ホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法
【課題】ホイールの径方向に対して他のあらゆる方向からのホイールの剛性を容易に測定し得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。
【解決手段】ホイール４の周囲を固定する台座部１４と、台座部１４を回転させる駆動手段２６と、ホイール４のハブ面に固定される負荷アーム１８と、負荷アーム１８を傾けてホイール４に負荷荷重をかける荷重発生手段１９と、負荷アーム１８または／及びホイール４に接続されて測定面２０を配するターゲット部材２１と、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定する距離計測手段２２と、ホイール４の回転角を測定する回転角計測手段２３とを備え、
距離計測手段２２から測定面２０の傾斜を検出し、測定面２０の傾斜と、荷重発生手段１９の負荷荷重と、ホイール４の回転角とからホイール４を回転させつつホイール４の剛性を測定するように構成される。
【解決手段】ホイール４の周囲を固定する台座部１４と、台座部１４を回転させる駆動手段２６と、ホイール４のハブ面に固定される負荷アーム１８と、負荷アーム１８を傾けてホイール４に負荷荷重をかける荷重発生手段１９と、負荷アーム１８または／及びホイール４に接続されて測定面２０を配するターゲット部材２１と、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定する距離計測手段２２と、ホイール４の回転角を測定する回転角計測手段２３とを備え、
距離計測手段２２から測定面２０の傾斜を検出し、測定面２０の傾斜と、荷重発生手段１９の負荷荷重と、ホイール４の回転角とからホイール４を回転させつつホイール４の剛性を測定するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ホイール剛性測定装置は、図９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。
【０００４】
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）に取り付けるハブ面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。
【０００５】
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を車両側に取り付けたとき車両側と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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【特許文献１】特開２００４−１０９１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようなホイール剛性測定装置では、負荷荷重をかける方向がホイール４の径方向で負荷アーム３が傾斜する一方向のみになるため、ホイール４に他の径方向から負荷荷重をかける際には、ホイール４の位置もしくは荷重発生手段の配置を変更しなければならず、ホイール４の径方向に対して他の方向からのホイール４の剛性を容易に測定することができないという問題があった。
【０００９】
またホイール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。更に、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。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ホイールの径方向に対して他のあらゆる方向からのホイールの剛性を容易に測定し得ると共に、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し、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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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部と、該台座部を回転可能に配する台座テーブルと、前記台座部を回転させる駆動手段と、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、前記負荷アームまたは／及びホイールに接続されてホイールのリム径方向に沿うように測定面を配するターゲット部材と、該ターゲット部材の測定面からの距離を測定する距離計測手段と、前記台座部の回転に伴うホイールの回転角を測定する回転角計測手段とを備え、
前記距離計測手段から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、ホイールの回転角とからホイールを回転させつつ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。
【００１２】
本発明のホイール剛性測定装置において、ホイールに負荷荷重をかけると共に台座部を回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性を連続的に測定するように構成したことが好ましい。
【００１３】
本発明のホイール剛性測定装置において、回転角計測手段は、ホイール、台座部、ターゲット部材、負荷アームの少なくとも一つに対応するように回転角センサを備えたことが好ましい。
【００１４】
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、周方向に沿って少なくとも３箇所以上の計測地点に配置されたことが好ましい。
【００１５】
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、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が好ましい。
【００１６】
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、測定面に接触して距離を計測する接触ゲージ、及び／または測定面に非接触で距離を計測する非接触ゲージを備えたことが好ましい。
【００１７】
本発明のホイール剛性測定装置において、荷重発生手段は、負荷アームを回転可能に配する接続部を介して負荷アームを傾ける負荷荷重シリンダと、該負荷荷重シリンダの負荷荷重を計測するロードセルとを備えたことが好ましい。
【００１８】
本発明のホイール剛性測定装置において、ホイールのハブ穴を介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したことが好ましい。
【００１９】
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負荷アームを固定し、該負荷アームまたは／及びホイールに、測定面を配したターゲット部材を接続し、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、更にホイールを回転させ、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とホイールの回転角とからホイールを回転させつつホイールの剛性を測定するものである。
【００２０】
本発明のホイール剛性の測定方法は、ホイールに負荷荷重をかけると共にホイールを回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性測定を連続的に行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明によれば、負荷アームまたは／及びホイール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、更にホイールを回転させ、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とホイールの回転角とからホイールの剛性を回転させつつ測定するので、ホイールの径方向に対して他のあらゆる方向からのホイールの剛性を容易に測定することができる。また、ターゲット部材は、測定面をホイールのリム径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中心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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図７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形態の第一例である。
【００２４】
本発明のホイール剛性計測装置の形態の第一例は、図１〜図７に示す如く、ホイール４を固定し得る台座部１４と、床面１に底面１５及び脚部１６を介して台座部１４を配する台座テーブル１７と、台座テーブル１７に配置されるロッド状の負荷アーム１８と、負荷アーム１８の下部に接続される荷重発生手段１９と、負荷アーム１８の上端に接続され且つ測定面２０を配するターゲット部材２１と、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定する距離計測手段２２と、ホイール４の回転角を測定する回転角計測手段２３と、荷重発生手段１９及び距離計測手段２２並びに回転角計測手段２３に接続されるＰＣ等の制御器２４とを備えている。ここでホイール４は従来例と同じものを示している。
【００２５】
台座テーブル１７は、台座部１４をベアリング２５等により回転可能（軸転可能）に配すると共に、台座部１４の側方にモータ等の駆動手段２６を配し、駆動手段２６から回転ベルト等の動力伝達手段２７を介して台座部１４を回転させるようにしている。ここで、台座テーブル１７は、台座部１４を回転可能に配置するならば、台座部１４の支持構造は特に制限されるものでない。また駆動手段２６は、台座テーブル１７にブラケット（図示せず）を介して支持されることが好ましいが、他の位置に配置されても良い。また、駆動手段２６と台座部１４を連結する動力伝達手段２７は、回転ベルトの代わりにギア等でも良い。更に、台座部１４は回転ベルトやギヤを介さず、中空モータ等で直接駆動しても良い。また駆動も、モータ等の駆動機器を使用せず、ハンドル等を用いて人力（手動）で回転させても良い。
【００２６】
台座部１４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）を配した板状の円盤で構成されており、円盤の中央には所定径の通過孔２８が形成されている。また台座部１４の両側には、３方へ延びる上部フレーム部材２９と、上部フレーム部材２９を支持する側部フレーム部材３０とからなるフレーム３１が備えられ、ホイール４及びターゲット部材２１を跨ぐように配置されている。更に台座部１４は、所定の厚みと剛性により荷重発生手段１９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、台座部１４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し、リム１０の他の周囲端面を固定しても良い。なお、ホイール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。
【００２７】
負荷アーム１８は、台座部１４に形成された通過孔２８を介して配置されており、負荷アーム１８の上端には水平な固定面３２を形成する円盤状の固定部３３が備えられている。固定部３３の中心位置には中心取付孔３４（図２参照）が形成されると共に、中心取付孔３４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１８の下部にはベアリング３５を介する接続部３６が備えられている。
【００２８】
荷重発生手段１９は、進退動可能なロッド３７を配する負荷荷重シリンダ３８であって台座テーブル１７の脚部１６に固定されており、ロッド３７は、チェーンやロッド部材等の連結体３９によって負荷アーム１８の接続部３６に接続され、負荷アーム１８を引き寄せ可能にすると共に回転可能に支持している。またロッド３７の端側には、負荷荷重シリンダ３８から発生した負荷荷重を計測するロードセル４０が配置されている。
【００２９】
ターゲット部材２１は、ホイール４のハブ穴１３に挿通し得るピン４１と、ピン４１の上端に形成されて所定径の測定面２０を有する円盤状の測定体４２とを備えて構成されている。ピン４１の下端には挿入突起部４３を備え、負荷アーム１８の固定面３２に形成された中心取付孔３４に対し、挿入突起部４３を挿入してターゲット部材２１を固定し得るようにしている。ここでターゲット部材２１は測定面２０の測定体４２のみからなり、負荷アーム１８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１８に挿入突起部を備えると共にターゲット部材２１に取付孔を形成して負荷アーム１８とターゲット部材２１とを固定しても良い。更にターゲット部材２１と負荷アーム１８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２１と負荷アーム１８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２１の測定面（ターゲット）２０は負荷アーム１８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部平面があれば、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。
【００３０】
距離計測手段２２は、測定面２０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／または測定面２０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／または非接触ゲージは三方の上部フレーム部材２９の端部に固定され、少なくとも３箇所以上の複数の計測地点に配置されるようになっている（図６では非接触ゲージが３箇所に配置されている）。ここで距離計測手段２２の複数の計測地点は、ターゲット部材２１の中心位置を基準としてターゲット部材２１の周方向に沿って等間隔で配置されている。また図６の場合には、３箇所の計測地点が中心角で約１２０度間隔に配置されている。
【００３１】
回転角計測手段２３は、台座部１４の底面に対して回転角を計測するロータリーエンコーダ等の回転角センサ４４を備えている。ここで、回転角計測手段２３は、ホイール４、台座部１４、ターゲット部材２１、負荷アーム１８の少なくとも一つに対応するように備えても良く、ホイール４の回転角を計測し得るならば回転角計測手段２３の構成、手法等は特に制限されるものではない。
【００３２】
制御器２４は、荷重発生手段１９のロードセル４０から信号ライン４０ａを介して信号データを受けると共に、距離計測手段２２から信号ライン２２ａ及びセンサーアンプ４５を介して信号データを受け、更に回転角計測手段２３から信号ライン２３ａ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２４は荷重発生手段１９及び駆動手段２６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。
【００３３】
以下本発明を実施する形態の第一例の作用を説明する。
【００３４】
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１７の台座部１４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１８の固定面３２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１８の固定とはどちらが先でも良いし、同時に行っても良い。
【００３５】
次に、ホイール４のハブ穴１３を介してターゲット部材２１と負荷アーム１８とを接続して固定し、ターゲット部材２１の測定面２０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２１は、測定面２０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１８の傾斜方向（ホイール４の軸と垂直の方向）から測定面２０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２１にピン４１を備える場合には、ターゲット部材２１のピン４１をホイール４のハブ穴１３に挿通してターゲット部材２１と負荷アーム１８を接続しており、負荷アーム１８にピンを備える場合には、負荷アーム１８のピン４１をホイール４のハブ穴１３に挿通してターゲット部材２１と負荷アーム１８を接続している。
【００３６】
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２２と、荷重発生手段１９のロードセル４０と、回転角計測手段２３とから制御器２４へ信号データを送る状態にし、距離計測手段２２によりターゲット部材２１の測定面２０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２２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２１の測定面２０に接触させて測定面２０の変動距離を計測可能な状態にし、距離計測手段２２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２０の変動距離を計測可能な状態にする。
【００３７】
次に荷重発生手段１９により負荷アーム１８を傾動させて固定面３２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）。
【００３８】
この時、ターゲット部材２１の測定面２０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２２は、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定し、距離変化により測定面２０の傾きを算出する（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１８の傾斜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２１が、距離の測定方向を測定面２０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１８に撓みを生じても、荷重発生手段１９の負荷荷重は固定面３２からハブ面１２に全て伝わると共に、ターゲット部材２１は、負荷アーム１８の撓みの影響を受けることがない。更に距離計測手段２２は、負荷荷重の方向に沿ってターゲット部材２１の測定面２０の少なくとも３箇所以上で計測することにより、測定面２０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２１の測定面２０の傾斜を適切に算出する。
【００３９】
一方、ホイール４に負荷荷重をかけて測定面２０の傾きを計測する際（ステップＳ４、ステップＳ５）には、同時に駆動手段２６により動力伝達手段２７を介して台座部１４を回転させると共に、台座部１４と一体的にホイール４、負荷アーム１８、上部フレーム部材２９、距離計測手段２２を回転させる（ステップＳ６）。ここで、負荷アーム１８は接続部３６のベアリング３５を介して荷重発生手段１９に接続され、負荷アーム１８の回転力が荷重発生手段１９に伝わることはない。
【００４０】
続いて台座部１４の回転を介して回転角計測手段２３によりホイール４の回転角を連続的に計測する（ステップＳ７）。ここでホイール４の回転角の計測は、台座部１４の回転前から開始することが好ましく、回転と同時に開始しても良い。
【００４１】
そしてターゲット部材２１の測定面２０の傾斜を測定すると共にホイール４を回転させた際には、距離計測手段２２からの信号データをセンサーアンプ４５を介して制御器２４に送ると共に、その時の荷重発生手段１９のロードセル４０からの信号データを制御器２４に送り、更に回転角計測手段２３からの信号データを送り、距離計測手段２２によるターゲット部材２１の測定面２０の傾きと、荷重発生手段１９による負荷荷重と、回転角計測手段２３によるホイール４の回転角とから、ホイール４の径方向位置を特定しつつ、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）を連続的に算出する（ステップＳ８）。
【００４２】
ここで、ホイール４を回転させつつホイール４の剛性を測定する際には、制御器２４においてホイール４の回転とホイール４の剛性値とが連続的に記録され、ホイール４のディスク１１等の意匠により直線状のプロットや周期的な波状のプロットになり、ホイール４の剛性にゆがみやバランスが取れない等の問題がある場合には、直線状のプロットや波状のプロットが崩れ、ホイールの問題点を検出し得る。またホイール剛性の計測は、負荷荷重の有無とホイールの回転の有無とを組み合わせて測定条件を変更しても良い。
【００４３】
而して、このように実施の形態の第一例によれば、負荷アーム１８のホイール４側先端または／及びホイール４に接続されて且つ測定面２０を配するターゲット部材２１を備え、負荷アーム１８を傾けてホイール４に負荷荷重をかけ、ターゲット部材２１の測定面２０の傾斜を検出し、更にホイール４を回転させ、測定面２０の傾斜とホイール４への負荷荷重とホイール４の回転角とからホイール４の剛性を回転させつつ測定するので、ホイール４の径方向に対して他のあらゆる方向からのホイール４の剛性を容易に測定することができる。また、ターゲット部材２１は、測定面２０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１８の傾斜方向（ホイール４の軸と垂直の方向）から測定面２０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１８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１８に撓みを生じてもターゲット部材２１の測定面２０には影響を与えないので、負荷アーム１８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。
【００４４】
実施の形態の第一例において、ホイール４に負荷荷重をかけると共に台座部１４を回転させ、ホイール４の回転に伴ってホイール４の剛性を連続的に測定すると、ホイール４の径方向に対して他のあらゆる方向からのホイール４の剛性を容易且つ好適に測定することができる。またホイール４の回転とホイール４の剛性値とのプロットからホイール４の剛性の問題点を容易に検出することができる。
【００４５】
実施の形態の第一例において、回転角計測手段２３は、ホイール４、台座部１４、ターゲット部材２１、負荷アーム１８の少なくとも一つに対応するように回転角センサ４４を備えると、台座部１４の回転に伴うホイール４の回転角を容易に測定し得るので、測定面２０の傾斜とホイール４への負荷荷重とホイール４の回転角とからホイール４の径方向に対して他のあらゆる方向からのホイール４の剛性を一層容易に測定することができる。
【００４６】
実施の形態の第一例において、距離計測手段２２は、周方向に沿って少なくとも３箇所以上の計測地点に配置されると、ターゲット部材２１の測定面２０を介してホイール４の傾き量のみならず、傾きの方向まで容易に算出し得るので、負荷荷重の作用方向と負荷アーム１８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１８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２０の周方向に沿って等間隔で３箇所以上配置されると、測定面２０の傾斜を極めて好適に測定することができる。またホイール４を回転させる際に、ホイール４の状態を容易且つ好適に測定することができる。更に距離計測手段２２は、周方向に沿って少なくとも３箇所以上の計測地点に配置した場合には、距離計測手段２２の設置位置の精度によらず、精度良く計測することができる。
【００４７】
実施の形態の第一例において、距離計測手段２２は、測定面２０に接触して距離を計測する接触ゲージ、及び／または測定面２０に非接触で距離を計測する非接触ゲージを備え、少なくとも２箇所以上の計測地点に配置されると、ターゲット部材２１の測定面２０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１８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１８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。
【００４８】
実施の形態の第一例において、荷重発生手段１９は、負荷アーム１８を回転可能に配する接続部３６を介して負荷アーム１８を傾ける負荷荷重シリンダ３８と、負荷荷重シリンダ３８の負荷荷重を計測するロードセル４０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１８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１８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。
【００４９】
実施の形態の第一例において、ホイール４のハブ穴１３を介して負荷アーム１８とターゲット部材２１を接続し、ホイール４のディスク１１の隣接位置にターゲット部材２１の測定面２０を配置すると、ターゲット部材２１の測定面２０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し、距離計測手段２２による距離の測定方向を容易に変更すると共に測定範囲を好適に拡大するので、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１８の傾斜方向のズレを伴う誤差を大幅に低減することができる。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態の第二例を図８を参照して説明する。図中、図１〜図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００５１】
本発明のホイール剛性計測装置の形態の第二例は、第一例と略同様に、床面１に底面１５及び脚部１６を介して台座部１４を配置した台座テーブル１７と、台座テーブル１７に配するロッド状の負荷アーム１８と、負荷アーム１８の下部に接続される荷重発生手段１９と、負荷アーム１８の上端に接続され且つ測定面２０を配するターゲット部材２１と、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定する距離計測手段４７と、ホイール４の回転角を測定する回転角計測手段２３と、荷重発生手段１９及び距離計測手段４７並びに回転角計測手段２３に接続されるＰＣ等の制御器２４とを備えている。
【００５２】
台座テーブル１７は、第一例と同様に、台座部１４をベアリング２５等により回転可能（軸転可能）に配しており、台座部１４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）を配した板状の円盤で構成されており、円盤の中央には所定径の通過孔２８が形成されている。また台座部１４の上方には、図８に示す如くホイール４及びターゲット部材２１の上方に位置し且つ荷重発生手段１９の負荷荷重の方向へ延在するフレーム４６が備えられており、フレーム４６は台座テーブル１７等の部材に固定されている。
【００５３】
距離計測手段４７は、測定面２０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／または測定面２０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／または非接触ゲージは、少なくとも２箇所以上で、ターゲット部材２１の測定面２０の径方向両側で負荷荷重の作用方向に沿うようにフレーム４６部材に固定される（図８では非接触ゲージが２箇所に配置されている）。
【００５４】
以下本発明を実施する形態の第二例の作用を説明する。
【００５５】
ホイール４の剛性を測定する際には、第一例と同様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。
【００５６】
次に測定段階としてホイール剛性の計測を開始する際には、第一例と同様に処理し、距離計測手段４７によるターゲット部材２１の測定面２０の傾きと、荷重発生手段１９による負荷荷重と、回転角計測手段２３によるホイール４の回転角とから、ホイール４の径方向位置を特定しつつ、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）を連続的に算出する。
【００５７】
この時、距離計測手段４７は、台座部１４、ホイール４等が回転する際に、固定位置からターゲット部材２１の測定面２０への距離を測定しており、常に荷重発生手段１９による負荷荷重の作用方向で測定する。
【００５８】
而して、このように実施の形態の第二例によれば、第一例と同様な作用効果を得ることができる。また実施の形態の第二例において、距離計測手段４７は、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ので、距離計測手段４７による距離のハブ面１２の変移量を拡大して測定面２０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１８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１８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。
【００５９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を実施する形態の第一例を示す概念図である。
【図２】本発明を実施する前の状態を示す概念図である。
【図３】台座部を回転させる構成を示す概念図である。
【図４】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。
【図５】ターゲット部材を固定した状態を示す概念図である。
【図６】本発明を実施する形態の第一例を示す平面図である。
【図７】本発明を実施する手順を示すフローである。
【図８】本発明を実施する形態の第二例を示す平面図である。
【図９】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】
【００６１】
４ ホイール
１４ 台座部
１２ ハブ面
１７ 台座テーブル
１８ 負荷アーム
１９ 荷重発生手段
２０ 測定面
２１ ターゲット部材
２２ 距離計測手段
２３ 回転角計測手段
２６ 駆動手段
３６ 接続部
４７ 距離計測手段
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ホイール剛性測定装置は、図９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。
【０００４】
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）に取り付けるハブ面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。
【０００５】
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を車両側に取り付けたとき車両側と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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【特許文献１】特開２００４−１０９１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようなホイール剛性測定装置では、負荷荷重をかける方向がホイール４の径方向で負荷アーム３が傾斜する一方向のみになるため、ホイール４に他の径方向から負荷荷重をかける際には、ホイール４の位置もしくは荷重発生手段の配置を変更しなければならず、ホイール４の径方向に対して他の方向からのホイール４の剛性を容易に測定することができないという問題があった。
【０００９】
またホイール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。更に、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。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ホイールの径方向に対して他のあらゆる方向からのホイールの剛性を容易に測定し得ると共に、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し、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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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部と、該台座部を回転可能に配する台座テーブルと、前記台座部を回転させる駆動手段と、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、前記負荷アームまたは／及びホイールに接続されてホイールのリム径方向に沿うように測定面を配するターゲット部材と、該ターゲット部材の測定面からの距離を測定する距離計測手段と、前記台座部の回転に伴うホイールの回転角を測定する回転角計測手段とを備え、
前記距離計測手段から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、ホイールの回転角とからホイールを回転させつつ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。
【００１２】
本発明のホイール剛性測定装置において、ホイールに負荷荷重をかけると共に台座部を回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性を連続的に測定するように構成したことが好ましい。
【００１３】
本発明のホイール剛性測定装置において、回転角計測手段は、ホイール、台座部、ターゲット部材、負荷アームの少なくとも一つに対応するように回転角センサを備えたことが好ましい。
【００１４】
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、周方向に沿って少なくとも３箇所以上の計測地点に配置されたことが好ましい。
【００１５】
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、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が好ましい。
【００１６】
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、測定面に接触して距離を計測する接触ゲージ、及び／または測定面に非接触で距離を計測する非接触ゲージを備えたことが好ましい。
【００１７】
本発明のホイール剛性測定装置において、荷重発生手段は、負荷アームを回転可能に配する接続部を介して負荷アームを傾ける負荷荷重シリンダと、該負荷荷重シリンダの負荷荷重を計測するロードセルとを備えたことが好ましい。
【００１８】
本発明のホイール剛性測定装置において、ホイールのハブ穴を介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したことが好ましい。
【００１９】
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負荷アームを固定し、該負荷アームまたは／及びホイールに、測定面を配したターゲット部材を接続し、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、更にホイールを回転させ、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とホイールの回転角とからホイールを回転させつつホイールの剛性を測定するものである。
【００２０】
本発明のホイール剛性の測定方法は、ホイールに負荷荷重をかけると共にホイールを回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性測定を連続的に行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明によれば、負荷アームまたは／及びホイール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、更にホイールを回転させ、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とホイールの回転角とからホイールの剛性を回転させつつ測定するので、ホイールの径方向に対して他のあらゆる方向からのホイールの剛性を容易に測定することができる。また、ターゲット部材は、測定面をホイールのリム径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中心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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図７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形態の第一例である。
【００２４】
本発明のホイール剛性計測装置の形態の第一例は、図１〜図７に示す如く、ホイール４を固定し得る台座部１４と、床面１に底面１５及び脚部１６を介して台座部１４を配する台座テーブル１７と、台座テーブル１７に配置されるロッド状の負荷アーム１８と、負荷アーム１８の下部に接続される荷重発生手段１９と、負荷アーム１８の上端に接続され且つ測定面２０を配するターゲット部材２１と、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定する距離計測手段２２と、ホイール４の回転角を測定する回転角計測手段２３と、荷重発生手段１９及び距離計測手段２２並びに回転角計測手段２３に接続されるＰＣ等の制御器２４とを備えている。ここでホイール４は従来例と同じものを示している。
【００２５】
台座テーブル１７は、台座部１４をベアリング２５等により回転可能（軸転可能）に配すると共に、台座部１４の側方にモータ等の駆動手段２６を配し、駆動手段２６から回転ベルト等の動力伝達手段２７を介して台座部１４を回転させるようにしている。ここで、台座テーブル１７は、台座部１４を回転可能に配置するならば、台座部１４の支持構造は特に制限されるものでない。また駆動手段２６は、台座テーブル１７にブラケット（図示せず）を介して支持されることが好ましいが、他の位置に配置されても良い。また、駆動手段２６と台座部１４を連結する動力伝達手段２７は、回転ベルトの代わりにギア等でも良い。更に、台座部１４は回転ベルトやギヤを介さず、中空モータ等で直接駆動しても良い。また駆動も、モータ等の駆動機器を使用せず、ハンドル等を用いて人力（手動）で回転させても良い。
【００２６】
台座部１４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）を配した板状の円盤で構成されており、円盤の中央には所定径の通過孔２８が形成されている。また台座部１４の両側には、３方へ延びる上部フレーム部材２９と、上部フレーム部材２９を支持する側部フレーム部材３０とからなるフレーム３１が備えられ、ホイール４及びターゲット部材２１を跨ぐように配置されている。更に台座部１４は、所定の厚みと剛性により荷重発生手段１９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、台座部１４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し、リム１０の他の周囲端面を固定しても良い。なお、ホイール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。
【００２７】
負荷アーム１８は、台座部１４に形成された通過孔２８を介して配置されており、負荷アーム１８の上端には水平な固定面３２を形成する円盤状の固定部３３が備えられている。固定部３３の中心位置には中心取付孔３４（図２参照）が形成されると共に、中心取付孔３４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１８の下部にはベアリング３５を介する接続部３６が備えられている。
【００２８】
荷重発生手段１９は、進退動可能なロッド３７を配する負荷荷重シリンダ３８であって台座テーブル１７の脚部１６に固定されており、ロッド３７は、チェーンやロッド部材等の連結体３９によって負荷アーム１８の接続部３６に接続され、負荷アーム１８を引き寄せ可能にすると共に回転可能に支持している。またロッド３７の端側には、負荷荷重シリンダ３８から発生した負荷荷重を計測するロードセル４０が配置されている。
【００２９】
ターゲット部材２１は、ホイール４のハブ穴１３に挿通し得るピン４１と、ピン４１の上端に形成されて所定径の測定面２０を有する円盤状の測定体４２とを備えて構成されている。ピン４１の下端には挿入突起部４３を備え、負荷アーム１８の固定面３２に形成された中心取付孔３４に対し、挿入突起部４３を挿入してターゲット部材２１を固定し得るようにしている。ここでターゲット部材２１は測定面２０の測定体４２のみからなり、負荷アーム１８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１８に挿入突起部を備えると共にターゲット部材２１に取付孔を形成して負荷アーム１８とターゲット部材２１とを固定しても良い。更にターゲット部材２１と負荷アーム１８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２１と負荷アーム１８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２１の測定面（ターゲット）２０は負荷アーム１８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部平面があれば、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。
【００３０】
距離計測手段２２は、測定面２０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／または測定面２０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／または非接触ゲージは三方の上部フレーム部材２９の端部に固定され、少なくとも３箇所以上の複数の計測地点に配置されるようになっている（図６では非接触ゲージが３箇所に配置されている）。ここで距離計測手段２２の複数の計測地点は、ターゲット部材２１の中心位置を基準としてターゲット部材２１の周方向に沿って等間隔で配置されている。また図６の場合には、３箇所の計測地点が中心角で約１２０度間隔に配置されている。
【００３１】
回転角計測手段２３は、台座部１４の底面に対して回転角を計測するロータリーエンコーダ等の回転角センサ４４を備えている。ここで、回転角計測手段２３は、ホイール４、台座部１４、ターゲット部材２１、負荷アーム１８の少なくとも一つに対応するように備えても良く、ホイール４の回転角を計測し得るならば回転角計測手段２３の構成、手法等は特に制限されるものではない。
【００３２】
制御器２４は、荷重発生手段１９のロードセル４０から信号ライン４０ａを介して信号データを受けると共に、距離計測手段２２から信号ライン２２ａ及びセンサーアンプ４５を介して信号データを受け、更に回転角計測手段２３から信号ライン２３ａ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２４は荷重発生手段１９及び駆動手段２６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。
【００３３】
以下本発明を実施する形態の第一例の作用を説明する。
【００３４】
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１７の台座部１４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１８の固定面３２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１８の固定とはどちらが先でも良いし、同時に行っても良い。
【００３５】
次に、ホイール４のハブ穴１３を介してターゲット部材２１と負荷アーム１８とを接続して固定し、ターゲット部材２１の測定面２０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２１は、測定面２０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１８の傾斜方向（ホイール４の軸と垂直の方向）から測定面２０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２１にピン４１を備える場合には、ターゲット部材２１のピン４１をホイール４のハブ穴１３に挿通してターゲット部材２１と負荷アーム１８を接続しており、負荷アーム１８にピンを備える場合には、負荷アーム１８のピン４１をホイール４のハブ穴１３に挿通してターゲット部材２１と負荷アーム１８を接続している。
【００３６】
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２２と、荷重発生手段１９のロードセル４０と、回転角計測手段２３とから制御器２４へ信号データを送る状態にし、距離計測手段２２によりターゲット部材２１の測定面２０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２２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２１の測定面２０に接触させて測定面２０の変動距離を計測可能な状態にし、距離計測手段２２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２０の変動距離を計測可能な状態にする。
【００３７】
次に荷重発生手段１９により負荷アーム１８を傾動させて固定面３２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）。
【００３８】
この時、ターゲット部材２１の測定面２０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２２は、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定し、距離変化により測定面２０の傾きを算出する（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１８の傾斜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２１が、距離の測定方向を測定面２０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１８に撓みを生じても、荷重発生手段１９の負荷荷重は固定面３２からハブ面１２に全て伝わると共に、ターゲット部材２１は、負荷アーム１８の撓みの影響を受けることがない。更に距離計測手段２２は、負荷荷重の方向に沿ってターゲット部材２１の測定面２０の少なくとも３箇所以上で計測することにより、測定面２０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２１の測定面２０の傾斜を適切に算出する。
【００３９】
一方、ホイール４に負荷荷重をかけて測定面２０の傾きを計測する際（ステップＳ４、ステップＳ５）には、同時に駆動手段２６により動力伝達手段２７を介して台座部１４を回転させると共に、台座部１４と一体的にホイール４、負荷アーム１８、上部フレーム部材２９、距離計測手段２２を回転させる（ステップＳ６）。ここで、負荷アーム１８は接続部３６のベアリング３５を介して荷重発生手段１９に接続され、負荷アーム１８の回転力が荷重発生手段１９に伝わることはない。
【００４０】
続いて台座部１４の回転を介して回転角計測手段２３によりホイール４の回転角を連続的に計測する（ステップＳ７）。ここでホイール４の回転角の計測は、台座部１４の回転前から開始することが好ましく、回転と同時に開始しても良い。
【００４１】
そしてターゲット部材２１の測定面２０の傾斜を測定すると共にホイール４を回転させた際には、距離計測手段２２からの信号データをセンサーアンプ４５を介して制御器２４に送ると共に、その時の荷重発生手段１９のロードセル４０からの信号データを制御器２４に送り、更に回転角計測手段２３からの信号データを送り、距離計測手段２２によるターゲット部材２１の測定面２０の傾きと、荷重発生手段１９による負荷荷重と、回転角計測手段２３によるホイール４の回転角とから、ホイール４の径方向位置を特定しつつ、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）を連続的に算出する（ステップＳ８）。
【００４２】
ここで、ホイール４を回転させつつホイール４の剛性を測定する際には、制御器２４においてホイール４の回転とホイール４の剛性値とが連続的に記録され、ホイール４のディスク１１等の意匠により直線状のプロットや周期的な波状のプロットになり、ホイール４の剛性にゆがみやバランスが取れない等の問題がある場合には、直線状のプロットや波状のプロットが崩れ、ホイールの問題点を検出し得る。またホイール剛性の計測は、負荷荷重の有無とホイールの回転の有無とを組み合わせて測定条件を変更しても良い。
【００４３】
而して、このように実施の形態の第一例によれば、負荷アーム１８のホイール４側先端または／及びホイール４に接続されて且つ測定面２０を配するターゲット部材２１を備え、負荷アーム１８を傾けてホイール４に負荷荷重をかけ、ターゲット部材２１の測定面２０の傾斜を検出し、更にホイール４を回転させ、測定面２０の傾斜とホイール４への負荷荷重とホイール４の回転角とからホイール４の剛性を回転させつつ測定するので、ホイール４の径方向に対して他のあらゆる方向からのホイール４の剛性を容易に測定することができる。また、ターゲット部材２１は、測定面２０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１８の傾斜方向（ホイール４の軸と垂直の方向）から測定面２０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１８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１８に撓みを生じてもターゲット部材２１の測定面２０には影響を与えないので、負荷アーム１８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。
【００４４】
実施の形態の第一例において、ホイール４に負荷荷重をかけると共に台座部１４を回転させ、ホイール４の回転に伴ってホイール４の剛性を連続的に測定すると、ホイール４の径方向に対して他のあらゆる方向からのホイール４の剛性を容易且つ好適に測定することができる。またホイール４の回転とホイール４の剛性値とのプロットからホイール４の剛性の問題点を容易に検出することができる。
【００４５】
実施の形態の第一例において、回転角計測手段２３は、ホイール４、台座部１４、ターゲット部材２１、負荷アーム１８の少なくとも一つに対応するように回転角センサ４４を備えると、台座部１４の回転に伴うホイール４の回転角を容易に測定し得るので、測定面２０の傾斜とホイール４への負荷荷重とホイール４の回転角とからホイール４の径方向に対して他のあらゆる方向からのホイール４の剛性を一層容易に測定することができる。
【００４６】
実施の形態の第一例において、距離計測手段２２は、周方向に沿って少なくとも３箇所以上の計測地点に配置されると、ターゲット部材２１の測定面２０を介してホイール４の傾き量のみならず、傾きの方向まで容易に算出し得るので、負荷荷重の作用方向と負荷アーム１８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１８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２０の周方向に沿って等間隔で３箇所以上配置されると、測定面２０の傾斜を極めて好適に測定することができる。またホイール４を回転させる際に、ホイール４の状態を容易且つ好適に測定することができる。更に距離計測手段２２は、周方向に沿って少なくとも３箇所以上の計測地点に配置した場合には、距離計測手段２２の設置位置の精度によらず、精度良く計測することができる。
【００４７】
実施の形態の第一例において、距離計測手段２２は、測定面２０に接触して距離を計測する接触ゲージ、及び／または測定面２０に非接触で距離を計測する非接触ゲージを備え、少なくとも２箇所以上の計測地点に配置されると、ターゲット部材２１の測定面２０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１８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１８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。
【００４８】
実施の形態の第一例において、荷重発生手段１９は、負荷アーム１８を回転可能に配する接続部３６を介して負荷アーム１８を傾ける負荷荷重シリンダ３８と、負荷荷重シリンダ３８の負荷荷重を計測するロードセル４０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１８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１８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。
【００４９】
実施の形態の第一例において、ホイール４のハブ穴１３を介して負荷アーム１８とターゲット部材２１を接続し、ホイール４のディスク１１の隣接位置にターゲット部材２１の測定面２０を配置すると、ターゲット部材２１の測定面２０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し、距離計測手段２２による距離の測定方向を容易に変更すると共に測定範囲を好適に拡大するので、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１８の傾斜方向のズレを伴う誤差を大幅に低減することができる。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態の第二例を図８を参照して説明する。図中、図１〜図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００５１】
本発明のホイール剛性計測装置の形態の第二例は、第一例と略同様に、床面１に底面１５及び脚部１６を介して台座部１４を配置した台座テーブル１７と、台座テーブル１７に配するロッド状の負荷アーム１８と、負荷アーム１８の下部に接続される荷重発生手段１９と、負荷アーム１８の上端に接続され且つ測定面２０を配するターゲット部材２１と、ターゲット部材２１の測定面２０からの距離を測定する距離計測手段４７と、ホイール４の回転角を測定する回転角計測手段２３と、荷重発生手段１９及び距離計測手段４７並びに回転角計測手段２３に接続されるＰＣ等の制御器２４とを備えている。
【００５２】
台座テーブル１７は、第一例と同様に、台座部１４をベアリング２５等により回転可能（軸転可能）に配しており、台座部１４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）を配した板状の円盤で構成されており、円盤の中央には所定径の通過孔２８が形成されている。また台座部１４の上方には、図８に示す如くホイール４及びターゲット部材２１の上方に位置し且つ荷重発生手段１９の負荷荷重の方向へ延在するフレーム４６が備えられており、フレーム４６は台座テーブル１７等の部材に固定されている。
【００５３】
距離計測手段４７は、測定面２０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／または測定面２０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／または非接触ゲージは、少なくとも２箇所以上で、ターゲット部材２１の測定面２０の径方向両側で負荷荷重の作用方向に沿うようにフレーム４６部材に固定される（図８では非接触ゲージが２箇所に配置されている）。
【００５４】
以下本発明を実施する形態の第二例の作用を説明する。
【００５５】
ホイール４の剛性を測定する際には、第一例と同様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。
【００５６】
次に測定段階としてホイール剛性の計測を開始する際には、第一例と同様に処理し、距離計測手段４７によるターゲット部材２１の測定面２０の傾きと、荷重発生手段１９による負荷荷重と、回転角計測手段２３によるホイール４の回転角とから、ホイール４の径方向位置を特定しつつ、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）を連続的に算出する。
【００５７】
この時、距離計測手段４７は、台座部１４、ホイール４等が回転する際に、固定位置からターゲット部材２１の測定面２０への距離を測定しており、常に荷重発生手段１９による負荷荷重の作用方向で測定する。
【００５８】
而して、このように実施の形態の第二例によれば、第一例と同様な作用効果を得ることができる。また実施の形態の第二例において、距離計測手段４７は、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ので、距離計測手段４７による距離のハブ面１２の変移量を拡大して測定面２０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１８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１８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。
【００５９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を実施する形態の第一例を示す概念図である。
【図２】本発明を実施する前の状態を示す概念図である。
【図３】台座部を回転させる構成を示す概念図である。
【図４】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。
【図５】ターゲット部材を固定した状態を示す概念図である。
【図６】本発明を実施する形態の第一例を示す平面図である。
【図７】本発明を実施する手順を示すフローである。
【図８】本発明を実施する形態の第二例を示す平面図である。
【図９】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】
【００６１】
４ ホイール
１４ 台座部
１２ ハブ面
１７ 台座テーブル
１８ 負荷アーム
１９ 荷重発生手段
２０ 測定面
２１ ターゲット部材
２２ 距離計測手段
２３ 回転角計測手段
２６ 駆動手段
３６ 接続部
４７ 距離計測手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールの周囲を固定する台座部と、該台座部を回転可能に配する台座テーブルと、前記台座部を回転させる駆動手段と、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、前記負荷アームまたは／及びホイールに接続されてホイールのリム径方向に沿うように測定面を配するターゲット部材と、該ターゲット部材の測定面からの距離を測定する距離計測手段と、前記台座部の回転に伴うホイールの回転角を測定する回転角計測手段とを備え、
前記距離計測手段から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、ホイールの回転角とからホイールを回転させつつ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特徴とするホイール剛性測定装置。
【請求項２】
ホイールに負荷荷重をかけると共に台座部を回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性を連続的に測定するように構成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。
【請求項３】
回転角計測手段は、ホイール、台座部、ターゲット部材、負荷アームの少なくとも一つに対応するように回転角センサを備え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。
【請求項４】
距離計測手段は、周方向に沿って少なくとも３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。
【請求項５】
距離計測手段は、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または２に記載のホイール剛性測定装置。
【請求項６】
距離計測手段は、測定面に接触して距離を計測する接触ゲージ、及び／または測定面に非接触で距離を計測する非接触ゲージを備えたことを特徴とする請求項４または５に記載のホイール剛性測定装置。
【請求項７】
荷重発生手段は、負荷アームを回転可能に配する接続部を介して負荷アームを傾ける負荷荷重シリンダと、該負荷荷重シリンダの負荷荷重を計測するロードセルとを備え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。
【請求項８】
ホイールのハブ穴を介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し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。
【請求項９】
ホイールの周囲を固定し且つホイールの軸心に負荷アームを固定し、該負荷アームまたは／及びホイールに、測定面を配したターゲット部材を接続し、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、更にホイールを回転させ、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とホイールの回転角とからホイールを回転させつつ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。
【請求項１０】
ホイールに負荷荷重をかけると共にホイールを回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性測定を連続的に行うことを特徴とする請求項９に記載のホイール剛性の測定方法。
【請求項１】
ホイールの周囲を固定する台座部と、該台座部を回転可能に配する台座テーブルと、前記台座部を回転させる駆動手段と、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、前記負荷アームまたは／及びホイールに接続されてホイールのリム径方向に沿うように測定面を配するターゲット部材と、該ターゲット部材の測定面からの距離を測定する距離計測手段と、前記台座部の回転に伴うホイールの回転角を測定する回転角計測手段とを備え、
前記距離計測手段から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、ホイールの回転角とからホイールを回転させつつ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特徴とするホイール剛性測定装置。
【請求項２】
ホイールに負荷荷重をかけると共に台座部を回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性を連続的に測定するように構成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。
【請求項３】
回転角計測手段は、ホイール、台座部、ターゲット部材、負荷アームの少なくとも一つに対応するように回転角センサを備え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。
【請求項４】
距離計測手段は、周方向に沿って少なくとも３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。
【請求項５】
距離計測手段は、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または２に記載のホイール剛性測定装置。
【請求項６】
距離計測手段は、測定面に接触して距離を計測する接触ゲージ、及び／または測定面に非接触で距離を計測する非接触ゲージを備えたことを特徴とする請求項４または５に記載のホイール剛性測定装置。
【請求項７】
荷重発生手段は、負荷アームを回転可能に配する接続部を介して負荷アームを傾ける負荷荷重シリンダと、該負荷荷重シリンダの負荷荷重を計測するロードセルとを備え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。
【請求項８】
ホイールのハブ穴を介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し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。
【請求項９】
ホイールの周囲を固定し且つホイールの軸心に負荷アームを固定し、該負荷アームまたは／及びホイールに、測定面を配したターゲット部材を接続し、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、更にホイールを回転させ、測定面の傾斜とホイールへの負荷荷重とホイールの回転角とからホイールを回転させつつ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。
【請求項１０】
ホイールに負荷荷重をかけると共にホイールを回転させ、ホイールの回転に伴ってホイールの剛性測定を連続的に行うことを特徴とする請求項９に記載のホイール剛性の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１０１７６４（Ｐ２０１０−１０１７６４Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３７８１（Ｐ２００８−２７３７８１）
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]