JP2006290290A - タイヤバランス装置およびタイヤバランス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの最も軽い部分の周方向および断面方向の位置を求めることができるタイヤバランス装置およびタイヤバランス調整方法を提供する。
【解決手段】厚さ分布測定機１により、タイヤ断面方向およびタイヤ周方向のタイヤの内面および外面までの距離を測定する。距離データを距離データ処理装置１２の厚さ演算部１３に入力して、タイヤ断面方向およびタイヤ周方向のタイヤの各部分の厚さを算出する。さらに、重さ演算部１４において、タイヤの各部分の厚さから、タイヤ断面方向およびタイヤ周方向のタイヤの各部分の重さを算出し、さらにタイヤの各部分の重さからタイヤの重心の位置を求める。タイヤの厚さ分布、重さ分布、重心の位置からタイヤの軽い部分、重い部分の周方向および断面方向の位置を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤのアンバランス位置であるタイヤの最も軽い部分および最も重い部分の位置を求めることができるタイヤバランス装置およびタイヤバランス調整方法に関するものである。

タイヤは、タイヤ製造における加硫温度等の外的要因あるいはゴム材料の粘弾性特性等により、製造されたタイヤの周方向の重量分布に不均一が存在し、走行振動などに大きな影響をもたらすため、タイヤについてその均一性を高めるようにタイヤバランスの改良が行われている。しかしながら、そのタイヤバランスの改良のためには、タイヤのどの部分が軽くて、どの部分が重いかを知ることが必要である。そこで、静バランス測定装置により、タイヤの周方向の重量分布において最も軽い部分および最も重い部分を検出することが行われている。

図１２は静バランス測定装置の断面図である。静バランス測定装置２０には、本体２８上にロードセル２１，２２（２３，２４）が配置され、ロードセル上には、計量テーブル２６が配置される。タイヤＴは、タイヤＴの中心軸位置が計量テーブル２６の中心位置となるように位置合わせが行われて計量テーブル２６上にセットされる。なお、ここでいうタイヤＴは、ホイールに組み込んだものではなく、加硫後の単体の状態のものである。

図１３は、計量テーブル２６を取り除いたときの静バランス測定装置の平面図である。本体２８上には、Ｘ方向に２個のロードセル２１，２２が配置され、Ｙ方向に２個のロードセル２３，２４が配置されている。タイヤＴを計量テーブル２６上にセットした時にＸ方向に配置された２個のロードセル２１，２２に加わる力の差から、タイヤＴのＸ方向の不平衡力を検出し、Ｙ方向に配置された２個のロードセル２３，２４に加わる力の差から、タイヤＴのＹ方向の不平衡力を検出する。検出されたそれぞれの不平衡力は、図示しない演算制御部に読み込まれて演算され、Ｘ方向の不平衡力とＹ方向の不平衡力とを合成してタイヤＴの最も軽い部分および最も重い部分の周方向の位置を求める。
特願２００３−５０１２３号公報

ところが、従来の静バランス測定装置では、タイヤ全体の合力としての周方向の最も軽い部分および最も重い部分の位置は分るが、タイヤの断面方向のどの部分が軽く、どの部分が重いのか分らないため、タイヤ製造のどの工程を改良すればよいか分らず、タイヤバランスの改良の手段を見極めることが難しいという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、タイヤのアンバランス位置であるタイヤの最も軽い部分および最も重い部分の周方向および断面方向の位置を求めることができるタイヤバランス装置およびタイヤバランス調整方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のタイヤバランス装置は、周方向および断面方向に沿ったタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定する厚さ分布測定機と、厚さ分布測定機からの距離データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データを求め、タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データと予め設定された比重分布データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の重さ分布データを求め、重さ分布データを出力するとともに、タイヤの重さ分布データからタイヤの重心を求めてタイヤのアンバランスの方向および大きさを出力する距離データ処理装置とを備えることを特徴とする。

上記厚さ分布測定機は、両端側が対向するように構成されるとともに両端側に非接触型の変位センサを有し、一端側を中心にして回転可能である基体より成り、回転可能な前記基体の一端側をタイヤ内に挿入し、基体の他端側をタイヤの外側に位置させて、基体の一端側に設けられた変位センサでタイヤの内面までの距離を測定し、基体の他端側に設けられた変位センサでタイヤの外面までの距離を測定するように構成されていることが好ましい。

また、本発明のタイヤバランス調整方法は、周方向および断面方向に沿ったタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定し、測定した距離データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データを求め、タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データと予め設定された比重分布データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の重さ分布データを求め、タイヤの重さ分布データからタイヤの重心の位置を求めてタイヤのアンバランスの方向および大きさを出力することを特徴とする。

上記比重分布データを設定するに際し、重心の位置が既知である基準タイヤについて、周方向および断面方向に沿ったタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定し、測定した距離データに基づいて基準タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データを求め、基準タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データと仮に設定した比重分布データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の重さ分布データを求め、基準タイヤの重さ分布データから基準タイヤの重心の位置を求め、仮に設定した比重分布データから算出した基準タイヤの重心の位置が、基準タイヤの既知の前記重心の位置から所定許容範囲内となるように、仮に設定した比重分布データを修正することにより設定することが好ましい。

本発明は、タイヤの厚さ分布およびタイヤの重さ分布、さらにはタイヤの重心の位置とから、タイヤの周方向だけでなく断面方向も含めてタイヤの最も軽い部分および重い部分の位置を求めることができ、タイヤバランスの改良に役立たせることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明のタイヤバランス装置は、図１に示すように、タイヤの内面および外面までの距離を測定する厚さ分布測定機１と、厚さ分布測定機１により得られた距離データを演算してタイヤの各部分の厚さおよび重さを算出し、タイヤの厚さ分布および重さ分布および重心を求める距離データ処理装置１２とにより構成される。

まず、厚さ分布測定機１について説明する。図２は、厚さ分布測定機１の一例を示す図である。図２に示すように、厚さ分布測定機１は、基体２の一端２ａ側に支持台３を備え、支持台３にはレーザビームを基体２の他端２ｂ側に向けて照射するように取付けられた非接触型のレーザ変位センサ５を備え、基体２の他端２ｂ側には、レーザビームを基体２の一端２ａ側に向けて照射するように取付けられた非接触型のレーザ変位センサ５を備えている。また、厚さ分布測定機１は、支持アーム６に取り付けられ、支持台３の回転軸４を中心にして自在に回転可能となっている。

図３は、厚さ分布測定機がタイヤＴのビード部Ｔ１の厚さを測定しているときの状態を示す図である。タイヤＴは回転機７に取り付けられて回転可能となっている。タイヤＴのビード部Ｔ１の厚さを測定する場合は、レーザ変位センサ５を支持する支持台３の回転軸４の位置が、タイヤＴの両側のビード部から等位置となり、かつタイヤＴのトレッド部（タイヤの中央部）Ｔ３の厚さを測定するときに基体２がタイヤＴのビード部Ｔ１に接触しない位置となるように支持アーム６をタイヤＴ内に挿入して支持アーム６を固定する。そして、回転機７でタイヤＴを回転させながら、基体２の一端２ａ側に設けられたレーザ変位センサ５でビード部Ｔ１の内面までの距離Ｄ１を測定し、基体２の他端２ｂ側に設けられたレーザ変位センサ５でビード部Ｔ１の外面までの距離Ｄ４を測定する。レーザ変位センサ５，５間の距離Ｄ５は分っているので、Ｄ５−（Ｄ１＋Ｄ４）により、タイヤＴのビード部Ｔ１の厚さＤが分る。

また、図４は、厚さ分布測定機がタイヤＴのショルダー部Ｔ２の厚さを測定しているときの状態を示す図である。図５は、厚さ分布測定機がタイヤＴのトレッド部（タイヤの中央部）Ｔ３の厚さを測定しているときの状態を示す図である。図４および図５に示すように、厚さ分布測定機は、基体２の他端２ｂ側のレーザ変位センサ５の位置が、タイヤのショルダー部Ｔ２およびトレッド部Ｔ３の位置となるように、回転軸４を中心にして回転させることによって、ショルダー部Ｔ２およびトレッド部Ｔ３におけるタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定することができる。

このように、厚さ分布測定機は、厚さ分布測定機を回転軸４を中心にしてタイヤ断面方向に回転することによって、タイヤＴの断面方向の一方のビード部からトレッド部にわたるタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定することができる。さらに、タイヤＴを反転して回転機７に取り付けて、タイヤＴの断面方向の他方のビード部からトレッド部にわたるタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定することによって、タイヤＴの断面方向全体にわたるタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定することができる。

また、この厚さ分布測定機では、回転機７でタイヤＴを回転させながら測定することにより、タイヤＴの断面方向の所定部分について、タイヤＴの周方向全体にわたるタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定することができる。

次に、図１に示す距離データ処理装置１２について説明する。距離データ処理装置１２は、図１に示すように、厚さ演算部１３と重さ演算部１４と画像処理部１５と表示部１６により構成される。レーザ変位センサ５，５によって得られた距離Ｄ１，Ｄ４のデータは、データ信号として、ソフトウェア制御によりコンピュータを用いて実現される距離データ処理装置１２の厚さ演算部１３に入力され、厚さ演算部１３においてＤ５−（Ｄ１＋Ｄ４）の演算が行われてタイヤの厚さＤが算出される。

また、厚さ分布測定機を、回転軸４を中心にしてタイヤの断面方向に回転させながら得られたレーザ変位センサ５，５からの距離データから、厚さ演算部１３で上述のようにしてタイヤの厚さを算出し、タイヤの断面方向の厚さ分布データを求める。さらに、タイヤの断面方向の厚さ分布を、画像処理部１５を介して表示部１６に表示する。

図６は、タイヤの断面方向、厚さ方向、周方向を説明する図である。タイヤの断面方向をＸ方向とし、タイヤの厚さ方向をＹ方向とし、タイヤの周方向をＺ方向とする。図７は、タイヤの周方向のある角度位置における、タイヤの断面方向（Ｘ方向）の厚さ分布の一例を示す図である。

また、回転機７でタイヤＴを回転させながら上述のようにして厚さ演算部１３でタイヤの厚さを算出し、タイヤの周方向の厚さ分布データを求める。さらに、タイヤの周方向の厚さ分布を画像処理部１５を介して表示部１６に表示する。図８は、タイヤの断面方向のある位置における、回転機７でタイヤＴを回転させながら上述のようにして求められたタイヤの周方向（Ｚ方向）の厚さ分布の一例を示す図である。

さらに、必要があれば、タイヤの厚さ分布を更に視覚的に理解できるようにするために、画像処理部１５において、タイヤの断面方向の厚さ分布データとタイヤの周方向の厚さ分布データとを２次元的に処理して、表示部１６にタイヤの厚さの２次元分布を表示する。図９は、タイヤの厚さ方向をＹ方向として、タイヤの厚さを断面方向（Ｘ方向）と周方向（Ｚ方向）の２次元分布で表す図である。

次に、重さ演算部１４において、タイヤの周方向および断面方向における重さ分布を求める。タイヤの重さ分布は次のようにして求める。図１０に示すように、タイヤの中心軸を通るようにｘ軸、ｙ軸をとり、ｘ軸を基準にしてタイヤＴの周方向の位置をθで表して、タイヤＴを周方向に微小部分ｄθに分割し、さらに、任意のθの位置において、図１１に示すように、タイヤ厚さ測定機１の回転軸４を通るようにｘ軸、ｙ軸をとり、ｘ軸を基準にしてタイヤＴの断面方向の位置をψで表して、タイヤを断面方向に微小部分ｄψに分割し、この微小部分の位置における予め設定された単位厚さ当たりの比重と、上述のようにして算出した厚さとの積により、この位置での重さを求める。

このようにしてタイヤの周方向の厚さ分布データと予め設定された比重分布データに基づいてタイヤの断面方向の微小部分ｄψ毎に重さを算出して、タイヤの断面方向の重さ分布データを求めることができる。さらに、任意のψの位置において、タイヤの断面方向の厚さ分布データと予め設定された比重分布データに基づいてタイヤの周方向の微小部分ｄθ毎に重さを算出して、タイヤの周方向の重さ分布データを求めることができる。

また、上述のようにして得られたタイヤの断面方向の重さ分布およびタイヤの周方向の重さ分布を画像処理部１５を介して表示部１６に表示する。また、必要があれば、タイヤの重さ分布を更に視覚的に理解できるようにするために、画像処理部１５において、タイヤの断面方向の重さ分布データとタイヤの周方向の重さ分布データとを２次元的に処理して、表示部１６にタイヤの重さを断面方向（Ｘ方向）と周方向（Ｚ方向）の２次元分布で表示する。

また、重さ演算部１４では、周方向および断面方向に分割した微小部分ｄθｄψ毎の重さとｘ軸からの距離とからｘ軸回りのモーメントを求め、さらに周方向および断面方向に分割した微小部分ｄθｄψ毎の重さとｙ軸からの距離とからｙ軸回りのモーメントを求め、これらのｘ軸回りのモーメントとｙ軸回りのモーメントを合成してタイヤの重心の位置を求める。さらに、タイヤの重心位置の方向と大きさを表示部１６に表示する。

この表示部１６に表示されたタイヤの厚さ分布およびタイヤの重さ分布およびタイヤの重心位置に基づいて、タイヤのアンバランス位置であるタイヤの最も軽い部分および最も重い部分の周方向および断面方向の位置を求めることができる。

次に、予め設定される比重分布データを求める方法について説明する。まず、重心の位置が既知である基準タイヤについて、上述のように、周方向および断面方向に沿ったタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定し、測定した距離データに基づいて基準タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データを求める。次に、基準タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データと仮に設定した比重分布データとに基づいてタイヤの周方向および断面方向の重さ分布データを求め、基準タイヤの重さ分布データから上述のようにしてｘ軸およびｙ軸回りのモーメントを合成して基準タイヤの重心の位置を求める。

仮に設定した比重分布データから算出した基準タイヤの重心の位置と、基準タイヤの既知の前記重心の位置とを比較して、仮に設定した比重分布データから算出した基準タイヤの重心の位置が、基準タイヤの既知の重心の位置から所定許容範囲内にない場合は、比重分布データの値を変更し、再度、上述のようにしてタイヤの重さ分布データを求め、さらにタイヤの重心の位置を求める。変更した比重分布データから算出した基準タイヤの重心の位置が、基準タイヤの既知の重心の位置から所定許容範囲内となる場合は、変更した比重分布データを確定する。このようにして、予め設定される比重分布データを求めることができる。

上述のように、本発明は、タイヤの厚さ分布およびタイヤの重さ分布、さらにはタイヤの重心の位置に基づいて、タイヤの周方向だけでなく断面方向も含めてタイヤの最も軽い部分、重い部分の位置を求めることができ、タイヤバランスの改良に役立たせることができる。

本発明のタイヤバランス装置の構成図である。 厚さ分布測定機の一例を示す図である。 厚さ分布測定機がタイヤのビード部の厚さを測定しているときの状態を示す図である。 厚さ分布測定機がタイヤのショルダー部の厚さを測定しているときの状態を示す図である。 厚さ分布測定機がタイヤのトレッド部の厚さを測定しているときの状態を示す図である。 タイヤの断面方向、厚さ方向、周方向を説明する図である。 タイヤの断面方向の厚さ分布の一例を示す図である。 タイヤの周方向の厚さ分布の一例を示す図である。 タイヤの厚さの３次元分布を示す図である。 タイヤの平面図である。 タイヤの断面図である。 静バランス測定装置の断面図である。 静バランス測定装置の平面図である。

符号の説明

１ 厚さ分布測定機
２ 基体
３ 支持台
４ 回転軸
５ レーザ変位センサ
６ 支持アーム
７ 回転機
１２ 距離データ処理装置
１３ 厚さ演算部
１４ 重さ演算部
１５ 画像処理部
１６ 表示部
２０ 静バランス測定装置
２１，２２，２３，２４ ロードセル
２６ 計量テーブル
２８ 本体
Ｔ タイヤ
Ｔ１ ビード部
Ｔ２ ショルダー部
Ｔ３ トレッド部

Claims (4)

1. 周方向および断面方向に沿ったタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定する厚さ分布測定機と、
   前記厚さ分布測定機からの距離データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データを求め、前記タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データと予め設定された比重分布データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の重さ分布データを求め、重さ分布データを出力するとともに、タイヤの重さ分布データからタイヤの重心を求めてタイヤのアンバランスの方向および大きさを出力する距離データ処理装置と、
   を備えることを特徴とするタイヤバランス装置。
2. 前記厚さ分布測定機は、両端側が対向するように構成されるとともに両端側に非接触型の変位センサを有し、一端側を中心にして回転可能である基体より成り、回転可能な前記基体の一端側をタイヤ内に挿入し、基体の他端側をタイヤの外側に位置させて、基体の一端側に設けられた変位センサでタイヤの内面までの距離を測定し、基体の他端側に設けられた変位センサでタイヤの外面までの距離を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤバランス装置。
3. 周方向および断面方向に沿ったタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定し、
   測定した距離データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データを求め、
   タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データと予め設定された比重分布データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の重さ分布データを求め、
   タイヤの重さ分布データからタイヤの重心の位置を求めてタイヤのアンバランスの方向および大きさを出力することを特徴とするタイヤバランス調整方法。
4. 前記比重分布データを設定するに際し、
   重心の位置が既知である基準タイヤについて、周方向および断面方向に沿ったタイヤの内面までの距離およびタイヤの外面までの距離を測定し、
   測定した距離データに基づいて基準タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データを求め、
   基準タイヤの周方向および断面方向の厚さ分布データと仮に設定した比重分布データに基づいてタイヤの周方向および断面方向の重さ分布データを求め、
   基準タイヤの重さ分布データから基準タイヤの重心の位置を求め、
   仮に設定した比重分布データから算出した基準タイヤの重心の位置が、基準タイヤの既知の前記重心の位置から所定許容範囲内となるように、仮に設定した比重分布データを修正することにより設定することを特徴とする請求項３に記載のタイヤバランス調整方法。

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