JP3052655B2 - 車両振動測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両振動測定方法に係
り、特にいわゆるシミーを高精度で測定しうる方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車は、タイヤとホイールを組み付け
た回転部分にアンバランスがあるなどすると、走行中、
ハンドル振動（シミー）や車体の横振れを生じることが
ある。これは自動車にとって無いにこしたことはない現
象である。

【０００３】そこで、従来、こうした車両の振動の測定
方法として、図４に示すように定置走行試験においてシ
ミーメータを用いてハンドル回りの振動（シミー）を測
定する方法がある。この方法においては、同図に示すよ
うに、まず車両の一つのタイヤ１に回転センサ２、ステ
アリング３に加速度センサ４をそれぞれ取り付け、この
状態で走行して、回転センサ２と加速度センサ４からの
各出力をシミーメータ５に入力して、ステアリング３振
動の回転１次成分のみを取り出し、それをＸＹレコーダ
６に出力し、これを評価している。

【０００４】ここで、上記の車両振動測定で用いられる
次数比分析について簡単に説明しておく。周波数分析に
おいて、１Hzは１秒間に１周期を完了する成分である。
これに対し、次数比分析における回転１次とは、基準と
する回転体の１回転について１周期を完了する成分のこ
とである。回転２次は１回転について２周期を完了する
成分で、回転１次の２倍となる。図５( Ａ) は周波数分
析における時間パルス基準でのサンプリングを示す概念
図であって、同図より、この場合には、１回転当たりの
サンプル数は回転数によって変わることがわかる。一方
で、図５( Ｂ)は次数比分析における回転パルス基準で
のサンプリングを示す概念図であって、同図より、この
場合には、回転速度が変動しても１回転当たりｎ回サン
プリングすることがわかる（ｎは整数）。このように、
次数比分析では、振動成分を次数として正規化すれば、
回転変動による影響を受けず、ある成分に着目すること
が容易になるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の振動測定方法にあっては、まず、一つのタイ
ヤ１にのみ回転センサ２を取り付け、この１輪からしか
回転パルスを取り込まないため、どのタイヤに起因した
振動がどれだけ出ているか判定できない。そのため、振
動の原因を推定することは不可能である。

【０００６】また、従来の方法にあっては、タイヤの位
相変化（回転）によるシミーの周期により、短い時間で
の評価ができず、また再現性がない上、実走行において
も正確なデータがとれないという問題がある。この点を
以下にもう少し詳細に説明する。

【０００７】タイヤの不具合によって車両に生じる振動
は、４輪のタイヤ位相により変化する。ここでは、話を
分かりやすくするため２輪についてのみ考える。図６は
左右各タイヤの回転振動( Ｌ)(Ｒ) とこれらの合成振動
( ＣＶ) とを示したグラフで、同図（Ａ）は各輪の位相
が３０度異なる場合、同図（Ｂ）は各輪の位相が６０度
異なる場合である。同図に示すように、たとえ同じ不具
合レベルのタイヤでも、左右輪の回転位相の変化によっ
て合成振動レベルは変化する。そのため、精度の高い測
定を行うためには左右輪の位相差を０度から１８０度ま
で変化させる必要がある。実走行ではコーナリングを行
って対応している。また、各タイヤより発生する振動レ
ベルを１としたとき、各輪の位相差における合成振動レ
ベルは図７のようになる。同図に示すように、合成振動
つまり不具合は位相差が０度のときに最大となり、した
がって、この時点において車両振動の評価を行う必要が
ある。しかし従来、この位相合わせは実走行においても
きわめて困難であり、そもそもコーナリングができない
台上評価にあっては、車両振動を高精度で評価すること
は不可能であった。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、定置走行試験における車体
振動評価をきわめて高い精度で実施しうる車両振動測定
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、定置走行試験においてタイヤの回転に起
因するハンドル回りの振動を測定するための方法であっ
て、４輪をそれぞれ異なる回転数で回転させ、この時の
ハンドル回りの振動を検出して周波数分析を実施し、各
輪ごとに、振動が最大となる位置を示す位相を検出する
工程と、４輪すべてについて前記位相が合うように４輪
の回転数を制御して位相調整し、この時の振動の最大値
を検出して振動の基準値との比較を行う工程とを有する
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】このような工程を有する本発明にあっては、全
輪独立の位相・振動評価と全輪位相制御による振動評価
がなされるため、定置走行試験においてタイヤに起因す
る振動不具合の定量評価が可能となり、車体振動評価を
高い精度（再現性）で実施することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明による車両振動測定方法を実施す
るための装置構成を示す概略平面図、図２は図１の装置
の概略側面図、図３は同実施例による測定手順を示すフ
ローチャートである。なお、図１と図２において図４と
共通する部分には同一の符号を付してある。

【００１２】図１と図２に示す定置走行試験機は、車両
の振動、特にハンドル回りのシミーを測定するための装
置である。この装置において、各タイヤ１ａ〜ｄを回転
させるための４つのローラ７ａ〜ｄはそれぞれ独立して
ベルト８ａ〜ｄを介して電動機９ａ〜ｄにより駆動さ
れ、また、車両の４つのタイヤ１ａ〜ｄにそれぞれ取り
付けられた回転センサ２ａ〜ｄとステアリング３に取り
付けられた加速度センサ４からの各信号は、コンピュー
タ１０に入力され演算されるように構成されている。コ
ンピュータ１０にはあらかじめ車種テーブルが格納され
ており、入力データに基づいて各種の処理を実行する。
本実施例では、コンピュータ１０は、たとえば、振動の
周波数分析、次数比分析・ｒｐｍトラッキング分析、４
輪の各ローラ７の回転制御、各輪のタイヤ位相測定、タ
イヤ位相合致制御、上位およびキーボードからの車種情
報の入力受け入れ制御、車種テーブルの展開、車種テー
ブルの検索、振動データ・回転データの測定、測定状況
の表示等を内容とする処理を行う。

【００１３】次に、本実施例による車両振動測定方法の
適用例を説明する前に、本実施例で用いる次数比分析お
よびｒｐｍトラッキング分析と、これを実現する上記装
置による振動測定手順の概略とを簡単に説明しておく。

【００１４】まず、次数比分析は、前述したように振動
を基準となる回転数で分析する手法であって、たとえば
タイヤが２０Hzで回転しているとき、１回転当たり１回
の振動（たとえばタイヤのアンバランスによる振動等）
が出たとするとこの振動の周波数は２０Hzとなる。これ
により、車両走行時のようにあらゆる振動周波数が存在
している状態において、その振動成分を原因となる振動
系の回転基準で分析することによって特定の原因による
振動について検出することができる。特にタイヤの場
合、タイヤ回転の１次成分（１回転当たり１回の振動）
はタイヤのアンバランスによるものであり、タイヤ回転
のｎ次成分はタイヤ表面の不均一性（ＲＦＶ）不良によ
り起こるものである。よって、こうした次数比分析を行
うことによって振動の原因を推定することができるの
で、本実施例では、ＮＧ車両について原因分析を行う時
にこの次数比分析を使用する。

【００１５】図８にその概念を示すｒｐｍトラッキング
分析は、ある一定の回転数に着目して測定を行う上記の
次数比分析に対して、ある次数の振動に着目してその回
転数の変化による振動レベルの変化を測定することによ
って、その振動がどの回転数（速度）で最大のレベルと
なるかを判定する手法であって、本実施例では、各次数
の振動レベルが最大となる回転数（速度）を検出し、最
も顕著なＮＧ現象を再現し、定量的な判断を行うのに用
いている。

【００１６】そして、このような次数比分析・ｒｐｍト
ラッキング分析を用いて上記の装置により振動測定を行
うが、本発明による振動測定は、タイヤ回転に起因する
振動測定時の全輪独立の位相・振動評価と全輪位相調整
による高精度の振動測定とからなる。

【００１７】まず、タイヤ回転に起因する振動測定時の
全輪独立位相・振動評価について概説すると、本実施例
では前述のように４輪のタイヤ回転を独立して制御する
ことができるため、各輪のタイヤアンバランスによる振
動を評価する場合に、各輪のタイヤ回転数をたとえば前
輪右タイヤ１ａ＝２０Hz、前輪左タイヤ１ｂ＝２５Hz、
後輪右タイヤ１ｃ＝３０Hz、後輪左タイヤ１ｄ＝３５Hz
とすれば、このときの振動成分を周波数分析することに
よってたとえば２０Hzにある振動レベルは前輪右タイヤ
１ａのアンバランスによるものというように容易に評価
することができ、また、アンバランスの生じている位相
（タイヤ上の位置）についても容易に検出することがで
きる。この点は、各輪の回転数がほぼ同一であって各輪
の振動成分が全体の振動にどれだけ寄与しているのかを
評価するのが困難であった従来の実走行や定置走行試験
にはない特徴である。

【００１８】また、全輪位相調整による高精度の振動測
定については、振動のＯＫ・ＮＧを評価しようとする場
合、前述したように位相の変化により同じ不具合レベル
の車両でもタイヤの位相により振動のレベルが変化する
ため（図６参照）、実走行でも定置走行試験でも定量的
な評価ができない。そこで、本実施例のようなタイヤ独
立回転機構を用いて各輪のタイヤ位相が合うようにロー
ラ７を回転させ、４輪の相対位相が０度となる条件、つ
まり振動レベルが最も高くなる条件を作り出し、定量的
な評価を行う。

【００１９】そして、振動のＯＫ・ＮＧ判断にあたって
は、振動のＯＫ・ＮＧレベルが車種や車型等で異なるた
め、あらかじめ各車種について振動基準値たる判定値Ｇ
₀ (f) を設定しこれをマイコン１０の車種テーブル内に
入力しておく。そして、車種情報の入力により車種テー
ブルを検索して判定値Ｇ₀ (f) を取り出し、セット後測
定を開始する。判定は各振動周波数ｆにより個別的に行
う。

【００２０】このような内容をもつ上記装置による振動
測定手順の概略は次の通りである。まず、電動機９ａ〜
ｄにより各ローラ７ａ〜ｄを回転速度を微妙に変えて回
転させ、４つの各輪をそれぞれ違う回転数で回す。そし
て、この時のハンドル振動を加速度センサ４から取り込
んで次数比分析を実施し（図８（Ａ）参照）、各タイヤ
１ａ〜ｄごとに、どのくらいの振動が発生しているか、
また、どの位相に振動の最大値が存在するかを検出する
（図８（Ｂ）と（Ｃ）参照）。それから、コンピュータ
１０により電動機９ａ〜ｄを制御し、４輪すべての位相
が合うように、すなわち、４輪すべてについて前記位相
（振動の最大値が存在する位相）が合うように、４輪の
回転数を制御する。４輪すべての位相が合っているとき
は、当然、４輪すべての回転数は同一である。そして、
この時の振動値の最大値を検出し、振動の判定を行う。
また、これと同時に、各輪の振動の大きさと位相によ
り、各輪がどのくらいの残留アンバランスを持っている
かを評価する。ここで、残留アンバランスとは、タイヤ
にアンバランスが生じているときにこれを修正すべくマ
スウェイトをホイールに設置したにもかかわらず残って
いるアンバランスのことで、通常、測定精度の不良やウ
ェイトの設置不良等によりこの残留アンバランスを完全
になくすことはできない。

【００２１】以上の手順において全輪の位相合わせを行
っているのは、上記したように、実際測定される合成振
動は、各タイヤ１ａ〜ｄの回転位相が異なることによっ
て大きく変化するので、基準をとるという意味で、全輪
の位相を合わせて評価する必要があるからである。位相
を合わせることによって最大振動が発生する。

【００２２】そこで、本実施例による車両振動測定方法
の適用例であるが、図１と図２に示す装置による振動測
定の手順は図３のフローチャートに従って実施される。

【００２３】まず、測定の準備として、車両１１を進入
させた後、車両１１の４つのタイヤ１ａ〜ｄにそれぞれ
回転センサ２ａ〜ｄを設置し、ステアリング３に加速度
センサ４を設置する（Ｓ１）。それから、車種情報をコ
ンピュータ１０に入力し（Ｓ２）、車種テーブルを検索
し（Ｓ３）、振動基準値Ｇ₀ (f) をセットする（Ｓ
４）。

【００２４】それから、電動機９ａ〜ｄによりベルト８
ａ〜ｄを介して各ローラ７ａ〜ｄを回転させて各輪を回
し（Ｓ５）、各センサ２ａ〜ｄ，４からの値を取り込ん
で、ステアリング３にかかる加速度と各タイヤ１ａ〜ｄ
の回転位相をそれぞれ測定する（Ｓ６）。前述したよう
に、この段階において各輪の回転数は違っており、それ
ぞれのタイヤ１ａ〜ｄごとに、次数比分析を実施し、ど
のくらいの振動が発生しているか、また、どの位相に振
動の最大値が存在するかといった各輪の振動値の評価を
行う。

【００２５】それから、全輪の位相がそろっているかど
うか、すなわち、全輪について振動の最大値が存在する
位相がそろっているかどうかを判断し（Ｓ７）、この判
断の結果として全輪の位相がそろっている場合はただち
に次のステップ９に進むが、そうでなく、各輪の位相が
異なっている場合には、電動機９ａ〜ｄにより各輪の位
相を合わせる制御を実施する。つまり、電動機９ａ〜ｄ
を制御して、４輪すべての位相が合うように４輪の回転
数を制御する（Ｓ８）。例えば、位相を変化させる車輪
の回転数を一時的に変化（増加または減少）させ、位相
が一致した時点で回転数の変化を止めて同一の回転数と
する。このとき、全輪の位相が合っているため、合成振
動は最大となる。

【００２６】それから、ステアリング３の加速度Ｐを測
定し（Ｓ９）、Ｇ_P (f) を算出する（Ｓ１０）。このＧ
_P (f) の算出は、次式 Ｇ_P (f) ＝Ｐ×Ａ によって行う。ここで、Ｐは測定加速度、Ａは車両補正
係数である。それから、Ｇ_P (f) を振動基準値Ｇ₀ (f)
と比較して、基準値を超えていないかどうか、振動値の
判断を実施する（Ｓ１１）。この判断の結果として基準
値を超えていないことが確認されれば、ＯＫである旨の
表示を行い（Ｓ１２）、さらに、ステップ６で測定した
各輪の振動の大きさと位相により、各輪がどのくらいの
残留アンバランスを持っているかを評価する（Ｓ１
３）。これに対し、ステップ１１の判断の結果として基
準値を超えている場合には、振動が基準値を超えている
ものとしてＮＧである旨の表示を行う（Ｓ１４）。これ
らの結果は図示しないプリンタから出力する。（Ｓ１
５）。

【００２７】以上の測定が終了すると、車両１１に取り
付けた各センサ２ａ〜ｄ，４を外して、車両１１を退出
させる（Ｓ１６）。

【００２８】したがって、本実施例によれば、４つのタ
イヤ１ａ〜ｄすべてを独立して回転させうるようにし、
全輪独立位相・振動測定評価と全輪位相制御を行うよう
にしたので、従来、実走行や定置走行試験できわめて困
難であった、タイヤに起因する振動不具合の定量評価が
可能となり、車体振動評価を高い精度（再現性）で実施
することができるようになる。

【００２９】また、いわゆるタイヤオンザカーアンバラ
ンスの評価も可能となる。すなわち、現在、タイヤのバ
ランス修正は車両にタイヤを取り付ける前の状態（オフ
ザカー）で行われているが、このオフザカー状態で完全
に残留アンバランスを０とし車両にタイヤを取り付けて
も、アクスルのタイヤ取付部の精度やディスクプレート
・ドライブシャフトの残留アンバランス等により車両状
態ではアンバランスが残ってしまうことがある。この車
両状態のアンバランスをタイヤオンザカーアンバランス
といい、本実施例では、こうしたタイヤオンザカーアン
バランスも評価することができるようになる。

【００３０】さらに、本実施例によれば、実走行試験よ
りも高い精度の定置評価が可能になり、実走行工数を廃
止することができるようになる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、４輪
を独立に回転させうるようにして全輪独立位相・振動測
定評価と全輪位相制御を行うようにしたので、定置走行
試験において、タイヤに起因する振動不具合の定量評価
が可能となり、車体振動評価を高精度で実施できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による車両振動測定方法を実施す
るための装置構成を示す概略平面図である。

【図２】図１の装置の概略側面図である。

【図３】同実施例による測定手順を示すフローチャート
である。

【図４】従来の車両振動測定方法を実施するための装置
構成を示す図である。

【図５】次数比分析の概念の説明に供する図である。

【図６】２輪の回転振動とそれらの合成振動を示す図で
ある。

【図７】２輪の位相差と合成振動レベルとの関係を示す
図である。

【図８】同実施例で用いるｒｐｍトラッキング分析の概
念を説明するための図である。

【符号の説明】

１…タイヤ ２…回転センサ ３…ステアリング ４…加速度センサ ７…ローラ ８…ベルト ９…電動機 １０…コンピュータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定置走行試験においてタイヤの回転に起
   因するハンドル回りの振動を測定するための方法であっ
   て、 ４輪をそれぞれ異なる回転数で回転させ、この時のハン
   ドル回りの振動を検出して周波数分析を実施し、各輪ご
   とに、振動が最大となる位置を示す位相を検出する工程
   と、 ４輪すべてについて前記位相が合うように４輪の回転数
   を制御して位相調整し、この時の振動の最大値を検出し
   て振動の基準値との比較を行う工程と、 を有することを特徴とする車両振動測定方法。