JP2019196910A - タイヤ用荷重付与装置及びタイヤ用検査装置 - Google Patents

タイヤ用荷重付与装置及びタイヤ用検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、タイヤに対して適切な荷重を付与する。【解決手段】タイヤ用荷重付与装置は、タイヤ２のトレッド面３の一部が当接される支持面４を有する支持台５と、タイヤ２の内周側を支持し、タイヤ軸心方向の両端側に向かって突出する支持部材６と、支持部材６の両端部に荷重を付与し、タイヤ２を支持面４に向かって押し付ける縦荷重付与機構７Ａ、７Ｂとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ用荷重付与装置及びタイヤ用検査装置に関するものである。
タイヤの設計では、骨格であるプライやベルト等のコード部材の変形状態や歪分布（張力分布）を正確に評価することが重要である。
一般的なタイヤの設計に利用される有限要素法（Finite Element Method, FEM）では、製品タイヤにおいて、製品タイヤの初期状態で発生しているコード部材の歪を考慮できていない。FEMの精度を向上するためには、初期状態で発生しているコード部材の歪を考慮したタイヤモデルが必要である。
このため、例えば、負荷荷重機構でベルト部材に押し付けたタイヤに、放射線源Ｘ線を出射して放射線検出器で検出することにより、タイヤのトレッド部の内部構造を観察するようにしたタイヤ内部構造観察装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、タイヤを片持ち支持するように構成されており、所定の強度を得るために支持構造が大掛かりなものとなってしまうという問題がある。
特開２００６−３０８３１６号公報
本発明は、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、タイヤに対して適切な荷重を付与できるタイヤ用荷重付与装置と、このタイヤ用荷重付与装置を使用してタイヤの内部構造を的確に把握できるタイヤ用検査装置を提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
タイヤのトレッド面の一部が当接される支持面を有する支持台と、
前記タイヤの内周側を支持し、タイヤ軸心方向の両端側に向かって突出する支持部材と、
前記支持部材の両端部に荷重を付与し、前記タイヤを前記支持面に向かって押し付ける縦荷重付与機構と、
を備える、タイヤ用荷重付与装置を提供する。
この構成により、支持部材の両端部に荷重を付与するようにしているので、片持ち梁とする場合のように過大な設備は不要となる。
前記縦荷重付与機構は、前記支持部材の両端部に対して、前記支持面に向かって引っ張り力を作用させる一対の縦荷重付与部材で構成されるのが好ましい。
前記縦荷重付与部材は、長さを調整可能な軸部材で構成されるのがさらに好ましい。
前記支持部材の両端部を回転可能に支持する軸受部を備え、
前記縦荷重付与機構は、前記軸受部を介して前記タイヤを前記支持面に向かって押圧する一対の押圧部材で構成されるようにしてもよい。
前記支持部材に対して軸心方向に向かう荷重を付与する横荷重付与部材をさらに備えるのが好ましい。
この構成により、コーナリング時にタイヤに作用する荷重を仮想的に付与することができる。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
前記いずれかの構成のタイヤ用荷重付与装置と、
前記タイヤに対して、タイヤ軸心方向からＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記Ｘ線照射手段から照射され、前記タイヤを透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
を備え、
前記支持面は、タイヤ軸心と平行な回転軸を中心として回動可能である、タイヤ用検査装置を提供する。
この構成により、水平面に対して支持面を傾斜させて、タイヤにＸ線を照射させた際、透過するベルトコード金属部の厚みを低減できる。これにより、Ｘ線の減衰を抑制し、鮮明な画像取得が可能となる。
本発明に係るタイヤ用荷重付与装置によれば、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、タイヤに対して適切な荷重を付与できる。
また、本発明に係るタイヤ用検査装置によれば、タイヤの内部構造を的確に把握できる。
本実施形態に係るタイヤ用荷重付与装置の正面図である。 図１に示す支持台の平面図である。 図１に示す荷重付与部材の側面図である。 図１に示すタイヤ用荷重付与装置を傾斜させた状態を示す正面図である。 他の実施形態に係るタイヤ用荷重付与装置の正面図である。
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致するものではない。
図１は、本実施形態に係るタイヤ用荷重付与装置１を示す。このタイヤ用荷重付与装置１は、タイヤ２のトレッド部３の一部が当接される支持面４を有する支持台５と、タイヤ２の内周側を支持する支持部材６と、支持部材６を介してタイヤ２を支持面４に押し付けるための一対の縦荷重付与部材７Ａ、７Ｂからなる縦荷重付与機構と、支持部材６を介してタイヤ２を水平方向に引っ張る横荷重付与部材８とを備える。
支持台５は、基台９、ロードセル１０及び支持プレート１１を備える。
基台９は平面視矩形の板状体からなる。基台９の４隅からは、両側の水平方向（図２中、上下方向）に向かって延在部１２がそれぞれ延びている。延在部１２の先端部分には高さ調整部材１３がそれぞれ取り付けられている。本実施形態では、高さ調整部材１３は、各延在部１２の先端部分を上下方向に貫通するロッド１４と、ロッド１４の外周面に形成された雄ねじに螺合する上下一対のナット１５とで構成されている。延在部１２を挟み込むナット１５の螺合位置を変更することにより、延在部１２から下方側へのロッド１４の突出寸法を調整できるようになっている。ここでは、高さ調整部材１３は、支持プレート１１の傾斜角度を調整するために使用されている。すなわち、タイヤ幅方向の一方又は両方にそれぞれ位置する２箇所のロッド１４でナット１５の位置を変更すれば、支持プレート１１の傾斜角度を調整できる。なお、ロッド１４の下端部は、地面への載置状態が安定するように円形状に広げられている。
基台９の上面両端側には固定ブロック１６ａ、１６ｂがそれぞれ固定されている。一方の固定ブロック１６ａには後述する縦荷重付与部材７Ａの下端部が、他方の固定ブロック１６ｂには縦荷重付与部材７Ｂの下端部がそれぞれ固定されている。また、基台９の上面一端側には、一方の固定ブロック１６ｂの両側に補助ブロック１６ｃ、１６ｄがそれぞれ固定されている。補助ブロック１６ｃ、１６ｄには横荷重付与部材８の各連結棒１９の下端部がそれぞれ連結されている。
ロードセル１０は、基台９と支持プレート１１の間に固定されている。ロードセル１０は、支持プレート１１に作用する荷重による変形量を拡大し、歪ゲージ（図示せず）で電気信号に変換して制御装置１７へと出力する。制御装置１７では入力された歪ゲージからの電気信号に基づいて、支持プレート１１に作用する荷重を算出する。
支持プレート１１は、木材、アクリル等の透過性に優れた材料、すなわち透過するＸ線が減衰しにくい材料で形成されている。支持プレート１１の上面がタイヤ２のトレッド部３の一部が当接される支持面４となっている。支持プレート１１は、基台９に設けた高さ調整部材１３によって水平面に対する傾斜角度を調整可能となっている。ここでは、載置されるタイヤ２のトレッド面を水平面に対してタイヤ幅方向に向かうに従って傾斜させるようにしている。
支持部材６は、ステンレス等の金属材料からなる筒状体である。支持部材６は、両端部を後述する縦荷重付与部材７Ａ、７Ｂによって支持台５の固定ブロック１６ａ、１６ｂにそれぞれ連結・支持されている。支持部材６には、タイヤ２が取り付けられる。タイヤ２は、装着したホイール１８の中心孔に支持部材６を挿通した状態で、後述する第１取付部２５を介してホイール１８に固定される。これにより、タイヤ２には、縦荷重付与部材７Ａ、７Ｂによって支持部材６を介して支持プレート１１の支持面４に向かって荷重を付与できる。
縦荷重付与機構を構成する各縦荷重付与部材７Ａ、７Ｂは、支持部材６の両端側と支持台５との間の長さを調整可能に連結する。縦荷重付与部材７Ａ、７Ｂは、支持プレート１１の長手方向両端部にそれぞれ配置される。各縦荷重付与部材７Ａ、７Ｂは、図３も併せて参照すると、所定間隔で配置した一対の連結棒１９と、これら連結棒１９を上端部で連結する第１連結部２０と、下端部で連結する第２連結部２１とを備える。第１連結部２０は、本発明の軸部材である縦軸部２２を介して支持部材６に取り付けた支持リング２３に連結されている。縦軸部２２の外周面には雄ねじが形成され、第１連結部２０を貫通した下方側でナット２４を螺合されている。そして、縦軸部２２でのナット２４の螺合位置を変更することにより、支持部材６に作用させる引張力を調整可能となっている。
横荷重付与部材８は、支持部材６の外周に固定した第１取付部２５と、補助ブロック１６ｃ、１６ｄに固定した第２取付部２６との間に連結される傾斜軸部２７を備える。図１に示すように、傾斜軸部２７の一端部は、第１取付部２５に支軸２７ａを中心として回転可能に連結されている。第２取付部２６には支軸２８ａを中心として回転可能な軸受部２８が設けられている。傾斜軸部２７の他端部の外周面には雄ネジが形成されている。傾斜軸部２７は、他端部を軸心方向にスライド可能な状態で軸受部２８に挿通される。傾斜軸部２７には、軸受部２８からの突出部分にナット２９が螺合されている。そして、傾斜軸部２７でのナット２９の螺合位置を変更することにより、支持部材６に作用させる引張力を調整可能である。つまり、支持部材６を介してタイヤ２に作用させる横（水平）方向の荷重を設定可能となっている。
前記タイヤ用荷重付与装置１は、次のようにして使用する。
一方の縦荷重付与部材７Ａを支持部材６から取り外した状態で、支持部材６の一端側からタイヤ２を取り付ける。すなわち、タイヤ２に装着したホイール１８の中心穴に支持部材６が挿入されるようにして、タイヤ２に装着したホイール１８を支持部材６に固定されている第１取付部に取り付ける。また、縦荷重付与部材７Ａを支持部材６に取り付ける。このとき、タイヤ２の内圧を正規内圧としておく。ここでは、正規内圧とは、タイヤが依拠する規格、すなわち、ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」で定めた内圧を意味する。なお、タイヤ２の内圧は正規内圧に限らず、目的に応じて適宜変更すればよい。
続いて、縦荷重付与部材７Ａ、７Ｂのナット２４の螺合位置を変更し、支持部材６を介してタイヤ２に引張力を作用させ、タイヤ２を支持プレート１１の支持面４に押し付ける。押付力は、ロードセル１０からの検出信号によって測定される。測定値が所望の値になった時点でナット２４の締付けを停止する。ここでは、測定値が正規荷重となるまでとしている。また、正規荷重とは、タイヤ２が依拠する規格、すなわち、ＪＡＴＭＡ規格における「最高負荷能力」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」で定めた荷重を意味する。なお、ナット２４の締付停止時期は測定値が正規荷重となるまでとしたが、正規荷重に限らず、目的に応じて適宜変更すればよい。
また、タイヤ２に対して横荷重を付与する場合、横荷重付与部材８を操作して引張力を作用させる。この場合、縦軸部２２と傾斜軸部２７によりそれぞれ支持部材６を介してタイヤ２に作用する引張力のうち、支持面４に向かう垂直方向の成分の合計値が、支持面４に向かってタイヤ２を押し付ける荷重となり、支持面４とは直交する水平方向の成分の合計値が、タイヤ２に作用する横荷重となる。
前記タイヤ用荷重付与装置１によれば、次のような効果が得られる。
（１）縦荷重付与部材７の縦軸部２２に螺合したナット２４の螺合位置と、横荷重付与部材８の傾斜軸部２７に螺合したナット２９の螺合位置を変更するだけで、支持プレート１１の支持面４に対してタイヤ２を押し付ける力を調整できる。
（２）支持部材６の両端側で、しかも２本の連結棒１９で支持プレート１１に向かって引っ張り力を作用させるようにしているため、各連結棒１９に必要とされる引張強度を抑制できる。つまり、各連結棒１９の線径を小さくできる。
（３）支持部材６に作用させる引っ張り力の調整を、縦軸部２２に対するナット２４の螺合位置と、傾斜軸部２７に対するナット２９の螺合位置を変更するだけで行え、簡単で安価な構成とできる。
前記構成からなるタイヤ用荷重付与装置１は、タイヤ用検査装置に使用することができる。タイヤ用検査装置としては、例えば、図４に示すように、タイヤ２に対してＸ線を照射して内部構造を検査することができるＸ線ＣＴ装置が挙げられる。
Ｘ線ＣＴ装置では、タイヤ用荷重付与装置１に取り付けられたタイヤ２に対してＸ線を照射する、本発明のＸ線照射手段の一例であるＸ線照射部３０と、タイヤ２を透過したＸ線を検出する、本発明のＸ線検出手段の一例であるＸ線検出部３１とを備える。
Ｘ線照射部３０は、タイヤ２に対してタイヤ軸心方向からＸ線を照射できるように、一方の縦荷重付与部材７の側方に配置されている。また、Ｘ線検出部３１は、タイヤ用荷重付与装置１を挟んでＸ線照射部３０とは反対側で、他方の縦荷重付与部材７の側方に配置されている。縦荷重付与部材７は、主として線径の細い連結棒１９で構成されており、Ｘ線照射部３０から照射するＸ線を減衰させにくい。したがって、タイヤ２の内部構造、例えば、ベルトのワイヤの変形等を適切に検出できる。
ここでは、支持面４が水平となるように支持プレート１１を配置するようにしたが、傾斜させてもよい。例えば、図４に示すように、高さ調整部材１３により、タイヤ幅方向の片側に位置する２箇所のロッド１４でナット１５の位置を下方側とすることにより、支持面４を、図中、右斜め下方へと傾斜させることができる。図４では、タイヤ２を、鉛直方向に対して角度αで傾斜させている。ロードセル１０及び支持部材６を介してタイヤ２を引っ張る縦荷重付与部材７は支持プレート１１に設けられている。このため、傾斜した支持プレート１１に対して直交する状態を維持しながらタイヤ２も傾斜することになる。
このようにして傾斜したタイヤ２は、側方からＸ線を照射することにより、トレッド部３のうち、タイヤ幅方向の一部についての内部構造の画像を得ることができる。したがって、トレッド部３の全体に側方からＸ線を照射する場合のように、ワイヤ等のＸ線の減衰部分を透過する距離が長くなり、画像が不鮮明になるといったことがない。この場合、ロードセル１０等、Ｘ線照射領域周辺の部材も透過性に優れた材料で構成すれば、タイヤ２の傾斜に伴いＸ線が透過する領域にロードセル１０が位置していても撮像が可能となる点で好ましい。
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
前記実施形態では、縦軸部２２により、支持部材６を介してタイヤ２を支持台５に引っ張るようにしたが、引張方向以外には比較的変形しやすいワイヤ等の部材で引っ張るようにしてもよい。
前記実施形態では、縦荷重付与機構として、一対の縦荷重付与部材７により、支持部材６を介してタイヤ２を支持台５に引っ張るようにしたが、押し付けるように構成してもよい。具体的には、図５に示すように、支持部材６にスラスト軸受３２を取り付け、このスラスト軸受３２を、本発明の押圧部材である押下バー３３で押し下げることにより、支持部材６に対して鉛直下方の力を作用させる。押下バー３３の押し下げにはＸ線ＣＴ装置のいずれかに設けた、例えば、フレーム３４に固定したアクチュエータ３５等を使用すればよい。
このように、支持部材６を支持面４に向かって反対側から押し付けるようにしたので、支持面４に押し付けられたタイヤ２のトレッド部３の周囲には、前記実施形態のような縦荷重付与部材７すら存在しない。したがって、照射するＸ線が、タイヤ部分以外で減衰することがなくなり、トレッド部３の撮像をより鮮明に行うことが可能となる。
前記実施形態では、タイヤ２を下方側に配置した支持台５に押し付けるように構成したが、押し付け方向は鉛直下方に限らず、水平方向、斜め下方等、自由に設定することができる。
１…タイヤ用荷重付与装置
２…タイヤ
３…トレッド部
４…支持面
５…支持台
６…支持部材
７Ａ、７Ｂ…縦荷重付与部材
８…横荷重付与部材
９…基台
１０…ロードセル
１１…支持プレート
１２…延在部
１３…高さ調整部材
１４…ロッド
１５…ナット
１６ａ、１６ｂ…固定ブロック
１６ｃ、１６ｄ…補助ブロック
１７…制御装置
１８…ホイール
１９…連結棒
２０…第１連結部
２１…第２連結部
２２…縦軸部
２３…支持リング
２４…ナット
２５…第１取付部
２６…第２取付部
２７…傾斜軸部
２７ａ…支軸
２８…軸受部
２８ａ…支軸
２９…ナット
３０…Ｘ線照射部
３１…Ｘ線検出部
３２…スラスト軸受
３３…押下バー
３４…フレーム
３５…アクチュエータ

Claims (6)

  1. タイヤのトレッド面の一部が当接される支持面を有する支持台と、
    前記タイヤの内周側を支持し、タイヤ軸心方向の両端側に向かって突出する支持部材と、
    前記支持部材の両端部に荷重を付与し、前記タイヤを前記支持面に向かって押し付ける縦荷重付与機構と、
    を備える、タイヤ用荷重付与装置。
  2. 前記縦荷重付与機構は、前記支持部材の両端部に対して、前記支持面に向かって引っ張り力を作用させる一対の縦荷重付与部材で構成される、請求項１に記載のタイヤ用荷重付与装置。
  3. 前記縦荷重付与部材は、長さを調整可能な軸部材で構成される、請求項２に記載のタイヤ用荷重付与装置。
  4. 前記支持部材の両端部を回転可能に支持する軸受部を備え、
    前記荷重付与機構は、前記軸受部を介して前記タイヤを前記支持面に向かって押圧する一対の押圧部材で構成される、請求項１に記載のタイヤ用荷重付与装置。
  5. 前記支持部材に対して軸心方向に向かう荷重を付与する横荷重付与部材をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のタイヤ用荷重付与装置。
  6. 前記請求項１から５のいずれか１項に記載のタイヤ用荷重付与装置と、
    前記タイヤに対して、タイヤ軸心方向からＸ線を照射するＸ線照射手段と、
    前記Ｘ線照射手段から照射され、前記タイヤを透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
    を備え、
    前記支持面は、タイヤ軸心と平行な回転軸を中心として回動可能である、タイヤ用検査装置。
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