(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤマウンタを用いてホイールにタイヤを挿入する際に、前記タイヤが受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定装置において、
前記タイヤマウンタが有するホイール固定台に載置される下ホイールと、
前記下ホイール上に配置される上ホイールと、
前記上ホイールと下ホイールとを所定距離だけ離間させるように、前記下ホイールと、前記上ホイールとの間に配置されたロードセルと、
を具備したことを特徴とするタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項２】
前記上ホイールとして、該上ホイールをリング状に切断して得られる外側上ホイールと、内側上ホイールとを用いると共に、前記外側上ホイールと前記内側上ホイールとを所定距離だけ離間させて、前記ロードセルを設置したことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項３】
前記ロードセルの下端と、前記下ホイールの下端との間に、所定寸法以上のクリアランスを設けることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項４】
前記ロードセルは、リング状の補強板を介して、前記下ホイールと前記上ホイール、または、前記下ホイールと前記外側上ホイールと前記内側上ホイールに連結したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項５】
前記タイヤマウンタが有するアームに角速度センサを取り付け、前記ロードセルより出力される歪み検知信号の値を解析する際には、前記角速度センサより出力される角速度を積分して得られる角度と、前記歪み検知信号の解析結果とをリンクさせることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項６】
前記タイヤマウンタがシングルアーム形式のタイヤマウンタであるとき、前記ロードセルにて３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、３軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測し、また、ダブルアーム形式のタイヤマウンタであるとき、前記ロードセルにて、２軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｚ、２軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｚを計測することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールにタイヤを挿入させるとき、タイヤ側が受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホイールにタイヤを挿入させるとき、タイヤが受ける負荷を測定することは、タイヤを効率良くホイールに組み込む工法を検討する上で、重要なファクターになっている。ところが、タイヤはゴム製であって、負荷による変形が大きいため、タイヤで直接負荷を測定することは困難である。
【０００３】
そこで、従来より、代用の測定として、種々のタイヤ挿入負荷測定方法が用いられている。例えば、ホイールに歪みゲージを貼り付け、該ホイールにタイヤを挿入させる際に、この歪みゲージから出力される歪み検知信号の大きさに基づいて、ホイールが受ける負荷を測定し、間接的にタイヤが受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定方法（第１の従来例）や、タイヤ組み込み設備のマウンタアーム部に歪みゲージを貼り付け、ホイールにタイヤを挿入させる際に、この歪みゲージより出力される歪み検知信号の大きさに基づいて、マウンタアーム部が受ける負荷を測定し、この測定結果から間接的にタイヤが受ける負荷を求めるタイヤ挿入負荷測定方法（第２の従来例）が知られている。更に、ホイールにタイヤを挿入させる際に、タイヤ組み込み設備の動力源（モータなど）の負荷トルクを測定し、この測定結果から間接的にタイヤが受ける負荷を求める方法（第３の従来例）等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のタイヤ挿入負荷測定方法では、以下に示すような欠点を有していた。
【０００５】
即ち、第１の従来例による方法では、ホイールに貼り付けた各歪みゲージより出力される歪み検知信号の大きさに基づいて、負荷の大きさと方向とを特定する際に、有限要素法等用いて、事前に各歪みと、各方向の負荷との関係を求めておかなければならず、その準備と解析とに多大な時間が必要になる。
【０００６】
更に、高い剛性を持つホイールに歪みゲージを貼り付けることから、歪みゲージから出力される歪み検知信号の値が小さく、高い測定精度を得ることが難しいという欠点がある。
【０００７】
また、第２及び第３の従来例による方法では、設備に加えられる負荷の大きさを測定する方法であるので、タイヤが受ける負荷と方向とを直接測定することができず、タイヤの負荷状況を正確に把握するのが難しいという欠点がある。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤが受ける負荷、及びその方向を正確に測定することができ、ホイールにタイヤを組み込む工法を検討する際に、正確な資料を提示することのできるタイヤ挿入負荷測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本願請求項１に記載の発明は、タイヤマウンタを用いてホイールにタイヤを挿入する際に、前記タイヤが受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定装置において、前記タイヤマウンタが有するホイール固定台に載置される下ホイールと、前記下ホイール上に配置される上ホイールと、前記上ホイールと下ホイールとを所定距離だけ離間させるように、前記下ホイールと、前記上ホイールとの間に配置されたロードセルと、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記上ホイールとして、該上ホイールをリング状に切断して得られる外側上ホイールと、内側上ホイールとを用いると共に、前記外側上ホイールと前記内側上ホイールとを所定距離だけ離間させて、前記ロードセルを設置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記ロードセルの下端と、前記下ホイールの下端との間に、所定寸法以上のクリアランスを設けることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記ロードセルは、リング状の補強板を介して、前記下ホイールと前記上ホイール、または、前記下ホイールと前記外側上ホイールと前記内側上ホイールに連結したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記タイヤマウンタが有するアームに角速度センサを取り付け、前記ロードセルより出力される歪み検知信号の値を解析する際には、前記角速度センサより出力される角速度を積分して得られる角度と、前記歪み検知信号の解析結果とをリンクさせることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記タイヤマウンタがシングルアーム形式のタイヤマウンタであるとき、前記ロードセルにて３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、３軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測し、また、ダブルアーム形式のタイヤマウンタであるとき、前記ロードセルにて、２軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｚ、２軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｚを計測することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明では、ホイールにタイヤを挿入する際に、上ホイールと下ホイールとの間に生じる負荷をロードセルにより測定するので、タイヤが受ける負荷を高精度に把握することができ、これによってホイールにタイヤを組み込む工法を検討する際に、正確な資料を得ることができる。
【００１６】
請求項２の発明では、内側上ホイールを押さえて固定したときの負荷と、ホイールにタイヤを挿入したときの外側上ホイールの負荷とを分離して測定することができるので、内側上ホイールを押さえて固定しても、タイヤが受ける負荷を高精度に把握でき、ホイールにタイヤを組み込む工法を検討する際に、正確な資料を得ることができる。
【００１７】
請求項３の発明では、ホイールの下端内側を押さえて固定するタイプのタイヤマウンタ等、各種のタイプのタイヤマウンタを使用した場合においても、対応して測定することができる。
【００１８】
請求項４の発明では、補強板を用いて、ロードセルとホイール（内側上ホイール、外側上ホイール、及び下ホイール）とを連結するように構成しているので、ホイールのサイズが変化した場合であっても、補強板の大きさを適宜変更することにより、同一のロードセルを用いて複数種のサイズのホイールに対して柔軟に対応することができる。
【００１９】
請求項５の発明では、ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤのどの部分を挿入しているときに、タイヤにどの程度の負荷が加えられるのかを、高精度に測定することができるので、ホイールにタイヤを組み込む工法を検討する際に、正確な資料を得ることができる。
【００２０】
請求項６の発明では、ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤマウンタのアーム数に応じた最適な負荷測定種類で、タイヤが受ける負荷を高精度に測定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るタイヤ挿入負荷測定装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は、本装置主要部の詳細な構成を示す断面図である。
【００２２】
図１に示すように、タイヤ挿入負荷測定装置１は、下ホイール１３と、外側上ホイール１２と、内側上ホイール１１から成るホイール４を具備し、更に、タイヤマウンタ２のホイール固定台３にホイール４を取り付けて、該ホイール４にタイヤ５を挿入する際の、ホイール４が受ける負荷、ひいてはタイヤ５が受ける負荷を測定するためのロードセル２１を具備するタイヤ挿入負荷検知器６（図２参照）を有している。
【００２３】
また、このロードセル２１より出力される複数の歪み検知信号を取り込んで増幅する歪みアンプ７と、タイヤマウンタ２のアーム８に取り付けられ、アーム８を回転させながら、ホイール４にタイヤ５を挿入する際の角速度を検知する角速度センサ９と、この角速度センサ９より出力される角速度検知信号と歪みアンプ７より出力される各歪み検知信号とを取り込んで、予め設定されている信号処理アルゴリズムにて、ホイール４にタイヤ５を挿入させる際の、ホイール４が受ける負荷（ひいてはタイヤ５が受ける負荷）を解析するパソコン装置１０と、を備えている。
【００２４】
そして、ホイール固定台３に固定されたホイール４上にタイヤ５をセットした後、タイヤマウンタ２のアーム８を回転させ、ホイール４にタイヤ５を挿入させている際に、アーム８に取り付けられた角速度センサ９より出力される角速度検知信号と、ロードセル２１から出力され、歪みアンプ７で増幅された歪み検知信号とをパソコン装置１０で処理して、ホイール４が受ける負荷、ひいてはタイヤ５が受ける負荷を求める。
【００２５】
ホイール４は、図２の断面図に示すように、切断面ａで上下に切断することにより得られる上ホイールと下ホイール１３とを有しており、更に、上ホイールは、切断面ｂでリング状に切断して得られる内側上ホイール１１と、外側上ホイール１２で構成されている。
【００２６】
更に、ロードセル２１と下ホイール１３との間には、リング状の補強板１４が配設され、ロードセル２１と外側上ホイール１２との間には、リング状の補強板１５が配設され、更に、ロードセル２１と内側上ホイール１１との間には、リング状の補強板１６が配設されている。この際、下ホイール１３の下端は、ホイール固定台３（図１参照）の上面から所定距離Ｌ（例えば、Ｌ＝６０ｍｍ）以上となるようにクリアランスが設定されている。
【００２７】
また、各補強板１４，１５，１６は、外側上ホイール１２と下ホイール１３との間に数ｍｍ程度の隙間１７が形成され、外側上ホイール１２と内側上ホイール１１との間に数ｍｍ程度の隙間１８が形成されるように、固定されている。
【００２８】
ロードセル２１は、リング形状を成しており、タイヤマウンタ２のアーム８（図１）に取り付けられた押さえローラ２０によって、タイヤ５のビード部２４（図２）が下方向に押し付けられ、該タイヤ５がホイール４に挿入される際に、ホイール４に加えられる負荷を検知し、この負荷の大きさを示す歪み検知信号を出力する。なお、符号２２は、このロードセル２１より出力される各歪み検知信号を歪みアンプ７へ導くための信号線である。
【００２９】
図３は、ロードセル２１の構成を模式的に示す斜視図である。該ロードセル２１は、剛体で構成される起歪体を有しており、該起歪体は、外周リング部２１ａと、内周リング部２１ｂとの間に、４個の起歪部２１ｃが、９０度ずつ振り分けられた部位に設置されている。
【００３０】
起歪部２１ｃは、外周リング部２１ａと内周リング部２１ｂとの間に生じる歪みを検知するものであり、ホイール４に加えられる６分力（３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、３軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を検知し、この検知信号を歪み検知信号として出力する。
【００３１】
次に、本実施形態に係るタイヤ挿入負荷測定装置１の作用について説明する。まず、タイヤマウンタ２の、ホイール固定台３上にホイール４（３分割されたホイール）を設置する。次いで、図１に示すように、ホイール固定台３に対し傾斜させた状態で、タイヤ５の一部（図中左側）をホイール４にセットする。
【００３２】
その後、タイヤマウンタ２が有するセンターコン２３にて、内側上ホイール１１の中心部を固定し、この状態で、タイヤマウンタ２のアーム８を回転させる。すると、該アーム８に取り付けられた押さえローラ２０（図２参照）により、タイヤ５のビード部２４が下方に押し付けられ、徐々にビード部２４がホイール４に装着される。
【００３３】
このとき、ロードセル２１により、外側上ホイール１２、及び下ホイール１３の間に加えられる力が検知され、外側上ホイール１２が受ける負荷、即ち、図１に示すＸ軸方向に向かう負荷Ｆｘ、Ｙ軸方向に向かう負荷Ｆｙ、及び、Ｚ軸方向に向かう負荷Ｆｚ、及び各軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚの、各種の歪み検知信号が出力される。
【００３４】
その結果、例えば図４に示す特性曲線に示す如くの歪み検知信号を得ることができる。同図より、アーム（マウンタアーム）８の回転が開始されると、各負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚが大きく変動していることが理解される。
【００３５】
そして、ロードセル２１より出力される歪み検知信号は、信号線２２を介して歪みアンプ７に供給され、増幅される。
【００３６】
また、この動作と並行し、パソコン装置１０では、アーム８に取り付けられた角速度センサ９より出力される角速度検知信号を取り込み、該角速度検知信号を積分して、タイヤ５の、どの部分がホイール４に押し込まれているかを示す角度情報を得る。更に、予め設定されている信号処理アルゴリズムで、歪みアンプ７より出力される各歪み検知信号を処理し、上述の角度情報に基づいた、３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、及びモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを解析する。これにより、タイヤ５の剛性、タイヤマウンタ２の組み込み条件、タイヤ５のビード部２４に塗布する潤滑剤の種類等が最適となる条件を得ることができる。
【００３７】
このようにして、本実施形態では、１つのホイール４を、切断面ａで上下に切断し、且つ、切断面ｂでリング状に切断して得られる内側上ホイール１１と、外側上ホイール１２と、下ホイール１３とに分割される。そして、これらの各ホイール１１，１２，１３に、補強板１４、１５、１６を各々取り付け、これら内側上ホイール１１、外側上ホイール１２、及び下ホイール１３の間に隙間１７、１８が形成されるように、各補強板１４、１５、１６の間にロードセル２１を取り付けている。
【００３８】
そして、該ロードセル２１により得られる検出結果に基づいて、ホイール４にタイヤ５を挿入する際の、センターコン２３により加えられる負荷と、タイヤ挿入による負荷とを分離させた状態で、ホイール４が受ける３軸方向の負荷及びモーメント、ひいてはタイヤ５が受ける３軸方向の負荷及びモーメントを高精度に測定することができ、これによってホイール４にタイヤ５を組み込む工法を検討させる際の、正確な資料を得ることができる（請求項１、２に対応した効果）。
【００３９】
また、この実施形態では、ロードセル２１の下端と、下ホイール１３の下端との間に所定距離Ｌ（例えば、Ｌ＝６０ｍｍ）以上のクリアランスを設けているので、センターコン２３を有するタイヤマウンタ２のみならず、ホイール４の下端の内面を外方向に向けて押さえることにより固定するタイプのタイヤマウンタ等、各種のタイヤマウンタを用いた場合に適用することができる。
【００４０】
これにより、既に設置されているタイヤマウンタに対し、タイヤ挿入負荷検知器６を取り付けるだけで、本実施形態に係るタイヤ挿入負荷測定装置１を構築することができる。従って、装置の改良等に係る手間を省くことができ、装置の構築コストを低減することができる（請求項３に対応した効果）。
【００４１】
また、本実施形態では、内側上ホイール１１と、外側上ホイール１２と、下ホイール１３とに補強板１４、１５、１６を各々、取り付けると共に、複数のボルト１９によって、これら各補強板１４、１５、１６に、ロードセル２１を取り付けるようにしているので、分割前の実際のホイールと同等の剛性を維持でき、また、ホイール４のサイズに応じて、補強板１４，１５，１６の大きさを変更することにより、同一のロードセル２１を複数種類のホイールに対して適用することができる。
【００４２】
これにより、コスト的に高価であるロードセルを複数種類用意する必要がない（請求項４に対応した効果）。
【００４３】
また、本実施形態では、タイヤマウンタ２のアーム８に角速度センサ９を取り付け、パソコン装置１０によって、ロードセル２１から出力される各歪み検知信号の値を解析する際に、角速度センサ９より出力される角速度を積分して得られた角度情報と、各歪み検知信号の解析結果とをリンクさせているので、ホイール４にタイヤ５を挿入する際に、タイヤ５のどの部分を挿入しているときに、タイヤ５にどの程度の負荷が加えられるのか、といったデータを高精度に得ることができる。従って、ホイール４にタイヤ５を組み込む工法を検討する際に、正確な資料を提示することができる（請求項５に対応した効果）。
【００４４】
更に、本実施形態では、タイヤマウンタ２として、シングルアーム形式のタイヤマウンタを使用し、ロードセル２１に３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、及び３軸方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを計測しているので、シングルアーム形式のタイヤマウンタを使用して、ホイール４にタイヤ５を挿入するときに必要、且つ十分な負荷データを求めることができる（請求項６に対応した効果）。
【００４５】
また、上述した実施形態では、センターコン２３を具備したタイヤマウンタ２を用いたタイヤ挿入負荷測定装置１を例として説明したが、本発明は、センターコン２３を搭載しないタイヤマウンタ２を用いる場合についても実施することができる。
【００４６】
図５は、センターコンを具備しないタイヤマウンタ２５を使用したタイヤ負荷測定装置の構成を示す断面図であり、同図に示すように、センターコンを持たないタイヤマウンタ２５を使用するときには、１つのホイール４を切断面ａで、切断した上ホイール２６と、下ホイール２７とに、それぞれリング状の補強板１４、１５を搭載し、複数のボルト１９によって、各補強板１４、１５の間にロードセル２１を固定する構成としている。
【００４７】
このような構成においても、上述した実施形態と同様に、ホイール４にタイヤ５を挿入する際に、タイヤ５が受ける３軸方向の負荷及びモーメントを高精度に測定することができ、その結果ホイール４にタイヤ５を組み込む工法を検討する際に、正確な資料を提示することができる（請求項１、３、４、５、６に対応した効果）。
【００４８】
また、上述した実施形態では、ホイール４にタイヤ５を押し込むアーム８の個数が１本とされたタイヤマウンタ２，２５（特開平１１−１９２８２３号公報）を例として、本発明に係るタイヤ挿入負荷測定装置１を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アーム８（図１）の個数が２本とされたもの（特開平６−１６０２３号公報）を使用する構成としても良い。
【００４９】
このような構成においても、ホイール４にタイヤ５を挿入する際に、ロードセル２１からホイール４に加えられる負荷Ｆｘ、Ｆｚを示す歪み検知信号を出力して、ホイール４が受ける負荷、ひいてはタイヤ５が受ける負荷を高精度に測定することができる（請求項６に対応した効果）。
【００５０】
なお、本実施形態では、図３に示したように、リング形状をなす一体型のロードセル２１を用いて歪みを検知する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばロードセル２１が有する４個の起歪部２１ｃ毎に分割されたロードセルを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るタイヤ挿入負荷測定装置の構成を示す説明図である。
【図２】図１に示すタイヤ挿入負荷検知装置の主要部の詳細な構成例を示す断面図である。
【図３】ロードセルを模式的に示す説明図である。
【図４】図１に示すタイヤ挿入負荷測定装置を使用した測定例を示す特性図である。
【図５】本発明に係るタイヤ挿入負荷測定装置の、他の実施形態の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  タイヤ挿入負荷測定装置
２  タイヤマウンタ
３  ホイール固定台
４  ホイール
５  タイヤ
６  タイヤ挿入負荷検知器
７  歪みアンプ
８  アーム
９  角速度センサ
１０  パソコン装置
１１  内側上ホイール（上ホイール）
１２  外側上ホイール（上ホイール）
１３  下ホイール
１４，１５，１６  補強板
１７，１８  隙間
１９  ボルト
２０  押さえローラ
２１  ロードセル
２１ａ  外周リング
２１ｂ  内周リング
２１ｃ  起歪部
２２  信号線
２３  センターコン
２４  ビード部
２５  タイヤマウンタ
２６  上ホイール
２７  下ホイール
【図１】
0003832366.tif 000002
【図２】
0003832366.tif 000003
【図３】
0003832366.tif 000004
【図４】
0003832366.tif 000005
【図５】
0003832366.tif 000006