DE102018008231A1 - Method for measuring an axle geometry of a vehicle - Google Patents

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Frederik Finckh
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung einer Achsgeometrie eines Fahrzeugs (1) mit einer Vorderachse mit zwei Fahrzeugrädern (4) und einer Hinterachse mit zwei Fahrzeugrädern (4), wobei Positionen von Radmittelpunkten der Fahrzeugräder (4) hinten links (HL), hinten rechts (HR), vorne links (VL) und vorne rechts (VR) mit einem Betriebsmittel gemessen werden, wobei ein Mittelpunkt der Hinterachse (HM) einer Summe jeweils der Hälfte der Positionen hinten links (HL) und hinten rechts (HR) entspricht, wobei ein Mittelpunkt der Vorderachse (VM) einer Summe jeweils der Hälfte der Positionen vorne links (VL) und vorne rechts (VR) entspricht, wobei eine Othonormalbasisumfassend eine Fahrwerkssymmetrieachseeine Hinterachssymmetrieachseund einen senkrechten Vektormit Hilfe der Mittelpunkte (HM, VM) und dem Gram-Schmidtschen Orthonormierungsverfahren erstellt wird, wobei ein Koordinatensystem des Betriebsmittels im jeweiligen Radmittelpunkt zentriert und Messpunkte (RF, RF) einer Verbindungsstrecke unter radindividuellem Verschieben des Betriebsmittels aufgrund der Zentrierung des Koordinatensystems in einer Ebene (E), die durchdefiniert ist, gemessen wird, so dass die Verbindungsstrecke () durch den Ursprung des Koordinatensystemsgeht und in einer Ebeneliegt, wobei die Ebene (E) mit einer Ebene (Exz) des Betriebsmittels geschnitten wird und eine sich dabei ergebende Schnittgerade einen Verfahrweg des Betriebsmittels beschreibt, wobei der Spurwinkel (φ) der Winkel ist, der sich zwischen der Schnittgeradenwelche die Verbindungsstrecke (enthält, und der Fahrwerkssymmetrieachseergibt.The invention relates to a method for measuring an axle geometry of a vehicle (1) having a front axle with two vehicle wheels (4) and a rear axle with two vehicle wheels (4), wherein positions of wheel centers of the vehicle wheels (4) rear left (HL), rear right (HR), front left (VL) and front right (VR) are measured with a resource, wherein a center of the rear axle (HM) corresponds to a sum of each half of the positions rear left (HL) and rear right (HR) a center of the frontal axis (VM) corresponds to a sum of each half of the front left (VL) and front right (VR) positions, where an orthogonal basis comprises a chassis symmetry axis, a rear axis symmetry axis, and a vertical vector using the centers (HM, VM) and the Gram-Schmidt orthonormalization method is created, wherein a coordinate system of the resource centered in the respective wheel center and measuring points (RF, RF) of a Linkage under wheel-individual shifting of the equipment due to the centering of the coordinate system in a plane (E), which is defined, is measured, so that the link () passes through the origin of the coordinate system and in a plane, wherein the plane (E) with a plane (Exz) of the resource is cut and a resulting line of intersection describes a travel of the resource, the toe angle (φ) being the angle between the intersection line which contains the link (and the chassis axis of symmetry.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung einer Achsgeometrie eines Fahrzeugs.The invention relates to a method for measuring an axle geometry of a vehicle.

Vermessungen der Achsgeometrie, insbesondere Spurwinkel und Sturzwinkel, von Fahrzeugen sind während der Fertigung und Instandsetzung von Fahrzeugen erforderlich. Ist eine Fahrzeugbahnebene unbekannt oder ist eine Fahrzeugebene nicht parallel zu einer Betriebsmittelebene (zum Beispiel Steigung/Gefälle/sonstige Neigungen), so wird das Messergebnis des Spurwinkels durch den Einfluss des Sturzwinkels verfälscht. Gleiches gilt für den Messfehler durch den Einfluss des Spurwinkels auf den Sturzwinkel. Bereits bei sehr geringen Schieflagen des Fahrzeugs zum Betriebsmittel wird das Messergebnis signifikant verfälscht.Measurements of the axle geometry, in particular toe angles and camber angles, of vehicles are required during the manufacture and repair of vehicles. If a vehicle track level is unknown or if a vehicle level is not parallel to a resource plane (for example, slope / incline / other inclinations), the measurement result of the toe angle is falsified by the influence of the camber angle. The same applies to the measurement error due to the influence of the toe angle on the camber angle. Already at very low imbalances of the vehicle to the equipment, the measurement result is significantly distorted.

Aus der DE 10 2017 002 891 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrwerksgeometrie eines Kraftfahrzeuges bekannt, mit einer Messeinrichtung, die zumindest eine Sensorik zur Erfassung von Umgebungsdaten aufweist. Mittels der Sensorik wird eine Vermessung eines Radflansches bzw. einer Radnabe durchgeführt, die zur Bestimmung der Fahrwerksgeometrie beiträgt.From the DE 10 2017 002 891 A1 a method for determining a chassis geometry of a motor vehicle is known, with a measuring device having at least one sensor for detecting environmental data. By means of the sensors, a measurement of a wheel flange or a wheel hub is carried out, which contributes to the determination of the chassis geometry.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Vermessung einer Achsgeometrie eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method for measuring an axle geometry of a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermessung einer Achsgeometrie eines Fahrzeugs mit einer Vorderachse mit zwei Rädern und einer Hinterachse mit zwei Rädern werden Positionen von Radmittelpunkten der Räder hinten links, hinten rechts, vorne links und vorne rechts mit einem Betriebsmittel gemessen, wobei ein Mittelpunkt der Hinterachse einer Summe jeweils der Hälfte der Positionen hinten links und hinten rechts entspricht, wobei ein Mittelpunkt der Vorderachse einer Summe jeweils der Hälfte der Positionen vorne links und vorne rechts entspricht, wobei eine Othonormalbasis, umfassend eine Fahrwerkssymmetrieachse, eine Hinterachssymmetrieachse und einen senkrechten Vektor, mit Hilfe der Mittelpunkte und dem Gram-Schmidtschen Orthonormierungsverfahren erstellt wird, wobei ein Koordinatensystem des Betriebsmittels im jeweiligen Radmittelpunkt zentriert und Messpunkte einer Verbindungsstrecke unter radindividuellem Verschieben des Betriebsmittels aufgrund der Zentrierung des Koordinatensystems in einer Ebene, die durch definiert ist, gemessen wird, so dass die Verbindungsstrecke durch den Ursprung des Koordinatensystems geht und in einer Ebene liegt, wobei die Ebene mit einer Ebene des Betriebsmittels geschnitten wird und eine sich dabei ergebende Schnittgerade einen Verfahrweg des Betriebsmittels beschreibt, wobei der Spurwinkel der Winkel ist, der sich zwischen der Schnittgeraden, welche die Verbindungsstrecke enthält, und der Fahrwerkssymmetrieachse ergibt.In a method according to the invention for measuring an axle geometry of a vehicle having a front axle with two wheels and a rear axle with two wheels positions of Radmittelpunkten the wheels rear left, rear right, front left and front right with a resource measured, with a center of the rear axle of a Sum of half of each of the rear left and rear right positions, wherein a center of the front axle corresponds to a sum of half of the front left and front right positions, respectively, with an upper normal base including a chassis symmetry axis, a rear axis symmetry axis, and a vertical vector using the Center points and the Gram-Schmidt Orthonormierungsverfahren is created, wherein a coordinate system of the resource centered in the respective wheel center and measuring points of a link under individual wheel displacement of the equipment due to the centering of the K coordinate system is measured in a plane defined by, so that the link passes through the origin of the coordinate system and lies in a plane, wherein the plane is intersected with a plane of the resource and a resulting intersection line describes a travel path of the resource wherein the toe angle is the angle that results between the intersection line containing the link and the chassis axis of symmetry.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die korrekte Fahrzeugbahnebene über eine Radmittelpunkts-Messung bestimmt, sodass die Schieflage zwischen der Fahrzeugbahnebene und der Betriebsmittelebene kompensiert werden kann. Durch eine geeignete Koordinatentransformation vom Weltkoordinatensystem (Betriebsmittel) in das Fahrzeugkoordinatensystem wird die richtige Messebene für das Betriebsmittel bestimmt. Die ermittelte Messebene ist jetzt parallel zur Fahrzeugbahnebene und erlaubt eine korrekte Messung der Fahrwerksgeometrie.By means of the method according to the invention, the correct vehicle track plane is determined via a wheel center point measurement, so that the skew between the vehicle track plane and the equipment plane can be compensated. By means of a suitable coordinate transformation from the world coordinate system (operating medium) into the vehicle coordinate system, the correct measuring level for the operating medium is determined. The determined measuring plane is now parallel to the vehicle track plane and allows a correct measurement of the chassis geometry.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt:

  • • Messung der Fahrwerksgeometrie unabhängig von der Lage des Fahrzeugs (z. B. Steigung/Gefälle/sonstige Neigungen),
  • • präzises Vermessen der fahrbahnunabhängigen sowie radindividuellen Fahrwerksgeometrie,
  • • Erweiterung und Präzisierung der allgemeingültigen Spur- und Sturzwinkeldefinition,
  • • Mathematisch exakte Modellierung der Fahrwerksgeometrie (insbesondere Fahrwerkssymmetrieachsen und Fahrwerkswinkel) im dreidimensionalen Raum,
  • • allen aktiv beweglichen Betriebsmitteln, eine korrekte Fahrwerksgeometrievermessung trotz Fahrzeugschieflage durchzuführen.
The method according to the invention allows:
  • • Measurement of the chassis geometry, regardless of the position of the vehicle (eg slope / slope / other inclinations),
  • Precise measurement of the road-independent and wheel-specific chassis geometry,
  • • extension and specification of the general track and camber angle definition,
  • • mathematically exact modeling of the chassis geometry (in particular chassis symmetry axes and suspension angle) in three-dimensional space,
  • • all actively moving equipment to carry out a correct suspension geometry measurement despite vehicle misalignment.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, einer Fahrzeugbahnebene und einer Betriebsmittelebene eines Betriebsmittels zum Vermessen einer Achsgeometrie des Fahrzeugs,
  • 2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, einer Fahrzeugbahnebene und einer Betriebsmittelebene eines Betriebsmittels zum Vermessen einer Achsgeometrie des Fahrzeugs wobei die Fahrzeugbahnebene zur Betriebsmittelebene stark schiefgestellt ist,
  • 3 eine schematische Ansicht geometrischer Verhältnisse an einer Achse eines Fahrwerks eines Fahrzeugs,
  • 4 den Verlauf eines Spurwinkels entlang einer Umdrehung einer Schnittgeraden in Abhängigkeit zur Schieflage der Fahrzeugbahnebene,
  • 5 ein Schema zur Definition des Spurwinkels,
  • 6 ein Schema zur Definition des Sturzwinkels,
  • 7 eine Ansicht eines Fahrzeugs von unten,
  • 8 eine schematische Ebenendarstellung von Rad- und Achsmittelpunkten,
  • 9 eine schematische Darstellung einer Orthonormalbasis für die Fahrwerksgeometrievermessung,
  • 10 eine schematische Darstellung einer Orthonormalbasis und einer Ebene eines Verfahrwegs eines Betriebsmittels,
  • 11 eine schematische Seitenansicht eines Laserverfahrwegs, und
  • 12 eine schematische Darstellung von Ebenen für die Berechnung des Spurwinkels.
Showing:
  • 1 1 is a schematic view of a vehicle, a vehicle track plane and a resource plane of a resource for measuring an axle geometry of the vehicle;
  • 2 1 is a schematic view of a vehicle, a vehicle track plane and a resource plane of a resource for measuring an axle geometry of the vehicle, wherein the vehicle track plane is greatly skewed to the resource plane,
  • 3 a schematic view of geometric relationships on an axle of a chassis of a vehicle,
  • 4 the course of a toe angle along a rotation of a cutting line as a function of the tilt of the vehicle track plane,
  • 5 a scheme for defining the toe angle,
  • 6 a scheme for defining the camber angle,
  • 7 a view of a vehicle from below,
  • 8th a schematic level representation of wheel and axle centers,
  • 9 a schematic representation of an orthonormal basis for the chassis geometry measurement,
  • 10 a schematic representation of a Orthonormalbasis and a plane of travel of a resource,
  • 11 a schematic side view of a laser path, and
  • 12 a schematic representation of planes for the calculation of the toe angle.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1, einer Fahrzeugbahnebene 2 und einer Betriebsmittelebene 3, eines Betriebsmittels zum Vermessen einer Achsgeometrie des Fahrzeugs 1. 1 is a schematic view of a vehicle 1 , a vehicle level 2 and a resource level 3 , a resource for measuring an axle geometry of the vehicle 1 ,

Bei gewöhnlichen Betriebsmitteln, das heißt Fahrwerksgeometrievermessungsanlagen, wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 1 sowie das Betriebsmittel parallel zum Horizont ausgerichtet sind.In the case of normal equipment, ie chassis geometry measurement equipment, it is assumed that the vehicle 1 and the equipment is aligned parallel to the horizon.

Bei einer konventionellen Fahrwerksgeometrievermessungsanlage für den Werkstattgebrauch oder für die Produktion von Fahrzeugen 1 befindet sich das Fahrzeug 1 auf einer Hebebühne und steht auf schwimmend gelagerten Drehtellern, um Verspannungen aus dem Fahrwerk zu eliminieren. Weder die Anlage noch das Fahrzeug 1 sind in der Lage, eine Schiefstellung zu erkennen und/oder korrekt zu kompensieren, da die Anlagenmesstechnik nicht über die entsprechenden Bewegungsfreiheitsgrade verfügt.In a conventional chassis geometry measurement system for workshop use or for the production of vehicles 1 is the vehicle 1 on a lift and stands on floating turntables to eliminate tension from the chassis. Neither the plant nor the vehicle 1 are able to detect a misalignment and / or compensate it correctly, because the system metrology does not have the appropriate degrees of freedom of movement.

Ist eine Schiefsteilung zwischen Fahrzeugbahnebene 2 und Betriebsmittelebene 3 gegeben, so kommt es zu großen systematischen Fehlern bei der Messung.Is a misalignment between the vehicle level 2 and resource level 3 given, it comes to large systematic errors in the measurement.

2 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1, einer Fahrzeugbahnebene 2 und einer Betriebsmittelebene 3 eines Betriebsmittels zum Vermessen einer Achsgeometrie des Fahrzeugs 1 wobei die Fahrzeugbahnebene 2 zur Betriebsmittelebene 3 stark schiefgestellt ist. 2 is a schematic view of a vehicle 1 , a vehicle level 2 and a resource level 3 a resource for measuring an axle geometry of the vehicle 1 the vehicle track plane 2 to the resource level 3 is strongly skewed.

Im Extremfall, wenn das Fahrzeug 1 um 90° zum Horizont geneigt steht wie in 2, wird der Sturzwinkel anstelle des Spurwinkels gemessen.In extreme cases, when the vehicle 1 inclined at 90 ° to the horizon as in 2 , the camber angle is measured instead of the toe angle.

In 1 ist die Betriebsmittelebene 3 parallel zur Fahrzeugbahnebene 2 ausgerichtet. Spur- und Sturzwinkel werden korrekt gemessen. In 2 wird ein Extremfall zur Verdeutlichung dargestellt. Dabei ist die Fahrzeugbahnebene 2 gegenüber der Betriebsmittelebene 3 um 90° geneigt. Das Betriebsmittel misst in diesem Extremfall den Sturzwinkel des Fahrzeuges 1 und gibt diesen als Spurwinkel aus. Der gemessene Spurwinkel des Fahrzeugs 1 wird fälschlicherweise als Sturzwinkel ausgegeben. Dieser Extremfall soll die Bedeutung dieses Zusammenhangs anschaulich darstellen. In der Realität handelt es sich um sehr viel kleinere Schieflagewinkel. Bereits bei 1° Schieflage des Fahrzeugs 1 zum Horizont (Annahme: Betriebsmittel ist parallel zum Horizont ausgerichtet) bzw. bei 1° Schieflage der Fahrzeugbahnebene 2 zur Betriebsmittelebene 3 wird der Spurwinkel in Konstruktionsnulllage um 0,033° falsch gemessen (Beispiel Mercedes-Benz S-Klasse BR222, Radstand 3165 mm, Spur- und Sturzwinkel gemäß Prüfvorschrift eingestellt.)In 1 is the resource level 3 parallel to the vehicle level 2 aligned. Track and camber angles are measured correctly. In 2 an extreme case is presented for clarification. Here is the vehicle level 2 opposite the resource level 3 inclined by 90 °. The equipment measures the camber angle of the vehicle in this extreme case 1 and outputs this as a toe angle. The measured toe angle of the vehicle 1 is erroneously output as a camber angle. This extreme case is intended to illustrate the meaning of this relationship vividly. In reality, these are much smaller skew angles. Already at 1 ° tilt of the vehicle 1 to the horizon (assumption: equipment is aligned parallel to the horizon) or at 1 ° imbalance of the vehicle level 2 to the resource level 3 the toe angle in design zero position is measured incorrectly by 0.033 ° (example Mercedes-Benz S-Class BR222, wheelbase 3165 mm, track and camber angle adjusted according to the test specification)

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird eine neue präzisere Definition des Spurwinkels δ eingeführt. Bislang wird der Spurwinkel δ wie folgt definiert:

  • „Projektion des Winkels zwischen der Fahrzeuglängsachse und der Radebene in der Fahrbahnebene.“ [Henker, Erich: Fahrwerktechnik; Vieweg; 1993]
  • „Der Winkel zwischen den Schnittlinien der Radmittelebenen beider Räder mit der Fahrbahnebene ohne Lenkeinschlag.“ [Heißing, Bernd: Fahrwerkhandbuch; Springer; 20 13]
  • „Winkel zwischen der XV-Achse und der Radmittelebene um die ZV-Achse; das Fahrzeug befindet sich im Stand und die Lenkung in Geradeausstellung.“ [DIN ISO 8855 - Straßenfahrzeuge - Fahrzeugdynamik und Fahrverhalten - Begriffe; 20 13]
For the method according to the invention, a new, more precise definition of the toe angle δ introduced. So far, the toe angle δ defined as follows:
  • "Projection of the angle between the vehicle longitudinal axis and the wheel plane in the road level." [Henker, Erich: Fahrwerktechnik; Vieweg; 1993]
  • "The angle between the cutting lines of the wheel center planes of both wheels with the road surface without steering angle." [Heißing, Bernd: Fahrwerkhandbuch; Springer; 20 13]
  • "Angle between the XV-axis and the wheel center plane around the ZV-axis; the vehicle is stationary and the steering is in the straight-ahead position. "[DIN ISO 8855 - Road vehicles - Vehicle dynamics and handling - Terms and definitions; 20 13]

3 zeigt schematisch geometrische Verhältnisse an einer Achse eines Fahrwerks eines Fahrzeugs 1. Abgebildet sind zwei Fahrzeugräder 4 einer Achse mit jeweiligen Achsschenkeln 5. In Geradeausstellung der Fahrzeugräder 4 weicht eine Raddrehebene 6 jedes Fahrzeugrad 4 um den Spurwinkel δ von einer Parallelen zur Fahrzeuglängsachse X ab, so dass ein Abstand C zwischen den Fahrzeugrädern 4 an ihrem in Fahrtrichtung F vorderen Ende geringer ist als ein Abstand B zwischen den Fahrzeugrädern 4 an ihrem in Fahrtrichtung F hinteren Ende. 3 schematically shows geometric relationships on an axle of a chassis of a vehicle 1 , Pictured are two vehicle wheels 4 an axle with respective stub axles 5 , In straight ahead position of the vehicle wheels 4 gives way to a Raddrehebene 6 every vehicle wheel 4 around the toe angle δ from a parallel to the vehicle's longitudinal axis X off, leaving a gap C between the vehicle wheels 4 at her in the direction of travel F front end is less than a distance B between the vehicle wheels 4 at her in the direction of travel F rear end.

Das erfindungsgemäße Messverfahren sowie das Betriebsmittel samt mathematischem Berechnungsmodell sind in der Lage beliebige Neigungen und Fahrzeugschiefstellungen (Rotation um alle Fahrzeugachsen) zu erkennen und eine entsprechend korrekte Messung einzuleiten. Es wird also nicht nur die in 2 dargestellte Neigung oder Rotation um die Fahrzeug Y-Achse (Querachse) kompensiert sondern auch Rotationen um die Fahrzeug X-Achse (Längsachse) sowie Rotationen um die Fahrzeug Z-Achse (Hochachse). Eine Kompensation dieser Schieflage kann nur durch eine aktive Bewegung des Betriebsmittels durchgeführt werden. Eine Kompensation über das Verhalten der Spur- und Sturzwerte ist möglich, allerdings mit Fehlern behaftet. Der systematisch gemachte Fehler bei der Messung kann durch ein mathematisches Modell approximiert und anteilig kompensiert werden, indem die Raddrehebene 6 mit der Fahrzeugbahnebene 2, welche im Radmittelpunkt zentriert ist, geschnitten wird. Die parametrisierte Schnittgerade bestimmt die zu messenden Punkte auf dem Messobjekt für die Fahrwerksgeometrievermessung. Vorausgesetzt die Schieflage des Fahrzeuges 1 ist bekannt, können die fehlerhaft gemessenen Werte für die Spur- und Sturzwinkel über folgendes Gleichungssystem auf die korrekten Werte in hinreichender Genauigkeit umgerechnet werden. α = cos 2 ( ϑ ) + s i n 2 ( φ ) c o s 2 ( φ ) s i n 2 ( γ ) s i n 2 ( ϑ ) s i n 2 ( φ ) 2 s i n 2 ( φ ) c o s 2 ( φ ) sin ( γ ) sin ( ϑ ) sin ( φ ) cos ( γ ) cos ( ϑ ) + s i n 2 ( φ ) c o s 2 ( φ ) c o s 2 ( γ ) c o s 2 ( ϑ ) + s i n 2 ( γ ) s i n 2 ( ϑ ) c o s 2 ( φ ) + 2 s i n 3 ( φ ) s i n 3 ( γ ) s i n 3 ( ϑ ) 2 sin ( φ ) sin ( γ ) sin ( ϑ ) cos ( γ ) cos ( ϑ )

Figure DE102018008231A1_0010
β = cos 2 ( ϑ ) + s i n 2 ( φ ) c o s 2 ( φ ) c o s 2 ( γ ) s i n 2 ( ϑ ) s i n 2 ( φ ) + 2 s i n 2 ( φ ) c o s 2 ( φ ) cos ( γ ) sin ( ϑ ) sin ( φ ) sin ( γ ) cos ( ϑ ) + s i n 2 ( φ ) c o s 2 ( φ ) s i n 2 ( γ ) c o s 2 ( ϑ ) + c o s 2 ( γ ) s i n 2 ( ϑ ) c o s 2 ( φ ) + 2 s i n 3 ( φ ) c o s 3 ( γ ) s i n 3 ( ϑ ) + 2 sin ( φ ) cos ( γ ) sin ( ϑ ) sin ( γ ) cos ( ϑ )
Figure DE102018008231A1_0011
Spurwinkel gemessen ( φ , ϑ , γ ) = a r c s i n ( sin ( φ ) cos ( φ ) ( sin ( γ ) sin ( ϑ ) sin ( φ ) cos ( γ ) cos ( ϑ ) ) + sin ( γ ) sin ( ϑ ) cos ( φ ) α )
Figure DE102018008231A1_0012
Spurwinkel gemessen ( φ , ϑ , γ ) = a r c s i n ( sin ( φ ) cos ( φ ) ( cos ( γ ) sin ( ϑ ) sin ( φ ) + sin ( γ ) cos ( ϑ ) ) + cos ( γ ) sin ( ϑ ) cos ( φ ) β )
Figure DE102018008231A1_0013

α
Schnittgeradenkoeffizient für Spurwinkelmessung
β
Schnittgeradenkoeffizient für Sturzwinkelmessung
φ
tatsächlicher Spurwinkel
ϑ
tatsächlicher Sturzwinkel
γ
Fahrzeugschieflage
The measurement method according to the invention as well as the equipment including mathematical calculation model are able to detect any inclinations and vehicle misalignments (rotation around all vehicle axes) and to initiate a correspondingly correct measurement. So it's not just the in 2 shown tilt or rotation about the vehicle Y-axis (transverse axis) compensated but also rotations around the vehicle X Axis (longitudinal axis) and rotations about the vehicle Z-axis (vertical axis). A compensation of this imbalance can only be carried out by an active movement of the equipment. Compensation for the behavior of the lane and camber values is possible, but with errors. The systematically made error in the measurement can be approximated by a mathematical model and compensated proportionately by the wheel rotation 6 with the vehicle level 2 , which is centered in the wheel center, is cut. The parameterized cutting line determines the points to be measured on the measurement object for the chassis geometry measurement. Provided the imbalance of the vehicle 1 is known, the erroneously measured values for the camber and camber angles can be converted to the correct values using the following system of equations with sufficient accuracy. α = cos 2 ( θ ) + s i n 2 ( φ ) c O s 2 ( φ ) s i n 2 ( γ ) s i n 2 ( θ ) s i n 2 ( φ ) - 2 s i n 2 ( φ ) c O s 2 ( φ ) sin ( γ ) sin ( θ ) sin ( φ ) cos ( γ ) cos ( θ ) + s i n 2 ( φ ) c O s 2 ( φ ) c O s 2 ( γ ) c O s 2 ( θ ) + s i n 2 ( γ ) s i n 2 ( θ ) c O s 2 ( φ ) + 2 s i n 3 ( φ ) s i n 3 ( γ ) s i n 3 ( θ ) - 2 sin ( φ ) sin ( γ ) sin ( θ ) cos ( γ ) cos ( θ )
Figure DE102018008231A1_0010
β = cos 2 ( θ ) + s i n 2 ( φ ) c O s 2 ( φ ) c O s 2 ( γ ) s i n 2 ( θ ) s i n 2 ( φ ) + 2 s i n 2 ( φ ) c O s 2 ( φ ) cos ( γ ) sin ( θ ) sin ( φ ) sin ( γ ) cos ( θ ) + s i n 2 ( φ ) c O s 2 ( φ ) s i n 2 ( γ ) c O s 2 ( θ ) + c O s 2 ( γ ) s i n 2 ( θ ) c O s 2 ( φ ) + 2 s i n 3 ( φ ) c O s 3 ( γ ) s i n 3 ( θ ) + 2 sin ( φ ) cos ( γ ) sin ( θ ) sin ( γ ) cos ( θ )
Figure DE102018008231A1_0011
toe angle measured ( φ . θ . γ ) = a r c s i n ( sin ( φ ) cos ( φ ) ( sin ( γ ) sin ( θ ) sin ( φ ) - cos ( γ ) cos ( θ ) ) + sin ( γ ) sin ( θ ) cos ( φ ) α )
Figure DE102018008231A1_0012
toe angle measured ( φ . θ . γ ) = a r c s i n ( sin ( φ ) cos ( φ ) ( cos ( γ ) sin ( θ ) sin ( φ ) + sin ( γ ) cos ( θ ) ) + cos ( γ ) sin ( θ ) cos ( φ ) β )
Figure DE102018008231A1_0013
α
Cutting line coefficient for toe angle measurement
β
Cutting line coefficient for camber angle measurement
φ
actual toe angle
θ
actual camber angle
γ
Vehicle misalignment

Die tatsächlichen Spur- und Sturzwinkel werden implizit über das aufgestellte Gleichungssystem beschrieben. 4 zeigt beispielhaft den Verlauf des Spurwinkels entlang einer Umdrehung der Schnittgeraden in Abhängigkeit zur Schieflage der Fahrzeugbahnebene 2.The actual toe and camber angles are implicitly described by the established system of equations. 4 shows by way of example the course of the toe angle along a rotation of the cutting line in dependence on the tilt of the vehicle track plane 2 ,

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur fahrbahnunabhängigen sowie radindividuellen Fahrwerksgeometrievermessung. Dieses Verfahren kann mit beweglichen Messsensoren aller Art, die für eine Fahrwerksgeometrievermessung geeignet sind, verwendet werden. Es kommen folgende Sensoren in Betracht:

  • - Lasertriangulationssensor,
  • - Autokollimator,
  • - Laserlinienscanner, Laserscanner,
  • - Kamera mit Bildverarbeitungssystem,
  • - chromatisch-konfokale Sensoren,
  • - kapazitive Wegsensoren,
  • - magneto-induktive Wegsensoren.
The invention relates to a novel method for roadway-independent and wheel-specific suspension geometry measurement. This method can be used with movable measuring sensors of all kinds, which are suitable for a chassis geometry measurement. The following sensors are considered:
  • - laser triangulation sensor,
  • - autocollimator,
  • - laser line scanners, laser scanners,
  • - camera with image processing system,
  • - chromatic-confocal sensors,
  • - capacitive displacement sensors,
  • - Magneto-inductive displacement sensors.

Die Bewegung im Raum der Sensoren kann dabei durch beliebige Betriebsmittel, wie beispielsweise Linearachsen, Hexapoden oder sonstige räumliche Bewegungsmaschinen, erfolgen. Weiterer Bestandteil der Erfindung ist die neue und präzisere sowie ebenfalls allgemeingültige Definition des Spurwinkels:
„Der Spurwinkel ist definiert als der Winkel zwischen der Schnittgeraden g der Raddrehebene 6 mit der Fahrzeugbahnebene 2 und der Schnittgeraden der Fahrwerkssymmetrieebene mit der Fahrzeugbahnebene 2.“
The movement in the space of the sensors can be done by any resources, such as linear axes, hexapods or other spatial motion machines. Another component of the invention is the new and more precise and also generally accepted definition of the toe angle:
"The toe angle is defined as the angle between the cut line G the Raddrehebene 6 with the vehicle level 2 and the intersection line of the chassis symmetry plane with the vehicle track plane 2 . "

5 zeigt dies am Beispiel eines Fahrzeugrades 4. Die Fahrzeugbahnebene 2 ist auf die Höhe des Radmittelpunktes verschoben. Die Fahrwerkssymmetrieebene sowie die entsprechende Schnittgerade zur Fahrzeugbahnebene 2 sind nicht dargestellt. 5 shows this with the example of a vehicle wheel 4 , The vehicle level 2 is shifted to the height of the wheel center. The chassis symmetry plane and the corresponding intersection line to the vehicle track plane 2 are not shown.

„Der Sturzwinkel ist definiert als der Winkel zwischen der Schnittgeraden g2 der Raddrehebene 6 mit einer senkrechten Ebene 7 zur Fahrzeugbahnebene 2 und der Fahrwerkssymmetrieebene.“"The camber angle is defined as the angle between the cut line g2 the Raddrehebene 6 with a vertical plane 7 to the vehicle level 2 and the suspension symmetry plane. "

6 zeigt die Raddrehebene 6, die senkrechte Ebene 7 zur Fahrzeugbahnebene 2 und die Schnittgerade g2, wobei die Fahrwerkssymmetrieebene nicht dargestellt ist. 6 shows the Raddrehebene 6 , the vertical plane 7 to the vehicle level 2 and the cutting line g2 , wherein the chassis symmetry plane is not shown.

Mathematisch wird der Spurwinkel als φ = ( g , e 1 ) = a r c c o s ( g e 1 | g | | e | )

Figure DE102018008231A1_0014
definiert, wobei g
Figure DE102018008231A1_0015
die Schnittgerade zwischen der Fahrzeugbahnebene 2 und der Raddrehebene 6 ist und e 1
Figure DE102018008231A1_0016
der Verbindungsvektor zwischen den Achsmittelpunkten der Vorder- und Hinterachse darstellt.Mathematically, the toe angle is called φ = ( G . e 1 ) = a r c c O s ( G * e 1 | G | * | e | )
Figure DE102018008231A1_0014
defined, where G
Figure DE102018008231A1_0015
the cutting line between the vehicle track plane 2 and the wheel turning plane 6 is and e 1
Figure DE102018008231A1_0016
represents the connection vector between the axle centers of the front and rear axles.

7 zeigt Spurwinkel und Fahrwerkssymmetrieachsen an einem Fahrzeug 1 und stellt die neue Definition anschaulich dar. Das Fahrzeug 1 weist eine Fahrwerkssymmetrieachse e1 , eine Hinterachssymmetrieachse e2 , einen Spurwinkel φ, eine Schnittgerade g, und eine geometrische Fahrachse j bei so genanntem Dackellauf auf. Beim Dackellauf ist der Spurwinkel der Hinterachse so eingestellt, dass das Fahrzeug 1 beim Fahren seitlich abdriftet, beispielsweise wenn der Spurwinkel φ eines der Fahrzeugräder 4 der Achse vom Spurwinkel φ des anderen Fahrzeugrades 4 der gleichen Achse abweicht. 7 shows toe angles and chassis symmetry axes on a vehicle 1 and clearly illustrates the new definition. The vehicle 1 has a chassis symmetry axis e 1 , a rear axle symmetry axis e 2 , a toe angle φ , a cutting line G , and a geometric axis j in so-called Dachshund on. In the Dackellauf the toe angle of the rear axle is set so that the vehicle 1 Drifts sideways when driving, for example when the toe angle φ one of the vehicle wheels 4 the axis of the toe angle φ of the other vehicle wheel 4 deviates from the same axis.

Der mathematisch oben definierte Zusammenhang ist nur in einer Orthonormalbasis anwendbar. In 7 ist eine Orthonormalbasis aus e 1 ,   e 2

Figure DE102018008231A1_0017
und einem dritten senkrechten Vektor e 3
Figure DE102018008231A1_0018
(nicht dargestellt, zeigt aus der Zeichenebene heraus) gezeigt. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Das neue Verfahren erstellt diese Orthonormalbasis, sodass die oben genannte Definition anwendbar ist. Dies wird erreicht, indem der Vektor e 2
Figure DE102018008231A1_0019
der Hinterachssymmetrieachse e2 orthogonal zu e 1
Figure DE102018008231A1_0020
und einem beliebigen senkrechten Vektor e 3
Figure DE102018008231A1_0021
gestellt wird. Dies ist möglich und hat keinen Einfluss auf den Spurwinkel φ, da der Spurwinkel φ nur zwischen g  und  e 1
Figure DE102018008231A1_0022
bestimmt wird.The mathematically defined relationship is applicable only in an orthonormal basis. In 7 is an orthonormal basis e 1 . e 2
Figure DE102018008231A1_0017
and a third vertical vector e 3
Figure DE102018008231A1_0018
(not shown, pointing out of the drawing plane). However, this is not always the case. The new procedure creates this orthonormal base so that the above definition is applicable. This is achieved by the vector e 2
Figure DE102018008231A1_0019
the rear axle symmetry axis e 2 orthogonal to e 1
Figure DE102018008231A1_0020
and any vertical vector e 3
Figure DE102018008231A1_0021
is provided. This is possible and has no influence on the toe angle φ because of the toe angle φ only between G and e 1
Figure DE102018008231A1_0022
is determined.

Des Weiteren gilt, dass die Fahrwerkssymmetrieachse e1 oder die Fahrwerkssymmetrieebene senkrecht zur Fahrzeugbahnebene 2 verläuft und die Verbindungsstrecke der Achsmittelpunkte enthält. Außerdem gilt, dass die Verbindungsstrecke der Achsmittelpunkte linear abhängig zu e 1 ,

Figure DE102018008231A1_0023
nach Konstruktion des Koordinatensystems ( e 1 ,   e 2 ,   e 3 ) ,
Figure DE102018008231A1_0024
ist. Insbesondere ist die Fahrwerkssymmetrieebene genau span ( e 1 ,   e 3 ) .
Figure DE102018008231A1_0025
Furthermore, the suspension axis of symmetry e 1 or the chassis symmetry plane perpendicular to the vehicle track plane 2 runs and contains the connection path of the axis centers. In addition, it applies that the connection distance of the axis center points depends linearly e 1 .
Figure DE102018008231A1_0023
after construction of the coordinate system ( e 1 . e 2 . e 3 ) .
Figure DE102018008231A1_0024
is. In particular, the chassis symmetry plane is exactly span ( e 1 . e 3 ) ,
Figure DE102018008231A1_0025

Die Vorgehensweise des Verfahrens gliedert sich in folgende Schritte:The procedure of the method is divided into the following steps:

1. Die Koordinaten der Radmittelpunkte hinten links HL, hinten rechts HR, vorne links VL und vorne rechts VR werden mit dem Betriebsmittel im Betriebsmittelkoordinatensystem gemessen.1. The coordinates of the wheel centers at the rear left HL , back right MR , Left in the front VL and front right VR are measured with the resource in the resource coordinate system.

2. Die Koordinaten der Radmittelpunkte werden verwendet, um die Mittelpunkte der Vorderachse VM und der Hinterachse HM zu bestimmen. Dabei gilt, dass die Koordinaten des Mittelpunktes der Hinterachse HM = 1/2HL+1/2HR und die Koordinaten des Mittelpunktes der Vorderachse VM = 1/2VL+1/2VR sind. 8 veranschaulicht diese Definition.2. The coordinates of the wheel centers are used around the centers of the front axle VM and the rear axle HM to determine. In this case, the coordinates of the center point of the rear axle are HM = 1 / 2HL + 1 / 2HR and the coordinates of the center point of the front axle VM = 1 / 2VL + 1 / 2VR. 8th illustrates this definition.

3. Aufstellen der Orthonormalbasis e1, e2, e3 mit Hilfe der zuvor bestimmten Achsmittelpunkte. e ¯ 1 = VM HM | VM HM |

Figure DE102018008231A1_0026
e ˜ ¯ 2 = HL HM | HL HM |  oder  e ˜ ¯ 2 = HL HR | HL HR |
Figure DE102018008231A1_0027
analog dazu e ˜ ¯ 2
Figure DE102018008231A1_0028
für die Vorderachse e 2 = 1 1 e 1 | e 2 ˜ e 2 ˜ e 1 | e 2 ˜ 2 1 e 1 | e 2 ˜ e 1
Figure DE102018008231A1_0029
mit Gram-Schmidtschem Orthonormierungsverfahren. e 3 = ( e 1 × e 2 ) = ( e 1 y e 2 z e 1 z e 2 y e 1 z e 2 x e 1 x e 2 z e 1 x e 2 y e 1 y e 2 x )
Figure DE102018008231A1_0030
Die Orthonormalbasis sowie alle Vektoren sind in 9 dargestellt, wobei RF1 und RF2 die Messpunkte für Fahrwerksgeometrievermessung auf dem Messobjekt darstellen.3. Set up the orthonormal base e1, e2, e3 using the previously determined axle centers. e ¯ 1 = VM - HM | VM - HM |
Figure DE102018008231A1_0026
e ~ ¯ 2 = HL - HM | HL - HM | or e ~ ¯ 2 = HL - MR | HL - MR |
Figure DE102018008231A1_0027
Similarly e ~ ¯ 2
Figure DE102018008231A1_0028
for the front axle e 2 = 1 1 - < e 1 | e 2 ~ > * e 2 ~ - < e 1 | e 2 ~ > 2 1 - < e 1 | e 2 ~ > * e 1
Figure DE102018008231A1_0029
with Gram-Schmidt orthonormation method. e 3 = ( e 1 × e 2 ) = ( e 1 y e 2 z - e 1 z e 2 y e 1 z e 2 x - e 1 x e 2 z e 1 x e 2 y - e 1 y e 2 x )
Figure DE102018008231A1_0030
The orthonormal base and all vectors are in 9 shown, where RF 1 and RF 2 represent the measuring points for chassis geometry measurement on the test object.

4. Das Betriebsmittelkoordinatensystem wird im entsprechenden Radmittelpunkt zentriert und die Punkte der Verbindungsstrecke RF1 und RF2 gemessen. Dabei muss das Betriebsmittel radindividuell aufgrund der vorangegangenen Koordinatensystemzentrierung bewegt werden. Dies hat zur Folge, dass jedes Messobjekt einen anderen Messverlauf zugewiesen bekommt. Nur im Idealfall (Fahrzeugbahnebene 2 und Betriebsmittelebene 3 sind parallel) würden alle Messobjekte den identischen Messverlauf zugewiesen bekommen. 10 zeigt die Ebene E0 , welche die Laserverfahrebene entlang der Fahrzeugbahnebene 2 beschreibt. 4. The resource coordinate system is centered in the corresponding wheel center and the points of the link RF 1 and RF 2 measured. The equipment must be moved individually for each wheel based on the previous coordinate system centering. This has the consequence that each measurement object gets assigned a different measurement history. Only in the ideal case (vehicle level 2 and resource level 3 are parallel), all measurement objects would be assigned the identical measurement history. 10 shows the plane E 0 which the laser Verfahrenbene along the vehicle track plane 2 describes.

Das Betriebsmittel (in diesem Beispiel ein Laser) bewegt sich nun auf der errechneten Ebene E 0 = HL + span ( e 1 ,   e 2 ) .

Figure DE102018008231A1_0031
Nach dieser Konstruktion geht die Verbindungsstrecke RF1RF2 durch den Radmittelpunkt (Ursprung des Koordinatensystems ( e 1 ,   e 2 ,   e 3 )
Figure DE102018008231A1_0032
und liegt insbesondere in der Ebene span ( e 1 ,   e 2 ) .
Figure DE102018008231A1_0033
Dabei wird die Ebene E0 mit der Ebene Exz des Betriebsmittels geschnitten. Diese Schnittgerade beschreibt den Verfahrweg (hier Laserverfahrweg) des Betriebsmittels, um eine korrekte Spurmessung durchzuführen. Analog dazu erfolgen die Ebenenschnitte mit den Radmittelpunkten HR, VL und VR. 11 zeigt die Ebene E0 aus Sicht des Betriebsmittels sowie den Laserverfahrweg.The equipment (in this example a laser) now moves on the calculated plane e 0 = HL + chip ( e 1 . e 2 ) ,
Figure DE102018008231A1_0031
After this construction, the link goes RF 1 RF 2 through the wheel center (origin of the coordinate system ( e 1 . e 2 . e 3 )
Figure DE102018008231A1_0032
and lies especially in the plane span ( e 1 . e 2 ) ,
Figure DE102018008231A1_0033
This will be the level E 0 with the plane E xz cut the resource. This cutting line describes the travel (here laser travel) of the equipment to perform a correct track measurement. Similarly, the plane intersections take place with the Radmittelpunkten MR . VL and VR , 11 shows the plane E 0 from the perspective of the equipment and the laser path.

Weitere Verbindungsstrecken ober- und unterhalb des Radmittelpunktes können durch Parallelverschiebung entlang e 3

Figure DE102018008231A1_0034
gemessen werden. Durch die Parallelverschiebung entlang e 3
Figure DE102018008231A1_0035
wird die Messung korrekt durchgeführt und es existiert kein Sturzeinfluss.Other links above and below the Radmittelpunktes can by parallel displacement along e 3
Figure DE102018008231A1_0034
be measured. Through the parallel shift along e 3
Figure DE102018008231A1_0035
the measurement is performed correctly and there is no camber.

5. Der Spurwinkel φ ist jetzt genau der Winkel, der sich zwischen der Geraden g ,

Figure DE102018008231A1_0036
welche RF1RF2 enthält, und e 1
Figure DE102018008231A1_0037
ergibt. Durch Wahl des Koordinatensystems ( e 1 ,   e 2 ,   e 3 )
Figure DE102018008231A1_0038
und da e 1  und  g
Figure DE102018008231A1_0039
in span ( e 1 ,   e 2 )
Figure DE102018008231A1_0040
liegen, kann der Spurwinkel φ wie folgt berechnet werden. φ = ( g ,   e 1 ) = arccos ( RF 2 RF 1 | RF 2 RF 1 | | e 1 )
Figure DE102018008231A1_0041
5. The toe angle φ is now exactly the angle that is between the line G .
Figure DE102018008231A1_0036
Which RF 1 RF 2 contains, and e 1
Figure DE102018008231A1_0037
results. By choice of the coordinate system ( e 1 . e 2 . e 3 )
Figure DE102018008231A1_0038
and since e 1 and G
Figure DE102018008231A1_0039
in span ( e 1 . e 2 )
Figure DE102018008231A1_0040
can lie, the toe angle φ calculated as follows. φ = ( G . e 1 ) = arccos ( < RF 2 - RF 1 | RF 2 - RF 1 | | e 1 > )
Figure DE102018008231A1_0041

Aufgrund der allgemeingültigen Definition des Spurwinkels φ ist die nachfolgende Vorzeichenkonvention anzuwenden.Due to the general definition of the toe angle φ the following sign convention is to be used.

Vorspur: sgn R | e 2 < 0  mit  R = RF 2 RF 1 | RF 2 RF 1 |

Figure DE102018008231A1_0042
toe-in: - sgn < R | e 2 > < 0 With R = RF 2 - RF 1 | RF 2 - RF 1 |
Figure DE102018008231A1_0042

Nachspur: sgn R | e 2 > 0  mit  R = RF 2 RF 1 | RF 2 RF 1 |

Figure DE102018008231A1_0043
toe: - sgn < R | e 2 > > 0 With R = RF 2 - RF 1 | RF 2 - RF 1 |
Figure DE102018008231A1_0043

Zusammengefasst ergibt sich für den Einzelspurwinkel eines Fahrzeugs 1 folgende mathematische Formel: φ = sgn R | e 2 arccos ( R | e 1 )

Figure DE102018008231A1_0044
In summary results for the single track angle of a vehicle 1 following mathematical formula: φ = - sgn < R | e 2 > * arccos ( < R | e 1 > )
Figure DE102018008231A1_0044

Alle zuvor genannten Schritte sind notwendig, um eine korrekte Fahrwerksgeometrievermessung bei Schieflage der Fahrzeugbahnebene 2 zur Betriebsmittelebene 3 durchzuführen. Analoge Formeln gelten für den Sturzwinkel mit den entsprechenden Schnittgeraden und dem Richtungsvektor e 3 .

Figure DE102018008231A1_0045
Bei der Vermessung der Radmittelpunkte entsteht aufgrund von Messfehlern und Positionierungenauigkeiten der Automatisierungstechnik die Problematik, dass der Fahrwerksgeometriewinkel im Endeffekt nicht korrekt bestimmt wird. Daher wird eine Ebenenbetrachtung angewendet. Hierzu wird die Ebene EHM definiert, welche aus dem Achsmittelpunkt HM, e 1  und  e 3
Figure DE102018008231A1_0046
besteht sowie die Ebene EHR, die sich aus dem Radmittelpunkt HR, e 3  und  g
Figure DE102018008231A1_0047
zusammensetzt. 12 zeigt die Ebenen für die Berechnung des Spurwinkels φ.All of the aforementioned steps are necessary in order to ensure correct chassis geometry measurement in the event of vehicle track level tilt 2 to the resource level 3 perform. Analogous formulas apply to the camber angle with the corresponding cut line and the direction vector e 3 ,
Figure DE102018008231A1_0045
When measuring the wheel centers, the problem arises due to measurement errors and positioning inaccuracies in the automation technology that the chassis geometry angle is ultimately not determined correctly. Therefore a plane view is applied. This is the level E HM defined, which from the axle center HM . e 1 and e 3
Figure DE102018008231A1_0046
exists as well as the plane E HR , which is made up of the wheel center MR . e 3 and G
Figure DE102018008231A1_0047
composed. 12 shows the planes for calculating the toe angle φ ,

Der Spurwinkel φ wird nun über die Normalenvektoren der Ebenen berechnet. n HM = e 3 × e 1

Figure DE102018008231A1_0048
n HR = e 3 × g
Figure DE102018008231A1_0049
φ = arccos ( n HM | n HR | n HM | | n HR | )
Figure DE102018008231A1_0050

  • n H M
    Figure DE102018008231A1_0051
    Normalenvektor der Fahrwerkssymmetrieebene
  • n H R
    Figure DE102018008231A1_0052
    Normalenvektor der Raddrehebene 6 hinten rechts
The toe angle φ is now calculated using the normal vectors of the planes. n HM = e 3 × e 1
Figure DE102018008231A1_0048
n MR = e 3 × G
Figure DE102018008231A1_0049
φ = arccos ( < n HM | n MR > | n HM | | n MR | )
Figure DE102018008231A1_0050
  • n H M
    Figure DE102018008231A1_0051
    Normal vector of the chassis symmetry plane
  • n H R
    Figure DE102018008231A1_0052
    Normal vector of Raddrehebene 6 back right

Durch Drehung der Schnittgeraden g

Figure DE102018008231A1_0053
um 90° in der Raddrehebene 6 wird die Gerade h
Figure DE102018008231A1_0054
definiert. Die Ebene EHR zur Sturzwinkelberechnung ergibt sich nun aus dem Radmittelpunkt HR, e 1  und  h .
Figure DE102018008231A1_0055
Die Berechnung des Sturzwinkels erfolgt analog zum Spurwinkel φ mit der neuen Ebene EHR und der Ebene EHM über die entsprechenden Normalenvektoren.By rotation of the cutting line G
Figure DE102018008231A1_0053
by 90 ° in the Raddrehebene 6 becomes the straight line H
Figure DE102018008231A1_0054
Are defined. The level E HR for camber angle calculation now results from the wheel center MR . e 1 and H ,
Figure DE102018008231A1_0055
The calculation of the camber angle is analogous to the toe angle φ with the new level E HR and the plane E HM via the corresponding normal vectors.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
FahrzeugbahnebeneVehicle orbital plane
33
BetriebsmittelebeneOperating midplane
44
Fahrzeugradvehicle
55
Achsschenkeljournal
66
RaddrehebeneRaddrehebene
77
senkrechte Ebene vertical plane
BB
Abstanddistance
CC
Abstanddistance
E0 E 0
Ebenelevel
e1 e 1
FahrwerkssymmetrieachseSuspension symmetry axis
e2 e 2
HinterachssymmetrieachseHinterachssymmetrieachse
e3 e 3
senkrechter Vektorvertical vector
Figure DE102018008231A1_0056
Figure DE102018008231A1_0056
VorderachssymmetrieachseVorderachssymmetrieachse
FF
Fahrtrichtungdirection of travel
gG
Schnittgeradeline of intersection
g2g2
Schnittgeradeline of intersection
HLHL
Radmittelpunkt hinten linksWheel center rear left
HMHM
Mittelpunkt der HinterachseCenter of the rear axle
HRMR
Radmittelpunkt hinten rechtsWheel center rear right
j j
geometrische Fahrachsegeometric driving axis
RF1 RF 1
Messpunkt für FahrwerksgeometrievermessungMeasuring point for chassis geometry measurement
RF2 RF 2
Messpunkt für FahrwerksgeometrievermessungMeasuring point for chassis geometry measurement
VLVL
Radmittelpunkt vorne linksWheel center front left
VMVM
Mittelpunkt der VorderachseCenter of the front axle
VRVR
Radmittelpunkt vorne rechtsWheel center front right
XX
Fahrzeuglängsachsevehicle longitudinal axis
δδ
Spurwinkeltoe angle
φφ
Spurwinkeltoe angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017002891 A1 [0003]DE 102017002891 A1 [0003]

Claims (3)

Verfahren zur Vermessung einer Achsgeometrie eines Fahrzeugs (1) mit einer Vorderachse mit zwei Fahrzeugrädern (4) und einer Hinterachse mit zwei Fahrzeugrädern (4), dadurch gekennzeichnet, dass Positionen von Radmittelpunkten der Fahrzeugräder (4) hinten links (HL), hinten rechts (HR), vorne links (VL) und vorne rechts (VR) mit einem Betriebsmittel gemessen werden, wobei ein Mittelpunkt der Hinterachse (HM) einer Summe jeweils der Hälfte der Positionen hinten links (HL) und hinten rechts (HR) entspricht, wobei ein Mittelpunkt der Vorderachse (VM) einer Summe jeweils der Hälfte der Positionen vorne links (VL) und vorne rechts (VR) entspricht, wobei eine Othonormalbasis ( e 1 , e 2 , e 3 )
Figure DE102018008231A1_0057
umfassend eine Fahrwerkssymmetrieachse ( e 1 ) ,
Figure DE102018008231A1_0058
eine Hinterachssymmetrieachse ( e 2 )
Figure DE102018008231A1_0059
und einen senkrechten Vektor ( e 3 ) ,
Figure DE102018008231A1_0060
mit Hilfe der Mittelpunkte (HM, VM) und dem Gram-Schmidtschen Orthonormierungsverfahren erstellt wird, wobei ein Koordinatensystem des Betriebsmittels im jeweiligen Radmittelpunkt zentriert und Messpunkte (RF1, RF2) einer Verbindungsstrecke unter radindividuellem Verschieben des Betriebsmittels aufgrund der Zentrierung des Koordinatensystems in einer Ebene (E0), die durch E 0 = HL + span ( e 1 , e 2 )
Figure DE102018008231A1_0061
definiert ist, gemessen wird, so dass die Verbindungsstrecke (RF1RF2 ) durch den Ursprung des Koordinatensystems ( e 1 , e 2 , e 3 )
Figure DE102018008231A1_0062
geht und in einer Ebene ( span ( e 1 , e 2 ) )
Figure DE102018008231A1_0063
liegt, wobei die Ebene (E0) mit einer Ebene (EXZ) des Betriebsmittels geschnitten wird und eine sich dabei ergebende Schnittgerade einen Verfahrweg des Betriebsmittels beschreibt, wobei der Spurwinkel (φ) der Winkel ist, der sich zwischen der Schnittgeraden ( g ) ,
Figure DE102018008231A1_0064
welche die Verbindungsstrecke (RF1RF2 ) enthält, und der Fahrwerkssymmetrieachse ( e 1 )
Figure DE102018008231A1_0065
ergibt.
Method for measuring an axle geometry of a vehicle (1) having a front axle with two vehicle wheels (4) and a rear axle with two vehicle wheels (4), characterized in that positions of wheel centers of the vehicle wheels (4) are left rear (HL), rear right ( HR), front left (VL) and front right (VR) are measured with a resource, wherein a center of the rear axle (HM) corresponds to a sum of half of the positions rear left (HL) and rear right (HR), where a Center of the front axle (VM) corresponds to a sum of each half of the positions front left (VL) and front right (VR), where an Othonormalbasis ( e 1 . e 2 . e 3 )
Figure DE102018008231A1_0057
comprising a suspension axis of symmetry ( e 1 ) .
Figure DE102018008231A1_0058
a rear axle symmetry axis ( e 2 )
Figure DE102018008231A1_0059
and a vertical vector ( e 3 ) .
Figure DE102018008231A1_0060
is created with the help of the centers (HM, VM) and the Gram-Schmidt orthonormation method, wherein a coordinate system of the resource centered in the respective wheel center and measuring points (RF 1 , RF 2 ) of a link under wheel individual shifting of the equipment due to the centering of the coordinate system in one Plane (E 0 ) through e 0 = HL + chip ( e 1 . e 2 )
Figure DE102018008231A1_0061
is defined, measured, so that the link ( RF 1 RF 2 ) through the origin of the coordinate system ( e 1 . e 2 . e 3 )
Figure DE102018008231A1_0062
goes and in a plane ( chip ( e 1 . e 2 ) )
Figure DE102018008231A1_0063
where the plane (E 0 ) is intersected with a plane (E XZ ) of the resource and a resulting intersection line describes a travel of the resource, where the toe angle (φ) is the angle formed between the intersection line ( G ) .
Figure DE102018008231A1_0064
which the link ( RF 1 RF 2 ) and the chassis symmetry axis ( e 1 )
Figure DE102018008231A1_0065
results.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ebenenbetrachtung angewendet wird, wobei eine Ebene (EHM) definiert wird, welche aus dem Mittelpunkt der Hinterachse (HM), der Fahrwerkssymmetrieachse ( e 1 )
Figure DE102018008231A1_0066
und dem senkrechten Vektor ( e 3 )
Figure DE102018008231A1_0067
besteht sowie eine Ebene (EHR), die sich aus dem Radmittelpunkt (HR, HL), dem senkrechten Vektor ( e 3 )
Figure DE102018008231A1_0068
und der Schnittgeraden ( g )
Figure DE102018008231A1_0069
zusammensetzt, wobei der Spurwinkel (φ) über die Normalenvektoren der Ebenen (EHM, EHR) berechnet wird.
Method according to Claim 1 , characterized in that a plane view is applied, defining a plane (E HM ), which consists of the center of the rear axle (HM), the suspension axis of symmetry ( e 1 )
Figure DE102018008231A1_0066
and the vertical vector ( e 3 )
Figure DE102018008231A1_0067
exists as well as a plane (E HR ), which consists of the Radmittelpunkt (HR, HL), the vertical vector ( e 3 )
Figure DE102018008231A1_0068
and the cutting line ( G )
Figure DE102018008231A1_0069
composed, wherein the toe angle (φ) over the normal vectors of the planes (E HM , E HR ) is calculated.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Drehung der Schnittgeraden ( g )
Figure DE102018008231A1_0070
um 90° in der Raddrehebene (6) eine Gerade ( h )
Figure DE102018008231A1_0071
definiert wird, wobei die Ebene (EHR) zur Sturzwinkelberechnung sich aus dem Radmittelpunkt (HR, HL), der Fahrwerkssymmetrieachse ( e 1 )
Figure DE102018008231A1_0072
und der Geraden ( h )
Figure DE102018008231A1_0073
ergibt, wobei die Berechnung des Sturzwinkels analog zum Spurwinkel (φ) mit der Ebene (EHR) und der Ebene (EHM) über die entsprechenden Normalenvektoren erfolgt.
Method according to Claim 2 , characterized in that by rotation of the cutting line ( G )
Figure DE102018008231A1_0070
by 90 ° in the Raddrehebene (6) a straight line ( H )
Figure DE102018008231A1_0071
is defined, wherein the plane (E HR ) for camber angle calculation of the wheel center (HR, HL), the suspension axis of symmetry ( e 1 )
Figure DE102018008231A1_0072
and the straight line ( H )
Figure DE102018008231A1_0073
results, wherein the calculation of the camber angle is analogous to the toe angle (φ) with the plane (E HR ) and the plane (E HM ) via the corresponding normal vectors.
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