JP5780994B2 - Multi-force measuring spindle unit for tire testing machine - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤの転がり抵抗を測定可能な多分力計測スピンドルユニットに関するものである。   The present invention relates to a multi-component force measuring spindle unit capable of measuring a rolling resistance of a tire.

一般的に、タイヤと路面との接触状態を模擬的に作りだしてタイヤが路面から受ける力やモーメントを動的に計測する装置としてタイヤ試験機が知られている。このタイヤ試験機は、スピンドルユニットのスピンドル軸に支持されたタイヤを所定の荷重をもって路面の代わりとなる回転ドラム等に接地させ、回転するタイヤに回転ドラム等から作用する各方向の力(荷重)やモーメントを、スピンドルユニットに組み込まれた多分力計によって計測する構成となっている。   In general, a tire testing machine is known as a device that creates a simulated contact state between a tire and a road surface and dynamically measures the force and moment that the tire receives from the road surface. In this tire testing machine, a tire supported on a spindle shaft of a spindle unit is grounded to a rotating drum or the like serving as a road surface with a predetermined load, and a force (load) in each direction acting on the rotating tire from the rotating drum or the like. And moment are measured by a multi-component force meter built into the spindle unit.

例えば、回転ドラムへのタイヤの押し付け方向をz方向、タイヤの進行方向(接線方向)をx方向、タイヤの回転軸に沿った方向をy方向とおいた場合に、z方向を向く力Fz(接地荷重)、x方向を向く力Fx(転がり抵抗力)、y方向を向く力Fy(コーナーリングフォース)、z方向を向く軸回りのモーメントMz(セルフアライニングトルク)、x方向を向く軸回りのモーメントMx(オーバーターニングモーメント)、y方向を向く軸回りのモーメントMy(転がり抵抗モーメント)などを一般的なタイヤ試験機では計測可能となっている。   For example, when the tire pressing direction on the rotating drum is the z direction, the tire traveling direction (tangential direction) is the x direction, and the direction along the tire rotation axis is the y direction, the force Fz (ground contact) Load), x-direction force Fx (rolling resistance), y-direction force Fy (cornering force), z-direction moment Mz (self-aligning torque), x-direction moment A general tire testing machine can measure Mx (overturning moment), a moment My (rolling resistance moment) about an axis in the y direction, and the like.

ところで、上述した多分力計にはひずみゲージ式のものがよく利用されている。このひずみゲージ式の多分力計は、例えば特許文献1などに示されるように内周側の着力体と外周側の固定体とを、径方向に沿って伸びる複数の棒状の起歪体を介して連結した構造となっていて、起歪体の変形をひずみゲージで測定することでタイヤに対して作用する力やモーメントを計測できるようになっている。   By the way, a strain gauge type is often used as the above-described multi-force meter. In this strain gauge type multi-force meter, for example, as shown in Patent Literature 1, an inner peripheral force applying body and an outer peripheral fixed body are interposed through a plurality of rod-shaped strain generating bodies extending in the radial direction. The force and moment acting on the tire can be measured by measuring the deformation of the strain generating body with a strain gauge.

このような多分力計を1個だけ設けたタイヤ試験機としては、例えば特許文献2に示すようなものが知られている。
すなわち、特許文献2のタイヤ試験機は、走行ドラムの外周に試験用のタイヤを押圧接触せしめ、前記タイヤの回転軸中心に取り付けられ軸受けを介してタイヤを支承するスピンドルを備えている。そして、このスピンドルの前記タイヤから所定距離だけ離れた位置に設けた多分力検出器により、タイヤの軸重Fzところがり抵抗Fxとの関係を測定して、タイヤのころがり抵抗測定方法を実施するものである。このタイヤ試験機では、多分力計を介して支持フレームに回転しないように固定されたスピンドル軸の一方の端部に軸受けを介してタイヤが回転自在に取り付けられている。
As a tire testing machine provided with only one such multi-force meter, for example, the one shown in Patent Document 2 is known.
That is, the tire testing machine of Patent Document 2 includes a spindle that presses and contacts a test tire on the outer periphery of a traveling drum and is attached to the center of the rotation shaft of the tire and supports the tire via a bearing. Then, the tire rolling resistance measurement method is carried out by measuring the relationship between the tire axial load Fz and the rolling resistance Fx by a multi-component force detector provided at a position away from the tire by a predetermined distance of the spindle. It is. In this tire testing machine, a tire is rotatably attached via a bearing to one end of a spindle shaft that is fixed to a support frame via a force meter.

特開昭57−169643号公報JP-A-57-169643 特開2003−4598号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-4598

ところで、特許文献2のタイヤ試験機では、タイヤが取り付けられた一方の端部から、多分力計を介して支持フレームに固定されたもう一方の端部まで、スピンドル軸は軸心方向にある程度の長さを備えている。当然、このようなスピンドル軸の一方の端部に押し付け方向に荷重を作用させると、スピンドル軸の他方の端部に設けられた多分力計にも大きなモーメントが発生するため、大きなモーメントに耐えられるような多分力計が採用されることになる。このような多分力計に関しては、作用する大きなモーメントに耐えるために太い起歪体などが採用されることとなり、微小な力変化まで検出できず高精度検出を犠牲にするものとなっていた。   By the way, in the tire testing machine of Patent Document 2, the spindle shaft extends from the one end portion where the tire is attached to the other end portion fixed to the support frame via a multi-force meter to some extent in the axial direction. It has a length. Naturally, when a load is applied to one end of the spindle shaft in the pressing direction, a large moment is also generated in the multi-force meter provided at the other end of the spindle shaft, so that it can withstand the large moment. Such a dynamometer will be adopted. With respect to such a multi-force meter, a thick strain body or the like is employed to withstand a large acting moment, so that even a minute force change cannot be detected, and high precision detection is sacrificed.

一方、転がり抵抗試験装置では、スピンドル軸に作用する微小な力変化を高精度に検出する必要があるため、装置で使用される多分力計に関しては、可能な限り細い起歪体を採用することが望ましい。
そこで、本発明者は、多分力計の位置をタイヤに近づけ、多分力計に加わるモーメントを小さくしようとした。ところが、多分力計の位置をタイヤに近づけると、軸受部で発生する熱の影響が非常に大きくなり多分力計の精度を低下させてしまうことが分かった。そこで、本発明者は、多分力計よりも反タイヤ側のハウジング内に軸受部を設けてスピンドル軸を回転自在に支持するとともに、軸受部の潤滑油を循環させて軸受部を積極的に冷却する冷却機構を設けることを試みた。しかしながら、軸受部で発生する熱は非常に大きいため、冷却機構を設けても軸受で発生する熱の影響を十分に除去できない場合があった。さらには、熱の除去を意図し多量の潤滑油を供給すると、潤滑油が攪拌熱で加熱されてかえって軸受部で熱が発生する場合もあることが判明した。
On the other hand, in the rolling resistance test device, it is necessary to detect a minute force change acting on the spindle shaft with high accuracy. Is desirable.
Therefore, the present inventor tried to reduce the moment applied to the multi-force meter by bringing the position of the multi-force meter closer to the tire. However, it has been found that, when the position of the multi-force meter is brought close to the tire, the influence of heat generated in the bearing portion becomes very large and the accuracy of the multi-force meter is lowered. Therefore, the present inventor provided a bearing portion in the housing on the side opposite to the tire than the multi-force meter to support the spindle shaft rotatably, and actively circulates lubricating oil in the bearing portion to actively cool the bearing portion. An attempt was made to provide a cooling mechanism. However, since the heat generated in the bearing portion is very large, the influence of the heat generated in the bearing may not be sufficiently removed even if a cooling mechanism is provided. Furthermore, it has been found that when a large amount of lubricating oil is supplied with the intention of removing heat, the lubricating oil is heated by stirring heat, and instead heat is generated at the bearing portion.

本発明者等は、更に検討を重ね、特に、スピンドル軸に押し付け力が軸と垂直な方向に作用すると、スピンドル軸を支持する軸受部の周方向の一部だけに熱が発生しやすく、軸受部が設けられているハウジングの周方向の一部が径方向に大きめに熱変形して、多分力計の精度を低下させることを知見するに到った。そして、発熱した軸受部を潤滑油で積極的に冷却しなくても、軸受部とハウジングとの双方を全周に亘って冷却することで多分力計の精度を向上させ得ることを知見して本発明を成したものである。   The present inventors have further studied, and in particular, when the pressing force acts on the spindle shaft in a direction perpendicular to the shaft, heat is likely to be generated only in a part of the bearing portion supporting the spindle shaft in the circumferential direction. It has been found that a part of the circumferential direction of the housing provided with the portion is thermally deformed to a large extent in the radial direction, thereby reducing the accuracy of the multi-force meter. And knowing that the accuracy of the multimeter can be improved by cooling both the bearing and the housing over the entire circumference without actively cooling the bearing that has generated heat with lubricating oil. The present invention is achieved.

本発明は、ハウジングに対する熱変形を抑制して、タイヤに加わる力やモーメントを精度良く測定できるようにしたタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a multi-component force measuring spindle unit for a tire testing machine that can accurately measure a force and a moment applied to a tire while suppressing thermal deformation of the housing.

上記課題を解決するため、本発明のタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットは以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットは、タイヤを装着可能なスピンドル軸と、軸受部を介して該スピンドル軸を回転自在に支持するハウジングと、前記スピンドル軸の軸方向でタイヤ側を向く前記ハウジングの端部に固定されると共に前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な1つの多分力計測センサと、を備え、前記多分力計測センサは、内周側に設けられた着力体と、この着力体の外周側に配備された固定体と、前記着力体と固定体とを径方向に連結する複数の起歪体と、この起歪体に設けられた歪みゲージとを有しており、前記着力体が前記ハウジングに連結されると共に前記固定体が支持部材に連結されていて、前記歪みゲージを用いてタイヤの転がり抵抗力を計測可能に構成されており、前記軸受部で発生した熱に伴って前記多分力計測センサが固定されている側のハウジング端部が径方向に変形することを抑制すべく、当該ハウジングを周方向に亘って冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the multi-component force measuring spindle unit of the tire testing machine of the present invention employs the following technical means.
That is, the multi-component force measuring spindle unit of the tire testing machine according to the present invention includes a spindle shaft on which a tire can be mounted, a housing that rotatably supports the spindle shaft via a bearing portion, and a tire in the axial direction of the spindle shaft. A multi-component force measuring sensor fixed to the end of the housing facing the side and capable of measuring a load acting on the spindle shaft, the multi-component force measuring sensor provided on the inner peripheral side Body, a fixed body arranged on the outer peripheral side of the force applying body, a plurality of strain generating bodies that connect the force applying body and the fixed body in the radial direction, and a strain gauge provided on the strain generating body. The bearing member is connected to the housing and the fixed body is connected to a support member, and is configured to be able to measure a rolling resistance force of a tire using the strain gauge, Cooling means for cooling the housing in the circumferential direction is provided in order to prevent the housing end on the side to which the force measuring sensor is fixed from being deformed in the radial direction due to the generated heat. It is characterized by this.

なお、好ましくは、前記冷却手段は、前記ハウジングの外周面に沿って、ハウジングの周方向および軸方向に亘って形成された冷媒流路を備えており、前記冷媒流路に沿って冷却用の冷媒を流通させることで、ハウジングを冷却するように構成されているとよい。
なお、好ましくは、前記冷媒流路は、前記ハウジングの外周面に沿って螺旋状に形成されているとよい。
Preferably, the cooling means includes a refrigerant flow path formed along the outer circumferential surface of the housing along the circumferential direction and the axial direction of the housing, and is used for cooling along the refrigerant flow path. It is preferable that the housing is cooled by circulating the refrigerant.
Preferably, the coolant channel is formed in a spiral shape along the outer peripheral surface of the housing.

なお、好ましくは、前記冷媒流路は、螺旋状に複数回に亘って周回するように配備されているとよい。
なお、好ましくは、前記冷媒流路は、前記ハウジングの軸方向で前後に2分割されているとともに当該ハウジングの前半部と当該ハウジングの後半部に、それぞれ独立して形成されていて、それぞれの冷媒流路により、ハウジング前半部とハウジング後半部とが個別に冷却可能とされているとよい。
また、本発明に係る多分力計測スピンドルユニットの最も好ましい形態は、タイヤを装着可能なスピンドル軸と、軸受部を介して該スピンドル軸を回転自在に支持するハウジングと、前記スピンドル軸の軸方向でタイヤ側を向く前記ハウジングの端部に固定されると共に前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な1つの多分力計測センサと、を備え、前記多分力計測センサは、内周側に設けられた着力体と、この着力体の外周側に配備された固定体と、前記着力体と固定体とを径方向に連結する複数の起歪体と、この起歪体に設けられた歪みゲージとを有しており、前記着力体が前記ハウジングに連結されると共に前記固定体が支持部材に連結されていて、前記歪みゲージを用いてタイヤの転がり抵抗力を計測可能に構成されており、前記軸受部で発生した熱に伴って前記多分力計測センサが固定されている側のハウジング端部が径方向に変形することを抑制すべく、当該ハウジングを周方向に亘って冷却する冷却手段が設けられていて、前記冷却手段は、前記ハウジングの外周面に沿って、ハウジングの周方向および軸方向に亘って形成された冷媒流路を備えており、前記冷媒流路に沿って冷却用の冷媒を流通させることで、ハウジングを冷却するように構成されており、前記冷媒流路は、前記ハウジングの軸方向で前後に2分割されているとともに当該ハウジングの前半部と当該ハウジングの後半部に、それぞれ独立して形成されていて、それぞれの冷媒流路により、ハウジング前半部とハウジング後半部とが個別に冷却可能とされていることを特徴とする。
In addition, Preferably, the said refrigerant | coolant flow path is good to be arrange | positioned so that it may circulate in multiple times in a spiral shape.
Preferably, the refrigerant flow path is divided into two in the front-rear direction in the axial direction of the housing, and is formed independently in the front half of the housing and the rear half of the housing. It is preferable that the front half of the housing and the rear half of the housing can be individually cooled by the flow path.
Further, the most preferable form of the multi-component force measuring spindle unit according to the present invention includes a spindle shaft on which a tire can be mounted, a housing that rotatably supports the spindle shaft via a bearing portion, and an axial direction of the spindle shaft. One multi-component force measurement sensor fixed to the end of the housing facing the tire side and capable of measuring a load acting on the spindle shaft, and the multi-component force measurement sensor is provided on the inner peripheral side An applied body, a fixed body provided on the outer peripheral side of the applied body, a plurality of strain generating bodies that connect the applied body and the fixed body in a radial direction, and a strain gauge provided on the strained body. The force body is connected to the housing and the fixed body is connected to a support member, and is configured to measure the rolling resistance of the tire using the strain gauge. Cooling means for cooling the housing in the circumferential direction is provided in order to prevent the housing end on the side on which the multi-component force measurement sensor is fixed from being deformed in the radial direction due to heat generated in the bearing portion. The cooling means includes a refrigerant flow path formed along the outer circumferential surface of the housing along the circumferential direction and the axial direction of the housing, and a cooling refrigerant along the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is divided into two front and rear in the axial direction of the housing, and the front half of the housing and the rear half of the housing, Each of the first and second housings is formed independently and can be individually cooled by the respective refrigerant flow paths.

本発明のタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットによれば、ハウジングに対する熱変形を抑制して、タイヤに加わる力やモーメントを精度良く測定できる。   According to the multiple force measuring spindle unit of the tire testing machine of the present invention, it is possible to accurately measure the force and moment applied to the tire while suppressing thermal deformation of the housing.

(a)は本発明の多分力計測スピンドルユニットを備えたタイヤ試験機の正面図であり、(b)はそのタイヤ試験機側面図である。(A) is a front view of a tire testing machine provided with the multiple force measuring spindle unit of the present invention, and (b) is a side view of the tire testing machine. 本発明の多分力計測スピンドルユニットの正面断面図である。It is front sectional drawing of the multi-component force measurement spindle unit of this invention. (a)は多分力計の斜視図であり、(b)は多分力計の側面図である。(A) is a perspective view of a multi-force meter, (b) is a side view of a multi-force meter. 本発明の多分力計測スピンドルユニットのタイヤ側の端部を拡大して示した正面断面図である。It is front sectional drawing which expanded and showed the edge part by the side of the tire of the multiple force measurement spindle unit of this invention.

本発明の実施形態を、図を基に説明する。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
図1(a)及び図1(b)は、本実施形態に係る多分力計測スピンドルユニット1が設けられたタイヤ試験機2を模式的に示している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
1A and 1B schematically show a tire testing machine 2 provided with a multi-component force measuring spindle unit 1 according to the present embodiment.

タイヤ試験機2はモータなどにより回転する円筒状の回転ドラム3を備えている。また、タイヤ試験機2は、タイヤTを取り付けるスピンドル軸4と、スピンドル軸4を回転自在に支持すると共に荷重やモーメントを計測する多分力計測スピンドルユニット1とを備えている。上述したタイヤ試験機2では、スピンドル軸4に取り付けられたタイヤTを、回転する回転ドラム3に接触させることで、走行状態にあるタイヤTの動的特性、例えば、タイヤTの転がり抵抗などが測定される。   The tire testing machine 2 includes a cylindrical rotating drum 3 that is rotated by a motor or the like. The tire testing machine 2 also includes a spindle shaft 4 to which the tire T is attached, and a multi-component force measuring spindle unit 1 that rotatably supports the spindle shaft 4 and measures a load and a moment. In the tire testing machine 2 described above, the tire T attached to the spindle shaft 4 is brought into contact with the rotating drum 3 so that the dynamic characteristics of the tire T in the running state, such as the rolling resistance of the tire T, can be obtained. Measured.

図2に模式的に示すように、多分力計測スピンドルユニット1は、軸受部5を介して上述したスピンドル軸4を回転自在に支持する円筒状のハウジング6を備えている。また、ハウジング6の外側には、ハウジング6と同軸な円筒状の孔が形成されると共に多分力計測スピンドルユニット1を支持する支持フレーム7(支持部材)が設けられている。さらに、多分力計測スピンドルユニット1には、スピンドル軸4の軸心方向でタイヤ側を向くハウジング6の端部に多分力計測センサ9が固定されている。多分力計測センサ9は、ハウジング6を介して支持フレーム7に作用する荷重、すなわちタイヤTを介してスピンドル軸に作用する様々な荷重を計測可能に設けられている。   As schematically shown in FIG. 2, the multiple force measuring spindle unit 1 includes a cylindrical housing 6 that rotatably supports the spindle shaft 4 described above via a bearing portion 5. A cylindrical hole coaxial with the housing 6 is formed outside the housing 6 and a support frame 7 (support member) for supporting the multi-component force measuring spindle unit 1 is provided. Further, in the multi-component force measuring spindle unit 1, a multi-component force measuring sensor 9 is fixed to the end of the housing 6 facing the tire side in the axial direction of the spindle shaft 4. The multi-component force measuring sensor 9 is provided so as to be able to measure various loads acting on the spindle shaft via the tire T, that is, the loads acting on the support frame 7 via the housing 6.

なお、図1(b)に示すように配備されたタイヤ試験機2において、紙面の左右方向(タイヤの進行方向x)を、多分力計測スピンドルユニット1を説明する際の左右方向という。また、同じく図1(b)のタイヤ試験機2において、紙面貫通方向(タイヤ軸に沿った方向y)を、多分力計測スピンドルユニット1を説明する際の前後方向という。さらに、図1(b)のタイヤ試験機2において、紙面の上下方向(回転ドラム3に対するタイヤTの押し付け方向z)を、多分力計測スピンドルユニット1を説明する際の上下方向という。   In the tire testing machine 2 arranged as shown in FIG. 1B, the left-right direction of the paper (the tire traveling direction x) is referred to as the left-right direction when describing the force measuring spindle unit 1. Similarly, in the tire testing machine 2 in FIG. 1B, the paper surface penetration direction (direction y along the tire axis) is referred to as the front-rear direction when the multi-component force measuring spindle unit 1 is described. Further, in the tire testing machine 2 of FIG. 1B, the vertical direction of the paper surface (the pressing direction z of the tire T against the rotating drum 3) is referred to as the vertical direction when the force measuring spindle unit 1 is described.

次に、本発明の多分力計測スピンドルユニット1を構成するスピンドル軸4、ハウジング6、支持フレーム7、軸受部5、及び多分力計測センサ9について、それぞれ説明する。
図2は、本発明の多分力計測スピンドルユニット1を模式的に示したものである。
図2に示すように、本実施形態の多分力計測スピンドルユニット1は、軸心が水平方向を向く長尺棒状のスピンドル軸4を備えている。スピンドル軸4の一端側(図2の左側)には図示しないリムを介してタイヤTが取り付けられている。スピンドル軸4は、ハウジング6に対して回転自在となっている。
Next, the spindle shaft 4, the housing 6, the support frame 7, the bearing portion 5, and the multiple force measuring sensor 9 that constitute the multiple force measuring spindle unit 1 of the present invention will be described.
FIG. 2 schematically shows the multi-component force measuring spindle unit 1 of the present invention.
As shown in FIG. 2, the multi-component force measuring spindle unit 1 of the present embodiment includes a long rod-shaped spindle shaft 4 whose axis is oriented in the horizontal direction. A tire T is attached to one end side (left side in FIG. 2) of the spindle shaft 4 via a rim (not shown). The spindle shaft 4 is rotatable with respect to the housing 6.

ハウジング6は、軸心が水平方向を向く円筒状に形成されており、その内部には上述したスピンドル軸4が水平方向に軸心を向けて挿入されている。ハウジング6とこのハウジング6に挿入されるスピンドル軸4との間には、ハウジング6に対してスピンドル軸4を回転自在に支持する複数の軸受(軸受部5)が設けられている。すなわち、多分力計測スピンドルユニット1には、スピンドル軸4の長手方向の中途部に複数の軸受部5が軸心方向に並んで設けられている。そして、これら複数の軸受(軸受部5)を介してスピンドル軸4はハウジング6により回転自在に支持されている。   The housing 6 is formed in a cylindrical shape whose axis is oriented in the horizontal direction, and the above-described spindle shaft 4 is inserted into the housing 6 with the axis oriented in the horizontal direction. Between the housing 6 and the spindle shaft 4 inserted into the housing 6, a plurality of bearings (bearing portions 5) that rotatably support the spindle shaft 4 with respect to the housing 6 are provided. In other words, the multiple force measuring spindle unit 1 is provided with a plurality of bearing portions 5 arranged in the axial direction in the middle of the spindle shaft 4 in the longitudinal direction. The spindle shaft 4 is rotatably supported by the housing 6 through the plurality of bearings (bearing portions 5).

ハウジング6の外周側には、後述する多分力計測センサ9を介してハウジング6を支持する支持部材として支持フレーム7が設けられている。本実施形態の支持フレーム7は、ハウジング6を収容可能な収容部8を有するとともに多分力計測センサ9が固定される円筒状の部材と、この円筒状の部材から上下左右に向かって伸びる略板状の部材とで構成されている。支持部材は、前述のように複数の部材を組み合わせたものであっても良いし、一体物であっても良い。本実施形態では、収容部8は、ハウジング6と同軸となるようにその軸心を水平方向に向けた円筒状の孔として形成されており、孔の軸心を水平方向に向けた状態でハウジング6を収容可能となっている。   A support frame 7 is provided on the outer peripheral side of the housing 6 as a support member that supports the housing 6 via a multi-component force measurement sensor 9 described later. The support frame 7 of the present embodiment has a housing 8 that can house the housing 6 and a cylindrical member to which the multiple force measuring sensor 9 is fixed, and a substantially plate that extends vertically and horizontally from the cylindrical member. It is comprised with the shape-shaped member. The support member may be a combination of a plurality of members as described above, or may be a single member. In the present embodiment, the accommodating portion 8 is formed as a cylindrical hole with its axis oriented in the horizontal direction so as to be coaxial with the housing 6, and the housing with the axis of the hole oriented in the horizontal direction. 6 can be accommodated.

図2に示すように、複数の軸受部5はラジアル方向及び/又はスラスト方向の荷重を受けられるようになっており、本実施形態の多分力計測スピンドルユニット1には4つの軸受部5が設けられている。4つの軸受部5は、スピンドル軸4の軸方向(y方向)に沿って所定の間隔をあけつつ並んで配備されており、ハウジング6の前後両側に分かれて配備されている。それぞれの軸受部5の間には、それぞれの軸受部5を軸心方向に沿った所定の位置に位置決めするスペーサ10が配備されている。   As shown in FIG. 2, the plurality of bearing portions 5 can receive a load in the radial direction and / or the thrust direction, and the multi-component force measuring spindle unit 1 of the present embodiment is provided with four bearing portions 5. It has been. The four bearing portions 5 are arranged side by side with a predetermined interval along the axial direction (y direction) of the spindle shaft 4, and are arranged separately on the front and rear sides of the housing 6. Between each bearing part 5, the spacer 10 which positions each bearing part 5 in the predetermined position along an axial center direction is arrange | positioned.

図4に拡大して示すように、上述したハウジング6及び支持フレーム7の前端側には、支持フレーム7の外側から支持フレーム7及びハウジング6を径方向に貫通するようにエア配管11が設けられている。また、このエア配管11よりも軸方向の後端側には、スピンドル軸4の表面に接触することなく潤滑油をシールする非接触シール12(ラビリンスシール)が設けられている。非接触シール12を設けることにより、接触シールを用いる場合のようなシール部の温度変化に伴うシール抵抗変化に起因する測定誤差を無くすことができる。また、同様の作用効果を奏する非接触シール12(ラビリンスシール)がハウジング6の後端側にも設けられている。また、エア配管11は、支持フレーム7の外側から高圧エアをスピンドル軸4とハウジング6との間に導き、高圧エアを非接触シール12に向けて作用させる。この高圧エア及び非接触シール12の作用により、軸受部5に供給された潤滑油が外部に漏れ出ることを防止するものとしている。   As shown in an enlarged view in FIG. 4, an air pipe 11 is provided on the front end side of the housing 6 and the support frame 7 described above so as to penetrate the support frame 7 and the housing 6 in the radial direction from the outside of the support frame 7. ing. Further, a non-contact seal 12 (labyrinth seal) that seals the lubricating oil without contacting the surface of the spindle shaft 4 is provided on the rear end side in the axial direction from the air pipe 11. By providing the non-contact seal 12, it is possible to eliminate a measurement error caused by a change in seal resistance accompanying a change in temperature of the seal portion as in the case of using a contact seal. Further, a non-contact seal 12 (labyrinth seal) having the same function and effect is also provided on the rear end side of the housing 6. The air pipe 11 guides high-pressure air from the outside of the support frame 7 between the spindle shaft 4 and the housing 6, and causes the high-pressure air to act on the non-contact seal 12. The action of the high pressure air and the non-contact seal 12 prevents the lubricating oil supplied to the bearing portion 5 from leaking outside.

なお、図示は省略するが、多分力計測スピンドルユニット1には、軸受部5に供給された潤滑油を回収するオイル回収路や、必要に応じて作動させる図外の吸引手段に接続されて、非接触シール12から意図せずに漏れ出た潤滑油を回収する図2、図4に示すようなオイル回収路26が設けられていてもよい。また、上記同様の作用効果を奏するエア配管、吸引手段およびオイル回収路26が、ハウジング6の後端側に設けられている非接触シール(ラビリンスシール)よりも更にハウジング後端側に設けられてもよいことは言うまでもない。   Although not shown, the multi-component force measuring spindle unit 1 is connected to an oil recovery path for recovering the lubricating oil supplied to the bearing portion 5 and an unillustrated suction means that operates as necessary. An oil recovery path 26 as shown in FIGS. 2 and 4 for recovering the lubricating oil that has leaked unintentionally from the non-contact seal 12 may be provided. In addition, an air pipe, a suction means, and an oil recovery path 26 having the same effects as described above are provided on the rear end side of the housing further than the non-contact seal (labyrinth seal) provided on the rear end side of the housing 6. Needless to say.

図4は、多分力計測スピンドルユニット1の前部(タイヤ側)の断面構造を拡大して示したものである。
上述したハウジング6の前端面と支持フレーム7の前端面との間には、両面に跨るようにして1つの多分力計測センサ9(ロードセル)が配備されている。具体的には、ハウジング6の前端面と支持フレーム7の前端面との間には、両部材を連結するように、多分力計測センサ9が配備される。
FIG. 4 is an enlarged view of the cross-sectional structure of the front portion (tire side) of the multi-component force measuring spindle unit 1.
Between the front end surface of the housing 6 and the front end surface of the support frame 7 described above, one multi-component force measurement sensor 9 (load cell) is provided so as to straddle both surfaces. Specifically, a force measuring sensor 9 is provided between the front end surface of the housing 6 and the front end surface of the support frame 7 so as to connect both members.

図3(a)に示すように、本実施形態の多分力計測センサ9は、略円盤状の外観を備えており、1つの多分力計測スピンドルユニット1に対して1つずつ配備されており、着力体13、固定体14、これら両者を繋ぐ起歪体15とから構成されている。
多分力計測センサ9は、その中央部にリング形状の着力体13を有している。このリング形状に形成された着力体13の開口中央をスピンドル軸4が遊嵌状態で貫通している。
As shown in FIG. 3A, the multi-component force measuring sensor 9 of the present embodiment has a substantially disk-like appearance, and is provided one by one for one multi-component force measuring spindle unit 1. It is comprised from the attachment body 13, the fixed body 14, and the strain body 15 which connects both these.
The multi-component force sensor 9 has a ring-shaped force body 13 at the center thereof. The spindle shaft 4 passes through the center of the opening of the force applying member 13 formed in the ring shape in a loosely fitted state.

この着力体13の径外側には、着力体13の外径より大きな内径を有するリング形状の固定体14が配備されている。着力体13と固定体14とは互いに同軸心となるように配備されていて、内周側の着力体13と外周側の固定体14とは、複数の起歪体15で径方向に連結されている。本実施形態の多分力計測センサ9では、これらの起歪体15は、着力体13から上方、左方、下方、右方の4方向に向かって径方向に放射状に伸びる角棒状に形成されており、スピンドル軸4の軸心回りに4つ設けられている。   A ring-shaped fixed body 14 having an inner diameter larger than the outer diameter of the force applying body 13 is arranged on the outer side of the force applying body 13. The force applying body 13 and the fixed body 14 are arranged so as to be coaxial with each other, and the inner peripheral force applying body 13 and the outer peripheral fixed body 14 are radially connected by a plurality of strain generating bodies 15. ing. In the multi-component force measuring sensor 9 of the present embodiment, these strain generating bodies 15 are formed in the shape of square bars that extend radially from the force applying body 13 in the four directions of upper, left, lower, and right. And four are provided around the axis of the spindle shaft 4.

多分力計測センサ9の着力体13と上述したハウジング6の前端面とはボルト等の締結具(図示略)により強固に固定されていて、スピンドル軸4→軸受部5→ハウジング6の順に伝達された力を着力体13に伝達できるようになっている。また、多分力計測センサ9の固定体14と支持フレーム7の前端面との間にもボルト等の締結具(図示略)が設けられていて、両者は強固に結合されており、スピンドル軸4から支持フレーム7に伝達する力(タイヤに作用する様々な荷重)をその伝達経路の途中に設けられた起歪体15に発生する歪みにより計測できるようになっている。   The force applying member 13 of the force measuring sensor 9 and the front end surface of the housing 6 described above are firmly fixed by a fastener (not shown) such as a bolt, and transmitted in the order of the spindle shaft 4 → the bearing portion 5 → the housing 6. The transmitted force can be transmitted to the force applying body 13. Further, a fastener (not shown) such as a bolt is also provided between the fixed body 14 of the force measuring sensor 9 and the front end surface of the support frame 7, both of which are firmly coupled to each other, and the spindle shaft 4. The force transmitted to the support frame 7 (various loads acting on the tire) can be measured by the strain generated in the strain body 15 provided in the middle of the transmission path.

図3(a)に示すように、それぞれの起歪体15には、厚みが薄くなっている薄肉部分が設けられていて、着力体13と固定体14との間に力が作用するとこの薄肉部分が起点となって起歪体15が変形するようになっている。また、それぞれの起歪体15には力やモーメントを検知可能な歪ゲージ16が貼り付けられている。この歪ゲージ16には、着力体13に近い側に貼り付けられて並進荷重を計測する歪ゲージ16と、固定体14に近い側に貼り付けられてモーメントを計測する歪ゲージ16とがある。   As shown in FIG. 3A, each strain body 15 is provided with a thin portion having a small thickness, and when a force acts between the force applying body 13 and the fixed body 14, the thin wall portion is provided. The strain body 15 is deformed starting from the portion. In addition, a strain gauge 16 capable of detecting a force and a moment is attached to each strain generating body 15. The strain gauge 16 includes a strain gauge 16 that is attached to the side close to the force applying body 13 and measures a translational load, and a strain gauge 16 that is attached to the side close to the fixed body 14 and measures a moment.

つまり、本発明の多分力計測スピンドルユニット1においては、ハウジング6(支持フレーム7)のタイヤ側の端部に配備された多分力計測センサ9を用いて、x、y、x方向の並進荷重(fx、fy、fz)と、x軸、y軸、z軸回りのモーメント(mx、my、mz)との6分力を計測可能となっている。
図3(a)及び図3(b)に示すように、本実施形態のロードセル9では起歪体15の太さは等しく形成しているが、特に、上述した6分力のなかでも転がり抵抗fxはタイヤTの特性を評価する上で重要であるため、本発明の多分力計測スピンドルユニット1においては、上下方向に伸びる起歪体15の薄肉部分を左右方向に伸びる起歪体15の薄肉部分より細く(薄く)形成してもよい。このようにすれば、従来のように全ての起歪体15を同一で太く形成する場合と比べて、x方向に小さな荷重が加わった場合においても上下方向に伸びる起歪体15が変形し易く、転がり抵抗fxを高感度に計測することができるようになる。つまり、本発明の多分力計測スピンドルユニット1では、高感度な細い起歪体を採用して、タイヤの転がり抵抗を高感度に測定するに好適な試験装置とすることができる。
That is, in the multi-component force measuring spindle unit 1 of the present invention, the multi-component force measuring sensor 9 disposed at the end of the housing 6 (support frame 7) on the tire side is used to translate the load in the x, y, and x directions ( fx, fy, fz) and six component forces of the moments (mx, my, mz) around the x-axis, y-axis, and z-axis can be measured.
As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, in the load cell 9 of this embodiment, the thickness of the strain generating body 15 is formed to be equal, but in particular, the rolling resistance is within the above-described six component forces. Since fx is important in evaluating the characteristics of the tire T, in the multi-component force measuring spindle unit 1 according to the present invention, the thin portion of the strain body 15 extending in the left-right direction extends from the thin portion of the strain body 15 extending in the vertical direction. You may form thinner (thinner) than a part. In this way, the strain body 15 extending in the vertical direction is more easily deformed even when a small load is applied in the x direction, compared to the case where all the strain body 15 is formed to be the same and thick as in the prior art. The rolling resistance fx can be measured with high sensitivity. That is, in the multi-component force measuring spindle unit 1 of the present invention, it is possible to adopt a high-sensitivity thin strain-generating body to provide a test apparatus suitable for measuring tire rolling resistance with high sensitivity.

このようにして起歪体15の歪ゲージ16で計測されたアナログ信号は、ノイズが乗らないようにロードセル16の近くに配備されたアンプ(図示略)に入力されて増幅、A/D変換され、アンプに内蔵された処理部(パソコン)により校正行列などの校正式を用いて校正されて、転がり抵抗fxなどが算出される。
ところで、上述した特許文献2のタイヤ試験機においては、スピンドル軸(5:括弧内の符号は特許文献2における符号を参考として示したもの。)は軸心方向にある程度の長さを備えているので、このようなスピンドル軸(5)の一方の端部に押し付け方向(軸垂直方向)に荷重を作用させ、スピンドル軸(5)の他方の端部で力やモーメントなどを計測しようとすると、多分力計測センサ(4)に大きなモーメントが作用する。それゆえ、このようなタイヤ試験機に用いる多分力計測センサ(4)に関しては、作用する大きなモーメントに耐えるために太い起歪体などが採用されており、微小な力変化まで検出できず検出精度を犠牲にするものとなっていた。
The analog signal measured by the strain gauge 16 of the strain generating body 15 in this way is input to an amplifier (not shown) disposed near the load cell 16 so as not to be subjected to noise, and is amplified and A / D converted. The processing unit (personal computer) built in the amplifier is calibrated using a calibration expression such as a calibration matrix, and the rolling resistance fx and the like are calculated.
By the way, in the tire testing machine of Patent Document 2 described above, the spindle shaft (5: the reference numerals in parentheses are shown with reference to the reference numerals in Patent Document 2) has a certain length in the axial direction. Therefore, when a load is applied to one end of the spindle shaft (5) in the pressing direction (axis perpendicular direction) and an attempt is made to measure force, moment, etc. at the other end of the spindle shaft (5), A large moment acts on the multi-force measuring sensor (4). Therefore, for the multi-component force measurement sensor (4) used in such a tire testing machine, a thick strain body is employed to withstand a large acting moment, and even a minute force change cannot be detected and detection accuracy is high. Was sacrificed.

斯かる難点を回避すべく、多分力計測センサ(4)の位置をタイヤTに近づけ、多分力計に加わるモーメントを小さくすることもできるが、このように多分力計測センサ(4)の位置を軸受部(10)が設けられているタイヤに近づけると、軸受部(10)で発生する熱やそれに伴う熱変形が多分力計測センサの精度を低下させる。本実施形態の図に示すように、多分力計9に加わるモーメントを小さくするべく、多分力計9よりも反タイヤ側のハウジング6内に複数の軸受部を設けてスピンドル軸4を回転自在に支持するとともに、軸受部5の潤滑油を循環させるなどして軸受部5を積極的に冷却する冷却機構を別途設けることもできるが、軸受部で発生する熱は非常に大きいため、冷却機構を設けても軸受で発生する熱(特にはタイヤに近い側の軸受けで発生する熱)を十分に除去できない場合があることが実験を通して分かっている。また、熱の除去を意図し多量の潤滑油を供給すると、潤滑油が攪拌熱で加熱されてかえって軸受部5で熱が発生する場合もあることが実験を通して分かっている。   In order to avoid such a difficulty, the position of the force measuring sensor (4) can be brought closer to the tire T and the moment applied to the force meter can be reduced. When approaching the tire provided with the bearing portion (10), the heat generated in the bearing portion (10) and the thermal deformation associated therewith lowers the accuracy of the force sensor. As shown in the drawing of the present embodiment, in order to reduce the moment applied to the multi-force meter 9, a plurality of bearings are provided in the housing 6 on the side opposite to the tire than the multi-force meter 9, so that the spindle shaft 4 can rotate freely. A cooling mechanism that actively supports and cools the bearing portion 5 by circulating the lubricating oil of the bearing portion 5 can be provided separately. However, since the heat generated in the bearing portion is very large, the cooling mechanism is It has been found through experiments that even if it is provided, heat generated by the bearing (particularly heat generated by the bearing close to the tire) may not be sufficiently removed. Further, it has been found through experiments that when a large amount of lubricating oil is supplied with the intention of removing heat, the lubricating oil is heated by stirring heat and heat may be generated in the bearing portion 5 instead.

さらに、スピンドル軸4に押し付け力が軸と垂直な方向に作用すると、スピンドル軸4を支持する軸受部5の周方向の一部だけに熱が発生しやすく、このように軸受部5の周方向の一部だけに発生した熱は、軸受部5とこの軸受部5を外套するハウジング6との双方について周方向の一部だけを大きめに熱変形(特に径方向の変形)させ、多分力計の精度を低下させることになる。   Furthermore, when a pressing force is applied to the spindle shaft 4 in a direction perpendicular to the shaft, heat is likely to be generated only in a part of the bearing portion 5 supporting the spindle shaft 4 in the circumferential direction. The heat generated in only a part of the heat is caused to cause a large amount of heat deformation (particularly radial deformation) in the circumferential direction of both the bearing portion 5 and the housing 6 that covers the bearing portion 5, so that the force meter Will reduce the accuracy.

そこで、本発明の多分力計測スピンドルユニット1には、軸受部5で発生した熱に伴ってハウジング6の周方向の一部が径方向に変形することを抑制すべく、ハウジング6を周方向に亘って冷却する冷却手段17が設けられている。
具体的には、図2に示すように、この冷却手段17は、外側からハウジング6に対して冷媒を送り込んで、ハウジング6を内部から直接冷却する構成となっている。冷媒は、ハウジング6の外周面に沿ってハウジング6の周方向および軸方向に亘って形成された冷媒流路18、より具体的にはハウジング6の軸心の回りを螺旋状に複数回に亘って周回するように形成された冷媒流路18を経由して流通し、ハウジング6自体を周方向及び軸方向に亘って可及的に均等な温度となるように冷却するものとなっている。
Therefore, in the multi-component force measuring spindle unit 1 of the present invention, the housing 6 is arranged in the circumferential direction in order to prevent a part of the circumferential direction of the housing 6 from being deformed in the radial direction due to heat generated in the bearing portion 5. Cooling means 17 is provided for cooling over.
Specifically, as shown in FIG. 2, the cooling means 17 is configured to send the refrigerant from the outside to the housing 6 and directly cool the housing 6 from the inside. The refrigerant spirally extends around the refrigerant flow path 18 formed along the outer circumferential surface of the housing 6 along the circumferential direction and the axial direction of the housing 6, more specifically, around the axis of the housing 6. The refrigerant flows through the refrigerant flow path 18 formed so as to circulate, and cools the housing 6 so that the temperature is as uniform as possible in the circumferential direction and the axial direction.

以下、本実施形態の冷却手段17及びこの冷却手段17を構成する冷媒流路18について説明する。
図2に示すように、本実施形態の多分力計測スピンドルユニット1では、ハウジング6は、軸方向にほぼ同じ設置長さとなる前後で別系統の冷媒流路18を備えた構造となっている。
Hereinafter, the cooling means 17 of this embodiment and the refrigerant flow path 18 which comprises this cooling means 17 are demonstrated.
As shown in FIG. 2, in the multi-component force measuring spindle unit 1 of the present embodiment, the housing 6 has a structure including a refrigerant flow path 18 of another system before and after the installation length becomes substantially the same in the axial direction.

すなわち、上述した冷媒流路18は、ハウジングの前側(ハウジング前半部)6Fとハウジングの後側(ハウジング後半部)6Rとの双方にそれぞれ独立して形成されている。
例えば、ハウジング前半部(以下、単に前半部という。)6Fにおいては、その外周面に軸方向に沿って(前半部6Fの前端側から後端側にかけて)螺旋状の溝18Fが周回形成されている。この螺旋状の溝18Fは前半部6Fの前端側から後端側へ交差することなく1条のまま連続して形成されており、この1条の螺旋状の溝18Fが冷媒流路18とされている。なお、冷媒流路18を形成する螺旋状の溝18Fは、1条に限定されず、2条以上であってもよい。また、冷媒流路18は、多分力計測センサが固定されている側のハウジング端部が熱で径方向に変形することを抑制すべく、ハウジング6を周方向に亘って冷却するものであれば外周面に沿ってどのような位置に設けられていても良いが、少なくとも前半部6Fに配備される軸受部5を外套する位置に形成されることが好ましく、前半部6Fとハウジング後半部6R(以下、単に後半部という。)に配備される軸受部5を外套する位置にそれぞれ別系統で形成されることがより好ましい。さらに前半部6Fと後半部6Rにそれぞれ別系統で形成される冷媒流路18は、それぞれ対応する前半部6Fと後半部6Rの軸方向の略全域に亘って形成されることがより好ましく、それにより冷媒流路18がハウジング6の軸方向の略全域に亘って形成されることになる。
That is, the refrigerant flow path 18 described above is formed independently on both the front side (housing front half) 6F of the housing and the rear side (housing rear half) 6R of the housing.
For example, in the front half of the housing (hereinafter simply referred to as the front half) 6F, a spiral groove 18F is formed around the outer peripheral surface along the axial direction (from the front end side to the rear end side of the front half 6F). Yes. The spiral groove 18F is continuously formed as a single line without intersecting from the front end side to the rear end side of the front half portion 6F. ing. In addition, the spiral groove 18F that forms the coolant channel 18 is not limited to one, but may be two or more. In addition, the refrigerant flow path 18 can be any one that cools the housing 6 in the circumferential direction so as to prevent the housing end on the side where the force measurement sensor is fixed from being deformed in the radial direction by heat. Although it may be provided at any position along the outer peripheral surface, it is preferably formed at a position covering at least the bearing portion 5 provided in the front half 6F, and the front half 6F and the housing rear half 6R ( Hereinafter, it is more preferably formed in a separate system at a position covering the bearing portion 5 provided in the second half portion. Furthermore, it is more preferable that the refrigerant flow paths 18 formed in separate systems in the first half 6F and the second half 6R are formed over substantially the entire axial direction of the corresponding first half 6F and second half 6R, respectively. Thus, the refrigerant flow path 18 is formed over substantially the entire area of the housing 6 in the axial direction.

前半部6Fの外周面に形成された冷媒流路18の一方端(前方端)は、前半部6Fの内部を連通する連通流路(第1連通流路19)に繋がっている。この連通流路19は、前半部6Fの周壁内部に軸心方向に沿って形成されており、ハウジング6の外部に繋がるものとなっている。同じように、前半部6Fの冷媒流路18の他方端(後方端)は、前半部6Fの内部を連通する連通流路(第2連通流路20)に繋がっている。第2連通流路20は、第1連通流路19とは別の流路であって、前半部6Fの周壁内部に軸心方向に沿って形成されており、ハウジング6の外部に繋がるものとなっている。   One end (front end) of the refrigerant flow path 18 formed on the outer peripheral surface of the front half 6F is connected to a communication flow path (first communication flow path 19) that communicates with the inside of the front half 6F. The communication channel 19 is formed along the axial direction inside the peripheral wall of the front half 6 </ b> F, and is connected to the outside of the housing 6. Similarly, the other end (rear end) of the refrigerant flow path 18 of the front half 6F is connected to a communication flow path (second communication flow path 20) that communicates with the inside of the front half 6F. The second communication channel 20 is a channel different from the first communication channel 19, is formed along the axial direction inside the peripheral wall of the front half 6 </ b> F, and is connected to the outside of the housing 6. It has become.

第1連通流路19を介して導入された冷媒は、冷媒流路18(18F)の前方端へ達した後、冷媒流路18(18F)を流れながら、前半部6Fの表面近傍を周回し外周面側からこの前半部6Fを周方向に亘って冷却する。冷媒流路18(18F)の後端へ達した冷媒は、第2連通流路20を介してハウジング6の外側へ排出される。冷媒の導入方向は、上記の逆の流れ、すなわち第2連通流路20→冷媒流路18→第1連通流路19であってもよい。   After the refrigerant introduced through the first communication channel 19 reaches the front end of the refrigerant channel 18 (18F), the refrigerant circulates in the vicinity of the surface of the front half 6F while flowing through the refrigerant channel 18 (18F). The front half 6F is cooled in the circumferential direction from the outer peripheral surface side. The refrigerant that has reached the rear end of the refrigerant flow path 18 (18F) is discharged to the outside of the housing 6 through the second communication flow path 20. The direction in which the refrigerant is introduced may be the reverse flow, that is, the second communication channel 20 → the refrigerant channel 18 → the first communication channel 19.

一方、後半部6Rの外周面に形成された冷媒流路18の構成、冷媒の流通態様も、前半部6Fの場合と略同様である。
つまり、後半部6Rにおいては、その外周面に沿って、後半部6Rの後端側から前端側にかけて螺旋状の溝18Rが形成されている。そして、この1条の螺旋状の溝18Rが上述した冷媒流路18とされている。後半部6Rの外周面側に形成された冷媒流路18(18R)の前端および後端は、後半部6Rの周壁内部を連通する連通流路(第3連通流路21、第4連通流路22)により、ハウジング6の外部と繋がっている。
On the other hand, the configuration of the refrigerant flow path 18 formed on the outer peripheral surface of the rear half 6R and the refrigerant distribution mode are substantially the same as in the case of the front half 6F.
That is, in the rear half portion 6R, a spiral groove 18R is formed along the outer peripheral surface from the rear end side to the front end side of the rear half portion 6R. The single spiral groove 18R serves as the refrigerant flow path 18 described above. The front end and the rear end of the refrigerant channel 18 (18R) formed on the outer peripheral surface side of the rear half 6R are communication channels (third communication channel 21 and fourth communication channel) that communicate with the inside of the peripheral wall of the rear half 6R. 22), it is connected to the outside of the housing 6.

第3連通流路21を介して導入された冷媒は、冷媒流路18(18R)の後端へ達した後、冷媒流路18を流れながら、後半部6Rの表面近傍を周回し外周面側からその後半部6Rを周方向に亘って冷却する。冷媒流路18(18R)の前端へ達した冷媒は、第4連通流路22を介してハウジング6の外側へ排出される。冷媒の導入方向は、上記の逆であってもよい。   The refrigerant introduced through the third communication flow path 21 reaches the rear end of the refrigerant flow path 18 (18R) and then circulates in the vicinity of the surface of the rear half 6R while flowing through the refrigerant flow path 18 to the outer peripheral surface side. Then, the latter half 6R is cooled in the circumferential direction. The refrigerant that has reached the front end of the refrigerant flow path 18 (18R) is discharged to the outside of the housing 6 through the fourth communication flow path 22. The direction of introduction of the refrigerant may be the reverse of the above.

なお、上述するような螺旋状の冷媒流路18(18F、18R)を、ハウジング6の外周面に形成するには、例えば、次のような加工を行えばよい。
すなわち、図4に示すように、上述したハウジング6を、円筒状のハウジング本体24と、このハウジング本体24に外套する円筒状で薄肉の外殻体25と、から構成するとよい。その上で、ハウジング本体24の外周面に軸心方向に沿って螺旋周回状の溝を加工する。このとき加工される溝の幅や深さ、ピッチなどは、ハウジング6の大きさや冷却能に応じて適宜変更可能である。その後、ハウジング本体24に外殻体25を嵌め込み、溝の開口を外殻体25で被覆する。その際、必要に応じてハウジング本体24と外殻体25との間に両者の端部をシールするシール部材を設けてもよく、ハウジング本体24に外殻体25を溶接して両者の端部をシールしてもよい。このようにすることで、ハウジング6の外周面(正確には、表面直下の内部)に沿って冷媒流路18を形成することができる。
In order to form the spiral refrigerant flow path 18 (18F, 18R) as described above on the outer peripheral surface of the housing 6, for example, the following processing may be performed.
That is, as shown in FIG. 4, the above-described housing 6 may be constituted by a cylindrical housing body 24 and a cylindrical and thin outer shell body 25 that covers the housing body 24. Then, a spirally-circular groove is machined along the axial direction on the outer peripheral surface of the housing body 24. The width, depth, pitch, and the like of the groove to be processed at this time can be appropriately changed according to the size of the housing 6 and the cooling capacity. Thereafter, the outer shell 25 is fitted into the housing body 24, and the opening of the groove is covered with the outer shell 25. At that time, if necessary, a seal member for sealing both ends of the housing main body 24 and the outer shell body 25 may be provided, and the outer shell body 25 is welded to the housing main body 24 and both end portions thereof are welded. May be sealed. By doing in this way, the refrigerant flow path 18 can be formed along the outer peripheral surface of the housing 6 (more precisely, the inside immediately under the surface).

また、冷媒流路18に流される冷媒としては、代替フロンのような有機化合物のクーラントを用いることができる。有機化合物のクーラントに代えて、水や油を用いても良い。この冷媒は、タイヤ試験機2の外部に設けられた図示しない冷却装置などで冷却されて、冷媒流路18に供給されている。
上述したようにハウジング6には、多分力計測センサ9が固定されている側の端部が径方向に変形することを抑制すべくハウジング6を周方向に亘って冷却する手段を設けられている。より具体的には、ハウジング6には、冷媒流路18が、少なくとも多分力センサ9が固定されている側のハウジングの前半部を周方向および軸方向に亘って形成されるように、ハウジングの外周面に沿って螺旋状に複数回に亘って周回するように配備されている。このような冷媒流路に冷媒を流通させることで、少なくとも多分力センサ9が固定されている側のハウジング6の端部の周方向の温度ムラを抑制することができる。その結果、多分力計測センサ9が固定されている側のハウジング6の端部において周方向の一部だけが他の部分に比べて高温になること(周方向の大きな温度差)がなくなり、多分力計測センサ9が固定されている側のハウジング6の周方向の一部だけが径方向に向かって伸びることがなくなる。つまり、このハウジング6に連結された多分力計測センサ9にもその伸びの差に起因する誤差成分が作用することもなくなる。それゆえ、軸受部5で発生した熱によるハウジング端部の歪が原因で多分力計測センサ9の精度が低下することもない。
Further, as the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 18, an organic compound coolant such as alternative chlorofluorocarbon can be used. Instead of the organic compound coolant, water or oil may be used. This refrigerant is cooled by a cooling device (not shown) provided outside the tire testing machine 2 and supplied to the refrigerant flow path 18.
As described above, the housing 6 is provided with means for cooling the housing 6 in the circumferential direction so as to prevent the end portion on the side to which the force measuring sensor 9 is fixed from being deformed in the radial direction. . More specifically, the housing 6 is formed so that the refrigerant flow path 18 is formed in the housing 6 at least in the circumferential direction and the axial direction of the front half of the housing on the side where the force sensor 9 is fixed. It is arranged so as to circulate a plurality of times spirally along the outer peripheral surface. By circulating the refrigerant through such a refrigerant flow path, it is possible to suppress temperature unevenness in the circumferential direction at the end of the housing 6 on the side where the force sensor 9 is fixed at least. As a result, at the end of the housing 6 on the side where the force measuring sensor 9 is fixed, only a part in the circumferential direction is not hotter than other parts (a large temperature difference in the circumferential direction), and maybe Only a part in the circumferential direction of the housing 6 on the side where the force measuring sensor 9 is fixed does not extend in the radial direction. In other words, the error component due to the difference in elongation does not act on the multiple force measuring sensor 9 connected to the housing 6. Therefore, the accuracy of the force measuring sensor 9 is not lowered due to the distortion of the housing end due to the heat generated in the bearing portion 5.

さらに、螺旋状に複数回に亘って周回する冷媒流路18をハウジング6の軸方向の略全域に亘って配備して、その冷媒流路18に冷媒を流通させれば、ハウジング6を周方向及び軸方向に亘って全域でムラなく冷却することが可能となる。その結果、軸受部5で発生した熱によるハウジング6の歪をより確実に抑制することができる。
また、冷媒流路18をハウジング前半部6Fとハウジング後半部6Rとに軸心方向に2分割しておいて、それぞれ独立した冷媒流路18に対して個別に冷媒を供給すれば、ハウジング6の発熱状況に合わせてハウジング前半部6Fとハウジング後半部6Rをそれぞれ独立に冷却することが可能となる。例えば、スピンドル軸4に加わる力の分布や軸受部5の配置によっては、ハウジングの前側部分がハウジングの後側部分より大きく発熱する場合が考えられる。このような場合、ハウジングの前側部分(前半部6F)を流通する冷媒の流量をハウジングの後側部分(後半部6R)のものより大きくすることで、発熱の大きいハウジング6の前側部分を効果的に冷却することができ、多分力計の精度低下をより確実に防止することが可能となる。
Furthermore, if the refrigerant flow path 18 that circulates a plurality of times in a spiral shape is provided over substantially the entire axial direction of the housing 6, and the refrigerant flows through the refrigerant flow path 18, the housing 6 is moved in the circumferential direction. And it becomes possible to cool uniformly in the whole area over the axial direction. As a result, the distortion of the housing 6 due to the heat generated in the bearing portion 5 can be more reliably suppressed.
In addition, if the refrigerant flow path 18 is divided into the housing front half 6F and the housing rear half 6R in the axial direction and the refrigerant is individually supplied to the independent refrigerant flow paths 18, the housing 6 The housing front half 6F and the housing rear half 6R can be cooled independently according to the heat generation situation. For example, depending on the distribution of the force applied to the spindle shaft 4 and the arrangement of the bearing portion 5, there may be a case where the front portion of the housing generates heat more than the rear portion of the housing. In such a case, the front part of the housing 6 that generates a large amount of heat is effectively obtained by making the flow rate of the refrigerant flowing through the front part (front half part 6F) of the housing larger than that of the rear part (second half part 6R) of the housing. Therefore, it is possible to more surely prevent a decrease in accuracy of the force meter.

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。例えば、今回開示された実施形態においては、回転ドラムを用いたタイヤ試験機を例示しているがこれに限らない。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. For example, in the embodiment disclosed this time, a tire testing machine using a rotating drum is illustrated, but the present invention is not limited thereto. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

なお、上述した軸受部5を設ける場合には、ベアリングナットなどを用いて前後2つの軸受部5に対して軸方向に適切な予圧を加えるのが望ましい。このように適切な予圧を加えれば、軸受部5の転動体と転動面との間に隙間ができることを防止でき、転動体の変形も生じにくくなって、軸受部5の発熱を小さいものに留めることができるからである。
また、上述した多分力計測センサ9は、6分力計以外のもの、すなわち3分力計でも5分力計でも良い。今回開示された実施形態においては、ハウジングの後側の軸部のシールについては特に説明していないが、ハウジングの後側の軸シールと同様の非接触シール(ラビリンスシール)を設けることができる。このようにすれば、ハウジングの後側のシール部の温度変化に伴うシール抵抗変化に起因する測定誤差を無くすことができる。
In addition, when providing the bearing part 5 mentioned above, it is desirable to apply an appropriate preload to the two front and rear bearing parts 5 in the axial direction using a bearing nut or the like. By applying an appropriate preload in this way, it is possible to prevent a gap from being formed between the rolling elements of the bearing portion 5 and the rolling surface, and it is difficult for deformation of the rolling elements to occur, thereby reducing the heat generation of the bearing portion 5. Because it can be fastened.
The multi-component force measuring sensor 9 described above may be other than the six-component force meter, that is, a three-component force meter or a five-component force meter. In the embodiment disclosed this time, the seal of the shaft portion on the rear side of the housing is not particularly described, but a non-contact seal (labyrinth seal) similar to the shaft seal on the rear side of the housing can be provided. In this way, it is possible to eliminate measurement errors caused by a change in seal resistance accompanying a change in temperature of the seal portion on the rear side of the housing.

また、冷媒流路18への冷媒の供給は、ハウジング6の外周側に接続した管路によって行ってもよい。その場合、支持フレーム7を径方向に非接触状態で貫通するように冷媒供給用の管路を設けることが望ましい。同様に、冷媒流路18からの冷媒の排出は、ハウジング6の外周側に接続した管路によって行ってもよい。その場合、アウタースリーブ7に非接触状態となるように冷媒排出用の管路を設けることが望ましい。このように管路を設けることにより、ハウジング内部に流路を形成するよりもハウジング6の周方向の温度をより均一に冷却し易いものとなる。   Further, the supply of the refrigerant to the refrigerant flow path 18 may be performed by a pipe line connected to the outer peripheral side of the housing 6. In that case, it is desirable to provide a refrigerant supply conduit so as to penetrate the support frame 7 in a non-contact state in the radial direction. Similarly, the discharge of the refrigerant from the refrigerant flow path 18 may be performed by a pipe line connected to the outer peripheral side of the housing 6. In that case, it is desirable to provide a refrigerant discharge conduit so that the outer sleeve 7 is in a non-contact state. By providing the pipe line in this way, it becomes easier to cool the temperature in the circumferential direction of the housing 6 more uniformly than forming the flow path inside the housing.

1 多分力計測スピンドルユニット
2 タイヤ試験機
3 回転ドラム
4 スピンドル軸
5 軸受部
6 ハウジング
6Fハウジング前半部
6Rハウジング後半部
7 支持フレーム(支持部材)
8 収容部
9 多分力計測センサ
10 スペーサ
11 エア配管
12 非接触シール
13 着力体
14 固定体
15 起歪体
16 歪ゲージ
17 冷却手段
18 冷媒流路
19 第1連通流路
20 第2連通流路
21 第3連通流路
22 第4連通流路
24 ハウジング本体
25 外殻体
T タイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multicomponent force measuring spindle unit 2 Tire testing machine 3 Rotating drum 4 Spindle shaft 5 Bearing part 6 Housing 6F housing front half part 6R housing latter half part 7 Support frame (support member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Accommodating part 9 Multi-component force measurement sensor 10 Spacer 11 Air piping 12 Non-contact seal 13 Forced body 14 Fixed body 15 Strain body 16 Strain gauge 17 Cooling means 18 Refrigerant channel 19 First communication channel 20 Second communication channel 21 Third communication channel 22 Fourth communication channel 24 Housing body 25 Outer shell T Tire

Claims (3)

タイヤを装着可能なスピンドル軸と、軸受部を介して該スピンドル軸を回転自在に支持するハウジングと、前記スピンドル軸の軸方向でタイヤ側を向く前記ハウジングの端部に固定されると共に前記スピンドル軸に作用する荷重を計測可能な1つの多分力計測センサと、を備え、
前記多分力計測センサは、内周側に設けられた着力体と、この着力体の外周側に配備された固定体と、前記着力体と固定体とを径方向に連結する複数の起歪体と、この起歪体に設けられた歪みゲージとを有しており、
前記着力体が前記ハウジングに連結されると共に前記固定体が支持部材に連結されていて、前記歪みゲージを用いてタイヤの転がり抵抗力を計測可能に構成されており、
前記軸受部で発生した熱に伴って前記多分力計測センサが固定されている側のハウジング端部が径方向に変形することを抑制すべく、当該ハウジングを周方向に亘って冷却する冷却手段が設けられていて、
前記冷却手段は、前記ハウジングの外周面に沿って、ハウジングの周方向および軸方向に亘って形成された冷媒流路を備えており、前記冷媒流路に沿って冷却用の冷媒を流通させることで、ハウジングを冷却するように構成されており、
前記冷媒流路は、前記ハウジングの軸方向で前後に2分割されているとともに当該ハウジングの前半部と当該ハウジングの後半部に、それぞれ独立して形成されていて、それぞれの冷媒流路により、ハウジング前半部とハウジング後半部とが個別に冷却可能とされていることを特徴とするタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニット。
A spindle shaft on which a tire can be mounted, a housing that rotatably supports the spindle shaft via a bearing portion, and a spindle shaft that is fixed to the end of the housing facing the tire side in the axial direction of the spindle shaft and the spindle shaft One multi-component force measurement sensor capable of measuring the load acting on
The multi-component force measuring sensor includes an applied force body provided on an inner peripheral side, a fixed body provided on the outer peripheral side of the applied body, and a plurality of strain generating bodies that connect the applied body and the fixed body in a radial direction. And a strain gauge provided in the strain body,
The force applying body is connected to the housing and the fixed body is connected to a support member, and is configured to be able to measure the rolling resistance force of the tire using the strain gauge.
Cooling means for cooling the housing in the circumferential direction in order to prevent the housing end on the side to which the multiple force measurement sensor is fixed from being deformed in the radial direction due to the heat generated in the bearing portion. Provided ,
The cooling means includes a refrigerant flow path formed along the outer circumferential surface of the housing along the circumferential direction and the axial direction of the housing, and causes the cooling refrigerant to flow along the refrigerant flow path. And is configured to cool the housing,
The refrigerant flow path is divided into two in the front-rear direction in the axial direction of the housing, and is formed independently in the front half of the housing and the rear half of the housing. A multi-component force measuring spindle unit for a tire testing machine, wherein the front half and the rear half of the housing can be individually cooled .
前記冷媒流路は、前記ハウジングの外周面に沿って螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項に記載のタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニット。 The multi-component force measuring spindle unit of the tire testing machine according to claim 1 , wherein the refrigerant flow path is formed in a spiral shape along the outer peripheral surface of the housing. 前記冷媒流路は、螺旋状に複数回に亘って周回するように配備されていることを特徴とする請求項に記載のタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニット。 The multi-component force measuring spindle unit of the tire testing machine according to claim 2 , wherein the refrigerant flow path is arranged so as to circulate a plurality of times spirally.
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