DE2756457C2 - Vorrichtung zum Erfassen von Radwinkeln an gelenkten Kraftfahrzeugrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.

Unter Radwinkeln versteht man bekanntlich Nachlauf, Spür und Sturz.

Außer einer Vielzahl von prüfstandartigen Vorrichtungen zum Erfassen von Radwinkeln, auf die die Fahrzeuge zur Durchführung der Messung gefahren werden müssen, ist aus der DE-OS 19 03 286, eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Haaptanspruchs angegebenen Merkmalen bekannt, die also an das zu prüfende Fahrzeug angesetzt werden kann. Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch zwei Nachteile: Infolge Verwendung eines an einer horizontalen Pendelachse aufgehängten Spiegels läßt sich die bekannte Vorrichtung nicht in der Produktion an Fahrzeugen einsetzen, die an einer Transportkette oder dergleichen mehr oder minder stark schwanken und mit Undefinierter Neigung gegen die Horizontale hängen bzw. transportiert werden. Außerdem erfordern die verschiedenen Messungen eine Schwenkung der strahlerzeugenden Einrichtungen, die auch den erwähnten, an einer Pendelachse aufgehängten Spiegel enthalten, um eine horizontale Achse. Dies bedeutet daß die Erfassung der verschiedenen Radwinkel nicht gleichzeitig, sondern nur zeitlich nacheinander erfolgen kann, was mit einem insbesondere bei Durchführung der Kontrolle in der Produktion nicht vertretbarem Aufwand verbunden ist Außerdem ist bei dieser bekannten Vorrichtung infolge Zusammenfassung aller Bestandteile derselben die Strahlenlänge und damit die Aulösang, d.h. die Genauigkeit der Messung, relativ klein.

Als Strahlen verwendet man üblicherweise Lichtstrahlen sehr kleinen Querschnitts. Es ist aber auch bekannt — siehe die US-PS 39 51 551 —, hierzu Laserstrahlen zu verwenden.

Aus der GB-PS 14 83 808 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung des Winkels zwischen der Rotationsachse eines Fahrzeugrads und der Längsachse des Fahrzeugs bekannt mit einem Sichtinstrument das auf eine Verlängerung der Rotationsachse aufgesetzt wird; durch dieses Sichtgerät werden Skalen betrachtet, die an den Enden des Tragwerks genau senkrecht zur Fahrzeuglängsachse montiert sind. Aus den Unterschieden zwischen den anvisierten Skalenwerten der beiden Skalen kann dann auf die Abweichung des beschriebenen Winkels geschlossen werden. Bei einer anderen, in dieser Druckschrift angegebenen Vorrichtung ist die Sichteinrichtung gesondert so angeordnet daß ihre optische Achse parallel zur Längsachse des Fahrzeugs verläuft, und der Fortsatz der Rotationsachse des

so betreffenden Rades trägt einen Spiegel, der die optische Achse auf eine an dem Sichtgerät befindliche Skala zurückwirft Auch hier erfolgt eine reine Sichtprüfung ohne Verwendung eines Strahlungserzeugers, und beide Vorrichtungen sind nur zur Ermittlung eines Winkels geeignet.

Abschließend sei zum Stand der Technik bemerkt daß die Verwendung magnetischer Kupplungen zum Festlegen von Bestandteilen von Vorrichtungen, die gattungsmäßig der Erfindung entsprechen, aus der DE-AS 14 73 772 bekannt ist

Ähnliche Nachteile weist die aus der GB-PS 7 32 586 bekannte Vorrichtung auf. Zur Sturzmessung werden an den sich gegenüberliegenden Rädern, also beispielsweise an den beiden Vorderrädern, parallel zur jeweiligen Radachse weisende, senkrecht verlaufende Stangen angeordnet, von denen die eine mit einem Sichtgerät oder einem Strahlerzeuger nebst Schirm und die andere mit einer Skala bzw. einem Reflexionsspiegel ausgerü-

stet ist In die Genauigkeit der Messung für ein Rad geht verständlichenveise der jeweilige Wert des Sturzes des anderen Rades ein. Zur Spurmessung werden die beschriebenen Stangen um 90° geschwenkt, so daß sie in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen; wiederum wird über das Sichtgerät an einer der Stangen die Skala an der dem anderen Rad zugeordneten Stange betrachtet Zur Messung des Vorlaufs ist an den besagten Stangen ein Pendelzeiger schwenkbar aufgehängt, der mit einer Winkelskala zusammenwirkt, die auf der Bodenfläche der Halle oder dergleichen liegt Mit dieser bekannten Vorrichtung ist demgemäß weder die gleichzeitige Messung von Radwinkeln mit hoher Genauigkeit noch die Messung an Fahrzeugen möglich, die während de? Messung schwanken und beispielsweise an Transportketten hängen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß sie die Radwinkel gleichzeitig und mit hoher Genauigkeit auch an Fahrzeugen zu erfassen gestattet, die während der Messung schwanken und keinen definierten Winkel gegen die Horizontale einschließen, d. h. bei Fahrzeugen, die an Transportketten oder dergleichen hängen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Auch bei der Erfindung sind also alle Bestandteile der Vorrichtung während der Messungen an dem zu prüfenden Fahrzeug gehalten. Dabei ist jedoch der Spiegel als von den strahlerzeugenden Einrichtungen getrenntes Teil ausgeführt, so daß sich ein großer Abstand zwischen diesen beiden Bestandteilen der Vorrichtung und damit eine gute Auflösung bei der Messung erzielen läßt Da ferner die strahlerzeugenden Einrichtungen und der Spiegel fest mit dem Fahrzeug verbunden sind, die beispielsweise durch ein Polygonprisma oder ein Reflexionsgitter gebildete reflektierende Anordnung beispielsweise magnetisch und damit drehfest an der Radnabe gehalten ist können auch Schwankungen des Fahrzeugs keine Relativbewegungen der verschiedenen Bestandteile der Vorrichtung und damit keine Verschlechterungen der Genauigkeit der Messung hervorrufen. Die Verwendung von zumindest zwei Strahlen in Kombination mit einer bestimmten räumlichen Anordnung des Spiegels, der reflektierenden Anordnung und der strahlerzeugenden Einrichtungen macht Verstellvorgänge zum Übergang von der Messung eines Radwinkels auf einen anderen überflüssig, so daß sich die genannten Radwinkel gleichzeitig erfassen lassen.

Daß durch die erfindungsgemäße Befestigung aller Bestandteile der Vorrichtung am Fahrzeug weder hinsichtlich des Meßprinzips noch hinsichtlich des Aufbaus der Vorrichtung Beschränkungen in Kauf genommen werden müssen, folgt daraus, daß je nachdem, ob die Merkmale des Anspruchs 6 oder des Anspruchs 7 erfüllt sind, eine einfache Absolutmessung von Spur und Nachlauf oder eine Ermittlung nach dem Autokollimationsprinzip vornehmen kann.

Im folgenden werden zwei Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 4 erläutert, in denen die Darstellung der Einzelteile des Fahrzeugs beschränkt ist auf die Wiedergabe der hier interessierenden Teile im Bereich des linken lenkbaren Vorderrads. Verständlichenveise läßt sich die Erfindung durch entsprechende Befestigung ihrer Einzelteile am Fahrzeug auch zur Messung von Radwinkeln an nicht lenkbaren Hinterrädern einsetzen. Die

Fig. 1, 2 und 3 geben schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht Seitenansicht bzw. Ansicht von hinten wieder, während

Fig.4 eine Ausbildung der Vorrichtung unter Verwendung eines Autokollimators von der Seite her zeigt

F i g. 5 zeigt eine Ansicht des Maßschirms.

Betrachtet man zunächst die F i g. 1 bis 3, so ist der Radträger 1 mit der Bremsscheibe 2 und der Radnabe 3 in üblicher Weise über den Achszapfen 4 und das Schwenklager 5, dessen Spurstangenhebel 6 über die Spurstange 7 mit einem nicht dargestellten Lenkgetriebe in Verbindung steht am Fahrzeug aufgehängt Weitere wesentliche Bestandteile der Radaufhängung bilden der obere Querlenker 9 und der untere Querlenker 8 sowie der Stoßdämpfer 10 mit der ihn umgebenden Feder 11. Im übrigen interessiert der Aufbau des Fahrzeugs im einzelnen nur insoweit, als dem zu vermessenden Rad ein Längsträger 12 benachbart ist. Unter einem Längsträger ist im Rahmen der Erfindung jede in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufende Versteifung desselben zu verstehen.

Wie insbesondere F i g. 2 erkennen iäßt ist der einen ersten Bestandteil der Vorrichtung bildende Spiegel 13 an vorbereiteten Auflageflächen 14 und 15 des Schwenklagers 5 so gehalten, beispielsweise magnetisch, daß seine Ebene parallel sowohl zur Schwenkachse 16 als auch zur Radachse 17 verläuft Wie noch erläutert wird, dient dieser Spiegel zur Ermittlung von Spur und Nachlauf. Ihm ist eine erste strahlerzeugende Einrichtung in Gestalt des Lasers 18 zugeordnet.

An der Radnabe 3 ist drehfest eine reflektierende Anordnung zur Ermittlung des Sturzes befestigt die in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Reflexionsgitter 19 mit parallel zur Radachse 17 verlaufenden Gitterlinien gebildet ist. Statt eines Reflexionsgitters könnte man beispielsweise auch einen Polygonspiegel verwenden. Das Gitter bitet den Vorteil, daß das Rad während der Messung nicht gedreht zu werden braucht.

Beide Laser 18 und 20 sind an dem Gestell 21 montiert, das im wesentlichen einen Querträger bezüglich der Richtung des Fahrzeugs darstellt und auch die beiden dem rechten Vorderrad zugeordneten Laser aufnimmt Dieses Gestell 21 ist über an sich bekannte Schnellverbindungen oder auf magnetischem Wege während der Messungen an dem Längsträger 12 und dem dem rechten Fahrzeugrad benachbarten anderen Längsträger des Fahrzeugs befestigt.

Am Ort der beiden Laser 18 und 20 — und das Entsprechende gilt verständlicherweise für die dem anderen Fahrzeugrad zugekehrten Laser — befindet sich der mit Austritten 22 und 23 für die Laserstrahlen versehene Meßschirm 24. Eine Aufsicht auf den Schirm von vorn, also in den F i g 1 und 2 von links, zeigt F i g. 5.

Die Messung der verschiedenen Radwinkel wird wie folgt vorgenommen:

Die Spur .3 ergibt sich gemäß F i g. 1 als halber Winkel zwischen dem von dem ersten Laser 18 auf den Spiegel 13 projizieren Strahl 18' und dem von dem Spiegel 13 reflektierten Strahl 18". Da die Entfernung zwischen ihm Laser 18 einerseits und dem Spiegel 13 andererseits bei dem jeweiligen Fahrzeugtyp bekannt ist, isl der Abstand zwischen dem Strahlaustritt 22 und dem Auftrittspunkt X des reflektierten Strahls 18" auf dem Schirm 24 ein Maß für die Spur. Dieser Abstand ist in

den Figuren mit χ bezeichnet.

Gleichzeitig mit der Ermittlung der Spur kann der Nachlauf b ebenfalls unter Verwendung des ersten Lasers mit den Strahlen 18' und 18" und des Spiegels 13 erfaßt werden; siehe F i g. 2. Infolge der beschriebenen definierten Ausrichtung der Ebene des Spiegels 13 ist in der senkrechten Ebene der Winkel zwischen den Strahlen 18' und 18" gleich dem doppelten Nachlauf b, d. h. der senkrechte Abstand y zwischen dem Strahlaustritt 22 und der Auftreffstelle X des reflektierten Strahls 18" auf dem Spiegel 24 ist ein Maß für den Nachlauf.

Ebenfalls gleichzeitig mit diesen Messungen kann unter Verwendung des zweiten Lasers 20 und der reflektierenden Anordnung 19 der Sturz gemessen werden. Der vom Laser 20 durch die Austrittsöffnung 23 auf die reflektierende Anordnung 19 gesandte Strahl 20' wird durch das Reflexionsgitter unter dem Winkel c (siehe Fig.5) gegen die Senkrechte gleichsam aufgespalten, so daß sich auf dem Schirm 24 eine schräge Linie 25 ergibt, die wiederum um'die Strecke χ von der Strahlaustrittsöffnung 23 entfernt liegt

Im Hinblick auf den großen Abstand zwischen den strahlerzeugenden Einrichtungen 18 und 20 bzw. dem Schirm 24 einerseits und dem Spiegel 13 sowie der reflektierenden Anordnung 19 andererseits ergibt sich eine hohe Meßgenauigkeit

Verwendet man statt eines Reflexionsgitters für die reflektierende Anordnung einen Polygonspiegel, so erhält man die in F i g. 5 mit 25 bezeichnete Linie durch Drehen der Radnabe einschließlich des Polygonspiegels.

In Fig.4 sind die einzelnen Bestandteile der Radaufhängung mit denselben Bezugszeichen wie in den F i g. 1 bis 3 versehen. In diesem Ausführungsbeispiel liegt der hier mit 30 bezeichnete Spiegel zwar wiederum auf den Auflageflächen 14 und 15 des Schwenklagers 5 auf, jedoch ist sein Grundkörper jetzt etwa keilförmig so gestaltet daß die Ebene des Spiegels 30 mit der Schwenkachse 16 einen Winkel einschließt, der gleich dem Sollwert b_s des Nachlaufs ist Entsprechendes gilt für die Ausrichtung der Spiegelebene bezüglich der Radachse 4: In dieser Richtung schließt die Spiegelebene mit der Radachse einen Winkel ein, der gleich dem Sollwert der Spur a_s ist (figürlich nicht dargestellt). Bei 31 befindet sich wiederum ein Meßschirm, der hier jedoch mit einer ein Fadenkreuz tragenden Okularstrichplatte 32 versehen ist Der vom

ίο Laser 33 emittierte Strahl 34 wird über Spiegel umgelenkt und fällt wiederum auf den bereits beschriebenen Spiegel 30 an der Radhalterung. Dieser Laserstrahl dient aber jetzt nur zur Grobjustierung, während die Messung mittels des Autokollimators 35 erfolgt der einen an sich bekannten und daher hier nicht zu erläuternden Aufbau besitzt Zur Messung wird die Stellung des Rades variiert, bis die Ebene des Spiegels 30 senkrecht zur optischen Achse 36 des Autokollimators steht Diese Bedingung ist erfüllt, 'wenn das vom Spiegel reflektierte Fadenkreuz zusammenfällt mit dem Fadenkreuz der Okularstrichplatte 32. Andernfalls stellen die Abweichungen Aa und Ab zwischen den beiden Fadenkreuzen, die hier auf einem Fernsehmonitor 37 betrachtet werden können, ein Maß für die Abweichungen zwischen den Ist- und den Sollwerten von Spur und Nachlauf dar. Auch hier sind also alle Bestandteile der Vorrichtung während der Messung am Fahrzeug befestigt, das seinerseits an einer Transporteinrichtung hängen und ruhig auch schwanken kann.

Der Laser 33 und der Autokollimator 35 sind zusammen

. mit entsprechenden Einrichtungen für das andere Rad wiederum mittels eines gemeinsamen Gestells am

Fahrzeug leicht demontierbar gehalten. Der Laser 33 in Verbindung mit dem Meßschirm 31

dient hier nur zur Grobjustierung, die wegen des kleinen Blickwinkels des Autokollimators 35 erforderlich ist

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erfassen von Radwinkeln an Kraftfahrzeugrädern, die zur Ausführung von Lenkbefehlen um eine Schwenkachse schwenkbar aufgehängt sind, enthaltend am Fahrzeug befestigbare Einrichtungen zum Erzeugen von zumindest zwei Strahlen für jedes zu prüfende Rad, einen am Fahrzeug befestigbaren Spiegel eine mit de»n Fahrzeug verbindbare reflektierende Anordnung sowie einen Meßschirm an den strahlerzeugenden Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlerzeugenden Einrichtungen (18,20) an einem dem zu prüfenden Rad benachbarten Längsträger (12) des Fahrzeugs derart befestigbar

• sind, daß die beiden Strahlen (18', 20') zumindest annähernd parallel zu dem Längsträger (12) verlaufen, und daß der Spiegel (13) als von den strahlerzeugenden Einrichtungen (18,20) getrenntes Teii an der Radaufhängung (5) in solcher Ausrichtung befestigbar ist, daß seine Ebene unter vorgegebenen Winkeln sowohl zur Radachse (17) als auch zur Schwenkachse (16) verläuft, während die reflektierende Anordnung (19) ebenfalls als von den strahlerzeugenden Einrichtungen (18,20) getrenntes Teil auf die Radnabe (4) des zu prüfenden Rades aufsetzbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Anordnung (19) ein Polygonspiegel ist, das drehfest und mit seiner Achse eine Verlängerung der Radachse (17) bildend auf die Radnabe (4) aufsetzbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Einrichtung ein Reflexionsgitter (19) ist das mit seinen Gitterlinien vorgegebene Winkel gegen die Radachse (17) definierend auf die Radnabe (4) aufsetzbar ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Prüfung der beiden lenkbaren Räder eines Fahrzeugs erforderlichen strahlerzeugenden Einrichtungen (18,20) nebst Meßschirmen (24) an einem gemeinsamen Gestell (21) montiert sind, das mit Mitteln zum Befestigen an den Längsträgern (12) des Fahrzeugs ausgerüstet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß zum Befestigen der strahlerzeugenden Einrichtungen (18, 20) Haftmagnete vorgesehen sind.

6. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Spiegels (13) parallel sowohl zur Radachse (17) als auch zur Schwenkachse (16) verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Spiegels (30) mit der Radachse (17) einem dem Sollwert der Spur entsprechenden Winkel und mit der Schwenkachse (16) einen dem Sollwert des Nachlaufs entsprechenden Winkel (b_s) einschließt und die den Spiegel (30) bestrahlende strahlerzeugenden Einrichtung einen Autokollimator (35) enthält, der ebenfalls am Fahrzeug befestigbar ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Autokollimator (35) an dem Gestell montiert ist.