JP6626774B2 - タイヤ試験装置及びタイヤ試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ試験装置及びタイヤ試験方法に関し、特に、タイヤ試験における計測異常を検出可能なタイヤ試験装置及びタイヤ試験方法に関する。

従来、タイヤの製造工程においては、製造された複数のタイヤの中からサンプルを抜き出し、商品として所定の性能を有しているかを試験により評価するタイヤ試験がなされている。このようなタイヤ試験では、路面を模したドラム等の擬似路面にタイヤを接地させ、タイヤに所定の接地荷重を付与した状態でタイヤを回転させて、特許文献１に開示されるような多分力計測センサにより、接地荷重や転がり抵抗力等のタイヤに作用する力を計測している。

特開２０１３−１９５３８９号公報

しかしながら、特許文献１に係る多分力計測センサでは、これ自体に故障が生じていても故障がわかりにくいという問題がある。特許文献１の多分力計測センサでは、タイヤが固定されるスピンドル軸を回転自在に支持する固定体に、タイヤに作用した接地荷重（上下力）や転がり抵抗力（前後力）によりひずむ起歪体を複数形成し、各起歪体にひずみゲージを設けてひずみ量を検出することにより、タイヤの接地荷重や転がり抵抗力等を計測している。
ところが、ひずみゲージは、断線した場合を除き、異常が生じていても何らかの計測値を出力するため、誤った計測値に基づいてタイヤ試験が行われてしまう場合がある。これを防ぐために、まず計測された接地荷重が正しいかどうかを定期的に検査している。しかし、検査において計測された接地荷重が小さいなどの異常が発見された場合には、前回の定期検査からの期間に実施された試験結果が保証されなくなるという懸念があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、タイヤ試験における計測異常を検出可能なタイヤ試験装置及びタイヤ試験方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのタイヤ試験装置の構成として、タイヤに所定の接地荷重を付与しつつ回転させるタイヤ試験装置であって、タイヤの接地荷重を分力して支持するとともに、回転するタイヤに作用する力を計測する複数の荷重検出器と、複数の荷重検出器から個別に出力される信号に基づいてタイヤに作用する力の荷重値を算出する荷重算出手段と、複数の荷重検出器から個別に出力される信号の出力差に基づいて荷重検出器の故障を検出する故障検出手段とを備え、複数の荷重検出器は、タイヤの接地荷重を計測する複数の接地荷重計測用荷重検出器と、タイヤの転がり抵抗力を計測する複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器とで構成され、複数の接地荷重計測用荷重検出器及び複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器は、計測方向が一方向に規定されたロードセルからなり、複数の接地荷重計測用荷重検出器は、計測方向を接地荷重の付与方向に向けて設けられ、転がり抵抗力計測用荷重検出器は、計測方向を接地荷重の付与方向に直交するタイヤの前後方向に向けて設けられる構成とした。
本構成によれば、タイヤ試験を行うときに、荷重検出器の故障を検出することができる。即ち、接地荷重の計測や転がり抵抗力の計測における異常を検出できるとともに接地荷重及び転がり抵抗力を精度良く計測できる。
また、他の構成として、前記複数の荷重検出器は、タイヤの回転中心軸を中心とする円周上、かつタイヤの前後方向及び上下方向に対称の位置に設けられたので、簡単な処理で荷重検出器の故障を検出することができる。
また、他の構成として、ロードセルは、ロバーバル型とした。
また、他の構成として、複数の接地荷重計測用荷重検出器及び複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器は、１つの力伝達部材を介して計測方向が直交するように設けられたので、接地荷重及び転がり抵抗力をより精度よく計測できる。
また、上記課題を解決するためのタイヤ試験方法の態様として、タイヤに所定の接地荷重を付与しつつ回転させてタイヤに作用する荷重を計測するタイヤ試験方法であって、タイヤに作用する荷重を分力して支持するとともに分力された荷重を計測する複数の荷重検出器を設け、複数の荷重検出器から個別に出力される信号に基づいてタイヤに作用する荷重を算出する荷重算出工程と、複数の荷重検出器から個別に出力される信号の出力差に基づいて荷重検出器の故障を検出する故障検出工程とを含み、複数の荷重検出器を、タイヤの接地荷重を計測する複数の接地荷重計測用荷重検出器と、タイヤの転がり抵抗力を計測する複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器とで構成し、複数の接地荷重計測用荷重検出器及び複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器を、計測方向が一方向に規定されたロードセルとし、複数の接地荷重計測用荷重検出器の計測方向を前記接地荷重の付与方向に向けて設け、転がり抵抗力計測用荷重検出器の計測方向を接地荷重の付与方向に直交するタイヤの前後方向に向けて設ける態様とした。
本態様によれば、タイヤ試験を行うときに、荷重検出器の故障を検出することができる。

タイヤ試験装置の概略図である。 荷重計測装置の斜視図及び分解斜視図である。 荷重検出器の構成図である。 ブリッジ回路を示す図である。 荷重計測装置の上面図、平面図及び断面図である。 荷重計測を示す図である。 荷重計測装置の他の形態を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、タイヤ試験装置１の一実施形態を示す概略図である。同図に示すように、タイヤ試験装置１は、モータ２の駆動により回転する円筒状のドラム３と、タイヤ負荷装置５と、制御装置５０とを備える。ドラム３は、モータ２の駆動により回転する回転軸４の回転中心軸Ｃ１と同軸に設けられる。ドラム３の外周面３ａは、擬似路面として実際の路面を模した加工が施されている。ドラム３の外周面３ａ上に回転自在に支持されたタイヤＴを接地させることにより、タイヤＴに作用する上下力である接地荷重Ｆｚ、転がり抵抗力を生じさせる前後力Ｆｘや横力Ｆｙ等を計測するタイヤ試験が実施される。なお、以下の説明において、各方向をＦｚ方向，Ｆｘ方向，Ｆｙ方向として特定する。Ｆｚ方向は、タイヤＴに荷重が加わる付与方向であり、Ｆｘ方向は、タイヤＴの前後方向、Ｆｙは、タイヤＴの幅方向である。タイヤＴはドラム３の外周面３ａと対向するように配置されたタイヤ負荷装置５に装着される。

タイヤ負荷装置５は、負荷発生部６と、タイヤ支持部７とを備える。負荷発生部６は、例えば、サーボモータ８、スクリュージャッキ９とで構成される。サーボモータ８は、カップリング１０を介してスクリュージャッキ９に連結され、制御装置５０から出力される信号に基づいて回転が制御される。スクリュージャッキ９は、サーボモータ８から入力される正転方向又は逆転方向の回転力により出没するシリンダ９Ａを備え、シリンダ９Ａの出没方向がドラム３の回転中心軸Ｃ１に直交するように設けられる。

タイヤ支持部７は、リニアレール１３と、荷重計測装置１１と、タイヤ取付軸１２とを備える。リニアレール１３は、ドラム３の回転軸４の延長方向に対し、直交方向に延長するように敷設されたレール１４と、該レール１４上を移動自在に設けられたスライダ１５とで構成される。スライダ１５には、基台１７が設けられ、当該基台１７上に荷重計測装置１１が設置される。荷重計測装置１１は、スクリュージャッキ９のシリンダ９Ａと連結され、シリンダ９Ａの出没に伴って、基台１７とともにドラム３の外周面３ａに対して近接離間する。

図２は、本実施形態に係る荷重計測装置１１の外観斜視図及び分解斜視図である。
図２に示すように、荷重計測装置１１には、タイヤ取付軸１２が設けられ、タイヤＴに作用する力が入力される第１支持部材２３と、第１支持部材２３を支持する複数の第１の荷重検出器２０と、複数の第１の荷重検出器２０を支持する第２支持部材２４と、第２支持部材２４を支持する複数の第２の荷重検出器２１と、複数の第２の荷重検出器２１を支持するとともに上記負荷発生部６と連結される第３支持部材２５とを備える。本実施形態では、第１の荷重検出器２０によりタイヤＴの前後力が計測されるため、第１の荷重検出器２０を前後力検出器２０という。また、第２の荷重検出器２１によりタイヤＴの接地荷重である上下力が計測されるため、第２の荷重検出器２１を上下力検出器２１という。

図３は、荷重検出器の構成図である。図４は、ブリッジ回路を示す図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、前後力検出器２０及び上下力検出器２１（以下単に力検出器ともいう場合がある）は、例えば、それぞれ同一のロードセルで構成される。本実施形態では、ロードセルには、例えば、４枚のひずみゲージ３５とブリッジ回路６０とを備える平行四辺形型（ロバーバル型）が適用される。ロバーバル型のロードセルは、一方長尺の角柱状のアルミニウム合金やＳＵＳなどの金属素材の長手方向両端に各支持部材２３，２４，２５に固定される固定部３１，３１と、貫通孔３２を設けることにより両側の固定部３１，３１を平行に連結する薄肉の一対のビーム部３３，３３とを備えている。各ビーム部３３，３３には、貫通孔３２の内周面３２ａと外面３３ａとに囲まれた起歪部３４が２箇所設けられる。各起歪部３４の外面３３ａには伸び歪み量および縮み歪み量をそれぞれ検出するひずみゲージ３５がそれぞれ貼付される。このようなロバーバル型のロードセルは、ビーム部３３，３３が並ぶ方向（以下計測方向という）の荷重のみを検出するように力の計測方向が規定され、計測方向以外の計測方向に直交する２方向については、一方の固定部３１から他方の固定部３１への力を伝達、或いは、力を支持する部材として機能する。

図４に示すように、４枚のひずみゲージ３５は、伸び歪み量を検出する２枚と縮み歪み量を検出する２枚とを対辺に置くブリッジ回路に接続される。図３（ｃ）に示すように、ロバーバル型のロードセルでは、一方の固定部３１に荷重Ｐが入力されると形状が長方形状から平行四辺形状に変形する。この変形は、固定部３１，３１が平行状態を維持したまま計測方向にずれて平行四辺形状に変形するため、精度の高い計測をすることができる。
即ち、一方の固定部３１に入力された荷重Ｐにより該一方の固定部３１が他方の固定部３１を中心として回転せずに、平行リンクのように移動するため、荷重Ｐの入力方向が一定に維持され、精度の高い計測が可能となる。また、この変形にともない、１つのビーム部３３内において一方の起歪部３４ａ及び３４ｄには伸長力、他方の起歪部３４ｂ，３４ｃには圧縮力が作用する。したがって、起歪部３４ａ及び３４ｄに設けられたひずみゲージ３５ａ，３５ｄでは、伸び歪み量が検出される。また、起歪部３４ｂ，３４ｃでは縮み歪み量が検出される。

ブリッジ回路６０は、制御装置５０と電気的に接続され、制御装置５０から電圧が入力される入力端子６１と、制御装置５０に電圧を出力する出力端子６２とを備える。即ち、ブリッジ回路６０の入力端子６１に所定の電圧が制御装置５０から入力された状態で、ロードセル３０の一端側の固定部３１に荷重が付加されると、荷重の大きさに比例して起歪部３４ａ乃至３４ｄの伸縮歪み量が変化し、それに対応してひずみゲージ３５の抵抗が変化して、出力端子６２に荷重の大きさに応じた出力電圧信号が発生する。発生した出力電圧信号は、制御装置５０の試験制御手段５１に出力され、試験制御手段５１において該出力電圧信号を前後力あるいは上下力の荷重値として算出される。

図２，図５に示すように、各支持部材２３，２４，２５は、概略、厚みが一定の平板部材により構成され、Ｆｚ方向及びＦｘ方向に延長し、互いに平行に設けられる。
図２，図５（ａ）に示すように、第１支持部材２３は、平面視においてＦｚ方向、Ｆｘ方向に対称形状に形成され、車軸取付部３６、前後力検出器取付部３７とを備える。車軸取付部３６は、例えば、一面側の中央において１つの円周上に均等な間隔に設けられた複数のねじ穴として構成される。タイヤ取付軸１２は、平板円板状のフランジ部１２Ａと、タイヤＴを支持する円柱状の支持軸１２Ｂとで構成される。支持軸１２Ｂの外周には図外のベアリングを介してタイヤＴが装着されたリムを固定するためのハブが設けられる。車軸取付部３６にタイヤ取付軸１２を固定したときに、タイヤＴの回転中心軸Ｃ２が当該面（第１支持部材２３の車軸取付部３６が設けられた一面）に直交する。また、タイヤＴの回転中心軸Ｃ２は、ドラム３の回転中心軸Ｃ１と平行であり、例えば、タイヤ試験において平地を想定した場合には、回転中心軸Ｃ１とＦｘ方向同一の位置（高さ）に、傾斜地を想定した場合には、回転中心軸Ｃ１に対してＦｘ方向に位置ずれするように設けられる。なお、以下の説明において、車軸取付部３６が設けられた面を基準面２３ａという。

前後力検出器取付部３７は、タイヤＴの回転中心軸Ｃ２を中心とする１つの円周上に、回転中心軸Ｃ２を囲むように板厚面２３ｂに４か所設けられる。具体的には、前後力検出器取付部３７は、Ｆｚ方向ドラム側及び負荷側に回転中心軸Ｃ２から同一の距離にそれぞれの側に２か所、かつ、Ｆｘ方向踏込側及び蹴出側に回転中心軸Ｃ２から同一の距離となるように合計４か所設けられる。つまり、前後力検出器取付部３７は、図５（ａ）に示す平面視において、Ｆｚ方向が長手方向である長方形の対角線の交点が回転中心軸Ｃ２上に位置する長方形の角部に位置する。各前後力検出器取付部３７において、前後力検出器２０は、計測方向がＦｘ方向と同一方向に向け、かつ延長方向が基準面２３ａに対して直交した状態で背面側に延長するようにボルト、ナット等の固定手段により一端側が固定される。

第２支持部材２４は、平面視においてＦｚ方向、Ｆｘ方向に対称形状に形成され、第１支持部材２３に一端側が固定された前後力検出器２０の他端側を固定する複数の前後力検出器取付部３８と、上下力検出器２１の一端側を固定する複数の上下力検出器取付部３９とを備える。つまり、第２支持部材２４は、タイヤ取付軸１２から前後力検出器２０に入力された荷重を上下力検出器２１に伝達する力伝達部材として、また前後力検出器２０に入力された荷重を支持する支持部材として機能する。前後力検出器取付部３８は、第１支持部材２３から延長する各前後力検出器２０の他端側を、互いの平行状態を維持したまま固定されるように板厚面２４ｂに４か所設けられる。

図２，図５に示すように、上下力検出器取付部３９は、４つの前後力検出器２０により第１支持部材２３と一体化されたときに、複数の上下力検出器２１がタイヤＴの回転中心軸Ｃ２を中心とする１つの円周上に位置するように、板厚面２４ｂに設けられる。具体的には、上下力検出器取付部３９は、Ｆｚ方向ドラム側及び負荷側に回転中心軸Ｃ２から同一の距離にそれぞれの側に２か所、かつ、Ｆｘ方向踏込側及び蹴出側に回転中心軸Ｃ２から同一の距離となるように合計４か所設けられる。つまり、上下力検出器取付部３９は、図５（ａ）に示す平面視において、Ｆｘ方向が長手方向である長方形の対角線の交点が回転中心軸Ｃ２上に位置する長方形の角部に位置する。各上下力検出器取付部３９において、上下力検出器２１は、計測方向がＦｘ方向と同一方向に向き、かつ延長方向が基準面２３ａに対して直交した状態でタイヤ側に延長するようにボルト、ナット等の固定手段により一端側が固定される。

図５に示すように、第３支持部材２５は、厚さが一定の矩形状の平板からなる基部４１と、当該基部４１の上下の端部からタイヤ側に突出する上側突出片４２及び下側突出片４３を備える。基部４１は、背面側に連結体４４を備える。連結体４４は、Ｆｚ方向に延長する柱体からなり、一端側が負荷発生部６に連結され、他端側が基部４１の背面に固定される。具体的には、連結体４４は、図５（ｃ）に示すように、基部４１の背面側において、タイヤ取付軸１２の延長上に位置するように設けられることが好ましい。各突出片４２，４３は、Ｆｚ方向の各端面に一端が第２支持部材２４に固定された状態の上下力検出器２１を取り付ける上下力検出器取付部４５を備える。上下力検出器取付部４５は、第２支持部材２４から延長する各上下力検出器２１の他端側を、互いの平行状態を維持したまま固定されるように４か所設けられる。

上記構成によれば、第１支持部材２３及び第２支持部材２４を連結する前後力検出器２０、第２支持部材２４及び第３支持部材２５を連結する上下力検出器２１の全てが回転中心軸Ｃ２と平行に延長している。また、４つの前後力検出器２０及び４つの上下力検出器２１は、同心円上に位置している。

制御装置５０は、いわゆるコンピュータにより構成されており、ハードウェア資源として設けられた演算手段としてのＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む記憶手段、キーボードやマウス、或いは、磁気，光学ドライブ等の入力手段、モニター等の表示手段、ネットワークインターフェイスや外部機器等を接続する外部接続インターフェース（外部ＩＦ）等を備える。ＣＰＵが記憶手段に格納されたプログラムに従って後述の処理を実行することにより、制御装置５０を後述の各手段として機能させる。

制御装置５０は、タイヤ試験を制御する試験制御手段５１と、各前後力検出器２０及び上下力検出器２１から出力された信号電圧に基づいて上下力及び前後力等の荷重を算出する荷重算出手段５２と、各前後力検出器２０及び各上下力検出器２１から声別に出力された出力値に基づいて、検出器の異常を検出する故障検出手段５３とを備える。

試験制御手段５１は、タイヤ試験の全般の処理を制御し、ドラム３を回転駆動するモータ２の回転速度の制御、及び予め指令値として入力された荷重値がタイヤＴに付与されるようにタイヤ負荷装置５のサーボモータ８の回転数の制御や、荷重計測装置１１を構成する各検出器２０，２１に電源電圧（電力）の供給を制御する。また、故障検出手段５３から試験の停止を報知する信号が入力されたときには、タイヤ試験を停止させる制御を行う。
荷重算出手段５２は、４つの上下力検出器２１から個別に出力された出力値の和に基づいて上下力（接地荷重値）を算出する上下力算出部と、４つの前後力検出器２０から個別に出力された出力値の和に基づいて前後力としての荷重値を算出する前後力算出部とを備える。荷重算出手段５２は、各前後力検出器２０及び各上下力検出器２１から出力される信号の出力値（電圧値）を荷重値に変換する変換データを備える。例えば、変換データは、出力値が入力されると荷重値を出力する関数として構成される。
図６に示すように、４つの前後力検出器２０を２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとし、４つの上下力検出器２１を２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとした場合、荷重算出手段５２は、以下のように前後力検出器２０ａ〜２０ｄから個別に出力された出力値を変換データにより個別に荷重値を算出し、算出した荷重値に基づいて前後力や上下力を算出する。
前後力算出部では、算出された各荷重値の合計（２０ａにより計測された荷重値＋２０ｂにより計測された荷重値＋２０ｃにより計測された荷重値＋２０ｄにより計測された荷重値）を演算することにより前後力を算出する。
上下力算出部では、算出された各荷重値の合計（２１ａにより計測された荷重値＋２１ｂにより計測された荷重値＋２１ｃにより計測された荷重値＋２１ｄにより計測された荷重値）を演算することにより上下力を算出する。
なお、荷重算出手段５２では、個別に算出した荷重値に基づいて、Ｆｘ方向軸周りの偶力Ｍｘや、Ｆｚ方向軸周りの偶力Ｍｚを算出することも可能である。この場合、偶力Ｍｘは、（２１ａにより計測された荷重値＋２１ｄにより計測された荷重値）−（２１ｂにより計測された荷重値＋２１ｃにより計測された荷重値）により算出される。また、偶力Ｍｚは、（２０ａにより計測された荷重値＋２０ｂにより計測された荷重値）−（２０ｃにより計測された荷重値＋２１ｄにより計測された荷重値）により算出される。

故障検出手段５３は、４つの上下力検出器２１から個別に出力された出力値の出力差に基づいて異常を検出する上下力検出器故障検出部と、４つの前後力検出器２０から出力された出力値の出力差に基づいて異常を検出する前後力検出器故障検出部とを備える。
図６に示すように、４つの前後力検出器２０を２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとし、４つの上下力検出器２１を２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとした場合、故障検出手段５３は、以下のように異常を検出する。
前後力検出器２０ａ〜２０ｄの故障の検出は、（２０ａの出力値＋２０ｄの出力値）−（２０ｂの出力値＋２０ｃの出力値）をＥｘとした場合、Ｅｘが閾値αｘ以上の場合には前後力検出器２０ａ〜２０ｄのいずれかに故障有りと検出し、閾値αｘよりも小さい場合には故障無しとして検出する。また、上下力検出器２１ａ〜２１ｄの故障の検出は、（２１ａの出力値＋２１ｄの出力値）−（２１ｂの出力値＋２１ｃの出力値）をＥｚとした場合、Ｅｚが閾値αｚ以上の場合には上下力検出器２１ａ〜２１ｄのいずれかに故障有りと検出し、閾値αｚよりも小さい場合には故障無しとして検出する。
そして、故障検出手段５３は、前後力検出器２０ａ〜２０ｄ及び上下力検出器２１ａ〜２１ｄのいずれかに故障が検出されたときには、試験制御手段５１に試験停止を報知する信号を出力する。なお、故障検出手段５３における故障検出の処理では、各検出器２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄから出力された信号の出力値（電圧値）を直接的に処理して故障を検出するものとして説明したが、例えば、荷重算出手段５２により変換された荷重値を上記出力値とし、故障を検出するようにしても良い。

また、故障検出手段５３における検出器の他の故障の検出方法として、（２０ａの出力値＋２０ｂの出力値）−（２０ｃの出力値＋２０ｄの出力値）をＥｍｘとした場合、Ｅｍｘが閾値βｘ以上の場合には前後力検出器２０ａ〜２０ｄのいずれかに故障有りと検出し、閾値βｘよりも小さい場合には故障無しとして検出する。また、上下力検出器２１ａ〜２１ｄの故障の検出は、（２１ａの出力値＋２１ｂの出力値）−（２１ｃの出力値＋２１ｄの出力値）をＥｍｚとした場合、Ｅｍｚが閾値βｚ以上の場合には上下力検出器２１ａ〜２１ｄのいずれかに故障有りと検出し、閾値βｚよりも小さい場合には故障無しとして検出することもできる。

より好ましくは、上記２つの異常の検出方法を組み合わせることにより、より精度の高い異常検出を行うことができる。
なお、検出器２０ａ〜２０ｄ及び２１ａ〜２１ｄの故障の検出は、上記方法に限定されない。例えば、図６における回転中心軸Ｃ２を中心とする対角の関係に基づいて、（２０ａの出力値＋２０ｃの出力値）−（２０ｂの出力値＋２０ｄの出力値）や、（２１ａの出力値＋２１ｃの出力値）−（２１ｂの出力値＋２１ｄ出力値）を閾値と比較して故障を検出するようにしても良い。
故障検出手段５３による検出器の故障の検出は、本実施形態における４つの前後力検出器２０ａ〜２０ｄ及び４つの上下力検出器２１ａ〜２１ｄが、それぞれタイヤＴの回転中心軸Ｃ２を中心とする同一円周上、かつタイヤの前後方向及び上下方向に対称の位置に設けられているため、上述のように各検出器２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄからの出力値を直接的に扱い、単純な演算により検出することができる。即ち、複雑な演算処理を行うことなく検出器の計測異常を精度良く検出することができる。

以下、タイヤ試験装置１の動作について説明する。
まず、入力手段を介してタイヤＴに付与する接地荷重値等の試験条件を入力し、接地荷重値を制御装置５０に設定し、タイヤ試験を開始する。以下この接地荷重値を設定荷重値という。タイヤ試験の開始により、各前後力検出器２０ａ〜２０ｄ及び各上下力検出器２１ａ〜２１ｄには、制御装置５０から電力が供給される。電力の供給に伴ない制御装置５０には、各前後力検出器２０ａ〜２０ｄ及び各上下力検出器２１ａ〜２１ｄから無負荷状態における計測値が入力される。制御装置５０に入力された各検出器２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄの計測値は、故障検出手段５３により故障判定がなされる。故障検出手段５３は、故障を検したときにはタイヤ試験の停止を報知する信号を試験制御手段５１に出力する。なお、故障検出手段５３は、故障を検出しないときには、そのまま故障の有無の監視を継続する。
試験制御手段５１は、タイヤＴに設定荷重値が付与されるように、サーボモーター８を駆動し、スクリュージャッキ９のシリンダ９Ａをドラム３に向けて伸長させる。このシリンダ９Ａの伸長によりドラム３にタイヤＴが接地すると、荷重計測装置１１の各上下力検出器２０によりタイヤＴに作用する上下力が計測される。計測された上下力は、制御装置５０の荷重算出手段５２と故障検出手段５３とに出力される。荷重算出手段５２は、４つの上下力検出器２１から個別に計測された計測値に基づいて上下力を算出し、試験制御手段５１に出力する。試験制御手段５１は、入力された上下力を設定荷重値と比較し、入力される上下力が設定荷重値となるようにサーボモーター８の駆動を制御する。
また、故障検出手段５３は、４つの上下力検出器２１から個別に計測された計測値の差に基づいて、上下力検出器２１の故障の有無を判定し、４つの上下力検出器２０の状態を監視する。

次に、上下力が設定荷重値に設定され、故障検出手段５３から故障の検出の信号が入力されない場合には、試験制御手段５１は、ドラム３の回転駆動源であるモータ２を回転駆動する信号を出力し、タイヤＴが所定の回転速度で回転するようにドラム３を所定の回転数で回転させる。ドラム３の回転にともなってタイヤＴが従動的に回転する。タイヤＴが回転することにより、タイヤ取付軸１２には、タイヤＴの性能に応じて、Ｆｘ方向、Ｆｙ方向、Ｆｚ方向の力を合成した合力が作用する。
そして、タイヤ取付軸１２に作用する合力のうち、Ｆｘ方向の成分が４つの前後力検出器２０によって計測され、Ｆｚ方向の成分が４つの上下力検出器２１によって計測される。
４つの前後力検出器２０及び４つの上下力検出器２１により個別に計測された計測値は、荷重算出手段５２及び故障検出手段５３に出力される。
荷重算出手段５２では、４つの前後力検出器２０により個別に計測された計測値の合計値に基づいて前後力を算出し、４つの上下力検出器２１により個別に計測された計測値の合計値に基づいて上下力を算出する。
また、故障検出手段５３では、４つの前後力検出器２０により個別に計測された計測値の差に基づいて前後力検出器２０の故障の有無を判定し、４つの上下力検出器２１により個別に計測された計測値の合計値に基づいて上下力検出器２１の故障の有無を判定する。この判定において、前後力検出器２０のいずれか、上下力検出器２１のいずれかに故障が検出された場合、試験制御手段５１に試験停止信号を出力する。
そして、試験制御手段５１では、試験停止信号の入力によりドラム３の回転を停止した後に、サーボモーター８にタイヤＴをドラム３から離間させて初期位置に戻すように信号を出力し、サーボモーター８を駆動し、タイヤ試験を終了させる。

以上説明したように、荷重計測装置１１を上述の構成することにより、ドラム３の外周面３ａを転動するタイヤＴに生じた力は、タイヤ取付軸１２から荷重計測装置１１の第１支持部材２３に入力され、第１支持部材２３に入力された力は４つの前後力検出器２０により支持され、複数の前後力検出器２０の支持する力は第２支持部材２４により支持される。さらに、第２支持部材２４の支持する力は、複数の上下力検出器２１により支持され、４つの上下力検出器２１の支持する力は第３支持部材２５により支持される。
このように、タイヤＴに生じた力が直列的に伝達、支持されることにより、各部材２３，２４，２５及び各検出器２０，２１に同一の力が作用するため、各検出器２０，２１により計測される上下力や前後力を精度良く計測することができる。
また、タイヤ取付軸１２から入力された前後力Ｆｘを４つの前後力検出器２０で均等に分力して支持されるため、各前後力検出器２０が支持する力はそれぞれＦｘ／４となる。したがって、前後力検出器２０から出力される出力値は、故障がなければ同じ値、故障があればいずれかが異なる値を出力するので容易、かつ確実に故障を検出することができる。
また、本実施形態における４つの前後力検出器２０ａ〜２０ｄ及び４つの上下力検出器２１ａ〜２１ｄが、それぞれタイヤＴの回転中心軸Ｃ２を中心とする同一円周上、かつタイヤの前後方向及び上下方向に対称の位置に設けられているため、各検出器２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄから入力された出力値を荷重値に変換し、上述のような単純な演算により前後力や上下力を算出することができる。即ち、複雑な演算処理を行うことなく前後力や上下力を精度良く算出することができる。
４つの前後力検出器２０ａ〜２０ｄの互いの位置関係や、４つの上下力検出器２１ａ〜２１ｄの互いの位置関係については、上記に限定されず適宜変更可能である。例えば、上記構成の荷重計測装置１１は、各検出器２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄにより計測された計測値に基づいて、Ｆｘ軸周りの偶力Ｍｘや、Ｆｚ軸周りの偶力Ｍｚ等の荷重値を算出することも可能である。偶力Ｍｘや偶力Ｍｚの算出は、回転中心軸Ｃ２から各検出器２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄまでの距離が影響を及ぼすため、複雑な演算が必要となる。このような場合、算出された偶力Ｍｘや偶力Ｍｚには計算誤差が含まれることとなり、計測精度を低下させてしまう虞がある。このため、上述したように、各検出器２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄをそれぞれ配置することが好ましい。

なお、上記実施形態では、上下力及び前後力の両方を計測するものとして説明したが、上下力又は前後力のいずれか一方を検出するように、荷重計測装置１１を構成しても良い。また、検出器の計測方向をタイヤＴの回転軸方向に平行に向けて取り付けることによりタイヤの横力（Ｆｙ方向の力）も計測することができる。

また、上記実施形態では、荷重計測装置１１における前後力検出器２０及び上下力検出器２１の数量を４つとして説明したが、これに限定されない。
例えば、図７に示すように、荷重計測装置１１を２つの前後力検出器２０及び２つの上下力検出器２１で構成しても良い。このように構成しても２つの前後力検出器２０から個別に出力された出力値、２つの上下力検出器２１から個別に出力された出力値を荷重値に変換し、その和に基づいて前後力や上下力等を計測することができる。また、２つの前後力検出器２０から個別に出力された出力値の差や、２つの上下力検出器２１から個別に出力された出力値の差をそれぞれ閾値と比較することで、前後力検出器２０の故障や上下力検出器２１の故障を検出することができる。
荷重計測装置１１は、故障検出の観点からすれば２つ以上、荷重計測の精度の観点からは、回転中心軸Ｃ２を囲むことができる３つ以上が好ましい。このように各方向の力を計測する検出器を３つ以上とすることにより、１つの平面を定義することができる。例えば、前後力検出器２０を３つとした場合、一方の固定部３１同士、他方の固定部３１同士は、それぞれ１つの平面上に位置し、この２つの平面は互いに平行である。そして、２つの平面は、それぞれ一方が第１支持部材２３に相当し、他方が第２支持部材２４に対応する。したがって、タイヤＴに作用した前後力は、３つの前後力検出器２０の計測方向に第１支持部材２３を平行に移動させることができるため、計測精度を向上させることができる。

１ タイヤ試験装置、３ ドラム、１１ 荷重計測装置、
２０ 前後力検出器（ロードセル）、２１ 上下力検出器（ロードセル）、
Ｔ タイヤ。

Claims (5)

1. タイヤに所定の接地荷重を付与しつつ回転させるタイヤ試験装置であって、
   前記タイヤの接地荷重を分力して支持するとともに回転するタイヤに作用する力を計測する複数の荷重検出器と、
   前記複数の荷重検出器から個別に出力される信号に基づいて前記タイヤに作用する力の荷重値を算出する荷重算出手段と、
   前記複数の荷重検出器から個別に出力される信号の出力差に基づいて荷重検出器の故障を検出する故障検出手段とを備え、
   前記複数の荷重検出器は、
   前記タイヤの接地荷重を計測する複数の接地荷重計測用荷重検出器と、
   前記タイヤの転がり抵抗力を計測する複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器とで構成され、
   前記複数の接地荷重計測用荷重検出器及び前記複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器は、
   計測方向が一方向に規定されたロードセルからなり、
   前記複数の接地荷重計測用荷重検出器は、
   計測方向を前記接地荷重の付与方向に向けて設けられ、
   前記転がり抵抗力計測用荷重検出器は、
   計測方向を前記接地荷重の付与方向に直交するタイヤの前後方向に向けて設けられたことを特徴とするタイヤ試験装置。
2. 前記複数の荷重検出器は、前記タイヤの回転中心軸を中心とする同一円周上、かつタイヤの前後方向及び上下方向に対称の位置に設けられたことを特徴とする請求項１記載のタイヤ試験装置。
3. 前記ロードセルは、ロバーバル型であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ試験装置。
4. 前記複数の接地荷重計測用荷重検出器及び前記複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器は、１つの力伝達部材を介して計測方向が直交するように設けられた請求項１乃至請求項３いずれか記載のタイヤ試験装置。
5. タイヤに所定の接地荷重を付与しつつ回転させてタイヤに作用する荷重を計測するタイヤ試験方法であって、
   前記タイヤに作用する荷重を分力して支持するとともに回転するタイヤに作用する力を計測する複数の荷重検出器を設け、
   前記複数の荷重検出器から個別に出力される信号に基づいて前記タイヤに作用する力の荷重値を算出する荷重算出工程と、
   前記複数の荷重検出器から個別に出力される信号の出力差に基づいて荷重検出器の故障を検出する故障検出工程と、を含み、
   前記複数の荷重検出器を、
   前記タイヤの接地荷重を計測する複数の接地荷重計測用荷重検出器と、
   前記タイヤの転がり抵抗力を計測する複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器とで構成し、
   前記複数の接地荷重計測用荷重検出器及び前記複数の転がり抵抗力計測用荷重検出器を、
   計測方向が一方向に規定されたロードセルとし、
   前記複数の接地荷重計測用荷重検出器の計測方向を前記接地荷重の付与方向に向けて設け、前記転がり抵抗力計測用荷重検出器の計測方向を前記接地荷重の付与方向に直交するタイヤの前後方向に向けて設けるようにしたことを特徴とするタイヤ試験方法。

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