JP2008116443A

JP2008116443A - 自動車車輪のバランスをとる方法

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Publication number: JP2008116443A
Application number: JP2007229001A
Authority: JP
Inventors: Remo Corghi; コルジ，レモ
Original assignee: Corghi SpA
Current assignee: Corghi SpA
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2008-05-22
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP4958695B2; ATE534891T1; EP1898198A3; ES2373746T3; US20080060435A1; ITRE20060103A1; CN101144746A; EP1898198A2; US7610808B2; EP1898198B1; CN101144746B

Abstract

【課題】単一パラメータを用いて、自動車車輪の静的な不均衡量、動的な不均衡量、及び全体的な不均衡量の閾値を決定することができる方法を提供する。
【解決手段】バランス測定機の回転軸に車輪を取り付け、公知の形態の検出器を使用し、バランス面及び径を選択し、バランス測定機に情報を提供し、車輪を回転させ、不均衡量を計算し、作業者により前もって選ばれたバランス面及び径に取り付けられるバランシングウエイトの実体及び角度位置を計算する操作を包含する自動車用車輪のバランスをとる方法において、車輪が回転する間に予め決定された２つの車輪速度の間の加速時間を計測して、不均衡量の閾値を計算し、それが計算された閾値を上回る場合に限りバランシングウエイトを取り付ける。
【選択図】なし

Description

本発明は、リム及びタイヤを備える車輪のバランシング技術の分野に関するものである。

知られているように、路上を走行する際に車輪に起こるように、リム及びタイヤなどの回転体を高速で回転させると、２つの形態すなわち静的な及び動的な不均衡（アンバランス）が発生する。

静的な不均衡は、車軸に垂直な重力平面の中心に包含された力が原因であり、かかる力は重力平面における車輪の偏向した振動を引き起こす。

動的な不均衡は、車軸の外径の周囲で車輪の振動或いは震動が原因である。

バランス測定機で補正される車輪の全体的な不均衡は、いずれも上記形態の不均衡の合力である。

不均衡は２つのウエイトを取り付けることで補正され、リム上における実体及び位置は公知のバランス測定機で計算される。

２つのウエイトは、いずれも車軸に垂直な２つの異なる面に取り付けられ、車軸を備える面に半径方向に向いた合力及びモーメントを提供する。

静的な不均衡を補正するには、１つのウエイトを取り付けるだけで十分で有り得るが、動的な不均衡を補正するには、理論上は、車軸の方向に相互に離間して２つのウエイトを取り付けなければならない。実際にはまた現実には、１つのウエイトで静的な不均衡を取り除くには十分であり、動的な不均衡のためにも１つのウエイトで十分であって、静的なバランスをとっているウエイトの作用を付加されたかかる作用が、動的なバランスに影響を与えている。

従って、ウエイトを取り付けるべき位置も表示するバランス測定機で計算された２つの補正ウエイトは、車輪の重力の中心面に取り付けられないそれらの両方が静的な不均衡及び動的な不均衡の両方に影響を与えるようにして共力作用する。

最新のバランス測定機では、作業者は、バランスをとる操作に必要とされる２つのウエイトの各々が配置される車輪面と径位置とを選択し、そして測定機は、静的な不均衡及び動的な不均衡の合計から結果として生じる全体的な不均衡をもたらすデータを得るために、取り付けるべきウエイト及びそれらの角度位置を計算する。かかる全体的な不均衡は、理論上はゼロに近いものである。

現実的には、平衡の完璧な状態を達成するのは実際には不可能であって、測定機は、提案された位置に取り付けた場合に閾値を下回るよう全体的な不均衡を減少させる２つのウエイトを決定するために計算を実行する。

閾値は、車両が動いている際ユーザーによって感知され得、且つ、機械的な部分の及びタイヤ自身に過度の磨耗をもたらし得る不均衡によって結果として生じる弊害が発生しないような車輪の全体的な不均衡に対応している。

バランシングウエイトは、閾値を下回るよう全体的な不均衡を減少させるために、静的な及び動的な不均衡のいずれの形態においても発生する相乗効果に起因して、一般的には、静的な不均衡を補正することのみに、或いは動的不均衡のみを補正するのに必要とされるウエイトよりもより大きなウエイトが要求されている。

多くの研究及び実験は、車輪の動的な或いは全体的な不均衡が閾値を下回るようするために要求されたウエイトのエンティティを減少させる目的で行なわれてきた。

静的な不均衡のみに許容できる閾値は、動的な不均衡のみに許容できる閾値よりも低く、また、そのために、一般的に全体的な不均衡が動的な不均衡に起因する場合は、全体的な閾値はより大きいということが立証されてきた。

このため、静的な及び動的なそれぞれ２つの不均衡について閾値、又は少なくとも全体的な不均衡に許容できる閾値を、正確なに計算する問題が生じてきた。

このことは、現在、ほとんどの場合に実行されているように、ゼロに近くなくて、しかしより高く、且つ動的な不均衡に関わる構成要素に大部分が起因している不均衡を表わしている全体的な閾値を確立するに至っている。

不均衡は車輪の幾何学的特性と強く関連しているので、車輪の幾何学的特性と許容できる不均衡閾値の間の関連性が研究されてきた。

米国特許第６，９５２，９６４号には、静的不均衡（力で表わす）の閾値と動的不均衡（モーメントで表わす）の閾値とが、ウエイトの適用径及び作業者によって選択されたバランス面間の距離に従って計算される車輪のバランスをとるプロセスを開示している。

車輪を回転させて、不均衡値を読み取った後、静的な不均衡の補正をし、残る動的な不均衡が依然として閾値の外側にあるレベルに残るかどうかによって制御を続けることを可能にしている。

動的な不均衡の補正には、２つのバランス面のそれぞれ１つ１つに直径上正反対の位置に２つの等しいウエイトを取り付ける必要がある。従って、静的なバランシングウエイトを受けるよう定められた面において、ウエイトは、同一面の動的なバランシングウエイトの取付け位置から９０°以上に決してぶれることがない。

このことから、静的なバランスが取られた後、動的な不均衡を減少することができ、また動的な不均衡の閾値を下回るほどに下げることができると理解できる。

特に、先行技術は、静的な不均衡及び動的な不均衡のいずれの閾値もウエイトの取付け径位置に反比例していることを教示している。

先行技術で認識されている関係は、一般的には回転体のバランスをとることにおける進歩を構成しているにも関わらず、車両の車輪の分野においては、ウエイトの取付け径位置がリムの形状によって条件付けられており、またそれによって車輪の全体的な幾何学的特性と関連付けさせることが必ずしも可能ではなく、すべてが満足というわけではない。

本発明の目的は、単一パラメータを用いて、自動車車輪の静的な不均衡量、動的な不均衡量、及び全体的な不均衡量の閾値を決定することができる方法を提供することである。

この目的は、車輪の全体的な慣性モーメントと閾値の相関関係によって、本発明により達成される。

車輪の慣性モーメントの表示パラメータとして、本発明は予め選択した２つの回転速度の間の車輪の加速時間を採用する。

バランス測定機で用いられる電気モーターのトルクが、この間隔の間にほぼ一定であるとすると、２５〜５０ｒｐｍの間で加速時間を選ぶことが有利であることを見出した。

静的な、動的な、及び全体的な不均衡量の種々の形態の閾値を加速時間に関連付ける関数は、実際には一次で、以下の等式で表わされることを見出した：
Ｗ_Ｂ＝Ｋ_Ｓ×Ｔ_ＡＣＣ＋Ｓ_０
ここで、
Ｗ_Ｂは、グラム（ｇ）で表示されるバランシングウエイトの閾値レベルであり、
Ｋ_Ｓは、ミリ秒当りのグラム（ｇ／ｍｓ）で表示される閾値定数であり、
Ｓ_Ｏは、グラム（ｇ）で表示される最低閾値であり、
Ｔ_ＡＣＣは、ミリ秒（ｍｓ）で表示される加速時間である。

同一の等式は、全体的な不均衡量Ｗ_ＢＤ；静的な不均衡量Ｗ_ＢＳ；及び動的な不均衡量Ｗ_ＢＭのバランシングウエイトの閾値を計算するのに適している。

定数Ｋ_Ｓ及びＳ_０は、各形態の不均衡量について実験によって決定される。

例として、サイズが８インチ×１６インチの軽量合金の車輪では、実験的なテストによって、以下の閾値定数を決定するに至った。
＊全体的な不均衡定数
Ｋ_ＳＤ＝６．２５ｇ／ｓ
Ｓ_ＯＤ＝１．５ｇ
＊静的な不均衡定数
Ｋ_ＳＳ＝１６．２５ｇ／ｓ
Ｓ_ＯＳ＝１．５ｇ
＊動的な不均衡量の定数
Ｋ_ＳＣ＝１５ｇ／ｓ
Ｓ_ＯＣ＝１．５ｇ

２５〜５０ｒｐｍまでの車輪の加速時間Ｔ_ＡＣＣ＝０．４ｓとする。

本発明の等式を適用することにより、以下の閾値が計算された。
＊Ｗ_ＢＤｉ＝Ｗ_ＢＤｅ＝６．２５×０．４＋１．５＝４ｇ
＊Ｗ_ＢＳ＝１６．２５×０．４＋１．５＝８ｇ
＊Ｗ_ＢＭｉ＝Ｗ_ＢＭｅ＝１５×０．４＋１．５＝７．５ｇ

以下の説明では以下の符号が使用される。
Ｗ_ＢＤは、全体的な不均衡に対する補正ウエイトの閾値である。
Ｗ_ＢＳは、静的な不均衡に対する補正ウエイトの閾値である。
Ｗ_ＢＭは、動的な不均衡に対する補正ウエイトの閾値である。
Ｗ_Ｓは、静的な不均衡量である。
Ｗ_Ｍは、動的な不均衡量である。
Ｗ_Ｄは、全体的な不均衡量である。
Ｗ_Ｄｉ及びＷ_Ｄｅは、２つのバランス面において計算された全体的な不均衡量である。
Ｗ_Ｓ１＝Ｗ_Ｓ−Ｗ_ＢＳ（ベクトル減算）；
Ｗ_Ｍ１ｉ＝Ｗ_Ｍ１ｅ＝Ｗ_Ｍ−Ｗ_ＢＭは、内側及び外側車輪のバランス面におけるベクトル減算である。

本発明により操作されるバランス測定機の機能手順は次の通りである：
Ａ．測定機は、上記に特定したように計算された全体的な不均衡量の閾値Ｗ_ＢＤを考慮する。
以下のことが明らかになる：
Ａ１．バランス測定機で測定された全体的な不均衡量Ｗ_Ｄが、Ｗ_ＢＤと等しいかより小さい（Ｗ_Ｄ＜＝Ｗ_ＢＤ）場合；
測定機は、ウエイトも取り付けないように作業者に伝える。

Ａ２．バランス測定機で測定された全体的な不均衡量が、Ｗ_ＤＢより大きい場合（Ｗ_Ｄ＞Ｗ_ＢＤ）；
測定機は、Ｗ_ＤからＷ_ＢＤを減算し、それぞれのバランス面のＷ_Ｄ１ｉ及びＷ_Ｄ１ｅを計算する。この場合、Ｗ_Ｄ１ｉ＝Ｗ_Ｄｉ−Ｗ_ＢＤ及びＷ_Ｄ１ｅ＝Ｗ_Ｄｅ−Ｗ_ＢＤである。

Ｂ．測定機は、上記に特定したように計算された静的な及び動的な不均衡量の閾値Ｗ_ＢＳ及びＷ_ＢＭを考慮する。
Ｂ１．測定機で測定された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより大きく（Ｗ_Ｓ＞Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより大きい（Ｗ_Ｍ＞Ｗ_ＢＭ）場合；
測定機は、Ｗ_Ｓ１及びＷ_Ｍ１ｉ並びにＷ_Ｍ１ｅを計算する、そして２つのバランス面における合力Ｗ_Ｄｉ及びＷ_Ｄｅを計算し、それらを測定機の画面に表示する。

Ｂ２．測定機で計測された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより大きく（Ｗ_Ｓ＞Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより小さいか等しい（Ｗ_Ｍ＜＝Ｗ_ＢＭ）場合；
測定機は、Ｗ_Ｓ１を計算し、そしてどちらのバランス面のウエイトを、Ｗ_Ｍを最小化するために取付けなければならないかを表示し、その結果を測定機の画面に表示する。

Ｂ３．測定機で計測された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより小さいか等しい（Ｗ_Ｓ＜＝Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより大きい（Ｗ_Ｍ＞Ｗ_ＢＭ）場合；
測定機は、Ｗ_Ｍ１ｉ及びＷ_Ｍ１ｅを計算し、そしてその結果を測定機の画面に表示する。

Ｂ４．測定機で計測された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより小さいか等しい（Ｗ_Ｓ＜＝Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより小さいか等しい（Ｗ_Ｍ＜＝Ｗ_ＢＭ）場合；
測定機は、ウエイトを取り付けないように作業者に伝える。

Claims

−バランス測定機の回転軸に車輪を取り付け、
−公知の形態のプローブを使用し、バランス面及び外径を選択し、バランス測定機に面及び外径に関連する情報を発生し、
車輪を回転させ、
−不均衡量Ｗを計算し、
−作業者により前もって選ばれたバランス面及び外径に取り付けようとするバランシングウエイトの実体及び角度位置を計算する、
操作を包含する自動車用車輪のバランスをとる方法において、
ａ．車輪が回転する間に予め決定された２つの車輪速度の間の加速時間Ｔ_ＡＣＣを計測し、
ｂ．次式で不均衡量の閾値Ｗ_Ｂを計算し、
Ｗ_Ｂ＝Ｋ_Ｓ×Ｔ_ＡＣＣ＋Ｓ_０
ここで、
Ｋ_Ｓが、ミリ秒当りのグラム（ｇ／ｍｓ）で表示される閾値定数であり、
Ｓ_０が、グラム（ｇ）で表示される最低閾値であり、
Ｔ_ＡＣＣが、ミリ秒（ｍｓ）で表示される加速時間であり、
ｃ．計算された閾値を上回る場合に限りバランシングウエイトを取り付ける、
ことを包含することを特徴とする方法。
Ｋ_Ｓ及びＳ_０の値が、実験に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
計算が、静的な不均衡量のバランシングウエイトのＷ_ＢＳ、動的な不均衡量のバランシングウエイトのＷ_ＢＭ及び全体的な不均衡量のバランシングウエイトのＷ_ＢＤのうちの少なくとも１つの閾値から為されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
測定機が、全体的な不均衡量のバランシングウエイトの閾値Ｗ_ＢＤを計算し、測定機で測定された全体的な不均衡量Ｗ_ＤがＷ_ＢＤと等しいかＷ_ＢＤより小さい（Ｗ_Ｄ＜＝Ｗ_ＢＤ）場合、ウエイトを取り付けないことを特徴とする請求項３に記載の方法。
測定機が、全体的な不均衡量のバランシングウエイトの閾値Ｗ_ＢＤを計算し、測定機で測定された全体的な不均衡量Ｗ_ＤがＷ_ＢＤより大きい（Ｗ_Ｄ＞Ｗ_ＢＤ）場合、測定機がそれぞれのバランス面のＷ_ＤからＷ_ＢＤを減算し、またＷ_Ｄ１ｉ＝Ｗ_Ｄｉ−Ｗ_ＢＤ及びＷ_Ｄ１ｅ＝Ｗ_Ｄｅ−Ｗ_ＢＤの値を計算し、測定機の画面にそれらを表示することを特徴とする請求項３に記載の方法。
測定機が、静的な及び動的な不均衡量のバランシングウエイトの閾値Ｗ_ＢＳ及びＷ_ＢＭを計算し、測定機で測定された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより大きく（Ｗ_Ｓ＞Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより大きい（Ｗ_Ｍ＞Ｗ_ＢＭ）場合、測定機がＷ_Ｓ１及びＷ_Ｍ１ｉ並びにＷ_Ｍ１ｅを計算し、また２つのバランス面における合力Ｗ_Ｄｉ及びＷ_Ｄｅを計算し、測定機の画面にそれらを表示することを特徴とする請求項３に記載の方法。
測定機が、静的な及び動的な不均衡量のバランシングウエイトの閾値Ｗ_ＢＳ及びＷ_ＢＭを計算し、測定機で計測された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより大きく（Ｗ_Ｓ＞Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより小さいか等しい（Ｗ_Ｍ＜＝Ｗ_ＢＭ）場合、測定機がＷ_Ｓ１を計算し、動的な不均衡量Ｗ_Ｍがを最小化するためにウエイトを取り付けなければならない面を表示し、測定機の画面にその結果を表示することを特徴とする請求項３に記載の方法。
測定機が、静的な及び動的な不均衡量のバランシングウエイトの閾値Ｗ_ＢＳ及びＷ_ＢＭを計算し、測定機で計測された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより小さいか等しく（Ｗ_Ｓ＜＝Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより大きい（Ｗ_Ｍ＞Ｗ_ＢＭ）場合、測定機がＷ_Ｍ１ｉ及びＷ_Ｍ１ｅを計算し、測定機の画面にその結果を表示することを特徴とする請求項３に記載の方法。
測定機が、静的な及び動的な不均衡量のバランシングウエイトの閾値Ｗ_ＢＳ及びＷ_ＢＭを計算し、測定機で計測された静的な不均衡量Ｗ_ＳがＷ_ＢＳより小さいか等しく（Ｗ_Ｓ＜＝Ｗ_ＢＳ）、且つ、測定機で測定された動的な不均衡量Ｗ_ＭがＷ_ＢＭより小さいか等しい（Ｗ_Ｍ＜＝Ｗ_ＢＭ）場合、測定機がウエイトを取り付けないよう作業者に伝えることを特徴とする請求項３に記載の方法。