CN110753836A - 轮胎动负荷半径计算装置及计算方法 - Google Patents

Abstract

轮胎动负荷半径计算装置(1)包括轮胎旋转传感器(2s)、滚筒旋转传感器(3s)、滚筒旋转角度导出部(c1)和轮胎动负荷半径计算部(c2)。滚筒旋转角度导出部(c1)基于来自所述传感器(2s、3s)的信号，导出轮胎每转一圈的滚筒(3)的旋转角度。轮胎动负荷半径计算部(c2)使用由滚筒旋转角度导出部(c1)导出的旋转角度，通过式(R＝L/2π)计算轮胎(2)的动负荷半径。式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。

Description

轮胎动负荷半径计算装置及计算方法

技术领域

本发明涉及轮胎动负荷半径的计算装置及计算方法。

背景技术

作为车辆(货车、轿车等)用的轮胎的与性能相关的重要评价项目之一，有轮胎的动负荷半径。轮胎的动负荷半径是指轮胎被施加负载时的轮胎半径。例如，专利文献1中公开了通过将轮胎顶在处于旋转状态的滚筒上，在对轮胎施加负载的同时使轮胎旋转，并利用电位计测量轮胎的位移量，根据该轮胎的位移量计算出轮胎的动负荷半径。

然而，轮胎的动负荷半径原本应当通过下式(1)计算出，而如专利文献1那样根据轮胎的位移量来计算轮胎的动负荷半径的情况下，所算出的值的精度可能会下降。

R＝L/2π (1)

(式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明公开公报特开平5-34233

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高精度地计算出轮胎动负荷半径的轮胎动负荷半径计算装置及计算方法。

本发明的轮胎动负荷半径计算装置，包括：滚筒轴；滚筒，具有模拟轮胎行驶的路面的外周面且能够以所述滚筒轴为中心进行旋转；轮胎轴，用于支撑所述轮胎；旋转机构，在所述轮胎轴和所述滚筒轴相互平行地配置且所述轮胎的胎面与所述外周面相接触的状态下，使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行旋转；轮胎旋转传感器，用于检测所述轮胎的旋转；滚筒旋转传感器，用于检测所述滚筒的旋转；滚筒旋转角度导出部，基于来自所述轮胎旋转传感器和所述滚筒旋转传感器的信号，导出所述轮胎每转一圈的所述滚筒的旋转角度；以及轮胎动负荷半径计算部，使用由所述滚筒旋转角度导出部导出的所述滚筒的旋转角度，通过下式(1)计算所述轮胎的动负荷半径：

R＝L/2π (1)

式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。

本发明的轮胎动半径计算方法，使用轮胎动负荷半径计算装置，所述轮胎动负荷半径计算装置包括：滚筒轴；滚筒，具有模拟轮胎行驶的路面的外周面且能够以所述滚筒轴为中心进行旋转；轮胎轴，用于支撑所述轮胎；旋转机构，在所述轮胎轴和所述滚筒轴相互平行地配置且所述轮胎的胎面与所述外周面相接触的状态下，使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行旋转；轮胎旋转传感器，用于检测所述轮胎的旋转；以及滚筒旋转传感器，用于检测所述滚筒的旋转，所述轮胎动负荷半径计算方法包括：滚筒旋转角度导出步骤，基于来自所述轮胎旋转传感器和所述滚筒旋转传感器的信号，导出所述轮胎每转一圈的所述滚筒的旋转角度；以及轮胎动负荷半径计算步骤，使用由所述滚筒旋转角度导出步骤导出的所述滚筒的旋转角度，通过下式(1)计算所述轮胎的动负荷半径：

R＝L/2π (1)

式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的轮胎动负荷半径计算装置的俯视图。

图2是表示本发明的一实施方式的轮胎动负荷半径计算装置的侧视图。

图3是表示本发明的一实施方式的轮胎动负荷半径计算装置的电学结构的框图。

图4是表示本发明的一实施方式的轮胎动负荷半径计算方法的流程图。

具体实施方式

本发明的一实施方式的轮胎动负荷半径计算装置1(以下简称为“计算装置”)适用于进行检查轮胎的周向均匀性用的轮胎均匀性试验(JIS D4233)的轮胎均匀性试验机(TUM：Tire Uniformity Machine)，如图1和图2所示，其具有基台1b、安装在基台1b上的轮胎轴2x、受基台1b支撑的框架3f、受框架3f支撑的滚筒轴3x、以及受滚筒轴3x支撑的滚筒3。

如图3所示，计算装置1还具有：控制构成计算装置1的构成部件的动作的控制器1c、轮胎旋转马达2m、滚筒移动马达3m、旋转编码器2s、旋转编码器3s和轮胎负荷传感器5s。

轮胎轴2x受基台1b支撑，能够以沿着竖直方向的轴线为中心进行旋转。轮胎轴2x和受轮胎轴2x支撑的轮胎2在控制器1c的控制下，由轮胎旋转马达2m进行驱动，以沿着竖直方向的轴线为中心进行旋转。即，通过轮胎旋转马达2m对轮胎轴2x施加旋转力来使轮胎2旋转。

滚筒3具有模拟轮胎2行驶的路面的外周面3a。沿着竖直方向的滚筒轴3x穿过滚筒3的中心。滚筒轴3x受框架3f的支撑而不能旋转，滚筒3以相对于滚筒轴3x能够旋转的方式受到支撑。即，滚筒3旋转，但滚筒轴3x不旋转。

作为支撑构件的框架3f阻止滚筒轴3x绕该滚筒轴3x的轴中心线相对于框架3f进行旋转的同时对滚筒轴3x进行支撑。框架3f受基台1b支撑，能够沿着图1和图2的箭头方向即靠近方向和远离方向进行移动。所述靠近方向是框架3f靠近轮胎2的方向，在图1和图2中是向左的方向。所述远离方向是框架3f远离轮胎2的方向，在图1和图2中是向右的方向。框架3f和受框架3f支撑的滚筒3在控制器1c的控制下，由滚筒移动马达3m进行驱动，相对于基台1b向图1和图2的所述箭头方向移动。

旋转编码器2s检测轮胎2的转速，将表示该转速的信号发送至控制器1c并输入至控制器1c。旋转编码器2s如图1和图2所示地安装于轮胎轴2x。

旋转编码器3s检测滚筒3的转速，将表示该转速的信号发送至控制器1c并输入至控制器1c。旋转编码器3s如图1和图2所示呈环形，以包围滚筒轴3x周围的方式安装于滚筒3的上表面。旋转编码器3s例如可以是磁式旋转编码器、光学式旋转编码器(用光来测定位置的旋转编码器。例如使用具有光学刻度尺的环形或圆形部件)等。

轮胎负荷传感器5s在轮胎2的胎面2a与滚筒3的外周面3a相接触的状态下检测施加在轮胎2上的负载，将表示该负载的信号发送至控制器1c并输入至控制器1c。轮胎负荷传感器5s如图1和图2所示地安装在滚筒轴3x上，用于检测滚筒轴3x上产生的负载。轮胎负荷传感器5s例如设置在滚筒轴3x的上端与框架3f之间。

控制器1c例如由个人计算机构成，包括作为运算处理装置的CPU(中央处理器、Central Processing Unit)、ROM(只读存储器、Read Only Memory)、RAM(随机存取存储器、Random Access Memory)等。ROM存储CPU执行的程序等固定数据。RAM临时存储CPU执行程序所需的数据。

如图3所示，控制器1c具备作为滚筒旋转角度导出部c1、轮胎动负荷半径计算部c2、移动控制部c3、存储部c4和负载变更要否判定部c5的功能。

滚筒旋转角度导出部c1基于来自旋转编码器2s(轮胎旋转传感器的一例)和旋转编码器3s(滚筒旋转传感器的一例)的信号，导出轮胎2每转一圈的滚筒3旋转角度。轮胎动负荷半径计算部c2使用滚筒旋转角度导出部c1导出的滚筒3旋转角度，通过式(R＝L/2π)计算轮胎2的动负荷半径。移动控制部c3基于来自轮胎负荷传感器5s的信号，控制滚筒移动马达3m(移动机构的一例)，调节施加在轮胎2上的所述负载。存储部c4存储与施加在轮胎2上的所述负载相关的预先设定的多个值。本实施方式中，所述多个值包括第一值和第二值。负载变更要否判定部c5判定是否需要变更施加在轮胎2上的负载。

接下来参照图4，对本发明的一实施方式的轮胎动负荷半径计算方法进行说明。

首先，将轮胎2安装到轮胎轴2x上(步骤S1)。

步骤S1之后，将滚筒3配置到规定位置处(步骤S2)。具体而言，控制器1c的移动控制部c3基于来自轮胎负荷传感器5s的信号，控制滚筒移动马达3m将滚筒3设置到规定位置处，以向轮胎2施加规定的负载(所述第一值)。从而，成为胎面2a与外周面3a相接触且对轮胎2施加了规定负载的状态。

步骤S2之后，控制器1c控制轮胎旋转马达2m，使轮胎2以规定的转速旋转(步骤S3)。

步骤S3之后，控制器1c的滚筒旋转角度导出部c1基于来自旋转编码器2s、3s的信号(轮胎2的转速和滚筒3的转速)，导出轮胎2每转一圈的滚筒3旋转角度α(步骤S4：滚筒旋转角度导出步骤)。

步骤S4之后，控制器1c的轮胎动负荷半径计算部c2使用步骤S4中导出的滚筒3旋转角度α，通过下式(1)计算轮胎2的动负荷半径R(步骤S5：动负荷半径计算步骤)。

R＝L/2π (1)

(式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。)

具体而言，控制器1c的轮胎动负荷半径计算部c2将下式(2)代入上式(1)中的L进行计算。

L＝π×D×α/360 (2)

(式中，L表示轮胎2每转一圈的轮胎2行驶距离，D表示滚筒3的直径，α为轮胎2每转一圈的滚筒3旋转角度(°)。)

步骤S5之后，控制器1c的负载变更要否判定部c5判定是否需要变更施加在轮胎2上的负载(步骤S6)。例如，有时会设定多个值作为施加在轮胎2上的负载，并且设定试验条件来计算各值下轮胎2的动负荷半径R。

控制器1c的负载变更要否判定部c5在例如上述那样设定实验条件的情况下，判定为需要变更施加在轮胎2上的负载(步骤S6：是)，控制器1c使处理返回步骤S2，控制器1c的移动控制部c3基于来自轮胎负荷传感器5s的信号，控制滚筒移动马达3m将滚筒3配置到规定位置处，以对轮胎2施加规定的负载(第二值)。之后，控制部1c与上述同样地执行步骤S3～S5。

另一方面，在控制器1c的负载变更要否判定部c5判定为不需要变更施加在轮胎2上的负载的情况下(步骤S6：否)，控制器1c结束该流程。

如上所述，根据本实施方式，使用轮胎2每转一圈的滚筒3旋转角度α，通过原本要用的式(1)计算轮胎2的动负荷半径R(参照图4的步骤S4、S5)。从而，能够高精度地计算出轮胎2的动负荷半径R。

在轮胎轴2x和滚筒轴3x相互平行地配置且胎面2a与外周面3a相接触的状态下，轮胎旋转马达2m使轮胎2旋转。在这种情况下，能够对轮胎2施加与车辆实际行驶时相同的驱动力，因此能够更高精度地计算出轮胎2的动负荷半径R。

滚筒轴3x被支撑成不能旋转，滚筒3相对于滚筒轴3x能够旋转，轮胎负荷传感器5s安装在滚筒轴3x上。在这种情况下，其结构符合JIS D4233：2001的规定(“旋转力可以从轮胎轴侧施加，也可以从滚筒轴侧施加，但必须通过力的检测装置所在的部分进行施加”)，与轮胎轴2x等旋转的部件上安装轮胎负荷传感器5s的情况相比，能更高精度地检测施加在轮胎2上的负载。

另外，本实施方式中，对与施加在轮胎2上的负载相关的多个值分别计算轮胎2的动负荷半径R(图4的步骤S6为“是”的情况下，再次执行步骤S2～S5)。从而，通过对与施加在轮胎2上的负载相关的多个值分别得到轮胎2的动负荷半径R，能够更加恰当地对轮胎2进行性能评价。

如上文所述，本发明提供一种能够高精度地计算出轮胎动负荷半径的轮胎动负荷半径计算装置及计算方法。

提供的轮胎动负荷半径计算装置，包括：滚筒轴；滚筒，具有模拟轮胎行驶的路面的外周面且能够以所述滚筒轴为中心进行旋转；轮胎轴，用于支撑所述轮胎；旋转机构，在所述轮胎轴和所述滚筒轴相互平行地配置且所述轮胎的胎面与所述外周面相接触的状态下，使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行旋转；轮胎旋转传感器，用于检测所述轮胎的旋转；滚筒旋转传感器，用于检测所述滚筒的旋转；滚筒旋转角度导出部，基于来自所述轮胎旋转传感器和所述滚筒旋转传感器的信号，导出所述轮胎每转一圈的所述滚筒的旋转角度；以及轮胎动负荷半径计算部，使用由所述滚筒旋转角度导出部导出的所述滚筒的旋转角度，通过下式(1)计算所述轮胎的动负荷半径：

R＝L/2π (1)

(式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。)

另外，提供的轮胎动半径计算方法，使用轮胎动负荷半径计算装置，所述轮胎动负荷半径计算装置包括：滚筒轴；滚筒，具有模拟轮胎行驶的路面的外周面且能够以所述滚筒轴为中心进行旋转；轮胎轴，用于支撑所述轮胎；旋转机构，在所述轮胎轴和所述滚筒轴相互平行地配置且所述轮胎的胎面与所述外周面相接触的状态下，使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行旋转；轮胎旋转传感器，用于检测所述轮胎的旋转；以及滚筒旋转传感器，用于检测所述滚筒的旋转，所述轮胎动负荷半径计算方法包括：滚筒旋转角度导出步骤，基于来自所述轮胎旋转传感器和所述滚筒旋转传感器的信号，导出所述轮胎每转一圈的所述滚筒的旋转角度；以及轮胎动负荷半径计算步骤，使用由所述滚筒旋转角度导出步骤导出的所述滚筒的旋转角度，通过下式(1)计算所述轮胎的动负荷半径：

R＝L/2π (1)

(式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。)。

根据上述轮胎动负荷半径计算装置及计算方法，能够使用轮胎每转一圈的滚筒的旋转角度，通过本来应使用的式(1)计算轮胎的动负荷半径，从而高精度地计算出轮胎动负荷半径。

所述旋转机构也可以构成为使所述轮胎旋转。这种情况下，能够对轮胎施加与车辆实际行驶时相同的驱动力，因此能够更高精度地计算出轮胎的动负荷半径。

也可以是，所述滚筒能够相对于所述滚筒轴进行旋转，所述计算装置还包括：支撑构件，阻止所述滚筒轴旋转的同时对所述滚筒轴进行支撑；以及轮胎负荷传感器，安装于所述滚筒轴且用于检测所述轮胎上施加的负载。这种情况下，其结构符合JIS D4233：2001的规定(“旋转力可以从轮胎轴侧施加，也可以从滚筒轴侧施加，但必须通过力的检测装置所在的部分进行施加”)，与轮胎轴等旋转的部件上安装轮胎负荷传感器的情况相比，能更高精度地检测施加在轮胎上的负载。

所述计算装置可以还包括：移动机构，用于使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行移动，以使所述轮胎和所述滚筒在与所述轮胎轴及所述滚筒轴正交的方向上相对移动；移动控制部，基于来自所述轮胎负荷传感器的信号，控制所述移动机构来调节所述负载；以及存储部，存储与所述负载相关的预先设定的多个值，其中，所述移动控制部控制所述移动机构，以使所述负载成为所述多个值中的第一值，所述轮胎动负荷半径计算部计算出所述第一值下的所述轮胎的动负荷半径之后，所述移动控制部控制所述移动机构，以使所述负载成为所述多个值中的不同于所述第一值的第二值，所述轮胎动负荷半径计算部计算出所述第二值下的所述轮胎的动负荷半径。这种情况下，通过对施加在轮胎上的负载的多个值分别取得轮胎的动负荷半径，能够更加恰当地对轮胎进行性能评价。

所述滚筒旋转传感器可以是磁式旋转编码器。

所述滚筒旋转传感器可以是光学式旋转编码器。

所述计算装置可以适用于进行检测所述轮胎的周向均匀性用的轮胎均匀性试验的轮胎均匀性试验机。

以上，对本发明的较佳实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，只要是在权利要求书记载的范围内，可以进行各种的设计变更。

本发明并不仅限适用于轮胎均匀性试验机，也可以适用于其它轮胎试验装置(平衡器等)。在将本发明应用于无滚筒的装置(平衡器等)的情况下，通过在装置上另外设置滚筒，能够实施本发明。

旋转机构不限于使轮胎旋转，也可以使滚筒旋转。

移动机构不限于使轮胎移动，也可以使滚筒移动。(上述实施方式中，使轮胎旋转，并使滚筒在与轮胎轴及滚筒轴正交的方向上移动，但也可以使轮胎在与轮胎轴及滚筒轴正交的方向上移动，而使滚筒旋转。)

上述实施方式中，滚筒轴被支撑为不能旋转，滚筒能够相对于滚筒轴进行旋转(即，滚筒旋转，而滚筒轴不旋转)，但并不限于此，也可以是滚筒和滚筒轴一起旋转。

轮胎负荷传感器并不局限于安装在滚筒轴上，也可以安装在轮胎轴上。

滚筒旋转传感器不限于磁式旋转编码器、光学式旋转编码器等，可以是任意的传感器。例如，滚筒旋转传感器也可以是包括安装在滚筒轴上的正齿轮、与该正齿轮啮合的其它正齿轮、安装在该其它正齿轮的轴上的编码器的结构。在采用这种结构的情况下，有着即使滚筒旋转传感器上附着了垃圾等异物也不容易影响检测精度的优点。

轮胎动负荷半径计算部不限于对施加在轮胎上的负载的多个值分别计算轮胎动负荷半径，也可以对施加在轮胎上的负载的其中一个值计算轮胎动负荷半径。

上述式(2)中滚筒旋转角度α的单位为°，也可以根据滚筒旋转角度α的单位(°以外的弧度、分、秒等)来适当地变更式(2)。

Claims (8)

1.一种轮胎动负荷半径计算装置，其特征在于包括：

滚筒轴；

滚筒，具有模拟轮胎行驶的路面的外周面且能够以所述滚筒轴为中心进行旋转；

轮胎轴，用于支撑所述轮胎；

旋转机构，在所述轮胎轴和所述滚筒轴相互平行地配置且所述轮胎的胎面与所述外周面相接触的状态下，使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行旋转；

轮胎旋转传感器，用于检测所述轮胎的旋转；

滚筒旋转传感器，用于检测所述滚筒的旋转；

滚筒旋转角度导出部，基于来自所述轮胎旋转传感器和所述滚筒旋转传感器的信号，导出所述轮胎每转一圈的所述滚筒的旋转角度；以及

轮胎动负荷半径计算部，使用由所述滚筒旋转角度导出部导出的所述滚筒的旋转角度，通过下式(1)计算所述轮胎的动负荷半径：

R＝L/2π (1)

式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。

2.如权利要求1所述轮胎动负荷半径计算装置，其特征在于：

所述旋转机构构成为使所述轮胎旋转。

3.如权利要求2所述的轮胎动负荷半径计算装置，其特征在于：

所述滚筒能够相对于所述滚筒轴进行旋转，

所述计算装置还包括：

支撑构件，阻止所述滚筒轴旋转的同时对所述滚筒轴进行支撑；以及

轮胎负荷传感器，安装于所述滚筒轴且用于检测所述轮胎上施加的负载。

4.如权利要求3所述的轮胎动负荷半径计算装置，其特征在于还包括：

移动机构，用于使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行移动，以使所述轮胎和所述滚筒在与所述轮胎轴及所述滚筒轴正交的方向上相对移动；

移动控制部，基于来自所述轮胎负荷传感器的信号，控制所述移动机构来调节所述负载；以及

存储部，存储与所述负载相关的预先设定的多个值，其中，

所述移动控制部控制所述移动机构，以使所述负载成为所述多个值中的第一值，所述轮胎动负荷半径计算部计算出所述第一值下的所述轮胎的动负荷半径之后，所述移动控制部控制所述移动机构，以使所述负载成为所述多个值中的不同于所述第一值的第二值，所述轮胎动负荷半径计算部计算出所述第二值下的所述轮胎的动负荷半径。

5.如权利要求1所述的轮胎动负荷半径计算装置，其特征在于：

所述滚筒旋转传感器是磁式旋转编码器。

6.如权利要求1所述的轮胎动负荷半径计算装置，其特征在于：

所述滚筒旋转传感器是光学式旋转编码器。

7.如权利要求1至6的任一项所述的轮胎动负荷半径计算装置，其特征在于：

适用于进行检测所述轮胎的周向均匀性用的轮胎均匀性试验的轮胎均匀性试验机。

8.一种轮胎动负荷半径计算方法，其特征在于：

使用轮胎动负荷半径计算装置，所述轮胎动负荷半径计算装置包括：滚筒轴；滚筒，具有模拟轮胎行驶的路面的外周面且能够以所述滚筒轴为中心进行旋转；轮胎轴，用于支撑所述轮胎；旋转机构，在所述轮胎轴和所述滚筒轴相互平行地配置且所述轮胎的胎面与所述外周面相接触的状态下，使所述轮胎和所述滚筒中的至少一方进行旋转；轮胎旋转传感器，用于检测所述轮胎的旋转；以及滚筒旋转传感器，用于检测所述滚筒的旋转，

所述轮胎动负荷半径计算方法包括：

滚筒旋转角度导出步骤，基于来自所述轮胎旋转传感器和所述滚筒旋转传感器的信号，导出所述轮胎每转一圈的所述滚筒的旋转角度；以及

轮胎动负荷半径计算步骤，使用由所述滚筒旋转角度导出步骤导出的所述滚筒的旋转角度，通过下式(1)计算所述轮胎的动负荷半径：

R＝L/2π (1)

式中，R表示所述轮胎的动负荷半径，L表示所述轮胎每转一圈的所述轮胎的行驶距离。

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