JP6602734B2 - タイヤの転がり抵抗評価装置 - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤの転がり抵抗評価装置に関する。
トラック、乗用自動車および他の車両用タイヤの性質および性能を測定するに当り、重要な測定項目の一つとして、タイヤの転がり抵抗がある。
このタイヤの転がり抵抗は、タイヤを地面上で転動させた際にタイヤと地面との間で発生する接線方向の力である。タイヤ試験機においては、試験用のタイヤと、このタイヤが接して回転する相手表面(例えば、負荷ドラムの表面)との間で発生する接線方向の力としてタイヤの転がり抵抗は計測される。つまり、タイヤと相手表面との間に、ある大きさの半径方向の力(負荷荷重Fz)を与えると、このタイヤの負荷荷重Fzに対応した転がり抵抗Fxが発生し、負荷荷重Fzと転がり抵抗Fxとの関係が測定される。
こうした転がり抵抗の計測方法は、ドラム式のタイヤ走行試験機による方法として、JIS D 4234(乗用車,トラック及びバス用タイヤ−転がり抵抗試験方法、2009年)で規定されている。
JIS規格の転がり抵抗試験機として、例えば特許文献1に示すようなものが知られている。特許文献1の転がり抵抗測定装置は、円筒状に形成された負荷ドラム(走行ドラム)の外周面にタイヤを押圧接触させ、軸受を介してタイヤを支承するスピンドルの多分力検出器により、x,y,z軸方向に加わる力とトルク(モーメント)とを計測する構成となっている。この特許文献1の装置では、これらの分力同士の干渉に対する補正を行なった上で、タイヤの軸方向の荷重Fzと、転がり抵抗Fxとの関係を計測する構成となっている。
しかし特許文献1の転がり抵抗測定装置では、1本のタイヤの転がり抵抗を測定するために時間が掛かるため、生産したタイヤ全数の転がり抵抗を測定するには多大な時間を要する。
タイヤの転がり抵抗を測定する時間を削減するため、特許文献2においては、転がり抵抗係数を、タイヤの均一性を検査するタイヤユニフォ−ミティ試験機を利用して予測する手法が示されている。転がり抵抗はタイヤ走行時におけるタイヤゴム部材の変形時のエネルギ損失により生じ、タイヤゴム部材の減衰特性と相関が高いことが知られている。そこで、特許文献2では、タイヤユニフォ−ミティ試験機に備えられているドラムによりタイヤを加振して、ドラム変位と反力の位相差となって現れる減衰特性を計測することにより、転がり抵抗係数を予測する方法が考案されている。タイヤ全数の試験を行うユニフォーミティ計測工程において、各タイヤの減衰特性に相当する位相差を計測し、転がり抵抗係数値が基準範囲に入らない異常タイヤを選別することを特徴としている。異常タイヤの選別は、予め、転がり抵抗係数が基準値に入っている基準タイヤに対して特許文献2の方法により、前記基準タイヤでの位相を算出する。基準タイヤでの位相と生産タイヤでの計測位相との比較により、その差が許容値を上回る場合を不良タイヤと判別する。
しかし特許文献2の負荷ドラムを前後に動かしてタイヤを加振する方法においては、負荷ドラムをタイヤに押し付けた後、更に負荷ドラムを加振する必要があった。
そこで、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、負荷ドラムをタイヤに押し付けた後、更に負荷ドラムを加振しなくてもタイヤに加振力を与え、タイヤの転がり抵抗を評価できる転がり抵抗評価装置を提供することを目的とする。
本発明に係る転がり抵抗評価装置は、タイヤが走行する路面を模擬した表面を有する負荷ロールと、前記負荷ロールの前記表面が前記タイヤに接触した状態において前記タイヤに加わる荷重を検知するための荷重センサと、前記負荷ロールの前記表面の位置を検知するための位置センサと、前記荷重センサ及び前記位置センサからの信号に基づき前記荷重の変動と前記負荷ロールの前記表面の位置の変動との位相差を導出する位相差導出部と、基準タイヤについて前記位相差導出部が導出した前記位相差と評価対象となるタイヤについて前記位相差導出部が導出した前記位相差とを比較し、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗を評価する転がり抵抗評価部と、を備えたタイヤの転がり抵抗評価装置であって、前記負荷ロールが、回転軸が偏心した偏心ロール、断面が多角形状の多角形ロール、または断面が長円の長円ロールであり、前記負荷ロールが、所定の荷重で前記タイヤに押し付けられると共に位置が固定され、前記タイヤの回転に伴なって回転する。
この発明では、負荷ロールが、回転軸が偏心した偏心ロール、断面が多角形状の多角形ロール、または断面が長円の長円ロールであり、所定の荷重で前記タイヤに押し付けられると共に位置が固定され、タイヤの回転に伴なって回転する。このように、タイヤの回転に伴なって負荷ロールを回転させることで、負荷ロールをタイヤに押し付けた後、更に負荷ロールを加振しなくてもタイヤに加振力を与え、タイヤの転がり抵抗を評価できる。
前記負荷ロールの回転軸と前記表面との間の寸法のうち最も大きい寸法が、前記タイヤの外径寸法の半分よりも小さいことが好ましい。負荷ロールの回転軸と表面との間の寸法のうち最も大きい寸法が、タイヤの外径寸法の半分よりも小さいということは、負荷ロールがタイヤよりも小さいということである。これにより、負荷ロール構成部材の疲労損傷や装置全体の振動を低減できる。
タイヤユニフォ−ミティ試験機の走行ドラムの、ロードセルで支持されたドラム軸に、当該ドラム軸まわりに回動可能な固定部材を介して前記負荷ロールが取り付けられ、前記ロードセルからの信号が前記位相差導出部に入力されることで、前記荷重センサとして前記ロードセルが用いられても良い。
上記構成により、タイヤの転がり抵抗評価機能をタイヤユニフォ−ミティ試験機に付加するに際し、荷重センサをあらたに設けることなく、タイヤに加わる変動負荷荷重を計測することができる。また、負荷ロールをタイヤに所定の荷重で押し付ける際には、タイヤユニフォ−ミティ試験機の走行ドラムの動力源を利用することができる。さらには、タイヤユニフォ−ミティ試験機の走行ドラムは、タイヤに押し付けられた際に、その位置が固定されるようになっているため、負荷ロールの位置を固定するための機構をタイヤユニフォ−ミティ試験機にあらたに設ける必要は無い。
並べて配置された2本の前記負荷ロールが、同じ位相で回転することが好ましい。2本の負荷ロールを並べて配置することによってタイヤを実際の接地状態に近づけ、タイヤの変形時の曲率を小さくすることができる。また2本の負荷ロールを同じ位相で回転させることで、タイヤに同じ負荷を掛けることができる。
本発明では、負荷ロールが、回転軸が偏心した偏心ロール、断面が多角形状の多角形ロール、または断面が長円の長円ロールであり、所定の荷重で前記タイヤに押し付けられると共に位置が固定され、タイヤの回転に伴なって回転する。このように、タイヤの回転に伴なって負荷ロールを回転させることで、負荷ロールをタイヤに押し付けた後、更に負荷ロールを加振しなくてもタイヤに加振力を与え、タイヤの転がり抵抗を評価できる。
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
<第1実施形態>
図1に示すように、本実施形態の転がり抵抗評価装置10(以下、単に「評価装置」と称す)は、タイヤ2の周方向の均一性を検査するタイヤユニフォ−ミティ試験(JIS D4233)を行うタイヤユニフォ−ミティ試験機(TUM:Tire Uniformity Machine)1に付設されている。評価装置10は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1と一体ではなく別に設置されているので、後述する負荷ロール44がタイヤユニフォ−ミティ試験機1の走行ドラム4と別に設置されている。評価装置10は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1とタイヤ2を間にして反対側に設置されている。タイヤ2は円環状であり、鉛直方向に延びるタイヤ軸3に回転可能に支持されている。なお評価装置10の設置場所は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1、特にタイヤユニフォ−ミティ試験機1が有する走行ドラム4と干渉しない場所であれば、特に限定されない。
図1に示すように、本実施形態の転がり抵抗評価装置10(以下、単に「評価装置」と称す)は、タイヤ2の周方向の均一性を検査するタイヤユニフォ−ミティ試験(JIS D4233)を行うタイヤユニフォ−ミティ試験機(TUM:Tire Uniformity Machine)1に付設されている。評価装置10は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1と一体ではなく別に設置されているので、後述する負荷ロール44がタイヤユニフォ−ミティ試験機1の走行ドラム4と別に設置されている。評価装置10は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1とタイヤ2を間にして反対側に設置されている。タイヤ2は円環状であり、鉛直方向に延びるタイヤ軸3に回転可能に支持されている。なお評価装置10の設置場所は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1、特にタイヤユニフォ−ミティ試験機1が有する走行ドラム4と干渉しない場所であれば、特に限定されない。
評価装置10は、タイヤが走行する路面を模擬した表面を有する負荷ロール44(図2参照)をタイヤ2に接触させることで、タイヤ2の転がり抵抗を評価する。評価装置10は、基礎5に鉛直方向に設置された固定部材6に固定されている。
固定部材6には、後述するハウジング30を移動させるボールスクリュー14と、ボールスクリュー14を制御するサーボモータ17とが取り付けられている。ボールスクリュー14のねじ軸15をタイヤ2に対して進退移動させることで、ハウジング30を介して負荷ロール44をタイヤ2に押し付け、又はタイヤ2から離隔させる。負荷ロール44をタイヤ2に押し付けた状態で、タイヤ2から所定の反力を受ける位置でサーボモータ17をサーボロックすることで負荷ロール44の位置が固定される。
評価装置10は、固定部材6に鉛直方向(図2中、上下方向)に固定された立壁11と、立壁11と直交する水平方向(図2中、左右方向)に延びるベースフレーム26と、ベースフレーム26上を水平方向に移動するハウジング30とを備えている。
ボールスクリュー14のねじ軸15が立壁11を貫通して延び、ボールスクリュー14の先端部16がハウジング30の突出壁部35に接続されている。
ベースフレーム26の上面には、ベースフレーム26の立壁11側端部からタイヤ2側端部(図2中、右側端部)まで直線状に延びる一対のリニアガイド27のレール28が固定されている。
ハウジング30は、負荷ロール44を回転可能に支持し、リニアガイド27に沿って負荷ロール44をタイヤ2に近接する方向(図3中、右方向)およびタイヤ2から離隔する方向(図3中、左方向)に往復移動させる。図4を併せて参照すると、ハウジング30は正面(図4中、手前側)が開口した縦長の箱形状であり、底壁31と上壁32と側壁33と背面壁34(図3参照)と突出壁部35とを備えている。
底壁31の下面には、リニアガイド27のレール28に沿って摺動するスライダ29が設けられている。ハウジング30はリニアガイド27を介してベースフレーム26に取り付けられているので、ハウジング30、すなわち負荷ロール44が傾くのを防止できる。
底壁31の下面および上壁32の上面にはそれぞれ、負荷ロール44の表面がタイヤ2に接触した状態においてタイヤ2に加わる荷重を検知する荷重センサであるロードセル38が配設されている。上側のロードセル38には、ロールシャフト41の上端を固定する上側のロール固定部材42が取り付けられており、下側のロードセル38には、ロールシャフト41の下端を固定する下側のロール固定部材42が取り付けられている。ロールシャフト41は、ベアリング43を介して負荷ロール44を回転可能に支持している。これらの構成により、負荷ロール44をタイヤ2のトレッド面に圧着させた際にはロールシャフト41およびロール固定部材42を介してロードセル38に荷重が伝わり、このロードセル38によってタイヤ2に加わる負荷荷重が計測される。負荷ロール44に作用する荷重は全てロードセル38に作用するため、精度良く荷重を計測できる。
ハウジング30の突出壁部35側には、負荷ロール44の表面の位置を検知する位置センサ37が設けられている。位置センサ37(図5参照)は、タイヤ2の中心C1と負荷ロール44の回転軸C2とを結ぶ線Lc上であって、タイヤ2と反対側の負荷ロール44の表面位置P1を検知する。そして、負荷ロール44が回転することにより、所定の基準点に対する表面位置P1の変動量を検知し続けることで、表面位置P1の変動量をタイヤ2の変形量とみなす。なお、位置センサ37が検知する負荷ロール44の表面の位置はP1に限定されず、負荷ロール44の表面であればどこを検知しても良い。また、本実施形態では位置センサ37として非接触のレーザ変位計を用いるが、非接触の渦変位計や接触式の変位計を用いても良い。
負荷ロール44は鉛直方向に延びる軸心を有する円筒状の部材であり、この負荷ロール44の表面がタイヤ試験用の模擬路面とされている。図5は、負荷ロール44をタイヤ2に押し付けた状態の負荷ロール44とタイヤ2との関係を示す平面断面図である。本実施形態では、回転軸が偏心した偏心ロールを負荷ロール44として用いる。負荷ロール44は、ボールスクリュー14とサーボモータ17とによって所定の荷重でタイヤ2に押し付けられる。そしてサーボモータ17がサーボロックされることで負荷ロール44の位置が固定され、負荷ロール44はタイヤ2の回転に伴なって回転する。
1本の負荷ロール44は、本来の中心C3からずれて偏心した回転軸C2を有している。負荷ロール44の回転軸C2から最も離れた表面の外径を長径L1とし、回転軸C2から最も近い表面の外径を短径L2とする。また、長径L1と短径L2との間の長さを有する回転軸C2と表面との間の外径を中間径L3とする。負荷ロール44の表面と回転軸C2との間の寸法のうち最も大きい寸法L1が、タイヤ2の外径寸法の半分の長さL4よりも小さい。本実施形態では、本来の中心C3に対する回転軸C2の偏心量が5mmであるため、タイヤ2への加振振幅(L1とL2との差)が10mmとなる。これにより、タイヤ2の剛性が一般に200N/mmとすると、2000Nの変動荷重をタイヤ2に与えることができる。ただし、負荷ロール44の偏心量は5mmに限定されない。
次に、タイヤ2に加振力を与える負荷ロール44の回転動作について説明する。図5(a)に示すように負荷ロール44の位相が0度のとき、負荷ロール44の長径L1部分の表面がタイヤ2を押し付ける。負荷ロール44を図中反時計回りに回転させることで、図5(b)に示す負荷ロール44の位相が90度となり、中間径L3部分の表面がタイヤ2を押し付ける。更に負荷ロール44を図中反時計回りに回転させることで、図5(c)に示す負荷ロール44の位相が180度となり、短径L2部分の表面がタイヤ2を押し付ける。この状態から負荷ロール44を図中反時計回りに回転させることで、図5(d)に示す負荷ロール44の位相が270度となり、中間径L3部分の表面がタイヤ2を押し付ける。これらの負荷ロール44の回転動作によって、タイヤ2に作用する負荷荷重を変動させることができる。
評価装置10は更に、位相差導出部48と転がり抵抗評価部49とを備えている。図6に示すように、位置センサ37とロードセル38とは位相差導出部48に接続され、位相差導出部48が転がり抵抗評価部49に接続されている。位相差導出部48は、ロードセル38及び位置センサ37からの信号に基づき荷重の変動と負荷ロール44の表面位置の変動との位相差を導出する。転がり抵抗評価部49は、基準タイヤについて位相差導出部48が導出した位相差と評価対象となるタイヤ2について位相差導出部48が導出した位相差とを比較し、評価対象となるタイヤ2の転がり抵抗を評価する。
次に、本実施形態の評価装置10を用いたタイヤ2の転がり抵抗の評価方法について説明する。なお、転がり抵抗の評価試験は、走行ドラム4を用いたタイヤユニフォーミティ試験の後、タイヤ2から走行ドラム4を後退させてから行う。
本発明の評価装置10では、タイヤゴムの減衰特性を表すtanδというパラメータを用いてタイヤ2を評価している。例えば、タイヤの転がり抵抗の要因としては、荷重で変形したタイヤゴムが回転により繰り返し歪むことによるエネルギーロス(ヒステリシスロス)による抵抗が大きく影響する。このヒステリシスロスは、tanδで評価できる。このtanδのδは、タイヤゴムに周期的な外力を作用したときに発生する歪と応力の位相差に相当する。tanδの値が大きいほど、タイヤのたわみによるエネルギーロスが大きく、その結果として転がり抵抗も大きくなる。
具体的には、このtanδのδ(位相差)は、前述した負荷ロール44の表面をタイヤ2に対して近接する方向および隔離する方向に交互に変位(加振)させることにより計測される。つまり、負荷ロール44の表面を交互に変位させると、この負荷ロール44の表面位置の変動よりやや進んでタイヤ2に作用する負荷荷重の変動が観察される。そのため、この負荷ロール44の表面位置の変動と負荷荷重の変動とを比較し、両者の位相のズレを算出すれば、この位相のズレのtanが上述したtanδに相当する。本実施形態の評価装置10では、このようにして算出されたtanδの値が予め定められた閾値を超えるかどうかで、タイヤ2の転がり抵抗を評価している。
評価装置10でタイヤ2の転がり抵抗を評価する際には、タイヤ2に押し付けられた負荷ロール44をタイヤ2に伴なって回転させることによりタイヤ2に加振力を与え、タイヤ2に作用する負荷荷重を大小に変動させる。
具体的には、前述した負荷ロール44の位相が0度のとき(図5(a)参照)、負荷ロール44の長径L1部分の表面がタイヤ2を押し付けるので、タイヤ2に最も大きい負荷荷重が作用する。負荷ロール44を図中反時計回りに回転させることで、図5(b)に示す負荷ロール44の位相が90度となった後、図5(c)に示す負荷ロール44の位相が180度となる。このとき、負荷ロール44の表面がタイヤ2を押し付ける力が連続的に減少し、タイヤ2に作用する負荷荷重も連続的に小さくなる。そして、負荷ロール44の位相が180度となったときに、負荷ロール44の短径L2部分の表面がタイヤ2を押し付けるので、タイヤ2に作用する負荷荷重が最も小さくなる。
図5(c)に示す状態から更に、負荷ロール44を図中反時計回りに回転させることで、図5(d)に示す負荷ロール44の位相が270度となった後、図5(a)に示す負荷ロール44の位相が0度に戻る。このとき、負荷ロール44の表面がタイヤ2を押し付ける力が連続的に増大し、タイヤ2に作用する負荷荷重も連続的に大きくなる。そして、負荷ロール44の位相が0度に戻ったときに、負荷ロール44の長径L1部分の表面がタイヤ2を押し付けるので、タイヤ2に最も大きい負荷荷重が作用する。
負荷ロール44がタイヤ2に従動して回転しているとき、負荷ロール44の表面位置の変動を位置センサ37で計測すると共に、負荷荷重の変動をロードセル38で計測している。このようにして計測された負荷ロール44の位置の経時的な変動と負荷荷重の変動を、フィルタ等により加振周波数成分のみを抽出してプロットすると、図7に示すような曲線が得られる。
図7に示すように、タイヤに加えられた押付方向における負荷ロール44の表面位置の変化曲線に対して、負荷荷重の変化曲線は、タイヤゴムの減衰特性により位相差δだけ進んで記録される。そこで位相差導出部48では、負荷ロール44の位置の変化曲線と、負荷荷重の変化曲線との水平方向に沿った位相差δを算出する。一般には、2つの信号波形の位相差は、FFT解析による伝達関数を求めて算出する場合が多い。
このようにして算出された位相差δを元にしてtanδを算出し、算出されたtanδが予め定めた閾値を超えるかどうかでタイヤ2の転がり抵抗を評価する。具体的には、最初に性状や特性に異常がない基準タイヤに対して位相差δを計測する。次に、評価対象となるタイヤの位相差δを計測する。基準タイヤの位相差δの値に比して、許容範囲以上の差がある場合、言い換えれば位相差δが所定の閾値を超える場合には、タイヤの転がり抵抗が規格値より大きくなっていると判断できる。そのため転がり抵抗評価部49では、位相差δが所定の閾値を超える場合には、試験されたタイヤが転がり抵抗に異常のあるタイヤであると評価し、必要に応じて該当するタイヤを排除する。
また、算出されたtanδが予め定めた閾値以下(言い換えれば、tanδが基準タイヤの位相差δの値に比して所定範囲内の値)である場合には、転がり抵抗評価部49が、評価対象となるタイヤが転がり抵抗の正常なタイヤであると評価し、製品規格を満足するタイヤとして扱うことになる。
上述した評価装置10を用いれば、タイヤの転がり抵抗に相関が高いtanδを求めることができ、求められたtanδに基づいてタイヤの転がり抵抗を簡単に評価することが可能となる。その結果、転がり抵抗に異常があるタイヤを短時間で精度良く選別することが可能となり、多数製造される製品タイヤに対して転がり抵抗を全数検査することが可能となる。
[本実施形態の転がり抵抗評価装置の特徴]
本実施形態の評価装置10には以下の特徴がある。
本実施形態の評価装置10には以下の特徴がある。
本実施形態の評価装置10では、負荷ロール44が、回転軸C2が偏心した偏心ロールであり、所定の荷重でタイヤ2に押し付けられると共に位置が固定され、タイヤ2の回転に伴なって回転する。このように、タイヤ2の回転に伴なって負荷ロール44を回転させることで、負荷ロール44をタイヤ2に押し付けた後、更に負荷ロール44を加振しなくてもタイヤ2に加振力を与え、タイヤ2の転がり抵抗を評価できる。
本実施形態の評価装置10では、負荷ロール44の表面と回転軸C2との間の寸法のうち最も大きい寸法L1が、タイヤ2の外径寸法の半分L4よりも小さいということは、負荷ロール44がタイヤ2よりも小さいということである。これにより、負荷ロール構成部材の疲労損傷や装置全体の振動を低減できる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
第1実施形態では負荷ロール44として回転軸が偏心した偏心ロールを用いたが、これに限定されない。例えば図8に示すように、負荷ロール44として断面の外形が三角形状の多角形ロールを用いても同様の効果を得ることができる。なお、多角形ロールは三角形状に限定されず、四角形、五角形であっても良い。また図9に示すように、負荷ロール44として断面の外形が長円の長円ロールを用いても同様の効果を得ることができる。このとき長円の語には、楕円を含む。
第1実施形態では負荷ロール44をタイヤ2に押し付ける機構として、ボールスクリュー14とサーボモータ17を採用したがこれに代えて、油圧シリンダやエアシリンダを採用しても良い。
第1実施形態では評価装置10をタイヤユニフォ−ミティ試験機1に適用したが、タイヤバランサ、走行試験機など、その他のタイヤ試験機に適用できる。また本発明に係る評価装置10は、外径寸法が異なる種々のタイヤ2に適用できる。
第1実施形態では、負荷ロール44をタイヤ2に押し付けた際に、タイヤ2に加わる負荷荷重を計測する荷重センサとしてロードセルを用いた。しかし、ロードセルに代えて荷重センサとして、ロールシャフト41の上下両端部に取り付けられた歪ゲージを用いても良い。
第1実施形態では、断面が円筒形状である1本の負荷ロール44を用いた。しかしこれに限定されず、断面が円柱形状である2本の負荷ロール52を用いても良い。この構成を第2実施形態の転がり抵抗評価装置として説明する。
<第2実施形態>
図10および図11に示す第2実施形態に係る評価装置は前述した通り、断面が円柱形状である2本の負荷ロール52を有している。並べて配置された負荷ロール52はロールシャフト53と一体に設けられ、ハウジング51の底壁31および上壁32にベアリング54を介して回転可能に支持されている。また負荷ロール52は、ロールシャフト53の上端部に設けられ、負荷ロール52と一体的に回転する2つの円板部材55どうしをリンク部材56で連結することにより、同じ位相で回転する。ロールシャフト53の下端部についても同様に、負荷ロール52と一体的に回転する2つの円板部材55どうしをリンク部材57で連結している。下端部のリンク部材57は、上端部のリンク部材56に対して位相が90度ずれているので、2本の負荷ロール52が滑らかに回転できる。なお負荷ロール52の回転軸C2は、本来の中心C3から寸法L5だけずれて配置されている。
図10および図11に示す第2実施形態に係る評価装置は前述した通り、断面が円柱形状である2本の負荷ロール52を有している。並べて配置された負荷ロール52はロールシャフト53と一体に設けられ、ハウジング51の底壁31および上壁32にベアリング54を介して回転可能に支持されている。また負荷ロール52は、ロールシャフト53の上端部に設けられ、負荷ロール52と一体的に回転する2つの円板部材55どうしをリンク部材56で連結することにより、同じ位相で回転する。ロールシャフト53の下端部についても同様に、負荷ロール52と一体的に回転する2つの円板部材55どうしをリンク部材57で連結している。下端部のリンク部材57は、上端部のリンク部材56に対して位相が90度ずれているので、2本の負荷ロール52が滑らかに回転できる。なお負荷ロール52の回転軸C2は、本来の中心C3から寸法L5だけずれて配置されている。
図12は、負荷ロール52をタイヤ2に押し付けた状態の負荷ロール52とタイヤ2との関係を示す平面断面図である。位置センサ37は、2つの負荷ロール52の回転軸C2間を結ぶ線L7の中点C5とタイヤ2の中心C1とを結ぶ線L6に平行な線L8に沿って、負荷ロール52の表面位置P2を検知する。負荷ロール52の表面位置P2は、タイヤ2と反対側であって、負荷ロール52の表面と線L8との交点である。そして、負荷ロール52が回転することにより、所定の基準点に対する表面位置P2の変動量を検知し続けることで、表面位置P2の変動量をタイヤ2の変形量とみなす。なお、位置センサ37が検知する負荷ロール52の表面位置はP2に限定されず、負荷ロール52の表面であれば、どこを検知しても良い。また本実施形態では位置センサ37を2つ設けて2つの負荷ロール52の表面位置を検知したが、位置センサ37を1つ設け、いずれか一方の負荷ロール52の表面位置のみを検知しても良い。これ以外の構成は第1実施形態と同様であるので、同じ要素には同じ符号を付して説明を省略する。
2本の負荷ロール52を並べて配置することによってタイヤ2を実際の接地状態に近づけ、タイヤ2の変形時の曲率を小さくすることができる。また2本の負荷ロール52を同じ位相で回転させることで、タイヤ2に同じ負荷を掛けることができる。
<第3実施形態>
第1実施形態では、評価装置10はタイヤユニフォ−ミティ試験機1と別体であり、タイヤユニフォ−ミティ試験機1に付設されたが、これに限定されない。第3実施形態に係る評価装置(負荷ロール44)は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1と一体に設けられている。
第1実施形態では、評価装置10はタイヤユニフォ−ミティ試験機1と別体であり、タイヤユニフォ−ミティ試験機1に付設されたが、これに限定されない。第3実施形態に係る評価装置(負荷ロール44)は、タイヤユニフォ−ミティ試験機1と一体に設けられている。
図13および図14に示すように、タイヤユニフォ−ミティ試験機1は、タイヤ2に接して回転し、タイヤ2の均一性を検査する走行ドラム4と、走行ドラム4を回転可能に保持するドラム軸61と、ドラム軸61の上下両端部を支持するロードセル62と、負荷ロール44を支持する固定部材63とを有する。固定部材63は走行ドラム4の径方向に延びるコの字型断面の枠体であり、ドラム軸61の上下両端部に回転可能に取り付けられている。負荷ロール44は、固定部材63のタイヤ2側に取り付けられており、シリンダ64を伸縮させることにより、タイヤ2に近接してタイヤ2を押し付ける位置と、タイヤ2から離隔した位置との間を回動する。
第3実施形態に係る評価装置では、ロードセル62からの信号が位相差導出部48に入力されることで、負荷ロール44の荷重センサとしてロードセル62が用いられている。従って、タイヤ2の転がり抵抗評価機能をタイヤユニフォ−ミティ試験機1に付加するに際し、荷重センサをあらたに設けることなく、タイヤ2に加わる変動負荷荷重を計測することができる。また、負荷ロール44をタイヤ2に所定の荷重で押し付ける際には、タイヤユニフォ−ミティ試験機1の走行ドラム4の動力源を利用することができる。さらには、タイヤユニフォ−ミティ試験機1の走行ドラム4はタイヤ2に押し付けられた際に、その位置が固定されるようになっているため、負荷ロール44の位置を固定するための機構をタイヤユニフォ−ミティ試験機1にあらたに設ける必要は無い。
2 タイヤ
4 走行ドラム
10 転がり抵抗評価装置
13 エアシリンダ
37 位置センサ
38 ロードセル(荷重センサ)
44 負荷ロール
48 位相差導出部
49 転がり抵抗評価部
61 ドラム軸
62 ロードセル
63 固定部材
4 走行ドラム
10 転がり抵抗評価装置
13 エアシリンダ
37 位置センサ
38 ロードセル(荷重センサ)
44 負荷ロール
48 位相差導出部
49 転がり抵抗評価部
61 ドラム軸
62 ロードセル
63 固定部材
Claims (4)
- タイヤが走行する路面を模擬した表面を有する負荷ロールと、
前記負荷ロールの前記表面が前記タイヤに接触した状態において前記タイヤに加わる荷重を検知するための荷重センサと、
前記負荷ロールの前記表面の位置を検知するための位置センサと、
前記荷重センサ及び前記位置センサからの信号に基づき前記荷重の変動と前記負荷ロールの前記表面の位置の変動との位相差を導出する位相差導出部と、
基準タイヤについて前記位相差導出部が導出した前記位相差と評価対象となるタイヤについて前記位相差導出部が導出した前記位相差とを比較し、前記評価対象となるタイヤの転がり抵抗を評価する転がり抵抗評価部と、
を備えたタイヤの転がり抵抗評価装置であって、
前記負荷ロールが、回転軸が偏心した偏心ロール、断面が多角形状の多角形ロール、または断面が長円の長円ロールであり、
前記負荷ロールが、所定の荷重で前記タイヤに押し付けられると共に位置が固定され、前記タイヤの回転に伴なって回転することを特徴とするタイヤの転がり抵抗評価装置。 - 前記負荷ロールの回転軸と前記表面との間の寸法のうち最も大きい寸法が、前記タイヤの外径寸法の半分よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のタイヤの転がり抵抗評価装置。
- タイヤユニフォ−ミティ試験機の走行ドラムの、ロードセルで支持されたドラム軸に、当該ドラム軸まわりに回動可能な固定部材を介して前記負荷ロールが取り付けられ、
前記ロードセルからの信号が前記位相差導出部に入力されることで、前記荷重センサとして前記ロードセルが用いられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤの転がり抵抗評価装置。 - 並べて配置された2本の前記負荷ロールが、同じ位相で回転す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タイヤの転がり抵抗評価装置。
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