DE4427483C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von KFZ-Achsen und -Radstellungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Ver­ messen der Achsen und Radstellungen von zweispurigen Kraft­ fahrzeugen zur Ermittlung u. a. der Spur, des Sturzes, der Spreizung und des Nachlaufs.

Derartige Meßverfahren und Vorrichtungen sind seit langem in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt und werden bei der gesetzlich vorgeschriebenen Überprüfung der Kraftfahrzeuge ebenso wie in Wartungs- und Reparaturbetrieben zur Sicherung der Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges eingesetzt.

In der DE-PS 28 41 844 ist ein gattungsgemäßes Verfahren beschrieben, mit dem der Sturz und die Spur auf relativ ein­ fache Weise mittels zweier schwenkbar auf einer achszen­ trierten Welle gelagerter Sensoren gemessen werden können. An einer über mehrere Arme außen an der Radfelge montierba­ ren Halterung ist ein Meßkopf auf einer zur Radachse zen­ trierbaren Welle frei drehbar gelagert, der die beiden Nei­ gungssensoren enthält und durch sein Eigengewicht auch nach einer Verdrehung des Fahrzeugrades um vorbestimmte Winkelbe­ träge von z. B. 90° und 180° zumindest annähernd in seiner vorbestimmten Meß- und Raumlage gehalten wird. Verwendung finden zwei verschiedenartige Sensortypen, und zwar einmal ein gravitations-empfindlicher Sturzsensor und zum anderen ein elektro/optischer Spursensor, der am freien Ende eines über den Radumfang vorstehenden horizontal ausgerichteten Meßarms befestigt ist. Die jedem Fahrzeugrad zugeordneten Meßköpfe sind mit einer stationären Steuereinheit verbunden, deren Mikroprozessor aus den Ausgangssignalen der verschie­ denen Sensoren die Winkelwerte für den Sturz und die Spur errechnet, und zwar unter Kompensation von Ausschlagfehlern bzw. Taumelbewegungen durch ungenaue Fluchtung der Meßkopf­ welle zur Radachse. Bei dem der Fahrbahn oder auf antreib­ baren Rollenpaaren auf stehenden Fahrzeug sind für einen kompletten Meßvorgang jeweils drei Messungen erforderlich, wobei die zweite und die dritte Messung nach einer definier­ ten Verdrehung des Fahrzeugrades um 180° und um 90° vorge­ nommen wird.

Aus der DE-PS 39 04 557 ist eine Vorrichtung zur Messung der Radstellungen von zweispurigen Kraftfahrzeugen bekannt, bei der an der Felge jedes Fahrzeugrads ein Meßkopf über eine achszentrierbare Halterung befestigt wird. Jeder Meßkopf enthält als Meßelement für die vertikalen Winkel ein frei beweglich aufgehängtes Pendel mit einer darin befestigten Lichtquelle zur Erzeugung eines vertikalen Lichtstrahls und als Empfänger eine als CCD-Zeile ausgebildete Sensorzeile. Zur Messung der horizontalen Winkel ist eine vom Meßkopf ge­ sonderte Lichtquelle vorgesehen, deren horizontale Licht­ strahlen ebenfalls auf die CCD-Zeile treffen. Eine mit den Meßköpfen aller Fahrzeugräder über Kabel oder berührungsfrei z. B. über Funk gekoppelte elektronische Steuereinrichtung taktet die beiden Lichtquellen in zeitabhängiger Folge, so daß die vertikalen und auch die horizontalen Winkel von nur einer Sensorzeile erfaßt werden können.

Ferner ist aus der EP-B 0 053 065 eine Meßvorrichtung für die Radstellungen von zweispurigen Kraftfahrzeugen bekannt, bei der eine Lichtquelle und ein Linsensystem im Inneren eines Meßarms angeordnet sind, der über eine vertikale Trag­ platte und einen Querbolzen an einer am Fahrzeugrad montier­ ten Halterung verstellbar befestigt wird. Der sich parallel zur Radebene horizontal erstreckende Arm ist teleskopartig ausgebildet und trägt am freien Ende seines inneren ver­ schiebbaren Armteils einen um 45° schräggestellten Spiegel, eine Schlitzblende sowie eine Meßplatte mit Skalen. Durch Aus- und Einschieben des Teleskoparmes kann diese Vorrich­ tung an unterschiedlich große Räder auf einfache Weise ange­ paßt werden.

Bei der Montage der Meßköpfe an den Fahrzeugrädern bzw. de­ ren Felgen ergeben sich in der Regel Winkelfehler zwischen der Ebene des Fahrzeugrades und der Ebene des Meßkopfes, z. B. durch Felgenschlag, die bei einer Verdrehung des Rades zum einem Taumelschlag und damit zum fehlerhaften Ergebnissen der nachfolgenden Spur- oder Sturzmessungen führen. In der eingangs genannten DE-PS 28 41 844 und auch in der DE-OS 23 13 087 sind Verfahren beschrieben, bei denen das Fahr­ zeugrad oder auch der Meßkopf manuell verdreht und die in jeder dieser Winkelstellungen sich ergebenden seitlichen Ausschlagsbewegungen durch Tastendruck in einer Steuerein­ heit gespeichert werden. Auf der Basis dieser gespeicherten Daten erfolgt dann anschließend eine Korrektur der gemesse­ nen Spur- oder Sturzwinkel. Eine ähnliche Vorgehensweise ist in der DE-OS 28 55 761 beschrieben, wobei hier der Sturzwin­ kel während einer 360°-Drehung des Fahrzeugrades kontinuier­ lich erfaßt und aus den abgespeicherten Maximal- und Mini­ mal-Werten ein den Taumelschlag berücksichtigender Korrekturwert ermittelt wird.

Bei nahezu allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Vermessen der Radstellungen von Kraftfahrzeugen ist es not­ wendig, das jeweilige Kraftfahrzeug z. B. mittels einer am Rahmen angreifenden Hebebühne anzuheben, um die auf diese Weise entlasteten Fahrzeugräder frei durchdrehen zu können. Bei den modernen komfortablen Kraftfahrzeugen mit relativ weicher Radaufhängung erfolgt bekanntlich nach jeder Anhe­ bung und Entlastung der Rad-Feder-Systeme mit nachfolgender Absetzung des Kraftfahrzeuges auf die Fahrbahn eine Fehlaus­ richtung der Bauteile, insbesondere der Fahrzeugräder, die erst nach einigen Fahrkilometern wieder ihre ursprüngliche Lage einnehmen. Neben dem größeren Aufwand durch die erfor­ derliche Anhebung des Kraftfahrzeuges ergeben sich somit bei diesen herkömmlichen Vorgehensweisen vom jeweiligen Rad- Feder-System und dessen Betriebszustand abhängige Meßfehler.

Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und Vorrichtungen zum Vermessen der Achsen und Radstellungen von mehrspurigen Kraftfahrzeugen aufzuzeigen, bei denen die Messungen der verschiedenen Radwinkel, insbesondere auch des Taumel­ schlags, ohne manuelle Eingriffe und/oder Einstellungen sowie ohne Anheben des Fahrzeugs bzw. seiner Räder mit hoher Genauigkeit kontinuierlich erfaßt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung werden die Meßköpfe während des Fahrbe­ triebes durch eine speziell ausgebildete Lageregelung so gehalten, daß die Spur- bzw. Sturz-Winkelsensoren ordnungs­ gemäß arbeiten können. Zu diesem Zweck wird den Meßköpfen eine Drehgeschwindigkeit erteilt, die von gleicher Größe und entgegengerichtetem Drehsinn wie die Drehgeschwindigkeit der Fahrzeugräder ist, so daß jeder Winkelkopf seine vorgegebene Lage während des gesamten Meßvorgangs genau beibehält.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird zur Lageregelung des Meßkopfes ein Schrittmotor verwendet und die Taumelwinkel des Sturzes bzw. der Spur werden pro Einzelschritt des Motors erfaßt und elektronisch gespei­ chert. Als Sensorelement für die Lageregelung des Meßkopfes dient vorteilhaft ein sog. Inklinometer, der auch als Signalgeber für die Nachlauf- und die Spreizungs-Messungen Verwendung findet. Während einer Raddrehung auf einer Fahr­ bahn oder auch auf angetriebenen Rollenpaaren wird die Aus­ richtung und Lage des jeweiligen Meßkopfes mit Hilfe der verwendeten Inklinometer erfaßt und diese Meßwerte werden in einem Rechner mit Sollwerten verglichen, wobei die Steuerung des jeweiligen Schrittmotors auf der Grundlage der erhalte­ nen Abweichung gegen Null erfolgt.

Bei der Vermessung eines Vierrad-Fahrzeuges werden die Tau­ melwinkel während einer - relativ langsamen - Fahrbewegung auf dem Werkstattboden von allen vier Meßköpfen gleichzeitig und automatisch erfaßt. Statt während einer Fahrt auf dem Werkstattboden oder auf einer anderen Fahrbahn können die Messungen auch unter Verwendung von Rollenpaaren vorgenommen werden, wobei jeweils ein Rad auf je einem angetriebenen Rollenpaar aufsteht. Auch in diesem Fall werden die Meßköpfe der zu prüfenden Räder durch die Lageregelung in ihrer vor­ gegebenen Meßlage gehalten. Um ggf. störende Seitenkräfte auf die Radaufhängung zu eliminieren, können die Messungen auch auf einer quer zur Fahrtrichtung beweglich gelagerten Schiebeplatte erfolgen, wobei zweckmäßig jedem Meßkopf einer Achse eine Reflex-Lichtschranke zugeordnet ist, die beim Überfahren der Schiebeplatte einen am Anfang der Schiebe­ platte angeordneten Reflexstreifen detektiert und dabei die Taumelschlag-Messung startet. Wenn die Taumelschlag-Messung auf einem ansteigenden oder abfallenden Fahrbahnabschnitt vorgenommen wird, kann die dadurch bedingte Schrägstellung des Fahrzeuges durch einen Referenzsensor gemessen werden, der lösbar, z. B. magnetisch, am Kraftfahrzeug befestigt wird. Die Lageregelung berücksichtigt den vom Referenzsensor erfaßten Schrägwinkel und hält die Meßköpfe parallel zur Fahrzeug-Nickachse.

Für die Messung der horizontalen Winkel, insbesondere der Spurwinkel, werden üblicherweise optische Meßsysteme einge­ setzt, die mehrere nacheinander angesteuerte Sendeelemente sowie ein oder mehrere von diesen ggf. taktweise detektier­ ten Empfangselemente aufweisen können (vgl. DE-OS 35 31 459). Daneben können auch mehrere nebeneinander ange­ ordnete Empfangselemente vorhanden sein, wobei die Sendeele­ mente getaktet aktiviert werden, um den Anteil des Umge­ bungslichtes herauszufiltern (vgl. DE-OS 39 04 557). Bei sehr heller Umgebung, z. B. bei Tageslicht, reicht diese Methode allein jedoch nicht aus und es kann zu einer Über­ steuerung der Empfangselemente kommen.

Zur Vermeidung dieses Effektes wird gemäß der Erfindung der Umgebungs-Lichtpegel im Empfangselement gemessen und die Be­ lichtungszeit des Sensors wird an diesen Umgebungs-Lichtpe­ gel automatisch angepaßt. Da der Differenzpegel bei kurzen Belichtungszeiten sehr klein ist, werden erfindungsgemäß so viele Differenzbilder aufaddiert, bis das Signal eine aus­ reichende Stärke hat, um im Rechner verarbeitet werden zu können. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden jeweils die Lichtquellen z. B. links und vorne sowie danach rechts und hinten eingeschaltet. Dadurch kann verhindert werden, daß die Sensorzeile durch die Beleuchtungsein­ richtung der gleichen Seite entweder direkt oder indirekt durch Reflexion belichtet wird. Darüber hinaus sollten die Belichtungszeiten zur Netzfrequenz bzw. zu deren Perioden­ dauer asynchron sein, um unerwünschte Lichteinflüsse von anderen künstlichen Lichtquellen herausfiltern zu können. Darüber hinaus kann vor dem strichbildenden Element, d. h. vor der Schlitzblende, ein optischer Filter angeordnet werden, dessen Durchlaßbereich der Wellenlänge der zugehöri­ gen Lichtquelle angepaßt ist. Als zeilenförmige licht­ empfindliche Sensorelemente werden kostengünstige CCD-Zei­ lensensoren verwendet, die über einen programmierbaren Lo­ gikbaustein (PLD) mit Pixeln und Bildtakten versorgt werden. Ein elektrooptisches Auswertesystem, bei welchem mehrere Differenzbilder bzw. Differenzkennlinien durch Aufaddition verstärkt werden, können auch bei Rad-Meß-Systemen ohne Lageregelung des jeweiligen Meßkopfs angewandt werden.

Um Kraftfahrzeuge mit überlangen Frontspoilern problemlos vermessen zu können, sind erfindungsgemäß die an den jewei­ ligen Meßköpfen vorgesehenen Meßarme teleskopartig bzw. in ihrer Länge verstellbar ausgebildet und schräg zur Nickachse des Fahrzeuges ausgerichtet, so daß die an ihrem Ende be­ findlichen Meßelemente in dem zwischen Fahrbahn und Vorder­ rad befindlichen Freiraum gehalten werden. Ein weiterer Vor­ teil dieser Anordnung liegt darin, daß bei Ausfall der Lage­ regelung z. B. durch Stromunterbrechung, leere Batterie etc., die Arme aufgrund eines Bodenkontaktes ihrer freien Enden selbsttätig eingeschoben werden und dadurch Beschä­ digungen des Meßkopfes und auch des endseitig angeordneten Meßelementes vermieden werden. Während des Fahrbetriebes zur Ermittlung des Taumelschlages können die Meßarme eingescho­ ben sein, so daß auch bei kleinen Fahrzeugrädern ihre Enden nicht über den Reifenumfang hinausstehen.

Zur Bestimmung von Sturz, Spreizung und Nachlauf sind er­ findungsgemäß je Meßkopf zwei um 90° zueinander versetzte Neigungssensoren vorgesehen. Zur Kostenminderung kann gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung auch nur ein einziger Sensor verwendet werden, der motorisch um 90° in beide Meßstellungen verdreht wird. Durch eine Weiterdrehung um zusätzlich 90° kann vorteilhaft eine Nullpunkteinstellung bzw. -kompensation vorgenommen werden. Zweckmäßig erfolgt die Verdrehung des Sensors oder seiner Halterung mittels eines Schrittmotors, dessen Schrittzahl dem Verdrehwinkel des Sensors proportional ist.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann die Übertragung der Daten zwischen den Meßköpfen und der Steuereinrichtung über je ein Funkterminal erfolgen, so daß auch die Meßköpfe untereinander ohne direkte optische Sichtverbindung miteinander kommunizieren können. Die Daten­ übermittlung von einem Meßkopf zum anderen kann entweder über das Funkterminal der Steuereinrichtung oder aber zwi­ schen den Meßköpfen direkt erfolgen, und zwar bei gleichen Frequenzen im Zeit-Multiplex-Betrieb bzw. bei Verwendung von zwei Oszillatoren im Duplex-Betrieb (gleichzeitiges Senden und Empfangen).

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie­ len anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch das Fahrgestell eines zweispurigen Kraftfahrzeuges mit je einer Meßvorrichtung pro Fahrzeugrad und mit einer stationären Steuerein­ richtung;

Fig. 2 eine an einem Fahrzeugrad montierte Meßvorrichtung in schematischer Seitenansicht;

Fig. 3a, 3b die Halterung der Meßvorrichtung in Seitenansicht und im vertikalen Teilschnitt;

Fig. 4 schematisch zwei in den Meßköpfen verwendete optische Sende- und Empfangseinheiten;

Fig. 5 Kennlinien der Ausgangssignale der optischen Empfänger nach der Verarbeitung;

Fig. 6 eine Anordnung von zwei Pendel- Inklinometern in einem Meßkopf in schematischer Seitenansicht;

Fig. 7 ein in einem Meßkopf verwendbares Inklinometer mit Drehantrieb;

Fig. 8 ein Schaltbild der Steuereinheit.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind an jedem Rad eines zweiach­ sigen Fahrzeugs je eine Meßvorrichtung 1 montiert, und zwar mittels einer verstellbaren Halterung, die an der Außenseite jeder Radfelge mechanisch verspannt bzw. festgeklemmt wird.

Jede Meßvorrichtung 1 enthält ferner einen Meßkopf mit je­ weils unterschiedlichen Winkelsensoren, nämlich zumindest einen Inklinometer sowie mindestens eine elektrooptische Meßzelle 2, die am Ende eines um etwa 45° nach unten geneig­ ten Meßarmes 3 befestigt ist. Wie im folgenden noch im ein­ zelnen ausgeführt wird, werden mit den Meßzellen 2 die hori­ zontalen Winkel für die Spurbestimmung und mit den Inklino­ metern die vertikalen Winkel für die Bestimmung des Sturzes, des Taumelschlages der Spreizung und des Nachlaufes verwen­ det.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, bestehen die Meß­ arme 3 jeweils aus zwei teleskopartig ineinander verschieb­ baren Teilen 3a, 3b, wobei der nach außen weisende ein­ schiebbare Teil 3a die Meßzelle 2 trägt und der weitere Teil 3b am Meßkopf 4 befestigt ist. Durch eine lösbare Fixierein­ richtung ggf. mit einer Meßskala können die beiden Armteile 3a, 3b so eingestellt werden, daß die Meßzelle 2 auch bei unterschiedlich großen Fahrzeugrädern 1 die in Fig. 2 darge­ stellte günstigste Position einnimmt.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der eigentliche Meßkopf 4 von einem halbkreisförmigen Bügel 5 umgeben, der am Rohrteil 3b endseitig befestigt ist. In einem Gehäuse des Meßkopfes 4 sind ein anhand der Fig. 6, 7 im einzelnen beschriebener Pendel-Inklinometer 6, eine zweite elektrooptische Meßzelle 7, ein Funkterminal 8 für die Datenkommunikation mit der in Fig. 1 dargestellten Steuer- und Verarbeitungseinheit 10 über eine Empfangsanlage 9, sowie im unteren Teil eine Stromversorgung 11 mit zugeordneter Steuereinheit 12 ange­ ordnet.

Die in den Fig. 3a und 3b dargestellte Halterung für einen Meßkopf enthält zwei parallele Zahnstangen 15, 16, die durch zwei Querriegel 17, 18 im Bereich ihrer Endabschnitte mit­ einander verbunden sind, wobei der eine Querriegel 17 ein mittleres Spannelement 19 sowie eine seitliche Fixier­ schraube 20 und der untere Querriegel zwei seitliche Spann­ elemente 19 sowie ebenfalls eine Fixierschraube 20 aufwei­ sen. In einem Gehäuse 21 ist ein Zahnrad 22 verdrehbar gela­ gert, das mit den Verzahnungen der beiden Zahnstangen 15, 16 in Eingriff steht. In Flucht zur Drehachse des Zahnrades 22 ist am Gehäuse 21 eine Motorwelle 23 eines Stellmotors 13 starr befestigt, dessen Gehäuse 24 einen Teil des Meßkopfes bildet. Da die Halterung 14 an der Außenseite der jeweiligen Radfelge durch Verdrehen des Zahnrades 22 und einen Klemman­ griff der drei Spannelemente 19 am Felgenrand so montiert wird, daß die Achse des Zahnrades 22 und damit auch der Mo­ torwelle 23 mit der Radachse möglichst genau fluchtet, wird bei einer Verdrehung des Fahrzeugrades die an der Radfelge festgespannte Halterung mitgenommen. Der im Meßkopf 4 vorge­ sehene Inklinometer 6 erfaßt bereits kleine Winkeländerungen der Meßkopfposition, die von der Steuereinheit 12 verarbei­ tet und in Steuersignale für den Stellmotor 13 umgesetzt werden. Dieser Stellmotor 13 treibt den Meßkopf 4 mit einer Drehgeschwindigkeit an, die der Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugrades genau gleich ist, jedoch entgegengesetzten Drehsinn hat. Auf diese Weise wird der Meßkopf 4 in seiner dargestellten Meß- und Raumlage gehalten, und zwar unabhän­ gig von der Größe der jeweiligen Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugrades. Nach Fig. 3a, 3b treibt der Stellmotor 13 den Meßkopf 4 direkt, d. h. ohne Zwischenuntersetzung, an. Um kleinere Stellmotoren verwenden zu können, kann ein Getriebe (Zahnräder, Riemen od. dgl.) zwischengeschaltet sein.

In der Praxis ist es in der Regel nicht zu vermeiden, daß Fluchtungs- oder auch Versetzungs-Fehler zwischen den Achsen des Fahrzeugrades 1 und des Stellmotors 13, z. B. durch un­ genaue Justierung oder auch durch Felgenschlag, auftreten. In diesem Fall entsteht bei der Drehung des Fahrzeugrades und der Gegendrehung des Meßkopfes 4 eine sich zyklisch mit der Raddrehung ändernde Abweichung, die als sog. Taumel­ schlag bezeichnet wird. Zur Erfassung und Kompensation die­ ser Abweichung bzw. des Taumelschlages ist im Meßkopf bei der Ausführung nach Fig. 6 ein weiterer Inklinometer vorge­ sehen, der die Winkeländerungen während eines Radumlaufes zur vertikalen Längsebene erfaßt. Statt dieses Inklinometers kann auch ein anderer Neigungssensor vorzugsweise elektro­ optischer Bauart verwendet werden.

Gemäß der Ausführung nach Fig. 7 kann auch nur ein einziger Inklinometer vorgesehen sein, der mittels eines Stellmotors in vorbestimmte Stellungen verdreht werden kann.

In Fig. 4 sind zwei elektrooptische Meßzellen dargestellt, die bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Meßkopf 4 als Meß­ zelle 2 am freien Ende des Teleskoparmes 3 und als Meßzelle 7 im Meßkopfinneren Verwendung finden. Jeweils eine Meßzelle gemäß Fig. 4 ist in der Meßvorrichtung eines Fahrzeugrades um die zweite Meßzelle in der Meßvorrichtung eines anderen Fahrzeugrades angeordnet, wie dies aus den in Strichlinien dargestellten Strahlengängen in Fig. 1 hervorgeht. Jedes Meßelement enthält je eine gerichtete Lichtquelle 26 in Form z. B. eines LEDs, eines Lasers od. dgl., dessen durch Pfeile angedeutete Lichtstrahlen in Richtung einer in der anderen Meßzelle angeordneten Schlitzblende 27 ausgesendet werden. Jeder Schlitzblende 27 kann ein Filter 28 zugeordnet sein, das nur Licht einer vorbestimmten Wellenlänge durchläßt. Ferner ist in jeder Meßzelle ein zeilenförmiges Empfangs­ element in Form eines CCD-Zeilensensors 29 vorgesehen, des­ sen Einzelelemente von den aus der jeweiligen Schlitzblende 27 und dem Filter 28 austretenden streifenförmigen Licht­ strahl aktiviert werden. Zweckmäßig erfolgt die Aktivierung der LEDs 26 taktweise, um zumindest einen Anteil des stören­ den Umgebungslichtes herausfiltern zu können. Da bei sehr heller Umgebung, z. B. bei Tageslicht, dieser Dämpfungs­ effekt allein nicht ausreicht und Übersteuerungen der Empfangselemente 29 auftreten können, werden erfindungsgemäß die durch Fremdlicht verursachten Störeinflüsse in der in Fig. 5 dargestellten Weise eliminiert. Vor einem Meßvorgang wird der Umgebungslicht-Pegel im Empfangselement, d. h. im CCD-Zeilensensor 29, gemessen, was die in Fig. 5a dargestell­ te Kennlinie 30 ergibt. Daraufhin erfolgt eine Winkelmessung zum Erhalt der Kennlinie 31 gemäß Fig. 5b, von der die Grundkennlinie gemäß der Fig. 5a subtrahiert wird, um die Kennlinie gemäß Fig. 5c zu erhalten. Wie ersichtlich, hat diese Kennlinie lediglich im Bereich von 0° einen plötzlich ansteigenden Signalpegel U. Die Werte der nacheinander er­ faßten Differenzbilder werden nun so lange aufaddiert, bis die Kennlinie 33 gemäß Fig. 5d mit einer ausreichend hohen Ausgangsspannung erhalten worden ist. Damit haben die dem Rechner zugeführten Ausgangssignale eine ausreichend hohe Spannung für die weitere Verarbeitung.

Die hier eingesetzten CCD-Zeilensensoren werden von einem programmierbaren Logikbaustein (PLD) mit Pixel und Bildtakt versorgt. Pro Pixeltakt steht am Ausgang des CCD-Zeilensen­ sors eine Spannung oder ein Strom zur Verfügung, der dem Be­ lichtungszustand des jeweiligen lichtempfindlichen Einzel­ elementes proportional ist. Die vorstehend beschriebenen elektrooptischen Meßzellen 2, 7 und auch das Funktionsprin­ zip zur Streulicht-Unterdrückung gemäß Fig. 5 können auch bei anderen Meßvorrichtungen für Fahrzeugräder bzw. -achsen Verwendung finden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Meßkopf 4, der mittels einer Dreistreben-Halterung 14 außen an einer Radfelge fest mon­ tiert ist, sind zwei Inklinometer 35, 36 um 90° gegeneinan­ der versetzt angeordnet. Jedes Inklinometer 35, 36 besitzt ein um eine horizontale Achse verschwenkbar gelagertes Ge­ wicht 37 und einen am Meßkopf fest montierten Winkelgeber 38, der über nicht dargestellte Leitungen mit der in Fig. 2 dargestellten Steuerplatine 12 elektrisch verbunden ist. Bei dieser Ausführung bildet der Inklinometer 35 einen Teil der Lageregelung für den Meßkopf, wohingegen der Inklinometer 36 zur Messung z. B. des Sturzwinkels und auch des Taumelschla­ ges dient.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Meßanordnung, die auch bei der Ausführung nach Fig. 2 Verwendung findet, wird nur ein einziger Inklinometer 40 mit einem Gewichtspendel 41 und einem Winkelgeber 42 verwendet, der an einer spitzengelager­ ten Achse 43 befestigt ist. Auf dieser Drehachse 43 sitzt ein Zahnrad 44, das mit einem von einem Schrittmotor 46 an­ getriebenen Ritzel 45 in Eingriff steht. Mit Hilfe dieses Motors 46 kann das Inklinometer 40 in vorgegebene Posi­ tionen, z. B. um 90° und um 180° verdreht werden, so daß mit nur einem Inklinometer 40 die Werte für die Lageregelung ebenso wie für die Sturz- und die Taumelschlag-Erfassung er­ halten werden können. Darüber hinaus ergibt sich durch eine Verdrehung des Inklinometers 40 um 180° auch eine Möglich­ keit zur Nullpunkteinstellung. Wenn z. B. der Sturz mit +5° angenommen wird und der Inklinometer 40 einen Nullpunkt­ fehler von +1° aufweist, steht am Ausgang des Inklinometers ein Signal von +6° an. Nach einer Verdrehung des Inklinome­ ters 40 um 180° steht am Ausgang ein Signal von +4° an. Der Mittelwert beider Messungen ist das vom Fehler befreite Sturzsignal von +5°. Statt der in Fig. 6, 7 dargestellten Inklinometer mit Pendelgewichten 37, 41 können auch andere Inklinometertypen, insbesondere elektro-optische, verwendet werden.

Die in Fig. 8 dargestellte Steuerschaltung ist Bestandteil der Steuerplatine 12 in Fig. 2. Der Schrittmotor 13 für die Lageregelung und auch der Schrittmotor 46 (Fig. 7) für die Verdrehung des Inklinometers 40 werden über je einen Treiber 51, 52 von einem Mikroprozessor 50 angesteuert. Ebenso wer­ den die Lichtquellen 26 der Meßzellen 2, 7 über Takt-Schal­ ter 53, 54 vom Mikroprozessor 50 angesteuert. Die Ausgangs­ signale der Inklinometer 6 bzw. 35, 36; 40 werden dem Mikro­ prozessor 50 zugeführt. Ferner enthält die Schaltungsanord­ nung eine mit dem Mikroprozessor 50 verbundene Statusanzeige 55 des Meßkopfes, eine Tastatur 56 für manuellen Betrieb sowie ein Funkterminal 57, über das die Ausgangssignale des Mikroprozessors 50 an die Steuereinheit 10 (Fig. 1) über­ tragen werden können. Die Zeilensensoren 29 der beiden Meß­ zellen 2 und 7 jedes Meßkopfes 4 sind über einen Multiplexer 58 zur Auswahl der jeweiligen CCD-Sensoren mit einem Analog/ Digital-Wandler 59 sowie mit einem programmierbaren Logik­ baustein (PLD) 60 verbunden, welcher die CCD-Sensoren 29, den Multiplexer 58, den A/D-Wandler 59 sowie Video-RAMs 61 steuert. Der PLD 60 sowie der aus einem seriellen Teil und einem parallelen Teil bestehende Video-RAM 61 sind über einen Datenbus mit dem Mikroprozessor 50 verbunden. Zwischen dem Akkumulator 11 und dem Mikroprozessor 50 ist ein Span­ nungsregler 62 eingeschaltet. Ferner können mit dem Mikro­ prozessor 50 ein Referenz-Inklinometer 63 sowie ggf. ein an einem schwimmend gelagerten Drehteller angeordneter Drehwin­ kel-Detektor 64 zur Messung eines Lenkeinschlags berührungs­ frei verbunden sein.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs­ beispiele beschränkt. So können beispielsweise einzelne Bau­ elemente und auch Baugruppen gesondert in Winkelmeßvorrich­ tungen und/oder in einer zweckmäßigen Kombination eingesetzt werden.

Claims (17)

1. Verfahren zum Vermessen der Radstellungen von zweispuri­ gen Kraftfahrzeugen, bei denen die relevanten Radwinkel, wie Spur, Sturz, Nachlauf, Taumelschlag, mit­ tels an den Felgen der Fahrzeugräder montierter Meßköpfe erfaßt und über eine Verarbeitungseinrichtung für die Meßdaten ausgewertet und angezeigt werden, wobei die Meßköpfe um die Verlängerung der Drehachse des jeweils zugehörigen Fahrzeugrades schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei drehangetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs die Meßköpfe durch eine Lageregelung in ihrer vorgegebenen Meßlage gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Meßköpfe während eines Meßvorganges mit der Drehgeschwindigkeit der ihnen zugeordneten Fahrzeugräder, aber in entgegengesetzter Drehrichtung, angetrieben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Drehbewegung des jeweiligen Fahrzeugra­ des der Ist-Wert der Lage des Meßkopfes erfaßt und mit entsprechenden Soll-Werten verglichen wird, und daß die gegensinnige Meßkopf-Verdrehung so gesteuert wird, daß die Istwert-Sollwert-Abweichung nahe Null bleibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen an dem mit vorgegebener Geschwindig­ keit auf der Fahrbahn rollenden Kraftfahrzeug durchge­ führt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen auf drehangetriebenen Rollen-Paaren durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen beim Überfahren einer quer zur zur Fahrtrichtung verschiebbar gelagerten Schiebeplatte durch­ geführt werden, wobei eine Aktivierung des Meßvorganges durch Überfahren einer Lichtschranke erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten aus den Meßköpfen mittels Funkübertragung einer gesonderten Verar­ beitungs- und Anzeigeeinrichtung zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vermessung der Stellung eines Fahrzeugrades unter Verwendung von zwei lagegeregelten Meßköpfen elektro-optisch durchgeführt wird, wobei ein Zeilenddetektor des einen Meßkopfes intermittierend von einer Lichtquelle des anderen, gegenüberliegenden Meßkopfes beleuchtet wird,
die Lichtintensität in einem ersten Meßvorgang bei abgeschalteter Lichtquelle und anschließend in einem zweiten Meßvorgang bei aktivierter Lichtquelle gemessen wird,
die bei abgeschalteter Lichtquelle erhaltenen Meßdaten von den bei eingeschalteter Lichtquelle erhaltenen Meß­ daten subtrahiert werden und
die bei aus- und eingeschalteter Lichtquelle erhaltenen Differenzbilder so lange aufaddiert werden, bis das Nutzsignal eine ausreichende Stärke für die Weiterverar­ beitung hat.

9. Vorrichtung zum Vermessen der Radstellungen eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit

• - einer an jedem Fahrzeugrad montierten Halterung für einen um die Verlängerung der Radachse verschwenkbaren Meßkopf, der Winkelsensoren zum Erfassen der Radstellungen aufweist, und
• - einer Einrichtung zum Auswerten und Anzeigen der Meß­ daten,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - dem Meßkopf (4) eine Einrichtung (13) zur Lageregelung zugeordnet ist, die seine Meßlage während eines Meßvorganges bei drehendem Fahrzeugrad aufrechterhält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zur Lageregelung des Meßkopfes (4) einen Antrieb (13) (Stellmotor ggf. mit Untersetzungsgetriebe) enthält, der den Meßkopf (4) gegensinnig zur Drehbewegung des Fahr­ zeugrades (1) mit der gleichen Drehzahl wie das Fahr­ zeugrad antreibt, sowie Neigungssensoren (6) in Form von Inklinometern, elektrooptische Winkelsensoren (7, 2) und eine Steuer­ einheit (12).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für den Meßkopf ein Schrittmotor (13) ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die der Steuereinheit (12) zugehörigen Neigungssen­ soren (6) um eine Achse frei bewegliche Pendel aufwei­ sen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßkopf (4) zwei Winkelsensoren (2, 7) enthält, von denen jeder aus einer Lichtquelle (26), einer Blende (27) und einer Sensorzeile (29) besteht, wobei ein Winkelsensor (2, 7) des einen Meßkopfes (4) mit einem zweiten Winkelsensor (2, 7) in einem ihm gegenüberliegenden Meßkopf (4) zusammenwirkt und die Lichtquelle (26) des einen Winkelsensors (2, 7) auf die Sensorzeile (29) des zweiten Winkelsensors (2, 7) eine Lichtmarke projiziert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Neigungssensoren (6) im Meßkopf (4) um seine Meßachse verdrehbar und mittels eines Stellantriebs in mehrere Meßstellungen verstellbar aus­ gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauteil des Stellmotors (13) für den Meßkopf (4) mit einem achszentrierten Zapfen (23) der Halterung (14) und das andere Motorbauteil (24) mit dem Meßkopf (4) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf über ein Umkehrgetriebe mit der Halte­ rung gekuppelt ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Meßkopf (4) ein in seiner Länge verstellbarer Meßarm (3) in einer vorgegebenen Schräglage zur Horizontalen montiert ist, der an seinem freien Ende einen elektrooptischen Sensor (2) aufweist und in vorge­ gebenen Ausziehstellungen fixierbar ist.