JP5154226B2 - 自動車のホイールアライメントを決定する装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のホイールアライメントを決定する装置に関する。

公知のように、事故に巻き込まれた自動車は一般的に車体の修繕作業を含む修理を受ける。事故に巻き込まれた自動車の車輪は通常、そのアライメントに狂いが生じているため、自動車の車体修理工場の専門家は、損傷を修繕した後、自動車のホールアライメントを測定し且つ補正する設備を備えたセンタに自動車をしばしば持ち込まなければならない。
これらアライメントの測定及び補正をなす設備は、例えば米国特許第4615618号明細書に開示され、タイヤの専門家又はその修理工場にて利用可能である。

それ故、自動車を修理した後、車体修理工場の専門家は、自身の工場位置からホイールアライメントの測定及び補正をなす認定センタに自動車を移送する時間の浪費を強要される。
この課題を解決するため、幾つかの車体修理工場の専門家は、ホールアライメントの測定及び補正設備を取得している。

しかしながら、このような選択は、必要な設備の購入に多大な費用が伴い、また、車体修理工場内への前記設備を設置するための設置スペースもまた要求する。
本発明の意図は、自動車のホイールアライメントを決定する装置を提供し、車体修理工場での共通の作業実務にて認知される課題を解決することある。
この意図の範囲内にて、本発明の目的は、車体修理工場にとって過度なコスト負担を招くことなく、車体修理工場にて使用可能となる自動車のホイールアライメントを決定する装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、自動車のホイールアライメントを決定するコンパクトな装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、容易に使用でき、作業コストが安価で且つ高い汎用性を有する自動車のホイールアライメントを決定する装置を提供することにある。
上述の意図及び目的は以降にて、より明らかになり、自動車のホイールアライメントを決定する装置により達成される。

上記の装置は、
自動車の長手方向センタライン面に対し、自動車における車体の対称位置にある少なくとも２つの車体点の座標を同一の参照系に関して検出し、アライメントが決定されるべき車輪のリムに対して少なくとも接する所定の車輪面内にある少なくとも３つの車輪点（２４）の座標を参照系に関して検出する検出手段と、
車体点及び車輪点の検出座標を格納する第１記憶手段と、
車体点（２１）の座標が与えられて、参照系（１３）に関する長手方向センタライン面の位置を演算し、且つ、車輪点の座標が与えられて、参照系に関する車輪面の位置を演算する第１演算手段と、
長手方向センタライン面の演算位置を格納し且つ車輪面の演算位置を格納する第２記憶手段と、
手方向センタライン面に対する車輪面の傾きを演算し、且つ、この演算した傾きに基づいて、アライメントが演算される車輪のキャンバ角、トーイン、操舵角及びキングピン角を選択的に演算する第２演算手段と
を具備する。

本発明の更なる特徴及び利点は、限定されることのない一例として添付図面に図示した好適であるが排他的ではない以降の実施例の詳細な説明からより明らかとなる。

図面を参照すれば、本発明の装置は参照符号１０で示され、自動車１１における車輪のアライメントを決定するために使用される。
装置１０は検出手段１２を備え、この検出手段１２は参照符号１３で示された同一の参照系に関し、３点の座標を検出すべく構成されている。以下、３点は支持面１５に存在する基準点１４と称する。例えば、支持面１５は室内の床であって、この室内に自動車１１が配置され、そして、床上に自動車が停車載している。

３つの基準点１４は（離れているべきであるが）事実上、如何なる点であってもよい。好ましくは、基準点１４の２つは同一車軸の車輪近傍にて選択され、第３の基準点１４は自動車１１の後部（又は前部）に相当する領域内にて選択される。
検出手段１２は、事実上、公知の形式である関節型の測定アーム１６を備えている。
測定アーム１６はインターフェースを介して電子コンピュータ１７に接続され、このコンピュータ１７は、スクリーン１８やキーボード１９等のユーザインターフェースを備えている。

３つの基準点１４の座礁は第１記憶手段２０に格納されており、この第１記憶手段２０は例えば、電子コンピュータ１７の磁気メモリ（図示しない）によって構成されている。
同一の検出手段１２により、以下には車体点２１として参照される２つの点の座標は、参照系１３に関して検出される。車体点２１は車体の長手方向センタライン面２２（自動車１１における長手方向センタライン面２２の交線は参照符号２３で示されている）に対し、自動車１１における車体の対称位置に存在する。２つの車体点２１は如何なる位置にあってもよい。これら車体点２１にとっては、長手方向センタライン面２２に対して対称であれば充分である。

２つの車体点２１はセンタライン面に対して、その対称性が公知である車体の特定点に決定することができる。例えば、特定点は自動車におけるフードの周長に沿う対称点であるか、又は、例えばショックアブソーバの関節点等の自動車における特定の構造点である。
また、２つの車体点２１は第１記憶手段２０に格納されている。

また、同一の検出手段１２により、同一の参照系１３に関して、少なくとも３つ（好ましくは、この実施例では４つ）の別個の点の座標が検出される。以下、このような別個の点は車輪点２４と称し、所定の車輪面２５内に存在する。この車輪面２５は、そのアライメントが決定されるべき車輪２６のリムに対して少なくとも接している。
より簡便には、そのアライメントが決定されるべき車輪２６におけるリムの外側面に接した面に車輪面２５を一致させるのが好ましい。

このような車輪面２５は車輪２６の回転軸線に対して直交している。
これらの座標が測定される車輪点２４は、車輪２６におけるリムの周方向に沿って選択され、例えば、車輪点２４に対して車輪２６のバランスウエイト（図示しない）が取り付けられる。
第１記憶手段２０により、車輪点２４の座標が格納される。

基準点１４、車体点２１及び車輪点２４が与えられれば、参照系１３、支持面１５、長手方向センタ面２２及び車輪面２５に対する位置は第１演算手段２７によって演算され、この第１演算手段２７は例えば電子コンピュータ１７内に一体に組み込まれ、電子プログラム（図中、参照符号は付されていない）を含んでいる。

公知のように基準点１４及び車輪点１４の場合と同様に、実際上、単一面が３点を通過することができる。３点が存在する単一面を決定するために３点以上を検出可能であることは明らかなであり、これにより、単調さや測定に関してのエラーを最少にする。
長手方向のセンタ面２の位置に関して、公知のように２つの車体点２１が与えられ且つこれら車体点２１を繋ぐ線分を考慮すれば、１つの面のみが線分でのセンタラインを通過可能であり、また、前記１つの面は線分に対して直交して配置される。このような面は、２つの車体点２１にとっての対称面である。

この点において、支持面１５の位置、長手方向センタライン面２２の位置及び車輪面２５の位置に関して電子コンピュータ１７内にて演算された値は、電子コンピュータ１７の磁気メモリ（図示しない）である第２記憶手段２８に格納される。
従って、参照系１３に関しての長手方向センタライン面２２、参照系１３即ち支持面１５に対する車輪面２５の位置を記述するパラメータが得られる。

また、例えば電子コンピュータ１７内に一体に組み込まれている第２演算手段２９により、長手方向センタライン面２２に対する車輪面２５の傾きが演算可能である。
また、長手方向センタライン面２２と車輪面２５との両方を結合可能な支持面１５のパラメータの検出する選択は、例えば、サスペンションの異なる圧縮に起因した自動車の異常な傾きにより誘起されるエラーを最少化する必要性から生じる。

このようにして自動車が地上にあっても、適切な精密性でもって装置１０を使用可能となる。
支持面１５に対する長手方向センタライン面２２の傾きは図３中の符号γで示されている。
それ故、第２演算手段２９は電子プログラムにより、長手方向センタライン面２２の鉛直方向の投影面３０や水平方向の投影面３１に対する車輪面２５の傾きの角度α，βをそれぞれ演算可能である。これら投影面は図３及び図４にて、車輪面２５に変位して示されている。

第１の場合には車輪２６のキャンバ角が実質的に得られ、これに対し、第２場合には長手方向センタライン面２２に対する車輪２６のトーインが得られる。
最後に、完全なトーイン（トーインは上方からみて、車輪の平行配列に対する車輪の傾きとして実質的に規定される）を得るため、長手方向センタライン面２２に対して対称な反対側の車輪のトーインを測定すれば充分である。

長手方向センタライン面２２及び車輪面２５の位置を記述するパラメータの情報が与えられれば、第２演算手段２９は、例えば同一の軸線上での車輪の軸線方向のオフセット、軸線のスラスト角、車輪の操舵角、車軸（一般的には前車軸）における車輪の左右の操舵角間の差及びキングピン角等の他のホイールアライメントのパラメータを決定することができる。

図６に示されているように、例えば車輪の軸線方向のオフセットは、車輪２６のハブに対して傾いていない車軸の仮定値に対し、車軸の軸線３２の傾き角δの値によって規定されている。
図７に示されているように、例えば車軸のスラスト角は、自動車１１における長手方向センタライン面２２に対し、（鉛直面から測定した）車軸における軸線３３の傾き角εの値によって規定されている。

図８に示されているように、例えば前車軸における左右の車輪の操舵角の差は、車輪２６が後車軸の軸線３５に対して（右に）完全に操舵されたとき、車輪２６における回転軸線３４の傾斜角π，μによって規定される。
一般的に、キングピン角は、例えば図３に示されるように鉛直面に対し、サスペンションに車輪のハブを連結するアームの傾き角Ｋとして規定され、自動車の車輪の操舵角の値から公知の如く演算可能である。

更に、電子コンピュータ１７にデータベースが読み込まれており、このデータベースは、所定の自動車のためのキャンバ角、トーイン、操舵角、キングピン角、軸線方向オフセット及びスラスト角のパラメータの許容値を含んでいる。
ホイールアライメントが決定される自動車のバラメータが演算されると、これらの値はデータベースに存在する値と比較され、これにより、許容値に対する変動が明らかになる。

上述した測定アーム１６は相互に連続的に関節結合された４本のアームから構成され、第１アーム３６ａ、第２アーム３６ｂ及び第３アーム３６は全て、鉛直な関節軸線を有する。
３本のアーム３６のうち、第１アーム３６ａはサポート３７に関節結合され、このサポート３７は地上に取り付けられている。これに対し、第３アーム３６ｃは第４アーム３６ｄに関節結合されている。

第４アーム３６ｄは第３アーム３６ｃに対して水平軸線の回りに回動すべく関節結合されている。
更に、第４アーム３６ｄは伸長可能となっている。
第４アーム３６ｄの先端に測定ヘッド３８が取り付けられている。
測定アームの作動は簡単且つ公知である。

測定ヘッド３８の先端にはトランスデューサが設けられ、このトランスデューサは所定点に接触すると、アーム内に備えられた電子的な接続を介して電子コンピュータ１７にパルス信号を伝送する。このパルス信号の伝送はユーザによりなされる押しボタン制御（図示しない）の作動に依存する。
種々のアーム３６の回転はエンコーダ（図示しない）によって検出され、このエンコーダはアーム３６の関節に取り付けられている。

種々のアーム３６の長さやそれらの角度を認知することにより、所定の参照系に関しての測定ヘッド３８の位置を常時決定することができる。
この実施例において、測定アーム１６は実質的に公知であり、修理の前後及び修理中、自動車の車体の寸法を測定するために自動車車体修理工場にて使用されている測定アームのタイプに実質的に相当する。

一般的に、ユーザインタフェースを備えた電子コンピュータは測定アームと組み合わされる。
商用的に入手可能な自動車における諸元のデータベースは電子コンピュータに読み込まれる。
自動車における長手方向センタライン面２２及び車輪面２５の位置パラメータの演算や、この後の上述したキャンバ角及びトーインの値の演算に好適した電子プログラムは、電子コンピュータに付加される。

実際上、上述の発明は、修理された自動車の正確なアライメントを測定し且つ再調整するため、車体修理工場の専門家を必要する問題を解決することがわかる。
特に、本発明は、自動車のホイールアライメントを決定する装置を提供し、この装置は自動車のホイールアライメントの決定や他の目的のため、車体修理工場の専門家により使用される。

実際上、装置は自動車（自動二輪車）やその構成部品の諸元を決定する測定計器、そして、ホイールアライメントを演算する測定計器として、その両方に使用される。
このことは、自動車上での連続した測定点が入力により与えられたなら、ホイールアライメントを決定できる電子プログラムを測定装置の電子コンピュータに読み込ませることにより実質的に可能である。

それ故、車体修理工場の専門家は車体修理工場自体に既存の装置を使用することにより、「自らの工場内」にて直接にホイールアライメントの決定をなすことができので、車体修理工場の専門家にとって、ホイールアライメントを決定するために自動車をタイヤの専門家又はその修理工場に移送する必要がない。
先ず、基準点１４、車体点２１及び車輪点２４を検出して格納し、この後、支持面１５、自動車のセンタライン面２２及び車輪面２５の位置が演算可能であることに留意すべきである。

従って、本発明は、添付の請求の範囲内にて種々の改良且つ変形が可能であり、そして、細部の全ては他の技術的に等価な要素に置換可能である。
実際上、使用される材料はその使用に際しての互換性を有する限り、その諸元とともに、要求及び技術の現状に従い、任意である。
本出願の優先権の基礎であるイタリア特許出願No. PD2004A000224の開示は本出願にても組み込まれる。

発明の装置を構成する手段の相互の関係を示した図である。 発明の方法を提供する装置とともに自動車を示した斜視図である。 車輪のキャンバ角を決定するために発明の方法が適用される自動車の概略正面図である。 車輪のトーインを決定するために発明の方法が適用される自動車の概略平面図である。 発明の方法を実施する装置の一部の側面図である。 自動車の車軸における車輪の軸線方向のオフセットを示した図である。 自動車の車軸におけるスラスト角を示した図である。 自動車の前車軸における右方向の操舵の差を示した図である。

Claims (6)

1. 自動車のホイールアライメントを決定する装置であって、
   自動車（１１）の長手方向センタライン面（２２）に対し、前記自動車（１１）における車体の対称位置にある少なくとも２つの車体点（２１）の座標を同一の参照系（１３）に関して検出し、アライメントが決定されるべき車輪（２６）のリムに対して少なくとも接する所定の車輪面（２５）内にある少なくとも３つの車輪点（２４）の座標を前記参照系に関して検出する検出手段（１２）と、
   前記車体点（２１）及び前記車輪点（２４）の検出座標を格納する第１記憶手段（２０）と、
   前記車体点（２１）の座標が与えられて、前記参照系（１３）に関する前記長手方向センタライン面（２２）の位置を演算し、且つ、前記車輪点（２４）の座標が与えられて、前記参照系（１３）に関する前記車輪面（２５）の位置を演算する第１演算手段（２７）と、
   前記長手方向センタライン面（２２）の演算位置を格納し且つ前記車輪面（２５）の演算位置を格納する第２記憶手段（２８）と、
   前記長手方向センタライン面（２２）に対する前記車輪面（２４）の傾きを演算し、且つ、この演算した傾きに基づいて、アライメントが演算される車輪のキャンバ角、トーイン、操舵角及びキングピン角を選択的に演算する第２演算手段（２９）と
   を具備した装置。
2. 前記第２演算手段（２９）は、前記長手方向センタライン面（２２）に対する前記車輪面（２５）の傾きの演算に基づき、前記自動車の同一の車軸における一対の車輪の軸線方向のオフセット及びスラスト角を選択的に演算することを特徴とする請求項１の装置。
3. 前記検出手段（１２）は、前記自動車（１１）が停車している支持面（１５）内の少なくとも３つの基準点（１４）の座標を更に検出し、
   前記第１記憶手段（２０）は、前記少なくとも３つの基準点（１４）の検出座標を更に格納し、
   前記第１演算手段（２７）は、前記車体点（２１）の座標が与えられて、前記参照系（１３）に関しての前記長手方向センタライン面（２２）の位置を更に演算することを特徴とする請求項１又は２の装置。
4. 前記車輪面（２５）は前記車輪（２６）の回転軸線に対して直交し、前記少なくとも３つの車輪点（２４）は前車輪（２６）におけるリム上の周方向にて検出される請求項１〜３の何れかの装置。
5. 前記検出手段（１２）は、ユーザインタフェース及び電子プログラムを備えた電子コンピュータ（１７）に前記インタフェースを介して接続された少なくとも１個の関節付き測定アーム（１６）を含み、
   前記第１及び第２記憶手段（２０，２８）並びに第１及び第２演算手段（２７，２８）は前記電子プログラムを備えた前記電子コンピュータ（１７）内に一体に組み込まれていることを特徴とする請求項１〜４の何れかの装置。
6. 前記電子プログラムにはデータベースが読み込まれ、このデータベースは、所与の自動車のためのキャンバ角、トーイン、操舵角、キングピン角、軸線方向オフセット及びスラスト角のパラメータを格納していることを特徴とする請求項５の装置。

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