JP3977500B2 - タイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤのユニフォーミティ試験装置と動釣合試験装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、回転しているタイヤが発生する力のばらつきを測定するユニフォーミティ試験装置と、タイヤの偏心状態を測定する動釣合試験装置が知られている。ユニフォーミティ試験装置は、タイヤの外周面に回転ドラムを押し当てた状態でタイヤを回転させ、タイヤの径方向とスラスト方向の負荷変動を測定するよう構成されている。タイヤに回転ドラムを押し当てる際の荷重は百kg以上に達するため、試験装置はタイヤを強固に支持する必要がある。一方、動釣合試験装置は、タイヤを回転させた時の振動状態の変化などからタイヤの偏心を検出するものなので、タイヤが振動できるように支持する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ユニフォーミティ試験装置と動釣合試験装置とは、そのタイヤの支持の仕方が全くことなることから、一つの装置でユニフォーミティ試験と動釣合試験の両方を行うことができなかった。そのため、ユニフォーミティ試験装置と動釣合試験装置の両方が必要になり、スペースを取る上、コストがかさむという問題点があった。
【0004】
【発明の目的】
上述した事情に鑑み、本発明は、一つの装置でタイヤのユニフォーミティ試験と動釣合試験を行うことができる複合試験装置を提供することを目的するものである。
【0005】
【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、本発明によるタイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置は、(a)タイヤの一対のリムを保持して回転する回転支持部材と、(b)回転支持部材を所定の方向に振動できるよう保持する保持手段と、(c)回転支持部材の振動を規制する振動規制手段と、(d)回転支持部材を回転させて、タイヤの動釣合を測定する動釣合試験手段と、(e)回転ドラムをタイヤに押し当てた状態で回転支持部材を回転させ、タイヤのユニフォーミティを測定するユニフォーミティ試験手段と、を備えて構成されている。そして、ユニフォーミティ試験時には振動規制手段によって回転支持部材の振動を規制し、動釣合試験時には振動規制手段による規制を解除して回転支持部材を振動可能にするよう構成されたものである。
【0006】
このように構成すれば、タイヤを強固に(振動させないように)保持してユニフォーミティ試験を行い、タイヤを振動可能に保持して動釣合試験を行うことが可能になる。従って、一台の装置でユニフォーミティ試験と動釣合試験の両方を行うことが可能になり、設置スペースを節約すると共にコストを低減することができる。なお、上記の回転支持部材の振動の方向は、回転支持部材の回転軸の方向と直交する方向である。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1及び図2は、この実施の形態のユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置1(以下、複合試験装置1とする)の基本構成を示す側面図及び上面図である。なお、以下の説明では、図1に示すように「上」と「下」を定義するが、複合試験装置1の構成は上下逆であっても良く、あるいは横置きであっても良い。
【0008】
複合試験装置1の装置フレームは、ベース50と、ベース50から鉛直上方に延びる支柱52と、支柱52に支えられた天板54とから成っている。ベース50には、タイヤTを保持して回転させるスピンドル100が取り付けられている。
【0009】
複合試験装置1は、タイヤTを下リム10と上リム20とで上下に挟みこんで保持するよう構成されている。まず、このタイヤTを支持するための構成について説明する。
【0010】
図3は、スピンドル100を示す側断面図である。スピンドル100は、中空のスピンドル軸120とブラケット150及び中空シャフト170を同軸に(中心軸が一直線上に並ぶように)組み合わせて構成されたものである。スピンドル軸120はスピンドルハウジング110によって(ベアリング112を介して)回転可能に支持されている。スピンドルハウジング110は、4本の水平な棒ばね102(後述)を介してベース50(図1)に取り付けられている。
【0011】
スピンドル100の中空シャフト170の上端部には下リム10が取り付けられている。上端部に上リム20が固定されたロックシャフト300を、中空シャフト170を貫通してブラケット150に挿入することにより、下リム10と上リム20との間でタイヤTを挟み込んで保持することができる。
【0012】
ロックシャフト300の下部の外周にはロック溝302が多段状に形成されており、ブラケット150にはロックシャフト300の外周面に対向するロック部材160が設けられている。ロック部材160は、ブラケット150に取り付けられたロック用シリンダ165によってロックシャフト300の外周面に近接/離間する方向に駆動される。
【0013】
ロック部材160とロック用シリンダ165は、ロックシャフト300の中心軸に対して放射状に90°おきに4組設けられている(図3では2組のみ示す)。ロック部材160は縦に配列された6段のロック爪162を有しており、このロック爪162がロックシャフト300のロック溝302に係合する。
【0014】
ロック部材160はロック用シリンダ165のプランジャー166の先端部に取り付けられている。ロック用シリンダ165へのエアの供給については後述する。プランジャー166は、ロック用シリンダ165の本体に設けられたばね168によってロックシャフト300から離れる方向に付勢されている。即ち、ロック部材160はロックシャフト300から離れる方向に付勢されている。かくして、ロック用シリンダ165がオンの時にはロック部材160がロックシャフト300に係合し、ロック用シリンダ165がオフの時にはロック部材160がロックシャフト300を解放する。
【0015】
以上のように構成されているため、ロックシャフト300をスピンドル100のブラケット150に挿入してロック用シリンダ165をオンすることによって、下リム10と上リム20の間でタイヤTを挟んで確実に保持することができる。また、ロック用シリンダ160をオフしてロックを解除すると共にロックシャフト300をスピンドル100から引き抜くことにより、下リム10と上リム20の間からタイヤTを外すことができる。なお、ロックシャフト300を駆動するための構成は後述する。
【0016】
なお、ブラケット150にはロック部材160の移動に伴って上下するピン154が設けられている。このピン154はロック部材160が摺動する面から上方に突出し、ロック部材160の底面に形成された凹部164に押し当てられている。そして、ピン154の下端部に取り付けられた円板156を図示しない検知装置で検知することによって、ロック部材160がロックシャフト300に係合する位置(ロック位置)にあるか、ロックシャフト300から離れた位置(ロック解除位置)にあるかを確認することができる。
【0017】
スピンドル軸120の下端には、スピンドル軸120を回転駆動するためのプーリ140が取り付けられている。プーリ140には無端ベルト142が掛け渡されており、ベース50に固定されたスピンドル駆動モータ130により(無端ベルト142を介して)回転駆動される。即ち、スピンドル駆動モータ130を回転させると、下リム10と上リム20の間でタイヤTを保持したままスピンドル100が回転する。
【0018】
スピンドル100は、そのスピンドル軸120の下端に設けられたロータリージョイント145から空気をタイヤTに送り込む(インフレートする)よう構成されている。そのため、スピンドル軸120の中空部分には、このスピンドル軸120を上下に貫通するエアパイプ115が設けられている。エアパイプ115の上端部はフランジ116によりエアパイプ115に固定され、下端部はロータリージョイント145に連結されている。
【0019】
ロータリージョイント145には、エアパイプ115に空気を送り込むためのエアホース132が連結されている。エアホース132からロータリージョイント145を経由して送り込まれた空気は、エアパイプ115を上方に抜け、フランジ116の上方に形成されたキャビティ117から(ブラケット150内に形成された)図示しないエア通路にさらに抜け、中空シャフト170のエア通路172を通ってタイヤTの内部に送り込まれる。
【N】
かくして、ロータリージョイント145からエア通路172までの部分が、タイヤTにエアをインフレートするためのエア供給系を構成する。また、このエア供給系からは、前述のロック用シリンダ165にエアを供給するための図示しないエア通路が分岐している。なお、ここでは、エア通路の詳細については説明を省略する。
【0020】
なお、上リム20をロックシャフト300に取り付けるための取付部材310には、後述のチャック爪222に内側から係合される固定リング320が設けられている。
【0021】
ロックシャフト300を上下に駆動してスピンドル100に挿入する(あるいは引き抜く)インサーターユニット200は、図1に示す天板54のさらに上方に配置された昇降ハウジング60に取り付けられている。昇降ハウジング60は、4組の鉛直方向に延びるリニアガイド61とキャリッジ62(図1では一組のみ示す)によって上下動可能に支持されており、一対の昇降シリンダ65によって上下に駆動される。
【0022】
図4は、インサーターユニット200の内部構造を示す断面図である。インサーターユニット200は、スピンドル100に追従して回転できるよう回転可能に支持された中間シャフト240を有している。中間シャフト240は、昇降ハウジング60に(ベアリング255を介して)回転可能に支持されている回転シャフト250の下端に取り付けられている。
【0023】
中間シャフト240の下端にはロックシャフト300の固定リング320に内側から係合するチャック爪222が設けられている。チャック爪222はバネ部材224によって内側に向けて付勢されている。中間シャフト240には、円錐状の先端部を持つチャック駆動部材230が上下に移動可能に保持されており、その円錐状の先端部がチャック爪222のテーパ面に上方から当接している。
【0024】
チャック駆動部材230はエア圧により上下に駆動される。即ち、中間シャフト240の内部にはキャビティ242が形成されており、このキャビティ242にはチャック駆動部材230の上端に固定されたダイアフラム235が設けられている。また、キャビティ242にエアを供給するため、回転シャフト250及び中間シャフト240の内部の中空部分をエアパイプ262が貫通している。回転シャフト250の上端にはエアパイプ262にエアを供給するためのロータリージョイント260が設けられ、ロータリージョイント260には図示しないエア供給源に連結されたエアホース266が接続されている。
【0025】
このように構成されているため、ロータリージョイント260からエアを供給してキャビティ242の内圧を上げると、チャック駆動部材230が下降する。これにより、チャック爪222が外側に(バネ部材224の弾性力に抗して)移動して、固定リング32に係合する。一方、ロータリージョイント260からエアを排出してキャビティ242の内圧を下げると、チャック駆動部材230が上昇する。これにより、チャック爪222がバネ部材224の弾性力によって内側に移動し、チャック爪222による固定リング32のロックが解除される。なお、図4では、チャック爪222が固定リング32をロックした状態(一点鎖線の左側)とロックが解除された状態(一点鎖線の右側)の両方を示す。
【0026】
かくして、ロータリージョイント260からエアを供給することにより、チャック爪222が(スピンドル100に挿入された)ロックシャフト300の固定リング320をチャックする。この状態でスピンドル100を回転させると、回転シャフト250と中間シャフト240も従動回転する。
【0027】
図1に示すように、天板54上には、ロックシャフト300の上下方向の位置調節のための階段状の調節部材70が設けられている。調節部材70は天板54上に配設されたガイドレール71の上をスライド可能に構成されており、モータ72によりベルト73を介して駆動されるボールネジ機構74によってガイドレール71に沿って移動する。昇降ハウジング60には、調節部材70の階段部分に上方から当接する昇降ストッパー68(図2)が設けられている。
【0028】
以上のように構成された複合試験装置1によるタイヤTの保持は以下のようにして行われる。まずロータリージョイント260からエアを供給してチャック爪222でロックシャフト300をチャックし、昇降シリンダ65を駆動して昇降ハウジング60を上昇させてロックシャフト300をスピンドル100から引き抜く。次いで、下リム10にタイヤTをセットした後、モータ72を駆動して調節部材70を適切な位置まで移動させる。そして、昇降シリンダ65を再び駆動して昇降ハウジング60を(昇降ストッパ68が調節部材70に当接するまで)下降させる。昇降ストッパ68が調節部材70に当接したところで、ロック用シリンダ165をオンして、ロック部材160をロックシャフト300に再び係合させる。
【0029】
なお、ロックシャフト300の多段のロック溝302のどの段に(ロック部材160の)ロック爪162を係合させるかによって、上リム10と下リム20との間隔をタイヤ幅に合わせて調節することができる。この調節については、説明を省略する。
【0030】
次に、複合試験装置1を用いたユニフォーミティ試験と動釣合試験について説明する。
図5は、図1のA−A’断面図である。スピンドルハウジング110は、水平に延びる棒ばね102を介してベース50に取り付けられており、同時にベース50から図1に示すように鉛直に吊り下げられた棒部材104によって支持されている。棒部材102は図中Wで示す撓み方向に弾性変形可能であり、スピンドルハウジング110はスピンドル100の中心軸に対し直交する面内における一方向(Xとする)に振動可能である。
【0031】
タイヤTを装着してスピンドル100を回転させた時のX方向の振動を検出するため、スピンドルハウジング110にはX方向とスピンドル軸方向の両方に直交する方向に延びる取付バー180が取り付けられている。また、取付バー180に対向して、ベース50からも取付バー182が延びている。2つの取付バー180,182の間には、X方向にかかる負荷を検出するロードセル185が挟まれている。
【0032】
ここで、スピンドル軸120に大きな荷重がかかるユニフォーミティ測定時には、スピンドルハウジング110が振動しないよう押さえる必要がある。そこで、図5に示すように、ベース50には円錐状の先端を持つ押圧部材192が設けられ、スピンドルハウジング110には押圧部材192を受けるテーパのついた一対の凹部194が形成されている。押圧部材192は振動規制シリンダ190により駆動される。
【0033】
即ち、ユニフォーミティ試験時には、振動規制シリンダ190をオンして押圧部材112を凹部102に押し当てることによりスピンドルハウジング110を振動しないよう押さえつけ、動釣合試験時には、振動規制シリンダ190をオフして押圧部材112を凹部102から離し、スピンドルハウジング110がX方向に振動できるようにする。
【0034】
また、ユニフォーミティ試験時には、チャック爪222がロックシャフト300の固定リング320に係合する。即ち、タイヤを上下(スピンドル100側とインサーターユニット200側)でホールドし、回転ドラム30を押し当てる際の荷重に耐えられるようタイヤを強固に支持する。一方、動釣合試験時には、チャック爪222によるチャックを解除してスピンドルハウジング110がX方向に振動できるようにする。
【0035】
動釣合試験を行う際には、複合試験装置1の制御部(図示せず)は、下リム10と上リム20の間で保持されたタイヤTの内部に空気をインフレートした後、スピンドル100を回転させ、スピンドル100の回転中にロードセル185にかかる負荷の変動を検出する。検出された負荷変動に基づいて動釣合を計算する方法は公知であるため、説明は省略する。複合試験装置1は、動釣合の計算結果に基づいてタイヤTのどの部分にバランスウエイトを載せるべきかを算出し、図示しないマーキング装置によって、当該箇所にマーキングを施す。
【0036】
ユニフォーミティ試験では、スピンドル100の側方に設けられた回転ドラム300を用いる。回転ドラム30は、タイヤTに対して近接/離間する方向に延びるレール31の上をスライド可能な可動ハウジング32に搭載され、モータ34(図2)により駆動されるラックピニオン機構35(ピニオン36・ラック38)によってタイヤTに対して近接/離間方向に移動する。また、回転ドラム30の回転軸には、回転ドラム30がタイヤTから受ける反力(半径方向及びスラスト方向)を検出するロードセル33が取り付けられている。
【0037】
ユニフォーミティ試験の際には、複合試験装置1の制御部(図示せず)は、モータ34を駆動して回転ドラム30をタイヤTに押し付け、スピンドル100を回転させる。そして、スピンドル100の回転中にロードセル33にかかる負荷の変動を検出する。検出された負荷変動に基づいてユニフォーミティを計算する方法は公知であるため、説明は省略する。複合試験装置1は、ユニフォーミティの計算結果に基づいてタイヤTのどの部分をどれだけ削るかを算出し、図示しない切削装置によってタイヤTの切削を行う。
【0038】
このように構成されているため、この実施形態の複合測定装置1によれば、一台の装置でユニフォーミティと動釣合の両方を測定することができる。
【0039】
最後に、本発明の特徴的構成と実施形態との対応関係について説明する。本発明によるタイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置は、(a)タイヤの一対のリムを保持して回転する回転支持部材と、(b)回転支持部材を所定の方向に振動できるよう保持する保持手段と、(c)回転支持部材の振動を規制する振動規制手段と、(d)回転支持部材を回転させて、タイヤの動釣合を測定する動釣合試験手段と、(e)回転ドラムをタイヤに押し当てた状態で回転支持部材を回転させ、タイヤのユニフォーミティを測定するユニフォーミティ試験手段と、を備えて構成されている。そして、ユニフォーミティ試験時には振動規制手段によって回転支持部材の振動を規制し、動釣合試験時には振動規制手段による規制を解除して回転支持部材を振動可能にするよう構成されたものである。
【0040】
ここで、上記の「回転支持部材」は、実施形態中のスピンドル100とロックシャフト300及び2つの上下リム10,20に対応している。また、「保持手段」は、実施形態中のスピンドルハウジング110、棒バネ102、棒部材104及びベース50に対応している。さらに、「振動規制手段」は、実施形態中の振動規制シリンダ190と押圧部材192及び凹部194に対応している。
但し、いずれも実施形態中の構成要素に限定されるものではなく、様々な設計変更が可能である。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のタイヤのユニフォーミティ及び動釣合試験装置によれば、タイヤを強固に保持してユニフォーミティ試験を行い、タイヤを振動可能に保持して動釣合試験を行うことが可能になる。従って、一台の装置でユニフォーミティ試験と動釣合試験を行うことが可能になり、設置スペースを節約すると共にコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のタイヤのユニフォーミティ及び動釣合試験装置を示す側断面図である。
【図2】図1の試験装置の平面図である。
【図3】図1の試験装置のスピンドルを示す側断面図である。
【図4】図1の試験装置のインサーターユニットを示す側断面図である。
【図5】スピンドルハウジングの支持構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 複合測定器
10 下リム
20 上リム
30 回転ドラム
50 ベース
60 昇降ハウジング
100 スピンドル
110 スピンドルハウジング
190 振動規制シリンダ
192 押圧部材
194 凹部
200 インサーターユニット
222 チャック爪
260 ロータリージョイント
300 ロックシャフト
Claims (5)
- タイヤを保持して回転する回転支持部材と、
前記回転支持部材を所定の方向に振動できるよう保持する保持手段と、
前記回転支持部材の振動を規制する振動規制手段と、
前記回転支持部材を回転させて、前記タイヤの動釣合を測定する動釣合試験手段と、
回転ドラムを前記タイヤに押し当てた状態で前記回転支持部材を回転させ、前記タイヤのユニフォーミティを測定するユニフォーミティ試験手段と、
を備えると共に、
ユニフォーミティ試験時には前記振動規制手段によって前記回転支持部材の振動を規制し、動釣合試験時には前記振動規制手段による規制を解除して前記回転支持部材を振動可能にするよう構成された、タイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置。 - 前記保持手段は、
前記回転支持部材を回転可能に保持するハウジングと、
前記ハウジングと装置本体との間に設けられた弾性部材と、
を備えて構成されること、を特徴とする請求項1に記載のタイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置。 - 前記回転支持部材の、前記タイヤを挟んで前記保持部材と反対の側をチャックするチャック機構を備えると共に、
前記チャック機構は、ユニフォーミティ試験時には前記回転支持部材をチャックし、動釣合試験時にはチャックを解除するよう構成されていること、
を特徴とする請求項2に記載のタイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置。 - 前記チャック機構は、前記回転支持部材の回転軸の延長線上に設けられた回転可能な軸部材の一端に設けられており、
前記回転支持部材が回転すると、前記軸部材も従動回転するよう構成されていること、を特徴とする請求項3に記載のタイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置。 - タイヤのユニフォーミティ試験と動釣合試験とを両方行うことができるよう構成された、タイヤのユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置。
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