(57)【要約】【課題】簡素な構成にすることにより、軽量化を図ると共に、車両への設置自由度を高くすることができるホイールアライメント計測装置を提供する。【解決手段】車体側取付部３１に対してＸ軸周りに回転可能に支持される門形回転部材３３と、門形回転部材３３に対してＹ軸周りに回転可能に支持されるシリンダ部材４１ａと、このシリンダ部材４１ａに対してＺ軸方向に変位するロッド４１ｂとを有する伸縮機構部材４１と、伸縮機構部材４１に対してＺ軸周りに回転可能に支持される枠状回転部材５２と、枠状回転部材５２に対してＸ軸周りに回転可能に支持され、ホイール４に装着されるホイール取付部５９をその回転軸周りに回転可能に支持する回転部材５５と、計測された各部材３３，５１，５５，４１ａの回転角度及びロッド４１ｂの変位に基づいて、ホイール４のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の変位量、トー角度変化量、キャンバ角度変化量を演算する演算器１４とを備える。【選択図】図２
2010145257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両実走行時における車輪のホイールアライメント変化を計測するホイールアライメント計測装置であって、
車体側部材に着脱可能に装着される車体側取付部と、
前記車輪のホイールに着脱可能に装着されるホイール取付部と、
前記車体側取付部に対して、第１回転軸周りに回転可能に支持される第１回転部と、
前記第１回転部に対して前記第１回転軸と直交する第２回転軸周りに回転可能に支持される第２回転体と、前記第２回転体に対して前記第１回転軸及び前記第２回転軸と直交する方向に伸縮する伸縮部とを有する回転伸縮可動部と、
前記回転伸縮可動部に対して、前記伸縮部の変位方向と平行な第３回転軸周りに回転可能に支持される第３回転部と、
前記第３回転部に対して、前記伸縮部の変位方向及び第３回転軸と直交する第４回転軸周りに回転可能に支持され、前記ホイール取付部を前記ホイールの回転軸周りに回転可能に支持する第４回転部と、
前記第１、第３、第４回転部及び第２回転体の回転角度をそれぞれ計測する回転角度計測手段と、
前記伸縮部の変位を計測する変位計測手段と、
前記回転角度計測手段が計測した回転角度及び前記変位計測手段が計測した変位に基づいて、前記ホイールの互いに直交する３軸方向の変位量、トー角度変化量、キャンバ角度変化量を演算する演算部とを備える
ことを特徴とするホイールアライメント計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホイールアライメント計測装置において、
前記車体側取付部の下部に、門形をなす門形固定部材を設け、
前記門形固定部材内に、門形をなす第１回転部を回転可能に支持し、
前記第１回転部内に、軸状をなす前記回転伸縮可動部の前記第２回転体の上端を回転可能に支持し、
前記回転伸縮可動部の前記伸縮部の先端に、枠状をなす枠状固定部材を設け、
前記枠状固定部材内に、枠状をなす前記第３回転部を回転可能に支持し、
前記第３回転部内に、前記第４回転部を回転可能に支持する
ことを特徴とするホイールアライメント計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行時において、車軸に取り付けられるホイールの位置及び向きを３次元的に計測することができるホイールアライメント計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に設けられる車輪は、良好な操縦性や走行安定性、または、タイヤの摩耗低減等の観点から、幾何学的な角度で取り付けられている。車輪の取付状態を表す取付角度としては、車両進行方向に対するホイールの傾斜角（トー角度）や、鉛直面に対するホイールの傾斜角（キャンバ角度）等が設定されており、これらは、ホイールアライメントと総称されている。
【０００３】
このホイールアライメントは、車両の走行特性を解析する上でも重要なものであるため、従来から、車両走行時において、トー角度変化及びキャンバ角度変化に加えて、ホイールの車両前後方向変位、車幅方向変位、車両上下方向変位を、リアルタイムに計測するホイールアライメント計測装置が提供されている。このような、車両実走行時におけるホイールアライメントの５自由度の変位を計測可能なホイールアライメント計測装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のホイールアライメント計測装置では、車体側取付部（車体側基部）からホイール取付部（ホイール側基部）に向けて、２つの平行リンクを直交させて配置し、各取付部と平行リンクとの間及び平行リンク間に回転ジョイントを介装している。しかしながら、このような従来の装置では、構成が複雑となるため、大型で、且つ、大重量となるばかりでなく、車両への取り付けが困難となり、その設置位置に制限が出てしまうことになる。
【０００６】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、簡素な構成にすることにより、軽量化を図ると共に、車両への設置自由度を高くすることができるホイールアライメント計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明に係るホイールアライメント計測装置は、
車両実走行時における車輪のホイールアライメント変化を計測するホイールアライメント計測装置であって、
車体側部材に着脱可能に装着される車体側取付部と、
前記車輪のホイールに着脱可能に装着されるホイール取付部と、
前記車体側取付部に対して、第１回転軸周りに回転可能に支持される第１回転部と、
前記第１回転部に対して前記第１回転軸と直交する第２回転軸周りに回転可能に支持される第２回転体と、前記第２回転体に対して前記第１回転軸及び前記第２回転軸と直交する方向に伸縮する伸縮部とを有する回転伸縮可動部と、
前記回転伸縮可動部に対して、前記伸縮部の変位方向と平行な第３回転軸周りに回転可能に支持される第３回転部と、
前記第３回転部に対して、前記伸縮部の変位方向及び第３回転軸と直交する第４回転軸周りに回転可能に支持され、前記ホイール取付部を前記ホイールの回転軸周りに回転可能に支持する第４回転部と、
前記第１、第３、第４回転部及び第２回転体の回転角度をそれぞれ計測する回転角度計測手段と、
前記伸縮部の変位を計測する変位計測手段と、
前記回転角度計測手段が計測した回転角度及び前記変位計測手段が計測した変位に基づいて、前記ホイールの互いに直交する３軸方向の変位量、トー角度変化量、キャンバ角度変化量を演算する演算部とを備える
ことを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題を解決する本発明に係るホイールアライメント計測装置は、
前記車体側取付部の下部に、門形をなす門形固定部材を設け、
前記門形固定部材内に、門形をなす第１回転部を回転可能に支持し、
前記第１回転部内に、軸状をなす前記回転伸縮可動部の前記第２回転体の上端を回転可能に支持し、
前記回転伸縮可動部の前記伸縮部の先端に、枠状をなす枠状固定部材を設け、
前記枠状固定部材内に、枠状をなす前記第３回転部を回転可能に支持し、
前記第３回転部内に、前記第４回転部を回転可能に支持する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るホイールアライメント計測装置によれば、第１、第３、第４回転部及び第２回転体の回転角度をそれぞれ計測する回転角度計測手段と、伸縮部の変位を計測する変位計測手段とを備えることにより、簡素な構成となるため、軽量化を図ることができると共に、車両への設置自由度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るホイールアライメント計測装置について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係るホイールアライメント計測装置の車両への装着状態を示した図、図２はホイールアライメント計測装置の計測器の斜視図、図３は計測器の上部の詳細図であって、（ａ）は計測器上部の側面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図４は計測器の下部の詳細図であって、（ａ）は計測器下部の正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図５は車体座標系に対するホイール座標系の位置を示した図であって、（ａ）はホイール座標系を示した図、（ｂ）はトー角度を示した図、（ｃ）はキャンバ角度を示した図である。
【００１１】
図１に示した本発明に係るホイールアライメント計測装置１１は、実際に車両１を走行させて行う実走行テストにおいて、車両走行時の前輪３の挙動に伴うホイール４のアライメント変化を３次元的に計測するものである。
【００１２】
このホイールアライメント装置１１は、車両１を跨ぐように装着されており、そのエンジンフード（車体側部材）２の上方に配置される連結部材１２と、この連結部材１２の両端に設けられる左右一対の計測器１３とから構成されている。連結部材１２は、車幅方向（以下、Ｙ軸方向と称す）に延在する軸状部材であって、クランプユニット１５によりエンジンフード２に着脱可能に装着されている。また、計測器１３は、車両上下方向（以下、Ｚ軸方向と称す）に延在し、その上端が連結部材１２の端部に取り付けられる一方、その下端が前輪３と対向している。なお、各計測器１３には、詳細は後述するが、演算器（演算部）１４が接続されている。
【００１３】
次に、ホイールアライメント計測装置１１の計測器１３について、図２乃至図４を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図２及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、計測器１３の上端には、車体側取付部３１が設けられており、この車体側取付部３１には、連結部材１２が嵌入されている。車体側取付部３１の下部には、門形をなす門形固定部材３２が設けられており、この門形固定部材３２の内側には、同じく門形をなす門形回転部材（第１回転部）３３が配置されている。
【００１５】
門形回転部材３３の下端は、車両前後方向（以下、Ｘ軸方向と称す）に延在する回転軸（第１回転軸）３４を介して、門形固定部材３２の下端に回転可能に支持されている。そして、門形固定部材３２の一方の下端外側には、回転角度を計測する回転角度計（回転角度計測手段）３５が設けられており、この回転角度計３５には、一方の回転軸３４が接続されている。即ち、門形固定部材３２に対して門形回転部材３３がＸ軸周りに回転すると、回転角度計３５によりその回転角度が計測されることになる。
【００１６】
門形回転部材３３の内側には、同じく門形をなす支持部材３６が設けられており、この支持部材３６の両端には、左右一対の側板３７が設けられている。また、支持部材３６の下端間には、伸縮機構部材（回転伸縮可動部部）４１が配置されており、この伸縮機構部材４１は、Ｙ軸方向に延在する回転軸（第２回転軸）３８を介して、支持部材３６及び側板３７に回転可能に支持されている。そして、一方の側板３７の外側には、回転角度を計測する回転角度計（回転角度計測手段）３９が設けられており、この回転角度計３９には、回転軸３８が接続されている。即ち、門形回転部材３３（支持部材３６）に対して伸縮機構部材４１がＹ軸周りに回転すると、回転角度計３９によりその回転角度が計測されることになる。
【００１７】
伸縮機構部材４１は、Ｚ軸方向に延在する円筒状のシリンダ部材（第２回転体）４１ａと、このシリンダ部材４１ａ内に摺動可能に収納されるロッド（伸縮部）４１ｂとを備えている。また、伸縮機構部材４１のシリンダ部材４１ａには、直線変位量を計測する直線変位計（変位計測手段）４２が付設されている。この直線変位計４２は、伸縮機構部材４１と平行に配置され、円筒状の本体４２ａと、この本体４２ａ内に摺動可能に収納されるロッド４２ｂとを備えており、本体４２ａに対するロッド４２ｂの変位が計測されるようになっている。そして、直線変位計４２のロッド４２ｂの先端は、伸縮機構部材４１のロッド４１ｂの先端に接続されている。即ち、伸縮機構部材４１が伸縮すると、直線変位計４２によりその伸縮が変位として計測されることになる。
【００１８】
また、図２及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、伸縮機構部材４１のロッド４１ｂ及び直線変位計４２のロッド４２ａの下端には、枠状固定部材５１が設けられている。この枠状固定部材５１は、その側部が開口した枠状に形成されており、その開口部が車輪３側に向くように配置されている。
【００１９】
枠状固定部材５１の内側には、同じく枠状をなす枠状回転部材（第３回転体）５２がＺ軸方向に延在する回転軸（第３回転軸）５３を介して回転可能に支持されている。そして、枠状固定部材５１の下方には、回転角度を計測する回転角度計（回転角度計測手段）５４が設けられており、この回転角度計５４には、下方の回転軸５３が接続されている。即ち、枠状固定部材５１に対して枠状回転部材５２がＺ軸周りに回転すると、回転角度計５４によりその回転角度が計測されることになる。
【００２０】
枠状回転部材５２の内側には、回転部材（第４回転部）５５がＸ軸方向に延在する回転軸（第４回転軸）５６を介して回転可能に支持されている。そして、枠状回転部材５２の側壁外側には、回転角度を計測する回転角度計（回転角度計測手段）５７が設けられており、この回転角度計５７には、回転軸５６が接続されている。即ち、枠状回転部材５２に対して回転部材５５がＸ軸周りに回転すると、回転角度計５７によりその回転角度が計測されることになる。
【００２１】
回転部材５５には、ホイール取付部５９がＹ軸方向に延在する回転軸５８を介して回転可能に支持されている。このホイール取付部５９は、円盤状に形成されており、前輪３のホイール４に着脱可能に装着されている。なお、この装着時においては、ホイール取付部５９の回転軸５８は、ホイール４の回転軸と同軸上に配置されている。
【００２２】
更に、各計測器１３の回転角度計３５，３９，５４，５７及び直線変位計４２は、上述した演算器１４に接続されており、計測した回転角度及び変位の信号をこの演算器１４に出力するようになっている。これにより、演算器１４においては、入力された回転角度及び変位の信号に基づいて、車体側取付部３１に対するホイール取付部５９、即ち、ホイール４の５自由度方向の変位を求め、更に、これらの変位に基づいて、ホイール４のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の変位量、トー角度変化量、キャンバ角度変化量を演算可能となっている。
【００２３】
ここで、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸から規定される車両１の座標系（以下、車体座標系と称す）に対して、図５（ａ）に示すように、ホイール４の座標系（以下、ホイール座標系と称す）を、ホイール４の回転軸をｙ軸上に配置し、且つ、互いに直交するｘ軸，ｙ軸，ｚ軸から規定する。そして、上述したように、演算器１４により演算される回転角度は、ホイール４のトー角度α及びキャンバ角度βである。図５（ｂ）に示すように、トー角度αとは、車体座標系のＺ軸を回転中心として、車体座標系のＸ軸とホイール座標系のｙ軸との間の角度θXyから、９０°を引いた角度、即ち、車体座標系のＸ軸とホイール座標系のｚ−ｘ平面との交差角度である。また、図５（ｃ）に示すように、キャンバ角度βとは、車体座標系のＸ軸を回転中心として、車体座標系のＺ軸とホイール座標系のｙ軸との間の角度θZyから、９０°引いた角度、即ち、車体座標系のＺ軸とホイール座標系のｚ−ｘ平面との交差角度である。
【００２４】
次に、上述したホイールアライメント装置１１を用いて、実走行中における車両１の前輪３のアライメント変化を計測する場合について説明をする。
【００２５】
先ず、ホイールアライメント計測装置１１を車両１に装着する場合には、連結部材１２を、クランプユニット１５を介してエンジンフード２の所定位置に取り付けると共に、その連結部材１２の両端が嵌入された左右一対の計測器１３を、両側の前輪３に対向するように配置する。次いで、計測器１３のホイール取付部５９を、前輪３のホイール４に対してボルト等により同軸となるように取り付ける（図１参照）。このように、ホイールアライメント計測装置１１の車両１への装着が完了した後、この車両１を走行させることにより、車輪３のアライメント変化の計測が行われる。
【００２６】
ここで、車両１の走行が開始されると、車輪３の挙動に伴ってそのアライメントが変化する。このとき、計測器１３においては、車輪３の挙動に伴って、門形回転部材３３がＸ軸周りに回転し、伸縮機構部材４１の上端がＹ軸周りに回転し、枠状回転部材５２がＺ軸周りに回転し、回転部材５５がＸ軸周りに回転すると共に、伸縮機構部材４１のロッド４１ｂがＺ軸方向に摺動することになる。これにより、各回転部材３３，５２，５５及び伸縮機構部材４１が連動して回転及び伸縮することになるため、ホイール取付部５９はホイール４を介して車輪３の挙動に追従する。
【００２７】
また、同時に、各回転部材３３，５２，５５及び伸縮機構部材４１が回転すると、回転角度計３５，３９，５４，５７によりその回転角度が計測されると共に、伸縮機構部材４１が伸縮すると、直線変位計４２によりその変位が計測される。そして、計測された回転角度及び変位の信号は演算器１４に入力される。これにより、演算器１４では、これらに基づいて、ホイール４のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の変位量、トー角度変化量、キャンバ角度変化量を演算する。
【００２８】
なお、トー角度変化量及びキャンバ角度変化量の演算方法について具体的に説明すると、演算器１４においては、各回転部材３３，５２，５５（回転角度計３５，５４，５７）及び伸縮機構部材４１（回転角度計３９、直線変位計４２）のそれぞれに設定した座標系を、ホイール取付部５９側から車体側取付部３１側に向けて、５回の座標変換することにより、ホイール取付部５９におけるホイール座標系を、車体側取付部３１における車体座標系に変換する座標変換マトリックスを設定している。そして、計測された回転角度及び変位に対して前記座標変換マトリックスを用いることにより、ホイール座標系のｙ軸、即ち、ホイール４の回転軸に対する車体座標系における方向余弦を求め、そのホイール４の回転軸と車体座標系のＸ軸，Ｙ軸とのなす角により、トー角度変化量及びキャンバ角度変化量を求めるようになっている。
【００２９】
なお、本実施形態では、ホイールアライメント装置１１を前輪３のアライメント変化を計測するために使用したが、後輪５（図１参照）のアライメント変化を計測する場合にも使用可能である。
【００３０】
従って、本発明に係るホイールアライメント計測装置によれば、車体側取付部３１からホイール取付部５９に向けて配置した、門形回転部材３３、伸縮機構部材４１、枠状回転部材５２、回転部材５５の回転角度を、回転角度計３５，３８，５４，５７により計測すると共に、伸縮機構部材４１のロッド４１ｂの変位を直線変位計４２により計測することにより、計測器１３の構成が簡素になるため、軽量化を図ることができると共に、車両への設置自由度を高くすることができる。
【００３１】
また、門形をなす門形固定部材３２内に、門形をなす門形回転部材３３を回転可能に支持し、更に、この門形回転部材３３内に、伸縮機構部材４１のシリンダ部材４１ａを回転可能に支持する一方、枠状をなす枠状固定部材内に、枠状をなす枠状回転部材５２を回転可能に支持し、更に、この枠状回転部材５２内に、回転部材５５を回転可能に支持することにより、省スペースで回転を許容することができるので、小型化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、車両に対する着脱を容易に行うことができるホイールアライメント装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例に係るホイールアライメント計測装置の車両への装着状態を示した図である。
【図２】ホイールアライメント計測装置の計測器の斜視図である。
【図３】計測器の上部の詳細図であって、（ａ）は計測器上部の側面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】計測器の下部の詳細図であって、（ａ）は計測器下部の正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】車体座標系に対するホイール座標系の位置を示した図であって、（ａ）はホイール座標系を示した図、（ｂ）はトー角度を示した図、（ｃ）はキャンバ角度を示した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      車両
２      エンジンフード（車体側部材）
３      前輪
４      ホイール
５      後輪
１１      ホイールアライメント計測装置
１２      連結部材
１３      計測器
１４      演算器（演算部）
１５      クランプユニット
３１      車体側取付部
３２      門形固定部材
３３      門形回転部材（第１回転部）
３４，３８，５３，５６      回転軸（第１〜第４回転軸）
３５，３９，５４，５７      回転角度計（回転角度計測手段）
３６      支持部材
３７      側板
４１      伸縮機構部材（回転伸縮可動部）
４１ａ    シリンダ部材（第２回転体）
４１ｂ    ロッド（伸縮部）
４２      直線変位計（変位計測手段）
５１      枠状固定部材
５２      枠状回転部材（第３回転部）
５５      回転部材（第４回転部）
５８      回転軸
５９      ホイール取付部
【図１】
2010145257.tif 000003
【図２】
2010145257.tif 000004
【図３】
2010145257.tif 000005
【図４】
2010145257.tif 000006
【図５】
2010145257.tif 000007