TW202043722A - 輪胎測試裝置 - Google Patents

Abstract

本發明一個實施形態提供一種輪胎測試裝置，係具備：車輛；及裝設於車輛，可在與路面接觸狀態下支撐安裝了測試輪胎之測試輪的測試單元；測試單元具備輸出旋轉驅動測試輪之動力的動力單元，動力單元具備：輸出依車輛行駛速度之轉數的旋轉運動之旋轉輸出單元；及對旋轉運動附加輸出扭矩之附加扭矩單元。

Description

輪胎測試裝置

本發明係關於一種輪胎測試裝置者。

習知有安裝測試輪胎，藉由在汽車測試路線等之實際路面上行駛，可進行測試汽車用輪胎之各種性能的輪胎之道路測試的測試車(以下稱「輪胎道路測試裝置」。)。

記載於日本特開2016-80414號公報(專利文獻1)之輪胎道路測試裝置係在改造巴士之車輛中裝設測試設備者。輪胎之道路測試係使安裝了測試輪胎之測試輪高速旋轉，並且需要將急遽變動之大扭矩(驅動力、制動力)賦予測試輪。以一般電動機進行此種驅動時，需要大電容之電動機。將此種大型電動機設置於車輛內有困難。因而，專利文獻1之輪胎道路測試裝置係使用油壓馬達進行測試輪之驅動及制動地構成。

專利文獻1之輪胎道路測試裝置的車輛內設置有用於對油壓馬達供給油壓之油壓供給裝置。因而，車輛內許多空間被油壓供給裝置佔據，而無法充分確保用於設置測試機器之空間，及作業人員用於在車輛內作業之作業空間。

此外，工作油從油壓系統洩漏時，工作油會污染測試輪胎及路面，可能造成測試精度降低。

本發明是鑑於上述情形者，目的為不使用油壓系統仍可進行輪胎之道路測試。

本發明一個實施形態提供一種輪胎測試裝置，係具備：車輛；及測試單元，其係裝設於車輛，可在與路面接觸狀態下支撐安裝了測試輪胎之測試輪；測試單元具備動力單元，其係輸出旋轉驅動測試輪之動力，動力單元具備：旋轉輸出單元，其係輸出依車輛行駛速度之轉數的旋轉運動；及附加扭矩單元，其係對旋轉運動附加輸出扭矩。

上述輪胎測試裝置亦可構成，旋轉輸出單元具備：從動輪，其係與路面接觸；第一車軸，其係與從動輪連結；及第一傳動機構，其係結合第一車軸與附加扭矩單元之輸入軸。此時，亦可構成旋轉輸出單元具備第一軸承，其係可旋轉地支撐第一車軸。

上述輪胎測試裝置亦可構成，第一傳動機構具備：第一驅動滑輪，其係與第一車軸結合；第一從動滑輪，其係與附加扭矩單元之輸入軸結合；及第一同步皮帶，其係張掛於第一驅動滑輪與第一從動滑輪。

上述輪胎測試裝置亦可構成，附加扭矩單元具備：旋轉框架，其係可旋轉地支撐；第一馬達，其係安裝於旋轉框架；及第一軸桿，其係與旋轉框架同軸地配置，並連結於第一馬達之軸；旋轉框架藉由旋轉輸出單元而旋轉驅動。

上述輪胎測試裝置亦可構成，第一從動滑輪與旋轉框架結合。

上述輪胎測試裝置亦可構成，具備一對第二軸承，其係可旋轉地支撐旋轉框架，旋轉框架係筒狀，且具有：馬達收容部，其係收容第一馬達；及一對軸部，其係配置於馬達收容部之軸方向兩側，且直徑比馬達收容部小；一對軸部藉由一對第二軸承可旋轉地支撐。

上述輪胎測試裝置亦可構成，測試單元具備：車軸單元，其係可旋轉地支撐測試輪；及對準單元，其係可調整測試輪之方向及載荷。

上述輪胎測試裝置亦可構成，對準單元具備載荷調整機構，其係可調整測試輪之載荷，載荷調整機構具備：可上下移動之第一活動框架；直線導軌，其係引導第一活動框架之上下移動；及第一驅動單元，其係上下驅動第一活動框架。

上述輪胎測試裝置亦可構成，測試單元具備基礎框架，其係固定於車輛之框架上，直線導軌具備：軌道，其係安裝於基礎框架及第一活動框架之一方；及滑架(Carriage)，其係安裝於基礎框架及第一活動框架之另一方，並可在軌道上行駛；第一驅動單元具備：運動變換器；及第二馬達，其係驅動運動變換器；運動變換器具備：本體，其係安裝於基礎框架；及活動部，其係可對本體上下移動；活動部中固定有第一活動框架。

上述輪胎測試裝置亦可構成，對準單元具備外傾角調整機構，其係可調整測試輪之外傾角，外傾角調整機構具備：第二活動框架，其係可以與車輛行駛方向平行之E_Φ軸為中心而旋轉；第一樞軸，其係從第二活動框架與E_Φ軸同軸地突出；第三軸承，其係可旋轉地支撐第一樞軸；及Φ驅動單元，其係旋轉驅動第二活動框架。

上述輪胎測試裝置亦可構成，具備曲線導軌，其係引導第二活動框架之旋轉。

上述輪胎測試裝置亦可構成，對準單元具備滑移角調整機構，其係可調整測試輪之滑移角，滑移角調整機構具備：第三活動框架，其係可以與測試輪之旋轉軸的E_λ軸及E_Φ軸分別正交之E_θ軸為中心而旋轉；第二樞軸，其係從第三活動框架與E_θ軸同軸地突出；第四軸承，其係可旋轉地支撐第二樞軸；及θ驅動單元，其係旋轉驅動第三活動框架。

亦可構成車軸單元具備：心軸；第五軸承，其係可旋轉地支撐心軸；及輪轂，其係同軸地安裝於心軸之前端部來安裝測試輪。

上述輪胎測試裝置亦可構成，車軸單元具備制動裝置，其係制動心軸之旋轉。

上述輪胎測試裝置亦可構成具備動力傳達單元，其係將從動力單元所輸出之動力傳達至心軸，動力傳達單元具備滑動式等速接頭，其係其一端連結於心軸。

上述輪胎測試裝置亦可構成，附加扭矩單元具備減速機，其係將第一馬達之輸出減速，第一軸桿經由減速機而連結於第一馬達之軸。

上述輪胎測試裝置亦可構成，第一馬達之轉子的慣性力矩係0.01kg‧m²以下。

上述輪胎測試裝置亦可構成，第一馬達之額定輸出係7kW至37kW。

上述輪胎測試裝置亦可構成，Φ驅動單元具備：第一齒輪，其係與E_Φ軸同軸地配置；第一小齒輪，其係與第一齒輪嚙合；及第三馬達，其係旋轉驅動第一小齒輪。

上述輪胎測試裝置亦可構成，第一齒輪係安裝於第一活動框架及第二活動框架之一方，第三馬達係安裝於第一活動框架及第二活動框架之另一方。

上述輪胎測試裝置亦可構成，曲線導軌具備：圓弧狀之曲線軌道，其係與E_Φ軸同心地配置，並安裝於第一活動框架及第二活動框架之一方；及滑架，其係安裝於第一活動框架及第二活動框架之另一方，並可在曲線軌道上行駛。

上述輪胎測試裝置亦可構成，θ驅動單元具備：第二齒輪，其係與E_θ軸同軸地配置；第二小齒輪，其係與第二齒輪嚙合；及第四馬達，其係旋轉驅動第二小齒輪。

上述輪胎測試裝置亦可構成，第二齒輪安裝於第二活動框架及第三活動框架之一方，第四馬達安裝於第二活動框架及第三活動框架之另一方，第四軸承安裝於第二活動框架。

上述輪胎測試裝置亦可構成，車軸單元具備：機殼，其係安裝有第五軸承；及複數個壓電元件，其係排列於心軸周圍；壓電元件被第五軸承與機殼夾著，並藉由安裝於機殼之螺栓緊固第五軸承。

上述輪胎測試裝置亦可構成，動力傳達單元具備：第二軸桿，其係與動力單元結合；第六軸承，其係可旋轉地支撐第二軸桿；第三軸桿，其係與滑動式等速接頭結合；第七軸承，其係可旋轉地支撐第三軸桿；及扭矩感測器， 其係檢測藉由動力傳達單元所傳達的扭矩；第二軸桿與第三軸桿經由扭矩感測器而連結。

上述之輪胎測試裝置亦可構成，附加扭矩單元具備第二傳動機構，其係結合第一軸桿與動力傳達單元之輸入軸，第二傳動機構具備：第二驅動滑輪，其係與第一軸桿結合；第二從動滑輪，其係與心軸結合；及第二同步皮帶，其係張掛於第二驅動滑輪與第二從動滑輪。

上述之輪胎測試裝置亦可構成，第二同步皮帶具有銅線或碳纖維之心線。

採用本發明一個實施形態，提供一種不使用油壓系統而可驅動測試輪之輪胎道路測試裝置。

1:車輛

2:測試單元

2a:對準單元

10:基礎框架

20:動力單元

21:拾取單元

22:附加扭矩單元

22a:連結筒

24:動力傳達單元

30:載荷調整機構

31:升降框架

32:直線導軌

32a:軌道

32b:滑架

33:減速機

35:Z驅動單元

40:外傾角調整機構

41:Φ旋轉框架

42:曲線導軌

42a:曲線軌道

42b:滑架

44:軸承

45:Φ驅動單元

50:滑移角調整機構

51:θ旋轉框架

52:軸承

55:θ驅動單元

60:車軸單元

61:心軸

62:軸承

63:框架

64:6分力感測器

65:輪轂

66:圓盤剎車

70:控制部

80:量測部

90:介面部

211:拾取輪

212:車軸

213:輪轂

214:軸承

216:第一皮帶傳動機構

216a:驅動滑輪

216b:同步皮帶

216c:從動滑輪

220:機殼

220a:第一車身部

220b:螺栓

220c:第二車身部

220d:軸部

220e:軸部

220f:軸承

221,351,451,551:馬達

221b:定子

221c:凸緣

221d:纜線

221s,451s:軸

222:減速機

223:軸桿

224A,224B,224C:軸承

225:電性連接部

225a:軸部

225b:集電環

225c:電刷

225d:軸承

225e:支撐部

226:旋轉編碼器

228:第二皮帶傳動機構

228a:驅動滑輪

228b:同步皮帶

228c:從動滑輪

241L,241R:軸桿

242L,242R:軸承

244:扭矩感測器

245:滑動式等速接頭

245a:輸入軸

245b:輸出軸

352:運動變換器

352a:本體

352b:桿

411:樞軸

444:支撐軸

452:小齒輪

453:平齒輪

552:小齒輪

553:平齒輪

661:圓盤轉子

662:卡鉗

221a,351a,451a,551a:放大器

T:測試輪胎

W:測試輪

Wr:輪輞

圖1係本發明一個實施形態之輪胎道路測試裝置的右側視圖。

圖2係本發明一個實施形態之輪胎道路測試裝置的後視圖。

圖3係本發明一個實施形態之輪胎道路測試裝置的前部俯視圖。

圖4係測試單元之俯視圖。

圖5係測試單元之前視圖。

圖6係顯示拾取單元及附加扭矩單元之概略構造圖。

圖7係顯示動力傳達單元之概略構造圖。

圖8係顯示對準單元之概略構造圖。

圖9係顯示對準單元之概略構造圖。

圖10係顯示對準單元之概略構造圖。

圖11係圖9之D-D箭頭方向圖。

圖12係控制系統之方塊圖。

以下，參照圖式說明本發明一個實施形態。另外，以下之說明中，在相同或對應之構成上註記相同或對應的符號，並省略重複之說明。此外，各圖中，為了方便說明而權宜上省略構成之一部分或是以剖面顯示。此外，各圖中複數個表示符號共用之事項時，並非此等複數個表示全部註記符號，而就此等複數個表示之一部分適當省略符號之賦予。

以下說明之本發明一個實施形態的輪胎道路測試裝置，係從大型乘坐汽車(以下稱「巴士車輛」。)改造的自走式輪胎測試裝置。輪胎道路測試裝置係藉由使安裝了測試輪胎T之測試輪W(圖1)在接觸地面狀態下於汽車測試路線等的路面上行駛，可對各種狀態之路面進行測試輪胎T之各種性能測試的裝置。

輪胎道路測試裝置係在改造基本車輛之後引擎、後驅動方式(以下稱「RR方式」。)的巴士車輛之車輛1中裝設測試單元2及其附帶裝置者。因為RR方式(或是前引擎、前驅動方式〔以下稱「FF方式」。〕)之巴士車輛不具配置於車輛中央部之驅動軸桿，所以具有測試單元2之配置自由度高的優點。

圖1、圖2及圖3係分別顯示在輪胎道路測試裝置中配置測試單元2之側視圖、後視圖及俯視圖。另外，圖3中省略車輛1之後部的圖示。

以下之說明中，將前後、上下、左右之各方向作為朝向車輛1之行駛方向時(亦即，坐在無圖示之駕駛座時)的各方向加以定義。並將前方定義為X軸正方向，將後方定義為X軸負方向，將左方定義為Y軸正方向，將右方定義為Y軸負方向，將上方定義為Z軸正方向，將下方定義為Z軸負方向。

圖4及圖5分別係測試單元2之俯視圖及前視圖。測試單元2具備：固定於車輛1之框架(無圖示)的基礎框架10；保持於基礎框架10之對準單元2a；被對準單元2a支撐之車軸單元60；及驅動測試輪W之車軸(圖10所示之心軸61)的動力單元20。

另外，動力單元20之一部分(後述之拾取單元21)設置於基礎框架10上，剩餘部分(後述之附加扭矩單元22及動力傳達單元24)設置於對準單元2a之後述的升降框架31上。

車軸單元60(圖5)係可旋轉地支撐測試輪W的單元，且具備與測試輪W一體地旋轉之車軸的心軸61(圖10)。車軸單元60可變更其高度及方向地藉由對準單元2a支撐。

對準單元2a係可調整施加於測試輪W之載荷(測試載荷)及測試輪W之方向(滑移角及外傾角)的單元。

動力單元20係對測試輪W供給動力之單元，其輸出軸連結於心軸61。

如圖4所示，動力單元20具備：拾取單元21、附加扭矩單元22及動力傳達單元24。拾取單元21(旋轉輸出單元)具備接觸路面之拾取輪211(從動輪)，從路面取得依車輛1行駛速度之轉數的旋轉運動並輸出。附加扭矩單元22產生須提供測試輪W之制動力及驅動力(以下稱「制驅動力」。)，將該制驅動 力(亦即，扭矩)附加於從拾取單元21輸出之旋轉運動而輸出。附加扭矩單元22藉由使拾取單元21取得之旋轉運動的相位變化，可將扭矩賦予測試輪W(亦即，在路面與測試輪W之間提供驅動力或制動力)。從附加扭矩單元22輸出之動力經由動力傳達單元24及心軸61傳達至測試輪W。另外，藉由拾取單元21從路面取得之動力經由測試輪W而傳達至路面。亦即，動力單元20與測試輪W及路面一起構成動力循環系統。

圖6係顯示拾取單元21及附加扭矩單元22之概略構造圖。拾取單元21具備：軸承214；藉由軸承214可旋轉地支撐之車軸212；同軸地結合於車軸212之一端部的輪轂213；安裝於輪轂213之拾取輪211；及將車軸212之旋轉傳達至附加扭矩單元22之第一皮帶傳動機構216(第一傳動機構)。

第一皮帶傳動機構216具備：安裝於車軸212之另一端部的驅動滑輪216a；安裝於附加扭矩單元22之後述機殼220的從動滑輪216c；及張掛於驅動滑輪216a與從動滑輪216c之同步皮帶216b。

拾取輪211係與路面接觸之從動輪，於車輛1行駛時藉由路面而驅動，並以與車輛1之行駛速度相同的周速旋轉。拾取輪211之旋轉經由輪轂213、車軸212及第一皮帶傳動機構216而傳達至附加扭矩單元22。

附加扭矩單元22具備：軸承224A及224B；藉由軸承224A及224B可旋轉地支撐之筒狀的機殼220(旋轉框架)；安裝於機殼220之馬達221、減速機222及軸桿223；將軸桿223之旋轉傳達至動力傳達單元24的第二皮帶傳動機構228(第二傳動機構)。馬達221具有可產生須提供測試輪W之扭矩的性能時，亦可不設減速機222，而在馬達221之軸221s上直接連結軸桿223。此外，此時亦可一體地形成馬達221之軸221s與軸桿223。

機殼220具有：概略圓筒狀之第一車身部220a(馬達收容部)及第二車身部220c；及比第一車身部220a細之概略圓筒狀的軸部220d及220e。在第一車身部220a之右端，軸部220d同軸地(亦即，以共有中心線之方式)結合。此外，在第一車身部220a之左端，軸部220e經由第二車身部220c而同軸地結合。右側之軸部220d藉由軸承224A可旋轉地支撐，左側之軸部220e藉由軸承224B可旋轉地支撐。

在左側之軸部220e的前端部安裝有第一皮帶傳動機構216之從動滑輪216c。機殼220藉由拾取單元21而旋轉驅動。亦即，機殼220藉由拾取單元21取得，並藉由第一皮帶傳動機構216傳達之動力，而以與車輛1之行駛速度成正比的轉數旋轉驅動。

在第一車身部220a之中空部收容有馬達221。馬達221亦可與機殼220同軸地(亦即，彼此旋轉軸一致之方式)配置。藉由與機殼220同軸地配置馬達221，附加扭矩單元22之旋轉部的不平衡減輕，可使旋轉部圓滑地(亦即，轉數及扭矩不必要之搖動少)旋轉。馬達221之定子221b藉由複數個螺栓220b而固定於第一車身部220a。馬達221之輸出側的凸緣221c經由連結筒22a與減速機222之外箱(Case)結合。此外，減速機222之外箱固定在形成於第一車身部220a之左端部的凸緣。亦即，馬達221之定子221b及減速機222的外箱分別固定於機殼220。

馬達221之軸221s與減速機222的輸入軸連接。此外，減速機33之輸出軸上連接有同軸地收容於機殼220內之軸桿223。從馬達221輸出之扭矩藉由減速機222放大後傳達至軸桿223。

軸桿223藉由設於機殼220左側之軸部220e的內周之一對軸承220f可旋轉地支撐。此外，軸桿223之前端側從設於機殼220左端之開口部突出於外部，並藉由軸承224C可旋轉地支撐。

軸桿223連接於第二皮帶傳動機構228。第二皮帶傳動機構228具備：安裝於軸桿223之前端部的驅動滑輪228a；安裝於動力傳達單元24(圖7)之後述軸桿241L的從動滑輪228c；及張掛於驅動滑輪228a與從動滑輪228c之同步皮帶228b。附加扭矩單元22之輸出經由第二皮帶傳動機構228而傳達至動力傳達單元24。

附加扭矩單元22具備電性連接安裝於旋轉之機殼220的馬達221與設置於附加扭矩單元22之外部的放大器221a(圖12)之電性連接部225。電性連接部225具備：與機殼220右側之軸部220d結合的概略圓柱狀之軸部225a；可旋轉地支撐軸部225a之軸承225d；同軸地安裝於軸部225a之外周的複數個集電環225b；與各集電環225b之外周面接觸的複數個電刷225c；及支撐電刷225c與軸承225d之支撐部225e。

馬達221之纜線221d通過機殼220之軸部220e的中空部。此外，構成纜線221d之複數條電線通過電性連接部225之軸部225a的中空部，而分別連接於對應之集電環225b。此外，電刷225c經由纜線(無圖示)而連接於放大器221a(圖12)。

此外，附加扭矩單元22具備檢測機殼220之轉數的旋轉編碼器226。旋轉編碼器226之本體安裝於電性連接部225之支撐部225e，軸連接於軸部225a。

採用如以上構成之附加扭矩單元22時，藉由拾取單元21從路面取得之旋轉運動，固定於機殼220之馬達221的定子221b以與車輛1之行駛速度成正比的轉數旋轉驅動，並且旋轉驅動馬達221之軸221s(本實施形態係軸221s之旋轉進一步藉由減速機222而減速)，合成此等2個旋轉者從軸桿223輸出，並藉由該合成之旋轉運動而旋轉驅動測試輪W。

本實施形態中，拾取輪211與測試輪W之外徑相等，第一皮帶傳動機構216之驅動滑輪216a與從動滑輪216c的齒數相等，再者，第二皮帶傳動機構228之驅動滑輪228a與從動滑輪228c的齒數相等。亦即，本實施形態之動力單元20係以在馬達221之驅動停止的狀態下，以等於車輛1之行駛速度的周速來旋轉驅動測試輪W之方式構成。

藉由將附加扭矩單元22插入動力單元20，可將動力源分離成用於控制測試輪W之轉數的動力源(拾取單元21)與用於控制扭矩之動力源(馬達221)。藉此，可促使各動力源低容量化，並且可以更高精度控制施加於測試輪W之轉數及扭矩。此外，本實施形態用於控制轉數之動力源，藉由採用取得車輛1之運動能的一部分作為動力源而再利用之拾取單元21，因為不需要用於控制轉數之原動機，所以可實現用於控制轉數之動力源小型、輕巧及降低成本。

如上述，馬達221係用於產生須提供測試輪W之制驅動力(扭矩)的動力源。對馬達221要求正確重現制驅動時施加於輪胎的急遽扭矩變化，為了實現此一要求，而要求高加速性能。本實施形態係在馬達221中使用轉子之慣性力矩為0.01kg‧m²以下，額定輸出為7kW至37kW之超低慣性高輸出型的AC馬達。藉由使用此種超低慣性高輸出型的AC伺服馬達，可將以超過100Hz之高頻變動的制驅動力提供測試輪W。

圖7係顯示動力傳達單元24之概略構造圖。動力傳達單元24具備：軸桿241L及241R、軸承242L及242R、扭矩感測器244、及滑動式等速接頭245。軸桿241L及241R藉由軸承242L及242R分別可旋轉地支撐，並經由扭矩感測器244而彼此連結。藉由扭矩感測器244檢測藉由動力傳達單元24傳達之扭矩。在軸桿241L之左端部安裝有第二皮帶傳動機構228之從動滑輪228c。軸桿241R在右端部與滑動式等速接頭245之輸入軸245a連接。滑動式等速接頭245之輸出軸245b連接於心軸61(圖10)。

滑動式等速接頭245係構成不依工作角(輸入軸245a與輸出軸245b形成之角度)，旋轉不變動而可圓滑地傳達旋轉。此外，滑動式等速接頭245之長度亦為可變。藉由經由滑動式等速接頭245而連接心軸61，即使藉由對準單元2a變更心軸61之位置及方向，仍可維持對心軸61圓滑傳達動力。

圖8、圖9及圖10分別係顯示對準單元2a之概略構造圖。此外，圖11係圖9之D-D箭頭方向圖。

對準單元2a具備：載荷調整機構30、外傾角調整機構40及滑移角調整機構50。

載荷調整機構30係藉由變更心軸61之高度來調整施加於測試輪W的載荷之機構。載荷調整機構30具備：對基礎框架10可上下移動之升降框架31(第一活動框架)；引導升降框架31上下(Z軸方向)移動之複數個(本實施形態係2對)直線導軌32；及上下驅動升降框架31之Z驅動單元35。

升降框架31從側面觀看(亦即，在Y軸方向觀看)係收容於門形(∩形)之基礎框架10的空洞部。直線導軌32具備：上下延伸之軌道32a；及可在 軌道32a上行駛之1個以上(本實施形態係2個)滑架32b。各直線導軌32之軌道32a安裝於基礎框架10，滑架32b安裝於升降框架31。

Z驅動單元35(第一驅動單元)具備：馬達351；及將馬達351之旋轉運動變換成在Z軸方向之直線運動的運動變換器352。運動變換器352係組合蝸桿齒輪裝置等之減速機與滾珠螺桿等之進給絲槓機構之螺旋起重器，不過亦可使用另外方式之運動變換器。運動變換器352之本體352a固定於基礎框架10，活動部(可上下移動之桿352b)固定於升降框架31。

藉由馬達351驅動運動變換器352時，升降框架31與桿352b一起升降。隨之，支撐於升降框架31之測試輪W經由外傾角調整機構40、滑移角調整機構50及車軸單元60而升降，並將依測試輪W之高度的載荷施加於測試輪W。

外傾角調整機構40係藉由變更心軸61之E_Φ軸(在通過測試輪W中心之前後延伸的軸)的周圍方向，調整測試輪W對路面之傾斜的外傾角之機構。外傾角調整機構40具備：以E_Φ軸為中心可旋轉之Φ旋轉框架41(第二活動框架)；可旋轉地支撐Φ旋轉框架41之一對軸承44；引導Φ旋轉框架41之旋轉的一對曲線導軌42；及旋轉驅動Φ旋轉框架41之左右一對Φ驅動單元45(第二驅動單元)。

如圖8所示，Φ旋轉框架41及升降框架31在Y軸方向觀看皆具有門形(∩形)之形狀。Φ旋轉框架41收容於∩形之升降框架31的空洞部。在Φ旋轉框架41之前面側及背面側的壁部分別設有與E_Φ軸同軸地向外側(亦即，向後述之從E_θ軸遠離的方向)突出之樞軸411。各樞軸411藉由固定於升降框架31之一對軸承44分別可旋轉地支撐。Φ旋轉框架41將樞軸411作為支軸，可以E_Φ軸為中心而旋轉地支撐。另外，亦可構成在Φ旋轉框架41上安裝軸承44，並在升降框架31上安裝樞軸411。

曲線導軌42具備：與E_Φ軸同心地配置之圓弧狀的曲線軌道42a；及可在曲線軌道42a上行駛之1個以上(本實施形態係2個)滑架42b。曲線軌道42a及滑架42b之一方安裝於升降框架31，另一方安裝於Φ旋轉框架41。

如圖11所示，Φ驅動單元45具備：分別安裝於升降框架31之前面側及背面側的壁部之一對平齒輪453；與各平齒輪453嚙合之一對小齒輪452；及旋轉驅動各小齒輪452之一對馬達451。平齒輪453係將E_Φ軸做為中心之形成圓弧狀的(亦即與E_Φ軸同軸的)扇形齒輪。馬達451安裝於Φ旋轉框架41，小齒輪452與馬達451之軸451s結合。

藉由馬達451旋轉驅動小齒輪452時，小齒輪452在平齒輪453之伏仰(Pitch)圓筒上轉動。而後，Φ旋轉框架41對平齒輪453一體結合之升降框架31，與將小齒輪452安裝於軸之馬達451一起在E_Φ軸周圍回轉。隨之，支撐於Φ旋轉框架41之測試輪W經由滑移角調整機構50及車軸單元60而在E_Φ軸的周圍旋轉，外傾角變化。另外，亦可構成在Φ旋轉框架41上安裝平齒輪453，並在升降框架31上安裝馬達451。

滑移角調整機構50係藉由變更心軸61之E_θ軸(在通過測試輪W中心之上下延伸的軸)周圍的方向，調整測試輪W(更具體而言，係垂直於車軸之車輪中心面)對車輛1之行駛方向(X軸方向)的傾斜之滑移角的機構。如圖8所示，滑移角調整機構50具備：以E_θ軸為中心可旋轉之θ旋轉框架51(第三活動框架)；可旋轉地支撐θ旋轉框架51之軸承52；及旋轉驅動θ旋轉框架51之θ驅動單元55。

θ旋轉框架51收容於在Y軸方向觀看為門形(∩形)之Φ旋轉框架41的空洞部。在θ旋轉框架51之上面設有與E_θ軸同軸地突出之樞軸511。樞軸511藉 由固定於Φ旋轉框架41之頂板的軸承52可旋轉地支撐。θ旋轉框架51將樞軸511作為支軸，並以E_θ軸為中心可旋轉地支撐。

θ驅動單元55具備：安裝於θ旋轉框架51之平齒輪553；與平齒輪553嚙合之小齒輪552；及旋轉驅動各小齒輪552之馬達551。平齒輪553同軸地結合於樞軸511。馬達551安裝於Φ旋轉框架41，小齒輪552與馬達551之軸結合。

如圖10所示，車軸單元60安裝於θ旋轉框架51之下端部。車軸單元60具備：安裝於θ旋轉框架51之框架63；安裝於框架63之軸承62；可旋轉地支撐於軸承62之心軸61；檢測施加於心軸61之力的6分力感測器64；抑制心軸61之旋轉的圓盤剎車66(制動裝置)；及同軸地安裝於心軸61之前端部的輪轂65。輪轂65中安裝測試輪W之輪輞Wr(圖1)。

車軸單元60之框架63經由6分力感測器64而安裝於θ旋轉框架51。6分力感測器64由複數個(本實施形態係4個)壓電元件構成。複數個壓電元件等間隔配置於以E_λ軸為中心之圓周上，被車軸單元60之框架63與θ旋轉框架51夾著，並藉由將車軸單元60之框架63安裝於θ旋轉框架51的螺栓緊固，來提供預加載荷。另外，壓電元件中，以均勻地施加預加載荷之方式形成有通過螺栓的孔。

圓盤剎車66具備：同軸地安裝於心軸61之末端部之圓盤轉子661；及安裝於框架63之電動式的卡鉗662。藉由內建於卡鉗662之一對剎車墊從兩面夾著圓盤轉子661，而將制動力作用於心軸61。

對準單元2a係以即使變更外傾角(Φ角)及滑移角(θ角)，測試輪W之位置不致移動的方式，並以E_θ軸、E_Φ軸及E_λ軸之3軸在測試輪W的中心位置之一點交叉的方式構成。

圖12係顯示輪胎道路測試裝置之控制系統的概略構成方塊圖。控制系統具備：控制整個裝置動作之控制部70；進行各種量測之量測部80；及與外部進行輸入輸出之介面部90。

控制部70與附加扭矩單元22之馬達221、載荷調整機構30之馬達351、外傾角調整機構40之馬達451及滑移角調整機構50的馬達551經由各放大器221a、351a、451a及551a而連接。此外，控制部70中連接圓盤剎車66之卡鉗662。

控制部70與各放大器221a、351a、451a及551a藉由光纖可通信地連接，可在控制部70與各放大器221a、351a、451a及551a之間進行高速的反饋控制。藉此，可進行更高精度(在時間軸上高解析度且高準確度)之同步控制。

量測部80中連接有車軸單元60之6分力感測器64、附加扭矩單元22之旋轉編碼器226及動力傳達單元24的扭矩感測器244。量測部80中，在將來自6分力感測器64(複數個壓電元件)之類比信號放大及數位轉換後，依據數位信號計算6分力(X軸、Y軸、Z軸的3個方向之力Fx、Fy、Fz與各軸周圍之力矩Mx、My、Mz)的量測值。此外，量測部80中，在將來自扭矩感測器244之類比信號放大及數位轉換後，依據數位信號計算測試輪W之扭矩量測值。

此外，內建於各馬達221、351、451及551之旋轉編碼器檢測的相位資訊，係經由各放大器221a、351a、451a及551a而輸入控制部70。

介面部90例如具備：用於在與使用者之間進行輸入輸出之使用者介面、用於與LAN(區域網路)等各種網路連接的網路介面、用於與外部機器連接之USB(通用串列匯流排)及GPIB(通用介面匯流排)等各種通信介面的1個以上。此外，使用者介面例如包含各種操作開關、顯示器、LCD(液晶顯示器)等各種顯示裝置、滑鼠及觸控墊等各種指標裝置、觸控螢幕、攝影機、列印機、 掃描器、蜂鳴器、揚聲器、麥克風、記憶卡讀寫機等各種輸入輸出裝置的1個以上。

控制部70以消除測試輪W之扭矩的測量值與目標值之偏差的方式驅動附加扭矩單元22之馬達221。另外，亦可構成依據藉由6分力感測器64檢測出之扭矩My的測量值控制馬達221之驅動。

以上係說明本發明之實施形態。本發明之實施形態並非限定於上述說明者，還可作各種修改。例如，熟悉本技術之業者從本說明書中例示性明示之實施形態等的構成及/或本說明書中之記載適切組合自明之實施形態等的構成之構成亦包含於本申請案之實施形態。

上述實施形態在驅動附加扭矩單元22及對準單元2a之各調整機構(載荷調整機構30、外傾角調整機構40、及滑移角調整機構50)時係使用各個伺服馬達(馬達221、351、451及551)，不過，亦可使用可控制驅動量(旋轉角)之DC伺服馬達或步進馬達等其他種類的電動機。

上述實施形態之同步皮帶228b具有鋼線的心線。同步皮帶228b例如亦可使用具有從碳纖維、芳香族聚醯胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維等之所謂超級纖維所形成的心線者。藉由使用碳心線等重量輕且強度高之心線，可使用輸出比較低之馬達，可使附加扭矩單元22小型化。此外，亦可使用一般汽車用或工業用之定時皮帶作為同步皮帶228b。

上述實施形態係構成可藉由附加扭矩單元22及圓盤剎車66之2個機構對測試輪W提供制動力，不過，亦可構成不設圓盤剎車66，而僅藉由附加扭矩單元22提供制動力。

上述實施形態如圖4所示，動力單元20之附加扭矩單元22及動力傳達單元24係設置於升降框架31上，而構成可與車軸單元60一起上下移動。但是，亦可構成將整個動力單元20設置於基礎框架10上。

上述實施形態之外傾角調整機構40的Φ驅動單元45及滑移角調整機構50的θ驅動單元55係分別使用平齒輪，不過亦可將此等改為例如使用錐齒輪、圓筒蝸輪、平面齒輪等其他種類的齒輪。

上述實施形態之第一皮帶傳動機構216(第一傳動機構)及第二皮帶傳動機構228(第二傳動機構)係分別使用作為柔性媒介節而使用同步皮帶之皮帶傳動機構，不過本發明並非限定於該構成者。就皮帶傳動機構之至少1個，亦可取代同步皮帶而使用平皮帶或V型皮帶。此外，亦可取代皮帶機構，而使用鏈條傳動機構或鋼絲傳動機構等其他種類之柔性傳動機構，或滾珠螺桿機構、齒輪傳動機構或油壓機構等其他種類的動力傳達機構。

上述實施形態之第一皮帶傳動機構216的同步皮帶216b亦使用與第二皮帶傳動機構228之同步皮帶228b相同剛性高者，不過，因為第一皮帶傳動機構216上不致施加大的扭矩，所以亦可使用例如標準大型車輛用之定時皮帶的剛性更低之同步皮帶。

上述實施形態之旋轉輸出單元係使用從路面取得動力之拾取單元21，不過本發明不限定於該構成。例如，亦可使用具備可控制轉數之伺服馬達或變頻調速馬達等電動機、油壓馬達、發動機或其他種類之原動機的裝置作為旋轉輸出單元而構成。此外，亦可設置從車輛1之動力傳達裝置分歧動力之一部分的機構(例如，齒輪機構或皮帶機構等)作為拾取單元21而構成。

21:拾取單元

22:附加扭矩單元

22a:連結筒

211:拾取輪

212:車軸

213:輪轂

214:軸承

216:第一皮帶傳動機構

216a:驅動滑輪

216b:同步皮帶

216c:從動滑輪

220:機殼

220a:第一車身部

220b:螺栓

220c:第二車身部

220d:軸部

220e:軸部

220f:軸承

221:馬達

221b:定子

221c:凸緣

221d:纜線

221s,451s:軸

222:減速機

223:軸桿

224A,224B,224C:軸承

225:電性連接部

225a:軸部

225b:集電環

225c:電刷

225d:軸承

225e:支撐部

226:旋轉編碼器

228:第二皮帶傳動機構

228a:驅動滑輪

228b:同步皮帶

Claims (14)

1. 一種輪胎測試裝置，係具備：

   車輛；及

   測試單元，其係裝設於車輛，可在與路面接觸狀態下支撐安裝了測試輪胎之測試輪；

   前述測試單元具備動力單元，該動力單元係輸出旋轉驅動前述測試輪之動力，

   動力單元具備：

   旋轉輸出單元，其係輸出依前述車輛行駛速度之轉數的旋轉運動；及

   附加扭矩單元，其係對前述旋轉運動附加輸出扭矩。
2. 如請求項1之輪胎測試裝置，其中前述旋轉輸出單元具備：

   從動輪，其係與路面接觸；

   第一車軸，其係與從前述動輪連結；及

   第一傳動機構，其係結合前述第一車軸與前述附加扭矩單元之輸入軸。
3. 如請求項2之輪胎測試裝置，其中前述第一傳動機構具備：

   第一驅動滑輪，其係與前述第一車軸結合；

   第一從動滑輪，其係與前述附加扭矩單元之輸入軸結合；及

   第一同步皮帶，其係張掛於前述第一驅動滑輪與前述第一從動滑輪。
4. 如請求項1~3中任一項之輪胎測試裝置，其中前述附加扭矩單元具備：

   旋轉框架，其係可旋轉地支撐；

   第一馬達，其係安裝於前述旋轉框架；及

   第一軸桿，其係與前述旋轉框架同軸地配置，並連結於前述第一馬達之軸；

   前述旋轉框架藉由前述旋轉輸出單元而旋轉驅動。
5. 如請求項4之輪胎測試裝置，其中具備一對第二軸承，其係可旋轉地支撐前述旋轉框架，

   前述旋轉框架係筒狀，且具有：

   馬達收容部，其係收容前述第一馬達；及

   一對軸部，其係配置於前述馬達收容部之軸方向兩側，且直徑比前述馬達收容部小；

   前述一對軸部藉由前述一對第二軸承可旋轉地支撐。
6. 如請求項1~5中任一項之輪胎測試裝置，其中前述測試單元具備：

   車軸單元，其係可旋轉地支撐前述測試輪；及

   對準單元，其係可調整前述測試輪之方向及載荷。
7. 如請求項6之輪胎測試裝置，其中前述對準單元具備載荷調整機構，其係可調整前述測試輪之載荷，

   前述載荷調整機構具備：

   可上下移動之第一活動框架；

   直線導軌，其係引導前述第一活動框架之上下移動；及

   第一驅動單元，其係上下驅動前述第一活動框架。
8. 如請求項7之輪胎測試裝置，其中前述測試單元具備基礎框架，其係固定於前述車輛之框架上，

   前述直線導軌具備：

   軌道，其係安裝於前述基礎框架及前述第一活動框架之一方；及

   滑架(Carriage)，其係安裝於前述基礎框架及前述第一活動框架之另一方，並可在前述軌道上行駛；

   前述第一驅動單元具備：

   運動變換器；及

   第二馬達，其係驅動前述運動變換器；

   前述運動變換器具備：

   本體，其係安裝於前述基礎框架；及

   活動部，其係可對前述本體上下移動；

   前述活動部中固定有前述第一活動框架。
9. 如請求項6~8中任一項之輪胎測試裝置，其中前述對準單元具備外傾角調整機構，其係可調整測前述試輪之外傾角，

   前述外傾角調整機構具備：

   第二活動框架，其係可以與前述車輛行駛方向平行之E_Φ軸為中心而旋轉；

   第一樞軸，其係從前述第二活動框架與前述E_Φ軸同軸地突出；

   第三軸承，其係可旋轉地支撐前述第一樞軸；及

   Φ驅動單元，其係旋轉驅動前述第二活動框架。
10. 如請求項9之輪胎測試裝置，其中具備曲線導軌，其係引導前述第二活動框架之旋轉。
11. 如請求項9或10之輪胎測試裝置，其中前述對準單元具備滑移角調整機構，其係可調整前述測試輪之滑移角，

    前述滑移角調整機構具備：

    第三活動框架，其係可以與前述測試輪之旋轉軸的E_λ軸及前述E_Φ軸分別正交之E_θ軸為中心而旋轉；

    第二樞軸，其係從前述第三活動框架與前述E_θ軸同軸地突出；

    第四軸承，其係可旋轉地支撐前述第二樞軸；及

    θ驅動單元，其係旋轉驅動前述第三活動框架。
12. 如請求項6~11中任一項之輪胎測試裝置，其中前述車軸單元具備：

    心軸；

    第五軸承，其係可旋轉地支撐前述心軸；及

    輪轂，其係同軸地安裝於前述心軸之前端部來安裝前述測試輪。
13. 如請求項12之輪胎測試裝置，其中前述車軸單元具備制動裝置，其係制動前述心軸之旋轉。
14. 如請求項12或13之輪胎測試裝置，其中具備動力傳達單元，其係將從前述動力單元所輸出之動力傳達至前述心軸，

    前述動力傳達單元具備滑動式等速接頭，其係其一端連結於前述心軸。

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