JP4979740B2 - タイヤ試験装置の空気圧回路、タイヤ試験装置及びタイヤ試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、ユニフォミティマシンなどのタイヤ試験装置に用いられる空気圧回路、この空気圧回路を備えたタイヤ試験装置及びこの空気圧回路を用いてタイヤの試験を行うタイヤ試験方法に関するものである。

従来より、製品上がりのタイヤに対してはユニフォミティ（均一性）などを計測して良否を判定するタイヤ試験（ユニフォミティ検査）が行われている。例えば乗用車用のタイヤについてユニフォミティを計測する場合を例に取れば、このタイヤ試験は概ね特許文献１に示される試験装置を用いて以下のような手順で行われる。
特許文献１のタイヤ試験装置は、リム上に着座するタイヤに対して工場空気源から供給された圧縮空気を圧力調整して供給する空気圧回路を備えており、タイヤを膨らませた後でタイヤ試験を行うものである。この空気圧回路は、途中で分岐した２系統の配管を備えている。その一つはタイヤを短時間で膨らまし、タイヤをリムに装着するビードシート系統の配管であり、もう一つがタイヤを試験する際に用いられるテスト系統の配管である。そして、これらのビードシート系統の配管とテスト系統の配管とを切替弁を用いて切り替えることで、空気圧回路は２系統の配管系路でタイヤを膨らますことができるようになっている。

このタイヤ試験装置でタイヤ試験を行う場合は、まず検査ラインの上流から流れてきたタイヤを上下に分割されたリムで挟み込む。そして、次にビードシート系統の配管を用いてタイヤを短時間で膨らます。このときビードシート系統の配管を用いてタイヤに供給される圧縮空気の空気圧は、タイヤ試験時のテスト圧（テスト空気圧）よりも高圧（例えば、約０．４ＭＰａ）とされるのが一般的であり、タイヤはこの空気圧に圧力上昇時間も含めて１秒程度に亘り保持される。
次に、このタイヤ試験装置では、切替弁を用いて圧縮空気の流路をビードシート系統の配管からテスト系統の配管に切り替える。このテスト系統の配管の途中には圧力調整弁が設けられており、高圧の圧縮空気をテスト圧（例えば、約０．２ＭＰａ）に減圧可能となっている。それゆえ、テスト系統の配管を通じて圧縮空気を供給することでタイヤ内の空気圧がテスト圧に調整される。そして、テスト圧に保持されたタイヤにドラムを押し付けて、ドラムに設けた荷重計測器を用いてタイヤに発生する反発力を計測することにより、タイヤのユニフォミティが計測される。

なお、上述した圧力調整弁としては、特許文献２に示されるようにサーボ式の圧力レギュレータが用いられることもある。

特公平６−９５０５７号公報 米国特許第５２９１７７６号明細書

ところで、タイヤ試験においては、試験中のタイヤ内の空気圧が変動するとユニフォミティの計測結果に大きく影響することが知られている。それゆえ、不良品を市場に出さないためにも、また間違って良品を不良品と判定しないためにも、タイヤ内の空気圧を一定のテスト圧により正確に保つ事が重要になる。ところが、実際のタイヤ試験においては空気圧が変化することが多く、空気圧は低下したり、まれに上昇したりすることがある。
このようなタイヤ内の空気圧の変化は、０．５ｋＰａ程度と小さい場合もあれば１ｋＰａ程度と大きい場合もある。しかし、０．５ｋＰａ程度と空気圧の変化が小さい場合であっても、その変化はユニフォミティの計測結果に大きく影響する。例えば、試験装置の繰返し安定性を確認する際には、同一のタイヤを何度も繰返して試験する必要がある。ところが、試験のたびにタイヤ内の空気圧が変化すると、同一のタイヤを用いていても計測の度に計測結果が異なったものとなり、試験装置の繰返し安定性が確実に判別できなくなる可能性があり、試験装置・試験ラインとしての品質確保に難を来すおそれがある。

しかしながら、特許文献１のタイヤ試験装置に使われるような一般的な圧力調整弁では上述のような微小な空気圧の変化を調整することは困難である。なぜなら、一般的な圧力調整弁では圧力調整範囲は１．０ＭＰａ程度であり、圧力調整精度は良くても±０．１％つまり１ｋＰａ程度である。従って、１ｋＰａ程度の圧力調整精度しか持たない圧力調整弁を用いてもタイヤ試験中に０．５ｋＰａ程度で変動するタイヤ内の空気圧を調整することは到底不可能である。
一方、特許文献２には圧力調整弁としてサーボ式のものが開示されている。このサーボ式の圧力調整弁は、圧力調整精度には優れるものの応答性が低く、価格も高価である。それゆえ、緩やかで定常的な空気圧の変動には対応できても、１秒程度しかないタイヤ試験時間内でタイムリーにタイヤ内の空気圧を調整できるほどの応答性は持っていない。また、サーボ式の圧力調整弁のように高価なものを用いるとタイヤ試験装置の価格が高騰するという問題もある。それゆえ、特許文献２のようにサーボ式の圧力調整弁を用いたタイヤ試験装置で短時間しかないタイヤ試験中に変動するタイヤ内の空気圧を調整することは困難である。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、タイヤ試験中に生じる空気圧の微小な変動を短時間で確実に調整できるタイヤ試験装置の空気圧回路を提供することを目的とする。
また、本発明は、低コストで精度良くタイヤを検査できるタイヤ試験装置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、本発明のタイヤ検査装置の空気圧回路は、タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対し圧縮空気を供給する空気供給源と、この空気供給源から送られてきた圧縮空気の圧力をテスト空気圧に調整する圧力調整弁と、タイヤ内に作用する空気圧を検知する圧力検知部と、を備えた空気圧回路において、前記タイヤ内と前記圧力調整弁とをつなぐ空気流路に設けられ、前記圧力調整弁では調整できない前記タイヤ内の空気圧の微小な変動を補償すべく、当該空気圧の変動に応じて、当該圧力調整弁で圧力調整された当該タイヤ内に圧力を作用させる圧縮空気の体積を増減させる体積調整機構を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明のタイヤ検査装置の空気圧回路には、タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対し圧縮空気を供給する空気供給源と、この空気供給源から送られてきた圧縮空気の圧力を調整する圧力調整弁と、この圧力調整弁の下流側に設けられ且つ前記タイヤに対して圧縮空気を給気又は排気する給排弁と、前記給排弁の下流側に設けられ且つ装着されたタイヤ内の空気圧を検知する圧力検知部と、が備えられたタイヤ試験装置の空気圧回路において、前記圧力調整弁と前記タイヤとの間には、前記タイヤ内の空気圧の変動を補償すべく、前記タイヤと前記圧力調整弁とをつなぐ空気流路及びタイヤ内の圧縮空気の体積を増減させる体積調整機構が備えられていることを特徴とするものを採用することもできる。

すなわち、一定質量の圧縮空気は温度が一定であると仮定すれば、ボイルの法則により圧力と体積との積は一定に保たれる。上述のタイヤ試験中の圧力変動は、一般に０．５ｋＰａ未満であり、その圧力変動を体積変動に置き換えても体積の調整量は大きなものではない。例えば、タイヤや空気流路に０．２ＭＰａの圧縮空気が５０Ｌｉｔｅｒ封じ込められている場合に、０．５ｋＰａの圧力変動があったとすると、この圧力変動を体積変動に直せば０．１２５Ｌｉｔｅｒ（１２５cm³）程度になる。つまり、１．０ＭＰａ定格の圧力調整弁を使用して０．５ｋＰａの圧力を調整することは極めて困難だが、１２５cm³程度の空気の体積を調整することはエアシリンダなどを用いて十分可能であると考えられる。

本発明者は、上述のように考えてタイヤと圧力調整弁とをつなぐ配管内及びタイヤ内の圧縮空気の体積を増減させる体積調整機構を設けることで、タイヤ内の空気圧の微小な変動を短時間で確実に調整できることを知見して本発明を完成させたのである。
この体積調整機構は、具体的には以下のような空気圧回路に採用することができる。
例えば、前記圧力調整弁と装着されたタイヤとの間に前記圧力調整弁からタイヤに向かう圧縮空気の流通を遮断可能な遮断弁が備えられた空気圧回路にあっては、前記体積調整機構として前記遮断弁の下流側の空気流路に設けられており、該遮断弁の下流側に配備された空気流路及びタイヤ内の圧縮空気の体積を増減させる構成を採用することができる。

このように圧力調整弁からタイヤに向かう圧縮空気の流通を遮断弁で遮断すれば、遮断弁の下流側の空気流路が上流側と切り離され、体積調整機構は遮断弁の下流側の空気流路及びタイヤ内の圧縮空気、言い換えればタイヤ内に圧力を作用させる圧縮空気に対してだけ体積の調整を行うだけで良くなる。その結果、体積調整機構は、調整すべき空気の体積が小さくて済み、タイヤ内の空気圧をより応答性良く且つ精度良く調整できるようになる。
また、圧力調整弁として用いられる圧力レギュレータは、タイヤ試験中に生じる微小な圧力変動程度では作動することはない。しかし、何らかの理由で圧力調整弁が作動すると、その間タイヤ内の空気圧が一定でなくなるおそれがある。このような場合であっても、圧力調整弁からタイヤに向かう圧縮空気の流通が遮断弁で遮断されていれば、圧力調整弁の影響が遮断弁の下流側に及ぶことがない。それゆえ、例えばタイヤのユニフォミティをより安定して計測することが可能となる。

また、前記圧力調整弁と装着されたタイヤとの間に前記圧力調整弁からタイヤに向かう圧縮空気の流通を遮断可能な遮断弁と、当該遮断弁より下流側に設けられて前記圧力調整弁で圧力調整された空気流路の圧縮空気を貯留可能なタンク及び前記体積調整機構が備えられた空気圧回路にあっては、前記体積調整機構として該遮断弁の下流側に配備された空気流路と、前記タイヤ内と、前記タンク内とに圧力を作用させる圧縮空気の体積を増減させる構成を採用することもできる。
このように圧力調整弁で圧力調整された空気流路の圧縮空気を貯留可能なタンクを設ければ、空気圧回路中の空気体積が大きくなるのでこのタンクがバッファとして機能してタイヤ試験中に起こるタイヤ内の空気圧の変動幅が小さくなる。その結果、タイヤ内の空気圧の変化が小さくなり、ユニフォミティなどのタイヤ試験の計測精度に影響が及び難くなる。また、このようなタンクにより空気圧回路中の空気体積を大きくしたにも関わらず空気圧の変動が生じた場合でも、体積調整機構により空気圧の変動が抑えられるので、例えば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。

さらに、体積調整機構として体積調整量が高精度に調整できるものを用いなくても済むため、体積調整機構に一般的なエアシリンダなどを用いることが可能となり、タイヤ試験装置の製造コストを低く抑えることも可能となる。
なお、前記圧力調整弁の下流側に給排弁を備えると共にこの給排弁と圧力調整弁との間に当該圧力調整弁で圧力調整された前記圧縮空気を貯留可能なタンクと前記体積調整機構とが備えられた空気圧回路にあっては、前記体積調整機構として前記圧力調整弁より下流側の空気流路と、前記タイヤ内と、前記タンク内に圧力を作用させる圧縮空気の体積を増減させる構成を採用しても良い。

また、前記体積調整機構は、シリンダと、当該シリンダ内を移動するピストンとを備えており、前記ピストンをシリンダ内で移動させることで前記シリンダに連通した空気流路の圧縮空気の体積を調整可能とされているのが好ましい。
このようにシリンダとピストンとを備えたエアシリンダを体積調整機構として用いれば、低いコストでタイヤ内の空気圧を精度良く調整することが可能となる。
さらに、このようなエアシリンダとしては、ピストンがサーボモータを用いてシリンダ内を移動する構成のものを採用でき、その場合は前記圧力検知部で検知された空気圧の変化に応じて前記サーボモータによるピストンの駆動方向及び速度を制御する構成や、前記サーボモータの駆動方向及びトルクを制御する構成を採用することができる。

さらにまた、上述の空気圧回路を備えたタイヤ試験装置によれば、タイヤ試験中に生じるタイヤ内の空気圧の微小な変動を短時間で調整して、例えばタイヤのユニフォミティを精度良く計測できる。
また、本発明のタイヤ試験方法は、タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対し、圧力調整弁でテスト空気圧に調整された圧縮空気の圧力を作用させた状態でタイヤ試験を行うタイヤ試験方法において、前記圧力調整弁では調整できない前記タイヤ内の空気圧の微小な変動を補償すべく、当該空気圧の変動に応じて、当該圧力調整弁で圧力調整された当該タイヤ内に圧力を作用させる圧縮空気の体積を増減させることを特徴とするものである。

本発明のタイヤ試験方法としては、タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対して、圧力調整弁を用いて圧力が調整された圧縮空気を給気又は排気してタイヤをテスト空気圧に維持した状態でタイヤ試験を行うタイヤ試験方法であって、前記タイヤ試験中にタイヤ内の空気圧が変動した際に、前記装着されたタイヤと圧力調整弁とをつなぐ空気流路及びタイヤ内の圧縮空気の体積を増減させて前記タイヤ内の空気圧を前記テスト空気圧に調整しながらタイヤ試験を行うことを特徴とするものを採用しても良い。
このように空気の体積を増減させてタイヤ内の空気圧をテスト空気圧に調整すれば、圧力調整弁で調整できないような空気圧の微小な変動も短時間で調整することができ、例えばタイヤのユニフォミティを精度良く計測できる。

本発明のタイヤ試験装置の空気圧回路によれば、タイヤ試験中に生じる空気圧の微小な変動を短時間で確実に調整できる。また、本発明のタイヤ試験装置及びタイヤ検査方法によれば、タイヤ試験中に生じる空気圧の微小な変動を短時間で調整して、タイヤを精度良く検査できる。

タイヤ検査装置の正面図である。 第１実施形態の空気圧回路を示す図である。 第２実施形態の空気圧回路を示す図である。 第３実施形態の空気圧回路を示す図である。

「第１実施形態」
第１実施形態の空気圧回路１及びこの空気圧回路１が設けられたタイヤ試験装置２を図面に基づき以降に説明する。
本発明のタイヤ試験装置２は、製品上がりのタイヤＴに対してユニフォミティなどの製品検査を行うものであり、本実施形態ではタイヤ試験装置２としてユニフォミティマシンが用いられている。このようなタイヤ試験装置２は、例えば図１に示されるような構成となっている。

図１に模式的に示されるように、タイヤ試験装置２は、床面にやぐら状に設けられたフレーム３と、このフレーム３に取り付けられた上下１組のタイヤ軸４、５と、これらのタイヤ軸４、５に設けられてタイヤＴを固定するリム６、７と、を備えている。これらのタイヤ軸４、５は上下軸回りに回転自在に配備されている。さらに、リムで固定されたタイヤＴの側方には外周面に模擬路面が形成されたドラム（図示略）が備えられている。このドラムは、上下軸回りに駆動回転できるようになっており、また水平に移動してタイヤＴに模擬路面を接触できる構成となっている。

以降の説明において、図１の紙面の上下をタイヤ試験装置２を説明する際の上下という。また、図２の空気圧系統図において、空気供給源１０側を空気圧回路１を説明する際の上流側と、またタイヤＴ側を空気圧回路１を説明する際の下流側とする。この上流側及び下流側は、タイヤＴ内に圧縮空気を供給する際の圧縮空気の流れ（図中の矢印の方向）における上流側及び下流側と一致する。
タイヤ軸は、フレーム３の上側に設けられる上タイヤ軸４と、この上タイヤ軸４と同軸に配備されると共に下方に距離をあけて昇降自在に設けられる下タイヤ軸５とを有している。上タイヤ軸４の下端には上リム６が、また下タイヤ軸５の上端には下リム７が設けられており、上下タイヤ軸４、５を互いに接近させることで上下リム６、７間にタイヤＴを挟み込んで固定できるようになっている。

タイヤ軸又はドラムには、走行中のタイヤＴに発生する力を計測する荷重計測器などが設けられており、タイヤＴのユニフォミティを計測できるようになっている。
ところで、上述のようなタイヤ試験を行う際には、タイヤＴを所定の空気圧に調整しておく必要がある。そこで、タイヤ試験装置２には、タイヤＴ内に圧縮空気を供給したりタイヤＴから圧縮空気を排出したりしてタイヤＴ内の空気圧を調整する空気圧回路１が配備されている。
図１に示されるように、空気圧回路１は、空気供給源１０からタイヤＴ内へ至る空気流路を備えており、上タイヤ軸４の内部を上下に貫通するように設けられた空気流路８の下側に開口した空気供給口９でタイヤＴ内に連通している。空気圧回路１は空気流路８及び空気供給口９を通じて圧縮空気をタイヤＴ内に流通できるようになっている。

図２に示されるように、空気圧回路１は空気供給源１０で発生した圧縮空気を所定の空気圧に調整してタイヤＴに供給するものである。空気圧回路１は、タイヤＴに至る経路を２系統備えている。その１つはタイヤＴを短時間で膨らましてタイヤＴのビードをリムに押し付けるビードシート系統１１であり、もう１つがタイヤＴを試験する際に用いられるテスト系統１２である。ビードシート系統１１を介して流通される圧縮空気は０．４ＭＰａ程度の空気圧（ビードシート圧）に調整され、テスト系統１２を介して流通される圧縮空気はビードシート系統１１より低い０．２ＭＰａ程度の空気圧（テスト圧）に調整されている。これらのビードシート系統１１とテスト系統１２とは、空気供給源１０からタイヤＴに至る途中で空気流路が分岐し、それぞれの空気圧に調整された後、再び１つの空気流路に戻るようになっている。

次に、テスト系統１２とビードシート系統１１とについて詳しく説明する。
テスト系統１２の経路は、空気供給源１０から下流側に向かって順番に、圧力調整弁１３、給排弁１４、切替弁１５、遮断弁１６、圧力検知部１７を備えている。また、ビードシート系統１１の配管系路は、空気供給源１０の下流側でテスト系統１２の空気流路から分岐し、ビード圧調整弁２２でビード圧に調整された後、切替弁１５でテスト系統１２と同じ空気流路に戻るようになっている。
空気供給源１０は、図示していないエアコンプレッサなどの工場エアの供給源であり、ビードシート系統１１を通じてタイヤＴを膨らませる際の空気圧と同等か又は高圧の圧縮空気を発生させている。空気供給源１０の下流側には、空気供給源１０から流入するダストなどを捕集するエアフィルタ１８が設けられており、またエアフィルタ１８の下流側には空気供給源１０で発生する圧縮空気の圧力をチェックする圧力計１９が設けられている。そして、テスト系統１２においては、この圧力計１９の下流には圧力調整弁１３が配備されている。

圧力調整弁１３は、空気供給源１０から送られてきた圧縮空気を所定の圧力に調整する圧力レギュレータであり、空気供給源１０の下流側で分岐したテスト系統１２の空気流路（配管）に設けられている。本実施形態の圧力調整弁１３は、リリーフ機能を備えた内部パイロット式で制御される減圧弁が用いられており、空気供給源１０で発生した高圧（例えば０．４ＭＰａ）の圧縮空気をテスト圧（例えば０．２ＭＰａ）に減圧している。
給排弁１４は、圧力調整弁１３の下流側に設けられた方向制御弁であり、弁の切替によりタイヤＴへの給気とタイヤＴからの排気（大気への放出）とを制御している。本実施形態の給排弁１４は、電磁式でパイロット圧が制御される方向制御弁であり、この方向制御弁が作動している（オン状態の）ときには圧力調整弁１３でテスト圧に調整された圧縮空気がタイヤＴへ給気可能とされ、作動していない（オフ状態の）ときにはタイヤＴ内の圧縮空気がサイレンサ２０を介して外部に排気できるようになっている。給排弁１４の下流側には切替弁１５が設けられており、この切替弁１５でタイヤＴ側へ至る経路をテスト系統１２の空気流路（配管）側とビードシート系統１１の空気流路（配管）側とで切り替えるようになっている。

切替弁１５は、圧縮空気の流路をテスト系統１２側とビードシート系統１１側とで切り替えて、タイヤＴ内の空気圧をビード圧とテスト圧とを切り替える。本実施形態の切替弁１５は、電磁式でパイロット圧が制御される方向制御弁であり、この方向制御弁が作動している（オン状態の）ときにはビードシート系統１１の配管からタイヤＴ内にビード圧に圧力調整された圧縮空気が供給され、作動していない（オフ状態の）ときにはテスト系統１２の配管からテスト圧に圧力調整された圧縮空気がタイヤＴ内に供給できるようになっている。

遮断弁１６は、切替弁１５の下流側に設けられた方向制御弁であり、弁を切り替えることで圧縮空気の流路を遮断して、遮断弁１６の下流側のタイヤＴ内へ至る空気流路内に圧縮空気を封じ込めることができるようになっている。本実施形態の遮断弁１６は、電磁式でパイロット圧が制御される方向制御弁であり、この方向制御弁が作動している（オン状態の）ときには遮断弁１６の上流側と下流側との圧縮空気の流通が遮断され、作動していない（オフ状態の）ときには圧縮空気の自由な流通が確保できるようになっている。
圧力検知部１７は、給排弁１４の下流側に設けられた空気圧センサを備えており、タイヤＴ内に作用する空気圧を検知している。本実施形態の圧力検知部１７は、空気圧センサが上タイヤ軸４の内部に形成された空気流路８に設けられており、装着されたタイヤＴの近傍に設けられてタイヤＴ内の空気圧を精度良く検知できるようになっている。圧力検知部１７で検知された空気圧に応じた電気信号は体積調整機構２１に電気信号（制御信号）として出力される。これにより体積調整機構２１ではタイヤＴ内に作用する圧縮空気の微小な圧力の変動に応じてタイヤＴ内に作用させる圧縮空気の体積を増減させることで、タイヤＴ内に作用させる空気圧に基づいて空気圧の微調整が行われる。

なお、ビード圧調整弁２２は、圧力調整弁１３と同様な構成を備えた圧力レギュレータであり、圧力調整弁１３と同様に空気供給源１０から送られてきた圧縮空気の圧力をテスト圧より高圧なビード圧に圧縮空気を圧力調整している。ところで、このように圧力調整弁１３でタイヤＴ内に作用させる空気圧をテスト圧に圧力調整しても、タイヤ試験中にタイヤＴ内の空気圧が微小に変化してしまうことがある。このような空気圧の微小な変化は０．５ｋＰａ〜１ｋＰａと小さいものであり、圧力調整精度が±０．１％（例えば、１．０ＭＰａを定格とする圧力レギュレータの場合であれば１ｋＰａ程度）しかない圧力調整弁１３ではその調整は困難である。そこで、本発明のタイヤ試験装置２では、タイヤＴと圧力調整弁１３とをつなぐ空気流路及びタイヤＴ内におけるタイヤＴに作用させる空気の体積を増減させることでタイヤＴ内の空気圧を微調整する体積調整機構２１を設けている。

次に、第１実施形態の体積調整機構２１を詳しく説明する。
第１実施形態の体積調整機構２１は、圧力調整弁１３からタイヤＴに向かう圧縮空気の流通を遮断する遮断弁１６が備えられたテスト系統１２の配管（空気流路）に設けられている。このテスト系統１２の配管では、遮断弁１６は圧力調整弁１３とタイヤ試験装置２１の一対のリム６、７間に装着されたタイヤＴとの間に設けられており、体積調整機構２１は遮断弁１６のさらに下流側の配管（空気流路）に設けられている。また、圧力調整弁１３と給排弁１４との間には、圧力調整弁１３で圧力調整された配管内の圧縮空気を貯留可能なタンク２３（アキュムレータ）が設けられている。

体積調整機構２１は、遮断弁１６の下流側に配備された配管内及びタイヤＴ内の圧縮空気の体積、すなわちタイヤＴ内に作用する圧縮空気の体積を増減させるものであり、本実施形態ではシリンダ２４とこのシリンダ２４内を移動するピストン２５とを備えたエアシリンダが用いられている。シリンダ２４は、内部が中空とされた筒状であり、その一端は遮断弁１６と圧力検知部１７との間の配管（空気流路）に連通しており、他端はサイレンサ２０を介して外部に開放されている。ピストン２５は、シリンダ２４の内部に挿入されており、シリンダ２４の内部空間を２つの区画に気密的に仕切れるようになっている。また、ピストン２５は、シリンダ２４の内部を移動できるようになっており、遮断弁１６の下流側の配管（空気流路）に連通した側の区画の容積を増減することで配管内の圧縮空気の体積を調整できるようになっている。

体積調整機構２１のピストン２５は、ピストンロッドがラックアンドピニオンを介してサーボモータ２６に連結しており、サーボモータ２６を回転させることで直線方向に移動できるようになっている。サーボモータ２６は、圧力検知部１７で検知されたタイヤＴ内の空気圧の変化に応じてピストン２５の移動方向と制御運転時間当たりの移動速度とを制御する構成となっており、空気圧の変化量やその増減方向に合わせてピストン２５の移動方向と移動速度とを決定している。このとき、制御運転時間当たりのエアシリンダの容積変化をタイヤＴ内に作用する圧縮気体の圧力変化に換算した値が、圧力調整弁１３の圧力調整精度より小さくなるようにしておくことで圧力調整弁１３で調整できない微小な空気圧の変動を補償することができる。このような空気圧の変化に応じてピストン２５の移動方向と移動速度とを制御する構成を体積調整機構２１に用いれば、ピストン２５の位置を制御したりサーボモータ２６のトルクを制御したりするのに比べて、体積調整の精度が高くなり、タイヤＴ内の空気圧を高精度に調整することが可能となる。ここで、制御運転時間とは、空気圧の変化に応じて体積調整機構２１を制御すべく予め定められた一定時間であって、体積調整機構２１を一回作動させるときの単位時間である。

上述の空気圧回路１を備えたタイヤ試験装置２では、以下の手順でタイヤ試験が行われる。
すなわち、タイヤ試験を行う際は、まずビードシート系統１１の配管を介してタイヤＴ内の空気圧をビード圧に調整し、タイヤＴを短時間で膨張させる。
圧縮空気の流路をビードシート系統１１側の経路にするには、切替弁１５がオン、遮断弁１６がオフの状態にする。そうすると、テスト系統１２の空気流路が閉鎖されると共にビードシート系統１１の空気流路が開通し、遮断弁１６を通って圧縮空気が流通するため、ビードシート系統１１側の経路を介して圧縮空気をタイヤＴに流通させることが可能になる。このとき、空気供給源１０で発生した圧縮空気はビードシート系統１１側の経路の途中に設けられたビード圧調整弁２２でビード圧に調整される。そして、ビード圧に調整された圧縮空気が切替弁１５や遮断弁１６を通ってタイヤＴに供給され、タイヤＴ内の空気圧がビード圧になってタイヤＴが短時間で膨張し、タイヤＴのビード部がリム６、７に強固に装着される。

このようにしてタイヤＴをリム６、７に装着させた後、タイヤＴ内の空気圧をテスト圧に切り替えて、タイヤ試験の準備を行う。タイヤＴ内の空気圧をテスト圧に切り替えるには、給排弁１４をオン、遮断弁１６をオフにしたまま切替弁１５をオフ状態にして圧縮空気の流路をビードシート系統１１の配管からテスト系統１２の配管に切り替える。そうすると、ビードシート系統１１の配管が閉鎖されると共にテスト系統１２の配管が開通し、テスト系統１２の配管を介して圧縮空気をタイヤＴに流通させることが可能になる。
テスト系統１２の配管には圧力調整弁１３が設けられており、この圧力調整弁１３は空気供給源１０で発生した圧縮空気をテスト圧に調整すると共にビード圧にされていたタイヤＴ内の圧縮空気を外部に開放してテスト圧に減圧できるようになっている。

圧力調整弁１３でテスト圧に調整された圧縮空気は、一部が給排弁１４、切替弁１５及び遮断弁１６を通ってタイヤＴに供給され、残りがタンク２３に貯留される。そして、この圧縮空気によりタイヤＴ内の空気圧がテスト圧に調整される。
圧力検知部１７で検知されるタイヤＴ内の空気圧がテスト圧になったら、遮断弁１６を作動させて（オンにして）切替弁１５とタイヤＴとの間の空気流路を遮断する。そうすると、遮断弁１６により遮断弁１６の下流側の空気流路（配管内）及びタイヤＴ内が上流側から遮断され（閉空間とされ）、タイヤ試験を行う準備が完了する。

タイヤ試験は上述したような手順で行われるが、このタイヤ試験中にタイヤＴ内の空気圧が微小に変動することがある。このようなタイヤＴ内の空気圧の変動は、空気圧が減少する場合も上昇する場合もあるが、いずれの場合でもタイヤＴの近傍に設けられた圧力検知部１７で検知される。
圧力検知部１７で空気圧の変動が検知されると、体積調整機構２１ではピストン２５を移動させて上記した閉空間の空気流路に連通した側のシリンダ内の容積を変化させ、閉空間（配管内及びタイヤＴ内）の圧縮空気の体積を増減させてタイヤＴ内に作用する空気圧をテスト圧に修正する。例えば圧力検知部１７で検知されたタイヤＴ内の空気圧がテスト圧よりも低くなるように変動した場合は、体積調整機構２１では配管に連通した側の容積が小さくなる方向にピストン２５を移動させる。そうすると、配管内及びタイヤＴ内の圧縮空気の体積が小さくなってタイヤＴ内の空気圧が高くなり、タイヤＴ内の空気圧をテスト圧に戻すことができる。また、タイヤＴ内の空気圧がテスト圧よりも高くなるように変動した場合は、タイヤＴ内の空気圧がテスト圧よりも低くなった場合とは逆の方向にピストン２５を移動させると、タイヤＴ内の空気圧をテスト圧に戻すことができる。

このようにしてタイヤ試験を行った後でタイヤＴを取り外す場合は、切替弁１５をオフにしたまま（テスト系統１２の配管にしたまま）、遮断弁１６をオフに切り替えてタイヤＴ内の圧縮空気を給排弁１４まで流通できるようにする。そして、この状態で給排弁１４をオフ状態にすると、タイヤＴ内及び体積調整機構２１の圧縮空気がサイレンサ２０を通って配管外に排気され、大気開放される。そして、次のタイヤＴの装着準備と体積調整機構２１のピストン２５の原点復帰とが行われる。
一方、このとき切替弁１５がオフ状態になっているので、切替弁１５の上流側の配管（ビードシート系統１１の配管）は遮断状態となっており、タイヤＴ内の圧縮空気が排気されても配管内には圧縮空気が残されている。また、給排弁１４がオフ状態になっているので、給排弁１４の上流側の配管（テスト系統１２の配管）は遮断状態となっており、タイヤＴ内の圧縮空気が排気されても配管内には圧縮空気が残されている。それゆえ、続けてタイヤ試験を行う際に圧縮空気の供給時間を大幅に短縮することができる。

このようにタイヤＴと圧力調整弁１３とをつなぐ空気流路である配管内、及びタイヤＴ内の圧縮空気の体積を増減させる体積調整機構２１を設ければ、前述のとおり圧力レギュレータでは調整することが困難な空気圧の微小な変動であっても確実に調整することができる。それゆえ、タイヤ試験中にタイヤＴをテスト圧に維持することが可能となり、ユニフォミティを精度良く計測することが可能となる。
また、上述のように体積調整機構２１にエアシリンダを用いれば、低コストでタイヤＴ内の空気圧を調整することも可能となり、タイヤ試験装置２の価格を高騰させることもない。

さらに、圧力調整弁１３は、タイヤ試験中に生じる微小な圧力変動程度では普通は作動しない構成となっているが、仮に何らかの理由で圧力調整弁１３が不意に作動したとしても、圧力調整弁１３の影響が遮断弁１６により遮断された下流側に及ぶことがない。それゆえ、タイヤ試験を安定した試験条件で行うことが可能となる。
「第２実施形態」
次に、第２実施形態の空気圧回路１及びこれを備えたタイヤ試験装置２について説明する。

図３に示されるように、第２実施形態の空気圧回路１が第１実施形態と異なる点は、圧力調整弁１３とタイヤ試験装置２１の一対のリム６、７間に装着されたタイヤＴとの間の空気流路に設けられた遮断弁１６の下流側にタンク２３と体積調整機構２１とが備えられており、体積調整機構２１が遮断弁１６の下流側の空気流路内とタイヤＴ内とタンク２３内との３箇所の圧縮空気、言い換えればタイヤＴ内に圧力を作用させる圧縮空気の体積を増減させる構成とされている点である。
すなわち、第２実施形態の空気圧回路１では、遮断弁１６はテスト系統１２の空気経路における圧力調整弁１３と切替弁１５との間に設けられている。そして、この遮断弁１６と切替弁１５との間にはタンク２３とこのタンク２３の下流側に隣接して体積調整機構２１とが設けられており、遮断弁１６を用いて遮断弁１６の下流側の空気経路を上流側から遮断すると、遮断弁１６の下流側に配備された空気経路（配管内）及びタイヤＴ内だけでなくタンク２３内も上流側から遮断される（閉空間とされる）構成となっている。そして、体積調整機構２１は、配管内、タイヤＴ内及びタンク２３内の３箇所の圧縮空気、言い換えれば閉空間の圧縮空気の体積を調整する構成とされている。

それゆえ、第２実施形態のタイヤ試験装置２を用いてタイヤ試験を行う場合には、圧力検知部１７で検知されるタイヤＴ内の空気圧がテスト圧になった後に遮断弁１６を作動させると、遮断弁１６の下流側の空気流路、タンク２３内及びタイヤＴ内が上流側から遮断される。そして、タイヤ試験中にタイヤＴ内の空気圧が変動すると、体積調整機構２１により遮断弁１６の下流側の空気流路及びタイヤＴ内に存在する圧縮空気だけでなくタンク２３内の圧縮空気についても体積の調整が行われる。
このように圧力調整弁１３で圧力調整された空気流路の圧縮空気を貯留可能なタンク２３を設ければ、タンク２３の容積の分だけ調整すべき圧縮空気の体積が大きくなる。それゆえ、タイヤＴ内の空気圧が変動しようとしても、その変動分は閉空間の圧縮空気の総量から見ると小さなものとなり、ユニフォミティの計測精度に影響し難くなる。また、体積調整機構２１として体積調整量が高精度に調整できるものを用いなくても済むため、体積調整機構２１に一般的なエアシリンダなどを用いることが可能となり、タイヤ試験装置２の製造コストを低く抑えることも可能となる。

なお、第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、第１実施形態と同じであるので、その説明は省略する。
「第３実施形態」
次に、第３実施形態の空気圧回路１及びこれを備えたタイヤ試験装置２について説明する。
図４に示されるように、第３実施形態の空気圧回路１は、圧力調整弁１３と給排弁１４との間に第２実施形態と同様にタンク２３と体積調整機構２１とが備えられているが、第２実施形態とは異なり遮断弁１６は設けられていない。

すなわち、タイヤＴへの圧縮空気の流通を遮断する遮断弁１６が設けられていなくても、タイヤ試験中に発生する微小な圧力変動程度では作動しないような圧力調整精度しか持たない圧力レギュレータが圧力調整弁１３に用いられている場合は、圧力調整弁１３が遮断弁１６の代わりに機能して圧力調整弁１３より下流側の空気経路（配管内）、タイヤＴ内及びタンク２３内の圧縮空気、言い換えればタイヤＴ内に圧力を作用させる圧縮空気を実質的に封じ込めていると考えることもできる。
それゆえ、第３実施形態の空気圧回路１のように、遮断弁１６を設けなくても体積調整機構２１で圧力調整弁１３の下流側に設けられた圧縮空気（タイヤＴ内に圧力を作用させる）の体積を精度良く調整することができる。

なお、第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、第２実施形態と同じであるので、その説明は省略する。
「第４実施形態」
次に、第４実施形態の空気圧回路１及びこれを備えたタイヤ試験装置２について説明する。
第４実施形態の空気圧回路１は、第１〜第３実施形態の体積調整機構が圧力検知部１７で検知された空気圧に基づいてピストン２５の移動方向と移動速度とを制御する構成であったのに対して、ピストン２５の移動方向のみを制御する体積調整機構２１を備えており、この点で他の実施形態と異なっている。

すなわち、第４実施形態の空気圧回路１では、制御運転時間で変化させる体積（体積調整機構２１の制御運転時間当たりの容積変化）をタイヤＴ内に作用する空気圧の変動値に換算したものが、タイヤＴ内をテスト圧に調整する圧力調整弁１３の圧力調整精度より小さな一定値となるように設定されている。そして、体積調整機構２１は、圧力検知部１７で検知された空気圧に基づいて、検知された空気圧の変化量やその増減方向に合わせてピストン２５の移動方向のみを決定している。
それゆえ、このような空気圧の変化に応じてピストン２５の移動方向のみを制御する構成を体積調整機構２１に用いれば、例えば圧力検知部１７で検知された空気圧が所定の空気圧より低い場合は、体積調整機構２１がタイヤＴ内に作用する空気圧を高める方向に、言い換えれば順方向にピストン２５を動かして、タイヤＴ内をテスト圧に調整する。また、空気圧が所定の空気圧より高い場合は、順方向と逆方向にピストン２５を動かす。もし、ピストン２５を動かしてもタイヤＴ内がテスト圧にならない場合は、繰り返しピストン２５を動かしても良い。このようにすれば、タイヤＴ内の空気圧を圧力調整弁１３では調整できない高精度に調整することが可能となる。

第４実施形態の空気調整機構２１は、ピストンロッドの移動速度やトルクに基づく体積調整機構に比べて速度やトルクの計算が不要であるため制御に必要な時間が短くて済み、体積調整機構２１の制御運転時間を極めて短時間としたい場合に有効である。
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、タイヤ試験装置２としてユニフォミティマシンを例に挙げて本発明を説明した。しかし、本発明の空気圧回路１はユニフォミティ以外の評価を行うタイヤ試験機に用いることもできる。

上記実施形態では、圧力調整弁１３が設けられた経路とビート圧調整弁２２が設けられた経路とを切替弁１５を用いて切り替える空気圧回路１を例示したが、パイロット式や電気式の圧力調整弁１３を１台だけ用いてタイヤＴの空気圧を異なる圧力で切り替える空気圧回路１を採用することもできる。
上記実施形態では、２次側の圧力を所定の値に調整する圧力調整弁１３として減圧弁を例に挙げたが、圧力調整弁１３には例えばシーケンス弁などを用いることもできる。
上記実施形態では、ラックアンドピニオンを介して回転駆動するサーボモータ２６の動力をピストン２５に伝達する体積調整機構２１を例示して、本発明の体積調整機構２１を説明した。しかし、サーボモータ２６の動力を伝達する機構はボールネジなどを用いても良いし、ピストン２５は例えばリニアモータなどで移動させるものであっても良い。

上記実施形態では、圧力検知部１７で検知された空気圧に基づいてピストン２５の移動方向と移動速度とを制御する体積調整機構２１を例示して、本発明の体積調整機構２１を説明した。しかし、体積調整機構２１には、圧力検知部１７で検知された空気圧の変化に応じてサーボモータ２６のトルクやピストン２５の位置を制御する構成を採用することもできる。

１ 空気圧回路
２ タイヤ試験装置
３ フレーム
４ 上タイヤ軸
５ 下タイヤ軸
６ 上リム
７ 下リム
８ 空気配管
９ 空気供給口
１０ 空気供給源
１１ ビードシート系統
１２ テスト系統
１３ 圧力調整弁
１４ 給排弁
１５ 切替弁
１６ 遮断弁
１７ 圧力検知部
１８ エアフィルタ
１９ 圧力計
２０ サイレンサ
２１ 体積調整機構
２２ ビード圧調整弁
２３ タンク
２４ シリンダ
２５ ピストン
２６ サーボモータ
Ｔ タイヤ

Claims (11)

1. タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対し圧縮空気を供給する空気供給源と、この空気供給源から送られてきた圧縮空気の圧力をテスト空気圧に調整する圧力調整弁と、タイヤ内に作用する空気圧を検知する圧力検知部と、を備えた空気圧回路において、
   前記タイヤ内と前記圧力調整弁とをつなぐ空気流路に設けられ、前記圧力調整弁では調整できない前記タイヤ内の空気圧の微小な変動を補償すべく、当該空気圧の変動に応じて、当該圧力調整弁で圧力調整された当該タイヤ内に圧力を作用させる圧縮空気の体積を増減させる体積調整機構を備えたことを特徴とするタイヤ試験装置の空気圧回路。
2. タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対し圧縮空気を供給する空気供給源と、この空気供給源から送られてきた圧縮空気の圧力を調整する圧力調整弁と、この圧力調整弁の下流側に設けられ且つ前記タイヤに対して圧縮空気を給気又は排気する給排弁と、前記給排弁の下流側に設けられ且つ装着されたタイヤ内の空気圧を検知する圧力検知部と、が備えられたタイヤ試験装置の空気圧回路において、
   前記圧力調整弁と前記タイヤとの間には、前記タイヤ内の空気圧の変動を補償すべく、前記タイヤと前記圧力調整弁とをつなぐ空気流路及びタイヤ内の圧縮空気の体積を増減させる体積調整機構が備えられていることを特徴とするタイヤ試験装置の空気圧回路。
3. 前記圧力調整弁と前記タイヤとの間には、前記圧力調整弁からタイヤに向かう圧縮空気の流通を遮断可能な遮断弁が備えられており、
   前記体積調整機構は、前記遮断弁の下流側の空気流路に設けられており、該遮断弁の下流側に配備された空気流路及びタイヤ内の圧縮空気の体積を増減させる構成とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
4. 前記圧力調整弁と前記タイヤとの間には、前記圧力調整弁からタイヤに向かう圧縮空気の流通を遮断可能な遮断弁と、当該遮断弁より下流側の空気流路に前記圧力調整弁で圧力調整された圧縮空気を貯留可能なタンク及び前記体積調整機構とが備えられており、
   前記体積調整機構は、該遮断弁の下流側に配備された空気流路と、前記タイヤ内と、前記タンク内とに圧力を作用させる圧縮空気の体積を増減させる構成とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
5. 前記圧力調整弁と給排弁との間には、当該圧力調整弁で圧力調整された前記圧縮空気を貯留可能なタンクと前記体積調整機構とが備えられており、
   前記体積調整機構は、前記圧力調整弁の下流側の空気流路に設けられており、前記圧力調整弁より下流側に配備された空気流路、タイヤ内及びタンク内の圧縮空気の体積を増減させる構成とされていることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
6. 前記体積調整機構は、シリンダと、当該シリンダ内を移動するピストンとを備えており、前記ピストンをシリンダ内で移動させることで前記シリンダに連通した空気流路の圧縮空気の体積を調整可能とさ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装置の空気圧回路。
7. 前記ピストンはサーボモータを用いてシリンダ内を移動する構成とされており、
   前記体積調整機構は、前記圧力検知部で検知された空気圧の変化に応じて前記サーボモータの駆動方向及び速度を制御する構成とされていることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
8. 前記ピストンはサーボモータを用いてシリンダ内を移動する構成とされており、
   前記体積調整機構は、前記圧力検知部で検知された空気圧の変化に応じて前記サーボモータの駆動方向及びトルクを制御する構成とされていることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ試験装置の空気圧回路。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の空気圧回路を備えていることを特徴とするタイヤ試験装置。
10. タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対し、圧力調整弁でテスト空気圧に調整された圧縮空気の圧力を作用させた状態でタイヤ試験を行うタイヤ試験方法において、
    前記圧力調整弁では調整できない前記タイヤ内の空気圧の微小な変動を補償すべく、当該空気圧の変動に応じて、当該圧力調整弁で圧力調整された当該タイヤ内に作用させる圧縮空気の体積を増減させることを特徴とするタイヤ試験方法。
11. タイヤ試験装置の一対のリム間に装着されたタイヤに対し、圧力調整弁を用いて圧力が調整された圧縮空気を給気又は排気してタイヤをテスト空気圧に維持した状態でタイヤ試験を行うタイヤ試験方法であって、
    前記タイヤ試験中にタイヤ内の空気圧が変動した際に、前記装着されたタイヤと圧力調整弁とをつなぐ空気流路及びタイヤ内の圧縮空気の体積を増減させて前記タイヤ内の空気圧を前記テスト空気圧に調整しながらタイヤ試験を行うことを特徴とするタイヤ試験方法。

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