JP5344885B2 - ホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールの剛性について測定を行うホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法に関するものである。

近年、車両用のホイールについて剛性を測定する際にはホイール剛性測定装置を用いている。

ホイール剛性測定装置は、図８に示す如く、床面１に配置された立体状のフレーム２と、フレーム２に配置されるロッド状の負荷アーム３とを備えている。フレーム２は、上面に、ホイール４を固定するクリップ等の固定手段（図示せず）を配した台座面５を形成している。また負荷アーム３は、台座面５に形成された通過孔６を介して配置され、上端に水平な固定面７を形成する固定部８を備えると共に、下端にはジャッキ等の荷重発生手段（図示せず）と、負荷アーム３の傾斜を測定するダイヤルゲージ９とを備えている。

一方、ホイール４は、タイヤ（図示せず）を装着するリム１０と、円盤状のディスク１１とを備えて構成されており、ディスク１１の中央には、車両のハブ（図示せず）に取付けるハブ面１２が備えられ、ハブ面１２には、車両のハブとボルト締結し得るボルト穴（図示せず）と、ホイール４の軸心に位置するハブ穴１３とが形成されている。

ホイール４の剛性を計測する際には、準備段階で、ホイール４を車両に取付けたとき車両側になる面を下面に向けるようにホイール４を載置し、ホイール４のリム１０の周囲側端部を固定手段で固定し、次に、ホイール４のハブ面１２に下方側から負荷アーム３の固定面７を接触させてハブ面１２のボルト孔（図示せず）を介してボルト１２ａにより締結し、計測段階へ移行する。計測段階では、荷重発生手段により負荷アーム３を傾けてホイール４に負荷荷重をかけると同時に、ダイヤルゲージ９で負荷アーム３の傾斜を計測し、負荷アーム３の傾斜をホイール４のハブ面１２の傾斜変動と推定し、ホイール４を１ｒａｄねじるために必要な力としてホイール４の剛性（Ｎ・ｍ／ｒａｄ）を算出するようにしている。

ここで負荷アーム３はホイール４へ負荷荷重をかける際に負荷アーム３自身に撓みを生じるため、撓み分の誤差を解消するように負荷アーム３の材質を考慮して材料計算によりホイール４の剛性を補正するようにしている。

なおホイール４の剛性を測定する装置や方法としては、下記の先行技術文献が存在している。
特開２００４−１０９１３２号公報

しかしながら、ホイール４はディスク１１に様々な意匠が形成されているため、意匠の種類によってはホイール４のねじれ方向が異なり、負荷荷重の作用方向と負荷アーム３の傾斜方向とがズレて、ホイール４の剛性の測定に誤差を生じるという問題があった。また、負荷アーム３の撓みを含まないように測定し、測定の正確さを向上させることが求められていた。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ホイールのねじれによる負荷荷重の作用方向と負荷アームの傾斜方向のズレに伴う誤差を低減すると共に、負荷アームの撓みを含まないように測定して測定の正確さを向上させるホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法を提供することを目的としている。

本発明のホイール剛性測定装置は、ホイールの周囲を固定する台座テーブルと、固定面を形成する固定部を備え前記ホイールの軸線上に位置するようにホイールのハブ面に該固定面を接触させて固定される負荷アームと、該負荷アームを傾けてホイールに負荷荷重をかける荷重発生手段と、前記負荷アームのホイール側先端に接続されてホイールの軸と垂直の方向に沿うように形成された測定面を有する測定体を配するターゲット部材と、前記負荷アームと前記測定体との間には前記ホイールのハブ穴に挿通し得るピンと、前記測定面の傾斜計測手段とを備え、
前記測定面の傾斜と荷重発生手段の負荷荷重とからホイールの剛性を測定するように構成されたことを特徴とするものである。

本発明のホイール剛性測定装置において、ホイールのハブ穴に挿通して負荷アームとターゲット部材を接続し、ホイールのディスク面の隣接位置にターゲット部材の測定面を配置することが好ましい。

本発明のホイール剛性測定装置において、傾斜計測手段は、前記ターゲット部材の前記測定面からの距離を測定する距離計測手段によるものであり、距離を計測するゲージが少なくとも２箇所以上の計測地点に配置されることが好ましい。

本発明のホイール剛性測定装置において、距離計測手段は、少なくとも２箇所の計測地点が、負荷荷重の作用方向に沿うように配置されることが好ましい。

本発明のホイール剛性の測定方法は、ホイールの周囲を固定し且つホイールの軸心に、固定面を形成する固定部を備えた負荷アームを固定し、該負荷アームに、測定面を配したターゲット部材を接続するとともに、前記負荷アームと前記測定面との間にはホイールのハブ穴に挿通したピンを配置し、前記負荷アームを傾けてホイールに負荷荷重をかけ、ターゲット部材の測定面の傾斜を検出し、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とからホイールの剛性を測定することを特徴とするものである。

上記した本発明によれば、負荷アームのホイール側先端に接続されて且つ測定面を配するターゲット部材を備え、負荷アームを傾けてホイールに負荷荷重をかけ、ターゲット部材の測定面の傾斜を検出し、測定面の傾斜と荷重発生手段の負荷荷重とからホイールの剛性を測定するので、ターゲット部材の測定面を基準とした測定を行うことができる。また、ターゲット部材は、測定面をホイールの軸と垂直の方向に沿うように配して、距離の測定方向を測定面へ向かう方向に変更すると共にハブ面の変移量を拡大するので、ホイールのねじれによる負荷荷重の作用方向と負荷アームの傾斜方向のズレに伴う誤差を低減することができる。更に、負荷アームに撓みを生じてもターゲット部材の測定面には影響を与えないので、負荷アームの撓みを含まないように測定することが可能となり、ホイールの剛性を測定する際に測定の正確さを向上させることができるという種々の優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

図１〜図６は本発明のホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法を実施する第１の形態例である。

本発明のホイール剛性計測装置の第１の形態例は、図１〜図６に示す如く、床面１に底面１４及び脚部１５を介して配置した台座テーブル１６と、台座テーブル１６に配置されるロッド状の負荷アーム１７と、負荷アーム１７の下部に接続される荷重発生手段１８と、負荷アーム１７の上端に接続され且つ測定面１９を配するターゲット部材２０と、測定面１９の傾斜を測定する距離計測手段２１からなる傾斜計測手段と、荷重発生手段１８及び距離計測手段２１に接続されるＰＣ等の制御器２２とを備えている。

台座テーブル１６は、上面に、ホイール４を固定するクリップ等の固定手段（図示せず）を配した板状の台座部２３を備えており、台座部２３の中央部には所定径の通過孔２４を形成している。また台座部２３の両側には、上部フレーム部材２５と両側の側部フレーム部材２６とからなる門型フレーム２７が備えられ、ホイール４及びターゲット部材２０を跨ぐように配置されている。更に台座テーブル１６の台座部２３は、所定の厚みと剛性により荷重発生手段１８等の作動によるゆがみが生じないようになっている。ここで、ホイール４を固定する固定手段（図示せず）は、クリップに限定されるものでなく、台座テーブル１６に凹凸を形成してホイール４を固定しても良いし、また、他の挟み込む手段を備えて固定しても良い。また固定手段は、ホイール４のリム１０部分を固定するならば、リム１０のホイール軸方向内側の周囲端面を固定しても良いし、リム１０のホイール軸方向外側の周囲端面を固定しても良い。なお、ホイール４を車両に取付けたとき車両側となる側をホイール軸方向内側、その反対側をホイール軸方向外側とする。更に門型フレーム２７の上部フレーム部材２５は、負荷荷重の作用方向に沿うように配置されることが好ましい。

負荷アーム１７は、台座部２３に形成された通過孔２４を介して配置されており、負荷アーム１７の上端には水平な固定面２８を形成する円盤状の固定部２９が備えられている。固定部２９の中心位置には中心取付孔３０（図２参照）が形成されると共に、中心取付孔３０の周囲には、ホイール４のハブ面１２のボルト孔（図示せず）に対応する複数のボルト対応孔（図示せず）が形成されている。また負荷アーム１７の下部には荷重発生手段１８を接続し得る接続部３１が備えられている。ここで負荷アーム１７は、ホイール４に固定前に、下方に位置する支持部（図示せず）で支持されても良いし、荷重発生手段１８で支持されても良い。

荷重発生手段１８は、進退動可能なロッド３２を配する負荷荷重シリンダ３３であって台座テーブル１６の脚部１５に固定されており、ロッド３２は、チェーンやロッド部材等の連結体３４によって負荷アーム１７の接続部３１に接続されている。またロッド３２の端側には、負荷荷重シリンダ３３から発生した負荷荷重を計測するロードセル３５が配置されている。

ターゲット部材２０は、ホイール４のハブ穴１３に挿通し得るピン３６と、ピン３６の上端に形成されて所定径の測定面１９を有する円盤状の測定体３７とを備えて構成されている。ピン３６の下端には挿入突起部３８が備えられており、負荷アーム１７の固定面２８に形成された中心取付孔３０に挿入して固定し得るようになっている。ここでターゲット部材２０は測定面１９の測定体３７のみからなり、負荷アーム１７に、ホイール４のハブ穴１３に挿通し得るピンを備えても良い。また負荷アーム１７に挿入突起部を備えると共にターゲット部材２０に取付孔を形成して負荷アーム１７とターゲット部材２０とを固定しても良い。更にターゲット部材２０と負荷アーム１７とは、接続構造を特に制限するものではなく、ホイール４のハブ穴１３を介してターゲット部材２０と負荷アーム１７とを固定し得るならば、ネジ溝による結合、嵌入による結合、磁石による結合等のどのような結合でも良い。また、ターゲット部材２０の測定面（ターゲット）１９は負荷アーム１７だけでなく、ホイール４のハブ面１２と同じ変形をする。ターゲット部材２０を固定する部位は、ホイール固定ボルトやディスク１１に固定しても良い。またホイール４のディスク１１等で上記同じ変形をする部位に本計測が可能な平面があれば、当該平面を直接測定面（ターゲット）として測定しても良い。

距離計測手段（傾斜計測手段）２１は、距離を測定するゲージとして、測定面１９に接触して距離を計測するダイヤルゲージ等の接触ゲージ、及び／又は測定面１９に非接触で距離を計測するレーザ距離計等の非接触ゲージを備えており、接触ゲージ及び／又は非接触ゲージは門型フレーム２７の上部フレーム部材２５に固定され、少なくとも２箇所以上の計測地点に配置されるようになっている（図５では非接触ゲージが２箇所に配置されている）。また距離計測手段２１は、少なくとも２箇所の計測地点が、負荷荷重の作用方向に沿うように測定面１９の両側に配置されている。

図７に本発明の第２の形態例を示す。第２の形態例では、測定面１９の傾斜を計測する手段として距離計測手段２１に代えて、オートコリメーターなどの角度計測手段４１を備えている。また、測定面１９は小さくても良いため、ハブ穴１３より小さくすることが可能であり、ホイール４のハブ面１２と固定部２９との間にターゲット部材２０をはさんで取付けることができ、別の測定対象のホイール４を測定する場合も固定したままで良い。

制御器２２は、荷重発生手段１８のロードセル３５から信号ライン３５ａを介して信号データを受けると共に、距離計測手段２１から信号ライン２１ａ及びセンサーアンプ３９を介して信号データを受けるようになっている。更に制御器２２は荷重発生手段１８に駆動指令を出すように制御ライン（図示せず）を備えても良い。

以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。

ホイール４の剛性を測定する際には、最初に準備段階としてホイール４を測定可能な状態に配置する。具体的には、ホイール４の軸方向外側を上面に向けるようにホイール４を台座テーブル１６の台座部２３に載置し、ホイール４のリム１０の周囲側端部をクリップ等の固定手段により固定する。またホイール４のハブ面１２に下方側から負荷アーム１７の固定面２８を接触させてハブ面１２のボルト孔（図示せず）を介してボルト１２ａにより締結して固定する（ステップＳ１）。ここで、ホイール４の周囲の固定と負荷アーム１７の固定とはどちらが先でも良いし、同時に行っても良い。

次に、ホイール４のハブ穴１３を介してターゲット部材２０と負荷アーム１７とを接続して固定し、ターゲット部材２０の測定面１９をホイール４のディスク１１の上方隣接位置に配置して準備段階を完了する（ステップＳ２）。ここで、ターゲット部材２０は、測定面１９をディスク１１のハブ面１２に近接し且つホイール４の軸と垂直の方向に配置することにより、距離の測定方向を負荷アーム１７の傾斜方向（ホイール４の軸と垂直の方向）から測定面１９へ向かう方向（ホイール４の軸方向）に変更すると共に、ハブ面１２の変移量を拡大している。また、ターゲット部材２０にピン３６を備える場合には、ターゲット部材２０のピン３６をホイールのハブ穴１３に挿通してターゲット部材２０と負荷アーム１７を接続しており、負荷アーム１７にピンを備える場合には、負荷アーム１７のピン３６をホイールのハブ穴１３に挿通してターゲット部材２０と負荷アーム１７を接続している。

続いて測定段階としてホイール剛性の計測を開始する際には、距離計測手段２１と荷重発生手段１８のロードセル３５から制御器２２へ信号データを送る状態にし、距離計測手段２１によりターゲット部材２０の測定面１９に対して距離の測定を開始する（ステップＳ３）。ここで、距離計測手段２１がダイヤルゲージ等の接触ゲージの場合には、ダイヤルゲージの接触面をターゲット部材２０の測定面１９に接触させて測定面１９の変動距離を計測可能な状態にし、距離計測手段２１がレーザ距離計等の非接触ゲージの場合には、非接触で測定面１９の変動距離を計測可能な状態にする。

次に荷重発生手段１８により負荷アーム１７を傾動させて固定面２８からホイール４のハブ面１２に負荷荷重をかけ、ホイール４にねじれを発生させる（ステップＳ４）。

この時、ターゲット部材２０の測定面１９は、ホイール４のねじれの発生場所であるハブ面１２に近接してハブ面１２の変化に追従しており、距離計測手段２１は、ターゲット部材２０の測定面１９からの距離を測定し、距離変化により測定面１９の傾きを連続的に算出する（ステップＳ５）。ここで、ホイール４のねじれにより負荷荷重の作用方向と負荷アーム１７の傾斜方向のズレによる誤差がある場合であっても、ターゲット部材２０が、距離の測定方向を測定面１９へ向かう方向（ホイール４の軸方向）にすると共にハブ面１２の変移量を拡大することにより、ホイール４のねじれの誤差を低減する。また負荷アーム１７に撓みを生じても、荷重発生手段１８の負荷荷重は固定面２８からハブ面１２に全て伝わると共に、ターゲット部材２０は、負荷アーム１７の撓みの影響を受けることがない。更に距離計測手段２１は、負荷荷重の方向に沿ってターゲット部材２０の測定面１９の少なくとも２点で計測することにより、測定面１９の上下の変動を検出して負荷荷重の方向に沿うターゲット部材２０の測定面１９の傾斜を適切に算出する。

そしてターゲット部材２０の測定面１９の傾斜を測定した際には、距離計測手段２１からの信号データをセンサーアンプ３９を介して制御器２２に送ると共に、その時の荷重発生手段１８のロードセル３５からの信号データを制御器２２に送り、距離計測手段２１によるターゲット部材２０の測定面１９の傾きと、荷重発生手段１８による負荷荷重とから、ホイール４を１ｒａｄねじるために必要な力としてホイール４の剛性（Ｎ・ｍ／ｒａｄ）を算出する（ステップＳ６）。

而して、このように実施の形態例によれば、負荷アーム１７のホイール４側先端の固定面２８に接続されて且つ測定面１９を配するターゲット部材２０を備え、負荷アーム１７を傾けてホイール４に負荷荷重をかけ、ターゲット部材２０の測定面１９からの距離を測定してターゲット部材２０の測定面１９の傾斜を検出し、測定面１９の傾斜と荷重発生手段１８の負荷荷重とからホイール４の剛性を測定するので、固定面２８を基準とした測定を行うことができる。また、ターゲット部材２０は、測定面１９をホイール４の軸と垂直の方向に沿うように配して、距離の測定方向を負荷アーム１７の傾斜方向（ホイール４の軸と垂直の方向）から測定面１９へ向かう方向（ホイール４の軸方向）に変更すると共に、ハブ面１２の変移量を拡大するので、ホイール４のねじれによる負荷荷重の作用方向と負荷アーム１７の傾斜方向のズレに伴う誤差を低減することができる。更に、負荷アーム１７に撓みを生じてもターゲット部材２０の測定面１９には影響を与えないので、負荷アーム１７の撓みを含まないように測定することが可能となり、ホイール４の剛性を測定する際に測定の正確さを向上させることができる。

実施の形態例において、ホイール４のハブ穴１３を挿通して負荷アーム１７とターゲット部材２０を接続し、ホイール４のディスク１１面の隣接位置にターゲット部材２０の測定面１９を配置すると、ターゲット部材２０の測定面１９を、ディスク１１面のハブ面１２に近接し且つホイール４の軸と垂直の方向に配置し、距離計測手段２１による距離の測定方向を容易に変更すると共にハブ面１２の変移量を好適に拡大するので、ホイール４のねじれにより負荷荷重の作用方向と負荷アーム１７の傾斜方向のズレに伴う誤差を大幅に低減することができる。

実施の形態例において、傾斜計測手段は、ターゲット部材２０の測定面１９からの距離を測定する距離計測手段２１によるものであり、距離を計測するゲージが少なくとも２箇所以上の計測地点に配置されると、固定面２８を基準にしてハブ面１２の傾斜を適切に測定し、結果的に負荷荷重の作用方向と負荷アーム１７の傾斜方向のズレによる誤差を好適に低減すると共に、負荷アーム１７の撓みを含まないように測定して測定の正確さを向上させることができる。また測定面１９の周方向に沿って３箇所以上配置されると、測定面１９の傾斜を好適に測定することができる。

実施の形態例において、距離計測手段２１は、少なくとも２箇所の計測地点が、負荷荷重の作用方向に沿うように測定面１９の両側に配置されると、距離計測手段２１による距離のハブ面１２の変移量を拡大して測定面１９の傾斜を好適に測定し、結果的に負荷荷重の作用方向と負荷アーム１７の傾斜方向のズレによる誤差を好適に低減すると共に、負荷アーム１７の撓みを含まないように測定して測定の正確さを向上させることができる。

実施の形態例において、荷重発生手段１８は、負荷アーム１７を傾ける負荷荷重シリンダ３３と、負荷荷重シリンダ３３の負荷荷重を計測するロードセル３５とを備えると、ホイール４のハブ面１２に作用する負荷荷重を適切に測定し、結果的に負荷荷重の作用方向と負荷アーム１７の傾斜方向のズレによる誤差を好適に低減すると共に、負荷アーム１７の撓みを含まないように測定して測定の正確さを向上させることができる。

尚、本発明のホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する第１の形態例を示す概念図である。 本発明を実施する前の状態を示す概念図である。 ホイール及び負荷アームを固定した状態を示す概念図である。 ターゲット部材を固定した状態を示す概念図である。 本発明を実施する形態例を示す平面図である。 本発明を実施する手順を示すフローである。 本発明を実施する第２の形態例を示す概念図である。 従来のホイール剛性測定装置を示す概念図である。

符号の説明

４ ホイール
１０ リム
１１ ディスク
１２ ハブ面
１３ ハブ穴
１６ 台座テーブル
１７ 負荷アーム
１８ 荷重発生手段
１９ 測定面
２０ ターゲット部材
２１ 距離計測手段
２８ 固定面
２９ 固定部
３６ ピン
３７ 測定体
４１ 角度計測手段

Claims (5)

1. ホイールの周囲を固定する台座テーブルと、固定面を形成する固定部を備え前記ホイールの軸線上に位置するようにホイールのハブ面に該固定面を接触させて固定される負荷アームと、該負荷アームを傾けてホイールに負荷荷重をかける荷重発生手段と、前記負荷アームのホイール側先端に接続されてホイールの軸と垂直の方向に沿うように形成された測定面を有する測定体を配するターゲット部材と、前記負荷アームと前記測定体との間には前記ホイールのハブ穴に挿通し得るピンと、前記測定面の傾斜計測手段とを備え、
   前記測定面の傾斜と荷重発生手段の負荷荷重とからホイールの剛性を測定するように構成されたことを特徴とするホイール剛性測定装置。
2. ホイールのハブ穴に挿通して負荷アームとターゲット部材を接続し、ホイールのディスクの隣接位置にターゲット部材の測定面を配置したことを特徴とする請求項１に記載のホイール剛性測定装置。
3. 傾斜計測手段は、前記ターゲット部材の前記測定面からの距離を測定する距離計測手段によるものであり、距離を計測するゲージが少なくとも２箇所以上の計測地点に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のホイール剛性測定装置。
4. 距離計測手段は、少なくとも２箇所の計測地点が、負荷荷重の作用方向に沿うように配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のホイール剛性測定装置。
5. ホイールの周囲を固定し且つホイールの軸心に、固定面を形成する固定部を備えた負荷アームを固定し、該負荷アームに、測定面を配したターゲット部材を接続するとともに、前記負荷アームと前記測定面との間にはホイールのハブ穴に挿通したピンを配置し、前記負荷アームを傾けてホイールに負荷荷重をかけ、ターゲット部材の測定面の傾斜を検出し、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とからホイールの剛性を測定することを特徴するホイール剛性の測定方法。

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