動の停止指令から停止するまでの荷重増加量ΔPを算出する荷重増加量算出工程と、
    前記荷重増加量ΔPを前記目標荷重値Pから減算して前記相対移動を停止させる指令を出す時の停止指令荷重値Psを算出する停止指令荷重値算出工程と、
    前記回転体と前記タイヤの前記相対移動による押圧荷重pが前記停止指令荷重値Psに達したときを検知して前記相対移動を停止する指令を出す停止指令工程とを備えることを特徴とするタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法。
  2. 前記動的縦バネ定数算出工程は、
    前記目標荷重値Pより小さい所定の荷重監視開始閾値P1から所定の荷重監視終了閾値P2までの所定の荷重増加期間に動的縦バネ定数kを算出し、
    前記荷重監視終了閾値P2が想定される前記停止指令荷重値Psよりも小さい値であることを特徴とする請求項1記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法。
  3. 前記減速停止移動量推定工程は、
    被測定タイヤのタイヤ種についての予め設定された減速度aに基づいて減速停止移動量δを推定することを特徴とする請求項1または請求項2記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法。
  4. 前記停止指令工程の後に、
    相対移動を停止した状態のタイヤを少なくとも1周回転して押圧荷重の荷重平均値Paを測定する荷重平均値測定工程と、
    前記荷重平均値Paが許容範囲内にあるか否かを判別する判別工程と、
    前記判別工程で前記荷重平均値Paが許容範囲内にないと判別されたときは、前記動的縦バネ定数kを用いて位置調整量eを算出する位置調整量算出工程と、
    前記位置調整量eだけ相対移動して微調整を行う微調整工程とを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかの項記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法。
  5. 前記位置調整量算出工程は、
    前記目標荷重値Pと前記荷重平均値Paとの差を前記縦バネ定数kで除算して前記位置調整量eを算出することを特徴とする請求項4記載のタイヤユニフォミティ測定の押圧荷重設定方法。
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