WO2011037212A1

WO2011037212A1 - タイヤ試験装置の空気圧回路、タイヤ試験装置及びタイヤ試験方法

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Publication number: WO2011037212A1
Application number: PCT/JP2010/066608
Authority: WO
Inventors: 徹岡田; 将雄村上; 浩一本家
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2011-03-31
Also published as: CN102510999B; CN102510999A; JP2011069772A; JP5059075B2

Abstract

　本発明は、タイヤに供給される空気の温度を調整することによってタイヤ試験中に生じる空気圧の変動が抑制可能なタイヤ試験装置を提供する。本発明のタイヤ試験装置２の空気圧回路１は、一対のリム６、７間に装着されるタイヤＴに空気を供給する空気供給源１０と、この空気供給源１０からタイヤＴに供給される空気の圧力をタイヤＴを膨らませてリム６、７に装着するためのビード空気圧又はこのビード空気圧より低圧でタイヤ試験時に用いるテスト空気圧に調整する圧力調整弁１３とを備える。また、本発明のタイヤ試験装置２の空気圧回路１は、ビード空気圧でタイヤＴに供給される空気の温度を、外気温度を下回る温度に冷却可能な空気温度調整機構２１を備える。

Description

タイヤ試験装置の空気圧回路、タイヤ試験装置及びタイヤ試験方法

　本発明は、タイヤユニフォーミティマシンなどのタイヤ試験装置に用いられる空気圧回路、この空気圧回路を備えたタイヤ試験装置、及びこの空気圧回路を用いてタイヤの試験を行うタイヤ試験方法に関する。

　従来より、製品として完成したタイヤには、ユニフォーミティ（均一性）などを計測して良否を判定するタイヤ試験（ユニフォーミティ検査）が行われている。例えば乗用車用のタイヤについてユニフォーミティを計測する場合、タイヤ試験は概ね特許文献１に示される試験装置を用いて以下のような手順で行われる。
　特許文献１のタイヤ試験装置は、リム上に着座するタイヤに対して工場空気源から供給された圧縮空気を圧力調整して供給する空気圧回路を備えており、タイヤを膨らませた後でタイヤ試験を行う。この空気圧回路は、途中で分岐した２系統の配管を備えている。一方はタイヤを短時間で膨らますと共にタイヤをリムに装着するビードシート系統の配管であり、他方はタイヤを試験する際に用いられるテスト系統の配管である。ビードシート系統の配管とテスト系統の配管とを切替弁を用いて切り替えることによって、空気圧回路は２系統の配管経路でタイヤを膨らますことができるようになっている。

　このタイヤ試験装置でタイヤ試験を行う場合は、まず検査ラインの上流から流れてきたタイヤが、上下に分割されたリムで挟み込まれる。次に、ビードシート系統の配管を用いて、タイヤが短時間で膨らまされる。このときビードシート系統の配管を用いてタイヤに供給される圧縮空気の空気圧は、タイヤ試験時のテスト圧（テスト空気圧）よりも高圧（例えば、約４００ｋＰａ）であるのが一般的である。タイヤは、圧力上昇時間も含めて前記ビードシート圧に１秒程度にわたり保持される。

　次に、このタイヤ試験装置では、切替弁を用いて、圧縮空気の流路が、ビードシート系統の配管からテスト系統の配管に切り替えられる。このテスト系統の配管の途中には圧力調整弁が設けられており、高圧の圧縮空気をテスト圧（例えば、約２００ｋＰａ）に減圧可能となっている。それゆえ、テスト系統の配管を通じて圧縮空気を供給することにより、タイヤ内の空気圧がテスト圧に調整される。そして、テスト圧に保持されたタイヤにドラムを押し付けて、ドラムに設けた荷重計測器を用いてタイヤに発生する反発力を計測することにより、タイヤのユニフォーミティが計測される。

　なお、上述した圧力調整弁として、特許文献２に示されるようにサーボ式の圧力レギュレータが用いられることもある。

日本国特公平６－９５０５７号公報米国特許第５２９１７７６号明細書

　ところで、タイヤ試験においては、試験中のタイヤ内の空気圧が少しでも変動すると、ユニフォーミティの計測結果が大きく変動することが知られている。それゆえ、不良品を市場に出さないためにも、また間違って良品を不良品と判定しないためにも、タイヤ内の空気圧をテスト圧に一定に保つ事が重要になる。ところが、実際のタイヤ試験においては、テスト中に空気圧が低下したり、まれに上昇したりすることがある。

　このようなタイヤ内の空気圧の変化は、０．５ｋＰａ程度と小さい場合もあれば１ｋＰａ程度と大きい場合もある。しかし、空気圧の変化が０．５ｋＰａ程度と小さい場合であっても、タイヤ内の空気圧の変化はユニフォーミティの計測結果に大きく影響する。タイヤ１回転におけるタイヤの反発力の変化を計測するユニフォーミティ検査では、タイヤ自体が有する反発力の変動特性に、タイヤ内で発生した空気圧の変化に伴う反発力の変化が加わった値で計測されてしまう。それゆえ、同一タイヤにおいても、計測タイミングによって変動特性の重なりの位相関係が変わることにより試験の度に計測結果が異なり、試験装置の繰り返し安定性が確実に判別できなくなる可能性がある。その結果、試験装置・試験ラインとしての品質確保に難を来たすおそれがある。

　しかしながら、特許文献１のタイヤ試験装置に使われるような一般的な圧力調整弁では、上述のような微小な空気圧の変化を調整することは困難である。なぜなら、一般的な圧力調整弁では圧力調整範囲は１０００ｋＰａ程度であり、圧力調整精度は良くても±０．１％、つまり１ｋＰａ程度である。したがって、１ｋＰａ程度の圧力調整精度しか持たない圧力調整弁を用いても、タイヤ試験中に０．５ｋＰａ程度で変動するタイヤ内の空気圧を調整することは不可能である。

　一方、特許文献２にはサーボ式の圧力調整弁が開示されている。このサーボ式の圧力調整弁は、圧力調整精度には優れるものの、応答性が低く、価格も高価である。それゆえ、このサーボ式の圧力調整弁は、緩やかで定常的な空気圧の変動には対応できても、１秒程度しかないタイヤ試験時間内でタイムリーにタイヤ内の空気圧を調整できるほどの応答性は持っていない。また、サーボ式の圧力調整弁のように高価な部材を用いると、タイヤ試験装置の価格が高騰するという問題もある。それゆえ、特許文献２のように、サーボ式の圧力調整弁を用いたタイヤ試験装置でタイヤ試験中に変動するタイヤ内の空気圧を調整することも現実的でない。

　本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、タイヤに供給される空気の温度を調整することにより、タイヤ試験中に生じる空気圧の変動を抑えることができるタイヤ試験装置の空気圧回路を提供することを目的とする。
　また、本発明は、低コストで精度良くユニフォーミティを計測できるタイヤ試験装置及びタイヤ試験方法を提供することを目的とする。

　前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
　すなわち、本発明のタイヤ試験装置の空気圧回路は、一対のリム間に装着されるタイヤに空気を供給する空気供給源を備えるタイヤ試験装置の空気圧回路であって、前記空気供給源から前記タイヤに供給される空気の温度を所定温度に調整可能な空気温度調整機構を備えることを特徴とする。

　この空気温度調整機構は、具体的には以下の空気圧回路に採用することができる。
　前記空気供給源からタイヤに供給される空気の圧力を、前記タイヤを膨らませて前記リム間に装着するためのビード空気圧又は前記ビード空気圧より低圧でタイヤ試験時に用いるテスト空気圧に調整する圧力調整弁を備える空気圧回路にあっては、前記空気温度調整機構は、前記ビード空気圧で前記タイヤに供給される空気の温度を、外気温度を下回る温度に冷却可能に構成されていることを特徴とする。

　本発明者の研究により、タイヤ試験中に圧力が低下する原因の１つとしてタイヤ内の空気温度の低下が影響していることを明らかにした。
　常温の圧縮空気がビード空気圧でタイヤに流入する際、もともとタイヤ内に存在した空気は圧縮されて断熱圧縮により温度上昇し、タイヤ内の空気が高温になる。その後、ビード空気圧からテスト空気圧に移行する際、タイヤ内圧力は急激に下がり、断熱膨張によりタイヤ内空気の温度は低下する。しかし、もともとの温度上昇量が大きいために、タイヤ内の空気の最終温度は、一般に常温であるタイヤやリムの温度よりも高くなる。その結果、タイヤ試験中にタイヤ内の空気の熱がタイヤやリムに伝熱して、タイヤ内部の空気温度が低下する。

　例えば、タイヤや配管に２００ｋＰａの圧縮空気が０．０５ｍ^３封じ込められている場合、計測時間１秒の間にその空気温度が２５℃から２４℃に１℃下がると仮定する。
　ここで、体積変化はほとんどないものと考えると、ボイル・シャルルの法則（圧力と体積の積を絶対温度で割った値は一定）より、圧力は、２００ｋＰａ×１Ｋ／２９７Ｋ＝０．７ｋＰａ低下する。また、テスト空気圧に移行した際のタイヤ内の空気温度が、リムやタイヤ温度（外気温度）よりも高ければ高いほど、計測時間中の温度変化量が増加して、圧力の変化量が増加する。

　よって、最初のビードシート系統の高圧の空気を予め冷却しておくことにより、ビード空気圧時の温度と外気温度との差が、テスト空気圧移行時の温度の低下量に近くなれば、テスト空気圧の空気温度を外気温度付近にすることができる。
　これにより、計測時間中のタイヤ内の空気の温度変化がなくなり、タイヤ試験中に生じる空気圧の変動が抑制可能となる。

　また、前記空気温度調整機構は、前記空気供給源からの空気を貯蔵可能なタンクと、前記タンク内の空気を冷却する熱交換器と、を有するよう構成されていてもよい。
　このようにタンクと熱交換器とが設けられることにより、大量の空気をタンク内にためておき、熱交換器によってタンク内の空気を予め冷却しておくことができる。つまり、大量の冷却空気を瞬間的に高圧でタイヤに送り込んで急激にタイヤを膨らませることができ、タイヤとリムのフィッティング特性（密着性）を高めることが可能となる。

　なお、前記空気温度調整機構は、前記空気供給源からの空気を前記ビード空気圧より高圧の状態で貯蔵可能なタンクと、前記ビード空気圧でタイヤに供給する前に前記タンク内の空気を外部に排気して断熱膨張させる排気手段と、を有するよう構成されていてもよい。
　このようにタンクと排気手段が設けられることにより、タンク内でビード空気圧より高圧な空気を容易に保持しながら、タイヤに空気を供給する前に、その空気を排気手段で排気して圧力をビード空気圧まで低下させることができる。これにより、断熱膨張の原理でタンク内の空気全体の温度を一気に冷却することができ、熱交換器などの特別な機構を用いることなく、簡便な構造で大量の冷却された空気を得ることができる。

　さらにまた、上述の空気圧回路を備えたタイヤ試験装置によれば、タイヤに供給される空気の温度を調整することによって、タイヤ試験中に生じる空気圧の変動が抑制可能であり、タイヤのユニフォーミティを精度良く計測できる。

　本発明のタイヤ試験方法は、一対のリム間に装着されたタイヤに空気を供給した状態で前記タイヤの特性を計測するタイヤ試験方法であって、前記タイヤに供給される空気の温度を、所定温度に調整することを特徴とする。

　また、本発明のタイヤ試験方法は、ビード空気圧に調整された空気をタイヤに供給することで前記タイヤを膨らませて一対のリム間に装着する工程と、前記リム間に装着された前記タイヤに前記ビード空気圧より低圧なテスト空気圧に調整された空気を供給した状態で前記タイヤの特性を計測する工程と、を有するタイヤ試験方法であって、前記ビード空気圧でタイヤに供給される空気の温度を、外気温度を下回る温度に冷却することを特徴とするものであってもよい。

　このように、空気供給源からタイヤに供給される空気の温度を、所定温度又は外気温度を下回る温度に調整すれば、圧力調整弁で調整できないような空気圧の変動も抑制することができ、タイヤのユニフォーミティを精度良く計測できる。

　本発明のタイヤ試験装置の空気圧回路によれば、タイヤに供給される空気の温度を調整することで、タイヤ試験中に生じる空気圧の変動を抑えることができる。また、本発明のタイヤ試験装置及びタイヤ試験方法によれば、タイヤ試験中に生じる空気圧の変動を抑制して、タイヤを精度良く試験できる。

本発明のタイヤ試験装置の正面図である。本発明のタイヤ試験装置における空気圧回路の基本構成を示す図である。第１実施形態の空気圧回路を示す図である。第２実施形態の空気圧回路を示す図である。

［第１実施形態］
　第１実施形態の空気圧回路１及びこの空気圧回路１が設けられたタイヤ試験装置２を、図面に基づき説明する。
　本発明のタイヤ試験装置２は、製品として完成したタイヤＴに対してユニフォーミティ試験などの製品検査を行うものである。本実施形態ではタイヤ試験装置２としてユニフォーミティマシンが用いられている。このようなタイヤ試験装置２は、例えば図１に示されるような構成を有する。

　図１に模式的に示されるように、タイヤ試験装置２は、床面にやぐら状に設けられたフレーム３と、このフレーム３に取り付けられた上下１組のタイヤ軸４、５と、これらのタイヤ軸４、５に設けられてタイヤＴを固定するリム６、７と、を備えている。これらのタイヤ軸４、５は、上下軸回りに回転自在に配備されている。さらに、リム６、７で固定されたタイヤＴの側方には、外周面に模擬路面が形成されたドラム（図示略）が設けられている。このドラムは、上下軸回りに駆動回転できるようになっており、また水平に移動してタイヤＴに模擬路面を接触できるよう構成されている。

　以降の説明において、図１の紙面の上下をタイヤ試験装置２の上下とする。
　タイヤ試験装置２のタイヤ軸４、５は、フレーム３の上側に設けられる上タイヤ軸４と、この上タイヤ軸４と同軸に配備されると共に下方に距離をあけて昇降自在に設けられる下タイヤ軸５と、を有する。上タイヤ軸４の下端には上リム６が設けられ、また下タイヤ軸５の上端には下リム７が設けられている。タイヤ試験装置２は、上下タイヤ軸４、５を互いに接近させることによって、上下リム６、７間にタイヤＴを挟み込んで固定できるように構成されている。

　タイヤ軸４、５又はドラムには、走行中のタイヤＴに発生する力を計測する荷重計測器などが設けられており、タイヤＴのユニフォーミティを計測できるようになっている。
　ところで、上述のようなタイヤ試験を行う際には、タイヤＴの空気圧を所定の空気圧に調整しておく必要がある。そこで、タイヤ試験装置２には、タイヤＴ内に圧縮空気を供給したりタイヤＴから圧縮空気を排出したりすることによってタイヤＴ内の空気圧を調整する空気圧回路１が配備されている。

　図１に示されるように、空気圧回路１は、空気供給源１０からタイヤＴ内へ至る配管を備えており、上タイヤ軸４の内部を上下に貫通するように設けられた空気流路８の下側に開口した空気供給口９でタイヤＴ内に連通している。空気圧回路１は、空気流路８及び空気供給口９を通じて、圧縮空気をタイヤＴ内に流通できるようになっている。
　図２に示されるように、空気圧回路１は、基本的に、空気供給源１０で発生した圧縮空気を所定の空気圧に調整してタイヤＴに供給するよう構成されている。空気圧回路１は、タイヤＴに至る経路を２系統備えている。一方は、タイヤＴを短時間で膨らましてタイヤＴのビードをリム６、７に押し付けるビードシート系統１１であり、他方は、タイヤＴを試験する際に用いられるテスト系統１２である。

　なお、以下の説明において、図２中、空気供給源１０側を空気圧回路１の上流側、またタイヤＴ側を空気圧回路１の下流側とする。この上流側及び下流側は、タイヤＴ内に圧縮空気を供給する際の圧縮空気の流れ（図中の矢印の方向）における上流側及び下流側と一致する。
　ビードシート系統１１を介して流通される圧縮空気は、４００ｋＰａ程度の空気圧（ビード空気圧）に調整される。また、テスト系統１２を介して流通される圧縮空気は、ビードシート系統１１より低い２００ｋＰａ程度の空気圧（テスト空気圧）に調整されている。これらのビードシート系統１１とテスト系統１２とは、空気供給源１０からタイヤＴに至る途中で分岐し、それぞれの空気圧に調整された後、再び１つの配管に合流するようになっている。

　次に、テスト系統１２とビードシート系統１１とについて詳しく説明する。
　テスト系統１２の配管経路は、上流側から下流側に向かって順番に、空気供給源１０、圧力調整弁１３、給排弁１４、切替弁１５、遮断弁１６、圧力検知部１７を備えている。また、ビードシート系統１１の配管系路は、空気供給源１０の下流側でテスト系統１２の配管から分岐し、ビード圧調整弁２２でビード空気圧に調整された後、切替弁１５でテスト系統１２と同じ配管に合流するようになっている。

　空気供給源１０は、コンプレッサ（図示略）などで加圧された工場エアの供給源であり、ビードシート系統１１を通じてタイヤＴを膨らませる際の空気圧（ビード空気圧）と同等か又はそれより高圧の圧縮空気を発生させている。空気供給源１０の下流側には、空気供給源１０から流入するダストなどを捕集するエアフィルタ１８が設けられている。また、エアフィルタ１８の下流側には、空気供給源１０で発生する圧縮空気の圧力をチェックする圧力計１９が設けられている。そして、テスト系統１２においては、この圧力計１９の下流に圧力調整弁１３が配備されている。

　圧力調整弁（テスト圧調整弁）１３は、空気供給源１０から送られてきた圧縮空気を所定の圧力に調整する圧力レギュレータであり、空気供給源１０の下流側で分岐したテスト系統１２の配管に設けられている。また、ビードシート系統１１の配管には、テスト圧調整弁１３と同様の構成を有するビード圧調整弁２２が設けられている。
　空気供給源１０で発生した高圧の圧縮空気は、ビード圧調整弁２２によってビード空気圧（例えば４００ｋＰａ）に減圧され、テスト圧調整弁１３によってテスト空気圧（例えば２００ｋＰａ）に減圧されている。

　切替弁１５は、圧縮空気の流路をテスト系統１２側とビードシート系統１１側とで切り替えることによって、タイヤＴ内の空気圧を、ビード空気圧とテスト空気圧との間で切り替える。
　本実施形態の切替弁１５がオン状態のときには、ビードシート系統１１の配管からタイヤＴ内にビード空気圧に圧力調整された圧縮空気が供給できる。切替弁１５が作動していない（オフ状態の）ときには、テスト系統１２の配管からテスト空気圧に圧力調整された圧縮空気がタイヤＴ内に供給できる。

　遮断弁１６は、切替弁１５の下流側に設けられた方向制御弁である。遮断弁１６を切り替えることによって、圧縮空気の流路を遮断して、遮断弁１６の下流側のタイヤＴ内へ至る配管内に圧縮空気を封じ込めることができる。
　給排弁１４は、テスト圧調整弁１３の下流側に設けられた方向制御弁である。給排弁１４の切替により、タイヤＴへの給気とタイヤＴからの排気（大気への放出）とが制御される。

　圧力検知部１７としては、給排弁１４の下流側に設けられた空気圧センサが配備されている。
　ところで、このようにテスト圧調整弁１３でタイヤＴ内に作用させる空気圧をテスト空気圧に圧力調整しても、タイヤ試験中にタイヤＴ内の空気圧が微小に変化してしまうことがある。このような空気圧の変化は０．５ｋＰａ～１ｋＰａと微小であり、圧力調整精度が±０．１％（例えば、１０００ｋＰａを定格とする圧力レギュレータの場合であれば１ｋＰａ程度）しかないテスト圧調整弁１３によっては、調整が困難である。

　そこで、本発明のタイヤ試験装置２においては、タイヤ試験中に生じる空気圧の変動を抑えるために、空気供給源１０からタイヤＴに供給される空気の温度を所定温度に調整可能な空気温度調整機構２１が設けられている。詳しくは、空気温度調整機構２１は、ビード空気圧でタイヤＴに供給される空気の温度を、外気温度を下回る温度へと冷却可能である。

　次に、第１実施形態の空気圧回路１に設けられる空気温度調整機構２１を詳しく説明する。
　図３に示されるように、第１実施形態における空気温度調整機構２１は、空気供給源１０及び圧力計１９の下流側、且つビードシート系統１１とテスト系統１２との分岐点の上流側の配管に設けられている。この空気温度調整機構２１は、空気供給源１０の下流側に配置されたタンク２３と、このタンク２３内に設けられた熱交換器３０と、を有する。熱交換器３０は、冷媒をチューブに通して熱交換する等の構成を有する。具体的には、熱交換器３０として、ボルテックスチューブなどが利用できる。タイヤＴに供給される空気は、空気温度調整機構２１によって予め冷却されることが好ましい。

　次に、ビード空気圧でタイヤＴに供給される空気の温度を外気温度を下回る温度にすることにより、タイヤ試験中にタイヤＴ内の空気圧が変化することを抑制できる点について、詳しく説明する。
　空気を供給して膨らませる前（つまり、リム６、７に装着する前）のタイヤＴと、配管内の空気の圧力をＰ１（大気圧）、空気温度をＴ１（常温）とし、空気供給源１０から供給される空気圧力をＰａ（ビード空気圧）、空気温度をＴａとする。

　この場合において、ビードシート系統１１でタイヤＴ内の圧力がビード空気圧Ｐａまで上昇した時の、タイヤＴ内の空気温度Ｔ２を算出する。
　タイヤＴ内の空気の質量をｍとし、空気の膨張時に外部から出入りする熱を０として断熱過程を考えると、エネルギの釣合は式（１）で表される。

　式（１）において、ｍ１は膨張前の空気質量、ｍ２は膨張後の空気質量、ｕ１は膨張前の比エネルギ、ｕ２は膨張後の比エネルギである。（ｍ２－ｍ１）は流入する空気質量、ｈは流入する空気の比エンタルピを示す。

　ここで、タイヤＴ内の比エネルギをｕ＝ＣｖＴ、タイヤＴ内に流入する空気の比エンタルピをｈ＝ＣｐＴ（Ｃｖ：定積比熱定数、Ｃｐ：定圧比熱定数）とすると、式（１）は、式（２）のように表される。

　状態方程式（ｍ＝ＰＶ／（ＲＴ）、Ｒ：気体定数、Ｖ：体積）及び比熱比γ（＝Ｃｐ／Ｃｖ）を用いると、式（２）から、式（３）が得られる。

　なお、式（３）において、タイヤＴ内で膨張後の空気圧力Ｐ２は、空気供給源１０から供給される空気圧力Ｐａと同圧になるため、Ｐ２＝Ｐａである。
　式（３）をＴ２について整理すると、式（４）が得られる。

　ここで、空気供給源１０から供給される空気圧力を４００ｋＰａ（ゲージ圧）、空気温度を常温の２０℃（外気温度）とする。また、膨らませる前のタイヤＴ内の空気を大気圧、２０℃（外気温度）とする。
　また、Ｐ１＝１００ｋＰａ（絶対圧）、Ｔ１＝２９３Ｋ（絶対温度）、Ｐａ＝Ｐ２＝５００ｋＰａ（絶対圧）、Ｔａ＝２９３Ｋ（絶対温度）、γ＝１．４とすると、式（４）から、ビードシート時のタイヤＴ内温度Ｔ２は、１０７℃まで上昇することになる。

　次に、タイヤＴ内がビード空気圧からテスト空気圧に移行する時は、タイヤＴから急激に空気が抜けるため、断熱膨張により温度は低下する。
　ビード空気圧時のタイヤＴ内の空気の圧力及び温度をＰ１、Ｔ１、テスト空気圧時のタイヤＴ内の空気の圧力及び温度をＰ２、Ｔ２とすると、断熱膨張前後の圧力と温度の関係は、比熱比γを用いて式（５）で表される。

　ビード空気圧Ｐ１を５００ｋＰａ（絶対圧）、テスト空気圧Ｐ２を３００ｋＰａ（絶対圧）とすると、テスト空気圧での絶対温度Ｔ２は、Ｔ１の８６％となる。よって、ビード空気圧時のタイヤＴ内の空気温度が１０７℃（３８０Ｋ）であれば、テスト空気圧になった時にタイヤＴ内の空気温度は５５℃となる。
　このテスト空気圧時のタイヤＴ内の空気温度５５℃は、外気温度２０℃よりもかなり高い。そのため、タイヤ試験中にタイヤＴ内の空気からタイヤＴのゴムや金属製のリム６、７への伝熱が起こり、タイヤＴ内の空気温度が低下する。タイヤＴ内の空気とタイヤＴ及びリム６、７との間の温度差が大きいほど伝熱量が大きくなり、熱容量の小さいタイヤＴ内の空気温度はどんどん低下するのに応じてタイヤＴ内の圧力が低下していく。

　実際には、ビード空気圧時（タイヤＴのビード部をリム６、７に装着させるビードシート時）にも伝熱により熱が逃げていく。このため、ビードシート時のタイヤＴ内の空気温度は１０７℃までは上がらず、９０℃程度になることが、実験により確認されている。この場合でも、テスト空気圧時のタイヤＴ内の空気温度は４０℃程度となる。
　そこで、本発明のタイヤ試験装置２においては、空気供給源１０からビード空気圧でタイヤＴに供給される空気として、空気温度調整機構２１によって外気温度を下回る温度まで冷却された空気を配管系統に流し込むものとする。

　空気供給源１０からタイヤＴ内にビード空気圧（ゲージ圧で４００ｋＰａ）で流入する空気温度が－２０℃であると、式（４）から、タイヤＴ内の空気温度は６７℃にまで下がる。この後、タイヤＴ内の空気圧力をテスト空気圧の２００ｋＰａ（ゲージ圧）まで下げると、タイヤＴ内の空気温度は２１℃となり、ほぼ外気温度となる。この場合、タイヤ試験時におけるタイヤＴ内の温度変化は僅かであり、圧力変化はほとんど発生しないこととなる。

　実際には、タイヤＴ内の最終温度は、上記の計算以外に伝熱による温度変化にも影響される。冷却された空気の温度設定は、各タイヤ試験装置２について適切な値を実験的に調べておくことが望ましい。また、ビード空気圧からテスト空気圧に移行した際に、タイヤＴ内の空気温度が外気温度から±５℃の範囲に入っていれば温度変化及び圧力変化が緩やかであることが、実験により確認されている。

　上述の空気圧回路１を備えたタイヤ試験装置２では、以下の手順でタイヤ試験が行われる。
　まず、ビードシート系統１１の配管を介して、タイヤＴ内の空気圧をビード空気圧に調整する。次に、空気温度調整機構２１によって外気温度を下回る温度（例えば、－２０℃）まで冷却された空気を供給して、タイヤＴを短時間で膨張させ、タイヤＴのビード部をリム６、７に強固に装着する。

　より詳しくは、タイヤＴの装着時には、切替弁１５をオン状態、遮断弁１６をオフ状態とすることで、テスト系統１２の空気流路が閉鎖されると共にビードシート系統１１の空気流路が開通される。これにより、ビードシート系統１１側の経路を介して圧縮空気がタイヤＴに流通され、タイヤＴを膨張させる。
　上述したようにタイヤＴをリム６、７に装着した際には、タイヤＴ内の空気温度が、断熱膨張により、空気温度調整機構２１によって冷却された時の空気温度よりも上昇している（例えば、ビードシート空気圧下で６７℃）。

　次に、給排弁１４をオン状態、遮断弁１６をオフ状態にしたまま切替弁１５をオフ状態とすることにより、圧縮空気の流路がテスト系統１２に切り替えられると共に、タイヤＴ内の空気が空気流路８の外へと排気される。また、テスト系統１２の配管に設けられたテスト圧調整弁１３により、ビード空気圧にされていたタイヤＴ内の圧縮空気が、テスト空気圧へと切り替えらえる。
　このとき、タイヤＴ内の空気は断熱膨張するため、タイヤＴ内の空気温度は、ほぼ外気温度まで下がる（例えば、テスト空気圧下で２１℃）。

　このように、－２０℃程度の冷たい空気を入れたタイヤＴ内の圧力をビード空気圧からテスト空気圧まで降圧することによって、タイヤＴ内の空気温度はほぼ外気温度となり、タイヤ試験（１秒程度）時における温度変化は僅かとなる。その結果、式（５）により、圧力変化はほとんど発生しないこととなる。
　つまり、空気供給源１０からタイヤＴに供給される空気を、外気温度を下回る温度まで冷却する空気温度調整機構２１を設けることにより、圧力レギュレータでは調整することが困難な空気圧の変動を抑制することができる。それゆえ、タイヤ試験中、タイヤＴ内の空気をテスト空気圧に維持することが可能となり、ユニフォーミティを精度良く計測することが可能となる。

［第２実施形態］
　次に、第２実施形態の空気圧回路１及びこれを備えたタイヤ試験装置２について説明する。

　図４に示されるように、第２実施形態の空気圧回路１が第１実施形態と異なる点は、空気温度調整機構２１として排気手段２４を有する点である。排気手段２４は、タンク２３内の空気をビード空気圧でタイヤＴに供給する前に外部に排気して、断熱膨張を生じさせる。
　また、第２実施形態の空気圧回路１において、空気供給源１０は、ビード空気圧よりも高い圧力（例えば８００ｋＰａ程度）の空気を供給可能である。

　空気温度調整機構２１は、圧力計１９の下流側、且つビードシート系統１１とテスト系統１２との分岐点の上流側に配置されたタンク２３を備える。このタンク２３は、遮断弁３２を介してリリーフ弁３３を備えている。また、空気供給源１０からの流路を遮断できるように、タンク２３の上流にも遮断弁３１が設けられている。
　これら遮断弁３１、３２及びリリーフ弁３３によって、排気手段２４が構成されている。

　ここで、第２実施形態の空気温度調整機構２１による空気冷却の態様を説明する。
　ビード空気圧の空気をタイヤＴに供給してタイヤＴを膨らませるまでは、遮断弁３１をオフにしておき、空気供給源１０とタンク２３とが繋がった状態とする。なお、遮断弁３２もまたオフであり、リリーフ弁３３から遮断された状態である。
　この時、タンク２３内には外気温度の８００ｋＰａの高圧空気が入っている。

　ビードシートを行う直前に、まず、遮断弁３１をオンにして、空気圧回路１を空気供給源１０から遮断する。その後、遮断弁３２をオンにしてリリーフ弁３３との流路を繋げて、タンク２３内の圧力を所定のビード空気圧（ゲージ圧で４００ｋＰａ程度）まで急激に低下させる。その後、切替弁１５をオンにして、タイヤＴ内にこのビード空気圧の空気が供給される。

　式（５）から、断熱膨張前の空気圧力Ｐ１を９００ｋＰａ（絶対圧）、空気温度Ｔ１を外気温度（２９３Ｋ）、断熱膨張後の空気圧力Ｐ２を５００ｋＰａ（絶対圧）、γ＝１．４とすると、ビード空気圧での空気温度Ｔ２は、－２５℃にまで下げることができる。
　なお、ビード空気圧はタンク２３に設けたリリーフ弁３３で調整されるため、図４のビード圧調整弁２２は必ずしも必要ではない。この場合、空気供給源１０とタンク２３が繋がっている時に、ビードシート系統１１全体の圧力がビード空気圧となる。よって、リリーフ弁３３によって圧を開放することにより、ビードシート系統１１の配管内全体の空気を冷却することが可能である。

　タンク２３の容量が、タイヤＴの空気容量に対してそれほど大きくない場合、本方式ではビード空気圧が低下する。したがって、タンク２３内の最終圧力が、タンク２３とタイヤＴとの体積比に応じて、目標ビード空気圧よりも高く設定されてもよい。また、空気供給源１０とタンク２３の間に、圧力調整弁（ビード空気圧と、ビード空気圧より高い圧力とを切替可能な弁）を別途設け、ビードシート中は空気供給源１０からビード空気圧で空気を供給することにより、タンク２３内の冷却された空気がタイヤＴへと押し出されるように供給されてもよい。

　なお、第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、第１実施形態と同じであるので、その説明は省略する。
　本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で、各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
　上記実施形態では、タイヤ試験装置２としてユニフォーミティマシンを例に挙げて本発明を説明した。しかし、本発明の空気圧回路１はユニフォーミティ以外の評価を行うタイヤ試験装置にも使用可能である。

　本出願は２００９年９月２８日出願の日本特許出願（特願２００９－２２２４６３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　１　空気圧回路
　２　タイヤ試験装置
　３　フレーム
　４　上タイヤ軸
　５　下タイヤ軸
　６　上リム
　７　下リム
　８　空気流路
　９　空気供給口
　１０　空気供給源
　１１　ビードシート系統
　１２　テスト系統
　１３　圧力調整弁（テスト圧調整弁）
　１４　給排弁
　１５　切替弁
　１６　遮断弁
　１７　圧力検知部
　１８　エアフィルタ
　１９　圧力計
　２１　空気温度調整機構
　２２　ビード圧調整弁
　２３　タンク
　２４　排気手段
　３０　熱交換器
　Ｔ　タイヤ

Claims

　一対のリム間に装着されるタイヤに空気を供給する空気供給源を備えるタイヤ試験装置の空気圧回路であって、
　前記空気供給源から前記タイヤに供給される空気の温度を所定温度に調整可能な空気温度調整機構を備えることを特徴とするタイヤ試験装置の空気圧回路。
　前記空気供給源からタイヤに供給される空気の圧力を、前記タイヤを膨らませて前記リム間に装着するためのビード空気圧又は前記ビード空気圧より低圧でタイヤ試験時に用いるテスト空気圧に調整する圧力調整弁を備え、
　前記空気温度調整機構は、前記ビード空気圧で前記タイヤに供給される空気の温度を、外気温度を下回る温度に冷却可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
　前記空気温度調整機構は、前記空気供給源からの空気を貯蔵可能なタンクと、前記タンク内の空気を冷却する熱交換器と、を有することを特徴とする請求項２に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
　前記空気温度調整機構は、前記空気供給源からの空気を前記ビード空気圧より高圧の状態で貯蔵可能なタンクと、前記ビード空気圧でタイヤに供給する前に前記タンク内の空気を外部に排気して断熱膨張させる排気手段と、を有することを特徴とする請求項２に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の空気圧回路を備えることを特徴とするタイヤ試験装置。
　一対のリム間に装着されたタイヤに空気を供給した状態で前記タイヤの特性を計測するタイヤ試験方法であって、
　前記タイヤに供給される空気の温度を、所定温度に調整することを特徴とするタイヤ試験方法。
　ビード空気圧に調整された空気をタイヤに供給することで前記タイヤを膨らませて一対のリム間に装着する工程と、
　前記リム間に装着された前記タイヤに前記ビード空気圧より低圧なテスト空気圧に調整された空気を供給した状態で前記タイヤの特性を計測する工程と、を有するタイヤ試験方法であって、
　前記ビード空気圧でタイヤに供給される空気の温度を、外気温度を下回る温度に冷却することを特徴とするタイヤ試験方法。