JP4162555B2 - ホイール付きタイヤのユニフォーミティ及び／または動釣合試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホイール付きタイヤのユニフォーミティおよび／または動釣合試験装置に関するものである。

従来より、タイヤの偏心状態を測定する動釣合試験と、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とが知られている。動釣合試験は、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である。また、ユニフォーミティ試験は、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ものである。

このユニフォーミティ試験や動釣合試験を行う試験装置としては、たとえば特許文献１に記載の試験装置がある。上記公報記載の試験装置は、スピンドルハウジング内で軸受を介して回転可能に支持されているスピンドルにタイヤを取り付けて所定の回転数で回転させる。

ここで、特許文献１の試験装置は、スピンドルの一端に設けられたホイール架台上にホイールを載置する。ホイール架台は、ホイールと当接する平面部より垂直に突出し、ホイールのハブ穴を貫通し、スピンドルの回転軸を中心軸としかつその外周部が前記平面部から離れるに従って細くなるテーパ円筒または円柱形状の突出部を有する。

また、特許文献１の試験装置は、ホイールを固定するための部材であるトップアダプタを有する。トップアダプタは、その外径がホイールのハブ穴の径よりもわずかに小さく形成された円筒部を有するコレット部材を有する。コレット部材の円筒部内周は、ホイール架台の平面部から離れるに従って小さくなり、かつホイール架台の突出部のテーパ部の勾配と略等しい勾配のテーパ面として形成されている。また、コレット部材は、前記コレット部材の円筒部のホイール架台の平面部と対向する一端より延出する、円筒部の中心軸に平行に形成された複数本のスリットを有する。

ここで、コレット部材の円筒部内周がホイール架台の突出部の外周と接触した状態でさらにコレット部材を前記ホイール架台の平面部に向けて押し込むことにより、スリットを押し広げてコレット部材の円筒部の外径をハブ穴の径まで増大させて、コレット部材の円筒部はハブ穴に当接する。ホイール付きタイヤは、コレット部材の円筒部がハブ穴に当接したときのホイールの位置で位置決めされる。

コレット部材の円筒部は、スピンドルの回転軸を中心軸としかつその外周部が前記平面部から離れるに従って細くなるテーパ円筒または円柱形状の突出部と当接しながら、その外径を増大するようになっている。従って、その外径が像たいした状態であっても、コレット部材の円筒部の中心軸がスピンドルの回転軸と一致するようになっている。この結果、コレット部材の円筒部と当接するハブ穴の中心軸もまた、スピンドルの回転軸と一致する。以上の構成により、特許文献２の試験装置は、タイヤのハブ穴の直径の寸法にバラツキがあるようなタイヤを試験する場合であっても、ハブ穴の中心軸とスピンドルの回転軸とが一致するようにタイヤをスピンドルに取り付けることが可能となる。

特許文献１の試験装置においては、コレット部材を弾性変形させることによって、コレット部材とハブ穴とを当接させるものである。従って、コレット部材の円筒部の外周の変動幅は、コレット部材を構成する材料の弾性変形範囲によって制限される。このため、従来の試験装置においては、ハブ穴径が大幅に異なる複数種類のタイヤを試験する際は、タイヤの種類に応じた複数種類のコレットを用意して、タイヤの種類が変わる度にコレット部材を交換するという作業を必要としていた。従って、従来の試験装置においては、ハブ穴径が大幅に異なる複数種類のタイヤを試験する場合は、単一種類のタイヤを試験する場合よりも大幅に多い工数が必要とされていた。

さらに、特許文献１の試験装置においては、複数本のピンのそれぞれをホイールのボルト穴に係合させ、ピンがホイールをスピンドルに向けて押圧付勢することによってホイールをスピンドル上に固定している。従って、特許文献１の試験装置は、ピンがボルト穴と係合するようにタイヤ円周方向の位置決めを行う手段を必要としており、また、ホイールの形状に応じて、ピンの本数や長さ、位置の異なるトップアダプタを使用する必要があった。
特開２００３−４５９７Ａ

上記の如き事情に鑑み、本発明は、ハブ穴径が大幅に異なる複数種類のタイヤを試験する場合であっても、単一種類のタイヤを試験する場合とほとんど変わらない工数で試験を実施可能な、ホイール付きタイヤのユニフォーミティおよび／または動釣合試験装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、タイヤをスピンドル上に固定するにあたってタイヤ円周方向の位置決めを行う手段を必要としないホイール付きタイヤのユニフォーミティおよび／または動釣合試験装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の試験装置は、スピンドルの回転軸と同軸で且つその外径が前記スピンドルの他端一端に向かって大きくなるようなテーパ円筒面を備えスピンドルの一端に向かってスピンドルの回転軸上を相対的に進退するアダプタ部材と、スピンドルの半径方向に移動可能な少なくとも3本のチャック爪であって、そのそれぞれがハブ穴の内周面と係合する係合面を有し、アダプタが前記ハブ穴に挿入されたときにチャック爪のそれぞれがテーパ円筒面と前記ハブ穴の間に配置されるようになっており、テーパ面と前記チャック爪が当接しているときは前記少なくとも3本のチャック爪の係合面の全てと接する円の中心をスピンドルの回転軸が通過するようになっているものと、アダプタ部材をスピンドルの一端に向けて付勢する第1の付勢手段であって、第1の付勢手段によってテーパ円筒面が少なくとも3本のチャック爪をスピンドルの半径方向外側に付勢して前記係合面を前記ハブ穴の内周面に係合させるようになっているものと、を有する。

また、本発明の試験装置は、スピンドルの一端との間で前記ホイール付きタイヤを挟んで前記ホイール付きタイヤのホイール部分を前記スピンドルの一端に向けて押圧付勢する、弾性部材を有する。また、スピンドルの一端にはホイールが載置される平面部を備えたホイール架台が形成され、試験装置は、ホイール架台に載置されたホイールのハブ穴を経てホイール架台内にスピンドルの回転軸方向に挿入されるシャフトと、シャフトと一体に形成され第3の付勢手段とを有し、シャフトを前記ホイール架台内に引き込むと、弾性部材は第3の付勢手段と前記ホイールとに挟まれ、弾性部材が第3の付勢手段とホイールとに挟まれて圧縮されることによって発生する弾性部材の反発力によってホイールは押圧付勢される。また、試験装置は、弾性部材とホイールとの当接位置に応じて、シャフトの引き込み量を調整する、引き込み制御手段を有する。

従って、本発明の試験装置によれば、進退可能なチャック爪がタイヤのハブ穴に係合することにより、タイヤがスピンドルに固定されるので、ハブ穴径が大幅に異なる複数種類のタイヤを試験する場合であっても、装置の構成部品を変更する必要はない。また本発明の試験装置によれば、チャック爪がスピンドルの回転軸と同軸のアダプタ部材のテーパ円筒面に当接した位置で、チャック爪の位置決めが行われる。この結果、タイヤのハブ穴と係合するチャック爪の係合面は、スピンドルの回転軸を中心とする円周上に配置される。チャック爪の数が３以上であれば、全てのチャック爪の係合面が配置される円は一意に決定されるため、本発明の試験装置によれば、タイヤのハブ穴の中心軸がスピンドルの回転軸と一致するように、タイヤの位置決めが可能となる。

また、本発明の試験装置によれば、弾性部材によってホイールをスピンドルに向けて押圧することによって、タイヤをスピンドルに固定する構成としている。弾性部材は変形してホイールの曲面に密着してホイールを押圧可能であるので、弾性部材がボルト穴等の特定の部分に来るように位置決めを行う必要はない。また、本発明によれば、弾性部材とホイールとの当接位置に応じてシャフトの引き込み量を調整することが可能であるため、弾性部材とホイールとの回転軸方向の当接位置が異なる複数種類のタイヤに対して、同一のトップアダプタが使用可能である。

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は、本発明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。

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、ホイールつきのタイヤＣを保持して回転させるスピンドル１２０および、スピンドル１２０を回転可能に支持するスピンドルハウジング１１０が取り付けられている。複合試験装置１の装置フレームから延出する図示しない支持軸によって、スピンドルハウジング１１０はベース５０に支持されている。

複合試験装置１は、タイヤＣのホイールをチャックすることによってタイヤＣを保持するよう構成されている。まず、このタイヤＣを支持するための構成について説明する。

図２は、一般的なホイール付きタイヤＣの断面図（ａ）と正面図（ｂ）である。ホイール付きタイヤＣは、タイヤ部Ｔ’とホイールＷより構成されている。また、ホイールＷは、タイヤを取り付けるリム部Ｒと、車軸のハブなどに取り付けられるディスク部Ｄにより構成されている。ディスク部Ｄの中心にはハブ穴Ｈが形成されている。

図３は、ホイール付きタイヤＣを保持する場合のスピンドル１２０およびスピンドルハウジング１１０の側断面図である。スピンドルハウジング１１０は、角柱形状の部材であり、その中央部スラスト方向に複列円筒ころ軸受１１２ａ及び１１２ｂ、及び組合せアンギュラ玉軸受１１３を装着可能な貫通孔が穿孔されている。

スピンドル１２０は、中空部１２０ａとブラケット部１２０ｂからなる。また、スピンドル１２０のブラケット部１２０ｂの上端は水平方向に突出してフランジ部１２０ｅを成す。スピンドル１２０はスピンドルハウジング１１０によって（複列円筒ころ軸受１１２ａ及び１１２ｂ、及び組合せアンギュラ玉軸受１１３を介して）回転可能に支持されている。ここで、複列円筒ころ軸受１１２ａ及び１１２ｂはラジアル方向よりスピンドル軸を支持し、また組合せアンギュラ玉軸受１１３はラジアル方向とスラスト方向の双方よりスピンドル軸を支持する。

スピンドル１２０のフランジ部１２０ｅには引き込みシリンダユニット６００が図示しないボルトによって固定されている。また、引き込みシリンダユニット６００の上方には、トップアダプタ５００が設けられている。トップアダプタ５００は引き込みシリンダユニット６００に引き込まれて、タイヤＣを固定するためのチャック爪６１６をハブ穴Ｈに押しつける。また、トップアダプタ５００が引き込まれると、ホイール固定円筒５４１が図中下方に移動してホイールWがスピンドルに向かって押しつける。

図４は、トップアダプタ５００および引き込みシリンダユニット６００の側断面図である。引き込みシリンダユニット６００の上端部には、ホイール付きタイヤＣのホイールＷのハブ穴Ｈをチャックするチャック爪６１６が設けられている。チャック爪６１６は、引き込みシリンダユニット６００の上面から所定量突出しており、図３に一転鎖線で示すようにホイールＷのハブ穴Ｈに内側から係合する。ここで、チャック爪６１６がハブ穴Ｈと係合する面を係合面６１６ａと定義する。なお、引き込みシリンダユニット６００の上面は、ホイール付きタイヤＣのホイールＷのディスク部Ｄに当接する当接面６０３として機能する。

図５は、図４のＡ−Ａ’断面に沿った上部スピンドル１１の断面図である。チャック爪６１６は、引き込みシリンダユニット６００の上端部に形成され、スピンドル１２０の回転軸から放射状に延びる案内孔６６１の内部で摺動可能に保持されている。これにより、チャック爪６１６はスピンドル１２０の径方向に移動可能となる。又、各チャック爪６１６は、夫々コイルスプリング６６５によってスピンドル１２０の径方向中心部に向けて付勢されている。

また、引き込みシリンダユニット６００の中央部にはトップアダプタ５００の挿入シャフト５０３が摺動可能に装着されるシャフト係合孔６０４が穿孔されている(図４)。タイヤＣをスピンドル１２０に取り付けるに当たり、ホイール付きタイヤＣはハブ穴Ｈがシャフト係合孔６０４の上に来るように当接面６０３上に設置される。

トップアダプタ５００は、円板５０２と、円板５０２の中心部から下方に延びている挿入シャフト５０３と、を有する。挿入シャフト５０３は引き込みシリンダユニット６００の内部に軸方向に挿入されるようになっている。なお、挿入シャフト５０３の中心軸とスピンドル１２０の回転軸とが一致するように、挿入シャフト５０３は引き込みシリンダユニット６００の内部に挿入される。

また、挿入シャフト５０３は、上からスプリングガイド（上）５３２、コイルスプリング５３３、スプリングガイド（下）５３１、アダプタ５３４に順次挿入されている。

スプリングガイド（上）５３２とスプリングガイド（下）５３１はともにその外周部が段つきに形成された円環上の部材であり、その細径がわの外径はコイルスプリング５３３の内径と等しい。スプリングガイド（上）５３２およびスプリングガイド（下）５３１の細径がわの外周がそれぞれコイルスプリング５３３の内周と当接するように、スプリングガイド（上）５３２およびスプリングガイド（下）５３１はコイルスプリング５３３に嵌入されている。また、この状態でコイルスプリング５３３の両端はスプリングガイド（上）５３２およびスプリングガイド（下）５３１に固定されている。

また、スプリングガイド（上）５３２の上面はトップアダプタ５００の円板５０２の下面に固定されている。一方スプリングガイド（下）５３１は挿入シャフト５０３に対して摺動しながら上下動可能となっている。

アダプタ５３４はその上端に、その外周面が下に向かって細くなるテーパ円筒面５３４ａに形成さけた円筒形状の部材である。アダプタ５３４の円筒内周の径は、挿入シャフト５０３の径に等しく、従ってアダプタ５３４は挿入シャフト５０３に対して摺動しながら上下動可能となっている。また、アダプタ５３４のテーパ円筒面５３４ａの中心軸が挿入シャフト５０３の中心軸と一致するようにアダプタ５３４は位置決めされている。

また、アダプタ５３４は、スプリングガイド（下）５３１の下面に固定されている。すなわち、アダプタ５３４はコイルスプリング５３３、スプリングガイド（上）５３２およびスプリングガイド（下）５３１によってトップアダプタ５００の円板５０２より懸吊されている。

さらに、図４に示すように、インサーターユニット２００によってトップアダプタ５００を昇降させるため、円板５０２の上方には円柱形状の取付部材５１０が形成されていてる。取付部材５１０の先端には、インサーターユニット２００(図1)のチャック爪２１０に外側から係合される係合フランジ部５２０が設けられている。

また、円板５０２の下面には、ホイール固定円筒５４１が固定されている。ホイール固定円筒５４０は、その中心軸がシャフト５０３の中心軸と一致するように位置決めされて固定されている。ホイール固定円筒５４１の下端には、硬質ゴムからなる当接部５４２が形成されている。

また、図３に示すように、挿入シャフト５０３を引き込みシリンダユニット６００の内部に引き込むため、引き込みシリンダユニット６００の内部の気室６２０には軸方向に摺動可能な円盤状のピストン６１０が設けられている。さらに、ピストン６１０がスピンドルの軸方向に摺動できるよう、ピストン６１０の中心部からは引き込みシリンダユニット６００の内部に軸方向に挿入されるガイドシャフト６１３が下方に延びている。ガイドシャフト６１３が引き込みシリンダユニット６００の下面に穿孔されたガイドシャフト係合孔６０６に摺動可能に係合することにより、ピストン６１０はスピンドル１２０の中心軸に対して常に略垂直に保たれる。なお、ガイドシャフト６１３の先端はガイドシャフト係合孔６０６を通過してスピンドル１２０のブラケット部１２０ｂに挿置される。

また、ピストン６１０をスピンドル１２０の中心軸方向に移動させるため、ガイドシャフト６１３およびピストン６１０には、スピンドル１２０のブラケット部１２０ｂから気室６２０のピストン６１０より上側の部分６２１に空気を供給するエア経路６１４が形成されている。

同様に、ピストン６１０をスピンドル１２０の中心軸方向に移動させるため、シリンダユニット６００の下面には、スピンドル１２０のエア経路１３５から気室６２０のピストン６１０より下側の部分６２２に空気を供給するエア経路６１５が形成されている。

ここで、スピンドル１２０は、その中空部１２０ａの下端に設けられたロータリージョイント１４５から空気を気室６２０に送り込むよう構成されている。そのため、スピンドル１２０の中空部１２０ａには、この中空部１２０ａ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。

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、ブラケット部１２０ｂ内に形成されたエア通路１３８にさらに抜け、切換弁１３１に到達する。切換弁１３１はエア通路１３８に抜けた空気をブラケット部１２０ｂかスピンドル１２０のエア経路１３５のどちらに送るかを切り替えるものである。

従って、切換弁１３１を操作してエア通路１３８に抜けた空気をブラケット部１２０ｂに送ることにより、気室６２０のピストン６１０より上側の部分６２１の内圧が上がり、ピストン６１０は降下する。一方切換弁１３１を操作してエア通路１３８に抜けた空気をスピンドル１２０のエア経路１３５に送ることにより、気室６２０のピストン６１０より下側の部分６２２の内圧が上がり、ピストン６１０は上昇する。なお、気室６２０のピストン６１０より上側の部分６２１および下側の部分６２２のそれぞれには、切換弁１３１と連動して動作する図示しない逃がし弁が配置されている。すなわち、エア通路１３８に抜けた空気をブラケット部１２０ｂに送る時は、下側の部分６２２側の逃がし弁が開き、下側の部分６２２の圧力は外気圧まで低下する。従って、下側の部分６２２内の圧力によってピストン６１０の下降が阻害されないようになっている。同様に、エア通路１３８に抜けた空気をスピンドル１２０のエア経路１３５に送る時は、上側の部分６２１側の逃がし弁が開き、上側の部分６２１の圧力は外気圧まで低下する。従って、上側の部分６２１内の圧力によってピストン６１０の上昇が阻害されないようになっている。

ピストン６１０の上面には挿入シャフト連結部６３０が形成されている。挿入シャフト連結部６３０と上述の挿入シャフト５０３とはいわゆるコレットチャックによりチャックされるよう構成されている。即ち、図４に示されているように、挿入シャフト連結部６３０には、挿入シャフト５０３を挿入するための挿入孔６３１が形成されており、挿入シャフト５０３の外周と挿入孔６３１の間の壁６３２には、ボール６３３を保持する保持溝６３４が形成されている。保持溝６３４は、ボール６３３を脱落不能に且つ壁厚方向に移動可能に保持するよう構成されている。又、壁６３２の厚みはボール６３３の外径よりも小さいため、ボール６３３は挿入孔６３１の内部に突出するか、連結部６３０の外周よりも外側に突出するかのいずれかの状態にある。

連結部６３０の外周は引き込みシリンダユニット６００の連結部係合内周壁６４１に囲まれている。連結部係合内周壁６４１には、周方向に延びる溝（他よりも内径の大きな部分）６４２が形成されている。連結部６３０に保持されたボール６３３が溝６４２と同じ高さにある時には、ボール６３３は連結部６３０の外周よりも外側に突出する余地がある。この状態で、挿入シャフト５０３を連結部６３０の挿入孔６３１に（ボール６３３に邪魔されずに）挿入することができる。

挿入シャフト５０３を連結部６３０の挿入孔６３１に挿入した後、気室６２０のピストン６１０より上側の部分６２１にエアを送り、ピストン６１０ごと連結部６３０を下方に移動させると、図６のように、（連結部６３０よりも外側に突出できなくなった）ボール６３３が挿入孔６３１の内側に突出し、挿入シャフト５０３の先端部に形成された係合溝５０３ａに係合する。この結果、挿入シャフト５０３は、引き込みシリンダユニット６００内で確実にチャックされる。

また、上記のように挿入シャフト５０３を引き込む過程で、アダプタ５３４のテーパ円筒面５３４ａはチャック爪６１６のスピンドル半径方向内側の面(以下、この面を当接面６１６ｂと定義する)の当接面６１６ｂに接触する。この状態からさらに挿入シャフト５０３を引き込むと、アダプタ５３４のチャック爪６１６と当接している部分の径が増大し、チャック爪６１６がアダプタ５３４とハブ穴Ｈとに挟まれるようになるまでチャック爪６１６が半径方向外側に動かされる(図４)。チャック爪６１６の係合面６１６ａと当接面６１６ｂとの間隔は、どのチャック爪６１６であっても等しくなっているため、チャック爪６１６の係合面６１６ａは、テーパ円筒面５３４ａの中心軸を中心とする円周上に配置される。また、テーパ円筒面５３４ａの中心軸は常にスピンドル１２０の回転軸と一致しているため、チャック爪６１６の係合面６１６ａは、スピンドル１２０の回転軸を中心とする円周上に配置されることになる。従って、チャック爪６１６の係合面６１６ａと係合しているハブ穴Ｈの中心軸がスピンドル１２０の回転軸と一致するように、タイヤＣは位置決めされる。

この状態からさらに挿入シャフト５０３を引き込むと、図６のように、アダプタ５３４の下方への変位はハブ穴Ｈによって阻害され、アダプタ５３４は挿入シャフト５０３に対して相対的に上方に移動する。従って、スプリングガイド（上）５３２とスプリングガイド（下）５３１の間隔は縮まり、コイルスプリング５３３は圧縮される。従って、コイルスプリング５３３の反発力によってアダプタ５３４は下方に付勢される。この結果、アダプタ５３４のテーパ円筒面はチャック爪６１６を半径方向外側に付勢することになり、この時チャック爪６１６の係合面６１６ａとハブ穴Ｈとの間に働く摩擦力によって、タイヤＣはチャックされる。なお、アダプタ５３４のテーパ円筒部５３４ａとハブ穴Ｈにチャック爪６１６が挟まれた、すなわちチャック爪６１６の係合面６１６ａがホイール付きタイヤＣのハブ穴Ｈに接触した後、さらに挿入シャフト５０３が引き込まれる場合、アダプタ５３４は挿入シャフト５０３に対して相対的に上方に移動するので挿入シャフト５０３の引き込みが阻害されることは無い。

また、挿入シャフト５０３が引き込まれることによって、当接部５４２がホイールWと接触する。当接部５４２はホイールWとホイール固定円筒５４１の間で圧縮され、ホイールWの形状に倣って圧縮変形する。この結果、当接部５４２はホイールWに密着し、また圧縮変形分に相当する荷重でホイールWを当接面６０３上に向かって押圧する。この押圧力によってホイールWは当接面６０３上に固定される。

ここで、当接面６１６ｂはその上側がスピンドルの回転軸から離れていくように、鉛直方向からスピンドル半径方向にやや傾いている。この当接面６１６ｂの傾きは、アダプタ５３４のテーパ円筒面５３４ａのテーパ勾配と等しい。従って、当接面６１６ｂの上端から下端に渡って、テーパ円筒面５３４ａと当接面とは当接する。このため、テーパ円筒面５３４ａがチャック爪を付勢する力を、当接面６１６ｂは広い面で受けることになるため、当接面６１６ｂが集中応力を受けて塑性変形を起こすといった問題を回避することができる。

一方、この状態から気室６２０のピストン６１０より下側の部分６２２にエアを送り、ピストン６１０ごと連結部６３０を上方に移動させると、図４のように、（連結部６３０よりも外側に突出できなくなった）ボール６３３と係合溝５０３ａの係合が解除される。この結果、トップアダプタ５００を引き抜いてアダプタ534のテーパ円筒面５３４ａをチャック爪６１６の当接面６１６ｂから離すことができる。テーパ円筒面５３４ａが当接面６１６ｂから離れると、コイルスプリング665の反発力によってチャック爪６１６はスピンドル120の半径方向内側に移動し、チャック爪616の係合部６１６ａとハブ孔Ｈの係合が解ける。

以上のような機構により、タイヤCのスピンドル120への固定/解除が行われる。なお、上記説明したように、本実施形態の試験装置によれば、ホイール固定円筒５４１が当接部５４２を介してホイールWを押圧付勢することによってタイヤが固定されるようになっている。従って、本実施形態の試験装置は、当接部５４２とホイールWとの当接位置の高低に応じてシャフト５０３の引き込み量を調整することによって、当接位置の異なる複数種類のタイヤをスピンドルに取付可能である。すなわち、図９に示されているような、肉厚のホイールW'を備えたタイヤをスピンドルに取り付ける場合は、当接部５４２とホイールW'との当接位置が図６の例と比較して高い位置に来る。このような場合は、シャフト５０３の引き込み量を少なめに設定することによって、当接部５４２の変形量が所定範囲内に収まるようにし、当接部５４２からホイールW'に加わる荷重を調整する。以上の機構によって、当接位置の異なるタイヤをスピンドルに取付る場合であっても、当接部５４２からホイールに加わる荷重は適切な範囲内に保たれ、荷重不足によってタイヤが十分に固定されない、或いは過度の荷重によってホイールや試験装置が破損する、といった不具合を回避することができる。

複列円筒ころ軸受１１２ａをスピンドル１２０に嵌入する方法を図７を用いて説明する。スピンドル１２０のブラケット部１２０ｂには方形断面のカラー１２１ａが嵌入されている。ここでカラー１２１ａの上面はブラケット部１２０ｂの上端に形成されたフランジ部の下面に当接する。

ここで、ブラケット部１２０ｂの、複列円筒ころ軸受１１２ａと係合する部分の外周は上方に向かって太くなるテーパ面１２０ｄを形成している。また、複列円筒ころ軸受１１２ａの内周は、テーパ面１２０ｄと同一勾配の、上方に向かって太くなるテーパ状に形成されている。また、テーパ面１２０ｄの上端部の径は複列円筒ころ軸受１１２ａの内周の径よりもわずかに大きい。

さらに、複列円筒ころ軸受１１２ａと組合せアンギュラ玉軸受１１３との間には方形断面のカラー１２１ｂが嵌入されている。ここでカラー１２１ｂの上面は複列円筒ころ軸受１１２ａの下端に当接する。同様に、カラー１２１ｂの下面は組合せアンギュラ玉軸受１１３の上端に当接する。さらに、ブラケット部１２０ｂには方形断面のカラー１２１ｃが嵌入されている。ここで、カラー１２１ｃの上面は組合せアンギュラ玉軸受１１３の下端に当接する。

さらに、ブラケット部１２０ｂにはおねじ部１２０ｃが螺設されている。なお、おねじ部１２０ｃはカラー１２１ａ、複列円筒ころ軸受１１２ａ、カラー１２１ｂ、組合せアンギュラ玉軸受１１３およびカラー１２１ｃをブラケット部１２０ｂに嵌入したときのカラー１２１ｃの下面より下方に螺接されている。

ここで、カラー１２１ａ、複列円筒ころ軸受１１２ａ、カラー１２１ｂ、組合せアンギュラ玉軸受１１３およびカラー１２１ｃをブラケット部１２０ｂに順次嵌入する。なお、このとき複列円筒ころ軸受１１２ａはブラケット部１２０ｂに嵌入される。

次いで、おねじ部１２０ｃと螺接可能なめねじ部が内周に形成された付勢ナット１１４ａをおねじ部１２０ｃに螺着し、さらに所定のトルクで締め付けることにより、複列円筒ころ軸受１１２ａは上方に押し込まれる。次いで、付勢ナット１１４ａのゆるみを防止するため、おねじ部１２０ｃにゆるみ止めナット１１４ｂを螺着し、ゆるみ止めナット１１４ｂの上面を付勢ナット１１４ａの下面に対して付勢させる。

前述のようにテーパ面１２０ｄの上端部の径は複列円筒ころ軸受１１２ａの内周の径よりもわずかに大きいので、この結果、テーパ面１２０ｄと複列円筒ころ軸受１１２ａの内周は密着する。よって、スピンドル１２０と複列円筒ころ軸受１１２ａの内輪が完全に一体化されるのでスピンドル１２０と複列円筒ころ軸受１１２ａとの間のガタツキが防止される。さらに、組合せアンギュラ玉軸受１１３の内輪と鋼球、および鋼球と外輪とのクリアランスが最小限に抑えられるため、組合せアンギュラ玉軸受１１３の内輪と鋼球、および鋼球と外輪との間のガタツキが防止される。

なお、複列円筒ころ軸受１１２ｂをスピンドル１２０に嵌入する方法は複列円筒ころ軸受１１２ａをスピンドル１２０に嵌入する方法と同様である。ここで、複列円筒ころ軸受１１２ｂにかかるラジアル方向の荷重は複列円筒ころ軸受１１２ａにかかるラジアル方向の荷重と比べて小さいので、付勢ナットが直接複列円筒ころ軸受１１２ｂを付勢するようにすればよく、ゆるみ止めナットは使用しない。すなわち、複列円筒ころ軸受１１２ｂをスピンドル１２０の中空部１２０ａに嵌入した後、中空部１２０ａの外周に螺接されたおねじ部に付勢ナット１１４ｃを螺着する。

ユニフォーミティ試験は、回転ドラムを数百ｋｇｆ以上の力で押し付けた状態でスピンドルごとタイヤを回転させ、そのときの負荷の変動から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試験である。本発明の実施の形態においては、上記負荷の変動は、この回転ドラムに取り付けられた図示しないロードセルによって計測される。

また、動釣合試験は回転ドラム無しでスピンドルごとタイヤを回転させ、そのときにタイヤの不釣合いから生じる加振力からタイヤの偏心状態を測定する試験である。上記加振力はスピンドルハウジング１１０の一側面の４箇所に設置された圧電素子１８５によって計測される。

圧電素子１８５は、例えばＫＩＳＴＬＥＲ社製水晶式圧電式力センサ９１０３Ａのような、おおよそ０〜１００００ｋｇｆの測定範囲を有する円筒形状のセンサであり、その軸方向に印加された荷重を電気信号に変換する。スピンドル１２０が受ける荷重を正確に計測するため、圧電素子１８５はスピンドルハウジング１１０と一体化されている。

すなわち、圧電素子１８５をスピンドルハウジング１１０と一体化させるために、圧電素子固定プレート１０２とスピンドルハウジング１１０の一側面との間に圧電素子１８５は挟持されている。図３に示すように、圧電素子固定プレート１０２の圧電素子１８５が当接している箇所には、圧電素子固定プレート１０２の板厚方向に圧電素子１８５の穴部と略同径の貫通孔１０２ａが穿孔されている。同様に、スピンドルハウジング１１０の圧電素子１８５が当接している箇所には、圧電素子１８５が取り付けられるスピンドルハウジング１１０の一側面の板厚方向に圧電素子１８５の穴部と略同径の貫通孔１１０ａが穿孔されている。なお、スピンドルハウジング１１０の貫通孔１１０ａの内周にはめねじが螺刻されている。

また、スピンドルハウジング１１０の貫通孔１１０ａのめねじと螺接可能なするおねじが全側面にわたって螺刻された円柱形上のバー１８６が、圧電素子固定プレート１０２の貫通孔１０２ａおよび圧電素子１８５に挿通されている。さらにバー１８６はスピンドルハウジング１１０の貫通孔１１０ａに螺嵌されている。なお、バー１８６の先端部は複列円筒ころ軸受１１２ａまたは１１２ｂと当接している。

ここで、バー１８６の圧電素子固定プレート１０２より突出している部分（図３中左側）はナット１８７が螺着されている。ナット１８７は所定のトルクで締め上げられており、その結果ナット１８７は約５０００ｋｇｆの軸力で圧電素子固定プレート１０２を押圧する。従って、圧電素子１８５は、圧電素子固定プレート１０２とスピンドルハウジング１１０の一側面との間に約５０００ｋｇｆの力で挟持され、圧電素子固定プレート１０２及びスピンドルハウジング１１０と一体化する。

スピンドル１２０の中空部１２０ａの下部には、スピンドル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、トップアダプタ５００及び引き込みシリンダユニット６００がホイール付きタイヤＣを保持したままスピンドル１２０が回転する。

トップアダプタ５００を上下に駆動して、トップアダプタ５００の挿入シャフト５０３を引き込みシリンダユニット６００の挿入孔６３１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によって上下動可能に支持されている。また、昇降ハウジング６０はサーボモータ６６によって駆動されるボールねじ６５と、昇降ハウジング６０外面に設けられたボールねじ６５に螺合するねじ孔が穿孔されたアーム部６７によって上下に駆動される。

図８は、インサーターユニット２００の構造を示す側面図である。インサーターユニット２００は、略円筒形状のユニット本体２４０を有している。ユニット本体２４０は、略円筒形状のユニット本体２４０とスピンドル１２０とが同軸に（中心軸が一直線上に並ぶように）なるように昇降ハウジング６０に取り付けられている。

ユニット本体２４０の下部にはトップアダプタ５００の係合フランジ部５２０に外側から係合する３本（図８中では２本のみ記載）のチャック爪２１０が設けられている。チャック爪２１０は図示しないバネ部材によってユニット本体２４０のラジアル方向外側に向けて付勢されている。

また、チャック爪２１０はエア圧によりユニット本体２４０のラジアル方向に駆動される。すなわち、ユニット本体２４０内に備えられた図示しないエア供給口にエアを供給すると、このエアはチャック爪２１０をユニット本体２４０のラジアル方向内側に向けて付勢する。従ってユニット本体２４０にエアを供給することにより、チャック爪２１０がユニット本体２４０のラジアル方向内側に移動し、トップアダプタ５００の係合フランジ部５２０をチャックする。一方この状態からユニット本体２４０よりエアを抜くと、バネ部材の付勢力によってチャック爪２１０はユニット本体２４０のラジアル方向外側に移動し、チャックが解除される。

以上のように構成された複合試験装置１によるホイール付きタイヤＣの保持は以下のようにして行われる。まずインサーターユニット２００のユニット本体２４０にエアを供給してチャック爪２１０でトップアダプタ５００をチャックし、ボールねじ６５を駆動して昇降ハウジング６０を上昇させてトップアダプタ５００を引き込みシリンダユニット６００から引き抜く。次いで、引き込みシリンダユニット６００にタイヤＣをセットした後、ボールねじ６５を再び駆動してトップアダプタ５００をシリンダユニット６００に挿着する。次いで、インサーターユニット２００のユニット本体２４０からエアを抜いてチャック爪２１０によるチャックを解除し、トップアダプタ５００がスピンドル１２０に伴って回転できるようにする。

次に、図１を参照して、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。なお、以下の一連の試験は複合試験装置１の図示しないコンピュータによって実行されるプログラムによって行われる。

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、ホイール付きタイヤＣをトップアダプタ５００を用いてスピンドル１２０に固定した後、スピンドル１２０を回転させ、スピンドル１２０の回転中に圧電素子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ホイール付きタイヤＣのタイヤ部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。

ユニフォーミティ試験では、スピンドル１２０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、ホイール付きタイヤＣ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、図示しないモータ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）によってホイール付きタイヤＣに対して近接／離間方向に移動する。

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、ラックピニオン機構３５により回転ドラム３０をホイール付きタイヤＣのタイヤ部Ｔ’に押し付け、スピンドル１２０を回転させる。そして、スピンドル１２０の回転中に回転ドラム３０に取り付けられたロードセルによりホイール付きタイヤＣが受ける負荷変動を、回転ドラム３０がホイール付きタイヤＣから受ける反力として検出する。検出された負荷変動に基づいてユニフォーミティの指標値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ホイール付きタイヤＣのタイヤ部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部Ｔ’の切削を行う。

本発明の実施の形態による、タイヤの動釣合試験とユニフォーミティ試験とを実施可能な複合試験装置の側面図である。 一般的なホイール付きタイヤの断面図と正面図である。 本発明の実施の形態におけるスピンドルの側断面図である。 本発明の実施の形態における引き込みシリンダユニット及びトップアダプタの側断面図である。 図４のＡ−Ａ’断面図である。 本発明の実施の形態における、タイヤが固定された引き込みシリンダユニット及びトップアダプタの側断面図である。 本発明の実施の形態のスピンドルの、軸受周辺における一部切断した斜視図である。 本発明の実施の形態のインサーターユニットの構造を示す側面図である。 図６と異なる種類のタイヤが固定された、引き込みシリンダユニット及びトップアダプタの側断面図である。

符号の説明

１ 複合試験装置
３０ 回転ドラム
５０ ベース
６０ 昇降ハウジング
６５ ボールねじ
６６ サーボモータ
６７ アーム部
１０２ 圧電素子固定プレート
１１０ スピンドルハウジング
１１２ａ 複列円筒ころ軸受
１１２ｂ 複列円筒ころ軸受
１１３ 組合せアンギュラ玉軸受
１１４ カラー
１２０ スピンドル
１２０ｂ ブラケット部
１２０ｃ おねじ部
１２０ｄ テーパ面
１４０ プーリ
１４２ スピンドル駆動モータ
１４３ シリンダ
１８５ 圧電素子
１８７ ナット
２００ インサータユニット
２４０ ユニット本体
２１０ チャック爪
５００ トップアダプタ
５０１ ピン
５０３ 挿入シャフト
５２０ 係合フランジ部
５３１ スプリングガイド（下）
５３２ スプリングガイド（上）
５３３ コイルスプリング
５３４ アダプタ
５４１ ホイール固定円筒
５４２ 当接部
６００ 引き込みシリンダユニット
６０４ シャフト係合孔
６１０ ピストン
６１３ ガイドシャフト
６１４ エア経路
６１６ チャック爪
６２０ 気室
６３０ 挿入シャフト連結部

Claims (11)

1. 鉛直軸周りに回転可能なスピンドルを回転させて、前記スピンドルの上端側に取り付けられたホイール付タイヤの動釣合及び／またはユニフォーミティ試験を行うよう構成されたホイール付きタイヤのユニフォーミティ及び／または動釣合試験装置であって、
   前記スピンドルの上端に設けられ、前記ホイールが載置される平面部を備えたホイール架台と、
   前記ホイール架台上のホイールを該ホイール架台に向けて押圧するように駆動される押圧手段と、
   前記スピンドルの半径方向に移動可能であり且つ前記ホイールのハブ穴の内周面と係合可能な係合面を備えた少なくとも３本のチャック爪と、
   を有し、
   前記押圧手段が、
   前記ホイールと当接する当接部と、
   前記ホイール架台に載置されたホイールのハブ穴を経て前記ホイール架台内に前記スピンドルの回転軸方向に挿入されるシャフトと、
   前記スピンドルの回転軸と同軸に形成され且つその外径が下から上に向かって大きくなるようなテーパ円筒面を備え、前記シャフトの側面にガイドされて前記スピンドルの回転軸と同軸に進退するようになっており、且つ前記当接部がホイールと当接している時は前記ホイール架台上のホイールのハブ穴に上方から差し込まれるようになっているアダプタ部材と、
   前記アダプタ部材を下方に向けて付勢する第１の付勢手段と、
   を有し、
   前記チャック爪の夫々は、前記アダプタ部材が前記ハブ穴に差し込まれている時に前記アダプタのテーパ円筒面と当接し、その時各係合面は前記スピンドルの回転軸を中心とする円周上に配置されるようになっており、
   前記アダプタ部材が前記ハブ穴に差し込まれると、前記第１の付勢手段によって付勢された該アダプタ部材のテーパ円筒面が前記少なくとも３本のチャック爪を前記スピンドルの半径方向外側に移動させて前記係合面を前記ハブ穴の内周面に係合させるようになっていることを特徴とする、ホイール付きタイヤのユニフォーミティ及び／または動釣合試験装置。
2. 前記少なくとも３本のチャック爪が略等角度間隔で設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の試験装置。
3. 前記テーパ円筒面が前記少なくとも３本のチャック爪に当接していない時は前記係合面が前記ハブ穴に当接しないように、前記試験装置が前記少なくとも３本のチャック爪を前記スピンドルの回転軸に向けて付勢する第２の付勢手段を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の試験装置。
4. 前記第１の付勢手段は、一端が前記シャフトに固定され、他端が前記アダプタ部材に固定されたばね部材であり、
   前記アダプタと前記チャック爪、および前記チャック爪と前記ハブ穴とがそれぞれ当接した状態で、前記シャフトを前記ホイール架台内に引き込むと、前記ばね部材が前記アダプタ部材を下方に付勢するようになっている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の試験装置。
5. 前記ホイール架台が、
   シリンダと、
   前記シリンダ内を空圧により昇降可能なピストン部材を有し、
   前記ピストン部材が前記シャフトをチャックし、さらに前記ピストン部材を降下させることにより前記シャフトが前記ホイール架台内に引き込まれることを特徴とする、請求項４に記載の試験装置。
6. 前記シャフトは、コレットチャック機構により前記ピストン部材にチャックされることを特徴とする、請求項５に記載の試験装置。
7. 前記当接部が弾性部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の試験装置。
8. 前記弾性部材が硬質ゴムであることを特徴とする請求項７に記載の試験装置。
9. 前記押圧手段が前記シャフトと一体に形成されている第３の付勢手段を更に有し、
   前記シャフトを前記ホイール架台内に引き込むと、前記弾性部材は前記第３の付勢手段と前記ホイールとに挟まれ、前記弾性部材が前記第３付勢手段と前記ホイールとに挟まれて圧縮されることによって発生する前記弾性部材の反発力によって前記ホイールは押圧付勢される、ことを特徴とする請求項７または８に記載の試験装置。
10. 前記第３の付勢手段は、前記シャフトと同軸の円筒形状である、ことを特徴とする請求項９に記載の試験装置。
11. 前記試験装置が、前記弾性部材と前記ホイールとの当接位置に応じて前記シャフトの引き込み量を調整する引き込み制御手段を有することを特徴とする、請求項９または１０に記載の試験装置。

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