JP7044365B2 - タイヤまたはタイヤ付ホイールの試験装置 - Google Patents
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Description
この発明は、タイヤまたはタイヤ付ホイールのユニフォーミテイ試験および動釣合い試験を行う試験装置に関する。
下記特許文献1に開示された試験装置は、タイヤ付ホイールを保持してタイヤ付ホイールのユニフォーミテイや動不釣合いを測定する計測装置と、計測装置によって保持されたタイヤ付ホイールに水平なY方向の荷重を与える負荷装置とを含む。計測装置は、タイヤ付ホイールが水平に寝た状態で取り付けられる取付装置と、取付装置から垂直下方に延びた回転軸と、位置が固定された基台と、基台に固定されて回転軸を振動可能に保持する保持フレームとを含む。
保持フレームは、回転軸を実際に保持する第1の保持フレームと、第1の保持フレームと同じ高さ位置にある第2の保持フレームと、第2の保持フレームよりも下側に位置して基台に固定された第3の保持フレームとを含む。第1の保持フレームと第2の保持フレームとは、Y方向に延びる第1のばねによって連結されている。これにより、第1の保持フレームは、Y方向と直交する水平なX方向へ振動したり、Y方向に延びる軸まわりにねじれ振動したりすることができる。第2の保持フレームと第3の保持フレームとは、垂直方向に延びる第2のばねによって連結されている。これにより、第2の保持フレームは、Y方向へ振動することができる。
計測装置は、第3の保持フレームに固定された第1のセンサ、第2のセンサおよび第3のセンサと、演算装置とを含む。これらのセンサは、動電型の振動センサである。第1のセンサは、第1の保持フレームのX方向の振動を検出する。第2のセンサは、第1の保持フレームのねじれ振動を検出する。第3のセンサは、第2の保持フレームのY方向の振動を検出する。演算装置は、これらのセンサの出力に基いて、タイヤ付ホイールのユニフォーミテイや動不釣合いを算出する。
特許文献1の試験装置では、第1の保持フレームおよび第2の保持フレームの高さ位置と第3の保持フレームの高さ位置とが異なることにより、保持フレームの全体が立体的になるので、保持フレームの構造が複雑である。そのため、保持フレームについてのコストアップが懸念される。また、第1のセンサ、第2のセンサおよび第3のセンサが動電型の振動センサである構造上、ユニフォーミテイ試験では、ラジアルフォースバリエーションやラテラルフォースバリエーションといった荷重変動しか検出できない。そのため、特許文献1の試験装置では、ラテラルフォースの実際の大きさである絶対荷重を検出できないので、この絶対荷重に基いて得られるコニシティを測定することができない。
この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、構成がシンプルでコニシティを測定できるユニフォーミテイおよび動釣合いの複合試験装置を提供することを目的とする。
本発明は、タイヤ(2)またはタイヤ付ホイール(4)が水平に寝た状態で取り付けられる取付装置(19)と、前記取付装置から下側へ延びるスピンドル(18)と、前記スピンドルを回転させる回転装置(20)と、前記取付装置に取り付けられたタイヤまたはタイヤ付ホイールを、ユニフォーミテイの測定のために水平なX方向の荷重を受けながら回転する状態と、動不釣合いの測定のために前記X方向の荷重を受けずに回転する状態とに切り換え可能な負荷装置(5)と、水平な平板状の保持枠(17)であって、前記スピンドルを保持する第1保持部(17G)と、平面視において前記第1保持部を取り囲み、第1ばね(17K)を介して、前記第1保持部を、前記X方向と直交する水平なY軸線(YA)まわりの周方向(S)と前記X方向とへ振動可能に保持する第2保持部(17H)と、前記X方向における前記第2保持部の両外側に配置され、第2ばね(17L)を介して、前記第2保持部を、前記Y軸線に沿うY方向へ振動可能に保持し、位置が固定された第3保持部(17J)とを有する保持枠と、上下に並んだ状態で前記第3保持部に取り付けられた2つのセンサ(32)であって、前記第1保持部の振動を検出する振動検出部(38)と前記第1保持部の位置を検出する位置検出部(39)とをそれぞれ有する2つのセンサと、前記センサの検出結果に基いてユニフォーミテイまたは動不釣合いを算出する算出部(33)とを含む、タイヤまたはタイヤ付ホイールの試験装置(1)である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、タイヤまたはタイヤ付ホイール(以下では「回転体」と総称することがある)が水平に寝た状態で取り付けられた取付装置から下側へ延びるスピンドルを保持する保持枠は、水平な平板状である。そのため、保持枠の構成がシンプルである。
保持枠においてスピンドルを実際に支持する第1保持部は、互いに直交する水平なX方向およびY方向のそれぞれへ振動可能であり、Y軸線まわりの周方向へ振動可能である。第1保持部の振動は、保持枠の第3保持部に取り付けられた上下2つのセンサの振動検出部によって検出される。動釣合い試験では、算出部が、回転体がX方向の荷重を受けずに回転している状態における第1保持部の振動に基いて、回転体の動不釣合いを算出する。ユニフォーミテイ試験では、算出部が、回転体がX方向の荷重を受けながら回転している状態における第1保持部の振動に基いて、回転体のユニフォーミティを算出する。
上下2つのセンサのそれぞれは、第1保持部の位置を位置検出部によって検出することもできる。そのため、ユニフォーミテイ試験では、算出部が、回転体に発生するラテラルフォースの絶対荷重を、2つのセンサのそれぞれによる当該位置の検出結果に基いて算出し、当該絶対荷重によってコニシティを測定できる。
保持枠においてスピンドルを実際に支持する第1保持部は、互いに直交する水平なX方向およびY方向のそれぞれへ振動可能であり、Y軸線まわりの周方向へ振動可能である。第1保持部の振動は、保持枠の第3保持部に取り付けられた上下2つのセンサの振動検出部によって検出される。動釣合い試験では、算出部が、回転体がX方向の荷重を受けずに回転している状態における第1保持部の振動に基いて、回転体の動不釣合いを算出する。ユニフォーミテイ試験では、算出部が、回転体がX方向の荷重を受けながら回転している状態における第1保持部の振動に基いて、回転体のユニフォーミティを算出する。
上下2つのセンサのそれぞれは、第1保持部の位置を位置検出部によって検出することもできる。そのため、ユニフォーミテイ試験では、算出部が、回転体に発生するラテラルフォースの絶対荷重を、2つのセンサのそれぞれによる当該位置の検出結果に基いて算出し、当該絶対荷重によってコニシティを測定できる。
また、本発明は、前記試験装置が、前記第1保持部から下側へ突出して前記X方向において前記2つのセンサに対向し、前記第1保持部とともに振動する突出部(21)と、前記2つのセンサのそれぞれに設けられ、前記突出部の振動を拡大して前記センサに入力する増幅器(37)とをさらに含むことを特徴とする。
この構成によれば、増幅器が突出部の振動を拡大してセンサに入力するので、分解能が低い安価な振動検出部および位置検出部を有するセンサであっても、第1保持部の振動および位置を精度よく検出できる。
以下では、この発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、この発明の一実施形態に係る試験装置1の全体を正面右側から見た斜視図である。試験装置1に関する以下の説明では、試験装置1は、単独のタイヤ2、または、ホイール3に装着された状態のタイヤ2(タイヤ付ホイール4という)のユニフォーミテイ試験および動釣合い試験を行う複合試験装置である。試験装置1は、水平なX方向に並んで配置された負荷装置5および計測装置6を含む。水平方向のうちX方向と直交する方向をY方向という。この実施形態において、X方向は左右方向であり、Y方向は前後方向である。X方向およびY方向の両方に直交するZ方向は、垂直方向または上下方向である。
負荷装置5は、上下方向に延びる中心軸線まわりに回転するドラム11と、モータ等によって構成されてドラム11を回転させる回転装置(図示せず)と、ドラム11を左右方向へスライドさせるスライド装置(図示せず)とを含む。
計測装置6は、タイヤ2またはタイヤ付ホイール4(この実施形態ではタイヤ付ホイール4)を保持した状態で、タイヤ付ホイール4のユニフォーミテイや動不釣合いを測定する装置である。ユニフォーミテイ試験では、ドラム11の外周面が、計測装置6によって保持されたタイヤ付ホイール4のタイヤ2に接触して左右方向の接地荷重を与える。
計測装置6は、地面や鉄板等のマシンベース15に固定されたボックス状の基台16と、基台16の上端部に取り付けられた保持枠17と、保持枠17によって振動可能に保持されたスピンドル18と、スピンドル18の上端に固定された取付装置19と、例えば基台16の後側に配置されてスピンドル18を回転させる回転装置20とを含む。基台16の内部空間は、上側へ開放されている。
計測装置6における保持枠17の周辺の平面図である図2も参照して、保持枠17は、上下方向と一致または略一致した板厚方向を有する水平な平板状であり、金属製の1枚の一体物である。そのため、保持枠17の構成がシンプルであるので、保持枠17についてのコストダウンを図れる。なお、保持枠17において、左右方向のばね定数と、前後方向のばね定数とはほぼ同じである。上下方向Zから見た平面視において、保持枠17は、左右方向に沿う二辺と前後方向に沿う二辺とを有する四角形状であって、前後対称および左右対称に構成されている。図2の下側が保持枠17の前側であり、図2の上側が保持枠17の後側である。図2では、ドラム11と保持枠17との位置関係が分かるように、ドラム11も図示されている。
保持枠17には、平面視における保持枠17の中央を通る第1貫通穴17Aと、第1貫通穴17Aの前後両側に1つずつ配置された一対の第2貫通穴17Bと、第1貫通穴17Aの左右両側に1つずつ配置された一対の第3貫通穴17Cと、これらの貫通穴を左右から挟む一対の第4貫通穴17Dとが形成されている。これらの貫通穴は、保持枠17を上下方向に貫通している。
第1貫通穴17Aは、円形状である。一対の第2貫通穴17Bは、平面視において同じ大きさを有し、第1貫通穴17Aの中心Cを基準として前後対称に構成されている。中心Cは、平面視における保持枠17の中心でもある。第2貫通穴17Bは、左右方向に長手の長方形状に形成されている。
一対の第3貫通穴17Cは、平面視において同じ大きさを有し、中心Cを基準として左右対称に構成されている。第3貫通穴17Cは、前後方向Yに延びる溝状に形成されている。一対の第3貫通穴17Cの前端部の間に、前側の第2貫通穴17Bの後半分が配置されている。一対の第3貫通穴17Cの後端部の間に、後側の第2貫通穴17Bの前半分が配置されている。
一対の第4貫通穴17Dは、保持枠17の左端部および右端部に1つずつ形成されている。一対の第4貫通穴17Dは、平面視において同じ大きさを有し、中心Cを基準として左右対称に構成されている。第4貫通穴17Dは、第3貫通穴17Cと平行な溝状に形成されており、保持枠17の前面17Eおよび後面17Fのそれぞれの手前まで延びている。第4貫通穴17Dは、第3貫通穴17Cよりも長い。左側の第4貫通穴17Dにおける前後の両端部は、右側へ略直角に折り曲げられている。右側の第4貫通穴17Dにおける前後の両端部は、左側へ略直角に折り曲げられている。
保持枠17は、平面視において一対の第2貫通穴17Bおよび第3貫通穴17Cによって囲まれた第1保持部17Gと、一対の第4貫通穴17Dによって挟まれた第2保持部17Hと、第4貫通穴17Dを隔てて左右方向における第2保持部17Hの両外側に位置する第3保持部17Jとを一体的に有する。保持枠17は、左右方向において第2貫通穴17Bと第3貫通穴17Cとの間に位置する第1ばね17Kと、前後方向において前面17Eおよび後面17Fのどちらかと第4貫通穴17Dとの間に位置する第2ばね17Lとを一体的に有する。第1保持部17G、第2保持部17H、第3保持部17J、第1ばね17Kおよび第2ばね17Lは、同じ高さ位置に配置されている。
第1保持部17Gは、保持枠17の全体形状よりも一回り以上小さい四角形状であり、左右方向に沿う二辺と前後方向に沿う二辺とを有する。第1保持部17Gの中央部に、第1貫通穴17Aが形成されている。第2保持部17Hは、四角形の額縁状に形成され、平面視において第1保持部17Gを取り囲んでいる。第3保持部17Jは、保持枠17の左端部および右端部として前後方向に延びている。保持枠17では、第3保持部17Jだけが基台16の上端部に固定されており、第3保持部17Jの位置が固定されている。
第1ばね17Kは、左右方向に薄い板ばねであって4つ存在し、平面視における第1保持部17Gの四隅から前後方向Yに1つずつ突出して第2保持部17Hにつながっている。そのため、第2保持部17Hは、第1ばね17Kを介して第1保持部17Gを保持している。各第1ばね17Kが左右方向に撓むと、第1保持部17Gが左右方向へ並進運動するように振動する。各第1ばね17Kが上下方向に撓むと、第1保持部17Gは、保持枠17の中心Cを通って前後方向に沿って延びるY軸線YAまわりの周方向Sへ回転運動するようにねじれ振動する。上下方向は、周方向Sに対する接線方向でもある。なお、第1保持部17Gは、並進運動しつつ回転運動するように振動してもよい。
第2ばね17Lは、前後方向に薄い板ばねであって4つ存在し、平面視における第2保持部17Hの四隅から左右方向に1つずつ突出して第3保持部17Jにつながっている。そのため、第3保持部17Jは、第2ばね17Lを介して第2保持部17Hを保持している。各第2ばね17Lが前後方向に撓むと、第2保持部17Hが前後方向へ並進運動するように振動する。これにより、第2保持部17Hによって保持された第1保持部17Gも前後方向へ振動する。なお、各第2ばね17Lは上下方向に撓まないので、第2保持部17Hは、中心Cを通って左右方向に延びる軸線(図示せず)まわりにねじれ振動することはなく、前後方向へのみ振動する。
図3は、計測装置6における要部の縦断面正面図である。第1保持部17Gの下面において第1貫通穴17Aよりも右側の領域には、第1保持部17Gから下側へ突出する突出部21が設けられている。突出部21は、例えば四角柱状に形成された剛体であって、基台16内に配置されている。突出部21を第1保持部17Gの一部とみなしてもよい。突出部21は、第1保持部17Gとともに振動する。第3保持部17Jの下面と基台16の上面との間には、ブロック状のスペーサ22が配置されてもよい。
スピンドル18は、上下方向に延びて保持枠17の第1貫通穴17Aに挿通された円管状の固定部18Aと、固定部18Aによって回転自在に支持された回転部18Bとを含む。固定部18Aの上部は、第1貫通穴17Aから上側にはみ出していて、固定部18Aの下部は、第1貫通穴17Aから下側にはみ出している。固定部18Aの外周面の上下方向における途中部には、径方向外側へ張り出したフランジ部18Cが形成されている。フランジ部18Cは、保持枠17の第1保持部17Gの上面に載っていて、ボルトB1によって第1保持部17Gに組み付けられている。これにより、固定部18Aが第1保持部17Gに固定され、スピンドル18の全体が第1保持部17Gによって保持されている。
回転部18Bは、固定部18A内に挿通されて上下方向に延びる軸部18Dと、軸部18Dの上端に固定された円板部18Eと、円板部18Eの外周縁から下側へ延びて固定部18Aを取り囲んだ円筒状のプーリ18Fとを有する。固定部18Aと軸部18Dとの間には、軸受23が設けられている。そのため、回転部18Bは、保持枠17の中心Cを通って上下方向に延びるZ軸線ZAまわりに保持枠17および固定部18Aに対して相対回転可能である。
取付装置19は、スピンドル18の回転部18Bの上端に固定されている。そのため、回転部18Bは、取付装置19から下側へ延びている。取付装置19の上端は、タイヤ付ホイール4のハブ穴(図示せず)に挿入されてタイヤ付ホイール4をチャックする。これにより、タイヤ付ホイール4が水平に寝た状態で取付装置19に取り付けられる。取付装置19においてタイヤ付ホイール4をチャックしたりチャックを解除したりする構造として、公知のチャック機構を採用できる。
保持枠17の第1保持部17Gによって保持されたスピンドル18と、スピンドル18の上端の取付装置19に取り付けられたタイヤ付ホイール4とは、X方向(左右方向)およびY方向(前後方向)と、Y方向に延びるY軸線YAまわりの周方向Sという合計3つの方向に振動可能である。
図1を参照して、回転装置20は、モータ25を含む。モータ25から上側へ延びる出力軸25Aには、プーリ26が固定されていて、プーリ26とスピンドル18のプーリ18Fとは、ベルト27によって連結されている。モータ25が駆動されると、出力軸25Aおよびプーリ26が回転し、プーリ26の回転がベルト27を介してスピンドル18に伝達される。これにより、スピンドル18の回転部18Bが、タイヤ付ホイール4を伴って回転する。
計測装置6は、保持枠17の前面17Eに固定された1つの第1センサ31と、第1センサ31からZ軸線ZAまわりに90度ずれた位置において保持枠17の第3保持部17Jに固定された2つの第2センサ32(図3も参照)と、例えばマシンベース15に固定された算出部33とをさらに含む。
第1センサ31は、左右方向に延びる板状のブラケット34を介して保持枠17の前面17Eに取り付けられている。第1センサ31は、動電型の振動センサである。動電型の振動センサは、永久磁石やコイル等によって構成された振動ピックアップであり、検出対象となる振動を電気信号に変換する。なお、動電型の振動センサは、振動が発生しないと検出ができないし、その検出値は、相対的に決まる変動値である。第1センサ31は、第1センサ31から後側へ延びて保持枠17の第2保持部17Hの前面に接触した振動伝達棒35(図2参照)を介して、第2保持部17Hの前後方向(Y方向)の振動を検出する。保持枠17の前面17Eには、振動伝達棒35を配置するための浅い凹み17Mが形成されている(図2も参照)。
図3を参照して、保持枠17の第3保持部17Jの右端部の下面には、L字状のブラケット36が、ボルトB2によって取り付けられている。ブラケット36の縦板36Aは、第1保持部17Gから下側へ延びる突出部21の右側に配置されていて、基台16内において突出部21と平行に延びている。2つの第2センサ32は、基台16内において上下に並んだ状態で縦板36Aに固定されており、ブラケット36を介して第3保持部17Jに取り付けられている。この状態において、突出部21は、左右方向において2つの第2センサ32に対向している。また、2つの第2センサ32は、平面視において、互いに重なっており、第1保持部17Gに左右方向で並んでいる(図2参照)。各第2センサ32は、増幅器37と、振動検出部38と、位置検出部39とを有する。なお、図1では、増幅器37の図示が省略されている。
図4は、増幅器37の分解斜視図である。増幅器37は、ケース45と、スプリング46と、ロッド47と、ビーム48とを含む。なお、以下では、前述したX~Z方向を用いて各部品を説明する。
ケース45は、Y方向に扁平なボックス状であり、その上端部においてX方向における一方側には、上側へ延びる一対の支持部49が、Y方向に間隔を隔てて形成されている。それぞれの支持部49の上端面には、例えば2つのねじ穴50がX方向に並んで形成されている。ケース45の上端面において支持部49に対してX方向から並ぶ領域には、ケース45の内部空間を上側へ露出させる開口51が形成されている。ケース45においてX方向で支持部49とは反対側の側壁45Aには、ケース45の内部空間にX方向から連通する第1貫通穴52Aが形成されている。ケース45の底壁45Bには、ケース45の内部空間に下側から連通する第2貫通穴52Bが形成されている。底壁45Bの下面において第2貫通穴52Bよりも第1貫通穴52A側の領域には、L字状のブラケット53が、ボルトB3(図3参照)によって固定されている。ブラケット53において底壁45Bから下側へ延びる縦板53Aには、縦板53AをX方向に貫通した貫通穴53Bが形成されている。ケース45においてY方向における両側の側壁45Cには、ケース45の内部空間をY方向に露出させる開口54が形成されている。
スプリング46は、第1スプリング55と、第2スプリング56とを含む。第1スプリング55は、Z方向に薄い板ばねで構成され、平面視でX方向に長手の長方形状である。第1スプリング55では、X方向における一方側端部が基端部55Aであり、X方向における他方側端部が遊端部55Bである。第1スプリング55において基端部55Aと遊端部55Bとの間の中間領域には、当該中間領域をZ方向に貫通する開口55Cが形成されている。基端部55Aには、X方向に延びて基端部55AをY方向に二分するスリット55Dが形成されている。スリット55Dは、開口55Cにつながっている。第1スプリング55をZ方向に貫通する挿通穴55Eが、基端部55Aでは、Y方向におけるスリット55Dの両側に2つずつX方向に並んで形成され、遊端部55Bでは、X方向およびY方向のそれぞれに2つずつ並ぶように合計4つ形成されている。
第2スプリング56は、Z方向に薄い板ばねで構成され、基端部56Aと、遊端部56Bと、連結部56Cとを含む。基端部56Aおよび遊端部56Bは、平面視で四角形状であり、遊端部56Bは、基端部56AからX方向へ離れ、基端部56Aよりも下側にずれて配置されている。連結部56Cは、水平方向に対して傾斜していて、基端部56Aと遊端部56Bとの間に架設されている。第2スプリング56をZ方向に貫通する挿通穴56Dが、基端部56Aおよび遊端部56Bのそれぞれにおいて、X方向およびY方向のそれぞれに2つずつ並ぶように合計4つ形成されている。
第1スプリング55と第2スプリング56とを組み合わせる場合、作業者は、第2スプリング56の遊端部56Bおよび連結部56Cを、第1スプリング55のスリット55Dに通して開口55Cに挿入する。次に、作業者は、第2スプリング56の基端部56Aを、第1スプリング55の基端部55Aに対して平行となるように真上から対向させ、第2スプリング56の遊端部56Bを、第1スプリング55の遊端部55Bに対して平行となるように真下から対向させる。すると、第1スプリング55と第2スプリング56とがY方向から見て交差するように組み合わさって、スプリング46が完成する(図5参照)。基端部55Aおよび基端部56Aは、スプリング46の基端部46Aを構成する。遊端部55Bおよび遊端部56Bは、スプリング46の遊端部46Bを構成する。
ロッド47は、X方向に細長い円柱である。X方向におけるロッド47の一端部は、第1保持部17Gから下側へ延びる突出部21に連結されている(図3参照)。ビーム48は、X方向におけるロッド47の他端部から下側へ延びるレバーである。ビーム48の上端部48Aにおける平坦な上端面には、4つのねじ穴48Bが、X方向およびY方向のそれぞれに2つずつ並ぶように形成されている。ビーム48の下部には、縦溝48Cが形成されている。
増幅器37は、スペーサ61、62、63および64をさらに含む。スペーサ61、62、63および64のそれぞれは、平面視で四角形状であってZ方向に薄い板状であり、平面視における四隅に、Z方向に延びる貫通穴65を有する。
図6は、図3における下側の第2センサ32の周辺の拡大図である。増幅器37の組み立て手順の一例として、作業者は、完成したスプリング46における第2スプリング56の遊端部56Bをビーム48の上端部48Aの上端面に載せて、第1スプリング55の遊端部55Bと遊端部56Bとの間にスペーサ61を差し込む。そして、作業者は、遊端部55Bの上にスペーサ62を載せる。この状態では、スペーサ61およびスペーサ62の貫通穴65と、遊端部55Bの挿通穴55Eと、遊端部56Bの挿通穴56Dと、ビーム48の上端面のねじ穴48Bとが、1つずつZ方向に連続している(図4参照)。作業者が、これらの穴に上側からボルトB4を挿入してねじ穴48Bに1つずつ組み付けると、スプリング46の遊端部46Bがビーム48の上端部48Aに固定される。
次に、作業者は、ビーム48をケース45の上端面の開口51に上側から挿入する。挿入後のビーム48では、上端部48Aが、ケース45の内部空間から上側にはみ出していて、下端部48Dが、ケース45の底壁45Bの第2貫通穴52Bを通ってケース45の内部空間から下側にはみ出している。ビーム48において上端部48Aと下端部48Dとの間の部分は、ケース45の内部空間に配置されている。この状態では、ロッド47が、ケース45に対して非接触の状態で、ケース45の上端部における一対の支持部49の間に配置されている。
次に、作業者は、第1スプリング55の基端部55Aを支持部49の上端面に載せて、基端部55Aと第2スプリング56の基端部56Aとの間にスペーサ63を差し込む。そして、作業者は、基端部56Aの上にスペーサ64を載せる。この状態では、スペーサ63およびスペーサ64の貫通穴65と、基端部55Aの挿通穴55Eと、基端部56Aの挿通穴56Dと、支持部49の上端面のねじ穴50とが、1つずつZ方向に連続している(図4参照)。作業者が、これらの穴に上側からボルトB4を挿入してねじ穴50に1つずつ組み付けると、スプリング46の基端部46Aが支持部49の上端面に固定される。これにより、増幅器37が完成する。
作業者は、完成した増幅器37を、保持枠17の第3保持部17Jに取り付けられたブラケット36の縦板36Aの右側に配置し、ボルトB5によって増幅器37のケース45を縦板36Aに固定する。このようにブラケット36に固定された増幅器37において、ロッド47は、縦板36Aに形成された貫通穴36Bに対して遊びを持って挿通されている。また、ビーム48は、ケース45の支持部49によって片持ち支持されたスプリング46の遊端部46Bによって弾性支持されている。ビーム48の縦溝48Cは、右側を向いている。
ロッド47には、検出対象となる突出部21つまり第1保持部17Gの振動が直接伝達される。これにより、ロッド47は、主に左右方向へ振動する。ロッド47の振動は、ビーム48の上端部48Aに伝達される。すると、ビーム48は、前後方向(Y方向)から見たときの第1スプリング55と第2スプリング56との交点を支点Fとして、主に左右方向(X方向)へ振動する。支点Fの位置は、スプリング46の途中にあって固定されていない。そのため、突出部21からロッド47に左右方向以外から様々な力が入力されても、支点Fが弾性的にずれることによって、この力が適宜吸収される。これにより、ロッド47が受ける負担を減らすことができる。そして、ビーム48では、ロッド47に連結された上端部48Aよりも支点Fから下側へ離れた下端部48Dが、上端部48Aよりも左右方向へ大きく振動する。
振動検出部38は、例えば、第1センサ31と同じ動電型の振動センサである。振動検出部38は、増幅器37のケース45における右側の側壁45Aに、ボルトB6によって固定されている。振動検出部38は、X方向に沿って左側へ突出した円柱状の検出部71を含む。検出部71は、ロッド47よりも低い位置においてロッド47と平行に延びている。検出部71は、側壁45Aの第1貫通穴52Aを通ってケース45内に配置され、ビーム48の縦溝48C内においてビーム48の下部に連結されている。これのようにつながったロッド47、ビーム48および検出部71は、保持枠17の第1保持部17G側の突出部21に接触した1つの振動伝達棒72を構成する。振動検出部38は、振動伝達棒72を介して、突出部21つまり第1保持部17Gの左右方向(X方向)および周方向Sの振動を検出する。
支点Fからビーム48の上端部(具体的にはロッド47の中心軸線)までのZ方向の距離を、第1距離L1という。支点Fから検出部71の中心軸線までのZ方向の距離を、第2距離L2という。第2距離L2は、第1距離L1よりも大きく、例えば第1距離L1の10倍である。ロッド47の振動中において、検出部71におけるビーム48の振幅は、第2距離L2と第1距離L1の比(ここでは10倍)に応じた分だけ、上端部48Aの振幅よりも大きい。そのため、検出部71は、ロッド47よりも大きく左右方向に振動する。つまり、各第2センサ32では、ロッド47に伝達された突出部21の振動が、増幅器37によって第1距離L1と第2距離L2との比に応じて拡大されてから検出部71に伝達されて、振動検出部38に入力される。
位置検出部39は、非接触式の変位センサである。変位センサとして、渦電流式変位センサを用いることができる。位置検出部39は、振動検出部38よりも低い位置に配置されている。位置検出部39は、ケース45のブラケット53における縦板53Aの貫通穴53B(図4参照)に挿通されて、ナットN1によって縦板53Aに固定されている。位置検出部39の左端部には、検出部39Aが設けられている。検出部39Aの左側には、被検出部73が配置されている。被検出部73の一例は、頭部73Aを右端に有して左右方向に延びるボルトであって、ナットN2によってビーム48の下端部48Dに固定されている。頭部73Aは、ビーム48の縦溝48Cよりも右側に配置されていて、僅かな隙間Gを隔てて検出部39Aに左側から対向している(図6において2点鎖線で囲まれた部分を拡大した図7も参照)。隙間Gの大きさは、頭部73Aから検出部39Aまでの距離であるとともに、第1保持部17Gの位置(主に左右方向における位置)を示す指標でもある。位置検出部39は、隙間Gの大きさを検出することによって、第1保持部17Gの位置を検出する。
例えば、取付装置19に取り付けられたタイヤ付ホイール4にドラム11によって接地荷重が所定値まで与えられるときの隙間Gの変化に基いて、位置検出部39のキャリブレーションが行われる。このキャリブレーションにより、タイヤ付ホイール4のラテラルフォースの絶対荷重を隙間Gの大きさと接地荷重とに基いて算出するのに必要な定数が求められる。なお、タイヤ付ホイール4に与えられる接地荷重は、図示しないセンサによって検出されて算出部33に入力される。
支点Fから被検出部73の中心軸線までのZ方向の距離を、第3距離L3という。第3距離L3は、第1距離L1および第2距離L2よりも大きく、例えば第1距離L1の20倍である。ロッド47の振動中において、被検出部73におけるビーム48の振幅は、第3距離L3と第1距離L1の比(ここでは20倍)に応じた分だけ上端部48Aの振幅よりも大きい。つまり、各第2センサ32では、ロッド47に伝達された突出部21の振動が、増幅器37によって被検出部73において第1距離L1と第3距離L3との比に応じて拡大される。これにより、被検出部73は、ロッド47よりも大きく左右方向に振動する。被検出部73の振動に応じて、位置検出部39の検出部39Aと被検出部73との隙間Gの大きさが変化する。
算出部33(図1参照)は、CPUやROMやRAM等によって構成された演算装置である。算出部33には、負荷装置5および計測装置6が電気的に接続されており、算出部33は、負荷装置5および計測装置6の動作を制御する。また、算出部33には、計測装置6の第1センサ31および各第2センサ32による検出結果が入力される。
動釣合い試験を行う場合には、取付装置19に取り付けられたタイヤ付ホイール4からドラム11が離れた状態において、接地荷重を受けていない状態のタイヤ付ホイール4が、モータ25によって所定速度で駆動回転される(図1参照)。この状態におけるタイヤ付ホイール4の振動が第1センサ31および各第2センサ32の振動検出部38に検出される。算出部33は、これらのセンサの検出結果に基いて、タイヤ付ホイール4の動不釣合いを公知の算出方法によって算出する。
ユニフォーミテイ試験を行う場合には、負荷装置5のドラム11が左側へスライドし、ドラム11の外周面が、取付装置19に取り付けられたタイヤ付ホイール4のタイヤ2の外周面に圧接する(図1参照)。この状態でドラム11が回転することによって、タイヤ付ホイール4が、接地荷重を受けながら所定速度で従動回転する。この状態におけるタイヤ付ホイール4の振動が、計測装置6の第1センサ31および各第2センサ32に検出されることによって、ユニフォーミテイが測定される。
具体的には、算出部33は、第1センサ31の検出結果に基いて、タイヤ付ホイール4のトラクティブフォースバリエーション(TFV)を公知の算出方法によって算出する。また、算出部33は、各第2センサ32の振動検出部38の検出結果に基いて、タイヤ付ホイール4のラジアルフォースバリエーション(RFV)およびラテラルフォースバリエーション(LFV)を公知の算出方法によって算出する。なお、第2センサ32は、ベルト27においてスピンドル18のプーリ18Fに掛けられた湾曲部27AからZ軸線ZAまわりに90度ずれて配置されている(図1参照)。そのため、ベルト27の周回移動に伴って湾曲部27Aが伸縮しても、第2センサ32は、湾曲部27Aの伸縮によるノイズを受けにくいので、高い検出精度を発揮できる。
上下2つの第2センサ32のそれぞれは、第1保持部17Gの位置を位置検出部39によって検出することもできる。そのため、ユニフォーミテイ試験では、算出部33が、タイヤ付ホイール4に発生するラテラルフォース(LF)の絶対荷重を、2つの第2センサ32による当該位置の検出結果に基いて算出し、当該絶対荷重によってコニシティを測定できる。具体的には、算出部33が、ドラム11によってタイヤ付ホイール4に与えられている接地荷重と、第1保持部17Gの位置(2つの第2センサ32が検出した隙間Gの大きさの平均値)と、前述した定数とに基いて、ラテラルフォースの絶対荷重を算出する。タイヤ付ホイール4を時計回りさせたときのラテラルフォースの絶対荷重の平均値と、タイヤ付ホイール4を反時計回りさせたときのラテラルフォースの絶対荷重の平均値との差が、コニシティである。コニシティの測定精度とコストとを勘案すると、第2センサ32が2つであることが最適である。
検出対象となる突出部21の振動の振幅が小さくても、この振幅は、増幅器37によって前述したように拡大されて各第2センサ32に入力される。この実施形態では、振動は、10倍(=第2距離L2/第1距離L1)に拡大されてから振動検出部38によって検出され、この振動による被検出部73の位置は、20倍(=第3距離L3/第1距離L1)の精度で振動検出部38によって検出される。そのため、分解能が低い安価な振動検出部38および位置検出部39を有する第2センサ32であっても、突出部21(つまり第1保持部17G)の振動および位置を精度よく検出できる。
また、ユニフォーミテイ試験中において、タイヤ付ホイール4とドラム11との軸間距離が保持されるように、保持枠17の剛性が設定されている。これにより、正確な接地荷重をタイヤ付ホイール4に与えることができるので、ユニフォーミテイ試験を正確に実施できる。ユニフォーミテイ試験後には、ドラム11が右側へスライドしてタイヤ付ホイール4から離れる(図1参照)。そのため、タイヤ付ホイール4は、接地荷重を受けない状態に切り換えられる。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項に記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述した実施形態では、試験装置1は、タイヤ付ホイール4のユニフォーミテイ試験および動釣合い試験を行う。これに代え、ホイール3に相当する構成を取付装置19に予め設けることによって、試験装置1において、水平に寝た状態のタイヤ2を単体で取付装置19に取り付けて、タイヤ2の単体についてのユニフォーミテイ試験および動釣合い試験を行えるようにしてもよい。
前述した実施形態における左右方向および前後方向が、互いに逆であってもよい。
増幅器37は、第2センサ32だけに限らず、第1センサ31に設けられてもよい。
1 試験装置
2 タイヤ
4 タイヤ付ホイール
5 負荷装置
17 保持枠
17G 第1保持部
17H 第2保持部
17J 第3保持部
17K 第1ばね
17L 第2ばね
18 スピンドル
19 取付装置
20 回転装置
21 突出部
32 第2センサ
33 算出部
37 増幅器
38 振動検出部
39 位置検出部
S 周方向
X X方向
Y Y方向
YA Y軸線
2 タイヤ
4 タイヤ付ホイール
5 負荷装置
17 保持枠
17G 第1保持部
17H 第2保持部
17J 第3保持部
17K 第1ばね
17L 第2ばね
18 スピンドル
19 取付装置
20 回転装置
21 突出部
32 第2センサ
33 算出部
37 増幅器
38 振動検出部
39 位置検出部
S 周方向
X X方向
Y Y方向
YA Y軸線
Claims (2)
- タイヤまたはタイヤ付ホイールが水平に寝た状態で取り付けられる取付装置と、
前記取付装置から下側へ延びるスピンドルと、
前記スピンドルを回転させる回転装置と、
前記取付装置に取り付けられたタイヤまたはタイヤ付ホイールを、ユニフォーミテイの測定のために水平なX方向の荷重を受けながら回転する状態と、動不釣合いの測定のために前記X方向の荷重を受けずに回転する状態とに切り換え可能な負荷装置と、
水平な平板状の保持枠であって、
前記スピンドルを保持する第1保持部と、
平面視において前記第1保持部を取り囲み、第1ばねを介して、前記第1保持部を、前記X方向と直交する水平なY軸線まわりの周方向と前記X方向とへ振動可能に保持する第2保持部と、
前記X方向における前記第2保持部の両外側に配置され、第2ばねを介して、前記第2保持部を、前記Y軸線に沿うY方向へ振動可能に保持し、位置が固定された第3保持部とを有する保持枠と、
上下に並んだ状態で前記第3保持部に取り付けられた2つのセンサであって、前記第1保持部の振動を検出する振動検出部と前記第1保持部の位置を検出する位置検出部とをそれぞれ有する2つのセンサと、
前記センサの検出結果に基いてユニフォーミテイまたは動不釣合いを算出する算出部とを含む、タイヤまたはタイヤ付ホイールの試験装置。 - 前記第1保持部から下側へ突出して前記X方向において前記2つのセンサに対向し、前記第1保持部とともに振動する突出部と、
前記2つのセンサのそれぞれに設けられ、前記突出部の振動を拡大して前記センサに入力する増幅器とをさらに含む、請求項1に記載のタイヤまたはタイヤ付ホイールの試験装置。
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