DE2715449A1

DE2715449A1 - Winkelmessinstrument

Info

Publication number: DE2715449A1
Application number: DE19772715449
Authority: DE
Inventors: David Arthur Senften
Original assignee: Hunter Engineering Co
Current assignee: Hunter Engineering Co
Priority date: 1976-04-09
Filing date: 1977-04-06
Publication date: 1977-10-20
Also published as: GB1554483A; DK155677A; FR2347653A1; SE7702965L; NL7703454A; AU2343277A; IT1079605B; AU497848B2; JPS52124602A; BR7702199A; CA1066885A; US4034479A

Description

DR. RUDOLF BAUER · DlPL.-ING. HELMUT HUBBUCH PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM. (WEST-GERMANY) WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ) TEL.: (07231)10 22 90

2715449 5. April 1V7V

Hunter Engineering Company, Bridgeton (Missouri,

" Winkeliueßinstrument ^::

Die Erfindung betrifft ein Meßinstrument gemäß dom Oberbegriff des Anspruchs Ί.

Es gibt verschiedene Anwendungsgebiete für die Erfindung. Bevorzurrfcer. Anwendungsgebiet ist jedoch die Überprüfung und Bestimmung der Stellung von Rädern an Fahrzeugen, wie der Vorspur, der Lenkradstellung bei Gcrodeausfahrfc, eines Versatzes zwischen Rädern auf gleicher Achse und der Spureinstellung zwischen Vorder- und Hinterrädern.

Das .Führen von Fahrzeugen wird aus der Sicht den Fahrers sehr erleichtert, wenn die lenkbaren Räder innerhalb der vom Hersteller festgelegten Toleranzen die vorgeschriebene Spureinstellung auf-

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v;eisen und wenn die Spur der Vorderräder und Hinterräder zueinander korrekt aufeinander abgestimmt isb. Ferner ist zu wünschen, daß das Lenkrad bei Geradeausfahrt genau auf die Längsmittellinie des Fahrzeugs zentriert ist, so daß der Fahrer aus der Lenkradstellung ersieht oder erfühlt, wann die Räder geradeaus laufen. Die Vorspur und die Zentrierung des Lenkrades sind eng miteinander verknüpft, denn wenn bei den lenkbaren Rädern die Spur (i.A. Vorspur) richtig eingestellt ist, dann suchen diese das Fnhrzeug in einer zur Fahrzeuglängsachse parallelen Bewegungsrichtung zu halten, d.h. das Fahrzeug wird bei Vorwärtsfahrt in Geradeausrichtung stabilisiert; bei Geradeausfahrt befindet sich das Lenkrad in einer Stellung, in der sich die Lenkradspeichen symmetrisch zur Fahrtrichtung erstrecken bzw. - bei Vorhandensein einer Lenkradquerstrebe - sich diese Lenkradstrebe in waagerechter Stellung befindet, was weiter oben als auf die Fahrzeuglängsmittellinie zentriert bezeichnet wurde. Wenn andererseits die Drehachsen der Vorderräder nicht aufeinander ausgerichtet sind und nicht senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verlaufen, dann halten die Vorderräder und die Hinterräder keine Spur zueinander. Ähnliche Bedingungen erhält man, wenn die Hinterachse nicht senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verläuft. In beiden Fällen treten Spurfehler in Form eines Versatzes auf, der im amerikanischen Sprachgebrauch als "set back" bezeichnet wird, was bedeutet, daß ein Rad eines Vorder- oder Hinterradpaares

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nicht mit dem auf der anderen Frihrzeugseite befindlichen Rad desselben Paares fluchtet, sondern nach vorn oder hinten versetzt ist.

Zur Bestimmung der Radstellung an Fahrzeugen Int man bisher viel mit optischen Einrichtungen gearbeitet, wozu Lichtstrahlen und Meßskalen eingesetzt wurden. Es ist auch mit rein mecuaninchcn ileLieinrichtungen gearbeitet worden. Bei^jäen ist als wichtiges Ker"^;cmal gemeinsam, daß man ein - optisches oder mechanisches - Bezugssystem braucht, wenn man Fehler in der Radstellung ermitteln will.

Die optischen Einrichtungen arbeiten mit Spiegeln und mit einer Gradeinteilung versehenen Skalen, auf die ein vom Kad des Fahrzeugs ausgehender Lichtstrahl auftrifft und von der Prüfperson abgelesen wird; oder der Lichtstrahl wird von einem photoelektrischen Detektor aufgefangen, dessen Heßsignale in eine Information über die Radstellung umgewandelt werden. Wenn man den ersten Weg geht und eine Lichtskala unmittelbar von der Bedienungsperson ablesen läßt, so sind diesem Vergehen durch die Intensität des immer vorhandenen Lichts aus der Umgebung (Tageslicht, Werkstattbeleuchtung) Grenzen gesetzt. Bei zu großer Helligkeit der Umgebung kann der Lichtstrahl der Meßeinrichtung auf der Skala nicht mehr abgelesen

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werden, weil der Kontrast zu gering ist. Durch Verwendung von photoelektrischen Detektoren kann man diese Probleme auf ein Minimum reduzieren, jedoch wird die Heßeinrichtung dadurch viel teurer.

Bei mechanischen Meßeinrichtungen wird an den am Had befestigten Meßfühlern ein körperlicher Gegenstand angebracht, der für die Messung als Bezugssystem dient. Dieser Gegenstand kann ein starrer Stab aeLn, der sich zwischen den Meßfühlern oder zu einem außerhalb liegenden Träger erstreckt; der Gegenstand kann auch ein elastisches Band sein, welches zwischen den starren Teilen der Meßfühler gespannt ist. Mechanische Meßeinrichtungen, die mit einer solchen starren Stange arbeiten, sind umständlich und zeitraubend in der Handhabung, und das beträchtliche Gewicht der einzelnen Komponenten übt auf die empfindlichen Instrumente, die präzise Messungen ermöglichen sollen, übermäßige Belastungen aus. Elastische Bänder sind zwar preiswert, leicht an Gewicht und einfach zu handhaben, besitzen jedoch zwei Nachteile: Die Instrumente, an denen sie befestigt werden, müssen auf sehr geringe Drehmomente reagieren und die Ablesungen werden durch Luftströmungen , welche auf das elastische Band gerichtet sind, nachteilig beeinflußt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Meßinstrument zu schaffen, mit welchem auf einfache Weise Winkel zwischen einem

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festen und einem beweglichen Bezugssystem gemessen werden können, insbesondere zur Kessung und Prüfung der Vorspur, der Lenkradstellung und sonstiger Ausrichtkennwerte an Kadern von Fahrzeugen.

Diese Aufgabe soll gelöst werden unter Verwendung eines billigen elektromechanischen Winkelmessers, der auf Änderungen der Lage von festen und beweglichen Bezugssystemen anspricht, wobei mechanische Einrichtungen mit elektrischen Meß- und Anzeigeeinrichtungen gekoppelt werden, wodurch trotz billiger Komponenten eine wesentlich verbesserte Meßgenauigkeit erreicht v/erden soll.

Die erfindungsgemäße Lösung ist Gegenstand der Patentansprüche. Die derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet elektromechanische Meßumformer mit einem ersten Hebel, der auf einem Tüjger mit bekannter Vergleichslage befestigt ist, und mit einem zweiten Hebel, der mit dem ersten Hebel durch ein Magnetfeld und durch nachgiebige mechanische Mittel gekoppelt ist. Eine erste Schaltungseinheit wirkt auf das Magnetfeld für den zweiten Hebel ein, indem es die Feldstärke ändert, während eine zweite Schaltungseinheit in Abhängigkeit von der Lage des zweiten Hebels die Spannung in der ersten Schaltungseinheit von Fall zu Fall zur positiven oder zur negativen Seite eines Normalwertes der Spannung hin verschiebt. Dabei greifen am ersten Hebel Ein-

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richtungen an, die ihn in die durch Messung zu bestimmende Lage bewegen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen in der Anwendung auf die Überprüfung der Stellung der Räder eines Fahrzeugs dargestellt und wird nachfolgend eingehend beschrieben. Es ist

F i g . 1 die schematische Aufsicht auf die lenkbaren Räder eines Fahrzeugs, an denen die Bestandteile der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung in der für ihre Anwendung erforderlichen Weise angebracht sind,

F i g . 2 die Aufsicht auf das Winkelmeßinstrument für das rechte Vorderrad, wobei der Deckel entfernt wurde, um den Blick in das Innere des Instrumentes freizugeben,

F i g . 3 iie Aufsicht auf das Winkelmeßinstrument für das linke Vorderrad analog Fig. 2,

F i g . 4 der Schnitt 4-4 (Fig. 2) durch ein Winkelmeßinstrument mit typischem innerem Aufbau, und

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F i g . 5 ein Schematisches Schaltbild der Schaltungen in den Instrumenten gemäß Fig. 2 und 3.

Das Fahrzeug ist in Fig. 1 durch ein Paar lenkbarer Vorderräder 12R und 12L angedeutet. Es steht auf einem waagerechten Prüfstand, wobei seine Räder 12ß und 12L auf drehbaren Platten 14 ruhen. Sollte der Prüfstand mit einer Hebebühne o. dergl. Hebezeug ausgerüstet sein, so wird das Fahrzeug darauf abgestellt, um es erforderlichenfalls mit seinen Rädern vom Boden abheben zu können. Die Drehplatten 14 können auf der Hebebühne angebracht sein, da es im Verlauf des Überprüfens der Radstellung no tv; end ig sein wird , die Räder 12R und 12L in Geradeausrichtung zu schwenken Die Drehplatten 14 sind jedoch nicht erforderlich, soweit die Räder auch ohne sie verschwenkt werden können.

Der erste Schritt bei der Überprüfung der Radstellung besteht darin, die Adapter 15 (Fig· 1) für die Radstellungs-Prüfinstrumente an .den Radfelgen 16 anzubringen. Dies geschieht mit Greifern, von denen gewöhnlich drei vorhanden sind. Die Adapter 15 sind gleich aufgebaut und besitzen einen Zapfen 18, an dem pendelnd Instrumentenköpfe 17 aufgehängt sind, die mit Einstellschrauben so einjustiert werden können, daß die Libellen 18 von

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Wasserwaagen in den Instrumentenköpfen 17 genau zentriert bleiben, v/ährend die Hader 12R und 1? L gedreht werden. Hierdurch v/erden die Instrumentenköpfe 17 in die Ebene der Rnddrehung verlegt, und entsprechendes gilt für die Winkelmeßgeräte, welche an diesen Köpfen 17 befestigt werden.

Der Instrumentenkopf 17 für das rechte Vorderrad 12R (Fig. 1) ist mit einer Stange 20 versehen, welche nach vorn ragt, so daß das vordere Ende vom Rad 12R einen gewissen Abstand aufweist. Am vorderen Ende der Stange 20 befindet sich ein Kasten 21 mit einem Meßumformer für die Bestimmung der Radstellung; aus der Seite des Kastens 21, die dem linken Vorderrad 12L gegenüberliegt, führt ein Anschlußband oder -seil 22 heraus. In entsprechender Weise trägt der Instrumentenkopf 17 für das linke Vorderrad 12L eine Stange 23, welche ebenfalls nach vorn ragt und mit ihrem Vorderende einen gewissen Abstand vom Red 12L aufweist. Am Vorderende der Stange 23 befindet sich ebenfalls ein Kasten 24-mit einem entsprechenden Meßumformer und auch aus diesem Kasten

Seite, die
24 führt an der/dem rechten Vorderrad 12R gegenüberliegt, ein Anschlußband oder -seil 25 heraus. Die beiden Anschlußbänder und 25 sind durch ein elastisches Band 26 miteinander verbunden. Dieses Band kann wie gewünscht mit der Vergleichsachse X in Beziehung gesetzt werden, welche die Richtung der normal ausgerichteten üblichen Achszapfen, die die Räder 12R und 12L tragen, kennzeichnet. _Q

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Die Verbindung der Kästen 21 und ?Λ durch die Aiischlußbänder 22 und 25 sowie durch das elastische Band 26 ist billig, einfach in der Handhabung und die Einzelteile dazu haben nur geringes Gewicht. Die früher bei der Benutzung eines elastischen Vergleichsbandes aufgetretenen Probleme sind hier umgangen.

In Fig. 2 und Fig. 3 sind von den Kästen 21 und 24 die Deckel abgenommen, um zeigen zu können, was sich darin befindet. Im Fall des Kastens 21 ist das Anschlußband 22 an einem ersten Hebel 28 befestigt, der seinerseits wiederum an einem Joch 29 befestigt ist, welches als Träger für einen elektromechanischen Wandler in Form einer ein Drehmoment erzeugenden Einrichtung 30 dient. Die ganze Anordnung ist zwischen Drehzapfen 31 gelagert, welche nur ein geringes Drehmoment verbrauchen und deren Drehachse A von der Rückwand 32 des Kastens 21 einen gewissen Abstand aufweist. Die Einrichtung 30 arbeitet mit einem zweiten Hebel 33 zusammen, der mit und relativ zur Einrichtung 30 bewegbar ist und aus undurchsichtigem Werkstoff besteht. Der zweite Hebel 33 ist so angeordnet daß sein Ende 3^ zwischen den Emittern und Empfängern eines Zwei kanal-Unterbrechers 35 liegt, dessen Schaltung in Fig. 5 zu sehen ist.

Die Art und Weise, wie der elektromechanische Wandler 30 den

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beiden Hebeln 28 und 33 zugeordnet isb, die durch ein magnetisches Feld und nachgiebige mechanische Mittel miteinander gekoppelt sind, wird nachfolgend anhand der Figuren 4 und 5 im Einzelnen beschrieben. Der erste Hebel 28 ist starr am Hauptteil (Rumpf) 3OA eines d!--rt.rsonval-Galvanometers befestigt. Der Rumpf 3OA wiederum ist an einem Joch 29 befestigt, welches im Kasten 21 zwischen einem unteren Drehzapfen 31 und einem oberen, in ein~r von der Rückwand 32 vorstehenden Lasche 37 befestigten Drehzapfen 31 gelagert^ Die Drehzapfen 31 bestimmen eine Drehachse A, um welche der Rumpf 3OA und der erste Hebel 28 gedreht werden können. Der Rumpf 30A trägt in seinem Innern ein Innenteil 3OB, welches von der Innenseite des Rumpfes 3OA einen Abstand aufweist, und zwischen der Innenseite des Rumpfes 3OA und dem Innenteil 3OB

56 besteht über einen Permanentmagneten/in der Weise eine Verbindung, daß um das Innenteil 30ß herum ein Ringraum besteht. Der Magnet polarisiert das Innenteil 3OB und den umgebenden Rumpf 3OA und macht aus ihnen Magnebpole, die im Ringraum ein Magnetfeld erzeugen. In dem Magnetfeld im Rumpf 3OA ist eine Ankerspule 54-(Fig. 5) angeordnet, welche sich um ihre eigene Achse, die in der Mitte des ringförmigen Magnetfeldes liegt, drehen kann. Die Ankerspule 54· wird durch eine Feder 43 (Fig. 5) in vorbestimmter Lage im ringförmigen Magnetfeld gehalten und kann aus dieser Gleichgewichtslage nach beiden Seiten ausgelenkt werden. Der

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zv/eite Hebel 33 ist nit derUnkerspule 54 verbunden oder spricht auf die Bewegung der Ankerspule in einer Weise an, daß durch die Bewegung der Ankerspule 54 auch der zv/eite Hebel 33 bewegt wird. In Fig. 5 ist schematisch dargestellt, daß der zweite Hebel 33 mit der Ankerspule 54- gekoppelt ist, und die Ankerspule 54 befindet sich im Feld dec Magneten 56, der hier stellvertretend für dar- Innenteil 3OB und den Rumpf 50A steht, die - wie oben beschrieben - die hagnetpole bilden.

Der Kasten 21 ist in Fig. 4 im Vertikalschnitt zu sehen. Er hat einen Boden 36, eine Rückwand 32, welche die Lasche 37 mit dem oberen Drehzapfen 31 trägt, und eine Stirnwand yö mit einer nach vorn ragenden, offenen Führung 39» in die der erste Hebel 28 bis zu einer Stelle hineinragt, wo das Anschlußband 22 am Hebel 28 angebracht werden kann. Innen im Kasten 21 befindet sich ferner ein Vorsprung 40, an dem eine Leiterplatte 41 angebracht ist. Der in Figur 3 dargestellte Kasten 24 weist die gleichen Merkmale auf, jedoch sind die Einzelteile spiegelbildlich montiert.

Wenn im Betrieb der erste Hebel 28 im Kasten 21 ein wenig entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird, dann bewegt sich

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das Ende 34 des zweiten Hebels 33 in die gleiche Richtung, weil der Rumpf 3OA mit dem ersten Hebel 28 und der auf die Lage der Ankerspule 54 ansprechende zweite Hebel 33 über die Spiralfeder 4-3 nachgiebig miteinander gekoppelt wind. Das äußere Ende 34- des Hebels 33 sucht infolgedessen die Emission vom Emitter 44 zum Empfänger 4-5 der Stromquelle B+ (Fig. 5) zu unterbrechen. Der Emissionsverlust am Empfänger 4-5 läßt den elektrischen Strom, der durch den Empfänger 4-5 fließt, in Abhängigkeit von der Kennlinie der Einrichtung absinken. Der Strom durch den Empfänger 4-5 fließt durch den Widerstand 46 zur anderen Seite B-. Mit dem Strom im Empfänger 45 sinkt deshalb auch der Strom durch den Widerstand 46 ab und entsprechend vermindert sich die am Wida?stand 46 abfallende Spannung.

Gleichzeitig wird der zweite Hebel 33 mit seinem Ende aus dem Bereich zwischen dem Emitter 4-7 und dem Empfänger 4-8 herausgeschwenkt und behindert hier die Emission zum Empfänger 4-8 hin weniger oder garnicht mehr. Folglich steigt der durch den Empfänger 48 fließende Strom an und in gleicher Weise auch der Strom durch den Widerstand 4-9; im gleichen Verhältnis steigt auch der Sp annungs abfall am. Widerst and 4-9 an. Die verwendeten Emitter senden Infrarotlicht aus und die Empfänger sind demgemäß infrarotempfindlich. _ 13 _

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Die beiden oben beschriebenen, gleichzeibig auftretenden Ereignisse bewirken, daß die Spannung am negativen Eingang 50 eines Differentialverstärkers 51 auf ein in positiver liicntung höheres Niveau angehoben wird als die Spannung am positiven Eingang 5-· Diese Bedingung führt wegen der bekannten Eigenschaften von Differentialverstärkern dazu, daß die Ausgangsspannung auf der Leitung 55 herabgesetzt v/ird. Die Ausgangsleitung 55 des 7erstärkers ist unmittelbar mit dem einen Ente der üjikerspule 5^ verbunden, die sich in der Einrichtung 50 zur Erzeugung eines Drehmoments befindet. Das andere Ende der Ankerspule 5^ ist mit einem Stroni-Meßwiderstand 55 verbunden. Wegen der geringeren Spannung am Veratärkerausgang fließt ein entsprechend verminderter Strom durch die Ankerspule ^A und den Heßwiderstand 55· Die Spule 5^ is in üblicher Weise auf einem Kern ^Ak befestigt. Der durcn die Ankerspule 5^· fließende Strom erzeugt ein Hagnetfeld, welches in Wechselwirkung mit Magnetfeld des Permanentmagneten 56 steht, und diese Wechselwirkung sucht die Welle 57 für den Hebel 55 gegen die Haltekraft der Spiralfeder 45 zu verdrehen,und zwar in Richtung auf die Ausgangslage des zweiten Hebels 55» um die Spannungen an den Verstärkereingängen 50 und 52 ins Gleichgewicht zu bringen. Wenn dies geschehen ist, dann ist der Spannungs abfall am Meßwiderstand 55 ein Maß für die ursprüngliche Bewegung

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des ersten Hebels 20. Dies ist deshalb richtig, weil die Spitze 34 des zweiten Hebels j>3 in ihre Ausgar^lage zurückgekehrt ist, was bedeutet, daß sich die Welle 57 der Einrichtung 30 zur Erzeugung eines Drehmoments um den gleichen Winkel zurückgedreht hat, um den der erste Hebel 28 ursprünglich gedreht wurde. Das von der Spiralfeder 43 erzeugte Drehmoment ist eine lineare Funktion der Drehung der Welle 57 und mithin der Drehbewegung des ersten Hebels 28 direkt proportional. Das durch den Strom in der Ankerspule 54 erzeugte Drehmoment unterliegt ebenfalls einer linearen Abhängigkeit und muß natürlich dem von der Spiralfeder 43 erzeugten Drehmoment gleich sein, damit das System im Gleichgewicht ist. Die am Meßwiderstand 55 abfallende Spannung schließlich ist der Drehbewegung des ersten Hebels 28 wegen der beschriebenen elektrischen Beziehungen ebenfalls direkt proportional. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung befindet sich auf der im Kasten 21 befestigten Leiterplatte 41.

Die am Meßwiderstand ^ abfallende Spannung wird durch ein glättendes RC-Filter 60 gegeben, um Fremdpulse und ^annungsschwankungen, die während des Ausbalancierens des Systems auftreten, zu entfernen. Das RC-Filter 60 beeinflußt nicht den Mittelwert der am Meßwiderstand 55 abfallenden Spannung, welche an den Eingang 61 eines Trennverstärkers 62 weitergeleitet wird. Der Trennverstärker 52 ist ein in üblicher Weise als Spannungs-

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folger geschalteter Differentialverstärker. Dieser verstärkt die Spannung am Eingang 61 wirkungsvoll und stellt die verstärkte Spannung am Ausgang 63 bereit; dabei wirkt der Verstärker als Buffer und verhindert, daß die beschriebene aktive Schaltung durch irgendwelche äußeren Schaltkreise überlastet wird. Drjs am Verstärkerausgang 63 anstehende Spannungssignal kann nun einer weiteren Schaltung eingespeist werden, um dort einen bestimmten Zweck zu erfüllen, oder es kann unmittelbar auf ein Voltmeter gegeben werden, welches so geeicht ist, daß man unmittelbar den Drehwinkel des ersten Hebels 28 ablesen kann.

Die vorangegangene Boschreibung des Meßumformers mit seiner Schaltung (Fig. 5) im Kasten 21 gilt in gleicher Weise auch für den !Meßumformer im Kasten 24 (Fig. 3) für das linke Vorderrad 12L, und deshalb sind entsprechende Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.

In Fig. 1 ist ein Netzkabel 65 dargestellt, welches in ein Gehäuse 66 führt, welches zwei Anzeigeinstrumente 64R und 64L enthält. Das Anzeigeinstrument 64R ist über das dreiadrige Kabel 67 und den Stecker 68 mit dem Kasten 21 verbunden, und durch geeignete (nicht dargestellte) Schaltungen wird dafür geso^, daß am Zweikanal-

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Unterbrecher 25 Gleichstrom verfügbar ist und das Anzeigeinstrument 64R mit positiver oder negativer Spannung beaufschlagt werden kann. In gleicher Weise fahrt vom Anzeigeinstrunent 64L ein dreiadriges Kabel 6^ über einen Stecker 70 zum Kasten 2^;1-, und auch der darin befindliche Zweikanal-Unterbrecher 25 wird mit Gleichstrom versorgt. Die .anzeigegeräte 64-R und 64L können nach beiden Seiten aus ihrer Nullstellung ausschlafen und daher Abweichungen der Radstellung, gegeben durch diGWinkel R und L, von der Sollstellung in beiden Richtungen anzeigen. Diese Winkelmeßwerte werden in entsprechende Werte der Vor- oder Nachspur übersetzt.

Machdein die Heßwerte der Radflucht an den Vorderrädern 12R und 12L auf den Instrumenten 64-R und 64L abgelesen worden sind, kann die Prüfperson daran gehen, die Lenkradstellung zu überprüfen. Dazu wird nachgeschaut, ob bei genau geradeaus gerichteten Vorderrädern die Lenkradspeichen symmetrisch zur Vorviärtsrichtung liegen bzw. - wenn das Lenkrad 71 eine ^uerstrebe besitzt - ob diese ^^αθΓ8ΐ^Γβ^^Θ waagerecht verläuft. Wenn dies nicht der Fall ist, muß das Lenkrad 71 in diese zentrische Lage gedreht werden. Diese Drehung ruft an den Anzeige instrument en 64-R und 64L einen Ausschlag hervor, wobei die angezeigten Werte ge-

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v/öhnlich nicht übereinstimmen. -Die l'riifperson hat die Kader
12H und 12L so gestellt, daß nie die Lenkradjustierung vornehmen kann. Dies geschieht unter dem Fahrzeug dur^h Justieren
der Buchsen an der spurstange, bis die Anzeige ins tonnen to G^zi-R
und 64L die für das Führzeug vorgeschriebene spureinstellung
anzeigen. Bei fertiger Einstellung der Buchsen zeigen beide
iinzeigeinstruraerite 64R und 5'l-i> de.n gleichen Wert an.

Lie vorangegangene Beschreibung hot ein bevorzugtes Ausfiihrungsbeisniel der er'Jindungagernäßüii ließeinrichtung zur liestinmung des Winkels zwischen ein era Körper (z.3. der ötirnv/srid 3 ■> üey Kastens

21) und einer verschv/onkbaren Vergleichslinie (z.B. den nebel
28 und des elastischen Bandes (26) verdeutlicht. In groben 2ügen umfaßt das Meßinstrument einen ersten Hebel 28 ,der in eine Kichtung senkrecht zur stirnwand jii v/eist (oder weisen kann) , neben
dem ersten Hebel 28 einen zweiten Hebel 33» eine spiralfeder 43» die die beiden Hebel 28 und 33 miteinander verbindet und normalerweise in einer vorgegebenen Lage zueinander hält (Fig. 2 und 3)
und eine Bewegung des ersten Hebels 28 auf den zweiten Hebel 33
überträgt. Ferner sind die beiden Hebel 28 und 33 im Betrieb
magnetisch miteinander gekoppelt und ein Zweikanal-Lichtunterbrecher 35 spricht auf die Bewegung des zweiten Hebels 33 an, um

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die magnetische Kopplung zwischen den beiden Hebeln 28 und 33 derart zu beeinflussen, daß durch die magnetische Kopplung der zweite Hebel 33 gegen die Wirkung der »Spiralfeder '43 in seine Anfangslage zurückgedreht v/ird. In der Anfangslage des Hebels wird die Wirkung des Zv/eikanal-Lichtunterbrechers ausgeglichen. Schließlich ist die magnetische Kopplungseinrichtung mit einer elektrischen Anzeigeeinheit verbunden, an der die Bewegung des Hebels 28 als Abweichung von seiner oollage in Winkeleinheiten abgelesen werden kann.

Für das erfindungsgemäße Meßinstrument bestehen unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten, von denen eine in Fig. 1 gezeigt ist, nämlich das schwierige Bestimmen der Radflucht bei Fahrzeugen. Deshalb können die Anzeigeinstrumente 64R und 64-L in Fig. 1 so geeicht sein, daß sie direkt die Winkel R und L zwischen dem Band 26 und der Stange 20 bzw. 23 anzeigen. Bei Vaspur sind die winkel R und L größer als 90 ; die Anzeigeinstrumente können die Stärke der Vorspur in Bruchteilen von Zoll oder Zentimeter angeben. Bei korr&fcer Vorspureinstellung sollen die Anzeigen auf beiden Instrumenten übereinstimmen. Wenn die Lenkradstellung überprüft wird, so kann durch eine Drehung des Lenkrades 71 eines der Räder

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r.o nach außen fenchvjenkt uerden, daß der Winkel U oder L kleine] •iln 90° vird. Dien läßt eich an den iuizei^ein^truTienten 64R und 64-L nblesen, die dann keine 'ilK^einutiinraenden i^izairon mehr auf-

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Claims

DR. RUDOLF BAUER . DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCH

PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM. (WEST-OERMANY) WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ) TEL.: (07231)10 2290

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Patentansprüche:

Meßinstrument zur Bestimmung von Winkeln zwischen einem Körper und einer Vergleichslinie, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale

a) es sind am Körper (12R, 12L) anzubringende Träger (21, 24) vorhanden, die eine Vergleichsfläche (38) aufweisen, welche die Lage des Körpers (12R, 12L) widerspiegelt;

b) am Träger (21, 24) ist eine elektromagnetische Einrichtung ($0) zur Erzeugung eines Drehmoments angebracht, welche einen Magneten (56)» eine Spule (54), die im Magnetfeld dieses Magneten (56) bei Stromfluß in der Spule (54) infolge magnetischer Kopplung beweglich angeordnet ist, und an der Spule (54) angreifende nachgiebige Mittel (43) enthält, die die Spule ( im Magnetfeld in vorbestimmter Lage festhalten;

c) am Träger (21, 24) ist eine Zweikanal-Unterbrecherschaltung (35) angebracht, welche mit Abstand zueinander ein Paar Signalemitter (44, 47) und ein Paar

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ORIGINAL INSPECTED

zugehöriger Signalempfänger (45, 48) enthält;

d) im Zwischenraum zwischen den Emittern (44, 47) und

den Empfängern (45, 48) befindet sich zur Unterbrechung des Signalflusses vom einen und in gleicher Weise vom anderen der beiden Emitter (44, 47) zu den Empfängern fr5, 48) in Mormalstellung ein Unterbrecher (34), der mit der Spule (54) verbunden ist und sich in Abhängigkeit von dieser bewegt;

e) die Emitter (44, 47) und Empfänger (45, 48) sind mit einer Gleichstromquelle verbunden;

f) es ist ein Verstärker (51) vorgesehen, dessen positiver Eingang (52) mit dem einen (45) und dessen negativer Eingang (50) mit dem anderen Empfänger (48) verbunden ist, während der Verstärkerausgang (53) ^mit einem Ende der Spule (54) verbunden ist;

g) ein erster Hebel (28), der die Richtung der Vergleichs-

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linie/hat, ist an der Einrichtung (30) zur Erzeugung eines Drehmomentes befestigt und schwenkt diese relativ zur Vergleichsfläche (38) des Trägers (21, 24) in die zu bestimmende Winkellage;

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h) die Einrichtung (30) zur Erzeugung eines Drehmomentes trägt ein Drehteil (5$)» »eichet; die Spule (54) ^mit dem Unterbrecher (34) verbindet und "bei einer Drehung der Einrichtung (30) mitgedreht wird und den Unterbrecher (34·) verschiebt, so daß die empfangenen Signale an den Empfängern (4-5, 48) nicht mehr übereinstimmen und der der Spule (5^0 zugeführte Strom die rlagnetf eldkopplung dahingehend ändert, daß der Unterbrecher (5^) in seine Ausgangslage zurückkehrt und zum ersten Hebel (2b) eine von der ursprünglichen Lage verschiedene Relativlage einnimmt;

i) es ist eine Anzeigeeinheit vorgesehen, die auf die Stromänderungen in der Spule (54·) anspricht und die Änderung der Relativlage von erstem Hebel (28) und Unterbrecher (34) als in Winkeleinheiten gemessene Änderung der Winkelbeziehung zwischen der Vergleichst"lache (38) und dem ersten Hebel (28) anzeigt.

2. Meßinstrument zur Bestimmung von Winkeln zwischen einem

Körper und einer verschwenkbaren Vergleichslinie, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale:

a) das Meßinstrument ist an dem Körper (12R, 12L) anbringbar und besitzt einen Träger (21, 24·) mit einer Vergleichsfläche (38), die die Lage des Körpers (12R, 12L) widerspiegelt;

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b) am Träger (21, 24) ist schwedkar eine auf Magnetfelder ansprechende Einrichtung (30) befestigt, mit der ein erster Hebel (28) verbunden ist, welcher sich in einem Winkel zur Vergleichsfläche (38) in Richtung der Vergleichslinie (26) erstreckt;

c) mit der Einrichtung (30) ist ein zweiter Hebel (33) magnetisch gekoppelt und kann mit dieser (30) und relativ zu dieser (30) bewegt werden;

d) der zweite Hebel (33) und die Einrichtung (30) sind ferner über nachgiebige (mechanische) Mittel (43) miteinander gekoppelt, durch welche der zweite Hebel (33) normalerweise (im stationären Zustand) in vorbestimmter Lage gehalten und eine Bewegung des ersten Hebels (28) mechanisch auf den zweiten Hebel (33) übertragen wird;

e) in der Nachbarschaft des zweiten Hebels (33) befindet sich eine Zweikanal-Lichtschranke (35)» die in Norme1-fall durch den zweiten Hebel (33) unterbrochen wird und auf die Bewegung des zweiten Hebels (33) anspricht;

f) zwischen der Zweikanal-Lichtschranke (35) und dem magnetisch gekoppelten zweiten Hebel (33) besteht eine Ver-

• bindung über eine elektrische Schaltung, die eine magnetische Kopplungskraft hervorruft, welche den zweiten Hebel (33) entgegen der Wirkung der nachgiebigen

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(mechanischen)i'iittel (43) in seine liormalstellurifr zurückschwenkt, in der die Lichtschranken (35) unterbrochen sind;

fs) an die magnetische Einrichtung (pO) ist eine elektrische Anzeigeeinheit angeschlossen, welche die Kelativbewegung zv;ischen dem ersten (28) und zweiten Hebel O⁷)) als Änderung der normalen vorbestimmten liolativlage in Winkeleinheiten angibt.

5. Meßinstrument zur Bestimmung der Verschiebung der winkella ge zwischen zwei Bezugsgegenstünden, rekennzeichneb durch die nachfolgenden Merkmale:

a) es ist ein Träger (21, 24) vorgesehen, der mit einen der .Bezugsgegenstände (I2i', 1°L) gemeinsam bewegbar ist und an dem schwenkbar ein Permanentmagnet (56) befestigt ist;

b) am Permanentmagnet (56) ist ein erster Arm (28) angebracht, mit dem der Permanentmagnet (56) gegenüber dem Träger (21, 2A) verschwenkbar ist;

c) der Permanentmagnet (56) trägt eine in seinem Hcgnetfeld bewegliche Spule (54), wobei diese Bewegung in

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Abhängigkeit von der Stromrichtung in der Spule
(54) in gegensätzliche .Richtungen erfolgen kann
und die verursachende magnetische Kopplungskraft der Stromstärke proportional ist;

d) die Spule (54) ist mit dem Magneten (56) durch nachgiebige (mechanische) Kittel (43) verbunden;

e) die Spule (54) ist durch Schaltungsteile mit einer
Stromquelle verbunden, wobei die Schaltungsteile einen Zweikanal-Unterbrecher (55) niit Signalemittern (44,47) und zugehörigen Signalempfändern (45, 48) aufweisen, die untereinander einen Abstand aufweisen;

f) mit der Spule (54) ist ein zweiter Arm (33) verbunden, welcher sich gemeinsam mit der Spule (54) bewegt und normalerweise (im stationären Zustand) durch die nachgiebigen Mittel (43) in einer Nullage gehalten wird, in der er den Signalfluß von den Emittern (44,47) zu den Empfängern (45, 48) blockiert, wobei die Kullage des zv/eiten Arms (33) zugleich die Nullage der Spule (54) im Magnetfeld ist;

g) die Schaltungsteile enthalten einen Differentialverstärker (51), der den Strom durch die Spule (54) und damit die magnetische Kopplungskraft in Abhängigkeit

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von der Bewegung der; erüten Ατιμο Gi8) gegenüber dem Träger (21, 24) steuert, wodurch der zweite Arm O3), der zunächst aus seiner nullg^e fortbewegt wurde und einen Signalfluß zwischen den Emittern (44, 47) und den Empfängern (45, 48) freigegeben hat, nun infolge des auf den Signalfluß zurückgehenden Stroms durch die Spule (54) in seine iNullage zurückbewegt wirdif

h) die Schaltungsteile sind mit einer Anzeigeeinheit verbunden, welche die Bewegung des zweiten Arms (33) in Einheiten der Bewerbung des ersten Arms (28) relativ zum Träger (21, 24) anzeigt.

4. Verwendung eines Meßinstrumentes nach einem der vorstehenden Ansprüche für die Bestimmung der Flucht von Hadern an Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Paar von Rädern (12R, 12L) an gegenüberliegenden Fahrzeugceiten Halterungen (15) angebracht werden, an denen sich Tragstangen (20, 23) befinden, die sich einander gegenüberliegend parallel zur Drehebene der Räder (12R, 12L) bis zu einer Stelle erstrecken, an der ihre Enden einigen Abstand von den Rädern (12R, 12L) aufweisen, und daß an jeder Tragstange (1O, 23) einer der Träger (21, 24) für die Meßinstrumente angebracht ist, wobei die ersten Hebel

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bzvj. Arme (28) der beiden Heß instrumente durch ein dehnbaren, über die Fahrzeuftbreite rrespsnjites Band (^G) miteinander verbunden nind.

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