JP2544137B2 - 車輪の走行状態を改善する方法および装置 - Google Patents

車輪の走行状態を改善する方法および装置

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JP2544137B2
JP2544137B2 JP62126843A JP12684387A JP2544137B2 JP 2544137 B2 JP2544137 B2 JP 2544137B2 JP 62126843 A JP62126843 A JP 62126843A JP 12684387 A JP12684387 A JP 12684387A JP 2544137 B2 JP2544137 B2 JP 2544137B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車の車輪の走行状態を改善する方法およ
び装置に関する。
西独公報DE−OS 30 03 127号には、リムにタイヤを取
り付けるとき、タイヤとリムをタイヤとリムの静不つり
あい力が互いに反対を向くように調節する方法を開示し
ている。一方でリムの静不つりあい力を、また他方でタ
イヤの静不つりあい力を測定するには、最初の測定操作
でリムの静不つりあいを決定してから、タイヤをリムの
任意の位置に取り付ける。次に、タイヤ／リム集合体の
不つりあいを測定し、タイヤ／リム集合体の不つりあい
とリムの不つりあいとのベクトル減算によってタイヤの
静不つりあいを決定する。それから、タイヤをリムに対
して調整し、リムの静不つりあい力がタイヤの静不つり
あい力に対して丁度反対に向くようにする。タイヤをリ
ムに対して規定された位置に調整するこの方法は「整
合」（matching）と呼ばれている。
公知の方法によれば、リムにタイヤを取り付けない
で、先ずリムの静不つりあいを測定する必要がある。そ
してこの測定後に、タイヤをリムに取り付けて、もう一
度測定を行なわなければならない。この場合、リムの幾
何学的変形、例えば偏心あるいは振れ（run−out）によ
る不つりあいは考慮されない。もしこのようなリムの幾
何学的変形があると、タイヤをリムに対して調整しても
走行状態は必ずしも改善されず、悪化することすらあ
る。
従って、本発明の目的は、車輪の走行状態への実際の
影響を考慮して最適の状態を得る方法および装置を提供
することにある。
本発明は、タイヤ／リム集合体に対して二回の測定操
作を行なう方法を提供するもので、両測定操作において
タイヤはリムに取り付けられており、２回目の測定では
タイヤをリムに対して任意の角度だけ調整する。
リムに質量分布の不均一性が全く存在せず、あるい
は、この不均一性がほとんど無視できる程度であると仮
定すると、二回の測定操作で得られた測定データはタイ
ヤの不均一な質量分布とリムの幾何学的な変形（偏心ま
たは振れ）による静不つりあいベクトルと動不つりあい
ベクトルの決定に用いられる。タイヤがリムに取り付け
られていると、リムの幾何学的変形は不つりあい力とし
て表われる。何故なら、このようなリムの変形によって
タイヤが偏心位置におかれ、これによって生じる不つり
あいは明白にリムの幾何学的な変形の結果であるからで
ある。
本発明の方法と装置によって達成される走行状態の最
適化は、タイヤの不均一な質量分布による不つりあい力
をリムの幾何学的変形による不つりあい力に対して反対
向きにしなければならないという考慮に基づいている。
要求される不つりあいベクトルは二回の測定操作によっ
て決定される。
リムの品質が劣っており、タイヤ／リム集合体に不つ
りあい力を発生させるような不均一な質量分布がリムに
存在すると、リムのみに対して別の測定操作を行なって
この不つりあい力を測定し除去する。この不つりあい力
の除去は、つりあわせ重りをリムに取り付けるか、ある
いは、測定された不つりあい力を記憶し、最適化を行な
う次工程でこの記憶された不つりあい力を考慮する。こ
のリムのみの測定はタイヤ／リム集合体の二回の測定操
作前に行なうのが好ましい。
走行状態の完全な最適化には、リムの不均一な質量分
布から生ずる不つりあい力を、リムに対する相応な不つ
りあい修正によるか、あるいは、不つりあい力を後の計
算処理において考慮するかして除去することが必要であ
る。
整合工程において行なわれるタイヤのリムに対する整
合角度の決定のために、先に決定された静不つりあいベ
クトルと動不つりあいベクトルに、自動車の車輪の走行
状態に及ぼす種々の影響に応じた影響係数を乗算する。
本発明の方法によれば、静不つりあいは車輪の走行状
態に対して動不つりあいとは全く異なる影響を及ぼすと
いう事実を考慮している。また、本発明の方法によれ
ば、タイヤの不つりあいは車輪の走行状態に対してリム
の幾何学的変形から生じる不つりあいとは全く異なる影
響を及ぼすという事実を考慮している。
さらに本発明の方法によれば、自動車に取り付けられ
たタイヤ／リム集合体の外側における不つりあい力は、
タイヤ／リム集合体の内側における不つりあい力よりも
相当大きいレバーアームで以って車輪のサスペンション
に対して作用するという事実を考慮している。
後述するように、回転軸に垂直な軸のまわりにタイヤ
を反転させることにより、タイヤに作用する不つりあい
力と異なる修正面におけるリムによる不つりあい力とを
整合工程において対抗させることができる。
本発明の方法と装置によって達成される車輪の走行状
態の最適化は、不つりあい、半径方向および横方向の力
の変動、並びに幾何学的変形に基因する悪い走行状態は
ほとんどの場合同じ原因によるという事実を利用してい
る。さらに、走行状態の改善は、整合操作後は僅かな不
つりあい力しか存在せず、これは小さいつりあい重りで
つりあわせることができるという事実による。このこと
は、車輪の走行状態に影響を及ぼすタイヤの接地域にお
ける不均一な質量分布を減少させる点で特に有利であ
る。
以下、図示実施例を詳細に説明する。
第１図は、リム１とリムに取り付けられたタイヤ２と
からなる自動車の車輪の走行状態を整合、すなわち、タ
イヤ２をリム１に対して調整することによって改善する
のに使用する電気回路を示す。
測定操作は車輪つりあい試験機で行われる。リムまた
はタイヤ／リム集合体は従来の方法でつりあい試験機
（図示省略）のマンドレルに取り付けられる。測定操作
中、トランスデューサ（図示省略）が不つりあいの大き
さと位置を検出し、このトランスデューサに接続された
電子的分析器３が右側修正面の不つりあい力のベクトル
と左側修正面の不つりあい力のベクトルとを弁
別する。
スキャナ15がリム上の基準マーク、例えばリム１の空
気弁または他の固定部材を走査し、例えば０度位置に対
応する基準位相信号を分析器３に送る。
第１工程において、無視できる程度の不均一な質量分
布を有するリムをもつ自動車の車輪に対して測定が行わ
れる。例えば、スチールリムは一般にこのような無視で
きる質量分布不均一性を有しているので、タイヤが取り
付けられていないリム１のみの測定操作（１）（第１図
参照）を省略できる。もちろん、このリムだけに対する
測定操作（１）を行うこともできる。この場合はリムに
不均一な質量分布に基づく不つりあいが存在するかどう
かを調べて、後述のように計算によるか、あるいは、リ
ムにつりあわせ重りを取り付けることによって不つりあ
いを除去する。
測定操作（２）では、タイヤ２をリム１の任意の角位
置に取り付ける。この測定操作においては、左右修正面
の不つりあいを測定し、左右修正面の不つりあいベクト
ル▲▼、▲▼をそれぞれ分析器３で決定す
る。
測定操作（２）の後、タイヤ２をリム１に対し任意の
角度φ１だけ調整する。この角度は任意でよいが、180
゜が好ましく、これをベクトル計算器４に分析のために
記憶させる。
次いで、第３の測定操作（３）を行い、左右修正面の
不つりあいベクトル▲▼と▲▼をそれぞれ
分析器３によって決定する。
第２図に、二つのベクトル図（Ａ）、（Ｂ）を示す
が、このベクトル図は、測定された不つりあいベクトル
（第２測定操作における両修正面の不つりあいベク
トルを示す）の位置と不つりあいベクトル（第３測
定操作における両修正面の不つりあいベクトルを示す）
の位置がどのように変化するかを示す。これらのベクト
ルはタイヤの不つりあいベクトルとリムの幾何学的
変形による不つりあいベクトルとに基づく。ベクト
ル図（Ｂ）はリム１に対してタイヤ２を角度φ１（例え
ば180゜）だけ調整した後の（φ１）の位置を示
す。
不つりあいベクトルは両測定操作において同一で
あるが、タイヤの不つりあいベクトル（φ１）と第
３測定操作で測定されたタイヤ／リムの集合体の不つり
あいベクトルは変化する。調整角φ１と測定データ
（この測定データは分析器３によって決定された左右修
正面での不つりあいベクトル▲▼、▲▼、
▲▼、▲▼を表わす自動車の車輪の不つり
あいベクトルとである）とが既知であり、特に
リムの不つりあいが両測定操作（２）、（３）にお
いて不変であるから、リムの幾何学的変形による静不つ
りあいベクトルおよび動不つりあいベクトル並びにタイ
ヤの静不つりあいベクトルおよび動不つりあいベクトル
は次の関係式に基づいて決定することができる。
＝1/2（−） ＝1/2（−） ＝＋ ここに、は右修正面の動不つりあいベクトル、
は左修正面の動不つりあいベクトル、は静不つりあ
いベクトルである。
タイヤとリムの左右修正面の動不つりあいベクトルお
よびタイヤとリムの静不つりあいベクトルはベクトル計
算器４によって決定される。
考慮しなければならない程度の静不つりあい力と動不
つりあい力を発生させる不均一な質量分布をもつリムの
場合は、不つりあい力はリムにつりあい重りを付けるこ
とによって除去しない限り、ベクトル計算器４による計
算において除去する必要がある。このため不つりあいベ
クトル▲▼と▲▼が、トランスデューサか
ら供給されるデータに基づいて分析器３によって二つの
修正面において決定される。特に軽合金製のリムの場合
には、リムだけに対して第１測定を必ず行なうことが望
ましい。
ベクトル計算器４に接続された最適化回路６におい
て、リムによるタイヤの動不つりあいベクトルおよび動
不つりあいベクトルに影響係数k1、k2、k3およびk4が乗
算される。これらの影響係数はベクトルの大きさを修正
するものであり、方向ないし角度には関係しない。これ
らの係数はキーボードまたは他の入力装置によって入力
され記憶回路５に記憶される。影響係数K1は自動車の車
輪の走行状態に対して動不つりあいが及ぼす影響に対す
る係数、影響係数K2は同じく静不つりあいが及ぼす影響
に対する係数、影響係数K3は同じくタイヤとリムが及ぼ
す影響の違いに対する係数、影響係数K4は同じく車輪の
外側と内側が及ぼす影響の違いに対する係数である。こ
れらの影響係数は自動車の車輪および車種に依存する経
験的数値であり、各係数の値はほぼ次の通りである。
k1〜0.70 k2〜1.00 k3〜1.00 k4〜1.20 最適化回路６において、ユニット７は、リムに対する
タイヤの整合後に残存する車輪の悪い走行状態の第１数
値UVZ1を最小にする最適整合角度φ０を、先の測定操作
における測定値とリムに対するタイヤの調整角度とから
決定する。
すなわち、第２図（Ａ）（Ｂ）において、、
は測定値であることから既知であり、は調整前後で
変化せず、さらにと（φ１）において調整角φ
１が既知であるため、、は、、を用い
て求めることできる。
例えば、調整角φ１が180゜であれば、 ＋＝、及び−＋＝ の関係が成り立つため、 ＝（−）/2、＝（＋）/2 として、簡単に求めることができる。
そして、タイヤとリムの不つり合いベクトルである
、が求まれば、両ベクトルが互いに逆向きに対向
するまでの角度が最適整合角度φ０として求められる。
ユニット７は、リムに対してタイヤを元の状態から求
めた最適整合角度φ０だけ回転させた状態、すなわち、
リムの不つりあいベクトルとタイヤの不つり合いベクト
ルとが逆向きに対向する位置におかれ場合に、なお残存
する不つりあい量、すなわち整合後に残存する悪い走行
状態の第１数値UVZ1を算出する。ここで、整合後に残存
する悪い走行状態の第１数値UVZ1は不つりあい量を何ら
かの形で示す値であればよい。
さらに、最適化回路６のもう一つのユニット８が、整
合後に残存する悪い走行状態の第１数値UVZ1を、タイヤ
をその回転軸に垂直な軸のまわりに転回ないし反転さ
せ、整合角度φ０だけ、従って反転後に残存する悪い走
行状態の第２数値UVZ2、すなわち第１数値UVZ1と同様の
手法によって計算される第２数値UVZ2となるまでタイヤ
を調整することによって、減少させることが可能か否か
を判定する。例えば、タイヤとリムの異なる修正面に対
抗可能な不つりあい力が存在していれば、整合後に残存
する悪い走行状態の第１数値をタイヤを反転させること
によってさらに減少させることができる。
最適化回路６に接続された比較器10においては、二つ
の数値UVZ1とUVZ2の差の限度値△UVZ（記憶回路９に記
憶されている）を考慮して、整合後に残存する第１数値
UVZ1が反転後に残存する第２数値UVZ2より小さいか否か
を決定する。記憶回路９に記憶された限度値△UVZは必
要に応じて第２数値UVZ2に加算される。相応の限界値△
UVZの選定により、タイヤを反転させることがそのため
に必要な努力に値するか否か（反転操作の有用性）を決
定することができる。
第２比較器12においては、タイヤ／リム集合体におい
て測定操作（２）と（３）の間でリム１に対して角度φ
１だけタイヤ２を調整した第１調整後に得られた悪い走
行状態の数値と、リムに対して角度φ０だけタイヤを調
整する第２調整による整合後に得られる悪い走行状態の
第１数値UVZ1との差△UVZ1が、記憶回路11に記憶された
最小値△UVZminと比較される。この比較は、リム１に対
してタイヤ２を整合角度φ０だけ調整する第２調整がそ
うするに値するか否か（整合操作の有用性）を決定す
る。
前述の比較の結果に応じて、整合を全く行なわない
か、あるいは整合角度φ０に応じてタイヤ２のリム１に
対する整合を行なうか、あるいはタイヤ２をリム１に対
してさらに反転させるかのいずれかの操作を行なう。こ
の操作は第１図の工程（４）で行なわれる。
比較器10に接続された決定回路13が、タイヤ２をその
回転軸に垂直な軸のまわりに転回ないし反転させること
が許容されるか否かを決定する。表示器14がリム１に対
してタイヤ２を調整しなければならない整合角度を表示
する。リム１に対するタイヤ２の調整は測定操作（３）
におけるリム１に対するタイヤ２の最新位置から開始す
るのが好ましい。整合角度φ０が決定されるとき、つま
りタイヤがリムに対して二回目に調整されるとき、測定
操作（２）の後で最初にタイヤ２がリム１に対して調整
されたときの記憶された角度φ１を考慮する必要があ
る。
本発明の方法および装置によれば、自動車の車輪の走
行状態に及ぼす悪影響を最少にすることができる。タイ
ヤをリムに対して整合させ、必要ならば反転させること
によってタイヤ／リム集合体の最適の走行状態を達成す
る最も好ましい条件が得られる。整合後残留不つりあい
があれば、つりあい重りをタイヤ／リム集合体に取り付
けて除去することができる。
さらに、試験下の自動車の車輪に対して連続して測定
された複数本のタイヤとリムの静不つりあいおよび動不
つりあいベクトルを記憶することができる。この記憶さ
れたデータを比較することによって、走行状態の適正化
を達成することができ、現在のタイヤ／リム集合体より
も優れたタイヤ／リム集合体を計算によって見出すこと
ができる。問題の自動車の車輪のタイヤとリムを取り外
して、交換することができる、例えば良いリムと悪いタ
イヤ、あるいは良いタイヤと悪いリムが組み合わされた
車輪の走行状態を最適化できないという事態を回避でき
る。測定された不つりあいベクトルの比較の結果に応じ
てタイヤとリムを交換することにより、試験下の車輪の
最適化が容易に達成される。
さらに、試験下にある自動車の車輪につき、悪い走行
状態の残留値の許容比較値のみならず制限値または最小
値および比較器を用いて、これ以上改善できない悪い走
行状態や不つりあいその他の状態の原因となる好ましく
ない形状の有無を検知することが可能である。
以下、本発明の諸態様を要約する。
（１）リムとタイヤからなる自動車の車輪のリムの任意
の位置に取り付けられたタイヤによって生じる不つりあ
い力とリムによって生じる不つりあい力とが互いに反対
方向に作用するようにタイヤとリムを整合させて車輪の
走行状態を改善する方法において、 タイヤをリムの任意の位置に取り付けた状態で車輪の
不つりあいを測定した後、タイヤとリムを互いに任意の
調整角度だけ相対的に回動位置調整し、その状態でさら
に車輪の不つりあいを測定する工程と； 前記二つの測定工程で測定された車輪の不つりあい測
定値と調整角度とから、タイヤの静不つりあいおよび動
不つりあいベクトル並びにリムの幾何学的変形による静
不つりあいおよび動不つりあいベクトルを決定する工程
と； 前記工程で決定された静不つりあいおよび動不つりあ
いベクトルに基づいて、タイヤの不均一な質量分布に起
因する不つりあい力とリムの幾何学的変形に起因する不
つりあい力とが互いに反対方向に作用するように算定さ
れた整合角度だけタイヤとリムを互いに相対的に回動位
置調整する整合工程と； からなる車輪の走行状態を改善する方法。
（２）リムの静不つりあいベクトルおよび／または動不
つりあいベクトルをさらに別の測定操作で決定し、リム
の不均一な質量分布を除去するようにした（１）項の方
法。
（３）静不つりあいベクトルに、走行状態に及ぼす静不
つりあいの影響に比例した影響係数を乗算し、また動不
つりあいベクトルに走行状態に及ぼす動不つりあいの影
響に比例した影響係数を乗算するようにした（１）項ま
たは（２）項の方法。
（４）車輪の走行状態に及ぼすタイヤの不つりあいの影
響と、幾何学的変形から生じる不つりあいの影響との差
に比例する影響係数を静不つりあいベクトルおよび動不
つりあいベクトルに乗算するようにした（１）項から
（３）項のいずれかの方法。
（５）車輪の走行状態に及ぼす車輪の外側における不つ
りあいの影響と、車輪の内側における不つりあいの影響
との差に比例する影響係数を静不つりあいベクトルおよ
び動不つりあいベクトルに乗算するようにした（１）項
から（４）項のいずれかの方法。
（６）決定された静不つりあいベクトルおよび動不つり
あいベクトル並びに前記影響係数に基づいて、整合後に
残留する車輪の悪い走行状態の第１数値と、タイヤをそ
の回転軸に垂直な軸のまわりに反転させた反転操作後に
残留する車輪の悪い走行状態の第２数値とを整合工程前
に計算するようにした（１）項から（５）項のいずれか
の方法。
（７）整合後に残留する悪い走行状態の前記第１数値が
予め定めた値よりも小さい場合にのみ、タイヤのリムに
対する整合を行うようにした（１）項から（６）項のい
ずれかの方法。
（８）タイヤを反転させた後に残留する悪い走行状態の
前記第１数値が予め定められた値だけ前記第１数値より
も小さい場合にのみ、タイヤを反転させるようにした
（６）項または（７）項の方法。
（９）すべての測定操作において一定の位相基準を保つ
ようにリムに付された基準マークが走査されるようにし
た（１）項から（８）項のいずれかの方法。
（10）車輪の空気弁が基準マークとして走査されるよう
にした（９）項の方法。
（11）タイヤのリムに対する整合角を決定するために測
定操作の間および／または整合操作中にタイヤ上にマー
クが走査されるようにした（１）項から（10）項のいず
れかの方法。
（12）連続して試験される複数の自動車の車輪の測定さ
れた静不つりあいベクトルおよび動不つりあいベクトル
を記憶して互いに比較し、試験下の二つの別の車輪のタ
イヤとリムを組み換えることによって悪い走行状態を最
小ならしめるようにした（１）項から（11）項のいずれ
かの方法。
（13）リムとこのリムに取付けられたタイヤとからなる
自動車の車輪の不つりあいの大きさと位置を検出するト
ランスデューサと； このトランスデューサの検出値から被測定車輪の二つ
の修正面の不つりあい力のベクトルを決定する分析器３
と； 前記分析器によって決定された不つりあい力のベクト
ルからタイヤとリムの左右修正面の動不つりあいベクト
ルおよびタイヤとリムの静不つりあいベクトルを別々に
決定するベクトル計算器４と； このベクトル計算器によって決定されたベクトルに基
づいて、タイヤの不均一な質量分布に起因する不つりあ
い力とリムの幾何学的変形に起因する不つりあい力とが
互いに反対方向に作用するように算定された整合角度だ
けリムに対してタイヤを調整した整合操作後に残留する
車輪の悪い走行状態の第１数値およびタイヤをリム上で
反転させた反転操作後に残留する車輪の悪い走行状態の
第２数値を計算する最適化回路６と； この最適化回路によって計算された前記第１数値と、
予め記憶された限度値を加えた第２数値とを比較して反
転操作の有用性を判定する第１の比較器10と； 前記整合操作前の車輪の悪い走行状態の数値と前記第
１数値の差と、予め記憶された最小値とを比較して整合
操作の有用性を判定する第２の比較器12と； 少なくともリムに対するタイヤの整合角度を表示する
表示器14と； からなる車輪の走行状態を改善する装置。
（14）最適化回路６に記憶回路５が接続され、ここに影
響係数が記憶されている（13）項の装置。
（15）比較器10、12に記憶回路９、10がそれぞれ接続さ
れ、ここに前記記憶限度値および最小値がそれぞれ記憶
されている（13）項または（14）項の装置。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の装置のブロック図、第２図（Ａ）、
（Ｂ）は本発明の方法の説明用ベクトル図である。 １……リム、 ２……タイヤ、 ３……電子的分析器、 ４……ベクトル計算器、 ５、９、11……記憶回路、 ６……最適化回路、 ７、８……ユニット、 10、12……比較器、 13……決定回路、 14……表示器、 15……スキャナ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リムとタイヤからなる自動車の車輪のリム
    の任意の位置に取り付けられたタイヤによって生じる不
    つりあい力とリムによって生じる不つりあい力とが互い
    に反対方向に作用するようにタイヤとリムを整合させて
    車輪の走行状態を改善する方法において、 タイヤをリムの任意の位置に取り付けた状態で車輪の不
    つりあいを測定した後、タイヤとリムを互いに任意の調
    整角度だけ相対的に回動位置調整し、その状態でさらに
    車輪の不つりあいを測定する工程と； 前記二つの測定工程で測定された車輪の不つりあい測定
    値と調整角度とから、タイヤの静不つりあいおよび動不
    つりあいベクトル並びにリムに幾何学的変形による静不
    つりあいおよび動不つりあいベクトルを決定する工程
    と； 前記工程で決定された静不つりあいおよび動不つりあい
    ベクトルに基づいて、タイヤの不均一な質量分布に起因
    する不つりあい力とリムの幾何学的変形に起因する不つ
    りあい力とが互いに反対方向に作用するように算定され
    た整合角度だけタイヤとリムを互いに相対的に回動位置
    調整する整合工程と； からなることを特徴とする車輪の走行状態を改善する方
    法。
  2. 【請求項２】リムとこのリムに取付けられたタイヤとか
    らなる自動車の車輪の不つりあいの大きさと位置を検出
    するトランスデューサと； このトランスデューサの検出値から被測定車輪の二つの
    修正面の不つりあい力のベクトルを決定する分析器と； この分析器によって決定された不つりあい力のベクトル
    からタイヤとリムの左右修正面の動不つりあいベクトル
    およびタイヤとリムの静不つりあいベクトルを別々に決
    定するベクトル計算器と； このベクトル計算器によって決定されたベクトルに基づ
    いて、タイヤの不均一な質量分布に起因する不つりあい
    力とリムの幾何学的変形に起因する不つりあい力とが互
    いに反対方向に作用するように算定された整合角度だけ
    リムに対してタイヤや調整した整合操作後に残留する車
    輪の悪い走行状態の第１数値およびタイヤをリム上で反
    転させた反転操作後に残留する車輪の悪い走行状態の第
    ２数値を計算する最適化回路と； この最適化回路によって計算された前記第１数値と予め
    記憶された限度値を加えた第２数値とを比較して反転操
    作の有用性を判定する第１の比較器と； 前記整合操作前の車輪の悪い走行状態の数値と前記第１
    数値の差と、予め記憶された最小値とを比較して整合操
    作の有用性を判定する第２の比較器と； 少なくともリムに対するタイヤの整合角度を表示する表
    示器と； からなることを特徴とする車輪の走行状態を改善する装
    置。
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