DE102007061892B4

DE102007061892B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Spurabweichung der Räder eines einspurigen Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102007061892B4
Application number: DE200710061892
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. Maul
Original assignee: SAXON PRUEFTECHNIK GmbH
Current assignee: MAUL, WILHELM, DIPL.-ING., 08538 WEISCHLITZ, DE
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: DE102007061892A1

Abstract

Vorrichtung zur Ermittlung der Spurabweichung der Räder eines einspurigen Fahrzeuges mit einer Messplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Messplatte in einen Fahrweg eingelassen ist, dass in den Eckbereichen der Messplatte je ein Sensor angeordnet ist, dass die Sensoren mechanisch und elektrisch voneinander entkoppelt sind und nur die senkrechten Komponenten der Kraft registrieren, die von den Rädern eines einspurigen Fahrzeuges beim Überfahren der Messplatte ausgeübt wird, und dass die Sensoren über eine Auswerteeinheit für die Messwerte mit einer Anzeige verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Ermittlung der Spurabweichung der hintereinander rollenden Räder eines Zweirades, insbesondere eines Motorrades in Fahrtrichtung, die für das Fahrverhalten eines einspurigen Fahrzeuges sehr wichtig ist.
Es hat sich gezeigt, dass eine hohe Gefährdung des Fahrers vorhanden ist, wenn das Vorder- und das Hinterrad eine bestimmte Abweichung von der Spur besitzen. Solange das einspurige Fahrzeug geradeaus fährt, gibt es nur geringe Gefährdung aus den Kräftemomente beim Bremsen und Beschleunigen, wird jedoch eine Kurve gefahren, kann das Fahrzeug die Kreisbahn verlassen. Ein schwerer Sturz ist dann kaum noch zu vermeiden.
Ursache einer Spurabweichung der Räder kann eine schräge Achse sein, d. h. Vorderachse und Hinterachse des Zweirades liegen nicht parallel zueinander, oder die Spurabweichung ist durch einen verbogenen Rahmen nach Schädigung eingetreten. Das Vermessen von Zweirädern beschränkt sich bisher im Wesentlichen auf die Bremsen, Parallelität der Achsen und ob der Rahmen verzogen ist. Damit ist jedoch noch keine Sicherheit dafür vorhanden, dass die Achsen der Räder parallel liegen. Im Stand der Technik sind einige Vorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe die Parameter eines zweispurigen Fahrzeuges, insbesondere die Stellung der Räder von PKW und LKW ermittelt werden kann.
In der US-A 16 86 895 wird eine Vorrichtung für die Prüfung der Ausrichtung von Rädern eines Fahrzeuges beschrieben. Die Räder werden durch Fahrrinnen geführt, die drehbar gelagert sind. Es wird der Winkel ermittelt, um den die Fahrrinnen gedreht werden, wenn die Räder eine Spurabweichung besitzen. Diese Vorrichtung ist aber nur für zweispurige Fahrzeuge geeignet. Einspurige Fahrzeuge müssten fest eingespannt werden.
Eine vergleichbare Lösung wird in der DE 31 26 152 A1 beschrieben, bei der die Spur eines zweispurigen Fahrzeuges dynamisch vermessen wird. Es sind zwei Fahrrinnen hintereinander angeordnet, wobei mindestens eine der Fahrrinnen gegenüber einer Grundplatte verschwenkbar und in Parallellage senkrecht zur Fahrtrichtung verschiebbar ist. Die Verschiebung der Fahrrinne wird elektronisch ausgewertet.
In der Lösung der DE 199 40 143 C1 werden zwei jeweils einer Spur zugeordnete Messplatten in Fahrtrichtung nacheinander versetzt aufgestellt und bei Lenkrad Mittelstellung einmal vorwärts und einmal rückwärts überfahren.
In der DE 20 2007 000 490 U1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem um das Fahrzeug herum senkrecht zu den Achsen an den Reifen anliegend Latten angebracht werden, sowie hinten und vorne Messbänder senkrecht zu den Achsen mit gleichen Entfernungen zu den Achsen. Mit diesem Verfahren kann ermittelt werden, ob die Achsen parallel liegen, der Aufwand ist technisch und zeitlich sehr hoch. Für Zweiräder ist dieses Verfahren nicht geeignet.
In der DE 103 32 817 B3 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Kenndaten von Rad- und Achssystemen eines Fahrzeuges beschrieben, bei denen das Fahrzeug in einer beliebigen Lage festgehalten oder an mindestens einer Achse ortsgefesselt wird. Jedes Rad des Fahrzeuges befindet sich auf einer ebenen Unterlage, die eine begrenzte Linearbewegung in zwei Richtungen ausführen kann. Die einzelnen Räder werden angetrieben und die dadurch verursachten Linearbewegungen in x- und y-Richtung jeder einzelnen Unterlage und die Krafteinwirkungen auf die Unterlage werden bestimmt. Aus diesen Werten werden im Vergleich mit dem effektiven Lenkwinkel die geometrischen Daten der Räder und Achsen berechnet.
Alle beschriebenen Lösungen sind nur für zweispurige Fahrzeuge geeignet und erfordern einen komplizierten Aufbau, wobei in den meisten Fällen die Spur nur indirekt ermittelt wird. Keine der angeführten Lösungen ist geeignet, die Abweichungen der Räder aus der Fluchtlinie bei einspurigen Zweiradfahrzeugen zu ermitteln.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe die Spur von Zweiradfahrzeugen einfach, schnell und ohne Einspannen ermittelt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird in einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des ersten Anspruchs und in einem Verfahren gemäß den Merkmalen des dritten Anspruchs gelöst.
Die Vorrichtung besteht aus einer Messplatte, die in den Fahrweg für das einspurige Fahrzeug eingelassen ist. Unter den Eckbereichen der Messplatte ist je ein Sensor zur Aufnahme einer Kraftkomponente angeordnet, die von den Rädern eines einspurigen Fahrzeuges beim Überfahren der Messplatte erzeugt wird. Die Sensoren sind mechanisch und elektrisch voneinander entkoppelt und so angeordnet, dass nur die senkrechten Komponenten der Kraft registriert werden. Die Sensoren sind über eine Auswerteeinheit für die Messwerte mit einer Anzeige verbunden. Um dieses zu erreichen, können die Sensoren in einer kugelförmigen Auflage liegen. Aber es sind auch andere Lösungsmöglichkeiten denkbar.
Das Verfahren zur Ermittlung der Spurabweichung der Räder eines einspurigen Fahrzeuges, enthält die folgenden Schritten:

1) Überfahren der Messplatte mit einem einspurigen Fahrzeug, das lagestabilisiert geführt wird;
2) Aufnehmen von Messwerten durch die Sensoren in mehreren Zeitintervallen, während das einspurige Fahrzeug die Messplatte überfährt;
3) Berechnung der momentanen x-Werte und y-Werte der beiden Räder des einspurigen Fahrzeuges aus den Messwerten der einzelnen Sensoren;
4) Berechnung eines arithmetischen Mittels der x-Werte und y-Werte für jedes Rad aus den einzelnen Messwerten der Sensoren;
5) Ermittlung der Spurabweichung durch Subtraktion der beiden arithmetischen Mittel der x-Werte und y-Werte der einzelnen Räder des einspurigen Fahrzeuges;
6) Anzeigen des ermittelten Wertes der Spurabweichung.

Das einspurige Fahrzeug wird mit einer Geschwindigkeit über die Messplatte gefahren wird, die zu einer selbständigen senkrechten Lagestabilisierung des einspurigen Fahrzeuges führt. In diesem Fall treten keine seitliche Neigungen auf. Es ist aber auch möglich, das einspurige Fahrzeug zügig von Hand über die Messplatte zu führen. Dabei muss das Zweirad jedoch senkrecht gehalten werden.
Fährt ein Zweirad über die Messplatte, werden auf die Sensoren, die so gelagert sind, dass nur die senkrechten Kraftkomponenten aufgenommen werden, Kräfte übertragen, die dem Weg des Auflagepunktes des Rades bis zum Sensor umgekehrt proportional sind. Da sich nur der Ort, aber nicht das Gewicht der Räder des einspurigen Fahrzeuges ändert, können aus den Messwerten die x-Werte und y-Werte des jeweiligen Auflagepunktes der einzelnen Räder ermittelt werden. Dieser Vorgang läuft in der Auswerteeinheit ab, an die die Sensoren gekoppelt sind.
Zur Ermittlung der Spurabweichung werden die arithmetischen Mittel der in den Zeitintervallen ermittelten x-Werte der einzelnen Räder ermittelt und die arithmetischen Mittel werden voneinander subtrahiert. Dieser Wert kann angezeigt oder ausgedruckt werden oder bei einer Serienmessung abgespeichert und mit einem Sollwert verglichen werden, um z. B. ein einspuriges Fahrzeug für eine Nacharbeit auszusondern.
Es ist auch möglich, den Verlauf der ermittelten x-Werte und y-Werte der einzelnen Räder graphisch anzuzeigen. Aus diesen Messpunktkurven kann eine qualitative Auswertung vorgenommen werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Streubreite der Werte im mittleren Bereich der Messplatte am geringsten ist und in Fahrtrichtung im Anfangs- und Endbereich der Messplatte am größten. Für die Ermittlung der Spurabweichung werden deshalb vorteilhafterweise nur die Messwerte des mittleren Bereiches der Messplatte verwendet.
Die Erfindung soll anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden.
1A und 1B zeigt die Messplatte;
2A und 2B zeigen schematisch einspurige Fahrzeuge mit einem Spurversatz; und
3A bis 3D zeigen Verläufe der Messpunkte auf der Messplatte.
In 1A und 1B ist die Messplatte 1 schematisch dargestellt. Die Messplatte 1 ist biegesteif und in einen Fahrweg eingelassen ist, so dass ein möglichst geringer Spalt und möglichst keine Höhenabweichung vorhanden ist. In den Eckbereichen der Messplatte 1 ist je ein Sensor 2 angeordnet ist, die zur Aufnahme senkrechten Kraftkomponente, die von den Rädern eines einspurigen Fahrzeuges beim Überfahren der Messplatte 1 erzeugt werden. Die Sensoren 2 sind mechanisch und elektrisch voneinander entkoppelt und sie sind so angeordnet, dass sie nur die senkrechten Komponenten der Kraft, die von den Rädern des Fahrzeuges erzeugt wird, registrieren. Die Sensoren 2 sind über eine Auswerteeinheit 3 für die Messwerte mit einer Anzeige 4 verbunden.
1B zeigt die seitliche Ansicht der Messplatte 1 gemäß 1 mit den Sensoren 2. Die Kraft, die in einem bestimmten Punkt von einem Rad des zweispurigen Fahrzeuges auf die Messplatte 1 ausgeübt wird, wird durch den Pfeil 5 dargestellt. Die senkrechte Kraftkomponente, die auf die beiden dargestellten Sensoren 2 ausgeübt wird, ergibt sich aus dem Hebelgesetzt, sie ist also umgekehrt proportional dem Abstand vom jeweiligen Sensor 2. Daraus kann der Ort der Kraft 5, also der Auflagepunkt des jeweiligen Rades bestimmt werden.
In 2A und 2B sind einspurige Fahrzeuge mit Spurabweichungen dargestellt. 3A zeigt schematisch in übertriebener Weise ein einspuriges Fahrzeug mit einem verzogenen Rahmen, bei dem die Radachsen zwar parallel liegen, aber durch den Verzug des Rahmens entsteht ein Spurversatz.
In 2B ist ein einspuriges Fahrzeug dargestellt, bei dem die Radachsen nicht parallel liegen. Soll das Fahrzeug gerade gefahren oder geschoben werden, muss der Lenker eingeschlagen werde, da die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges von den Hinterachsen bestimmt wird. In dieser Stellung wird der Spurversatz deutlich.
Die 3A bis 3D zeigen Verläufe von Messpunkten verschiedener einspuriger Fahrzeuge. In 3A ist der Verlauf der Messpunkte eines zweispurigen Fahrzeuges gezeigt, das eine Spurabweichung von 22 mm besitzt. In 3B besitzt das zweispurige Fahrzeug eine Spurabweichung von 45 mm. Bei Bildung des arithmetischen Mittels der aufgenommenen Messpunkte und Subtraktion der Werte ergibt sich genau die vorher eingestellte Spurabweichung. Der in 3C und 3D dargestellte Verlauf entspricht einem einspurigen Fahrzeug ohne Spurabweichung. In 3D ist der Verlauf dargestellt, wenn das einspurige Fahrzeug schräg über die Messplatte fährt. Es zeigt sich, dass auch hier keine Fehlmessungen auftreten.
Mit dieser Lösung ist es möglich, die Spurabweichung an einspurigen Fahrzeugen mit einfachen Mitteln zu ermöglichen. Es genügt, wenn das Fahrzeug über die Messplatte gefahren wird. Es ist kein Einspannen des einspurigen Fahrzeuges erforderlich. Dieser Umstand ist im besonderen auch für Serienprüfungen sehr vorteilhaft.

Claims

Vorrichtung zur Ermittlung der Spurabweichung der Räder eines einspurigen Fahrzeuges mit einer Messplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Messplatte in einen Fahrweg eingelassen ist, dass in den Eckbereichen der Messplatte je ein Sensor angeordnet ist, dass die Sensoren mechanisch und elektrisch voneinander entkoppelt sind und nur die senkrechten Komponenten der Kraft registrieren, die von den Rädern eines einspurigen Fahrzeuges beim Überfahren der Messplatte ausgeübt wird, und dass die Sensoren über eine Auswerteeinheit für die Messwerte mit einer Anzeige verbunden sind.
Vorrichtung zur Ermittlung der Spurabweichung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren in einer kugelförmigen Auflage liegen, so dass nur die senkrechten Komponenten der Kraft auf die Sensoren wirksam sind.
Verfahren zur Ermittlung der Spurabweichung der Räder eines einspurigen Fahrzeuges, mit den Schritten: a)) Überfahnen der Messplatte mit einem einspurigen Fahrzeug, das lagestabilisiert geführt wird; b) Aufnehmen von Messwerten der Sensoren in mehreren Zeitintervallen während des Überfahrens der Messplatte mit dem einspurigen Fahrzeug; c) Ermittlung der momentanen x-Werte und y-Werte der beiden Räder des einspurigen Fahrzeuges aus den Messwerten der einzelnen Sensoren; d) Berechnung eines arithmetischen Mittels der x-Werte und y-Werte für jedes Rad aus den einzelnen Messwerten der Sensoren; e) Ermittlung der Spurabweichung durch Subtraktion der beiden arithmetischen Mittel der x-Werte und y-Werte der einzelnen Räder des einspurigen Fahrzeuges; f) Anzeigen des ermittelten Wertes der Spurabweichung.
Verfahren zur Ermittlung der Spurabweichung nach Anspruch 3, bei dem das einspurige Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit über die Messplatte gefahren wird, die zu einer selbständigen senkrechten Lagestabilisierung des einspurigen Fahrzeuges führt.
Verfahren zur Ermittlung der Spurabweichung nach Anspruch 3, bei dem das einspurige Fahrzeug zügig von Hand über die Messplatte geführt wird, wobei es eine senkrechte Lage beibehält.
Verfahren zur Ermittlung der Spurabweichung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem nach Schritt c) die ermittelten x-Werte und y-Werte der einzelnen Räder graphisch angezeigt werden.
Verfahren zur Ermittlung der Spurabweichung nach Anspruch 3 oder 6, bei dem die Spurabweichung aus den x-Werte und y-Werte des mittleren Bereiches auf der Messplatte ermittelt wird.