JPH05107143A - ホイールのアンバランスの修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ホイールのアンバランスを精度よく修正し、ひ
いては、ハンドルのシミーを修正する作業を短時間で効
率よく容易に行うことができる方法を提供する。 【構成】ホイール２Ｌ，２Ｒを回転させながら、ロアア
ーム９Ｌ，９Ｒの前後方向の加速度を検出し、その検出
した加速度をスペクトル分析することにより、ホイール
２Ｌ，２Ｒの回転周波数におけるホイール２Ｌ，２Ｒの
アンバランスによるロアアーム９Ｌ，９Ｒの前後方向の
加速度の振動波形を抽出し、その振動波形の振幅及び位
相を前記ホイールのアンバランス量及びアンバランス位
置に相当する量としてホイール２Ｌ，２Ｒのアンバラン
スを修正し、ひいてはハンドル３のシミーを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のホイールのア
ンバランスを修正する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のホイールは、一般に、その車軸
回りの重量分布に偏心的なアンバランスを有しており、
このようなアンバランスがあると、ホイールの回転時
に、ホイールに連結されたロアアーム等の振動が生じ、
また、その振動がホイールにステアリング系を介して連
結されたハンドルに伝わって、ハンドルの周方向の振動
（所謂、シミー）が生じることが知られている。

【０００３】このため、自動車の製造ライン等において
は、ホイールのアンバランス量（ホイールの偏心重量
分）に対応する重量のバランスウェイトを、ホイールの
アンバランス位置に対応する箇所に取付け、これによ
り、ホイールのアンバランスを修正し、ひいては、ハン
ドルのシミーを修正するようにしている。

【０００４】この場合、かかるホイールのアンバランス
によるロアアーム等の振動においては、本出願人が例え
ば特開昭６３−２６６３３１号公報に開示しているよう
に、特に、ロアアームの前後方向の振動に着目すると、
ホイールのアンバランス量はロアアームの前後方向の変
位波形の振幅に略比例し、また、そのアンバランス位置
は、ホイールの回転位相に対するロアアームの前後方向
の変位波形の位相として現れる。

【０００５】そこで、従来は、ホイールのアンバランス
の修正を行うに際しては、同号公報に開示されているよ
うに、ホイールを回転させつつ、ロアアームの前後方向
の変位をレーザ測距器等の光学式変位検出器により検出
し、その検出した変位波形の振幅からホイールのアンバ
ランス量をあらかじめ実験により求めたチューニングチ
ャートを参照して求めると共に、ホイールの回転位相に
対する該変位波形の位相からホイールのアンバランス位
置を求めるようにしている。そして、そのアンバンス量
に対応するバランスウェイトをホイールのアンバランス
位置に対応する箇所に取付け、これにより、ホイールの
アンバランスを修正し、ひいてはハンドルのシミーを低
減するようにしていた。

【０００６】しかしながら、かかる従来の手法において
は、ロアアームの前後方向の変位を光学式変位検出器に
より検出するようにしているために、ロアアームの所定
の箇所に反射板を取付けると共に、これに対向した箇所
に発光・受光器を配置しなければならず、また、これら
の位置関係を精度よく適切に設定しなければならない。

【０００７】このため、ロアアームの変位の検出に際し
て、光学式変位検出器の反射板や発光・受光器のセッテ
ィングに比較的、手間暇がかかり、ホイールのアンバラ
ンスやハンドルのシミーの修正のための測定作業の効率
を向上させる妨げとなっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消し、ホイールのアンバランスを精度よく修正し、
ひいては、ハンドルのシミーを修正する作業を短時間で
効率よく容易に行うことができる方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ホイールのアンバランス
によるロアアームの前後方向の振動は、ホイールの回転
に同期して正弦波的に生じ、従って、該ロアアームの前
後方向の変位の二階微分値に相当するロアアームの加速
度もホイールの回転に同期して正弦波的に生じ、その加
速度波形の振幅は、ロアアームの変位の振幅に比例し、
また、その加速度波形の位相はロアアームの変位波形の
位相と一致する。

【００１０】従って、ホイールのアンバランスによるロ
アアームの前後方向の加速度を検出すれば、その加速度
波形の振幅と位相により、ホイールのアンバランス量及
びアンバランス位置を求めることが可能である。

【００１１】そして、この場合、ロアアームの前後方向
の振動には、ホイールのアンバランスによる高調波成分
やエンジン振動等による周波数成分も含まれ、これらの
不要な周波数成分をフィルター等により除去することに
より、ホイールのアンバランスによるロアアームの前後
方向の振動波形がホイールの回転周波数と同じ周波数で
得られる。

【００１２】そこで、本発明は上記の目的を達成するた
めに、自動車のホイールのアンバランスを修正する方法
であって、前記ホイールを回転させる工程と、該回転時
にホイールに連結されたロアアームの前後方向の加速度
を検出する工程と、検出した加速度から前記ホイールの
回転周波数に相当する周波数成分を抽出し、ホイールの
アンバランスに起因するロアアームの加速度の振動波形
を得る工程と、該振動波形の振幅及び位相を前記ホイー
ルのアンバランス量及びアンバランス位置に相当する量
として当該振幅及び位相を基に前記ホイールのアンバラ
ンスを修正する工程とから成ることを特徴とする。

【００１３】さらに、前記ホイールのアンバランスの修
正後に、前記ホイールを再び回転させる工程と、該ホイ
ールの回転時に前記自動車のハンドルの周方向の加速度
を検出する工程と、検出した加速度の振幅によりホイー
ルのアンバランスの修正の良否を判定する工程とを備え
たことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明によれば、前記ホイールのアンバランス
を修正する際には、前記ホイールを回転させながら、前
記ロアアームの前後方向の加速度を検出する。

【００１５】この場合、検出した加速度には、エンジン
の振動等による周波数成分が含まれるので、その加速度
から前記ホイールの回転周波数に相当する周波数成分を
抽出することにより、ホイールのアンバランスによるロ
アアームの前後方向の加速度の振動波形が得られる。

【００１６】そして、この加速度の振動波形の振幅及び
位相は、ホイールのアンバランス量及びアンバランス位
置に相当するものであるので、これらを基にホイールの
アンバランスを修正することが可能となり、さらに、こ
のアンバランスの修正により前記ハンドルのシミーが低
減されることとなる。

【００１７】さらに、かかるホイールのアンバランスの
修正後に、前記ホイールを再び回転させつつ、前記ハン
ドルの周方向の加速度を検出すれば、その検出した加速
度の振幅を基に、ハンドルのシミーが確実に低減された
か否かを確認することが可能となり、ひいては、ホイー
ルのアンバランスの修正結果の良否を判定することが可
能となる。

【００１８】尚、ロアアームの前後方向加速度を検出す
るには、加速度センサ等を用いればよい。

【００１９】

【実施例】本発明の一例を図１乃至図４に従って説明す
る。図１は本発明の一例を適用してホイールのアンバラ
ンス及びハンドルのシミーを修正するための計測システ
ムの説明的構成図、図２（ａ），（ｂ）及び図３
（ａ），（ｂ）はそれぞれ該計測システムによる修正方
法を説明するための線図、図４（ａ），（ｂ）はホイー
ルのアンバランスの修正後のハンドルのシミー及びロア
アームの加速度を例示的に示す線図である。

【００２０】図１で、１は自動車の要部の構成を模式的
に示したものであり、図中、２Ｌ，２Ｒは自動車の前側
の左右のホイール、３はハンドルである。ハンドル３は
ステアリングシャフト４、ピニオン５、ラック６有する
タイロッド７及びナックルアーム８Ｌ，８Ｒを介してホ
イール２Ｌ，２Ｒに連結され、ナックルアーム８Ｌ，８
Ｒとホイール２Ｌ，２Ｒとの連結箇所からは、それぞ
れ、ホイール２Ｌ，２Ｒを車体（図示しない）に懸架す
るためのロアアーム９Ｌ，９Ｒが延設されている。

【００２１】この場合、ホイール２Ｌ，２Ｒはそれぞれ
図示しない回転ドラム上に支承され、該回転ドラムを介
して回転駆動されるようになっている。

【００２２】ロアアーム９Ｌ，９Ｒには、それぞれロア
アーム９Ｌ，９Ｒの前後方向（車長方向）の加速度を検
出する加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒが取付けられ、これ
らの加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒはそれぞれ検出した加
速度信号をアンプ１１を介してスペクトルアナライザ１
２に出力するようにしている。

【００２３】この場合、スペクトルアナライザ１２は、
各加速度センサ１０Ｌ，１０Ｒ（以下、必要に応じてこ
れらを加速度センサ１０と総称する）の検出信号をスペ
クトル分析する機能と、そのスペクトル分析を基に、各
加速度センサ１０の検出信号からホイール２Ｌ，２Ｒ
（以下、必要に応じてこれらをホイール２と総称する）
の回転周波数における周波数成分のみを抽出するバンド
パスフィルタとしての機能とを有し、その抽出した加速
度信号をデータ処理装置１３に出力するようにしてい
る。

【００２４】また、ハンドル３には、その周方向の加速
度を検出する加速度センサ１４が取付けられ、この加速
度センサ１４は検出した加速度信号をアンプ１５を介し
てデータ処理装置１３に出力するようにしている。

【００２５】尚、データ処理装置１３は、図示しないパ
ソコン、レコーダ、ディスプレイ等により構成されるも
のであり、スペクトルアナライザ１２及び加速度センサ
１４からの出力信号をディスプレイ等に表示し、あるい
はレコーダ等に記録するようにしている。

【００２６】また、各ホイール２の側方には、各ホイー
ル２の回転位相を検出するための位相検出器１６が設け
られている。

【００２７】この場合、各位相検出器１６は、それぞれ
各ホイール２の外側周縁部に対向して設けられた光電管
１７と、各ホイール２の外側周縁部の所定箇所に取付け
られた反射テープ１８とにより構成されるものであり、
光電管１７は、各ホイール２の回転時に、反射テープ１
８に対向する毎に、すなわち、各ホイール２の回転周波
数でデータ処理装置１３にパルスを出力するようにして
いる。

【００２８】次に、かかる計測システムにより、各ホイ
ール２のアンバランスを修正する方法を説明する。

【００２９】各ホイール２のアンバランスを修正する際
には、各ホイール２を回転ドラム（図示しない）を介し
て回転させる。

【００３０】この時、各ホイール２のアンバランスがあ
ると、各ロアアーム９Ｌ，９Ｒ（以下、必要に応じてこ
れらをロアアーム９と総称する）が前後方向に振動し、
これらの振動の加速度が各加速度センサ１０により検出
される。

【００３１】この場合、各加速度センサ１０の検出信号
は、例えば図２（ａ）に示すように、大略、周期的なも
のとなるものの、乱れた波形となる。

【００３２】また、この時、各ロアアーム９の振動がハ
ンドル３に伝達されて、該ハンドル３が周方向に振動
し、その振動の加速度が前記加速度センサ１４により検
出される。

【００３３】この場合、例えば各ホイール２に若干の回
転速度差を与えておくと、その回転周波数差に相当する
振動の周波数成分がハンドル３の周方向の振動に重畳さ
れ、加速度センサ１４の検出信号は、例えば図２（ｂ）
に示すようなビートを伴う振動波形となる。

【００３４】そして、前記スペクトルアナライザ１２
は、各ロアアーム９の加速度センサ１０の検出信号を受
け取ると、これをスペクトル分析し、さらに、そのスペ
クトルデータを基に、各加速度センサ１０の検出信号の
うちの各ホイール２の回転周波数における周波数成分、
すなわち、各ホイール２のアンバランスによる周波数成
分のみを抽出する。

【００３５】さらに詳細には、例えば、図２（ａ）に示
す加速度の振動波形において、スペクトル分析を行う
と、図３（ａ）に示すスペクトルデータが得られる。

【００３６】図３（ａ）に示すように、各加速度センサ
１０の検出信号には、種々の周波数成分が混在するもの
の、三つの周波数ｆ1 〜ｆ3 において、大きなスペクト
ルＳ1 〜Ｓ3 が見られ、これらのスペクトルＳ1 〜Ｓ3
のうち、スペクトルＳ1 は、各ホイール２のアンバラン
スによる一次周波数成分（各ホイール２の回転周波数に
おける成分）、スペクトルＳ2 はエンジンの振動による
もの、スペクトルＳ3は、ホイール２のアンバランスに
よる高調波成分である。

【００３７】従って、各加速度センサ１０の検出信号の
うち、周波数ｆ1 （各ホイール２の回転周波数）におけ
る成分のみを抽出すれば、各ホイール２のアンバランス
によるロアアーム９の振動の加速度波形が得られる。

【００３８】そこで、スペクトルアナライザ１２は、そ
のバンドパスフィルタとしての機能により、各加速度セ
ンサ１０の検出信号のうち、周波数ｆ1 （各ホイール２
の回転周波数）の成分のみを抽出し、これを前記データ
処理装置１３に出力する。

【００３９】この場合、各ホイール２のアンバランスに
よる各ロアアーム９の前後方向の加速度波形は、例え
ば、図３（ｂ）に示すような略正弦波状の滑らかな波形
となる。そして、前述したように、この加速度波形は、
各ホイール２のアンバランスによる各ロアアーム９の前
後方向の変位の二階微分値に相当するものであるから、
その振幅及び位相は、各ホイール２のアンバランス量
（各ホイール２の偏心重量分）及びアンバランス位置に
対応する量となる。

【００４０】一方、前記データ処理装置１３は、各位相
検出器１４の光電管１５から、各ホイール２の一回転毎
に、すなわち、各ホイール２の回転周波数で、図３
（ｂ）に加速度波形と併せて示したように、基準パルス
Ｐを受け取る。

【００４１】そして、データ処理装置１３は、スペクト
ルアナライザ１２から受け取った各ロアアーム９の前後
方向の加速度波形と、各位相検出器１４から受け取った
基準パルスＰとを比較することにより、図３（ｂ）に示
すように、各ロアアーム９の前後方向の加速度波形の基
準パルスＰに対する位相角φを求めると共に、該加速度
波形の振幅Ａを求め、これをレコーダやディスプレイ
（図示しない）等に出力する。

【００４２】そして、このように、各ロアアーム９の前
後方向の加速度の振幅Ａ及び位相角φが求められた後に
は、あらかじめ実験により求められたチューニングチャ
ート等を基に、振幅Ａから各ホイール２毎にそのアンバ
ランス量が求められ、また、位相角φからアンバランス
位置が求められる。

【００４３】この場合、各ホイール２のアンバランス量
及びアンバランス位置の求め方は、基本的には本出願人
が特開昭６３−２６６３３１号公報に開示した手法と同
一であり、例えばアンバランス位置は、各位相検出器１
４の反射テープ１６の各ホイール２への取付箇所を基準
として、位相角φにあらかじめ実験等により定められた
補正角を加えた角度だけ各ホイール２の周方向に移動さ
せた位置として特定される。

【００４４】このように、各ホイール２のアンバランス
量及びアンバランス位置が判った後には、各ホイール２
の回転を一旦、停止し、この状態で、各ホイール２毎
に、そのアンバランス量に対応する重量のバランスウェ
イトをアンバランス位置に対応する箇所に取付け、これ
により、各ホイール２のアンバランスが修正される。

【００４５】次いで、かかる修正後に、再び、各ホイー
ル２を回転させつつ、ハンドル３の周方向の加速度を前
記加速度センサ１４を介して検出すると共に、各ロアア
ーム９の前後方向の加速度のうち、各ホイール２の回転
周波数の成分を各加速度センサ１０及びスペクトルアナ
ライザ１２を介して検出する。

【００４６】この場合、ハンドル３の周方向の加速度の
波形と、各ロアアーム９の前後方向の加速度のうち、各
ホイール２の回転周波数の成分の波形とは、例えば、そ
れぞれ図４（ａ），（ｂ）に示すような波形となる。

【００４７】そして、これらの加速度波形により、各ホ
イール２のアンバランスの修正結果の良否が判定され
る。

【００４８】すなわち、これらの加速度波形の振幅があ
らかじめ定められた基準値以下であれば、各ホイール２
のアンバランスが正しく修正され、さらにその修正によ
り、ハンドル３のシミーも良好に修正されたものとす
る。

【００４９】逆に、これらの加速度波形の振幅があらか
じめ定められた基準値を越えている時は、各ホイール２
のアンバランスの修正が不完全なものであったか、ある
いは、各ホイール２のアンバランスは修正されたもの
の、ハンドル３のシミーが解消されなかったものとし、
この場合には、例えば、各ホイール２を別のホイールと
交換し、改めて前述のアンバランスの修正作業を行う。

【００５０】これにより、各ホイール２のアンバランス
が確実に修正され、ひいては、ハンドル３のシミーも確
実に修正されることとなる。

【００５１】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、ホイールを回転させながら、ロアアームの前
後方向の加速度を検出し、その検出した加速度をスペク
トル分析することにより、ホイールの回転周波数におけ
るホイールのアンバランスによるロアアームの前後方向
の加速度の振動波形を精度よく抽出し、その振動波形の
振幅及び位相を前記ホイールのアンバランス量及びアン
バランス位置に相当する量としてホイールのアンバラン
スを修正するようにしたことによって、その作業に際し
ては、加速度センサ等をロアアームに取付け、該加速度
センサから得られる加速度波形を分析することにより、
適切にホイールのアンバランスを精度よく修正し、ひい
ては、ハンドルのシミーを修正することができ、また、
その修正のための計測作業等を短時間で効率よく容易に
行うことができる。

【００５２】さらに、ホイールのアンバランスに修正後
に、前記ホイールを再び回転させながら、ハンドルの周
方向の加速度を検出し、その検出した加速度の振幅によ
りホイールのアンバランスの修正の良否を判定するよう
にしたことによって、ホイールのアンバランス及びハン
ドルのシミーの修正を確実なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例を適用してホイールのアンバラン
ス及びハンドルのシミーを修正するための計測システム
の説明的構成図、

【図２】該計測システムによる修正方法を説明するため
の線図、

【図３】該計測システムによる修正方法を説明するため
の線図、

【図４】ホイールのアンバランスの修正後のハンドルの
シミー及びロアアームの加速度を例示的に示す線図。

【符号の説明】

２Ｌ，２Ｒ…ホイール、３…ハンドル、９Ｌ，９Ｒ…ロ
アアーム。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車のホイールのアンバランスを修正す
   る方法であって、前記ホイールを回転させる工程と、該
   回転時にホイールに連結されたロアアームの前後方向の
   加速度を検出する工程と、検出した加速度から前記ホイ
   ールの回転周波数に相当する周波数成分を抽出し、ホイ
   ールのアンバランスに起因するロアアームの加速度の振
   動波形を得る工程と、該振動波形の振幅及び位相を前記
   ホイールのアンバランス量及びアンバランス位置に相当
   する量として当該振幅及び位相を基に前記ホイールのア
   ンバランスを修正する工程とから成ることを特徴とする
   ホイールのアンバランスの修正方法。
2. 【請求項２】前記ホイールのアンバランスの修正後に、
   前記ホイールを再び回転させる工程と、該ホイールの回
   転時に前記自動車のハンドルの周方向の加速度を検出す
   る工程と、検出した加速度の振幅によりホイールのアン
   バランスの修正の良否を判定する工程とを備えたことを
   特徴とする請求項１記載のホイールのアンバランスの修
   正方法。