JP2006151102A - ホイールアライメント測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車のユーザが簡単にホイールアライメントの測定および診断をすることができるホイールアライメント測定装置を提供する。
【解決手段】 ホイールアライメント診断装置は、自動車の２つの前輪と、車軸を支えるキングピン軸とにそれぞれ取り付けられた３個のセンサユニットＡと、自動車のインパネに取り付けられた測定ユニットＢとから構成されている。センサユニットＡは、自身の向いている方位を検出して方位データを通信部３から測定ユニットＢへ送信する。測定ユニットＢはその方位データに基づいて車両のホイールのアライメント値を算出する。そして、算出した値が許容範囲内の時は適正値からのズレを表示部２４において表示し、許容範囲外の時は警告表示を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のホイールアライメントを測定するホイールアライメント測定装置に関する。

従来、ホイールアライメントを測定する装置として、ホイールアライメントテスターが知られている。しかし、このホイールアライメントテスターは単にホイールアライメントを測定するのみであり、ホイールアライメントが適切か否かを自己診断することはできなかった。このため、アライメントの狂いの程度が問題か否かの判断を係員がしなければならず、この判断に個人差が生じる問題があった。
一方、特許文献１には、ホイールのハブボルトに信号波を発射する距離センサを備えて、基準板との距離を測定してトーおよびキャンバーを測定する装置が開示されている。しかしながら、この装置は、専用のローラや基準板などが必要となり、簡単に自己診断ができない欠点がある。
特開平6-278641号公報

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、自動車のユーザが簡単にホイールアライメントの測定および自己診断をすることができるホイールアライメント測定装置を提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、車両のホイールアライメントを測定するための任意の位置に固定されており、自身の向いている方位を検出して方位データを出力する方位測定手段と、前記方位データに基づいて前記車両のホイールのアライメント値を算出するアライメント測定手段とからなることを特徴とするホイールアライメント測定装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のホイールアライメント測定装置において、前記アライメント測定手段は、前記算出されたアライメント値に基づいてユーザに対して表示を行う表示手段をさらに具備することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のホイールアライメント測定装置において、前記アライメント測定手段は、前記算出されたアライメント値と内部に予め記憶されている適正値とを比較し、比較結果が許容範囲外の場合に警告を行う警告手段をさらに具備することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載のホイールアライメント測定装置において、前記方位測定手段は前記方位データを送信する送信部を備え、前記アライメント測定手段は前記送信された方位データを受信する受信部を備えることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載のホイールアライメント測定装置において、前記方位測定手段は、前記ホイールの任意の面に固定されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載のホイールアライメント測定装置において、前記方位測定手段は、２または３方向の地磁気を測定する磁気センサと、前記磁気センサの出力に基づいて自身の向いている方位を演算する演算手段とを具備することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、自動車のユーザがテスタを有するスタンド等へ行くことなく、自分の車両において簡単にホイールアライメントの測定を行うことができる効果がある。また、請求項３に記載の発明によれば、自動車がホイールアライメントを自己診断することができ、これにより、ユーザが自車のホイールアライメントの良否を簡単に知ることができる効果がある。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の一実施の形態によるホイールアライメント測定装置の構成を示すブロック図であり、このホイールアライメント診断装置は、自動車の２つの前輪と、車軸を支えるキングピン軸とにそれぞれ取り付けられた３個のセンサユニットＡ（方位測定手段）と、自動車のインパネに取り付けられた測定ユニットＢ（アライメント測定手段）とから構成されている。センサユニットＡは図２に示すように直方体状をなし、図３に示すように、タイヤ６を支持するホイール７に取り付けられている。

図１に示すセンサユニットＡにおいて、１はＣＰＵ（中央処理装置）であり、ユニット各部を制御する。２はＣＰＵ１のプログラムが記憶されたＲＯＭおよびデータ一時記憶用のＲＡＭからなる記憶部である。３はアンテナ３ａを介して測定ユニットＢと短距離通信を行う通信部、４は地磁気センサである。

図４は地磁気センサ４の構成を示すブロック図である。この図において、１１〜１３はそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各磁界の強さを検出するＸ軸センサ、Ｙ軸センサ、Ｚ軸センサであり、例えばＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）から構成されている。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸はそれぞれ図２に示すように、ホイール７の垂直方向であって、センサユニットＡの最も短い稜線の方向をＹ軸、次に短い稜線の方向をＺ軸、最も長い稜線の方向をＸ軸としている。１４は切換手段であり、Ｘ〜Ｚ軸センサ１１〜１３の各出力を順次切り換えて増幅器１５へ供給する。増幅器１５は切換手段１４の出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換器１６へ出力する。Ａ／Ｄ変換器１６は増幅器１５の出力をディジタルデータに変換し、インターフェイス１７へ出力する。インターフェイス１７は、Ａ／Ｄ変換器１６の出力を一時記憶し、記憶したデータをＣＰＵ１からの指示を受けてバスライン５へ出力する。

上記の構成において、地磁気を検出することによって出力されるＸ軸方向の磁界の強さＳｘ、Ｙ軸方向の磁界の強さＳｙ、Ｚ軸方向の磁界の強さＳｚを直交する３軸にプロットすると、図５に示すように、球（方位球）を描くことができる。したがって、データＳｘ、Ｓｙ、Ｓｚから地磁気の方向を３次元的に検出することができ、この地磁気の方向からセンサユニットＡの方向（具体的には、Ｙ軸の方向）を３次元的に知ることができる。

センサユニットＡのＹ軸方向の方位（すなわち、ホイール７の垂直方向の方位）を求める場合、Ｘ〜Ｚ軸センサ２１〜２３の各出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換したＸ軸データ、Ｙ軸データ、Ｚ軸データを、ＣＰＵ１が記憶部２内のプログラムに基づいて演算して計算上の方位を求める。さらに、ＣＰＵ１が求めた方位について記憶部２内のオフセットデータによってオフセット補正を行って正しい方位データを求める。そして、求めた方位データを通信部３から測定ユニットＢへ送信する。

次に、測定ユニットＢにおいて、２１はＣＰＵ（中央処理装置）であり、ユニット各部を制御する。２２はＣＰＵ１のプログラムが記憶されたＲＯＭおよびデータ一時記憶用のＲＡＭからなる記憶部であり、ＲＯＭにはプログラムの他に、ホールアライメントの各要素、すなわち、キャンバー、トー、キャスターの適正値および許容範囲が記憶されている。２３はテンキーおよびファンクションキー等を有する操作部、２４は液晶表示器による表示部、２５はアンテナ２５ａを介してセンサユニットＡと短距離通信を行う通信部である。

次に、上述した実施形態の動作を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
自動車の運転者が測定ユニットＢの操作部２３によってホイールアライメントの診断スタートを指示すると（ステップＳ１）、ＣＰＵ２１がそれを検知し、通信部２５を介して３個のセンサユニットＡへデータ取得要求を出力する。各センサユニットＡの通信部３はその要求を受信し、ＣＰＵ１へ出力する。ＣＰＵ１は測定ユニットＢからの要求を受け、地磁気センサ４へ方位データ要求を出力し、この要求に応じて地磁気センサ４から出力されたＸ軸データ、Ｙ軸データ、Ｚ軸データを記憶部２に一時記憶させる。次に、ＣＰＵ１はこれらのデータに基づいてＹ軸方向（図２参照）の方位を演算し、演算によって得られた方位データを通信部３を介して測定ユニットＢへ出力する。なお、方位の演算は測定ユニットＢが行い、センサユニットＡは各軸のデータそのものを方位データとして測定ユニットＢへ出力するようにしてもよい。

測定ユニットＢの通信部２５は、３個のセンサユニットＡからの方位データを受信し、受信した各データをＣＰＵ２１へ出力する。ＣＰＵ２１は、それらの方位データを記憶部２２に一時記憶させる（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ２１は、記憶部２２に記憶させた方位データに基づいてキャンバー、トー、キャスターの各角度計測を行う（ステップＳ３）。

まず、車輪が地面の垂直線となす角度であるキャンバーについて説明する。図３のように取り付けられたセンサユニットＡの場合、車輪が回転してもセンサユニットＡの対地面の角度は変わらないが、車両あるいは車輪の向きにより、方位（Ｙ軸の方位）は変わってしまう。いま、キャンバー角が０度であれば、Ｚ軸データは常に０であるために、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各データによりプロットされる点は図７の太線のいずれかの点（Ｘ−Ｙ軸面）となる。なお、ここでは説明を簡単にするために、地面と平行に地磁気が走っているとするが、実際は地面と地磁気の角度を考慮する必要がある。しかし、ホイールがポジティブキャンバー（外側の傾き）あるいはネガティブキャンバー（内側の傾き）であれば、Ｚ軸データが０ではなく、プロットされる点が、図７の太線と異なる方位球状の位置となる。そのプロットされたポイントにより、ネガティブであるかポジティブであるか、およびその角度を検出することができる。

次に、左右の車輪を上から見ると進行方向前部が後部より狭くなっているが、その程度を示すトーについて説明する。２つの車輪に取り付けられたセンサユニットＡから受信したＹ軸の方位を示す方位データの差を演算し、演算結果が丁度１８０度であれば、トー角は０度なる。１８０度でない場合は、演算結果から１８０度を減算した値がトー角となる。なお、トーインかトーアウトかは方位データだけでは判別できない。これを判別するには、車両本体に別のセンサユニットＡを設けて車両の進行方向を検出する必要がある。

また、キングピン軸が地面の垂直線となす角度であるキャスターは、例えば、キングピン軸にＸ軸が平行になるようにセンサユニットＡを取り付けた場合であれば、センサユニットＡからの方位データ（Ｙ軸の方位）からＸ軸の方位を演算することによって求めることができる。

次に、ＣＰＵ２１は、上記の各方法によって求めたキャンバー、トー、キャスターの各角度と記憶部２２内に記憶されている適正値とを比較する（ステップＳ４、Ｓ５）。そして、キャンバー、トー、キャスターの各角度がいずれも許容値内であった場合は（ステップＳ５の判断が「ＹＥＳ」）、表示部２４に適正値からのズレを表示し（ステップＳ６）、ホイールアライメント診断処理を終了する。また、キャンバー、トー、キャスターの各角度のいずれかが許容値外であった場合は（ステップＳ５の判断が「ＮＯ」）、表示部２４にアライメント要調整の警告表示を行うと共に、許容値からのズレを表示し（ステップＳ７）、処理を終了する。

なお、上記実施形態において、測定ユニットＢに音声出力部を設け、音声により許容範囲外の警告を行うようにしてもよい。
また、方位は２軸の地磁気センサを用い、傾きは傾きセンサ（例えば、重力を検知するもの）を用いるようにしてもよい。また、センサユニットＡは車両の全ての車輪に取り付けてもい。
また、適正値については、専用装置によってアライメント調整した後、特定の場所に自動車を停止させて各センサユニットの出力データを適正値として記憶部２２に記憶させてもよい。また、ユーザがマニュアルに基づいて操作部２３からテンキーによって入力するようにしてもよい。
また、上記適正値を入力した特定の場所においてアライメント診断を行えば、地面の水平度による誤差が減少する利点がある。

この発明は、乗用車、貨物自動車等の各種の自動車に用いられる。

この発明の一実施形態によるホイールアライメント測定装置の構成を示すブロック図である。 図１におけるセンサユニットＡの外観およびＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向を示す図である。 センサユニットＡの取り付け位置を説明するための図である。 図１における地磁気センサ４の構成を示すブロック図である。 図４におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸センサ１１〜１３の出力に基づく方位を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 キャンバー測定を説明するための図である。

符号の説明

１、２１…ＣＰＵ、２、２２…記憶部、３、２５…通信部、４…地磁気センサ、１１…Ｘ軸センサ、１２…Ｙ軸センサ、１３…Ｚ軸センサ、１４…切換手段、１５…増幅器、１６…Ａ／Ｄ変換器、１７…インターフェイス、２３…操作部、２４…表示部、Ａ…センサユニット、Ｂ…測定ユニット。

Claims (6)

1. 車両のホイールアライメントを測定するための任意の位置に固定されており、自身の向いている方位を検出して方位データを出力する方位測定手段と、
   前記方位データに基づいて前記車両のホイールのアライメント値を算出するアライメント測定手段と、
   からなることを特徴とするホイールアライメント測定装置。
2. 前記アライメント測定手段は、前記算出されたアライメント値に基づいてユーザに対して表示を行う表示手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のホイールアライメント測定装置。
3. 前記アライメント測定手段は、前記算出されたアライメント値と内部に予め記憶されている適正値とを比較し、比較結果が許容範囲外の場合に警告を行う警告手段をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホイールアライメント測定装置。
4. 前記方位測定手段は前記方位データを送信する送信部を備え、前記アライメント測定手段は前記送信された方位データを受信する受信部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載のホイールアライメント測定装置。
5. 前記方位測定手段は、前記ホイールの任意の面に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載のホイールアライメント測定装置。
6. 前記方位測定手段は、２または３方向の地磁気を測定する磁気センサと、前記磁気センサの出力に基づいて自身の向いている方位を演算する演算手段とを具備することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載のホイールアライメント測定装置。

Images