JPH0528484Y2

JPH0528484Y2 -

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Publication number: JPH0528484Y2
Application number: JP1986136275U
Authority: JP
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2001-09-05
Also published as: JPS6344107U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はトーインおよびキヤンバを正確かつ迅
速に測定できるようにした自動車のホイールアラ
イメント測定装置に関する。

（従来の技術）従来のこの種の測定方法は、大別して車輪の回
転を停止させた状態で計測する静的測定方法と、
車輪を回転させた状態で計測する動的測定方法に
分かれ、更にこれらの装置は測定に際し車輪への
接触部材を要するか否かで、接触型と被接触型に
分けられる。

例えば、特開昭57−100307号公報に開示された
測定装置は、接触型の静的測定方法に属するもの
であるが、静的と動的を問わずそれらの測定精度
を高めるためには、可及的には測定誤差を助長す
る接触部材を有しない非接触型のものが望ましい
ことになる。

このような非接触型の測定装置としては、例え
ば実公昭47−17521号公報に開示されたものがあ
る。すなわち、この公報には駆動回転する車輪の
側方に圧力流体を放出可能な受子を上下に配設
し、これら受子を連結する支杆の枢着部に指針の
基端を固定して、回転下の車輪に向けて受子より
圧力流体を吹き付け、その反射圧力により支杆を
傾斜変位させ、この変位を指針で読み取ることで
キヤンバを求めるようにした、動的測定方法に属
する測定装置が示されている。

（考案が解決しようとする問題点）しかし、この従来の測定装置では受子を車輪に
十分に接近させないと実効がなく、またそのよう
に受子を接近させて配置した場合には車輪との接
触が懸念されて、安全上問題がある。

本考案はこのような従来の問題を解決し、超音
波を駆使するとともに、この超音波を空気温度に
よる影響から回避させて、トーインおよびキヤン
バを正確に測定でき、かつ静的および動的測定に
も両用できるようにし、しかも超音波センサと空
気吹出管との配置を合理的に行なえ、かつ超音波
センサを保護し得るようにした自動車のホイール
アライメント測定装置を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段）このため、本考案の自動車のホイールアライメ
ント測定装置は、複数の超音波センサを、被測定
車輪の側方に離間して対立する同一面上に配置
し、上記センサより回転下の被測定車輪側面の所
定位置に向けて超音波を発射するとともに、空気
源に連通する吹出管から超音波の伝搬路に向けて
空気を吹き付け、上記センサと被測定車輪の対応
位置との距離信号を演算器へ入力し、トー値とキ
ヤンバ値を演算するようにした自動車のホイール
アライメント測定装置において、前記吹出管を被
測定車輪側面の測定位置に向けて配置し、該管の
内部に超音波センサを収容し、該管より超音波と
空気を同方向へ同軸状に発射し、かつ上記空気を
被測定車輪側面の測定位置に略直角に吹き付ける
ようにしたことを特徴としている。

（実施例）以下、本考案を動的測定方法に適用した図示実
施例について説明すると、第１図乃至第５図にお
いて１，１は互いに離間して配設された同期回転
可能なモータで、操作制御部２からのON・OFF
信号によつて作動を制御されており、その駆動プ
ーリ３，３とローラ用プーリ４，４との間には、
ベルト５，５が巻掛けられ、上記プーリ４，４と
同軸上の駆動ローラ６，６を同期回転可能にして
いる。

各駆動ローラ６の近接位置には、被動ローラ７
が回転自在に軸支され、これら各一対のローラ
６，７上に被測定車両の車輪８ａ，８ｂが乗り上
げられている。

一方、被測定車両の離隔位置にはブロワ９が設
けられ、その吹出口に接続された給気ダクト１０
の他端に、第１エアチヤンバ１１が接続されてい
る。このエアチヤンバ１１には三つの送風ダクト
１２，１３，１４が接続され、これらのダクト１
２，１３，１４の他端に、調圧チヤンバ１５，１
６，１７が連結されている。このうち、調圧チヤ
ンバ１５，１６にはそれぞれ三本の吹出管１８，
１９，２０，２１，２２，２３が接続され、かつ
それらの開口部が前記車輪８ａ，８ｂの外側面の
所定位置に向けられている。

すなわち、これらは第４図に示すように車輪８
ａ，８ｂの肩部に相当する外周部と、車輪８ａ，
８ｂの水平中心線C_Hとが交わる二位置に、吹出
管１８，１９，２１，２２の開口部が向けられ、
これらは吹出管１８と２１が、また吹出管１９と
２２がそれぞれ対向して配置されている。また、
上記外周部と車輪８ａ，８ｂの垂直中心線C_Vと
が交わる位置で、吹出管１８，１９，２１，２２
の開口位置より車輪８ａ，８ｂの半径分ｈだけ上
方の位置に、前記吹出管２０，２３の開口部が向
けられている。

これらの吹出管１８，１９，２０，２１，２
２，２３の開口側端部には、超音波センサ２４，
２５，２６，２７，２８，２９が収容され、管内
より車輪８ａ，８ｂの各所定位置に向けて超音波
を発射可能にしている。これらの超音波センサ２
４，２５，２６と２７，２８，２９は、第２図お
よび第３図に示すように超音波の発射端面が被測
定車両と平行して延びる同一垂直面上に位置付け
られ、各センサ２４，２５，２６，２７，２８，
２９から車輪８ａ，８ｂの所定位置までの距離l₁
〜l₈を、超音波を発射してからその反射波が得ら
れるまでの所要時間を計測することで、測定可能
にしている。

実施例では、各超音波センサから１秒間に100
回の割合で超音波を発射させ、車輪８ａ，８ｂが
１／１００回転する毎に、換言すれば車輪８ａ，８ｂ
の外周を100等分した各位置でのトーインおよび
キヤンバに関する情報を入手可能にしており、こ
れらの情報を後述の基準距離較正信号と共にカウ
ンタ３０へ入力させている。

一方、調圧チヤンバ１７には吹出管３１が接続
され、その開口部が基準距離較正体３２に向けら
れている。吹出管３１の開口側端部には、前記超
音波センサと同様な超音波センサ３３が収容さ
れ、上記管３１内より前記較正体３２に向けて超
音波を発射可能にしている。この基準距離較正体
３２は、超音波センサ３３の発射端面から高精密
に計測された既知の基準距離Ｒ上に設置され、当
該距離Ｒを、超音波を発射してからその反射波が
得られるまでの所要時間を計測することで、測定
可能にしている。実施例では、実施例センサ３３
からも１秒間に100回の割合で超音波を発射させ、
その基準距離較正信号をカウンタ３０へ入力させ
ている。

カウンタ３０は、超音波センサ２４，２５，２
６，２７，２８，２９，３３から発射された超音
波が各測定距離を往復するまでの所要時間、すな
わち伝搬時間の略２倍に相当する時間を計測し、
これを演算器３４へ伝送するようにしている。演
算器３４には、例えばマイクロコンピユータが内
蔵され、該コンピユータに各測定距離の算出式と
その補正式、および補正後の各測定距離を移動平
均法により求める際の平均値算出式とその場合の
サンプル数、並びにトーインとキヤンバの算出式
が記憶され、これらの算出式に基づき前記各入力
情報を条件として、トーインとキヤンバを演算処
理するようにされ、その処理結果を表示器３５に
出力して、それらの各値を表示させるようにして
いる。

（作用）このように構成したアライメント測定装置は、
吹出管１８〜２３の内部に超音波センサ２４〜２
９を収容しているから、これらを別々に配置する
場合に比べ、それらの配置作業の簡潔化と配置ス
ペースのコンパクト化を図れ、しかも超音波セン
サ２４〜２９の保護を図れるから、例えば被測定
車両との接触による上記センサ２４〜２９の故障
を防止し得る。

次に、このアライメント測定装置によつて、ト
ーインとキヤンバを測定する場合は、先ず駆動ロ
ーラ６と被動ローラ７上に被測定車両の車輪８
ａ，８ｂを乗り上げて置き、この車輪８ａ，８ｂ
の外側面の側方位置に吹出管１８，１９，２０，
２１，２２，２３を設置し、かつその開口部を車
輪８ａ，８ｂの所定位置に向けて置く。

その際、各吹出管１８，１９，２０，２１，２
２，２３内に装着された超音波センサ２４，２
５，２６と２７，２８，２９の発射側端部を、各
側において被測定車両と平行して延びる同一の垂
直面上に位置付け、かつその伝搬路を水平面と平
行で、被測定車両の移動方向に沿う中心線と垂直
に設定して置く。

一方、吹出管３１を基準距離較正体３２の端面
に対し垂直に配置し、かつ吹出管３１内に装着さ
れた超音波センサ３３の発射側端部を、上記較正
体３２より高精密に測定された基準距離Ｒだけ離
間させて設置して置く。

この場合、基準距離較正体３２と超音波センサ
３３との基準距離Ｒの変動を防止するため、上記
設置後適宜手段を介して、吹出管３１を上記較正
体３２に不動に固定することが望ましい。

このような状況の下で操作制御部２を介し、モ
ータ１，１と測定装置をONさせ、更にブロワ９
をONさせる。

モータ１，１がONされると、それらの駆動プ
ーリ３，３の動力がベルト５，５を介して被動プ
ーリ４，４に伝達され、該プーリ４，４と同軸上
の駆動ローラ６，６が同期回転して、該ローラ
６，６上の車輪８ａ，８ｂが互いに同方向へ同速
回転する。また、ブロワ９がONされると、周辺
の空気が内部に吸い込まれ、これが給気ダクト１
０を経て第１エアチヤンバ１１に導かれ、該チヤ
ンバ１１で一旦流速を減衰され圧力の安定化を図
られた後、各送風ダクト１２，１３，１４へ分流
する。

このうち、送風ダクト１２，１３に流出した空
気は調圧シヤンバ１５，１６に導かれ、一旦流速
を減衰され圧力の安定化を図られた後、各吹出管
１８，１９，２０，２１，２２，２３に分流し、
該管より車輪８ａ，８ｂの外側に向けて吹き付け
られる。一方、送風ダクト１４へ分流した空気は
調圧チヤンバ１７に導かれ、該チヤンバ１７に接
続された吹出管３１から、基準距離較正体３２に
向けて吹き付けられる。

このように各吹出管１８，１９，２０，２１，
２２，２３，３１から吹出された空気は、超音波
センサ２４，２５，２６，２７，２８，２９，３
３から発射される超音波の伝搬路やその反射路と
流路を共有し、かつその周囲を外気から遮断する
作用をなすから、一種のエアーカーテンを形成す
ることになり、外気の温度変化に伴なう超音波の
伝搬速度の変動を防止する作用をなす。

また、上記空気は車輪８ａ，８ｂに直角に吹き
付けられ、この後、勢いよく反射して車輪８ａ，
８ｂ周辺に拡散し、当該部に等温状態の雰囲気を
形成し、かつ温度変化を抑制する一方、車輪８
ａ，８ｂの回転に伴ない、その側周面に付着する
空気の境界層を吹き飛ばして、上記側周面空気の
等温状態を促し、超音波センサ２４〜２９の伝搬
路全域を同温状態にする。

しかも、これらのエアーカーテンはその生成源
に共有のエアーチヤンバ１１と調圧チヤンバ１
５，１６を介在させているから、空気がムラなく
混合して一様な温度状態を形成するとともに、こ
れが各吹出管１８〜２３，３１を一様な速度で移
動するから、各エアーカーテンの等温化を図れ、
上記超音波センサ２４，２５，２６，２７，２
８，２９の伝搬速度のバラツキを防止し得、かつ
超音波センサ３３に対しても、エアーチヤンバ１
１を共有させ同じ空気を用いてエアーカーテンを
生成させることで、他の超音波センサ２４，２
５，２６，２７，２８，２９の伝搬速度とのバラ
ツキを防止し得ることになる。

こうして各エアーカーテン生成後に各超音波セ
ンサ２４，２５，２６，２７，２８，２９，３３
からは超音波が発射され、各測定距離の計測が開
始される。すなわち、超音波センサ２４，２５，
２７，２８からの超音波は、車輪８ａ，８ｂの外
周部とその水平中心線C_Hが交わる二位置に発射
され、このうちセンサ２４と２７および２５と２
８は各対応位置に発射されて、第２図に示すよう
にl₁〜l₄の距離を測定する。

一方、超音波センサ２６，２９からの超音波
は、車輪８ａ，８ｂの外周部とその垂直中心線
C_Vが交わる位置で、前記水平中心線C_Hより車輪
８ａ，８ｂの半径分ｈだけ上方の位置に発射さ
れ、第３図に示すようにl₇，l₈の距離を測定する。
また、超音波センサ３３からの超音波は、基準距
離較正体３２の端面に発射され、第１図に示すよ
うに既知の基準距離Ｒを測定する。

これらの超音波センサ２４，２５，２６，２
７，２８，２９，３３からは、実施例では１秒間
に100回の割合で超音波が発射され、車輪８ａ，
８ｂが1/100回転する毎に、換言すれば車輪８ａ，
８ｂの外周を100等分した各位置での測定距離l₁
〜l₈とＲを計測することに相当し、これらの信号
を、超音波が各測定距離を伝搬しその反射波が得
られるまでの時間信号として、カウンタ３０へ入
力する。

カウンタ３０は超音波センサ２４，２５，２
６，２７，２８，２９，３３からの時間信号を受
け入れ、各超音波が各測定距離l₁〜l₈とＲを往復
するまでの所要時間を計測して、それらの計測時
間を内容とする信号を演算器３４へ出力する。演
算器３４は上記信号を内蔵したマイクロコンピユ
ータへ伝送し、かつ上記信号を条件として既に記
憶されている測定距離算出式とその補正式に基づ
いて、当該測定距離を演算する。

すなわち、演算器３４には第５図ａに示すよう
に測定距離をＤ(m)、音速をＣ（ｍ／sec）、伝搬時
間をＴ（上記所要時間に相当（sec））、とした場
合、Ｄ＝１／２・CTの測定距離算出式が記憶さ
れ、また、その補正式として、Ｄ＝Ｒ・Ｔ／T_ref
が記憶されている。ただし、Ｒは第５図ｂに示す
ように、超音波センサ３３と基準距離較正体３２
との間の既知の基準距離で、T_refは上記Ｒに対す
る超音波の伝搬時間で、上記所要時間に相当す
る。

つまり、基準距離Ｒは上式よりＲ＝１／２・
CT_refと表わされるから、該式を変形したＣ＝
2R／T_refを前式に代入することで求められる。
すなわち、前式によれば測定距離Ｄは音速Ｃに関
係なく、基準距離Ｒと各伝搬時間の比の積で表わ
される。

この式は超音波の伝搬媒体である空気の温度変
化に伴なう測定誤差を補正するものであるが、実
施例の場合、超音波センサ３３を介して他の超音
波センサと同周期で較正信号が逐次カウンタ３０
へ入力されるから、前記エアーカーテンによる空
気温度変化の抑制とも相俟つて、前記l₁〜l₈に対
し測定誤差のない正確な測定結果が得られること
になる。

こうして較正信号により補正されて演算された
測定距離l₁〜l₈は、各距離l₁〜l₈についての平均値
の演算処理に付され、この平均値算出法として、
マイクロコンピユータ内には移動平均法が記憶さ
れている。すなわち、連続して演算処理される各
距離の測定値のうち、最新の測定値から起算して
所要量の測定値のサンプルを抽出し、これら測定
値の和をサンプル数で除して商を得ることで、当
該平均値を得ている。

この場合のサンプル数は予めマイクロコンピユ
ータに入力設定され、これは平均値の信頼性を保
証できる最低限の数量が必要であり、実施例では
サンプル数ＮをＮ＝2ⁿ（ｎ＝０，１，２…）の算
式に基づいて決定し、実験例ではＮ＝128を採用
した。このように補正された各測定値をそのまま
用いず、これらを一旦平均化しその平均値を用い
ることで、例えば車輪８ａ，８ｂの外側面上での
凹凸による測定値のバラツキが消去され、車輪８
ａ，８ｂの全周を通じての正確で信頼性の高い測
定値が採用されることになる。

このようにして算出された各測定距離l₁〜l₈の
平均値に基づいてトーインとキヤンバが演算され
る。すなわち、演算器３４のマイクロコンピユー
タにはトーインとキヤンバの算出式が記憶されて
おり、このうちトーインΔLについては、ΔL＝
（l₃＋l₄）−（l₁＋l₂）の算出式が記憶されている。
この式においてl₁〜l₄は、第２図に示すように各
超音波センサ２４，２５，２７，２８から車輪８
ａ，８ｂの所定位置までの距離であり、これらは
既に求められている。

上式は、第２図においてＬ＝L₁＋（l₁＋l₂）＋
2d₁，Ｌ＝L₂＋（l₃＋l₄）＋2d₂であり、これらから
L₁−L₂＝（l₃＋l₄）−（l₁＋l₂）＋２（d₂−d₁）となり
、
この式のd₁＝d₂を代入することで求められ、その
左辺であるL₁−L₂はトーインの値に他ならない
から、上式の妥当性が証明される。

そして、この算出式から明らかなように、この
測定法では各一対の超音波センサ２４，２５と２
７，２８とを、同側で被測定車両から等距離位置
に設置して置けば、それらの離間距離に影響を受
けないから、これらの距離を適宜設定し得ること
となつて、測定スペースに応じた測定を行なえる
こととなる。

一方、キヤンバθについては、θ₁＝tan^-1（l₅−
l₇）／ｈまたはθ₂＝tan^-1（l₆−l₈）／ｈの算出式が
記憶されており、この式においてl₇，l₈は既に求
められており、l₅，l₆については第２図および第
３図からl₅＝（l₁＋l₃）／２，l₆＝（l₂＋l₄）／２の
関係式が成立するから、結局、θ₁＝tan^-1１／
ｈ・｛（l₁＋l₃）／２−l₇｝，θ₂＝tan^-1１／ｈ・｛（
l₂
＋l₄）／２−l₈｝となり、既に求めたl₁〜l₄，l₇，
l₈を用いることで、キヤンバが求められることに
なる。

すなわち、上式は車輪８ａ，８ｂの上側半部に
おける傾斜角を算出するものであって、これはキ
ヤンバに他ならないから、上式の妥当性が証明さ
れたことになる。そして、上記θ₁，θ₂については
超音波センサ２４，２５，２６，２７，２８，２
９が、被測定車両の側方において等距離位置に設
置されていれば、その離間距離の大小の影響を受
けず、その絶対値が互いに等しくなることは明ら
かであるから、上記θ₁，θ₂の何れか一方を採択す
ることで所期のキヤンバ値が得られることにな
る。

ただし、この場合には車輪８ａ，８ｂの半径に
相当するｈ、より厳密には超音波センサ２４，２
５，２７，２８から超音波センサ２６，２９まで
の垂直距離を予め計測して、その測定値をマイク
ロコンピユータへ入力させて置く必要がある。

したがつて、このような算出式に基づき、既に
計測され更に補正された前記測定値l₁〜l₄，l₇，l₈
を条件として演算することにより、トーインとキ
ヤンバが同時に求められ、これらが表示器３５に
表示される。

このように本考案は超音波センサを駆動するこ
とで、車輪８ａ，８ｂに接触することなくトーイ
ンとキヤンバを直接求められるから、従来のこの
種装置のような接触物を介しての間接的な測定法
に比べて、測定誤差が低減され、信頼性の高い結
果が得られる。

また、本考案では超音波の空気温度による影響
を抑制するとともに、瞬時に得られる多量の測定
値を更に平均化し、信頼性の高い測定値に基づい
てトーインおよびキヤンバを求めているから、極
めて正確で信頼性の高いトーインとキヤンバを迅
速に得られるものとなる。

なお、この実施例ではトーインおよびキヤンバ
の所謂動的測定法に本考案を適用しているが、静
的測定法にも利用できることは勿論であり、その
場合には車輪８ａ，８ｂの所定位置での多量な測
定データに基づいて、極めて正確なトーインとキ
ヤンバを迅速に得られることになる。

（考案の効果）本考案の自動車のホイールアライメント測定装
置は以上のように、吹出管を被測定車輪側面の測
定位置に向けて配置し、該管の内部に超音波セン
サを収容したから、これらを別々に配置する場合
に比べて、吹出管と超音波センサの配置作業が簡
潔になり、またその配置スペースをコンパクトに
することができるとともに、上記センサの保護を
図ることができる。

また、本考案は、吹出管より超音波と空気を同
方向へ同軸状に発射したから、超音波センサから
車輪までの超音波の伝搬路の周囲にエアーカーテ
ンを形成して、周辺の空気温度の変化を防止でき
る。

また、本考案は、空気を被測定車輪側面の測定
位置に略直角に吹き付けるようにしたから、空気
を勢いよく車輪に吹き付け、かつこれを勢いよく
反射させることができ、その反射空気を車輪周辺
に拡散されることで、車輪周辺の雰囲気を上述と
同温状態にするとともに、その温度変化を防止す
ることができる。

しかも、上記のように車輪に空気を勢いよく吹
き付けることで、回転下の車輪周面に付着する空
気の境界層を吹き飛ばし、車輪周面の空気の等温
状態を促せるから、超音波センサの伝搬路全域を
同温状態にして、超音波によるこの種の測定を正
確かつ精密に行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の測定系を示す説明図、第２図
は本考案のトーインの測定状況を示す説明図、第
３図は本考案のキヤンバの測定状況を示す説明
図、第４図は車輪に対する各超音波センサと吹出
管の配置状況を示す説明図、第５図ａ，ｂは超音
波センサによる測定状況を拡大して示す説明図で
ある。８ａ，８ｂ……車輪、１８，１９，２０，２
１，２２，２３，３１……吹出管、２４，２５，
２６，２７，２８，２９，３３……超音波セン
サ、３２……基準距離較正体、３４……演算器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

複数の超音波センサを、被測定車輪の側方に離
間して対立する同一面上に配置し、上記センサよ
り回転下の被測定車輪側面の所定位置に向けて超
音波を発射するとともに、空気源に連通する吹出
管から超音波の伝搬路に向けて空気を吹き付け、
上記センサと被測定車輪の対応位置との距離信号
を演算器へ入力し、トー値とキヤンバ値を演算す
るようにした自動車のホイールアライメント測定
装置において、前記吹出管を被測定車輪側面の測
定位置に向けて配置し、該管の内部に超音波セン
サを収容し、該管より超音波と空気を同方向へ同
軸状に発射し、かつ上記空気を被測定車輪側面の
測定位置を略直角に吹き付けるようにしたことを
特徴とする自動車のホイールアライメント測定装
置。