JP6281478B2 - タイヤ圧縮試験機 - Google Patents

Description

この発明は、タイヤに圧縮荷重を負荷するタイヤ圧縮試験機に関する。

従来のタイヤ圧縮試験機は、タイヤ取付軸を上下動可能に支持するコラムと、タイヤ取付軸と平行で表面が平坦な疑似路面としてのテーブルを有する試験治具とを備え、自動車や航空機等のタイヤが路面に押し当てられた状態でのタイヤのたわみを測定する圧縮試験を行っている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

図８は、従来のタイヤ圧縮試験機におけるたわみの測定の様子を説明する模式図である。なお、図中に光学式変位測定器１５１の測定範囲Ｅを図示している。

タイヤ圧縮試験機では、テーブル３の表面にタイヤを押し付けることで、タイヤに圧縮荷重を与えている。図８においては、光学式変位測定器１５１が、実線で示す小型タイヤＴ１のたわみを測定する位置に配置されている。そして、従来のタイヤ圧縮試験機においては、仮想線で示す大型タイヤＴ２のたわみを測定する場合には、光学式変位測定器１５１を、タイヤの幅に合わせて紙面横方向（Ｙ方向）に水平移動させる移動機構により移動させている。

実公昭６４−７３０１号公報 特開平９−１１７１６号公報

ところで、大型タイヤＴ２の最大たわみの出現位置Ｍ２は、小型タイヤＴ１の最大たわみの出現位置Ｍ１より高い位置となる。すなわち、タイヤの最大たわみの出現位置は、タイヤ径が大きいほど高い位置となる。テーブル３の表面に平行な方向に水平移動させる従来の移動機構では、光学式変位測定器１５１の負荷軸ＡＸに対するＹ方向の距離を変更できるにすぎない。このため、図８に示すように、タイヤ径が小さい小型タイヤＴ１に合わせて光学式変位測定器１５１の高さを決めてしまうと、仮想線で示す大型タイヤＴ２の最大たわみの出現位置Ｍ２が、光学式変位測定器１５１の測定範囲Ｅから外れてしまうことがある。このように、従来のタイヤ圧縮試験機では、たわみ測定が可能なタイヤの種類が光学式変位測定器１５１の高さ位置により制限されることがあった。また、タイヤの幅方向（Ｙ方向）とタイヤへの負荷方向（Ｚ方向）のそれぞれについて、個別に光学式変位測定器１５１の位置調整をする必要があり、調整操作が煩雑で調整に時間がかかっていた。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、光学式変位測定器の位置調整を容易に行うことができ、多様なサイズのタイヤのたわみ測定が可能なタイヤ圧縮試験機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、疑似路面としてのテーブルを有する試験治具を備え、試験体としてのタイヤを当該テーブルに押し当てることにより、タイヤに径方向の荷重を負荷したときのタイヤのたわみを計測するタイヤ圧縮試験機において、タイヤの幅方向の変位を検出する光学式変位測定器と、前記光学式変位測定器を負荷方向に対して傾斜させて移動させる一軸移動機構を有し、前記光学式変位測定器のタイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置を、タイヤのサイズに応じて同時に変更する測定器移動機構と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ圧縮試験機において、前記一軸移動機構は、負荷方向に対して傾斜させて配置したエアシリンダを含み、前記測定器移動機構は、前記エアシリンダを伸縮させることにより、タイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置が互いに異なる少なくとも２つの位置のうちのいずれかの位置に前記光学式変位測定器を配置する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ圧縮試験機において、前記一軸移動機構は、負荷方向に対して傾斜させて配置した軸部材を含み、前記測定器移動機構は、前記光学式変位測定器を配設した可動ステージを前記軸部材に沿ってモータの駆動を利用して移動させることにより、タイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置が互いに異なる任意の位置に前記光学式変位測定器を配置する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ圧縮試験機において、前記光学式変位測定器は、投光部と受光部を備え、反射方式によりタイヤの幅方向の変位を検出する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ圧縮試験機において、前記光学式変位測定器および前記測定器移動機構は、一対配設され、各測定器移動機構は、各光学式変位測定器をタイヤの幅方向に対して互いに対向させた状態で、各光学式変位測定器のタイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置を同時に変更する。

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、光学式変位測定器のタイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置を、タイヤのサイズに応じて同時に変更することができることから、タイヤの径により最大たわみの出現位置の高さが変わる場合にも、光学式変位測定器を測定に最適な位置に配置することが容易に可能となる。

タイヤ圧縮試験機の正面図である。 タイヤ圧縮試験機の側面図である。 変位測定ユニット４０とタイヤＴとの位置関係を説明する斜視図である。 このタイヤ圧縮試験機の主要な制御系を示すブロック図である。 変位測定ユニット４０の斜視図である。 傾斜移動エアシリンダ５５および変位測定器５１の配置を説明する図である。 タイヤ圧縮試験機におけるたわみの測定の様子を説明する模式図である。 従来のタイヤ圧縮試験機におけるたわみの測定の様子を説明する模式図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るタイヤ圧縮試験機の正面図である。図２は、その側面図である。図３は、変位測定ユニット４０とタイヤＴとの位置関係を説明する斜視図である。なお、図１および図２においては、変位測定ユニット４０の図示を省略している。

このタイヤ圧縮試験機は、床面等に水平設置される台座１と、台座１上に鉛直に立設された支柱２と、疑似路面としてのテーブル３を有する試験治具５と、タイヤＴに径方向（Ｚ方向）の荷重が負荷されたときのタイヤＴのたわみを測定する後述する変位測定器５１を有する変位測定ユニット４０とを備える。なお、テーブル３は、試験治具本体４に対して取り外し可能に配設されている。

支柱２の側面には、レール６と、レール６に沿って昇降する可動テーブル７が配設されている。可動テーブル７には、可動テーブル７を貫通してタイヤ取付軸８が配設されており、可動テーブル７の昇降に伴ってタイヤ取付軸８も昇降する。

このタイヤ圧縮試験機では、リム付のタイヤＴをタイヤ取付軸８に取り付け、タイヤＴ内の空気圧を所望の値に調整する。しかる後、可動テーブル７をレール６に沿って下降させることにより、タイヤ取付軸８に取り付けられたタイヤＴも下降する。このようにして、所定の力でタイヤＴをテーブル３の表面に押し付け、タイヤＴに径方向の圧縮荷重を負荷する圧縮試験が実行される。

図４は、このタイヤ圧縮試験機の主要な制御系を示すブロック図である。

このタイヤ圧縮試験機は、試験条件の設定および試験動作を制御する制御部３０を備える。この制御部３０は、試験条件、試験対象となるタイヤＴの幅および径などの各種情報の入力に使用される入力部３３およびそれらの情報を格納する記憶部３１に接続されるとともに、後述する変位測定ユニット４０における水平移動エアシリンダ４１および傾斜移動エアシリンダ５５に圧縮空気を供給する圧縮空気供給部３４や、タイヤＴのたわみを測定する変位測定器５１に接続されている。また、制御部３０は、表示部３２と接続されている。この表示部３２には、試験条件や試験中のタイヤＴの画像等が表示される。

図５は、変位測定ユニット４０の斜視図である。図６は、傾斜移動エアシリンダ５５および変位測定器５１の配置を説明する図である。

変位測定ユニット４０は、変位測定器５１と、変位測定器５１をタイヤＴのたわみ測定位置まで移動させる測定器移動機構とを備える。測定器移動機構は、水平移動エアシリンダ４１と、水平移動エアシリンダ４１のロッド４３の先端にタイヤＴへの負荷方向（Ｚ方向）に対して傾斜させて配設された傾斜移動エアシリンダ５５とを有する。そして、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６の先端には、支持部材５２を介して変位測定器５１が配設されている。

水平移動エアシリンダ４１は、変位測定器５１をテーブル３から離隔した待機位置からテーブル３上の位置に移動させるためのものであり、そのロッド４３は、シリンダ部４２への圧縮空気の供給によりＸ方向に伸縮する。水平移動エアシリンダ４１のシリンダ部４２は、カバー部材４４内に上下２段に格納され、このカバー部材４４の位置調整により所定の高さ位置に配設される。この変位測定ユニット４０は、一対の測定器移動機構、すなわち、上段側の水平移動エアシリンダ４１に接続される傾斜移動エアシリンダ５５と、下段側の水平移動エアシリンダ４１に接続される傾斜移動エアシリンダ５５とを備える。

傾斜移動エアシリンダ５５は、水平移動エアシリンダ４１のロッド４３の先端にシリンダ支持部材５３を介して接続される。シリンダ支持部材５３には、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６を案内する一対のガイド部材５８が貫通する孔部が設けられ、ガイド部材５８はロッド５６の伸縮とともに移動する。

また、この変位測定ユニット４０は、各傾斜移動エアシリンダ５５に変位測定器５１を配設することで、変位測定器５１を一対備える。なお、図５においては、下段側の水平移動エアシリンダ４１のロッド４３を伸張させた状態を示している。また、図６においては、下段側の水平移動エアシリンダ４１に接続されている傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６を伸張させた状態を示している。

変位測定器５１は光学式変位測定器であり、内部に投光部と受光部とを有し、反射式でタイヤＴの表面との間の距離を測定する。この測定データから、タイヤＴに径方向の圧縮荷重を負荷したときのタイヤＴの変形量などが演算される。変位測定器５１は、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６の先端に接続された支持部材５２に対して投光部と受光部がタイヤＴの側面を向くように配設される。

変位測定器５１は、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６の伸縮により、タイヤＴの幅方向（Ｙ方向）とタイヤＴへの負荷方向（Ｚ方向）に対する配置が同時に変更される。傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６の伸縮は、ケーブルキャリア４５に格納されたチューブを介して圧縮空気供給部３４からシリンダ部５７に供給される圧縮空気により実現される。なお、ケーブルキャリア４５には、変位測定器５１と制御部３０とを接続する通信ケーブルも格納されている。

この発明の一軸移動機構として、この実施形態のようにエアシリンダを採用した場合には、エアシリンダのストロークに応じて、タイヤＴの幅方向（Ｙ方向）とタイヤＴへの負荷方向（Ｚ方向）に対する位置が互いに異なる２つの位置、すなわち、ロッド５６が伸張しているときの位置（テーブル３の表面に垂直な負荷軸ＡＸにより遠く、かつ、テーブル３の表面からの高さがより高い位置）と収縮しているときの位置（負荷軸ＡＸにより近く、かつ、テーブル３の表面からの高さがより低い位置）との間で変位測定器５１の位置が変更される。

このような構成の変位測定ユニット４０により、タイヤＴのたわみを測定するときの動作を説明する。図７は、タイヤ圧縮試験機におけるたわみの測定の様子を説明する模式図である。なお、図中に変位測定器５１の測定範囲Ｅを図示している。

このタイヤ圧縮試験機では、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６を収縮状態としたとき、および、伸張状態としたときの変位測定器５１の測定可能範囲と、複数種類のタイヤＴの幅および径などの情報とを関連付けて予め記憶部３１に記憶させている。そして、オペレータが入力部３３を介して試験対象となるタイヤＴを選択することにより、制御部３０においてタイヤＴに応じた変位測定器５１の位置を決定している。すなわち、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６を収縮状態と伸張状態のいずれの状態にするかが決定される。しかる後、圧縮空気供給部３４の作用により、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６が収縮状態と伸張状態のいずれかの状態にされるとともに、水平移動エアシリンダ４１が伸張し、変位測定器５１がタイヤＴの幅に応じた測定位置に配置される。

このタイヤ圧縮試験機の変位測定ユニット４０では、傾斜移動エアシリンダ５５と変位測定器５１が一対配設されており、一対の傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６を同期して伸縮させることにより、一対の変位測定器５１が、タイヤＴの幅方向（Ｙ方向）に対して互いに対向し、かつ、負荷軸ＡＸに対して対称な位置関係を維持しながら近接または離隔する。一対の傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６が収縮している状態では、一対の変位測定器５１は互いに近接し、かつ、テーブル３の表面により近い低い位置に配置される。一対の傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６が伸張している状態では、一対の変位測定器５１は互いに離隔し、かつ、一対の傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６が収縮しているときよりもテーブル３の表面からより遠い高い位置に配置される。

図７に示すように、実線で示す大型タイヤＴ２に合わせて、変位測定器５１が実線で示す位置に配置された状態では、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６は伸張状態となっており、大型タイヤＴ２が負荷を受けたときの最大たわみの出現位置が、変位測定器５１の測定範囲Ｅ内となる。一方、仮想線で示す小型タイヤＴ１のたわみを測定するときには、傾斜移動エアシリンダ５５のロッド５６は収縮状態となっており、変位測定器５１は仮想線で示す位置に配置される。この場合には、小型タイヤＴ１が負荷を受けたときの最大たわみの出現位置が、破線で示す変位測定器５１の測定範囲内となる。

なお、変位測定器５１を移動させる一軸移動機構として、傾斜移動エアシリンダ５５に換えて、可動ステージをモータの駆動を利用してレールやボールネジなどの軸部材に沿って移動させるものを採用することもできる。この場合は、水平移動エアシリンダ４１のロッド４３の先端に軸部材を傾斜させて配設するとともに、可動ステージに支持部材等を介して変位測定器５１を配設する。そして、可動ステージの位置は、可動ステージを移動させる電動モータの駆動／停止を実行することにより制御できることから、軸部材上の任意の位置に可動ステージを配置することが可能となる。すなわち、変位測定器５１をタイヤＴの幅方向（Ｙ方向）とタイヤＴへの負荷方向（Ｚ方向）に対する位置が互いに異なる任意の位置に移動させることが可能となる。このように、変位測定器５１を任意の位置に移動させることができると、どのサイズのタイヤＴであっても最大たわみの出現位置を中心とした一定の範囲でのたわみ測定が可能となる。

また、上述した実施形態では、一対の測定器移動機構を動作させて一対の変位測定器５１の位置を変更する場合を説明したが、一方の変位測定器５１のみでたわみ測定をする場合には、変位測定ユニット４０の下段側の水平移動エアシリンダ４１およびこれに接続されている傾斜移動エアシリンダ５５（図５および図６参照）を動作させればよい。特に大型のタイヤＴであって、支柱２とタイヤＴとの間に変位測定器５１を配置することが困難な場合には、このように一方の測定器移動機構のみ動作させ、たわみ測定を実行する。

１ 台座
２ 支柱
３ テーブル
４ 試験治具本体
５ 試験治具
６ レール
７ 可動テーブル
３０ 制御部
３１ 記憶部
３２ 表示部
３３ 入力部
３４ 圧縮空気供給部
４０ 変位測定ユニット
４１ 水平移動エアシリンダ
４２ シリンダ部
４３ ロッド
４４ カバー部材
４５ ケーブルキャリア
５１ 変位測定器
５２ 支持部材
５３ シリンダ支持部材
５５ 傾斜移動エアシリンダ
５６ ロッド
５７ シリンダ部
５８ ガイド部材
Ｔ タイヤ
Ｅ 測定範囲
ＡＸ 負荷軸

Claims (5)

1. 疑似路面としてのテーブルを有する試験治具を備え、試験体としてのタイヤを当該テーブルに押し当てることにより、タイヤに径方向の荷重を負荷したときのタイヤのたわみを計測するタイヤ圧縮試験機において、
   タイヤの幅方向の変位を検出する光学式変位測定器と、
   前記光学式変位測定器を負荷方向に対して傾斜させて移動させる一軸移動機構を有し、前記光学式変位測定器のタイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置を、タイヤのサイズに応じて同時に変更する測定器移動機構と、
   を備えることを特徴とするタイヤ圧縮試験機。
2. 請求項１に記載のタイヤ圧縮試験機において、
   前記一軸移動機構は、負荷方向に対して傾斜させて配置したエアシリンダを含み、
   前記測定器移動機構は、前記エアシリンダを伸縮させることにより、タイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置が互いに異なる少なくとも２つの位置のうちのいずれかの位置に前記光学式変位測定器を配置するタイヤ圧縮試験機。
3. 請求項１に記載のタイヤ圧縮試験機において、
   前記一軸移動機構は、負荷方向に対して傾斜させて配置した軸部材を含み、
   前記測定器移動機構は、前記光学式変位測定器を配設した可動ステージを前記軸部材に沿ってモータの駆動を利用して移動させることにより、タイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置が互いに異なる任意の位置に前記光学式変位測定器を配置するタイヤ圧縮試験機。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ圧縮試験機において、
   前記光学式変位測定器は、投光部と受光部を備え、反射方式によりタイヤの幅方向の変位を検出するタイヤ圧縮試験機。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ圧縮試験機において、
   前記光学式変位測定器および前記測定器移動機構は、一対配設され、
   各測定器移動機構は、各光学式変位測定器をタイヤの幅方向に対して互いに対向させた状態で、各光学式変位測定器のタイヤの幅方向およびタイヤへの負荷方向に対する位置を同時に変更するタイヤ圧縮試験機。

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