JP5784533B2 - タイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニット - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの各種特性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。

一般的に、タイヤと路面との接地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。

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（前後方向力または転がり抵抗力）、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。

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る。
このような多分力計を用いたタイヤ試験機としては、例えば特許文献２に示すものが知られている。このようなタイヤ試験機では、ハウジング（以下、インナースリーブという）の両端に多分力計をそれぞれ１つずつ設置しておき、ハウジングを軸心方向に距離をあけた２箇所の多分力計で支持する構成となっている。そして、多分力計の内周側の着力体はインナースリーブに固定され、また外周側の固定体はハウジング保持部材（以下、アウタースリーブという）を介してスピンドルユニットを支える支持フレーム（基体）などに固定されていて、タイヤに作用した力やモーメントがインナースリーブを介して起歪体に伝達すると、起歪体が変形し、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。

特開昭５７−１６９６４３号公報 特許第４３１０３６５号公報

ところで、特許文献２のスピンドルユニットでは、２つの多分力計の間で並進と回転とが拘束された状態、言い換えれば不静定状態乃至は過拘束状態となっている。
また、インナースリーブとスピンドル軸との間には、スピンドル軸を回転自在に支持する軸受部が設けられており、この軸受部ではスピンドル軸の回転に伴って熱が発生し、発生した熱がインナースリーブとアウタースリーブとの双方に伝達する。このようにして伝達した熱によりインナースリーブとアウタースリーブとは膨張するが、その膨張状態はそれぞれ異なっており、膨張状態の差が歪みとなって両者に連結された両多分力計に作用する。つまり、両多分力計間において上述したような過拘束状態にあるスピンドルユニットでは、インナースリーブとアウタースリーブの膨張状態の差に起因する歪みが多分力計に生じ、その歪分の計測誤差が荷重やモーメントの計測値に加わるので、タイヤに発生する荷重やモーメントを精度良く計測することが困難になる。

このような問題を回避すべく、本発明者等は軸受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を十分に除去できない場合があった。また、熱の除去を意図し多量の潤滑油を供給すると、逆に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。

本発明者等は、更に検討を重ね、発熱した軸受を潤滑油で積極的に冷却しなくても、インナースリーブに対して所定の冷却を与え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。
本発明は、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。

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インナースリーブと、スピンドル軸の軸心方向に沿ってインナースリーブの外側に配備されたアウタースリーブと、前記インナースリーブの端部とアウタースリーブの端部とを連結すると共にインナースリーブからアウタースリーブに作用する荷重を計測可能な（前後）一対の多分力計測センサと、を備えたタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットにおいて、前記インナースリーブを軸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。

なお、好ましくは、前記冷却手段は、前記インナースリーブの外周面に沿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、インナースリーブ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、前記インナースリーブの軸方向に沿って螺旋状に形成されているとよい。

なお、好ましくは、前記冷媒流路は、前記インナースリーブの軸方向に２分割されていて、当該インナースリーブ前半部と当該インナースリーブ後半部に、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、インナースリーブ前半部とインナースリーブ後半部とが個別に冷却可能とされているとよい。
なお、好ましくは、前記アウタースリーブには、前記インナースリーブとの温度差が小さくなるようにアウタースリーブを昇温する昇温手段が設けられているとよい。
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インナースリーブと、スピンドル軸の軸心方向に沿ってインナースリーブの外側に配備されたアウタースリーブと、前記インナースリーブの端部とアウタースリーブの端部とを連結すると共にインナースリーブからアウタースリーブに作用する荷重を計測可能な一対の多分力計測センサと、を備えたタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットにおいて、前記インナースリーブを軸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、前記インナースリーブの外周面に沿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、インナースリーブを冷却するように構成されていて、前記冷媒流路は、前記インナースリーブの軸方向に２分割されていて、当該インナースリーブ前半部と当該インナースリーブ後半部に、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、インナースリーブ前半部とインナースリーブ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。
さらに、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インナースリーブと、スピンドル軸の軸心方向に沿ってインナースリーブの外側に配備されたアウタースリーブと、前記インナースリーブの端部とアウタースリーブの端部とを連結すると共にインナースリーブからアウタースリーブに作用する荷重を計測可能な一対の多分力計測センサと、を備えたタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットにおいて、前記インナースリーブを軸方向に亘って冷却する冷却手段が設けられ、前記アウタースリーブには、前記インナースリーブとの温度差が小さくなるようにアウタースリーブを昇温する昇温手段が設けられていることを特徴とする。

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（インナースリーブ）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。

（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）は側面図である。 （ａ）は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り、（ｂ）は従来例の多分力計測スピンドルユニットの正面断面図である。 正面から見た多分力計測スピンドルユニットの拡大断面図である。 （ａ）は多分力計測センサの斜視図であり、（ｂ）は同センサを側方から見た側面図である。 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図である。 第２実施形態の多分力計測スピンドルユニットの正面断面図である。

本発明の実施形態を、転がり抵抗試験機を例に説明する。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返さない。
「第１実施形態」
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の模式的に示している。

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。

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インナースリーブ６を備えている。また、インナースリーブ６の外側には、スピンドル軸４の軸心方向に沿って配備されると共にインナースリーブ６と同軸な円筒状の孔が形成されたアウタースリーブ７が外套状に設けられている。このアウタースリーブ７は、多分力計測スピンドルユニット１自体を基体フレーム(図示せず)などに対して支持する支持フレーム８に連結されている。さらに、多分力計測スピンドルユニット１には、インナースリーブ６の端部とアウタースリーブ７の端部とを連結すると共に、インナースリーブ６からアウタースリーブ７に作用する荷重、すなわちタイヤＴに作用する様々な荷重を計測可能な一対の多分力計測センサ９がスリーブ両端にそれぞれ設けられている（固定されている）。

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（回転ドラムに対するタイヤの押し付け方向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。

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、インナースリーブ６、アウタースリーブ７、支持フレーム８、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（ａ）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り、便宜的に冷媒流路１８への冷媒の供給路と排出路が上向きに作図されている。

図２（ｂ）は、従来例の多分力計測スピンドルユニットを模式的に示したものである。
図２（ａ）に示すように、この第１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、インナースリーブ６に対して回転自在となっている。

インナースリーブ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。インナースリーブ６とこのインナースリーブ６に挿入されるスピンドル軸４との間には、インナースリーブ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はインナースリーブ６により回転自在に支持されている。

インナースリーブ６の外周側には、後述する多分力計測センサ９を介してインナースリーブ６を支持するアウタースリーブ７が外套状に取り付けられている。アウタースリーブ７は、インナースリーブ６の外周側に配備された筒状の部材であり、内部に形成された円筒状の孔がインナースリーブ６と同軸となるようにその軸心を水平方向に向けて配備されている。アウタースリーブ７の内部にはインナースリーブ６が収容可能となっており、アウタースリーブ７の軸心方向に沿った長さはインナースリーブ６と略等しくされている。それゆえ、アウタースリーブ７の内部に収容された状態では、インナースリーブ６の両端の位置はアウタースリーブ７の両端の位置とは軸心方向で同じ場所に位置し、互いに同じ位置に設けられる両スリーブ６、７の端部同士が後述する多分力計測センサ９で接続されている。

アウタースリーブ７の上側には、アウタースリーブ７を支持する支持フレーム８が設けられている。この支持フレーム８により、アウタースリーブ７だけでなくアウタースリーブ７に接続するインナースリーブ６、スピンドル軸４、多分力計測センサ９などが基体フレームへ吊下状態で支持される。
図３は、図２に示す多分力計測スピンドルユニット１の断面構造をより詳細に示したものである。図５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。

図３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の軸心方向（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、インナースリーブ６の前後両端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。

具体的には、図３及び図５に示すように、上述したインナースリーブ６及びアウタースリーブ７の前後両端側には、アウタースリーブ７の外側からアウタースリーブ７及びインナースリーブ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、これらのエア配管１１よりも軸心方向の中央側には、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）がそれぞれ設けられている。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。このエア配管１１は、アウタースリーブ７の外側から高圧エアをスピンドル軸４とインナースリーブ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。

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３、図５に示すようなオイル回収路２６が設けられていてもよい。
上述したインナースリーブ６の端部とアウタースリーブ７の端部との間には、両スリーブに跨るようにして多分力計測センサ９（ロードセル）が配備されている。具体的には、インナースリーブ６の前端部とアウタースリーブ７の前端部とを連結するように、前側の多分力計測センサ９が配備される。また、インナースリーブ６の後端部とアウタースリーブ７の後端部とを連結するように、後側の多分力計測センサ９が配備される。前側の多分力計測センサ９と後側の多分力計測センサ９とは、取り付け方向が左右で反対であるものの、略同一の構造をしている（図４参照）。

図４（ａ）に示すように、第１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、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。

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。

多分力計測センサ９の着力体１３と上述したインナースリーブ６の端縁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→インナースリーブ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とアウタースリーブ７の端縁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からアウタースリーブ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。

図４（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。

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、インナースリーブ６（アウタースリーブ７）の両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。
特に、転がり抵抗試験機においては上述した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、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように本発明のロードセル９では上下方向に伸びる起歪体１５を左右方向に伸びる起歪体１５より細く（薄く）形成することができる。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からである。

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、アンプに接続された処理部（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が算出される。
ところで、タイヤ試験機２には、キャンバ角や押し付け荷重が大きい場合や、制動乃至は駆動を伴う場合のように過酷な試験条件で試験が行われるものがある。このようなタイヤ試験機２では、スピンドル軸４に曲げ方向に大きな負荷（力やモーメント）が加わる虞がある。それゆえ、このようなタイヤ試験機２では、大きな負荷を支持することができるように、インナースリーブ６（スピンドル軸４）を上述したように前後２箇所のロードセル９（多分力計測センサ）で強固に支持する構成を採用している。

加えて、インナースリーブとスピンドル軸との間には、スピンドル軸を回転自在に支持する軸受部が設けられており、この軸受部ではスピンドル軸の回転に伴って熱が発生し、発生した熱がインナースリーブとアウタースリーブとの双方に伝達する。このようにして伝達した熱によりインナースリーブとアウタースリーブとは膨張するが、その膨張状態はそれぞれ異なっており、膨張状態の差が歪みとなって両多分力計に作用する。つまり、上述したような過拘束状態にあるスピンドルユニットでは、インナースリーブとアウタースリーブの膨張状態の差に起因する歪みが多分力計に生じ、その歪分の計測誤差が荷重やモーメントの計測値に加わるので、タイヤに発生する荷重やモーメントを精度良く計測することが困難になる。

そこで、本発明の多分力計測スピンドルユニット１には、インナースリーブ６を軸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（ａ）模式的に示すように、この冷却手段１７は、インナースリーブ６に対して冷媒を送り込んで、インナースリーブ６を内部から直接冷却する構成となっている。冷媒は、インナースリーブ６の外周面側であって軸方向に沿って螺旋状に形成された冷媒流路１８、より具体的にはインナースリーブ６の軸心の回りを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、インナースリーブ６自体を冷却するものとなっている。

以下、第１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３に示すように、第１実施形態の多分力計測スピンドルユニット１では、インナースリーブ６は、軸心方向にほぼ同じ設置長さの前後で別系統の冷媒流路１８を備えた構造となっている。

すなわち、上述した冷媒流路１８は、インナースリーブの前側（インナースリーブ前半部）６Ｆと後側（インナースリーブ後半部）６Ｒとの双方にそれぞれ独立して形成されている。
例えば、インナースリーブ前半部（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）螺旋状の溝が周回形成されている。この螺旋状の溝は前半部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、前半部６Ｆの軸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、前半部６Ｆに配備される軸受部５を外套する位置には必ず形成されることが好ましい。

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の周壁内部を軸心方向に沿って貫通し、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の周壁内部を軸心方向に沿って貫通し、外部に繋がるものとなっている。

第１連通流路１９を介して導入された冷媒は、冷媒流路１８の前方端へ達した後、冷媒流路１８を流れながら、前半部６Ｆの表面近傍を周回しインナースリーブ６の外周面側から前半部６Ｆを軸方向に亘って冷却する。冷媒流路１８の後端へ達した冷媒は、第２連通流路２０を介して前半部６Ｆ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。

一方、後半部（以下、単に後半部という。）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が形成されている。そして、この１条の螺旋状の溝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、外部と繋がっている。

第３連通流路２１を介して導入された冷媒は、冷媒流路１８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インナースリーブ６の外周面側から後半部６Ｒを軸方向に亘って冷却する。冷媒流路１８の前端へ達した冷媒は、第４連通流路２２を介して後半部６Ｒ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。

なお、上述するような螺旋状の冷媒流路１８を、インナースリーブ６の外周面側に形成するには、例えば、次のような加工を行えばよい。
すなわち、図３に示すように、上述したインナースリーブ６を、円筒状のインナースリーブ本体２４と、この本体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、インナースリーブ本体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、インナースリーブ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、インナースリーブ本体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、必要に応じてインナースリーブ本体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、インナースリーブ本体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、インナースリーブ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。

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。
上述したようにインナースリーブ６の外周面に螺旋状に形成された冷媒流路１８に冷媒を流通させれば、インナースリーブ６を軸方向及び周方向に全域に亘ってムラなく冷却することが可能となる。その結果、インナースリーブ６だけがアウタースリーブ７に比べて高温になることがなくなり、インナースリーブ６とアウタースリーブ７との長さを軸方向に略等しくすることが可能となる。つまり、インナースリーブ６とアウタースリーブ７との間に軸心方向に沿って伸びの差が生じなくなり、伸びの差に基づく歪み（内力）が多分力計測センサ９に誤差成分として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。

特に、インナースリーブ６とアウタースリーブ７とを前後２箇所のロードセル９で過拘束する支持構造を採用する多分力計測スピンドルユニット１において、上下方向に伸びる起歪体１５を左右方向に伸びる起歪体１５より細く（薄く）形成してｆｘを高感度に計測するようにしたロードセル９を用いて転がり抵抗ｆｘを計測しようとする場合には、軸受部５の発熱によりインナースリーブ６が熱膨張して計測精度が著しく低下してしまう可能性があるので、上述したような冷却手段１７を設けるのが好ましい。

また、インナースリーブ６の前側（インナースリーブ前半部）６Ｆと後側（インナースリーブ後半部）６Ｒとに軸方向に２分割された冷媒流路１８を設けておいて、それぞれ独立した冷媒流路１８を用いて個別に冷媒を供給すれば、インナースリーブ６の発熱状況に合わせて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、インナースリーブ前半部６Ｆがインナースリーブ後半部６Ｒより大きく発熱する場合が考えられる。このような場合、インナースリーブ前半部６Ｆを流通する冷媒の流量をインナースリーブ後半部６Ｒのものより大きくすることで、発熱の大きいインナースリーブ６の前側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。
「第２実施形態」
次に、本発明の多分力計測スピンドルユニット１の第２実施形態を説明する。

図６に模式的に示すように、第２実施形態の多分力計測スピンドルユニット１は、アウタースリーブ７とインナースリーブ６との温度差が小さくなるように、アウタースリーブ７に、当該アウタースリーブ７を昇温する昇温手段２３が設けられている点が特徴である。
他の構成に関しては、第２実施形態の多分力計測スピンドルユニット１は、第１実施形態と略同じであり、インナースリーブ６には、当該インナースリーブ６を軸方向に亘って冷却する冷媒流路１８（冷却手段１７）が設けられている。なお、図６では、便宜的に冷媒流路１８への冷媒の供給路と排出路が上向きに作図されている。

図６に示すように、第２実施形態のアウタースリーブ７に設けられた昇温手段２３は、アウタースリーブ７を直接的に加熱する加熱手段を有している。また、アウタースリーブ７の外周面を被覆することでアウタースリーブ７の内部から外部に熱が拡散（流出）することを抑える断熱手段を有していてもよい。
加熱手段（加熱タイプ）の昇温手段２３は、ラバーヒータやリボンヒータなどのようにシート状に形成されたヒータを備える構成を有している。これらのヒータは、アウタースリーブ７の外周面に巻き付けることで取り付け可能となっており、アウタースリーブ７を外側から積極的に加熱することでアウタースリーブ７を所定の温度に保持する。

断熱手段（断熱タイプ）の昇温手段２３は、シート状に形成された断熱材などから構成される。これらの断熱材も、アウタースリーブ７の外周面に巻き付けて取り付けられ、アウタースリーブ７から外部に流出する熱の量を減少させることでアウタースリーブ７の温度を所定の状態に保持する。
このように昇温手段２３を用いてアウタースリーブ７の温度を所定の状態に保持すれば、インナースリーブ６の温度とアウタースリーブ７の温度との差をさらに小さくすることが可能になる。また、外気温度の影響を少なくすることも可能になる。

例えば、軸受部５で発生する熱が予想以上に大きい場合を考える。この場合、上述した冷却手段１７を用いて冷却したとしても、インナースリーブ６の温度を十分に下げることは困難であり、インナースリーブ６の温度がアウタースリーブ７の温度より若干高くなることがある。
このような場合に、上述した加熱タイプの昇温手段２３を用いてアウタースリーブ７を加熱し所定の温度に保持すれば、アウタースリーブ７の温度をインナースリーブ６の温度に近づけることができ、両者の間に軸心方向に沿って伸びの差が生じ難くなり、多分力計測センサ９の精度低下をさらに確実に防止することができる。

なお、上述した昇温手段２３を用いて、アウタースリーブ７とインナースリーブ６との温度差を小さくする際には、アウタースリーブ７とインナースリーブ６との双方に温度計測手段などを設けておき、温度計測手段で計測されたアウタースリーブ７及びインナースリーブ６の温度に基づいて、上述した冷却手段１７及び／又は加熱タイプの昇温手段２３を制御するのが好ましい。

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。また、今回開示された実施形態においては、転がり抵抗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。

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分力計でも良く、また、全ての起歪体の太さが同一であってもよい。

また、冷媒流路１８への冷媒の供給は、インナースリーブ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、インナースリーブ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径方向に非接触状態で貫通す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、インナースリーブに流路を形成するよりもインナースリーブ６の周方向の温度をより均一に冷却し易いものとなる。

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 インナースリーブ
６Ｆ インナースリーブ前半部
６Ｒ インナースリーブ後半部
７ アウタースリーブ
８ 支持フレーム
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
２３ 昇温手段
Ｔ タイヤ

Claims (5)

1. 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インナースリーブと、スピンドル軸の軸心方向に沿ってインナースリーブの外側に配備されたアウタースリーブと、前記インナースリーブの端部とアウタースリーブの端部とを連結すると共にインナースリーブからアウタースリーブに作用する荷重を計測可能な一対の多分力計測センサと、を備えたタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットにおいて、
   前記インナースリーブを軸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、前記インナースリーブの外周面に沿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、インナースリーブを冷却するように構成されていて、
   前記冷媒流路は、前記インナースリーブの軸方向に２分割されていて、当該インナースリーブ前半部と当該インナースリーブ後半部に、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、インナースリーブ前半部とインナースリーブ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。
2. 前記冷媒流路は、前記インナースリーブの軸方向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１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。
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インナースリーブと、スピンドル軸の軸心方向に沿ってインナースリーブの外側に配備されたアウタースリーブと、前記インナースリーブの端部とアウタースリーブの端部とを連結すると共にインナースリーブからアウタースリーブに作用する荷重を計測可能な一対の多分力計測センサと、を備えたタイヤ試験機の多分力計測スピンドルユニットにおいて、
   前記インナースリーブを軸方向に亘って冷却する冷却手段が設けられ、
   前記アウタースリーブには、前記インナースリーブとの温度差が小さくなるようにアウタースリーブを昇温する昇温手段が設けら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。
4. 前記冷却手段は、前記インナースリーブの外周面に沿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、インナースリーブを冷却するように構成されていることを特徴とする請求項３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。
5. 前記冷媒流路は、前記インナースリーブの軸方向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４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。