[发明专利]四轮定位仪及进行四轮定位检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车的生产、维修、服务领域，尤其涉及四轮定位仪及进行四轮定位检测的方法。

背景技术

四轮定位角是存在于车辆悬架系统和各活动机件间的相对角度。保持正确的四轮定位角，可确保车辆的行驶稳定性，减少轮胎磨损。四轮定位仪是用于检测汽车的车轮定位参数的精密测量仪器，并与原厂的设计参数进行对比，指导使用者对车轮定位参数进行相应的调整，使其符合原设计要求，以达到理想的汽车行驶性能，即操纵轻便、行驶稳定可靠、减少轮胎偏磨损。

四轮定位仪提供前轮前束、前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、后轮前束、后轮外倾角、推力角、轴距差和轮距差等测量参数。

如图1所示，其中前束角(Toe-in)定义为由车的上方向下看，车轮10中心线与汽车纵轴线所成的角度。向内为正，向外为负。总前束值等于两个车轮的前束值之和，即两个车轮中心线的夹角。前束角的功用在于补偿车轮因外倾角及路面阻力所导致的向内或向外滚动的趋势，以确保汽车的直进性。

如图2所示，其中外倾角(Camber)定义为由车前方看车轮10中心线与垂直线所成的角度，向外为正，向内为负。其角度的不同能改变车轮与地面的接触点及施力点，直接影响车轮的附着力及磨损状况，并改变车重在车轴上的受力分布，避免轴承产生异常磨损。此外，外倾角的存在可用来抵消车身受负荷后，悬架系统机件变形及活动面间隙所产生的角度变化。外倾角的存在也会影响汽车的行进方向，这正如摩托车可利用倾斜车身来转弯。因此左右轮的外倾角必须相等，在力的平衡下不致影响汽车的直进性，再与前束配合，提高直进稳定性及避免车轮磨损不均。如果没有这个外倾角，满载时车轮就会过于向内侧倾斜，从而加速轮胎偏磨和车轮轴承磨损。因此，这个参数可以用于延长轮胎和车轮轴承的寿命。

如图3所示，现有的四轮定位仪设备主要部件一般由主机(图中未示出)和4个探测杆20组成，4个探测杆20分别通过4个轮夹(图中未示出)安装到四个车轮10上，与主机进行有线或无线方式的通信，以传递检测信号，再由主机进行分析处理。每个探测杆里面安装有2个CCD(电荷耦合器件)传感器和2个倾角传感器(即1个垂直倾角传感器V和1个水平倾角传感器E)，其中8个CCD传感器(即图中1#CCD至8#CCD)和4个垂直倾角传感器V用来测量四轮各个参数，剩下的4个水平倾角传感器E用来作为探测杆电子水平监控系统用。8个CCD传感器形成一个封闭的直角四边形，采用360度封闭式测量来检测汽车四个车轮的各个角度，并采用红外光线(红外发射管发出)光学成像后进行光斑分析来达到测量目的。

众所周知，测量仪器必须要有测量基准，因此产品在出厂之前，必须先经过零点标定，然后才可以使用。因为汽车车轮各种角度的存在，所以将4个探测杆安装到汽车车轮上测量时，8个CCD的坐标读值会偏离零点，这样根据光学成像原理就能够计算出车轮的各个角度。

四轮定位仪一般有两套水平系统：机械水平和电子水平系统。机械水平就是在探测杆上安装有一个水平泡，可以很直观的来调节探测杆的水平，在零点标定时，探测杆的水平就是根据机械水平来调节水平的；电子水平就是由水平倾角传感器来监控探测杆当前水平状态的一个监控系统，它能够将探测杆的水平状态显示在探测杆的液晶显示屏或电脑主机的屏幕上，以便来提示操作者探测杆是否处于水平状态。当经过探测杆零点标定过后，两个水平系统就会是一致的。

如图4所示，在进行零点标定时，将4个探测杆安装到一个规则的矩形标定架上，然后根据机械水平泡来调整探测杆水平，并记录8个CCD传感器的当前坐标作为零点坐标。

有些车型为美观而改装，在车辆前后加上很低的挡风板(也就是常说的“大包围”车)，还有些车型底盘本身就很低，这些车型导致做四轮定位测量时前面(1#CCD、2#CCD)或后面(7#CCD、8#CCD)两传感器之间因为被阻挡而无法正常通讯。

因此为了能够正常测量，探测杆的设计必须考虑端部传感器(如上图所示1#CCD、2#CCD、7#CCD、8#CCD)的安装位置，为了保证不会因为汽车的侧板太低而挡住传感器的视线，端部传感器设计的越低越好，但是因为四轮定位主销测量时，需要将方向盘左右旋转20度来测量，旋转时探测杆端部很容易碰到地面，为了解决这些矛盾，大部分厂家在探测杆设计时采用了折衷的方法，就是端部传感器不能太高，也不能太低，既保证探测杆测量主销时尽量不要碰地，同时又保证大部分正常的车型(90％)不会因为底盘低而挡住传感器的光线。但是对于少数的超低底盘车仍无法进行测量。