JPH05262259A

JPH05262259A - 広角ホイールアライメントシステム

Info

Publication number: JPH05262259A
Application number: JP4353963A
Authority: JP
Inventors: Donald J Christian; ドナルド・ジェイ・クリスチャン; Jr James L Dale; ジェイムス・エル・デール・ジュニア; Steven W Rogers; スチーブン・ダブリュー・ロジャース
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 1993-10-12
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: IT1256749B; AU2982092A; CA2085773C; FR2685954A1; JP2663324B2; US5220399A; FR2685954B1; CA2085773A1; FR2755759B1; ITMI922891A1; FR2755759A1; DE4243103C2; DE4243103A1; ITMI922891A0; AU657012B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】４輪車の車輪の平面間の相対的角度向きおよ
び位置を測定する装置を提供する。【構成】４輪車上の同じ側、前側および対角線上の対
向する側にある車輪の平面の間の角度を測定する車輪ア
ライメントシステムで測定値は処理されて、車輪トウ、
相対的車輪平面向き、前輪オフセット、および車輌フレ
ームに対する前、後輪セットバックを与えて、損傷評価
を助ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、支持構造と少なくとも
２対の支持車輪を有する車輌の車輪位置測定システムに
関する。

【０００２】

【課題を解決するための手段】本車輪位置測定システム
は、支持車輪に関する測定角度出力を与えるために、該
支持車輪の平面に対して既知の角度関係に、該支持車輪
の対の上に据付けられる角度測定装置を含む。また、少
なくとも２対の車輪対の、対角線上に対向する側、対向
する側、および同じ側の車輪の、所定車輪の平面間の角
度を区別して測定するように、該角度測定装置を指向さ
せる装置が含まれる。該測定された角度出力を受信し、
該車輪の相対的向きと位置を指示する出力を与えるため
の装置も含まれる。

【０００３】本発明のいま一つの局面によれば、横方向
に隔置される支持車輪の少なくとも２対を有する車輌の
ための車輪位置測定システムが開示され、このシステム
は、車輪に関連する測定角度出力を与えるために、該車
輪の平面に対する既知の位置に、各支持車輪に据付けら
れる角度測定装置と、車輌の対向する側、同じ側、およ
び対角線上で対向する側の所定の車輪の平面間の角度の
測定を与えるように、該角度測定装置を制御する装置
と、該角度測定値を受信し、該車輪の相対的向きおよび
位置を指示する出力を与えるための装置と、を含む。

【０００４】本発明のさらに一つの局面によれば、アラ
イメントを受ける呼称車輪平面を有する左右前輪と左右
後輪を有する車輌のためのホイールアライメント装置が
開示され、この装置は、左前輪と右後輪の平面間の角度
を測定する第１の装置と、右前輪と左後輪の平面間の角
度を測定する第２の装置を含む。さらに、本発明は、左
前輪と右前輪の平面間の角度を測定する第３の装置と、
左前輪と左後輪の平面間の角度を測定する第４の装置
と、右前輪と右後輪の平面間の角度を測定する第５の装
置と、左右前輪と左右後輪の相対向きを測定し、それを
指示する出力を与えるために、該第１、第２、第３、第
４、および第５の装置から角度測定値を受信するプロセ
ッサ装置と、を含む。

【０００５】さらに、開示される本発明は、４輪車の支
持車輪の平面間の相対的角度向きおよび位置を測定する
ための装置に関し、該装置は、同じ側の１個の車輪と対
角線上に対向する１個の車輪に向けてビームを指向させ
るために、各支持車輪上に据付けられるビームエミッタ
装置と、１個は同じ側の車輪、もう１個は対角線上で対
向する車輪に据付けられるビームエミッタからの該ビー
ムを受信し、ビームデテクタ据付け車輪と各受信ビーム
の間の角度を指示する角度出力を与えるために、各支持
車輪上に、それに対して既知の向きに据付けられるビー
ムデテクタ装置と、を含む。さらに、２個の横方向に対
向する車輪の各々の上に据付けられるクロスビームエミ
ッタ装置と、該横方向に対向する車輪上に据付けられる
クロスビームエミッタからの該クロスビームを受信し、
クロスビームデテクタ据付け車輪と受信したクロスビー
ムの間の角度を指示する角度出力を与えるために、該２
個の横方向に対向する車輪の各々の上に、それらに対し
て既知の向きに、据付けられるクロスビームデテクタ装
置と、が含まれる。さらに、該角度出力を処理し、角度
向きと位置のデータを与えるための装置が設けられる。

【０００６】本発明はまた、４輪車の支持車輪の相対的
向きと位置を決定する方法に関し、該方法は、対角線上
に対向する車輪の対の平面間の角度を測定する段階と、
縦方向に対向する車輪の対の平面間の角度を測定する段
階と、横方向に対向する車輪の対の平面間の角度を測定
する段階と、測定された角度から４輪の相対的向きおよ
び位置を計算する段階と、を含む。

【０００７】

【実施例】図１を参照すると、縦方向に延在する中心線
１２を有し、前方端が中心線上の矢印で示される車輌フ
レーム１１が図示される。図１に示される車輌フレーム
は、前輪対ＡおよびＢと後輪対ＣおよびＤを含む４個の
車輪によって支持される。４個の車輪の平面は、点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄを通って延在する直線によって表わされる。
車輪対Ａ／ＢおよびＣ／Ｄは対向側の車輪と呼ばれる。
車輪対Ａ／ＣおよびＢ／Ｄは同じ側の車輪と呼ばれる。
車輪対Ａ／ＤおよびＣ／Ｂは対角線上に対向する車輪と
呼ばれる。前輪対ＡおよびＢと後輪対ＣおよびＤの各中
心点を通って延在する幾何学中心線１３がこの車輪対に
ついて描かれる。説明のために図１では誇張して描かれ
ているが、幾何学中心線１３はフレーム中心線から角度
的に変位している。図１の車輌において、後輪Ｃおよび
Ｄの間の中心点から推力線が延在する。当業者にとって
公知のことであるが、推力線は、車輌の２個の後輪Ｃお
よびＤの平面間の角度の２等分線であり、車輌の進路方
向を画成する。図１に図解される車輌はミスアライメン
トがひどいことが明らかである。この目的は、支持車輪
のオフセット／セットバックの状態を説明し、定義する
ために、該状態を明瞭に図解することである。前輪オフ
セット状態は、幾何学中心線が通る前輪Ａ、Ｂ間の中心
点と、フレーム中心線１２との間の距離である、と定義
される。図１に示される前輪セットバックは、前輪Ａお
よびＢの２個の回転軸線の間の、フレーム中心線１２の
方向の距離である。後輪セットバックは同様に、後輪Ｃ
およびＤの２個の回転軸線の間の、フレーム中心線１２
の方向の距離である、と定義される。これらの状態は、
図３および図４についての説明で、より詳細に調査され
る。本明細書に開示されるアライメントシステムによっ
て得られる利点のいくつかは、車輌支持構造が衝突損傷
を受けている場合、車輌に対する損傷を評価する目的
で、または支持車輪間の相対位置の修正を行うために、
オフセットおよびセットバックを事前測定することに関
する。

【０００８】本明細書に開示される装置と方法は、向き
と位置の双方における、車輌支持車輪相互のアライメン
トに関していることに、注目すべきである。フレーム
は、車輪対に対して横方向に適度に等距離に、車輪上に
支持される、と仮定する。

【０００９】続いて図１を参照して、左前輪Ａ上に、車
輪に支持されるフレーム１１によつて表わされる車輌の
前部をほぼ横切る向きに、据付けられるエミッタ／デテ
クタ組Ａ１が存在することが判るであろう。車輪に支持
されるフレーム１１によって表わされる車輌の前部をほ
ぼ横切る向きに、右前輪Ｂ上に据付けられるエミッタ／
デテクタ組Ｂ１が存在する。Ａ１およびＢ１から発する
実線によって基準方向が表わされ、この基準線は、それ
ぞれ車輪ＡおよびＢの平面にほぼ垂直である。エミッタ
Ａ１Ｅは、車輪Ｂの平面からの垂線に対して或る角度１
０でデテクタＢ１Ｒに衝突する、Ａ１とＢ１の間に延在
する破線によって表わされるビーム成分を含む、おおぎ
形の、つまり幾分か広がった、ビームを投射する。同様
に、エミッタＢ１Ｅから投射されるビームは、車輪Ａ上
に据付けられるデテクタＡ１Ｒに衝突するように同じ破
線に沿って延在するビーム成分を有し、車輪Ａの平面へ
の垂線に対して角度９を画成する。車輪平面の間の角度
の決定のための角度組合わせに関する以上および以後の
注釈において、読者は、車輪平面に平行または垂直な基
準方向に対する正および負の角度に関する、当業の慣習
に習熟している、と仮定する。従って、車輪平面間の角
度は差として表わされ、そのような角度は、実際には角
度絶対値の和であり得るとの認識である。よって、車輪
ＡおよびＢの平面への垂線の間の角度は、角度９引く角
度１０によって表わされ、角度９と角度１０の一つは負
であるから、差は角度の絶対値の和である、と認識す
る。本明細書に説明される機能を満たすエミッタは、Ｒ
ＣＡタイプＳＧ１００４のような発光ダイオードで
ある。本明細書に説明される発明のための適当なデテク
タは、スエーデン国サイテック・エレクトロ・オプティ
ックス社（ＳｉＴｅｋＥｌｅｃｔｒｏＯｐｔｉｃ
ｓ）によって製造されるタイプＬ３０のような位置感
知デテクタであり、米国ではマサチューセッツ州セーラ
ム市（Ｓａｌｅｍ）、イージー・アンド・ジー・フォト
ン・デバイセス社（ＥＧａｎｄＧＦｏｔｏｎＤ
ｅｖｉｃｅｓ）によって市販される。

【００１０】図１はまた、Ａ２におけるエミッタ／デテ
クタ組を示し、これらはＡ２ＥおよびＡ２Ｒと名付けら
れる。同様に、車輪Ｂの後方の位置Ｂ２に、エミッタＢ
２ＥおよびデテクタＢ２Ｒがある。図１の位置Ｃ１にお
いて、車輪Ｃ上にエミッタＣ１ＥおよびデテクタＣ１Ｒ
が据付けられる。位置Ｄ１において、車輪Ｄ上に同様に
エミッタＤ１ＥおよびデテクタＤ１Ｒが据付けられる。
エミッタＡ２ＥからのビームはデテクタＤ１Ｒによって
受信され、車輪Ｄの平面と、破線で示される、Ａ２Ｅか
ら発して受信されるビームとの間に角度５を画成する。
同様に、エミッタＤ１Ｅは、同じ破線に沿って、デテク
タＡ２Ｒによって検出されるべきビームを投射し、この
ビームは、受信ビームと車輪Ａの平面との間に角度Ａを
画成する。従って、車輪Ａと車輪Ｄの平面間の角度は、
角度４引く角度５である。

【００１１】図１のエミッタＢ２Ｅは、破線で示される
ビームをデテクタＣ１Ｒに向けて投射する。そこでＣ１
Ｒは、車輪Ｃの平面とＢ２Ｅが投射するビームとの間の
角度３を画成する。エミッタＣ１ＥはデテクタＢ２Ｒに
よって受信されるべきビームを同じ破線に沿って投射
し、Ｂ２Ｒはそこで車輪Ｂの平面とＣ１Ｅによって投射
されたビームとの間の角度６を画成する。従って、車輪
ＣおよびＢの平面間の角度は、角度６引く角度３であ
る。エミッタＡ２Ｅはまた、破線に沿ってデテクタＣ１
Ｒに向けてビームを投射し、車輪Ｃの平面と投射された
ビームとの間に角度１を画成する。エミッタＣ１Ｅは、
同じ破線に沿って、デテクタＡ２Ｒが受信すべきビーム
を投射し、Ａ２Ｒはそこで車輪Ａの平面とエミッタＣ１
Ｅによって投射されるビームとの間に角度２を画成す
る。従って車輪ＡおよびＣの平面間の角度は、角度２引
く角度１であることが示される。

【００１２】エミッタＢ２Ｅは、破線に沿って、デテク
タＤ１Ｒに向けてビームを投射し、車輪Ｄの平面と受信
したビームとの間に角度７を画成する。同様に、エミッ
タＤＥは、同じ破線に沿ってデテクタＢ２Ｒに向けてビ
ームを投射し、Ｂ２Ｒはそこで受信したビームと車輪Ｂ
の平面との間に角度６を画成する。従って、車輪Ｂおよ
びＤの平面間の角度は、角度７引く角度６であることが
示される。

【００１３】据付けられる車輪の平面に沿うエミッタと
デテクタの実際の位置は、本明細書に引用される他の基
準さえ満たされる限り、図１に示される位置に制限され
ることはない。例えば、Ａ１およびＢ１におけるエミッ
タとデテクタの組は、Ａ１とＢ１が通信できる限り、デ
テクタ組Ａ２とＢ２に近い位置に据付けることができる
であろう。

【００１４】これまでに述べたデテクタによって与えら
れる角度データは、図２に全体的に１６に示される可変
利得増幅器に結合される。Ｇに示される利得制御を与え
るプロセッサ／コントローラ１７が図２に示される。プ
ロセッサ／コントローラ１７の機能は、モトローラ（Ｍ
ｏｔｏｒｏｌａ）タイプ６８ＨＣ１１のようなマイク
ロプロセッサによって実行される。

【００１５】図２には６個のエミッタと６個のデテクタ
がある。前記のように、４個のデテクタがそれぞれ２個
の異なるエミッタと共に機能するので、１０個のエミッ
タとデテクタの箱が図示される。それ故、判り易くする
ために、図２では、例えばデテクタＤ１ＲがエミッタＢ
２ＥおよびイミッタＡ２Ｅからの投射ビームを受けて、
それが図１の角度７と角度５の両方を画成できること、
が図示される。投射されたビームとデテクタの間の適正
な識別とクロストーク防止のために、２個のエミッタ／
デテクタ組が決して同時に活性化しないように、プロセ
ッサ／コントローラ１７がエミッタをタイム・マルチプ
レックスする。その結果、エミッタＢ２Ｅが生かされ
て、図１の角度３だけが測定されるべき時は、デテクタ
Ｃ１Ｒだけが投射されたビームを受信することができ
る。エミッタＢ２Ｅが投射していることをプロセッサは
知っており、デテクタＣ１Ｒは受信するスケジュールに
あるので、プロセッサはそこで、得られたデータが角度
３を表わすことを知っている。

【００１６】図２のデテクタからの角度出力信号は、図
示のように１６の可変利得増幅器に結合される。エミッ
タのオン／オフサイクルのタイミングは、コントロー
ラによって確立される。デテクタ（直ぐ前の例ではＣ１
Ｒ）の利得は、エミッタ（直ぐ前の例ではＢ２Ｅ）の
「ｏｎ」段階の間に、信号が検出されるか、可変利得増
幅器の最高利得に達するか、のいずれかまで、増加す
る。最高利得において、なんらの信号も検出されないな
らば、このシステムが処理するにはホイールベースが長
すぎるか、トラック幅が広すぎるか、または誤りがある
か、のいずれかである。

【００１７】誤りの可能性は、車輪上のヘッドの据付け
不良、エミッタと受信デテクタの間に挟まった障害物、
システム内の光学レンズの汚れ、または何か他の機器の
故障を含む。可変利得増幅器は、システムにとって使用
可能なレベルまで、検出された信号を増幅して、広いト
ラック幅における比較的長い投射距離、またはホイール
ベースの長い車輌、に起因する、デテクタが受信した比
較的低いエミッタビーム出力レベルを補償する。

【００１８】可変利得増幅器１６からの信号出力は、ア
ナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０に接続される対
数尺度の出力を与える対数増幅器への入力となる。使用
可能レベルにある対数形式のデジタル化された角度出力
は、角度領域の中心近く、または小さな測定角度値にお
いて、角度分解能が増す。対数増幅器によって導入され
る対数ひずみを修正するために、プロセッサは、角度出
力値を線形化する逆対数関数で作成された「ルックアッ
プ」テーブルを含む。線形化された値はデスプレー１８
に提供され、そこで、プログラムされたホイールアライ
メント値が表示されるか、手記入またはキーボード１９
によって具体的なホイールアライメント値が呼出される
ことができる。デスプレーは、ＣＲＴでもよい。定量的
車輪位置がプロセッサ／コントローラ１７によって計算
できるように、車輌の既知のトラック幅寸法またはホイ
ールベース寸法を投入するのに、手記入またはキーボー
ド１９を用いることもできる。代わりに、特定の車輌が
本明細書に開示されるシステムによるアライメントを受
ける時、作業者が呼出すことのできる車輪間隔寸法のリ
ストをプロセッサ／コントローラ１７が有することもで
きる。

【００１９】前記を参照して、アラインされるべき車輪
上に精密据付けされるアライメントヘッド内にエミッタ
およびデテクタが据付けられることが判る。この精度
は、ヘッドが据付けられる車輪の平面とデテクタの間の
既知の関係を生ずる。１対のアライメントヘッドが、ヘ
ッドが据付けられる車輪対における２個の角度を測定す
る。この２個の角度は、ヘッドが据付けられる車輪の平
面と、ヘッドを繋ぐ投射光ビームとの間の、各ヘッドに
おける角度である。角度は、主要測定計器であるデテク
タによって測定される。

【００２０】図３は、前輪オフセットをより明瞭に説明
するための簡略図である。図示されるように、フレーム
中心線１２と幾何学中心線１３は一致しない。前輪Ａお
よびＢは後輪ＣおよびＤに対して対称的に配置されてい
ないから、両中心線が一致しない。図示のように、前輪
ＡおよびＢの間の中心点は、フレーム中心線から距離Ｍ
だけ外れている。従って、前輪オフセットは図示のよう
に距離Ｍである。

【００２１】つぎに、図４を参照して、後輪セットバッ
クを図解する簡略図が示される。図１に示されるよう
に、前輪セットバックを同様に図解することもできる
が、図４には前輪セットバックは図示されない。前輪オ
フセットが存在しないので、フレーム中心線１２と幾何
学中心線１３は図４では一致する。しかし、左後輪Ｃ
は、図示のように、右後輪Ｄよりも前方に配置される。
その結果、寸法Ｎに相当する量の後輪セットバックが図
４の略図に示す支持車輪に存在する。

【００２２】図３および図４に関連する記号はより少な
いので、開示されるシステムによって決定される角度が
車輪トウ、前輪オフセット、および前、後輪セットバッ
クを与える仕方を、これらの図を参照しつつ、簡単に説
明する。開示されるシステムの測定によって、２個の三
角形、ＡＢＣおよびＢＡＤが画成される。各三角形の３
個の全角度は、前記のように、既知である。従って、フ
レーム中心線を基準にして、前輪オフセットおよび前輪
または後輪セットバックが、４輪の各々のトウと共に決
定されることができる。フレームへの損傷を評価する目
的で、フレーム中心線に対するこれらの車輪の位置特性
を知ることが望ましいであろう。図１に示す幾何学中心
線１３または推力線のような他の基準方向に、車輪位置
を関連付ける理由があるかもしれない。トラック幅（図
４の２Ｘ）またはホイールベース（例えば、図３のＡか
らＣまでの距離）のような車輪位置寸法の一つが既知で
あるならば、既知の角度と既知の一辺をもつ前記２個の
三角形から、他の全ての寸法を計算することができる。
代わりに、ホイールベースまたはトラック幅は、手記入
またはキーボード１９により仮定または記入されるか、
あるいは、手記入１９による該当モデル番号の指示で、
プロセッサ／コントローラ１７に格納されたリストから
取得できる。

【００２３】図５の実施例は、６個でなく１０個のエミ
ッタ／デテクタ組が使用されることを除いて、図１の実
施例に似ている。車輌を横切って対角状に投光するため
に、専用のエミッタ／デテクタ組が、車輪Ａ、Ｂ、Ｃお
よびＤ上に据付けられたアライメントヘッド内に設けら
れる。エミッタＡ３Ｅは、車輪Ｄの平面と投射ビームの
間の角度を測定するように、左前輪Ａから右後輪Ｄに向
けてビームを投射する。エミッタＤ３Ｅは、右後輪Ｄか
ら左前輪Ａに向けて、デテクタＡ３Ｒによって受信され
るように、同一線上を車輌を横切って対角状にビームを
投射して、車輪Ａの平面と受信されたビームの間に角度
４を画成する。同様に、エミッタＢ３Ｅは、右前輪Ｂか
ら左後輪Ｃに向けて、デテクタＣ３Ｒによって受信され
るように、車輌を横切って対角状にビームを投射して、
左後輪Ｃと受信されたビームの間に角度３を画成する。
エミッタＣ３Ｅは、右前輪ＢにおいてエミッタＢ３ＲＩ
によって受信されるように、左後輪Ｃから同一線上に沿
ってビームを投射して、受信されたビームと車輪Ｂの間
に角度６を画成する。他の角度１、２、７、８、９およ
び１０は、さきに図１に関連して説明したのと同じ仕方
で得られる。

【００２４】さきに図１に関して述べたように、据付け
車輪の平面に沿うエミッタとデテクタの位置は、本明細
書における他の基準が満たされ、協働するエミッタとデ
テクタの間の経路が開放されたままである限り、図５に
示す位置に制約されることはない。

【００２５】車輌を対角状に横切る角度の計測に利用さ
れるエミッタとデテクタの代わりに、張りつめたバンド
の端にある対角状に配置される車輪上に据付けられる電
子・機械式または光学・機械式角度測定計器の間に延在
する、張りつめたバンドを使用することもできること
が、図５に関して注目されるべきである。従って、左前
輪Ａ上にエミッタ／デテクタＡ３Ｅ／Ａ３Ｒの代わりに
角度測定計器を据付け、右後輪Ｄ上にエミッタ／デテク
タＤ３Ｅ／Ｄ３Ｒの代わりに同様な角度測定計器を据付
けて、両者間に図示の破線に沿ってバンドを張りつめる
ことができる。同様に、左後輪Ｃ上のエミッタ／デテク
タＣ３Ｅ／Ｃ３Ｒの代わりに、また右前輪Ｂ上のエミッ
タ／デテクタＢ３Ｅ／Ｂ３Ｒの代わりに、それぞれ角度
測定計器を据付け、Ｃ３Ｅ／Ｃ３ＲとＢ３Ｅ／Ｂ３Ｒの
間の図示の破線によって表わされる、両者間に張りつめ
たバンドを延在させることができる。残りの角度センサ
ーも、ロータリーポットのような電子・機械式、または
光学・機械式センサーであるか、または本明細書に述べ
る電子・光学式角度測定装置をそのまま使用することが
できる。

【００２６】本明細書に述べるように全ての角度センサ
ーが電子・光学式角度センサーである、図５の実施例に
おいて、図６のブロック図が適用される。該図に示され
るように、また図１の実施例における図２のブロック図
から明白なように、図１および図２の実施例に関して説
明した４個の２重機能のデテクタの代わりに、１０個の
別々のデテクタが存在する。他の点では、図６の実施例
は、プロセッサコントローラ１７が例えばＡ１Ｅによっ
て示されるエミッタのオン／オフシーケンスを制御す
る、図２の実施例について述べたように、機能する。例
えばＢ１Ｒによって示されるデテクタは、図２の実施例
に関連してさきに述べた目的で、可変利得増幅器１６に
結合される出力を発生する。可変利得増幅器の出力は、
図６に示すように対数増幅器に結合され、つぎにアナロ
グ／デジタル変換器２０でデジタル化される。プロセッ
サコントローラ１７は、本例では、エミッタＡ１Ｅのオ
ン時間中に、Ｂ１Ｅの出力を、図５の角度１０の測定値
として選択する。同様な態様で、プロセッサ／コントロ
ーラ１７は残りのエミッタを順々にオンにし、対応する
デテクタの対数形式の信号を受入れ、受信した角度出力
信号を逆対数関数にかけて、角度出力を線形化し、これ
を例えば作業者が使用するように、ＣＲＴでもよいデス
プレー１８に与える。図１および図２の実施例に関連し
て提案したように、フレーム中心線１２のような所定の
基準に対する車輪位置の定量的表示を得る目的で、車輪
寸法間隔特性をプロセッサ／コントローラ１７に投入す
ることができる。かくて、オフセットおよびセットバッ
クのような車輪位置特性のみならず、個々の車輪トウ
を、車輪アライメントおよび車輌損傷評価の目的で取得
できる。

【００２７】図５は、冗長なセンサーの組（全部で１２
組のエミッタ／デテクタ）と、それらが角度測定精度の
合否性のクロスチェックを与えるのに使用できる仕方と
を説明するのに使用される。図１のシステムも、図５の
システムについて説明することにしているのと同じクロ
スチェック能力を得るために、エミッタ／デテクタ組Ｃ
４Ｅ／Ｃ４ＲおよびＤ４Ｅ／Ｄ４Ｒを含める（全部で８
組のエミッタ／デテクタになる）ように改造することが
できる。エミッタＣ４ＥおよびデテクタＤ４Ｒは図５の
角度１２を測定するように機能し、エミッタＤ４Ｅおよ
びデテクタＣ４Ｒは、図５において他の角度の測定値を
得るために他のエミッタおよびデテクタついてさきに説
明したように、角度１１を測定するように機能する。

【００２８】チェック測定を得る方法は、計算によっ
て、車輌向きを決定するのに十分な測定値を取得し、つ
ぎに計算した向き特性を直接に測定することである。計
算量と直接測定量の比較は、計算量が（測定角度から）
許容誤差値以内にあるか、の指示を与える。例えば、前
輪クロストウ、左トラックトウおよび右トラックトウを
用いて、当業者に公知のように、後輪全体トウを計算す
ることができる。後輪全体トウは、角度１１および１２
を測定するセンサーによって測定することもできる。比
較はクロスチェックを与える。

【００２９】車輪の位置は、追加のエミッタ／デテクタ
の組を導入して、チェックすることもできる。例えば、
角度１ないし角度１０が測定される時、３角形ＡＢＣお
よびＡＢＤが画成される。例えば、長さＡＢを１．００
に設定することができる。そこで、ＡＣ、ＢＤ、ＡＤ、
およびＢＣの相対長さを計算することができる。１個の
辺、例えばＡＣ、の角度にゼロ度の方向を指定すること
ができる。１個の点、例えばＡ、の座標に値０、０を
与えることができる。そこで、既知の角度および幾何学
原理を用いて、それに対する点Ｂ、ＣおよびＤの座標を
計算することができる。これは、図５の追加のエミッタ
／デテクタ組Ｃ４Ｅ／Ｃ４Ｒが有っても、無くても、車
輪位置を確定する。しかし、追加の後輪クロストウ・セ
ンサーを用い、最初使用した角度組の一つ、例えば前輪
クロストウ、を省略して、３角形ＡＣＤおよびＢＣＤを
画成することができる。この進め方の最初の部分に計算
した長さの一つ、例えばＡＣ、を用いて、辺ＣＤ、Ａ
Ｄ、ＢＤおよびＢＣの長さ（相対）を計算することがで
きる。（ＣＤは共通辺である。）点Ａを座標０、０に
設定する。辺ＡＣの角度を０°に設定する。点Ｂ、Ｃお
よびＤ（車輪）の相対位置を計算する。第一と第二の計
算からの位置結果を比較する。位置値は許容誤差限界内
になければならない。

【００３０】、開示されたシステムを用いて、車輌の前
輪のための機械的または電子・機械的ターンテーブルで
なく、トウシステムにより、旋回時のトウアウトを測定
することができる。車輌の全部の支持車輪についてのト
ウを表わす連続的な特有の信号が広い車輪角度にわたっ
て得られる。エミッタが車輌を対角的に横切る位置にあ
るデテクタによってし受信されるように、車輌の下側で
ビームを投射するように、車輌アライメントヘッドの形
態を決めることもできること、に注目するべきである。
同様な態様で、ロータリーポテンシオメータのような電
子・機械式角度測定装置が角度測定に使用される時、こ
の電子・機械式角度測定装置を繋ぐ、張りつめたバンド
が車輌の下側に延在することもできる。

【００３１】本発明を実施するために考えられる最良の
形態を開示し、記載したけれども、本発明の主題事項と
見なされるものから逸脱することなく、変形および変更
を行うことがてきるのは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の装備を示す、４輪車輌の説
明的平面図である。

【図２】図１に図解される実施例を表わすブロック図で
ある。

【図３】前輪のオフセットを図解する車輌の説明的平面
図である。

【図４】後輪セットバックを図解する車輌の説明的平面
図である。

【図５】本発明のいま一つの実施例の装備を示す４輪車
輌の説明的平面図である。

【図６】図５に示すシステムを図解するブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１車輌フレーム１２フレーム中心線１３幾何学中心線１４推力線１６可変利得増幅器１７プロセッサ／コントローラ１８デスプレー１９手記入またはキーボード

フロントページの続き (72)発明者ジェイムス・エル・デール・ジュニアアメリカ合衆国、アーカンソー州 72032、コンウェー、リッジウッド９ (72)発明者スチーブン・ダブリュー・ロジャースアメリカ合衆国、アーカンソー州 72113、モーメル、エッジウッド・ドライブ 100、アパートメント 2125

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持構造と少なくとも２対の支持車輪を
有する車輌のための車輪位置測定システムであって：ａ．支持車輪に関する測定角度出力を与えるために、該
支持車輪の平面に対して既知の角度関係に、該支持車輪
の対の上に据付けられる角度測定装置；ｂ．少なくとも２対の車輪の、対角線上に対向する側、
対向する側、および同じ側の車輪の、所定の車輪の平面
間の角度を区別して測定するように、該角度測定装置を
指向させる装置；ｃ．該測定された角度出力を受信し、該車輪の相対的向
きおよび位置を指示する出力を与えるための装置：を含
む車輪位置測定システム。
【請求項２】該少なくとも２対の車輪は、１対の前輪
と１対の後輪であり、該指向させる装置は：１個の前輪
と対角線上に対向する後輪、もう１個の前輪と対角線上
に対向する後輪、２個の前輪、片側の前輪と後輪、およ
び他の側の前輪と後輪、の各間の角度を測定するため
に、該角度測定装置を指向させる装置；を含む、請求項
１の車輪位置測定システム。
【請求項３】該角度測定装置は、一方の車輪上の光ビ
ーム投射器と他方の車輪上の光ビーム受信器とを含み、
該光ビームを車輌の下で該対角線上で対向する車輪に向
けて投射するように、該角度測定装置を支持するための
装置をさらに含む、請求項１の車輪位置測定システム。
【請求項４】車輌のトラック幅を投入するために、該
受信する装置に結合される装置を含み、それにより定量
相対車輪位置が決定される、請求項１の車輪位置測定シ
ステム。
【請求項５】ホイールベースのデータを投入するため
に、該受信する装置に結合される装置を含み、それによ
り定量相対車輪位置が決定される、請求項１の車輪位置
測定システム。
【請求項６】該角度測定装置は、一方の車輪上の光ビ
ーム投射器と他方の車輪上の光ビーム受信器とを含み、
該測定された角度出力を受信するための可変利得増幅装
置をさらに含み、車輪位置を指示する出力を与える該装
置は、異なる車輌間のトラック幅およびホイールベース
の変化にかかわらず所定の出力を発生するように、該可
変利得増幅装置を制御する装置を含む、請求項１の車輪
位置測定システム。
【請求項７】該角度測定装置は、角度変換器と、該車
輪対の所定の車輪の間で該角度変換器を接続するひも装
置とを含む、請求項１の車輪位置測定システム。
【請求項８】比較的小さな測定角度における角度分解
能を高めるために、該測定された角度出力を調整する装
置を含む、請求項１の車輪位置測定システム。
【請求項９】該調整する装置は、該測定された角度出
力を受信するため、また角度領域の中心近くで増強され
た分解能を与えるための対数増幅器を含み、該受信する
装置は、該対数増幅器出力を受信する逆対数装置を含
み、それにより線形化された測定角度出力が取得され
る、請求項８の車輪位置測定システム。
【請求項１０】該指向させる装置は、対角線上に対向
する車輪の２対、同じ側の車輪の２対、および対向する
車輪の２対の間の区別された角度測定を必要とする装置
を含み、それにより、測定された角度の異なる組を用い
て、任意の特定の計算トウ角度が計算される、請求項１
の車輪位置測定システム。
【請求項１１】横方向に隔置される支持車輪の少なく
とも２対を有する車輌のための車輪位置測定システムで
あって：ａ．車輪に関連する測定角度出力を与えるために、該車
輪の平面に対する既知の位置に、各支持車輪に据付けら
れる角度測定装置；ｂ．車輌の対向する側、同じ側、および対角線上で対向
する側の所定の車輪間の角度の測定を与えるように、該
角度測定装置を制御する装置；ｃ．該角度測定値を受信し、該車輪の相対位置を指示す
る出力を与えるための装置：を含む、車輪位置測定シス
テム。
【請求項１２】該少なくとも２対の支持車輪は、１対
の前輪と１対の後輪であり、該制御する装置は：一方の
前輪と対角線上で対向する後輪、他方の前輪と対角線上
で対向する後輪、２個の前輪、片側の前輪と後輪、およ
び他方の側の前輪と後輪、の各間の角度を測定するよう
に、該角度測定装置を指向させる装置；を含む、請求項
１１の車輪位置測定システム。
【請求項１３】該角度測定装置は、一方の車輪上の光
ビーム投射器と、他方の車輪上の光ビーム受信器とを含
み、車輌の下で該光ビームを該対角線上で対向する車輪
上の該光ビーム受信器に向けて投射するように、該角度
測定装置を支持する装置をさらに含む、請求項１１の車
輪位置測定システム。
【請求項１４】車輌のトラック幅データを投入するた
めに、該受信する装置に結合される装置を含み、それに
より定量的相対車輪位置が決定される、請求項１１の車
輪位置測定システム。
【請求項１５】車輌のホイールベースのデータを投入
するために、該受信する装置に結合される装置を含み、
それにより定量的相対車輪位置が決定される、請求項１
１の車輪位置測定システム。
【請求項１６】該角度測定装置は、一方の車輪上の光
ビーム投射器と他方の車輪上の光ビーム受信器とを含
み、該測定された角度出力を受信するための可変利得増
幅装置をさらに含み、車輪位置を指示する出力を与える
該装置は、異なる車輌間のトラック幅およびホイールベ
ースの変化にかかわらず所定の出力を発生するように、
該可変利得増幅装置を制御する装置を含む、請求項１１
の車輪位置測定システム。
【請求項１７】比較的小さな測定角度において角度分
解能を高めるために、該測定された角度出力を調整する
装置を含む、請求項１１の車輪位置測定システム。
【請求項１８】該調整する装置は、該測定された角度
出力を受信するため、また角度領域の中心近くで増強さ
れた分解能を与えるための対数増幅器を含み、該受信す
る装置は、該対数増幅器出力を受信する逆対数装置を含
み、それにより線形化された測定角度出力が取得され
る、請求項１７の車輪位置測定システム。
【請求項１９】該制御する装置は、対角線上で対向す
る２対の車輪、同じ側の２対の車輪、および対向する２
対の車輪の各平面間の角度測定を与えるように、該角度
測定装置を指向させる装置を含み、それにより全てのト
ウ角度が、比較の目的で、異なる角度測定値の組を用い
る計算にゆだねられる、請求項１１の車輪位置測定シス
テム。
【請求項２０】アライメントを受ける呼称車輪平面を
有する左右前輪と左右後輪を有する車輌のためのホイー
ルアライメント装置であって：ａ．左前輪と右後輪の平面間の角度を測定する第１の装
置；ｂ．右前輪と左後輪の平面間の角度を測定する第２の装
置；ｃ．左前輪と右前輪の平面間の角度を測定する第３の装
置；ｄ．左前輪と左後輪の平面間の角度を測定する第４の装
置；ｅ．右前輪と右後輪の平面間の角度を測定する第５の装
置；ｆ．左右前輪と左右後輪の相対向きを測定し、それを指
示する出力を与えるために、該第１、第２、第３、第
４、および第５の装置から角度測定値を受信するプロセ
ッサ装置：を含むホイールアライメント装置。
【請求項２１】前輪オフセットを指示するために該プ
ロセッサ装置に結合される装置を含む、請求項２０のホ
イールアライメント装置。
【請求項２２】前輪セットバックを指示するために該
プロセッサ装置に結合される装置を含む、請求項２０の
ホイールアライメント装置。
【請求項２３】後輪セットバックを指示するために該
プロセッサ装置に結合される装置を含む、請求項２０の
ホイールアライメント装置。
【請求項２４】測定するための該第１、第２、第３、
第４および第５の装置は、該車輪のうちの対向する車輪
上に両者間の光通信ができるように、それぞれ据付けら
れる２対のエミッタ／デテクタを含む、請求項２０のホ
イールアライメント装置。
【請求項２５】測定するための該第１、第２、第３、
第４ぉよび第５の装置は、各車輪の平面に対する角度指
示出力を与えるために該車輪の各々に据付けられる装置
と、該角度指示出力を与えるための装置の間に延在する
張りつめたバンド装置とを含む、請求項２０のホイール
アライメント装置。
【請求項２６】車輌のトラック幅を該プロセッサ装置
に通信するための装置を含み、それにより車輌の相対車
輪位置を指示する定量出力が与えられる、請求項２０の
ホイールアライメント装置。
【請求項２７】車輌のホイールベースのデータを該プ
ロセッサ装置に通信するための装置を含み、それによ
り、車輌の相対車輪位置を指示する定量出力が与えられ
る、請求項２０のホイールアライメント装置。
【請求項２８】該デテクタの各々に結合される可変利
得増幅装置を含み、異なる車輌間のトラック幅およびホ
イールベースの変化にかかわらず、所定の出力を発生す
るように、該可変利得増幅装置を制御するための装置を
該プロセッサ装置が含む、請求項２４のホイールアライ
メント装置。
【請求項２９】小さな測定角度における角度分解能を
高めるために該角度測定値を調整する装置を含む、請求
項２０のホイールアライメント装置。
【請求項３０】左右の後輪の平面間の角度を測定する
ための６個の装置を含み、それにより任意のトウ角度
を、異なる測定角度の組を用いて、計算することができ
る、請求項２０のホイールアライメント装置。
【請求項３１】４輪車の支持車輪の平面間の相対的角
度向きおよび位置を測定するための装置であって：ａ．同じ側の１個の車輪と対角線上で対向する１個の車
輪に向けてビームを指向させるために、各支持車輪上に
据付けられるビームエミッタ装置；ｂ．１個は同じ側の車輪、もう１個は対角線上で対向す
る車輪に据付けられるビームエミッタからの該ビームを
受信し、ビームデテクタ据付け車輪と各受信ビームの間
の角度を指示する角度出力を与えるために、各支持車輪
上に、それに対して既知の向きに据付けられるビームデ
テクタ装置；ｃ．第１の２個の横方向に対向する車輪の各々の上に据
付けられるクロスビームエミッタ装置；ｄ．該横方向に対向する車輪上に据付けられるクロスビ
ームエミッタからの該クロスビームを受信し、クロスビ
ームデテクタ据付け車輪と受信したクロスビームの間の
角度を指示する角度出力を与えるために、該第１の２個
の横方向に対向する車輪の各々の上に、それらに対して
既知の向きに、据付けられるクロスビームデテクタ装
置；ｅ．該角度出力を処理し、角度向きと位置のデータを与
えるための装置：を含む装置。
【請求項３２】前輪オフセットを指示するために、該
処理する装置に結合される装置を含む、請求項３１の装
置。
【請求項３３】１対の横方向に対向する車輪における
セットバックを指示するために、該処理する装置に結合
される装置を含む、請求項３１の装置。
【請求項３４】該処理する装置に規定の車輪隔離デー
タを通信する装置を含み、それにより、相対車輪位置を
指示する定量出力が得られる、請求項３１の装置。
【請求項３５】該ビームデテクタ装置と該クロスビー
ムデテクタ装置の各々に結合された可変利得増幅装置を
含み、該処理する装置は、異なる車輌間の車輪隔離の変
化にかかわらず、使用可能の出力を発生するように、該
可変利得増幅装置を制御する装置を含む、請求項３１の
装置。
【請求項３６】小さな測定角度における角度分解能を
高めるために、該角度出力を調整する装置を含む、請求
項３１の装置。
【請求項３７】ａ．第２の２個の横方向に対向する車
輪の各々の上に据付けられるクロスビームエミッタ装
置；ｂ．該横方向に対向する車輪に据付けられるビームエミ
ッタからの該クロスビームを受信し、クロスビームデテ
クタ据付け車輪と受信したクロスビームの間の角度を指
示する角度出力を与えるために、該第２の２個の横方向
に対向する車輪の各々の上に、それらに対して既知の向
きに据付けられ、それによりトウ角度が、異なる組の角
度計測値を用いる計算にゆだねられる、クロスビームデ
テクタ装置：を含む、請求項３１の装置。
【請求項３８】４輪車の支持車輪の相対的向きおよび
位置を決定する方法であって：ａ．対角線上で対向する車輪の対の平面間の角度を測定
する段階；ｂ．縦方向に対向する車輪の対の平面間の角度を測定す
る段階；ｃ．横方向に対向する車輪の対の平面間の角度を測定す
る段階；ｄ．測定された角度から４輪の相対的向きと位置を計算
する段階：を含む方法。
【請求項３９】一方の横方向に対向する車輪の対の、
他方の横方向に対向する車輪の対に対するオフセットを
指示する段階を含む、請求項３８の方法。
【請求項４０】横方向に対向する車輪の対のセットバ
ックを指示する段階を含む、請求項３８の方法。
【請求項４１】計算する段階が具体的な車輪隔離デー
タを導入する段階を含み、それにより、相対的車輪位置
を示す定量出力が得られる、請求項３８の方法。
【請求項４２】該測定する段階が測定された角度を指
示する出力を与える段階を含み、出力を増幅する段階
と、異なる車輌間の車輪隔離の変化にかかわらず、使用
可能レベルの増幅された出力を得るように、該増幅する
段階の利得を変える段階と、をさらに含む、請求項３８
の方法。
【請求項４３】該測定する段階は測定された角度を指
示する出力を与える段階を含み、小さな測定角度におけ
る角度分解能を高める段階をさらに含む、請求項３８の
方法。
【請求項４４】対角線上に対向する車輪の平面間の角
度を測定する段階は、車輌の下で測定段階を実行する段
階を含む、請求項３８の方法。
【請求項４５】測定する段階は、一方の車輪からビー
ムを投射し、他方の車輪における他方の車輪平面へのビ
ームの衝突角度を検出する段階を含む、請求項３８の方
法。
【請求項４６】測定する段階は、車輪の対の間に張り
つめたバンドを延在させ、該バンドの両端において車輪
平面と張りつめたバンドの間の角度を測定する段階を含
む、請求項３８の方法。
【請求項４７】他方の横方向に対向する車輪の対の平
面間の角度を測定し、異なる測定角度を用いる第２の計
算と比較して、任意の計算トウ角度の精度をチェックす
る段階を含む、請求項３８の方法。
【請求項４８】１個の車輪に恣（し）意的位置値を付
与し、支持車輪の２個の間の方向に恣（し）意的方向値
を付与し、他の３個の車輪の相対位置を計算する段階を
含む、請求項３８の方法。