タイヤ試験機
【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】リムを有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、軸受はスピンドル軸を非接触で支持する磁気軸受で構成されている。
【解決手段】リムを有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、軸受はスピンドル軸を非接触で支持する磁気軸受で構成されている。
【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）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、このタイヤに前記ドラムを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、タイヤに発生する転がり抵抗（トラクティブ荷重）を測定することができる。
さて、タイヤを路面上で転動させたときの理想的な転がり抵抗は、図９に示すようなモデルで説明することができる。図９に示すように、所定の荷重をかけて当該タイヤを転動させたとき、タイヤの接地部の接地長さＬに亘っての接地圧力ｆz（ｘ）の分布は図に示すようになる。タイヤは弾性体であるため、転動中の接地圧力ｆｚ（ｘ）の分布度合いはタイヤ中心Ｏで前後対称にならず、その結果、例えば、接地圧力ｆｚ（ｘ）の重心位置はεだけ前方に移動することとなる。
【０００３】
ここで、タイヤの転がり半径をｒとし、接地圧力ｆｚ（ｘ）の重心における荷重反力をＦｚとしてタイヤの接地部におけるモーメントの釣り合いを考えると、式（１）が成り立ち、転がり抵抗Ｒは荷重反力Ｆｚに比例することとなる。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【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】
【０００６】
従来のユニフォミティ試験装置で転がり抵抗を測定した場合、測定した転がり抵抗ＴＦは、式（１）で示した転がり抵抗Ｒとは異なる。
従来のユニフォミティ試験装置では、タイヤを回転させた際にそのタイヤの回転軸となるスピンドル軸が回転する。そして、このスピンドル軸は転がり軸受によって回転自在に支持されていることから、タイヤを回転させた際、転がり軸受の回転抵抗に起因して捩りトルクがスピンドル軸に発生してしまう。そのため、このようなユニフォミティ試験装置で転がり抵抗を測定した場合、測定した転がり抵抗ＴＦには、回転の際にスピンドル軸に発生した捩りトルクＭsの影響による力ＦMが加算されてしてしまう。即ち、ユニフォミティ試験装置で測定した転がり抵抗ＴＦは式（２）のようになる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
一般に軸受の回転抵抗は、軸受にかかる荷重，回転速度，温度，潤滑状態などによって変化するためこれを正確に捉えることは非常に困難である。
したがって、軸受の回転抵抗が発生する状況下では、捩りトルクが発生するため高精度な転がり抵抗を求めることは困難となる。
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を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】
【０００９】
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、前記軸受は、前記スピンドル軸を非接触で支持する磁気軸受で構成されている点にある。
発明者は、スピンドル軸を回転させた際、測定したタイヤのトラクティブ荷重等のタイヤの特性には、回転の際に発生した捩りトルクの影響による力が加算されてしてしまうことから、捩りトルクの発生の原因となる軸受の回転抵抗を無くす構造について様々な角度から検証した。
【００１０】
その結果、発明者は、スピンドル軸を支持する軸受を、非接触で支持する磁気軸受で構成することで、スピンドル軸を回転させた際に、軸受の転がり抵抗によって発生してしまうスピンドル軸の捩りトルクを発生しないようにした。
即ち、磁気軸受はスピンドル軸をハウジングと離間させた状態、言い換えれば、スピンドル軸を空中に浮かした状態で支持するものであるため、スピンドル軸を回転させた際、磁気軸受の回転抵抗は非常に小さく、これによって、スピンドル軸には軸受の回転抵抗による捩りトルクがほとんど発生しなくなる。
【００１１】
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。
前記磁気軸受は、スピンドル軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、スピンドル軸のラジアル荷重を受けるラジアル軸受とを有していることが好ましい。
これによれば、回転するスピンドル軸を安定的に保持することができる。
前記磁気軸受を、スピンドル軸を加振させる加振装置として共用することが好ましい。
【００１２】
スピンドル軸を支持する磁気軸受を加振装置として用いるようにしたので、回転する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。
したがって、例えば、軸受を上述したように磁気軸受にすることによって、ラジアル方向に対する軸受の剛性が構造上低下し、これにより、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が、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スピンドル軸が共振に近い状態でもタイヤの特性を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。より好ましくは、前記ラジアル軸受が前記加振装置とするとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タイヤの特性を高精度に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】
【００１４】
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タイヤ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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２〜５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。
【００１９】
図２に示すように、スピンドル軸３は、取付台１０に固定されたハウジング１５に回転自在に支持されている。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。
【００２０】
スピンドル軸３は、ベアリングハウジング１７に内嵌されていて、ベアリングハウジング１７の内壁に設けられた軸受２３によって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。軸受２３は、スピンドル軸３を非接触で支持する磁気軸受で構成されている。
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。
【００２１】
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が設けられている。この下ラジアル軸受２４ｂの下側にスラスト軸受２５が設けられている。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に対して非接触で支持された状態で回転するようになっている。
図２〜４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。
【００２２】
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、電磁石２８Ｌ，２８Ｒ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。
【００２３】
図３，４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３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。
前記電力供給部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。
【００２４】
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との間に磁気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Ｏ１（ステータの中心Ｏ１）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。
【００２５】
なお、図２〜４では、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ１とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが一致した状態を示している。
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４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。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。
【００２６】
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Ｏ１位置とされ、変位センサ３１は電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ１に対するスピンドル軸３の軸心Ｏ２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Ｏ１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Ｏ１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Ｏ１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。
【００２７】
例えば、変位センサ３１が、目標位置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。
したがって、制御部３２によって、スピンドル軸３は常に所定の位置で回転するように位置調整されつつ、スピンドル軸３がベアリングハウジング１７に遊嵌した状態（離間した状態）で回転自在に支持されおり、これにより、ラジアル軸受２４においてスピンドル軸３を回転させたときの回転抵抗は非常に小さく、捩りトルクもほとんど発生しない。
【００２８】
図２，３，５に示すように、スラスト軸受２５は、複数個の電磁石３５と、電力供給部３６と、変位センサ３７と、制御部３８とを備えていると共に、スラストディスク３９（ロータ）を有している。
スラストディスク３９は円板状に形成され、スピンドル軸３の下側に当該スピンドル軸３と同心に取り付けられていて、スピンドル軸３からフランジ状に径外方向へ突出したものとなっている。
電磁石３５はベアリングハウジング１７の内壁に取り付けられていてスラストディスク３９の上下面の廻りに配置された状態になっている。具体的には、スラストディスク３９を挟み込むように、上下に２つの電磁石３５Ｕ，３５Ｄが配置されている。
【００２９】
前記電力供給部３６は、電磁石３５Ｕ，３５Ｄのコイルに電流を供給するもので、例えば制御部３８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。
したがって、電力供給部３６から電磁石３５Ｕ，３５Ｄのコイルに電流を供給し、電磁石３５Ｕ，３５Ｄとスラストディスク３９との間に磁力による吸引力を作用させることによって、スピンドル軸３のスラスト方向の荷重を非接触の状態で受けることができるようになっている。
変位センサ３７はスピンドル軸３の軸方向（スラスト方向）の位置を、スピンドル軸３までの距離を測定することで検出するものである。
【００３０】
制御部３８はスピンドル軸３のスラスト方向における目標位置と、変位センサ３７で検出された位置情報に基づいて、電力供給部３６へ出力する電流（制御信号）を調整し、電力供給部３６から電磁石３５Ｕ，３５Ｄに供給される電流を制御するものである。
即ち、図５に示すように、制御部３８にはスピンドル軸３のスラスト方向の変位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の位置が変位センサ３７によりフィードバックされ、スピンドル軸３の位置に対応する現在値が設定される。
制御部３８は前記目標値と前記現在値とを比較して、スラストディスク３９のスラスト方向の位置（上下位置）が目標位置になるように、電力供給部３６が出力する電流を調整する。
【００３１】
したがって、制御部３８によって、スピンドル軸３は常に所定の位置で回転するように位置調整されつつ、スピンドル軸３がベアリングハウジング１７に遊嵌した状態（離間した状態）で回転自在に支持されおり、これにより、スラスト軸受２５においてスピンドル軸３を回転させたときの回転抵抗は非常に小さく、捩りトルクもほとんど発生しない。
なお、上記で示したスラスト軸受２５やラジアル軸受２４では、電力供給部３０，３６から電磁石２８，３５に電流を供給していない状態では、スピンドル軸３を支持することができないため、スラスト軸受２５やラジアル軸受２４でスピンドル軸３を支持しないときに用いる補助軸受４１が設けられている。この補助軸受４１はスピンドル軸３との間に隙間をおいて設けられており、磁気軸受２３によってスピンドル軸３を支持していないとき（例えば、タイヤ試験を行わない場合）や磁気軸受２３のロータとステータとが接触する前にスピンドル軸３と接触してそのラジアル荷重やスラスト荷重を受けることができるものである。タイヤの試験を行う場合は、前記スラスト軸受２５やラジアル軸受２４でスピンドル軸３を支持するため、スピンドル軸３と補助軸受４１とは、磁気軸受２３のロータとステータとが非定常的（突発的）に接近したとき以外は非接触状態である。
【００３２】
以上、本発明のタイヤ試験機１によれば、スピンドル軸３の軸受が上記で示した如く磁気軸受２３で構成されているため、スピンドル軸３を、当該スピンドル軸３の外周面とベアリングハウジング１７（ハウジング１５）とを離間させた状態で回転させることができる。
したがって、リムにタイヤＴを装着して、当該タイヤＴをドラム４装置へ押し当て、スピンドル軸３を回転させた際に、磁気軸受２３には捩りトルクがほとんど発生せず、タイヤＴの特性、特に、タイヤＴのトラクティブ荷重を精度よく測定することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態では、前記実施形態と同一の構成については同一符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図６に示すものは、第２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、スピンドル軸３を加振させる加振装置４５が設けられている。具体的には、タイヤ試験機１Ｂのラジアル軸受２４が加振装置４５として用いられている。
以下、下リム１１の近傍に配置された上側のラジアル軸受２４ａを加振装置４５として用いることを例にとり説明する。
上側のラジアル軸受ａ２４は、第１実施形態で示した電磁石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、任意波形の電流を供給する信号発生器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。
【００３４】
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。
図６の例では、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。
【００３５】
例えば、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の周波数に応じて加振される。
以上、第２実施形態のタイヤ試験機によれば、次のようにタイヤの試験を行うことができる。
タイヤ試験前に、上側のラジアル軸受２４ａを加振装置４５として駆動させ、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。
【００３６】
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。
具体的には、まず、タイヤＴ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、タイヤＴをドラム４へ押し当てる。この際、タイヤ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する。そして、スピンドル軸３が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。
【００３７】
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４５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変化させ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。
【００３８】
具体的には、図７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８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。
【００３９】
タイヤＴの試験を行う際には、上側のラジアル軸受２４ａを通常の軸受として用いて、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、上下リム９，１１にタイヤＴを装着して、タイヤＴをドラム４へ押し当てて、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７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７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。
【００４０】
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８を用いるとよい。
この補正により、スピンドル軸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７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。
【００４１】
本発明は上記の実施の形態に限定されない。
即ち、上記の実施の形態では、測定装置２０でトラクティブ荷重や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，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。
【００４２】
上記の実施の形態では、スピンドル軸３側に取り付けたタイヤを試験するべくスピンドル軸３を支持する軸受を磁気軸受２３で構成していたが、上スピンドル軸４を支持する軸受を磁気軸受２３で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施の形態にかかる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】軸受の詳細断面図である。
【図４】ラジアル軸受の制御ブロック図である。
【図５】スラスト軸受の制御ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるタイヤ試験機を示す図である。
【図７】伝達関数を示す図である（振動周波数−振幅）。
【図８】伝達関数を示す図である（振動周波数−位相差）。
【図９】理想的なタイヤの転がり抵抗を示すモデル図である。
【符号の説明】
【００４４】
１Ａ タイヤ試験機
１Ｂ スピンドル軸
２３ 磁気軸受（軸受）
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）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、このタイヤに前記ドラムを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、タイヤに発生する転がり抵抗（トラクティブ荷重）を測定することができる。
さて、タイヤを路面上で転動させたときの理想的な転がり抵抗は、図９に示すようなモデルで説明することができる。図９に示すように、所定の荷重をかけて当該タイヤを転動させたとき、タイヤの接地部の接地長さＬに亘っての接地圧力ｆz（ｘ）の分布は図に示すようになる。タイヤは弾性体であるため、転動中の接地圧力ｆｚ（ｘ）の分布度合いはタイヤ中心Ｏで前後対称にならず、その結果、例えば、接地圧力ｆｚ（ｘ）の重心位置はεだけ前方に移動することとなる。
【０００３】
ここで、タイヤの転がり半径をｒとし、接地圧力ｆｚ（ｘ）の重心における荷重反力をＦｚとしてタイヤの接地部におけるモーメントの釣り合いを考えると、式（１）が成り立ち、転がり抵抗Ｒは荷重反力Ｆｚに比例することとなる。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【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】
【０００６】
従来のユニフォミティ試験装置で転がり抵抗を測定した場合、測定した転がり抵抗ＴＦは、式（１）で示した転がり抵抗Ｒとは異なる。
従来のユニフォミティ試験装置では、タイヤを回転させた際にそのタイヤの回転軸となるスピンドル軸が回転する。そして、このスピンドル軸は転がり軸受によって回転自在に支持されていることから、タイヤを回転させた際、転がり軸受の回転抵抗に起因して捩りトルクがスピンドル軸に発生してしまう。そのため、このようなユニフォミティ試験装置で転がり抵抗を測定した場合、測定した転がり抵抗ＴＦには、回転の際にスピンドル軸に発生した捩りトルクＭsの影響による力ＦMが加算されてしてしまう。即ち、ユニフォミティ試験装置で測定した転がり抵抗ＴＦは式（２）のようになる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
一般に軸受の回転抵抗は、軸受にかかる荷重，回転速度，温度，潤滑状態などによって変化するためこれを正確に捉えることは非常に困難である。
したがって、軸受の回転抵抗が発生する状況下では、捩りトルクが発生するため高精度な転がり抵抗を求めることは困難となる。
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を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】
【０００９】
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、前記軸受は、前記スピンドル軸を非接触で支持する磁気軸受で構成されている点にある。
発明者は、スピンドル軸を回転させた際、測定したタイヤのトラクティブ荷重等のタイヤの特性には、回転の際に発生した捩りトルクの影響による力が加算されてしてしまうことから、捩りトルクの発生の原因となる軸受の回転抵抗を無くす構造について様々な角度から検証した。
【００１０】
その結果、発明者は、スピンドル軸を支持する軸受を、非接触で支持する磁気軸受で構成することで、スピンドル軸を回転させた際に、軸受の転がり抵抗によって発生してしまうスピンドル軸の捩りトルクを発生しないようにした。
即ち、磁気軸受はスピンドル軸をハウジングと離間させた状態、言い換えれば、スピンドル軸を空中に浮かした状態で支持するものであるため、スピンドル軸を回転させた際、磁気軸受の回転抵抗は非常に小さく、これによって、スピンドル軸には軸受の回転抵抗による捩りトルクがほとんど発生しなくなる。
【００１１】
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。
前記磁気軸受は、スピンドル軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、スピンドル軸のラジアル荷重を受けるラジアル軸受とを有していることが好ましい。
これによれば、回転するスピンドル軸を安定的に保持することができる。
前記磁気軸受を、スピンドル軸を加振させる加振装置として共用することが好ましい。
【００１２】
スピンドル軸を支持する磁気軸受を加振装置として用いるようにしたので、回転する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。
したがって、例えば、軸受を上述したように磁気軸受にすることによって、ラジアル方向に対する軸受の剛性が構造上低下し、これにより、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が、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スピンドル軸が共振に近い状態でもタイヤの特性を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。より好ましくは、前記ラジアル軸受が前記加振装置とするとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タイヤの特性を高精度に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】
【００１４】
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タイヤ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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２〜５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。
【００１９】
図２に示すように、スピンドル軸３は、取付台１０に固定されたハウジング１５に回転自在に支持されている。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。
【００２０】
スピンドル軸３は、ベアリングハウジング１７に内嵌されていて、ベアリングハウジング１７の内壁に設けられた軸受２３によって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。軸受２３は、スピンドル軸３を非接触で支持する磁気軸受で構成されている。
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。
【００２１】
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が設けられている。この下ラジアル軸受２４ｂの下側にスラスト軸受２５が設けられている。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に対して非接触で支持された状態で回転するようになっている。
図２〜４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。
【００２２】
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、電磁石２８Ｌ，２８Ｒ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。
【００２３】
図３，４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３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。
前記電力供給部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。
【００２４】
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との間に磁気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Ｏ１（ステータの中心Ｏ１）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。
【００２５】
なお、図２〜４では、電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ１とスピンドル軸３の軸心Ｏ２とが一致した状態を示している。
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４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。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。
【００２６】
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Ｏ１位置とされ、変位センサ３１は電磁石２８Ｌ，２８Ｒの配置の中心Ｏ１に対するスピンドル軸３の軸心Ｏ２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Ｏ１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Ｏ１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Ｏ１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。
【００２７】
例えば、変位センサ３１が、目標位置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。
したがって、制御部３２によって、スピンドル軸３は常に所定の位置で回転するように位置調整されつつ、スピンドル軸３がベアリングハウジング１７に遊嵌した状態（離間した状態）で回転自在に支持されおり、これにより、ラジアル軸受２４においてスピンドル軸３を回転させたときの回転抵抗は非常に小さく、捩りトルクもほとんど発生しない。
【００２８】
図２，３，５に示すように、スラスト軸受２５は、複数個の電磁石３５と、電力供給部３６と、変位センサ３７と、制御部３８とを備えていると共に、スラストディスク３９（ロータ）を有している。
スラストディスク３９は円板状に形成され、スピンドル軸３の下側に当該スピンドル軸３と同心に取り付けられていて、スピンドル軸３からフランジ状に径外方向へ突出したものとなっている。
電磁石３５はベアリングハウジング１７の内壁に取り付けられていてスラストディスク３９の上下面の廻りに配置された状態になっている。具体的には、スラストディスク３９を挟み込むように、上下に２つの電磁石３５Ｕ，３５Ｄが配置されている。
【００２９】
前記電力供給部３６は、電磁石３５Ｕ，３５Ｄのコイルに電流を供給するもので、例えば制御部３８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。
したがって、電力供給部３６から電磁石３５Ｕ，３５Ｄのコイルに電流を供給し、電磁石３５Ｕ，３５Ｄとスラストディスク３９との間に磁力による吸引力を作用させることによって、スピンドル軸３のスラスト方向の荷重を非接触の状態で受けることができるようになっている。
変位センサ３７はスピンドル軸３の軸方向（スラスト方向）の位置を、スピンドル軸３までの距離を測定することで検出するものである。
【００３０】
制御部３８はスピンドル軸３のスラスト方向における目標位置と、変位センサ３７で検出された位置情報に基づいて、電力供給部３６へ出力する電流（制御信号）を調整し、電力供給部３６から電磁石３５Ｕ，３５Ｄに供給される電流を制御するものである。
即ち、図５に示すように、制御部３８にはスピンドル軸３のスラスト方向の変位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の位置が変位センサ３７によりフィードバックされ、スピンドル軸３の位置に対応する現在値が設定される。
制御部３８は前記目標値と前記現在値とを比較して、スラストディスク３９のスラスト方向の位置（上下位置）が目標位置になるように、電力供給部３６が出力する電流を調整する。
【００３１】
したがって、制御部３８によって、スピンドル軸３は常に所定の位置で回転するように位置調整されつつ、スピンドル軸３がベアリングハウジング１７に遊嵌した状態（離間した状態）で回転自在に支持されおり、これにより、スラスト軸受２５においてスピンドル軸３を回転させたときの回転抵抗は非常に小さく、捩りトルクもほとんど発生しない。
なお、上記で示したスラスト軸受２５やラジアル軸受２４では、電力供給部３０，３６から電磁石２８，３５に電流を供給していない状態では、スピンドル軸３を支持することができないため、スラスト軸受２５やラジアル軸受２４でスピンドル軸３を支持しないときに用いる補助軸受４１が設けられている。この補助軸受４１はスピンドル軸３との間に隙間をおいて設けられており、磁気軸受２３によってスピンドル軸３を支持していないとき（例えば、タイヤ試験を行わない場合）や磁気軸受２３のロータとステータとが接触する前にスピンドル軸３と接触してそのラジアル荷重やスラスト荷重を受けることができるものである。タイヤの試験を行う場合は、前記スラスト軸受２５やラジアル軸受２４でスピンドル軸３を支持するため、スピンドル軸３と補助軸受４１とは、磁気軸受２３のロータとステータとが非定常的（突発的）に接近したとき以外は非接触状態である。
【００３２】
以上、本発明のタイヤ試験機１によれば、スピンドル軸３の軸受が上記で示した如く磁気軸受２３で構成されているため、スピンドル軸３を、当該スピンドル軸３の外周面とベアリングハウジング１７（ハウジング１５）とを離間させた状態で回転させることができる。
したがって、リムにタイヤＴを装着して、当該タイヤＴをドラム４装置へ押し当て、スピンドル軸３を回転させた際に、磁気軸受２３には捩りトルクがほとんど発生せず、タイヤＴの特性、特に、タイヤＴのトラクティブ荷重を精度よく測定することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態では、前記実施形態と同一の構成については同一符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図６に示すものは、第２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、スピンドル軸３を加振させる加振装置４５が設けられている。具体的には、タイヤ試験機１Ｂのラジアル軸受２４が加振装置４５として用いられている。
以下、下リム１１の近傍に配置された上側のラジアル軸受２４ａを加振装置４５として用いることを例にとり説明する。
上側のラジアル軸受ａ２４は、第１実施形態で示した電磁石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、任意波形の電流を供給する信号発生器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。
【００３４】
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。
図６の例では、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。
【００３５】
例えば、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の周波数に応じて加振される。
以上、第２実施形態のタイヤ試験機によれば、次のようにタイヤの試験を行うことができる。
タイヤ試験前に、上側のラジアル軸受２４ａを加振装置４５として駆動させ、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。
【００３６】
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。
具体的には、まず、タイヤＴ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、タイヤＴをドラム４へ押し当てる。この際、タイヤ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する。そして、スピンドル軸３が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。
【００３７】
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４５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変化させ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。
【００３８】
具体的には、図７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８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。
【００３９】
タイヤＴの試験を行う際には、上側のラジアル軸受２４ａを通常の軸受として用いて、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、上下リム９，１１にタイヤＴを装着して、タイヤＴをドラム４へ押し当てて、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７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７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。
【００４０】
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８を用いるとよい。
この補正により、スピンドル軸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７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。
【００４１】
本発明は上記の実施の形態に限定されない。
即ち、上記の実施の形態では、測定装置２０でトラクティブ荷重や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，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。
【００４２】
上記の実施の形態では、スピンドル軸３側に取り付けたタイヤを試験するべくスピンドル軸３を支持する軸受を磁気軸受２３で構成していたが、上スピンドル軸４を支持する軸受を磁気軸受２３で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施の形態にかかる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】軸受の詳細断面図である。
【図４】ラジアル軸受の制御ブロック図である。
【図５】スラスト軸受の制御ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるタイヤ試験機を示す図である。
【図７】伝達関数を示す図である（振動周波数−振幅）。
【図８】伝達関数を示す図である（振動周波数−位相差）。
【図９】理想的なタイヤの転がり抵抗を示すモデル図である。
【符号の説明】
【００４４】
１Ａ タイヤ試験機
１Ｂ スピンドル軸
２３ 磁気軸受（軸受）
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、
前記軸受は、前記スピンドル軸を非接触で支持する磁気軸受で構成されていることを特徴とするタイヤ試験機。
【請求項２】
前記磁気軸受は、スピンドル軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、スピンドル軸のラジアル荷重を受けるラジアル軸受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】
前記磁気軸受を、スピンドル軸を加振させる加振装置として共用することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ試験機。
【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、
前記軸受は、前記スピンドル軸を非接触で支持する磁気軸受で構成されていることを特徴とするタイヤ試験機。
【請求項２】
前記磁気軸受は、スピンドル軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、スピンドル軸のラジアル荷重を受けるラジアル軸受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】
前記磁気軸受を、スピンドル軸を加振させる加振装置として共用することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ試験機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１２１０４１（Ｐ２００７−１２１０４１Ａ）
【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２００５−３１１８６３（Ｐ２００５−３１１８６３）
【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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