(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右側面にそれぞれ１本ずつの糸を、車両の前後方向にホイールの中心と等しい高さで糸同士が平行な位置関係で張り、各ホイールの外側側面における前端部および後端部から、隣接する糸までの距離を測定し、各ホイールの外側側面における前端部から後端部までの距離を測定し、車両の左右側面それぞれにおける前輪の外側側面の中心から後輪の外側側面の中心までの距離を測定し、測定した各ホイールの外側側面における前端部および後端部から、隣接する糸までの距離、各ホイールの外側側面における前端部から後端部までの距離、及び、車両の左右側面それぞれにおける前輪の外側側面の中心から後輪の外側側面の中心までの距離に基づいて、前輪の外側側面の中心から後輪の外側側面の中心までを結ぶ線の左右それぞれが互いになす角の半角の方向を車両の直進すべき方向として、車両の直進すべき方向に対する各車輪のトー角を計算して求めることを特徴とするホイールアライメント測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の使用過程におけるホイールアライメントの測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の使用過程におけるホイールアライメントの測定方法は、車両整備工場などでリフトと共に設置されたホイールアライメント測定用専用設備による高精度な測定方法と、設備を使用せず、ゲージや糸などの器具、用具を使用して任意の場所で行える測定方法の２つに大別でき、それぞれ実用されている。それら、設備による測定、および任意の場所でゲージ等を用いて行う測定のそれぞれには次の特徴がある。
【０００３】
設備による測定は高精度、高機能であるが、その反面、設備が大変高額であり、専門の知識を有する作業者、設備の保全、校正を必要とする。そのため測定に掛かる費用も高額であり、かつ、車両を持ち込む必要もある。結果、気軽かつ頻繁に実施されることはなく、広く一般に普及しているとは言えないのが現状である。
【０００４】
他方、任意の場所でゲージ等を用いて行う測定は、設備による測定と比べて、精度、簡単さの点で劣っている。
【０００５】
任意の場所で行うホイールアライメント測定のうち、まずトータルトーの測定の現状について述べる。なおかつ、認証工具となっているトースカン式のトーインゲージを使用する方法から述べる。トースカン式のトーインゲージによる測定方法は、左右タイヤのトレッドゴム面の車輪中心高さ付近にマーキングを付け、左右タイヤのマーキング間の距離を測定し、その後、前か後ろに車輪を半回転させ、再び同様に左右間の距離を測定し、測定点が前の場合と後の場合におけるマーキング間隔の差をトータルトーとする。
【０００６】
しかしながらこの方法は、マーキングとトースカンの合わせ位置を正面から直視困難なこと、タイヤのゴムの変形のし易さなどから、ミリ単位の測定しかできず、設備による測定並みの０．１ｍｍ単位での測定精度は望めない。この問題点は、追って課題２として取り上げる。そのほか、当該のゲージは車体左右に渡る長さを有しており長大なため、保管、取り扱いが簡単でないことや、測定時、当該のゲージを車体下部に設置する空間が必要なため、車高の低い車両に使用するのは難しいなどの問題点がある。
【０００７】
任意の場所で行うトースカン式のトーインゲージ以外でのトータルトーの測定方法は、測定用の治具をホイールの側面に当てた状態で床に静置させ、ホイールと治具のトー方向の角度を合わせた状態で、その左右の治具同士の相対的な傾き角度を、車体下部の床面にて左右に渡らせた鋼製金尺やレーザー光などを用いて測定するものである。
【０００８】
しかしながらこの方法は、治具を置く床面に凸凹や傾きなどによる高低差があった場合、治具の垂直方向の角度は水平面に置く時と比べて傾きを持った状態となる。その傾きは、ホイールの中心高さ付近のトー方向と、左右の相対角度測定に用いる治具の床面高さ付近のトー方向の角度との間に誤差を生じさせ、その誤差は治具の垂直方向のわずかな傾きでもトータルトーでミリ単位の大きさとなりえる。したがってこの方法は、本来は床面の水平および平面度が厳密に管理された場所以外では、正確な測定が困難である。この問題点は、追って課題１として取り上げる。
【０００９】
次に任意の場所で行うスラストアングルの測定の現状について述べる。任意の場所で行うスラストアングルの測定で広く用いられている方法は、まず車体の左右側面に基準として用いるための糸を、車体の前方から後方にかけて車輪中心の高さで、バンパーやフェンダーなど車体外装部品に固定して張る。それらの糸が概ね車体の幾何的な中心線を中心とした対称の位置にあると見なして、それらの糸に対して近接する後輪のホイールがなす角度を左右とも測定し、それら左右の測定結果の差を取り、その差の半角をスラストアングルとして得る方法である。
【００１０】
しかしながらこの方法における糸の端部の固定位置には、車体部品の個々の寸法ばらつき、およびそれら各部品の組み付け時のばらつきが含まれている。そのため左右で同じ部品の同じ位置に糸の端部を固定したとしても、その固定位置は左右であるべき対称の位置に対し、数ミリ程度の範囲内で左右ばらばらの位置にあると考えられる。スラストアングルは車両の直進性を保つため、車両の直進すべき方向に対し一般的に０°±０７′程度という非常に狭い範囲での調整を求められる角度であり、その測定精度は当然それを実現するだけの高い精度が求められる測定項目であるが、上述した糸の固定位置の誤差要因は影響が大きいと考えられ、実際に、この方法による測定結果は設備による測定結果と比べばらつきが大きく、実用上でも試走の結果、測り直しを要することがあるなど問題がある。他にタイヤやホイールの端部に固定する方法もあるが、その場合でもホイールのわずかな転舵角やトー角の左右差による対称位置からのずれが含まれ同様である。
【００１１】
上記の左右における部品位置のばらつきを排除して、左右であるべき対称の位置に糸などの基準を固定させる方法としては、バンパーやフェンダーを用いて位置を決めるのではなく、基準からホイールの中心までの距離が左右で厳密に等しくなるまで、位置の微調整を行いながら基準を設置する方法が考えられる。しかしながら左右の均等な距離として必要な精度は±０．５ミリ未満程と微小なこと、また基準は後に各輪と成す角度を測定するため、前輪の前端より前方、かつ、後輪の後端より後方に伸ばす必要があり、前後ホイールの中心位置付近は糸の端部位置ではなく中間点であることから、実際の作業は基準糸の中間にある前後２つの点を同時に、０．５ミリ未満の微小な誤差範囲内で所望の位置への調整を要することとなり、あまりに煩雑かつ困難なため、実際は不可能である。
【００１２】
すなわち任意の場所で行うスラストアングル測定の現状は、車体の幾何的な中心線に対する左右対称の位置に糸などの基準を固定することが困難であることから、不正確さが残る位置を基準としており車両の直進すべき方向を正確に把握できていない。そのため測定結果は設備によるものと比べばらつきが大きく、必要な精度での測定が困難となっている。この問題点は、追って課題３として取り上げる。なお、以降、車両の直進すべき方向のことを、車両直進方向と表現する。
【００１３】
そのほか、任意の場所で行うキャスター角とキングピン傾斜角の測定は、現状、気泡管によるキャンバーキャスターゲージが用いられているが、気泡管式のため測定結果の単位が大きく、精細な測定値を得ることができない。この問題点は、追って課題４として取り上げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許公報  特許第５１５４２２６号
【特許文献２】公開特許公報  特開平１１―５１６２６
【特許文献３】公開特許公報  特開平９―２４３３５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
背景技術で述べたとおり、従来の測定方法には一長一短があり、高額な設備と同等の高精度な測定を、設備のない自宅など任意の場所で実現することは困難であった。本発明は、このような従来の問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、設備のない任意の場所で、トータルトー、スラストアングル、キャスター角、およびキングピン傾斜角を、高い精度で、簡単に、安価に測定できる方法を提供することである。
【００１６】
上記目的を達成するため本発明が解決しようとする課題は、課題１として、床面の高低差に影響されないトータルトーの測定方法を考案すること。課題２として、タイヤのゴム部でなくホイールなどの金属部で測定し、かつ、測定部を正面から直視しミリ単位より精細な単位で高い精度で測定できるトー角の測定方法を考案すること。課題３として、車両直進方向を簡単に測定でき、その方向に対するスラストアングルの導出が可能な方法を考案すること。課題４として、キャスター角とキングピン傾斜角を精細な値で測定できる測定方法を考案すること、の４点である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
課題１、床面の高低差に影響されないトータルトーの測定方法を考案すること、を解決するための手段は、車両の左右側面にそれぞれ１本ずつの糸を、車両の前後方向に、ホイールの中心と等しい高さで、糸同士が平行な位置関係で張り、各ホイールの外側側面における前端部および後端部から、隣接する糸までの距離を測定し、各ホイールの外側側面における前端部から後端部までの距離を測定し、三角関数を用いて糸とホイールのなす角を算出し、糸が平行であることを利用して、左右のホイールの角度関係を導く。この手段は車体左右に平行かつ一定の高さで簡単に設置できる糸を基準として、その糸に対する各ホイールの角度を測定することで、床面の高低差の影響を受けずに左右ホイールのトー角の関連付けを行い、高い精度で、かつ簡単にトータルトーを測定するものである。
【００１８】
課題３、車両直進方向を簡単に測定でき、その方向に対するスラストアングルの導出が可能な方法を考案すること、を解決するための手段は、まず車両直進方向を次のように定義する。左前輪の中心から、左後輪の中心までの仮想の線を引き、右も同様に右前輪の中心から右後輪の中心までの仮想の線を引く。それら左右の仮想の線を、線同士が交差するまで延長し、交差する点において、それらがなす角の半角の方向を車両直進方向とする。このように定義することで左右を対称にする中心線の方向を四輪の位置から導くことができ、車体構成部品の精度などの誤差要因を排除することができる。なお、各車輪の中心とは、タイヤのちょうど中心位置である回転中心かつホイール幅の中間点とすることが、各車輪の固定位置として扱うにあたり適当と考える。しかしながら通常は左右輪のホイール幅は等しいため、ホイール幅の間のどの位置を車輪の固定点として扱うかを、左右で揃えてさえいれば問題はない。そのため、以降は測定のし易さから、ホイール外側側面上の回転中心を各輪の中心として扱う。なお、万が一、左右輪のホイール幅が異なる車両の場合は、各車輪のホイール幅を考慮した計算を行う必要がある。
【００１９】
上記で定義した車両直進方向を用いて、実際にスラストアングルを導出する手段を検討すると、前輪の中心から後輪の中心を結ぶ線が、同側面の後輪となすトー方向の角度を、左右で得られればよいことが分かる。それらを得るにあたっては、課題１のトー測定の課題解決手段である、各ホイールの外側側面における前端部および後端部から、隣接する糸までの距離、および各ホイールの外側側面における前端部から後端部までの距離、これらの項目に加え、車両の左右側面それぞれにおける前輪の外側側面の中心から後輪の外側側面の中心までの距離さえ得られれば算出が可能である。すなわち本発明によるトータルトーとスラストアングル測定の課題解決手段は、その作業の大半を重複させることが可能であり、課題３を解決する手段によるスラストアングル測定の際に、課題１のトー測定の課題解決手段であるトータルトー測定手段の要件である左右の糸を平行にすることを付加するだけで、トータルトーとスラストアングルの測定を同時に行うことができ、短時間で効率的な作業にすることができる。さらにその場合、それらの測定の過程で糸と各車輪の角度、および各車輪と車両直進方向との角度が同時に明らかとなることから、車両直進方向と糸と各車輪のそれぞれの間における角度関係が全て明らかとなり、結果、車両直進方向に対する、個々の車輪のトー角を個別に得ることが出来る。当然のこととして、同一の方向に対する個々車輪のトー角が明確になれば、その合成の結果であるトータルトー、およびスラストアングルは簡単に明らかとなる。
【００２０】
上記の内容から、課題１である床面の高低差に影響されないトー角の測定方法を考案することと、課題３である車両直進方向を簡単に測定でき、その方向に対するスラストアングルの導出が可能な方法を考案すること、はこれから具体的に述べていく課題解決手段によって同時に解決することができる課題のため、統合する。また、導出できる項目はトータルトーとスラストアングルのみならず各車輪個別のトー角が得られるため、それに置き換える。結果、新たに課題５として、車両直進方向に対する各車輪個別のトー角を、床面の高低差に影響されずに簡単に測定する手段を考案すること、を設定し、具体的な課題解決手段を次に記述する。
【００２１】
上記の課題５である、車両直進方向に対する各車輪個別のトー角を、床面の高低差に影響されずに簡単に測定する手段を考案すること、を解決するための本発明による手段は、簡単に設置できる糸を基準として車体の左右に平行に設置し、その糸に対する各ホイールの角度を測定することで、床面の高低差の影響を受けずに左右ホイールのトー角を関連付け、糸と、前輪の中心から後輪の中心を結ぶ線との角度を割り出すことによって、車体の幾何的な中心線に対して左右対称となるよう糸を設置する困難な作業を行うことなく、糸と車体の位置関係を把握し、車両直進方向と糸と各車輪のそれぞれの間における角度関係を明らかにし、車両直進方向に対する各車輪のトー角を高い精度で、かつ簡単に得る手段である。本発明の具体的な内容は（請求項１記載の発明）、車両の左右側面にそれぞれ１本ずつの糸を、車両の前後方向にホイールの中心と等しい高さで糸同士が平行な位置関係で張り、各ホイールの外側側面における前端部および後端部から、隣接する糸までの距離を測定し、各ホイールの外側側面における前端部から後端部までの距離を測定し、車両の左右側面それぞれにおける前輪の外側側面の中心から後輪の外側側面の中心までの距離を測定し、前輪の外側側面の中心から後輪の外側側面の中心までを結ぶ線の左右それぞれが互いになす角の半角の方向を車両の直進すべき方向として、車両の直進すべき方向に対する各車輪のトー角を計算して求めることを特徴とするホイールアライメント測定方法である。
【００２２】
次に課題２である、タイヤのゴム部でなくホイールなどの金属部で測定し、かつ、測定部を正面から直視しミリ単位より精細な単位で高い精度で測定できるトー角の測定方法を考案すること、を解決するための本発明は、上記の発明（請求項１記載の発明）と合わせて使用する、空間に水平に張られた糸から、同一水平面上に位置する任意の点までの、糸と直角をなす方向の距離を０．１ｍｍまでの単位で測定できる器具である。それにより糸と各ホイールがなす角度、および糸から各ホイール外側側面の中心点までの距離を高い精度で測定することが可能となる。なお、課題１、課題３、および課題５の解決には、同時にこの課題２の解決による、ホイールの各点から糸までの、高い精度での距離の測定の実現が必要不可欠である。本発明の具体的な内容は（請求項２記載の発明）、空間に張られた糸に対して位置および角度を目視で合わせられるよう描かれた目印と、その目印による糸の方向と直角方向にスライドできる物差しと、その物差しに併設されたバーニヤ目盛りと、水平を判別できる器具を備えることにより、水平に張られた糸から同一水平面上に位置する任意の点までの糸から直角方向の距離を高い精度で測定することを特徴とする測定器である。
【００２３】
最後に課題４である、キャスター角とキングピン傾斜角を精細な値で測定できる測定方法を考案すること、を解決するための本発明による手段は、キャスター角とキングピン傾斜角を、キャンバー角と転舵角の測定値から詳細に導出することができる計算式、及びその計算式を用いた導出方法である。本発明の具体的な内容は（請求項３記載の発明）、直進時のキャンバー角と、２つの任意の転舵角を与えた時の転舵角とキャンバー角を測定し、キングピン軸から一定の距離にある車輪軸上の１つの点が直進時および２つの任意の転舵角を与えた時に位置する計３点の座標を計算し、その３点を含む平面の法線ベクトルを計算し、キャスター角およびキングピン傾斜角を求めること特徴とするホイールアライメント測定方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、従来、高額な設備でなければ困難であった車両直進方向に対する各車輪個別のトー角とスラストアングルの測定、およびキャスター角、キングピン傾斜角の精細な値による測定を、持ち運びができる安価な器具を用いて、床面の高低差を問わない任意の場所で、車体の幾何的な中心線に対して左右対称となるよう糸を設置する困難な作業を行うことなく簡単に、高い精度で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のトーの測定方法を模式的に示す全体の上面図である。
【図２】基準とする糸の設置の一例として左前方に位置する支柱を示す図である。（アイソメトリックビュー）
【図３】糸とホイールとの距離測定方法を示す説明図である。（上面図）
【図４】糸とホイールとの距離測定方法を示す説明図である。（車両前後方向から見た側面図）
【図５】キャンバー角測定方法の一例を示す図である。（アイソメトリックビュー）
【図６】キャスター角、キングピン傾斜角を導出する幾何学上の原理を説明するための概念図である。（アイソメトリックビュー）
【図７】転舵角の測定方法の一例を示す左前輪部を側面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。
【００２７】
まず左右それぞれにおける前輪の中心と後輪の中心の間の距離である、図１の各寸法ＷＢＬ、ＷＢＲを測定する。前輪接地点の側面と後輪接地点の側面を結ぶよう鋼製金尺を置き、各車輪側面の中心から下げ振りを垂らし、鋼製金尺の目盛りを読み、その差を距離として算出する。これらの寸法測定はプラスマイナス１０ｍｍ程度の粗い精度であっても、トー角の計算結果においては無視できる大きさの差異にしかならないため、高い精度である必要はなく、上記のような方法で測定が可能である。
【００２８】
次にトー測定の基準とする糸である図１の糸１３、糸１４の固定を以下の手順で実施する。図１に示す４本の支柱５、６、７、８を、図１のごとく車両の四隅に車両と概ね数十ｃｍ程度の間隔を空けて置く。それらの支柱のうち左前方に置いた支柱５を例に取り、図２に示し説明する。鋼製金尺１０を車両の左右両側面に１本ずつ用いて、図１の寸法ＴＬＬと寸法ＴＬＲが等しくなるよう４本の支柱の位置を調整する。ブラケット９は各支柱において糸を固定するものであり、各支柱のブラケット９を車輪中心の高さに調整して支柱に固定し、鋼製金尺１１をブラケット９に乗せ、クリップなどで保持する。これを車両前後にて行い、糸１３、糸１４の直下で左右の糸の間隔である図１の寸法ＴＷＦと寸法ＴＷＲを測定できるよう設置する。糸１３、糸１４をブラケット９にある蝶ネジ１２を使用して前後方向の支柱間でたるみが無いように張り、図１の寸法ＴＬＬと寸法ＴＬＲが等しいまま、寸法ＴＷＦと寸法ＴＷＲが等しくなるよう４本の支柱の位置をミリ単位で調整する。
【００２９】
糸１３、糸１４の設置作業に関して、請求項１記載の発明を用いれば、支柱間を渡す鋼製金尺どうしが直角をなす必要はなく、左右の糸は平行でありさえすれば良いため、対辺の長さ同士が等しいことのみ守られれば良い。車両に対して対称に位置する必要もないため車両に対する位置の調整はない。ゆえに作業は簡単であり作業時間も１０分程度と短時間で可能である。なお、使用する糸は高精度のトー測定のため細いものが良く、０．４ｍｍ径程度のナイロン製の釣り糸などが適している。
【００３０】
次に糸１３、糸１４から各ホイールの前端と後端までの距離である図１の各寸法ＦＬＦ、ＦＬＲ、ＦＲＦ、ＦＲＲ、ＲＬＦ、ＲＬＲ、ＲＲＦ、ＲＲＲを測定する。まず、それに使用する測定器具１５を図３、図４に示し、説明する。測定器具１５には金尺１６が貫通しており、がたつくことなくスライドするようになっている。金尺１６の先端には樹脂製のプローブ１７が固定されており、ホイールとの接触時にホイールを傷付けないようになっている。また測定器具１５には金尺１６の目盛りを見る部位があり、そこに金尺１６の目盛りと相対するバーニヤ目盛り１８を備え、また、水平の判る器具１９、線状の印刷２０、図柄の印刷２１を備えている。線状の印刷２０は金尺１６のスライド方向と直角に描かれている。図柄の印刷２１の図形は糸を合わせる位置を中心とした対称形状をしており、糸が下に位置する印刷２１の図形の一部を隠した状態の時に、図形の見える部分の形状が等しくなるよう測定器具１５の位置を調整することで、糸の幅の中心をちょうど図形の対称線上に合わせられるようになっている。上記の測定器具１５に関する記述は請求項２記載の発明を実施するための形態の例である。
【００３１】
なお、２２は糸の位置近傍に斜めに設置された鏡であり、糸との高さの位置関係を上面からの目視のみで判るようになっている。それを用いることで、高さの確認のため度々見る角度を変える必要がなくなり、正確な測定を簡単に行えるようになる。
【００３２】
図１の各寸法ＦＬＦ、ＦＬＲ、ＦＲＦ、ＦＲＲ、ＲＬＦ、ＲＬＲ、ＲＲＦ、ＲＲＲの測定は、測定器具１５を図４のごとく糸１３、あるいは糸１４の下側から、傾斜した鏡２２で測定器具１５と糸との隙間を確認して、わずかな隙間を空けて接触しない高さに保持し、水平器１９を確認して水平を保ちながら、金尺１６をスライドさせてプローブ１７をホイールの前端、あるいは後端に当てた位置で金尺１６を保持し、測定器具１５をスライドさせて糸を線状の印刷２０の上に重ね、図柄の印刷２１の図形上のちょうど対称位置に糸が位置するよう測定器具１５の位置を微小に調整し、バーニヤ目盛り１８で金尺１６の長さを読み取る。
【００３３】
実際に上記の測定を繰り返し試行した結果から、請求項２記載の発明である測定器を用いることで空間上に静止した糸から水平かつ直角方向への距離を１０分の数ミリ以内の精度で測定できることがわかっている。
【００３４】
これら図１の各寸法ＦＬＦ、ＦＬＲ、ＦＲＦ、ＦＲＲ、ＲＬＦ、ＲＬＲ、ＲＲＦ、ＲＲＲの測定精度はそのままトー角測定結果の精度に直結するため、可能な限り測定誤差要因を減らす必要がある。ただしこれらの測定結果は後に互いの差分のみを使用するため絶対値としての精度は不要であり、相対的な誤差のみに注意を払えばよい。そのため各寸法ＦＬＦ、ＦＬＲ、ＦＲＦ、ＦＲＲ、ＲＬＦ、ＲＬＲ、ＲＲＦ、ＲＲＲの測定を一連の測定として、同一の測定者が図柄の印刷２１を合わせる位置を常に同じ位置に合わせて測定することが肝要である。なお、精度の高い測定のため線状の印刷２０の長さは８０ｍｍ程度以上が望ましい。
【００３５】
また、上記各寸法ＦＬＦ、ＦＬＲ、ＦＲＦ、ＦＲＲ、ＲＬＦ、ＲＬＲ、ＲＲＦ、ＲＲＲの測定の際、プローブ１７を当てたホイールの前端位置と後端位置の間隔である図１の各寸法ＤＦＬ、ＤＦＲ、ＤＲＬ、ＤＲＲを鋼製金尺を用いて測定する。
【００３６】
これまでの測定値を用いて、トー角、スラストアングルを算出していく。以降、角度の符号を、前方が鋭角のときを正、後方が鋭角のときを負として、計算方法を示していく。まず各車輪が糸に対してなす角を算出する。図１の左前輪１が糸１３となす角をθＦＬ、右前輪２が糸１４となす角をθＦＲ、左後輪３が糸１３となす角をθＲＬ、右後輪４が糸１４となす角をθＲＲとすると、下記の数式１により求めることができる。
【００３７】
【数１】
0005717041.tif 000002
【００３８】
次に、糸と各車輪側面の中心までの距離である図１の各寸法ＦＬＣ、ＦＲＣ、ＲＬＣ、ＲＲＣを計算する。左前輪１における寸法ＦＬＣは、寸法ＦＬＦと寸法ＦＬＲを足し、２で割ることで求められ、他の各車輪も同様に、糸から各車輪の前端までの距離と後端までの距離を平均して求める。次に、糸と、前輪の中心から後輪の中心を結んだ線がなす角である図１の各寸法θＬ、θＲを下記の数式２により求める。
【００３９】
【数２】
0005717041.tif 000003
【００４０】
次に、左側の前輪の中心から後輪の中心を結ぶ線と、右側の前輪の中心から後輪の中心を結ぶ線がなす角である図１の寸法θＢを求める。左右の糸が平行、すなわち０度であることから、下記の数式３により求められる。
【００４１】
【数３】
0005717041.tif 000004
【００４２】
ここで、寸法θＢを半分に分けた方向を車両直進方向とし、図１の線ＣＬで表す。図１の寸法θＣを寸法θＢを２で割って求める。結果、車両直進方向ＣＬが左の糸となす角は寸法θＣと寸法θＬを足したもの、右の糸となす角は寸法θＣと寸法θＲを足したものとなり、それらに既に求めた各車輪が糸となす角を足すことにより、車両直進方向に対する各車輪単独のトー角を求めることができる。すなわち線ＣＬと各車輪がなす角を、左前輪をθＣＦＬ、右前輪をθＣＦＲ、左後輪をθＣＲＬ、右後輪をθＣＲＲと表したとき、それらは下記の数式４により求められる。
【００４３】
【数４】
0005717041.tif 000005
【００４４】
なお、これら各車輪単独のトー角から、トータルトーは左右を合算したものとなる。すなわち前輪のトータルトーはθＣＦＬとθＣＦＲの和。後輪のトータルトーはθＣＲＬとθＣＲＲの和である。また、スラストアングルは左後輪のトー角θＣＲＬから右後輪のトー角θＣＲＲを引くことで求めることができ、符号がマイナスの場合は左方向、符号がプラスの場合は右方向の角度となる。
【００４５】
なお、図１の線ＣＬである本発明による車両直進方向は、前輪の中心から同側面にある後輪の中心までを結ぶ線を左右各側面について与え、それらの線同士がなす角の半角の方向を車両の直進すべき方向として得る手段であるから、一般に車体の幾何中心線と言われる前輪トレッドの中点と後輪トレッドの中点を結んだ線の方向とは導き方が異なる。そのため本発明の車両直進方向と、車体の幾何中心線を比較すると、四輪の位置関係によって差異が生ずる場合がある。この差異について説明する。検討の結果から、セットバックと言われるホイールベースの左右差を極端な大きさで与えた場合のみ差異を生じることが分かっている。但し、セットバックは直すべき異常であり通常は修理される。またアライメント測定作業における順序として、セットバックの修正は他の測定項目に変化を与えるため、最初にそれを実施することが通例である。ゆえに現実においては、まず相違する状態であること自体が、あまりないと考えられる。また、セットバックの発生状態時は、ホイールの位置、及びトレッドの中点の位置、どちらも初期位置から移動していることから、前後トレッドの中点を結ぶ車体の幾何中心線の方向でも、本発明の車両直進方向でも、どちらも本来の正常な初期の位置からは角度変化を起こしている。しかしながら本発明の車両直進方向は、その方向と、前後のホイール側面位置から得る車両の側面がなす角度を、左右で常に等しくする方向であるため、セットバックがついた状況においても車両直進方向が車両の向きに対して左右非対称に傾くことはない。その点において、前後トレッドの中点を結ぶ車体幾何中心線の方向は、セットバックの付き方によって車両の向きに対して傾きがつくことがありえる。すなわち本発明における車両直進方向は、一般にある車体幾何中心線と同一のものではないが使用において問題はなく、むしろセットバックによる影響を受けない点で優れている。
【００４６】
上記までの計算方法と測定方法により、従来、高額な設備でなければ困難であった、車両直進方向に対する各車輪個別のトー角とスラストアングルの測定を、持ち運べ、かつ安価な器具を用いて、床面の高低差を問わない任意の場所で、車体の幾何的な中心線に対して左右対称となるよう糸を設置する困難な作業を行うことなく、簡単に、高い精度で、実現できることを説明した。以上が請求項１記載の発明、および請求項２記載の発明を実施するための形態の一例である。
【００４７】
次にキャスター角とキングピン傾斜角の測定に必要となるキャンバー角を測定する。転舵輪は直進方向とする。測定方法の一例を図５に示し、説明する。キャンバー各測定器具３０はホイール側面の上端から下端を結んだ方向が、下げ振りによる鉛直方向となす角度を計測することで、ホイールを外さずに測定することができる。なお、このようなキャンバー角測定器具は既に存在しているが、後述するキャスター角、キングピン傾斜角を高い精度で算出するにあたり、設備並みの高い精度のキャンバー角測定が必要となる。高い測定精度を得るため、ホイールに対して常に直角を保持できるようホイールと３点以上で接し、かつ目盛り板が鉛直方向であることを維持できるよう目盛り板が下げ振りの糸と平行であることを確認でき、かつ０５′（分）以下を判別できる目盛りと糸の長さ、細さを有し、かつ糸の固定点は遊びがない構造を有するものが望ましい。
【００４８】
次に転舵輪のキャスター角とキングピン傾斜角を測定する。以降は請求項３記載の発明を実施するための形態の一例である。左前輪の場合を例として図６に示し、算出する方法を説明する。図６はＸ軸を車両左右方向で車両外側を正、Ｙ軸を車両前後方向で車両前方を正、Ｚ軸を鉛直方向で上方を正とし、座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が（０、０、０）である点をキングピン軸ＫＰが通るとしたユークリッド空間である。転舵の際、転舵輪の車輪軸はキングピン軸との位置関係を一定に保ったままキングピン軸を中心に回転する。そのため直進時の車輪軸と同一の方向を線分３５で表したとき、任意の操舵角で右に転舵した時の車輪軸と同一の方向を線分３７、任意の操舵角で左に転舵した時の車輪軸と同一の方向を線分３９で表すことができる。また、線分３５の上の１つの点３６は、キングピン軸との距離を一定に保ったまま、キングピン軸の回転に伴って、上記の任意の角度で右に転舵したときは点３８、同様に左に転舵したときは点４０の位置を取る。ここで、各角度ＣＭＣ、ＣＭＲ、ＣＭＬは直進、右転舵、左転舵それぞれの時のキャンバー角そのものと等しい。また角度ＴＡＲ、および角度ＴＡＬは、右および左への転舵角と等しい。よってハンドル操作により直進から右転舵、左転舵させた各々の状態時に前述のキャンバー角測定器具３０を用いてキャンバー角を測定するとともに転舵角も測定して、各角度ＣＭＣ、ＣＭＲ、ＣＭＬ、ＴＡＲ、ＴＡＬを得る。
【００４９】
ここで、図７を用いて転舵角の測定方法を説明する。図７の器具５０は一定の幅で２列に配した目盛りを、転舵輪の側面に直角の位置関係で配置する器具であり、左右の目盛りの列は平行に配されており器具の前端からの長さを測定できるようになっている。図７は左前輪における左転舵時の糸と車輪側面の角度の測定の例である。図７のごとく支柱などを用いて器具５０の目盛りの高さで糸を張り、器具５０を車輪側面に接触させ、糸と目盛り列が交差する点の目盛りを左右２列とも読み取り、その値の差を分子、左右２列の目盛り列の平行な幅の間隔を分母としたアークタンジェントから、糸と車輪側面との角度を得る。この測定を糸を動かさずに直進時および左右それぞれの転舵時に行い、各舵角時の角度から直進時の角度との差を取って、左右それぞれの舵角を得る。上記の通り、糸と車輪側面との角度は各転舵状態間での相対的な差を導き出すだけのため、糸の位置に関しては高さだけ目盛りと等しければ良く、車両との細かい位置関係は不問である。なお、転舵角測定はターニングラジアスゲージを用いることもできるが、ターニングラジアスゲージはタイヤ接地面のゴムの変形により、図６のＸ‐Ｙ平面と同一面における車輪側面の転舵角とは差異がある可能性がある。本測定においては器具５０を用いて車輪側面の一定の高さにおける角度の変化を得ることが理想である。またターニングラジアスゲージは頑強であり、かつ４輪の高さを揃えるため一式では非常に重い。それに比べ器具５０は軽量なため、持ち運びおよび作業が簡単である。
【００５０】
これまでの測定により、図６において各点３６、３８、４０のそれぞれから点（０、０、０）までの距離をたとえば１とおいた時、各点３６、３８、４０の座標はそれぞれ１つに決まる。それらの座標はネガティブキャンバーを負の値として扱うと下記の数式５の通りとなる。
【００５１】
【数５】
0005717041.tif 000006
【００５２】
これら各点３６、３８、４０を含む１つの平面を考えたとき、その法線ベクトルはキングピン軸と同方向であり、その法線ベクトルを車両左右方向から見たときの角度はキャスター角と等しく、車両前後方向から見たときの角度はキングピン傾斜角と等しい。ここで空間中にある３つの点をそれぞれ、Ａ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ)、Ｂ（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）、Ｃ（Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）としたとき、平面の方程式を用いることによって平面の法線ベクトルｎの数式を以下の数式６の通り得ることができる。（導出過程は割愛する）
【００５３】
【数６】
0005717041.tif 000007
【００５４】
上記ａ、ｂ、ｃの式に各点３６、３８、４０で得た３点の座標を各点Ａ、Ｂ、Ｃの座標として代入することで、法線ベクトルを求められる。なお、平面の方程式に直接３点の座標を代入し、連立方程式を解く方法でも可能である。 このとき図６の寸法ＣＳＴであるキャスター角、および寸法ＫＰＩであるキングピン傾斜角は以下の数式７により求められる。
【００５５】
【数７】
0005717041.tif 000008
【００５６】
請求項３記載の発明を実施するための形態の一例は以上である。なお、これまでの計算に難解なものはないが、三角関数を用いることと、誤りの要因と手間を省くため、あらかじめパーソナルコンピューターの表計算ソフトなどで計算式のプログラムを作成しておき、それを使用することが望ましい。
【００５７】
上記までの発明を実施するための形態の一例を総括すると、従来、高額な設備でなければ困難であった車両直進方向に対する個々の車輪のトー角、トータルトー、スラストアングルの高い精度での測定、およびキャスター角とキングピン傾斜角の高い分解能での測定を、駐車場など床面の高低差を問わない任意の場所で、車体の幾何的な中心線に対して左右対称となるよう糸を設置する困難な作業なく簡単に、持ち運べ、かつ安価な器具を用いて可能となる。
【００５８】
さらに本実施形態による利点の詳細を以下に述べる。測定に使用する器具は持ち運べる大きさと重量であり、タイヤなど車両部品の取り外しもないため、出先でも簡単に測定を実施できる。停車した状態のまま測定でき、リフトアップを行わないため、車高変化によるキャンバー角やトー角の変化がなく測定結果への悪影響がない。作業時間は慣熟した作業者の場合、準備から測定まで全て一人で行っても１時間１０分程度であり、設備による作業と大きくは変わらない。全ての測定に電子技術を使用せず物理的に直接測定する方法で実現したため、測定器具を安価に製作することができる。測定結果に疑念が出た場合でも電子機器の狂いなど目に見えない誤差要因がないため測り直しにより測定結果の完全な検証および測定結果の正誤の判断が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
車両直進方向と基準糸との角度を得る方法は、車輪の位置と数に応じた測定および計算を行うことで４輪車に限定することなくあらゆる車両に適用できる。後輪に２つの車軸を持つ６輪車を例にとると、上記４輪車の実施形態の例における後輪の中心から、前輪の中心までの距離、および糸までの距離の測定に関して、６輪車の場合は後ろ２つのホイール両方に対し測定を行い、それらの平均を取るように変えるだけで適用でき、他は上記４輪車の実施形態の例と同様に測定および計算して結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・左前輪、  ２・・・右前輪、  ３・・・左後輪、  ４・・・右後輪
５・・・左前支柱、  ６・・・右前支柱、  ７・・・左後ろ支柱、  ８・・・右後ろ支柱
９・・・ブラケット
１０・・・鋼製金尺（左）、  １１・・・鋼製金尺（前）  
１２・・・蝶ネジ
１３・・・基準糸（左）、  １４・・・基準糸（右）
１５・・・測定器具（糸からホイールまでの距離）
１６・・・金尺
１７・・・プローブ
１８・・・バーニヤ目盛り
１９・・・水平の判る器具（水平器、あるいは水準器）
２０・・・線（印刷）
２１・・・対称形状の図柄（印刷）
２２・・・鏡
３０・・・キャンバー角測定器具
３５・・・直進時の車輪軸と同一の方向、    ３６・・・３５の方向線上における１つの点
３７・・・右に転舵したときの車輪軸と同一の方向、    ３８・・・３７の方向線上における１つの点
３９・・・左に転舵したときの車輪軸と同一の方向、    ４０・・・３９の方向線上における１つの点
５０・・・転舵角測定器具
【要約】
【課題】任意の場所で、車両の各車輪個別のトー角、トータルトー、スラストアングル、キャスター角、キングピン傾斜角を高精度で、簡単、安価に測定できるホイールアライメント測定方法を提供する。
【解決手段】
車体側面に糸を平行に張り、それらの糸と、各ホイールとの角度、および前輪から後輪を結ぶ線との角度を測定することで、左右の関連付けと、糸とホイールと車体の角度関係の把握を行い、車両直進方向に対する各車輪のトー角を得る。糸からホイール各点までの水平距離はバーニヤ目盛りを用いて精密に測定する。車輪軸上の１つの点は転舵時にキングピン軸を法線ベクトルとする1つの平面上を移動することを利用して、直進時と２つの転舵角を与えた時のキャンバー角と転舵角を測定し、座標を算出し平面の方程式に適用して法線ベクトルを算出し、キャスター角およびキングピン傾斜角を算出する。
【選択図】図１【図１】
0005717041.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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