JP7044365B2 - タイヤまたはタイヤ付ホイールの試験装置 - Google Patents

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。

特許第６３２２８５２号公報

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。

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。

図１は、この発明の一実施形態に係る試験装置の全体斜視図である。 図２は、試験装置における要部の平面図である。 図３は、試験装置を構成する計測装置における要部の縦断面図である。 図４は、計測装置を構成するセンサにおける増幅器の分解斜視図である。 図５は、増幅器におけるスプリングを上方から見た斜視図である。 図６は、図３における要部の拡大図である。 図７は、図６における要部の拡大図である。

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

Claims (2)

1. 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。
2. 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。

Images