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なぜホイールバランスは問題ないのに振動が直らないの?

最近、「ホイールバランスは問題がないのに、なぜ振動が直らないの?」 という話を耳にします。


今までは、ホイールバランサーで、タイヤとホイールから発生する振動を、修正できるものと考えられ、実践して来ました。

一般的に、ホイールバランスとは、タイヤとホイールのアンバランス(質量)を、修正します。

ホイールバランス_7

ホイールバランス(アンバランス)による振動については、こちらを見てください。


しかし、タイヤとホイールは、ほかの原因で、振動を引き起こすことがあります。


例えば、ランアウト(形状)です。

タイヤやホイールにランアウトが生じていると、振れ回りが生じます。

ホイールバランス_9

過度のランアウトは、振動を引き起こします。


もう一つは、フォースバリエーション(剛性)です。

フォースバリエーションとは、力の変動を表し、タイヤとホイールの間に、スプリングの集合体をイメージすると、理解しやすいです。

例えば、1ヶ所だけ硬いスプリング(赤色)が、あったとします。

このような状態で、タイヤが転がると、路面に硬い部分が接地する度に、突き上げられます。

ホイールバランス_11

過度のフォースバリエーションは、振動を引き起こします。


このように、問題の原因を追求すると、タイヤとホイールから発生するユニフォーミティが、起因していると考えられます。

タイヤとホイールの質量(アンバランス)・形状(ランアウト)・剛性(フォースバリエーション)の均一性を総称し、ユニフォーミティと呼ぶこともありますが、一般的に自動車やタイヤ業界では、ユニフォーミティといえば、剛性(フォースバリエーション)をさします。

フォースバリエーションには、ラジアル(接地方向)、ラテラル(左右方向)、トラクティブ(前後方向)があり、特に振動に対して影響力が大きい、ラジアルフォースバリエーション(RFV)に注意します。

ホイールバランス_16


バランス作業(ホイールバランサー)では、ランアウトやフォースバリエーションを、見つけ出す事はできません。

ホイールバランス_12


HUNTER GSP9700 ロードフォースシステムには、ロードローラーが搭載され、走行状態を再現して、タイヤとホイールのテストが行えます。

ホイールバランス_13

GSP9700が問題を発見すると、その原因と対処方法を教えてくれます。


このような測定が求められる理由として、車両の感度レベルの変化や、高性能タイヤが増えたことや、乗り心地への期待感の増大が考えられます。


参考までに、GSP9700で、サイズが異なるタイヤ・ホイールAssy(以下:アッセンブリ)の、ラジアルランアウト(mm)とラジアルフォース(N)を測定してみると・・・

275/40R18 では、0.33mm / 95N
245/45R18 では、0.29mm / 70N
165/70R14 では、0.29mm / 50N

このように、ラジアルランアウトが同じでも、タイヤの剛性によって、ラジアルフォースは異なります。


ラジアルランアウトとラジアルフォースは、どちらを優先すべきかというと・・・

ラジアルランアウトは、空転時のアッセンブリを測定しているようなイメージです。

ラジアルフォースは、走行時のアッセンブリを測定しているようなイメージです。

剛性の高いタイヤほど、走行時のアッセンブリを、より真円に近づけるような調整作業が求められます。

ホイールバランス_14


最後に、アンバランス(質量)を調整します。


HUNTER GSP9700の使用例ついては、こちらを見てください。

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力は?フォースマッチング編

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力は?ラテラルフォース編


ホイールバランスだけで満足できますか?

ホイールバランス_15


詳しくは、こちらの動画やHUNTER GSP9700 導入店にご相談ください。
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なぜ私のクルマは振動するの?ホイールバランス編

タイヤは、路面と接する唯一のパーツで、タイヤと路面の接地面積は、わずかハガキ1枚程度と言われています。

わずかハガキ1枚程度の接地面積で、クルマの重量を支え、走る止まる、曲がる、路面からの衝撃を吸収するという重要な役割を担っています。

安全で快適な走行と、タイヤを長持ちさせるためには、タイヤの位置交換(ローテーション)やホイールバランスの定期的なメンテナンスをお勧めします。

ホイールバランス_1

ホイールバランス_2

これらのメンテナンスを怠ると、振動が発生するリスクが高くなったり、タイヤの異常磨耗(偏磨耗)が生じるかもしれません。


アンバランスのタイヤが回転すると、遠心力が発生し、タイヤが上下に弾みます。

この上下の弾みによって、振動を引き起こします。

タイヤは、路面に何度も叩きつけられ、トレッドにカッピング磨耗が生じます。

ホイールバランス_3

ホイールバランサーで修正することにより、アンバランスによる振動を取り除くことができ、タイヤの異常磨耗(偏磨耗)を抑制します。


タイヤは、同じ位置に長く装着したままにすると、クルマの特性や走り方などの影響で、異常磨耗(偏磨耗)を起こしやすくなります。

タイヤの異常磨耗(偏磨耗)は、振動や騒音の原因となります。

タイヤの磨耗は、装着した位置によって異なり、磨耗のクセを均一化するために、定期的なタイヤの位置交換(ローテーション)が不可欠です。

タイヤの位置交換(ローテーション)は、5000km走行を目安に行うことをお勧めします。


正しいメンテナンスが、重要です。

これにより、タイヤを長持ちさせることができ、早期のタイヤ交換など、余計な出費も抑えられます。

ホイールバランス_4

安全で、快適な乗り心地も、取り戻します。


詳しくは、こちらの動画をご覧ください。

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力は?フォースマッチング編②

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力を紹介します。

前回よりも写真を増やして、少し見やすく?してみました


前回と同様に、高速道路を走行すると、100km/h辺りで振動が発生するので、ホイールバランスやホイールアライメントの調整を行ってみたが、改善されず、困り果てていたそうです。


フロントタイヤは225/40R18、 リアタイヤは235/40R18、 ホイールは社外品18インチです。

yng_00


まずは、GSP9700で現状確認です。

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーについては、こちらを見てください。


GSP9700にタイヤとホイールのアッセンブリ(以下、アッセンブリ)をセットします。

今回も、セット方法は、こだわりのセット方法を使います。(セット方法の細かな説明は、また今後にします)

こだわりのセット方法とは、クルマの装着状態と同じように、GSP9700に固定する方法のことです。

調整式フランジプレートとコレットを使用して、こんな感じでアッセンブリを固定します。

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yng_01


左前<1番> ⇒ 右前<2番> ⇒ 左後<3番> ⇒ 右後<4番>の順番で測定して、タイヤとホイールに番号をふります。


測定結果は・・・

左前<1番>と右前<2番>のラジアルフォースバリエーション(以下、ラジアルフォース)が、120N、許容オーバーです。

これが原因で、ハンドル振動(シミー)が発生していると思われます。


ハンドル振動(シミー)については、こちらを見てください。


ラテラルフォースは、右へ 45N なので問題ありません。

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左前や右前のようなアッセンブリは、振れ回りが大きくなります。

アッセンブリの回転速度が速くなると、振動力や周波数も高くなります。

一定のスピードで振動が発生してしまうのは、サスペンションの固有振動数とアッセンブリの周波数が一致した時に、突然、大きな振動が発生するからです。

これを共振点と言います。

ラジアル


ラジアルフォースバリエーション(RFV)については、こちらを見てください。


ちなみにウェイトバランス(アンバランス)が悪くても同じです。

アッセンブリが回転すると遠心力が発生し、振れ回りが大きくなります。

これが、タイヤやホイールが原因で発生する振動のメカニズムになります。


ウェイトバランス(アンバランス)については、こちらを見てください。




診断結果から、<1番>と<2番>のフォースマッチングアンバランス調整を行います。


もう一度、GSP9700に<1番>のアッセンブリをセットして、測定します。

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測定結果は・・・

ラジアルフォース100N、アンバランスは 15g です。

測定しただけで、ラジアルフォースが、120N ⇒ 100N に変わってしまいました。

これは、タイヤとホイールの組み付け不良(フィッティング不良)も考えられます。

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次に、<2番>のアッセンブリを測定します。

測定結果は・・・

ラジアルフォース90N、アンバランスは 15g です。

測定しただけで、ラジアルフォースが、120N ⇒ 90N に変わってしまいました。

これも、タイヤとホイールの組み付け不良(フィッティング不良)も考えられます。

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原因を調べる為に、SICE S300 レバーレスタイヤチェンジャーで、<1番>と<2番>のアッセンブリをばらします。

この S300 も優れもので、パワフルかつデリケートな操作で、超ロープロタイヤでも綺麗にスムースに着脱できます。

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ばらしたホイールをGSP9700に固定し、内側と外側のリムランアウトを測定します。

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<1番>の診断結果は・・・

タイヤの交換を勧められてしまいました。

ホイールは良好です。

画面の右図から、タイヤ(凸)とホイール(凹)のベスト!?な組み付け位置が、120° くらい違います。

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<2番>の診断結果は・・・

タイヤは注意です。

ホイールは良好です。

画面の右図から、タイヤ(凸)とホイール(凹)のベスト!?な組み付け位置が、180° くらい違います。

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組み付け不良が、診断結果に悪さをしているかも知れませんが、とりあえず、フォースマッチングを行ってみます。

タイヤ(凸)とホイール(凹)に印を付けます。

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S300でタイヤとホイールを組み付けます。

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次に、上下のローラーでタイヤをはさみ・・・

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ホイールだけ回転させて・・・

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もう少し・・・

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このように、S300であれば、簡単にフォースマッチングができます。

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エアを充填し、タイヤとホイールをフィッティングします。(・・・慎重にやらないと)


フォースマッチング後の結果は・・・

<1番>は、120N ⇒ 50N まで、ラジアルフォースを低減でき、正常値になりました。

タイヤも良好となり、やはり組み立て不良(フィッティング不良)が、原因だったみたいです。

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<2番>は、120N ⇒ 55N まで、ラジアルフォースを低減でき、正常値になりました。

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次に、HUNTER独自のスマートウェイトウェイトバランス(アンバランス)の修正を行います。




次に、フォースマッチング後の、ラテラルフォースをチェックします。

今回は、前後のタイヤサイズが異なり、タイヤの回転方向(ローテーション)も決まっているので、元の位置に装着します。


チェック内容は・・・

◆右流れの傾向で、できるだけラテラルフォースを小さくすると、ハンドル流れが伝わりにくくなります。

ラジアルフォースが小さいアッセンブリを前輪に装着すると、ドライバーに振動が伝わりにくくなります。

ラジアルフォースラテラルフォースのバランスを考えます。


結果は・・・

フォースマッチング後は、右方向で 45N ⇒ 30N までラテラルフォースを低減することができました。

調整だけで、トータルバランスも、良い感じに仕上がりました。

実際には、すべて調整だけで直るとは限りません。診断してみると、タイヤやホイールの交換が必要なこともあります。

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最後に、アッセンブリの凸に印を付けます。

ホイールとハブの面合わせ部を、綺麗に掃除します。

アッセンブリの凸を12時の位置にして、クルマに装着することで、ホイールのセンター穴とハブとの僅かなクリアランスでマッチングを行います。

そして、ホイールナットを規定トルクで均等に固定します。

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それでは、ロードテストをしてみます。直っているのでしょうか?


「直りました!」


振動問題が、解決できてよかったです。これで作業終了になります。(作業時間は、3時間くらい)


詳細は HUNTER GSP9700導入店にご相談ください。

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力は?フォースマッチング編①

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力を紹介しましょう。


高速道路を走行すると、100km/h辺りで振動が発生するので、ホイールバランスやホイールアライメントの調整を行ってみたが、改善されず、困り果てていたそうです。

ある日、GSP9700 の存在を知り、今回に至った訳です。


タイヤは225/50R17、ホイールはメーカー純正17インチです。

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まずは、GSP9700で現状確認です。

GSP9700については、こちらを見てください。


GSP9700にタイヤとホイールのアッセンブリ(以下、アッセンブリ)をセットします。

今回も、セット方法は、こだわりのセット方法を使います。(セット方法の細かな説明は、また今後にします)

こだわりのセット方法とは、クルマの装着状態と同じように、GSP9700に固定する方法のことです。

調整式フランジプレートとコレットを使用して、こんな感じでアッセンブリを固定します。

ben_4


左前<1番> ⇒ 右前<2番> ⇒ 右後<3番> ⇒ 左後<4番>の順番で測定して、タイヤとホイールに番号をふります。


左前<1番>のラジアルフォースは、50N 良好です。アンバランスも良好です。

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右前<2番>のラジアルフォースは、95N 許容オーバーです。アンバランスも 25g 許容オーバーです。

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右後<3番>のラジアルフォースは、40N 良好です。アンバランスも良好です。

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左後<4番>のラジアルフォースは、40N 良好です。アンバランスも良好です。

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前輪に、ラジアルフォースやアンバランスの大きいアッセンブリを装着すると、ドライバーにハンドル振動(シミー)として伝わります。

今回は、右前<2番>のアッセンブリが原因だと思われます。


右前のようなアッセンブリは、振れ回りが大きくなります。

アッセンブリの回転速度が速くなると、振動力や周波数も高くなります。

一定の車速で振動が発生してしまうのは、サスペンションの固有振動数とアッセンブリの周波数が一致した時に、突然、大きな振動が発生するからです。

これを共振点と言います。

これが、タイヤやホイールが原因で発生する振動のメカニズムになります。




診断結果から、<2番>のフォースマッチングを行います。


SICE S300 レバーレスタイヤチェンジャーでばらします。

ばらしたホイールをGSP9700に固定し、リムランアウトを測定します。

測定結果から、タイヤ(凸)とホイール(凹)のベストな組付け位置が、120°くらい違います。

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フォースマッチング後の結果は・・・

95N から 70N までラジアルフォースを低減でき、正常値になりました。




次は、右流れの傾向で、できるだけラテラルフォースが小さくなるように調整します。

ラジアルフォースが小さいアッセンブリを前輪に装着すると、ドライバーに振動が伝わりにくくなります。

ラジアルフォースラテラルフォースのバランスを考えると・・・


ラジアルフォースが一番大きい<2番(70N)>を、ドライバーから一番遠いところ「左後」にします。


次は、前輪です。

<4番(50N)>を「左前」にして、<3番(30N)>を「右前」にすると、右方向に 20N のラテラルフォースになりました。


最後に、<1番(50N)>を「右後」にします。


今回は、調整だけでトータルバランスが、良い感じに仕上がりました。

実際には、すべて調整だけで直るとは限りません。診断してみると、タイヤやホイールの交換が必要なこともあります。

A_9




最後に、スマートウェイトでアンバランスの修正を行い、クルマにアッセンブリを組み付け、規定トルクで均等に固定します。

それでは、ロードテストをしてみます。直っているのでしょうか?


「直りました!」


振動問題が、解決できてよかったです。これで作業終了になります。(作業時間は、3時間くらい)


詳細はHUNTER GSP9700導入店にご相談ください。

HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力は?ラテラルフォース編

今回は、HUNTER GSP9700 ホイールバランサーの実力を紹介しましょう。


クルマの左流れが発生しており、ホイールアライメントやホイールバランスの調整も行ってみたが、改善されず、困り果てていたそうです。

ある日、GSP9700 の存在を知り、今回に至った訳です。


タイヤは275/35ZR20、ホイールはメーカー純正20インチです。

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まずは、GSP9700で現状確認です。

GSP9700については、こちらを見てください。


GSP9700にタイヤとホイールのアッセンブリ(以下、アッセンブリ)をセットします。

今回のセット方法は、一般的な方法ではなく、こだわりのセット方法を使います。
(セット方法の細かな説明は、また今後にします)

こだわりのセット方法とは、クルマの装着状態と同じように、GSP9700に固定する方法のことです。

調整式フランジプレートとコレットを使用して、こんな感じでアッセンブリを固定します。

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右前<1番> ⇒ 左前<2番> ⇒ 右後<3番> ⇒ 左後<4番>の順番で測定して、タイヤとホイールに番号をふります。


測定結果は、左へ 65N のラテラルフォースが発生していました。

道路は、水はけ等を考えてカマボコ状になっています。クルマは左車線を走行しているので、路面の影響で左へ流れようとします。

左へラテラルフォースが発生していた為、左流れの傾向が、更に強まったと考えられます。これが今回の原因だと思われます。


その他には、

右前<1番>のラジアルフォースは、175N、大きすぎです。(・・・これは要注意です・・・)

右後<3番>のラジアルフォースは、125N、少しだけ許容オーバーです。

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診断結果から、<1番>と<3番>のフォースマッチングラテラルフォース調整アンバランス調整を行います。


まずは、フォースマッチングから・・・

<1番>と<3番>のアッセンブリを SICE S300 レバーレスタイヤチェンジャーでばらします。

実は、この S300 も優れもので、パワフルかつデリケートな操作で、超ロープロタイヤでも綺麗にスムースに着脱できます。

ばらしたホイールをGSP9700に固定し、リムランアウトを測定します。

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タイヤの凸とホイールの凹をマークし、S300で組み直します。

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フォースマッチング後の結果は・・・

<1番>は、175N から 145N までラジアルフォースを低減できましたが、まだ許容オーバーです。

これを直すには、タイヤを交換しなければなりません。

お客様に説明し、今回は振動問題ではないので、これでロードテストしてみることになりました。

<3番>は、125N から 105N までラジアルフォースを低減でき、正常値になりました。




次は、右流れの傾向で、できるだけラテラルフォースが小さくなるように調整します。

ラジアルフォースが小さいアッセンブリを前輪に装着すると、ドライバーに振動が伝わりにくくなります。

ラジアルフォースラテラルフォースのバランスを考えると・・・


ラジアルフォースが一番大きい<1番(145N)>を、ドライバーから一番遠いところ「右後」にします。

2番目に大きい<3番(105N)>を、次に伝わりにくいところ「左後」にします。


次は、前輪です。

<4番(50N)>を「右前」にして、<2番(65N)>を「左前」にすると、右方向に 40N のラテラルフォースになりました。


今回は、調整だけでトータルバランスが、良い感じに仕上がりました。

実際には、すべて調整だけで直るとは限りません。診断してみると、タイヤやホイールの交換が必要なこともあります。

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最後に、スマートウェイトでアンバランスの修正を行い、クルマにアッセンブリを組み付け、規定トルクで均等に固定します。

それでは、ロードテストをしてみます。直っているのでしょうか? 緊張の一瞬です。


(・・・ん、戻ってきた!、結果は?・・・)

「直りました!心配していた振動も問題ありません」


左流れの悩みが、解決できてよかったです。これで作業終了になります。(作業時間は、3時間くらい)


詳細は、HUNTER GSP9700導入店にご相談ください。
プロフィール

イヤサカ/IYASAKA

Author:イヤサカ/IYASAKA
自動車試験・整備機器及びシステムの専門商社としてイヤサカは、常に一歩先の時代を想定し、今、何が求められているのかをひとつひとつきっちりと検討し、人とクルマと環境のより良い関係をユーザーの視点で創造、提案します。

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