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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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?

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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。

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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。

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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。

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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。

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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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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。

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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。

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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?


「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。

理想的なホイールバランス調整! HUNTER GSP9700 ホイールバランサー

最近、増えてきている悩みの一つに、クルマの振動ハンドル流れがあります。


例えば、

タイヤやホイールを交換した後から、クルマが振動し始めたような気がする・・・

高速走行している時に 100km/h 辺りで振動が発生する・・・

タイヤを交換した後から、ハンドル流れが始まったような気がする・・・


このような症状を経験したことがないでしょうか?


今回は、世界初!実走行に近い状態で測定する事で、今まで判らなかった振動横流れの原因まで診断できる、超こだわりのホイールバランサー HUNTER GSP9700 を紹介します。

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ハンター独自のロードローラーでタイヤに最大 635kg までの荷重を掛けて、より走行時に近い状態を再現し、ラジアルフォース(縦振動・反力)やラテラルフォース(ハンドル流れ)の測定を行い、振動横流れの原因を自動的に診断してくれます。

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ハンター独自のデータアームでホイールのラジアル(縦振れ)とラテラル(横振れ)のリムランアウトの測定を行い、自動的に診断してくれます。

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このバランサーのものすごい所は、フォースマッチングです。

走行時、タイヤとホイールのアッセンブリ(以下、アッセンブリ)が回転している時に、路面からの反力が一定であれば、スムースな乗り心地になります。

しかし、この反力のバラツキが大きいと振動が発生します。

これが、タイヤやホイールが原因で振動が発生する時のメカニズムになります。

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フォースマッチングは、走行時の路面からの反力が最小(均一)になるように、タイヤとホイールの組付け状態を仕立てます。

判りやすく言うと、走行時のアッセンブリを真円に近づけるような感じです。

ちなみに、カーメーカーも新車のアッセンブリは、フォースマッチングと同じような方法で組み付けます。

フォースマッチングの調整事例については、こちらを見てください。


いわゆる、マッチングと呼ばれるものは、他にもあります。


一つ目は、ウェイトマッチングです。(数多くのマシンに採用されています)

ウェイトマッチングは、バランスウェイトが最小になるように、タイヤとホイールを組み付けます。


二つ目は、ランアウトマッチングです。

ランアウトマッチングは、空転時のアッセンブリを真円に近づけるように、タイヤとホイールを組み付けます。


ウェイトマッチングも、ランアウトマッチングも、走行時の路面からの反力は、考慮していません。




もう一つの、このバランサーのものすごい所は、ラテラルフォースです。

走行時、タイヤが回転することで発生するラテラルフォース(横流れ)を個々に診断し、最適なタイヤの取付位置を見つけだします。

こうすることで、直進安定性を、最も良い状態にすることができます。

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HUNTER GSP9700HUNTER ホイールアライメントテスターを組み合わせることで、現在考えられる最高の乗り心地になります。


このような、タイヤによる横流れが発生する力を総称して、タイヤプルと言います。(プル=引っ張る)

タイヤプルが発生する原因として、一般的にコニシティが考えられます。

コニシティとは、内側と外側のサイドウォールの硬さに差が生じることで発生します。

硬さに差が生じることで、荷重が掛かると、内側と外側の直径に差が生じます。

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つまり、円錐状のタイヤが、転がっているような状態になる訳です。

当然、円錐状であれば、どちらかに曲がってしまいます。

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このようなタイヤが、前輪に装着されていると、クルマを横方向へ引っ張ろうとします。

これが、タイヤが原因で、横流れが発生する時のメカニズムになります。

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コニシティ自体を修正することはできません。

左右輪のバランスで、流れる方向と力をコントロールしなければなりません。

後輪は、固定輪なので、アライメントで調整されている方向にタイヤは転がります。

従って、前輪と比較するとコニシティに影響されにくいです。

ラテラルフォースの調整事例については、こちらを見てください。




最後に、独自のスマートウェイト技術でウェイトバランスの修正を行って作業終了です。


ウェイトバランスが悪いと、アッセンブリが回転した時に、遠心力(振動力)が発生します。

この遠心力が大きすぎると、走行している時に振動が発生します。

スマートウェイトは、振動原因である遠心力の大きさを良否判定する新しい技術です。

ちなみに、一般的なホイールバランサーは、アンバランス量の大きさを良否判定し・・・

この辺りについては、また今度にします。

スマートウェイトについては、こちらを見てください。


実は、クルマへのアッセンブリの組み付け方も重要なんです。

この辺りについては、また今度にします。


興味のある方は、超こだわりのホイールバランサー HUNTER GSP9700 を一度お試しください。

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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