CN106068439B - 用于检查机动车的车轮悬架的方法和装置 - Google Patents

用于检查机动车的车轮悬架的方法和装置 Download PDF

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Abstract

用于检查机动车(2)，尤其是汽车(2)的车轮悬架(7，8)的装置，包括:(a)用于确定机动车(2)的车轮(4a，4b)的车轮法线和/或旋转中心(Z)的装置(10，12)；(b)用于在机动车(2)的运动期间探测车轮(4a，4b)的车轮法线和/或旋转中心(Z)的运动轨迹(p(t))的装置(10，12)；和(c)比较和评价装置(14)，其设计成，将车轮(4a，4b)的车轮法线或旋转中心(Z)的探测的运动轨迹(p(t))与预定的运动轨迹(K)比较并且，如果探测的运动轨迹(p(t))与预定的运动轨迹(K)的偏差超过一个预定的极限值，则输出错误信息。

Description

用于检查机动车的车轮悬架的方法和装置
本发明涉及一种用于检查机动车，尤其是汽车的车轮悬架的方法和装置。
现有技术
车轮悬架是在车轮和机动车的底盘之间的连接件。该连接通过轴或可比较的结构实现，其通过所谓的拉杆引导。一般地这是牵杆，它们被固定在底盘上并且固定车轮悬架。它们被区分为横拉杆、斜拉杆和纵拉杆。在现代的轿车中如今大多数使用横拉杆，它们大约位于行驶方向上，用于将车轮在水平上固定和允许垂直的运动。在机动车方向上(一直向前)行驶时，车轮应该围绕一个固定的旋转轴线旋转，该旋转轴线基本上通过横拉杆和车轮轴承确定。
车轮轴承和横拉杆是磨损件，它们会磨损或者也会被损坏。从外部一般地可以视觉地识别出车轮轴承或横拉杆的损坏或磨损，因为它们固定在轮辋的内侧面处。尤其是在顺利地行驶通过的弯道上在有缺陷或磨损的车轮轴承情况下发出与速度相关的干扰噪声。磨损严重的横拉杆导致不平稳的直线滑行，这也称为 “机动车的漂浮”。通过车轮的不均匀的旋转，由于车轮的减小的抗变形性，此外滚动阻力升高，由此燃料消耗增大。
除了交替地交换磨损件“车轮轴承”以外，有缺陷的车轮悬架，不论是有缺陷的车轮轴承或者是横拉杆，至今为止是通过视觉方式来检查的。有经验的机械师此外通过拉出的车轮的振动推断出缺陷。在检修间隔期之外这通常当由于在较高速度下的驾驶行为存在相应的迹象（征兆）时发生。但是没有经验的驾驶员会忽略这种在检修时将导致确定车轮悬架的故障的迹象。
技术任务
本发明的任务是提供一种用于快速和可靠地检查机动车的车轮悬架，尤其是车轮轴承和横拉杆，的方法和装置。
本发明的公开
本发明的基本构思是通过在缓慢的直线向前行驶时确定和观察旋转轴线识别出有缺陷的或不稳定的车轮悬架。如果车轮悬架是有缺陷的，例如由于有缺陷的横拉杆或有缺陷的车轮轴承，那么不能够确定明确的车轮旋转轴线或车轮旋转轴线实施不明确的运动。
因此，按照本发明，在确定车轮旋转轴线时使用偏差作为用于有缺陷的车轮悬架的指示器。
一种按照本发明的用于检查机动车，尤其是汽车的车轮悬架的方法，包括步骤:
(A)确定机动车的至少一个车轮的车轮法线和/或旋转中心；
(B)使机动车运动和，尤其是光学地，探测在机动车的运动期间车轮法线和/或旋转中心的运动轨迹的点；
(C)确定车轮法线和/或旋转中心的在步骤(B)中确定的运动轨迹与预定的运动轨迹的偏差；和
(D)如果偏差超过预定的极限值，输出错误信息（故障信息）。
按照本发明的用于检查机动车，尤其是汽车的车轮悬架的装置，包括:
(a)用于确定机动车的车轮的车轮法线和/或旋转中心的装置；
(b)用于尤其是光学地，探测在机动车运动期间车轮的车轮法线和/或旋转中心的运动轨迹的装置；和
(c)比较和评价装置，其被设计成，将车轮的车轮法线和/或旋转中心的探测的运动轨迹与预定的运动轨迹比较和如果探测的运动轨迹与预定的运动轨迹的偏差超过预定的极限值，则输出错误信息。
车轮的旋转轴线或旋转中心可以从对滚动的车轮的观察中导出。在此假设，通过圆的滚动曲线(摆线)可以足够精确地模拟车轮的滚动特性。
在滚动过程期间观察车轮和/或与车轮连接的测量靶的一个或多个点。如果p(T)是一个点在时刻T处的位置，那么p(t)是一个摆线的曲线，由此可以确定出滚动的车轮的旋转中心。然后由此可以确定车轮旋转轴线。
备选地或附加地，车轮旋转轴线可以通过已知的静态的车轴测量方法来确定，在该方法中车轮的前束和外倾被确定。
如果为车轮的每个观察分配一个垂直于车轮的相应的平面的法线(“车轮法线”)，那么这些车轮法线在理想情况下形成一个圆锥体或在一个平行于车轮的平面定向的平面上投影之后形成一个圆。
在这个圆被确定之后，如果摆线p(t)的点与这个圆的偏差的程度超过一个预定的值，则可以推断出有缺陷的车轮悬架。在经由车轮法线确定旋转轴线的方法中，可以由车轮法线的运动与理想的圆锥形状的偏差，其显著大于单个测量的噪声（干扰），推断出一个有缺陷的车轮悬架。
为了确定偏差的程度，该方法可以包括，确定摆线的点p(t)与圆之间的间距的和并且如果所述和和/或点的数量超过预定的极限值，则输出错误信息。
备选地或附加地，可以确定点p(Τi)的数量，这些点具有大于与圆之间的一个预定的间距并且，如果所述和和/或点p(Τi)的数量超过预定的极限值，则输出错误信息。
该方法也可以包括，借助于已知的数学方法确定一个通过曲线，它延伸通过摆线p(t)的全部的点，确定通过曲线的曲率并且与圆的曲率比较，如果所述通过曲线的曲率和所述圆的曲率之间的差超过预定的极限值，则输出错误信息。
通过各单独的方法或者这些方法的组合可以可靠地确定偏差的程度。
附加地可以由偏差的类型和/或程度推断出车轮悬架的错误（故障）的类型和可以做出用于进一步的诊断和/或修理步骤的建议。
由于在车轴测量的范围中一般地确定车轮的旋转轴线，因此可以没有附加的费用地实施按照本发明的、探测有缺陷的或不稳定的车轮悬架的附加的功能。在大多数情况下为了车轴测量仅仅需要适配存在的系统的软件。尤其地，一种快速预测设计，其中通过快速检查使用户注意其机动车的可能的修理任务，可以在无接触的车轴测量系统的基础上容易地围绕可能的车轮悬架的检测进行扩展。
为了实施所述方法，可以手动地或者借助于相应的移动装置推移机动车或者借助于自己的力，即由发动机驱动地，从所述装置旁边驶过。在此重要的是，车轮的旋转轴线的确定在机动车的被加载的车轮情况下实施。在不承受负载的车轮情况下的车轮旋转轴线的确定，即在机动车被升起的状态下，可以由于在车轮悬架上缺少压力导致错误的结果。
在一个实施方式中该方法包括，在机动车的至少一个车轮安装至少一个测量靶和光学地探测测量靶，以确定旋转中心和旋转中心的运动轨迹p(t)。限定的测量靶，其尤其可以具有反射的测量标记，可以特别好地光学地探测到并且因此能够特别有效地和以高的可靠性实施所述方法。
以下借助于附图解释本发明的实施例，附图中所示:
图1是按照本发明的用于检查机动车的车轮悬架的装置的实施例的示意图；
图2是配备测量靶的车轮的示意图；
图3是关于理想的圆在完好无损的车轮悬架情况下车轮法线的运动轨迹曲线的投影；和
图4是关于理想的圆在有缺陷的车轮悬架情况下车轮法线的运动轨迹曲线的投影。
附图说明
图1示出按照本发明的用于检查机动车2的车轮悬架的装置1的实施例的示意图。
机动车2包括四个车轮4a，4b，4c，4d，在机动车2的前轴6a和后轴6b上各有两个，其中，车轮4a，4b，4c，4d分别通过关节7和横拉杆8固定在相应的轴6a，6b上。
在机动车2的沿行驶方向F的左侧上的车轮4a，4b上，在机动车2的外侧上各这样地安装一个测量靶5，即它与相应的车轮4a，4b一起运动并且尤其是与车轮4a，4b一起旋转。
按照本发明的装置1包括摄像装置10，其设计成，摄取从摄像装置10旁边运动通过的机动车2，尤其是机动车2的车轮4a，4b的图像，或安装在车轮4a，4b上的测量靶5的图像并且输送给图像评价装置12。图像评价装置12设计成，从由摄像装置10摄取的图像中确定从摄像装置10旁边滚动经过的机动车2的车轮4a，4b的旋转中心Z和旋转中心Z的运动轨迹p(t)。
按照本发明的装置1也包括比较和评价装置14，其设计成，将车轮4a，4b的旋转中心Z的由摄像装置12探测的运动轨迹p(t)与预定的运动轨迹K，其尤其可以取决于机动车2或车轮4a，4b的类型，相比较并且在此尤其定量地确定在机动车2上实际地探测的运动轨迹p(t)和预定的运动轨迹K之间的偏差，以便这样地控制输出装置16，其也是按照本发明的装置1的组成部分，，即如果探测的运动轨迹p(t)与预定的运动轨迹K之间的以这种方式确定的偏差超过预定的极限值，则它输出一个错误信息，该错误信息例如可以是光学的和/或声学的错误信息。
机动车2可以由至少一个人员手动地移动从摄像装置10旁边经过或者通过自己的(发动机)力从摄像装置10旁边行驶经过。也可以设置一个在图1中没有示出的移动装置，其设计成，使机动车2从摄像装置10旁边运动经过。在此要注意的是，机动车2的车轮4a，4b，4c，4d是被加载的并且在地面上或者在安置在地面上导轨上滚动，导轨在图1中没有示出。
图2示意示出汽车2的车轮4a的视图，它如何被摄像装置10探测的。
在车轮4a的轮辋上这样地固定测量板形式的测量靶5，即它与车轮4a一起围绕旋转中心Z旋转。
在测量靶5上设置多个测量标记15，其尤其是由反射的测量标记15(“回射标记”)构成，其使摄像装置10能够最佳地探测车轮4a的滚动运动。
图3示出车轮法线的运动轨迹p(t)的点的投影和对于完好无损的车轮悬架7，8的情况在理想情况下预计的最佳的圆形轨迹K。
图4示出对于有缺陷的横拉杆7的情况关于在理想情况下预计的圆形轨迹K车轮法线的运动轨迹p(t)的点的投影。
在图3和4中可以很好地看见，车轮法线的运动轨迹p(t)的点在有缺陷的横拉杆7的情况下(图4)在平均上具有比在完好无损的横拉杆的情况下(图3)与理想的圆形轨迹K之间显著更大的偏差。
通过定量地确定点的运动轨迹p(t)与预定的理想的圆形轨迹K的平均的偏差，可以确定偏差的尺度，其可以与针对相应的机动车类型预定的极限值相比较，以便识别出车轮悬架的损坏。
为了能够定量地确定偏差，该方法可以包括，确定运动轨迹p(t)的点与(理想的)圆形轨迹K之间的间距的总和并且如果全部的点的偏差的总和超过一个预定的极限值，则输出一个错误信息。
备选地或附加地，可以确定点p(t)的数量，该点具有比一个与圆K的预定的间距更大的间距，以便在这些点的数量超过一个预定的极限值时输出一个错误信息。
该方法也可以包括，确定一个通过曲线，其通过摆线p(t)的全部的点延伸，确定通过曲线的曲率和与圆K的曲率比较，以便在通过曲线的曲率和圆K的曲率之间的差超过一个预定的极限值时输出一个错误信息。
在一个扩展的实施方式中可以从偏差的数量和/或质量中推断出车轮悬架7，8的错误的类型，和向使用者提出相应的信息和用于进一步诊断或修理步骤的建议。

Claims (12)

1.用于检查机动车(2)的车轮悬架(7，8)的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
(A)确定机动车(2)的至少一个车轮(4a，4b)的车轮法线和/或旋转中心(Z)；
(B)使机动车(2)运动，并且在机动车(2)运动期间探测至少一个车轮(4a，4b)的车轮法线的和/或旋转中心(Z)的运动轨迹(p(t))的点；
(C)确定车轮法线的和/或旋转中心(Z)的在步骤(B)中确定的运动轨迹(p(t))与预定的运动轨迹的偏差；并且
(D)如果偏差超过一个预定的极限值，则输出错误信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括，在步骤(B)中用肌力或用机器地移动所述机动车(2)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括，在步骤(B)中用它的发动机的力使机动车(2)运动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该方法包括，在机动车(2)的至少一个车轮(4a，4b)上安装至少一个测量靶(5)，并且光学地探测所述测量靶(5)，以便确定车轮法线和/或旋转中心(Z)以及车轮法线的或旋转中心(Z)的运动轨迹(p(t))。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该方法包括，设计一个圆(K)，该圆在平均上与运动轨迹(p(t))的探测的点之间具有最小可能的间距。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法包括，确定运动轨迹(p(t))的点与圆(K)之间的间距的总和和/或运动轨迹(p(t))的点的数量，这些点具有大于一个与圆(K)之间的预定的间距，并且如果所述总和和/或所述点的数量超过一个预定的极限值，则输出错误信息。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法包括，
确定一个通过曲线，该通过曲线延伸通过运动轨迹(p(t))的全部的点；
确定所述通过曲线的曲率并且与圆(K)的曲率比较；并且
如果在通过曲线的曲率和圆(K)的曲率之间的差超过预定的极限值，则输出错误信息。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该方法包括，由车轮法线的和/或旋转中心(Z)的在步骤(B)中确定的运动轨迹(p(t))与预定的运动轨迹的偏差的类型和/或程度推断出车轮悬架(7，8)的错误的类型。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述机动车(2)是汽车。
10.用于检查机动车(2)的车轮悬架(7，8)的装置，其特征在于，所述装置具有:
(a)被设计成用于确定机动车(2)的车轮(4a，4b)的车轮法线和/或旋转中心(Z)的装置(10，12)；
(b)被设计成用于在机动车(2)运动期间探测车轮(4a，4b)的车轮法线的和/或旋转中心(Z)的运动轨迹(p(t))的装置(10，12)；以及
(c)比较和评价装置(14)，其被设计成，用于将车轮(4a，4b)的车轮法线的和/或旋转中心(Z)的探测的运动轨迹(p(t))与一个预定的运动轨迹(K)比较，并且如果探测的运动轨迹(p(t))与预定的运动轨迹(K)的偏差超过一个预定的极限值，则输出错误信息。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，用于确定机动车(2)的车轮(4a，4b)的车轮法线和/或旋转中心(Z)的装置(10，12)和/或用于探测车轮(4a，4b)的车轮法线的和/或旋转中心(Z)的运动轨迹(p(t))的装置被设计成用于光学地探测车轮(4a，4b)和/或一个安装在车轮(4a，4b)上的测量靶(5)。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述机动车(2)是汽车。
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