DE19502595A1

DE19502595A1 - Verbesserte Acht-Sensor-Radeinstellvorrichtung

Info

Publication number: DE19502595A1
Application number: DE19502595A
Authority: DE
Inventors: James L Jun Dale; George M Gill; Patrick O'mahony; John Brennan
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: Snap On Inc
Priority date: 1994-02-01
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1995-08-10
Also published as: CA2140792C; US5519488A; CA2140792A1; KR950031763A; ITMI950173A1; JPH07232661A; AU677139C; FR2715723B1; ITMI950173A0; KR100337247B1; AU677139B2; IT1273483B; AU1148295A; FR2715723A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen von Fahrzeugrä dern, die acht Sensoren zur Messung der Spurwinkel der Räder aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche eine Ein richtung zum Berechnen der Spurwinkel der Räder aufweist, die nur sechs der Sensoren in dem Fall, daß irgendeiner der Sensoren ausfällt, verwendet, und eine Einrichtung zum Vergleichen der berechneten Einstellwinkel aufweist, die unterschiedliche Sätze von Sensoren verwen det, um zu bestimmen, ob die Vorrichtung Kalibrierung erfordert.

Fahrzeugrad-Einstellvorrichtungen, die ein Spurwinkelmeßsystem aufweisen, das acht Sensoren oder Winkelmeßinstrumente besitzt, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel offenbart die US-Patentschrift 4,383,370 der Erfinder Van Blerk et al, das den gleichen Patentinhaber aufweist wie dieses Patent, ein Spurwinkelmeßsystem, das acht elektro mechanische Sensoren aufweist. Die US-Patentschrift 5,220,399 der Erfinder Christian et al, das den gleichen Patentinhaber aufweist wie dieses Patent, offenbart ein Spurwinkelmeßsystem, das acht optische Sensoren aufweist, und das weiterhin optische Sensoren zum Messen der Winkel zwischen den Ebenen der diagonal-entgegensetzten Räder beinhal tet. Diese und andere existierenden Acht-Sensor-Spurwinkelmeßsysteme sehen eine verbesserte Genauigkeit bei der Bestimmung der Spurwinkel der Hinterräder eines Fahrzeuges vor.

Ein Problem bei vielen Fahrzeugwinkel-Einstellsystemen liegt darin, daß, wenn ein Spurwinkelsensor ausfällt, z. B. wenn ein Bediener aus Unacht samkeit den zwischen zusammenarbeitenden optischen Sensoren über tragenen Lichtstrahl blockiert, wird das Spurwinkelmeßsystem unterbro chen und die Spurwinkelinformation wird folglich nicht angezeigt. Ein weiteres Problem bei Fahrzeugrad-Einstellvorrichtungen liegt darin, daß das Spurwinkelmeßsystem von der Kalibrierung abweichen kann. Falls ein Kalibierabweichungszustand nicht durch den Bediener festgestellt wird, kann ein fehlerhaftes Einstellen resultieren.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Radeinstellen, die ein Spurwinkelmeßsystem besitzt, welches acht Sensoren und eine Einrichtung zum Berechnen der Spurwinkel der Räder aufweist, unter Verwendung nur sechs der Sensoren in dem Fall, daß irgendeiner der Sensoren ausfällt. Die Einrichtung zum Berechnen weist bevorzugterwei se einen programmierbaren Computer auf, der feststellen kann, wann ein Sensor ausfällt und danach einen Algorithmensatz zum Berechnen der Spurwinkel auswählt, der die erzeugten Signale der übrigen Sensoren verwendet. Der Computer vergleicht auch die Spurwinkelwerte, die unter Verwendung aller acht Sensoren berechnet werden, mit den entsprechen den Werten, die unter Verwendung von nur sechs Sensoren berechnet werden, und teilt dem Bediener mit, daß das System eine Kalibrierung erfordert, wenn der Unterschied zwischen diesen Werten einen bestimm ten Wert überschreitet. Die Vorrichtung zum Radeinstellen gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet auch Achsabstand- und Spurbreitendiffe renzen unter Verwendung aller acht Sensoren, wobei das Erfordernis, diese Werte per Hand zu messen, eliminiert wird.

Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beiliegen den Zeichnungen veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsichtdarstellung der Vorrichtung zum Radeinstellen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine Draufsichtdarstellung, die die unverarbeiteten Winkelwerte veranschaulicht, die von den Sensoren der Vorrichtung nach Fig. 1 erzeugt werden;

Fig. 2B eine Draufsichtdarstellung, die die verarbeiteten Signalwerte veranschaulicht, die von den Sensoren der Vorrichtung nach Fig. 1 erzeugt werden;

Fig. 3 einen diagrammartigen Grundriß eines Vierrad-Fahrzeuges, das die Achsabstanddifferenz veranschaulicht; und

Fig. 4 einen diagrammartigen Grundriß eines Vierrad-Fahrzeuges, das die Spurbreitendifferenz veranschaulicht.

Die Lehren der vorliegenden Erfindung können für Vorrichtungen zum Radeinstellen verwendet werden, die unterschiedliche Arten eines Spur winkelmeßsystems aufweisen. Zum Beispiel kann die Erfindung für Vor richtungen zum Radeinstellen verwendet werden, die elektro-mechanische Spurwinkelmeßeinheiten anwenden, wie in dem Van Blerk et al Patent offenbart ist. Die Erfindung ist aber insbesondere für solche Vorrichtun gen zum Radeinstellen anwendbar, welche optische Spurwinkelmeßeinhei ten verwenden. Beispiele für solche Vorrichtungen zum Radeinstellen können der US-Patentschrift Nr. Re. 33,144 der Erfinder Hunter et al, welche eine Winkelmeßeinheit offenbart, die einen einzigen optischen Emitter und zwei Detektoren zur Bestimmung des Winkels des auftref fenden Strahls besitzt, und dem US-Patent Nr. 5,177,558 des Erfinders Hill entnommen werden, welche eine Winkelmeßeinheit offenbart, die einen einzigen optischen Emitter und einen einzigen Detektor zur Win kelbestimmung besitzt. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aber wird mit Bezug auf das optische Spurwinkelmeßsystem beschrieben, das in dem US-Patent 4,761,749 der Erfinder Titsworth et al und in dem US-Patent Nr. 5,208,646 der Erfinder Rodgers et al offenbart ist, wobei beide Patente den gleichen Patentinhaber wie dieses Patent aufweisen.

Entsprechend der Fig. 1 wird die Vorrichtung zum Winkeleinstellen der vorliegenden Erfindung in bezug auf eine Darstellung eines Fahrzeuges gezeigt, das einen Rahmen F und Räder LF (links vorn), RF (rechts vorn), LR (links hinten) und RR (rechts hinten) aufweist. Wie ausführ licher in den vorgenannten Titsworth et al und Rodgers et al Patenten beschrieben ist, weist die Vorrichtung zum Radeinstellen vier Köpfe 10, 12, 14 und 16 und eine entsprechende Anzahl von Montierungsklammern 18 zum entfernbaren Montieren der Köpfe 10, 12, 14 und 16 an den entsprechenden Rädern LF, RF, LR und RR auf. Klammern 18 montie ren die Köpfe 10, 12, 14 und 16 im allgemeinen parallel zu der Ebene der Räder und die Köpfe 10, 12, 14 und 16 sind drehbar durch die Klammern 18 getragen, so daß sie in einer allgemein horizontalen Ebene unabhängig von den Winkelstellungen der Räder positioniert werden können.

Die Vorrichtung zum Radeinstellen beinhaltet ein Spurwinkelmeßsystem, das vorzugsweise mindestens acht optische Winkelmeßinstrumente auf weist, die manchmal auch als Sensoren oder Meßwandler bezeichnet werden. Die spezifische Struktur und Arbeitsweise der Sensoren werden ausführlicher in dem Titsworth et al Patent und in dem US-Patent Nr. 4,180,326 offenbart, welches auch den gleichen Patentinhaber wie dieses Patent aufweist. Jeder Sensor weist einen Emitter oder Projektor, der an einem Kopf angeordnet ist, und einen zusammenarbeitenden Detektor oder Empfänger auf, der in einem anderen oder Partner-Kopf angeordnet ist. Die Vorrichtung zum Radeinstellen, wie in Fig. 1 gezeigt, weist einen linken vorderen Querspursensor 20, der einen an dem Kopf 10 angebrachten Emitter 20e und einen an dem Kopf 12 angebrachten Detektor 20d aufweist, einen rechten vorderen Querspursensor 22, der einen an dem Kopf 12 angebrachten Emitter 22e und einen an dem Kopf 10 angebrachten Detektor 22d aufweist, einen linken hinteren Querspursensor 24, der einen an dem Kopf 14 angebrachten Emitter 24e und einen an dem Kopf 16 angebrachten Detektor 24d aufweist, einen rechten hinteren Querspursensor 26, der einen an dem Kopf 16 ange brachten Emitter 26e und einen an dem Kopf 14 angebrachten Detektor 26d aufweist, einen linken vorderen Längsspursensor 28, der einen an dem Kopf 10 angebrachten Emitter 28e und einen an dem Kopf 14 angebrachten Detektor 28d aufweist, einen linken hinteren Längsspursen sor 30, der einen an dem Kopf 14 angebrachten Emitter 30e und einen an dem Kopf 10 angebrachten Detektor 30d aufweist, einen rechten vorderen Längsspursensor 32, der einen an dem Kopf 12 angebrachten Emitter 32e und einen an dem Kopf 16 angebrachten Detektor 32d aufweist, und einen rechten hinteren Längsspursensor 34 auf, der einen an dem Kopf 16 angebrachten Emitter 34e und einen an dem Kopf 12 angebrachten Detektor 34d aufweist. Jeder Emitter weist eine LED- Anordnung zum Aussenden einer Vielzahl von Lichtstrahlen auf, wobei jeder mit einer bekannten Winkelorientierung bezüglich der Ebene des Rades, an dem der Emitter montiert ist und zu einem genau bekannten Zeitpunkt ausgesendet wird. Jeder Detektor empfängt die Lichtstrahlen von seinem zusammenarbeitenden Emitter, die innerhalb des Blickfeldes des Detektors liegen, und identifiziert die empfangenen Strahlen durch ihre bekannte Zeit der Übertragung. Wenn die empfangenen Licht strahlen analysiert werden, um zu bestimmen, welche Strahlen auf dem Detektor am direktesten eintreffen, wird deshalb der Winkel der Ebene des Rades, an dem der Emitter montiert ist, bezüglich der Sichtlinie zwischen dem Emitter und dem Detektor bestimmt.

Die Sensoren 20 bis 34 stehen entweder durch elektrische Kabel oder durch kabellose Übertragung, wie in dem Titsworth et al Patent offen bart ist, mit einem programmierbaren Computer 36 in Kommunikation, der innerhalb einer Konsole 38 angeordnet ist. Der Computer 36 verarbeitet die Daten, die von den Sensoren 20 bis 34 erzeugt werden, gemäß der vorherprogrammierten Anweisungen und zeigt die Spurwinkel information für das Fahrzeug wie auch andere Information auf einer Videoanzeige 40 an. Eine Tastatur 42 ist zum Eingeben von Anweisun gen und spezifischen Fahrzeugdaten in den Computer 36 vorgesehen. Der Computer 36 kann auch Programme und spezifische Fahrzeugdaten durch eine Diskette oder einen CD ROM (nicht gezeigt) aufrufen.

In der Ausführungsform der Vorrichtung zum Radeinstellen, die hier besprochen wird, erzeugen die Köpfe 10 bis 16 unverarbeitete Daten von den Sensoren 20 bis 34, die dann an die Konsole 38 übertragen werden. Diese Daten sind live, dadurch daß sie einige Male pro Sekunde in Antwort auf Abrufanweisungen, die vom Computer 36 empfangen werden, aktualisiert oder erzeugt werden. Da die Sensoren 20 bis 34 Winkel messen, sind die unverarbeiteten Daten für die gemessenen Winkel repräsentativ. Die Winkel werden mit Dezimalgradzahlen mit einer Genauigkeit von 0,01 Grad angezeigt. In dieser Ausführungsform sind die unverarbeiteten Spurwinkeldaten, die in einem Empfängerkopf (ein Kopf, der den Detektor eines Sensors beinhaltet) erzeugt werden, eigent lich für die Winkel seines Partner-Projektorkopfes (der Kopf, der den Emitter des Sensors beinhaltet) repräsentativ. Zum Beispiel werden die unverarbeiteten Querspurwinkeldaten, die in dem linken vorderen Kopf 10 erzeugt werden, durch die Winkel des Strahls, der von dem Sensor 22e im rechten vorderen Kopf 12 ausgesendet wird, bestimmt. Deshalb sind die unverarbeiteten Querspurwinkeldaten, die in dem linken vor deren Kopf 10 erzeugt werden, für die Winkelstellung des rechten vor deren Kopfes 12 und entsprechend des rechten vorderen Rades RF repräsentativ. Alle unverarbeiteten Spurwinkeldaten sind so mit einem Vorzeichen versehen, daß "Spur einwärts" (toe in) positiv ist und "Spur auswärts" (toe out) negativ ist.

In dieser Ausführungsform der Vorrichtung zum Einstellen des Winkels werden die rohen Daten, die in den Köpfen erzeugt und an die Konsole 38 übertragen werden, als "unverarbeitete Kopfsensordaten" (Head Raw Sensor Data) bezeichnet. Die unverarbeiteten Kopfsensordatenwerte für jeden Kopf sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Unverarbeitete Kopfsensordatenwerte

HRAWCTLF = unverarbeitete Sensordaten der Querspur im linken vorderen Kopf
HRAWCTRF = unverarbeitete Sensordaten der Querspur im rechten vorderen Kopf
HRAWCTLR = unverarbeitete Sensordaten der Querspur im linken hinteren Kopf
HRAWCTRR = unverarbeitete Sensordaten der Querspur im rechten hinteren Kopf
HRAWTTLF = unverarbeitete Sensordaten der Längsspur im linken vorderen Kopf
HRAWTCRF = unverarbeitete Sensordaten der Längsspur im rechten vorderen Kopf
HRAWTCLR = unverarbeitete Sensordaten der Längsspur im linken hinteren Kopf
HRAWTCRR = unverarbeitete Sensordaten der Längsspur im rechten hinteren Kopf

Der Computer 36 korrigiert die unverarbeiteten Kopfsensordaten unter Berücksichtigung optischer Fehler und Kopfübersetzungsfehler bevor er sie als "dargestellte unverarbeitete Sensordaten" (Displayed Raw Sensor Data) darstellt. Die Korrekturfaktoren für optische Fehler werden empirisch bestimmt und die folgenden Werte haben sich für die Ausführungsform der Vorrichtung zum Radeinstellen, die hier besprochen ist, als zufrie denstellend gezeigt.

Optische Korrekturfaktoren (Optical Correction Factors)

OCFCT = optischer Korrekturfaktor für die Querspurwinkel = 0,964539
OCFTT = optischer Korrekturfaktor für die Längsspulwinkel = 0,918919

Der Kopfübersetzungsfehler tritt auf, weil während die Räder eines Fahrzeuges durch ihren Spurbereich gedreht werden, die Detektoren in den Köpfen einen Bogen durchziehen. Dieser Bogen ist durch die Position der Drehachse des Rades und durch den Abstand des Detektors zu der Drehachse definiert. Der Kopfübersetzungsfehler ist von dem Bogen, dem Spurwinkel des Rades und dem Abstand zwischen dem Detektor und seinem zusammenarbeitenden Emitter abhängig. Deshalb werden die Übersetzungskorrekturfaktoren von der Rotationsgeometrie, dem Versatz des Kopfes von der entsprechenden Radmittellinie und der Fahrzeuggeometrie bestimmt. Während die eigentlichen aufhängungs geometrischen Messungen für die Bestimmung der Übersetzungskorrektur faktoren verwendet werden könnten, hat sich die folgende empirisch abgeleitete Schätzung für die meisten Anwendungen als zufriedenstellend ergeben:

Standardfahrzeug-Geometriemessungen (Default Vehicle Geometry Measu rements)

Querspurradius ("CTR"): = 20,22 Inches (Auto) = 51,36 cm
= 23,33 Inches (Lastwagen) = 59,26 cm
Längsspurradius ("TTR"): = 16,18 Inches (Auto) = 41,10 cm
= 20,75 Inches (Lastwagen) = 52,71 cm
Querspurwinkel bei Null ("CTAZ"): = 56 Grad (Auto)
= 46 Grad (Lastwagen)
Längsspurwinkel bei Null ("TTAZ"): = 67 Grad (Auto)
= 72 Grad (Lastwagen)
Kopfversatz für die Querspur ("HOCT") = 7,44 Inches (Auto) = 18,90 cm
= 14,81 Inches (Lastwagen) = 37,62 cm
Kopfversatz für die Längsspur ("HOTT"): = -6,5 Inches = -16,5 cm
Abstand zwischen der Mitte der Reifen ("W"): = 55,5 Inches (Auto) = 140,97 cm
= 80,0 Inches (Lastwagen) = 203,2 cm
Länge zwischen den Achsen, die verglichen werden ("L"): = 106 Inches (Auto) = 270 cm
= 170 Inches (Lastwagen) = 432 cm

Der Querspurradius und der Längsspurradius sind die Rotationsradien der entsprechenden Detektoren. Auch der Querspurwinkel bei Null und der Längsspurwinkel bei Null sind die Winkel zwischen den entsprechenden Rotationspunkten und den Detektoren, wenn die entsprechenden Räder gerade stehen; d. h. bei Nullspur.

Der Fehler, der durch die Übersetzung des zum Meßkopf gehörenden Detektors verursacht wird, wird als der primäre Übersetzungsfehler bezeichnet. Der primäre Übersetzungsfehler der Querspur ("PTECT") wird von den Werten des Querspurübersetzungsfehlers ("CT translation") und des Querspur-Optischen-Beabstandungsfehlers ("CT optical spacing") bestimmt, welche durch die folgenden Gleichungen bestimmt werden:

CT translation = CTR _* [sin(CTAZ)-sin (CTAZ + HRAWCT)];
CT optical spacing = W + 2 _* HOCT,

wobei HRAWCT die ursprünglichen unverarbeiteten Kopfsensordaten der jeweiligen Querspursensoren sind. Daher ergibt sich

PTECT = arcsin (CT translation/CT optical).

Ähnlich wird der primäre Übersetzungsfehler der Längsspur ("PTETT") wie folgt bestimmt:

PTETT = arcsin (TT translation/TT optical spacing), wobei
TT translation = TTR _* [sin(TTAZ) - sin(TTAZ + HRAWTT)],
TT optical spacing = L + 2 _* HOTT,

wobei HRAWTT die ursprünglichen unverarbeiteten Kopfsensordaten der jeweiligen Längsspursensoren sind.

Der Fehler, der durch Übersetzung des Detektors des Partner-Kopfes verursacht wird, wird als der Partner-Übersetzungsfehler bezeichnet. Der Partner-Übersetzungsfehler der Querspur ("CTECT") wird wie folgt bestimmt:

CTECT = arcsin (CT translation/CT optical spacing), wobei
CT translation = CTR _* [sin (CTAZ) - sin (CTAZ + HRAWCT)],
CT optical spacing = W + 2 _* HOCT.

In gleicher Weise wird der Partner-Übersetzungsfehler der Längsspur ("CTETT") wie folgt bestimmt:

CTETT = arcsin (TT translation/TT optical spacing), wobei
TT translation = TTR _* [sin (TTAZ) - sin (TTAZ + HRAWTT)],
TT optical spacing = L + 2 _* HOTT.

Die dargestellten unverarbeiteten Sensordatenwerte für jeden bestimmten Kopf, die hier auch als die unverarbeiteten Winkelwerte bezeichnet werden, werden von den oben erhaltenen Korrekturfaktoren, wie in der folgenden Tabelle gezeigt, bestimmt, wobei die Suffixe LF den linken vorderen, RF den rechten vorderen, LR den linken hinteren und RR den rechten hinteren Kopf 10, 12, 14 bzw. 16 bezeichnen:

Dargestellte unverarbeitete Sensordatenwerte

RAWCTLF = OCFCT _* (HRAWCTLF - PTECTLF + CTECTLF)
RAWCTRF = OCFCT _* (HRAWCTRF - PTECTRF + CTECTRF)
RAWCTLR = OCFCT _* (HRAWCTLR - PTECTLR + CTECTLR)
RAWCTRR = OCFCT _* (HRAWCTRR - PTECTRR + CTECTRR)
RAWTTLF = OCFFT _* (HRAWTTLF - PTETTLF + CTETTLF)
RAWTTRF = OCFTT _* (HRAWTTLF - PTETTRF + CTETTRF)
RAWTTLR = OCFTT _* (HRAWTTLF - PTETTLR + CTETTLR)
RAWTTRR = OCFTT _* (HRAWTTLF - PTETTRR + CTETTRR)

Diese unverarbeiteten Winkelwerte, die in Fig. 2A dargestellt sind, können an der Videoanzeige 40 angezeigt werden. Wie in Fig. 2A gezeigt ist, werden die unverarbeiteten Winkelwerte für einen bestimmten Projektorkopf in seinem Partner-Empfängerkopf erzeugt.

Diese rohen Winkelwerte werden vorzugsweise unter Berücksichtigung eines "Runout" (Ungenauigkeit) korrigiert. Runout ist der Schlag, der in dem Kopf auftritt, wenn das Rad um seine Achse rotiert wird. Runout kann durch ein unrundes Rad oder durch ungenaue Montage des Kopfes an dem Rad verursacht werden. Runout kann z. B. unter Verwendung der Runout-Kompensationstechnik, die in dem US-Patent 4,138,825 von Pelter offenbart ist, welches den gleichen Patentinhaber wie dieses Patent aufweist, berechnet werden. Runout-Korrekturfaktoren werden hier als "ET" bezeichnet, und ein unterschiedlicher Runout-Korrekturfaktor wird für jeden Kopf berechnet. Deshalb wird z. B. der Runout-Korrekturfaktor für den linken vorderen Kopf, Kopf 10, als ETLF bezeichnet.

Die unverarbeiteten Winkelwerte werden auch korrigiert, um den Kali brierungsfaktor zu berücksichtigen. Kalibrierungsfaktoren stellen die Nullwert-Abweichung der unverarbeiteten Winkelwerte bezüglich der wahren Drehachse des Kopfes dar. Dies könnte durch eine mechanische Abweichung im Kopf oder durch eine Abweichung in dem analog-elek tronischen Verstärker des Kopfes vor dem A/D-Wandler verursacht werden. Um das Auftreten eines Kalibrierungsfaktors zu kompensieren, muß der Faktor von dem unverarbeiteten Winkelwert subtrahiert werden. Kalibrierungsfaktoren können unter Verwendung irgendwelcher gutbekann ter Techniken bestimmt werden. Zum Beispiel kann der Querspurkali brierungsfaktor durch Montierung der Köpfe an einer Kalibrierungsstange und durch Subtrahierung des Spurebenen-Runout des Projektorkopfes von dem unverarbeiteten Querspurwinkelwert, der durch seinen Partner-Emp fängerkopf erzeugt wird, berechnet werden. Längsspurkalibrierungsfakto ren können unter Verwendung einer Inversionsanordnung bestimmt werden, um die wahre Ebene senkrecht zu der Rotationsachse des Kopfes festzulegen. Die Inversionsanordnung ermöglicht, daß der Kopf entweder mit dem richtigen Ende nach oben oder mit dem richtigen Ende nach unten montiert werden kann, wobei der Emitter in derselben Seitenposition bleibt. Der Kalibrierungsfaktor ist dann als der Durch schnitt der unverarbeiteten Längsspurwinkel definiert, die in dem Emp fängerkopf erzeugt werden, wenn sein Partner-Projektorkopf einmal mit der richtigen Seite nach oben und einmal mit der richtigen Seite nach unten montiert ist. Die Kalibrierungsfaktoren werden hier als "CF" bezeichnet, und einzelne Kalibrierungsfaktoren werden für die unver arbeiteten Winkelwerte, die in jedem Kopf gemessen werden, berechnet. Deshalb bezeichnet CFCTLF den Kalibrierungsfaktor der Querspur in dem linken vorderen Kopf, CFTTRR bezeichnet den Kalibrierungsfaktor der Längsspur in dem rechten hinteren Kopf, usw.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wendet der Compu ter 36 die Runout- und Kalibrierungsfaktoren an den dargestellten unver arbeiteten Sensordaten oder den rohen Winkelwerten an, um die ver arbeiteten Signalwerte abzuleiten. Die verarbeiteten Signalwerte sind Zwischenberechnungen der Spurwinkelmessungen, die eine bessere Ver anschaulichung der relevanten Winkel ermöglichen. Der Computer 36 verwandelt auch die unverarbeiteten Winkelwerte von dem Empfänger kopf zu dem Projektorkopf. Deshalb, wie in Fig. 2B veranschaulicht ist, sind die verarbeiteten Signalwerte für die wahren Winkel jedes genannten Projektorkopfes und nicht des Partner-Empfängerkopfes repräsentativ. Die verarbeiteten Signalwerte beziehen sich auf die Position des Partner- Kopfes, nicht auf die des Fahrzeuges. Jeder Sensor hat einen verarbei teten Signalwert, wie in der folgenden Tabelle gezeigt ist:

Verarbeitete Signalwerte

PLFCT = verarbeiteter Signalwert des linken vorderen Querspurprojektorkopfes (Kopf 10)
= RAWCTRF - CFCTLF - ETLF
PRFCT = Verarbeiteter Signalwert des rechten vorderen Querspurprojektorkopfes (Kopf 12)
= RAWCTLF - CFCTRF - ETRF
PLRCT = Verarbeiteter Signalwert des linken hinteren Querspurprojektorkopfes (Kopf 14)
= RAWCTRR - CFCTLR - ETLR
PRRCT = Verarbeiteter Signalwert des rechten hinteren Querspurprojektorkopfes (Kopf 16)
= RAWCTLR - CFCTRR - ETRR
PLFTT = Verarbeiteter Signalwert des rechten vorderen Längsspurprojektorkopfes (Kopf 10)
= RAWTTLR - CFTTLF - ETLF
PRFTT = Verarbeiteter Signalwert des rechten vorderen Längsspurprojektorkopfes (Kopf 12)
= RAWTTRR - CFTTRF - ETRF
PLRTT = Verarbeiteter Signalwert des linken hinteren Längsspurprojektorkopfes (Kopf 14)
= RAWTTLF - CFTTLR - ETLR
PRRTT = Verarbeiteter Signalwert des rechten hinteren Längsspurprojektorkopfes (Kopf 16)
= RAWTTRF - CFTTRR - ETRR

Im Normalbetrieb der Vorrichtung zum Radeinstellen zeigt der Computer 36 die Spurwinkelwerte, die er unter Verwendung der verarbeiteten Signalwerte berechnet hat, die von allen acht Sensoren erhalten werden. Die Berechnungen beruhen auf Gleichungen, die aus den Regeln der Geometrie abgeleitet sind. Die folgende Tabelle zählt verschiedene Zwischenvariablen und Spurwinkelwerte auf, die in einer typischen Vor richtung zum Radeinstellen berechnet und angezeigt werden können:

Wert
Definition
WD
Breitendifferenz (ein Wert, der in anderen Berechnungen verwendet wird)
TAVR	1/2 der Gesamtspur der hinteren Räder
TAVF	1/2 der Gesamtspur der vorderen Räder
SF	Durchschnittslenkrichtung der vorderen Räder
SR	Durchschnittsrollrichtung der hinteren Räder (Schubwinkel)
TLFSR	Spur des linken vorderen Rades bezüglich der Schublinie des Fahrzeuges = TAVF + 1,06 _* SF - SR
TRFSR	Spur des rechten vorderen Rades bezüglich der Schublinie des Fahrzeuges = TAVF - 1,06 _* SF + SR
TLRG	Spur des linken hinteren Rades bezüglich der geometrischen Mittellinie des Fahrzeuges = TAVR + SR
TRRG	Spur des rechten hinteren Rades bezüglich der geometrischen Mittellinie des Fahrzeuges = TAVR - SR
TLFG	Spur des linken vorderen Rades bezüglich der geometrischen Mittellinie des Fahrzeuges = TAVF + SF
TRFG	Spur des rechten vorderen Rades bezüglich der geometrischen Mittellinie des Fahrzeuges = TAVF - SF
TFT	Gesamtspur vorne = TLFSR + TRFSR oder TLFG + TRFG
TRT	Gesamtspur hinten = TLRG + TRRG
ASBF	Winkel-Rückversatz der Vorderräder
LSBF	Strecken-Rückversatz der Vorderräder
ASBR	Winkel-Rückversatz der Hinterräder
LSBR	Strecken-Rückversatz der Hinterräder
WBD	Achsabstanddifferenz
TWD	Spurbreitendifferenz

Gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet und zeigt der Computer 36 die Spurwinkelwerte dann auch an, wenn irgend zwei der Partner-Senso ren ausfallen. Partner-Sensoren sind jene, die in den Partner-Köpfen angeordnet sind, z. B. der in dem Kopf 10 angeordnete linke vordere Querspursensor 20 und der in dem Kopf 12 angeordnete rechte vordere Querspursensor 22 oder der in dem Kopf 12 angeordnete rechte vordere Längsspursensor 32 und der in dem Kopf 16 angeordnete rechte hintere Längsspursensor 34. Die Sensoren können ausfällen, wenn z. B. die Lichtstrahlen zwischen den zusammenarbeitenden Emittern und Detek toren blockiert werden. Der Computer 36 erkennt, daß die Partner- Sensoren ausgefallen sind, wenn in Antwort auf eine Abrufanforderung keine Daten von einem oder beiden Partner-Sensoren erzeugt werden. Die entsprechenden Köpfe senden ihrerseits ein entsprechendes Signal an den Computer 36, das anzeigt, daß die Partner-Sensoren ausgefallen sind. Wenn dies auftritt, ruft der Computer 36 einen entsprechenden Algorith mensatz auf, der dadurch bestimmt wird, welche Partner-Sensoren aus gefallen sind, und berechnet die oben erwähnten Variablen und Spurwin kelwerte von den verarbeiteten Signalwerten, die durch die übrigen sechs Sensoren erzeugt werden. Diese Werte können dann an der Video anzeige 40 angezeigt werden. Die folgende Tabelle zählt die Berech nungen bestimmter beispielhafter Variablen und Spurwinkelwerte für jede der fünf folgenden Bedingungen auf: Alle acht Sensoren sind operativ; die vorderen Querspursensoren sind inoperativ die hinteren Querspursen soren sind inoperativ die linken Längsspursensoren sind inoperativ; und die rechten Längsspursensoren sind inoperativ:

Alle acht Sensoren sind operativ (Bedingung I)

WD = 0,25 _* (PLFCT + PRFCT + PLRCT + PRRCT) - 0.25 _* (PLFTT + PRFTT + PRRTT)
TAVR = 0,5 _* (PLRCT + PRRCT)
TAVF = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT)
SF = 0,5 _* (PLFTT - PRFTT)
SR = 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)
TLFSR = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT) + 1,06 _* 0,5(PLFTT - PRFTT) - 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)
TRFSR = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT) - 1,06 _* 0,5(PLFTT - PRFTT) + 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)
TLRG = 0,5 _* (PLRCT + PRRCT) + 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)
TRRG = 0,5 _* (PLRCT + PRRCT) - 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)
TLFG = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT) + 0,5 _* (PLFTT - PRFTT)
TRFG = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT) - 0,5 _* (PLFTT - PRFTT)

Die vorderen Querspursensoren sind ausgefallen (Bedingung II)

WD = Wie bei Bedingung I
TAVR = Wie bei Bedingung I
TAVF = 0,5 _* (PLRCT + PRRCT - PLRTT + PLFTT - PRRTT + PRFTT)
SF = Wie bei Bedingung I
SR = Wie bei Bedingung I
TLFSR = 0,5 _* (PLRCT + PRRCT - PLRTT + PLFTT - PRRTT + PRFTT) + 0,53 _* (PLFTT - PRFTT) - 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)
TRFSR = 0,5 _* (PLRCT + PRRCT - PLRTT + PLFTT - PRRTT + PRFTT) - 0,53 _* (PLFTT - PRFTT) + 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)
TLRG = Wie bei Bedingung I
TRRG = Wie bei Bedingung I

Die hinteren Querspursensoren sind ausgefallen (Bedingung III)

WD = Wie bei Bedingung I
TAVR = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT + PLRTT - PLFTT + PRRTT - PRFTT)
TAVF = Wie bei Bedingung I
SF = Wie bei Bedingung I
SR = Wie bei Bedingung I
TLFSR = Wie bei Bedingung I
TRFSR = Wie bei Bedingung I
TLRG = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT - PLFTT - PRFTT) + PLRTT
TRRG = 0,5 _* (PLFCT + PRFCT - PLFTT - PRFTT) + PRRTT

Die linken Seitenlängsspursensoren sind ausgefallen (Bedingung IV)

WD = Wie bei Bedingung I
TAVR = Wie bei Bedingung I
TAVF = Wie bei Bedingung I
SF = -TAVR + PRRTT - PRFTT + TAVF
SR = -PRRTT - WD + TAVR
TLFSR = 1,03 _* (PLFCT + PRFCT - PLRCT - PRRCT) - 1,06 _* PRFTT + 2,06 _* PRRTT + WD
TRFSR = -0,03 _* (PLFCT + PRFCT) + 1,03 _* (PLRCT + PRRCT) + 1,06 _* PRFTT - 2,06 _* PRRTT - WD
TLRG = PLRCT + PRRCT - PRRTT - WD
TRRG = PRRTT + WD

Die rechten Seitenlängsspursensoren sind ausgefallen (Bedingung V)

WD = Wie bei Bedingung I
TAVR = Wie bei Bedingung I
TAVF = Wie bei Bedingung I
SF = TAVR - PLRTT + PLFTT - TAVF
SR = PLRTT + WD - TAVR
TLFSR = -0,03 _* (PLFCT + PRFCT) + 1,03 _* (PLRCT + PRRCT) + 1,06 _* PLFTT - 2,06 _* PRRTT - WD
TRFSR = 1,03 _* (PLFCT + PRFCT - PLRCT - PRRCT) - 1,06 _* PLFTT + 2,06 _* PLRTT + WD
TLRG = PLRTT + WD
TRRG = PLRTT + PRRCT - PLRTT - WD

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit des Computers 36, die Achsabstand- und die Spurbreitendifferenzen von den verarbeite ten Signalwerten zu berechnen. Bezugnehmend auf Fig. 3 ist die Achs abstanddifferenz als die Differenz zwischen dem Achsabstand der linken Räder und dem Achsabstand der rechten Räder gezeigt. Ein positiver Wert der Achsabstanddifferenz zeigt, daß der Achsabstand der rechten Räder kürzer ist als der Achsabstand der linken Räder. Die Achsab standdifferenz bezieht sich auf den Strecken-Rückversatz der Vorder- und der Hinterräder. Deshalb kann die Achsabstanddifferenz oder WBD wie folgt erhalten werden:

WBD = WB links - WB rechts
= WB links - (WB links - LSBF + LSBR)
= LSBF - LSBR

Die Werte des Strecken-Rückversatzes werden von den Werten des Winkel-Rückversatzes abgeleitet, welche von den verarbeiteten Signalwer ten berechnet werden. Unter Verwendung der Regeln der Geometrie wird der Winkel-Rückversatz der Vorderräder oder ASBF wie folgt erhalten:

ASBF = 0,5 _* (PRFCT - PLFCT) + SF
= 0,5 _* (PRFCT - PLFCT) + 0,5 _* (PLFTT - PRFTT)

Auf gleiche Weise kann der Winkel-Rückversatz der Hinterräder oder ASBR wie folgt erhalten werden:

ASBR = 0,5 _* (PRRCT - PLRCT) + SR
= 0,5 _* (PRRCT - PLRCT) + 0,5 _* (PLRTT - PRRTT)

Das Vorzeichen des Winkel-Rückversatzes ist so, daß der Winkel positiv ist, wenn das rechte Rad hinter dem linken Rad ist. Der Strecken- Rückversatz der vorderen (LSBF) und der hinteren (LSBR) Räder wird daher wie folgt bestimmt:

LSBF = (Spurbreite) _* (tan(ASBF))
LSBR = (Spurbreite) _* (tan(ASBR))

wobei die Spurbreite entweder ein gemessener oder ein geschätzter Wert sein kann. Auf den Dimensionen eines Fahrzeuges durchschnittlicher Größe beruhend, kann die Spurbreite als 60 Inches oder 1.525 mm geschätzt werden.

Fig. 4 veranschaulicht, wie die Spurbreitendifferenz oder TWD von den verarbeiteten Signalwerten berechnet werden kann. Die Spurbreiten differenz ist die Differenz zwischen dem Abstand der Vorderräder und dem Abstand der Hinterräder. Deshalb wird TWD unter Verwendung der Regeln der Geometrie wie folgt erhalten:

TWD = Achsabstand _* tan(gesamter hinterer Spurwinkel korrigiert für die Gesamtspur hinten)
= Achsabstand _* tan(PLRTT + PRRTT - PLRCT - PRRCT)

wobei der Achsabstand entweder von den fahrzeugspezifischen Daten erhalten werden kann, oder durch die Einstellvorrichtung gemessen werden kann oder ein geschätzter Wert ist. Das Vorzeichen der TWD ist so, daß es positiv ist, wenn der Abstand der Vorderräder größer ist als der Abstand der Hinterräder.

Gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Vorrichtung zum Radein stellen auch eine Kalibrierungsüberprüfung durch, um zu bestimmen, ob die Sensoren von der Kalibrierung abweichen. Wie oben beschrieben, berechnet der Computer 36 die Spurwinkelwerte unter Verwendung eines anderen Algorithmensatzes in dem Fall, daß irgendwelche zwei Partner- Sensoren ausfallen. Wenn aber alle acht Sensoren operativ sind, berech net der Computer 36 auch redundante Datensätze unter Verwendung der übrigen vier Algorithmensätze. Der Computer 36 vergleicht dann die Spurwinkelwerte, die berechnet werden, wenn alle acht Sensoren operativ sind, mit den entsprechenden Werten in einem Datensatz, der unter Verwendung eines der übrigen vier Algorithmensätze berechnet wird. Ein Fehler in der Kalibrierung in irgendeinem der Sensoren wird festge stellt, wenn die verarbeiteten Signalwerte des Sensors für die Berechnung eines Datensatzes, aber nicht für die der anderen verwendet wird. Zum Beispiel, wenn die Gesamtspur der Hinterräder berechnet wird, wenn alle acht Sensoren operativ sind, werden die berechneten Signalwerte nur von den hinteren Querspursensoren verwendet. Wenn die Gesamtspur der Hinterräder dann berechnet wird, wenn die hinteren Querspursensoren ausfallen, werden die verarbeiteten Signalwerte der vorderen Querspur-, der linken Längsspur- und der rechten Längsspursensoren verwendet. Da unterschiedliche verarbeitete Signalwerte und alle Sensoren verwendet werden, um diese verarbeiteten Signaldaten zu erzeugen, wird ein Fehler in irgendeinem der Sensoren verursachen, daß sich die Gesamtspurwerte unterscheiden. Diese Differenz ist der Kalibrierungsfehler oder "TOE CAL ERROR". Um geringe Abweichung in der Kalibrierung und andere Anomalien zu erlauben, sollte der Computer 36 nur auf TOE CAL ERRORS, die größer als 0,10 bis 0,20 Grad sind, reagieren. Zusätzlich kann der Computer 36 einzelne TOE CAL ERRORS spei chern und ihr Mittel nehmen, so daß momentane Zustände nicht fälsch licherweise ein Problem signalisieren. Wenn ein angemessener TOE CAL ERROR deshalb festgestellt wird, wird der Computer 36 eine geeignete Nachricht anzeigen, um den Bediener davon zu informieren, daß das System kalibriert werden sollte.

Es sollte erkannt werden, daß während die vorliegende Erfindung in bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ein Durchschnittsfachmann eine Vielzahl von Variationen der strukturellen und funktionellen Einzelheiten entwickeln kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Deshalb sind die beigefügten Ansprüche so zu verstehen, daß sie alle Äquivalente umfassen, die innerhalb des wahren Umfanges und der Idee der Erfindung fallen.

Claims

1. Eine Vorrichtung zum Messen der Spurwinkel zwischen den Ebenen der tragenden Räder eines Vierrad-Fahrzeuges, welche aufweist:
acht Sensoreinrichtungen, die relativ zu der Ebene der Räder mon tiert sind, zum Erzeugen von Daten, die repräsentativ für die Winkel zwischen den Ebenen der quer und längs benachbarten Radpaare sind;
die acht Sensoreinrichtungen weisen zwei Partner-Sensoreinrichtungen auf, die an jeden der quer und längs benachbarten Radpaaren montiert sind;
Einrichtungen, die in Kommunikation mit der Sensoreinrichtung stehen, zum Berechnen eines ersten Satzes von Spurwinkelinforma tion für alle vier Räder aus den Daten, die durch irgendwelche sechs Partner-Sensoreinrichtungen erzeugt werden.

2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Einrichtung aufweist, die in Kommunikation mit der Sensoreinrichtung steht, zum Berechnen eines zweiten Satzes von Spurwinkelinformationen aus den Daten, die von mindestens den zwei übrigen Partner-Sensoreinrich tungen erzeugt werden, und zum Anzeigen, daß die Vorrichtung von der Kalibrierung abweicht, wenn der Unterschied zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz einen bestimmten Wert über schreitet.