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【発明の名称】 タイヤとホイールの位相合わせ組付方法
【発明者】 【氏名】高木 久光

【氏名】一瀬 英美

【氏名】柏井 幹雄

【氏名】佐藤 志郎

【氏名】渡辺 進一
【要約】 【課題】タイヤホイールアセンブリの静的バランスおよび動的バランスを簡便に整合させることを目的とする。

【解決手段】タイヤ２とホイール３のそれぞれの静的アンバランス量ＴS、ＷSを測定し、それぞれの遠心力ＴDU、ＷDU、ならびに、偶力モーメントＭT、ＭWを求め、タイヤ２をホイール３に組み付けた際の静的アンバランス量ＡSが所定範囲内に入る条件下で、タイヤホイールアセンブリ１の偶力モーメントＭAをゼロに近づける組付方法とした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ホイールにタイヤを組み付ける際に回転軸回りの位相を合わせて組み付ける組付方法であって、前記タイヤと前記ホイールの静的アンバランス量を測定する工程と、前記タイヤの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントと、前記ホイールの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントを演算する工程と、前記ホイールに前記タイヤを組み付けた際のタイヤホイールアセンブリの静的アンバランス量および偶力モーメントを演算する工程と、前記タイヤホイールアセンブリの静的アンバランス量を所定の範囲内に固定した上で、前記タイヤホイールアセンブリの偶力モーメントを最小とする前記タイヤと前記ホイールの組付位相を取得する工程と、を含んでなるタイヤとホイールの位相合わせ組付方法。
【請求項２】 前記ホイールに働く遠心力、および、前記タイヤに働く遠心力、ならびに、前記回転軸が同一平面にない場合に、前記ホイールの遠心力、または、前記タイヤの遠心力の前記平面上の成分を演算する工程と、前記平面上の成分を用いて演算した偶力モーメントを前記タイヤ、または、前記ホイールの偶力モーメントとする工程と、を含んでなる請求項１に記載のタイヤとホイールの位置合わせ組付方法。
【請求項３】 ホイールにタイヤを組み付ける際に回転軸回りの位相を合わせて組み付ける組付方法であって、前記タイヤと前記ホイールの静的アンバランス量を測定する工程と、前記タイヤの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントと、前記ホイールの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントを演算する工程と、前記ホイールに前記タイヤの静的アンバランスが最小になるように組み付けた際のタイヤホイールアセンブリの偶力モーメントを演算する工程と、前記ホイールと前記タイヤの組付位相をずらして前記タイヤホイールアセンブリの偶力モーメントを最小とする組付位相を演算し、前記組付位相における前記タイヤホイールアセンブリの静的アンバランスを測定する工程と、を含んでなるタイヤとホイールの位置合わせ組付方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤとホイールを位相合わせして組み付ける組付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の車輪（タイヤホイールアセンブリ）は、タイヤとホイールを組み立てた状態でのバランスを取る必要がある。このバランスは、タイヤホイールアセンブリの非回転時の重量バランスである静的バランスと、回転時に生じる力のバランスである動的バランスがあり、この静的バランスや動的バランスが取れていない、つまり、静的アンバランスや動的アンバランスがあると、走行時の振動の原因となる。
【０００３】このため、従来、タイヤとホイールは、静的アンバランスや動的アンバランスを打ち消すようにして組み付けられている。このようなタイヤとホイールの組付方法としては、特開平２０００−１９０５０号公報に記載のものがある。このタイヤとホイールの組付方法は、まず、タイヤの半径方向の強度の高い部分であるラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）および動的アンバランスと、ホイールの周方向において最も径の小さいラジアルランアウト（ＲＲＯ）および動的アンバランスを測定する。そして、これらの情報に基づいて組付状態におけるＲＦＶと動的アンバランスを導き出す。さらに、タイヤとホイールの組付位相を所定の角度ずつ変更させながら、タイヤホイールアセンブリのＲＦＶおよび偶力が最適になるようなタイヤとホイールの組み付け位置（位相角）を求め、この位置で実際にタイヤとホイールを組み付ける。そして、組み付け後のタイヤホールアセンブリにバランス修正用の錘を取り付けて最終的なバランスを調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タイヤとホイールのそれぞれの厚さ方向（車軸方向）に重量分布を有していることがあり、このようなタイヤとホイールの組付方法においてＲＦＶを最適化してもタイヤホイールアセンブリの静的バランスが取れないことがあった。また、ＲＦＶと動的バランスを共に最適化することは難しく、錘による修正や複雑な計算を複数回に渡って行う必要があり、静的バランスおよび動的バランスを共に満足できる簡便な組付方法の開発が望まれていた。従って、本発明は、タイヤホイールアセンブリの静的バランスおよび動的バランスを簡便に整合させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、ホイールにタイヤを組み付ける際に回転軸回りの位相を合わせて組み付ける組付方法であって、タイヤとホイールの静的アンバランス量を測定する工程と、タイヤの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントと、ホイールの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントを演算する工程と、ホイールにタイヤを組み付けた際のタイヤホイールアセンブリの静的アンバランス量および偶力モーメントを演算する工程と、タイヤホイールアセンブリの静的アンバランス量を所定の範囲内に固定した上で、タイヤホイールアセンブリの偶力モーメントを最小とするタイヤとホイールの組付位相を取得する工程とを含んでなるタイヤとホイールの位相合わせ組付方法とした。このように位相合わせしてタイヤとホールを組み付けると、静的アンバランス量を最小限に止めた上で、動的アンバランス量を低減させるので、簡単な方法で、タイヤホイールアセンブリの回転時の振動を抑えることができる。
【０００６】また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のタイヤとホイールの位相合わせ組付方法において、ホイールに働く遠心力、および、タイヤに働く遠心力、ならびに、回転軸が同一平面にない場合に、ホイールの遠心力、または、タイヤの遠心力の平面上の成分を演算する工程と、平面上の成分を用いて演算した偶力モーメントをタイヤ、または、ホイールの偶力モーメントとする工程とを含んでなることを特徴とする。このように位相合わせしてタイヤとホールを組み付けると、タイヤ、ホイールのそれぞれの重軽点分布が異なり、これに起因して発生する遠心力の分布が異なる場合であっても、最適な組付角度（位相）を得ることができる。
【０００７】さらに、本発明の請求項３に係る発明は、ホイールにタイヤを組み付ける際に回転軸回りの位相を合わせて組み付ける組付方法であって、タイヤとホイールの静的アンバランス量を測定する工程と、タイヤの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントと、ホイールの静的アンバランス量に基づく遠心力および偶力モーメントを演算する工程と、ホイールにタイヤの静的アンバランスが最小になるように組み付けた際のタイヤホイールアセンブリの偶力モーメントを演算する工程と、ホイールとタイヤの組付位相をずらしてタイヤホイールアセンブリの偶力モーメントを最小とする組付位相を演算し、組付位相におけるタイヤホイールアセンブリの静的アンバランスを測定する工程とを含む方法にした。この方法によれば、タイヤとホイールの組付位相を所定の角度ずつ変更させながら多数回に渡って複雑な計算をしなくても、簡便にバランスの取れたタイヤホイールアセンブリを製作することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態の組付方法により組み付けられたタイヤホイールアセンブリの斜視図、図２（ａ）および図２（ｂ）はタイヤの正面図および側部断面図であり、図３（ａ）および図３（ｂ）はホイールの正面図および側部断面図である。図１に示すように、タイヤホイールアセンブリ１は、タイヤ２とホイール３からなり、ホイール３は、図示しない車軸の駆動力を受けるディスク４と、外周にタイヤ２を嵌めるリム５から構成されている。なお、以下の説明の理解のために、タイヤホイールアセンブリ１の回転中心軸をＨ、回転中心軸Ｈと直交する軸をＶとする。
【０００９】ディスク４は、車軸に固定する際にボルトが挿通されるボルト挿通孔６およびホイール３の内部に位置するブレーキを冷却するための通気孔７、ならびに、ホイール１の中心を合わせるためのセンターホール８が設けられている。リム５は、図３（ｂ）に示すように、その内周面５ａにおいてディスク４の外周の縁部４ａが溶接されている。さらに、リム５の外周面においてタイヤ２が嵌合するリムフランジ５ｂが設けられている。
【００１０】次に、このタイヤホイールアセンブリ１の組付方法について、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）および図４のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施の形態の組付方法の特徴の一つは、静的アンバランスを最適状態もしくは最適状態に近い状態に保ちつつ、タイヤ２とホイール３のそれぞれの偶力モーメントＭT、ＭWの大きさ、Ｈ軸まわりの位相、およびＨ軸と直交する軸（例えば、Ｖ軸）まわりの向きを考慮し、タイヤホイールアセンブリ１全体としての偶力モーメントＭAを低減することである。まず、図４のステップＳ１で組み付け前のタイヤ２の静的アンバランス量ＴSを測定し、ステップＳ２で組み付け前のホイール３の静的アンバランス量ＷSを測定する。なお、ステップＳ１とステップＳ２の順序は問わないものとする。さらに、ステップＳ３において、これらの値ＴS、ＷSに基づいて、処理装置がタイヤ２の遠心力ＴDUおよび偶力モーメントＭT、ホイール３の遠心力ＷDUおよび偶力モーメントＭWを演算する。
【００１１】タイヤ２の遠心力ＴDUは、静的アンバランス量ＴSとタイヤの半径ｒT、ならびに、タイヤ２の回転時の角速度ωから得られる値である。タイヤ２における静的アンバランス量ＴSが図２（ａ）、（ｂ）に示すように、タイヤ２の内側の上部（ＴS-I）と外側の下部（ＴS-O）に分布しているとした場合には、タイヤ２の遠心力ＴDUは、上向きの力ＴDU-Oと、下向きの力ＴDU-Iとなる。ここで、ＴDU-OとＴDU-Iは、向きが異なるがその大きさは等しい力である。また、タイヤ２の偶力モーメントＭTは、遠心力ＴDU（＝ＴDU-I＝ＴDU-O）とタイヤ２の幅ＤTとのベクトル積であるので、図２（ｂ）に示すように時計回りにＴDU×ＤTとなる。
【００１２】一方、ホイール３の遠心力ＷDUは、静的アンバランス量ＷSとホイールの半径ｒW、ならびに、ホイール３の角速度ωから得られる値である。ホイール３における静的アンバランス量ＷSが図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ホイール３の内側の下部（ＷS-I）と外側の上部（ＷS-O）に分布しているとした場合には、ホイール３の遠心力ＷDUは、上向きの力ＷDU-Oと、下向きの力ＷDU-Iとなる。ここで、ＷDU-OとＷDU-Iは、向きが異なるがその大きさは等しい力である。また、ホイール３の偶力モーメントＭWは、遠心力ＷDU（＝ＷDU-I＝ＷDU-O）とホイール３の幅ＤWとのベクトル積であるので、図３（ｂ）に示すように反時計回りにＷDU×ＤTとなる。
【００１３】そして、タイヤ２の静的アンバランス量ＴSとホイール３の静的アンバランス量ＷSとをＨ軸方向において打ち消し合うような位相（θ＝０）で、つまり、図２（ａ）、（ｂ）で示す位相のタイヤ２と、図３（ａ）、（ｂ）で示す位相のホイール３を組み付けた際のタイヤホイールアセンブリ１を想定し、ステップＳ４でタイヤホイールアセンブリ１の全体としての静的アンバランス量ＡSおよび偶力モーメントＭAを算出する。次にステップＳ５で静的アンバランス量ＡSが基準値、例えば１０ｇ以内であるか否かを判定する。静的アンバランス量ＡSは、ゼロであることが望ましいが、１０ｇ以下であれば、振動はほとんど発生しないか、発生しても車両の走行特性に悪影響を及ぼさないからである。なお、ここでは、ステップＳ４でタイヤ２の静的アンバランス量ＴSとホイール３の静的アンバランス量ＷSとを打ち消し合うような位相でタイヤ２とホイール３を組み付けた場合を想定しているので静的アンバランス量ＡSはゼロであり基準値以内となる（Ｙｅｓ）ので、ステップＳ５に進む。静的アンバランス量ＡSが基準値よりも大きくなる場合については後に説明する。
【００１４】ステップＳ６では、タイヤホイールアセンブリ１の全体の偶力モーメントＭAが予め設定した基準値、例えば４Ｋｇ・ｍ以下であるか否かを判断する。偶力モーメントＭAは、ゼロであることが最も好ましいが、４Ｋｇ・ｍ以下であれば、振動はほとんど発生しないか、発生しても車両の走行特性に悪影響を及ぼさないからである。ここで、タイヤ２とホイール３が図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すようにバランス状態で組み付けられた場合は、タイヤ２の偶力モーメントＭTと、ホイール３の偶力モーメントＭWは、その向きが逆であるため、打ち消し合うので小さくなり、結果として、偶力モーメントＭAが基準値以内である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ７に進み、実際に、この位相でタイヤ２とホイール３を嵌合させてタイヤホイールアセンブリ１を組み立てる。
【００１５】一方、ステップＳ６において偶力モーメントＭAが基準値よりも大きくなった場合（ＮＯ）は、ステップＳ８に進み、組付位相θに修正値αを加える。ステップＳ８における修正は、タイヤ２を固定して、ホイール２の組付位相をαだけ増加させて、以降はθ＋αを新しいθとして活用する。αの値は、５°や１０°などの小さい角度や、９０°、１８０°など大きな角度等、任意の値を取り得る。組み付け位相の修正例を図５に示す。このときの組付位相はで２０°程度である。なお、組み付け位相θの値の選択は、修正作業の効率の観点から、偶力モーメントＭAが基準値よりも大きく異なる場合には、９０°、１８０°等の大きな角度を採用し、偶力モーメントＭAと基準値との差が小さい場合には、５°や１０°等の小さい角度を採ることが望ましい。特に、タイヤ２の偶力モーメントＭTと、ホイール３の偶力モーメントＭWの向きが同じ場合には、位相角度を１８０°ずらすと、タイヤホイールアセンブリ１の偶力モーメントＭAが小さくすることができる。
【００１６】また、ステップＳ９において、図５に示すような位相θで組み付けたタイヤホイールアセンブリ１を想定した場合のホイール３の遠心力ＷDUおよび偶力モーメントＭWを演算する。つまり、図５に示す位相θを採ることで、タイヤ２の静的アンバランス量ＴSとホイールのアンバランス量ＷSならびにタイヤホイールアセンブリ１の中心Ｃが同一平面上に分布しないので、ホイール３の静的アンバランス量ＷSによる遠心力ＷDU（図４中ではＷDU-O）の軸Ｖ上の成分であるＷDU-O′を演算し、この遠心力成分ＷDU-O′を用いて、ステップＳ４の偶力モーメントＭAを演算する。そして、ステップＳ４に戻り、この遠心力成分ＷDU-O′を用いた場合のタイヤホイールアセンブリ１の静的アンバランス量ＡSおよび偶力モーメントＭAを演算する。
【００１７】この場合は、タイヤホイールアセンブリ１としての静的アンバランス量ＡSはゼロでないことが想定されるので、ステップＳ５の静的アンバランス量ＡSのチェックを行い、静的アンバランス量が基準値よりも大きい場合には、一旦、処理を終了し、タイヤ２とホイール３の組み合わせを変えたり、ホイール３にバランスウエイトを付ける等してから図４のステップＳ１からの処理を再度行う。そして、静的アンバランス量ＡSが基準値以内であり（ステップＳ５でＹｅｓ）、偶力モーメントＭAも基準値以内である場合（ステップＳ６でＹｅｓ）は、ステップＳ７に進み、この位相θでタイヤ２とホイール３を嵌合させる。しかし、ステップＳ６において、位相θを持ってしても偶力モーメントＭAが基準値以内にないとき（Ｎｏ）は、ステップＳ８で別の位相θ′を規定し、ステップＳ３に戻り、前記の処理（ステップＳ４〜Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９）を繰り返す。
【００１８】このように本実施の形態におけるタイヤホイール偶力モーメントＭAを考慮して、タイヤ２とホイール３の組み付け位相を決定することで、タイヤ２やホイール３のそれぞれに、円周方向や幅方向のアンバランスがあったとしても、簡単に、かつ、適確にバランス調整を行うことができる。特に、タイヤホイールアセンブリ１の静的アンバランス量ＡSを主とし、偶力モーメントＭAを従として組み付け位相θを決定することで、静的アンバランスＡSによる振動を確実に防止しながらも、静的なバランスのみでは解消できない振動をも有効に低減することができう。
【００１９】次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。なお、第一の実施の形態と同一の構成要素については、その説明を省略するものとする。本実施の形態は、図５のフローチャートに示す手順に従ってタイヤホイールアセンブリ１の組み付けを行うものである。まず、ステップＳ１１およびステップＳ１２において、タイヤ２の静的アンバランス量Ｔｓ、ホイール３の静的アンバランス量Ｗｓを測定し、ステップＳ１３で、タイヤ２、ホイール３それぞれの遠心力ＴDU、ＷDU、ならびに、偶力モーメントＭT、ＭWを演算する。なお、ステップＳ１１とステップＳ１２の順序を問わないのは前記の第一の実施の形態と同様である。
【００２０】そして、タイヤ２の静的アンバランス量ＴSをホイール３の静的アンバランス量ＷSを打ち消すような組付位相（θ＝０）で組み付けた場合のタイヤホイールアセンブリ１の全体としての静的アンバランス量ＡSおよび偶力モーメントＭAをステップＳ１４で演算する。
【００２１】ここで、ステップＳ１５でタイヤホイールアセンブリ１の偶力モーメントＭAが基準値以内であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１６において、この組付位相において実際にタイヤ２をホイール３に組み付ける。なお、偶力モーメントＭAの基準値第一の実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。一方、基準値外であれば（Ｎｏ）、ステップＳ１７で、タイヤ２とホイール３の組付位相を変更して、偶力モーメントＭAが基準値となる組付位相を演算する。
【００２２】そして、ステップＳ１７で演算した組付位相で組み付けた場合のタイヤホイールアセンブリ１の静的アンバランス量ＡSが基準値以内であるか否かをステップＳ１８で判定する。静的アンバランス量ＡSが基準値以内であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進み、この組付位相で実際にタイヤ２をホイール３に組み付ける。しかし、静的アンバランス量ＡSが基準値よりも大きいと（Ｎｏ）、処理を終了し、タイヤ２とホイール３の組み合わせを変更したり、ホイール３にバランスウエイトを取り付けてから前記の処理を再度行う。
【００２３】本実施の形態では、タイヤホイールアセンブリ１の偶力モーメントＭAを最大二回演算するだけでバランスの取れた、つまり、回転時の振動がほとんど生じないタイヤホイールアセンブリ１を製造することが可能になる。
【００２４】なお、本発明は前記の各実施の形態に限定されずに、広く応用することが可能である。例えば、前記の実施の形態においては、静的アンバランス量ＴS、ＷSに起因する遠心力ＴDU、ＷDUを偶力として取り扱ったが、例えば、タイヤ２のＴDU-IとＴDU-Oの大きさや位置が異なる等の場合は、個々に中心Ｃまわりのモーメント、ＴDU-I×ＬW（ＬW：中心Ｃからタイヤ２の外周までの距離）、ＴDU-O×ＬWを求めて、これらの値の和を持ってタイヤ２のモーメントＭTや、タイヤホイールアセンブリのモーメントＭAを求めても良い。また、ホイール３のWDU-IとＷDU-Oの大きさや位置が異なる等の場合は、個々に中心Ｃまわりのモーメント、ＴDU-I×ＬT（ＬT：中心Ｃからホイール３の外周までの距離）、ＴDU-O×Ｌを求めて、これらの値の和を持ってホイール３のモーメントＭWや、タイヤホイールアセンブリ１のモーメントＭAを求めても良い。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、静的アンバランス量を最小限に止めた上で、動的アンバランス量を低減させるので、簡単な方法で、タイヤホイールアセンブリの回転時の振動を抑えることができ、タイヤホイールアセンブリの組付作業の効率を向上することができる。タイヤ、ホイールのそれぞれの重軽点分布が異なり、同一平面上にない場合は、所定の成分を用いて最適な組付角度（位相）を決定すると、タイヤホイールアセンブリの動的アンバランス量を簡単に評価することができるので、作業効率をさらに向上することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成１３年３月２３日（２００１．３．２３）
【代理人】 【識別番号】１０００６４４１４
【弁理士】
【氏名又は名称】磯野 道造
【公開番号】 特開２００２−２７４１３０（Ｐ２００２−２７４１３０Ａ）
【公開日】 平成１４年９月２５日（２００２．９．２５）
【出願番号】 特願２００１−８４６７２（Ｐ２００１−８４６７２）