JPH03144143A - ホイールバランスの修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、主に自動車用ホイール（車輪）のバランス
をとるのに利用されるホイールバランスの修正方法に関
するものである。 （従来の技術） 一般に、自動車用ホイールは、その周上における剛性、
寸法および重量分布の不均一により、回転した際に振動
や騒音を発生させる。 従来のホイールバランスの修正方法は、剛性および寸法
の不均一に対しては、回転するタイヤ単品における半径
方向の力の変動（ラジアル・フォース・バリエーション
；ＲＦＶ）と、回転するリム単品における縦振れ（ラジ
アル・ラン・アラ）；ＲＲＯ）とを測定し、タイヤにお
ける変動の最大位置とリムにおける縦振れの最小位置と
を合わせて両者を組合わせることにより、ホイールの半
径方向の力の変動が小さくなるようにしていた。 また、重量分布の不均一に対しては、−膜内にもよ〈知
られているホイールバランサーを用い、回転時における
ホイール両面の動的アンバランスを測定し、これらの逝
の位相にバランスウェイトを取付けるようにしていた。 このようなホイールバランスの修正方法は、昭和５８年
６月に自動車技術会が発行した「自動車工学便覧Ｏ第５
編」の３−１３．１４や、昭和５５年７月に山海堂が発
行した「自動車工学全書・第２２巻」の第８９頁、第９
０頁などに記載されている・ （発明が解決しようとする課題） ところが、上記したような従来のホイールバランスの修
正方法は、通常、規格された範囲の精度に修正すること
ができるのであるが、リムとタイヤとの位相合わせによ
る修正と、動的アンバランスに対応するバランスウェイ
トによる修正とを個別に扱っていたため１両者の残留ア
ンバランスの大きさおよび位相によって不具合が生じる
ことがある。 つまり、位相合わせによる修正では、半径方向の力の変
動を小さくすることはできるが、前記変動を完全になく
すことは難しく、残留変動における最大値の逆の位相に
加振力が生じることとなる。また、動的アンバランスの
修正にあっても。 そのアンバランス量を完全に打消すバランスウェイトを
選択することが難しく、とくに自動車の生産工程におい
ては、規格への対応や作業性等の都合により例えば５ｇ
ピッチで不連続のバランスウェイトを用いているので、
残留動的アンバランスが生じることがある。この残留動
的アンバランスは、当然ホイール両面にあり、これらの
大きさおよび位相のベクトル和がホイールの静的アンバ
ランスとなる。 このため、従来のホイールバランスの修正力？ｊｚにあ
っては、位相合わせ後の残留変動による加振力と静的ア
ンバランスの二つの位相が近似している場合、これらを
合わせた合成加振力が両者のスカラー和すなわち最大に
近くなるため、車両振動等の品質上の不具合が発生し易
くなるという課題があった。 （発明の目的） この発明は、このような従来の課題に着目して威された
もので、ホイール半径方向の力の変動による加振力、お
よび動的アンバランスの合成による静的アンバランスの
各位相に左右されることなく、修正精度を高めて品質の
向上を図ることができるホイールバランスの修正方法を
提供することを目的としている。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） この発明は、リムとタイヤとを組合わせて威るホイール
のホイールバランスを修正するに際し、前記ホイールを
回転させてタイヤの剛性あるいは寸法の不均一による半
径方向の力の変動を検出し、さらに、前記ホイールを回
転させてタイヤの重量分布の不均一によるホイール両面
の動的アンバランスを検出し、前記力の変動により生じ
る加振力と前記周動的アンバランスの合成による静的ア
ンバランスとのベクトル和である合成加振力のほぼ逆の
位相、または周動的アンバランスの逆の位相から前記合
成加振力の逆の位相側へ所定角度離れた位相にバランス
ウェイトを取付ける構成をもって従来の課題を解決する
ための手段としている。 この発明によるホイールバランスの修正方法は、リムと
タイヤとを組合わせて成るホイールのホイールバランス
を修正するに際し、まず、前記ホイールを回転させてタ
イヤの剛性あるいは寸法の不均一による半径方向の力の
変動を検出する。 ここで、当初のホイールとしては、タイヤにおける半径
方向の力の最大位置とリムにおける縦振れの最小位置と
を合わせたもの、つまり位相合わせをしたものが当然含
まれる。 次に、前記ホイールを回転させてタイヤの重量分布の不
均一によるホイール両面の動的アンバランスを検出する
。 そして、前記力の変動により生じる加振力と前記静的ア
ンバランスとのベクトル和である合成加振力のほぼ逆の
位相、または周動的アンバランスの逆の位相から前記合
成加振力の逆の位相側へ所定角度離れた位相にバランス
ウェイトを取付ける。ここで、静的アンバランスには、
両面の動的アンバランスをそのまま合成したもの、周動
的アンバランスに対応するバランスウェイトを取付けた
後の残留動的アンバランスを合成したもの、あるいは前
記バランスウェイトを取付けたと仮定したものが含まれ
る。 また、これらの力およびアンバランスは、ホイール中心
を基準とする大きさおよび位相を有するので、ベクトル
演算によりバランスウェイトの大きさおよび位相を求め
ることができる。 （発明の作用） この発明によるホイールバランスの修正方法では、ホイ
ール半径方向の力の変動により生じる加振力と、ホイー
ル両面の動的アンバランスの合成による静的アンバラン
スとのベクトル和である合成加振力を基準とし、前記合
成加振力のほぼ逆の位相、または周動的アンバランスの
逆の位相から前記合成加振力の逆の位相側へ所定角度離
れた位相にバランスウェイトを取付けることにより、前
記バランスウェイトの重量で合成加振力が低減され、同
時に、前記静的アンバランスとバランスウェイトのベク
トル和となる最終静的アンバランスを前記合成加振力の
略反対方向の位相にすることでホイール回転時の振動等
が低減されることとなる。 （実施例） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図〜第４図は、この発明の一実施例を説明する図で
ある。また、第８図は、この発明に適用可能な測定装置
の概略を説明する図である。 測定装置は、ホイールの半径方向の力の変動（ラジアル
・フォース・バリエーション）を検出するＲＦＶ検出装
置１と、ホイールの動的アンバランスを検出するホイー
ルバランサー２と、両者から検出された各加振力の和を
低減させる演算回路を有するデータ処理装置３とを備え
ている。なお、この実施例では、ホイールを横置きにし
て両面の動的アンバランスを検出することとし、ホイー
ル両面を上面、下面と区別する。また、バランスウェイ
トは、自動車の生産工程において用いられているように
、５ｇピッチで不連続であるとする。 次に、具体的数値とともに、ホイールバランスの修正方
法の一例を説明する。 まず、ＲＦＶ検出装置１において、ホイールを時速１１
００ｋ相当の回転数で回転させてその半径方向の力の変
動を検出する。このホイールは、予めリムとタイヤとの
位相合わせが成され、前記力の変動がより一層小さくな
るようにしである。 ここで、第１図に示すように、力の変動の最大値Ｒｏ（
ｍｒω’）が６ｋｇでその位相θＲＯが４１’であると
き、走行中においては、ＣＲ。 （Ｃ；定数）の静的アンバランスが逆の位相ＯＲＯ＋π
にあるときと同じ加振力が生じることから、加振力Ｒは
１５ｋｇでその位相θＲは２２１°となる。 次に、ホイールバランサー２１において、ホイールを回
転させて上下面の動的アンバランスを検出する。この実
施例の場合、上面の動的アンバランスＵは２２ｇでその
位相θＵは２３３°であり、下面の動的アンバランスＬ
は１２ｇでその位相θＬは１９１０である。そこで、上
面の動的アンバランスＵの逆の位相θｗｕ＝５３°に１
０ｇのバランスウェイ）Ｗｕを設け、下面の動的アンバ
ランスＬの逆の位相θＷＬ＝１１°に５ｇのバランスウ
ェイトＷｔ、を設ける。 これにより、第２図に示すように、上面には、動的アン
バランスＵからバランスウェイトＷｕの重量を差し引い
た残留動的アンバランスＵｚ２ｇが初期と同じ位相θｕ
ｚ（θｕ）＝２３３゜に残り、下面には、同様にして残
留動的アンバランスＬｚ＝２ｇが位相θＬｚ（θｘ、）
＝１９１”に残る。これらの上下面の残留動的アンバラ
ンスＵｚ　、Ｌｚの合成ベクトルは、ホイールの静的ア
ンバランスと等価である。したがって、静的アンバラン
スＳは３．５ｇでその位相θＳは２１２゜である、そし
てさらに、この静的アンバランスＳと前記加振力Ｒとの
ベクトル和により合成加振力が求められる。この合成加
振力Ｃは１８．５ｇでその位相θＣは２１９′″である
。 このように、加振力Ｒの位相θＲ＝２２１°と静的アン
バランスＳの位相θ５＝２１２°とが近似していると、
合成加振力Ｃが大きくなることが明らかである。そこで
、この実施例では、前記合成加振力Ｃの逆の位相θＷＡ
＝３９°にバランスウェイ）ＷＡを取付けると、前記合
成加振力Ｃとのベクトル和により、最終合成加振力ＣＦ
を１３．５ｇに低減させることとなる。また、最終静的
アンバランスＳＦは、静的アンバランスＳとバランスウ
ェイトＷＡとのベクトル和で表わされるから、１．５ｇ
に低減されるとともに位相θＳＦが５６°となり１合成
加振力（θｃ＝２１９＠）の略反対側へ向いた状態とな
る。 さらに第４図に示すように、バランスウェイトＷＡを１
０ｇとした場合には、最終合成加振力ＣＦが８．５ｇで
その位相θＣＦが２１９°であり、最終静的アンバラン
スＳＦが６．５ｇでその位相Ｏ３Ｆが４３″となる。 つまり、データ処理装置３における演算により、例えば
ｌ５ＦＩ≦Ｓｍａｘ　（静的アンバランスの規格値）と
いう条件でバランスウェイトＷＡす条件でバランスウェ
イトＷＡの位相θＷＡを変えたりして、様々な最終合成
加振力ＣＦおよび最終静的アンバランスＳＦの要求に応
えることも容貼である。 第５図〜第７図は、この発明の他の実施例を説明する図
である。 この実施例は、ホイール上下面の動的アンバランスに対
してその逆の位相にバランスウェイトを取付けるのでは
なく、周動的アンバランスの逆の位相から合成加振力の
逆の位相側へ所定角度離れた位相にバランスウェイトを
取付ける。これにより、ホイール半径方向の力の変動に
よる加振力を打ち消すように上下面の動的アンバランス
を残し、この残留動的アンバランスのベクトル和テする
静的アンバランスを増大させずに合成加振力を最小にす
ることが可能となる。 つまり、上面の動的アンバランスを Ｕ　ｉ　＝　（Ｕｃｏｓ　θＵ　、　Ｕｓｉｎ　θ（３
）ｅａ−大きさＵ９位相ＯＵ　　　　　　・・・（１）
下面の動的アンバランスを Ｌ　ｉ　＝　（ＬＣｏｓ　θＬ、ＬｓｉｎＯＬ）ｓｅｅ
大きさり１位相θＬ　　　　　・・・（２）力の変動に
よる加振力を Ｒ＝（ＲｃｏｓθＲ、Ｒ５１ｎθＲ）１１＠１＋大きさ
Ｒ９位相°θＲ・・・（３） 上面のバランスウェイトを Ｗｕ　＝　（Ｗｕｃｏｓ　ａ　、　Ｗｕｓｉｎ　α）　
ｅ　ａ　ｅ大きさＷｕ、位相α　　　　　・・・（４）
下面のバランスウェイトを Ｗ　Ｌ　（Ｗ　ｔ、　ｃｏｓβ、Ｗｔ、ｓｉｎβ）・・
・大きさＷＬ、位相β　　　　　・・・（５）とおくと
、修正後の加振力と周動的アンバランスの合成による静
的アンバランスの和、つまり合成加振力Ｃを最小にする
には。 ｕ　　　　　　　’シ　　　　−一：瓢　　　−−２ｈ
　　　　−ｈＣ＝Ｕｉ＋Ｌｉ＋Ｗｕ＋ＷＬ＋Ｒ ・　・　・　（６） の大きさを最小にすることとなる。 そこで、上下面のバランスウェイトＷＵ、ＷＬの大きさ
および位相α、βを決定するには、＋Ｒ１２・　・　・
　（７） ・　・　・　（８） とすると、 ｆ　（α、β）＝　　（Ｕｉ＋Ｌｉ＋Ｗｕ＋ＷＬ＋Ｒ）
（Ｕ　ｉ　＋Ｌ　ｉ　＋Ｗｕ＋ＷＬ＋Ｒ）＝　Ｕ　’　
＋Ｌ　’　＋　Ｗ　ｕ　２＋　Ｗ　Ｌ　２＋　Ｒ２＝Ｕ
’　　＋Ｌ’　　＋ｗｕ２　＋ＷＬ２＋Ｒ２ ＋２　　（ＵＬｃｏｓ　　（θＵ−θＬ）＋ＵＷｕｃｏ
ｓ　　（α−θＵ） 十ＵＷＬｃｏｓ　　（β−θＵ） ＋　Ｕ　Ｒｃｏｓ　　（θｐ、−０ｕ）＋ＬＷｕｃｏｓ
　　（α−θＬ） ＋ＬＷＬＣＯ３（β−０Ｌ） ＋ＬＲｃｏｓ　　（θＲ−θＬ） ＋ＷｕＷｔ、ｃｏｓ　　（β−α） ＋ＷＵＲｃｏｓ　　（α−θＲ） ＋ＷＬＲＣＯ５（β−０Ｒ） ・　・　・　（９） となる、そして、合成加振力Ｃを最小にするにはｆ（α
、β）を最小にすればよいので、ｆ（α。 β）の最小値を求めるために上記（９）式をα。 βで偏微分すると、 ＝２　　（−ＵＷｕｓｉｎ　　（Ｑ−θＵ）−ＬＷｕｓ
ｉｎ　　（α−θＬ） ＋ＲＷｕｓｉｎ　　（α−θＲ） ＋ＷｕＷＬｓｉｎ　　（β−α））・・（ｉｏ） ＝　２　　（−ＵＷＬ　　（ｓｉｎ　β−θＵ）−ＬＷ
Ｌｓｉｎ　　（β−０Ｌ） −ＲＷＬＳｉｎ　　（β−θＲ） ＋ＷｕＷＬｓｉｎ　　（β−α））−−−（１１）とな
る、ここで、静的アンバランスを増加させないためには
、 を条件とする。このとき、ＷＵＯ，ＷＬＯは、上下面の
動的アンバランスに対応してこれらの逆の位相に取付け
られるバランスウェイトを示す。 以上の（１０）（１１）（１２）式を数値計算すること
により１合成加振力Ｃを最小にするバランスウェイトの
大きさＷｕ、Ｗｘ、および位相α。 βを決定することができる。 第５図に示すように、加振力Ｒが１５ｇでその位相ＯＲ
が２７３°であり、上面の動的アンバランスＵが１９ｇ
でその位相θＵが２８００であり、さらに下面の動的ア
ンバランスＬが４２ｇでその位相が２０７°である場合
、先の各式により、上面のバランスウェイトＷｕは１５
ｇでその位相αが７６′″となり、下面のバランスウェ
イトＷＬは４０ｇでその位相βが４７°となる。 この場合、静的アンバランスＳは、第６図に示すように
、上面動的アンバランスＵとバランスウェイ）　Ｗ　ｕ
とのベクトル和である上面残留動的アンバランスＵｚと
、下面動的アンバランスＬとバランスウェイトＷＬとの
ベクトル和である下面残留動的アンバランスＬｚとのベ
クトル和で示され、６ｇで位相Ｏ５は１２３°である。 この実施例では、静的アンバランスがそのまま最終静的
アンバランスとなる。したがって、加振力Ｒと静的アン
バランスＳとのベクトル和である合成加振力Ｃは１０ｇ
でその位相θＣは２５６°となる。また、前記合成加振
力Ｃにあっても、そのまま最終合成加振力となる。 ここで、先の周動的アンバランスＵ、Ｌに対して、各々
の逆の位相にバランスウェイ）Ｗｕｏ＝１５ｇ（θｕｏ
＝１００’″）、ＷＬｏ＝４０ｇ（位相０Ｌｏ＝２７°
）を取付けたと仮定すると、第７図に示すように、静的
アンバランスＳ。 が６ｇでその位相θｓｏが２６０′″となり、加振力Ｒ
とのベクトル和である合成加振力Ｃｏは２１ｇで位相が
２７０°となる。 つまり、この実施例によれば、動的アンバランスＵ、Ｌ
の逆の位相から合成加振力Ｃの逆の位相（７６°）側へ
所定角度（上面は２４°、下面は２０’）離れた位相α
、βにバランスウェイトＷ　ｕ　、　Ｗ　Ｌを取付ける
ことにより、動的アンバランスＵ、Ｌの逆の位相にバラ
ンスウェイトＷＬＩＯ，ＷＬＯを取付けた場合よりも合
成加振力Ｃを半分以下に低減させることができ、静的ア
ンバランス（最終静的アンバランス）Ｓを増大させるこ
とが無く、しかも前記静的アンバランスＳが合成加振力
（最終合成加振力）Ｃの略反対側に向くこととなる。

【発明の効果】

以上説明してきたように、この発明のホイールバランス
の修正方法は、リムとタイヤとを組合わせて成るホイー
ルのホイールバランスを修正するに際し、前記ホイール
を回転させてタイヤの剛性あるいは寸法の不均一による
半径方向の力の変動を検出し、さらに、前記ホイールを
回転させてタイヤの重量分布の不均一によるホイール両
面の動的アンバランスを検出し、前記力の変動により生
じる加振力と前記周動的アンバランスの合成による静的
アンバランスとのベクトル和である合成加振力のほぼ逆
の位相、または周動的アンバランスの逆の位相から前記
合成加振力の逆の位相側へ所定角度離れた位相にバラン
スウェイトを取付ける方法としたため、例えばホイール
半径方向の力の変動による加振力と、ホイール両面の動
的アンバランスの合成による静的アンバランスとが近似
した位相に生じたとしても１両者のベクトル和である合
成加振力を低減させることができると共に、この合成加
振力に対して最終静的アンバランスを略反対方向の位相
とすることができ、前記合成加振力および最終静的アン
バランスをより一層小さくしてホイール回転時の振動等
を大幅に低減することができ、車両の品質を高めること
ができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示す図であって
、第１図は加振力および上下面の動的アンバランスを示
す説明図、第２図は静的アンバランスおよび合成加振力
を示す説明図、第３図はバランスウェイトを取付けた状
態の最終合成加振力および最終静的アンバランスを示す
説明図、第４図はバランスウェイトの重量を変えた状態
を示す説明図、第５図〜第７図はこの発明の他の実施例
を示す図であって、第５図は加振力および上下面の動的
アンバランスを示す説明図、第６図はバランスウェイト
取付は後の静的アンバランスおよび合成加振力を示す説
明図、第７図はバランスウェイトの取付は位置が異なる
場合の静的アンバランスおよび合成加振力の比較を示す
説明図、第８図はこの発明に適用可能な測定装置の概略
を説明するブロック図である。 Ｕｚ・・・上面の残留動的アンバランス、Ｌｚ・・・下
面の残留動的アンバランス、Ｓ・・・静的アンバランス
、Ｒ・・・加振力、Ｃ・・・合成加振力、ＷＡ、ＷＬＩ
。 ＷＬ・・・バランスウェイト、ＳＦ・・・最終静的アン
バランス、ＣＦ・・・最終合成加振力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）リムとタイヤとを組合わせて成るホィールのホイ
   ールバランスを修正するに際し、前記ホィールを回転さ
   せてタイヤの剛性あるいは寸法の不均一による半径方向
   の力の変動を検出し、さらに、前記ホィールを回転させ
   てタイヤの重量分布の不均一によるホィール両面の動的
   アンバランスを検出し、前記力の変動により生じる加振
   力と前記両動的アンバランスの合成による静的アンバラ
   ンスとのベクトル和である合成加振力のほぼ逆の位相、
   または両動的アンバランスの逆の位相から前記合成加振
   力の逆の位相側へ所定角度離れた位相にバランスウェイ
   トを取付けることを特徴とするホィールバランスの修正
   方法。