DE2855761C2

DE2855761C2 - Verfahren zum Erzeugen von Signalen, aus denen durch arithmetisches Mitteln die Größe eines Winkels zwischen einer Drehachse eines Rades und einer relativ dazu festen Drehachse bestimmbar ist

Info

Publication number: DE2855761C2
Application number: DE2855761A
Authority: DE
Inventors: Andrew Kin Malibu Calif. Chang
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1983-11-24
Also published as: GB2011066B; GB2011066A; DE7838170U1; DE2855761A1; CA1122402A; MX149548A; US4192074A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Signalen, aus denen durch arithmetisches Mitteln die Größe eines Winkels zwischen einer Drehachse eines Rades und einer relativ dazu festen Drehachse bestimmbar ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der DE-OS 23.13 087 bekannt. Bei dieser Vorrichtung muß zur Ermittlung des Winkels zwischen der Drehachse des Rades und der relativ dazu festen Drehachse des am Rad angebrachten Meßinstruments das Rad gegenüber einer willkürlichen Anfangsstellung genau um 180° verdreht werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorriciitung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher die zu mittelnden Signale erzeugt werden können, wobei eine Einstellung des Rades auf eine bestimmte Drehstellung bezüglich einer Anfangsstellung überflüssig ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich auf die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Merkmals der Signalabtasteinrichtung beziehen, gehen aus den Ansprüchen 2 bis 5 hervor.

■to Anspruch 6 gibt eine vorteilhafte Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an, mit der ein Korrekturwert, der die Größe des Winkels zwischen der Drehachse des Rades und der Drehachse des Meßinstruments entspricht, unmittelbar erzeugt werden kann,

■»5 und zwar derart, daß das Rad von einer beliebigen Anfangs-Drehstellung aus um wenigstens 360° verdreht und nach dem Anhalten des Rades der Zwischenwert des Neigungssignals genommen wird.

Anspruch 7 gibt eine auf der Vorrichtung nach Anspruch 6 basierende Weiterbildung an, mit welcher beispielsweise die Spur oder der Sturz eines Rades unmittelbar ermittelt werden kann, insbesondere auch dann, wenn das zu vermessende Rad bei der Vermessung angehoben und nach dem Vermessen auf dem Boden wieder abgesenkt wird. Die richtige Spur oder den richtigen Sturz erhält man dann, wenn das angehaltene und angehobene Rad ohne weitere Verdrehung auf den Boden abgesenkt wird und der Endwert des Neigungssignals bei abgesenktem Rad genommen wird.

Bei einer Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 ist es zweckmäßig, wenn gemäß Anspruch 8 der Korrekturwert in einem Zwischenspeicher zwischenspeicherbar ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen in der folgenden Beschreibung beispielhaft erläutert. Von den Figuren zeigt

F^: i s>. I eine Seitenansicht eines linken Vorderrades

mit einer an dessen Felge angebrachten Haltevorrichtung, welche Spur- und Sturz-Sensoren trägt,

Fig.2 einen Querschnitt durch den Schieber der Haltevorrichtung entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig.3 einen vertikalen Schnitt durch Jas Vorderrad quer zur Radebene, aus welchem die daran angebrachte Haltevorrichtung mit dem pendelnden Sensorträgerstab, der ebenfalls im Querschnitt dargestellt isi, hervorgeht,

F i g. 4 in scnematischer Darstellung eine Draufsicht auf das vordere Ende eines Automobils, aus welcher ein Beispiel eines Spurwinkelmeßsystems, nämlich ein Querspursystem, hervorgeht,

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines Spurmeßsystems für ein linkes Rad,

Fig. 6 ein Schema in perspektivischer Darstellung, welches einen Taumelkreis wiedergibt,

Fig. 7 ein Schema, welches die Prinzipien zur Gewinnung von Taumelfehlerkorrekturen und von korrigierten Sturz- und Spurwinkeln wiedergibt, wobei der Taumelkreis als Basis der Erklärung dient,

F i g. 8 ein Blockschaltbild paariger Schaltkreise zur Gewinnung der Taumelfehlerkorrekturen und der korrigierten Sturz- und Spurwinkel und

Fig. 9A und 9B zusammengenommen ein elektrisches Blockschaltbild der speziellen integrierten Schallung zur Messung der Taumelfehlerkorrekturen für den Sturz eines Rades und zur Gewinnung eines taumelfehlerkorrigierten Sturzwinkels.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Zur Darlegung der Prinzipien der Erfindung dient eine spezielle Haltevorrichtung, die ein Paar spezieller Winkelmeßinsirumente trägt. Die spezielle Hardware und die speziellen Instrumente bilden jedoch keinen Teil der vorliegenden Erfindung und sind nur gezeigt, damit die Prinzipien, die i'er erfiridungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren zu ihrem Betrieb zugrunde liegen, leichter erklärt und \ erstanden werden können.

Anbringen der Haltevorrichtung

In dun I- i g. 1, 2 und 3 ist eine Vorrichtung für ein linkes Vorderrad L W dargestellt. Das Rad enthält eine herkömmliche Felge 10 und einen ebensolchen Reifen 12, der durch die seitlichen Radkränze 14 der Felge gehalten wird. An der Felge 10 ist eine linke Haltevorrichtung /./"angebracht. Die Einzelheiten der Haltevorrichtung und ihre Befestigungskonstuktion sind für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung. Die >o hier gezeigte BefestigungskonMruktion ähnelt jener in der US-Patentschrift 24 57 502 gezeigten Konstruktion.

Zum Anbringen eines Sensorträgerteils enthält die Haltevorrichtung einen Schieber 32. Der Schieber 32 wird entlang Stäben 20 von Hand eingestellt und seine Stellung wird durch Reibungsklammern 33 beibehalten, wie es in der F i g. 3 gezeigt ist. Der Schieber 32 weist einen hervorstehenden Gewindeslift 34 auf und während der Installierung wird der Schieber auf den Stäben 20 so eingestellt, daß ein Gewindestift 34 im wesentlichen mit der Drehachse α des Rades (Fig. 3), die der Achse der Radwelle 5entspricht, fluchtet.

Uiii die Scnsorelemcnie so zn befestigen, daß sie sich nicht mit dem Rad drehen, ist auf dem Gewindestift 34 ein Sciistirti äger Ib drehbar und hängend befestigt. Das untere l.nde des Tragers 36 halt einen längsgerichteten Querslab 40. Zum Messen der Neigung des Gewindestifts 34 in der vertikalen Ebene ist ein Neigungsmesser / auf dem Querstab unterhalb des Gewindestifts 34 befestigt. Einzelheiten des Neigungsmessers sind für die Erfindung nicht von Bedeutung. Es kann ein Neigungsmesser verwendet werden, wie er in der erwähnten US-Patentschrift 38 92 042 gezeigt isL

Zum Messen der Neigung des Gewindestifts 34 in der horizontalen Ebene (Spur) ist bei der vorliegenden Ausführungsform das vordere Ende des Querstabs 40 mit einem linken Projektor LP versehen, der einen linken Strahl LB (Fig.4) in Richtung eines rechten Sensors RS aussendet, der am rechten Rad RW angebracht ist. Am vorderen Ende des Stabs 40 des linken Rades ist auch ein linker Sensor LS befestigt, der zum Empfang eines rechten Strahls RB (F i g. 4) aus einem nicht dargestellten Projektor dient, der ähnlich wie dtfr Projektor LP aufgebaut, aber an der Haltevorrichtung RF am rechten Rad R W angebracht ist. Der Sensorträgerstab 40 ist ausbalanciert und behält seine horizontale Lage mit Hilfe eines Gegengewichts 42 (F i g. 1) bei. Die Haltevorrichtung ÄFfür das rechte Rad /?lVist zu der in Fi g. 1 gezeigten Haltevorrichtung LF identisch, mit der Ausnahme, daß die Spursensoren und Projektoren der Haltevorrichtung RF entgegengesetzt zu den entsprechenden Elementen der linken Haltevorrichtung LFausgerichtet sind. Beide Haltevorrichtungen haben Trägerstäbe 40, die an herabhängenden Trägern 36 befestigt sind, welche, von den Gewindestiften 34 gehalten werden.

Gemäß F i g. 3 weist das linke Rad L Wzusätzlich zur herkömmlichen Felge 10 einen Radkörper 46 auf, dessen Befestigungsflansch an eine Bremstrommel 48 mit einer Nabe 50 geschraubt ist, die auf herkömmlichen Lagern 52 für die Vorderradachse S gelagert ist. Die Drehachse des Rades ist in F i g. 3 mit 5 bezeichnet. Der Felgenkranz 14 muß nicht senkrecht zur Drehachse s sein. Die Haltevorrichtung LF kann relativ zu einer Ebene senkrecht zur Drehachse s geneigt sein, selbst wenn der Felgenkranz gemäß Fig. 3 rund läuft. In jedem Fall kann die Achse a des Gewindestifts 34 zur Drehachse 5 des Rades in einem kleinen Winkel geneigt sein, der mit r bezeichnet ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Neigungswinkel r, der den Schlagwinkel definiert, so dargestellt, daß er seinen maximalen Wert in der vertikalen Ebene hat, obwohl die Lage des maximalen Schlagwinkels oder -fehlers sich mit dem Rad dreht, weil die Gewindestiftachse a um die Radachse s kreist.

Spurmeßsystem

Das hier beispielhaft verwendete Spurmeßsystem ist in der Fig.4 in Draufsicht dargestellt. Danach haben das rechte und linke Rad L W bzw. R W herkömmliche Kugelgelenke oder Achsschenkelbolzen 48Z., 48/?, welche von herkömmlichen Aufhängungen, wie A-Rahmenkonstruktionen 5OL, 50/? gehalten werden. Die Räder weisen herkömmliche Lenkhebel 52L, 52/? auf, die mit konventionellen Lenkstangen 54L, 54/? verbunden sind, und die Spurwinkel der Räder können durch Gewindemuffen 56L, 56/? einzeln eingestellt werden. Die Lenkstangen werden durch einen konventionellen Lenkmechanismus betätigt, der bei 58 angedeutet ist, und es ist üblich, den Mechanismus so einzustellen, daß, bei ve.'ikal eingestellter Speiche eines dreispeichigen Lenkrades 60 oder bei horizontal eingestellten Speicher, eines zweispeichigen Rades die Vorderräder sich in dem vom Hersteller eingestellten Spurwinkel relativ zur längsgerichteten Mittellinie CL des Fahrzeugs oder relativ zu einer querlaufenden Bezugslinie TL, welche

senkrecht auf der Mittellinie steht, und die Drehachsen der Räder bei 48L, 48/? verbindet, befinden.

Spurprojektor- und Sensoreinheiten für das linke Rad sind in dem Diagramm nach Fig. 5 gezeigt. Zur Messung der Spur des linken Vorderrades L W enthält die linke Haltevorrichtung LF ein lineares Feld 60 aus Licht emittierenden Dioden (LED). Diese Dioden werden sequentiell erregt und es ist ein elektronisches System vorgesehen, welches bestimmt, welche Diode zu einem gegebenen Zeitpunkt erregt ist. Wenn die to zentrale LED des Feldes 60 angeregt wird, geht nach F i g. 5 ein gestrichelt angedeuteter Lichtstrahl LB durch eine Zylinderlinse 62, wird durch einen Spiegel 64 um 90° umgelenkt, passiert dann den zentralen Teil einer Biende 66 und wird von einer Linse 68 auf eine Kondorlinse 70 fokussiert, welche in der Spurabtastkonstruktion für die Haltevorrichtung RF des rechten Rades vorgesehen ist. Eine Blende 72 ist auch von der Kondensorlinse 70 vorgesehen. Die Kondensorlinse 70 überträgt den Strahl LB zu einer kugelförmigen Linse 74, deren Rückseite leicht abgeflacht ist, um einen Fototransistor 76 zu tragen, welcher den rechten Sensor RS umfaßt. Im Schema nach F i g. 5 wird, wenn die mittlere LED des Feldes 60 erregt wird, diese Tatsache durch den Fototransistor 76 am gegenüberliegenden Rad zur rechnenden Instrumentation signalisiert.

In der Fig.5 ist auch ein Lichtstrahl LB'gestrichelt dargestellt, welcher von einer anderen LED im Feld 60 ausgeht. Dieser Strahl divergiert vom Strahl LB und trifft die Kondensorlinse 70 nicht, so daß folglich kein Signal vom Fototransistor 76 erzeugt wird. Auf diese Weise wird, wenn die Winkelstellung des Stabs 40 an der linken Haltevorrichtung LF in der horizontalen Ebene sich ändert (Spur), die Lage der Haltevorrichtung und folglich der Spurwinkel des zugeordneten linken Rades bestimmt, indem ermittelt wird, welche der Dioden im Feld 60 von emittierenden Dioden illuminiert werden muß, um ein Signal im Fototransistor 76 zu erzeugen.

40

Der Taumelkreis

Wenn das zu messende Rad einen Schlag aufweist, taumelt es beim Drehen, wodurch ein Taumelfehler erzeugt wird. Zur Veranschaulichung dieses Fehlers und seiner Korrektur in der Spur und im Sturz wird eine Darstellung verwendet, die als »Taumelkreis« bekannt ist.

In F i g. 6 ist die Erzeugung eines solchen Taumelkreises veranschaulicht. Das ist so zu verstehen, daß dieser ein rein imaginärer Kreis ist, daß er aber zur Darstellung und Berechnung der Schiagfehier und der Korrekturen gebräuchlich ist.

Im Schema der F i g. 6 ist eine horizontale Ebene H dargestellt, in welcher die Geradspur gemessen wird. Die horizontale Ebene H wird entlang einer horizontalen Achse Z-Z von einer vertikalen Ebene V senkrecht geschnitten, die so dargestellt ist, daß sie durch die Drehachse sder Radachse 5 geht, wenn das Rad sich in seinen Lagern 52 (F i g. 3) dreht. Der Schlag des Rades im Radsturz wird als ein Winkel in der vertikalen Ebene Vgemessen.

In Fig. 6 ist auch eine vertikale Ebene Pdargestellt, welche die horizontale Ebene H entlang einer horizontalen Bezugslinie X-X schneidet und welche senkrecht zur Achse Z-Z ist. Die Ebene P enthält eine willkürliche vertikale Bezugslinie Y-Y. Eine Ebene P' geht auch durch die Linie X-X und ist senkrecht zur Drehachse s des Rades.

Wenn die Achse a des Gewindestifts 34 sich in einem Winkel rzur Drehachse 5 des Rades befindet, ist die als Schlag bekannte Voraussetzung gegeben und der Winkel r wird als totale oder maximale Taumelfehler bezeichnet. Der Durchstoßpunkt der Achse a durch die Ebene P' zeichnet, wenn das Rad gedreht wird, einen imaginären Kreis C in der Ebene P', welches der wahre Taumelkreis ist. Der Durchstoßpunkt der Achse a durch die vertikale Ebene P zeichnet, wenn das Rad gedreht wird, einen anderen maginären Taumelkreis C in der Ebene P, welcher ebenfalls als Darstellung eines Taumelkreises betrachtet werden kann. Dieser Taumelkreis stellt den Taumelkreis dar, der von den vorstehend beschriebenen Sensoren tatsächlich gemessen wird, da der Neigungsmesser alle Stur/winkeimessungen auf die tatsächlich vertikale Ebene bezieht. Im Prinzip jedoch wäre, wenn die vertikale Ebene P nicht senkrecht zur Achse s ist, der Taumelkreis C in der vertikalen Ebene P leicht elliptisch, jedoch sind in der Praxis die Differenzen zwischen der Form des Taumelkreises C in der Ebene P' und des Taumelkreises C kleiner als die gewöhnlichen Ablesefehler, die bei der Messung der Winkel in der Spur- und Sturzebene auftreten können. Folglich können die Kreise C und C als austauschbar betrachtet werden. Im Schema der Fig. 6 ist die Neigung der Achse a der Haltevorrichtung zur Drehachse s des Rades als ein Winkel r angedeutet, welcher der totale oder maximale Schlagwinkel ist und welcher auch als eine Funktion des Radius beider Taumelkreise betrachtet werden kann.

Wie in Fi g. 6 gezeigt, wird, beim Drehen des Rades die Schnittlinie der Achse a in der vertikalen Ebene V mit der Ebene P' ein maximaler Neigungswinkel Y_max auf der Oberseite des Taumelkreises C" und ein minimaler Neigungswinkel V_m/n auf dessen Unterseite. Die gleichen Bezugszeichen sind für den Taumelkreis C in der Ebene P angewendet.

Ähnlich erreicht beim Drehen des Rades der Schnittpunkt der Achse a mit der Ebene P' in einer Ebene parallel zur horizontalen Ebene H (Spur) einen Punkt Λ,,,.,ι maximaler Neigung zur willkürlichen Bezugslinie Y- Y auf der rechten Seite des Kreises C und einen Punkt x_mm minimaler Neigung auf der linken Seite des Kreises. Die gleichen Bezugszeichen sind wiederum auch für den Kreis C in der Ebene P verwendet. Folglich variiert für den Taumelkreis C die Lage des Taumelkreises als Ganzes entsprechend der Lage der Drehachse s der Radwelle bezüglich der Bezugslinien X-X und Y-Y. In jedem Punkt des Taumelkreises kann vorgenommen werden, daß die Sensoren die Neigung der Achse a in der vertikalen Ebene als Verschiebung von der horizontalen Bezugslinie X-Xund ihre Neigung in der horizontalen Ebene als Verschiebung von der Bezugslinie Y- Vmessen.

Darstellung des Sturzes und der Spur unter
Benutzung eines Taumelkreises

Die F i g. 7 ist ein Schema, welches zeigt, wie Sturz- und Spurwinkel und ihre richtigen Schlagkorrekturen dargestellt werden können, indem die vorstehend beschriebenen Konventionen bezüglich eines imaginären Taumelkreises benutzt werden.

Radsturz

Es sei angenommen, daß das zu prüfende Rad. beispielsweise das linke Vorderrad, aufgebockt wurde, so daß es gedreht werden kann, damit Winkelmessungen vom Neigungsmesser /erhalten werden können. In

der 1-¹IUXIs wird das gegenüberliegende oder rechte Vorderrad gleichzeitig für Messungen an diesem Rad aufgebockt. Das Schema nach F i g. 7 bezieht sich jedoch nur aus Messungen, die an einem Rad gemacht wurden.

Bei Messungen für den Sturz können die Signale aus dem Neigungsmesser /. welche die Neigung der Achse a in der vertikalen Ebene darstellen, als vertikale Verschiebung von Punkten auf dem Taumelkreis von oder zur horizontalen Bezugslinie X-X, d. h. Verschie- ^|0 bung entlang der vertikalen Bezugslinie Y-Y, in Fig. 7 dargestellt werden. Unter Verwendung der zu beschreibenden .Systemschaltung wird ein »Slart«-Schalter betätigt und das Rad wird wenigstens um 360° aus einer willkürlichen Startstellung gedreht. Es sei angenommen, daß, nachdem die Raddrehung gestoppt wurde, die Achse a der Hallevorrichtungsnabe 34 sich beim Punkt x, y auf dem Taumelkreis C befindet. Während der Drehung des Rades für Meßzwecke mißt der Neigungsmesser notwendigerweise einen maximalen Neigungswinkel y„,.„ in der vertikalen Ebene und einen minimalen Neigungswinkel y_mm. Diese Neigungswinkel sind durch die Lage der in gleicher Weise bezeichneten Punkte auf dem Taumelkreis C in der vertikalen Ebene P in F i g. 6 angezeigt.

Wenn das Rad nach der letzten Meßumdrehung angehalten wird, zeigt der Neigungsmesser einen dazwischenliegenden Neigungswinkel in der vertikalen Ebene an, der als die Lage des Punktes y auf dem Taumelkreis C (F i g. 7) bei angehobenem Rad dargestellt werden kann.

Der Neigungswinkel y, der in F i g. 7 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem Neigungswinkel y_s der Raddrehachse s durch einen Taumelfehlerwinkel Ay. Aus F i g. 7 ist zu entnehmen, daß_>', die richtige Neigung der Raddrehachse s ist; obwohl )\ nicht direkt durch den Neigungsmesser gemessen ist, wurde auf ihn als ein vorläufiges Neigungssignal Bezug genommen. Die Neigung y\ wird erhalten, indem die während einer Umdrehung des Rades erhaltene maximale und minimale y-Neigung addiert und dann diese Summe durch zwei geteilt wird. Aus Fig. 7 ist auch zu entnehmen, daß die Taumelfehlerkorrektur Δ y im Sturz gleich dem dazwischen gemessenen Neigungswinkel y bei der Stellung des angehaltenen Rades abzüglich y_s ist.

F i g. 7 zeigt auch in gestrichelten Linien den gleichen Taumelkreis, jetzt mit C2 bezeichnet, wenn das Rad auf dem Boden abgesetzt worden ist. Die Punkte x, y befinden sich nun bei den neuen Positionen x', y'. Folglich mißt bei abgesetztem Rad der Neigungsmesser einen letzten Neigungswinkel y' der Achse a in der vertikalen Ebene, aber der Wert der Schlagkorrektur Δ y bleibt unverändert, solange das Rad beim Absetzen nicht gedreht wird. Folglich ist, wenn das Rad abgesetzt worden ist, der wahre Sturz yi gleich dem letzten Neigungswinkel y' abzüglich Δ y und die vollständige Formel für den richtigen Sturz lautet

y* =y'- fr- Ow+y™„)/2)

Wie später erläutert, weist das Meß- und Korrektur- &o system der vorliegenden Erfindung einen Analogausgang auf, der den richtigen Sturz y\' anzeigt, wenn das Rad abgesetzt ist.

Radspur

Der Vor- oder Nachspurwinkel des Rades in der horizontalen oder Spur-Ebene wird durch eine Instrumentation gemessen, welche Neigungswinkelsignale erzeugen kann, die der Radspur entsprechen. Ein Meßsystem für die Querspur ist vorstehend im Zusammenhang mit den Fig.4 und 5 beschrieben worden. Wie dort bereits betont, sind die Prinzipien des Systems der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Instrumentation.

Während der vorstehend erwähnten Drehung des aufgebockten Rades zur Bestimmung der Taumelfehlerkorrektur ist die Achse a des Gewindebolzens durch einen Punkt x,_mK maximaler Neigung in der Spurebene und durch einen Punkt χ,,,,η minimaler Neigung hindurchgegangen.

Der Schlagfehler Δ χ in der Spurebene wird wie im Falle des Sturzes durch Addieren der maximalen und minimalen λ-Neigungswerte und durch Dividieren dieser Summe durch zwei zur Erhaltung eines vorläufigen Neigungswinkels x_s und durch Subtrahieren von x_s von einem dazwischenliegenden Neigungswinkel χ bei gestopptem Rad berechnet, um den bei abgesenktem Rad schlagkorrigierten Spurwinkel x_s' zu erhalten, wird der Schlagfehler Δ χ von einem letzten Neigungswinkel x' abgezogen. Der vollständige Ausdruck für x₅' lautet

Xs ~X (X (Xmax ι Xmin)' £)

Ausführung der Schaltung

F i g. 8 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild des ganzen Systems der vorliegenden Erfindung, welches die Prinzipien eines bevorzugten Systems für die Bestimmung des Taumelfehlers in der Sturz- und Spurebene sowie für die Bestimmung des Sturzes und der Spur, die taumelfehlerkorrigiert sind. Die Schaltung nach F i g. 8 wird nur für ein Rad angewendet, beispielsweise das linke, aber es versteht sich, daß eine entsprechende Instrumentation für das gegenüberliegende Rad vorgesehen ist. Die Prinzipien der Sturzbestimmung wurden in der Beschreibung zu Fig.7 envähnt, und diese Prinzipien werden auch für die Bestimmung der Spur verwendet. Das schematisch dargestellte System ist digital, aber die Signale aus den Sensorinstrumenten können entweder Analog- oder Digitalsignale sein, welche zu den tatsächlich gemessenen Sturz- und Spurwinkeln proportional sind.

Radsturz

Unter Bezugnahme auf den oberen Teil der Fig.8 erzeugt der Neigungsmesser / in der Leitung 80 ein analoges Spannungssignal, welches der Neigung y der Achse a der Haltevorrichtung in der vertikalen Ebene bei einer beliebigen Radstellung entspricht. Bevor jedoch die Signale aus dem Neigungsmesser für Berechnungen verwendet werden, werden ein Stopp-Start-Schalter sowie ein Dämpfungs- und monostabiler Schaltkreis aktiviert. Ein einzelner Stopp-Start-Schalter 82 steuert das Sturz- und Spursystem. Sein beweglicher Pol ist mit einer Spannungsquelle verbunden, beispielsweise + 5-Volt-Gleichspannung, und der Stoppkontakt sowie der Startkontakt liegen auf Bezugspotential, beispielsweise Masse, und sind auch mit einem Dämpfungsschaltkreis 84 verbunden, dessen Einzelheiten für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung sind. Wenn der Schalter auf »Stopp« steht, ist der Ausgang des Dämpfungsschaltkreises auf niedriger Spannung oder »Null« in binärer Terminologie. Wenn der Schalter auf »Start« ist, geht der Ausgang auf eine hohe Spannung oder »Eins« in binärer Terminologie. Der Zweck des schwingungsdämpfenden Schaltkreises

ist einfach der, falsche Schwingungssignale zu unterdrücken, wenn der mittlere Pol des Schalters vom einen oder anderen Kontakt weg bewegt wird.

Der zu beschreibende bevorzugte Schaltkreis ist ein Digital- oder Binär-Schaltkreis, aber es können die gleichen Berechnungen auch mit einem analogen Rechenschaltkreis, der Operationsverstärker, Widerstände und andere herkömmliche analoge Schaltkreiselemente benutzt, durchgeführt werden

Wenn der Stopp-Start-Schalter 82 nach »Start« bewegt wird, erscheint auf einer Leitung 86 eine in positive Richtung gehende Spannung p. Die Spannung auf der Leitung 86 bleibt so lange positiv, wie der Schalter 82 auf »Start« eingestellt ist und liegt an einem Eingangsanschluß eines UND-Tores 88 an, dessen '5 Ausgang ein Ladcsignal in seine Ausgangsleitung nach einem Haltekreis oder ein Signalspeicherregister 92 geben kann. Die Funktion des Haltekreises 92 ist, die maximale Y- oder Spurneigungswinkeleingabe zu speichern, die aus dem Neigungsmesser während zumindest einer Umdrehung des Rades um 360° erhalten wird, nachdem der Schalter auf »Start« bewegt worden ist. Die Spannung ρ auf der Leitung 86 wird auch an ein UND-Tor 89 gegeben, um ein Speicherregister 94 zur Aufnahme und zum Speichern des minimalen Neigungswinkels y zu laden, der durch den Neigungsmesser gemessen wurde.

Die positive Spannung p, die erzeugt wird, wenn der Schalter auf »Start« geschaltet wird, liegt auch an einer Leitung 96 an, die mit dem Trigger-Eingang eines monostabilen Multivibrators 98 verbunden ist, dessen Anschlüsse ebenfalls mit der gebräuchlichen positiven Versorgungsspannungsquelle verbunden sind. Wenn die Anstiegsflanke der Spannung ρ aus dem Schalter abgetastet wird, liefert die Ausgangsleitung 100 des Multivibrators 98 einen in negative Richtung gehenden Impuls pt an eine Leitung 102, welche mit den Speichern 92, 94 im Sturz- und Spurmeßschaltkreis verbunden ist. Beispielsweise ist im Sturzschaltkreis der in negative Richtung gehende Impuls ρ 1 auf der Leitung 102 durch eine Zweigleitung 104 mit dem »Lösch«-Eingang des Speichers 92 für das Maximum verbunden, so daß der anfänglich in den Speicher 92 gesetzte Wert ein minimaler Wert ist, nämlich lauter Nullen für einen Binärschaltkreis.

Der in das Negative gehende Impuls ρ 1 auf der Leitung 102 wird auch über eine Leitung 106 an den Setzeingang des Speichers 94 für das Minimum gegeben. Dieser Impuls lädt den Haltekreis für das Minimum auf seinen maximalen Wert, nämlich lauter so Einsen für den Binärkreis.

An dieser Stelle sei angenommen, daß das Rad aufgebockt, der Schulter auf »Start« geschaltet und das Rad für die Gewinnung der Neigungswinkeländerungen in Drehung versetzt worden ist. Das Neigungssignal aus dem Neigungsmesser /, welches ein Analogsignal in der Leitung 80 ist, wird durch einen A/D-Wandler 110 in digitale Information (8 bit im vorliegenden Beispiel) umgewandelt. Dieses digitale Neigungssignal, welches in F i g. 8 mit y bezeichnet ist, tritt in das Sturzsystem so über eine Hauptleitung 112 ein. Es sei angemerkt, daß die Leitung 112 und andere Leitungen im Schaltkreis breite Linien sind, welche Konvention übernommen wurde, um anzuzeigen, daß diese Linien eine Anzahl von bits (d. h. 8 bit) digitaler Information enthalten können, im Gegensatz zu den Spannungssignalen in den vorstehend beschriebenen Leitungen 86,102.

Das gemessene Neigungssignal y, welches vorhanden war, als der Schalter auf »Start« geschaltet wurde, liegt an der Leitung 114 an, welche einen Zweig 116 besitzt, welcher diese Information an einen sogenannten /4-Eingang eines Komparators 120 gibt. Der Komparator wird im Schaltkreis für die Gewinnung von y_mjx verwendet. Das gemessene Neigungssignal y in der Leitung 114 wird auch auf die Zweigleitungen 112 und 124 gegeben, welche den gemessenen Neigungswinkel an den /4-Eingang eines Komparators 130 für das Minimum geben.

Obwohl die Größe des Neigungssignals y. welche* zuerst an den Schaltkreis gegeben wird, unwichtig ist. soweit es den Schaltkreisbetrieb betrifft, sei aus Erklärungsgründen angenommen, daß bei der Startstel Ie yo, Xo (F i g. 7) der gemessene Neigungswinkel r größer als der minimale Winkel und kleiner als der maximale Winkel ist.

Bestimmung von >,„.„

Bezüglich der Bestimmung von y_max tritt, wenn der Schalter auf »Start« geschaltet wird, das vorhandene Neigungssignal y in den /4-Eingang des Komparators 120 für das Maximum direkt über die Zweigleitung 116 ein, wie es vorstehend beschrieben ist. Zudem tritt der im Speicher 92 gespeicherte Wert in den B-Eingang des Komparators 120 über eine Eingangsleitung 132 ein. Ein Freigabeimpuls für das UND-Tor 88 wird an die 4>ß-Komparatorausgangsleitung 134 immer dann gegeben, wenn der gemessene Wert von y, der von der Leitung 116 (A) erhalten wird, den aus dem Speicher 92 über die Leitung 132 (B) erhaltenen übertrifft. Unter diesen angenommenen Bedingungen wird, da der gemessene Winkel y in der Leitung 116 größer als die Null, die im Speicher 92 war, ein nach positiv gehender Ladeimpuls in der Komparatorausgangsleitung 134 an das UND-Tor 88 gegeben. Da der andere Anschluß des UND-Tors auch eine positive Spannung ρ aus dem Startschalter erhält, wird ein Ladesignal aus diesem Tor auf seine Ausgangsleitung 90 gegeben und der Speicher 92 öffnet nun. um das gemessene Neigungssignal y aus einer Zweigleitung 135 der Leitung 114 zu erhalten. Diese neu geladene Winkelmessung ist mit yL bezeichnet und die Messung yL, die in dem Haltekreis geladen wurde, ist gleich dem Signal y, welches in den Komparator eingegeben wurde, als der Schalter auf »Start« geschaltet wurde.

Die Bedienungsperson kann nun das Rad in Drehung versetzen, um den Schlagfehler und den schlagkorrigierten Sturz zu bestimmen (es ist tatsächlich unwichtig, ob das Rad vor oder nachdem der Schalter auf »Start« geschaltet wurde, in Drehung versetzt wird). Es sei daran erinnert, daß angenommen war, daß die Position des Rades beim Start so ist, daß das Neigungssignal y kleiner als die maximale Neigung ist. Unter diesen Umständen nimmt diey-Eingabe auf den Leitungen 112, 114 und 116 fortwährend zu, wenn das Rad sich dreht. Jedes vergrößerte y-Signal tritt in den /4-Eingang des Komparators 120 über die Leitung 116 ein und wird mit dem vorhergehenden yL-Signal verglichen, welches in den ß-Eingang des Komparators über die Leitung 132 aus dem Speicher 92 für das Maximum eintritt. Da die Ausgangsleitung 134 des Komparators ein A > B-Anschluß ist, liefert der Komparator, solange das gemessene, direkt in den Komparatoranschluß A eintretende Signal größer als die Eingabe am Anschluß ßaus der Haltekreisleitung 132 ist, ein Ladesignal an das UND-Tor 88, welches an den Speicher 92 über die Leitung 90 weitergeleitet wird. Auf diese Weise werden

neue und zunehmende gemessene Werte von y nacheinander in den Haltekreis über die Leitung 135 geladen, wobei jeder neu geladene Wert yL wird. Wenn das Rad in eine der Bedienungsperson unbekannte bestimmte Stellung gedreht wird, in welcher der gemessene y-Neigungswinkel seinen maximalen Wert erreicht, tritt dieser Maximalwert in den Komparatoreingitng .4 über die Leitung 116 ein und da der besagte Wert maximal ist, ist er geringfügig größer als das Signal, welches vorher in den ß-Anschluß des !«Comparators über die Leitung 132 aus dem Speicher 92 eingetreten ist. Entsprechend wird ein letztes Ladesignal in der Leitung 90 erzeugt, das dem maximalen Neigungssigna! y Eintritt in den Haltekreis über die Leitung 135 erlaubt. Eine weitere Drehung des Rades nach der maximalen Neigungslage der Achse a bewirkt, daß die Eingangssignale y, die in das System in der Leitung 112 eintreten, größer werden. Unter diesen Umständen ist das y-Signal auf der Leitung 116 zum Λ-Anschluß des !«Comparators 120 kleiner als das yL-Signal 132 aus dem Speicher 92 zum ß-Anschluß des !«Comparators. Da A nun kleiner als B ist, ist auf der Leitung 134 kein Ladeimpuls aus dem Komparator vorhanden. Dementsprechend gibt der Speicher 92 das maximale Signal y_max über die Leitung 136 an eine erste Addiereinheit 138.

Es sei auch betont, daß das System der vorliegenden Erfindung als eines betrachtet werden muß, in welchem die »y«-Werte »kontinuierlich« an die Rechenschaltung gegeben werden, auch wenn solche Werte in digitaler Form dargestellt sind. Es ist verständlich, daß die Signale aus dem A/D-Wandler 110 als kontinuierlich betrachtet werden, wenn sie in Intervallen erscheinen, die kurz genug sind, wobei keine wesentliche Information aufgrund der inhärenten, diskontinuierlichen Natur eines Digitalsystems verlorengehen kann.

Berechnung von y,„,„

Das System zur Bestimmung des minimalen Neigungswertes y„„„ ist ein Spiegelbild zu dem, welchesy,„.,, bestimmt. Es sei daran erinnert, daß der Speicher 94 für das Minimum durch den in das Negative gehenden Impuls ρ 1 aus dem Multivibrator 98 und über eine Zweigleitung 106 gesetzt wurd°, so daß er anfänglich einen maximalen Wert speicherte. In dem vorliegend beschriebenen Binärsystem waren nämlich die im Speicher 94 für das Minimum gespeicherten Bits lauter Einsen, wenn der Speicher gesetzt war.

Für die Übereinstimmung in der Erklärung sei erneut angenommen, daß sich das Rad, bevor es für die Messung in Drehung gesetzt wird, an einer bestimmten Stelle befindet, wo die Messung y des Sturzneigungswinkels größer als sein minimaler und kleiner als sein maximaler Wert ist Der erste Wert tritt in den Λ-Anschluß des !Comparators 130 für das Minimum über die Leitungen 122,124 ein und der ß-Anschluß des !«Comparators erhält den maximalen Wert welcher in den Speicher 94 für das Minimum vorgeladen wurde, wie es vorstehend beschrieben ist. In diesem Fall wird die Ausgangsleitung 142 aus dem Komparator 130 mit dessen A < B-Anschluß verbunden und wird zu einem UND-Tor 89 geleitet Wenn der Stopp-Start-Schalter auf »Start« geschaltet ist wird das Tor 89 auch mit einer positiven Spannung ρ aus der Leitung 86 beaufschlagt

Die gemessene Α-Eingabe für den Komparator 130 ist notwendigerweise kleiner als die vorgeladene maximale B-Eingabe aus dem Speicher 94 und ein in das Positive gehender Ausgangsimpuls wird vom Komparator an seine Ausgangsleitung 142 geliefert, welcher ein Freigabesignal auf die Leitung 144 zum UND-Tor 89 gibt, um den Speicher 94 für das Minimum zu laden. Dadurch wird das Tor geöffnet und somit ermöglicht, daß die erste Neigung yL. die vom Neigungsmesser gemessen wurde, von der Leitung 146 zum Haltekreis gelangt. Dieser Neigungswert wird an den ß-Anschluß des Komparators über die Leitung 140 aus dem Speicher 94 gegeben, so daß beide Eingänge des

ίο Komparators 130 auf den anfänglich gemessenen Neigungswinkeln liegen.

In der vorliegenden Erfindung bewirkt die Drehung des Rades aus seiner Startposition, da die Achse a ursprünglich in einer Neigung y war, die größer als der minimale Wert ist, aber den maximalen Wert noch nicht erreicht hat, daß die gemessenen Werte von /zunächst mit der Raddrehung fortwährend bis zu einem maximalen Wert y,„.·,» anwachsen. Diese neuen vergrößerten Werte von y treten nacheinander direkt über die Leitung 124 in den A-Anschluß des Komparators 130 ein und sind größer als der anfänglich gemessene Wert yL der in den Speicher 94 geladen und vom Anschluß B des Komparators aus der Speicherleitung 140 erhalten wurde. Folglich werden aus dem A < ß-Anschluß des Komparators auf die Leitung 142 zum UND-Tor 89 keine Freigabeimpulse für das Laden gegeben und der im Speicher 94 für das Minimum gespeicherte Wert (anfänglich gemessener Wert) bleibt unverändert, d. h. er bleibt auf dem Neigungswinkel, der gemessen wurde, als das Rad in Drehung versetzt wurde, nachdem der Schalter 82 auf »Start« geschaltet wurde.

Wenn das Rad sich weiterdreht geht die Achse a der Haltevorrichtung durch einen Punkt in welchem die gemessene Neigungseingabe y ihren maximalen Wert passiert und die y-Eingabe zum Komparator 130 für das Minimum abzunehmen beginnt. Bis jedoch das Rad eine Stellung erreicht, bei der die gemessene Neigungseingabe y an den Α-Eingang des Komparators 130 auf die Stelle abgenommen hat, bei der sie unter der Eingabe an den Anschluß B aus dem Speicher 94 liegt, gibt es keine Ausgangssignale für das Laden aus dem A < ß-Anschluß des Komparators 130 und der anfänglich gespeicherte gemessene Wert im Speicher 94 für das Minimum bleibt unverändert. Wenn das Rad sich in einer Richtung

« weiterdreht, in der die Neigung der Achse a zunimmt beginnen die Eingabesignale für die Neigung y auf der Leitung 112 zum Komparator 130 für das Minimum nun vom besagten anfänglich gemessenen Wert abzunehmen. Unter diesen Voraussetzungen ist das in den Anschluß A des Komparators 130 eintretende Signal kleiner als das vorher im Speicher 94 für das Minimum gespeicherte und an den Anschluß R des Komparators aus der Haltekreisleitung 140 gegebene Signal. Nun gibt der A < ß-Anschluß des Komparators 130 einen Freigabeimpuls über die Leitung 142 an das UND-Tor 89, und die Leitung 144 lädt nun den Speicher 94 mit einem neuen, kleineren Neigungssignal yL über die Leitung 146. Da die gemessenen Eingabesignale für die Neigung weiter abnehmen, erzeugt das A<ß-Ausgangssignal auf der Komparatorleitung 142 nacheinander Freigabeimpulse auf der Leitung 142 und der Speicher 94 nimmt diese abnehmenden Signale yL aus der Leitung 146 auf.
Wenn die gemessene Neigung y ihren minimalen Wert erreicht, liegt dieser am Anschluß A des Komparators 130 an und ist geringfügig kleiner als der letzte Wert, der in den Anschluß ßdes Komparators aus der Haltekreisleitung 140 eingetreten ist Folglich

erzeugt der Komparator 130 einen letzten Freigabeimpuls auiF der Leitung 142 für das UND-Tor 89, welches ein Ladesignal auf der Leitung 144 zum Laden des Speichers 94 mit einem Signal yL aus der Leitung i46 zur Folge hat, welches nun das minimale Neigungssigna! ymin darstellt Das letztere Signal erscheint nun am Eingabeanschluß S des !Comparators.

Wenn sich das Rad bis hinter den Punkt der minimalen Neigung y_min weiterdreht, beginnen die gemessenen Neigungswerte y, die in das System eintreten, anzuwachsen. Folglich sind die Signalwerte in der Leitung 124, die an den Anschluß A des !Comparators 130 angeschlossen ist, größer als das minimale Signal, das Ober die Leitung 140 zum Anschluß B aus dem Speicher 94 zugeführt wird. Folglich '5 kommen, da A nun größer als B ist, aus der Komparatorausgangsleitung 142 und keine Ladesignale aus dem UND-Tor 89 in der Leitung 144, so daß der Speicher 94 für das Minimum den minimalen Neigungswinkel y_mj„ für die Achse der Haltevorrichtung gespeichert hat Das y_m,„-Signal tritt in den ersten Addierer 138 über die Leitung 150 aus dem Speicher 94 ein, und wenn das Rad wenigstens eine Umdrehung um 360° durchgeführt hat, muß der Addierer 138 auch die maximalen Neigungssignale y_max aus der Leitung 136 erhalten haben, wie es beschrieben wurde. Auch wenn das Rad unnötigerweise mehr als eine vollständige Umdrehung durchgeführt hat, während der Start-Schalter auf »Start« sich befindet, ist der Effekt derselbe, weil die Werte von y_max und y_m,_n während einer oder einer teilweisen Radumdrehung nicht wesentlich von jenen variieren, die während einer vorhergehenden Umdrehung um wenigstens 360° aus der willkürlichen Startposition erhalten werden.

Der erste Addierer 138 addiert die beiden Signale y„_MA und y„,in und dividiert sie durch zwei und gibt das Resultat als anfängliche Ausrichlesignaleingabe y_s auf die Leitung 151 aus dem ersten Addierer. Der Winkel y_s gibt den richtigen Neigungswinkel der Rotationsachse 5 des Rades in der vertikalen oder Sturz-Ebene wieder und ist als vorläufiges Neigungssignal bezeichnet worden.

Bestimmung der Taumelfehlerkorrektur im Sturz

Das Neigungssignal y_s der Radachse auf der Leitung 151 wird in einem Invertierer 152 invertiert und erscheint in seiner negativen Form in der Leitung 154, welche in einen zweiten Addierer 160 mündet. Auch wird jeder gemessene Neigungswinkel y, der vorkommt, wenn das Rad angehalten wird (als ein dazwischenliegendes Ausrichtesignal) durch die Zweigleitung 122 zum zweiten Addierer 160 gegeben, welcher y_s von y subtrahiert. Das Ausgangssignal des zweiten Addierers 160 in der Leitung 162 ist A y, der Taumelfehler, der numerisch gleich der Taumelfehlerkorrektur ist. Dieses Signal stellt ein den Teil der maximalen Winkeiabweichung der Achse a der Haltevorrichtung in der vertikalen Ebene dar, welcher bei angehaltenem Rad vorhanden ist. Das Taumelfehlersignal Ay auf der Leitung 162 tritt in einen zeitweilig speichernden Zwischenspeicher 164 ein, so daß es zum weiteren Gebrauch bei der Messung des taumelfehlerkorrigierten Radsturzes verfügba^r ist, wenn das Rad später abgesenkt wird.

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Taumelfehlerkorrigierter Radsturz

Wenn die Bedienungsperson das sich drehende Rad nach wenigstens einer Umdrehung angehalten hat (wie beschrieben) und das besagte Taumelfehlerkorrektursignal Δ y'im Speicher 164 gespeichert worden ist ist die Bedienungsperson so weit das Rad abzusetzen und den taumelfehierkorrigierten Radsturz oder den richtigen Sturzwinkel y_s' zu bestimmen. Vor dem Absetzen des Rades schaltet die Bedienungsperson den Stopp-Start-Schalter 82 auf »Stopp«-Stellung, wodurch ein ins Negative gehender Spannungsübergang ρ 2 auf der Leitung 86 erzeugt wird, welche die Ausgangsleitung des Dämpfungskreises 84 ist Die niedrige Spannung auf der Leitung 86 sperrt die UN D-Tore 88 und 89 und folglich können jetzt die Speicher 92 und 94 nicht mit neuen Werten geladen werden. Darüber hinaus sperrt die niedrige Spannung auf der Leitung 86 den kurzzeitig speichernden Speicher 164 und bewirkt daß das darin gespeicherte Taumelfehlersignal Ay auf seiner Ausgangsleitung 170 erscheint Das Taumelfehlersignal Ay wird durch einen Inverter 172 negativ gemacht, welcher in den Speicher 164 mit aufgenommen sein kann, worauf es in seiner negativen Form durch die Leitung 174 an einen dritten Addierer 176 geht.

Wenn das Rad abgesetzt ist, mißt der Neigungsmesser den letzten Neigungswinkel y' der Haltevorrichtungsachse, welc.er von der Meßleitung 114 durch eine Zweigleitung 177 an den Addierer 176 gegeben wird.

Wie im Zusammenhang mit dem Schema in Fig.7 erklärt, wird der richtige Sturz y_s', welcher durch den Neigungsmesser / sturzgemessen wird, wenn das Rad abgesetzt und schlagkorrigiert wird, durch Subtraktion des Taumelfehlers A y von der letzten Messung oder Absetzneigungsmessung y' erhalten. Diese Operation wird im dritten Addierer 176 ausgeführt und der gemessene, taumelfehlerkorrigierte Sturz/'erscheint in der Ausgangsleitung 178 dieses Addierers als das korrigierte Sturzsignal >y. In dem bevorzugten Binärsystem ist die Information in der Leitung 178 digital und wird durch eine Anzeigeeinheit 180 für den korrigierten Sturz, welche von bekannter herkömmlicher Konstruktion ist, decodiert und angezeigt.

Folglich kann der Mechaniker, da er eine Anzeige des richtigen Sturzes (gemessener, taumelfehlerkorrigerter Sturz) zur Verfügung hat. welcher die richtige Neigung in der vertikalen Ebene der Drehachse s des abgesetzten Rades ist, diese Anzeige dazu benutzen, notwendige Sturzkorrekturen für das in Frage stehende Rad, beispielsweise das linke Vorderrad im gerade beschriebenen Beispiel, zu bestimmen. Selbstverständlich ist ein ähnlicher Schaltkreis für eine Schlagkorrektur zur Ermittlung einer korrigierten Sturzanzeige für das rechte Vorderrad vorgesehen. Da dieser rechte Schaltkreis wie der in Fig. 8 gezeigte Schaltkreis für das linke Rad ausgebildet ist, ist er nicht dargestellt und beschrieben.

Spur

Das Flußdiagramm eines Schaltkreises zum Messen einer taumelfehierkorrigierten Spur ist aus der Fig.8, unten, ersichtlich. Mit Ausnahme des Unterschiedes in den abtastenden Elementen, der Tatsache, daß der Winkel in der horizontalen Spurebene anstelle der vertikalen Ebene gemessen wird, sowie des Maßstabes bzw. der Empfindlichkeit sind die im Spurschaltkreis verwendeten Elemente wie jene, die im vorstehend beschriebenen Sturzschaltkreis verwendet werden. Folglich sind die Elemente des Spurschaltkreises und ihre verschiedenen Leitungen mit den gleichen Nummern versehen, wie sie auch für die entsprechenden Elemente im Sturzkreis angewendet sind, mit der

Ausnahme, daß an die Bezugsnummern im Spurschaltkreis der kleine Buchstabe a angehängt ist Natürlich sind die gemessenen Werte χ, Δ χ, χ' und χί für die Spur, die den Werten y, Ay, y' und y_s' für den Sturz entsprechen, Neigungswinkel in einer horizontalen Ebene anstelle einer vertikalen.

Es gibt einen Unterschied zwischen der Spur- und Sturzmessung. Dieser Unterschied liegt darin, daß, wenn das Rad von seiner erhobenen Position abgesetzt worden ist, die Differenz zwischen der ursprünglichen Neigung oder Startneigung y, die durch den Neigungsmesser in der vertikalen Ebene gemessen wird, und der Absetzablesung oder letzten Ablesung y' nur von der durch das Absetzen verursachten Änderungen im Neigungswinkel abhängt Jedoch kann bei der Spurmessung, wenn das Rad abgesetzt wird, das Hängen eine leichte Änderung der Radlage in der Spurebene verursachen. Jedoch ist diese Änderung unwesentlich, weil der korrigierte Wert des Taumelfehlers in der Spurebene bei aufgebocktem Rad bestimmt und gespeichert worden ist und wenn die Spur beim Absetzen wechseil, wird der Taumelfehler Δ χ der Spur vom letzten Wert x'für die Spur des abgesetzten Rades abgezogen, um einen taumelfehlerkorrigierten Spurwert für die Anzeige und Benutzung während weiterer Radeinstellungen zu erhalten.

Wie vorstehend erwähnt, wird in der hier beschriebenen Ausführungsform die Spur für ein gegebenes Rad dadurch gemessen, daß bestimmt wird, welche Licht emittierende Diode in einem Feld 60 von Dioden angeregt werden muß, um einen Sensor in der am gegenüberliegenden Rad angebrachten Haltevorrichtung zu erregen. Die Spurmessung für das linke Rad in F i g. 8 wird dadurch erhalten, daß jede Diode des Feldes 60 durch einzelne Linien, die als eine Gruppe bei 190 angedeutet sind, mit einer Mikroprozessoreinheit 192 verbunden werden, deren Ausgang in der Leitung 112a eine Digitalanzeige des bei beliebiger Radlage gemessenen Spurwinkels liefert. Während das Rad von einer willkürlichen Startposition aus um mindestens eine Umdrehung gedreht wurde, um den Taumelfehler Δ y im Sturz, wie beschrieben, in Verbindung mit dem oberen Teil von Fig.8 zu erhalten, arbeiten entsprechende Haltekreise, Komparatoren und Addierer im Spurschaltkreis, um den Taumelfehler Δ χ in der Spurebene und die richtige Spur X₄' zu erhalten, nach dem der Stopp-Start-Schalter 82 auf seine »Stopp«-Stellung geschaltet und das Rad abgesetzt worden ist.

Verdrahtung des Sturzschaltkreises

Die F i g. 9A und 9B zusammen zeigen elektrische Blockschaltbilder, welche einige Details der Verdrahtung zur Erhaltung der Taumelfehlerkorrektur im Sturz und die Anzeige des korrigierten Sturzes zeigen. In dem Schaltbild tritt die digitale Information über die Leitung 112 in den Schaltkreis ein, wie es in Verbindung mit Fig.8 beschrieben wurde, und der A/D-Wandler 110 (Fig.8) gibt 8 Bit Information an den Schaltkreis ab. Diese Bits sind mit yl — yS bezeichnet und die ankommende Information wird an verschiedene Anschlüsse von verschiedenen integrierten Schaltkreisen weitergeleitet, wie es in den Figuren angedeutet ist.

Um 8 Bit Information mit den in den F i g. 9A und 9B gezeigten integrierten Schaltkreisen zu verarbeiten, werden herkömmliche geeignete Schaltkreise verwendet und manchmal sind zwei oder vier solcher Schaltkreise in herkömmlicher Weise miteinander verbunden, um die 8 Bits digitaler Eingabeinformation aus den Senoren. vom niederwertigsten Bit (LSB) zum höchstwertigsten (MSB) zu verarbeiten.

Beispielsweise sind die in den Fig.9A und 9B dargestellten komplexeren integrierten Schaltkreise ähnlich solchen, wie sie von Texas instruments Inc. of Dallas, Texas, hergestellt und für Entwurfsingenieure in »DTL Data Book«, von dieser Firma herausgegeben, beschrieben werden. Die Bezeichnungen für die Anschlüsse der größeren integrierten Schaltkreise, die als Blöcke in den Fig.9A und 9B dargestellt sind, entsprechen denen im angegebenen Datenbuch »DTL Data Book«. Natürlich sind äquivalente Schaltkreise anderer Hersteller geeignet, was dem Fachmann bekannt ist. Eine kurze Liste einiger integrierter Schaltkreise von Texas Instruments wird im folgenden angegeben:

Komparatoren 120 und 130

Jeder Komparator enthält zwei 4 Bit Komparatorbausteine SN 7485, die in Fig.9A mit 120-1 und 120-2 bezeichnet sind.

Speicher 92 und 94

Jeder Speicher enthält vier duale, vorderflankengetriggerte D-Flip-Flops SN 7474 mit Setz- und Löscheingang, die in Fig.9A mit 92-1, 92-2, 92-3 und 92-4 bezeichnet sind.

Erster Addierer 138

Der Addierer 138 ist aus zwei 4 Bit Binärvolladdierer SN 7483A gebildet, welche in Fig.9B mit 138-1, 138-2 bezeichnet sind.

Zweiter Addierer 160

Der zweite Addierer 160 ist wie der erste Addierer 138 aus zwei SN 7483A-Bausteinen gebildet, die in F i g. 9B mit 160-1 und 160-2 bezeichnet sind.

Zwischenspeicher 164

Der Speicher 164 ist aus zwei 4 Bit bistabilen Haltekreisen SN 7445 gebildet, die in F i g. 9B mit 164-1 und 164-2 bezeichnet sind.

Dritter Addierer 176

Der Addierer 176 ist wie der erste und zweite Addierer aus zwei Bausteinen SN 7483A gebildet, die in F i g. 9A mit 176-1 und 176-2 bezeichnet sind.

Monostabiler Multivibrator 98

Der monostabile Multivibrator 98 ist ein Multivibrator, welcher einen ins Negative gehenden Impuls vorbestimmter Dauer nach Erhalt einer ins Positive gehenden Eingangsspannung. Solche Schaltkreise sind dem Fachmann wohlbekannt und es ist keine ausführliehe Beschreibung erforderlich.

Dekodier- und Anzeige-Schaltkreis 180

Dies ist ein konventioneller Schaltkreis, welcher Digitalinformation in analoge Information umformt und diese in einem Meßinstrument oder in anderer gewünschter Form anzeigt. Solche Schaltkreise sind dem Fachmann wohlbekannt und im Handel erhältlich. Es wird deshalb angenommen, daß ein spezielles Beispiel dafür nicht erforderlich ist.

Durch Vergleichen der Fig. 9A und 9B mit dem Sturzteil der F i g. 8 kann der Fachmann die Funktionsund Betriebsweise der detaillierten Schaltkreise leicht entnehmen. Einige wenige Einzelheiten des Schaltkrei-

ses der Fig.9A und 9B seien erwähnt, aber es ist andererseits angenommen, daß die in den F i g. 9A und 9B erscheinende Information dem Fachmann klar ist Der pämpfungsschaltkreis 84 (Fig.9A) ist konventionell und enthält zwei kreuzverbundene NOR-Schaltkreise 84-1 und 84-2. Wenn der Schalter 82 auf »Stopp« steht, ist der Ausgang des Dämpfungskreises auf der Leitung 86 immer auf relativ niedriger Spannung oder einer logischen »Null«, und wenn iier Schalter auf »Start« ist, ist der Ausgang immer auf hoher Spannung oder einer logischen »Eins«.

Das Verfahren, das in der offenbarten Schaltung zum Dividieren durch zwei im ersten Addierer 138 angewendet wird, sei kurz erwähnt. Es sei angemerkt, daß bei dem mit 138-1 bezeichneten Baustein 7483A der LSB- oder Sigma 1-Ausgangsanschluß nicht mit dem Schaltkreis 160-1 verbunden ist. Das hat zur Folge, daß das nitderwertigste Bit in einer Quantität, die im Addierschaltkreis 138-1 entwickelt wird, nicht auf den Addierschaltkreis 160-1 des zweiten Addierers 160 übertragen wird und jedes Bit aus dem Addierer 138 zum Addierer 160 wird um Eins verschoben. In einem Binärsystem hat dies die Wirkung, daß die Ausgabe aus den ersten Addierern 138-1,138-2 durch zwei dividiert wird.

Im Hinblick auf den Inverter 172, der zwischen dem Haltekreis 164 und dem dritten Addierer 176 in Fig.8 dargestellt ist, kann entnommen werden, daß die Ausgangsanschlüsse der Haltekreise 164-1 und 164-2 ^Ausgänge sind, was bedeutet, daß die Invertierung durch den Inverter 172 von Fig.8 in Wirklichkeit innerhalb der Schaltkreise des Zwischenspeichers 164 stattfindet

Bei der vorliegenden Erfindung können die Korrekturen für den Taumelfehler in der Sturz- und Spurebene und der Sturz sowie die Spur, beide taumelfehlerkorrigiert, angezeigt v/erden. Beim Erhalten der korrigierten letzten Worte für den Sturz und die Spur müssen die Räder nur angehoben, für jedes Rad ein Schalter betätigt und das Rad wenigstens eine Umdrehung von 360° von einem willkürlichen Standpunkt aus gedreht, der Schalter ausgeschaltet und das Rad auf den Boden zurück abgesenkt werden. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Taumelfehlerkorrektur zur endgültigen Benutzung während der nachfolgenden Ausrichteprozeduren erhalten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Signalen, aus denen durch arithmetisches Mitteln die Größe eines Winkels zwischen einer Drehachse eines Rades und einer relativ dazu festen Drehachse eines Rades am angebrachten Meßinstrument bestimmbar ist, mit einer Abtasteinrichtung, die die Neigung des Meßinstruments relativ zum Rad in einer die Drehachse des Rades enthaltenden Ebene während einer Verdrehung des Rades laufend abtastet und ein der jeweils ertasteten Neigung entsprechendes Neigungssignal erzeugt, gekennzeichnet durch eine Signalabtasteinrichtung (120, 92, 130, 94; 120a, 92a, 130a, 94a/ welche das Neigungssignal auf einen Maximal- und Minimalwert abtastet und beLn Ertasten eines solchen Extremwerts diesen als ein zu mittelndes Signal ausgibt

2. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabtasteinrichtung eine Komparatoreinrichtung (120, 92; 120a, 92aJ umfaßt, welche das Neigungssignal quasikontinuierlich abtastet, jeweils einen ertasteten Signalwert mit einem zuvor ertasteten Signalwert vergleicht und einen ertasteten Signalwert ausgibt, wenn der darauffolgend ertastete Signalwert erstmals kleiner ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung (120, 92; 120a, 92a) einen Komparator (120; 120a,} und einen Speicher (92; 92aJ aufweist, in die ein ertasteter Signalwert nur dann eingespeichert wird, wenn er vom Komparator (120; 12OaJ als größer im Vergleich zu einem zuvor ertasteten und im Speicher (92; 92a) abgespeicherten Signalwert ermittelt worden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabtasteinrichtung eine weitere Komparatoreinrichtung (130; 94; 130a, 94a) umfaßt, welche das Neigungssignal quasikontinuierlich abtastet, jeweils einen ertasteten Signalwert mit einem zuvor ertasteten Signalwert vergleicht und einen ertasteten Signalwert ausgibt, wenn der darauffolgend ertastete Signalwert erstmals größer ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Komparatoreinrichtung (130,94; 130a,94ajeinen weiteren Komparator (130; 130a,} 13OaJ und einen weiteren Speicher (94; 94a) aufweist, in den ein ertasteter Signalwert nur dann eingespeichert wird, wenn er vom weiteren Komparator (130; 13OaJ als im Vergleich zu einem zuvor ertasteten und im weiteren Speicher (94; 94aJ abgespeicherten Signalwert kleiner ermittelt worden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwertbildner (138; 138aJ vorgesehen ist, der aus dem ertasteten Maximal- und Minimalwert einen arithmetischen Mittelwert bildet, und daß ein Subtrahierwerk (152, 160; 152a, 16OaJ vorgesehen ist, welches aus einem bei angehaltenem Rad von der Abtasteinrichtung gelieferten Zwischenwert des Neigungssignals eine Differenz zwischen dem Mittelwert und dem Zwischcnwert erzeugt, die einen Korrekturwert für einen Schlag des Meßinstruments darstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Sublrahierwerk (172, 176; 172a, 176aJ vorgesehen ist, welches aus einem bei dem angehaltenen Rad aus der Abtasteinrichtung erhaltenen Endwert des Neigungssignals eine Differenz zwischen dem Endwert und dem Korrekturwert erzeugt

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert in einem Zwischenspeicher (164; 164aJ zwischenspeicherbar ist.