JP4265779B2 - Tire testing machine - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤユニフォミティの測定に使用されるタイヤ試験機に関するものである。 The present invention relates to a tire testing machine used for measuring tire uniformity.
タイヤユニフォミティ(タイヤの静的又は動的な特性)を測定するために使用されるタイヤ試験機は、供試タイヤを所定内圧で膨らませた状態で回転自在に保持するスピンドル装置と、このスピンドル装置で保持される供試タイヤの外周面にドラムを当接させて回転力を伝えるドラム装置とを有している(例えば、特許文献1等参照)。
スピンドル装置は、供試タイヤの両側ビード部に各別に当接される一対のリムと、これら各リムをそれらの各回転中心部で支持する一対のスピンドルとを有している。多くの場合、これらスピンドルは上下に振り分けられた配置となっており、このうち例えば下スピンドルは筒状をしたベアリングハウジングによって回転自在に保持され、このベアリングハウジングが更に径大な筒状部分を有したスピンドルベースによって外嵌状に保持されている。
A tire testing machine used for measuring tire uniformity (static or dynamic characteristics of a tire) includes a spindle device that holds a test tire in a state of being inflated at a predetermined internal pressure, and a spindle device. A drum device that transmits a rotational force by bringing the drum into contact with the outer peripheral surface of the test tire to be held (for example, see Patent Document 1)
The spindle device includes a pair of rims that are in contact with the bead portions on both sides of the test tire, and a pair of spindles that support the rims at their respective rotation centers. In many cases, these spindles are arranged in an up-and-down manner. Of these, for example, the lower spindle is rotatably held by a cylindrical bearing housing, and this bearing housing has a cylindrical portion having a larger diameter. The spindle base is held in an outer fitting shape.
ベアリングハウジングにはスピンドルベースの上面に張り出すようにフランジが設けられ、このフランジからスピンドルベース上面に向けて、供試タイヤの回転軸心に平行するようにプリロードボルトが締め付けられることで、ベアリングハウジングとスピンドルベースとが固定されるようになっている。そしてスピンドルベースの上面には、プリロードボルトによって串刺し状に貫通されるかたちでドーナツ形をした検出器(圧電素子等の荷重検出器)が設けられ、この検出器により、供試タイヤからそのラジアル方向、アキシャル方向、接線方向の3方向へ発生される荷重が、それぞれベアリングハウジングを介すかたちで測定されるようになっている。
スピンドルが高速で回転すると、このスピンドルの回転を支えるベアリングハウジングでは軸受け部分からの摩擦熱や潤滑油による攪拌熱などが発生し、この熱影響が検出器及びプリロードボルトの双方に派生することになる。
しかし、これら検出器とプリロードボルトとでは熱膨張係数や縦弾性係数などが異なるため、熱影響に伴う伸縮長さに差が生じ、これが検出器の測定値に温度ドリフトとしての測定誤差をもたらすことになる。このような温度ドリフトは、検出器のチャージアンプ側で誤差補正する(即ち、温度ドリフトを起こした状態を初期値「0」と設定する)ことでその後の変化量測定には対処できるものの、ドラムの押し付け力に対する供試タイヤ側でのバネ力の偏差値を求める場合のように、絶対値からの真値が要求されるときには対処の手段がなく、そのまま測定精度の悪さとなってしまう不具合があった。
When the spindle rotates at a high speed, the bearing housing that supports the rotation of the spindle generates frictional heat from the bearings and stirring heat from the lubricating oil, and this thermal effect is derived to both the detector and the preload bolt. .
However, because these detectors and preload bolts have different coefficients of thermal expansion and longitudinal elasticity, there is a difference in expansion and contraction length due to thermal effects, which causes measurement errors as temperature drift in the measured values of the detectors. become. Such temperature drift can be dealt with by measuring the amount of change thereafter by correcting the error on the charge amplifier side of the detector (that is, setting the state where the temperature drift has occurred to an initial value “0”). When the true value from the absolute value is required, as in the case of calculating the deviation value of the spring force on the test tire side with respect to the pressing force, there is a problem that the measurement accuracy is poor as it is. there were.
なお上記した従来のタイヤ試験機(特許文献1)では、ベアリングハウジングの内部であって軸受け部分の近傍となる位置に冷媒通路が設けられ、この冷媒通路内へ冷媒となる水が供給されるようになってはいるが、この冷媒に比べてベアリングハウジングの方が比熱及び質量が遙かに大きいために、経時と共にベアリングハウジングが昇温の傾向となり、これに伴って冷媒自体も昇温してしまうということがあった。
そのため、冷媒通路の周辺や潤滑油の供給路周辺では部分的な冷却作用は期待されるものの、これら冷媒通路や潤滑油供給路から離れた部分ではベアリングハウジングの外部へ向かう流熱が起こり、その結果、温度分布が一様でなくなって検出器に対する温度コントロールが困難になるという事態に陥っていた。
In the conventional tire testing machine (Patent Document 1) described above, a refrigerant passage is provided in a position inside the bearing housing and in the vicinity of the bearing portion, and water serving as a refrigerant is supplied into the refrigerant passage. However, since the specific heat and mass of the bearing housing are much larger than that of this refrigerant, the bearing housing tends to increase in temperature with the lapse of time. There was a case.
For this reason, although a partial cooling action is expected around the refrigerant passage and around the lubricating oil supply path, flowing heat to the outside of the bearing housing occurs at a part away from the refrigerant passage and the lubricating oil supply path. As a result, the temperature distribution was not uniform, and it was difficult to control the temperature of the detector.
また、タイヤ試験機での運転状況は、高速運転や低速運転、或いは長時間運転や短時間運転等々といったように一様ではないために、温度上昇も一定ではなく予測が困難であるという事情もあって、検出器に対する温度コントロールは甚だ困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、供試タイヤの各種タイヤユニフォミティ測定を行うにあたり、運転(供試タイヤの回転)によって生ずるベアリングハウジング等の昇温を原因とした温度影響を受け難くして、高精度の測定結果を得ることができるようにしたタイヤ試験機を提供することを目的とする。
In addition, because the driving conditions on the tire testing machine are not uniform, such as high-speed driving and low-speed driving, long-time driving and short-time driving, etc., the temperature rise is not constant and it is difficult to predict. Therefore, temperature control for the detector was extremely difficult.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in measuring various tire uniformity of the test tire, the temperature effect caused by the temperature rise of the bearing housing and the like caused by driving (rotation of the test tire). It is an object of the present invention to provide a tire testing machine that is difficult to receive and that can obtain highly accurate measurement results.
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係るタイヤ試験機は、供試タイヤを所定内圧で膨らませた状態で回転自在に保持するスピンドル装置と、このスピンドル装置で保持される供試タイヤの外周面にドラムを当接させて回転力を伝えるドラム装置とを有している。また、スピンドル装置に対して供試タイヤから発生される荷重を測定可能な検出器が設けられている。
そして、検出器は、その中央部を貫通して設けられた取付孔に挿通されたプリロードボルトを締め付けることによって予圧がかけられた状態でスピンドル装置へ固定されている。また、検出器をスピンドル装置へ取り付けているプリロードボルトには、少なくとも検出器の取付孔内を通る部分を中空とさせた冷媒通路が設けられ、この冷媒通路に冷媒が供給可能とされている。
In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures.
That is, the tire testing machine according to the present invention includes a spindle device that rotatably holds a test tire in a state inflated with a predetermined internal pressure, and a drum that abuts the outer peripheral surface of the test tire held by the spindle device. And a drum device for transmitting the rotational force. Further, a detector capable of measuring the load generated from the test tire with respect to the spindle device is provided.
The detector is fixed to the spindle device in a state in which a preload is applied by tightening a preload bolt inserted through an attachment hole provided through the central portion. Also, the preload bolts that attach the detectors to the spindle device is provided with a refrigerant passage which has a hollow portion passing through the mounting hole of at least the detector, the refrigerant is capable supplied to the refrigerant passage.
このように検出器をスピンドル装置に取り付けるためのプリロードボルトを中空にして、この中空部分を冷媒通路として使用する(即ち、この中空部分へ冷媒を供給する)ことで、プリロードボルト自体を直接的に冷却させることができる。プリロードボルト自体はベアリングハウジング等に比べれば質量が小さく、従って熱容量が小さいために温度コントロールも比較的容易にできる。そして、ベアリングハウジング等の温度影響を殆ど受けることなく、このプリロードボルトを介して検出器を温度コントロール(温度補正)することができる。 Thus, the preload bolt for attaching the detector to the spindle device is made hollow, and this hollow portion is used as a refrigerant passage (that is, the refrigerant is supplied to the hollow portion), so that the preload bolt itself is directly attached. Can be cooled. Since the preload bolt itself has a smaller mass than a bearing housing or the like, and therefore has a small heat capacity, temperature control can be performed relatively easily. The detector can be temperature-controlled (temperature correction) via the preload bolt without being affected by the temperature of the bearing housing or the like.
プリロードボルトの冷媒通路内に温度センサを設けておくのが好適である。この温度センサは、プリロードボルトの冷媒通路へ供給される冷媒に対し、その温度を制御することのできる温度制御部に電気的に接続しておく。これにより、この温度センサによって検出された冷媒温度でこの冷媒自体をフィードバック制御できることになり、結果、温度コントロールが直接的となってその精度を一層高めることができる。
なお、スピンドル装置には、軸受け部分の近傍を通るようにして装置側の冷媒通路を設けることが提案され、公知とされている(特許文献1等参照)。そこで、この装置側の冷媒通路を設けるような場合には、検出器の近傍に装置側温度センサを設けておき、この装置側温度センサをも上記した温度制御部に電気的に接続されておくと好適である。
It is preferable to provide a temperature sensor in the refrigerant passage of the preload bolt. This temperature sensor is electrically connected to a temperature control unit capable of controlling the temperature of the refrigerant supplied to the refrigerant passage of the preload bolt. As a result, the refrigerant itself can be feedback controlled with the refrigerant temperature detected by the temperature sensor. As a result, the temperature control becomes direct and the accuracy can be further improved.
In addition, it has been proposed that the spindle device is provided with a refrigerant passage on the device side so as to pass through the vicinity of the bearing portion (see, for example, Patent Document 1). Therefore, when this apparatus-side refrigerant passage is provided, an apparatus-side temperature sensor is provided in the vicinity of the detector, and this apparatus-side temperature sensor is also electrically connected to the above-described temperature control unit. It is preferable.
このようにすればこの温度制御部では、プリロードボルト内の温度センサによって得られる温度データと、装置側温度センサによって得られる温度データとの差を元にして、プリロードボルト内の冷媒通路への冷媒又は装置側冷媒通路への冷媒のうち、少なくとも一方を温度制御するといったことができる。このようにすることで、温度コントロールの精度を一層高めることができる。
プリロードボルト内の冷媒通路へ供給する冷媒は気体とすることができ、この場合、冷媒通路にはその下流側に大気開放部を設けておけばよい。一方、この冷媒は液体とすることも可能であり、この場合、冷媒通路はその下流側を適宜冷媒回収通路に連通させると共に、この冷媒回収通路を冷媒通路の上流側へ連通させることで、全体として循環路を形成させるようにすればよい。
In this way, in this temperature control unit, based on the difference between the temperature data obtained by the temperature sensor in the preload bolt and the temperature data obtained by the device side temperature sensor, the refrigerant to the refrigerant passage in the preload bolt Alternatively, the temperature of at least one of the refrigerants to the apparatus-side refrigerant passage can be controlled. By doing in this way, the precision of temperature control can be raised further.
The refrigerant supplied to the refrigerant passage in the preload bolt can be a gas. In this case, the refrigerant passage may be provided with an air release portion on the downstream side thereof. On the other hand, the refrigerant can be a liquid, and in this case, the refrigerant passage communicates the downstream side with the refrigerant recovery passage as appropriate, and the refrigerant recovery passage communicates with the upstream side of the refrigerant passage. A circulation path may be formed as follows.
本発明に係るタイヤ試験機では、運転(供試タイヤの回転)によって生ずるベアリングハウジング等の昇温を原因とした温度影響を受け難くなり、その結果、高精度の測定結果を得ることができるようになる。 In the tire testing machine according to the present invention, it becomes difficult to be affected by temperature due to the temperature rise of the bearing housing or the like caused by operation (rotation of the test tire), and as a result, a highly accurate measurement result can be obtained. become.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図1乃至図4は、本発明に係るタイヤ試験機1の一実施形態を示している。このタイヤ試験機1は、供試タイヤTを所定内圧で膨らませた状態で回転自在に保持するスピンドル装置2を有している。このスピンドル装置2によって保持される供試タイヤTは、その外周面(トレッド面)に対し、ドラム装置(図示略)によって回転駆動されるドラムが当接されて回転力が伝えられるようになっている。
図例のスピンドル装置2は上下一対のリム4,5を有したもので、これら両リム4,5が供試タイヤTの両側のビード部に当接され、その状態で供試タイヤT内に加圧気体(空気)が充填されることにより、膨らんだ供試タイヤTが両リム4,5間で挟持されるようになっている。各リム4,5は、それらの回転中心部が上下の各スピンドル6,7により支持されるが、これら各リム4,5は、供試タイヤTのタイヤサイズに合わせて複数種類のサイズのものが準備され、この中から測定ごとに適用サイズのものに交換される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show an embodiment of a tire testing machine 1 according to the present invention. This tire testing machine 1 has a
The
上スピンドル6は昇降シリンダ(図示略)などによって昇降可能とされ、また下スピンドル7は下位置で待機するものとなっており、上スピンドル6の上昇で上リム4が下リム5から離反したとき下リム5上へ供試タイヤTを載せたり取り出したりが可能になり、また上スピンドル6の下降で上リム4が下リム5に近接したとき下リム5上に載せられた供試タイヤTが上記のように上下リム4,5間で挟持されるようになっている。
上スピンドル6には下方へ突出する雄側嵌合部10が設けられ、下スピンドル7にはこの雄側嵌合部10を外嵌する雌側嵌合部11が設けられているため、これら上下スピンドル6,7の上下摺動は互いの雄雌嵌合によってガタツキなく円滑に案内される。またこの雄雌嵌合部には相対的な上下動を必要に応じて阻止する係合手段12が設けられているため、供試タイヤTが加圧気体で膨らむ際及びその後の測定中における上下リム4,5間の相対離反は制限される。
The upper spindle 6 can be moved up and down by an elevating cylinder (not shown) or the like, and the
The upper spindle 6 is provided with a
下スピンドル7は筒状に形成されたベアリングハウジング15に嵌められ、このベアリングハウジング15に内蔵されたベアリング16によって回転自在に保持されている。このベアリングハウジング15は、更に径大な筒状部分を有したスピンドルベース17によって外嵌状に保持されている。
ベアリングハウジング15にはその上周部に径方向外方へ張り出すフランジ20が設けられており、このフランジ20がスピンドルベース17の上面に被さるようになっている。このフランジ20には、その周方向の複数箇所(図例では4箇所)にボルト通孔21が設けられており、これらボルト通孔21に対してプリロードボルト23を挿通させることができる。図4から明らかなようにプリロードボルト23は頭部24が円盤形に形成され、その上面に回転工具を係合させるための工具係合凹部25が形成されたものとなっている。そのためベアリングハウジング15のフランジ20に設けられたボルト通孔21は、プリロードボルト23の頭部24を所定深さまで埋め込ませるザグリ26(図3参照)が形成されたものとなっている。
The
The bearing
スピンドルベース17の上面には、センサーベース28を介して検出器29が設けられている。検出器29はドーナツ形に形成されており、中央にプリロードボルト23を挿通させることのできる取付孔30が貫通して設けられている。またセンサーベース28にはプリロードボルト23を受ける雌ねじ孔32が設けられている。この検出器29は例えば水晶式圧電素子であって、ラジアル方向、アキシャル方向、接線方向の3方向へ発生される荷重(3分力)を検出可能である。
従って、スピンドルベース17の上面にセンサーベース28及び検出器29を設け、その上からベアリングハウジング15のフランジ20を被せた状態にして、このフランジ20のボルト通孔21から検出器29の取付孔30へプリロードボルト23を串刺し状に差し込み、更にこのプリロードボルト23をセンサーベース28の雌ねじ孔32へ螺合方向へ締め付けてゆくことで、ベアリングハウジング15とスピンドルベース17とを固定させ、またこれら両者間で検出器29に対して所定の予圧(縦方向の圧縮力)をかけることができる。
A
Accordingly, the
プリロードボルト23はその軸心部が中空とされている。これに対し、スピンドルベース17にはベアリングハウジング15の雌ねじ孔32と合致する位置付けで下方へ延びる下流通路35が設けられ、この下流通路35がスピンドルベース17の下部寄りで径方向外方へ向きを変え、外面へ抜け出るように形成されている。
またベアリングハウジング15には、ボルト通孔21のザグリ26へその横から連通する上流通路36が設けられ、この上流通路36がベアリングハウジング15の周壁内部を下方へ延びた後、上記下流通路35の外面抜け位置とは別位置で、スピンドルベース17の径方向外方へと向きを変え、このスピンドルベース17の周壁を貫通して外面へ抜け出るように形成されている。ボルト通孔21のザグリ26はその上部が蓋37によって塞がれている。この蓋37は、ザグリ26内と上流通路36との連通を邪魔しない程度に薄型に形成されている。
The
Further, the bearing
これらのことから、上流通路36に対して水やクーラントオイルなどの冷媒を供給すると、この冷媒は上流通路36に沿ってボルト通孔21のザグリ26内を経てプリロードボルト23の中空部分へ流入し、次に下流通路35を介してスピンドルベース17の外面へ抜け出るようになる。従ってこのとき、プリロードボルト23の中空部分では冷媒通路40が形成されることになる。
なお、冷媒は液体でも気体でもよいが、気体にする場合には下流通路35の外面抜け位置を大気開放部とすればよい。また冷媒を液体とする場合には、下流通路35の外面抜け位置を適宜の冷媒回収通路に連通させ、この冷媒回収通路で上流通路36へ連通させることによって循環路として形成させればよい。
For these reasons, when a coolant such as water or coolant oil is supplied to the
Note that the refrigerant may be liquid or gas, but in the case of using gas, the position where the outer surface of the
このプリロードボルト23の冷媒通路40内には温度センサ41が設けられ、この温度センサ41は温度制御部42に電気的に接続されている。そのためプリロードボルト23の冷媒通路40内を通る冷媒の温度が温度制御部42によって監視され、必要に応じて処理されるようになっている。
この温度制御部42にはスピンドル装置2に対して設けられた装置側温度センサ43をも電気的に接続しておくのが好適とされる。すなわち、この装置側温度センサ43により検出器29の近傍温度を検出させるようにする。このようにすることで、プリロードボルト23内の温度センサ41によって得られる温度データと、装置側温度センサ43によって得られる温度データとの差を求めることができ、この差値を元にした温度制御が可能になる。温度制御の対象とするのは、プリロードボルト23の冷媒通路40へ供給する冷媒だけでなく、装置側に冷媒通路が設けられている場合であればこの装置側冷媒通路へ供給する冷媒としてもよい。
A
It is preferable to electrically connect a
以上説明したところから明らかなように、本発明に係るタイヤ試験機1では、検出器29をスピンドル装置2に取り付けるためのプリロードボルト23を中空にして、この中空部分を冷媒通路40として使用する。この冷媒通路40へ供給する冷媒は、適宜ポンプによって供給圧及び流量を調整し、また温度制御部42にて温度管理を施す。この温度制御部42による温度管理は、所定温度を一定に維持させるような制御でもよいが、冷媒通路40内に設けた温度センサ41によって検出される冷媒温度を元にして、この冷媒自体をフィードバック制御させるようにするのが好適である。
As is apparent from the above description, in the tire testing machine 1 according to the present invention, the
例えば、検出器29の出力信号の平均値と初期基準値との差を求め、そこで温度制御部42が温度ドリフトの有無及び発生量に基づいてこの温度ドリフトを解消すべき指令信号を出力し、冷媒を温度調整するための温度コントロール弁を制御する。このように温度制御された冷媒がプリロードボルト23の冷媒通路40内へ供給されれば、プリロードボルト23自体はベアリングハウジング15等に比べれば質量が小さく従って熱容量が小さいために、温度コントロールも比較的容易なものであるから、このプリロードボルト23を介して検出器29が直接的且つ迅速に温度コントロールされ、その後の測定精度を高めるものとなる。
For example, the difference between the average value of the output signal of the
なおスピンドル装置2には、例えばスピンドルベース17に対して、検出器29の取付位置周辺を通るようにして装置側にも冷媒通路が設けられていることがある。この場合、装置側の冷媒通路には、冷媒として例えば冷却されたドライエアーを吹き込むようにする。従って検出器29は、スピンドルベース17からベアリングハウジング15を介して周囲からも冷却されることになる。
この装置側の冷媒通路へ供給される冷媒は、検出器29をある程度冷却する作用を奏するばかりでなく、プリロードボルト32の冷媒通路40と連通した上流通路36や下流通路35に対しその内部へ供給される冷媒をも冷却する作用を奏する。これらのことから、検出器29の昇温は可及的に防止されるものとなる。
In the
The refrigerant supplied to the refrigerant passage on the apparatus side not only has an effect of cooling the
上記のようにスピンドルベース17やベアリングハウジング15が装置側の冷媒通路へ供給される冷媒によって冷却されることから、プリロードボルト23内の温度センサ41によって得られる温度データと、装置側温度センサ43(検出器29の近傍に設けられたもの)によって得られる温度データとの差は狭められる傾向となる。このような差をも温度制御部42が温度コントロールの要素として採り入れ、例えば冷媒供給用のポンプ内に設けられた熱交換器(加熱器又は冷却器)を制御する構成とすることで、検出器29自体の熱歪みとプリロードボルト23自体の熱歪みとの差を微少にでき、それだけ冷媒によるドリフト補正を正確且つ迅速に行うことができる。
Since the
なお、検出器29のチャージアンプが持つ温度特性を補正するには、供試タイヤTを装着する前の段階で試し錘又はキャリブレーション用ロードセルを用いてキャリブレーションを起こさせ、このときのラテラル荷重の直線特性を使用するものとして電圧を「0」にする初期設定を行っておくとよい。
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、検出器29は水晶式圧電素子に限定されない。またこの検出器29の取付個数や取付位置などに関しての細部構成は、限定されない。
In order to correct the temperature characteristics of the charge amplifier of the
By the way, this invention is not limited to the said embodiment, It can change suitably according to embodiment.
For example, the
上記実施形態においてプリロードボルト32の冷媒通路40へ冷媒を供給する順路を上流通路36から下流通路35へ向けたものとして説明したが、これは逆方向流れとしてもよい。殊に、冷媒として気体(空気など)を使用する場合は、下流通路35から冷媒通路40へ向かう上昇流を起こさせるのが好適である。なお、このように冷媒として気体を用いる場合には、下流通路35は形成させず、またベアリングハウジング15のボルト通孔21のザグリ26を塞いでいる蓋37をも除去して、ここに開放端を形成させるものとすればよい。
In the above embodiment, the forward path for supplying the refrigerant to the
リム4,5は左右方向で対向配置されるものとしてもよい。その他、タイヤ試験機自体の細部構成は適宜変更可能である。
The
T 供試タイヤ
1 タイヤ試験機
2 スピンドル装置
23 プリロードボルト
29 検出器
30 取付孔
40 冷媒通路
41 温度センサ
42 温度制御部
43 装置側温度センサ
T Test tire 1
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