JP2019064388A - アライメント調整装置、及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】トー角及びキャンバー角を正確に調整できるアライメント調整装置を提供する。【解決手段】筐体１６０に回動自在に保持される第１球面支持体８０１と、当該第１球面支持体内部を貫通し、筐体の外部側であって一端にホイール１０ａを取り付けた軸１５０と、軸のホイールが取り付けられる側とは逆側に取り付けられた第２球面支持体８０２と、第２球面支持体を回動自在に保持する保持部８０４と、保持部を鉛直方向にスライドさせる第１スライド機構と、保持部を前後方向にスライドさせる第２スライド機構とを備え、保持部は、キャンバー角調整用ハンドル軸部７０１の移動に伴い筐体に対して、鉛直方向に移動し、トー角調整用ハンドル軸部の移動に伴い筐体に対して、車両の前後方向に移動する。【選択図】図８

Description

本発明は、車両の車輪におけるトー角及びキャンバー角を調整するアライメント調整装置に関する。

従来、自動車の車輪のトー角及びキャンバー角が所定値になっているか否かを測定し、かつ、調整するためのホイールアライメント調整器がある。トー角とは、車輪の車の進行方向に対する車輪の角度のことをいい、キャンバー角とは、車輪の鉛直軸方向に対する角度のことをいう。また、このホイールアライメント調整器自体を検定するためのマスターゲージの開発も行われている。

特許文献１には、本体フレームと、本体フレームの前後両側にジャイロ機構を介してトー角及びキャンバー角方向に角度変位可能で、かつ、回転可能に支持した４本の回転軸と、各回転軸に取り付けたマスターホイールとを有するホイールアライメント調整器検定マスターゲージが開示されている。当該ホイールアライメント調整器検定マスターゲージにおいては、トー角及びキャンバー角が所定の基準位置（例えば、０度）となるように、ジャイロ機構にロケートピンを挿入することで基準位置を調整している。

特公平６−２１７６２号公報

ところで、特許文献１に記載の場合、ロケートピンを挿入することで、基準位置を調整するものの、実際の部品としては、製造工程における誤差や、組み立て工程における誤差、ロケートピンの挿入具合による誤差などにより、最終的に、トー角及びキャンバー角を所定の基準位置に設定できるとは限らないという問題があった。そのため、厳密な角度が要求される場合において、所定の基準位置に設定できていないと、ホイールアライメント調整器が検出しているトー角やキャンバー角が正確であるかどうか認識できないという問題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、トー角及びキャンバー角を正確かつ自由に設定可能なアライメント調整装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るアライメント調整装置は、筐体と、キャンバー角調整用ハンドルと、キャンバー角調整用ハンドルの回動に伴い、鉛直方向に移動するキャンバー角調整用ハンドル軸部と、トー角調整用ハンドルと、トー角調整用ハンドルの回動に伴い、鉛直方向に対して直角となる方向であって、車両の前後方向に移動するトー角調整用ハンドル軸部と、筐体に回動自在に保持される第１球面支持体と、当該第１球面支持体内部を貫通し、筐体の外部側であって一端にホイールを取り付けた軸と、軸のホイールが取り付けられる側とは逆側に取り付けられた第２球面支持体と、第２球面支持体を回動自在に保持する保持部と、保持部を鉛直方向にスライドさせる第１スライド機構と、保持部を前後方向にスライドさせる第２スライド機構とを備え、保持部は、キャンバー角調整用ハンドル軸部の移動に伴い筐体に対して、鉛直方向に移動し、トー角調整用ハンドル軸部の移動に伴い筐体に対して、車両の前後方向に移動する。

上記アライメント調整装置において、キャンバー角調整用ハンドルの回動に伴い、ホイールのキャンバー角を表示するキャンバー角表示部を備えることとしてもよい。

上記アライメント調整装置において、トー角調整用ハンドルの回動に伴い、ホイールのトー角を表示するトー角表示部を備えることとしてもよい。

また、本発明の一態様に係る車両は、ステアリングと、ステアリングの回転に連動して回動するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回動に伴い、車軸方向にスライドするラックアンドピニオンと、上述したアライメント調整装置を各ホイールに対して設けている。

本発明の一態様に係るアライメント調整装置は、トー角調整用ハンドル及びキャンバー角調整用ハンドルにより、保持部を移動させて、ホイールを取り付ける軸を動かし、トー角及びキャンバー角を容易に調整することができる。

アライメント調整装置を備えた車両の例を示す斜視図である。 アライメント調整装置を備えた車両の例を示す平面図である。 アライメント調整装置を備えた車両の例を示す正面図である。 アライメント調整装置の斜視図である。 アライメント調整装置の斜視図であって、図４の裏側から見た場合の斜視図である。 アライメント調整装置を平面視したときの断面図であって、トー角の変化例を示す図である。 アライメント調整装置を正面視したときの断面図である。 アライメント調整装置を正面視したときの断面図であって、キャンバー角の変化例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、アライメント調整装置の動作概念を示す概念図である。

以下、本発明の一実施態様に係るアライメント調整装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜実施の形態＞
本発明に係るアライメント調整装置は、筐体（図４、図５、図７、図８の１６０参照）と、キャンバー角調整用ハンドル（図４、図５、図７、図８の１１０参照）と、キャンバー角調整用ハンドルの回動に伴い、鉛直方向に移動するキャンバー角調整用ハンドル軸部（図７、図８の７０１参照）と、トー角調整用ハンドル（図４、図６の１２０参照）と、トー角調整用ハンドルの回動に伴い、鉛直方向に対して直角となる方向であって、車両の前後方向に移動するトー角調整用ハンドル軸部（図６の８１０参照）と、筐体に回動自在に保持される第１球面支持体（図６、図７、図８の８０１参照）と、当該第１球面支持体内部を貫通し、筐体の外部側であって一端にホイールを取り付けるための軸（図４〜図８の１５０参照）と、軸のホイールが取り付けられる側とは逆側に取り付けられた第２球面支持体（図４、図６、図７、図８、図９の８０２参照）と、第２球面支持体を回動自在に保持する保持部（図４〜図７の８０４参照）と、保持部を、鉛直方向にスライドさせる第１スライド機構（図４の１６２参照）と、保持部を、前後方向にスライドさせる第２スライド機構（図４、図５の１６１、１６３参照）とを備え、保持部は、キャンバー角調整用ハンドル軸部の移動に伴い筐体に対して、鉛直方向に移動し、トー角調整用ハンドル軸部の移動に伴い筐体に対して、車両の前後方向に移動する。
以下、詳細に説明する。

図１は、アライメント調整装置が取り付けられた車両１を模式的に示した斜視図である。また、図２は、車両１を上部から平面視した場合の平面図である。そして、図３は、車両１を正面から見た場合の正面図である。

図１及び図２に示すように車両１は、中心柱３０の両端に、前輪側柱３２及び後輪側柱３１が接続され、その両端にアライメント調整装置１００ａ〜１００ｄが設けられ、その先にホイール１０ａ〜１０ｄが取り付けられてなる。

前輪側柱３２の一端には、アライメント調整装置１００ａが設けられ、右前輪に該当するホイール１０ａが取り付けられている。また、前輪側柱３２の他端には、アライメント調整装置１００ｂが設けられ、左前輪に該当するホイール１０ｂが取り付けられている。

後輪側柱３１の一端には、アライメント調整装置１００ｃが設けられ、右後輪に該当するホイール１０ｃが取り付けられている。また、後輪側柱３１の他端には、アライメント調整装置１００ｄが設けられ、左後輪に該当するホイール１０ｄが取り付けられている。

また、中心柱３０の中ほどには、支柱３３が設けられており、その端部に、ステアリング２０が回動自在に取り付けられている。ステアリング２０には、ステアリング２０の回動と共に回動するステアリングシャフト２１が接続され、ステアリングシャフト２１のステアリング２０が接続されていない側には、ラックアンドピニオン２２が接続されている。ステアリングシャフト２１が回動することにより、ラックアンドピニオン２２は、車両左右方向に移動し、これによって、ラックアンドピニオン２２に接続されている軸２３も車両左右方向に移動する。軸２３の移動によって、図２の二点鎖線で示すようにホイール１０ａ及びホイール１０ｂは、通常の車両と同様に、駆動する。

各アライメント調整装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、それぞれ台部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって支持される。各台部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、車両１の加重に耐えるだけの耐久性を有するとともに、車両１を地面に接触させない程度の高さを有する。これにより、車両１が地面に接触することによって、ホイール１０ａ〜１０ｄに力が加わり、トー角、キャンバー角の測定に影響を与えることを抑止することができる。

前輪側柱３２の右端上面には、基準板４０ａが配され、左端上面には、基準板４０ｂが配されている。また、後輪側柱３１の右端上面には、基準板４０ｃが配され、左端上面には、基準板４０ｄが配されている。各基準板４０ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄには、それぞれ、その中心に、基準穴４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが設けられている。

車両１におけるトー角は、基準穴４１ａ、４１ｂ、４１ｃをそれぞれ含む平面（以下、基準面と呼称することもある）と、基準穴４１ａおよび基準穴４１ｂを通り、当該基準面に対して直角である平面との両方に直角であり、且つ基準穴４１ａおよび基準穴４１ｂの中点を通る平面に対して、車両を上から見たときのホイールが成す角度のことをいう。換言すれば、トー角は、車両を上から見たときに、進行方向に対して、ホイール（車輪）が成す角度であるといえる。

また、車両１におけるキャンバー角は、基準穴４１ａ、４１ｂ、４１ｃをそれぞれ含む平面（基準面）と、基準穴４１ａおよび基準穴４１ｂを通り、当該基準面に対して直角である平面との両方に直角であり、且つ基準穴４１ａおよび基準穴４１ｂの中点を通る平面に対して、車両を正面から見たときのホイールが成す角度のことをいう。換言すれば、キャンバー角は、車両を正面から見たときに、ホイール（車輪）が鉛直方向に対して成す角度（ホイールの上部が外側又は内側に傾く角度）であるといえる。

各アライメント調整装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、それぞれ取付方向が異なるだけで、その構造自体は略一致する。したがって、ここでは、アライメント調整装置１００ａについて詳細に説明し、他のアライメント調整装置１００ｂ、１００ｃ、１００ｄについては、説明を割愛する。

図４は、アライメント調整装置１００ａの斜視図である。また、図５は、アライメント調整装置１００ａの斜視図であって、図４の裏側からアライメント調整装置１００ａを見た場合の斜視図である。また、図６は、アライメント調整装置１００ａを上部側から平面視した場合であって、軸１５０の中心を含む水平面で切断したときの断面図を示しており、トー角調整用ハンドル１２０によるトー角の変更の模様を模式的に示した図である。図７は、アライメント調整装置１００ａを車両１の正面側から見た場合であって、軸１５０の中心を含む鉛直面で切断したときの断面図を示している、そして、図８は、図７と同じ断面図であって、キャンバー角の調整の模様を模式的に示した図である。図４〜図８を用いて、アライメント調整装置１００ａの構成を説明する。

アライメント調整装置１００ａは、キャンバー角調整用ハンドル１１０と、キャンバー角表示部１１１と、トー角調整用ハンドル１２０と、トー角表示部１２１と、取付部１３０と、筐体１６０と、保持部８０４と、軸１５０と、支持部１４０とを備える。

アライメント調整装置１００ａは、取付部１３０を介して、車両１の前輪側柱３２の右端に取り付けられる。

キャンバー角調整用ハンドル１１０は、キャンバー角を調整するためのハンドルであって、図７に示すように、キャンバー角調整用ハンドル軸部７０１と接続されている。キャンバー角調整用ハンドル軸部７０１は、キャンバー角調整用ハンドル１１０の回動によって、鉛直方向（図７の上下方向）に移動するように構成されている軸送り機構により実現され、例えば、ネジ機構により実現される。キャンバー角調整用ハンドル軸部７０１は、保持部８０４とも接続されており、キャンバー角調整用ハンドル軸部７０１の鉛直方向の移動に伴って、保持部８０４も鉛直方向に移動する。

トー角調整用ハンドル１２０は、トー角を調整するためのハンドルであって、図６に示すように、トー角調整用ハンドル軸部８１０と接続されている。トー角調整用ハンドル軸部８１０は、トー角調整用ハンドル１２０の回動によって、水平方向（車両の前後方向であって、図６の上下方向）に移動するように構成されている軸送り機構により実現され、例えば、ネジ機構により実現される。トー角調整用ハンドル軸部８１０は、保持部８０４とも接続されており、トー角調整用ハンドル軸部８１０の水平方向（車両の前後方向）の移動に伴って、保持部８０４も水平方向に移動する。

保持部８０４は、筐体１６０とは別個に構成された部材であり、図４に示すスライド機構１６１、１６３によって、保持部８０４は、筐体１６０に対して水平方向に移動し、スライド機構１６２によって、鉛直方向に移動可能に構成されている。スライド機構１６１、１６２、１６３は、例えば、クロスローラーガイドにより実現することができるが、これに限定されるものではない。クロスローラーガイドは、精密ローラーを交互に直交させて組んだ、一軸方向での移動（直線運動）のみを許容する移動機構である。

スライド機構１６１、１６２、１６３により、保持部８０４は、同一平面上でのみ移動し、当該平面に対して垂直方向（軸１５０の軸方向）には移動しない。

保持部８０４は、図６、図７に示すように、内部に球面軸受けを有し、当該球面軸受けにより、第２球面支持体８０２を保持する。第２球面支持体８０２は、保持部８０４内部の球面軸受けにより回動自在に保持される。第２球面支持体８０２は、その内部を軸１５０が通過するように構成されており、第２球面支持体８０２は、軸１５０に対して、当該軸１５０の軸方向にスライド可能に取り付けられる。即ち、第２球面支持体８０２は、軸１５０に取り付けられているものの、軸１５０に固定されてはいない。

軸１５０は、通常の車両における車軸に相当する軸であり、第２球面支持体８０２を取り付けている側とは反対側であって、筐体１６０の外側にホイール１０ａを取り付けている。そして、軸１５０には、ホイール１０ａと、第２球面支持体８０２との間に、第１球面支持体８０１が取り付けられている。第１球面支持体８０１は、軸１５０がその内部を貫通し、筐体１６０内に設けられた球面軸受けにより、回動自在に保持される。したがって、第１球面支持体８０１の回動は、軸１５０により、ある程度制限される。

以上のような構成により、保持部８０４が、スライド機構１６１、１６２、１６３により規定される一平面（基準目に対して直角で、基準穴４１ａと基準穴４１ｃとを結ぶ線に平行な面）上を移動し、第２球面支持体８０２が軸１５０に対してスライドすることにより、軸１５０の一端部（保持部８０４側）が移動する。軸１５０の一端部が移動することによって、軸１５０が第１球面支持体８０１により支持され第１球面支持体８０１が筐体１６０に保持されていることにより、軸１５０の他端部（ホイール１０ａ側）が移動する。よって、ホイール１０ａが図６の２点鎖線や、図８の２点鎖線に示すように移動する。即ち、アライメント調整装置１００ａは、キャンバー角やトー角を調整することができる。

言い換えると、アライメント調整装置１００ａにおいて、軸１５０は、第１球面支持体８０１の中心を支点とし、保持部８０４を力点として、てこの原理によりホイール１０ａ側が移動し、キャンバー角及びトー角を調整することができる。

キャンバー角表示部１１１は、ホイール１０ａのキャンバー角を表示する機能を有する。キャンバー角表示部１１１は、キャンバー角調整用ハンドルの回動角に基づいて、ホイール１０ａのキャンバー角を算出し、表示する。キャンバー角表示部１１１は、例えば、キャンバー角調整用ハンドルの回動角を入力としてキャンバー角を算出するためのプロセッサと、当該プロセッサが算出したキャンバー角を表示するモニターを備える。当該モニターは、デジタルカウンタであってもよいし、アナログカウンタであってもよい。上述したように、アライメント調整装置１００ａにおいて、第２球面支持体８０２の中心は、第２球面支持体８０２の中心を含み、基準面に対して直角な平面上でしか、移動しない。同様に第２球面支持体８０２を保持する保持部８０４も同様に、同平面上でしか、移動しないといえる。したがって、キャンバー角は、キャンバー角調整用ハンドル軸部７０１が、どれだけ、保持部８０４を鉛直方向に移動させたかと、第１球面支持体８０１の中心と、第２球面支持体８０２の中心との間の距離及び第１球面支持体８０１の中心と、ホイール１０ａの中心との間の距離によって定まるといえる。したがって、キャンバー角調整用ハンドル１１０の回動角からキャンバー角への変換関数を保持することにより、キャンバー角表示部１１１は、キャンバー角を正確に算出して、表示することができる。キャンバー角表示部１１１が、キャンバー角を表示することにより、出荷車両のトー角やキャンバー角を検査する検査機械が検出したキャンバー角が正確であるか否かをテストすることができる。

また、トー角表示部１２１は、ホイール１０ａのトー角を表示する機能を有する。トー角表示部１２１は、トー角調整用ハンドルの回動角に基づいて、ホイール１０ａのトー角を算出し、表示する。トー角表示部１２１は、例えば、トー角調整用ハンドルの回動角を入力としてトー角を算出するためのプロセッサと、当該プロセッサが算出したトー角を表示するモニターを備える。当該モニターは、デジタルカウンタであってもよいし、アナログカウンタであってもよい。上述したように、アライメント調整装置１００ａにおいて、第２球面支持体８０２の中心は、第２球面支持体８０２の中心を含み、基準面に対して直角な平面上でしか、移動しない。同様に第２球面支持体８０２を保持する保持部８０４も同様に、同平面上でしか、移動しないといえる。したがって、トー角は、トー角調整用ハンドル軸部８１０が、どれだけ、保持部８０４を水平方向（車両１の前後方向）に移動させたかと、第１球面支持体８０１の中心と、第２球面支持体８０２の中心との間の距離及び第１球面支持体８０１の中心と、ホイール１０ａの中心との間の距離によって定まるといえる。したがって、トー角調整用ハンドル１２０の回動角からトー角への変換関数を保持することにより、トー角表示部１２１は、トー角を正確に算出して、表示することができる。トー角表示部１２１が、トー角を表示することにより、出荷車両のトー角やキャンバー角を検査する検査機械が検出したトー角が正確であるか否かをテストすることができる。

支持部１４０は、アライメント調整装置１００ａを支持し、台部１１ａの上に載置される。

図９には、アライメント調整装置１００における保持部８０４の動作態様の概念図を示している。上述した通り、アライメント調整装置１００は、スライド機構１６１、１６２、１６３を備えることで、保持部８０４が同一平面上を動作するように構成できている。ここで、仮にスライド機構１６１、１６２、１６３がなく、第２球面支持体８０２が軸１５０の軸方向に対して自由にスライドできない態様となっていた場合には、図９（ａ）に示すように、第２球面支持体を含む保持部９０１に対してキャンバー角調整用ハンドルあるいはトー角調整用ハンドルを回動させることにより印加される力Ｆ１が横滑りし、全ての力がそのまま印加されない（力が逃げる）ことから、キャンバー角あるいはトー角の算出に狂いを生じさせる可能性がある。

これに対して、アライメント調整装置１００における保持部８０４は、その内部に保持している第２球面支持体８０２が、軸１５０に対してスライド自在に構成されるとともに、保持部８０４自体が、スライド機構１６１、１６３によって水平方向に移動し、スライド機構１６２によって鉛直方向に移動する。したがって、保持部８０４は、同一平面上でのみ移動可能に構成されている。

即ち、保持部８０４は、矢印９０２に示す方向には移動しない。よって、保持部８０４に対しては、力Ｆ２がそのまま全て印加されることになり、力が逃げることがない。つまり、当該構成は、各調整用ハンドルから伝達される力を逃さないキャンセル機構として機能しているともいえる。したがって、アライメント調整装置１００は、キャンバー角やトー角の算出に狂いを生じさせる可能性を抑制することができるという効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態に示した車両１によれば、ステアリング２０からの車輪への伝達系（操舵系）を備えるので、トー角及びキャンバー角のみならず、キングピン角、キャスター角の検出も行うことができる。キングピン角とは、車両を正面視したときのキングピン軸の傾きのことであり、キングピン軸とは、操舵の回転軸、即ち、ステアリングシャフト２１のことである。また、キャスター角とは、車両１を側面視したときの、前輪（ホイール１０ａ、１０ｂ）のキングピン軸の傾きのことをいう。

また、上述したアライメント調整装置は、実際の車両における車輪の駆動系として搭載されてもよい。実際の車両に搭載する場合には、キャンバー角調整用ハンドル１１０やトー角調整用ハンドル１２０を自動回動させるためのモーターとその制御装置を備え、当該車両の運用中（例えば、走行中）においてもキャンバー角やトー角を調整できるように構成してもよい。このように構成することで、運転中においても適宜ユーザの好みの状態に調整する（ステアリングの回動に応じた車両の応答性能を調整する）ことができる。

１ 車両
２０ ステアリング
２１ ステアリングシャフト
２２ ラックアンドピニオン
２３ 軸
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ ホイール
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ アライメント調整装置
１１０ キャンバー角調整用ハンドル
１１１ キャンバー角表示部
１２０ トー角調整用ハンドル
１２１ トー角表示部
１５０ 軸
１６１、１６２、１６３ スライド機構
７０１ キャンバー角調整用ハンドル軸部
８０１ 第１球面支持体
８０２ 第２球面支持体
８１０ トー角調整用ハンドル軸部

Claims (4)

1. 筐体と、
   キャンバー角調整用ハンドルと、
   前記キャンバー角調整用ハンドルの回動に伴い、鉛直方向に移動するキャンバー角調整用ハンドル軸部と、
   トー角調整用ハンドルと、
   前記トー角調整用ハンドルの回動に伴い、前記鉛直方向に対して直角となる方向であって、車両の前後方向に移動するトー角調整用ハンドル軸部と、
   前記筐体に回動自在に保持される第１球面支持体と、
   当該第１球面支持体内部を貫通し、前記筐体の外部側であって一端にホイールを取り付けた軸と、
   前記軸の前記ホイールが取り付けられる側とは逆側に取り付けられた第２球面支持体と
   前記第２球面支持体を回動自在に保持する保持部と、
   前記保持部を、前記鉛直方向にスライドさせる第１スライド機構と、
   前記保持部を、前記前後方向にスライドさせる第２スライド機構とを備え、
   前記保持部は、前記キャンバー角調整用ハンドル軸部の移動に伴い前記筐体に対して、鉛直方向に移動し、前記トー角調整用ハンドル軸部の移動に伴い前記筐体に対して、前記車両の前後方向に移動する
   ことを特徴とするアライメント調整装置。
2. 前記キャンバー角調整用ハンドルの回動に伴い、前記ホイールのキャンバー角を表示するキャンバー角表示部を備えることを特徴とする請求項１に記載のアライメント調整装置。
3. 前記トー角調整用ハンドルの回動に伴い、前記ホイールのトー角を表示するトー角表示部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアライメント調整装置。
4. ステアリングと、
   前記ステアリングの回転に連動して回動するステアリングシャフトと、
   ステアリングシャフトの回動に伴い、車軸方向にスライドするラックアンドピニオンと、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメント調整装置を各ホイールに対して設けた車両。

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