(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの試験に用いられる、周面に前記タイヤが接触されるローラを備えたタイヤ試験装置であって、
ベースと、
前記ベースに対して所定の揺動軸回りに揺動可能に設けられた、前記タイヤを支持する揺動部と、
前記揺動部に対して、前記揺動軸回りの力を加える、当該加える力が可変な加力機構と、
前記タイヤと前記ローラとの接触点と前記揺動軸とを結ぶ線分と、前記接触点における前記ローラとの接線との成す角と、前記接触点と前記揺動軸との間の距離を可変とする可変機構とを有することを特徴とするタイヤ試験装置。
【請求項２】
請求項１記載のタイヤ試験装置であって、
前記可変機構は、前記タイヤの回転軸と垂直な二軸方向について、前記揺動軸の位置を可変とする機構であることを特徴とするタイヤ試験装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のタイヤ試験装置を用いてタイヤを試験するタイヤ試験方法であって、
前記可変機構を用いて、前記接触点と前記揺動軸とを結ぶ線分と前記接線との成す角を、前記タイヤを装着する自動車として仮想した自動車である仮想自動車の重心と前記仮想自動車に装着した前記タイヤの路面との接地点とを結ぶ線分と路面との成す角に一致するように設定し、前記接触点と前記揺動軸との間の距離を、前記接地点と前記重心との間の距離に一致するように設定する設定ステップと、
前記タイヤを前記ローラと接触させた状態で、前記タイヤもしくは前記ローラを回転して、当該タイヤの試験を行う試験ステップとを有することを特徴とするタイヤ試験方法。
【請求項４】
請求項３記載のタイヤ試験方法であって、
前記設定ステップにおいて、前記接触点において前記タイヤから前記ローラに加わる前記ローラの周面と垂直な方向の力が、前記仮想自動車において前記タイヤに加わる荷重と一致するように、前記加力機構によって前記揺動部に対して加える前記揺動軸回りの力を設定することを特徴とするタイヤ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの各種特性の試験に用いられるタイヤ試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ試験装置としては、モータによって回転するローラと、回転可能に軸受されたスピンドルと、スピンドルに加わるトルクを検出するロードセルとを備え、スピンドルに固定したタイヤをローラの周面に圧接させてローラと共に回転させながらロードセルで検出したトルクに基づいて、タイヤの転がり抵抗を計測する装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
また、油圧サーボシリンダにタイヤ軸を連結すると共に、油圧サーボシリンダでタイヤ軸にローラ周面方向に所望の圧力を加えることにより、実車におけるタイヤの路面への圧接を模擬する技術も知られている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-００４５９８号公報
【特許文献２】特開平０５-５６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した、タイヤ試験装置によれば、タイヤを実際に装着した自動車のピッチング等の挙動については、これを模擬することはできなかった。
そこで、本発明は、実車装着状態をより良く模擬することのできるタイヤ試験装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題達成のために、本発明は、タイヤの試験に用いられる、周面に前記タイヤが接触されるローラを備えたタイヤ試験装置を、ベースと、前記ベースに対して所定の揺動軸回りに揺動可能に設けられた、前記タイヤを支持する揺動部と、前記揺動部に対して、前記揺動軸回りの力を加える、当該加える力が可変な加力機構と、前記タイヤと前記ローラとの接触点と前記揺動軸とを結ぶ線分と、前記接触点における前記ローラとの接線との成す角と、前記接触点と前記揺動軸との間の距離を可変とする可変機構とを含めて構成したものである。
【０００７】
ここで、前記可変機構は、前記タイヤの回転軸と垂直な二軸方向について、前記揺動軸の位置を可変とする機構としてもよい。
また、本発明は、これらのタイヤ試験装置を用いてタイヤを試験するタイヤ試験方法として、前記可変機構を用いて、前記接触点と前記揺動軸とを結ぶ線分と前記接線との成す角を、前記タイヤを装着する自動車として仮想した自動車である仮想自動車の重心と前記仮想自動車に装着した前記タイヤの路面との接地点とを結ぶ線分と路面の成す角に一致するように設定し、前記接触点と前記揺動軸との間の距離を、前記接地点と前記重心との間の距離に一致するように設定する設定ステップと、前記タイヤを前記ローラと接触させた状態で、前記タイヤもしくは前記ローラを回転して、当該タイヤの試験を行う試験ステップとを備えたタイヤ試験方法を提供する。
【０００８】
ここで、このタイヤ試験方法は、前記設定ステップにおいて、前記接触点において前記タイヤから前記ローラに加わる前記ローラの周面と垂直な方向の力が、前記仮想自動車において前記タイヤに加わる荷重と一致するように、前記加力機構によって前記揺動部に対して加える前記揺動軸回りの力を設定するように構成してもよい。
【０００９】
以上のように本発明によれば、可変機構によって、前記接触点と前記揺動軸とを結ぶ線分と前記接線との成す角を、前記タイヤを装着する自動車として仮想した自動車である仮想自動車の重心と前記仮想自動車に装着した前記タイヤの路面との接地点とを結ぶ線分と路面の成す角に一致するように設定し、前記接触点と前記揺動軸との間の距離を、前記接地点と前記重心との間の距離に一致するように設定したり、さらに、前記接触点において前記タイヤから前記ローラに加わる前記ローラの周面と垂直な方向の力が、前記仮想自動車において前記タイヤに加わる荷重と一致するように、前記加力機構によって前記揺動部に対して加える前記揺動軸回りの力を設定した状態でタイヤの試験を行うことができるので、現実の自動車のサスペンションのバネ定数を無視するものとして、現実の自動車において、タイヤの変形等によって、タイヤと自動車との間で作用する力や、当該力による自動車の重心回りのピッチングを模擬した状態で、タイヤの試験を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、実車装着状態をより良く模擬することのできるタイヤ試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置を用いた試験法を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るタイヤ試験装置の制御部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１ａ-ｃに、本実施形態に係るタイヤ試験装置の構成を示す。
ここで、図中に示すように上下前後左右を定義するものとして、図１ａはタイヤ試験装置を右方より見たようすを、図１ｂはタイヤ試験装置を上方より見たようすを、図１ｃはタイヤ試験装置を左方より見たようすを表している。
図示するように、タイヤ試験装置は、ベース１、ローラ２、ローラ２に連結されたローラシャフト３、ローラシャフト３を回動可能に支持する、ベース１に固定されたローラシャフト軸受４、ローラシャフト３に加わる軸回り（捻れ方向）のトルクを検出するローラ軸トルク計５、ローラシャフト３の回転速度を検出するローラ回転計６、ローラシャフト３に固定されたローラ用プーリ７、ベース１に固定されたローラモータ８、ローラモータ８の回転軸に固定されたローラモータプーリ９とローラ用プーリ７とに巻回されたローラ用ベルト１０とを備えている。そして、このような構成によって、ローラモータ８の発生トルクがローラ２に伝達され、ローラモータ８の回転に伴いローラ２が回転するようになっている。
【００１３】
また、タイヤ試験装置は、ベース１上に設けた移動台１０１と、ステージ１２とを備えている。
ここで、ステージ１２は下部にアーム１２１を備えており、当該アーム１２１を移動台１０１に揺動軸Ｐで揺動可能に連結することにより、ステージ１２はベース１に対して揺動可能に支持される。
そして、ステージ１２上には、被試験体であるタイヤ５０が一端に固定されるタイヤシャフト１３、タイヤシャフト１３を回動可能に支持する、ステージ１２に固定されたタイヤシャフト軸受１４、タイヤシャフト１３に加わる軸回り（捻れ方向）のトルクを検出するタイヤ軸トルク計１５、タイヤシャフト１３の回転速度を検出するタイヤ回転計１６、タイヤシャフト１３に固定されたタイヤ用プーリ１７、ステージ１２に固定されたタイヤモータ１８、タイヤモータ１８の回転軸に固定されたタイヤモータプーリ１９とタイヤ用プーリ１７とに巻回されたタイヤ用ベルト２０とを備えている。そして、このような構成によって、タイヤモータ１８の発生トルクがタイヤ５０に伝達され、タイヤモータ１８の回転に伴いタイヤ５０が回転するようになっている。
【００１４】
また、タイヤ試験装置は、図１ｃに示すように、エアシリンダである荷重シリンダ３１を備えている。
そして、荷重シリンダ３１の先端は、ステージ１２の下部に軸支され、荷重シリンダ３１の本体は、ベース１に軸支されている。
そして、このような構成において、図２ａ１、ａ２に示すように、荷重シリンダ３１の圧力（出力）を増減すると、ステージ１２に対して、ステージ１２のアーム１２１と移動台１０１との連結点である揺動軸Ｐ回りの力が加わり、この力は、タイヤ５０のローラ２との接点において、タイヤ５０をローラ２に押しつける荷重となる。
【００１５】
また、図２ｂ１、ｂ２に示すように、揺動軸Ｐは、移動台１０１とアーム１２１に対して上下方向に移動可能かつ任意上下方向位置で固定可能に設けられている。
また、図２ｃ１、ｃ２に示すように、移動台１０１はベース１に対して前後方向に、ベース１に固定されたガイドレール１０２に沿って移動可能かつ任意前後方向位置で固定可能にベース１上に連結されており、アーム１２１はステージ１２に対して、前後方向に移動可能かつ任意前後方向位置で固定可能にステージ１２下部に連結されている。そして、移動台１０１をベース１に対して、アーム１２１をステージ１２に対して前後方向に同様に移動することにより、揺動軸Ｐを前後に移動することができる。
【００１６】
次に、このようなタイヤ試験装置を用いたタイヤの試験法について説明する。
タイヤの試験を行う場合、まず、タイヤ５０が装着されると想定した自動車を仮想車両を図３ａに示すようにモデル化する。なお、ここでは、試験を行うタイヤ５０が、前輪駆動車の前輪として装着される場合を例にとる。
図３ａ中において、Mは仮想車両の重量、Ｇは重心、Ｌを前輪の接地点と重心Ｇとの間の距離、Wfを静的な状態において前輪に加わる荷重、φを前輪の接地点と重心Ｇとを結ぶ線分と走行面との成す角、Fを前輪の駆動力、Fsfを前輪と仮想車両との間で作用する力とする。
【００１７】
そして、揺動軸Ｐの移動台１０１とアーム１２１に対する上下方向位置や、移動台１０１やアーム１２１の前後方向位置を調整することにより、揺動軸Ｐの位置を、仮想車両のモデルに従った位置に設定する。すなわち、図３ｂに示すように、タイヤ５０とローラ２との接触点とステージ１２の揺動軸Ｐとを結ぶ線分と、タイヤ５０とローラ２との接触点におけるローラとの接線との成す角がφとなり、タイヤ５０とローラ２との接触点からステージの揺動軸Ｐとの距離がＬとなる位置に、揺動軸Ｐを設定する。
【００１８】
そして、荷重シリンダ３１によって、タイヤ５０からローラ２の周面と垂直な方向の力として、Wfが加わるように静的な加重Wを加える。加重Wは、Wfを、タイヤ５０とローラ２との接触点に働く揺動軸Ｐ回りの加重Wのローラ２の周面と垂直な方向の分力として、Wf=Wcosφに従って求めることができる。
そして、このように揺動軸Ｐの位置や荷重シリンダ３１が加える力Wを設定したならば、タイヤモータ１８とローラモータ８でタイヤ５０とローラ２を回転させて、タイヤの特性を測定する試験動作を行う。
【００１９】
以上、タイヤ試験装置を用いたタイヤの試験法について説明した。
さて、このような試験法によれば、現実の自動車のサスペンションのバネ定数を無視するものとして、現実の自動車において、タイヤ５０の変形等によって、タイヤ５０と自動車との間で作用する力Fsfや、当該力Fsfによる自動車の重心回りのピッチングを模擬した状態で、タイヤの試験を行うことができるようになる。
また、タイヤ５０から加わる力によってステージ１２が荷重シリンダ３１からの荷重に抗して揺動するので、現実の自動車におけるホイールベースの変動も模擬することもできるようになる。
【００２０】
なお、以上では、タイヤ５０を前輪として試験する場合について説明したが、後輪として試験する場合も同様に揺動軸Ｐを設定する。すなわち、この場合には、Ｌを後輪輪の接地点と重心Ｇとの間の距離に置き換え、Wfを静的な状態において後輪に加わる荷重に置き換え、φを後輪の接地点と重心Ｇとを結ぶ線分と走行面との成す角として、図３ｂに示したように、揺動軸Ｐの位置や、荷重シリンダ３１によって加える荷重を設定する。
【００２１】
次に、前述したタイヤの試験法において行う試験動作を実施するための具体的な構成例について説明する。
すなわち、タイヤ試験装置は、当該試験動作を制御するために、図１においては図示を省略した制御部を備えている。
図４に、この制御部の構成例を示す。
図示するように、制御部２００は、タイヤ回転速度換算部２０１、第１加算器２０２、タイヤＰＩＤ制御部２０３、駆動力算出部２０４、走行抵抗算出部２０５、ローラＰＩＤ制御部２０６、測定部２２０とを備えている。
【００２２】
このような構成において、測定部２２０は、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度や、タイヤ回転計１６が出力するタイヤ５０の回転速度や、ローラ軸トルク計５が出力するローラシャフト３の軸トルクや、タイヤ軸トルク計１５が出力するタイヤシャフト１３の軸トルクに応じてタイヤ５０のタイヤ損失その他の各種特性を測定する。
【００２３】
一方、タイヤ回転速度換算部２０１は、各時点において、予め定めた車速スケジュール２５０が規定する現時点の目標車速を求めると共に、求めた目標車速をタイヤ５０の回転速度に換算しタイヤ目標回転速度として出力する。第１加算器２０２は、タイヤ目標回転速度とタイヤ回転計１６が出力するタイヤ５０の回転速度との差分を求めて出力し、タイヤＰＩＤ制御部２０３は、ＰＩＤ制御によって、第１加算器２０２が出力する差分が大きいほどタイヤモータ１８の発生トルクを大きくするための、タイヤモータ１８の制御量を算出し、算出した制御量でタイヤモータ１８の発生トルクを制御する。
【００２４】
次に、タイヤ５０が装着されると想定した自動車を仮想車両として、走行抵抗算出部２０５は、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度から算出されるローラ２の周速度を、仮想車両の車速として、当該車速における仮想車両の空気抵抗相当分の負荷を走行抵抗として算出する。
【００２５】
また、仮想車両の、仮想車両の重量をM、仮想車両の前輪の駆動力をＦとする図３ｂに示した仮想車両モデルの、仮想車両の加速度をａ、仮想車両の走行抵抗（空気抵抗）をRaとする、F=Ma+Raの運動モデル基づいて、駆動力算出部２０４は、ローラ回転計６が出力するローラ２の回転速度から算出されるローラ２の角加速度から算出されるローラ２の周速度の加速度として求まる仮想車両の加速度に仮想車両の重量Ｍを乗じた値に、走行抵抗算出部２０５が算出した走行抵抗を加算して、当該仮想車両のタイヤの駆動力を算出し、目標吸収力とする。
【００２６】
そして、ローラＰＩＤ制御部２０６は、目標吸収力相当のトルクを発生するようにローラモータ８の発生トルクを制御する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、以上の実施形態では、同時に一つのタイヤを試験するタイヤ試験装置について示したが、本タイヤ試験装置は、移動台１０１やステージ１２や荷重シリンダ３１を複数、各ステージによってローラ２に当接されるタイヤ５０が各々ローラ２の相互に離間した位置（たとえば、おおよそ対向する位置）で接するように設けて、複数のタイヤを同時に試験するように構成することもできる。
【００２７】
また、以上の実施形態では、ローラ２を回転するローラモータ８と、タイヤ５０を回転するタイヤモータ１８の双方を設けて試験を行う場合について説明したが、これはローラモータ８とタイヤモータ１８の一方のみを設けてタイヤの試験行うようにすることもできる。ただし、この場合には、図４に示した制御部による制御は行わない。また、この場合において、ローラモータ８を設けてローラ２を回転駆動して試験を行う場合にはタイヤ５０はステージ１２で回転自在に支持するようにし、タイヤモータ１８を設けてタイヤ５０を回転駆動して試験を行う場合には、ローラ２はベース１で回転自在に支持するようにする。
【符号の説明】
【００２８】
１…ベース、２…ローラ、３…ローラシャフト、４…ローラシャフト軸受、５…ローラ軸トルク計、６…ローラ回転計、７…ローラ用プーリ、８…ローラモータ、９…ローラモータプーリ、１０…ローラ用ベルト、１２…ステージ、１３…タイヤシャフト、１４…タイヤシャフト軸受、１５…タイヤ軸トルク計、１６…タイヤ回転計、１７…タイヤ用プーリ、１８…タイヤモータ、１９…タイヤモータプーリ、２０…タイヤ用ベルト、３１…荷重シリンダ、５０…タイヤ、１０１…移動台、１０２…ガイドレール、１２１…アーム、２００…制御部、２０１…タイヤ回転速度換算部、２０２…第１加算器、２０３…タイヤＰＩＤ制御部、２０４…駆動力算出部、２０５…走行抵抗算出部、２０６…ローラＰＩＤ制御部、２２０…測定部、２５０…車速スケジュール。
【図１】
0005414582.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005414582.tif 000004
【図４】
0005414582.tif 000005