(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】P2024056084
(43)【公開日】2024-04-19
(54)【発明の名称】タイヤ試験装置
(51)【国際特許分類】
G01M 17/02 20060101AFI20240412BHJP
【ＦＩ】
G01M17/02
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024036433
(22)【出願日】2024-03-11
(62)【分割の表示】P 2019194640の分割
【原出願日】2019-10-25
(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】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(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
(72)【発明者】
【氏名】大石 尚徳
(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タイヤ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、キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、を備えている。ガイド機構は、キャリッジの走行方向に延びるレールと、キャリッジに固定され、レール上を走行可能なランナーと、を備えている。ランナーは、レール上を転動可能なローラーと、ローラーを回転可能に支持する軸受と、を備え、軸受は、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受である。
【選択図】図２
【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タイヤ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、キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、を備えている。ガイド機構は、キャリッジの走行方向に延びるレールと、キャリッジに固定され、レール上を走行可能なランナーと、を備えている。ランナーは、レール上を転動可能なローラーと、ローラーを回転可能に支持する軸受と、を備え、軸受は、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受である。
【選択図】図２
【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、
前記キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、
を備え、
前記ガイド機構が、
前記キャリッジの走行方向に延びるレールと、
前記キャリッジに固定され、前記レール上を走行可能なランナーと、を備え、
前記ランナーが、
前記レール上を転動可能なローラーと、
前記ローラーを回転可能に支持する軸受と、を備え、
前記軸受が、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受である、
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、
前記キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、
を備え、
前記ガイド機構が、
前記キャリッジの走行方向に延びるレールと、
前記キャリッジに固定され、前記レール上を走行可能なランナーと、を備え、
前記ランナーが、
前記レール上を転動可能なローラーと、
前記ローラーを回転可能に支持する軸受と、を備え、
前記軸受が、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受である、
タイヤ試験装置。
【請求項2】
前記ランナーが、複数の前記ローラーを備え、
前記複数のローラーが、
前記レールの頭部上面を転動可能な第１のローラーと、
前記レールの頭部下面を転動可能な第２のローラー及び前記レールの頭部側面を転動可能な第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、
請求項１に記載のタイヤ試験装置。
前記複数のローラーが、
前記レールの頭部上面を転動可能な第１のローラーと、
前記レールの頭部下面を転動可能な第２のローラー及び前記レールの頭部側面を転動可能な第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、
請求項１に記載のタイヤ試験装置。
【請求項3】
前記複数のローラーが、複数の組に組分けされ、
前記ローラーの前記複数の組が、
前記キャリッジの走行方向に並べられ、
それぞれ、前記第１のローラーと、前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、
請求項２に記載のタイヤ試験装置。
前記ローラーの前記複数の組が、
前記キャリッジの走行方向に並べられ、
それぞれ、前記第１のローラーと、前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、
請求項２に記載のタイヤ試験装置。
【請求項4】
前記ランナーが、
前記キャリッジに取り付けられたフレームと、
前記フレームに支持された複数のロッドと、を備え、
前記軸受が、
前記ロッドと嵌合した内輪と、
前記ローラーの内周面と嵌合した外輪と、を備えた、
請求項２又は請求項３に記載のタイヤ試験装置。
前記キャリッジに取り付けられたフレームと、
前記フレームに支持された複数のロッドと、を備え、
前記軸受が、
前記ロッドと嵌合した内輪と、
前記ローラーの内周面と嵌合した外輪と、を備えた、
請求項２又は請求項３に記載のタイヤ試験装置。
【請求項5】
互いに前記レールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数の前記ガイド機構を備え、
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構のそれぞれの前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方が、前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レール間に配置された、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構のそれぞれの前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方が、前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レール間に配置された、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
【請求項6】
互いに前記レールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数の前記ガイド機構を備え、
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レールが、前記第１のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、前記第２のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方との間に配置された、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レールが、前記第１のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、前記第２のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方との間に配置された、
請求項２から請求項４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。
【背景技術】
【0002】
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。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。
【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】
台上試験は、路上試験と比較して、試験精度が高く、試験効率も良い。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、キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、を備え、ガイド機構が、キャリッジの走行方向に延びるレールと、キャリッジに固定され、レール上を走行可能なランナーと、を備え、ランナーが、レール上を転動可能なローラーと、ローラーを回転可能に支持する軸受と、を備え、軸受が、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受である、タイヤ試験装置が提供される。
【0008】
上記のタイヤ試験装置において、ランナーが、複数のローラーを備え、複数のローラーが、レールの頭部上面を転動可能な第１のローラーと、レールの頭部下面を転動可能な第２のローラー及びレールの頭部側面を転動可能な第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、構成としてもよい。
【0009】
上記のタイヤ試験装置において、複数のローラーが、複数の組に組分けされ、ローラーの複数の組が、キャリッジの走行方向に並べられ、それぞれ、第１のローラーと、第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方と、を含む構成としてもよい。
【0010】
上記のタイヤ試験装置において、ランナーが、キャリッジに取り付けられたフレームと、フレームに支持された複数のロッドと、を備え、軸受が、ロッドと嵌合した内輪と、ローラーの内周面と嵌合した外輪と、を備えた構成としてもよい。
【0011】
上記のタイヤ試験装置において、互いにレールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数のガイド機構を備え、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のそれぞれの第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方が、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のレール間に配置された構成としてもよい。
【0012】
上記のタイヤ試験装置において、互いにレールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数のガイド機構を備え、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のレールが、第１のガイド機構の第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方と、第２のガイド機構の第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方との間に配置された構成としてもよい。
【0013】
上記のタイヤ試験装置において、路面を有する路面部を備え、路面部の少なくとも一部が交換可能な路面ユニットで構成された構成としてもよい。
【0014】
上記のタイヤ試験装置において、路面部が、基盤と、基盤上に設けられ、その表面に路面が形成された舗装部と、を備え、舗装部の少なくとも一部が、少なくとも一つの路面ユニットで構成された構成としてもよい。
【0015】
上記のタイヤ試験装置において、路面部が、基盤と、基盤上に設けられ、その表面に路面が形成された舗装部と、を有する本体部を備え、本体部の少なくとも一部が、少なくとも一つの路面ユニットで構成された構成としてもよい。
【0016】
上記のタイヤ試験装置において、路面部が、基盤と共に槽を形成する枠部を備えた構成としてもよい。
【0017】
上記のタイヤ試験装置において、路面が、実際の道路の路面とは異なる材料により形成された模擬路面である構成としてもよい。
【0018】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪及びキャリッジを駆動する駆動システムを備えた構成としてもよい。
【0019】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、キャリッジを路面に対して所定の速度で駆動するキャリッジ駆動手段を備えた構成としてもよい。
【0020】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、試験輪を駆動する試験輪駆動手段を備えた構成としてもよい。試験輪駆動手段が、試験輪を所定の速度に対応する回転数で駆動する構成としてもよい。
【0021】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、キャリッジ及び試験輪の駆動に使用される動力を発生する第１の動力発生手段を備えた構成としてもよい。
【0022】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、第１の動力発生手段が発生した動力をキャリッジ駆動手段及び試験輪駆動手段に分配する動力分配手段を備えた構成としてもよい。
【0023】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、第１の動力発生手段が発生した動力を伝達する第１の巻掛け伝動機構を備えた構成としてもよい。
【0024】
上記のタイヤ試験装置において、第１の巻掛け伝動機構が、第１の動力発生手段の出力軸と結合した駆動プーリーと、キャリッジに保持され、試験輪と連結した従動プーリーと、駆動プーリー及び従動プーリーに掛け渡された第１の巻掛け媒介節と、を備え、第１の巻掛け媒介節が、キャリッジの走行方向に張られて互いに逆向きに駆動される第１の部分及び第２の部分を有し、第１の部分において従動プーリーを通り、第２の部分においてキャリッジに固定された構成としてもよい。
【0025】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、第１の巻掛け伝動機構と連結して、第１の巻掛け伝動機構によって伝達された動力の少なくとも一部を駆動輪に伝達する二次動力伝達部を備えた構成としてもよい。
【0026】
上記のタイヤ試験装置において、従動プーリーが、二次動力伝達部の入力軸と結合した構成としてもよい。
【0027】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、一対の第１の動力発生手段を備え、第１の巻掛け伝動機構が、一対の第１の動力発生手段の出力軸とそれぞれ結合した一対の駆動プーリーを備え、第１の巻掛け媒介節が、ループを形成し、一対の駆動プーリー及び従動プーリーに掛け渡された構成としてもよい。
【0028】
上記のタイヤ試験装置において、第１の巻掛け媒介節が、鋼線の心線を有する歯付ベルトである構成としてもよい。
【0029】
上記のタイヤ試験装置において、第１の巻掛け媒介節が、カーボン心線を有する歯付ベルトである構成としてもよい。
【0030】
上記のタイヤ試験装置において、レールが取り付けられたベースを備えた構成としてもよい。
【0031】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、試験輪を回転駆動する動力を発生する第２の動力発生手段を備えた構成としてもよい。
【0032】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、第１の動力発生手段及び第２の動力発生手段が発生した動力を結合する動力結合手段を備えた構成としてもよい。
【0033】
上記のタイヤ試験装置において、第１の動力発生手段が、ベース上に設置された第１のモーターを備え、第２の動力発生手段が、キャリッジ上に設置された第２のモーターを備えた構成としてもよい。
【0034】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、キャリッジの速度に対応する回転数の回転運動を供給する回転運動供給手段と、回転運動供給手段から供給された回転運動の位相を変化させて、試験輪に所定のトルクを与えるトルク付与手段と、を備えた構成としてもよい。
【0035】
上記のタイヤ試験装置において、回転運動供給手段が、ベース上に設置された第１のモーターを備え、トルク付与手段が、キャリッジ上に設置された第２のモーターを備えた構成としてもよい。
【0036】
上記のタイヤ試験装置において、トルク付与手段が、第１のモーターが発生した動力と第２のモーターが発生した動力とを結合する動力結合手段を備えた構成としてもよい。
【0037】
上記のタイヤ試験装置において、トルク付与手段が、第２のモーターが取り付けられ、第１のモーターが発生した動力により回転駆動される回転フレームと、第２のモーターによって駆動されるシャフトと、を備え、シャフトと回転フレームとが同心に配置された構成としてもよい。
【0038】
上記のタイヤ試験装置において、トルク付与手段が、回転フレームを回転可能に支持する一対の軸受部を備え、回転フレームが、筒状であり、第２のモーターを収容するモーター収容部と、モーター収容部を挟んで軸方向両側に設けられた、モーター収容部よりも小径の一対の軸部と、を有し、一対の軸部において、一対の軸受部により、回転可能に支持され、軸部の一方が円筒状であり、その中空部をシャフトが貫通し、軸部の内周にシャフトを回転可能に支持する軸受が設けられた構成としてもよい。
【0039】
上記のタイヤ試験装置において、二次動力伝達部が、トルク付与手段によって駆動される第２のシャフトと、第２のシャフトを回転可能に支持する軸受と、第２のシャフトとスピンドルとを連結するスライド式等速ジョイントと、を備えた構成としてもよい。
【0040】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、回転運動供給手段から供給された動力を伝達する一次動力伝達部と、キャリッジ上に設置され、一次動力伝達部と連結して、一次動力伝達部によって伝達された動力を試験輪に伝達する二次動力伝達部と、を備え、一次動力伝達部が第１の巻掛け伝動機構を備え、第１の巻掛け伝動機構が、キャリッジが走行可能な領域を挟んで配置された一対の固定プーリーと、キャリッジに保持された可動プーリーと、一対の固定プーリー及び可動プーリーに掛け渡された第１の巻掛け媒介節と、を備え、固定プーリーの少なくとも一つが回転運動供給手段の出力軸と結合した駆動プーリーであり、可動プーリーが、従動プーリーであり、二次動力伝達部の入力軸と結合した構成としてもよい。
【0041】
上記のタイヤ試験装置において、二次動力伝達部が第２の巻掛け伝動機構を備え、第２の巻掛け伝動機構が、第１の巻掛け伝動機構の可動プーリーと結合した駆動プーリーと、トルク付与手段の回転フレームと結合した従動プーリーと、第２の巻掛け伝動機構の駆動プーリー及び従動プーリーに掛け渡された第２の巻掛け媒介節と、を備えた構成としてもよい。
【0042】
上記のタイヤ試験装置において、二次動力伝達部が、回転可能に支持されたスピンドルを備え、スピンドルが、その先端部に試験輪を同軸に着脱可能に構成され、試験輪に加わる力を検出可能な力センサーを備えた構成としてもよい。
【0043】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、メインフレームと、メインフレームに対して、路面に垂直な垂直線の回りに旋回可能な旋回フレームと、メインフレームに対して、路面に垂直な垂直方向にスライド可能なスライドフレームと、を備え、スピンドルが、旋回フレーム及びスライドフレームを介してメインフレームに支持された構成としてもよい。
【0044】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、旋回フレームの垂直線回りの旋回を案内する曲線ガイドウェイと、スライドフレームの垂直方向への移動を案内するリニアガイドウェイと、を備えた構成としてもよい。
【0045】
上記のタイヤ試験装置において、スライドフレームが、スピンドルを、スピンドルの中心線及び垂直線の両方と垂直な水平軸の周りに回転可能に支持する構成としてもよい。
【0046】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、スライドフレームを垂直方向に移動させて、試験輪に加わる荷重を調整可能な荷重調整部を備えた構成としてもよい。
【0047】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、旋回フレームを垂直線の周りに旋回移動させて、路面に対する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た構成としてもよい。
【0048】
上記のタイヤ試験装置において、スピンドルを水平軸の周りに回転移動させて、路面に対する試験輪のキャンバーを調整可能なキャンバー調整部を備えた構成としてもよい。
【0049】
上記のタイヤ試験装置において、路面部の上面に、試験輪のタイヤ踏面が受ける荷重分布を検出する荷重検出部が設けられた構成としてもよい。
【0050】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部が、キャリッジの走行方向及び試験輪の軸方向に格子点状に配列された複数の荷重検出モジュールを備えた構成としてもよい。
【0051】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出モジュールが、それぞれ３分力センサーを備えた構成としてもよい。
【0052】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部による検出結果に基づいて荷重分布を計測する計測手段を備え、計測手段が、３分力センサーの検出結果に基づいて、タイヤ踏面が受ける半径方向力、接線力及び横力を計算する構成としてもよい。
【0053】
上記のタイヤ試験装置において、検出された荷重分布を記憶する記憶手段を備えた構成としてもよい。
【0054】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジの走行方向における試験輪の走行位置を取得する手段を備え、記憶手段が、検出された荷重分布と、荷重分布が検出された時の試験輪の走行位置とを対応付けて記憶する構成としてもよい。
【0055】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪の回転位置を取得する手段を備え、記憶手段が、検出された荷重分布と、荷重分布が検出された時の試験輪の回転位置とを対応付けて記憶する構成としてもよい。
【0056】
上記のタイヤ試験装置において、記憶手段が、同じタイミングで検出された荷重分布と試験輪に加わる力とを対応付けて記憶する構成としてもよい。
【0057】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪の走行位置を基準とする荷重検出モジュールの相対位置を計算する手段を備え、相対位置についての荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0058】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジを走行させながら荷重分布の検出を複数回行い、複数回の荷重分布の検出結果を相対位置毎に平均することによって、荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0059】
上記のタイヤ試験装置において、回帰分析により荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0060】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジの１方向の走行によって荷重検出部による１セットの測定が行われ、荷重検出部による複数セットの測定の結果に基づいて荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0061】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部の位置を試験輪の軸方向に変更可能な手段を備えた構成としてもよい。
【0062】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部の位置を走行方向に変更可能な手段を備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【0063】
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、試験タイヤを保持したキャリッジを路面に沿って走行させる構成にすることにより、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】
【0064】
【図1】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の側面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の平面図である。
【図4】キャリッジ及びその周辺の構造を示した図である。
【図5】キャリッジ及びその周辺の構造を示した図である。
【図6】キャリッジ及びその周辺の構造を示した図である。
【図7】３つのガイド機構の配置を示す図である。
【図8】ガイド機構のランナー付近を拡大した側面図である。
【図11】従動部の概略構造を示す平面図である。
【図12】トルク付与装置の側断面図である。
【図13】スピンドル及びその周辺の構造を示した図である。
【図14】路面部の横断面図である。
【図15】路面部の変形例の横断面図である。
【図16】路面部の荷重検出部付近の平面図である。
【図17】路面部の荷重検出部付近の側面図である。
【図18】荷重検出部の正面図である。
【図19】荷重検出部の側面図である。
【図20】荷重検出部の平面図である。
【図21】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23】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24】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25】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26】荷重プロファイルの表示例である。
【図27】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】
【0065】
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。
【0066】
図１～３は、順に、本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置１の正面図、左側面図及び平面図である。また、図４～６は、順に、後述するキャリッジ２０及びその周辺の構造を示した正面図、左側面図及び平面図である。なお、図４～６においては、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。
【0067】
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、紙面に垂直に裏から表に向かう方向をＹ軸方向、下から上に向かう方向を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、前後、上下、左右の各方向を、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。
【0068】
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、軌道部１０の左部分には、軌道部１０のＸ軸方向における略全長に渡って延びる細長いスペースＳｐ１が設けられている。このスペースＳｐ１に路面部６０が収容されている。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、軌道部１０と路面部６０とが分離している。なお、軌道部１０のベースフレーム１１（以下「ベース１１」と略記する。）と路面部６０のフレーム６１とを一体化してもよい。
【0069】
図２に示されるように、キャリッジ２０には、試験輪Ｗ（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。試験の際は、試験輪Ｗが路面６３ａに接地した状態でキャリッジ２０が走行し、試験タイヤＴが路面６３ａ上を転動する。
【0070】
図３及び図４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（本実施形態では三つ）のガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃと、キャリッジ２０を駆動する機械的動力を発生する一つ以上の駆動部１４（図３）を備えている。駆動部１４は、キャリッジ２０及び試験輪Ｗの駆動に使用される動力を発生する第１の動力発生手段としての役割を有している。本実施形態では、二対の駆動部１４（左側の一対の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢと右側の一対の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢ）が、軌道部１０のベース１１上の四隅付近に設置されている。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。
【0071】
図６に示されるように、各駆動部１４は、サーボモーター１４１と、サーボモーター１４１の出力の回転数を減速するオプションの減速機１４２を備えている。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役割と、キャリッジ２０の走行速度に対応する回転数の回転運動を試験輪Ｗに供給する回転運動供給手段としての役割を兼ね備えている。左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢは、キャリッジ駆動手段としての役割を有している。
【0072】
本実施形態では、サーボモーター１４１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る。
【0073】
また、タイヤ試験装置１は、左右に各一組のベルト機構５０（５０Ｌ、５０Ｒ）を備えている。ベルト機構５０は、駆動部１４が発生する動力をキャリッジ２０に伝達して、キャリッジ２０をＸ軸方向に駆動する。各ベルト機構５０は、歯付ベルト５１と、一対の駆動プーリー５２（５２Ａ、５２Ｂ）を備えている。駆動プーリー５２は、歯付ベルト５１と噛み合う歯付プーリーである。
【0074】
歯付ベルト５１は、鋼線の心線を有している。なお、歯付ベルト５１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歯付ベルト５１を使用することにより、タイヤ試験装置１の高性能化が可能になる。
【0075】
右側のベルト機構５０Ｒ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役割と、回転運動供給手段（駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢ）から供給された動力を後述する二次動力伝達部に伝達する一次動力伝達部としての役割を兼ね備えている。左側のベルト機構５０Ｌは、キャリッジ駆動手段としての役割を有している。
【0076】
なお、以下の説明において、左右に一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、角括弧で囲って併記し、重複する説明を省略する。
【0077】
左側［右側］のベルト機構５０Ｌ［５０Ｒ］の歯付ベルト５１は、一対の駆動プーリー５２（５２Ａ、５２Ｂ）と、後述する左側［右側］の従動部２２Ｌ［２２Ｒ］の３個の従動プーリー２２５（２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃ）に巻き掛けられている。一対の駆動プーリー５２Ａ、５２Ｂは、左側［右側］の一対の駆動部１４ＬＡ、１４ＬＢ［１４ＲＡ、１４ＲＢ］の出力軸にそれぞれ結合している。
【0078】
また、図５に示されるように、各歯付ベルト５１の両端部は、それぞれベルトクランプ５４（５４Ａ、５４Ｂ）によりキャリッジ２０のメインフレーム２１に固定され、各歯付ベルト５１はキャリッジ２０を介してループを形成している。ベルト機構５０の一対の駆動プーリー５２Ａ、５２Ｂ（図２）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。従動プーリー２２５（図５）は、キャリッジ２０に保持され、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。
【0079】
本実施形態では、一対の駆動部１４ＬＡ、１４ＬＢ［１４ＲＡ、１４ＲＢ］は同位相で駆動される。駆動プーリー５２と従動プーリー２２５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。また、左側の駆動部１４ＬＡ、１４ＬＢと右側の駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢは、左右逆向きに設置されていて、互いに逆位相で駆動される。駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢ［１４ＲＡ及び１４ＲＢ］により歯付ベルト５１Ｌ［５１Ｒ］を駆動すると、キャリッジ２０は、歯付ベルト５１Ｌ［５１Ｒ］に引っ張られて、Ｘ軸方向に駆動される。
【0080】
次に、ガイド機構１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）について説明する。
図７は、３つのガイド機構１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの配置を示す図である。
図８は、ガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａ付近を拡大した側面図である。
図９は、ガイド機構１３Ａの横断面図（図７におけるＡ－Ａ矢視図）である。
図７は、３つのガイド機構１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの配置を示す図である。
図８は、ガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａ付近を拡大した側面図である。
図９は、ガイド機構１３Ａの横断面図（図７におけるＡ－Ａ矢視図）である。
【0081】
なお、ガイド機構１３Ｃは、ガイド機構１３Ａと左右対称に（すなわち、Ｚ軸及びＸ軸と平行な平面に対して対称に）構成されたものであるため、両者を代表してガイド機構１３Ａについて詳細に説明し、ガイド機構１３Ｃについては重複する説明を省略する。
【0082】
各ガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃは、Ｘ軸方向に延びる軌道を形成する１本のレール１３１と、レール１３１上を走行可能な一つ以上（本実施形態では一つ）のキャリッジ（以下「ランナー」という。）１３２Ａ、１３２Ｂ又は１３２Ｃを備えている。
【0083】
レール１３１は、軌道部１０のベース１１の上面に敷設されている。二つのガイド機構１３Ａ及び１３Ｂのレール１３１は、スペースＳｐ１（図３）の左右両端に沿って配置され、残りのガイド機構１３Ｃのレール１３１は、ベース１１の右端に沿って配置され、それぞれベース１１に取り付けられている。また、各ランナー１３２Ａ、１３２Ｂ及び１３２Ｃ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ている。
【0084】
図８及び図９に示されるように、ガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａ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１３３と複数組（本実施形態では２０組）のローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃを備えている。本実施形態のガイド機構１３Ａにおいては、三つのローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃによって一組のユニットが構成される。
【0085】
ローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃの複数の組は、レール１３１の長さ方向に所定の間隔で並べられ、フレーム１３３に保持されている。なお、ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃは、ローラー組立品１３５ａと同じ構成を有している（但し、ローラー組立品１３５ｃはローラー組立品１３５ａ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１３５ａについて説明し、ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃについての重複する説明は省略する。
【0086】
図９に示されるように、フレーム１３３には、各ローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃを支持するロッド１３４ａ、１３４ｂ及び１３４ｃが、それぞれ複数取り付けられている。
【0087】
ローラー組立品１３５ａは、レール１３１上を転動するローラー１３６ａと、ローラー１３６ａを回転可能に支持する一対の軸受１３７ａを備えている。軸受１３７ａは、ボールやころ等の転動体を有するころがり軸受であり、本実施形態では玉軸受が使用されている。ローラー１３６ａの外周面１３６ａｐには、回転軸方向にも（すなわち、図９に示される回転軸を含む縦断面においても）曲率が与えられている。ローラー１３６ａの外周面１３６ａｐは、例えば、ローラー１３６ａの中心点１３６ａｇを中心とする球面に形成されている。
【0088】
ローラー組立品１３５ａの軸受１３７ａは、例えば単列のラジアル軸受である。軸受１３７ａは、ロッド１３４ａと嵌合した内輪１３７ａ１と、ローラー１３６ａの内周面と嵌合した外輪１３７ａ３と、内輪１３７ａ１と外輪１３７ａ３との間に介在する複数の転動体であるボール１３７ａ２を備えている。ボール１３７ａ２は、内輪１３７ａ１の外周面及び外輪１３７ａ３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。
【0089】
レール１３１は、頭部１３１ｈと、頭部１３１ｈよりも幅の広い底部１３１ｆと、頭部１３１ｈと底部１３１ｆとを連結する幅の狭い腹部１３１ｗを有する平底レールである。本実施形態のレール１３１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。
【0090】
ローラー組立品１３５ａは、外周面１３６ａｐがレール１３１の頭部上面１３１ａに接触して、レール１３１の長さ方向（すなわち、Ｘ軸方向）に転動するように配置されている。ローラー組立品１３５ｂは、外周面１３６ｂｐがレール１３１の頭部下面１３１ｂの一方に接触して、レール１３１の長さ方向に転動するように配置されている。また、ローラー組立品１３５ｃは、外周面１３６ｃｐがレール１３１の頭部側面１３１ｃの一方に接触して、レール１３１の長さ方向に転動するように配置されている。
【0091】
レール１３１は、頭部上面１３１ａ、左右の頭部下面１３１ｂ及び左右の頭部側面１３１ｃが、少なくとも各ローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ又は１３５ｃと接触する箇所において、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。
【0092】
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１３Ａとガイド機構１３Ｃとは、左右対称に構成されている。すなわち、ガイド機構１３Ｃは、ガイド機構１３Ａ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。
【0093】
図１０は、ガイド機構１３Ｂの横断面図（図７におけるＢ－Ｂ矢視図）である。ガイド機構１３Ｂのランナー１３２Ｂは、上述したガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａからローラー組立品１３５ｃ及びロッド１３４ｃを省き、左右逆向きに配置したものである。
【0094】
なお、ランナー１３２Ａ及びランナー１３２Ｃの少なくとも一方からローラー組立品１３５ｃ及びロッド１３４ｃを省いても良い。但し、キャリッジ２０を左右方向に位置決めするために、各ランナー１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃのうちの少なくとも二つ（但し、互いに左右逆向きに配置されたもの。）について、ローラー組立品１３５ｂ及びローラー組立品１３５ｃの少なくとも一方が設けられる。また、ランナー１３２Ｂにローラー組立品１３５ｃ及びロッド１３４ｃを設けても良い。
【0095】
本実施形態では、ランナー１３２Ｂ（図１０）がランナー１３２Ａ（図９）と左右逆向きに配置されているが、ランナー１３２Ｂをランナー１３２Ａと左右同じ向きに配置してもよい。同様に、ランナー１３２Ｃとランナー１３２Ａを左右同じ向きに配置してもよい。但し、ランナー１３２Ａ、ランナー１３２Ｂ及びランナー１３２Ｃのいずれか二つが左右逆向きに配置（すなわち、レール１３１に対してローラー組立品１３５ｂが左右逆側に配置）される。
【0096】
ガイド機構１３のレール１３１は、複数の短いレールを接続することにより、長尺にすることができる。その場合、図７に示されるように、レール１３１の継目１３１ｊは、レール１３１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、ＺＸ平面に対して角度θだけ傾けて）形成してもよい。継目１３１ｊを斜めに形成することにより、温度変化によりレール１３１の伸縮が生じても、継目１３１ｊでのスライドによりレール１３１のひずみが解放されるため、レール１３１の湾曲が防止される。
【0097】
斜めの継目１３１ｊを形成する場合、継目１３１ｊよりも前方において頭部側面１３１ｃが継目１３１ｊと鈍角を成す側（すなわち、ガイド機構１３Ａにおいては左側であり、ガイド機構１３Ｂ及び１３Ｃにおいては右側）にローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃ（図９）が配置される。ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃをこのように配置することにより、レール１３１の継目１３１ｊにずれが生じても、ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃが継目１３１ｊの鋭角な端部と衝突して、大きな衝撃や損傷が発生することが防止される。
【0098】
なお、本実施形態では、レール１３１の継目１３１ｊにおいて、接続される二つのレールの端面同士が単に突き合わせら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１３１ｊにおいてレールを接合してもよい。また、継目１３１ｊにおいて、接続する二つのレールの端面同士を接触させてもよく、また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。
【0099】
なお、本実施形態のガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃに代えて、玉循環リニア軸受等のリニア軸受（所謂リニアガイドウェイ）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、転動体に急激に向心力が作用する（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、転動体及び転動面に永久変形が生じて、性能が劣化する。そのため、キャリッジ２０を１０ｋｍ／ｈ以上の速度で走行させると、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。
【0100】
本実施形態のガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃにおいて使用される軸受１３７ａ～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、転動体に作用する向心力の急激な変動（すなわち衝撃荷重）が発生しない。そのため、例えば６０ｋｍ／ｈを超える早い周速でローラー１３６ａ～ｃを回転させても、軸受１３７ａ～ｃの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１３Ａ～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１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃ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。
【0101】
図６に示されるように、キャリッジ２０は、メインフレーム２１と、ベルト機構５０Ｌ及び５０Ｒにそれぞれ接続された左右一対の従動部２２Ｌ及び２２Ｒと、試験タイヤＴが装着された試験輪Ｗを回転可能に保持するスピンドル部２８（図４）と、路面６３ａに対する試験輪Ｗのアライメント及び荷重を調整可能なアライメント部４０と、スピンドル部２８のスピンドル２８０（図１３）を回転駆動するスピンドル駆動機構２０Ｄを備えている。なお、スピンドル２８０は、試験輪Ｗが取り付けられる車軸である。
【0102】
図１１は、右側の従動部２２Ｒの概略構造を示す平面図である。従動部２２Ｒは、フレーム２２１、４組の軸受２２２、４本のシャフト２２３（２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ）、一対のギヤ２２４及び３個の従動プーリー２２５（２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃ）を備えている。フレーム２２１にはＹ軸方向に延びる四つの貫通穴が開けられている。シャフト２２３Ａ～Ｄは、それぞれ各貫通穴に嵌め込まれた１組の軸受２２２によって回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、シャフト２２３Ａ～Ｄがそれぞれ一対の軸受２２２によって支持されているが、一つ又は三つ以上の複数の軸受２２２によって各シャフト２２３Ａ～Ｄを支持する構成としてもよい。
【0103】
Ｘ軸方向中央上段のシャフト２２３Ｂには互いに噛み合う一対のギヤ２２４の一方が結合し、Ｘ軸方向中央下段のシャフト２２３Ｄには一対のギヤ２２４の他方が結合している。一対のギヤ２２４を介して、上段のシャフト２２３Ｂの回転が下段のシャフト２２３Ｄに伝達される。
【0104】
フレーム２２１の一面（走行方向に向かって右側の側面）から突き出たシャフト２２３Ａ～Ｃの一端部には、従動プーリー２２５Ａ～Ｃがそれぞれ取り付けられている。従動プーリー２２５Ａ～Ｃは、それぞれベルト機構５０Ｒの歯付ベルト５１と噛み合う歯付プーリーである。シャフト２２３Ｄの一端部は、フレーム２２１の他面（走行方向に向かって左側の側面）から突き出ている。シャフト２２３Ｄの一端部には、後述するベルト機構２３の駆動プーリー２３１が取り付けられている。すなわち、右側の従動部２２Ｒ（具体的には、従動プーリー２２５Ｂ、シャフト２２３Ｂ、一対のギヤ２２４及びシャフト２２３Ｄ）を介して、右側のベルト機構５０Ｒとベルト機構２３とが連結されている。
【0105】
図５において矢印で示されるように、ベルト機構５０の歯付ベルト５１は、駆動プーリー５２Ａ、５２Ｂによって折り返されることにより、上側の部分５１ａと下側の部分５１ｂとに分かれている。上側の部分５１ａと下側の部分５１ｂ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に固定された歯付ベルト５１の下側の部分５１ｂ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５１ａがキャリッジ２０及び下側の部分５１ｂ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２２５は、キャリッジ２０と逆向きに走行する歯付ベルト５１の上側の部分５１ａに巻き掛けられて、上側の部分５１ａによって駆動される。
【0106】
ベルト機構５０から右側の従動部２２Ｒに与えられた動力は、図６に示されるベルト機構２３、トルク付与装置３０、ベルト機構２４、スライド式等速ジョイント２５及びスピンドル部２８から構成された二次動力伝達部により試験輪Ｗに伝達され、試験輪Ｗ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５０及び従動部２２Ｒにより、歯付ベルト５１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。
【0107】
なお、左側の従動部２２Ｌも上述した右側の従動部２２Ｒと同様に構成されているが、右側の従動部２２Ｒとは左右対称に構成されている。また、左側の従動部２２Ｌは、ベルト機構５０Ｒ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に設けられた二次動力伝達部に伝達するための構成（具体的には、シャフト２２３Ｄ、シャフト２２３Ｄを支持する一組の軸受２２２及び一対のギヤ２２４）を備えていない点において、右側の従動部２２Ｒと異なっている。なお、左側の従動部２２Ｌは必須の構成要素ではないが、左側の従動部２２Ｌを設けることにより、キャリッジ２０が左右のベルト機構５０Ｌ、５０Ｒ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。
【0108】
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５０Ｒ）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の走行速度によらず、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。
【0109】
図６に示されるように、スピンドル駆動機構２０Ｄは、ベルト機構２３、トルク付与装置３０、ベルト機構２４及びスライド式等速ジョイント２５を備えている。右側のベルト機構５０Ｒから右側の従動部２２Ｒ（図１１）の従動プーリー２２５Ｂ、シャフト２２３Ｂ、一対のギヤ２２４及びシャフト２２３Ｄを介してベルト機構２３に伝達された動力は、トルク付与装置３０、ベルト機構２４及びスライド式等速ジョイント２５を介して、スピンドル部２８（図４）に伝達され、スピンドル部２８に取り付けられた試験輪Ｗを回転駆動する。すなわち、右側の駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢが発生した動力は、一部がキャリッジ２０の駆動に使用され、別の一部が試験輪Ｗの回転駆動に使用される。すなわち、右側のベルト機構５０Ｒ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５０Ｒは、右側の従動部２２Ｒと共に、駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢが発生した動力をキャリッジ２０の駆動に使用する動力と試験輪Ｗの駆動に使用する動力とに分配する手段（動力分配手段）として機能する。
【0110】
図１２は、トルク付与装置３０の側断面図である。トルク付与装置３０は、試験輪Ｗに加えるトルクを発生して、このトルクをベルト機構２３によって伝達された回転運動に重ねて出力する。言い換えれば、トルク付与装置３０は、ベルト機構２３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。
【0111】
トルク付与装置３０は、試験輪Ｗを回転駆動する動力を発生する第２の動力発生手段として機能すると共に、駆動部１４（動力発生手段）のサーボモーター１４１（第１のモーター）が発生した動力とトルク付与装置３０の後述するサーボモーター３２（第２のモーター）が発生した動力とを結合する動力結合手段としても機能する。
【0112】
スピンドル駆動機構２０Ｄにトルク付与装置３０を組み込むことにより、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（後述するサーボモーター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５０Ｒに加わる負荷が低減するため、ベルト機構５０Ｒ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。
【0113】
トルク付与装置３０は、ハウジング３１と、ハウジング３１内に設置されたサーボモーター３２、オプションの減速機３３及びシャフト３４と、ハウジング３１を回転可能に支持する二つの軸受部３５及び３６と、スリップリング部３７と、スリップリング部３７を支持する支柱３８と、ハウジング３１の回転数を検出するロータリーエンコーダー３９を備えている。
【0114】
本実施形態においては、サーボモーター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。
【0115】
ハウジング３１は、直径が大きな略円筒状のモーター収容部３１１及びキャップ部３１２と、モーター収容部３１１よりも直径が小さな略円筒状の一対の軸部３１３及び３１４を有している。モーター収容部３１１の一端部（図１２における左端部）には、軸部３１３が同軸に（すなわち、中心線を共有するように）結合している。また、モーター収容部３１１の他端部（図１２における右端部）には、キャップ部３１２を介して、軸部３１４が同軸に結合している。軸部３１３は軸受部３６により回転可能に支持され、軸部３１４は軸受部３５により回転可能に支持されている。
【0116】
軸部３１４の先端部にはフランジ３１４ａが形成されていて、このフランジ３１４ａにベルト機構２３の従動プーリー２３２が同軸に結合している。また、ベルト機構２３の歯付ベルト２３３が、従動プーリー２３２と駆動プーリー２３１（図１１）とに巻き掛けられている。ベルト機構２３によってハウジング３１が回転駆動される。
【0117】
軸部３１４の内周には軸受３１５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、軸受３１５によって回転可能に支持されている。シャフト３４は、軸部３１４及び従動プーリー２３２を貫通している。シャフト３４の一端部は、キャップ部３１２内に突出している。また、従動プーリー２３２の孔２３２ａを貫通したシャフト３４の他端部には、ベルト機構２４の駆動プーリー２４１が同軸に結合している。駆動プーリー２４１には、歯付ベルト２４３が巻き掛けられている。
【0118】
モーター収容部３１１の中空部にはサーボモーター３２が収容されている。サーボモーター３２は、軸３２１がモーター収容部３１１（すなわち、ハウジング３１の回転軸）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によりモーター収容部３１１に固定されている。サーボモーター３２のフランジ３２２は、連結筒３２４を介して、減速機３３のギヤケース３３１と結合している。また、減速機３３のギヤケース３３１は、キャップ部３１２の内フランジ３１２ａに固定されている。
【0119】
サーボモーター３２の軸３２１は、減速機３３の入力軸３３２と接続されている。また、減速機３３の出力軸３３３にはシャフト３４が接続されている。サーボモーター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２４に出力される回転は、ベルト機構２３によって駆動されるハウジング３１の回転に、サーボモーター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。すなわち、ハウジング３１の軸部３１４はトルク付与装置３０の入力軸であり、シャフト３４はトルク付与装置３０の出力軸である。トルク付与装置３０は、入力軸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重ねて、出力軸から出力する。
【0120】
スリップリング部３７は、複数対のスリップリング３７ａとブラシ３７ｂ、支持フレーム３７ｃ及び連結管３７ｄを備えている。複数のスリップリング３７ａは、互いに離隔して、連結管３７ｄの外周に嵌め込まれて固定されている。
【0121】
連結管３７ｄは、ハウジング３１の軸部３１３と同軸に結合している。また、対応するスリップリング３７ａの外周面と接触するブラシ３７ｂは、支柱３８に取り付けられた支持フレーム３７ｃによって支持されている。サーボモーター３２のケーブル３２５は、軸部３１３の中空部を通され、スリップリング３７ａに接続されている。また、ブラシ３７ｂはサーボアンプ３２ａ（図２７）に接続されている。すなわち、サーボモーター３２とサーボアンプ３２ａとは、スリップリング部３７を介して接続されている。
【0122】
図４及び図６に示されるように、ベルト機構２４の歯付ベルト２４３が巻き掛けられた従動プーリー２４２は、軸受部２６２により回転可能に支持されたシャフト２６１の一端部と同軸に結合している。シャフト２６１の他端部はスライド式等速ジョイント２５の一端に接続されている。また、スライド式等速ジョイント２５の他端部は、シャフト２６３（図１３）を介してスピンドル２８０（図１３）と連結している。スライド式等速ジョイント２５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２５は、軸方向の長さ（伝達距離）も可変である。
【0123】
スピンドル部２８は、その角度及び位置が可変に、アライメント部４０によって支持されている。スピンドル２８０（図１３）と軸受部２６２に保持されたシャフト２６１とをスライド式等速ジョイント２５を介して連結することにより、スピンドル２８０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２５が柔軟に追従する。そのため、スピンドル２８０やシャフト２６１、２６３（図１３）に大きなひずみが加わらず、回転が速度を変えずにスピンドル２８０へスムーズに伝達される。
【0124】
図５に示されるように、アライメント部４０は、一対の旋回フレーム４１、一対の曲線ガイドウェイ４２（以下「曲線ガイド」と略記する。）、スライドフレーム４４及び二対のリニアガイド４３を備えている。
【0125】
各旋回フレーム４１は、曲線ガイド４２を介して、キャリッジ２０のメインフレーム２１上に載置されている。曲線ガイド４２は、メインフレーム２１の上面に取り付けられた円弧状のレール４２１と、レール４２１上を走行可能な複数（本実施形態では二つ）のキャリッジ４２２（以下「ランナー４２２」という。）を備えている。ランナー４２２は、旋回フレーム４１の底面に取り付けられている。一対の曲線ガイド４２及び一対の旋回フレーム４１は、それぞれ試験輪Ｗの中心Ｃを通る鉛直線Ｖを挟んで、前後に対向して配置されている。また、各曲線ガイド４２の曲率中心は、鉛直線Ｖ上にある。すなわち、各旋回フレーム４１は、曲線ガイド４２により、鉛直線Ｖを中心に旋回可能に支持されている。
【0126】
図４に示されるように、スライドフレーム４４は、上から順に、柱部４４１、連結部４４２及びフォーク４４３を有している。柱部４４１（すなわち、スライドフレーム４４の上部）は、その中心線が鉛直線Ｖと一致するように縦に配置されている。柱部４４１は、一対の旋回フレーム４１の間に配置され、各旋回フレーム４１とそれぞれ二対のリニアガイド４３を介して上下にスライド可能に連結されている。リニアガイド４３は、柱部４４１の旋回フレーム４１と対向する側面４４１ａに取り付けられたレール４３１と、レール４３１上を走行可能な複数（本実施形態では二つ）のキャリッジ４３２（以下「ランナー４３２」という。）を備えている。ランナー４３２は、旋回フレーム４１の柱部４４１と対向する側面４１ａに取り付けられている。
【0127】
フォーク４４３（すなわち、スライドフレーム４４の下部）は、試験輪Ｗと接触しないように、鉛直線Ｖから右側（回転軸Ａｙ方向）に後退している。連結部４４２は、Ｙ軸方向に延び、柱部４４１の下端部とフォーク４４３の上端部とを連結している。したがって、スライドフレーム４４は、Ｘ軸方向から見て、略クランク状に形成されている。
【0128】
図５に示されるように、フォーク４４３の下部は、前後に分岐している。フォーク４４３の二つに分岐した下端部には、それぞれ軸受４４３ａが互いに同軸に設けられている。
【0129】
図１３は、スピンドル部２８及びその周辺を示した図である。スピンドル部２８は、スピンドル２８０の中心軸（回転軸Ａｙ）を左右に向けて、フォーク４４３の下端部に設けられた一対の軸受４４３ａ（図５）の間に配置されている。そして、スピンドル部２８は、一対の軸受４４３ａにより、前後に延びる回転軸Ｃｘの周りに回転可能に支持されている。なお、スピンドル２８０の回転軸Ａｙやスピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘの方向は、それぞれスピンドル２８０のアライメントによって変化し、Ｙ軸方向やＸ軸方向とは必ずしも一致しない。
【0130】
スピンドル部２８は、スピンドル２８０と、スピンドル２８０を回転可能に支持するスピンドルケース２８４を備えている。スピンドル２８０は、試験輪Ｗが取り付けられ、試験輪Ｗと一体に回転する車軸である。スピンドル２８０は、胴部２８１、６分力センサー２８２及びハブ２８３を備えている。胴部２８１は、円柱状の軸である。６分力センサー２８２は、胴部２８１の先端部に同軸に取り付けられた略円柱状の部材であり、６分力（直交３軸方向の力及び各軸回りのトルク）を検出可能な圧電式の力センサーである。また、ハブ２８３は、試験輪Ｗを取り付けるための部材であり、６分力センサー２８２の先端に同軸に取り付けられている。胴部２８１、６分力センサー２８２及びハブ２８３は、一体に結合して、スピンドル２８０を形成している。６分力センサー２８２には、ハブ２８３を介して試験輪Ｗが一体に取り付けられるため、６分力センサー２８２の検出結果から試験輪Ｗに加わる力を計算することができる。また、６分力センサー２８２は試験輪Ｗの中心付近に配置されているため、６分力センサー２８２の検出結果を試験輪Ｗに加わる６分力の近似値として使用することもできる。
【0131】
スピンドルケース２８４は、スピンドル２８０を収容して回転可能に保持する略円筒状の部材である。スピンドルケース２８４の内周には、軸受２８５及び一対の軸受２８６が取り付けられている。スピンドル２８０は、軸受２８５及び軸受２８６によって、回転可能に支持されている。
【0132】
スピンドルケース２８４の前後の側面には、フォーク４４３の一対の軸受４４３ａ（図５）とそれぞれ回転可能に嵌合する一対の旋回軸２８７が取り付けられている。すなわち、スピンドル部２８は、一対の軸受４４３ａによって、回転軸Ｃｘを中心に回転可能に支持されている。
【0133】
図４に示されるように、アライメント部４０は、荷重調整部４５、スリップ角調整部４６及びキャンバー調整部４７を備えている。荷重調整部４５は、試験輪Ｗに加わる荷重を調整するユニットである。スリップ角調整部４６は、アライメント部４０（直接には旋回フレーム４１）を鉛直線Ｖの周りに回転移動させて、試験輪Ｗのスリップ角を調整するユニットである。キャンバー調整部４７は、スピンドル部２８を回転軸Ｃｘ（図１３）の周りに回転移動させて、試験輪Ｗのキャンバー角を調整するユニットである。
【0134】
荷重調整部４５は、サーボモーター４５１、運動変換器４５２及びブラケット４５３を備えている。また、上述したリニアガイド４３も荷重調整部４５を構成する要素の一つである。サーボモーター４５１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。運動変換器４５２は、サーボモーター４５１の回転運動を、鉛直に立てられた可動子４５２ａの上下の直線運動に変換する装置である。運動変換器４５２には、例えば、ラックアンドピニオン機構、かさ歯車等の交差軸と送りねじとを組み合わせた機構又はウォームギヤやねじ歯車等の食い違い軸と送りねじとを組み合わせた機構等が使用される。ブラケット４５３は、運動変換器４５２の可動子４５２ａの直下に配置され、座面４５３ａを上に向けて、スライドフレーム４４の柱部４４１の側面に取り付けられている。
【0135】
サーボモーター４５１を駆動して運動変換器４５２の可動子４５２ａを降下させると、可動子４５２ａの下端部がブラケット４５３の座面４５３ａに当たる。さらにサーボモーター４５１を駆動すると、可動子４５２ａによってブラケット４５３を介してスライドフレーム４４が鉛直下向きに押される。これにより、アライメント部４０に保持された試験輪Ｗが路面６３ａに押し付けられて、試験タイヤＴと路面６３ａとの間に、可動子４５２ａの高さ（すなわち、Ｚ軸方向における位置）に応じた荷重が加えられる。試験輪Ｗに加わる荷重は、スピンドル部２８の６分力センサー２８２（図１３）によって検出される。そして、荷重の検出結果が荷重の設定値と一致するようにサーボモーター４５１の駆動が制御される。
【0136】
図６に示されるように、荷重調整部４５の一部は、一対の旋回フレーム４１とスライドフレーム４４の柱部４４１とで囲まれたスペースＳｐ２内に配置されている。この構成により、スペースが有効に利用され、キャリッジの小型化が実現されている。
【0137】
図４に示されるように、スリップ角調整部４６は、キャリッジ２０のメインフレーム２１に取り付けられたサーボモーター４６１と、減速機４６２と、減速機４６２の出力軸に結合した駆動歯車４６３と、駆動歯車４６３と噛み合う従動歯車４６４を備えている。駆動歯車４６３には、例えば平歯車や扇形歯車が使用される。また、従動歯車４６４は例えば扇形歯車である。なお、スリップ角調整部４６のギヤ機構（駆動歯車４６３、従動歯車４６４）には、ウォームギヤ、傘歯車又はねじ歯車等を使用してもよい。サーボモーター４６１、減速機４６２及び駆動歯車４６３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。また、従動歯車４６４は、その回転軸が鉛直線Ｖと一致するように、スライドフレーム４４の柱部４４１の側面に取り付けられている。
【0138】
サーボモーター４６１の回転は、減速機４６２により減速されて、駆動歯車４６３を介して従動歯車４６４に伝達される。そして、従動歯車４６４及びスライドフレーム４４が、鉛直線Ｖを中心に回転する。これにより、スピンドル部２８を介してスライドフレーム４４に支持された試験輪Ｗも鉛直線Ｖを中心に回転し、試験輪Ｗのスリップ角が変化する。
【0139】
図６に示されるように、スリップ角調整部４６の一部は、一対の旋回フレーム４１とスライドフレーム４４の柱部４４１とで囲まれたスペースＳｐ３内に配置されている。この構成により、スペースが有効に利用され、キャリッジの小型化が実現されている。なお、荷重調整部４５が配置されたスペースＳｐ２とスリップ角調整部４６が配置されたスペースＳｐ３とは、それぞれ柱部４４１の左右反対側に設けられた空間である。荷重調整部４５とスリップ角調整部４６とを異なる空間に設置することにより、組み立てやメンテナンスの効率が向上する。
【0140】
図１３に示されるように、キャンバー調整部４７は、連結部４４２の右端部に取り付けられた上部アーム４７１と、上部アーム４７１により回転可能に支持されたジョイント４７２と、ジョイント４７２が取り付けられた全ねじボルト４７５（以下「スタッド４７５」という。）と、スタッド４７５の一端部に取り付けられたロッドエンド４７６と、ピン４７７によりロッドエンド４７６と回転可能に連結した下部アーム４７８を備えている。下部アーム４７８は、その末端部がスピンドルケース２８４に固定されている。なお、上部アーム４７１はスライドフレーム４４のフォーク４４３に取り付けてもよい。
【0141】
上部アーム４７１は、回転軸Ａｙと平行（すなわち、鉛直線Ｖから遠ざかる方向）に延びる平板であり、スピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘと垂直に配置されている。上部アーム４７１の先端部には、回転軸Ｃｘと平行な旋回軸４７１ａが設けられている。
【0142】
ジョイント４７２は、スタッド４７５が挿入される貫通穴が形成された略直方体状の部材である。ジョイント４７２には、上部アーム４７１の旋回軸４７１ａと回転可能に嵌合する軸受４７３が設けられている。すなわち、ジョイント４７２は、スピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘと平行な旋回軸４７１ａを中心に回転可能に支持されている。ジョイント４７２は、スタッド４７５に嵌められた一対のナット４７４で挟み込まれて、スタッド４７５に固定されている。
【0143】
下部アーム４７８の先端部は、ピン４７７により、ロッドエンド４７６の下端部と連結されている。ロッドエンド４７６と下部アーム４７８とを連結するピン４７７も、スピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘと平行な旋回軸である。すなわち、スライドフレーム４４及び上部アーム４７１（第１リンク）と、スタッド４７５及びロッドエンド４７６（第２リンク）と、下部アーム４７８及びスピンドルケース２８４（第３リンク）とは、回転軸Ｃｘと平行な三つの旋回軸［旋回軸４７１ａ（第１ジョイント）、ピン４７７（第２ジョイント）及び旋回軸２８７（第３ジョイント）］を介して、各旋回軸を中心に回転可能に環状に連結され、リンク機構を構成している。
【0144】
スタッド４７５上のナット４７４の位置を変えることにより、二つのジョイント（旋回軸４７１ａ及びピン４７７）を結ぶ可変長リンク４７Ｌの長さが変わる。このとき、下部アーム４７８及びスピンドルケース２８４が旋回軸２８７（回転軸Ｃｘ）を中心に回転して、スピンドル２８０及び試験輪Ｗの回転軸Ａｙの路面６３ａに対する傾きが変わる。したがって、スタッド４７５上のナット４７４の位置を変えて可変長リンク４７Ｌを伸縮させることにより、キャンバーを調整することができる。可変長リンク４７Ｌを伸ばすとマイナス側にキャンバーが変わり、可変長リンク４７Ｌを縮めるとプラス側にキャンバーが変わる。
【0145】
タイヤ試験装置１は、スピンドル２８０の回転を減速可能なブレーキシステム２７（以下「ブレーキ２７」と略記する。）を備えている。ブレーキ２７は、後述するアタッチメント２７３を介してスピンドル２８０に取り付けられたディスクローター２７１と、下部アーム４７８に取り付けられたキャリパー２７２と、キャリパー２７２に油圧を供給する油圧供給装置２７６（図２７）を備えている。
【0146】
油圧供給装置２７６は、後述する制御部７２からの指令に基づいて所定圧の油圧を発生して、キャリパー２７２に油圧を供給する。油圧供給装置２７６は、サーボモーター２７６ｂと、サーボモーター２７６ｂが出力する回転運動を直線運動に変換する運動変換器２７６ｃと、運動変換器２７６ｃが出力する直線運動によって駆動されるブレーキマスターシリンダー２７６ｄと、制御部７２からの指令に基づいてサーボモーター２７６ｂに供給される駆動電流を生成するサーボアンプ２７６ａを備えている。
【0147】
スピンドル２８０は、アタッチメント２７３、ディスクローター２７１及びシャフト２６３を介して、スピンドル駆動機構２０Ｄ（図６）のスライド式等速ジョイント２５に連結されている。
【0148】
下部アーム４７８は、その中間部分が上方（すなわち、スピンドル２８０から離れる方向）に後退したクランク状に形成されている。下部アーム４７８のスピンドル２８０から離れた中間部分にブレーキ２７のキャリパー２７２がアタッチメント２７５を介して取り付けられている。
【0149】
アタッチメント２７３及びシャフト２６３は、ディスクローター２７１の形状に合わせて製作された交換可能な小部材である。また、アタッチメント２７５は、キャリパー２７２の形状に合わせて製作された、比較的に交換が容易で安価な小部品である。アタッチメント２７３、２７５及びシャフト２６３を使用することにより、ブレーキ２７（ディスクローター２７１、キャリパー２７２）の種類を変更する際に、比較的に交換コストが高いスピンドル２８０やスライド式等速ジョイント２５を交換する必要がなくなるため、より低コストでブレーキ２７の種類を変更することが可能になる。
【0150】
図１４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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
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。
【0156】
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。
【0157】
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。
【0158】
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。
【0159】
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。
【0160】
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。
【0161】
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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
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。
【0165】
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。
【0166】
ここで、路面部６０の一変形例について説明する。図１５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。
【0167】
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２７）。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。
【0168】
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。
【0169】
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。
【0170】
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。
【0171】
【0172】
【0173】
図１８－２０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、一対のリニアガイド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１８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、一対のリニアガイド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。
【0174】
図２１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。
【0175】
図１９及び図２１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一対のレール支持部１６５８ｂを備えている。一対のレール支持部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。
【0176】
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。
【0177】
移動ユニット１６５５は、一対のレール支持部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、サーボモーター１６５５ｍとボールねじ機構１６５５ｂを備えている。ボールねじ機構１６５５ｂは、ボールねじ１６５５ｂａ、ナット１６５５ｂｂ、軸受部１６５５ｂｃ及び軸受部１６５５ｂｄを備えている。
【0178】
ボールねじ１６５５ｂａは、一対の軸受部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、ボールねじ１６５５ｂａの一端は、サーボモーター１６５５ｍの軸に接続されている。ボールねじ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。サーボモーター１６５５ｍによってボールねじ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、サーボモーター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。
【0179】
図２１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。
【0180】
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。
【0181】
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。
【0182】
図２２は、図１８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１８及び図２２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。
【0183】
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。
【0184】
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。
【0185】
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２０）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。
【0186】
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
【0187】
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。
【0188】
図２７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。
【0189】
制御部７２には、各駆動部１４のサーボモーター１４１、トルク付与装置３０のサーボモーター３２、荷重調整部４５のサーボモーター４５１、スリップ角調整部４６のサーボモーター４６１、移動ユニット１６５５のサーボモーター１６５５ｍ及び油圧供給装置２７６のサーボモーター２７６ｂが、サーボアンプ１４１ａ、３２ａ、４５１ａ、４６１ａ、１６５５ａ及び２７６ａをそれぞれ介して接続されている。
【0190】
制御部７２と各サーボアンプ１４１ａ、２７６ａ、３２ａ、４５１ａ及び４６１ａとは、光ファイバによって通信可能に接続され、制御部７２と各サーボアンプ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。
【0191】
また、制御部７２には、温度調整装置６４ｃが接続されている。
【0192】
計測部７４には、スピンドル部２８の６分力センサー２８２、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、プリアンプ２８２ａ、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２８２、３分力センサー１６５１及び近接センサー１６５６ｃからの信号は、プリアンプ２８２ａ、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２７において、３分力センサー１６５１、プリアンプ１６５１ａ、近接センサー１６５６ｃ及びプリアンプ１６５６ｃａは、それぞれ一つのみが図示されている。
【0193】
各サーボモーター１４１、３２、４５１、４６１、１６５５ｍ及び２７６ｂ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、各サーボアンプ１４１ａ、３２ａ、４５１ａ、４６１ａ、１６５５ａ及び２７６ａをそれぞれ介して、制御部７２に入力される。
【0194】
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。
【0195】
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のサーボモーター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）。
【0196】
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のサーボモーター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。
【0197】
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。
【0198】
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。
【0199】
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。
【0200】
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２１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、サーボアンプ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サーボアンプ１６５５ａは、サーボモーター１６５５ｍに反時計回転させる駆動電流を供給する。そして、サーボモーター１６５５ｍが駆動電流によって反時計回りに駆動されると、サーボモーター１６５５ｍの軸と共にボールねじ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。
【0201】
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。プリアンプ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、サーボアンプ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サーボアンプ１６５５ａは、サーボモーター１６５５ｍへの駆動電流の供給を中止する。これにより、サーボモーター１６５５ｍの軸とボールねじ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。
【0202】
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２０）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。
【0203】
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２３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。
【0204】
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２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、スライドフレーム４４（図４）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、スリップ角調整部４６及びキャンバー調整部４７により、それぞれスリップ角及びキャンバーが設定された値に調整される。
【0205】
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のサーボモーター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（すなわちハウジング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。
【0206】
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（Ｓ３）、試験輪Ｗは、荷重調整部４５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）。
【0207】
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のサーボモーター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のサーボモーター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。
【0208】
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２８の６分力センサー２８２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２８２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。
【0209】
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のサーボモーター１４１に内蔵されたロータリーエンコーダーＲＥ（図２７）の検出結果、減速機１４２の減速比及びベルト機構５０の駆動プーリー５２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。
【0210】
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３９及びサーボモーター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、サーボモーター３２のロータリーエンコーダーＲＥによって検出されるサーボモーター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、ハウジング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３９によって検出されるトルク付与装置３０のハウジング３１の回転位置θＨに加算することによって計算される。
【0211】
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２８０やシャフト２６１、２６３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。
【0212】
３分力センサー１６５１及び６分力センサー２８２の検出結果は、同じタイミングで検出された駆動部１４のサーボモーター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。
【0213】
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４５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）。
【0214】
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のサーボモーター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。
【0215】
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１９）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１９）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。
【0216】
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。
【0217】
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。
【0218】
図２４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。
【0219】
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。
【0220】
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。
【0221】
図２５は、荷重検出モジュール１６５０ｍ及び試験輪Ｗの回転軸Ａｙの位置関係を示す図である。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。
【0222】
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。
【0223】
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
【0224】
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
【0225】
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。
【0226】
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
【0227】
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。
【0228】
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。
【0229】
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。
【0230】
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１９）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。
【0231】
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。
【0232】
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のサーボモーター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。
【0233】
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２６は、荷重プロファイル画像の表示例である。図２６（ａ）は接線力ｆＴ、図２６（ｂ）は横力ｆＬ、図２６（ｃ）は半径方向力ｆＲの荷重プロファイル画像である。図２６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。
【0234】
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。
【0235】
タイヤ試験装置１は、上記の実施形態では二つのベルト機構５０を備えているが、一つ又は三つ以上のベルト機構５０を備えていてもよい。
【0236】
ベルト機構５０は、上記の実施形態では一対の駆動部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。
【0237】
上記の実施形態では、各ベルト機構５０、２３、２４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ベルトを使用してもよい。また、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。
【0238】
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２８０）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５０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。
【0239】
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５０）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。
【0240】
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、左右の従動部２２Ｒ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、左右の従動部２２Ｒ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。
【0241】
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。
【0242】
上記の実施形態では、軌道部１０のガイド機構１３において、一対の単列の軸受１３７ａ等によりロッド１３４ａ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。
【0243】
上記の実施形態では、軌道部１０のガイド機構１３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。
【0244】
上記の実施形態では、駆動部１４にサーボモーター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。
【0245】
上記の実施形態では、トルク付与装置３０、荷重調整部４５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サーボモーター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】
【図27】
【手続補正書】
【提出日】2024-04-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、
を備え、
前記ガイド機構が、
前記キャリッジの走行方向に延びるレールと、
前記キャリッジに取り付けられた、前記レール上を走行可能なランナーと、を備え、
前記ランナーが、
前記レール上を転動可能な複数のローラーと、
各前記ローラーを回転可能に支持する複数の軸受と、を備え、
前記軸受が、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受であり、
前記複数のローラーが、
前記レールの頭部上面を転動可能な複数の第１のローラーを含み、
前記複数の第１のローラーが、前記キャリッジの略全長に亘って連続的に配置された、
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、
前記キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、
を備え、
前記ガイド機構が、
前記キャリッジの走行方向に延びるレールと、
前記キャリッジに取り付けられた、前記レール上を走行可能なランナーと、を備え、
前記ランナーが、
前記レール上を転動可能な複数のローラーと、
各前記ローラーを回転可能に支持する複数の軸受と、を備え、
前記軸受が、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受であり、
前記複数のローラーが、
前記レールの頭部上面を転動可能な複数の第１のローラーを含み、
前記複数の第１のローラーが、前記キャリッジの略全長に亘って連続的に配置された、
タイヤ試験装置。
【請求項2】
前記複数のローラーが、前記レールの頭部下面を転動可能な第２のローラー及び前記レールの頭部側面を転動可能な第３のローラーの少なくとも一方を含む、
請求項１に記載のタイヤ試験装置。
請求項１に記載のタイヤ試験装置。
【請求項3】
前記複数のローラーが、複数の組に組分けされ、
前記ローラーの前記複数の組が、
前記キャリッジの走行方向に並べられ、
それぞれ、前記第１のローラーと、前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、
請求項２に記載のタイヤ試験装置。
前記ローラーの前記複数の組が、
前記キャリッジの走行方向に並べられ、
それぞれ、前記第１のローラーと、前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、
請求項２に記載のタイヤ試験装置。
【請求項4】
前記ランナーが、
前記キャリッジに取り付けられたフレームと、
前記フレームに支持された複数のロッドと、を備え、
前記軸受が、
前記ロッドと嵌合した内輪と、
前記ローラーの内周面と嵌合した外輪と、
前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に介在する複数の前記転動体と、
を備えた、
請求項２又は請求項３に記載のタイヤ試験装置。
前記キャリッジに取り付けられたフレームと、
前記フレームに支持された複数のロッドと、を備え、
前記軸受が、
前記ロッドと嵌合した内輪と、
前記ローラーの内周面と嵌合した外輪と、
前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に介在する複数の前記転動体と、
を備えた、
請求項２又は請求項３に記載のタイヤ試験装置。
【請求項5】
互いに前記レールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数の前記ガイド機構を備え、
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構のそれぞれの前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方が、前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レール間に配置された、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構のそれぞれの前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方が、前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レール間に配置された、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
【請求項6】
互いに前記レールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数の前記ガイド機構を備え、
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レールが、前記第１のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、前記第２のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方との間に配置された、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
前記第１のガイド機構及び前記第２のガイド機構の前記レールが、前記第１のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方と、前記第２のガイド機構の前記第２のローラー及び前記第３のローラーの少なくとも一方との間に配置された、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
【請求項7】
前記ランナーの全長が、前記キャリッジのメインフレームの下面の走行方向における長さと略同じである、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
【請求項8】
前記レールが鉄道用レールである、
請求項１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１から請求項７のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【背景技術】
【0002】
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。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。
【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】
台上試験は、路上試験と比較して、試験精度が高く、試験効率も良い。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、キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、を備え、ガイド機構が、キャリッジの走行方向に延びるレールと、キャリッジに取り付けられた、レール上を走行可能なランナーと、を備え、ランナーが、レール上を転動可能な複数のローラーと、各ローラーを回転可能に支持する複数の軸受と、を備え、軸受が、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受であり、複数のローラーが、レールの頭部上面を転動可能な複数の第１のローラーを含み、複数の第１のローラーが、キャリッジの略全長に亘って連続的に配置された、タイヤ試験装置が提供される。
【0008】
上記のタイヤ試験装置において、複数のローラーが、レールの頭部下面を転動可能な第２のローラー及びレールの頭部側面を転動可能な第３のローラーの少なくとも一方を含む構成としてもよい。
【0009】
上記のタイヤ試験装置において、複数のローラーが、複数の組に組分けされ、ローラーの複数の組が、キャリッジの走行方向に並べられ、それぞれ、第１のローラーと、第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方と、を含む構成としてもよい。
【0010】
上記のタイヤ試験装置において、ランナーが、キャリッジに取り付けられたフレームと、フレームに支持された複数のロッドと、を備え、軸受が、ロッドと嵌合した内輪と、ローラーの内周面と嵌合した外輪と、内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在する複数の転動体と、を備えた構成としてもよい。
【0011】
上記のタイヤ試験装置において、互いに前記レールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数のガイド機構を備え、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のそれぞれの第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方が、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のレール間に配置された構成としてもよい。
【0012】
上記のタイヤ試験装置において、互いに前記レールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数のガイド機構を備え、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のレールが、第１のガイド機構の第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方と、第２のガイド機構の第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方との間に配置された構成としてもよい。
【0013】
上記のタイヤ試験装置において、ランナーの全長が、キャリッジのメインフレームの下面の走行方向における長さと略同じである構成としてもよい。
【0014】
上記のタイヤ試験装置において、前記レールが鉄道用レールである構成としてもよい。
【発明の効果】
【0015】
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、試験タイヤを保持したキャリッジを路面に沿って走行させる構成にすることにより、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】
【0016】
【図1】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の側面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の平面図である。
【図4】キャリッジ及びその周辺の構造を示した図である。
【図5】キャリッジ及びその周辺の構造を示した図である。
【図6】キャリッジ及びその周辺の構造を示した図である。
【図7】３つのガイド機構の配置を示す図である。
【図8】ガイド機構のランナー付近を拡大した側面図である。
【図11】従動部の概略構造を示す平面図である。
【図12】トルク付与装置の側断面図である。
【図13】スピンドル及びその周辺の構造を示した図である。
【図14】路面部の横断面図である。
【図15】路面部の変形例の横断面図である。
【図16】路面部の荷重検出部付近の平面図である。
【図17】路面部の荷重検出部付近の側面図である。
【図18】荷重検出部の正面図である。
【図19】荷重検出部の側面図である。
【図20】荷重検出部の平面図である。
【図21】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23】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24】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25】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26】荷重プロファイルの表示例である。
【図27】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】
【0017】
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。
【0018】
図１～３は、順に、本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置１の正面図、左側面図及び平面図である。また、図４～６は、順に、後述するキャリッジ２０及びその周辺の構造を示した正面図、左側面図及び平面図である。なお、図４～６においては、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。
【0019】
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、紙面に垂直に裏から表に向かう方向をＹ軸方向、下から上に向かう方向を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、前後、上下、左右の各方向を、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。
【0020】
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、軌道部１０の左部分には、軌道部１０のＸ軸方向における略全長に渡って延びる細長いスペースＳｐ１が設けられている。このスペースＳｐ１に路面部６０が収容されている。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、軌道部１０と路面部６０とが分離している。なお、軌道部１０のベースフレーム１１（以下「ベース１１」と略記する。）と路面部６０のフレーム６１とを一体化してもよい。
【0021】
図２に示されるように、キャリッジ２０には、試験輪Ｗ（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。試験の際は、試験輪Ｗが路面６３ａに接地した状態でキャリッジ２０が走行し、試験タイヤＴが路面６３ａ上を転動する。
【0022】
図３及び図４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（本実施形態では三つ）のガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃと、キャリッジ２０を駆動する機械的動力を発生する一つ以上の駆動部１４（図３）を備えている。駆動部１４は、キャリッジ２０及び試験輪Ｗの駆動に使用される動力を発生する第１の動力発生手段としての役割を有している。本実施形態では、二対の駆動部１４（左側の一対の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢと右側の一対の駆動部１４ＲＡ及び１４ＲＢ）が、軌道部１０のベース１１上の四隅付近に設置されている。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。
【0023】
図６に示されるように、各駆動部１４は、サーボモーター１４１と、サーボモーター１４１の出力の回転数を減速するオプションの減速機１４２を備えている。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役割と、キャリッジ２０の走行速度に対応する回転数の回転運動を試験輪Ｗに供給する回転運動供給手段としての役割を兼ね備えている。左側の駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢは、キャリッジ駆動手段としての役割を有している。
【0024】
本実施形態では、サーボモーター１４１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る。
【0025】
また、タイヤ試験装置１は、左右に各一組のベルト機構５０（５０Ｌ、５０Ｒ）を備えている。ベルト機構５０は、駆動部１４が発生する動力をキャリッジ２０に伝達して、キャリッジ２０をＸ軸方向に駆動する。各ベルト機構５０は、歯付ベルト５１と、一対の駆動プーリー５２（５２Ａ、５２Ｂ）を備えている。駆動プーリー５２は、歯付ベルト５１と噛み合う歯付プーリーである。
【0026】
歯付ベルト５１は、鋼線の心線を有している。なお、歯付ベルト５１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歯付ベルト５１を使用することにより、タイヤ試験装置１の高性能化が可能になる。
【0027】
右側のベルト機構５０Ｒ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役割と、回転運動供給手段（駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢ）から供給された動力を後述する二次動力伝達部に伝達する一次動力伝達部としての役割を兼ね備えている。左側のベルト機構５０Ｌは、キャリッジ駆動手段としての役割を有している。
【0028】
なお、以下の説明において、左右に一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、角括弧で囲って併記し、重複する説明を省略する。
【0029】
左側［右側］のベルト機構５０Ｌ［５０Ｒ］の歯付ベルト５１は、一対の駆動プーリー５２（５２Ａ、５２Ｂ）と、後述する左側［右側］の従動部２２Ｌ［２２Ｒ］の３個の従動プーリー２２５（２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃ）に巻き掛けられている。一対の駆動プーリー５２Ａ、５２Ｂは、左側［右側］の一対の駆動部１４ＬＡ、１４ＬＢ［１４ＲＡ、１４ＲＢ］の出力軸にそれぞれ結合している。
【0030】
また、図５に示されるように、各歯付ベルト５１の両端部は、それぞれベルトクランプ５４（５４Ａ、５４Ｂ）によりキャリッジ２０のメインフレーム２１に固定され、各歯付ベルト５１はキャリッジ２０を介してループを形成している。ベルト機構５０の一対の駆動プーリー５２Ａ、５２Ｂ（図２）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。従動プーリー２２５（図５）は、キャリッジ２０に保持され、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。
【0031】
本実施形態では、一対の駆動部１４ＬＡ、１４ＬＢ［１４ＲＡ、１４ＲＢ］は同位相で駆動される。駆動プーリー５２と従動プーリー２２５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。また、左側の駆動部１４ＬＡ、１４ＬＢと右側の駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢは、左右逆向きに設置されていて、互いに逆位相で駆動される。駆動部１４ＬＡ及び１４ＬＢ［１４ＲＡ及び１４ＲＢ］により歯付ベルト５１Ｌ［５１Ｒ］を駆動すると、キャリッジ２０は、歯付ベルト５１Ｌ［５１Ｒ］に引っ張られて、Ｘ軸方向に駆動される。
【0032】
次に、ガイド機構１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）について説明する。
図７は、３つのガイド機構１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの配置を示す図である。
図８は、ガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａ付近を拡大した側面図である。
図９は、ガイド機構１３Ａの横断面図（図７におけるＡ－Ａ矢視図）である。
図７は、３つのガイド機構１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの配置を示す図である。
図８は、ガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａ付近を拡大した側面図である。
図９は、ガイド機構１３Ａの横断面図（図７におけるＡ－Ａ矢視図）である。
【0033】
なお、ガイド機構１３Ｃは、ガイド機構１３Ａと左右対称に（すなわち、Ｚ軸及びＸ軸と平行な平面に対して対称に）構成されたものであるため、両者を代表してガイド機構１３Ａについて詳細に説明し、ガイド機構１３Ｃについては重複する説明を省略する。
【0034】
各ガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃは、Ｘ軸方向に延びる軌道を形成する１本のレール１３１と、レール１３１上を走行可能な一つ以上（本実施形態では一つ）のキャリッジ（以下「ランナー」という。）１３２Ａ、１３２Ｂ又は１３２Ｃを備えている。
【0035】
レール１３１は、軌道部１０のベース１１の上面に敷設されている。二つのガイド機構１３Ａ及び１３Ｂのレール１３１は、スペースＳｐ１（図３）の左右両端に沿って配置され、残りのガイド機構１３Ｃのレール１３１は、ベース１１の右端に沿って配置され、それぞれベース１１に取り付けられている。また、各ランナー１３２Ａ、１３２Ｂ及び１３２Ｃ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ている。
【0036】
図８及び図９に示されるように、ガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａ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１３３と複数組（本実施形態では２０組）のローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃを備えている。本実施形態のガイド機構１３Ａにおいては、三つのローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃによって一組のユニットが構成される。
【0037】
ローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃの複数の組は、レール１３１の長さ方向に所定の間隔で並べられ、フレーム１３３に保持されている。なお、ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃは、ローラー組立品１３５ａと同じ構成を有している（但し、ローラー組立品１３５ｃはローラー組立品１３５ａ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１３５ａについて説明し、ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃについての重複する説明は省略する。
【0038】
図９に示されるように、フレーム１３３には、各ローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃを支持するロッド１３４ａ、１３４ｂ及び１３４ｃが、それぞれ複数取り付けられている。
【0039】
ローラー組立品１３５ａは、レール１３１上を転動するローラー１３６ａと、ローラー１３６ａを回転可能に支持する一対の軸受１３７ａを備えている。軸受１３７ａは、ボールやころ等の転動体を有するころがり軸受であり、本実施形態では玉軸受が使用されている。ローラー１３６ａの外周面１３６ａｐには、回転軸方向にも（すなわち、図９に示される回転軸を含む縦断面においても）曲率が与えられている。ローラー１３６ａの外周面１３６ａｐは、例えば、ローラー１３６ａの中心点１３６ａｇを中心とする球面に形成されている。
【0040】
ローラー組立品１３５ａの軸受１３７ａは、例えば単列のラジアル軸受である。軸受１３７ａは、ロッド１３４ａと嵌合した内輪１３７ａ１と、ローラー１３６ａの内周面と嵌合した外輪１３７ａ３と、内輪１３７ａ１と外輪１３７ａ３との間に介在する複数の転動体であるボール１３７ａ２を備えている。ボール１３７ａ２は、内輪１３７ａ１の外周面及び外輪１３７ａ３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。
【0041】
レール１３１は、頭部１３１ｈと、頭部１３１ｈよりも幅の広い底部１３１ｆと、頭部１３１ｈと底部１３１ｆとを連結する幅の狭い腹部１３１ｗを有する平底レールである。本実施形態のレール１３１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。
【0042】
ローラー組立品１３５ａは、外周面１３６ａｐがレール１３１の頭部上面１３１ａに接触して、レール１３１の長さ方向（すなわち、Ｘ軸方向）に転動するように配置されている。ローラー組立品１３５ｂは、外周面１３６ｂｐがレール１３１の頭部下面１３１ｂの一方に接触して、レール１３１の長さ方向に転動するように配置されている。また、ローラー組立品１３５ｃは、外周面１３６ｃｐがレール１３１の頭部側面１３１ｃの一方に接触して、レール１３１の長さ方向に転動するように配置されている。
【0043】
レール１３１は、頭部上面１３１ａ、左右の頭部下面１３１ｂ及び左右の頭部側面１３１ｃが、少なくとも各ローラー組立品１３５ａ、１３５ｂ又は１３５ｃと接触する箇所において、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。
【0044】
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１３Ａとガイド機構１３Ｃとは、左右対称に構成されている。すなわち、ガイド機構１３Ｃは、ガイド機構１３Ａ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。
【0045】
図１０は、ガイド機構１３Ｂの横断面図（図７におけるＢ－Ｂ矢視図）である。ガイド機構１３Ｂのランナー１３２Ｂは、上述したガイド機構１３Ａのランナー１３２Ａからローラー組立品１３５ｃ及びロッド１３４ｃを省き、左右逆向きに配置したものである。
【0046】
なお、ランナー１３２Ａ及びランナー１３２Ｃの少なくとも一方からローラー組立品１３５ｃ及びロッド１３４ｃを省いても良い。但し、キャリッジ２０を左右方向に位置決めするために、各ランナー１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃのうちの少なくとも二つ（但し、互いに左右逆向きに配置されたもの。）について、ローラー組立品１３５ｂ及びローラー組立品１３５ｃの少なくとも一方が設けられる。また、ランナー１３２Ｂにローラー組立品１３５ｃ及びロッド１３４ｃを設けても良い。
【0047】
本実施形態では、ランナー１３２Ｂ（図１０）がランナー１３２Ａ（図９）と左右逆向きに配置されているが、ランナー１３２Ｂをランナー１３２Ａと左右同じ向きに配置してもよい。同様に、ランナー１３２Ｃとランナー１３２Ａを左右同じ向きに配置してもよい。但し、ランナー１３２Ａ、ランナー１３２Ｂ及びランナー１３２Ｃのいずれか二つが左右逆向きに配置（すなわち、レール１３１に対してローラー組立品１３５ｂが左右逆側に配置）される。
【0048】
ガイド機構１３のレール１３１は、複数の短いレールを接続することにより、長尺にすることができる。その場合、図７に示されるように、レール１３１の継目１３１ｊは、レール１３１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、ＺＸ平面に対して角度θだけ傾けて）形成してもよい。継目１３１ｊを斜めに形成することにより、温度変化によりレール１３１の伸縮が生じても、継目１３１ｊでのスライドによりレール１３１のひずみが解放されるため、レール１３１の湾曲が防止される。
【0049】
斜めの継目１３１ｊを形成する場合、継目１３１ｊよりも前方において頭部側面１３１ｃが継目１３１ｊと鈍角を成す側（すなわち、ガイド機構１３Ａにおいては左側であり、ガイド機構１３Ｂ及び１３Ｃにおいては右側）にローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃ（図９）が配置される。ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃをこのように配置することにより、レール１３１の継目１３１ｊにずれが生じても、ローラー組立品１３５ｂ及び１３５ｃが継目１３１ｊの鋭角な端部と衝突して、大きな衝撃や損傷が発生することが防止される。
【0050】
なお、本実施形態では、レール１３１の継目１３１ｊにおいて、接続される二つのレールの端面同士が単に突き合わせら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１３１ｊにおいてレールを接合してもよい。また、継目１３１ｊにおいて、接続する二つのレールの端面同士を接触させてもよく、また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。
【0051】
なお、本実施形態のガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃに代えて、玉循環リニア軸受等のリニア軸受（所謂リニアガイドウェイ）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、転動体に急激に向心力が作用する（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、転動体及び転動面に永久変形が生じて、性能が劣化する。そのため、キャリッジ２０を１０ｋｍ／ｈ以上の速度で走行させると、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。
【0052】
本実施形態のガイド機構１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃにおいて使用される軸受１３７ａ～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、転動体に作用する向心力の急激な変動（すなわち衝撃荷重）が発生しない。そのため、例えば６０ｋｍ／ｈを超える早い周速でローラー１３６ａ～ｃを回転させても、軸受１３７ａ～ｃの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１３Ａ～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１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃ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。
【0053】
図６に示されるように、キャリッジ２０は、メインフレーム２１と、ベルト機構５０Ｌ及び５０Ｒにそれぞれ接続された左右一対の従動部２２Ｌ及び２２Ｒと、試験タイヤＴが装着された試験輪Ｗを回転可能に保持するスピンドル部２８（図４）と、路面６３ａに対する試験輪Ｗのアライメント及び荷重を調整可能なアライメント部４０と、スピンドル部２８のスピンドル２８０（図１３）を回転駆動するスピンドル駆動機構２０Ｄを備えている。なお、スピンドル２８０は、試験輪Ｗが取り付けられる車軸である。
【0054】
図１１は、右側の従動部２２Ｒの概略構造を示す平面図である。従動部２２Ｒは、フレーム２２１、４組の軸受２２２、４本のシャフト２２３（２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ）、一対のギヤ２２４及び３個の従動プーリー２２５（２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃ）を備えている。フレーム２２１にはＹ軸方向に延びる四つの貫通穴が開けられている。シャフト２２３Ａ～Ｄは、それぞれ各貫通穴に嵌め込まれた１組の軸受２２２によって回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、シャフト２２３Ａ～Ｄがそれぞれ一対の軸受２２２によって支持されているが、一つ又は三つ以上の複数の軸受２２２によって各シャフト２２３Ａ～Ｄを支持する構成としてもよい。
【0055】
Ｘ軸方向中央上段のシャフト２２３Ｂには互いに噛み合う一対のギヤ２２４の一方が結合し、Ｘ軸方向中央下段のシャフト２２３Ｄには一対のギヤ２２４の他方が結合している。一対のギヤ２２４を介して、上段のシャフト２２３Ｂの回転が下段のシャフト２２３Ｄに伝達される。
【0056】
フレーム２２１の一面（走行方向に向かって右側の側面）から突き出たシャフト２２３Ａ～Ｃの一端部には、従動プーリー２２５Ａ～Ｃがそれぞれ取り付けられている。従動プーリー２２５Ａ～Ｃは、それぞれベルト機構５０Ｒの歯付ベルト５１と噛み合う歯付プーリーである。シャフト２２３Ｄの一端部は、フレーム２２１の他面（走行方向に向かって左側の側面）から突き出ている。シャフト２２３Ｄの一端部には、後述するベルト機構２３の駆動プーリー２３１が取り付けられている。すなわち、右側の従動部２２Ｒ（具体的には、従動プーリー２２５Ｂ、シャフト２２３Ｂ、一対のギヤ２２４及びシャフト２２３Ｄ）を介して、右側のベルト機構５０Ｒとベルト機構２３とが連結されている。
【0057】
図５において矢印で示されるように、ベルト機構５０の歯付ベルト５１は、駆動プーリー５２Ａ、５２Ｂによって折り返されることにより、上側の部分５１ａと下側の部分５１ｂとに分かれている。上側の部分５１ａと下側の部分５１ｂ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に固定された歯付ベルト５１の下側の部分５１ｂ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５１ａがキャリッジ２０及び下側の部分５１ｂ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２２５は、キャリッジ２０と逆向きに走行する歯付ベルト５１の上側の部分５１ａに巻き掛けられて、上側の部分５１ａによって駆動される。
【0058】
ベルト機構５０から右側の従動部２２Ｒに与えられた動力は、図６に示されるベルト機構２３、トルク付与装置３０、ベルト機構２４、スライド式等速ジョイント２５及びスピンドル部２８から構成された二次動力伝達部により試験輪Ｗに伝達され、試験輪Ｗ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５０及び従動部２２Ｒにより、歯付ベルト５１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。
【0059】
なお、左側の従動部２２Ｌも上述した右側の従動部２２Ｒと同様に構成されているが、右側の従動部２２Ｒとは左右対称に構成されている。また、左側の従動部２２Ｌは、ベルト機構５０Ｒ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に設けられた二次動力伝達部に伝達するための構成（具体的には、シャフト２２３Ｄ、シャフト２２３Ｄを支持する一組の軸受２２２及び一対のギヤ２２４）を備えていない点において、右側の従動部２２Ｒと異なっている。なお、左側の従動部２２Ｌは必須の構成要素ではないが、左側の従動部２２Ｌを設けることにより、キャリッジ２０が左右のベルト機構５０Ｌ、５０Ｒ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。
【0060】
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５０Ｒ）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の走行速度によらず、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。
【0061】
図６に示されるように、スピンドル駆動機構２０Ｄは、ベルト機構２３、トルク付与装置３０、ベルト機構２４及びスライド式等速ジョイント２５を備えている。右側のベルト機構５０Ｒから右側の従動部２２Ｒ（図１１）の従動プーリー２２５Ｂ、シャフト２２３Ｂ、一対のギヤ２２４及びシャフト２２３Ｄを介してベルト機構２３に伝達された動力は、トルク付与装置３０、ベルト機構２４及びスライド式等速ジョイント２５を介して、スピンドル部２８（図４）に伝達され、スピンドル部２８に取り付けられた試験輪Ｗを回転駆動する。すなわち、右側の駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢが発生した動力は、一部がキャリッジ２０の駆動に使用され、別の一部が試験輪Ｗの回転駆動に使用される。すなわち、右側のベルト機構５０Ｒ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５０Ｒは、右側の従動部２２Ｒと共に、駆動部１４ＲＡ、１４ＲＢが発生した動力をキャリッジ２０の駆動に使用する動力と試験輪Ｗの駆動に使用する動力とに分配する手段（動力分配手段）として機能する。
【0062】
図１２は、トルク付与装置３０の側断面図である。トルク付与装置３０は、試験輪Ｗに加えるトルクを発生して、このトルクをベルト機構２３によって伝達された回転運動に重ねて出力する。言い換えれば、トルク付与装置３０は、ベルト機構２３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。
【0063】
トルク付与装置３０は、試験輪Ｗを回転駆動する動力を発生する第２の動力発生手段として機能すると共に、駆動部１４（動力発生手段）のサーボモーター１４１（第１のモーター）が発生した動力とトルク付与装置３０の後述するサーボモーター３２（第２のモーター）が発生した動力とを結合する動力結合手段としても機能する。
【0064】
スピンドル駆動機構２０Ｄにトルク付与装置３０を組み込むことにより、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（後述するサーボモーター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５０Ｒに加わる負荷が低減するため、ベルト機構５０Ｒ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。
【0065】
トルク付与装置３０は、ハウジング３１と、ハウジング３１内に設置されたサーボモーター３２、オプションの減速機３３及びシャフト３４と、ハウジング３１を回転可能に支持する二つの軸受部３５及び３６と、スリップリング部３７と、スリップリング部３７を支持する支柱３８と、ハウジング３１の回転数を検出するロータリーエンコーダー３９を備えている。
【0066】
本実施形態においては、サーボモーター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。
【0067】
ハウジング３１は、直径が大きな略円筒状のモーター収容部３１１及びキャップ部３１２と、モーター収容部３１１よりも直径が小さな略円筒状の一対の軸部３１３及び３１４を有している。モーター収容部３１１の一端部（図１２における左端部）には、軸部３１３が同軸に（すなわち、中心線を共有するように）結合している。また、モーター収容部３１１の他端部（図１２における右端部）には、キャップ部３１２を介して、軸部３１４が同軸に結合している。軸部３１３は軸受部３６により回転可能に支持され、軸部３１４は軸受部３５により回転可能に支持されている。
【0068】
軸部３１４の先端部にはフランジ３１４ａが形成されていて、このフランジ３１４ａにベルト機構２３の従動プーリー２３２が同軸に結合している。また、ベルト機構２３の歯付ベルト２３３が、従動プーリー２３２と駆動プーリー２３１（図１１）とに巻き掛けられている。ベルト機構２３によってハウジング３１が回転駆動される。
【0069】
軸部３１４の内周には軸受３１５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、軸受３１５によって回転可能に支持されている。シャフト３４は、軸部３１４及び従動プーリー２３２を貫通している。シャフト３４の一端部は、キャップ部３１２内に突出している。また、従動プーリー２３２の孔２３２ａを貫通したシャフト３４の他端部には、ベルト機構２４の駆動プーリー２４１が同軸に結合している。駆動プーリー２４１には、歯付ベルト２４３が巻き掛けられている。
【0070】
モーター収容部３１１の中空部にはサーボモーター３２が収容されている。サーボモーター３２は、軸３２１がモーター収容部３１１（すなわち、ハウジング３１の回転軸）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によりモーター収容部３１１に固定されている。サーボモーター３２のフランジ３２２は、連結筒３２４を介して、減速機３３のギヤケース３３１と結合している。また、減速機３３のギヤケース３３１は、キャップ部３１２の内フランジ３１２ａに固定されている。
【0071】
サーボモーター３２の軸３２１は、減速機３３の入力軸３３２と接続されている。また、減速機３３の出力軸３３３にはシャフト３４が接続されている。サーボモーター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２４に出力される回転は、ベルト機構２３によって駆動されるハウジング３１の回転に、サーボモーター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。すなわち、ハウジング３１の軸部３１４はトルク付与装置３０の入力軸であり、シャフト３４はトルク付与装置３０の出力軸である。トルク付与装置３０は、入力軸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重ねて、出力軸から出力する。
【0072】
スリップリング部３７は、複数対のスリップリング３７ａとブラシ３７ｂ、支持フレーム３７ｃ及び連結管３７ｄを備えている。複数のスリップリング３７ａは、互いに離隔して、連結管３７ｄの外周に嵌め込まれて固定されている。
【0073】
連結管３７ｄは、ハウジング３１の軸部３１３と同軸に結合している。また、対応するスリップリング３７ａの外周面と接触するブラシ３７ｂは、支柱３８に取り付けられた支持フレーム３７ｃによって支持されている。サーボモーター３２のケーブル３２５は、軸部３１３の中空部を通され、スリップリング３７ａに接続されている。また、ブラシ３７ｂはサーボアンプ３２ａ（図２７）に接続されている。すなわち、サーボモーター３２とサーボアンプ３２ａとは、スリップリング部３７を介して接続されている。
【0074】
図４及び図６に示されるように、ベルト機構２４の歯付ベルト２４３が巻き掛けられた従動プーリー２４２は、軸受部２６２により回転可能に支持されたシャフト２６１の一端部と同軸に結合している。シャフト２６１の他端部はスライド式等速ジョイント２５の一端に接続されている。また、スライド式等速ジョイント２５の他端部は、シャフト２６３（図１３）を介してスピンドル２８０（図１３）と連結している。スライド式等速ジョイント２５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２５は、軸方向の長さ（伝達距離）も可変である。
【0075】
スピンドル部２８は、その角度及び位置が可変に、アライメント部４０によって支持されている。スピンドル２８０（図１３）と軸受部２６２に保持されたシャフト２６１とをスライド式等速ジョイント２５を介して連結することにより、スピンドル２８０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２５が柔軟に追従する。そのため、スピンドル２８０やシャフト２６１、２６３（図１３）に大きなひずみが加わらず、回転が速度を変えずにスピンドル２８０へスムーズに伝達される。
【0076】
図５に示されるように、アライメント部４０は、一対の旋回フレーム４１、一対の曲線ガイドウェイ４２（以下「曲線ガイド」と略記する。）、スライドフレーム４４及び二対のリニアガイド４３を備えている。
【0077】
各旋回フレーム４１は、曲線ガイド４２を介して、キャリッジ２０のメインフレーム２１上に載置されている。曲線ガイド４２は、メインフレーム２１の上面に取り付けられた円弧状のレール４２１と、レール４２１上を走行可能な複数（本実施形態では二つ）のキャリッジ４２２（以下「ランナー４２２」という。）を備えている。ランナー４２２は、旋回フレーム４１の底面に取り付けられている。一対の曲線ガイド４２及び一対の旋回フレーム４１は、それぞれ試験輪Ｗの中心Ｃを通る鉛直線Ｖを挟んで、前後に対向して配置されている。また、各曲線ガイド４２の曲率中心は、鉛直線Ｖ上にある。すなわち、各旋回フレーム４１は、曲線ガイド４２により、鉛直線Ｖを中心に旋回可能に支持されている。
【0078】
図４に示されるように、スライドフレーム４４は、上から順に、柱部４４１、連結部４４２及びフォーク４４３を有している。柱部４４１（すなわち、スライドフレーム４４の上部）は、その中心線が鉛直線Ｖと一致するように縦に配置されている。柱部４４１は、一対の旋回フレーム４１の間に配置され、各旋回フレーム４１とそれぞれ二対のリニアガイド４３を介して上下にスライド可能に連結されている。リニアガイド４３は、柱部４４１の旋回フレーム４１と対向する側面４４１ａに取り付けられたレール４３１と、レール４３１上を走行可能な複数（本実施形態では二つ）のキャリッジ４３２（以下「ランナー４３２」という。）を備えている。ランナー４３２は、旋回フレーム４１の柱部４４１と対向する側面４１ａに取り付けられている。
【0079】
フォーク４４３（すなわち、スライドフレーム４４の下部）は、試験輪Ｗと接触しないように、鉛直線Ｖから右側（回転軸Ａｙ方向）に後退している。連結部４４２は、Ｙ軸方向に延び、柱部４４１の下端部とフォーク４４３の上端部とを連結している。したがって、スライドフレーム４４は、Ｘ軸方向から見て、略クランク状に形成されている。
【0080】
図５に示されるように、フォーク４４３の下部は、前後に分岐している。フォーク４４３の二つに分岐した下端部には、それぞれ軸受４４３ａが互いに同軸に設けられている。
【0081】
図１３は、スピンドル部２８及びその周辺を示した図である。スピンドル部２８は、スピンドル２８０の中心軸（回転軸Ａｙ）を左右に向けて、フォーク４４３の下端部に設けられた一対の軸受４４３ａ（図５）の間に配置されている。そして、スピンドル部２８は、一対の軸受４４３ａにより、前後に延びる回転軸Ｃｘの周りに回転可能に支持されている。なお、スピンドル２８０の回転軸Ａｙやスピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘの方向は、それぞれスピンドル２８０のアライメントによって変化し、Ｙ軸方向やＸ軸方向とは必ずしも一致しない。
【0082】
スピンドル部２８は、スピンドル２８０と、スピンドル２８０を回転可能に支持するスピンドルケース２８４を備えている。スピンドル２８０は、試験輪Ｗが取り付けられ、試験輪Ｗと一体に回転する車軸である。スピンドル２８０は、胴部２８１、６分力センサー２８２及びハブ２８３を備えている。胴部２８１は、円柱状の軸である。６分力センサー２８２は、胴部２８１の先端部に同軸に取り付けられた略円柱状の部材であり、６分力（直交３軸方向の力及び各軸回りのトルク）を検出可能な圧電式の力センサーである。また、ハブ２８３は、試験輪Ｗを取り付けるための部材であり、６分力センサー２８２の先端に同軸に取り付けられている。胴部２８１、６分力センサー２８２及びハブ２８３は、一体に結合して、スピンドル２８０を形成している。６分力センサー２８２には、ハブ２８３を介して試験輪Ｗが一体に取り付けられるため、６分力センサー２８２の検出結果から試験輪Ｗに加わる力を計算することができる。また、６分力センサー２８２は試験輪Ｗの中心付近に配置されているため、６分力センサー２８２の検出結果を試験輪Ｗに加わる６分力の近似値として使用することもできる。
【0083】
スピンドルケース２８４は、スピンドル２８０を収容して回転可能に保持する略円筒状の部材である。スピンドルケース２８４の内周には、軸受２８５及び一対の軸受２８６が取り付けられている。スピンドル２８０は、軸受２８５及び軸受２８６によって、回転可能に支持されている。
【0084】
スピンドルケース２８４の前後の側面には、フォーク４４３の一対の軸受４４３ａ（図５）とそれぞれ回転可能に嵌合する一対の旋回軸２８７が取り付けられている。すなわち、スピンドル部２８は、一対の軸受４４３ａによって、回転軸Ｃｘを中心に回転可能に支持されている。
【0085】
図４に示されるように、アライメント部４０は、荷重調整部４５、スリップ角調整部４６及びキャンバー調整部４７を備えている。荷重調整部４５は、試験輪Ｗに加わる荷重を調整するユニットである。スリップ角調整部４６は、アライメント部４０（直接には旋回フレーム４１）を鉛直線Ｖの周りに回転移動させて、試験輪Ｗのスリップ角を調整するユニットである。キャンバー調整部４７は、スピンドル部２８を回転軸Ｃｘ（図１３）の周りに回転移動させて、試験輪Ｗのキャンバー角を調整するユニットである。
【0086】
荷重調整部４５は、サーボモーター４５１、運動変換器４５２及びブラケット４５３を備えている。また、上述したリニアガイド４３も荷重調整部４５を構成する要素の一つである。サーボモーター４５１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。運動変換器４５２は、サーボモーター４５１の回転運動を、鉛直に立てられた可動子４５２ａの上下の直線運動に変換する装置である。運動変換器４５２には、例えば、ラックアンドピニオン機構、かさ歯車等の交差軸と送りねじとを組み合わせた機構又はウォームギヤやねじ歯車等の食い違い軸と送りねじとを組み合わせた機構等が使用される。ブラケット４５３は、運動変換器４５２の可動子４５２ａの直下に配置され、座面４５３ａを上に向けて、スライドフレーム４４の柱部４４１の側面に取り付けられている。
【0087】
サーボモーター４５１を駆動して運動変換器４５２の可動子４５２ａを降下させると、可動子４５２ａの下端部がブラケット４５３の座面４５３ａに当たる。さらにサーボモーター４５１を駆動すると、可動子４５２ａによってブラケット４５３を介してスライドフレーム４４が鉛直下向きに押される。これにより、アライメント部４０に保持された試験輪Ｗが路面６３ａに押し付けられて、試験タイヤＴと路面６３ａとの間に、可動子４５２ａの高さ（すなわち、Ｚ軸方向における位置）に応じた荷重が加えられる。試験輪Ｗに加わる荷重は、スピンドル部２８の６分力センサー２８２（図１３）によって検出される。そして、荷重の検出結果が荷重の設定値と一致するようにサーボモーター４５１の駆動が制御される。
【0088】
図６に示されるように、荷重調整部４５の一部は、一対の旋回フレーム４１とスライドフレーム４４の柱部４４１とで囲まれたスペースＳｐ２内に配置されている。この構成により、スペースが有効に利用され、キャリッジの小型化が実現されている。
【0089】
図４に示されるように、スリップ角調整部４６は、キャリッジ２０のメインフレーム２１に取り付けられたサーボモーター４６１と、減速機４６２と、減速機４６２の出力軸に結合した駆動歯車４６３と、駆動歯車４６３と噛み合う従動歯車４６４を備えている。駆動歯車４６３には、例えば平歯車や扇形歯車が使用される。また、従動歯車４６４は例えば扇形歯車である。なお、スリップ角調整部４６のギヤ機構（駆動歯車４６３、従動歯車４６４）には、ウォームギヤ、傘歯車又はねじ歯車等を使用してもよい。サーボモーター４６１、減速機４６２及び駆動歯車４６３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。また、従動歯車４６４は、その回転軸が鉛直線Ｖと一致するように、スライドフレーム４４の柱部４４１の側面に取り付けられている。
【0090】
サーボモーター４６１の回転は、減速機４６２により減速されて、駆動歯車４６３を介して従動歯車４６４に伝達される。そして、従動歯車４６４及びスライドフレーム４４が、鉛直線Ｖを中心に回転する。これにより、スピンドル部２８を介してスライドフレーム４４に支持された試験輪Ｗも鉛直線Ｖを中心に回転し、試験輪Ｗのスリップ角が変化する。
【0091】
図６に示されるように、スリップ角調整部４６の一部は、一対の旋回フレーム４１とスライドフレーム４４の柱部４４１とで囲まれたスペースＳｐ３内に配置されている。この構成により、スペースが有効に利用され、キャリッジの小型化が実現されている。なお、荷重調整部４５が配置されたスペースＳｐ２とスリップ角調整部４６が配置されたスペースＳｐ３とは、それぞれ柱部４４１の左右反対側に設けられた空間である。荷重調整部４５とスリップ角調整部４６とを異なる空間に設置することにより、組み立てやメンテナンスの効率が向上する。
【0092】
図１３に示されるように、キャンバー調整部４７は、連結部４４２の右端部に取り付けられた上部アーム４７１と、上部アーム４７１により回転可能に支持されたジョイント４７２と、ジョイント４７２が取り付けられた全ねじボルト４７５（以下「スタッド４７５」という。）と、スタッド４７５の一端部に取り付けられたロッドエンド４７６と、ピン４７７によりロッドエンド４７６と回転可能に連結した下部アーム４７８を備えている。下部アーム４７８は、その末端部がスピンドルケース２８４に固定されている。なお、上部アーム４７１はスライドフレーム４４のフォーク４４３に取り付けてもよい。
【0093】
上部アーム４７１は、回転軸Ａｙと平行（すなわち、鉛直線Ｖから遠ざかる方向）に延びる平板であり、スピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘと垂直に配置されている。上部アーム４７１の先端部には、回転軸Ｃｘと平行な旋回軸４７１ａが設けられている。
【0094】
ジョイント４７２は、スタッド４７５が挿入される貫通穴が形成された略直方体状の部材である。ジョイント４７２には、上部アーム４７１の旋回軸４７１ａと回転可能に嵌合する軸受４７３が設けられている。すなわち、ジョイント４７２は、スピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘと平行な旋回軸４７１ａを中心に回転可能に支持されている。ジョイント４７２は、スタッド４７５に嵌められた一対のナット４７４で挟み込まれて、スタッド４７５に固定されている。
【0095】
下部アーム４７８の先端部は、ピン４７７により、ロッドエンド４７６の下端部と連結されている。ロッドエンド４７６と下部アーム４７８とを連結するピン４７７も、スピンドルケース２８４の回転軸Ｃｘと平行な旋回軸である。すなわち、スライドフレーム４４及び上部アーム４７１（第１リンク）と、スタッド４７５及びロッドエンド４７６（第２リンク）と、下部アーム４７８及びスピンドルケース２８４（第３リンク）とは、回転軸Ｃｘと平行な三つの旋回軸［旋回軸４７１ａ（第１ジョイント）、ピン４７７（第２ジョイント）及び旋回軸２８７（第３ジョイント）］を介して、各旋回軸を中心に回転可能に環状に連結され、リンク機構を構成している。
【0096】
スタッド４７５上のナット４７４の位置を変えることにより、二つのジョイント（旋回軸４７１ａ及びピン４７７）を結ぶ可変長リンク４７Ｌの長さが変わる。このとき、下部アーム４７８及びスピンドルケース２８４が旋回軸２８７（回転軸Ｃｘ）を中心に回転して、スピンドル２８０及び試験輪Ｗの回転軸Ａｙの路面６３ａに対する傾きが変わる。したがって、スタッド４７５上のナット４７４の位置を変えて可変長リンク４７Ｌを伸縮させることにより、キャンバーを調整することができる。可変長リンク４７Ｌを伸ばすとマイナス側にキャンバーが変わり、可変長リンク４７Ｌを縮めるとプラス側にキャンバーが変わる。
【0097】
タイヤ試験装置１は、スピンドル２８０の回転を減速可能なブレーキシステム２７（以下「ブレーキ２７」と略記する。）を備えている。ブレーキ２７は、後述するアタッチメント２７３を介してスピンドル２８０に取り付けられたディスクローター２７１と、下部アーム４７８に取り付けられたキャリパー２７２と、キャリパー２７２に油圧を供給する油圧供給装置２７６（図２７）を備えている。
【0098】
油圧供給装置２７６は、後述する制御部７２からの指令に基づいて所定圧の油圧を発生して、キャリパー２７２に油圧を供給する。油圧供給装置２７６は、サーボモーター２７６ｂと、サーボモーター２７６ｂが出力する回転運動を直線運動に変換する運動変換器２７６ｃと、運動変換器２７６ｃが出力する直線運動によって駆動されるブレーキマスターシリンダー２７６ｄと、制御部７２からの指令に基づいてサーボモーター２７６ｂに供給される駆動電流を生成するサーボアンプ２７６ａを備えている。
【0099】
スピンドル２８０は、アタッチメント２７３、ディスクローター２７１及びシャフト２６３を介して、スピンドル駆動機構２０Ｄ（図６）のスライド式等速ジョイント２５に連結されている。
【0100】
下部アーム４７８は、その中間部分が上方（すなわち、スピンドル２８０から離れる方向）に後退したクランク状に形成されている。下部アーム４７８のスピンドル２８０から離れた中間部分にブレーキ２７のキャリパー２７２がアタッチメント２７５を介して取り付けられている。
【0101】
アタッチメント２７３及びシャフト２６３は、ディスクローター２７１の形状に合わせて製作された交換可能な小部材である。また、アタッチメント２７５は、キャリパー２７２の形状に合わせて製作された、比較的に交換が容易で安価な小部品である。アタッチメント２７３、２７５及びシャフト２６３を使用することにより、ブレーキ２７（ディスクローター２７１、キャリパー２７２）の種類を変更する際に、比較的に交換コストが高いスピンドル２８０やスライド式等速ジョイント２５を交換する必要がなくなるため、より低コストでブレーキ２７の種類を変更することが可能になる。
【0102】
図１４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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
ここで、路面部６０の一変形例について説明する。図１５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。
【0119】
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２７）。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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
【0124】
【0125】
図１８－２０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、一対のリニアガイド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１８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、一対のリニアガイド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。
【0126】
図２１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。
【0127】
図１９及び図２１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一対のレール支持部１６５８ｂを備えている。一対のレール支持部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。
【0128】
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。
【0129】
移動ユニット１６５５は、一対のレール支持部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、サーボモーター１６５５ｍとボールねじ機構１６５５ｂを備えている。ボールねじ機構１６５５ｂは、ボールねじ１６５５ｂａ、ナット１６５５ｂｂ、軸受部１６５５ｂｃ及び軸受部１６５５ｂｄを備えている。
【0130】
ボールねじ１６５５ｂａは、一対の軸受部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、ボールねじ１６５５ｂａの一端は、サーボモーター１６５５ｍの軸に接続されている。ボールねじ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。サーボモーター１６５５ｍによってボールねじ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、サーボモーター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。
【0131】
図２１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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
図２２は、図１８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１８及び図２２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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
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２０）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。
【0138】
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
【0139】
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。
【0140】
図２７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。
【0141】
制御部７２には、各駆動部１４のサーボモーター１４１、トルク付与装置３０のサーボモーター３２、荷重調整部４５のサーボモーター４５１、スリップ角調整部４６のサーボモーター４６１、移動ユニット１６５５のサーボモーター１６５５ｍ及び油圧供給装置２７６のサーボモーター２７６ｂが、サーボアンプ１４１ａ、３２ａ、４５１ａ、４６１ａ、１６５５ａ及び２７６ａをそれぞれ介して接続されている。
【0142】
制御部７２と各サーボアンプ１４１ａ、２７６ａ、３２ａ、４５１ａ及び４６１ａとは、光ファイバによって通信可能に接続され、制御部７２と各サーボアンプ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。
【0143】
また、制御部７２には、温度調整装置６４ｃが接続されている。
【0144】
計測部７４には、スピンドル部２８の６分力センサー２８２、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、プリアンプ２８２ａ、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２８２、３分力センサー１６５１及び近接センサー１６５６ｃからの信号は、プリアンプ２８２ａ、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２７において、３分力センサー１６５１、プリアンプ１６５１ａ、近接センサー１６５６ｃ及びプリアンプ１６５６ｃａは、それぞれ一つのみが図示されている。
【0145】
各サーボモーター１４１、３２、４５１、４６１、１６５５ｍ及び２７６ｂ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、各サーボアンプ１４１ａ、３２ａ、４５１ａ、４６１ａ、１６５５ａ及び２７６ａをそれぞれ介して、制御部７２に入力される。
【0146】
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。
【0147】
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のサーボモーター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）。
【0148】
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のサーボモーター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。
【0149】
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。
【0150】
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。
【0151】
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。
【0152】
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２１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、サーボアンプ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サーボアンプ１６５５ａは、サーボモーター１６５５ｍに反時計回転させる駆動電流を供給する。そして、サーボモーター１６５５ｍが駆動電流によって反時計回りに駆動されると、サーボモーター１６５５ｍの軸と共にボールねじ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。
【0153】
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。プリアンプ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、サーボアンプ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サーボアンプ１６５５ａは、サーボモーター１６５５ｍへの駆動電流の供給を中止する。これにより、サーボモーター１６５５ｍの軸とボールねじ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。
【0154】
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２０）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。
【0155】
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２３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。
【0156】
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２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、スライドフレーム４４（図４）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、スリップ角調整部４６及びキャンバー調整部４７により、それぞれスリップ角及びキャンバーが設定された値に調整される。
【0157】
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のサーボモーター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（すなわちハウジング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。
【0158】
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（Ｓ３）、試験輪Ｗは、荷重調整部４５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）。
【0159】
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のサーボモーター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のサーボモーター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。
【0160】
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２８の６分力センサー２８２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２８２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。
【0161】
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のサーボモーター１４１に内蔵されたロータリーエンコーダーＲＥ（図２７）の検出結果、減速機１４２の減速比及びベルト機構５０の駆動プーリー５２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。
【0162】
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３９及びサーボモーター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、サーボモーター３２のロータリーエンコーダーＲＥによって検出されるサーボモーター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、ハウジング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３９によって検出されるトルク付与装置３０のハウジング３１の回転位置θＨに加算することによって計算される。
【0163】
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２８０やシャフト２６１、２６３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。
【0164】
３分力センサー１６５１及び６分力センサー２８２の検出結果は、同じタイミングで検出された駆動部１４のサーボモーター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。
【0165】
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４５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）。
【0166】
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のサーボモーター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。
【0167】
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１９）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１９）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。
【0168】
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。
【0169】
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。
【0170】
図２４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。
【0171】
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。
【0172】
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。
【0173】
図２５は、荷重検出モジュール１６５０ｍ及び試験輪Ｗの回転軸Ａｙの位置関係を示す図である。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。
【0174】
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。
【0175】
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
【0176】
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
【0177】
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。
【0178】
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
【0179】
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。
【0180】
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。
【0181】
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。
【0182】
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１９）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。
【0183】
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。
【0184】
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のサーボモーター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。
【0185】
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２６は、荷重プロファイル画像の表示例である。図２６（ａ）は接線力ｆＴ、図２６（ｂ）は横力ｆＬ、図２６（ｃ）は半径方向力ｆＲの荷重プロファイル画像である。図２６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。
【0186】
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。
【0187】
タイヤ試験装置１は、上記の実施形態では二つのベルト機構５０を備えているが、一つ又は三つ以上のベルト機構５０を備えていてもよい。
【0188】
ベルト機構５０は、上記の実施形態では一対の駆動部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。
【0189】
上記の実施形態では、各ベルト機構５０、２３、２４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ベルトを使用してもよい。また、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。
【0190】
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２８０）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５０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。
【0191】
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５０）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。
【0192】
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、左右の従動部２２Ｒ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、左右の従動部２２Ｒ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。
【0193】
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。
【0194】
上記の実施形態では、軌道部１０のガイド機構１３において、一対の単列の軸受１３７ａ等によりロッド１３４ａ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。
【0195】
上記の実施形態では、軌道部１０のガイド機構１３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。
【0196】
上記の実施形態では、駆動部１４にサーボモーター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。
【0197】
上記の実施形態では、トルク付与装置３０、荷重調整部４５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サーボモーター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。
【0198】
＜概括＞
以下、上述した本発明の実施形態を概括する。
以下、上述した本発明の実施形態を概括する。
【0199】
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、キャリッジの走行方向への移動を案内するガイド機構と、を備え、ガイド機構が、キャリッジの走行方向に延びるレールと、キャリッジに固定され、レール上を走行可能なランナーと、を備え、ランナーが、レール上を転動可能なローラーと、ローラーを回転可能に支持する軸受と、を備え、軸受が、円軌道上を転動する転動体を備えたころがり軸受である、タイヤ試験装置が提供される。
【0200】
上記のタイヤ試験装置において、ランナーが、複数のローラーを備え、複数のローラーが、レールの頭部上面を転動可能な第１のローラーと、レールの頭部下面を転動可能な第２のローラー及びレールの頭部側面を転動可能な第３のローラーの少なくとも一方と、を含む、構成としてもよい。
【0201】
上記のタイヤ試験装置において、複数のローラーが、複数の組に組分けされ、ローラーの複数の組が、キャリッジの走行方向に並べられ、それぞれ、第１のローラーと、第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方と、を含む構成としてもよい。
【0202】
上記のタイヤ試験装置において、ランナーが、キャリッジに取り付けられたフレームと、フレームに支持された複数のロッドと、を備え、軸受が、ロッドと嵌合した内輪と、ローラーの内周面と嵌合した外輪と、を備えた構成としてもよい。
【0203】
上記のタイヤ試験装置において、互いにレールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数のガイド機構を備え、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のそれぞれの第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方が、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のレール間に配置された構成としてもよい。
【0204】
上記のタイヤ試験装置において、互いにレールが平行に並べられた、第１のガイド機構及び第２のガイド機構を含む、複数のガイド機構を備え、第１のガイド機構及び第２のガイド機構のレールが、第１のガイド機構の第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方と、第２のガイド機構の第２のローラー及び第３のローラーの少なくとも一方との間に配置された構成としてもよい。
【0205】
上記のタイヤ試験装置において、路面を有する路面部を備え、路面部の少なくとも一部が交換可能な路面ユニットで構成された構成としてもよい。
【0206】
上記のタイヤ試験装置において、路面部が、基盤と、基盤上に設けられ、その表面に路面が形成された舗装部と、を備え、舗装部の少なくとも一部が、少なくとも一つの路面ユニットで構成された構成としてもよい。
【0207】
上記のタイヤ試験装置において、路面部が、基盤と、基盤上に設けられ、その表面に路面が形成された舗装部と、を有する本体部を備え、本体部の少なくとも一部が、少なくとも一つの路面ユニットで構成された構成としてもよい。
【0208】
上記のタイヤ試験装置において、路面部が、基盤と共に槽を形成する枠部を備えた構成としてもよい。
【0209】
上記のタイヤ試験装置において、路面が、実際の道路の路面とは異なる材料により形成された模擬路面である構成としてもよい。
【0210】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪及びキャリッジを駆動する駆動システムを備えた構成としてもよい。
【0211】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、キャリッジを路面に対して所定の速度で駆動するキャリッジ駆動手段を備えた構成としてもよい。
【0212】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、試験輪を駆動する試験輪駆動手段を備えた構成としてもよい。試験輪駆動手段が、試験輪を所定の速度に対応する回転数で駆動する構成としてもよい。
【0213】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、キャリッジ及び試験輪の駆動に使用される動力を発生する第１の動力発生手段を備えた構成としてもよい。
【0214】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、第１の動力発生手段が発生した動力をキャリッジ駆動手段及び試験輪駆動手段に分配する動力分配手段を備えた構成としてもよい。
【0215】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、第１の動力発生手段が発生した動力を伝達する第１の巻掛け伝動機構を備えた構成としてもよい。
【0216】
上記のタイヤ試験装置において、第１の巻掛け伝動機構が、第１の動力発生手段の出力軸と結合した駆動プーリーと、キャリッジに保持され、試験輪と連結した従動プーリーと、駆動プーリー及び従動プーリーに掛け渡された第１の巻掛け媒介節と、を備え、第１の巻掛け媒介節が、キャリッジの走行方向に張られて互いに逆向きに駆動される第１の部分及び第２の部分を有し、第１の部分において従動プーリーを通り、第２の部分においてキャリッジに固定された構成としてもよい。
【0217】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、第１の巻掛け伝動機構と連結して、第１の巻掛け伝動機構によって伝達された動力の少なくとも一部を駆動輪に伝達する二次動力伝達部を備えた構成としてもよい。
【0218】
上記のタイヤ試験装置において、従動プーリーが、二次動力伝達部の入力軸と結合した構成としてもよい。
【0219】
上記のタイヤ試験装置において、駆動システムが、一対の第１の動力発生手段を備え、第１の巻掛け伝動機構が、一対の第１の動力発生手段の出力軸とそれぞれ結合した一対の駆動プーリーを備え、第１の巻掛け媒介節が、ループを形成し、一対の駆動プーリー及び従動プーリーに掛け渡された構成としてもよい。
【0220】
上記のタイヤ試験装置において、第１の巻掛け媒介節が、鋼線の心線を有する歯付ベルトである構成としてもよい。
【0221】
上記のタイヤ試験装置において、第１の巻掛け媒介節が、カーボン心線を有する歯付ベルトである構成としてもよい。
【0222】
上記のタイヤ試験装置において、レールが取り付けられたベースを備えた構成としてもよい。
【0223】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、試験輪を回転駆動する動力を発生する第２の動力発生手段を備えた構成としてもよい。
【0224】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、第１の動力発生手段及び第２の動力発生手段が発生した動力を結合する動力結合手段を備えた構成としてもよい。
【0225】
上記のタイヤ試験装置において、第１の動力発生手段が、ベース上に設置された第１のモーターを備え、第２の動力発生手段が、キャリッジ上に設置された第２のモーターを備えた構成としてもよい。
【0226】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、キャリッジの速度に対応する回転数の回転運動を供給する回転運動供給手段と、回転運動供給手段から供給された回転運動の位相を変化させて、試験輪に所定のトルクを与えるトルク付与手段と、を備えた構成としてもよい。
【0227】
上記のタイヤ試験装置において、回転運動供給手段が、ベース上に設置された第１のモーターを備え、トルク付与手段が、キャリッジ上に設置された第２のモーターを備えた構成としてもよい。
【0228】
上記のタイヤ試験装置において、トルク付与手段が、第１のモーターが発生した動力と第２のモーターが発生した動力とを結合する動力結合手段を備えた構成としてもよい。
【0229】
上記のタイヤ試験装置において、トルク付与手段が、第２のモーターが取り付けられ、第１のモーターが発生した動力により回転駆動される回転フレームと、第２のモーターによって駆動されるシャフトと、を備え、シャフトと回転フレームとが同心に配置された構成としてもよい。
【0230】
上記のタイヤ試験装置において、トルク付与手段が、回転フレームを回転可能に支持する一対の軸受部を備え、回転フレームが、筒状であり、第２のモーターを収容するモーター収容部と、モーター収容部を挟んで軸方向両側に設けられた、モーター収容部よりも小径の一対の軸部と、を有し、一対の軸部において、一対の軸受部により、回転可能に支持され、軸部の一方が円筒状であり、その中空部をシャフトが貫通し、軸部の内周にシャフトを回転可能に支持する軸受が設けられた構成としてもよい。
【0231】
上記のタイヤ試験装置において、二次動力伝達部が、トルク付与手段によって駆動される第２のシャフトと、第２のシャフトを回転可能に支持する軸受と、第２のシャフトとスピンドルとを連結するスライド式等速ジョイントと、を備えた構成としてもよい。
【0232】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪駆動手段が、回転運動供給手段から供給された動力を伝達する一次動力伝達部と、キャリッジ上に設置され、一次動力伝達部と連結して、一次動力伝達部によって伝達された動力を試験輪に伝達する二次動力伝達部と、を備え、一次動力伝達部が第１の巻掛け伝動機構を備え、第１の巻掛け伝動機構が、キャリッジが走行可能な領域を挟んで配置された一対の固定プーリーと、キャリッジに保持された可動プーリーと、一対の固定プーリー及び可動プーリーに掛け渡された第１の巻掛け媒介節と、を備え、固定プーリーの少なくとも一つが回転運動供給手段の出力軸と結合した駆動プーリーであり、可動プーリーが、従動プーリーであり、二次動力伝達部の入力軸と結合した構成としてもよい。
【0233】
上記のタイヤ試験装置において、二次動力伝達部が第２の巻掛け伝動機構を備え、第２の巻掛け伝動機構が、第１の巻掛け伝動機構の可動プーリーと結合した駆動プーリーと、トルク付与手段の回転フレームと結合した従動プーリーと、第２の巻掛け伝動機構の駆動プーリー及び従動プーリーに掛け渡された第２の巻掛け媒介節と、を備えた構成としてもよい。
【0234】
上記のタイヤ試験装置において、二次動力伝達部が、回転可能に支持されたスピンドルを備え、スピンドルが、その先端部に試験輪を同軸に着脱可能に構成され、試験輪に加わる力を検出可能な力センサーを備えた構成としてもよい。
【0235】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、メインフレームと、メインフレームに対して、路面に垂直な垂直線の回りに旋回可能な旋回フレームと、メインフレームに対して、路面に垂直な垂直方向にスライド可能なスライドフレームと、を備え、スピンドルが、旋回フレーム及びスライドフレームを介してメインフレームに支持された構成としてもよい。
【0236】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、旋回フレームの垂直線回りの旋回を案内する曲線ガイドウェイと、スライドフレームの垂直方向への移動を案内するリニアガイドウェイと、を備えた構成としてもよい。
【0237】
上記のタイヤ試験装置において、スライドフレームが、スピンドルを、スピンドルの中心線及び垂直線の両方と垂直な水平軸の周りに回転可能に支持する構成としてもよい。
【0238】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、スライドフレームを垂直方向に移動させて、試験輪に加わる荷重を調整可能な荷重調整部を備えた構成としてもよい。
【0239】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジが、旋回フレームを垂直線の周りに旋回移動させて、路面に対する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た構成としてもよい。
【0240】
上記のタイヤ試験装置において、スピンドルを水平軸の周りに回転移動させて、路面に対する試験輪のキャンバーを調整可能なキャンバー調整部を備えた構成としてもよい。
【0241】
上記のタイヤ試験装置において、路面部の上面に、試験輪のタイヤ踏面が受ける荷重分布を検出する荷重検出部が設けられた構成としてもよい。
【0242】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部が、キャリッジの走行方向及び試験輪の軸方向に格子点状に配列された複数の荷重検出モジュールを備えた構成としてもよい。
【0243】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出モジュールが、それぞれ３分力センサーを備えた構成としてもよい。
【0244】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部による検出結果に基づいて荷重分布を計測する計測手段を備え、計測手段が、３分力センサーの検出結果に基づいて、タイヤ踏面が受ける半径方向力、接線力及び横力を計算する構成としてもよい。
【0245】
上記のタイヤ試験装置において、検出された荷重分布を記憶する記憶手段を備えた構成としてもよい。
【0246】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジの走行方向における試験輪の走行位置を取得する手段を備え、記憶手段が、検出された荷重分布と、荷重分布が検出された時の試験輪の走行位置とを対応付けて記憶する構成としてもよい。
【0247】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪の回転位置を取得する手段を備え、記憶手段が、検出された荷重分布と、荷重分布が検出された時の試験輪の回転位置とを対応付けて記憶する構成としてもよい。
【0248】
上記のタイヤ試験装置において、記憶手段が、同じタイミングで検出された荷重分布と試験輪に加わる力とを対応付けて記憶する構成としてもよい。
【0249】
上記のタイヤ試験装置において、試験輪の走行位置を基準とする荷重検出モジュールの相対位置を計算する手段を備え、相対位置についての荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0250】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジを走行させながら荷重分布の検出を複数回行い、複数回の荷重分布の検出結果を相対位置毎に平均することによって、荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0251】
上記のタイヤ試験装置において、回帰分析により荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0252】
上記のタイヤ試験装置において、キャリッジの１方向の走行によって荷重検出部による１セットの測定が行われ、荷重検出部による複数セットの測定の結果に基づいて荷重分布の計測値が計算される構成としてもよい。
【0253】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部の位置を試験輪の軸方向に変更可能な手段を備えた構成としてもよい。
【0254】
上記のタイヤ試験装置において、荷重検出部の位置を走行方向に変更可能な手段を備えた構成としてもよい。