DE1930737B2 - Achsmeßgerät für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Achsmeßgerät für Kraftfahrzeuge, mit an den zu vermessenden Radachsen senkrecht zu denselben angebrachten Meßspiegeln und diesen gegenüber paarweise angeordneten, gegeneinander ausgerichteten Achsmeßprojektoren, welche ein Meßbild über den zugehörigen Meßspiegei auf eine unmittelbar vor dem Achsmeßprojektor fest angeordnete, eine Öffnung für den Projektionsstrahlengang aufweisende Bildwand projizieren, und auf der Bildwand ein Koordinatenkreuz angeordnet ist, durch dessen Nullpunkt die optische Achse des Achsmeßprojektors geht.

Bei bekannten Achsmeßgeräten dieser Art weist das Meßbild eine Skala auf und wird über den an der Radachse angebrachten Meßspiegel auf eine am Projektor angebrachte Bildwand mit einem darauf aufgebrachten Fadenkreuz geworfen. Aus der Lage der projizierten Skala zu dem Fadenkreuz der Bildwand läßt sich die Winkelstellung der Radachsen durch Ablesen ermitteln.

Die Ablesung der Winkelstellung wird jedoch häufig dadurch ungenau, daß die Tilgungen der Skalen eine endliche Strichbreite aufweisen. Außerdem ist dieses Meßsystem nicht für eine elektrische Erfassung und Auswertung des Meßergebnisses geeignet, was jedoch bei der fortschreitenden Automatisierung des Prüf- und Werkstattbetriebes erforderlich ist.

Es ist auch bekannt, den zu vermessenden Radwinkel durch visuellen Nullabgleich zu ermitteln, indem eine an einer Beobachtungseinrichtung angebrachte Markierung über einen Radspiegel betrachtet wird und nach bestimmten Kriterien ausgerichtet wird, wobei die Beobachtungseinrichtung verschwenkt wird. Der Schwenkwinkel der Beobachtungseinrichtung entspricht dabei dem zu ermittelnden Radwinkel (DE-PS 8 36 254).

Nachteilig ist bei dieser Einrichtung, daß leicht Ablese- und Betrachtungsfehler auftreten können und daß keine elektrische Auswertung bzw. Ausgabe des Meßergebnisses erfolgt.

Es ist auch beispielsweise aus der US-PS 27 03 505 bekannt, verschwenkbare Ausrichteinrichtungen für Maschinenelemente mit mechanisch-elektrischen Winkelgebern zu versehen, die ein der Verschwenkung entsprechendes elektrisches Signal abgeben. Derartige Einrichtungen sind jedoch zur Achsvermessung an Kraftfahrzeugen nicht geeignet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Achsmeßgerät für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das eine äußerst genaue Vermessung der Winkelstellung der Radachsen gewährleistet und dessen Meßsystem besonders für die elektrische Erfassung und Auswertung der Meßdaten geeignet ist und bei dem Ablese- und Einstellfehler weitgehend ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein optisches Element des Projektionsstrahlenganges schwenkbar angeordnet ist derart, daß das projizierte Meßbild auf das Koordinatenkreuz der Bildwand einstellbar ist, daß mit dem schwenkbaren optischen Element ein vorzugsweise mechanisch-elektrischer Winkelgeber verbunden ist und daß das Meßbild Sektoren, insbesondere Quadranten unterschiedlicher Helligkeit aufweist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Zeichnungen. Es Es zeigen

Fig. la und Ib den prinzipiellen Aufbau einer Achsmeßvorrichtung mit einem in Normalstellung dargestellten Achsmeßprojektor,

Fig.2a und 2b dieselbe Achsmeßeinrichtung mit geänderter Projektionsrichtung des Achsmeßprojektors,

F i g. 3 eine Ausführungsart eines Meßbildes,

F i g. 4 eine Anzeigevorrichtung und F i g. 5 eine Schaltungsanordnung.

In Fig. la trägt ein Fahrzeugrad 10 einen zu seiner Radachse 11 senkrecht angeordneten Meßspiegel 12. Dem Meßspiegel 12 gegenüber ist ein Achsmeßprojektor 13 angeordnet, der um eine horizontal verlaufende Achse 14 und um eine vertikal verlaufende Achse 15 schwenkbar angeordnet ist. Der Achsmeßprojektor 13 ist mit den» Abgriff 16 eines an einer Spannungsquelle Ub angeschlossenen Widerstandes 17 fest verbunden. Vor dem Achsmeßprojektor ist eine Bildwand 18 angebracht, in der Fotodioden 19 und 20 angeordnet sind. Fig. Ib zeigt die vor dem Achsmeßprojektor 13 angeordnete Bildwand 18 in Draufsicht, wobei auf die Bildwand 18 ein Meßbild 21 projiziert ist, dessen I.Quadrant dunkel ausgelegt ist und dessen übrige Quadranten hell ausgelegt sind.

Eine gleiche Anordnung wie die eben beschriebene ist dem weiter nicht dargestellten Kraftfahrzeugrad auf der anderen Seite des Kraftfahrzeuges zugeordnet, wobei der Achsmeßprojektor 13 und der entsprechende Achsmeßprojektor auf der anderen Seite des Kraftfahrzeuges in ihrer Normalstellung gegeneinander so ausgerichtet sind, daß ihre optischen Achsen zusammenfallen.

Der in Fig. la in Normalstellung dargestellte w Achsmeßprojektor 13 projiziert auf den Meßspiegel 12 das Meßbild 21, das unter einem Winkel 2« auf iiie Bildwand 18 zurückgeworfen wird. Dabei wird das Meßbild gemäß der Darstellung in Fig. Ib auf der Bildwand 18 gebildet. Die horizontale Hell-Dunkel- a Grenze 22 des I. Quadranten verläuft dabei in einem Abstand a von einer gedachten horizontal über die Bildwand 18 verlaufenden Mittelachse 22 und die vertikale Hell-Dunkel-Grenze 23 in einem Abstand b von einer gedachten vertikal verlaufenden Mittelachse 23 der Bildwand 18. Die Fotodioden 19 und 20 sind dabei so angeordnet, daß die vertikale Mittelachse 25 die öffnung der Fotodiode 19 und die horizontale Mittelachse 24 die öffnung der Fotodiode 20 schneidet.

Der Abstand a entspricht bei der Anordnung nach Fig. la bzw. Ib dem Winkel 2a und ist damit proportional zu dem Sturz-Winkel λ der Radachse 11. Der Abstand b entspricht der Spur. Die beiden Begriffe Sturz und Spur sind derart geläufig, daß hier auf eine Erläuterung verzichtet werden kann.

Um den Sturzwinkel bzw. den Spurwinkel zu ermitteln, ist die Projektionsrichtung des Achsmeßprojektors durch Schwenkung um die Achsen 14 bzw. 15 änderbar. Bei der Messung des Sturzwinkels wird der Achsmeßprojektor um die Achse 14 so lange geschwenkt bis die horizontale Hell-Dunkel-Grenze 22 mit der horizontalen Mittelachse 24 zusammenfällt. Das bedeutet, daß der Winkel 2λ, der durch einen gedachten von dem Achsmeßprojektor ausgehenden Zentralstrahl bei ausgerichteten Achsmeßprojektor einerseits und durch denselben vom Meßspiegel reflektiert gedachten Zentralstrahl andererseits gebildet wird, durch Änderung der Projektionsrichtung zu Null gemacht wird. Dadurch gelangt die optische Achse des Achsmeßprojektors 13 in eine mit der Radachse 11 parallele Lage, wobei der Winkel der optischen Achse in bezug auf die Horizontale dem Sturzwinkel entspricht. Der dem Sturz entsprechende Winkel, um den der Achsineßprojektor 13 geschwenkt wurde, entspricht der Verschiebung des Abgriffes 16 auf dem Widerstand 17. Der mit A bezeichnete Widerstandswert bzw. der an diesem Widerstand abfallende Spannungswert kann nun gemessen werden und bildet ein Maß für die Winkelstellung der Radachse 11. Dieser Spannungswert wird mit einem Anzeigegerät 27 angezeigt. Der Spannungswert kann aber auch einer elektrischen Datenverarbeitung zugeführt werden oder an ein elektrisch arbeitendes Zeichengerät angelegt werden.

Soll die Einstellung des Meßbildes nach den Koordinaten der Bildwand automatisch erfolgen, ist zur Schwenkung des Achsmeßprojektors 13 ein Stellmotor 28 vorgesehen. Dieser Stellmotor 28 ist über eine weiter nicht dargestellte elektrische Steuereinrichtung mit Hilfe der Fotodioden 19 und 20 in beiden Drehrichtungen umschaltbar bzw. kann ganz ausgeschaltet werden. Die Fotodioden 19 bzw. 20 geben dann ein Signal an den Stellmotor, wenn die Hell-Dunkel-Grenze des Meßbildes über den lichtempfindlichen Zonen der Fotodioden 19 bzw. 20 verläuft. Dabei kann es sein, daß jeder Fotodiode ein Stellmotor zugeordnet ist, wobei ein erster Stellmotor eine Schwenkung des Achsmeßprojektors 13 um die Achse 14 und ein zweiter Stellmotor die Schwenkung des Achsmeßprojektors 13 um die Achse 15 bewirkt.

Um die dem Spur- bzw. Sturzwinkel entsprechenden Meßergebnisse zu ermitteln, ist es auch möglich durch den Stellmotor 28 das Meßbild 21 stetig über die Bildwand 18 zu verschieben, wobei dann ein Meßwert erfaßt wird, wenn das Meßbild sich in einer die zu messenden Winkel charakterisierenden Lage befindet, d. h., wenn die horizontale bzw. vertikale Hell-Dunkel-Grenze über die jeweils zugehörige Fotodiode verläuft.

Die Einstellung des Meßbildes 21 zu der Bildwand 18 kann auch mit nur einem Stellmotor erfolgen. Die Schwenkachse des Achsmeßprojektors 13 verläuft dann etwa diagonal zu der Bildwand. Hierbei ist zunächst eine der Fotodioden 19 bzw. 20 über die elektrische Steuereinrichtung mit dem Stellmotor verbunden. Die entsprechende Hell-Dunkel-Grenze wird nun auf diese Fotodiode eingestellt. Danach wird automatisch von der ersten Fotodiode auf die zweite Fotodiode umgeschaltet und die andere Hell-Dunkel-Grenze auf diese zweite Fotodiode eingestellt. Durch diese Art der Einstellung wird der Aufwand für das Achsmeßgerät wesentlich verringert.

Auch bei einer Schwenkung des Achsmeßprojektors um nur eine Achse ist es möglich, das Meßbild stetig über die Bildwand zu verschieben, wobei von einer weiter nicht dargestellten Auswertevorrichtung nur dann ein Meßwert erfaßt wird, wenn gerade eine der Hell-Dunkel-Grenzen des Meßbildes über eine der Fotodioden 19 bzw. 20 verläuft.

Um die Projektionsrichtung des Achsmeßprojektors zu ändern, bestehen neben der bereits geschilderten Möglichkeit den Achsmeßprojektor zu schwenken weitere Möglichkeiten. So können im Strahlengang des Achsmeßprojektors 13 weiter nicht dargestellte Ablenkspiegel angeordnet sein, die an Stelle des Achsmeßprojektors geschwenkt werden. Das Meßprinzip ist das gleiche, lediglich an Stelle der Schwenkung des Achsmeßprojektors wird die Schwenkung der Ablenkspiegd gemessen. Diese Einstellart hat den Vorteil, daß die Ablenkspiegel nicht mit einer derart großen Masse wie der Achsmeßprojektor 13 behaftet sind.

Der Meßbereich des Achsmeßprojektors ist durch die Länge der projizierten Hell-Dunkel-Grenzen be

schränkt. Wird dieser Meßbereich etwa durch einen äußerst großen Sturzwinkel oder einen äußerst großen Spurwinkel überschritten, so kann es vorkommen, daß beispielsweise die horizontale Hell-Dunkel-Grenze des Meßbildes 22 auf die Fotodiode 19 eingestellt wird. Um derartige Fehler zu verhindern wird der Meßbereich verdoppelt, indem gemäß F i g. 3 die Hell-Dunkel-Grenzen des Meßbildes über das ganze Meßbild verlaufen. Der obere Teil des Meßbildes, d. h. die Quadranten I und II sind beispielsweise mit einer roten Farbe angelegt, die in der rechten Hälfte des Bildes vorhandenen Quadranten I und IV sind beispielsweise mit einer bläulich-grünen Farbe angelegt. Da der Quadrant I mit beiden Farben überdeckt ist, erscheint das Meßbild dort schwarz. Nunmehr steht für die Einstellung der vertikalen Hell-Dunkel-Grenze bzw. der horizontalen Hell-Dunkel-Grenze ein viel größerer Bereich als bei dem Meßbild gemäß Fig. Ib und 2b zur Verfugung. Den Fotodioden 19 und 20 sind dann jeweils Filter vorgesetzt, die nur auf die Hell-Dunkel-Grenze der einen Färbung ansprechen.

Die Auswertung der Messung kann gemäß F i g. 4 mit einer Anzeigevorrichtung 32, die zwei Meßinstrumente 29 und 30 aufweist, erfolgen, wobei beide Meßinstrumente 29 und 30 über ein flexibles Kabel mit dem linken und/oder rechten Achsmeßprojektor verbunden sind. Weiterhin weist die Anzeigevorrichtung einen Programmschalter 31 auf, mit den die einzelnen Stufen der Messung beispielsweise die Spurmessung, die Sturzmessung und die Nachlaufmessung einstellbar sind. Diese Anzeigevorrichtung nimmt der das Fahrzeug Prüfende bzw. der die Messung Durchführende mit in das Fahrzeug und kann dabei die Messung vom Fahrzeug aus abwickeln. Die Spur- und Sturzwerte werden dabei auf einem der Meßinstrumente angezeigt bzw. über weitere Verbindungsleitungen der Datenverarbeitung zugänglich gemacht.

Bei der Abwicklung des Meßprogramms wird se vorgegangen, daß bei der Spurmessung die zi vermessenden Räder symmetrisch zur Fahrzeuglängs achse ausgerichtet werden. Der Spurwinkel des linker Rades wird nun vom Spurwinkel des rechten Rade; elektrisch abgezogen. Dabei wird das linke Meßinstru ment 29 auf »Null« gestellt und die Summe der beider

ίο Spurwerte auf dem rechten Meßinstrument 30 abgelesen.

Bei der Nachlaufmessung wird so vorgegangen, daC zunächst ein Vorderrad, z. B. das rechte, um einer bestimmten Winkel nach links eingeschlagen wird. Dei sich dabei ergebende Sturzwert wird elektrisch gespeichert. Hierauf wird das Rad in der anderer Richtung um den gleichen Winkel eingeschlagen unc ebenfalls der Sturz gemessen. Dieser gemessene Sturzwert wird von dem gespeicherten Sturzweri vorzeichenrichtig abgezogen. Die sich ergebende Differenz bildet ein Maß für den Nachlauf.

Die eben beschriebenen Messungen erfolgen mil einer Schaltung gemäß Fig.4. Das Meßinstrument 25 liegt normalerweise in der Diagonalen einer aus zwe Festwiderständen 33 und 34, einem Potentiometer 35 und dem als Winkelgeber dienenden Widerstand 17 gebildeten Brückenschaltung. Bei der Nachlaufmessung wird der Programmschalter 31 (in F i g. 5 sind nur die füi die Nachlaufmessung wichtigen Schaltkontakte angedeutet) auf das Potentiometer 35 umgeschaltet, so daE das Meßinstrument 30 bei einem Einschlag der Vorderräder nach links auf Null gestellt und bei dem Einschlag der Räder nach rechts direkt die Winkeldifferenz, d. h. der Nachlaufwinkel abgelesen werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Achsmeßgerät für Kraftfahrzeuge, mit an den zu vermessenden Radachsen senkrecht zu denselben angebrachten Meßspiegeln und diesen gegenüber paarweise angeordneten, gegeneinander ausgerichteten Achsmeß-Projektoren, welche ein Meßbild über den zugehörigen Meßspiegel auf eine unmittelbar vor dem Achsmeß-Projektor fest angeordnete, eine öffnung für den Projektionsstrahlengang aufweisende Bildwand projizieren, und auf der Bildwand ein Koordinatenkreuz angeordnet ist, durch dessen Nullpunkt die optische Achse des Projektors geht, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Element (13 bzw. 12) des Projektionsstrahlenganges schwenkbar angeordnet ist derart, daß das projizierte Meßbild (21) auf das Koordinatenkreuz (24, 25) der Bildwand (18) einstellbar ist, daß mit dem schwenkbaren optischen Element ein vorzugsweise mechanisch-elektrischer Winkelgeber (16, 17) verbunden ist und daß das Meßbild Sektoren, insbesondere Quandranten unterschiedlicher Helligkeit aufweist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsmeßprojektor (13) um wenigstens eine Achse (14,15) schwenkbar angeordnet ist.

3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Projektionsstrahlengang ein um mindestens eine Achse schwenkbarer Ablenkspiegel vorgesehen ist.

4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der zu vermessenden Radachse (11) angebrachte Meßspiegel (12) um wenigstens eine Achse schwenkbar ist.

5. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quadrant des Meßbildes (21) dunkel und die übrigen Quadranten hell ausgelegt sind.

6. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- <to zeichnet, daß eine durch eine waagerechte Mittelachse festgelegte Hälfte des Meßbildes (21) und eine durch eine vertikale Mittelachse festgelegte Hälfte des Meßbildes (21) mit zueinander komplementären Farben ausgelegt sind.

7. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwenkung des optischen Elements (13 bzw. 12) eine elektrische Steuervorrichtung vorgesehen ist.

8. Meßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit wenigstens einem in der Bildwand (18) auf dem Koordinatenkreuz (24, 25) angeordneten Lichtsensor (11), beispielsweise einer Fotodiode, verbunden ist.

9. Meßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zwei Lichtsensoren (19, 20) vorgesehen sind, von denen der eine (19) auf der vertikalen Achse (25) und der andere (20) auf der horizontalen Achse (24) des Koordinatenkreuzes liegt.

10. Meßgerät nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsensoren (19,20) mit je einem Filter versehen sind.