JP2005335644A - Wheel alignment adjusting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車高調整に伴うホイールアライメントの変化を調整するホイールアライメント調整装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a wheel alignment adjusting device that adjusts a change in wheel alignment accompanying a vehicle height adjustment.
この種の従来技術としては、車高調整に伴うトー角変化を調整するために、左右前輪それぞれのサスペンションリンクに、トー角調整用アクチュエータを設けたサスペンション装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来技術にあっては、トー角調整用アクチュエータを、左右サスペンションリンクにそれぞれ配置した構成であるため、2つのアクチュエータが必要であり、さらに左右アクチュエータのバラツキ管理(例えば、左右で同じ特性となっているものを選別することなど)を要するため、コストアップを伴うという問題があった。 However, since the toe angle adjusting actuators are arranged on the left and right suspension links in the above-described conventional technology, two actuators are necessary, and variation management of the left and right actuators (for example, the same characteristics on the left and right) For example, it is necessary to sort out what has become.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵中立ズレを生じることなく、1つのアクチュエータを用いて車高調整に伴うアライメント変化を調整できるホイールアライメント調整装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and the object of the present invention is to provide a wheel alignment adjustment device capable of adjusting an alignment change accompanying a vehicle height adjustment using one actuator without causing a steering neutral shift. Is to provide.
上述の目的を達成するため、本発明では、
車両の車高を調整する車高調整手段と、
ステアリング操舵角に対する前輪舵角の比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
左右前輪の一方側のみに設けられ、左右前輪の一方のホイールアライメントを可変するアライメント可変手段と、
このアライメント可変手段に対し、前記車高調整に伴うアライメント変化量を調整するアライメント調整指令を出力するアライメント調整制御手段と、
前記舵角比可変手段に対し、前記アライメント調整に伴う操舵中立ズレ量を補正する舵角比可変指令を出力する舵角比制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Vehicle height adjusting means for adjusting the vehicle height;
Rudder angle ratio variable means for varying the rudder angle ratio, which is the ratio of the front wheel rudder angle to the steering angle,
An alignment variable means that is provided only on one side of the left and right front wheels and varies the wheel alignment of one of the left and right front wheels;
An alignment adjustment control means for outputting an alignment adjustment command for adjusting the amount of change in alignment accompanying the vehicle height adjustment to the alignment variable means,
Rudder angle ratio control means for outputting a rudder angle ratio variable command for correcting a steering neutral deviation amount accompanying the alignment adjustment to the rudder angle ratio variable means;
It is characterized by providing.
本発明のホイールアライメント調整装置にあっては、舵角比可変手段を用い、アライメント調整に伴う操舵中立ズレを補正するため、操舵中立ズレを生じることなく、1つのアクチュエータを用いて車高調整に伴うアライメント変化を調整できる。 In the wheel alignment adjusting device of the present invention, the steering angle ratio variable means is used to correct the steering neutral shift caused by the alignment adjustment. Therefore, the vehicle height adjustment can be performed using one actuator without causing the steering neutral shift. The accompanying alignment change can be adjusted.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the first embodiment.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1のホイールアライメント調整装置を適用した車両のシステムブロック図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a system block diagram of a vehicle to which the wheel alignment adjusting device according to the first embodiment is applied.
ステアリングホイール1は、アッパコラムシャフト4aと連結され、左右前輪2a,2bを転舵させる舵取り機構3は、ロアコラムシャフト4bと連結されている。アッパコラムシャフト4aとロアコラムシャフト4bとの間には、舵角比可変アクチュエータ5が設けられている。
The
舵角比可変アクチュエータ5は、モータ5aと減速器5bとを備え、ステアリングホイール1からアッパコラムシャフト4aに入力される回転を、可変舵角比により減速してロアコラムシャフト4bへ出力するもので、これにより、操舵角に対する転舵角の比である舵角比を可変に制御する。この舵角比可変アクチュエータ5のモータ5aは、コントロールユニット16からの舵角比可変指令により制御される。
The steering angle
舵取り機構3は、ステアリングシャフト4の下端部に連結されたステアリングギア6と、このステアリングギア6と噛み合い車幅方向へ移動するステアリングラック7と、ステアリングラック7の両端と連結した左右タイロッド8a,8bと、左右タイロッド8a,8bと左右ナックルスピンドル10a,10bとを連結する左右ナックルアーム9a,9bと、を備えている。
The
ナックルスピンドル10a,10bと車体との間には、エアサスペンション(車高調整手段)11a,11bが設けられている。このエアサスペンション11a,11bは、コントロールユニット16からの車高調整指令によりスプリング圧を可変することで、車両の車高を調整する。なお、図外の左右後輪と車体との間にも、コントロールユニット16からの車高調整指令により車高調整を行うエアサスペンションが設けられている。
Air suspensions (vehicle height adjusting means) 11a and 11b are provided between the
右前輪2bのサスペンションリンクを構成する右タイロッド8bには、右前輪2bのトー角を調整するトー角調整アクチュエータ(アライメント可変手段)12が設けられている。このトー角調整アクチュエータ12は、例えば、油圧シリンダが用いられ、コントロールユニット16からのアライメント調整指令に応じて軸方向に伸縮し、右前輪2bのトー角を調整する。ここで、『トー角』とは、車両の前後方向中心面と片側のホイールの中心面が車軸の中心の高さでなす角をいう。
A toe angle adjusting actuator (alignment varying means) 12 for adjusting the toe angle of the right
コントロールユニット16は、操舵角センサ13からの操舵角信号と、車速センサ(車速検出手段)14からの車速信号とに応じて目標舵角比を設定し、この目標舵角比に基づいて舵角比可変アクチュエータ5のモータ5aに対し舵角比可変指令を出力する舵角比可変制御を実施する。
The
また、コントロールユニット16は、車室内に設けられ、ドライバにより操作される車高調整スイッチ17の状態に応じて、エアサスペンション11a,11bに対し、スプリング圧を可変する車高調整指令を出力する車高調整制御を実施する。
The
コントロールユニット16は、車高調整制御実施後、車高センサ(車高検出手段)15からの車高信号と、車両のサスペンション設計特性とから、車高調整により生ずるトー角の変化量を演算し、演算結果に応じて右前輪2bのトー角を調整するとともに、舵角比可変アクチュエータ5を用いてアライメント調整制御に伴う操舵中立ズレを補正するアライメント調整制御を実施する。
After executing the vehicle height adjustment control, the
次に、作用を説明する。
[ホイールアライメント調整制御処理]
図2は、コントロールユニット16で実行されるホイールアライメント調整制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御は、車高調整が実行された時点で開始される。
Next, the operation will be described.
[Wheel alignment adjustment control processing]
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the wheel alignment adjustment control process executed by the
ステップS1では、車高センサ15の出力の平均値、または車高調整スイッチ17から出力される車高調整指令値を読み込み、ステップS2へ移行する。
In step S1, the average value of the output of the
ステップS2では、ステップS1で読み込んだ車高センサ15の出力の平均値(または車高調整スイッチ17から出力される車高調整指令値)と、車両のサスペンション設計特性とから、車高調整に伴うトー角変化量θを演算し、ステップS3へ移行する。ここで、トー角変化量θは、図3に示すように、あらかじめ設定されたサスペンション設計特性マップを利用する。
In step S2, from the average value of the output of the
ステップS3では、トー角調整アクチュエータ12に対し、ステップS2で演算したトー角変化量θの2倍(2θ)のトー角調整指令値を出力し(アライメント調整制御手段)、ステップS4へ移行する。 In step S3, a toe angle adjustment command value that is twice (2θ) the toe angle change amount θ calculated in step S2 is output to the toe angle adjustment actuator 12 (alignment adjustment control means), and the process proceeds to step S4.
ステップS4では、トー角調整により生じる操舵中立ズレ補正量θを上乗せした舵角比可変指令値を、舵角比可変アクチュエータ5に対して出力し(舵角比制御手段)、リターンへ移行する。 In step S4, the steering angle ratio variable command value added with the steering neutral deviation correction amount θ generated by the toe angle adjustment is output to the steering angle ratio variable actuator 5 (steering angle ratio control means), and the process proceeds to return.
なお、実施例1では、ステップS3のアライメント調整およびステップS4の操舵中立ズレ補正を、トー角変化量θの演算後常に実施するのではなく、車速があらかじめ設定された車速しきい値を超えたときにのみ実施し、停車中や車庫入れ時等の極低速域では実施しないようにしている。 In the first embodiment, the alignment adjustment at step S3 and the steering neutral deviation correction at step S4 are not always performed after the calculation of the toe angle change amount θ, but the vehicle speed exceeds a preset vehicle speed threshold value. This is done only occasionally, and not in extremely low speed areas such as when the vehicle is stopped or when entering the garage.
[舵角比可変による操舵中立ズレ補正作用]
従来の車高調整可変システムと、舵角比可変アクチュエータとの組み合わせでは、ドライバの操舵に対する車両の応答特性については、補正または最適化が可能であるが、図3に示すように、車高変化によってホイールアライメントが適正値から大きく外れることがある。さらに、アライメント不良に起因する車両特性の変化は防ぐことができない。
[Steering neutral deviation correction by variable rudder angle ratio]
In the combination of the conventional vehicle height adjustment variable system and the steering angle ratio variable actuator, the response characteristics of the vehicle to the driver's steering can be corrected or optimized. However, as shown in FIG. May cause the wheel alignment to deviate significantly from the proper value. Furthermore, changes in vehicle characteristics due to poor alignment cannot be prevented.
例えば、図4に示すように、高速走行時は燃費改善のため、低車高とし、低速走行時は、フロア下のクリアランスを大きくするため、高い車高とするなどのアイデアが一般的であるが、独立懸架型のサスペンションなどでは、車高を車両の基準車高から低くするほどトーアウトが大きくなり、高速走行時における直進安定性が悪化するなど、弊害が発生する可能性がある。 For example, as shown in FIG. 4, an idea such as a low vehicle height for improving fuel efficiency during high-speed traveling and a high vehicle height for increasing clearance under the floor during low-speed traveling is common. However, with an independent suspension type suspension or the like, there is a possibility that the toe-out becomes larger as the vehicle height is lowered from the vehicle reference vehicle height, and the adverse effect such as deterioration of the straight running stability during high speed running may occur.
また、上記の問題を解決するため、特開平9−71115号公報に記載のサスペンション装置では、図5のように右前輪側のサスペンションリンクにトー角調整アクチュエータを配置しているが、トー角調整に伴う操舵中立ズレを防ぐために、左右前輪にそれぞれ同じアクチュエータを配置する必要がある。 In order to solve the above problem, in the suspension apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-71115, a toe angle adjusting actuator is disposed on the right front wheel side suspension link as shown in FIG. In order to prevent the steering neutral shift that accompanies this, it is necessary to dispose the same actuator on each of the left and right front wheels.
そのため、前輪のトー角の修正だけでも2個のアクチュエータが必要となり、コスト高を招くとともに、左右アクチュエータの特性を合わせなければならない(特性が合わないと、中立ズレが発生する)というバラツキ管理の問題が生じる。 For this reason, only the correction of the toe angle of the front wheels requires two actuators, resulting in high costs, and the characteristics of the left and right actuators must be matched (if the characteristics do not match, neutral deviation will occur). Problems arise.
これに対し、実施例1のホイールアライメント調整装置では、ホイールアライメント(トー角)の修正を1つのトー角調整アクチュエー12を用いて行い、それに起因する中立ズレを舵角比可変アクチュエータ5で補正することにより、ホイールアライメントの適正化を保持でき、別途ホイールアライメント修正用アクチュエータを使用することによるコスト上昇やバラツキ管理の問題を解決している。
On the other hand, in the wheel alignment adjusting device of the first embodiment, the wheel alignment (toe angle) is corrected by using one toe
[ホイールアライメント調整作用]
図6は、実施例1のホイールアライメント調整作用を示す説明図である。
ドライバにより低車高側に車高調整スイッチ17が操作されると、図6(a)に示すように、左右前輪2a,2bに車高低下に伴うトー角変化量θとなるトーアウトが発生する。
[Wheel alignment adjustment]
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the wheel alignment adjustment function of the first embodiment.
When the vehicle
車高が基準車高から変化すると、コントロールユニット16は、車高センサ15の出力の平均値とサスペンション設計特性マップから、トー角変化量θを演算し、トー角調整アクチュエータ12に対し、右前輪2bのトー角を、2θだけ左に転舵させるトー角調整指令値を出力する。このトー角調整により、図6(b)に示すように、左右前輪2a,2bのタイヤ切れ角が一致する。
When the vehicle height changes from the reference vehicle height, the
このとき、左右前輪2a,2bは、左側にθだけ切れた状態となっているため、ステアリングホイール1は中立位置であるにもかかわらず、左右前輪2a,2bは左側へ切れた状態となっている。
At this time, since the left and right
よって、図6(c)のように、ドライバが直進走行をしようとして左右前輪2a,2bを中立位置へ戻したとき、ステアリングホイール1は、中立位置からθの操舵角相当分だけ右に操舵された状態となり、ステアリングホイール1の中立位置と左右前輪2a,2bの中立位置とが一致しない操舵中立ズレが発生する。
Therefore, as shown in FIG. 6C, when the driver returns the left and right
ここで、コントロールユニット16は、舵角比可変アクチュエータ5に対し、操舵中立ズレ補正量θを補正する舵角比可変指令値を出力する。これにより、アライメント調整に伴う操舵中立ズレを補正することができる。
Here, the
[車速に応じたホイールアライメント調整作用]
上記のアライメント調整制御を停車中に行った場合、ステアリングホイール1が勝手に動くという状態が発生する可能性がある。また、停車中に左右前輪2a,2bを転舵させるためには、トー角調整アクチュエータ12および舵角比可変アクチュエータ5に大きな出力が要求される。
[Wheel alignment adjustment function according to vehicle speed]
When the alignment adjustment control is performed while the vehicle is stopped, there is a possibility that the
よって、実施例1では、アライメント調整制御を車速が車速しきい値を超えたときに実施することにより、上述したドライバの予期せぬステアリングホイール1の回転、アクチュエータの大型化等の問題を防止している。
Therefore, in the first embodiment, the alignment adjustment control is performed when the vehicle speed exceeds the vehicle speed threshold value, thereby preventing problems such as the unexpected rotation of the
このとき、コントロールユニット16は、車高センサ15の出力の平均値からトー角変化量θを算出するため、走行中、車体の上下動によりセンサ出力にバラツキが生じた場合でも、より正確なトー角変化量θを算出できる。
At this time, since the
次に、効果を説明する。
実施例1のホイールアライメント調整装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the wheel alignment adjusting device of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) 車両の車高を調整する車高調整手段(左右エアサスペンション11a,11b)と、ステアリング操舵角に対する前輪舵角の比である舵角比を可変する舵角比可変アクチュエータ5と、左右前輪2a,2bの右前輪2b側のみに設けられ、右前輪2bの一方のホイールアライメントを可変するアライメント可変手段(トー角調整アクチュエータ12)と、このアライメント可変手段に対し、車高調整に伴うアライメント変化量を調整するアライメント調整指令を出力するアライメント調整制御手段(コントロールユニット16)と、舵角比可変アクチュエータ5に対し、アライメント調整に伴う操舵中立ズレ量を補正する舵角比可変指令を出力する舵角比制御手段(コントロールユニット16)と、を備えるため、操舵中立ズレを生じることなく、1つのアライメント調整用アクチュエータを用いて車高調整に伴うアライメント変化を調整できる。
(1) Vehicle height adjusting means (left and
また、アライメント調整用アクチュエータが1つで済むため、左右のアクチュエータの特性を一致させる手間が省け、さらに、舵角比可変機構を搭載した車両に適用した場合、1つのアライメント可変手段を追加するだけ済むため、従来装置に比して大幅なコストダウンを図ることができる。 In addition, since only one alignment adjustment actuator is required, there is no need to match the characteristics of the left and right actuators. Further, when applied to a vehicle equipped with a steering angle ratio variable mechanism, only one alignment variable means is added. Therefore, the cost can be greatly reduced as compared with the conventional apparatus.
(2) アライメント調整制御手段は、アライメント変化量の2倍となるアライメント調整指令を出力し、舵角比制御手段は、アライメント変化量に相当する舵角比可変指令を出力するため、アライメント可変手段により左右前輪2a,2bのアライメントを確実に一致させつつ、舵角比可変アクチュエータ5により操舵中立ズレを確実に修正できる。
(2) The alignment adjustment control means outputs an alignment adjustment command that is twice the alignment change amount, and the steering angle ratio control means outputs a steering angle ratio variable command corresponding to the alignment change amount. Thus, the steering neutral shift can be reliably corrected by the steering angle
(3) アライメント可変手段は、トー角調整アクチュエータ12であり、アライメント調整制御手段は、車高調整に伴うトー角変化量を調整する手段であるため、高速走行時に低車高とした場合に生じるトーアウトを補正でき、直進安定性の悪化を防止できる。
(3) The alignment variable means is the toe
(4) 自車の車速を検出する車速センサ14を設け、アライメント調整制御手段は、車速が車速しきい値を超えたとき、アライメント調整を行うため、停車中のアライメント制御に伴うドライバの予期せぬステアリングホイール1の回転、アクチュエータの大型化等を防止できる。
(4) A
(5) 車高を検出する車高センサ15を設け、アライメント調整制御手段は、車高センサ15の出力の平均値に基づいてアライメント変化量を算出するため、走行中、車体の上下動によりセンサ出力にバラツキが生じた場合でも、より正確なトー角変化量θを求めることができる。
(5) A
(他の実施例)
以上、本発明のホイールアライメント調整装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1に限られるものではなく、例えば、実施例1では、トー角の変化量をサスペンション設計特性マップを用いて演算する例を示したが、サスペンションの幾何モデルから演算してもよい。
(Other examples)
As described above, the wheel alignment adjusting device of the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration is not limited to the first embodiment. For example, in the first embodiment, the amount of change in the toe angle is described. In the above example, the suspension is calculated using the suspension design characteristic map.
また、実施例1では、車速が車速しきい値を超えたとき、トー角調整と操舵中立ズレ補正を実施する例を示したが、車速の上昇に応じて徐々にトー角調整および操舵中立ズレ補正を行う構成としてもよい。 In the first embodiment, when the vehicle speed exceeds the vehicle speed threshold value, the toe angle adjustment and the steering neutral deviation correction are performed. However, the toe angle adjustment and the steering neutral deviation are gradually performed as the vehicle speed increases. It is good also as composition which performs amendment.
実施例1では、アライメント可変手段としてトー角調整アクチュエータを設けた例を示したが、キャンバー角を可変するキャンバー角調整アクチュエータを設けた構成としてもよい。ここで、キャンバー角とは、車両を前から見てタイヤの中心線が鉛直線となす角をいう。 In the first embodiment, an example in which a toe angle adjusting actuator is provided as the alignment varying means has been described. However, a configuration in which a camber angle adjusting actuator that varies the camber angle may be provided. Here, the camber angle refers to an angle between the center line of the tire and a vertical line when the vehicle is viewed from the front.
また、トー角調整アクチュエータとキャンバー角調整アクチュエータを共に設けた構成としてもよい。この場合、従来装置では、合計4つのアクチュエータが必要となるのに対し、本発明では、各アクチュエータを左右前輪の一方側のみに1つ、合計2つ設ければよい。 Moreover, it is good also as a structure which provided both the toe angle adjustment actuator and the camber angle adjustment actuator. In this case, the conventional apparatus requires a total of four actuators, whereas in the present invention, each actuator may be provided only on one side of the left and right front wheels, for a total of two.
また、実施例1では、トー角調整アクチュエータを右タイロッドに設けた例を示したが、アライメント可変手段の設置位置は、タイロッドに限られず、サスペンションリンクの内の任意の場所に設置できる。 In the first embodiment, the toe angle adjusting actuator is provided on the right tie rod. However, the installation position of the alignment variable means is not limited to the tie rod, and can be installed at an arbitrary position in the suspension link.
1 ステアリングホイール
2a 左前輪
2b 右前輪
3 舵取り機構
4a アッパコラムシャフト
4b ロアコラムシャフト
5 舵角比可変アクチュエータ
5a モータ
5b 減速器
6 ステアリングギア
7 ステアリングラック
8a 左タイロッド
8b 右タイロッド
9a 左ナックルアーム
9b 右ナックルアーム
10a 左ナックルスピンドル
10b 右ナックルスピンドル
11a 左エアサスペンション
11b 右エアサスペンション
12 トー角調整アクチュエータ
13 操舵角センサ
14 車速センサ
15 車高センサ
16 コントロールユニット
17 車高調整スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ステアリング操舵角に対する前輪舵角の比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
左右前輪の一方側のみに設けられ、左右前輪の一方のホイールアライメントを可変するアライメント可変手段と、
このアライメント可変手段に対し、前記車高調整に伴うアライメント変化量を調整するアライメント調整指令を出力するアライメント調整制御手段と、
前記舵角比可変手段に対し、前記アライメント調整に伴う操舵中立ズレ量を補正する舵角比可変指令を出力する舵角比制御手段と、
を備えることを特徴とするホイールアライメント調整装置。 Vehicle height adjusting means for adjusting the vehicle height;
Rudder angle ratio variable means for varying the rudder angle ratio, which is the ratio of the front wheel rudder angle to the steering angle,
An alignment variable means that is provided only on one side of the left and right front wheels and varies the wheel alignment of one of the left and right front wheels;
An alignment adjustment control means for outputting an alignment adjustment command for adjusting the amount of change in alignment accompanying the vehicle height adjustment to the alignment variable means,
Rudder angle ratio control means for outputting a rudder angle ratio variable command for correcting a steering neutral deviation amount accompanying the alignment adjustment to the rudder angle ratio variable means;
A wheel alignment adjusting device comprising:
前記アライメント調整制御手段は、前記アライメント変化量の2倍となるアライメント調整指令を出力し、
前記舵角比制御手段は、前記アライメント変化量に応じた舵角比可変指令を出力することを特徴とするホイールアライメント調整装置。 In the wheel alignment adjusting device according to claim 1,
The alignment adjustment control means outputs an alignment adjustment command that is twice the amount of alignment change,
The steering angle ratio control means outputs a steering angle ratio variable command corresponding to the alignment change amount.
前記アライメント可変手段は、トー角可変手段であり、
前記アライメント調整制御手段は、車高調整に伴うトー角変化量を調整する手段であることを特徴とするホイールアライメント調整装置。 In the wheel alignment adjusting device according to claim 1 or 2,
The alignment variable means is a toe angle variable means,
The wheel alignment adjustment device according to claim 1, wherein the alignment adjustment control means is a means for adjusting a toe angle change amount accompanying a vehicle height adjustment.
自車の車速を検出する車速検出手段を設け、
前記アライメント調整制御手段は、車速が車速しきい値を超えたとき、アライメント調整を行うことを特徴とするホイールアライメント調整装置。 The wheel alignment adjusting device according to any one of claims 1 to 3, further comprising vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the host vehicle,
The wheel alignment adjustment device according to claim 1, wherein the alignment adjustment control means performs alignment adjustment when the vehicle speed exceeds a vehicle speed threshold value.
車高を検出する車高検出手段を設け、
前記アライメント調整制御手段は、車高検出手段の出力の平均値に応じてアライメント変化量を算出することを特徴とするホイールアライメント調整装置。
In the wheel alignment adjusting device according to any one of claims 1 to 4,
A vehicle height detection means for detecting the vehicle height is provided,
The said alignment adjustment control means calculates an alignment variation | change_quantity according to the average value of the output of a vehicle height detection means, The wheel alignment adjustment apparatus characterized by the above-mentioned.
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