JPH02150741A

JPH02150741A - 空気タイヤの均一性測定方法および装置

Info

Publication number: JPH02150741A
Application number: JP1273622A
Authority: JP
Inventors: Guenther Himmler; ギュンター　ヒムラー
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1990-06-11
Also published as: IT1231067B; JPH0574016B2; US4955229A; IT8921857A0; DE3835985A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は空気タイヤ、特に自動車タイヤの均一性の測定
方法および装置に関するものである。

本発明の方法および装置は完成した自動車タイヤの品質
管理に利用される。

［従来技術］タイヤが均一でないために、一定の負荷のもとで回転す
るタイヤに生ずる半径方向および横方向の力の変動を測
定することにより、被試験タイヤの品質データを迅速に
得ることができる。このようなタイヤの均一性測定装置
は、例えばホフマン・レポート８９（１９８４年９月）
に開示されている。この測定を実際に行なうには、被試
験タイヤを二つの測定リム部からなるタイヤ挟持機構に
挟み込み、このタイヤに試験ドラムを接触回転させる。

試験ドラムの軸にはこれに対応する測定装置が接続され
、この装置で空気タイヤの不均一性から生じる力の変動
が測定される。

［発明が解決しようとする課題］従来、公知の測定装置にあっては、測定リムの半径方向
のふれないし偏心（Ｒｕｎｄｌａｕｆｆｅｈｌｅｒ）　
（これをリムの誤差ともいう）が考慮されないままであ
った。このようなリムの偏心ないし誤差は、タイヤの剛
性に応じて半径方向の力を発生させる。

この力も円周の大きさに応じて変化し、半径方向の力の
変動として現われる。測定器によって得られた力の変動
、特に半径方向の力の変動の測定値は、単に空気タイヤ
によって生じた半径方向の力の変動のみならず、これに
加えて、円周の大齢さによって変化する測定リムシステ
ムの偏心に起因する成分をも含んでいる。このことから
分るように、空気タイヤを力の変動の許容限界値という
観点から等級づけるに際しては、次のような場合が生じ
る。すなわち、試験されたタイヤはその均一性の程度に
より半径方向の力の変動を生じるが、その変動がそれ自
身としては許容値内にあっても測定リムの偏心から生ず
る成分が加わるために、許容値を越える測定値を示すこ
とがある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明の目的
は上述のような装置、つまり、測定された力の変動信号
において測定リムシステムの偏心、すなわち、幾何学的
欠陥から生じる誤差の比率を補正するような装置を提供
することである。

本発明においては測定リムシステムの偏心が、タイヤの
剛性とともに考慮されており、それによる力の変動、特
に半径方向の力の変動が測定される。このようにして得
られた力の変動の経過を、全体の力の変動の測定信号か
ら正しい位相関係において減じると、空気タイヤの力の
変動のデータ、特に半径方向の力の変動のデータの残留
誤差が最小となる。

本発明によれば、測定リムシステムの偏心が、タイヤビ
ードからタイヤの側壁を経てタイヤの接地面から試験ド
ラムに至るまで伝達されていくという基本的な問題が、
測定技術的に適切な方法で解決される。

タイヤビードが弾力的な輪の構造を備えていること、そ
してこの曲げ強度に関する輪の弾力構造が内径の大かさ
に関する情報に非常に重要な作用を与えていることを考
慮することから始めることができる。測定リムシステム
から導出された誤差の経過を分析する場合に、この情報
が測定リムシステムの幾何学的な誤差を表わしている。

従って、第一次的近似においては、リムの偏心の第一調
波の評価だけで十分であると考えられる。というのはこ
の評価のためには力の変動のより高い調波はほとんど意
味をもたないからである。このような見方は、二つの測
定リム部にも同じようにいえることである。

測定リムシステムの偏心から生じる力の変動、特に半径
方向の力の変動の第一調波の大きさは、タイヤビードか
らタイヤの側面を経てタイヤの接地面において解放され
る各測定リム部の移行跡（Ｗｅｇｅｅｉｎｐｒｉｇｕｎ
ｇ）の平均量であり、それは力の変動の測定、特に半径
方向の力の変動の測定においては誤差成分となる。それ
故、測定リムの走査により得られるピックアップ信号の
処理においては、この信号の第一調波を優先して利用す
るのである。

測定された力の変動は空気タイヤから生じる力の変動と
、測定リムシステムの幾何学的誤差から生じる力の変動
のベクトル和から成るが、空気タイヤに由来する力の変
動、特に半径方向の力の変動のみを含む測定信号が、車
なるベクトルの減算により得られるのは、二つの測定リ
ム部の偏心が一定の位相差を越えない場合だけである。

ひとつの測定リムの場合は、この位相差は６０”を越え
てはならない。測定リムが互いに二つに分れた測定リム
部からなる場合、二つの測定リム部の互いに独立した偏
心の位相差は除去される。さらに、二つの測定リム部は
それらが同じ周期の場合、リムの偏心のピックアップ信
号の各第一調波が同じ位相をもつように設定することが
できる。

測定リムの走査のための走査手段は、機械的に動作する
ことができ、例えば走査ローラの形態に作ることができ
る。しかし、それは光学的走査手段、特に測定リムをリ
ムフランジにおいて走査するレーザ光線走査装置として
作られるのが望ましい。

二つの測定リム部を互いに正しい位相に位置付けるため
には、二つの測定リム部のそれぞれにセンサによって検
知される印を予め取り付けておく。こうすると、リムの
偏心のコースないし過程が、それぞれの測定リム部につ
いてリムに固定された基準標識に位相により対応するこ
とになる。

ここから、二つの測定リム部のそれぞれの各偏心のコー
スの相対的な位相位置が得られるが、これに基・づいて
両方のリムの偏心の位相差に関する情報かえられる。そ
して、二つの測定リム部を相互に回動可能に設置すれば
、測定リム部の幾何学的な誤差によって生ずるピックア
ップ信号の第一調波の位相が互いに一致する。このよう
な設定は、例えば、上下に重なる形で置かれ垂直な軸の
回りを回転する測定リム部の場合、上側のリム部を下側
のリム部に対し適当に回動させるようにして、行なうこ
とができる。

次に、複数の被試験空気タイヤを順次測定する場合、両
方の測定リム部の幾何学的な誤差から生じる信号（ピッ
クアップ信号）と、試験ドラムに接触する被験タイヤの
回転から生じる力の変動の信号を把握するため、まず同
じ位相基準を定める。その位相基準を得るためには、両
方の測定リム部と一緒に回転する走査用の標識を使うこ
とができる。その際、例えば二つの測定リム部の一方に
付けられた標識、特に下側の測定リム部の標識が使用さ
れる。

［実施例］第１図は本発明のタイヤ均一性測定装置の概略図である
。１５は試験ドラムであり、このドラムに対向して被試
験タイヤ（図示省略）が上側測定リム（半）部１３と下
側測定リム（半）部１４の間に挟持され、一定の試験圧
力で回転させられる。測定中、力測定器１１．１２によ
り、力の変動、特に半径方向の力の変動と横方向の力の
変動とが測定され、これに相応する測定信号が増幅器１
０に伝達される。図示の二つに分割された測定リムの代
りに単体の測定リムを用いることもできる。

第１図の装置は、さらに、センサ１．２を備えている。

これは測定リム部１３．１４の偏心が惹起する測定リム
部の幾何学的変動を、半径方向および／または横方向で
測定する。センサ１．２の出力信号は調波回路３．４に
伝達される。ここででは、二つの測定リム部１３．１４
の偏心に起因するセンサからの出力信号（ピックアップ
信号）の調波を形成する。この実施例では、第一調波が
形成される。

調波回路３．４の出力信号は、加算器５に伝達され、こ
こで二つの第一調波の値ないし振幅（）１５１、）１５
２）を加算し、この合計値に記憶器６から供給される重
量係数ａを乗じる。この結果、二つの測定リム部のそれ
ぞれの半径のふれ（ｒａｄｉｕｓｄｅｆｌｅｃＨｏｎ）
ないし変動の代表値が得られる。

正弦波発生器８が記憶器７から提供された等価のタイヤ
剛性を表わす係数ｃ　（Ｒ）を考慮して、加算器５の出
力信号から正弦波形のアナログ信号を形成する。この信
号では、二つの測定リム部の誤差が両方の第一調波の振
幅によって表わされており、またこの信号は測定リム部
１３．１４の回転と同じ周期を有する。

タイヤ剛性を表わす係数ｃ　（Ｒ）は乗算器７°におい
て加算器５の出力信号に乗じることも可能である。また
、正弦波発生器８の正弦波信号に係数ｃ　（Ｒ）を乗じ
ることも可能である。

測定中にドラム軸で測定され測定信号増幅器から供給さ
れる半径方向または横方向の力の変動に対する出力信号
ＫＳｍと、正弦波発生器８から提供される修正信号にＳ
ｋとが減算器９に伝達される。

そこでは修正信号にＳｋを測定信号ＫＳｍから差し引き
、その差が公知の評価回路１３に入力され、る。

この回路はこの差信号を従来の方法でさらに処理し、被
試験タイヤの品質についての適切なデータを作成する。

測定リム部の幾何学的狂いないし誤差の走査を目的とす
るセンサ１．２は、光学的センサ、特にレーザセンサと
して形成されている。それらは二つの測定リム部１３．
１４をリムフランジにおいて走査する。

第２図第３図により第１図に示す装置の動作をさらに詳
しく説明する。大抵の場合、二つの測定リム部１３．１
４の偏心から生じるピックアップ信号の第一調波は異な
った振幅をもっている。これら二つの振幅の合成値は、
各リム部のふれの全効果をもっともよく表わすことにな
る。この二つの第一調波の振幅の和に重量係数ａを乗じ
る。第２図に示すように、係数ａはｑの関数である。こ
の場合ｑは、二つの測定リム部１３．１４の誤差の二つ
のピックアップ信号の第一調波のうちの小さい方の振幅
と大きい方の振幅の比である。これらの振幅は二つの測
定リム部１３，１４の二つの各ふれを表わしている。測
定リム部１４のふれは測定リム部１３のそれよりも大き
いと仮定している。

また、測定リム部１４の偏心によるピックアップ信号の
第一調波の振幅）１ｓ２は（第３（Ｂ）図に示す）、測
定リム部１３の偏心によるピックアップ信号の第一調波
の振幅Ｈ５Ｉ　　（第３（Ａ）図に示す）よりも大きい
。

二つの測定リム部１３．１４の幾何学的誤差のピックア
ップ信号を与えるセンサ１．２の二つの測定信号から、
それぞれの第一調波（第３図）が調波回路３．４におい
て形成される。ここから各測定リム部１３．１４の各ふ
れを表わす二つの振幅Ｈ５ＩとＨ５２が形成される。こ
れらはそれぞれ調波回路３．４の中で行なわれ、そして
この調波回路３．４からそれぞれ対応する出力信号が出
力される。この場合、第３図の曲線図（Ａ）、（Ｂ）か
ら分るように振幅Ｈ５２はＨ５Ｉよりも大きい。

これら二つの振幅信号から、加算回路５で合計値（Ｈ５
Ｉ◆Ｈ５２）が作成される。さらに、加算回路５は重量
係数ａを乗するために、適当な値が記憶されている記憶
回路６に接続されている。上述したようにａ＝ｆ　（ｑ
）であり、ｑ　＝　Ｈ５Ｉ／Ｈ５２である。）ＩＳｌが
Ｈ５２よりも大きい場合は、この比は逆、すなわち、Ｈ
５２／Ｈ５Ｉである。Ｈ５２−Ｈ５Ｉの場合はｑ＝１で
ある。この場合ａ　＝　１　／　２である。ａとｑの関
数関係は、実験に基づく特性曲線（第２図）によって、
またはある関数に基づいて描かれる。

加算回路５は測定リム部１３．１４の二つのふれの合計
値を表わす値の出力信号ａｘ（Ｈ５Ｉ◆Ｈ５２）を出力
する。この実施例では、各測定リム部１３．１４の幾何
学的誤差のピックアップ信号の二つの第一調波が互いに
同じ位相を有するものと仮定されている。

第３図のグラフ（Ａ）、（Ｂ）において、このピックア
ップ信号の第一調波が発生状態のまま示されている。大
抵の場合、これらの第一調波は位相差Δ’／）＝（ψ２
−９１）をもっている。というのは、測定リム部１３．
１４の偏心またはふれが正確に同じ位相をもつことはほ
とんどないからである。各測定リム部１３．１４のふれ
を表わす一つの信号を加算回路５から得るためには、各
測定リム部１３．１４を互いに回動させることで、測定
リム部の誤差によるピックアップ信号の第一調波が互い
に同位相になるようにすることが有利である。このため
、各測定リム部はそれぞれ標識１６．１７をもち、これ
らがさらに他のセンサ１Ｂ、１９によって走査される。

この方法により、各測定リム部１３．１４のそれぞれの
誤差の経過を探査するとき、各測定リム部１３．１４の
位相基準を得ることができる。確定された位相差Δψに
従って各測定リム部を互いに回動させることにより、調
波回路３．４で形成される第一調波が同位相となる。

このためには、各測定リム部の一方、特に、異なった開
口に適合させるために垂直方向に移動させることができ
る上側の測定リム部１３を、下側の測定リム部１４に対
して適当な角度Δψだけ回動させる。そして、この修正
が終れば各測定リム部１３．１４の間に挟持された被試
験空気タイヤの均一性の決定のための測定を厳密な形で
開始することができる。

測定の際には、各被試験タイヤは一定の圧力で試験ドラ
ム１５に押し付けられ、本実施例では試験ドラム１５の
軸に設けられた力測定器１１．１２を用いて力の変動が
測定される。力測定器１１．１２の力の変動信号は測定
信号増幅器１０へ伝えられる。図示例では被試験タイヤ
の回転の際に生じる半径方向の力の変動が重要である。

測定信号増幅器１０に伝えられた力の変動信号は各測定
リム部１３．１４の偏心による成分を含んでいるので、
これらの成分を測定信号増幅器１０に伝えられた測定信
号から除くことが必要である。

このため、正弦波発生器８においては、測定リム部１３
．１４の各ふれを表わす信号ａ　ｘ　（Ｈ５１＋Ｈ５２
）から修正信号にＳｋが形成される。この正弦波の修正
信号ＫＳｋと、測定信号増幅器１０で増幅された測定信
号にＳｍとが同相となるために、共通の位相基準を使用
する。このためには、センサ１８によって走査される下
側の測定リム部１４にある標識１６が優先的に使用され
る。このようにして、測定信号ＫＳｍと修正信号ＫＳｋ
とが同相であることが保証される。修正信号の作成のた
めにはさらに、既に述べたように等価なタイヤの剛性ｃ
　（Ｒ）が考慮される。

それから、減算器９が測定信号にＳｔａから修正信号Ｋ
Ｓｍを減算する。被試験タイヤの均一性についてのデー
タを得るためには、得られた差信号を分析回路１３でさ
らに処理するだけでよい。

第１図に示された実施例において、測定リム部１３．１
４の回転狂いないし偏心に起因する測定誤差の補正は、
アナログ信号技術によって行なゎれる。しかし、この補
正はまたデジタル的に行なうこともできる。このために
、正弦波発生器８によフて得られた修正信号と、測定信
号増幅器１０によって得られた測定信号をデジタル化す
る。そして、測定信号と修正信号のサンプル値の間で減
算を行なう。その結果が測定信号の修正結果である。こ
れは最終的には分析回路１３で適当に処理される。さら
に、最大値調査と周波数分析を適切な手続に導入するこ
とができる。

第１図のような測定リムが二つに分割された実施例の代
りに、測定リムはコンパクトな形態の一つの部分からな
ることも可能である。いずれにせよ、一方の測定リム部
の他方の測定リム部に対するふれの位相差が６０°以上
にならないような測定リムを使用すべきである。この場
合、加算回路５はベクトル加算器として作られる。ここ
では調波回路３．４から供給される信号がベクトル加算
され、その結果のベクトル和の値が、出力信号として伝
達される。この場合既述の実施例のように、各測定リム
部の二つのふれの大きさの比を表わす係数ａを同じく考
慮することができる。回路５から出力信号として表われ
る値は、既述の実施例の場合のように、修正信号の形成
のために、さらに処理される。

以下本発明の諸態様を要約する。

（１）測定リムに取付けた被試験空気タイヤを試験ドラ
ムの接触面に接触回転させ、被試験タイヤの回転によっ
て生じる力の変動を測定して対応する測定信号を出力し
、この測定信号を分析することによつて、力の変動に対
応しかつタイヤの均一性を表わす値を得る方法において
、測定リムの偏心を測定リムの走査によって検知し、得
られたピックアップ信号から偏心ないし誤差信号を生ぜ
しめ、この信号にタイヤの剛性に応じた値を乗じること
により力の変動の修正信号を得、かくして得られた力の
変動の修正信号を測定信号から適当な位相関係において
減じることを特徴とする空気タイヤ、特に自動車タイヤ
の均一性測定方法。

（２）ピックアップ信号から一つないし複数の調波を作
成すことにより偏心信号を得るようにした（１）項の方
法。

（３）ピックアップ信号から第１調波を作成するように
した（２）項の方法。

（４）各調波の総和（振幅）の値にタイヤの剛性に応じ
た値を乗じる（１）項〜（４）項の方法。

（５）各測定リムにつき、それぞれ偏心信号を形成し、
それからえた一つの偏心信号にタイヤの剛性に応じた値
を乗じるようにした（１）項〜（４）項の方法。

（６）測定リムが二つに分れた測定リム部からなり、こ
れら二つの測定リム部を、それらを−緒に回転させたと
き、ピックアップ信号の一つないし複数の調波が同位相
となるように位置付けるようにした（１）項〜（５）項
の方法。

（７）被試験空気タイヤを回転させる際に発生する力の
変動から生じる測定信号と偏心信号を検出するため、同
一の位相基準を決めるようにした（１）項〜（６）項の
方法。

（８）位相基準を決めるため、測定リムと共に回転する
標識を走査するようにした（７）項の方法。

（９）接触面上で回転する被試験空気タイヤが取付けら
れる測定リムと；被試験タイヤを試験ドラムに接触回転させたとき生じる
力の変動を測定して対応する測定信号を発生させる測定
手段と；タイヤの均一性を反映するデータを得るために測定手段
から提供される測定信号を分析する分析手段とからなり
、測定リム（１３，１４）を走査し、この測定リムの誤差
に対応するピックアップ信号を発生する走査器（１，２
）と；走査器（１，２）に接続され、ピックアップ信号から測
定リム（１３，１４）の偏心を表わす誤差信号を発生し
、タイヤの剛性に応じた値を誤差信号に乗じることによ
り、力の変動の修正信号を得る信号処理回路（３〜８）
と：測定装置（１０，１１，１２）と信号処理回路（３〜８
）に接続され、測定信号から修正信号を減じる減算回路
（９）と；を併せ備えてなることを特徴とする空気タイヤの均一性
測定装置。

（１０）信号処理回路が、ピックアップ信号から一つな
いし複数の調波を作成するための調波回路（３，４）と
、各調波の総和（振幅）から導かれる値を出力する回路（
５，６）と、この値にタイヤの剛性に応じた値を乗じる乗算回路（）
゛　）と、測定リム（１３，１４）の周期で回転し、力の変動の修
正信号を提供する正弦波発生器（８）とからなる（９）
項の装置。

（１１）調波回路（３，４）が第一調波を発生する（１
０）項の装置。

（１２）二つの測定リム部の偏心に起因する調波と、タ
イヤの不均一性から生ずる力の変動の掌握のために、同
一の位相基準を確定するようにした（９）項〜（１１）
項の装置。

（１３）位相基準を得るために両方の測定リム部と共に
回転する走査される標識（１６，１７）を備えた（１２
）項の装置。

（１４）測定手段（ｔｏ、１１．１２）の測定信号が被
試験タイヤの半径方向の力の変動を表わす（９）項〜（
１３）項の装置。

（１５）正弦波形の修正信号の振幅を測定するために、
両方の測定リム部（１３，１４）の偏心に起因するピッ
クアップ信号の二つの第一調波の和に、二つの振幅の大
きい方と小さい方の比の関数である係数ａを掛は合わせ
るようにした（９）項〜（１４）項の装置。

（１６）二つの測定リム部（１３，１４）に、二つの測
定リム部（１３，１４）の偏心のそれぞれの調波を分析
し、または／および二つの測定リム部（１３，１４）の
角位置を設定するために、互いに走査が可能な標識を設
けた（９）項〜（１５）項の装置。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、空気タイヤの均一性を測
定装置のリムに起因する誤差の影響を排除して正確かつ
迅速に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の構成図、第２図は修正信号を得るために使用される関数のグラフ
、第３図（Ａ）（Ｂ）は二つの測定リム部の偏心から生ず
る信号の二つの調波のグラフである。１．２．１８．１９・・・センサ、３．４・・・調波回路、５・・・加算器、６．７・・・
記憶器、　７′　・・・乗算器、８・・・正弦波発生回
路、１０・・・増幅器、１１．１２・・・力測定器、１３．１４・・・測定リム、１５・・・試験ドラム、１６．１７・・・標識。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）測定リムに取付けた被試験空気タイヤを試験ドラ
ムに接触回転させ、被試験タイヤの回転によって生じる
力の変動を測定して対応する測定信号を出力し、この測
定信号を分析することにより、力の変動に対応しかつ被
試験タイヤの均一性を表わす値を得る方法において、測
定リムの偏心を測定リムの走査によって検出し、得られ
たピックアップ信号から誤差信号を生ぜしめ、この信号
にタイヤの剛性に応じた値を乗じることにより力の変動
の修正信号を得、この修正信号を測定信号から適当な位
相関係において減じることを特徴とする空気タイヤの均
一性測定方法。
（２）被試験空気タイヤが取付けられる測定リムと；被試験タイヤを試験ドラムに接触回転させたときに生じ
る力の変動を測定し、対応する測定信号を発生させる測
定手段と；タイヤの均一性を反映するデータを得るために測定手段
から提供される測定信号を分析する分析手段とからなり
；測定リムを走査し、測定リムの偏心に対応するピックア
ップ信号を発生する走査手段と；走査手段に接続され、ピックアップ信号から測定リムの
偏心を表わす信号を発生し、この信号にタイヤの剛性に
応じた値を乗じることにより力の変動の修正信号を得る
信号処理回路と；測定手段と信号処理回路に接続され、測定信号から修正
信号を減じる減算回路と；を併せ備えてなることを特徴とする空気タイヤの均一性
測定装置。