WO2014162817A1 - タイヤ試験装置の空気圧回路 - Google Patents

Abstract

　タイヤ試験装置の空気圧回路であって、空気供給源からの空気をタイヤまで案内する配管と、目標指令圧を出力する制御部と、圧力比例制御弁部と、定量排気部と、を備える。圧力比例制御弁部は、配管に設けられ、タイヤの内圧が目標指令圧となるように、前記内圧と目標指令圧との差圧に比例した流量の空気を給排気し、差圧が０を含む所定範囲内で給排気を行わない不感帯ｄを持つ。定量排気部は、圧力比例制御弁部とタイヤとの間に設けられて配管内の空気を一定の流量で外部に排気可能とする。

Description

タイヤ試験装置の空気圧回路

　本発明は、例えば、タイヤユニフォーミティマシン等のタイヤ試験装置の空気圧回路に関する。

　従来から特許文献１に開示されるタイヤ試験装置が知られている。このタイヤ試験装置は、リムに取り付けられた状態のタイヤを回転させたときの当該タイヤの均一性（ユニフォーミティー）を測定する。このタイヤ試験装置は、図５に示されるように、前記均一性を測定するときにタイヤ５５０の内圧を調整するテスト系統５２０を有する空気圧回路５１０を備える。この空気圧回路５１０のテスト系統５２０は、空気供給配管５２１と、コントローラ５２３と、圧力レギュレータ（圧力比例制御弁）５２５と、を有する。

　空気供給配管５２１は、コンプレッサ等の空気源５３０とタイヤ５５０とを接続し、空気源５３０からの圧縮空気をタイヤ５５０に案内する。コントローラ５２３は、前記均一性の測定の際に目標とするタイヤ５５０の内圧（目標指令圧）を圧力レギュレータ５２５に出力する。圧力レギュレータ５２５は、空気供給配管５２１に設けられ、タイヤ５５０の内圧が目標指令圧になるように空気供給配管５２１内の空気の流量を調整する。具体的に、圧力レギュレータ５２５は、コントローラ５２３からの目標指令圧とタイヤ５５０の内圧との差圧（以下、単に「差圧」とも称する。）に比例した流量となるように、空気源５３０からの空気をタイヤ５５０に給排気することにより、タイヤ５５０の内圧を目標指令圧に保つ。

　以上のタイヤ試験装置５００は、空気圧回路５１０のテスト系統５２０がタイヤ５５０の内圧を目標指令圧に保った状態で、タイヤ５５０に図略のドラムを押し付けてタイヤ５５０を回転させ、前記ドラムに設けられた図略の荷重計測器等によってタイヤ５５０に発生する反発力を計測することによって、タイヤ５５０の均一性を測定する。

日本国特公平６－９５０５７号公報

　タイヤ５５０の均一性を測定するタイヤ試験では、タイヤ５５０にドラムを押し付けた状態でタイヤ５５０を回転させたときのタイヤ５５０の反発力の変化を測定するものであるため、前記反発力の測定の際にタイヤ５５０の内圧を所定の圧力（目標指令圧）で一定に保つことが重要になる。

　ところが、上述のタイヤ試験装置５００では、タイヤ試験中にタイヤ５５０の内圧が低下又は上昇する場合がある。このような場合、前記内圧の変化が均一性の測定結果に影響するため、タイヤ試験の計測タイミングによって測定結果が異なることとなり、タイヤ試験装置５００における測定精度が低下する。このタイヤ試験中におけるタイヤ５５０の内圧の変動は、以下のようにして生じる。

　圧力レギュレータ５２５は、図６に示されるように、目標指令圧とタイヤ５５０の内圧との差圧が０を含む所定の範囲（不感帯）において給排気を行わないため、タイヤ試験のためにタイヤ５５０の内圧が目標指令圧に調整されると、給排気を停止する。この状態でタイヤ５５０の均一性の測定が行われる。このとき、タイヤ５５０内の空気温度とタイヤ５５０自体やリム等の周囲の温度との間に温度差が生じている場合があり、この場合、タイヤ試験中にタイヤ５５０の空気温度が変化するが、前記差圧が不感帯にあるため圧力レギュレータ５２５が給排気を行わず、これにより、前記空気温度の変化に伴ってタイヤ５５０の内圧が変化する。

　また、このタイヤ５５０内の空気温度の変化によって前記差圧が不感帯を通過してタイヤ５５０の内圧が安定するのを待って均一性の測定を行うことも考えられるが、均一性の測定に時間がかかり、検査効率が低下する。

　そこで、本発明は、上記問題に鑑み、タイヤの内圧を短時間で且つ精度よく調整す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。

　上記課題を解消すべく、本発明は、タイヤの均一性を測定するタイヤ試験装置の空気圧回路であって、空気供給源からの空気を前記タイヤまで案内する配管と、所定の空気圧の値である目標指令圧を出力する制御部と、前記配管に設けられ、前記タイヤの内圧が前記目標指令圧となるように、前記内圧と前記目標指令圧との差圧に比例した流量の空気を給排気し、前記差圧が０を含む所定範囲内で給排気を行わない不感帯を持つ圧力比例制御弁部と、前記配管における前記圧力比例制御弁部と前記タイヤとの間に設けられ、前記配管内の空気を一定の流量で外部に排気可能な定量排気部と、を備える。

　かかる構成によれば、定量排気部から配管内の空気を一定の流量で外部に排気することで、配管系全体における前記差圧に基づく給排気の特性曲線（以下、単に「特性曲線」とも称する。）を前記一定の流量分だけ排気側にシフトさせることができ（図２Ａ参照）、これにより、当該特性曲線に含まれる不感帯も前記排気側にシフトされ、タイヤの内圧を短時間で且つ精度よく調整することができる。具体的には、以下の通りである。

　不感帯を排気側にシフトさせることで、圧力比例制御弁が給排気を行わない不感帯においても定量排気部からの排気によりタイヤ内圧が減少し続け、目標指令圧とタイヤの内圧との差圧（以下、単に「差圧」とも称する。）が、図２Ａに示される特性曲線における不感帯よりもマイナス側となると圧力比例制御弁部の給気動作が開始され、所定値（Ａ点）で維持される。これにより、不感帯により差圧が維持される従来の空気回路に比べ、タイヤの内圧を短時間で且つ精度よく調整することが可能になる。

　本発明に係るタイヤ試験装置の空気圧回路においては、前記定量排気部は、前記均一性の測定時に前記タイヤ内の空気温度が上昇するときにおいても前記不感帯が排気側に位置するような流量で外部に空気を排気することが好ましい。

　不感帯を含む特性曲線は、タイヤ内の空気温度の上昇によって給気側にシフトする（図２Ｂ参照）。このため、この特性曲線が給気側にシフトした状態で不感帯が排気側に位置するように定量排気部から排気される空気の流量が設定されることで、タイヤの内圧を、より確実に、短時間で且つ精度よく調整することができる。

　この場合、例えば具体的には、前記定量排気部が外部に排気する空気の質量流量Ｑ（ｋｇ／ｓ）は、以下の（１）式で表される値よりも大きいことにより、特性曲線における不感帯が確実に排気側になる。

　Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γ ・・・・・（１）
　ここで、Ｖは、前記タイヤの内部、及び前記タイヤから前記圧力比例制御弁部までの前記配管内部の体積（ｍ^３）であり、Ｔは、前記配管内の空気の絶対温度（Ｋ）であり、Ｒは、乾燥空気の気体定数（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）であり、γは前記タイヤの内圧が、前記均一性の測定時におけるテスト圧の状態で前記圧力比例制御弁部及び前記定量排気部の動作を停止させたときの当該タイヤの内圧における１秒間あたりの増加量（Ｐａ／ｓ）である。

　また、前記定量排気部が外部に排気する空気の質量流量Ｑ（ｋｇ／ｓ）は、以下の（２）式で表されることがより好ましい。

　Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γ＋（αΔＰｈ／２） ・・・・・（２）
　ここで、αは、前記圧力比例制御弁部の前記特性曲線における給気側の差圧変化に対する給気質量の変化の比（ｋｇ／Ｐａ）であり、ΔＰｈは、前記不感帯の差圧の範囲（Ｐａ）である。

　かかる構成によれば、特性曲線において不感帯を含む排気側の差圧の調整を、給気側の差圧の調整と同程度の時間で調整することができるため、タイヤの内圧を調整する時間の短縮化を図りつつ、空気の使用量を抑えることができる。

　以上より、本発明によれば、タイヤの内圧を短時間で且つ精度よく調整す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ができる。

本実施形態に係るタイヤ試験装置の概略構成図である。 前記タイヤ試験装置の空気圧回路における圧力比例制御弁部の給排気の特性曲線において、定量排気部による空気の排気によって配管系全体の前記特性曲線が排気側にシフトすることを示す説明図である。 前記タイヤ試験装置の空気圧回路における圧力比例制御弁部の給排気の特性曲線において、タイヤ内の空気温度が上昇又は低下したときに配管系全体の前記特性曲線が排気側又は給気側にシフトすることを示す説明図である。 前記タイヤ試験装置の空気圧回路における圧力比例制御弁部の給排気の特性曲線において、不感帯の差圧範囲に対して、圧力比例制御弁部が作動したと考えた場合と同等の速度で定量排気部から排気する空気流量を示す説明図である。 前記タイヤ試験装置でのタイヤの内圧の変化特性を示す図で、タイヤ内の空気温度低下時における変化特性を示すグラフである。 前記タイヤ試験装置でのタイヤの内圧の変化特性を示す図で、タイヤ内の空気温度上昇時における変化特性を示すグラフである。 従来のタイヤ試験装置でのタイヤの内圧の変化特性を示す図で、タイヤ内の空気温度低下時における変化特性を示すグラフである。 従来のタイヤ試験装置でのタイヤの内圧の変化特性を示す図で、タイヤ内の空気温度上昇時における変化特性を示すグラフである。 従来のタイヤ試験装置の概略構成図である。 従来のタイヤ試験装置の空気圧回路における圧力レギュレータの給排気の特性曲線を示すグラフである。

　以下、本発明の一実施形態について、図１，図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃを参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るタイヤ試験装置の概略構成図である。図２Ａは、前記タイヤ試験装置の空気圧回路における圧力比例制御弁部の給排気の特性曲線において、定量排気部による空気の排気によって配管系全体の前記特性曲線が排気側にシフトすることを示す図である。図２Ｂは、タイヤ内の空気温度が上昇又は低下したときに配管系全体の前記特性曲線が排気側又は給気側にシフトすることを示す図である。図２Ｃは、不感帯の差圧範囲に対して、圧力比例制御弁部が作動したと考えた場合と同等の速度で定量排気部から排気する空気流量を説明するための図である。

　本実施形態のタイヤ試験装置の空気圧回路は、例えば、製品上がりのタイヤに対してユニフォーミティー（均一性）の製品検査を行うユニフォーミティマシンに用いられ、圧縮空気（以下、単に「空気」とも称する。）をタイヤに給排気してタイヤの内圧（空気圧）を調整する。この空気圧回路は、図１に示されるように、空気供給源１２と、空気供給源１２からタイヤ５０に至る空気の経路としての２系統の配管系統（ビードシート系統２０及びテスト系統３０）と、コントローラ（制御部）１４と、を備える。本実施形態のビードシート系統２０とテスト系統３０とは、配管の一部を共有している。即ち、ビードシート系統２０とテスト系統３０とは、空気供給源１２からタイヤ５０に至る途中で分岐し、下流側で再度一つの配管に合流した後、タイヤ５０に接続されている。尚、ビードシート系統２０とテスト系統３０とが、空気供給源１２からタイヤ５０まで、別々に配設されていてもよい。また、空気圧回路１０は、外部の空気供給源を利用する構成（即ち、空気供給源１２を備えていない構成）であってもよい。

　空気供給源１２は、例えば、工場エアで空気が蓄積されるエアタンクや、エアコンプレッサ等であり、ビードシート系統２０を通じてタイヤ５０を膨らませるときの空気圧と同じ圧力の空気を供給する。この空気供給源１２の下流側（本実施形態の例では第１の配管２０１）には、図略のエアフィルタ、及び空気供給源１２から供給される空気（圧縮空気）の圧力（空気圧）を観測するための圧力計１６が設けられている。

　ビードシート系統２０は、空気供給源１２からタイヤ５０まで空気を案内する配管２０１と、第１の遮断弁２０５と、を有し、タイヤ５０を短時間で膨らませてタイヤ５０のビード部をユニフォーミティマシン１に設けられたリム２に押し付けるために、所定の圧力（ビードシート圧）の空気をタイヤ５０に供給する。本実施形態のビードシート圧は、例えば、０．４ＭＰａ程度である。

　配管２００は、空気供給源１２に接続される第１の配管２０１と、タイヤ５０に接続される第２の配管２０２と、テスト系統３０と分岐した状態で第１の配管２０１と第２の配管２０２とを接続するビードシート側配管２０３と、を有する。尚、第１の配管２０１と第２の配管２０２とは、テスト系統３０の配管３００の一部も構成している。

　第１の遮断弁２０５は、ビードシート側配管２０３に設けられ、コントローラ１４からの指示信号に基づいて弁の位置を切り替え、ビードシート側配管２０３（即ち、ビードシート系統２０の配管２００）の開閉を行う。

　テスト系統３０は、空気供給源１２からタイヤ５０まで空気を案内する配管３００と、第２の遮断弁３０５と、圧力センサ（圧力測定部）３０６と、圧力比例制御弁部３１０と、給排弁３０７と、定量排気部３２０と、を有する。このテスト系統３０は、タイヤ５０のユニフォーミティーをテストする（測定する）際のタイヤ５０の内圧がビードシート圧より低い所定の圧力（テスト圧）となるように調整する。本実施形態のテスト圧は、例えば、０．２ＭＰａ程度である。

　配管３００は、空気供給源１２に接続される第１の配管２０１と、タイヤ５０に接続される第２の配管２０２と、ビードシート系統２０と分岐した状態で第１の配管２０１と第２の配管２０２とを接続するテスト側配管３０３と、を有する。

　第２の遮断弁３０５は、テスト側配管３０３に設けられ、コントローラ１４からの指示信号に基づいて弁の位置を切り替え、テスト側配管３０３（即ち、テスト系統３０の配管３００）の開閉を行う。

　圧力センサ３０６は、第２の配管２０２に設けられ、第２の配管２０２内の空気の圧力、即ち、タイヤ５０の内圧を測定する。この圧力センサ３０６は、測定したタイヤ５０の内圧に応じた圧力信号をコントローラ１４に出力する。

　圧力比例制御弁部３１０は、テスト系統３０のテスト側配管３０３に設けられ、入力された目標指令圧（所定の空気圧の値）を目標にタイヤ５０の内圧、即ち、当該圧力比例制御弁部３１０の下流側の配管３００内における空気圧を調整する。本実施形態の圧力比例制御弁部３１０は、電空レギュレータ３１２と、ボリュームブースター３１４と、テスト側配管３０３から分岐してボリュームブースター３１４まで延びるレギュレータ用配管３１６と、を有する。

　電空レギュレータ３１２は、レギュレータ用配管３１６に設けられ、コントローラ１４からの電気信号（目標指令圧）に応じて、レギュレータ用配管３１６を通じてボリュームブースター３１４に供給される空気の圧力を調整する。即ち、電空レギュレータ３１２は、コントローラ１４からの電気信号によって目標圧力を設定され、この目標圧力（パイロット圧）の空気をボリュームブースター３１４のパイロット圧入力ポート３１５に供給する。

　尚、本実施形態の目標指令圧は、定量排気部３２０から排気される空気の流量と、テスト圧とに基づいて設定されている。即ち、目標指令圧は、第２の配管２０２内の空気が所定の流量（後述する質量流量Ｑ）で定量排気部３２０から外部に排気されている状態において、タイヤ５０の内圧がテスト圧となるように設定された圧力値である。

　ボリュームブースター３１４は、テスト側配管３０３においてレギュレータ用配管３１６の分岐位置よりも下流側に設けられる。ボリュームブースター３１４は、テスト側配管３０３におけるボリュームブースター３１４の下流側の部位内の圧力（ライン圧力）がパイロット圧入力ポート３１５に入力された目標圧力と同じになるように調整する。具体的には、ボリュームブースター３１４は、ライン圧力が目標圧力より上昇すると、テスト側配管３０３における前記下流側の部位内の空気を外部に排気し、ライン圧力が目標圧力より低下すると、テスト側配管３０３の前記下流側の部位内に空気供給源１２からの空気を供給するように構成されている。

　このような電空レギュレータ３１２とボリュームブースター３１４とを有する圧力比例制御弁部３１０では、図６に示されるような従来の空気圧回路における圧力レギュレータの給排気の特性曲線と同様に、給排気の特性曲線ｃ（以下、単に「特性曲線ｃ」とも称する。）が不感帯ｄを有する。この特性曲線ｃは、横軸を、目標指令圧と圧力比例制御弁部（本実施形態の例ではボリュームブースター３１４）の出側の圧力（ライン圧力、タイヤの内圧）との差圧（以下、単に「差圧」とも称する。）とし、縦軸を、外部へタイヤ５０内の空気を排気するとき（以下では、単に「排気側」とも称する。）の流量及び空気供給源１２からの空気をタイヤに給気（供給）するとき（以下では、単に「給気側」とも称する。）の流量としたときの、圧力比例制御弁部３１０の給排気特性を示す曲線である。尚、前記縦軸における前記横軸との交差位置での流量は０（即ち、給気も排気も行われない状態）である。

　ここで、不感帯ｄとは、特性曲線ｃにおいて、差圧０を含み且つ圧力比例制御弁部３１０が給排気を行わない差圧の範囲である。

　尚、本実施形態の圧力比例制御弁部３１０は、電空レギュレータ３１２とボリュームブースター３１４とによって構成されているが、この構成に限定されず、１つの圧力比例制御弁によって構成されていてもよい。

　給排弁３０７は、第２の配管２０２に設けられ、コントローラ１４からの指示信号に基づく弁の位置の切り替えによって、空気圧回路１０における空気供給源１２からタイヤ５０への給気とタイヤ５０内から外部への排気との切り替えを行う。給排弁３０７が排気側に切り替えられることによって、ビードシート圧まで上昇させられたタイヤ５０の内圧を、テスト圧若しくはテスト圧近傍まで短時間で低下させることができる。

　定量排気部３２０は、配管３００における圧力比例制御弁部３１０（詳しくはボリュームブースター３１４）とタイヤ５０との間に設けられ、配管３００内の空気を一定の流量で外部に排気可能に構成される。本実施形態の定量排気部３２０は、第２の配管２０２における給排弁３０７と圧力センサ３０６との間に設けられている。この定量排気部３２０は、排気用配管３２１と、この排気用配管３２１に設けられるニードル弁３２２、排気部遮断弁３２３、及びマフラー３２４とを、備える。この定量排気部３２０が、第２の配管２０２内の空気を外部に一定の流量で排気することによって、特性曲線ｃを前記一定の流量分だけ排気側にシフトさせることができる（図２Ａ参照）。これにより、差圧が圧力比例制御弁部３１０によって不感帯ｄよりもマイナス側の所定値（収束値：図２Ａの点Ａ参照）で維持される。その結果、圧力比例制御弁が給排気を行わない不感帯ｄ内で差圧が維持される従来の空気回路に比べ、短時間でタイヤ５０の内圧を調整することが可能になる。即ち、第２の配管２０２内の空気が一定の流量で排気されることによって、差圧が高圧側から収束値に向かう場合に、圧力比例制御弁部３１０が給排気を行わない不感帯を差圧が短時間（前記一定の流量に応じた時間）で通過するように変化する。このため、差圧を短時間で収束値に収束させる、即ち、タイヤ５０の内圧をテスト圧に短時間で調整することができる。

　排気用配管３２１は、第２の配管２０２における給排弁３０７と圧力センサ３０６との間から分岐し、第２の配管２０２内と外部とを連通する。

　ニードル弁３２２は、開度を変更することによって、排気用配管３２１を通じて外部に排気される空気の流量を調整することができる。このニードル弁３２２は、排気用配管３２１を通じて外部に排気される空気の質量流量Ｑ（ｋｇ／ｓ）が、以下の（３）式で表される値より大きくなるように開度が調整されている。

　Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γ＋（αΔＰｈ／２） ・・・・・（３）
　ここで、Ｖは、タイヤ５０の内部及びタイヤ５０から圧力比例制御弁部３１０までの配管３００内部の体積（ｍ^３）であり、Ｔは、配管３００内の空気の絶対温度（Ｋ）であり、Ｒは、乾燥空気の気体定数（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）であり、γは、タイヤ５０の内圧がテスト圧の状態で圧力比例制御弁部３１０及び定量排気部３２０の動作を停止させたときのタイヤ５０の内圧における１秒間あたりの増加量（Ｐａ／ｓ）であり、αは、圧力比例制御弁部３１０の給気側の差圧変化に対する給気質量の変化の比（ｋｇ／Ｐａ）であり、ΔＰｈは、不感帯ｄの差圧の範囲（Ｐａ）である。尚、γは、種々のタイヤにおいて想定される各種運転状態で観測される正側の最大値であり、実験等によって予め求めておいた値である。

　このようなニードル弁３２２の開度、即ち、定量排気部３２０から外部に排気される空気の流量は、以下のようにして設定される。

　タイヤ５０内の空気温度の変化によってタイヤ５０の内圧が変動したときに、この内圧の変動と、タイヤ５０内の空気が排気又は給気されることとは等価である。このため、タイヤ５０内の空気温度の低下によって内圧が低下するときは、図２Ｂに示されるように、特性曲線ｃは排気側にシフトし、空気温度の上昇によって内圧が上昇するときは、特性曲線ｃが給気側にシフトする。よって、タイヤ５０内の空気温度の上昇時には、特性曲線ｃの不感帯ｄが縦軸の流量０に近づく。本実施形態の空気圧回路１０では、不感帯ｄを流量０よりも排気側に位置させることによって、タイヤ５０の内圧を短時間で且つ精度よく調整することを実現している。このため、この空気温度の上昇時においても、特性曲線ｃの不感帯ｄが排気側に位置している必要がある。そこで、以下のようにして、タイヤ５０内の空気温度の上昇時に不感帯ｄが流量０となるような空気の質量流量Ｑ１を求め、ニードル弁３２２から排気される空気の質量流量Ｑをこの質量流量Ｑ１よりも大きくなるように設定した。

　ニードル弁３２２から排気される空気の質量流量をＱ１（ｋｇ／ｓ）とするとｔ秒間で変化する空気質量Δｍ（ｋｇ）は、Ｑ１ｔとなる。また、タイヤ５０内の空気温度の変化による内圧の変化における時間あたりの変化率をγ（Ｐａ／ｓ）とおくと、ｔ秒間で変化する内圧ΔＰ（Ｐａ）は、γｔとなる。ここで、空気の状態方程式は、ＰＶ＝ｍＲＴとおけるので、Ｐ及びｍをその変化率ΔＰ、Δｍに置き換えると、ΔＰＶ＝ΔｍＲＴとなる。この式に、上述のΔｍ＝Ｑ１ｔ、ΔＰ＝γｔを代入すると、γＶ＝Ｑ１ＲＴが得られる。この式から、タイヤ５０内の空気温度の上昇時に不感帯ｄが流量０となるような空気の質量流量Ｑ１＝（Ｖ／ＲＴ）γが求まる。

　また、本実施形態の空気圧回路１０では、タイヤ５０の内圧を調整する時間と空気の消費量とのバランスを勘案して、ニードル弁３２２からの空気の排気量を調整することで、空気の質量流量Ｑが設定される。具体的には、以下の通りである。

　ニードル弁３２２からの空気の排気量を多くする程、排気側において差圧が不感帯ｄを通過する時間が短くなる、即ち、タイヤ５０の内圧を短時間で調整することができるが、空気圧回路１０における空気の消費量が増大する。そこで、本実施形態の空気圧回路１０では、特性曲線ｃにおいて不感帯ｄの設けられていない給気側の圧力制御（圧力変化）と同等の速度で、排気側の圧力制御が行われるようにニードル弁３２２から排気される空気の質量流量Ｑを設定している。

　圧力比例制御弁部３１０では、給気及び排気の流量が差圧に応じて調整される。その感度（圧力比例制御弁部３１０の給気側の差圧変化に対する給気質量の変化の比）を図２Ｃに示すようにαとおくと、圧力比例制御弁部３１０が感度αでタイヤ５０の内圧を制御しているのと同等の速度でニードル弁３２２の排気によって不感帯ｄの圧力領域ΔＰｈにおけるタイヤ５０の内圧を制御する場合は、図２Ｃにおけるそれらの面積が略一致するときである。即ち、ニードル弁３２２から排気される空気の質量流量Ｑ２がαΔＰｈの半分（αΔＰｈ／２）になるときである。

　そこで、本実施形態の空気圧回路１０のニードル弁３２２は、上述のようにしてタイヤ５０内の空気温度の上昇時に不感帯ｄが流量０よりも排気側に位置する質量流量Ｑ１に、タイヤ５０の内圧の調整時間と空気の消費量とを勘案した質量流量Ｑ２を加えた質量流量Ｑ（＝（Ｖ/ＲＴ）γ＋（αΔＰｈ ／２））で空気を排気するように設定されている。

　排気部遮断弁３２３は、コントローラ１４からの指示信号に基づいて弁の位置を切り替えることによって、排気用配管３２１の開閉を行う。本実施形態の排気部遮断弁３２３は、排気用配管３２１におけるニードル弁３２２の下流側に配置されているが、上流側に配置されてもよい。

　マフラー３２４は、排気用配管３２１の下流端に設けられ、排気用配管３２１から外部に空気が排気されるときの排気音を消音する。

　コントローラ１４は、ユニフォーミティマシン１においてタイヤ５０のユニフォーミティーを測定すべく、空気圧回路１０の各弁２０５、３０５、３０７、３１０、３２３等をそれぞれ制御する。例えば、コントローラ１４は、圧力比例制御弁部３１０に目標指令圧を出力し、第１及び第２の遮断弁２０５、３０５、給排弁３０７、及び排気部遮断弁３２３に指示信号を出力等する。

　このような空気圧回路１０を備えたタイヤ試験装置１では、以下のようにしてタイヤ５０のユニフォーミティーのテストが行われる。

　タイヤ５０がユニフォーミティマシン１のリム２に装着されると、コントローラ１４が、第１の遮断弁２０５を開き、第２の遮断弁３０５を閉じ、給排弁３０７を給気にし、排気部遮断弁３２３を閉じる。これにより、空気供給源１２から供給されたビードシート圧の空気（本実施形態の例では、例えば、例えば、０．４ＭＰａ程度の圧縮空気）がビードシート系統２０を通じてタイヤ５０に供給され、タイヤ５０の内圧が上昇してビード部がリムに押し付けられて密着する。

　圧力センサ３０６によって検出されるタイヤ５０の内圧がビードシート圧に達すると、ビードシート圧に達してから所定の時間経過後、コントローラ１４は、第１の遮断弁２０５を閉じ、第２の遮断弁３０５を閉じた状態で維持し、給排弁３０７を排気にし、排気部遮断弁３２３を閉じた状態で維持する。これにより、タイヤ５０への空気の供給が遮断されると共に、タイヤ５０内の空気が給排弁３０７から外部に排気される。

　この排気によって、タイヤの内圧がビードシート圧からテスト圧（本実施形態の例では０．４ＭＰａから０．２ＭＰａ）に向かって減少する。そして、圧力センサ３０６によって検出されるタイヤ５０の内圧がテスト圧に近づくと、コントローラ１４が、第１の遮断弁２０５を閉じた状態を維持し、第２の遮断弁３０５を開き、給排弁３０７を給気にし、排気部遮断弁３２３を開く。これにより、定量排気部３２０から一定の流量（質量流量）Ｑで空気が排気されつつ、タイヤ５０の内圧がテスト圧となるようにテスト系統３０（圧力比例制御弁部３１０）によって調整される。具体的には、圧力比例制御弁部３１０が給排気することにより、差圧を収束値（図２ＡのＡ点参照）に収束させる。これにより、タイヤの内圧がテスト圧に調整される。

　タイヤ５０の内圧がテスト圧になると、図略のドラムがタイヤ５０に押し付けられ、その状態でタイヤ５０が回転することによって、ドラム内に設けられた図略の荷重計測器等がタイヤ５０に発生する反発力を計測する。このようにして、タイヤ５０のユニフォーミティーがテストされる。

　テスト終了後は、コントローラ１４が第１の遮断弁２０５を閉じた状態を維持し、第２の遮断弁３０５を閉じ、給排弁３０７を排気にし、排気部遮断弁３２３を閉じる。これにより、タイヤ内の空気が完全に排気され、タイヤ５０がリム２から取り外し可能となる。

　以上の空気圧回路１０によれば、定量排気部３２０から第２の配管２０２内の空気を一定の質量流量Ｑで外部に排気することで、特性曲線ｃを前記質量流量Ｑ分だけ排気側にシフトさせることができ（図２Ａ参照）、これにより、タイヤ５０の内圧を短時間で且つ精度よく調整することができる。具体的には、以下の通りである。

　特性曲線ｃを排気側にシフトさせることで、差圧が不感帯ｄのマイナス側の収束値（図２ＡのＡ点参照）で維持されるため、圧力比例制御弁が給排気を行わない不感帯において差圧が維持される従来の空気回路に比べ、タイヤ５０の内圧を短時間で且つ精度よく調整することが可能になる。

　特性曲線ｃは、タイヤ５０内の空気温度の上昇によって給気側にシフトするため（図２Ｂ参照）、本実施形態の空気圧回路１０では、この給気側にシフトした状態で不感帯ｄが流量０よりも排気側に位置するように定量排気部３２０から排気される空気の質量流量Ｑを設定している。このため、タイヤ５０の内圧をより確実に短時間で且つ精度よく調整できる。

　また、本実施形態の空気圧回路１０では、特性曲線ｃにおいて不感帯ｄを含む排気側における差圧の調整を、給気側における差圧の調整と同程度の時間で調整することで、タイヤ５０の内圧を調整する時間の短縮化を図りつつ、使用する空気の量を抑えている。

　尚、本発明のタイヤ試験装置の空気圧回路は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

　定量排気部３２０の具体的構成は限定されない。例えば、定量排気部３２０において排気部遮断弁３２３及び／又はマフラー３２４が設けられなくてもよい。また、定量排気部３２０は、一定の流量で空気を外部に排気できる構成であればよく、例えば、第２の配管２０２にオリフィスを設けた構成等であってもよい。

　また、タイヤ５０のユニフォーミティーのテスト時における定量排気部３２０から排気される空気の質量流量Ｑ（ｋｇ／ｓ）は、式（３）（Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γ＋（αΔＰｈ／２））によって表される値に限定されない。

　例えば、前記空気の質量流量Ｑが、Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γより大きければよい。かかる構成によれば、タイヤの内圧を短時間で且つ精度よく調整することができる。また、前記空気の質量流量Ｑが、Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γ＋（αΔＰｈ／２）より大きくてもよい。かかる構成によれば、空気の消費量が増大するが、より短時間でタイヤ５０の内圧を調整することができる。

　ここで、上記実施形態の空気圧回路の効果を確認するために、上記実施形態の空気圧回路１０と、定量排気部がないこと以外は前記空気圧回路１０と同じ構成の空気圧回路（従来の空気圧回路）と、を用いてタイヤ５０の内圧を調整する実験を行った。

　具体的には、以下の通りである。

　タイヤ５０の内圧をビードシート圧まで上昇させると、断熱圧縮によりタイヤ５０内の空気温度は大きく上昇する。このため、タイヤ５０の内圧をビードシート圧まで上昇させた後、直ぐにテスト圧まで減圧すると、タイヤ５０内の空気温度は、周囲の温度よりも高い状態となる。一方、タイヤ５０の内圧をビードシート圧まで上昇させた後、タイヤ５０内の空気温度が周囲に伝わって下がるまでこの圧力を保持し、タイヤ５０内の空気温度が下がってからテスト圧まで減圧すると、タイヤ５０内の空気温度は、周囲の温度よりも低い状態となる。このようにして、タイヤ５０の内圧をビードシート圧まで上昇させた後にテスト圧まで降下させるときに、ビードシート圧の保持時間を調整することによって、タイヤ５０内の空気圧温度を変化させて実験を行った。

　また、ビードシート圧からテスト圧に移行する際に、圧力センサ３０６の測定値を元に給排弁３０７を排気（減圧）から給気（圧力調整開始）に切り替えるタイミングを変えることによって、タイヤ５０の内圧が目標指令圧に対して高圧側から近づく場合と、低圧側から近づく場合との実験を行った。

　以上の実験の結果を、図３Ａ，図３Ｂ，図４Ａ，図４Ｂに示す。図３Ａは、上記実施形態の空気圧回路１０を用いた場合において、タイヤ５０内の空気温度が低下するときのタイヤ内圧の変化特性を示す。図３Ｂは、上記実施形態の空気圧回路１０を用いた場合において、タイヤ５０内の空気温度が上昇するときのタイヤ内圧の変化特性を示す。図４Ａは、従来の空気圧回路を用いた場合において、タイヤ５０内の空気温度が低下するときのタイヤ内圧の変化特性を示す。図４Ｂは、従来の空気圧回路を用いた場合において、タイヤ５０内の空気温度が上昇するときのタイヤ内圧の変化特性を示す。

　これらの結果から、上記実施形態の空気圧回路１０を用いた方が、タイヤ５０の内圧が高圧側から目標指令圧に近づく場合も、低圧側から目標指令圧に近づく場合も、短時間でタイヤ５０の内圧が一定値（テスト圧）で安定することが確認できた。

　また、タイヤ５０内の空気温度が周囲の温度より高い場合でも、低い場合でも、上記実施形態の空気圧回路１０を用いた方が、短時間でタイヤ５０の内圧が一定値（テスト圧）で安定することが確認できた。

　本発明を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は２０１３年４月３日出願の日本国特許出願（特願２０１３－０７７４１０）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　ユニフォーミティマシン（タイヤ試験装置）
１０　空気圧回路
１２　空気供給源
１４　コントローラ（制御部）
２０　ビードシート系統
２００　ビードシード系統の配管
３０　テスト系統
３００　テスト系統の配管
３０６　圧力センサ（圧力測定部）
３１０　圧力比例制御弁部
３１２　電空レギュレータ
３１４　ボリュームブースター
３２０　定量排気部
３２２　ニードル弁
５０　タイヤ
ｃ　圧力比例制御弁部における給排気の特性曲線
ｄ　不感帯

Claims (4)

1. 　タイヤの均一性を測定するタイヤ試験装置の空気圧回路であって、
   　空気供給源からの空気を前記タイヤまで案内する配管と、
   　所定の空気圧の値である目標指令圧を出力する制御部と、
   　前記配管に設けられ、前記タイヤの内圧が前記目標指令圧となるように、前記内圧と前記目標指令圧との差圧に比例した流量の空気を給排気し、前記差圧が０を含む所定範囲内で給排気を行わない不感帯を持つ圧力比例制御弁部と、
   　前記配管における前記圧力比例制御弁部と前記タイヤとの間に設けられ、前記配管内の空気を一定の流量で外部に排気可能な定量排気部と、を備える、タイヤ試験装置の空気圧回路。
2. 　前記定量排気部は、前記均一性の測定時に前記タイヤ内の空気温度が上昇するときにおいても前記不感帯が排気側に位置するような流量で外部に空気を排気する、請求項１に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
3. 　前記定量排気部が外部に排気する空気の質量流量Ｑ（ｋｇ／ｓ）は、以下の（１）式で表される値よりも大きい、請求項１に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
   　Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γ ・・・・・（１）
   　ここで、Ｖは、前記タイヤの内部、及び前記タイヤから前記圧力比例制御弁部までの前記配管内部の体積（ｍ^３）であり、Ｔは、前記配管内の空気の絶対温度（Ｋ）であり、Ｒは、乾燥空気の気体定数（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）であり、γは、前記タイヤの内圧が、前記均一性の測定時におけるテスト圧の状態で、前記圧力比例制御弁部及び前記定量排気部の動作を停止させたときの当該タイヤの内圧における１秒間あたりの増加量（Ｐａ／ｓ）である。
4. 　前記定量排気部が外部に排気する空気の質量流量Ｑ（ｋｇ／ｓ）は、以下の（２）式で表される、請求項３に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
   Ｑ＝（Ｖ／ＲＴ）γ＋（αΔＰｈ／２） ・・・・・（２）
   　ここで、αは、前記圧力比例制御弁部の給気側の差圧変化に対する給気質量の変化の比（ｋｇ／Ｐａ）であり、ΔＰｈは、前記不感帯の差圧の範囲（Ｐａ）である。

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