JP5419385B2 - 釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法 - Google Patents

Description

この発明は、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法に言及する。

車両ホイールが、一般に、軸端に環状フランジを有する円筒状金属リムで構成され、該環状フランジ内には弾性タイヤと連動するチャンネルが区画形成されることは、知られている。
特に、タイヤの側部、いわゆる"丸縁"（“beads”）が上記環状フランジにぴったり嵌合されている。
タイヤの磨耗や、同様の製造上の欠陥があると、リムおよびタイヤの幾何学上のずれが生じ、それが、使用中に車両の振動として現れる。

その結果、知られている必要なことは、最適の車両姿勢の回復に適した、定期的なホイール釣合い操作（または運転、operation）を実行することである。
従来の釣合い操作は、ホイールの所定箇所にリムに沿って、一般に鉛で作られた重りの装着を必要とする。
そのような操作は、通常、釣合い試験機を用いて行われ、該釣合い試験機は、ホイール・グリップおよび回転手段を支持し、モータ手段によって軸方向に回転し、ホイールのリムがキー止めされる水平スピンドルのタイプのベアリング構造を含んでいる。

ホイールの不釣合いの測定は、水平スピンドルに沿って装着された力の変換器のような、特定の電子装置、または電子機器によって回転中に読み取られる。普通には、各読み取り測定は、回転軸上のホイールの、対応する角度位置に関係付けられる。
重りを装着すると、回転中に遠心力の分布における、ホイールのずれの影響のみを相殺できるが、ホイールそれ自体の幾何学的欠陥に関連する問題は解決しない。
このために、現代の釣合い試験機では、釣合い操作は、ホイールの幾何学的ずれの影響を減らすために、タイヤとリム間の組み合わせ最適化手順（coupling optimisation procedure）を先に行う。

そのような最適化手順は、通常、１以上の完全なホイールの回転中の、リムとタイヤの偏心の半径方向ずれの予備測定工程を意図し、一般には、接触または非接触の適切な測定センサ（例えば、触針または光学センサ）によって実行される。
偏心データの獲得後は、リムとタイヤに関する要求された曲線の分析と偏心ベクトルの決定に向かう。
そのような偏心ベクトルは、最大または最小の半径方向ずれのピーク値で開始するか、または、それに代わって、既知の数学的周期関数分析法により決定された要求曲線の第１調和値で開始して、通常、算定される。

次いで、タイヤは、最適の角度位置に達するまで、リムに対して回転させる。リムとタイヤの所定の偏心ベクトルは、得られるホイール偏心ベクトルを最小にするためには、互いに対照的である。
リムとタイヤ間の組み合わせに関する、これらの最適化手順は、それにもかかわらず、いくつかの欠点を持つ。
特に、最大ずれ値から、または要求曲線の第１調和値から始めて決定された偏心ベクトルの使用は、分析を、リムとタイヤの一つ一つの偏心部品に制限し、幾何学的偏心の全体を考慮しない。

この発明の主要な目的は、ホイールのずれの影響を全体として最小にできる、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法を確立することである。
この発明のもう一つの目的は、低価格だけではなく、使用が容易で有効な、かつ単純で合理的な解決法の範囲内で、既知の技術の上記欠点を解消できる、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法を見つけだすことである。
上記目的は、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する次の方法によって、ことごとく達成される。

すなわち、その方法は、車両ホイールのリムとタイヤの全外周に沿った複数の所定角度位置において、前記タイヤの半径方向偏心ずれと、前記リムの半径方向偏心ずれとを読み取る読み取り工程と、
読み取られたリムとタイヤの前記半径方向偏心ずれに基づいて、前記リムとタイヤの組み合わせ角度位置に対応する、前記ホイールの半径方向偏心ずれの全体の値を処理する処理工程と、
前記ホイールの半径方向偏心ずれの全体の値および前記リムとタイヤの組み合わせ角度位置に対応する、前記ホイールの幾何学的なずれの指標を定義する定義工程と、
可能な全ての前記組み合わせ角度位置から選択し、前記指標の値が最小になる前記タイヤとリムの最適組み合わせ角度位置を決定する決定工程と
を備えた、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法である。

この発明に係る、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法によれば、ホイールのずれの影響を全体として最小にでき、さらに、低価格だけではなく、使用が容易で有効な、かつ単純で合理的な解決法となる。

この発明の更なる特徴と利点は、好ましいが限定されない、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法の実施態様の説明からさらに明らかになろう。添付図の限定されない実施例で表示的に図解した。
図１は、本発明による方法の第１実施態様を示す概略ブロック図である。
図２は、本発明による方法の第２実施態様を示す概略ブロック図である。
図３は、本発明による方法で算定されたホイールの半径方向偏心ずれの合計を図式的に示す。

特にそれらの図に関しては、車両ホイールの偏心を修正する方法が、特に釣合い試験機（balancing machines）などに使用可能であり、１で全体的に示された。
さらに具体的には、従来の車両ホイール釣合い試験機の制御ソフトウエアと一体のソフトウエア・プログラムによって、方法１を実行できる。

方法１は、釣合わすべき車両ホイールのリムの半径方向偏心ずれ（radial eccentricity deviation）と、そのような車両ホイールのタイヤの半径方向偏心ずれとの読み取り工程（reading phase）２を含んでいる。
そのようなずれ値は、１以上の完全なホイール回転中に、複数の所定角度位置で、リムとタイヤの全外周に沿って読み取られる。

特に、方法１の第１実施態様により、読み取り工程２は、ホイールの少なくとも１つの完全な回転中に、全外周に沿った上記角度位置において、タイヤ半径の複数測定値を獲得する第１獲得工程（first acquisition phase）３を含んでいる。
読み取り工程２は、さらに、第１獲得工程３中に要求された複数半径測定値に基づいて、タイヤの半径方向偏心ずれを算定する次の第１算定工程（first calculation phase）４を含んでいる。

有効なことには、第１算定工程を、各タイヤ半径測定値を平均参照半径値と比較することによって、得ることができる。特に、そのような平均半径を、すべての要求されたタイヤ半径測定値を考慮して、決定できる。
同様に、読み取り工程２は、少なくとも１つの完全なホイールの回転中に、全外周に沿った上記角度位置において、リム半径の複数測定値を獲得する第２獲得工程（second acquisition phase）５を含んでいる。

読み取り工程２は、さらに、第２獲得工程５中に要求された複数の半径測定値に基づいて、リムの半径方向偏心ずれを算出する次の第２算定工程（second calculation phase）６を含んでいる。
有効なことには、第２算定工程を、各リム半径測定値を平均参照半径値と比較することによって、有効にできる。特に，すべての要求されたリム半径測定値を考慮して、各平均半径を決定できる。

ホイールは、釣合い試験機のグリップと回転手段に回転しながら装着され、そして、第１獲得工程３及び第２獲得工程５は、適切な測定センサによって、例えば、通常使用されるタイプの触針または光学センサのごとく、接触または非接触にて得られる。
有効なことには、第１獲得工程３および第２獲得工程５を同時に行うことができ、全読み取り時間を相当少なくできる。

方法１の第２の実施態様に関しては、ホイールの偏心を修正する販売後のサービスの場合に特に適用可能であり、実際は、リムとタイヤでは別々に読み取り工程２を実行しなくてよいが、逆に、これは組み立て済みホイールでは別々に実行する。
従って、この場合は、リムとタイヤの半径方向ずれを適当に組み合わせることによって、例えば、ホイール自体の少なくとも１つの全回転中に全外周に沿って要求された、タイヤとリムを完備したホイール半径の測定値と、リム半径のみの測定値との差異によって、実行できる。

この解決法は、図２に図式的に示され、参照符号２'で一般的に表示される読み取り工程は、ホイール自体の少なくとも１つの全回転中に、全外周に沿った所定の角度位置において、完全ホイール半径の複数測定値を獲得する第１獲得工程３'を含む。
次の第１算定工程４によって、タイヤのみの半径方向偏心ずれを決定するが、それは適宜組み合わせることによって、例えば、第１獲得工程３'中に要求された完全ホイールの複数半径測定値と、第２獲得工程５中に要求されたリム半径の複数測定値との差異によって得られる。

都合のよいことに、方法１は、リムとタイヤの上記半径方向偏心ずれの値x(α,n)で、リムとタイヤ間の可能な組み合わせ角度位置αに基づいて、ホイールの各角度位置n において、ホイールの半径方向偏心ずれの合計の値ｘ（α,n）を処理する処理工程（processing phase）７を狙っている。
特に、角度組み合わせ位置αは、リムとタイヤ間の移動角度と一致し、従って、タイヤの角度位置に関してリムの角度位置の変動に対応して変わることが、指摘される。

例えば、

と、所定の角度位置nでホイール自体の全周に沿い、かつリムとタイヤ間の組み合わせ角度位置αにより算定されたホイール半径の測定値を表示し、そして上記角度位置nで上記組み合わせ角度位置αについて算定された値によって決定されたホイールの平均半径を

と表示すると、ホイールの半径方向偏心ずれの合計値を、角度位置nでは、

として算出できる。

上記値

は、図３に示され、セグメントＡＣ, ＡＢおよびＢＣそれぞれによって定義され、０からＮ−１の各角度位置nで決定される。
有効なことには、方法１は、半径方向偏心ずれの合計値x(α,n)により、かつリムとタイヤ間の組み合わせ角度位置αにより決定された正の値から構成される、ホイールの幾何学的ずれ（geometric irregularity、幾何学的不揃い）の指標（index）I(α)を定義する次の定義工程（definition phase）８を含む。

方法１の、特に、しかしそれのみではない、実施態様において、そのような指標I(α) を、例えば、算術平均のような適切な正に符号が定まった関数によって算定できる。この場合、指標I(α) は、回転軸を中心とする完全に円筒状のホイールに対して、ホイールの半径方向偏心ずれの合計の値x(α,n)の分散（variance）から得られる。

結果として、ホイールの幾何学的ずれの指標I(α)を、

と定義できる。

その代案としては、そのような指標I(α)を、周期関数の分析についての既知の方法により算定でき、例えば、ホイールの偏心ずれの合計x(α,n)の曲線に関して、第１調和値（first harmonic）およびより高次数の調和値（harmonics of higher order）の適切な関数によって、定義できる。
この場合、

と表示すると、上述の連続するN点x(α,n) についての不連続フーリエが変換し、ホイールの幾何学的ずれの指標I(α)を定義でき、例えば、

［ここで、半径方向ずれの合計x(α,n) を定義していた点からX(α,0) =0とする］
として、定義できる。

有効なことには、要求されたデータ量が多い場合、指標I(α)の定義において、最初より高次数のいくつかの調和のみを考慮して、我々は、ホイールの幾何学的ずれの良好な近似値を、一方で同時に算定工程（calculation process）を単純化しながら、得ることができる。

方法１は、さらに、タイヤとリム間の最適組み合わせ角度位置αを決定する決定工程（determination phase）９を含む。
そのような最適の組み合わせ角度位置αは、可能なすべての組み合わせ角度位置αの間から選択され、上記幾何学的ずれ指標I(α)の値が最小に見え、そして結果として、ホイールの半径方向偏心ずれx(α,n) 合計値の差異が、理想の参照ホイールに対して最小であるようになっている。

特に、決定工程９は、上記指標I(α)の最小化工程（minimization phase）１０を、例えば、最小２乗の数学的原理の適用によって、含む。
しかしながら、異なる最小化原理の適用を、例えば、半径方向偏心の分散の絶対値合計の最小化、または再度、ずれの最大絶対値の最小化を根拠に、除外することはできない。
方法１は、さらに、上記最適角度位置に達するまで、リム上のタイヤの最終回転工程（conclusive rotation phase）１１を含む。

方法１の全ての工程をいったん終わると、伝統的なホイール釣合い機能を、釣合い試験機によって最適の方法で実行できる。
説明した発明は、提案された目的を如何に成し遂げるかを実際に確かめられ、そして、特に実際は、リムとタイヤの全ての幾何学的ずれの影響を最大限減じることを可能にすることが強調される。

このように考えられた発明は、本発明の思想の範囲内に属する全てで、多数の変更および変化が可能である。
さらに詳細の全てが、技術的に同一の他のものと置換可能である。
実際は、不確かな形状および大きさのみならず、使用材料は、特許請求の範囲の保護範囲外になる理由がなければ、条件に応じて如何なるものでもよい。

本発明による方法の第１実施態様を示す概略ブロック図である。 本発明による方法の第２実施態様を示す概略ブロック図である。 本発明による方法で算定された半径方向のホイール偏心ずれの全体を示す図である。

符号の説明

１ 車両ホイールの偏心を修正する方法
２ 読み取り工程
３ 第１獲得工程
４ 第１算定工程
５ 第２獲得工程
６ 第２算定工程
７ 処理工程
８ 定義工程
９ 決定工程
１０ 最小化工程
１１ 最終回転工程

Claims (15)

1. 車両ホイールのリムとタイヤの全外周に沿った複数の所定角度位置において、前記タイヤの半径方向偏心ずれと、前記リムの半径方向偏心ずれとを読み取る読み取り工程と、
   読み取られたリムとタイヤの前記半径方向偏心ずれに基づいて、前記リムとタイヤの組み合わせ角度位置に対応する、前記ホイールの半径方向偏心ずれの全体の値を処理する処理工程と、
   前記ホイールの半径方向偏心ずれの全体の値および前記リムとタイヤの組み合わせ角度位置に対応する、前記ホイールの幾何学的なずれの指標を定義する定義工程と、
   可能な全ての前記組み合わせ角度位置から選択し、前記指標の値が最小になる前記タイヤとリムの最適組み合わせ角度位置を決定する決定工程と
   を備え、前記指標が、ホイールの半径方向ずれの全体の値に関し、数学的周期関数分析法により決定された調和値から算定され、前記調和値が、第１調和値と、高次数の少なくとも１つの調和値とからなる、釣合い試験機などで車両ホイールの偏心を修正する方法。
2. 前記指標が、連続する正の変数で構成される請求項１による方法。
3. 前記指標が、次の式
   

   

   ［ここで、X(α, k)は前記半径方向偏心ずれの全体のN点での離散フーリエ変換であり、αは前記リムとタイヤ間の組み合わせ角度位置である。］
   で定義される請求項１による方法。
4. 前記半径方向偏心ずれの全体の値が、次の式
   

   

   ［ここで、y(α, n)はホイールの算定された半径であり、
   

   

   はホイールの平均半径であり、αは前記リムとタイヤ間の組み合わせ角度位置であり、nは前記ホイールのリムとタイヤでの読み取り角度位置である。］
   により処理される請求項１による方法。
5. 最適組み合わせ角度位置の前記決定工程が、前記指標を最小にすることからなる請求項１による方法。
6. 前記最小にすることが、最小２乗の数学的原理を適用することからなる請求項５による方法。
7. 前記読み取り工程が、全外周に沿った前記角度位置において、前記タイヤ半径の複数測定値を獲得する第１獲得工程を備えた請求項１による方法。
8. 前記読み取り工程が、全外周に沿った前記角度位置において、前記リム半径の複数測定値を獲得する第２獲得工程を備えた請求項１による方法。
9. 前記読み取り工程が、タイヤ半径の要求された前記複数測定値に基づいて前記タイヤの半径方向偏心ずれを算出する第１算定工程を備えた請求項７による方法。
10. 前記読み取り工程が、リム半径の要求された前記複数測定値に基づいて前記リムの半径方向偏心ずれを算出する第２算定工程を備えた請求項８による方法。
11. 前記第１算定工程が、前記タイヤ半径の各測定値を、前記タイヤの全ての半径測定値に基づいて得られた平均参照半径と比較することからなる請求項９による方法。
12. 前記第２算定工程が、前記リム半径の各測定値を、前記リムの全ての半径測定値に基づいて得られた平均参照半径と比較することからなる請求項１０による方法。
13. 前記読み取り工程が、全外周に沿った前記角度位置において、前記ホイール半径の複数測定値を獲得する第１獲得工程を備えた請求項１による方法。
14. 前記読み取り工程が、
    全外周に沿った前記角度位置において、前記リム半径の複数測定値を獲得する第２獲得工程と、
    前記ホイール半径の要求された複数測定値および前記リム半径の要求された複数測定値に基づいて前記タイヤの半径方向偏心ずれを算出する第１算定工程と
    を備えた請求項１３による方法。
15. 前記最適組み合わせ角度位置に達するまで、前記タイヤを前記リム上で回転させることを含む請求項１による方法。

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