JPH0574016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は空気タイヤ、特に自動車タイヤの均一
性の測定方法および装置に関するものである。

本発明の方法および装置は完成した自動車タイ
ヤの品質管理に利用される。

［従来技術］ タイヤが均一でないために、一定の負荷のもと
で回転するタイヤに生ずる半径方向および横方向
の力の変動を測定することにより、被試験タイヤ
の品質データを迅速に得ることができる。このよ
うなタイヤの均一性測定装置は、例えばホフマ
ン・レポート89（1984年９月）に開示されている。
この測定を実際に行なうには、被試験タイヤを二
つの測定リム部からなるタイヤ挟持機構に挟み込
み、このタイヤに試験ドラムを接触回転させる。
試験ドラムの軸にはこれに対応する測定装置が接
続され、この装置で空気タイヤの不均一性から生
じる力の変動が測定される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来、公知の測定装置にあつては、測定リムの
半径方向のふれないし偏心（Rundlauffehler）
（これをリムの誤差ともいう）が考慮されないま
まであつた。このようなリムの偏心ないし誤差
は、タイヤの剛性に応じて半径方向の力を発生さ
せる。この力も円周の大きさに応じて変化し、半
径方向の力の変動として現われる。測定器によつ
て得られた力の変動、特に半径方向の力の変動の
測定値は、単に空気タイヤによつて生じた半径方
向の力の変動のみならず、これに加えて、円周の
大きさによつて変化する測定リムシステムの偏心
に起因する成分をも含んでいる。このことから分
るように、空気タイヤを力の変動の許容限界値と
いう観点から等級づけるに際しては、次にような
場合が生じる。すなわち、試験されたタイヤはそ
の均一性の程度により半径方向の力の変動を生じ
るが、その変動がそれ自信としては許容値内にあ
つても測定リムの偏心から生ずる成分が加わるた
めに、許容値を越える測定値を示すことがある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明の目的は上述のような装置、つまり、測
定された力の変動信号において測定リムシステム
の偏心、すなわち、幾何学的欠陥から生じる誤差
の比率を補正するような装置を提供することであ
る。

本発明においては測定リムシステムの偏心が、
タイヤの剛性とともに考慮されており、それによ
る力の変動、特に半径方向の力の変動が測定され
る。このようにして得られた力の変動の経過を、
全体の力の変動の測定信号から正しい位相関係に
おいて減じると、空気タイヤの力の変動のデー
タ、特に半径方向の力の変動のデータの残留誤差
が最少となる。

本発明によれば、測定リムシステムの偏心が、
タイヤビードからタイヤの側壁を経てタイヤの接
地面から試験ドラムに至るまで伝達されていくと
いう基本的な問題が、測定技術的に適切な方法で
解決される。

タイヤビードが弾力的な輪の構造を備えている
こと、そしてこの曲げ強度に関する輪の弾力構造
が内径の大きさに関する情報に非常に重要な作用
を与えていることを考慮することから始めること
ができる。測定リムシステムから導出された誤差
の経過を分析する場合に、この情報が測定リムシ
ステムの幾何学的な誤差を表わしている。従つ
て、第一次的近似においては、リムの偏心の第一
調波の評価だけで十分であると考えられる。とい
うのはこの評価のためには力の変動のより高い調
波はほとんど意味をもたないからである。このよ
うな見方は、二つの測定リム部にも同じようにい
えることである。

測定リムシステムの偏心から生じる力の変動、
特に半径方向の力の変動の第一調波の大きさは、
タイヤビードからタイヤの側面を経てタイヤの接
地面において開放される各測定リム部の移行跡
（Wegeeinpragung）の平均量であり、それは力
の変動の測定、特に半径方向の力の変動の測定に
おいては誤差成分となる。それ故、測定リムの走
査により得られるピツクアツプ信号の処理におい
ては、この信号の第一調波を優先して利用するの
である。

測定された力の変動は空気タイヤから生じる力
の変動と、測定リムシステムの幾何学的誤差から
生じる力の変動のベクトル和から成るが、空気タ
イヤに由来する力の変動、特に半径方向の力の変
動のみを含む測定信号が、単なるベクトルの減算
により得られるのは、二つの測定リム部の偏心が
一定の位相差を越えない場合だけである。ひとつ
の測定リムの場合は、この位相差は60°を越えて
はならない。測定リムが互いに二つに分れたた測
定リム部からなる場合、二つの測定リム部の互い
に独立した偏心の位相差は除去される。さらに、
二つの測定リム部はそれらが同じ周期の場合、リ
ムの偏心のピツクアツプ信号の各第一調波が同じ
位相をもつように設定することができる。

測定リムの走査のための走査手段は、機械的に
動作することができ、例えば走査ローラの形態に
作ることができる。しかし、それは光学的走査手
段、特に測定リムをリムフランジにおいて走査す
るレーザ光線走査装置として作られるのが望まし
い。

二つの測定リム部を互いに正しい位相に位置付
けるためには、二つの測定リム部のそれぞれにセ
ンサによつて検知される印を予め取り付けてお
く。こうすると、リムの偏心のコースないし過程
が、それぞれの測定リム部についてリムに固定さ
れた規準標識のコースの相対的な位相位置が得ら
れるが、これに位相により対応することになる。
ここから、二つの測定リム部のそれぞれの各偏心
のコースの相対的な位相位置が得られるが、これ
に基づいて両方のリムの偏心の位相差に関する情
報がえられる。そして、二つの測定リム部を相互
に回動可能に設置すれば、測定リム部の幾何学的
な誤差によつて生ずるピツクアツプ信号の第一調
波の位相が互いに一致する。このような設定は、
例えば、上下に重なる形で置かれ垂直な軸の回り
を回転する測定リム部の場合、上側のリム部を下
側のリム部に対し適当に回動させるようにして、
行なうことができる。

次に、複数の被試験空気タイヤを順次測定する
場合、両方の測定リム部の幾何学的な誤差から生
じる信号（ピツクアツプ信号）と、試験ドラムに
接触する被験タイヤの回転から生じる力の変動の
信号を把握するため、まず同じ位相規準を定め
る。その位相規準を得るためには、両方の測定リ
ム部と一緒に回転する走査用の標識を使うことが
できる。その際、例えば二つの測定リム部の一方
に付けられた標識、特に下側の測定リム部の標識
が使用される。

［実施例］ 第１図は本発明のタイヤ均一性測定装置の概略
図である。１５は試験ドラムであり、このドラム
に対向して被試験タイヤ（図示省略）が上側測定
リム（半）部１３と下側測定リム（半）部１４の
間に挟持され、一定の試験圧力で回転させられ
る。測定中、力測定器１１，１２により、力の変
動、特に半径方向の力の変動と横方向の力の変動
とが測定され、これに対応する測定信号が増幅器
１０に伝達される。図示の二つに分割された測定
リムの代りに単体の測定リムを用いることもでき
る。

第１図の装置は、さらに、センサ１，２を備え
ている。これは測定リム部１３，１４の偏心が惹
起する測定リム部の幾何学的変動を、半径方向お
よび／または横方向で測定する。センサ１，２の
出力信号は調波回路３，４に伝達される。ここで
は、二つの測定リム部１３，１４の偏心に起因す
るセンサからの出力信号（ピツクアツプ信号）の
調波を形成する。この実施例では、第一調波が形
成される。

調波回路３，４の出力信号は、加算器５に伝達
され、ここで二つの第一調波の値ないし振幅
（HS1，HS2）を加算し、この合計値に記憶器６
から供給される重量係数ａを乗じる。この結果、
二つの測定リム部のそれぞれの半径のふれ
（radiusdeflection）ないし変動の代表値が得られ
る。

正弦波発生器８が記憶器７から提供された等価
のタイヤ剛性を表わす係数ｃ（Ｒ）を考慮して、
加算器５の出力信号から正弦波形のアナログ信号
を形成する。この信号では、二つの測定リム部の
誤差が両方の第一調波の振幅によつて表わされて
おり、またこの信号は測定リム部１３，１４の回
転と同じ周期を有する。

タイヤ剛性を表わす係数ｃ（Ｒ）は乗算器７′に
おいて加算器５の出力信号に乗じることも可能で
ある。また、正弦波発生器８の正弦波信号に係数
ｃ（Ｒ）を乗じることも可能である。

測定中にドラム軸で測定された測定信号増幅器
から供給される半径方向または横方向の力の変動
に対する出力信号KSmと、正弦波発生器８から
提供される修正信号KSkとが減算器９に伝達さ
れる。そこでは修正信号KSkを測定信号KSmか
ら差し引き、その差が公知の評価回路１３に入力
される。この回路はこの差信号を従来の方法でさ
らに処理し、被試験タイヤの品質についての適切
なデータを作成する。

測定リム部の幾何学的狂いないし誤差の走査を
目的とするセンサ１，２は、光学的センサ、特に
レーザセンサとして形成されている。それらは二
つの測定リム部１３，１４をリムフランジにおい
て走査する。

第２図第３図により第１図に示す装置の動作を
さらに詳しく説明する。大抵の場合、二つの測定
リム部１３，１４の偏心から生じるピツクアツプ
信号の第一調波は異なつた振幅をもつている。こ
れら二つの振幅の合成値は、各リム部のふれの全
効果をもつともよく表わすことになる。この二つ
の第一調波の振幅の和に重量係数ａを乗じる。第
２図に示すように、係数ａはｑの関数である。こ
の場合ｑは、二つの測定リム部１３，１４の誤差
の二つのピツクアツプ信号の第一調波のうちの小
さい方の振幅と大きい方の振幅の比である。これ
らの振幅は二つの測定リム部１３，１４の二つの
各ふれを表わしている。測定リム部１４のふれは
測定リム部１３のそれよりも大きいと仮定してい
る。

また、測定リム部１４の偏心によるピツクアツ
プ信号の第一調波の振幅HS2は（第３Ｂ図に示
す）、測定リム部１３の偏心によるピツクアツプ
信号の第一調波の振幅HS1（第３Ａ図に示す）よ
りも大きい。

二つの測定リム部１３，１４の幾何学的誤差の
ピツクアツプ信号を与えるセンサ１，２の二つの
測定信号から、それぞれの第一調波（第３図）が
調波回路３，４において形成される。ここから各
測定リム部１３，１４の各ふれを表わす二つの振
幅HS1とHS2が形成される。これらはそれぞれ調
波回路３，４の中で行なわれ、そしてこの調波回
路３，４からそれぞれ対応する出力信号が出力さ
れる。この場合、第３図の曲線図Ａ，Ｂから分る
ように振幅HS2はHS1よりも大きい。

これら二つの振幅信号から、加算回路５で合計
値（HS1＋HS2）が作成される。さらに、加算回
路５は重量係数ａを乗ずるために、適当な値が記
憶されている記憶回路６に接続されている。上述
したようにａ＝ｆ（ｑ）であり、ｑ＝HS1／HS2
である。HS1がHS2よりも大きい場合は、この比
は逆、すなわち、HS2／HS1の場合はｑ＝１であ
る。この場合ａ＝1/2である。ａとｑの関数関係
は、実験に基づく特性曲線（第２図）によつて、
またはある関数に基づいて描かれる。

加算回路５は測定リム部１３，１４の二つのふ
れの合計値を表わす値の出力信号ａ×（HS1＋
HS2）を出力する。この実施例では、各測定リム
部１３，１４の幾何学的誤差のピツクアツプ信号
の二つの第一調波が互いに同じ位相を有するもの
と仮定されている。

第３図のグラフＡ，Ｂにおいて、このピツクア
ツプ信号の第一調波が発生状態のまま示されてい
る。大抵の場合、これらの第一調波は位相差Δ
＝（2−1）をもつている。というのは、測定リ
ム部１３，１４の偏心またはふれが正確に同じ位
相をもつことはほとんどないからである。各測定
リム部１３，１４のふれを表わす一つの信号を加
算回路５から得るためには、各測定リム部１３，
１４を互いに回動させることで、測定リム部の誤
差によるピツクアツプ信号の第一調波が互いに同
位相になるようにすることが有利である。このた
め、各測定リム部はそれぞれ標識１６，１７をも
ち、これらがさらに他のセンサ１８，１９によつ
て走査される。この方法により、各測定リム部１
３，１４のそれぞれの誤差の経過を探査すると
き、各測定リム部１３，１４の位相規準を得るこ
とができる。確定された位相差Δに従つて各測
定リム部を互いに回動させることにより、調波回
路３，４で形成される第一調波が同位相となる。

このためには、各測定リム部の一方、特に、異
なつた開口に適合させるために垂直方向に移動さ
せることができる上側の測定リム部１３を、下側
の測定リム部１４に対して適当な角度Δだけ回
動させる。そして、この修正が終れば各測定リム
部１３，１４の間に挟持された被試験空気タイヤ
の均一性の決定のための測定を厳密な形で開始す
ることができる。

測定の際には、各被試験タイヤは一定の圧力で
試験ドラム１５に押し付けられ、本実施例では試
験ドラム１５の軸に設けられた力測定器１１，１
２を用いて力の変動が測定される。力測定器１
１，１２の力の変動信号は測定信号増幅器１０へ
伝えられる。図示例では被試験タイヤの回転の際
に生じる半径方向の力の変動が重要である。測定
信号増幅器１０に伝えられた力の変動信号は各測
定リム部１３，１４の偏心による成分を含んでい
るので、これらの成分を測定信号増幅器１０に伝
えられた測定信号から除くことが必要である。こ
のため、正弦波発生器８においては、測定リム部
１３，１４の各ふれを表わす信号ax（HS1＋
HS2）から修正信号KSkが形成される。この正
弦波の修正信号KSkと、測定信号増幅器１０で
増幅された測定信号KSmとが同相となるために、
共通の位相規準を使用する。このためには、セン
サ１８によつて走査される下側の測定リム部１４
にある標識１６が優先的に使用される。このよう
にして、測定信号KSmと修正信号KSkとが同相
であることが保証される。修正信号の作成のため
にはさらに、既に述べたように等価なタイヤの剛
性ｃ（Ｒ）が考慮される。

それから、減算器９が測定信号KSmから修正
信号KSmを減算する。被試験タイヤの均一性に
ついてのデータを得るためには、得られた差信号
を分析回路１３でさらに処理するだけでよい。

第１図に示された実施例において、測定リム部
１３，１４の回転狂いないし偏心に起因する測定
誤差の補正は、アナログ信号技術によつて行なわ
れる。しかし、この補正はまたデジタル的に行な
うこともできる。このために、正弦波発生器８に
よつて得られた修正信号と、測定信号増幅器１０
によつて得られた測定信号をデジタル化する。そ
して、測定信号と修正信号のサンプル値の間で減
算を行なう。その結果が測定信号の修正結果であ
る。これは最終的には分析回路１３で適当に処理
される。さらに、最大値調査と周波数分析を適切
な手続に導入することができる。

第１図のような測定リムが二つに分割された実
施例の代りに、測定リムはコンパクトな形態の一
つの部分からなることも可能である。いずれにせ
よ、一方の測定リム部の他方の測定リム部に対す
るふれの位相差が60°以上にならないような測定
リムを使用すべきである。この場合、加算回路５
はベクトル加算器として作られる。ここでは調波
回路３，４から供給される信号がベクトル加算さ
れ、その結果のベクトル和の値が、出力信号とし
て伝達される。この場合既述の実施例のように、
各測定リム部の二つのふれの大きさの比を表わす
係数ａを同じく考慮することができる。回路５か
ら出力信号として表われる値は、既述の実施例の
場合のように、修正信号の形成のために、さらに
処理される。

以下本発明の諸態様を要約する。

(1) 測定リムに取付けた被試験空気タイヤを試験
ドラムの接触面に接触回転させ、被試験タイヤ
の回転によつて生じる力の変動を測定して対応
する測定信号を出力し、この測定信号を分析す
ることによつて、力の変動に対応しかつタイヤ
の均一性を表わす値を得る方法において、測定
リムの偏心を測定リムの走査によつて検知し、
得られたピツクアツプ信号から偏心ないし誤差
信号を生ぜしめ、この信号にタイヤの剛性に応
じた値を乗じることにより力の変動の修正信号
を得、かくして得られた力の変動の修正信号を
測定信号から適当な位相関係において減じるこ
とを特徴とする空気タイヤ、特に自動車タイヤ
の均一性測定方法。

(2) ピツクアツプ信号から一つないし複数の調波
を形成すことにより偏心信号を得るようにした
１項の方法。

(3) ピツクアツプ信号から第１調波を作成するよ
うにした２項の方法。

(4) 各調波の総和（振幅）の値にタイヤの剛性に
応じた値を乗じる１項〜４項の方法。

(5) 各測定リムにつき、それぞれ偏心信号を形成
し、それからえた一つの偏心信号にタイヤの剛
性に応じた値を乗じるようにした１項〜４項の
方法。

(6) 測定リムが二つに分れた測定リム部からな
り、これら二つの測定リム部を、それらを一緒
に回転させたとき、ピツクアツプ信号の一つな
いし複数の調波が同位相となるように位置付け
るようにした１項〜５項の方法。

(7) 被試験空気タイヤを回転させる際に発生する
力の変動から生じる測定信号と偏心信号を検出
するため、同一の位相規準を決めるようにした
１項〜６項の方法。

(8) 位相規準を決めるため、測定リムと共に回転
する標識を走査するようにした７項の方法。

(9) 接触面上で回転する被試験空気タイヤが取付
けられる測定リムと； 被試験タイヤを試験ドラムに接触回転させた
とき生じる力の変動を測定して対応する測定信
号を発生させる測定手段と； タイヤの均一性を反映するデータを得るため
に測定手段から提供される測定信号を分析する
分析手段とからなり、 測定リム１３，１４を走査し、この測定リム
の誤差に対応するピツクアツプ信号を発生する
走査器１，２と； 走査器１，２に接続され、ピツクアツプ信号
から測定リム１３，１４の偏心を表わす誤差信
号を発生し、タイヤの剛性に応じた値を誤差信
号に乗じることにより、力の変動の修正信号を
得る信号処理回路３〜８と； 測定装置１０，１１，１２と信号処理回路３
〜８に接続され、測定信号から修正信号を減じ
る減算回路９と； を併せ備えてなることを特徴とする空気タイヤ
の均一性測定装置。

(10) 信号処理回路が、ピツクアツプ信号から一つ
ないし複数の調波を作成するための調波回路
３，４と、 各調波の総和（増幅）から導かれる値を出力
する回路５，６と、 この値にタイヤの剛性に応じた値を乗じる乗
算回路７′と、 測定リム１３，１４の周期で回転し、力の変
動の修正信号を提供する正弦波発生器８とから
なる９項の装置。

(11) 調波回路３，４が第一調波を発生する１０項
の装置。

(12) 二つの測定リム部の偏心に起因する調波と、
タイヤの不均一性から生ずる力の変動の掌握の
ために、同一の位相基準を確定するようにした
９項〜１１項の装置。

(13) 位相基準を得るために両方の測定リム部と共
に回転する走査される標識１６，１７を備えた
１２項の装置。

(14) 測定手段１０，１１，１２の測定信号が被試
験タイヤの半径方向の力の変動を表わす９項〜
１３項の装置。

(15) 正弦波形の修正信号の振幅を測定するため
に、両方の測定リム部１３，１４の偏心に起因
するピツクアツプ信号の二つの第一調波の和
に、二つの振幅の大きい方と小さい方の比の関
数である係数ａを掛け合わせるようにした９項
〜１４項の装置。

(16) 二つの測定リム部１３，１４に、二つの測定
リム部１３，１４の偏心のそれぞれの調波を分
析し、または／および二つの測定リム部１３，
１４の角位置を設定するために、互いに走査が
可能な標識を設けた９項〜１５項の装置。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、空気タイヤの均
一性を測定装置のリムに起因する誤差の影響を排
除して正確かつ迅速に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の構成図、第２図は修正
信号を得るために使用される関数のグラフ、第３
図Ａ，Ｂは二つの測定リム部の偏心から生ずる信
号の二つの調波のグラフである。 １，２，１８，１９……センサ、３，４……調
波回路、５……加算器、６，７……記憶器、７′
……乗算器、８……正弦波発生回路、１０……増
幅器、１１，１２……力測定器、１３，１４……
測定リム、１５……試験ドラム、１６，１７……
標識。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定リムに取付けた被試験空気タイヤを試験
   ドラムに接触回転させ、被試験タイヤの回転によ
   つて生じる力の変動を測定して対応する測定信号
   を出力し、この測定信号を分析することにより、
   力の変動に対応しかつ被試験タイヤの均一性を表
   わす値を得る方法において、測定リムの偏心を測
   定リムの走査によつて検出し、得られたピツクア
   ツプ信号から誤差信号を生ぜしめ、この信号にタ
   イヤの剛性に応じた値を乗じることにより力の変
   動の修正信号を得、この修正信号を測定信号から
   適当な位相関係において減じることを特徴とする
   空気タイヤの均一性測定方法。 ２ 被試験空気タイヤが取付けられる測定リム
   と； 被試験タイヤを試験ドラムに接触回転させたと
   きに生じる力の変動を測定し、対応する測定信号
   を発生させる測定手段と； タイヤの均一性を反映するデータを得るために
   測定手段から提供される測定信号を分析する分析
   手段とからなり； 測定リムを走査し、測定リムの偏心に対応する
   ピツクアツプ信号を発生する走査手段と； 走査手段に接続され、ピツクアツプ信号から測
   定リムの偏心を表わす信号を発生し、この信号に
   タイヤの剛性に応じた値を乗じることにより力の
   変動の修正信号を得る信号処理回路と； 測定手段と信号処理回路に接続され、測定信号
   から修正信号を減じる減算回路と； を併せ備えてなることを特徴とする空気タイヤの
   均一性測定装置。