JP2020118506A

JP2020118506A - 車両のホイールアライメント計測装置及び計測方法

Info

Publication number: JP2020118506A
Application number: JP2019008480A
Authority: JP
Inventors: 紀夫山本; Norio Yamamoto; 明福永; Akira Fukunaga; 大河井上; Taiga Inoue; 洋子土井; Yoko Doi
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: JP7172638B2

Abstract

【課題】車両走行時の車両の状態を考慮して、ホイールアライメントを検証できるようにする。【解決手段】装置本体２０に固定され、ダンパ頂部に上側から結合するダンパ側結合装置５０と、昇降装置３０の上側の部分に固定され、ダンパ側結合装置５０よりも下側の位置で、ホイールハブに結合するホイール側結合装置４０と、ダンパ側結合装置５０及びホイール側結合装置４０の少なくとも一方には、ダンパ頂部がダンパ側結合装置５０に結合されかつホイールハブがホイール側結合装置４０に結合された状態で、昇降装置３０によりホイールハブが昇降された際に、連結された車体構成部材にかかる荷重を計測するためのロードセルが設けられている。【選択図】図１

Description

ここに開示された技術は、車両のホイールアライメント計測装置及び計測方法に関する技術分野に属する。

従来より、車両の走行安定性を向上させるために、開発段階において、ホイールアライメントを評価して、その評価結果を基にして、ダンパ特性やブッシュ特性を調整すること行われている。

例えば、特許文献１には、車両の各車輪を車幅方向の外側から支持する部材にロードセルをそれぞれ配置し、車輪が回転している間に該車輪が車幅方向の外側に移動しようとする荷重を、各ロードセルにより計測して、車両の片流れの程度を評価する計測装置が開示されている。

また、特許文献２には、ホイール側に取り付けられるホイール側センサユニットに、車軸の３次元空間における運動軌跡を計測する３つのレーザ式変位センサを設け、プラットホーム側に取り付けられるプラットホーム側センサユニットに、上記３つのレーザ式変位センサに対応した３つの反射板を設けて、レーザ式変位センサと反射板との距離を調整しながら測定することで、車軸の３次元空間における運動軌跡を計測する、自動車のホイールアライメント計測装置が開示されている。

特開平６−３３１５０５号公報特開平３−２３７３０７号公報

ところで、車両走行時において、円滑な操舵性を得るためには、特許文献２のような車両静止状態におけるアライメントのみを考慮するのではなく、特許文献１のように車両走行時を想定した、所謂、動的なアライメントを考慮することが好ましい。ここで、車両がコーナーを曲がるときには、ホイールに路面からの荷重がかかる。ホイールに路面からの荷重がかかると、ホイールと結合されたホイールハブや、ホイールハブ等を介してホイールと連結されたダンパにも荷重がかかる。そして、かかった荷重に応じて、ホイールハブが変位したり、ダンパが作動したりして車高が変化する。このため、車両の走行安定性を向上させるには、ホイールハブかかる荷重やダンパにかかる荷重を考慮してホイールアライメントを検証する必要がある。よって、車両走行時の車両の状態を考慮してホイールアライメントを検証するという観点からは、従来のホイールアライメント計測に対して改良の余地がある。

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両走行時の車両の状態を考慮して、ホイールアライメントを検証できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、ここに開示された技術では、車体構成部材として、左右一対のサスペンションアームと、該左右一対のサスペンションアームにそれぞれ連結された左右一対のハブキャリアと、該左右一対のハブキャリアにそれぞれ取り付けられた左右一対のホイールハブと、上記左右一対のハブキャリアにそれぞれ連結された左右一対のダンパとを有する車両のホイールアライメント計測装置を対象として、基台と、上記基台上に立設するように配設された本体部と、上記基台上に配設された昇降手段と、上記本体部に固定され、上記ダンパの頂部に上側から結合する第１の結合手段と、上記昇降手段の上側の部分に固定され、上記第１の結合手段よりも下側の位置で、上記ホイールハブに結合する第２の結合手段と、ホイールアライメントを計測する計測手段とを備え、上記第１の結合手段及び第２の結合手段の少なくとも一方には、上記ダンパが上記第１の結合手段に結合されかつ上記ホイールハブが上記第２の結合手段に結合された状態で、上記昇降手段により上記ホイールハブが昇降された際に、連結された上記車体構成部材にかかる荷重を計測するためのロードセルが設けられている、という構成とした。

すなわち、第１の結合手段にかかる荷重は、ダンパから伝達されるものであり、ダンパの頂部にかかる荷重とみなすことができる。一方で、ホイールハブと連結される第２の結合手段は、ホイールを擬態したものに相当するため、第２の結合手段にかかる荷重は、ホイールにかかる荷重とみなすことができる。このため、第１の結合手段及び第２の結合手段の少なくとも一方にロードセルが設けられていれば、ホイールハブにかかる荷重及びダンパの頂部にかかる荷重の少なくとも一方と車高の変化との関係を検証することができ、車両走行時の車両の状態を考慮することができる。また、計測手段によってホイールアライメント自体も計測可能である。したがって、車両走行時の車両の状態を考慮して、ホイールアライメントを検証できる。

上記車両のホイールアライメント装置において、上記第２の結合手段には、上記ダンパが上記第１の結合手段に結合されかつ上記ホイールハブが上記第２の結合手段に結合された状態で、上記昇降手段により上記ホイールハブが昇降された際に、上記ホイールハブにかかる荷重を計測するための下側ロードセルが設けられている、という構成であってもよい。

この構成によると、ホイールハブにかかる荷重の大きさに基づいてホイールアライメントがどのように変化するかを計測することができる。車両走行中においては、ホイールハブにかかる荷重は特に変動しやすい。このため、ホイールハブにかかる荷重を考慮することにより、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントを、より効果的に検証することができる。

上記下側ロードセルが設けられた、上記車両のホイールアライメント計測装置において、上記第１の結合手段には、上記ダンパが上記第１の結合手段に結合されかつ上記ホイールハブが上記第２の結合手段に結合された状態で、上記昇降手段により上記ホイールハブが昇降された際に、上記ダンパの頂部にかかる荷重を計測するための上側ロードセルが設けられている、という構成であってもよい。

この構成によると、ホイールに荷重がかかる際に、ダンパにかかる荷重を計測することができる。これにより、ダンパの特性についても計測することができる。この結果、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントを一層効果的に検証することができる。

上記下側ロードセル及び上記上側ロードセルが設けられた、上記車両のホイールアライメント計測装置において、上記下側ロードセル及び上記上側ロードセルはそれぞれ複数設けられている、という構成であってもよい。

上記車両のホイールアライメント計測装置において、上記本体部には、上記車体構成部材を上側から支持する支持手段が固定されており、上記第１の結合手段は、上記車体構成部材が上記支持手段に支持された状態で、上記ダンパの頂部と連結されており、上記第２の結合手段は、上記車体構成部材が上記支持手段に支持された状態で、上記ホイールハブと連結されている、という構成であってもよい。

すなわち、この構成によると、車体構成部材が上側から支持されるため、下側ロードセルがバネ上質量を測定するのを抑制することができる。これにより、ホイールハブが昇降する際に該ホイールハブにかかる荷重を選択的に計測することができる。この結果、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントを、さらに効果的に検証することができる。

ここに開示された技術の別の態様は、車両のホイールアライメント計測方法に関するものである。具体的には、車体構成部材として、左右一対のサスペンションアームと、該左右一対のサスペンションアームにそれぞれ連結された左右一対のハブキャリアと、該左右一対のハブキャリアにそれぞれ取り付けられた左右一対のホイールハブと、上記左右一対のハブキャリアにそれぞれ連結された左右一対のダンパとを有する車両に対して計測装置によりホイールアライメントを計測する、車両のホイールアライメント計測方法を対象として、上記計測装置は、基台と、上記基台上に立設するように配設された本体部と、上記基台上に配設された昇降手段と、上記本体部に固定され、上記ダンパの頂部に上側から結合する第１の結合手段と、上記昇降手段の上側の部分に固定され、上記第１の結合手段よりも下側の位置で、上記ホイールハブに結合する第２の結合手段と、ホイールアライメントを計測する計測手段とを備え、上記ダンパの頂部と上記第１の結合手段とを結合させるとともに、上記ホイールハブと上記第２の結合手段とを結合させる結合工程と、上記結合工程の後、上記ホイールハブを昇降させる昇降工程と、ホイールアライメントを計測するアライメント計測工程と、上記昇降工程において上記ホイールハブを昇降させる際に、上記ダンパの頂部にかかる荷重及び上記ホイールハブにかかる荷重の少なくとも一方を計測する荷重計測工程とを含む、という構成とした。

この構成でも、荷重値と車高の変化との関係を検証することができ、車両走行時の車両の状態を考慮することができる。したがって、車両走行時の車両の状態を考慮して、ホイールアライメントを検証できる。

上記車両のホイールアライメント計測方法において、上記荷重計測工程は、上記ホイールハブにかかる荷重を計測するホイール荷重計測工程を含む、という構成であってもよい。

この構成でも、ホイールにかかる荷重の大きさに基づいてホイールアライメントがどのように変化するかを計測することができる。これにより、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントをより効果的に検証することができる。

上記ホイール荷重計測工程を含む、上記車両のホイールアライメント計測方法において、上記荷重計測工程は、上記ダンパの頂部にかかる荷重を計測するダンパ荷重計測工程を更に含む、という構成であってもよい。

この構成によると、ダンパの特性等も計測することができる。これにより、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントを、一層効果的に検証することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、ロードセルにより、ホイールハブにかかる荷重及びダンパの頂部にかかる荷重の少なくとも一方と車高の変化との関係を求めることができ、これにより、車両走行時の車両の状態を考慮して、ホイールアライメントを検証できる。

本実施形態に係るホイールアライメント計測装置を示す斜視図である。ホイールアライメント計測装置の正面図である。ホイールアライメント計測装置の平面図である。ダンパ側結合装置の斜視図である。ダンパ側結合装置を右側から見た側面図である。ダンパ側結合装置に設けられた上側ロードセルの配置を示す図である。ホイール側結合装置の斜視図である。ホイール側結合装置に設けられた下側ロードセルの配置を示す図である。ホイールハブを昇降させるときに、ホイールハブにかかる荷重及びダンパにかかる荷重を示す図である。ホイールアライメント計測装置でホイールアライメントを測定するための各工程を示すフローチャートである。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図３は、本実施形態に係るホイールアライメント計測装置１（以下、単に計測装置１という）を示す。ホイール（図示省略）を装着可能な状態に組み立てられた車体構成部材に対してホイールアライメントを測定するための装置である。以下の説明では、計測装置１に関する前後左右等の方向は図１に示す矢印に従うものとする。尚、本実施形態に係る計測装置１は、基本的に左右対称に構成されているが、図１〜図３においては、図の複雑化を避けるため、後述する昇降装置３０等は左側に配設されるもののみを示し、右側に配設される昇降装置３０等は記載を省略している。これに対応して、以下の説明では、昇降装置３０等は左側に配設されるものについてのみ説明し、右側に配設されるものについては説明を省略する。

本実施形態に係る計測装置１では、前部車体を構成する車体構成部材１００を対象としている。図１及び図２に示すように、車体構成部材１００は、ストラット式のサスペンションを有している。車体構成部材１００は、左右一対のサスペンションアーム１０１と、該左右一対のサスペンションアーム１０１にそれぞれ連結された左右一対のハブキャリア１０２と、該左右一対のハブキャリア１０２にそれぞれ連結された左右一対のストラット１０３とを有する。この車体構成部材１００は、図１に示すように、車両前後方向が前後方向となり、車幅方向が左右方向となるように、計測装置１に支持される。

各サスペンションアーム１０１は、前側に向かうに連れて、車幅方向外側に位置するように湾曲している。各サスペンションアーム１０１の後側かつ車幅方向の内側の端部は、サスペンションブッシュ１０４を介して、サスペンションクロスメンバ１０５（以下、サスクロス１０５という）にそれぞれ連結されている。つまり、左右のサスペンションアーム７はサスクロス１０５により車幅方向に連結されている。

図１及び図３に示すように、サスクロス１０５の車幅方向両側の各端部からは、左右のサポートメンバ１０６が車両前側に向かってそれぞれ延びている。各サポートメンバ１０６の車両前側の部分には、該各サポートメンバ１０６を車幅方向に連結するフロントクロスメンバ１０７の車幅方向の外側の端部がそれぞれ結合されている。

各ハブキャリア１０２は、各サスペンションアーム１０１の車幅方向の外側の端部に、車両左側同士及び車両右側同士でそれぞれ連結されている。各ハブキャリア１０２には、ホイールハブ１０９がそれぞれ連結されている。該各ホイールハブ１０９には、ブレーキユニット１０８が車幅方向の外側からそれぞれ取り付けられている。ホイールハブ１０９には、ホイールを取り付けるためのハブボルトが挿通される複数のボルト孔が形成されている。尚、図２及び図３では、ホイールハブ１０９はブレーキユニット１０８と重なって先端部分のみが見えている。

各ストラット１０３は、図２に示すように、各ハブキャリア１０２の上端部と、車両左側同士及び車両右側同士で、ブラケット１１０を介してそれぞれ連結されている。各ストラット１０３は、上下方向に延びるダンパ１０３ａをそれぞれ含み、各ダンパ１０３ａの下端部がブラケット１１０に結合されている。各ダンパ１０３ａの上側の部分にはバウンドストッパがそれぞれ設けられている。各ダンパ１０３ａのダンパ頂部１０３ｂは、不図示のサスペンションタワーに取り付けられる取付部をそれぞれ構成する。各ストラット１０３は、図３に示すように、車幅方向の内側かつ後側に僅かに傾斜して配設されている。

図１及び２に示すように、各ストラット１０３のバウンドストッパの周囲には、コイルスプリング１１１がそれぞれ配設されている。各コイルスプリング１１１の下端部は、各ストラット１０３の上下方向の中間に設けられたスプリングシート１１２にそれぞれ取り付けられている。一方で、各コイルスプリング１１１の上端部は、ダンパ頂部１０３ｂまでそれぞれ延びている。

計測装置１は、水平方向に広がる基台１０を備える。基台１０には、装置本体２０（本体部）が立設するように配設されている。装置本体２０は、基台１０の前側の部分に立設された第１支柱２１及び第２支柱２２を有する。図１に示すように、第１及び第２支柱２１，２２は、第１支柱２１が前側に位置し、第２支柱２２が後側に位置するように、前後方向に並んで配置されている。第１及び第２支柱２１，２２の上端部には、水平梁部２３が架け渡されている。水平梁部２３は、第２支柱２２よりも後側に延出している。水平梁部２３には、図１に示すように、前側から後側に向かって順に、前側支持装置７２と、ダンパ結合装置５０と、中間支持装置７３と、後側支持装置７１とが固定されている。

後側支持装置７１は、車体構成部材１００を上側から支持する。後側支持装置７１は、図２に示すように、水平梁部２３の後端部における下面に固定された梁側固定部７１ａと、車体構成部材１００に取り付けられる車体側取付部７１ｂと、梁側固定部７１ａと車体側固定部７１ｂとを連結する後側連結部７１ｃとを有する。梁側固定部７１ａと前側連結部７１ｃとは一体化されている。車体側取付部７１ｂと後側連結部７１ｃとは、車両のボディのバラツキを再現するために、それらの間にシムプレートを挟んだ状態で連結されている。後側支持装置７１は、梁側固定部７１ａが水平梁部２３の下面にボルトで固定されることで、水平梁部２３に支持されている。車体側取付部７１ｂの下端部からは、サスクロス１０５に形成された孔部に挿通する後側挿通軸が下側に向かって延びている。車体構成部材１００は、該車体構成部材１００が実際に車両に搭載されるときと同様の状態で後側支持装置７１に取付支持されている。尚、サスクロス１０５に形成された孔部は、サスクロス１０５に他の車体構成部材（フロントサイドフレーム等）を連結するボルト等が挿通する孔部であって、サスクロス１０５に予め設けられた孔部である。

前側支持装置７２も、後側支持装置７１と同様に、車体構成部材１００を上側から支持する。前側支持装置７２は、図１に示すように、水平梁部２３の前後方向の中央における左側側面に固定される梁側固定部７２ａと、梁側固定部７２ａから左側に延びた後、下側に向かって延設された下側延設部７２ｂと、下側延設部７２ｂの下端部に設けられた車体側取付部７２ｃとを有する。前側支持装置７２は、梁側固定部７２ａが水平梁部２３の右側側面にボルトで固定されることで、水平梁部２３に支持されている。車体側取付部７２ｃの下端部からは、サポートメンバ１０６に形成された孔部に挿通する前側挿通軸が下側に向かって延びている。車体構成部材１００は、前側においても、該車体構成部材１００が実際に車両に搭載されるときと同様の状態で前側支持装置７２に取付支持されている。尚、サポートメンバ１０６に形成された孔部は、サポートメンバ１０６に他の車体構成部材（フロントサイドフレーム等）を連結するボルト等が挿通する孔部であって、サポートメンバ１０６に予め設けられた孔部である。

中間支持装置７３も、前側支持装置７２及び後側支持装置７１と同様に、車体構成部材１００を上側から支持する。中間支持装置７３は、ダンパ側結合装置５０の直下側の位置において、水平梁部２３に固定されている。

上述のように、車体構成部材１００は、前側支持装置７２、後側支持装置７１、及び中間支持装置７３のそれぞれにより、前後方向に３点（左右両方で６点）で支持されることで、安定して上側から支持される。このことから、前側支持装置７２、後側支持装置７１、及び中間支持装置７３は、支持手段に相当する。

ダンパ側結合装置５０は、装置本体２０に固定され、ダンパ頂部１０３ｂと結合する。つまり、ダンパ側結合装置５０は第１の結合手段を構成する。ダンパ側結合装置５０は、水平梁部２３の側面に取付固定される梁側取付部５１と、ストラット１０３と結合されるダンパ結合部５２とを有する。また、ダンパ側結合装置５０は、後述する昇降装置４０の昇降動作によりダンパ頂部１０３ｂに荷重がかかるときに、該ダンパ頂部１０３ｂにかかる荷重（以下、サストップ荷重という）を測定する上側荷重測定部５３を有する。ストラット１０３にかかる荷重は、最終的には、他の車体構成部材に固定されるダンパ頂部１０３ｂにかかるため、上記サストップ荷重は、ストラット１０３にかかる荷重に相当する。

梁側取付部５１は、図１及び図４に示すように、水平梁部２３にボルトで固定される固定板５４を有している。ダンパ側結合装置５０は、固定板５４が、前後方向における前側支持装置７２と後側支持装置７１との間の位置でかつ中間支持装置７３の上側の位置において、水平梁部２３の左側側面に取付固定されている。図４に示すように、固定板５４の上下方向の中央よりも上側寄りの部分には、左側に向かって水平に突出する水平板５５が固定されている。この水平板５５は、後述する昇降装置４０の上下動によりダンパ頂部１０３ｂにサストップ荷重が入力されたときに、該サストップ荷重を受ける荷重受け部を構成する。

梁側取付部５１の固定板部５４及び水平板部５５には、上記荷重が水平板５５に入力されたときに該水平板５５が変形しないようにする複数の補強部５６が設けられている。詳しくは、図４及び図５に示すように、水平板５５の上面における前端部には、固定板部５４から左側に向かって延びる第１前側補強部５６ａが設けられている。水平板５５の上面における後端部には、第１前側補強部５６ａと前後方向に対向するように、固定板５４から右側に向かって延びる第１後側補強部５６ｂが設けられている。水平板５５の上面における、第１前側補強部５６ａと第１後側補強部５６ｂとの間には、第１前側補強部５６ａの後面と第１後側補強部５６ｂの前面とを前後方向に連結する第１中間補強部５６ｃが設けられている。また、図４及び図５に示すように、水平板５５の下面における後端部には、固定板５４から左側に向かって延びかつ水平板５５の下面から下側に向かって延びる第２後側補強部５６ｄが設けられている。図５に示すように、水平板５５の下面における前端部には、第２後側補強部５６ｄと前後方向に対向するように、固定板５４から左側に向かって延びかつ水平板５５の下面から下側に向かって延びる第２前側補強部５６ｅが設けられている。第１前側及び第１後側補強部５６ａ，５６ｂは、固定板５４の左側側面と水平板５５の上面とに固定されている。第１中間補強部５６ｃは、水平板部５５の上面と、第１前側補強部５６ａの後面と、第１後側補強部５６ｂの前面とに固定されている。第２後側及び第２前側補強部５６ｄ，５６ｅは、固定板５４の左側側面と水平板５５の下面とに固定されている。これらの補強部５６は、水平板５５の変形により、サストップ荷重の測定精度が悪化することを防止するための補強部である。

ダンパ結合部５２は、図４及び図５に示すように、実際にダンパ頂部１０３ｂが取付固定されるダンパ固定部５７を有する。ダンパ固定部５７は、実際に車両に搭載されるときのストラット１０３の傾きに対応して傾斜している。ダンパ固定部５７は、ブロック体５８の下面に固定されている。ブロック体５８の下面は、ダンパ固定部５７の傾斜に対応して傾斜している。一方で、ブロック体５８の上面は水平に広がっている。

上側荷重測定部５３は、サストップ荷重を計測するための複数の上側ロードセル６０と、各上側ロードセル６０を上下方向に挟持する一対の上側挟持板５９とを有する。一対の上側挟持板５９のうち相対的に上側に位置する第１上側挟持板５９ａは水平板５５の下面に固定され、相対的に下側に位置する第２上側挟持板５９ｂはブロック体５８の上面に固定されている。

上側ロードセル６０は、図６に示すように、本実施形態では４つ設けられている。各上側ロードセル６０は、第２上側挟持板５９ｂの四隅に１つずつ配置されている。各上側ロードセル６０は圧電素子で構成されている。各上側ロードセル６０からは端子６０ａがそれぞれ延びており、各端子６０ａには電気信号を送信するためのハーネス（図示省略）がそれぞれ接続される。

ストラット１０３がダンパ側結合装置５０に結合されかつホイールハブ１０９が後述するホイール側結合装置４０に結合された状態で、昇降装置３０によりホイールハブ１０９が昇降されると、ストラット１０３から伝達される荷重の反力により、第２上側挟持板５９ｂが上側に押し上げられる。これにより、各上側ロードセル６０が第１上側挟持板５９ａと第２上側挟持板５９ｂとに挟持されて、各上側ロードセル６０には、サストップ荷重に相当する荷重がかかる。そして、各上側ロードセル６０は、かかった荷重に応じた電気信号を出力する。この結果、各上側ロードセル６０により、サストップ荷重を計測することができる。尚、サストップ荷重は、４つの上側ロードセル６０に分散してかかるため、４つの上側ロードセル６０にそれぞれかかる荷重を合計した値がサストップ荷重に相当する。

図１及び図２に示すように、基台１０の前側の部分には、昇降装置３０が配設されている。昇降装置３０は、駆動部３１と、複数のシリンダロッド３２と、シリンダロッド３２の上端部に取り付けられたテーブル３３とを有する。駆動部３１内には、各シリンダロッド３２に対応する位置にエアシリンダやボールジャッキ等の駆動機構が設けられている。昇降装置３０は、この駆動機構が駆動して各ロッド３２が昇降することで、テーブル３３を昇降させる。

テーブル３３上には、ＬＭガイド３４及びターニングラジアスゲージ３５を介して、ホイール側結合装置４０が固定されている。ホイール側結合装置４０は、ダンパ側結合装置５０よりも下側の位置で、ホイールハブ１０９と結合する。つまり、ホイール側結合装置４０は第２の結合手段を構成する。ホイール側結合装置４０は、ホイールハブ１０９と結合されるホイール結合部４１と、昇降装置３０の昇降動作によりホイールハブ１０９に荷重が入力されたときに、該ホイールハブ１０９にかかる荷重（ホイールにかかる荷重に相当。以下、ホイールセンタ荷重という）を測定する下側荷重測定部４２とを有する。

ホイール結合部４１は、図７に示すように、ホイールハブが固定されるホイール固定部４３と、逆Ｌ字状をなしかつホイール固定部４３と下側荷重測定部４２とを連結する下側連結部４４とを有する。ホイール固定部４３には、ホイールハブ１０９に形成された各ボルト孔と対応する位置に孔が形成されている。ホイールハブ１０９とホイール固定部４３とは、実際にホイールハブ１０９にホイールを取り付ける際に用いられるハブボルトにより連結される。このため、ホイール側結合装置４０のホイール固定部４３は、実際のホイールに相当するものとみなすことができる。

下側連結部４４は、Ｌ字の解放側が左側を向くように配設されている。下側連結部４４のＬ字の開放側には、補強部４５が設けられている。補強部４５は、ホイール結合部４１の変形により、ホイールセンタ荷重の測定精度が悪化することを防止するための補強部である。

下側荷重測定部４２は、図７に示すように、ホイールセンタ荷重を計測するための複数の下側ロードセル４６と、各下側ロードセル４６を上下方向に挟持する一対の下側挟持板４７とを有する。一対の下側挟持板４７のうち相対的に上側に位置する第１下側挟持板４７ａには、連結部４４の下端部が固定されている。一対の第２挟持板４７のうち相対的に下側に位置する第２下側挟持板４７ｂは、ターニングラジアスゲージ３５の上に載置されている。

下側ロードセル４６は、図８に示すように、本実施形態では３つ設けられている。各下側ロードセル４６は、第２下側挟持板４７ｂの左後側の端部、左前側の端部、及び、右側端部の前後方向の中央に配置されている。各下側ロードセル４６は、上側ロードセル６０と同様に圧電素子で構成されている。各下側ロードセル４６からは端子４６ａがそれぞれ延びており、各端子４６ａには電気信号を送信するためのハーネス（図示省略）がそれぞれ接続される。

ストラット１０３がダンパ側結合装置５０に結合されかつホイールハブ１０９がホイール側結合装置４０に結合された状態で、昇降装置３０によりホイールハブ１０９が昇降されると、ホイールハブ１０９から伝達される荷重の反力により、第１下側挟持板４７ａが下側に押し付けられる。これにより、各下側ロードセル４６が第１下側挟持板４７ａと第２下側挟持板４７ｂとに挟持されて、各下側ロードセル４６には、ホイールセンタ荷重に相当する荷重がかかる。そして、各下側ロードセル４６は、かかった荷重に応じた電気信号を出力する。この結果、各下側ロードセル４６により、ホイールセンタ荷重を計測することができる。尚、ホイールセンタ荷重は、３つの下側ロードセル４６に分散してかかるため、３つ下側ロードセル４６にそれぞれかかる荷重を合計した値がホイールセンタ荷重に相当する。

ここで、ホイールハブ１０９がホイール固定部４３に固定された状態で、昇降装置３０によりホイールハブ１０９を昇降させたときには、サスペンションアーム１０１が撓んで、ホイールハブ１０９は、例えば、サスペンションブッシュ１０４の位置を支点とする弧を描くように変位する。このため、昇降装置３０を上昇動作させたときには、該ホイールハブ１０９は下側に向かって車幅方向の外側（ここでは、左側）に傾斜した状態となる一方で、昇降装置３０を下降動作させたときには、該ホイールハブ１０９は、下側に向かって車幅方向の内側（ここでは、右側）に傾斜した状態となる。ホイールハブ１０９が左右に傾斜するときには、該ホイールハブ１０９が固定されたホイール固定部４３も左右に傾斜しようとする。本実施形態では、ＬＭガイド３４がホイール固定部４３の傾斜に合わせて、左右方向にスライドすることで、ホイール固定部４３に不要な横力がかかることなく、ホイール固定部４３がホイールハブ１０９の傾斜に追従してスムーズに左右方向に傾斜することができる。実際の車両においても、ホイールハブ１０９に取付られるホイールは、ホイールハブ１０９に追従して左右方向に傾斜する。したがって、ＬＭガイド３４によって、ホイール固定部４３は、走行中の車両に設けられたホイールの実際の動作に対応する動作ができるようになっている。また、このことにより、下側荷重測定部４２では、走行中の車両における実際のホイールセンサ荷重に相当する荷重が計測できるようになっている。

計測装置１は、図１及び図２に示すように、ホイールアライメントを計測する計測手段として、３次元測定機８０を有する。３次元測定機８０は、複数のアーム８１と座標測定部８２とを有する。３次元測定機８０では、座標測定部８２に設けられた測定針８２ａを測定対象に接触させて３次元座標を取得する。３次元座標は複数取得可能であり、複数の３次元座標に基づいて、ホイールアライメントを計測できるようになっている。例えば、ホイール固定部４３の傾きからキャンバ角を求めるときには、ホイール固定部４３の左側の面上の任意の３点の３次元座標を取得する。これにより、ホイール固定部４３の左側の面を含む平面を求めることができ、求めた平面と鉛直面との間の角度を算出することで、キャンバ角を求めることができる。

ここで、実際の車両走行時においては、車両がコーナーを曲がるとき等には、車両のホイールに路面から荷重（ホイールセンタ荷重に相当）がかかる。上記ホイールに路面からの荷重がかかると、該ホイールと結合されたホイールハブ１０９や、ホイールハブ１０９等を介して上記ホイールと連結されたストラット１０３にも荷重がかかる。そして、かかった荷重に応じて、ホイールハブ１０９が変位したり、ストラット１０３が作動したりして車高が変化する。このとき、ストラット式のようなサスペンション構造の場合には、ダンパ頂部１０３ｂが他の車体構成部材に固定されるため、図９に示すように、ホイールハブ１０９に路面からの荷重が入力されて、ホイールハブ１０９が変位しようとすると、ストラット１０３に曲げモーメントＦが入力される。ストラット１０３に曲げモーメントＦが発生すると、ストラット１０３にフリクションが発生して、ホイールハブ１０９が変位しにくくなり、車高がスムーズに変化しにくくなる。また、ホイールハブ１０９が変位するときには、サスペンションブッシュ１０４やサスペンションアーム１０１からの抵抗もフリクションとして作用する。これらのフリクションが働いて車高が変化しにくくなると、車両の走行安定性に影響する。したがって、車両の走行安定性を向上させるには、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメント、すなわち、車両走行時において、ホイールハブ１０９にかかる荷重（つまり、ホイールセンタ荷重）やストラット１０３にかかる荷重（つまり、サストップ荷重）を考慮したホイールアライメントを検証する必要がある。

これに対して、本実施形態の計測装置１では、ホイール側結合装置４０に複数の下側ロードセル４６が設けられるとともに、ダンパ側結合装置５０に複数の上側ロードセル６０が設けられているため、ホイールセンタ荷重及びサストップ荷重と車高との関係を測定することができる。すなわち、ストラット１０３がダンパ側結合装置５０に結合させかつホイールハブ１０９がホイール側結合装置４０に結合させれば、ストラット１０３が他の車体構成部材に取り付けられるとともに、ホイールハブ１０９に上記ホイールが取り付けられた状況に相当する状況を再現することができる。この状態で、昇降装置３０を昇降動作させると、ホイールハブ１０９に路面からの荷重が加えられた状態となる。そして、各下側ロードセル４６で測定されるホイールセンタ荷重、各上側ロードセル６０で測定されるサストップ荷重、及び、昇降装置３０の上昇量を求めれば、ホイールセンタ荷重及びサストップ荷重と車高との関係を測定することができる。また、３次元測定機８０によりキャンバ角等を求めれば、ホイールアライメントも算出することができる。したがって、車両走行時の車両の状態を考慮して、ホイールアライメントを計測することができる。

実際に計測装置１により測定を行う際の手順について、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。この図１０に示すフローチャートは、計測装置１による測定の一例である。

先ず、ステップＳ１において、初期設定を行う。この初期設定は、ダンパ側結合装置５０やホイール側結合装置４０の設置、及び、３次元測定機８０の原点の設定等を含む。

次に、ステップＳ２において、図１に示すように、車体構成部材１００を前側支持装置７２、後側支持装置７１、及び中間支持装置７３に支持させる。

次いで、ステップＳ３において、ホイールハブ１０９をホイール固定部４３に固定させて、ホイールハブ１０９をホイール側結合装置４０に結合させるとともに、ダンパ頂部１０３ｂをダンパ固定部５７に固定させて、ストラット１０３をダンパ側結合装置５０に結合させる。

次いで、ステップＳ４において、昇降装置３０を上昇動作させる。これにより、ハブキャリア１０９が上昇する。昇降装置３０は、予め設定された上昇量まで上昇動作を行う。

続いて、ステップＳ５において、各下側ロードセル４６でホイールセンタ荷重を計測し、各上側ロードセル６０でサストップ荷重を計測する。

次に、ステップＳ６において、ホイールアライメントを計測する。

次いで、ステップＳ７において、昇降装置３０を下降動作させる。これにより、ハブキャリア１０９が下降する。昇降装置３０は、予め設定された下降量まで下降動作を行う。

続いて、ステップＳ８において、各下側ロードセル４６でホイールセンタ荷重を計測し、各上側ロードセル６０でサストップ荷重を計測する。

次に、ステップＳ９において、ホイールアライメントを計測する。ステップＳ８の後は、計測を終了する。

上述のフローチャートでは、昇降装置３０の上昇時と下降時とで一度ずつ測定を行う場合を示しているが、昇降装置３０の上昇時及び下降時にそれぞれ複数回測定を行うようにしてもよい。

上述のフローチャートに基づいてホイールセンタ荷重及びサストップ荷重を測定すると、ホイールセンタ荷重及びサストップ荷重共に、昇降装置３０の上昇時に計測した荷重値と昇降装置３０の下降時に計測した荷重値との間に差が生じることが分かる。これは、昇降装置３０の上昇時には、上述したフリクションが働いてフリクションに基づく荷重が上乗せされるためである。つまり、昇降装置３０の上昇時に計測した荷重値と昇降装置３０の下降時に計測した荷重値との差が、概ねフリクションの大きさを表している。このように、本実施形態に係る計測装置１によると、ホイールハブ１０９やストラット１０３に働くフリクションについても計測することができる。

したがって、本実施形態では、ホイール側結合装置４０には、ストラット１０３がダンパ側結合装置５０に結合されかつホイールハブ１０９がホイール側結合装置４０に結合された状態で、昇降装置３０によりホイールハブ１０９が昇降された際に、ホイールハブ１０９にかかる荷重を計測するための下側ロードセル４６が設けられている。これにより、ホイールハブ１０９にかかる荷重と車高の変化との関係を検証することができ、車両走行時の車両の状態を考慮することができる。また、ホイールハブ１０９にかかる荷重の大きさに基づいてホイールアライメントがどのように変化するかを計測することができる。これにより、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントを検証することができる。

また、本実施形態では、ダンパ側結合装置５０には、ストラット１０３がダンパ側結合装置５０に結合されかつホイールハブ１０９がホイール側結合装置４０に結合された状態で、昇降装置３０によりホイールハブ１０９が昇降された際に、ダンパ頂部１０３ｂにかかる荷重を計測するための上側ロードセルが設けられている。これにより、ストラット１０３の特性についても計測することができる。この結果、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントをより効果的に検証することができる。

また、本実施形態では、車体構成部材１００を上側から支持する前側支持装置７２、後側支持装置７１、及び中間支持装置７３が設けられている。これにより、下側ロードセル４６がサスペンションアーム１０１等の重量による荷重まで測定するのを抑制することができる。これにより、ホイールハブ１０９が昇降する際に該ホイールハブ１０９にかかる荷重を選択的に計測することができる。この結果、車両走行時の車両の状態を考慮したホイールアライメントを、さらに効果的に検証することができる。

ここに開示された技術は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、ホイール側結合装置４０及びダンパ側結合装置５０の両方にロードセル４６，６０が設けられていたが、これに限らず、ホイール側結合装置４０にのみロードセル４６が設けられていてもよいし、ダンパ側結合装置５０にのみロードセル６０が設けられていてもよい。

また、上述の実施形態では、下側ロードセル４６及び上側ロードセル６０は、どちらも複数設けられていたが、下側ロードセル４６及び上側ロードセル６０の両方が１つずつ設けられていてもよいし、下側ロードセル４６及び上側ロードセル６０のうち一方のみが複数設けられ、他方は１つだけ設けられていてもよい。

さらに、上述の実施形態では、前部車体を構成する車体構成部材１００を対象としていたが、これに限らず、後部車体を構成する車体構成部材を対象としてもよい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、車両のホイールアライメント計測装置において、車両走行時の車両の状態を考慮して、ホイールアライメントを検証する際に有用である。

１ホイールアライメント計測装置
１０基台
２０装置本体（本体部）
３０昇降装置（昇降手段）
４０ホイール側結合装置（第２の結合手段）
４６下側ロードセル
５０ダンパ側結合装置（第１の結合手段）
６０上側ロードセル
７１後側支持装置（支持手段）
７２前側支持装置（支持手段）
７３中間支持装置（支持手段）
１００車体構成部材
１０１サスペンションアーム
１０２ハブキャリア
１０３ストラット
１０３ａダンパ
１０３ｂダンパ頂部
１０９ホイールハブ

Claims

車体構成部材として、左右一対のサスペンションアームと、該左右一対のサスペンションアームにそれぞれ連結された左右一対のハブキャリアと、該左右一対のハブキャリアにそれぞれ取り付けられた左右一対のホイールハブと、上記左右一対のハブキャリアにそれぞれ連結された左右一対のダンパとを有する車両のホイールアライメント計測装置であって、
基台と、
上記基台上に立設するように配設された本体部と、
上記基台上に配設された昇降手段と、
上記本体部に固定され、上記ダンパの頂部に上側から結合する第１の結合手段と、
上記昇降手段の上側の部分に固定され、上記第１の結合手段よりも下側の位置で、上記ホイールハブに結合する第２の結合手段と、
ホイールアライメントを計測する計測手段とを備え、
上記第１の結合手段及び第２の結合手段の少なくとも一方には、上記ダンパが上記第１の結合手段に結合されかつ上記ホイールハブが上記第２の結合手段に結合された状態で、上記昇降手段により上記ホイールハブが昇降された際に、連結された上記車体構成部材にかかる荷重を計測するためのロードセルが設けられていることを特徴とする車両のホイールアライメント計測装置。
請求項１に記載の車両のホイールアライメント計測装置において、
上記第２の結合手段には、上記ダンパが上記第１の結合手段に結合されかつ上記ホイールハブが上記第２の結合手段に結合された状態で、上記昇降手段により上記ホイールハブが昇降された際に、上記ホイールハブにかかる荷重を計測するための下側ロードセルが設けられていることを特徴とする車両のホイールアライメント計測装置。
請求項２に記載の車両のホイールアライメント計測装置において、
上記第１の結合手段には、上記ダンパが上記第１の結合手段に結合されかつ上記ホイールハブが上記第２の結合手段に結合された状態で、上記昇降手段により上記ホイールハブが昇降された際に、上記ダンパの頂部にかかる荷重を計測するための上側ロードセルが設けられていることを特徴とする車両のホイールアライメント計測装置。
請求項３に記載の車両のホイールアライメント計測装置において、
上記下側ロードセル及び上記上側ロードセルはそれぞれ複数設けられていることを特徴とする車両のホイールアライメント計測装置。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両のホイールアライメント計測装置において、
上記本体部には、上記車体構成部材を上側から支持する支持手段が固定されており、
上記第１の結合手段は、上記車体構成部材が上記支持手段に支持された状態で、上記ダンパの頂部と連結されており、
上記第２の結合手段は、上記車体構成部材が上記支持手段に支持された状態で、上記ホイールハブと連結されていることを特徴とする車両のホイールアライメント計測装置。
車体構成部材として、左右一対のサスペンションアームと、該左右一対のサスペンションアームにそれぞれ連結された左右一対のハブキャリアと、該左右一対のハブキャリアにそれぞれ取り付けられた左右一対のホイールハブと、上記左右一対のハブキャリアにそれぞれ連結された左右一対のダンパとを有する車両に対して計測装置によりホイールアライメントを計測する、車両のホイールアライメント計測方法であって、
上記計測装置は、
基台と、
上記基台上に立設するように配設された本体部と、
上記基台上に配設された昇降手段と、
上記本体部に固定され、上記ダンパの頂部に上側から結合する第１の結合手段と、
上記昇降手段の上側の部分に固定され、上記第１の結合手段よりも下側の位置で、上記ホイールハブに結合する第２の結合手段と、
ホイールアライメントを計測する計測手段とを備え、
上記ダンパの頂部と上記第１の結合手段とを結合させるとともに、上記ホイールハブと上記第２の結合手段とを結合させる結合工程と、
上記結合工程の後、上記ホイールハブを昇降させる昇降工程と、
ホイールアライメントを計測するアライメント計測工程と、
上記昇降工程において上記ホイールハブを昇降させる際に、上記ダンパの頂部にかかる荷重及び上記ホイールハブにかかる荷重の少なくとも一方を計測する荷重計測工程とを含むことを特徴とする車両のホイールアライメント計測方法。
請求項６に記載の車両のホイールアライメント計測方法において、
上記荷重計測工程は、上記ホイールハブにかかる荷重を計測するホイール荷重計測工程を含むことを特徴とする車両のホイールアライメント計測方法。
請求項７に記載の車両のホイールアライメント計測方法において、
上記荷重計測工程は、上記ダンパの頂部にかかる荷重を計測するダンパ荷重計測工程を更に含むことを特徴とする車両のホイールアライメント計測方法。