JPS6076401A - 車輪振動の低減方法 - Google Patents

車輪振動の低減方法

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JPS6076401A
JPS6076401A JP58180792A JP18079283A JPS6076401A JP S6076401 A JPS6076401 A JP S6076401A JP 58180792 A JP58180792 A JP 58180792A JP 18079283 A JP18079283 A JP 18079283A JP S6076401 A JPS6076401 A JP S6076401A
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radial load
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Fumio Minamitani
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Isuzu Motors Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/32Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels
    • F16F15/324Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels the rotating body being a vehicle wheel

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】 [発明の技術分野] 本発明は、タイヤとホイールとを組み付けた車輪の振動
の低減方法に係り、特に車輪の不均一および不つりあい
に起因して発生し車体、ステアリング等へ入力される車
輪の振動を、車体、ステアリング等の共振周波数に等し
い回転数において低減する車輪振動の低減方法に関する
[発明の技術的背景とその問題点] 車輪、即ち、タイヤ及びホイールの組立体の振動発生原
因には、車輪周方向に沿った質量分布の不均一、剛性分
布の不均一および車輪半径分布の不均一などがある。
質量分布の不均一ないし偏りは、不つりあいと呼ばれ、
第1図の如く、車輪1の回転軸心から距離rに不つりあ
い質量(アンバランスマス)mがあるどき、不つりあい
の大きさは+nrとなる。この車輪1が角速度ωで回転
するとmrω2 の遠心力が発生し、その正弦成分l1
lrω2・sinθ(第2図参照)が車体側への上下方
向の振動入力となる。不つりあいの位置と大きさは、回
転時の不つりあいによる振動あるいは遠心力からバラン
シングマシンにより測定される。
一方、剛性分布の不均一は、多成分からなるタイヤの不
均一などによって起こり、車輪半径分布の不均一は、ホ
イールの凹凸、ホイールの取付【プボルト穴のピッチサ
ークルの偏心などにより生じる。剛性分布および車輪半
径分布の不均一は、車輪と回転ドラムとをそれら軸心距
離を一定に保ちつつ押し付けて回転させたときに回転ド
ラムが受ける半径方向荷重変動(RFV)をユニフオミ
ティマシンにより測定することにより得られる。回転ド
ラムが受ける半径方向荷重は第3図のように変動する。
ところで、従来にあっては、上記不つりあい、剛性不均
一および半径不均一による車輪振動の低減には、次のよ
うな方法が採用されている。まず、不つりあいの修正に
は、バランスウェイトを取りつける方法がある。半径不
均一には、特殊グラインダでタイヤを削って修正したり
、タイヤとホイールの半径分布をそれぞれ測定しておき
、タイヤの最高半径位置とホイールの最低半径位置とを
一致させて組み付ける方法がある。また、剛性および半
径不均一の修正としては、タイヤの半径方向荷重の変動
曲線のピーク位置(第3図のA点)とホイールの最低半
径位置とを一致させて組み付【プる方法など種々の対策
が取られている。
しかしながら、従来の車輪振動の低減対策は、上述のよ
うに、不つりあいの修正と、剛性ないし半径不均一の修
正とがそれぞれ別個になされたものであり、このため不
つりあいによる荷重と剛性ないし半径不均一による半径
方向荷重変動との位相差がランダムとなり、不つりあい
荷重と半径方向荷重変動とが互いに強め合うように重な
って車体側への加振力が過大なものが存在した。
[発明の目的] 本発明は以上の従来の問題点に鑑み、それを有効に解決
すべく創案されたものである。
本発明の目的は、車輪から車体側への振動入力を特に車
体、ステアリング等の共振車速において低減し、車体、
ステアンリング等の振動を抑え車両の快適性および安全
性を向上し得る車輪振動の低減方法を提供することにあ
る。
[発明の概要] 上記目的を達成するために、本発明は、タイヤとホイー
ルとを組み(qけた車輪の半径方向荷重変動曲線のツー
911次成分のピーク位置及び半径方向荷重変動並びに
車輪の不つりあいの位置及び大きさをめると共に、車輪
が取り付けられる車両の車体あるいはステアリング等の
共振周波数域に等しい回転数域に至ったときに生じる車
輪の不つりあい荷重をめ、得らけた不つりあい荷重及び
半径方向荷重変動をバランスウェイトで相殺するように
なしたことを特徴とする。
[発明の実施例] 以下に本発明方法を添付図面に従って詳述する。
まず、第1図に示すように、タイヤ2とホイール3とを
組み付けた組立体たる車輪1に空気を充填した後、車輪
1の半径方向荷重変動をユニフオミティマシンにより測
定する。この荷重変動は、車輪1と回転ドラムとをそれ
ら軸心間の距離を一定に保ちつつ押し付けながら回転さ
せたときに回転ドラムが受ける半径方向荷重を測定する
ことにより得られる。なお、車輪1を回転ドラムに一定
の荷重で押し付けながら回転させたときの車輪15− の有効半径(車輪の軸心から回転ドラムと車輪の接触部
までの最短距離)の変動より半径方向荷重変動を算出し
てもよい。
第3図に半径方向荷重変動曲線の一例を示す。
この曲線4は、上述したように、車輪1の剛性の不均一
、半径の不均一などに基づき変動するが、車輪1の1回
転を1周期とし図示の如くほぼ三角関数的に変化する。
曲線4の最大値と最小値との差が半径方向荷重変動RF
Vの値りであり、この値りは剛性および半径の不均一を
示す尺度となっている。第4図は、第3図の曲線4のツ
ー911次成分5を示し、この1次成分5より半径方向
荷重変動のピーク位置Bとボトム位置Cを決定する。
曲線4からピーク位置、ボトム位置を定めるのは曲線4
の形状により区区となるので、曲線5の概略形状を表わ
す1次成分からこれらの位置を定める方が優れている。
また、半径方向荷重変動RFVの値として、1次成分5
のRFVの値dを用いる。ピーク位置Bが、第5図に示
すように路面6側にあるときに半径方向荷重変動RFV
の反力と6一 して、車輪1から車体等を突き上げる加振力f1が最大
となり、逆にボトム位置Cが路面6側にあるときに加振
力f1は最小となる。
次いで、車輪1の不つりあいの位置および大きさを、バ
ランシングマシンにより測定する。バランシングマシン
では、車輪1を回転させたときに不つりあいがあるため
に生じる振動あるいは遠心力を測定し、これより不つり
あいの位置と大きさmrとが第1図の如くまる。大きさ
m「の不つりあいを有する車輪1が角速度ωで回転する
とmrω2の遠心力が発生し、その上下方向成分mrω
2・sinθが車体等に上下に加振する加振力となり、
この加振力は第2図のように変動する。この加振力ない
し不つりあい荷重によるRFV換算の値は、ピーク位置
Hとボトム位IGとの差であるから、2mrω2 とな
る。また、第6図のようにアンバランスマスmが、即ち
ピーク位置Hが路面6側にあるとぎに車輪1が車体、ス
テアリング等を路面6側に引き下げる加振力f2が最大
となり、逆にボトム位置Gが路面6側にくると、車輪1
が車体等を持ち上げる加振力が最大となる。
第7図は、車輪から車体側に与えられる上記二つの振動
入力ないし加振力と車速との関係が示さりている。図中
、49口は車輪の剛性・半径不均一に基づく半径方向荷
重変動RFVによる加振力であり、aは不つりあい荷重
による加振力である。
剛性や半径の不均一に基づ<RFVは、車輪の静的状態
により決ってしまうので車輪の角速度ω、即ち車速には
依存せず加振カイ、口は図示の如く一定である。一方、
不つりあい荷重による加振力aは、遠心力に基づくもの
なので、車速の2乗に比例して増大する。
加振カイは不つりあいによる加振力aと同位相の場合で
あり、この場合、加振力aとイとが重なって強め合い、
大きな加振力すが車体側に加わることとなる。この場合
を第8図により更に説明すると、不均一に基づ<RFV
のピーク位置Bと、不つりあいによるRFVのピーク位
置H(不っりあい質量の位置)とが同図のように車輪1
の中心に関して丁度、反対側に配置したときにあたる。
このような配置にあると不均一に基づ<RFVによる加
振力r1と不つりあいによる加振力f2とが同一方向と
なって強めあい大きな加振力が車体側に加わる。
一方、加振力口は、不つりあいによる加振力aとは逆位
相の場合であり、加振力aと口とは互に打ち消し弱め合
い、車体側に加わる全加振力はCとなる。この場合を第
9図により更に説明すると、不均一に基づ<RFVのピ
ーク位置Bと、不つりあい荷重のRFVのピーク位置H
とが車輪1の円周上の同一位置に並んだときにあたり、
不均一による加振力fs と不つりあいによる加振力f
2とが互いに反対方向となって打ち消し合い、車体側へ
の入力は小さなものとなる。
従来にあっては、不均一に基づく半径方向荷重変動と不
つりあいによる荷重との位相差は全く考慮されず、不均
一に基づ<RFVのピーク位置Bと不つりあい荷重のR
FVのピーク位置Hとは車輪それぞれで全くランダムな
配置となっている。
従って、車輪より車体側に加わる全加振力は、第9− 7図のb−cまでの間にばらついていた。車体、ステア
リング等はそれぞれ定まった固有振動数ないし共振周波
数を有し、共振周波数の振動入力があったときに激しく
振動する。それ故、この共振周波数に等しい車輪回転数
のときの車速(共振車速)Xにおいて、従来では最大■
の振動入力がある車輪が存在した。
本発明は、車輪から車体側への振動入力の2つの要素、
即ち不均一に基づ<RFVと不っりあいに基づく遠心力
によるRFVとを互いに位相を逆にし、特に車輪が装着
され車両の車体またはステアリングコラム等が振動を発
生し易い車速に相当する車輪回転数において、不均一に
基づ<RFVと等しい大きさの不つりあい荷重によるR
FVを逆方向に作用させて相殺させるようにしたもので
あり、車体側への振動入力は第7図のCのごとくなる。
このことを、第10図により説明する。
第10図に示す如く、タイヤとホイールを組み付けた車
輪1の不つりあい位置(不つりあい荷重のREVのピー
ク位置)Hと、不均一に基づくR10− FVのピーク位flBとは一般に一致しない。不つりあ
いを修正するのには、車輪1の中心に関して不つりあい
位置Hとは反対側に大きさが等しいバランスマスM!を
取り付ければよい。例えば、第11図の如く、車輪1の
中心Oから半径方向距離r11幅方向距Mρ1のところ
にアンバランスマス11があったときには、このアンバ
ランスマスll11による静的アンバランス量(遠心力
)F1=lift rsω2 と動的アンバランス量(
アンバランスモーメント)P+ =Ft J21とを、
中心0とアンバランスマスIltを含む平面内において
中心Oから半径方向距離12幅方向距離ρにバランスマ
スlR2、1113を左右対称に図示の如く設置すれば
よい。l112.ll13の大きさは、静的アンバラン
ス量及び動的アンバランス量の釣合いから算出される。
即ち、mIrt =r (l12+mi )とmtrs
 jlt−(m2−183 )rρの2式から決定され
る。なお、バランスマスm2.m3は第12図のように
、板ばね7と鉛のウェイト8とからなり、第13図の如
く、リムホイール9の耳部などに取り付けられる。以上
述べたアンバランスの修正は従来から行われているもの
であり、第10図において、不つりあい位置Hとは反対
側にバランスマスM1を取り付けても、車輪1の不均一
に基づくRFVが残ってしまう。そこで、本発明では、
不均一に基づ<RFVをも打ち消ずべく、車体またはス
テアリングの共振周波数に相当する共振車速において、
不均一に基づ<RFVと等しい大きさの不つりあい荷重
が逆方向に加わるようにピーク位置BにバランスマスM
2を設ける。
上述のように、バランスマスM1.M2を2箇所に設け
る方式であると、車輪1の表裏に第11図に示すように
それぞれ2個ずつ必要だから計4回のバランスマスを取
り付けることとなる。しかし、バランスマスM1.Mz
間の所定位置にこれらを合成したバランスマスMoを設
番プれば、1か所設置となり計2個のバランスマスの取
り付けで足りる。たとえば、バランスマスMoの位置及
び大きさは、図示の如く、バランスマスM1の遠心力の
ベクトルv1とバランスマスM2の遠心力のベクトルV
2との合成ベクトルVDからめる。
即ち、この合成ベクトルVOの延長線上の車輪1周縁部
の位置に、大きさMareのバランスマスMOを設ける
また以上のことを言い換えるならば、本発明では、タイ
ヤとホイールとを組み立てた初期段階の車輪の不つりあ
いと半径方向荷重変動とを測定し、この初期段階の車輪
にバランスマス(バランスウェイト)Moを付加し、付
加後の最終段階の車輪に、その半径方向荷重変動のピー
ク位置Bに、積極的にアンバランスマスM2を残留させ
るようになしたものである。
上述したように、本発明では、バランスマスにより共振
車速における不つりあい荷重と不均一に基づく半径方向
荷重変動とを相殺するようにしたので、車輪から車体側
への振動入力は微弱なものとなり、車体、ステアリング
等の振動を充分に押えることができる。このため、車両
の乗心地が良くなり、また操縦性能が良好となり安全性
をより向上できる。なお、車体、ステアリングコラム等
13− の共振周波数に相当する共振車速から車両速度がずれる
と、第7図のCから車体側への振動入力が次第に増加す
るが、共振車速からはずれているので、車体等の振動は
ほとんど問題とならない。
また、本発明では、半径方向荷重変動及び不つりあいを
、タイヤ単体やホイールごとに測定するのではなく、タ
イヤとホイールを組み付けた車輪全体で行う方式なので
、測定回数が少くて済み、また半径方向荷重変動と不つ
りあいとを同一測定装置で測定するようにすれば、1回
の車輪の取りつけ、取り外しで測定ができる。更に、R
FVのピーク位置や不つりあい位置などを車輪にマーキ
ングするようにしてもよいが、これらの量を記憶しバラ
ンスマスの位置と大きさを演算できるコンピュータを備
えた装置によれば容易にバランスマスの取り付けが行え
る。
し発明の効果] 以上要するに本発明によれば、車輪から車体側への振動
入力を特に車体、ステアリング等の共振車速において大
幅に低減でき、車体、ステアリン14− グ等の振動を抑え車両の快適性および操縦性を向上でき
、しかも簡易にかつ安価に実施し得る等の優れた効果を
発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、車輪の不つりあいを説明するための正面図、
第2図は不つりあいによる上下方向の振動入力を示すグ
ラフ、第3図は車輪の半径方向荷重変動曲線を示すグラ
フ、第4図は同半径方向荷重変動曲線のツー911機成
分を示1−グラフ、第5図は車輪の不均一による加振力
を説明する正面図、第6図は車輪の不つりあいによる加
振力を説明する正面図、第7図は車輪振動による加振力
と車速との関係を示すグラフ、第8図、第9図は車輪の
不つりあいによる振動入力と不均一による振動入力とが
同位相の場合と逆位、相の場合をそれぞれ示す正面図、
第10図は車輪に本発明方法を適用した一実施例を示す
正面図、第11図はバランス修正を示す側断面図、第1
2図はバランスウェイトの一例を示す側面図、第13図
は同バランスウェイ1へをホイールに取り付けた状態を
示す側断面図である。 図中、1は車輪、2はタイヤ、3は゛ホイール、4は半
径方向荷重変動曲線、5は半径方向荷重変動曲線のツー
911機成分、6は路面、7は板はね、8はウェイト、
Bはツー911機成分のピーク位置、Hは不つりあい荷
重によるRFVのピーク位置、aは不つりあいによる加
振力、41口は不均一による加振力、bはaとイとの合
成加振力、Cはaと口の合成加振力、Xは共振車速であ
る。 特許出願人 いすず自動車株式会社 代理人弁理士 絹 谷 信 雄 第8図 第9図 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. タイヤとホイールとを組み付けた車輪の半径方向荷重変
    動曲線のツー911機成分のピーク位置及び半径方向荷
    重変動並びに車輪の不つりあいの位置及び大きさをめ、
    上記車輪が取り付けられる車両の車体あるいはステアリ
    ング等の共振周波数域に等しい回転数域に至ったときに
    生じる車輪の不つりあい荷重をめ、得られた不つりあい
    荷重と上記半径方向荷重変動とを上記回転数域にてバラ
    ンスウェイトで打ち消すようにしたことを特徴とする車
    輪振動の低減方法。
JP58180792A 1983-09-30 1983-09-30 車輪振動の低減方法 Granted JPS6076401A (ja)

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