车轮前端角度测定装置以及测定方法

专利名称：车轮前端角度测定装置以及测定方法
技术领域：
本发明涉及测定车辆的车轮的车轮前端角度(toe angle)的车轮前 端角度测定装置以及测定方法。
背景技术：
目前，在测定车辆的车轮的车轮前端角度时，作为反映放置好的车辆 的俯视旋转方向的偏离而测定的装置，提出有一种具有测定单元的装置， 所述测定单元相对于车辆的前后左右四个车轮分别设置在外侧(例如，参 考专利文献特开平6 — 109462号公报(日本))。
该装置中的个测定单元，在前端具有与车轮的外侧面接触的可以倾斜 的检测板，根据具有能够进退的支撑杆的测量机构和这些检测板与各车轮 接触时的所述支撑杆的进出量，来计算出以整体装置中心为基准的车辆的 倾斜角即修正角e 。然后，从各测量机构的检测板的倾斜角中减去修正角
e ，计算出各车轮的车轮前端角度。由此，能够基于车辆的偏离对车轮前
端角度进行补偿。
但是，在所述特开平6 — 109462号公报中记载的装置中，由于基于支
撑杆的进出量来求出车辆的倾斜角即修正角e，所以在该修正角e过大
的情况下，支撑杆的进出量变得不够，难以测定车轮前端角度。另外，即
使修正角e是o，在车辆极端地偏位向左右的任一方的情况下，也产生同 样的顾虑。

发明内容
本发明是考虑了这样的课题而提出的，目的在于提供一种即使在车辆 的设置位置从标准位置较大偏离的情况下，也能够可靠且高精度地测定车 轮前端角度的车轮前端角度测定装置以及测定方法。
本发明提供一种车轮前端角度测定装置，其具有对车辆的车轮的车轮 前端角度进行测定的测定单元，其特征在于，所述测定单元具有安装工 作台，其使所述车轮或该车轮的安装部安装到固定位置，并且相对于规定 的基底部件至少在车宽方向以及俯视旋转方向上移动自如；被测定部件， 其具有铅直的测定面，所述测定面从所述安装工作台朝向外侧延伸； 一对
距离测量机构，其以所述基底部件为基准，分别对从只相互隔开规定间隔
的两处相对于所述测定面的距离进行测量；以及车轮前端角度计算机构， 其基于所述距离测量机构的测量值计算出所述车轮前端角度，所述被测定 部件的所述测定面被设定成，至少在测定时，相对于车宽方向在俯视中呈 锐角的朝向。
如此，以车轮或车轮的安装部为基准，使被测定部件的测定面设定成 朝向外侧延伸，且相对于车宽方向在俯视中成锐角的朝向，从而车宽方向 上的车轮或安装部的大的变位被变换成车长方向上的测定面的微小的变 位。因此，即使在车辆的设置位置从标准位置较大偏移的情况下，能够可 靠且高精度进行测定，可以不设定车辆的姿势而测量车轮前端角度。另外， 通过在仅隔开规定距离的两处配置距离测量机构对距离进行测量，从而求 出车轮前端角度。
另外，所述锐角可以设定成1 10。。
进而，所述测定单元分别对应于所述车辆的四轮设置，各测定单元的 所述距离测量机构相对于对应的所述测定面同时进行测量，可以有效地进 行测量。
进而，所述测定单元可以具有移动部，所述移动部使所述被测定部件 移动，并使其抵接于所述车轮的侧面或该车轮的安装部的侧面。根据该移 动部，在没有进行测定时，可以使被测定部件在从车辆稍微离开了的地方 待机。另外，通过使被测定部件抵接于车辆的侧面或该车辆的安装部的侧 面抵接，可以可靠且正确地进行测量。
进而，本发明提供一种车轮前端角度测定方法，其对车辆的车轮的车 轮前端角度进行测定，其特征在于，具有第一工序，其使所述车轮或该
车轮的安装部，安装到相对于基底部件至少在车宽方向以及俯视旋转方向
上移动自如的安装工作台上的固定位置；第二工序，其对被测定部件向所述车轮或所述安装部的侧面施力，其中所述被测定部件设有铅直的测定 面，该测定面被设定成从所述安装工作台朝向外侧延伸，并至少在测定时，
相对于车宽方向在俯视中呈锐角的朝向；第三工序，其以所述基底部件为
基准，分别对从仅相互隔开规定间隔的两处相对于所述测定面的距离进行
测量；以及第四工序，其基于所述第三工序的测量值计算出所述车轮前端 角度。
在相对于车宽方向俯视中成锐角的朝向设定的测定面中，车宽方向上 的车轮或安装部的大的变位被变换成车长方向上的测定面的微小的变位。 因此，即使在车辆的设置位置从标准位置较大偏移的情况下，能够可靠且 高精度进行测定，可以不设定车辆的姿势而测量车轮前端角度。另外，通 过在相对于测定面只隔开规定距离的两处配置距离测量机构对距离进行 测量，从而求出修正前的车轮前端角度，可以作为车轮前端角度计算的基 础值。


图1是本实施方式的车轮前端角度测定装置的俯视图2是本实施方式的车轮前端角度测定装置的主视图3是测定单元的主视图4是测定单元的俯视图5是测定单元以及车辆的立体图6是表示使轮毂安装在安装台上的状态的测试图7是控制部的框图结构图8是表示本实施方式的车轮前端角度测定方法的顺序的流程图9是表示使水平面移动板移动，对安装台进行定位使其配置到轮毂 的下方的工序的模式图10是表示使杆上升而使轮毂16安装于安装台的凹部的工序的模式
图11是表示对被测定部件相对于轮毂的测面施力的工序的模式图； 图12是表示修正前的车轮前端角度和由两个非接触距离传感器测定 的距离之间的关系的模式图13是表示轮毂的车宽方向的位置和由两个非接触距离传感器测定
的距离之间的关系的模式图14是表示四轮的轮毂的车宽方向的各位置和修正角的关系的模式
图15是车轮前端角度测定装置的变形例的俯视图。
具体实施例方式
以下，对于本发明的车轮前端角度测定装置以及测定方法，举出实施 方式并参考图1 图15进行说明。
如图1和图2所示，本实施方式的车轮前端角度测定装置10具有 四台测定单元18，其对由吊架12悬吊并同时搬送的四轮车辆14上的各轮 毂(车轮的安装部)16的修正前的车轮前端角度a。进行测定；和控制部 (车轮前端角度计算机构)20，其用于对该测定单元18进行控制，并且 用于基于得到的测定结果计算出实际的车轮前端角度a 。四台测定单元18 中的在后方配置的两台设置在轨道21上，对应于车辆14的轮距在车长方 向上可以滑动移动。
车辆14被搬送到基本上左右两对的测定单元18的中间，由于被吊架 12悬吊，所以有可能发生如下情况，作为俯视中的在推力旋转方向的偏离 产生修正角e ，或者在向左右的任一方偏位了的状态下被搬送。
如图3 图5所示，测定单元18具有主气缸30，其在铅直方向上 直立设置；第一基底部件32，其固定在该主气缸30的杆前端；第二基底 部件36，其相对于该第一基底部件32，由一对第一轨道34支撑，在车长 方向上能够平滑地滑动移动；水平面移动板40，其相对于该第二基底部件 36，由一对第二轨道38支撑，在车宽方向上能够平滑地滑动移动；以及 安装工作台46，其被在水平面移动板40的上表面设置的四个能够旋转的 钢球42支撑，以中心轴44为基准平滑地旋转。通过这样的结构，安装工 作台46在水平面上相对于车宽方向、车长方向以及旋转方向能够平滑地 移动，即成为所谓的浮动状态。主气缸30以及后述的辅助气缸54、推进 杆56在控制部20的作用下，可以使杆伸缩。
另外，测定单元18具有安装台48，其设置在安装工作台46的上表
面大致中央部；滑块50，其通过支撑件46a相对于安装工作台46设置； 以及轮毂侧面按压部52，其被该滑块50在车宽方向上被引导。测定单元 18还具有辅助气缸54，其安装在支撑件46a上，对轮毂侧面按压部52 进行驱动；推进杆56，其安装在第二基底部件36的端部，在车宽方向上 驱动水平面移动板40;托架58，其从第二基底部件36的端部延伸；以及 两个激光式非接触距离传感器(距离测量机构)62a、 62b，其通过两根从 该托架58向上方延伸支撑件60而设置。安装台48在上部具有圆板状的 轮毂16的下表面安装的作为固定位置的侧面看为钝角的凹部48a(参考图 6)。
轮毂侧面按压部52具有在滑块50的端部固定的向上方延伸的连接 部件64;与该连接部件64的上部连接的、以与轮毂16相对向的方式设置 的轮毂按压圆板66;以及具备从连接部件64向外侧延伸的测定面68的被 测定部件70。
轮毂按压圆板66具有以120°的间隔朝向轮毂16突出的三块接触片 66a，在辅助气缸54的作用下，通过轮毂侧面按压部52的移动，各接触 片66a分别与在安装台48上安装的轮毂16的侧面接触。被测定部件70 在俯视的情况下(参考图4)是前端锐角的三角形状，并朝向外侧延伸， 为了实现轻量化而设有冲裁孔70a。测定面68是被测定部件70上的在车 长方向后方设置的铅直面，是水平横长形状。另外，测定面68被设定在 相对于车宽方向呈锐角的方向，具体地说，在俯视时车宽方向和测定面68 所呈的角即测定面倾斜角、在基准姿势时被设定为5。。而且，在图l、 图4、图12以及图13中，为了容易理解，图示的测定面倾斜角e夸张绘 制为约20° 。
测定面倾斜角3可以考虑车辆14的搬送状况等而适当设定，如后所 述，例如在基准姿势时可以从1° 10°的范围选择设定。而且，在此所 称的基准姿势是在俯视时以中心轴44为基准的安装工作台46的旋转角度 为0°的情况下，实际上以滑块50的进退方向为基准进行设定。另外，虽 然安装工作台46在俯视中可以旋转，但测定面68至少在测定时可以相对 于车宽方向呈锐角。
两个非接触距离传感器62a、 62b，以相对于测定面68的方式设置在
水平方向上隔开规定的距离yl的位置，并且配置称非接触距离传感器62a 在外侧，非接触距离传感器62b在内侧。通过这样的配置，非接触距离传 感器62a、 62b可以在非接触的状态下从两处测定法线相对于测定面68的 距离x,、 x2，测定的距离A、 X2被提供向控制部20。而且，车辆14被正 确地搬送到标准位置，在修正角e是0° ，且车轮前端角度a是(T的情
况下，X,二X2。
另外，图3 图5所示的测定单元18，以适用于左前轮和左后轮的作 用为例进行了说明，但由于适用于右前轮和右后轮的右用的测定单元18 相对于左用是对称构造，所以省略其详细说明。
如图7所示，控制部20具有右前轮控制部72a、右后轮控制部72b、 左前轮控制部72c、左后轮控制部72d，其对于对车辆14的右前轮、右后 轮、左前轮以及左后轮的各轮毂16进行测定的各测定单元18进行控制以 及进行规定的计算处理；对修正角e进行计算的角度修正值计算部74; 以及进行基于修正角e的修正的修正部76，通过该修正部76计算出的车 轮前端角度a在监视器78的画面上显示。右前轮控制部72a、右后轮控制 部72b、左前轮控制部72c、左后轮控制部72d分别具有基于距离x,、 X2求出修正前的车轮前端角度a。的修正前车轮前端角度计算部80;求出 轮毂16的车宽方向的位置W的车宽方向位置计算部82;和进行主气缸30 以及辅助气缸54等的控制的执行元件控制部84。在角度修正值计算部74， 基于从车宽方向位置计算部82提供的各位置W计算出修正角e，在修正 部76通过从各修正前的车轮前端角度a。减去修正角8而求出车轮前端 角度a 。
控制部20具有作为主控制部的CPU (Central Processing Unit)、 作为存储部的纖(Random Access Memory)以及ROM (Read Only Memory) 以及驱动器等，上述的各功能部，在CPU读取程序、存储部等协同动作的 同时，通过执行软件处理而实现。
接着，利用如此构成的车轮前端角度测定装置10，对测定车辆14的 轮毂16的车轮前端角度ci、以及计算方法进行说明。以下表示的处理主 要在控制部20的作用下进行，图7所示的各功能部协同动作进行处理。 另外，按照表示的步骤的序号执行处理。首先，在图8的步骤Sl中，通过规定机构确认将车辆14搬送到车轮 前端角度测定装置10的测定位置之后，如图9所示，通过推进杆56使水 平面移动板40在车宽方向移动，对安装台48进行定位，使其配置到轮毂 16的下方。
在进行了该定位之后，通过规定的释放机构，切分开推进杆56和水 平面移动板40，使水平面移动板40不受约束，沿着第二轨道38移动自如。
在步骤S2中，如图6以及图10所示，使主气缸30的杆上升，将轮 毂16安装到安装台48的凹部48a。此时，与安装台48成为一体的安装工 作台46由于处于浮动状态，所以起到调芯的作用，安装台48以及安装工 作台46相对于轮毂16的下面向正确的方向移动。
另外，主气缸30在调节器的作用下被压力控制，在以规定的力抬举 轮毂16的同时，使悬架86 (参考图5)停止到稍微压縮了的位置。车辆 14在搬送时被吊架12悬吊，对悬架86没有施加车重，因此，与实际的使 用状态不同，但通过在主气缸30的作用下从下方施加控制的适当的力， 从而能够在接近于使用状态下进行测定。
作为用于适当压縮悬架86的机构，并不限于压力控制，例如也可以 基于高度控制来进行。在进行高度控制的情况下，作为简便的机构，可以 设置从第一基底部件32突出的限位器，通过使该限位器抵接于车辆14的 下面的规定位置，来限定高度。
在步骤S3，如图11所示，在辅助气缸54的作用下使轮毂侧面按压部 52沿着滑块50移动，使轮毂按压圆板66的三个接触片66a分别抵接于轮 毂16的侧面(参考图6)。由此，轮毂16和轮毂按压圆板66仅分开接触 片66a的长度而正确地设置在平行配置的位置，基于与轮毂按压圆板66 成为一体的被测定部件70的位置、姿势，可以正确地测定轮毂16的车轮 前端角度a 。
在步骤S4中，通过非接触距离传感器62a以及62b测量被测定部件 70到测定面68的距离x,以及x2，将得到的测量值提供向控制部20。
在步骤S5中，控制部20基于得到的距离x,以及X2，计算轮毂16的 修正前的车轮前端角度a 。。此时的修正前的车轮前端角度a 。是推力旋转 方向的偏离即进行基于修正角e的修正之前的车轮前端角度，对于四轮
轮毂16分别独立计算。
具体地说，从图12所示的模式图可以理解，基于从非接触距离传感
器62a以及62b到测定面68的距离x,和距离&之差x,—x2、和非接触距 离传感器62a以及62b的间隔yl，通过下述的公式(1)计算得出。
(公式l)
oto = Tan—]
、yi ;
'(l)
而且，在图12中，为了容易理解被测定部件70的动作，在当初的原 位置以及步骤S2中以双点划线以及虚线表示轮毂16安装到安装台48上 的状态的位置。
在步骤S6中，对于四轮轮毂16分别求出车宽方向的位置W。该位置 W从图13所示的模式图可以理解，基于从非接触距离传感器62a以及62b 到测定面68的距离x,和距离X2的平均值，通过下述公式(2)计算得出。
(公式2)
,… … Axi + Ax7 1 ,、 u 2 sinp
艮口，距离x,以及距离X2的变位量Ax对于位置W的变位量AW之比为 sinP，轮毂16的在车宽方向上的大的变位量AW被变换成测定面68的 车长方向上的微小的变位量Ax。例如，若设测定面倾斜角e为5。，则在 变位量AW为1时，距离x,以及距离X2的变位量Ax被变换成0.087 (= sin5。)，这是优选的。实际上，若测定面倾斜角e在30。以下，则轮毂 16的变位量AW为1时，距离x,、 X2的变位量Ax被限制在一般的0.5 (= sin3CT )以下是合适的。另外，若测定面倾斜角e在10。以下，则变位 量Ax为0.174 (二sin10。)以下，由于变得更小，所以更合适的。
进而，测定面倾斜角e的下限值基于非接触距离传感器62a、 62b的
分辨率或假设的变位量Ax而设定， 一般设定为r以上即可。
由此，在非接触距离传感器62a、 62b使用的测量范围变得足够小， 不会存在因超出范围而无法测量的情况。另外，不限于非接触距离传感器 62a、 62b，在一般的传感器中，虽然有测量范围越广，单位长度的测量精 度越下降的倾向，但在车轮前端角度测定装置10中，由于必要的测量范 围足够小，所以作为非接触距离传感器62a、 62b还可以采用小范围的传
感器，也可以高精度地测量距离X,和X2。
而且，从图13以及公式(2)可以理解，位置W的计算上的基准点P， 是将被测定部件70处于原位置时的距离x,以及&表示成Xl = x2=x。， w= w(,二Xo/sinP的点，具体地说，是距离^以及距离X2的各测量点的中间点。
另外，在图13中为了容易理解，例示出了修正前的车轮前端角度a。 是a。二0的例子，但即使在a。-0的情况下公式(2)也成立，这是勿庸 置疑的。
在该步骤S6中，因为对于四轮的轮毂16分别计算出位置W，所以在 以下说明中加以区别，对于右前轮表示为位置W^、对于右后轮表示为W^、 对于左前轮表示为WFl、对于左后轮表示为Wa。
在步骤S7中，求出车辆14的推力旋转方向的偏离即修正角e (参考 图1)。为了求出修正角e，首先通过下述公式(3)求出图14所示的修 正角正切值D。 (公式3)
<formula>formula see original document page 12</formula>
在此，参数a是左右的基准点P之间的距离，参数b是左右前轮之间 的距离，参数c是左右后轮之间的距离。接着，使用求出的修正角正切值 D，以e =Tan—1 (D/y2)求出修正角6 。在此，参数y2是车辆14的轮距。 进行整理，修正角e通过下述公式(4)求出。 (公式4)
<formula>formula see original document page 13</formula>
在步骤S8中，通过对于四轮轮毂16分别通过修正角e将修正前的 车轮前端角度a 。修正为a — a o— 9 ，求出车轮前端角度a 。
另外，如上所述，悬架86被适度压縮，在接近于实际使用状态下进 行测定，但为了更正确地计算出车轮前端角度a，也可以参考表示与悬架 86的压縮量对应的车轮前端角度ci的倾向的规定前端曲线数据进行进一 步修正。
在步骤S9中，进行规定的测定后处理。g卩，使辅助气缸54的杆退縮， 使接触片66a从轮毂16离开，并且在主气缸30的作用下使轮毂侧面按压 部52下降。之后，车辆14被吊架12搬送向下一个工序。另外，求出的 车轮前端角度a在监视器78显示，并且进行记录，在其值超过了规定范 围的情况下，将告知该情况的信息发送到没有图示的管理计算机。
如上所述，在本实施方式的车轮前端角度测定装置10以及测定方法 中，使被测定部件70的测定面68以轮毂16为基准朝向外侧延伸，且设 定成相对于车宽方向呈锐角的朝向，从而轮毂16在车宽方向上的变位量 AW被变换成测定面68在车长方向上的微小的变位量Ax。因此，即使在
车辆14的设置位置从标准位置较大偏移的情况(即使是修正角e大的情 况或修正角e是0，车辆14向左右任一方极端偏位的情况)下，也能够 可靠且高精度地求出轮毂16的位置W，可以高精度地计算出基于位置W 的修正角e以及车轮前端角度a。另外，通过由仅相距间隔y,的非接触 距离传感器62a以及62b测量相对于测定面68的距离Xl、 x2，可以求出作
为车轮前端角度a的基础值的修正前的车轮前端角度ci ，可以将非接触距 离传感器62a、 62b兼用于位置W的检测和修正前的车轮前端角度a 。的检 测。
进而，由于轮毂侧面按压部52在车宽方向上移动，同时作为施力机 构发挥作用，对被测定部件70向轮毂16的侧面施力，因此轮毂16相对
于安装工作台的安装姿势进一步变得确切，可以更高精度地测定车轮前端 角度a。。进而，测定单元18相对于车辆14的各车轮进行设置，基于各测 定单元18的非接触距离传感器62a、 62b的测量值，求出车辆14的俯视 旋转角度即修正角e来进行修正，从而能够进一步高精度地测定车轮前 端角度a 。
此外，在上述例子中，说明的测定面68是以车宽方向为基准向前方 倾斜的面，但只要是相对于车宽方向在俯视时呈锐角的朝向，则没有必要 限定于此，例如，图15所示，也可以是以车宽方向为基准向后方倾斜的 面。另外，作为通过测定单元18进行测定的对象物并不限于轮毂16，也 可以对盘制动器。
权利要求
1.一种车轮前端角度测定装置(10)，其具有对车辆(14)的车轮的车轮前端角度进行测定的测定单元(18)，其特征在于，所述测定单元(18)具有安装工作台(46)，其使所述车轮或该车轮的安装部安装到固定位置，并且使所述车轮或该车轮的安装部相对于规定的基底部件至少在车宽方向以及俯视旋转方向上移动自如；被测定部件(70)，其具有铅直的测定面(68)，所述测定面(68)从所述安装工作台(46)朝向外侧延伸；一对距离测量机构(62a、62b)，其以所述基底部件为基准，分别对从仅相互隔开规定间隔的两处相对于所述测定面(68)的距离进行测量；以及车轮前端角度计算机构(20)，其基于所述距离测量机构(62a、62b)的测量值计算出所述车轮前端角度，所述被测定部件(70)的所述测定面(68)被设定成，至少在测定时，相对于车宽方向在俯视中呈锐角(β)的朝向。
2. 如权利要求1所述的车轮前端角度测定装置(10)，其特征在于， 所述锐角(P)被设定成1 10。。
3. 如权利要求1所述的车轮前端角度测定装置(10)，其特征在于， 所述测定单元(18)分别对应于所述车辆(14)的四轮设置， 各测定单元(18)的所述距离测量机构(62a、 62b)相对于对应的所述测定面(68)同时进行测量。
4. 如权利要求1所述的车轮前端角度测定装置(10)，其特征在于， 所述测定单元(18)具有移动部，所述移动部使所述被测定部件(70)移动，并使其抵接于所述车轮的侧面或该车轮的安装部的侧面。
5. —种车轮前端角度测定方法，其对车辆(14)的车轮的车轮前端 角度进行测定，其特征在于，具有- 第一工序，其使所述车轮或该车轮的安装部，相对于规定的基底部件安装到至少在车宽方向以及俯视旋转方向上移动自如的安装工作台(46) 上的固定位置；第二工序，其对被测定部件(70)向所述车轮或所述安装部的侧面施 力，其中所述被测定部件(70)设有铅直的测定面(68)，该测定面(68) 被设定成从所述安装工作台(46)朝向外侧延伸，并至少在测定时，相对 于车宽方向在俯视中呈锐角(P)的朝向；第三工序，其以所述基底部件为基准，分别对从仅相互隔开规定间隔 的两处相对于所述测定面(68)的距离进行测量；以及第四工序，其基于所述第三工序的测量值计算出所述车轮前端角度。
6. 如权利要求5所述的车轮前端角度测定方法，其特征在于， 将所述锐角(P )设定为1 10° 。
7. 如权利要求5所述的车轮前端角度测定方法，其特征在于， 分别对应于所述车辆(14)的四轮设置所述测定单元(18)， 各测定单元(18)的所述距离测量机构(62a、 62b)相对于对应的所述测定面(68)同时进行测量。
8. 如权利要求5所述的车轮前端角度测定方法，其特征在于， 所述测定单元(18)具有移动部，该移动部使所述被测定部件(70)移动，并使其抵接于所述车轮的侧面或该车轮的安装部的侧面。
全文摘要
车轮前端角度测定装置(10)的测定单元(18)具有安装工作台(46)，其使车轮(14)的轮毂(16)安装到安装台(48)上，并且相对于第二基底部件(36)在车宽方向以及俯视旋转方向上移动自如；被测定部件(70)，其具有铅直的测定面(68)，所述测定面(68)从该安装工作台(46)朝向外侧延伸；和非接触距离传感器(62a、62b)，其以第二基底部件(36)为基准，与测定面(68)相对地设置，对从只隔开间隔y1的两处相对于测定面(68)的距离(x₁、x₂)进行测量。测定面(68)被设定在相对于车宽方向呈角度β的锐角的朝向。
文档编号G01B21/26GK101103245SQ20068000210
公开日2008年1月9日 申请日期2006年1月10日 优先权日2005年1月11日
发明者原清信 申请人:本田技研工业株式会社