JPH0476620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、タイヤの試験に関し、特に所望の試
験状態を設定するためにタイヤに所望の平均の半
径方向の荷重、すなわち、力を正確にかつ迅速に
加える装置および方法に関する。

発明の背景 タイヤの構造の均一性の特性を表わす測定を行
うために、タイヤ均一度検査機が使用されてい
る。これは、タイヤが表面に沿つて荷重をうけて
転動するときに、タイヤにより発生する所定の反
力の性質を測定することにより行われる。

代表的なタイヤ均一性検査機においては、試験
は完全自動で行われる。タイヤは、コンベヤによ
り試験ステーシヨンに送られる。試験ステーシヨ
ンにおいて、各々のタイヤはチヤツクに装着さ
れ、ふくらまされた後、その踏み面をロードホイ
ール（LOADWHEEL）の円周面と強制的に接触
させた状態で回転駆動される。このロードホイー
ルは、タイヤの回転軸線に平行な垂直軸線のまわ
りに自由に回転するようにスピンドルに装着され
ている。このロードホイールスピンドルは、該ロ
ードホイールに対して関係する方向に作用する力
を測定するロードホイールを備えている。ロード
ホイールおよびそのスピンドルの両方は、滑動可
能なキヤリジに装着されている。このキヤリジ
は、サーボ機構により、半径方向に駆動される。
このサーボ機構は、指定された平均の半径方向荷
重の設定点に到達するためにロードホイールスピ
ンドルに取り付けられたロードセルにより発生し
た瞬間的な力を表わす信号から導出されたフイー
ドバツク信号によりキヤリジを位置決めする。

タイヤの母集団から得られたデータを比較のた
めに有意にするために、各々のタイヤをほぼ同じ
状態で試験することを保証することが必要であ
る。例えば、測定を実施可能にする前に、試験し
ようとするタイヤの指定された平均の半径方向の
力を加えなければならない。半径方向の力は、タ
イヤの中心と転動面上の最も近い点との間の方向
に沿つて測定される。ロードセルにより表示され
る瞬間的な半径方向の力は、タイヤの回転位置の
周期関数として変化する。「平均の半径方向の力」
という用語は、タイヤの完全な一回転中またはそ
れよりも多数回の回転中に測定されれた瞬間的な
半径方向の力の平均を意味する。試験サイクルの
全体の長さを最小限にとどめてそれにより試験の
費用を最小限にとどめるために、試験しようとす
るタイヤに指定された平均の半径方向の荷重をで
きる限り迅速に正確に加えることが望ましい。

平均の半径方向荷重設定点に迅速に到達するこ
とが困難であるので、タイヤによりロードホイー
ルに作用する瞬間的な半径方向の力がタイヤの回
転位置により変化することに帰因している。もし
もロードホイールを位置決めするサーボ機構がロ
ードセルから直接に発生するフイードバツク信号
を使用するとすれば、装置が所望された平均の半
径方向の力よりもむしろ現在の瞬間的な半径方向
の力を求める傾向が生ずる。要求されるのは、瞬
間的な荷重よりもむしろ平均の半径方向の荷重に
相関関係を有するフイードバツク信号である。し
かしながら、もしもサーボ機構を平均の半径方向
の力に応答させるためにフイードバツク信号が濾
波されるとすれば、比較的に長い時定数を有する
フイルタが必要になる。フイルタにより時間の遅
延が発生した場合、振動の発生を回避するため
に、装置を低利得で作動させることが必要であ
る。この利得の制限は、また、所望の平均の半径
方向の荷重が得られる速度を制限することにな
る。

したがつて、本発明の一つの目的は、フイード
バツクループに長い時定数を有するフイルタを必
要としない方法でタイヤに所定の半径方向の荷
重、すなわち、力を正確にかつ迅速に加える装置
および方法を提供することである。本発明のさら
に一つの目的は、タイヤとロードホイールとの間
の現在の半径方向の距離においてタイヤに対する
計算された平均の半径方向の荷重を表わすフイー
ドバツク信号により作動する装置および方法を提
供することである。

発明の要約 本発明は、タイヤに所望の平均の半径方向の力
を正確にかつ迅速に加えてそれによりタイヤに荷
重を加えるためにロードホイールキヤリジを駆動
するサーボ機構を現在の平均の半径方向の力を表
わす計算された値と相関関係を有するフイードバ
ツク信号により作動させる装置および方法を提供
するものである。

フイードバツク信号は、タイヤの最後の完全な
一回転中に測定された瞬間的な半径方向の力およ
び瞬間的な半径方向の距離の両方の運転中の平均
を維持する中央処理装置により発生させる。タイ
ヤとロードホイールとの間の現在の半径方向の距
離における平均の半径方向の力は、タイヤの最後
の一回転中の平均の力と、タイヤのばね定数とタ
イヤの最後の一回転中の平均の半径方向の距離と
現在の半径方向の距離との間の差との積に等しい
値との合計として計算される。各々のタイヤのば
ね定数は、半径方向の距離の対応した変化に対す
る測定された半径方向の力の変化に基づいてタイ
ヤに荷重が加えられているときに計算することが
できる。また、別の態様として、試験しようとす
るタイヤの型式に対する既知のばね定数を使用す
ることができる。

好ましい実施例の説明 本発明のタイヤ均一性検査機１０は、図示した
ように、フレーム１１を含む。タイヤ１１は、検
査しようとするタイヤ１４を試験ステーシヨン１
５に送り出す複数のローラ１３を有するコンベヤ
１２を支持している。コンベヤ１２は、開口部２
０を含む。開口部２０は、タイヤ１４が該開口部
を通つて落下することを阻止するために十分に小
さくかつ下側の半チヤツク２１を通すために十分
に大きく形成されている。半チヤツク２１は、垂
直方向に引つ込み可能な下側タイヤスピンドル２
２に回転可能に装着されている。上側半チヤツク
２５は、上側タイヤスピンドル２６により、フレ
ーム１１の上側部分に回転可能に装着されてい
る。上側半チヤツク２５は、下側半チヤツク２１
に対向して配置されておりそれにより下側半チヤ
ツク２１および上側半チヤツク２５は下側半チヤ
ツク２１が図示のように延長した位置にあるとき
に試験しようとするタイヤ１４を支持するリムと
して作用するように協働する。上側タイヤスピン
ドル２６は、軸線方向の空気通路２８を含む。空
気通路２８は、タイヤ１４をふくらませることが
できるように、上側半チヤツク２５のオリフイス
２９を連絡している。

試験しようとするタイヤ１４を回転するため
に、上側タイヤスピンドル２６には、駆動プーリ
３５が取り付けられている。駆動プーリ３５は、
時限ベルト３７により、駆動電動機３６に連結さ
れている。回転軸エンコーダ４０が上側タイヤス
ピンドル２６と共に回転するようにチエン３８お
よびスプロケツト３９またはベルトおよびプーリ
により該上側スピンドルに連結されている。回転
軸エンコーダ４０は、タイヤ１４の一回転毎に、
回線４３に一連の128個の各目上等角度に隔置さ
れた回転パルス４２を発生し、かつ回線４６に単
一の位置基準電圧パルス４５を発生する。位置基
準電圧パルス４５は、回転パルス４２の特定の１
個のまわりに中心を有し、それにより各々の回転
パルス４２が位置基準電圧パルス４５に対する回
転パルスの位置により識別することができるタイ
ヤ１４の特定の回転位置を指定するようになつて
いる。

円周面５１を有するロードホイール５０が試験
しようとするタイヤ１４の軸線に平行な軸線のま
わりに自由に回転するようにロードホイールスピ
ンドル５２により支持されている。次に、ロード
ホイールスピンドル５２は、キヤリジ５５により
支持されている。キヤリジ５５は、１個またはそ
れ以上の通路６０により、タイヤ１４に近づきか
つ該タイヤから離れて半径方向に移動可能である
ように、フレーム１１に摺動可能に固定されてい
る。キヤリジ５５がロードホイール５０を半径方
向に内方に（図面において左方に）タイヤ１４に
押しつけるときに、タイヤ１４に作用する半径方
向の荷重が増大する。同様に、キヤリジ５５を半
径方向に外方に（図面において右方に）移動させ
ると、タイヤ１４に作用する半径方向の力が減少
する。キヤリジ５５は、フレーム１１に固定され
た可逆直流電動機６５により、前後に移動させる
ようになつている。電動機６５は、歯車箱６６を
駆動する。歯車箱６６の出力により、チエンおよ
びスプロケツトリンク仕掛６９を駆動してボール
ねじの回転のみを行うめすねじ７１を回転する。
めすねじ７１が回転するときにキヤリジ５５を半
径方向に並進させるために、キヤリジ５５に固定
されたねじ軸７２がめすねじ７１の内部に受け入
れられている。

試験しようとするタイヤ１４の中心とロードホ
イール５０の円周面５１との間の瞬間的な半径方
向の距離と相関関係を有する半径方向の距離を表
わす信号ｄ(t)７７を発生させるために、電位差計
７５が歯車箱６６の出力側に接続されている。

半径方向の距離を表わす信号７７は、回線７８
に発生する。ロードホイール５０は、１対のロー
ドセル８１を備えている。ロードセル８１の各１
個は、各々のロードホイールスピンドル５２に装
着されている。試験しようとするタイヤ１４によ
りロードホイール５０に伝達された瞬間的な半径
方向の力と相関関係を有する力を表わす信号ｆ(t)
８２を回線８３に発生させるために、ロードセル
８１は、相互に並列に接続されている。

中央処理装置（CPU）８５（その操作につい
ては、以下にさらに詳細に記載する）は、エンコ
ーダ入力ポート８６および８７を含む。エンコー
ダ入力ポート８６および８７は、位置基準電圧パ
ルス４５および回転パルス４２を回転軸エンコー
ダ４０から回線４６および４３をそれぞれ介して
受信する。CPU８５は、さらに、回線７８を介
して電位差計７５から半径方向の距離を表わす信
号ｄ(t)を受信する第１アナログ入力ポート９０
と、回線８３を介してロードセル８１から力を表
わす信号ｆ(t)を受信する第２アナログ入力ポート
９２とを含む。CPU８５は、デイジタル出力信
号９４を発生する。デイジタル出力信号９４は、
出力ポート９５に発生しかつデイジタル・アナロ
グ変換器（Ｄ／Ａ）９７により処理されて回線９
９にフイードバツク信号β１０１を発生する。フ
イードホイール信号１０１は、合計接続１０３の
マイナス入力１０２により受信される。また、合
計接続部１０３は、プラス入力１０５を含む。プ
ラス入力１０５は、回線１０９を介して設定点基
準１０８からの設定点基準信号Ｒ(t)１０７を受信
する。設定基準信号１０７は、タイヤ１４とロー
ドホイールとの間に設定するように所望された平
均の半径方向の力を表わすように選択される。合
計接続部１０３は、フイードバツク信号１０１お
よび設定点基準信号１０７を合計して回線１１３
に誤差信号Ｅ(t)１１２を発生する。誤差信号１１
２は、増幅器１１６により受信される。増幅器１
１６は、誤差信号１１２に利得率を乗算して回線
１１９に制御信号Ｃ(t)１１８を発生する。制御信
号１１８は、回線１１９を介して、電動機６５と
組み合わされた駆動回路により受信される。

操作に際して、キヤリジ５５のロードホイール
５０は、当初引つ込められる。検査しようとする
タイヤ１４は、コンベヤ１２により、試験ステー
シヨン１５に搬送される。その後、下側半チヤツ
ク２１を延長させてタイヤ１４を試験位置に上昇
してタイヤ１４を下側半チヤツク２１と回転する
上側半チヤツク２５との間に挟握する。タイヤ１
４は、加圧された空気を軸線方向の空気通路２８
およびオリフイス２９を通して流すことにより、
所望の試験圧力に達するまでふくらまされる。タ
イヤ１４は、駆動電動機３６の回転により、名目
上一定の角速度で回転する。

その後、CPU８５は、キヤリジ５５を半径方
向に内方に駆動してロードホイール５０をタイヤ
１４に向かつて移動する。ロードホイール５０の
円周面５１がタイヤ１４の踏み面と係合するとき
に、ロードホイール５０は、タイヤ１４との係合
により回転し始める。ロードホイール５０の回転
が定常状態に一たん到達すると、CPU８５が動
作してタイヤ１４のばね定数(K)を決定する。これ
は、キヤリジ５５が半径方向に内方に移動すると
きに半径方向の距離の変化に対する半径方向の力
の変化を測定し、かつ半径方向の力の変化を対応
した半径方向の距離の変化により除算することに
より得られた商としてのばね定数(K)を計算するこ
とにより行われる。

CPU８５は、タイヤ１４のばね定数(K)を計算
するために、エンコーダ基準入力ポート８６をポ
ーリング（POLL）して位置基準電圧パルス４５
が発生しているか否かを試験する。次に、回転パ
ルス４２が回線４３を介してエンコーダ回転入力
ポート８７に発生したときに、CPU８５が第１
アナログ入力ポート９０に発生する瞬間的な半径
方向の距離を表わす信号ｄ(t)７７および第２アナ
ログ入力ポート９２に発生する瞬間的な半径方向
の力を表わす信号ｆ(t)８２の両方を表わすデータ
を読み取りかつ記憶する。この手続きは次の127
個の回転パルス４２に対して繰り返されて、それ
によりCPU８５は、タイヤ１４が一回転すると
きに128個所において標本抽出された半径方向の
力および半径方向の距離に関する情報の対応した
集合ｆ(n)、ｒ(n)（ただし、ｎ＝１〜128）を記憶
装置に記憶する。

その後、CPU８５は、タイヤ１４のばね定数
(K)の値を次式により計算しかつ記憶装置に記憶す
る。

式１： Ｋ＝｜ｆ（128）−ｆ(1)｜／｜ｄ（128）−ｄ(1)｜ 今述べたとおりに各々のタイヤのばね定数を決
定することが望ましいけれども、これらのステツ
プは、ばね定数(K)がその後の計算に使用されるそ
の他の装置によりCPU８５により得られる場合
には、省略することができる。例えば、試験しよ
うとするタイヤの型式に対する適正なばね定数(K)
は、実験により決定することができかつ所定の型
式のすべてのタイヤに対する定数としてCPU８
５の記憶装置に記憶することができる。

CPU８５は、データが取られるタイヤ１４の
最初の完全な一回転後に、回転パルス４２の発生
により決定された時間間隔で力および半径に関す
るデータの標本抽出を続行する。CPU８５は、
128個のデータの集合が採取された後、その記憶
データを後入れ先出し（LIFO）方式に基づいて
更新し、その結果、その後、CPU８５の記憶装
置がタイヤ１４の最後の完全な回転を表わす力お
よび半径に関するデータを記憶する。タイヤ１４
の最後の完全な回転中の平均の半径方向の力Ｆ 平
均は、CPU８５により、記憶装置に記憶された
128個の力の測定値を各々を加算しかつその合計
を128で除算することにより計算される。同様に、
タイヤ１４の最後の回転中の平均の半径方向の距
離Ｄ 平均は、CPU８５により、記憶装置に憶さ
れた128個の半径の測定値を各々を加算しかつそ
の合計を128で除算することにより計算される。
Ｆ 平均およびＤ 平均の両方共、データ記憶装置の
内容が更新される都度、CPU８５により更新さ
れかつ記憶される。

キヤリジ５５は、第２アナログ入力ポート９２
に発生する瞬間的な力を表わす信号ｆ(t)８２が基
準信号Ｒ(t)１０７により表わされた所望の平均の
力に近づくまで、タイヤ１４に向かつて半径方向
に内方に移動し続ける。その後、CPU８５は、
次式により、ロードホイール５０の現在の半径方
向の位置における平均の半径方向の力Ｆ 計算を計
算する。

式２：Ｆ 計算＝Ｆ 平均＋Ｋ（ｄ 現在−Ｄ 平均） 式中、ｆ 平均はタイヤ１４の最後の完全な回転
中の平均の半径方向の力、 Ｋはタイヤのばね定数、 ｄ 現在は半径方向の距離を表わす信号ｄ(t)の現
在の標本抽出された値、 Ｄ 平均はタイヤ１４の最後の完全な回転中のタ
イヤ１４とロードホイール５０との間の平均の半
径方向の距離とする。

その後、CPU８５は、計算された値Ｆ 計算を
出力ポート９５へのデイジタル出力信号９４とし
て書き込む。デイジタル・アナログ変換器９７
は、デイジタル出力信号９４を受信して対応した
アナログフイードバツク信号β１０１を発生す
る。アナログフイードバツク信号１０１は、合計
接続部１０３のマイナス入力１０２に印加され
る。合計接続部１０３は、設定点基準信号Ｒ(t)１
０７により表わされた所望の平均の半径方向の荷
重とフイードバツク信号β１０１により表わされ
た計算された平均の半径方向の荷重Ｆ 計算との間
の差に基づいて、誤差信号Ｅ(t)１１２を発生す
る。誤差信号Ｅ(t)１１２は、増幅器１１６により
増幅されて制御信号Ｃ(t)１１８を発生する。制御
信号１１８は、電動機６５を駆動して誤差信号Ｅ
(t)１１２の大きさおよび代数符号によりキヤリジ
５５の位置を調節する。このサーボ機構は、設定
点基準信号Ｒ(t)１０７によりタイヤ１４に作用す
る平均の半径方向の荷重を設定するために、ロー
ドホイール５０の半径方向の位置を調節すること
により誤差信号Ｅ(t)１１２をゼロに減少するよう
に作動する。

以上説明した装置および方法は本発明の好まし
い一実施例を構成しているが、本発明がこの実施
例に限定されるものではなくかつ特許請求の範囲
に記載の本発明の範囲から逸脱することなく種々
の変更を行うことができることを理解すべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例のタイヤ均一性検査機の
一部分の側面を示す略図でありかつ試験位置にお
けるタイヤを示した図である。 １０……タイヤ均一性検査機、１４……タイ
ヤ、１５……試験ステーシヨン、４０……回転軸
エンコーダ、５０……ロードホイール、５１……
円周面、５５……キヤリジ、６５……電動機、６
６……歯車箱、６９……チエンおよびスプロケツ
トリンク仕掛、７１……めすねじ、７２……ねじ
軸、７５……電位差計、８１……ロードセル、８
５……中央処理装置、９７……デイジタル・アナ
ログ変換器、１０１……フイードバツク信号、１
０７……設定点基準信号、１０８……設定点基
準、１１６……増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転するタイヤに所望の平均の半径方向の力
   を加える装置において、(a)ロードホイールと、(b)
   前記ロードホイールと前記タイヤとを押しつけて
   半径方向に相互に接触させる装置と、(c)タイヤの
   複数の回転位置におけるタイヤとロードホイール
   との間の半径方向の力および半径方向の距離を両
   方を測定する装置と、(d)平均の半径方向の力Ｆ 平
   均を前記の力の測定値の算術平均として計算する
   装置と、(e)平均の半径方向の距離Ｄ平均を前記の
   半径方向の距離の測定値の算術平均として計算す
   る装置と、(f)タイヤに加えられる平均の半径方向
   の荷重Ｆ 計算を次式により計算する装置とを備
   え、 Ｆ 計算＝Ｆ 平均＋Ｋ（ｄ 現在−Ｄ 平均） 式中、Ｋはタイヤのばね定数、かつ ｄ 現在はタイヤとロードホイールとの間の現在
   の半径方向の距離とする。 さらに、(g)前記の計算された平均の半径方向の
   荷重、力 計算と相関関係を有する信号に応答して
   タイヤと前記ロードホイールとの間の半径方向の
   距離を調節して平均の半径方向の荷重を所望の値
   に制御する装置を備えたことを特徴とする回転す
   るタイヤに所望の平均の半径方向の力を加える装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の回転するタイ
   ヤに所望の平均の半径方向の力を加える装置にお
   いて、さらに、タイヤのばね定数を決定する装置
   を備えたことを特徴とする回転するタイヤに所望
   の平均の半径方向の力を加える装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の回転するタイ
   ヤに所望の平均の半径方向の力を加える装置にお
   いて、前記のタイヤのばね定数(K)を決定する装置
   が(a)タイヤの一つの回転位置におけるタイヤと前
   記ロードホイールとの間の当初の半径方向の力お
   よびタイヤと前記ロードホイールとの間の対応し
   た当初の半径方向の距離を測定する装置と、(b)タ
   イヤと前記ロードホイールとの間の半径方向の距
   離を変更する装置と、(c)タイヤの第２回転位置に
   おけるタイヤと前記ロードホイールとの間のその
   後の半径方向の力およびタイヤと前記ロードホイ
   ールとの間に対応したその後の半径方向の距離を
   測定する装置と、(d)タイヤのばね定数(K)を被除数
   が前記の当初の半径方向の力と前記のその後の半
   径方向の力との間の差の絶対値でありかつ除数が
   前記の当初の半径方向の距離と前記のその後の半
   径方向の距離との間の差の絶対値である商として
   計算する装置とを備えたことを特徴とする回転す
   るタイヤに所望の平均の半径方向の力を加える装
   置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の回転するタイ
   ヤに所望の平均の半径方向の力を加える装置にお
   いて、前記のタイヤの第２回転位置が前記のタイ
   ヤの第１回転位置とほぼ同じであることを特徴と
   する回転するタイヤに所望の平均の半径方向の力
   を加える装置。 ５ ロードホイールを使用して回転するタイヤに
   所望の平均の半径方向の力を加える方法におい
   て、(a)ロードホイールの円周面をタイヤの踏み面
   と半径方向に押しつけ、(b)タイヤの完全な一回転
   中にタイヤの複数の各目上等角隔に隔置された回
   転位置においてタイヤと前記ロードホイールとの
   間の半径方向の力および半径方向の距離の両方を
   測定し、(c)平均の半径方向の力Ｆ 平均を前記の力
   の測定値の算術平均として計算し、(d)平均の半径
   方向の距離Ｄ 平均を前記の半径方向の距離の測定
   値の算術平均として計算し、(e)タイヤに加えられ
   る平均の半径方向の荷重Ｆ 計算を次式により計算
   するステツプを含み、 Ｆ 計算＝Ｆ 平均＋Ｋ（ｄ 現在−Ｄ 平均） 式中、Ｋはタイヤのばね定数、かつ ｄ 現在はタイヤとロードホイールとの間の現在
   の半径方向の距離とする。 さらに、(f)タイヤと前記ロードホイールとの間
   の半径方向の距離を調節して平均の半径方向の荷
   重を所望の値に制御するように応答するサーボ機
   構に前記の計算された平均の半径方向の荷重Ｆ 計
   算と相関関数を有する信号をフイードバツク信号
   として印加するステツプを含むことを特徴とする
   ロードホイールを使用して回転するタイヤに所望
   の平均の半径方向の力を加える方法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の回転するタイ
   ヤに所望の平均の半径方向の力を加える方法にお
   いて、さらに、タイヤのばね定数を決定するステ
   ツプを含むことを特徴とする回転するタイヤに所
   望の半径方向の力を加える方法。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載の回転するタイ
   ヤに所望の平均の半径方向の力を加える方法にお
   いて、前記のタイヤのばね定数(K)を決定するステ
   ツプが(a)タイヤの一つの回転位置におけるタイヤ
   と前記ロードホイールとの間の当初の半径方向の
   力およびタイヤと前記ロードホイールとの間の対
   応した当初の半径方向の距離を測定し、(b)タイヤ
   と前記ロードホイールとの間の半径方向の距離を
   変更し、(c)タイヤの第２回転位置におけるタイヤ
   と前記ロードホイールとの間のその後の半径方向
   の力およびタイヤと前記ロードホイールとの間の
   対応したその後の半径方向の距離を測定し、かつ
   (d)タイヤのばね定数(K)を被除数が前記の当初の半
   径方向の力と前記のその後の半径方向の力との間
   の差の絶対値でありかつ除数が前記の当初の半径
   方向の距離と前記のその後の半径方向の距離との
   間の差の絶対値である商として計算するステツプ
   を含むことを特徴とする回転するタイヤに所望の
   平均の半径方向の力を加える方法。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の回転するタイ
   ヤに所望の平均の半径方向の力を加える方法にお
   いて、前記のタイヤの第２回転位置が前記のタイ
   ヤの第１回転位置とほぼ同じであることを特徴と
   する回転するタイヤに所望の平均の半径方向の力
   を加える方法。