Verfahren zur geometrischen Kontrolle des Fahrgestells bei Kraftfahrzeugen
Die ständig wachsende Zahl der Kraftfahrzeuge und die dadurch notwendige Erhöhung der Fahrsicherheit machen eine genaue Nachprüfung des Fahrgesbells und der Lenkgeometrie erforderlich. Es gibt schon eine Anzahl Vorrichtungen zur Vornahme dieser Kontrollen. Die bekannten preisgünstigen Vorrichtungen dieser Art sind jedoch hinsichtlich der Genauigkeit der Messungen nicht befriedigend und lassen auch nicht die Kontrolle aller wichtigen Einzelheiten zu. Die ausführlichen Geräte sind zu kompliziert zu bedienen und im Anschaffungswert so hoch, dass sie für den allgemeinen Service in Reparaturwerkstätten nicht in Frage kommen.
Die Erfindung hat den Zweck, ein Verfahren zur geometrischen Kontrolle des Fahrgestells bei Kraftfahrzeugen auszubilden, welches einfach anzuwenden ist, höchste Ansprüche an die Messgenauigkeit erfüllt und infolge preiswerter Ausführung des Zubehörs auch von kleineren Servicestellen angewandt werden kann.
Das Wesen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass zur Bestimmung der Achsneigungen jedem Rad ein Messkopf mit mehreren Tastorganen zugestellt wird, welche die zweidimensionale Neigung des jeweiligen Rades in bezug auf eine zur Radlagerachse rechtwinklig gerichtete Messebene abtasten und die festgestellten Messwerte gegenüber den geometrischen Achsen der Fahrzeugräder in elektrische Grössen umwandeln, die durch ein elektrisches Messgerät angezeigt werden.
Bei einer praktischen Ausführung des Verfahrens wird beispielsweise der Neigungswinkel zwischen der Fahrzeug-Längsmittelachse und der Vorder- bzw.
Hinterachse in den Kreuzungspunkten durch jeweils ein in den Radzentren geführtes Tastorgan des Messkopfes und durch Anwendung gelenkiger Befestigung des Messbalkens mit einem im Gelenkpunkt angeordneten Messwertgeber gemessen.
Die Anordnung wird vorzugsweise so getroffen, dass die Radebene in bezug auf die geometrische Vor der- bzw. Hinterachse in zwei Koordinaten gleichzeitig gemessen wird.
Zum Abtasten der Radebene kann eine auf dem Rad befestigte, zur Lagerachse in zwei Dimensionen einstellbare Messfläche verwendet werden.
Die Messwerte werden zweckmässig mittels einer elektrischen Brückenschaltung aufgenommen.
Das Anzeigegerät kann getrennt von der Brückenschaltung angeordnet und mit dieser allein durch eine elektrische Leitung verbunden sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsheispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1, la eine schematische Darstellung der Winkelmessungen an einem Fahrgestell mit elektrischer Auswertung der Messresultate,
Fig. 2, 2a eine Messvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Fig. 1,
Fig. 3 eine weitere Messvorrichtung,
Fig. 4 ein elektromechanisches Winkelmessgerät in Verbindung mit einer optischen Messanordnung,
Fig. 5 das Winkelmessgerät nach Fig. 4 in grösserem Massstab,
Fig. 6, 7 eine andere Ausführung eines elektromechanischen Winkelmessgerätes.
In den Figuren werden die folgenden Bezeichnungen verwendet: a Vorspur ss Radsturz y Spreizung des Achsschenkelbolzens
8 Nachlauf e Neigung der Vorderachse x zur Fahrwerk geometrie-Längsachse y X Neigung der Hinterachse x' zur Fahrwerk geometrie-Längsachse y
Die Winkel a, ss, e und x werden bei Nullstellung der Lenkung (Fahrt geradeaus) gemessen, wogegen die Messung der Winkel y und a aus zwei um die Achse A-A der Achsschenkelbolzen verdrehten Radpositionen resultiert.
Die Fig. 2 zeigt eine Messvorrichtung für die Messung der obengenannten Winkel. Als Messorgan dient ein Winkelmessgerät gemäss Fig. 5, welches jeweils an ein Fahrzeugrad zugestellt wird. Der im Umriss angedeutete Wagen wird auf einer vormarkierten Stelle des Messstandes aufgestellt. Über dem Fahrzeug befinden sich zwei Messbalken 1, 2, an deren Enden Seitenarme la, Ib bzw. 2a, 2b nach unten hängen, die mit beweglichen Zentrierachsen 9 bis 12 in die Radzentren eingeführt werden können.
Die Messbalken 1, 2 sind an einer Schiene 3 mittels der Schieber 3a bzw. 3b verschiebbar und drehbar angeordnet. Ebenso ist die Schiene 3 mit- tels eines Schiebers 4a in einer im Mauerwerk befestigten Konsole 4 verschiebbar und drehbar gelagert.
An den Enden der Seitenarme la, lb bzw. 2a, 2b befinden sich in der Höhe verstellbare Schieber 5, 6 bzw. 7, 8 mit nach innen gerichteten Zentrierachsen 9, 11 bzw. 10, 12.
Die Messbalken 1, 2 sind im Innern mit einer Schraubenspindel versehen, die an einem Ende ein Linksgewinde und am anderen Ende ein Rechtsgewinde besitzt. Durch Drehen eines Handrades 13 bzw. 14 wird die Spindel bewegt und dabei die Seitenarme la, lb bzw. 2a, 2b symmetrisch zu einer senkrechten Mittelachse 7" bzw. Z"" verstellt.
Werden nun die Zentrierachsen 9 bis 12 auf die Radzentren der strichpunktiert angedeuteten Fahrzeugräder eingestellt, so bilden die Messbalken 1, 2 in ihren Gelenkpunkten 15, 16 einen Winkel x' bzw. $ mit der Längsmittelachse, welche den Winkeln ne und ± der geometrischen Fahrzeugachsen mit der Längsmittelachse y genau entsprechen. In den Gelenkpunkten 15, 16 zwischen den Schiebern 3a, 3b und den Messbalken 1, 2 sind die Messeinheiten 17, 18 eingebaut. Die Grösse der Winkel x, x wird durch die Messeinheiten 17, 18 in elektrische Werte umgewandelt und kann an elektrischen Messinstrumenten (Fig. 1) abgelesen werden.
Die Winkel a, ss, r, a sind für eines der Fahrzeugräder in Fig. la eingetragen. Zur Messung dieser Winkel wird an das zu messende Rad ein Messkopf 29 bis 32 gemäss Fig. 2 zugestellt. Die Zentrierachsen 9 bis 12 werden durch eine Öffnung der Messköpfe hindurch bis in die Radzentren geschoben. Jeder Messkopf besitzt mehrere Tastorgane, welche die Neigung des Rades abtasten und in einen elektrischen Wert umwandeln. Von den Messköpfen gehen elektrische Leitungen zu elektrischen Messinstrumenten, wie in Fig. la angegeben ist.
Die elektrischen Messinstrumente sind in einem Pult 19 zusammengefasst. Gemäss Fig. 2a können die von den Messgeräten 20 angezeigten Messwerte in einer numerischen Auswertungseinheit 21 weiterverarbeitet und durch ein Druckwerk 22 aufgezeichnet werden.
Die Ausführung nach Fig. 3 stimmt im Prinzip mit der vorhergehenden Ausführung überein. Die Messbalken 23, 24 sind jedoch tiefgelegt und können an einer in Bodenhöhe befindlichen Schiene 26 in Längsrichtung verschoben werden. Die Winkel X und e zwischen der Längsmittelachse y und den geometrischen Achsen der Fahrzeugräder werden durch die Winkelmesseinheiten 27, 28 gemessen.
An den Fahrzeugrädern befinden sich die Messköpfe 29 bis 32, mit denen die Winkelneigungen der Räder in der bereits beschriebenen Weise festgestellt werden.
Die Fig. 4 zeigt eine Messanordnung, bei welcher die Position der Radzentren der Vorder- und Hinterradachse auf optische Weise gemessen wird. Zur Messung der Radneigungen dient wiederum ein Messkopf nach Art der Messköpfe 29 bis 32 gemäss Fig. 2 und 3.
Die Funktion der Messköpfe für die Messung der Winkelneigungen der Fahrzeugräder geht aus Fig. 5 hervor. An der Felge eines in der Zeichnung nicht dargestellten Fahrzeugrades wird eine Messscheibe 33 befestigt. Der Messkopf wird auf die Zentrierachse 34 aufgeschoben und mit der Stellschraube 35 in seiner Lage gesichert. Der Messkopf enthält Führungsplatten 36, 37 mit Öffnungen, in welchen in Richtung der Zentrierachse verschiebbare Messstifte 38, 39, 40 geführt sind. Die Messstifte werden durch Federn 41, 42, 43 leicht gegen die Messscheibe 33 gepresst. Die drei Messstifte sind so angeordnet, dass die Stifte 39, 40 in waagrechter und die Stifte 38, 39 in senkrechter Ebene geführt sind. Bei der Messung muss der Messkopf so weit gegen die Messebene gespannt werden, dass die drei Stifte an der Messebene anliegen.
In dieser Lage entspricht die relative Verschiebung der Stifte der Neigung der Messfläche zur Zentrierachse 34. Damit diese relative Verschiebung gemessen werden kann, trägt Messstift 39 zwei elektrische Widerstandskörper 44, 45 und die Messstifte 38, 40 je einen Schleifkontakt. Die dadurch gebildeten zwei veränderlichen Widerstände sind mit je einer Messbrücke verbunden, an welche ein Kreuzspulmessgerät 46 angeschlossen ist, das die koordinierte Neigung in einer Winkel- oder Längeneinheit anzeigt. Zur Ausrichtung des Messkopfes dient eine Libelle 46a. Die geschlossene Ausführung zeigt das Anzeigegerät in Fig. 4, bei dem die beiden Messinstrumente zentrisch eingebaut sind.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 besitzt der Messkopf keine Messstifte, sondern einen auf einem Kugelgelenk gelagerten Messring 47, der mit einer ringförmigen Auflage 48 an einer Messscheibe 49 anliegt. Die Befestigung an der Zentrierachse 50 erfolgt mit einer Hülse 51, an welcher der Innenring 52 des Kugelgelenkes verschiebbar, jedoch ohne die Möglichkeit einer Drehung, gelagert ist. Dieser Innenring wird mit dem darauf gelagerten Messring durch eine Feder 53 gegen die am Fahrzeugrad an geordnete Messscheibe 49 angedrückt. An den isolierten sphärischen Aussenflächen des Messringes 47 sind Widerstandsstreifen 54, 55 angebracht, die durch Gleitkontakte 56, 57 und Kurzschlussbügel 58, 59 diagonal verbunden sind. Die Messeinrichtung ist durch eine Abdeckung 60 und einen Faltenbalg 61 gegen Verschmutzung geschützt.
Bei der Messung werden die ohmischen Widerstandswerte mittels einer Wheatstone-Brücke gemessen. Es wäre auch möglich, an deren Stelle eine kapazitive oder induktive Messung anzuwenden.
Für die Ablesung der Messresultate werden direktanzeigende Messinstrumente verwendet. Die Anzeige könnte jedoch auf optische Weise durch einen Lichtstrahl erfolgen. Ferner wäre es möglich, das Messverfahren so zu erweitern, dass bei Serienmessungen die überschrittenen Toleranzen durch ein optisches oder akustisches Signal angezeigt werden.