TWI537548B - Correction of uniformity of tires - Google Patents

Description

輪胎之均勻性波形的修正方法

本發明是關於從輪胎均勻性測試機獲得之均勻性波形其修正用的技術。

以往，對於剛完成製品的輪胎乃進行輪胎測試(輪胎均勻性測試)以計測均勻性(均一性)等來判斷輪胎是否良好。於該輪胎測試中，使輪胎推壓在輪胎均勻性測試機所具備之負載鼓輪的外圍面。然後，利用設置在負載鼓輪的測力器等對該輪胎旋轉時施加在輪胎之半徑方向或橫向的荷重以均勻性波形進行計測，根據所計測的均勻性波形進行輪胎均勻性的評估。

然而，設置在輪胎均勻性測試機的負載鼓輪，例如需被加工成剖面正圓的圓筒形狀，但基於加工精度等的受限因素，嚴密而言負載鼓輪的剖面並非完全正圓。即，於負載鼓輪的外圍面會產生有不可避免的若干凹凸。如上述所示，對並非完全正圓之負載鼓輪的外圍面接觸輪胎後並使輪胎旋轉時，當輪胎通過負載鼓輪外圍面上些微存在的凹凸時於負載鼓輪的旋轉軸會產生旋轉擺動。 所產生的旋轉擺動，則會被視為誤差包括在測力器所計測的均勻性波形。其結果，根據含有上述誤差之均勻性波形算出的輪胎均勻性之精度也就有可能會降低。

於是，為了將上述所示負載鼓輪之旋轉擺動所造成的誤差從測力器等所計測的均勻性波形去除，換句話說，為了修正所計測的均勻性波形，已提案有幾種的修正方法(專利文獻1、專利文獻2等)。

例如：就專利文獻1的修正方法而言，乃於負載鼓輪的徑外側，設有可對負載鼓輪之外圍面的位移(沿輪胎半徑方向的位移或者沿輪胎橫向的位移)進行檢測的檢測器(感測器)。接著，該檢測器所檢測出之負載鼓輪的位移，乃被計測成為旋轉擺動。接著，對所計測之負載鼓輪的旋轉擺動乘以輪胎之彈性係數後，就可算出經由旋轉擺動作用在負載鼓輪上之力變動的波形。將經由上述算出的力變動波形視為要修正旋轉擺動所造成之誤差用的修正波形，從實際上計測獲得的均勻性波形減去該修正波形，就可修正均勻性波形。

此外，就專利文獻2的修正方法而言，乃將測力器所計測的均勻性波形針對輪胎每1旋轉的數據區間形成區分，並使所區分的均勻性波形彼此互相重疊。如上述只要針對輪胎之1旋轉的每個數據區間進行均勻性波形的互相重疊，利用重疊就可使誤差相抵，能夠獲得平均的均勻性波形。從測力器實際所計測的均勻性波形減去上述平均的均勻性波形，就可獲得已含有負載鼓輪旋轉擺動造 成之誤差份量的波形。接著，將所獲得之含有誤差份量的波形針對負載鼓輪每1旋轉的數據區間形成區分，並使所區分的波形彼此互相重疊，就可使含有誤差份量的波形平均化。如此一來，就會與專利文獻1同樣地可算出要修正旋轉擺動所造成之誤差用的修正波形。

〔先行技術獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開昭57-141532號公報

[專利文獻2]日本特開平2-259445號公報

然而，就專利文獻1的修正方法而言，乃視輪胎的規格(種類或尺寸)而定有時會有難以精度良好算出上述修正波形的情況發生。

例如：於實際的輪胎均勻性測試機，推壓在負載鼓輪上的輪胎推壓位置，大多數是配合標準型之種類或尺寸的輪胎加以設定。不過，要利用輪胎均勻性測試機計測的輪胎，也會有比標準型輪胎還寬幅大的輪胎或者寬幅小的輪胎。當要測試該等寬幅較大的輪胎或者寬幅較小的輪胎時，外圍面檢測用之檢測器的高度就會偏離最佳位置。即，專利文獻1的修正方法，乃會因為要計測輪胎均勻性之輪胎的規格導致檢測器的設置位置偏離最佳位置，檢測 器設置位置的偏離會導致算出的修正波形偏離正確。因此，專利文獻1的修正方法就有可能難以精度良好算出修正波形。

此外，就專利文獻2所記載的修正方法而言，當將複數的波形重疊使其平均化時，若有些微相位偏離等的誤差，則該誤差也會重疊加入在修正波形。其結果，重疊反而使誤差變大，與專利文獻1的修正方法相同會有難以精度良好算出修正波形的情況發生。

本發明乃有鑑於上述問題而為的發明，目的在於提供一種可將負載鼓輪之旋轉擺動造成的影響從所計測的均勻性波形去除，能夠提昇輪胎均勻性之測量精度的輪胎之均勻性波形的修正方法。

為了達成上述目的，本發明的輪胎之均勻性波形的修正方法採用下述技術手段。

即，本發明的輪胎之均勻性波形的修正方法，乃一種將負載鼓輪推向與該負載鼓輪直徑不同的輪胎之後使輪胎旋轉的同時測量輪胎均勻性時的輪胎之均勻性波形的修正方法，其特徵為，具有：使用被設置在上述負載鼓輪的測力器及旋轉相位指示器，對上述輪胎之均勻性波形進行計測，並且對上述負載鼓輪的旋轉相位進行計測的步驟；將所計測的均勻性波形進行頻率轉換，藉此轉換成頻率區域之波形的步驟；針對轉換後的頻率區域之波形，算出上述 負載鼓輪之旋轉數的整數倍數成份之振幅及相位的步驟；將所算出的上述負載鼓輪之旋轉數的整數倍數成份之振幅及相位記憶成為修正參數的步驟；對上述輪胎之均勻性波形進行計測，並且根據所記憶的修正參數對輪胎計測時之負載鼓輪的旋轉相位範圍之修正波形進行計算的步驟；及從所計測出的均勻性波形減去上述所計算出的修正波形，藉此算出已經修正的輪胎之均勻性波形的步驟。

另外，又以下述形態為佳，即，上述本發明的輪胎之均勻性波形的修正方法又具有：針對上述輪胎的每一種規格事先算出修正參數的步驟；根據事先所算出的上述修正參數對上述輪胎的每一種規格計算上述修正波形的步驟；及從所計測之均勻性波形減去所計算出的上述修正波形，藉此算出已經修正的輪胎之均勻性波形的步驟。

根據本發明的輪胎之均勻性波形的修正方法時，可將負載鼓輪之旋轉擺動造成的影響從所計測的均勻性波形去除，能夠提昇輪胎均勻性的測量精度。

1‧‧‧輪胎均勻性測試機

2‧‧‧心軸

3‧‧‧輪圈

4‧‧‧負載鼓輪

5‧‧‧馬達

6‧‧‧心軸外殼

7‧‧‧鼓輪部

8‧‧‧旋轉軸

9‧‧‧框架

10‧‧‧測力器

11‧‧‧運算部

12‧‧‧旋轉相位指示器

13‧‧‧位置記號

T‧‧‧輪胎

第1圖為本發明相關之輪胎均勻性測試機的概略圖。

第2(a)圖為表示輪胎均勻性測試機所計測之均勻性波形圖，第2(b)圖為第2(a)圖的局部放大圖。

第3(a)圖為表示所計測之均勻性波形經FFT轉換後的結果圖，第3(b)圖為FFT轉換後的結果放大圖。

第4(a)圖為表示所計測之均勻性波形圖，第4(b)圖為表示修正波形圖，第4(c)圖為表示修正後的均勻性波形圖。

〔發明之實施形態〕 [第1實施形態]

首先，根據圖面對本發明相關的輪胎T之均勻性波形的修正方法執行用的輪胎均勻性測試機1進行說明。

如第1圖所示，輪胎均勻性測試機1(輪胎均勻性測試裝置)，乃針對製造完成的輪胎T以評估輪胎均勻性等特性的方式進行製品檢查。輪胎均勻性測試機1，乃構成為對輪胎T旋轉時所產生的輪胎半徑方向之力的變動(Radial Force Variation；RFV)或輪胎橫向之力的變動(Lateral Force Variation；LFV)進行評估做為製品檢查。

具體而言，輪胎均勻性測試機1，具有配備成繞著上下朝向之軸心旋轉自如的心軸2。於該心軸2的上端設有輪胎T固定用的一對輪圈3。心軸2，乃構成為可將固定在輪圈3的輪胎T支撐成繞著上下朝向之軸心旋轉自如。再加上，於心軸2的側方，具備有在其外圍面形成 有模擬路面之大致圓筒狀的負載鼓輪4。該負載鼓輪4，乃構成為繞著上下軸心驅動旋轉並且水平方向移動自如。負載鼓輪4的外圍面，乃形成為可接近暨遠離被安裝在心軸2的輪胎T。

另外，於本說明書的說明中，乃將第1圖之紙面的上下為輪胎均勻性測試機1說明時的上下。此外，又將第1圖之紙面的左右為輪胎均勻性測試機1說明時的前後。再加上，又將第1圖之紙面貫通方向為輪胎均勻性測試機1說明時的左右方向。

其次，針對輪胎均勻性測試機1構成用的心軸2及負載鼓輪4進行詳細說明。

心軸2，乃為沿著上下方向配備的長條棒狀構件，於其上端設有要上下夾著輪胎T內圍部加以固定的輪圈3。於心軸2的下端配備有可使該心軸2旋轉的馬達5，構成為利用該馬達5可使輪圈3所固定的輪胎T正反轉自如。此外，該心軸2，乃以從上方內插在心軸外殼6內部的狀態形成配置。

負載鼓輪4，具有：形成為短的圓筒狀並且配備成軸心朝上下方向的鼓輪部7；將該鼓輪部7朝上下方向支撐成繞著軸旋轉自如的旋轉軸8；及將旋轉軸8支撐成旋轉自如的框架9。此外，於該旋轉軸8的上端及下端，設有要對作用在負載鼓輪4之荷重進行計測的測力器10，上述鼓輪部7及旋轉軸8乃隔著測力器10支撐在框架9。再加上，負載鼓輪4，乃構成為可前後方向水平移 動，且構成為能夠以指定荷重將鼓輪部7的外圍面推向輪胎T。

如此一來測力器10所計測出的荷重就能夠送至運算部11。

於上述負載鼓輪4的側方，配備有要對負載鼓輪4之旋轉相位(頻率或相位)進行計測的旋轉相位指示器12。該旋轉相位指示器12，乃構成為透過讀取被設置在鼓輪部7的位置記號13來計測負載鼓輪4的旋轉相位。即，於鼓輪部7的外圍面，事先形成有遍及圓周方向的位置記號13(於圖例乃形成在外圍面的上端側)。接著，在從該位置記號13朝側方隔著距離的位置，配備有旋轉相位指示器12。該旋轉相位指示器12，乃經由讀取被設置在鼓輪部7外圍面的位置記號13就可計測鼓輪部7的旋轉相位。該旋轉相位指示器12所計測出之負載鼓輪4的旋轉相位，乃與上述測力器10所計測出的荷重同樣地被送至運算部11。

運算部11，乃使用測力器10所計測出的荷重和旋轉相位指示器12所計測出之負載鼓輪4的旋轉相位，於要算出修正波形時算出所需的修正參數。修正波形，乃為了要將負載鼓輪4的影響從所計測出的均勻性波形去除時所需要的波形，且為修正執行時所使用的波形。此外，該運算部11，乃會將其所算出來的修正參數先記憶備用，於實際要計測輪胎T之均勻性時根據所記憶的修正參數算出修正波形，且使用所算出的修正波形對均勻性 波形進行修正。

對於該運算部11，具體而言乃採用過程計算機或個人電腦等，以下述所示順序處理訊號。

以下，乃對運算部11所要執行之訊號處理的程序進行說明，換句話說對本發明之均勻性波形的修正方法進行說明。

於本發明之均勻性波形的修正方法中，乃使用測力器10及旋轉相位指示器12，計測輪胎T的均勻性波形並且計測負載鼓輪4的旋轉相位。所計測出的均勻性波形，乃藉由頻率轉換，使其轉換成頻率區域的波形。針對轉換後之頻率區域的波形，算出負載鼓輪4之旋轉數的整數倍數成份之振幅及相位。所算出的負載鼓輪4之旋轉數的整數倍數成份之振幅及相位，乃被記憶成修正參數。接著，對輪胎T的均勻性波形進行計測，並且根據所記憶的修正參數對輪胎均勻性計測時的負載鼓輪4之旋轉相位範圍的修正波形進行計算，藉由從所計測出的均勻性波形減去所計算出的修正波形就可算出已經修正的輪胎T之均勻性波形。

即，若要算出上述的修正參數，則需將想要算出修正參數的輪胎T裝設在輪胎均勻性測試機1，藉此事先計測出均勻性波形及負載鼓輪4的旋轉相位。藉由在上下的輪圈3之間夾入輪胎T，使輪胎T安裝在心軸2的上部。接著，使負載鼓輪4朝心軸2側水平移動，以指定的推壓荷重使負載鼓輪4(鼓輪部7)的外圍面推向輪胎 T。

其次，利用馬達5使心軸2旋轉。如此一來，固定在心軸2上端的輪胎T也會以指定的旋轉數旋轉，配合輪胎T的旋轉以致與輪胎T接觸的負載鼓輪4旋轉。接著，利用設置在負載鼓輪4的測力器10，就可計測出沿輪胎半徑方向或橫向的荷重。

另外，利用該測力器10計測荷重時，一般而言由於輪胎T和負載鼓輪4乃形成為不同的直徑，因此負載鼓輪4就會以不同於輪胎T的旋轉數形成旋轉。基於此，安裝在負載鼓輪4之旋轉軸8的測力器10，就會計測出根據輪胎T之旋轉相位而產生變化的成份和根據具有旋轉擺動的負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份彼此重疊後的均勻性波形。

另外，上述輪胎T之半徑方向的荷重變動稱為RFV(Radial Force Variation)，此外輪胎之橫向的荷重變動稱為LFV(Lateral Force Variation)。以下說明中，乃以要從RFV值算出修正波形的算出方法為例子，對本實施形態之均勻性波形的修正方法進行說明，但LFV值也可採用相同的方法進行修正。

第2(a)圖為表示測力器10所計測出的荷重當中針對RFV的均勻性波形。此外，第2(b)圖為表示第2(a)圖所示之均勻性波形當中0秒~2秒的部份經放大後的圖。例如：輪胎T的旋轉數為60rpm時，如第2(b)圖的放大圖所示，RFV的均勻性波形，乃以在1秒鐘之數 據周期不斷重覆出現相同波形的波形測出。

如上述所示當輪胎T的旋轉數為60rpm(旋轉頻率1Hz)時，若對所計測出的均勻性波形進行FFT(高速傅立葉轉換)計算，則如第3(a)圖、第3(b)圖所示可在1Hz之倍數的頻率(例如1Hz、2Hz、3Hz…等)獲得波峰。該1Hz的倍數成份，如上述所示乃根據輪胎T之旋轉相位而產生變化的成份，本來就應做為輪胎T之均勻性評估使用。

另一方面，與通常的均勻性計測同樣地當計測時間為1秒程度的短時間時，由於解析度低，因此就會如第3(a)圖的「彎折線」所示，只能獲得以大致荷重變化形成的粗糙變化曲線。但是，若輪胎均勻性的計測時間為10秒以上的長時間時，則解析度變高就可獲得以精度良好荷重變化形成的細緻變化曲線。例如第3(a)圖所示當輪胎均勻性的計測時間為64秒長的時間時，則解析度變高就可判斷出在1Hz之倍數的頻率有尖銳豎起的波峰存在[第3(a)圖之「穗狀的波形」]。

此外，第3(a)圖的圖形中，在根據輪胎T的旋轉相位而產生變化之尖銳豎起的波峰之間，也可看到有高度較低的其他波峰。該等波峰，乃成為測力器10所計測出之荷重當中，如上述所示根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份。

該根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份，其波峰的高度並沒有如根據輪胎T之旋轉相位而產生變化的 成份來得高。因此，如第3(b)圖所示當以放大縱軸的比例來圖示時，就可更正確地判斷出產生波峰的頻率。即，根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份之波峰乃在與1Hz不同的0.7Hz之倍數的每個頻率可觀測到，於頻率空間能夠明確區分出根據輪胎T之旋轉相位而產生變化的成份之波峰和根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份之波峰。

於是，就本發明的修正方法而言，乃於該頻率空間，區分出根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份之波峰，和，根據輪胎T之旋轉相位而產生變化的成份之波峰，並只抽出根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份之波峰。

具體而言，於本發明的修正方法，首先只算出根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份之波峰的振幅Ai做為修正參數。此外，利用上述旋轉相位指示器12計測出根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份之各波峰可被觀測到的旋轉相位 i。經由上述所示算出的振幅Ai和旋轉相位 i，乃做為修正參數事先記憶在運算部11。以上，就是修正參數的算出程序。

其次，對根據如上述所示算出的修正參數來算出修正波形，且使用該算出的修正波形執行均勻性波形之修正時的訊號處理程序進行說明。該訊號處理，同樣地也是由輪胎均勻性測試機1所具備的運算部11執行。

首先，以上述的程序針對想要計測均勻性的輪胎T事 先算出修正參數。於該情況下之輪胎T的均勻性計測，乃以最初要算出修正參數時的相同程序執行。即，將輪胎T安裝在心軸2，以指定的推壓荷重使負載鼓輪4的外圍面推向輪胎T之後，利用馬達5使心軸2旋轉。接著，利用安裝在負載鼓輪4之旋轉軸8的測力器10計測出均勻性波形。另外，此時所計測出之輪胎T的均勻性波形乃按照通常的均勻性計測條件進行計測，以要比修正參數算出時還短的1秒鐘程度的計測時間執行計測。

其次，於旋轉相位指示器12，計測出均勻性計測開始時的旋轉相位θ s，和，例如1秒鐘程度的計測時間經過後均勻性計測結束時的旋轉相位θ e，該等旋轉相位θ s、θ e乃記憶在運算部11。

接著，將運算部11所記憶的振幅Ai和旋轉相位 i代入算式(1)式，利用下述的(1)式進行反傅立葉轉換，藉此就可算出上述旋轉相位θ s~θ e之相位範圍內所計測之均勻性波形相對的修正波形。

另外，(1)式中的A₁、A₂、A₃、…及、、、…，乃做為修正參數記憶在運算部11的數值經由叫出後的數值。

此外，(1)式中的θ，乃按照(2)式經算出後之相位的刻度，且為對應旋轉相位θ s~θ e之範圍內均勻性波 形之抽樣所計算出的相位角。

[數式2]△θ=(θ _e -θ _s )/N ₀ (2)

但是，θ=i△θ(i=1,2,3…N₀)，此外N₀，乃表示均勻性波形之1秒鐘的抽樣數量。

經由上述所算出的修正波形，只由頻率空間所區分之根據負載鼓輪4的旋轉相位而產生變化之成份構成，表示負載鼓輪4之旋轉造成施加在均勻性波形的誤差，換句話說表示負載鼓輪4之旋轉擺動造成的影響。

基於此，只要從實際所計測出的均勻性波形減去根據(1)式及(2)式所獲得的修正波形就可獲得修正後的均勻性波形。

例如：第4(a)圖為表示針對60rpm之旋轉數旋轉的輪胎T算出均勻性波形後的結果圖。以第4(a)圖來看，圖中在所圈選之(A)~(C)的部份觀測到的波峰乃比其他波峰還波峰高度低，由此可知根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份乃作用成為誤差。

於是，如以上所述，將事先記憶在運算部11的修正參數代入(1)式，藉此就可算出鼓輪修正波形。所算出的修正波形，如第4(b)圖所示波峰高度較低，此外波峰的產生周期也比第4(a)圖還長，乃根據負載鼓輪4的旋轉相位而產生變化。

其次，當從第4(a)圖所示的均勻性波形減去第4 (b)圖所示的修正波形時，就可獲得第4(c)圖所示的修正均勻性波形。於第4(c)圖所示的修正均勻性波形，在相當於第4(a)圖之(A)~(C)部份的超過12秒之附近及超過15秒之附近以及超過18秒之附近所確認的波峰之高度和在其他部份所確認的波峰幾乎同高。

基於此，就可得知修正後的均勻性波形，已經去除了以誤差加在修正前之均勻性波形的根據負載鼓輪4之旋轉相位而產生變化的成份，所計測出的均勻性波形已經確實獲得修正。

如以上所述，將所計測出的均勻性波形轉換成頻率區域的波形，並於頻率空間只將源自於負載鼓輪4之旋轉的波峰從源自於輪胎T之旋轉的波峰分離，就可排除外亂的影響以精度良好只抽出源自於負載鼓輪4之旋轉的波峰。

此外，又以針對輪胎T的每種規格經長時間採取荷重和旋轉相位的數據，並使所收集的數據做為修正參數保有為佳。如此一來，就可針對各式各樣規格的輪胎T事先準備好修正參數，能夠短時間計算修正波形藉此修正均勻性波形能夠正確評估輪胎T的均勻性。

另外，於此次所揭示的實施形態中，未明確揭示的事項例如：運轉條件或操作條件、各種參數或構成物的尺寸、重量、體積等，並沒有脫離該當業者通常實施的範圍，而是採用只要是通常的該當業者就能容易設想到的值。

另外，此次所揭示的實施形態其全部的事項 均為例示並非要加以限定。本發明的範圍並不限於上述的說明而是以申請專利範圍所示為其主旨目標，還包括與申請專利範圍均等的意義及範圍內的所有變更。本申請乃根據2012年11月12日提出申請的日本專利申請(特願2012-248378)將其內容做為參閱納入在說明書。

1‧‧‧輪胎均勻性測試機

2‧‧‧心軸

3‧‧‧輪圈

4‧‧‧負載鼓輪

5‧‧‧馬達

6‧‧‧心軸外殼

7‧‧‧鼓輪部

8‧‧‧旋轉軸

9‧‧‧框架

10‧‧‧測力器

11‧‧‧運算部

12‧‧‧旋轉相位指示器

13‧‧‧位置記號

T‧‧‧輪胎

Claims (2)

1. 一種輪胎之均勻性波形的修正方法，係將負載鼓輪推向與該負載鼓輪直徑不同的輪胎之後使輪胎旋轉的同時測量輪胎均勻性時的輪胎之均勻性波形的修正方法，其特徵為，具有：使用被設置在上述負載鼓輪的測力器及旋轉相位指示器，對上述輪胎之均勻性波形進行計測，並且對上述負載鼓輪的旋轉相位進行計測的步驟；將所計測的均勻性波形進行頻率轉換，藉此轉換成頻率區域之波形的步驟；針對轉換後之頻率區域的波形，算出上述負載鼓輪之旋轉數的整數倍數成份之振幅及相位的步驟；將所算出的上述負載鼓輪之旋轉數的整數倍數成份之振幅及相位記憶成為修正參數的步驟；對上述輪胎之均勻性波形進行計測，並且根據所記憶的修正參數對輪胎計測時之負載鼓輪的旋轉相位範圍之修正波形進行計算的步驟；及從所計測出的均勻性波形減去上述所計算出的修正波形，藉此算出已經修正的輪胎之均勻性波形的步驟。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的輪胎之均勻性波形的修正方法，其中，具有：針對上述輪胎的每一種規格事先算出修正參數的步驟；根據事先所算出的上述修正參數對上述輪胎的每一種規格計算上述修正波形的步驟；及 從所計測出的均勻性波形減去所計算出的上述修正波形，藉此算出已經修正的輪胎之均勻性波形的步驟。