DE3523040A1 - Anordnung zum messen der radausrichtung und der lenkgeometrie eines automobils - Google Patents

Description

Anordnung zum Messen der Radausrichtung und der Lenkgeometrie eines Automobils

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Häufig beeinträchtigen Unfallschäden die Radaufhängung eines Automobils, wodurch sich eine falsche Radgeometrie ergibt. Da in der modernen Automobilherstellung selbsttragende Karosserien üblich sind, bedeutet dies, daß die Befestigungspunkte häufig dadurch gerichtet werden müssen, daß die gesamte Karosserie geändert wird, d.h., die Karosserie muß zurechtgezogen werden. Dieser Arbeitsvorgang wird häufig in einer Richtbank ausgeführt, während die überprüfung der Radausrichtung in einer getrennten Meßeinheit erfolgt. In diesem Zusammenhang ergab sich die Forderung nach einer Anordnung, welche die Notwendigkeit beseitigt, das Fahrzeug zur Ausführung der Messung der Radausrichtung zu bewegen, bei der es statt dessen möglich ist, eine bereits vorhandene Richtbank zu verwenden, die mit einem optischen Meßsystern zur Messung der Dimensionen des Radkörpers versehen ist. Ein derartiges Vorgehen wäre arbeitssparend und würde genaue Ausrichtwerte liefern, da jeder mögliche Fehler unverzüglich korrigiert werden könnte.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit einer Anordnung gelöst, welche die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1

aufweist. Weitere Merkmale und Weiterbildungen sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ein optisches Meßsystem, das für diesen Zweck bei Verwendung zusammen mit einer Richtbank für ein Automobil gut geeignet ist, ist das System, das bei der unter dem Handelsnamen "Dataliner 80" auf dem Markt befindlichen Richtbank verwendet wird, die in den schwedischen Patenten 7103780-8, 7202023-2 und 8003079 sowie in den schwedischen Patentanmeldungen 8102307-9 und 8102306-1 beschrieben ist. Zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Anordnung umfaßt das System in seiner einfachsten Ausführungsform einen Balken, der nach Anbringung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung vor dem Fahrzeug und im wesentlichen in rechten Winkeln zu dessen Längsachse aufgestellt wird. Ein Laserstrahlbündel wird parallel entlang dem Balken ausgesandt. Eine oder zwei Ablenkeinheiten sind dazu angeordnet, das Laserstrahlbündel im Winkel zum Balken zum Fahrzeug hin abzulenken. Bei der einfachsten Ausführung ist dieser Winkel ein rechter Winkel, er kann jedoch bei einigen Anwendungen auf mehrere, beispielsweise fünf genaue Winkelpositionen eingestellt werden. Jede Ablenkeinheit ist entlang dem Balken verschiebbar und die Bewegungen können entweder manuell oder automatisch aufgezeichnet werden. Wie bereits erwähnt, kann ein Meßbalken dieser Art als Hilfselement in Verbindung mit einer Richtbank eingesetzt werden, obgleich es im Rahmen der Erfindung natürlich auch denkbar ist, daß ein derartiger Meßbalken getrennt davon vor dem Fahrzeug aufgestellt wird.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Winkelstellung eines Rades in drei zueinander unterschiedlichen Richtungen gemessen, die nicht in der gleichen Ebene liegen. Unter Berücksichtigung der dabei erhaltenen Winkel, die in verschiedenen Raddrehstellungen bezüglich der Längsachse des Fahrzeuges gemessen wurden, können Bestimmungen des Sturz-

winkeis, d.h. der Meigung des Rades bzw. der vertikalen Ebene, der Neigung des Achsschenkelbolzens, des Nachlaufwinkeis, d.h. der Kippung der Vorderachse, des Vorlaufes, d.h. der Einwärtsneigung der Vorderräder, der negativen Vorspur, d.h. des Kurvenwinkels, und der Symmetrie des Fahrzeugvorderteils ausgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezunahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, die neben und an einem Automobil angeordnet ist;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform der in der erfindungsgemäßen Anordnung enthaltenen Einheit, die an der Radfelge befestigt ist, wobei die Oberseite des Gehäuses entfernt ist und

Fig. 3 eine schematisch gehaltene Seitenansicht einer zweiten Ausfuhrungsform einer in der an der Radfelge gelegenen Einheit enthaltenen Winkelmeßeinheit, und zwar zum Rad hin gesehen.

Fig. 1 zeigt einen Meßbalken 1, an dessen einem Ende eine Lichtquelle 2 angeordnet ist. Das wesentliche Merkmal der Strahlungsquelle 2 besteht darin, daß die emittierte Strahlung ein schmales, sichtbares und kollimiertes Bündel ist. Für diesen Zweck eignet sich ein HeNe-Laser. Das andere Ende des Balkens weist eine Einheit 3 auf, die von ihm nach oben ragt und mit einer Markierung versehen ist. Die seitliche und vertikale Einstellung der Lichtquelle 2 ist derart eingestellt, daß die emittierte Strahlung auf die Markierung an der Einheit 3 auftrifft, wodurch das Bündel parallel zum Balken verläuft. Eine Ablenkeinheit 4 zur Ablenkung wenigstens eines Teils der Strahlung aus der Lichtquelle 2 ist entlang dem Balken verschiebbar. Ihre Bewegung entlang dem Balken kann gemessen werden, und zwar bei-

spielsweise dadurch, daß die Einheit 3 mit einem Maßband 5 versehen wird, das an seinem äußeren Ende an einer Endklemme 6 befestigt ist, die den Balken entlang verschiebbar und daran verriegelbar ist, wobei die Klemme zur Bildung eines Bezugswertes entlang dem Balken beliebig einstellbar ist. Dieses Merkmal ist in der schwedischen Patentschrift 7103780-8 beschrieben. Anstelle der Verwendung eines Maßbandes kann der Balken selbst mit magnetischen oder optischen Markierungen versehen sein und die Ablenkeinheit kann eine Leseeinheit zum automatischen Ablesen der Bewegungen der Einheit 4 entlang dem Balken aufweisen, wie es in der schwedischen Patentanmeldung 8102307-9 beschrieben ist.

Die Ablenkeinheit 4 ist derart einstellbar, daß das Strahlenbündel von der Lichtquelle 2 in einer horizontalen Ebene, vorzugsweise im Winkel von 90° zum Balken abgelenkt wird. Auf derjenigen Seite der Ablenkeinheit, die in der Zeichnung abgewandt dargestellt ist, ist eine Einheit (nicht gezeigt) vorgesehen, mittels der das aus der Ablenkeinheit austretende Strahlenbündel vertikal auf irgendeine gewählte Winkelposition eingestellt werden kann. Die Einheit 4 kann auch derart gestaltet werden, daß das abgegebene Strahlenbündel gegenüber dem Balken in einige zusätzliche vorbestimmte Winkelpositionen über 90° hinaus einstellbar ist.

Das Rad 10 ist mit einer verschiebbaren Meßeinheit 11 versehen, die an der Radfelge mit vier Befestigungsmitteln 12 bis 15 festgelegt ist, welche gegen den inneren Rand der Felge gepreßt werden, und zwar beispielsweise dadurch, daß jedes Befestigungsmittel mit einem durch Drehung steuerbaren Expansionsbolzen versehen wird, oder dadurch, daß die Befestigungsmittel leicht elastisch sind; die Meßeinheit kann dann mit Hilfe einer mechanischen Befestigungsanordnung angebracht werden. Sowohl die Befestigungsmittel als auch die Befestigungsanordnung können ganz beliebig ausge-

bildet sein, sind jedoch nicht im einzelnen erläutert, da sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Vorteilhafterweise ist die Befestigungsanordnung derart gestaltet, daß die Bezugsfläche der Meßeinheit 11 zur Felge hin in bezug auf die Rotationsebene und den Mittelpunkt des Rades gut definiert ist, damit die Arbeitsmomente auf ein Minimum gebracht werden, obgleich Messungen sogar ohne Erfüllung dieser Bedingung ausgeführt werden können, wie nachstehend erläutert werden wird.

Die Meßeinheit 11 ist an ihrer Außenseite mit einem Anzeiger 16, wie beispielsweise einem numerischen Anzeiger, versehen, der die Ergebnisse der ausgeführten Messungen anzeigt, wie im folgenden erläutert werden wird, überdies ist eine Tastatur 17 oder ähnliches vorgesehen, die durch die Bedienungsperson betätigt wird.

Fig. 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Meßeinheit 11, die an einer Felge 18 eines Fahrzeugvorderrades festgelegt ist. Das Rad ist während der Drehung um einen bestimmten Winkel α zur Längsachse des Fahrzeuges gezeigt. Die Darstellung zeigt die Einheit 11 von oben gesehen, wobei die Oberseite des Gehäuses entfernt ist. Es sollte beachtet werden, daß die dargestellten Abmessungen nicht denen einer tatsächlichen Anordnung entsprechen.

Ein Lichtbündel 19 aus der Ablenkeinheit 4 der Fig. 1 trifft auf ein optisches System, das hier in Form einer Sammellinse 20 gezeigt ist, welche die Strahlung auf einen linearen Lichtdetektor 21 fokussiert, der im folgenden als Linearfühler bezeichnet ist und die Position des Auftreffpunktes ermittelt. Der Einfallswinkel zur optischen Achse der Optik 20 beträgt α. Ein optisches Schmalbandfilter 22 filtert auftreffendes Streulicht aus. Das Ausgangssignal aus dem Lichtdetektor 21 wird an eine Fühlereinheit 13 zur

Verstärkung und falls erforderlich zu einer ersten Verarbeitung des Signals geführt. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind überdies zwei zusätzliche Winkelmeßgeräte 24 und 25 vorgesehen; das Meßgerät 24 mißt die Abweichung bezüglich einer vertikalen Ebene durch oder parallel zur Radachse, während das Winkelmeßgerät 25 die Abweichung bezüglich einer vertikalen Ebene senkrecht hierzu mißt, d.h., wenn die Meßeinheit 11 parallel zur Radmittelebene angeordnet ist, mißt das Winkelmeßgerät 25 die Radneigung bezüglich einer vertikalen Ebene unter der Voraussetzung, daß das Signal aus dem Winkelmeßgerät 24 gleich 0 ist.

Als geeignetes Meßgerät für die Winkelmeßgeräte 24 und 25 eignet sich ein Pendeltyp, wie der Grundtyp, der beispielsweise in der schwedischen Patentschrift 7806294-0, veröffentlicht unter Nr. 411 687, dargestellt ist. Die Analogausgangssignale aus den Winkelmeßgeräten 24 und 25 werden jeweils an ihre eigene individuelle Fühlerschaltung 26, 27 geleitet, die zur Servosteuerung der Meßgeräte dient und an ihrem Ausgang ein Analogsignal in Abhängigkeit von der servoeingestellten Winkelposition erzeugt.

Die Ausgänge der drei Fühlerschaltungen 23, 26, 27 sind jeweils mit ihren entsprechenden Eingängen einer Multiplexeinheit 28 verbunden. Der Ausgang der Multiplexeinheit 28 ist über einen Analog/Digital-Wandler 29 mit einer Recheneinheit 30 verbunden, vorzugsweise mit einem Mikrocomputer, der zur Steuerung der Multiplexeinheit 28 während der Messung dient, um die Signale aus den Fühlerschaltungen 23, 26, 27 nacheinander an die Recheneinheit 30 zur temporären Speicherung in einem Speicher 31 zu übertragen.

Die Recheneinheit 30 bestimmt die verschiedenen Radeinstellungswerte auf der Grundlage der in dem Speicher 31 gespeicherten Werte, und zwar unter Berücksichtigung der aus

ORIGINAL IMSPECTED

den Fühlerschaltungen bei verschiedenen Radumdrehungen erhaltenen Signale, wie nachstehend erläutert werden wird; diese Werte werden auf einer numerischen Anzeigeeinrichtung 32 angezeigt. Die Bedienungsperson steuert die anzuzeigenden und zu verarbeitenden Werte mittels einer Tastatur 33, durch welche die Einheit 11 eingeschaltet wird, wie in der Zeichnung durch eine Linie gezeigt ist, welche zu einer Kassette 34 führt, die mit Batterien zur Stromversorgung der elektrischen Bauteile versehen ist. Es sind zwar keine Stromversorgungsleitungen von der Batterie zu den verschiedenen Bauteilen gezeigt, doch sind diese natürlich in der Praxis vorgesehen, überdies kann die Einheit 11 eine Leseeinheit 33' aufweisen, in die beim Beginn jeder Meßfolge eine Magnetkarte, eine Lochkarte oder ähnliches eingesetzt wird, welche jeweils Daten für das zu vermessende tatsächliche Wagenmodell trägt. Diese Daten werden zur Abspeicherung im Speicher 31 an die Recheneinheit 30 überführt.

Mittels der Tastatur 33 ist es möglich, in die Recheneinheit 30 Werte bezüglich alternativer Einstellungen der Ablenkeinheit(en) 4 auf dem Meßbalken 1 einzugeben, die von der Recheneinheit 30 verwendet werden können, wenn bestimmte der Radeinstellwerte bestimmt werden, wie nachstehend beschrieben. In den Fällen, bei denen die Bewegungen der Fühlereinheit(en) 4 entlang dem Balken automatisch gelesen werden, können diese Werte natürlich durch drahtlose oder drahtgekoppelte Verbindung (nicht gezeigt) an die Recheneinheit 30 übertragen werden.

Fig. 2 zeigt, daß die Einheit 11 fest auf einer Welle 35 gelagert ist, die an einer an der Felge befestigten Platte 36 montiert ist. Auf diese Weise kann jeder mögliche Fehler bei der Anbringung der Einheit an der Felge vermieden werden, indem jede Meßfolge als zwei oder mehrere

Teilmessungen ausgeführt wird, so daß dann, wenn der anfänglichen Teilmessung beispielsweise zwei weitere Teilmessungen folgen, die Bedienungsperson die Einheit 11 mit einer Hand hält, während sie das Rad um eine halbe Umdrehung dreht, wonach die zweite Teilmessung ausgeführt wird. Unter Führung der Abweichungen zwischen den Winkelwerten, die bei den beiden Teilmessungen erhalten wurden, kann dann die Recheneinheit 30 den Befestigungsfehler entsprechend herkömmlicher geometrischer Rechenverfahren kompensieren und die Werte bestimmen, die bei richtiger Befestigung erzielt worden wären, wobei sie gleichzeitig Informationen über eine mögliche Deformation oder einen Befestigungsfehler der Felge abgibt. Vorteilhafterweise könnte eine Meßfolge damit beginnen, daß dadurch überprüft wird, ob die Befestigung verzogen ist, daß das Rad in Relation zur Einheit 11 um einige Teile einer Umdrehung gedreht wird, während die Neigung der Einheit 11 zur Platte 36 mit Hilfe einiger Stellschrauben (nicht gezeigt) eingestellt wird, um die nachfolgenden Messungen zu erleichtern. Im folgenden werden Messungen mit der erfindungsgemässen Anordnung derart beschrieben, als wäre nur eine einzige Messung pro Meßvorgang erforderlich, obgleich natürlich anzumerken ist, daß jede Meßfolge zwei oder mehrere Teilmessungen umfassen kann, bei denen das Rad in unterschiedliche Stellungen gegenüber der Einheit 11 gedreht wird.

Um die Verarbeitung in der Recheneinheit 30 zu vereinfachen, kann der die Drehstellung des Rades ermittelnde Winkelfühler 24 statt dessen eine Wasserwaage sein, mit welcher die Bedienungsperson für jeden Meßzyklus die Einheit 11 derart an das Rad anpaßt, daß ihre Oberseite entlang dem Rad horizontal ausgerichtet ist. Es sollte in diesem Zusammenhang angemerkt werden, daß die Montage der Einheit 11 an der Welle 35 genügend fest sein muß, um eine freie Drehung der Einheit gegenüber dem Rad zu verhindern.

Die Messung der verschiedenen Ausrichtwinkel kann in der folgenden Weise ausgeführt werden: Der Sturzwinkel, d.h. die Radneigung, wird sehr einfach dadurch gemessen, daß das Rad parallel zur Längsachse des Fahrzeuges eingestellt wird. Das Rad wird dabei durch die Bedienungsperson zuerst grob eingestellt; danach wird die Ablenkeinheit entlang dem Balken bewegt, bis das Lichtbündel auf die Linse 20 etwa im Mittelpunkt auftrifft. Die Bedienungsperson drückt dann eine Taste, die anzeigt, daß alle drei Winkel aus den Winkelmeßgeräten kontinuierlich auf der Anzeigeeinrichtung 32 angezeigt werden, und führt eine Feineinstellung dadurch aus, daß das Rad einwärts gedreht wird, so daß die Anzeigen aus den Winkelfühlern 24 und 20 bis 22 gleich 0 sind; die Anzeige aus dem Winkelfühler 25 zeigt dabei den Sturzwinkel an. Es ist auch möglich, in der Recheneinheit 32 ein Programm vorzusehen, das es ermöglicht, den Sturzwinkel sofort zu bestimmen, wobei geometrische Verfahren für die Werte verwendet werden, die aus den drei Winkelmeßgeräten unmittelbar nach der Grobeinstellung des Rades erhalten werden.

Die Messung des Nachlaufwinkeis, d.h. der Kippung der Achse, und der Neigung des Achsschenkelbolzens sind etwas kompliziertere Vorgänge. Diese Winkel werden normalerweise mit optischen Meßgeräten von der Rückseite des Rades her gemessen, was ziemlich schwierig ist. Bei Anwendung der Erfindung nutzt man den Vorteil der Tatsache aus, daß die Radneigung sich bei unterschiedlichen Auswärtskippungen, d.h. Schrägstellungen der Räder aufgrund des Nachlaufwinkeis und der Neigung der Lenkachse, verändert. Diese Winkel können somit unter Verwendung an sich bekannter geometrischer Be-Ziehungen bei der Messung bestimmt werden und die aus den Meßgeräten 24, 25 und 20 bis 22 erhaltenen Winkelwerte werden mit dem Rad in drei unterschiedlichen Auswärtskippungsstellungen angezeigt, von denen eine dann eine Einstellung parallel zur Längsachse wie beim Messen des Sturzwinkels

darstellen kann, dessen Meßergebnis hierbei verwendet werden kann, während die andere Stellung eine verhältnismäßig starke Auswärtskippung von etwa 15 bis 20 zu der einen oder anderen Richtung sein kann. Die geometrische Beziehung ist bei verschiedenen Automobilfabrikaten mit unterschiedlichen Arten der Vorderradaufhängung etwas verschieden und diese Beziehung kann daher auf dem Magnetband oder auf der Lochkarte programmiert sein, die in das Lesegerät 33' der Einheit 11 einzusetzen sind, bevor eine Meßfolge begonnen wird. Die unterschiedlichen, miteinander verknüpften Werte werden dadurch in geeigneter Weise auf Messungen bei unbelasteten Vorderfedern und einem Fahrzeug in angehobener Position bezogen .

Nach Beendigung der Meßfolge bestimmt die Recheneinheit 30 den Nachlaufwinkel und die Neigung des Achsschenkelbolzens unter Verwendung der eingegebenen Beziehungswerte durch Einsetzen der Meßergebnisse aus den Winkelfühlern 24, 25 und 20 bis 22, wobei das Endergebnis auf der Anzeigeeinrichtung 32 dargestellt wird.

Der Vorspur- bzw. Vorlaufwert wird durch Zentrierung des Lenkrades bestimmt, um eine im wesentlichen geradeaus stehende Stellung der Vorderräder zu erzielen, wobei die Ablenkeinheit 4 entlang dem Balken derart bewegt wird, daß das abgelenkte Strahlenbündel auf die Optik auf einem Rad angeordneten Meßeinheit 11 auftrifft. Das Rad wird vorzugsweise gedreht, bis der Winkelfühler 24 die 0°-Position anzeigt, wonach der aus dem Winkelmeßgerät 20 bis 22 erhaltene Wert gespeichert wird, und zwar möglicherweise nachdem zwei Teilmessungen durchgeführt worden sind, die zusammen einen Mittelwert bilden, wie vorstehend erwähnt. Die Ablenkeinheit 4 wird dann an das andere Ende des Balkens bewegt und auf eine weitere Meßeinheit 11 eines der ersten ähnlichen Typs ausgerichtet, wobei die gleichen Messungen auch für dieses Rad ausgeführt werden. Statt der Verwendung einer zweiten Ein-

heit 11 kann auch ein und dieselbe Einheit 11 zur Verwendung an beiden Rädern nacheinander benutzt werden. Wenn ein und dieselbe Einheit 11 benutzt wird, werden die bei der Messung am zweiten Rad erhaltenen neuen Werte unmittelbar zur Speicherung in den gleichen Speicher 31 eingegeben, und zwar ebenso wie die bei der ersten Messung erhaltenen Werte. Wenn zwei Einheiten verwendet werden, kann die zweite Einheit statt dessen mit einer verhältnismäßig einfachen Recheneinheit und einem Sender zur drahtlosen oder drahtgeführten übertragung der Daten der drei Winkelmeßgeräte zur Recheneinheit der ersten Meßeinheit zur endgültigen Bestimmung der speziellen Radeinstellwerte ausgestattet sein. Dies ergibt sich nicht im einzelnen aus der Zeichnung, sondern ist für den Fachmann naheliegend. Das Grundziel der Erfindung besteht darin, daß das Resultat der Meßfolgen aus Teilmessungen an beiden Rädern in ein und derselben Recheneinheit verarbeitet wird, und zwar unabhängig davon, ob diese an der einen oder der anderen Einheit 11 angeordnet ist oder als mögliche Alternative in einer Zentraleinheit in Gestalt beispielsweise eines tragbaren Kastens (nicht gezeigt), die mit Einheiten an beiden Vorderrädern und, falls gewünscht, beispielsweise über eine Drahtverbindung auch mit der Ablenkeinheit an dem Balken gekoppelt ist.

Aus der Leseeinheit 33· wurden Informationen über die Raddimensionen an die Recheneinheit 30 geleitet und die Einwärt skippung, d.h. der sogen. Vorlaufwert, wird unter Berücksichtigung der Werte für die beiden Räder bestimmt, die aus den Winkelmeßgeräten 20 bis 22 und der Raddimensionen erhalten wurden.

In Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Messung des Vorlaufwertes kann in der gleichen Meßfolge eine Messung der Vorderachs-Mittellinie mit Vorteil stattfinden, um zu überprüfen, daß der Abstand von der Mittenstellung für

beide Vorderräder gleich ist.

Der negative Vorspurwinkel bzw. Nachspurwinke1, d.h. die relative Winkelstellung der Vorderräder in Kurven, wird häufig in den Instruktionen für das jeweilige Fahrzeugmodell vorgeschrieben, anstatt daß das Maß der Drehung des Innenrades geschätzt wird, wenn sich das Außenrad um 20° dreht. Die einfachste Methode zur Messung dieses Wertes besteht darin, die Ablenkeinheit derart einzustellen, daß das abgelenkte Strahlenbündel um 20° zum Balken hin gelenkt wird, wobei die Drehung der Räder grob eingestellt wird, die Ablenkeinheit an denjenigen Punkt des Balkens gestellt wird, an dem das Strahlenbündel die Optik 20 der Einheit 11 am Außenrand trifft, schließlich die Ausrichtung dieses Rades derart eingestellt wird, daß das Signal aus den Winkelfühlern 20 bis 22 und 24 gleich 0 ist, die Ablenkeinheit bewegt wird, bis das abgelenkte Strahlenbündel eine Einheit 11 am Innenrad trifft, diese Einheit derart eingestellt wird, daß das Signal aus dem Fühler 24 gleich 0 wird und der aus dem Winkelfühler 20 bis 22 erhaltene Winkel abgelesen wird und 20 hinzuaddiert werden. Wenn die Ablenkeinheit nicht genau auf eine Ablenkung von 20° eingestellt werden kann, kann die Recheneinheit eine beispielsweise im Speicher 31 enthaltene Konversionstabelle aufweisen, welche es der Recheneinheit ermöglicht, eine Umwandlung auszuführen, um den Wert der Innenraddrehung bei einer Drehung des Außenrades um 20° zu erhalten, und zwar für den Fall, daß die vorstehend erläuterte Meßfolge ausgeführt wird, während die Ablenkeinheit auf den am nächsten zu 20° liegenden einstellbaren Ablenkwinkel eingestellt ist.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Winkelmeßgerätgestaltung für eine an dem Rad angeordnete Einheit, wobei ein spezielles Winkelmeßgerät dargestellt ist, das zur Messung der Drehung des Rades in bezug auf die Längsachse des Fahrzeuges dient, und zwar erstens die

Radneigung relativ zu einer vertikalen Ebene und zweitens die Drehung der Einheit relativ zu einer horizontalen Linie parallel zum Rad mit Hilfe ein und derselben Einheit, welche das von der Ablenkeinheit 4 ausgesandte Strahlenbündel verwendet.

Fig. 3 zeigt die gleichen Einheiten 20, 21 und 22 wie in Fig. 2. Im Strahlenpfad zwischen der Optik 20 und dem Filter 22 ist für das einfallende Strahlenbündel in der Normalstellung der Einheit 11 in geeigneter Weise eine Glasplatte 37 angeordnet, so daß das Strahlenbündel auf die Platte mit dem sogen. Polarisationswinkel β auftrifft, der für Glas etwa 56° beträgt. Das Strahlenbündel wird von der Platte 37 teilweise zu einem Linearfühler 38 hin reflektiert, der im wesentlichen von der gleichen Art ist wie der Fühler 21. Die Anordnung mit dem Linearfühler 38 ersetzt dann das Winkelmeßgerät 24 der Fig. 2. Die Fühler 21 und 38 müssen eine gewisse Breite haben, um zu verhindern, daß das Meßstrahlenbündel an den Fühlern vorbeitritt, was andernfalls auftreten könnte. Der Fühler 38 ist in der Brennebene der von der Platte 37 abgelenkten Strahlung angeordnet.

Es sollte beachtet werden, daß die von der Ablenkvorrichtung abgelenkte Strahlung nicht in einer horizontalen Ebene liegen muß, sondern mittels eines Drehrades (nicht gezeigt) auf der Vorrichtung um einen vorbestimmten Winkel aufwärts oder abwärts abgelenkt sein kann. Dieser Winkel ist ablesbar und kann beispielsweise über die Tastatur in den Speicher einprogrammiert werden. Dieser Winkel kann einstellbar sein, so daß auf diese Weise die Notwendigkeit beseitigt wird, das Fahrzeug für die genaue vertikale Einstellung zur Messung der Radausrichtung anzuheben oder abzusenken; statt dessen kann das Lichtbündel winkelmäßig zur Optik hin ausgerichtet werden. Dies kann bei beiden Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 erfolgen. Bei der letztgenannten Ausführungsform muß jedoch das Strahlenbündel für jeden Meßzyklus vertikal fein

eingestellt werden, so daß es genau den gleichen Punkt der optischen Einrichtung trifft, der speziell markiert werden kann; der fein eingestellte Wert kann abgelesen werden und der vom Fühler 38 ermittelte Wert kann in Abhängigkeit hiervon eingestellt werden.

Wenn die von der auf dem Meßbalken befindlichen Ablenkeinheit 4 ausgesandte Strahlung linear polarisiert ist, nämlich mit bekannter Polarisation sowohl parallel als auch senkrecht zur Einfallsebene, stellt das Verhältnis zwischen den Intensitäten der beiden auf den Fühler 21 und den Fühler 38 auftreffenden Strahlenbündel eine unzweideutige Funktion der Winkelabweichung vom Polarisationswinkel 3 der auf die Glasplatte 37 auftreffenden Strahlung dar. Da zwei der Winkel in einem rechtwinklig dreidimensionalen Koordinatensystern aus den Signalen bekannt sind, welche die Auftreffpunkte auf den Linearfühlern 21 und 38 darstellen, kann der dritte Winkel auf der Grundlage der Kenntnis des Wertes bestimmt werden, der unter Verwendung dieses Verhältnisses erhalten wird. Die Recheneinheit kann ein Teilprogramm aufweisen, das zur Ausführung dieser Rechnung ausgestaltet ist.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind viele Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann der in Fig. 2 gezeigte Fühler 21 vertikal einstellbar sein, damit eine zur Ebene des Papiers senkrechte Versetzung möglich ist, wenn der aus der Ablenkeinheit austretende Strahl 19 vertikal eingestellt wird, um sicherzustellen, daß der Strahl 19 auf den Fühler 21 auftrifft. Der Fühler 21 braucht daher nicht breit bemessen sein. Es sollte beachtet werden, daß diese vertikale Einstellung auch als Winkelfühleinrichtung anstelle des Winkelfühlers 24 verwendet werden kann, da der vom Winkelfühler 24 ermittelte Winkel auf der Abweichung des Strahls 19 von einer horizontalen Ebene und dem Auftreffpunkt des Strahls 19 in vertikaler Richtung in einer zur Ebene des Papiers senkrechten Ebene, die den Fühler 21 in Fig. 2 ent-

hält, beruht. Damit der Fühler für diesen Zweck brauchbar ist, sollte er eine schmale Gestalt haben, so daß seine genaue Feineinstellung möglich ist.

Anstelle einer Lichtquelle 2, wie einem an einem Ende des Balkens angeordneten Laser, und einer Vorrichtung 4 zur Ablenkung der Strahlung der Lichtquelle zum Fahrzeug hin, kann die Vorrichtung 4 selbst eine Lichtquelle enthalten, deren Strahlung zum Fahrzeug hin gelenkt wird.

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Claims (10)

1. Anordnung zum Messen der Radausrichtung und der Lenkgeometrie eines Automobils, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen horizontaler Balken (1) vorgesehen ist, der vor dem Fahrzeug hauptsächlieh in rechten Winkeln zur Längsachse des Fahrzeuges angeordnet ist, daß der Balken (1) mit wenigstens einer Vorrichtung (4) versehen ist, die entlang dem Balken verschiebbar ist und ein schmales Lichtbündel in einem vorbestimmten Winkel zum Balken (1) aussendet, daß wenigstens eine Einheit (11) vorgesehen ist, die an der Felge eines Fahrzeugrades festlegbar ist und mit wenigstens drei Winkelftihlern (24, 25, 20 bis 22) versehen ist, um die Winkelabweichung in drei unterschiedlichen Richtungen festzustellen, die nicht in der gleichen Ebene liegen, daß wenigstens einer dieser Winkelfühler einen breit dimensionierten Lichtdetektor (21) umfaßt, der in der Brennebene eines optischen Systems (20) angeordnet ist, daß die Lichtquelle derart angeordnet ist, daß sie in eine Stellung auf dem Balken (1) einstellbar ist, an der das ausgesendete Lichtbündel auf die Optik trifft, daß die Lichtquelle auf den breit dimensionierten Lichtdetektor (21) fokussiert ist, an dem der Auftreffpunkt der fokussierten Strahlung ablesbar ist, und daß eine Recheneinheit (30)

vorgesehen ist, welche unter Berücksichtigung der Signale aus den Winkelfühlern in unterschiedlichen Radstellungen dazu eingerichtet ist, die Radausrichtungswerte, wie den Nachlaufwinkel, den Sturzwinkel, den Winkel des Achsschenkelbolzens, den Vorlaufwert und den Wert der negativen Vorspur zu bestimmen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (30) mit einem Speicher (31) zur temporären Speicherung von Daten bezüglich eines Vorderrades versehen ist, daß die gleiche, an der Radfelge angebrachte Einheit (11) oder eine andere Einheit eines im wesentlichen gleichen Typs an die Felge des zweiten Vorderrades anbringbar ist, daß Werte, die bei Winkelmessungen an den beiden Vorderrädern erzielt wurden, in dem gleichen Speicher speicherbar sind, und daß die gleiche Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die Ausrichtwerte der Räder für beide Vorderräder zu bestimmen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Radfelge angeordnete Einheit (11) einen an der Felge festgelegten Abschnitt aufweist, der mit einer Welle (35) versehen ist, welche im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Radfelge nach außen ragt, und daß der Abschnitt der mit den Winkelfühlern versehenen Einheit (11) drehbar auf der Welle (35) gelagert ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Daten hinsichtlich der Berechnungsformeln für das zu vermessende spezielle Automodell vor dem Beginn der Messung in eine Einleseeinheit (33') einprogrammierbar sind, die mit der Recheneinheit

(30) verbunden ist, und daß die Einleseeinheit (33') ein Magnetkartenleser oder ein Lochkartenleser ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Einleseeinheit (33') einprogrammierbaren Daten auf Messungen mit unbelasteten Vorderradfedern beruhen.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer (24) der Winkelfühler dazu angeordnet ist, die Drehung des Rades um seine Achse anzuzeigen, und daß er eine Wasserwaage aufweisen kann.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Winkelfühler (25, oder sowohl 24 als auch 25) ein Winkelfühler des Beschleunigungsmessertyps ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Winkelfühler jeweils ihren individuellen langgestreckten Fühler (21 und 38 in Fig. 3) umfassen und ein gemeinsames optisches System aufweisen, und daß ein Bündelteiler (37) in den Bündelpfad unmittelbar hinter der Optik zur Ablenkung eines Teils der Strahlung zu einem (38) der Fühler hin eingesetzt ist, wobei der andere Fühler (21) in Richtung der einfallenden Strahlung angeordnet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bündelteiler (37) eine Glasplatte ist, wobei der Polarisationswinkel (ß) auf die optische Achse des optisehen Systems (20) eingestellt ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einfallende Strahlung linear polarisiert ist, daß das Verhältnis zwischen den Intensitäten der auf die Linearfühler (21, 38) auftreffenden Strahlungen gebildet wird, daß der dritte Winkelfühler zur Bestimmung des dritten

Winkels in der Recheneinheit (30) ausgebildet ist, und zwar unter Berücksichtigung des Verhältnisses und der von den Fühlern (21, 38) erhaltenen Werte bezüglich der Auftreff punkte der Strahlung auf jenen und daß anstelle einet Lichtquelle (2), wie einem an einem Ende des Balkens (1) | angeordneten Laser und einer Vorrichtung (4) zur Ablenkung

der Strahlung der Lichtquelle zum Fahrzeug hin, die Vor- | richtung (4) selbst eine Lichtquelle umfaßt, die zum Fahr*· zeug hin gerichtet ist.

ORiGiNAL IiMSPECTED