JP3857358B2 - 車両のホイールアライメント調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のホイールアライメント調整方法に係り、特に、タイヤ駆動面を循環駆動することによりタイヤ駆動面上に載置された車輪を転動させてタイヤが発生する力を測定し、測定結果に基づいて姿勢角を調整することにより、車両の走行安定性の向上及びタイヤの片磨耗の低減を図る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】
一般に車輪には、車両の走行安定性を確保するためにキャンバー角が付与されており、このキャンバー角の付与による片磨耗（磨耗タイヤの磨耗状態を観察すると、一方のトレッド肩部から他方のトレッド肩部にかけての磨耗量がテーパ状に変化しており、換言すれば、片方のトレッド肩部がトレッド中央部並びに反対側のトレッド肩部よりも磨耗量が多い状態の偏磨耗を、本明細書では「片磨耗」と称している）を防止するためにトー角が付与されている。
【０００３】
また逆に、車両のフロントタイヤ及びリアタイヤで発生する力をバランスさせ、車両の走行安定性を確保するためにトー角を付与し、付与したトー角による片磨耗を防止するためにキャンバー角を付与したり、或いはトー角及びキャンバー角を組み合わせて、車両の構造寸法等の制約の下で車両の走行安定性とタイヤの片磨耗を最小化する調整が行われている。
【０００４】
従って、車両走行時の走行安定性及びタイヤの耐片磨耗性を向上させるには、各車輪に付与されている姿勢角であるトー角及びキャンバー角を調整することが重要になる。従来のトー角及びキャンバー角の調整方法は、各車輪毎に角度や寸法を測定し、測定した角度や寸法が車両設計時に設定された目標値に一致するように、トー角及びキャンバー角を調整することが一般的であった。
【０００５】
しかしながら、タイヤは、タイヤの内部構造に起因して発生するプライステアー、車輪の回転方向と車両の進行方向とが異なることでタイヤが進行方向に対し角度を持つことにより発生するトーの力、接地面内で進行方向と力の作用点がずれることにより発生するセルフアライニングトルク、車輪に付与されたキャンバー角によりタイヤが変形しタイヤの内部構造によるタイヤの剛性との関係で発生するキャンバースラスト、並びに接地面の左右の長さの違いにより発生するキャンバーモーメント、工業製品として本来的に有している形状上の製造誤差から生じるコニシティー、内部の構造及びゴム等の部材によって異なる転がり抵抗等の特性があるが、これらの特性は車輪に加わる荷重に依存して各々変化する特性を有しており、かつタイヤの種類によってもその特性が異なっている。
【０００６】
つまり、前述した力はタイヤの変形によって発生しており、タイヤが進路を制御しながら車両を走行させるために発生している力は、前述した力の総和であるので、タイヤの種類のみならず、そのタイヤが取付けられている車両の荷重分布や車輪の姿勢角によって異なってくることになる。従って、車両の高速化並びに高度の直進安定性の要求に応えるには、より高い走行安定性と耐片磨耗性が得られる姿勢角の調整方法が必要になるが、これを実現するためにはタイヤの特性に基づく調整方法を確立する必要がある。
【０００７】
タイヤの特性に着目した従来の調整方法としては、複数本のローラを用いて車輪を駆動し、ローラに発生する力を各々測定し、測定した力の向きと大きさに基づいてトー角及びキャンバー角を測定する技術が知られている（特公昭 51-1868号公報参照）。しかしながら、タイヤと路面とが接触したときに発生する力は、タイヤと路面との接触形状によって異なることが確認されている。これに対し、タイヤとローラとの接触形状は、タイヤと実路面との接触形状と大きく異なるため、発生する力の特性もローラ上と路面上では大きく異なっている。
【０００８】
すなわち、ローラ上で発生する力は、プライステアーとトー角付与による横力については類似するものの、姿勢角と力の大きさとが大きく異なっており、またキャンバースラストは殆ど検出できない。加えて実路面上に無数に存在する凹凸による外乱によってタイヤが受ける変形に起因してタイヤが発生する力は検出できない。
【０００９】
従って、上記の従来技術では、測定した力が実路面上における値とは異なった値を示し、測定値を実路面上における値に修正するには、個々のタイヤの実路面上での特性を示すデータが必要となるため、現実的には汎用性に乏しい。また、姿勢角をどのような角度に調整すれば最適になるかに関する技術的提示はなされていない。
【００１０】
また、複数のローラによって車輪を駆動し、発生する横力を略０とすることによって高い走行安定性を得ようとする技術が知られている（特開平7-5076号公報参照）。この技術では、発生する横力を０にする場合、キャンバー角が付与された車輪ではキャンバースラストの方向と逆方向の力を発生させるような姿勢角を車輪に与えることになる。
【００１１】
当該技術においても、ローラとタイヤの接触面は前述の場合と同様に実路面上とは異なるためキャンバースラストの検出は殆どできない。加えて、横力を０とするためには、車輪が転動することによって発生する力を相殺するために、車両が走行することによって発生する路面からの力を、車輪が発生する力と反対の方向に加える必要がある。この場合、タイヤの接地面の変形は静止状態よりも更に大きくなるため、タイヤの片磨耗を発生させる原因となる。
【００１２】
また、ベルト等を用いた略平面上で車輪を転動させ、車輪が発生する力を検出してその力に基づき車輪の姿勢角を調整する方法（特願平7-139506号）も提案されているが、実路面は無数の凹凸により形成されており、タイヤは常に変形を受け、路面との接触により発生する力及び変形による力の影響を受けながら走行しているため、ベルト等により形成された略平面上で検出できる力は前者の力のみであって、実路面走行時に発生している力の一部しか検出できない。従って、略平面上で検出した力に基づいて車輪の姿勢角を調整したとしても、平面性が非常に高い路面を直進する際の走行安定性の向上には寄与するが、その他の走行特性並びに片磨耗に対しては対応できない。
【００１３】
すなわち、実路面を走行中のタイヤには発生メカニズムが異なる力が発生し、この力はタイヤの特性によって異なっているにも拘らず、従来は、▲１▼特定のタイヤを使用して車両を実際に走行させ、片磨耗が少なくかつ走行安定性を損なわない角度を経験的に求め、そこで得られた角度に調整する、▲２▼平面上で測定された力が相殺されて最小（略０）となるように調整する、▲３▼平面又はローラ上で測定された特定の力のみを最小（略０）にする、又は、▲４▼何等かの方法により得られた角度に調整する方法であるため、多様な車両と多様なタイヤの組み合わせに使用できる方法ではなかった。
【００１４】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角の設定を容易に行うことができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現できる車両のホイールアライメント調整方法を得ることが目的である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
タイヤは、凹凸のある路面上で接地転動する際に、接地面がタイヤに対して相対的に上下に運動することによって発生する荷重変動により変形し、この変形により、タイヤの構造的な要因によるプライステアーと称する横力、製造上の理由によって発生するコニシティーと称する横力の荷重依存性による横力、及び車輪にスリップ角（トー角）が付与されていることにより発生する横力が変動する。また、タイヤの凸部への乗り上げ時には凸部を進行方向に押し、タイヤの凸部からの乗り下げ時には凸部を進行方向と逆方向に押す力（前後力）が発生する。
【００１６】
本願発明者等は、凹凸のある路面上で接地転動するタイヤの振舞いを模擬するために、循環駆動による循環方向に沿ってタイヤ駆動面上の少なくとも１箇所に、循環方向に沿った長さがタイヤが完全に乗り上げる長さで、かつ循環方向に直交する循環軸方向に沿った長さがタイヤの幅よりも大きい平板状の突起を設けた（これにより、循環方向に沿って突起の前後に段差が形成される）。そして、車輪の姿勢角を種々の値に調整した状態で、突起を形成した箇所を車輪が通過するときにタイヤで発生する前後力及び横力の変化を各々測定する実験を行った。車輪の姿勢角としてトー角を変化させた実験の結果を図１及び図２に示す。
【００１７】
図１は、トー角をα1 、α2 、α3 と変化させたときの前後力及び横力の変化を示しており、トー角が各値のときの横力の変化については、相互の比較が容易なように、前後力が発生した時点における横力が同レベルとなるように重ね合わせて示している。なお図１において、前後力の変化が上に凸となっている部分は突起へのタイヤの乗り上げに対応しており、前後力の変化が下に凸となっている部分は突起からのタイヤの乗り下げに対応している。図１より、トー角を変化させても前後力の変化の仕方は一定しているものの、横力の変化の仕方（特に突起へのタイヤの乗り上げの際の横力の変化の仕方）についてはトー角によって異なっていることが理解できる。
【００１８】
図２には、突起にタイヤが乗り上げるときの前後力と横力の関係を散布図として示す。図２より、前後力の変動、すなわち突起へのタイヤの乗り上げが始まりタイヤの変形が進行するに伴って横力が変動している点、及びトー角を変化させることにより横力の変化の仕方（変化幅及び変化方向）が異なっていることが明らかである。また、上記の結果に基づき、タイヤが凹凸のある路面を接地転動することによる前後力の変動があっても、トー角の値によっては横力の変化を小さく抑制できることも理解できる（図２の例ではトー角＝α2 のときに、前後力の変動に伴う横力の変動が最も小さくなっている（なお、トー角＝α3 については横力の変化の軌跡が途中で交差しており、横力の変化幅はトー角＝α2 よりも大きい))。
【００１９】
また、図３には種類や構造の異なるタイヤに対して上記の実験を各々行った結果を示し（図３（Ａ）はタイヤＡ、図３（Ｂ）はタイヤＢの実験結果を示す）、図４にはキャンバー角を調整可能な車両を用い、キャンバー角が異なっている状態で上記の実験を各々行った結果を示す（図４（Ａ）はキャンバー角を-0.2度、図４（Ｂ）はキャンバー角を-2.2度に調整して行った実験の結果を示す）。図３及び図４から明らかなように、横力の変化の仕方は、タイヤの種類や構造等に応じて定まるタイヤの特性によって異なると共に、車輪の姿勢角としてのキャンバー角によっても異なっており、横力の変動を最も小さく抑制できるトー角の値についてもタイヤの特性やキャンバー角によって異なっている。
【００２０】
なお、図３及び図４には参考までに、車両のトー角を、横力の変動を最も小さく抑制できる角度に調整したときに、波形のピークが生ずると推定される位置を矢印Ａ、Ｂで示している。
【００２１】
更に、本願発明者等は、複数種類の車両（車両１〜車両５）について、車輪の姿勢角を、上述した実験で得られた横力の変動を最も小さく抑制できる角度に調整した場合と、車両設計時に定められた角度に調整した場合の走行安定性を各々比較・評価する実験を行った。なお、車両１〜車両５としては排気量が1200cc〜3000ccで駆動方式がＦＦ又はＦＲの車両を用い、タイヤとしては車両出荷時に装着されているタイヤと同サイズでかつ種類の異なるタイヤを用いた。実験結果を次の表１に示し、評価値設定の基準を表２に示す。なお表１では、車輪の姿勢角を、実験で得られた横力の変動を最も小さく抑制できる角度に調整した場合を「本方式」と表記している。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
表１より明らかなように、上記実験により、車輪が突起（より詳しくは段差）を通過する際の横力の変動が小さくなるように車輪の姿勢角を調整することにより、タイヤの種類に拘らず、車両の走行安定性が大幅に向上すると共に、片磨耗性が大幅に低減されることが確認された。
【００２５】
そして、上述した実験より本願発明者等は、段差を形成したタイヤ駆動面上で車輪を接地転動させたときのタイヤが発生する前後力及び横力の変動を測定することにより、測定結果に基づいてタイヤの特性に応じた最適な車輪の姿勢角を求めることができ、車輪の姿勢角を前記求めた最適な姿勢角に調整すれば、実路面に適合した走行安定性が得られると共に、片磨耗の低減を実現できるとの知見を得た。
【００２６】
上記に基づき請求項１記載の発明は、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が形成されたタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪を載置し、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を測定し、前記車輪が前記段差を通過する過程でのタイヤ駆動面の循環方向及び前記循環軸方向の各々に作用する力の変化に基づき、前記車輪が前記段差を通過するときに発生するタイヤ駆動面の循環軸方向の力の変化幅が最小となるように車輪の姿勢角を調整する。
【００２７】
請求項１の発明では、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が形成されたタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪を載置し、タイヤ駆動面を循環駆動し車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向の各々に作用する力を測定している。
【００２８】
ここで、タイヤ駆動面の循環方向に作用する力はタイヤが発生する前後力に対応し、タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力はタイヤが発生する横力に対応している。従って、タイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向に作用する力を測定した結果に基づいて、車輪が段差を通過するときのタイヤが発生する前後力及び横力の変化を判断することができる。
【００２９】
そして請求項１の発明では、車輪が段差を通過する過程でのタイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向の各々に作用する力の変化に基づき、車輪が前記段差を通過するときに発生するタイヤ駆動面の循環軸方向の力の変化幅が最小となるように車輪の姿勢角を調整するので、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角を、実路面を走行させることなく容易に設定することができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現することができる。
【００３０】
請求項２記載の発明は、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成され、前記循環方向が互いに平行で、かつ略同一の水平面上に位置するように配置された少なくとも一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置し、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を各タイヤ駆動面毎に測定し、前記各タイヤ駆動面を転動された各車輪が前記段差を通過する過程での各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力の変化に基づいて前記各車輪が前記段差を通過した期間を判断し、判断した期間内における各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅に基づいて車輪の姿勢角を調整する。
【００３１】
請求項２記載の発明では、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成された一対のタイヤ駆動面が、前記循環方向が互いに平行でかつ略同一の水平面上に位置するように配置されており、該一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置する。次に、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向の各々に作用する力を前記一対のタイヤ駆動面毎に測定する。
【００３２】
また、車輪が段差を通過するタイミングは、タイヤ駆動面の循環方向に作用する力の変化に基づいて判断できるので、請求項２の発明では、各タイヤ駆動面を転動された各車輪が段差を通過する過程での各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力の変化に基づいて各車輪が段差を通過した期間を判断し、判断した期間内における各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅に基づいて車輪の姿勢角を調整する。なお前記期間は、例えばタイヤ駆動面の循環方向に作用する力が最大又は最大に近い値となっている期間内とすることができる。これにより、調整対象の車両の車輪の各々に対し、請求項１の発明と同様に、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角を、実路面を走行させることなく容易に設定することができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成され、前記循環方向が互いに平行で、かつ略同一の水平面上に位置するように配置された少なくとも一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置し、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を各タイヤ駆動面毎に測定し、前記各タイヤ駆動面を転動された各車輪が前記段差を通過することで、各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力が最大又は最大に近い値となるときの各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅が最小となるように、車輪の姿勢角を調整する。
【００３４】
請求項３記載の発明では、各タイヤ駆動面を転動された各車輪が段差を通過することで、各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力が最大又は最大に近い値となるときの各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅が最小となるように車輪の姿勢角を調整するので、調整対象の車両の車輪の各々に対し、請求項１及び請求項２の発明と同様に、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角を、実路面を走行させることなく容易に設定することができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現することができる。
【００３５】
なお、請求項１乃至請求項３の発明において、タイヤ駆動面は、循環方向に沿って連続的に循環駆動される複数の板片を連結して形成することができる。タイヤ駆動面を上記のように形成した場合の段差の形成は、例えば請求項４に記載したように、複数の板片の一部の、循環方向及び循環軸方向に各々直交する方向に沿った高さを他の板片と異ならせるか、又は循環方向及び循環軸方向に各々直交する方向に突出する突出部を設けることで実現できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図５及び図６には、本発明を適用可能な車両のホイールアライメント測定装置が示されている。
【００３７】
このホイールアライメント測定装置は、主昇降装置１０によって昇降される載置台１２、副昇降装置１４により載置台１２を基準として昇降される車両受け台１６を備えている。載置台１２には、車両２０の各車輪を回転駆動させるための４つのタイヤ駆動装置１８が取り付けられている。この４つのタイヤ駆動装置１８は各々同一構成であるので、以下、単一のタイヤ駆動装置１８についてのみ説明する。
【００３８】
図７に示すように、タイヤ駆動装置１８は、所定間隔隔てて互いに平行に配置された一対の主フレーム２２Ａと、一対の主フレーム２２Ａの各々の両端部の間に掛け渡された側板２２Ｂと、から成るフレーム２２を備えている。フレーム２２は、主フレーム２２Ａの長手方向が車両２０の前後方向に沿うように配置されている。一対の主フレーム２２Ａの間には、各々側板２２Ｂの近傍に相当する位置に一対の駆動軸２４が掛け渡されており、この一対の駆動軸２４は回転可能に主フレーム２２Ａに軸支されている。
【００３９】
駆動軸２４の一端側には各々歯車２６が取付けられている。この歯車２６は、図示しない駆動力伝達機構を介し、制御装置８０（図６参照）によって駆動が制御されるモータ（図示省略）の回転軸に連結されている。従って、前記モータが駆動されると、モータで発生した駆動力が駆動力伝達機構、歯車２６を介して駆動軸２４に伝達され、一対の駆動軸２４が各々回転されるようになっている。
【００４０】
一対の駆動軸２４には、各々２個のスプロケット２８が、他方の駆動軸２４上のスプロケット２８と相互に対向する位置に取付けられている。一対の駆動軸２４間には無端のチェーン３０が２組掛け渡されている。この２組の無端のチェーン３０は、対向する一対のスプロケット２８に各々巻掛けられている（図８（Ｂ）も参照）。これにより、駆動軸２４が回転するとスプロケット２８を介して２組のチェーン３０が各々回転される。
【００４１】
またタイヤ駆動装置１８は、長さがタイヤの幅を十分に越える長さでかつタイヤのトレッドパターンの溝に入り込まない程度の幅の細長いアルミニウム製の板片３２を多数備えている。多数の板片３２は、各々側板２２Ｂと平行でかつチェーン３０の長手方向に沿って連続的に配置されており、両端部が図示しない連結材を介して２組のチェーン１４０に各々取付けられている。
【００４２】
従って図７及び図８（Ｂ）に示すように、チェーン３０及び連結材により、板片３２が板片３２の幅方向に沿って多数連結されて無限軌道３４が構成されており、この無限軌道３４は、板片３２の長手方向が車両２０の左右方向を向くように一対の駆動軸２４の間に掛け渡されている。一対の駆動軸２４はフレーム２２に支持されているので、無限軌道３４は循環駆動可能にフレーム２２に支持されている。なお以下では、タイヤ駆動装置１８を上方から見て、複数の板片３２の上面によって形成される面をタイヤ駆動面３６と称する。
【００４３】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように無限軌道３４の外面には、所定高さの平板状の突起３８が、無限軌道３４の循環方向に沿って所定間隔毎に複数形成されている。各突起３８は、無限軌道３４の循環方向に沿って隣合う２個の板片３２に亘って連続するように、無限軌道３４の外側に相当する前記２個の板片３２の上面に形成されている。また各突起３８の無限軌道の幅方向（循環軸方向）に沿った長さは、タイヤの幅よりも長くされている。なお、無限軌道３４の循環方向に沿って突起３８の両端のエッジは、本発明の段差に対応している。
【００４４】
従って、タイヤ駆動面３６に車両２０の車輪が載置された状態で無限軌道３４が循環駆動されると、タイヤはタイヤ駆動面３６上を転動され、板片３２の上面から段差を通過して突起３８の上面に乗り上げ、次に突起３８の上面から段差を通過して板片３２の上面に乗り下げることが繰り返されることになる。
【００４５】
図８（Ａ）に示すように、各板片３２の無限軌道３４の内側に相当する面の両側部には、平板ガイド４０が各々取り付けられており、この平板ガイド４０には、無限軌道３４の循環方向に沿ってＶ字状の係合溝４０Ａが刻設されている。また、一対の主フレーム２２Ａの内側面には、一対の主フレーム２２Ａを跨ぐように配置された荷重受け板部材４２の端部が固定されており、この荷重受け板部材４２の上面には、平板ガイド４０と対向する位置にガイド材４４が固定されている。
【００４６】
ガイド材４４の上面の位置には、係合溝４０Ａと対向する位置に、無限軌道３４の循環方向に沿ってＶ字状の受け溝４４Ａが各々刻設されている。これら係合溝４０Ａと受け溝４４Ａとの間には、鋼製で大きさが同一のボール４６が多数個配置されている。
【００４７】
従って、タイヤ駆動面に車両２０の車輪が載置され、無限軌道３４を形成している板片３２に荷重が加わっても、タイヤ駆動面３６を形成している複数枚の板片３２は、ボール４６を介しガイド材４４、荷重受け板部材４２により上面が同一平面となるように支持される。また、後述するように無限軌道３４が駆動されて前記車輪が転動することにより、タイヤ駆動面に無限軌道３４の循環軸方向の力が作用すると、この力は平板ガイド４０、ボール４６、ガイド板４４、荷重受け板部材４２を介してフレーム２２に伝達される。
【００４８】
また、荷重受け板部材４２の上面のガイド材４４に覆われた部分には、無限軌道３４の循環方向に沿ってボール４６が通過し得る大きさの矩形状の矩形溝４２Ａが形成されている。図示は省略するが、無限軌道３４の循環方向に沿った荷重受け板部材４２の両端部には、係合溝４０Ａと受け溝４４Ａとの間の通路と、矩形溝４２Ａによる通路の間をＵ字状に繋ぐＵ字溝が形成されている。ボール４６は、係合溝４０Ａと受け溝４４Ａとの間の通路及び矩形溝４２Ａによる通路を、前記Ｕ字溝を介して循環する。
【００４９】
また、フレーム２２の外側には支持フレーム４８が配置されている。支持フレーム４８は、フレーム２２の下側に位置し無限軌道３４の循環方向に沿って延設された底部４８Ａと、側面がフレーム２２の側板２２Ｂと所定間隔隔てて対向するように底部４８Ａの両端部に立設された一対の支持部４８Ｂと、から構成されており、略コ字状とされている。一対の支持部４８Ｂの側面には、無限軌道３４の循環軸方向（車両左右方向）に沿って延びる左右スライド用ガイドレール５０が各々取付けられている。
【００５０】
フレーム２２の側板２２Ｂには、力センサ５２（詳細は後述）を介して移動ブロック５４が取付けられている。移動ブロック５４には、左右スライド用ガイドレール５０に嵌合する溝が側面に穿設されており、この溝を介して左右スライドレール５０に嵌合している。従って、フレーム２２（及び無限軌道３４）は左右スライドガイドレール５０に沿って車両左右方向に移動可能とされている。
【００５１】
一対の側板２２Ｂの一方には、支持フレーム４８の支持部４８Ｂ側に突出するようにブラケット５６が取付けられている。ブラケット５６の先端部には、車両左右方向に沿って貫通する雌ねじ孔が形成されている。雌ねじ孔には雄ねじが形成された回転軸５８が螺合しており、ボールねじ機構が形成されている。回転軸５８の一端は支持フレーム４８の支持部４８Ｂに取付けられたモータ６０の回転軸に同軸に連結されている。モータ６０は制御装置８０（図６参照）に接続されており（図示省略）、制御装置８０によって駆動が制御される。
【００５２】
これにより、モータ６０が駆動されて回転軸５８が回転されると、ブラケット５６、フレーム２２、無限軌道３４等は一体となって、支持フレーム４８に対して車両左右方向に移動される。また、モータ６０の駆動が停止されている状態では、ボールねじ機構の作用により、支持フレーム４８に対するフレーム２２等の車両左右方向への移動は阻止される。
【００５３】
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、力センサ５２は歪みゲージやロードセル等の力検出素子を備えた一対の力測定用梁５２Ａを備えている。この力測定用梁５２Ａは、両端部が矩形枠５２Ｃの内部に固定されていると共に、中間部が連結板５２Ｂによって相互に連結されている。この力センサ５２は、力測定用梁５２Ａの長さ方向に各々直交する２方向（図９（Ａ）の紙面に直交する方向、及び図９（Ｂ）の紙面に直交する方向）の力を検出可能とされている。
【００５４】
矩形枠５２Ｃには側板２２Ｂへの取付用の４つのネジ孔が穿設されており、連結板５２Ｂには移動ブロック５４への取付用の４つのネジ孔が穿設されている。力センサ５２は、力測定用梁５２Ａの長さ方向が車両上下方向を向くように、ネジにより側板２２Ｂ及び移動ブロック５４の側面に各々固定されている。
【００５５】
従って、無限軌道３４が循環駆動され、無限軌道３４上を車輪が転動することによって無限軌道３４に循環方向の力が作用すると、この力はスプロケット２８を介してフレーム２２に伝達され、フレーム２２の側板２２Ｂが循環方向に移動する。これにより、力センサ５２の力測定用梁５２Ａが循環方向に変形し、力センサ５２によって循環方向の力の大きさが測定される。
【００５６】
また、無限軌道３４上を車輪が転動することによって無限軌道３４に循環軸方向の力が作用すると、この力は平板ガイド４０、ボール４６、ガイド板４４、及び荷重受け板部材４２を介してフレーム２２に伝達され、フレーム２２の側板２２Ｂが循環軸方向に移動する。これにより、力センサ５２の力測定用梁５２Ａが循環軸方向に変形し、力センサ５２によって循環軸方向の力の大きさが測定される。力センサ５２は制御装置８０に接続されており（図６参照）、測定結果を制御装置８０へ出力する。
【００５７】
一方、支持フレーム４８の底部４８Ａの下側には、載置台１２に取付けられ無限軌道３４の循環方向（車両前後方向）に沿って互いに平行に延びる一対の前後スライド用ガイドレール６２が配置されている。底部４８Ａの底面には、前後スライド用ガイドレール６２に嵌合する一対の溝が穿設されており、この溝を介して前後スライド用ガイドレール６２に嵌合している。従って、支持フレーム４８は前後スライド用ガイドレール６２に沿って車両前後方向に移動可能とされている。
【００５８】
なお図示は省略するが、支持フレーム４８は、前記と同様の駆動機構（ボールねじ機構とモータ）により、載置台１２に対して車両前後方向に移動されるようになっている。
【００５９】
なお、４つのタイヤ駆動装置１８のうち、車両２０の前輪が載置される一対のタイヤ駆動装置１８の無限軌道３４の循環進行方向は平行とされていると共に、車両２０の後輪が載置される一対のタイヤ駆動装置についても無限軌道３４の循環進行方向が平行とされており、前輪が載置されるタイヤ駆動装置１８と後輪が載置されるタイヤ駆動装置１８の無限軌道３４の循環進行方向は同一方向とされている。
【００６０】
また、図５に示すように載置台１２には、タイヤ駆動装置１８を挟んで車両前後方向前側及び後側に車輪止め板６４が一対配設されており、この一対の車輪止め板６４に対応して、図１０に示す駆動機構が各々設けられている。一対の車輪止め板６４は、収納状態（図１０に実線で示す状態）では載置台１２の上面と各々略面一とされており、車両前後方向に沿ってタイヤ駆動装置１８に近い側の端部が回動可能に載置台１２に軸支されている。
【００６１】
また、一対の車輪止め板６４に対応してレバー６６が一対設けられている。車輪止め板６４の側面には、車両前後方向に沿った中間部に長孔６４Ａが各々穿設されており、この長孔６４Ａには、対応するレバー６６の上側端部がピン６８により各々遊嵌されている。一対のレバー６６は、各々の下側端部が、車輪止め板６４の収納状態において、下側へ向かうに従って互いの距離が小さくなるように（逆ハ字状となるように）、回動可能に載置台１２に軸支されている。
【００６２】
また、一対のレバー６６の中間部は、油圧シリンダ７０を介して互いに連結されていると共に、一方のレバー６６の中間部には、一端が載置台１２に取付けられた引張コイルばね７２の他端も連結されている。
【００６３】
油圧シリンダ７０は制御装置８０（図６参照）に接続されており、制御装置８０によって伸縮が制御される。制御装置８０により、油圧シリンダ７０の長さが図１０に示す長さよりも徐々に短くされると、一対のレバー６６が引張コイルばね７２の付勢力に抗して徐々に直立状態に近づき、レバー６６の上側端部の間隔は徐々に小さくされる。これに伴って一対の車輪止め板６４が各々回動し、図１０に想像線で示すように、タイヤ駆動装置１８上に車輪が載置されていた場合には、一対の車輪止め板６４の先端部が各々車輪に接触することにより、車両前後方向への車輪の転動が阻止される。
【００６４】
また載置台１２の側部には、４つのタイヤ駆動装置１８に対応して４箇所に、ロッド７４が取付けられている。図１１に示すように、ロッド７４は図１１矢印Ａ方向に沿って回動自在に軸支されていると共に、伸縮自在とされており、先端部には距離センサ７６が取付けられている。距離センサ７６としては、例えば対象物にレーザ光を射出し、対象物で反射されたレーザ光を受光することにより対象物との距離を検出する非接触型のセンサを適用することができる。
【００６５】
ロッド７４は、タイヤ駆動装置１８上に車輪が載置された状態で、距離センサ７６が車輪の中心に対向するように、手動により回動及び伸縮される。これにより、距離センサ７６がタイヤ駆動装置１８上に載置されている車輪との距離を検出することが可能となる。距離センサ７６は制御装置（図６参照）に接続されており、車輪との距離を検出した結果を制御装置８０へ出力する。
【００６６】
図６に示す制御装置８０は、例えばマイクロコンピュータで構成することができる。制御装置８０には、力センサ５２による測定値や車輪の姿勢角の調整方向等を表示するためのＣＲＴ等から成る表示装置８２が接続されている。
【００６７】
次に本実施形態の作用として、上記ホイールアライメント測定装置を用いてホイールアライメントを調整する方法について説明する。
【００６８】
まず、作業者は、調整対象車両のホイールベース、前後のトレッドベースに応じて、４つのタイヤ駆動装置１８が調整対象車両の４つの車輪に対応する位置に各々位置するように、各タイヤ駆動装置１８の支持フレーム４８を前後スライド用ガイドレール６２に沿って車両前後方向に移動させると共に、フレーム２２を左右スライド用ガイドレールに沿って車両左右方向に移動させ、載置台１２上における各タイヤ駆動装置１８の位置を調整する。
【００６９】
なお、上記の移動はモータの駆動力によりボールねじ機構を介して行われるので、モータの駆動を停止すると、ボールねじ機構の作用によりタイヤ駆動装置１８は調整後の位置にロックされる。
【００７０】
次に車両２０の各車輪がタイヤ駆動装置１８のタイヤ駆動面３６上に位置し、かつ車体の中心線がタイヤ駆動装置１８の無限軌道３４の循環方向と略平行となるように、車両２０の操舵輪を直進状態としたまま載置台１２上に車両２０を移動する。そして、距離センサ７６が各車輪の中心に対向するように、各ロッド７４を手動により回動及び伸縮させる。
【００７１】
上記の作業が終了すると、作業者は制御装置８０に対し、ホイールアライメントの測定を指示する。これにより、制御装置８０では、図１２に示すホイールアライメント測定処理を順に実行すると共に、図１３に示す車体の向き調整処理を所定時間毎に周期的に実行する。以下では、まず図１３を参照し、車体の向き調整処理について説明する。
【００７２】
ステップ１００では、４個の距離センサ７６により、車両の各車輪の中心との距離（図１４に示す距離ａ，ｂ，Ａ，Ｂ）を各々測定する。ステップ１０２では車両の左前輪の中心と距離センサ７６との距離ａから車両の左後輪の中心と距離センサ７６との距離ｂを減算した値（ａ−ｂ）と、車両の右前輪の中心と距離センサ７６との距離Ａから車両の右後輪の中心と距離センサ７６との距離Ｂを減算した値（Ａ−Ｂ）と、を比較し、比較結果に基づいて車体が正しい向きとなっているか否か判定する。
【００７３】
ステップ１０２において（ａ−ｂ）＝（Ａ−Ｂ）であった場合には、車両２０の前輪のトレッドベースと後輪のトレッドベースとが相違していたとしても、車体の中心線がホイールアライメント測定装置の各タイヤ駆動装置１８の循環方向と平行になっていると判断できるので、判定が肯定され、何ら処理を行うことなく車体の向き調整処理を終了する。
【００７４】
一方、ステップ１０２において（ａ−ｂ）≠（Ａ−Ｂ）であった場合には、判定が否定されてステップ１０４へ移行し、（ａ−ｂ）＝（Ａ−Ｂ）を成立させるためのタイヤ駆動装置１８の移動距離を演算し、演算結果に基づいてモータ６０を駆動し、タイヤ駆動装置１８を循環軸方向に移動させて位置を調整する。これにより、車体の中心線がホイールアライメント測定装置の各タイヤ駆動装置１８の循環方向と平行になるように車体の向きが調整される。上記処理により、載置台１２上に移動した車両の車体の中心線が、各タイヤ駆動装置１８の循環方向に対して非平行であったとしても、平行となるように車体の向きが修正されることになる。
【００７５】
また、後述するホイールアライメント測定処理（図１２）では、タイヤ駆動装置１８により車両２０の車輪を１輪ずつ転動させる。車両２０の車輪を１輪ずつ転動させると、転動している車輪で発生した循環軸方向の力により、転動していないタイヤに歪みが生じて車体が微妙に変位し、タイヤ駆動面３６に対し転動している車輪の姿勢角が変化するが、上述した車体の向き調整処理は、車輪を転動させているときにも周期的に実行され、転動していないタイヤの歪みが解消され車体の変位が修正されるようにタイヤ駆動装置１８が移動されるので、タイヤ駆動面３６に対する転動している車輪の姿勢角が一定となり、ホイールアライメント測定処理による測定の精度が向上する。
【００７６】
次に図１２にフローチャートを参照し、ホイールアライメント測定処理について説明する。ステップ１２０では、測定対象の車輪以外の３つの車輪について、対応する車輪止め板６４を油圧シリンダ７０によって回動することにより、前記測定対象でない３輪が車両前後方向に移動しないようにロックする。なお、車輪止め板６４によるロックに代えて、車両２０に設けられているジャッキングポイント等を利用し、車体を固定することにより車両２０の車両前後方向への移動を阻止するようにしてもよい。但しこの場合、車体を固定することによって車輪の駆動による力以外の力が車体に作用しないようにする必要がある。
【００７７】
次のステップ１２２では測定対象の車輪に対応するタイヤ駆動装置１８を循環駆動する。これにより、測定対象車輪がタイヤ駆動面３６上を転動し、測定対象車輪が板片３２の上面から突起３８の上面に乗り上げ、次に突起３８の上面から板片３２の上面に乗り下げることが繰り返されることになる。この突起３８への乗り上げ及び突起３８からの乗り下げにより、測定対象車輪のタイヤには循環方向の力及び循環軸方向の力が発生し、発生した力は力センサ５２によって測定される。このため、ステップ１２４では力センサ５２からの出力（測定結果）を取込み、取り込んだ測定結果をメモリ等の記憶手段に一時的に記憶する。
【００７８】
次のステップ１２６では、測定対象車輪に対する測定が終了したか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１２２へ戻り、ステップ１２２〜１２６を繰り返す。これにより、ステップ１２６の判定が肯定される迄の間は、タイヤ駆動面３６上を転動している測定対象車輪によって発生される車両前後方向の力（前後力）及び車両左右方向の力（横力）が繰り返し測定され、測定結果が記憶されることになる。
【００７９】
所定時間が経過した、又はタイヤが所定回回転した、又はメモリに記憶した測定データのデータ量が所定量に達した等の条件を満足すると、ステップ１２６の判定が肯定され、ステップ１２８へ移行する。ステップ１２８では車両２０の全ての車輪に対して上記の測定処理を行ったか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１２０に戻り、他の車輪を測定対象車輪として上記処理を繰り返す。
【００８０】
車両の全ての車輪について測定処理を行い各車輪のデータを全て収集すると、ステップ１２８の判定が肯定されてステップ１３０へ移行する。ステップ１３０ではメモリ等に一時的に記憶した測定結果を取り込み、各車輪の突起３８への乗り上げ、突起３８からの乗り下げの際の前後力及び横力の変化を演算する。そして、各車輪において前後力が最大又は最大に近い値となっている期間における横力の変化幅及び変化方向（増加方向／減少方向）に基づいて、トー角の調整方向（トーイン方向及びトーアウト方向の何れに調整すべきか）を各車輪毎に演算する。
【００８１】
次のステップ１３２では、表示装置８２に、突起３８への乗り上げ及び突起３８からの乗り下げの際の前後力が最大又は最大に近い値となっている期間における横力の変化幅、トー角の調整方向を各車輪毎に表示し、処理を一旦終了する。これにより作業員は、表示装置８２に表示された情報に基づいて、各車輪のトー角を調整する必要があるか否か、トー角を調整する必要がある場合に何れの調整方向にどの程度調整すれば良いかを容易に判断することができる。
【００８２】
また、作業員が車両２０の各車輪のトー角を調整した後に、再度確認する必要があれば、上述したホイールアライメント測定処理の実行が再度指示され、上記と同様にして、トー角調整後のホイールアライメントが適正か否かが前後力及び横力に基づいて再度判定される。これにより、車両２０に装着されているタイヤの種類に拘らず、該タイヤの特性に応じて実路面において高い走行安定性が得られ、かつ耐片磨耗性が向上するように、車両２０の各車輪の姿勢角を適正に調整することができる。
【００８３】
また、上記ではホイールアライメント測定装置として、タイヤ駆動装置１８、車両２０を水平にリフトアップする主昇降装置１０及び車体のみをリフトアップする副昇降装置１４を組み合わせた装置を用いたので、タイヤの交換や車両の整備についても簡便に行うことができる。
【００８４】
なお、上記では表示装置８２に表示されたトー角の調整方向に基づいて、作業員が各車輪毎にトー角を調整する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。一般に、車両の操舵輪はトー角が調整できる構造となっているが、非操舵輪については車輪毎のトー角が調整できない構造の車両や、車軸単位であってもトー角が調整ができない構造の車両もある。このような場合には、当該車軸に取り付けられた一対の車輪について、突起３８への乗り上げ及び突起３８からの乗り下げの際の前後力が最大又は最大に近い値となっている期間における横力の変化幅が等しくなるように、表示装置８２に表示された情報に基づいて車軸と車体との角度を調整するようにしてもよい。
【００８５】
また、ホイールアライメント測定装置の主昇降装置１０及び副昇降装置１４は一体に構成してもよい。またタイヤ駆動装置１８を、鉛直軸回りに旋回可能でかつ旋回角度を表示又は信号として出力可能な旋回装置上に載置して、ホイールアライメント測定装置を構成してもよい。この場合、タイヤ駆動装置１８によって車輪を転動させてデータを収集することと、前記旋回装置を旋回させる（車輪のトー角を変化させたことに相当する）ことを交互に繰り返し行えば、収集したデータに基づいて、トー角の調整方向のみならず最適なトー角の値を導出することが可能となる。
【００８６】
更に、調整対象車両がキャンバー角の調整が可能な車両である場合には、キャンバー角についても設計値の許容範囲内で調整するようにしてもよい。キャンバー角を調整する場合には、上記で説明したホイールアライメント測定装置に、従来から存在しているアライメント測定装置又は角度計等の角度測定装置を併用して行えば、作業効率が向上するので好ましい。
【００８７】
また、上記では板片３２を連結して構成した無限軌道３４によりタイヤ駆動面を形成し、板片３２上に突起３２を設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば図１５（Ａ）に示すように大径のローラ８６の外周面をタイヤ駆動面とし、このローラ８６の外周面上に平板状の突起８８を取付けて段差を形成してもよいし、図１５（Ｂ）に示すように無端ベルト９０の外周面をタイヤ駆動面とし、無端ベルト９０の外周面に平板状の突起９２を取付けて段差を形成してもよい。
【００８８】
更に、上記では無限軌道に突起を取付けることにより段差を形成していたが、これに限定されるのではなく、例えば図１５（Ｃ）に示すように、周方向に沿って肉厚が略一定の変化率で増加又は減少され周方向に沿った所定箇所の外周面に肉厚が急激に変化している部分が生ずるように無端ベルト９４を形成することにより、タイヤ駆動面と段差９６（肉厚が急激に変化している部分）を一体的に形成するようにしてもよい。本発明者等が行った実験によれば、姿勢角の変化に伴う横力の変化の仕方の相違度が高いのは段差の乗り上げ時であることが確認されているので、図１５（Ｃ）の構成のタイヤ駆動装置によって車輪を駆動する場合には、車輪の転動に伴い、車輪が段差９６を乗り上げて通過する向きにタイヤ駆動装置を配置すればよい。なお、突起或いは段差の数や形状等については、上記で説明した例に限定されるものではなく、本発明に支障の無い範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００８９】
また、上記ではタイヤ駆動装置の外側にモータを取り付けた例について説明したが、駆動ローラーの内部にモータを組み込んだビルトインタイプのローラーを使用してもよい。
【００９０】
更に、上記では２対のタイヤ駆動面を用いた例について説明したが、１対のタイヤ駆動面を用いて操舵輪のアライメントのみを調整したり、前軸、後軸毎に調整してもよい。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角の設定を容易に行うことができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力及び横力の変化の推移の一例を示す線図である。
【図２】トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力と横力との関係の一例を示す線図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、タイヤの種類を互いに異ならせ、トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力と横力との関係の一例を各々示す線図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、キャンバー角を互いに異ならせ、トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力と横力との関係の一例を各々示す線図である。
【図５】本実施形態に係るホイールアライメント測定装置の側面図である。
【図６】ホイールアライメント測定装置の概略平面図である。
【図７】タイヤ駆動装置の平面図である。
【図８】（Ａ）は図７の８Ａ線に沿った断面図、（Ｂ）は図７の８Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】（Ａ）は力センサの正面図、（Ｂ）は力センサの側面図である。
【図１０】車輪止め板駆動機構の概略構成図である。
【図１１】距離センサ及びタイヤ駆動装置の位置調整機構を示す概略図である。
【図１２】ホイールアライメント測定処理を示すフローチャートである。
【図１３】車体の向き調整処理を示すフローチャートである。
【図１４】車体の向きをどのように調整するかを示す説明図である。
【図１５】（Ａ）乃至（Ｃ）は、タイヤ駆動装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１８ タイヤ駆動装置
３４ 無限軌道
３６ タイヤ駆動面
３８ 突起
５２ 力センサ
８０ 制御装置
８２ 表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のホイールアライメント調整方法に係り、特に、タイヤ駆動面を循環駆動することによりタイヤ駆動面上に載置された車輪を転動させてタイヤが発生する力を測定し、測定結果に基づいて姿勢角を調整することにより、車両の走行安定性の向上及びタイヤの片磨耗の低減を図る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】
一般に車輪には、車両の走行安定性を確保するためにキャンバー角が付与されており、このキャンバー角の付与による片磨耗（磨耗タイヤの磨耗状態を観察すると、一方のトレッド肩部から他方のトレッド肩部にかけての磨耗量がテーパ状に変化しており、換言すれば、片方のトレッド肩部がトレッド中央部並びに反対側のトレッド肩部よりも磨耗量が多い状態の偏磨耗を、本明細書では「片磨耗」と称している）を防止するためにトー角が付与されている。
【０００３】
また逆に、車両のフロントタイヤ及びリアタイヤで発生する力をバランスさせ、車両の走行安定性を確保するためにトー角を付与し、付与したトー角による片磨耗を防止するためにキャンバー角を付与したり、或いはトー角及びキャンバー角を組み合わせて、車両の構造寸法等の制約の下で車両の走行安定性とタイヤの片磨耗を最小化する調整が行われている。
【０００４】
従って、車両走行時の走行安定性及びタイヤの耐片磨耗性を向上させるには、各車輪に付与されている姿勢角であるトー角及びキャンバー角を調整することが重要になる。従来のトー角及びキャンバー角の調整方法は、各車輪毎に角度や寸法を測定し、測定した角度や寸法が車両設計時に設定された目標値に一致するように、トー角及びキャンバー角を調整することが一般的であった。
【０００５】
しかしながら、タイヤは、タイヤの内部構造に起因して発生するプライステアー、車輪の回転方向と車両の進行方向とが異なることでタイヤが進行方向に対し角度を持つことにより発生するトーの力、接地面内で進行方向と力の作用点がずれることにより発生するセルフアライニングトルク、車輪に付与されたキャンバー角によりタイヤが変形しタイヤの内部構造によるタイヤの剛性との関係で発生するキャンバースラスト、並びに接地面の左右の長さの違いにより発生するキャンバーモーメント、工業製品として本来的に有している形状上の製造誤差から生じるコニシティー、内部の構造及びゴム等の部材によって異なる転がり抵抗等の特性があるが、これらの特性は車輪に加わる荷重に依存して各々変化する特性を有しており、かつタイヤの種類によってもその特性が異なっている。
【０００６】
つまり、前述した力はタイヤの変形によって発生しており、タイヤが進路を制御しながら車両を走行させるために発生している力は、前述した力の総和であるので、タイヤの種類のみならず、そのタイヤが取付けられている車両の荷重分布や車輪の姿勢角によって異なってくることになる。従って、車両の高速化並びに高度の直進安定性の要求に応えるには、より高い走行安定性と耐片磨耗性が得られる姿勢角の調整方法が必要になるが、これを実現するためにはタイヤの特性に基づく調整方法を確立する必要がある。
【０００７】
タイヤの特性に着目した従来の調整方法としては、複数本のローラを用いて車輪を駆動し、ローラに発生する力を各々測定し、測定した力の向きと大きさに基づいてトー角及びキャンバー角を測定する技術が知られている（特公昭 51-1868号公報参照）。しかしながら、タイヤと路面とが接触したときに発生する力は、タイヤと路面との接触形状によって異なることが確認されている。これに対し、タイヤとローラとの接触形状は、タイヤと実路面との接触形状と大きく異なるため、発生する力の特性もローラ上と路面上では大きく異なっている。
【０００８】
すなわち、ローラ上で発生する力は、プライステアーとトー角付与による横力については類似するものの、姿勢角と力の大きさとが大きく異なっており、またキャンバースラストは殆ど検出できない。加えて実路面上に無数に存在する凹凸による外乱によってタイヤが受ける変形に起因してタイヤが発生する力は検出できない。
【０００９】
従って、上記の従来技術では、測定した力が実路面上における値とは異なった値を示し、測定値を実路面上における値に修正するには、個々のタイヤの実路面上での特性を示すデータが必要となるため、現実的には汎用性に乏しい。また、姿勢角をどのような角度に調整すれば最適になるかに関する技術的提示はなされていない。
【００１０】
また、複数のローラによって車輪を駆動し、発生する横力を略０とすることによって高い走行安定性を得ようとする技術が知られている（特開平7-5076号公報参照）。この技術では、発生する横力を０にする場合、キャンバー角が付与された車輪ではキャンバースラストの方向と逆方向の力を発生させるような姿勢角を車輪に与えることになる。
【００１１】
当該技術においても、ローラとタイヤの接触面は前述の場合と同様に実路面上とは異なるためキャンバースラストの検出は殆どできない。加えて、横力を０とするためには、車輪が転動することによって発生する力を相殺するために、車両が走行することによって発生する路面からの力を、車輪が発生する力と反対の方向に加える必要がある。この場合、タイヤの接地面の変形は静止状態よりも更に大きくなるため、タイヤの片磨耗を発生させる原因となる。
【００１２】
また、ベルト等を用いた略平面上で車輪を転動させ、車輪が発生する力を検出してその力に基づき車輪の姿勢角を調整する方法（特願平7-139506号）も提案されているが、実路面は無数の凹凸により形成されており、タイヤは常に変形を受け、路面との接触により発生する力及び変形による力の影響を受けながら走行しているため、ベルト等により形成された略平面上で検出できる力は前者の力のみであって、実路面走行時に発生している力の一部しか検出できない。従って、略平面上で検出した力に基づいて車輪の姿勢角を調整したとしても、平面性が非常に高い路面を直進する際の走行安定性の向上には寄与するが、その他の走行特性並びに片磨耗に対しては対応できない。
【００１３】
すなわち、実路面を走行中のタイヤには発生メカニズムが異なる力が発生し、この力はタイヤの特性によって異なっているにも拘らず、従来は、▲１▼特定のタイヤを使用して車両を実際に走行させ、片磨耗が少なくかつ走行安定性を損なわない角度を経験的に求め、そこで得られた角度に調整する、▲２▼平面上で測定された力が相殺されて最小（略０）となるように調整する、▲３▼平面又はローラ上で測定された特定の力のみを最小（略０）にする、又は、▲４▼何等かの方法により得られた角度に調整する方法であるため、多様な車両と多様なタイヤの組み合わせに使用できる方法ではなかった。
【００１４】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角の設定を容易に行うことができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現できる車両のホイールアライメント調整方法を得ることが目的である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
タイヤは、凹凸のある路面上で接地転動する際に、接地面がタイヤに対して相対的に上下に運動することによって発生する荷重変動により変形し、この変形により、タイヤの構造的な要因によるプライステアーと称する横力、製造上の理由によって発生するコニシティーと称する横力の荷重依存性による横力、及び車輪にスリップ角（トー角）が付与されていることにより発生する横力が変動する。また、タイヤの凸部への乗り上げ時には凸部を進行方向に押し、タイヤの凸部からの乗り下げ時には凸部を進行方向と逆方向に押す力（前後力）が発生する。
【００１６】
本願発明者等は、凹凸のある路面上で接地転動するタイヤの振舞いを模擬するために、循環駆動による循環方向に沿ってタイヤ駆動面上の少なくとも１箇所に、循環方向に沿った長さがタイヤが完全に乗り上げる長さで、かつ循環方向に直交する循環軸方向に沿った長さがタイヤの幅よりも大きい平板状の突起を設けた（これにより、循環方向に沿って突起の前後に段差が形成される）。そして、車輪の姿勢角を種々の値に調整した状態で、突起を形成した箇所を車輪が通過するときにタイヤで発生する前後力及び横力の変化を各々測定する実験を行った。車輪の姿勢角としてトー角を変化させた実験の結果を図１及び図２に示す。
【００１７】
図１は、トー角をα1 、α2 、α3 と変化させたときの前後力及び横力の変化を示しており、トー角が各値のときの横力の変化については、相互の比較が容易なように、前後力が発生した時点における横力が同レベルとなるように重ね合わせて示している。なお図１において、前後力の変化が上に凸となっている部分は突起へのタイヤの乗り上げに対応しており、前後力の変化が下に凸となっている部分は突起からのタイヤの乗り下げに対応している。図１より、トー角を変化させても前後力の変化の仕方は一定しているものの、横力の変化の仕方（特に突起へのタイヤの乗り上げの際の横力の変化の仕方）についてはトー角によって異なっていることが理解できる。
【００１８】
図２には、突起にタイヤが乗り上げるときの前後力と横力の関係を散布図として示す。図２より、前後力の変動、すなわち突起へのタイヤの乗り上げが始まりタイヤの変形が進行するに伴って横力が変動している点、及びトー角を変化させることにより横力の変化の仕方（変化幅及び変化方向）が異なっていることが明らかである。また、上記の結果に基づき、タイヤが凹凸のある路面を接地転動することによる前後力の変動があっても、トー角の値によっては横力の変化を小さく抑制できることも理解できる（図２の例ではトー角＝α2 のときに、前後力の変動に伴う横力の変動が最も小さくなっている（なお、トー角＝α3 については横力の変化の軌跡が途中で交差しており、横力の変化幅はトー角＝α2 よりも大きい))。
【００１９】
また、図３には種類や構造の異なるタイヤに対して上記の実験を各々行った結果を示し（図３（Ａ）はタイヤＡ、図３（Ｂ）はタイヤＢの実験結果を示す）、図４にはキャンバー角を調整可能な車両を用い、キャンバー角が異なっている状態で上記の実験を各々行った結果を示す（図４（Ａ）はキャンバー角を-0.2度、図４（Ｂ）はキャンバー角を-2.2度に調整して行った実験の結果を示す）。図３及び図４から明らかなように、横力の変化の仕方は、タイヤの種類や構造等に応じて定まるタイヤの特性によって異なると共に、車輪の姿勢角としてのキャンバー角によっても異なっており、横力の変動を最も小さく抑制できるトー角の値についてもタイヤの特性やキャンバー角によって異なっている。
【００２０】
なお、図３及び図４には参考までに、車両のトー角を、横力の変動を最も小さく抑制できる角度に調整したときに、波形のピークが生ずると推定される位置を矢印Ａ、Ｂで示している。
【００２１】
更に、本願発明者等は、複数種類の車両（車両１〜車両５）について、車輪の姿勢角を、上述した実験で得られた横力の変動を最も小さく抑制できる角度に調整した場合と、車両設計時に定められた角度に調整した場合の走行安定性を各々比較・評価する実験を行った。なお、車両１〜車両５としては排気量が1200cc〜3000ccで駆動方式がＦＦ又はＦＲの車両を用い、タイヤとしては車両出荷時に装着されているタイヤと同サイズでかつ種類の異なるタイヤを用いた。実験結果を次の表１に示し、評価値設定の基準を表２に示す。なお表１では、車輪の姿勢角を、実験で得られた横力の変動を最も小さく抑制できる角度に調整した場合を「本方式」と表記している。
【００２２】
【表１】
【表２】
表１より明らかなように、上記実験により、車輪が突起（より詳しくは段差）を通過する際の横力の変動が小さくなるように車輪の姿勢角を調整することにより、タイヤの種類に拘らず、車両の走行安定性が大幅に向上すると共に、片磨耗性が大幅に低減されることが確認された。
【００２５】
そして、上述した実験より本願発明者等は、段差を形成したタイヤ駆動面上で車輪を接地転動させたときのタイヤが発生する前後力及び横力の変動を測定することにより、測定結果に基づいてタイヤの特性に応じた最適な車輪の姿勢角を求めることができ、車輪の姿勢角を前記求めた最適な姿勢角に調整すれば、実路面に適合した走行安定性が得られると共に、片磨耗の低減を実現できるとの知見を得た。
【００２６】
上記に基づき請求項１記載の発明は、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が形成されたタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪を載置し、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を測定し、前記車輪が前記段差を通過する過程でのタイヤ駆動面の循環方向及び前記循環軸方向の各々に作用する力の変化に基づき、前記車輪が前記段差を通過するときに発生するタイヤ駆動面の循環軸方向の力の変化幅が最小となるように車輪の姿勢角を調整する。
【００２７】
請求項１の発明では、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が形成されたタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪を載置し、タイヤ駆動面を循環駆動し車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向の各々に作用する力を測定している。
【００２８】
ここで、タイヤ駆動面の循環方向に作用する力はタイヤが発生する前後力に対応し、タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力はタイヤが発生する横力に対応している。従って、タイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向に作用する力を測定した結果に基づいて、車輪が段差を通過するときのタイヤが発生する前後力及び横力の変化を判断することができる。
【００２９】
そして請求項１の発明では、車輪が段差を通過する過程でのタイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向の各々に作用する力の変化に基づき、車輪が前記段差を通過するときに発生するタイヤ駆動面の循環軸方向の力の変化幅が最小となるように車輪の姿勢角を調整するので、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角を、実路面を走行させることなく容易に設定することができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現することができる。
【００３０】
請求項２記載の発明は、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成され、前記循環方向が互いに平行で、かつ略同一の水平面上に位置するように配置された少なくとも一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置し、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を各タイヤ駆動面毎に測定し、前記各タイヤ駆動面を転動された各車輪が前記段差を通過する過程での各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力の変化に基づいて前記各車輪が前記段差を通過した期間を判断し、判断した期間内における各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅に基づいて車輪の姿勢角を調整する。
【００３１】
請求項２記載の発明では、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成された一対のタイヤ駆動面が、前記循環方向が互いに平行でかつ略同一の水平面上に位置するように配置されており、該一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置する。次に、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環軸方向の各々に作用する力を前記一対のタイヤ駆動面毎に測定する。
【００３２】
また、車輪が段差を通過するタイミングは、タイヤ駆動面の循環方向に作用する力の変化に基づいて判断できるので、請求項２の発明では、各タイヤ駆動面を転動された各車輪が段差を通過する過程での各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力の変化に基づいて各車輪が段差を通過した期間を判断し、判断した期間内における各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅に基づいて車輪の姿勢角を調整する。なお前記期間は、例えばタイヤ駆動面の循環方向に作用する力が最大又は最大に近い値となっている期間内とすることができる。これにより、調整対象の車両の車輪の各々に対し、請求項１の発明と同様に、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角を、実路面を走行させることなく容易に設定することができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成され、前記循環方向が互いに平行で、かつ略同一の水平面上に位置するように配置された少なくとも一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置し、前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を各タイヤ駆動面毎に測定し、前記各タイヤ駆動面を転動された各車輪が前記段差を通過することで、各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力が最大又は最大に近い値となるときの各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅が最小となるように、車輪の姿勢角を調整する。
【００３４】
請求項３記載の発明では、各タイヤ駆動面を転動された各車輪が段差を通過することで、各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力が最大又は最大に近い値となるときの各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅が最小となるように車輪の姿勢角を調整するので、調整対象の車両の車輪の各々に対し、請求項１及び請求項２の発明と同様に、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角を、実路面を走行させることなく容易に設定することができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現することができる。
【００３５】
なお、請求項１乃至請求項３の発明において、タイヤ駆動面は、循環方向に沿って連続的に循環駆動される複数の板片を連結して形成することができる。タイヤ駆動面を上記のように形成した場合の段差の形成は、例えば請求項４に記載したように、複数の板片の一部の、循環方向及び循環軸方向に各々直交する方向に沿った高さを他の板片と異ならせるか、又は循環方向及び循環軸方向に各々直交する方向に突出する突出部を設けることで実現できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図５及び図６には、本発明を適用可能な車両のホイールアライメント測定装置が示されている。
【００３７】
このホイールアライメント測定装置は、主昇降装置１０によって昇降される載置台１２、副昇降装置１４により載置台１２を基準として昇降される車両受け台１６を備えている。載置台１２には、車両２０の各車輪を回転駆動させるための４つのタイヤ駆動装置１８が取り付けられている。この４つのタイヤ駆動装置１８は各々同一構成であるので、以下、単一のタイヤ駆動装置１８についてのみ説明する。
【００３８】
図７に示すように、タイヤ駆動装置１８は、所定間隔隔てて互いに平行に配置された一対の主フレーム２２Ａと、一対の主フレーム２２Ａの各々の両端部の間に掛け渡された側板２２Ｂと、から成るフレーム２２を備えている。フレーム２２は、主フレーム２２Ａの長手方向が車両２０の前後方向に沿うように配置されている。一対の主フレーム２２Ａの間には、各々側板２２Ｂの近傍に相当する位置に一対の駆動軸２４が掛け渡されており、この一対の駆動軸２４は回転可能に主フレーム２２Ａに軸支されている。
【００３９】
駆動軸２４の一端側には各々歯車２６が取付けられている。この歯車２６は、図示しない駆動力伝達機構を介し、制御装置８０（図６参照）によって駆動が制御されるモータ（図示省略）の回転軸に連結されている。従って、前記モータが駆動されると、モータで発生した駆動力が駆動力伝達機構、歯車２６を介して駆動軸２４に伝達され、一対の駆動軸２４が各々回転されるようになっている。
【００４０】
一対の駆動軸２４には、各々２個のスプロケット２８が、他方の駆動軸２４上のスプロケット２８と相互に対向する位置に取付けられている。一対の駆動軸２４間には無端のチェーン３０が２組掛け渡されている。この２組の無端のチェーン３０は、対向する一対のスプロケット２８に各々巻掛けられている（図８（Ｂ）も参照）。これにより、駆動軸２４が回転するとスプロケット２８を介して２組のチェーン３０が各々回転される。
【００４１】
またタイヤ駆動装置１８は、長さがタイヤの幅を十分に越える長さでかつタイヤのトレッドパターンの溝に入り込まない程度の幅の細長いアルミニウム製の板片３２を多数備えている。多数の板片３２は、各々側板２２Ｂと平行でかつチェーン３０の長手方向に沿って連続的に配置されており、両端部が図示しない連結材を介して２組のチェーン１４０に各々取付けられている。
【００４２】
従って図７及び図８（Ｂ）に示すように、チェーン３０及び連結材により、板片３２が板片３２の幅方向に沿って多数連結されて無限軌道３４が構成されており、この無限軌道３４は、板片３２の長手方向が車両２０の左右方向を向くように一対の駆動軸２４の間に掛け渡されている。一対の駆動軸２４はフレーム２２に支持されているので、無限軌道３４は循環駆動可能にフレーム２２に支持されている。なお以下では、タイヤ駆動装置１８を上方から見て、複数の板片３２の上面によって形成される面をタイヤ駆動面３６と称する。
【００４３】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように無限軌道３４の外面には、所定高さの平板状の突起３８が、無限軌道３４の循環方向に沿って所定間隔毎に複数形成されている。各突起３８は、無限軌道３４の循環方向に沿って隣合う２個の板片３２に亘って連続するように、無限軌道３４の外側に相当する前記２個の板片３２の上面に形成されている。また各突起３８の無限軌道の幅方向（循環軸方向）に沿った長さは、タイヤの幅よりも長くされている。なお、無限軌道３４の循環方向に沿って突起３８の両端のエッジは、本発明の段差に対応している。
【００４４】
従って、タイヤ駆動面３６に車両２０の車輪が載置された状態で無限軌道３４が循環駆動されると、タイヤはタイヤ駆動面３６上を転動され、板片３２の上面から段差を通過して突起３８の上面に乗り上げ、次に突起３８の上面から段差を通過して板片３２の上面に乗り下げることが繰り返されることになる。
【００４５】
図８（Ａ）に示すように、各板片３２の無限軌道３４の内側に相当する面の両側部には、平板ガイド４０が各々取り付けられており、この平板ガイド４０には、無限軌道３４の循環方向に沿ってＶ字状の係合溝４０Ａが刻設されている。また、一対の主フレーム２２Ａの内側面には、一対の主フレーム２２Ａを跨ぐように配置された荷重受け板部材４２の端部が固定されており、この荷重受け板部材４２の上面には、平板ガイド４０と対向する位置にガイド材４４が固定されている。
【００４６】
ガイド材４４の上面の位置には、係合溝４０Ａと対向する位置に、無限軌道３４の循環方向に沿ってＶ字状の受け溝４４Ａが各々刻設されている。これら係合溝４０Ａと受け溝４４Ａとの間には、鋼製で大きさが同一のボール４６が多数個配置されている。
【００４７】
従って、タイヤ駆動面に車両２０の車輪が載置され、無限軌道３４を形成している板片３２に荷重が加わっても、タイヤ駆動面３６を形成している複数枚の板片３２は、ボール４６を介しガイド材４４、荷重受け板部材４２により上面が同一平面となるように支持される。また、後述するように無限軌道３４が駆動されて前記車輪が転動することにより、タイヤ駆動面に無限軌道３４の循環軸方向の力が作用すると、この力は平板ガイド４０、ボール４６、ガイド板４４、荷重受け板部材４２を介してフレーム２２に伝達される。
【００４８】
また、荷重受け板部材４２の上面のガイド材４４に覆われた部分には、無限軌道３４の循環方向に沿ってボール４６が通過し得る大きさの矩形状の矩形溝４２Ａが形成されている。図示は省略するが、無限軌道３４の循環方向に沿った荷重受け板部材４２の両端部には、係合溝４０Ａと受け溝４４Ａとの間の通路と、矩形溝４２Ａによる通路の間をＵ字状に繋ぐＵ字溝が形成されている。ボール４６は、係合溝４０Ａと受け溝４４Ａとの間の通路及び矩形溝４２Ａによる通路を、前記Ｕ字溝を介して循環する。
【００４９】
また、フレーム２２の外側には支持フレーム４８が配置されている。支持フレーム４８は、フレーム２２の下側に位置し無限軌道３４の循環方向に沿って延設された底部４８Ａと、側面がフレーム２２の側板２２Ｂと所定間隔隔てて対向するように底部４８Ａの両端部に立設された一対の支持部４８Ｂと、から構成されており、略コ字状とされている。一対の支持部４８Ｂの側面には、無限軌道３４の循環軸方向（車両左右方向）に沿って延びる左右スライド用ガイドレール５０が各々取付けられている。
【００５０】
フレーム２２の側板２２Ｂには、力センサ５２（詳細は後述）を介して移動ブロック５４が取付けられている。移動ブロック５４には、左右スライド用ガイドレール５０に嵌合する溝が側面に穿設されており、この溝を介して左右スライドレール５０に嵌合している。従って、フレーム２２（及び無限軌道３４）は左右スライドガイドレール５０に沿って車両左右方向に移動可能とされている。
【００５１】
一対の側板２２Ｂの一方には、支持フレーム４８の支持部４８Ｂ側に突出するようにブラケット５６が取付けられている。ブラケット５６の先端部には、車両左右方向に沿って貫通する雌ねじ孔が形成されている。雌ねじ孔には雄ねじが形成された回転軸５８が螺合しており、ボールねじ機構が形成されている。回転軸５８の一端は支持フレーム４８の支持部４８Ｂに取付けられたモータ６０の回転軸に同軸に連結されている。モータ６０は制御装置８０（図６参照）に接続されており（図示省略）、制御装置８０によって駆動が制御される。
【００５２】
これにより、モータ６０が駆動されて回転軸５８が回転されると、ブラケット５６、フレーム２２、無限軌道３４等は一体となって、支持フレーム４８に対して車両左右方向に移動される。また、モータ６０の駆動が停止されている状態では、ボールねじ機構の作用により、支持フレーム４８に対するフレーム２２等の車両左右方向への移動は阻止される。
【００５３】
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、力センサ５２は歪みゲージやロードセル等の力検出素子を備えた一対の力測定用梁５２Ａを備えている。この力測定用梁５２Ａは、両端部が矩形枠５２Ｃの内部に固定されていると共に、中間部が連結板５２Ｂによって相互に連結されている。この力センサ５２は、力測定用梁５２Ａの長さ方向に各々直交する２方向（図９（Ａ）の紙面に直交する方向、及び図９（Ｂ）の紙面に直交する方向）の力を検出可能とされている。
【００５４】
矩形枠５２Ｃには側板２２Ｂへの取付用の４つのネジ孔が穿設されており、連結板５２Ｂには移動ブロック５４への取付用の４つのネジ孔が穿設されている。力センサ５２は、力測定用梁５２Ａの長さ方向が車両上下方向を向くように、ネジにより側板２２Ｂ及び移動ブロック５４の側面に各々固定されている。
【００５５】
従って、無限軌道３４が循環駆動され、無限軌道３４上を車輪が転動することによって無限軌道３４に循環方向の力が作用すると、この力はスプロケット２８を介してフレーム２２に伝達され、フレーム２２の側板２２Ｂが循環方向に移動する。これにより、力センサ５２の力測定用梁５２Ａが循環方向に変形し、力センサ５２によって循環方向の力の大きさが測定される。
【００５６】
また、無限軌道３４上を車輪が転動することによって無限軌道３４に循環軸方向の力が作用すると、この力は平板ガイド４０、ボール４６、ガイド板４４、及び荷重受け板部材４２を介してフレーム２２に伝達され、フレーム２２の側板２２Ｂが循環軸方向に移動する。これにより、力センサ５２の力測定用梁５２Ａが循環軸方向に変形し、力センサ５２によって循環軸方向の力の大きさが測定される。力センサ５２は制御装置８０に接続されており（図６参照）、測定結果を制御装置８０へ出力する。
【００５７】
一方、支持フレーム４８の底部４８Ａの下側には、載置台１２に取付けられ無限軌道３４の循環方向（車両前後方向）に沿って互いに平行に延びる一対の前後スライド用ガイドレール６２が配置されている。底部４８Ａの底面には、前後スライド用ガイドレール６２に嵌合する一対の溝が穿設されており、この溝を介して前後スライド用ガイドレール６２に嵌合している。従って、支持フレーム４８は前後スライド用ガイドレール６２に沿って車両前後方向に移動可能とされている。
【００５８】
なお図示は省略するが、支持フレーム４８は、前記と同様の駆動機構（ボールねじ機構とモータ）により、載置台１２に対して車両前後方向に移動されるようになっている。
【００５９】
なお、４つのタイヤ駆動装置１８のうち、車両２０の前輪が載置される一対のタイヤ駆動装置１８の無限軌道３４の循環進行方向は平行とされていると共に、車両２０の後輪が載置される一対のタイヤ駆動装置についても無限軌道３４の循環進行方向が平行とされており、前輪が載置されるタイヤ駆動装置１８と後輪が載置されるタイヤ駆動装置１８の無限軌道３４の循環進行方向は同一方向とされている。
【００６０】
また、図５に示すように載置台１２には、タイヤ駆動装置１８を挟んで車両前後方向前側及び後側に車輪止め板６４が一対配設されており、この一対の車輪止め板６４に対応して、図１０に示す駆動機構が各々設けられている。一対の車輪止め板６４は、収納状態（図１０に実線で示す状態）では載置台１２の上面と各々略面一とされており、車両前後方向に沿ってタイヤ駆動装置１８に近い側の端部が回動可能に載置台１２に軸支されている。
【００６１】
また、一対の車輪止め板６４に対応してレバー６６が一対設けられている。車輪止め板６４の側面には、車両前後方向に沿った中間部に長孔６４Ａが各々穿設されており、この長孔６４Ａには、対応するレバー６６の上側端部がピン６８により各々遊嵌されている。一対のレバー６６は、各々の下側端部が、車輪止め板６４の収納状態において、下側へ向かうに従って互いの距離が小さくなるように（逆ハ字状となるように）、回動可能に載置台１２に軸支されている。
【００６２】
また、一対のレバー６６の中間部は、油圧シリンダ７０を介して互いに連結されていると共に、一方のレバー６６の中間部には、一端が載置台１２に取付けられた引張コイルばね７２の他端も連結されている。
【００６３】
油圧シリンダ７０は制御装置８０（図６参照）に接続されており、制御装置８０によって伸縮が制御される。制御装置８０により、油圧シリンダ７０の長さが図１０に示す長さよりも徐々に短くされると、一対のレバー６６が引張コイルばね７２の付勢力に抗して徐々に直立状態に近づき、レバー６６の上側端部の間隔は徐々に小さくされる。これに伴って一対の車輪止め板６４が各々回動し、図１０に想像線で示すように、タイヤ駆動装置１８上に車輪が載置されていた場合には、一対の車輪止め板６４の先端部が各々車輪に接触することにより、車両前後方向への車輪の転動が阻止される。
【００６４】
また載置台１２の側部には、４つのタイヤ駆動装置１８に対応して４箇所に、ロッド７４が取付けられている。図１１に示すように、ロッド７４は図１１矢印Ａ方向に沿って回動自在に軸支されていると共に、伸縮自在とされており、先端部には距離センサ７６が取付けられている。距離センサ７６としては、例えば対象物にレーザ光を射出し、対象物で反射されたレーザ光を受光することにより対象物との距離を検出する非接触型のセンサを適用することができる。
【００６５】
ロッド７４は、タイヤ駆動装置１８上に車輪が載置された状態で、距離センサ７６が車輪の中心に対向するように、手動により回動及び伸縮される。これにより、距離センサ７６がタイヤ駆動装置１８上に載置されている車輪との距離を検出することが可能となる。距離センサ７６は制御装置（図６参照）に接続されており、車輪との距離を検出した結果を制御装置８０へ出力する。
【００６６】
図６に示す制御装置８０は、例えばマイクロコンピュータで構成することができる。制御装置８０には、力センサ５２による測定値や車輪の姿勢角の調整方向等を表示するためのＣＲＴ等から成る表示装置８２が接続されている。
【００６７】
次に本実施形態の作用として、上記ホイールアライメント測定装置を用いてホイールアライメントを調整する方法について説明する。
【００６８】
まず、作業者は、調整対象車両のホイールベース、前後のトレッドベースに応じて、４つのタイヤ駆動装置１８が調整対象車両の４つの車輪に対応する位置に各々位置するように、各タイヤ駆動装置１８の支持フレーム４８を前後スライド用ガイドレール６２に沿って車両前後方向に移動させると共に、フレーム２２を左右スライド用ガイドレールに沿って車両左右方向に移動させ、載置台１２上における各タイヤ駆動装置１８の位置を調整する。
【００６９】
なお、上記の移動はモータの駆動力によりボールねじ機構を介して行われるので、モータの駆動を停止すると、ボールねじ機構の作用によりタイヤ駆動装置１８は調整後の位置にロックされる。
【００７０】
次に車両２０の各車輪がタイヤ駆動装置１８のタイヤ駆動面３６上に位置し、かつ車体の中心線がタイヤ駆動装置１８の無限軌道３４の循環方向と略平行となるように、車両２０の操舵輪を直進状態としたまま載置台１２上に車両２０を移動する。そして、距離センサ７６が各車輪の中心に対向するように、各ロッド７４を手動により回動及び伸縮させる。
【００７１】
上記の作業が終了すると、作業者は制御装置８０に対し、ホイールアライメントの測定を指示する。これにより、制御装置８０では、図１２に示すホイールアライメント測定処理を順に実行すると共に、図１３に示す車体の向き調整処理を所定時間毎に周期的に実行する。以下では、まず図１３を参照し、車体の向き調整処理について説明する。
【００７２】
ステップ１００では、４個の距離センサ７６により、車両の各車輪の中心との距離（図１４に示す距離ａ，ｂ，Ａ，Ｂ）を各々測定する。ステップ１０２では車両の左前輪の中心と距離センサ７６との距離ａから車両の左後輪の中心と距離センサ７６との距離ｂを減算した値（ａ−ｂ）と、車両の右前輪の中心と距離センサ７６との距離Ａから車両の右後輪の中心と距離センサ７６との距離Ｂを減算した値（Ａ−Ｂ）と、を比較し、比較結果に基づいて車体が正しい向きとなっているか否か判定する。
【００７３】
ステップ１０２において（ａ−ｂ）＝（Ａ−Ｂ）であった場合には、車両２０の前輪のトレッドベースと後輪のトレッドベースとが相違していたとしても、車体の中心線がホイールアライメント測定装置の各タイヤ駆動装置１８の循環方向と平行になっていると判断できるので、判定が肯定され、何ら処理を行うことなく車体の向き調整処理を終了する。
【００７４】
一方、ステップ１０２において（ａ−ｂ）≠（Ａ−Ｂ）であった場合には、判定が否定されてステップ１０４へ移行し、（ａ−ｂ）＝（Ａ−Ｂ）を成立させるためのタイヤ駆動装置１８の移動距離を演算し、演算結果に基づいてモータ６０を駆動し、タイヤ駆動装置１８を循環軸方向に移動させて位置を調整する。これにより、車体の中心線がホイールアライメント測定装置の各タイヤ駆動装置１８の循環方向と平行になるように車体の向きが調整される。上記処理により、載置台１２上に移動した車両の車体の中心線が、各タイヤ駆動装置１８の循環方向に対して非平行であったとしても、平行となるように車体の向きが修正されることになる。
【００７５】
また、後述するホイールアライメント測定処理（図１２）では、タイヤ駆動装置１８により車両２０の車輪を１輪ずつ転動させる。車両２０の車輪を１輪ずつ転動させると、転動している車輪で発生した循環軸方向の力により、転動していないタイヤに歪みが生じて車体が微妙に変位し、タイヤ駆動面３６に対し転動している車輪の姿勢角が変化するが、上述した車体の向き調整処理は、車輪を転動させているときにも周期的に実行され、転動していないタイヤの歪みが解消され車体の変位が修正されるようにタイヤ駆動装置１８が移動されるので、タイヤ駆動面３６に対する転動している車輪の姿勢角が一定となり、ホイールアライメント測定処理による測定の精度が向上する。
【００７６】
次に図１２にフローチャートを参照し、ホイールアライメント測定処理について説明する。ステップ１２０では、測定対象の車輪以外の３つの車輪について、対応する車輪止め板６４を油圧シリンダ７０によって回動することにより、前記測定対象でない３輪が車両前後方向に移動しないようにロックする。なお、車輪止め板６４によるロックに代えて、車両２０に設けられているジャッキングポイント等を利用し、車体を固定することにより車両２０の車両前後方向への移動を阻止するようにしてもよい。但しこの場合、車体を固定することによって車輪の駆動による力以外の力が車体に作用しないようにする必要がある。
【００７７】
次のステップ１２２では測定対象の車輪に対応するタイヤ駆動装置１８を循環駆動する。これにより、測定対象車輪がタイヤ駆動面３６上を転動し、測定対象車輪が板片３２の上面から突起３８の上面に乗り上げ、次に突起３８の上面から板片３２の上面に乗り下げることが繰り返されることになる。この突起３８への乗り上げ及び突起３８からの乗り下げにより、測定対象車輪のタイヤには循環方向の力及び循環軸方向の力が発生し、発生した力は力センサ５２によって測定される。このため、ステップ１２４では力センサ５２からの出力（測定結果）を取込み、取り込んだ測定結果をメモリ等の記憶手段に一時的に記憶する。
【００７８】
次のステップ１２６では、測定対象車輪に対する測定が終了したか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１２２へ戻り、ステップ１２２〜１２６を繰り返す。これにより、ステップ１２６の判定が肯定される迄の間は、タイヤ駆動面３６上を転動している測定対象車輪によって発生される車両前後方向の力（前後力）及び車両左右方向の力（横力）が繰り返し測定され、測定結果が記憶されることになる。
【００７９】
所定時間が経過した、又はタイヤが所定回回転した、又はメモリに記憶した測定データのデータ量が所定量に達した等の条件を満足すると、ステップ１２６の判定が肯定され、ステップ１２８へ移行する。ステップ１２８では車両２０の全ての車輪に対して上記の測定処理を行ったか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１２０に戻り、他の車輪を測定対象車輪として上記処理を繰り返す。
【００８０】
車両の全ての車輪について測定処理を行い各車輪のデータを全て収集すると、ステップ１２８の判定が肯定されてステップ１３０へ移行する。ステップ１３０ではメモリ等に一時的に記憶した測定結果を取り込み、各車輪の突起３８への乗り上げ、突起３８からの乗り下げの際の前後力及び横力の変化を演算する。そして、各車輪において前後力が最大又は最大に近い値となっている期間における横力の変化幅及び変化方向（増加方向／減少方向）に基づいて、トー角の調整方向（トーイン方向及びトーアウト方向の何れに調整すべきか）を各車輪毎に演算する。
【００８１】
次のステップ１３２では、表示装置８２に、突起３８への乗り上げ及び突起３８からの乗り下げの際の前後力が最大又は最大に近い値となっている期間における横力の変化幅、トー角の調整方向を各車輪毎に表示し、処理を一旦終了する。これにより作業員は、表示装置８２に表示された情報に基づいて、各車輪のトー角を調整する必要があるか否か、トー角を調整する必要がある場合に何れの調整方向にどの程度調整すれば良いかを容易に判断することができる。
【００８２】
また、作業員が車両２０の各車輪のトー角を調整した後に、再度確認する必要があれば、上述したホイールアライメント測定処理の実行が再度指示され、上記と同様にして、トー角調整後のホイールアライメントが適正か否かが前後力及び横力に基づいて再度判定される。これにより、車両２０に装着されているタイヤの種類に拘らず、該タイヤの特性に応じて実路面において高い走行安定性が得られ、かつ耐片磨耗性が向上するように、車両２０の各車輪の姿勢角を適正に調整することができる。
【００８３】
また、上記ではホイールアライメント測定装置として、タイヤ駆動装置１８、車両２０を水平にリフトアップする主昇降装置１０及び車体のみをリフトアップする副昇降装置１４を組み合わせた装置を用いたので、タイヤの交換や車両の整備についても簡便に行うことができる。
【００８４】
なお、上記では表示装置８２に表示されたトー角の調整方向に基づいて、作業員が各車輪毎にトー角を調整する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。一般に、車両の操舵輪はトー角が調整できる構造となっているが、非操舵輪については車輪毎のトー角が調整できない構造の車両や、車軸単位であってもトー角が調整ができない構造の車両もある。このような場合には、当該車軸に取り付けられた一対の車輪について、突起３８への乗り上げ及び突起３８からの乗り下げの際の前後力が最大又は最大に近い値となっている期間における横力の変化幅が等しくなるように、表示装置８２に表示された情報に基づいて車軸と車体との角度を調整するようにしてもよい。
【００８５】
また、ホイールアライメント測定装置の主昇降装置１０及び副昇降装置１４は一体に構成してもよい。またタイヤ駆動装置１８を、鉛直軸回りに旋回可能でかつ旋回角度を表示又は信号として出力可能な旋回装置上に載置して、ホイールアライメント測定装置を構成してもよい。この場合、タイヤ駆動装置１８によって車輪を転動させてデータを収集することと、前記旋回装置を旋回させる（車輪のトー角を変化させたことに相当する）ことを交互に繰り返し行えば、収集したデータに基づいて、トー角の調整方向のみならず最適なトー角の値を導出することが可能となる。
【００８６】
更に、調整対象車両がキャンバー角の調整が可能な車両である場合には、キャンバー角についても設計値の許容範囲内で調整するようにしてもよい。キャンバー角を調整する場合には、上記で説明したホイールアライメント測定装置に、従来から存在しているアライメント測定装置又は角度計等の角度測定装置を併用して行えば、作業効率が向上するので好ましい。
【００８７】
また、上記では板片３２を連結して構成した無限軌道３４によりタイヤ駆動面を形成し、板片３２上に突起３２を設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば図１５（Ａ）に示すように大径のローラ８６の外周面をタイヤ駆動面とし、このローラ８６の外周面上に平板状の突起８８を取付けて段差を形成してもよいし、図１５（Ｂ）に示すように無端ベルト９０の外周面をタイヤ駆動面とし、無端ベルト９０の外周面に平板状の突起９２を取付けて段差を形成してもよい。
【００８８】
更に、上記では無限軌道に突起を取付けることにより段差を形成していたが、これに限定されるのではなく、例えば図１５（Ｃ）に示すように、周方向に沿って肉厚が略一定の変化率で増加又は減少され周方向に沿った所定箇所の外周面に肉厚が急激に変化している部分が生ずるように無端ベルト９４を形成することにより、タイヤ駆動面と段差９６（肉厚が急激に変化している部分）を一体的に形成するようにしてもよい。本発明者等が行った実験によれば、姿勢角の変化に伴う横力の変化の仕方の相違度が高いのは段差の乗り上げ時であることが確認されているので、図１５（Ｃ）の構成のタイヤ駆動装置によって車輪を駆動する場合には、車輪の転動に伴い、車輪が段差９６を乗り上げて通過する向きにタイヤ駆動装置を配置すればよい。なお、突起或いは段差の数や形状等については、上記で説明した例に限定されるものではなく、本発明に支障の無い範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００８９】
また、上記ではタイヤ駆動装置の外側にモータを取り付けた例について説明したが、駆動ローラーの内部にモータを組み込んだビルトインタイプのローラーを使用してもよい。
【００９０】
更に、上記では２対のタイヤ駆動面を用いた例について説明したが、１対のタイヤ駆動面を用いて操舵輪のアライメントのみを調整したり、前軸、後軸毎に調整してもよい。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、タイヤの特性に応じた車輪の姿勢角の設定を容易に行うことができ、実路面に適合した走行安定性が得られると共に片磨耗の低減を実現できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力及び横力の変化の推移の一例を示す線図である。
【図２】トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力と横力との関係の一例を示す線図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、タイヤの種類を互いに異ならせ、トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力と横力との関係の一例を各々示す線図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、キャンバー角を互いに異ならせ、トー角を種々の角度に変化させ、平板状の突起を設けたタイヤ駆動面上でタイヤを転動させたときの、タイヤが発生する前後力と横力との関係の一例を各々示す線図である。
【図５】本実施形態に係るホイールアライメント測定装置の側面図である。
【図６】ホイールアライメント測定装置の概略平面図である。
【図７】タイヤ駆動装置の平面図である。
【図８】（Ａ）は図７の８Ａ線に沿った断面図、（Ｂ）は図７の８Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】（Ａ）は力センサの正面図、（Ｂ）は力センサの側面図である。
【図１０】車輪止め板駆動機構の概略構成図である。
【図１１】距離センサ及びタイヤ駆動装置の位置調整機構を示す概略図である。
【図１２】ホイールアライメント測定処理を示すフローチャートである。
【図１３】車体の向き調整処理を示すフローチャートである。
【図１４】車体の向きをどのように調整するかを示す説明図である。
【図１５】（Ａ）乃至（Ｃ）は、タイヤ駆動装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１８ タイヤ駆動装置
３４ 無限軌道
３６ タイヤ駆動面
３８ 突起
５２ 力センサ
８０ 制御装置
８２ 表示装置
Claims (4)
- 循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が形成されたタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪を載置し、
前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を測定し、
前記車輪が前記段差を通過する過程でのタイヤ駆動面の循環方向及び前記循環軸方向の各々に作用する力の変化に基づき、前記車輪が前記段差を通過するときに発生するタイヤ駆動面の循環軸方向の力の変化幅が最小となるように車輪の姿勢角を調整する
車両のホイールアライメント調整方法。 - 循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成され、前記循環方向が互いに平行で、かつ略同一の水平面上に位置するように配置された少なくとも一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置し、
前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を各タイヤ駆動面毎に測定し、
前記各タイヤ駆動面を転動された各車輪が前記段差を通過する過程での各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力の変化に基づいて前記各車輪が前記段差を通過した期間を判断し、判断した期間内における各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅に基づいて車輪の姿勢角を調整する
車両のホイールアライメント調整方法。 - 循環駆動による循環方向に沿って少なくとも１箇所に所定高さの段差が各々形成され、前記循環方向が互いに平行で、かつ略同一の水平面上に位置するように配置された少なくとも一対のタイヤ駆動面上に調整対象の車両のタイヤ付き車輪の各々を載置し、
前記タイヤ駆動面を循環駆動し前記車輪を車両の進行方向に向かって転動させたときに、前記車輪が前記段差を通過する過程でタイヤ駆動面の循環方向及び循環方向に直交する循環軸方向の各々に作用する力を各タイヤ駆動面毎に測定し、
前記各タイヤ駆動面を転動された各車輪が前記段差を通過することで、各タイヤ駆動面の循環方向に作用する力が最大又は最大に近い値となるときの各タイヤ駆動面の循環軸方向に作用する力の変化幅が最小となるように、車輪の姿勢角を調整する
車両のホイールアライメント調整方法。 - 前記タイヤ駆動面は、循環方向に沿って連続的に循環駆動される複数の板片が連結されて形成されており、
前記複数の板片の一部は、循環方向及び循環軸方向に各々直交する方向に沿った高さが他の板片と異なっているか、又は循環方向及び循環軸方向に各々直交する方向に突出する突出部が設けられて前記段差を形成している
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の車両のホイールアライメント調整方法。
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