JP6777619B2 - タイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの接線方向荷重計測装置およびこのタイヤの接線方向荷重計測装置を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置に関する。

トラック、乗用自動車および他の車両用タイヤの性質および性能を測定するに当り、重
要な測定項目の一つとして、タイヤの転がり抵抗がある。

このタイヤの転がり抵抗は、タイヤを地面上で転動させた際にタイヤと地面との間で発
生する接線方向の力である。タイヤ試験機においては、試験用のタイヤと、このタイヤが
接して回転する相手表面（例えば、負荷ドラムの表面）との間で発生する接線方向の力と
してタイヤの転がり抵抗は計測される。つまり、タイヤと相手表面との間に、ある大きさ
の半径方向の力（負荷荷重Ｆｚ）を与えると、このタイヤの負荷荷重Ｆｚに対応した転が
り抵抗Ｆｘが発生し、負荷荷重Ｆｚと転がり抵抗Ｆｘとの関係が測定される。

こうした転がり抵抗の計測方法は、ドラム式のタイヤ走行試験機による方法として、Ｊ
ＩＳ Ｄ ４２３４（乗用車，トラック及びバス用タイヤ転がり抵抗試験方法、２００９年）で規定されている。

ＪＩＳ規格の転がり抵抗試験機として、例えば特許文献１に示すようなものが知られて
いる。特許文献１の転がり抵抗測定装置は、円筒状に形成された負荷ドラム（走行ドラム
）の外周面にタイヤを押圧接触させ、軸受を介してタイヤを支承するスピンドルの多分力
検出器により、ｘ，ｙ，ｚ軸方向に加わる力とトルク（モーメント）とを計測する構成と
なっている。この特許文献１の装置では、これらの分力同士の干渉に対する補正を行なっ
た上で、タイヤの半径方向の負荷荷重Ｆｚと、転がり抵抗Ｆｘとの関係を計測する構成となっている。

特開２００３−４５９８号公報

しかし、特許文献１の転がり抵抗測定装置では、ＪＩＳ Ｄ ４２３４で規定された負荷ドラム（走行ドラム）を採用しなければならない。すなわち、負荷ドラム（走行ドラム
）の直径を１．７ｍ以上にしなければならないため、どうしても転がり抵抗測定装置が大型になってしまうという問題があった。

また、特許文献１の転がり抵抗測定装置では、タイヤの負荷荷重Ｆｚに対応した転がり抵抗Ｆｘを得るために、その前提として、タイヤを支承するスピンドルに設けた多分力検出器で少なくともタイヤのｘ軸方向に加わる力（すなわち、タイヤの接線方向荷重ｆｘに相当）を測定しなければならない。

したがって、タイヤの接線方向荷重ｆｘを測定するにあたっても、当然に、上述した大型の装置を用いなければならないという問題があった。

本発明の目的は、大型の装置を用いることなく、タイヤの接線方向荷重を直接計測可能なタイヤの接線方向荷重計測装置およびこのタイヤの接線方向荷重計測装置を用いてタイヤの転がり抵抗評価が可能なタイヤの転がり抵抗評価装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置は、タイヤが走行する路面を模擬した表面を有し、前記タイヤより小径であり、かつ並べて配置された２本以上の負荷ロールと、前記２本以上の負荷ロールの前記表面を、回転する前記タイヤのトレッド面に所定の負荷荷重ｆｚで押圧可能な移動機構と、前記２本以上の負荷ロールの前記表面が前記タイヤのトレッド面に前記所定の負荷荷重ｆｚで押圧されて、回転する状態の前記タイヤの接線方向荷重ｆｘを計測するための接線方向荷重センサと、を備え、前記２本以上の負荷ロールの隣り合う負荷ロールの回転中心間距離Ｌは、下記式（１）で表される範囲に設定されていることを特徴とする。
０．５×ｆｚ／（Ｂ×Ｐ）≦Ｌ≦１．５×ｆｚ／（Ｂ×Ｐ） −−− （１）
ここで、ｆｚは所定の負荷荷重（ｋＮ）、Ｂはタイヤの幅（ｍ）、Ｐは標準タイヤ空気圧（ｋＰａ）である。

この発明では、タイヤより小径の負荷ロールを使うため、タイヤの接線方向荷重ｆｘを直接計測するための装置を小型にすることができる。また、２本以上の負荷ロールを並べて配置することによって、タイヤを実際の接地状態に近づけて（すなわち、タイヤの変形時の曲率を小さくして）、タイヤの接線方向荷重ｆｘを計測することができる。

また、前記２本以上の負荷ロールの隣り合う負荷ロールの回転中心間距離Ｌが、上記式（１）で表される範囲に設定されていることで、タイヤの変形を実際の平坦路面に設置しているときに近い変形状態とすることができる。すなわち、実際に複数のサイズのタイヤを計測する際、タイヤの幅と接地面の幅の長さは必ずしも等しくならない（接地面の幅は実際のタイヤの幅より小さくなる）が、前記２本以上の負荷ロールの隣り合う負荷ロールの回転中心間距離Ｌが、上記式（１）で表される範囲に設定されていることで、タイヤの変形を実際の平坦路面に設置しているときに近い変形状態とすることができる。

前記移動機構は、前記負荷ロールの前記表面で、回転する前記タイヤのトレッド面に前記所定の負荷荷重ｆｚで押圧するためのエアシリンダと、前記エアシリンダの空気圧を計測するための空気圧センサと、を有していることが好ましい。前記所定の負荷荷重ｆｚで押圧するためのエアシリンダを利用することにより、コンパクトな構造で大きな所定の負荷荷重ｆｚを出力することができる。また、前記エアシリンダの空気圧を調整することにより、前記所定の負荷荷重ｆｚの変更も容易であり、前記空気圧センサで前記エアシリンダの空気圧を計測することにより、精度良く前記所定の負荷荷重ｆｚを求めることができる。

回転する前記タイヤは、タイヤユニフォーミティマシンのタイヤ軸に設置される構成であることが好ましい。これにより、製造現場に多数設置されているタイヤユニフォーミティマシンが実際の製造現場で大量に生産されるタイヤのタイヤユニフォーミティの全数検査が可能になるのと同様に、実際の製造現場で大量に生産されるタイヤの接線方向荷重ｆｘを短時間で、かつ、全数計測が可能になる。

回転する前記タイヤは、タイヤバランサマシンのタイヤ軸に設置される構成であることが好ましい。これにより、製造現場に標準的に配備されたタイヤバランサマシンが実際の製造現場で大量に生産されるタイヤのバランスの全数検査が可能になるのと同様に、実際の製造現場で大量に生産されるタイヤの接線方向荷重ｆｘを短時間で、かつ、全数計測が可能になる。

また、本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置は、上記本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置を備え、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されていることを特徴とする。

このタイヤの転がり抵抗評価装置では、上記本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置を備えることを前提とし、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて、予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されているため、大型の装置を用いることなく、実際の製造現場で大量に生産される全数のタイヤに対して短時間で転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる。なお、ここで、基準タイヤとは、社団法人日本自動車タイヤ協会またはタイヤメーカー等が規定する等級に応じた転がり抵抗係数ＲＲＣが既知で、その値に問題のないタイヤを言う。

また、本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置は、上記本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置を備え、評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤについての既知の転がり抵抗係数ＲＲＣと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて予め計測された前記基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、の相関関係から算出された相関式に基づいて、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘから前記転がり抵抗係数ＲＲＣを推定することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されていても良い。これにより、このタイヤの転がり抵抗評価装置においても、大型の装置を用いることなく、実際の製造現場で大量に生産される全数のタイヤに対して短時間で転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる。

また、本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置は、上記本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置を備え、温度計測センサをさらに有し、予め前記温度計測センサで計測した前記基準タイヤの表面温度における前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記温度計測センサで計測した前記評価対象となるタイヤの表面温度における前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されていても良い。これにより、実際の製造現場で異なる工程（すなわち、異なる温度）で生産されるタイヤに対しても、その温度を考慮して転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる。

本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置は、タイヤより小径の２本以上の負荷ロールを使うため、タイヤの接線方向荷重ｆｘを直接計測するための装置を小型にすることができる。また、２本以上の負荷ロールを並べて配置することによって、タイヤを実際の接地状態に近づけて（すなわち、タイヤの変形時の曲率を小さくして）、タイヤの接線方向荷重ｆｘを計測することができる。

また、本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置は、上記本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置を備えることを前提とし、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて、予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されているため、大型の装置を用いることなく、実際の製造現場で大量に生産される全数のタイヤに対して短時間で転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる。

本発明の実施形態に係るタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置並びにタイヤユニフォーミティマシンの概略図である。 タイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置を側方から見た断面図である。 タイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置の平面図である。 タイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置の正面図である。 エアシリンダを駆動する空気回路図である。 負荷ロールとタイヤとの関係を示す平面断面図である。 図２に示すタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置に設置された接線方向荷重センサを説明するための側方から見た断面図である。 図７に示す接線方向荷重センサを説明するための正面図である。 図２に示すタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置の別の位置に設置された接線方向荷重センサを説明するための側方から見た断面図である。 図９に示す接線方向荷重センサを説明するための、（ａ）平面図であり、（ｂ）動作原理図である。 基準タイヤについての既知の転がり抵抗係数ＲＲＣと、予め計測された前記基準タイヤの所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、の相関関係を説明するための説明図である。 図１に示すタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置に設置された温度計測センサを説明するための側方から見た概略図である。 タイヤの表面温度と接線方向荷重ｆｘの関係を説明するための説明図である。 外形寸法が小さいタイヤにタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置を適用した側面図である。 外形寸法が大きいタイヤにタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置を適用した側面図である。 外形寸法が小さいタイヤに変形例に係るタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置を適用した側面図である。 外形寸法が大きいタイヤに変形例に係るタイヤの接線方向荷重計測装置およびタイヤの転がり抵抗評価装置を適用した側面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

図１に示すように、本実施形態のタイヤの接線方向荷重計測装置１０（以下、単に「接線方向荷重計測装置」と称す）は、タイヤ２の周方向の均一性を検査するタイヤユニフォ−ミティ試験（ＪＩＳ Ｄ４２３３）を行うタイヤユニフォーミティマシン（ＴＵＭ：Ｔｉｒｅ Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ Ｍａｃｈｉｎｅ）１に付設されている。接線方向荷重計測装置１０は、タイヤユニフォーミティマシン１と一体ではなく別に設置されているので、後述する負荷ロール４４（４４Ａ，４４Ｂ）がタイヤユニフォーミティマシン１の走行ドラム４と別に設置されている。接線方向荷重計測装置１０は、タイヤユニフォーミティマシン１とタイヤ２を間にして反対側に設置されている。タイヤ２は円環状であり、鉛直方向に延びるタイヤ軸３に回転可能に支持されている。なお、接線方向荷重計測装置１０の設置場所は、タイヤユニフォーミティマシン１、特にタイヤユニフォーミティマシン１が有する走行ドラム４と干渉しない場所であれば、特に限定されない。

接線方向荷重計測装置１０は、タイヤが走行する路面を模擬した表面（外周面）を有する負荷ロール４４（図２参照）の表面を回転するタイヤ２のトレッド面に所定の負荷荷重ｆｚで押圧させて、回転する状態のタイヤ２の接線方向荷重ｆｘを計測する（後記図７および図８を用いて詳述する）。接線方向荷重計測装置１０は、基礎５に鉛直方向に設置された固定部材６に固定されている。

接線方向荷重計測装置１０は、固定部材６に鉛直方向（図２中、上下方向）に固定された立壁１１と、立壁１１と直交する水平方向（図２中、左右方向）に延びるベースフレーム２６と、ベースフレーム２６上を水平方向に移動するハウジング３０とを備えている。

図３を併せて参照すると、立壁１１のハウジング３０側には、先端部がハウジング３０
の突出壁部３５に連結され、立壁１１とハウジング３０の突出壁部３５とを接続するエア
シリンダ１３が固定されている。エアシリンダ１３は、負荷ロール４４がタイヤ２の中心
付近に荷重を与えられる位置に配置するのが望ましい。またエアシリンダ１３は、負荷ロ
ール４４の高さ方向の中央部付近に配置され、このエアシリンダ１３が移動機構を構成す
る。

移動機構（エアシリンダ１３）は、ハウジング３０を介して負荷ロール４４を、タイヤ２に近接する方向（図３中、右方向）である近接方向及びタイヤ２から離隔する方向である離隔方向（図３中、左方向）に、移動可能である。エアシリンダ１３は、ピストン１４
によって画定されたハウジング３０側の圧力室１５を有し、この圧力室１５の圧力が切り
換えられることで、ピストンロッド１６を介してハウジング３０を移動させる。なお、エ
アシリンダ１３に付随して、立壁１１のハウジング３０側には、立壁１１とハウジング３
０の背面壁３４とを接続する２つのスプリング１２が配設されている。２つのスプリング
１２は、エアシリンダ１３による負荷ロール４４の移動を阻害することなく、立壁１１に
向かってハウジング３０を付勢している。

図５にエアシリンダ１３を駆動する空気回路２０を示す。エアシリンダ１３の圧力室１
５は、圧力源２１に接続された空気回路２０によって圧力が切り換えられる。空気回路２
０は、圧力源２１と、エアシリンダ１３に接続された第２電磁弁２５との間に並列に接続
された高圧側の高圧レギュレータ２２と、低圧側の低圧レギュレータ２３とから構成され
ている。高圧レギュレータ２２と第２電磁弁２５との間には第１電磁弁２４が接続され、
第１電磁弁２４をオフからオンに切り換えることで、エアシリンダ１３の圧力室１５に高
圧または低圧の空気を供給する状態となる。

第１電磁弁２４をオンにした状態で、第２電磁弁２５をオフにすることで圧力室１５に
高圧の空気が供給される。第１電磁弁２４をオンにした状態で、第２電磁弁２５をオンに
することで圧力室１５に低圧の空気が供給される。これにより、コンパクトな構造でありながら、大きな所定の負荷荷重ｆｚを出力することができる。また、エアシリンダ１３の空気圧を調整することにより、複数の種類の所定の負荷荷重ｆｚの変更も容易である。また、空気圧センサでエアシリンダ１３の空気圧を計測することにより、精度良く前記所定の負荷荷重ｆｚを求めることができる。また、第１電磁弁２４と第２電磁弁２５とをオンからオフにすると圧力室１５への空気の供給が停止し、圧力室１５が大気圧になる。これにより、ハウジング３０全体が２つのスプリング１２で後退し、負荷ロール４４がタイヤ２から離れる。

図２に戻って、ベースフレーム２６の上面には、ベースフレーム２６の立壁１１側端部
からタイヤ２側端部（図２中、右側端部）まで直線状に延びる一対のリニアガイド２７の
レール２８が固定されている。

ハウジング３０は、２本の負荷ロール４４を回転可能に支持し（図３参照）、リニアガイド２７に沿って２本の負荷ロール４４をタイヤ２に対して移動させる。図４を併せて参照すると、ハウジング３０は正面（図４中、手前側）が開口した縦長の箱形状であり、底壁３１と上壁３２と側壁３３と背面壁３４（図３参照）と突出壁部３５とを備えている。

底壁３１の下面には、リニアガイド２７のレール２８に沿って摺動するスライダ２９が
設けられている。ハウジング３０はリニアガイド２７を介してベースフレーム２６に取り
付けられているので、ハウジング３０、すなわち２本の負荷ロール４４が傾くのを防止できる。

底壁３１の下面および上壁３２の上面にはそれぞれ、負荷ロール４４の表面がタイヤ２
に接触した状態においてタイヤ２に加わる所定の負荷荷重ｆｚを検知する荷重センサであるロードセル３８が配設されている。上側のロードセル３８には、２本のロールシャフト４１の上端を固定する上側のロール固定部材４２が取り付けられており、下側のロードセル３８には、２本のロールシャフト４１の下端を固定する下側のロール固定部材４２が取り付けられている。２本のロールシャフト４１はそれぞれ、ベアリング４３を介して負荷ロール４４を回転可能に支持している。これらの構成により、負荷ロール４４をタイヤ２のトレッド面に圧着させた際にはロールシャフト４１およびロール固定部材４２を介してロードセル３８に荷重が伝わり、このロードセル３８によってタイヤ２に加わる所定の負荷荷重ｆｚが計測される。２本の負荷ロール４４に作用する荷重は、全てロードセル３８に作用するため、精度良く荷重を計測できる。しかし、タイヤ２に加える所定の負荷荷重ｆｚをエアシリンダ１３により、正確に与えることが可能であるため、本発明において、上記荷重センサであるロードセル３８は必須ではない。

負荷ロール４４は鉛直方向に延びる軸心を有する円筒状の部材であり、この負荷ロール
４４の外周面がタイヤ試験用の模擬路面とされている。図６は、２本の負荷ロール４４Ａ、４４Ｂをタイヤ２に接触させた状態の負荷ロール４４Ａ、４４Ｂとタイヤ２との関係を示す平面断面図である。２本の負荷ロール４４Ａ、４４Ｂは並べて配置されており、個々の負荷ロール４４Ａ、４４Ｂの外径はタイヤ２の外径より小径である。負荷ロール４４Ａ、４４Ｂの外径の最小径は、所定の負荷荷重ｆｚに対する負荷ロール４４Ａ、４４Ｂの強度によって決定される。本実施形態では、タイヤ２の外径と負荷ロール４４Ａ、４４Ｂの外径との比が５：１となっている。なお、２本の負荷ロール４４Ａ、４４Ｂは外形寸法が同じ（同一形状）であり、負荷ロール４４Ａ、４４Ｂの外径寸法の具体的な数値は特に限定されない。

図６において、Ｃ１はタイヤ２の回転中心、Ｃ２、Ｃ３は負荷ロール４４Ａ、４４Ｂの各回転中心である。負荷ロール４４の隣り合う負荷ロール４４Ａ、４４Ｂの回転中心間距離Ｌは、下記式（１）で表される範囲に設定されている。本実施形態では、２本の負荷ロール４４Ａ、４４Ｂを例に説明しているが、２本以上の負荷ロール４４の場合にも下記式（１）は成立する。
０．５×ｆｚ／（Ｂ×Ｐ）≦Ｌ≦１．５×ｆｚ／（Ｂ×Ｐ） −−− （１）
ここで、ｆｚは所定の負荷荷重（ｋＮ）、Ｂはタイヤ２の幅（ｍ）、Ｐは標準タイヤ空気圧（ｋＰａ）である。

また、一般には、タイヤ２と路面の接触面の大きさは、郵便ハガキのサイズ（１００ｍｍ×１４８ｍｍ）と言われており、その接触長さＡは１００ｍｍ程度となる。仮に、自動車の重量を１．５ｔｏｎとすると、１本のタイヤでは３７５ｋｇｆ（３６７５Ｎ）の力が作用する。また、タイヤ２の内圧を０．２５ＭＰａとし、タイヤ２の幅Ｂを０．１４８ｍとすると、上記接触長さＡは０．１ｍとなる。したがって、２本以上の負荷ロール４４の隣り合う負荷ロール４４（例えば、負荷ロール４４Ａ、４４Ｂ）の回転中心間距離Ｌを上記接触長さＡと等しくすることにより、タイヤ２の変形が平坦路面に設置しているときと近い変形状態となる。

上記２本以上の負荷ロール４４の隣り合う負荷ロール４４の回転中心間距離Ｌが、上記式（１）で表される範囲に設定されていることで、タイヤ２の変形を実際の平坦路面に設置しているときに近い変形状態とすることができる。すなわち、実際に複数のサイズのタイヤ２を計測する際、タイヤ２の幅Ｂと接地面の幅の長さは必ずしも等しくならない（接地面の幅は実際のタイヤ２の幅Ｂより小さくなる）が、上記２本以上の負荷ロール４４の隣り合う負荷ロール４４の回転中心間距離Ｌが、上記式（１）で表される範囲に設定されていることで、タイヤ２の変形を実際の平坦路面に設置しているときに近い変形状態とすることができる。

図７は図２に示す接線方向荷重計測装置１０に設置された接線方向荷重センサを説明するための側方から見た断面図、図８は図７に示す接線方向荷重センサを説明するための正面図である。

図７において、負荷ロール４４Ｂの表面を回転するタイヤ２のトレッド面に所定の負荷荷重ｆｚで押圧させて、回転する状態のタイヤ２の接線方向荷重ｆｘを計測する接線方向荷重センサとして歪ゲージ５１を用いた。歪ゲージ５１は、ハウジング３０の背面壁３４に直交するように、ロールシャフト４１の上下両端部に設けられた切欠き５２ａに貼り付けられた構成である。

また、図８において、２本のロールシャフト４１の上下両端部には、切欠き５２ａに対向するように切欠き５２ｂがそれぞれ設けられ、この切欠き５２ｂにも歪ゲージ５１が貼り付けられている。

上述したように、本発明の接線方向荷重計測装置１０は、タイヤ２が走行する路面を模擬した表面を有し、タイヤ２より小径であり、かつ並べて配置された２本以上の負荷ロール４４と、この２本以上の負荷ロール４４の表面を、回転するタイヤ２のトレッド面に所定の負荷荷重ｆｚで押圧可能な移動機構としてのエアシリンダ１３と、２本以上の負荷ロール４４の前記表面がタイヤ２のトレッド面に前記所定の負荷荷重ｆｚで押圧されて、回転する状態のタイヤ２の接線方向荷重ｆｘを計測するための接線方向荷重センサとしての歪ゲージ５１と、を備えている。

したがって、本発明の接線方向荷重計測装置１０では、タイヤ２より小径の負荷ロール４４Ａ、４４Ｂを使うため、タイヤ２の接線方向荷重ｆｘを直接計測するための装置を小型にすることができる。また、２本以上の負荷ロール４４を並べて配置することによって、タイヤ２を実際の接地状態に近づけて（すなわち、タイヤ２の変形時の曲率を小さくして）、タイヤ２の接線方向荷重ｆｘを計測することができる。また、本実施形態において、回転するタイヤ２は、タイヤユニフォーミティマシン１のタイヤ軸３に設置される構成である。これにより、製造現場に多数設置されているタイヤユニフォーミティマシン１が実際の製造現場で大量に生産されるタイヤ２のタイヤユニフォーミティの全数検査が可能になるのと同様に、実際の製造現場で大量に生産されるタイヤ２の接線方向荷重ｆｘを短時間で、かつ、全数計測が可能になる。また、負荷ロール４４が、タイヤ試験機の中でも特にタイヤユニフォーミティマシン１の走行ドラム４とは別に設置されたので、既設のタイヤユニフォーミティマシン１を改造することなく、接線方向荷重計測装置１０を設置できる。なお、タイヤの接線方向荷重計測および後記タイヤの転がり抵抗評価試験は、走行ドラム４を用いたタイヤユニフォーミティ試験の後、タイヤ２から走行ドラム４を後退させてから行う。また、計測した接線方向荷重ｆｘには、タイヤ２の転がり抵抗に加え、負荷ロール４４の軸受け部の回転抵抗により発生する荷重が付加される。この回転抵抗により生じる荷重を除去する方法として、例えば、４０００Ｎ等の所定の負荷荷重ｆｚにおける接線方向荷重ｆｘに加えて、例えば１００Ｎ程度の小さな負荷荷重ｆｚを与えたときの接線方向荷重ｆｘ´を計測しておき、両者の差分値（ｆｘ−ｆｘ´）を使用するのが望ましい。本方法は、ＪＩＳでも推奨されている。

なお、本実施形態においては、接線方向荷重計測装置１０に設置された接線方向荷重センサとして、ロールシャフト４１の上下両端部に設けられた切欠き５２ａ、５２ｂに貼り付けられた歪ゲージ５１を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９および図１０に示すように接線方向荷重センサを別の位置に設置することも可能である。

図９は図２に示すタイヤの接線方向荷重計測装置１０の別の位置に設置された接線方向荷重センサを説明するための側方から見た断面図、図１０は図９に示す接線方向荷重センサを説明するための、（ａ）平面図であり、（ｂ）動作原理図である。

図９および図１０（ａ）において、接線方向荷重センサは、２本のロールシャフト４１の上端を固定する上側のロール固定部材４２、４２を連結する連結部材７０とハウジング３０の上壁３１に固定された固定部材６５とをハウジング３０の背面壁３４に直交し、かつ、タイヤ２の接線方向に直交するように支持する２つの板ばね６０に、それぞれ貼り付けた歪ゲージ６１である。接線方向荷重ｆｘが図１０（ｂ）に示すように、紙面上方に作用した場合、２つの板ばね６０が紙面上方に向かってたわむ。したがって、接線方向荷重センサを上述したように構成することで、前記接線方向荷重ｆｘの大きさに応じたたわみを歪ゲージ６１で計測することができる。

また、詳述はしないが、上記ロードセル３８により、接線方向荷重ｆｘを計測することも可能である。

また、本実施形態において、回転するタイヤ２は、タイヤユニフォーミティマシン１のタイヤ軸３に設置する構成である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回転するタイヤ２を、タイヤバランサマシンのタイヤ軸（図示せず）に設置する構成も可能である。これにより、製造現場に標準的に配備されたタイヤバランサマシンが実際の製造現場で大量に生産されるタイヤのバランスの全数検査が可能になるのと同様に、実際の製造現場で大量に生産されるタイヤの接線方向荷重ｆｘを短時間で、かつ、全数計測が可能になる。

また、本実施形態では、２本の負荷ロール４４を用いた場合について主に説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば負荷ロール４４を３本等にするなど、複数本（２本以上）とすることも可能であり、逆に、負荷ロール４４を１本とすることも可能である。また、負荷ロール４４の外径寸法に関して、タイヤ２の外径寸法より小さければ、負荷ロール４４の具体的な外径寸法は特に限定されない。

また、本実施形態では、２本の負荷ロール４４の外形寸法は同じであるが、外形寸法が異なる複数の負荷ロールを採用しても良い。

次に、本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置について、以下に説明する。

本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置は、上述した本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置（図１〜図１０に記載した接線方向荷重計測装置１０）を備えることを前提とし、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて、予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されている。ここで、基準タイヤとは、社団法人日本自動車タイヤ協会またはタイヤメーカーが規定する等級に応じた転がり抵抗係数ＲＲＣが既知で、その値に問題のないタイヤを言う。

したがって、大型の装置を用いることなく、実際の製造現場で大量に生産される全数のタイヤに対して、短時間で転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる。

また、本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置として、別の構成のタイヤの転がり抵抗評価装置（以下、「第２のタイヤの転がり抵抗評価装置」と称す）を用いることも可能である。以下に、第２のタイヤの転がり抵抗評価装置について説明する。

第２のタイヤの転がり抵抗評価装置は、上述した本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置（図１〜図１０に記載した接線方向荷重計測装置１０）を備えることを前提とし、評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤについての既知の転がり抵抗係数ＲＲＣと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて予め計測された前記基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、の相関関係から算出された相関式に基づいて、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘから前記転がり抵抗係数ＲＲＣを推定することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されている。

図１１は、基準タイヤについての既知の転がり抵抗係数ＲＲＣと、予め計測された前記基準タイヤの所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、の相関関係を説明するための説明図である。図１１に示すように、基準タイヤについての既知の転がり抵抗係数ＲＲＣと、予め計測された前記基準タイヤの所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、の相関式を求めておく。この相関式を用いることで、本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された評価対象となるタイヤの所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘから前記転がり抵抗係数ＲＲＣを推定し、この推定した転がり抵抗係数ＲＲＣより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されている。

したがって、第２のタイヤの転がり抵抗評価装置においても、大型の装置を用いることなく、実際の製造現場で大量に生産される全数のタイヤに対して、短時間で転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる。

また、本発明のタイヤの転がり抵抗評価装置として、さらに別の構成のタイヤの転がり抵抗評価装置（以下、「第３のタイヤの転がり抵抗評価装置」と称す）を用いることも可能である。以下、図１２を参照しながら、第３のタイヤの転がり抵抗評価装置について説明する。

図１２において、第３のタイヤの転がり抵抗評価装置は、上述した本発明のタイヤの接線方向荷重計測装置（図１〜図１０に記載した接線方向荷重計測装置１０）と、温度計測センサ８０をさらに備えることを前提とし、予め温度計測センサ８０で計測した基準タイヤの表面温度における所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、温度計測センサ８０で計測した評価対象となるタイヤの表面温度における前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されている。

図１３は、基準タイヤとしてのタイヤＡ（符号△で示す）、タイヤＢ（符号○で示す）における、タイヤの複数の表面温度と接線方向荷重ｆｘの関係を説明するための説明図である。

したがって、温度計測センサ８０で計測した評価対象となるタイヤの表面温度における前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘを、図１３に示すタイヤの複数の表面温度と接線方向荷重ｆｘの近似曲線に照らして、比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価される（すなわち、転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる）。これにより、実際の製造現場で異なる工程（すなわち、異なる温度）で生産されるタイヤに対しても、その温度を考慮して転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができる。

本発明に係るタイヤの接線方向荷重計測装置（接線方向荷重計測装置１０）およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いた本発明に係るタイヤの転がり抵抗評価装置は、外径寸法が異なる種々のタイヤ２に適用できる。図１４に、本実施形態で用いたタイヤ２より外形寸法が小さいタイヤ２に接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置を適用した側面図を示す。このとき、エアシリンダ１３のピストン１４をタイヤ２側に移動することでエアシリンダ１３のストロークを伸ばし、負荷ロール４４をタイヤ２に押し付けている。また、図１５に、図１４で用いたタイヤ２より外形寸法が大きいタイヤ２に接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置を適用した側面図を示す。このとき、エアシリンダ１３のピストン１４を固定部材６側に移動することでエアシリンダ１３のストロークを短くし、負荷ロール４４をタイヤ２に押し付けている。

また、本実施形態では、負荷ロール４４をタイヤ２に所定の負荷荷重ｆｚで押圧するためにエアシリンダ１３を用いたが、これに限定されない。例えば、油圧シリンダと油圧回路、ボールねじとサーボモータの組み合わせでも同様の効果を得ることができる。なお、サーボモータでもトルク値から負荷荷重ｆｚを算出することができる。また、ボールねじとサーボモータを用いた変形例に係るタイヤの接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置については、後述する図１６および図１７を用いて説明する。

図１６および図１７に示すように、固定部材６に固定された基部５６にリニアガイド２
７を介して接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置を設置している。このとき接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置は、固定部材６に固定さ
れたサーボモータ５７に駆動されるボールねじ５８によって、タイヤ２に対して移動され
る。これにより、異なる外形寸法を有する種々のタイヤ２に接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置を適用できる。

なお、本実施形態の接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置では、タイヤユニフォ−ミティマシン、タイヤバランサマシンおよび走行試験機を含めたタイヤの性質または性能を試験する各タイヤ試験機と別に負荷ロール４４を設置することで、既設の試験機を改造することなく、または既設の試験機の簡単な改造で、メーカーや型式が異なる各種試験機に、同一の仕様で容易に接線方向荷重計測装置１０およびこの接線方向荷重計測装置１０を用いたタイヤの転がり抵抗評価装置を設置できる。

なお、本実施形態においては、タイヤの転がり抵抗評価装置として、タイヤ２より小径であり、かつ並べて配置された２本の負荷ロール４４を採用したタイヤの接線方向荷重計測装置１０を備え、この接線方向荷重計測装置１０を用いて予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置１０を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成された例について主に説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。

例えば、タイヤの転がり抵抗評価装置として、タイヤ２より小径であり、かつ並べて配置された３本等｛すなわち、複数本（２本以上）｝の負荷ロール４４を採用したタイヤの接線方向荷重計測装置１０を備え、この接線方向荷重計測装置１０を用いて予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置１０を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成することも可能である。また、タイヤ２より小径であり、かつ並べて配置された３本等｛すなわち、複数本（２本以上）｝の負荷ロール４４を採用したタイヤの接線方向荷重計測装置１０を備え、図１１〜図１３を用いて説明した評価対象となるタイヤの転がり抵抗を評価するような構成とすることも可能である。

さらに、タイヤの転がり抵抗評価装置として、タイヤ２より小径の１本の負荷ロール４４を採用したタイヤの接線方向荷重計測装置１０を備え、この接線方向荷重計測装置１０を用いて予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置１０を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成することも可能である。このような構成の場合は、負荷ロール４４が１本であるため、大型の装置を用いることなく、実際の製造現場で大量に生産される全数のタイヤに対して、短時間で転がり抵抗に異常のあるタイヤを選別することができるばかりか、装置をより安価にすることも可能である。また、タイヤ２より小径の１本の負荷ロール４４を採用したタイヤの接線方向荷重計測装置１０を備え、図１１〜図１３を用いて説明した評価対象となるタイヤの転がり抵抗を評価するような構成とすることも可能である。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これら
の実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。また、本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ タイヤユニフォ−ミティマシン
２ タイヤ
３ タイヤ軸
１０ タイヤの接線方向荷重計測装置
１２ スプリング（移動機構）
１３ エアシリンダ（移動機構）
４４ 負荷ロール
５１ 歪ゲージ（接線方向荷重センサ）

Claims (7)

1. タイヤが走行する路面を模擬した表面を有し、前記タイヤより小径であり、かつ並べて配置された２本以上の負荷ロールと、
   前記２本以上の負荷ロールの前記表面を、回転する前記タイヤのトレッド面に所定の負荷荷重ｆｚで押圧可能な移動機構と、
   前記２本以上の負荷ロールの前記表面が前記タイヤのトレッド面に前記所定の負荷荷重ｆｚで押圧されて、回転する状態の前記タイヤの接線方向荷重ｆｘを計測するための接線方向荷重センサと、
   を備え、
   前記２本以上の負荷ロールの隣り合う負荷ロールの回転中心間距離Ｌは、下記式（１）で表される範囲に設定されていることを特徴とするタイヤの接線方向荷重計測装置。
   ０．５×ｆｚ／（Ｂ×Ｐ）≦Ｌ≦１．５×ｆｚ／（Ｂ×Ｐ） −−− （１）
   ここで、ｆｚは所定の負荷荷重（ｋＮ）、Ｂはタイヤの幅（ｍ）、Ｐは標準タイヤ空気圧（ｋＰａ）である。
2. 請求項１に記載のタイヤの接線方向荷重計測装置において、
   前記移動機構は、
   前記負荷ロールの前記表面で、回転する前記タイヤのトレッド面に前記所定の負荷荷重ｆｚで押圧するためのエアシリンダと、
   前記エアシリンダの空気圧を計測するための空気圧センサと、
   を有していることを特徴とするタイヤの接線方向荷重計測装置。
3. 請求項１又は２に記載のタイヤの接線方向荷重計測装置において、
   回転する前記タイヤは、タイヤユニフォーミティマシンのタイヤ軸に設置される構成であることを特徴とするタイヤの接線方向荷重計測装置。
4. 請求項１又は２に記載のタイヤの接線方向荷重計測装置において、
   回転する前記タイヤは、タイヤバランサマシンのタイヤ軸に設置される構成であることを特徴とするタイヤの接線方向荷重計測装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤの接線方向荷重計測装置を備え、
   前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて予め計測された評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されていることを特徴とするタイヤの転がり抵抗評価装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤの接線方向荷重計測装置を備え、
   評価対象となるタイヤと同一仕様または同等仕様の基準タイヤについての既知の転がり抵抗係数ＲＲＣと、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて予め計測された前記基準タイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、の相関関係から算出された相関式に基づいて、前記タイヤの接線方向荷重計測装置を用いて計測された前記評価対象となるタイヤの前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘから前記転がり抵抗係数ＲＲＣを推定することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されていることを特徴とするタイヤの転がり抵抗評価装置。
7. 請求項５に記載のタイヤの転がり抵抗評価装置において、
   温度計測センサをさらに有し、
   予め前記温度計測センサで計測した前記基準タイヤの表面温度における前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、前記温度計測センサで計測した前記評価対象となるタイヤの表面温度における前記所定の負荷荷重ｆｚに対する接線方向荷重ｆｘと、を比較することにより、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗が評価されるように構成されていることを特徴とするタイヤの転がり抵抗評価装置。

Images