KR970001971B1 - 타이어/휠 조립체에 의해 야기된 진동을 감소시키도록 정적 불균형을 이용하는 방법 및 장치와 이를 이용하여 만들어진 타이어/휠 조립체 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]

타이어/휠 조립체에 의해 야기된 진동을 감소시키도록 정적 불균형을 이용하는 방법 및 장치와 이를 이용하여 만들어진 타이어/휠 조립체

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 제1 및 제2실시예를 예시하는 개략적인 블럭도.

제2도는 본 발명의 제1실시예를 보다 상세하게 예시하는 벡터도.

제3도는 본 발명의 제2실시예를 보다 상세하게 예시하는 벡터도.

제4도는 본 발명의 제3실시예를 예시하는 개략적인 블럭도.

제5a도 및 제5b도는 본 발명의 제3실시예를 보다 상세하게 예시하는 벡터도이며, 여기에서 제5a도는에 타이어/휠 조립체의 외부면에 대하여 수행되는 작동을 예시하는 벡터도이며, 제5b도는 타이어/휠의 내부면에 대해 수행되는 작동을 예시하는 벡터도이다.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 분야]

본 발명은 타이어/휠 조립체에 의해 야기되는 차량 진동을 감소시키는 것에 관한 것으로, 특히 사용시에 그 회전축에 수직한 평면에서 진동을 야기시키는 조립체 성향을 감소시키도록 타이어/휠 조립체에 있어서 제한된 양의 순수 정적 불균형(net static unbalance)을 만들기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 추가 양태는 그렇게 만들어진 타이어/휠 조립체에 관한 것이다.

[발명의 배경]

타이어/휠 조립체는 그것이 사용되는 차량에서 불쾌한 진동을 만들 수 있다. 이러한 진동에 관한 불만은 차량 제작자에 대해 만들어지는 고가의 근원의 근거있는 주장이다. 타이어/휠 조립체에 의해 야기된 진동은 고속의 속도에서 즉, 고속도로상에서 일반적인 범위의 속도 제한 및 습관적인 차량 속도에서 거의 불쾌하게 되는 경향이 있다. 이러한 현상에는 많은 이유들이 기여하는 것으로 추정된다.

첫째, 고속도로의 속도보다 낮은 속도에서, 타이어/휠에 의해 유도되는 차량 진동은 종종 고속도로 보다 거친 도로에 의해 야기된 진동에 의해 감추어지는 경향이 있다. 또한, 이러한 낮은 속도에서, 승객들은 선형 및 각 가속 및 감속과 같은 다른 감각적 입력들로 미리 사로잡히는 경향이 있다.

다른 있을 수 있는 이유는 자동차의 구조적 동역학에 관한 것이다. 자동차는 고속의 속도에서 회전하는 타이어의 회전 입력당 한번씩 자극되는 진동의 범위에서 진동 방향으로 2차 공명을 보일 수 있다. 이러한 2차 공명과 수반되는 상하 진동 모드는 타이어의 반경방향 스프링률(rate)에 의해 나타나게 되는 스프링에 작용하는 차량의 비탄성 주요부(타이어, 휠, 및 현가 및 구동열의 비탄성 부분)에 기인할 수 있다. 진동에 대한 인간의 감각은 이러한 동일 주파수 범위에서 또한 자극받는 것으로 보인다.

조립체의 회전축에 수직한 평면에서의 타이어/휠 조립체 유도 진동의 2개의 중요한 원(source)은 정적 불균형 및 반경방향 힘의 변화이다. 타이어/휠 조립체에 의해 유도된 유도 진동원들은 조립체의 회전 속도의 작용으로서 변화하는 것과 속도에 관계없는 것의 2개의 카테고리로 넓게 분류될 수 있다. 정적 불균형은 속도와 함께 극적으로 증가하는 방법으로 상하 방향(즉, 반경방향) 및 수평(즉, 전후) 방향으로의 진동을 유도한다. 반대로, 반경방향의 힘 변화는 단지 상하 방향으로 만 작용하고, 속도에 관계없는 것으로 관찰되었다. 정적 불균형에 의한 것이든, 반경방향의 힘 변화에 의한 것이든, 이들 두가지의 조합에 의한 것이든 간에, 상하 진동은 주로 자체를 통하여 탑승자에 의해 감지되는 경향이 있다. 한편, 정적 불균형에 의해 야기되는 수평 진동은 조향 기구를 통하여 전달되는 경향이 있으며, 핸들에서 탑승자에 의해 감지되는 경향이 있다.

이러한 거동상의 상당한 차이 때문에, 전달되는 진동에 있어서 통상의 실행은 서로 분리 및 구별되는 것으로서 정적 불균형 및 반경방향의 힘 변화에 역점을 두었었다.

속도에 관계가 없는 반경방향의 힘 변화는 속도와 함께 변하는 힘을 만드는 교번적 정적 불균형에 의한 것보다는 다른 것에 역점을 두었었다. 마찬가지로, 타이어/휠 조립체는 힘 진동 특성에 관계없는 제로(zero) 순수 정적 불균형을 보여주도록 통상 균형화 되었었다. 이러한 통상의 실행을 기술하기 전에, 정적 불균형과 반경방향의 힘 변화의 특성 뿐만 아니라 이것들이 측정되는 방법을 고려하는 것이 적절하다.

타이어/휠 조립체에 있어서 정적 불균형은 이것의 회전축 주위의 고르지 않은 주요부의 분포로부터 따르게 되고, 회전축으로부터 조립체의 중력 중심을 향하게 되는 벡터로서 정의될 수 있다. 그 벡터의 크기는 타이어/휠 조립체의 질량과 이것의 회전축으로부터 중력 중심까지 편심되는 거리의 곱에 의해 주어진다. 조립체가 회전하면, 정적 불균형은 조립체가 회전하는 각속도의 제곱근과 상기 불균형의 곱에 동일한 크기의 원심력을 만든다. 이는 주어진 양의 불균형에 의해 야기되는 진동의 크기가 속도의 작용으로서 변화하기 때문이다. 계속적으로 작용하는 것으로 인하여 원심력의 회전 특성, 및 정적 불균형은 전후 방향으로 뿐만 아니라 상하 방향으로 진동을 유도하려 한다. 이러한 원심력의 크기가 타이어/휠 조립체의 각속도의 제곱에 따라 변화하기 때문에, 차체를 통하여 전달되는 진동 뿐만 아니라 핸들에서 감지되는 진동은 차량 속도가 증가함에 따라 보다 불쾌하게 된다.

타이어/휠 조립체의 정적 불균형은 자동차 부품 가게에서 통상 사용되는 것과 같은 유사한 정적 또는 동적 균형 기계를 포함한 장비를 이용하는 다수의 형태들중 어느 것으로도 측정될 수 있다. 전형적인 정적 균형 기계에 있어서, 타이어/휠 조립체는 피봇성 스핀들에 설치된다. 중력은 조립체의 중력 중심을 피봇지점과 상하로 정렬시키도록 한다. 스핀들의 피봇 방향 및 각도에 반응하는 버블 인디케이터(bubble indicator)는 정적 불균형을 결정하도록 판독한다. 타이어/휠 조립체는 이러한 과정중에 회전되지 못한다.

전형적인 동적 균형 기계는 스핀들에 타이어/휠 조립체를 장착하고 스핀들 축을 중심으로 조립체를 회전시키는 것에 의해 작동된다. 조립체가 스핀들의 원래 위치에 관계없이 중력 중심을 중심으로 회전하려고 하므로, 정적 불균형은 타이어/휠 조립체가 회전함에 따라 스핀들을 움직이려 하는 힘을 구하는 것에 의하여 결정될 수 있다. 어떤 동적 균형 기계들은 회전함에 따라 측면으로부터 측면으로 요동하는 타이어/휠 조립체의 성향을 나타내는 동적 불균형 또는 결합(couple)과 같은 정적 불균형과 다른 형태의 불균형을 동시에 측정할 수 있다. 결합은 이것이 정적 불균형과 관계없는 진동원을 나타내기 때문에 불필요하다.

정적 불균형에 의해 발생된 진동을 감소시키기 위한 종래 기술의 시도는 조립체가 회전할 때 제로 불균형 힘을 발생시킬 수 있도록 실시할 수 있을 만큼 정적 불균형이 제로에 가까운 타이어/휠 조립체를 만들도록 추구하였었다. 이러한 것은 먼저 초기에 나타나는 불균형을 측정하고 이후 조립체에 같은 값의 반대의 보상 불균형을 더하여, 상기 측정된 불균형을 상쇄시키도록 시도하는 거에 의하여 행해졌었다. 이러한 보상 불균형은 측정된 불균형과 대향(oppose)하도록 회전 평면에서의 중력 중심으로부터 180°마주한 위치에서 조립체에 하나 이상의 균형추(weight)들을 설치하는 것으로 적용되었다. 정적 불균형을 무효화하기 위하여, 균형추들은 통상 휠에 설치되고, 균형추와 회전축 사이의 반경 거리만큼 곱해진 이것의 중량(또는 질량)이 측정된 정적 불균형과 같은값의 마주한 정적 불균형을 발생시키도록 선택되었다. 그러므로, 종래 기술에 있어서, 적용된 균형추의 중량 및 이것의 설치 위치는 힘 진동에 관계없이 선택되었다.

유사한 접근 방식이 동적 불균형에 의해 발생된 진동을 감소시키도록 취해졌었다. 타이어/휠 조립체에서 초기에 나타나는 동적 불균형이 측정되고 (통상 정적 불균형을 동시에 측정하는 동안), 균형추를 적용하는 것에 의하여 또는 그밖에 조립체의 중량을 변경시키는 것에 의하여 무효화된다. 동적 불균형을 교정하기 위하여, 조립체의 내부 또는 차량 측에 위치하는 하나의 평면과, 조립체의 외부 또는 커브(curb) 측에 위치된 다른 한 평면 각각에서 타이어의 중량을 변경시키는 것이 대체로 필요하다. 이러한 내부 및 외부 평면들은 의도된 회전축에 각각 직각이며, 서로 로부터 이격된다.

현대적인 균형 기계는, 정적 및 동적 불균형을 분리하여 무효화하도록 별도의 균형추 세트들을 부가하는 대신, 두 불균형을 양을 측정할 수 있고, 하나의 작업으로 정적 및 동적 불균형을 무효하기 위하여 내부 및 외부 평면 각각에 부가되는 균형추의 중량 및 위치를 구체화할 수 있다. 높은 처리 용량을 가지며 타이어/휠 제조 공정에서 사용하도록 의도된 이러한 기계중 하나는 인디아나, 인디아나폴리스에 소재한 아이티더블유 마이크로포이즈(ITW Micropoise)사 제조의 Model ATW-231이다. 이 기계는 하나의 작업으로 정적 및 동적 불균형을 무효화시키도록 미리 결정된 정확한 반경에서 내부 및 외부 평면 각각에 적용되어지는 균형추의 중량 및 각도를 작업자에서 지시하는 디스플레이를 포함하는 웨이팅 스테이션(weighting station)을 포함한다.

타이어/휠 조립체에 있어서의 반경방향 힘의 변동은 불균형과 구별되고, 타이어, 휠 또는 둘다에 의해 발생될 수 있다. 타이어가 차량의 중량으로 인한 것과 같은 반경 부하 아래의 표면을 따라서 회전할 때, 타이어에서의 구조적인 불균일성은 다양한 방향을 따라서 타이어와 표면 사이에서 발휘되는 작용력에 있어서 자체 자극된 변동을 일으킨다. 상하 방향으로의 이러한 힘의 변동은 타이어에 의해 발생되는 반경방향 힘의 변화를 나타낸다.

반경방향 힘의 변화뿐 아니라 타이어 불균일성을 나타내는 다른 파라미터는 균일화 기계를 사용하여 측정된다. 통상의 균일화 기계에 있어서, 팽창된 타이어는 로드 휠(load wheel)의 원주면과 억지 접촉하여 그 트레드 표면으로 회전 구동된다. 로드 휠은 힘 변환기에 결합된 스핀들상에서 회전하여, 반경방향으로 포함하는 방향으로 로드 휠에서 작용하는 힘을 측정한다. 로터리 엔코더는 타이어가 회전함에 따라 등각으로 이격된 일련의 펄스를 발생시키므로써 타이어의 회전을 추적한다. 힘 변환기에 의해 기입된 순간적인 힘을 나타내는 신호화 함께 이러한 펄스들은 기계와 관련한 컴퓨터에 전달된다. 펄스에 반응하여, 컴퓨터는 타이어의 완전한 회전에 걸쳐 힘 표시 신호의 일련의 측정치를 구하여 저장한다. 그런 후에, 컴퓨터는 힘 표시 신호의 하나 또는 그 이상의 조화 성분에 근거한 적어도 하나의 불균일성 지시 파라미터를 결정하도록 퓨리에(Fourier) 분석을 수행한다. 각각의 조화 성분은 통상 크기 및 각도의 벡터 형태로 나타나게 되고, 이것의 각도는 타이어에서의 특정 각도 위치에 상응한다. 기준에 맞는 타이어들은 반경방향 힘 변화의 선택된 조화성분, 통상 1차 조화 성분이 그 최대값에 도달하는 각도 위치를 지시하도록 통상 타이어의 측벽에 표시된다.

타이어는 미리 결정된 사양 기준들과, 하나 이상의 불균일성 지시 파라미터들의 측정값을 비교하는 것에 의하여 등급이 매겨진다. 이러한 기준들의 타이어가 수용 가능한 범위내에서, 이것의 수행을 가져오는 시도에 있어서 측정값들이 거절, 수용 또는 수정되는 것을 지시하는 수치 제한으로서 구체화된다.

예를 들어, 타이어 접지면의 선택된 부분으로부터 재료를 제거하는 것에 의하여 과잉의 반경방향의 힘 변화를 수정하는 것이 공지되어 있다. 이것은 서두에서 참조에 의해 여기에서 구체화된 로저스(Rogers) 등의 미국 특허 제4,458,451호에 게재된 바와 같이 작동하는, 하나 또는 그 이상의 선택적으로 정확할 수 있는 그라인더를 구비한 타이어 균일화 기계를 제공하는 것에 의하여 통상 수행된다. 몇가지 잇점이 있지만, 이러한 기술들은 타이어/휠 조립체에 있어서 낮은 수준의 반경방향 힘 변화를 수용할만하게 보장할 수 없다. 이에 대한 하나의 이유는 앞서 언급한 바와 같이 타이어들이 타이어/휠 조립체에 있어서 반경방향의 힘 변화에 대한 잠재적인 유인이 아니라는 것이다. 조립체가 회전함에 따라, 휠에 있어서 치수 불균일성 또한 반경방향의 힘 변화를 유도할 수 있다.

휠의 비이드 시트(bead seat)의 방사상 런아웃(runout)과 같은 휠에 있어서의 치수 불균일성은 타이어의 반경방향 탄성율과 상호 작용하는 것에 의하여 타이어/휠 조립체에서 반경방향의 힘 변화를 야기할 수 있다. 예를 들어, 주어진 휠이 이것의 비이드 시트의 특정 각도 위치에서 X(인치)의 평균 방사상 런아웃을 가지는 것을 가정하고, K(인치당 파운드)의 효과적인 반경방향 탄성율을 가지는 타이어가 그 휠에 설치되는 것을 가정한다. 그 각도 위치가 상하축에 정렬할 때 이러한 런아웃은 X(파운드)에 K의 반경방향 힘을 제공하도록 예상될 수 있다. 타이어/휠 조립체에 있어서, 휠에서 치수적 불균일성에 의하여 제공된 어떠한 반경 방향의 힘 변화는 대체적으로 반경방향으로 진동하는 타이어/휠 조립체의 성향으로 나타내는 합성 반경방향 힘 변화를 만들도록 타이어에 의해 제공된 것과 조합한다. 그 합성 반경방향의 힘 변화(또는 그것의 조화성분들)는 타이어에 의해 발생된 반경방향의 힘 변화(또는 그것의 조화 성분들)를 측정하고, 여기에 휠의 평균 반경방향 런아웃(또는 그것의 상응하는 조화 성분들)의 별도의 측정치에 근거한 휠에 의해 제공되어지도록 예상된 반경방향의 힘 변화를 벡터적으로 부가하는 것에 의해 평가될 수 있다.

차량의 휠은 오하이오, 아크론에 소재한 ITW company의 Akron Standard에 의해 제조된 Model SST-WUA 휠 균일성 분석기와 같은 휠 균일성 분석기를 사용하여 치수 불균일성이 검사된다. 이러한 장비는 휠의 비이드 시트의 평균 반경방향 런아웃의 1차 조화 성분의 각도에 상응하는 위치에 180°마주한 원주의 위치와 같은 휠의 원주에 있는 특정 위치를 확인하도록 사용될 수 있다.

타이어의 반경방향 힘 변화의 1차 조화 성분을 묘사하는 벡터가 휠의 평균 반경방향 런아웃의 1차 조화성분을 묘사하는 벡터에 마주하게 되도록, 휠에 관계하여 타이어를 위치시키는 것에 의하여 타이어/휠 조립체의 상하 진동을 최소화하도록 시도하는 것은 공지되어있다. 조립체를 만드는 타이어와 휠이 그렇게 위치되었을때, 타이어의 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분은 휠의 반경방향 런아웃의 1차 조화 성분에 의해 유도된 힘 성분에 의해 적어도 부분적으로 소멸되려는 경향이 있으며, 또한 그 역도 가능하다. 이러한 것은 상하 방향으로 진동하는 타이어/휠 조립체의 성향을 감소시킨다. 타이어/휠 조립체의 결과적인 집합체에서 반경방향의 힘 변화를 선택적으로 감소시키도록 휠의 주어진 집합체로부터의 휠과 타이어의 주어진 집합체로부터의 타이어를 쌍으로 만드는 새로운 방법은 서두에서 참조하여 구체화된 발명의 명칭이 타이어와 휠의 조합 방법 및 장치인 계류중인 미국 특허 출원 제07/556,951호에 기술되어 있다. 그러나, 이러한 위치선정 및 조합 조차도 정확한 소멸을 보장할 수 없으며 ; 일부 잔류 반경방향의 힘 변화가 그렇게 위치되고 조합되는 타이어와 휠로 만들어진 타이어/휠 조립체에 남아 있는 것이 예상될 수 있다.

[발명의 개요]

잇점이 있지만, 상기된 기술들은 반경방향의 힘 변화 또는 정적 불균형을 통상 완전히 제거할 수 없고, 타이어/휠 조립체가 특히 고속도로에서 반경방향의 힘 변화 또는 정적 불균형의 영향과의 조합으로 인한 불쾌한 진동을 발생시키지 않은 것을 보장할 수 없다. 반경방향의 힘 변화를 위해 측정되는 타이어가, 타이어/휠 조립체에 의해 발생되는 반경방향의 힘 변화를 감소시키도록 예상되는 상호 위치에서의 평균 반경방향 런아웃을 위해 측정되는 휠에 장착되었을때, 조립체로 만들어진 실제의 반경방향의 힘 측정치는 타이어와 휠의 별도의 검사에 근거하여 예상된 값들과 정확하게 일치하지 않는다. 이러한 불일치는 크기와 방향에서 변하고 만족할만하게 낮은 수준의 진동을 산출하도록 예상된 타이어/휠 조립체로 하여금 사용시에 기준에 맞지 않은 수준의 진동을 보이도록 한다.

본 발명은, 여러 경우에 있어서, 잔류 반경방향의 힘 변화에 의해 야기되는 진동이 정적 불균형에 의해 악화되려 하고, 그 반대도 가능하여서, 특히 고속도로에서 자동적으로 발생하는 진동원들중 어느것보다 큰 진동 수준을 만든다는 것을 또한 인식한다.

이러한 점을 감안하여, 본 발명의 목적은 사용시에 정적 불균형 및/또한 반경방향의 힘 변화로 인한 불쾌한 진동을 발생시키지 않는 경제적으로 대량 생산 가능한 타이어/휠 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 특히 고속도로에서, 회전축에 직간인 평면에서 타이어/휠 조립체의 진동에 의해 야기되는 차량 진동을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 타이어/휠 조립체의 중량을 변경시키는 것으로 잔류 반경방향의 힘 변화 뿐만 아니라 정적 불균형으로 인한 진동을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 동적 불균형에 의한 진동을 감소시키기 위하여 수행되어지는 추가의 중량 변경단계를 요하지 않고 진동의 감소를 달성하는 것이다.

본 발명은 타이어/휠 조립체에서 진동을 감소시키기 위한 새롭고 효과적인 장치 및 방법 뿐만 아니라 그것을 사용하여 만든 타이어/휠 조립체를 제공하는 것에 의하여 상기 목적들을 달성한다. 이러한 것은, 사용시에 회전축에 직각인 평면에서 진동을 야기시키는 조립체의 전체적인 성향을 감소시키는 방법으로 타이어/휠 조립체에 정적 불균형을 적용하는 것으로 달성된다. 초기에 타이어/휠 조립체에서의 고유한 어떤 정적 불균형과 조합되는 적용 정적 불균형은 조립체의 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분과 마주하여 소멸하는 경향이 있는 힘을 유도하도록 위치된 필요한 순수 정적 불균형으로 귀착한다. 그렇게 함에 있어서, 본 발명은 타이어/휠 조립체가 실시가능한 한 제로에 가까운 정적 불균형을 나타내도록 균형 잡혀야만 한다는 종래의 통상의 개념에 정면으로 대치된다.

비자명한 방법으로 종래의 기술로부터 추가로 분기하는 본 발명은 시각적인 반경방향의 힘 변화에 근거할 뿐만 아니라 조립체에서 측정된 초기의 정적 불균형에 근거한 제한된 순수 정적 불균형을 만들도록 조립체에 적용되는 정적 불균형의 크기 및 방향을 결정하는 것을 예상한다. 순수 정적 불균형의 크기는 (a) 미리 결정된 최대 범위와, (b) 지정된 고속도로 속도에서 반경방향 힘 변화의 1차 조화 성분과 동일한 크기의 원심력을 발생하는데 요구되는 정적 불균형중에서 보다 작은 것과 실질적으로 동등하게 되어지도록 선택된다.

최대 범위는 상기 지정된 고속도로 속도를 초과하는 속도를 포함하는 넓은 범위의 속도에 걸쳐 감지할 수 없거나 또는 불쾌하지 않은 수준의 진동을 일으킬 수 있는 값으로서 구체화된다.

본 발명은 기존의 타이어와 휠에서의 불균일성을 감소시키는 기술을 불필요하게 만들지 않으며, 오히려 그러한 기술이 단독으로 제공할 수 있는 것보다 높은 정도의 진동감소를 위하여 노력한다. 타이어 및/또는 휠에서의 초과 불균일성은 모든 속도에서 심한 진동을 야기할 수 있는데 반하여, 본 발명에 의한 개선책은 속도에 따라 변화한다. 조립체에서 순수 정적 불균형을 만드는 것에 의하여 고속도로 속도에서의 심한 진동을 효과적으로 소멸시키도록, 이러한 순수 정적 불균형은 본 발명에 의해 인식된 최대 순수 정적 불균형을 초과해야만 하여야 할 것이다. 그렇게 하는 것은 마찬가지로 차량이 초과의 속도에서 작동되는 경우에 통상의 고속도로 속도를 초과하는 속도에서 불쾌한 핸들 진동 및/또는 불쾌한 상하 진동을 야기할 수 있다.

제1실시예에서, 타이어/휠 조립체는 반경방향 힘 변화의 1차 조화 성분을 나타내는 벡터(V1)를 결정하도록 균일화(uniformity) 기계에서, 그리고 조립체에서의 초기의 고유한 정적 불균형을 나타내는 벡터(V2)를 결정하도록 균형(balance) 기계에서 측정된다. 그런 후에, 2개의 벡터들은 컴퓨터에 전달되고, 컴퓨터는 벡터(V1)의 방향과 동일한 방향의 벡터(V3)를 결정하도록 벡터(V1)를 이용한다. 불쾌한 수준의 진동을 일으킬 수 없는 값으로 조립체에 남아 있으려 하는 순수 정적 불균형의 양을 제한하기 위하여, 컴퓨터는 상기 최대 범위, 또는 조립체가 필요한 고속도로 속도로 회전할 때 벡터(V1)와 동일한 힘을 발생시키도록 요구된 불균형의 크기를 나타내는 값중에서 보다 작은 것에 동등한 것으로서 벡터(V3)의 크기를 선택한다. 그런 다음, 벡터(V3)는 합성 벡터(V4)를 만들도록 벡터(V2)에 부가된다. 벡터(V4)의 완성은 조립체에 적용되어지는 추가 불균형의 크기 및 방향을 나타내는 벡터(V5)를 한정한다. 조립체의 중량은 벡터(V5)로 나타나는 불균형을 만들도록 조립체에 적어도 하나의 균형추를 적용하는 것에 의하여 변경된다. 벡터(V5)는 이것이 벡터(V2)에 의해 나타나는 측정된 불균형에 부가될 때, 벡터(V3)와 동일한 값이며 마주하는 제한된 순수 정적 불균형을 나타내는 벡터(V6)가 만들어지게 되는 크기 및 방향의 것이다. 불필요한 동적 불균형을 부가하는 것을 피하기 위하여, 요구된 추가 균형추의 반은 조립체에서의 동일한 각도 위치에서 평면의 절반부에 각각 바람직하게 적용된다.

제2실시예에서, 타이어/휠 조립체는 상기된 바와 같이 균형 기계와 균일화 기계에서 측정된다. 그러나, 중량을 변경하는 별도의 두 작업은 필요한 제한된 순수 정적 불균형을 달성하도록 사용된다. 조립체에서 고유한 초기의 정적 불균형이 측정된 후에, 조립체는 제로 순수 정적 불균형 및 제로 동적 불균형을 순간적으로 달성하도록 하나 또는 그 이상의 균형추를 적용하는 것과 같이 편리하게 균형화된다. 균일화 기계에 의해 측정되는 것과 같은 반경방향 힘 변화의 1차 조화 성분의 크기 및 각도는 조립체가 고속도로 속도로 회전할 때 측정된 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분을 발생시키도록 요구될 수 있는 정적 불균형을 나타내는 벡터(7)를 계산하도록 사용된다. 벡터(V7)의 크기는 초기에 언급된 최대 범위와 비교된다. 제한된 순수 정적 불균형은 대향 방향에 위치되고 비교된 값들중 작은 크기의 벡터(V8)로서 정의된다. 조립체의 중량은 제한된 순수 정적 불균형을 만들도록 추가의 균형추를 부가하는 것에 의하여 변경된다. 다시, 요구된 균형추의 각각의 절반 평면에 적용되어 조립체에 이미 존재할 수 있는 불균형에 동적 불균형이 더해지는 것을 방지한다.

제3실시예는 동적 불균형이 무효화되고 내부 및 외부의 두 평면에서 단 한번에 타이어/휠 조립체의 중량을 변경시키는 것에 의해 필요한 제한된 순수 정적 불균형이 발생되게 한다. 조립체를 측정하는 것으로, 균형 기계는 구체화된 수정 반경에서 조립체에 적용되면 정적 및 동적 불균형 모두를 무효화할 수 있는 균형추의 중량 및 각도 위치를 각 평면에 대해 통상의 종래 기술이 구체화하는 방법으로 작동한다. 초기에 기술된 방법으로 제한될 순수 정적 균형을 결정하여 특정 수정 반경에서 작용하는 중량으로 변환시킨 후에, 특정 각도로 있는 그러한 균형추(중량)의 한쪽 절반은 내부 및 외부 평명 각각에서 균형 기계에 의하여 특정 균형추(중량)와 각도에 벡터적으로 부가된다. 각각의 벡터 총계를 나타내는 하나의 등가의 균형추가 타이어/휠 조립체의 내부 및 외부 평면에 적용된다.

타이어/휠 조립체가 사용시에 회전할 때, 상기 실시예들중 어느것에 따라 만들어진 제한된 순수 불균형은 벡터(V1)에 의해 나타나는 반경방향의 힘 변화 성분에 마주하여 소멸시키려 하는 속도 의존 크기의 힘을 발생한다. 결과로서, 상하 및 전후 방향으로의 차량 진동은 넓은 범위의 속도에 걸쳐 감소된다.

본 발명의 또다른 중요한 잇점은 지정된 고속의 속도가 도달될 때까지 소멸의 정도가 속도와 함께 증가한 다는 것이다. 그 속도 또는 큰 속도에서, 진동이 최소로 감소되도록 거의 완전한 소멸이 이루어진다.

본 발명의 또다른 잇점은 반경방향의 힘 변화 및 정적 불균형에 의해 유도된 진동이 단지 조립체의 중량을 변경시키는 것에 의해 감소된다는 것이다.

본 발명의 또다른 잇점은 조립체의 중량에 있어서의 필요한 변경이 한번의 중량 변경 작업으로 수행될 수 있으며, 또는 조립체에 나타나는 어떠한 동적 불균형도 동시에 무효화시키도록 실행될 수 있다는 것이다.

본 발명의 또다른 잇점은 용이하게 이용 가능한 부품을 사용하여 조립되어 수행될 수 있다는 것이다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 양태 및 잇점은 청구범위, 상세한 설명, 및 동일 부품을 동일 부호가 지시하는 도면을 포함하는 이 명세서의 검토로 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백하게 될 것이다.

[상세한 설명]

제1도를 참조하면, 본 발명 장치의 제1실시예뿐만 아니라 제2실시예가 도시되어 있다. 두 실시예는 다수의 타이어/휠 조립체(11)가 컨벤어(12)에 의해 한번에 하나씩 그곳에 전달되어지는 균일한 기계(10)를 포함한다. 타이어/휠 조립체(11)는 휠(11b)에 설치되며 적절한 압력으로 팽창되는 타이어(11a)를 포함한다. 각 휠(11b)은 타이어/휠 조립체(11)의 양측부에 놓여 있는 한 쌍의 주변 플랜지(11c)를 포함한다. 단지 하나가 제1도에 도시된 조립체(11)에 나타나 있는 플랜지(11c)는 내부 및 외부 평면을 가상으로 한정하고, 조립체(11)이 정적 및/또는 동적 불균형을 변경시키는 목적을 위해 적용되는 균형추를 지지할 수 있다. 타이어(11a)와 휠(11b)들은, 서두에서 참조에 의해 여기에서 구체화된 발명의 명칭이타이어와 휠의 조합 방법 및 장치인 미국 특허 출원 제07/556,951호에 기술된 바와 같이 미리 처리되어 조합 및 위치된다.

균일화 기계(10)는 오하이오, 아크론 소재의 ITW company의 Akron standard에 의해 제조된 Model70TUG와 같이 테스트하에서 타이어/휠 조립체(11)를 지지하기 적절한 척을 구비한 종래의 타이어 균일성 검사 기계를 적절히 포함할 수도 있다. 각 타이어/휠 조립체(11)의 테스트로 균일화 기계(11)는 컴퓨터(20)에 의해 수신되는 벡터신호(14)를 발생한다. 신호(14)는 기계(10)에서 테스트된 타이어/휠 조립체(11)에 의해 발생된 반경방향의 힘 변화를 지시하는 파라미터를 나타내는 벡터(V1)를 나타낸다. 바람직하게, 벡터(V1)는 기계(10)에 의해 측정되는 바와 같이 조립체(11)를 특성화하는 반경방향의 힘을 변화의 적어도 한성분의 크기 및 각도를 나타내며, 가장 바람직하게는 그러한 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분의 크기 및 각도를 나타낸다. 기계(10)는 계속되는 작업에서 유용한 각도 참조를 제공하기 위하여 타이어/휠 조립체(11)의 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분의 각도에 상응하는 각도 위치에서 각 타이어(11a)의 측벽에 시각적인 표시(13)를 적용하는 마킹 시스템을 구비한다.

전술된 배열은 신호(14)를 발생하기 위하여 균일화 기계(10)에 의해 조립체로서 테스트된 휠에 타이어가 이미 설치된 것들중 하나이다. 이러한 또는 여기에 기술된 다른 실시예들중 어느것에서 이에 대한 대안물로서, 이전에 구체화된 미국 특허 출원 제07/55,951호의 제2도 또는 제4도는 단지 사소한 변경으로 균일화 기계(10)를 대체할 수 있다. 이러한 변경은 상기 출원 발명에 따라 조합된 타이어와 휠에 상응하는 상기 출원의 신호(42,30)를 벡터적으로 부가하는 것에 의하여 본 출원의 신호(14)를 발생시키도록 상기 출원의 컴퓨터(28)를 프로그래밍하는 것을 수반하는 것이다. 상기 컴퓨터(28)에 의해 그렇게 발생된 신호(14)는 그후 컴퓨터(20)에 송신될 것이다. 보다 바람직하게, 상기 출원의 컴퓨터(28)는 제거되며, 이것의 기능은 본 발명의 컴퓨터(20)의 기능들과 통합된다.

기술된 대안물은 완성된 타이어/휠 조립체(11)의 형태로 타이어와 휠을 테스트하는 기계(10)가 요구되지 않기 때문에 초기 이행에 대하여 저렴하다. 그러나, 이러한 것은 진동을 감소시키는데 있어서 다소 덜 효과적이라는 것이 예상될 수 있다. 타이어/휠 조립체(11)의 측정에 대한 반응에 있어서 기계(10)에 의해 발생되는 신호(14)와는 다르게, 개별적인 부품들로서 타이어와 휠의 별도의 검사에 근거한 컴퓨터(28)에 의해 발생되는 신호(14)는 단지 취해진 상호 위치에서 이러한 부품들을 설치하는 것에 의해 형성되어지는 타이어, 휠 조립체(11)의 실제 작용의 예보일 뿐이다. 그러므로, 컴퓨터(28)에 의해 채용된 컴퓨터 사용 모델의 부정확성뿐만 아니라 설치 공정에 있어서 의도된 바와 같이 정확하게 타이어와 휠을 서로 위치시키는 것에 대한 어떠한 실수로부터 에러가 발생할 수도 있다.

타이어/휠 조립체(11)가 신호(14)를 발생시키도록 균일화 기계(10)에서 측정되거나 기술된 대안물들중 하나에 따라 처리된 후에, 이것은 컨베어(26)수단에 의해 종래의 균형 기계(30)로 운반된다. 기계(30)는 각각의 타이어/휠 조립체(11)에서의 초기의 고유한 불균형의 크기 및 각도를 결정할 수 있는 상업적으로 이용가능한 균형 기계를 적절하게 포함할 수도 있으며, 바람직하게 상기 ITW Micropoise Model ATW-231 또는 동등물이다.

바람직한 제1실시예에서, 균형 기계(30)는 균일화 기계(20)로부터 가장 늦게 받은 타이어/휠 조립체(11)에서 초기에 존재하는 정적 불균형의 크기 및 각도를 나타내는 벡터(V2)를 표시하는 신호(36)를 발생하여 컴퓨터(20)로 보낸다. 제2도를 참조하여 보다 상세히 기술되어지는 방법으로 작동하는 컴퓨터(20)는 특정 타이어/휠 조립체(11)에 적용되어지는 추가의 정적 불균형의 크기 및 각도를 나타내는 벡터신호(40)를 발생시키도록 벡터신호(14,36)를 이용한다. 이 추가적 정적 불균형은 이것이 신호(36)로 나타나는 초기의 정적 불균형에 부가될 때, 제한된 순수 정적 불균형이 타이어/휠 조립체(11)에서 만들어지는 정도의 크기 및 각도의 것이다. 다음에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 이러한 제한된 순수 정적 불균형은 사용될 때 회전축에 직각인 평면에서 불쾌한 진동을 야기하는 타이어/휠 조립체(11)의 성향을 감소시킨다. 그런 후, 신호(40)는 웨이팅 스테이션(50)에 위치된 디스플레이(46)로 송신된다. 웨이팅 스테이션(50)은 균형 기계(30)의 일부분을 형성하거나 또는 제1도에 바와 같이 컨베어(54) 수단에 의하여 균형 기계(30)로부터 타이어/휠조립체를 받는 원격 스테이션을 포함할 수도 있다.

웨이팅 스테이션(50)에서, 작업자는 디스플레이(46)에서 지시된 균형추(또는 중량)의 양의 전체인 하나 또는 그 이상의 균형추를 선택하여 타이어/휠 조립체(11)의 적어도 하나의 플랜지(11c)에 적용하여서, 이것/이것들의 중력 중심(타이어/휠 조립체(11)의 의도된 회전축에 대해 직각인 평면에 있는 )이 디스플레이(46))에 지시된 각도 위치에서 작용한다. 디스플레이(46)에 의해 지시된 균형추(중량)양의 한쪽 절반은 바람직하게 조립체(11)의 내부 평면에 설치되고, 나머지 절반은 조립체(11)에 불필요한 동적 불균형을 부가하는 것을 피하도록 외부 평면에 설치된다. 하나 또는 그 이상의 균형추들이 필요한 제한된 순수 정적 불균형을 달성하도록 웨이팅 스테이션(50)에서 적용된 후에, 출력 컨베어(60)는 그밖에 필요한 것으로서 본 발명에 관계되지 않은 추가의 공정 또는 사용을 위하여 웨이팅 스테이션(50)으로부터 멀리 각각의 완성된 타이어/휠 조립체(11)를 운반한다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따라 컴퓨터(20)에 의해 수행되는 작동이 보다 상세하게 설명되었다. 컴퓨터(20)는 신호(14)를 수신하여, 이전에 언급된 바와 같이 균일화 기계(10)에 의해 측정된 바와 같은 조립체(11)의 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분의 크기 및 각도를 나타내는 벡터(V1)와 같은 그것의 견본을 저장한다. 벡터(V1)의 크기는 힘의 단위로 설명되고, 또한 이전에 언급된 바와 같이, 이것의 각도는 균일화 기계(10)가 각각의 타이어/휠 조립체(10)에 적용하는 표시(13)의 위치에 상응한다. 표시(13)는 편리한 각도 참조물을 제공하고, 각도 참조물로부터, 디스플레이(46)에 나타난 정보는 표시(13)에 대해 구체화된 각도 위치에서 타이어/휠 조립체(11)에 하나 또는 그 이상의 균형추(W)를 적용하기 위하여 해석될 수 있다. 제2,3,5a 및 5b도에 도시된 벡터들의 경우에서와 같이 , 상기 벡터(V1) 타이어/휠 조립체(11)의 의도된 회전축에 놓인 지점(70)으로부터 시작하여 그 축에 직각인 평면을 따라서 연장한다.

컴퓨터(20)는 신호(36)를 또한 수신하여 벡터(V2)로서 이것의 견본을 메모리에 저장한다. 벡터(V2)는 동일한 타이어/휠 조립체에서 초기에 존재하는 정적 불균형의 크기 및 각도를 나타낸다. 벡터(V1)가 힘의 단위로 설명되고 벡터(V2)는 통상 불균형의 단위(특정 반경에서의 균형추(중량))로 설명되기 때문에, 추가 공정전의 유사한 단위의 세트를 사용하여 두 벡터를 나타내는 것이 필요하다. 바람직한 실시예에서, 컴퓨터(20)는 대등한 정적 불균형을 계산하는 것에 의하여, 또는 다른 정적 불균형이 타이어/휠 조립체(11)에서 존재하지 않는 것을 가정하여, 타이어/휠 조립체(11)가 지정된 고속도로 속도에서 회전할 때, 벡터(V1)의 크기를 가지는 힘을 발생시키기 위하여 벡터(V1)의 각도 위치에서 나타나야만 하는 특정 반경에서의 균형추(중량)를 계산하는 것에 의하여 그렇게 한다. 제2도에서 도면부호(74)로 지시된 크기는 컴퓨터(20)에 의해 저장된다. 본 발명에 따라서, 참조된 지정속도는 벡터(V1)의 최대 소멸, 즉 진동에 있어서 최대 감소가 필요하게 됨에 따라 바람직하게 선택된다. 지정속도는 타이어/휠 조립체(11)가 실제로 사용중일 때, 겪게 되어지도록 예상되는 고속도로 속도의 범위에 있는 속도로서 선택된다. 미국에서, 그러한 속도는 현재 시속 50내지 70마일(시속 80.4 내지 112.6킬로미터)이며, 미국에서 사용되어지는 타이어/휠 조립체를 위해 바람직하게 지정된 속도는 시속 약60마일(96.5킬로미터)이다. 고속도로상에서 상당히 높은 속도로 구동하는 것이 입법되고 관습이 있는 독일과 같은 나라에서 사용되어지는 타이어/휠 조립체를 위하여, 상응하여 보다 높이 지정된 속도가 바람직하게 선택되어질 수 있을 수 것이다.

그런 다음에, 컴퓨터(20)는 크기가 제한되고 미리 결정된 최대 범위(72) 또는 지정된 속도에서 대등한 정적 불균형의 실제 크기중 보다 작은 것과 동등한 벡터(V3)를 한정하기 위하여, 저장되고, 미리 결정된 최대 범위(72)와 크기(74)를 비교한다.

범위(72)는 본 발명을 수행한 후에 어떤 완성된 타이어/휠 조립체(11)에서 잔류하는 전체 불균형이 진동불만의 기준에 맞지 않은 주파수로 일으킬 수 있는 양보다 적게 되도록 선택된다.

범위(72)는 균형 측정 및 균형추 적용 작업의 처리 능력을 평가하고 예상되거나 또는 이와 관련된 최대총 정적 불균형 에러를 결정한 후에 가장 좋게 결정된다. 그런 다음, 범위(72)는 그러한 에러에 부가되었을 때 타이어/휠 조립체(11)에 단독으로 나타나는 경우에 탑승자가 감지하지 못하거나 불쾌해하지 않는 수준의 핸들 진동을 발생시키게 되는 정적 불균형이 따르게 되는 불균형 값으로서 바람직하게 구체화된다. 지정된 고속도로 속도만큼 큰 속도에서 단지 4파운드의 원심력을 일으키는 최대 범위(72)가 최적으로서 현재 간주된다.

벡터(V3)가 결정된 후에, 컴퓨터(20)는 합성 벡터(V4)의 크기 및 방향을 결정하기 위하여 벡터(V2, V3)를 더한다. 그런 다음, 컴퓨터(20)는 벡터(V4)와 동일한 크기이나 방향이 반대인 벡터로서 벡터(V5)를 한정한다. 그러한 것으로서, 벡터(V5)는 벡터(V2)에 의해 나타나는 초기의 정적 불균형과 조합되었을 때 벡터(V6)로서 제2도에 나타난 제한된 순수 정적 불균형이 타이어/휠 조립체(11)에서 발생하게 되도록, 타이어/휠 조립체(11)에 부가되어야만 하는 추가의 정적 불균형을 나타낸다. 벡터(V6)는 벡터(V3)와 크기에 있어서는 같으나 방향이 반대이며, 또한 벡터(V5,V2)의 벡터 합을 나타낸다. 그러므로, 벡터(V5)로 나타난 추가의 정적 불균형이 타이어/휠 조립체(11)에 적용되면, 그 조립체는 벡터(V6)로 나타난 제한된 순수 정적 불균형을 보일 것이다.

타이어/휠 조립체(11)에 벡터(V5)로 나타난 정적 불균형의 적용을 용이하게 하도록, 벡터(V5)의 크기 및 각도에 관계되는 정보는 신호(40)를 통하여 디스플레이(46)로 송신되어, 어떠한 적절한 포맷으로 디스플레이 된다.

바람직하게, 벡터(V5)의 각도는 표시(13)의 시계 또는 반시계 방향의 도수, 라디안 또는 다른 단위로서 나타난다. 그러므로, 하나 또는 그 이상의 균형추(W)는 벡터(V5)의 방향으로 작용하는 이것/이것들의 전체적인 중력 중심(제2도의 평면에서 측정되는 바와 같은)으로 조립체(11)에 적용될 수 있다.

벡터(V5)의 크기가 불균형의 단위로 적절하게 표시될 수 있을지라도, 컴퓨터(20)는 스테이션(50)에서 작업자를 대신하여 정신적 변환 또는 보간을 요하지 않는 것에 의하여 최대 생산성을 용이하게 하는 방법으로 그러한 크기 정보를 디스플레이되게 한다. 그러므로, 그러한 크기가 플랜지(11)의 반경에 상응하는 수정 반경에서 적용되어지는 균형추(중량)의 단위로 디스플레이(50)에 나타나는 것이 바람직하다. 컴퓨터(20)는 스테이션(50)에서 이용가능한 별개 사이즈의 다수의 균형추들중 하나로 나타나는 가장 가까운 값으로 균형추(중량)를 나타내어, 절적한 크기의 균형추들이 사용을 위해 저장되는 궤 또는 궤들을 지정하는 코드를 디스플레이한다. 작업자는 웨이팅 스테이션(50)에서 적절한 균형추 또는 균형추들을 선택하여 디스플레이(46)에 나타난 각도 정보에 따라서 표시(13)에 관계한 각도에서 조립체(11)의 플랜지(11c)에 부착한다. 불필요한 동적 불균형을 부가하는 것을 피하도록, 균형추(W)의 중량의 한쪽 절반은 플랜지(11c)의 내부 평면에 적용되고, 나머지 절반은 외부 평면에 적용된다. 통상의 지식을 가진 자가 예상할 수 있는 바와 같이, 신호(40)에 반응하는 로보트가 사람 및 디스플레이를 사용하는 대신 스테이션(50)에서 균형추들을 적용하도록 대안적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 제1실시예의 작업에서, 타이어/휠 조립체(11)는 조립체의 반경방향의 힘 변화와 1차 조화 성분의 크기 및 각도를 나타내는 벡터신호(14)를 발생시켜 컴퓨터(20)로 송신하여 그러한 각도로 표시(13)를 조립체에 적용하는 기계(10)로 운반된다. 그런 후에, 조립체는 조립체(11)에서 초기에 존재하는 정적 불균형을 나타내는 신호(36)를 발생시켜 컴퓨터(20)로 송신하는 균형 기계(30)로 운반된다. 또한, 조립체는 사람이 판독할 수 있는 디스플레이(46)를 포함하는 웨이팅 스테이션(50)으로 운반된다. 제2도에 도시된 방법으로 작동하는 컴퓨터(20)는 크기 및 각도가 디스플레이(46)에서 필요한 형태로 디스플레이 되는 벡터신호(40)를 발생시키도록 신호(14,30)들을 처리한다. 그 크기 및 각도 정보에 따라서, 웨이팅 스테이션(50)에 있는 작업자는 완성된 타이어/휠 조립체(11)에서 제한된 순수 정적 불균형을 만들도록 하나 또는 그 이상의 균형추를 적용하는 것에 의하여 타이어/휠 조립체의 중량을 변경시킨다.

제1도를 다시 참조하여, 본 발명의 제2실시예가 기술된다. 이 제2실시예는 필요한 제한된 순수 정적 불균형을 만들기 위하여 타이어/휠 조립체(11)의 중량을 변경시키는 2단계 공정을 사용한다. 한 단계에서, 타이어/휠 조립체(11)는 제로 순수 정적 불균형이 순간적으로 달성되도록 먼저 하나 또는 그 이상의 보상 균형추(W1)를 부가하는 것에 의하여 편리하게 균형화된다. 그런 후에, 하나 또는 그 이상의 추가 균형추(W2)가 앞서 기술된 특성의 제한된 순수 정적 불균형을 발생시키도록 조립체에 의한 반경방향의 힘 변화에 관계된 정보에 따라서 부가된다.

제2실시예의 구조 및 작동은 다음에 기술되는 차이 외에는 상기된 제1실시예와 유사한 것이다. 먼저, 신호(36,40)는 발생되지 않거나 또는 사용되는 않는다. 오히려 균형 기계(30)는 제로 순수 정적 불균형을 만들도록 타이어/휠 조립체(11)에 적용되어지도록 요구된 보상 불균형 또는 균형추(중량)의 크기 및 각도에 관계된 적어도 하나의 벡터신호(40a)를 발생시키는 종래 방법으로 작동한다. 그 정보는 디스플레이(46)로 직접송신되고 초기에 기술된 포맷의 어느 형태로 그곳에서 디스플레이된다. 디스플레이된 정보에 반응하여, 하나 또는 그 이상의 제1균형추(W1)는 제로 순수 정적 불균형을 순간적으로 발생시키도록 스테이션(50)에서 작업자에 의해 각 타이어/휠 조립체(11)에 적용된다. 신호(40) 대신에, 컴퓨터(20)는 초기에 논의된 포맷들중 어떠한 것으로 디스플레이하기 위하여, 제한된 순수 정적 불균형을 만들기 위하여 타이어/휠 조립체(11)에 적용되어야만 되는 추가 균형 또는 균형추(중량)의 크기 및 각도를 나타내는 벡터신호(40b)를 발생시킨다. 디스플레이된 정보에 반응하여, 하나 또는 그 이상의 상응하는 추가 균형추(W2)가 스테이션(50)에서 적용된다.

제3도는 본 발명의 제2실시예를 보다 상세하게 도시하는 벡터도이다. 이 실시예에 따라서, 컴퓨터(20)는 제2도를 참조하여 기술된 것과 동일한 방법으로 벡터(V1, V2, V3)들을 결정한다. 제3도에서 신호(40a)는 벡터(V2)로 지시된 바와 같은 타이어/휠 조립체(11)에서 초기에 존재하는 측정된 정적 균형과 같은 크기이며 반대 방향의 정적 불균형에 관계된 벡터(V7)로 표시된다. 벡터(V7)는 기술된 포맷들중 어느 형태로 디스플레이(46)에서 각도 및 크기로서 디스플레이된다. 그 크기 및 각도 정보에 따라서, 웨이팅 스테이션(50)에서 작업자는 타이어/휠 조립체(11)에서 제로 순수 정적 불균형을 순간적으로 만들기 위하여, 즉 동일한 크기이며 방향이 반대인 카운터 균형 벡터(V2)를 만들기 위하여 타이어/휠 조립체(11)에 하나 또는 그 이상의 균형추(W1)를 적용한다. 불필요한 동적 불균형을 부가하는 것을 피하도록, 균형추(W1)의 중량의 한쪽 절반은 바람직하게 조립체(11)의 플랜지(11c)의 대향 측부에 부가된다.

조립체(11)에 적용되어지는 제한된 순수 정적 불균형은 이것이 상기된 방법으로 균형화된 후에 신호(40b)로 표시된다. 신호(40b)는 크기에 있어서 동일하고 방향이 반대여서 조립체(11)에 적용되어지는 제한된 순수 정적 불균형으로 나타나는 벡터(V3)로서 제3도에 도시되어 있다. 벡터(V8)는 제2도를 참조하여 기술된 벡터(V6)와 등가물이라는 것을 예상할 수 있게 된다. 디스플레이(46)에서 나타나는 신호(40b)의 크기 및 각도에 근거하여, 웨이팅 스테이션(50)에 있는 작업자는 벡터(V8)로 나타나는 제한된 순수 정적 불균형을 발생시키도록 타이어/휠 조립체(11)에 하나 또는 그 이상의 추가 균형추(W2)를 부착한다. 불필요한 동적 불균형을 부가하는 것을 피하도록, 각 균형추(W2)의 한쪽 절반은 바람직하게 조립체(11)의 플랜지(11c)의 마주한 측부에 적용된다.

불필요한 동적 불균형의 추가적인 부가를 피하기 보다는 오히려, 제4, 5a 및 5b도를 참조하여 기술되는 본 발명의 제4실시예는 상기된 특성의 제한된 순수 정적 불균형을 타이어/휠 조립체에서 발생시키는 한편 초기에 존재될 수도 있는 어떠한 불필요한 동적 불균형을 동시에 무효화시키는 것을 기도한다.

제4도는 컨베어(12)를 경유하여 균일화 기계(10)로 운반되어지는 다수의 타이어/휠 조립체(11)를 도시한다. 조립체(11)들은 대체로 반경방향의 힘 변화 및 정적 불균형 뿐만 아니라 동적 불균형을 보이는 것으로서 특징화된다. 앞서 기술된 방법으로 작동하는 균일화 기계(10)는 컴퓨터(20)에 의해 수신되는 신호(14)를 발생한다. 신호(14)는 기술된 바와 같이 조립체(11)에 의해 발생된 반경방향의 힘 변화를 지시하는 파라미터에 관계되고, 기계(10)에 의해 측정되는 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분의 크기 및 각도를 바람직하게 나타낸다. 기계(10)는 초기에 기술된 바와 같이 상응하는 각도 위치에서 각 타이어(11a)의 측벽에 시각적인 표시(13)를 적용하는 마킹 시스템을 구비한다. 컴퓨터(20)는 상기된 방법으로 벡터(V3)를 발생시키도록 벡터(V1)를 사용한다. 벡터(V3)로부터, 조립체(11)의 외부 및 내부 평면들과 관련된 한쌍의 벡터(V9, V9')들이 각각 계산된다. 벡터(V9, V9')들은 벡터(V3)와 같은 표시(13)에 대해 동일한 각도이며 벡터(V3) 크기의 정확히 절반이다.

균일화 기계(10)로부터, 각 타이어/휠 조립체(11)는 컨베어(26)를 경유하여 종래의 균형 기계(30')로 운반된다. 기계(30')는 정적 및 동적 불균형을 동시에 측정할 수 있는 상업적으로 이용 가능한 균형 기계이며, 바람직하게 상기된 ITW Micropoise Model ATW-231의 등가물이다. 각 타이어/휠 조립체(11)의 테스트로 기계(30)는 한쌍의 벡터신호(37, 38)들을 발생시켜 컴퓨터(20)로 송신한다. 신호(37, 38)들은 플랜지(11c)의 외부 및 내부 평면에 적용되는 경우에 초기에 타이어/휠 조립체(11)에서 존재하는 정적 뿐만 아니라 동적 불균형을 무효화시킬 수 있는 각도 및 균형추(중량)에 관계되는 한쌍의 벡터(V10, V11)들을 나타낸다.

그런 다음, 컴퓨터(20)는 플랜지(11c)의 외측부에 부가되어지는 균형추(W3)의 각도 및 균형추(중량)를 지시하는 크기 및 각도의 벡터(V12)를 결정하기 위하여 벡터(V9, V10)들을 더한다. 컴퓨터(20)는 벡터(V12)에 관계된 신호를 발생시켜, 기술된 형태의 어떠한 것으로 디스플레이하기 위하여 웨이팅 스테이션에 위치된 디스플레이(46)로 송신한다. 마찬가지로, 컴퓨터는 벡터(V9, V11')의 합계로서 한정되는 벡터(V13)를 나타내는 신호(42)를 발생시켜 디스플레이(46)로 송신한다. 벡터(V13)는 타이어/휠 조립체(11)의 내부 평면에 적용되어지는 균형추(W4)의 크기 및 각도를 나타낸다.

디스플레이(46)에 나타나는 균형추와 각도 정보에 따라서, 웨이팅 스테이션(50)에서 작업자는 적절한 중량의 균형추(W3, W4)를 선택하여, 타이어/휠 조립체(11)에서 제한된 순수 정적 불균형을 만들기 위하여 디스플레이(46)에 지시되는 각각의 각도로 플랜지(11c)의 외부 및 내부 평면에 적용한다.

완성된 타이어/휠 조립체(11')가 차량에서 사용하는 동안 회전할 때, 상기 실시예들중 어떠한 것에 따라 만들어진 제한된 정적 불균형은 벡터(V1)로 나타나는 반경방향의 힘 변화 성분과 마주하여 소멸시키려 하는 속도 종속 크기의 힘을 발생시킨다. 그결과, 상하 및 전후 방향으로의 차량 진동이 넓은 범위의 속도에 걸쳐 감소된다. 벡터(V1)의 소멸화 정도 및 진동에 있어서 동반 감소는 상기된 지정 고속도로 속도만큼 큰 속도가 도달될 때까지 속도와 함께 증가된다. 그 속도에서, 거의 완전한 소멸이 달성되어서, 반경방향의 힘 변화 및 정적 불균형으로 인한 진동이 최소로 감소된다.

여기에 기술된 장치, 방법 및 타이어/휠 조립체는 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하는 한편, 본 게재물에 비추어, 통상의 지식을 가진 자가 모든 법적인 등가물을 포함하는 첨부된 청구범위에서 지적하고 청구된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 변경시킬 수 있기 때문에 본 발명이 특정 형태에 한정되지 않음을 알 수 있을 것이다.

Claims (32)

1. 반경방향의 힘 변화에 관계되는 제1벡터 및 정적 불균형에 관계되는 제2벡터에 의하여 초기에 특징화되며, 회전축에 직각인 평면에서 진동을 야기하는 타이어/휠 조립체의 성향을 감소시키는 방법에 있어서, 상기 조립체의 중량을 변경시켜 추가의 정적 불균형을 생성하는 단계를 포함하며, 이 추가 정적 불균형은 상기 제2벡터와 벡터적으로 조합되었을 때 상기 제1벡터와 대향 위치되는 순수 정적 불균형을 만들어내는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 순수 정적 불균형의 크기를, (ⅰ) 미리 결정된 최대 범위, 및 (ⅱ) 상기 타이어/휠 조립체가 지정된 속도로 회전할 때 상기 제1벡터의 크기와 동일한 크기의 원심력을 발생시키도록 요구되는 정적 불균형의 크기중에서 보다 작은 것과 동일한 크기로 선택하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 지정속도는 사용시에 상기 타이어/휠 조립체가 겪게 될 것으로 예상되는 고속도로 속도의 범위 이내의 속도에 상응하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 고속도로 속도의 범위가 시속 약 50마일로부터 시속 약 70마일까지인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 지정속도는 약 시속 60마일인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 미리 결정된 최대 범위는 상기 타이어/휠 조립체가 상기 지정속도 정도의 속도로 회전할 때 단지 4파운드의 원심력을 일으키기에 충분한 크기의 정적 불균형에 상응하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 제1벡터는 상기 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분에 관계되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 휠에 타이어를 설치하여 조립체를 형성하는 단계와; 상기 조립체의 반경방향 힘 변화에 관계되는 제1벡터를 결정하는 단계와; 상기 조립체의 초기 고유 정적 불균형에 관계되는 제2벡터를 결정하는 단계와; 상기 조립체의 중량을 변경하여 그 내부에 추가의 정적 불균형을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 추가의 정적 불균형은 제2벡터와 벡터적으로 조합되었을 때 상기 제1벡터와 대향하여 위치하는 순수 정적 불균형을 유도하며, 상기 순수 정적 불균형의 크기를 ⓛ 미리 정해진 최대 한도와, ② 상기 타이어/휠 조립체가 지정된 속도로 회전할 때 상기 제1벡터와 동일한 크기의 원심력을 발생시키는데 요구되는 정적 불균형의 크기중에서 보다 작은 것과 동일한 크기로 선택하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1벡터를 결정하는 단계는 균일화 기계에서 상기 조립체를 테스트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
10. 제8항에 있어서, 상기 제1벡터를 결정하는 단계는, 상기 휠의 치수 피라미터를 측정하는 단계와; 상기 타이어의 반경방향의 힘 변화를 측정하는 단계와; 상기 반경방향 힘 변화 파라미터, 상기 치수 파라미터 및 상기 타이어의 스프링률의 함수로서 상기 제1벡터를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
11. 제8항에 있어서, 상기 지정속도는 사용시에 상기 타이어/휠 조립체가 겪게 될 것으로 예상되는 고속도로 속도의 범위 이내의 속도에 상응하는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
12. 제11항에 있어서, 상기 고속도로 속도의 범위가 시속 약 50마일로부터 시속 약 70마일까지인 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
13. 제11항에 있어서, 상기 지정속도는 약 시속 60마일인 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
14. 제8항에 있어서, 상기 미리 결정된 최대 범위는 상기 타이어/휠 조립체가 상기 지정속도 정도의 속도에서 회전할 때 단지 4파운드의 원심력을 일으키기에 충분한 크기의 정적 불균형에 상응하는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
15. 회전축에 수직한 평면에서의 진동이 감소되고, 제1벡터로 기술되는 반경방향 힘 변화 파라미터를 가지는 타이어/휠 조립체에 있어서, 상기 축을 중심으로 회전하는 휠과; 상기 휠에 설치되는 타이어와; 상기 타이어와 상기 휠중 어느 하나에 설치되는 적어도 하나의 균형추를 포함하며, 상기 균형추는 조립체내에 상기 제1벡터와 마주하여 위치되는 순수 정적 불균형을 형성하도록 중량을 갖고 위치되는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
16. 제15항에 있어서, 상기 순수 정적 불균형의 크기는, (ⅰ) 미리 결정된 최대 범위, 및 (ⅱ) 상기 타이어/휠 조립체가 지정된 속도로 회전할 때 상기 제1벡터의 크기와 동일한 크기의 원심력을 발생시키도록 요구되는 정적 불균형의 크기중에서 작은 것과 동일한 크기로 선택되는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
17. 제15항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 반경방향의 힘 변화의 1차 조화 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
18. 제16항에 있어서, 상기 지정속도는 시속 약 50마일로부터 시속 약 70마일까지의 속도에 상응하며, 상기 미리 결정된 최대 범위는 상기 조립체가 이러한 지정속도로 회전할 때 단지 약 4파운드의 원심력을 일으키기에 충분한 크기의 정적 불균형에 상응하는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
19. 회전축에 수직한 평면에서 진동을 야기하는 타이어/휠 조립체의 성향을 감소시키는 방법에 있어서, 상기 조립체의 반경방향의 하나 이상의 선택된 1차 조화 성분에 관계된 제1벡터를 결정하는 단계와; 상기 조립체에서 초기에 존재하는 정적 불균형에 관계되는 제2벡터를 결정하는 단계와; 상기 타이어/휠 조립체가 사용시에 회전할 때 상기 제1벡터를 소멸시키려 하는 원심력을 발생시키도록 상기 조립체에서 초기에 존재하는 상기 정적 불균형과 조합하는 경우에 상기 제1벡터와 마주하여 위치되는 순수 정적 불균형을 만드는 추가의 정적 불균형에 관계되는 제3벡터를 상기 제1 및 제2벡터로부터 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 미리 결정된 최대 범위로 상기 순수 정적 불균형의 크기를 제한하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제19항에 있어서, 상기 순수 정적 불균형의 크기를, (ⅰ) 미리 결정된 최대 범위, 및 (ⅱ) 상기 타이어/휠 조립체가 지정된 속도로 회전할 때 상기 제1벡터의 크기와 동일한 크기의 원심력을 발생시키도록 요구되는 정적 불균형의 크기중에서 보다 작은 것과 동일한 크기로 선택하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 회전축에 수직한 평면에서 진동을 야기하는 타이어/휠 조립체의 성향을 감소시키는 방법에 있어서, 상기 조립체의 반경방향의 힘 변화를 기술하는 파라미터에 관계되는 제1벡터를 결정하는 단계와; 상기 조립체를 균형화시켜 조립체에 초기에 존재하는 최소한의 정적 불균형도 없애는 단계와; 상기 조립체의 중량을 변경시켜 조립체에 상기 제1벡터와 대향하여 위치되는 순수 정적 불균형을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 순수 정적 불균형의 크기를 미리 결정된 최대값으로 제한하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제22항에 있어서, 상기 순수 정적 불균형의 크기를, (ⅰ) 미리 결정된 최대 범위, 및 (ⅱ) 상기 타이어/휠 조립체가 지정된 속도로 회전할 때 상기 제1벡터의 크기와 동일한 크기의 원심력을 발생시키도록 요구되는 정적 불균형의 크기중에서 보다 작은 것과 동일한 크기로 선택하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 타이어를 휠에 설치하여 조립체를 형성하는 단계와, 상기 조립체의 반경방향 힘의 변화를 기술하는 파라미터에 관계되는 제1벡터를 결정하는 단계와; 상기 조립체를 균형화시켜 조립체에 초기에 존재하는 최소한의 정적 불균형도 없애는 단계와; 상기 조립체의 중량을 변경시켜 조립체에 상기 제1벡터와 마주하여 위치되는 순수 정적 불균형을 형성하는 단계를 포함하는 공정에 따라 만들어지는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
26. 제25항이 있어서, 상기 순수 정적 불균형의 크기는 미리 결정된 최대 값으로 제한되는 것을 특징으로 하는 타이어/휠 조립체.
27. 제25항에 있어서, 상기 순수 정적 불균형의 크기는, (ⅰ) 미리 결정된 최대 범위, 및 (ⅱ) 상기 타이어/휠 조립체가 지정된 속도로 회전할 때 상기 제1벡터의 크기와 동일한 크기의 원심력을 발생시키도록 요구되는 정적 불균형의 크기중에서 보다 작은 것과 동일한 크기로 선택되는 것을 특징으로 타이어/휠 조립체.
28. 사용시에 회전축에 수직한 평면에서 진동을 야기하는 조립체의 성향을 감소시키는 순수 정적 불균형을 만들도록 타이어/휠 조립체에 가해지는 추가의 정적 불균형을 결정하는 장치에 있어서, 상기 조립체의 반경방향 힘 변화의 하나 이상의 선택된 조화 성분에 관계되는 제1벡터를 나타내는 제1신호를 발생시키는 제1기계와 ; 상기 조립체의 초기의 정적 불균형에 관계되는 제2벡터를 나타내는 제2신호를 발생시키는 제2기계와, 상기 제1 및 제2기계와 작동상 연결되어 그로부터 제1 및 제2 신호를 수신하고, 제1 및 제2 신호에 기초하여 상기 조립체에 가해질 제한된 추가의 불균형에 연관된 제3신호를 발생시키며, 그 내부에 순수 정적 불균형을 형성하여 이 불균형이 상기 제1벡터와 대향하여 위치하게 하여 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 순수 정적 불균형을 미리 결정된 최대 범위로 제한하도록 추가 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
30. 제28항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 순수 정적 불균형의 크기를, (ⅰ) 미리 결정된 최대 범위, 및 (ⅱ) 상기 타이어/휠 조립체가 지정된 속도로 회전할 때 상기 제1벡터의 크기와 동일한 크기의 원심력을 발생시키는데 요구되는 정적 불균형의 크기중에서 보다 작은 것과 동일한 크기로 설정하도록 추가 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
31. 제28항에 있어서, 상기 제1기계는 균일화 기계를 포함하며, 상기 선택된 조화 성분은 1차 조화 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
32. 제28항에 있어서, 상기 컴퓨터에 연결되어 상기 제3신호의 크기 및 각도를 사람이 판독할 수 있는 형태로 표시하기 위한 표시수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.