JPH08159907A - タイヤバランス測定装置 - Google Patents
タイヤバランス測定装置Info
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- JPH08159907A JPH08159907A JP30081094A JP30081094A JPH08159907A JP H08159907 A JPH08159907 A JP H08159907A JP 30081094 A JP30081094 A JP 30081094A JP 30081094 A JP30081094 A JP 30081094A JP H08159907 A JPH08159907 A JP H08159907A
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- vibration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 左右輪のタイヤの干渉によって変動する前後
振動のアンバランス量と位置を精度よく測定し修正する
タイヤバランス測定装置。 【構成】 光ファイバセンサ10、10′でタイヤの回
転を検出し、加速度センサ7、7′でタイヤの前後振動
を検出し、この検出信号の値に基づいて解析装置本体1
3により左右のアンバランス量と位置を演算する。
振動のアンバランス量と位置を精度よく測定し修正する
タイヤバランス測定装置。 【構成】 光ファイバセンサ10、10′でタイヤの回
転を検出し、加速度センサ7、7′でタイヤの前後振動
を検出し、この検出信号の値に基づいて解析装置本体1
3により左右のアンバランス量と位置を演算する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、左右輪のタイヤのアン
バランスを測定するタイヤバランス測定装置に係り、特
にタイヤを車両に装着した実車状態でのバランスを測定
する装置、いわゆる、タイヤ オン ザ カー バランサに
関するものである。
バランスを測定するタイヤバランス測定装置に係り、特
にタイヤを車両に装着した実車状態でのバランスを測定
する装置、いわゆる、タイヤ オン ザ カー バランサに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のタイヤバランス測定装置として
は、特開昭63−266331号公報等に記載されてい
るように、タイヤアンバランスによるサスペンションの
前後振動を検出してバランスを測定する技術がある。前
輪のタイヤは、ナックルアーム、サイドロッドなどステ
アリングリンケージを介して左右両輪が連結されてお
り、左右輪のアンバランスによる振動が干渉現象を起こ
す。例えば、図4に示すように、右輪のアンバランス位
置角度が0°の点にあるときタイヤを回転させた場合
に、アンバランスによる前後方向の加振力FRが生じ
る。また左輪にもアンバランスがあって、右輪に対する
左輪のアンバランスの相対位置角度が0°、すなわち、
左右輪のアンバランスが同一位相である場合は、左輪に
も前後方向の加振力FLが生じる。左右両輪のアンバラ
ンス位置角度が共に0°すなわち、同一位相のときは加
振力FR、FLは共にリンケージを介して引張り合うよう
になるから、左右輪に発生する加速度GR、GLは小さく
なり、図5における前後振動のパワースペクトルの変動
は谷部の値Pminを示す。また左右輪のアンバランスの
相対位置角度が180°になるとき、例えば図4におい
て、左輪のアンバランスの位置角度が180°の場合
は、互いに反対側の力を受けるから、左右輪に発生する
加速度GR、GLは大きくなり、図5における前後振動の
パワースペクトルの変動は山部の値Pmaxを示す。
は、特開昭63−266331号公報等に記載されてい
るように、タイヤアンバランスによるサスペンションの
前後振動を検出してバランスを測定する技術がある。前
輪のタイヤは、ナックルアーム、サイドロッドなどステ
アリングリンケージを介して左右両輪が連結されてお
り、左右輪のアンバランスによる振動が干渉現象を起こ
す。例えば、図4に示すように、右輪のアンバランス位
置角度が0°の点にあるときタイヤを回転させた場合
に、アンバランスによる前後方向の加振力FRが生じ
る。また左輪にもアンバランスがあって、右輪に対する
左輪のアンバランスの相対位置角度が0°、すなわち、
左右輪のアンバランスが同一位相である場合は、左輪に
も前後方向の加振力FLが生じる。左右両輪のアンバラ
ンス位置角度が共に0°すなわち、同一位相のときは加
振力FR、FLは共にリンケージを介して引張り合うよう
になるから、左右輪に発生する加速度GR、GLは小さく
なり、図5における前後振動のパワースペクトルの変動
は谷部の値Pminを示す。また左右輪のアンバランスの
相対位置角度が180°になるとき、例えば図4におい
て、左輪のアンバランスの位置角度が180°の場合
は、互いに反対側の力を受けるから、左右輪に発生する
加速度GR、GLは大きくなり、図5における前後振動の
パワースペクトルの変動は山部の値Pmaxを示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように従来技術に
おいては、左右のタイヤのアンバランスの相対位置角度
の変化によって、タイヤに発生する回転信号の1次成分
の周波数(以下、回転1次周波数と記す)における前後
信号のパワースペクトル、及び、回転信号と振動信号の
位相差は変動する。また、この変動と同期してステアリ
ングシミー、すなわち、操縦輪のキングピン回りの自動
励振現象であるステアリングの左右振動も変動してビー
トを打つ。このように、従来のタイヤバランサでは前後
振動が干渉によって変動するため、精度よくアンバラン
ス量を求めることができなかった。とくに、前輪駆動車
では、前輪の駆動に伴う駆動系の振動が、前後加速度に
ノイズとして入力されるため、測定の精度を高めること
は一層困難であった。本発明は、上記の課題を解決し、
左右輪の干渉によって変動する前後振動からアンバラン
スを演算によって求め、反対側タイヤの振動の影響を少
なくしてタイヤのアンバランス量とアンバランス位置の
測定精度の向上を図るに好適なタイヤバランス測定装置
を提供することを目的としている。
おいては、左右のタイヤのアンバランスの相対位置角度
の変化によって、タイヤに発生する回転信号の1次成分
の周波数(以下、回転1次周波数と記す)における前後
信号のパワースペクトル、及び、回転信号と振動信号の
位相差は変動する。また、この変動と同期してステアリ
ングシミー、すなわち、操縦輪のキングピン回りの自動
励振現象であるステアリングの左右振動も変動してビー
トを打つ。このように、従来のタイヤバランサでは前後
振動が干渉によって変動するため、精度よくアンバラン
ス量を求めることができなかった。とくに、前輪駆動車
では、前輪の駆動に伴う駆動系の振動が、前後加速度に
ノイズとして入力されるため、測定の精度を高めること
は一層困難であった。本発明は、上記の課題を解決し、
左右輪の干渉によって変動する前後振動からアンバラン
スを演算によって求め、反対側タイヤの振動の影響を少
なくしてタイヤのアンバランス量とアンバランス位置の
測定精度の向上を図るに好適なタイヤバランス測定装置
を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の実施例
の構成と機能を示すブロック図である。図1において、
回転状態検出手段100は、車両に装着された左右両タ
イヤの回転数を検出するもので、例えば、後記実施例の
図2に示す反射テープ8、8′および光ファイバセンサ
10、10′に相当しており、タイヤの回転に伴う回転
信号と回転数値(r.p.m.)を出力する機能を有する。ま
た、前後振動検出手段101は上記左右タイヤの回転支
持部に取付けられ、この回転支持部の前後方向の振動を
検出する。この前後振動検出手段101は、例えば、後
記実施例の図2に示す加速度センサ7、7′に相当す
る。回転パワースペクトル演算手段102は、回転状態
検出手段100により検出した回転信号から回転1次周
波数を演算する。回転1次振動スペクトル演算手段10
3は、回転状態検出手段100により検出された回転1
次周波数と、前後振動検出手段101からタイヤの回転
1次周波数における前後振動のパワースペクトルを演算
する。また、位相差演算手段104は、前記回転1次周
波数におけるパワースペクトルと、回転1次振動スペク
トル演算手段103による前後振動パワースペクトルか
ら前後振動の位相差を演算する。前記の前後振動パワー
スペクトルの演算及び位相差の演算は、FF車のように
ノイズ成分が多い場合には、信号値を移動平均法などの
手順を用いて平滑化するために、位相差演算手段104
の後段に第1の平滑手段105を、また、回転1次振動
スペクトル演算手段103の後段に第2の平滑手段10
6を設けることが好ましいが、ノイズ成分が無視できる
程度に小さい場合には、第1、第2の平滑手段104、
105を省略することが可能である。続いて、左右車輪
のアンバランス相対位置角度の演算を行なう相対位置演
算手段107を経て、アンバランス量を演算するアンバ
ランス演算手段108、表示手段109を設ける構成と
している。
の構成と機能を示すブロック図である。図1において、
回転状態検出手段100は、車両に装着された左右両タ
イヤの回転数を検出するもので、例えば、後記実施例の
図2に示す反射テープ8、8′および光ファイバセンサ
10、10′に相当しており、タイヤの回転に伴う回転
信号と回転数値(r.p.m.)を出力する機能を有する。ま
た、前後振動検出手段101は上記左右タイヤの回転支
持部に取付けられ、この回転支持部の前後方向の振動を
検出する。この前後振動検出手段101は、例えば、後
記実施例の図2に示す加速度センサ7、7′に相当す
る。回転パワースペクトル演算手段102は、回転状態
検出手段100により検出した回転信号から回転1次周
波数を演算する。回転1次振動スペクトル演算手段10
3は、回転状態検出手段100により検出された回転1
次周波数と、前後振動検出手段101からタイヤの回転
1次周波数における前後振動のパワースペクトルを演算
する。また、位相差演算手段104は、前記回転1次周
波数におけるパワースペクトルと、回転1次振動スペク
トル演算手段103による前後振動パワースペクトルか
ら前後振動の位相差を演算する。前記の前後振動パワー
スペクトルの演算及び位相差の演算は、FF車のように
ノイズ成分が多い場合には、信号値を移動平均法などの
手順を用いて平滑化するために、位相差演算手段104
の後段に第1の平滑手段105を、また、回転1次振動
スペクトル演算手段103の後段に第2の平滑手段10
6を設けることが好ましいが、ノイズ成分が無視できる
程度に小さい場合には、第1、第2の平滑手段104、
105を省略することが可能である。続いて、左右車輪
のアンバランス相対位置角度の演算を行なう相対位置演
算手段107を経て、アンバランス量を演算するアンバ
ランス演算手段108、表示手段109を設ける構成と
している。
【0005】図11に示す別のブロック図についても、
図1と同様に第1の平滑手段105並びに第2の平滑手
段106が設けられている。図1と相違するのは、平滑
化処理を行なったのち、回転1次振動スペクトル演算手
段103による前後振動パワースペクトル変動の山部、
谷部のベクトルを合成し、中点を求める振動パワースペ
クトル変動の中点ベクトル判断手段109を設けた部分
である。以後は、この中点の振動ベクトル、位相ベクト
ルから図1と同様にアンバランス量を演算し、表示を行
なうように構成している。
図1と同様に第1の平滑手段105並びに第2の平滑手
段106が設けられている。図1と相違するのは、平滑
化処理を行なったのち、回転1次振動スペクトル演算手
段103による前後振動パワースペクトル変動の山部、
谷部のベクトルを合成し、中点を求める振動パワースペ
クトル変動の中点ベクトル判断手段109を設けた部分
である。以後は、この中点の振動ベクトル、位相ベクト
ルから図1と同様にアンバランス量を演算し、表示を行
なうように構成している。
【0006】なお、図1に示した回転パワースペクトル
演算手段102、回転1次振動スペクトル演算手段10
3、位相差演算手段104、第1の平滑手段105、第
2の平滑手段106、相対位置角度演算手段107、ア
ンバランス演算手段109、表示手段110、及び、図
2に示した振動パワースペクトル変動の中点ベクトル判
断手段108は、例えば、後記実施例の図2に示す解析
装置本体13の部分に相当する。
演算手段102、回転1次振動スペクトル演算手段10
3、位相差演算手段104、第1の平滑手段105、第
2の平滑手段106、相対位置角度演算手段107、ア
ンバランス演算手段109、表示手段110、及び、図
2に示した振動パワースペクトル変動の中点ベクトル判
断手段108は、例えば、後記実施例の図2に示す解析
装置本体13の部分に相当する。
【0007】
【作用】図4において、右輪のアンバランスが0°位置
にあるとき、左輪のアンバランスの相対位置角度が90
°の場合には、右輪は0°方向にFRの加振力を生じ、
一方、左輪は90°の方向にFLの加振力を生じる。正
常状態では右輪の前後加速度センサには、GRの加速度
が生じ、右輪には左輪から伝達される加速度(干渉分)
が生じる。すなわち、右輪の前後加速度GRは左輪から
の干渉がないため、このときの前後加速度を検出するこ
とにより、右輪のタイヤアンバランスを精度よく検出す
ることができる。また、左輪についても、0°のときに
右輪の相対位置角度が90°になったときの左輪の前後
加速度を検出すればよい。左右輪のアンバランスの位置
が予め判明しているときには、左右輪の回転信号から左
右アンバランス位置角度が90°になったときを検出で
きるが、一般にはアンバランス位置は不明であるから以
下のようにして検出を行なう。
にあるとき、左輪のアンバランスの相対位置角度が90
°の場合には、右輪は0°方向にFRの加振力を生じ、
一方、左輪は90°の方向にFLの加振力を生じる。正
常状態では右輪の前後加速度センサには、GRの加速度
が生じ、右輪には左輪から伝達される加速度(干渉分)
が生じる。すなわち、右輪の前後加速度GRは左輪から
の干渉がないため、このときの前後加速度を検出するこ
とにより、右輪のタイヤアンバランスを精度よく検出す
ることができる。また、左輪についても、0°のときに
右輪の相対位置角度が90°になったときの左輪の前後
加速度を検出すればよい。左右輪のアンバランスの位置
が予め判明しているときには、左右輪の回転信号から左
右アンバランス位置角度が90°になったときを検出で
きるが、一般にはアンバランス位置は不明であるから以
下のようにして検出を行なう。
【0008】第1は、図5において、前後加速度パワー
スペクトルの変動から、山部と谷部を検出し、山部(相
対位置角度180°)と谷部(相対位置角度0°)の中
間点、すなわち、Pmidは相対位置角度90°であると
判断し、この位置の位相差θmid及びPmidの値からアン
バランス量を計算する。第2は、図4で左右輪に作用す
るアンバランスによる真の加速度をGR、GLとし、前後
加速度センサで検出される干渉を含む前後加速度を左右
輪のアンバランス位置が同一位相のとき、GAR、GAL、
逆位相のときGBR、GBLとする。また、左右輪の干渉の
影響係数をαとすると次の式が成立する。
スペクトルの変動から、山部と谷部を検出し、山部(相
対位置角度180°)と谷部(相対位置角度0°)の中
間点、すなわち、Pmidは相対位置角度90°であると
判断し、この位置の位相差θmid及びPmidの値からアン
バランス量を計算する。第2は、図4で左右輪に作用す
るアンバランスによる真の加速度をGR、GLとし、前後
加速度センサで検出される干渉を含む前後加速度を左右
輪のアンバランス位置が同一位相のとき、GAR、GAL、
逆位相のときGBR、GBLとする。また、左右輪の干渉の
影響係数をαとすると次の式が成立する。
【0009】同一位相のときは GAR=GR−αGL …(数1) GAL=GL−αGR …(数2) 逆位相のときは GBR=GR+αGL …(数3) GBL=GL+αGR …(数4) (数1)式と(数3)式の和から 2GR=GAR+GBR …(数5) (数2)式と(数4)式の和から 2GL=GAL+GBL …(数6) (数5)式から右輪のアンバランスによる真の前後加速
度GRを検出するには、前後加速度センサによって検出
される加速度の同一位相GARと逆位相GBRの和を求めれ
ばよい。ここでGARは図5における谷部Pmin位相θmin
の大きさと方向を有するベクトルVminであり、GBRは
Pmaxとθmaxの大きさと方向をもつベクトルVmaxであ
るから、図6に示すようにベクトルVmax、Vminを合成
したベクトルの1/2の大きさが中点のベクトルVmid
となり、このベクトルを用いてアンバランス量を計算す
れば精度よく求めることができる。
度GRを検出するには、前後加速度センサによって検出
される加速度の同一位相GARと逆位相GBRの和を求めれ
ばよい。ここでGARは図5における谷部Pmin位相θmin
の大きさと方向を有するベクトルVminであり、GBRは
Pmaxとθmaxの大きさと方向をもつベクトルVmaxであ
るから、図6に示すようにベクトルVmax、Vminを合成
したベクトルの1/2の大きさが中点のベクトルVmid
となり、このベクトルを用いてアンバランス量を計算す
れば精度よく求めることができる。
【0010】
【実施例】図2、図3は、本発明の実施例を示し、図2
は本発明の一実施例の機構部分を示す斜視図、図3は本
発明の一実施例の解析装置13のブロック図である。以
下、図2における構成は、主として左輪側を示している
が、右輪側(タイヤは図示せず)は「′」を付して示さ
れる。図2において、タイヤ1(左輪)の取付けられた
ホイール2が、スピンドル6に取付けられたハブ3にボ
ルト・ナットによって締結されている。また、上記スピ
ンドル6はストラット4およびサスペンションロアアー
ム5に連結支持されている。そして、上記スピンドル6
には加速度センサ7が接着等によって取付けられてお
り、この加速度センサ7はタイヤ1等のアンバランスに
よって生じる前後振動を検出して、その検出値に相当す
る加速度検出信号を出力する。すなわち、アンバランス
によって生ずる振動信号は、加速度センサ信号としてて
検出することができる。また、上記タイヤ1またはホイ
ール2には反射テープ8が貼り付けられ、この反射テー
プ8からの反射光が反射テープ8に対向して配設された
光ファイバセンサ10に入射され、この光ファイバセン
サ10から車輪一回転につき1パルスのON/OFF電
気信号(回転信号)が出力される。上記加速度センサ信
号は増幅器11によって増幅され、解析装置本体13に
入力される。また、上記光ファイバセンサ10によって
出力される回転信号は光ファイバセンサアンプ12によ
って増幅され、解析装置本体13に入力される。また、
解析装置本体13には複数のスイッチ群と表示ランプか
らなるリモートスイッチ9が接続されている。なお上記
は左輪について説明したが、右輪にも上記と同様に加速
度センサ7′と光ファイバセンサ10′が設けられてお
り、加速度センサ7′による検出信号は増幅器11′を
介し、光ファイバセンサ10′による回転信号は光ファ
イバセンサアンプ12′を介して解析装置本体13に入
力される。
は本発明の一実施例の機構部分を示す斜視図、図3は本
発明の一実施例の解析装置13のブロック図である。以
下、図2における構成は、主として左輪側を示している
が、右輪側(タイヤは図示せず)は「′」を付して示さ
れる。図2において、タイヤ1(左輪)の取付けられた
ホイール2が、スピンドル6に取付けられたハブ3にボ
ルト・ナットによって締結されている。また、上記スピ
ンドル6はストラット4およびサスペンションロアアー
ム5に連結支持されている。そして、上記スピンドル6
には加速度センサ7が接着等によって取付けられてお
り、この加速度センサ7はタイヤ1等のアンバランスに
よって生じる前後振動を検出して、その検出値に相当す
る加速度検出信号を出力する。すなわち、アンバランス
によって生ずる振動信号は、加速度センサ信号としてて
検出することができる。また、上記タイヤ1またはホイ
ール2には反射テープ8が貼り付けられ、この反射テー
プ8からの反射光が反射テープ8に対向して配設された
光ファイバセンサ10に入射され、この光ファイバセン
サ10から車輪一回転につき1パルスのON/OFF電
気信号(回転信号)が出力される。上記加速度センサ信
号は増幅器11によって増幅され、解析装置本体13に
入力される。また、上記光ファイバセンサ10によって
出力される回転信号は光ファイバセンサアンプ12によ
って増幅され、解析装置本体13に入力される。また、
解析装置本体13には複数のスイッチ群と表示ランプか
らなるリモートスイッチ9が接続されている。なお上記
は左輪について説明したが、右輪にも上記と同様に加速
度センサ7′と光ファイバセンサ10′が設けられてお
り、加速度センサ7′による検出信号は増幅器11′を
介し、光ファイバセンサ10′による回転信号は光ファ
イバセンサアンプ12′を介して解析装置本体13に入
力される。
【0011】また、図3において、解析装置本体13内
には、主要な演算、記録、読み込みを行なうマイクロコ
ンピュータ201、該マイクロコンピュータ201に入
力される信号をA/D変換するA/Dコンバータ20
2、上記加速度センサ7、7′からの加速度検出信号お
よび光ファイバセンサ10、10′からの回転信号の高
周波成分をカットするアンチエリアシングフィルタ20
3、リモートスイッチ9と上記マイクロコンピュータ2
01との間で波形整形等を行なうインターフェース回路
204、演算情報や演算結果等を表示する液晶表示器2
05、及びプリンタ206等が備えられている。また上
記リモートスイッチ9には、サンプリング開始を指示す
るスタートスイッチ22、サンプリングや演算をキャン
セルするキャンセルスイッチ23、解析プログラムを初
期状態に戻すリセットスイッチ24、測定の終了時に点
灯するランプ25およびFF/FR車切換えスイッチ2
7(詳細後述)等が備えられている。
には、主要な演算、記録、読み込みを行なうマイクロコ
ンピュータ201、該マイクロコンピュータ201に入
力される信号をA/D変換するA/Dコンバータ20
2、上記加速度センサ7、7′からの加速度検出信号お
よび光ファイバセンサ10、10′からの回転信号の高
周波成分をカットするアンチエリアシングフィルタ20
3、リモートスイッチ9と上記マイクロコンピュータ2
01との間で波形整形等を行なうインターフェース回路
204、演算情報や演算結果等を表示する液晶表示器2
05、及びプリンタ206等が備えられている。また上
記リモートスイッチ9には、サンプリング開始を指示す
るスタートスイッチ22、サンプリングや演算をキャン
セルするキャンセルスイッチ23、解析プログラムを初
期状態に戻すリセットスイッチ24、測定の終了時に点
灯するランプ25およびFF/FR車切換えスイッチ2
7(詳細後述)等が備えられている。
【0012】以下、上記装置による作用と測定を2点
法、すなわち、ダミーウエイトを付加しない状態及び反
射テープ8を貼付した位置(以下これを0°の位置と記
す)、または、反射テープ8を貼付した位置と反対側の
位置(以下これを180°の位置と記す)にダミーウエ
イトを付加した状態で、それぞれ実施する方法について
説明する。
法、すなわち、ダミーウエイトを付加しない状態及び反
射テープ8を貼付した位置(以下これを0°の位置と記
す)、または、反射テープ8を貼付した位置と反対側の
位置(以下これを180°の位置と記す)にダミーウエ
イトを付加した状態で、それぞれ実施する方法について
説明する。
【0013】〈第1実施例〉図7〜図9は、第1実施例
の上記2点法における演算内容を示すフローチャートで
ある。なお、このプログラムにおいては左輪についての
み表示しているが、右輪についても同様に測定と処理を
行なう。図7において、スタートスイッチ22がONに
されると、ダミーウエイトを付加しない状態における回
転と振動及び回転信号と振動信号の位相差の測定または
演算処理が開始される。まず、左輪の回転信号値と加速
度センサ信号値が、所定のサンプリング周期、例えば
7.8msec毎にA/D変換され、所定のサンプリング
数、例えば256個に達するまで読み込みが繰り返され
る(ステップS1〜S4)。次に、左輪のサンプリング
された256個の回転信号値がメモリから読み出され、
高速フーリエ変換(以下、FFT変換と記す)されて、
そのパワースペクトルから、回転1次周波数f1を検出
する。次に、左輪の加速度信号をFFT変換し、回転1
次周波数f1におけるパワースペクトルの値PLNを計算
する(ステップS5〜S8)。次に、回転信号の回転1
次周波数f1でのパワースペクトル値と加速度センサ信
号の回転1次周波数f1でのパワースペクトル値から、
回転信号と振動信号との位相差θLNを計算する(ステッ
プS9)。
の上記2点法における演算内容を示すフローチャートで
ある。なお、このプログラムにおいては左輪についての
み表示しているが、右輪についても同様に測定と処理を
行なう。図7において、スタートスイッチ22がONに
されると、ダミーウエイトを付加しない状態における回
転と振動及び回転信号と振動信号の位相差の測定または
演算処理が開始される。まず、左輪の回転信号値と加速
度センサ信号値が、所定のサンプリング周期、例えば
7.8msec毎にA/D変換され、所定のサンプリング
数、例えば256個に達するまで読み込みが繰り返され
る(ステップS1〜S4)。次に、左輪のサンプリング
された256個の回転信号値がメモリから読み出され、
高速フーリエ変換(以下、FFT変換と記す)されて、
そのパワースペクトルから、回転1次周波数f1を検出
する。次に、左輪の加速度信号をFFT変換し、回転1
次周波数f1におけるパワースペクトルの値PLNを計算
する(ステップS5〜S8)。次に、回転信号の回転1
次周波数f1でのパワースペクトル値と加速度センサ信
号の回転1次周波数f1でのパワースペクトル値から、
回転信号と振動信号との位相差θLNを計算する(ステッ
プS9)。
【0014】位相差の演算は次のようにして行なう。す
なわち、光ファイバセンサから出力された回転信号をF
FT変換すると、一定回転速度ならば所定の周波数fp
にパワースペクトルの1つのピークが生じる。同様に加
速度センサの出力をFFT変換し、回転信号のFFT変
換結果は下記(数7)式、上記加速度センサ信号のFF
T変換の結果は下記(数8)式で示され、両式から回転
信号と振動信号の間の位相差θは下記(数9)式により
求めることができる。 Fx(ω)=a+jb |Fx(ω)|=√(a2+b2) …(数7) Fy(ω)=c+jd |Fy(ω)|=√(c2+d2) …(数8)
なわち、光ファイバセンサから出力された回転信号をF
FT変換すると、一定回転速度ならば所定の周波数fp
にパワースペクトルの1つのピークが生じる。同様に加
速度センサの出力をFFT変換し、回転信号のFFT変
換結果は下記(数7)式、上記加速度センサ信号のFF
T変換の結果は下記(数8)式で示され、両式から回転
信号と振動信号の間の位相差θは下記(数9)式により
求めることができる。 Fx(ω)=a+jb |Fx(ω)|=√(a2+b2) …(数7) Fy(ω)=c+jd |Fy(ω)|=√(c2+d2) …(数8)
【0015】
【数9】
【0016】続いて、ステップS10へ移行し、FF車
かFR車かの判定を行ない、FF車のときはタイヤ回転
1次前後振動パワースペクトルPLN、回転振動信号の位
相差θLNに平滑化処理すなわち、移動平均計算処理を行
なうためのパワースペクトルの前回のPLθ1、前前回の
PLθ2、及び位相差θLθ1、θLθ2をメモリから読み出
し平均値の計算を行なう。図7では単純移動平均に基づ
いたが、必要に応じては重み付けした平均値に基づいて
計算する。また、FR車に対して同様の処理を実施する
ことも可能である。平滑化処理を行なった後、前回のP
LNすなわちPLθとの差ΔPLを計算し次のステップへ進
む(S11〜S14)。
かFR車かの判定を行ない、FF車のときはタイヤ回転
1次前後振動パワースペクトルPLN、回転振動信号の位
相差θLNに平滑化処理すなわち、移動平均計算処理を行
なうためのパワースペクトルの前回のPLθ1、前前回の
PLθ2、及び位相差θLθ1、θLθ2をメモリから読み出
し平均値の計算を行なう。図7では単純移動平均に基づ
いたが、必要に応じては重み付けした平均値に基づいて
計算する。また、FR車に対して同様の処理を実施する
ことも可能である。平滑化処理を行なった後、前回のP
LNすなわちPLθとの差ΔPLを計算し次のステップへ進
む(S11〜S14)。
【0017】次に、図8に示すステップS15へ移行
し、ΔPL<0,ΔPL0>0のときは振動パワースペク
トル曲線の山部に相当するから、PLθ、θLθの値を最
大値としてPmax、θmaxとし、山部を検出したフラグと
してNmax=1とする。Nmax=1すなわち、山部を検出
した後は、谷部検出までPLN、θLNの値を所定アドレス
から毎回順次メモリに格納する(S15〜S20)。次
に、ΔPL>0,ΔPL0<0のときは、振動パワースペ
クトル曲線の谷部であるから、PLθ、θLθの値を最小
値としてPmin、θminとし、図9に示す次のステップへ
移行する。Pmax、Pminの値をメモリから読み出し、平
均値PAVを計算する。メモリに記憶されているPmax〜
PminのPLNの値と平均値PAVを比較し、最もPAVに近
いPLNとそのときの位相θLNを選定し中心値としてP
mid、θmidとする(S24〜S26)。ステップS27
へ移行し、アンバランス計算に必要なデータが揃ったも
のと判断し、測定終了ランプ25を点灯する。ここで、
検査員は車輪の駆動を停止させ、ダミーウエイトなしの
状態での測定を終了する。次に、ステップS28ではカ
ウンタC1に1を加える。このカウンタC1はダミーウェ
イトなしの状態での測定か、0°の位置にダミーウェイ
ト付加した状態での測定か、180°の位置にダミーウ
ェイトを付加した状態での測定かを判断するカウンタで
あり、C1=1であればダミーウェイトなしの状態での
測定、C1=2であれば0°位置での測定、C1=3であ
れば180°の位置での測定であることを示す。次にC
1=1であるか否かを判断し、“YES”であれば、ダ
ミーウェイトなしの状態の値PL、θLのために予め定め
られたメモリに、山部の平均値Pmid、位相差平均値θ
midを格納する(ステップS29〜S30)。次に、図
7に示したに戻り、0°の位置にダミーウエイトを取
り付け、前回と同じタイヤ回転数になった時、スタート
スイッチ22を押すと、0°の位置でのサンプリングが
開始される。そして前記のダミーウェイトなしの状態と
同様の測定を行なう。これが終了すると、前記と同様の
ロジックでカウンタC1=2となるので、図9のステッ
プS31が“YES”となり、ステップS32に進んで
今回求められたPL、θLが0°の位置のメモリエリアに
入れられる。同様に180°の位置にダミーウエイトを
取り付けた場合は、C1=3となるので、ステップS2
9とS31が共に“NO”となりステップS33に進ん
で、今回求められたPL、θLが180°の位置のメモリ
エリアに入れられる(S31〜S33)。その後、ダミ
ーウェイトなしの状態、0°の位置にダミーウェイトを
取り付けた状態、180°の位置にダミーウェイトを取
り付けた状態でのPL、θLをそれぞれメモリから読み出
し、これらからアンバランス量およびアンバランス位置
を計算する(S34〜S36)。アンバランス量の計算
は、図10に示すように、 ダミーウェイトなしの状態:PLの大きさをもち、位相
がθLのベクトルVL 0°の位置にダミーウェイトを付加した状態:PL0の大
きさをもち、位相がθL0のベクトルVL0 180°の位置にダミーウェイトを付加した状態:P
L180の大きさをもち、位相がθL180のベクトルVL180 の3つのベクトルから計算され、VL0とVL180のベクト
ルの先端を結ぶ線の大きさをdとすると、dは、上記ベ
クトルを0°←→180°軸方向に分解して得られる。
ダミーウエイトの重量をWとすれば、アンバランス量U
Bは下記(数10)式で示される。
し、ΔPL<0,ΔPL0>0のときは振動パワースペク
トル曲線の山部に相当するから、PLθ、θLθの値を最
大値としてPmax、θmaxとし、山部を検出したフラグと
してNmax=1とする。Nmax=1すなわち、山部を検出
した後は、谷部検出までPLN、θLNの値を所定アドレス
から毎回順次メモリに格納する(S15〜S20)。次
に、ΔPL>0,ΔPL0<0のときは、振動パワースペ
クトル曲線の谷部であるから、PLθ、θLθの値を最小
値としてPmin、θminとし、図9に示す次のステップへ
移行する。Pmax、Pminの値をメモリから読み出し、平
均値PAVを計算する。メモリに記憶されているPmax〜
PminのPLNの値と平均値PAVを比較し、最もPAVに近
いPLNとそのときの位相θLNを選定し中心値としてP
mid、θmidとする(S24〜S26)。ステップS27
へ移行し、アンバランス計算に必要なデータが揃ったも
のと判断し、測定終了ランプ25を点灯する。ここで、
検査員は車輪の駆動を停止させ、ダミーウエイトなしの
状態での測定を終了する。次に、ステップS28ではカ
ウンタC1に1を加える。このカウンタC1はダミーウェ
イトなしの状態での測定か、0°の位置にダミーウェイ
ト付加した状態での測定か、180°の位置にダミーウ
ェイトを付加した状態での測定かを判断するカウンタで
あり、C1=1であればダミーウェイトなしの状態での
測定、C1=2であれば0°位置での測定、C1=3であ
れば180°の位置での測定であることを示す。次にC
1=1であるか否かを判断し、“YES”であれば、ダ
ミーウェイトなしの状態の値PL、θLのために予め定め
られたメモリに、山部の平均値Pmid、位相差平均値θ
midを格納する(ステップS29〜S30)。次に、図
7に示したに戻り、0°の位置にダミーウエイトを取
り付け、前回と同じタイヤ回転数になった時、スタート
スイッチ22を押すと、0°の位置でのサンプリングが
開始される。そして前記のダミーウェイトなしの状態と
同様の測定を行なう。これが終了すると、前記と同様の
ロジックでカウンタC1=2となるので、図9のステッ
プS31が“YES”となり、ステップS32に進んで
今回求められたPL、θLが0°の位置のメモリエリアに
入れられる。同様に180°の位置にダミーウエイトを
取り付けた場合は、C1=3となるので、ステップS2
9とS31が共に“NO”となりステップS33に進ん
で、今回求められたPL、θLが180°の位置のメモリ
エリアに入れられる(S31〜S33)。その後、ダミ
ーウェイトなしの状態、0°の位置にダミーウェイトを
取り付けた状態、180°の位置にダミーウェイトを取
り付けた状態でのPL、θLをそれぞれメモリから読み出
し、これらからアンバランス量およびアンバランス位置
を計算する(S34〜S36)。アンバランス量の計算
は、図10に示すように、 ダミーウェイトなしの状態:PLの大きさをもち、位相
がθLのベクトルVL 0°の位置にダミーウェイトを付加した状態:PL0の大
きさをもち、位相がθL0のベクトルVL0 180°の位置にダミーウェイトを付加した状態:P
L180の大きさをもち、位相がθL180のベクトルVL180 の3つのベクトルから計算され、VL0とVL180のベクト
ルの先端を結ぶ線の大きさをdとすると、dは、上記ベ
クトルを0°←→180°軸方向に分解して得られる。
ダミーウエイトの重量をWとすれば、アンバランス量U
Bは下記(数10)式で示される。
【0018】
【数10】
【0019】また、位相は、図10では伝達系の遅れを
省略してあるため、θLがアンバランス方向、修正方向
は180°反対側、すなわちθLB=θL+180°とな
る。
省略してあるため、θLがアンバランス方向、修正方向
は180°反対側、すなわちθLB=θL+180°とな
る。
【0020】〈第2実施例〉図12〜図14は、第2実
施例の2点法における演算内容を示すフローチャートで
ある。なお、このプログラムにおいては左輪についての
み表示しているが、右輪についても同様に測定と処理を
行なう。ステップS14の平滑化処理までは第1実施例
と同様である。次に、振動パワースペクトル変動の山部
と谷部を検出するステップを行なう。ΔPL>0、ΔP
L0<0のときは山部としてPL0、θL0の値をPmax、θ
maxとし、フラグNmax=1とする(ステップS15〜S
36)。ΔPL>0、ΔPL0>0のときは谷部としてP
L0、θL0の値をPmin、θminとし、フラグNmin=1と
する(ステップS37〜S38)。Nmax=0、Nmin=
0のときにサンプリングは繰り返され、Nmax=1、N
min=1になったとき(ステップS39)へ進む。先
ず、Pmax、θmaxを読み出し、Pmaxを大きさとしθmax
を方向とするベクトルVmaxを求める(ステップS4
0)。次に、Pminを大きさ、θminを方向とするベクト
ルVminを求める(ステップS41)。これらのベクト
ルVmax、Vminを合成し、大きさが1/2のベクトルV
midを求める(ステップS42)。このベクトルVmidの
大きさをPmid、方向をθmidとして測定を終了する(ス
テップS43)。これ以後のステップは第1実施例に準
ずる。
施例の2点法における演算内容を示すフローチャートで
ある。なお、このプログラムにおいては左輪についての
み表示しているが、右輪についても同様に測定と処理を
行なう。ステップS14の平滑化処理までは第1実施例
と同様である。次に、振動パワースペクトル変動の山部
と谷部を検出するステップを行なう。ΔPL>0、ΔP
L0<0のときは山部としてPL0、θL0の値をPmax、θ
maxとし、フラグNmax=1とする(ステップS15〜S
36)。ΔPL>0、ΔPL0>0のときは谷部としてP
L0、θL0の値をPmin、θminとし、フラグNmin=1と
する(ステップS37〜S38)。Nmax=0、Nmin=
0のときにサンプリングは繰り返され、Nmax=1、N
min=1になったとき(ステップS39)へ進む。先
ず、Pmax、θmaxを読み出し、Pmaxを大きさとしθmax
を方向とするベクトルVmaxを求める(ステップS4
0)。次に、Pminを大きさ、θminを方向とするベクト
ルVminを求める(ステップS41)。これらのベクト
ルVmax、Vminを合成し、大きさが1/2のベクトルV
midを求める(ステップS42)。このベクトルVmidの
大きさをPmid、方向をθmidとして測定を終了する(ス
テップS43)。これ以後のステップは第1実施例に準
ずる。
【0021】上記実施例のタイヤバランス測定装置によ
れば、左右輪同時に、若しくは片輪のみからでも、タイ
ヤのバランス状態を測定することができる。また、例え
ばタイヤの上下振動から、同様にしてタイヤバランス量
を求めることも可能である。これにより少なくとも20
%の測定精度の向上が可能である。
れば、左右輪同時に、若しくは片輪のみからでも、タイ
ヤのバランス状態を測定することができる。また、例え
ばタイヤの上下振動から、同様にしてタイヤバランス量
を求めることも可能である。これにより少なくとも20
%の測定精度の向上が可能である。
【0022】
【発明の効果】本発明は、左右輪の干渉によって変動す
る前後振動からのアンバランスを演算によって求めるこ
とにより、反対側タイヤからの振動の影響を減少し、左
右輪のタイヤのアンバランス量とアンバランス位置の測
定精度を著しく向上することがができる。
る前後振動からのアンバランスを演算によって求めるこ
とにより、反対側タイヤからの振動の影響を減少し、左
右輪のタイヤのアンバランス量とアンバランス位置の測
定精度を著しく向上することがができる。
【図1】本発明の実施例の構成と機能を示すブロック図
である。
である。
【図2】本発明の実施例の機構部分を示す斜視図であ
る。
る。
【図3】本発明の実施例の解析装置のブロック図であ
る。
る。
【図4】左右輪の加振力と加速度の位相を示す図であ
る。
る。
【図5】パワースペクトルと回転−加速度位相を示す図
である。
である。
【図6】最大ベクトルと最小ベクトルの合成ベクトルと
1/2のベクトルを示す図である。
1/2のベクトルを示す図である。
【図7】本発明の第1実施例の演算処理ステップを示す
フローチャートの一部である。
フローチャートの一部である。
【図8】図7に続くフローチャートの一部である。
【図9】図8に続くフローチャートの一部である。
【図10】本発明のアンバランスベクトルを示すベクト
ル図である。
ル図である。
【図11】本発明の図1とは別の実施例の構成と機能を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図12】本発明の第2実施例の演算処理ステップを示
すフローチャートの一部である。
すフローチャートの一部である。
【図13】図12に続くフローチャートの一部である。
【図14】図13に続くフローチャートの一部である。
1…タイヤ 2…ホ
イール 3…ハブ 4…ス
トラット 5…サスペンションロアアーム 7、7′…加
速度センサ 8、8′…反射テープ 9…リ
モートスイッチ 10、10′…光ファイバセンサ 11、11′…
増幅器 12、12′…光ファイバセンサアンプ 13…
解析装置本体 22…スタートスイッチ 23…
キャンセルスイッチ 24…リセットスイッチ 25…
ランプ 100…回転状態検出手段 101…前後振動
検出手段 102…回転パワースペクトル演算手段 103…回転1次振動スペクトル演算手段 104…
位相差演算手段 105…第1の平滑演算手段 106…
第2の平滑手段 107…相対位置角度演算手段 108…振動パワースペクトル変動の中点ベクトル判断
手段 109…アンバランス演算手段 110…
表示手段 111…車種判別手段 201…マイクロコンピュータ 202…
A/Dコンバータ 203…アンチエリアシングフィルタ 204…
インターフェース回路 205…液晶表示器 206…
プリンタ S1〜S43…処理ステップ
イール 3…ハブ 4…ス
トラット 5…サスペンションロアアーム 7、7′…加
速度センサ 8、8′…反射テープ 9…リ
モートスイッチ 10、10′…光ファイバセンサ 11、11′…
増幅器 12、12′…光ファイバセンサアンプ 13…
解析装置本体 22…スタートスイッチ 23…
キャンセルスイッチ 24…リセットスイッチ 25…
ランプ 100…回転状態検出手段 101…前後振動
検出手段 102…回転パワースペクトル演算手段 103…回転1次振動スペクトル演算手段 104…
位相差演算手段 105…第1の平滑演算手段 106…
第2の平滑手段 107…相対位置角度演算手段 108…振動パワースペクトル変動の中点ベクトル判断
手段 109…アンバランス演算手段 110…
表示手段 111…車種判別手段 201…マイクロコンピュータ 202…
A/Dコンバータ 203…アンチエリアシングフィルタ 204…
インターフェース回路 205…液晶表示器 206…
プリンタ S1〜S43…処理ステップ
Claims (4)
- 【請求項1】車両に装着された左右タイヤの回転信号を
検出する回転状態検出手段と、 前記回転信号から回転1次の状態を表わす回転信号を出
力する回転パワースペクトル演算手段と、 前記回転状態を検出するタイヤの回転支持部材に取り付
けられ、当該タイヤの前後方向の振動状態を検出し、該
状態を表わす前後振動信号を出力する前後振動検出手段
と、 前記回転信号及び前記前後振動信号に基づき、回転1次
における前後振動信号を出力する回転1次振動スペクト
ル演算手段と、 前記回転状態検出手段により検出された回転1次の状態
を表わす回転信号及び前記回転1次振動スペクトル演算
手段により検出された回転1次における前後振動信号に
基づき、位相差を演算する位相差演算手段と、 前記位相差演算手段により求めた回転信号と前後振動信
号との位相差から左右タイヤのアンバランス相対位置角
度を演算する手段と、 前記相対位置角度の所定値に対する回転1次における前
後振動信号値と、前記回転信号と前後振動信号との位相
差から、修正すべき左右タイヤのアンバランス量と相対
位置角度を演算するアンバランス演算手段と、を有する
ことを特徴とするタイヤバランス測定装置。 - 【請求項2】前記相対位置角度の所定値は、概ね90°
とすることを特徴とする請求項1記載のタイヤバランス
測定装置。 - 【請求項3】車両に装着された左右タイヤの回転信号を
検出する回転状態検出手段と、 前記回転信号から回転1次の状態を表わす回転信号を出
力する回転パワースペクトル演算手段と、 前記回転状態を検出するタイヤの回転支持部材に取り付
けられ、当該タイヤの前後方向の振動状態を検出し、該
状態を表わす前後振動信号を出力する前後振動検出手段
と、 前記回転信号及び前記前後振動信号に基づき、回転1次
における前後振動信号を出力する回転1次振動スペクト
ル演算手段と、 前記回転状態検出手段により検出された回転1次の状態
を表わす回転信号及び前記回転1次振動スペクトル演算
手段により検出された回転1次における前後振動信号に
基づき、位相差を演算する位相差演算手段とを有し、 前記相対位置角度を演算する手段は、前記タイヤの回転
1次における前後振動信号のスペクトル変動の山部の値
をベクトルの大きさとし、前記山部での前記位相差をベ
クトルの方向とするベクトルと、前記タイヤの回転1次
における前後振動信号のスペクトル変動の谷部の値をベ
クトルの大きさとし、前記谷部での前記位相差をベクト
ルの方向とするベクトルとを合成し、これらの合成ベク
トルからタイヤのアンバランス量と位置を演算するアン
バランス演算手段を有することを特徴とするタイヤバラ
ンス測定装置。 - 【請求項4】前輪駆動か若しくは後輪駆動かを判別する
車種判別手段と、 前記車種判別情報に基づき前記位相差演算手段により求
めた回転信号と前後振動との位相差の演算値を平滑化す
る第1の平滑化手段と、 前記車種判別情報に基づき前記回転1次振動スペクトル
演算手段により求めた前後振動のパワースペクトル値を
平滑化する第2の平滑化手段と、 前記第1の平滑化手段により平滑化された回転信号と前
後振動との位相差、及び、前記第2の平滑化手段により
平滑化された前後振動のパワースペクトル値から、左右
タイヤのアンバランス相対位置角度を演算する手段を有
することを特徴とする請求項1若しくは請求項3の何れ
かに記載のタイヤバランス測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30081094A JPH08159907A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | タイヤバランス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30081094A JPH08159907A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | タイヤバランス測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159907A true JPH08159907A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17889380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30081094A Pending JPH08159907A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | タイヤバランス測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08159907A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248061A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Nsk Ltd | 異常診断装置及び異常診断方法 |
| JP2011237459A (ja) * | 2011-08-31 | 2011-11-24 | Nsk Ltd | 異常診断装置、回転装置及び異常診断方法 |
-
1994
- 1994-12-05 JP JP30081094A patent/JPH08159907A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248061A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Nsk Ltd | 異常診断装置及び異常診断方法 |
| JP2011237459A (ja) * | 2011-08-31 | 2011-11-24 | Nsk Ltd | 異常診断装置、回転装置及び異常診断方法 |
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