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技術 トー角自動調整装置およびその制御方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 金澤篤史渕本一夫
出願日 2009年1月30日 (12年5ヶ月経過) 出願番号 2009-020528
公開日 2010年8月12日 (10年11ヶ月経過) 公開番号 2010-173577
状態 特許登録済
技術分野 自動車の製造ライン・無限軌道車両・トレーラ 車両用車体構造
主要キーワード 各基準波形 作業フロー図 調整部位 各回転位相 各回転ローラ 各調整量 アライメント調整作業 部距離
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年8月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (15)

課題

調整後のトー角が、トー角の目標値と一致しているか否かを、タイヤを一回転させることなく短時間で精度よく判定することができる車両のトー角自動調整装置およびその制御方法を提供する。

解決手段

制御装置21は、トー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果に基づいて、各タイヤ11・12・13・14が一回転する間の各回転位相における各トー角θ1〜θ4の変化量の推移を示す各基準波形P1〜P4を算出するとともに、各回転位相における各トー角θ1〜θ4の目標値を示す各目標波形Q1〜Q4を設定し、各タイヤ11・12・13・14が任意の回転位相R1〜R4であるときのトー角測定装置1による測定結果(各トー角現在値θn1〜θn4)が、各目標波形Q1〜Q4の任意の回転位相R1〜R4における波形と一致するとき、各トー角現在値θn1〜θn4が目標値θsetに達したと判定する。

概要

背景

従来、車両のトー角を自動的に調整するトー角自動調整装置の技術は公知となっており、例えば、以下に示す特許文献1に開示されている。
係る特許文献1に記載された従来技術において、トー角自動調整装置は、車両に備えられた車輪(タイヤ)のトー角を測定するトー角測定手段と、タイヤのトー角を目標トー角に調整するトー角調整手段を備えている。また、トー角調整手段は制御手段を備えている。

そして、トー角測定手段により測定されたトー角が所定の目標トー角と異なるときには、その差異に応じて、制御手段によって、トー角調整手段に対して指示するべき調整量を指示するとともに、測定されたトー角が目標トー角と一致するまで、随時調整量を更新しながら、トー角調整手段による調整作業を繰り返して実行する。

トー角は、タイヤの回転位相に応じて、一定の規則性をもって変動するため、タイヤがある任意の回転位相である場合に測定されたトー角が目標トー角と一致したからといって、必ずしもトー角が目標トー角に一致したと判定することができないという性質を有するものである。

このため従来は、測定されたトー角が目標トー角と一致しているか否かの判定は、以下の手順で行われている。
まず、タイヤを一回転させる。そして、タイヤが一回転する間の各回転位相のうち、少なくとも複数の回転位相を選択して、その選択した各回転位相でトー角を測定する。そして、各回転位相において測定して得られた各トー角の平均値を求め、該平均値が目標トー角と一致するか否か(または、平均値が目標トー角を基準とする一定の閾値内に収まっているか否か)に応じて行われている。

このように従来は、トー角の調整結果を判定する(即ち、トー角が目標トー角と一致した(あるいは閾値内に収まった)か否かを判定する)ためには、トー角を調整する度に必ずタイヤを一回転させる必要があり、このためにトー角の自動調整に要する時間が長期化する要因となっていた。

概要

調整後のトー角が、トー角の目標値と一致しているか否かを、タイヤを一回転させることなく短時間で精度よく判定することができる車両のトー角自動調整装置およびその制御方法を提供する。制御装置21は、トー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果に基づいて、各タイヤ11・12・13・14が一回転する間の各回転位相における各トー角θ1〜θ4の変化量の推移を示す各基準波形P1〜P4を算出するとともに、各回転位相における各トー角θ1〜θ4の目標値を示す各目標波形Q1〜Q4を設定し、各タイヤ11・12・13・14が任意の回転位相R1〜R4であるときのトー角測定装置1による測定結果(各トー角現在値θn1〜θn4)が、各目標波形Q1〜Q4の任意の回転位相R1〜R4における波形と一致するとき、各トー角現在値θn1〜θn4が目標値θsetに達したと判定する。

目的

本発明は、係る現状を鑑みてなされたものであり、調整後のトー角が、トー角の目標値と一致しているか否かを、タイヤを一回転させることなく短時間で精度よく判定することができるトー角自動調整装置およびその制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車両に設けられたタイヤトー角を測定するトー角測定装置と、前記トー角を調整するトー角調整装置と、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記トー角調整装置による前記トー角の調整量を算出するとともに、該調整量の算出結果を前記トー角調整装置に出力する制御装置と、前記タイヤの回転位相を検出する回転位相検出装置と、を備えるトー角自動調整装置であって、前記制御装置は、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記タイヤが一回転する間の各回転位相における前記トー角の変化量の推移を示す基準波形を算出するとともに、該基準波形におけるトー角の平均値を、予め設定された前記トー角の目標値に一致させて、各回転位相における前記トー角の目標値を示す目標波形を設定し、前記タイヤが任意の回転位相であるときの前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果が、前記目標波形の前記任意の回転位相における波形と一致するとき、前記トー角が前記目標値に達したと判定する、ことを特徴とするトー角自動調整装置。

請求項2

車両に設けられたタイヤのトー角を測定するトー角測定装置と、前記トー角を調整するトー角調整装置と、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記トー角調整装置による前記トー角の調整量を算出するとともに、該調整量の算出結果を前記トー角調整装置に出力する制御装置と、前記タイヤの回転位相を検出する回転位相検出装置と、を備えるトー角自動調整装置の制御方法であって、前記制御装置によって、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記タイヤが一回転する間の各回転位相における前記トー角の変化量の推移を示す基準波形を設定する基準波形設定工程と、前記制御装置によって、前記基準波形におけるトー角の平均値を、予め設定された前記トー角の目標値に一致させて、各回転位相における前記トー角の目標値を示す目標波形を設定する目標波形設定工程と、前記制御装置によって、前記タイヤが任意の回転位相であるときの前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果が、前記目標波形の前記任意の回転位相における波形と一致するか否かを判定するトー角判定工程と、を備える、ことを特徴とするトー角自動調整装置の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、トー角自動調整装置およびその制御方法の技術に関する。

背景技術

0002

従来、車両のトー角を自動的に調整するトー角自動調整装置の技術は公知となっており、例えば、以下に示す特許文献1に開示されている。
係る特許文献1に記載された従来技術において、トー角自動調整装置は、車両に備えられた車輪(タイヤ)のトー角を測定するトー角測定手段と、タイヤのトー角を目標トー角に調整するトー角調整手段を備えている。また、トー角調整手段は制御手段を備えている。

0003

そして、トー角測定手段により測定されたトー角が所定の目標トー角と異なるときには、その差異に応じて、制御手段によって、トー角調整手段に対して指示するべき調整量を指示するとともに、測定されたトー角が目標トー角と一致するまで、随時調整量を更新しながら、トー角調整手段による調整作業を繰り返して実行する。

0004

トー角は、タイヤの回転位相に応じて、一定の規則性をもって変動するため、タイヤがある任意の回転位相である場合に測定されたトー角が目標トー角と一致したからといって、必ずしもトー角が目標トー角に一致したと判定することができないという性質を有するものである。

0005

このため従来は、測定されたトー角が目標トー角と一致しているか否かの判定は、以下の手順で行われている。
まず、タイヤを一回転させる。そして、タイヤが一回転する間の各回転位相のうち、少なくとも複数の回転位相を選択して、その選択した各回転位相でトー角を測定する。そして、各回転位相において測定して得られた各トー角の平均値を求め、該平均値が目標トー角と一致するか否か(または、平均値が目標トー角を基準とする一定の閾値内に収まっているか否か)に応じて行われている。

0006

このように従来は、トー角の調整結果を判定する(即ち、トー角が目標トー角と一致した(あるいは閾値内に収まった)か否かを判定する)ためには、トー角を調整する度に必ずタイヤを一回転させる必要があり、このためにトー角の自動調整に要する時間が長期化する要因となっていた。

先行技術

0007

特開平1−145212号公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、係る現状を鑑みてなされたものであり、調整後のトー角が、トー角の目標値と一致しているか否かを、タイヤを一回転させることなく短時間で精度よく判定することができるトー角自動調整装置およびその制御方法を提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0009

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

0010

即ち、請求項1においては、車両に設けられたタイヤのトー角を測定するトー角測定装置と、前記トー角を調整するトー角調整装置と、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記トー角調整装置による前記トー角の調整量を算出するとともに、該調整量の算出結果を前記トー角調整装置に出力する制御装置と、前記タイヤの回転位相を検出する回転位相検出装置と、を備えるトー角自動調整装置であって、前記制御装置は、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記タイヤが一回転する間の各回転位相における前記トー角の変化量の推移を示す基準波形を算出するとともに、該基準波形におけるトー角の平均値を、予め設定された前記トー角の目標値に一致させて、各回転位相における前記トー角の目標値を示す目標波形を設定し、前記タイヤが任意の回転位相であるときの前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果が、前記目標波形の前記任意の回転位相における波形と一致するとき、前記トー角が前記目標値に達したと判定するものである。

0011

請求項2においては、車両に設けられたタイヤのトー角を測定するトー角測定装置と、前記トー角を調整するトー角調整装置と、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記トー角調整装置による前記トー角の調整量を算出するとともに、該調整量の算出結果を前記トー角調整装置に出力する制御装置と、前記タイヤの回転位相を検出する回転位相検出装置と、を備えるトー角自動調整装置の制御方法であって、前記制御装置によって、前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果に基づいて、前記タイヤが一回転する間の各回転位相における前記トー角の変化量の推移を示す基準波形を設定する基準波形設定工程と、前記制御装置によって、前記基準波形におけるトー角の平均値を、予め設定された前記トー角の目標値に一致させて、各回転位相における前記トー角の目標値を示す目標波形を設定する目標波形設定工程と、前記制御装置によって、前記タイヤが任意の回転位相であるときの前記トー角測定装置による前記トー角の測定結果が、前記目標波形の前記任意の回転位相における波形と一致するか否かを判定するトー角判定工程と、を備えるものである。

発明の効果

0012

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

0013

請求項1においては、調整後のトー角測定値が、トー角目標値と一致しているか否かの合否判定を、タイヤを一回転させることなく短時間で精度よく判定することができる。

0014

請求項2においては、調整後のトー角測定値が、トー角目標値と一致しているか否かの合否判定を、タイヤを一回転させることなく短時間で精度よく判定することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置の全体構成を示すブロック図。
(a)本発明の一実施例に係るトー角測定装置における測定範囲設定状況を示す左側面模式図、(b)本発明の一実施例に係るトー角測定装置の全体構成を示す左側面模式図。
(a)本発明の一実施例に係るトー角測定装置における測定範囲の設定状況を示す右側面模式図、(b)本発明の一実施例に係るトー角測定装置の全体構成を示す右側面模式図。
本発明の一実施例に係るトー角測定装置の全体構成を示す平面模式図。
本発明の一実施例に係るトー角測定装置によるトー角の測定状況を示す斜視図。
本発明の一実施例に係るトー角の算出方法を示す説明図。
各タイヤにおけるトー角を示す説明図。
本発明の一実施例に係るトー角調整装置によるトー角の調整状況(調整前)を示す側面模式図。
本発明の一実施例に係るトー角調整装置によるトー角の調整状況(調整中)を示す側面模式図。
(a)本発明の一実施例に係る基準波形の生成方法を示す説明図、(b)本発明の一実施例に係る目標波形の生成方法を示す説明図。
本発明の一実施例に係る制御装置による制御動作を示すロジック図
(a)本発明の一実施例に係る制御装置による制御方法を示す説明図、(b)従来の制御方法を示す説明図。
本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置の全体構成を示す側面模式図。
本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置によるトー角の自動調整作業を示す作業フロー図

実施例

0016

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置について、図1を用いて説明をする。図1は本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置の全体構成を示すブロック図である。

0017

図1に示す如く、本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置20は、トー角測定装置1、制御装置21、トー角調整装置22、モニタ23、操作スイッチ24、回転ローラ25等から構成されている。

0018

トー角測定装置1は、車両に備えられるタイヤのトー角を測定する機能を有する装置であり、制御装置21と接続されている。また、トー角調整装置22は、車両におけるトー角の調整部位(後述するタイロッド27等)に機械的な作用を施す(例えば、ボルトナット締めたり緩めたりする)機能を有する装置であり、制御装置21と接続されている。回転ローラ25は、タイヤを回転駆動する機能を有するとともに、エンコーダ26と協働して回転駆動されるタイヤの回転位相を検出する機能を有する装置であり、エンコーダ26を介して制御装置21と接続されている。制御装置21は、トー角自動調整装置20の各部(トー角測定装置1、トー角調整装置22、回転ローラ25等)の動作を制御するための指令信号を出力する機能を有するとともに、前記各部から入力された情報に基づいて調整されたトー角の合否を判定する機能を有する装置である。

0019

また、モニタ23は、制御装置21に接続されるディスプレイ装置であり、制御装置21に入力されたトー角測定装置1によるトー角の測定結果等が表示され、トー角の調整作業(所謂、アライメント調整作業)を行う作業者に対して、車両の状態等を報知するものである。

0020

操作スイッチ24は、制御装置21に接続されるスイッチであり、車両100の近傍で作業者が操作することができる操作部24aを備えている。そして、作業者が車両の配置状態等を確認した上で、当該操作スイッチ24の操作を行う(操作部24aを引く等する)ことによって、その時点から制御装置21による制御が開始される構成としている。

0021

ここで、トー角測定装置1について、図1図4を用いて説明をする。図2は(a)本発明の一実施例に係るトー角測定装置における測定範囲の設定状況を示す左側面模式図、(b)本発明の一実施例に係るトー角測定装置の全体構成を示す左側面模式図、図3は(a)本発明の一実施例に係るトー角測定装置における測定範囲の設定状況を示す右側面模式図、(b)本発明の一実施例に係るトー角測定装置の全体構成を示す右側面模式図、図4は本発明の一実施例に係るトー角測定装置の全体構成を示す平面模式図である。

0022

図1に示す如く、トー角測定装置1は、検出部2、コントローラ7、演算装置8等により構成されている。
検出部2は、検出対象物たるタイヤの状態を直接検出するための部位であり、複数の距離センサ群3・4・5・6によって構成されている。そして、各距離センサ群3・4・5・6には、それぞれに前部距離センサ3a・4a・5a・6aと、後部距離センサ3b・4b・5b・6bと、上部距離センサ3c・4c・5c・6cが備えられている。

0023

コントローラ7は、前述した各距離センサ(即ち、各前部距離センサ3a・4a・5a・6a、各後部距離センサ3b・4b・5b・6bおよび各上部距離センサ3c・4c・5c・6c)によって検出された信号を集約し、各信号の同期処理を施すことができる装置であり、各距離センサは、全てコントローラ7に接続されている。
また、コントローラ7は、PCによって構成される演算装置8に接続されている。

0024

演算装置8には、コントローラ7から入力される各信号に基づいて、タイヤの状態を算出する演算プログラムが組み込まれており、また、タイヤの状態を算出するために必要となる基本データ(即ち、タイヤの形状データ等)が予め記憶されている。

0025

図2(a)および図3(a)に示す如く、トー角測定装置1によるトー角の測定対象となる車両100は、前進方向(X軸の負方向)に対して、車両100の左前方に配設される左前タイヤ11と、車両100の右前方に配設される右前タイヤ12と、車両100の左後方に配設される左後タイヤ13と、車両100の右後方に配設される右後タイヤ14と、これらの各タイヤ11・12・13・14によって支持されているボディ10を備えている。

0026

そして、トー角測定装置1によるトー角の測定方法では、各タイヤ11・12・13・14の各外側面に、それぞれ前部11a・12a・13a・14a、後部11b・12b・13b・14b、上部11c・12c・13c・14c、と呼ぶ範囲を設定している。

0027

本実施例では、各タイヤ11・12・13・14の内周円に対して上下2本の水平方向の接線と前後2本の鉛直方向の接線を設定して、各タイヤ11・12・13・14の外周円のうち車両の前方側円弧と、前記上下2本の水平方向の接線と、前記前側の鉛直方向の接線と、によって囲まれる外側面の範囲をそれぞれ前部11a・12a・13a・14aと規定している。

0028

また、各タイヤ11・12・13・14の外周円のうち車両の後方側の円弧と、前記上下2本の水平方向の接線と、前記後側の鉛直方向の接線と、によって囲まれる外側面の範囲をそれぞれ後部11b・12b・13b・14bと規定し、さらに、各タイヤ11・12・13・14の外周円のうち車両の上方側の円弧と、前記前後2本の鉛直方向の接線と、前記上側の水平方向の接線と、によって囲まれる外側面の範囲をそれぞれ上部11c・12c・13c・14cと規定している。

0029

また、タイヤの形状データ等から、検出点が得られる範囲を予め予想することによって、各範囲(即ち、各前部11a・12a・13a・14a、各後部11b・12b・13b・14bおよび各上部11c・12c・13c・14c)をさらに狭めて設定することも可能であり、この場合、検出点の検出精度および検出速度演算速度)の向上を図ることができる。

0030

そして、図2(b)、図3(b)および図4に示す如く、トー角測定装置1では、各タイヤ11・12・13・14の各周辺部には、各距離センサ(即ち、各前部距離センサ3a・4a・5a・6a、各後部距離センサ3b・4b・5b・6bおよび各上部距離センサ3c・4c・5c・6c)が配設される構成としている。

0031

つまり、図2(a)・(b)に示す如く、左前タイヤ11の周辺部には、該左前タイヤ11に対応させて距離センサ群3が配設され、左前タイヤ11の外側面の前部11aに対応させて前部距離センサ3aが配設され、後部11bに対応させて後部距離センサ3bが配設され、上部11cに対応させて上部距離センサ3cが配設されている。
そして、各距離センサ3a・3b・3cによって、それぞれに対応する各範囲(即ち、前部11a、後部11b、上部11c)を走査することが可能な構成としている。

0032

また、図3(a)・(b)に示す如く、右前タイヤ12の周辺部には、該右前タイヤ12に対応させて距離センサ群4が配設され、右前タイヤ12の外側面の前部12aに対応させて前部距離センサ4aが配設され、後部12bに対応させて後部距離センサ4bが配設され、上部12cに対応させて上部距離センサ4cが配設されている。
そして、各距離センサ4a・4b・4cによって、それぞれに対応する各範囲(即ち、前部12a、後部12b、上部12c)を走査することが可能な構成としている。

0033

また、図2(a)・(b)に示す如く、左後タイヤ13の周辺部には、該左後タイヤ13に対応させて距離センサ群5が配設され、左後タイヤ13の外側面の前部13aに対応させて前部距離センサ5aが配設され、後部13bに対応させて後部距離センサ5bが配設され、上部13cに対応させて上部距離センサ5cが配設されている。
そして、各距離センサ5a・5b・5cによって、それぞれに対応する各範囲(即ち、前部13a、後部13b、上部13c)を走査することが可能な構成としている。

0034

また、図3(a)・(b)に示す如く、右後タイヤ14の周辺部には、該右後タイヤ14に対応させて距離センサ群6が配設され、右後タイヤ14の外側面の前部14aに対応させて前部距離センサ6aが配設され、後部14bに対応させて後部距離センサ6bが配設され、上部14cに対応させて上部距離センサ6cが配設されている。
そして、各距離センサ6a・6b・6cによって、それぞれに対応する各範囲(即ち、前部14a、後部14b、上部14c)を走査することが可能な構成としている。

0035

また、各距離センサ(即ち、各前部距離センサ3a・4a・5a・6a、各後部距離センサ3b・4b・5b・6bおよび各上部距離センサ3c・4c・5c・6c)には、非接触式距離センサが採用されており、各タイヤ11・12・13・14から所定の距離だけ離間した位置に配置されている。

0036

次に、トー角測定装置1によるトー角の測定状況について、図5を用いて説明をする。図5は本発明の一実施例に係るトー角測定装置によるトー角の測定状況を示す斜視図である。尚、ここでは各タイヤ11・12・13・14を代表して左前タイヤ11の周辺部におけるトー角の測定状況を例示して説明をするが、その他の各タイヤ12・13・14の各周辺部におけるトー角の測定状況はこれと同様であるため、その他の各タイヤ12・13・14に関する説明は、割愛している。

0037

図5に示す如く、前部距離センサ3aによって、左前タイヤ11の前部11aが全面的に走査され、前部距離センサ3aから前部11aまでの距離が測定される。そして、この測定結果は、演算装置8に入力される。
そして、前部距離センサ3aによる測定結果に基づいて、演算装置8による演算がなされて、前部11aの表面形状が検出される。

0038

さらに、検出された前部11aの表面形状に基づいて、演算装置8によって、前部11aにおいて、左前タイヤ11の外側面方向(Y軸の負方向)に最も膨出している点(言い換えれば、前部11aにおいて前部距離センサ3aとの距離が最も近い点)Aが検出される。尚、点Aが、どのタイヤに対して検出されたものかを区別するために、左前タイヤ11の前部11aに対して検出されたものは、以後、点A(11)と記載するものとする。同様に、右前タイヤ12の前部12aに対して検出されたものは点A(12)と記載し、左後タイヤ13の前部13aに対して検出されたものは点A(13)と記載し、右後タイヤ14の前部14aに対して検出されたものは点A(14)と記載する。

0039

また、前部距離センサ3aによる測定と同時に、後部距離センサ3bによって、左前タイヤ11の後部11bが全面的に走査され、後部距離センサ3bから後部11bまでの距離が測定される。そして、この測定結果は、演算装置8に入力される。
そして、後部距離センサ3bによる測定結果に基づいて、演算装置8による演算がなされて、後部11bの表面形状が検出される。

0040

さらに、検出された後部11bの表面形状に基づいて、演算装置8によって、後部11bにおいて、左前タイヤ11の外側面方向(Y軸の負方向)に最も膨出している点(言い換えれば、後部11bにおいて後部距離センサ3bとの距離が最も近い点)Bが検出される。尚、点Bが、どのタイヤに対して検出されたものかを区別するために、左前タイヤ11の後部11bに対して検出されたものは、以後、点B(11)と記載するものとする。同様に、右前タイヤ12の後部12bに対して検出されたものは点B(12)と記載し、左後タイヤ13の後部13bに対して検出されたものは点B(13)と記載し、右後タイヤ14の後部14bに対して検出されたものは点B(14)と記載する。

0041

さらに、前部距離センサ3aおよび後部距離センサ3bによる測定と同時に、上部距離センサ3cによって、左前タイヤ11の上部11cが全面的に走査され、上部距離センサ3cから上部11cまでの距離が測定される。そして、この測定結果は、演算装置8に入力される。
そして、上部距離センサ3cによる上部11cの測定結果に基づいて、演算装置8による演算がなされて、上部11cの表面形状が検出される。

0042

さらに、検出された上部11cの表面形状に基づいて、演算装置8によって、上部11cにおいて、左前タイヤ11の外側面方向(Y軸の負方向)に最も膨出している点(言い換えれば、上部11cにおいて上部距離センサ3cとの距離が最も近い点)Cが検出される。尚、点Cが、どのタイヤに対して検出されたものかを区別するために、左前タイヤ11の上部11cに対して検出されたものは、以後、点C(11)と記載するものとする。同様に、右前タイヤ12の上部12cに対して検出されたものは点C(12)と記載し、左後タイヤ13の上部13cに対して検出されたものは点C(13)と記載し、右後タイヤ14の上部14cに対して検出されたものは点C(14)と記載する。

0043

本実施例では、各距離センサ(即ち、各前部距離センサ3a・4a・5a・6a、各後部距離センサ3b・4b・5b・6bおよび各上部距離センサ3c・4c・5c・6c)としてレーザーセンサを採用している。これにより、各範囲(即ち、各前部11a・12a・13a・14a、各後部11b・12b・13b・14bおよび各上部11c・12c・13c・14c)に現れる微小形状変化を検出するために必要な検出精度を確保している。

0044

次に、トー角の検出方法について、図6および図7を用いて説明をする。図6は本発明の一実施例に係るトー角の算出方法を示す説明図、図7は各タイヤにおけるトー角を示す説明図である。
図6に示す如く、左前タイヤ11について、距離センサ群3によって測定され、演算装置8によって検出された点A(11)、点B(11)、点C(11)を用いて、三角形S1が形成される。

0045

そして、トー角測定装置1によるトー角の測定方法では、演算装置8によって、三角形S1のXY平面視におけるXZ平面に対する角度θ1を算出し、この角度を左前タイヤ11のトー角θ1とする(図7参照)。

0046

また同様に、右前タイヤ12について、距離センサ群4によって測定され、演算装置8によって検出された点A(13)、点B(13)、点C(13)を用いて、三角形S2が形成され、演算装置8によって、三角形S2のXY平面視におけるXZ平面に対する角度θ2を算出し、この角度を右前タイヤ12のトー角θ2とする(図7参照)。

0047

また同様に、左後タイヤ13について、距離センサ群5によって測定され、演算装置8によって検出された点A(13)、点B(13)、点C(13)を用いて、三角形S3が形成され、演算装置8によって、三角形S3のXY平面視におけるXZ平面に対する角度θ3を算出し、この角度を左後タイヤ13のトー角θ3とする(図7参照)。

0048

また同様に、右後タイヤ14について、距離センサ群6によって測定され、演算装置8によって検出された点A(14)、点B(14)、点C(14)を用いて、三角形S4が形成され、演算装置8によって、三角形S4のXY平面視におけるXZ平面に対する角度θ4を算出し、この角度を右後タイヤ14のトー角θ4とする(図7参照)。

0049

尚、本実施例で示すように、本発明は一般的な4輪を有する車両に対して適用されるものであるが、係るトー角測定装置1を応用すれば、タイヤの数量が4輪以外の車両についても、トー角の測定を行うことができる。

0050

また、本実施例では、本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置に適用するトー角測定装置として、レーザーセンサを用いた非接触方式のトー角測定装置を例示しているが、本発明に係るトー角自動調整装置に適用するトー角測定装置を限定するものではなく、リアルタイムで精度よくトー角を測定することができるトー角測定装置であれば、種々の方式のものを採用することが可能である。

0051

次に、トー角調整装置22について、図1および図8図9を用いて説明をする。図8は本発明の一実施例に係るトー角調整装置によるトー角の調整状況(調整前)を示す側面模式図、図9は本発明の一実施例に係るトー角調整装置によるトー角の調整状況(調整中)を示す側面模式図である。
図1に示す如く、本発明の一実施例に係るトー角調整装置22は、制御装置21から出力される指令信号に基づいて制御される装置である。

0052

また、図8に示す如く、トー角調整装置22は、ボルトやナット等を締めたり緩めたりすることができる工具としての機能を発揮する工具部22cを備えるスライド部22aと、係る工具部22cを所望する位置に導くロボットとしての機能を発揮するロボット部22bを備えており、制御装置21から指示される調整量に基づいて制御されて、任意の位置に存在するボルトやナット等の締め具合を調整することができる装置として構成されている。

0053

そして、図9に示す如く、トー角調整装置22のスライド部22aを、凹部28に対して、ボディ10等に接触させることなく挿入することができ、そして、凹部28の内部深くに配置されるタイロッド27に対して、スライド部22a先端に形成されている工具部22cを、精度良く宛がうことが可能となっている。これにより、作業者によらず、トー角調整装置22によって、タイロッド27を締めたり緩めたりすることが可能となる。

0054

そして、トー角測定装置1によって、車両100の各タイヤ11・12・13・14の各トー角θ1・θ2・θ3・θ4をリアルタイムで検出しながら、制御装置21によってトー角調整装置22の動作を制御して、各タイヤ11・12・13・14に対応するタイロッド27・27・・・の締め具合を調整することが可能となる。つまり、トー角測定装置1とトー角調整装置22と制御装置21を協働させることによって、車両100の各タイヤ11・12・13・14の各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の調整作業を、自動的に実行する構成としている。

0055

また、本実施例では、本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置に適用するトー角調整装置として、ロボット部22bのガイド22dに沿って、スライド部22aがスライドする機構を備えた簡易な機構を有するトー角調整装置22を例示しているが、本発明に係るトー角自動調整装置に適用するトー角調整装置を限定するものではなく、例えば、ロボット部22bを多関節型ロボットアームとするような構成も可能であり、該ロボットアームの手先部分に工具部を備える構成とすることも可能である。

0056

次に、制御装置21について、図1を用いて説明をする。
図1に示す如く、制御装置21は、トー角自動調整装置20の各部(トー角測定装置1、トー角調整装置22、回転ローラ25等)を制御するための装置であり、演算装置8と接続されている。そして、演算装置8からは、トー角測定装置1による各タイヤ11・12・13・14の各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の測定結果が、制御装置21に入力される。

0057

また、制御装置21は、エンコーダ26・26・・・を介して回転ローラ25・25・・・と接続されている。そして、エンコーダ26・26・・・からは、各タイヤ11・12・13・14の回転位相の検出結果が、制御装置21に入力される。

0058

ここで、タイヤの回転位相とトー角の関係について、図10を用いて説明をする。図10は(a)本発明の一実施例に係る基準波形の生成方法を示す説明図、(b)本発明の一実施例に係る目標波形の生成方法を示す説明図である。

0059

例えば、左前タイヤ11が回転するときのトー角θ1の変化をグラフで表すと、図10(a)のように表される。そして、左前タイヤ11が一回転するとき(即ち、左前タイヤ11の回転位相が0〜2πまで変化する間)のトー角θ1の変化に着目し、一回転分のトー角θ1の変化を示す波形(楕円囲み内の波形)だけを切り出したものを、基準波形P1として設定している。

0060

この基準波形P1の形状は、図10(a)で示すように、トー角θ1の調整が進行しても、左タイヤ11の回転に伴って繰り返し出現することが判明している。つまり、トー角θ1の調整を行っても、左前タイヤ11が一回転する間のトー角θ1の変化状態は一定であり、かつ、その変化状態は左前タイヤ11の回転位相に対応しているのである。これは、その他の各タイヤ12・13・14においても同様であり、一般的なタイヤ全てにおいて、トー角の変化状態には固有の特性が存在しているものである。

0061

次に、目標波形の設定方法について、図10を用いて説明をする。
図10(a)に示す如く、基準波形P1に対して、その平均値θ1aを求めることができる。
そして、この平均値θ1aが、予め設定されたトー角θ1の目標値θsetに一致するようにして、グラフ上に基準波形P1を連続して配置すると、図10(b)に示すような波形(楕円状囲み内の波形)が生成される。この波形を目標波形Q1として設定している。このようにして設定された目標波形Q1は、制御装置21に記憶される。
あるいは、目標波形Q1を基準として、目標波形Q1と平行な上限および下限の閾値を設定することも可能であり、上下の閾値によって挟まれる範囲を目標値として設定することも可能である。

0062

そして、その他の各タイヤ12・13・14についても、同様の方法により、各タイヤ12・13・14に対応する各基準波形P2・P3・P4を設定するとともに、各目標波形Q2・Q3・Q4を設定する。このようにして設定された各目標波形Q2・Q3・Q4についても、制御装置21に記憶される。

0063

次に、制御装置21による制御方法について、図11を用いて説明をする。図11は本発明の一実施例に係る制御装置による制御動作を示すロジック図である。尚、ここでは、左前タイヤ11について例示して説明をするが、他のタイヤ12・13・14についても同様の制御方法を適用している。

0064

図11に示す如く、制御装置21(図示せず)の制御ロジックにおいては、フィードフォワード制御FFと、フィードバック制御部FBを備えている。

0065

フィードバック制御部FBでは、トー角測定装置1によるトー角θ1の現在の測定値(トー角現在値)θn1の検出結果に基づいて、トー角現在値θn1と現在の左前タイヤ11の回転位相R1と目標波形Q1のデータの差異に基づいて、トー角調整装置22に対して指示するべき調整量D1を算出する。

0066

また、フィードフォワード制御部FFでは、エンコーダ26から入力される回転ローラ25(即ち、左前タイヤ11)の回転位相R1の検出結果と、目標波形Q1のデータに基づいて、トー角目標値θm1を算出する。

0067

つまり、制御装置21では、フィードバック制御部FBによって提示された調整量D1によって、トー角調整装置22を制御してトー角θ1を調整しつつ、その調整後のトー角現在値θn1をリアルタイムでトー角測定装置1によって測定するとともに、その測定結果(トー角現在値θn1)をフィードフォワード制御部FFによって提示されたトー角目標値θm1に基づいて、トー角θ1の調整結果の合否をリアルタイムで判定している。

0068

次に、さらに具体的な制御装置21による制御方法について、図12を用いて説明をする。図12は(a)本発明の一実施例に係る制御装置による制御方法を示す説明図、(b)従来の制御方法を示す説明図である。尚、ここでも、左前タイヤ11について例示して説明をするが、他のタイヤ12・13・14についても同様の制御方法を適用することができる。

0069

(基準波形設定工程)
図12(a)に示す如く、時刻0から回転ローラ25が回転駆動され、それに伴って左前タイヤ11の回転駆動が開始される。そして、時刻T1から左前タイヤ11が一回転する時刻T2までの間に、トー角測定装置1によって、連続的にトー角θ1を測定し、この測定結果に基づいて、制御装置21によって基準波形P1を設定する。

0070

(目標波形設定工程)
また、このとき測定された波形から、トー角θ1の平均値θ1bを算出し、該平均値θ1bと目標値θsetとの差異Δθ1に基づいて、トー角調整装置22に対して指示するべき調整量D1を算出する。
そしてさらに、生成した基準波形P1を用いて、目標波形Q1を設定する。

0071

次に、例えば基準波形P1と同じ位相の波形の開始点(位相0のとき)が巡ってくる時刻T3から、トー角調整装置22によるトー角θ1の調整を開始する。尚、必ずしも位相が0となる時刻を待たなくてもよい。

0072

(トー角判定工程)
そして、時刻T3以降において、トー角調整装置22によってトー角θ1の調整がなされた結果であるトー角現在値θn1をトー角測定装置1によってリアルタイムに測定するとともに、そのトー角現在値θn1と目標波形Q1とが、そのときの回転位相R1において一致するか否かを、制御装置21によりリアルタイムで判定していく。

0073

また、そのトー角現在値θn1と目標波形Q1を比較して、その差異からトー角調整装置22に対して指示するべき調整量D1を、制御装置21によりリアルタイムで算出する。

0074

そして、任意の回転位相R1における目標波形Q1とそのときのトー角現在値θn1が一致するまで、これらの制御動作を継続する。そして、本実施例では、任意の回転位相R1における目標波形Q1とそのときのトー角現在値θn1が時刻Teにおいて一致した例を示している。

0075

そして、任意の回転位相R1における目標波形Q1とそのときのトー角現在値θn1が一致した場合には、トー角θ1が所定の目標値θsetに達したと判定し、制御装置21からトー角調整装置22に対する調整量D1の入力を停止して、トー角θ1の調整作業を完了する。
以上が、トー角自動調整装置20における、制御装置21による一連の制御方法である。

0076

ここで、従来の制御方法と比較すると、図12(b)に示す如く、従来の制御方法では、時刻T3からトー角θ1の調整を開始し、時刻T4でその調整が完了したとしても、その結果を判定するためには、左前タイヤ11が一回転する間(即ち、時刻T4〜T5)を待って、その一回転分のトー角θ1の平均値θ1cを算出する工程を経なければならず、その結果、トー角θ1の調整結果が合格である旨の判定を下すことができるタイミングは、早くとも時刻T5となっている。

0077

これに対して、本発明の一実施例に係る制御方法では、図12(a)に示す如く、同様に時刻T3からトー角θ1の調整を開始し、時刻T4よりも遅い時刻である時刻Teに調整が完了した場合であっても、その完了と同時(時刻Te)に(即ち、左前タイヤ11が一回転する間を待たずに)、トー角θ1の調整結果が合格である旨の判定を下すことができるため、従来に比して早期にトー角θ1の調整作業を完了できるようになる。つまり、本実施例では、トー角θ1の調整作業に要する時間が、従来に比して(T5−Te)に相当する時間だけ短縮されている。

0078

次に、トー角自動調整装置20によるトー角の自動調整作業について、図13および図14を用いて説明をする。図13は本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置の全体構成を示す側面模式図、図14は本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置によるトー角の自動調整作業を示す作業フロー図である。

0079

図13および図14に示す如く、まず始めに、各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の調整対象たる車両100をトー角自動調整装置20に対して搬入する(STEP−1)。

0080

次に、作業者が車両100の配置状態を確認した後に操作スイッチ24(操作部24a)を操作する(STEP−2)。この操作によって、制御装置21による各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の自動調整を行うための各部(トー角測定装置1、トー角調整装置22、回転ローラ25等)の制御が開始される。

0081

制御装置21による制御が開始されると、まず各回転ローラ25・25・・・の回転駆動が開始され、それに伴って、各回転ローラ25・25・・・に接している各タイヤ11・12・13・14が回転駆動される。そして、各タイヤ11・12・13・14が回転駆動された状態で、トー角測定装置1によって、各トー角θ1・θ2・θ3・θ4が測定される。

0082

そして、各タイヤ11・12・13・14が一回転する間に取得された各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の測定結果に基づいて、制御装置21により各基準波形P1・P2・P3・P4が設定される。さらに、該各基準波形P1・P2・P3・P4に基づいて、制御装置21により各目標波形Q1・Q2・Q3・Q4が設定される(STEP−3)。尚、本実施例では、各タイヤ11・12・13・14が一回転するのに要する時間を約5秒としている。

0083

次に、各波形の平均値θ1b・θ2b・θ3b・θ4bと、目標値θsetとの各差異Δθ1・Δθ2・Δθ3・Δθ4から、制御装置21によって、トー角調整装置22に対して指示するべき各調整量D1・D2・D3・D4が算出される(STEP−4)。

0084

次に、制御装置21から各調整量D1・D2・D3・D4がトー角調整装置22に入力され、トー角調整装置22による各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の調整が実行される(STEP−5)。

0085

そして、トー角調整装置22による各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の調整が実行されると、その調整後の各トー角θ1・θ2・θ3・θ4(即ち、各トー角現在値θn1・θn2・θn3・θn4)が、トー角測定装置1によってリアルタイムに測定される(STEP−6)。そして、この測定結果(各トー角現在値θn1・θn2・θn3・θn4)が、制御装置21に入力される。

0086

また、エンコーダ26により検出した各タイヤ11・12・13・14の各回転位相R1・R2・R3・R4と各目標波形Q1・Q2・Q3・Q4に基づいて、制御装置21によって、各トー角目標値θm1・θm2・θm3・θm4が算出される(STEP−7)。

0087

そして、トー角測定装置1によってリアルタイムに行われる各トー角現在値θn1・θn2・θn3・θn4の測定結果と、制御装置21によってリアルタイムに算出される各トー角目標値θm1・θm2・θm3・θm4に基づいて、各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の合否判定(即ち、各トー角現在値θn1・θn2・θn3・θn4と各トー角目標値θm1・θm2・θm3・θm4が一致するか否か)が、制御装置21によってリアルタイムで行われる(STEP−8)。

0088

ここで、各トー角θ1・θ2・θ3・θ4のうち合格の判定がなされていないものは、(STEP−4)に戻って、各トー角現在値θn1・θn2・θn3・θn4をフィードバックして、トー角調整装置22に対する調整量D1・D2・D3・D4を再度算出するとともに、以下(STEP−5)〜(STEP−8)を合格と判定されるまで繰り返して実行される。

0089

一方、各トー角θ1・θ2・θ3・θ4のうち合格の判定がなされたものは、所定の目標値θsetを満足するように調整ができたものと判断され、制御装置21からのトー角調整装置22に対する対応する調整量の出力を停止する等、制御動作を完了する動作に移行される(STEP−9)。

0090

その後、全てのトー角θ1・θ2・θ3・θ4について合格の判定がなされた後に、車両100をトー角自動調整装置20から搬出して(STEP−10)、トー角自動調整装置20による一連の各トー角θ1・θ2・θ3・θ4の自動調整作業が終了される。
以上が、トー角自動調整装置20による、一連のトー角の自動調整作業である。

0091

即ち、本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置20は、車両100に設けられた各タイヤ11・12・13・14の各トー角θ1〜θ4を測定するトー角測定装置1と、各トー角θ1〜θ4を調整するトー角調整装置22と、トー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果に基づいて、トー角調整装置22による各トー角θ1〜θ4の調整量D1〜D4を算出するとともに、該各調整量D1〜D4の算出結果をトー角調整装置22に出力する制御装置21と、各タイヤ11・12・13・14の各回転位相R1〜R4を検出する回転位相検出装置たるエンコーダ26と、を備えるトー角自動調整装置20であって、制御装置21は、トー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果に基づいて、各タイヤ11・12・13・14が一回転する間の各回転位相における各トー角θ1〜θ4の変化量の推移を示す各基準波形P1〜P4を算出するとともに、該各基準波形P1〜P4における各トー角θ1〜θ4の平均値θ1a〜θ4aを、予め設定された各トー角θ1〜θ4の目標値θsetに一致させて、各回転位相における各トー角θ1〜θ4の目標値を示す各目標波形Q1〜Q4を設定し、各タイヤ11・12・13・14が任意の回転位相R1〜R4であるときのトー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果(即ち、各トー角現在値θn1〜θn4)が、各目標波形Q1〜Q4の任意の回転位相R1〜R4における波形と一致するとき、各トー角θ1〜θ4(即ち、各トー角現在値θn1〜θn4)が目標値θsetに達したと判定するものである。

0092

また、本発明の一実施例に係るトー角自動調整装置20の制御方法は、車両100に設けられた各タイヤ11・12・13・14の各トー角θ1〜θ4を測定するトー角測定装置1と、各トー角θ1〜θ4を調整するトー角調整装置22と、トー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果に基づいて、トー角調整装置22による各トー角θ1〜θ4の調整量D1〜D4を算出するとともに、該各調整量D1〜D4の算出結果をトー角調整装置22に出力する制御装置21と、各タイヤ11・12・13・14の各回転位相R1〜R4を検出する回転位相検出装置たるエンコーダ26と、を備えるトー角自動調整装置20の制御方法であって、制御装置21によって、トー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果に基づいて、各タイヤ11・12・13・14が一回転する間の各回転位相における各トー角θ1〜θ4の変化量の推移を示す各基準波形P1〜P4を設定する基準波形設定工程と、制御装置21によって、各基準波形P1〜P4における各トー角θ1〜θ4の平均値θ1a〜θ4aを、予め設定された各トー角θ1〜θ4の目標値θsetに一致させて、各回転位相における各トー角θ1〜θ4の目標値θsetを示す各目標波形Q1〜Q4を設定する目標波形設定工程と、制御装置21によって、各タイヤ11・12・13・14が任意の回転位相R1〜R4であるときのトー角測定装置1による各トー角θ1〜θ4の測定結果(即ち、各トー角現在値θn1〜θn4)が、各目標波形Q1〜Q4の任意の回転位相R1〜R4における波形と一致するか否かを判定するトー角判定工程と、を備えるものである。

0093

このような構成により、調整後の各トー角θ1〜θ4(即ち、各トー角現在値θn1〜θn4)が、各トー角目標値θm1〜θm4と一致しているか否かの合否判定を、各タイヤ11・12・13・14を一回転させることなく短時間で精度よく判定することができる。

0094

1トー角測定装置
11左前タイヤ
12右前タイヤ
13 左後タイヤ
14 右後タイヤ
20トー角自動調整装置
21制御装置
22トー角調整装置
25回転ローラ
26エンコーダ
100 車両

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