(57)【要約】    【課題】装置の構成が比較的簡易で、装置構成を変化させずに、タイヤ付ホイールのユニフォーミティ試験および動釣合い試験を行うことのできる試験装置が望まれていた。    【解決手段】計測用回転軸を振動可能に保持するための保持手段を、計測用回転軸を水平なＸ方向へ振動可能に保持する第１の保持フレーム１５と、第１の保持フレームをＸ方向と直交する水平なＹ方向へ振動可能に保持する第２の保持フレーム１６，１６′と、第２の保持フレーム１６，１６′をＸ方向およびＹ方向と直交する垂直方向へ振動可能に保持する第３の保持フレーム１７とを有する力検出フレーム５によって構成する。そして各保持フレームの振動を検出する第１センサ３１，３２、第２センサ３３，３４および第３センサ１１，１２，１１′，１２′を設ける。    【効果】計測用回転軸の振動、すなわち自動車用タイヤ付ホイールの振動を３次元方向に正確に検出でき、構成を変化させることなく、ユニフォーミティおよび動釣合いを測定することができる。【選択図】            図３
2006329831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ付ホイールを水平方向に取り付けるための取付装置と、
前記取付装置から垂直下方に延びている計測用回転軸と、
計測用回転軸を振動可能に保持するための保持手段であって、この保持手段は、
前記計測用回転軸を垂直方向に保ち、計測用回転軸を水平なＸ方向へ振動可能に保持する第１の保持フレームと、
第１の保持フレームを、前記Ｘ方向と直交する水平なＹ方向へ振動可能に保持する第２の保持フレームと、
第２の保持フレームを、前記Ｘ方向およびＹ方向と直交する垂直方向へ振動可能に保持する第３の保持フレームとを有し、
さらに、前記第１の保持フレームの振動を検出するための第１センサと、
前記第２の保持フレームの振動を検出するための第２センサと、
前記第３の保持フレームの振動を検出するための第３センサと、
前記第１、第２および第３センサの出力に基づいて、タイヤ付ホイールのユニフォーミティおよび／または動釣合いを算出する手段と、
前記取付装置に取り付けられたタイヤ付ホイールのタイヤに圧接されて回転し、タイヤ付ホイールを回転させる状態と、タイヤから離れた状態とに切り換え可能なタイヤ負荷装置と、
を含むことを特徴とする自動車用タイヤ付ホイールの試験装置。
【請求項２】
前記第１の保持フレーム、第２の保持フレームおよび第３の保持フレームは、水平方向に広がり、内側から第１の保持フレーム、第２の保持フレーム、第３の保持フレームの順に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の自動車用タイヤ付ホイールの試験装置。
【請求項３】
前記第３の保持フレームは、前記Ｙ方向にみた中心位置が、Ｘ方向の軸まわりに揺動可能にされており、
前記第３センサは、第３の保持フレームのＹ方向両端寄りに、それぞれ設けられていることを特徴とする、請求項２記載の自動車用タイヤ付ホイールの試験装置。
【請求項４】
前記タイヤ負荷装置は、
前記計測用回転軸と平行に、垂直方向に延びる負荷用回転軸と、
前記負荷用回転軸に取り付けられ、所定の直径を有し、その周面がタイヤに圧接される回転ドラムと、
前記負荷用回転軸を水平方向に移動させる手段と、
を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用タイヤ付ホイールの試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用タイヤ付ホイールのユニフォーミティ試験および／または動釣合い試験を行うための試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤ付ホイールの試験装置の先行技術が、特開２０００−２４１３０３号公報に開示されている。この公報に開示された「ホイール付タイヤの試験装置」は、ユニフォーミティ試験および動釣合い試験を行うことができる装置であるが、ユニフォーミティ試験を行う場合は、「センターピンによりホイール部分をスピンドルに対して押圧付勢した状態で、タイヤの外周に回転ドラムを押し当てつつスピンドルを回転させ」、動釣合い試験を行う場合は、「センターピンによる押圧付勢状態を解除した状態で、スピンドルを回転させる」という構成になっている（当該公報の請求項６参照）。
【０００３】
また、タイヤのユニフォーミティ試験装置の先行例は、たとえば特公昭５７−３７８１５号公報に開示されている。この公告公報に開示の力測定装置は、ホイールに取り付けられたタイヤではなく、タイヤ単体のユニフォーミティを検査する装置であり、タイヤの内側に取り付けられるリムの回転軸にＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の振動を検知する梁構成が採用されている。
【特許文献１】特開２０００−２４１３０３号公報
【特許文献２】特公昭５７−３７８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された試験装置は、ユニフォーミティ試験を行う場合と、動釣合い試験を行う場合とで、センターピンによる押圧付勢状態を変更しなければならず、センターピンの押圧付勢状態を変更するための構成を、試験すべきホイール付タイヤの上部に大掛かりな装置として配置しなければならない。
従って、装置が巨大化し、かつ複雑になるという欠点がある。
【０００５】
特許文献２に開示の装置は、試験対象がタイヤ単体であって、タイヤ付ホイールを対象としておらず、しかも、力測定のための梁構成が、回転軸内に組み込まれた構成であるため、検出精度が高くないという欠点がある。
この発明は、このような背景のもとになされたもので、装置の構成が比較的簡易で、測定精度の高い自動車用タイヤ付ホイールの試験装置を提供することを主たる目的とする。      
【０００６】
またこの発明は、タイヤ負荷装置により、タイヤに負荷をかけるか、かけないかを切り換えるだけで、タイヤ付ホイールのユニフォーミティ試験および動釣合い試験を行うことのできる自動車用タイヤ付ホイールの試験装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、タイヤ付ホイールを水平方向に取り付けるための取付装置と、前記取付装置から垂直下方に延びている計測用回転軸と、計測用回転軸を振動可能に保持するための保持手段であって、この保持手段は、前記計測用回転軸を垂直方向に保ち、計測用回転軸を水平なＸ方向へ振動可能に保持する第１の保持フレームと、第１の保持フレームを、前記Ｘ方向と直交する水平なＹ方向へ振動可能に保持する第２の保持フレームと、第２の保持フレームを、前記Ｘ方向およびＹ方向と直交する垂直方向へ振動可能に保持する第３の保持フレームとを有し、さらに、前記第１の保持フレームの振動を検出するための第１センサと、前記第２の保持フレームの振動を検出するための第２センサと、前記第３の保持フレームの振動を検出するための第３センサと、前記第１、第２および第３センサの出力に基づいて、タイヤ付ホイールのユニフォーミティおよび／または動釣合いを算出する手段と、前記取付装置に取り付けられたタイヤ付ホイールのタイヤに圧接されて回転し、タイヤ付ホイールを回転させる状態と、タイヤから離れた状態とに切り換え可能なタイヤ負荷装置と、を含むことを特徴とする自動車用タイヤ付ホイールの試験装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記第１の保持フレーム、第２の保持フレームおよび第３の保持フレームは、水平方向に広がり、内側から第１の保持フレーム、第２の保持フレーム、第３の保持フレームの順に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の自動車用タイヤ付ホイールの試験装置である。
請求項３記載の発明は、前記第３の保持フレームは、前記Ｙ方向にみた中心位置が、Ｘ方向の軸まわりに揺動可能にされており、前記第３センサは、第３の保持フレームのＹ方向両端寄りに、それぞれ設けられていることを特徴とする、請求項２記載の自動車用タイヤ付ホイールの試験装置である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記タイヤ負荷装置は、前記計測用回転軸と平行に、垂直方向に延びる負荷用回転軸と、前記負荷用回転軸に取り付けられ、所定の直径を有し、その周面がタイヤに圧接される回転ドラムと、前記負荷用回転軸を水平方向に移動させる手段と、を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用タイヤ付ホイールの試験装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、タイヤ付ホイールの取り付け装置が連結された垂直下方に延びる計測回転軸は、保持手段により振動可能に保持されている。保持手段は、計測回転軸を水平なＸ方向へ振動可能に保持する第１の保持フレームと、Ｘ方向と直交する水平なＹ方向へ振動可能に保持する第２の保持フレームと、垂直方向に振動可能に保持する第３の保持フレームという互いに独立した保持フレームを備えている。それゆえ、計測回転軸は、互いに直交する３方向に３次元的に振動可能に保持されており、ユニフォーミティ試験や動釣合い試験時に計測回転軸に生じる振動を正確に検知できる。
【００１１】
しかも、各保持フレームの振動を検出する第１センサ、第２センサおよび第３センサの計測方向が３次元的に３方向に独立されており、他の方向の影響を受けないように考慮されている。さらに、各保持フレームも、計測する方向だけに力を伝達するための十分な強度が得られる構造を有している。このため、ユニフォーミティ試験も、動釣合い試験も、共に正確な測定値を得ることが可能である。
【００１２】
試験装置を、タイヤ付ホイールのユニフォーミティ試験と、動釣合い試験とに切り換えるには、タイヤ負荷装置をタイヤに圧接させて回転させるか、タイヤから離し、回転されるタイヤ付ホイールが慣性で回転する状態に切り換えるだけでよい。よって、試験装置の切り換えが簡単であり、タイヤ付ホイールを保持するための複雑な構成等を設ける必要がない。
【００１３】
請求項２記載の発明では、保持手段に備えられる第１の保持フレーム、第２の保持フレームおよび第３の保持フレームを、水平方向に平坦な構成とすることができ、試験装置全体の高さを低く保つことができる。また、保持手段を計測装置に取り付け易いという利点もある。
ここで、タイヤ付ホイールのユニフォーミティ試験に関し、補足説明をしておく。
【００１４】
タイヤは、繊維、スチールワイヤ、ゴムなどの複合製品であるから、完全に均一な構造ではなく、タイヤの外周面（走行面）は、部分的な寸法の違い、剛性の不均一性、非対称性などが存在する。一般に、タイヤのこのような不均一性を測定することを、ユニフォーミティを測定するまたはユニフォーミティ試験と呼ばれている。
タイヤが所定値以上の不均一性を有する場合は、タイヤが転動すると、路面から異常な力で車両が横流れを受けたり、周期的な反力変動により異常振動などを生じる虞れがある。
【００１５】
そのような理由から、現在のタイヤは、通常、ユニフォーミティ試験を受ける。ユニフォーミティ試験では、タイヤに接地荷重を与え、タイヤ接地面における（１）ラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ：タイヤの半径方向の力の変動の大きさ）、（２）ラテラルフォースデビエーション（ＬＦＤ：タイヤの横方向（厚み方向）の力の変動の平均値）、（３）ラテラルフォースバリエーション（ＬＦＶ：タイヤの横方向（幅方向）の力の変動の大きさ）、（４）トラクティブフォースバリエーション（ＴＦＶ：タイヤの前後方向（進行方向）の力の変動の大きさ）、（５）ステアトルクデビエーション（ＳＴＤ：操舵トルク（タイヤ接地面における回転トルク）の平均値）、（６）ステアトルクバリエーション（ＳＴＶ：操舵トルク（タイヤ接地面の回転トルク）の変動の大きさ）、の６つの値が主として検査される。
【００１６】
この発明では、ユニフォーミティ試験において、タイヤに生じる上記６つの成分量を正しく検出することができる。
特に、請求項３記載の発明では、第３の保持フレームが、第２の保持フレームを垂直方向へ振動可能に保持するのみならず、第３の保持フレーム自身が、Ｘ軸回りに揺動可能にされている。そして第３の保持フレームの揺動は、第３の保持フレームのＹ方向の両端寄りにそれぞれ設けられた対をなす第３センサによって測定することができる。第３の保持フレームの揺動は、タイヤ付ホイールのタイヤに荷重した場合の、タイヤ接地面における操舵トルク、すなわちステアトルクデビエーション（ＳＴＤ）およびステアトルクバリエーション（ＳＴＶ）の値に換算することができる。
【００１７】
よって、請求項３記載の発明では、ステアトルクデビエーション（ＳＴＤ）およびステアトルクバリエーション（ＳＴＶ）も測定することができる、自動車用タイヤ付ホイールのユニフォーミティ試験装置とすることができる。
請求項４記載の発明では、タイヤ負荷装置を、計測装置に並べて配置し、回転ドラムを有する負荷用回転軸を水平方向に移動させるという単純な構成で実現することができる。      
【００１８】
従って、装置の高さ方向の構成が大型化せず、比較的簡易な試験装置を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下には、図面を参照して、この発明の好ましい実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る自動車用タイヤ付ホイールの試験装置の正面図であり、図２はその平面図である。
図１および図２を参照して説明すると、試験装置には、計測装置１００とタイヤ負荷装置２００とが含まれている。
【００２０】
計測装置１００は、装着されたタイヤ付ホイール１が回転することに伴い生じる３方向（互いに直交する３次元方向）の力を測定するための装置である。
一方、タイヤ負荷装置２００は、タイヤ付ホイール１のタイヤに対して負荷をかけて回転を与えるための装置であり、図１，２において左右方向に移動可能な構成を具備している。
【００２１】
以下、計測装置１００およびタイヤ負荷装置２００の順番で、装置の構成を詳細に説明する。
計測装置１００は、タイヤ付ホイール１を水平方向に配置して取り付けることのできるチャック装置３と、チャック装置３を上端に有し、チャック装置３から下方に垂直に延びている回転軸としてのスピンドル４とを含んでいる。また、垂直方向に延びるスピンドル４を、その状態で保持するための保持手段としての力検出フレーム５が備えられている。力検出フレーム５の一端（図１，２において右側）には、右方向に突出する取付部６が備えられており、取付部６はマシンベース７に立設された基部８に固定されている。
【００２２】
力検出フレーム５の他端側（図１，２において左側）は、その上下がそれぞれ振動センサ１１，１２（１１′，１２′）を介して、マシンベース７に立設された別の基部１３によって支えられている。
図２に示すように、基部１３は、手前側（図２において下側）および奥側（図２において上側）に、それぞれ立設されて対をなしており、力検出フレーム５の手前側および奥側の両側上下を、それぞれ振動センサ１１，１２（１１′，１２′）を介して支えている。それゆえ、対をなす基部１３に対応して、振動センサ１１，１２，１１′，１２′は、手前側の基部１３および奥側の基部１３にそれぞれ備えられている。
【００２３】
力検出フレーム５は、図２に示されるように、中央に平面視円形の孔１４を有し、この孔１４に垂直方向にスピンドル４が嵌め込まれた第１の保持フレーム１５と、その正面側および背面側（図２において下側および上側）に配置されている第２の保持フレーム１６と、第２の保持フレーム１６を取り囲んでいる第３の保持フレーム１７とを備えている。  図３に、力検出フレーム５の斜視図を示す。次に、図２，図３を参照して、力検出フレーム５についてより具体的に説明する。
【００２４】
最も中心部に備えられた第１の保持フレーム１５は、上述したようにスピンドル４を取り付けるための孔１４を有している。孔１４は、平面視略正方形状の第１の保持フレーム１５の中心に形成されている。第１の保持フレーム１５には、図２において上下方向、図３においてＹ方向に張り出した板ばね１９，１９′が備えられており、板ばね１９，１９′の先端は第２の保持フレーム１６，１６′と一体的につながっている。対をなす第２の保持フレーム１６，１６′には、それぞれ、図２において右方向（図３においてＸ方向）に延びる板ばね２０，２０′が突出しており、各板ばね２０，２０′の先端は第３の保持フレーム１７と一体的につながっている。さらに、第３の保持フレーム１７の一端縁にはばね部２１を介して取付部６が一体的に形成されている。ばね部２１は、第３の保持フレーム１７のＹ方向の幅よりも狭くされている。
【００２５】
かかる構成であるから、第１の保持フレーム１５は板ばね１９，１９′により支えられており、板ばね１９，１９′のしなる方向、すなわち図３において水平なＸ方向に振動し得る。また、第２の保持フレーム１６，１６′は、板ばね２０，２０′のしなる方向、すなわち図３において水平なＹ方向へ振動し得る。第３の保持フレーム１７は、ばね部２１のしなる方向、すなわち図３において垂直なＺ方向に振動し得る。さらに、第３の保持フレーム１７は、ばね部２１の幅を狭くしたことに伴い、Ｘ軸まわりに揺動し得る。
【００２６】
これにより、孔１４に取り付けられたスピンドル４は、力検出フレーム５によって保持されているから、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の互いに直交する３方向に自在に振動可能に保持されている。
第１の保持フレーム１５がＸ方向に振動したとき、その振動が検知できるよう、Ｘ方向に見て、第１の保持フレーム１５と第３保持フレーム１７との間には、それぞれ振動センサ３１，３２が備えられている。振動センサ３１，３２は、第３の保持フレーム１７に取り付けられていて、第１の保持フレーム１５がＸ方向に振動するとき、その応力変化を検知するセンサである。
【００２７】
また、対をなす第２の保持フレーム１６，１６′と第３の保持フレーム１７との間には、振動センサ３３，３４が設けられている。振動センサ３３，３４は、それぞれ第３の保持フレーム１７に取り付けられていて、第２の保持フレーム１６，１６′がＹ方向に振動するとき、その応力変化を検出する。
さらに、既に説明したように、第３の保持フレーム１７が垂直方向（上下）に振動し、またはＸ軸まわりに揺動するとき、それを検知するための振動センサ１１，１２，１１′，１２′が備えられている。
【００２８】
よって、これらセンサ１１，１２，１１′，１２′，３１，３２，３３，３４の検出出力によって、第１の保持フレーム１５、第２の保持フレーム１６，１６′および第３の保持フレーム１７の受ける応力変化を測定することが可能である。
この実施形態における各センサ１１，１２，１１′，１２′，３１，３２，３３，３４は、たとえば圧電素子を用いたセンサで実現することが可能である。
【００２９】
この実施形態では、計測装置１００が、上述した力検出フレーム５を具備していることにより、力検出フレーム５の中心部で垂直方向に保持されているスピンドル４に生じるＸ，Ｙ，Ｚ方向の振動を精密に検出することが可能である。各振動センサの検出する振動は、互いに独立した振動であって、他の直交方向の振動の影響を受けない。それゆえ互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の振動を正確に検出することが可能である。
【００３０】
また、力検出フレーム５は、第１の保持フレーム１５、第２の保持フレーム１６，１６′および第３の保持フレーム１７が、水平方向に広がるように内方から外方へと順番に配置されており、力検出フレーム５全体の構成は、水平方向に広がっているが、垂直方向には薄型の構造となっている。従って、この力検出フレーム５を用いることにより、計測装置１００を高さを低く抑えた装置として構築することが可能である。
【００３１】
次に、図１および図２を参照して、タイヤ負荷装置２００について詳細に説明をする。  タイヤ負荷装置２００は、マシンベース７上に設置された基台４０を有する。基台４０は図１，２において左右方向（計測装置１００に接近，離反する方向）に長手のブロックであり、その上面に上記長手方向に延びる一対のガイドレール４１が手前側および奥側に固定されている。そしてガイドレール４１上を左右方向（図１，２において左右方向）に摺動する摺動機構４２が設けられている。摺動機構４２は、載置板４３と、載置板４３の下面側に設けられ、ガイドレール４１と係合している４つのスライド脚４４と、載置板４３を左右方向に移動させるためのモータ４５、送りネジ５６および送りナット５７とを含んでいる。モータ４５は取付部材４６によって基台４０に固定されている。
【００３２】
載置板４３上にはスピンドル４７が固定されている。スピンドル４７には上方（垂直方向上方）へ延びる負荷用回転軸としての回転軸４８が含まれており、回転軸４８の上端にはドラム４９が搭載されている。ドラム４９はその周面が平坦な面をしており、所定の直径を有している。ドラム４９は代用路面としてタイヤ付ホイール１のタイヤ１０に負荷をかけ、タイヤ付ホイール１を回転させるためのものである。
【００３３】
モータ４５により送りネジ５６が回転されると送りナット５７が右方向へ移動し、送りナット５７に固定された載置板４３が右方向に移動する。それにより、載置板４３上に固定されたスピンドル４７、回転軸４８およびドラム４９が右方向に移動をし、ドラム４９はタイヤ１０に押しつけられる。また、モータ４５が逆回転することにより、載置板４３は左方向へ移動して、ドラム４９はタイヤ１０から離れる。
【００３４】
送りナット５７と載置板４３との間にはセンサ５０が設けられており、センサ５０によってタイヤ１０に押しつけられるドラム４９の押圧力が検知できるようになっている。
摺動機構４２には、さらに、モータ５１が備えられている。モータ５１は、載置板４３の上方へ突出する回転軸にプーリ５２が嵌められている。また、回転軸４８にもプーリ５３が同心円上に外嵌されている。そしてプーリ５２と５３との間はベルト５４で連結されている。よって、モータ５１の回転により、その回転力がベルト５４を介して回転軸４８へ伝達され、回転軸４８が回転されることによってドラム４９は所定の回転速度で回転される。
【００３５】
そしてドラム４９がタイヤ１０に圧接されて回転されることにより、タイヤ１０に一定の負荷が与えられながら、タイヤ付ホイール１が回転される。なお、基台４０には、摺動固定装置５５が備えられており、ドラム４９がタイヤ１０に対して適当な押しつけ力を発生させているときに、回転軸４８とスピンドル４との軸間距離が保持できるようになっている。
【００３６】
ドラム４９を所定の力で押しつけながら、タイヤ付ホイール１を回転させ、その際に生じる振動を前述した振動センサ３１，３２，３３，３４，１１，１２，１１′，１２′で検出することにより、タイヤ付ホイール１のユニフォーミティを測定することが可能である。
また、タイヤ付ホイール１を回転させている状態から、ドラム４９をタイヤ１０から離せば、タイヤ付ホイール１は慣性力によりその後も回転をする。そしてその回転時に、タイヤ付ホイール１の動不釣合いを、前述した振動センサ３１，３２，１１，１２，１１′，１２′の検知出力に基づいて算出することが可能である。この動不釣合いの算出自体に関する技術は、たとえば特公昭６２−１０３７３号公報により公知である。
【００３７】
以上のように、この実施形態では、計測装置１００において、タイヤ付ホイール１のユニフォーミティおよび不釣合い測定を、全く同じ構成のままで行うことができる。
また、タイヤ負荷装置２００は、計測装置１００と並列に、マシンベース７上に設置できるので、装置全体としての高さ方向の寸法を低くでき、コンパクトな構成とすることが可能である。
【００３８】
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施形態に係る自動車用タイヤ付ホイールの試験装置の正面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る自動車用タイヤ付ホイールの試験装置の平面図である。
【図３】力検出フレームの斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    自動車用タイヤ付ホイール
２    ホイール
３    チャック装置
４    スピンドル
５    力検出フレーム
１０    タイヤ
１１，１１′，１２，１２′，３１，３２，３３，３４    振動センサ
１４    孔
１５    第１の保持フレーム
１６，１６′    第２の保持フレーム
１７    第３の保持フレーム
４４    摺動機構
４７    スピンドル
４８    回転軸
４９    ドラム
１００    計測装置
２００    タイヤ負荷装置
【図１】
2006329831.tif 000003
【図２】
2006329831.tif 000004
【図３】
2006329831.tif 000005