タイヤ試験機及びタイヤ試験の方法
【課題】高精度なタイヤの特性を測定できるようにする。
【解決手段】リムと一体的に回転するスピンドル軸と、このスピンドル軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受とを備え、リムに装着したタイヤを回転させて測定装置でタイヤの特性を測定するタイヤ試験機において、前記スピンドル軸に強制的に振動を発生させる加振装置を設けている。
【解決手段】リムと一体的に回転するスピンドル軸と、このスピンドル軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受とを備え、リムに装着したタイヤを回転させて測定装置でタイヤの特性を測定するタイヤ試験機において、前記スピンドル軸に強制的に振動を発生させる加振装置を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ユニフォミティ試験装置，転がり抵抗試験装置等のタイヤの試験を行う試験装置（タイヤ試験機）及びタイヤ試験の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のタイヤ試験機として、特許文献１に示すようなユニフォミティ試験装置が知られている。このユニフォミティ試験装置は、スピンドル軸と、ハウジングと、ドラムとを備えており、スピンドル軸に設けたリムにタイヤを装着し、このタイヤを前記ドラムに押し当ててタイヤを回転させることにより、タイヤの特性、例えば、タイヤに発生するトラクティブ荷重やラジアル荷重等を測定することができる。
【特許文献１】特開２００４−２８７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来よりユニフォミティ試験装置では、タイヤ試験の際にタイヤの回転軸となるスピンドル軸が共振してしまう或いは、スピンドル軸系の固有振動数が試験装置（測定装置）で測定する周波数付近に入ると、タイヤの特性を正確に測定することができないので、しばしば、スピンドル軸系の固有振動数が問題になることがある。
一般的には、スピンドル軸を支持する支持剛性を高めることでスピンドル軸系の固有振動数を高くし、これにより、スピンドル軸及びその支持系の振動特性の影響が測定結果にあらわれないようにしているが、構造的な制約によってスピンドル軸の固有振動数を意図した周波数まで高くすることが難しいことがある。
【０００４】
この場合には、スピンドル軸の固有振動数が試験装置（測定装置）で測定する周波数内に入る恐れがあり、実際のタイヤの特性と測定装置で測定した測定値とが同一にならない場合がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、高精度なタイヤの特性が測定できるタイヤ試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。即ち、リムと一体的に回転するスピンドル軸と、このスピンドル軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受とを備え、リムに装着したタイヤを回転させて測定装置でタイヤの特性を測定するタイヤ試験機において、前記スピンドル軸に強制的に振動を発生させる加振装置を設けている点にある。
これによれば、スピンドル軸を所定の周波数で強制的に加振することができる。
ゆえに、スピンドル軸を加振しながらタイヤの特性（例えば、タイヤのラジアル荷重）を計測することによって、スピンドル軸に与えた荷重特性と測定装置（試験機）で測定されるタイヤの特性との関係を求めることが可能となる。
【０００６】
したがって、タイヤの特性を測定する際（タイヤの試験を行う際）、スピンドル軸の回転周波数或いはその高次成分が、例えば、その固有振動数に近づき当該スピンドル軸が仮に共振状態となったとしても、上述した如くスピンドル軸が加振された振動の周波数に対する上述の荷重伝達特性を伝達関数としてタイヤ試験前に予め求めることができるため、測定したタイヤの特性を前記伝達関数を用いて補正することで仮にスピンドル軸が共振に近い状態でもタイヤの特性を正確に求めることが可能となる。これによって、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
【０００７】
前記加振装置は、スピンドル軸の外周面の廻りに配置されたステータが発生する磁力を可変とする加振制御部とを有していることが好ましい。
このようにすれば、スピンドル軸を非接触状態で加振することができる。
前記加振装置は、スピンドル軸と同一軸心上に配置された慣性マスと、この慣性マスとスピンドル軸とを径方向に連結する連結体と、前記慣性マスの軸心とスピンドル軸の軸心とが径方向に偏心するように、前記慣性マスを径方向に移動させる移動体とを有していることが好ましい。
【０００８】
このようにすれば、慣性マスを移動させて慣性マスの軸心とスピンドル軸心とを径方向に偏心させ、さらにスピンドル軸を回転させることで、当該スピンドル軸を加振することができる。
前記軸受は、スピンドル軸を非接触で支持する非接触軸受で構成されていることが好ましい。このようにすることで、スピンドル軸を回転させた際の軸受の回転抵抗を非常に小さくでき、前記回転抵抗に起因するスピンドル軸の捩りトルクを極力小さくすることができる。
【０００９】
したがって、例えば、タイヤの特性の１つであるトラクティブ荷重を測定した場合、トラクティブ荷重にはほとんど捩りトルクが加算されなくなるので、高精度なトラクティブ荷重が測定できるようになる。
前記非接触軸受を、能動型の磁気軸受で構成しており、この磁気軸受を加振装置として共用していることが好ましい。
これによれば、スピンドル軸を支持する軸受と加振装置とを共用（兼用）することができ、構成が非常に簡単となる。
【００１０】
前記加振装置によってスピンドル軸に与えた荷重特性と、前記加振装置で加振しつつ測定したタイヤの特性との関係を伝達関数として算出する伝達関数算出手段を有している点にある。
これによれば、タイヤ試験の際に、測定したタイヤの特性を伝達関数を用いて理論的に補正することができるため、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
本発明の他の手段は、スピンドル軸を回転自在に備えたタイヤ試験機で、タイヤをスピンドル軸と一体的に回転させて測定装置でタイヤの特性を測定する試験を行うにあたり、前記タイヤの試験前に、前記スピンドル軸を加振しつつ測定したタイヤの特性と加振の力との関係を伝達関数として予め算出しておき、前記タイヤの試験を行う際には、測定したタイヤの特性を前記伝達関数を用いて補正する点にある。
【００１１】
これによれば、スピンドル軸の固有振動数が測定装置で測定する周波数内に入っていて、スピンドル軸が共振状態となる可能性があったとしても、タイヤ試験前に予め求めておいた伝達関数を用いて測定した測定荷重を補正することができるため、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１に示すものは、タイヤ試験機の全体正面図であり、図２に示すものは、他のタイヤ試験機の支持部側の概略図である。
なお、図１，紙面上下方向を上下方向、図２において紙面上下方向を上下方向とする。
図１，２に示すように、それぞれのタイヤ試験機１Ａ，１Ｂは、例えば、タイヤのユニフォミティを測定する装置であって、回転自在に支持されたスピンドル軸３と、回転自在なドラム４とを有している。
【００１４】
以下、図１に示すタイヤ試験機１Ａと図２に示すタイヤ試験機１Ｂとで共通の構造のものは同じ符号を付して説明する。
図１に示すタイヤ試験機１Ａのスピンドル軸３は、上下２つの回転軸を備えたものとなっており、上側の回転軸（上スピンドル軸３ａ）と、下側の回転軸（下スピンドル軸３ｂ）は、それぞれ枠状のメインフレーム５内に配置されている。上スピンドル軸３ａはメインフレーム５内でその上側に配置され、上スピンドル軸３ａの上側にはメインフレーム５に固定されたセンタ昇降シリンダ７の昇降ロッド８が連結されている。上スピンドル軸３ａの下部にはタイヤＴを装着可能な上リム９が設けられている。
【００１５】
下スピンドル軸３ｂは、メインフレーム５内でその下部に配置された取付台１０に回転自在に支持されている。下スピンドル軸３ｂの上部にはタイヤＴを装着可能な下リム１１が設けられている。
図１におけるタイヤ試験機１Ａによれば、メインフレーム５に昇降自在に支持されたタイヤ載せ台１２に試験するタイヤＴを載せ、当該タイヤ載せ台１２を下スピンドル軸３ｂ側に下降させ、下スピンドル軸３ｂの下リム１１にタイヤＴを装着すると共に、上スピンドル軸３ａをセンタ昇降シリンダ７で下降させて上下リム９，１１でタイヤＴを把持し、
上スピンドル軸３ａ及び上リム９を昇降ロッド８側から切離し、タイヤＴとメインフレーム５内に配置されたドラム４とを押し当ててドラム４を回転させることにより、タイヤＴの特性を測定することができる。
【００１６】
図２に示すタイヤ試験機１Ｂのスピンドル軸３は、１つの回転軸を備えたものとなっている。このスピンドル軸３は、タイヤ試験機１Ａと同じ構成である取付台１０に回転自在に支持されている。スピンドル軸３の上部には、タイヤＴを装着したリム１３を取り付けることができるようになっている。
図２におけるタイヤ試験機１Ｂによれば、リム１３にタイヤＴを装着し、スピンドル軸３とリム１３とが一体回転するように当該リム１３をスピンドル軸３の先端部に取り付け、リム１３に装着したタイヤＴと取付台１０の側方に配置されたドラム４とを押し当ててドラム４を回転させることにより、タイヤＴの特性を測定することができる。
【００１７】
以下、タイヤ試験機１Ａ及びタイヤ試験機１Ｂのスピンドル軸３の支持構造、即ち、リムを回転自在に支持する回転軸の構造について、図２を用いて詳しく説明する。
なお、タイヤ試験機１Ａにおけるスピンドル軸３（下スピンドル軸３ｂ）の支持構造は、図２のタイヤ試験機１Ｂにおけるスピンドル軸３と同様の支持構造であるので、タイヤ試験機１Ａについては図２におけるタイヤ試験機１Ｂを例にとり説明する。また、図２でのタイヤ試験機１Ｂは、予めリム１３にタイヤＴが保持されたリム付きタイヤをスピンドル軸３に支持させるものである点で図１におけるタイヤ試験機１Ａと異なっている。
【００１８】
図２に示すように、取付台１０の上部にはハウジング１５が固定されている。このハウジング１５は、取付台１０の上面に配備された筒状のスピンドルベース１６と、このスピンドルベース１６に内嵌された筒状のベアリングハウジング１７とを有している。
ベアリングハウジング１７の上部側には径外方向に突出する鍔部１８が形成されており、この鍔部１８とスピンドルベース１６の上部との間には、タイヤＴの特性を測定する測定装置２０が設けられている。測定装置２０は、複数のロードセル等から構成されており、タイヤＴをドラム４に押しつけて当該タイヤＴを回転させたときのタイヤＴにかかる荷重やモーメント等を測定することができる。
【００１９】
ベアリングハウジング１７にはスピンドル軸３（図１のものにあっては下スピンドル軸３ｂ）が内嵌されている。このスピンドル軸３は当該スピンドル軸３を非接触で支持可能な非接触軸受２３でベアリングハウジング１７（ハウジング１５）に対して回転自在に支持されている。非接触軸受２３は、例えば、電磁力によってスピンドル軸３を非接触で支持する磁気軸受（詳細は第３実施形態で説明）で構成されている。
磁気軸受２３は、スピンドル軸３のラジアル荷重を受けるラジアル軸受２４と、スピンドル軸３のスラスト荷重を受けるスラスト軸受２５とを備えたものとなっている。実施の形態では、磁気軸受２３は、上下に配置された２つのラジアル軸受２４ａ，２４ｂと、１つのスラスト軸受２５とを備えたものとなっている。
【００２０】
具体的には、ベアリングハウジング１７の上側に上ラジアル軸受２４ａが設けられると共に、ベアリングハウジング１７の上下中途部に下ラジアル軸受２４ｂが設けられており、この下ラジアル軸受２４ｂの下側にスラスト軸受２５が設けられていて、これらの軸受２４，２５によりスピンドル軸３はベアリングハウジング１７に対して回転するようになっている。
スピンドル軸３の上部側、即ち、リムを装着したスピンドル軸３の端部側には、前記磁気軸受２３に対するスピンドル軸３の位置を可変することでスピンドル軸３を強制的に加振する加振装置５０が設けられている。
【００２１】
図２〜４を用いてタイヤ試験機１Ａ及びタイヤ試験機１Ｂの加振装置５０について詳しく説明する。なお、タイヤ試験機１Ａの加振装置については、タイヤ試験機１Ｂの加振装置５０と同じ構成であるので同符号を付して説明を省略する。
加振装置５０は、スピンドル軸３の外周面廻りに配置された電磁石５１と、加振制御部５２とを有している。電磁石５１は、スピンドルベース１６に取り付けられた支持体５３に設けられている。この支持体５３は、例えば、筒状に形成されてその下部側がスピンドルベース１６に外嵌固定されており、スピンドル軸３が挿通された挿通孔５６の縁部近傍に前記電磁石５１が取り付けられている。
【００２２】
詳しくは、前記挿通孔５６が形成された支持体５３の上壁５４に電磁石５１が取り付けられていて、当該電磁石５１がスピンドル軸３の外周面に近接した状態で支持体５３に固定されている。さらに詳しくは、挿通孔５６の中心、言い換えれば、ベアリングハウジング１７の軸心を中心として、平面視で２つの電磁石５１Ｌ，５１Ｒが左右に分かれた状態で支持体５１に固定され、ステータを構成している。
電磁石５１Ｌ，５１Ｒは、鉄心にコイルが巻かれてなり、この電磁石５１Ｌ，５１Ｒと対向してスピンドル軸３の外周面に、金属製又は磁性体からなるスリーブ５５が取り付けられ、ロータを構成している。
【００２３】
図３では一方向を加振する一対の電磁石５１Ｌ，５１Ｒを示しているが、水平方向（図３の紙面貫通方向）に関し、前記電磁石５１Ｌ，５１Ｒと直交関係に一対の電磁石を配置することにより、水平方向内の任意の方向に加振するようにしてもよい。
加振制御部５２は、各電磁石５１のコイルに対して電流を供給するものでこれにより、スピンドル軸３を加振するものである。具体的には、加振制御部５２は、各電磁石５１のコイルに対して供給する電流の振幅や周波数を任意に変化させることによって、「電磁石５１Ｌとスリーブ５５との間に働く磁気吸引力」及び「電磁石５１Ｒとスリーブ５５との間に働く磁気吸引力」のバランス状態を変化させ、これにより、電磁石５１Ｌ，５１Ｒに対するスピンドル軸３を加振する。
【００２４】
より詳細は、加振制御部５２は、電流を所定の周波数で任意に供給する信号発生機能（信号発生手段）を有しており、電磁石５１Ｌ，５１Ｒに供給する電流の振幅や周波数を変更することができる。例えば、加振制御部５２によって正弦波信号を出力すると、スピンドル軸３の上側はラジアル方向に加振される。スピンドル軸３は加振制御部５２から出力された正弦波信号の周波数に応じて振動することとなる。
なお、図３は、電磁石５１Ｌ，５１Ｒの配置の中心Ｏ１とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが一致している状態を示しており、図４は、電磁石５１Ｌ，５１Ｒの配置の中心Ｏ１とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが加振により振動している状態を示している。
【００２５】
加振装置５０を有するタイヤ試験１Ａ，１Ｂでは次のようにタイヤ試験を行う。以下、加振装置５０を用いたタイヤ試験方法について説明する。
タイヤ試験前に加振装置５０を使用して、スピンドル軸３が振動しているときのタイヤＴに発生する力（タイヤＴのラジアル荷重等）と、スピンドル軸３が振動している状態で測定装置２０で測定した値との関係を求める。
ここで、タイヤＴに発生する力は、加振装置４５で発生させた荷重とする。もしくは、加振装置４５とタイヤ位置の幾何学的関係からタイヤに発生する力を求めるものとする。
【００２６】
具体的には、まず、タイヤＴの試験を行う前の予備試験として、リムにタイヤＴを装着して、そのタイヤＴとドラム４とを押し当てる。この際、タイヤＴを回転させても良いし回転させなくてもよい。
次に、信号発信器４２によって所定の周波数の出力信号Ｓ１を発生させ、スピンドル軸３を所定の周波数で加振させる。そして、スピンドル軸３がラジアル方向に振動している状態でのタイヤＴのラジアル荷重を測定装置２０により測定する。スピンドル軸３が振動している状態での測定装置２０で測定した測定値を応答値とする。また、スピンドル軸３に与えた加振力を基準値とする。
【００２７】
そして、信号発信器４２から出力する出力信号Ｓ１の周波数を変化させ、加振装置５０によってスピンドル軸３を加振したときの振動周波数を、例えば、スピンドル軸３の固有振動数を含む範囲で連続的に可変しながらそのときの前記応答値を記録し、振動周波数と各振動周波数におけるタイヤＴのラジアル荷重をコンピュータ等に記憶する。
コンピュータに記憶した振動周波数と、スピンドル軸３に与えた荷重（基準値）と、振動周波数ごとのラジアル荷重の測定値（応答値）とを用いて、ラジアル荷重の伝達関数を求める。
【００２８】
具体的には、図５に示すように、スピンドル軸３を加振したときの振動周波数を横軸にとり、振動周波数ごとのラジアル荷重（応答値）を基準値で割った値（伝達関数の振幅）を縦軸にとって、測定装置２０で測定したときの各データをプロットし、周波数応答の曲線（伝達関数）を作成する。
同時に、同じデータを用いて、図６に示すように、周波数応答における測定装置２０で測定したラジアル荷重の時間的な遅れの曲線を作成してもよい。この場合は、図の縦軸は時間的な遅れを示す値（伝達関数の位相）となる。
【００２９】
タイヤＴの試験を行う際には、加振装置５０の駆動を停止して、タイヤＴを回転させたときのタイヤＴのラジアル荷重を測定装置２０で測定する。
具体的には、リムにタイヤＴを装着して、そのタイヤＴとドラム４とを押し当てて、タイヤＴを所定の回転数（例えば、４０rpm〜７０rpm）で回転させる。
そして、測定装置２０でタイヤＴのラジアル荷重を測定し、測定装置２０で測定した測定値を図５で示したような、伝達関数を用いて補正する。即ち、測定したときのタイヤＴの回転数から得られるスピンドル軸３の回転周波数を、図５の振動周波数にあてはめ、その際の縦軸の値（伝達関数の振幅）の逆数を使って、測定装置２０で測定した測定値を補正する。
【００３０】
例えば、タイヤＴの回転数から算出された振動周波数に対応する伝達関数の振幅が２．０であるとすると、その値の逆数である「１／２．０」を測定装置２０で測定した測定値を掛けた値が、タイヤＴの真のラジアル荷重となる。なお、スピンドル軸３が振動したときの測定装置２０で測定した測定値の時間的な遅れを見る場合には、図６を用いるとよい。
この補正により、タイヤ試験機１Ａにおけるスピンドル軸３ｂやタイヤ試験機１Ｂにおけるスピンドル３が、その固有振動数に近い状態で回転している場合であっても（図５のｆｂ）、正確で位相ズレのないラジアル荷重を求めることができ、ひいては、信頼ある高精度なタイヤＴの特性を測定することが可能となる。
【００３１】
なお、加振装置５０によって発生するスピンドル軸３の振動の周波数と、加振装置５０で加振しつつ測定したタイヤの特性との関係を伝達関数として算出する伝達関数算出手段（前記コンピュータ）をタイヤ試験機１Ａ，１Ｂに設けるようにしてもよい。
［第２実施形態］
図７，８に示すものは、第２実施形態におけるタイヤ試験機の一部を示している。この実施の形態では第１実施形態における加振装置を変形したものである。
加振装置６０は、慣性マス６１と、連結体６２と、移動体６３とを備えている。慣性マス６１はスピンドル軸３の上部側で且つその内部に設けられている。具体的には、スピンドル軸３の内部に空間６４が形成されており、その空間部６４に、例えば円柱状の金属塊や鋼棒材を所定長さに切断したもので構成される慣性マス６１がスピンドル軸３の内壁から離れた状態で配置されている。
【００３２】
通常の状態（非加振状態）で、慣性マス６１の軸心Ｏ４とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが同一軸心上となるように、言い換えれば、慣性マス６１がスピンドル軸３に対して非偏心状態で、慣性マス６１は連結体６２を介してスピンドル軸３に径方向に連結されている。連結体６２はスプリング等の弾性体から構成されている。非加振時は同心状態にて強固に固定されている。
移動体６３は、慣性マス６１の側方側に配置されていて、スピンドル軸３に対して径方向に一部又は全体が移動できるようにスピンドル軸３に支持されている。この移動体６３は、例えば、電気信号によって突出部６３ａが径方向に移動するピエゾ素子で構成されている。
【００３３】
したがって、ピエゾ素子６３に電圧を供給することによって、ピエゾ素子６３の突出部６３ａが径方向に移動し、この突出部６３ａで慣性マス６１を径方向に移動させることができるようになっている。
以上、この加振装置によれば、ピエゾ素子６３の突出部６３ａで慣性マス６１を径方向に移動させて慣性マス６１の軸心Ｏ４とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とを径方向に偏心させ、その状態でスピンドル軸３を回転させることで、当該スピンドル軸３を径方向（ラジアル方向）に加振することができる。
［第３実施形態］
図９〜１１に示すものは、第３実施形態におけるタイヤ試験機を示している。このタイヤ試験機には、第１実施形態での磁気軸受２３、即ち、ラジアル軸受２４を前記加振装置５０として用いたものである。この実施の形態では、支持体５３は設けられていないものとなっている。
【００３４】
図９〜１０に示すように、各ラジアル軸受２４は、複数個の電磁石２８と、金属製又は磁性体からなるスリーブ２９と、電力供給部３０と、変位センサ３１と、制御部３２とを備えている。
各電磁石２８は、ベアリングハウジング１７の内壁廻りに取り付けられていて、スピンドル軸３の外周面の廻りに配置された状態におり、ステータを構成している。具体的には、ベアリングハウジング１７の軸心を中心として、平面視で一対の電磁石２８Ｌ，２８Ｒが左右に分かれた状態で配置されていると共に、この一対の電磁石２８Ｌ，２８Ｒと直交関係にある一対の電磁石（図示しない）が配置されている。スリーブ２９は、各電磁石と対向してスピンドル軸３の外周面に取り付けられており、当該スリーブ２９でロータが構成されている。
【００３５】
図９，１０では、一方向（ラジアル方向）の電磁石２８Ｌ，２８Ｒのみを示しているが、水平方向（図１０の紙面貫通方向）に関し、一対の電磁石２８Ｌ，２８Ｒと直交関係にある前述した一対の電磁石を配置することにより、ラジアル軸受として機能するように構成している。
電力供給部３０は、電磁石２８Ｌ，２８Ｒ、すなわち鉄心に巻かれたコイル３３に電流を供給するもので、例えば、制御部３２から出力された電流を増幅するパワーアンプで構成されている。
【００３６】
したがって、電力供給部３０からコイル３３に電流を供給し、電磁石２８Ｌ，２８Ｒとスリーブ２９との間に電磁吸引力を作用させることによって、スピンドル軸３のラジアル方向の荷重を非接触の状態で支持している。
変位センサ３１は、スピンドル軸３の径方向（ラジアル方向）の位置を検出するもので、例えば、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５（ステータの中心Ｏ５）に対するスピンドル軸３の軸心Ｏ２のラジアル方向の変位、言い換えれば、ベアリングハウジング１７の軸心に対するスピンドル軸３の軸心Ｏ２のラジアル方向の変位を検出することが可能なものである。具体的には、変位センサ３１は、スリーブ２９と変位センサ３１との距離を測定するものであって、かかる測定結果にスピンドル軸３の半径を加えることで、軸心Ｏ２までの距離を得ることができる。
【００３７】
制御部３２はスピンドル軸３の軸心Ｏ２の目標位置と、変位センサ３１で検出されたスピンドル軸３の位置との情報に基づいて、電力供給部３０へ出力する電流（制御信号Ｓ２）を調整し、電力供給部３０から電磁石２８Ｌ，２８Ｒのコイル３３に供給される電流を制御するものである。
即ち、図１１に示すように、制御部３２にはスピンドル軸３の軸心Ｏ２の目標位置に対応する目標値が予め設定されていると共に、スピンドル軸３の軸心Ｏ２の位置が変位センサ３１によりフィードバックされ、軸心Ｏ２の位置に対応する現在値が設定される。そして、制御部３２は前記目標値と前記現在値とを比較して、スピンドル軸３の軸心Ｏ２の位置が目標位置になるように、電力供給部３０が出力する電流を調整する。
【００３８】
この実施の形態では、スピンドル軸３の軸心Ｏ２の目標位置が電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５位置とされ、変位センサ３１は電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５に対するスピンドル軸３の軸心の変位を検出するものとされており、制御部３２は、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５に対するスピンドル軸３の軸心のラジアル方向の変位を変位センサ３１が検出すると、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５に対するラジアル方向の変位が零となるように（電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが一致するように）、電力供給部３０が出力する電流を変更する。
【００３９】
例えば、変位センサ３１が、設定値より大なる距離を測定した場合、スピンドル軸３は電磁石２８Ｌ側に偏心して回転していることになるので、電力供給部３０は、電磁石２８Ｒに対する電流を増し、電磁石２８Ｒが発生する磁力を増加させ、スピンドル軸３を当該電磁石２８Ｒに引き寄せることで、前記偏心状態を是正する。
なお、ここではラジアル方向を例にとり説明したが、これと直交する方向についても同様である。
次に、各ラジアル軸受２４のうちリムの近傍に配置された上側のラジアル軸受２４ａを加振装置として用いることを例にとり説明する。
【００４０】
加振装置５０として用いる上側のラジアル軸受２４ａには、電磁石２８Ｌ，２８Ｒ、スリーブ２９、電力供給部３０、変位センサ３１、制御部３２の他に、任意波形の電圧又は電流を発生する信号発生器４２を有している。この実施の形態では、信号発生器４２としてファンクションジェネレータを採用している。
信号発生器４２は電磁石２８Ｌ，２８Ｒに対応した電力供給部３０の少なくともどちらか一方に接続されており、信号発生器４２が出力信号Ｓ１を出力すると、制御部３２から出力された制御信号Ｓ２にその出力信号Ｓ１が加算され、加算された制御信号Ｓ３が一方の電力供給部３０ａに入力される。
【００４１】
制御部３２から出力された制御信号Ｓ２に信号発生器４２の出力信号Ｓ１を加算することで、電力供給部３０ａから電磁石２８Ｌ，２８Ｒへ出力される電流が変化し、スピンドル軸３の上側に設けられたスリーブ２９と電磁石２８Ｌ，２８Ｒとの間の磁気吸引力が変化する。
信号発生器４２から所定の周波数で正弦波の信号を出力すると、スピンドル軸３の上側は信号発生器４２から出力された出力信号Ｓ１の周波数に応じて、ラジアル方向に加振される。
【００４２】
以上述べた加振装置（ラジアル軸受２４ａ）を用いて、真のラジアル荷重を求めるやり方、すなわち、スピンドル軸３が振動しているときのタイヤＴに発生する力（タイヤＴのラジアル荷重等）と、スピンドル軸３が振動している状態で測定装置２０で測定した値との関係を求め、その結果より、ラジアル荷重の伝達関数を求め、求めた伝達関数を使用して、測定装置２０で測定した測定値を補正し、真のラジアル荷重を求める手法は、第１実施形態と略同一であるため、ここでの説明は省略する。
本発明は上記の実施の形態に限定されない。
【００４３】
即ち、上記の実施の形態では、測定装置２０でラジアル荷重を測定していたが、測定するものはこれに限らず、ラテラル荷重やトラクティブ荷重，モーメント等を測定するものであってもよい。
この場合、スピンドル軸３が所定の周波数で振動したときにおけるラテラル荷重や操舵トルクを予め測定し、該測定荷重やトルクに対する伝達関数を求め、求めた伝達関数を用いて、タイヤの特性試験時の測定結果を補正するようにするとよい。
スピンドル軸３を支持する軸受２３を、非接触型の流体軸受やメカニカルな転がり軸受で構成してもよい。
【００４４】
上記実施の形態で図示したタイヤ試験機では、スピンドル軸３を上下方向に配置したものであるが、本発明はスピンドル軸３を水平方向又は斜め方向に配置したものであってもよい。
また、上記実施の形態で図示したタイヤ試験機では、タイヤＴの下方にスピンドル軸支持構造を備えたものであるが、本発明においてはスピンドル軸支持構造をタイヤＴの上方に備えたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態のタイヤ試験機の全体正面図である。
【図２】他のタイヤ試験機の概略図である。
【図３】加振装置の詳細断面図である。
【図４】加振装置の制御ブロック図である。
【図５】伝達関数を示す図である（振動周波数−振幅）。
【図６】伝達関数を示す図である（振動周波数−位相差）
【図７】第２実施形態におけるタイヤ試験機に設けた加振装置の断面図である。
【図８】加振装置の平面図である。
【図９】第３実施形態におけるタイヤ試験機の下部の概略図である。
【図１０】加振装置の断面図である。
【図１１】加振装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１Ａ タイヤ試験機
１Ｂ タイヤ試験機
３ スピンドル軸
２３ 軸受
５０ 加振装置
Ｔ タイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ユニフォミティ試験装置，転がり抵抗試験装置等のタイヤの試験を行う試験装置（タイヤ試験機）及びタイヤ試験の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のタイヤ試験機として、特許文献１に示すようなユニフォミティ試験装置が知られている。このユニフォミティ試験装置は、スピンドル軸と、ハウジングと、ドラムとを備えており、スピンドル軸に設けたリムにタイヤを装着し、このタイヤを前記ドラムに押し当ててタイヤを回転させることにより、タイヤの特性、例えば、タイヤに発生するトラクティブ荷重やラジアル荷重等を測定することができる。
【特許文献１】特開２００４−２８７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来よりユニフォミティ試験装置では、タイヤ試験の際にタイヤの回転軸となるスピンドル軸が共振してしまう或いは、スピンドル軸系の固有振動数が試験装置（測定装置）で測定する周波数付近に入ると、タイヤの特性を正確に測定することができないので、しばしば、スピンドル軸系の固有振動数が問題になることがある。
一般的には、スピンドル軸を支持する支持剛性を高めることでスピンドル軸系の固有振動数を高くし、これにより、スピンドル軸及びその支持系の振動特性の影響が測定結果にあらわれないようにしているが、構造的な制約によってスピンドル軸の固有振動数を意図した周波数まで高くすることが難しいことがある。
【０００４】
この場合には、スピンドル軸の固有振動数が試験装置（測定装置）で測定する周波数内に入る恐れがあり、実際のタイヤの特性と測定装置で測定した測定値とが同一にならない場合がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、高精度なタイヤの特性が測定できるタイヤ試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。即ち、リムと一体的に回転するスピンドル軸と、このスピンドル軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受とを備え、リムに装着したタイヤを回転させて測定装置でタイヤの特性を測定するタイヤ試験機において、前記スピンドル軸に強制的に振動を発生させる加振装置を設けている点にある。
これによれば、スピンドル軸を所定の周波数で強制的に加振することができる。
ゆえに、スピンドル軸を加振しながらタイヤの特性（例えば、タイヤのラジアル荷重）を計測することによって、スピンドル軸に与えた荷重特性と測定装置（試験機）で測定されるタイヤの特性との関係を求めることが可能となる。
【０００６】
したがって、タイヤの特性を測定する際（タイヤの試験を行う際）、スピンドル軸の回転周波数或いはその高次成分が、例えば、その固有振動数に近づき当該スピンドル軸が仮に共振状態となったとしても、上述した如くスピンドル軸が加振された振動の周波数に対する上述の荷重伝達特性を伝達関数としてタイヤ試験前に予め求めることができるため、測定したタイヤの特性を前記伝達関数を用いて補正することで仮にスピンドル軸が共振に近い状態でもタイヤの特性を正確に求めることが可能となる。これによって、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
【０００７】
前記加振装置は、スピンドル軸の外周面の廻りに配置されたステータが発生する磁力を可変とする加振制御部とを有していることが好ましい。
このようにすれば、スピンドル軸を非接触状態で加振することができる。
前記加振装置は、スピンドル軸と同一軸心上に配置された慣性マスと、この慣性マスとスピンドル軸とを径方向に連結する連結体と、前記慣性マスの軸心とスピンドル軸の軸心とが径方向に偏心するように、前記慣性マスを径方向に移動させる移動体とを有していることが好ましい。
【０００８】
このようにすれば、慣性マスを移動させて慣性マスの軸心とスピンドル軸心とを径方向に偏心させ、さらにスピンドル軸を回転させることで、当該スピンドル軸を加振することができる。
前記軸受は、スピンドル軸を非接触で支持する非接触軸受で構成されていることが好ましい。このようにすることで、スピンドル軸を回転させた際の軸受の回転抵抗を非常に小さくでき、前記回転抵抗に起因するスピンドル軸の捩りトルクを極力小さくすることができる。
【０００９】
したがって、例えば、タイヤの特性の１つであるトラクティブ荷重を測定した場合、トラクティブ荷重にはほとんど捩りトルクが加算されなくなるので、高精度なトラクティブ荷重が測定できるようになる。
前記非接触軸受を、能動型の磁気軸受で構成しており、この磁気軸受を加振装置として共用していることが好ましい。
これによれば、スピンドル軸を支持する軸受と加振装置とを共用（兼用）することができ、構成が非常に簡単となる。
【００１０】
前記加振装置によってスピンドル軸に与えた荷重特性と、前記加振装置で加振しつつ測定したタイヤの特性との関係を伝達関数として算出する伝達関数算出手段を有している点にある。
これによれば、タイヤ試験の際に、測定したタイヤの特性を伝達関数を用いて理論的に補正することができるため、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
本発明の他の手段は、スピンドル軸を回転自在に備えたタイヤ試験機で、タイヤをスピンドル軸と一体的に回転させて測定装置でタイヤの特性を測定する試験を行うにあたり、前記タイヤの試験前に、前記スピンドル軸を加振しつつ測定したタイヤの特性と加振の力との関係を伝達関数として予め算出しておき、前記タイヤの試験を行う際には、測定したタイヤの特性を前記伝達関数を用いて補正する点にある。
【００１１】
これによれば、スピンドル軸の固有振動数が測定装置で測定する周波数内に入っていて、スピンドル軸が共振状態となる可能性があったとしても、タイヤ試験前に予め求めておいた伝達関数を用いて測定した測定荷重を補正することができるため、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高精度なタイヤの特性を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１に示すものは、タイヤ試験機の全体正面図であり、図２に示すものは、他のタイヤ試験機の支持部側の概略図である。
なお、図１，紙面上下方向を上下方向、図２において紙面上下方向を上下方向とする。
図１，２に示すように、それぞれのタイヤ試験機１Ａ，１Ｂは、例えば、タイヤのユニフォミティを測定する装置であって、回転自在に支持されたスピンドル軸３と、回転自在なドラム４とを有している。
【００１４】
以下、図１に示すタイヤ試験機１Ａと図２に示すタイヤ試験機１Ｂとで共通の構造のものは同じ符号を付して説明する。
図１に示すタイヤ試験機１Ａのスピンドル軸３は、上下２つの回転軸を備えたものとなっており、上側の回転軸（上スピンドル軸３ａ）と、下側の回転軸（下スピンドル軸３ｂ）は、それぞれ枠状のメインフレーム５内に配置されている。上スピンドル軸３ａはメインフレーム５内でその上側に配置され、上スピンドル軸３ａの上側にはメインフレーム５に固定されたセンタ昇降シリンダ７の昇降ロッド８が連結されている。上スピンドル軸３ａの下部にはタイヤＴを装着可能な上リム９が設けられている。
【００１５】
下スピンドル軸３ｂは、メインフレーム５内でその下部に配置された取付台１０に回転自在に支持されている。下スピンドル軸３ｂの上部にはタイヤＴを装着可能な下リム１１が設けられている。
図１におけるタイヤ試験機１Ａによれば、メインフレーム５に昇降自在に支持されたタイヤ載せ台１２に試験するタイヤＴを載せ、当該タイヤ載せ台１２を下スピンドル軸３ｂ側に下降させ、下スピンドル軸３ｂの下リム１１にタイヤＴを装着すると共に、上スピンドル軸３ａをセンタ昇降シリンダ７で下降させて上下リム９，１１でタイヤＴを把持し、
上スピンドル軸３ａ及び上リム９を昇降ロッド８側から切離し、タイヤＴとメインフレーム５内に配置されたドラム４とを押し当ててドラム４を回転させることにより、タイヤＴの特性を測定することができる。
【００１６】
図２に示すタイヤ試験機１Ｂのスピンドル軸３は、１つの回転軸を備えたものとなっている。このスピンドル軸３は、タイヤ試験機１Ａと同じ構成である取付台１０に回転自在に支持されている。スピンドル軸３の上部には、タイヤＴを装着したリム１３を取り付けることができるようになっている。
図２におけるタイヤ試験機１Ｂによれば、リム１３にタイヤＴを装着し、スピンドル軸３とリム１３とが一体回転するように当該リム１３をスピンドル軸３の先端部に取り付け、リム１３に装着したタイヤＴと取付台１０の側方に配置されたドラム４とを押し当ててドラム４を回転させることにより、タイヤＴの特性を測定することができる。
【００１７】
以下、タイヤ試験機１Ａ及びタイヤ試験機１Ｂのスピンドル軸３の支持構造、即ち、リムを回転自在に支持する回転軸の構造について、図２を用いて詳しく説明する。
なお、タイヤ試験機１Ａにおけるスピンドル軸３（下スピンドル軸３ｂ）の支持構造は、図２のタイヤ試験機１Ｂにおけるスピンドル軸３と同様の支持構造であるので、タイヤ試験機１Ａについては図２におけるタイヤ試験機１Ｂを例にとり説明する。また、図２でのタイヤ試験機１Ｂは、予めリム１３にタイヤＴが保持されたリム付きタイヤをスピンドル軸３に支持させるものである点で図１におけるタイヤ試験機１Ａと異なっている。
【００１８】
図２に示すように、取付台１０の上部にはハウジング１５が固定されている。このハウジング１５は、取付台１０の上面に配備された筒状のスピンドルベース１６と、このスピンドルベース１６に内嵌された筒状のベアリングハウジング１７とを有している。
ベアリングハウジング１７の上部側には径外方向に突出する鍔部１８が形成されており、この鍔部１８とスピンドルベース１６の上部との間には、タイヤＴの特性を測定する測定装置２０が設けられている。測定装置２０は、複数のロードセル等から構成されており、タイヤＴをドラム４に押しつけて当該タイヤＴを回転させたときのタイヤＴにかかる荷重やモーメント等を測定することができる。
【００１９】
ベアリングハウジング１７にはスピンドル軸３（図１のものにあっては下スピンドル軸３ｂ）が内嵌されている。このスピンドル軸３は当該スピンドル軸３を非接触で支持可能な非接触軸受２３でベアリングハウジング１７（ハウジング１５）に対して回転自在に支持されている。非接触軸受２３は、例えば、電磁力によってスピンドル軸３を非接触で支持する磁気軸受（詳細は第３実施形態で説明）で構成されている。
磁気軸受２３は、スピンドル軸３のラジアル荷重を受けるラジアル軸受２４と、スピンドル軸３のスラスト荷重を受けるスラスト軸受２５とを備えたものとなっている。実施の形態では、磁気軸受２３は、上下に配置された２つのラジアル軸受２４ａ，２４ｂと、１つのスラスト軸受２５とを備えたものとなっている。
【００２０】
具体的には、ベアリングハウジング１７の上側に上ラジアル軸受２４ａが設けられると共に、ベアリングハウジング１７の上下中途部に下ラジアル軸受２４ｂが設けられており、この下ラジアル軸受２４ｂの下側にスラスト軸受２５が設けられていて、これらの軸受２４，２５によりスピンドル軸３はベアリングハウジング１７に対して回転するようになっている。
スピンドル軸３の上部側、即ち、リムを装着したスピンドル軸３の端部側には、前記磁気軸受２３に対するスピンドル軸３の位置を可変することでスピンドル軸３を強制的に加振する加振装置５０が設けられている。
【００２１】
図２〜４を用いてタイヤ試験機１Ａ及びタイヤ試験機１Ｂの加振装置５０について詳しく説明する。なお、タイヤ試験機１Ａの加振装置については、タイヤ試験機１Ｂの加振装置５０と同じ構成であるので同符号を付して説明を省略する。
加振装置５０は、スピンドル軸３の外周面廻りに配置された電磁石５１と、加振制御部５２とを有している。電磁石５１は、スピンドルベース１６に取り付けられた支持体５３に設けられている。この支持体５３は、例えば、筒状に形成されてその下部側がスピンドルベース１６に外嵌固定されており、スピンドル軸３が挿通された挿通孔５６の縁部近傍に前記電磁石５１が取り付けられている。
【００２２】
詳しくは、前記挿通孔５６が形成された支持体５３の上壁５４に電磁石５１が取り付けられていて、当該電磁石５１がスピンドル軸３の外周面に近接した状態で支持体５３に固定されている。さらに詳しくは、挿通孔５６の中心、言い換えれば、ベアリングハウジング１７の軸心を中心として、平面視で２つの電磁石５１Ｌ，５１Ｒが左右に分かれた状態で支持体５１に固定され、ステータを構成している。
電磁石５１Ｌ，５１Ｒは、鉄心にコイルが巻かれてなり、この電磁石５１Ｌ，５１Ｒと対向してスピンドル軸３の外周面に、金属製又は磁性体からなるスリーブ５５が取り付けられ、ロータを構成している。
【００２３】
図３では一方向を加振する一対の電磁石５１Ｌ，５１Ｒを示しているが、水平方向（図３の紙面貫通方向）に関し、前記電磁石５１Ｌ，５１Ｒと直交関係に一対の電磁石を配置することにより、水平方向内の任意の方向に加振するようにしてもよい。
加振制御部５２は、各電磁石５１のコイルに対して電流を供給するものでこれにより、スピンドル軸３を加振するものである。具体的には、加振制御部５２は、各電磁石５１のコイルに対して供給する電流の振幅や周波数を任意に変化させることによって、「電磁石５１Ｌとスリーブ５５との間に働く磁気吸引力」及び「電磁石５１Ｒとスリーブ５５との間に働く磁気吸引力」のバランス状態を変化させ、これにより、電磁石５１Ｌ，５１Ｒに対するスピンドル軸３を加振する。
【００２４】
より詳細は、加振制御部５２は、電流を所定の周波数で任意に供給する信号発生機能（信号発生手段）を有しており、電磁石５１Ｌ，５１Ｒに供給する電流の振幅や周波数を変更することができる。例えば、加振制御部５２によって正弦波信号を出力すると、スピンドル軸３の上側はラジアル方向に加振される。スピンドル軸３は加振制御部５２から出力された正弦波信号の周波数に応じて振動することとなる。
なお、図３は、電磁石５１Ｌ，５１Ｒの配置の中心Ｏ１とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが一致している状態を示しており、図４は、電磁石５１Ｌ，５１Ｒの配置の中心Ｏ１とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが加振により振動している状態を示している。
【００２５】
加振装置５０を有するタイヤ試験１Ａ，１Ｂでは次のようにタイヤ試験を行う。以下、加振装置５０を用いたタイヤ試験方法について説明する。
タイヤ試験前に加振装置５０を使用して、スピンドル軸３が振動しているときのタイヤＴに発生する力（タイヤＴのラジアル荷重等）と、スピンドル軸３が振動している状態で測定装置２０で測定した値との関係を求める。
ここで、タイヤＴに発生する力は、加振装置４５で発生させた荷重とする。もしくは、加振装置４５とタイヤ位置の幾何学的関係からタイヤに発生する力を求めるものとする。
【００２６】
具体的には、まず、タイヤＴの試験を行う前の予備試験として、リムにタイヤＴを装着して、そのタイヤＴとドラム４とを押し当てる。この際、タイヤＴを回転させても良いし回転させなくてもよい。
次に、信号発信器４２によって所定の周波数の出力信号Ｓ１を発生させ、スピンドル軸３を所定の周波数で加振させる。そして、スピンドル軸３がラジアル方向に振動している状態でのタイヤＴのラジアル荷重を測定装置２０により測定する。スピンドル軸３が振動している状態での測定装置２０で測定した測定値を応答値とする。また、スピンドル軸３に与えた加振力を基準値とする。
【００２７】
そして、信号発信器４２から出力する出力信号Ｓ１の周波数を変化させ、加振装置５０によってスピンドル軸３を加振したときの振動周波数を、例えば、スピンドル軸３の固有振動数を含む範囲で連続的に可変しながらそのときの前記応答値を記録し、振動周波数と各振動周波数におけるタイヤＴのラジアル荷重をコンピュータ等に記憶する。
コンピュータに記憶した振動周波数と、スピンドル軸３に与えた荷重（基準値）と、振動周波数ごとのラジアル荷重の測定値（応答値）とを用いて、ラジアル荷重の伝達関数を求める。
【００２８】
具体的には、図５に示すように、スピンドル軸３を加振したときの振動周波数を横軸にとり、振動周波数ごとのラジアル荷重（応答値）を基準値で割った値（伝達関数の振幅）を縦軸にとって、測定装置２０で測定したときの各データをプロットし、周波数応答の曲線（伝達関数）を作成する。
同時に、同じデータを用いて、図６に示すように、周波数応答における測定装置２０で測定したラジアル荷重の時間的な遅れの曲線を作成してもよい。この場合は、図の縦軸は時間的な遅れを示す値（伝達関数の位相）となる。
【００２９】
タイヤＴの試験を行う際には、加振装置５０の駆動を停止して、タイヤＴを回転させたときのタイヤＴのラジアル荷重を測定装置２０で測定する。
具体的には、リムにタイヤＴを装着して、そのタイヤＴとドラム４とを押し当てて、タイヤＴを所定の回転数（例えば、４０rpm〜７０rpm）で回転させる。
そして、測定装置２０でタイヤＴのラジアル荷重を測定し、測定装置２０で測定した測定値を図５で示したような、伝達関数を用いて補正する。即ち、測定したときのタイヤＴの回転数から得られるスピンドル軸３の回転周波数を、図５の振動周波数にあてはめ、その際の縦軸の値（伝達関数の振幅）の逆数を使って、測定装置２０で測定した測定値を補正する。
【００３０】
例えば、タイヤＴの回転数から算出された振動周波数に対応する伝達関数の振幅が２．０であるとすると、その値の逆数である「１／２．０」を測定装置２０で測定した測定値を掛けた値が、タイヤＴの真のラジアル荷重となる。なお、スピンドル軸３が振動したときの測定装置２０で測定した測定値の時間的な遅れを見る場合には、図６を用いるとよい。
この補正により、タイヤ試験機１Ａにおけるスピンドル軸３ｂやタイヤ試験機１Ｂにおけるスピンドル３が、その固有振動数に近い状態で回転している場合であっても（図５のｆｂ）、正確で位相ズレのないラジアル荷重を求めることができ、ひいては、信頼ある高精度なタイヤＴの特性を測定することが可能となる。
【００３１】
なお、加振装置５０によって発生するスピンドル軸３の振動の周波数と、加振装置５０で加振しつつ測定したタイヤの特性との関係を伝達関数として算出する伝達関数算出手段（前記コンピュータ）をタイヤ試験機１Ａ，１Ｂに設けるようにしてもよい。
［第２実施形態］
図７，８に示すものは、第２実施形態におけるタイヤ試験機の一部を示している。この実施の形態では第１実施形態における加振装置を変形したものである。
加振装置６０は、慣性マス６１と、連結体６２と、移動体６３とを備えている。慣性マス６１はスピンドル軸３の上部側で且つその内部に設けられている。具体的には、スピンドル軸３の内部に空間６４が形成されており、その空間部６４に、例えば円柱状の金属塊や鋼棒材を所定長さに切断したもので構成される慣性マス６１がスピンドル軸３の内壁から離れた状態で配置されている。
【００３２】
通常の状態（非加振状態）で、慣性マス６１の軸心Ｏ４とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが同一軸心上となるように、言い換えれば、慣性マス６１がスピンドル軸３に対して非偏心状態で、慣性マス６１は連結体６２を介してスピンドル軸３に径方向に連結されている。連結体６２はスプリング等の弾性体から構成されている。非加振時は同心状態にて強固に固定されている。
移動体６３は、慣性マス６１の側方側に配置されていて、スピンドル軸３に対して径方向に一部又は全体が移動できるようにスピンドル軸３に支持されている。この移動体６３は、例えば、電気信号によって突出部６３ａが径方向に移動するピエゾ素子で構成されている。
【００３３】
したがって、ピエゾ素子６３に電圧を供給することによって、ピエゾ素子６３の突出部６３ａが径方向に移動し、この突出部６３ａで慣性マス６１を径方向に移動させることができるようになっている。
以上、この加振装置によれば、ピエゾ素子６３の突出部６３ａで慣性マス６１を径方向に移動させて慣性マス６１の軸心Ｏ４とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とを径方向に偏心させ、その状態でスピンドル軸３を回転させることで、当該スピンドル軸３を径方向（ラジアル方向）に加振することができる。
［第３実施形態］
図９〜１１に示すものは、第３実施形態におけるタイヤ試験機を示している。このタイヤ試験機には、第１実施形態での磁気軸受２３、即ち、ラジアル軸受２４を前記加振装置５０として用いたものである。この実施の形態では、支持体５３は設けられていないものとなっている。
【００３４】
図９〜１０に示すように、各ラジアル軸受２４は、複数個の電磁石２８と、金属製又は磁性体からなるスリーブ２９と、電力供給部３０と、変位センサ３１と、制御部３２とを備えている。
各電磁石２８は、ベアリングハウジング１７の内壁廻りに取り付けられていて、スピンドル軸３の外周面の廻りに配置された状態におり、ステータを構成している。具体的には、ベアリングハウジング１７の軸心を中心として、平面視で一対の電磁石２８Ｌ，２８Ｒが左右に分かれた状態で配置されていると共に、この一対の電磁石２８Ｌ，２８Ｒと直交関係にある一対の電磁石（図示しない）が配置されている。スリーブ２９は、各電磁石と対向してスピンドル軸３の外周面に取り付けられており、当該スリーブ２９でロータが構成されている。
【００３５】
図９，１０では、一方向（ラジアル方向）の電磁石２８Ｌ，２８Ｒのみを示しているが、水平方向（図１０の紙面貫通方向）に関し、一対の電磁石２８Ｌ，２８Ｒと直交関係にある前述した一対の電磁石を配置することにより、ラジアル軸受として機能するように構成している。
電力供給部３０は、電磁石２８Ｌ，２８Ｒ、すなわち鉄心に巻かれたコイル３３に電流を供給するもので、例えば、制御部３２から出力された電流を増幅するパワーアンプで構成されている。
【００３６】
したがって、電力供給部３０からコイル３３に電流を供給し、電磁石２８Ｌ，２８Ｒとスリーブ２９との間に電磁吸引力を作用させることによって、スピンドル軸３のラジアル方向の荷重を非接触の状態で支持している。
変位センサ３１は、スピンドル軸３の径方向（ラジアル方向）の位置を検出するもので、例えば、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５（ステータの中心Ｏ５）に対するスピンドル軸３の軸心Ｏ２のラジアル方向の変位、言い換えれば、ベアリングハウジング１７の軸心に対するスピンドル軸３の軸心Ｏ２のラジアル方向の変位を検出することが可能なものである。具体的には、変位センサ３１は、スリーブ２９と変位センサ３１との距離を測定するものであって、かかる測定結果にスピンドル軸３の半径を加えることで、軸心Ｏ２までの距離を得ることができる。
【００３７】
制御部３２はスピンドル軸３の軸心Ｏ２の目標位置と、変位センサ３１で検出されたスピンドル軸３の位置との情報に基づいて、電力供給部３０へ出力する電流（制御信号Ｓ２）を調整し、電力供給部３０から電磁石２８Ｌ，２８Ｒのコイル３３に供給される電流を制御するものである。
即ち、図１１に示すように、制御部３２にはスピンドル軸３の軸心Ｏ２の目標位置に対応する目標値が予め設定されていると共に、スピンドル軸３の軸心Ｏ２の位置が変位センサ３１によりフィードバックされ、軸心Ｏ２の位置に対応する現在値が設定される。そして、制御部３２は前記目標値と前記現在値とを比較して、スピンドル軸３の軸心Ｏ２の位置が目標位置になるように、電力供給部３０が出力する電流を調整する。
【００３８】
この実施の形態では、スピンドル軸３の軸心Ｏ２の目標位置が電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５位置とされ、変位センサ３１は電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５に対するスピンドル軸３の軸心の変位を検出するものとされており、制御部３２は、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５に対するスピンドル軸３の軸心のラジアル方向の変位を変位センサ３１が検出すると、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５に対するラジアル方向の変位が零となるように（電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ５とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが一致するように）、電力供給部３０が出力する電流を変更する。
【００３９】
例えば、変位センサ３１が、設定値より大なる距離を測定した場合、スピンドル軸３は電磁石２８Ｌ側に偏心して回転していることになるので、電力供給部３０は、電磁石２８Ｒに対する電流を増し、電磁石２８Ｒが発生する磁力を増加させ、スピンドル軸３を当該電磁石２８Ｒに引き寄せることで、前記偏心状態を是正する。
なお、ここではラジアル方向を例にとり説明したが、これと直交する方向についても同様である。
次に、各ラジアル軸受２４のうちリムの近傍に配置された上側のラジアル軸受２４ａを加振装置として用いることを例にとり説明する。
【００４０】
加振装置５０として用いる上側のラジアル軸受２４ａには、電磁石２８Ｌ，２８Ｒ、スリーブ２９、電力供給部３０、変位センサ３１、制御部３２の他に、任意波形の電圧又は電流を発生する信号発生器４２を有している。この実施の形態では、信号発生器４２としてファンクションジェネレータを採用している。
信号発生器４２は電磁石２８Ｌ，２８Ｒに対応した電力供給部３０の少なくともどちらか一方に接続されており、信号発生器４２が出力信号Ｓ１を出力すると、制御部３２から出力された制御信号Ｓ２にその出力信号Ｓ１が加算され、加算された制御信号Ｓ３が一方の電力供給部３０ａに入力される。
【００４１】
制御部３２から出力された制御信号Ｓ２に信号発生器４２の出力信号Ｓ１を加算することで、電力供給部３０ａから電磁石２８Ｌ，２８Ｒへ出力される電流が変化し、スピンドル軸３の上側に設けられたスリーブ２９と電磁石２８Ｌ，２８Ｒとの間の磁気吸引力が変化する。
信号発生器４２から所定の周波数で正弦波の信号を出力すると、スピンドル軸３の上側は信号発生器４２から出力された出力信号Ｓ１の周波数に応じて、ラジアル方向に加振される。
【００４２】
以上述べた加振装置（ラジアル軸受２４ａ）を用いて、真のラジアル荷重を求めるやり方、すなわち、スピンドル軸３が振動しているときのタイヤＴに発生する力（タイヤＴのラジアル荷重等）と、スピンドル軸３が振動している状態で測定装置２０で測定した値との関係を求め、その結果より、ラジアル荷重の伝達関数を求め、求めた伝達関数を使用して、測定装置２０で測定した測定値を補正し、真のラジアル荷重を求める手法は、第１実施形態と略同一であるため、ここでの説明は省略する。
本発明は上記の実施の形態に限定されない。
【００４３】
即ち、上記の実施の形態では、測定装置２０でラジアル荷重を測定していたが、測定するものはこれに限らず、ラテラル荷重やトラクティブ荷重，モーメント等を測定するものであってもよい。
この場合、スピンドル軸３が所定の周波数で振動したときにおけるラテラル荷重や操舵トルクを予め測定し、該測定荷重やトルクに対する伝達関数を求め、求めた伝達関数を用いて、タイヤの特性試験時の測定結果を補正するようにするとよい。
スピンドル軸３を支持する軸受２３を、非接触型の流体軸受やメカニカルな転がり軸受で構成してもよい。
【００４４】
上記実施の形態で図示したタイヤ試験機では、スピンドル軸３を上下方向に配置したものであるが、本発明はスピンドル軸３を水平方向又は斜め方向に配置したものであってもよい。
また、上記実施の形態で図示したタイヤ試験機では、タイヤＴの下方にスピンドル軸支持構造を備えたものであるが、本発明においてはスピンドル軸支持構造をタイヤＴの上方に備えたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態のタイヤ試験機の全体正面図である。
【図２】他のタイヤ試験機の概略図である。
【図３】加振装置の詳細断面図である。
【図４】加振装置の制御ブロック図である。
【図５】伝達関数を示す図である（振動周波数−振幅）。
【図６】伝達関数を示す図である（振動周波数−位相差）
【図７】第２実施形態におけるタイヤ試験機に設けた加振装置の断面図である。
【図８】加振装置の平面図である。
【図９】第３実施形態におけるタイヤ試験機の下部の概略図である。
【図１０】加振装置の断面図である。
【図１１】加振装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１Ａ タイヤ試験機
１Ｂ タイヤ試験機
３ スピンドル軸
２３ 軸受
５０ 加振装置
Ｔ タイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リムと一体的に回転するスピンドル軸と、このスピンドル軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受とを備え、リムに装着したタイヤを回転させて測定装置でタイヤの特性を測定するタイヤ試験機において、
前記スピンドル軸に強制的に振動を発生させる加振装置を設けていることを特徴とするタイヤ試験機。
【請求項２】
前記加振装置は、スピンドル軸の外周面の廻りに配置されたステータが発生する磁力を可変とする加振制御部とを有していることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験機。
【請求項３】
前記加振装置は、スピンドル軸と同一軸心上に配置された慣性マスと、この慣性マスとスピンドル軸とを径方向に連結する連結体と、前記慣性マスの軸心とスピンドル軸の軸心とが径方向に偏心するように、前記慣性マスを径方向に移動させる移動体とを有していることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験機。
【請求項４】
前記軸受は、スピンドル軸を非接触で支持する非接触軸受で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ試験機。
【請求項５】
前記非接触軸受を、能動型の磁気軸受で構成しており、この磁気軸受を加振装置として共用していることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ試験機。
【請求項６】
前記加振装置によってスピンドル軸に与えた荷重特性と、前記加振装置で加振しつつ測定したタイヤの特性との関係を伝達関数として算出する伝達関数算出手段を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ試験機。
【請求項７】
スピンドル軸を回転自在に備えたタイヤ試験機で、タイヤをスピンドル軸と一体的に回転させて測定装置でタイヤの特性を測定する試験を行うにあたり、
前記タイヤの試験前に、前記スピンドル軸を加振しつつ測定したタイヤの特性と加振の力との関係を伝達関数として予め算出しておき、
前記タイヤの試験を行う際には、測定したタイヤの特性を前記伝達関数を用いて補正することを特徴とするタイヤ試験の方法。
【請求項１】
リムと一体的に回転するスピンドル軸と、このスピンドル軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受とを備え、リムに装着したタイヤを回転させて測定装置でタイヤの特性を測定するタイヤ試験機において、
前記スピンドル軸に強制的に振動を発生させる加振装置を設けていることを特徴とするタイヤ試験機。
【請求項２】
前記加振装置は、スピンドル軸の外周面の廻りに配置されたステータが発生する磁力を可変とする加振制御部とを有していることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験機。
【請求項３】
前記加振装置は、スピンドル軸と同一軸心上に配置された慣性マスと、この慣性マスとスピンドル軸とを径方向に連結する連結体と、前記慣性マスの軸心とスピンドル軸の軸心とが径方向に偏心するように、前記慣性マスを径方向に移動させる移動体とを有していることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験機。
【請求項４】
前記軸受は、スピンドル軸を非接触で支持する非接触軸受で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ試験機。
【請求項５】
前記非接触軸受を、能動型の磁気軸受で構成しており、この磁気軸受を加振装置として共用していることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ試験機。
【請求項６】
前記加振装置によってスピンドル軸に与えた荷重特性と、前記加振装置で加振しつつ測定したタイヤの特性との関係を伝達関数として算出する伝達関数算出手段を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ試験機。
【請求項７】
スピンドル軸を回転自在に備えたタイヤ試験機で、タイヤをスピンドル軸と一体的に回転させて測定装置でタイヤの特性を測定する試験を行うにあたり、
前記タイヤの試験前に、前記スピンドル軸を加振しつつ測定したタイヤの特性と加振の力との関係を伝達関数として予め算出しておき、
前記タイヤの試験を行う際には、測定したタイヤの特性を前記伝達関数を用いて補正することを特徴とするタイヤ試験の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１２１０４２（Ｐ２００７−１２１０４２Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１１８６４（Ｐ２００５−３１１８６４）
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
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