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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie einer Radachse eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Zum Beispiel aus der
DE 11 2004 000 871 B4 und der
DE 11 2004 000 875 B4 sind Vorrichtungen zum Vermessen der Geometrie einer Radachse eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei denen über mechanisch arbeitende Messtaster die Position der Bremsscheibe der Radachse festgestellt wird und wobei anhand der Position der Bremsscheibe dann der Spur- und/oder Sturzwinkel der Fahrzeugachse und/oder der Planschlag ermittelt wird. Diese Messtaster verfügen über einen teleskopartig ausfahrbaren Messarm, der bis an die Oberfläche der Bremsscheibe geführt wird, um den Abstand der Bremsscheibe zu einem definierten Punkt zu ermitteln.
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Derartige Vorrichtungen werden vorzugsweise an den Fertigungslinien der Kraftfahrzeughersteller eingesetzt, um die Einstellung der Radachse, insbesondere deren Spur, deren Sturz und/oder deren Planschlag, zu überprüfen und gegebenenfalls zu korrigieren. Bei fertig montierten Fahrzeugen erfolgt die Messung auf der Felge oder auf dem Reifen.
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Dabei sind drei Messtaster vorgesehen, die an den Ecken eines virtuellen Dreiecks angeordnet sind. Mit diesen drei Messpunkten lässt sich dann in einer Auswerteeinheit der Spurwinkel, der Sturzwinkel und/oder der Planschlag ermitteln. Die aus dem Stand der Technik bekannten Messtaster müssen für jeden Messvorgang zunächst einmal von der Ruheposition in die Messposition gefahren werden und nach Abschluss der Messung wieder zurück in die Ruheposition geführt werden. Hierzu wird eine gewisse Zeit benötigt.
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Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie einer Radachse eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Radachse signifikant schneller vermessen wird.
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Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie einer Radachse eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie einer Radachse eines Fahrzeuges hat den Vorteil, dass durch die Verwendung des Radarsensors zur Abstandsmessung ein Ausfahren des Messtasters und das anschließende Rückführen des Messtasters entfällt mit der Folge, dass der eigentliche Messvorgang schneller durchgeführt werden kann. Hierdurch verkürzen sich die Taktzeiten am Fließband des Fahrzeugherstellers signifikant, was im Ergebnis auch zu einer Kosteneinsparung bei der Fertigung der Radachse führt.
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Ein weiterer Vorteil der berührungslosen Vermessung besteht darin, dass die als Radarsensor ausgebildete Messeinrichtung sehr viel weniger verschleißt, denn die bisher notwendige Berührung zwischen Messtaster und Radachse, insbesondere Bremsscheibe und der damit einhergehende Verschleiß entfällt. Auch wird durch die berührungslose Messung eine Beschädigung der Bremsscheibe, der Felge oder des Reifens, zum Beispiel in Form von Kratzern, zuverlässig vermieden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Messfläche an der Bremsscheibe, vorzugsweise an der Bremsfläche der Bremsscheibe. Dies hat den Vorteil, dass hier eine definierte Fläche zur Verfügung steht, die groß genug ist, um den gesamten Messfleck aufzunehmen.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Abstandsmesseinrichtungen zwischen 40 mm und 300 mm, vorzugsweise 150 mm, von der Bremsscheibe entfernt angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Zustellung der Sensoren, insbesondere durch Zustellung der an einem Messkreuz gehaltenen Messeinrichtungen, verzichtet werden kann, was zu einer weiteren Reduzierung der Taktzeit führt.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dieser Abstand groß genug ist, dass die Radachse an der Abstandsmesseinrichtung vorbeigeführt werden kann, mit der Folge, dass die Abstandsmesseinrichtung stationär positioniert werden kann, sodass die Position der Abstandsmesseinrichtung stets gleich und damit bekannt ist.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Abstandsmesseinrichtung derart ausgebildet, dass auf der Radachse ein vorbestimmter, flächiger Messfleck vermessen wird. Insbesondere, wenn dabei innerhalb des Messflecks Abstandsmessungen durchgeführt werden, aus denen dann eine Auswerteeinheit unter Berücksichtigung der technischen Lehre des
DE 10 2011 009 874 B3 den Abstand zwischen der Messfläche und der Abstandseinrichtung ermittelt, hat dies den Vorteil, dass hierdurch Oberflächenrauigkeiten ausgemittelt werden.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Messfleck an seiner breitesten Stelle 2 mm bis 20 mm, vorzugsweise 10 mm, groß auszugestalten. Hierdurch steht genügend Messfläche zur Verfügung, um eine Vielzahl von Radarmessungen durchzuführen. Gleichzeitig ist dieser Messfleck noch so klein, dass ein geeigneter Ort an der Radachse hierfür gefunden werden kann.
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Den Messfleck auf einer Bremsfläche der Bremsscheibe anzuordnen, hat den Vorteil, dass die eben ausgebildete Bremsfläche eine ideale Reflexionsfläche für das Radarsignal bietet.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform weist die Abstandsmesseinrichtung eine Radarlinse auf, die das Radarsignal zu einem Radarkegel aufweitet, sodass der gewünschte Messfleck erzeugt wird. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, am Radarkegel einen Öffnungswinkel von 1° bis 8°, vorzugsweise 4°, vorzusehen, weil hierdurch ein ausreichend großer Messfleck bei einem akzeptablen Abstand zur Bremsscheibe von maximal 300 mm möglich ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Abstandsmesseinrichtung derart ausgebildet, dass ein Dauerstrich-Radarsignal ausgesandt wird. Dieses wird auch als FMCW-Radar bezeichnet. Ein Beispiel hierfür ist in der
DE 10 2011 009 874 B3 beschrieben, auf die hier voll inhaltlich Bezug genommen wird. Dieses Radarsignal hat den Vorteil, dass hierdurch besonders exakte Messungen erfolgen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass Radarsignal bei einer Frequenz von 120 GHz zu senden. Dies hat den Vorteil, dass eine solche Frequenz in fast allen wichtigen Industrieländern ohne besondere behördliche Genehmigung verwendet werden kann.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vermessen einer Radachse eines Kraftfahrzeuges ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
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1 eine schematisch dargestellte Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1.
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In den 1 und 2 ist eine schematische Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vermessung der Geometrie einer Radachse eines Fahrzeuges dargestellt. Dabei wird die gesamte Radachse stellvertretend durch die Bremsscheibe 1 dargestellt, während die Vorrichtung zum Vermessen einer Radachse eines Kraftfahrzeuges stellvertretend durch drei Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 dargestellt ist. Es versteht sich, dass die hier dargestellten Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 in eine entsprechende Halterung und Gesamtvorrichtung eingebunden sind, welche aber aus dem Stand der Technik bekannt sind und deswegen hier vorausgesetzt werden können und nicht dargestellt sind. Die hier dargestellten Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 sind baugleich, weswegen in der nachfolgenden Beschreibung hierzu nicht weiter differenziert wird.
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Die Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vermessen einer Radachse eines Kraftfahrzeuges ist als Radarsensor ausgebildet, dass heißt, die Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 besitzt Mittel zum Aussenden eines Radarsignales und zum Empfangen des Echos dieses Radarsignales. Dabei ist die Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 so ausgebildet, dass das Radarsignal auf die Bremsscheibe 1 gerichtet ist und von dieser reflektiert wird. Dieses reflektierte Echo wird dann von derselben Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 wieder empfangen. Somit ist jede dieser drei Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 in sich autark und in der Lage, den jeweiligen Abstand zur Bremsscheibe 1 zu ermitteln.
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Die Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 umfasst eine Radarlinse 5, die das ausgesandte Radarsignal kegelförmig fokussiert mit der Folge, dass hierdurch auf der Bremsscheibe 1 ein Messfleck 6 entsteht. Dieser Messfleck 6 hat einen Durchmesser von ca. 10 mm, kann in anderen Ausführungsformen aber auch zwischen 2 mm und 20 mm liegen.
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Die Abstandsmesseinrichtungen 2–4 sind so ausgerichtet, dass der Messfleck 6 auf einer Bremsfläche 8 der Bremsscheibe 1 liegt. Diese Bremsfläche 8 ist vergleichsweise eben und deshalb besonders gut geeignet, um die Abstandsmessung durchzuführen. Der von der Radarlinse 5 erzeugte Radarkegel 7 hat in dieser Ausführungsform einen Öffnungswinkel von 4°, kann aber in anderen Ausführungen zwischen 1° und 8° liegen.
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Eine Vorderkante der Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 ist ca. 150 mm von der Bremsfläche 8 entfernt, sodass die Radachse an den Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 vorbeigeführt werden kann, ohne dass diese ihre Position verändern muss.
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Wie insbesondere 1 zu entnehmen ist, sind die drei Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 an den Ecken eines virtuellen Dreiecks angeordnet, wobei es sich in der hier beschriebenen Ausführungsform um ein gleichschenkliges Dreieck handelt. Mit einer derartigen Anordnung und dem jeweils ermittelten Abstand zur Bremsscheibe 1 lassen sich dann der Spurwinkel, der Sturzwinkel und der Planschlag errechnen. Zur Feststellung des aktuellen Spurwinkels sind zwei dieser drei Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 erforderlich, genauso für den Sturzwinkel. Will man den Sturz- und den Spurwinkel ermitteln, so kommen alle drei Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 zum Einsatz. Zur Feststellung des Planschlags ist nur eine der Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 erforderlich, wobei die Bremsscheibe 1 während der Messung mindestens eine Umdrehung vollziehen muss.
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Nachfolgend wird der eigentliche Messvorgang detailliert wie folgt beschrieben:
Die fertig montierte Radachse wird auf einem Montageband an die Vorrichtung zum Vermessen einer Radachse eines Kraftfahrzeuges herangeführt. In der Messposition angekommen, senden die Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 jeweils unabhängig voneinander Radarsignale in Richtung der Bremsfläche 8 der Bremsscheibe 1 der Radachse. Dabei ist die Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 ist circa 150 mm von der zu vermessenden Oberfläche der Bremsscheibe 1 beabstandet.
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Jede dieser drei Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 sendet ein eigenes Radarsignal in Richtung der Bremsscheibe 1, welches von einem an der jeweiligen Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 angebrachten Radarlinse 5 kegelförmig fokussiert wird bei einem Öffnungswinkel von 4°. Die derart in einem Messfleck 6 nacheinander auf einer Bremsfläche 8 der Bremsscheibe 1 auftreffenden Radarsignale werden im Bereich dieses Messflecks 6 reflektiert, sodass jede Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 das Echo des von ihr ausgesendeten Radarsignales wieder empfängt. Dabei werden im Bereich des Messflecks 6 eine Anzahl von Abstandsmessungen durchgeführt, sodass jede der Abstandsmesseinrichtungen 2, 3, 4 über entsprechende Abstandsdaten verfügt.
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Anschließend werden zunächst einmal die Abstandsdaten einer jeden Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 bewertet, vorzugsweise gemittelt, sodass am Ende jeder Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 ein individueller Abstandswert zugeordnet werden kann. Dieser Abstandswert wird in der Regel aus dem Echosignal des Messflecks 6 ermittelt. Hierdurch können Oberflächenrauigkeiten der Bremsscheibe 1 herausgerechnet werden. Aus den Abstandsdaten der jeweiligen Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 kann dann in gewohnter Weise der Sturzwinkel, der Spurwinkel und auch der Planschlag berechnet werden. Nach Ermittlung der Spur- und Sturzwinkel kann die Achse auf definierte Winkel-Sollwerte eingestellt werden.
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Diese Abstandsmessung mittels Radar hat den Vorteil, dass hierdurch eine berührungslose Messung erfolgt, sodass weder die Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 noch die Bremsscheibe 1 einem Verschleiß bzw. einer Beschädigung ausgesetzt ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den Abstand der Abstandsmesseinrichtung 2, 3, 4 von der Radachse ein Verfahren derselben nicht mehr erforderlich ist. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass einerseits die Zuführung entfällt und dass andererseits die Abstandsmessung sehr viel schneller erfolgt, was im Ergebnis zu kürzeren Taktzeiten führt.
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Ein großer Vorteil besteht darin, dass die Radarmessung den Spur- und/oder den Sturzwinkel mit einer Genauigkeit mit 0,1 Winkelminuten bestimmt. Vorteilhafterweise wird das Radarsignal bei einer Frequenz von 120 GHz ausgestrahlt, weil eine solche Frequenz in den meisten Industrieländern genehmigungsfrei eingesetzt werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, als Radarsignal ein Dauerstrich-Radarsignal (FMCW-Radar) einzusetzen, weil hierdurch größtmögliche Genauigkeiten erreicht werden. Bei einem solchen Dauerstrich-Radarsignal wird ein periodisches Signal mit dauerhaft variierender Frequenz (linear) ausgesendet, welches dann von der Bremsscheibe
1 reflektiert wird und wobei das entsprechende Echo dann von der Abstandsmesseinrichtung
2,
3,
4 empfangen wird. Die dabei entstehende Frequenzdifferenz zwischen dem Sende- und dem Empfangssignal wird bestimmt, genauso wie die Laufzeit. Aus diesen Daten wird dann der Abstand des einzelnen Signales berechnet. Einzelheiten hierzu sind in der
DE 10 2011 009 874 B3 beschrieben, auf die an dieser Stelle vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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Bei fertig montierten Fahrzeugen erfolgt die Vermessung der Radachse dadurch, dass die Messfläche auf der Felge oder einer Seitenwand des Reifens angeordnet ist.
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Sollte die Messfläche ballig oder kurvig gestaltet sein, so wird in der oben beschriebenen Art und Weise zunächst ein Maximum ermittelt, um dann den errechneten Abstandswert diesem Maximum zuzuordnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112004000871 B4 [0002]
- DE 112004000875 B4 [0002]
- DE 102011009874 B3 [0012, 0016, 0031]
