JP4012323B2

JP4012323B2 - 自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置

Info

Publication number: JP4012323B2
Application number: JP32490098A
Authority: JP
Inventors: 晋横川; 和義市古
Original assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Current assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2018-11-16
Also published as: JP2000146568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用ディスクホイールのハブ面の平面精度を測定する装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
自動車用ディスクホイールをテーブル上にセットするとともに、ディスクホイールのディスクフラット部（ハブ面）に測定子を押し付け、測定子とディスクホイールの一方を他方に対して１周分相対的に回転させ、その際の測定子のディスクフラット部の面（ハブ面）と直交方向の動きを測定子に連動する測定器により前記１周分の回転中複数点で測定してデータをサンプリングし、前記データを処理して前記データから傾き成分を除去した値をディスクホイールのディスクフラット部（ハブ面）のうねりと認定する自動車用ディスクホイールのディスクフラット部（ハブ面）のうねり測定装置が特開平７−１９８３７３号公報で公知である。
【０００３】
この測定装置では、図１１のように、回転テーブル１上にセットしたディスクホイール２のディスクフラット部（ハブ面）２ａに測定子、例えばスタイラスローラ３の外周を当接し、回転テーブル１を回転させてスタイラスローラ（測定子）３の図示上下方向の動きを電気信号に変換し、この電気信号をうねり量としてフーリエ変換し、１次の正弦波成分をディスクフラット部（ハブ面）２ａの傾き成分として除去して真のうねり量（凹凸量）を算出する。
【０００４】
図１２は傾き成分を除去する前の、即ち傾き成分補正前のうねり量を縦軸に示し、傾き成分である１次の正弦波信号成分と真のうねり量の重畳であらわされる。図１３は傾き成分補正後のうねり量、つまり真のうねり量である。
【０００５】
図１２に示すように、傾き成分補正前では、真のうねり量０．０５ｍｍに傾き成分が重畳されて全体として見掛け上０．３０ｍｍのうねり量となっている。傾き成分補正後、即ち傾き成分（１次の正弦波成分）を除去した後では図１３に示すように真のうねり量０．０５ｍｍだけになる。
【０００６】
なお、この真のうねり量０．０５ｍｍは凹凸量とも呼ばれるが、厳密には平行度と呼ばれるもので、傾き成分補正後のうねり量の最大値と最小値の差をいう。
図１２で符号４は傾き成分（１次の正弦波成分）を示す。また、図１３で符号５はいわば後述する基準面に相当する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、図１３の符号５で示す直線を基準面としてディスクホイールのハブ面の平行度を計測している。そして、この符号５で示すいわば基準面は、ハブ面の凹凸（うねり）を計測した信号をフーリエ解析して得たもので、ハブ面の凹凸の平均値的な部位がこの基準面になっている。
【０００８】
本来ディスクホイールの基準となる部分は、このディスクホイールを取り付けるべき車両側のハブ面である。この車両側ハブ面である平面に当るディスクホイールのハブ面の３点を含む平面を測定の基準面とすべきである。そして、この３点は、高い方から三つの３点であって、しかもこの３点を含む平面（つまり３点当たり基準面）は、ディスクホイールの中心（軸心）を含む平面にすると良い。
【０００９】
図１４に示すように、従来技術では、符号５で示す前記基準面を基準とした凹凸量（平行度）をＰ₁で示すが、３点当たり基準面６を基準とした凹凸量（平行度）はＰ₂となり、Ｐ₁とは異なる値となり、Ｐ₁では実用的でないという問題点があった。また、車両側のハブ面に接触しない谷部の深さを測定しても意味がない。符号７は凹凸（うねり）のデータによる曲線を示す。
【００１０】
また、大型車用ディスクホイールのように取り付け面が全面フラットなものは、曲線７がホイールの１回転に亘って連続的であるが、小型車両用のディスクホイールでは、平行度の規格が例えば０．０７ｍｍ以下と小さい。そのため、ハブ面の凹凸を計測するセンサを高感度にする必要があり、結果として、センサの寸法計測範囲が小さくなる。かつ、小型車用ディスクホイールでは取り付け面であるハブ面が全面フラットではなくて、意匠的な面からの要求もあってフラット面でないものがある。
【００１１】
このようなホイールではセンサで計測した凹凸量（センサの信号）の変化が図１５に示すように、連続的でない断続的な量７Ａとなる。このような場合は、前記従来の技術を適用することは不可能で、３点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃に当る３点当たり基準面６Ａを基準として平面度などの量を算出すると良い。
【００１２】
このように前記従来技術を小型車用ディスクホイールに適用できない場合があるという問題点もあった。
そこで、本発明はこのような問題点を解消できる自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置を提供することを第１の目的とする。
【００１３】
更にまた、小型車用ディスクホイールでは、これを車両に取り付けるときに、車両側のハブ面に当たる外側当たり面と内側当たり面とを備えており、外側当たり面をディスクホイールのハブ面と呼び、内側当たり面をディスクホイールのインナーパッド部又は段差部と区別して呼んでいる。
【００１４】
ディスクホイールハブ面の当たり面はボルト孔数やデザイン等により外側当たり面数は４，６，８，１０，１２ヶ所、内側当たり面数は１，４，６，８等あるが、ここでは外側８ヶ所、内側１ヶ所について図１６に例示する。２はディスクホイール、８は車両へディスクホイール２を取り付けるための４個のボルト孔、９Ａ〜９Ｈは外側当たり面（ハブ面）、１０は内側当たり面（インナーパッド部又は段差部）、１１はハブ孔、１２は外側当たり面９Ａ〜９Ｈと内側当たり面１０の両方を含む広い意味でのハブ面を示す。１３はディスクホイール２を回転テーブル１に固定するコレットチャックである。
【００１５】
ところで、ハブ面９Ａ〜９Ｈと区別する段差部１０を有するディスクホイールではハブ面と段差部との段差量とか平行度等の寸法を計測して規格内にあるかどうかも計測する必要があり、前記従来の技術ではこれらを計測する技術については何も示唆されてない。
【００１６】
そこで、本発明は狭い意味のハブ面９Ａ〜９Ｈと段差部１０との段差量等を計測できる測定装置を提供することを第２の目的とする。
なお、図１６でハブ面９Ａ〜９Ｈと、段差部１０に設けたハッチングは断面の意味ではなく、これらの部分を明確に指示するためのものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するために、請求項１の発明は、ディスクホイールの外側当たり面であるハブ面の平面精度を測定するために、該ハブ面の凹凸を計測するセンサとディスクホイールとを相対的に回転させるようにした測定装置において、
測定したハブ面の高さと、半径を基にＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標化を行い、ハブ面の各ピーク点を求め、求めた各ピーク点のうち最も高い点をＰｓ１とし、該点Ｐｓ１と反対側の半円幅において最も高い点をＰｓ２とし、前記点Ｐｓ１と点Ｐｓ２の夫々の対角点の間において最も高い点をＰｓ３とし、前記Ｐｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３の３点で形成される平面で、かつこれら３点で作る三角形の各頂角が９０°以下の平面を基準面とし、この基準面からの距離に基いてハブ面の平面度を演算することを特徴とする自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置である。
【００１８】
そして、前記第１と第２の目的を達成するために、請求項２の発明は、請求項１の自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置において、外側当たり面であるハブ面と、内側当たり面である段差部の凹凸を自動計測し、演算手段によりハブ面の傾斜補正を行って、平面度、段差量等の特性値の測定結果を表示することを特徴とするものである。
【００１９】
そして又、請求項３の発明は、請求項２の自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置において、凹凸の波形と、特性値の測定結果とをプリントアウトすることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好ましい実施の形態を、図面の実施例に基いて説明する。
図１〜図３において、回転台１は角度エンコーダを備えたＤ・Ｄモータ１４で一定方向に回転され、その回転角度αはセンサ１５の信号を取り込んで演算するパソコン１６に取り込まれる。
【００２１】
センサ１５はその下端の接触子１５Ａがばね１５Ｂで下方に付勢されて、ディスクホイール２の外側当たり面であるハブ面９Ａ〜９Ｈに当接し、その上下移動量をセンサに組み込んだ磁気スケール１５Ｃが電気信号に変換する。磁気スケールは例えば市販のＳＯＮＹマグネスケールＤＴ５１２Ｐ／ＬＴ１１を用いることで、１２ｍｍの移動量に対して０．００６ｍｍ以下の誤差に抑えることができる。
【００２２】
あらかじめディスクホイール名毎に測定条件をセンサ移動装置にインプットしておき、ホイール名を選択して起動すると、センサ１５は、上下移動用のモータ１７と半径方向移動用のモータ１８とを備えたセンサ移動装置で、外側当たり面であるハブ面９Ａ〜９Ｈと、内側当たり面である段差部１０Ａ〜１０Ｄに選択的に当接される。センサの接触子１５Ａは、図４（ｃ）に示すように、下端がＲ５ｍｍ、幅Ｂが１０ｍｍのかまぼこ形をしていて、その母線方向（幅Ｂの方向）がハブ面９Ａ〜９Ｈの半径方向である図４（ｃ）の符号Ｃで示す方向を向いて設置されている。Ｃで示す半径方向寸法は小型ディスクホイールでは３〜１０ｍｍ程度が利用される。１５Ｄは接触子１５Ａの回動を阻止する回り止め用のキーである。
【００２３】
図１および図２においてセンサ１５の接触子１５Ａをハブ面９Ａ〜９Ｈに当接させて、Ｄ・Ｄモータ１４で回転テーブル１を回転させ、ワークであるディスクホイール２を同時に一定方向に回転させると、センサ１５の磁気スケール１５Ｃに、図４（ｄ）で示すＡ〜Ｈの信号波形が得られる。Ａ〜Ｈは、それぞれ９Ａ〜９Ｈに対応する。
【００２４】
このセンサ信号は、パソコン１６で演算されて、図６〜図９のソフトで演算される。ステップ１１３で、３個のピーク点を含むハブ面基準面が求められる。
ステップ１０１では測定したハブ面の高さＨと、半径Ｒを基にＸ，Ｙ，Ｚの３次元座標化をしている。
【００２５】
ハブ面の各ピーク値を求める当たり面（凸部）９Ａ〜９Ｈの８つの数のブロックＡ，Ｂ，…，Ｈに分割する（ステップ１０３）。
各ブロックのピーク点をステップ１０５で求め、最も高い点を１点目Ｐｓ₁とする（ステップ１０７）。
【００２６】
１点目と反対側の半円幅で最も高い点をＰｓ₂とする（ステップ１０９）。
Ｐｓ₁とＰｓ₂の対角点の間から最も高い点をＰｓ₃とする（ステップ１１１）。
【００２７】
３点Ｐｓ₁，Ｐｓ₂，Ｐｓ₃を含む平面をハブ面基準面（基準平面）として求める（ステップ１１３）。図４（ｄ）で、区分Ｂ，Ｄ，Ｇの頂点がこれら３点に対応している。
【００２８】
これで、求めた基準平面は、ディスクホイールの中心（軸心）を含むことになる。
求めた基準平面の放線ベクトルに基いてステップ１１５で座標変換して傾斜角を補正して、ステップ１１８でハブ面の平面度（基準平面からの最大値）を求める。
【００２９】
図４（ｅ）で、傾き補正した基準平面６Ｂからの距離２０がハブ面の平面度である。
次に、図１〜図４で、センサ１５の位置を段差部１０Ａ〜１０Ｄに移し、ディスクホイール２を回転させて、段差部の測定データを３次元座標化（ステップ１１９）し、ハブ面の基準座標系に座標変換し（ステップ１２１）、４つのブロックに分割し（ステップ１２３）、各ブロックのピーク点を求め（ステップ１２５）、段差量を求める（ステップ１２７）。
【００３０】
そして、ステップ１２９〜１４５で段差部平面度を求める。段差部平面度｜Ｚｄ′｜ｍａｘは、図５（ｂ）に示されている。
更にステップ１４７で段差部の平行度を求める（図５（ｃ）及び図９参照）。
ハブ面当たり面数が本例と異なる場合も同様な考え方で演算する。
【００３１】
こうして得た特性値の測定演算結果と凹凸波形は、図３のディスプレイ（ＣＲＴ）３０に表示したり、必要に応じてプリンタ３１でプリントアウトする。
なお、図５で、（ａ）に示すように、ハブ面基準面６Ｂからの段差部の各山の最高値までの距離の〔最小値〜最大値〕を段差量としている。また、同図（ｂ）に示すように、段差部の凹凸波形から各山の最高値のうち、上位３点を含む面を段差部基準面とする（但し、この３点で作る三角形内にハブ穴中心軸が含まれることを基準面の条件としている）。段差部基準面から段差部各山の最高点までの距離のうち、最大値を段差部平面度としている（図５（ｂ））。
【００３２】
又、ハブ面基準面から段差部基準面までの距離の〔最大値−最小値〕を段差部平行度としている。
なお、表示したりプリントアウトする波形は、計測のままの生データの波形や演算後の波形を扱うのが良く、測定条件及び上記諸特性の一覧表がアウトプットされるようにパソコン１６のソフトを構成してある。
【００３３】
なお、又、図１１の従来技術では、測定時にスタイラスローラ３が回転するため、スタイラスローラ３の偏心とか真円度などの影響が測定データに混入して誤差（ノイズ）となる欠点があるが、実施例では接触子１５Ａの形状からして、そのような誤差は全く混入しない利点がある。
【００３４】
図１０は回転テーブル１へのディスクホイール２の取付構造が図４と異なる実施例で、図４ではディスクホイール２のハット部の表面（図示下面）が回転テーブル１の上面に当接しているが、図１０では、回転テーブル１の上面に突出する複数のピン１ａでディスクホイール２の表面（図示下面）を受ける。この図１０では、図４と比較してハット部の精度が影響しないため（ハブ面がより水平になるため）、平面精度の測定データの誤差を小さくできる利点がある。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のハブ面平面精度測定装置は上述のように構成されているので、大型車両用ディスクホイールのようにハブ面全面がフラットでない小型車両用ディスクホイールの平面度を測定できる。また、ハブ面基準面を、ハブ中心孔の中心を含み、かつ３点当たり面としたので、車両への取付条件に近い最良の条件での平面度を求められる利点がある。
【００３６】
そして、請求項２，３の発明では、更に段差部に関係する諸特性値や凹凸波形なども確認でき、ディスクホイールを生産するときの品質管理及び車両の振動解析の道具として役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の機構部の正面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の実施例の要部のブロック図である。
【図４】本発明を説明する図で、（ａ）はディスクホイールの取付方法の一例を示す正面図、（ｂ）はディスクホイールの一部平面図、（ｃ）はディスクホイールのハブ面に当接するセンサの接触子を説明する一部断面拡大斜視図、（ｄ）はセンサ信号の凹凸波形を説明する図、（ｅ）は傾き補正した凹凸波形の図である。
【図５】（ａ）は段差量を説明する線図、（ｂ）は段差部平面度を説明する線図、（ｃ）は段差部平行度を説明する線図である。
【図６】フローチャートである。
【図７】フローチャートである。
【図８】フローチャートである。
【図９】フローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施例のディスクホイールの取付構造を示す略正面図である。
【図１１】従来技術の機構部の一部を示す正面図である。
【図１２】従来技術の傾き成分補正前のうねり量を説明する線図である。
【図１３】従来技術の傾き成分補正後のうねり量を説明する線図である。
【図１４】従来技術と本発明の傾き補正後のハブ面平面度の相異を説明する図である。
【図１５】ハブ面の凹凸測定波形が連続でなく断続的な場合の凹凸波形を説明する図である。
【図１６】ディスクホイールの図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はディスクホイールを回転テーブルに取り付けた状態の一部縦断正面図である。
【符号の説明】
１回転テーブル
２ディスクホイール
９Ａ〜９Ｈハブ面
１０Ａ〜１０Ｄ段差部
１５センサ
１６パソコン
３０ＣＲＴ（ディスプレイ）
３１プリンタ

Claims

ディスクホイールの外側当たり面であるハブ面の平面精度を測定するために、該ハブ面の凹凸を計測するセンサとディスクホイールとを相対的に回転させるようにした測定装置において、
測定したハブ面の高さと、半径を基にＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標化を行い、ハブ面の各ピーク点を求め、求めた各ピーク点のうち最も高い点をＰｓ１とし、該点Ｐｓ１と反対側の半円幅において最も高い点をＰｓ２とし、前記点Ｐｓ１と点Ｐｓ２の夫々の対角点の間において最も高い点をＰｓ３とし、前記Ｐｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３の３点で形成される平面で、かつこれら３点で作る三角形の各頂角が９０°以下の平面を基準面とし、この基準面からの距離に基いてハブ面の平面度を演算することを特徴とする自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置。
外側当たり面であるハブ面と、内側当たり面である段差部の凹凸を自動計測し、演算手段によりハブ面の傾斜補正を行って、平面度、段差量等の特性値の測定結果を表示することを特徴とする請求項１記載の自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置。
凹凸の波形と、特性値の測定結果とをプリントアウトすることを特徴とする請求項２記載の自動車用ディスクホイールのハブ面平面精度測定装置。