JP3471397B2 - 車両のホイールアライメント調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は車両のホイールアライメ
ント調整方法に関する。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、車両に取付られた車輪の走行時の安定性を検査する
車輪検査装置として、車輪のトー角、キャンバ角及びキ
ャスター角等の取付角度（取付姿勢角）を測定するホイ
ールアライメントテスターや、車両前二輪のタイヤの走
行時におけるサイドスリップ量を測定するサイドスリッ
プテスターが知られている。また、車に装着された車輪
をローラー上で回転させてその際に生ずるタイヤの横力
を測定し、ローラーを正転、逆転させた時のそれぞれの
トーの値を角度で測定し、平均することによって実質的
なトーの値を求める装置も知られている。さらに、特開
平３−２１８４３４号公報に記載されているように、ロ
ーラー上で車が左右方向に移動しないように車両の外側
から左右のタイヤのサイドウォールを押圧して固定し、
その時のタイヤの横力をロードセルで測定する装置も知
られている。 【０００３】車が走行する場合のスタビリティに対して
は、各車輪に設けられているトー角及びキャンバ角が重
要な役割を果たす。ホイールアライメントの基本的な考
え方からすれば、キャンバ角は車に直進性を持たせた
り、ハンドルを操舵する際にタイヤのスクラブ半径を小
さくしてハンドルの操舵力を小さくする等の目的で車輪
に設けられている角度である。トー角はキャンバ角を設
けたことによるタイヤのサイドスリップを補正する目的
で設けられている。 【０００４】上記従来のホイールアライメントテスター
は、各車輪の角度や寸法の測定を行い、メーカーが設定
した目標値にそれぞれの角度を調整するのが一般的であ
る。メーカーの設定値は、車種毎に細かく設定されてお
り、実際のホイールアライメント調整を行う際には車種
毎に設定値を参照しなければならない、という煩わしさ
がある。 【０００５】また、メーカーの設定値に正確にホイール
アライメントを調節したとしても、車両の製造時の製造
誤差や経年変化によるブッシュやダンパの劣化、車体の
捻じれや車輪のセットバック（ホイールベースの左右の
相違）が生じているため、ホイールアライメントを左右
車輪で設定値に調整しても安定して車両を直進走行させ
ることが出来ない場合がある。 【０００６】また、車両は、タイヤがコニシティフォー
ス及びプライステアフォースを多かれ少なかれ固有に有
し、またキャンバ角の影響によって、車輪が車両進行方
向と同一の方向を向いて走行していても進行方向から偏
って進行するような力を受けることが多い。 【０００７】ここで、プライステアフォースはタイヤ接
地部内でベルトが伸縮するために生じる力である。ベル
トはバイアスプライを備えているので、伸縮が生じれば
ベルトの繊維またはワイヤーコードが平行移動するよう
な面内剪断変形を受け、トレッドゴムブロックは最外層
のベルトの変形につられて面内での剪断変形を受ける。
この変形によって転動中のタイヤにはステアトルクが発
生することになり、このようなトルクが発生するとベル
ト部がスリップ角が付いたように捻じられ、それにより
横力、すなわちプライステアフォースが発生する。コニ
シティフォースは、例えば左右のベルト端部の周長が異
なる場合に発生する力である。 【０００８】さらに、車両に取付けられているタイヤの
サイズ変更を行った場合や、グリップ力の違うタイヤに
変更した場合には、ホイールアライメントを同様に調節
してもタイヤが発生する力が変化し、車の挙動が不安定
になる場合がある。この挙動の不安定を修正するには、
ホイールアライメントを少しずつ変化させて、車の走行
状態を確認しながら試行錯誤により調整する方法しかな
く、ある程度の経験と多大な工数を要し、実際には殆ど
実行されていないのが現状である。 【０００９】上記従来のサイドスリップテスターについ
ては、基本的には前輪のサイドスリップのみの測定しか
できないため、車が直進走行することができるかどうか
の判定にはあまり役に立たない。 【００１０】特公平３−２１８４３４号公報に記載され
ているローラーを回転させてその力を測定する装置にお
いては車両の４輪を載置した、それぞれ回転するローラ
ー上で車が移動するのを防止するためにタイヤのサイド
ウォールを両側から挟むような工夫がされているが、タ
イヤの左右方向の移動が拘束されているためタイヤの接
地面に作用している力を正確に測定することは困難であ
る。また、従来の測定装置ではローラーの対地速度を速
くしないと力を精度よく測定することができず、ローラ
ーの対地速度を速くした状態ではローラーを回転させな
がらホイールアライメント調整を行うのは困難であり、
ローラーの回転を停止させてホイールアライメント調整
を行う必要がある。このような調整を行う場合には、一
回の調整では目標通りに調整を行うことは困難であり、
ローラーを回転させた測定、ローラーの停止及びホイー
ルアライメントの調整という手順の作業を何度も繰り返
さなければならず、作業工数が多大になるという問題が
ある。 【００１１】ホイールアライメントの調整が狂っている
場合には、ワンダリング（蛇行安定）性能や横風安定性
能等の外乱に対する安定性の悪化、タイヤの異常摩擦、
燃費の悪化、タイヤが発生する音の増加等数々の不都合
が発生するのは周知の事実である。 【００１２】以上説明したように現状の車輪検査装置を
用いてたホイールアライメント調整方法では、車の走行
性能やタイヤの諸性能を十分に引き出していないという
のが現状である。 【００１３】本発明は上記問題点を解消すべくなされた
もので、車両の製造工程におけるばらつきや経年変化に
よる歪み、劣化の影響を受けずタイヤ種によって異なる
最適な設定値に最も簡単で正確に車両足廻りの調整を行
って直進走行性や旋回性能等を良好にすることができ
る、車両のホイールアライメント調整方法を提供するこ
とを目的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ａ．車両の前後車軸の左右に装着されたタ
イヤ各々について、スリップ角、キャンバ角及び荷重を
パラメータとするコーナリングフォースのデータを準備
する段階と、ｂ．車両が停止している状態での前記タイ
ヤ各々の荷重及びホイールアライメントに関する物理量
のデータである停止時データを準備する段階と、ｃ．車
両がローリングしたとき及びバンプしたときの前記タイ
ヤ各々の荷重変動データ及びホイールアライメントに関
する物理量の変動データである変動データを準備する段
階と、ｄ．前記タイヤ各々を独立に所定量上方に変位さ
せたことによって変動する変動コーナリングフォースを
前記コーナリングフォースのデータ、前記停止時データ
及び前記変動データに基づいて前記タイヤ各々について
予測する段階と、ｅ．前記変動コーナリングフォースに
基づいて車両が直進するときのコーナリングフォースが
最小となるトウ角を前記タイヤ各々について求める段階
と、ｆ．前記タイヤ各々を独立に所定量上方に変位させ
たときコーナリングフォースの変動量が左右のタイヤで
実質上同一となるトウ角を前記コーナリングフォースが
最小となるトウ角に基づいて求める段階と、ｇ．求めた
トウ角をタイヤに設定してホイールアライメントを調整
する段階と、を含んで構成したものである。 【００１５】 【作用】本発明はステップａ〜ステップｇの手順によっ
て構成されている。ステップａでは、車両の前後車軸の
左右に装着されたタイヤ各々について、スリップ角、キ
ャンバ角及び荷重をパラメータとするコーナリングフォ
ースのデータを準備し、ステップｂでは、車両が停止し
ている状態でのタイヤ各々の荷重及びホイールアライメ
ントに関する物理量のデータを準備し、ステップｃで
は、車両がローリングしたとき及びバンプしたときのタ
イヤ各々の荷重変動データ及びホイールアライメントに
関する物理量変動データを準備する。このステップａ〜
ｃの順番は、ａ，ｂ，ｃ、ａ，ｃ，ｂ、ｂ，ａ，ｃ、
ｂ，ｃ，ａ、ｃ，ａ，ｂ、ｃ，ｂ，ａのいずれでもよ
い。また、ホイールアライメントに関する物理量として
は、トウ角及びキャンバ角を用いればよいが、さらにサ
イドスリップ量を加えてもよい。 【００１６】ステップｄでは、タイヤ各々を独立に路上
の突起物に乗り上げたことを想定して所定量上方に変位
させてその結果荷重、トウ角及びキャンバ角が変化する
ことによって変動するコーナリングフォースをステップ
ａ〜ｃで準備したデータに基づいてタイヤ各々について
予測する。タイヤ各々が独立に所定量変位した状態は、
静止状態からローリングとバンプとを組み合わせて変位
したと考えられ、また、トウ角と等価なスリップ角、キ
ャンバ角及び荷重をパラメータとするコーナリングフォ
ースのデータが予め求められているので、これらのデー
タから変動コーナリングフォースを予測することができ
る。 【００１７】次のステップｅでは、変動コーナリングフ
ォースに基づいて車両が直進するときのコーナリングフ
ォースが最小となるトウ角を求める。ステップｆでは、
タイヤ各々を独立に所定量上方に変位させたときコーナ
リングフォースの変動量が左右のタイヤで実質上同一と
なるトウ角をコーナリングフォースが最小となるトウ角
に基づいて求め、ステップｇで求めたトウ角をタイヤに
設定してホイールアライメントを調整する。これによっ
て、左右のタイヤのコーナリングフォースが実質上同一
でかつ最小になるため、直進安定性が良好になり、ステ
アリングの操舵に対する車両旋回性能のリニアリティが
良好になる。 【００１８】 【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。本
実施例は次のステップａ〜ステップｇの手順によって構
成されているので、各ステップについて説明する。な
お、以下ではホイールアライメントに関する物理量とし
てトウ角及びキャンバ角を用い、トウ角は左右輪共に車
両中心側の角度、トーインの符号を＋、車両外側の角度
の符号を−とし、キャンバ角は同様に車両内側の傾斜角
度の符号を−、車両外側の角度の符号を＋とする。 ステップａ 実車走行時に変動する荷重及び必要な姿勢角の範囲内
で、車両の前後車軸の左右に装着された４つのタイヤ各
々について、各スリップ角、各キャンバ角及び各荷重に
ついてコーナリングフォースをタイヤ単体で試験機によ
り測定し、スリップ角、キャンバ角及び荷重をパラメー
タとするコーナリングフォースのデータを準備する。こ
のときのタイヤ内圧は、指定内圧または使用内圧に設定
する。また、初期のスリップ角、キャンバ角、トウ角及
び荷重は車両の仕様を参考にしその近辺の値を設定す
る。４輪の装着タイヤが同一の場合、１輪のタイヤの上
記測定データで代表させることもできる。 【００１９】図１に所定キャンバ角におけるスリップ角
及び荷重をパラメータとするコーナリングフォースのデ
ータの例を示す。このようなデータを各キャンバ角（例
えば、０°、±１°、±２°、・・・）について求める
ことにより、スリップ角、キャンバ角及び荷重をパラメ
ータとするコーナリングフォースのデータが得られる。 ステップｂ 次に、車両が停止している状態での４つのタイヤ各々に
ついて、車輪の停止時荷重（負荷重）、トウ角（トウイ
ン及びトウアウト）、キャンバ角をサスペンションテス
タを用いて測定して準備する。 【００２０】表１に、フロントエンジンリアドライブの
車両Ａ、車両Ｂについての荷重、トウ角ＴＯＥ及びキャ
ンバ角ＣＡＭのデータの例を示す。 【００２１】 【表１】 【００２２】ステップｃ 図２（１）に示すように、サスペンションテスター１０
を用いて、車両を所定量ローリングさせたときの４つの
タイヤ各々の単位回転角（例えば、１°）当たりの荷重
変動、トウ角変動及びキャンバ角変動の各データと、図
２（２）に示すように、車両をバンプさせたときの４つ
のタイヤ各々の荷重変動、トウ角変動及びキャンバ角変
動の各データを測定して準備する。このバンプは、前輪
については、左右後輪を変位させずに左右前輪を同時に
所定量上方に変位させ、後輪については、左右前輪を変
位させずに左右後輪を同時に所定量上方に変位させて、
単位変位量（例えば、１ｍｍ）当たりの変動量を求める
ことにより行う。 【００２３】表２、表３に、上記車両Ａ、Ｂについての
ローリングさせたときの１°当たりの荷重変動量、トウ
角変動量及びキャンバ角変動量を示す。車両が１°ロー
リングしたときには、フロント側は沈んだ側がトウアウ
ト（−符号）、浮いた側がトウイン（＋符号）になり、
リヤ側は沈んだ側がトウイン（＋符号）、浮いた側がト
ウアウト（−符号）になるので、表２、表３では片方の
符号のみ示した。 【００２４】また、表４、表５にバンプさせたときの１
ｍｍ当たりの荷重変動量、トウ角変動量及びキャンバ角
変動量を示す。表４、表５において、前輪がバンプした
ときの荷重変動量、例えば、２．５０ｋｇ／ｍｍは、後
輪が接地している面（後輪接地面）は変位させずに、前
輪が接地している面（前輪接地面）が１ｍｍ持ち上がっ
た状態での荷重が２．５０ｋｇであることを意味してい
る。また、前輪がバンプしたときのトウ角変動量、キャ
ンバ角変動量も上記と同様であり、後輪接地面は変位さ
せずに、前輪接地面が１ｍｍ持ち上った状態でのトウ角
変動量、キャンバ角変動量である。 【００２５】また、後輪がバンプしたときの荷重変動
量、トウ角変動量、キャンバ変動量は、上記と逆であ
り、前輪接地面は変位させずに、後輪接地面が１ｍｍ持
ち上った状態での荷重、トウ角、キャンバ角である。 【００２６】 【表２】【００２７】 【表３】【００２８】 【表４】 【００２９】 【表５】【００３０】ステップｄ 図３に示すように、車両には、ステアリング軸Ｓ回りの
ステアリングのモーメントＡと、進行方向に対する重心
位置Ｇ回りの車体の傾きのモーメントＢとがあり、ドラ
イバは、車軸またはタイヤにコーナリングフォースが発
生すると、無意識のうちに操舵することによりモーメン
トＡとモーメントＢとの釣合いをとって直進している。
なお、図においてＣＦ₁ ，ＣＦ₂ ，ＣＦ₃ ，ＣＦ₄ はコ
ーナリングフォースを示す。 【００３１】このため、まずステップｄにおいて、タイ
ヤ各々を独立に所定量（例えば、２０ｍｍ）上方に変位
させて持ち上げ、荷重、トウ角及びキャンバ角を変化さ
せたことによって変動する変動コーナリングフォースを
ステップａで示したコーナリングフォースのデータ、ス
テップｂで示した停止時データ、ステップｃで示したロ
ーリング時のデータ及びバンプ時のデータを用いて予測
する。１つのタイヤを上方に変位させた状態は、静止状
態からローリングとバンプとを組み合わせて変位させた
と考えられ、また、スリップ角、キャンバ角及び荷重を
パラメータとするコーナリングフォースのデータが予め
求められているので、これらのデータから変動コーナリ
ングフォースを予測することができる。 【００３２】各タイヤが所定量上方に変位したときの単
位変位量（１ｍｍ）当たりの変動コーナリングフォース
の予測値を表６、表７に示す。 【００３３】 【表６】 【００３４】 【表７】 【００３５】ステップｅ 上記のように予測した変動コーナリングフォースを用い
て、車両が直進するときのコーナリングフォースが最小
となる（例えば、０になる）トウ角を、キャンバ角はそ
のままの状態にして各タイヤについて求める。なお、こ
のとき操舵角≠０であるのが一般的である。 【００３６】この直進時のコーナリングフォースが０と
なるときのトウ角の例を表８、表９に示す。 【００３７】 【表８】【００３８】 【表９】 【００３９】ステップｆ タイヤ各々を個々に１輪ずつ所定量（例えば、２０ｍ
ｍ）上方に変位させ、すなわち持ち上げたときの左右の
タイヤのコーナリングフォースの変動量が実質上同一と
なるトウ角をステップｅで求めたコーナリングフォース
が最小となるトウ角に基づいて求める。 【００４０】このとき、まずタイヤ各々を個々に１輪ず
つ所定量持ち上げ、持ち上げた車輪のコーナリングフォ
ースの変動を求める。通常、コーナリングフォースの左
右変動量は同一でないので、左右コーナリングフォース
の変動量が同一または略同一になるときのトウ角を求め
る。この場合、ステップｅにおいて既にコーナリングフ
ォースを０とするトウ角が求まっているので、左右車輪
の一方のトウ角を所定量（例えば、−１°）変更したと
きには、これによって生じるコーナリングフォースを相
殺するために、左右車輪の他方のトウ角を逆方向に所定
量（例えば、＋１°）変更する。このトウ角の調整を前
後車輪共行う。これによって、ステップｅで求められた
直進時のコーナリングフォースを最小にするトウ角がバ
ンプやローリング時に生じるコーナリングフォースの変
動量が同一になるように左右の車輪に分配されることに
なる。 【００４１】表１０に左右のコーナリングフォースの変
動が略等しくなったときの変位１ｍｍ当たりのコーナリ
ングフォース変動値を示し、表１１にこの時のトウ角を
示す。 【００４２】 【表１０】 【００４３】 【表１１】 【００４４】ステップｇ 求めたトウ角（表１１）をタイヤに設定してホイールア
ライメントを調整する。このときのトウ角及びキャンバ
角を表１２に示す。なお、キャンバ角は直進走行性や旋
回性能に与える影響が小さいので表１の値をそのまま設
定している。 【００４５】 【表１２】【００４６】以上のようにしてホイールアライメントを
調整した車両Ａ、車両Ｂについて車速１６０km／ｈでの
高速一般走行性能を調べたところ、直進安定性は良好
で、ステアリングのすわりが良く、路面の凹凸等の外乱
の影響を受け難かった。また、車速１２０km／ｈでのレ
ーンチェンジ性能を調べたところ車両Ａ、車両Ｂ共ハン
ドルの切れはリニアリティに優れ、レスポンスも良好で
あった。 【００４７】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
進走行時のコーナリングフォースを最小にするトウ角を
求め、このトウ角をローリングやバンプによって生じる
コーナリングフォースの変動が左右輪で同一でかつ最小
になるように分配しているため、直進走行性やレーンチ
ェンジを良好にすることができる、という効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】所定キャンバ角における荷重及びスリップ角を
パラメータとするコーナリングフォースを示す線図であ
る。 【図２】（１）はローリング時における荷重、トウ角、
キャンバ角の変動量を求める状態を示す概略図である。
（２）はバンプ時における荷重、トウ角、キャンバ角の
変動量を求める状態を示す概略図である。 【図３】車両直進時に発生するモーメント及びコーナリ
ングフォースを示す線図である。 【符号の説明】 １０ サスペンションテスタ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ａ．車両の前後車軸の左右に装着されたタ
   イヤ各々について、スリップ角、キャンバ角及び荷重を
   パラメータとするコーナリングフォースのデータを準備
   する段階と、 ｂ．車両が停止している状態での前記タイヤ各々の荷重
   及びホイールアライメントに関する物理量のデータであ
   る停止時データを準備する段階と、 ｃ．車両がローリングしたとき及びバンプしたときの前
   記タイヤ各々の荷重変動データ及びホイールアライメン
   トに関する物理量の変動データである変動データを準備
   する段階と、 ｄ．前記タイヤ各々を独立に所定量上方に変位させたこ
   とによって変動する変動コーナリングフォースを前記コ
   ーナリングフォースのデータ、前記停止時データ及び前
   記変動データに基づいて前記タイヤ各々について予測す
   る段階と、 ｅ．前記変動コーナリングフォースに基づいて車両が直
   進するときのコーナリングフォースが最小となるトウ角
   を前記タイヤ各々について求める段階と、 ｆ．前記タイヤ各々を独立に所定量上方に変位させたと
   きコーナリングフォースの変動量が左右のタイヤで実質
   上同一となるトウ角を前記コーナリングフォースが最小
   となるトウ角に基づいて求める段階と、 ｇ．求めたトウ角をタイヤに設定してホイールアライメ
   ントを調整する段階と、 を含む車両のホイールアライメント調整方法。