CN104769407A - 轮胎的均匀性波形的校正方法 - Google Patents

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Abstract

在将负荷转鼓(4)推压至轮胎(T)的基础上，测量轮胎(T)的均匀性波形和负荷转鼓(4)的旋转相位。在对均匀性波形进行频率变换后得到的频率区域的波形中，求取负荷转鼓(4)的转速的整数倍数分量处的振幅以及相位，作为校正参数来存储。通过从均匀性波形中减去基于该校正参数计算出的轮胎测量时的负荷转鼓(4)的旋转相位范围中的校正波形，从而计算出被校正后的轮胎(T)的均匀性波形。

Description

轮胎的均匀性波形的校正方法
技术领域
本发明涉及对从轮胎均匀性试验机得到的均匀性波形进行校正的技术。
背景技术
一直以来，对制成产品的轮胎进行测量均匀性(uniformity)等来判定优劣的轮胎试验(轮胎均匀性试验)。在该轮胎试验中，将轮胎推压至轮胎均匀性试验机所具备的负荷转鼓的外周面。在此基础上，通过设置于负荷转鼓的测压元件(load cell)等，测量使该轮胎旋转时在轮胎的半径方向、横向方向上施加的载荷来作为均匀性波形，并基于测量到的均匀性波形进行轮胎均匀性的评价。
但是，虽然设置于轮胎均匀性试验机的负荷转鼓例如被加工成截面为正圆的圆筒形状，但是由于加工精度等的制约，严格来说，该截面并不是完全的正圆。即，在负荷转鼓的外周面会不可避免地产生一些凹凸。这样，如果在使轮胎与并非完全的正圆的负荷转鼓的外周面相接触的基础上使轮胎旋转，则在轮胎通过少量存在于负荷转鼓的外周面的凹凸时，负荷转鼓的旋转轴会产生旋转振动。产生的旋转振动会作为误差而包含在由测压元件测量的均匀性波形中。其结果是，存在基于包含这样的误差的均匀性波形而计算出的轮胎均匀性的精度也发生降低的可能性。
因此，为了从由测压元件等测量到的均匀性波形中去除起因于这样的负荷转鼓的旋转振动的误差，换言之，为了校正测量到的均匀性波形，已经想出几个校正方法(专利文献1、专利文献2等)。
例如，在专利文献1的校正方法中，在负荷转鼓的直径外侧设置有能够检测负荷转鼓的外周面的位移(沿着轮胎的半径方向的位移，或者沿着轮胎的横向方向的位移)的检测器(传感器)。并且，由该检测器检测出的负荷转鼓的位移被作为旋转振动来测量。并且，在测量到的负荷转鼓的旋转振动上乘以轮胎的弹簧常数而得到的值被作为由于旋转振动而作用到负荷转鼓的力变动的波形来计算。如果将这样计算出的力变动的波形作为用于校正起因于旋转振动的误差的校正波形，从实际测量到的均匀性波形中减去，就能够对均匀性波形进行校正。
此外，在专利文献2的校正方法中，由测压元件测量到的均匀性波形被划分成轮胎的每1次旋转的数据区间，划分后的均匀性波形彼此相互叠加。如果这样按轮胎的每1次旋转的数据区间进行均匀性波形的叠加，则误差会通过叠加而被抵消，能够得到平均的均匀性波形。如果从由测压元件实际测量到的均匀性波形中减去这样的平均的均匀性波形，就得到包含因负荷转鼓的旋转振动导致的误差量的波形。接着，如果将所得到的含有误差量的波形划分成负荷转鼓的每1次旋转的数据区间，并使划分后的波形彼此相互叠加，则含有误差量的波形就被平均化。由此，能够与专利文献1同样地求取出用于对因旋转振动导致的误差进行校正的校正波形。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开昭57-141532号公报
专利文献2：日本国特开平2-259445号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1的校正方法中，有时由于轮胎的类别(种类、尺寸)的不同，很难精度良好地计算出上述的校正波形。
例如，在实际的轮胎均匀性试验机中，将轮胎推压至负荷转鼓的位置大多根据标准的种类、尺寸的轮胎而设定。但是，由轮胎均匀性试验机测量的轮胎中有宽度比标准的轮胎宽的轮胎和宽度比标准的轮胎窄的轮胎。在对这样的轮胎进行试验时，用来检测外周面的位移的检测器的高度会从最佳的位置偏离。即，在专利文献1的校正方法中，根据要测量轮胎均匀性的轮胎的类别的不同，检测器的设置位置会从最佳的位置偏离，而因为检测器的设置位置的偏离会使计算出的校正波形与适当的校正波形相偏离。由此，可能会很难求取出精度良好的校正波形。
此外，在专利文献2记载的校正方法中，在重叠多个波形进行平均化时，如果存在微小的相位偏离等误差，则这样的误差也会被叠加并被加到校正波形上。其结果是，因叠加反而会使误差变大，与专利文献1的校正方法同样地，有时会很难求取到精度良好的校正波形。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供一种轮胎的均匀性波形的校正方法，该校正方法能够将因负荷转鼓的旋转振动造成的影响从测量到的均匀性波形中去除，提高轮胎均匀性的测定精度。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的轮胎的均匀性波形的校正方法采取以下技术手段。
即，本发明是一种在将负荷转鼓推压至直径与该负荷转鼓不同的轮胎的基础上，在使轮胎旋转的同时测定轮胎的均匀性时的轮胎的均匀性波形的校正方法，该轮胎的均匀性波形的校正方法的特征在于，具有：使用设置于所述负荷转鼓的测压元件以及旋转相位计，测量所述轮胎的均匀性波形，并且测量所述负荷转鼓的旋转相位的步骤；通过对测量到的均匀性波形进行频率变换，从而变换成频率区域的波形的步骤；在变换后的频率区域的波形中，求取所述负荷转鼓的转速的整数倍数分量处的振幅以及相位的步骤；将求取到的所述负荷转鼓的转速的整数倍数分量处的振幅以及相位作为校正参数来存储的步骤；测量所述轮胎的均匀性波形，并且基于存储的校正参数来计算轮胎测量时的负荷转鼓的旋转相位范围中的校正波形的步骤；以及通过从测量到的均匀性波形中减去所述计算出的校正波形，从而计算出被校正后的轮胎的均匀性波形的步骤。
另外，优选可以具有：按所述轮胎的每个类别预先求取校正参数的步骤；基于预先求取到的所述校正参数，按所述轮胎的每个类别计算所述校正波形的步骤；以及通过从测量到的均匀性波形中减去计算出的所述校正波形，从而计算出被校正后的轮胎的均匀性波形的步骤。
发明效果
根据本发明的轮胎的均匀性波形的校正方法，能够从测量到的均匀性波形中去除因负荷转鼓的旋转振动造成的影响，提高轮胎均匀性的测定精度。
附图说明
图1是本发明涉及的轮胎均匀性试验机的简要图。
图2(a)是表示由轮胎均匀性试验机测量的均匀性波形的图，(b)是(a)的局部放大图。
图3(a)是表示对测量到的均匀性波形进行FFT变换后的结果的图，(b)是FFT变换后的结果的放大图。
图4(a)是表示测量到的均匀性波形的图，(b)是表示校正波形的图，(c)是表示校正后的均匀性波形的图。
具体实施方式
[第1实施方式]
首先，基于附图来说明执行本发明涉及的轮胎T的均匀性波形的校正方法的轮胎均匀性试验机1。
如图1所示，轮胎均匀性试验机1(轮胎均匀性试验装置)针对已完成的轮胎T来评价轮胎均匀性等特性，从而进行产品检查。轮胎均匀性试验机1构成为：作为产品检查对使轮胎T旋转时产生的轮胎半径方向的力的变动(Radial Force Variation：RFV)、轮胎横向方向的力的变动(Lateral Force Variation：LFV)进行评价。
具体来说，轮胎均匀性试验机1具有以围绕朝向上下的轴心自由旋转的方式配置的主轴2。在该主轴2的上端设置有固定轮胎T的上下一对轮圈3。主轴2能够对被轮圈3固定的轮胎T以围绕朝向上下的轴心自由旋转的方式进行支撑。进一步地，在主轴2的侧方具备在其外周面形成了模拟路面的大致圆筒状的负荷转鼓4。该负荷转鼓4被设为围绕上下轴心进行驱动旋转，并且在水平方向上移动自由。负荷转鼓4的外周面能够与设置于主轴2的轮胎T靠近/远离。
另外，在本说明书的说明中，将图1的纸面的上下作为说明轮胎均匀性试验机1时的上下。此外，将图1的纸面的左右作为说明轮胎均匀性试验机1时的前后。进一步地，将图1的纸面贯通方向作为说明轮胎均匀性试验机1时的左右方向。
接着，详细说明构成轮胎均匀性试验机1的主轴2以及负荷转鼓4。
主轴2是沿上下方向配置的长条棒状的构件，在其上端设置有从上下夹持轮胎T的内周部使其固定的轮圈3。在主轴2的下端配置使该主轴2旋转的电动机5，能够通过该电动机5使由轮圈3固定的轮胎T正反自由地进行旋转。此外，该主轴2以从上方内插到主轴箱(spindle housing)6的内部的状态来配置。
负荷转鼓4具有：形成为短的圆筒状并且使轴心朝向上下方向来配置的转鼓部7；对该转鼓部7以围绕朝向上下方向的轴自由旋转的方式进行支撑的旋转轴8；以及对旋转轴8以自由旋转的方式进行支撑的框架9。此外，在该旋转轴8的上端以及下端设置有测量作用于负荷转鼓4的载荷的测压元件10，上述转鼓部7以及旋转轴8经由测压元件10被框架9支撑。进一步地，负荷转鼓4能够在前后方向上水平移动，并能够以规定的载荷将转鼓部7的外周面推压至轮胎T。
这样，由测压元件10测量到的载荷被发送至运算部11。
在上述负荷转鼓4的侧方，配置测量负荷转鼓4的旋转相位(频率、相位)的旋转相位计12。该旋转相位计12构成为通过读取设置于转鼓部7的位置标志13，来测量负荷转鼓4的旋转相位。即，在转鼓部7的外周面遍布圆周方向地预先形成位置标志13(在图例中是外周面的上端侧)。并且，在从该位置标志13起向侧方隔开距离的位置，配置旋转相位计12。该旋转相位计12通过读取设置于转鼓部7的外周面的位置标志13，从而能够测量转鼓部7的旋转相位。由该旋转相位计12测量到的负荷转鼓4的旋转相位与由上述测压元件10测量到的载荷同样被发送至运算部11。
运算部11使用由测压元件10测量到的载荷和由旋转相位计12测量到的负荷转鼓4的旋转相位，计算出在计算校正波形时所需的校正参数。校正波形是用于从测量到的均匀性波形中去除负荷转鼓4的影响的波形，是在进行校正时使用的波形。此外，该运算部11存储计算出的校正参数，在实际测量轮胎T的均匀性时基于存储的校正参数来计算校正波形，并使用计算出的校正波形来校正均匀性波形。
具体来说，该运算部11使用程序控制台(programming console)、个人计算机等，按照如下所示的顺序来处理信号。
以下，说明在运算部11中执行的信号处理的步骤，换言之，说明本发明的均匀性波形的校正方法。
在本发明的均匀性波形的校正方法中，使用测压元件10以及旋转相位计12，测量轮胎T的均匀性波形，并且测量负荷转鼓4的旋转相位。测量到的均匀性波形通过进行频率变换，从而被变换成频率区域的波形。在变换后的频率区域的波形中，求取负荷转鼓4的转速的整数倍数分量处的振幅以及相位。将求取到的负荷转鼓4的转速的整数倍数分量处的振幅以及相位作为校正参数来存储。然后，测量轮胎T的均匀性波形，并且基于存储的校正参数来计算轮胎均匀性测量时的负荷转鼓4的旋转相位范围中的校正波形，从测量到的均匀性波形中减去计算出的校正波形，从而计算出校正后的轮胎T的均匀性波形。
即，在计算上述校正参数时，需要将想要求取校正参数的轮胎T安装于轮胎均匀性试验机1，并预先测量均匀性波形、负荷转鼓4的旋转相位。
通过将轮胎T夹入到上下的轮圈3之间，从而将轮胎T安装于主轴2的上部。然后，将负荷转鼓4水平移动到主轴2侧，以规定的推压载荷将负荷转鼓4(转鼓部7)的外周面推压至轮胎T。
接着，使用电动机5使主轴2旋转。这样，固定在主轴2的上端的轮胎T也以规定的转速旋转，与轮胎T接触的负荷转鼓4配合轮胎T的旋转而进行旋转。然后，通过设置于负荷转鼓4的测压元件10对沿着轮胎半径方向、横向方向的载荷进行测量。
另外，在通过该测压元件10来测量载荷时，由于轮胎T与负荷转鼓4一般形成为不同的直径，所以负荷转鼓4以与轮胎T的转速不同的转速进行旋转。所以，通过安装于负荷转鼓4的旋转轴8的测压元件10，来测量与轮胎T的旋转相位相应地发生变化的分量和与具有旋转振动的负荷转鼓4的旋转相位相应地发生变化的分量相叠加后的均匀性波形。
另外，上述轮胎T的半径方向的载荷变动被称为RFV(Radial ForceVariation)，并且横向方向的载荷变动被称为LFV(Lateral Force Variation)。在以下的说明中，列举根据RFV值计算校正波形的方法作为例子，来说明本实施方式的均匀性波形的校正方法，但是也能够利用LFV值采用相同的手法来进行校正。
图2(a)是表示由测压元件10测量到的载荷之中针对RFV的均匀性波形的图。此外，图2(b)是在图2(a)所示的均匀性波形之中将0秒～2秒的部分放大后表示的图。例如，如果轮胎T的转速是60rpm的情况，则如图2(b)中放大示出的那样，RFV的均匀性波形被测量为相同波形以1秒的数据周期连续地重复这样的波形。
这样，在轮胎T的转速为60rpm(旋转频率1Hz)的情况下，如果对测量到的均匀性波形进行FFT(高速傅里叶变换)计算，则如图3(a)以及图3(b)所示，在成为1Hz的倍数的频率(例如，1Hz、2Hz、3Hz···等)处得到峰值。该1Hz的倍数分量如上所述与轮胎T的旋转相位相应地发生变化，且原本应该作为轮胎T的均匀性而用于评价。
另一方面，在与通常的均匀性测量同样地，测量时间短到1秒左右的情况下，由于分辨率低，如图3(a)中“折线”所示那样，仅得到粗略地捕捉到载荷的变化的粗糙的变化曲线。但是，在轮胎均匀性的测量时间长至数10秒以上的情况下，得到分辨率变高从而精度良好地捕捉到载荷变化的精确的变化曲线。例如如图3(a)这样，如果轮胎均匀性的测量时间变长至64秒，则分辨率变高，从而能够判断出在成为1Hz的倍数的频率处存在陡峭上升的峰值(图3(a)的“尖峰状的波形”)。
此外，在图3(a)的曲线图中，在与轮胎T的旋转相位相应地变化的陡峭上升的峰值之间，也观察到高度低的其他峰值。这些峰值成为通过测压元件10测量的载荷之中如上所述与负荷转鼓4的旋转相位相应地发生变化的分量。
就峰值的高度来说，与该负荷转鼓4的旋转相位相应地发生变化的分量没有与轮胎T的旋转相位相应地发生变化的分量那么高。因此，如图3(b)所示，如果放大纵轴的尺度来表示，则能够更准确地判断发生峰值的频率。即，可知：在成为与1Hz不同的0.7Hz的倍数的每个频率处观测到与负荷转鼓4的旋转相位相应地发生变化的分量的峰值，从而能够在频率空间中将与轮胎T的旋转相位相应地变化的分量的峰值和与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的分量的峰值明确地分离开。
因此，在本发明的校正方法中，在该频率空间中，将与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的分量的峰值和与轮胎T的旋转相位相应地变化的分量的峰值分离开，仅提取与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的分量的峰值。
具体来说，在本发明的校正方法中，作为校正参数首先仅计算与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的分量的峰值的振幅Ai。此外，使用上述的旋转相位计12来测量观测到与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的各峰值的旋转相位φi。这样计算出的振幅Ai和旋转相位φi被作为校正参数而预先存储至运算部11。以上是校正参数的计算步骤。
接着，说明基于这样计算出的校正参数来计算校正波形，并使用计算出的校正波形来校正均匀性波形时执行的信号处理的步骤。该信号处理也由轮胎均匀性试验机1所具备的运算部11来执行。
首先，通过上述步骤，针对想要测量均匀性的轮胎T预先求取校正参数。这样的状况下的轮胎T的均匀性的测量按照与最初计算校正参数时相同的步骤来进行。即，将轮胎T安装于主轴2，在以规定的推压载荷将负荷转鼓4的外周面推压至轮胎T的基础上，使用电动机5使主轴2旋转。然后，通过安装于负荷转鼓4的旋转轴8的测压元件10来测量均匀性波形。另外，此时测量的轮胎T的均匀性波形遵照通常的均匀性测量条件，在比求取校正参数时短的1秒左右的测量时间内进行测量。
接着，通过旋转相位计12来测量均匀性测量开始时的旋转相位θs和例如经过了1秒左右的测量时间后均匀性测量结束时的旋转相位θe，并将这些相位存储至运算部11。
然后，将存储在运算部11中的振幅Ai以及旋转相位φi代入到式(1)中，通过利用以下的式(1)进行逆傅里叶变换，从而能够计算出针对在上述旋转相位θs～θe的相位范围内测量到的均匀性波形的校正波形。
【数式1】
校正波形＝A1cos(θ+φ1)+A2cos(2θ+φ2)+A3cos(3θ+φ3)+…    (1)
另外，式(1)的A1、A2、A3、···以及φ1、φ2、φ3、···是将运算部11中存储的数值作为校正参数进行了调用的值。
此外，式(1)的θ是以按照以下式(2)计算出的相位为刻度在旋转相位θs～θe的范围内与均匀性波形的采样相对应地计算的相位角。
【数式2】
Δθ＝(θe-θs)/N0     (2)
其中，θ＝iΔθ(i＝1、2、3···N0)，并且N0表示均匀性波形的1秒期间的采样数。
这样计算出的校正波形仅由在频率空间中分离出的与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的分量构成，示出来源于负荷转鼓4的旋转并附加至均匀性波形的误差，换言之，示出因负荷转鼓4的旋转振动造成的影响。
所以，如果从实际测量到的均匀性波形中减去基于式(1)以及式(2)得到的校正波形，就能够得到校正后的均匀性波形。
例如，图4(a)示出对以60rpm的转速进行旋转的轮胎T求取均匀性波形后得到的结果。如果观察图4(a)的曲线图，则可知：在图中由圆圈包围的(A)～(C)的部分处观察的峰值的峰值高度比其他峰值的峰值高度低，与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的分量作为误差起作用。
因此，如上所述，通过将预先存储在运算部11中的校正参数代入式(1)中，能够求取转鼓校正波形。如图4(b)所示，求取到的校正波形的峰值高度变低，并且峰值的产生周期也比图4(a)长，且与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化。
接着，从图4(a)所示的均匀性波形中减去图4(b)所示的校正波形，就得到图4(c)所示这样的校正均匀性波形。在该图4(c)所示的校正均匀性波形中，在相当于图4(a)中的(A)～(C)的部分的超过12秒的附近、超过15秒的附近、超过18秒的附近处被确认的峰值的高度与在其他部分处被确认的峰值为大致相同的高度。
由此可知，在校正后的均匀性波形中，作为误差附加于校正前的均匀性波形中的与负荷转鼓4的旋转相位相应地变化的分量被去除，可靠地校正了测量到的均匀性波形。
如上所述，如果将测量到的均匀性波形变换成频率区域的波形，在频率空间中仅将来源于负荷转鼓4的旋转的峰值从来源于轮胎T的旋转的峰值中分离，就能够将干扰的影响排除在外，精度良好地仅提取来源于负荷转鼓4的旋转的峰值。
此外，优选按轮胎T的每个类别长时间地采集载荷和旋转相位的数据，并将采集到的数据作为校正参数来保持。这样，就能够对各种类别的轮胎T预先准备校正参数，并能够在短时间内计算校正波形来校正均匀性波形，正确地评价轮胎T的均匀性。
另外，在本次公开的实施方式中，没有明确公开的事项例如驾驶条件、操作条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等是不脱离本领域技术人员通常实施的范围的事项，并且采用通常的本领域技术人员能够容易地设想到的值。
另外，本次公开的实施方式在所有的方面均为例示，而不应当认为是制限性的。本发明的范围不是由上述的说明来指出，而是由权利要求书的范围来示出，意图在于包括与权利要求书的范围均等的含义以及范围内的所有的变更。本申请基于2012年11月12日申请的日本专利申请(JP特愿2012-248378)，其内容作为参照而援引于此。
符号说明
1   轮胎均匀性试验机
2   主轴
3   轮圈
4   负荷转鼓
5   电动机
6   主轴箱
7   转鼓部
8   旋转轴
9   框架
10   测压元件
11   运算部
12   旋转相位计
13   位置标志
T   轮胎

Claims (2)

1.一种轮胎的均匀性波形的校正方法，是在将负荷转鼓推压至直径与该负荷转鼓不同的轮胎的基础上，在使轮胎旋转的同时测定轮胎的均匀性时的轮胎的均匀性波形的校正方法，
该轮胎的均匀性波形的校正方法的特征在于，具有：
使用设置于所述负荷转鼓的测压元件以及旋转相位计，测量所述轮胎的均匀性波形，并且测量所述负荷转鼓的旋转相位的步骤；
通过对测量到的均匀性波形进行频率变换，从而变换成频率区域的波形的步骤；
在变换后的频率区域的波形中，求取所述负荷转鼓的转速的整数倍数分量处的振幅以及相位的步骤；
将求取到的所述负荷转鼓的转速的整数倍数分量处的振幅以及相位作为校正参数来存储的步骤；
测量所述轮胎的均匀性波形，并且基于存储的校正参数来计算轮胎测量时的负荷转鼓的旋转相位范围中的校正波形的步骤；以及
通过从测量到的均匀性波形中减去所述计算出的校正波形，从而计算出被校正后的轮胎的均匀性波形的步骤。
2.根据权利要求1所述的轮胎的均匀性波形的校正方法，其特征在于，
具有：
按所述轮胎的每个类别预先求取校正参数的步骤；
基于预先求取到的所述校正参数，按所述轮胎的每个类别计算所述校正波形的步骤；以及
通过从测量到的均匀性波形中减去计算出的所述校正波形，从而计算出被校正后的轮胎的均匀性波形的步骤。
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