JP6750467B2

JP6750467B2 - トレッドリングの剛性測定装置、及びトレッドリングの剛性測定方法

Info

Publication number: JP6750467B2
Application number: JP2016222635A
Authority: JP
Inventors: 和光岩村; 清隆西尾; 五十嵐　誠; 誠五十嵐; 杉谷　信; 信杉谷
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: US10613001B2; JP2018080975A; US20180136084A1

Description

本発明は、エアレスタイヤ用のトレッドリング単体の直径方向の剛性を容易に測定でき、例えば製品になったエアレスタイヤのタイヤ剛性を予測するのに役立つトレッドリングの剛性測定装置、及びトレッドリングの剛性測定方法に関する。

エアレスタイヤとして、先行して形成したトレッドリングとハブとを、例えば注型成形される高分子材のスポークによって一体化したものが提案されている（例えば下記の特許文献１参照）。

このようなエアレスタイヤでは、想定された荷重に対して適切な撓みが必要であり、撓み量が大き過ぎるとスポークの損傷につながり、逆に撓み量が少な過ぎると乗り心地の悪化を招く。従って、トレッドリングを性能面で見たとき、ユニフォミティに加えて、トレッドリング全体の剛性も重要な要因となる。

また車両に取り付けられたタイヤは、車両の荷重を支えており、荷重一定で、撓み量が変動して走行している。従って、トレッドリング全体の剛性を判断する場合、トレッドリングに、基準となる一定荷重を直径方向に負荷し、そのとき生じる直径方向の撓み量に基づいて剛性を求めることが必要である。なお、トレッドリング全体の剛性が過大であったり過小であったりする場合、トレッドリングとハブとスポークと一体化する前に、トレッドリング全体の剛性を調整したり、或いは一体化せずにトレッドリングを廃棄することが、生産性の観点から望まれる。

下記の特許文献２には、エアレスタイヤ用のトレッドリングの剛性測定装置が提案されている。具体的には、上記提案の剛性測定装置は、トレッドリングを回転可能に保持するサポート治具を含み、このサポート治具は、トレッドリングの円周方向の一部分（例えば接地長さの範囲の部分）を変形可能に露出させ、他の部分を変形しないように拘束して保持する。そして、露出する前記一部分を、例えばドラム、平板等に押圧させながら、トレッドリングを回転させ、これにより、トレッドリングの一部分の剛性を、全周にわたって連続的に測定している。即ち、上記提案の剛性測定装置は、トレッドリングの周方向の均一性を判断するもので、トレッドリング全体の剛性を測定するものとは相違する。

特開２０１５−２３１６８１号公報特開２０１５−１２３７２９号公報

そこで本発明は、トレッドリング全体の剛性を容易に測定しうるトレッドリングの剛性測定装置、及びトレッドリングの剛性測定方法を提供することを課題としている。

本願第１の発明は、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の剛性を測定するための剛性測定装置であって、
前記トレッドリングを支持する支持手段と、
前記支持されたトレッドリングに、一定の荷重Ｆを直径方向に負荷する荷重負荷手段と、
前記荷重Ｆの負荷状態におけるトレッドリング全体の直径方向の撓み量を測定する測定手段とを具えることを特徴としている。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定装置では、前記支持手段は、トレッドリングを垂直な縦置き状態で支持する支持部を具え、
前記支持部は、前記接地面に沿って湾曲し、かつ前記縦置き状態のトレッドリングの下端部を受ける載置面を具えることが好ましい。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定装置では、前記支持手段は、前記載置面以外はトレッドリングと非接触であることが好ましい。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定装置では、前記荷重負荷手段は、錘体を有し、前記錘体が、前記縦置き状態のトレッドリングの上端部上に載置されることにより、一定の荷重Ｆを直径方向に負荷することが好ましい。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定装置では、前記荷重負荷手段は、前記錘体を上下移動自在に支持する錘受け部を含むことが好ましい。

本願第２の発明は、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の剛性を測定するためのトレッドリングの剛性測定方法であって、
支持手段によって支持されたトレッドリングに、一定の荷重Ｆを直径方向に負荷する荷重負荷工程と、
荷重Ｆの負荷状態におけるトレッドリング全体の直径方向の撓み量を測定する撓み測定工程とを含むことを特徴としている。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定方法では、前記撓み測定工程は、前記荷重Ｆを負荷してから基準時間Ｔｍ経過したときの撓み量ｈｍを測定することが好ましい。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定方法では、前記基準時間Ｔｍは、２〜２００秒の範囲であることが好ましい。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定方法では、前記荷重Ｆは、荷重Ｆを負荷してから基準時間Ｔｍ経過したときの撓み量ｈｍが、荷重Ｆを負荷していない状態のトレッドリングの直径Ｄｂの０．１％〜５．０％となる荷重としたことが好ましい。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定方法では、前記荷重Ｆは、荷重Ｆを負荷してから基準時間Ｔｍ経過したときの撓み量ｈｍが、荷重Ｆを負荷する前のトレッドリングの直径Ｄｂの０．２％〜３．０％となる荷重であることが好ましい。

本発明に係るトレッドリングの剛性測定方法では、前記測定工程による測定結果に基づいてトレッドリングの良否を判定する判定工程を含むとともに、
前記判定工程は、前記荷重Ｆを除去したときのトレッドリングの直径Ｄａと、荷重Ｆを負荷する前のトレッドリングの直径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂを、判定基準の一つとしたことが好ましい。

本発明は叙上の如く、一定の荷重下におけるトレッドリング全体の直径方向の撓み量を測定でき、トレッドリング全体の剛性を、実使用に沿った状態で測定することができる。なお得られた測定結果は、例えば、トレッドリングの剛性の調整、及び廃棄等を判断するために用いることができる。

本発明のトレッドリングの剛性装置の一実施例を示す斜視図である。図１の剛性装置の主要部の正面図である。図１の剛性装置の主要部の断面図である。荷重負荷工程によるトレッドリングの撓みを示す概念図である。トレッドリングを用いたエアレスタイヤを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１〜３に示すように、本実施形態のトレッドリングの剛性測定装置（以下、単に「剛性測定装置」という場合がある。）１は、接地面Ｓを有する円筒状のトレッドリング１００を支持する支持手段２と、支持されたトレッドリング１００に一定の荷重Ｆを直径方向に負荷する荷重負荷手段３と、荷重Ｆの負荷状態におけるトレッドリング１００全体の直径方向の撓み量ｈ（図４に示す）を測定する測定手段４とを具える。

前記トレッドリング１００は、エアレスタイヤ用のトレッドリングの単体を意味する。図５に示すように、エアレスタイヤ１０１は、トレッドリング１００と、トレッドリング１００の半径方向内側に配されかつ車軸（図示しない）に固定されるハブ１０２と、スポーク１０３とを具える。スポーク１０３は、例えばウレタン樹脂等の高分子材料からなり、先行して形成したトレッドリング１００とハブ１０２とを、注型成形によって一体に連結する。

図１〜３に示すように、剛性測定装置１の前記支持手段２は、本例では、トレッドリング１００を垂直な縦置き状態で支持する支持部５を具える。

本例の支持部５は、例えばテーブル状のフレーム台６に取り付く載置台５Ａとして形成される。この載置台５Ａの上面には、縦置き状態のトレッドリング１００の下端部ＥＬを受ける載置面５Ｓが配される。載置面５Ｓは、前記接地面Ｓに沿って湾曲し、トレッドリング１００を位置ずれすることなく縦置き状態で安定して支持する。なお載置面５Ｓのタイヤ周方向の巾Ｗ_５は、特に規制されないが、タイヤ中心角θ（図２に示す）に換算して５〜３０度の範囲が好ましい。小さ過ぎると安定性が不足傾向となり、大き過ぎると異なるサイズのタイヤを測定するのが難しくなる。

本例の支持手段２は、載置面５Ｓ以外は、トレッドリング１００とは非接触であり、載置面５Ｓのみトレッドリング１００と接触する。

荷重負荷手段３は、錘体７を有する。この錘体７が、縦置き状態のトレッドリング１００の上端部ＥＵ上に載置されることにより、トレッドリング１００に一定の荷重Ｆが、直径方向（本例では、タイヤ軸心ｊを通る垂直な直径方向）に負荷される。

本例では、錘体７が、錘受け部８を介してトレッドリング１００の上端部ＥＵ上に載置される。錘受け部８は、水平な底面を有する受け皿状をなし、前記フレーム台６から立ち上がる支柱９により、上下移動自在に案内される。錘体７を載せた錘受け部８は、その重さによって下降でき、トレッドリング１００の上端部ＥＵと接するとともに、荷重Ｆを直径方向に負荷できる。

なお錘受け部８のタイヤ軸方向の巾Ｗ_８（図３に示す）は、トレッドリング１００のタイヤ軸方向の巾Ｗ_１００の２０％以上であるのが好ましい。

測定手段４は、例えばレーザ変位計等の非接触形の変位センサ４Ａを具える。本例の変位センサ４Ａは、例えば前記支柱９に固定され、変位センサ４Ａから、前記上端部ＥＵにおけるトレッドリング１００の内周面までの距離Ｌを、直径方向線上で測定する。従って、測定手段４は、荷重Ｆを負荷する前の状態にける前記距離Ｌと、荷重負荷状態における前記距離Ｌとの差から、荷重負荷状態におけるトレッドリング１００全体の直径方向（荷重方向）の撓み量ｈを測定することができる。なお変位センサ４Ａとして、超音波センサなど種々の非接触形の変位センサが採用しうる。

このような剛性測定装置１は、前記荷重Ｆと撓み量ｈとから、トレッドリング１００全体の直径方向の剛性を容易に求めることができる。しかも、下端部ＥＬのみの支持であるため、トレッドリング１００を、迅速に載せ替えでき、迅速な測定を可能とする。又荷重負荷手段３として錘体７を用いているため、一定の荷重Ｆを迅速かつ正確に負荷させることができる。又支持手段２が、載置面５Ｓ以外、トレッドリング１００と非接触であるため、撓み変形を正確に発生させることができ、測定精度を高めうる。

従って、例えば同一ロットで生産された複数のトレッドリング１００に対して、各トレッドリング１００の剛性を、精度良く迅速に測定でき、また、その結果に基づいて各トレッドリング１００の剛性の良否を判定することができる。なお前記剛性は、同一ロットの場合、例えば、撓み量ｈ、撓み率ｈ／Ｄｂ、荷重Ｆに対する撓み量の比ｈ／Ｆ、荷重Ｆに対する撓み率の比（ｈ／Ｄｂ）／Ｆなどにて評価することができる。なおＤｂは、荷重Ｆを負荷する前のトレッドリングの直径を意味する。

良品と判定されたトレッドリング１００は、次工程（例えば、トレッドリングとハブとスポークとを一体化するためのスポークの注型成形の工程）に搬送される。又不良と判定されたトレッドリング１００は、剛性を修正する工程や破棄へと搬送される。

次に、前記剛性測定装置１を用いた剛性測定方法を説明する。この剛性測定方法は、荷重負荷工程と、撓み測定工程とを含む。

図１〜３に示すように、前記荷重負荷工程では、支持手段２によって支持されたトレッドリング１００に、荷重負荷手段３により一定の荷重Ｆを直径方向に負荷する。又前記撓み測定工程では、図４に示すように、荷重Ｆの負荷状態におけるトレッドリング１００全体の直径方向（負荷方向）の撓み量ｈを、前記測定手段４によって測定する。なお図４では、トレッドリング１００の厚さを省略して概念的に示している。

このとき、本例の撓み測定工程では、荷重Ｆを負荷してから基準時間Ｔｍ経過したときの撓み量ｈｍを測定している。その理由としては、荷重Ｆを負荷したとき、撓み量ｈは、時間経過とともに増加する傾向があり、その時、撓み量ｈは、増加率を漸減しながら収束値に近づく。従って、トレッドリング１００の剛性値を比較する場合、同じ時間（基準時間Ｔｍ）を経過したときの撓み量ｈｍを測定する必要がある。

基準時間Ｔｍとしては、２〜２００秒の範囲が好適であり、２秒を下回ると、誤差が大きくなって測定精度の低下を招く。逆に２００秒を越えると、測定時間が長くなり測定効率を低下させる。このような観点から、基準時間Ｔｍの下限は１５秒以上、上限は９０秒以下がさらに好ましい。

又荷重Ｆが小さすぎると、ゲインが小さくなって測定精度の低下を招く。逆に大きすぎると、撓み量ｈｍも過大となり、荷重Ｆを除去した後も撓み変形が残って、トレッドリング１００のユニフォーミティの低下を招く。そのため、荷重Ｆは、前記撓み量ｈｍが、前記直径Ｄｂの０．１％〜５．０％の範囲となる荷重とすることが好まし。特には、直径Ｄｂの０．２％〜３．０％の範囲となる荷重とするのがさらに好ましい。

又前記剛性測定方法では、前記測定工程による測定結果に基づいてトレッドリング１００の良否を判定する判定工程を含む。

この判定工程は、本例では第１、第２の判定工程を有する。第１の判定工程では、前述の如く、例えば、撓み量ｈｍ、撓み率ｈｍ／Ｄｂ、荷重Ｆに対する撓み量の比ｈｍ／Ｆ、荷重Ｆに対する撓み率の比（ｈｍ／Ｄｂ）／Ｆなどにて評価する剛性を第１の判定基準として、トレッドリング１００の良否を判定する。

又第２の判定工程では、荷重Ｆを除去ときのトレッドリングの直径Ｄａと、前記直径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂを、第２の判定基準として、トレッドリング１００の良否を判定する。第２の判定基準は、ユニフォーミティに係わるもので、比Ｄａ／Ｄｂが大なほど、ユニフォーミティが低下する。なお、第２の判定基準の閾値として９９．７％が好ましい。

なお本発明の剛性測定装置１では、トレッドリング１００を水平な横置き状態で支持し、この横置き状態のトレッドリング１００に対して、一定の荷重を水平な直径方向に負荷するとともに、その負荷方向の撓み量を測定する如く構成することもできる。以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１〜３に示す構造の剛性測定装置を用い、同一ロットのトレッドリングの剛性を、表１の仕様にもとづいて測定した。

実施例１〜８は、荷重Ｆ同一であり、基準時間Ｔｍのみ相違している。即ち、荷重Ｆを負荷してから、所定時間（基準時間Ｔｍ）を経過したときの撓み量ｈｍを測定している。なお実施例８では、トレッドリングの最大巾位置にてトレッドリングと接触し、変形を拘束している。表１に示すように、撓み量ｈｍは、時間経過とともに増加する傾向があり、経過時間が少ないうちは、撓み量ｈｍの変動が大きく。従って、撓み量ｈｍを測定するための基準時間Ｔｍとしては、２．０秒（実施例３）以上、さらには３．０秒（実施例２）以上、特には１５秒（実施例１）以上であるのが好ましい。なお、実施例７のように、基準時間Ｔｍが長くなりすぎると、比Ｄａ／Ｄｂが小となるなど、荷重除去後に撓み変形が元に戻りにくくなってユニフォーミティの低下を招く。

@0001

（２）実施例９〜１６は、基準時間Ｔｍを一定（１５秒）とし、荷重Ｆをそれぞれ変化させて、撓み量ｈｍを測定した。表２に示すように、荷重Ｆを小さくし過ぎると、実施例１１、１２のように、撓み量ｈｍのゲインが小となって測定精度が低下する恐れを招く。又荷重Ｆが大き過ぎると、実施例１６に示すように、比Ｄａ／Ｄｂが小となるなど、荷重除去後に撓み変形が元に戻りにくくなってユニフォーミティの低下を招く。

@0002

１剛性測定装置
２支持手段
３荷重負荷手段
４測定手段
５支持部
５Ｓ載置面
７錘体
１００トレッドリング
１０１エアレスタイヤ
１０２ハブ
１０３スポーク
Ｓ接地面

Claims

接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の剛性を測定するための剛性測定装置であって、
前記トレッドリングを支持する支持手段と、
前記支持されたトレッドリングに、一定の荷重Ｆを直径方向に負荷する荷重負荷手段と、
前記荷重Ｆの負荷状態におけるトレッドリング全体の直径方向の撓み量を測定する測定手段とを具えることを特徴とするトレッドリングの剛性測定装置。
前記支持手段は、トレッドリングを垂直な縦置き状態で支持する支持部を具え、
前記支持部は、前記接地面に沿って湾曲し、かつ前記縦置き状態のトレッドリングの下端部を受ける載置面を具えることを特徴とする請求項１記載のトレッドリングの剛性測定装置。
前記支持手段は、前記載置面以外はトレッドリングと非接触であることを特徴とする請求項２記載のトレッドリングの剛性測定装置。
前記荷重負荷手段は、錘体を有し、前記錘体が、前記縦置き状態のトレッドリングの上端部上に載置されることにより、一定の荷重Ｆを直径方向に負荷することを特徴とする請求項２又は３記載のトレッドリングの剛性測定装置。
前記荷重負荷手段は、前記錘体を上下移動自在に支持する錘受け部を含むことを特徴とする請求項４記載のトレッドリングの剛性測定装置。
接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤに用いられる前記トレッドリング単体の剛性を測定するためのトレッドリングの剛性測定方法であって、
支持手段によって支持されたトレッドリングに、一定の荷重Ｆを直径方向に負荷する荷重負荷工程と、
荷重Ｆの負荷状態におけるトレッドリング全体の直径方向の撓み量を測定する撓み測定工程とを含むことを特徴とするトレッドリングの剛性測定方法。
前記撓み測定工程は、前記荷重Ｆを負荷してから基準時間Ｔｍ経過したときの撓み量ｈｍを測定することを特徴とする請求項６記載のトレッドリングの剛性測定方法。
前記基準時間Ｔｍは、２〜２００秒の範囲であることを特徴とする請求項７記載のトレッドリングの剛性測定方法。
前記荷重Ｆは、荷重Ｆを負荷してから基準時間Ｔｍ経過したときの撓み量ｈｍが、荷重Ｆを負荷していない状態のトレッドリングの直径Ｄｂの０．１％〜５．０％となる荷重としたことを特徴とする請求項７又は８記載のトレッドリングの剛性測定方法。
前記荷重Ｆは、荷重Ｆを負荷してから基準時間Ｔｍ経過したときの撓み量ｈｍが、荷重Ｆを負荷する前のトレッドリングの直径Ｄｂの０．２％〜３．０％となる荷重であることを特徴とする請求項７又は８記載のトレッドリングの剛性測定方法。
前記測定工程による測定結果に基づいてトレッドリングの良否を判定する判定工程を含むとともに、
前記判定工程は、前記荷重Ｆを除去したときのトレッドリングの直径Ｄａと、荷重Ｆを負荷する前のトレッドリングの直径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂを、判定基準の一つとしたことを特徴とする請求項６〜１０の何れかに記載のトレッドリングの剛性測定方法。