JP2009300171A - タイヤ試験機及びタイヤ試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤ試験機においてタイヤの動バランスを正確且つ容易に計測する。
【解決手段】本発明のタイヤ試験機１は、タイヤＴを鉛直方向の軸線回りに駆動回転するスピンドル軸７と、スピンドル軸７を回転自在に支持するスピンドルハウジング８と、スピンドル軸７の軸線と平行な軸線回りに回転自在とされ且つタイヤＴに近接離反自在とされた回転ドラム１９とを備え、タイヤＴのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定可能とされており、スピンドルハウジング８は、回転ドラム１９からの押し付け力を支持できるように圧電センサ２４を介してベース２に固定されており、圧電センサ２４は、スピンドル軸７の軸線を含むと共に押し付け力に対して垂直とされた面内に設けられていることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤのユニフォミティと動バランスとを同一の装置にて測定できるタイヤ試験機及びタイヤ試験方法に関するものである。

従来より、タイヤのユニフォミティと動バランス(動的釣合)とを測定できるタイヤ試験機としては、特許文献１に示すようなタイヤ試験機が知られている。特許文献１のタイヤ試験機には、タイヤを支持するスピンドル軸と、このスピンドル軸を回転可能に支持しているスピンドルハウジングとが備えられている。そして、スピンドルハウジングの側方には、その回転軸心がスピンドル軸の回転軸心と平行とされた回転ドラムが設けられている。この回転ドラムには２方向成分の荷重を計測可能なロードセルが設けられ、またスピンドルハウジングには回転ドラムから加わる荷重に対してスピンドルハウジングをベースに対して固定（剛体支持）する固定部材が設けられている。

それゆえ、タイヤのユニフォミティを測定する際には、タイヤに回転ドラムから加わる力を支える必要があるため、固定部材によりスピンドルハウジングをベースに固定する。そして、回転ドラムをタイヤに接触させて、ロードセルで検出された荷重からタイヤのユニフォミティが測定される。
一方、タイヤの動バランスを測定する際には、固定部材を解除してスピンドルハウジングを振動可能な状態にする。そして、スピンドル軸をユニフォミティ測定時よりさらに高回転に回転させる。動バランスに異常があるタイヤを高回転させると、タイヤが偏心回転し、スピンドルハウジングもベースに対してぶれて回転する。スピンドルハウジングとベースとの間にはロードセルが設けられており、タイヤの偏心回転に起因するスピンドルハウジングのぶれを計測することで動バランスが測定される。

ところで、特許文献１のタイヤ試験機では、動バランス試験時とユニフォミティ試験時ではスピンドルの固定方法が全く違うため、上述のような固定部材を設けなくてはならない。このような固定部材は、重量のあるスピンドルハウジングをベースに固定する必要があるため、大型化しやすく装置の構成を複雑化してしまう。また、固定部材を用いて固定操作を行わなくてはならないため、試験時間も長くなってしてしまう。また、測定のたびに固定部材の係脱を行うため、測定の再現性にも難があった。
そこで、例えば特許文献２の図２に示すように、スピンドルハウジングの外周面であって回転ドラムの反対側に固定部材を設け、この固定部材により３成分圧電素子を介してスピンドルハウジングをベースに剛体支持するようにしたタイヤ試験機が知られている。
特開平１１−１８３２９８号公報 特開２００２−３５０２９３号公報（図２）

ところで、特許文献２のタイヤ試験機では、３成分圧電素子は、スピンドル軸の軸線から回転ドラムからの押し付け力の方向に沿ってスピンドルハウジングの外径分の距離をおいて設置されている。それゆえ、この３成分圧電素子で動バランス試験ないしユニフォミティ試験の荷重を計測すると、計測される荷重にはこの距離に起因するモーメントが誤差成分として加わることになり、特にバランスの評価精度を低下させる一因となっていた。
また、特許文献２のタイヤ試験機は、４つの３成分圧電素子を設置するものであり、感応方向の位置決めが難しいものであった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、圧電センサで計測された荷重に対し簡単でありながら特にタイヤの動バランスを精度良く測定することができるタイヤ試験機及びタイヤ試験方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のタイヤ試験機は、タイヤを鉛直方向の軸線回りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線回りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムとを備え、前記タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定可能とされたタイヤ試験機において、
前記スピンドルハウジングは前記回転ドラムからの押し付け力を支持できるように圧電センサを介してベースに固定されており、前記圧電センサは前記スピンドル軸の軸線を含むと共に前記押し付け力に対して垂直とされた面内に設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明のタイヤ試験機は、タイヤを鉛直方向の軸線回りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線回りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムとを備え、前記タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定可能とされたタイヤ試験機において、
前記スピンドルハウジングは前記回転ドラムからの押し付け力を支持できるように圧電センサを介してベースに固定されており、前記圧電センサは、前記ユニフォミティ測定のための力成分を計測するものとは別の前記動バランス測定のための力成分を計測するものであって、前記スピンドル軸の軸線を含むと共に前記押し付け力に対して垂直とされた面内に設けられていることを特徴とすることもできる。

発明者らは、圧電センサの設置位置とスピンドル軸の軸線との間の距離に起因した誤差成分がタイヤの遠心力に対して加わるのであれば、圧電センサの取付位置を変更することでその誤差成分の発生を防止できるのではないかと考えた。また、特に動バランス測定のための力成分を計測する圧電センサをスピンドル軸の軸線を含むと共に回転ドラムからの押し付け力に対して垂直とされた面内に設け、ユニフォミティ測定のための力成分を計測する圧電センサと分ければ、各圧電センサの位置決めが容易に行え、且つタイヤ試験の評価精度を高めることができることを知見して、本発明を完成するに至ったのである。

なお、前記スピンドルハウジングには前記スピンドルハウジングの外周面から径外側に向かって突出すると共に前記回転ドラムからの押し付け力と垂直な方向に向かって平坦に形成された押付面を有する位置決め部材を設けるのが好ましく、前記ベースには前記位置決め部材の押付面に平行且つ対面するように形成された取付面を有するハウジング支持部材を設けるのが好ましい。そして、前記圧電センサを前記押付面と取付面との間に挟持するのが好ましい。
また、前記圧電センサは前記回転ドラムからの押し付け力に沿った力成分のみを計測するものであるのが良い。

さらに、前記ユニフォミティ測定のための力成分を計測する歪ゲージ式力センサが、前記回転ドラムを挟んだ両側であって当該回転ドラムの軸部に設けられていると良い。
また、本発明のタイヤ試験方法は、タイヤを鉛直方向の軸線周りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線周りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムと、を備えたタイヤ試験機で、タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定するタイヤ試験方法において、
前記スピンドル軸の軸線周りに前記タイヤを駆動回転する工程と、前記タイヤのユニフォミティを測定する際に前記回転ドラムをタイヤに押し付ける工程と、前記タイヤの動バランスを測定する際に前記回転ドラムを前記タイヤから離反させる工程と、前記回転ドラムからの押し付け力を前記スピンドルハウジングで支持することができるように当該スピンドルハウジングをベースに固定するべく当該スピンドルハウジングとベースとの間に介装され、且つ前記スピンドル軸の軸線を含んで前記回転ドラムを前記タイヤに押し付ける方向に対して垂直とされた面内に位置するように設けられている圧電センサで、少なくとも動バランスを測定するための力成分を計測する工程と、を有していることを特徴とするものである。

また、タイヤを鉛直方向の軸線周りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線周りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムと、を備えたタイヤ試験機で、タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定するタイヤ試験方法において、前記スピンドル軸の軸線周りに前記タイヤを駆動回転する工程と、前記タイヤのユニフォミティを測定する際に前記回転ドラムをタイヤに押し付ける工程と、前記回転ドラムを挟んだ両側であって当該回転ドラムの軸部に設けられている歪ゲージ式力センサでユニフォミティを測定するための力成分を計測する工程と、前記タイヤの動バランスを測定する際に前記回転ドラムを前記タイヤから離反させる工程と、前記タイヤのユニフォミティを測定する際の前記回転ドラムからの押し付け力を前記スピンドルハウジングで支持することができるように当該スピンドルハウジングをベースに固定するべく当該スピンドルハウジングとベースとの間に介装され、且つ前記スピンドル軸の軸線を含んで前記回転ドラムを前記タイヤに押し付ける方向に対して垂直とされた面内に位置するように設けられている圧電センサで、動バランスを測定するための力成分を計測する工程と、を有していることを特徴とすることもできる。

本発明のタイヤ試験機及びタイヤ試験方法では、タイヤの動バランスを精度良く測定することができる。

本発明のタイヤ試験機１を、図面に基づき以降に説明する。
図１に模式的に示されるように、本実施形態のタイヤ試験機１は、タイヤＴのユニフォミティ（タイヤＴの均一性）とタイヤＴの動バランス（動的釣合）とを測定する複合試験装置である。タイヤ試験機１は、床面の上に櫓状に立設されたメインフレーム３を備えている。メインフレーム３には、図示しない昇降機構により上下に伸縮自在とされた上シャフト４と、上シャフト４の下端に着脱自在に設けられた上リム５とを備えている。上リム５の下方には上リム５と協働してタイヤＴを保持する下リム６が設けられている。この下リム６は、スピンドル軸７に固定されており、鉛直方向を向く軸線回りに回転するスピンドル軸７と一体に回転するようになっている。スピンドル軸７は、メインフレーム３に固定されたスピンドルハウジング８に回転自在に支持されており、モータ９の駆動によりスピンドルハウジング８に対して相対回転可能となっている。スピンドル軸７の側方には、スピンドル軸７に保持されたタイヤＴに接触可能な回転ドラム１９が従動回転自在に設けられている。

図１の紙面の上下をタイヤ試験機１を説明する際の上下とする。図１の紙面の左右をタイヤ試験機１を説明する際の左右とする。さらに、図３の紙面上方をタイヤ試験機１を説明する際の後方、下側を前方と呼ぶ。これらの方向は、オペレータがタイヤ試験機１を図１のように見た際の方向と一致する。
図１及び図２に示すように、上シャフト４は、上下方向に沿って伸び、その下端側は下方に向かってテーパーコーン状に形成されており、上リム５の上面に形成された凹部に嵌合可能となっている。上シャフト４の下端側には上リム５を係合するロック部材１０が設けられており、このロック部材１０で上シャフト４と上リム５とを係合することで上リム５は上シャフト４に合わせて上下に移動（昇降）可能となっている。

上リム５は、上下方向の中途部がタイヤＴの内径サイズに合わせた外径を備える円盤状に形成されており、この中途部をタイヤＴの内側に対して上方から挿し込めるようになっている。上リム５は、上端の外周縁にフランジ状に突出形成された上フランジ部１１を備えており、この上フランジ部１１によりタイヤＴを上方から押さえ込めるようになっている。
上リム５は、下端側に鉛直方向に沿って下方に突出した円柱状の係合部１２が形成されており、この係合部１２を下リム６の被係合部１３に嵌入させることにより下リム６に係合して下リム６と一体回転可能となっている。

下リム６は、上リム５が上下に反転したような形状に形成されており、スピンドル軸７に取り付けられている。また、下リム６は、上リム５同様に上下方向の中途部はタイヤＴの内径サイズに合わせて円盤状に形成されてタイヤＴの内側に対して下方から挿し込めるようになっている。下リム６は、下端の外周縁がフランジ状に突出形成された下フランジ部１４を備えており、この下フランジ部１４でタイヤＴを下方から支えられるようになっている。
スピンドル軸７は、鉛直方向を向く軸線回りに円筒状に形成されている。スピンドル軸７は、上部に上リム５の係合部１２と係合可能な被係合部１３を有している。被係合部１３は、スピンドル軸７の軸線に沿って下方に向かって縦穴状に形成されており、上リム５の係合部１２を嵌入できるようになっている。スピンドル軸７の上部には下リム６が固定されてスピンドル軸７と下リム６とが一体回転可能となっている。スピンドル軸７は、下端側にタイミングプーリ１５を備えており、このタイミングプーリ１５にはタイミングベルト１６が巻き回されている。

スピンドル軸７は、外周側に軸受部１７を有している。軸受部１７は、スピンドル軸７の上端側と下端側とに離間して設けられており、スピンドル軸７をスピンドルハウジング８に対して相対回転自在に支持している。
スピンドルハウジング８は、スピンドル軸７の軸線回りに円筒状に形成されており、筒内側にはスピンドル軸７が回転自在に収容されている。スピンドルハウジング８は、ハウジング支持部材２６を介してベース２に固定（剛体支持）されている。
モータ９は、スピンドルハウジング８の左方のメインフレーム３に取り付けられている。モータ９は下方に向かって駆動軸１８を備えており、駆動軸１８にはモータプーリ３０が取り付けられている。モータプーリ３０にはタイミングベルト１６が巻き回されており、タイミングベルト１６を介してモータ９の動力をスピンドル軸７に伝達可能となっている。

回転ドラム１９は外形が円筒状に形成されており、その外周面にはタイヤＴが接地する路面が形成されている。回転ドラム１９は鉛直方向を向く軸線回りに回転自在とされている。回転ドラム１９の軸線は、スピンドル軸７の軸線から右方に距離をあけて設けられている。
回転ドラム１９の下方には、回転ドラム１９を支持する上下一対のリニアガイド２０、２１が設けられている。上側のリニアガイド２０には回転ドラム１９が固定されており、下側のリニアガイド２１はベース２に固定されている。上側のリニアガイド２０は下側のリニアガイド２１に対して左右方向にスライド自在とされており、上側のリニアガイド２０に載置された回転ドラム１９をタイヤＴに対して近接離反自在に案内している。

回転ドラム１９はその上方と下方とに延設された軸部２２に回転自在に支持されており、軸部２２は上側のリニアガイド２０に支持されている。軸部２２には、タイヤＴから回転ドラム１９を介して伝わる力を計測する２方向歪ゲージ式力センサ２３が設けられている。
次に、上述のタイヤ試験機１を用いたタイヤＴのユニフォミティ試験について説明する。
下リム６の上にタイヤＴを載置して、上シャフト４を伸長させて上リム５を下リム６に近づけると、上下フランジ部１１、１４の間でタイヤＴが挟持される。ロック部材１０の係合を解除して上シャフトを上昇させた後、回転ドラム１９をタイヤＴに対して近接させ、タイヤＴに回転ドラム１９を押し付ける。その後、モータ９を回転させ、モータプーリ３０、タイミングベルト１６、及びタイミングプーリ１５を介して、モータ９の動力をスピンドル軸７に伝達してスピンドル軸７を回転させる。

回転ドラム１９の軸部２２の上下には、板厚方向とそれに直交する方向の２方向の力に感応する２方向歪ゲージ式力センサ２３がそれぞれ設けられており、従動回転中の回転ドラム１９に発生する鉛直方向及び近接離反方向（左右方向）の力が計測される。この２方向歪ゲージ式力センサ２３で計測された鉛直方向及び近接離反方向の力からタイヤＴのユニフォミティが評価される。
本発明のタイヤ試験機１は、スピンドルハウジング８が回転ドラム１９からの押し付け力を支持できるように圧電センサ２４を介してベース２に固定されている。この圧電センサ２４は、スピンドルハウジング８に設けられた位置決め部材２５と、ベース２のハウジング支持部材２６との間に挟持されており、回転ドラム１９の押し付け方向の力を計測してタイヤＴの動バランスを測定するために用いられている。タイヤ試験機１は、特に動バランスを高精度に測定できるように、圧電センサ２４がスピンドル軸７の軸線を含むと共に押し付け力に対して垂直とされた面内に設けられている。

図２に示すように、位置決め部材２５は、スピンドルハウジング８の外周面から径外側に向かって板状に突出形成されており、スピンドルハウジング８の前側と後側とに一組設けられている。位置決め部材２５は上下方向及び前後方向に沿って平坦な押付面２７を備えており、この押付面２７は回転ドラム１９のタイヤＴへの押し付け方向と垂直な方向に向かって形成されており、押付面２７に圧電センサ２４を設置することで圧電センサ２４をスピンドル軸７の軸線を含むと共に回転ドラム１９の押し付け方向に対して垂直な面内に位置させることができるようになっている。

ハウジング支持部材２６は、ベース２から上方に向かって突出すると共に前後方向に沿って伸びる板状に形成されており、位置決め部材２５に対応してスピンドルハウジング８の前側と後側とに一組設けられている。ハウジング支持部材２６には補強用リブ２８が設けられており、この補強用リブ２８によりベース２に対して強固に固定されている。ハウジング支持部材２６の左端はスピンドルハウジング８から離れる方向に垂直に折り曲げられており、この折れ曲がった部分には取付面２９が形成されている。
取付面２９は、上下前後の方向に向かって平坦に形成されており、回転ドラム１９からの押し付け力と垂直な方向に面している。取付面２９は、位置決め部材２５の押付面２７に対して平行に配置されている。ハウジング支持部材２６の取付面２９と位置決め部材２５の押付面２７との間に圧電センサ２４が挟持されている。

本発明における圧電センサは、一般に圧電式力センサと呼ばれており、高い剛性を備えているものである。本実施形態では、圧電センサとして、内部に板厚方向の圧縮力に感応する測定素子を有し、板厚方向に加わる荷重を計測可能である圧電センサ２４を用いている。圧電センサ２４は、その板面が位置決め部材２５の押付面２７（ハウジング支持部材２６の取付面２９）と平行になるように取り付けられており、回転ドラム１９のタイヤＴへの押し付け方向と平行な力成分のみを計測できるようになっている。
圧電センサ２４は、位置決め部材２５の押付面２７とハウジング支持部材２６の取付面２９との間に設けられて、ベース２に対してスピンドルハウジング８を剛体支持している。すなわち、圧電センサ２４は荷重を計測するセンサのみならず、ベース２に対するスピンドルハウジング８の取付用支持部材にもなっている。

圧電センサ２４は、前後一組の位置決め部材２５（ハウジング支持部材２６）に対してそれぞれの上下に一組ずつ設けられている。つまり、圧電センサ２４は、スピンドル軸７の軸線を挟んだ両側のそれぞれにおいて鉛直方向に複数個備えられている。なお、本実施形態では、鉛直方向に２箇所、合計で４箇所設けられている。
次に、上述のタイヤ試験機１を用いたタイヤＴの動バランス試験について説明する。ここでは、ユニフォミティ試験の終了後に動バランス試験を行う場合について考える。
まず、ユニフォミティ試験が終了すると、上側のリニアガイド２０を下側のリニアガイド２１に対して摺動させて回転ドラム１９をタイヤＴから離反させる。

回転ドラム１９がタイヤＴから離反したら、モータ９の回転数を上げてタイヤＴを動バランス用の回転数にする。動バランスのタイヤＴの回転数は、ユニフォミティ試験の場合（ＪＡＳＯ Ｃ６０７では６０ｒｐｍの回転数とされている）よりはるかに高回転とされており、本実施形態の場合は８００ｒｐｍとされている。
図３に示すように、タイヤＴには一部に組成の密度が高い偏心量ｍが存在している。このようなタイヤＴをスピンドル軸７の軸心Ｏ回りに８００ｒｐｍで高回転させると、偏心量ｍには予期しない遠心力Ｆが発生することになる。この遠心力Ｆはスピンドルハウジング８の軸（スピンドル軸７の軸心Ｏ）に作用している。

ここで、偏心量ｍがスピンドル軸７の軸心から左右方向に対して角度θの位置にある場合を考える。遠心力Ｆは、回転ドラム１９からの押し付け力に沿った力成分Ｆｃｏｓθと垂直な力成分Ｆｓｉｎθとに分けることができる。そして、回転ドラム１９からの押し付け力に沿った力成分Ｆｃｏｓθは、スピンドル軸７の軸線を含むと共に回転ドラム１９からの押し付け力に対して垂直とされた面内に設けられたｎ個の圧電センサ２４で計測される。すなわち、１つの圧電センサ２４で計測される力ｆは、圧電センサ２４の設置数をｎとした場合に、以下の式（１）で示される。

角度θが０°又は１８０°のとき、圧電センサ２４で計測される力ｆは最大値ｆmax又は最小値ｆminになる。圧電センサ２４で計測される力の最大値ｆmax及び最小値ｆminは、以下の式（２）で示される。

つまり、圧電センサ２４で回転ドラム１９からの押し付け力に沿った力成分Ｆｃｏｓθを経時的に計測することで、圧電センサ２４で計測される力成分の最大値ｆmax又は最小値ｆminを求めることができる。一方、圧電センサ２４の設置数は分かっているため最大値ｆmax又は最小値ｆminから式（２）により遠心力Ｆを求めることができ、この遠心力Ｆを評価することでタイヤＴの動バランスが評価される。

本発明を明確に理解するために、比較例を挙げる。
図４に示すように、比較例では、スピンドルハウジング８の外周面であって、スピンドル軸７の軸線を挟んで回転ドラム１９とは反対側に圧電センサ２４が設けられている。圧電センサ２４は、スピンドル軸７の軸心から左右方向にＬ、前後方向ｌだけ離れた位置に設けられている。比較例の圧電センサには実施例と同じ圧電センサ２４が実施例と同数用いられ、これらの圧電センサ２４がスピンドルハウジング８の外周面であって回転ドラム１９の反対側の外周面に沿って上下前後に合計ｎ箇所配備されている。

ここで、比較例におけるそれぞれの圧電センサ２４で計測される力について考える。
比較例の場合でも、スピンドル軸７の軸心から左右方向に対して角度θの位置に偏心量ｍがあった場合には、回転ドラム１９からの押し付け力に沿った力成分Ｆｃｏｓθと垂直な力成分Ｆｓｉｎθとに遠心力Ｆを分けることができる。
そして、回転ドラム１９からの押し付け力に沿った力成分Ｆｃｏｓθは、４個の圧電センサ２４で計測される。しかし、比較例の場合は、圧電センサ２４に加わる力は押し付け方向に沿った力成分だけでなく、押し付け方向と垂直な力成分に起因するモーメントに由来する力を誤差成分ｆｍとして含んでいる。

この誤差成分ｆｍの原因となるモーメントＭは、軸心Ｏから圧電センサ２４の設置位置までの押出方向に沿った距離Ｌを用いて、以下の式（３）のように示される。

すなわち、モーメントＭに由来する誤差成分ｆｍは、軸心Ｏから圧電センサ２４までの押し付け方向に垂直な距離ｌ（モーメントＭの力点と作用点との間の距離ｌ）を用いて、以下の式（４）のように示される。

それゆえ、誤差成分ｆｍを加味した圧電センサ２４で検出される力ｆ’は、以下の式（５）のように示される。

つまり、比較例では、圧電センサ２４で計測される力ｆ’に実施例では存在しなかった誤差成分ｆｍが含まれることになり、遠心力Ｆを精度良く計測することができない。
次に、圧電センサ２４で力を計測した際の理想波形（図５）を用いて、実施例と比較例との比較説明を行う。

図５に示されるように、実施例及び比較例の圧電センサ２４で計測された力ｆ、ｆ’の変化は、正弦波となって計測される。ここで、実施例の圧電センサ２４で計測された力ｆの変化（図５の実線）は、最大値ｆmaxと最小値ｆminとの絶対値はＦ／ｎとなっており、圧電センサ２４の設置数が分かれば容易に遠心力Ｆを求めることができる。
一方、比較例の圧電センサ２４で計測された力ｆ’の変化（図５の点線及び１点鎖線）は、圧電センサ２４で計測された力ｆ’の最大値や最小値がＦ／ｎとはならず、実施例よりも大きな出力値として表れる。これは、比較例の圧電センサ２４で計測された力ｆ’にはモーメントＭに起因する力の分だけ誤差成分ｆｍが加わっているためであると考えられる。ここで、圧電センサの出力値は、絶対値が大きい程誤差が大きくなる特性がある。それゆえ、比較例では、出力値が大きくなる分、より大きな誤差を含んでいるうえに、スピンドル軸の前後に設けられている圧電センサにおける出力波形のピークの位相ずれにより、同位相では誤差が大きく異なっており、仮に演算で出力値を足し合わせる補正を行っても大きな誤差が残ってしまうことになる。従って、比較例では、精度良く遠心力Ｆを求めることはできない。

これに対して、実施例では、圧電センサ２４で計測された力ｆの出力値の最大値ｆmaxあるいは最小値ｆminは比較例よりも小さく、誤差も小さくなるため、より精度良く遠心力Ｆを求めることができる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
上記実施形態では、圧電センサ２４はスピンドル軸７の軸線を挟んだ両側の上下４箇所に設けられていた。しかし、圧電センサ２４の設置数は、４個に限定されない。

上記実施形態では、スピンドルハウジング８は円筒状に形成されていたが、その形状は角筒状であっても良い。
上記実施形態では、圧電センサ２４には回転ドラム１９の押し付け方向の力成分のみを計測する測定素子を有する圧電センサを用いたが、少なくとも回転ドラム１９の押し付け方向の力成分を計測して動バランスを測定することができるものであれば複数方向の力成分を計測できるものを用いてもよい。圧電センサ２４で複数方向の力成分を計測する場合には、回転ドラムの軸部２２に設けられる２方向歪ゲージ式力センサ２３の代わりに圧電センサ２４でユニフォミティを測定するための力成分を計測することもできる。しかし、圧電センサ２４で動バランス測定のための力を測定し、２方向歪ゲージ式力センサ２３でユニフォミティ測定のための力を測定するように機能を分担した構成とすることにより、動バランスとユニフォミティのどちらも精度よく測定することができ且つ安価にできるため好ましい。このとき圧電センサ２４に回転ドラムの押し付け方向の力成分のみを計測するものを用いると圧電センサのコストが更に安くなり最も好ましい。

タイヤ試験機の正面図である。 図１のＡーＡ線断面図である。 図１のＢーＢ線断面図である。 図３と同じ位置から見た比較例のタイヤ試験機の断面図である。 実施例及び比較例の圧電センサで計測された遠心力の変化を示す図である。

符号の説明

１ タイヤ試験機
２ ベース
３ メインフレーム
４ 上シャフト
５ 上リム
６ 下リム
７ スピンドル軸
８ スピンドルハウジング
９ モータ
１０ ロック部材
１１ 上フランジ部
１２ 係合部
１３ 被係合部
１４ 下フランジ部
１５ タイミングプーリ
１６ タイミングベルト
１７ 軸受部
１８ 駆動軸
１９ 回転ドラム
２０ 上側のリニアガイド
２１ 下側のリニアガイド
２２ 軸部
２３ ２方向歪ゲージ式力センサ
２４ 圧電センサ
２５ 位置決め部材
２６ ハウジング支持部材
２７ 押付面
２８ 補強用リブ
２９ 取付面
３０ モータプーリ
θ 角度
Ｆ 遠心力
Ｔ タイヤ

Claims (8)

1. タイヤを鉛直方向の軸線回りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線回りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムとを備え、前記タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定可能とされたタイヤ試験機において、
   前記スピンドルハウジングは、前記回転ドラムからの押し付け力を支持できるように圧電センサを介してベースに固定されており、
   前記圧電センサは、前記スピンドル軸の軸線を含むと共に前記押し付け力に対して垂直とされた面内に設けられていることを特徴とするタイヤ試験機。
2. タイヤを鉛直方向の軸線回りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線回りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムとを備え、前記タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定可能とされたタイヤ試験機において、
   前記スピンドルハウジングは、前記回転ドラムからの押し付け力を支持できるように圧電センサを介してベースに固定されており、
   前記圧電センサは、前記ユニフォミティ測定のための力成分を計測するものとは別の前記動バランス測定のための力成分を計測するものであって、前記スピンドル軸の軸線を含むと共に前記押し付け力に対して垂直とされた面内に設けられていることを特徴とするタイヤ試験機。
3. 前記スピンドルハウジングには、前記スピンドルハウジングの外周面から径外側に向かって突出すると共に前記回転ドラムからの押し付け力と垂直な方向に向かって平坦に形成された押付面を有する位置決め部材が設けられ、
   前記ベースには、前記位置決め部材の押付面に平行且つ対面するように形成された取付面を有するハウジング支持部材が設けられ、
   前記圧電センサは、前記押付面と取付面との間に挟持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ試験機。
4. 前記圧電センサは、前記回転ドラムからの押し付け力に沿った力成分のみを計測するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ試験機。
5. 前記圧電センサは、前記スピンドル軸の軸線を挟んだ両側のそれぞれにおいて鉛直方向２箇所に備えられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ試験機。
6. 前記ユニフォミティ測定のための力成分を計測する歪ゲージ式力センサが、前記回転ドラムを挟んだ両側であって当該回転ドラムの軸部に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ試験機。
7. タイヤを鉛直方向の軸線周りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線周りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムと、を備えたタイヤ試験機で、タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定するタイヤ試験方法において、
   前記スピンドル軸の軸線周りに前記タイヤを駆動回転する工程と、
   前記タイヤのユニフォミティを測定する際に前記回転ドラムをタイヤに押し付ける工程と、
   前記タイヤの動バランスを測定する際に前記回転ドラムを前記タイヤから離反させる工程と、
   前記回転ドラムからの押し付け力を前記スピンドルハウジングで支持することができるように当該スピンドルハウジングをベースに固定するべく当該スピンドルハウジングとベースとの間に介装され、且つ前記スピンドル軸の軸線を含んで前記回転ドラムを前記タイヤに押し付ける方向に対して垂直とされた面内に位置するように設けられている圧電センサで、少なくとも動バランスを測定するための力成分を計測する工程と、を有していることを特徴とするタイヤ試験方法。
8. タイヤを鉛直方向の軸線周りに駆動回転するスピンドル軸と、当該スピンドル軸を回転自在に支持するスピンドルハウジングと、前記スピンドル軸の軸線と平行な軸線周りに回転自在とされ且つ前記タイヤに近接離反自在とされた回転ドラムと、を備えたタイヤ試験機で、タイヤのユニフォミティと動バランスとをそれぞれ測定するタイヤ試験方法において、
   前記スピンドル軸の軸線周りに前記タイヤを駆動回転する工程と、
   前記タイヤのユニフォミティを測定する際に前記回転ドラムをタイヤに押し付ける工程と、
   前記回転ドラムを挟んだ両側であって当該回転ドラムの軸部に設けられている歪ゲージ式力センサでユニフォミティを測定するための力成分を計測する工程と、
   前記タイヤの動バランスを測定する際に前記回転ドラムを前記タイヤから離反させる工程と、
   前記タイヤのユニフォミティを測定する際の前記回転ドラムからの押し付け力を前記スピンドルハウジングで支持することができるように当該スピンドルハウジングをベースに固定するべく当該スピンドルハウジングとベースとの間に介装され、且つ前記スピンドル軸の軸線を含んで前記回転ドラムを前記タイヤに押し付ける方向に対して垂直とされた面内に位置するように設けられている圧電センサで、動バランスを測定するための力成分を計測する工程と、
   を有していることを特徴とするタイヤ試験方法。

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