特許 6159457 ホイールアライメントの検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6159457

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】ホイールアライメントの検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/007 20060101AFI20170626BHJP

【ＦＩ】

   G01M17/007 R

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-183867(P2016-183867)

(22)【出願日】2016年9月21日

【審査請求日】2017年2月16日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515138757

【氏名又は名称】有限会社島田自動車工業

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】島田 敏文

(72)【発明者】

【氏名】島田 文則

【審査官】 北川 創

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５５−０１１５４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００５−５１０４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００２３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２８８０２５１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３００８７１８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左前輪及び右前輪の一方をその切れ角がフルロックに対応する角度より小さい所定の角度となるように左方及び右方の一方に回転させた状態で測定される左前輪及び右前輪の他方の切れ角に少なくとも基づいて、ホイールアライメントに不具合が生じている原因がナックルアームの曲がりであることの蓋然性を判定すると共に、
ホイールアライメントに不具合が生じている原因がナックルアームの曲がりである蓋然性が高い場合に、前輪をフルロックとなるように左方及び右方のいずれか一方である第１方向に回転させた状態で測定される、左前輪及び右前輪の一方である測定対象前輪の切れ角と、前輪をフルロックとなるように前記第１方向とは逆の第２方向に回転させた状態で測定される前記測定対象前輪の切れ角との差を第１基準値と比較した結果に基づいて、前記測定対象前輪側のナックルアームが内側及び外側のいずれの方向に曲がっているかを判定することを特徴とするホイールアライメントの検査方法。

【請求項2】

右前輪をその切れ角が前記所定の角度となるように前記第１方向に回転させた状態で測定される左前輪の切れ角を第１切れ角とし、
左前輪をその切れ角が前記第１角度となるように前記第１方向とは逆の第２方向に回転させた状態で測定される右前輪の切れ角を第２切れ角とするとき、
前記第１切れ角と前記第２切れ角の差を第２基準値と比較した結果に少なくとも基づいて、ホイールアライメントに不具合が生じている原因がナックルアームの曲がりであるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のホイールアライメントの検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホイールアライメントの検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車などの四輪を有する車両においてホイールアライメントに不具合が生じている原因を検査することは、走行時の安定性を確保したりタイヤの偏摩耗を抑制したりするために重要である。特許文献１は、特許文献１の段落００２３〜００２５に記載されているように、ホイールアライメントの不具合の原因を以下のように検査する。ハンドルをフルロックの状態まで左に切ったときの内輪及び外輪間の切れ角の差とハンドルをフルロックの状態まで右に切ったときの内輪及び外輪間の切れ角の差とのずれの大きさを評価する。また、同様の評価を、ハンドルをフルロックより小さい切れ角まで切った状態でも行う。そして、２つの評価結果に基づいて、ラックの位置ずれ等が原因であるかナックルアームの曲がりが原因であるかを区別している。次に、特許文献１の段落００２８〜００３１及び表２に記載されているように、フルロック時に測定された切れ角と基準値との比較に基づいて、左右のナックルアームのいずれに問題があるかとナックルアームの曲がりの状態とを判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５９４５６２０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ホイールアライメントの検査は迅速に行うことが要請される。

【0005】

本発明の目的は、ホイールアライメントに不具合を生じている原因をより迅速に検査できるホイールアライメントの検査方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のホイールアライメントの検査方法は、左前輪及び右前輪の一方をその切れ角がフルロックに対応する角度より小さい所定の角度となるように左方及び右方の一方に回転させた状態で測定される左前輪及び右前輪の他方の切れ角に少なくとも基づいて、ホイールアライメントに不具合が生じている原因がナックルアームの曲がりであることの蓋然性を判定すると共に、ホイールアライメントに不具合が生じている原因がナックルアームの曲がりである蓋然性が高い場合に、前輪をフルロックとなるように左方及び右方のいずれか一方である第１方向に回転させた状態で測定される、左前輪及び右前輪の一方である測定対象前輪の切れ角と、前輪をフルロックとなるように前記第１方向とは逆の第２方向に回転させた状態で測定される前記測定対象前輪の切れ角との差を第１基準値と比較した結果に基づいて、前記測定対象前輪側のナックルアームが内側及び外側のいずれの方向に曲がっているかを判定する。

【0007】

本発明によると、まず、前輪の一方を切れ角が所定の角度となるように左右のいずれかに切った場合の他方の前輪の切れ角に少なくとも基づいて、ホイールアライメントの不具合の原因がナックルアームの曲がりであることの蓋然性を判定できる。次に、前輪をフルロックとなるように左右にそれぞれ切った場合の測定対象前輪の切れ角の差に基づいて、測定対象前輪側のナックルアームがどのように曲がっているかを判定できる。このように、比較的少ない工程により、ホイールアライメントの不具合の原因を迅速に検査することが可能である。

【0008】

また、本発明においては、右前輪をその切れ角が前記所定の角度となるように前記第１方向に回転させた状態で測定される左前輪の切れ角を第１切れ角とし、左前輪をその切れ角が前記第１角度となるように前記第１方向とは逆の第２方向に回転させた状態で測定される右前輪の切れ角を第２切れ角とするとき、前記第１切れ角と前記第２切れ角の差を第２基準値と比較した結果に少なくとも基づいて、ホイールアライメントに不具合が生じている原因がナックルアームの曲がりであるか否かを判定することが好ましい。これによると、切れ角の差に基づくことで、ホイールアライメントの不具合の原因がナックルアームの曲がりであるか否かを適切に判定できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係るホイールアライメントの検査方法の検査対象となる自動車の概略構成図である。

【図2】本ホイールアライメントの検査方法の流れを示すフロー図である。

【図3】図１の自動車のステアリング機構の概略構成図であって、図３（ａ）はハンドルを左に切った場合を、図３（ｂ）はハンドルを右に切った場合を示す。

【図4】図１の自動車のステアリング機構の概略構成図であって、図４（ａ）は左ナックルアームに内曲がりが生じている場合を、図４（ｂ）は左ナックルアームに外曲がりが生じている場合を示す。

【図5】図１の自動車のステアリング機構の概略構成図であって、ラックに位置ずれが生じている場合を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の一実施形態に係るホイールアライメント検査方法（以下、本検査方法とする。）について図１〜図５を参照しつつ説明する。図１は、本検査方法の対象となる自動車１の概略構成を示す。自動車１は、前輪２Ｌ（左前輪）及び２Ｒ（右前輪）、後輪３Ｌ及び３Ｒ、並びに、ステアリング機構１０を有している。ステアリング機構１０は、ハンドル２０、ラック１１、タイロッド１２Ｌ及び１２Ｒ、並びに、ナックルアーム１３Ｌ及び１３Ｒを有している。運転者がハンドル２０を操作すると、ハンドル２０の回転動作が図示しないピニオンギアを介してラック１１に伝達され、ラック１１が左右方向に移動する。ラック１１の移動は、タイロッド１２Ｌ及び１２Ｒを通じてナックルアーム１３Ｌ及び１３Ｒに伝達され、ナックルアーム１３Ｌ及び１３Ｒが回転する。これにより、前輪２Ｌ及び２Ｒが回転する（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。自動車１にはエンジン、エンジンの駆動力を後輪３Ｌ及び３Ｒに伝達する伝達機構、ハンドル２０以外の操作部など、運転者が自動車１を運転するための種々の構成が設けられている。

【0011】

以下、フルロックとは、ハンドル２０を左方及び右方のいずれかに最大限に切ること、又は切った状態を意味するものとする。外側前輪又は内側前輪とは、前輪２Ｌ及び２Ｒのうち、自動車１の走行中にハンドル２０を左右いずれかに切った場合に生じる自動車１の旋回運動において外側又は内側に配置される前輪を意味するものとする。前輪の切れ角とは、図１に示す直進状態を基準にした前輪の回転角度を意味するものとする。例えば、前輪の切れ角は、図３（ａ）又は図３（ｂ）のα又はβが示す角度を示す。図３（ａ）のαは、前輪を左方に切った場合の外側前輪（前輪２Ｒ）の切れ角を示す。図３（ａ）のβは、前輪を左方に切った場合の内側前輪（前輪２Ｌ）の切れ角を示す。図３（ｂ）のαは、前輪を右方に切った場合の外側前輪（前輪２Ｌ）の切れ角を示す。図３（ｂ）のβは、前輪を右方に切った場合の内側前輪（前輪２Ｒ）の切れ角を示す。なお、以下においては、αｎは内側前輪の切れ角を、βｎは外側前輪の切れ角を示すものとする。

【0012】

本検査方法では、まず、図２のＳ１に示すように、自動車１に前調整を施す。前調整は、自動車１をアライメントテスター装置に設置する工程や、自動車１のスラストラインがその幾何学的中心線に一致するように後輪３Ｌ及び３Ｒのトー等を調整する工程を含んでいる。また、本検査方法では、ハンドル２０がセンターにあるときに前輪２Ｌ及び２Ｒが図１に示す直進状態を取ることを想定している。このため、本検査前にハンドル２０がセンターにあるときに前輪２Ｌ及び２Ｒが直進状態を取らない場合には、前調整において、ハンドル２０がセンターにあるときに前輪２Ｌ及び２Ｒが直進状態を取るようにタイロッド１２Ｌ及び１２Ｒの長さを調整してもよい。

【0013】

本実施形態において使用されるアライメントテスター装置（以下、テスターという。）は、ハンドル２０をフルロックとしたとき及び外側前輪の切れ角２０°の状態としたときの前輪２Ｌ及び２Ｒのそれぞれの切れ角を計測可能である。外側前輪の切れ角２０°の状態とは、外側前輪の切れ角が２０°（第１角度）になった状態をいう。なお、アライメントテスター装置が、ハンドル２０を内側前輪の切れ角２０°の状態としたときの前輪２Ｌ及び２Ｒのそれぞれの切れ角を計測可能であってもよい。この場合、以下においてハンドル２０を外側前輪の切れ角２０°の状態としたときの前輪２Ｌ又は２Ｒの切れ角は、ハンドル２０を内側前輪の切れ角２０°の状態としたときの切れ角に代えてもよい。

【0014】

次に、ハンドル２０を外側前輪の切れ角２０°の状態になるように左方（第１方向）に切った状態における外側前輪（前輪２Ｒ）及び内側前輪（前輪２Ｌ）のそれぞれの角度をテスターによって測定する（Ｓ２）。次に、ハンドル２０を外側前輪の切れ角２０°の状態になるように右方（第２方向）に切った状態における外側前輪（前輪２Ｌ）及び内側前輪（前輪２Ｒ）のそれぞれの角度をテスターによって測定する（Ｓ３）。

【0015】

次に、ハンドル２０をフルロックとなるように左方に切った状態における外側前輪（前輪２Ｒ）及び内側前輪（前輪２Ｌ）のそれぞれの角度をテスターによって測定する（Ｓ４）。次に、ハンドル２０をフルロックとなるように右方に切った状態における外側前輪（前輪２Ｌ）及び内側前輪（前輪２Ｒ）のそれぞれの角度をテスターによって測定する（Ｓ５）。

【0016】

次に、Ｓ１〜Ｓ５において測定及び算出した値に基づき、ホイールアライメントに不具合が生じているか否か、及び、不具合が生じている場合にはその原因を判定する（Ｓ６）。

【0017】

Ｓ６の判定方法について詳細に説明する。この判定には、δ１＝β１−β２、δ２＝β３−α２、及び、δ３＝β４−α１を用いる。δ１は、外側前輪の切れ角が２０°となるようにハンドル２０を回転させた場合の内側前輪の切れ角の左右差に対応する。δ２は、前輪がフルロックとなるようにハンドル２０を左右それぞれに回転させた場合の前輪２Ｌの切れ角の差（内外差）に対応する。δ３は、前輪がフルロックとなるようにハンドル２０を左右それぞれに回転させた場合の前輪２Ｒの切れ角の差（内外差）に対応する。そして、δ１の絶対値｜δ１｜が３０′（第１基準値）以上であるか否かを判定する。｜δ１｜が３０′未満である場合には、ホイールアライメントに不具合があるとすれば、その原因がナックルアーム１３Ｌ及び１３Ｒ以外にあると判定する。例えば、その原因は、ラック１１の位置ずれやサイドメンバー、サスペンションメンバーの位置ずれ等、ナックルアーム１３Ｌ及び１３Ｒ以外のいずれかにあると考えられる。一方、｜δ１｜が３０′以上である場合には、ナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒに曲がりが生じている蓋然性が高いと判定する。

【0018】

次に、δ２と基準値Ｌとを比較する。Ｌは、ハンドル２０をフルロックとなるように左方に切った状態における当該車両の内側前輪（前輪２Ｌ）の切れ角から、ハンドル２０をフルロックとなるように右方に切った状態における当該車両の外側前輪（前輪２Ｌ）の切れ角を引いた値の基準値である。かかる基準値は、例えば、自動車１やその他の自動車に関する過去の検査結果に基づいて取得される値であってもよいし、製造時の設定値として、自動車１のメーカーによって提供される。δ２がＬより一定程度小さい（例えば、δ２−Ｌ≦−２°を満たす）場合、ナックルアーム１３Ｌが外側に曲がっていると判定される。一方、δ２がＬより一定程度大きい（例えば、δ２−Ｌ≧２°を満たす）場合、ナックルアーム１３Ｌが内側に曲がっていると判定される。

【0019】

次に、δ３と基準値Ｒとを比較する。Ｒは、ハンドル２０をフルロックとなるように右方に切った状態における当該車両の内側前輪（前輪２Ｒ）の切れ角から、ハンドル２０をフルロックとなるように左方に切った状態における当該車両の外側前輪（前輪２Ｒ）の切れ角を引いた値の基準値である。かかる基準値は、例えば、自動車１やその他の自動車に関する過去の検査結果に基づいて取得される値であってもよいし、製造時の設定値として、自動車１のメーカーによって提供される値であってもよい。δ３がＲより一定程度小さい（例えば、δ３−Ｒ≦−２°を満たす）場合、ナックルアーム１３Ｒが外側に曲がっていると判定される。一方、δ３がＲより一定程度大きい（例えば、δ３−Ｒ≧２°を満たす）場合、ナックルアーム１３Ｒが内側に曲がっていると判定される。

【0020】

【表1】

【0021】

以上のようにホイールアライメントの不具合の原因を判定できる理由について説明する。当該判定は右の知見に基づいている：ラック１１の位置ずれ等が原因でホイールアライメントに不具合が生じている場合には、フルロック時の切れ角にずれが生じやすい一方、フルロックでない時の切れ角にずれが生じにくい。これに対し、ナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒの曲がりが原因でホイールアライメントに不具合が生じている場合には、フルロック時及びフルロックでない時のいずれの切れ角にもずれが生じやすい。

【0022】

例えば、車体に対するラック１１の設置位置にずれがあることで、ラック１１に左右方向に関する位置ずれが生じているとする。この場合、上記のとおり、ハンドル２０がセンターにあるときに前輪が直進方向に正しく向くように、タイロッド１２Ｌ及び１２Ｒの長さが調節されることになる。図５は、一例としてラック１１が右にずれている場合において、タイロッド１２Ｌ及び１２Ｒの長さを調節することにより、ナックルアーム２Ｌ及び２Ｒ並びに左前輪２Ｌ及び右前輪２Ｒが直進方向を向いている状態を示す。この状態からハンドル２０を左右いずれかに切っていくと、ラック１１の移動に応じ、タイロッド１２Ｌ及び１２Ｒを介してナックルアーム１３Ｌ及び１３Ｒが回転する。ナックルアーム１２Ｌ及び１２Ｒに異常がない場合には、ラック１１の移動に伴ってほぼ正常にナックルアーム１２Ｌ及び１２Ｒが回転していく。このため、例えば、前輪がフルロック近くに至るまでのいずれかの切れ角にあるときには、前輪の切れ角に正常な角度からのずれが生じにくい。しかしながら、前輪がフルロックになるまでハンドル２０を回転させると、ラック１１の当初位置にずれがあることから、このずれの分、フルロックのときのラック１１の位置も正常位置からずれることになる。したがって、前輪がフルロック近くにあるときは切れ角が正常な角度からずれやすい。

【0023】

これに対し、ナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒに図４に示すような曲がりが生じている場合には、ラック１１の所定量の移動に対するナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒの回転量（回転角の変化量）に、ナックルアームが正常である場合の回転量からのずれが生じる。そして、この回転量のずれは、ハンドル２０を切り始める当初から生じると共に、前輪がフルロックの状態に近づくほど大きくなっていく。したがって、ナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒに曲がりが生じている場合には、前輪２Ｌ又は２Ｒの切れ角におけるナックルアームが正常である場合からのずれが、ハンドル２０を切り始めてから前輪がフルロックになるまでの途中の切れ角、例えば、２０°切れ角のときにもある程度大きい。そして、前輪の切れ角が大きくなるほどそのずれは大きくなる。また、ナックルアーム１３Ｌに曲がりが生じている場合、前輪２Ｌをフルロックの状態まで左に切った場合と右に切った場合との切れ角の差δ２に基準値Ｌからのずれが生じる。基準値Ｌからのずれが正になるか負になるかは、ナックルアーム１３Ｌの曲がりが外側であるか内側であるかに依存する。さらに、ナックルアーム１３Ｒに曲がりが生じている場合、前輪２Ｒをフルロックの状態まで左に切った場合と右に切った場合との切れ角の差δ３に基準値Ｒからのずれが生じる。基準値Ｒからのずれが正になるか負になるかは、ナックルアーム１３Ｒの曲がりが外側であるか内側であるかに依存する。

【0024】

以上説明した本実施形態によると、δ１〜δ３を算出し、これらをそれぞれ基準値と比較することにより、左右いずれのナックルアームが内側及び外側のいずれの方向に曲がっているかまで測定できる。したがって、比較的少ない工程によって迅速にホイールアライメントに不具合を生じている原因を検査できる。

【0025】

以下、上述の実施形態の変形例について説明する。上述の実施形態では、外側前輪の切れ角が２０°のときの内側前輪の切れ角の左右差δ１＝β１−β２に基づき、｜δ１｜が３０′以上である場合には、ナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒに曲がりが生じている蓋然性が高いと判定している。しかしながら、かかる判定をβ１及びβ２のそれぞれに基づいて行ってもよい。例えば、右前輪の切れ角が２０°となるようにハンドル２０を左に切った場合の左前輪の切れ角の基準値（正常値）が２１°であるとする。かかる基準値は、例えば、自動車１やその他の自動車に関する過去の検査結果に基づいて取得される値であってもよいし、製造時の設定値として自動車１のメーカーによって提供されてもよい。このとき、β１とこの基準値２１°との差の絶対値が３０′以上となった場合には、その時点でナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒに曲がりが生じている蓋然性が高いと判定してもよい。β１の代わりにβ２を用いても同様である。このように判定できるのは、外側前輪の切れ角２０°のときに内側前輪の切れ角が基準値より所定の大きさ以上ずれている場合には、ラック１１の位置ずれ等が原因である場合と比べ、ナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒの曲がりが原因である蓋然性が高いからである。その他、β１及びβ２と、前輪がフルロックの状態である場合に測定された切れ角α１、α２、β３及びβ４との両方に基づいてナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒの曲がりが原因であるか否かが判定されてもよい。例えば、前輪がフルロックの状態である場合の内外差の左右差Δ＝α１−α２−β３＋β４とδ１との両方に基づいてナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒの曲がりが原因であるか否かが判定されてもよい。具体例としては、｜α１−α２−β３＋β４｜≧１°且つ｜δ１｜≧３０′である場合にナックルアーム１３Ｌ又は１３Ｒの曲がりが原因である蓋然性が高いと判定してもよい。

【0026】

また、上述の実施形態においては、図２のＳ２及びＳ３の工程にて、外側前輪の切れ角が２０°となるようにハンドル２０を回転させている。しかし、図２のＳ２及びＳ３の工程にて、フルロックに対応する切れ角より小さい切れ角であれば、外側前輪の切れ角が２０°とは異なる切れ角となるようにハンドル２０を回転させてもよい。

【符号の説明】

【0027】

２Ｌ，２Ｒ 前輪
３Ｌ，３Ｒ 後輪
１０ ステアリング機構
１１ ラック
１２Ｌ，１２Ｒ タイロッド
１３Ｌ，１３Ｒ ナックルアーム

【要約】

【課題】ホイールアライメントに不具合を生じている原因をより迅速に検査できる。
【解決手段】外側前輪が切れ角２０°となるようにハンドルを左に切った状態における外側前輪及び内側前輪の切れ角を測定する（Ｓ２）。次に、外側前輪が切れ角２０°となるようにハンドルを右に切った状態における外側前輪及び内側前輪の切れ角を測定する（Ｓ３）。次に、前輪がフルロックとなるようにハンドルを左に切った状態における外側前輪及び内側前輪の切れ角を測定する（Ｓ４）。次に、前輪がフルロックとなるようにハンドルを右に切った状態における外側前輪及び内側前輪の切れ角を測定する（Ｓ５）。Ｓ２及びＳ３の切れ角の測定結果に基づいてナックルアームの曲りに原因があるか否かを判定し、Ｓ４及びＳ５の切れ角の差に基づいてナックルアームの曲りの状態を判定する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】