DE2911580A1

DE2911580A1 - Verfahren zum korrigieren des schlagfehlers von messinstrumenten zum ausrichten von fahrzeugraedern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2911580A1
Application number: DE19792911580
Authority: DE
Inventors: Melvin Hartley Lill; James Lawrence Wiederrich
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1979-09-27
Also published as: BR7901778A; DK117579A; JPS6022723B2; AU4454179A; GB2017900A; FR2420748A1; DE2911580C2; JPS54135560A; CA1128299A; IT1112396B; US4180915A; FR2420748B1; MX146337A; IT7921243A0

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. W.··: ick man % D^ti»l.-Phys Dr. K.Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B, Huber Dr. Ing. H. Liska

\ S O O Q

8000 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22 D2o/cb

SJ 796o

FMC CORPORATION

200 E. Randolph Drive
Chicago, 111., V.St.A.

Verfahren zum Korrigieren des Schlagfehlers von Meßinstrumenten zum Ausrichten von Fahrzeugrädern und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Korrigieren des Schlagfehlers von Meßinstrumenten zum Ausrichten von Fahrzeugrädern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird an Fahrzeugräder, in erster Linie die Vorderräder, eine Spann- oder Klemmvorrichtung angebracht, an welche wiederum die Meßvorrichtung zum Ausrichten der Räder angebracht wird, womit die Ausrichtung genau ausgefühf£--werden kann. Die herkömmlich
verwendete Spannvorrichtung wird mittels Klemmen, die an gegenüberliegenden Enden einer Querstabkonstruktion angebracht sind, an der Radfelge festgeklemmt. An der Querstabkonstruk-

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tion ist einstellbar ein Schieber angebracht, welcher als der Nabe des Rades entsprechend betrachtet werden kann. In einer Ausführungsform einer typischen, hier dargelegten Spannvorrichtung weist der Schieber einen kurzen hervorstehenden Bolzen auf, welcher theoretisch eine Fortsetzung der Radachse oder einer dazu parallelen Achse darstellt. Auf dem Bolzen ist drehbar ein ausbalancierter Trägerkörper angebracht, welcher zum Anbringen eines Winkelmeßinstrumentes dient. Dieses Winkelmeßinstrument enthält Sensoren oder Detektoren zur Erzeugung von Information über.die Neigung der Raddrehachse in der horizontalen Ebene (Spur) und in der vertikalen Ebene (Sturz). Natürlich steht die Drehachse.des Rades senkrecht auf der Ebene, in welcher das Rad sich dreht.

Bei einer derartigen Spannvorrichtung, wie sie später in näheren Einzelheiten beschrieben wird, werden die Sensoren von dem Trägerkörper gehalten, der als Pendel am besagten kurzen Bolzen des Schiebers angebracht ist, so daß, wenn das Rad aufgebockt ist und frei sich drehen kann, der Trägerkörper sich nicht mit dem Rad mitdreht. Natürlich könnte auch eine pendelnde Haltekonstruktion verwendet werden, bei welcher der Sensorträger einen kurzen Bolzen aufweist, der drehbar in eine Vertiefung im Schieber oder einer simulierten Nabe der Spannvorrichtung eingesetzt ist.

Im Idealiall sollte der besagte kurze Bolzen der Spannvorrichtung oder sein Äquivalent parallel zur Rotationsachse des Rades, welche der Achse des Rades entspricht, sein. Unter diesen idealen Bedingungen ändert sich die Winkelstellung des kurzen Bolzens oder der Sensorhalterung weder in der vertikalen noch in der horizontalen Ebene, wenn das Rad gedreht wird. Folglich wären die Neigungswinkel, die in der vertikalen und horizontalen Ebene gemessen werden, die richtigen Meßwerte für die Raddrehachse in diesen Ebenen. Wenn jedoch die Achse des kurzen Bolzens gegen die Raddrehachse

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(Achse des Rades) geneigt ist und folglich nicht senkrecht auf der Ebene steht, in welcher das Rad sich dreht, ist eine Bedingung gegeben, die als "Schlag" bezeichnet wird. Schlag bewirkt, daß die Achse des kurzen Bolzens kreist und die Hüllkurve eines Kegels bildet- Das bedeutet, daß die Achse des kurzen Bolzens bezüglich einer Bezugsebene eine Neigung aufweist, welche von der richtigen Neigung der Achse des Rades bezüglich dieser Ebene abweicht, wenn das Rad sich dreht. Eine solche Winkelabweichung in der vertikalen Ebene wird als Schlagfehler im Sturz und eine entsprechende Winke lctbweichung der Achse des Bolzens in der horizontalen Ebene wird als Schlagfehler in der Spur bezeichnet. Schlag kann eintreten entweder weil die Spannvorrichtung nicht so an der Radfelge festgeklemmt ist, daß die Achse des kurzen Bolzens (oder seines Äquivalentes) nicht parallel zur Achse des Rades ist oder weil die Radfelge selbst nicht in einer Ebene liegt, auf der seine Drehachse senkrecht steht- Eine oder beide dieser Bedingungen erzeugen den Schlagfehler, welcher zu fehlerhaften Sturz- und Spurablesungen aus den Sensorinstrumenten führt.

Aus der US-PS 3 892 o42 geht hervor, daß Schlag in den Sensorinstrumenten Fehler in der Messung der Spur- und Sturzwinkel eines Fahrzeugrades hervorruft, wenn eine Spannvorrichtung der vorstehend erwähnten Art verwendet wird- Die in der US-PS 3 892 o42 vorgeschlagene Lösung erfordert die Drehung des Rades in zwei vorbestimmte Stellungen, die um genau 18o° gegeneinander verdreht sind, in Verbindung mit der Erzeugung von getrennten und diskreten Neigungssignalen bei jeder dieser beiden Drehstellungen- Neigungsmessiangen werden für die Spur und für den Sturz durchgeführt, aber in jeder Ebene müssen solche Messungen bei jeder der beiden Drehstellungen durchgeführt werden. Um die richtige Neigung der Drehachse des Rades in jeder der bevorzugten Ebenen zu erhalten, werden nach der US-PS 3 892 o42 die beiden diskre-

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ten und individuellen Neigungsablesungen bei den beiden Drehstellungen addiert und durch zwei geteilt. Das Ergebnis dieses Verfahrens besteht darin, daß die Wirkung des Schlages zum Verschwinden gebracht wird und folglich die richtige Neigung der Radachse relativ zur bevorzugten Ebene angegeben wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu vereinfachen, so daß es mit weniger Meßwerten in nur einer bevorzugten Ebene auskommt, um die richtigen Spur- und Sturzeinstellungen des vermessenen Rades zu ermitteln.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung dieses vorgeschlagenen Verfahrens geht aus dem Anspruch 6 hervor. Weitere bevorzugte Verfahrensdurchführungen bzw. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gehen aus den übrigen Unteransprüchen hervor.

In Zusammenfassung gilt danach folgendes: Bei der Bestimmung und Korrektur des Schlagfehlers mit dem vorgeschlagenen Verfahren und auch Vorrichtung wird das Fahrzeugrad in drei verschiedene Drehstellungen gebracht und der oder die am Meßinstrument zur Bestimmung der Radorientierung angebrachte oder angebrachten Sensoren werden betätigt, um die Information für die Neigung des Rades bei jeder dieser Drehstellungen aufzuzeichnen. Weiter sind Mittel vorgesehen, um dan Schlagfehler in der dritten oder letzten Drehstellung des Rades aufgrund der zuletzt aufgezeichneten Information zuzüglich der bei den anderen beiden Stellungen aufgezeichneten Information zu berechnen.

In der einfachsten Ausführungsform wird das Rad in drei Dreh-

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Stellungen gebracht, die sich um genau 12o voneinander unterscheiden und bei jeder dieser Stellungen die erhaltene Information aufgezeichnet. Ein vereinfachter Elektronikschaltkreis kann dann dazu benutzt werden, den auf den Schlag im Instrument zurückzuführenden Ausrichtungsfehler bei der letzten Drehstellung des Rades zu ermitteln. Ein mögliches allgemeineres Schema erfordert eine etwas kompliziertere Schaltung, erlaubt aber, daß das Rad in drei willkürlich gewählte Drehstellungen gedreht wird, ohne daß Messungen bei diesen Drehstellungen gemacht werden. Dieses Schema weist den Vorteil auf, daß es keine Bedienungsperson erfordert, welche die Stellung des Rades in jeder der vorbestimmten Drehstellungen genau feststellt und damit sehr schnell arbeiten kann. Ein besonders bevorzugtes Verfahren liegt jedoch darin, daß zwei der drei Drehstellungen des Rades einen Abstand von 18o° voneinander haben und die dritte Drehstellung sich von den beiden vorangegangenen Drehstellungen um 9o° unterscheidet. Durch die Wahl derartig relativer Drehstellungen des Rades ist es möglich, einen Sensor zu benutzen, welcher eine Ausrichtung relativ zu nur einer Ebene (beispielsweise die Sturzebene) ermittelt und daraus den Schlagfehler in zwei willkürlichen orthogonalen Ebenen (beispielsweise die Sturz- und Spurebene) zu bestimmen und zu korrigieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines linken Vorderrades eines Fahrzeuges, an dessen Felge eine Spannvorrichtung festgeklemmt ist, an welcher wiederum Spur- und Sturzsensoren angebracht sind,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch den Schieber der Spannvorrichtung längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

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Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch das. Vorderrad, wobei die daran festgeklemmte Spannvorrichtung mit dem pendelnd aufgehängten Haltestab für den Sensor im Schnitt gezeigt ist,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein im Schema dargestelltes Vorderteil eines Kraftfahrzeuges, welches ein Beispiel für ein Spurwinkel-Meßsystem, nämlich ein Querspursystern, zeigt,

Fig. 5 ein Schema eines Spurmeßsystems für das linke Vorderrad in Draufsicht,

Fig. 6 ein Schema in perspektivischer Darstellung, welches die Erzeugung eines Schlagkreises veranschaulicht,

Fig. 7 ein Schema, welches das allgemeine Prinzip zur Erzeugung der Schlagkorrekturen und der korrigierten Sturz- und Spurwinkel veranschaulicht, wobei der Schlagkreis für die Erklärung zugrunde gelegt ist,

Fig. 8 ein Schema, welches den Schlagkreis für die Erklärung zugrunde legt und welches eine erste Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, in welcher drei willkürlich gewählte Drehstellungen des Rades zur Bestimmung des Schlagfehlers benutzt werden können,

Fig. 9 ein Schema, welches ebenfalls den Schlagkreis als Erklärungsgrundlage benutzt und welches eine zweite Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, in welcher drei Drehstellungen des Rades benutzt werden, die sich um 12o voneinander unterscheiden,

die Fig. loA, loB und loC schematische Darstellungen der drei Drehstellungen des Rades, in welchen die Sensormessungen durchgeführt werden, um den Schlagfehler in einer dritten und bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu bestimmen und zu

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eliminieren,

Fig. 11 ein Diagramm, welches den Schlaglcreis als Erklärungsbasis zugrunde legt und welches die Art und Weise wiedergibt, in welcher der Schlag bestimmt wird, wenn die drei Drehstellungen des Rades, wie sie in den Fig. loA, loB und loC benutzt werden, um die Sensormessungen durchzuführen, und

Fig. 12 ein Flußdiagramm für ein Rechnerprogramm, welches für das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig. loA bis loC und der Fig. 11 benutzt werden kann.

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Um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu illustrieren, ist eine bestimmte Spannvorrichtung gezeigt, an der ein Paar Abfühlelemente zum Abfühlen der Radwinkel oder -Orientierung angebracht ist. Die gezeigte spezielle Hardware und die gezeigten Instrumente sollen jedoch keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden und sind nur zum Zwecke der Illustration offenbart, damit die Prinzipien, die dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen, leichter verstanden werden können.

Es wird nun Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 genommen, in denen eine Einrichtung zum Messen der Radausrichtung für-das linke Vorderrad LW dargestellt ist. Das Rad LW weist die übliche Radfelge Io und den Reifen 12 auf, der von den Seitenflanschen 14 der Felge Io gehalten wird. An der Felge Io ist eine linke Spannvorrichtung LF befestigt. Die Einzelheiten der Spannvorrichtung LF und ihre Klemmkonstruktion sind für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend - wie es oben erwähnt worden ist - und die hier gezeigte Klemmkonstruktion ähnelt jener der US-PS 2 457 5o2.

Die Spannvorrichtung LF weist Gleitstäbe 2o auf, an denen nahe bei einem ihrer Enden eine Klemme 22 angebracht ist, die hinsichtlich ihrer Lage verstellbar ist. An der Klemme 22 sind räumlich voneinander getrennte Klemmbacken 24 befestigt. Bei den anderen Enden der Gleitstäbe 2o ist eine zweistückige, schnell wirkende Klemme 26 angebracht, von der ein Teil eine einzige Klemmbacke 28 aufweist, die am Felgenflansch 14 angreift. Die Klemme 26 wird von einer Klemmenhandhabe 3o betätigt, wie es aus der oben erwähnten US-PS 2 457 5o2 hervorgeht.

Zur Befestigung eines Trägerkörpers für einen Sensor weist die Spannvorrichtung einen Schieber 32 auf. Der Schieber 32 wird längs der Gleitstäbe 2o von Hand positioniert und seine

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Lage wird durch Reibungsklemmen 33 beibehalten, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Der Schieber 32 weist einen hervorstehenden kurzen 3olzen 34 auf und während der Installation wird der Schieber 32 auf den Stäben 2o so positioniert, daß der kurze Bolzen 34 im wesentlichen zur Raddrehachse "s" ausgerichtet ist (Fig. 3), die der Radachse S entspricht.

Um die Sensorelemente so befestigen zu können, daß sie sich nicht mit dem Rad drehen, ist ein Trägerkörper 36 drehbar am kurzen Bolzen 34 angebracht und hängt davon herab. Das untere Ende des Trägerkörpers 36 trägt einen längsgeriehteten Querstab 4o. Zum Messen der Neigung des Bolzens 34 in der vertikalen Ebene ist ein Neigungsmesser I auf dem Querstab 4o unterhalb des Bolzens 34 angebracht. Einzelheiten des Neigungsmessers sind für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend und es kann ein Neigungsmesser verwendet werden, wie er aus der US-PS 3 892 o42 hervorgeht.

Zum Messen der Neigung des Bolzens 34 in der horizontalen Ebene (Spur) ist das vordere Ende des Querstabes 4o in der vorliegenden Ausführungsform mit einem linken Projektor LP versehen, welcher einen linken Lichtstrahl LB (Fig. 4) zu einem rechten Sensor RS sendet, der auf dem rechten Rad RW befestigt ist. Auf dem vorderen Ende des Stabes 4o auf dem linken Rad ist auch ein linker Sensor LS befestigt, der einen rechten Lichtstrahl RB (Fig. 4) aus einem nicht dargestellten Projektor empfängt, welcher von der Art des Projektors LP ist, aber sich an der am rechten Rad RW angebrachten Spannvorrichtung RF befindet. Der Sensorträgerstab 4o ist mittels Gegengewichten 42 (Fig. 1) ausbalanciert, so daß er seine horizontale Lage beibehält. Die Spannvorrichtung RF für das rechte Rad RW ist zur Spannvorrichtung LF nach Fig. 1 mit der Ausnahme identisch, daß die Spursensoren und Projektoren der Spannvorrichtung RF in die entgegen-

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gesetzte Richtung schauen, wie die entsprechenden Elemente auf der linken Spannvorrichtung LF. Beide Spannvorrichtungen weisen Trägerstäbe 4o auf, die an herabhängenden Trägerkörpern 36 angebracht sind, welche durch die Bolzen 34 drehbar gehalten sind, wie es beschrieben wurde.

Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, weist das linke Rad LW zusätzlich zur herkömmlichen Felge Io einen Radkörper 46 auf, dessen Befestigungsflansch an eine Bremstrommel 48 geschraubt ist. Diese Bremstrommel 48 weist eine Nabe 5o auf, die von gebräuchlichen Lagern 52 für die Vorderradachse gehalten wird. Die Raddrehachse ist in Fig. 3 mit s bezeichnet. Die Raddrehachse s muß nicht senkrecht zur Ebene stehen, in welcher der Felgenflansch 14 liegt. Aber auch wenn der Felgenflansch 14 rund läuft, kann die Spannvorrichtung LF relativ zu einer Ebene geneigt sein, auf der die Raddrehachse s senkrecht steht (siehe Fig. 3). In jedem Fall kann die Achse a des kurzen Bolzens 34 zur Raddrehachse s unter einem kleinen Winkel r geneigt sein. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Neigungswinkel r , welcher den Schlagwinkel definiert, so dargestellt, als hätte er seinen maximalen Wert in der vertikalen Ebene, obwohl die Lage für das Maximum des Schlagwinkels oder Schlagfehlers sich mit dem Rad dreht, weil die Achse a des Bolzens 34 um die Radachse 's kreist.

Obwohl die Instrumentierung zum Messen der Neigung (in der horizontalen Ebene) der Raddrehachse s relativ zu einer Bezugslinie, welche die Räder verbindet (Spurwinkel) für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend ist, sei angegeben, daß das in der älteren Patentanmeldung US-Ser.Nr. 834 636 beschriebene Querspur-Meßsystem hier verwendbar ist.

Unter Bezugnahme auf die schematische Draufsicht nach Fig. 4,

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welche ein an einem Fahrzeug angebrachtes Querspur-Meßsystem der erwähnten Art zeigt, geht hervor, daß das linke und rechte Rad LW, RV7 die gebräuchlichen Kugelgelenke oder Achsschenkelbolzen 48L, 48R aufweisen, welche von den gebräuchlichen Aufhängungen 5oL, 5oR, beispielsweise eine Α-Rahmenkonstruktion, getragen werden. Die Räder weisen die gebräuchlichen Lenkhebel 52L, 52R auf, die mit herkömmlichen Leitstangen 54L, 54R verbunden sind. Die Spurwinkel der Räder können durch Gewindemuffen 56L, 56R einzeln eingestellt werden. Die Leitstangen 54L, 54R werden durch einen herkömmlichen, mit 58 bezeichneten Lenkmechanismus betätigt. Es ist üblich, den Lenkmechanismus so einzustellen, daß, wenn eine Speiche eines mit drei Speichen versehenen Lenkrades 6o vertikal ist, oder die Speichen eines mit zwei Speichen versehenen Rades horizontal sind, die Vorderräder sich in dem vom Hersteller eingestellten Spurwinkel relativ zur längslaufenden Mittellinie CL des Fahrzeuges oder relativ zu einer querverlaufenden Bezugslinie TL sich befinden, wobei die Bezugslinie TL senkrecht zur Mittellinie verläuft und die Raddrehachsen bei 48L und 48R miteinander verbindet.

Eine Spurprojektor- und Sensoreinheit für das linke Rad LW sind in größeren Einzelheiten im Schema nach Fig. 5 dargestellt, welches dem Schema nach Fig. 8 der vorstehend erwähnten älteren Patentanmeldung entspricht. Zum Messen der Spur des linken Rades LW weist die linke Spannvorrichtung LF ein lineares Feld 6o von Licht emittierenden Dioden (LED) auf. Wie es in der erwähnten älteren Patentanmeldung US-Ser.Nr. 834 636 erklärt wird, werden diese Dioden nacheinander angeregt und es ist ein elektronisches System vorgesehen, welches bestimmt, welche Diode zu einem bestimmten Zeitpunkt angeregt ist. Wenn die mittlere LED des Feldes 6o erregt wird, geht nach Fig. 5 ein durch eine gebrochene Linie LB angedeuteter Lichtstrahl (nur der Haupt-

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strahl ist dargestellt) durch eine Zylinderlinse 62, wird durch einen Spiegel 64 um 9o° gedreht, geht dann durch den Mittelabschnitt einer Blende 66 und wird durch eine Linse 68 auf eine Kondensorlinse 7o fokussiert, die in der Spurabfühlkonstruktion der Spannvorrichtung RF des rechten Vorderrades vorgesehen ist. Eine Blende 72 ist auch vor der Kondensorlinse 7o vorgesehen. Die Kondensorlinse 7o überträgt den Lichtstrahl LB auf eine sphärische Linse 74, deren Rückseite zum Anbringen eines den rechten Sensor RS enthaltenden Phototransistors 76 leicht abgeflacht ist. Wenn die mittlere LED des Feldes 6o im Schema nach Fig. 5 angeregt wird, wird dies durch den Phototransistor 76 am gegenüberliegenden Rad der Recheninstrumentierung gemeldet.

In Fig. 5 ist auch ein in einer gestrichelten Linie dargestellter Lichtstrahl LB¹ angedeutet, welcher von einer anderen LED im Feld 6o ausgeht. Dieser Lichtstrahl LB¹ divergiert vom Lichtstrahl LB weg und trifft die Kondensorlinse 7o nicht. Folglich wird vom Phototransistor 76 kein Signal erzeugt. Wenn folglich der Neigungswinkel des Querstabes an der linken Spannvorrichtung LF in der horizontalen Ebene sich verändert (Spur), wird die Stellung der Spannvorrichtung (und folglich der Spurwinkel des zugeordneten linken Rades) dadurch bestimmt, daß festgestellt wird, welche der Dioden im Feld 6o illuminiert werden muß, um ein Signal im Phototransistor 76 zu erzeugen. Dieses System zum Messen des Spurwinkels ist in Einzelheiten in der vorstehend angegebenen älteren Patentanmeldung US-Ser.Nr. 834 636 erklärt und erfordert keine weitere Darlegung, um das Schlagkorrektursystem der vorliegenden - Erfindung zu erklären. Es ist einleuchtend, daß andere .Spursensormechanismen, Spiegelsysteme usw. verwendet werden können, soweit sie Signale erzeugen, welche dazu benutzt werden können, die Stellung der Achse a des kurzen Bolzens 34 in der horizontalen Ebene (oder Spurebene) oder einer äquivalenten Messung in

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einer horizontalen Ebene, welche den Spurwinkel des Rades anzeigt.

Obwohl der Schlagfehler wie bei der früher erwähnten US-PS 3 892 o42 mit einer Sinuskurve erklärt werden kann, wird vorgezogen, den Schlagfehler und die Korrektur dafür in der Spur- und Sturzebene darzustellen, indem eine Darstellung benutzt wird, welche als "Schlagkreis" bekannt ist.

In Fig. 6 ist die Erzeugung eines Schlagkreises dargestellt. Es ist einleuchtend, daß dies ein rein imaginärer Kreis (das heißt im System der vorliegenden Erfindung nicht physikalisch definiert) ist, aber daß er zur Darstellung und Berechnung des Schlagfehlers und der Korrekturen dafür benutzt werden kann.

Im Schema nach Fig. 6 ist eine horizontale Ebene H dargestellt, welche die Ebene ist, in welcher die Radspur gemessen wird. Senkrecht auf der horizontalen Ebene H steht eine vertikale Ebene V, welche die horizontale Ebene H längs einer horizontalen Achse Z-Z schneidet. Die vertikale Ebene V ist so dargestellt, daß in ihr die Raddrehachse s der Radachse S liegt, wenn das Rad sich in seinem Lager 52 (Fig. 3) dreht. Schlag im Sturz wird als Winkel in der vertikalen Ebene V gemessen.

In Fig. 6 ist auch eine vertikale Ebene P dargestellt, welche die horizontale Ebene H längs einer horizontalen Bezugs— linie X-X schneidet und auf welcher die Achse Z-Z senkrecht steht. Die Ebene P enthält eine willkürliche vertikale Bezugslinie Y-Y. Die Linie X-X liegt auch in einer Ebene P', auf der die Raddrehachse s senkrecht steht.

Wenn die Achse a des Bolzens 34 unter einem Winkel r zur Raddrehachse s geneigt ist, ist die als Schlag bekannte

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Bedingung gegeben und der Winkel r wird als totaler oder maximaler Schlagfehler bezeichnet. Wenn die Achse a als über die Ebenen P und P¹ hinaus fortgesetzt gedacht wird, durchwandert der Durchstoßpunkt der Achse a durch die Ebene P bzw. P¹ einen Kreis C bzw. C, wenn das Rad gedreht wird. Beide Kreise C und C können als "Schlagkreis" bezeichnet werden. Der Schlagkreis C stellt den Schlagkreis dar, welcher mit den vorstehend beschriebenen Sensoren tatsächlich gemessen wird, da der Neigungsmesser I alle Sturzwinkelmessungen bezüglich der richtigen vertikalen Ebene bezieht. Wenn auf der vertikalen Ebene P die Achse s nicht senkrecht steht, ist der Schlagkreis C in der vertikalen Ebene P leicht elliptisch. Dies kann in der Praxis vernachlässigt werden, weil die Unterschiede in der Form zwischen dem Schlagkreis C in der Ebene P¹ und dem Schlagkreis C kleiner als die normalen Ablesefehler sind, die beim Messen der Winkel in der Spur- und Sturzebene auftreten. Folglich können die Kreise C und C als auswechselbar betrachtet werden. Im Schema nach Fig. 6 ist die Neigung der Achse a des Bolzens 34 zur Raddrehachse s als Winkel r angezeigt, welcher der totale oder maximale Schlagwinkel ist und der auch als Funktion des Radius beider Schlagkreise betrachtet werden kann.

Wie es in der Fig. 6 angedeutet ist, bekommt der Durchstoßpunkt der Achse a des Bolzens 34 durch die Ebene P' in der vertikalen Ebene V einen maximalen Neigungswinkel Y auf

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der Oberseite des Schlagkreises C, wenn das Rad sich dreht, und einen minimalen Neigungswinkel Y . auf seiner Untersei-

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te. Die gleichen Bezugszeichen sind für den Schlagkreis C in der Ebene P verwendet. Auf ähnliche Weise erreicht der Durchstoßpunkt der Achse a des Bolzens 34 durch die Ebene P¹ in einer zur horizontalen Ebene H (Spurebene) parallelen Ebene einen Punkt χ maximalen Abstandes von der willkür-

max

liehen Bezugslinie Y-Y auf der rechten Seite des Kreises C, wenn das Rad sich dreht, und einen Punkt χ . minimalen Ab-

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Standes auf der linken Seite des Kreises C. Die gleichen Bezeichnungen sind wieder für den Kreis C in der Ebene P angewendet. Folglich variiert die Lage des Schlagkreises C als Ganzes entsprechend der Lage der Raddrehachse s der Radachse S (dem Zentrum des Schlagkreises) bezüglich der willkürlichen Bezugslinien X-X und Y-Y. Bei jedem Punkt des Schlagkreises messen die Sensoren die Neigung der Achse a des Bolzens 34 in der vertikalen Ebene als Verschiebung von oder zu der horizontalen Bezugslinie X-X und seine Neigung in der horizontalen Ebene als Verschiebung von oder zu der vertikalen Bezugslinie Y-Y.

Die Fig. 7 ist ein Schema, welches zeigt, wie der Sturz- und Spurwinkel und ihre angemessenen Schlagkorrekturen dargestellt werden können, indem die vorstehend beschriebene Konvention eines imaginären Schlagkreises benutzt wird. Dieses Diagramm zeigt, wie Messungen x, y {Spur bzw. Sturz), die bei einer Stellung des angehaltenen Rades gemacht sind, auf die tatsächliche Radorientierung bezogen werden. Es sei angenommen, daß das zu prüfende Rad, beispielsweise das linke Vorderrad, aufgebockt worden ist, so daß es gedreht werden kann, um Neigungswinkelergebnisse vom Neigungsmesser I und dem Spursensor RS zu erhalten. In der Praxis kann das gegenüberliegende oder rechte Vorderrad zur gleichen Zeit aufgebockt worden sein oder später zur Messung an diesem Rad aufgebockt werden. Das Schema nach Fig/ 7 gehört nur zu Messungen, die an einem Rad gemacht wurden.

Bei Messungen des Sturzes können die Signale aus dem Neigungsmesser I, welche die Neigung der Achse -a des Bolzens 34 in der vertikalen Ebene V darstellen, in der Fig. 7 als vertikale Verschiebung von Punkten auf dem Schlagkreis C von oder zu der horizontalen Bezugslinie X-X, das heißt, als Verschiebung längs der vertikalen Bezugslinie Y-Y dargestellt werden. Wenn das Rad von einer willkürlichen Startposition aus gedreht wird, beschreibt die Achse a des Bolzens 34 den

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Schlagkreis C in der Ebene P und wenn das Rad angehalten worden ist, durchstößt die Achse a den Punkt x, y auf dem Schlagkreis. Wenn das Rad angehalten ist, zeigt der Neigungsmesser I einen Neigungswinkel in der vertikalen Ebene an, welcher als die Position des Punktes y auf dem Schlagkreis C (Fig. 7) bei angehobenem Rad dargestellt werden kann. Der Neigungswinkel y, wie er in Fig. 7 dargestellt ist, unterscheidet sich vom Neigungswinkel y der Raddrehachse -s durch einen SchlagfehlerwinkelΔυ> Aus der Fig. 7 ist zu entnehmen, daß y die richtige Neigung der Raddrehachse s ist. Die Neigung y legt so das Zentrum des Schlagkreises in der y-Richtung fest und das Dreipunkt-Meßsystem zum Erhalt dieses Wertes wird jetzt erklärt. Aus der Fig. 7 ist auch zu entnehmen, daß die Schlagfehlerkorrektur im Sturz, Δγ, gleich dem gemessenen Neigungswinkel y bei angehaltenem Rad abzüglich y ist. Die Fig. 7 zeigt auch in gestrichelten Linien den gleichen Schlagkreis C2, wenn das Rad auf den Boden abgesetzt worden ist. Der Punkt x, y befindet sich nun bei der neuen Stelle χ', y'. Der Neigungsmesser I mißt folglich bei abgesetztem Rad einen letzten Neigungswinkel y' der Achse a des Bolzens 34 in der vertikalen Ebene V, aber der Wert der Schlagkorrektur Δy bleibt unverändert, solange das Rad beim Absetzen nicht gedreht wird. Wenn folglich das Rad abgesetzt ist, ist der richtige Sturz y ' gleich dem zuletzt gemessenen Neigungswinkel y¹ abzüglich Ay.

Der Vor- oder Nachspurwinkel des Rades in der horizontalen Ebene oder Spurebene wird durch eine Instrumentation gemessen, welche Neigungswinkelsignale erzeugen kann, die der Radspur entsprechen, wobei als Beispiel ein Querspur-Meßsystem vorstehend anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben worden ist. Wie früher angedeutet, sind die dem System der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien unabhängig von der Instrumentierung. Der Schlagfehler Δχ (Fig. 7) in der Spurebene wird,wie im Fall des Sturzes, gemessen, indem

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der Neigungswinkel χ , welcher die Mitte des Schlagkreises bestimmt, ermittelt wird, durch Anwendung des jetzt zu erklärenden Dreipunkt-Meßschemas und durch Abzug des Wertes χ vom Neigungswinkel x, der gemessen wird, wenn das Rad an-

gehalten ist. Um den Spurwinkel χ ' zu erhalten, der schlagkorrigiert ist, wenn das Rad abgesetzt ist, wird der Schlagfehler Δχ vom letzten Neigungswinkel x¹ abgezogen. Folglich ist zu entnehmen, daß die Bestimmung des Schlagfehlers und seine Korrektur eine Sache der Bestimmung des Mittelpunktes χ , y des Schlagkreises unter Bezugnahme dieser Information auf die Sensorsignale, die bei der letzten Dreh- · stellung des Rades erhalten werden, ist.

Das Problem wird folglich zu einem Problem, wie die Sturzwinkel- und Spurwinkelmessungen bei verschiedenen Drehstellungen des angehobenen Rades erhalten werden können, um den Schlagkreis C (Fig. 7) festzulegen. Wenn der Schlagkreis einmal festgelegt ist, kann sein Mittelpunkt χ , y bestimmt

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werden und davon der Schlagfehler und die letzte Radstellung. Entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird das Rad in drei verschiedene Drehstellungen, welche die letzte Radstellung mit umfassen, gedreht, und bei jeder dieser Stellungen wird eine Sensormessung durchgeführt. Dann kann durch verschiedene mathematische Verfahren, die von der Art und Weise abhängen, wodurch die drei Drehstellungen gewählt sind, das Zentrum des Kreises leicht bestimmt werden und folglich der Schlagfehler bei der letzten Drehstellung des Rades.

Das zugrunde liegende Dreipunkt-Meßschema ist schematisch in der Fig. 8 dargestellt, die einen Schlagkreis C zeigt, welcher dem Schlagkreis C der Fig. 7 ähnelt. Beim Messen der Radausrichtung ist das Rad vom Boden abgehoben und eine Spannvorrichtung und ein Paar Sensoren sind am Rad in der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Weise angebracht. Die Rad-

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ausrichtung wird zuerst bei einer willkürlich gewählten Drehstellung des Rades gemessen, indem ein dafür vorgesehener Schalter betätigt wird,und die Spur- und Sturzsignale aus den Sensoren werden bei dieser Drehstellung erhalten, wobei diese Signale im Schema der Fig. 8 als x.. und y.. angedeutet sind. Die Signale X₁, y- werden dann durch geeignete Mittel, beispielsweise Binärregister gespeichert. Dann wird das Rad um einen willkürlichen Winkel auf eine zweite Drehstellung gedreht, wo der Meßvorgang zum Erhalt von Neigungssignalen x„ und y₀ wiederholt wird. Diese Signale x_o und y„ werden ebenfalls gespeichert. Das Rad wird erneut gedreht,und zwar in eine letzte willkürlich gewählte Drehstellung, in welcher letzte Neigungswinkelsignale x_ und y_ erhalten werden. Dann werden mit den drei verfügbaren Sturzergebnissen (y.., y₀/ Y3) und den drei verfügbaren Spurergebnissen (x.., X₂, X₃) die schlagkorrigierten Sturz- und Spurergebnisse für das Rad (d. h. das Zentrum des Schlagkreises χ , y ) nach den folgenden Formeln berechnet:

2 2 2 ₂ -Y₁ +x₂ -X₁ )(X₃-X₂)-(y₃ -y₂ +X₃ -x₂

, 2 2 2 2_W , . 2 2 2 2 (Y₂ -Y₁ +x₂ -X₁ )(X₃-X₂)-(y₃ -y₂ +X₃ -x₂ )

2 (ν —ν ) fx —χ ) — 2 (χ —ν ) (ν —ν )

ι 2 2^ 2 2. , . , 2 2_L 2 _ ^(y3 -?2 ^+X3 -^X2 ^] ⁽y2-yi^}-^(y2 -^yl ^+X2 " s ~

^{2 (}^ ί

" ²

Die Berechnung der schlagkorrigierten Spur- und Sturzergebnisse kann mit herkömmlichen festverdrahteten logischen Schaltungen oder durch Benutzung eines Mikroprozessors und konventionellen Programmtechniken durchgeführt werden, wie es dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig ist. Wenn einmal die schlagkorrigierten Sturz- und Spurwerte y und χ erhalten worden sind, können diese Werte von den letzten Neigungssignalwerten y₃, X₃ abgezogen werden, um geeignete Schlagfehlersignale bei der letzten.Drehstellung des Rades zu er-

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-yf-

zeugen, welche Fehler danach bei der Durchführung weiterer Radausrichtmessungen während des tatsächlichen Radausrichtvorgangs, der nach herkömmlichen A.usrichttechniken durchgeführt wird, automatisch in Rechnung gestellt werden. Nachdem die Schlagfehler bei γ-,,χ-, bestimmt sind, wird das Rad auf den Boden zurückgesetzt, ohne daß seine relative Drehstellung geändert wird, wobei es für den besagten herkömmlichen Ausrichtvorgang vorbereitet wird.

Die Ableitung der vorstehenden Formeln (1) und (2) kann eingeseher werden, wenn betrachtet wird, daß die Stellung eines beliebigen Punktes x, y auf der Linie 1-₂ (Fig- 8) durch die folgende Beziehung bestimmt werden kann:

(X₇ - X₁) (y -Y₁) - (y - y,) (x -x)=o

₂ - X₁) (y -Y₁) - (y₂

Ähnlich sind die Gleichungen für beliebige Punkte x, y auf den Linien I₃₃ bzw. l,o^:

(X₃ - X₂) (y -y₂) - (y₃ - y₂) (x - X₃) = O (X₁ - X₃) (y - y₃) - (Y₁ - y₃) (x - X₃) =0

Wie es im Schema der Fig. 8 angedeutet ist, sind die Linien I₁₃, I₁₂ und I₂₃ senkrechte Mittellinien durch die Linien 1-.·,/ l-₂ bzw. 1₂3· Diese senkrechten Mittellinien gehen durch das Zentrum χ , y des Schlagkreises. Da die Steigung beispielsweise der Linie I₃₃ die negative Inverse der Steigung der Linie I₃₃ ist, können die Gleichungen für beliebige Punkte χ, γ auf jeder der senkrechten Mittellinien durch die folgenden Gleichungen bestimmt werden:

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"~ A- f-v· "V" 1 I "V IY 4-V 1 I=O

J * 3 2 *· 2 3 -J

I₁₀: Cy₁-V-,) ΓΥ-(Υο+Υι)1⁺ (X₁-Xo) Γ x-(x_Q+X₁ ^ 1= 0 Io Xo *~· ο χ- -* J. ο «—. ο χ J

2 2

Da das Zentrum χ , y des Schlagkreises durch den Schnitt-

S S

punkt zweier beliebiger senkrechter Mittellinien bestimmt ist, fordert der Schnittpunk^J
spielsweise, daß gelten muß:

(Y₂-Y₁) Y₃ + (X₂-X₁) x_s=l/2 ^ ^ _ ^

^(y3-^y2^{) y}s ^{+ (X}3-^X2^{} X}s^{=1/2 (y}3²-^y2^{2 +}^3²-^X2²) ^{4)

ist, fordert der Schnittpunkt der Linien 1 und I₃₃ beiBei gleichzeitiger Lösung der Gleichungen (3) und .(4) gelangt man zur Lösung für y ι

und (2) angegeben ist.

man zur Lösung für y und χ , wie sie in den Gleichungen (1)

5 S

Während die vorstehend beschriebene Dreipunkt-Meßmethode den Vorteil hat, daß keine besonders vorbestimmte Raddrehstellungen erforderlich sind, weist sie den Nachteil auf, daß die Formeln (1) und (2) ziemlich komplex sind und einen erheblichen Aufwand an Schaltung oder ziemlichen Programmraum in einem Mikroprozessor benötigen. Eine elektronisch vereinfachte Version des Dreipunkt-Meßsystems ist schematisch in der Fig. 9 dargestellt, welche einen Schlagkreis C_ zeigt, der den vorstehend beschriebenen Schlagkreisen C und C₁ ähnelt. In dem Verfahren, das im Schema der Fig. dargestellt ist, wird das Rad zunächst in eine identifizierbare Drehstellung gedreht, die als Position Nr. 1 angezeigt ist. Diese Position kann beispielsweise durch eine Wasserwaagenvorrichtung, die auf dem Schieber 32 der am Rad angebrachten Spannvorrichtung LF angebracht ist, identifiziert

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werden. Wenn das Rad sich in der Stellung Nr. 1 befindet, wird ein Schalter betätigt, um die Signale aus den Sturz- und Spursensorinstrumenten bei diesem Punkt zu speichern. Das Rad wird dann um genau 12o° in die Position Nr. 2 gedreht (welche wieder von der Bedienungsperson durch eine zweite Wasserwaagenvorrichtung an der Spannvorrichtung festgestellt werden kann) und ein zweiter Satz Sturz- und Spursignale wird erhalten. Wiederum wird ein Schalter betätigt, um diese Signale zu speichern. Dann wird das Rad um 24o° in eine dritte Position weitergedreht, die in Fig. 9 als die Endposition des Rades angezeigt ist. Wieder wird eine Ablesung der Sturz- und Spursensoren vorgenommen. Dann wird ein Schalter betätigt, um die in den ersten beiden Positionen erhaltenen Sturz- und Spursignale getrennt zu den Signalen der dritten Position zu addieren. Das jeweilige Ergebnis wird durch drei geteilt und die so erhaltenen Mittelwerte für Spur und Sturz von den entsprechenden Signalen der Endposition abgezogen. Die so erhaltenen Werte werden als Spur- und Sturzschlagfehler bei der Endposition gespeichert. Im Hinblick auf das Schema nach Fig. 9, welches nur die Spursensorsignale illustriert, stellt der Wert X den mittleren oder wahren Spurwert dar, während der Wert Δχ, den Schlagfehler in der Endstellung des Rades wiedergibt. Dieser Wert Ax ist das Fehlersignal, welches gespeichert und nacheinander in allen weiteren Spurmessungen während der tatsächlichen Ausrichtung des Rades benutzt wird.

Die Richtigkeit der vorangegangenen mathematischen Berechnung zur Bestimmung des Spur-und Sturzschlagfehlers kann unter Bezugnahme auf den Schlagkreis C₃ nach Fig. 9 mathematisch gezeigt werden. X ist dabei gleich der wahren Position der Achse s (Fig. 6) in der Spurebene. X + Ax₁ ist gleich der Spurablesung bei der ersten Drehstellung des Rades. X + Δχ₂ ist gleich der Spurablesung bei der zweiten Drehstellung des

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Rades. X + Δχ ist gleich der Spurablesung bei der dritten Drehstellung des Rades und R ist gleich dem Fehlervektor (maximaler Schlagfehler) bei dem willkürlich gewählten Winkel Q-bei der ersten Drehstellung des Rades. Folglich gilt:

= R sin θ

R (sin 9 + 12o°)

R (sin O cos 12o° + sin 12o°cos O)

R (- sin θ + . \/~3 cos Q) 2 2

= R (sin Q + 24o°)

= R (sin Q cos 24o° + sin 24o° cos Q)

= R (- sin Q - n/? cos Q) 2 2

(χ +Ax₁) + (χ +Ax₂) + (χ +Ax₃)

3X + R sin O - 2R sin Q + >/3R cos Q - \Z~3R cos Q

2 2 2

-*r

Folglich ist es zur Ermittlung des Schlagfehlers in einer Ebene nur notwendig, die drei erhaltenen Sensorablesungen für diese Ebene zu addieren, die Summe durch drei zu teilen, um die richtige (korrigierte) Sensorablesung zu erhalten und dann von dem Quotienten die Sensorablesung bei der Endstellung des Rades abzuziehen. Es ist jedoch nicht absolut notwendig, immer die richtige Sensorablesung zu bestimmen, da der Sensorschlagfehler bei der Endstellung des Rades alles ist, was gewünscht wird. Dieser Schlagfehler Δχ. kann als die Sensorablesung bei der ersten Drehstellung des Rades abzüglich der Sensorablesung bei der dritten Drehstellung des Rades zuzüglich der Sensorablesung bei der zweiten Drehstellung des Rades abzüglich der Sensorablesung der dritten

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Drehstellung des Rades und Division des Ergebnisses durch drei definiert werden. Ein praktisches Verfahren, auf diese Weise den Schlagfehler zu bestimmen und ihn zu korrigieren, kann folgende Schritte enthalten, welche leicht in einen herkömmlichen Mikroprozessor programmiert werden können:

1) Hebe das Rad mit dem daran- angebrachten Ausrichtungssensor an;

2) speichere die Ausgabe des Sensors bei der ersten, willkürlich gewählten Drehstellung des Rades in ein Register #1; ·

3) drehe das Rad um 12o° in eine zweite Drehstellung;

4) speichere die Ausgabe aus dem Sensor in ein Register # 2;

5) drehe das Rad um 12o° weiter in eine dritte Drehstellung;

6) substrahiere die Sensorendablesung von den Inhalten der beiden Register #1 und #2;

7) senke das Rad auf den Boden ab, ohne dabei die dritte Drehstellung zu verändern;

8) addiere den Inhalt des Registers #2 zum Inhalt des Registers #1 und lösche Register # 2;

9) dividiere den Inhalt des Registers #1 durch drei und speichere den Quotienten im Register #2.Der Wert im Register # 2 ist dann der Schlagfehler bei der Endposition des Rades und dieser Wert wird stets zu einer Sensorablesung hinzuaddiert, die während nachfolgender Ausrichtungsvorgänge am Rad erhalten werden.

Das bevorzugte Verfahren des Dreipunkt-Schlagfehler-Meßsystems

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ist in den Fig. loA, loB und loC veranschaulicht. Dieses System weist den Vorteil auf, daß die Schlagmessungen zur Bestimmung des Schlagfehlers für den Sturz sowie die Spur durch Sensormessungen in nur der Sturzebene erhalten werden, d. h., es wird zur Messung nur der Neigungsmesser I verwendet. Die Benutzung eines einzigen Sensors zur Bestimmung des Schlagfehlers in zwei Ebenen ist Gegenstand einer anderen Patentanmeldung mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Schlagkompensation" vom 26. September 1977.

Die Fig. loA, loB und loC veranschaulichen aufeinanderfolgend ein spezielles Vorgehen zur Drehung des Rades in drei getrennte Positionen zur Erzeugung von Signalen, die den Sturz und die Spur darstellen,und zur Erzeugung von Signalen, welche benutzt werden können, einen Schlagausgleich für den Sturz und die Spur zu erzeugen, wobei letztere Signale nur die Messungen aus der Sturzebene benutzen, um den Schlagausgleich für beide Ebenen zu benutzen. Nach Fig. loA ist die Meßvorrichtung jene, die in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist (mit dem Trägerkörper 36 und den von ihm getragenen, nicht dargestellten Sensoren), und ist an ein Fahrzeugrad, beispielsweise das linke Vorderrad LW nach den Fig. 1 bis 3 angebracht, wobei die Spannvorrichtung LF in der früher beschriebenen Art und Weise daran angebracht ist. Nach den Fig. loA bis loC ist der Schieber 32 der Spannvorrichtung LF zusätzlich mit drei Wasserwaagenvorrichtungen 9oa, 9ob und 9oc versehen, welche jeweils eine der drei Drehstellungen, in die das Rad gedreht wird, anzeigen. Am rechten Rad RW würde . ebenfalls eine Spannvorrichtung RF und die ihr zugeordnete Meßeinrichtung auf ähnliche Weise angebracht sein.

Im ersten Schritt bei der Durchführung der Schlagkorrekturmessung wird das Rad in die in Fig. loA dargestellte Stellung gedreht. Dann wird die Schaltung in Schlagfehler-Empfangszustand gesetzt, indem ein Schalter betätigt wird, welcher die

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Mikroprozessorschaltung konditioniert (in einer hierzu erklärenden Weise).Mit dem so aktivierten System wird die erste Messung durchgeführt, beispielsweise durch Betätigung eines Schalters, um einen Meßwert aus dem Neigungsmesser I in der Sturzebene zu erzeugen. Dieser Meßwert wird in einem Register gespeichert. Nachdem diese erste Messung getätigt worden ist, wird das Rad um 18o° im Gegenuhrzeigersinn in die in Fig. loB dargestellte Stellung gedreht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Einrichtung erneut aktiviert, um eine zweite Ablesung aus dem Sturzsensor I zu tätigen.. Dieser Meßwert wird in einem anderen Register gespeichert. Zuletzt wird das Rad um 9o° im Gegenuhrzeigersinn in die in Fig-. loC gezeigte Stellung gedreht und der Leseschalter wird erneut aktiviert, um eine Ablesung bei dieser dritten Stellung, d. h. der Endstellung des Rades, zu tätigen. Es ist deshalb einleuchtend, daß Ablesungen bei jeder der in den Fig. loA, loB und loC dargestellten Stellungen getätigt werden und daß alle diese Ablesungen bei Beendigung der Messungen zur Berechnung des Schlagfehlers verfügbar sind. Das vorangegangene Verfahren ist sowohl für das linke als auch für das rechte Rad bis auf den Unterschied dasselbe, daß das Vorzeichen der aus dem Meßsystem erhaltenen Signale verschieden ist. Der Mikroprozessor jedoch, der zur Speicherung der Ablesung und zur Durchführung der Berechnungen benutzt wird, ist den verschiedenen Vorzeichen angepaßt.

Die Fig. 11 veranschaulicht den Schlagkreis für den Sturz und die Spur für das rechte sowie das linke Rad, wobei das Dreipunkt-Meßverfahren nach den Fig. loA, loB und loC benutzt wird, um die Einstellungen durchzuführen. Selbst wenn die Drehung des Rades für das rechte und linke Rad in der gleichen Richtung erfolgt, hat dies die Wirkung einer wirksamen Drehung in einer Richtung für das rechte Rad und in der anderen Richtung für das linke Rad, da die Räder entgegengesetzt orientiert sind. Dies ist durch die Pfeile 82

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und 84 angedeutet. Der Pfeil 82 stellt normalerweise die Richtung zur Erzeugung von Signalen mit dem rechten Rad dar, während der Pfeil 84 die Richtung einer Drehung zur Erzeugung von Signalen des linken Rades darstellt. Es ist natür- . lieh einleuchtend, daß der Schlag für das linke Rad in irgendeinem gegebenen Fahrzeug völlig unabhängig vom Schlag des rechten Rades ist und daß das Schema nach Fig. 11 nicht so aufzufassen ist, als stünden sie in der gleichen oder in irgendeiner Weise in Relation zueinander.

In jedem Fall kann bei Beginn von einer willkürlichen Position auf dem Schlagkreis eine erste Messung A als zu der in Fig. loA gezeigten entsprechenden Position für das rechte sowie das linke Rad identifiziert werden. Dies wäre die Position, wenn die Spannvorrichtung LF des Rades horizontal ausgerichtet ist, wie es durch die Wasserwaage 9oa angezeigt wird. Bei dxeser Position stellt die Ablesung A die Sturzablesung für das rechte und das linke Rad dar. Die Messung B, welche bei einer Position ausgeführt wird, die gegenüber der Position für die Messung A um 18o° verdreht ist, gibt die Ablesung bei der zweiten Drehstellung nach Fig. loB für das rechte und linke Rad wieder. In dieser Position ist die Spannvorrichtung LF wieder horizontal ausgerichtet, wie es durch die Wasserwaage 9ob angezeigt wird. Die Messungen Z und Z¹, welche bei Positionen durchgeführt werden, die um 9o° gegenüber den Positionen bei den Messungen A und B verdreht sind, geben die Ablesungen bei der in Fig. loC dargestellten Position für das linke bzw. rechte Rad wieder. Diese Position für das linke Rad LW wird von der Wasserwaage 9oc angezeigt, wenn die Spannvorrichtung LF vertikal ausgerichtet ist, wie es in der Fig. loC dargestellt ist. Alle Messungen am Schlagkreis nach Fig. 11 werden durch Ausgangssignale in der Sturzebene wiedergegeben und stellen umgekehrt die Meßwerte in der Sturz- sowie der Spurebene dar, wie es durch die Vertikale und Horizontale in Fig. 11 dargestellt

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ist. Die Meßwerte längs der vertikalen Achse liegen in der Sturzebene und die Meßwerte längs der horizontalen Achse liegen in der Spurebene. Das Zentrum des Schlagkreises, das bei T und C angezeigt ist, gibt die richtigen Spur- und Sturzsignale wieder.

Um die Bestimmung des Sturzes und der Spur für das rechte und linke Rad durchführen und die Meßwerte A, B, Z und Z¹ nach Fig. 11 (welche Meßwerte in der Sturzebene sind) für den Schlagausgleich benutzen zu können, sollten folgende Bedingungen für die linke Seite des Fahrzeugs erfüllt sein:

_τ sollte positiv sein

Li

Δτ sollte negativ sein.

j_l

Für die rechte Seite des Fahrzeuges sollten folgende Bedingungen erfüllt sein:

C = C„ - A C_ ^Δο_ο sollte negativ sein

O R R K

T = T_ + ^l T_ ^ Δτ_, sollte positiv sein.

O R R R

Aus der Fig. 11 ist zu entnehmen, daß Δ T und Δτ zweimal

Lj R

angegeben sind, einmal in der Spurebene und einmal in der Sturzebene. Auf diese Weise kann bei Benutzung einfacher geometrischer Beziehungen eingesehen werden, daß die in der Sturzebene gemessenen Abstände genau gleich den Abständen sind, die in der Spurebene gemessen würden, wenn das Rad um 9o° gedreht wird. Um die Spur und den Sturz für das rechte und linke Rad zu bestimmen, werden die Ablesungen für die Sturz- und die Spurebene für C_, T_, C_n und T„ benutzt. Jedoch nur die Ablesungen in der Sturzebene (A, B, Z und Z') werden zur Bestimmung der Schlagausgleichssignale Ac_T, Δτ_τ , und Zj T benutzt und diese Ausgleichssignale können nach

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den folgenden Gleichungen erhalten werden;

Δα. = (A H- B - Z)

^L 2

At_l = -(A- —I—) oder

= -(Z¹ - ) oder

/A + B .
( ₂ -Z)

Δτ_κ = (^-¹ - B) oder

Wie vorstehend erwähnt, können die Gleichungen, die auf den gemessenen Sturzwerten A, B, Z und Z' beruhen, in einem herkömmlichen Mikroprozessor unter Benutzung herkömmlicher Programmtechniken gelöst werden. Fig. 12 gibt ein Flußdiagramm für die Programmierung eines Mikroprozessors zur Durchführung des Schlagausgleichs nach der vorliegenden Erfindung wieder. Mit einem internen Zähler S, der auf "Null" gesetzt ist, wird in die Schlagausgleichssubroutine eingetreten, wenn der vorstehend beschriebene Schlagschalter aktiviert wird. Die laufende Ablesung (mit "Z" bezeichnet) wird gelesen und der Zähler um 1 erhöht (auf S + 1). Dann wird bei S=I der Wert "Z" in ein Register "A" eingelesen. Dann wird die Subroutine verlassen, um die verschiedenen anderen Teile des Programms auszuführen, welche auf die vorliegende Erfindung nicht bezogen sind.

Nachdem das Rad auf die zweite Drehstellung gedreht und der "Leseschalter" betätigt worden ist, wird wieder in die ünter-

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schleife eingetreten, der Zähler S auf neuesten Stand gebracht und die Ablesung "Z" in das Register B eingeschrieben. Nachdem das Rad in die dritte Drehstellung, d. h. in die Enddrehstellung, gedreht und der "Leseschalter" erneut aktiviert worden ist, wird das letzte Mal in die Unterschleife eingetreten, um die Endablesung "Z" abzulesen und den Zähler auf neuesten Stand zu bringen. Bei S = 3 werden die Berechnungen für Ac , ΔT_x , Δγ υηάΔτ_η wie angedeutet

L L· R K

ausgeführt, wobei die gespeicherten Werte A und B und der laufende Wert Z (Z¹ für das rechte Rad) benutzt werden. Bei Abschluß der Rechenschritte wird der Zähler auf Null zurückgesetzt und die Unterschleife angeregt. Der Schlagschalter wird dann desaktiviert und die Räder auf den Boden zurückgesetzt, ohne daß ihre relative Drehstellung verändert wird. Die Räder sind nun so vorbereitet, daß sie gemäß dem normalen Radausrichtungsverfahren eingestellt werden können, wobei die Schlagfehler im Sturz und in der Spur für alle weiteren Messungen in Rechnung gestellt sind.

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Le

Claims

Patentansprüche

Λ J Verfahren zum Korrigieren des Schlagfehlers eines an einem Fahrzeugrad angebrachten Ausrichtungsmeßinstruments, wobei das Meßinstrument

eine Spannvorrichtung, die abnehmbar am Rad angebracht ist, eine Sensoreinrichtung an der Spannvorrichtung zum Ermitteln des Neigungswinkels "der Spannvorrichtung und eine Signalerzeugungseinrichtung, die auf die Sensoreinrichtung anspricht und Signale erzeugt, die proportional zum Neigungswinkel der Spannvorrichtung in einer ausgewählten Ausrichtungsebene sind, aufweist, und wobei bei dem Verfahren ein Signal für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung aus der Signalerzeugungseinrichtung bei einer gewissen Drehstellung des Rades ermittelt wird, welches den Schlagfehler des Rades bei dieser Drehstellung bestimmt und

ein dem Schlagfehler entsprechendes Signal zu einem Signal für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung bei dieser Drehstellung des Rades hinzu oder von ihr abgezogen wird, um. ein richtiges Signal, für den Neigungswinkel des Rades bei dieser Drehstellung zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet , daß das Signal für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung (LF, RF) aus der Signalerzeugungseinrichtung bei einer beliebig vorgebbaren ersten Drehstellung (Fig. 1OA) des Rades (LW, RW) ermittelt wird, daß das Rad (LW, RW) in eine beliebig vorgebbare zweite Drehstellung (Fig. 10B) gedreht und das Signal für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung (LF, RF) aus der Signalerzeugungseinrichtung bei dieser zweiten Drehstellung (Fig. 10B) des Rades (LW, RW-)-ermittelt wird, daß das Rad (LW, RW) in eine beliebig vorgebbare dritte Drehstellung (Fig. 10C) gedreht und das Signal für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung (LF, RF) aus der Signalerzeugungseinrichtung bei dieser dritten Drehstellung (Fig. 10C) des Rades (LW, RW)

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ermittelt wird, und

daß der Schlagfehler (Δα. , Δτ_τ ; Ac_D und Δτ_η) der Sensor-

Lj L· H K.

einrichtung (RS, LS) aufgrund der Signale für den Neigungswinkel bei der ersten (Fig. loA), zweiten (Fig. loB) und dritten Stellung (Fig. loC) des Rades (LW, RW) bei dieser dritten Drehstellung (Fig. loC) des Rades (LW, RW) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei (Fig. loA, Fig. loB) der drei Drehstellungen (Fig. loA, Fig. loB, Fig. loC) des Rades (LW, RW) sich um 18o° voneinander unterscheiden und daß die dritte Drehstellung (Fig. loC) sich von den beiden anderen Drehstellungen (Fig. loA, Fig. loB) um 9o° unterscheidet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die drei Drehstellungen des Rades (LW, RW) sich um 12o voneinander unterscheiden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die ausgewählte Ausrichtungsebene eine vertikale Ebene (P) ist, so daß die Signale für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung (LF, RF) dem Radsturz entsprechen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Schlagfehlersignal (Δ C Δτ_τ , Ac_n, Δτ) gespeichert wird, daß das

Li Li K K

Rad (LW, RW) auf den Boden abgesenkt wird, ohne daß die dritte Drehstellung (Fig. loC) verändert wird, daß bei abgesenktem Rad (LW, RW) ein letztes Signal für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung (LF, RF) aus der Sensoreinrichtung (LS, RS) ermittelt wird und daß das Schlagfehlersignal von diesem letzten Signal für den Neigungswinkel abgezogen wird, um ein korrigiertes Ausrichtungssignal zu erzeugen,

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welches die richtige, schlagkorrigierte Neigung der Radachse in der ausgewählten Ausrichtungsebene darstellt.
6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine Spannvorrichtung abnehmbar an einem von seiner Unterlage angehobenen Rad angebracht ist, bei welcher die Spannvorrichtung eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln des Neigungswinkels dieser Spannvorrichtung während des sich drehenden Rades aufweist sowie eine Signalerzeugungseinrichtung, die auf die Sensoreinrichtung anspricht, um Signale zu erzeugen, die proportional zum Neigungswinkel der Spannvorrichtung in einer ausgewählten Ebene sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Sensoreinrichtung verbundene Speichereinrichtung zum Speichern der Signale für den Neigungswinkel der Spannvorrichtung (LF, RF) während aufeinanderfolgender Einstellungen des Rades (LW, RW) bei zwei verschiedenen Drehstellungen (Fig. 1OA, Fig. 10B) vorgesehen ist, sowie eine Recheneinrichtung zum Berechnen des Schlagfehlers (4Cr, ^ ^tt> Ä- Cp, ^^tr) ^der Spannvorrichtung (LF, RF) in der ausgewählten Ausrichtungsebene, wenn das Rad (LW, RW) in einer dritten Drehstellung (Fig. 10C) sich befindet, wobei die Berechnung aufgrund der Signale für den Neigungswinkel bei dieser dritten Drehstellung und der gespeicherten Signale für die beiden anderen Drehstellungen erfolgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Recheneinrichtung so ausgebildet ist, daß sie den Schlagfehler berechnen kann, wenn die drei Drehstellungen (Fig. 1OA, Fig. 1OB, Fig. 10C) beliebig gewählt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Recheneinrichtung so ausgebildet ist, daß sie den Schlagfehler berechnen kann, wenn zwei (Fig. 1OA, Fig. 10B) der drei Drehstellungen des

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Rades sich um 180° voneinander unterscheiden und wenn die dritte Drehstellung (Fig. 10C) sich um 90° von den beiden anderen Drehstellungen (Fig. 1OA, Fig. 10B) unterscheidet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die drei Drehstellungen (Fig. 1OA, Fig. 1OB, Fig. 10C) des Rades sich um 120° voneinander unterscheiden und daß die Recheneinrichtung eine Einrichtung aufweist, mit welcher die Signale für den Neigungswinkel bei diesen drei Drehstellungen addierbar, die erhaltene Summe durch drei teilbar und von diesem Quotienten das Signal für den Neigungswinkel bei der dritten Drehstellung abziehbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung eine Schaltung aufweist, welche den richtigen Wert für die Neigung des Rades (LW, RW) bezüglich der Ausrichtungebene (P, V) und einer dazu senkrechten Ebene (V, P) gemäß der Formel

(y₂ ²-y-3 ^2+x2²~^x1 ) (^χ ₃"^χ2^ ~ ^^y3²"^y2 ^+X3 ~^X2 ^ ^^X2~^X1 ^ 2 (Y₂-Y^) (X₃-X₂) - 2 (X₂-X₁) (Y₃ - Y₂)

3 ~

P *

^y2 ^+X3 ^X2

(X₃-X₂) - 2 (X₂-X₁)

wobei x_ und y richtige Werte in den Ausrichtungsebenen (P, V), x-j, X₂ und x-, Sensorsignale bezüglich der ausgewähl ten Ausrichtungsebene (P) und Y₁, y₂ und y^ Sensorsignale in der dazu senkrechten Ausrichtungsebene (V) sind.