JP2010208373A - ホイールアライメント調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャスター角の調整範囲を確保し、かつ、キャスター角を容易に調節できるホイールアライメント調節装置を提供する。
【解決手段】車輪ハブに取付けられるアップライトと、車体側から前記アップライトの上下方向に延長するアームとを備え、前記アームを車体側のインナーアームと、前記アップライト側のアウターアームとに分割して、このインナーアームとアウターアーム間を接続手段で接続し、当該接続手段を、前記インナーアームに対し、アウターアームを車体前後方向に移動調節可能に構成し、具体的には前記接続手段を前記アウターアーム側の先端に取付け、前後方向に延長する基片と、この基片のアップライト側の先端面に前後方向に摺接するとともにアウターアームが固定された作動片と、前記作動片を前後方向に移動調節するギア機構とから構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輌のホイールアライメント調節装置に関し、特にキャスター角の調節を可能にするホイールアライメント調節装置に関する。

従来、自動車のサスペンションのホイールアライメントを調節する要素の中にキャスター角の調節がある。例えば、車体取付側に位置するインナーアームと車輪側に位置するアウターアームとの間にプレート状の調節部材を配置し、調節部材に長孔を設け、長孔の貫通方向と平行に配置した調節用カムを回転させることによりアームの長さを変化させてキャスター角の調節を可能にしている。

特開２００６−２２４８２９公報

しかし、特許文献１の方法では、調節部材を長孔に沿って移動させ、さらにその移動は偏心したカムにより調節が行われるため、調節範囲は、狭い範囲の設定しか行うことができない。つまり、調節範囲を広く設定したい場合には、所望の調節範囲が得られる長さの長孔とそれに見合ったカムの偏心量が必要となるため、キャスター角の調節機構としては大きなサイズのものとなるおそれがある。

そこで、本発明では、キャスター角の調節範囲を確保し、かつ、キャスター角を容易に調節できるホイールアライメント調節装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の構成として、車輪ハブに取付けられるアップライトと、車体側からアップライトの上下方向に延長するアームとを備え、アームを車体側のインナーアームと、アップライト側のアウターアームとに分割して、このインナーアームとアウターアーム間を接続手段で接続し、当該接続手段を、インナーアームに対し、アウターアームを相対的に車体前後方向に移動調節する構成とした。
本発明によれば、アームを車体側のインナーアームと、アップライト側のアウターアームとに分割して、このインナーアームとアウターアーム間を接続手段で接続し、当該接続手段を、インナーアームに対し、アウターアームを相対的に車体前後方向に移動調節するように構成することにより、アウターアームをインナーアームに対して相対的に車体前後方向に移動させるという簡単な構成かつ移動範囲が長く設定される構成でキャスター角が調節されるので、全体として小形に設定できる。
さらに、車体からアップライトの上下に取付けた両方のアウターアームを車体前後方向に移動させればトレールも調節することができ、また、上下のアウターアームでキャスター角を調節しつつ、前後に移動させれば、同時にトレールの調節も行うことができる。

本発明の第２の発明として、接続手段は、アウターアーム側の先端に取付けられて、前後方向に延長する基片と、この基片のアップライト側の先端面に前後方向に摺接するとともにアウターアームが固定された作動片と、作動片を前後方向に移動調節するギア機構とする構成とした。
本発明によれば、ギア機構を駆動して作動片を前後方向に移動させてアウターアームを前後方向に移動させることが可能となり、操作が簡単となる。

本発明の第３の発明として、ギア機構はピニオン，ラックにより構成される。
本発明によれば、ギア機構はピニオン，ラックにより構成されることにより、ピニオンを回転させるという簡単な操作でラックを移動させてキャスター角を滑らかにかつ連続的に調節することができ、ラック長さを長くすることで調節範囲を長く設定することができる。

本発明の第４の発明として、接続手段は、アウターアーム側より延長し、かつ、基片の前後に植設された前後２本のピンを設け、このピンを作動片に設けられた前後２個の長孔にそれぞれ貫通させて、作動片を前後方向に移動可能とする構成とした。
本発明によれば、アウターアームが基片に植設された２本のピンとともに作動片に設けられた長孔に沿って移動するので、常に安定して作動片を前後に移動できる。

なお、本発明の技術的範囲は、以下の実施形態に限定されるものではなく、実施形態に多様な変更又は改良を加えた形態も本発明の趣旨を逸脱しない範囲において技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態に係る車体に設けられたホイールアライメント調節装置の外観図。 本発明の実施形態に係るホイールアライメント調節装置の外観図。 本発明の実施形態に係るホイールアライメント調節装置の分解斜視図。 本発明の実施形態に係る接続手段が固定された状態図。 本発明の実施形態に係る接続手段が調節可能の状態図。 本発明の実施形態に係る作動片８を車体前方に移動させたときの状態図。 本発明の実施形態に係る作動片８を車体後方に移動させたときの状態図。 本発明の実施形態に係るトレールの調節図。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴と組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、車体に設けられたホイールアライメント調節装置の外観図を示す。
同図において、車体１の上下位置からアッパーアーム２，ロアアーム３が車輪４の中央のハブ５の上下方向に、ほぼ平行状態で突出している。
このアッパーアーム２及びロアアーム３は、それぞれ一端が車体１に設けられたヒンジ構成の固定部１ｕ，１ｄに上下方向に回動自在に結合し、他端がアップライト１２と回動自在に結合し、アッパーアーム２の下方に位置するロアアーム３とサスペンション機構６に接続されて支承されることで、車輪４から伝わる振動を吸収する。

図２は、ホイールアライメント調節装置の外観図であり、アップライトに取付けられたアッパーアーム及びロアアームの拡大図を示す。
図２に示すように、前記アッパーアーム２は、車体前後位置の２本のインナーアーム２ａ，２ｂの先端に車体前後方向に延長する基片７を取付け、この基片７に作動片８を前後方向に摺動自在に取付け、この作動片８の中央よりアウターアーム９を突出させて構成されている。
すなわち、アッパーアーム２は、インナーアーム２ａ，２ｂとアウターアーム９とにインナー側とアウター側に分割して構成され、両者を基片７と作動片８との摺接構成よりなる接続手段７８で接続して構成される。

ロアアーム３についても、アッパーアーム２と同様に、車体前後位置の２本のインナーアーム３ａ，３ｂの先端に車体前後方向に延長する基片７を取付け、この基片７に作動片８を前後方向に摺動自在に取付け、この作動片８の中央よりアウターアーム１１を突出させて構成されている。
すなわち、ロアアーム３は、インナーアーム３ａ，３ｂとアウターアーム１１とに分割して構成され、両者を基片７と作動片８との摺接構成よりなる接続手段７８で接続して構成される。

前記アウターアーム９，１１の先端で支持される平板状のアップライト１２は、中央にハブ取付け孔１３が設けられ、このハブ取付け孔１３に車輪ハブが貫通されて、ハブ取付け孔１３の周りに形成された複数の取付け孔１３ｂでハブがネジ止めされる。

図２に示すように、アップライト１２の下部には、アップライト１２の下面１４の中央から下方に突出する球体よりなる下部ピックアップ１６が固定される。
下部ピックアップ１６は、外周面が球状に成形され、この球体の上下方向に延長する中心部分に中央孔１６ａを備え、上下の両端にはフランジよりなる基部１６ｂ，１６ｃを備える。この下部ピックアップ１６は、アップライト１２の下面１４に一体に形成され下方に突出する突棒１５を下部ピックアップ１６の中央孔１６ａに貫通させ、一方の基部１６ｂを下面１４に当接させ、他方の基部１６ｃから突出する突棒１５をナットなどにより基部１６ｃを押圧することにより固定される。
なお、下部ピックアップ１６の基部１６ｂをアップライト１２の下面１４に直接ネジ止めして固定する方法でも良く、また、突棒１５を不要として下部ピックアップ１６の中央孔１６ａにボルトを貫通させて直接前記下面１４に螺合して固定しても良い。

アップライト１２の上面１７には、上面１７の中央から上方に突出する球体よりなる上部ピックアップ２１が固定される。
上部ピックアップ２１は、外周面が球状に成形され、この球体の上下方向に延長する中心部分に中央孔２１ａを備え、中央孔２１ａが延長される両端にはフランジよりなる基部２１ｂ，２１ｃを備える。この上部ピックアップ２１は、アップライト１２の上面１７に一体に形成され突出する突棒１８を上部ピックアップ２１の中央孔２１ａに貫通させ、下方の基部２１ｃを上面１７に当接させ、上方の基部２１ｂから突出する突棒１８にナットなどの固定具により基部２１ｂを押圧することにより固定される。
なお、下部ピックアップ１６と同様に、上部ピックアップ２１の上部の基部２１ｂを上面１７に直接ネジ止めして固定する方法でも良く、また、突棒１８を不要として上部ピックアップ２１の中央孔２１ａにボルトを貫通させて螺合し直接上面１７に固定しても良い。

前記上部ピックアップ２１の外周面は、アウターアーム９の先端側の球体面よりなる球体受け９ｇで外周が包囲され、これによりアウターアーム９に接続して取付けられ、接続手段７８を構成する。上部ピックアップ２１は、アウターアーム９に対して前後，上下方向の回動を許容する自在継手構造となっている。すなわち、上部ピックアップ２１の外周面に沿って球体受け９ｇが外周面上を滑べるように上下左右に回動可能な球面軸受け構造により自在継手となる。

また、前記下部ピックアップ１６の外周面は、アウターアーム１１の先端側の球体面よりなる球体受け１１ｇで外周が包囲され、これによりアウターアーム１１に接続して取付けられ、接続手段７８を構成する。上部ピックアップ２１は、アウターアーム１１に対して前後，上下方向の回動を許容する自在継手構造となっている。すなわち、上部ピックアップ２１と同様に、下部ピックアップ１６の外周面に沿って球体受け１１ｇが外周面上を滑べるように上下左右に回動可能な球面軸受け構造により自在継手となる。
なお、本実施形態では、自在継手構造を構成する球面を有する下部，上部のピックアップ１６，２１としての球体と、球体受け９ｇ，１１ｇを別々に構成したが、例えば、球体と球体受け９ｇ，１１ｇが一体となった公知の球面軸受けユニットなどを用い、アウターアーム９，１１の先端側に取付け、前記アップライト１２の上面１７，下面１４からそれぞれ突出する突棒１５，突棒１８に差し込んで図外のナットなどいずれかの固定具を用いて固定しても良い。

図３は、ホイールアライメント調節装置の分解斜視図であり、キャスター調節手段を構成する基片７と作動片８の分解構成図を示す。なお、アッパーアーム２とロアアーム３は同一構成のため、アッパーアーム２を用いて説明する。
図３に示すように、基片７は、インナーアーム２ａ，２ｂと反対側の外面７ｃ（作動片８と摺接する側の面）に作動片８の移動を規制するピンとなるネジ３０，３１の先端側が螺入して植設される。このネジ３０，３１は２個のネジ穴３２，３３に車体方向に螺入して車体前後に２箇所設けられる。

すなわち、前記ネジ３０，３１は、前記作動片８の前後に設けられ、かつ前後方向に延長する長孔３４，３５を貫通して、前記ネジ穴３２，３３に先端側が螺入される。このネジ３０，３１が緩い状態では作動片８は前後方向に移動自在であるが、ネジ３０，３１を締め付けることで、ネジ３０，３１のネジ頭３０ａ，３１ａで作動片８を基片７方向に押圧して固定状態とする。

また、前記ネジ穴３２，３３の間には、外面７ｃの中央側に、底部４１ｂを残して上下方向に延長する湾状に切欠かれた切欠き４１が形成される。
前記切欠き４１の底部４１ｂには、貫通孔４２が形成される。この貫通孔４２は、後述のピニオン３９が取付けられたときにピニオン３９の歯車４４の歯の部分が外面７ｃより突出するように設けられる（図４参照）。

ピニオン３９としての歯車４４の下部中央には、軸部３９ａが下方に突設して形成され、この歯車４４の上部中央には、工具穴３９ｂが形成される。
軸部３９ａは、前記貫通孔４２を貫通し、下端部にはリング溝３９ｃが形成される。
このリング溝３９ｃには、スナップリング４５が取付けられ、ピニオン３９が基片７から脱落するのを防止する。
工具穴３９ｂは、例えば、６角形に形成された穴で６角キーやヘキサゴンと呼ばれる工具を差込み、ピニオン３９を回転するために設けられる。なお、この工具穴３９ｂの形状は前記に限らず、また、穴状に形成するのではなく凸状に形成しても良い。

作動片８は、基片７の外面７ｃと対接する摺接面８ｃを有し、この摺接面８ｃには前後方向に延長する凹部４６が形成される。凹部４６は、前記基片７の切欠き４１と対応する位置に矩形状に形成される。
具体的には、基片７に作動片８を対接状態で取付けたときに作動片８の底面４６ｂと切欠き４１の底面４１ｂが同じ高さとなり、基片７にピニオン３９が取付けられたときにピニオン３９の工具穴３９ｂが形成された上面と凹部４６の上面４６ａがほぼ同じ位置に位置するように形成される。
この凹部４６の奥の底部４６ｃに、調節機構を構成するＣ字状の板バネ３８と、この板バネ３８で外側（車体方向）に押圧される矩形片よりなる調節ブロック３６と、この調節ブロック３６の前面に固定されたラック片３７が順次位置される。
なお、調節ブロック３６を押圧するバネをＣ字状の板バネとしたが、コイルスプリングなど繰り返しの復元力を有するものであればいずれのものであっても良い。また、前記構成において調節ブロック３６とラック片３７を別々に構成したが、押圧するバネによって調節ブロック３６が無くても良いし、調節ブロック３６がラック片３７とともに一体に形成されても良い。

前記構成により、外面７ｃの切欠き部４１には前記ラック片３７の歯面３７ａに噛合するピニオン３９が位置する。このピニオン３９とラック片３７によりギア機構が構成される。
すなわち、ピニオン３９を構成する歯車４４の回転力でこの調節ブロック３６に前後方向の力が作用することで、作動片８が前後方向に移動調節される。

図４は、接続手段７８の基片７と作動片８が固定された状態を示し、図５は、接続手段７８の基片７と作動片８が調節可能の状態を示し、図６は、作動片８を車体前方に移動させたときの状態を示し、図７は、作動片８を車体後方に移動させたときの状態を示す。
以上の構成により、接続手段７８では次の動作がなされる。
すなわち、上部ピックアップ２１と下部ピックアップ１６を結ぶ中心軸Ｆを前方に傾斜させて、所定のキャスター角を得るには、作動片８を前方に移動し、この状態で作動片８を移動位置にロックすれば良い。
例えば、図４に示すように、接続手段７８の基片７と作動片８がロックされた状態から、図５に示すように、上部ピックアップ２１を前方に移動するには、基片７と作動片８との間に所定の間隙ｄが得られるようにネジ３０，３１を緩める。これにより、板バネ３８が、バネの復元力により図５中の位置Ａから位置Ｂまで戻りつつ調節ブロック３６とラック片３７をピニオン３９に押圧したまま移動させて、ピニオン３９とラック片３７の噛合い状態が維持される。

前記状態において、例えば、図６（ａ）に示すように、上部ピックアップ２１を車体前方に移動させるには、ピニオン３９を矢印Ｐ方向、つまり反時計回りに回転させて作動片８を車体前方に例えば距離Ｌ移動すれば良い。
その後、ネジ３０，３１を締め付けることにより、板バネ３８は圧縮されて図４に示すように位置Ａに戻り、摺動面８ｃから突出したラック片３７が凹部４６の中に収容され、
作動片８を含む上部ピックアップ２１が固定される。この調節により図６（ｂ）に示すように上部ピックアップ２１が下部ピックアップ１６を支点として回転しつつ車体前方に移動し、もとのキャスター角の位置Ｆから位置Ｇまで角度α回転してキャスター角が車体前方に傾斜するように調節される。
前記構成により、ラック片３７とピニオン３９は、常に噛合いが維持され、ピニオン３９を工具により回転させることで容易に、かつ、正確に基片７と作動片８を相対的に移動させて、所定のキャスター角に調節することができる。

また、図７に示すように、上部ピックアップ２１を後方に移動させるには、ピニオン３９を時計回りに回転させて作動片７を車体後方に例えば距離Ｌ移動すれば良い。
その後、ネジ３０，３１を締め付けることにより、板バネ３８が圧縮されて図４に示すように位置Ａに戻り、摺動面８ｃから突出したラック片３７が凹部４６の中に収容され、
作動片８を含む上部ピックアップ２１が固定される。
この調節により、図７（ｂ）に示すように、上部ピックアップ２１が下部ピックアップ１６を支点として回転しつつ車体後方に移動し、もとのキャスター角の位置Ｆから位置Ｇまで角度α回転してキャスター角が車体後方に傾斜するように調節される。
前記構成により、ラック片３７とピニオン３９が常に噛合わされ、ピニオン３９を工具により回転させることで容易に、かつ、正確に基片７と作動片８を相対的に移動させて所定のキャスター傾斜角に調節することができる。

また、図示しないが、下部ピックアップ１６を前方又は後方に移動させるには、前記上部ピックアップ２１を移動させる方法と同様に、ネジ３０，３１を緩めて作動片８を前方又は後方に移動させ、下部ピックアップ１６を移動させれば良い。その後、ネジ３０，３１を締め付けることにより、下部ピックアップ１６が固定される。この調節により、下部ピックアップ１６を車体前方又は後方に移動させることで、キャスター角が車体前方又は後方に傾斜するように変化させることができる。

また、上部ピックアップ２１と下部ピックアップ１６の両方をそれぞれ前方又は後方に相対的に移動させてキャスター角を調節するようにしても良い。
つまり、図６（ｂ）に示すように、キャスター角が車体前方に傾斜するようにキャスター角を調節するには、下部ピックアップ１６と接続するアウターアーム１１を備える作動片８を車体後方に移動させ、上部ピックアップ２１と接続するアウターアーム９を備える作動片８を車体前方に移動させて傾斜角を前方に調節するようにしても良い。
また、図７（ｂ）に示すように、キャスター角が車体後方に傾斜するようにキャスター角を調節するには、下部ピックアップ１６と接続するアウターアーム１１を備える作動片８を車体前方に移動させ、上部ピックアップ２１と接続するアウターアーム９を備える作動片を車体後方に移動させて傾斜角を後方に調節するようにしても良い。

したがって、ネジ３０，３１を緩めて、上部ピックアップ２１と下部ピックアップ１６とを結ぶ中心軸Ｆの前後方向の傾斜角で得られるキャスター角を所定に設定してから、ネジ３０，３１を締め付けるという簡単な作業で所望のキャスター角が得られる。
上部ピックアップ２１を後方に移動し、下部ピックアップ１６を前方に移動しても所望のキャスター角αを得ることができる。
以上示したようにキャスター角を調節することにより、キャスター角の左右差によるハンドルを切ったときの戻りの違い、ハンドルの流れ、ハンドルのふらつき、ハンドル取られなどが解消し、旋回後の直進状態への車輪の復元力の向上や旋回性能の向上（旋回時の対地キャンバ角変化）及び直進安定性などが向上する。

図８は、トレール（キャスタートレール）Ｍの調節を示す。
前記方法により、キャスター角αの調節を行った後に、さらに、図８に示すように、下部ピックアップ１６と接続するアウターアーム１１を備える作動片８と、上部ピックアップ２１と接続するアウターアーム９を備える作動片８の両方の作動片８，８を同じ量だけ車体後方に移動させれば、トレールＭをトレールＭ′まで移動させるトレールの調節をすることができる。また、両方の作動片８，８を同じ量だけ車体前方に移動させて、トレールの調節をすれば良い。
なお、トレールＭとは、キャスター角を示す線分Ｇの延長線が路面と交差する点とタイヤ中心Ｏから路面へおろした垂線と路面との交点との距離（前後関係）である。
トレールＭを適当に調節することにより、キャスター角と同様に車両の直進安定性を調節できる。

なお、前記の実施形態では、インナーアームとアウターアーム間を接続する接続手段７８からなる基片７と作動片８に調節機構を設け、基片７に作動片８を移動させるピニオン３９を設け、ピニオン３９の回転により前後に移動するラック片３７ａを設けたが、ラック片３７ａを基片７に設け、ピニオン３９を作動片８に設けても良い。

また、本発明のホイールアライメント調節装置をより効果的に使用するためには、上部ピックアップ２１と下部ピックアップ１６がアップライト上を移動可能なアップライトに用いられると良い。

１ 車体、１ｕ 固定部、１ｄ 固定部、２ アッパーアーム、２ａ インナーアーム、
２ｂ インナーアーム、３ ロアアーム、３ａ インナーアーム、
３ｂ インナーアーム、４ 車輪、５ ハブ、６ サスペンション機構、７ 基片、
７ａ 上面、７ｂ 下面、７ｃ 外面、８ 作動片、９ アウターアーム、
９ｇ 球体受け、１１ アウターアーム、１１ｇ 球体受け、１２ アップライト、
１３ ハブ取付け孔、１３ａ 取付け孔、１４ 下面、１５ 突棒、
１６ 下部ピックアップ、１６ａ 中央孔、１６ｂ 基部、１６ｃ 基部、１７ 上面、１８ 突棒、２０ｂ ネジ孔、２１ 上部ピックアップ、３０ ネジ、３０ａ ネジ頭、３１ ネジ、３１ａ ネジ頭、３２ ネジ穴、３３ ネジ穴、３５ 板バネ、
３６ 調節ブロック、３７ ラック片、３７ａ 歯面、３９ ピニオン、３９ａ 軸部、３９ｂ 工具孔、３９ｃ リング溝、４１ 切欠き、４１ａ 湾曲面、４１ｂ 底面、
４２ 貫通孔、４４ 歯車、４５ スナップリング、４６ 凹部、４６ａ 上面、
４６ｂ 底面、４６ｃ 奥行底部、７８ 接続手段。

Claims (4)

1. 車輪ハブに取付けられるアップライトと、
   車体側から前記アップライトの上下方向に延長するアームとを備え、
   前記アームを車体側のインナーアームと、
   前記アップライト側のアウターアームとに分割して、このインナーアームとアウターアーム間を接続手段で接続し、当該接続手段を、前記インナーアームに対し、アウターアームを相対的に車体前後方向に移動調節するように構成したことを特徴とするホイールアライメント調節装置。
2. 前記接続手段は、前記アウターアーム側の先端に取付けられて、前後方向に延長する基片と、この基片のアップライト側の先端面に前後方向に摺接するとともにアウターアームが固定された作動片と、前記作動片を前後方向に移動調節するギア機構とから構成した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調節装置。
3. 前記ギア機構はピニオン，ラックにより構成されることを特徴とする請求項２に記載のホイールアライメント調節装置。
4. 前記接続手段は、アウターアーム側より延長し、かつ、前記基片の前後に植設された前後２本のピンを設け、このピンを前記作動片に設けられた前後２個の長孔にそれぞれ貫通させて、作動片を前後方向に移動可能とした請求項１又は請求項２に記載のホイールアライメント調節装置。

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