JP4555509B2 - ホイールバランサーにおけるホイールバランス調整装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車輪の不釣合いを修正するホイールバランサーにおけるホイールバランス調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪は一般に空気タイヤとホイールとからなり、ホイールはタイヤを装着保持するリム部と、車軸のハブに取り付けるディスク部とよりなる。
【０００３】
車輪の回転バランスが崩れていると自動車の走行時に振動を発生するので、ホイールバランサーを用いて車輪上のアンバランス量とその方向とを検出し、おもりをタイヤとホイールのリムとの間、又はホイール面に取付けて、車輪のバランスを取るようにしている。
【０００４】
即ち、ホイールバランサーによってアンバランス量とその方向とが判った場合、ホイール上のおもり取付け位置を正確に把握し、必要な質量のおもりを選択して、これを前記取付け位置に正しく固定する必要がある。
【０００５】
このようなおもり取付け作業を容易に行なうための装置として、図８に示す如きホイールのバランス調整装置が知られている。
【０００６】
図８は、ホイールのバランス調整装置ｂを付設したホイールバランサーａに、ホイールｃを取り付けた状態を示す。又、ｄはホイールｃのディスク部であり、ｅはホイールｃのリム部である。
【０００７】
尚、図８ではホイールｃの外側に装着されているタイヤを省略している。
【０００８】
前記バランス調整装置ｂは、先端部に検出ヘッドｆを備えた伸張可能な検出部材ｇを有している。又、該検出部材ｇは前記ホイールバランサー装置のスピンドル軸ｈに対して上下に旋回（俯仰）可能に形成されている。
【０００９】
前記ホイールバランス調整装置ｂでおもりを前記ホイールｃ上の取付け予定箇所に取付ける際は、前記検出ヘッドｆ部におもりを装填し、前記検出部材ｇを伸張・旋回させて前記取付け予定箇所におもりを当接させ、接着等によってこれをホイールｃに固定するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記ホイールバランス調整装置ｂは、ホイールバランサーａによってアンバランスを計測する前に、予めホイールｃ上のバランスおもり取付け位置の半径を設定するようにしているが、前記ホイールバランス調整装置ｂでは、前記検出部材ｇを伸縮した場合の前記検出ヘッドｆの座標位置の変化は、ホイールバランサー装置のスピンドル軸ｈに平行な軸方向と上下方向との２方向に係わる自由度の変化となり、座標計算が複雑になるという問題があった。
【００１１】
又、前記ホイールバランス調整装置ｂの検出部材ｇは、細長く突出した構造であるため、おもり取付け時には不安定で、正確なおもりの取付けが困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明はこれらの問題点を解消し、おもり取付け部の座標計算が簡単で、しかも正確におもりの取付けができるホイールバランス調整装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく、車輪を取付けて回転するホイール駆動用スピンドル軸の軸方向に進退可能にホイールバランサーに設けた進退手段と、該進退手段に設けられ先端部を前記スピンドル軸の中心線と交差する略垂直方向に昇降する昇降手段とからなることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施の形態を図１乃至図７により説明する。
【００１５】
図１は本実施の形態のホイールのバランス調整装置１の平面図、図２は図１におけるII−II線截断面図である。
【００１６】
即ち、バランス調整装置１は、進退手段と昇降手段とからなり、該進退手段は管状の第１シャフト２と該第１シャフト２内を回動可能に挿通する六角形断面の第２シャフト３とからなる。そして前記第１シャフト２は、回動可能に且つ軸方向への滑動可能にホイールバランサーＢのスピンドル軸Ｂ１と平行に支承されている。
【００１７】
尚、前記第１シャフト２及び第２シャフト３は、これらシャフト２、３の相互間の相対的な回動は可能であるが、これらシャフト２、３の相互間の相対的な軸方向の動きは規制されている。
【００１８】
２ａはコイル状の発条で、該発条２ａは前記第１シャフト２の後端部２ｇをその軸方向後方へ向かって押圧している。
【００１９】
２ｂは前記第１シャフト２の側面部に形成されたラックで、ピニオン歯車２ｃが該ラック２ｂに係合しており、前記第１シャフト２の軸方向の移動に連れて該ピニオン歯車２ｃが回転する構造となっている。
【００２０】
尚、２ｄは前記第１シャフト２の他の側面部に形成されたスケール（物差し）である。
【００２１】
又、図２において、９は第２シャフト３と共に回動する扇状の歯車であり、六角形の第２シャフト３が該扇状の歯車９を軸方向への摺動自在に挿通している。
【００２２】
尚、図２におけるIII−III線截断面図を図３に示した。
【００２３】
１０は前記扇状の歯車９と係合するピニオン歯車で、該ピニオン歯車１０はブラケット１１に軸支されている。
【００２４】
該ブラケット１１は前記第１シャフト２に固定されていて、前記第１シャフト２と共に回動する。
【００２５】
又、１０ａはポテンショメータで、該ポテンショメータ１０ａは、前記ピニオン歯車１０と同軸に形成されている。
【００２６】
尚、前記ポテンショメータ１０ａは、第１シャフト２と第２シャフト３の相互間の回転位相角度を計測する。
【００２７】
前記昇降手段は第１アーム４と第２アーム５とからなり、該第１アーム４は前記第２シャフト３の前端部３ａに固定されている。
【００２８】
前記第１アーム４の構造の詳細を図４及び図５に示す。
【００２９】
尚、図５は図４におけるV−V線截断面図である。
【００３０】
即ち、第１アーム４は、その根部において前記第２シャフト３の前端部３ａに固定されていると共に、前記第１シャフト２の先端部２ｈの内周に回動自在に嵌合している。
【００３１】
前記第１アーム４の先端部には、短い第３シャフト６が前記第２シャフト３の前端部３ａに平行に、回動自在に軸支されている。
【００３２】
前記第３シャフト６の突出部６ｂには、第２アーム５がその根部において固定されており、該第２アーム５は前記第３シャフト６を介して前記第１アーム４に回動可能に枢着した構造となっている。
【００３３】
又、前記第１アーム４は、内部に空隙部４ａを有している。
【００３４】
該空隙部４ａには、前記第１シャフト２の先端部２ｈの外周部に形成された第１歯車２ｅと、前記第３シャフト６の外周部に形成された第２歯車６ａとが臨んでいて、これら第１歯車２ｅ及び第２歯車６ａを結んで歯付きベルト７が巻き掛けられている。
【００３５】
前記第２アーム５の先端部には、おもり取付け装置８が係着されている。尚、該おもり取付け装置８は、おもりを着脱可能に保持することができる。
【００３６】
図６は図１のIV−IV線截断面図であり、２ｆはポテンショメータで、該ポテンショメータ２ｆは前記ピニオン歯車２ｃと共に回動して、前記第１シャフト１の軸方向の移動距離を計測する。
【００３７】
次に本実施の形態のホイールバランス調整装置１の使用方法について説明する。
【００３８】
ホイールバランス調整装置１は、図１に示す如く、ホイールバランサーＢに付設して使用する。
【００３９】
ホイールの形状によって、おもりを取付ける位置に制約があるので、おもりを取付けようとするホイールＷ上の目標点の座標を先ず確定する必要がある。
【００４０】
即ち、バランスを取ろうとする車輪のホイール部ＷをホイールバランサーＢに取付けてから、ホイールバランス調整装置１の前記昇降手段を伸張させて、第２アーム５の先端部（おもり取付け装置８の部分）を前記ホイールのリム部に接触させる等をして該ホイールの径と幅を計測する。
【００４１】
この読み取りはポテンショメータ２ｆ及びポテンショメータ１０ａによって行なわれ、この値はホイールバランサーＢに自動的に入力される。
【００４２】
次に、ホイールバランサーＢによって前記車輪の回転バランスの計測が行なわれ、車輪のアンバランス量とその方向の角度とが算出される。
【００４３】
こうして算出したおもりを前記第２アーム５の先端部のおもり取付け装置８に載置し、車輪のアンバランスを有する方向の角度とは反対の方向の角度を上にしてホイールＷをホイールバランサーＢにセットし、再び前記昇降手段を伸張させて、おもり取付け装置８をホイールＷ上の取り付け位置に押しつけて、接着等の方法によりホイールＷ上におもりを固定する。
【００４４】
尚、前記第１アーム５の先端部をホイールＷに近付ける作業は人手により行なわれているが、人が前記昇降手段を操作していない時は、前記発条２ａの押圧力によって前記第２アーム５は前記第１シャフト２と共にホイールＷから離れる方向に加勢されているので、前記第２アーム５の先端部がホイールＷと干渉する恐れがなく、安全である。
【００４５】
次に本発明の特徴のおもり取付け位置の座標読取り装置の作動について、図７により説明する。
【００４６】
本バランス調整装置１の作動の特徴は、第２アーム５の先端部（おもり取付け装置８）が、ホイールバランサーＢのスピンドル軸Ｂ１に直交する略上下方向にのみ移動可能とした点と、剛性を有する昇降手段からなる構造とした点にあり、これらによって正確なおもりの取付けが可能となった。
【００４７】
図７は、ホイールバランサーＢのスピンドル軸Ｂ１、第１アーム４、及び第２アーム５の相対位置関係を示す。
【００４８】
ここで、第１アーム４の両支点０１、０２間の長さをＬ１、第２アーム５の両支点０２、０３間の長さをＬ２、第１歯車２ｅの歯数をＺ１、第２歯車６ａの歯数をＺ２とし、又、第１アーム４の根部にある支点０１を直角座標の原点として左右にｘ軸、上下にｙ軸を定め、第２アーム５の先端部の支点０３の座標を（ｘ、ｙ）とし、更に第１アーム４の中心線０１・０２がｘ軸となす角度をθ１とし、第１アーム４の中心線０１・０２と第２アーム５の中心線０２・０３とがなす角度をθ２とすると、次の連立式が成り立つ。ここでスピンドル軸Ｂ１の中心の座標を（Ｐ、Ｌ３）とする。
【００４９】
ｘ＝Ｌ１・cosθ１−Ｌ２・cos（θ２−θ１）…（１）
ｙ＝Ｌ１・sinθ１＋Ｌ２・sin（θ２−θ１）…（２）
Ｚ１・θ１＝Ｚ２・θ２…（３）
【００５０】
この連立式を満足するＬ１、Ｌ２、Ｚ１、Ｚ２を適当に選べば、実用上必要な範囲において、θ１の変化に連れて前記支点０３の動く軌跡をスピンドル軸Ｂ１の中心（Ｐ、Ｌ３）を通るｙ軸と平行の直線上即ちｘ＝Ｐの関数の線上とすることができる。
【００５１】
このようにすると、前記角度θ１又はθ２を計測することによって、前記０３点のｙ座標を簡単に算出することが可能である。
【００５２】
尚、Ｐ及びＬ３は設計上の必要に応じて最初に定められる定数である。
【００５３】
即ち、前記ポテンショメータ１０ａによって前記角度θ２を計測して、前記おもり取付け目標位置のホイールＷ上における半径座標を算出する。
【００５４】
又、前記おもり取付け目標位置の奥行き（スピンドル軸Ｂ１に平行な軸方向の距離）は、前記ポテンショメータ２ｆによって計測される。
【００５５】
尚、本実施の形態では、前記第１歯車２ｅと前記第２歯車６ａとを連結するのに歯付きベルトを用いたが、これはチェーンであってもよい。
【００５６】
又、歯車と歯付きベルトとの組合せの代りに、滑車とベルトとを用いるようにしてもよい。
【００５７】
又、本実施の形態では、第２シャフト３を六角形断面を有する棒状としたが、これは六角形以外の多角形断面、又は軸方向にガイド溝を有する棒状としてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ホイールバランサーに付設して使用するホイールバランス調整装置により、ホイール上のおもり取付け目標点の座標を容易に計測できると共に、必要な質量のおもりを前記目標点に正確に取り付けることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態のホイールバランス調整装置の平面図である。
【図２】前記図１におけるII−II線截断面図である。
【図３】前記図２におけるIII−III線截断面図である。
【図４】前記ホイールバランス調整装置の一部第１アームの縦断面図である。
【図５】前記図４におけるV−V線截断面図である。
【図６】前記図１におけるIV−IV線截断面図である。
【図７】前記ホイールバランス調整装置の一部部品の相対位置関係を示す説明図である。
【図８】従来のホイールバランス調整装置の一例である。
【符号の説明】
１ ホイールバランス調整装置
２ 第１シャフト
２ａ 発条
２ｅ 第１歯車
２ｆ 移動距離検出手段（ポテンショメータ）
３ 第２シャフト
４ 第１アーム
５ 第２アーム
６ 第３シャフト
６ａ 第２歯車
７ 歯付きベルト
８ おもり取付け手段（おもり取付け装置）
１０ａ 位相角検出手段（ポテンショメータ）
Ｂ ホイールバランサー
Ｂ１ ホイール駆動用スピンドル軸

Claims (4)

1. 車輪を取付けて回転するホイール駆動用スピンドル軸の軸方向に進退可能にホイールバランサーに設けた進退手段と、該進退手段に設けられ、おもり取付け手段を係着した先端部を前記スピンドル軸の中心線と交差する垂直方向に昇降せしめる昇降手段とからなり、前記進退手段は、前記スピンドル軸に平行に配設され、軸方向へ滑動可能に且つ回動可能に形成された第１シャフトと、該第１シャフト内を回動可能に挿通する第２シャフトとからなり、又前記昇降手段は前記第２シャフトの前端部に固定されて側方へ突出する第１アームと、該第１アームの先端部に軸支されている第３シャフトに固定されて第１アームに回動可能に枢着されている第２アームとからなり、該第２アームの先端部におもり取付け手段を係着しており、更に又、前記第１シャフトの前端部に第１歯車を有すると共に前記第３シャフトに第２歯車を有して、これら第１歯車と第２歯車とを結んで歯付きベルト又はチェーンを巻き掛けて、前記第１アームの根部の位置を、前記スピンドル軸から左右のいずれかにずれた位置に設けて、前記第１アームの根部を直角座標の原点として左右にｘ軸、上下にｙ軸を定め、前記第２アームの先端部の座標を（ｘ、ｙ）と定めたとき、前記第１アームの長さＬ１、前記第２アームの長さＬ２、第１歯車の歯数Ｚ１、第２歯車の歯数Ｚ２を、
   ｘ＝Ｌ１・cosθ１−Ｌ２・cos（θ２−θ１）、
   ｙ＝Ｌ１・sinθ１＋Ｌ２・sin（θ２−θ１）、
   Ｚ１・θ１＝Ｚ２・θ２、
   の連立式を満足する値にし、θ１の変化に連れて前記第２アームの先端部の移動の軌跡が、前記スピンドル軸と交叉する垂直線上となるように形成したホイールバランサーにおけるホイールバランス調整装置。
   θ１は前記第１アームの中心線がｘ軸となす角度、θ２は前記第１アームの中心線と第２アームの中心線とがなす角度である。
2. 前記第１シャフトの後端部を該第１シャフトの軸後方へ向かって押圧する発条を有している請求項１に記載のホイールバランサーにおけるホイールバランス調整装置。
3. 前記第１シャフトと前記第２シャフトとの相互間の位相角度を検出する位相角度検出手段と、前記第１シャフトの軸方向移動距離を検出する移動距離検出手段とを有している請求項１に記載のホイールバランサーにおけるホイールバランス調整装置。
4. 前記第２シャフトは六角形断面を有する棒状とした請求項１に記載のホイールバランサーにおけるホイールバランス調整装置。

Images