DE2358313A1

DE2358313A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektronischen achsvermessung

Info

Publication number: DE2358313A1
Application number: DE2358313A
Authority: DE
Inventors: Bruno Hess
Original assignee: POLYPRUDUKTE AG
Current assignee: POLYPRUDUKTE AG
Priority date: 1973-11-23
Filing date: 1973-11-23
Publication date: 1975-05-28

Description

Gustav Dieck 18. 11. 1973

541Q Dierdorf-Brückrachdorf
Auf der HoIl 5

Verfahren und Vorrichtung sur elektronischen Achsvermessung

Die Ei-findung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronischen Achsvermessung, "bei welchem die Neigung der Radebene zur Vertikalen und ihre Winkelabweichung von der Fahrzeuglängsachse durch Abstandsmessungen zwischen einer Bezugsebene und einer auf dem Rad montierten Kreisscheibe erfaßt wird.

Bekannt sind vorwiegend optisch arbeitende Achsvormessungsgeräte, die mit einem Lichtstrahlerzeuger, einem' an der Radebene befestigten Spiegel und einer Projektionsebene mit verschiedenen Längenoder Gradskalen arbeiten.

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Weiterhin sind Anlagen bekannt, bei welchen anstelle äes Spiegels direkt ein Projektor auf der Radscheibe befestigt wird.

'In beiden Fällen erfordert es sehr viel Zeit, die Spiegel oder die Projektoren so einzujustieren, daß Ungenauigkeiten an den zur Montage benutzten Pelgen eliminiert v/erden.

Zum Stand der Technik gehören ferner Achsvermessungseinrichtun-^er, die mit einer an der Felge oder der Bremstrommelebene befestigte.! Kreisscheibe arbeiten»- Die Stellung dieser Kreisscheibe wird mit Hilfe von Meßköpfen abgetastet, deren- Meßwert einer Anzeigeeinrichtung zugeführt wird. Da die Bremstrommelebene nur bei besonders gelochten Pelgen zugänglich ist und da die Pelgen fast immer einen bestimmten Schlag aufweisen, sind zusätzlich Justierrrisinahmer.· .nit einer Meßuhr erforderlich, um den Schlag der Felge auszugleichen.

In diesem Zusammenhang ist es aber auch bekannt, die Scheibe an einem beliebigen Punkt ihres Umfanges abzutasten, dsnn dss Red mit der Scheibe um 180 zu drehen und erneut den Abstand zu messen. Man bildet den Mittelwert der beiden Messungen und baut den Korrekturwert in die Meßresultate ein. Bei der eigentlichen Messung werden die Meßköpfe in allen drei Koordinatenrichtungen bei stehendem Rad in die verschiedenen Meßpositionen gebracht.

DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektronischen Achsvermessung zu entwickeln, das ohne Einjustierung der Kreisscheiben eine schnelle und praktisch vollautomatische Messung gewährleistet.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Kreisscheibe ohne Justierung auf dem Rad "befestigt wird, daß vor dieser Scheibe vier kreuzweise angeordnete Meßwertaufnehmer in Position gebracht werden, daß jedem dieser Meßwertaufnehmer eine Speichervorrichtung zugeordnet ist, daß bei einer ersten Raäumdrehung jeweils der kleinste Abstand zwischen Meßwertaufnehmer und Scheibe gespeichert wird, daß die Differenzen der kleinsten Abstände in der Horizontalen einerseits und in der Vertikalen andererseits gebildet und daß diese Werte für Spur und Sturz direkt angezeigt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsfoi-m zur Ausübung des Verfahrens sind zwei Meßköpfe mit je vier Meßwertaufnehmern auf einem Support gelagert, der die Meßköpfe bis zum Erreichen der günstigsten Position an die Kreisscheiben heranfährt. Die Meßköpfe sind in der Vertikalen auf die Achsmitte des Fahrzeuges einstellbar. Die Räder der zu messenden Achse ruhen auf getrennt antreibbaren Rollen.

Eine Vorrichtung und Schaltungsanordnung zur Ausübung des Verfahrens wird anhand von Pig. 1-3 der Zeichnung erläutert.

Pig.-1 zeigt die Achsmeßvorrichtung von vorn,

Fig. 2 diese Vorrichtung von oben,

Pig. 3 ein Blockschaltbild der elektronischen Meßeinrichtung.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Pig. 1 ist mit 1 der angeschnittene Rahmen eines Meßstandes bezeichnet. Im Mittelteil 1a dieses Rahmens ist ein Getriebemotor

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untergebracht, der über Gewindestangen 2, 3 die Meßkopfhalter 4, 5 in Richtung der Vorderachse des Fahrzeuges bewegt. Die MeCkopfhalter 4, 5 sind in einem Support so gelagert, daß sie sich chne Spiel in der Vertikalen horizontal verschieben lassen. Zur Höheneinstellung der Meßköpfe 7, 8 dienen zwei vertikale Gewindestangen 9, 10 mit Handrädern 11, 12. Die Vorderräder des Fahrzeuges 6 stehen auf zwei getrennt antreibbarer; Rollenpaaren 13, 14. Yi t 15, 16 sind je vier Meßwertaufnehmer bezeichnet, die kreuzweise auf horizontalen und vertikalen Linien auf den Meßköpfen angeordnet sind. Sie liegen zugleich auf einem gedachten Kreis, dessen Mittelpunkt mit der verlängerten Radachse"zusammenfällt. Die Meßv/ertaufnehmer 15, 16 tasten die Lage zweier Kreisscheiben 17, 18 ab, die ohne Justierung auf den Radfelgen des Fahrzeuges befestigt sind. Beispielsweise können die Kreisscheiben mit Radkappenadaptern verbunden sein, so daß sie in wenigen Sekungen montierbar sind.

Pig. 2 zeigt die beschriebene Vorrichtung von oben.

Der Meßplatz ist so eingerichtet, daß das Fahrzeug mit eigener Kraft auf die Rollenpaare 13, 14 gefahren werden kann. Das Lenkrad wird dann in die Mittelstellung gebracht. Die Meßkopfträger 4, 5 sind dabei in die äußeren Endstellungen gefahren. Anschließend werden die Meßkopfträger 4, 5 durch Betätigung der Kurbeln 11, 12 auf die Achshöhe entsprechend dem Raddurchmesser eingestellt. Die Meßköpfe 7, 8 werden dann mit Hilfe des Getriebemctors so weit angestellt, bis die Meßwertaufnehmer 15, 16 ansprechen und den Vorschub abstellen.

Die Meßwertaufnehmer 15, 16 können als Abtaststifte ausgebildet sein, deren Stellung analog oder digital auf Speicher und Anzeige-

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geräte übertragen wird. AlsStellungsgeber kommen ohmsche, induktive oder kapazitive Elemente infrage.

Besonders vorteilhaft ist es, elektronische Näherungsfühler zu verwenden, die einen durch die Annäherung der aus Metall bestehenden Kreisscheiben bedämpften Schwingkreis aufweisen. Die Messung erfolgt dann berührungslos.

Das Meßverfahren beruht auf der Auswertung der überraschenden Erkenntnis, daß jeder Punkt auf der Kreisscheibe bei einer vollen RadUmdrehung eine Kreisbahn beschreibt, die exakt parallel zur Radebene liegt. Dies-gilt unabhängig davon, ob die Kreisscheibe zufällig parallel zur Radebene montiert ist oder eine Taumelbewegung ausführt. Der erste Schritt der eigentlichen Messung · besteht darin, daß die Antriebe der Rollenpaare 13, 14 so lange eingeschaltet werden, bis jedes der Räder eine volle Umdrehung ausgeführt hat. Dabei erfaßt jeder einzelne Meßwertaufnehmer nach einer Sinusfunktion einen minimalen und einen maximalen Abstandswert. Der Abstand zwischen Maximum und Minimum ist zwangsläufig bei allen vier Meßwertaufnehmern eines Meßkopfes der gleiche. Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens besteht darin, daß entweder die minimalen oder die maximalen Werte aller acht Meßwertaufnehmer getrennt gespeichert und in diefolgenden Messungen und die Meßwertverarbeitung einbezogen werden.

Wenn man den oberen Meßwertaufnehmer mit MA1, den unteren mit

MA2, den vorderen mit MA3 und den hinteren mit MA4 bezeichnet und die minimalen Abstände speichert, so gilt folgendes: Die Differenz der Speicherwerte von MA1 " und MA2 liefert,den Sturz, die Differenz der Speicherwerte von HA3 und MA4 die Spur.

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Wenn also die Radebene auf der "Vorderachse exakt senkrecht steht, wenn also Spur und Sturz gleich null sind, müssen sämtliche Meßwertaufnehmer auch bei nicht justierter Kreisscheibe nach einer "Radumdrehung die gleiche'n Speicherwerte aufweisen.

Im Anschluß an diese dynamische Messung von Spur und Sturz erfolgt dann eine statische Messung bei stehenden Rädern. Diese Messung ist zunächst mit den Fehlern der nicht justierten Kreisscheiben behaftet. Ein nachgeschaltetes Auswertgerät, in dem die Werte der dynamischen Messung gespeichert sind, errechnet nun die Fehler der einzelnen Meßköpfe nach Größe und'Vorzeichen und speichert diese.als Korrekturwerte ein. Es werden also auch bei der statischen Messung die exakten Werte für Spur und Sturz- analog cder digital angezeigt. Das Bedienungspersonal kann nun die Einstellung von Spur und Sturz unter, gleichzeitiger Beobachtung der mitlaufenden Anzeigegeräte so lange verändern, bis die Sollwerte eingestellt sind. Die Anzeigegeräte können dabei direkt in Winkelgraden und Minuten geeicht sein. Die vom Auswertgerät errechneten Korrekturwerte ändern sich nicht, solange die Räder nur in ihrer Neigung zur Meßebene gekippt und nicht weitergedreht werden.

Nach Beendigung der Einstellarbeiten werden die Antriebsrollenpaare für die Räder erneut eingeschaltet, um eine Kontrcllmessung durchzuführen, die dem Zustand bei rollendem Fahrzeug entspricht. Auf diese Weise wird der Einfluß des Lagerspieles ausgeglichen.

Eine besonders einfache Auswerteinrichtung ergibt sich, wenn man nach cfer ersten Radumdrehung den gespeicherten Minimalwert eines Meßwertaufnehmers dazu benutzt, den Rollenantrieb stillzusetzen, sobald dieser Meßwertaufnehmer den Minimalwert erneut erreicht.

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Eine solche Auswerteinrichtung ist in Pig. 3 dargestellt. Der Meßkopf-"4 mix dem Meßkopf 7 ist von vorn dargestellt. Die Meßwertaufnehmer 15 sind hier mit MA1 - MA4 bezeichnet. Das Aufnehmerpaar MA1, MA2 liegt auf einer Vertikalen, das Paar MA3, MA4 auf einer Horizontalen. Das erste Paar~erfaßt den Sturz, das zweite die Spur. Den vorzugsweise berührungslos arbeitenden Meßwert_aufnehmern sind Speicher Sp1, Sp2, Sp3," Sp4 nachgeschaltet, die nach einer Radumdrehung die Minimalabstände von der Kreisscheibe gespeichert haben. Ein weiterer Speicher SpIa erfaßt den Maximalabstand des Meßwertaufnehmers MA1 von der Kreisscheibe. Die Differenz von Sp1 und SpIa wird in der Differenzstufe D erfaßt. Diese Differenz, die dem Schlag der Kreisscheibe entspricht, wird während der statischen Messung dem Speicher Sp2 als Korrekturwert zugeführt Die Ausgänge der Speicher Sp1 und Sp2 beaufschlagen das Anzeigegerät für den Sturz. Die Differenz der Speicher Sp3, Sp4 wird in dem Anzeigegerät für die Spur erfaßt.

Vor Beginn der Messung wird der Meßkopfträger so dicht an die auf der Felge montierte Kreisscheibe herangefahren, daß die Meßwertaufnehmer in ihrem linearen Kennlinienbereich arbeiten· können.

Beim ersten Schritt der Messung wird das Ead in etwa zwei Sekunden einmal gedreht. Bei der Auswertung dieser dynamischen Messung bleibt die Differenzstufe D abgeschaltet. Die Anzeigegeräte geben die genauen Meßwerte für Spur und Sturz an.

Beim zweiten Schritt der Messung wird das Rad so lange gedreht, bis der Speicher Sp1 erneut seinen Minimalwert einstellt. In dieser Phase gibt der Speicher Sp1 einen Impuls ab, der den Antriebsmotor für die Raddrehung stillsetzt. Der Speicher Sp2

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nimmt dann den Maximalwert ein, während die Speicher Sp3 und Sp4 auf ihrem Mittelwert zwischen Maximum und Minimum bestehen. Jetzt ■wird die Anzeige des Speichers Sp2 durch Abzug der Differenz zwischen Maximum und Minimum korrigiert. Eine Korrektur der Werte ■ der Speicher Sp3, Sp4 ist nicht erforderlich, weil die Korrekturwerte bei der Differenzbildung im Anzeigegerät für die Spur ohnehin herausfallen würden. Statt des Minimalwertes könnte man auch den Maximalwert benutzen.

Die Anzeige gibt auch bei der statischen Messung die genauen Werte für Spur und Sturz an. Bei den anschließenden Einstellarbeiten an der Achse ändern sich die Meßwerte laufend, so daß man sehr schnell und bequem die Sollwerte erreichen kann.

Anschließend wird erneut eine dynamische Kontrollmessung vorgenommen, um das Lagerspiel auszugleichen.

Bei digitaler Anzeige können die Werte mit Hilfe eines Druckers

protokolliert werden. Ein Doppel des Ergebnisprotokolls kann dein.

Fahrzeughalter ausgehändigt oder bei Neufahrzeugen den Fahrzeugpapieren beigefügt werden.

Es empfiehlt sich, die einzelnen Räder getrennt anzutreiben und die Messungen links und rechts nacheinander durchzuführen., weil dann das Fahrzeug bei der dynamischen Messung auf drei Rädern feststeht und nicht seitlich abwandern kann. Diese Art der Messung hat den weiteren Vorteil, daß die Auswerteinrichtung nur einmal benötigt wird und lediglich auf die beiden Meßköpfe umzuschalten ist.

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Das Rad kann nach der dynamischen Messung auch in einer Lage stillgesetzt werden, in der die Kreisscheibe die kleinste Neigung aufweist. Die Meßwertaufnehmer bleiben dann sicher im linearen Kennlinienbereich. Allerdings muß man su den Werten aller Meßwertaufnehmer die vorher gespeicherten Korrekturwerte hinzuaddieren.

Die beschriebene Meßeinrichtung erfaßt außer Spur und Sturz an allen Achsen auch den .Nachlauf an den Vorderrädern. Gegenüber bekannten Einrichtungen werden Rüstzeit und Meßzeit stark verkürzt. Bedienungs- oder Ablesefehler sind - anders als bei optischen Geräten - praktisch ausgeschlossen, so daß auch weniger geschultes Personal eingesetzt werden kann.

9 Seiten Beschreibung
15 Ansprüche
2 Bl. Zeichnungen mit 3

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Claims

Ansprüche

))Verfahren zur elektronischen Achsvermessung, bei welchem die Neigung der Radebene zur Vertikalen und ihre V/inkelabweichung von der Fahrzeuglängsachse durch Abstandsmessungen zwischen einer Bezugsebene und einer auf dem Rad montierten Kreisscheibe erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe ohne Justierung auf dem Rad befestigt wird, da3 vor dieser Scheibe zwei über Kreuz angeordnete Meßwertaufnehmer in Position gebracht werden, daß jedem dieser Meßwertaufnehmer eine Speichervorrichtung zugeordnet ist, daß bei einer ersten Radumdrehung jeweils der kleinste Abstand zwischen Meßwertaufnehmer und Scheibe gespeichert wird, daß die Differenzen der kleinsten Abstände in der Vertikalen einerseits und in der Horizontalen andererseits gebildet und daß diese Werte für Sturz und Spur direkt angezeigt werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten Radumdrehung bei stillstehendem Rad die Augenblickswerte aller Meßwertaufnehmer erfaßt werden, mit den vorher gemessenen Werten verglichen werden und die Differenzen als Korrekturwerte gespeichert werden,
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad nach der dynamischen Messung in einer Lage stillgesetzt wird, in der die Kreisscheibe die kleinste Neigung aufweist.
4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Radumdrehung von einem Meßwertaufnehmer außer' dem Minimalabstand auch die Differenz zwischen dem Minimalabstand

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und dem Maximalabstand gespeichert wird, daß das Rad über die erste Umdrehung hinaus weiter gedreht wird, daß der Handantrieb abgeschaltet wird, sobald der genannte Meßwertaufnehmer den Minimalabstand erneut erreicht hat, daß die ge-narmte Differenz von dem Speicherstand des zweiten Meßwertaufnehmers abgezogen wird und daß die Differenzen der korrigierten Speicherstände als Werte für Sturz und Spur, statisch angezeigt werden.
5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Werte für Sturz und Spur entsprechend den sich veränderten Anzeigewerten vorgenommen wird.
6) Verfahren nach Anspruch 4-5, dadurch gekennzeichnet, daß abschließend eine erneute dynamische Messung mit mindestens einer Radumdrehung vorgenommen wird,
7) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 4-6, gekennzeichnet, durch zwei verschiebbar gelagerte Meßkopfträger (4, 5) mit Meßköpfen (7» 8), auf denen je zwei Meßwertaufnehmerpaare (15» 16) über Kreuz angeordnet sind, zwei an den Felgen einer Fahrzeugachse zu montierende Kreisscheiben (17, 18) und zwei antreibbare Rollenpaare (13, 14) zur langsamen Drehung der Räder.
8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenpaare (13, 14) mit getrennten Antrieben verbunden sind.
9) Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer (15» 16) als Fühlstifte mit ohmscher, induktiver oder kapazitiver Abtastung ausgebildet sind.

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10) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer (15, 16) als elektronische Näherungsinitiatoren ausgebildet sind.
11) "Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Ausgangsgrößen der Meßwertaufnehmer (15, 16 bzw. MA1 - MA4) auf analoge oder digitale Speicher (Sp1 - Sp4) geschaltet sind.
12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Speicher (Sp1 - Sp4) die Minimalwerte der Abstände festhalten und paarweise (Sp1, Sp2; Sp3, Sp4) mit differenzbildenden Anzeigegeräten für Spur und Sturz verbunden sind.
13) Vorrichtung nach Anspruch 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß der einem ersten Meßwertaufnehmer (MA1) zugeordnete Speicher Sp1 ) beim erneuten Erreichen des gespeicherten Minimalwertes einen Impuls abgibt, der den Rollenantrieb stillsetzt.
14) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Meßwertaufnehmer (MA1) außer einem Minimalwertspeicher (Sp1) ein Maximalwertspeieher (SpIa) nachgeschaltet ist, daß diese beiden Speicher eine Differenzstufe (D) beaufschlagen und daß diese Differenzstufe (D) den Wert des zweiten Speichers (Sp2) bei der statischen Messung korrigiert.
15) Vorrichtung nach Anspruch 7-14, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Speichern und Differenzstufen bestehende Auswertgerät nur einmal vorhanden und von einem Meßkopf auf den anderen umschaltbar ist.

Gustav Dieck

5419 Dierdorf-Brückrachdorf Auf der HoIl 5

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