JP2010204018A - Tire tester and tire testing method - Google Patents

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JP2010204018A JP2009052149A JP2009052149A JP2010204018A JP 2010204018 A JP2010204018 A JP 2010204018A JP 2009052149 A JP2009052149 A JP 2009052149A JP 2009052149 A JP2009052149 A JP 2009052149A JP 2010204018 A JP2010204018 A JP 2010204018A
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Koichi Honke
浩一 本家
Toru Okada
徹 岡田
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure uniformity of a tire by reliably removing an error component synchronous with a rotation angle of a holder in a tire tester. <P>SOLUTION: The tire tester 1 includes a tire shaft 2 for holding a tire T, a housing 3 for rotatably supporting the tire shaft 2 around a shaft center of the tire T via a bearing 15, and a rotating drum 4 provided to come closer to and farther away from the tire T held on the tire shaft 2. It further includes a uniformity measuring part 21 for measuring uniformity waveforms occurring on the tire shaft 2, a rotation measuring device 27 for measuring a rotation angle of the holder 19 in relation to the housing 3 for the holder 19 of a rolling element 18 carried between an outer part 16 and an inner part 17 of the bearing 15, and a calculating part 28 for correcting the measurement result of the uniformity waveform based on the rotation angle of the holder 19. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、タイヤのユニフォミティを高精度に計測することの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。   The present invention relates to a tire testing machine and a tire testing method that can measure tire uniformity with high accuracy.

タイヤの生産ラインではタイヤのユニフォミティを測定するタイヤ試験がタイヤ試験機で行われる。このユニフォミティの測定は、リムでタイヤ軸に固定されたタイヤに回転ドラムに押し付け、タイヤ軸又は回転ドラムを回転駆動させて、タイヤに発生する変動力(ForceVariation)をユニフォミティ波形として測定するものである。
これらの変動力を測定する場合、低速ユニフォミティマシンなどのタイヤ試験機ではタイヤ軸を駆動させ回転ドラムを従動回転させる場合もあるが、高速ユニフォミティマシンなどのタイヤ試験機では回転ドラムを駆動させタイヤ軸を従動回転させる。そして、従動回転するタイヤ軸側に設置されたロードセルを用いて、タイヤ径方向の変動力(ラジアルフォースバリエーション、以下ＲＦＶと呼ぶ)、タイヤの幅方向の変動力(ラテラルフォースバリエーション、以下ＬＦＶと呼ぶ)、タイヤの接線方向の変動力(トラクティブフォースバリエーション、以下ＴＦＶと呼ぶ)の３つを測定することでタイヤのユニフォミティが評価される。 In a tire production line, a tire test for measuring tire uniformity is performed by a tire testing machine. In this uniformity measurement, the tire is fixed to the tire shaft with the rim and pressed against the rotating drum, and the tire shaft or the rotating drum is driven to rotate, and the variation force (ForceVariation) generated in the tire is measured as a uniformity waveform. .
When measuring these fluctuating forces, a tire testing machine such as a low-speed uniformity machine may drive the tire shaft and follow the rotating drum, but a tire testing machine such as a high-speed uniformity machine drives the rotating drum to drive the tire shaft. Is driven to rotate. Then, by using a load cell installed on the tire shaft side that rotates in a driven manner, a variation force in the tire radial direction (radial force variation, hereinafter referred to as RFV), a variation force in the tire width direction (lateral force variation, hereinafter referred to as LFV). ), The tire uniformity is evaluated by measuring three of the tangential fluctuation force of the tire (tractive force variation, hereinafter referred to as TFV).

ところで、ロードセルで測定される３方向の変動力（ユニフォミティ波形）には、原因不明な振動波形が誤差成分として加わってユニフォミティの測定精度を低下させるという問題が以前から指摘されてきた。例えば特許文献１には、このロードセルで測定される原因不明な振動波形は回転ドラムが真円でないことに起因して発生するものであると考えて、回転ドラムの１回転分の平均波形に基づいて誤差成分を算出し、この誤差成分でユニフォミティ波形を補正するタイヤ試験方法が開示されている。   By the way, it has been pointed out that the three-dimensional fluctuating force (uniformity waveform) measured by the load cell has a problem that a vibration waveform of unknown cause is added as an error component to reduce uniformity measurement accuracy. For example, Patent Document 1 considers that the vibration waveform of unknown cause measured by this load cell is generated due to the fact that the rotating drum is not a perfect circle, and is based on the average waveform for one rotation of the rotating drum. Thus, there is disclosed a tire test method for calculating an error component and correcting the uniformity waveform with the error component.

特開平２−２５９４４５号公報JP-A-2-259445

ところが、特許文献１のタイヤ試験機のように、回転ドラムが真円でないことに起因して誤差成分が発生すると考えると、誤差成分の振動周期は回転ドラムの回転周期と同期するはずであるが、実際には誤差成分の振動周期と回転ドラムの回転周期とは一致しないことがある。また、特許文献１の補正方法で補正してもタイヤ試験条件によっては補正後の振動波形に誤差成分が残る場合もあり、上述した補正はうまくいく場合もあるが確実に誤差成分を取り除けるものではなかった。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、誤差成分として加わる振動波形を確実に取り除いてタイヤのユニフォミティを高精度に計測することの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。 However, when the error component is generated due to the fact that the rotating drum is not a perfect circle as in the tire testing machine of Patent Document 1, the vibration cycle of the error component should be synchronized with the rotating cycle of the rotating drum. Actually, the vibration cycle of the error component may not match the rotation cycle of the rotary drum. Further, even if the correction method of Patent Document 1 is corrected, an error component may remain in the corrected vibration waveform depending on the tire test conditions, and the correction described above may be successful, but the error component cannot be reliably removed. There wasn't.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a tire testing machine and a tire testing method capable of accurately measuring a tire uniformity by reliably removing a vibration waveform added as an error component. With the goal.

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、タイヤを保持するタイヤ軸と、当該タイヤ軸をタイヤ軸の軸心回りに軸受部を介して回転自在に支持するハウジングと、前記タイヤ軸と平行な軸心回りに駆動回転自在に且つ前記タイヤに対して接離自在に配備された回転ドラムと、が備えられたタイヤ試験機であって、
前記回転ドラムと接触して従動回転しているタイヤを保持するタイヤ軸に発生するユニフォミティ波形を測定するユニフォミティ測定部と、前記軸受部のアウター部とインナー部との間に設けられた転動体を保持する保持器に関して、前記ハウジングに対する当該保持器の回転角度を計測する回転計測器と、前記ユニフォミティ測定部で求められるユニフォミティ波形の測定結果を前記保持器の回転角度を元に補正する演算部と、を有していることを特徴とするものである。 In order to achieve the object, the present invention takes the following technical means.
That is, the tire testing machine of the present invention includes a tire shaft that holds a tire, a housing that rotatably supports the tire shaft around the axis of the tire shaft via a bearing portion, and an axis that is parallel to the tire axis. A tire testing machine provided with a rotating drum that is rotatably driven around and is disposed so as to be in contact with and away from the tire,
A uniformity measuring unit that measures a uniformity waveform generated in a tire shaft that holds a tire that rotates following contact with the rotating drum, and a rolling element that is provided between an outer part and an inner part of the bearing part. A rotation measuring instrument that measures a rotation angle of the retainer relative to the housing, a calculation unit that corrects a measurement result of a uniformity waveform obtained by the uniformity measurement unit based on the rotation angle of the retainer, It is characterized by having.

発明者らは、鋭意研究の結果、ユニフォミティ波形の測定結果に含まれる誤差成分の大きな要因に、軸受部の保持器の回転に同期した成分が存在することを見出した。通常、タイヤ軸がハウジングに対して回転するときには、軸受部の保持器もタイヤ軸の周りを回転する。このように保持器が回転しても、軸受部は対称な構造となっており、また取り付けも正確に行われているため、保持器の回転がユニフォミティ波形の測定結果にまで影響を及ぼすことは少ないと考えるのが一般的である。しかし、現実には軸受の玉もしくはころの径の不揃いや、内輪・外輪寸法誤差等により、このような誤差成分が発生するものと思われる。   As a result of intensive studies, the inventors have found that a component that is synchronized with the rotation of the cage of the bearing portion exists as a major factor of the error component included in the measurement result of the uniformity waveform. Normally, when the tire shaft rotates with respect to the housing, the cage of the bearing portion also rotates around the tire shaft. Even if the cage rotates in this way, the bearing part has a symmetric structure, and since the mounting is performed accurately, the rotation of the cage does not affect the measurement result of the uniformity waveform. It is common to think that there are few. However, in reality, it is considered that such an error component is generated due to uneven diameters of the balls or rollers of the bearings or dimensional errors of the inner and outer rings.

そして、ハウジングに対する保持器の回転角度とこれより発生する誤差信号の関係をあらかじめ求めておき、ユニフォミティ測定時には保持器の回転角度を計測すると共に、この角度信号から求まる誤差補正信号を用いてユニフォミティ波形の測定結果を補正すれば、タイヤのユニフォミティが高精度に計測されることを知見して本発明の完成するに至ったのである。
なお、前記演算部は前記ユニフォミティ測定部で求められるユニフォミティ波形の振動波形から前記保持器の回転角度から求められた誤差信号を減算する構成とされているのが好ましい。 Then, the relationship between the rotation angle of the cage with respect to the housing and the error signal generated therefrom is obtained in advance, and at the time of uniformity measurement, the rotation angle of the cage is measured and the uniformity waveform is obtained using the error correction signal obtained from this angle signal. By correcting the measurement results, it was found that the uniformity of the tire can be measured with high accuracy, and the present invention has been completed.
The arithmetic unit is preferably configured to subtract the error signal obtained from the rotation angle of the cage from the vibration waveform of the uniformity waveform obtained by the uniformity measuring unit.

また、前記回転計測器は前記ハウジングとタイヤ軸との間であって前記軸受部の取付位置の上側又は下側に隣接して配備されるセンサを備えているのが好ましく、前記センサは前記ハウジングに対する前記保持器の角度位置を検知可能な非接触式とされているのが好ましい。
なお、本発明のタイヤ試験方法は、タイヤを保持するタイヤ軸と、当該タイヤ軸をタイヤ軸の軸心回りに軸受部を介して回転自在に支持するハウジングと、前記タイヤ軸と平行な軸心回りに駆動回転自在に且つ前記タイヤに対して接離自在に配備された回転ドラムと、が備えられたタイヤ試験機を用いて、前記回転ドラムと接触して従動回転しているタイヤのユニフォミティを測定するに際して、前記回転ドラムと接触して従動回転しているタイヤを保持するタイヤ軸に発生するユニフォミティ波形を測定し、前記軸受部のアウター部とインナー部との間に設けられた転動体を保持する保持器に関して、前記ハウジングに対する当該保持器の回転角度を計測し、前記ユニフォミティ測定部で求められるユニフォミティ波形の測定結果を前記保持器の回転角度を元にあらかじめ求められた軸受転動体より発生する誤差成分で補正することを特徴とするものである。 The rotation measuring instrument preferably includes a sensor disposed between the housing and the tire shaft and adjacent to an upper side or a lower side of the mounting position of the bearing portion. It is preferable to be a non-contact type capable of detecting the angular position of the cage with respect to.
The tire test method of the present invention includes a tire shaft that holds a tire, a housing that rotatably supports the tire shaft around a center axis of the tire shaft via a bearing portion, and an axis that is parallel to the tire axis. Using a tire testing machine equipped with a rotating drum that can be driven and rotated around the tire and that can be moved toward and away from the tire, the uniformity of the tire that is driven to rotate in contact with the rotating drum is obtained. When measuring, the uniformity waveform generated in the tire shaft that holds the tire rotating in contact with the rotating drum is measured, and a rolling element provided between the outer portion and the inner portion of the bearing portion is measured. Regarding the retainer to be held, the rotation angle of the retainer with respect to the housing is measured, and the measurement result of the uniformity waveform obtained by the uniformity measuring unit is stored in the retainer. Is characterized in that the correcting an error component generated from the previously obtained bearing rolling elements based on the rotation angle of the vessel.

本発明のタイヤ試験機及びタイヤ試験方法によれば、誤差成分として加わる振動波形（保持器の回転に同期した成分）を確実に取り除いてタイヤのユニフォミティを高精度に計測することができる。   According to the tire testing machine and the tire testing method of the present invention, it is possible to reliably remove the vibration waveform (component synchronized with the rotation of the cage) added as an error component and to measure the tire uniformity with high accuracy.

タイヤ試験機の正面断面図である。It is front sectional drawing of a tire testing machine. 従来の軸受部の一部断面斜視図である。It is a partial cross section perspective view of the conventional bearing part. タイヤ試験機の装置構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the apparatus structure of a tire testing machine. 本発明の軸受部の一部断面斜視図である。It is a partial cross section perspective view of the bearing part of this invention. 保持器の回転角度に同期した誤差成分が重畳しているユニフォミティ波形の振動波形を示すグラフである。It is a graph which shows the vibration waveform of the uniformity waveform on which the error component synchronized with the rotation angle of the holder | retainer is superimposed. 保持器の回転角度に同期した誤差成分を示すグラフである。It is a graph which shows the error component synchronized with the rotation angle of the holder | retainer. 保持器の回転角度に同期した誤差成分を取り除いたユニフォミティ波形の振動波形を示すグラフである。It is a graph which shows the vibration waveform of a uniformity waveform which remove | eliminated the error component synchronized with the rotation angle of the holder | retainer.

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の高速回転時（回転周波数６０ｒｐｍ以上で回転させたとき）のユニフォミティ（タイヤＴの均一性）を測定する試験装置であり、タイヤＴを保持するタイヤ軸２と、タイヤ軸２を軸心回りに回転自在に支持するハウジング３と、タイヤ軸２と平行な軸心回りに駆動回転自在に配備された回転ドラム４と、を備えている。
図１の紙面の上方をタイヤ試験機１を説明する際の上方又は上側、また紙面の下方をタイヤ試験機１を説明する際の下方又は下側とする。また、図１におけるタイヤ軸２の軸心に対して半径方向に離れる方向をタイヤ試験機１を説明する際の径外方向又は外周側と、また半径方向にタイヤ軸２の軸心に近づく方向をタイヤ試験機１を説明する際の径内方向又は内周側とする。 A tire testing machine 1 according to the present invention will be described hereinafter based on the drawings.
As schematically shown in FIG. 1, the tire testing machine 1 of the present embodiment measures the uniformity (the uniformity of the tire T) when the tire T rotates at a high speed (when rotated at a rotation frequency of 60 rpm or more). A test device, a tire shaft 2 that holds the tire T, a housing 3 that rotatably supports the tire shaft 2 around an axis, and a rotation that is rotatably driven around an axis parallel to the tire shaft 2 A drum 4.
The upper side of the paper surface of FIG. 1 is the upper side or the upper side when the tire testing machine 1 is described, and the lower side of the paper surface is the lower side or the lower side when the tire testing machine 1 is described. Further, the direction away from the axis of the tire shaft 2 in FIG. 1 in the radial direction is the radially outward direction or the outer peripheral side when the tire testing machine 1 is described, and the direction of approaching the axis of the tire shaft 2 in the radial direction. Is the radially inward direction or the inner peripheral side when the tire testing machine 1 is described.

タイヤ軸２は、上下方向に向かう軸心回りに略円筒状に形成された上軸５と下軸６とを互いに連結自在に備えている。
上軸５は、下端が下方向かって突出する棒状に形成されており、上下方向の中途側には外周面から径外側に向かって鍔状に突出する上リム７が形成されている。上リム７は、タイヤＴの内周に合わせた外径に形成されており、タイヤＴの内周に上方から挿し込まれてタイヤＴを内周側から保持できるようになっている。
下軸６は、中央に上軸５の下端を挿入可能な軸孔８が形成されており、この軸孔８に上軸５の下端を挿入することで上軸５と一体に回転可能となっている。下軸６は、上下方向の中途側に外周面から径外側に向かって鍔状に突出する下リム９が形成されている。下リム９は、上リム７を上下方向に反転したような構造に形成されており、タイヤＴの内周に下方から挿し込まれて上リム７との間にタイヤＴを挟持できるようになっている。 The tire shaft 2 includes an upper shaft 5 and a lower shaft 6 that are formed in a substantially cylindrical shape around an axis extending in the vertical direction so as to be connected to each other.
The upper shaft 5 is formed in a rod shape whose lower end protrudes downward, and an upper rim 7 is formed on the middle side in the vertical direction. The upper rim 7 is formed to have an outer diameter that matches the inner periphery of the tire T, and is inserted into the inner periphery of the tire T from above to hold the tire T from the inner periphery side.
The lower shaft 6 has a shaft hole 8 into which the lower end of the upper shaft 5 can be inserted at the center. By inserting the lower end of the upper shaft 5 into the shaft hole 8, the lower shaft 6 can rotate integrally with the upper shaft 5. ing. The lower shaft 6 is formed with a lower rim 9 projecting like a bowl from the outer peripheral surface toward the radially outer side on the middle side in the vertical direction. The lower rim 9 is formed in a structure in which the upper rim 7 is inverted in the vertical direction, and is inserted into the inner periphery of the tire T from below so that the tire T can be sandwiched between the upper rim 7 and the lower rim 9. ing.

ハウジング３は、タイヤ軸２の外周側に配備される内ケーシング１０と、内ケーシング１０のさらに外周側に設けられた外ケーシング１１とを備えている。内ケーシング１０は、タイヤ軸２の下軸６の外径より大きな内径を備えた円筒状に形成されており、下軸６の下端側を上下一対の軸受部１５を介して回転自在に支持している。内ケーシング１０の上端には外周側に向かって鍔状に突出するフランジ部１２が形成されており、このフランジ部１２の下面には締結具１３を用いて外ケーシング１１の上端が固定されている。外ケーシング１１は、内ケーシング１０の外径より大きな内径を備えた円筒状であり、床面（基台）に対して固定されている。これらの外ケーシング１１と内ケーシング１０との間には、３方向の力成分を計測できるロードセル１４が締結具１３により貫通状に固定されて設けられている。   The housing 3 includes an inner casing 10 disposed on the outer peripheral side of the tire shaft 2 and an outer casing 11 provided on the outer peripheral side of the inner casing 10. The inner casing 10 is formed in a cylindrical shape having an inner diameter larger than the outer diameter of the lower shaft 6 of the tire shaft 2, and rotatably supports the lower end side of the lower shaft 6 via a pair of upper and lower bearing portions 15. ing. A flange portion 12 is formed on the upper end of the inner casing 10 so as to project in the shape of a bowl toward the outer peripheral side. . The outer casing 11 has a cylindrical shape with an inner diameter larger than the outer diameter of the inner casing 10, and is fixed to the floor surface (base). Between the outer casing 11 and the inner casing 10, a load cell 14 capable of measuring force components in three directions is fixed in a penetrating manner by a fastener 13.

図２に示されるように、軸受部１５は、本実施形態の場合はテーパころ軸受であり、ハウジング３の内ケーシング１０の内周面に取り付けられたアウター部１６と、タイヤ軸２の下軸６の外周面に取り付けられたインナー部１７とを備えている。そして、これらのアウター部１６とインナー部１７との間には転動体１８（本実施形態のテーパころ軸受の場合はコロ）が、保持器１９に保持された状態で保持されている。
保持器１９は、環状に形成されており、その外周面には周方向に一定間隔をあけて開口部２０が複数形成されている。これらの開口部２０には転動体１８が回転自在に設けられており、保持器１９はアウター部１６とインナー部１７との双方に対して相対回動自在とされている。 As shown in FIG. 2, the bearing portion 15 is a tapered roller bearing in this embodiment, and includes an outer portion 16 attached to the inner peripheral surface of the inner casing 10 of the housing 3, and a lower shaft of the tire shaft 2. 6 and an inner portion 17 attached to the outer peripheral surface. And between these outer part 16 and the inner part 17, the rolling element 18 (in the case of the taper roller bearing of this embodiment) is hold | maintained in the state hold | maintained at the holder | retainer 19. FIG.
The cage 19 is formed in an annular shape, and a plurality of openings 20 are formed on the outer circumferential surface thereof at regular intervals in the circumferential direction. The rolling elements 18 are rotatably provided in these openings 20, and the cage 19 is rotatable relative to both the outer portion 16 and the inner portion 17.

タイヤ試験機１では、ロードセル１４で計測された３方向の力成分は、ユニフォミティ測定部２１にユニフォミティ波形の信号として送られる。このユニフォミティ測定部２１は、ロードセル１４で計測されたユニフォミティ波形の信号をそれぞれ増幅するＲＦＶ−アンプ２２、ＬＦＶ−アンプ２３、及びＴＦＶ−アンプ２４を備えている。各アンプ２２〜２４で増幅された振動波形の信号はマルチプレクサ２５に入力され、このマルチプレクサ２５でデータストリームに適したように重畳される。マルチプレクサ２５で重畳された振動波形の信号はＡＤコンバータ２６に入力され、演算部２８に出力される。   In the tire testing machine 1, the three-direction force components measured by the load cell 14 are sent to the uniformity measuring unit 21 as a signal of a uniformity waveform. The uniformity measuring unit 21 includes an RFV-amplifier 22, an LFV-amplifier 23, and a TFV-amplifier 24 that amplify signals of uniformity waveforms measured by the load cell 14. The vibration waveform signals amplified by the amplifiers 22 to 24 are input to the multiplexer 25, and are superimposed on the multiplexer 25 so as to be suitable for the data stream. The vibration waveform signal superimposed by the multiplexer 25 is input to the AD converter 26 and output to the arithmetic unit 28.

ところが、このようにして計測されたユニフォミティ波形の測定結果には、誤差成分が加わることが以前から知られてきた。この誤差成分は、回転ドラム４が真円でないなどの原因に基づいて発生していると考えられてきたが、そのような考え方に基づいて規定されたどのような補正方法でも誤差成分の影響を確実に排除することはできなかった。
そこで、発明者らは、保持器１９の回転に伴って発生する振動が誤差成分の真の原因であると考えた。つまり、上述の軸受部１５については、アウター部１６がインナー部１７の回りを回転（公転）すると、転動体１８を保持する保持器１９がインナー部１７の周りを回転することが知られている。この保持器１９の回転に伴って発生する振動波形は、軸受部１５の構造が完全に対称であれば、また軸受部１５の取り付けが確実に行われていれば、ユニフォミティ波形の測定結果に影響をすることはない。しかし、設計誤差や加工誤差を完全に無くすことや軸受部１５を少しの傾きもなく取り付けることは実際には困難であるので、保持器１９の回転に伴って発生する誤差成分の振動波形がユニフォミティ波形の測定結果に重畳してしまうことがある。 However, it has long been known that an error component is added to the measurement result of the uniformity waveform measured in this way. It has been considered that this error component is generated based on a cause such as that the rotating drum 4 is not a perfect circle. However, any correction method defined based on such a concept can affect the error component. It was not possible to eliminate it reliably.
Therefore, the inventors considered that the vibration generated with the rotation of the cage 19 is the real cause of the error component. That is, with respect to the bearing portion 15 described above, it is known that when the outer portion 16 rotates (revolves) around the inner portion 17, the cage 19 that holds the rolling elements 18 rotates around the inner portion 17. . The vibration waveform generated with the rotation of the cage 19 affects the measurement result of the uniformity waveform if the structure of the bearing portion 15 is completely symmetrical and if the bearing portion 15 is securely attached. Never do. However, since it is actually difficult to completely eliminate the design error and the processing error and to attach the bearing portion 15 without any inclination, the vibration waveform of the error component generated with the rotation of the cage 19 is uniform. It may be superimposed on the waveform measurement result.

ここで、軸受部１５の保持器１９の振動波形については、その回転周波数が機構学的な関係より式（１）で与えられることが知られている。   Here, as for the vibration waveform of the cage 19 of the bearing portion 15, it is known that the rotational frequency is given by the equation (1) due to the mechanistic relationship.

Figure 2010204018
Figure 2010204018

式（１）からも分かるように、保持器１９の振動波形の回転周波数は、タイヤ軸２（インナー部１７）の回転周波数の半分より少し小さな値となる。通常、タイヤ試験機１（ユニフォミティマシン）にはエンコーダ等の角度検出器（図示略）が取り付けられていることが多いので、この角度検出器を用いて保持器１９の回転角度を推定することも考えられる。
しかし、実際には転動体１８のすべりなどもあり、タイヤ軸２に取り付けられたエンコーダから保持器１９の正確な回転角度を予測することは困難である。つまり、保持器１９の正確な回転角度を求めるには、保持器１９の動きをタイヤ試験毎に実際に検出する必要がある。 As can be seen from the equation (1), the rotational frequency of the vibration waveform of the cage 19 is slightly smaller than half the rotational frequency of the tire shaft 2 (inner portion 17). Normally, an angle detector (not shown) such as an encoder is often attached to the tire testing machine 1 (uniformity machine), so that the rotation angle of the cage 19 can be estimated using this angle detector. Conceivable.
However, in actuality, there is a slip of the rolling element 18 and the like, and it is difficult to predict an accurate rotation angle of the cage 19 from an encoder attached to the tire shaft 2. That is, in order to obtain an accurate rotation angle of the cage 19, it is necessary to actually detect the movement of the cage 19 for each tire test.

そこで、図３に示されるように本発明のタイヤ試験機１では、上述のユニフォミティ測定部２１に加えて、軸受部１５のアウター部１６とインナー部１７との間に設けられた転動体１８を保持する保持器１９に関して、ハウジング３に対する保持器１９の角度位置を計測する回転計測器２７と、ユニフォミティ測定部２１で求められるユニフォミティ波形の測定結果を保持器１９の回転角度に基づく補正信号を用いて補正する演算部２８とを設けている。この補正信号は装置立ち上げ時などに、あらかじめ求められている。
回転計測器２７は、ハウジング３とタイヤ軸２との間であって軸受部１５の取付位置の上側又は下側に隣接して配備されるセンサ２９と、このセンサ２９で検知された転動体１８の位置情報に基づいてハウジング３に対する保持器１９の回転角度（転動体１８の公転周波数）を算出するエンコーダ３０とを備えている。 Therefore, as shown in FIG. 3, in the tire testing machine 1 of the present invention, in addition to the above-described uniformity measuring unit 21, a rolling element 18 provided between the outer portion 16 and the inner portion 17 of the bearing portion 15 is provided. With respect to the retainer 19 to be held, a rotation measuring device 27 that measures the angular position of the retainer 19 with respect to the housing 3, and a measurement result of the uniformity waveform obtained by the uniformity measuring unit 21 is used as a correction signal based on the rotation angle of the retainer 19. And an arithmetic unit 28 for correcting the image. This correction signal is obtained in advance when the apparatus is started up.
The rotation measuring instrument 27 includes a sensor 29 provided between the housing 3 and the tire shaft 2 and adjacent to the upper side or the lower side of the mounting position of the bearing portion 15, and the rolling element 18 detected by the sensor 29. And an encoder 30 that calculates a rotation angle of the cage 19 with respect to the housing 3 (revolution frequency of the rolling element 18) based on the positional information of.

図４（ａ）に示されるように、センサ２９は、本実施形態では磁気を用いた非接触式のセンサが用いられている。センサ２９は、軸受部１５の下方に軸受部１５の自由な回転を妨げない程度の距離をあけて配備されており、ハウジング３の内ケーシング１０の内周面に取り付けられている。
また、センサ２９と対向する保持器１９の下端側は内周側に向かって折り曲げられており、この折り曲げられた部分の下面には磁気スケール３１が貼り付けられている。この磁気スケール３１は、例えばＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・のように永久磁石が極性を替えながら一定の間隔をあけて配備された帯状体（テープ）であり、保持器１９の回転に対応したステップ波形の信号が検知できるようになっている。このセンサ２９で検知されたステップ波形の信号はエンコーダ３０に出力される。 As shown in FIG. 4A, the sensor 29 is a non-contact sensor using magnetism in this embodiment. The sensor 29 is disposed below the bearing portion 15 with a distance that does not prevent free rotation of the bearing portion 15, and is attached to the inner peripheral surface of the inner casing 10 of the housing 3.
Further, the lower end side of the cage 19 facing the sensor 29 is bent toward the inner peripheral side, and a magnetic scale 31 is attached to the lower surface of the bent portion. The magnetic scale 31 is a belt-like body (tape) in which permanent magnets are arranged with a certain interval while changing the polarity like N, S, N, S... The corresponding step waveform signal can be detected. A step waveform signal detected by the sensor 29 is output to the encoder 30.

エンコーダ３０は、センサ２９から出力されたステップ波形の信号に基づいて保持器１９の回転角度波形を算出するカウンタを備えている。このカウンタは、ステップ波形の信号を入力可能なＡ相、Ｂ相、Ｚ相の３つの入力チャンネルを備えており、保持器１９の回転角度のみならず保持器１９の回転方向をも算出できるようになっている。このようにしてエンコーダ３０で計測された保持器１９の回転角度は演算部２８に出力される。
演算部２８は、予め入力されたプログラムに従って、ユニフォミティ測定部２１で求められるユニフォミティ波形の測定結果を保持器１９の回転角度に応じて補正するものであり、具体的にはパソコンやＣＰＵなどのデジタル回路で構成されている。 The encoder 30 includes a counter that calculates a rotation angle waveform of the cage 19 based on a step waveform signal output from the sensor 29. This counter has three input channels of A phase, B phase, and Z phase that can input a step waveform signal, so that not only the rotation angle of the cage 19 but also the rotation direction of the cage 19 can be calculated. It has become. The rotation angle of the cage 19 measured by the encoder 30 in this way is output to the calculation unit 28.
The arithmetic unit 28 corrects the measurement result of the uniformity waveform obtained by the uniformity measurement unit 21 according to the rotation angle of the holder 19 according to the program inputted in advance. Specifically, the calculation unit 28 is a digital device such as a personal computer or a CPU. It consists of a circuit.

次に、演算部２８で行われる信号処理の内容、つまり上述のタイヤ試験機１を用いたタイヤ試験方法について詳しく説明する。
本発明のタイヤ試験方法は、上述のタイヤ試験機１を用いて回転ドラム４と接触して従動回転しているタイヤＴのユニフォミティを測定するに際して、回転ドラム４と接触して従動回転しているタイヤＴを保持するタイヤ軸２に発生するユニフォミティ波形を測定し、軸受部１５のアウター部１６とインナー部１７との間に設けられた転動体１８を保持する保持器１９に関して、ハウジング３に対する保持器１９の回転角度を計測し、ユニフォミティ測定部２１で求められるユニフォミティ波形の測定結果を保持器１９の回転角度に応じた補正波形で補正するものである。 Next, the details of the signal processing performed by the calculation unit 28, that is, the tire testing method using the tire testing machine 1 will be described in detail.
In the tire testing method of the present invention, when measuring the uniformity of the tire T that is driven and rotated in contact with the rotating drum 4 using the tire testing machine 1 described above, the tire testing method is rotated in contact with the rotating drum 4 and driven. The uniformity waveform generated in the tire shaft 2 that holds the tire T is measured, and the holder 19 that holds the rolling elements 18 provided between the outer portion 16 and the inner portion 17 of the bearing portion 15 is held against the housing 3. The rotation angle of the container 19 is measured, and the measurement result of the uniformity waveform obtained by the uniformity measurement unit 21 is corrected with a correction waveform corresponding to the rotation angle of the holder 19.

本発明のタイヤ試験方法は、具体的には以下の通りに行われる。
タイヤ軸２にタイヤＴを装着し、タイヤ軸２に保持されたタイヤＴに回転ドラム４を接触させる。そして、この状態で回転ドラム４を駆動回転させると、回転ドラム４に接触しているタイヤＴが従動回転し、タイヤＴにＲＦＶ、ＬＦＶ、ＴＦＶの変動力が発生する。この３方向の変動力はタイヤ軸２及びハウジング３の内ケーシング１０を経由してロードセル１４に伝わり、ロードセル１４において３方向の力成分の振動波形として計測される。ロードセル１４で計測された振動波形はユニフォミティ測定部２１に送られる。 The tire test method of the present invention is specifically performed as follows.
A tire T is mounted on the tire shaft 2, and the rotating drum 4 is brought into contact with the tire T held on the tire shaft 2. When the rotating drum 4 is driven and rotated in this state, the tire T in contact with the rotating drum 4 is driven to rotate, and the tire T generates fluctuating forces of RFV, LFV, and TFV. The fluctuating forces in the three directions are transmitted to the load cell 14 via the tire shaft 2 and the inner casing 10 of the housing 3, and are measured as vibration waveforms of force components in the three directions in the load cell 14. The vibration waveform measured by the load cell 14 is sent to the uniformity measurement unit 21.

ユニフォミティ測定部２１では、ロードセル１４で計測された３つの振動波形がそれぞれＲＦＶ−アンプ２２、ＬＦＶ−アンプ２３、及びＴＦＶ−アンプ２４で増幅される。各アンプで増幅された振動波形の信号はマルチプレクサ２５に入力され、このマルチプレクサ２５でデータストリームに適したように重畳される。マルチプレクサ２５で重畳された振動波形の信号はＡＤコンバータ２６に入力され、デジタル信号として演算部２８に出力される。
一方、タイヤ軸２がハウジング３に対して回転すると、タイヤ軸２の下軸６の外周面に取り付けられた軸受部１５のインナー部１７がハウジング３の内ケーシング１０の内周面に取り付けられた軸受部１５のアウター部１６に対して回転状態となり、これらのインナー部１７とアウター部１６との間に設けられた転動体１８を保持する保持器１９がタイヤ軸２の軸心回りに回転する。 In the uniformity measurement unit 21, the three vibration waveforms measured by the load cell 14 are amplified by the RFV-amplifier 22, the LFV-amplifier 23, and the TFV-amplifier 24, respectively. The signal of the vibration waveform amplified by each amplifier is input to the multiplexer 25 and is superimposed by the multiplexer 25 so as to be suitable for the data stream. The vibration waveform signal superimposed by the multiplexer 25 is input to the AD converter 26 and output to the arithmetic unit 28 as a digital signal.
On the other hand, when the tire shaft 2 rotates with respect to the housing 3, the inner portion 17 of the bearing portion 15 attached to the outer peripheral surface of the lower shaft 6 of the tire shaft 2 is attached to the inner peripheral surface of the inner casing 10 of the housing 3. The cage 19 is rotated with respect to the outer portion 16 of the bearing portion 15, and the cage 19 that holds the rolling elements 18 provided between the inner portion 17 and the outer portion 16 rotates about the axis of the tire shaft 2. .

このとき、保持器１９の回転に合わせて保持器１９の下面側に設けられた磁気スケール３１が回転し、保持器１９の下方に配備されたセンサ２９で保持器１９の回転角度に対応したステップ波形の信号が検知され、エンコーダ３０を介して演算部２８に出力される。
演算部２８では、まずエンコーダ３０から送られてきたステップ波形の信号をカウントすることで、回転角度を算出する。さらにこの回転角度に基づき、あらかじめ求められた保持器回転角度と同期した補正信号を算出する。この補正信号は実際の試験の前に、別途計測しておく必要がある。これについては十分に長い計測時間をかけて、ユニフォミティを計測することで、タイヤ回転に同期した成分と、保持器回転に同期した成分を分離することが可能であり、この分離された転動体に同期した成分を補正信号として、この信号と保持器回転角度との関係を演算部２８に記憶しておく。 At this time, the magnetic scale 31 provided on the lower surface side of the retainer 19 is rotated in accordance with the rotation of the retainer 19, and a step corresponding to the rotation angle of the retainer 19 by the sensor 29 provided below the retainer 19. A waveform signal is detected and output to the computing unit 28 via the encoder 30.
The computing unit 28 first calculates the rotation angle by counting the step waveform signals sent from the encoder 30. Furthermore, based on this rotation angle, a correction signal synchronized with the cage rotation angle obtained in advance is calculated. This correction signal needs to be separately measured before the actual test. About this, by taking a sufficiently long measurement time and measuring the uniformity, it is possible to separate the component synchronized with the tire rotation and the component synchronized with the cage rotation. The synchronized component is used as a correction signal, and the relationship between this signal and the cage rotation angle is stored in the arithmetic unit 28.

次に、演算部２８では、上述のようにして作成された保持器１９の回転角度応じた補正信号を、ユニフォミティ測定部２１で求められるユニフォミティ波形の振動波形から減算（補正）することで、誤差成分が取り除かれた真のユニフォミティ波形が計算される。このようにして計算された真のユニフォミティ波形をフーリエ変換等することでタイヤＴのユニフォミティを高精度に評価することができる。   Next, the calculation unit 28 subtracts (corrects) the correction signal corresponding to the rotation angle of the cage 19 created as described above from the vibration waveform of the uniformity waveform obtained by the uniformity measurement unit 21 to obtain an error. A true uniformity waveform with the components removed is calculated. The uniformity of the tire T can be evaluated with high accuracy by subjecting the true uniformity waveform calculated in this way to Fourier transform or the like.

次に、実施例を用いて本発明のタイヤ試験機１及びタイヤ試験方法を説明する。
実施例は、上述のタイヤ試験機１においてタイヤＴが保持されたタイヤ軸２を６０ｒｐｍで駆動回転した場合の例である。このとき、ユニフォミティ測定部２１では、タイヤ回転１次成分を１．０Ｎ、タイヤ回転２次成分を１．０Ｎとする力成分の真のユニフォミティ波形が発生している。一方、軸受部１５の保持器１９はタイヤ軸２の回転周波数の０．４５倍に相当する２７ｒｐｍでタイヤ軸２の軸心回りを回転しており、保持器回転２次成分の０．５Ｎの誤差成分がユニフォミティ波形の振動波形に重畳している。 Next, the tire testing machine 1 and the tire testing method of the present invention will be described using examples.
The embodiment is an example in the case where the tire shaft 2 holding the tire T in the tire testing machine 1 is driven and rotated at 60 rpm. At this time, the uniformity measurement unit 21 generates a true uniformity waveform of a force component having a tire rotation primary component of 1.0 N and a tire rotation secondary component of 1.0 N. On the other hand, the cage 19 of the bearing portion 15 rotates about the axis of the tire shaft 2 at 27 rpm corresponding to 0.45 times the rotation frequency of the tire shaft 2, and the cage rotation secondary component of 0.5N is rotated. The error component is superimposed on the vibration waveform of the uniformity waveform.

それゆえ、演算部２８に入力されるユニフォミティ波形（補正前のユニフォミティ波形）には、保持器１９の回転角度に同期して発生する誤差成分によりが図５中に大きなうねり状の波形として表れており、サンプリング領域の大きさによってはユニフォミティの評価結果に大きなバラツキが発生することが予想される。
そこで、回転計測器２７で保持器１９の回転角度を計測し、ユニフォミティ測定のサンプリング時間内の補正信号を、あらかじめ演算部２８に記憶された誤差信号から算出する。 Therefore, in the uniformity waveform (ununiformity waveform before correction) input to the calculation unit 28, an error component generated in synchronization with the rotation angle of the cage 19 appears as a large undulating waveform in FIG. Therefore, it is expected that the uniformity evaluation results will vary greatly depending on the size of the sampling area.
Therefore, the rotation angle of the holder 19 is measured by the rotation measuring device 27, and a correction signal within the sampling time for uniformity measurement is calculated from the error signal stored in the calculation unit 28 in advance.

次に、演算部２８では、図５に示されるユニフォミティ波形の振動波形から図６に示される保持器１９の回転角度に同期した誤差成分を補正信号として減算する。このようにすれば、図７に示されるように誤差成分として加わる保持器１９の回転角度に同期した成分が確実に取り除かれた真のユニフォミティ波形が求められ、この真のユニフォミティ波形をフーリエ変換等することでタイヤＴのユニフォミティが高精度に計測される。
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。 Next, the calculation unit 28 subtracts an error component synchronized with the rotation angle of the cage 19 shown in FIG. 6 as a correction signal from the vibration waveform of the uniformity waveform shown in FIG. In this way, as shown in FIG. 7, a true uniformity waveform from which a component synchronized with the rotation angle of the retainer 19 added as an error component is surely removed is obtained, and this true uniformity waveform is subjected to Fourier transform or the like. By doing so, the uniformity of the tire T is measured with high accuracy.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the shape, structure, material, combination, and the like of each member can be appropriately changed without changing the essence of the invention.

上記実施形態では、タイヤ軸２を回転周波数６０ｒｐｍ以上で高速回転させたときに発生するタイヤＴのユニフォミティを測定する高速タイヤ試験機を例に挙げて、本発明のタイヤ試験機１を説明した。しかし、本発明のタイヤ試験機１は、タイヤ軸２を回転周波数６０ｒｐｍ以下で低速回転させたときに発生するタイヤＴのユニフォミティを測定する低速タイヤ試験機にも用いることができる。
上記実施形態では、保持器１９に設けられた磁気スケール３１に対して、この磁気スケール３１の磁気を検知することで保持器１９の回転角度を算出する磁気式センサを回転計測器２７のセンサ２９として例示した。しかし、回転計測器２７のセンサ２９には、例えば図４（ｂ）に示すように保持器１９の周方向の１箇所に反射テープを貼り付けておき、この反射テープを光学式センサでピックアップする光学式センサや、保持器１９の下面の一部に突起または傷を付けておき、これを変位計でピックアップする変位計などを用いることも可能である。 In the above embodiment, the tire testing machine 1 of the present invention has been described by taking as an example a high-speed tire testing machine that measures the uniformity of the tire T generated when the tire shaft 2 is rotated at a high speed of 60 rpm or higher. However, the tire testing machine 1 of the present invention can also be used for a low-speed tire testing machine that measures the uniformity of the tire T generated when the tire shaft 2 is rotated at a low speed of 60 rpm or less.
In the above embodiment, the magnetic sensor 31 for calculating the rotation angle of the holder 19 by detecting the magnetism of the magnetic scale 31 with respect to the magnetic scale 31 provided in the holder 19 is the sensor 29 of the rotation measuring device 27. As an example. However, as shown in FIG. 4B, for example, a reflection tape is attached to the sensor 29 of the rotation measuring instrument 27 at one place in the circumferential direction of the holder 19, and the reflection tape is picked up by an optical sensor. It is also possible to use an optical sensor or a displacement meter in which a protrusion or a scratch is made on a part of the lower surface of the cage 19 and picked up by a displacement meter.

上記実施形態では、上下にそれぞれ設けられた軸受部１５のうち、下側の軸受部１５の下方にセンサ２９が取り付けられたものを例示した。しかし、センサ２９は、上側の軸受部１５に対して取り付けられていても良いし、上側から保持器１９の動きをセンシングする構造としても良い。   In the said embodiment, the thing to which the sensor 29 was attached below the lower bearing part 15 among the bearing parts 15 each provided in the upper and lower sides was illustrated. However, the sensor 29 may be attached to the upper bearing portion 15 or may have a structure for sensing the movement of the cage 19 from the upper side.

１ タイヤ試験機
２ タイヤ軸
３ ハウジング
４ 回転ドラム
５ 上軸
６ 下軸
７ 上リム
８ 軸孔
９ 下リム
１０ 内ケーシング
１１ 外ケーシング
１２ フランジ部
１３ 締結具
１４ ロードセル
１５ 軸受部
１６ アウター部
１７ インナー部
１８ 転動体
１９ 保持器
２０ 開口部
２１ ユニフォミティ測定部
２２ ＲＦＶ−アンプ
２３ ＬＦＶ−アンプ
２４ ＴＦＶ−アンプ
２５ マルチプレクサ
２６ コンバータ
２７ 回転計測器
２８ 演算部
２９ センサ
３０ エンコーダ
３１ 磁気スケール
Ｔ タイヤ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tire testing machine 2 Tire shaft 3 Housing 4 Rotating drum 5 Upper shaft 6 Lower shaft 7 Upper rim 8 Shaft hole 9 Lower rim 10 Inner casing 11 Outer casing 12 Flange portion 13 Fastener 14 Load cell 15 Bearing portion 16 Outer portion 17 Inner portion DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Rolling body 19 Cage 20 Opening part 21 Uniformity measurement part 22 RFV-amplifier 23 LFV-amplifier 24 TFV-amplifier 25 Multiplexer 26 Converter 27 Rotation measuring instrument 28 Calculation part 29 Sensor 30 Encoder 31 Magnetic scale T Tire

Claims (5)

タイヤを保持するタイヤ軸と、当該タイヤ軸をタイヤ軸の軸心回りに軸受部を介して回転自在に支持するハウジングと、前記タイヤ軸と平行な軸心回りに駆動回転自在に且つ前記タイヤに対して接離自在に配備された回転ドラムと、が備えられたタイヤ試験機であって、
前記回転ドラムと接触して従動回転しているタイヤを保持するタイヤ軸に発生するユニフォミティ波形を測定するユニフォミティ測定部と、
前記軸受部のアウター部とインナー部との間に設けられた転動体を保持する保持器に関して、前記ハウジングに対する当該保持器の回転角度を計測する回転計測器と、
前記ユニフォミティ測定部で求められるユニフォミティ波形の測定結果を前記保持器の回転角度を元に補正する演算部と、
を有していることを特徴とするタイヤ試験機。 A tire shaft that holds the tire; a housing that rotatably supports the tire shaft around a center axis of the tire shaft via a bearing portion; and a drive shaft that is rotatable about an axis parallel to the tire axis and attached to the tire A tire testing machine equipped with a rotating drum arranged to be freely attached to and detached from,
A uniformity measuring unit that measures a uniformity waveform generated in a tire shaft that holds a tire that rotates following contact with the rotating drum;
Regarding a cage that holds rolling elements provided between an outer portion and an inner portion of the bearing portion, a rotation measuring instrument that measures a rotation angle of the cage relative to the housing;
A calculation unit that corrects the measurement result of the uniformity waveform obtained by the uniformity measurement unit based on the rotation angle of the cage;
A tire testing machine characterized by comprising: 前記演算部は、前記ユニフォミティ測定部で求められるユニフォミティ波形の振動波形から前記保持器の回転角度に応じた補正信号を減算する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験機。   2. The tire test according to claim 1, wherein the calculation unit is configured to subtract a correction signal corresponding to a rotation angle of the cage from a vibration waveform of a uniformity waveform obtained by the uniformity measurement unit. Machine. 前記回転計測器は、前記ハウジングとタイヤ軸との間であって前記軸受部の取付位置の上側又は下側に隣接して配備されるセンサを備え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。   The said rotation measuring device is provided with the sensor arrange | positioned adjacent to the upper side or the lower side of the attachment position of the said bearing part between the said housing and a tire shaft. The tire testing machine described in 1. 前記センサは、前記ハウジングに対する前記保持器の角度位置を検知可能な非接触式とされてい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。   The tire testing machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor is a non-contact type capable of detecting an angular position of the cage with respect to the housing. タイヤを保持するタイヤ軸と、当該タイヤ軸をタイヤ軸の軸心回りに軸受部を介して回転自在に支持するハウジングと、前記タイヤ軸と平行な軸心回りに駆動回転自在に且つ前記タイヤに対して接離自在に配備された回転ドラムと、が備えられたタイヤ試験機を用いて、前記回転ドラムと接触して従動回転しているタイヤのユニフォミティを測定するに際して、
前記回転ドラムと接触して従動回転しているタイヤを保持するタイヤ軸に発生するユニフォミティ波形を測定し、
前記軸受部のアウター部とインナー部との間に設けられた転動体を保持する保持器に関して、前記ハウジングに対する当該保持器の回転角度を計測し、
前記ユニフォミティ測定部で求められるユニフォミティ波形の測定結果を前記保持器の回転角度を元に補正する
ことを特徴とするタイヤ試験方法。 A tire shaft that holds the tire; a housing that rotatably supports the tire shaft around a center axis of the tire shaft via a bearing portion; and a drive shaft that is rotatable about an axis parallel to the tire axis and attached to the tire When measuring the uniformity of the tire rotating in contact with the rotating drum using a tire testing machine equipped with a rotating drum that is arranged so as to be able to contact and separate.
Measure the uniformity waveform generated in the tire shaft that holds the tire rotating in contact with the rotating drum,
Regarding the cage that holds the rolling elements provided between the outer portion and the inner portion of the bearing portion, the rotation angle of the cage with respect to the housing is measured,
A tire test method, comprising: correcting a measurement result of a uniformity waveform obtained by the uniformity measurement unit based on a rotation angle of the cage.
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