JPH05306964A - 自動車用車輪の不平衡量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はタイヤのアンバランスフォースを起因
とする車輪の不平衡量を測定する自動車用車輪の不平衡
量測定装置を可能な限り安価に製作すること。 【構成】自動車の軸重を受ける駆動ロ―ラ―と、駆動ロ
―ラ―が受ける荷重の負荷変動を検知することができる
ように駆動ローラー側に装着されたセンサ―と、不平衡
量測定の際に自動車の前記軸重が所定の値になるまで自
動車を持ち上げるリフト装置と、センサーと接続しリフ
ト装置により自動車が持ち上げられた際にセンサーに加
わっている力を演算処理する中央演算処理装置とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の高速走行時に
生ずるシェークやシミーの原因と成る車輪の回転系に存
在する遠心不平衡量を測定する、自動車用車輪の不平衡
量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車輪の回転系に存在する遠心不
平衡量は高速走行時に生ずるシミ―、シェ―クの原因と
なる。そのためタイヤを組みつけた車輪や車のタイヤ取
り付け部についてそれぞれ単体で遠心バランスを取るな
どし、不平衡量の縮小を図っている。しかし、車輪を取
り付けると、今度は取り付け時の芯ズレや僅かに残って
いた不平衡量の方向性の問題で、回転系全体としては不
平衡量が増大するのが常である。

【０００３】これを縮小するには車輪を車に取り付けた
状態で再度不平衡量を測定すればよい訳で、実際に車輌
を持ち上げ車輪を空転させた状態で車軸系の不平衡量を
測る装置も市販されている。

【０００４】しかし、このような市販の装置は車輌を持
ち上げることや、全くの空転状態で測定した不平衡量が
前述のシミ―、シェ―クの発生とどのくらい関係がある
のか、と言う点に関し実際的に問題があり、特に自動車
の生産ラインや大きな整備工場ではその必要性が高いに
もかかわらず、利用し難い状況にある。

【０００５】そこで、出願人は上記問題点を解決するた
めに、たとえば図１０〜図１２示す車輌用振動検出装置
の一実施例を先に提案した。この実施例は車輌の車輪に
車体荷重（軸重）をかけ、１個の車輪に対して１個の支
持ロ―ラ―がその軸重を全て受ける考え方が基本となっ
ている。

【０００６】しかして、この実施例を詳しく説明する
と、１は、床面に形成されたピットである。このピット
１は車輌の走行騒音や振動、エンジンの診断等が行われ
る検査ラインに設けられている。２は前後のピット１内
にそれぞれ設置された複数個のモータ用支持台で、これ
らのモータ用支持台２は所要の高さを有している。３は
各モータ用支持台２の上面にそれぞれ設けられた複数個
の駆動モータである。

【０００７】４はピット１内にモータ用支持台２とは別
体に設置された複数個のセンサー用支持台で、これらの
センサー用支持台４はモータ用支持台よりは低い。

【０００８】５はセンサー用支持台４および該センサー
用支持台の上方に設けられたローラー用支持板６との間
にそれぞけサンドイッチ状に介装され、かつ、車輌７の
振動を検出する複数個の振動検出部材である。これらの
振動検出部材５は上面の隅角部等に複数個のセンサーを
有する板状体で、各センサー用支持台４および各ローラ
ー用支持板６に適宜一体的に取付けられている。

【０００９】８はローラー用支持板６の上面にそれぞれ
軸受９を介して設けられ、かつ、各駆動モータ３の駆動
力によりベルト、チェーン等の動力伝達手段１０を介し
て回転すると共に、保持手段１１により固定的に保持さ
れた車輌７の前輪１２および後輪１３をそれぞれを回転
させる複数個の振動伝達用ローラーである。前記保持手
段１１は、本実施例では床面Ｆに適宜埋設された二基の
リフト装置が用いられている。これらのリフト装置１１
の作動杆１１ａの先端部には車輌７の床下と係合する支
持部１１ｂが設けられている。

【００１０】なお、１４はピット蓋板、１５は振動検出
部材５と電気的に接続し、かつ、操作ボタン、制御盤等
を有する中央演算処理装置、１６はこの中央演算処理装
置１５と電気的に接続するテレビジョン型の表示装置、
１７は周辺にある他の装置から発生する振動の影響を受
けないように各ピット１の内壁面にそれぞれ敷設された
シート状あるいはブロック状の防振部材である。

【００１１】上記構成にあっては、まず車輌７が床面Ｆ
を走行しながら前後の振動伝達用ローラー８へと乗り込
む。次に車輌７の前輪１２および後輪１３が各振動伝達
用ローラー８にそれぞれ乗ったならば、車体が動かない
ように保持手段１１で車体を保持する。

【００１２】しかる後に各駆動モータ３を起動させる。
この場合各駆動モータ３を同時にまたは個別的にそれぞ
れ駆動させることができる。駆動モータ３が駆動する
と、動力伝達手段１０を介し、その駆動力が各振動伝達
用ローラー８へとそれぞれ伝達される。車輌７の前輪１
２および後輪１３は各振動伝達用ローラー８の回転によ
りそれぞれ独自に回転されるが、徐々に回転力を高め、
たとえば一般高速道路を１２０ｋｍ／ｈで走行した場合
など実走行に近い状態が再現される。

【００１３】しかして、前輪１２または／および後輪１
３が一定速または加減速で回転中に発生した異常振動
は、各振動伝達用ローラー８を介し、各振動検出部材５
にそれぞれ伝達される。そして、各振動検出部材５で検
出された前輪１２または／および後輪１３の振動は、振
動信号（周波数）として中央演算処理装置１５に送ら
れ、車輌のシェークやシミーの分析あるいは解析が可能
と成る。そして、この中央演算処理装置１５で演算処理
されたデーターは、表示装置１６に表示される。

【００１４】しかしながら、前記実施例に於いては次の
ような問題点があった。すなわち、一般に遠心力を計る
センサ―には車軸に加わる車輌重力（Ｗｃ）と測定装置
の重力（Ｗｓ）が加わり、その上に遠心力（ｆ）が加わ
るため、高い分解能が要求される。しかして、この分解
能は、次の数式１によって求めると言うことが数学的に
すでにわかっている。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここで問題は車の種類にもよるが、前記実
施例にあっては、たとえばＷｃが３００〜５００Ｋｇ、
Ｗｓが１００Ｋｇ前後になるのに対し、ｆが１００〜２
００Ｎ程度なので、センサ―は全体量の２〜５％レベル
の変化量を測定するということで、信号の取り扱いが非
常に苦しい状態となる。

【００１７】一般にセンサ―や計測器類は全測定幅に対
する最小測定単位が決っており、前者をそのままにして
後者の精度を上げるか、若しくは後者をそのままにして
前者の幅を上げると計測器類の値段が大幅に上がるので
ある。センサ―の場合は所謂要求される分解能が上が
り、若しくは信号対雑音比（ＳＮ比）が悪化してしま
い、何れにしても高価になってしまうと言う欠点があ
る。

【００１８】

【発明の目的】本発明は、以上のような従来の欠点及び
先願の前記実施例の問題点に鑑み、同じセンサ―を用い
た場合でも駆動ローラーあるいは支持ローラーにかかる
自動車の軸重をより小さくして高い分解能を得ることが
でき、したがって、検知した信号の取り扱いが容易なの
で安価なセンサーを使用することができ、それ故に最終
的には装置を安価に製作することができ、また左右の両
輪の不平衡量を短時間で同時に測定することができ、さ
らに、工場の生産ラインや自動車の整備工場にも容易に
据え付けることができる自動車用車輪の不平衡量測定装
置を得ることを目的とする。

【００１９】

【目的を解決するための手段】本発明の自動車車輪の不
平衡量測定装置は、車輪を介して自動車の軸重を受けか
つ駆動モ―タの駆動力で該車輪を回転させる駆動ロ―ラ
―と、この駆動ロ―ラ―が受ける荷重の負荷変動を検知
することができるように駆動ローラーのロ―ラ―支持部
材に装着されたセンサ―と、床に設けられ不平衡量測定
の際に自動車の前記軸重が所定の値になるまで自動車を
持ち上げるリフト装置と、前記センサーと接続しリフト
装置により自動車が持ち上げられた際にセンサーに加わ
っている力を演算処理する中央演算処理装置とを備える
ことを特徴とする。

【００２０】また車輪を介して自動車の軸重を受けかつ
駆動モ―タの駆動力で該車輪を回転させる駆動ロ―ラ―
と、この駆動ロ―ラ―と対向するようにロ―ラ―支持部
材に取付けられかつ同じく前記車輪を介して自動車の軸
重を駆動ロ―ラ―と共に負担する支持ロ―ラ―と、少な
くともこの支持ロ―ラ―が受ける荷重の負荷変動を検知
することができるように前記ロ―ラ―支持部材に装着さ
れたセンサ―と、床に設けられ不平衡量測定の際に自動
車の前記軸重が所定の値になるまで自動車を持ち上げる
リフト装置と、前記センサーと接続しリフト装置により
自動車が持ち上げられた際にセンサーに加わっている力
を演算処理する中央演算処理装置とを備えることを特徴
とする。

【００２１】

【作用】自動車が駆動ローラーの上に乗っかった時、車
輪止め具などで自動車を所定の位置に固定する。次にリ
フト装置の作動杆を伸長させ自動車の軸重が所定の値に
なるまで自動車を持ち上げる。そして、駆動ローラーで
回転している自動車の車輪の不平衡量を測定する。

【００２２】

【実施例】以下、図面に示す実施例により本発明を詳細
に説明する。

【００２３】なお、本発明の各実施例を説明するに当っ
て、先願の前記実施例と同一の部分には同一又は同様の
符号を付し、重複する説明を省略する。

【００２４】まず、図１ないし図９に示す第１実施例に
於いて、符号２０は車輪１２Ａを介して自動車７Ａの軸
重（一個のタイヤに加わる車の重量を意味する。）Ｗｃ
を受け、かつ、支持部材２１の一部を構成する支持台２
２の上面に設置された駆動モ―タ２３の駆動力で車輪１
２Ａを回転させる駆動ロ―ラ―である。この駆動ロ―ラ
―２０は、車輪１２Ａに対して真下に位置するように前
記支持部材２１の一部を構成する軸受２４を介し、該支
持部材２１に枢着されている。前記軸受２４は、図４で
示すように支持台２２に形成された挿入孔２５に上下動
可能に嵌め込まれている。

【００２５】５Ａは駆動ロ―ラ―２０が受ける荷重の負
荷変動を検知することができるようにロ―ラ―支持部材
２１に装着されたセンサ―である。このセンサー５Ａは
軸受２４の下端部に固定的に装着されている。

【００２６】２６、２７は床Ｆに設けられ、不平衡量測
定の際に自動車７Ａの軸重Ｗｃが所定の値になるまで自
動車を持ち上げるリフト装置である。本実施例では、リ
フト装置２６、２７は左右別々に動作することができる
ように一対配設されている。しかして、各リフト装置の
作動杆２６ａ、２７ａの上端部には自動車７Ａの床下と
当接する水平受板２６ｂ、２７ｂが設けられている。

【００２７】なお、本発明で床Ｆとは、床面上のみなら
ず床面下も意味する。したがって、図では左右のリフト
装置２６、２７を床面下に埋設した場合を示している
が、床面上に設置しても良い。

【００２８】１５Ａはセンサー５Ａと接続しリフト装置
２６、２７により自動車が持ち上げられた際にセンサー
５Ａに加わっている力を演算処理する中央演算処理装置
である。

【００２９】２８は自動車７Ａを所定の位置に固定する
ための車輌固定具である。

【００３０】上記構成に於いては、自動車７Ａを駆動ロ
―ラ―２０に搭載し、前後の位置が決まった後、車輌固
定具２８で自動車を固定する。この時駆動ローラー２０
に自動車７Ａ（車輪１２Ａ）の軸重Ｗｃが全て加わる。

【００３１】次に前輪サスペンションに無理な力が加わ
らないように駆動ローラー２０を回転させておき、セン
サー５Ａが「所定の値」になるまでリフト装置２６、２
７で自動車７Ａを持ち上げる。

【００３２】ところで、上記所定の値とは、遠心不平衡
量によって生ずる遠心力（±ｆ）が車輪７Ａの鉛直上に
来た時でも、タイヤが駆動ローラー２０から離れないよ
うにするためのもので、「前荷重（Ｐｆ）」としてい
る。したがって、Ｐｆは遠心力と以下のような関係にあ
る。 Ｐｆ±ｆ≧０ ： Ｐｆ≧±ｆ

【００３３】ここでセンサー５Ａに加わる力（Ｆ）は、 先願の実施例では、 Ｆ＝（Ｗｃ＋Ｗｓ）・Ｇ±ｆ
で、 本発明の実施例は Ｆ´＝Ｗｓ´・Ｇ＋Ｐｆ±ｆ
、である。 したがって、先願の実施例のＷｓはローラー固定台枠を
含めた荷重であるのに対し、本発明の実施例ではローラ
ーを支えるだけなので、自ら軽量化が図れる。

【００３４】ここで仮に、Ｗｃ＝４００Ｋｇ、Ｗｓ＝１
００Ｋｇ、Ｗｓ´＝５０Ｋｇ、Ｐｆ＝ｆ＝２００Ｎとす
れば、 先願の実施例では、 Ｆ＝（４００＋１００）・Ｇ±
ｆで、約５，０００±２００Ｎである。 本発明の実施例は Ｆ´＝５０・Ｇ＋２００±ｆ
で、約７００±２００Ｎである。

【００３５】したがって、センサー５Ａに要求される分
解能は下記の如くなり、本発明の実施例を先願の実施例
と比較すると、約４分の１と成る。 先願の実施例では、 ２００／５０００で、 本発明の実施例は ２００／７００である。

【００３６】しかして、リフト装置２６、２７で自動車
７Ａを持ち上げた時は、センサー５Ａに加わる力を中央
演算処理装置１５Ａで演算処理し、車輪１２Ａに全て加
わっていた軸重Ｗｃが予め定めていた「所定の値」にな
るまで車体を持ち上げる。

【００３７】この時の作業は、リフト装置２６、２７が
左右に別々に設けられているので、たとえば一方側の車
輪の軸重を見ながら全体を持ち上げ、その値が所定の値
になった時、今度は他方側の車輪の軸重を見て所定の値
になっているがどうかを判定するようにする。そして、
もし所定の値になっていない時は、各リフト装置２６、
２７の作動杆２６ａ、２７ａを適宜に昇降動させて双方
を調整する。この調整が終わった後、駆動ローラー２０
に加わっている軸重をセンサー５Ａを介して検出し、か
つ、検出した信号を中央演算処理装置１５Ａで演算処理
して測定する。

【００３８】次に図６ないし図９に示す第２実施例につ
いて説明する。なお、この第２実施例の説明に於い
て、、本発明の第１実施例と同一の部分には同様の符号
を付し、重複する説明を省略する。

【００３９】符号２０Ｂは車輪１２Ｂを介して自動車７
Ｂの軸重（一個のタイヤに加わる車の重量を意味す
る。）Ｗｃを受け、かつ、支持部材２１Ｂの一部を構成
する支持台２２Ｂの上面に設置された駆動モ―タ２３Ｂ
の駆動力で車輪１２Ｂを回転させる駆動ロ―ラ―であ
る。この駆動ロ―ラ―２０Ｂは、車輪１２Ｂに対して斜
め位置するように前記支持部材２１Ｂの一部を構成する
軸受２４Ｂを介し、該支持部材２１Ｂに枢着されてい
る。前記軸受２４Ｂは、支持台２２Ｂに斜め方向に形成
された挿入孔に上下動可能に嵌め込まれている。

【００４０】５Ｂは駆動ロ―ラ―２０Ｂが受ける荷重の
負荷変動を検知することができるようにロ―ラ―支持部
材２１Ｂに装着された第２センサ―である。この第２セ
ンサー５Ｂは軸受２４Ｂの下端部に固定的に装着されて
いる。第２センサ―５Ｂは必ずしも本実施例の必須の要
件ではないが、後述する第１センサーと共に該第２のセ
ンサ―が設けられている場合は、両方のセンサ―が検出
した各測定値の合成により、波形整形や異常波形が容易
になり、したがって、振動と雑音との識別が容易になる
と言う利点がある。

【００４１】３０は駆動ロ―ラ―２０Ｂと対向するよう
にロ―ラ―支持部材３１に取付けられ、かつ、同じく車
輪１２Ｂを介して自動車の軸重Ｗｃを駆動ロ―ラ―２０
Ｂと共に負担する支持ロ―ラ―である。この支持ロ―ラ
―３０も、図９で示すようにロ―ラ―支持部材３１を構
成する支持台３２及び該支持台３２に斜め方向に取付け
られた軸受３３を介し、該ロ―ラ―支持部材３１に枢着
されている。

【００４２】５Ｃは支持ロ―ラ―３０が受ける荷重の負
荷変動を検知することができるようにロ―ラ―支持部材
３１の軸受３３の下端部に固定的に装着された第１セン
サ―である。前記軸受３３も支持台２７に斜め方向に形
成された挿入孔に上下動可能に嵌め込まれている。

【００４３】なお、第１および第２のセンサ―５Ｃ、５
Ｂは各ロ―ラ―の運動に伴う慣性力等遠心力以外の余計
な力が作用しないように好ましくは軸受２４Ｂ、３３の
下端部に装着するのが望ましいが、前記先願の実施例の
如く上部支持台と下部支持台との間にサンドイッチ状に
介装しても良い。

【００４４】２６Ｂ、２７Ｂは床Ｆに設けられ、不平衡
量測定の際に自動車７Ｂの軸重Ｗｃが所定の値になるま
で自動車を持ち上げるリフト装置である。本実施例で
は、リフト装置２６Ｂ、２７Ｂは左右別々に動作するこ
とができるように一対配設されている。

【００４５】なお、１５Ｂはセンサー５Ｂおよび５Ｃと
それぞれ接続し、リフト装置２６Ｂ、２７Ｂにより自動
車が持ち上げられた際に各センサー５Ｂ、５Ｃに加わっ
ている力を演算処理する中央演算処理装置である。また
２８Ｂは車輌固定具である。

【００４６】上記構成に於いては、駆動ロ―ラ―２０Ｂ
および支持ロ―ラ―３０上に自動車７Ｂが乗り込み、か
つ、車輌固定装置２８Ｂにより固定されると、両方のロ
―ラ―２０Ｂ、３１に自動車７Ｂ（車輪１２Ｂ）の軸重
Ｗｃが全て加わる。

【００４７】そこで、リフト装置２６Ｂ、２７Ｂで車体
を「所定の値」まで押し上げる、各リフト装置を各々調
整するなど測定作業は前記本発明の第１実施例と同様で
ある。

【００４８】しかして、駆動モ―タ―２３Ｂを起動し、
駆動ロ―ラ―２０Ｂが回転すると、タイヤがこれに追随
して回転し、タイヤを含む車輪１２Ｂの回転系に不平衡
量があると遠心力ｆが発生する。ここで遠心力ｆが生ず
ると、その遠心方向に荷重がかかるため、車輪１２Ｂを
支えている部分にはそれまでの荷重のほか遠心力も加わ
ってくる。したがって、第１および第２のセンサ―５
Ｃ、５Ｂは、それぞれ加わった遠心力ｆを検知測定す
る。

【００４９】ところで、遠心力ｆは測定部の反対側に行
った時にはマイナス方向となるため、車輪が１回転で生
ずる荷重の変化はサインカ―ブとなる。そして、サイン
カ―ブにおいては遠心力の大きさは曲線の波高値に比例
することとなるので、回転系の不平衡量を測定すること
ができ、この時の分解能は左右のリフト装置で持ち上げ
られていることも相俟って非常に低く成る。

【００５０】したがって、この第２実施例にあっては、
分解能に関し、Ｗｓは前記第１実施例よりも小さくな
り、また発明の効果に関し、駆動モーター２３Ｂから出
る振動がローラー支持部材３１側の第１センサー５Ｃに
伝わらないで、負荷に対する雑音が減少する。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、先願の
実施例と本発明の実施例との発明の概念、測定値などを
比較すると、次の表１のようになる。したがって、本発
明は可能な限り低い分解能のセンサ―（安価なセンサ
ー）を使用することができるので、結局、安価な装置を
製作することができる。

【００５２】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】ないし

【図３】本発明の第１実施例を示す各説明図である。

【図４】本発明の第１実施例の要部を示す説明図であ
る。

【図５】本発明を説明するために示した軸重と遠心力の
ベクトル概念図。

【図６】ないし

【図９】本発明の他の実施例を説明するための各説明
図。

【図１０】ないし

【図１２】先願の一実施例を示す各説明図である。

【符号の説明】

２０、２０Ｂ…駆動ローラー、 １２Ａ、１２Ｂ…車輪、 ７Ａ、７Ｂ…自動車、 ２１、２１Ｂ…支持部材、 ２２、２７…支持台、 ２３、２３Ｂ…駆動モーター、 ２４、２４Ｂ、３３…軸受、 ２６、２６Ｂ、２７、２７Ｂ…リフト装置、 ５Ａ、５Ｃ、５Ｂ…センサー、 １５Ａ、１５Ｂ…中央演算処理装置、 ３０…支持ローラー、 ３１…ローラー支持部材、 Ｗｃ…軸重。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪を介して自動車の軸重を受けかつ駆
   動モ―タの駆動力で該車輪を回転させる駆動ロ―ラ―
   と、この駆動ロ―ラ―が受ける荷重の負荷変動を検知す
   ることができるように駆動ローラーのロ―ラ―支持部材
   に装着されたセンサ―と、床に設けられ不平衡量測定の
   際に自動車の前記軸重が所定の値になるまで自動車を持
   ち上げるリフト装置と、前記センサーと接続しリフト装
   置により自動車が持ち上げられた際にセンサーに加わっ
   ている力を演算処理する中央演算処理装置とを備える自
   動車用車輪の不平衡量測定装置。
2. 【請求項２】 車輪を介して自動車の軸重を受けかつ駆
   動モ―タの駆動力で該車輪を回転させる駆動ロ―ラ―
   と、この駆動ロ―ラ―と対向するようにロ―ラ―支持部
   材に取付けられかつ同じく前記車輪を介して自動車の軸
   重を駆動ロ―ラ―と共に負担する支持ロ―ラ―と、少な
   くともこの支持ロ―ラ―が受ける荷重の負荷変動を検知
   することができるように前記ロ―ラ―支持部材に装着さ
   れたセンサ―と、床に設けられ不平衡量測定の際に自動
   車の前記軸重が所定の値になるまで自動車を持ち上げる
   リフト装置と、前記センサーと接続しリフト装置により
   自動車が持ち上げられた際にセンサーに加わっている力
   を演算処理する中央演算処理装置とを備える自動車用車
   輪の不平衡量測定装置。