DE2840708C2 - Vorrichtung zum Ermitteln zweier Lenkstellungen von Vorderrädern eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln zweier Lenkstellungen von Vorderrädern eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs J.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der US-PS 38 04 526 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist an einem der Vorderräder eine Projektionseinrichtung fest angebracht. Diese sendet in eine relativ zur Ebene dieses Vorderrades feste Richtung einen Lichtstrahl aus, der auf einen im Abstand von der Projektionseinrichtung angeordneten Spiegel trifft und von diesem reflektiert wird. Auf beiden Seiten der Projektionseinrichtung sind mit Abstand davon zwei Empfangseinrichtungen angeordnet. Trifft der vom Spiegel reflektierte Lichtstrahl auf die eine der beiden Empfangseinrichtungen so ist eine der beiden Lenkstellungen ermittelt. Trifft der Lichtstrahl auf die andere Empfangseinrichtung, so ist die andere Lenkstellung ermittelt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung muß die Projektionseinrichtung, die zusammen mit den beiden Empfangseinrichtungen eine Einheit bildet, bezüglich der Ebene des Vorderrades, an das sie anzubringen ist, einjustiert werden. Zusätzlich müssen der Spiegel und die Projektionseinrichtung aufeinander einjustiert werden. Dabei ist darauf zu achten, daß der Spiegel vom Lichtstrahl senkrecht getroffen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringerem Justieraufwand einjustiert werden kann.

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

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 2 — 6 hervor.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die

Projektionseinrichtung relativ zur Ebene des Vorderrades einzujustieren, an dem sie anzubringen ist, und dann ist nur noch Sorge dafür zu tragen, daß die Empfangseinrichtung von dem einen sowie von dem anderen Lichtstrahl getroffen wird. Dies läßt sich aber leicht erreichen, weil die Projektionseinrichtungen in der Regel waagrecht hängend an den Vorderrädern angebracht sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die an einem Fahrzeug befestigt ist und bei welcher die Vorderräder des Fahrzeuges in Geraaeausstellung sind,

Fig.2 und 3 in shematischer Darstellung eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1, in welcher die Räder auf einer Seite des Fahrzeuges und insbesondere die beiden gewünschten Lenkstellungen der Vorderräder gezeigt sind, die bei der Bestimmung der Vor- oder Nachlaufwinkel des Rades benutzt werden,

Fig.4 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung welche die Projektionseinrichtimg zeigt, die auf einem der Vorderräder eines Fahrzeuges befestigt ist,

F i g. 5 eine Draufsicht auf die Projektionseinrichtung nach F i g. 4,

Fig.6 in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung die Optik der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.7 eine Draufsicht in schematischer Darstellung ähnlich zu der Darstellung nach F i g. 6 auf die Optik der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 8 in vergrößerter und schematischer Darstellung eine Draufsicht aus der Sicht der Pfeile 8 in Fig.4 die Anordnung lichtemittierender Dioden in der Projektionseinrichtung,

Fig.9 das Strahlenmuster, welches von dem Feld nach Fig.8 ausgesandt und auf einem Schirm aufgefangen wird, wobei aus Gründen der Anschaulichkeit angenommen ist, daß alle Dioden des Feldes gleichzeitig angeregt sind, und

Fig. 10 ein Blockschaltbild des Steuerkreises der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Projektionseinrichtung 10 auf, die mittels eines Befestigungsmechanismus 12 an einem Vorderrad 16 eines Fahrzeuges 8 befestigt ist, sowie einen Reflektor 11, welcher mittels eines Befestigungsmechanismus 47 an dem Hinterrad 46 des Fahrzeuges direkt hinter der Einrichtung 10 befestigt ist. Die Projektionseinrichtung 10 ist ähnlich aufgebaut wie eine Projektions- und Fotodetektoreinrichtung, die in der DE-OS 28 38 555 vorgeschlagen ist. wobei der spezielle Aufbau der Lichtprojektionselemente und der Lichtempfangselcmente bis auf die Projektionslinse der gleiche ist, welche die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildet. Die hier beschriebene Vorrichtung kann auf verschiedene andere lichtstrahlprojizierende und -empfangende, spurwinkelmessende Vorrichtungen angewendet werden, die von einem anderen Typ sind. Außerdem ist die hier beschriebene Vorrichtung nicht auf Spurwinkelmeßvorrichtungen beschränkt, denn sie dient zwei Funktionen, zum eilen als Spurmeßvorrichtung und zum anderen als Einrichtung zur Bestimmung gewisser Lenkstellungen der Vorderräder eines Fahrzeuges.

Die ProjektionseinHi-lnijng ist mit einem Steuerkreis 110 verbunden, der die Erregung einer Mehrfachdioden-Lichtquelle innerhalb der Projektionseinrichtung 10 steuert und ein digitales Ausgangssignal von einem Fotodetektor in einer Empfangseinrichtung 42 innerhalb der Projektionseinrichtung erzeugt Das digitale Ausgangssignal wird durch einen Digital/Analog-Wandler 111 in ein Analogsignal umgewandelt, und das Analogsignal wird einer Anzeigevorrichtung 112 zugeführt Die Anzeigevorrichtung 112 enthält ein bipolares

hi Meßinstrument daß den Winkel des Vorderrades 16 des Fahrzeuges 8 relativ zu einer Bezugsachse in Bruchteilen von Graden anzeigt

Nach F i g. 4 und 5 ist die Projektionseinrichtung 10 du- :h einen abnehmbaren Befestigungsmechanismus 12 an der Felge 14 des Vorderrades 16 befestigt Ein geeigneter Befestigungsmechanismus 12 ist in der US-PS 37 09 451 beschrieben.

Die Projektionseinrichtung 10 weisi ein diagonal angeordnetes Gehäuseteil 34 auf, welches durch eine Lagerbuchse 36 (F i g. 5) drehbar auf einer Achse 32 des Befestigungsmechanismus 12 gelftvjrt ist sowie ein zylindrisches Gehäuseteil 38, weiches ve ti unteren Ende des Gehäuseteils 34 sich nach vorne erstreckt Das zylindrische Gehäuseteil 38 und das Hauptgehäuseteil 34 sind so konstruiert, daß sie eine Gewichtsverteilung verwirklichen, so daß die Projektionseinrichtung 10 waagrecht an der Achse 32 hängt. Das zylindrische Gehäuseteil 38 ist im wesentlichen parallel zur Fahrzeugtragenden Fläche aber auch zur Ebene des

to Rades 16 ausgerichtet.

Aus der F i g. 4 geht hervor, daß im Gehäuseteil 34 und an dem rückwärtigen Ende des zylindrischen Gehäuseteils 38 der Länge nach ein Projektor 40 befestigt. Gemäß den F i g. 1 bis 3 sendet der Projektor

j-. 40 drei Lichtstrahlmuster Bla—c, B2a—cund B3a—c in Richtung Hinterrad 4ö des Fahrzeuges 8 aus. Jedes Lichtstrahlmuster setzt sich aus mehreren zeitlich nacheinander und horizontal nebeneinander ausgesandten Lichtstrahlen zusammen. In das diagonale Gchäuse-

W teil 34 ist unmittelbar über dem Projektor 40 eine Empfangseinrichtung 42 mit Fotodetektor eingebaut, weLner auf Licht anspricht, das von einem am Hinterrad 46 befestigten Reflektor 11 reflektiert wird.

Gemäß der in F i g. 7 gezeigten Draufsicht enthält der

:·. Projektor 40 eine aus mehreren Dioden bestehende Lichtquelle 100, eine Linse 50 zur vertikalen Aufweitung des von Lichtquelle 100 über einen bestimmten Dispersionswinkel übertragenen Lichtes und eine Projektionslinse 52. Die Dioden sind nach Fig.8 in

■«' Form eines Feldes in einer vertikalen Ebene angeordnet. Die Lichtquelle 100 ist an einem Befestigungsglied 53 (Fig.4) befestigt, welches in einer Bohrung festgeklemmt ist, die in einem ringförmigen Montageblnck 50 mit einem kreisförmigen Ring 58 ausgebildet

> > ist, welcher zum Halten des Teiles 53 im Montageblock verwendet ist. Der iJefestigungsblock ist in einer Hülse 60 befestigt, welche in das zylindrische Gehäuseteil 38 der Projektionseinrichtung 10 eingepaßt ist. Die Strahlaufweitende Linse 50 ist im rückwärts liegenden

bo Ende der Hülse 60 befestigt, so daß die optische Achse A-A (F i g. 4) der strahSaufweitenden Linse 50 sieh durch die mittlere Diode 106 (siehe F i g. 8) der Lichlquelle 100 erstreckt. Die zusammengesetzte Projektionslinse 52, welche einen wesentlichen Teil der vorliegenden

to Erfindung bildet, ist durch einen Ring innerhalb einer Bohrung gehalten, welcher im hinteren und unteren Ende 64 des Gehäuseteils 34 der Anordnung ausgebildet ist. so daß die ODtische Achse der Prnipktiondincf» "io »nr

Achse A-A ausgerichtet ist. Beim Betrieb des Projektors 40 wird zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine der lichtemittierenden Dioden (LED) der Lichtquelle 100 angeregt, die einen Lichtstrahl aussendet, der auf die Achse A-A zentriert ist, aber von der Linse 50 unter einem bestimmten Dispersionswinkel über und unterhalb der Achse A-A gestreut wird.

Das hinterste Ende des zylindrischen Gehäuseteils 38 ist innerhalb einer Bohrung gehalten, welche im vorderen und unteren Ende des diagonalen Gehäuseteils 64 ausgebildet ist, wobei diese Bohrung koaxial zur Bohrung ist, in welcher die Projektionslinse 52 aufgenommen ist. Die Hülse 60, innerhalb welcher das Befestigungsteil 56 und die Zerstreuungslinse 50 befestigt sind, ist innerhalb der Bohrung des röhrenförmigen Gehäuseteils 38 enthalten, wie es vorstehend erwähnt wurde. Diese röhrenförmige Konstruktion erleichtert sehr die genaue Ausrichtung der Komponenten des Projektors 40.

Nach Fig.4 ist der Fotodetektor 42 der hier beschriebenen Vorrichtung in das Gehäuseteil 34 direkt über dem Strahlprojektor 40 eingebaut. Der Fotodetektor enthält eine Objektivlinse 70 zum Sammeln von Licht, welches vom Reflektor 11 reflektiert worden ist, und eine hyperhemisphärische Linse 72, welche koaxial zar Linse 70 ausgerichtet ist, und das von der Linse 70 empfangene Licht auf einem fotoempfindlichen Energiewandler 74 konzentriert. Die Linse 70 ist koaxial in einer Bohrung befestigt, die im hinteren Ende 64 des Gehäuses 34 über der Bohrung ausgebildet ist, in m welcher die Projektionslinse 52 befestigt ist. Ein Ring und ein ringförmiger Abstandhalter sind dazu vorgesehen, die Linse 70 in ihrer zugeordneten Bohrung zu halten, welche eine Achse B-B (F i g. 4) aufweist, die parallel zur Achse A-A des Projektors 40 verläuft. Der J5 Energiewandler 74 ist an die ebene Oberfläche 82 (siehe F i g. 6) der Sammellinse 72 gekittet. Welche in einem ringförmigen Halteblock 80 (Fig.4) innerhalb einer Bohrung gehalten ist. die im Gehäuse 34 auf der Vorderseite und koaxial zu der Bohrung ausgebildet ist. ■»" welche die Linse 70 aufnimmt. Der Energiewandler 74 ist innerhalb des ringförmigen Befestigungsblocks 80 angeordnet, so daß er zur Achse B-B (F i g. 4) ausgerichtet ist und die Linse 72 berührt die Linse 70 in einer Kontaktstelle, welche so gut wie möglich mit der ■«* optischen Achse ß-Sder Linse 70 zusammenfällt.

Nach den F i g. 6 und 7 ist die Aufweitungslinse 50 eine planzylindrische Linse, deren ebene Fläche dem einfallenden Licht zugewandt ist und auf der Achse A-A senkrecht steht (Fig.4) und deren zylindrische Fläche, von der das Licht abgesandt wird, eine Achse aufweist, welche die Achse A-A senkrecht schneidet. Nach der in F i g. 6 dargestellten Seitenansicht wird ein erster Strahl R 1 von der mittleren LED 106 des Diodenfeldes der Lichtquelle 100 durch die Mitte der Linse 50 und die Projektionslinse 52 ohne Brechnung übertragen. Ein zweiter Strahl RI, der von der LED 106 nach unten ausgesandt wird, schneidet einen unteren Teil der Aufweitungslinse 50 und wird nach oben gebrochen, um den Strahl R 1 im Brennpunkt der Linse zu schneiden, 6° ä wobei der Brennpunkt an der hinteren ebenen Oberfläche 92a (Fig. 7) der Projektionslinse 52 liegt Der Strahl RI tritt aus der Projektionslinse 52 unter einem Winkel so heraus, daß das Licht von der LED 106 vertikal um einen vorbestimmten Betrag auf der Ebene des Ziels, das ist die Fläche des Fotodetektor der Empfangseinrichtung 42, gestreut wird. Ein ähnlicher, nicht dargestellter Strahl aus der LED 106, der die obere Fläche der Linse 50 trifft, bestimmt auf diese Weise die vertikale Ausdehnung des LED-Bildes auf dem Ziel, wobei die Zielbilder für alle LED's in der Fig.9 dargestellt sind.

Der Reflektor 11 ist in der Fig.6 als V/inkelspiegel dargestellt, welcher einen unteren Spiegel 84 und einen oberen Spiegel 86 aufweist, die in einem rechtwinkeligen Gehäuse 88 angeordnet sind. Die ebenen Oberflächen der Spiegel schneiden einander unter einem Winkel von 90°. Das Gehäuse 88 ist mittels eines dem Mechanismus 12 ähnelnden Befestigungsmechanismus 47 am Hinterrad 46 befestigt, so daß jeder der Spiegel 84 und 86 einen Winkel von etwa 45° mit der vertikalen Ebene durch die Drehachse R-R des Hinterrades 46 (Fig. I) bildet. Das Reflektorgehäuse 88 ist mittels des Befestigungsmechanismus 47 an der Felge des Hinterrades befestigt, so daß die Spiegel 84 und 86 normal zur Ebene des Rades und auf diese Weise auch zur Langsachse L-L des Fahrzeuges sieheri. Der Reflekior π ist von der Haltefläche des Fahrzeuges räumlich getrennt, so daß die Projektionsachse A-A den unteren Spiegel 84 etwa bei seiner Mittellinie (siehe F i g. 6) trifft und die Spiegel 84 und 36 sind so groß, daß die Achse B-B des Fotodetektors etwa die Mittellinie des oberen Spiegeis 86 schneidet.

Mit dem vorstehend beschriebenen Reflektor wird, wenn die Drehachsen der Vorder- und Hinterräder parallel sind der zentrale Strahl R 1 von der mittleren Diode 106 der Lichtquelle 100 vom unteren Spiegel 84 vertikal zum oberen Spiegel 86 und dann längs der Achse ß-flzum Fotodetektor der Empfangseinrichtung 42 reflektiert, wie es in der F i g. 6 dargestellt ist. Wenn der Reflektor 11 um die Drehachse des Hinterrades gekippt wird, so daß die Spiegel 84 und 86 nicht im Winkel von 45° zu einer vertikalen Ebene durch die Achse des Hinterrades sind, trifft der Strahl R 1 nicht die MStteüinie des unteren Spiegels und der Abstand zwischen dem einfallenden und reflektierten Strahlenbündel ändert sich, auch wenn der räumliche Winkel, unter welchem das Strahlenbündel zum Fotodetektor reflektiert wird, nicht wechselt. Aufgrund der relativ großen vertikalen Streuung der von der Linse 50 gelieferten Strahlenbündel jedoch ist die hier beschriebene Vorrichtung unempfindlich bezüglich großer Fehler in der Verdrehung des Reflektors 11 und/oder der Anordnung 10.

Das LED-Feld der Lichtquelle 100, das in Fig.8 dargestellt ist und der ihm zugeordnete Schaltkreis stimmen mit dem in der DE-OS 28 38 555 beschriebenen LED-Feld und Schaltkreis überein. Dort enthält Has LED-Feld eine ebene, rechtwinkelige Anordnung von 35 lichtemittierenden Dioden, die in 5 Linien oder Reihen und 7 Spalten angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen den Linien und Spalten gleich ist Das Feld ist relativ zu einer horizontalen Ebene unter einem Winkel S geneigt, so daß jede Diode im Feld einen gleichen Abstand in einer horizontalen Richtung von zwei anderen Dioden im Feld aufweist, wobei das Feld, wenn es in einer horizontalen Ebene angesehen wird, 35 äquidistante Dioden enthält

Die Dioden sind so angeordnet daß sie nacheinander von einem Ende (in der horizontalen Ebene) zum anderen eingeschaltet werden, wobei die mittlere Diode 106 deshalb in der Mitte der Folge eingeschaltet wird, im Ziel, das ist die Oberfläche des Fotodetektors der Empfangseinrichtung 42, erzeugen die einzelnen Dioden eine Reihe von vertikalen Lichtstreifen 101, die in der Fig.9 dargestellt sind, wobei der Lichtstreifen der

mittleren Diode 106 als der mittlere Lichtstreifen 107 dargestellt ist. Die Länge der Lichtstreifen 101 wird durch die Aufweitungslinse 50 bestimmt und die Breite der Streifen wird durch den Brennpunkt der Projektionslinse 52 festgelegt. Mit dem LED-Feld kann der ϊ individuelle Spurwinkel des Vorderrades 16 entsprechend einem in der DE-OS 28 38 555 oder DE-OS 28 07 Ϊ33 beschriebenen Verfahren bestimmt werden. Die DEOS 28 07 633 zeigt ein Verfahren, bei welchem der Spurwinkel eines Vorderrades bezüglich eines am Hinterrad befestigten Reflektors mit einer Vielzahl von Dioden bestimmt wird. Der Einfahcheit halber ist das Folgendster von 35 Lichtstrahlen aus dem Diodenfeld in den Zeichnungen allgemein durch drei Strahlenbündel repräsentiert, welche, wenn die Projektionseinrich- ti tung 10 in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Achse L-L des Fahrzeuges ausgerichtet ist (d. h. die Räder sind in Geradeausstellung), als Strahlen BXa, BXb und B Irdargestellt sind. In der Draufsicht nach Fig. 7 repräsentiert der Lichtstrahl ßla den Strahl aus der mittleren Diode 106, und die Lichtstrahlen ßlöund ßlc repräsentieren die Strahlen aus den gegenüberliegenden Enden des Feldes, welche im Ziel gegen den Lichtstrahl ß la horizontal versetzt sind.

Eine wichtige Eigenschaft der hier beschriebenen Vorrichtung ist die Projektionslinse 52, welche laufend zwei andere Bezugsstrahlmuster ß2a bis B2c und ß3a bis ß3czusätzlich zu dem Strahlenmuster B Xa bis B Xc liefert. Das Strahlenmuster BXa bis ßlc bildet das mittlere Muster (siehe Fig. 1) und wird längs eines so Strah'enganges ausgesandt, welcher eine Mittellinie aufweht, die mit der Achse A-A des Projektors 40 zusammenfällt, und folglich längs eines Strahlenganges parallel zur Ebene des Vorderrades 16. Das Strahlenmuster ß2a, B2b, B2c wird unter einem bestimmten α Winkel, beispielsweise 10°, in einer Richtung in einer horizontalen Ebene vom Strahlenmuster ßla bis ßlc ausgesandt. Das dritte Strahlenmuster ß3a bis ß3c wird unter dem gleichen bestimmten Winkel in die andere Richtung vom zentralen Strahlenmuster ß la bis ßlc ausgesandt. Die Strahlenmuster ß2a bis B2cund ß3a bis ß3c sind folglich durch einen totalen bestimmten Winkel von 20° voneinander getrennt. Dieser totale Winkel ist gleich dem gewünschten Drehwinkel, durch welchen die Vorderräder 16 und 17 zwischen den zwei gewünschten Lenkstellungen in Verbindung mit einem Verfahren zur Messung der Nach- oder Vorlaufwinkel der Räder zu schwenken sind. Das mittlere Strahlenmuster B la bis B te wird benutzt, wenn die Vorderräder in Geradeausstellung sind und es wird in einem System zur Bestimmung der individuellen Spurwinkel der Vorderräder benutzt, wie es in der DE-OS 28 07 633 beschrieben ist.

Nach den F i g. 6 und 7 enthält die Projektionslinse 52, welche die mehrfachen Strahlenmuster erzeugt, eine plankonvexe Projektionslinse 92, welche eine derartige Krümmung und einen Brechungsindex aufweist, daß das auf sie einfallende Licht in einem vorbestimmten Abstand fokussiert wird, welcher entsprechend dem Abstand von der Linse 92 zum Reflektor 11 und zurück m> zur Linse 70 des Detektors in der Empfangseinrichtung 42 berechnet ist Da dieser Abstand in Abhängigkeit von der Größe eines Fahrzeuges variiert, ist die Brennweite der Linse 92 für das längste Fahrzeug bestimmt (das ist der größte Abstand zwischen Vorder- und Hinterrad), welches mit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ausgerichtet werden kann. Die Projektionslinse 52 enthält weiterhin ein Paar keilförmige, vertikal ausgerichtete Prismen 94 und 96, die auf jeder Seite des zentralen Teils der Linse 92 in der horizontalen Ebene (Fig. 7) angeordnet sind. Die Prismen 94 und 96 sind parallel zueinander und ihre gegenüberliegenden inneren Kanten haben gleichen Abstand von einer vertikalen Ebene durch die Achsen A-A und B-B des Projektors 40 und des Fotodetektors der Empfangseinrichtung 42. Nach F i g. 7 wird das mittlere Strahlenbündel BXa des zentralen Strahlenmusters durch das Licht aus der mittleren Diode 106 der Lichtquelle 100 gebildet, welches auf die Mitte der Projektionslinse 52 fällt. Die Prismen 94 und 96, welche eine Brechkraft von 10° aufweisen, sind dazu vorgesehen, die auf sie einfallenden Lichtstrahlen aus der Lichtquelle (Diode 106) abzulenken, um dadurch die Lichtstrahlen ß2a und ß3a zu erzeugen, welche mit dem Lichtstrahl ßla identisch sind, mit der Ausnahme, daß sie um 10° aus dem Lichtstrahl ßla um eine scheinbare Lichtquelle 48a abgelenkt sind. welche nnrh F i g. 7 vor Her Quelle (Diode 106) des Lichtstrahls BIa sich befindet. Jedes Prisma dient folglich zur Erhöhung der Ablenkung der von ihnen empfangenen Lichtstrahlen aus dem zentralen Lichtstrahl B Xa, der von der Lichtquelle ausgesandt wird.

Die Keilwinkel W1 und VV2 der auf der Lichteinfallsseite liegenden Flächen 95 bzw. 97 der Prismen 94 bzw. 96 sind im wesentlichen gleich, aber sie können erforderlichenfalls leicht unterschiedlich sein, um kleinere Übertragungsfehler auszugleichen, welche der Tatsache zuzuschreiben sind, daß, wenn das Rad 16 gedreht wird, es sich um eine Achse SA (Fig. 1) dreht, welche nicht auf der Mittellinie des Projektors 40 liegt. Außerdem können die Einfallsflächen 95 und 97 der Prismen, obwohl sie eben dargestellt sind, leicht konkav sein, um die erhöhte totale Dicke des Glases aufgrund der Hinzufügung des Prismas zur Oberfläche der Linse 92, welche mitwirkt, die größtmögliche 10°-Strahlablenkung zu erhalten, auszugleichen. Die inneren Kanten der Prismen 94 und 96 (F i g. 7) wirken auch als Blende, jm die Öffnungsbreite des zentralen Teils der Projektionslinse 92 und dadurch die Tiefenschärfe der Lichtstreifen 101 (siehe Fig.9) auf der Zielebene des Detektors, welche nicht auf der idealen Bildebene des Projektors sein müssen, zu bestimmen.

Die Anzahl der einzelnen Strahlbilder in Form von Lichtstreifen 107 eines speziellen Strahlmusters, welche nacheinander die Oberfläche des Detektors der Empfangseinrichtung 42 bei einer Lenkstellung des Vorderrades 16 treffen, hängt von der fokussierenden Kraft der Projektionslinse 52 und deren öffnungsweite, wie sie durch die inneren Kanten der Prismen 94 und 96 festgelegt ist, ab. Die einzelnen Lichtstrahlen, welche in einem horizontalen Muster wie in Fig.9 ausgesandt werden, können in Wirklichkeit einander überlappen, obwohl jeder einzelne Lichtstrahl unter einem eigenen Winkel bezüglich der Mittellinie des Strahlmusters ausgesandt wird.

Der in Fig. 10 dargestellte Steuerschaltkreis 110 ist operativ mit dem lichtempfindlichen Energiewandler 74 und mit jeder der lichtemittierenden Dioden in der Lichtquelle 100 verbunden. Die vom lichtempfindlichen Energiewandler 74 erzeugten Signale werden dazu benutzt, die Winkelposition des Rades 16 relativ zur gewünschten Lenkstellung, in welche das Rad zu drehen ist, beispielsweise geradeaus, 10° nach links oder 10° nach rechts, zu ermitteln. Auch können diese Signale für eine Anzeige des Spurwinkels des Vorderrades benutzt werden, wenn das Rad im wesentlichen geradeaus

gestellt ist, wobei eine Schaltung zur Durchführung dieser Funktion in der DE-OS 28 38 555 beschrieben ist. Der Schaltkreis HO der ebenfalls in der DEOS 28 38 555 beschrieben ist. weist einen Schaltkreis 114 mit Schaltern zum aufeinanderfolgenden Erregen der lichtemittierenden Dioden der Lichtquelle 100 auf. Der Schaltkreis 114 enthält eine Gruppe von fünf Transistoren zum Steuern eier Leistungszufuhr zu den fünf Reihen des Diodenfeldes der Lichtquelle 100 und eine getrennte Gruppe von sieben Transistoren zum Steuern der Leistungszufuhr zu den sieben Spalten des Diodenfeldes 100. Während des Betriebs des Schaltkreises 114 mit den Schaltern werden jeweils nur ein Transistor aus der Gruppe der fünf Transistoren, und aus der Gruppe der sieben Transistoren, gleichzeitig und damit auch nur eine LED des Diodenfeldes zu einem gegebenen Zeitpunkt erregt. Um dies zu erreichen, enthält der Schaltkreis 114 zwei Zähler, einen für die Gruppe aus fünf iinH ριηρπ für Hip Qrtjnnp sus sieben Transistoren. Beide Zähler werden synchron so getaktet, daß die lichtemittierenden Dioden spaltenweise nacheinander von links nach rechts und je Spalte von oben nach unten (siehe dazu F i g. 8) erregt werden. Sind alle Dioden des Feldes erregt worden, wird diese aufeinanderfolgende Erregung wiederholt. Die Synchronisierung und das Rücksetzen der zwei Zähler werden von einem Abtastsignal und einem Rücksetzsignal gesteuert, die beispielsweise von einem Mikroprozessor 116, abgegeben werden.

Mit den Transistoren ist ein hochfrequenz-moduliertes Energieversorgungsgerät 118 verbunden, das bewirkt, daß das von den lichtemittierenden Dioden des Feldes emittierte Licht mit hoher Frequenz pulsiert. Die Ausgangssignalc des Energiewandlers 74 können dadurch gefiltert werden, um die Wirkungen gleichzeitigen Empfangs von Umgebungslicht durch den Energiewandler zu eliminieren. Die Hochfrequenzmodulation des Energieversorgungsgerätes 118 wird durch ein Modulationssignal gesteuert, welches vom Mikroprozessor 116 geliefert wird. Wenn das modulierte Licht aus einer der lichtemitticrenden Dioden des Feldes 100 auf der Oberfläche des Energie .Vandlers 74 durch die Linsen des Fotodetektors in der Empfangseinrichtung 42 konzentriert wird, erzeugt der Energiewandler ein moduliertes Ausgangssignal, welches von einem Verstärker 120 aufgenommen wird, welcher einen auf die Modulationsfrequenz abgestimmten Resonanzkreis enthält, um dadurch das Ausgangssignal aus dem Energiewandler zu filtern und folglich die Wirkungen von gleichzeitig empfangenem Umgebungslicht zu eliminieren. Das Ausgangssignal des Verstärkers 120 wird dann auf den Mikroprozessor 116 gegeben und dieser Mikroprozessor leitet daraus ein digitales Ausgangssignal ab, welches den Winkel zwischen der Ebene der Anordnung 10 und einer zum Reflektor rechtwinkeligen Ebene, und damit den Spurwinkel des Rades 16, anzeigt.

Das digitale Ausgangssignal aus dem Mikroprozessor 116 wird einem Digital/Analog-Wandler 111 zugeleitet und das analoge Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 111 wird auf das Anzeigegerät 112 gegeben. Das Anzeigegerät enthält ein bipolares Meßinstrument, welches die Richtung und die Größe der Winkelverschiebung der Vorderräder 16 und 17 aus einer von der Geradeausstellung oder im Fall der Strahlmuster B 2a bis B 2c bzw. B 3a bis B 3c von einer Stellung 1§° nach links bzw. 10° nach rechts herausgedrehten gewünschten Stellung aufzeichnet

Die Betriebsweise der hier beschriebenen Vorrichtung wird nun kurz Geschrieben. Die Bedienungsperson befestigt die Einstelleinrichtung 10 an der Felge des linken Vorderrades 16 durch Benutzung des Befesti-

> gungsmechanismus 12. Der Befestigungsmechanismus 47, welcher den Reflektor 11 trägt, wird an der Felge des Hinterrades 46 angebracht. Die Steuerschaltung 110 wird dann eingeschaltet und vorzugsweise ist zu diesem Zweck ein Schalter in der Projektionseinrichtung 10

hi vorgesehen. Dann können Verfahren zur Korrektur von Schlagfehlern in den Rädern vorgenommen werden, wobei solche Verfahren dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet bekannt sind.

Die Bedienungsperson dreht dann die Räder 16 und

i' 17 in eine Geradeausrichtung, L>ei der das mittlere Strahlmuster, welches die Lichtstrahlen B la. Bib und BXc enthält, vom Fotodetektor der Empfangseinrichtung 42 empfangen wird. Die Anzeige 112 zeigt dann die Größe und die Richtung der Winkelverschiebung

jo (Spurwinkel) des Vorderrades 16 von der Geradeausrichtung an, in der die Ebene des Vorderrades 16 parallel zur Ebene des Hinterrades 46 und folglich zur Längsachse L-L des Fahrzeuges ist. Auch der Radsturz kann zu dieser Zeit beispielsweise auf einem Neigungs-

y< messer 28 gemessen werden, der zu diesem Zweck im Körper der Projektionseinrichtung 10 vorgesehen sein kann.

Als nächstes wird das Rad 16 ausreichend gedreht, damit ein einzelner Lichtstrahl des Strahlmusters Ö2a.

«ι B 2b und B 2c auf den Fotodetektor der Empfangseinrichtung 42 trifft, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist. Das Anzeigegerät zeigt dann den Betrag an, um welchen das Rad gedreht werden muß, um die angezeigte Ablesung auf Null zu bringen, bei welcher verdrehten Stellung des

π Rades der mittlere Lichtstrahl B 2a parallel zur Ebene des Hinterrades und folglich der Längsachse des Fahrzeuges ist. wie es besonders in der F i g. 2 veranschaulicht ist. Die Bedienungsperson mißt dann den Radsturzwinkel des Rades 16 bei dieser Stellung.

w Das Rad 16 wird als nächstes aus der verdrehten Stellung durch die Geradeausstellung in die I snkstellung gedreht, welche dem Strahlmuster B 3a, B 3b und B 3c zugeordnet ist. Die Räder werden zuerst schnell gedreht, bis das Meßinstrument auf dieses Strahlmuster

■»■< anspricht. Dann wird das Rad 16 sorgfältig gedreht, um das Meßinstrument der Anzeige 112 auf Null-Stellung zu bringen. Bei diesem Punkt ist nach Fig.3 der einzelne mittlere Lichtstrahl ß3a des Strahlmusters parallel zur Längsachse L-L des Fahrzeuges. Der

->o Sturzwinkel des Rades 16 wird bei dieser Stellung wieder gemessen. Dann wird der Nach- oder Vorlaufwinkel des Rades 16 bestimmt (vorzugsweise automatisch durch den Mikroprozessor 116), indem die Differenz der beiden Sturzablesungen bei den um 10° verdrehten Stellungen mit einem vorbestimmten Faktor multipliziert wird. Die Einstellung der Radsturzwinkel kann dann in der herkömmlichen Weise vorgenommen werden, wenn es notwendig ist.

Die hier beschriebene Vorrichtung kann leicht in ein

bO Einstellsystem zur Messung der Spurwinkel der Vorderräder eines Fahrzeuges nach Art der DE-OS 28 07 633 eingebaut werden. Der Mikroprozessor 116 kann zur Erzeugung von Spurwinkelinformationen für beide Vorderräder der Lehre der DE-OS 28 07 633

t>5 entsprechend programmiert werden. Das Anzeigegerät 112 kann dann auch zur Anzeige der individuellen Spurwinkel der Vorderräder des Fahrzeuges benutzt werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ermitteln zweier Lenkstellungen von Vorderrädern eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorderräder in einer der Lenkstellungen in einer Richtung und in der anderen Lenkstellung in der entgegengesetzten Richtung aus einer Geradeausstellung ausgelenkt und in der anderen Lenkstellung um einen vorgewählten Drehwinkel relativ zur einen Lenkstellung verdreht sind, wobei die Vorrichtung eine an einem der Vorderräder angebrachte Projektionseinrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls in einer relativ zur Ebene dieses einen Vorderrades festen Richtung, und eine mit optischem Abstand von der Projektionsvorrichtung angeordnete und in einer vorgewählten Weise relativ dazu ausgerichtete Empfangseinrichtung zum Feststellen des Lichtstrahls aufweist, wobei durch das Feststellen des Lichtstrahls zugleich festgestellt ist, daß das eine Vorderrad sich in der einen Lenkstellung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionseinrichtung (10) neben dem einen Lichtstrahl (B 2a oder B 3a) gleichzeitig einen weiteren Lichtstrahl (B 3a bzw. B2a)'m einer anderen Richtung aussendet, die mit der einen Richtung, in welcher der eine Lichtstrahl ausgesandt wird, einen in einei horizontalen Ebene gemessenen Winkel einschließt, der dem genannten Drehwinkel entspricht, und daß die Empfangseinrichtung (42) den anderen Lichtstrahl (B Za bzw. jo B 2a) feststellt, nachdem die Vorderräder um den vorgewählten Drehwinkel verdreht worden sind, wodurch zugleich bestmimt ist, Jaß die Vorderräder um genau den Betrag verdreht worden sind, den der Drehwinkel erfordert. j-,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionseinrichtung (10) eine Lichtquelle (100), eine Projektionslinse (52) mit einer durch die Lichtquelle (100) sich erstreckenden optischen Achse und ein erstes Prisma (94) umfaßt, das neben der Projektionslinse (52) auf einer Seite deren optischer Achse angebracht ist, wobei dieses erste Prisma (94) so ausgebildet ist, daß es Licht aus der Lichtquelle (100) um einen ersten ausgewählten Ablenkwinkel bezüglich der optischen Achse der Projektionslinse (52) ablenkt, wobei das durch das erste Prisma (94) abgelenkte Licht den einen Lichtstrahl fß2a,) enthält, und daß die Projektionseinrichtung (10) ein zweites Prisma (96) umfaßt, das neben der Projektionslinse (52) auf der Seite deren so optischer Achse angebracht ist, die dem ersten Prisma (94) gegenüberliegt, wobei das zweite Prisma (96) so ausgebildet ist, daß es Licht aus der Lichtquelle (100) um einen zweiten vorbestimmten Winkel bezüglich der optischen Achse der Projektianslinse (52) ablenkt, wobei das durch das zweite Prisma (96) abgelenkte Licht den weiteren Lichtstrahl (Ö3a,> enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionslinse (52) eine ebene Fläche (92a,) aufweist, die der Lichtquelle (100) zugewandt ist und daß die beiden Prismen (94 und 96) neben dieser ebenen Fläche (92) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Projek- b5 tionseinrichtung (10) eine Einrichtung (106) zum Erzeugen eines zusätzlichen Lichtstrahls (B \a), der zusammen mit dem einen Lichtstrahl (B 2a bzw. B 3a) in einer zusätzlichen Richtung ausgesandt wird, die parallel zur Ebene des einen Vorderrades ist und daß der weitere Lichtstrahl (B 3a bzw. B 2a) in einer Richtung ausgesandt wird, die mit der Ebene des Vorderrades betragsmäßig den gleichen Winkel einschließt, wie die eine Richtung, aber in die andere Seite dieser Ebene zeigt, und daß die Empfangseinrichtung (42) den zusätzlichen Lichtstrahl (B ta) feststellt, wodurch zugleich festgestellt ist, daß das Vorderrad geradeaus gerichtet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (106) zum Erzeugen des zusätzlichen Lichtstrahls (B la) eine Lichtquelle (100) und eine Projektionslinse (52) mit einer durch die Lichtquelle (100) sich erstreckenden optischen Achse aufweist und daß der zusätzliche Lichtstrahl (BXa) durch Licht gebildet wird, das in einem zentralen Bereich um die optische Achse auf die Projektionslinse (52) fällt

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der drei verschiedenen Lichtstrahlen eine Lichtquelle (100) und eine Projektionslinse (52) verwendet sind, daß die beiden Prismen (94, 96) jeweils mit Abstand von der optischen Achse der gemeinsamen Projektionslinse (52) angeordnet sind und daß der zentrale Bereich in den Zwischenraum zwischen den beiden Prismen (94,96) fällt