(57)【要約】  この発明は、車両のステアリングシステムの対称性およびアッカーマン幾何学的配置状態を判定するための方法およびシステムを提供する。この発明に従ったシステムは、操縦可能な車輪のトー角度の差に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。したがって、ステアリングシステムの対称性を判定するために、どのような仕様も必要とされない。この発明は、正規化されたトー角度に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。その結果、操縦可能な車輪を特定の角度に位置付ける必要がなくなる。加えて、この発明は、大きな角度範囲にわたってハンドルを切る必要なく車両のステアリングシステムの対称性を判定する。したがって、車輪の方向転換を行なう際の技術者の労力が減じられる。また、この発明は、ステアリングシステムの対称性の判定を整列手順内で実現する、改良された整列手順も提供する。この発明は、理論上のアッカーマン角度に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定するための、機械によって実現される新規の手順を提供する。
2005510411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムの対称性を判定するための方法であって、前記第１および第２の操縦可能な車輪は、前記車輪が前記車両の長手方向軸に整列されたときに共通の軸に対して垂直であり、前記方法は、
ａ）  前記第２の操縦可能な車輪が第１の方向において基準トー角度に位置付けられたときに前記第１の操縦可能な車輪の第１の測定されたトー角度を検出するステップと、
ｂ）  前記第１の操縦可能な車輪が第２の方向において前記基準トー角度に位置付けられたときに前記第２の操縦可能な車輪の第２の測定されたトー角度を検出するステップとを含み、前記第２の方向は、前記車両の前記長手方向軸を基準として前記第１の方向と反対であり、前記方法はさらに、
ｃ）  前記第１の測定されたトー角度および前記第２の測定されたトー角度に基づいて前記ステアリングシステムの対称性を判定するステップを含む、方法。
【請求項２】
前記第１の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な右車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な左車輪である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な左車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な右車輪である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
判定する前記ステップは、前記第１の測定されたトー角度、前記第２の測定されたトー角度、およびしきい値に基づいて前記ステアリングシステムの対称性を判定する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
判定する前記ステップは、
ｃ１）  前記第１の測定されたトー角度と前記第２の測定されたトー角度との角度差を計算するステップと、
ｃ２）  前記角度差を前記しきい値と比較するステップと、
ｃ３）  ステップ（ｃ２）の結果に基づいて、前記ステアリングシステムの対称性を判定するステップと
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記しきい値は、前記基準トー角度の値に基づいて決定される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムの対称性を判定するためのシステムであって、前記第１および第２の操縦可能な車輪は、前記車輪が前記車両の長手方向軸に整列されたときに共通の軸に対して垂直であり、前記システムは、前記操縦可能な車輪のトー角度を表わすトー角度信号を生成するための測定装置に接続するように構成され、前記システムは、
データを処理するためのプロセッサと、
メモリと、
データを格納するためのデータ記憶装置と、
データを入力するための入力装置と、
前記入力装置、前記メモリ、前記データ記憶装置、および前記プロセッサに結合するたのバスとを含み、
前記データ記憶装置は命令を担持し、当該命令は、前記プロセッサによって命令が実行されると、機械によって実現される以下のステップ、
ａ）  前記第２の操縦可能な車輪が第１の方向において基準トー角度に位置付けられたときに前記第１の操縦可能な車輪の第１の測定されたトー角度を表わす第１の信号を受取るステップと、
ｂ）  前記第１の操縦可能な車輪が、前記車両の前記長手方向軸を基準として前記第１の方向と反対である第２の方向において前記基準トー角度に位置付けられたときに前記第２の操縦可能な角度の第２の測定されたトー角度を表わす第２の信号を受取るステップと、
ｃ）  前記第１の測定されたトー角度および前記第２の測定されたトー角度に基づいて前記ステアリングシステムの対称性を判定するステップと
を前記システムに実行させる、システム。
【請求項８】
表示装置をさらに含み、前記データ記憶装置は命令をさらに担持し、当該命令は、前記プロセッサにより命令が実行されると、前記ステアリングシステムが非対称であると判定されたことに応答して前記システムに障害処理の手順を表示させる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
ステップ（ａ）および（ｂ）は、キャスタを揺動させる手順の間に実施される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
ステップ（ａ）および（ｂ）は、トーアウトオンターンの手順の間に実施される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
ステップ（ａ）および（ｂ）は、ＳＡＩ測定の過程中に実施される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記基準トー角度は実質的に１０度に等しい、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記基準トー角度は予め定められた角度である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な右車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な左車輪である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な左車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な右車輪である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１６】
判定する前記ステップは、前記第１の測定されたトー角度、前記第２の測定されたトー角度、およびしきい値に基づいて前記ステアリングシステムの対称性を判定する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１７】
前記しきい値は前記基準トー角度の値に基づいて決定される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムの対称性を判定するためのシステムであって、前記第１および第２の操縦可能な車輪は、前記車輪が前記車両の長手方向軸に整列されたときに共通の軸に対して垂直であり、前記システムは、前記操縦可能な車輪のトー角度を表わすトー角度信号を生成するための測定装置に接続するように構成され、前記システムは、
データを処理するためのプロセッサと、
メモリと、
データを格納するためのデータ記憶装置と、
データを入力するための入力装置と、
前記入力装置、前記メモリ、前記データ記憶装置、および前記プロセッサに結合するためのバスとを含み、
前記データ記憶装置は命令を担持し、当該命令は、前記プロセッサによって命令が実行されると、機械によって実現される以下のステップ、
ａ）  前記第２の操縦可能な車輪が第１の方向において第１のトー角度に位置付けられたときに前記第１の操縦可能な車輪の第１の測定されたトー角度を表わす第１の信号を受取るステップと、
ｂ）  前記第１の操縦可能な車輪が、前記車両の前記長手方向軸を基準として前記第１の方向と反対である第２の方向において第２のトー角度に位置付けられたときに前記第２の操縦可能な車輪の第２の測定されたトー角度を表わす第２の信号を受取るステップと、
ｃ）  前記第１のトー角度と前記データ記憶装置に格納された予め定められた角度との差に基づいて、正規化された第１の測定されたトー角度を生成するステップと、
ｄ）  前記第２のトー角度と前記予め定められた角度との差に基づいて、正規化された第２のトー角度を生成するステップと、
ｅ）  前記正規化された第１の測定されたトー角度、および正規化された第２の測定されたトー角度に基づいて前記ステアリングシステムの対称性を判定するステップと
を前記システムに実行させる、システム。
【請求項１９】
表示装置をさらに含み、前記データ記憶装置は命令をさらに担持し、当該命令は、前記プロセッサにより命令が実行されると、前記ステアリングシステムが非対称であると判定されたことに応答して前記システムに障害処理の手順を表示させる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な右車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な左車輪である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な左車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、前記車両の操縦可能な右車輪である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記しきい値は、前記予め定められた角度の値に基づいて決定される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
判定する前記ステップは、前記正規化された第１の測定されたトー角度、前記正規化された第２の測定されたトー角度、およびしきい値に基づいて前記ステアリングシステムの対称性を判定する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
ステップ（ｄ）は、
（ｃ１）  前記正規化された第１の測定されたトー角度と、前記正規化された第２の測定されたトー角度との角度差を計算するステップと、
（ｃ２）  前記角度差を前記しきい値と比較するステップと、
（ｃ３）  ステップ（ｃ２）の結果に基づいて前記ステアリングシステムの対称性を判定するステップと
をさらに含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定するためのシステムであって、前記第１および第２の操縦可能な車輪は、前記車輪が前記車両の長手方向軸に整列されたときに共通の軸に対して垂直であり、前記システムは、前記操縦可能な車輪のトー角度を表わすトー角度信号を生成するための測定装置に接続するように構成され、前記システムは、
データを処理するためのプロセッサと、
メモリと、
データを格納するためのデータ記憶装置と、
データを入力するための入力装置と、
前記入力装置、前記メモリ、前記データ記憶装置、および前記プロセッサに結合するバスとを含み、
前記データ記憶装置は命令を担持し、当該命令は、前記プロセッサによって命令が実行されると、機械によって実現される以下のステップ、
ａ）  前記第１の操縦可能な車輪の第１のトー角度を表わす第１の信号を受取るステップと、
ｂ）  前記第１の操縦可能な車輪が前記第１のトー角度に位置付けられたときに前記第２の操縦可能な車輪の第２のトー角度を表わす第２の信号を受取るステップと、
ｃ）  車輪の軸距の長さを表わす軸距値、車両の輪距の長さを表わす輪距値、および前記第１のトー角度に基づいて理論上のアッカーマン角度を計算するステップと、
ｄ）  前記第２のトー角度および前記理論上のアッカーマン角度に基づいて前記ステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定するステップと
を前記システムに実行させる、システム。
【請求項２６】
表示装置をさらに含み、前記データ記憶装置は命令をさらに担持し、当該命令は、前記プロセッサによって命令が実行されると、前記ステアリングシステムが適切なアッカーマン幾何学的配置を欠いていると判定されたことに応答して前記システムに障害処理の手順を表示させる、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
ステップ（ｄ）は、
（ｄ１）  前記第２のトー角度および前記理論上のアッカーマン角度に基づいてアッカーマン比率を求めるステップと、
（ｄ２）  前記アッカーマン比率をしきい値と比較するステップと、
（ｄ３）  ステップ（ｄ２）の結果に基づいて、前記ステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定するステップと
を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第１の操縦可能な車輪は、操縦可能な右車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、操縦可能な左車輪である、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１の操縦可能な車輪は、操縦可能な左車輪であり、前記第２の操縦可能な車輪は、操縦可能な右車輪である、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
前記第１のトー角度はトーアウトオンターンの仕様で指定された基準角度である、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３１】
前記第１のトー角度は２０度のトーアウトである、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３２】
第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムのアッカーマン曲線をプロットするためのシステムであって、前記第１および第２の操縦可能な車輪は、前記車輪が前記車両の長手方向軸に整列されたときに共通の軸に対して垂直であり、前記システムは、前記操縦可能な車輪のトー角度を表わすトー角度信号を生成するための測定装置に接続するように構成され、前記システムは、
データを処理するためのプロセッサと、
メモリと、
データを格納するためのデータ記憶装置と、
データを入力するための入力装置と、
前記入力装置、前記メモリ、前記データ記憶装置、および前記プロセッサに結合するバスとを含み、
前記データ記憶装置は命令を担持し、当該命令は、前記プロセッサによって命令が実行されると、機械によって実現される以下のステップ、
ａ）  前記操縦可能な車輪が第１の方向に方向転換されているときに前記第１の操縦可能な車輪の第１のトー角度を表わす第１の信号を受取るステップと、
ｂ）  前記操縦可能な車輪が前記第１の方向に方向転換されるときに前記第２の操縦可能な車輪の第２のトー角度を表わす第２の信号を受取るステップと、
ｃ）  前記車両の軸距の長さを表わす軸距値、前記車両の輪距の長さを表わす輪距値、および前記第１のトー角度に基づいて理論上のアッカーマン角度を計算するステップと、
ｅ）  前記第２のトー角度および前記理論上のアッカーマン角度に基づいて前記ステアリングシステムのアッカーマン曲線を表示するステップと
を前記システムに実行させる、システム。
【請求項３３】
ステップ（ａ）は、前記操縦可能な車輪が第２の方向に方向転換されているときに前記第１の操縦可能な車輪の第１のトー角度を表わす第１の信号を受取るステップをさらに含み、ステップ（ｂ）は、前記操縦可能な車輪が前記第２の方向に方向転換されたときに前記第２の操縦可能な車輪の第２のトー角度を表わす第２の信号を受取るステップをさらに含み、ステップ（ｅ）は、前記第２の方向に対する前記アッカーマン曲線の片側に沿って前記第１の方向に対する前記アッカーマン曲線を表示するステップを含む、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定するための方法であって、前記第１および第２の操縦可能な車輪は、前記車輪が前記車両の長手方向軸に整列されたときに共通の軸に対して垂直であり、前記システムは、前記操縦可能な車輪のトー角度を表わすトー角度信号を生成するための測定装置に接続するように構成され、前記方法は、機械によって実現される以下のステップ、
ａ）  前記第１の操縦可能な車輪の第１のトー角度を表わす第１の信号を受取るステップと、
ｂ）  前記第１の操縦可能な車輪が前記第１のトー角度に位置付けられたときに前記第２の操縦可能な車輪の第２のトー角度を表わす第２の信号を受取るステップと、
ｃ）  前記車両の軸距の長さを表わす軸距値、前記車両の輪距の長さを表わす輪距値、および前記第１のトー角度に基づいて理論上のアッカーマン角度を計算するステップと、
ｄ）  前記第２のトー角度および前記理論上のアッカーマン角度に基づいて前記ステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定するステップと
を含む、方法。
【請求項３５】
前記ステアリングシステムが適切なアッカーマン幾何学的配置を欠いていると判定されたことに応答して、障害処理の手順を表示するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のトー角度はトーアウトオンターンの仕様に指定された基準角度である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１のトー角度は２０度のトーアウトである、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、車両のステアリングシステムを特徴付け、かつ、その対称性およびアッカーマン（Ackermann）幾何学的配置状態を判定するための方法およびシステムに関し、より特定的に、車両のステアリングシステムの対称性およびアッカーマン幾何学的配置を判定するための耐故障性の方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
方向転換中の総トーの大きさは、タイヤの摩耗および車両のハンドリングの両方に影響を及ぼす。左または右にハンドルを切る際に総トーの量が異なる非対称的なステアリングシステムは、欠陥のある構成要素が車両に存在することを示し得、欠陥のある構成要素は車両のハンドリングの質を下げ、車両が起伏上を通過する際に一方側に突進するなどの問題を生じるおそれがある。したがって、車両のステアリングシステムが対称であるかどうかを知ることは重要である。
【０００３】
ステアリングシステムのステアリングの適切な幾何学的配置および対称性を判定するために、自動車製造業者はトーアウトオンターン（Toe Out On Turns）（ＴＯＯＴ）についての仕様を設けている。一般にＴＯＯＴは、第１の方向、たとえば左に２０度だけ技術者に内車輪を方向転換させて外車輪のトー角度を測定させることによって測定される。次に、この測定値が仕様値と比較される。同じ手順および測定が他の方向（この例では右）に対して繰返される。代替例として、総トーが測定されて仕様と比較される。ＴＯＯＴ値が異なることによって示されるステアリングシステムの非対称性は、損傷を受けたか、もしくは不適切なステアリング構成要素、またはシャーシの損傷までもをかなり忠実に示し、この中には事故後の不適切な修理が含まれる。
【０００４】
ＴＯＯＴの測定値を用いた対称性の検査には欠点がある。第１に、ＴＯＯＴは整列の過程中に常に検査されるわけではない。第２に、ＴＯＯＴの仕様が２０度での測定の実施を必要とし、技術者はトー角度の測定値を得る前に、特定の角度で車輪を正確に位置決めしなければならない。特定の角度での車輪の位置決めは、高い操作精度を要する。
【０００５】
さらに、２０度の方向転換でＴＯＯＴの測定値を取る間に、さまざまな整列パラメータ、たとえばキャスタ、ステアリング軸の傾角（ＳＡＩ）に対する測定値を１０度のトーで取る。その結果、技術者は、操縦可能な車輪を真っ直ぐ前を向いた位置から正確に１０度方向転換してキャスタおよびステアリング軸の傾角を求め、その後さらに１０度方向転換してＴＯＯＴを求めなければならない。
【０００６】
加えて、ＴＯＯＴの仕様は２０度の方向転換での測定の実施を必要とする。多くのアライナは、純粋に電気光学的な手段により２０度の方向転換を測定するための角度範囲を有さない。他の設備、たとえば電子式ターンプレートをアライナの測定計器の代わりに使用できるが、増設の必要があって費用が嵩む。
【０００７】
車両のステアリングシステムの別の重要な特性がアッカーマン幾何学的配置である。１００パーセントのアッカーマン幾何学的配置は、台形のステアリングリンク機構を用いることによって生じる。アッカーマン幾何学的配置により、車両の全車輪は共有点の周りに弧を描く。したがって、理論上、低速時の車輪のどのような擦れもなくし、かつ、コーナ
リングによるタイヤの摩耗を最小限にする。殆どの車両は１００パーセント未満のアッカーマン幾何学的配置を有するように設計されているが、１００パーセントのアッカーマン幾何学的配置からの著しい偏差は、損傷を受けたか、規格に合っていないか、または誤って調節された部品が車両のステアリングシステムに存在することを示し得、これらは非対称のステアリングシステムと同様の問題を生じるおそれがある。
【０００８】
図１は、真のアッカーマン幾何学的配置を有する車両を示す。１対の一定方向の車輪１０ａおよび１０ｂが回転するように後車軸１２上に装着され、１対の操縦可能な車輪１４ａおよび１４ｂが前車軸１６上に回転可能な態様で装着される。車輪の対は両方とも、車両シャーシの長手方向軸の周囲に従来どおり位置付けられる。
【０００９】
車両が方向転換されると、外車輪が内車輪よりも小さな角度で方向転換して、車両が方向転換する際の車輪のスカッフィングを防止しなければならない。後車軸および前車軸の中心線は、それぞれ軸線１８および２０によって表わされる。線２２および２４は、操縦可能な車輪１４ａおよび１４ｂのそれぞれの軸を表わす。完璧なアッカーマン幾何学的配置を有するステアリングシステムは、点Ｏを基準とした最適な回転動作を有する。参考までに、方向転換中に点Ｏに近い方の操縦可能な車輪を内車輪と呼び、点Ｏを基準として他方の操縦可能な車輪よりも遠い方の操縦可能な車輪を外車輪と呼ぶ。
【００１０】
高速時でのハンドリングを最適化するための設計および要件の事実上の限界により、完璧なアッカーマン幾何学的配置以外で設計されたステアリングシステムが必要とされる。ステアリングシステムの設計により、各転換方向（すなわち左および右）に対する１つの特定の方向転換の角度においてのみ、完璧なアッカーマン幾何学的配置が達成され得ることが公知である。しかしながら、アッカーマン幾何学的配置からの著しい偏差は、ステアリングシステムの欠陥を示し得る。
【００１１】
純粋なアッカーマン幾何学的配置が実用的ではなく、一般には必要とされないにもかかわらず、理論上純粋なアッカーマンに対するステアリング特性の関係は、ステアリングシステムの開発者にとって極めて有用なツールである。ステアリング分析システムの応用分野には、車両の開発技術者、レーシングカーの開発および調整、衝突修理分析、および大型トラック隊が含まれる。
【００１２】
しかしながら、自動車製造業者はアッカーマン仕様を公表していない。アッカーマン幾何学的配置の仕様がなければ、自動車整備工場はアッカーマン幾何学的配置に関する誤差を検出および訂正することができない。
【００１３】
したがって、車両のステアリングシステムの対称性を効果的に判定する必要性がある。さらに、任意のトー角度において車両のステアリングシステムの対称性を判定する必要性がある。さらに、アッカーマン幾何学的配置の仕様なしにアッカーマン幾何学的配置を判定するための必要性がある。この発明は、これらの必要性および他の必要性に応える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
発明の概要
この発明は、車両のステアリングシステムの対称性およびアッカーマン幾何学的配置を判定するための方法およびシステムを提供する。この発明の利点は、ステアリングシステムの対称性の測定値を求める間に、操縦可能な車輪をどのようなトー角度にも位置決めできることである。この発明は、アッカーマン仕様がなくても、ＴＯＯＴの仕様に基づいてアッカーマン幾何学的配置を判定することを可能にする点でも有利である。この発明のさらに別の利点は、改良された整列手順を提供することから生じ、この整列手順は、ステア
リングシステムの対称性の判定を他の整列手順に組込む。この発明は、理論上のアッカーマン角度に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置を判定するための新規の手順を提供する。加えて、この発明は、大きな角度範囲にわたって操縦可能な車輪の方向転換を行なう必要なく、車両のステアリングシステムの対称性を判定する。
【００１５】
この発明に従った方法は、第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムの対称性を判定する。第１および第２の操縦可能な車輪は、車両の長手方向軸に車輪が整列されたときに共通の軸に対して垂直となる。この方法は、第２の操縦可能な車輪が第１の方向において、たとえば１０度の基準トー角度に位置付けられたときに、第１の操縦可能な車輪の第１の測定されたトー角度を検出し、第１の操縦可能な車輪が第２の方向において上述の基準トー角度に位置付けられたときに、第２の操縦可能な車輪の第２の測定されたトー角度を検出する。第２の方向は、車両の長手方向軸を基準として第１の方向と反対である。この方法は、第１の測定されたトー角度および第２の測定されたトー角度に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。
【００１６】
一局面において、この方法は、第１の測定されたトー角度、第２の測定されたトー角度、およびしきい値に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。第１の測定されたトー角度と第２の測定されたトー角度との角度差が計算されて、しきい値と比較される。角度差がしきい値よりも大きければ、ステアリングシステムは非対称であると判定される。
【００１７】
一局面において、第１の操縦可能な車輪は右前車輪であり、第２の操縦可能な車輪は左前車輪である。別の局面では、反対の態様で判定を行なうことができ、ここでは第１の操縦可能な車輪が左前車輪であり、第２の操縦可能な車輪が右前車輪である。
【００１８】
この発明に従ったシステムは、第１および第２の操縦可能な車輪を有する種類の車両のステアリングシステムの対称性を判定する。第１および第２の操縦可能な車輪は、車両の長手方向軸に車輪が整列されたときに共通の軸に対して垂直になる。このシステムは、操縦可能な車輪のトー角度を表わすトー角度信号を生成するための測定装置に接続されるように構成される。このシステムは、データを処理するためのプロセッサと、メモリと、データを格納するためのデータ記憶装置と、データを入力するための入力装置と、入力装置、メモリ、データ記憶装置、およびプロセッサに結合するバスとを含む。
【００１９】
このシステムは、第２の操縦可能な車輪が第１の方向において基準トー角度に位置付けられたときに第１の操縦可能な車輪の第１の測定されたトー角度を表わす第１の信号を受取り、第１の操縦可能な車輪が第２の方向において上述の基準トー角度に位置付けられたときに第２の操縦可能な角度の第２の測定されたトー角度を表わす第２の信号を受取る。基準トー角度は、システムによって予め設定されるか、またはオペレータによって設定された任意の角度であってよい。第２の方向は、車両の長手方向軸を基準として第１の方向と反対である。このシステムは、第１の測定されたトー角度および第２の測定されたトー角度に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。加えて、このシステムは、第１の測定されたトー角度、第２の測定されたトー角度、およびしきい値に基づいてステアリングシステムの対称性を判定することができる。しきい値は、基準トー角度の値に基づいて決定され得る。
【００２０】
一局面において、このシステムは、第１の測定されたトー角度と第２の測定されたトー角度との角度差を求める。この角度差がしきい値と比較される。角度差がしきい値よりも大きければ、ステアリングシステムは非対称であると判定される。
【００２１】
基準トー角度は、どのような角度でも任意のソースから得ることができ、たとえばシス
テムによって予め設定されるか、オペレータによって入力されるか、またはデータベースから得ることができるため、この方法およびシステムは、ステアリングシステムの対称性を判定するためにＴＯＯＴの仕様を必要としない。
【００２２】
一局面において、このシステムは表示装置をさらに含み、データ記憶装置は命令をさらに担持し、この命令は、プロセッサによってこの命令が実行されると、ステアリングシステムが非対称であると判定されたことに応答してシステムに障害処理の手順を表示させる。
【００２３】
この発明の別の局面において、ステアリングシステムの対称性の判定は、整列手順に組合される。たとえば、測定された角度の検出は、キャスタを揺動させる手順またはトーアウトオンターンの手順の間に行なうことができる。加えて、基準トー角度は、キャスタまたはステアリング軸の傾角を測定する際の整列手順で必要とされる予め定められた角度、たとえば１０度であってよい。基準トー角度は、ＴＯＯＴの仕様が必要とする２０度であってよい。したがって、ステアリングシステムの対称性は、どのような追加の手順も必要とせずに、収集されたデータに基づいて既存の整列過程中に判定されることも可能である。
【００２４】
この発明に従った別のシステムは、ハンドルを特定の角度に位置付ける必要なく対称性を判定する。むしろ、このシステムは、車輪のトー角度と予め定められた角度との差に基づいて正規化された測定角度を生成し、この正規化されたトー角度に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。
【００２５】
このシステムは、データを処理するためのプロセッサと、メモリと、データを格納するためのデータ記憶装置と、データを入力するための入力装置と、入力装置、メモリ、データ記憶装置、およびプロセッサに結合するバスとを含む。このシステムは、第２の操縦可能な車輪が第１の方向において第１のトー角度で位置付けられたときに第１の操縦可能な車輪の第１の測定されたトー角度を表わす第１の信号を受取り、第１の操縦可能な車輪が第２の方向において第２のトー角度に位置付けられたときに第２の操縦可能な車輪の第２の測定されたトー角度を表わす第２の信号を受取る。第２の方向は、車両の長手方向軸を基準として、第１の方向と反対である。次にこのシステムは、第１のトー角度とデータ記憶装置に格納された予め定められた角度との差に基づいて、正規化された第１の測定されたトー角度を生成し、第２のトー角度と上述の予め定められた角度との差に基づいて、正規化された第２のトー角度を生成する。
【００２６】
このシステムは、正規化された第１のトー角度と正規化された第２のトー角度とに基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。代替的にこのシステムは、正規化された第１のトー角度、正規化された第２のトー、およびしきい値に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。たとえば、正規化された角度間で角度差が計算され、この角度差が、たとえば３度のしきい値と比較される。角度差が３度よりも大きければステアリングシステムは非対称であると判定され、そうでなければステアリングシステムは対称であると判定される。
【００２７】
したがって、技術者は、どのような角度にも車輪を位置付けることができ、好まれる場合は、ＴＯＯＴの仕様が必要とする２０度等の予め定められた角度付近に位置付けることができる。このシステムは、正規化されたトー角度を計算し、それに従って対称性を判定する。
【００２８】
この発明に従った別のシステムは、理論上のアッカーマン角度に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定する新規の手法を提供する。このシステ
ムは、第１の操縦可能な車輪の第１のトー角度を表わす第１の信号を受取り、第１の操縦可能な車輪が第１のトー角度に位置付けられたときに第２の操縦可能な車輪の第２のトー角度を表わす第２の信号を受取るように構成される。理論上のアッカーマン角度は、車両の軸距の長さを表わす軸距値、車両の輪距を表わす輪距値、および第１のトー角度に基づいて計算される。このシステムは、第２のトー角度および理論上のアッカーマン角度に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定する。
【００２９】
一局面において、このシステムは、アッカーマン比率に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定することができる。このシステムは、第２のトー角度および理論上のアッカーマン角度に基づいてアッカーマン比率を求める。次にこのアッカーマン比率がしきい値と比較される。このシステムは、比較の結果に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定する。
【００３０】
別の局面において、このシステムは、異なる車両モデルの軸距および輪距の値を含むデータベースを有し得る。したがって、理論上のアッカーマン角度は、データベースにアクセスすることによって軸距および輪距を測定せずに計算できる。これらの値は、他のソースからも得ることができ、たとえば適切なセンサまたは測定装置を取付けることによってシステムにより測定され得、または、参考書籍を調べることにより、もしくは巻尺等を用いて手動で測定することにより、これらの値はオペレータによって入力され得る。
【００３１】
この発明の一局面において、ステアリングシステムが適切なアッカーマン幾何学的配置を欠いていると判定されたことに応答して、障害処理の手順が表示される。
【００３２】
上述の特定の説明は、第１および第２の操縦可能な車輪の一般的な説明に基づいてこの発明を例示しているが、この発明の一局面において、第１の操縦可能な車輪が操縦可能な右車輪であってよく、第２の操縦可能な車輪が操縦可能な左車輪であってよい。反対に、第１の操縦可能な車輪は車両の操縦可能な左車輪であり、第２の操縦可能な車輪は車両の操縦可能な右車輪である。
【００３３】
この発明のさらに別の利点が以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。以下の詳細な説明はこの発明の例示にすぎず、限定ではない。認識されるように、この発明は、他の実施例および異なる実施例が可能であり、そのいくつかの詳細は、この発明からすべてが逸脱することなく、種々の明らかな局面にて変更が可能である。したがって、図面および説明は本質的に例示であり、限定であるとみなされるべきではない。
【００３４】
添付の図面は、この明細書に組込まれてこの明細書の一部をなし、この発明の実施例を示し、説明とともにこの発明の原理を例示するように働く。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
好ましい実施例の詳細な説明
以下の説明では、例示のために多数の特定の詳細が明示されてこの発明の完全な理解をもたらす。しかしながら、このような特定の詳細なしにこの発明を実施し得ることが当業者には明らかであろう。他の例では周知の構造および装置がブロック図の形で示され、この発明を必要以上に分かりにくくすることを避ける。
【００３６】
ステアリングシステムにおける対称性の判定
この発明の一実施例によると、車両のステアリングシステムの対称性を判定するためのシステムは、車両の操縦可能な車輪のトー角度を測定するための測定装置と、コンピュータ等のデータ処理システムとを含み、このデータ処理システムは、測定装置に接続されて操縦可能な車輪のトー角度を表わすトー信号を受取るように構成される。このシステムは
、受取られたトー信号、システムに格納されたデータ、および／または他の入力に基づいて車両の対称性を判定する。図２ａおよび図２ｂは、この発明の一実施例に従った、試験下の車両を示す。
【００３７】
図２ａおよび図２ｂでは、１対の一定方向の車輪２０ａおよび２０ｂが回転するために後車軸２２上に装着され、１対の操縦可能な車輪２４ａおよび２４ｂが前車軸２６上に回転可能な態様で装着される。車輪の対は両方とも、車両シャーシの長手方向軸の周囲に従来どおり位置付けられる。適切な位置に測定装置が設置されて、操縦可能な車輪のトー角度を検出し、さらなる分析用にトー信号をデータ処理システムに送る。
【００３８】
図２ａにおいて、操縦可能な車輪は車両シャーシの長手方向軸を基準として第１の方向に方向転換される。車輪２４ａは操縦可能な左車輪であり、車輪２４ｂは操縦可能な右車輪である。車輪２４ａが基準トー角度Ａｒに位置付けられると、車輪２４ｂは第１の測定されたトー角度Ａ１を有する。次に、操縦可能な車輪は、図２ｂに例示されるように、車両の長手方向軸を基準として第１の方向とは反対の第２の方向に方向転換される。図２ｂにおいて、車輪２４ｂは基準トー角度Ａｒに位置付けられ、車輪２４ａは第２の測定されたトー角度Ａ２を有する。
【００３９】
対称的なステアリングシステムを有する車両については、内車輪が両方の方向において同じトー角度に位置付けられるため、第１および第２の測定されたトー角度Ａ１およびＡ２が実質的に同じであるはずである。データ処理システムは、第１の測定されたトー角度Ａ１と第２の測定されたトー角度Ａ２との角度差を計算する。この角度差としきい値とに基づき、ステアリングシステムの対称性が判定される。
【００４０】
しきい値は、角度値または比率値であり得、この値は、システムによって予め設定されるか、またはシステムを作動させるオペレータによって入力される。しきい値は、基準トー角度の値に基づいて決定され得る。たとえば、しきい値は、２０度で設定された基準角度に対する１度等の角度値として設定できる。システムが第１の測定されたトー角度Ａ１と第２の測定されたトー角度Ａ２との角度差を得てから、システムは、この角度差と、１度であるしきい値とを比較する。角度差がしきい値を超えることに応答して、データ処理システムはステアリングシステムが非対称であると判定し、そうでなければステアリングシステムは対称である。
【００４１】
別の例として、しきい値は、５％等の比率値として設定できる。システムが第１の測定されたトー角度Ａ１と第２の測定されたトー角度Ａ２との角度差を得てから、システムは、基準角度および角度差に基づいて角度差の比率を計算する。
【００４２】
角度差の比率＝［（角度差）／（基準角度）］＊100％
角度差の比率が、この例では５％であるしきい値よりも大きければ、このシステムはステアリングシステムを非対称であると判定する。
【００４３】
したがって、上述の内容に従い、基準トー角度として任意の角度を用いて、ＴＯＯＴの仕様が必要とする操縦可能な車輪の正確な２０度の位置決めを必要とせずにステアリングシステムの対称性を判定することができる。
【００４４】
上述の例は、内車輪（方向転換点Ｏ１、Ｏ１′およびＯ２、Ｏ２′を基準として方向転換を行なうとき、Ｏ１、Ｏ１′およびＯ２、Ｏ２′に近い方の車輪）を基準トー角度に位置付けて、外車輪（方向転換点Ｏ１、Ｏ１′およびＯ２、Ｏ２′を基準として方向転換を行なうとき、Ｏ１、Ｏ１′およびＯ２、Ｏ２′から遠い方の車輪）に対するトー角度を測定することを説明しているが、代替的に、外車輪を基準トー角度に位置付けて内車輪のト
ー角度を測定することによって判定を行なうこともできる。加えて、トー角度のデータを得るために、操縦可能な車輪をまず第２の方向に方向転換してから第１の方向に方向転換することができる。
【００４５】
この発明の別の局面は、対称性の判定を整列手順に組合せる。車両の整列は、特定の車両パラメータ、たとえばキャンバー、キャスタ、ＳＡＩ等を求めることのできるアライナによって行なわれることが多い。アライナの例は、１９９８年３月１０日付でジャクソン（Jackson）他に発行されて「自動車両の車輪の整列を決定するための方法および装置（Method and Apparatus for Determining the Alignment of Motor Vehicle Wheels）」と題された米国特許第５，７２４，７４３号、および１９９６年７月１６日付でジャクソン他に発行されて「自動車両の車輪の整列を決定するための方法および装置」と題された米国特許第５，５３５，５２２号に開示されている。これらの各特許は、この明細書において引用によって援用される。
【００４６】
自動車両の製造業者はさまざまな整列パラメータ、たとえばキャンバー、キャスタ、ステアリング軸の傾角についての仕様を設けている。従来、キャスタおよびＳＡＩは１０度の内側トー角度において測定される。整列手順の間に、図２ａおよび図２ｂで示された手順と同様に、操縦可能な車輪が１０度の角度で第１および第２の方向に方向転換されるときに、操縦可能な車輪のトー角度が測定される。
【００４７】
したがって、整列手順の間に、操縦可能な車輪２４ａは第１の方向に方向転換されて、１０度の内側トー角度に位置付けられる。次に、操縦可能な車輪は第２の方向に方向転換されて、車輪２４ｂは１０度のトー角度に位置付けられる。第２の方向は、車両の長手方向軸を基準として第１の方向と反対である。整列手順が図２ａおよび図２ｂで論じたものと同様であるため、測定されたトー角度を用いてステアリングシステムの対称性を判定することができる。
【００４８】
たとえば、この発明は、対称性の判定を、キャスタを揺動させる手順に組合せることができる。キャスタを揺動させる間、操縦可能な車輪は第１の方向に１０度で方向転換され、その後、第２の方向に１０度で方向転換される。キャスタを揺動させる間、測定装置は操縦可能な車輪のトー角度を追跡して、トー角度を表わす信号をデータ処理システムに送る。次に、データ処理システムは、上述のように測定されたトー角度に基づいてステアリングシステムの対称性を判定する。上述の例は例示として１０度のトー角度を用いているが、他のトー角度値を用いることもできる。
【００４９】
対称性の判定を整列手順に組合せることにより、技術者は、操縦可能な車輪を真っ直ぐ前を向いた位置から正確に１０度だけ方向転換してキャスタおよびステアリング軸の傾角を求めた後、ＴＯＯＴの仕様が必要とするように、さらに１０度方向転換してＴＯＯＴを求める必要がなくなる。したがって、動作の効率が高まる。
【００５０】
上の手順は、内車輪を特定のトー角度に位置付けて外車輪のトー角度を測定することに基づいて論じられているが、外車輪を特定のトー角度に位置付けて内車輪のトー角度を測定することによってこの手順を実行し得ることが理解される。
【００５１】
この発明の別の局面は、対称性の判定中に耐故障性の動作を提供する。これまで、ＴＯＯＴを用いた対称性の判定は、外側トー角度をＴＯＯＴの仕様と比較できるように、内車輪を正確に２０度に位置付けることを技術者に要求してきた。この実施例によると、操縦可能な車輪をどのようなトー角度にも位置付けることができ、または、好まれる場合は、ＴＯＯＴの仕様が必要とする２０度等の予め定められたトー角度付近のトー角度に位置付けることができる。
【００５２】
車輪のトー角度を表わすトー信号を受取ると、データ処理システムは、検出されたトー角度および予め定められたトー角度に基づいて正規化されたトー角度を生成する。たとえば、予め定められた内側トー角度が６．００度であり、検出された内側トー角度が６．０５度であり、検出された外側トー角度が５．８８度である場合、外側トー角度は、内側トー角度と予め定められた内側トー角度との差に基づいて正規化される。したがって、この例において、正規化された外側トー角度は５．８８＋５．８８＊（６．０５−６．０）／６．０＝５．８３度である。当然ながら、当業者に周知の他の正規化の方法、たとえば仕様に基づいた非線形正規化も用いることができる。
【００５３】
次に、データ処理システムは、上述の手順を用い、かつ、正規化されたトー角度に基づき、ステアリングシステムの対称性を判定する。したがって、ＴＯＯＴの手順とは異なり、操縦可能な車輪が特定の角度に位置付けられていないときでもステアリングシステムの対称性を判定することができる。したがって、より容易な操作が得られる。
【００５４】
ステアリングシステムにおけるアッカーマン幾何学的配置状態の判定
この発明の一局面は、アッカーマンの仕様を有することなくアッカーマンの幾何学的配置を判定する新規の手法を提供する。この発明のシステムは、理論上のアッカーマン角度に基づいてアッカーマン幾何学的配置状態を判定する新規の手順を実現する。一実施例に従い、理論上のアッカーマン角度が計算される。
【００５５】
図３は、真のアッカーマン幾何学的配置を有するステアリングシステムを備えた車両を示す。内車輪３４ａは内側トー角度Ａｉを有し、外車輪３４ｂは外側トー角度Ａｏを有する。線２２および２４は、操縦可能な車輪３４ａおよび３４ｂそれぞれの軸を表わす。後車軸および前車軸の中心線は点Ｏと交差する。したがって、このステアリングシステムは、完璧なアッカーマン幾何学的配置を有し、点Ｏを基準として最適な回転動作を有する。輪距はＬであり、軸距はＷである。輪距および軸距は、車両に対するこのような情報を格納しているデータベースにアクセスするか、仕様に基づいてオペレータによって入力されるか、または当該技術で周知の測定装置を用いて技術者によって測定されることにより得ることができる。
【００５６】
トー角度ＡｉとＡｏとの関係は、三角形ＯＰＳおよび三角形ＯＱＲから求めることができる。
【００５７】
Ｌ＝Ｗ（ｃｏｔ  Ａｏ）−Ｗ（ｃｏｔ  Ａｉ）
ｃｏｔ  Ａｏ−ｃｏｔ  Ａｉ＝Ｌ／Ｗ
ｃｏｔ  Ａｏ＝Ｌ／Ｗ＋ｃｏｔ  Ａｉ
したがって、Ａｏ＝ｃｏｔ-1（Ｌ／Ｗ＋ｃｏｔ  Ａｉ）；または
Ａｉ＝ｃｏｔ-1（ｃｏｔ  Ａｏ−Ｌ／Ｗ）                    （１）
したがって、操縦可能な車輪がＴＯＯＴの仕様で指定された２０度等の第１のトー角度に位置付けられると、データ処理システムは、方程式（１）に基づいて第１のトー角度に対応する理論上のアッカーマン角度を計算することができる。次に、以下の方程式に従ってアッカーマン比率を計算することができる。
【００５８】
アッカーマン比率＝［（測定されたトー角度）／理論上のアッカーマン角度］＊100％
次に、データ処理システムは、アッカーマン比率および予め定められたしきい値に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を求めることができる。たとえば、しきい値が±２０％に設定されている場合、操縦可能な車輪の検出されたトー角度が理論上のアッカーマン角度の１２０％より大きいか、または８０％未満であれば、データ処理システムはこのステアリングシステムをアッカーマン幾何学的配置を有するものと
判定する。そうでなければ、ステアリングシステムはアッカーマン幾何学的配置を欠いていると判定される。
【００５９】
別の局面において、アッカーマン幾何学的配置および公差の目標比率はオペレータによって設定され得る。たとえば、目標のアッカーマン幾何学的配置が７５％に指定されて公差が±２０％に設定された場合、アッカーマン幾何学的配置が５５％〜９５％の車両は試験に合格する。
【００６０】
測定されたトー角度と理論上のアッカーマン角度との差は、アッカーマン誤差とも表現することができる。アッカーマン誤差は、以下の方程式に従って定義される。
【００６１】
アッカーマン誤差＝（測定されたトー角度）−（理論上のアッカーマン角度）
次に、データ処理システムは、アッカーマン誤差および予め定められたしきい値に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定することができる。たとえば、しきい値が±３度に設定されている場合、操縦可能な車輪の検出されたトー角度が理論上のアッカーマン角度よりも３度大きいか、または小さければ、データ処理システムはこのステアリングシステムを不適切なアッカーマン幾何学的配置を有していると判定する。そうでなければ、ステアリングシステムは適切なアッカーマン幾何学的配置を有していると判定される。
【００６２】
障害処理
この発明の実現例によると、データ処理システムは、対称性またはアッカーマン幾何学的配置を欠いているとの判定に応答して障害処理の手順を表示するためのプログラミングも有する。障害処理の手順は、技術者が一定の診断手順を踏むように誘導するチェックリストを設けることができる。たとえば、
−ステアリングナックルからブレーキロータまでの距離を調べ、一方側と他方側とを比較する。
【００６３】
−タイロッドおよび他のステアリングリンク機構の真直度を調べる。
【００６４】
−地面からのステアリングナックルの垂直距離を調べ、一方側と他方側とを比較する。タイヤの直径が同じであり、かつ、膨張率が同じであるようにする。
【００６５】
−考え得る不適切な交換部品、たとえばステアリングナックルの長さの誤った組合せがないかどうか調べる。
【００６６】
−トーを等しくしたときに、ステアリング機構が中心に位置決めされているか調べる。
【００６７】
−タイロッドの長さの不均一がないかどうか調べる。確実な診断のために、完全なアッカーマン曲線を描き、曲線が対称になるまでタイロッドを調節する。
【００６８】
より良い案内を行なうために、障害処理の手順に関する命令、たとえば診断のための対応する位置、測定のための段階を踏んだ命令、および技術者を補佐することのできる他の情報を示すアニメーションまたは映像表示もまた表示される。
【００６９】
図４ａ〜図４ｃは、ステアリングシステムが対称性またはアッカーマン幾何学的配置を欠いていると判定されたときに、技術者に診断案内を行なう一例を示す。図４ａにおいて、メッセージ４１１は、車両が非対称であると判定されたことを示す。メッセージ４１３は、非対称性を生じ得る、考え得る問題を示す。技術者が診断手順に通じている場合、技術者はシステムの補佐を求めずに先に進むことができる。反対に、技術者が診断手順に通
じていない場合、オペレータがシステムを制御する指令を入力して、図４ｂおよび図４ｃに示されるような詳細な案内を作成することができ、この案内は、非対称性およびそれに関連する検査箇所の一因となっているおそれのある、考え得る部品を表示する。
【００７０】
図５は、コンピュータシステム５００等のデータ処理システムのブロック図であり、このデータ処理システムにおいてこの発明の実施例を実現することができる。コンピュータシステム５００は、バス５０２または情報を通信するための他の通信機構と、バス５０２に結合されて情報を処理するためのプロセッサ５０４とを含む。コンピュータシステム５００は、メインメモリ５０６、たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶装置も含み、このメモリはバス５０２に結合されて、プロセッサ５０４が実行すべき命令および情報を格納する。メインメモリ５０６は、プロセッサ５０４が実行すべき命令の実行中に一時的変数または他の中間情報を格納するために用いることもできる。コンピュータシステム５００は、読出専用メモリ（ＲＯＭ）５０８または他の静的記憶装置をさらに含み、このメモリはバス５０２に結合されて、プロセッサ５０４のための命令および静的情報を格納する。記憶装置５１０、たとえば磁気ディスクまたは光学ディスクが設けられてバス５０２に結合され、情報および命令を格納する。
【００７１】
コンピュータシステム５００は、コンピュータユーザに情報を表示するための表示装置５１２、たとえば陰極線管（ＣＲＴ）にバス５０２を介して結合され得る。入力装置５１４は英数字キーおよび他のキーを含み、バス５０２に結合されて情報および指令選択をプロセッサ５０４に通信する。コンピュータシステム５００は、測定装置５２２等の周辺装置に接続して信号および指令を受信および出力するための入力／出力ポート５１８を有し得る。
【００７２】
図６は、この発明に基づいた測定装置およびコンピュータ６０２を含む例示的なシステムを示す。システム６００は、ビーム６１４上に装着されて、間隔をあけて配置されて、かつ固定された１対のカメラ６１０および６１２と、車両の車輪６５０、６５２、６５４および６５６上に装着するための標的装置６１８、６２０、６２２および６２４とを有する測定装置を含む。ビーム６１４は、判定システム６００によって画像化されるべき車両の側面の外側にカメラ６１０および６１２をそれぞれ位置付けるのに十分な長さを有する。また、ビーム６１４は、カメラ６１０および６１２を工場の床面６１６上に十分高く位置付けて、車輪６５０上の標的装置６１８および車輪６５４上の標的装置６２０が左側のカメラ６１０の視野内に確実に入り、かつ、車輪６５２上の標的装置６２２および車輪６５６上の標的６２４が右側のカメラ６１２の視野内に確実に入るようにする。各車輪に１台のカメラを用いるなどの他のカメラ配置を用いることができる。
【００７３】
標的装置６１８、６２２、６２０および６２４は、自動車両の各車輪６５０、６５２、６５４および６５６上に装着され、各標的装置６１８、６２０、６２２および６２４は標的本体６３４および取付装置６３８を含む。取付装置６３８は標的装置を車輪に取付ける。取付装置の一例が、１９９１年６月１８日付でボーナー（Borner）他に発行されて「車輪整列用リムクランプのつめ（Wheel Alignment Rim Clamp Claw）」と題された米国特許第５，０２４，００１号に記載されており、この特許はこの明細書において引用によって援用される。
【００７４】
標的装置６１８、６２０、６２２および６２４は、予め定められた形式で２つ以上の異なるサイズの円のパターンが上に表示された平坦なプレートを含み得る。実際に、真の画像（すなわち、標的装置をその主面に対して垂直に観察することによって得られた画像）に対応するデータまたは数値表示、および標的装置の寸法がコンピュータのメモリ内に予めプログラミングされ、判定の過程中にコンピュータが基準画像を有しているようにする。この基準画像と、標的装置の観察された斜視画像とを比較できる。
【００７５】
コンピュータは、標的装置６１８、６２０、６２２および６２４上の或る幾何学的特性を識別することにより、標的装置の配向を計算する。コンピュータは斜めから見た測定値をとり、これらの測定値と、コンピュータのメモリ内に以前に予めプログラミングされた真の画像とを比較する。さまざまな標的装置の位置を判定するための方法およびシステムは、１９９８年３月１０日付でジャクソン他に発行されて「自動車両の車輪の整列を決定するための方法および装置（Method and Apparatus for Determining the Alignment of Motor Vehicle Wheels）」と題された米国特許第５，７２４，７４３号、および１９９６年７月１６日付でジャクソン他に発行されて「自動車両の車輪の整列を決定するための方法および装置」と題された米国特許第５，５３５，５２２号に開示されており、これらの各特許はこの明細書において引用によって援用される。
【００７６】
標的装置が車輪に取付けられているため、標的装置の配向が既知であると、車輪のトー角度もまた既知である。これらのトー角度に基づき、コンピュータシステムは上で論じた必要な計算を行なうことができる。
【００７７】
アッカーマン曲線
１００パーセントのアッカーマン幾何学的配置が実用的ではなく、一般に所望されないにもかかわらず、理論上純粋なアッカーマンに対するステアリング特性の関係は、ステアリングシステムの分析、たとえば車両開発、レーシングカーの開発および調整、衝突修理の分析、および大型トラック隊に対して有用なツールである。異なるステアリング角度の各々について、理論上のアッカーマン角度は、上で論じたように方程式（１）に従って計算することができる。アッカーマンの所望の比率、たとえば１００％のアッカーマン、８５％のアッカーマン、または１１５パーセントのアッカーマンが、オペレータの好みに依存してオペレータにより入力され得る。
【００７８】
この発明に従ったシステムは、アッカーマン曲線を表示し、たとえば、規則的に間隔をあけたステアリングの増分における１００パーセントのアッカーマン幾何学的配置、規則的に間隔をあけたステアリングの増分における１００パーセントのアッカーマン幾何学的配置を備えた基準曲線の比率、総トー対ステアリング角度のプロット、またはオペレータに関心のある他の曲線、からのトー誤差を表示する。
【００７９】
図７ａは、ステアリング角度に対する度数表示のアッカーマン誤差（測定されたトー角度と理論上のアッカーマン角度との差）を示す。曲線７０１は左車輪であり、曲線７０３は右車輪である。図７ｂは、異なるステアリング角度に対するアッカーマン比率の曲線を示す。アッカーマン比率は、測定されたトー角度を理論上のアッカーマン角度で割って１００％を掛けることと定義される。曲線７０５は左車輪であり、曲線７０７は右車輪である。図７ｃは方向転換の角度に対するパーセント表示のアッカーマン誤差の曲線を示す。パーセント表示のアッカーマン誤差は、所望のアッカーマン比率と図７ｂに示されたアッカーマン比率との差として定義される。
【００８０】
この発明の一局面は、オペレータの好みに依存して、異なるステアリング角度の増分に対するアッカーマン曲線を表示する。この発明のシステムによると、このシステムは、ステアリング角度の増分、すなわち２度、４度、および５度の選択肢をオペレータに入力させる。設計要件に依存して他の増分を実現してもよい。これらの曲線は、車両のステアリングシステムを評価する際にオペレータを補佐する。
【００８１】
この発明の上述の説明から、この発明が、以下の利点、すなわち、ＴＯＯＴの仕様が必要とする、操縦可能な車輪の正確な２０度での位置付けを必要とすることなく、ステアリングシステムの対称性をどのようなトー角度においても判定できる、という利点を提供す
ることが明らかである。また、この発明は、ＴＯＯＴの仕様を必要とせずに、車輪のトー角度間の角度差に基づいた対称性の判定も可能にする。
【００８２】
加えて、この発明は、ステアリングシステムの対称性の判定を整列手順に含む、改良された整列手順を提供する。また、この発明は、理論上のアッカーマン角度に基づいてステアリングシステムのアッカーマン幾何学的配置状態を判定する新規の手順も提供する。この発明によって得られる別の利点は、ステアリングシステムに非対称性が検出された場合に、技術者に障害処理の案内を行なうことである。この発明の他の利点およびさらに別の利点は、上述の説明から、またはこの発明を実施もしくは使用することによって当業者に認識されるであろう。
【００８３】
上述の特定の説明は、内車輪の方向転換を行なって外車輪のトー角度を測定することに基づいてこの発明を例示しているが、逆に、外車輪の方向転換を行なって内車輪のトー角度を測定してステアリングシステムの対称性を判定することにより、この発明およびシステムを実施し得ることが理解される。
【００８４】
当業者は、単なる型通りの実験を用いても、この明細書で具体的に説明されたこの発明の特定の実施例に対する多くの等価物を認識または確認することができる。このような等価物は、前掲の請求項の範囲内に含まれるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】真のアッカーマン幾何学的配置を有する車両を示す図である。
【図２ａ】この発明の一実施例に従った、試験下にある車両を示す図である。
【図２ｂ】この発明の一実施例に従った、試験下にある車両を示す図である。
【図３】真のアッカーマン幾何学的配置を有するステアリングシステムを備えた車両に基づいて、理論上のアッカーマン角度を求めるための一例を示す図である。
【図４ａ】ステアリングシステムが非対称であると判定されたときの診断案内を表示する一例を示す図である。
【図４ｂ】ステアリングシステムが非対称であると判定されたときの診断案内を表示する一例を示す図である。
【図４ｃ】ステアリングシステムが非対称であると判定されたときの診断案内を表示する一例を示す図である。
【図５】この発明が実現され得るデータ処理システムを示す図である。
【図６】車両の車輪のトー角度および位置を求める際の測定装置を備える、この発明に従った例示的なシステムを示す図である。
【図７ａ】異なるステアリング角度に対する度数表示のアッカーマン誤差を示す例示的なアッカーマン曲線の図である。
【図７ｂ】異なるステアリング角度に対するアッカーマン比率を示す例示的なアッカーマン曲線の図である。
【図７ｃ】方向転換の角度に対するパーセント表示のアッカーマン誤差を示す例示的なアッカーマン曲線の図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【国際調査報告】
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