JP4688803B2 - バランス媒体を内包したバランスウェイトカートリッジ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

この発明は、２００４年３月２３日に提出された米国特許出願第１０／８０６，６７１号明細書、ならびに２００３年７月１８日に提出された米国暫定特許出願第６０／４８８，６３４号明細書の優先権を請求するものであり、これらの出願がここに参照して組み入れられている。

本発明は、自動車のタイヤ／ホイール組立て体を動的にバランシングするためのバランスウェイトに係り、より具体的には異なった速度およびタイヤ状態において良好なバランシングを可能にするための浮動性媒体が少なくとも部分的に充填された内部チャンバを有するバランスウェイトカートリッジに関する。

バランサおよびクリップオン鉛ウェイトまたはテープ式鉛ウェイトを使用してホイールリムおよびタイヤ組立て体をバランシングすることによって逆振動効果を削減することが一般的な手法となっている。鉛製バランスウェイトは、バランサが指示するように、ホイールのリムフランジ上に配置され適宜な位置に締め付けられているかあるいはテープ式ウェイトの場合は付着している。一般的に、バランスは回転軸周りにおける質量の均等配分であり、ここで重心は回転の中心と同じ位置にある。バランシングされたタイヤ／ホイール組立て体とは、自動車の車軸上に取り付けられたタイヤ／ホイール組立て体の質量がこの車軸上で均等に分配されている場合を示す。一般的に２種類のバランシングが存在し、それらはシングルプレーンバランシングとデュアルプレーンバランシングである。シングルプレーンバランシングは単一のウェイト板を使用し、“アップダウン”（上下）不均衡にのみ対応するものである。デュアルプレーンバランシングは２つのウェイト板を使用し、“アップダウン”および“サイドツーサイド”（横方向）不均衡の両方を消去する。

鉛ウェイトバランシングが一般的に効果的であるが、その使用に伴っていくつかの問題が発生する。まず、標準的なホイールウェイトは鉛材料から製造され、これは環境に深刻な影響を及ぼすものとして認識されている。多くの国家的あるいは国際的規制機関が将来鉛ウェイトの使用を制限する規則を制定している。適正に固定されていないバランスウェイトは使用中において不均衡なタイヤの結果脱落する可能性がある。別の問題点は、標準的なクリップオンバランスウェイトが縮小されたホイールフランジを有する最新のホイールの多くに装着困難であるとともに、上質合金製ホイールのフランジ上に使用するには美観的に不具合なことである。加えて、バランスウェイトが一度所定位置に設置されると、クリップオンであるかテープ式であるかにかかわらず、タイヤ／ホイール組立て体の動作特性、すなわちタイヤ消耗、異なった速度、タイヤの過重半径を変化させる負荷の変化等によって誘発される適正なバランス位置の変化に適合するための微調整を行うことは不可能である。

トラックのタイヤおよびホイールにおいてこれらの問題点のいくつかを解決するための試みによってウェイトが充填され減衰液と組み合わされている３６０°の環状チューブを有する自動バランシングリングの開発がなされた。このチューブは特にホイールフランジに近接して装着される。しかしながら、この装置は低い速度においてウェイトが適正な位置に来る前にバランスが崩れる傾向がある。加えて、このバランシングリングによってホイールカバーの装着が妨害されるか、あるいは最新の合金製ホイールの美観を損なってしまう。

前述した従来のバランシングシステムは種々の問題点を有している。従って、バランシングリングに関する問題点を伴うことなく、簡便かつ効率的な方式でタイヤ／ホイール組立て体の動作状態の変化に対応することができるような方式で非鉛製の固定式ウェイトの特徴を組み合わせることが好適である。

従って、本発明の目的は、バランシングされたタイヤの新規の状態あるいはちょうどバランシングされた状態を達成するとともにタイヤ／ホイール組立て体の少なくとも１つの動作特性の変化に対応してバランス状態を保持することができるバランスウェイトを提供することである。本発明のこれらおよびその他の特徴および対象は、少なくとも部分的に浮動性媒体が充填された内部チャンバを備えたカートリッジを有するバランスウェイトによって提供され、このカートリッジは少なくともタイヤまたはホイールに装着された際に１８０°までの角度あるいはそれ未満の角度の周囲範囲で長軸方向に湾曲している。

本発明のこれらおよびその他の特徴および対象は、さらにタイヤとホイールのバランス状態を検査し；少なくとも部分的に浮動性媒体が充填された内部チャンバを備えたカートリッジを有する少なくとも１つのバランスウェイトを設け、このカートリッジは少なくともタイヤまたはホイールに装着された際に１８０°までの角度あるいはそれ未満の角度の範囲で長軸方向に湾曲するものとし；この少なくとも１つのバランスウェイトをタイヤおよびホイールのうちの１つに取り付けこのタイヤがホイールに装着された際にこのタイヤとホイールからなる組立て体がバランシングされるようにする、ステップからなるタイヤ／ホイール組立て体のバランシング方法によって提供される。

本発明は、添付図面を参照しながら以下にさらに詳細に説明される。

本発明の種々の実施例について以下に詳細に説明する。まず図１および図２を参照すると、本発明の第１の実施例を示した露出断面図であり、これは少なくとも部分的に浮動性媒体４０が充填された内部チャンバを有する中空体あるいはカートリッジ２０を備えたバランスウェイト１０からなる。

カートリッジ２０はコンテナを構成しており、これは通常ホイールの金属面と反応しない射出成形あるいは押出し成形されたゴムあるいは樹脂材料からなるが、カートリッジ２０はこの材料に限定されるものではなく例えば加工アルミニウムカートリッジ等のその他の材料から形成することもできる。カートリッジ２０は所要の長さに切削あるいは成形することができるチューブ２２を含んでいる。浮動性媒体４０はチューブ２２内に挿入され、さらにこれが最も一般的には少なくとも１つのプラグ２４によって封止されるが、溶封を使用することもできる。カートリッジ２０は１８０°までの角度に相当する角度Θの固定式の縦円弧形として形成するか、あるいはこれは以下により詳細に説明するように柔軟な直線形として形成してホイールに装着された際に１８０°あるいはそれ未満内の円弧形部分内に配置することができる。チューブ２２の壁部は内部チャンバ３０を形成し、これは浮動性媒体４０の通流を促進するために滑らかな仕上げ面を有している。

カートリッジ２０のチューブ２２のいくつかの可能な変更例が図３Ａないし図３Ｃに示されており、ここで図３Ａに示されているようにチューブ２２は略“Ｄ”形の断面を有しこれに相当するプラグ２４が設けられか、あるいは図３Ｂに示されているようにチューブ２２′が四角形の断面を有しこれに相当するプラグ２４′が設けられる。他方、チューブ２２″の内部チャンバ３０は、図３Ｃに示されているように楕円形の断面を有しており対応するプラグ２４″が設けられている。これらの構成形態は単に例示の目的のものであり、本発明の範囲をこれらの構成例に限定するものではない。浮動性材料４０の通流を妨害しない任意の適宜な断面をチューブ２２および内部チャンバ３０に対して適用し得ることが理解される。さらに、チューブの物理的な外形寸法および高さによってブレーキ等のタイヤ／ホイール組立て体の近くに配置されたその他のシステムを妨害することは無いことが理解される。

図４には別の構成例が示されている。チューブ２２″′は薄型構造を有していて、それによってチューブ２２″′がホイールの内部側に配置されてもブレーキ部材と接触することがない。チューブ２２″′はさらに比較的大きなチャンバ断面積を提供し、それによってより大量のバランス媒体を使用することが可能になるとともに、媒体の移動が周囲方向ならびに横断方向の両方において可能になり、その結果ホイールを二平面でより良好にバランシングする。チューブをホイールに装着するために接着ストライプ７０がチューブ２２″′の外側に形成されている。チューブ２２″′はさらに複数のチャンバ３０を備えることができ、図４においてチャンバ３０ａおよび３０ｂとして示されている。これらの複数のチャンバ３０ａ，３０ｂは、チューブ２２″′の比較的長い断面またはスパンを支持するために内部壁材を提供することによって、これらのチャンバ３０ａ，３０ｂの構造剛性を増強する。複数のチャンバを組み合わせることによってチャンバ３０ａ，３０ｂの間の媒体の横断方向移動が制限されるが、これは場合によってはより良好にホイールをバランシングすることを可能にするものであり、例えばホイールウェル（ｗｈｅｅｌ ｗｅｌｌ）が地面に対して一定の角度で形成されている場合に全ての媒体がチューブ２２の１つの側に移動することを防止する。

浮動性材料４０は、図１、図２、図５、および図６に示されているように、好適にはステンレス製の金属球体から形成することができるが、鉄および非鉄金属、セラミック、プラスチック、ガラスビーズ、アルミナ等から形成されたビーズ、ショット、粒子、粉末等の適宜な浮動性材料を本発明において使用することができる。さらに、浮動性物質は全体的あるいは部分的に液体とすることもできる。そのような適宜な材料には、タイヤ／ホイール組立て体の全てに動作状況において安定的あるいは自由な流動性を保持する任意の材料とすることができる。個々の浮動性材料４０のサイズは、比較的低い高さを有する内部チャンバ３０内を流動するために充分に小さいものとする必要がある。図示されていないが、浮動性材料は材料強度を高め、および／またはその浮動性を維持する、例えば滑石あるいは黒鉛等の潤滑材を追加的に備えることができる。

バランスウェイト１０内の浮動性材料４０の総量は、このバランスウェイト１０がタイヤ／ホイール組立て体をバランシングするために充分なものとする必要がある。使用時において、バランスウェイト１０は従来の鉛製バランスウェイトと同様な方式で回転バランサを使用して適用される。タイヤ／ホイール組立て体は回転バランサ上に装着され、バランス欠如状態が検出される。回転バランサは、所定重量のウェイトを特定の周囲方向位置にまた軸から所定距離をおいて一平面内あるいは複数平面内に配置することを指示する。本発明のバランスウェイト１０を使用する際、バランスウェイト１０の総重量（カートリッジ２０および浮動性材料４０を含む）は、バランサによって指定された重量に等しくなる。従って、カートリッジ２０の円弧の長さおよび浮動性材料４０の量は指定された重量に比例し、より大きなバランス欠如に際してより大きなカートリッジの円弧の長さおよびより大量の浮動性材料４０が必要とされ、またその逆が成立する。一般的に、カートリッジ２０内で使用される浮動性材料４０の量は内部チャンバ３０の容積の５ないし９５％の間で変化することが理解される。本発明の一実施例において、浮動性材料４０の量は図示されているように内部チャンバ３０の約２／３となり、これは試験中において最適な動的バランシングを提供したが、充分に移動してタイヤ／ホイール組立て体をバランシングすることを可能にするために充分な任意の浮動性材料の量が可能である。鉛ウェイトバランスが完全に代替されるいくつかの適用例において、内部チャンバの容積全体に材料４０が充填され、従ってバランスウェイト１０は固定式ウェイトとして作用する。

従来の鉛ウェイトバランスは回転バランサによって指示された通りにオペレータによって所定位置に固定される。鉛製バランスウェイトは、オペレータがわずかにずれて装着する可能性がある。これによってオペレータは再調整する必要がある。加えて、一度タイヤ／ホイール組立て体が車両の上で稼動すると、タイヤの磨耗、ポットホール（ｐｏｔ ｈｏｌｅ）等がタイヤ／ホイール組立て体がバランスを喪失する原因となる。これとは異なって、本発明のバランスウェイト１０は浮動性媒体４０の重量をカートリッジ２０の周囲方向ならびに横断方向に移動させることができる。オペレータは、本発明のバランスウェイトを回転バランサによって特定された位置に中心化することを試みる。オペレータが正確な位置から僅かにずれて設置した場合、浮動性媒体４０はカートリッジ２０内を移動することによってバランス均衡を達成してタイヤ／ホイール組立て体の実効的なバランス位置を調整することができる。従って、バランスウェイトのオペレータは精密である必要は無く、タイヤ／ホイール組立て体の動作中にバランス位置がホイールに沿って移動した場合においてもタイヤ／ホイール組立て体はバランス状態を保持する。さらに、従来の鉛製バランスウェイトと同様に、本発明においても複数のバランスウェイト１０を使用することができる。

次に図５を参照すると、接着剤７０によってタイヤ／ホイール組立て体６０のホイール５０に装着されたバランスウェイト１０の実施例が示されている。前述したように、より頻繁にアルミニウム合金ホイールが使用される傾向によってウェイトが目視可能でないことが重要となる。従って、一つの可能な配置は、ウェイト１０をホイール５０のチューブウェル５４のブレーキ側に沿ったスパイダ５２の内部側に装着することである。ウェイト１０は、テープ式ウェイトに使用されるものと同様な接着剤７０を使用してチューブウェル５４に装着することができる。この実施例で使用されているように、バランスウェイト１０は、異なった長さ、円弧の長さ、および重量に予め加工することが好適である。このバランスウェイトは、テープ式ウェイトと同様に特定のバランスウェイト装置（図示されていない）によって指示された通りに付加される。ウェイトをチューブウェル５４のブレーキ側に取り付ける場合、オペレータによってはタイヤ／ホイール組立て体の中心線を使用する単一平面バランシングを“充分に良好”なものとして使用するが、最新のバランシング装置はチューブウェル５４のブレーキ側の面に沿った二平面を提供することによって両面バランシングを実施することもできる。直接計測バランスウェイト配置および３６０°ウェイト配置表示能力によって、タイヤ／ホイール組立て体６０をバランシングするためのバランスウェイト１０の位置設定が簡便かつ正確になる。

次に、図６を参照すると、接着剤７０によってタイヤ／ホイール組立て体（図示されていない）のホイール５０のフランジ５６の内部側に装着されたバランスウェイト１０の実施例が示されている。図示されているカートリッジ２０は、フランジ５６の接合面に相当する物理的寸法を有している。この方式において、バランスウェイト１０はこのバランスウェイトが限定された長さの円弧からなることを除いて従来のバランシングリングと同様に配置され、それによってより迅速なバランシングを可能にするとともに従来のバランシングリング固有の低速における重大なバランスの欠如を防止することができる。

次に、図７を参照すると、クリップ８０によってホイール５０のフランジ５６の内部側に装着されたバランスウェイト１０の実施例が示されている。クリップ８０は従来の鉛製バランスウェイトクリップと同様に形成され、バランスウェイト１０をホイール５０のフランジ５６に取り付けている。

バランスウェイト１０が典型的に組み立てられたタイヤおよびホイールのうちのホイール上に使用されるのに対して、このバランスウェイトはタイヤとホイールの組立て前に使用することができる。この方式によって、タイヤとホイールは特にバブルバランサを使用して個別にバランシングすることができ、これらの２つはバランス欠如を最小化するためにバランス整合化される。その後バランスウェイトがホイールまたはタイヤ上に取り付けられる。この方法はバランスウェイトをタイヤの内側ライナあるいはホイールチューブウェルの加圧側に取り付ける際に特に効果的である。

このバランシング方法の別の変更例によれば、互いに近接してホイールまたはタイヤの周りの端から端まで配置された複数のバランスウェイト１０を使用することが含まれており、それによってホイールまたはタイヤの周囲の３６０°全てにわたって複数のバランスウェイト１０が配置される。例えば、２つの１８０°のバランスウェイトをタイヤまたはホイールの周りの放射面内に配置することができ、これらの２つのバランスウェイト１０はバランス欠如を消去するように連動して作用する。

本発明の別の利点は、バランスウェイト１０内の浮動性媒体４０が均一性の問題等の種々の原因によるタイヤ／ホイール組立て体の小さな振動を減衰させることを補助する点である。それによって、車両の乗員に対するより円滑な乗り心地が達成される。

さらに、バランスウェイト１０は、チューブウェルの内部あるいはタイヤ側に装着し得る。しかしながら、この配置によれば、組み立てられて空気注入されたタイヤ／ホイール組立て体のバランス欠如を補償するために最適の位置にバランスウェイト１０が適正に配置されるようにホイール５０とタイヤ６０の重心位置を知る必要がある。

タイヤ６０またはホイール５０内に直接製造されるその他のカートリッジ型バランスウェイトの応用例が図８および図９に示されている。この例において、カートリッジ１０はホイール５０内の空洞部として形成されその空洞内に浮動性材料を内包するか、あるいは製造プロセス中にホイール５０に取り付けることができる。カートリッジ１０はさらにタイヤ６０のインナーライナの一部として形成することもでき、このインナーライナの下に配置するかあるいはタイヤ６０の製造中にインナーライナに直接取り付けることができる。製造中におけるバランスウェイトカートリッジ１０の使用も本発明において意図されているものであり、これに限定されることはないが、特許請求の範囲にこの構成形態も含まれるものとなる。

以上、本発明の好適な実施例につき説明したが、上記の説明は単に例示のためのものであり、本発明はこれに限定されるものではないことが理解される。従って、本発明の範囲および内容は添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。

本発明のバランスウェイトを示した側断面図である。 本発明の組立てられたバランスウェイトを示す縦断面図である。 本発明のカートリッジの透視図であり、本発明のチューブと組み付けられたプラグの断面末端を示している。 本発明のカートリッジの透視図であり、本発明のチューブと組み付けられたプラグの断面末端を示している。 本発明のカートリッジの透視図であり、本発明のチューブと組み付けられたプラグの断面末端を示している。 本発明の別の実施例を示した断面図であり、粘着性取り付けストリップを備えた薄型マルチチャンバ構造を有している。 タイヤ／ホイール組立て体のチューブウェル（ｔｕｂｅ ｗｅｌｌ）のブレーキ側に取り付けられた本発明の実施例を示した断面図である。 タイヤ／ホイール組立て体のフランジに取り付けられた本発明の実施例を示した断面図である。 タイヤ／ホイール組立て体のフランジに取り付けられた本発明のクリップオン実施例を示した断面図である。 ホイールと一体的に構成された本発明の実施例を示した断面図である。 タイヤと一体的に構成された本発明の実施例を示した断面図である。

Claims (14)

1. タイヤ／ホイール組立て体の非加圧側に取り付けられる一つ以上のバランスウェイトを含むバランスシステムであって、
   各前記バランスウェイトが、浮動性媒体が少なくとも部分的に充填された内部チャンバを備えたカートリッジを含み；
   各前記バランスウェイトが、少なくともタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に１８０°まであるいはそれ未満の周囲角度にわたって長軸方向に湾曲してなり、前記バランスウェイトがタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に、一つ以上の前記バランスウェイトが結合してタイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを３６０°未満に広がっている前記バランスシステム。
2. 前記カートリッジが複数の内部チャンバを含む請求項１記載のバランスシステム。
3. 浮動性媒体は粒子、球体、粉末、球粒及びビーズからなる一群の中から選択される１つを少なくとも部分的に有する請求項１記載のバランスシステム。
4. タイヤ／ホイール組立て体であって、
   ホイールと；
   このホイールに取り付けられたタイヤと；
   このホイールの非加圧側に取り付けられ、少なくとも部分的に浮動性媒体が充填された内部チャンバを備えたカートリッジを有する一つ以上のバランスウェイトとから構成され；
   各バランスウェイトがタイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを１８０°あるいはそれ未満の角度で長軸方向に湾曲し、一つ以上の前記バランスウェイトが結合して前記タイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを３６０°未満の角度で広がっているタイヤ／ホイール組立て体。
5. 前記カートリッジが複数の内部チャンバを含む請求項４記載のタイヤ／ホイール組立て体。
6. 浮動性媒体は粒子、球体、粉末、球粒及びビーズからなる一群の中から選択される１つを少なくとも部分的に有する請求項４記載のタイヤ／ホイール組立て体。
7. タイヤ／ホイール組立て体を設けるステップと；
   少なくとも部分的に浮動性媒体が充填された内部チャンバを備えたカートリッジを有する一つ以上のバランスウェイトを設けるステップと；
   各前記一つ以上のバランスウェイトをタイヤ／ホイール組立て体の非加圧側に取り付けるステップであって、これにより、各バランスウェイトがタイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りの１８０°あるいはそれ未満の角度で長軸方向に湾曲し、前記一つ以上のバランスウェイトが結合してタイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを３６０°未満に広がっている取り付けステップとからなるタイヤ／ホイール組立て体をウェイトに取り付ける方法。
8. タイヤ／ホイール組立て体バランシング装置を使用してタイヤ／ホイール組立て体のバランス欠如の重量ならびにタイヤ／ホイール組立て体のバランス欠如を修正する位置を判定するステップをさらに含む請求項７記載の方法であって、
   前記取り付けステップはタイヤ／ホイール組立て体のバランス欠如を修正する位置にウェイトを設置することを含む方法。
9. 各前記バランスウェイトが、少なくともタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に、タイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを９０°まであるいはそれ未満の周囲角度にわたって長軸方向に湾曲してなる、請求項１に記載のバランスウェイト。
10. 各前記バランスウェイトが、少なくともタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に、タイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを１５°から４５°までの周囲角度にわたって長軸方向に湾曲してなる、請求項１に記載のバランスウェイト。
11. 各前記バランスウェイトが、少なくともタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に、タイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを９０°まであるいはそれ未満の周囲角度にわたって長軸方向に湾曲してなる、請求項４に記載のタイヤ／ホイール組立て体。
12. 各前記バランスウェイトが、少なくともタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に、タイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを１５°から４５°までの周囲角度にわたって長軸方向に湾曲してなる、請求項１１に記載のタイヤ／ホイール組立て体。
13. 各前記バランスウェイトが、少なくともタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に、タイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを９０°まであるいはそれ未満の周囲角度にわたって長軸方向に湾曲してなる、請求項７に記載の方法。
14. 各前記バランスウェイトが、少なくともタイヤ／ホイール組立て体に装着された際に、タイヤ／ホイール組立て体の回転軸の周りを１５°から４５°までの周囲角度にわたって長軸方向に湾曲してなる、請求項１３に記載の方法。

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