DE2823106C2

DE2823106C2 - Meßvorrichtung für den Lenkrollradius

Info

Publication number: DE2823106C2
Application number: DE19782823106
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Ing. 6087 Buettelborn Boehmer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1978-05-26
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2823106B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvonichtung für den Lenkrollradius eines gelenkten Rades eines Fahrzeuges,

insbesondere Kraftfahrzeuges, welches auf einer Ebene mit parallel zu der Ebene angeordneter Drehachse steht

Der uenkrollradius eines gelenkten Fahrzeugrades ist

bekanntlich durch den axialen Abstand des Durchstoßpunktes der Verlängerung der Schwenkachse durch die Ebene, auf der das Rad steht, von der Radmittelebene definiert (Automobiltechnische Zeitschrift 74 [1972], Heft 11, Seiten 446-451). Da es sich bei dem betreffenden Durchstoßpunkt um einen imaginären, einer Messung nicht ohne weiteres zugänglichen Punkt handelt ist die Bestimmung des Lenkrollradius eines

Fahrzeuges schwierig. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine

Meßvonichtung für den Lenkrollradius eines gelenkten Rades eines Fahrzeuges zu schaffen, mit der auf einfache Weise eine sichere und genaue Messung des Lenkrollradius eines gelenkten Fahrzeugrades möglich ist. Die Meßvorrichtung soll weiter so konzipiert sein, daß sie auch von ungeübten Personen problemlos bedient werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß mit dem Achsschenkel die Drehachse eines Meßrades schwenkfest verbunden ist welches mit seinem Umfang in einem Abstand von dem Fahrzeugrad auf einer parallel zu der Ebene verlaufenden Ebene aufliegt und mit einem elektrischen Weggeber gekuppelt ist, der an elektronische Rechenschaltung angeschlossen ist, die aus dem vom elektrischen Weggeber bei einer Verschwenkung des Fahrzeugrades abgegebenen Wegsignal, dem Schwenkwinkel und dem Abstand der Radmittelebene vom Auflagepunkt des Meßrades den Lenkrollradius ermittelt. Aufgrund dieser Ausbildung braucht die die Meßvorrichtung bedienende Person lediglich die Achse des Meßrades in der angegebenen Weise mit dem Achsschenkel des Fahrzeuges zu verbinden, den Abstand der Radmittelebene vom Auflagepunkt des Meßrades festzustellen und einen bestimmten Lenkausschlag herbeizuführen,

b5 um den Lenkrollradius exakt zu messen.

Die Messung wird dadurch besonders erleichtert, daß das Meßrad axial außerhalb des Fahrzeuges angeordnet ist. Vorzugsweise verläuft die Achse des Meßrades

parallel zur Fahrzeugradachse. Weiter liegt die Achse des Meßrades zweckmäßigerweise in der gleichen Vertikalebeile wie die Fahrzeugachse. Auch soll das Meßrad vorteilhafterweise auf der gleichen Ebene ruhen wie das Fahrzeugrad.

Eine besonders vorteilhafte praktische Ausführungsfonn kennzeichnet sich dadurch, daß der elektrische Weggeber ein mit dem Meßrad drehfest gekuppeltes Potentiometer ist Die Drehachse des Potentiometers liegt zweckmäßigerweise koaxial zur Drehachse des Meßrades, so daß die beiden Achsen lediglich drehfest miteinander verbunden werden müssen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Meßvorrichtung an der Außenseite des Fahrzeugrades zentral am Achszapfen befestigt ist, welcher ja seinerseits fest am Achsschenkel sitzt.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ist so ausgebildet, daß am Achszapfen ein Fühp-ngsbeschlag starr befestigt ist, in dem das Lager des Meßrades vertikal verschiebbar geführt ist

Eine besondere Höheneinstellung des Meßrades erübrigt sich, wenn das Meßrad federnd gegen die Ebene gedrückt ist auf der es arbeiten soll. Hierzu können zwischen dem Führungsbeschlag und dem Lager des Meßrades Federn angeordnet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß das Lager des Meßrades an zwei vertikalen Stangen befestigt ist welche in dem Führungsbeschlag vertikal verschiebbar geführt sind. Die durch die beiden Stangen gebildete Ebene verlauft dabei vorzugsweise parallel zur Radmittelebene.

Eine besonders einfach und wirtschaftlich aufgebaute und zugleich besonders betriebssichere Schaltungsanordnung für die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß der Weggeber vorzugsweise über einen Impedanzwandler und einen Lenkausschlagswinkel- Wählschalter an eine eine Digitalanzeige beaufschlagende Differenzbildungsschaltung angelegt ist deren anderem Eingang gegebenenfalls über einen Impedanzwandler ein für den Abstand des Meßrades von der Radmittelebene repräsentatives Signal zugeführt ist Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß der Differenzbildungsschaltung außerdem eine einstellbare Kompensationsspannung zugeführt ist welche die Digitalanzeige bei Beginn der Messung auf Null zu stellen gestattet

Um den für die Messung vorgegebenen Verschwenkungswinkel des gelenkten Rades zur Verwirklichung eines vorgegebenen Lenkausschlages in die Schaltung einzugeben, ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß der Lenkausschlagswinkel- Wählschalter das Wegsignal mit einem von dem vorgegebenen Schwenkwinkel abhängigen Faktor multipliziert

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ausgestatteten gelenkten Rades eines Kraftfahrzeuges,

Fig.2 eine Seitenansicht des Gegenstandes der F i g. 1, wobei außerdem noch das die Auswerteschaltung enthaltende Gerät schematisch wiedergegeben ist,

F i g. 3 eine Draufsicht des Gegenstandes der F i g. 2 und

F i g. 4 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

Nach den F i g. 1 — 3 weist das dargestellte Fahrzeugrad 16 einen positiven Lenkrollradius L auf, weil die Verlängerung der Lenktmgsschwenkachse 31 die Ebene 18, auf der das Rad 16 aufliegt, innerhalb der Radmittelebene 20 beim Punkt P durchstößt Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eignet sich aber auch für die Messung negativer Lenkrollradien.

In einem Abstand a von der Radmittelebene 20 ist auf einem Auflagepunkt 21 der Meßebene 18 ein Meßrad 15 angeordnet dessen Drehachse 14 parallel zur Drehachse 17 des Fahrzeugrades 16 verläuft Die Achse 14 des

lu Meßrades 15 ist drehfest mit einem Potentiometer 22 gekuppelt Das Lager 24 des Meßrades 15 ist an zwei vertikalen Stangen 26 befestigt, auf denen ein Führungsbeschlag 23 vertikal verschiebbar angeordnet ist Zwischen dem Führungsbeschlag 23 und den das

ι s Lager 24 abstützenden Teilen 33 erstrecken sich auf den Stangen 26 angeordnete Druckfedern, welche das Meßrad 15 gegen die Meßebene 18 drücken.

Nach der Zeichnung ist der Führungsbeschlag 23 auf die äußere Stirnseite des mit dem Achsschenkel 12 fest verbundenen Achszapfens la aufgeschraubt Der Führungsbeschlag 23 bildet somit eine feste Einheit mit dem Achsschenkel 12.

Das Potentiometer 22 gibt bei einer Verschwenkung des Rades 16um einen Winkel «(Fig.3) ein Signal ab, welches dem vom Rad 15 bei der Verschwenkung zurückgelegten Weges entspricht

Nach F i g. 4 ist das Ausgangssignal des Potentiometers 22 an einen Impedanzwandler 27 angelegt der innerhalb der elektronischen Rechenschaltung 19 angeordnet ist Nach F i g. 2 ist die in einem Gehäuse 19' angeordnete elektronische Rechenschaltung durch ein Kabel 34 mit dem Potentiometer 15 verbunden.

An den Wandler 27 ist ein Lenkausschlagwinkel-Wählschalter 28 angeschlossen, innerhalb dessen das

JS Wegsignal mit einem vom Lenkausschlagswinkel α abhängigen Faktor multipliziert wird. Der Lenkausschlagwinkel α. ist von außerhalb der Rechenschaltung 19 her mittels eines Einstellknopfes 35 einstellbar. Die Kopplung zwischen dem Einstellknopf 35 und dem Wählschalter 28 ist durch eine gestrichelte Linie 36 veranschaulicht.

Der Faktor, mit dem das Wegsignal sim Wählschalter 28 multipliziert wird, ist:

180

.7

Das in dieser Weise korrigierte Wegsignal wird an den Minuseingang einer Differenzbildungsschaltung 29 angelegt, welche im bevorzugten Ausführungsbeispiel als Operationsverstärker mit zwei Plus- und einem Minuseingang ausgebildet ist. An den einen Pluseingang der Schaltung 29 ist über einen weiteren Impedanzwandler 30 der veränderliche Abgriff eines Axialabstands-Einstellpotentiometers 11 angelegt dessen verstellbarer Abgriff von außerhalb der Schaltung 19 her mittels eines Knopfes 37 verstellbar ist. Mittels des Knopfes 37 wird am Ausgang des Potentiometers 11 ein

bo elektrisches Signal erzeugt, das dem Abstand a zwischen der Radmittelebene 20 und dem Auflagepunkt 21 des Meßrades 15 auf der Ebene 18 entspricht. Somit liegt am Ausgang der Differenzbildungsschaltung ein Signal vor. das die Differenz des mit dem Korrekturfaktor

b5 multiplizierten Wegsignals s und des Abstandes a wiedergibt. Dieses Signal entspricht der Größe des Lenkrollradius L, welche auf einer über einen Analog-Digital-Wandler 40 an die Schaltung 29

angeschlossenen Digitalanzeige 31 zur Anzeige gebracht wird.

An den dritten Plus-Eingang der Schaltung 29 ist der Ausgang eines weiteren Potentiometers 38 angeschlossen, dessen beweglicher Abgriff durch einen weiteren ■> von außen zugänglichen Knopf 39 verstellbar ist. Durch Verdrehen des Knopfes 39 bzw. Verstellen des beweglichen Abgriffes des Potentiometers 38 kann am Beginn einer Messung die Digitalanzeige 31 auf Null gestellt werden. ι ο

Eine praktische Messung mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung geht wie folgt vor sich:

Zunächst wird der Winkelbereich α vorgewählt, innerhalb dessen ein Lenkausschlag um die Nullstellung des Rades herum ausgeführt werden soll. Beispielsweise ι ■> soll angenommen werden, daß dieser Winkel 6° ist (±3° um die Nullstellung des Rades herum). Der Faktor, mit dem das Wegsignal s multipliziert wird, ist dann: 9,55.

Dann wird der Abstand a gemessen und über den Einstellknopf 37 in das Potentiometer 11 eingegeben.

Nun wird das Lenkrad des Fahrzeuges so geschwenkt, daß das Rad 16 die die Position -ä/2 einnimmt Jetzt wird das Potentiometer 38 durch Betätigen des Knopfes 39 so lange verstellt, bis die Digitalanzeige 31 den Wert Null anzeigt. 2ϊ

Anschließend wird das Lenkrad so lange gedreht, bis das Rad 16 den Schwenkbereich von — λ/2 bis +ä/2 durchlaufen hat, insgesamt also der Lenkausschlag α vollzogen worden ist Dabei hat das Meßrad 15 den Weg s zurückgelegt. jo

In der Digitalanzeige 31 wird jetzt unmittelbar der Lenkrollradius angezeigt

Bei dem angenommenen Beispiel mit einem Schwenkwinkel von 6° berechnet die elektronische Rechenschaltung 19 den Lenkrollradius dabei aus der folgenden Formel:

L = 9,55 s- α.

(2)

Die allgemeine Formel für die Ermittlung des Lenkrollradius aus den Größen s, λ und a lautet wie folgt:

s 180
L= — ■ α .

Mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, den Lenkrollradius direkt am Fahrzeug zu bestimmen. Der Abstand a kann dabei mit einer Schublehre oder einem sonstigen genau arbeitenden Meßinstrument ermittelt werden. Entsprechendes gilt für den Schwenkwinkel ä, welcher auch mit den Umdrehungen des Lenkrades des Fahrzeuges in Beziehung gesetzt werden kann.

Der Führungsbeschlag 23 wird vorzugsweise mittels einer Sechskantschraube am Achszapfen 13 befestigt.

Das Potentiometer 22 und die Digitalanzeige 31 sind vorzugsweise in Millimeter geeicht

Bevorzugt wird vor Beginn der Messung nach Einsteilung des Winkelbereichs <x am Knopf 35 das Potentiometer 11 für den Abstand a ebenso wie das Potentiometer 22 für das Wegsignal s in Mittelstellung gebracht Bei diesen Einstellungen befindet sich das Rad 16 in Geradeausfahrt-Stellung. Nunmehr wird das Rad 16 um den Winkel -ä/2 (z. B. Rechtseinschlag) geschwenkt worauf das Kompensationspotentiometer 38 so lange verstellt wird, bis die Digitalanzeige 31 den Wert Null anzeigt. Erst danach soll zweckmäßigerweise der Abstand a über das Potentiometer 11 eingegeben werden.

Die eigentliche Messung beginnt also erst nach dem Vorderradeinschlag von —a/2. Aus diesem Grunde muß der durch den Winkel —λ/2 angezeigte Digitalwert über das Kompensationspotentiometer 38 zu Null kompensiert werden.

Die Impedanzwandler 27, 30 sorgen dafür, daß die Verstärkung in der Meßkette trotz Veränderung der Potentiometer für a und s konstant bleibt

Die Schaltung 29 ve-rechnet unter Berücksichtigung der Vorzeichen die anstehenden Spannungspegel derart daß entsprechend dem eingestellten Winkelbereich Λ der Lenkrollradius angezeigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßvorrichtung für den Lenkrollradius eines gelenkten Rades eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, welches auf einer Ebene mit parallel zu der Ebene angeordneter Drehachse steht dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Achsschenkel (12) die Drehachse (14) eines Meßrades (15) schwenkfest verbunden ist, welches mit seinem Umfang in einem Abstand von dem Fahrzeugrad (16) auf einer parallel zu der Ebene verlaufenden Ebene aufliegt und mit einem elektrischen Weggeber (22) gekuppelt ist, der an eine elektronische Rechenschaltung (19) angeschlossen ist die aus dem vom elektrischen Weggeber (11) bei einer Verschwenkung des Fahrzeugrades (16) abgegebenen Wegsignal (s), dem Schwenkwink«! (en) und dem Abstand (a) der Radmittelebene (20) vom Auflagepunkt (21) des Meßrades (15) den Lenkrollradius /XJ ermittelt

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Meßrad (15) axial außerhalb des Fahrzeuges angeordnet ist

3. Meßvonichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Achse (14) des Meßrades (15) parallel zur Fahrzeugradachse (17) verläuft

4. Meßvonichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Achse (14) des Meßrades (15) in der gleichen Vertikalebene wie die Fahrzeugachse (17) liegt

5. Meßvonichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Meßrad (15) auf der gleichen Ebene (18) ruht wie das Fahrzeugrad (16).

6. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der elektrische Weggeber (11) ein mit dem Meßrad (15) drehfest gekuppeltes Potentiometer (22) ist

7. Meßvonichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß sie an der Außenseite des Fahrzeugrades (16) zentral am Achszapfen (13) befestigt ist.

8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Achszapfen (13) ein Führungsbeschlag (23) starr befestigt ist, in dem das Lager (24) des Meßrades (15) vertikal verschiebbar geführt ist.

9. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrad (15) federnd gegen die Ebene (18) gedruckt ist.

10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Führungsbeschlag (23) und dem Lager (24) des Meßrades (15) Federn (25) angeordnet sind.

11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (24) des Meßrades (15) an zwei vertikalen Stangen (26) befestigt ist, welche in dem Führungsbeschlag (23) vertikal verschiebbar geführt sind.

12. Meßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die beiden Stangen (26) gebildete Ebene parallel zur Radmittelebene (20) verläuft.

13. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der

Weggeber (22) vorzugsweise über einen Impedanzwandler (27) und einen Lenkausschlagswinkel-Wählschalter (28) an eine eine Digitalanzeige (40, 31) beaufschlagende Differenzbildungsschaltung (29) angelegt ist deren anderem Eingang gegebenenfalls über einen Impedanzwandler (30) ein für den Abstand (a) des Meßrades (15) von der Radnüttelebene (20) repräsentatives Signal zugeführt ist

J 4. Meßvonichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß der Differenzbildungsschaltung (29) außerdem eine einstellbare Kompensationsspannung zugeführt ist weiche die Digitalanzeige (40, 31) bei Beginn der Messung auf Null zu stellen gestattet

15. Meßvonichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet daß der Lenkausschlagswinkel-Wählschalter (28) das Wegsignal (a) mit einem von dem vorgegebenen Schwenkwinkel (cc) abhängigen Faktor multipliziert