DE102018008231A1 - Method for measuring an axle geometry of a vehicle - Google Patents
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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
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
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.
- • 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.
-
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.
Bei gewöhnlichen Betriebsmitteln, das heißt Fahrwerksgeometrievermessungsanlagen, wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug
Bei einer konventionellen Fahrwerksgeometrievermessungsanlage für den Werkstattgebrauch oder für die Produktion von Fahrzeugen
Ist eine Schiefsteilung zwischen Fahrzeugbahnebene
Im Extremfall, wenn das Fahrzeug
In
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird eine neue präzisere Definition des Spurwinkels
- „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]
- "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]
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
- α
- Schnittgeradenkoeffizient für Spurwinkelmessung
- β
- Schnittgeradenkoeffizient für Sturzwinkelmessung
- φ
- tatsächlicher Spurwinkel
- ϑ
- tatsächlicher Sturzwinkel
- γ
- Fahrzeugschieflage
- 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.
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.
- - 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
"The toe angle is defined as the angle between the cut line
„Der Sturzwinkel ist definiert als der Winkel zwischen der Schnittgeraden
Mathematisch wird der Spurwinkel als
Der mathematisch oben definierte Zusammenhang ist nur in einer Orthonormalbasis anwendbar. In
Des Weiteren gilt, dass die Fahrwerkssymmetrieachse
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
2. Die Koordinaten der Radmittelpunkte werden verwendet, um die Mittelpunkte der Vorderachse
3. Aufstellen der Orthonormalbasis e1, e2, e3 mit Hilfe der zuvor bestimmten Achsmittelpunkte.
4. Das Betriebsmittelkoordinatensystem wird im entsprechenden Radmittelpunkt zentriert und die Punkte der Verbindungsstrecke
Das Betriebsmittel (in diesem Beispiel ein Laser) bewegt sich nun auf der errechneten Ebene
Weitere Verbindungsstrecken ober- und unterhalb des Radmittelpunktes können durch Parallelverschiebung entlang
5. Der Spurwinkel
Aufgrund der allgemeingültigen Definition des Spurwinkels
Vorspur:
Nachspur:
Zusammengefasst ergibt sich für den Einzelspurwinkel eines Fahrzeugs
Alle zuvor genannten Schritte sind notwendig, um eine korrekte Fahrwerksgeometrievermessung bei Schieflage der Fahrzeugbahnebene
Der Spurwinkel
-
-
6 hinten rechts
-
-
Raddrehebene 6 back right
Durch Drehung der Schnittgeraden
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
- 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
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DE102018008231.9A DE102018008231A1 (en) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | Method for measuring an axle geometry of a vehicle |
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DE102017002891A1 (en) | 2017-03-25 | 2017-11-23 | Daimler Ag | Method for determining a chassis geometry |
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- 2018-10-18 DE DE102018008231.9A patent/DE102018008231A1/en not_active Withdrawn
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