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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022058016
(43)【公開日】2022-04-11
(54)【発明の名称】タイヤ試験装置
(51)【国際特許分類】
G01M 17/02 20060101AFI20220404BHJP
B60C 19/00 20060101ALI20220404BHJP
【ＦＩ】
G01M17/02
B60C19/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020166577
(22)【出願日】2020-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】391046414
【氏名又は名称】国際計測器株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078880
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 修平
(72)【発明者】
【氏名】松本 繁
(72)【発明者】
【氏名】宮下 博至
(72)【発明者】
【氏名】村内 一宏
(72)【発明者】
【氏名】鴇田 修一
【テーマコード（参考）】
3D131
【Ｆターム（参考）】
3D131LA22
(57)【要約】
【課題】試験中に路面を移動させずに、試験タイヤを保持したキャリッジを路面に沿って走行させることにより、タイヤの台上試験を様々な路面状態で行うことを可能とする。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置は、路面と、試験タイヤが装着された試験輪を回転可能に保持し、試験タイヤを路面に接地させた状態で路面に沿って走行可能なキャリッジと、を備えている。キャリッジは、試験輪を回転可能に支持する車軸部と、車軸部の向きを変えることによって試験輪のホイールアライメントを調整可能なアライメント部と、を備えている。アライメント部は、車軸部の高さを変えることによって試験輪に加わる荷重を調整可能な荷重調整部を備えている。荷重調整部は、上下に移動可能に支持された第１可動フレームと、第１可動フレームの上下の移動を案内するリニアガイドと、第１可動フレームを上下に駆動する第１駆動ユニットと、を備えている。
【選択図】図１９
【解決手段】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置は、路面と、試験タイヤが装着された試験輪を回転可能に保持し、試験タイヤを路面に接地させた状態で路面に沿って走行可能なキャリッジと、を備えている。キャリッジは、試験輪を回転可能に支持する車軸部と、車軸部の向きを変えることによって試験輪のホイールアライメントを調整可能なアライメント部と、を備えている。アライメント部は、車軸部の高さを変えることによって試験輪に加わる荷重を調整可能な荷重調整部を備えている。荷重調整部は、上下に移動可能に支持された第１可動フレームと、第１可動フレームの上下の移動を案内するリニアガイドと、第１可動フレームを上下に駆動する第１駆動ユニットと、を備えている。
【選択図】図１９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
路面と、
試験タイヤが装着された試験輪を回転可能に保持し、前記試験タイヤを前記路面に接地させた状態で前記路面に沿って走行可能なキャリッジと、を備え、
前記キャリッジが、
前記試験輪を回転可能に支持する車軸部と、
前記車軸部の向きを変えることによって前記試験輪のホイールアライメントを調整可能なアライメント部と、を備え、
前記アライメント部が、前記車軸部の高さを変えることによって前記試験輪に加わる荷重を調整可能な荷重調整部を備え、
前記荷重調整部が、
上下に移動可能に支持された第１可動フレームと、
前記第１可動フレームの上下の移動を案内するリニアガイドと、
前記第１可動フレームを上下に駆動する第１駆動ユニットと、を備えた、
タイヤ試験装置。
試験タイヤが装着された試験輪を回転可能に保持し、前記試験タイヤを前記路面に接地させた状態で前記路面に沿って走行可能なキャリッジと、を備え、
前記キャリッジが、
前記試験輪を回転可能に支持する車軸部と、
前記車軸部の向きを変えることによって前記試験輪のホイールアライメントを調整可能なアライメント部と、を備え、
前記アライメント部が、前記車軸部の高さを変えることによって前記試験輪に加わる荷重を調整可能な荷重調整部を備え、
前記荷重調整部が、
上下に移動可能に支持された第１可動フレームと、
前記第１可動フレームの上下の移動を案内するリニアガイドと、
前記第１可動フレームを上下に駆動する第１駆動ユニットと、を備えた、
タイヤ試験装置。
【請求項2】
前記リニアガイドが、
レールと、
前記レール上を走行可能な第１走行部と、を備え、
前記レール及び前記第１走行部のいずれか一方が前記第１可動フレームに固定された、
請求項１に記載のタイヤ試験装置。
レールと、
前記レール上を走行可能な第１走行部と、を備え、
前記レール及び前記第１走行部のいずれか一方が前記第１可動フレームに固定された、
請求項１に記載のタイヤ試験装置。
【請求項3】
前記キャリッジが、前記アライメント部を収容する小屋状のアライメント機構支持部を有するメインフレームを備えた、
請求項１又は請求項２に記載のタイヤ試験装置。
請求項１又は請求項２に記載のタイヤ試験装置。
【請求項4】
前記レール及び前記第１走行部の他方が前記アライメント機構支持部に固定された、
請求項２を引用する請求項３に記載のタイヤ試験装置。
請求項２を引用する請求項３に記載のタイヤ試験装置。
【請求項5】
前記アライメント部が、前記試験輪のキャンバー角を調整可能なキャンバー調整部を備え、
前記キャンバー調整部が、
前記キャリッジの走行方向と平行なＥφ軸を中心に回転可能に支持された第２可動フレームと、
前記第２可動フレームを前記Ｅφ軸周りに回転駆動するφ駆動ユニットと、を備えた、
請求項１から請求項４のいずれかい一項に記載のタイヤ試験装置。
前記キャンバー調整部が、
前記キャリッジの走行方向と平行なＥφ軸を中心に回転可能に支持された第２可動フレームと、
前記第２可動フレームを前記Ｅφ軸周りに回転駆動するφ駆動ユニットと、を備えた、
請求項１から請求項４のいずれかい一項に記載のタイヤ試験装置。
【請求項6】
前記キャンバー調整部が、
前記Ｅφ軸と同軸に配置された円柱状の第１ピボットと、
前記第１ピボットを回転可能に支持する第１軸受と、を備え、
前記第１ピボット及び前記第１軸受のいずれか一方が前記第２可動フレームに固定された、
請求項５に記載のタイヤ試験装置。
前記Ｅφ軸と同軸に配置された円柱状の第１ピボットと、
前記第１ピボットを回転可能に支持する第１軸受と、を備え、
前記第１ピボット及び前記第１軸受のいずれか一方が前記第２可動フレームに固定された、
請求項５に記載のタイヤ試験装置。
【請求項7】
前記第１ピボット及び前記第１軸受の他方が前記第１可動フレームに固定された、
請求項６に記載のタイヤ試験装置。
請求項６に記載のタイヤ試験装置。
【請求項8】
前記キャンバー調整部が、前記第２可動フレームの回転を案内する曲線ガイドを備えた、
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
【請求項9】
前記曲線ガイドが、
前記Ｅφ軸と同心に配置された円弧状の曲線レールと、
前記レール上を走行可能な第２走行部と、を備え、
前記曲線レール及び前記第２走行部のいずれか一方が前記第２可動フレームに固定された、
請求項８に記載のタイヤ試験装置。
前記Ｅφ軸と同心に配置された円弧状の曲線レールと、
前記レール上を走行可能な第２走行部と、を備え、
前記曲線レール及び前記第２走行部のいずれか一方が前記第２可動フレームに固定された、
請求項８に記載のタイヤ試験装置。
【請求項10】
前記アライメント部が、前記試験輪のスリップ角を調整可能なスリップ角調整部を備え、
前記スリップ角調整部が、
前記試験輪の回転軸であるＥλ軸及び前記Ｅφ軸のそれぞれと直交するＥθ軸を中心に回転可能に支持された第３可動フレームと、
前記第３可動フレーム前記Ｅθ軸周りに回転駆動するθ駆動ユニットと、を備えた、
請求項１から請求項９のいずれかい一項に記載のタイヤ試験装置。
前記スリップ角調整部が、
前記試験輪の回転軸であるＥλ軸及び前記Ｅφ軸のそれぞれと直交するＥθ軸を中心に回転可能に支持された第３可動フレームと、
前記第３可動フレーム前記Ｅθ軸周りに回転駆動するθ駆動ユニットと、を備えた、
請求項１から請求項９のいずれかい一項に記載のタイヤ試験装置。
【請求項11】
前記スリップ角調整部が、
前記Ｅθ軸と同軸に配置された円柱状の第２ピボットと、
前記第２ピボットを回転可能に支持する第２軸受と、を備え、
前記第２ピボット及び前記第２軸受のいずれか一方が前記第３可動フレームに固定された、
請求項１０に記載のタイヤ試験装置。
前記Ｅθ軸と同軸に配置された円柱状の第２ピボットと、
前記第２ピボットを回転可能に支持する第２軸受と、を備え、
前記第２ピボット及び前記第２軸受のいずれか一方が前記第３可動フレームに固定された、
請求項１０に記載のタイヤ試験装置。
【請求項12】
前記車軸部が、
スピンドルと、
前記スピンドルを回転可能に支持する第３軸受と、
前記スピンドルの先端部に同軸に取り付けられた、前記試験輪が取り付けられるホイールハブと、を備えた、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
スピンドルと、
前記スピンドルを回転可能に支持する第３軸受と、
前記スピンドルの先端部に同軸に取り付けられた、前記試験輪が取り付けられるホイールハブと、を備えた、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤ試験装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
タイヤの性能を評価する試験には、試験タイヤを例えば専用試験車のホイールリムに装着して実際の路面上を走行させて行う路上試験や室内に設置された試験装置を使用して行う室内試験（台上試験）がある。台上試験は、路上試験と比較して、繰り返し性に優れている。
【0003】
特許文献１には、タイヤの台上試験に使用される試験装置の例が記載されている。特許文献１に記載の試験装置は、外周面に模擬路面が設けられた回転ドラムを備え、試験タイヤを模擬路面に接地させた状態で、試験タイヤとドラムを回転させて試験を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－７２２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
タイヤの性能は、路面の状態により影響を受けるため、様々な状態の路面に対して評価を行う必要がある。しかしながら、従来の台上試験用の試験装置は、試験時に模擬路面を高速で走行させるため、雨雪や砂利等で覆われた路面状態で試験を行うことが困難であった。
【0006】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、様々な路面状態の台上試験が可能なタイヤ試験装置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】
【0007】
本発明の一実施形態によれば、路面と、試験タイヤが装着された試験輪を回転可能に保持し、試験タイヤを路面に接地させた状態で路面に沿って走行可能なキャリッジと、を備え、キャリッジが、試験輪を回転可能に支持する車軸部と、車軸部の向きを変えることによって試験輪のホイールアライメントを調整可能なアライメント部と、を備え、アライメント部が、車軸部の高さを変えることによって試験輪に加わる荷重を調整可能な荷重調整部を備え、荷重調整部が、上下に移動可能に支持された第１可動フレームと、第１可動フレームの上下の移動を案内するリニアガイドと、第１可動フレームを上下に駆動する第１駆動ユニットと、を備えた、タイヤ試験装置が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一実施形態によれば、試験中に路面を移動させずに、試験タイヤを路面に沿って走行させることにより、タイヤの台上試験を様々な路面状態で行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の左側面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の平面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の背面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の拡大図（左側面視）である。
【図5】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の拡大図（平面視）である。
【図6】ガイド機構の配置を示した図である。
【図7】ガイド機構（Ａ型）の断面図である。
【図8】ガイド機構（Ｂ型）の断面図である。
【図9】レール部材の接続部を示した図である。
【図10】駆動システムの概略の論理構成を示したブロック図である。
【図11】駆動システムの主要部の概略の機械構成を示した図である。
【図12】駆動部及び駆動プーリー部の概略構造を示した図である。
【図13】第１従動部の平面図である。
【図17】第２従動部の断面図である。
【図18】トルク付与部の断面図である。
【図19】アライメント部４０の概略構造を示す図である。
【図24】スピンドル部の概略構造を示す図である。
【図25】路面部の横断面図である。
【図26】路面部の変形例の横断面図である。
【図27】路面部の荷重検出部付近の平面図である。
【図28】路面部の荷重検出部付近の側面図である。
【図29】荷重検出部の正面図である。
【図30】荷重検出部の側面図である。
【図31】荷重検出部の平面図である。
【図32】荷重検出部の可動部を取り外した状態を示す平面図である。
【図34】タイヤ踏面に加わる荷重分布を取得する手順を表すフローチャート。
【図35】荷重プロファイル計算の手順を表すフローチャートである。
【図36】荷重検出モジュール及び試験輪の回転軸の配置関係を示す平面図である。
【図37】荷重プロファイルの表示例である。
【図38】制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の又は対応する事項には、同一の又は対応する符号を付して、重複する説明を省略する。また、各図において、符号が共通する事項が複数表示される場合は、必ずしもそれらの複数の表示の全てに符号を付さず、それらの複数の表示の一部について符号の付与を適宜省略する。また、各図において、説明の便宜上、構成の一部を省略し又は断面で示している。
【0011】
【0012】
平面図（図２及び図５）において、右から左に向かう方向をＸ軸方向、上から下に向かう方向をＹ軸方向、紙面に垂直に裏から表に向かう方向をＺ軸方向と定義する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は互いに直交する水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。また、特に定める場合を除き、前後、左右、上下の各方向を、キャリッジ２０の走行方向（Ｘ軸正方向）を向いたときの各方向として定義する。すなわち、Ｘ軸正方向を前、Ｘ軸負方向を後ろ、Ｙ軸正方向を左、Ｙ軸負方向を右、Ｚ軸正方向を上、Ｚ軸負方向を下という。
【0013】
タイヤ試験装置１は、Ｘ軸方向に細長い軌道部１０及び路面部６０と、軌道部１０上をＸ軸方向に走行可能なキャリッジ２０を備えている。図３に示されるように、路面部６０は、軌道部１０のベースフレーム１１（以下「ベース１１」と略記する。）の左側部分に載置されている。路面部６０の上面には、キャリッジ２０に装着された試験タイヤＴが接地する路面６３ａが設けられている。本実施形態においては、試験条件に応じて路面部６０を交換できるように、路面部６０は軌道部１０のベース１１に取り外し可能に取り付けられている。なお、軌道部１０のベース１１と路面部６０のフレーム６１とを例えば溶接等により一体化してもよい。また、路面部６０を基礎Ｆ（図３）上に直接設置して、路面部６０を軌道部１０から完全に分離させてもよい。
【0014】
図５に示されるように、軌道部１０の前端部には、後述する駆動部１４ＬＢ及び１４ＲＢに隣接して、１対の車止め１３が設けられている。車止め１３は、キャリッジ２０がオーバーランしたときに、キャリッジ２０と衝突して、キャリッジ２０を強制的に停止させる装置である。各車止め１３は、キャリッジ２０との衝突時に発生する衝撃を緩和する１対の油圧式の緩衝装置を備えている。
【0015】
図３に示されるように、キャリッジ２０には、試験輪Ｗ（すなわち、試験タイヤＴが装着されたホイールリムＷｒ）が取り付けられる。試験中、試験輪Ｗを路面６３ａに接地させた状態でキャリッジ２０が走行し、試験輪Ｗは路面６３ａ上を転動する。
【0016】
図３及び図５に示されるように、軌道部１０は、キャリッジ２０のＸ軸方向への移動を案内する複数（図示の実施例においては３つ）のガイド機構１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃを備えている。ガイド機構１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは、軌道部１０の左端部、幅方向（すなわちＹ軸方向）中央部及び右端部にそれぞれ設置されている。
【0017】
図６は、ガイド機構１２Ａの左側面図である。また、図７及び図８は、それぞれガイド機構１２Ａ及び１２Ｂの断面図である。なお、ガイド機構１２Ｃは、ガイド機構１２Ａと左右対称に構成されているため、ガイド機構１２Ｃについての詳細な説明は省略する。
【0018】
各ガイド機構１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは、Ｘ軸方向に延びる軌道を形成する１本のレール１２１と、レール１２１上を走行可能な一つ以上（図示の実施例においては２つ）の走行部１２２Ａ（図７）、１２２Ｂ（図８）又は１２２Ｃ（不図示。ガイド機構１２Ａの走行部１２２Ａと左右対称に構成される。）を備えている。走行部１２２Ａについて図６に示されるように、走行部１２２Ａ、１２２Ｂ及び１２２Ｃは、２つのうちの一方がキャリッジ２０の底面の前端部に取り付けられ、他方が後端部に取り付けられている。
【0019】
【0020】
レール１２１は、頭部１２１ｈと、頭部１２１ｈよりも幅の広い底部１２１ｆと、頭部１２１ｈと底部１２１ｆとを連結する幅の狭い腹部１２１ｗを有する平底レールである。本実施形態のレール１２１は、例えば日本工業規格JIS E 1120:2007に準拠する熱処理レール（例えば、熱処理レール50N-HH340）に追加工が施されたものである。熱処理レールは、頭部に熱処理を施して、耐摩耗性を向上させた鉄道用レールである。
【0021】
図７に示されるように、ガイド機構１２Ａの走行部１２２Ａは、キャリッジ２０のメインフレーム２１の下面に取り付けられたＸ軸方向に長いフレーム１２３と、フレーム１２３に取り付けられた複数のローラーユニット１２８Ａを備えている。ローラーユニット１２８Ａは、フレーム１２３に取り付けられた３本のロッド１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃと、各ロッド１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃにそれぞれ取り付けられた３つのローラー組立品１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃを備えている。各ローラーユニット１２８Ａの３つのローラー組立品１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃは、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。また、図６に示されるように、複数のローラーユニット１２８Ａは、Ｘ軸方向に所定の間隔で並べられている。
【0022】
ローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃは、ローラー組立品１２５ａと同じ構成を有している（但し、ローラー組立品１２５ｃはローラー組立品１２５ａとは大きさが異なる。）ため、これらを代表してローラー組立品１２５ａについて説明し、ローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃについての重複する説明は省略する。
【0023】
図７に示されるように、ローラー組立品１２５ａは、レール１２１上を転動するローラー１２６ａと、ローラー１２６ａを回転可能に支持する１対の軸受１２７ａを備えている。軸受１２７ａは、ころがり軸受であり、図示の実施例においては玉軸受が使用されている。
【0024】
本実施形態においてはローラー１２６ａの外周面１２６ａｐは、円柱面状に形成されているが、回転軸方向にも（すなわち、図７に示される回転軸を含む縦断面においても）曲率を有する曲面（例えば、ローラー１２６ａの中心点１２６ａｇを中心とする球面）としてもよい。
【0025】
ローラー組立品１２５ａの軸受１２７ａは、例えば単列のラジアル軸受である。軸受１２７ａは、ロッド１２４ａと嵌合した内輪１２７ａ１と、ローラー１２６ａの内周面と嵌合した外輪１２７ａ３と、内輪１２７ａ１と外輪１２７ａ３との間に介在する複数の転動体であるボール１２７ａ２を備えている。ボール１２７ａ２は、内輪１２７ａ１の外周面及び外輪１２７ａ３の内周面にそれぞれ形成された円環状溝の対によって定まる円軌道上を転動する。
【0026】
ローラー組立品１２５ａは、外周面１２６ａｐがレール１２１の頭部上面（頭頂面）１２１ａに接触し、キャリッジ２０の走行に伴って頭部上面１２１ａ上を転動するように配置されている。ローラー組立品１２５ｂは、外周面１２６ｂｐがレール１２１の頭部下面１２１ｂの一方に接触して、頭部下面１２１ｂ上を転動するように配置されている。また、ローラー組立品１２５ｃは、外周面１２６ｃｐがレール１２１の頭部側面１２１ｃの一方に接触して、頭部側面１２１ｃ上を転動するように配置されている。
【0027】
レール１２１は、ローラー組立品１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃとそれぞれ接触する頭部上面１２１ａ、頭部下面１２１ｂ及び頭部側面１２１ｃについて、形状を平面に変更するとともに、平面度や平行度等の面精度を高める追加工（例えば、研削加工や研磨加工等）が施されている。
【0028】
上述したように、キャリッジ２０の左右両端部にそれぞれ取り付けられたガイド機構１２Ａとガイド機構１２Ｃとは、左右対称に構成されている。すなわち、ガイド機構１２Ｃは、ガイド機構１２Ａと同一のものを左右逆向きに（すなわち、鉛直軸周りに１８０度回転させて）配置したものである。
【0029】
図８に示されるように、ガイド機構１２Ｂの走行部１２２Ｂは、キャリッジ２０のメインフレーム２１の下面に取り付けられたフレーム１２３と、フレーム１２３に取り付けられた複数のローラーユニット１２８Ｂを備えている。ローラーユニット１２８Ｂは、２本のロッド１２４ａ及び１２４ｂと、２つのローラー組立品１２５ａ及び１２５ｂを備えている。また、ロッド１２４ｂ及びローラー組立品１２５ｂは、ガイド機構１２Ａの走行部１２２Ａではレール１２１の左側に配置されているのに対して、ガイド機構１２Ｂの走行部１２２Ｂではレール１２１の右側に配置されている。すなわち、ガイド機構１２Ｂの走行部１２２Ｂは、上述したガイド機構１２Ａの走行部１２２Ａからローラー組立品１２５ｃ及びロッド１２４ｃを省き、左右逆向きに配置したものである。なお、ガイド機構１２Ｂの走行部１２２Ｂがローラー組立品１２５ｃ及びロッド１２４ｃを備えていても良い。
【0030】
本実施形態では、レール１２１の左側に配置されたガイド機構１２Ａのローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃによって、レール１２１に対してキャリッジ２０が右（Ｙ軸負方向）に移動することが阻止されている。また、レール１２１の右側に配置されたガイド機構１２Ｂのローラー組立品１２５ｂとガイド機構１２Ｃのローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃによって、レール１２１に対してキャリッジ２０が左（Ｙ軸正方向）に移動することが阻止されている。従って、キャリッジ２０は、レール１２１に対するＹ軸方向への移動が阻止されている。また、ガイド機構１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃのローラー組立品１２５ｂによって、レール１２１に対してキャリッジ２０が上（Ｚ軸正方向）に移動することが阻止されている。このように、レール１２１に対するキャリッジ２０のＹ軸方向及びＺ軸正方向への移動を阻止することにより、レール１２１からのキャリッジ２０の脱線が防止されている。
【0031】
本実施形態では、走行部１２２Ｂ（図８）が走行部１２２Ａ（図７）と左右逆向きに配置されているが、走行部１２２Ｂを走行部１２２Ａと左右同じ向きに配置してもよい。同様に、走行部１２２Ｃと走行部１２２Ａを左右同じ向きに配置してもよい。但し、走行部１２２Ａ、走行部１２２Ｂ及び走行部１２２Ｃのいずれか二つが互いに左右逆向きに配置（すなわち、レール１２１に対してローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃが左右逆側に配置）される。
【0032】
キャリッジ２０の左右（Ｙ軸方向）の移動を阻止するために、少なくとも、互いに左右逆向きに配置された二つの走行部１２２Ａ、１２２Ｂ又は１２２Ｃが、ローラー組立品１２５ｃ及びロッド１２４を備えていればよい。
【0033】
キャリッジ２０の上（Ｚ軸正方向）への移動を阻止するために、少なくとも一つの走行部１２２Ａ、１２２Ｂ又は１２２Ｃがローラー組立品１２５ｂ及びロッド１２４ｂを備えていればよい。
【0034】
レール１２１の頭部下面１２１ｂが水平面となす角度が一定の角度（例えば５°）より大きい場合は、ローラー組立品１２５ｃの代わりにローラー組立品１２５ｂを使用することができる。
【0035】
ガイド機構１２のレール１２１は、複数の短いレール部材が接続されたものでもよい。その場合、図９に示されるように、レール１２１の継目１２１ｊは、レール１２１の長さ方向（Ｘ軸方向）に対して垂直ではなく、平面視において斜めに（すなわち、継目１２１ｊがＺＸ平面に対してある角度θをなして傾くように）形成してもよい。継目１２１ｊを斜めに形成することにより、温度変化によりレール１２１の伸縮が生じても、継目１２１ｊでのレール部材同士のスライドによりレール１２１のひずみが解放されるため、レール１２１の湾曲が防止される。
【0036】
斜めの継目１２１ｊを形成する場合、レール１２１の、継目１２１ｊよりも前方において頭部側面１２１ｃが継目１２１ｊと鈍角を成す側（すなわち、ガイド機構１２Ａにおいては左側であり、ガイド機構１２Ｂ及び１２Ｃにおいては右側）にローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃ（図９）が配置される。ローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃをこのように配置することにより、レール１２１の継目１２１ｊにずれが生じても、ローラー組立品１２５ｂ及び１２５ｃが継目１２１ｊの鋭角な端部１２１ｅと衝突して、大きな衝撃や損傷が発生することが防止される。
【0037】
なお、継目１２１ｊにおいて、接続する二つのレール部材の端面同士を接触させてもよく、端面間に所定の隙間を設けて非接触に突き合わせてもよい。また、本実施形態では、レール１２１の継目１２１ｊにおいて、接続される二つのレール部材の端面同士が単に突き合わされているのみで接合されていないが、溶接又は鑞付け等により継目１２１ｊにおいてレール部材を接合してもよい。
【0038】
なお、本実施形態のガイド機構１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃに代えて、ガイドウェイ形循環式リニア軸受（所謂リニアガイド）を使用することもできる。玉循環リニア軸受は、平行な二つの直線軌道の隣接する端同士をそれぞれ半円軌道で連結した長円形の軌道を有している。このような直線軌道を有するリニア軸受を高速で（例えば、１０ｋｍ／ｈ以上の速度で）走行させると、転動体が直線軌道から曲線軌道に移行する際に、転動体に急激に遠心力が発生する（すなわち、転動体及び曲線軌道の転動面に衝撃荷重が加わる）ため、転動体及び転動面が急速に摩耗し、又は損傷する。そのため、キャリッジ２０を高速で走行させると、リニア軸受の寿命が短くなる又は破損するという問題がある。
【0039】
本実施形態のガイド機構１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃにおいて使用される軸受１２７ａ～ｃは、転動体が常に一定の曲率の円軌道上を走行するため、転動体に作用する遠心力の急激な変動（すなわち衝撃荷重）は発生しない。そのため、例えば６０ｋｍ／ｈを超える早い周速でローラー１２６ａ～ｃを回転させても、軸受１２７ａ～ｃの著しい寿命の低下や破損は発生しない。従って、転動体の軌道の曲率が一定である円軌道を有するころがり軸受を使用してガイド機構１２Ａ～Ｃを構成することにより、キャリッジ２０の高速走行（例えば１０ｋｍ／ｈ以上の速度での走行）が可能になる。本実施形態のタイヤ試験装置１は、上述したガイド機構１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃを採用したことにより、８５ｋｍ／ｈを超える速度でのキャリッジ２０の走行が可能になっている。
【0040】
タイヤ試験装置１は、キャリッジ２０及び試験輪Ｗを駆動する駆動システムＤＳを備えている。図１０は、駆動システムＤＳの概略の論理構成を示すブロック図である。また、図１１は、駆動システムＤＳの主要部の概略の機械構成を示した図である。なお、図１０において、矢印は機械的動力（以下、単に「動力」という。）の伝達経路を表す。
【0041】
図１０に示されるように、駆動システムＤＳは、動力を発生する発動部ＡＳと、発動部ＡＳが発生した動力を駆動対象であるキャリッジ２０及び試験輪Ｗに伝える伝動部ＴＳとを含む。なお、駆動システムＤＳは、試験輪Ｗ及び路面部６０と共に、動力循環系を構成する。
【0042】
発動部ＡＳは、軌道部１０に取り付けられた左右２対の駆動部１４（第１発動手段）と、キャリッジ２０に取り付けられたトルク付与装置３０（第２発動手段）を備えている。駆動部１４は、主にキャリッジ２０の走行速度及び試験輪Ｗの回転数の制御に使用され、トルク付与装置３０は、主に試験輪Ｗに与えるトルクの制御に使用される。
【0043】
伝動部ＴＳは、駆動部１４が発生した動力をキャリッジ２０に伝える第１伝動部ＴＳ１と、第１伝動部ＴＳ１によって伝達された動力の一部を取り出してトルク付与装置３０に伝える第２伝動部ＴＳ２と、トルク付与装置３０から出力された動力を試験輪Ｗに伝える第３伝動部ＴＳ３を含む。なお、トルク付与装置３０も伝動部ＴＳの一部を構成する。
【0044】
図４及び図５に示されるように、２対の駆動部１４（左側の１対の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢと右側の１対の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢ）は、軌道部１０のベース１１上の四隅付近に据え付けられている。駆動部１４ＬＡ及び１４ＲＡは軌道部１０の後端部に配置され、駆動部１４ＬＢ及び１４ＲＢは軌道部１０の前端部に配置されている。
【0045】
後述するように、右側の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢは、キャリッジ２０を駆動して走行させるキャリッジ駆動手段としての機能と、キャリッジ２０の走行速度に対応する回転数で試験輪Ｗを回転駆動させる試験輪駆動手段（回転数付与手段）としての機能を兼ね備えている。左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢは、キャリッジ駆動手段としての機能を有している。
【0046】
第１伝動部ＴＳ１は、ベルト機構１５（１５Ｌ、１５Ｒ）及び従動部（第１従動部２２及び第２従動部２３）の各１対を含む。左側のベルト機構１５Ｌは左側の１対の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢによって駆動され、右側のベルト機構１５Ｒは右側の１対の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢによって駆動される。第１従動部２２と第２従動部２３はキャリッジ２０のメインフレーム２１に取り付けられている。第１従動部２２は右側のベルト機構１５Ｒに接続され、第２従動部２３は左側のベルト機構１５Ｌに接続されている。
【0047】
図１２は、駆動部１４及びベルト機構１５の駆動プーリー部１５０の概略構造を示した図である。図１３は、第１従動部２２の平面図である。図１４、図１５及び図１６は、順に、図１３のＡ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図及びＣ－Ｃ断面図である。また、図１７は、第２従動部２３の概略構造を示す断面図である。
【0048】
各ベルト機構１５（１５Ｌ、１５Ｒ）は、１対の駆動プーリー部１５０と、ベルト１５１（１５１Ｌ、１５１Ｒ）と、第１従動部２２に保持された３つの従動プーリー１５５Ａ、１５５Ｃ及び１５６（図１４）又は第２従動部２３に保持された３つの従動プーリー１５５Ａ、１５５Ｂ及び１５５Ｃ（図１７）と、キャリッジ２０のメインフレーム２１にベルト１５１の両端部をそれぞれ固定する一対のベルトクランプ１５７（図３、図５）を備えている。駆動プーリー部１５０は、軌道部１０のベース１１上に据え付けられ、対応する駆動部１４に接続されている。
【0049】
ベルト１５１Ｒは、１対の駆動プーリー部１５０の駆動プーリー（１５２Ａ、１５２Ｂ）と３つの従動プーリー１５５Ａ、１５６及び１５５Ｃに巻き掛けられている。ベルト１５１Ｌは、１対の駆動プーリー部１５０の駆動プーリー（１５２Ａ、１５２Ｂ）と、３つの従動プーリー１５５Ａ、１５５Ｂ及び１５５Ｃに巻き掛けられている。
【0050】
駆動部１４は、モーター１４１（第１モーター）とベルト機構１４２を備えている。モーター１４１は、例えば、回転部の慣性モーメントが０．０１ｋｇ・ｍ２以下（より好適には、０．００８ｋｇ・ｍ２以下）、定格出力が３ｋＷ乃至６０ｋＷ（より実用的には、７ｋＷ乃至３７ｋＷ）の超低慣性高出力型のＡＣサーボモーターである。このような超低慣性かつ高出力のモーター１４１を使用することにより、キャリッジ２０を短い走行距離（例えば、２０～５０ｍ）で試験タイヤＴの最高速度（例えば２４０ｋｍ）まで加速することが可能になる。
【0051】
なお、モーター１４１には、回転部が標準的な大きさの慣性モーメントを有するモーターを使用してもよい。また、モーター１４１は、例えば、駆動制御にインバーターが使用される所謂インバーターモーター等の速度制御が可能な別の種類の電動機でもよい。
【0052】
ベルト機構１４２は、モーター１４１の軸１４１ｂに取り付けられた駆動プーリー１４２ａと、従動プーリー１４２ｃと、駆動プーリー１４２ａと従動プーリー１４２ｃに巻き掛けられたベルト１４２ｂを備えている。ベルト１４２ｂは、例えば、後述するベルト１５１と同じ構成の歯付ベルトである。ベルト１４２ｂの種類は、ベルト１５１と異なっていてもよい。
【0053】
ベルト機構１４２は、駆動プーリー１４２ａよりも従動プーリー１４２ｃのピッチ円直径が大きい（すなわち、歯数が多い）ため、１よりも大きな減速比を有している。そのため、モーター１４１から出力された回転は、ベルト機構１４２によって減速される。なお、ベルト機構１４２の減速比は１以下でもよい。また、ベルト機構１４２に替えて（又は、加えて）、減速機を駆動部１４に設けても良い。また、ベルト機構１４２や減速機を設けずに、モーター１４１の軸１４１ｂにベルト機構１５の後述するシャフト１５３を直結させてもよい。
【0054】
駆動部１４に隣接して、ベルト機構１５の駆動プーリー部１５０が配置されている。駆動プーリー部１５０は、１対の軸受部１５４と、１対の軸受部１５４によって回転可能に支持されたシャフト１５３と、シャフト１５３に取り付けられた駆動プーリー１５２を備えている。ベルト機構１４２の従動プーリー１４２ｃもシャフト１５３に取り付けられていて、駆動部１４の出力は、シャフト１５３及び駆動プーリー１５２を介して、駆動プーリー１５２に巻き掛けられたベルト１５１に伝えられる。
【0055】
ベルト１５１は、鋼線の心線を有する歯付ベルトである。なお、ベルト１５１には、例えば炭素繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維などの所謂スーパー繊維から形成された心線を有するものを使用してもよい。カーボン心線などの軽量かつ高強度の心線を使用することにより、比較的に出力の低いモーターを使用してキャリッジ２０を高い加速度で駆動する（あるいは、試験輪Ｗに高い駆動力／制動力を与える）ことが可能になり、タイヤ試験装置１の小型化が可能になる。また、同じ出力のモーターを使用する場合、所謂スーパー繊維から形成された心線を有する軽量のベルト１５１を使用することにより、タイヤ試験装置１の高性能化（具体的には、加速性能の向上）が可能になる。
【0056】
図３から図５に示されるように、各ベルト１５１の両端部は、それぞれによりキャリッジ２０のメインフレーム２１に固定されている。これにより、各ベルト１５１は、キャリッジ２０を介してループを形成している。各ベルト機構１５が作動すると、キャリッジ２０は各ベルト１５１によって引っ張られて、Ｘ軸方向へ走行する。
【0057】
本実施形態においては、ループの下側においてベルトクランプ１５７によりベルト１５１がキャリッジ２０に固定され、ループの上側においてベルト機構１５と第１従動部２２又は第２従動部２３が接続している。高さが比較的に低いベルトクランプ１５７を第１従動部２２又は第２従動部２３よりも下方に配置することにより、ベルト機構１５の高さを低くすることができる。なお、ループの上側においてベルト１５１がキャリッジ２０に固定される構成としてもよい。
【0058】
図４に示されるように、ベルト機構１５の１対の駆動プーリー１５２（１５２Ａ、１５２Ｂ）は、キャリッジ２０が走行可能な領域を間に挟んで配置され、ベース１１上に保持された（すなわち、重心位置がベース１１に対して固定された）固定プーリーである。また、第１従動部２２又は第２従動部２３に保持された従動プーリー１５５（１５５Ａ、１５５Ｂ、１５５Ｃ）及び１５６は、キャリッジ２０と共にＸ軸方向に移動可能な可動プーリーである。
【0059】
以下の説明においては、左右に１対が設けられた構成については、原則として左側の構成について説明し、右側の構成については、符号を角括弧で囲って併記し、重複する説明を省略する。
【0060】
本実施形態では、１対の駆動部１４ＬＡと１４ＬＢ［１４ＲＡと１４ＲＢ］は同位相で駆動される。また、左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢと右側の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢは、左右逆向きに配置されていて、互いに逆位相で駆動される。
【0061】
駆動プーリー１５２（図１２）と従動プーリー１５５（図１４、図１７）の有効径（すなわち、ピッチ円直径）又は歯数は、いずれも同一である。第１従動部２２に保持された従動プーリー１５６（図１４）のピッチ円直径又は歯数は、駆動プーリー１５２及び従動プーリー１５５よりも大きな（例えば、２倍の）値となっている。
【0062】
図５に示されるように、キャリッジ２０は、メインフレーム２１、第１従動部２２、第２従動部２３、ベルト機構２４、ベルト機構２５、伝動軸部２６、ブレーキ装置２７、ブレーキ装置２８、トルク付与装置３０、アライメント部４０及びスピンドル部５０（車軸部）を備えている。なお、図１０に示されるように、第１従動部２２及びベルト機構２４により第２伝動部ＴＳ２が構成される。また、ベルト機構２５、伝動軸部２６及びスピンドル部５０により第３伝動部ＴＳ３が構成される。
【0063】
図１１に示されるように、スピンドル部５０は、回転可能に支持されたスピンドル５２を備えている。スピンドル５２は、その一端に試験輪Ｗが同軸に（すなわち、中心線を共有するように）取り付けられる軸（すなわち、車軸）であり、トルク付与装置３０から出力された動力によってスピンドル５２と共に試験輪Ｗが回転駆動される。アライメント部４０は、スピンドル部５０の向きを変えることによって、試験輪Ｗのホイールアライメントの調整（アライメント調整）が可能な機構部である。
【0064】
【0065】
図１４に示されるように、本体部２２１は、Ｙ軸方向に延びる２本のロッド２２１ｂと、内輪が各ロッド２２１ｂと嵌合した１対の軸受２２１ｃを備えている。ベルト機構１５Ｒの従動プーリー１５５Ａ及び１５５Ｃは、各軸受２２１ｃの外輪とそれぞれ嵌合している。この構成により、ベルト機構１５Ｒの従動プーリー１５５Ａ及び１５５Ｃは、本体部２２１によって回転可能に支持されている。
【0066】
図１６に示されるように、本体部２２１は、軸受２２１ａを備えている。軸受部２２２は、上下に並ぶ１対の軸受２２２ａ及び２２２ｂを備えている。また、軸受部２２３は、上下に並ぶ１対の軸受２２３ａ及び２２３ｂを備えている。
【0067】
シャフト２２４は、長さ方向の一端部において軸受２２１ａにより、他端部において軸受２２３ａにより、中間部において軸受２２２ａにより、回転可能に支持されている。シャフト２２４には、ベルト機構１５Ｒの従動プーリー１５６と駆動歯車２２５が取り付けられている。
【0068】
シャフト２２６は、シャフト２２４よりも短く、長さ方向の一端部において軸受２２２ｂにより、他端部において軸受２２３ｂにより、回転可能に支持されている。シャフト２２６には、駆動歯車２２５と噛み合う従動歯車２２７と、ベルト機構２４の駆動プーリー２４１が取り付けられている。
【0069】
すなわち、第１従動部２２を介して、従動プーリー１５６（ベルト機構１５Ｒ）と駆動プーリー２４１（ベルト機構２４）とが連結されている。ベルト機構１５Ｒによって伝えられた動力の一部は、従動プーリー１５６を介してシャフト２２４に伝えられた後、駆動歯車２２５及び従動歯車２２７を介してシャフト２２６に伝えられ、更に、駆動プーリー２４１を介してベルト機構２４に伝えられる。ベルト機構２４に伝えられた動力は、試験輪Ｗの駆動に使用される。
【0070】
すなわち、右側の第１従動部２２と、第１従動部２２によって回転可能に支持された従動プーリー１５６（及び、従動プーリー１５５Ａ、１５５Ｃ）は、ベルト機構１５Ｒから動力の一部を取り出して、ベルト機構２４に供給する機能を有している。
【0071】
ベルト機構１５Ｒによって伝えられた動力の残りの部分は、ベルトクランプ１５７によってベルト１５１が固定されたキャリッジ２０のメインフレーム２１に伝えられ、キャリッジ２０の駆動に使用される。
【0072】
すなわち、右側のベルト機構１５Ｒは、キャリッジ２０を駆動する手段（キャリッジ駆動手段）の一部を構成すると共に、試験輪Ｗを駆動する手段（試験輪駆動手段）の一部も構成する。また、右側のベルト機構１５Ｒは、右側の第１従動部２２と共に、駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢが発生した動力をキャリッジ２０の駆動に使用される動力と試験輪Ｗの駆動に使用される動力とに分配する手段（動力分配手段）として機能する。
【0073】
本実施形態のベルト機構１５Ｒは、入力側の駆動プーリー１５２よりも出力側の従動プーリー１５６のピッチ円直径が大きいため、１より大きな減速比を有している。なお、本発明はこの構成に限定されず、従動プーリー１５６のピッチ円直径を駆動プーリー１５２のピッチ円直径以上として、ベルト機構１５Ｒの減速比を１以下としてもよい。
【0074】
また、第１従動部は、駆動歯車２２５及び従動歯車２２７を含むことにより、動力の回転方向を反転させる。
【0075】
図１７に示されるように、第２従動部２３（本体部２３１）は、Ｙ軸方向に延びる３本のロッド２３１ｂと、内輪が各ロッド２３１ｂと嵌合した３本の軸受２３１ｃを備えている。３本のロッド２３１ｂは、Ｘ軸方向において等間隔で配置されている。本実施形態では、中央のロッド２３１ｂが残りの２本のロッド２３１ｂよりも高い位置に配置されているが、すべてのロッド２３１ｂを同じ高さに配置してもよい。
【0076】
各軸受２３１ｃの外輪には、ベルト機構１５Ｌの３つの従動プーリー１５５（前から順に従動プーリー１５５Ａ、１５５Ｂ及び１５５Ｃ）が嵌合している。この構成により、ベルト機構１５Ｌの従動プーリー１５５Ａ、１５５Ｂ及び１５５Ｃは、第２従動部２３によって回転可能に支持されている。
【0077】
図４に示されるように、ベルト機構１５のベルト１５１は、駆動プーリー１５２Ａ、１５２Ｂによって折り返されることにより、上側の部分１５１ａと下側の部分１５１ｂとに分かれている。上側の部分１５１ａと下側の部分１５１ｂは、それぞれキャリッジ２０の走行方向に張られて、互いに逆向きに駆動される。具体的には、キャリッジ２０に固定されたベルト１５１の下側の部分１５１ｂが、キャリッジ２０と共にキャリッジの走行方向に駆動され、上側の部分１５１ａがキャリッジ２０及び下側の部分１５１ｂと逆向きに駆動される。また、キャリッジ２０に取り付けられた従動プーリー１５５及び１５６は、キャリッジ２０と逆向きに走行するベルト１５１の上側の部分１５１ａに巻き掛けられて、上側の部分１５１ａによって駆動される。
【0078】
図１０及び図１１に示されるように、右側のベルト機構１５Ｒによって伝達された動力の一部は、第２伝動部ＴＳ２によりトルク付与装置３０へ伝達され、更に、第３伝動部ＴＳ３により試験輪Ｗへ伝達されて、試験輪Ｗの駆動に使用される。なお、第２伝動部ＴＳ２は、第１従動部２２及びベルト機構２４を含み、第３伝動部ＴＳ３は、ベルト機構２５、伝動軸部２６及びスピンドル部５０を含む。上述したように、右側のベルト機構１５Ｒによって伝達された動力の残りの部分は、ベルトクランプ１５７によってベルト１５１の先端部が固定されたキャリッジ２０のメインフレーム２１に伝えられ、キャリッジ２０の駆動に使用される。上記のように構成されたベルト機構１５Ｒ及び第１従動部２２により、ベルト１５１によるキャリッジ２０と試験輪Ｗの両方の駆動が可能になっている。
【0079】
なお、左側の第２従動部２３は、ベルト機構１５Ｌによって伝達される動力の一部を取り出してキャリッジ２０に設けられた第２伝動部ＴＳ２に伝達するための構成（具体的には、軸受部２２２、２２３、シャフト２２４、２２６、駆動歯車２２５及び従動歯車２２７）を備えていない点において、右側の第１従動部２２と異なっている。なお、左側の第２従動部２３は必須の構成要素ではないが、左側の第２従動部２３を設けることにより、キャリッジ２０が左右のベルト機構１５Ｌ、１５Ｒから受ける力が釣り合い、キャリッジ２０の走行が安定化する。
【0080】
上記のように、本実施形態では、共通の動力伝達装置（すなわち、ベルト機構１５Ｒ）によって伝達された動力を使用してキャリッジ２０及び試験輪Ｗを駆動する構成が採用されている。この構成により、キャリッジ２０の走行速度に拘わらず、常にキャリッジ２０の走行速度に対応した周速（回転数）で試験輪Ｗを回転駆動させることが可能になっている。また、本実施形態では、トルク付与装置３０の作動量（つまりは、消費電力）を減らすために、トルク付与装置３０が作動していないときには、キャリッジ２０の走行速度と略同じ周速で試験輪Ｗが回転駆動されるように構成されている。
【0081】
ベルト機構２４は、上述した第１従動部２２のシャフト２２６（図１６）に取り付けられた駆動プーリー２４１と、後述するトルク付与装置３０の軸部３１４（図１８）に取り付けられた従動プーリー２４２と、駆動プーリー２４１と従動プーリー２４２に巻き掛けられたベルト２４３を備えている。ベルト２４３は、例えば、上述したベルト１５１と同じ構成の歯付ベルトである。ベルト２４３の種類は、ベルト１５１と異なっていてもよい。
【0082】
図１８は、トルク付与装置３０の構造を示した図である。トルク付与装置３０は、試験輪Ｗに与えるトルクを発生して、このトルクをベルト機構２４によって伝達された回転運動に加えて出力する。言い換えれば、トルク付与装置３０は、ベルト機構２４により伝達された回転運動の位相を変化させることにより、試験輪Ｗにトルクを付与する（すなわち、路面６３ａと試験輪Ｗとの間に駆動力又は制動力を与える）ことができる。
【0083】
トルク付与装置３０は、試験輪Ｗを駆動する動力を発生する第２発動手段として機能すると共に、駆動部１４（第１発動手段）のモーター１４１（第１モーター）が発生する動力とトルク付与装置３０の後述するモーター３２（第２モーター）が発生する動力とを結合する動力結合手段としても機能する。
【0084】
駆動システムＤＳにトルク付与装置３０を組み込むことにより、試験輪Ｗの回転数を制御するための動力源（駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢ）とトルクを制御するための動力源（後述するモーター３２）とで役割を分担することが可能になる。そして、これにより、より小容量の動力源を使用することが可能になると共に、試験輪Ｗに加わる回転数及びトルクをより高い精度で制御することが可能になる。また、トルク付与装置３０をキャリッジ２０に組み込むことにより、ベルト機構１５Ｒに加わる負荷が低減するため、ベルト機構１５Ｒの小型化（例えば、使用する歯付ベルトの本数の削減）や、より耐荷重の低い部材の使用が可能になる。
【0085】
トルク付与装置３０は、回転フレーム３１と、回転フレーム３１内に取り付けられたモーター３２（第２モーター）、減速機３３及びシャフト３４と、回転フレーム３１を回転可能に支持する３つの軸受部３５１、３５２及び３５３と、スリップリング部３７と、回転フレーム３１の回転数を検出するロータリーエンコーダー３８を備えている。
【0086】
本実施形態においては、モーター３２には、回転部の慣性モーメントが０．０１ｋｇ・ｍ２以下（より好適には、０．００８ｋｇ・ｍ２以下）、定格出力が３ｋＷ乃至６０ｋＷ（より実用的には、７ｋＷ乃至３７ｋＷ）の超低慣性高出力型のＡＣサーボモーターが使用されている。
【0087】
回転フレーム３１は、直径が大きな略円筒状の第１筒部３１１（モーター収容部）、第２筒部３１２（連結筒）及び第３筒部３１３と、第１筒部３１１よりも直径が小さな略円筒状の軸部３１４及び３１５を有している。第１筒部３１１の一端部（図１８における右端部）には、第２筒部３１２及び第３筒部３１３を介して、軸部３１４が同軸に結合している。また、第１筒部３１１の他端部（図１８における左端部）には、軸部３１５が同軸に結合している。軸部３１４は軸受部３５１及び３５３により、軸部３１５は軸受部３５２により、それぞれ回転可能に支持されている。
【0088】
第１筒部３１１の中空部にはモーター３２が収容されている。モーター３２は、軸３２１が回転フレーム３１と同軸に配置され、モーターケース３２０（すなわちステーター）が複数のスタッドボルト３２３により第１筒部３１１に固定されている。
【0089】
第２筒部３１２及び第３筒部３１３の中空部に減速機３３が配置されている。減速機３３の入力軸３３２にはモーター３２の軸３２１が接続され、出力軸３３３にはシャフト３４が接続されている。
【0090】
第２筒部３１２の一端部（図１８における右端部）には、外周へ突出するフランジ３１２ａが形成されている。第２筒部３１２の他端部（図１８における左端部）には、外周へ突出するフランジ３１２ｂと内周へ突出する内フランジ３１２ｃが形成されている。
【0091】
モーター３２のフランジ３２０ａは、第２筒部３１２の内フランジ３１２ｃに固定されている。減速機３３のギヤケース３３１は、第２筒部３１２の一端部（すなわち、フランジ３１２ａの根元）に固定されている。すなわち、モーター３２のモーターケース３２０と減速機３３のギヤケース３３１とは、単一の短い筒状の部材である第２筒部３１２を介して、高い剛性で連結されている。これにより、モーター３２の軸３２１及び減速機３３の入力軸３３２には曲げモーメントは殆ど加わることがなく、軸３２１及び入力軸３３２のスムーズな（すなわち、低摩擦の）回転が確保され、試験輪Ｗに与えるトルクの制御の精度が向上している。
【0092】
軸部３１５の根元には、第１筒部３１１と同径のフランジ３１５ａが形成されていて、このフランジ３１５ａの外周部に第１筒部３１１の一端が固定されている。また、モーター３２のフランジ３２０ｂは、第１筒部３１１のフランジ３１５ａに固定されている。モーター３２は、モーターケース３２０の長さ方向における両端部及び中央部において回転フレーム３１に固定されているため、高い剛性で支持されている。
【0093】
軸部３１４の根元には、第３筒部３１３と同径のフランジ３１４ａが形成されていて、このフランジ３１４ａの外周部に第３筒部３１３の一端が固定されている。また、第３筒部３１３の他端は、第２筒部３１２のフランジ３１２ａの外周部に固定されている。
【0094】
軸部３１４は、根本側のフランジ３１４ａの近くを軸受部３５１により、先端部を軸受部３５３により、それぞれ回転可能に支持されている。軸受部３５１と軸受部３５３の間には、ベルト機構２４の従動プーリー２４２が配置され、軸部３１４の外周に同軸に取り付けられている。ベルト機構２４によって伝達された動力により、トルク付与装置３０の回転部が回転駆動される。すなわち、軸部３１４（回転フレーム３１）は、トルク付与装置３０の入力軸となっている。
【0095】
軸部３１４の両端部（すなわち、軸受部３５１又は軸受部３５３により支持された部分）の内周には、１対の軸受３１４ｂが設けられている。シャフト３４は、軸部３１４の中空部に通され、１対の軸受３１４ｂによって回転可能に支持されている。シャフト３４の先端は軸部３１４の先端から外に突き出ている。軸部３１４から突き出たシャフト３４の先端部にはベルト機構２５の駆動プーリー２５１が同軸に取り付けられていて、シャフト３４から出力される動力によってベルト機構２５が駆動される。すなわち、シャフト３４は、トルク付与装置３０の出力軸となっている。
【0096】
モーター３２から出力されるトルクは、減速機３３によって増幅されて、シャフト３４に伝達される。シャフト３４からベルト機構２５に出力される回転は、ベルト機構２４によって駆動される回転フレーム３１の回転に、モーター３２及び減速機３３によって作り出されるトルクを重ね合わせたものとなる。トルク付与装置３０は、入力軸である回転フレーム３１の軸部３１５に伝達された回転運動に、トルク付与装置３０が発生したトルクを加えて、出力軸であるシャフト３４から出力する。
【0097】
スリップリング部３７は、複数対のスリップリング３７１とブラシ３７２、支持管３７３、軸受部３７４、支柱３７５及び支持アーム３７６を備えている。支持管３７３は、回転フレーム３１の軸部３１５に同軸に連結されている。支持管３７３の先端部は、軸受部３７４によって回転可能に支持されている。支持アーム３７６は、支持管３７３と平行に配置され、その一端が回転フレーム３１側に配置された支柱３７５に固定され、他端が軸受部３７４のフレームに固定されている。
【0098】
複数のスリップリング３７１は、軸方向に一定の間隔を空けて並べられ、支持管３７３の外周に取り付けられている。複数のブラシ３７２は、それぞれ対応するスリップリング３７１の外周面と向かい合って接触するように配置され、支持アーム３７６に取り付けられている。
【0099】
各スリップリング３７１にはそれぞれリード線（不図示）が接続されている。リード線は、支持管３７３の中空部に通され、回転フレーム３１の軸部３１５の中空部に引き出されている。モーター３２のケーブル３２５は軸部３１５の中空部に通され、ケーブル３２５に含まれる複数のワイヤが、それぞれ対応するスリップリング３７１のリード線と接続されている。また、ブラシ３７２はドライバー３２ａ（図３８）に接続されている。すなわち、モーター３２とドライバー３２ａとは、スリップリング部３７を介して接続されている。
【0100】
ロータリーエンコーダー３８は、スリップリング部３７の軸受部３７４に取り付けられている。また、ロータリーエンコーダー３８の入力軸には、回転フレーム３１と一体に回転する支持管３７３が接続されている。
【0101】
図１１に示されるように、ベルト機構２５は、トルク付与装置３０の出力軸（シャフト３４）に取り付けられた駆動プーリー２５１と、伝動軸部２６の入力軸（伝動軸２６１）に取り付けられた従動プーリー２５２と、駆動プーリー２５１と従動プーリー２５２に巻き掛けられたベルト２５３を備え、トルク付与装置３０から出力された動力を伝動軸部２６に伝達する。ベルト２５３は、例えば、上述したベルト１５１と同じ構成の歯付ベルトである。ベルト２５３の種類は、ベルト１５１と異なっていてもよい。
【0102】
伝動軸部２６は、伝動軸２６１と、伝動軸２６１を回転可能に支持する１対の軸受部２６２と、ディスクブレーキ２６３と、スライド式等速ジョイント２６５と、伝動軸２６６と、伝動軸２６６を回転可能に支持する軸受２６７を備えている。ディスクブレーキ２６３は、伝動軸２６１に取り付けられたディスクローター２６３ａと、ディスクローター２６３ａに摩擦を与えて制動を行うキャリパー２６３ｂを備えている。
【0103】
伝動軸２６１は、一端部にベルト機構２５の従動プーリー２５２が取り付けられ、他端にディスクローター２６３ａを介してスライド式等速ジョイント２６５の一端が接続されている。スライド式等速ジョイント２６５の他端は、伝動軸２６６を介して、スピンドル５２と連結している。スライド式等速ジョイント２６５は、作動角（すなわち、入力軸と出力軸とのなす角度）によらず、回転変動無くスムーズに回転を伝達可能に構成されている。また、スライド式等速ジョイント２６５は、軸方向の長さ（伝達距離）も可変である。
【0104】
試験輪Ｗが取り付けられるスピンドル５２は、アライメント部４０によって、その角度及び位置が可変に支持されている。スライド式等速ジョイント２６５を介して伝動軸２６１とスピンドル５２とを連結することにより、スピンドル５２の角度や位置が変化しても、この変化にスライド式等速ジョイント２６５が柔軟に追従することができる。そのため、スピンドル５２や伝動軸２６１に大きなひずみが加わらず、動力がスムーズに伝達される。
【0105】
【0106】
アライメント部４０は、荷重調整部４２、キャンバー調整部４４及びスリップ角調整部４６を備えている。
【0107】
荷重調整部４２は、スピンドル５２及びスピンドル５２に取り付けられた試験輪Ｗの高さ（より具体的には、路面６３ａから試験輪Ｗの中心Ｃまでの距離）を変更することにより、試験輪Ｗに加わる荷重（路面６３ａから受ける垂直荷重）を調整する機構である。荷重調整部４２は、ベース１１に対して上下（Ｚ軸方向）に移動可能な昇降フレーム４２１（第１可動フレーム）と、昇降フレーム４２１の上下の移動を案内する複数（図示の実施例においては２対）のリニアガイド４２２と、昇降フレーム４２１を上下に駆動する１つ以上（図示の実施例においては１対）のＺ軸駆動ユニット４３を備えている。
【0108】
キャリッジ２０のメインフレーム２１の左側には、アライメント部４０を収容する小屋状（或いは東屋状）のアライメント機構支持部２１４が設けられている。昇降フレーム４２１は、アライメント機構支持部２１４内に収容されている。リニアガイド４２２は、上下に延びるレール４２２ａと、レール４２２ａ上を走行可能な１つ以上（図示の実施例においては２つ）の走行部４２２ｂを備えている。各リニアガイド４２２のレール４２２ａ及び走行部４２２ｂの一方がアライメント機構支持部２１４に取り付けられ、他方が昇降フレーム４２１に取り付けられている。
【0109】
Ｚ軸駆動ユニット４３（第１駆動ユニット）は、モーター４３１と、モーター４３１の回転運動をＺ軸方向の直線運動に変換するボールねじ４３２（運動変換器）を備えている。ボールねじ４３２は、モーター４３１の軸に連結されたねじ軸４３２ａと、ねじ軸４３２ａと噛み合うナット４３２ｂと、ねじ軸４３２ａを回転可能に支持する軸受４３２ｃ及び４３２ｄを備えている。モーター４３１と２つの軸受４３２ｃ及び４３２ｄは、アライメント機構支持部２１４に取り付けられ、ナット４３２ｂは昇降フレーム４２１に取り付けられている。
【0110】
モーター４３１によりボールねじ４３２を駆動すると、ナット４３２ｂと共に昇降フレーム４２１が上下に移動する。これに伴い、昇降フレーム４２１に支持されたキャンバー調整部４４、スリップ角調整部４６及びスピンドル部５０を介して試験輪Ｗが昇降し、ボールねじ４３２の駆動量（すなわち、試験輪Ｗの高さ）に応じた荷重が試験輪Ｗに加わる。
【0111】
本実施形態では、モーター４３１にねじ軸４３２ａが直結されているが、減速機又は例えばウォームギア等の回転を減速する歯車装置を介してモーター４３１とねじ軸４３２ａとが連結した構成としてもよい。
【0112】
本実施形態では運動変換器として送りねじ機構が使用されているが、回転運動を直線運動に変換可能な別の種類の運動変換器を使用してもよい。
【0113】
本実施形態のモーター４３１はサーボモーターであるが、作動量の制御が可能な別の種類のモーターをモーター４３１として使用してもよい。
【0114】
キャンバー調整部４４は、Ｅφ軸（試験輪Ｗの中心Ｃを通る前後に延びる軸）周りにスピンドル５２を旋回させることにより、路面に対する試験輪Ｗの傾きであるキャンバー角を調整する機構である。キャンバー調整部４４は、Ｅφ軸を中心に回転可能なφ回転フレーム４４１（第２可動フレーム）と、φ回転フレーム４４１を回転可能に支持する１対の軸受４４２と、φ回転フレーム４４１の回転を案内する一対の曲線ガイド４４３と、φ回転フレーム４４１を回転駆動する左右１対のφ駆動ユニット４５（第２駆動ユニット）を備えている。
【0115】
図１９に示されるように、本実施形態のφ回転フレーム４４１及び昇降フレーム４２１は、Ｙ軸方向に見て門形（∩形）の形状を有している。φ回転フレーム４４１は、∩形の昇降フレーム４２１の空洞部に収容されている。φ回転フレーム４４１の正面及び背面には、それぞれＥφ軸と同軸に外側へ（すなわち、試験輪Ｗから遠ざかる方向へ）突出する円柱状のピボット４４１ａが設けられている。各ピボット４４１ａは、昇降フレーム４２１に取り付けられた一対の軸受４４２によって、それぞれ回転可能に支持されている。φ回転フレーム４４１は、ピボット４４１ａを支軸として、Ｅφ軸を中心に回転可能に支持されている。なお、軸受４４２がφ回転フレーム４４１に取り付けられ、ピボット４４１ａが昇降フレーム４２１に取り付けられた構成としてもよい。また、φ回転フレーム４４１及び昇降フレーム４２１の形状は、本実施形態の形状に限定されず、スピンドル部５０等を収容可能な空洞部を有する形状であればよい。
【0116】
曲線ガイド４４３は、Ｅφ軸と同心に配置された円弧状の曲線レール４４３ａと、曲線レール４４３ａ上を走行可能な１つ以上（図示の実施例においては２つ）の走行部４４３ｂを備えている。曲線レール４４３ａ及び走行部４４３ｂの一方が昇降フレーム４２１に取り付けられ、他方がφ回転フレーム４４１に取り付けられている。
【0117】
φ駆動ユニット４５は、φ回転フレーム４４１の正面及び背面にそれぞれ取り付けられた一対の平歯車４５３と、各平歯車４５３とそれぞれ噛み合う一対のピニオン４５２と、各ピニオン４５２を駆動する一対のモーター４５１を備えている。なお、平歯車４５３が昇降フレーム４２１に取り付けられ、モーター４５１がφ回転フレーム４４１に取り付けられた構成としてもよい。平歯車４５３は、Ｅφ軸を中心とする円弧状に形成された（すなわち、Ｅφ軸と同軸の）セグメント歯車である。なお、平歯車４５３は、図示の実施例においては内歯車であるが、外歯車であってもよい。
【0118】
モーター４５１は昇降フレーム４２１に取り付けられ、ピニオン４５２はモーター４５１の軸４５１ｓと結合している。なお、本実施形態のモーター４５１はサーボモーターであるが、作動量の制御が可能な別の種類のモーターをモーター４５１として使用してもよい。
【0119】
モーター４５１によりピニオン４５２が回転駆動されると、ピニオン４５２と噛み合った平歯車４５３と共にφ回転フレーム４４１が、昇降フレーム４２１に対して、Ｅφ軸の周りを回転する。これに伴い、スリップ角調整部４６及びスピンドル部５０を介してφ回転フレーム４４１に支持された試験輪ＷがＥφ軸の周りに旋回し、キャンバー角が変化する。
【0120】
スリップ角調整部４６は、スピンドル５２のＥθ軸（試験輪Ｗの中心Ｃを通る上下に延びる軸）周りの向きを変更することにより、キャリッジ２０の走行方向（Ｘ軸方向）に対する試験輪Ｗ（より具体的には、車軸に垂直な車輪中心面）の傾きであるスリップ角を調整する機構である。図１９に示されるように、スリップ角調整部４６は、Ｅθ軸を中心に回転可能なθ回転フレーム４６１（第３可動フレーム）と、θ回転フレーム４６１を回転可能に支持する軸受４６２と、θ回転フレーム４６１を回転駆動するθ駆動ユニット４７を備えている。
【0121】
θ回転フレーム４６１は、Ｙ軸方向に見て門形（∩形）のφ回転フレーム４４１の空洞部に収容されている。θ回転フレーム４６１の上面には、Ｅθ軸と同軸に突出するピボット４６１ａが設けられている。ピボット４６１ａは、φ回転フレーム４４１の天板に取り付けられた軸受４６２によって回転可能に支持されている。θ回転フレーム４６１は、ピボット４６１ａを支軸として、Ｅθ軸を中心に回転可能に支持されている。
【0122】
θ駆動ユニット４７は、θ回転フレーム４６１に取り付けられた平歯車４７３と、平歯車４７３と噛み合う１つ以上（図示される実施例においては一対）のピニオン４５２と、各ピニオン４５２を回転駆動する１つ以上の（図示される実施例においては一対）のモーター４７１を備えている。平歯車４７３は、ピボット４６１ａに同軸に結合している。モーター４７１はφ回転フレーム４４１に取り付けられ、ピニオン４５２はモーター４７１の軸に取り付けられている。
【0123】
図２４は、スピンドル部５０（車輪支持部）の概略構造を示す図である。スピンドル部５０は、θ回転フレーム４６１の下端部に取り付けられている。スピンドル部５０は、θ回転フレーム４６１に固定されたフレーム５１と、フレーム５１に取り付けられた複数（図示の実施例においては一対）の軸受５３と、軸受５３に回転可能に支持されたスピンドル５２と、試験輪Ｗに加わる力を検出する６分力センサー５４と、スピンドル５２の先端部に６分力センサー５４を介して同軸に取り付けられたホイールハブ５５を備えている。６分力センサー５４は、複数の圧電素子（不図示）を備えている。ホイールハブ５５には、試験輪ＷのホイールリムＷｒ（図１）が取り付けられる。
【0124】
スピンドル５２の末端には、伝動軸部２６の伝動軸２６６が接続されている。伝動軸２６６は、スピンドル部５０のフレーム５１に取り付けられた軸受２６７によって回転可能に支持されている。
【0125】
アライメント部４０は、キャンバー角（φ角）やスリップ角（θ角）を変更しても試験輪Ｗの位置が移動しないように、Ｅθ軸、Ｅφ軸及びＥλ軸の３軸が試験輪Ｗの中心Ｃの一点で交差するように構成されている。
【0126】
図２５は、路面部６０の横断面図である。路面部６０は、フレーム６１と、フレーム６１に支持された本体部６０ａを備えている。本体部６０ａは、基盤６２と、基盤６２上に保持された舗装部６３を備えている。基盤６２の上面には、路面部６０の延長方向（すなわち、キャリッジ２０の走行方向であるＸ軸方向）に延びる凹部６２１が形成されている。舗装部６３は、例えば、後述する模擬舗装材料を凹部６２１に充填して硬化させることにより形成されている。舗装部６３の上面には、試験輪Ｗが接地する路面６３ａが形成されている。
【0127】
本実施形態では、本体部６０ａが、路面ユニット（路面６３ａの少なくとも一部を含む交換可能な構造体）である本体部ユニット６００ａから構成されていて、フレーム６１上に着脱可能に取り付けられている。なお、路面ユニットは、本実施形態のように本体部６０ａをユニット化した形態（「本体部ユニット」という。）に限らず、舗装部６３のみをユニット化した形態（「舗装部ユニット」という。）やフレーム６１まで含めた路面部６０全体をユニット化した形態（「路面部ユニット」という。）とすることもできる。
【0128】
本実施形態の本体部６０ａは、本体部６０ａを路面部６０の延長方向において分割した複数の本体部ユニット６００ａから構成されていて、本体部ユニット６００ａの単位で交換可能になっている。なお、本体部６０ａの全体を単一の交換可能な路面ユニットとして形成してもよい。
【0129】
本実施形態のように、路面部６０を本体部ユニット６００ａ等の路面ユニットから構成することにより、路面ユニットを交換することによって、路面６３ａの少なくとも一部を交換することが可能になる。
【0130】
例えば、路面部６０の延長方向（Ｘ軸方向）における中央部の本体部ユニット６００ａのみを交換して、中央部のみにおいて舗装部６３の種類（例えば材質、構造、表面形状等）を変更することができる。また、本体部ユニット６００ａ毎に舗装部６３の種類を変えて、例えば、路面部６０の延長方向において路面６３ａの摩擦係数が変化するようにしてもよい。
【0131】
基盤６２の下面には、フレーム６１の上面に設けられた凸部６１２と嵌合する凹部６２２が設けられている。凸部６１２と凹部６２２が嵌合するように本体部ユニット６００ａをフレーム６１の上に載置して、両者をボルトやカムレバー等の固定手段（不図示）により固定することにより、本体部ユニット６００ａがフレーム６１上に着脱可能に取り付けられている。
【0132】
また、本実施形態では、フレーム６１も、フレーム６１を路面部６０の延長方向において分割した複数のフレームユニット６１０から形成されていて、フレームユニット６１０の単位で交換可能になっている。
【0133】
また、本実施形態では、フレームユニット６１０と本体部ユニット６００ａとは同じ長さに形成されていて、フレームユニット６１０に本体部ユニット６００ａを取り付けた路面部ユニット６００の単位で交換することもできる。
【0134】
また、本実施形態では舗装部６３は基盤６２と一体に形成されているが、舗装部６３を基盤６２に対して着脱可能な構成としてもよい。例えば、舗装部６３を路面部６０の延長方向において分割した複数の舗装部ユニット６３０から舗装部６３を構成し、舗装部ユニット６３０の単位で舗装部６３を交換可能な構成としてもよい。この場合、舗装部ユニット６３０と基盤ユニット６２０とを同じ長さに形成し、基盤ユニット６２０に舗装部ユニット６３０を取り付けた複合ユニット（言い換えれば、舗装部６３を着脱可能にした本体部ユニット６００ａ）の単位で交換可能にしてもよい。また、フレームユニット６１０、基盤ユニット６２０及び舗装部ユニット６３０を組み立てて路面部ユニット６００を製作し、路面部ユニット６００の単位で交換可能にしてもよい。
【0135】
また、上述したように、本実施形態では、複数の路面部ユニット６００が連結して路面部６０を形成している。この構成により、路面部ユニット６００の追加又は削除により、路面部６０の延長又は短縮が可能となる。また、複数の路面ユニットを同一構造とすることにより、路面部６０を効率的に製造することが可能になる。
【0136】
また、本実施形態では、路面部６０と同様に、軌道部１０も、延長方向において複数の軌道部ユニット１００に分割されている。軌道部ユニット１００の追加又は削除により、軌道部１０の延長又は短縮も可能である。軌道部ユニット１００は、路面部ユニット６００と同じ長さに形成されている。そのため、軌道部１０と路面部６０の長さを揃えることができる。また、軌道部ユニット１００と路面部ユニット６００を一体化した複合ユニットの単位で、路面部６０及び軌道部１０の延長、短縮又は一部交換が可能な構成としてもよい。
【0137】
本実施形態の路面部６０では、舗装部６３として、アスファルト舗装道路を模擬した（すなわち、タイヤの摩耗量等のタイヤに与える影響が実際のアスファルト舗装道路と同程度になる）模擬舗装が形成されている。模擬舗装は、例えば炭化ケイ素やアルミナ等の耐摩耗性に優れたセラミックスを粉砕した（必要に応じて、更に研磨やエッチング等の加工を施した）骨材に、例えばウレタン樹脂やエポキシ樹脂等の結合剤（バインダー）を添加した模擬舗装材料を成形して硬化させることによって形成される。このような模擬舗装材料を使用することにより、耐久性に優れ、路面状態が安定した（すなわち試験タイヤＴの摩耗量等が安定した）模擬路面が得られる。タイヤの摩耗量は、例えば骨材の粒度や結合剤の添加量等により調整することができる。
【0138】
本実施形態の模擬舗装は単層構造であるが、例えば異なる材料から形成された複数の層が厚さ方向に積層した模擬舗装を使用してもよい。また、例えば骨材の種類や粒度、バインダーの種類や配合量等を調整して、敷石舗装、レンガ舗装又はコンクリート舗装等を模擬した模擬舗装を使用してもよい。
【0139】
また、実際の路面よりもタイヤに与えるダメージが大きく（又は小さく）なるように路面６３ａを形成してもよい。実際の路面よりもタイヤに与える影響が大きい路面６３ａを使用することにより、タイヤの加速劣化試験が可能になる。
【0140】
また、舗装部６３を実際の舗装材料（例えばアスファルト舗装の表層に使用されるアスファルト混合物）から形成してもよい。また、路面を形成する最表層だけでなく、下層構造まで実際の舗装を再現又は模造した舗装部６３を使用してもよい。
【0141】
本実施形態のタイヤ試験装置１は、試験中に路面６３ａが移動しないため、タイヤの性能に影響を与える異物（例えば、水、雪、泥水、土、砂、砂利、油又はこれらを模擬したもの等）を路面６３ａ上に撒いた状態で試験を行うことができる。例えば、路面６３ａ上に水を撒いた状態で試験を行うことにより、ウェット制動試験を行うことができる。
【0142】
ここで、路面部６０の一変形例について説明する。図２６は、路面部６０の変形例である路面部６０Ａの横断面図である。路面部６０Ａは、基盤６２に取り付けられた枠部６７を備えている。枠部６７は、コーキング等により基盤６２と水密に接合され、基盤６２や舗装部６３と共に槽６８を形成する。槽６８には、タイヤの性能に影響を与える異物（例えば水、砂利、土、落ち葉等）が路面６３ａを覆うように入れられる。槽６８を使用することにより、路面６３ａ上に異物を厚く堆積させることが可能になる。なお、本変形例の枠部６７は基盤６２の上面に取り付けられているが、基盤６２の側面に枠部６７を取り付けても良い。また、舗装部６３の上面に枠部６７を取り付けてもよい。
【0143】
また、路面部６０Ａは、路面６３ａの温度を調整可能な温度調整手段６４を備えている。本変形例の温度調整手段６４は、基盤６２に埋め込まれた流路６４ａと、路面６３ａの温度を検出する温度センサー６４ｂと、温度調整装置６４ｃを有している（図３８）。温度センサー６４ｂは、例えば熱電対やサーミスタ等を使用した接触式の温度センサーや赤外線センサー等の非接触式の温度センサーである。温度調整装置６４ｃは、制御部７２に接続され、制御部７２からの指令に基づいて路面６３ａの温度を設定温度に調整する。具体的には、温度調整装置６４ｃは、温度センサー６４ｂの検出結果に基づいて熱媒（例えばオイルや不凍液を含有した水）の温度を調整して、この熱媒を流路６４ａに送出する。温度調整装置により温度が調整された熱媒を流路６４ａに流すことにより、路面６３ａを所定の温度に調整することができる。また、路面６３ａの温度を安定化させると共に熱の利用効率を高めるために、基盤６２の表面は断熱材６９によって被覆されている。
【0144】
温度調整手段６４は、路面６３ａの温度を低温（例えば－４０℃）から高温（例えば８０℃）までの広い範囲で調整することができる。槽６８に水を溜めて、路面６３ａの設定温度を氷点下に設定することにより、凍結路面を形成することができる。すなわち、本変形例の路面部６０Ａを使用することにより、氷上制動試験を行うことができる。また、槽６８に雪を入れた状態で、雪上制動試験を行うことができる。
【0145】
流路６４ａは、路面６３ａと平行に基盤６２内を等間隔で蛇行するように形成されている。また、基盤６２は、延長方向に複数の区画（基盤ユニット６２０）に区分され、各区画に個別の流路６４ａが設けられている。この構成により、路面６３ａ全体をより均一な温度に調整することが可能になる。
【0146】
次に、荷重検出部１６５について説明する。荷重検出部１６５は、タイヤ踏面に加わる荷重分布を検出可能な構成部分である。
【0147】
【0148】
【0149】
図２９－３１に示されるように、荷重検出部１６５は、固定フレーム１６５８、可動フレーム１６５９、１対のリニアガイド１６５４、センサーアレイユニット１６５０、移動ユニット１６５５及びセンサー位置検出部１６５６を備えている。なお、図２９において、リニアガイド１６５４及び後述する固定フレーム１６５８のレール支持部１６５８ｂの図示が省略されている。可動フレーム１６５９は、１対のリニアガイド１６５４によって、Ｙ軸方向（すなわち、路面部６０の幅方向）に移動可能に支持されている。センサーアレイユニット１６５０は、可動フレーム１６５９の上面に取り付けられている。センサーアレイユニット１６５０の詳細は後述する。
【0150】
図３２は、荷重検出部１６５の可動部（すなわち、可動フレーム１６５９及びセンサーアレイユニット１６５０）を取り外した状態を示した平面図である。
【0151】
図３０及び図３２に示されるように、固定フレーム１６５８は、略矩形のベースプレート１６５８ａと、ベースプレート１６５８ａの上面に固定された１対のレール支持部１６５８ｂを備えている。１対のレール支持部１６５８ｂは、長さ方向をＹ軸方向に向けて、Ｘ軸方向に間隔を空けて並べられている。
【0152】
リニアガイド１６５４は、Ｙ軸方向に延びるレール１６５４ａと、レール１６５４ａ上を走行可能な複数（本実施形態では三つ）のキャリッジ１６５４ｂ（以下「ランナー１６５４ｂ」という。）を備えている。レール１６５４ａは、レール支持部１６５８ｂの上面に取り付けられている。また、ランナー１６５４ｂは、可動フレーム１６５９の下面に取り付けられている。リニアガイド１６５４によって、可動フレーム１６５９のＹ軸方向の移動が案内される。
【0153】
移動ユニット１６５５は、１対のレール支持部１６５８ｂ及びリニアガイド１６５４の間に配置されている。移動ユニット１６５５は、モーター１６５５ｍとボールねじ１６５５ｂを備えている。ボールねじ１６５５ｂは、ねじ軸１６５５ｂａ、ナット１６５５ｂｂ、軸受部１６５５ｂｃ及び軸受部１６５５ｂｄを備えている。本実施形態のモーター１６５５ｍはサーボモーターであるが、作動量の制御が可能な別の種類のモーターをモーター１６５５ｍとして使用してもよい。
【0154】
ねじ軸１６５５ｂａは、１対の軸受部１６５５ｂｃ及び１６５５ｂｄによって両端部において回転可能に支持されている。また、ねじ軸１６５５ｂａの一端は、モーター１６５５ｍの軸に接続されている。ねじ軸１６５５ｂａと噛み合うナット１６５５ｂｂは、可動フレーム１６５９の下面に取り付けられている。モーター１６５５ｍによってねじ軸１６５５ｂａを回転させると、ナット１６５５ｂｂと共に可動フレーム１６５９及びセンサーアレイユニット１６５０がＹ軸方向に移動する。すなわち、モーター１６５５ｍの回転駆動により、センサーアレイユニット１６５０のＹ軸方向における位置を変更することができる。
【0155】
図３２に示されるように、センサー位置検出部１６５６は、可動アーム１６５６ａ、複数（本実施形態では三つ）の近接センサー１６５６ｃ及びセンサー取付部１６５６ｂを備えている。可動アーム１６５６ａは、末端部が可動フレーム１６５９に固定されていて、可動フレーム１６５９と共にＹ軸方向に移動可能である。センサー取付部１６５６ｂは、固定フレーム１６５８に取り付けられている。
【0156】
複数の近接センサー１６５６ｃは、検出面１６５６ｃｆをＸ軸正方向に向けて、Ｙ軸方向に間隔を空けて（例えば等間隔に）並べられ、センサー取付部１６５６ｂに取り付けられている。
【0157】
可動アーム１６５６ａの先端部には、近接センサー１６５６ｃに近接する近接部１６５６ａｐが形成されている。本実施形態では、可動アーム１６５６ａの先端部をクランク状に折り曲げることにより、近接部１６５６ａｐが形成されている。近接部１６５６ａｐは、複数の近接センサー１６５６ｃの検出面１６５６ｃｆと同じ高さに配置されている。また、複数の近接センサー１６５６ｃの検出面１６５６ｃｆは、近接部１６５６ａｐのＹ軸方向における可動範囲内に間隔を空けて配置されている。
【0158】
図３３は、図２９において二点鎖線で囲まれた領域Ｅを拡大した図である。図２９及び図３３に示されるように、センサーアレイユニット１６５０は、フレーム１６５０ａと複数（本実施形態では１５０個）の荷重検出モジュール１６５０ｍを備えている。フレーム１６５０ａの上面の中央部には、Ｙ軸方向に長い凹部１６５０ａｐが形成されている。複数の荷重検出モジュール１６５０ｍは、凹部１６５０ａｐ内に収容され、凹部１６５０ａｐの底面に固定されている。
【0159】
複数の荷重検出モジュール１６５０ｍは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向に格子点状に等間隔に（例えば、略隙間なく）並べられている。本実施形態では、１５０個の荷重検出モジュール１６５０ｍが、Ｘ軸方向に５列、Ｙ軸方向に３０列に並べられている。
【0160】
荷重検出モジュール１６５０ｍは、３分力センサー１６５１と、舗装部１６５２と、ボルト１６５３を備えている。３分力センサー１６５１は、中心軸がＺ軸方向を向いた円柱状の圧電素子である。舗装部１６５２は、例えば舗装部６３と同じ模擬舗装材料又は舗装材料から形成された、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の長さが等しい直方体状の部材である。なお、３分力センサー１６５１及び舗装部１６５２の形状は、これらの形状に限定されない。例えば、３分力センサー１６５１の形状は直方体状でもよく、舗装部１６５２の形状は円柱状でもよい。
【0161】
円柱状の３分力センサー１６５１の中央には、Ｚ軸方向に貫通する孔１６５１ｂが形成されている。また、舗装部１６５２の中央には、Ｚ軸方向に延びるボルト穴１６５２ｂが形成されている。３分力センサー１６５１の孔１６５１ｂに通されて舗装部１６５２のボルト穴１６５２ｂに捻じ込まれたボルト１６５３によって、荷重検出モジュール１６５０ｍは、一体化され、フレーム１６５０ａに固定されている。舗装部１６５２の上面は、同じ高さで水平に配置されて、路面１６５２ａを形成する。荷重検出モジュール１６５０ｍが配列されたＸ軸及びＹ軸方向の領域が、センサーアレイユニット１６５０の検出領域となる。なお、センサーアレイユニット１６５０の検出領域の幅（すなわち、Ｙ軸方向における長さ）Ｌｙ（図３１）は、試験タイヤＴのトレッド幅よりも十分に広く、試験タイヤＴのタイヤ踏面全幅が路面１６５２ａに接地できるようになっている。
【0162】
３分力センサー１６５１により、各荷重検出モジュール１６５０ｍの路面１６５２ａに加わる（すなわち、タイヤ踏面に加わる）以下の３種類の力ｆＲ、ｆＴ及びｆＬが検出される。
ａ）半径方向力ｆＲ
ｂ）接線力ｆＴ
ｃ）横力ｆＬ
ａ）半径方向力ｆＲ
ｂ）接線力ｆＴ
ｃ）横力ｆＬ
【0163】
荷重検出部１６５を使用することにより、試験タイヤＴのタイヤ踏面から路面が受ける力（すなわち、タイヤ踏面に加わる力）の分布及びその時間変化を検出することができる。
【0164】
図３８は、タイヤ試験装置１の制御システム１ａの概略構成を示すブロック図である。制御システム１ａは、装置全体の動作を制御する制御部７２、各種計測を行う計測部７４及び外部との入出力を行うインターフェース部７６を備えている。
【0165】
制御部７２には、各駆動部１４のモーター１４１、トルク付与装置３０のモーター３２、荷重調整部４２のモーター４３１、キャンバー調整部のモーター４５１、スリップ角調整部４６のモーター４７１及び移動ユニット１６５５のモーター１６５５ｍが、ドライバー１４１ａ、３２ａ、４３１ａ、４５１ａ、４７１ａ及び１６５５ａをそれぞれ介して接続されている。また、制御部７２には、温度調整装置６４ｃが接続されている。
【0166】
制御部７２と各ドライバー１４１ａ、３２ａ、４３１ａ、４５１ａ及び４７１ａとは、光ファイバによって通信可能に接続され、制御部７２と各ドライバーとの間で高速のフィードバック制御が可能になっている。これにより、より高精度（時間軸において高分解能かつ高確度）の同期制御が可能になっている。
【0167】
計測部７４には、スピンドル部５０の６分力センサー５４、荷重検出部１６５の３分力センサー１６５１及びセンサー位置検出部１６５６の近接センサー１６５６ｃが、アンプ５４ａ、１６５１ａ及び１６５６ｃａをそれぞれ介して接続されている。６分力センサー５４、３分力センサー１６５１及び近接センサー１６５６ｃからの信号は、アンプ５４ａ、１６５１ａ及び１６５６ｃａによってそれぞれ増幅されたのち、計測部７４においてデジタル信号に変換され、これにより計測データが生成される。計測データは制御部７２に入力される。なお、図３８において、３分力センサー１６５１、アンプ１６５１ａ、近接センサー１６５６ｃ及びアンプ１６５６ｃａは、それぞれ一つのみが図示されている。
【0168】
各モーター１４１、３２、４３１、４５１、４７１及び１６５５ｍに内蔵されたロータリーエンコーダーＲＥが検出した位相情報は、各ドライバー１４１ａ、３２ａ、４５１ａ、４７１ａ及び１６５５ａをそれぞれ介して、制御部７２に入力される。
【0169】
インターフェース部７６は、例えば、ユーザーとの間で入出力を行うためのユーザーインターフェース、ＬＡＮ（Local Area Network）等の各種ネットワークと接続するためのネットワークインターフェース、外部機器と接続するためのＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）等の各種通信インターフェースの一つ以上を備えている。また、ユーザーインターフェースは、例えば、各種操作スイッチ、表示器、ＬＣＤ（liquid crystal display）等の各種ディスプレイ装置、マウスやタッチパッド等の各種ポインティングデバイス、タッチスクリーン、ビデオカメラ、プリンタ、スキャナ、ブザー、スピーカ、マイクロフォン、メモリーカードリーダライタ等の各種入出力装置の一つ以上を含む。
【0170】
制御部７２は、インターフェース部７６を介して入力された速度の設定データに基づいて、各駆動部１４のモーター１４１の駆動を同期制御することにより、キャリッジ２０を所定の速度で走行させることができる。なお、本実施形態では、４つの駆動部１４の全てを同位相で駆動する（より正確には、左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢと右側の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢとは逆位相［逆回転］で駆動される）。
【0171】
また、制御部７２は、インターフェース部７６を介して取得した試験タイヤＴに与えるべき前後力（制動力又は駆動力）の設定データに基づいてトルク付与装置３０のモーター３２の駆動を制御することにより、試験タイヤＴに所定の前後力を与えることができる。また、制御部７２は、前後力の設定データに替えてトルクの設定データ（又は加速度の設定データ）に基づいてトルク付与装置３０を制御することにより、試験輪Ｗに所定のトルクを与えることもできる。
【0172】
制御部７２は、キャリッジ２０を所定の走行速度で走行させる（同時に、試験タイヤＴを走行速度と略同じ周速で回転させる）駆動部１４の制御と、試験タイヤＴに前後力（又はトルク）を与えるためのトルク付与装置３０の制御とを、同期信号に基づいて、同期して行うことができる。
【0173】
トルク付与装置３０に発生させるトルクの波形としては、正弦波、正弦半波（ハーフサイン波）、鋸歯状波（のこぎり波）、三角波、台形波等の基本波形の他、路上試験において計測された前後力（又はトルク）波形、シミュレーション計算によって得られた前後力（又はトルク）波形又はその他の任意の合成波形（例えば、ファンクションジェネレータ等により生成された波形）を使用することができる。
【0174】
キャリッジ２０の走行速度（又は試験輪Ｗの回転数）の制御についても、同様に、基本波形の他、路上試験において計測された車輪の回転数の波形、シミュレーション計算によって得られた速度変化の波形、又はその他の任意の合成波形（例えば、ファンクションジェネレータ等により生成された波形）を使用することができる。
【0175】
次に、移動ユニット１６５５により、センサーアレイユニット１６５０のＹ軸方向における位置を変更する手順について説明する。センサーアレイユニット１６５０は、図３２に示される初期状態において、可動アーム１６５６ａの近接部１６５６ａｐが中央の近接センサー１６５６ｃの検出面１６５６ｃｆと対向する位置に配置される。例えばタッチスクリーンに対するユーザー操作により、センサーアレイユニット１６５０を左（Ｙ軸正方向）に移動するよう指示が出されると、制御部７２は、センサーアレイユニット１６５０がＹ軸正方向に移動するよう、ドライバー１６５５ａに反時計回転の指令を送信する。反時計回転の指令を受け取ったドライバー１６５５ａは、モーター１６５５ｍに反時計回転させる駆動電流を供給する。そして、モーター１６５５ｍが駆動電流によって反時計回りに駆動されると、モーター１６５５ｍの軸と共にねじ軸１６５５ｂａが反時計回転し、ナット１６５５ｂｂ及び可動フレーム１６５９と共にセンサーアレイユニット１６５０がＹ軸正方向に移動する。
【0176】
センサーアレイユニット１６５０がＹ軸正方向に移動すると、可動アーム１６５６ａの近接部１６５６ａｐが中央の近接センサー１６５６ｃの検出面１６５６ｃｆから離れて、中央の近接センサー１６５６ｃが近接を検出しなくなる。やがて、可動アーム１６５６ａの近接部１６５６ａｐが左（Ｙ軸正方向側）の近接センサー１６５６ｃの検出面１６５６ｃｆと対向する位置に到達する。このとき、左の近接センサー１６５６ｃは、近接を検出し、近接の検出を示す近接信号を出力する。アンプ１６５６ｃａを介して近接信号を受け取った計測部７４は、センサーアレイユニット１６５０が左側の定位置に到達したことを制御部７２に通知する。計測部７４からの通知を受けた制御部７２は、ドライバー１６５５ａに駆動停止の指令を送信する。駆動停止の指令を受け取ったドライバー１６５５ａは、モーター１６５５ｍへの駆動電流の供給を中止する。これにより、モーター１６５５ｍの軸とねじ軸１６５５ｂａの回転が停止し、ナット１６５５ｂｂ及びセンサーアレイユニット１６５０も停止して、センサーアレイユニット１６５０の移動が完了する。
【0177】
移動ユニット１６５５を搭載することにより、センサーアレイユニット１６５０の検出領域のＹ軸方向における長さＬｙ（図３１）を短くして、荷重分布の計測に必要な荷重検出モジュール１６５０ｍの数を減らすことが可能になり、センサーアレイユニット１６５０の製造及び保守に必要なコストの削減が可能になる。
【0178】
次に、荷重検出部１６５を使用して、タイヤ踏面に加わる荷重分布を取得する方法について説明する。図３４は、タイヤ踏面に加わる荷重分布を取得する方法の手順を表すフローチャートである。
【0179】
タイヤ試験装置１の電源スイッチがＯＮにされると、制御部７２は、まず初期化処理Ｓ１を行う。図１に示されるように、初期状態において、キャリッジ２０は、その可動範囲のＸ軸負方向における末端付近に設定された初期位置（初期走行位置）ＰＸ０に配置される。また、昇降フレーム４２１（図１９）は、その可動範囲の例えば上端付近に設定された初期位置ＰＺ０に配置される。初期位置ＰＺ０において、試験輪Ｗは路面６３ａから浮上し、試験輪Ｗの着脱やアライメント調整が可能になる。また、キャンバー調整部４４及びスリップ角調整部４６により、キャンバー及びスリップ角がそれぞれ設定された値に調整される。
【0180】
試験輪Ｗが路面６３ａから浮上した状態で、トルク付与装置３０のモーター３２が駆動され、試験輪Ｗの回転位置θＷが初期回転位置θＷ０に移動して、初期化処理Ｓ１が完了する。なお、トルク付与装置３０自体（すなわち回転フレーム３１）の回転位置θＨは、キャリッジ２０の走行位置ＰＸによって決まる。トルク付与装置３０は、初期状態においては、常に初期回転位置θＨ０に配置される。
【0181】
初期化処理Ｓ１の完了後、例えばタッチスクリーンに対するユーザー操作により試験開始の指示が与えられると（Ｓ２：ＹＥＳ）、カウンタである測定セット数ｋが１にリセットされる（Ｓ３）。そして、試験輪Ｗは、荷重調整部４２によって、降下されて路面６３ａに接地し、設定された荷重が与えられる（Ｓ４）。
【0182】
次に、１回目の測定セットＳ５が行われる。測定セットＳ５では、各駆動部１４のモーター１４１が駆動され、キャリッジ２０が設定された走行速度で走行すると共に、試験輪Ｗがキャリッジ２０の走行速度と略同じ周速で回転する。また、トルク付与装置３０のモーター３２が駆動され、試験輪Ｗに設定されたトルクが与えられる。
【0183】
測定セットＳ５において、所定の時間間隔（例えば５ミリ秒間隔）で、荷重検出部１６５の３分力センサー１６５１及びスピンドル部５０の６分力センサー５４によって、路面１６５２ａ及び試験輪Ｗに加わる力がそれぞれ検出される。なお、３分力センサー１６５１及び６分力センサー５４による検出の時間間隔は、試験条件（例えば、キャリッジ２０の走行速度や必要な試験精度）に応じて適宜設定される。
【0184】
また、測定セットＳ５において、キャリッジ２０の走行位置ＰＸ及び試験輪Ｗの回転位置θＷが、所定の時間間隔（例えば、３分力センサー１６５１による検出と同じ時間間隔）で計算される。キャリッジ２０の走行位置ＰＸは、駆動部１４のモーター１４１に内蔵されたロータリーエンコーダーＲＥ（図３８）の検出結果、ベルト機構１４２の減速比及びベルト機構１５の駆動プーリー１５２のピッチ円直径から計算される。なお、本実施形態の説明において、キャリッジ２０の走行位置ＰＸは、キャリッジ２０の走行方向（Ｘ軸方向）における試験輪Ｗの回転軸Ａｙの位置として定義される。
【0185】
試験輪Ｗの回転位置θＷは、トルク付与装置３０のロータリーエンコーダー３８及びモーター３２に内蔵されたロータリーエンコーダーＲＥの検出結果に基づいて計算される。具体的には、試験輪Ｗの回転位置θＷは、モーター３２のロータリーエンコーダーＲＥによって検出されるモーター３２の軸３２１の回転位置θＭ（但し、初期状態における初期回転位置θＭ０を０［ｒａｄ］とする。）に減速機３３の減速比を乗じたもの（すなわち、回転フレーム３１に対するシャフト３４の回転位置θＳ）をロータリーエンコーダー３８によって検出されるトルク付与装置３０の回転フレーム３１の回転位置θＨに加算することによって計算される。
【0186】
なお、トルク付与装置３０からの出力の回転位置θＴ（例えば、スピンドル５２や伝動軸２６１、２６６の回転位置）を検出するロータリーエンコーダー等の検出手段を設けて、この検出手段によって試験輪Ｗの回転位置θＷを直接検出する構成としてもよい。
【0187】
３分力センサー１６５１及び６分力センサー５４の検出結果は、同じタイミングで検出された駆動部１４のモーター１４１に内蔵されたロータリーエンコーダーＲＥの検出結果（すなわち、キャリッジ２０の走行位置ＰＸ）及び試験輪Ｗの回転位置θＷの検出結果と対応付けられて、制御部７２の記憶装置７２１（又は、例えばＬＡＮを介して制御部７２に接続されたサーバー７７等の制御部７２によってアクセス可能な記憶手段）に保存される。なお、３分力センサー１６５１による検出結果については、試験輪Ｗがセンサーアレイユニット１６５０を通過する期間及びその前後の所定の期間のみを記録する構成としてもよい。これにより、保存されるデータ量を削減することができる。
【0188】
キャリッジ２０が走行区間の終端に到達して停止すると、荷重調整部４２によって、試験輪Ｗが路面６３ａから浮上する高さ（例えば、初期状態と同じ高さ）まで上げられる（Ｓ６）。そして、駆動部１４が駆動され、キャリッジ２０が初期位置ＰＸ０へ移動する（Ｓ７）。
【0189】
測定セット数ｋが規定回数ｎに達するまで、上記の処理Ｓ４からＳ９が繰り返される（Ｓ８）。測定セット数ｋが規定回数ｎに達していなければ（Ｓ８：ＮＯ）、トルク付与装置３０のモーター３２が駆動され、試験輪Ｗの回転位置θＷが回転位置θＷ０＋ｋ＊ΔθＷに移動し（Ｓ９）、カウンタｋがインクリメントされる（Ｓ１２）。すなわち、測定セット数ｋが一つ増える度に、初期位置ＰＸ０における試験輪Ｗの回転位置θＷが角度幅ΔθＷずつ変更される。
【0190】
角度幅ΔθＷは、例えば、センサーアレイユニット１６５０の検出領域のＸ軸方向における長さＬｘ（図３０）に対応する試験輪Ｗの中心角θＣ１（すなわち、試験輪Ｗが距離Ｌｘを転動する際の回転角θＣ１）以下の値に設定される。例えば、角度幅ΔθＷは、荷重検出モジュール１６５０ｍの配置間隔δ（図３０）に対応する試験輪Ｗの中心角θＣ２と同じ値又は中心角θＣ２よりもわずかに小さな値に設定される。
【0191】
また、角度幅ΔθＷを、例えば、２πを規定回数ｎで割った値に設定してもよい。この場合、ｎ回の測定セットにより、試験輪Ｗの全周が隈無く測定される。
【0192】
規定回数ｎの測定セットが完了すると（Ｓ８：ＹＥＳ）、次に荷重プロファイル計算Ｓ１０が行われる。
【0193】
図３５は、荷重プロファイル計算Ｓ１０の手順を表すフローチャートである。荷重プロファイル計算Ｓ１０は、ｎ回の測定セットＳ５によって取得された測定結果に基づいて、荷重プロファイルデータを計算する処理である。
【0194】
荷重プロファイルデータは、タイヤに加わる３種類の力（すなわち、半径方向力ｆＲ、接線力ｆＴ及び横力ｆＬ）の値が、路面上の平面座標と対応づけられたデータである。
【0195】
荷重プロファイル計算Ｓ１０においては、まず、各荷重検出モジュール１６５０ｍの座標の計算（Ｓ１０１）が行われる。なお、本実施形態においては、荷重検出モジュール１６５０ｍの上面中央の点の座標が、荷重検出モジュール１６５０ｍの座標として定義される。
【0196】
図３６は、荷重検出モジュール１６５０ｍ及び試験輪Ｗの回転軸Ａｙの位置関係を示した図である。上述したように、本実施形態では、１５０個の荷重検出モジュール１６５０ｍが、Ｘ軸方向に５列、Ｙ軸方向に３０列に並べられている。以下の説明において、荷重検出モジュール１６５０ｍのＸ軸方向における列の番号をｐ、Ｙ軸方向における列の番号をｑとし、荷重検出モジュール１６５０ｍの配置が正の整数の対［ｐ，ｑ］（以下「番地［ｐ，ｑ］」という。）によって表される。
【0197】
また、荷重プロファイル計算Ｓ１０においては、（ｘ，ｙ）座標系が使用される。（ｘ，ｙ）座標系は、番地［３，１］に配置された荷重検出モジュール１６５０ｍの上面中央を原点とする、（Ｘ，Ｙ）座標系と平行な２次元の直交座標系である。すなわち、ｘｙ平面は、路面部６０の路面６３ａ、１６５２ａが配置された平面である。また、本実施形態においては、（ｘ，ｙ）座標系の原点（すなわち、番地［３，１］の荷重検出モジュール１６５０ｍの位置）がセンサーアレイユニット１６５０の位置として定義される。また、以下の説明において、固定点を原点とする座標を絶対座標、可動点を原点とする座標を相対座標という。荷重プロファイル計算Ｓ１０においては、各荷重検出モジュール１６５０ｍの絶対座標が計算される。
【0198】
本実施形態においては、荷重検出モジュール１６５０ｍは、ｘ軸方向及びｙ軸方向において、それぞれ等間隔δで並べられている。従って、番地［ｐ，ｑ］のｘｙ座標は、次式によって計算される。
ｘ ＝ （ｐ－３）＊δ
ｙ ＝ （ｑ－１）＊δ
ｘ ＝ （ｐ－３）＊δ
ｙ ＝ （ｑ－１）＊δ
【0199】
次に、試験輪Ｗの回転軸Ａｙのｘ座標（以下「座標ｘＡｙ」という。）が計算される（Ｓ１０２）。座標ｘＡｙは、次式によって計算される。
ｘＡｙ ＝ ＰＸ － ＳＸ
但し、
ＰＸ ： 試験輪Ｗの走行位置ＰＸ（回転軸Ａｙ）のＸ座標
ＳＸ ： （ｘ，ｙ）座標系の原点のＸ座標
ｘＡｙ ＝ ＰＸ － ＳＸ
但し、
ＰＸ ： 試験輪Ｗの走行位置ＰＸ（回転軸Ａｙ）のＸ座標
ＳＸ ： （ｘ，ｙ）座標系の原点のＸ座標
【0200】
すなわち、手順Ｓ１０２において、試験輪Ｗの回転軸Ａｙの座標が、ＸＹ座標系からｘｙ座標系に変換される。
【0201】
次に、試験輪Ｗの走行位置ＰＸ（回転軸Ａｙ）を基準とする、荷重検出モジュール１６５０ｍの相対位置（相対座標）が計算される（Ｓ１０３）。荷重検出モジュール１６５０ｍの相対座標（ｘｒ，ｙｒ）は、次式によって計算される。本実施形態では、回転軸Ａｙに対する相対座標の荷重プロファイルデータが取得される。
ｘｒ ＝ ｘ － ｘＡｙ
ｙｒ ＝ ｙ
ｘｒ ＝ ｘ － ｘＡｙ
ｙｒ ＝ ｙ
【0202】
次に、全ての測定結果（すなわち、各荷重検出モジュール１６５０ｍによって測定された半径方向力ｆＲ、接線力ｆＴ及び横力ｆＬ）を相対座標（ｘｒ，ｙｒ）毎に平均することによって、３種類の力ｆＲ、ｆＴ及びｆＬの荷重プロファイルデータが算出される（Ｓ１０４）。処理Ｓ１０４においては、回帰分析（例えば、最小二乗法等の曲面フィッティング）によって得られる近似曲面として荷重プロファイルデータを計算してもよい。
【0203】
処理Ｓ１０４において、試験輪Ｗの回転位置θＷを考慮して（すなわち、回転位置θＷ毎に）、荷重プロファイルデータを計算してもよい。また、この場合、更に試験タイヤＴのトレッドパターンの回転軸Ａｙ周りの対称性を含めて荷重プロファイルデータを計算してもよい。具体的には、トレッドパターンの周方向の周期において同位相となる回転位置θＷ毎に荷重プロファイルデータを計算してもよい。
【0204】
また、本実施形態では、ｎ回の測定セットにより、試験輪Ｗの１周分のみについて測定が行われるが、更に測定セットを増やして、複数周分について測定を行ってもよい。また、本実施形態では、初期位置ＰＸ０における試験輪Ｗの回転位置θＷを、荷重検出モジュール１６５０ｍの配置間隔δに対応する試験輪Ｗの中心角θＣ２ずつ変更しながら複数回の測定セットが行われるため、荷重プロファイルデータのｘ軸方向における分解能は荷重検出モジュール１６５０ｍの配置間隔δ程度となる。更に小さな角度（例えば、中心角θＣ２の１／１０）ずつ回転位置θＷを変更しながら測定セットを繰り返し行うことにより、ｘ軸方向における実質的な分解能を荷重検出モジュール１６５０ｍの配置間隔δよりも細かくすることができる。例えば、中心角θＣ２の１／ｍ（但し、ｍは自然数。）ずつ回転位置θＷを変更しながら測定セットを繰り返した場合、ｘ軸方向における実質的な分解能をδ／ｍ程度まで小さくすることができる。
【0205】
本実施形態では、センサーアレイユニット１６５０の検出領域のＸ軸方向における長さＬｘ（図３０）が、タイヤ踏面のＸ軸方向における長さよりも短い。従って、試験輪Ｗをセンサーアレイユニット１６５０の上に一度転動させただけでは、タイヤ踏面の全体の荷重分布を取得することができない。
【0206】
そこで、本実施形態では、センサーアレイユニット１６５０上を転動する際の試験輪Ｗの回転位置θＷをずらしながら、タイヤ踏面の荷重分布を複数回に分けて計測する方法が採用される。これにより、センサーアレイユニット１６５０の検出領域のＸ軸方向における長さを短くして、荷重分布の計測に必要な荷重検出モジュール１６５０ｍの数を減らすことが可能になり、センサーアレイユニット１６５０の製造及び保守に必要なコストの削減が可能になっている。
【0207】
また、移動ユニット１６５５により、センサーアレイユニット１６５０のＹ軸位置を所定間隔ずつ変更しながら測定セットを繰り返し行うことにより、ｙ軸方向における実質的な分解能を小さくすることができる。この場合、移動ユニット１６５５のモーター１６５５ｍには、位置制御が可能なモーター（例えば、サーボモーターやステッピングモーター等）が使用される。例えば、センサーアレイユニット１６５０のＹ軸位置を１ｍｍずつ変更しながら測定セットを繰り返し行うことにより、ｙ軸方向における実質的な分解能を１ｍｍ程度まで小さくすることができる。
【0208】
次に、計算された荷重プロファイルデータに基づいて作成される荷重プロファイル画像が、インターフェース部７６のディスプレイ装置に表示され、タイヤ踏面に加わる荷重分布が視覚化される（Ｓ１１）。図３７は、荷重プロファイル画像の表示例である。図３７（ａ）は接線力ｆＴ、図３７（ｂ）は横力ｆＬ、図３７（ｃ）は半径方向力ｆＲの荷重プロファイル画像である。図３７に示される荷重プロファイル画像は、各位置（ｘｒ，ｙｒ）における力の値を明度に変換したものである。なお、荷重プロファイル画像の形態は本実施形態のものに限定されず、例えば３次元ＣＧ画像等の別の形態としてもよい。
【0209】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、様々な変形が可能である。例えば本明細書中に例示的に明示された実施形態等の構成及び／又は本明細書中の記載から当業者に自明な実施形態等の構成を適宜組み合わせた構成も本願の実施形態に含まれる。
【0210】
タイヤ試験装置１は、上記の実施形態では２つのベルト機構１５を備えているが、１つ又は３つ以上のベルト機構１５を備えた構成としてもよい。
【0211】
ベルト機構１５は、上記の実施形態では１対の駆動部１４が発生した動力によって駆動されるが、一つ又は三つ以上の駆動部１４によって駆動される構成としてもよい。
【0212】
上記の実施形態では、各ベルト機構１５、２４、２５に歯付ベルト及び歯付プーリーが使用されているが、ベルト機構の一つ以上について歯付ベルトに替えて平ベルトやＶベルト、あるいは幅方向に並ぶ複数のＶ字状のリブを有するＶリブドベルトを使用してもよい。また、ガラス繊維を撚り合わせた心線を備えた汎用のベルトを使用してもよい。また、各ベルト機構に替えて、チェーン伝動機構やワイヤ伝動機構等の他の種類の巻掛け伝動機構や、ボールねじ機構、歯車伝動機構又は油圧機構等の他の種類の動力伝達機構を使用してもよい。
【0213】
上記の実施形態では、キャリッジ２０を駆動する動力と、試験輪Ｗ（スピンドル５２）を駆動する動力が、共通の駆動部１４によって供給され、共通のベルト機構１５によって伝達されるが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、キャリッジ２０を駆動する動力と試験輪Ｗを駆動する動力を、個別の駆動部によって生成し、個別の動力伝達手段（例えば個別のベルト機構）によって伝達する構成としてもよい。この場合、キャリッジ２０の走行速度と試験輪Ｗの周速を合わせるため、キャリッジ駆動用の駆動部と試験輪駆動用の駆動部の駆動を同期制御する必要がある。
【0214】
上記の実施形態では、キャリッジ２０を駆動する機構（キャリッジ駆動手段）と試験輪Ｗを駆動する機構（試験輪駆動手段）の一部（駆動部１４及びベルト機構１５）を共通化することにより、シンプルな駆動システム及び制御システムが実現されている。キャリッジ駆動手段と試験輪駆動手段の共通化（特に駆動部１４の共通化）は、トルク付与装置３０を導入して、試験輪Ｗの速度制御とトルク制御の動力源を分離することにより、駆動部１４が担う付加が低減したことで可能になっている。
【0215】
上記の実施形態では、右側の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢがキャリッジ駆動手段と回転運動供給手段を兼ねて、左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢがキャリッジ駆動手段として機能する構成が採用されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢがキャリッジ駆動手段と回転運動供給手段を兼ねて、右側の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢがキャリッジ駆動手段として機能する構成としてもよい。また、左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢと右側の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢの両方がキャリッジ駆動手段と回転運動供給手段を兼ねる構成としてもよい。この構成は、例えば、第１従動部２２及び２２Ｌの合計２本のシャフト２２３Ｂを連結する（言い換えれば、左右の第１従動部２２及び２２Ｌを連結する一本の長いシャフト２２３Ｂに置き換える）ことで実現される。
【0216】
上記の第３変形例では、測定セット毎に初期位置ＰＺ０における試験輪Ｗの回転位置θＷを変更することにより、センサーアレイユニット１６５０の検出領域のＸ軸方向における長さＬｘよりも長いタイヤ踏面の荷重プロファイルの測定を可能にしている。しかし、センサーアレイユニット１６５０のＸ軸方向における位置を変更可能な手段を設けることにより、測定セット毎に初期位置ＰＺ０における試験輪Ｗの回転位置θＷを変更せずに、長さＬｘよりも長いタイヤ踏面の荷重プロファイルの測定が可能になる。センサーアレイユニット１６５０のＸ軸方向における位置を変更可能な手段は、例えば、移動ユニット１６５５と同様に、位置制御可能なモーターと送りねじ機構（例えば、ボールねじ機構）によって構成することができる。
【0217】
上記の実施形態では、軌道部１０のガイド機構１２において、１対の単列の軸受１２７ａ等によりロッド１２４ａ等が支持されているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば一つ以上の複列又は単列の軸受によってロッドが支持されてもよい。
【0218】
上記の実施形態では、軌道部１０のガイド機構１２において、熱処理レールが使用されているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば普通レール（JIS E 1101:2001）や軽レール（JIS E 1103:1993）を使用してもよい。また、平底レールに限らず、双頭レール、牛頭レール、橋形レール等の他の形状のレールを使用してもよい。
【0219】
上記の実施形態では、駆動部１４にモーター１４１（ＡＣサーボモーター）が使用されているが、本発明はこの構成に限定されない。ＡＣサーボモーターの代わりに、速度制御又は位置制御が可能な別の種類のモーター（例えば、ＤＣサーボモーターや、インバーター回路とＡＣモーター又はブラシレスモーターとを組み合わせた所謂インバーターモーター等）を使用してもよい。
【0220】
上記の実施形態では、トルク付与装置３０、荷重調整部４２及びスリップ角調整部４６に、それぞれＡＣサーボモーターであるモーター３２、４５１及び４６１が使用されているが、本発明はこの構成に限定されない。ＡＣサーボモーターの代わりに、位置制御が可能な別の種類のモーター（例えば、ＤＣサーボモーターやステッピングモーター等）を使用してもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
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【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】