JP7303375B2 - 転がり抵抗測定装置、転がり抵抗測定方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定装置、転がり抵抗測定方法及びプログラムに関する。

加硫工程などを経て製造されたタイヤは、品質基準を満たしているか品質に関わる各パラメータを測定し、品質を評価される。その評価項目の一つとして転がり抵抗がある。転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定装置は、試験対象となるタイヤのトレッド面にロードホイールの外周面を押し当てながらタイヤを回転させる。そして、タイヤが回転するのに伴って発生するタイヤからの反力をロードホイール側に設けられた荷重計で測定する。荷重計による測定結果からタイヤの接線方向の荷重成分を求め、当該荷重成分から転がり抵抗を求める。このような転がり抵抗測定装置としては、例えば特許文献１のような装置が提案されている。

特許文献１に記載の転がり抵抗測定装置では、タイヤを回転させている状態で、タイヤの接線方向、タイヤの横方向、軸方向の３成分の荷重を測定し、この測定結果から、変換行列によるディジタル演算補正を行い、タイヤの軸重と、転がり抵抗を求める。このような転がり抵抗測定装置では、上記のとおり補正を行うことで軸受けの摩擦トルクを考慮して転がり抵抗を求めることが可能であるとされている。

特開２００３－４５９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された転がり抵抗測定装置では、演算により軸受けの摩擦トルクを控除するにすぎず、このような摩擦トルクなど、転がり抵抗測定装置に生じるタイヤの内部損失を除いたエネルギー損失自体を抑制することはできなかった。このため、上記転がり抵抗測定装置では、演算誤差が生じると正確な転がり抵抗を測定することができなかった。また、軸受けに生じる摩擦トルクなどは、軸受けの状態や外部温度など、試験条件によっても異なり、試験条件の影響を受けにくい装置が求められていた。

そこで本発明は、寄生損失の影響を抑制して正確にタイヤの転がり抵抗を測定可能な転がり抵抗測定装置、転がり抵抗測定方法及びプログラムを提供する。

本発明の第一の態様に係る転がり抵抗測定装置は、タイヤの転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定装置であって、前記タイヤのトレッド面に接触する外周面を有する円柱状のロードホイールと、前記ロードホイールまたは前記タイヤ を回転可能に支持する軸受部と、前記ロードホイールまたは前記タイヤの回転軸に加わる荷重を測定する荷重測定部と、前記軸受部に潤滑材 を供給する供給部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記タイヤ及び前記ロードホイールの回転に伴って生じる寄生損失を取得する寄生損失取得部と、取得した前記寄生損失に基づいて 前記供給部を制御する供給制御部とを有する。

上記の転がり抵抗測定装置では、寄生損失取得部がタイヤ及びロードホイールの回転に伴って生じる寄生損失を取得する。そして、供給制御部が、取得した寄生損失に基づいて供給部を制御し、軸受部に潤滑材を供給する。このため、寄生損失の中でも特に影響の大きい軸受部における摩擦による損失を、供給する潤滑材により低減させることができ、これにより寄生損失を効果的に抑制することができる。このため、寄生損失の影響を最小限として荷重測定部でロードホイールまたはタイヤの回転軸に加わる荷重を測定し、当該荷重から正確に転がり抵抗を求めることができる。

また、本発明の第二の態様に係る転がり抵抗測定装置は、上記第一の態様において、前記制御部は、取得した前記寄生損失に基づいて前記供給部による潤滑材の供給の要否を判定する判定部を有し、前記供給制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて前記供給部を制御するものとしてもよい。

上記の転がり抵抗測定装置では、判定部が取得した寄生損失に基づいて潤滑材の供給の要否を判定し、供給制御部が判定結果に基づいて供給部を制御することで、供給部によって適切なタイミングで潤滑材を供給することができる。特に、寄生損失が問題とならない場合には潤滑材を供給しなくて済むことから潤滑材を無駄なく効率的に供給できる。

また、本発明の第三の態様に係る転がり抵抗測定装置は、上記第二の態様において、前記判定部は、複数回取得した前記寄生損失の値の平均値と、今回取得した前記寄生損失の値との差分が、予め設定された閾値を超えたか否かに基づいて、前記潤滑材の供給の要否を判定するものとしてもよい。

上記の転がり抵抗測定装置では、複数回取得した寄生損失の平均値と今回取得した寄生損失の値との差分が閾値を超えたか否かによって供給部を制御する。このため、通常から寄生損失が大きくなった場合に、適切に供給部により潤滑材を供給して通常範囲に戻すことができ、転がり抵抗を安定して測定することができる。

また、本発明の第四の態様に係る転がり抵抗測定装置は、上記第一から第三のいずれかの態様において、前記寄生損失取得部は、前記荷重測定部で測定された荷重に基づいて前記寄生損失を演算するものとしてもよい。

上記の転がり抵抗測定装置では、所定の回数や時間など所定のタイミングで、転がり抵抗を測定するための荷重測定部によって測定された荷重に基づいて寄生損失を求めることができるため、必要以上に寄生損失を測定することなく寄生損失取得によって生じるタイムラグを最小限として、サイクルタイムの向上を図ることができる。

また、本発明の第五の態様に係る転がり抵抗測定装置は、上記第一から第四のいずれかの態様において、前記供給部は、前記軸受部に対して前記潤滑材を噴霧するスプレーノズルを有するものとしてもよい。

上記の転がり抵抗測定装置では、スプレーノズルによって潤滑材を軸受部に対して噴霧可能であることで、軸受部の配置によらず軸受部に対して潤滑材を適切に供給することができる。

また、本発明の第六の態様に係る転がり抵抗測定方法は、タイヤの転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定方法であって、ロードホイールの外周面に前記タイヤのトレッド面を接触させて前記ロードホイール及び前記タイヤを互いに回転させながら、前記ロードホイールまたは前記タイヤの回転軸に加わる荷重を測定する工程であって、複数の前記タイヤに対して順次実施される試験工程と、複数の前記タイヤに対して前記試験工程を順次実施するに際して、複数の前記タイヤのうちのいずれかのタイヤの前記試験工程と、その次のタイヤの前記試験工程との間で、前記タイヤ及び前記ロードホイールの回転に伴って生じる寄生損失を取得する寄生損失取得工程と、取得した前記寄生損失に基づいて、前記ロードホイールまたは前記タイヤを回転可能に支持する軸受部に対して潤滑材を供給する供給工程とを備える。

また、本発明の第七の態様に係るプログラムは、タイヤの転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定装置のコンピュータを、前記タイヤ及び前記タイヤのトレッド面に接触するロードホイールの回転に伴って生じる寄生損失を取得する寄生損失取得手段、取得した前記寄生損失に基づいて、前記ロードホイールまたは前記タイヤを回転可能に支持する軸受部に潤滑材を供給する供給部を制御する供給制御手段として機能させる。

上記の転がり抵抗測定装置、転がり抵抗測定方法及びプログラムによれば、寄生損失の影響を抑制して正確にタイヤの転がり抵抗を測定することができる。

実施形態に係るタイヤユニフォミティマシンを示す側方視した概略構成図である。 実施形態に係るタイヤユニフォミティマシンのロードホイール部分の詳細を示す断面図である。 実施形態に係るタイヤユニフォミティマシンの下側のホイール側軸受部の詳細を示す断面図である。 実施形態に係るタイヤユニフォミティマシンの上側のホイール側軸受部の詳細を示す断面図である。 実施形態に係るタイヤユニフォミティマシンの制御部の詳細を示すブロック図である。 実施形態に係るタイヤユニフォミティマシンの制御部のハードウェア構成を示す図である。 実施形態に係る転がり抵抗測定方法の詳細を示すフロー図である。 実施形態の変形例に係るタイヤユニフォミティマシンの下側のホイール側軸受部の詳細を示す断面図である。

［タイヤユニフォミティマシンの構成］
以下、図１から図７を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の実施形態に係る転がり抵抗測定装置の構成について説明する。本実施形態では、本発明に係る転がり抵抗測定装置の一例としてタイヤユニフォミティマシンを例に説明する。

（全体構成）
図１は、実施形態のタイヤユニフォミティマシン１００を示している。タイヤユニフォミティマシン１００は、タイヤＴとロードホイール３０とを所望の荷重で押し付けあった状態で一方を回転駆動させ、他方を従動回転させながら、発生する力を測定し、転がり抵抗測定装置としてタイヤＴの転がり抵抗を評価するとともに、タイヤＴの均一性を評価する装置である。図１に示すように、本実施形態のタイヤユニフォミティマシン１００は、タイヤＴを支持するタイヤ支持部２０と、タイヤ支持部２０に支持されたタイヤＴに押し付けられるロードホイール３０と、ロードホイール３０を支持するロードホイール支持部４０と、供給部８０と、制御部９０とを備える。

（タイヤ支持部）
タイヤ支持部２０は、タイヤ側フレーム２１と、タイヤＴの幅方向Ｍの一方側Ｍ１に配されてタイヤ側フレーム２１に支持された第一支持部２２と、タイヤＴの他方側Ｍ２に配されてタイヤ側フレーム２１に支持された第二支持部２３と、回転駆動部２４と、タイヤ側フレーム２１に設けられて第二支持部２３を回転可能に支持するタイヤ側軸受部２５（軸受部）とを備える。本実施形態では、タイヤ支持部２０は、タイヤＴの幅方向Ｍを上下方向、すなわちタイヤＴの中心軸Ｔ１を上下方向に向くようにして支持し、第一支持部２２がタイヤＴの下側、第二支持部２３がタイヤＴの上側を支持している。以下では、タイヤ幅方向Ｍを上下方向とし、タイヤ幅方向Ｍの一方側Ｍ１を下側、他方側Ｍ２を上側として説明する場合がある。

第一支持部２２は、タイヤＴの幅方向Ｍに沿って配されてタイヤ側フレーム２１に回転可能に支持された第一回転軸２２ａと、第一回転軸２２ａに取り付けられてタイヤＴの下側のビードを支持する第一リム２２ｂとを備える。第二支持部２３は、タイヤＴの幅方向Ｍに沿って配されてタイヤ側軸受部２５に回転可能に支持された第二回転軸２３ａと、第二回転軸２３ａに取り付けられてタイヤＴの上側のビードを支持する第二リム２３ｂとを備える。また、回転駆動部２４は、図示しないモータにより第一回転軸２２ａを回転させることが可能となっている。

すなわち、タイヤＴは、タイヤ支持部２０の第一リム２２ｂ及び第二リム２３ｂにより上下方向両側から挟み込まれて支持されており、この状態で回転駆動部２４により第一回転軸２２ａを回転させてタイヤＴの中心軸Ｔ１回りにタイヤＴを回転することが可能となっている。なお、タイヤ支持部２０の第二回転軸２３ａは図示しない移動機構により第二リム２３ｂがタイヤＴを支持する支持位置から、タイヤＴから離間した退避位置まで移動可能である。そして、第二リム２３ｂが退避位置まで移動することで、測定済みのタイヤＴを取り出し、また、未測定のタイヤＴを取り付けることが可能である。

（ロードホイール）
ロードホイール３０は、円柱状に形成されている。ロードホイール３０には、ホイール側軸受部３２（軸受部）が取付られている。ホイール側軸受部３２の詳細については後述する。ロードホイール３０とホイール側軸受部３２とには、ロードホイール３０の中心軸Ｌ３０と同軸で貫通孔３０ａが形成されている。ここで、円柱状とは、ロードホイール３０やタイヤＴなどの直径に対して高さ寸法が小さい扁平状のものに限られるものではなく、直径と高さ寸法が同一のものや、直径に対して高さ寸法が大きいものも含み、内部が空洞である円筒状も含む概念である。そして、ロードホイール３０は、中心軸Ｌ３０を上下方向に沿うようにして、両端面３１ａ、３１ｂを上下方向両側に向け、周面３１ｃをタイヤＴに向けるようにして配されている。ここで、ロードホイール３０及びタイヤＴの径方向のうち、ロードホイール３０とタイヤＴとが相対する方向を主荷重方向Ｐといい、この主荷重方向Ｐと、上下方向となるロードホイール３０及びタイヤＴの中心軸方向Ｑとに直交する方向を接線方向Ｒという。

（ロードホイール支持部）
ロードホイール支持部４０は、ホイール側フレーム５０と、ロードホイール３０を回転可能に支持する軸体６０と、ホイール側フレーム５０に固定された荷重測定部であるロードセル７０と、ロードセル７０と軸体６０とを連結する固定治具７５とを備える。ホイール側フレーム５０は、床面Ｆ上に、主荷重方向Ｐに沿って配されたレール５１と、レール５１に移動可能に支持されたフレーム本体５２と、床面Ｆに固定された基部５３と、基部５３に設けられフレーム本体５２を主荷重方向Ｐに移動させる進退駆動部５４とを備える。進退駆動部５４は、例えば油圧や電磁アクチュエータなどの駆動源によりシリンダやスクリュなどを進退させることにより、ホイール側フレーム５０を主荷重方向Ｐに沿ってタイヤＴに対して進退させることが可能である。

（軸体）
軸体６０は、ロードホイール３０の貫通孔３０ａ内に、中心軸Ｌ６０がロードホイール３０の中心軸Ｌ３０と同軸となるように配され、ロードホイール３０のホイール側軸受部３２に相対回転可能に支持されている。そして、軸体６０は、両端を、ロードホイール３０の両端面３１ａ、３１ｂの中心から上下方向両側に突出させている。

（ロードセル）
図１に示すように、ロードセル７０は、軸体６０の上下それぞれに連結されている。ロードセル７０は、３方向の力を測定可能なものであり、それぞれ主荷重方向Ｐ、中心軸方向Ｑ、接線方向Ｒと一致している。なお、ロードセル７０により測定可能な方向と、主荷重方向Ｐ、中心軸方向Ｑ、接線方向Ｒとは必ずしも一致している必要はなく、ロードセル７０で測定された３方向成分の荷重から演算により主荷重方向Ｐ、中心軸方向Ｑ、接線方向Ｒの各荷重を求めるものとしても良い。

（軸受部）
次にホイール側軸受部３２（軸受部）について説明する。図２から図４は、ロードホイール３０におけるホイール側軸受部３２の部分を破断した断面図である。図２から図４に示すように、ホイール側軸受部３２は、ロードホイール３０の上下両端面３１ａ、３１ｂ側にそれぞれ設けられている。ホイール側軸受部３２は、例えば円すいころ軸受である。すなわち、ホイール側軸受部３２は、ロードホイール３０に固定された外輪３３と、軸体６０に固定された内輪３４と、外輪３３と内輪３４との間に配された円柱状のころ３５と、軸体６０に設けられた仕切部材３６とを有する。上下のホイール側軸受部３２は同様の構造であり、上下対称に配置されている。このため、以下では、下側のホイール側軸受部３２について説明するものとする。なお、本実施形態では軸受部は円すいころ軸受としているが、これに限らず、円すいころ軸受以外のころ軸受、ころ軸受以外の軸受としても良い。

外輪３３は、円環状に形成されている。外輪３３は、外周面３３ａがロードホイール３０の貫通孔３０ａに嵌合し固定されている。このため、外輪３３は、ロードホイール３０とともに回転する。外輪３３の内周面３３ｂは、下側から上側へ、すなわち、中心軸Ｌ３０に沿ってロードホイール３０の外側から中心側に向かって内径が小さくなるように円すい面状に形成されている。

内輪３４は、円環状に形成されている。内輪３４は、内周面３４ａが軸体６０の外周面に嵌合し固定されている。このため、内輪３４は、ロードホイール３０が回転しても軸体６０とともに回転しない。内輪３４の外周面３４ｂは、下側から上側へ、すなわち、中心軸Ｌ３０に沿ってロードホイール３０の外側から中心側に向かって内径が小さくなるように円すい面状に形成されている。内輪３４の外周面３４ｂは、外輪３３の内周面３３ｂの径方向内側に一定の間隔有して、外輪３３の内周面３３ｂと平行となるように配されている。内輪３４は、外周面３４ｂの下端から径方向外側へ突出する係合部３４ｃを有する。係合部３４ｃは外周面３４ｂから垂直に延びる係合面３４ｄを有する。

ころ３５は、外輪３３と内輪３４との間に挟まれ、外周面３５ａが外輪３３の内周面３３ｂ及び内輪３４の外周面３４ｂに接している。ころ３５は、中心軸Ｌ３０回りに間隔を有して複数配されている。ころ３５は、外輪３３の内周面３３ｂ及び内輪３４の外周面３４ｂと対応するように、中心軸Ｌ３５が下側から上側へ、すなわち、中心軸Ｌ３０に沿ってロードホイール３０の外側から中心側に向かって、中心軸Ｌ３０に近づくように傾斜して配されている。ころ３５の外端面３５ｂ（下側のホイール側軸受部では下端面、上側のホイール側軸受部では上端面）は、係合面３４ｄに係合されている。また、ころ３５の外端面３５ｂは、係合面３４ｄに係合されている部分を除いて、中心軸Ｌ３０の外側に向かって露出している。

仕切部材３６は、ロードホイール３０に対して、外輪３３、内輪３４及びころ３５よりも中心軸Ｌ３０に沿う方向の外側に、外輪３３、内輪３４及びころ３５と間隔を有して配されている。仕切部材３６は、円環状の部材である。仕切部材３６は、軸体６０に固定されている。また、仕切部材３６は、ロードホイール３０の端面との間に僅かな隙間を有している。このため、仕切部材３６は、ロードホイール３０の回転を許容しつつ、外輪３３、内輪３４及びころ３５との間に空間３７を形成している。空間３７には、ころ３５の外端面３５ｂの一部及びころ３５の外周面３５ａと外輪３３の内周面３３ｂとの接触部分が露出している。

（供給部）
供給部８０は、ホイール側軸受部３２に潤滑材を供給する。供給する潤滑材としては例えば潤滑油である。なお、供給する潤滑材としてはこれに限らずグリースなどとしても良い。また、潤滑材については一般的に温度変化により粘度特性が変化する。粘度特性の変化により装置の寄生損失の測定値への影響があるため使用する潤滑材は温度変化による粘度特性の変化が少ないものを使用することが望ましい。本実施形態では供給部８０は、潤滑油を噴霧により供給する。供給部８０は、潤滑油を噴霧するスプレーノズル８１と、スプレーノズル８１と接続された配管８２と、配管８２を介してスプレーノズル８１に潤滑油を供給するポンプ８３と、ポンプ８３を駆動するモータである供給駆動部８４と、潤滑油を排出するドレン８５とを有する。本実施形態で、供給部８０は、潤滑材として潤滑油を供給する。スプレーノズル８１は、仕切部材３６に固定されている。そして、スプレーノズル８１は、ホイール側軸受部３２において、ころ３５の外端面３５ｂ、及び、ころ３５の外周面３５ａと外輪３３の内周面３３ｂとの接触部分に向けて潤滑油を噴霧する。すなわち、下側のホイール側軸受部３２では、スプレーノズル８１は、ホイール側軸受部３２の下方から上方に向けて潤滑油を噴霧する。スプレーノズル８１は、中心軸Ｌ３０回りの少なくとも１箇所設けられている。本実施形態では、スプレーノズル８１は、中心軸Ｌ３０回りに複数箇所に設けられている。

（制御部）
図１及び図５に示すように、制御部９０は、タイヤＴの均一性及び転がり抵抗を評価すための試験モードと、寄生損失を確認する寄生損失確認モードとの２種類で各構成を制御する。制御部９０は、モード指令部９１と、第一演算部９２Ａと、第二演算部９２Ｂと、荷重演算部９３と、評価部９４と、駆動制御部９５と、寄生損失取得部９６と、判定部９７と、供給制御部９８とを有する。モード指令部９１は、上記試験モードと寄生損失確認モードとを切り替える。具体的には、モード指令部９１は、試験モードに切り替える場合には試験実施指令を出力する。また、モード指令部９１は、寄生損失確認モードに切り替える場合には寄生損失確認指令を出力する。モード指令部９１は、例えばタイヤＴの試験回数をカウントしていて、所定回数の試験を実施した場合には寄生損失確認指令を出力し、寄生損失確認モードに切り替える。なお、切替のタイミングとしては、上記に限らず様々な条件をトリガーとして良い。例えば、時間を計測して所定時間経過後に寄生損失確認モードに切り替えても良いし、毎回の試験完了後に寄生損失確認モードに切り替えても良い。また、装置の特定の部位の温度、例えば軸受部の温度や装置筐体の温度、または、外気温を測定し、所定温度以上となった場合に、寄生損失確認モードに切り替えても良い。また、装置の振動を測定していて、振動の周波数や振幅が閾値を超えた場合に寄生損失確認モードに切り替えても良い。以下では、試験モード及び寄生損失確認モードそれぞれにおける各構成の機能について説明する。

まず試験モードでの各構成の機能について説明する。試験モードでは、制御部９０は、試験モードで用いる荷重設定値およびロードセル７０による実荷重検出結果に基づいて進退駆動部５４を駆動させ、タイヤＴの不均一性及び転がり抵抗を評価する。具体的には、制御部９０は、例えば、フォース法に準じて転がり抵抗を評価する（ＪＩＳ Ｄ ３２３４：２００９参照）。なお、転がり抵抗の評価方法としてはフォース法に限らず、トルク法、惰行法、パワー法など（ＪＩＳ Ｄ ３２３４：２００９参照）、他の方法を適用しても良い。

第一演算部９２Ａは、下側のロードセル７０の出力値を取得し当該ロードセル７０に作用するＸ方向の力、Ｙ方向及びＺ方向の力を演算する。また、第二演算部９２Ｂは、上側のロードセル７０の出力値を取得し当該ロードセル７０に作用するＸ方向の力、Ｙ方向及びＺ方向の力を演算する。荷重演算部９３は、第一演算部９２Ａ及び第二演算部９２Ｂの演算結果に基づいてロードホイール３０に作用する主荷重方向Ｐの荷重、中心軸方向Ｑの荷重及び接線方向Ｒの荷重を演算する。

評価部９４は、荷重演算部９３で演算された主荷重方向Ｐの荷重、中心軸方向Ｑの荷重及び接線方向Ｒの荷重と、対応して回転駆動部２４から取得されるタイヤＴの位相情報とに基づいて不均一性を評価する。タイヤＴの不均一性の評価においては、主荷重方向Ｐの荷重に基づくＲＦＶ、中心軸方向Ｑの荷重に基づくＬＦＶ及び接線方向Ｒの荷重に基づくＴＦＶや転がり抵抗を評価することができる。

また、駆動制御部９５は、回転駆動部２４及び進退駆動部５４の駆動を制御する。駆動制御部９５は、回転駆動部２４を所定の入力トルクで回転駆動させるとともに、荷重演算部９３で演算された主荷重方向Ｐの荷重を監視しながら、進退駆動部５４を駆動させてロードホイール３０のタイヤＴへの押し込み量を調整する。そして、駆動制御部９５は、あらかじめ設定された荷重設定値に主荷重方向Ｐの荷重が達すると、進退駆動部５４によるロードホイール３０の進出を停止させる。この状態で、タイヤＴを回転させながら各荷重を検出することで、タイヤＴの不均一性及び転がり抵抗を評価することができる。駆動制御部９５は、所定時間、または、評価部９４から試験が完了したことを示す終了信号を受け付けると、進退駆動部５４を制御してタイヤＴとロードホイール３０とを離間させて試験が終了する。なお、駆動制御部９５は、回転駆動部２４の回転駆動開始とともに、回転開始信号を供給制御部９８に出力する。

次に、寄生損失確認モードの各構成の機能を説明する。寄生損失確認モードでは、制御部９０は、ロードセル７０による実荷重検出結果に基づいて進退駆動部５４を駆動させ寄生損失を取得する。制御部９０は、例えば、スキムテスト法に準じて寄生損失を確認する（ＪＩＳ Ｄ ３２３４：２００９参照）。なお、寄生損失の測定方法としては、スキムテスト法に限らず、惰行法など（ＪＩＳ Ｄ ３２３４：２００９参照）、他の方法を適用しても良い。

寄生損失確認モードにおける第一演算部９２Ａ及び第二演算部９２Ｂの機能は試験モードと同様である。また、荷重演算部９３は、試験モード同様に第一演算部９２Ａ及び第二演算部９２Ｂの演算結果から荷重を求める。一般に、寄生損失確認モードの場合、タイヤＴとロードホイール３０との主荷重方向Ｐの荷重設定値は、試験モードの場合の荷重設定値と比較して小さく設定される。駆動制御部９５は、当該寄生損失確認モードで設定される主荷重方向Ｐの荷重設定値と、荷重演算部９３で求められた荷重に応じて進退駆動部５４を制御する。また、寄生損失取得部９６は、寄生損失確認モードでの動作中において荷重演算部９３で求められる荷重を取得する。そして、寄生損失取得部９６は、各種パラメータに基づいて寄生損失を演算する。例えば、フォース法により転がり抵抗を測定する場合にはロードホイール３０側の寄生損失の影響を受けるので、寄生損失取得部９６は、荷重演算部９３で求められるロードホイール３０の荷重などを用いてロードホイール側の寄生損失を演算する。寄生損失取得部９６は、演算により取得された寄生損失の値を、記憶部９９に、時系列で順次記憶させる。また、寄生損失取得部９６は、演算により取得された寄生損失の値を判定部９７に出力する。

判定部９７は、寄生損失の値を取得すると、取得した寄生損失の値に基づいて供給部８０による潤滑材の要否を判定する。本実施形態では、判定部９７は、記憶部９９に記憶された前回までの予め定められた回数分の寄生損失の値の平均値を求める。そして、判定部９７は、今回取得した寄生損失の値と、平均値との偏差を求める。判定部９７は、偏差が、予め設定され記憶部９９に記憶されている閾値を超えたか否か判定する。そして、判定部９７は、今回取得した寄生損失から得られる偏差が閾値を超えている場合には供給制御部９８に供給指令を出力する。なお、判定部９７は、前回までに取得した寄生損失の平均値との対比により判定するもの限らない。判定部９７は、今回取得した寄生損失の値自体が、予め設定されている閾値を超えているか否かに基づいて、供給部８０による潤滑材の要否を判定しても良い。また、判定部９７は、前回からの寄生損失の変化率が予め設定されている閾値を超えているか否かに基づいて、供給部８０による潤滑材の要否を判定しても良い。

また、判定部９７は、判定結果に関わらずモード指令部９１に確認終了指令を出力する。また、供給制御部９８は、供給指令を受け付けた後、待機モードとなる。一方、供給制御部９８は、駆動制御部９５から回転開始信号を取得すると、待機モードから切り替わり、供給駆動部８４を制御してポンプ８３を駆動する。これによりスプレーノズル８１からは潤滑油が噴霧される。供給制御部９８は、回転開始信号を取得した後、予め設定された時間だけ供給駆動部８４を駆動させた後に停止させる。

図６は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。コンピュータ２００は、プロセッサ２１０、メインメモリ２２０、ストレージ２３０、インタフェース２４０を備える。

上述の制御部９０は、コンピュータ２００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ２３０に記憶されている。プロセッサ２１０は、プログラムをストレージ２３０から読み出してメインメモリ２２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ２１０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ２２０に確保する。

プログラムは、コンピュータ２００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ２３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ２００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などのカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えてもよい。ＰＬＣの例としては、ＰＡＬ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ)、ＧＡＬ(Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ)、ＣＰＬＤ(Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ)、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。この場合、プロセッサ２１０によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されて良い。

ストレージ２３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ２３０は、コンピュータ２００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース２４０または通信回線を介してコンピュータに接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ２００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ２００が当該プログラムをメインメモリ２２０に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ２３０は、記憶部９９として一時的でない有形の記憶媒体として機能する。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ２３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

［測定方法］
次に、本実施形態の測定方法について、タイヤユニフォミティマシン１００の動作とともに説明する。図７は本実施形態の測定方法を示している。図７に示すように、本実施形態の測定方法は、複数のタイヤのそれぞれについて順次試験を実施する試験工程Ｓ１と、試験工程Ｓ１と試験工程Ｓ１との間で寄生損失を取得する寄生損失取得工程Ｓ２と、取得した寄生損失に基づいて潤滑材の供給の要否を判定する判定工程Ｓ３と、判定結果に基づいて潤滑材を供給する供給工程Ｓ４を備える。

図１、図５及び図７に示すとおり、試験工程Ｓ１では、モード指令部９１により試験モードに設定されている。まず試験対象となるタイヤＴを搬入し、試験の準備を行う（ステップＳ１１）。具体的には、タイヤ支持部２０の第二回転軸２３ａが退避位置にある状態で、タイヤＴを第一リム２２ｂと第二リム２３ｂの間に配置する。その後、制御部９０が図示しない移動機構を駆動させることにより、退避位置にあるタイヤ支持部２０の第二回転軸２３ａを進出させ、タイヤＴは第一リム２２ｂと第二リム２３ｂとの間に挟み込まれる。次に、制御部９０において、駆動制御部９５は、回転駆動部２４を駆動させてタイヤＴを所定の回転数で回転させるとともに、進退駆動部５４を駆動させてロードホイール３０を主荷重方向Ｐに所定の荷重でタイヤＴに接触させる（ステップＳ１２）。これによりタイヤＴの走行が模擬される。ここで、駆動制御部９５は回転駆動部２４の駆動開始とともに、回転開始信号を供給制御部９８に出力するが、供給制御部９８は待機モードとなっていないため潤滑材の供給を開始しない。

次に、試験工程Ｓ１では、ロードセル７０、７０で荷重を測定する（ステップＳ１３）。第一演算部９２Ａ及び第二演算部９２Ｂのそれぞれで対応するロードセル７０の出力値を取得して、対応するロードセル７０に作用するＸ方向の力、Ｙ方向及びＺ方向の力を演算する（ステップＳ１４）。そして、第一演算部９２Ａ及び第二演算部９２Ｂの演算結果に基づいてロードホイール３０に作用する主荷重方向Ｐの荷重、中心軸方向Ｑの荷重及び接線方向Ｒの荷重を演算し、評価部９４に出力する（ステップＳ１５）。評価部９４では、演算された各荷重に基づいて、タイヤの不均一性や転がり抵抗を評価する（ステップＳ１６）。なお、タイヤの不均一性としては、例えば、タイヤの径方向の荷重の変動であるラジアル・フォース・バリエーション（ＲＦＶ）、タイヤの幅方向の荷重の変動であるラテラル・フォース・バリエーション（ＬＦＶ）、タイヤの接線方向の荷重の変動であるトラクティブ・フォース・バリエーション（ＴＦＶ）が挙げられる。

そして、試験開始から、測定時間、測定データ数など所定の条件を満たした後、試験終了とし、駆動制御部９５は、試験完了を示す情報をモード指令部９１に出力する。モード指令部９１では、取得する試験完了を示す情報に基づいて試験回数をカウントしている（ステップＳ１７）。モード指令部９１は、試験回数が予め設定された回数を超えない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）には、試験実施指令を駆動制御部９５に出力して試験モードを維持する。このため、駆動制御部９５は、タイヤを搬出する（ステップＳ１９）。すなわち、駆動制御部９５は、回転駆動部２４によるタイヤＴの回転駆動を停止させるとともに、進退駆動部５４によりロードホイール３０をタイヤＴから離間させる。次に、制御部９０が図示しない移動機構を駆動させることにより、支持位置にあるタイヤ支持部２０の第二回転軸２３ａを退避位置まで退避させる。そして、タイヤＴは、図示しない搬送手段により、第一リム２２ｂと第二リム２３ｂとの間から搬出される。そして、新たなタイヤＴに対して、上記試験工程Ｓ１のステップＳ１１～ステップＳ１９が繰り返される。一方、モード指令部９１は、試験回数が予め設定された回数を超える場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には寄生損失確認指令を駆動制御部９５に出力する。これにより、試験モードから寄生損失確認モードへ移行し、寄生損失取得工程Ｓ２及び判定工程Ｓ３が実施される。

寄生損失取得工程Ｓ２では、まずロードホイール３０とタイヤＴとの間に作用する主荷重方向Ｐの荷重を予め設定された寄生損失確認用の荷重設定値に変更する（ステップＳ２１）。すなわち、駆動制御部９５は、ロードセル７０で測定された荷重に基づいて荷重演算部９３で演算された主荷重方向Ｐの荷重を監視し、進退駆動部５４をフィードバック制御する。そして、主荷重方向Ｐの荷重が寄生損失確認用の荷重設定値に設定されたら、寄生損失を求めるためにロードセル７０、７０で荷重を測定する（ステップＳ２２）。第一演算部９２Ａ及び第二演算部９２Ｂのそれぞれで、対応するロードセル７０の出力値を取得して、対応するロードセル７０に作用するＸ方向の力、Ｙ方向及びＺ方向の力を演算する（ステップＳ２３）。そして、第一演算部９２Ａ及び第二演算部９２Ｂの演算結果に基づいてロードホイール３０に作用する主荷重方向Ｐの荷重、中心軸方向Ｑの荷重及び接線方向Ｒの荷重を演算し、寄生損失取得部９６に出力する（ステップＳ２４）。

寄生損失取得部９６は、各種パラメータに基づいて寄生損失を演算する（ステップＳ２５）。例えば、フォース法により転がり抵抗を測定する場合にはロードホイール３０側の寄生損失の影響を受けるので、寄生損失取得部９６は、荷重演算部９３で求められるロードホイール３０の荷重などを用いて寄生損失を演算する。寄生損失取得部９６は、演算により取得された寄生損失の値を、記憶部９９に、時系列で順次記憶させるともに、演算により取得された寄生損失の値を判定部９７に出力する。

次に、判定工程Ｓ３として、取得した寄生損失に基づいて潤滑材の供給の要否を判定する。すなわち、判定部９７は、寄生損失の値を取得すると、記憶部９９に記憶された前回までの予め定められた回数分の寄生損失の値の平均値を求める（ステップＳ３１）。そして、判定部９７は、今回取得した寄生損失の値と、当該平均値との偏差を求める（ステップＳ３２）。判定部９７は、偏差が、予め設定され記憶部９９に記憶されている閾値を超えたか否か判定する（ステップＳ３３）。判定部９７は、今回の寄生損失の値が閾値を超えている場合（ステップＳ３３：ＮＯ）には供給制御部９８に供給指令を出力する（ステップＳ３４）。また、判定部９７は、判定結果に関わらずモード指令部９１に確認終了指令を出力し（ステップＳ３５）、判定工程Ｓ３を終了する。

モード指令部９１は、確認終了指令を受け付けると、再び試験実施指令を駆動制御部９５に出力する。駆動制御部９５は、試験工程Ｓ１におけるステップＳ１９に戻りタイヤＴを搬出する。その後、新たなタイヤＴに対して試験工程Ｓ１を実施する。ここで、上記判定工程Ｓ３のステップＳ３４において、今回の寄生損失の値が閾値を超えていて供給制御部９８に供給指令が出力された場合について説明する。試験工程Ｓ１のステップＳ１１において、駆動制御部９５は、回転駆動部２４を駆動させてタイヤＴを所定の回転数で回転させるとともに、進退駆動部５４を駆動させてロードホイール３０を主荷重方向Ｐに所定の荷重でタイヤＴに接触させる。この際、駆動制御部９５は、供給制御部９８に回転開始信号を出力する。そして、供給制御部９８は、待機モードとなっている状態で回転開始信号を受けることにより、供給駆動部８４を駆動させる。これにより、スプレーノズル８１からロードホイール３０が回転している状態のホイール側軸受部３２に潤滑油を供給することができる。供給制御部９８は、予め設定されている時間内潤滑油を噴霧させた後に、供給駆動部８４を停止させる。

以上のように、本実施形態の装置及び方法によれば、供給制御部９８が、寄生損失に基づいて供給部８０を制御し、ホイール側軸受部３２に潤滑材を供給する。このため、寄生損失の中でも特に影響の大きい軸受部における摩擦による損失を、供給する潤滑材により低減させることができ、これにより寄生損失を効果的に抑制することができる。このため、寄生損失の影響を最小限としてロードセル７０でロードホイール３０の回転軸に加わる荷重を測定し、当該荷重から正確に転がり抵抗を求めることができる。また、供給制御部９８が判定部９７の判定結果に基づいて供給部８０を制御して潤滑材を供給することで、供給部８０によって適切なタイミングで潤滑材を供給することができる。特に、寄生損失が問題とならない場合には潤滑材を供給しなくて済むことから潤滑材を無駄なく効率的に供給できる。

また、判定部９７では、複数回取得した寄生損失の平均値と今回取得した寄生損失の値との差分が閾値を超えたか否かによって潤滑材の供給の要否を判断している。このため、通常から寄生損失が大きくなった場合に、適切に供給部８０により潤滑油を供給して通常範囲に戻すことができ、転がり抵抗を安定して測定することができる。 また、本実施形態の装置及び方法では、所定の回数や時間など所定のタイミングで、転がり抵抗を測定するためのロードセル７０によって測定された荷重に基づいて寄生損失を求めることができるため、必要以上に寄生損失を測定することなく寄生損失取得によって生じるタイムラグを最小限として、サイクルタイムの向上を図ることができる。

また、スプレーノズル８１によって潤滑材をホイール側軸受部３２に対して噴霧可能であることで、ホイール側軸受部３２の配置によらずホイール側軸受部３２に対して潤滑材を適切に供給することができる。特に、回転軸が鉛直方向に延びている場合において、下側の軸受部に対して供給する場合には、潤滑材を下側から上側に向けて供給する必要があるが、下側の軸受部に対しても支障なく効果的に潤滑材を供給することができる。

なお、上記実施形態の供給部８０は、スプレーノズル８１によって潤滑油を噴霧することにより供給するものとしたがこれに限るものではない。図８は、変形例の供給部を示している。図８に示すように、本変形例の供給部１８０では、潤滑油が浸み込んだ保持部１８１と、保持部１８１を進退させるシリンダ１８２と、シリンダ１８２を駆動せる駆動部１８３とを有する。保持部１８１は、例えばフェルトなどの不織布や、刷毛などで形成されていて繊維の間に潤滑油が浸み込んでいる。また、シリンダ１８２は、例えばエアシリンダであり、圧縮空気源１８４と接続されている。そして、シリンダ１８２は、保持部１８１をホイール側軸受部３２の外輪３３及びころ３５に接触する供給位置Ｍと、外輪３３及びころ３５から離間した退避位置Ｎとの間で進退させることが可能である。駆動部１８３は、例えば電磁弁であり、シリンダ１８２への圧縮空気の供給、シリンダ１８２内部の圧縮空気の排出を切り替えることで保持部１８１の上記供給位置Ｍ及び退避位置Ｎへの移動を可能としている。このような供給部１８０でも下側から軸受部に潤滑材を供給する場合でも好適に潤滑材を供給することが可能である。なお、上側から軸受部に潤滑材を供給可能な場合には、供給部８０、１８０に限らず、単に潤滑材を上方から滴下するものとしても良い。

また、上記実施形態及び変形例では、ホイール側軸受部３２に潤滑材を供給するものとしたが、供給部８０及び制御部９０は、タイヤ側軸受部２５に潤滑材を供給するものとしても良いし、ホイール側軸受部３２及びタイヤ側軸受部２５の両方に適用しても良い。例えば、フォース法により転がり抵抗を測定する場合にはロードホイール３０側の寄生損失の影響を受けるので、少なくとも上記のとおりホイール側軸受部３２に潤滑材を供給することが好ましい。また、トルク法により転がり抵抗を測定する場合にはロードホイール３０側の寄生損失の影響とタイヤＴ側の寄生損失の影響とを受けるので、タイヤ側軸受部２５とホイール側軸受部３２の両方に潤滑材を供給することが好ましい。

また、寄生損失の測定方法としては、対象となるロードホイール３０の荷重を検出して求めるものとしたがこれに限らない。例えば、タイヤＴとロードホイール３０とを接触させてともに回転させつつ、ロードホイール３０の荷重とタイヤＴ側での入力トルクを検出してこれらの検出値により寄生損失を求めるものしても良い。

また、例えば、寄生損失の測定の対象となるロードホイール３０やタイヤＴの回転速度に基づいて寄生損失を求めるものとしても良い。例えば、ロードホイール３０側の寄生損失を測定する場合において、軸体６０とロードホイール３０との間にエンコーダを設け、ロードホイール３０の回転速度を測定可能とする。そして、寄生損失確認モードでは、試験モードでロードホイール３０とタイヤＴとが回転した状態から、駆動制御部９５が進退駆動部５４を制御することによってロードホイール３０をタイヤＴから離間させる。これによりロードホイール３０は、離間した後も慣性で回転し続けながら減速していく。そして、上記エンコーダで測定される回転速度を制御部９０が順次取得し、制御部９０が順次取得される回転速度に基づいて、ロードホイール３０の減速度を求める。この減速度は、ホイール側軸受部３２における抵抗やロードホイール３０の回転に伴う風損の影響を受ける。このため、減速度の程度により寄生損失を求めることができる。すなわち、制御部９０が、減速度に基づいて寄生損失を求める。また、上記減速度は、減速度自体を求めるものとせずに、ロードホイール３０とタイヤＴとが離間したタイミングから、エンコーダで測定される回転速度が所定の値（例えば回転速度が０）となる時間を計測して、制御部９０が当該時間に基づいて寄生損失を求めるものとしても良い。

また、上記ではタイヤの評価を行う制御部９０において寄生損失を演算し、当該寄生損失に基づいて潤滑材の供給の要否を判断するものとしたが、これに限るものではない。他の測定機器において寄生損失を測定し、測定された寄生損失を取得して潤滑材の供給の要否を判断するものとしても良い。また、上記では判定部９７が取得した寄生損失に基づいて潤滑材の供給の要否を判断して、潤滑材の供給をＯＮ／ＯＦＦ制御するものとしたが、寄生損失の値に基づいて潤滑材の供給量をフィードバック制御するようにしても良い。

また、上記実施形態の転がり抵抗測定装置は、タイヤユニフォミティマシン１００として、タイヤの不均一性とともに転がり抵抗を評価するものとしたが、これに限るものではない。タイヤの不均一性は測定せずに転がり抵抗のみを測定する装置に適用しても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、また、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

上記の転がり抵抗測定装置、転がり抵抗測定方法及びプログラムによれば、寄生損失の影響を抑制して正確にタイヤの転がり抵抗を測定することができる。

２５ タイヤ側軸受部（軸受部）
３０ ロードホイール
３２ ホイール側軸受部（軸受部）
７０ ロードセル（荷重測定部）
８０ 供給部
８１ スプレーノズル
９０ 制御部
９６ 寄生損失取得部
９７ 判定部
９８ 供給制御部
Ｓ１ 試験工程
Ｓ２ 寄生損失取得工程
Ｓ３ 判定工程
Ｔ タイヤ

Claims (7)

1. タイヤの転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定装置であって、
   前記タイヤのトレッド面に接触する外周面を有する円柱状のロードホイールと、
   前記ロードホイールまたは前記タイヤを回転可能に支持する軸受部と、
   前記ロードホイールまたは前記タイヤの回転軸に加わる荷重を測定する荷重測定部と、
   前記軸受部に潤滑材を供給する供給部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記タイヤ及び前記ロードホイールの回転に伴って生じる寄生損失を取得する寄生損失取得部と、
   取得した前記寄生損失に基づいて前記供給部を制御する供給制御部とを有する転がり抵抗測定装置。
2. 請求項１に記載の転がり抵抗測定装置において、
   前記制御部は、取得した前記寄生損失に基づいて前記供給部による潤滑材の供給の要否を判定する判定部を有し、
   前記供給制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて前記供給部を制御する転がり抵抗測定装置。
3. 請求項２に記載の転がり抵抗測定装置において、
   前記判定部は、複数回取得した前記寄生損失の値の平均値と、今回取得した前記寄生損失の値との差分が、予め設定された閾値を超えたか否かに基づいて、前記潤滑材の供給の要否を判定する転がり抵抗測定装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の転がり抵抗測定装置において、
   前記寄生損失取得部は、前記荷重測定部で測定された荷重に基づいて前記寄生損失を演算する転がり抵抗測定装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の転がり抵抗測定装置において、
   前記供給部は、前記軸受部に対して前記潤滑材を噴霧するスプレーノズルを有する転がり抵抗測定装置。
6. タイヤの転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定方法であって、
   ロードホイールの外周面に前記タイヤのトレッド面を接触させて前記ロードホイール及び前記タイヤを互いに回転させながら、前記ロードホイールまたは前記タイヤの回転軸に加わる荷重を測定する工程であって、複数の前記タイヤに対して順次実施される試験工程と、
   複数の前記タイヤに対して前記試験工程を順次実施するに際して、複数の前記タイヤのうちのいずれかのタイヤの前記試験工程と、その次のタイヤの前記試験工程との間で、前記タイヤ及び前記ロードホイールの回転に伴って生じる寄生損失を取得する寄生損失取得工程と、
   取得した前記寄生損失に基づいて、前記ロードホイールまたは前記タイヤを回転可能に支持する軸受部に対して潤滑材を供給する供給工程とを備える転がり抵抗測定方法。
7. タイヤの転がり抵抗を測定する転がり抵抗測定装置のコンピュータを、
   前記タイヤ及び前記タイヤのトレッド面に接触するロードホイールの回転に伴って生じる寄生損失を取得する寄生損失取得手段、
   取得した前記寄生損失に基づいて、前記ロードホイールまたは前記タイヤを回転可能に支持する軸受部に潤滑材を供給する供給部を制御する供給制御手段として機能させるプログラム。

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