JP2001515590A - 軸測定装置および軸測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両車輪（１５ａ、１５ｂ）と基準方向との間の角度（１４）の検出が行われる軸測定装置および軸測定方法が提案される。ここでは角度（１４）の検出が発生器（１０）によって行われ、この発生器は少なくとも１つの回転速度センサ（１１）を有する。発生器（１０）は、これが基準方向（２０）に対して既知の位置を取るように調整される。車両車輪（１５ａ、１５ｂ）に配置された発生器（１０）で調整された角度は車輪（１５ａ、１５ｂ）のキングピン角および／また多はキャスタ角に対する尺度である。

Description

【発明の詳細な説明】 軸測定装置および軸測定方法 従来の技術 本発明は、独立請求項の上位概念による軸測定装置および軸測定方法から出発 する。ＥＰ−Ａ０３１３５６３から、車輪位置測定のための方法および装置が公 知である。ここでは基準としてカルダン懸架された回転ジャイロが使用される。 角度測定装置は第１の車輪で調整される。これに基づいて開始されるジャイロの 回転により、基準軸として使用されるジャイロの回転軸が測定のさらなる経過中 に変化しないことが保証される。角度測定装置は次の車輪に移され、このように 調整された車輪と基準軸との間の角度が測定される。この手段はすべての車輪に 対して繰り返される。第１の車輪に対する他の車輪の方向差が検出され、記憶さ れ、続いて車輪調整値を求めるために相互に計算される。基準軸を形成するジャ イロの過渡時間は、高い精度が要求される場合、１５分のオーダーである。ジャ イロに付加的に必要な角度発生器として、例えば増分角度発生器が出発位置と測 定位置との間の角度差を検出する。 本発明の課題は、軸測定の持続時間を短縮することである。この課題は本発明 の独立請求項に記載の構成 によって解決される。 発明の利点 本発明の、車両の軸測定装置は、車両車輪と基準方向との間の少なくとも１つ の角度が検出可能であり、角度の検出が少なくとも１つの回転速度センサを備え た発生器によって行われ、この回転速度センサの出力信号が積分されることを特 徴とする。回転速度センサを軸測定に使用することにより、発生器を車両のそれ ぞれの車輪で相互に正確に配向することが省略される。長時間の調整も回避され る。軸測定に使用される各発生器は、車両または別の発生器の構成に依存しない 基準方向に対して既知の相対的位置をとるから、測定すべき車両の遊びの大きな 軸間隔または軸ずれは影響を及ぼさない。発生器はＰＫＷ、ＬＫＷ、トレーラー または多軸車両に同じように使用することができる。回転速度の積分により得ら れた回転角度は車両のキャスタ角またはキングピン角に対する尺度として用いら れる。回転角は、車輪の回転軸座標の基準方向からの偏差を表す。この角度は、 キャスタ角またはキングピン角検出のためのアルゴリズムに対するデータベース として用いる。 有利な構成では、発生器は３つの回転速度センサを有し、これらセンサは直交 系を形成する。これによって車両の基準方向を完全に取り出すことができる。平 行運動の原因となる障害を補償するのに必要なすべて の情報が検出される。 軸測定のための本発明の方法の構成では、少なくとも１つの回転速度センサを 備えた発生器が設けられており、このセンサの出力信号を積分する。発生器は、 これが基準方向に対して既知の位置をとるように構成されている。続いて発生器 は、車両の車輪に取り付けられる。調整された角度は、車両車輪のキャスタ角ま たはキングピン角に対する尺度である。回転速度センサは基準方向に対する発生 器の相対位置を検出する。発生器を車両の車輪に所定の位置で配属する必要はな い。これにより時間のかかる調整が省略される。 本発明の有利な改善形態では第３のステップが設けられる。このステップでは 、基準方向に対する車輪の回転軸座標の相対位置が検出される。車軸相互間に角 度ずれが発生する場合には、軸幾何構成の実行すべき補正手段により解明される 。 有利な改善形態では、自転の補償が角度検出の間に行われる。これにより角度 測定の精度が向上する。回転速度センサが静止状態でこの障害量を連続的に検出 することにより、保守の必要性に少ない自己校正式システムが実現される。 有利な改善形態の第４のステップでは、発生器が第１のステップで示されたの と同じ位置に配置される。先行する測定は、第４のステップで調整された角度が 有利にゼロから異なっていれば、無効となる。測定に 影響を与える障害は大きなコストをかけずにコントロールできる。この手段は、 測定方法の操作性の良い自動化に用いられる。 さらに有利な改善形態は別の従属請求項および以下の説明から明らかとなる。 図面 本発明の実施例が図面に示されている。 図１は、ブロック回路図、 図２は、空間構成を示す図、 図３は、種々の実施例のフローチャートである。 発生器１０は３つの相互に直交配置された回転速度センサ１１から構成される 。各回転速度センサは回転速度１３を信号処理部１２に送出する。信号処理部は 入力信号を角度に変換する。図２によれば、発生器１０は基準方向２０に対して 既知の位置をとる。発生器１０に対して空間的近傍に、測定すべき２つの車輪１ ５ａ，１５ｂがある。各車輪１５ａ，１５ｂには相応の回転軸座標が割り当てら れている。この回転軸座標の１つの軸は相応の車輪１５ａ，１５ｂの回転軸と一 致する。 回転速度センサ１１は、軸を中心に回転する部材の回転速度１３を検出する。 これに関連する測定装置は種々の物理的作用に基づく。角速度は検出すべき回転 速度に対して同義である。機械的ジャイロの場合、測定すべき回転はトルクを惹 起し、このトルクは回転速 度に比例する。ジャイロに対する平行運動の影響は相応のエラーモジュールによ り補償しなければならない。ファイバーオプティックジャイロの場合、回転に基 づく光の伝搬時間差が測定すべき回転速度に対する尺度である。基準信号に対す る、干渉検知計により検知された測定信号の位相差は角速度に比例する。リング レーザジャイロの場合、２つの光導波索が１つの面を逆に周回する。リングレー ザの測定すべき回転は効率的にリング共振器長を変化させる。ここから生じた、 光導波索の光周波数の差が回転速度に対する尺度である。さらなる詳細は、刊行 物“Hochgenaue Kreisel und Beschleunigungssensoren”,E.V.Hinueber,Elektr onik 1/1996に記載されている。 発振型ジャイロの場合、例えば音叉または円筒体として構成された振動可能な 構造体が励振される。加速度検出器は測定すべき回転に基づくコリオリ加速度を 回転速度に対する尺度として検出する。詳細については“Yaw rate sensor for vehicle dynamics control system",A.Reppich，R.Wilig,SAE-Paper,Detroit 19 95を参照されたい。しかし回転速度センサ１１は決して上記の物理的原理に制限 されるものではない。重要なことは、回転速度センサ１１の出力信号として回転 速度１３が得られることである。 軸測定に対しては、個々の車輪幾何構成がどれだけの角度だけ相互にずれてい るかが対象である。信号処 理部１２は回転速度１３を角度１４に、回転速度１３の時間経過の積分によって 変換する。回転速度センサ１１が例えばＸ軸を中心にした回転速度１３を検出す るなら、所属の角度はどれだけｙ／ｘ平面でＸ軸を中心に積分の開始から回転し たかを表す。回転には通常、平行運動が重畳される。この障害成分は変換−微分 式により補償しなければならない。回転速度１３が連続的に存在するなら、積分 を電子構成部材により行うことができる。離散値の場合は、公知のアルゴリズム により角度１４が得られる。信号処理部１２は積分の開始時点を通知する。この 時点で発生器１０はその基準位置に存在する。発生器が３つの相互に直交配置さ れた回転速度センサ１１から構成されるなら、３つすべての回転速度１３が積分 され、平行運動の際に補償される。平行運動の他に別の障害量として地球の自転 が関与する。水平角に対するその影響は、積分が開始されてから経過した時間と 、測定場所の緯度に依存して考慮される。回転速度センサ１１が静止状態にあれ ば、この回転速度センサは自転に起因する角度１４を時間に依存して検出するこ とができる。この障害量検出に基づいて、自転が次の測定の際に補償される。回 転速度センサ１１は自動的に校正される。 回転速度センサ１１の測定信号は有利には局所的にそれぞれの発生器１０で処 理される。択一的手段では、回転速度１３は処理されずに中央評価装置にさらに 供給され、この中央評価装置が積分を実行する。相応のデータ伝送は線路接続、 無線または赤外線を介して行うことができる。 軸測定に対して１つまたは複数の発生器１０が必要である。それらのデータは 中央表示および操作装置により処理される。 図３を参照して以下、軸測定過程を説明する。軸測定に対して設けられる発生 器１０はステップ１０１で配向される。それぞれの発生器１０はこのために基準 方向２０に対して既知のように配向される。基準方向２０として例えば図２に示 した測定台の座標が用いられる。発生器１０は、発生器１０に含まれる回転速度 センサ１１の回転軸が既知の角度だけ基準方向２０の相応の軸から回転している ように配置される。簡単にするためさらに、発生器１０の回転速度センサ１１の 軸が基準方向２０の軸に対して平行であるように配向されていることを前提にで きる。このようにして調整された、回転速度センサ１１と基準方向２３０のそれ ぞれの軸間のずれ角度はゼロである。この初期値は、キャスタ角を検出する中央 評価装置にファイルされる。キャスタ角およびキングピン角に対しては常に角度 差だけが重要であるから、発生器１０が既知の角度だけ相互にずれて配置されて いれば十分である。配向の後、ステップ１０１で相応の回転速度１３の積分がス タートする。 引き続いて、発生器が車輪１５ａ，１５ｂにステップ１０２で取り付けられる 。発生器１０は基本的に任意の車輪に固定することができ、測定すべき車輪１５ ａ，１５ｂを基準にした特別の配向は不必要である。そのために例えば車輪リム にセンサに対する収容装置が設けられる。クランプまたは磁石によるセンサ１０ の固定も同じように考えられる。それぞれの車軸に対して配向する必要はない。 回転速度１３を積分することにより、次の角度が検出される。すなわち、回転速 度センサ１１の軸により構成される座標系が積分の開始時点から回転した角度が 検出される。 引き続き、それぞれの車輪１５ａ，１５ｂの回転軸座標２１ａ、２１ｂがステ ップ１０３で検出される。この目的のために発生器１０は、発生器が車輪１５ａ ，１５ｂの回転により受ける回転運動および揺動運動を検出する。車輪を持ち上 げた状態での回転軸座標検出の手段はリムバランス補償として公知であり、例え ばＤＥ−ＰＳ２９１１５８０に記載されている。リムバランス補償では、車両は 約２／３の車輪回転により本来の測定場所、ジャッキピットまたはコックピット で転がされる。これにより、どれだけの角度だけ相応する車輪１５ａ，１５ｂの それぞれの回転軸座標２１ａ，２１ｂが基準方向２０から異なっているかが既知 となる。 ステップ１１０で、所望の角度１４が検出され、出 力される。回転軸座標２１ａ，２１ｂと基準方向との間の角度ずれ、ひいては個 々の回転軸座標２１ａ，２１ｂ間の角度ずれが既知となり、中央計算器に供給さ れる。中央計算器はここからキャスタ角またはキングピン角を計算する。操舵可 能な車輪１５ａ，１５ｂが回転プレート上にあるとき、トーインまたはトーアウ トが検出される。これは例えば、“steering geometry and caster measurement ”,D.B.January,SAE-Paper,Detroit 1985に記載されている。 測定の検査は、使用された発生器を測定終了後に、ステップ１０１で説明した ように出発位置へ戻ることにより行われる。測定が正しい場合には、発生器１０ で調整された角度１４が値ゼロから有利に異なってはならない。大きな偏差が発 生する場合はこれがユーザに通知される。 択一的実施例は、発生器１０の簡単化に関するものである。 ３つの回転速度センサ１１のうち回転軸が水平に延在する１つを省略する場合 、これに関する方向変化は振り子装置により検出することができる。 発生器１０のさらなる簡単化は、水平面における方向変化を検出するただ１つ の回転速度センサ１１を使用することにより達成される。これは発生器１０を実 質的に垂直に移動して、使用するのである。このために発生器１０は垂下運動さ れ、実質的に水平の車輪ア ダプタにおいて平面に振り子のように固定され、キングピン角を検出する。自由 度が制限されたこのような回転速度センサ１１は例えば平面を振動する振り子を 実現する。この振り子は二本吊りで懸架される。 ただ１つの回転速度センサ１１を使用した別の変形実施例は、この回転速度セ ンサを実質的に垂直な基準方向２０に対して既知の位置にもたらし、垂直面にお ける方向変化を例えばキャスタ角検出のための求めるのである。 必要な測定は基本的に順次実行することができる。このためにはただ１つの発 生器１０が必要なだけである。測定値処理部には、測定がいつどの車輪１５で終 了したから通知される。しかし障害成分、地球の自転を常時補償しなければなら ない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 車両の軸測定装置であって、該装置により車両の車輪（１５ａ，１５ｂ ）と基準方向（２０）との間の少なくとも１つの角度が検出される形式の装置に おいて、 角度（１４）の検出が少なくとも１つの発生器（１０）により行われ、 該発生器は少なくとも１つの回転速度センサ（１１）を有しており、 該回転速度センサの出力信号が積分される、 ことを特徴とする軸測定装置。 ２． 発生器（１０）は３つの回転速度センサ（１１）を有し、 当該回転速度センサは直交系を形成する、請求項１記載の装置。 ３． 基準方向（２０）は車両に依存しないで選択される、請求項１または２ 記載の装置。 ４． 発生器（１０）を用いた車両の軸測定方法であって、該発生器により少 なくとも発生器（１０）の基準方向に対する角度（１４）を検出する方法におい て、 発生器（１０）は少なくとも１つの回転速度センサ（１１）を有し、 該回転速度センサの出力信号は積分され、 第１のステップ（１０１）で、発生器（１０）が基準方向（２０）に対して既 知の位置を取るように調整し、 第２のステップで、発生器を車両車輪（１５ａ，１５ｂ）に取り付け、 車両車輪（１５ａ、１５ｂ）において調整された角度を車軸の方向に対する尺 度とする、 ことを特徴とする軸測定方法。 ５． 第３のステップで、車輪の回転軸座標（２１ａ、２１ｂ）の基準方向に 対する相対位置を検出する、請求項４記載の方法。 ６． 自転の影響を、角度（１４）の検出中に補償する、請求項４または５記 載の方法。 ７． 第４のステップで、発生器を第１のステップのように調整し、 第４のステップで調整された角度（１４）がゼロから有意に異なっていれば、 先行する測定を無効であると識別する、請求項４から６までのいずれか１項記載 の方法。