特許 7503859 ホイールバランス測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-13

(45)【発行日】2024-06-21

(54)【発明の名称】ホイールバランス測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 1/38 20060101AFI20240614BHJP

【ＦＩ】

G01M1/38

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022201612

(22)【出願日】2022-12-16

【審査請求日】2022-12-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000185916

【氏名又は名称】小野谷機工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】牧野 智將

【審査官】中村 圭伸

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１９１５６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０４７７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９５２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０４６３４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００４－１０９１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２４４９１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０００５８８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １／００ － １／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部と、
水平な第１軸線まわりに回転可能に前記本体部に設けられ、タイヤが装着されたホイールを着脱可能に把持するための把持部を有する回転軸と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を前記第１軸線まわりに回転駆動する電動モータと、
前記本体部に設けられる第１計測部であって、第１計測端を有し、前記第１計測端と前記把持部によって把持されたホイールのタイヤの外側の側壁部との間の第１距離を、前記第１軸線に沿って前記外側の側壁部に非接触で計測可能な第１計測部と、
前記本体部に、前記第１軸線に沿って移動可能に設けられる第２計測部であって、第２計測端を有し、前記第２計測端と前記把持部によって把持されたホイールのリム部の内周面との間の第２距離を、前記リム部の内周面に非接触で計測可能な第２計測部と、
前記本体部に設けられ、前記第２計測部を前記第１軸線に沿って移動させる移動部と、
前記本体部に設けられ、前記ホイールの偏心量を前記回転軸の前記第１軸線まわりの回転位置に対応させて計測可能な偏心量計測部と、
表示部と、
種類の異なる複数のホイールの選択画面を、前記表示部に表示させ、前記選択画面で選択されたホイールの種類に対応する制御モードで、前記第１計測部、前記第２計測部および前記偏心量計測部を制御し、前記第１距離、前記第２距離および前記偏心量に基づいて、前記把持部によって把持されたホイールのアンバランス量を前記回転位置に対応させて算出し、算出した前記アンバランス量を前記表示部に表示させるように構成される信号処理部と、を含むことを特徴とするホイールバランス測定装置。

【請求項2】

前記第１計測部は、第１超音波計測器と、前記第１超音波計測器よりも前記第１軸線に関して半径方向に異なる位置に配設された第２超音波計測部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のホイールバランス測定装置。

【請求項3】

前記第２計測部は、
レーザビーム光を出射する出射部と、
前記出射部から照射された前記レーザビーム光の前記把持部によって把持されたホイールの内周面による反射光を受光する受光部と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のホイールバランス測定装置。

【請求項4】

前記偏心量計測部は、前記回転軸の歪み量を検出し、検出した前記回転軸の歪み量および前記回転位置を表す歪み検出信号を前記信号処理部に出力する歪み検出部を、含むことを特徴とする請求項１または２に記載のホイールバランス測定装置。

【請求項5】

前記信号処理部は、前記回転位置に対応する前記把持部によって把持されたホイールの内周面上の位置に、検出した前記回転軸の歪み量の最大値に対応する前記回転位置を表す参照光を前記第２計測部によって照射するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のホイールバランス測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車のタイヤが装着されたホイール（以下、「タイヤ付きホイール」という場合がある）の重心の回転軸線に対する偏心が相殺されるように、バランスウエイトと呼ばれる重錘のホイールへの取付け位置を表示することができるホイールバランス測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術のホイールバランス測定装置は、たとえば特許文献１に記載されている。この特許文献１には、回転主軸の先端部にタイヤが装着されたホイールを装着した状態で回転し、発生する遠心力によるアンバランス量および回転位置を測定するホイールバランス測定装置が記載されている。

【0003】

特許文献１のホイールバランス測定装置は、リムのイン側内径、リム幅、およびセンサーからリムのイン側までの距離であるディスタンスを測定するために、レーザー測長センサーが装置本体に設けられ、該レーザー測長センサーはスライド棒の先端に取着され、スライド棒をスライドさせるレーザー移動装置を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－４７７９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許文献１に記載される従来技術では、バランスウエイトがホイールの外側および内側のリムフランジに打込まれる場合、両側のリムフランジ間のリム幅を測定する機能を備えていないので、作業者がホイールに明記されている数値を読み取り、手動で入力するか、あるいはリム幅ゲージと呼ばれる専用の測定器具を用いて手作業によってホイールリム幅を測定し、測定値を表示・操作部から装置本体に手動で入力している。

【0006】

したがって、特許文献１に記載される従来技術では、タイヤ付きホイールのアンバランス量および回転位置を得るために、作業者によるリム幅の読取作業または測定作業を行った後、読取値または測定値の入力作業を行わなければならず、手間および時間を要するという課題がある。

【0007】

本発明の目的は、作業者の手間を削減し、作業時間を短縮して、タイヤ付きホイールのアンバランス量および回転位置を得ることができるホイールバランス測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、本体部と、
水平な第１軸線まわりに回転可能に前記本体部に設けられ、タイヤが装着されたホイールを着脱可能に把持するための把持部を有する回転軸と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を前記第１軸線まわりに回転駆動する電動モータと、
前記本体部に設けられる第１計測部であって、第１計測端を有し、前記第１計測端と前記把持部によって把持されたホイールのタイヤの外側の側壁部との間の第１距離を、前記第１軸線に沿って前記外側の側壁部に非接触で計測可能な第１計測部と、
前記本体部に、前記第１軸線に沿って移動可能に設けられる第２計測部であって、第２計測端を有し、前記第２計測端と前記把持部によって把持されたホイールのリム部の内周面との間の第２距離を、前記リム部の内周面に非接触で計測可能な第２計測部と、
前記本体部に設けられ、前記第２計測部を前記第１軸線に沿って移動させる移動部と、
前記本体部に設けられ、前記ホイールの偏心量を前記回転軸の前記第１軸線まわりの回転位置に対応させて計測可能な偏心量計測部と、
表示部と、
種類の異なる複数のホイールの選択画面を、前記表示部に表示させ、前記選択画面で選択されたホイールの種類に対応する制御モードで、前記第１計測部、前記第２計測部および前記偏心量計測部を制御し、前記第１距離、前記第２距離および前記偏心量に基づいて、前記把持部によって把持されたホイールのアンバランス量を前記回転位置に対応させて算出し、算出した前記アンバランス量を前記表示部に表示させるように構成される信号処理部と、を含むことを特徴とするホイールバランス測定装置である。

【0009】

また本発明は、前記第１計測部は、第１超音波計測器と、前記第１超音波計測器よりも前記第１軸線に関して半径方向に異なる位置に配設された第２超音波計測部と、を含むことを特徴とする。

【0010】

また本発明は、前記第２計測部は、
レーザビーム光を出射する出射部と、
前記出射部から照射された前記レーザビーム光の前記把持部によって把持されたホイールの内周面による反射光を受光する受光部と、を含むことを特徴とする。

【0011】

また本発明は、前記偏心量計測部は、前記回転軸の歪み量を検出し、検出した前記回転軸の歪み量および前記回転位置を表す歪み検出信号を前記信号処理部に出力する歪み検出部を、さらに含むことを特徴とする。

【0012】

また本発明は、前記信号処理部は、前記回転位置に対応する前記把持部によって把持されたホイールの内周面上の位置に、検出した前記回転軸の歪み量の最大値に対応する前記回転位置を表す参照光を前記第２計測部によって照射するように構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、信号処理部は、選択画面で選択されたホイールの種類に対応する制御モードで第１計測部を制御し、第１計測部に、タイヤのサイドウォールとも呼ばれる外側の側壁部までの第１距離を計測させる。また信号処理部は、選択画面で選択されたホイールの種類に対応する制御モードで第２計測部を制御し、第２計測部に、ホイールのリム部の内周面と第２計測端との間の第２距離を計測させる。さらに信号処理部は、選択画面で選択されたホイールの種類に対応する制御モードで偏心量計測部を制御し、偏心量計測部に回転軸の回転時における偏心量を回転位置に対応させて計測させる。信号処理部は、第１距離、第２距離および偏心量に基づいて、タイヤが装着されたホイールのアンバランス量および回転位置を算出し、算出されたアンバランス量および回転位置を、表示部に表示させる。したがって前記従来技術のように、ホイールのリム幅を作業者が手作業で測定する必要がなくなり、タイヤ付きホイールのアンバランス量および回転位置を短時間で計測することができる。

【0014】

また本発明によれば、第１計測部が第１超音波計測器および第２超音波計測器を含むので、タイヤの外側の側壁部が第１計測端に向かって凸に湾曲した構成であっても、外側の側壁部と第１計測端との間の最短距離を第１距離として正確に計測することができる。これによって、選択画面に表示される複数種類のホイールの計測のアンバランス量および回転位置を短時間で計測することができる。

【0015】

また本発明によれば、ホイールのリム部の内周面のような段差を有する被計測部の形状であっても、出射部から出射されたレーザビーム光を照射し、その反射光を受光部によって受光し、第２計測端とホイールのリム部の内周面との間の距離を第２距離として正確に計測することができる。

【0016】

また本発明によれば、偏心量計測部の検出部によって回転軸の歪み量およびその回転位置を検出して、検出した歪み量および回転位置を歪み検出信号として信号処理部に出力するので、タイヤが装着されたホイールの回転時の歪み量およびその回転位置を得ることができ、車両走行時の歪み量および回転位置を正確に計測することができる。

【0017】

また本発明によれば、ホイールの内周面上に計測によって得られた回転位置を表す参照光が照射されるので、作業者によって計測された歪み量に対応する重錘を容易にかつ正確にホイールの内周面の参照光が照射されている位置に取り付けることができ、作業性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態のホイールバランス測定装置１の一部を切欠いた正面図である。

【図2】ホイールバランス測定装置１の平面図である。

【図3】ホイールバランス測定装置１を図１の右側から見た側面図である。

【図4】ホイールバランス測定装置１の電気的構成を示すブロック図である。

【図5A】表示部１３に表示されたホイール選択画面を示す図である。

【図5B】表示部１３のＰＣホイール実行画面を示す図である。

【図5C】表示部１３のＬＴホイール実行画面を示す図である。

【図5D】表示部１３のＴＢホイール実行画面を示す図である。

【図5E】表示部１３のＣＯホイールの実行画面を示す図である。

【図6】ホイールバランス測定装置１の動作を説明するためのフローチャートである。

【図7】ホイールバランスの測定に必要なデータを説明するためのホイールＷの断面図である。

【図8】スケールレバーＳＬによる測定状態を示す斜視図である。

【図9】第２計測部８による測定状態を示す斜視図である。

【図10】第２計測部８による計測距離とホイールＷとの関係を示す断面図である。

【図11】第２計測部８の測定手順を説明するための断面図である。

【図12】第１計測部７の取付け構造を示す図であり、図１２（ａ）はタイヤ付きホイールＷおよび第１計測部７付近の側面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の切断面線ＸＩＩＢ－ＸＩＩＢから見たタイヤ付きホイールＷおよび第１計測部７の断面図である。

【図13】第１計測部７の検出領域と検出距離との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明の一実施形態のホイールバランス測定装置１の一部を切欠いた正面図である。図２は、ホイールバランス測定装置１の平面図であり、図３は、ホイールバランス測定装置１を図１の右側から見た側面図である。図４はホイールバランス測定装置１の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態のホイールバランス測定装置１は、普通自動車、バス、トラックなどの自動車の車輪であるタイヤ付きホイールの重心の偏心量を計測し、偏心量が相殺されるように、ホイールＷのリム部Ｗ１にバランスウエイトとも呼ばれる回転体平衡用調節重りとしての重錘ｗ１，ｗ２の重さおよびその取付位置を作業者に呈示するために用いられる。ホイールＷは、たとえばアルミニウム合金から成り、乗用車（Passenger Car；略称ＰＣ）用タイヤホイール、小型トラック（Light Truck；略称ＬＴ）用タイヤホイール、トラック・バス（Truck & Bus；略称ＴＢ）用タイヤホイール、および超偏平用タイヤホイール（以下、ＣＯ（Center Offset）ホイール）という）の種類がある。ホイールの規格は、たとえばＪＩＳ Ｄ４２２０に規定されている。

【0020】

ホイールバランス測定装置１は、本体部２と、回転軸４と、電動モータ５と、第１計測部７と、第２計測部８と、移動部９と、偏心量計測部１０と、信号処理部１１と、表示部１３と、を含んで構成される。回転軸４は、水平な第１軸線Ｌ１まわりに回転可能に本体部２に設けられ、タイヤＴが装着されたホイールＷを、着脱可能に把持するための把持部３を有する。電動モータ５は、本体部２に設けられ、回転軸４を第１軸線Ｌ１まわりにたとえば９０～１１０ｒｐｍの速度範囲で回転駆動させる。

【0021】

第１計測部７は、本体部２から延びるアーム５０に設けられる。アーム５０は、図２に示されるように、本体部２に第１軸線Ｌ１と平行な軸線まわりに回動可能に連結される第１アーム５２と、第１アーム５２に一端部が連結される第２アーム５３と、第２アーム５３の他端部に直角に一端部が湾曲して連なる第３アーム５４と、を有する。アーム５０には、略円筒体の一部を成すウイング５５が取付けられ、回転軸４に装着されたタイヤ付きホイールＷを上方から覆うように構成される。

【0022】

第１計測部７は、把持部３によってホイールＷが把持されたとき、タイヤＴの外側に配置されるサイドウォールとも呼ばれる外側の側壁部Ｔ１が位置する領域に対向する。第１計測部７は、第１計測端７１を有し、第１計測端７１と外側の側壁部Ｔ１との間の第１距離ＺＤを、第１軸線Ｌ１に沿って外側の側壁部Ｔ１に対して非接触で計測可能に構成される。第２計測部８は、本体部２に第１軸線Ｌ１に沿って移動可能に設けられる。第２計測部８は、第２計測端８１を有し、第２計測端８１とホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａとの間の第２距離ＬＲ１を、リム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａに非接触で第１軸線Ｌ１に沿って走査して計測することができる。

【0023】

移動部９は、本体部２に設けられ、第２計測部８を第１軸線Ｌ１に沿って移動させる。偏心量計測部１０は、回転軸４の回転時に該回転軸４の歪み量を検出し、検出した歪み量に基づいて、タイヤＴが装着されたホイールＷの偏心量を回転軸４の第１軸線Ｌ１まわりの回転位置に対応させて測定することができる。信号処理部１１は、第１距離ＺＤ、第２距離ＬＲ１および偏心量に基づいて、タイヤＴが装着されたホイールＷのアンバランス量を回転位置に対応させて算出可能に構成される。表示部１３は、信号処理部１１によって算出されたアンバランス量および回転位置を表す情報を表示することができる。

【0024】

信号処理部１１は、コンピュータによって実現される制御手段１２に備えられる中央演算処理装置（Central Processing Unit；ＣＰＵ）から成る。信号処理部１１は、種類の異なる複数のホイールＷの選択画面を、表示部１３に表示させ、選択画面で選択されたホイールＷの種類に対応する制御モードで、第１計測部７、第２計測部８および偏心量計測部１０の動作を制御し、第１距離、第２距離および偏心量に基づいて、タイヤＴが装着されたホイールＷのアンバランス量を回転位置に対応させて算出し、算出したアンバランス量を表示部１３に表示させる。

【0025】

ホイールバランス測定装置１は、回転軸４を回転駆動する前述の電動モータ５と、回転軸４の回転を制動するための制動装置１４と、回転軸４の回転速度を検出する速度検出器１５と、回転軸４の位相を検出する位相検出器１６と、一対の歪検出器４１，４２とを含む。また、ホイールバランス測定装置１は、前述の表示部１３と、操作部１９と、制御手段１２によって読込んで実行されるプログラムが格納されるメモリ２０と、をさらに含んで構成される。

【0026】

本実施形態において、歪検出器４１，４２は、歪みゲージを使用して外力荷重を歪み量で検出し電気信号に変換するが、圧電検出は圧電センサーを使用して外力荷重を圧力で検出し電気信号に変換する構成であってもよい。第１計測部７に超音波センサーを使用する場合、歪み量検出による構成であってもよく、圧電検出による構成であってもよい。

【0027】

制御手段１２は、速度検出器１５からの回転量検出信号および歪検出器４１，４２からの歪検出信号などに基づいて、タイヤ付きホイールＷの偏心量とその回転位置とを演算して求め、求められた偏心量と回転位置とを対応させて表示部１３に表示させる。歪検出器４１，４２は、たとえば歪みゲージから成る。作業者は、このように表示された表示部１３の偏心量と回転位置とを確認して、ホイールＷのリム部Ｗ１上の対応する回転位置に、偏心量に対応するアンバランス量である重量の重錘ｗ１，ｗ２を貼付けて固定する。内側の重錘ｗ１は、リム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａにねじ込まれ、外側の重錘ｗ２は粘着剤によって粘着されてもよい。内側重錘ｗ１はホイールＷの形状によって使い分けてもよい。内側リム部Ｗ１の形状が平坦なフランジ形状であれば重錘を打ち込むが、フランジ部が無い湾曲形状であれば貼付けるようにしてもよい。外側の重錘ｗ２はホイールＷの種類によって使い分けてもよい。スチールホイールならば重錘ｗ２が打ち込めるフランジ形状があるので、打込ことができるが、アルミホイールは外側にフランジ部がないのでホイールＷの内面に貼り付けるようにしてもよい。

【0028】

本体部２は、たとえばステンレス鋼板などの耐腐食性の高い金属製の筐体２ａを有している。筐体２aの上部には、複数の重錘が重量などの種類毎に区分けして収容される複数の凹部２１を有する上部パネル体２２が装着される。また筐体２aの下部には、基台２３が水平な床２４に載置され、この基台２３によってホイールバランス測定装置１が床２４に安定して設置される。

【0029】

このような本体部２の筐体２ａは、互いにほぼ直角に連なる４つの側壁と天板とを有し、下方に開放した箱状に形成される。筐体２ａ内には、制御手段１２が収容される。天板には、上部パネル体２２が乗載され、上部パネル体２２の背後には表示部１３が搭載される。表示部１３は、液晶表示パネルの表面にタッチシートが貼付けられた液晶タッチパネルによって実現される。

【0030】

偏心量計測部１０は、消防法によって防爆構造要求領域として規定される、本体部２内の上部空間に設けられる。この上部空間は、本体部２内の空間のうち、床２４から鉛直上方に高さＨ＝６００ｍｍ以上でかつ上部パネル体２２よりも下方の空間である。

【0031】

偏心量計測部１０は、前述したリム部Ｗ１の内径を測定する手段であるスケールレバーＳＬと、本体部２内の床２４から高さＨの高さ位置に設けられる支持体３０と、支持体３０に第１軸線Ｌ１と同軸に互いに間隔をあけて固定される一対の軸受３１，３２と、回転軸４の各軸受３１，３２間に固定される円環状の遮光板３３と、遮光板３３の外周部を挟む両側に設けられる図示しない発光部および受光部を有する光検出器３６とを備える。

【0032】

光検出器３６は、たとえばフォトインタラプタによって実現される。遮光板３３は、外周部に複数のスリットが周方向に等間隔に形成される。発光部から遮光板３３に照射された光は、遮光板３３のスリットを介して受光部に受光される。受光部は、その遮光板３３のスリットを介する光を受光する毎に、検出信号をローレベルからハイレベルに切換え、発光部から受光部に向って照射される光が、遮光板３３の周方向に隣接する各スリット間の遮光部分によって遮断されると、ハイレベルからローレベルとなるパルス波形の回転検出信号を出力する。

【0033】

各軸受３１，３２には、歪検出器４１，４２が取付けられている。各歪検出器４１，４２は、回転軸４に取付けられたタイヤ付きホイールＷの回転によるぶれに起因する回転軸４の歪み量を検出し、その検出した歪み量を歪検出信号としてホイールＷの回転位置に対応付けて制御手段１２に出力する。制御手段１２の信号処理部１１は、光検出器３６から出力される回転検出信号に同期して、表示部１３の表示画面にタイヤ付きホイールＷのリム部Ｗ１における偏心量および重錘ｗ１，ｗ２の重量を表示するように構成される。

【0034】

第１計測部７は、第１超音波計測器７ａおよび第２超音波計測器７ｂを含む。第１超音波計測器７ａおよび第２超音波計測器７ｂは、たとえばオムロン社製、超音波センサー、Ｅ４Ｃ－ＤＳ３０Ｌによって実現されてもよい。また、第２計測部８は、レーザビーム光を出射する出射部である第２計測端８１（図１０を参照）と、第２計測端８１を第１軸線Ｌ１と平行に移動させる移動部９とを有するレーザー測距装置によって実現される。移動部９は、たとえばステッピングモーターに歯車を取付け、歯車とラックとを噛み合わせ、ステッピングモーターを回転させることでラックが前進後進する構成によって実現されてもよい。

【0035】

第２計測部８は、レーザビーム光を出射する出射部と対象物の反射光を受光する受光部とを有し、出射部からのレーザビーム光の出射光と受光部による反射光の入射光との波長のずれ量から測長するレーザー測距器が用いられてもよい。レーザー測距器としては、たとえばオプテックス株式会社製、型番ＣＤ３３－２５０ＮＡを用いることができる。

【0036】

図５Ａは、表示部１３に表示されたホイール選択画面を示す図であり、図５Ｂは、表示部１３のＰＣホイール実行画面を示す図であり、図５Ｃは表示部１３のＬＴホイール実行画面を示す図であり、図５Ｄは表示部１３のＴＢホイール実行画面を示す図であり、図５Ｅは表示部１３のＣＯホイール実行画面を示す図である。表示部１３は、前述したように液晶タッチパネルから成り、制御手段１２によって、表示画面が制御されるとともに、表示画面のタッチ操作によって機能を選択することができる入力操作面として機能する。

【0037】

表示部１３には、図５Ａに示されるように、ホイール選択画面が表示される。ホイール選択画面は、ＰＣホイール、ＬＴホイール、ＴＢホイール、およびＣＯホイールの全種類が表示されるとともに、画面の下領域に停止ボタンＳＴＯＰ、開始ボタンＳＴＡＲＴ、ＭＴ（Matching）ボタン、ＷＡＳ（Weight Analyze System）ボタン、Ｓｐ（Specialize）ボタン、ＦＩＮＥボタン、ＬＡＳＥＲボタンが表示される。

【0038】

ＭＴボタンが選択されたときには、タイヤのアンバランス量および回転位置とホイールのアンバランス量および回転位置とが別途に表示され、タイヤの最大アンバランス量が発生している回転位置がホイールＷの最大アンバランス量が発生している回転位置を回避するように、タイヤＴのホイールＷへの装着位置の変更を案内する画面が表示される。作業者は、タイヤＴのホイールＷへの装着位置の変更を案内する画面を確認し、タイヤ交換装置を用いてタイヤＴのホイールＷへの装着位置を調整する作業を実施し、ホイールＷの最もアンバランス量が小さくなる位置にタイヤＴが装着されるように、タイヤＴのホイールＷへの装着位置を誘導することができる。

【0039】

ＷＡＳボタンが選択されたときには、ホイールＥのバランス測定後に、重錘ｗ１，ｗ２のホイールＷへの取付位置をホイールの形状、たとえばリブの有無を考慮した取付け可能な位置を判断し、適切な位置が表示される。

【0040】

Ｓｐボタンが選択されたときには、ホイールＷの検査モードを確認するためのメニュー画面が表示部１３に表示される。作業者は、表示部１３の画面を見て、検査モードが適切であるかどうかなどの確認を行うことができる。

【0041】

ＦＩＮＥボタンが選択されたときには、測定結果をして表示部１３に５ｇ単位で表示される重錘ｗ１，ｗ２の重量を、１ｇ単位に切換え、再度ＦＩＮＥボタンが選択されると、１ｇ単位の表示が５ｇ単位の表示に復帰する、精細モード切換えボタンである

【0042】

停止ボタンＳＴＯＰが操作されたときには、駆動中の電動モータ５を停止させ、測定動作を中断させる機能停止ボタンである。

【0043】

開始ボタンＳＴＡＲＴは、停止中の電動モータ５を始動させ、測定動作を開始させる機能開始ボタンである。

【0044】

ＬＡＳＥＲボタンは、第２計測部８による測定動作の選択ボタンである。

【0045】

図６は、ホイールバランス測定装置１の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｓ１で、ホイールバランス測定装置１の電源が投入されると、ホイールＷのアンバランス量の測定作業が開始され、測定対象のタイヤ付きホイールＷが作業者によって回転軸４に掛止められ、タイヤ付きホイールＷが把持部３によって回転軸４に固定される。

【0046】

タイヤ付きホイールＷが回転軸４の把持部３に装着されると、ステップｓ２に移り、作業者によって表示部１３の図５Ａに示されるホイール選択画面から、装着したタイヤ付きホイールＷに対応する、たとえばＰＣホイールが選択されると、信号処理部１１は選択された種類のホイールＷの制御モードに設定される。表示部１３には、ＰＣホイールが選択されたことを示すＰＣホイールの実行画面が図５Ｂのように表示される。ホイール選択画面には、各種ホイールＷの断面が表示されるので、作業者は視覚的にホイールが測定対象であるか否かを容易かつ明瞭に認識することができ、選択ミスを防止することができる。また、選択されたホイールＷの断面が図５Ｂ～図５Ｅの実行画面に表示されるので、ホイールＷの選択ミスの発生を回避することができる。

【0047】

表示部１３に図５Ｂに示されるＰＣホイールの実行画面が表示されると、作業者はホイールの測定動作を実行するために、ＳＴＡＲＴボタンを操作することによって、ＳＴＡＲＴボタンの選択による起動信号が制御手段１２に出力され、制御手段１２は測定開始時における初期状態にリセットされる。リセット後、回転軸４が回転を開始し、この回転軸４に装着されたタイヤ付きホイールが回転駆動され、ステップｓ３で測定動作が開始される。

【0048】

制御手段１２は、速度検出器１５および位相検出器１６による検出信号に基づいて、回転が開始されたか否かを判断し、回転が開始されたと判断した場合には、ステップｓ３へ移る。回転が開始されていない場合、たとえば速度検出器１５からの検出信号である光検出器３６によるパルス信号が変化しない場合には、回転が開始されていないものと判断して、予め定める時間、たとえば３～１０ｓｅｃの期間を待機した後、ステップｓ５で処理を終了する。

【0049】

ステップｓ３において、制御手段１２が回転が開始されたと判断した場合には、制御手段１２は速度検出器１５および位相検出器１６からの検出信号に基づいて、回転軸４の回転位置に対応した偏心量を算出し、表示部１３に回転位置とともに偏心量を表示する。回転軸４の回転数は、約９０ｒｐｍ～１１０ｒｐｍであり、第１軸線Ｌ１に垂直な右側方から見て、反時計まわりに回転駆動される。このような回転軸４に取付け可能なタイヤ付きホイールＷは、ホイール径１０～３０インチ、ホイール幅が２～１５インチ、最大タイヤ外径が９００ｍｍである。このようなタイヤ付きホイールＷの偏心量の測定が終了すると、ステップｓ４に移り、制御手段１２は制動装置１４を動作させて、電動モータ５の回転を制動し、回転軸４を停止させる。制動装置１４は、電動モータ５に制動機構が内蔵された、いわゆるブレーキ付モータによって実現されてもよい。制御手段１２が、速度検出器１５および位相検出器１６からの検出信号に基づいて、回転が停止したことを検出すると、ステップｓ５で処理を終了する。

【0050】

作業者は表示部１３の画面に表示されている偏心量に対応する重量δ１，δ２の重錘ｗ１，ｗ２を上部パネル体２２から取り出し、ホイールＷの該偏心量が生じている回転位置、すなわち距離ＬＤ１＋Ｂ、Ｌ３、ＷＲに取付けた後、タイヤ付きホイールＷを回転軸４から取外し、ホイールバランス測定作業を終了する。ホイールＷへの重錘ｗ１，ｗ２の取り付けは、打込みまたは貼付けのいずれであってもよく、ホイールＷの形状に応じて適切に取付けられる。各重錘ｗ１，ｗ２の回転位置は、後述の図７および図１１に示されるように、タイヤ付きホイールＷが停止したときの最上点である。これによって、各重錘ｗ１，ｗ２の回転位置が角度で表示される場合に比べて、作業者が表示された角度位置を測定して位置決めする作業が不要となり、各重錘ｗ１，ｗ２の取付け作業の取付け性を向上することができる。

【0051】

図７は、ホイールバランスの測定に必要なデータを説明するためのホイールＷの断面図である。図７（ａ）は両側の重錘ｗ１，ｗ２を打込む場合の断面を示し、図７（ｂ）は内側の重錘ｗ１を打込み、外側の重錘ｗ２を貼付ける場合の断面を示し、図７（ｃ）は両側の重錘ｗ１，ｗ２を貼付ける場合の断面を示す。各重錘ｗ１，ｗ２は、ホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａが平坦な場合には貼付けられ、内周面Ｗ１ａが湾曲または屈曲している場合には打込まれる。内周面Ｗ１ａの両側に重錘ｗ１，ｗ２を打込む場合には、図７（ａ）に示されるように、第２距離ＬＲ１とリム幅ＬＷとが信号処理部１１で算出される。

【0052】

また内側の重錘ｗ１を打ち込み、外側の重錘ｗ２を貼付ける場合は、図７（ｂ）に示されるように、第２距離ＬＲ１と内側フランジから外側の重錘ｗ２の取付け位置までの距離Ｌ２とが信号処理部１１で算出される。さらに内側の重錘ｗ１および外側の重錘ｗ２のどちらも内周面Ｗ１ａに貼付ける場合は、図７（ｃ）に示されるように、第２距離ＬＲ１と各重錘ｗ１，ｗ２の取付け位置間の距離Ｌ３とが信号処理部１１で算出される。

【0053】

各重錘ｗ１，ｗ２を取付ける位置は、ホイールＷの内側の平坦な場所と外側の平坦な場所に貼付ける場合は、信号処理部１１で第２計測部８のレーザー走査にてリム部Ｗ１の形状を読み取り、平坦な位置がどこかであるかを解析して求めている。解析した結果、各重錘ｗ１，ｗ２の位置が決まり、リム幅ＬＷが判明する。また、スケール入力の場合、重錘ｗ１，ｗ２を付ける位置は作業者が判断するので、打込みをする場合には打ち込むフランジ部にスケールを当てて測定距離を入力し、貼り付けるならば、平坦な部分にスケールを当てて測定距離を入力することによって、各重錘ｗ１，ｗ２を付ける位置を決定することができる。

【0054】

図８は、スケールレバーＳＬによる測定状態を示す斜視図であり、図９は第２計測部８による測定状態を示す斜視図である。ホイールバランス測定装置１の回転軸４にホイールＷを装着して高速回転するが、スケールレバーＳＬによって測定に先立って一方の重錘ｗ１が取付けられるリム内側の直径、他方の重錘ｗ２が取付けられる外側と内側との間の距離（リム幅ＬＷ）が測定され、第２計測部８によってホイールＷの内周面Ｗ１に仮想線で示されるようにレーザー光を照射して、内側重錘ｗ１が取付けられるリムイン側までの距離の測定が行われる。スケールレバーＳＬは、たとえばレバーの角変位量をロータリエンコーダによって読取る構成であってもよい。

【0055】

図１０は、第２計測部８による計測距離とホイールＷとの関係を示す断面図である。同図において水平方向をＸ方向で示し、鉛直方向をＹ方向で示す。第２計測部８は、本体部２の一側部２ｂよりも内側に退避した待機位置からＸ方向に平行な第１軸線Ｌ１に沿って一側部２ｂから突出した計測開始位置までの距離ＬＤだけ移動部９によって移動される。この計測開始位置は、内側の重錘ｗ１を検出した位置に対応し、第２計測部８は移動部９によって、計測開始位置から外側の重錘ｗ２の検出位置までＸ方向に移動され、図１１に示すホイール幅ＷＢを計測する。

【0056】

図１１は、第２計測部８の測定手順を説明するための断面図である。第１計測部７によるタイヤＴの外側に位置する一方の側壁部Ｔ１と第１計測部７の第１計測端７１との間の第１距離をＺＤ、計測開始位置にある第１計測部７の第１計測端７１と第２計測部８の第２計測端８１との間の距離をＣ、第２距離をＬＲ１、フランジ部の直径線方向の幅Ａ１、フランジから内側重錘ｗ１の取付け位置までの第１軸線Ｌ１に沿う距離をＢ、およびタイヤＴの形状による固定値をＤとしたとき、信号処理部１１は、各重錘ｗ１，ｗ２を両面打ち込みの場合、ホイール直径ＷＲは、

【0057】

ＷＲ＝ＬＲ１＋Ａ１＋Ａ１ …（１）
によって求められ、第２計測部８の第２計測端８１から内側重錘ｗ１の取付け位置までの第１軸線Ｌ１に沿う距離ＬＤ１は、第２計測部８の内側重錘ｗ１の取付け位置までの第１軸線Ｌ１に沿う移動量をＬＤとしたとき、

【0058】

ＬＤ１＝ＬＤ－Ｂ …（２）
によって算出され、ホイール幅ＷＢは、

【0059】

ＷＢ＝Ｃ－ＬＤ１－ＺＤ－Ｄ …（３）
によって算出される。

【0060】

図１２は、第１計測部７の取付け構造を示す図であり、図１３は第１計測部７の検出領域と検出距離との関係を示すグラフである。なお、図１２（ａ）は、タイヤ付きホイールＷおよび第１計測部７の側面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の切断面線ＸＩＩＢ－ＸＩＩＢから見たタイヤ付きホイールＷおよび第１計測部７の断面図である。上記の式１～式３は、メモリ２０に記憶され、第１計測部７は、たとえば超音波計測器である超音波センサーによって実現されてもよい。超音波センサーとしては、たとえばオムロン社製、型番Ｅ４Ｃ－ＤＳ３０Ｌを商業的に容易に入手することができる。第１計測部７に超音波センサーを用いることによって、測定範囲がある程度広い範囲を測定でき、測定環境による外部からの影響（日光や電灯）を受けずに、タイヤＴの外側の側壁部Ｔ１が側方に凸に湾曲した形状であっても、正確に距離を計測することができる。

【0061】

第１計測部７は、平面視において、本体部２から回転軸４の先端部４ａを超えて突出する略Ｕ字状のアーム５０にブラケット５１によって取付けられており、第１超音波計測器７ａは、超音波の送受信部である第１計測端７１aを有する。第２超音波計測器７ｂは、超音波の送受信部である第１計測端７１ｂを有する。各第１計測端７１ａ，７１ｂは、距離を測定する起点となる位置に選ばれる。

【0062】

１つの超音波計測器による計測範囲は、図１２（ｂ）の参照符Ｍで示されるように狭い範囲であるので、本実施形態では第１超音波計測器７ａおよび第２超音波計測器７ｂの２つの超音波計測器を用いて計測範囲を広げた構成とする。第１超音波計測器７ａおよび第２超音波計測器７ｂは、タイヤ付きホイールＷの形態が相違しても、タイヤＴの外側の側壁部に超音波を、図１３のラインＬ１１，Ｌ１２で示されるように、２つの検出可能な上限域および下限域に発信し、その受信波を受信することによって、１つの超音波計測器による計測範囲Ｍよりも広い計測範囲Ｃが得られ、直径の異なる複数種類のホイールＷに対して、第１超音波計測器７ａおよび第２超音波計測器７ｂの第１計測端７１ａ，７１ｂおよび外側の側壁部の間の第１距離ＺＤを確実に計測することができる。

【0063】

また第２計測部８によって、上記のようにレーザビーム光によってホイールＷの各距離を測定するので、ホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａのような段差を有する対象物の形状であっても、出射部から出射されたレーザビーム光を照射し、その反射光を受光部によって受光し、第２計測端８１とホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａとの間の距離を第２距離ＬＲ１として正確に計測することができる。またバランス測定が終了した後に、重錘を取付ける位置を作業者に教えることになるので、レーザビーム光であればピンポイントで位置を指示することができる。

【0064】

以上のように本実施形態によれば、信号処理部１１は、選択画面で選択されたホイールＷの種類に対応する制御モードで第１計測部７を制御し、タイヤＴのサイドウォールとも呼ばれる外側の側壁部Ｔ１までの第１距離ＺＤが、第１計測部７に計測させる。また信号処理部１１は、選択画面で選択されたホイールの種類に対応する制御モードで第２計測部８を制御し、第２計測部８にホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａの第２距離ＬＲ１が、第２計測部８によって第１軸線Ｌ１に沿って走査して計測させる。さらに信号処理部１１は、選択画面で選択されたホイールの種類に対応する制御モードで偏心量計測部１０を制御し、偏心量計測部１０に回転軸４の回転時における偏心量が回転位置に対応させて計測させる。信号処理部１１は、第１距離ＺＤ、第２距離ＬＲ１および偏心量に基づいて、タイヤＴが装着されたホイールＷのアンバランス量を各重錘ｗ１，ｗ２の重量として算出し、回転位置をホイールＷの回転角度位置によって算出し、算出されたアンバランス量および回転位置は、表示部１３によって表示される。したがって前記従来技術のように、ホイールＷのリム幅ＬＷを作業者が手作業で測定する必要がなくなり、タイヤＴ付きホイールＷのアンバランス量および回転位置を短時間で計測することができる。

【0065】

また、第１計測部７が第１超音波計測器７ａおよび第２超音波計測器７ｂを含むので、タイヤＴの外側の側壁部Ｔ１が第１計測端７１に向かって凸に湾曲した構成であっても、外側の側壁部Ｔ１と第１計測端７１との間の最短距離を第１距離ＺＤとして正確に計測することができる。

【0066】

また、ホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａのような段差を有する形状であっても、出射部から出射されたレーザビーム光を照射し、その反射光を受光部によって受光し、第２計測端８１とホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａとの間の距離を第２距離ＬＲ１として正確に計測することができる。

【0067】

また、偏心量計測部１０の検出部によって回転軸４の歪み量およびその回転位置を検出して、検出した歪み量および回転位置を歪み検出信号として信号処理部１１に出力するので、タイヤＴが装着されたホイールＷの回転時の歪み量およびその回転位置を得ることができ、車両走行時の歪み量および回転位置を正確に計測することができる。

【0068】

また、ホイールＷの内周面上に、計測によって得られた歪み量の最大値に対応する回転位置を表す可視光の参照光が照射されるので、作業者によって計測された歪み量に対応する重錘ｗ１，ｗ２を容易にかつ正確にホイールＷの内周面の参照光が照射されている位置に取り付けることができ、作業性を向上することができる。

【0069】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、また、本発明は上述の実施の形態に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、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

【符号の説明】

【0070】

１ ホイールバランス測定装置
２ 本体部
２ａ 一側部
３ 把持部
４ 回転軸
５ 電動モータ
７ 第１計測部
８ 第２計測部
９ 移動部
１０ 偏心量計測部
１１ 信号処理部
１３ 表示部
１２ 制御手段
１４ 制動装置
１５ 速度検出器
１６ 位相検出器
１９ 操作部
２０ メモリ
２１ 凹部
２２ 上部パネル体
２３ 基台
２４ 床
３０ 支持体
３１，３２ 軸受
３３ 遮光板
３６ 光検出器
４１，４２ 歪検出器
７１ 第１計測端
８１ 第２計測端
Ａ１ 幅
Ｂ 距離
Ｃ 距離
Ｄ 固定値
Ｈ 高さ
Ｌ１ 第１軸線
Ｌ２，Ｌ３ 距離
ＬＤ 距離
ＬＲ１ 第２距離
ＳＬ スケールレバー
Ｔ タイヤ
Ｔ１ 側壁部
Ｗ ホイール
Ｗ１ リム部
Ｗ１ａ 内周面
ｗ１，ｗ２ 重錘
ＷＢ ホイール幅
ＷＲ ホイール直径
ＺＤ 第１距離

【要約】

【課題】 ホイールバランス測定装置を提供する。
【解決手段】 ホイールバランス測定装置は、本体部２と、回転軸４と、回転軸４を第１軸線Ｌ１まわりに回転駆動する電動モータ５と、第１計測端７１を有し、第１計測端７１と外側の側壁部Ｔ１との間の第１距離ＺＤを、第１軸線Ｌ１に沿って外側の側壁部Ｔ１に非接触で計測する第１計測部７と、第２計測端８１とホイールＷのリム部Ｗ１の内周面Ｗ１aとの間の第２距離ＬＲ１を、リム部Ｗ１の内周面Ｗ１ａに非接触で計測する第２計測部８と、第２計測部８を第１軸線Ｌ１に沿って移動させる移動部９と、ホイールＷの偏心量を回転軸４の第１軸線Ｌ１まわりの回転位置に対応させて計測する偏心量計測部１０と、表示部１３と、種類の異なる複数のホイールＷの選択画面を、表示部１３に表示させ、算出したアンバランス量を表示部１３に表示させる信号処理部１１と、を含む。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】