DE102022000523A1

DE102022000523A1 - Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Radgeometrie eines Rades, insbesondere eines Rades eines Kraftfahrzeugs.

Info

Publication number: DE102022000523A1
Application number: DE102022000523.9A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-02-11
Filing date: 2022-02-11
Publication date: 2023-08-17

Abstract

Vorrichtung (3) und ein Verfahren zum Bestimmen der Radgeometrie eines Rades, insbesondere eines Rades (4a, 4b, 6a, 6b) eines Kraftfahrzeugs (2), umfasst wenigstens zwei Magnetstifte (8); eine Positionierplatte (9); wenigstens ein optisches Markierungsgerät (11) beliebiger Wellenlänge oder eine Messwertetafel (13).Die Magnetstifte (8) werden an den Befestigungsschrauben (15) oder an den Felgen (17) des zu vermessenden Fahrzeuges (2) angebracht und die Spurvermessung erfolgt im Bezug auf die Fahrzeuglängsmittelebene des Fahrzeuges. Durch die magnetisierten Enden (19) haften die Mangnetstifte mittels magnetischer Kräfte an den Befestigungsschrauben (15), Felgen (17) und an der magnetischen Positionierplatte (9). Das optische Markierungsgerät (11) wird an die Positionierplatte montiert. Die Auswertung eines Messergebnisses erfolgt durch ein Computerprogramm mit der mathematischen Funktion arctan in Abhängigkeit von den Variablen Spurweiten vorne (12) und hinten (16), sowie Radstand (20) des zu vermessendem Kraftfahrzeuges, um den Spurwinkel (α1,2) des Kraftfahrzeugrades zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Radgeometrie eines Rades, insbesondere eines Rades eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Bei Vorrichtungen zur Fahrzeugvermessung oder Achsvermessung ähnlicher Art ist es üblich, dass das optische Markierungsgerät oder für die Messung notwendige Apparatur an dem zu vermessenden Kraftfahrzeugrad montiert wird. Dies erfordert jedoch komplexe technische Lösungen, wie auch aus den Offenbarungen [1], (8) und [9] ersichtlich ist. Dabei dienen Felgen oder Reifen des Kraftfahrzeug-Rades als Kontaktfläche für die Befestigungsapparatur oder sie wird durch Krallen an den Rändern der Felgen (Felgenhörner) befestigt. Die möglichen Montagefehler seitens des Bedieners, sowie sämtliche Unwucht der Felge oder des Reifens verfälschen das Messergebnis. Bei Krallen besteht zusätzlich die Gefahr einer ungenauen Befestigung und Beschädigung der Felgen.
Die Messfehler, die sich aus den oben genannten Umständen ergeben, können mit dem Verdrehen der Räder um mind. 90ř behoben werden, wie auch in der Offenbarung [1] vorgeschlagen wird. Die Messung muss jedoch unter vermehrtem Zeitaufwand erneut durchgeführt werden. Die Erfassung der Unwucht kann ohne technische Gerätschaften nur ungenau erfolgen und technische Lösungen verursachen Mehrkosten und Aufwand.
In der Veröffentlichung [4] wird es vorgeschlagen, den Messapparat durch die Löcher der Felgen direkt an die Bremsscheiben des Kraftfahrzeug-Rades anzubringen. Diese Art von Apparaturen eigen sich nur für Kraftfahrzeuge mit Scheibenbremsanlage. Darüber hinaus muss die Ausbildung der Felgen auch entsprechend für diese Art der Befestigung geeignet sein. Damit ist die Bandbreite der für dieses System geeigneten Kraftfahrzeuge eingeschränkt. Andere Systeme verwenden digitale Sensoren, die mittels optischer Sensoren und Datenverarbeitungsanlagen die Achseinstellwerte erfassen und keinen Apparat an den Rädern benötigen, wie auch aus den Offenbarungen [5] und [3] zu entnehmen ist. Diese Systeme erfordern hohe Investitionskosten dadurch, dass sie speziellen Raum, Hochleistungskameras(vgl. [6]) sowie komplexe Datenverarbeitungsschritte benötigen. Die Präzision eines vergleichbaren Systems hängt von der korrekten Kalibration (z. B. innere Parameter der Kamera, relativer Abstand der Kameras) des Systems ab (vgl. [7]). [2] ist eine Vorrichtung zur Montage eines Achsmesskopfes am Kraftfahrzeugrad, wobei die Vorrichtung einen Grundkörper und wenigstens drei Finger, mit Stabgreifermagneten aufweist. Die Finger lassen sich nur in eine vorbestimmte Richtung im Bezug auf den Grundkörper verschieben. Nachteilig ist, dass die Vorrichtung nur in begrenztem Maße an unterschiedliche Felgendurchmesser angepasst werden kann und dass diese Anpassung arbeitsintensiv und zeitaufwendig ist.
[1] offenbart eine auf Laserstrahlen basierende Messmethode, bei der jeweils eine Messtafel vor und hinter dem Kraftfahrzeug positioniert wird. Die auf dem Kraftfahrzeugrad befestigte Laserlichtquelle projiziert die Stellung der Radmittelebene auf die Messmarkierungen. Es wird jedoch außer Acht gelassen, ob die Messtafel auch tatsächlich im 90ř Winkel zu der geometrischem Achse des Kraftfahrzeuges abgelegt wird und damit die Berechnung verfälscht werden kann. Die richtige Positionierung der Messtafel stellt in der Praxis mangels Referenzpunkte am Kraftfahrzeug eine Herausforderung dar. Zusätzlich kann das System lediglich die Gesamtspur (α_g) messen, nicht die Stellung einzelner Radmittelebenen auf einer Achse (α₁ oder α₂). So müssen die einzelnen Räder nach Festlegung der Gesamtspur in einer zusätzlichen Schritt nachgestellt werden. Das Anbringen dieses Apparats zur Achsvermessung ist zeitaufwändig und kann unter Umständen zur Beschädigung der Radfelge führen.
Offenbarung der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches und genaues Messverfahren und Vorrichtung für die Feststellung des Spurwinkels α zu ermöglichen. Durch die einfache Handhabung ist es möglich, die Vorrichtung ohne erweiterte Vorkenntnisse zu bedienen. Insbesondere erleichtert das System die Arbeit bei der Einstellung des Spurwinkels α, indem während der Einstellung die aktuellen Werte stets zur Verfügung stehen und ablesbar sind.
Das erfindungsgemäße System für Achsvermessung besteht aus den folgenden Teilen:

▪ aus Magnetstiften, die an beiden Enden magnetisch sind und eine Verbindung zwischen den Radbefestigungsschrauben und der Positionierplatte schaffen, ▪ aus einer Positionierplatte, die an den Magnetstiften mittels magnetischer Kräfte befestigt wird.

Dadurch wird die Radmittelebene nach außen verlagert und es wird die Montage des optischen Markierungsgeräts oder der Messtafel ermöglicht, ▪ aus einem optischen Markierungsgerät (auch Markierungseinrichtung), das eine Laserlichtquelle beliebiger Frequenz emittiert, deren Emissionsrichtung exakt parallel zur deren Auflagefläche justiert wird und sich mittels magnetischer Kräfte an der Positionierplatte haftet, ▪ aus einer Messtafel, die mit einer Skala versehen ist und sich mittels magnetischer Kräfte an der Positionierplatte haftet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird mit dem Fahrzeug dadurch verbunden, dass die Vorrichtung (oder Messvorrichtung) auf den Befestigungsschrauben oder Felgen der Räder durch ein magnetisches Halterungssystem montiert wird. Dadurch ist die Montage und Demontage sehr einfach durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so auf verschiedene Felgengrößen mit unterschiedlicher Anzahl an Befestigungsschrauben montiert werden.
Gemäß der Erfindung wird eine Positionierplatte auf den Befestigungsschrauben des Rades so platziert, dass dadurch eine Ebene geschaffen wird, die parallel zu der Fläche der Bremsscheibe verläuft. Die Platzierung der Positionierplatte erfolgt durch die Magnetstifte. So wird parallel zu der Bremsscheibe eine Ebene geschaffen. Auf dieser Ebene kann das optische Markierungsgerät oder Messtafel montiert werden. Auf der zu messenden Achse des Kraftfahrzeugs wird die optische Markierungseinrichtung befestigt, sodass die Markierung in Richtung gegenüberliegende Achse zeigt, auf der ebenso an den Befestigungsschrauben die Magnetstifte, auf den Magnetstiften die Positionierplatte und an der Positionierplatte die Messtafel befestigt wird.
Durch diese Art der Befestigung wird eine Ebene parallel zu der Fahrzeuglängsmittelebene geschaffen und anhand des Messwertes kann so der Spurwinkel nach dem unten beschriebenen Vorgehensweise berechnet werden.
Zusammen mit den Abmessungen des Kraftfahrzeuges (Spurweite vorne und hinten, Radstand) kann der Winkel α in Abhängigkeit von dem Messwert, der auf der Messtafel angezeigt wird, berechnet werden. Dies kann beispielsweise mit der mathematischen Formel $α_{n} = arctan (\frac{{Messung}_{n} - Korrekturwert}{Radstand}), n \in {1,2}$
berechnet werden. Der Korrekturwert ergibt sich aus der folgenden Formel: $Korrekturwert = Markierungskorrektur - \frac{1}{2} \cdot | Δ Spurweite |$
Durch das erfindungsgemäße magnetische Befestigungssystem wird die Radmittelebene nach außen projiziert. Daher beeinflusst eine mögliche Unwucht der Felgen oder Reifen die Messung nicht. Da es bei Kraftfahrzeugen üblich ist, dass die Befestigungsschrauben der Räder leicht zugänglich sind, wird so auch eine leichte Montage der Vorrichtung am Kraftfahrzeugrad erreicht. Außerdem kann die Messung und die Einstellung, ohne Zuhilfenahme von Bild- und Datenverarbeitungseinheiten in einem Arbeitsschritt erfolgen.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

▪ 1 eine perspektivische Ansicht eines Rades eines Fahrzeugs mit einer Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
▪ 2 eine schematische Seitenansicht einer Radschraube des Fahrzeugs mit einer Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
▪ 3 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs zur Fahrzeugvermessung mit den vier Rädern und die angebrachte Messvorrichtung.

Figurenbeschreibung
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rades (4a) eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst wenigstens zwei Magnetstifte (8), die ausgebildet sind, an die Befestigungsschrauben (15) oder Felgen (17) des Fahrzeugs allein durch magnetische Kräfte anheften. Positionierplatte (9) und optisches Markierungsgerät (11) oder Messtafel (13). Die Magnetstifte (8) sind miteinander nicht verbunden.
2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer beispielhaften abgebildeten Befestigungsschraube (15). Es ist nur ein Magnetstift (8) abgebildet, um einen freien Blick auf die Vorrichtung zu ermöglichen. Der Magnetstift (8) ist auf beiden Enden jeweils mit einem Magneten (19) ausgebildet. Auf dieser Weise kann die Positionierplatte (9) an die Magnetstifte (8) anheften. Danach erfolgt die Anbringung des optischen Markierungsgerätes (11) oder der Messtafel (13) an der Positionierplatte (9). Anstelle des optischen Markierungsgerätes (11) kann auch eine Messtafel (13) an der Positionierplatte (9) angebracht werden. Das optische Markierungsgerät (11) und die Messtafel (13) sind mit einem Magneten (21) ausgebildet, damit sie der nach unten wirkenden Schwerkraft entgegegwirken und an der Positionierplatte (9) festhalten. Diese bewegliche Fixierung mit dem Magneten (21) ermöglicht eine Rotation des optischen Markierungsgerätes (11) entlang seiner vertikalen Achse.
3 zeigt die Fahrzeugvermessung eines Kraftfahrzeuges (2) mit vier Rädern (4a, 4b, 6a, 6b) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf dem Messplatz (1) befindet sich ein schematisch dargestelltes Fahrzeug (2). Das Fahrzeug hat eine Vorderachse (12) mit Vorderrädern (4a, 4b), eine Hinterachse (16) mit Hinterrädern (6a, 6b) und einem Fahrzeuglängsmittelebene (20). Die Vorderachse (12) hat eine Spurweite vorne (14) und die Hinterachse (16) hat eine Spurweite (18) hinten. Auf den Rädern des Fahrzeugs (4a, 4b, 6a, 6b) befinden sich darüber hinaus die Vorrichtungen (3) zum Vermessen der Radgeometrie des Fahrzeugs. Die Vorrichtung (3) auf dem linken Vorderrad (4a) ist mit einer Befestigungsvorrichtung (5) und einem optischen Markierungsgerät (11) ausgebildet. Die Befestigungsvorrichtung (5) umfasst wenigstens zwei Magnetstifte (8) und eine Positionierplatte (9). Die Vorrichtung (3) auf dem linken Hinterrad (6a) ist mit einer Befestigungsvorrichtung (5) und einer Messtafel (13) ausgebildet. Die Befestigungsvorrichtung (5) des zu vermessenden Rades überträgt den Spurwinkel α des zu vermessenden Rades nach außen. Das optische Markirungsgerät (11) projiziert den Spurwinkel α auf die Messtafel (13). Es kann ein Messwert abgelesen werden. Die Messtafel (13) befindet sich auf einer Befestigungsvorrichtung (5). Die Befestigungsvorrichtung (5) ist an den Befestigungsschrauben (15) der gleichen Seite (links), auf der Hinterachse (16) angebracht. Aus den fahrzeugspezifischen Werten, wie Radstand (20), Spurweite vorne (14), Spurweite hinten (18) und abgelesener Messwert, kann der Spurwinkel α des zu vermessenden Rades (4a) berechnet werden.
Literatur

[1] Gorssel Arruda Fernando Plante Matthias. „Vorrichtung zur Kraftfahrzeug-Spurmessung und Verfahren zur Kraftfahrzeug-Spurmessung“. 102019104466. 2020. _URL: https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=bibdat&docid= DE102019104466A1 .
[2] 77694 Kehl att Automotive Testing Technologies GmbH. „Vorrichtung zur Montage eines Achsmesskopfes am Fahrzeugrad“. 10310408. 2004. URL: https://depatisnet. dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=bibdat&docid= DE10310408A1 .
[3] 80993 München Beissbarth GmbH. „Messverfahren und Messgerät zur Bestimmung der räumlichen Lage einer Radfelge sowie Fahrwerkvermessungseinrichtung“. 102004013441. 2005. URL: https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action= bibdat&docid= DE102004013441A1 .
[4] HAWEKA GMBH. „Achsmesshalter zur Befestigung eines Messkopfes an einem Fahrzeugrad“. 02012971. 1997. URL: https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/ depatisnet?action=bibdat&docid= EP1248094A2 .
[5] Robert Bosch GmbH. „Verfahren und Vorrichtung zur Fahrzeugvermessung“. 102012215754. 2014. URL: https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/ depatisnet?action=bibdat&docid= DE102012215754A1 .
[6] Wenhao Li, Yan Gao und Rong Zhang. „Research on the machine vision system for vehicle four-wheel alignment parameters". In: Proceedings of the 30th Chinese Control Conference. 2011, S. 3192-3195.
[7] Mun-soo Park et al. „Experimental Study on Camera Calibration and Pose Estimation for the Application to Vehicle's Wheel Alignment". In: 2006 SICE-ICASE International Joint Conference. 2006, S. 2952-2957. DOI: 10. 1109/SICE.2006.314911.
[8] 70469 Stuttgart Robert Bosch GmbH. „Kralle für Radadapter und Radadapter mit Kralle“. 102016217287. 2018. URL: https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/ depatisnet?action=bibdat&docid= DE102016217287A1 .
[9] 70469 Stuttgart Robert Bosch GmbH. „Radadapter“. 102016217290. 2018. URL: https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=bibdat&docid= DE102016217290A1 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019104466 A1 [0017]
DE 10310408 A1 [0017]
DE 102004013441 A1 [0017]
EP 1248094 A2 [0017]
DE 102012215754 A1 [0017]
DE 102016217287 A1 [0017]
DE 102016217290 A1 [0017]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Wenhao Li, Yan Gao und Rong Zhang. „Research on the machine vision system for vehicle four-wheel alignment parameters“. In: Proceedings of the 30th Chinese Control Conference. 2011, S. 3192-3195 [0017]
Mun-soo Park et al. „Experimental Study on Camera Calibration and Pose Estimation for the Application to Vehicle's Wheel Alignment“. In: 2006 SICE-ICASE International Joint Conference. 2006, S. 2952-2957 [0017]

Claims

Vorrichtung zum Bestimmen der Radgeometrie eines Rades, insbesondere eines Rades (4a, 4b, 6a, 6b) eines Kraftfahrzeugs (2), wobei die Vorrichtung (3) umfasst: wenigstens zwei Magnetstifte (8) so gestaltet, dass sie durch magnetische Kräfte an den Befestigungsschrauben (15) oder Felge (17) des Kraftfahrzeugrades (4a, 4b, 6a, 6b) angebracht werden können und sie auf den gegenüberliegenden Enden auch magnetisch an einer Positionierplatte (9) festhalten können; wenigstens eine Positionierplatte (9), wobei die Positionierplatte (9) die Magnetstifte (8) mit dem optischen Markierungsgerät (11) oder der Messtafel (13) verbinden kann; wenigstens ein optisches Markierungsgerät (11), wobei das optische Markierungsgerät (11) sich mittels magnetischer Kräfte mit der Positionierplatte (9) verbindet; wenigstens eine Messtafel (13), wobei diese sich mittels magnetischer Kräfte mit der Positionierplatte (9) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnetstift (8) auf beiden Enden einen Magneten (19) besitzt, der sich magnetisch an der Befestigungsschraube (15) des Kraftfahrzeugrades (4a, 4b, 6a, 6b) anbringen lässt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Positionierplatte (9) mittels magnetischer Kräfte an den Magnetstiften (8) anbringbar ist, sich mit dem der Positionierplatte näher liegenden Ende des Magnetstiften (8) verbindet und auf deren gegenüberliegender Seite weitere Möglichkeit bietet, weitere Vorrichtungen zum Zwecke der Achsvermessung anzubringen, beispielsweise eine Messtafel oder eine optische Markierungseinrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bodenplatte des optischen Markierungsgerätes (11) magnetisch an die Positionierplatte (9) anbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messtafel (13) magnetisch an die Positionierplatte (9) anbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Skalierung, deren Ursprung sich in der mit dem Magneten (21) versehenen Kante befindet.
Verfahren zum Bestimmen der Radgeometrie eines Rades, insbesondere eines Rades (4a, 4b, 6a, 6b) eines Kraftfahrzeugs (2), wobei das Verfahren umfasst, die Messvorrichtung (3) nach Anspruch 1 auf den zu vermessenden Kraftfahrzeugrädern (4a und 6a oder 4b und 6b) anzubringen; aus den Abmessungen Spurweite (14, 18) und Radstand (20) des zu vermessenden Fahrzeugs (2), sowie aus angezeigtem Wert auf der Messtafel (13) den Spurwinkel α des zu vermessenden Rades zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verfahren umfasst, die Messvorrichtung (3) innerhalb des Felgenrandes, insbesondere in der Nähe des Zentrums des Rades zu positionieren.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verfahren umfasst, eine Software zur Berechnung des Spurwinkels bei Kraftfahrzeugen gekennzeichnet durch die Fähigkeit, aus den Abmessungen Spurweite (14, 18) und Radstand (20) des zu vermessenden Fahrzeugs (2), sowie aus angezeigtem Wert auf der Messtafel (13) den Spurwinkel α des zu vermessenden Rades (4a, 4b, 6a, 6b) zu bestimmen.