DE69929284T2

DE69929284T2 - Justierungsverfahren für Kraftfahrzeugradausrichtung

Info

Publication number: DE69929284T2
Application number: DE69929284T
Authority: DE
Inventors: c/o Bridgestone Corporation Yutaka Naruse; c/o Bridgestone Corporation Yozo Hattori
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: EP0977010A2; DE69929284D1; US6256894B1; EP0977010B1; EP0977010A3; JP2000043750A; ES2253862T3; JP4160662B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen der Radausrichtung eines Fahrzeugs und insbesondere auf ein Verfahren zum Einstellen eines Radwinkels eines Fahrzeugs, bei dem ein Rad eines Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Reifen auf einer Radrotationsoberfläche gedreht wird, der Reifen verformt wird und die dadurch erzeugten Kräfte gemessen werden und der Radwinkel dann auf der Grundlage der Ergebnisse der Messung eingestellt wird, wobei eine Verbesserung bei der Laufstabilität des Fahrzeugs und eine Verringerung in der Abnutzung nur einer Seite des Reifens erzielt wird.
Im Allgemeinen werden Räder mit einem Sturzwinkel versehen, der die Laufstabilität des Fahrzeugs gewährleistet, und werden auch mit einem Spurwinkel versehen, um Abnutzung nur einer Seite des Reifens zu verhindern, die durch den Sturzwinkel verursacht wird (in der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff "einseitige Abnutzung" im Folgenden verwendet, um einen Zustand zu beschreiben, wo bei Beobachtung des Abnutzungszustands eines abgenutzten Reifens gesehen werden kann, dass die Menge an Abnutzung, die sich von einem Laufflächen-Schulterabschnitt zum anderen Laufflächen-Schulterabschnitt erstreckt, sich auf eine sich verjüngende Weise verändert, das heißt, dass ein Zustand, bei dem ein Laufflächen-Schulterabschnitt abgenutzter ist als der mittlere Abschnitt der Lauffläche und der andere Laufflächen-Schulterabschnitt).
Andererseits kann das Rad mit einem Spurwinkel versehen sein, um die an den Vorderreifen und an den Hinterreifen erzeugten Kräfte auszubalancieren, und dadurch die Laufstabilität des Fahrzeugs sicherzustellen, und das Rad kann mit einem Sturzwinkel versehen sein, um die von dem Spurwinkel verursachte einseitige Abnutzung zu verhindern. Alternativ können der Spurwinkel und der Sturzwinkel beide in Kombination eingestellt werden, um die Laufstabilität des Fahrzeugs zu optimieren und einseitige Abnutzung des Reifens unter den vom Fahrzeug aufgezwungenen Beschränkungen, wie z.B. den strukturellen Abmessungen davon und Ähnlichem, zu minimieren.
Um die Laufstabilität des Fahrzeugs und die Beständigkeit des Reifens gegen einseitige Abnutzung während des Fahrens zu verbessern, ist es dementsprechend notwendig, den Spurwinkel und den Sturzwinkel einzustellen, welche die Radwinkel (Positionswinkel) sind, die an jedem Rad vorgesehen sind. Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Einstellen des Spur- und Sturzwinkels werden allgemein der Winkel und die Dimensionen jedes Rads gemessen und die gemessenen Spur- und Sturzwinkel werden dann eingestellt, um den Zielwerten zu entsprechen, die festgelegt wurden, als das Fahrzeug konzipiert wurde.
Da jedoch Reifen verschiedene Charakteristiken aufweisen wie z.B. den Winkeleffekt, der durch den internen Aufbau des Reifens erzeugt wird; die Spurkraft, die erzeugt wird, wenn der Reifen unter einem Winkel zu der Richtung steht, in welcher sich das Fahrzeug fortbewegt, verursacht durch die Tatsache, dass die Richtung, in der das Rad sich dreht, verschieden ist von der Richtung, in welcher das Fahrzeug voranschreitet; den Selbstausrichtungsdrehmoment, der erzeugt wird, da die Richtung des Vorwärtsfahrens nicht mit dem Punkt auf der die Straße berührenden Oberfläche zusammenfällt, auf welchen die Kraft angewendet wird; die Sturzseitenkraft, die erzeugt wird, wenn sich der Reifen aufgrund des Sturzwinkels des Rades abhängig von der Steifigkeit des Reifens verformt, die von dem inneren Aufbau des Reifens bestimmt wird; den Sturzmoment, der durch den Unterschied zwischen den linken und rechten Seiten der Straßen berührenden Oberfläche erzeugt wird; die Konizität, welche auf in industriellen Produkten inhärente Herstellungsfehler zurückgeht; und der Rollwiderstand, der verschieden ist in Abhängigkeit von der inneren Struktur und dem verwendeten Material, wie z.B. dem Gummi, hängen diese Eigenschaften von der auf das Rad aufgewandten Belastung ab und ändern sich mit ihr. Weiter hängen diese Eigenschaften auch von der Art des Reifens ab.
In anderen Worten werden die oben genannten Kräfte durch die Verformung des Reifens erzeugt. Die durch den Reifen erzeugte Kraft, um seine Laufrichtung zu kontrollieren, während das Fahrzeug vorangetrieben wird, ist die Summe der oben genannten Kräfte. Daher unterscheidet sich unabhängig von der Art des Reifens diese Kraft in Abhängigkeit von der Belastungsverteilung des Fahrzeugs, auf welchem der Reifen angebracht ist, und von der Ausrichtung des Rades. Dementsprechend ist ein Radausrichtungs-Einstellverfahren notwendig, das bessere Laufstabilität und Beständigkeit gegen einseitige Abnutzung bereitstellt, um die Anforderungen erhöhter Fahrzeuggeschwindigkeiten und besserer Richtungsstabilität zu erfüllen.
Die in der japanischen Patentanmeldung JP-B Nr. 51-18681 offenbarte Technologie ist als herkömmliches Einstellverfahren bekannt, das sich auf die Charakteristiken des Reifens einstellt. Das Rad wird unter Verwendung einer Vielzahl von Walzen angetrieben und jeder der von den Walzen erzeugten Kräfte wird gemessen. Der Spurwinkel und der Sturzwinkel werden dann auf der Grundlage der Richtung und der Größe der gemessenen Kraft gemessen. Jedoch ist es verifiziert worden, dass die durch den Kontakt zwischen dem Reifen und der Straße erzeugte Kraft verschieden ist abhängig von der Gestaltung des Kontakts zwischen Reifen und Straßenoberfläche. Aufgrund dessen ist die Gestalt des Kontakts zwischen den Reifen und der Walze sehr verschieden von der Gestalt des Kontakts zwischen dem Reifen und der tatsächlichen Straßenoberfläche. Daher unterscheiden sich die Charakteristiken der erzeugten Kraft stark zwischen Straßenoberfläche und Walze.
Insbesondere, obwohl die unter Verwendung der Walzen erzeugte Kraft der von dem Winkeleffekt erzeugten lateralen Kraft ähnelt und der Spurwinkel vorgesehen ist, wenn auf einer tatsächlichen Straßenoberfläche gefahren wird, unterscheiden sich die Ausrichtung und die Größe der Kraft stark von jenen, die auftreten, wenn das Rad auf einer tatsächlichen Straßenoberfläche gefahren wird. Darüber hinaus ist die Sturzseitenkraft kaum messbar. Zusätzlich können die im Reifen erzeugten Kräfte, die von der durch äußere Störungen aufgrund unzähliger Bodenwellen in der Straßenoberfläche erzeugten Verformung des Reifens herrühren, nicht gemessen werden.
Dementsprechend zeigt die gemessene Kraft in dem oben beschriebenen Stand der Technik Werte, die von den Werten verschieden sind, die von einer tatsächlichen Straßenoberfläche erhalten werden. Um die gemessenen Werte auf die von der tatsächlichen Straßenoberfläche erhaltenen Werte zu korrigieren, werden Daten benötigt, die die Charakteristiken der jeweiligen Reifen auf einer tatsächlichen Straßenoberfläche ausdrücken. Daher mangelt es dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren an der weiten Anwendbarkeit in der tatsächlichen Praxis. Weiter ist keine technische Information in Bezug darauf offenbart, auf welchen Winkel die Ausrichtung eingestellt werden soll, um die beste Ausrichtung zu erzielen.
Eine Technik ist bekannt, bei welcher ein Rad unter Verwendung einer Vielzahl von Walzen angetrieben wird, die darauf zielt, eine hohe Laufstabilität zu erreichen, in dem die lateralen Kräfte auf im Wesentlichen Null gebracht werden (siehe japanische Patentveröffentlichung Nr. 7-5076). Bei dieser Technik wird einem Rad, das einen großen Sturzwinkel aufweist, eine Ausrichtung gegeben, die eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung der Sturzseitenkraft erzeugt, um die erzeugten lateralen Kräfte auf Null zu bringen.
Jedoch selbst in dieser Technik, auf dieselbe Weise wie im vorher beschriebenen Fall, ist die Sturzseitenkraft kaum erfassbar, da die Kontaktfläche des Reifens mit den Walzen verschieden von der Kontaktfläche des Reifens mit der tatsächlichen Straßenoberfläche ist. Um darüber hinaus die durch die Drehung des Rads erzeugte Kraft zu kompensieren, um die laterale Kraft auf Null zu bringen, ist es notwendig, die Kraft von der Straßenoberfläche anzuwenden, welche durch das Laufen des Fahrzeugs in der entgegengesetzten Richtung zur Richtung der vom Fahrzeug erzeugten Kraft erzeugt wird. In diesem Fall wird die Verformung der radberührenden Oberfläche des Reifens noch größer als wenn der Reifen in einem stationären Zustand ist, und diese Verformung der Rad berührenden Oberfläche ist ein Faktor bei der Erzeugung der einseitigen Abnutzung des Reifens.
Ein Verfahren ist vorgeschlagen worden (siehe JP-A-8-334440), um die Ausrichtung eines Rads einzustellen, indem das Rad auf einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche unter Verwendung eines Bands oder von Ähnlichem gedreht wird, die von dem Rad erzeugte Kraft erfasst wird und die Ausrichtung auf Grundlage dieser Kraft eingestellt wird. Jedoch ist eine tatsächliche Straßenoberfläche mit einer Unzahl von Bodenwellen und Aushöhlungen (Vorsprüngen und Vertiefungen) gebildet und ein Reifen auf einem fahrenden Fahrzeug wird stets durch diese zahllosen Bodenwellen und Aushöhlungen verformt. Die auf jedes Rad aufgewandte Kraft variiert auch, wenn das Fahrzeug über Bodenwellen und Aushöhlungen eines vergleichsweise langen Zyklus läuft, wodurch jeder Reifen auch so verformt wird, dass der Reifen auf einem laufenden Fahrzeug sich dreht, während er von der durch die Berührung des Reifens mit der Straßenoberfläche erzeugten Kraft und von der Kraft der obigen Verformungen betroffen ist. Im Gegensatz dazu ist die Kraft, die durch Drehen des Reifens auf einer aus einem Band oder Ähnlichem gebildeten ebenen Oberfläche gemessen wird, nur die Kraft, die durch den Kontakt des Reifens mit der Bandoberfläche erzeugt wird. Es gibt zusätzlich keine der Belastungsveränderungen, die von einer tatsächlichen Straßenoberfläche erzeugt werden, mit dem Ergebnis, dass nur ein Teil der durch das Laufen auf einer tatsächlichen Straßenoberfläche erzeugten Kräfte gemessen werden kann, wenn man das herkömmliche Verfahren verwendet. Selbst wenn die Ausrichtung eines Rades auf der Grundlage der erfassten Kräfte unter Bedingungen eingestellt wird, die von den Belastungsveränderungen wie jenen, die von einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche erzeugt werden, nicht betroffen sind, wird dementsprechend die Laufstabilität für ein Fahrzeug verbessert werden, das auf einer extrem ebenen Oberfläche läuft. Jedoch wird es keine Verbesserung bei den anderen Laufeigenschaften und bei der einseitigen Abnutzung geben.
Wenn insbesondere ein Reifen auf einer tatsächlichen Straßenoberfläche läuft, werden Kräfte durch verschiedene Erzeugungsmechanismen erzeugt. Trotz der Tatsache, dass sich diese Kräfte in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Reifens unterscheiden, sind die folgenden herkömmlichen Verfahren verwendet worden: (1) ein Fahrzeug wird tatsächlich unter Verwendung bestimmter Reifen gefahren, der Winkel, bei dem einseitige Abnutzung am geringsten ist, ohne Fahrstabilität zu verlieren, wird empirisch gefunden, und das Rad wird auf diesen Winkel eingestellt; (2) das Rad wird auf einen Winkel eingestellt, wo die gemessene Kraft auf einer ebenen Oberfläche zum kleinstmöglichen Wert (im Wesentlichen Null) versetzt wird; (3) das Rad wird auf einen Winkel eingestellt, wo nur die durch das Laufen eines Rades auf ebener Fläche oder auf Walzen gemessene spezifische Kraft die kleinstmögliche ist (im Wesentlichen Null); (4) das Rad wird auf einen Winkel eingestellt, der durch irgendein anderes Verfahren erhalten wurde. Jedoch kann keines dieser Verfahren auf eine Vielzahl von verschiedenen Fahrzeugen angewandt werden, die auf einer Vielzahl von verschiedenen Reifen fahren.
Darüber hinaus haben die vorliegenden Erfinder die laterale Kraft und die longitudinale Kraft gemessen, die in einem Reifen erzeugt wird, wenn das Fahrzeugrad über eine Stufe fährt, und haben ein Verfahren zum Einstellen des Radwinkels eines Fahrzeugs auf solche Weise vorgeschlagen, dass die Veränderung der lateralen Kraft minimal ist, wenn die longitudinale Kraft auf einem Maximum oder auf einem im Wesentlichen maximalen Wert ist (siehe EP-A-0816801, äquivalent zu JP-A 10-7013). Bei diesem Verfahren wird die longitudinale Kraft gemessen, um den Zeitpunkt zu erfassen, an welchem die Verformung des Reifens maximal ist, und der Zeitraum, in welchem die longitudinale Kraft maximal oder im Wesentlichen maximal ist, wird als der Zeitraum genommen, in welchem die Menge der Reifenverformung maximal oder im Wesentlichen maximal ist.
Jedoch hängt der Zeitpunkt, in dem die longitudinale Kraft sich ändert, von der Geometrie der Aufhängung des Fahrzeugs ab. Die Geometrie der Aufhängung des Fahrzeugs verursacht manchmal, dass der Zeitpunkt, an welchem die Reifenverformung maximal oder im Wesentlichen maximal ist, nicht mit dem Zeitpunkt übereinstimmt, an welchem die longitudinale Kraft des Fahrzeugs maximal oder im Wesentlichen maximal ist. Dementsprechend wird die Genauigkeit des oben beschriebenen Einstellverfahrens von der Geometrie der Aufhängung des Fahrzeugs beeinflusst und es ist nicht immer möglich, die Ausrichtung des Rades auf den Optimalwert einzustellen, selbst wenn das oben beschriebene Verfahren verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben Genannten erzielt und eine Aufgabe davon ist es, ein Fahrzeugradausrichtungs-Einstellverfahren zu entwickeln, das von der Geometrie der Aufhängung des Fahrzeugs nicht beeinflusst wird, bei dem ein Winkel eines Rades leicht auf einem Winkel des Rades eingestellt werden kann, der mit den Eigenschaften des Reifens zusammenpasst und der in der Lage ist, eine Laufstabilität sicherzustellen, die für eine tatsächliche Straßenoberfläche geeignet ist, und der auch einseitige Abnutzung verringert.
Wenn ein Reifen durch Berührung mit einer unebenen Straßenoberfläche (einer Straßenoberfläche mit Vorsprüngen und Vertiefungen) gedreht wird, verformt sich der Reifen durch Belastungsveränderungen, die erzeugt werden, während sich der Reifen vertikal in Bezug auf die bodenberührende Oberfläche des Reifens bewegt und die lateralen Kräfte (insbesondere die als Winkeleffekt bekannte laterale Kraft, die von der Struktur des Reifens verursacht wird, die als Konizität bekannte laterale Kraft, die durch den Herstellungsprozess verursacht ist, die laterale Kraft, die dadurch erzeugt wird, dass dem Rad ein Schräglaufwinkel (Spurwinkel) verliehen wird, und die als Sturzseitenkraft bekannte laterale Kraft, die entsteht, wenn dem Rad ein Sturzwinkel verliehen wird), die auf den Reifen durch die Verformung erzeugt werden, variieren alle. Bei der in der JP-A-10-7013 offenbarten Technologie, wie oben erklärt wurde, wird der Winkel des Rades auf der Grundlage der Veränderung in der lateralen Kraft eingestellt, die in dem Reifen erzeugt wird, wenn die Verformung des Reifens maximal oder im Wesentlichen maximal ist, während das Rad über eine Stufe fährt, die eine tatsächliche Straßenoberfläche simuliert (die Veränderung in der Belastung tritt am Übergang des Rads über diese Stufe auf).
Da jedoch die in dem Reifen erzeugte laterale Kraft aufgrund der Verformung des Reifens variiert, wenn sich die Belastung ändert oder der Reifen über die Stufe fährt, wie oben erklärt wurde, dann versucht der Reifen, der sich in einem verformten Zustand befand, sich in seine normale Form zurückzuverformen, während die diese Verformungen im Reifen verursachenden Faktoren verschwinden, und diese Verformung verursacht auch, dass sich die laterale Kraft verändert. Als die vorliegenden Erfinder diese oben genannten Tatsachen realisierten, kamen sie zu dem Schluss, dass durch Beobachtung der Veränderung in der lateralen Kraft während eines Zeitraums, der nicht nur die Zeit beinhaltet, während welcher die Verformung des Reifens maximal oder im Wesentlichen maximal ist, sondern auch die Zeit umfasst, während welcher der Reifen versucht, sich in seinen normalen Zustand zurück zu verformen, so dass die Energie der Veränderung in der laterale Kraft über den oben beschriebenen Zeitraum ein Minimum ist, ein höherer Grad von Laufstabilität erreicht werden kann, der für eine tatsächliche Straßenoberfläche geeignet ist, und weiter eine Verringerung bei der einseitigen Abnutzung erzielt werden kann.
Um die oben genannte Entdeckung zu bestätigen, haben die vorliegenden Erfinder das unten beschriebene Experiment durchgeführt. Insbesondere wurde ein Reifen unter Verwendung einer Reifenantriebsvorrichtung gedreht, die in mindestens einer Position auf der Reifenantriebsoberfläche davon in der Richtung, in welcher die Reifenantriebsvorrichtung zur Drehung angetrieben wird, einen ebenen Vorsprung aufweist, dessen Länge in der Drehrichtung lang genug ist, dass der Reifen komplett darauf aufsitzt, und dessen Länge in der axialen Richtung der Drehung, die orthogonal zur Drehrichtung ist, größer als die Breite des Reifens ist (durch diese Struktur wurde vor und hinter dem ebenen Vorsprung entlang der Drehrichtung auf der Reifenantriebsoberfläche eine Stufe ausgebildet). Die in dem Reifen erzeugte laterale Kraft wird wiederholt in kurzen Zyklen gemessen. Dann wird aus den Ergebnissen der Messung der lateralen Kraft während jedes Zyklus (jeder Messzeit) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, der die Zeit beinhaltet, von wann der Reifen verformt wird, wenn das Rad über die Stufe fährt, bis der Reifen sich dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, die Summe der Quadrate der Veränderungsrate in der lateralen Kraft (der Wert der ersten Ableitung nach der Zeit der lateralen Kraft) als Energie der Veränderung in der lateralen Kraft innerhalb des oben vorbestimmten Zeitraums in jeder Messzeit wiederholt erhalten, während die Ausrichtung (in diesem Experiment der Spurwinkel) des Rades jedes Mal um einen vorbestimmten Betrag geändert wird.
1 der beigefügten Zeichnungen zeigt das Verhältnis, das durch das obige Experiment zwischen dem Spurwinkel und der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft erhalten wurde, die in dem Reifen innerhalb des vorbestimmten Zeitraums erzeugt wurde. Wie aus der 1 klar ist, hat das obige Experiment bestätigt, dass eine definitive Korrelation zwischen dem Spurwinkel und der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft existiert. Bestätigt wurde auch, dass wenn der Spurwinkel des Fahrzeugs so eingestellt wurde, dass die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft minimal war, die Laufstabilität des Fahrzeugs stark verbessert wurde und die einseitige Abnutzung stark verringert wurde.
Die vorliegenden Erfinder haben auch die Fahrstabilität von mehreren verschiedenen Fahrzeugmodellen (Fahrzeuge 1 bis 4) unter zwei Arten von Einstellungen verglichen und ausgewertet. Eine Art war, dass der Radwinkel auf den Winkel eingestellt wurde, der bei der Konzeption des Fahrzeugs bestimmt wurde (Standardmodus); die zweite Art, wie in dem oben beschriebenen Experiment, war, dass der Radwinkel so eingestellt wurde, dass die Energie der Veränderung der im Reifen erzeugten lateralen Kraft während eines vorbestimmten Zeitraums, der die Zeit beinhaltet, ab wann der Reifen verformt wird, indem das Rad über eine Stufe fährt, bis der Reifen sich dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, minimal war (der gegenwärtige Modus). Die als Fahrzeuge 1 bis 4 verwendeten Fahrzeuge hatten alle einen Hubraum von 1600 cc bis 3000 cc und waren entweder Front- oder Heckgetriebene Systeme (d.h. Personenkraftwagen). Die verwendeten Reifen waren alles Modelle, die auf dem allgemeinen Markt verkauft wurden, und hatten eine den Fahrzeugen angemessene Größe, auf welchen sie angebracht waren. Die Ergebnisse des Experiments sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Standards, durch welche die Resultate ausgewertet wurden, sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Wie aus der Tabelle 1 klar wird, hat das obige Experiment bestätigt, dass durch Einstellen des Radwinkels, so dass die Energie der Veränderung in der im Reifen erzeugten lateralen Kraft während eines vorbestimmten Zeitraums, der die Zeit beinhaltet, ab wann der Reifen verformt wird, da das Rad über einen Vorsprung (eine erhöhte Stufe) fährt, bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, ein Minimum ist, die Fahrstabilität des Fahrzeugs dann unabhängig von der Art des Reifens stark verbessert werden kann und eine einseitige Abnutzung ebenso stark verringert werden kann.
Dementsprechend haben die vorliegenden Erfinder aus dem obigen Experiment herausgefunden, dass durch Messen von wenigstens der in einem Reifen erzeugten lateralen Kraft, wenn der Reifen gedreht wird, indem er mit einer radrotierenden Oberfläche in Kontakt ist, auf welcher eine Stufe gebildet ist, und in dem die Energie der Veränderung der in dem Reifen erzeugten lateralen Kraft in der oben beschriebenen vorbestimmten Zeit erhalten wird, es möglich war, den optimalen Radwinkel entsprechend den Eigenschaften des Reifens auf der Grundlage der oben erhaltenen Energie der Veränderung der lateralen Kraft zu erhalten. Weiter haben die vorliegenden Erfinder auch entdeckt, dass wenn der Radwinkel eines Fahrzeugs auf den auf diese Weise erhaltenen optimalen Radwinkel eingestellt wurde, dann eine Fahrstabilität erreicht wurde, die für eine tatsächliche Straßenoberfläche geeignet ist, und eine Verringerung in der einseitigen Abnutzung erreicht werden konnte.
Auf der Grundlage des Obigen werden bei dem Radausrichtungs-Einstellverfahren entsprechend der ersten und wichtigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug und eine Radrotationsoberfläche relativ zueinander auf solche Weise bewegt, dass ein einzustellendes Rad eines Fahrzeugs, mit einem daran angebrachten Reifen in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs über die raddrehende Oberfläche gedreht wird, welche eine Stufe einer vorbestimmten Höhe darauf ausgebildet aufweist, so dass das Rad über die Stufe drüberfährt, und eine in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft gemessen wird, und
ein Reifenwinkel eingestellt wird, so dass eine Energie einer Veränderung in der lateralen Kraft, die in dem Reifen während eines vorbestimmten Zeitraums erzeugt wird, beinhaltend eine Zeit, ab wann der Reifen deformiert wird, während das Rad über die Stufe fährt, bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen zu seinem Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Mindestwert der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft beinhaltet. In der vorliegenden Erfindung werden ein Fahrzeug und eine Radrotationsoberfläche relativ auf solche Weise bewegt, dass ein einzustellendes Rad eines Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Reifen in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs über die Radrotationsoberfläche des Rades, die eine Stufe einer vorbestimmten Höhe darauf ausgebildet aufweist, so dass das Rad über die Stufe fährt, gedreht wird und eine in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft gemessen wird. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Erfindung laterale Kraft die Kraft meint, die in der Richtung einer Linie verläuft, die eine Ebene schneidet, die die Achse orthogonal zur Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs (die Richtung der Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug und der Radrotationsoberfläche) und die Radrotationsoberfläche (die Straßenoberfläche) beinhaltet. Im Folgenden wird in der vorliegenden Erfindung der Radwinkel so eingestellt, dass eine Energie einer Veränderung in der im Reifen erzeugten lateralen Kraft während eines vorbestimmten Zeitraums, beinhaltend eine Zeit, ab wann sich der Reifen verformt, während das Rad über die Stufe fährt, bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen zu einem Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. eines Bereichs von dem Minimalwert bis zu einem vorbestimmten Wert) befindet, der den Minimalwert der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft beinhaltet. Bevorzugt wird der Reifenwinkel so eingestellt, dass die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft im einstellbaren Bereich des einzustellenden Fahrzeugs minimal wird. Jedoch gibt es auch Fahrzeuge, deren Energie in der Veränderung in der lateralen Kraft nicht auf den Minimalwert eingestellt werden können, da die Schrittweite der Radwinkeleinstellung (der Wert der kleinsten Winkeländerung) sich aufgrund des Modelltyps (Aufbau) und Ähnlichem des einzustellenden Fahrzeugs ändert.
Dementsprechend, wie aus den Ergebnissen des oben beschriebenen Experiments klar war, kann der Radwinkel (Positionswinkel) leicht auf eine Ausrichtung eingestellt werden, die mit den Eigenschaften des Reifens zusammenpasst. Darüber hinaus kann auch eine für eine tatsächliche Straßenoberfläche geeignete Laufstabilität und eine verringerte einseitige Abnutzung erhalten werden. Da des weiteren bei der vorliegenden Erfindung der Radwinkel auf der Grundlage der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft eingestellt wird, die in dem Reifen innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums erzeugt wird, der die Zeit beinhaltet, von wann ab der Reifen aufgrund dessen verformt wird, dass er über eine Stufe fährt, bis zu der Zeit, zu der sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in seinen normalen Zustand zurückkehrt, gibt es keine Verringerung in der Genauigkeit der Einstellung der Reifenausrichtung aufgrund der Geometrie der Aufhängung des Fahrzeugs verglichen mit dem Fall, in dem der Radwinkel auf der Grundlage der lateralen Kraft während des Zeitraums eingestellt wird, zu dem die in dem Reifen erzeugte longitudinale Kraft maximal ist oder im Wesentlichen maximal ist, wie in der JP-A-10-7013 offenbart wurde.
Der vorbestimmte Zeitraum, der die Zeit beinhaltet, ab wann der Reifen sich beim Fahren des Reifens über eine Stufe verformt, bis zu dem Zeitpunkt, wo sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, kann z.B. dadurch bestimmt werden, dass der Beginn einer vorbestimmten Periode erfasst wird, indem die Verschiebung des Reifens erfasst wird, und dann das Ende der vorbestimmten Periode bestimmt wird, indem die von dem zuvor bestimmten Beginn verstrichene Zeit gemessen wird. Jedoch kann dieses Verfahren einen komplizierten Mechanismus erfordern, um den vorbestimmten Zeitraum zu bestimmen, und Fehler können in einigen Fällen bei der Bestimmung des vorbestimmten Zeitraums auftreten.
Daher werden bei dem Fahrzeugrad-Ausrichtungsverfahren entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug und eine Radrotationsoberfläche relativ zueinander auf solche Weise bewegt, dass ein Rad eines einzustellenden Fahrzeugs, das mit einem daran aufgezogenen Reifen versehen ist, in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs über die Radrotationsoberfläche gedreht wird, auf welcher eine Stufe einer vorbestimmten Höhe ausgebildet ist, so dass das Rad über die Stufe drüberfährt, und eine longitudinale Kraft oder eine in dem Reifen erzeugte Belastung und/oder eine in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft werden jeweils gemessen,
ein vorbestimmter Zeitraum, der eine Zeit beinhaltet, ab wann der Reifen sich beim Überfahren der Stufe verformt bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, wird auf der Grundlage der Ergebnisse der Messung der longitudinalen Kraft und/oder der Belastung bestimmt, und
ein Radwinkel wird so eingestellt, dass eine Energie der Veränderung in der im Reifen während des vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Minimalwert der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft beinhaltet.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein Fahrzeug und eine Radrotationsoberfläche relativ zueinander auf solche Weise bewegt, dass ein Rad eines einzustellenden Fahrzeugs, das mit einem darauf aufgezogenen Reifen versehen ist, in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs über die Radrotationsoberfläche gedreht wird, auf welcher eine Stufe einer vorbestimmten Höhe ausgebildet ist, so dass das Rad über die Stufe fährt, und eine in dem Reifen des Rads erzeugte laterale Kraft wird gemessen, eine longitudinale Kraft und/oder eine in dem Reifen erzeugte Belastung und die in dem Reifen des Rads erzeugte laterale Kraft werden jeweils gemessen, und ein vorbestimmter Zeitraum wird auf der Grundlage der Ergebnisse der Messung der longitudinalen Kraft und/oder der Belastung bestimmt. Man bemerke, dass die longitudinale Kraft die Kraft in einer Richtung ist, die entlang einer eine Ebene schneidenden Linie verläuft, welche die Achse, die in der Richtung verläuft, in welcher sich das Fahrzeug vorwärts bewegt (die Richtung, in welcher sich das Fahrzeug relativ zur Radrotationsoberfläche bewegt), und die Radrotationsoberfläche (die Straßenoberfläche) beinhaltet, während die Belastung die Kraft ist, die in einer vertikalen Richtung auf die Radrotationsoberfläche (die Straßenoberfläche) angewendet wird.
Die longitudinale Kraft und die Belastung können beide leicht gemessen werden, indem ein Sensor auf der Radrotationsoberfläche, auf einem mit der Radrotationsoberfläche verbundenen Element oder an dem Rad vorgesehen wird, das eingestellt werden soll (auf dieselbe Weise wie die laterale Kraft). Vorausgesetzt, dass das Fahrzeug dasselbe ist, erfahren darüber hinaus der Übergang der longitudinalen Kraft und der in dem Reifen erzeugten Belastung (d.h. die Wellenform) fast keine Veränderung, wenn sich das Rad dreht und über die Stufe fährt, selbst wenn die Ausrichtung des Rads verändert wird. Dementsprechend kann ein vorbestimmter Zeitraum genau bestimmt werden, indem diese Bestimmung auf den Ergebnissen der Messung der longitudinalen Kraft oder der Belastung basiert wird, selbst wenn die laterale Kraft und die longitudinale Kraft oder die Belastung gemessen wird und der Radwinkel wiederholt eingestellt wird.
Da bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Radwinkel so eingestellt wird, dass die Energie der Veränderung in der im Reifen innerhalb des vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, welcher den Minimalwert der Energie beinhaltet (z.B. einem Bereich zwischen dem Minimalwert und einem vorbestimmten Wert), kann der Radwinkel leicht auf eine Ausrichtung eingestellt werden, die mit den Eigenschaften des Reifens zusammenpasst, ohne von der Geometrie der Aufhängung des Fahrzeugs beeinflusst zu werden, auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und sowohl eine für eine tatsächliche Straßenoberfläche geeignete Laufstabilität und eine Verringerung in der einseitigen Abnutzung eines Reifens können erhalten werden.
Man bemerke, dass die vorliegenden Erfinder die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft erhalten haben, indem sie die Messung der lateralen Kraft wiederholt haben, als das Fahrzeug bei seiner Drehung über die Stufe fuhr, während sie die Ausrichtung des Rades geändert haben, sowohl für den Abschnitt der Stufe, wo die Höhe der Stufe an der Kante der Stufe abnimmt, wenn entlang einer Richtung betrachtet, in welcher sich das Rad dreht (hier zur Vereinfachung "die Stufe nach unten" genannt), als auch wo die Höhe der Stufe an der Kante der Stufe zunimmt, wenn entlang der Richtung betrachtet, in der sich das Rad dreht (hier zur Vereinfachung "die Stufe nach oben" genannt). Als Ergebnis wurde bestätigt, dass die Energie der Veränderung in der in dem Reifen innerhalb des vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft viel mehr durch die Änderung der Ausrichtung des Rads, wenn das Rad über die Stufe nach oben fährt, verändert wird, als wenn das Rad über die Stufe nach unten fährt.
Daher umfasst in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Radrotationsoberfläche das Folgende:
eine Basisfläche; und
eine hervorstehende Oberfläche, die auf der stromabwärts gelegenen Seite auf der Basisfläche in einer Richtung positioniert ist, in welcher sich das Rad dreht, und deren Höhe an mindestens einem Abschnitt, an dem die Stufe von der Basisfläche und der hervorstehenden Oberfläche gebildet wird, um einen vorbestimmten Betrag größer als die Basisoberfläche ist.
Da entsprechend der dritten Ausführungsform die Stufe nach oben in der Radrotationsoberfläche gebildet ist, kann durch Einstellen des Radwinkels auf der Grundlage der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft innerhalb des vorbestimmten Zeitraums, der die Zeit beinhaltet, ab wann der Reifen durch Überfahren der Stufe nach oben verformt wird, bis der Reifen sich dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, der Radwinkel (die Ausrichtung des Rades) mit einem großen Grad an Genauigkeit eingestellt werden.
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die vorstehende Oberfläche eine obere Oberfläche eines im Wesentlichen plattenförmigen Vorsprungs, dessen Höhe eine vorbestimmte Höhe über der Basisoberfläche ist, und der Vorsprung ist so geformt, dass die vorstehende Oberfläche sich lang genug in einer Richtung einer Relativbewegung des Fahrzeugs und der Radrotationsoberfläche für beide Enden eines den Boden berührenden Abschnitts des Reifens in der Richtung der Relativbewegung erstreckt, um mit der vorstehenden Oberfläche in Kontakt zu sein, wenn das Rad über den Vorsprung fährt.
Man beachte, dass es bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich ist, nur die Stufe nach oben in der Radrotationsoberfläche zu bilden. Wie es jedoch in der vierten Ausführungsform beschrieben ist, ist es auch möglich, eine Stufe nach oben an einem Ende des Vorsprungs und eine Stufe nach unten am anderen Ende des Vorsprungs in der Richtung zu bilden, in welcher sich das Rad dreht, indem ein plattenartiger Vorsprung vorgesehen wird, dessen Höhe um einen vorbestimmten Betrag größer als die Basisoberfläche ist. Man beachte auch, dass die obere Oberfläche des Vorsprungs bei der vierten Ausführungsform der Erfindung der in der dritten Ausführungsform beschriebenen vorstehenden Oberfläche entspricht.
Bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Vorsprung so gebildet, dass sich die vorstehende Oberfläche lang genug (bevorzugt erstreckt sich die obere Oberfläche des Vorsprungs um das Doppelte der obigen Länge in der Richtung der Relativbewegung des Fahrzeugs und der Radrotationsoberfläche und, besonders bevorzugt, erstreckt sich die obere Oberfläche des Vorsprungs um das Dreifache der obigen Länge in der Richtung der Relativbewegung des Fahrzeugs und der Radrotationsoberfläche) in einer Richtung einer Relativbewegung des Fahrzeugs und der Radrotationsoberfläche für beide Enden eines den Boden berührenden Abschnitts des Reifens in der Richtung der Relativbewegung, um mit der vorstehenden Oberfläche in Kontakt zu sein, wenn das Rad über den Vorsprung fährt. Aufgrund dessen ist ein Reifen, der verformt wird, indem er über eine Stufe nach oben auf die Oberseite der Oberfläche des Vorsprungs fährt, in der Lage, momentan im Wesentlichen in seinen Normalzustand auf der Oberseite der Oberfläche des Vorsprungs zurückzukehren, bevor das Rad von der Oberseite der Oberfläche des Vorsprungs herabfährt.
Es sollte hier bemerkt werden, dass es ausreichend ist, wenn auf der Radrotationsoberfläche eine Stufe ausgebildet ist und das Rad in der Lage ist, darauf gedreht zu werden. Es kann nämlich auch möglich sein, dass ein Element auf die flache Oberfläche einer Straße oder Ähnlichem platziert wird, um die Stufe zu bilden. Jedoch wird eine breite Fläche benötigt, auf welche das Fahrzeug während der Messung fahren kann, und es ist erforderlich, die Rotationsgeschwindigkeit des Rades während der Messung konstant zu halten. Daher ist in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Radrotationsoberfläche eine äußere Randoberfläche eines Endlosbandes (einer Endlosbann), das zur Drehung angetrieben wird, und die Stufe ist an mindestens einer Stelle der Radrotationsoberfläche entlang einer Richtung vorgesehen, in welcher sich das Endlosband dreht, und das Rad des einzustellenden Fahrzeugs wird auf die Radrotationsoberfläche platziert und das Endlosband wird zur Drehung angetrieben, so dass das Rad des einzustellenden Fahrzeugs gedreht wird, wodurch das Fahrzeug und die Radrotationsoberfläche relativ zueinander bewegt werden.
Da bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die äußere Randfläche der Endlosbahn (des Endlosbandes), die zur Drehung angetrieben wird, als Radrotationsoberfläche verwendet wird, und eine Stufe an mindestens einer Stelle auf der Radrotationsoberfläche entlang der Richtung vorgesehen ist, in welche sich die Endlosbahn dreht, und das eine Rad des einzustellenden Fahrzeugs auf die Radrotationsoberfläche platziert wird und das Endlosband zur Drehung angetrieben wird, so dass das Rad des einzustellenden Fahrzeugs gedreht wird, wodurch das Fahrzeug und die Radrotationsoberfläche relativ zueinander bewegt werden, ist das Fahrzeug stationär, wenn das Fahrzeug und die Radrotationsoberfläche relativ zueinander bewegt werden, wodurch die Notwendigkeit einer großen Fläche für die Bewegung des Fahrzeugs während der Messung nicht mehr besteht. Dementsprechend kann die Radausrichtungseinstellung der vorliegenden Erfindung auf einer kleinen Fläche durchgeführt werden. Indem darüber hinaus die Geschwindigkeit der Rotation der Endlosbahn kontrolliert wird, kann eine konstante Geschwindigkeit der Drehung des Rades während der Messung leicht erreicht werden.
2 zeigt den Übergang des primären Differentialwerts (der ersten Ableitung) (dFx/dt) der longitudinalen Kraft Fx in Bezug auf die Zeit t und des primären Differentialwerts (dFy/dt) der lateralen Kraft Fy in Bezug auf die Zeit t, wenn die longitudinale Kraft Fx und die laterale Kraft Fy durch ein Verfahren gemessen werden, in welchem eine Stufe (eine Stufe nach oben und eine Stufe nach unten) auf einer Radrotationsoberfläche gebildet ist, indem ein flacher Vorsprung vorgesehen wird, wie z.B. der in der vierten Ausführungsform beschriebene, und das Fahrzeug und die Radrotationsoberfläche relativ zueinander auf solche eine Weise bewegt werden, dass sich das Rad auf der Radrotationsoberfläche in der Richtung dreht, in der sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, und über den Vorsprung (über die Stufe nach oben) fährt, über die oberen Oberfläche des Vorsprungs (die vorstehende Oberfläche) rollt und dann die Stufe nach unten herunterfährt. 3 zeigt den Übergang des primären Differentialwerts (dFz/dt) der Belastung Fz in Bezug auf die Zeit t und den primären Differentialwert (dFy/dt) der lateralen Kraft Fy, wenn die Belastung Fz und die laterale Kraft Fy unter denselben Bedingungen wie für die 2 gemessen werden.
Man beachte, dass die (zwei) Stellen in 2, wo der primäre Differentialwert der longitudinalen Kraft plötzlich eine starke Veränderung in die positive oder negative Richtung erfährt, und die (zwei) Stellen in 3, wo der primäre Differentialwert der Belastung plötzlich eine starke Veränderung in die positive oder negative Richtung erfährt, die Änderung in der longitudinalen Kraft und der Belastung anzeigen, die durch die Verformung des Reifens verursacht wird, welche auftritt, wenn das Rad über die Stufe nach oben oder die Stufe nach unten fährt. Der Bereich zwischen den Stellen in 2 und 3, wo der primäre Differentialwert der longitudinalen Kraft und der primäre Differentialwert der Belastung eine starke Änderung erfahren, entspricht der Situation, wenn das Rad auf der oberen Oberfläche des Vorsprungs (der vorstehenden Oberfläche) rollt und der Reifen sich in dem Vorgang befindet, bei dem er im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, und, wie aus 2 und 3 klar ist, der primäre Differentialwert der longitudinalen Kraft und der primäre Differentialwert der Belastung ändern sich immer noch während dieser Zeit, wenn auch nur geringfügig. Um dementsprechend aus der longitudinalen Kraft oder der Belastung (oder aus dem primären Differentialwert der longitudinalen Kraft oder der Belastung) zu bestimmen, ob der Reifen im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückgekehrt ist, ist die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die vorstehende Oberfläche eine obere Oberfläche eines im Wesentlichen plattenförmigen Vorsprungs, dessen Höhe eine vorbestimmte Höhe über der Grundfläche ist, und der Vorsprung ist so gebildet, dass die vorstehende Oberfläche sich lang genug in einer Richtung in einer Relativbewegung des Fahrzeugs und der Radrotationsoberfläche für beide Enden eines den Boden berührenden Abschnitts des Reifens in der Richtung der Relativbewegung erstreckt, um mit der vorstehenden Oberfläche in Kontakt zu sein, wenn das Rad über den Vorsprung fährt, und der vorbestimmte Zeitraum wird als Zeitraum von einer ersten Zeitnahme bis zu einer zweiten Zeitnahme bestimmt, wobei die erste Zeitnahme stattfindet, wenn eine Rate einer Veränderung der longitudinalen Kraft und/oder der Belastung, während das Rad auf den Vorsprung hinauffährt, wobei sich der Reifen des Rades verformt, minimal wird, nachdem sie sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr geändert hat, und die zweite Zeitnahme vorgenommen wird, wenn die Rate der Veränderung der longitudinalen Kraft und/oder der Belastung minimal wird, nachdem sie sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr geändert hat, oder wenn ein Vorderende des den Boden berührenden Abschnitts des Reifens in der Richtung der Relativbewegung ohne Kontakt mit der vorstehenden Oberfläche rollt und das Rad von dem Vorsprung herabfährt, wobei sich der Reifen des Rades verformt.
Bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zeit, an der die Rate der Änderung (der erste Differentialwert) der longitudinalen Kraft oder Belastung, der verursacht wird, indem der Reifen eines Rades sich verformt, während das Rad auf den Vorsprung herauffährt, minimal ist (z.B. im Wesentlichen "0"), nachdem sie sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr geändert hat, als erste Zeitnahme genommen (die mit P₁ in 2 und 3 bezeichnete Zeitnahme), und die Zeit, an der sich die Rate der Veränderung in der longitudinalen Kraft oder der Belastung, die verursacht wird, indem der Reifen sich verformt, während das Rad von dem Vorsprung herabfährt, nachdem das Rad auf der vorstehenden Oberfläche gerollt ist, minimal wird (nämlich im Wesentlichen "0"), nachdem sie sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr geändert hat (die Zeitnahme, die in 2 und 3 mit P₂ bezeichnet ist), oder die Zeit, an der das Vorderende des den Boden berührenden Abschnitts des Reifens in der Richtung der Relativbewegung nicht mit der vorstehenden Oberfläche in Kontakt ist (z.B. die Zeitnahme, die der Spitze des Abschnittes des primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft oder der Belastung entspricht, der sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr unmittelbar vor P₂ ändert), wird als zweite Zeitnahme genommen. Da der Zeitraum von der ersten Zeitnahme bis zur zweiten Zeitnahme als vorbestimmter Zeitraum bestimmt wird, können die erste Zeitnahme und die zweite Zeitnahme leicht und mit einem hohen Grad an Genauigkeit aus den Ergebnissen der Messung der longitudinalen Kraft oder der Belastung bestimmt werden, wodurch der vorbestimmte Zeitraum mit einem hohen Grad an Genauigkeit bestimmt werden kann.
Man bemerke, dass in der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Reifen verformt wird, indem man den Reifen über eine auf einer Radrotationsoberfläche gebildeten Stufe fahren lässt. Jedoch ist es möglich, anstatt dessen den Reifen zu verformen, indem die auf den Reifen wirkende Belastung geändert wird. Bei dem Einstellverfahren der Fahrzeugradausrichtung entsprechend einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Rad des einzustellenden Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Reifen auf der Radrotationsoberfläche in der Richtung rotiert, in welcher sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, und ein Rad eines einzustellenden Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Reifen wird auf einer Radrotationsoberfläche in einer fortschreitenden Richtung des Fahrzeugs rotiert,
eine auf das Fahrzeug wirkende Belastung wird um einen vorbestimmten Betrag oder mehr innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums geändert und eine in dem Reifen erzeugte laterale Kraft auf das Rad wird gemessen, und
ein Radwinkel wird auf solch eine Weise eingestellt, dass eine Energie einer Variation in der in dem Reifen während eines vorbestimmten Zeitraums erzeugte lateralen Kraft, welcher Zeitraum eine Zeit beinhaltet, ab wann der Reifen des Rades mit einer Änderung in der Belastung verformt wird, bis der Reifen rollt und im Wesentlichen in einen Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Minimalwert der Energie der Variation beinhaltet.
Bei dem Einstellverfahren der Fahrzeugradausrichtung entsprechend einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Radrotationsoberfläche eine im Wesentlichen ebene Oberfläche, und
das Fahrzeug und die Radrotationsoberfläche werden relativ zueinander auf solche Weise gedreht, dass das Rad auf der Radrotationsoberfläche rollt, die auf das Rad wirkende Belastung geändert wird, indem das Rad im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung über die Radrotationsoberfläche verschoben wird, und die Belastung und die in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft jeweils gemessen werden, und
der vorbestimmte Zeitraum bestimmt wird, in dem die Ergebnisse der Messung der Belastung verglichen werden, die in dem Reifen erzeugt wird, wenn der Reifen des Rades sich im Wesentlichen im Normalzustand befindet.
Bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Rad gedreht und der Reifen wird verformt, indem die auf den Reifen wirkende Belastung um einen vorbestimmten Betrag oder mehr innerhalb einer vorbestimmten Zeit geändert wird. Die Änderung der auf das Rad auf diese Weise wirkenden Belastung wird erzielt, indem das Rad auf der im Wesentlichen ebenen Radrotationsoberfläche gedreht wird, wie z.B. in der achten Ausführungsform beschrieben, und der Reifen in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung über die Radrotationsoberfläche verschoben wird.
Da bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Radwinkel auf solche Weise eingestellt wird, dass die Energie der Variation in der in dem Reifen innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft, welcher Zeitraum den Zeitpunkt beinhaltet, ab dem der Reifen mit einer Änderung in der Belastung verformt wird, bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Minimalwert der Energie der Variation beinhaltet, auf dieselbe Weise wie in der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird der Radwinkel leicht auf eine Ausrichtung eingestellt, die mit den Eigenschaften des Reifens zusammenpasst, und sowohl eine für eine tatsächliche Straßenoberfläche geeignete Laufstabilität als auch eine Verringerung in einseitiger Abnutzung werden erzielt.
Man beachte, dass wenn der Reifen eines sich auf der Radrotationsoberfläche drehenden Rades verformt wird, indem das Rad in im Wesentlichen einer vertikalen Richtung über die Radrotationsoberfläche, wie oben beschrieben, verschoben wird, die longitudinale Kraft des Reifens nicht dieselbe klare Veränderung bei der Verformung des Reifens aufweist, wie jene in 2 gezeigte. Aus diesem Grund, wenn der Reifen durch Verschieben des Rades über die Radrotationsoberfläche verformt wird, ist es bevorzugt, wenn der vorbestimmte Zeitraum (der Zeitraum zur Bestimmung der Energie der Variation der Veränderung der in dem Reifen erzeugten lateralen Kraft) durch Messen von sowohl der Belastung als auch der in dem Reifen erzeugten lateralen Kraft auf dem Rad bestimmt wird, wie in der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und durch Vergleichen dieser Belastung aus den Ergebnissen der Messung mit der Belastung, die in dem Reifen erzeugt wird, wenn sich der Reifen auf dem Rad im Wesentlichen in einem Normalzustand befindet.
Bei dem Einstellverfahren der Fahrzeugradausrichtung entsprechend einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden eine Vielzahl von Messungen der lateralen Kraft in einem Zeitraum zur Messung der lateralen Kraft durchgeführt, und
die Energie der Veränderung in der im Reifen des Rades innerhalb des vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft wird bestimmt, indem auf Grundlage der zu jeder Messung innerhalb des vorbestimmten Zeitraums bestimmten lateralen Kraft das Quadrat des primären Differentialwerts der lateralen Kraft zu jeder Messung und/oder der Absolutwert des primären Differentialwerts der lateralen Kraft zu jeder Messung und/oder der sekundäre Differentialwert der lateralen Kraft und/oder das Quadrat des sekundären Differentialwerts der lateralen Kraft und/oder der Absolutwert des sekundären Differentialwerts der lateralen Kraft und/oder der tertiäre Differentialwert der lateralen Kraft und/oder das Quadrat des tertiären Differentialwerts der lateralen Kraft berechnet und zusammengezählt wird.
Darüber hinaus weist bei irgendeiner der ersten, zweiten oder siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Berechnung der Energie der Variation in der im Reifen auf einem Rad innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft, wie in der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, insbesondere, z.B. durch Durchführen einer Vielzahl von Messungen der lateralen Kraft in dem Zeitraum zur Messung der lateralen Kraft und durch Bestimmung der Energie der Veränderung mittels Berechnung und Zusammenzählen, auf der Grundlage der zu jeder Messung innerhalb des vorbestimmten Zeitraums bestimmten lateralen Kraft insbesondere das Quadrat des primären Differentialwerts der lateralen Kraft bei jeder Messung oder den Absolutwert des primären Differentialwerts der lateralen Kraft bei jeder Messung oder den sekundären Differentialwert der lateralen Kraft, oder das Quadrat des sekundären Differentialwerts der lateralen Kraft oder den Absolutwert des sekundären Differentialwerts der lateralen Kraft, oder den tertiären Differentialwert der lateralen Kraft oder das Quadrat des tertiären Differentialwerts der lateralen Kraft auf.
Bei dem Einstellverfahren der Fahrzeugradausrichtung entsprechend einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein Fahrzeug und eine Radrotationsoberfläche relativ zueinander auf solche Weise bewegt, dass ein Rad eines einzustellenden Fahrzeugs mit einem angebrachten Reifen in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs über die Radrotationsoberfläche gerollt wird, wobei ein Reifen des Rades sich deformiert, und eine in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft wird gemessen, und ein Radwinkel wird so eingestellt, dass eine Energie eine Veränderung in der in dem Reifen während eines vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft, welcher Zeitraum einen Zeitpunkt beinhaltet, ab dem sich der Reifen verformt, bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Minimalwert der Energie der Veränderung beinhaltet.
Die Erfindung wird weiter in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
1 ist eine Liniengrafik, die ein Beispiel des Verhältnisses zwischen der Ausrichtung des Rades (des Vorspurwinkels) und der Energie der Veränderung in der im Reifen innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums erzeugten lateralen Kraft, welcher Zeitraum die Zeit beinhaltet, ab der der Reifen verformt wird, während das Rad über die Stufe fährt, bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt, zeigt.
2 ist eine Liniengrafik, die Beispiele des Übergangs des primären Differentialwerts der in dem Reifen erzeugten longitudinalen Kraft, wenn das Rad über die Stufe nach oben und dann über die Stufe nach unten fährt, und des Übergangs des primären Differentialwerts der in den Reifen erzeugten lateralen Kraft, wenn das Rad über die Stufe nach oben und dann über die Stufe nach unten fährt, zeigt.
3 ist eine Liniengrafik, die Beispiele des Übergangs des primären Differentialwerts der in dem Reifen erzeugten Belastung, wenn das Rad über die Stufe nach oben und dann über die Stufe nach unten fährt, und des Übergangs des primären Differentialwerts der in dem Reifen erzeugten lateralen Kraft, wenn das Rad über die Stufe nach oben und dann über die Stufe nach unten fährt, zeigt.
4 ist eine Seitenansicht der Messvorrichtung der Radausrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform.
5 ist eine schematische Draufsicht der Messvorrichtung der Radausrichtung.
6 ist eine Draufsicht der Reifenantriebsvorrichtung.
7A ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7A in 6.
7B ist eine Querschnittsansicht entlang der 7B in 6.
8A ist eine Vorderansicht eines Kraftsensors.
8B ist eine Seitenansicht eines Kraftsensors.
9 ist eine schematische Strukturansicht des Antriebsmechanismus einer Radverriegelungsplatte.
10 ist ein schematisches Diagramm, das den Positionseinstellmechanismus eines Abstandssensors und die Reifenantriebsvorrichtung zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang der Messung der Radausrichtung zeigt.
12 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang der Messung der Fahrzeugorientierung zeigt.
13 ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie die Fahrzeugorientierung eingestellt wird.
14 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das ein anderes Beispiel einer Reifenantriebsvorrichtung zeigt.
15A bis 15C sind schematische Diagramme weiterer Beispiele von Reifenantriebsvorrichtungen.
16 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Mechanismus zur Bewegung einer Reifenantriebsvorrichtung in einer vertikalen Richtung zeigt.
Ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform wird nun im Detail unter Bezug auf die Zeichnungen erklärt. Eine Messvorrichtung der Fahrzeugradausrichtung, die in der Lage ist, in der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden, ist in 4 und 5 gezeigt.
Diese Messvorrichtung der Radausrichtung ist mit einer Befestigungswanne 12, die von einer Haupthebevorrichtung 10 angehoben und abgesenkt wird, und mit einer Fahrzeugtragewanne 16 versehen, welche mit einer Nebenhebevorrichtung 14 im Vergleich zur Bezugshöhe der Befestigungswanne 12 angehoben und abgesenkt wird. Vier Reifenantriebsvorrichtungen 18 sind an der Befestigungswanne 12 angebracht, um jedes Rad des Fahrzeugs 20 zur Drehung anzutreiben. Die vier Reifenantriebsvorrichtungen 18 haben jeweils denselben Aufbau, so dass nur eine Reifenantriebsvorrichtung 18 im Folgenden erklärt wird.
Wie in 6 gezeigt, ist die Reifenantriebsvorrichtung 18 mit einem Rahmen 22 versehen, der ein Paar von Hauptrahmen 22A, die parallel miteinander unter einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, und Seitenplatten 22B umfasst, die sich zwischen dem Paar von Hauptrahmen 22A an deren beiden Enden erstrecken. Der Rahmen 22 ist so positioniert, dass die longitudinale Richtung der Hauptrahmen 22A sich in der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs 20 erstreckt. Ein Paar von Antriebswellen 24 sind zwischen dem Paar von Hauptrahmen 22A an Stellen in der Nähe jeder Seitenplatte 22B eingekuppelt. Das Paar von Antriebswellen 24 wird drehbar von dem Hauptrahmen 22A getragen.
Zahnräder 26 sind an einem Ende jeder Antriebswelle 24 angebracht. Die Zahnräder 26 sind über einen nicht gezeigten Antriebkraft-Übertragungsmechanismus mit einer Drehwelle eines nicht gezeigten Motors verbunden, dessen Antriebswirkung von einer Kontrollvorrichtung 80 (siehe 5) gesteuert wird. Wenn dementsprechend der Motor angetrieben wird, wird die von dem Motor erzeugte Antriebskraft über den Antriebkraft-Übertragungsmechanismus und die Zahnräder 26 auf die Antriebswellen 24 übertragen, wodurch jede der Antriebswellen 24 zur Drehung veranlasst wird.
Zwei Kettenzahnräder 28 sind einander gegenüber an jedem Ende beider Paare von Antriebswellen 24 angebracht. Zwei Endlosketten 30 sind zwischen das Paar der Antriebswellen 24 eingekoppelt und sind auch um die gegenüberliegenden Paare der Kettenzahnräder 28 eingekoppelt (siehe 7B). Wenn sich daher die Antriebswelle 24 dreht, werden auch die beiden Ketten 30 über das Kettenzahnrad 28 gedreht.
Die Reifenantriebsvorrichtung 18 ist mit einer Vielzahl von länglichen Abschnitten von Aluminiumplatten 32 versehen, deren Breite ausreichend ist, dass sie nicht in die Rillen im Profilmuster des Reifens gedrückt werden und deren Länge ausreichend länger als die Breite des Reifens ist. Die Vielzahl von Plattenabschnitten 32 sind jeweils nebeneinander parallel zu den Seitenplatten 22B entlang der Längsrichtung der Ketten 30 angeordnet und ein Ende davon ist an einer der Ketten 30 und das andere Ende davon an der anderen Kette 30 über ein nicht gezeigtes Verbindungselement angebracht.
Wie in 6 und 7 gezeigt ist, wird dementsprechend die Endlosbahn 34 gebildet, indem eine Vielzahl von Plattenabschnitten 32 in der Breitenrichtung der Plattenabschnitte 32 unter Verwendung der Kette 30 und der Verbindungselemente miteinander verbunden wird. Die Endlosbahn 34 ist zwischen das Paar von Antriebswellen 24 auf solche Weise eingekoppelt, dass die Längsrichtung der Plattenabschnitte 34 die transversale Richtung des Fahrzeugs 20 ist. Da das Paar von Antriebswellen 24 vom Rahmen 22 getragen wird, wird die Endlosbahn 34 auf drehbare Weise vom Rahmen 22 getragen. Man bemerke, dass die von der oberen Oberfläche der Vielzahl von Plattenabschnitten 32 gebildete Oberfläche, wenn die Reifenantriebsvorrichtung 18 von oben betrachtet wird, im Folgenden die Reifenantriebsoberfläche 36 genannt wird (dies entspricht der Radrotationsoberfläche der vorliegenden Erfindung).
Wie in 7A und 7B gezeigt, sind eine Vielzahl von ebenen Vorsprüngen mit einer vorbestimmten Höhe auf der äußeren Oberfläche der Endlosbahn 34 unter einem vorbestimmten Abstand voneinander in der Richtung ausgebildet, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht. Jeder Vorsprung 38 wird auf der oberen Oberfläche zweier Plattenabschnitte 32, d.h. auf der äußeren Oberfläche der Endlosbahn 34, auf solche Weise gebildet, dass der Vorsprung 38 sich über zwei benachbarte Plattenabschnitte 32 in der Richtung erstreckt, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht. Die Länge jedes Vorsprungs 38 in der Breitenrichtung der Endlosbahn 34 (die Drehrichtung) ist länger als die Breite des Reifens.
Wenn die Endlosbahn 34 gedreht wird, bewegt sich jeder Plattenabschnitt 32 in der Drehrichtung. Wenn jedoch jeder der beiden benachbarten Plattenabschnitte 32 mit den darauf gebildeten Vorsprüngen 38 zu einer Position bewegt wird, die der Reifenantriebsoberfläche 36 der Endlosbahn entspricht, fluchten die oberen Oberflächen der beiden Plattenabschnitte 32 miteinander. Daher fluchten auch die oberen Oberflächen der beiden auf den oberen Oberfläche gebildeten Vorsprünge 38 der beiden Plattenabschnitte 32 miteinander und grenzen aneinander an. Dementsprechend wird ein einzelner vorspringender Abschnitt gebildet, der sich über eine vorbestimmte Länge (die Länge ist das Zwei- oder Dreifache der Länge in der Richtung der Drehung des die Straße berührenden Abschnitts des auf der Reifenantriebsoberfläche 36 angebrachten Reifens auf dem Rad) in der Richtung erstreckt, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht.
Diese vorspringende Abschnitt (der vorspringende Abschnitt, der aus den beiden Vorsprüngen 38 besteht) entspricht dem in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebenen Vorsprung, während beide Kanten des vorstehenden Abschnitts in der Richtung, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht, der Stufe der vorliegenden Erfindung entspricht. Man bemerke, dass im Folgenden die Kante von den beiden Kanten, die stromaufwärts von dem Vorsprung 38 in der Richtung positioniert ist, in welcher sich das Rad auf der Reifenantriebsoberfläche 36 dreht (die entgegengesetzte Richtung zur Richtung, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht) die Stufe nach oben genannt wird (die in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebene Stufe), während die Kante auf der anderen Seite des Vorsprungs 38 die Stufe nach unten genannt wird.
Aufgrund der obigen Struktur, wenn die Endlosbahn 34 gedreht wird, während ein Rad des Fahrzeugs 20 auf der Reifenantriebsoberfläche 36 davon angebracht ist, dreht sich der Reifen auf der Reifenantriebsoberfläche 36 und fährt von der oberen Oberfläche der Plattenabschnitte 32 über die Stufe und fährt auf die obere Oberfläche (die vorstehende Oberfläche) des vorstehenden Abschnitts auf. Dann fährt der Reifen von der oberen Oberfläche des vorstehenden Abschnitts über die Stufe und fährt auf die obere Oberfläche der Plattenabschnitte 32 (die Basisoberfläche) herab. Dieser Vorgang wird wiederholt.
Wie in 7A gezeigt, ist eine ebene Führung 40 an jedem Endabschnitt der Oberfläche jedes Plattenabschnitts 32 auf der Innenseite der Endlosbahn 34 angebracht. Eine V-förmige Eingriffsnut 40A ist in jede ebene Führung 40 eingeschnitten, die in der Richtung verläuft, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht. Des weiteren sind die Endabschnitte eines Last tragenden Plattenelementes 42, das so angeordnet ist, dass es sich über das Paar von Hauptrahmen 22A erstreckt, an der Innenfläche des Paars der Hauptrahmen 22A befestigt. Auf der oberen Oberfläche dieses Last tragenden Plattenelements 42 ist ein Führungselement 44 an einer zur ebenen Führung 40 hingewandten Position befestigt.
Die V-förmigen Aufnahmenuten 44A sind in die obere Oberfläche des Führungselements 44 an Positionen gegenüber den Eingriffsnuten 40A eingeritzt, die in der Richtung verlaufen, in welcher sich die Endlosbahn dreht. Eine Vielzahl von Stahlkugeln 46 identischer Größe sind zwischen den Eingriffsnuten 40A und den Aufnahmenuten 44A vorgesehen.
Dementsprechend, selbst wenn das Rad eines Fahrzeugs 20 auf der Reifenantriebsoberfläche 36 angebracht wird, wodurch eine Belastung auf die Plattenabschnitte 32 aufgewandt wird, die die Endlosbahn 34 bilden, werden die Vielzahl von Plattenabschnitten 32, die die Reifenantriebsoberfläche 36 bilden, von dem Last tragenden Plattenelement 42 und dem Führungselement 44 über die Kugeln 46 auf solche Weise getragen, dass die obere Oberfläche der Vielzahl von Plattenabschnitten 32 eine unveränderte flache Oberfläche ist. Indem darüber hinaus die Endlosbahn 34 angetrieben wird und das Rad dreht, wie im Folgenden beschrieben wird, wirkt die Kraft in der Richtung, in welcher sich die Endlosbahn dreht, auf die Reifenantriebsoberfläche 36 und wird über die ebenen Führungen 40, die Kugeln 46, die Führungsplatten 44 und das Last tragende Element 42 auf den Rahmen 22 übertragen.
Rechteckig geformte rechteckige Nuten 42A sind in dem Abschnitt der oberen Oberfläche des Last tragenden Plattenelements 42 gebildet, der von dem Führungselement 44 überdeckt wird. Die Größe der rechteckigen Nut 42A ist so, dass sie es den Kugeln 46 erlaubt, entlang der rechteckigen Nuten 42A in der Richtung zu laufen, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist jedoch eine U-förmige Nut in beiden Endabschnitten des Last tragenden Plattenelements 42 gebildet, das in der Richtung verläuft, in welcher sich die Endlosbahn dreht, wobei sie sich in einer U-Form zwischen dem Weg zwischen der Eingriffsnut 40A und der Aufnahmenut 44A und dem von der rechteckigen Nut 42A gebildeten Weg erstreckt. Die Kugeln 46 rotieren über die U-förmige Nut entlang des Wegs zwischen der Eingriffsnut 40A und der Aufnahmenut 44A und dem von der rechteckigen Nut 42A gebildeten Weg.
Ein Stützrahmen 48 ist an der Außenseite des Rahmens 22 vorgesehen. Der Stützrahmen 48 ist im Wesentlichen in einer U-Form ausgebildet, und umfasst einen unteren Abschnitt 48A, der unter dem Rahmen 22 positioniert ist und sich in der Richtung erstreckt, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht, und ein Paar von Stützabschnitten 48B, die sich an beiden Endabschnitten des unteren Abschnitts 48A empor erstrecken, so dass die Seiten davon in Seitenplatten 22B des Rahmens 22 unter einem vorbestimmten Abstand dazu zugewandt sind. Linke und rechte Gleitführungsschienen 50 sind an jeder Seitenoberfläche des Paars der Stützelemente 48B angebracht, die sich in der Richtung erstrecken, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht (die transversale Richtung des Fahrzeugs).
Bewegungsblöcke 54 sind an den Seitenplatten 22B des Rahmens 22 über Kraftsensoren 52 befestigt, welche im Folgenden im Detail erklärt werden. Nuten, die mit den linken und rechten Gleitführungsschienen 50 zusammenpassen, sind in den Seitenoberflächen der Bewegungsblöcke 54 geschnitten und der Bewegungsblock wird zusammen mit den linken und rechten Gleitführungsschienen 50 über diese Nuten zusammengebracht. Dementsprechend ist der Rahmen 22 (und auch die Endlosbahn 34) in der Lage, sich in der transversalen Richtung des Fahrzeugs entlang den linken und rechten Gleitführungsschienen 50 zu bewegen.
Eine Klammer 56 ist an einem Paar von Seitenplatten 22B angebracht, die zum Stützabschnitt 48B des Stützrahmens 48 vorsteht. Ein mit Gewinde versehenes Loch durchdringt den distalen Endabschnitt der Klammer 56 in der transversalen Richtung des Fahrzeugs. Ein mit Gewinde versehene Drehschaft 58 ist in das mit Gewinde versehene Loch geschraubt und bildet einen Kugelschraubenmechanismus. Ein Ende des Drehshafts 58 ist koaxial mit der Drehwelle eines Motors 60 verbunden, der an der Stützplatte 48B des Stützrahmens 48 angebracht ist. Der Motor 60 ist mit der Kontrollvorrichtung 80 (siehe 5) verbunden und der Antrieb des Motors wird von der Kontrollvorrichtung 80 gesteuert.
Aufgrund dessen, wenn die Drehwelle durch den Antrieb des Motors 60 gedreht wird, werden die Klammer 56, der Rahmen 22 und die Endlosbahn als einzige Einheit in der transversalen Richtung des Fahrzeugs näher zum Stützrahmen 48 oder weiter von ihm weg bewegt. Wenn darüber hinaus der Antrieb des Motors angehalten wurde, wird eine Bewegung des Rahmens 22 und der anderen Elemente in der transversalen Richtung des Fahrzeugs näher zum Stützrahmen 48 oder weiter davon weg durch die Wirkung des Kugelschraubenmechanismus verhindert.
Wie in 8A und 8B gezeigt ist, ist der Kraftsensor 52 mit einem Paar von Kraftmessbalken 52A versehen, die mit Kraftmesselementen wie z.B. Verdrehungsmessgeräten und Kraftmesszellen versehen sind. Beide Enden jedes Kraftmessbalkens 52A sind am inneren Abschnitt eines rechteckigen Rahmens 52C befestigt. Die mittleren Abschnitte jedes Kraftmessbalkens 52A sind gegenseitig von einer Verbindungsplatte 52B verbunden. Der Kraftsensor 52 misst die Kraft in zwei Richtungen senkrecht zur Längsrichtung des Kraftmessbalkens 52A (die Richtung senkrecht zur Oberfläche des Papiers in 8A und die Richtung senkrecht zur Oberfläche des Papiers in 8B).
Vier Schraubenlöcher sind in Seitenplatten 22B zur Befestigung am rechteckigen Rahmen 52C vorgesehen, und vier Löcher sind in der Verbindungsplatte 52B zur Befestigung des Bewegungsblocks 54 vorgesehen. Der Kraftsensor 52 ist an den Seitenplatten 22B und den Bewegungsblock 54 auf solche Weise festgeschraubt, dass die Längsrichtung des Kraftmessbalkens 52A in die vertikale Richtung des Fahrzeugs gewandt ist.
Dementsprechend, wenn die Endlosbahn 34 gedreht wird und eine Kraft in der Richtung aufgewendet wird, in welcher sich die Endlosbahn 34 aufgrund der Drehung des Fahrzeugrads auf der Endlosbahn 34 dreht, wird diese Kraft aufgrund des Kettenzahnrads 28 auf den Rahmen 22 übertragen und die Seitenplatten 22B des Rahmens 22 werden in der Richtung der Drehung bewegt. Aufgrund dessen wird der Kraftmessarm 52A des Kraftsensors 52 in der Drehrichtung verformt und die Größe der Kraft in der Drehrichtung wird vom Kraftsensor 52 gemessen.
Wenn des weiteren die Kraft (die laterale Kraft) in der Richtung der Achse der Drehung auf der Endlosbahn 34 aufgrund der Drehung des Rads auf der Endlosbahn 34 angewendet wird, wird diese Kraft über die ebenen Führungen 40, die Kugeln 46, die Führungsplatten 44 und das Last tragende Plattenelement 42 auf den Rahmen 22 übertragen, wodurch die Seitenplatten 22B des Rahmens 22 in der Richtung der Achse der Drehung bewegt werden. Aufgrund dessen wird der Kraftmessbalken 52A des Kraftsensors 52 in der Richtung der Achse der Drehung verformt und die Größe der Kraft in der Richtung der Achse der Drehung wird vom Kraftsensor 52 gemessen. Der Kraftsensor 52 ist mit der Kontrollvorrichtung 80 (siehe 5) verbunden und gibt die Ergebnisse der Messung an die Kontrollvorrichtung 80 aus.
Ein Paar von longitudinalen Gleitführungsschienen 62 sind an der Befestigungswanne unter dem unteren Abschnitt 48A des Stützrahmens 48 angebracht, die sich parallel zueinander in der Richtung der Drehung des Endlosbands (der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs) erstrecken. Ein Paar von Nuten sind in die untere Oberfläche des unteren Abschnitts 48 geschnitten, um mit den longitudinalen Gleitführungsschienen 62 zusammenzupassen, und der untere Abschnitt 48A des Stützrahmens 48 wird über die Nuten mit den longitudinalen Gleitführungsschienen zusammengebracht. Dementsprechend ist der Stützrahmen 48 in der Lage, sich in der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs entlang den longitudinalen Gleitführungsrahmen 62 zu bewegen.
Man bemerke, dass der Stützrahmen 48 in der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs durch einen nicht gezeigten Antriebsmechanismus ähnlich jenem, der vorher beschrieben wurde (ein Kugelschraubenmechanismus mit einem Motor) näher zur Befestigungswanne 12 oder weiter davon weg bewegt wird.
Man bemerke auch, dass, von den vier Reifenantriebsvorrichtungen 18, die Richtungen, in welchen sich die Endlosspuren 34 des Paars von Reifenantriebsvorrichtungen 18, auf welchen die Vorderräder des Fahrzeugs 20 sitzen, drehen, parallel zueinander sind. Darüber hinaus sind auch die Richtungen, in welchen sich die Endlosspuren 34 des Paars von Reifenrotationsvorrichtungen, auf welchen die Hinterräder des Fahrzeugs 20 sitzen, drehen, parallel zueinander. Weiter ist die Richtung, in welcher sich die Endlosbahn 34 der Reifenantriebsvorrichtung 18, auf welcher die Vorderräder des Fahrzeugs sitzen, dreht, identisch zur Richtung, in welcher sich die Endlosbahn 34 der Reifenantriebsvorrichtung 18, auf welcher die hinteren Räder des Fahrzeugs sitzen, dreht.
Wie in 4 gezeigt ist, sind Paare von Radverriegelungsplatten 64 an der Vorder- und der Rückseite jeder Reifenantriebsvorrichtung 18 in der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs auf der Befestigungswanne 12 angeordnet und der in 9 gezeigte Antriebsmechanismus ist für jedes Paar von Radverriegelungsplatten 64 vorgesehen. Wenn eingeschlossen (d.h. in dem durch die gestrichelten Linien in 9 gezeigten Zustand), fluchten die beiden Radverriegelungsplatten 64 im Wesentlichen mit der oberen Oberfläche der Befestigungswanne 12 und die Enden jeder Platte in der Längsrichtung des Fahrzeugs, welche der Reifenantriebsvorrichtung 18 am nächsten ist, wird von der Befestigungswanne 18 drehbar getragen.
Ein Paar von Hebeln 66 ist für jedes Paar von Radverriegelungsplatten 64 vorgesehen. Längliche Löcher 64A sind im mittleren Abschnitt jeder der Seitenflächen der Radverriegelungsplatten 64 in der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgebildet. Der obere Endabschnitt jedes Hebels 66 wird beweglich von einem Stift 68 in jedem länglichen Loch 64 gehalten. Wenn die Radverriegelungsplatte 64 eingeschlossen ist, wird der untere Endabschnitt jedes Paars von Hebeln 66 drehbar von der Befestigungswanne 12 auf solche Weise getragen, dass der Abstand zwischen dem unteren Endabschnitt jedes Paars von Hebeln 66 verkürzt wird, je näher er zum Endabschnitt des Hebels ist.
Darüber hinaus werden die mittleren Abschnitte jedes Hebels eines Paars von Hebeln 66 über einen hydraulischen Zylinder miteinander verbunden. Der mittlere Abschnitt eines Hebels des Paars von Hebeln 66 ist mit einem Ende einer Verlängerungsspiralfeder verbunden, deren anderes Ende an der Befestigungswanne 12 befestigt ist.
Der hydraulische Zylinder 70 ist mit der Kontrollvorrichtung 80 (siehe 5) verbunden und wird von der Kontrollvorrichtung 80 ausgefahren und zurückgezogen. Da die Länge des hydraulischen Zylinders 70 allmählich auf weniger als die in 9 gezeigte Länge verkürzt wird, nähern sich die Paare von Hebeln 66 allmählich gegen die Trennkraft der Verlängerungsspiralfeder 72 einer aufrechten Position an und der Abstand zwischen den oberen Endabschnitten jedes Hebels des Paars von Hebeln 66 wird allmählich verkürzt. Begleitend zu diesem Vorgang beginnt sich jede Platte des Paars von Radverriegelungsplatten 64 zu drehen. Wie durch die doppelt gepunktete und gestrichelte Linie in 9 gezeigt ist, wenn ein Rad auf der Reifenantriebsvorrichtung 18 positioniert wird, dann wird die Drehung des Rades in der Längsrichtung des Fahrzeugs verhindert, während der distale Endabschnitt jeder Platte des Paars von Radverriegelungsplatten 64 mit dem Rad Kontakt macht.
Stäbe 74 sind an den Seiten der Befestigungswanne 12 an vier Positionen angebracht, die den vier Reifenantriebsvorrichtungen 18 entsprechen. Wie in 10 gezeigt ist, wird jeder Stab 74 so getragen, dass er in dem vom Fall A in 10 gezeigten Richtung drehbar ist, und auch in der Lage ist, ausgefahren und eingezogen zu werden. Ein Abstandssensor 76 ist am distalen Ende jedes Stabs 74 angebracht. Ein Sensor der berührungslosen Art, z.B. einer, der einen Laserstrahl auf ein Objekt richtet und den Abstand zwischen sich selbst und dem Objekt misst, indem er das vom Objekt reflektierte Laserlicht empfängt, kann als Abstandssensor 76 verwendet werden.
Wenn ein Rad auf der Reifenantriebsvorrichtung 18 positioniert wird, wird jeder Stab 74 entweder ausgefahren oder eingezogen und manuell gedreht, so dass der Abstandssensor der Mitte des Rades zugewandt ist. Dies ermöglicht es dem Abstandssensor 76, den Abstand zwischen sich selbst und dem auf der Reifenantriebsvorrichtung 18 positionieren Rad zu messen. Der Abstandssensor 76 ist mit der Kontrollvorrichtung 80 (siehe 5) verbunden und die Ergebnisse der Messung des Abstands zum Rad werden an die Kontrollvorrichtung 80 ausgegeben.
Ein Mikrocomputer kann z.B. als die in 5 gezeigte Kontrollvorrichtung 80 verwendet werden. Eine Anzeigeeinheit 82, die eine Kathodenstrahlröhre oder Ähnliches zur Anzeige der Werte der von dem Kraftsensor 52 durchgeführten Messungen, der Richtung, in welcher der Radwinkel eingestellt werden soll und Ähnliches umfasst, ist mit der Kontrollvorrichtung 80 verbunden.
Eine Erklärung des Einstellverfahrens der Radausrichtung, die die oben beschriebene Messvorrichtung der Radausrichtung verwendet, wird im Folgenden gegeben.
Zuerst bewegt ein Benutzer den Stützrahmen 48 jeder Reifenantriebsvorrichtung 18 in der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs entlang den longitudinalen Gleitführungsschienen 62, so dass die vier Reifenantriebsvorrichtungen 18 so positioniert sind, dass sie den vier Rädern des einzustellenden Fahrzeugs entsprechen, in Übereinstimmung mit der Radbasis und der longitudinalen Laufflächenbasis des einzustellenden Fahrzeugs. Der Benutzer bewegt den Rahmen auch in der transversalen Richtung des Fahrzeugs entlang den transversalen Gleitführungsschienen und stellt so die Position jeder Reifenantriebsvorrichtung 18 auf der Befestigungswanne 12 ein.
Man bemerke hier, dass aufgrund dessen, dass die obigen Bewegungen unter Verwendung der Antriebskraft eines Motors über einen Kugelschraubenmechanismus durchgeführt werden, die Reifenantriebsvorrichtung 18 von dem Kugelschraubenmechanismus in der eingestellten Position verriegelt wird, wenn der Motorantrieb gestoppt wird.
Im Folgenden wird jedes der Räder des Fahrzeugs 20 auf einer Reifenantriebsoberfläche 36 der Reifenantriebsvorrichtung 18 positioniert und das Fahrzeug 20 wird auf der Befestigungswanne 12 bewegt, wobei das Lenkrad des Fahrzeugs 20 in die Richtung einer geradlinigen Vorwärtsbewegung gedreht wird, so dass die Mittellinie des Fahrgestells im Wesentlichen parallel zu der Richtung ist, in welcher sich die Endlosbahn 34 der Reifenantriebsvorrichtung 18 dreht. Dann wird jeder Stab 74 manuell ausgefahren oder zurückgezogen und so gedreht, dass der Abstandssensor 76 der Mitte jedes Rads zugewandt ist.
Wenn der obige Vorgang vollendet ist, weist der Benutzer die Kontrollvorrichtung 80 an, den Radwinkel zu messen. Dementsprechend werden die in 11 gezeigten Schritte bei dem Messvorgang der Radausrichtung nacheinander ausgeführt. Das in 12 gezeigte Einstellverfahren der Fahrzeugorientierung wird auch in Zyklen einer vorbestimmten Zeit durchgeführt. Eine Erklärung des Einstellverfahrens der Fahrzeugorientierung wird im Folgenden unter Bezug auf 12 gegeben.
Beim Schritt 100 wird der Abstand zwischen jedem Radsensor 76 und der Mitte jedes entsprechenden Rades auf dem Fahrzeug von den Abstandssensoren 76 gemessen (diese Abstände sind als a, b, A und B in 13 gezeigt). Bei Schritt 102 werden der durch Subtraktion des Abstands b vom Entfernungssensor 76 zur Mitte des linken hinteren Rads des Fahrzeugs vom Abstand a vom Abstandssensor 76 zur Mitte des linken vorderen Rads des Fahrzeugs erhaltene Wert (a-b) und der durch Subtraktion des Abstands B vom Abstandssensor 76 zur Mitte des rechten hinteren Rads des Fahrzeugs vom Abstand A vom Abstandssensor 76 zur Mitte des rechten vorderen Rads des Fahrzeugs erhaltene Wert (A-B) verglichen und auf der Grundlage des Vergleichs wird festgestellt, ob die Orientierung des Fahrzeugs korrekt ist oder nicht.
Wenn beim Schritt 102 der Wert von (a-b) derselbe wie der Wert von (A-B) ist, dann kann festgestellt werden, dass die Mittellinie des Fahrgestells parallel zur Richtung ist, in welcher jede Reifenantriebsvorrichtung 18 der Messvorrichtung der Fahrzeugradausrichtung gedreht wird, selbst wenn die Laufflächenbasis der Vorderräder des Fahrzeugs 20 und die Laufflächenbasis der Hinterräder des Fahrzeugs 20 verschieden sind, und die Feststellung des Schritts 102 ist bestätigend. Das Verfahren der Fahrzeugorientierung ist dann vollendet und keine weiteren Vorgänge werden durchgeführt.
Wenn andererseits der Wert von (a-b) nicht derselbe wie der Wert von (A-B) im Schritt 102 ist, wird eine negative Feststellung gemacht und die Routine fährt mit Schritt 104 fort. Beim Schritt 104 wird der Abstand, um den die Reifenantriebsvorrichtung bewegt werden muss, damit der Wert von (a-b) dem Wert von (A-B) entspricht, berechnet, und der Motor 60 wird auf der Grundlage der Berechnung angetrieben und die Position der Reifenantriebsvorrichtung 18 wird eingestellt, indem sie in die Richtung der Achse der Drehung bewegt wird. Dies erlaubt es, die Orientierung des Fahrzeugs einzustellen, so dass die Mittellinie des Fahrgestells parallel zur Richtung ist, in welcher sich die Reifenantriebsvorrichtung 18 der Messvorrichtung der Radausrichtung dreht. Wenn die Mittellinie des Fahrgestells eines auf der Oberseite der Befestigungswanne 12 bewegten Fahrzeugs nicht zu der Richtung parallel ist, in welcher sich die Reifenantriebsvorrichtungen 18 drehen, kann unter Verwendung des oben beschriebenen Vorgangs die Orientierung des Fahrzeugs immer noch eingestellt werden, so dass die beiden parallel sind.
Bei dem unten beschriebenen Messvorgang der Radausrichtung (11) wird ein Rad des Fahrzeugs 20 nach dem anderen von der Reifenantriebsvorrichtung 18 gedreht. Wenn ein Rad des Fahrzeugs 20 nach dem anderen gedreht wird, dann tritt aufgrund der Kraft in der Richtung der Achse der von dem drehenden Rad erzeugten Drehung immer noch eine Verzerrung in den nicht drehenden Reifen auf, die das Fahrgestell verschieben und die Ausrichtung des Rades verändern, das sich auf der Reifenantriebsoberfläche 36 dreht. Da jedoch der oben genannte Einstellvorgang der Fahrgestellorientierung zyklisch durchgeführt wird, selbst wenn das Rad gedreht wird und die Lage des Fahrgestells durch die Verzerrung der Reifen, die sich nicht drehen, verschoben wird und die Reifenantriebsvorrichtung 18 auf solche Weise bewegt wird, dass die Ausrichtung der drehenden Räder auf der Reifenantriebsoberfläche 36 im selben Zustand gehalten wird, wie wenn die Lage des Fahrgestells nicht verschoben wäre, wird die Ausrichtung des sich drehenden Rads auf der Reifenantriebsoberfläche 36 konstant gehalten und die Genauigkeit der Messung wird bei dem Messvorgang der Radausrichtung verbessert.
Im Folgenden wird das Messverfahren der Radausrichtung unter Bezug auf das in 11 gezeigte Flussdiagramm erklärt. Beim Schritt 120 werden die Radverriegelungsplatten 64 der drei von dem zu messenden Rad verschiedenen Räder vom hydraulischen Zylinder 70 gedreht, um die drei nicht gemessenen Räder unverrückbar in der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs zu verriegeln. Man bemerke, dass anstatt des Verriegelns des Rads mit der Radverriegelungsplatte 64 es auch möglich ist, die im Fahrzeug 20 vorgesehenen Aufbockpunkte oder Ähnliches zu verwenden, um das Fahrzeug so zu fixieren, dass eine Bewegung des Fahrzeugs in der Längsrichtung davon verhindert wird. Jedoch ist es in diesem Fall notwendig sicherzustellen, dass durch dieses Fixieren des Fahrgestells keine Kraft außer der Radantriebskraft auf das Fahrgestell angewendet wird.
Beim nächsten Schritt 122 wird die Reifenantriebsvorrichtung 18 des zu messenden Rades gedreht. Dies verursacht, dass sich das zu messende Rad auf der Reifenantriebsoberfläche 36 dreht. Dementsprechend verfährt das zu messende Rad wiederholt von der oberen Oberfläche der Plattenabschnitte 32 auf die obere Oberfläche der vorstehenden Abschnitte und dann von der oberen Oberfläche der vorstehenden Abschnitte zurück hinunter auf die obere Oberfläche der Plattenabschnitte 32.
Das Fahren des Rads auf die obere Oberfläche des Vorsprungs und dann zurück nach unten auf die obere Oberfläche der Plattenabschnitte erzeugt eine longitudinale Kraft Fx (Kraft in der Drehrichtung), eine laterale Kraft Fy (Kraft in der Richtung der Achse der Drehung) und eine Belastung Fz (vertikale Kraft auf die Reifenantriebsoberfläche im Reifen des gemessenen Rades). In der vorliegenden Ausführungsform werden jedoch von den obigen drei Kräften die longitudinale Kraft X und die laterale Kraft Y vom Kraftsensor 52 gemessen. Daher wird beim Schritt 124 die Ausgabe (die Werte der Messungen der longitudinalen Kraft Fx und der lateralen Kraft Fy) vom Kraftsensor 52 abgefragt und die Werte der Messungen der longitudinalen Kraft Fx und der lateralen Kraft Fy, die aus der Abfrage erhalten werden, werden in einer Speichervorrichtung wie z.B. dem Speicher gespeichert.
Beim folgenden Schritt 126 wird festgestellt, ob die Messung des in Messung befindlichen Rades vollendet ist. Wenn die Feststellung negativ ist, kehrt die Routine zum Schritt 122 zurück und die Vorgänge der Schritte 122 bis 126 werden in relativ kurzen Zyklen wiederholt. Die longitudinale Kraft Fx und die laterale Kraft Fy, die vom in Messung befindlichen Rad erzeugt werden, das sich auf der Reifenantriebsoberfläche 36 dreht, werden so in relativ kurzen Zyklen gemessen und die Ergebnisse der Messung werden in Reihenfolge gespeichert, bis die Feststellung des Schritts 126 bestätigend ist.
Wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, wie z.B. der Ablauf einer vorbestimmten Zeit, oder die Erfüllung einer vorbestimmten Anzahl von Drehungen des Reifens, oder wenn die Menge der Daten für die im Speicher gespeicherten Messungen eine vorbestimmte Menge erreicht hat (diese Bedingungen werden so festgelegt, dass die durchgehende Messung der longitudinalen Kraft Fx und der lateralen Kraft Fy während des Zeitraums, wann das Rad auf einen vorspringenden Abschnitt auffährt, bis das Rad von dem vorspringenden Abschnitt herabfährt, mindestens einmal durchgeführt wird), ist die Feststellung des Schritts 126 bestätigend und die Routine fährt mit dem Schritt 128 fort. Beim Schritt 128 wird festgestellt, ob der obige Messvorgang für alle Räder des Fahrzeugs 20 durchgeführt worden ist oder nicht. Wenn die Feststellung negativ ist, kehrt die Routine zum Schritt 120 zurück und die Vorgänge werden mit anderen Rädern als dem gemessenen Rad wiederholt.
Wenn der Messvorgang für alle Räder des Fahrzeugs durchgeführt worden ist und alle Daten für jedes Rad gesammelt worden sind, wird im Schritt 128 eine bestätigende Feststellung durchgeführt. Beim Schritt 130 wird die Verriegelung der Radverriegelungsplatte 64 gelöst und die Routine schreitet dann zum Schritt 132 voran. Beim Schritt 132 wird die Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung für jedes der Räder des Fahrzeugs berechnet (d.h. ob das Rad in der Vorlaufrichtung oder in der Auslaufrichtung eingestellt werden muss). Die Berechnung für ein Rad wird wie im Folgenden beschrieben durchgeführt.
Zuerst werden die Werte der Vielzahl der Messungen der longitudinalen Kraft Fx und der lateralen Kraft Fy des zu verarbeitenden Rades aus den Werten aller Messungen der longitudinalen Kräfte Fx und der lateralen Kräfte Fy geholt, die in der Speichervorrichtung angesammelt und gespeichert wurden. Dann wird jeder primäre Differentialwert in Bezug auf die Zeit (dFx/dt: die Änderungsrate der longitudinalen Kraft Fx) für die Vielzahl der gemessenen Werte der longitudinalen Kraft Fx berechnet. Man bemerke, dass wenn die Daten für den primären Differentialwert der longitudinalen Kraft (dFx/dt), der durch die Berechnung bestimmt wurde, entlang einer Zeitachse aufgetragen werden, ein Beispiel der sich ergebenden Wellenform von der dünnen durchgezogenen Linie in 2 gezeigt ist.
Dann werden (wird) aus (der Reihe von) den Daten des primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft (dFx/dt), die (Reihe von) Daten extrahiert, die der Situation entsprechen (entspricht), als das Rad über die Stufe vor (nämlich die (Reihe von) Daten, als das Rad über die Stufe nach oben vor und die (Reihe von) Daten, als das Rad über die Stufe nach unten fuhr, werden extrahiert). Wie auch aus der 2 klar wird, da der Reifen stark deformiert wird, wenn das Rad über die Stufe fährt, entsteht ein charakteristisches Muster in den Daten des primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft (dFx/dt), bei dem jede von zwei starken Variationen in der Richtung auftritt, und zwar eine starke Veränderung in der positiven Richtung und eine starke Veränderung in der negativen Richtung in Folge auftreten, wobei jede eine vorbestimmte Amplitude oder mehr aufweisen. Wenn darüber hinaus das Rad über die Stufe nach oben fährt, folgt einer negativen Veränderung eine positive Veränderung. Wenn das Rad über eine Stufe nach unten fährt, folgt einer positiven Veränderung eine negative Veränderung.
Dementsprechend kann die Extraktion der Daten, die der Situation entsprechen, als das Fahrzeug über die Stufe nach oben und die Stufe nach unten fuhr, auf folgende Weise erreicht werden. Zum Beispiel werden die Daten für einen Absolutwert über einem vorbestimmten Wert aus den Daten für den primären Differentialwert der longitudinalen Kraft (dFx/dt) extrahiert und diese extrahierten Daten werden als die Daten für die Spitze oder die Nähe der Spitze angesehen, die durch den Übergang des Rads über die Stufe verursacht wird. Wenn das charakteristische Variationsmuster für die Stufe nach oben oder das charakteristische Variationsmuster für die Stufe nach unten in (der Reihe von) den Daten auftritt, die aus der Messung innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums erhalten wurden, welcher die Daten beinhaltet, dann werden jene (Reihe von) Daten als die Daten extrahiert, als das Rad über die Stufe nach oben fuhr oder als das Rad über die Stufe nach unten fuhr.
Dann wird der Zeitpunkt, zu dem sich der (Absolutwert des) primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft, nachdem die erste der beiden großen, das charakteristische Verwendungsmuster bildenden Veränderungen aufgetreten ist, am Minimum befindet (nämlich der Zeitpunkt, zu dem der Absolutwert der longitudinalen Kraft maximal ist – d.h. der in 2 durch P₁ angezeigte Zeitpunkt) durch den oben genannten Vorgang aus den extrahierten Daten bestimmt, als das Rad über die Stufe nach oben fuhr. Insbesondere werden die Daten für die Grenze, wenn das Vorzeichen (positiv oder negativ) des primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft sich ändert (die Daten, für den Punkt in einer Zeitsequenz, an dem das Vorzeichen der vorangegangenen Daten zum Vorzeichen der nachfolgenden Daten verschieden ist) z.B. aus den oben beschriebenen extrahierten Daten (der Reihe von Daten) extrahiert. Der aus diesen Daten bestimmte Zeitpunkt wird als der Zeitpunkt festgelegt, an dem der (Absolutwert des) primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft minimal ist. Dieser Zeitpunkt entspricht dem in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebenen ersten Zeitpunkt.
Dann wird der Zeitpunkt, an dem der (Absolutwert des) primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft, nachdem die erste von zwei großen, das charakteristische Veränderungsmuster bildenden Variationen aufgetreten ist, minimal ist (nämlich der Zeitpunkt, an dem der Absolutwert der longitudinalen Kraft maximal ist – d.h. der in 2 mit P₂ angezeigte Zeitpunkt) aus den Daten bestimmt, als das Rad über die Stufe nach unten fuhr, auf dieselbe Weise wie der erste Zeitpunkt. Dieser Zeitpunkt entspricht dem in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebenen zweiten Zeitpunkt.
Dann werden die Werte der Messungen der lateralen Kraft (Fy), die innerhalb des Zeitraums zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt gemessen wurden (entsprechend dem vorbestimmten Zeitraum der vorliegenden Erfindung) aus den Werten der Messungen der lateralen Kraft Fy extrahiert, die aus der Speichervorrichtung geholt wurden, und der primäre Differentialwert jedes Werts wird in Bezug auf die Zeit berechnet (dFy/dt: die Änderungsrate der lateralen Kraft Fy). Man beachte, dass hier, wenn die Daten für den primären Differentialwert der lateralen Kraft (dFy/dt), die durch die Berechnung bestimmt wurden, entlang einer Zeitachse aufgetragen werden, ein Beispiel der resultierenden Wellenform von der dicken durchgezogenen Linie in 2 gezeigt ist.
Dann wird die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft Fy innerhalb des vorbestimmten Zeitraum s berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Summe der Quadrate der primären Differentialwerte der lateralen Kraft (dFy/dt) berechnet, um die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft Fy zu finden (siehe die folgende Formel). E = Σ (dFy/dt)2
Die Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung, die nötig ist, um die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft zu reduzieren (d.h., ob das Rad in der Vorlaufrichtung oder in der Rücklaufrichtung eingestellt werden muss) wird dann auf Grundlage der berechneten Energie der Veränderung in der lateralen Kraft Fy berechnet (die Summe E der Quadrate des primären Differentialwerts der lateralen Kraft).
Man bemerke, dass der optimale Vorlaufwinkel der Winkel ist, an dem die Summe E der Quadrate (die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft) minimal ist. Um jedoch den Vorlaufwinkel zu erhalten, an dem die Summe E der Quadrate ein Minimum ist, ist es notwendig, wiederholt die longitudinale Kraft Fx (oder die Belastung Fz) und die laterale Kraft Fy zu messen, während der Vorlaufwinkel geändert wird. Darüber hinaus kann es in einigen Fällen schwierig sein, die Richtung zu bestimmen, in welcher der Vorlaufwinkel aus dem Wert der aus einer Messung erhaltenen Summe E der Quadrate eingestellt werden sollte. Daher ist es bevorzugt, die Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung zu berechnen, indem die Summierung der primären Differentialwerte der lateralen Kraft S (siehe die folgende Formel) zusammen mit der Summe E der Quadrate verwendet wird. S = Σ (dFy/dt)
Der Vorlaufwinkel, an dem die obige Summierung S=0 ist, stimmt nicht immer mit dem Vorlaufwinkel, an dem die Summe E der Quadrate ein Minimum ist, überein. Jedoch ist es nahe am Vorlaufwinkel, an dem die Summe E der Quadrate am Minimum ist. Indem die Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung in Kombination mit der Summierung S der primären Differentialwerte der lateralen Kraft berechnet wird (z.B. durch Bestimmen der Vorlaufwinkeleinstellung aus der Summierung S, wenn die Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung nicht aus der Summe E der Quadrate bestimmt werden kann) können daher die Anzahl der Messungen der longitudinalen Kraft Fx (oder der Belastung Fz) und der lateralen Kraft Fy verringert werden. Beim Schritt 132 wird die Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung für jedes Rad des Fahrzeugs bestimmt, indem jeder der oben beschriebenen Vorgänge durchgeführt wird.
Beim nächsten Schritt 134 werden die berechnete Energie der Veränderung in der lateralen Kraft Fy (die Summe E der Quadrate der primären Differentialwerte der lateralen Kraft) und die Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung auf der Anzeigeeinheit 82 für jedes Rad angezeigt, und die Vorgänge werden temporär vollendet. Dies ermöglicht es, auf Grundlage der auf der Anzeigeeinheit 82 angezeigten Information zu bestimmen, ob eine Notwendigkeit besteht, den Vorlaufwinkel jedes Rades einzustellen oder nicht, und, wenn der Vorlaufwinkel eingestellt werden muss, in welche Richtung der Vorlaufwinkel eingestellt werden muss und um wie viel.
Nachdem der Benutzer den Vorlaufwinkel jedes Rades des Fahrzeugs 20 eingestellt hat, wird, wenn der Vorlaufwinkel wieder kontrolliert werden muss, eine Anweisung gegeben, um den oben beschriebenen Radausrichtungs-Messvorgang zu wiederholen. Danach wird auf die oben beschriebene Weise wieder festgestellt, ob die Radausrichtung nach der Einstellung des Vorlaufwinkels auf der Grundlage der longitudinalen Kraft und der lateralen Kraft geeignet ist. Durch dieses Verfahren kann die Ausrichtung des Rades des Fahrzeugs 20 geeignet so eingestellt werden, dass unabhängig von der Art des am Fahrzeug 20 angebrachten Reifens ein hoher Grad an Laufstabilität auf einer tatsächlichen Straßenoberfläche in Übereinstimmung mit den Charakteristiken des Reifens erzielt werden kann und die Widerstandsfähigkeit gegen einseitige Abnutzung verbessert werden kann.
Da darüber hinaus eine Kombination der Reifenantriebsvorrichtung 18, der Haupthebevorrichtung 10 zum vertikalen Anheben des Fahrzeugs 20 und einer Nebenhebevorrichtung 40 zum Anheben nur des Fahrgestells des Fahrzeugs 20 als Messvorrichtung der Radausrichtung verwendet wurde, kann die Vorrichtung auch leicht zum Auswechseln von Reifen und zur Fahrzeuginstandhaltung verwendet werden.
Man bemerke, dass in der obigen Beschreibung die longitudinale Kraft Fx und die laterale Kraft Fy gemessen werden und die vorbestimmte Zeit auf der Grundlage des Übergangs der Änderungsrate der longitudinalen Kraft Fx (des primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft dFx/dt) bestimmt wird, und die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft Fy innerhalb der vorbestimmten Zeit dann berechnet wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie durch Vergleich der 2 und 3 klar wird, ändert sich die Änderungsrate der Belastung Fz (des primären Differentialwerts der Belastung dFz/dt), wann immer das Rad nacheinander über die Stufe nach oben und die Stufe nach unten fährt, auf dieselbe Weise wie die Änderungsrate in der longitudinalen Kraft Fx (außer dass das Vorzeichen der Änderung umgekehrt ist). Daher ist es möglich, einen Kraftsensor mit einer Struktur vorzusehen, die geeignet ist, sowohl die Kraft in der Richtung der Achse der Drehung der Endlosbahn 34 (die laterale Kraft Fy) als auch die Kraft in der Richtung senkrecht sowohl zur Richtung der Achse der Drehung als auch zur Richtung der Drehung (die Belastung Fz) zu messen, die Belastung Fz anstatt der longitudinalen Kraft Fx zu messen, den vorbestimmten Zeitraum auf der Grundlage des Übergangs der Änderungsrate in der Belastung Fz zu bestimmen und die Energie der Änderung in der lateralen Kraft Fy innerhalb dieses vorbestimmten Zeitraums zu berechnen.
Weiter wird erklärt, wann ein Kraftsensor zur Messung der Kraft in zwei Richtungen (longitudinale Kraft Fx oder Belastung Fz, und laterale Kraft Fy) verwendet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn der Zeitraum zur Berechnung der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft Fy (der vorbestimmte Zeitraum) auf Grundlage von z.B. der longitudinalen Kraft Fx und der Belastung Fz bestimmt werden soll, ist es möglich, einen Kraftsensor mit einem Aufbau vorzusehen, der geeignet ist, die Kraft in drei Richtungen (longitudinale Kraft Fx, laterale Kraft Fy und Belastung Fz) zu messen und diesen Kraftsensor zu verwenden; um die longitudinale Kraft Fx, die laterale Kraft Fy und die Belastung Fz zu messen.
Darüber hinaus wird erklärt, wann auf Grundlage des Übergangs der Änderungsrate der longitudinalen Kraft (oder der Belastung) der erste Zeitpunkt, an dem die Änderungsrate (der primäre Differentialwert) der longitudinalen Kraft oder der Belastung, die von der Reifenverformung verursacht wird, wenn das Rad auf einen Vorsprung auffährt, zu einem Minimum zurückkehrt, nachdem es sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr geändert hat (der in 2 und 3 mit P₁ angezeigte Zeitpunkt), und der zweite Zeitpunkt, an dem die Änderungsrate in der longitudinalen Kraft oder der Belastung, die von der Verformung des Reifens auf einem Rad verursacht wird, während das Rad von dem Vorsprung herabfährt, zu einem Minimum zurückkehrt, nachdem sie sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr geändert hat (der in den 2 und 3 mit P₂ bezeichnete Zeitpunkt) bestimmt werden und die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft innerhalb des vorbestimmten Zeitraums vom ersten Zeitpunkt bis zum zweiten Zeitpunkt berechnet wird. Jedoch ist es ausreichend, wenn der Zeitraum zur Berechnung der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft (der vorbestimmte Zeitraum der vorliegenden Erfindung) die Zeit beinhaltet, ab wann der Reifen verformt wird, indem das Rad über die Stufe fährt, bis der Reifen sich dreht und im Wesentlichen in seinen Normalzustand zurückkehrt. Dementsprechend ist der Zeitraum zur Berechnung der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft nicht auf den oben beschriebenen Zeitraum beschränkt und der zweite Zeitpunkt des vorbestimmten Zeitraums kann als die Zeit bestimmt werden, zu der z.B. der Vorderkantenabschnitt der die Straße berührenden Oberfläche des Reifens nicht mehr mit der vorstehenden Oberfläche in Kontakt ist (d.h. der Zeitpunkt, der der Spitze des Abschnitts des primären Differentialwerts der longitudinalen Kraft oder der lateralen Kraft entspricht, die über einem vorbestimmten Wert unmittelbar vor dem Punkt P₂ in 2 und 3 liegt), und die Energie der Änderung in der lateralen Kraft wird für diesen Zeitraum berechnet.
Zusätzlich ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung ausreichend, wenn mindestens die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft während des Zeitraums, ab wann der Reifen verformt wird, indem das Rad über die Stufe fährt (bevorzugt die Stufe nach oben) bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen zu seinem Normalzustand zurückkehrt, bestimmt wird. Aufgrund dessen, anstatt die longitudinale Kraft Fx oder die Belastung Fz zu messen, ist es möglich, den Zeitpunkt zu messen, an dem das Rad über die Stufe fährt, indem die Verschiebung des Reifens in z.B. der vertikalen Richtung gemessen wird, und auf der Grundlage der von diesem Zeitpunkt verstrichenen Zeit den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem sich der Reifen dreht und im Wesentlichen zu seinem Normalzustand zurückkehrt.
Die oben gegebene Erklärung galt auch für ein Beispiel, in welchem eine Stufe nach oben und eine Stufe nach unten auf einer Reifenantriebsoberfläche gebildet werden, indem ein Vorsprung 38 auf Plattenabschnitten 32 vorgesehen wird, die die oben beschriebene Reifenantriebsoberfläche bilden. Jedoch ist die folgende Erfindung nicht darauf beschränkt und die Stufe kann auf der Reifenantriebsoberfläche gebildet werden, indem z.B. die Dicke eines Abschnitts der Plattenabschnitte 32 wie in 14 gezeigt geändert wird. Bei der in der 14 gezeigten Reifenantriebsvorrichtung, wenn von einer Richtung aus betrachtet, in welcher sich das Rad auf der Reifenantriebsoberfläche dreht (der entgegengesetzten Richtung zur Richtung, in welcher sich die Endlosbahn 34 dreht, d.h. die entgegengesetzte Richtung zu jener durch den Pfeil B in 14 angezeigten), sind die vier Plattenabschnitte 32A-32D durchgehend in der Drehrichtung auf solche Weise gebildet und angeordnet, dass die Höhe der Reifenantriebsoberfläche plötzlich angehoben wird und dann allmählich auf ihre ursprüngliche Höhe zurückkehrt. Eine Stufe (entsprechend der in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebene Stufe) wird zwischen den normalen Plattenabschnitten 32, die stromabwärts von dem Plattenabschnitt 32A in der Richtung positioniert sind, in welcher sich die Endlosbahn dreht, und dem Plattenabschnitt 32A gebildet (die oberen Oberflächen der Plattenabschnitte 32A-32D entsprechen der vorstehenden Oberfläche, die in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist). In diesem Fall fährt das sich auf der Reifenantriebsoberfläche drehende Rad nur über die Stufe nach oben. Da jedoch die Änderung in der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft aufgrund des Radwinkels größer ist, wenn das Rad über die Stufe nach oben fährt, kann die Ausrichtung des Rades genau auf den geeigneten Radwinkel eingestellt werden, selbst wenn eine Reifenantriebsvorrichtung mit dem in 14 gezeigten Aufbau verwendet wird.
In dem in der obigen Erklärung gegebenen Beispiel war ein Motor auf der Außenseite der Reifenantriebsvorrichtung angebracht. Jedoch kann auch eine Rolle des Einbautyps verwendet werden, bei der der Motor innerhalb der Antriebswalze eingebaut ist.
Das in der obigen Erklärung gegebene Beispiel beschrieb auch eine Endlosbahn 34 mit einer Antriebsoberfläche, die aus verbundenen Plattenabschnitten 32 bestand. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und mehrere andere Strukturen können verwendet werden. Zum Beispiel kann, wie in 15A gezeigt ist, die äußere Oberfläche einer großen Walze 86 als die Reifenantriebsoberfläche verwendet werden und ein ebener Abschnitt 88 ist an der äußeren Oberfläche der Walze 86 angebracht, so dass er eine Stufe bildet oder, wie in 15B gezeigt, die äußere Oberfläche des Endlosbands 90 kann als die Reifenantriebsoberfläche verwendet werden und ebene Vorsprünge 92 sind an der äußeren Oberfläche des Endlosbands 90 angebracht. Alternativ kann, wie in 15C gezeigt ist, ein Endlosband 94 mit einer Dicke verwendet werden, die stetig unter einer im Wesentlichen konstanten Rate der Änderung in der Umfangsrichtung zu- oder abnimmt und einen Abschnitt an einer vorbestimmten Position in der Umfangsrichtung auf der äußeren Oberfläche aufweist, wo die Dicke sich abrupt ändert, so dass auf dieselbe Weise wie die Reifenantriebsvorrichtung in 14 die Reifenantriebsoberfläche und die Stufe 96 (d.h. der Abschnitt, wo die Dicke sich abrupt ändert) ganzheitlich miteinander ausgebildet sind. Man bemerke, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Anzahl oder die Form der in den obigen Beispielen beschriebenen Vorgänge oder Stufen beschränkt ist, und dass diese geeignet verändert werden können, vorausgesetzt, dass der Betrieb und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht behindert werden.
In der obigen Erklärung wurde ein Fahrzeug und eine Reifenantriebsoberfläche relativ zueinander gedreht, indem die Reifenantriebsoberfläche (die Radrotationsoberfläche) und das auf der Reifenantriebsoberfläche gedrehte Rad gedreht wurden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und das folgende Verfahren kann verwendet werden. Mindestens ein Vorsprung wird auf einer Straßenoberfläche angebracht. Sensoren zum Messen der longitudinalen Kraft, oder der Belastung, und der in einem Reifen erzeugten lateralen Kraft werden am Fahrzeug angebracht und das Fahrzeug wird gefahren, so dass die Räder über den auf der Straße befestigten Vorsprung fahren. Der Radwinkel wird dann auf der Grundlage der Ergebnisse der Messungen der longitudinalen Kraft, oder der Belastung, und der lateralen Kraft durch die an dem Fahrzeug angebrachten Sensoren eingestellt. Darüber hinaus, anstatt Vorsprünge auf der Straßenoberfläche anzubringen, ist es möglich, eine Radrotationsoberfläche zu bilden, indem rechteckige, flachbödige Nuten in der Straßenoberfläche vorgesehen werden. In diesem Fall, wenn die Größe der Öffnungen der Nuten ausreichend lang ist, dass das Rad in der Lage ist, sich auf den Boden der Nut zu drehen, dann wirkt die Kante der Nut wie eine Stufe, die das Durchführen der Einstellung des Radwinkels auf dieselbe Weise erlaubt, als wären die Vorsprünge auf der Straßenoberfläche befestigt. Die ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten die obigen Ausführungsformen in ihrem Schutzbereich.
In der obigen Erklärung wurde der Reifen deformiert, indem das Rad auf einer Radrotationsoberfläche mit einer darauf ausgebildeten Stufe gedreht wurde und dann die in dem Reifen erzeugte laterale Kraft gemessen wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. In einem Fahrzeug mit vier oder mehr Rädern wird durch Änderung der Position eines Rads in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung zu den anderen Rädern die auf jedes Rad des Fahrzeugs wirkende Belastung geändert und eine Verformung wird im Reifen erzeugt. Indem z.B. das zu messende Rad in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung verschoben wird, um so die auf das gemessene Rad wirkende Belastung zu ändern, wird dadurch der Reifen auf dem zu messenden Rad deformiert, ohne eine Stufe zu verwenden, und die laterale Kraft und die in dem Reifen erzeugte Belastung können gemessen werden.
Die Verschiebung des Reifens in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung kann erreicht werden, wie in 16 gezeigt ist, indem eine Struktur vorgesehen wird, in welcher Nocken 78 unter der Reifenantriebsvorrichtung 18 vorgesehen sind, so dass sie mit der Reifenantriebsvorrichtung 18 in Kontakt sind, und die Reifenantriebsvorrichtung 18 wird von den Nocken 78 getragen, und dann werden die Nocken 78 gedreht, so dass die Reifenantriebsvorrichtung 18 auf und ab bewegt wird. Bei dem obigen Aufbau, wenn die Nocken 78 in die durch die gepunkteten Linien in 16 gezeigte Position rotiert werden, werden die Räder nach oben in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung über die Reifenantriebsvorrichtung 18 verschoben, wodurch der Reifen verformt wird. Um jedoch die Veränderung in der lateralen Kraft (und der Belastung), die im Reifen erzeugt wird, genau zu messen, ist es notwendig, die Nocken innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeit zu drehen, um zu verursachen, dass sich die auf das Rad wirkende Belastung um einen vorbestimmten Betrag oder mehr innerhalb einer vorbestimmten Zeit ändert. Da darüber hinaus in diesem Fall kaum irgendeine Änderung in der longitudinalen Kraft vorhanden ist, ist es auch möglich, die in dem Reifen erzeugte Belastung für einen bestimmten Zeitraum zu messen, der den Zeitpunkt, an dem der Nocken gedreht wird und einen Zeitraum vor und nach dem Zeitpunkt beinhaltet, und die Ergebnisse der Messung der Belastung werden mit der in dem Reifen erzeugten Belastung verglichen, wenn der Reifen sich im Wesentlichen in einem Normalzustand befindet (dem Bezugswert der Belastung). Der Zeitraum, wenn eine Differenz zwischen dem Bezugswert und dem gemessenen Wert vorhanden ist, wird als der Zeitraum für die Berechnung der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft (der vorbestimmte Zeitraum) bestimmt. Diese Ausführungsform entspricht der siebten und achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Darüber hinaus wird die Summe E der Quadrate der Änderungsraten in der lateralen Kraft Fy innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums (der primäre Differentialwert dFy/dt) als die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums erhalten. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann als die Energie der Veränderung in einer lateralen Kraft Folgendes verwendet werden: die Summierung des Absolutwerts des primären Differentialwerts der lateralen Kraft Fy innerhalb des vorbestimmten Zeitraums (= Σ dFy/dt|); die Summierung des sekundären Differentialwerts der lateralen Kraft Fy innerhalb des vorbestimmten Zeitraums (= Σ d²Fy/dt²); die Summierung der Quadrate der sekundären Differentialwerte der lateralen Kraft Fy innerhalb des vorbestimmten Zeitraums (= Σ (d²Fy/dt²)²); die Summierung der Absolutwerte der sekundären Differentialwerte der lateralen Kraft Fy innerhalb des vorbestimmten Zeitraums (= Σ |d²Fy/dt²|); die Summierung mit der tertiären Differentialwerte der lateralen Kraft Fy innerhalb des vorbestimmten Zeitraums (= Σ d³Fy/dt³); die Summierung der Quadrate der tertiären Differentialwerte der lateralen Kraft Fy innerhalb des vorbestimmten Zeitraums (= Σ (d³Fy/dt³)²) und Ähnliches können erhalten werden und eine beliebige physikalische Größe, die der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft entspricht, kann verwendet werden.
In der oben gegebenen Erklärung wurde der Vorlaufwinkel für jedes Rad von einem Benutzer auf Grundlage der Richtung der Vorlaufwinkeleinstellung eingestellt, die auf der Anzeigeeinheit 82 angezeigt wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Allgemein ist die Lenkung eines Fahrzeugs so aufgebaut, dass der Vorlaufwinkel eingestellt werden kann. Jedoch gibt es auch Fahrzeuge, die nicht so aufgebaut sind, dass der Vorlaufwinkel für jedes Rad außer dem Steuerrad eingestellt werden kann, und es gibt auch Fahrzeuge, die so aufgebaut sind, dass nicht nur der Vorlaufwinkel nicht für jedes Rad außer dem Steuerrad eingestellt werden kann, sondern auch dass der Vorlaufwinkel nicht für die Räder jeder Achse eingestellt werden kann. In Fällen wie diesem ist es möglich, den Winkel zwischen der Achse und dem Fahrzeugkörper auf der Grundlage der auf der Anzeigeeinheit 82 angezeigten Information einzustellen, so dass die Energie der Veränderung in der in einem Reifen erzeugten lateralen Kraft innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums entsprechend der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen für jedes Paar von auf der Achse montierten Räder gleich gemacht wird.
Die Haupthebevorrichtung 10 und die Nebenhebevorrichtung 14 der Radausrichtungs-Messvorrichtung können auch eine ganzheitliche Struktur aufweisen. Darüber hinaus kann die Radausrichtungs-Messvorrichtung so aufgebaut sein, dass sie eine Reifenantriebsvorrichtung 18 aufweist, die auf einer Drehvorrichtung angebracht ist, die in der Lage ist, sich um eine vertikale Achse zu drehen und die in der Lage ist, den Drehwinkel anzuzeigen oder den Drehwinkel als ein Signal auszugeben. In diesem Fall wird es möglich, auf Grundlage der gesammelten Daten einen optimalen Vorlaufwinkelwert unabhängig von der Richtung, in welcher der Vorlaufwinkel eingestellt werden soll, zu erzielen, indem ein Vorgang der Drehung des Rads unter Verwendung der Reifenantriebsvorrichtung 18 und des Sammelns der Daten, sowie ein Vorgang des Drehens der Drehvorrichtung (dieser Vorgang entspricht der Änderung des Vorlaufwinkels des Rades) nacheinander wiederholt werden.
Wenn das einzustellende Fahrzeug in der Lage ist, einen Sturzwinkel davon aufzuweisen, der eingestellt werden kann, ist es möglich, den Sturzwinkel innerhalb des Bereichs einzustellen, der von den Bauvorgaben erlaubt ist. Wenn der Sturzwinkel eingestellt wird, ist es bevorzugt, wenn eine herkömmlich bekannte Ausrichtungsmessvorrichtung oder eine Winkelmessvorrichtung wie z.B. ein Winkelmesser in Verbindung mit der oben beschriebenen Radausrichtungs-Messvorrichtung verwendet wird, da die Arbeitseffizienz dadurch verbessert wird.
Die obige Erklärung war für ein Beispiel, in welchem zwei Paare von Reifenantriebsoberflächen verwendet wurden. Jedoch ist es möglich, ein Paar von Reifenantriebsoberflächen zu verwenden und nur die Ausrichtung des Steuerrads einzustellen oder die Ausrichtung für jede der Front- und Hinterachsen einzustellen.

Claims

Verfahren zum Einstellen einer Radausrichtung eines Fahrzeugs, bei welchem ein Fahrzeug und eine Radrotationsoberfläche relativ auf solche Weise bewegt werden, dass ein einzustellendes Rad eines Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Reifen in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs über die Radrotationsoberfläche des Rades unter Deformation des Reifens des Rades gedreht wird, und eine in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft gemessen wird, und ein Reifenwinkel eingestellt wird, sodass eine Energie einer Veränderung in der lateralen Kraft, die in dem Reifen während eines vorbestimmten Zeitraums erzeugt wird, beinhaltend eine Zeit, ab der der Reifen deformiert wird bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen zu einem Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Mindestwert der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft beinhaltet, wobei die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft berechnet wird als Σ(dF_y/dt)², Σ|dFy/dt|, Σd²F_y/dt², Σ(d²F_y/dt²)², Σ|d²F_y/dt²|, Σd²F_y/dt² oder Σ(d³F_y/dt³)², wobei dF_y/dt die Rate der Änderung der lateralen Kraft F_y ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Radrotationsoberfläche eine darauf gebildete Stufe einer vorbestimmten Höhe aufweist, sodass das Rad über die Stufe fährt und eine in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft gemessen wird, und ein Radwinkel eingestellt wird, sodass eine Energie einer Veränderung in der lateralen Kraft, die in dem Reifen während eines vorbestimmten Zeitraums erzeugt wird, beinhaltend eine Zeit, ab der der Reifen beim Fahren des Rades über die Stufe deformiert wird bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in den Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Minimalwert der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Radrotationsoberfläche eine darauf gebildete Stufe einer vorbestimmten Höhe aufweist, sodass das Rad über die Stufe fährt und eine in dem Reifen erzeugte longitudinale Kraft und/oder eine Belastung sowie eine in dem Reifen des Rades erzeugte laterale Kraft jeweils gemessen werden, ein vorbestimmter Zeitraum, beinhaltend eine Zeit, ab der der Reifen beim Fahren des Rades über die Stufe deformiert wird bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen in den Normalzustand zurückkehrt, auf Grundlage der Ergebnisse der Messung der longitudinalen Kraft und/oder der Belastung bestimmt wird, und ein Radwinkel so eingestellt wird, dass eine Energie einer Veränderung in der lateralen Kraft, die in dem Reifen während des vorbestimmten Zeitraums erzeugt wird, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Minimalwert der Energie der Veränderung in der lateralen Kraft beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 wobei die Radrotationsoberfläche umfasst: eine Basisoberfläche; und eine vorstehende Oberfläche, die auf der stromabwarts gelegenen Seite der Basisoberfläche in einer Richtung positioniert ist, in welcher sich das Rad dreht, und deren Höhe zumindest an einer Position, wo die Stufe durch die Basisoberfläche und die vorstehende Oberfläche gebildet wird um einen vorbestimmten Betrag größer als die Basisoberfläche ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die vorstehende Oberfläche eine obere Oberfläche eines im Wesentlichen plattenförmigen Vorsprungs ist, dessen Höhe eine vorbestimmte Höhe über der Basisoberfläche ist, und der Vorsprung so gebildet ist, dass die vorstehende Oberfläche sich weit genug in eine Richtung einer relativen Bewegung des Fahrzeugs und der Radrotationsoberfläche für beide Enden eines die Fahrbahn berührenden Abschnitts des Reifens in der Richtung der relativen Bewegung erstreckt, um mit der vorstehenden Oberfläche in Kontakt zu sein, wenn das Rad über den Vorsprung fährt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Radrotationsoberfläche eine äußere Randfläche einer Endlosbahn ist, die zur Drehung angetrieben wird, und die Stufe mindestens an einer Stelle auf der Radrotationsoberfläche entlang einer Richtung vorgesehen ist, in welche sich die Endlosbahn dreht, und das einzustellende Rad des Fahrzeugs auf die Radrotationsoberfläche platziert wird und die Endlosbahn zur Drehung angetrieben wird, sodass das einzustellende Rad des Fahrzeugs gedreht wird, wodurch das Fahrzeug und die Radrotationsoberfläche relativ zueinander bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der vorbestimmte Zeitraum als ein Zeitraum von einer ersten Zeitnahme bis zu einer zweiten Zeitnahme bestimmt wird, die erste Zeitnahme genommen wird, wenn eine Rate einer Veränderung der longitudinalen Kraft und/oder der Belastung, wenn das Rad unter Deformation des Reifens des Rades auf den Vorsprung hochfährt, minimal wird, nachdem sie sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr geändert hat, die zweite Zeitnahme genommen wird, wenn die Rate der Veränderung der longitudinalen Kraft und/oder der Belastung minimal wird, nachdem sie sich auf einen vorbestimmten Wert oder mehr verändert hat, oder wenn ein Vorderende des Boden berührenden Abschnitts des Reifens in der Richtung der Relativbewegung ohne Berührung der vorstehenden Oberfläche ist, wenn sich der Reifen auf der vorstehenden Oberfläche dreht und das Rad von dem Vorsprung unter Verformung des Reifens des Rades herabfährt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein einzustellendes Rad eines Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Reifen auf einer Radrotationsoberfläche in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs gedreht wird, eine auf das Fahrzeug wirkende Belastung um einen vorbestimmten Betrag oder mehr innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums verändert wird, und eine laterale Kraft, die in dem Reifen auf dem Rad erzeugt wird, gemessen wird, und ein Radwinkel so eingestellt wird, dass eine Energie einer Veränderung in der lateralen Kraft, die in dem Reifen während eines vorbestimmten Zeitraums erzeugt wird, der eine Zeit beinhaltet, ab der der Reifen des Rades unter einer Veränderung einer Belastung deformiert wird bis sich der Reifen dreht und im Wesentlichen zum Normalzustand zurückkehrt, sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, der den Minimalwert der Energie der Veränderung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Radrotationsoberfläche eine im Wesentlichen ebene Oberfläche ist, und das Fahrzeug und die Radrotationsoberfläche auf solche Weise relativ gedreht werden, dass sich das Rad auf der Radrotationsoberfläche dreht, die auf das Rad wirkende Belastung geändert wird, indem das Rad in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung über die Radrotationsoberfläche verfahren wird, und die Belastung und die laterale Kraft, die in dem Reifen des Rades erzeugt werden, jeweils gemessen werden, und der vorbestimmte Zeitraum bestimmt wird, indem die Ergebnisse der Messung der Belastung mit einer Belastung verglichen werden, die in dem Reifen erzeugt wird, wenn sich der Reifen des Rades im Wesentlichen im Normalzustand befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 8, wobei eine Vielzahl von Messungen der lateralen Kraft in einem Zeitraum zur Messung der lateralen Kraft vorgenommen werden, und die Energie der Veränderung in der lateralen Kraft, die in dem Reifen des Rades innerhalb des vorbestimmten Zeitraums erzeugt wird, bestimmt wird, indem auf Grundlage der bei jeder Messung innerhalb des vorbestimmten Zeitraums gemessenen lateralen Kraft das Quadrat des primären Differenzialwerts der lateralen Kraft bei jeder Messung, und/oder der Absolutwert des primären Differenzialwerts der lateralen Kraft bei jeder Messung, und/oder der sekundäre Differenzialwert der lateralen Kraft, und/oder das Quadrat des sekundären Differenzialwerts der lateralen Kraft, und/oder der Absolutwert des sekundären Differenzialwerts der lateralen Kraft, und/oder der tertiäre Differenzialwert der lateralen Kraft und oder das Quadrat des tertiären Differenzialwerts der lateralen Kraft berechnet und summiert werden.