JPS6334202A - 車輪の走行状態を改善する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１１輪の走れ状態を改善１）−る方法および装
置に関する。

いわゆる「整合」（ｍａＬｃｈ’＋ｎ）４）によって自
動中の車輪のタイヤとリムを相対的に調整１−る方法か
知られている（雑誌へＴ７．７３．　ｌ！１７１．　Ｎ
（１，１，ｌ　ｌ″ｌ〜８頁参照）。整合の１−１的は
タイヤとリムの相対的な振れ（ｒｕｎ−ｏｕｔ）および
／またはタイヤの円周方向におけるスブリンクレートな
いしばね剛＋＋１（ｓｐｒｉｎｇ　ｒａｔｅ：　Ｆｅｄ
ｅｒｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｌ、）の差による動的な力の
変動（ｄｙｎａｍｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｖａｒｉａｔ、１
ｏｎｓ）を検出し、タイヤとリムを振れの効果と動的な
力の変動が互いに相殺される明確に規定された位置に再
調整して車輪の半径方向の振れの大部分を補正すること
である。

この公知の方法によれば、タイヤのスプリングレートの
差および／または半径方向の振れから生じる動的不均一
性がタイヤの回転中に測定されるが、この不均一性は半
径方向の力の変動として検出される。整合（すなわち、
タイヤとリムの相対的な再調整）において、タイヤの半
径方向の力の変動が最大となる位置がリムの最大の半径
方向の振れが発生ずる点に対して丁度反対側に、すなわ
ち　１８０°離れて位置される。

西独特許公報第２３３３０５７号には自動車の中輪の半
径方向および／または横方向の振れを減少させる装置が
開示されているが、この装置では中輪のタイヤがその位
置に保持された状態で、リムがタイヤに対して再調整さ
れるようになっている。リムの再調整の範囲は　１８０
°であるのが好ましい。この特許は、タイヤとリムを相
対的に位置付けし、リムの振れと、タイヤの振れおよび
動的な力の変動に基づく半径方向の振れとか互いに完全
に、あるいは少なくともある程度まて補償し合うように
なっている。

公知の装置と方法においては、自動車の走行中に負荷が
加わったタイヤはいわゆる「タイヤ接地域」と呼ばれる
タイヤの周面の一部が路面に接触していることについて
は考慮されていない。タイヤが路面上を転勤している際
に、タイヤ接地域は回転系の他の部分とは区別して考え
る必要がある。タイヤの円周にわたって質量分布に差が
あると、タイヤ接地域内にくるタイヤの各部に質量の差
が生じることになる。このようなタイヤ接地域における
質量の連続的変化は補償することができない。従って、
タイヤ接地域における不均一な質量分！１１による半径
方向の力の変動が常に生じることになる。

以上の事実から、本発明のｌ」的は就中、走行状態の最
適化のためにタイヤの接地域における不均一な質量分布
を考慮して車輪の走行状態を改善する方法および装置を
提供することにある。

本発明は、負荷の加えられた状態のタイヤの接地域にお
ける不均一な質量分布と、タイヤのスプリングレートの
差とに基づくタイヤの半径方向の力の変動の角位置を決
定する優れた方法を提供するものである。

リムの振れ、特に半径方向の振れはそれに基づくタイヤ
の半径方向の力の変動の角位置に対して正確に反対側に
（すなわち　１８０°離れて）位置される。この半径方
向の力の変動の角位置はベクトル和によって決定される
。この目的のために、タイヤはまず低速度で回転させら
れ、タイヤの円周に沿うスプリングレートの相違に基づ
く半径方向の力の変動が測定される。この最初の測定で
は、速度を低くすることにより速度の２乗に比例するタ
イヤ接地域における質量分布不均一性が測定結果にほと
んど影響しないようにする。従って、測定結果はタイヤ
のスプリングレートの差によって生じる半径方向の力の
変動を実質上表わしている。

次に、第２回目の測定操作は負荷を加えた状態のタイヤ
を第１回目よりも速い速度で回転させて行なう。この場
合の速度はタイヤ接地域における不均一な質量分布が表
われるような値、例えば、その車輪が取り付けられる自
動車のサスベンジ＝１ンの共振速度に選定される。

半径方向の力の変動（特に第１調波）を測定する前述の
２回の測定操作から得られた二つのベクトルをベクトル
的に加算し、タイヤの半径方向の力の変動の角位置を得
る。この力の変動は、場合によっては、問題の力の変動
に対する影響因子や補正因子を含んでいる。最後の整合
操作中、リムの半径方向の振れ（好ましくはその第１′
Ａ波）はタイヤの半径方向の変動の角位置に対して丁度
反対側（１８０°離れた点）に位置される。

以下図示実施例を詳細に説明する。

第１図はタイヤ、特に自動車の空気入りタイヤの各部の
スプリングレートＣＩ・・・Ｃｎを模式的に表わす。測
定中または自動車に取り付けられたとき、負荷の加えら
れたタイヤ７はその円周に沿う各点で異なったスプリン
グレートな有するとともに、中輪（タイヤ）７の回転角
（ωｔ）の関数としての゛ｒ−径方向の力の変動ＦＲ（
Ｃ）を示す。第１図における各記号は次の通りである。

Ｃ，、Ｃ２・・・Ｃｏ＝　タイヤ７の各部位のスプリン
グレート。

ＰＲ（Ｃ）　＝スプリングレートの差に基づく半径方向
の力の変動。

ｐｖ＝）ト径方向のＰ荷重。

ＲＫＳ（ＳＳ）　＝半径方向の力の変動のピークからピ
ークまでの値。

１．１１ｎＫＳ　（Ｏ５）　＝才径方向の力の変動の第
１調波（ゼロからピーク値まで）。

ψ。−基準角。

ψ１＝゛ｒ−径方向の力の変動の第１調波１　、ＨＲＫ
Ｓ（Ｏ５）の位相角。

ψ＝ψ。とψ１との角度差。

ω一回転するタイヤ７の角速度。

ｔ＝暗時間 第１近似においては、タイヤのスプリングレートの差に
よる゛ｉ径方向の力の変動は回転速度とは無関係であり
、タイヤの圧力にのみ依存すると想定できる。そこて、
タイヤ７のスプリングレートの相違に基づいて生じるｉ
径り向の力の変動を測定するためには、そのピークから
ピークまでの値の第１調波を支配的なｌｌＵとして使用
することは第１近似として可能である。

第２図はタイヤ７の円周に沿って非対称的に分布された
質量を概略的に小ず。測定中に゛ｒ径方向の力の変動Ｆ
Ｈ（ｍ）か生じるが、これを第２図のクラ７に概略的に
示す。第２図の各２猜の意味は次の通りである。

ＦＲ（ｍ）　＝タイヤ７の円周に沿う非対称的な質！ｉ
Ｅ分イ１１によって生じる゛ｒ径方向の力。

ＦＶ−半径方向のｒ荷重［。

１（ＫＳ（ＳＳ）　＝　”ｌ’径方向の力の変動の（ピ
ークからピークまての）値。

１．１１ＲＫＳ　（Ｏ５）　＝半径方向の力の変動の第
１調波（ゼロからピーク値まて）。

ψ。−基準角。

ψ１＝半径方向の力の変動の第１調波１．１１ＩＩＫｓ
（Ｏ８）の位相角。

ψ−ψ。とψ、の角度差。

ω＝一回転るタイヤ７の角速度。

ｔ一時間。

測定中負荷をかけられた状態て回転しているとき、また
は自動東に取り付けられた状態にあるとき、タイヤ７は
そのトレッド面、すなわち、タイヤか路面あるいは試験
車輪面と接触している面（接地域）８が十−坦になる。

タイヤの回転中は、このタイヤの接地域は回転系から分
離して考える必要がある。タイヤのトレッド面における
不均一な質ｌｉ分イ１１を考えると、回転系から切り離
して考えられるタイヤの接地域の質量は連続的に変化す
るので、異なる！ｒ゛径方向の力を発生し、従って半径
方向の力の変動を生じることになる。タイヤの接地域の
質量分布を改善することはできないし、またどんな方法
でもこの質量分布の不均一を補償できないことは明白で
ある。

従来の整合方法では、タイヤの局所的に異なるスプリン
グレートによる動的な力のみが考慮されたにすぎず、タ
イヤの接地域における重連の不均一な質４１分ｌ１−ｉ
に基づく゛ｉ径方向の力の変動は全く補償されず、また
これを低いレベルに減少させることもなかった。

本発明によれば、第１図に示すようなタイヤ７の各部位
におけるスプリングレートの変化にょるｔ径方向の力の
変動ＦＲ（Ｃ）と゛ｒ径力向のＰ荷重ＦＶの一ドで回転
するタイヤ７の接地域における不拘−な質１１１分布に
よる゛ｉ径方向の力の変動＋ｉＲ（ｍ）との両者がとも
に整合操作において）＜　１．′Ｉｉされる。

そしてｊｉＩられたタイヤの゛Ｖ−峰方白方向の変動の
角位置が決定され、こわが整合に稈においＣすｌ＼の半
径方向の振れに対して反対装置に位置イ・１けられる。

一般的にリムの振れは中輪のハブ穴とリムのタイヤシー
トとの間の偏心（これはリムの゛れ径方向の振れとして
一次的に現われる）のような幾何学的な欠陥に起因する
。この場合、ずへての欠陥のうち支配的なｌｉ）は両方
のリムフランジにょる゛１′−径方向の振れの第１４−
ｊ波である１、相対的な測定分析は、［ホフマンニュー
スＪＮ０．１５ｒタイヤとリム工業用機器Ｊ　　９ｆｉ
２２０５７０３−７７．２０頁に開示されているような
半径方向と横方向の振れを測定する機械によって行なう
ことができる。

第３図、第４図に示す好ましい実施例によれば、タイヤ
を均一性測定機械の車輪上で転勤させて二回の測定操作
をそれぞれ異なる速度で行ない、タイヤのスプリングレ
ートの差に基づく半径方向の力の変動ＰＲ（ＩＩ：）と
タイヤの接地域の不均一な質量分布に基づく半径方向の
力の変動ＦＲ（ｍ）との両者を決定する。この種の機械
は例えば前述の「ホフマンニュースＪ　Ｎｏ、　１５．
６頁に開示されている。

最初の測定操作はタイヤ接地域における不均一質量分布
が半径方向の力の変動ＲＫＳに本質的に影響しない速度
で行なわれる。第３図（Ａ）において、ベクトル１．１
ＩＲＫｓｎ＋はトランスデユーサ１（第４図）によって
検出された半径方向の力の変動の第１調波の最大値を表
わす。さらに第３図（Ａ）は、種々の速度（２０，５０
および８０　ｋｍ／ｈ）においてトランスデユーサ１に
よって検出された半径方向の力の変動の第１調波の最大
値のベクトル１、ＨＲＫｓｎ２をも示す。第３図は、？
！Ｉ１１定操作中、半径方向の力の変動のベクトルが走
行速度ないし回転数の関数として変化することを明白に
示している。このベクトルの大きさおよび方向の変化は
、速度および回転数の関数であるタイヤの接地域におけ
る不均一な質量分布による半径方向の力の変動に起因す
る。この不均一な質量分布は、トランスデユーサ１によ
って検出された半径方向の力の変動ＲＫＳに対してほぼ
角速度の２乗（ω２）の範囲で影響を与える。

第２の測定操作では、速度は車輪が取り付けられる車両
のサスペンションの共振速度の関数として選定されたレ
ベルまで増加される。尤も、この速度はこのレベル以上
でも以下てもよい。とにかくこの速度はタイヤの接地域
における不均一な質量分布の影響が測定において検知さ
れるような速度に選定される必要がある。

第４図のブロックダイヤグラムは本発明の方法を実施す
る装置の好ましい一例を示す。

最初の測定操作において低速度ｎ１における半径方向の
力の変動がトランスデユーサ１によって検出され、セレ
クタスイッチ９の操作によってデバイス２に送られ、半
径方向の力の変動ＲＫＳの第１調波］、Ｈ１ＩＫＳｎ＋
が形成される。デバイス２の出力はレジスタＲ１に送ら
れ、ここでタイヤのスプリングレートの差異による半径
方向の力の変動の第１調波１．１ＩＲＫｓｎ＋の最大値
のベクトルが記憶される。

レジスタＲ１′はアナロク方式でもデジタル方式でもよ
い。レジスタＲ１の出力は表示器Ｅ１に送られ、レジス
タＲ１に記憶された結果が表示される。　第２回目の測
定操作では、速度を次のレベルｎ２まで増加させ、セレ
クタスイッチ９を切換えてトランスデユーサ１によって
検出された半径方向の力の変動ＲＫＳがデバイス３に送
られ、就中、タイヤの接地域における不均一な質量分布
による半径方向の力の変動の第１調波１．１ｌＲＫＳｎ
２が決定される。デバイス３としてはフィルターを使用
できる。

デバイス３の出力はレジスタＲ２に送られ、ここにデバ
イス３によって決定された第１調波の最大値のベクトル
が記憶される。レジスタＲ２の出力は表示器Ｅ２に送ら
れ、ここにレジスタＲ２に記憶された結果が表示される
。

ベクトル計算器４がデバイス３で決定された速い速度で
の半径方向の力の変動の第１調波のベクトルからデバイ
ス２で決定された遅い速度での半径方向の力の変動の第
１調波のベクトルを減算することによって両ベクトル間
の差を算出する。すなわち、ベクトル計算器４は次式（
１）のベクトル減算を行なう。

上記ベクトル減算の結果は、タイヤ接地域の不均一な質
量分布のみに起因する半径方向の力の変動のベクトル１
．１１ＲＫＳ’である。第３図（Ａ）は速度２０．５０
および８０ｋｍ／ｈのそれぞれにおいて上記と同様にし
て算出された各第１調波１、ＨＲＫＳ’のベクトルを示
す。

遅い測定速度ｎ１における第１調波を決定するデバイス
２の出力、従ってレジスタＲ１の出力はベクトル加算回
路５の第１入力に送られる。デバイス２、従ってレジス
タＲ１の出力信号には乗算回路に１において影響係数な
いし補正係数に１が乗算される。

ベクトル加算回路５の第２入力には、式（１）によって
前記差を算出するベクトル計算器４の出力が送られる。

もう一つの乗算回路に２がベクトル８１算器４の出力（
これは表示器Ｅ３に表示される）とベクトル加算回路５
の第２入力との間に挿入されており、ベクトル計算器４
の出力信号に係数に２が乗算される。

レジスタＲ３が乗算回路に２とベクトル加算回路５の第
２入力との間に接続され、係数に２が乗算されたヘクト
ル泪算器４の出力信号を記憶する。このレジスタもアナ
ログ形式またはデジタル形式のいずれでもよい。

係数に、、に２は、試験されるべき車輪が取りイ・１け
られる自動１ｉｔの種類に応じて経験的に選定される。

−数的に、タイヤのスプリングレートの差に起因する半
径方向の力の変動による影響係数ないし補正係数に１は
約１である。−力、タイヤ接地域における不均一な質量
分布に起因する影響係数ないし補正係数に２はタイヤが
取り付けられる自動車の車種に応じ゛Ｃ選定される。

ベクトル加算回路５は、タイヤ接地域の不均一な質量分
布に起因する半径方向の力の変動の第１調波のベクトル
］、１ＩＲＫＳ’と、タイヤのスプリングレートの差に
起因する半径方向の力の変動の第１調波のベクトル１．
１ＩＲＫｓｎ＋　とのベクトル加算を次式（２）に従っ
て行なう。なお、−，つのベクトルには補正係数に＋、
　Ｌがそれぞわ乗算されている。

１．１１１ＩＫｓ’　Ｘ　ｋ２＋　１．１１１１にＳ♂
’、ｘ　ｋ、−１，１１１（にＳｔ・・・　（２） 上記ベクトル加算を第３図（Ｂ）に示す。１ル１算結果
はベクトル１．１ｌＲＫｓ＊になり、これは、以トに規
定する整合操作においてリムの゛ｉ径方向の振れに対抗
せしめられるタイヤの半径方向の力の変動の最適ベクト
ルである。

ベクトル加算回路５の出力は差形成回路６の入力に送ら
れ、ここでベクトル加算回路５の出力信号のベクトル１
．ＨＲＫｓ＊の角と第１図、第２図の基準角ψ。を表わ
す基準位相とから減算によって位相差ないし角度差が得
られる。この基準角は、試験中のタイヤ７に対するトラ
ンスデユーサ１の位置と、図示説明を省略するがリムの
半径方向の振れを測定する第２のトランスデユーサの位
置とに応じて選定される。

ベクトルＩ　、　ＩＩ　ＲＫＳ＊、特にこのベクトルの
大きさを表示するためにベクトル加算回路５の出力信号
が与えられる表示器Ｅ４が設けられている。また、表示
器Ｅ、が差形成回路６の出力側に接続され、回路６によ
って決定された角度差が表示される。ベクトル加算回路
５の出力に現われるタイヤの゛ｉ径方向の力の変動のベ
クトル］、１ｌＲＫＳ＊の角位置と基準角度との差を示
す差形成回路６の出力信号は整合操作のコントローラ１
０を制御するのに用いられる。このコントローラは測定
されるタイヤ７のリムに対する整合、］）゛なわち１拝
調整を制御し、ベクトル１．１ｌＲＫＳ＊かリムの崖−
１千方向の１脹れの方向に対して正反対、すなわち、１
Ｆ確に　＋　１１０°離れるように調整する。このよう
な１１［調整を′４１なうデバイスは例えば西独特許第
２３　：Ｉ３０５７号に間車されている。

半径方向の力の変動はタイヤとリムを組合わせた状態で
も測定可能である。さらに、ベクトル加算回路５によっ
て決定されたベクトルの大きさはタイヤの半径方向の力
の変動を示しており、これは整合に用いられるが、これ
をタイヤの品質による等級分類に用いることもできる。

このベクトルの大きさは一ト述したように表示器Ｅ４に
表示される。

以下本発明の諸態様を要約する。

（１）タイヤとリムを整合工程て＋１．確に決定された
位置に釘調整し、中輪の゛ｒ−径方向の力の変動を減少
させることにより中輪の走行状態を敗訴する方法におい
て、荷〔ｎの加わったタイヤの接地域における不均一な
質量分布と、タイヤのスプリングレートの差とによるタ
イヤの半径方向の力の変動を整合工程中にリムの半径方
向の振れに対抗させることを特徴とする小輪の走行状態
を改善する方法。

（２）最初に比較的低速度におけるタイヤの半径方向の
力の変動を検出することによってタイヤのスプリングレ
ートの差による半径方向の力の変動のベクトルを見出し
、次いで、比較的高速度におけるタイヤの半径方向の力
の変動を検出することによりてタイヤの接地域の不均一
な質量分布による？ｌ’−ｌカーの力の変動のベクトル
を見出し、最後に、これら二つの半径方向の力の変動の
ベクトルを加算することによって、タイヤの半径方向の
力の変動の角位置を決定するようにした（１）項の方法
。

（３）タイヤ／リム集合体の半径方向の力の変動を測定
する（１）項または（２）項の方法。

（４）タイヤの接地域の不均一な質量分布による゛ｒ−
径方向の力の変動のベクトルを車輪の取り付けられる自
動車の車輪サスペンションシステムの共振速度で測定す
る（１）項から（３）項の方法。

（５）半径方向の力の変動の第１調波を測定する（１）
項から（４）項の方法。

（６）半径方向の力の変動を決定するための測定操作が
タイヤの均一性測定機械によって行なわれる（１）項か
ら（５）項の方法。

（７）リムとこのリムに取り付けられたスプリング特性
を有するタイヤとからなる自動ｊｌｊの車輪の走行状態
を改善する装置であって、 半径方向の力の変動を検出するトランスデユ−サ１かベ
クトル加算回路５に接続され、タイヤの接地域での不均
一な質量分イ１１とタイヤのスプリングレートの差とに
起因する半径方向の力の変動のベクトルが分析回路２．
３．４を経てベクトル加算回路５に送られ、 ベクトル加算回路５の出力が差形成回路６の入力に送ら
れ、回路５の角田力信号と基準角（２ξ号との差を算出
し、 差形成回路６の出力がデバイス１０に送られ、前記差角
に応じてタイヤのリムに対する調整を制御するようにし
た自動車の車輪の走行状態を改善する装置。

（８）タイヤのスプリングレートの差による半径方向の
力のベクトルに影響ないし補正係数に１を掛け、タイヤ
の接地域における不均一な質量分布による半径方向の力
のベクトルに補正係数に２を掛けるようにし、前記補正
係数に＋、に２が装置にプリセットされている（７）項
の装置。

（９）分析回路２．３．４がベクトル計算器４を含み、
この、ｉ１算器がタイヤ接地域での不均一な質ｊ１」分
布の１３　Ｍが顕著な回転速度で検出された半径方向の
力の変動の第１調波のベクトルと、タイヤのスプリング
レートの差の影響が顕著な回転速度で検出された半径方
向の力の変動の第１調波のベクトルとの差を演算し、さ
らにベクトル計算器４とデバイス２の出力がベクトル加
算回路５の入力に接続されており、前記デバイス２がタ
イヤのスプリングレートの差の影響が顕著な回転速度に
おける３１′−径方向の力の変動の第１調波を検出する
ものである（７）項ないしく８）項の装置。

【図面の簡単な説明】

第１図はタイヤのスプリングレートの差によってどのよ
うに半径方向の力の変動が生じるかを示す概略図、 第２図はタイヤの接地域の不均一な質−１１１分布によ
ってどのように半径方向の力の変動が生じるか示す概略
図、 第３図（Ａ）はタイヤのスプリングレートの差とタイヤ
の接地域の不均一な質量分布とに起因する半径方向の力
の変動のベクトルを示す図、第３図（Ｂ）は回転するタ
イヤの半径方向の力の変動のベクトルの角位置を決定す
る方法を示す図、 第４図は整合の目的でタイヤの半径方向の力の変動のベ
クトルを演算処理する電気回路のプロ・ンク図である。 １・・・トランスデユーサ、 ２．３・・・デバイス、 ４・・・ベクトル計算器、 ５・・・ベクトル加算回路、 ６・・・差形成回路、 ９・・・セレクタスイッチ、 １０・・・整合操作制御装置、 Ｅ、〜Ｅ５・・・表示器、 Ｋ、、に２　・・・乗算回路、 Ｒ１〜Ｒ，、・・・レジスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タイヤとリムを整合工程で正確に決定された位置
   に再調整して車輪の半径方向の力の変動を減少させるこ
   とにより車輪の走行状態を改善する方法において、荷重
   下のタイヤの接地域における不均一な質量分布とタイヤ
   のばね剛性の差とに起因するタイヤの半径方向の力の変
   動をリムの半径方向の振れに対向させることを特徴とす
   る車輪の走行状態を改善する方法。
2. （２）リムとこのリムに取り付けらればね特性を有する
   タイヤとからなる自動車の車輪の走行状態を改善する装
   置であって、 半径方向の力の変動を検出するトランスデューサをベク
   トル加算回路に接続し、タイヤ接地域での不均一な質量
   分布とタイヤのばね剛性の差とに起因する半径方向の力
   の変動のベクトルを分析回路を経て前記ベクトル加算回
   路に送り、 このベクトル加算回路の出力を差形成回路に入力し、ベ
   クトル加算回路の出力角信号と基準角信号との差を算出
   し、 前記差角形成回路の出力をデバイスに接続し、前記差角
   に応じてタイヤのリムに対する調整を制御させるように
   構成したことを特徴とする自動車の車輪の走行状態を改
   善する装置。