DE2228988A1

DE2228988A1 - Verfahren und vorrichtung zur dynamischen achswinkelvermessung bei kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2228988A1
Application number: DE2228988A
Authority: DE
Inventors: Horst Hegenbart
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1972-06-14
Filing date: 1972-06-14
Publication date: 1974-01-10
Also published as: GB1384358A; DE2228988B2; US3871106A; FR2188138B1; FR2188138A1; JPS4949301A; JPS5147922B2; IT988815B

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

C 5567

Gebr. HOFMANN K. G., Maschinenfabrik
Darmstadt, Pallaswiesenstraße 72

Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Achswinkelvermessung bei Kraftfahrzeugen

Für die Erzielung optimaler Fahreigenschaften an Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, daß die Fahrzeugräder in einer ganz bestimmten Lage zueinander und zum Fahrzeug stehen. Um diese Lage bestimmen zu können, werden bekannterweise mechanische, optische und elektrische Achsmeßgeräte verwendet, die mit Hilfe eines auf die jeweilige Radachse ausgerichteten Adapters (Spiegel, Projektor oder Meßplatte) die Winkellage der einzelnen Radachse zur vertikalen (Sturz) und in der horizontalen Ebene zueinander (Vorspur) messen. Diese

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bekannten Geräte haben einen gemeinsamen Nachteil, nämlich, daß die Räder bei der Messung stillstehen. Weiterhin beansprucht die Messung einen verhältnismäßig hohen Zeitaufwand, weil der Adapter an jedem Rad einzeln angebracht werden muß. Außerdem muß bei den bekannten Meßgeräten auch das Fahrzeug nach der Meßeinrichtung ausgerichtet werden.

Um diese Nachteile zu beseitigen, ist man dazu übergegangen, die Achsvermessung dynamisch vorzunehmen, d. h. bei sich drehenden Rädern.

Ein bekannter Vorschlag benutzt die durch die Schrägstellung der Räder erzeugte Seitenkraft zur Verstellung eines ganzen Rollensatzes in jeder Schwenkrichtung. Dieser Vorschlag läßt sich jedoch in der Praxis nicht so ohne weiteres durchführen. Da sowohl für die Einstellung auf den Vorspurwinkel als auch auf den Sturzwinkel konstruktiv festgelegte Drehpunkte vorgesehen sein müssen, stimmen die gemessenen Winkel nur dann, wenn die Drehpunkte genau mittig unter dem Rad liegen. Dies ist selbst bei nur einem zu prüfenden Fahrzeugtyp sehr schwierig. Stehen die Räder nämlich nicht exakt über dem Drehpunkt, z. B. für die Sturzeinstellung, so werden sie bei jeder Verstellung angehoben oder abgesenkt. Damit sind die Ausgangsbedingungen für die Vermessung (horizontale Lage des Fahrzeuges) nicht mehr gegeben. Als zweiter Nachteil tritt nach dem Einregeln eine !Instabilität des Fahrzeuges auf, da ja dann die Laufrollen genau parallel zur Radachse stehen und die für die stabilisierende Wirkung vorgesehene Vorspur nicht mehr vorhanden ist/Deshalb wird beim bekannten Meßstand vorgeschlagen, das Fahrzeug mit anstellbaren Puffern seitlich festzuhalten, wodurch das Meßergebnis wiederum nachteilig beeinflußt werden kann (deutsche Qffenleguhgsschrift 1 448 448).

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Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 773 495 eine dynamische Methode der Achsvermessung bekannt, bei der kardanisch aufgehängte Abtastrollen seitlich auf den Reifenwulst aufgesetzt werden. Der Nachteil hierbei ist, daß nicht nur die Achslage eingeht, sondern noch mögliche zusätzliche Fehler des Reifenwulstes. Weiterhin beeinflußt die Beschriftung der Reifen und Unebenheiten in den Reifenwülsten in unzulässiger Weise die Anzeige, da die Abtastrollen ständig durch die genannten Erhöhungen aus der Ruhelage gebracht werden.

Die Aufgäbe der Erfindung besteht darin, die bei dem bekannten dynamischen Verfahren und der bekannten Vorrichtung auftretenden Ungenauigkeiten in der Messung zu beseitigen und das Anbringen von Hilfsgeräten am Fahrzeugrad sowie die Ausrichtung des Fahrzeugs nach dem Meßgerät, wie dies bei der statischen Messung erforderlich ist, zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur dynamischen Achswinkelvermessung an Fahrzeugen, bei dem Sturz und Vorspur an den sich drehenden Kraftfahrzeugrädern durch Abtastrollen abgetastet werden, erfindungsganäß dadurch gelöst, daß die Abtastrollen auf die Lauffläche des Rades aufgesetzt werden und in paralleler Lage zueinander gehalten werden und daß bei Vorhandensein eines Sturzwinkels oder eines Vorspurwinkels die Abtastrollen so lange gleichzeitig eingeregelt werden, bis sie zur Radachse parallel liegen un daß aus der Lage der Abtastrollen der Vorspur- und/oder der Sturzwinkel ermittelt werden.

Die Regelung der Abtastrollen in eine achsparallele Lage kann durch die Seitenkräfte, welche die mit einem Sturzwinkel und/oder Vorspurwinkel umlaufenden Räder auf die Abtastrollen ausüben, erfolgen.

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Vorteilhafterweise kann die Regelung der Abtastrollen in Abhängigkeit von ihrer axialen Verschiebung, welche durch das mit einem Sturzwinkel und/oder Vorspurwinkel umlaufende Rad hervorgerufen wird, durchgeführt werden.

In vorteilhafter Weise kommen zwei Abtastelemente zur Anwendung, wobei die eine Abtastrolle von unten auf die Lauffläche des Rades aufgesetzt und die andere Abtastrolle in Fahrtrichtung des Rades gesehen, von vorne oder hinten auf die Lauffläche aufgesetzt wird. Die Verschiebung der Tastrollen zur Winkelkorrektur des Tastrollensystems wird dabei dergestalt herangezogen, daß aus der Verschiebung der unteren Tastrolle eine Drehung um die Hochachse und gleichzeitig aus der Verschiebung der vorderen oder hinteren Tastrolle eine Drehung um die/Fahrrichtung horizontal verlaufende Achse eingeleitet wird.

Die Regelung der Abtastrollen in eine zur Radachse parallele Lage kann dadurch erfolgen, daß durch die axiale Verschiebung der Abtastrollen eine Druckänderung in einem Druckleitungssystem hervorgerufen wird und daß mittels dieser Druckänderung über einen Regler und ein Stellglied das Abtastrollensystem eingedreht werden kann.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur dynamischen Achswinkelvermessung bei Kraftfahrzeugen mit Rollen mit starr angeordneten Achsen, auf denen das zu messende Rad umläuft, mit einem kardanisch aufgehängten Abtastrollensystem, das an das Rad andrückbar ist und mit Meßeinrichtungen, welche den Sturz- und/oder den Vorspurwinkel in Abhängigkeit von der Stellung der Abtastrollen bestimmen und anzeigen.

Zur Lösung der obengestellten Aufgabe ist diese Vorrichtung gemäß der

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Erfindung derart ausgestaltet, daß die Abtastrollen auf die Lauffläche des Rades aufsetzbar und gemeinsam parallel zur Radachse einstellbar sind.

Vorteilhaft sind hierzu zwei Abtastrollen, welche in ihren Achsrichtungen verschiebbar über einen Rahmen miteinander verbunden und parallel zueinander angeordnet sind, vorgesehen. Die eine Abtastrolle ist von unten und die andere Abtastrolle in Laufrichtung des Rades gesehen von vorne oder hinten auf die Radlauffläche aufsetzbar.

Zur achsparallelen Einstellung der Abtastrollen ist eine Regeleinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von der axialen Verschiebung der Abtastrollen Stellglieder betätigt. Die Regeleinrichtung kann hierzu ein Druckleitungssystem und einen pneumatischen Regler aufweisen und die Stellglieder können pneumatisch betätigbar sein. Das Druckleitungssyxtem kann weiterhin Ausgänge aufweisen, die eine derartige Lage zur jeweiligen Abtastrolle einnehmen, daß eine axiale Verschiebung des Abtastelementes eine Druckänderung im Leitungssyxtem hervorruft und der Ausgang des pneumatischen Reglers, an welchem infolge der Druckänderung ein Stelldruck erscheint, kann mit dem Stellglied verbunden sein.

Das Tastrollensystem weist vorteilhaft eine einzige kardanische Aufhängung auf. Die Abtastrollen sind miteinander verbunden, wozu insbesondere ein kardanisch aufgehängter Rahmen von Vorteil ist.

Die gewonnenen Meßwerte entsprechen praktisch den tatsächlichen Gegebenheiten, da sie sozus^en im Fahrbetrieb gemessen werden. Außerdem ist mit einem entsprechend automatisierten Gerät die Meßzeit wesentlich kurzer und für den Prüfer ohne Anstrengung möglich. Damit ist

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gewährleistet, daß auch in Werkstätten mit großem Fahrzeugdurchgang jedes Fahrzeug schnell und sicher geprüft werden kann.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur dynamischen Achswinkelvermessung von der Seite her;

Fig. 2 die Lage der Rollen im Grundriß mit achsparallel ausgerichteten Tastrollen;

Fig. 3 die Lage der Rollen mit achsparallel ausgerichteten Tastrollen im Seitenriß und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit einem Druckleitungssystem, einem pneumatischen Regler und Stellgliedern.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Anordnung von ortsfesten Laufrollen 1 und und Tastrollen 3 und 4 für die Vorspur und den Sturz eines Rades 5 gezeigt. Die Tastrollen 3 und 4 sind an den freien Enden von Wippen 7 und 8 angeordnet. Die Wippen 7 und 8 besitzen einen gemeinsamen kardanischen Aufhängepunkt 6 und lassen sich um diesen in zwei Ebenen schwenken. Der Übersichtlichkeit halber wurde im Grundriß und im Seitenriß auf die Darstellung der Wippen 7 und 8 sowie der Lagerstellen für die Lauf- und Tastrollen 1 bis 4 verzichtet.

Die Laufrollen 1 und 2 sind achsparallel angeordnet und ihre Achsen liegen exakt horizontal in einer Ebene. Es können am Meßstand zwei

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oder vier Lau* rollen vorgesehen sein. Die Höhe der Laufrollen 1 und 2 ist so eingerichtet, daß das Fahrzeug nach dem Auffahren horizontal steht. Die Laufrollen 1 und 2 drehen durch externen Antrieb in Fahrtrichtung oder werden bei der Vermessung einer angetriebenen Achse vom Fahrzeugmotor mit konstanter Geschwindigkeit gedreht. Es werden damit straßenähnliche Betriebsbedingungen geschaffen und das Fahrzeug richtet sich mit seiner Längsachse automatisch senkrecht zur Rollenachse aus. An das zu messende Rad 5 werden die beiden Tastrollen 3 und 4 angedrückt, die eine Tastrolle 3 möglichst mittig unter dem Rad 5 und die zweite Tastrolle 4 vor oder hinter dem Rad 5 mäglichst in der Höhe der Radachse. Die Tastrollen 3 und 4 sind ebenfalls achsparallel zueinander geführt und können federnd nach unten bzw. nach vorn oder hinten nachgeben. Über die Wippen 7 und 8 sind sie an einem gemeinsamen Punkt 6 kardanisch aufgehängt, so daß sie in jede Winkellage gemeinsam einstellbar sind.

Die Tastrollen 3 und 4 sind weiterhin gegenüber ihrer Halterung in den Wippen 7 und 8 axial verschiebbar. Diese axiale Verschiebung aus der Mittellage kann z. B. elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch gemessen werden. Eine axiale Verschiebung der Tastrollen 3 und/oder 4 ergibt sich bei drehendem Rad 5 dann, wenn die Tastrollenachse nicht parallel zur Radachse steht.

Die unter dem Rad 5 angeordnete T?strolle 3 wird hauptsächlich vom Vorspurwinkel und die vor oder hinter dem Rad 5 anliegende Tastrolle hauptsächlich vom Sturzwinkel des Fahrzeugrades 5 in axialer Richtung verschoben, und zwar so lange, wie die Radachse und die Tastrollenachse nicht parallel zueinander stehen.

Geht man davon aus, daß das umlaufende Rad 5 nur einen Vorspurwinkel,

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aber keinen Sturz aufweist, dann verschiebt sich bei laufenden Rollen und bei sich drehendem Rad 5 in Richtung des Pfeiles A die untere Tastrolle 3 nach rechts, und zwar in Blickrichtung des Pfeiles B in den Fig. 1 und 2 gesehen, wird die in den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellte Regelungseinrichtung so betätigt, daß das Tastrollensystem im Uhrzeigersinn in der Fig. 2 verdreht wird. Hierbei werden gleichzeitig die Tastrollen 3 und 4, welche über die Wippen 7 und 8 achsparallel gehalten werden, gedreht. Es verdreht sich demnach das gesamte Tastrollensystem, welches aus den Tpstrollen 3 und 4 und den Wippen 7 und besteht. Diese Drehung im Uhrzeigersinn bzw. Regelung erfolgt so lange, bis die Achsen der Tastrollen 3 und 4 parallen zur Achse des Rades 5 liegen. Der Abweichungswinkel Φ' der Rollenachsen von der Achslage vor Beginn der Messung entspricht dem Vorspurwinkel ψ, den die Radachse aufweist.

Weist die Achse des Rades 5 auch einen Sturzwinkel φ auf (Fig. 3), dann wird die Tastrolle 4 in Richtung des Pfeiles B gesehen, nach rechts verschoben. Diese Verschiebung bewirkt über die Regeleinrichtung eine Verdrehung des Tastrollensystems (Tastrollen 3, 4 und Wippen 7, 8) so lange, bis die Achsen der Tastrollen 3, 4 parallel zur Achse des Rades 5 stehen.

Diese Einregelung der Achsen der Tastrollen 3, 4 parallel zur Achse des sich drehenden R?des 5 erfolgt so lange, bis Achsenparallelität vorhanden ist. Sowohl die erste als auch die zweite Regelung des Tastrollensystems erfolgt gleichzeitig. Aufgrund der Achsenlage der Tastrollen 3 und 4 können die Vorspur- und Sturzwinkel jedes einzelnen Rades zur Anzeige gebracht werden.

In Fig. 4 ist schematisch eine Steuer- und Meßeinrichtung in Verbin-

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dung mit den beiden Tastrollen 3 und 4 dargestellt. Die Anordnung ist von oben gesehen gezeichnet, wobei der oberhalb der Linie C-C liegende Teil um 90° in die Zeichenebene geklappt ist.

Die gemeinsame Schwenkachse 9 für die Wippen 7 und 8 ist im Punkt 6 kardanisch gelagert und läßt sich um zwei Achsen schwenken, wie es im einzelnen in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt ist. Beim Meßvorgang übt das aufgefahrene Rad 5 je nach seiner Schräglage zur jeweiligen Tastrolle 3 und 4 Seitenkräfte auf diese aus und verschiebt sie aus ihrer Mittellage in den Lagerstellen in den Wippen 7 und 8. Die Rollen 3 und 4 sind hierbei längs ihrer Achsen auf den Lagerachsen 22 und 23 in den Wippen 7 und 8 verschiebbar. Bei einer Verschiebung einer der Tastrollen 3 bzw. 4 wird die Steuer- und Meßanordnung in Tätigkeit gesetzt. Diese Steuer- und Meßanordnung soll nun im einzelnen beschrieben werden.

Es sind hierzu Druckleitungen 12 und 13 vorgesehen, deren Ausgänge über Pralldüsen 10, 10' und 11, 11» auf die Stirnflächen der Tastrollen 3 und 4 gerichtet sind. Die Leitungen 12 und 13 münden in einen gemeinsamen pneumatischen Regler 17, der mit P- oder Pl-Charakteristik arbeitet. Der Ausgang 18 des Reglers 17 ist mit einem Stellglied 19 verbunden. Dieses Stellglied ist pneumatisch betätigbar. Die Leitungen 12 und 13 sind weiterhin mit einem Einlaß 14 verbunden, durch welchen Zuluft mit konstantem Druck in das Leitungssystem strömt. Diese Zuluft strömt über Drosseln 15 und 16 in die Leitungen 12 und und gelangt zu den Pralldüsen 10 und 11. Gleichzeitig wird die Zuluft auch dem pneumatischen Regler 17 zugeführt.

Anhand der Verschiebung der Tastrolle 3 soll die Funktioiides Druckregelungssystems näher erläutert werden. Verschiebt sich die Tast-

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rolle 3 nach links zur Pralldüse 10 hin, so steigt der Druck in der Leitung 12 an und der Druck in der Leitung 13 fällt ab. Aufgrund der P- oder Pl-Charakteristik des pneumatischen Reglers 17 verändert der Regler an seinem Ausgang 18 den Stelldruck so lange, bis die beiden anstehenden Meßdrücke in den Leitungen 12 und 13 gleich groß sind. Der Stelldruck 18 wird dem Stellglied 19 zugeführt und das pneumatisch betätigbare Stellglied 19 setzt den Stelldruck 18 in einen dazu proportionalen Weg um und dreht die Tastrollenachsen in die gewünschte Richtung. Diese Drehung erfolgt so lange, bis keine Verschiebung an der Tastrolle 3 mehr auftritt, d. h. bis die Tastrollenachse parallel zur Achse des sich drehenden Rades liegt.

Nach Beendigung des Regelvorganges kann mit Hilfe eines Zeigers 20 an einer Vorspurskala 21 der Verstellwinkel der Tastrollenachse um die Hochachse abgelesen werden, der dann auch dem Vorspurwinkel des Fahrzeugrades 5 entspricht. Es ist denkbar, daß die Stellungsanzeige auch anders erfolgen kann, z. B, durch Anzeige des Stelldruckes 18 an einer entsprechend eingeteilten Skala.

An der Tastrolle 4, welche im oberen Teil der Fig. 4 oberhalb der Linie C-C dargestellt ist, sind die gleichen Meß- und Stellglieder angebracht wie bei der Tpstrolle 3. Beide Regeleinrichtungen und Meßsysteme für die Vorspur und den Sturz arbeiten gleichzeitig und die durch Verstellung in einer Ebene auf die andere Ebene rückwirkenden Fehler werden somit durch Verstellung in der anderen Ebene sofort wieder korrigiert.

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Claims

C 5567 Patentansprüche

J Verfahren zur dynamischen Achswinkelvermessung an Kraftfahrzeugen, bei dem Sturz und Vorspur an den sich drehenden Kraftfahrzeugrädern durch Abtastrollen abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastrollen auf die Laufflächen des Rades aufgesetzt werden und in paralleler Lage zueinander gehalten werden und daß bei Vorhandensein eines Sturzwinkels oder eines Vorspurwinkels die Abtastrollen solange gleichzeitig eingeregelt werden, bis sie parallel zur Radachse liegen und daß aus der Lage der Abtastrollen der Vorspur- und/oder der Sturzwinkel ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Abtastrollen in die achsparallele Lage durch Seitenkräfte erfolgt, welche die mit einem Sturzwinkel und/oder Vorspur winkel umlaufenden Räder auf die Abtastrollen ausüben.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Abtastrollen in Abhängigkeit von ihrer seitlichen Verschiebung erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Abtastrolle von unten auf die Lauffläche aufgelegt und die andere Abtastrolle in Fahrtrichtung des Rades gesehen von vorne oder hinten auf die Lauffläche des Rades aufgesetzt wird und daß die Verschiebung der Abtastrollen zur Steuerung der Winkelkorrektur des Abtastrollen-Systems dergestalt herangezogen wird, daß aus der Verschiebung der unteren Tastrolle eine Drehung um die Hochachse und

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gleichzeitig aus der Verschiebung der vorderen oder hinteren Tastrolle eine Drehung um die in Fahrtrichtung horizontal verlaufende Achse eingeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regelung durch die bewirkte axiale Verschiebung der Abtastrollen eine Druckänderung in einem Druckleitungssystem hervorgerufen wird und daß mittels dieser Druckänderung über einen Regler und ein Stellglied das Abtastrollensystem eingedreht wird.
6. Vorrichtung zur dynamischen Achswinkelvermessung bei Kraftfahrzeugen mit Rollen mit starr angeordneten Achsen, auf denen das zu messende Rad umläuft, mit kardanisch aufgehängtem Abtastrollensystem, das an das Rad andrückbar ist und mit MeßeinrichtungQi, welche den Sturz- und/oder den Vorspurwinkel in Abhängigkeit von der Stellung der Abtastrollen bestimmen und anzeigen, zur Durchführung eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastrollen (3,4) auf die Lauffläche des Rades (5) aufsetzbar und gemeinsam parallel zur Radachse einstellbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekemzeichnet, daß zwei in ihren Achsrichtungen verschiebbare, miteinander verbundene und achsparallel zueinander angeordnete Abtastrollen vorgesehen sind, wobei die eine Abtastrolle (3) von unten und die andere Abtastrolle (4) in Laufrichtung des Rades (5) gesehen von vorne oder hinten auf die Radlauffläche aufsetzbar sind und daß zur Einstellung des Abtastrollensystems (3, 4) in eine zur Achse des Rades (5) parallele Lage eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der axialen Verschiebung der Abtastrollen (3, 4) Stellglieder (19, 24) betätigt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Druckleitungssystem (12, 13) und pneumatische Regler (17) aufweist, und daß die Stellglieder (19, 24) pneumatisch betätigbar sind, daß Ausgänge (10, 11) des DricMeitungssystenB (12, 13) eine derartige Lage zur jeweiligen Abtastrolle (3 bzw. 4) einnehmen, daß die axiale Verschiebung der Abtastrolle (3 bzw. 4) eine Druckänderung im Leitungssystem (12, 13) hervorruft und daß jeder Regler (17) mit einem Ausgang (18), an welchem inf olge der Druckänderung ein Stelldruck erscheint, mit dem Stellglied (19 bzw. 24) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastrollensystem (3und 4) -eine gemeinsame kardanische Aufhängung (6) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastrollen Ober einen kardanisch aufgehängten Rahmen (7, 8) miteinander verbunden sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus zwei Wippen (7, 8) besteht.

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