JPS6329204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に物体の転向位置を決定する装
置、特に自動車の前輪が所望のかじ取り位置に配
向されていることを決定する装置に関する。

周知のように自動車の前輪のキヤスタ角を正規
の値に設定することが自動車の方向安定性に対す
る必要条件である。例えば、自動車の正のキヤス
タ角を余りにも高く設定した時には、曲がりかど
をまがるのにより大きな力を要し、低速では前輪
がひどく振動することがある。キヤスタ角を余り
にも低く設定すると、高速では遊走を生じること
になる。また、前輪の一方のキヤスタ角を他方の
キヤスタ角に対して過度に高い正の値にすると、
自動車は設定値の低い方へ引張られることにな
る。このキヤスタ角を正規の値に設定する重要性
の観点から自動車の前輪のキヤスタ角を決定する
種々の手法と装置とが開発されてきた。

自動車の前輪のキヤスタ角を決定する基本的な
手法は次の通りである。まず、前輪をその直進位
置から一方向に転向させ第１のかじ取り位置に位
置させた後に前輪のキヤンバ角を測定する。（直
進位置とは自動車を駆動した時自動車が直進する
車輪の位置である。）二番目に、前輪を反対方向
に転向させ上記第１のかじ取り位置からあらかじ
め選択したある転向角度、例えば、20度角変位さ
せた第２のかじ取り位置に位置させた後にキヤン
バ角を測定する。三番目に、これらキヤンバ角の
測定値の差に適当な係数を乗じて前輪のキヤスタ
角を決定する。上述したことから分るように、こ
の手法によつて決定されるキヤスタ角の精度は前
輪の二つのキヤンバ角の正確な測定と前輪が二つ
の所望のかじ取り位置にあることの正確な決定と
の両方の要素によつて左右される。

キヤスタ角測定の目的で自動車の前輪の転向角
度を決定するために従来よく用いられている装置
としてターンテーブルがあり、このターンテーブ
ル上に車輪を支持している。このターンテーブル
には車輪の水平面内における転向量を示す分度器
が取付けてある。このターンテーブルを使用して
測定する装置の欠点は、このような手段では前輪
が直進方向に配向された時の基準とする「ゼロ」
位置が自動的に設定されないということである。
従来のやり方は、ターンテーブル上に支持されて
いる前輪のタイヤの両側を見下ろし前輪の位置が
その後側にある後輪の位置に対して角度的に等し
くなるように前輪を転向させることによつて前輪
をほぼ直進位置に設定している。このようにして
前輪をほぼ直進位置に設定した後に、一方または
両方のターンテーブルの分度器装置が零度を示す
ように調節している。

ターンテーブルの大きな問題はこれに取付けた
分度器が自動車の車輪との接触により非常に酷使
されるため頑丈に作らねばならない点である。こ
のため、前輪の転向角度をキヤスタ角の正確な測
定に必要な十分な分解能、例えば、±１度の分解
能で読みとることができないことが多い。

さらに、自動車が油圧ジヤツキ装置上に載置さ
れており前輪が地上から浮いている場合にはター
ンテーブルは利用できないことも明らかである。

かじ取り位置を決定する別の装置がウイルソン
（Wilson）を発明者とする米国特許第2496324号
明細書、ヴアンダミア（Vandermeer）を発明者
とする米国特許第2641957号明細書、およびカー
（Carr）を発明者とする米国特許第2667805号明
細書に開示されている。これらの米国特許明細書
は一般的に自動車の前輪にそれぞれ取付けた一対
の反射装置を含む車輪位置設定装置を開示してい
る。各反射装置はこれに関連した前輪の面に平行
な中央鏡片と、この中央鏡片からこれとある選択
された角度を形成して前方へ延びる前側鏡片と、
中央鏡片からこれと上記と同じ角度を形成して後
方へ延びる後側鏡片とを有する。これら鏡片は全
て平らで、前側鏡片と後側鏡片とが角度的に変位
されている上記選択角度はキヤスタ角決定の手法
に関連して前述した直進位置から二つの所望のか
じ取り位置への前記あらかじめ選択された角度に
等しい。この設定装置はさらに自動車の前方に位
置する一対の標的（すなわち、スクリーン）と前
輪に取付けた上記反射装置の横側の定位置にそれ
ぞれ位置する一対の投射装置とを含んでいる。さ
らにこの設定装置は上記投射装置にそれぞれ関連
した一対の固定の鏡を含む。作動時に、一つの投
射装置からの光ビームがこれに関連した前輪に取
付けた反射装置の鏡片の一つに当たりこれからこ
れと関連する固定の鏡の方へ反射され、ついでそ
れと関連する標的、すなわち、スクリーンの方へ
反射される。この形式の装置では反射装置を構成
する鏡片の相対的な空間的配向によつて三つのか
じ取り位置が決定される。投射装置からの光ビー
ムが関連した前輪に取付けた反射装置の中央鏡片
に当たり標的の方へ反射された時が直進位置であ
る。光ビームが前輪に取付けた反射装置の前側お
よび後側に鏡片に当たり同様に標的の方へ反射さ
れた時が前述のキヤスタ角決定手法によつてキヤ
ンバ角を読取り二つのかじ取り位置である。

本発明の主目的は自動車の前輪に設定したキヤ
スタ角測定のためそのかじ取り位置を決定する装
置で正確な測定ができしかもこの分野での訓練や
経験の少ない機械工でも容易に操作することので
きる装置を提供することにある。

本発明による自動車の前輪の二つのかじ取り位
置を決定する装置は前輪の一方にこれと一体に転
向されるように取付けた光ビーム投射装置と、こ
の投射装置から間隔を隔てて設けた検出装置とを
含み、適当な光学装置を設けて投射装置からの光
ビームが検出装置によつて確実に受光されるよう
にしてある。上記検出装置は上記前輪の一方に取
付けるのが望ましい。投射装置はこれを取付けた
前輪の面に対してある一定の角度位置を有する径
路に沿つて第１の基準光ビーム（ここでは光ビー
ムパターン）を発出するとともに、水平面内でこ
の第１の基準光ビームとある所定の角度をなすも
う一つの径路に沿つて第２の基準光ビーム（光ビ
ームパターン）を発出する。これら光ビーム（光
ビームパターン）はあらゆる意味で互いに実質的
に同じものである。この第１と第２の光ビーム間
の所定の角度はキヤスタ角測定の際に前輪を転向
する全転向角度に相当する。上述のようにして第
１の光ビームが検出装置によつて検出された時に
は前輪は第１の所望のかじ取り位置に配向されて
いることになる。次に上記第１の光ビームの場合
と同様にして第２の光ビームが検出装置によつて
検出された時には前輪は第２の所望のかじ取り位
置に配向されていることになる。それゆえ、前輪
を所望の全転向角度にわたつて動かす際に光ビー
ム（光ビームパターン）を検出装置に対して同一
の位置に置くだけでよく、これによつて前述の従
来用いられていた分度器等の装置を使用すること
なく迅速かつ簡便に前輪位置を設定してキヤスタ
角を測定することができる。

本発明の望ましい実施例においては、投射装置
と検出装置とはトー角の測定にも用い、前述の第
１と第２の光ビーム（光ビームパターン）は第３
の光ビーム（光ビームパターン）に対し互いに等
しい角度をなすように偏向されている。この第３
の光ビーム（光ビームパターン）はキヤスタ角測
定のための前輪の転向に先立つてトー角を測定し
前輪の直進位置を決定するのに使用する。本発明
の装置においては検出装置と投射装置の両方を同
じ前輪に取付け光ビームが全て自動車の同じ側の
後輪に取付けた鏡に差向けられるように構成する
のが望ましい。しかし投射装置と検出装置を独立
して設け、投射装置を前輪に、検出装置を後輪に
取付けることも可能である。この場合にはもちろ
ん後輪の鏡、すなわち反射装置は不要となる。

すなわち本発明によれば、自動車の前輪がその
直進位置から一方向に配向された第１のかじ取り
位置と、前記直進位置から反対方向に配向され前
記第１のかじ取り位置からあらかじめ選択したあ
る角度だけ変位した第２のかじ取り位置とにある
ことを測定する装置において、前輪の一方に前輪
の面と平行に取付けられる光投射装置にして、前
輪の面に関してある一定の配向関係で第１方向性
光ビームを投射するとともに、第１方向性光ビー
ムに関して水平面内であらかじめ選択されたある
角度に相当する角度で第２方向性光ビームを投射
するようになつている光投射装置；前輪に対応す
る後輪に後輪の面に平行して水平に取付けられる
反射装置にして、光投射装置から投射された第１
及び第２方向性光ビームを反射する反射装置；及
び光投射装置から光学的に一定の間隔を隔てて前
輪の面に平行して前輪に取付けられる検出装置に
して、反射装置によつて反射された第１方向性光
ビームを検出することによつて一方の前輪が第１
のかじ取り位置に配向されていることを測定し、
ついで前輪をあらかじめ選択した角度だけ転向し
た後に反射装置によつて反射された第２方向性光
ビームを検出することによつて前輪が第１のかじ
取り位置からあらかじめ選択した角度だけ転向し
て第２のかじ取り位置に達したことを測定する検
出装置を有し、各方向性光ビームは光投射装置か
ら水平面内で相互に重なり合わないように間隔を
保つて連続的に投射される複数個の光ビームであ
ることを特徴とする、自動車の前輪のかじ取り位
置決定装置が与えられる。

以下本発明の望ましい一実施例を述べる。第１
図に示すように、本発明の装置は自動車８の前輪
１６に取付け機構１２により取付けた光投射−検
出装置１０と、この装置１０の後側の自動車後輪
４６に取付け機構４７により取付けた反射装置１
１とを包含している。本発明の装置における光投
射−検出装置１０は本出願人にかかる特開昭54−
54667号公報に開示されているものと同様である。
すなわち、本発明の特徴とする光投射レンズを除
いて光投射素子および光検出素子の構成は同一で
あり、前記公開公報を参考として引用したもので
ある。後述の説明から分るように、本発明の装置
においては前述の特開昭54−54667号公報に記載
のものだけでなくその他色々の形式の光ビーム投
射−検出によるトー角測定装置を利用できるもの
で、光ビームやあるパターンの光ビームを投射し
検出するものとして以下に開示する特定の装置は
単にその一例として示したものにすぎない。本発
明の装置はトー角測定装置および自動車の前輪の
かじ取り位置を決定する装置としての二重の機能
を果たすようにするのが非常に望ましいが、本発
明をトー角をも測定する装置だけに限定しようと
するものではない。

詳細に後述するように、光投射−検出装置１０
は制御回路１１０に作動的に接続されており、こ
の制御回路１１０は光投射−検出装置１０内の多
数のダイオードからなる光源の附勢を制御すると
ともにこの装置１０内の光検出装置の出力に基づ
いてデイジタル出力信号を発生する。制御回路１
１０の発生するデイジタル出力信号はアナログ・
デイジタル変換器１１１によつてアナログ信号に
変換され表示装置１１２に送られる。この表示装
置１１２は二極メータを有しこれによつて自動車
８の前輪１６，１７の基準軸線に対する角度を分
数値まで表示する。

第４図および第５図に示すように、光投射−検
出装置１０は取外し自在の取付け機構１２によつ
て前輪１６のリム１４に取付けられている。この
取付け機構１２はイー・ピー・グラハム（E.P.
Graham）を発明者とする米国特許第3709451号
明細書に記載された形式のものでよく、その構成
の詳細はその明細書を参照されたい。簡単に述べ
ると、上記明細書に開示の取付け機構は自動車の
車輪のリムに整合用工具をこれがリムの面、従つ
て、車輪の面に平行に配向されるように強固に取
付けるものである。第４図および第５図に示すよ
うに、本発明に用いられる取付け機構１２はリム
の面から少し離して設けた一対の互いに間隔を隔
てた平行なロツド２０によつて構成される支持枠
を包含している。各ロツド２０の一端部は第４図
に示すクロスバー２１に強固に固定されており、
このクロスバー２１の外側端部には互いに間隔を
隔てた図示しない細長い指状片が連結されリム１
４に締付け固定されるようにしてある。ロツド２
０の他端部上には締着装置３０が摺動自在に設け
られ、取付け機構１２が径の異なる車輪に適応で
きるようにしてある。前述の米国特許第3709451
号明細書に記載のようなクラツチ機構を用いて締
着装置３０をロツド２０上の任意所望の位置に鎖
錠することができる。第５図に示すようにクロス
バー２２がその中間部において締着装置３０の本
体に肩部付きねじ２５によつて枢着されている。
一対の指状部材２６がクロスバー２２の両端に固
定されており、その長さはその突出端部をリムに
締着した時、ロツド２０をリム１４に平行であつ
てリムの外側に位置する平面内に保持するのに十
分な長さとしてある。取付け機構１２はさらに光
投射−検出装置１０の本体を枢動自在に取付け支
持するスライダ１８を有する。これはスライダ１
８の面に強固に短軸３２を固定しこの面から直角
に突出させるようにすることによつて達成され
る。スライダ１８をロツド２０に沿う選択された
位置に置くことによつて短軸３２の軸線を光投射
−検出装置１０を取付けた車輪の回転軸線と正確
に一致させることができる。

光投射−検出装置１０は第５図に示すように取
付け機構１２の軸３２上にベアリング・ブツシン
グ３６によつて回動自在に取付けた斜形の主ハウ
ジング部分３４と、このハウジング部分３４の下
端部から前方へ延びる筒状のハウジング部分３８
とを包含する。筒状のハウジング部分３８と主ハ
ウジング部分３４との重量分布は筒状のハウジン
グ部分３８が水平な時光投射−検出装置１０が取
付け機構１２の軸３２の軸線の周りで釣合うよう
にしてある。従つて、筒状のハウジング部分３８
は自動車の車輪の支持面と前輪１６の面との両方
に対して大体において平行となる。

第４図からよく分るように、光投射装置４０が
主ハウジング部分３４の底部と筒状ハウジング部
分３８の後端部内に縦方向に取付けられている。
第１図ないし第３図に示すように、光投射装置４
０は詳細に後述するように三つの方向性を有する
光ビームのパターンＢ１ａ〜Ｂ１ｃ，Ｂ２ａ〜Ｂ
２ｃおよびＢ３ａ〜Ｂ３ｃを自動車８の後輪４６
に向けて、すなわち、前輪１６から後方へ投射す
る。この方向性を有する光ビームパターンはそれ
ぞれ複数本の順次的に発出され水平方向に互いに
ずれた光ビームからなる。主ハウジング部分３４
内部で光投射装置４０の真上には光検出装置４２
があり、この装置４２は後輪４６に取付けた反射
装置１１から反射した光、すなわち、投射した光
ビームパターンの反射されたものに応答する。

簡単に述べると第７図の模式的平面図からよく
分るように、光投射装置４０は複数個の光源すな
わち発光ダイオード１００と、これらダイオード
１００からの光を垂直方向にある選択された分散
角度にわたつて分散させるレンズ５０と、投射レ
ンズ装置５２とからなる。これらのダイオード１
００は第８図に示すように垂直平面内にダイオー
ドアレイを形成するように配列されている。上記
ダイオード１００からなるダイオードアレイは第
４図に示す取付け部材５３に固定されており、こ
の取付け部材５３は環状の取付けブロツク５６内
に形成した孔にキー止めされ、リング５８を用い
て取付け部材５３を取付けブロツク５６内に保持
している。この取付けブロツク５６は光投射−検
出装置１０の筒状ハウジング部分３８内にはめた
スリーブ６０内に固定されている。光分散レンズ
５０は第４図に示すようにその光軸Ａ−Ａが第８
図に示すダイオードアレイ１００の中央のダイオ
ード１０６を通るようにスリーブ６０の後端部内
に固定されている。複合型のレンズ装置５２は本
発明の重要な一部をなすものでその光軸が上記光
軸Ａ−Ａと整合するように主ハウジング部分３４
の後端部６４内に形成した孔内にリングによつて
保持されている。光投射装置４０の作動時には一
時にただ１個の発光ダイオードが附勢され光ビー
ムを発出するが、これは光軸Ａ−Ａを大体におい
て中心にしてその上下にある選択された分散角度
で拡がるようにレンズ５０によつて分散される。

筒状ハウジング部分３８の最終端部は主ハウジ
ング部分３４の前側下端部６５内に形成した孔の
中に保持されており、この孔は投射レンズ装置５
２を収容した孔と同軸である。取付けブロツク５
６と分散レンズ５０とを内部に固定したスリーブ
６０は前述のように筒状ハウジング部分３８の孔
内に収容されている。この筒状の構造にすること
によつて光投射装置４０の構成素子を非常に正確
に整合させることができる。

筒状ハウジング部分３８の前方へ延びた本体内
には自動車の両前輪間の全トー角を測定するため
の第２の光投射−検出装置を収容してある。この
装置は本発明の要旨ではないのでここでは詳細に
は述べない。その詳細については前述の特開昭54
−54667号公報を参照されたい。第１図に示すよ
うに、筒状ハウジング部分３８の前端部、すなわ
ち、突出端部は拡大したハウジング部分１３０を
有しここから自動車の前部を横切つて光ビームパ
ターンを差向けるようにしてある。このハウジン
グ部分１３０にはさらに対向する前輪に設けた光
投射装置からの光ビームを受光する光検出装置が
収容されている。

第４図に示すように、本発明の装置に設けた光
検出装置４２は主ハウジング部分３４内で光ビー
ム投射装置４０の真上に組込まれている。この光
検出装置４２は反射装置１１から反射された光を
受光する対物レンズ７０と、このレンズ７０と同
軸的に整合しレンズ７０からの光を光感応装置、
すなわち、光電トランスジユーサ７４上に集束す
る超半球形状のレンズ７２とを有する。レンズ７
０はレンズ装置５２を取付けた主ハウジング部分
３４の後端部６４の孔より上部に形成した孔内に
この孔と同軸的に取付けられている。レンズ７０
はリングと環状スペーサによつて第４図に示す軸
線Ｂ−Ｂを有する孔内に保持される。この軸線Ｂ
−Ｂは光投射装置４０の軸線Ａ−Ａと平行であ
る。トランスジユーサ７４は第６図に示すように
集束レンズ７２の平らな面８２に接着してあり、
このレンズ７２は第４図に示すようにレンズ７０
を収容した孔と同軸的でかつその孔より前方でハ
ウジング部分３４内に形成した孔内に配置される
環状の支持ブロツク８０によつて保持されてい
る。トランスジユーサ７４は第４図に示すように
軸線Ｂ−Ｂと整合するように環状支持ブロツク８
０内に位置し、レンズ７２はレンズ７０の光軸、
すなわち、軸線Ｂ−Ｂとできるだけ一致するよう
にレンズ７０と点接触をしている。

光投射装置４０から光ビームが反射装置１１に
向けて、照射され、照射された光ビームは反射装
置によつて検出装置４２に向けて反射される。従
つて光投射装置４０と検出装置４２の間には光学
的に一定の間隔が隔てられていることになる。

第６図および第７図に示すように、分散レンズ
５０は第４図に示す軸線Ａ−Ａに直交する平らな
入射面と軸線Ａ−Ａに垂直に交叉する回転軸線を
もつ円柱状出射面とを有する円柱（plano−
cylindrical）レンズである。第６図の側面図に示
すように、ダイオードアレイ１００の中央の発光
ダイオード１０６から発出した第１の光線Ｒ１は
屈折することなくレンズ５０の中心と投射レンズ
装置５２の中心とを通る。発光ダイオード１０６
から下向きに出る第２の光線Ｒ２は分散レンズ５
０の下部に当たつて上方へ屈折しこのレンズの焦
点で第１の光線Ｒ１に交わるが、この焦点は第７
図に示すようにレンズ装置５２の平らな後面９２
ａに位置している。光線Ｒ２のレンズ装置５２か
らの出射角度は発光ダイオード１０６からの光が
標的の面、すなわち、光検出装置４２の面におい
て垂直方向に所定の量だけ分散されるようにして
ある。発光ダイオード１０６から出てレンズ５０
の上部に当たる図示しない同様な光線も標的の面
における発光ダイオードの像の垂直方向の限界点
を画定する。第９図に標的面上におけるすべての
発光ダイオードの像を示す。

第６図に示すように反射装置１１は矩形のハウ
ジング８８内に下側の鏡８４と上側の鏡８６とを
収容した屋根（roof）型のものである。これらの
鏡８４，８６の平らな面は90゜の角度で交叉する。
ハウジング８８は前述した取付け機構１２と同様
な取付け機構４７によつて後輪４６に取付けてあ
るがこの取付けは鏡８４，８６がそれぞれ第１図
に示す後輪４６の回転軸線Ｒ−Ｒを通る垂直な平
面とほぼ45度の角度を形成するようにしてある。
さらに反射装置１１のハウジング８８の取付け機
構４７による後輪４６のリムへの取付けは、鏡８
４，８６が後輪の面、従つて、第１図に示す自動
車の縦方向軸線Ｌ−Ｌに直交するようにしてあ
る。反射装置１１は第６図に示すように投射装置
４０の光軸Ａ−Ａが下側の鏡８４のほぼ中間部に
交わるように自動車支持面から間隔を隔ててい
る。さらに、鏡８４，８６の寸法は光検出装置４
２の光軸Ｂ−Ｂが上側の鏡８６のほぼ中間部に交
わるようなものとする。

上述したような構成の反射装置１１を用いる本
発明においては、前後輪の回転軸線が平行である
時には、ダイオードアレイ１００の中央の発光ダ
イオード１０６から発出する中央の光線Ｒ１は第
６図に示すように下側の鏡８４から垂直方向に反
射して上側の鏡８６に入射しついで光軸Ｂ−Ｂに
沿つて光検出装置４２に入射する。反射装置１１
が後輪４６の回転軸線の周りに傾いていて鏡８
４，８６が後輪４６の回転軸線を通る垂直な平面
に45度の角度を形成しないような場合には、光線
Ｒ１は下側の鏡８４の中間部に当たらず、光ビー
ムが光検出装置４２へ向けて反射される空間角度
は変わらなくても入射ビームと反射ビームとの間
の間隔が変わることになる。しかしながら、レン
ズ５０による光ビームの垂直方向への分散度は比
較的大きいので、本発明の装置においては反射装
置１１または光投射−検出装置１０またはその両
方の転向時の整台誤差が比較的大きくても問題は
ない。

第８図に示す発光ダイオードアレイ１００とこ
れに関連する回路は前述の特開昭54−54667号公
報に記載のものと同一である。簡単に述べると、
ダイオードアレイ１００は矩形をなすように平面
的に配列した５行×７列の35個の発光ダイオード
からなり、行列のダイオードの間の間隔は一様で
ある。このダイオードアレイ１００は水平面に対
して角度Ｓをなすように斜めに配置され、各ダイ
オードは他の２個のダイオードから水平方向に等
しい間隔を隔てるようにしてあるので水平面上で
見た場合にはダイオードアレイ１００の35個のダ
イオードは等しい間隔を隔てていることになる。

ダイオードは水平面内の一端部のものから他端
部のものへと順次的に発光するようにされている
ので中央のダイオード１０６はこの発光シーケン
スの中間に発光することになる。標的、すなわ
ち、光検出装置４２の面においては第９図に示す
ように個々のダイオードが一連の垂直方向に配向
された光の棒１０１を生ずる。中央の光の棒１０
７が中央のダイオード１０６によるものである。
光の棒１０１の高さは前述したように分散レンズ
５０の分散度によつて決まり、光の棒１０１の幅
は投射レンズ装置５２の焦点によつて決まる。こ
の多数の発光ダイオードのアレイは前述の特開昭
54−54667号公報、および同様に本出願人にかか
る特開昭53−10932号公報に記載の要領によつて
前輪１６のトー角を決定する装置である。ここに
特に参照した後者（特開昭53−10932号公報）は
前輪のトー角を後輪に取付けた反射装置に関係的
に決定する手法を示している。多数の発光ダイオ
ードを用いてトー角を求める方法は本発明の要旨
ではない。なぜならばここに使用した特定の光投
射検出系は重要なものではないからである。便宜
上、ダイオードアレイ１００の35個のダイオード
から順次発出する光ビームのパターンを図面では
３本の光ビームで代表させている。すなわち、光
投射−検出装置１０が自動車の縦方向軸線Ｌ−Ｌ
に大体において平行な平面内にある時（すなわ
ち、車輪が直進位置にある時）の３本の光ビーム
をＢ１ａ，Ｂ１ｂおよびＢ１ｃで示してある。第
７図の平面図に示す光ビームＢ１ａはダイオード
アレイ１００の中央のダイオード１０６からのも
のを示し、光ビームＢ１ｂおよびＢ１ｃはダイオ
ードアレイ１００の両端のダイオードからのもの
を示しており、後者の光ビームは標的の面におい
て光ビームＢ１ａから水平方向にずれている。

本発明の重要な特徴は投射レンズ装置５２にあ
り、同装置は第３の方向性光ビーム、すなわち光
ビームパターンＢ１ａ〜Ｂ１ｃの他に、第１の方
向性光ビーム、すなわち光ビームパターンＢ２ａ
〜Ｂ２ｃ、および第２の方向性光ビーム、すなわ
ち光ビームパターンＢ３ａ〜Ｂ３ｃを同時に生成
する。第１図に示すように、光ビームパターンＢ
１ａ〜Ｂ１ｃは中央のパターンを形成した光投射
装置４０の光軸Ａ−Ａに一致する中心線を有する
径路、従つて前輪１６の面に平行な径路に沿つて
投射される。光ビームパターンＢ２ａ〜Ｂ２ｃは
光ビームパターンＢ１ａ〜Ｂ１ｃに対し水平面内
で一方の方向にある選択された角度、例えば、10
度の角度をなすように投射される。第２の光ビー
ムパターンＢ３ａ〜Ｂ３ｃは他方の方向に中央の
光ビームパターンＢ１ａ〜Ｂ１ｃに対し第１のも
のと同じ角度をなすように投射される。それゆ
え、光ビームパターンＢ２ａ〜Ｂ２ｃとＢ３ａ〜
Ｂ３ｃとは全角度で20度離れていることになる。
このような全角度は前述の車輪のキヤスタ角の測
定要領に従つて前輪１６，１７を二つの所望のか
じ取り位置に転向させる時の所望の転向角度に相
応する。中央の光ビームパターンＢ１ａ〜Ｂ１ｃ
は前車輪が直進位置にある時に用いるもので、前
述の特開昭53−10932号公報に記載のように前輪
の個々のトー角を決定する際に使用する。

第６図および第７図に示すように、多重光ビー
ムパターンを生成するレンズ装置５２は平凸投射
レンズ９２を含みその曲率と屈折率とはこれに入
射する光を所定の焦点距離に集めるように決めら
れており、この所定の焦点距離は光がこの投射レ
ンズ９２から反射装置１１へ至り反射して光検出
装置４２のレンズ７０へ至る距離に従つて計算さ
れる。この距離は自動車の大きさによつて変わる
ので、レンズ９２の焦点距離は本発明の装置を使
用して前輪位置を設定する自動車の長さの最長の
もの（すなわち、前後輪間の距離の最長のもの）
にも見合うように決定する。レンズ装置５２はさ
らに一対の楔形の垂直方向に配向したプリズム９
４，９６を含む。これらプリズム９４，９６は第
７図に示すように水平面内においてレンズ９２の
中央部からそれぞれ両側へ一様な間隔を隔ててい
る。プリズム９４，９６は互いに平行で、その対
向する縁部は光投射装置４０の光軸Ａ−Ａおよび
光検出装置４２の光軸Ｂ−Ｂを通る垂直面から一
様に間隔を隔てている。第７図に示すように、中
央の光ビームパターンＢ１ａ〜Ｂ１ｃの中央の光
ビームＢ１ａはダイオードアレー１００の中央ダ
イオード１０６からの光から形成されるものでレ
ンズ装置５２の中央部に入射する。プリズム９
４，９６は光を10度偏向するもので、光源である
中央のダイオード１０６から入射する光ビームを
偏向して光ビームＢ１ａと同一ではあるが、第７
図に示すように光ビームＢ１ａの光源であるダイ
オード１０６の前方に位置する見掛け上の光源４
８ａからの光のように中央の光ビームＢ１ａから
それぞれ10度偏向した光ビームＢ２ａおよびＢ３
ａを生成するようにしてある。かくして、各プリ
ズムはダイオード１０６から発出した光ビームＢ
１ａを受けてその偏向角度を増大する役目をす
る。

プリズム９４，９６の入射面９５，９７の楔角
度Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ大体において等しいが必
要ならこれらの角度を多少異ならせて前輪１６の
転向の際光投射装置４０の中心線上にない第１図
に示す軸線SAの周りに枢動することによる僅か
な移行誤差（translational errors）を補償する
ようにしてもよい。さらに、プリズム９４，９６
の入射面９５，９７は平らな面として図示してあ
るが、これを多少凹面状としてこれらプリズムと
共働して究極的に光ビームを10度偏向させるレン
ズ９２の面にプリズムを附加することによるガラ
スの全体の厚さの増大を補償するようにしてもよ
い。第７図に示すプリズム９４，９６の内縁部は
投射レンズ９２の中央部の開き（aperture）の幅
を決めるマスクとしても作用し、これによつて光
投射装置の理想的像形成面と一致しないこともあ
りうる光検出装置の受像面における第９図に示す
光の棒１０１の焦点深度を決める作用をするもの
である。

前輪１６の一つのかじ取り位置において光検出
装置４２の受光面に順次当たる特定の光ビームパ
ターンの個別のビーム像１０１の数はレンズ装置
５２の集束率とプリズム９４，９６の内縁部によ
つて画成されるレンズ装置５２の開きの幅とによ
つて左右される。第９図に示すように水平なパタ
ーンとして投射される個別の光ビームはこれがそ
れぞれ光ビームパターンの中心線に対して前述の
ような角度で投射されるにしても実際には互いに
重なり合うこともある。

第１０図に示す制御回路１１０は光電トランス
ジユーサ７４とダイオードアレイ１００の各発光
ダイオードに作動的に接続されている。トランス
ジユーサ７４によつて発生される信号は前輪１６
が転向される所望のかじ取り位置、例えば、直進
や左へ10度または右へ10度の位置に相対的な車輪
１６の角度位置を確認するのに用いる。さらに、
この信号は前輪が直進位置にある時のトー角の表
示にも用いる。この機能を果たす回路は前述の特
開昭54−54667号公報に詳細に開示されている。
第１０図に図示のように、また前述の特開昭54−
54667号公報等に詳述されているように、制御回
路１１０はダイオードアレイ１００の発光ダイオ
ードを順次附勢するスイツチング回路１１４を含
む。このスイツチング回路１１４はダイオードア
レイ１００の５行のダイオードへの電力の供給を
制御する図示しない５個のトランジスタと、ダイ
オードアレイ１００の７列のダイオードへの電力
の供給を制御する図示しない７個のトランジスタ
を含む。このスイツチング回路１１４の作動時に
は、前者の５個のトランジスタ群の中のただ１個
と後者の７個のトランジスタ群の中のただ１個だ
けが同時に附勢されるので、ある時点ではダイオ
ード１００のただ１個の発光ダイオードだけが附
勢される。このため、スイツチング回路１１４は
前者および後者のトランジスタ群とそれぞれ関連
した図示しない２個のカウンタを含む。カウンタ
はステツプ的に同期作動して第８図に示すダイオ
ードアレイの最も左側の列の一番上の発光ダイオ
ードから始まつてその列の一番下のダイオードま
で順次附勢し、ついで次の列の一番上のダイオー
ドから一番下のダイオードというふうに附勢し、
最後に最も右側の列の一番下の発光ダイオードを
附勢する。その後この逐次附勢が繰返される。こ
れら２個のカウンタの同期作動およびリセツトは
マイクロプロセサ１１６により発生される走査信
号およびリセツト信号によつて制御される。この
マイクロプロセサ１１６の詳細は前述の特開昭54
−54667号公報に記載されている。

高周波変調電源１１８が前述のトランジスタに
接続されダイオードアレイ１００の発光ダイオー
ドから発出する光をこの電源の高い周波数で振動
させる。このためトランスジユーサ７４の出力信
号を波すると、トランスジユーサが周囲の光を
同時に受光することによる悪影響を除くことがで
きる。電源１１８の高周波変調はマイクロプロセ
サ１１６から与えられる変調信号によつて制御さ
れる。ダイオードアレイ１００の１個の発光ダイ
オードからの変調された光が光検出装置４２のレ
ンズによつてトランスジユーサ７４の受光面に入
射すると、トランスジユーサ７４は変調出力信号
を発生し、この信号が増幅器１２０に加えられ
る。この増幅器１２０は変調周波数に同調する共
振回路を含み、これによつてトランスジユーサ７
４の出力信号は波された光ビームと同時に受光
した周囲の光による悪影響が除かれる。増幅器１
２０の出力信号はマイクロプロセサ１１６に加え
られ、マイクロプロセサ１１６はこの信号から光
投射−検出装置１０を含む平面と反射装置１１に
直角な平面との間の角度、すなわち、前輪１６の
トー角を示すデイジタル出力信号を取出す。

簡単に前述したようにマイクロプロセサ１１６
のデイジタル出力信号はデイジタル−アナログ変
換器１１１に入力され、デイジタル−アナログ変
換器１１１のアナログ出力信号は表示装置１１２
に入力される。この表示装置１１２は前輪１６，
１７の所望の転向位置、すなわち、光ビームパタ
ーンＢ１ａ〜Ｂ１ｃの場合は前輪１６および１７
の所望の直進位置からの角度変位の方向および
量、光ビームパターンＢ２ａ〜Ｂ２ｃおよびＢ３
ａ〜Ｂ３ｃの場合は直進位置から10度左および10
度右の所望の転向位置からの角度変位の方向およ
び量をそれぞれ表示する二極メータを含んでい
る。

上述した本発明の装置の動作を以下に簡単に述
べる。操作員は光投射−検出装置１０を取付け機
構１２を使用して左側前輪１６と平行になるよう
にそのリムに取付ける。反射装置１１を担持して
いる取付け機構４７を反射装置１１が左側後輪と
平行になるように左側後輪４６のリムに固定す
る。ついで制御回路１１０の電源を入れるが、こ
の目的のスイツチを光投射−検出装置１０に設け
ると好適である。ついで車輪のランナウト（run
−out）誤差を補正するための手順を踏むことに
なるが、この要領は当業者には周知のことであ
る。

操作員がついで前輪１６，１７を直進位置にす
るとこの位置では中央の光ビームパターン（すな
わち、光ビームＢ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ１ｃを含むパ
ターン）が光検出装置４２によつて検出される。
続いて表示装置１１２には前輪１６の面が後輪４
６の面、従つて自動車の縦方向軸線Ｌ−Ｌに平行
となるべき直進位置からの前輪１６の角度変位
（トー角）の量および方向が表示される。この時
点ではまた光投射−検出装置１０の本体内に設け
たキヤンバ角読取り用の傾斜計２８の読みを取
る。このような傾斜計は従来の構造のもので本発
明の要旨を構成するものではない。

次に前輪１６を第２図に示すような位置に転向
回動して光ビームパターンの個別の光ビームＢ２
ａ，Ｂ２ｂ，Ｂ２ｃが光検出装置４２によつて十
分に受光されるようにする。この時表示装置１１
２に表示される量は表示された読みをゼロにする
ために車輪を転向させねばならない量であつて、
この転向位置は第２図に示すようにこの光ビーム
パターンの中央の光ビームＢ２ａが後輪４６の
面、従つて自動車の縦方向軸線Ｌ−Ｌに平行にな
る位置である。操作員はついでこのような位置に
おける前輪１６のキヤンバ角を測定する。次に前
輪１６をこのような転向位置から直進位置を通り
こして転向させ光ビームパターンＢ３ａ，Ｂ３
ｂ，Ｂ３ｃと関連したかじ取り位置にする。この
場合、表示装置１１２のメータがこの光ビームパ
ターンに応答するまで急速に車輪を転向させる。
ついで前輪１６を注意深く転向して表示装置１１
２のメータの読みがゼロになるようにする。この
位置ではこの光ビームパターンの中央の光ビーム
Ｂ３ａが第３図に示すように自動車の縦方向軸線
Ｌ−Ｌに平行になる。このような位置で前輪１６
のキヤンバ角を再び測定する。ついで、直進位置
からそれぞれ10度転向させた位置におけるキヤン
バ角の差に所定の係数を乗じることにより（好適
にはマイクロプロセサ１１６によつて自動的に行
なうのがよい）前輪１６のキヤスタ角を決定す
る。ついで必要ならキヤスタ角の調整を従来のよ
うにして行なう。

上述の説明から分るように本発明の装置は例え
ば前述の特開昭53−10932号公報に記載のような
形式の自動車の前輪のトー角を測定する装置に容
易に組込むことができる。マイクロプロセツサ１
１６の処理プログラムは上述の特開昭53−10932
号公報に準じてプログラムし、自動車の両前輪の
トー角の情報をうるようにしてもよい。ついで表
示装置１１２によつて自動車の前輪の個々のトー
角を表示するようにしてもよい。

以上本発明の最良と思われる実施例を説明した
が本発明の要旨から逸脱することなく変化変形を
行ないうることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を自動車に取付け自動車
の前輪を直進位置に配置した場合の略示的平面
図、第２図および第３図は第１図の自動車の一方
側の車輪を示すもので、特に前輪をそのキヤスタ
角の決定に用いる二つの所望のかじ取り位置に転
向した状態を示す略示的平面図、第４図は本発明
の装置に用いる光投射−検出装置を自動車の前輪
の一つに取付けた状態を示す正面図、第５図は第
４図に示す光投射−検出装置の頂面図、第６図は
本発明の装置の光学系の略示的正面図、第７図は
第６図に示す本発明の装置の光学系の略示的平面
図、第８図は第４図の８−８線に沿つて見た略示
的拡大図で光投射装置を形成する発光ダイオード
の配列状態を示す図、第９図は第８図に示すダイ
オードアレイの全部のダイオードが同時に附勢さ
れその光が標的面に受光されたと仮定した場合の
光のパターンを例示する図、第１０図は本発明の
装置の制御回路のブロツク図である。 １１……反射装置、１６，１７……前輪、４０
……投射装置、４２……検出装置、４６……後
輪、７４……光感応装置（トランスジユーサ）、
９２……投射レンズ、９４，９６……プリズム、
１００……光源（発光ダイオード）、Ｂ１ａ〜Ｂ
１ｃ，Ｂ２ａ〜Ｂ２ｃ，Ｂ３ａ〜Ｂ３ｃ……方向
性光ビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動車の前輪がその直進位置から一方向に配
   向された第１のかじ取り位置と、前記直進位置か
   ら反対方向に配向され前記第１のかじ取り位置か
   らあらかじめ選択したある角度だけ変位した第２
   のかじ取り位置とにあることを測定する装置にお
   いて、 前記前輪の一方に前記前輪の面と平行に取付け
   られる光投射装置４０にして、前記前輪の面に関
   してある一定の配向関係で第１方向性光ビームを
   投射するとともに、前記第１方向性光ビームに関
   して水平面内で前記あらかじめ選択されたある角
   度に相当する角度で第２方向性光ビームを投射す
   るようになつている光投射装置４０； 前記前輪に対応する後輪に当該後輪の面に平行
   して水平に取付けられる反射装置１１にして、前
   記光投射装置４０から投射された前記第１及び第
   ２方向性光ビームを反射する反射装置１１；及び 前記光投射装置４０から光学的に一定の間隔を
   隔てて前記前輪の面に平行して当該前輪に取付け
   られる検出装置４２にして、前記反射装置１１に
   よつて反射された前記第１方向性光ビームを検出
   することによつて前記一方の前輪が前記第１のか
   じ取り位置に配向されていることを測定し、つい
   で当該前輪を前記あらかじめ選択した角度だけ転
   向した後に前記反射装置１１によつて反射された
   前記第２方向性光ビームを検出することによつて
   前記前輪が前記第１のかじ取り位置から前記あら
   かじめ選択した角度だけ転向して前記第２のかじ
   取り位置に達したことを測定する検出装置４２を
   有し、 前記各方向性光ビームは前記光投射装置４０か
   ら水平面内で相互に重なり合わないように間隔を
   保つて連続的に投射される複数個の光ビームであ
   ることを特徴とする、自動車の前輪のかじ取り位
   置決定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の自動車の前輪の
   かじ取り位置決定装置において、前記投射装置４
   ０は光源１００と、この光源を通つて延びる光軸
   を有する投射レンズ９２と、この投射レンズに隣
   接してその光軸の一方の側に設けられ前記光源か
   らの光を前記投射レンズの前記光軸に対して第１
   の選択された偏向角度で偏向してこの偏向された
   光が前記第１方向性光ビームを含むようにする第
   １のプリズム９４と、前記投射レンズに隣接して
   前記第１のプリズムから見て前記投射レンズの光
   軸の反対側に設けられ前記光源からの光を前記投
   射レンズの前記光軸に対して第２の選択された偏
   向角度で偏向してこの偏向された光が前記第２方
   向性光ビームを含むようにする第２のプリズム９
   ６とからなることを特徴とする自動車の前輪のか
   じ取り位置決定装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の自動車の前輪の
   かじ取り位置決定装置において、前記第１のプリ
   ズム９４と前記第２のプリズム９６とを前記投射
   レンズの前記光源に面する平らな面９２ａに当接
   して設けたことを特徴とする自動車の前輪のかじ
   取り位置決定装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の自動車の前輪の
   かじ取り位置決定装置において、前記投射装置と
   前記検出装置とは一つの垂直平面内に位置するこ
   とを特徴とする自動車の前輪のかじ取り位置決定
   装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の自動車の前輪の
   かじ取り位置決定装置において、前記検出装置は
   前記方向性光ビームの何れかを受光したことを示
   す信号を発生する光感応装置７４を有し、前記各
   方向性光ビームは前記反射装置によつて前記光感
   応装置に当てられ、更に前記信号に応答して前記
   方向性光ビームの一つが前記反射装置から前記光
   感応装置に差し向けられたことを示す装置が設け
   られることを特徴とする自動車の前輪のかじ取り
   位置決定装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の自動車の前輪の
   かじ取り位置決定装置において、前記投射装置は
   さらに第３方向性光ビームを投射し、前記第１方
   向性光ビームは前記前輪の面とある一定の角度を
   形成する径路に沿つて投射され、前記第３方向性
   光ビームは前記前輪の面に平行な径路に沿つて投
   射され、前記第２方向性光ビームは前記第１方向
   性光ビームの径路が前記前輪の面に対して形成す
   る前記一定の角度に等しいがその反対の方向で前
   記前輪の面と一定の角度を形成する径路に沿つて
   投射されるようにするとともに、前記検出装置４
   ２は前記第３方向性光ビームを検出することによ
   つて前記前輪が前記直進位置にあることを決定す
   るようにしたことを特徴とする自動車の前輪のか
   じ取り位置決定装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の自動車の前輪の
   かじ取り位置決定装置において、前記光投射装置
   ４０は光源１００と、この光源を通つて延びる光
   軸を有する投射レンズ９２とを有し、前記第３方
   向性光ビームは前記光軸に関して前記投射レンズ
   の中央部に入射する光によつて形成されるように
   し、さらに前記投射レンズに隣接して前記光軸の
   一方の側に前記光軸から間隔を隔てて設けられ前
   記光源からの光を偏向して前記第１方向性光ビー
   ムを生成する第１のプリズム９４と、前記投射レ
   ンズに隣接して前記光軸の他方の側に前記光軸か
   ら間隔を隔てて設けられ前記光源からの光を偏向
   して前記第２方向性光ビームを生成する第２のプ
   リズム９６とを有することを特徴とする自動車の
   前輪のかじ取り位置決定装置。 ８ 特許請求の範囲第６項記載の自動車の前輪の
   かじ取り位置決定装置において、前記検出装置は
   前記方向性光ビームの一つを受光したことを示す
   信号を発生する光感応装置７４を有し、前記各方
   向性光ビームは前記反射装置によつて前記光感応
   装置に当てられ、更に前記信号に応答して前記方
   向性光ビームの一つが前記反射装置から前記光感
   応装置に差向けられたことを示す装置が設けられ
   ることを特徴とする自動車の前輪のかじ取り位置
   決定装置。