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Verfahren zum automatischen Achsvermessen
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an Kraftfahrzeugen und Achsmeß - Automat nach diesem Verfahren
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Vermessen der Achswinkel eines
Kraftfahrzeuges mit einem seit-' lich am auf einem Rollensatz stehenden Rad anliegenden
Fühler und einem Meßelement zum Aufnehmen und Weiterleiten der ermittelten Daten
an einen Speicher und einen nach diesem Verfahren: arbeitenden Achsmeß-Automaten.
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Aus der DEFOS 22 34 185 ist bereits eine Meßvorrichtung zur automatischen
Messung der Fahrwerkgeometrie von Kraftfahrzeugen bekannt, bei der der Fühler als
um eine vertikale Achse schwenkbarer waagerechter Hebel ausgebildet ist, der an
diametralen Punkten am zu vermessenden Rad anliegt. Gemessen wird der Schwenkwinkel
des Hebels nach der Anlage am Rad, wobei die Meßwerte in ein als Differentialtransformator
ausgebildetes Meßelement eingegeben werden. Durch Abheben des Hebels, Drehen des
Rades um 1800, neuerliches Anlegen und Messen wird ein zweiter Meßwert ermittelt.
Der mittelwert der beiden Meßwerte ergibt dann das Endergebnis. Bei dieser Meßmethode
können sich Ungenauigkeiten-dadurch ergeben, daß der Hebel durch die bloße axiale
Anlage am Rad auf örtliche Unebenheiten trifft, die dann eine falsche Winkelstellung
hervorrufen. Ferner muß der Hebel auf den Raddurchmesser abgestimmt sein, denn ein
Hebel für ein großes Rad ist nicht ohne weiteres an einem kleinen Rad verwendbar,
da er sich oft nicht unter die das Rad teilweise abdeckenden Karosserieteile schieben
läßt. Aus diesem Grund ist die bekannte Meßvorrichtung auch nicht zur Sturzvermessung
geeignet. Außerdem wUrde dann der Hebel mit einem Ende am ausgebeulten Auflagebereich
des Reifens anliegen, so daß ein ungeeigneter Meßwert
entsteht.
Die bekannte Meßvorrichtung ist daher in ihrer Anwendung eingeschränkt und kann
mitunter ungenaue Meßwerte liefern.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung der automatischen
Achswinkelvermessung an Kraftfahrzeugen durch Erhöhung der Meßgenauigkeit und universelle-Anwendbarkeit.
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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der Fühler
an einem einzigen Punkt am Rad anliegt und die Axialverschiebung dieses Punktes
gegenüber einer Nullstellung während einer Umdrehung an mehreren Meßpunkten kurzzeitig
gemessen wird und daß die Koppelung der Meßwerte von jeweils zwei Meßpunkten den
Endwert ergibt.
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Ein besonders zweck=ißiges Verfahren ergibt sich in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung dadurch, daß drei Meßpunkte vorgesehen sind, von denen zwei in der
einen, vorzugsweise der oberen Hälfte des Rades liegen und der dritte in der anderen
Hälfte vorgesehen ist und daß die Meßpunkte vorzugsweise etwa rechtwinklig zueinander
liegen.
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Ein anderes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich
dadurch aus, daß die gemeinsam in der einen Hälfte liegenden Meßpunkte den Endwert
für die Spur und die im wesentlichen übereinander liegenden Meßpunkte von beiden
Hälften den Meßwert für den Sturz liefern, wobei sich der Endwert jeweils durch
Addition oder Subtraktion der beiden Meßwerte ergibt und daß die Nullstellung im
unteren Totpunktbereich des Fühlers vorgesehen ist.
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Ein nach diesem Verfahren arbeitender Achsmeß-Automat läßt sich in
einfacher Weise dadurch herstellen, daß der Fühler als einarmiger Tastarm ausgebildet
ist, der um die waagerechte
Achse drehbar und um die senkrecht zu
seiner Längsachse stehende Querachse um einen Achszapfen schwenkbar gelagert ist
und daß an einer mit dem Tastarm um den Achszapfen schwenkbaren Schwinge das Meßelement
angeschlossen ist.
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Weitere Merkmale sind der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen
zu entnehmen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch das Abtasten nur eines einzigen Punktes am Rad die Rotationsebene des
Rades ohne Fehler festgestellt und gemessen werden kann, denn der Tastarm ruht auf
diesem Punkt während der gesamten Meßumdrehung des Rades. Es ist daher unerheblich,
ob dieser Punkt axial etwas vor oder zurück liegt. Ferner wird durch den kurzzeitigen
Meßimpuls ein eindeutiger Momentanwert ermittelt, der dann durch Koppelung mit dem
zugeordneten anderen Momentanwert den Endwert ergibt. Auf diese Weise können mit
einer einzigen Umdrehung des zu vermessenden Rades sowohl die Spur als auch der
Sturz gemessen werden. Da diese Messung natürlich an allen vier Rädern eines Kraftfahrzeuges
gleichzeitig vorgenommen werden kann, ist in kürzester Zeit das Endergebnis verfügbar,
wobei auch die End werte der Vorder- mit denen der Hinterräder in Beziehung gebracht
werden können. Durch den einfachen und räumlich kleinen Aufbau des Tastarmes läßt
sich dieser problemlos maschinellan das Rad jedes Kraftfahrzeuges anlegen. Während
der Umdréhung taucht er ohne anzustoßen unter Karosserieteile. Da die Meßpunkte
nicht im unteren Bereich des Rades, also außerhalb der Reifenausbeulung im Auflagebereich
liegen, ist nicht nur dieser Ungenauigkeitsfaktor ausgeschaltet, sondern eventuelle
Verspannungen lösen sich während der Drehung bis zum ersten Meßpunkt. Durch einfache
konstruktive Ausbildung läßt sich ein Tastarm für alle gängigen Reifendurchmesser
verwenden, so daß eventuelle Umrüstzeiten entfallen. Mit dem Verfahren nach der
Erfindung kann daher kurzzeitig und selbsttätig eine
genaue Vermessung
sowohl der Spur als auch des Sturzes von Kraftfahrzeugrädern vorgenommen werden.
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Weitere Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Rückansicht auf den
Achsmeß-Automaten; Fig. 2 die Schnittansicht'gem. Linie II - II in Fig. 1; Fig.
3 einen Längsschnitt durch den Meßkopf; Fig. 4 die Rückansicht auf den geöffneten
Meßkopf.
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Der Achsmeß-Automat zum Vermessen der Achswinkel an Kraftfahrzeugrädern
ist in üblicher Weise als vom Kraftfahrzeug befahrbarer Stand ausgebildet, bei dem
die zu vermessenden Räder paarweise, insbesondere jedoch alle vier Räder auf je
einem Rollensatz 1 zu stehen kommen. Diese Rollensätze 1 mit den im folgenden beschriebenen
Einrichtungen sind gem. Pfeil 4 in Fig. 2 in Querrichtung verstellbar und ein Paar
von Rollensätzen 1 auch noch in Längsrichtung gem. Pfeil 5 in Fig. 1, um die Position
der Rollensätze 1 der Spurweite und dem Radstand des jeweiligen Kraft fahrzeuges
anpassen zu können.
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Derartige Einrichtungen sind bekannt und-daher nicht eigens dargestellt.
Gleiches gilt für den motorischen Antrieb einer oder mehrerer-der Aufstandsrollen
2 des Rollensatzes 1, um das darauf stehende Rad 3 in Umdrehung zu versetzen.
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Die Aufstandsrollen 2 sind in einem Rahmen 6 drehbar gelagert.
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An der außen stehenden Wand dieses Rahmens Ó sind zwei übereinander
angeordnete Gleitschienen 7und 8 waagerecht nach außen ragend befestigt. Auf diesen
Gleitschienen 7 und 8 ist ein nach oben ragender Ständer 9 verschiebbar gelagert.
Die Verschiebung kann beliebig durch eine hilfskraftbetätigte Stelleinrichtung,
wie Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder einen elektrischen Stellmotor erfolgen.
Am oberen Ende trägt der
Ständer 9 einen Meßkopf 10.
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Der Meßkopf 10 weist innen ein Lager 11 mit waagerechter und auf das
Rad 3 zeigender Achse auf, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Im Lager 11 kann sich
eine Hohlwelle 12 drehen, die an ihrem dem Rad 3 zugekehrten Ende eine nach vorn
offene Gabel 13 trägt. In der Gabel 13 ist quer und auf Höhe der Achse der Hohlwelle
12 ein Achszapfen 14 gelagert, auf dem innerhalb der Gabel 13 eine hohlzylinderförmige
Halterung 15 schwenkbar angebracht ist. In der'Halterung 15 ist ein rohrförmiger
Tastarm 16 axial gleitend geführt, wobei für den Durchtritt des Achszapfens 14 ein
sich nach oben und unten erstreckendes Langloch 17 vorgesehen ist. Innerhalb des
Tastarmes 16 sind zwei Federn 18 mit ihrem einen Ende am Achszapfen 14 angeschlossen
und mit ihren entgegengesetzten Enden an je einem durch den Tastarm 16 gesteckten
Bolzen 19 befestigt. Beide Federn 18 sind gleichmäßig gespannt und halten den Tastarm
16 in etwa der Mittelstellung des Langloches 17. Zwischen dem unteren Ende der Halterung
15 und der Gabel 13 ist noch eine Druckfeder 20 eingespannt, die die Halterung 15
im Uhrzeigersinn zu schwenken sucht. Das äußere Ende des Tastarmes 16 trägt.
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ein Tastauge 21, z.B. in Form einer geriffelten Scheibe.
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An der Halterung 15 ist eine durch die Hohlwelle 12 ragende Schwinge
22 befestigt, an deren hinteren Xnde ein Stößel 23 angelenkt ist, der in ein Meßelement
24 eintaucht. Letzteres ist an einem Flansch 25 der Hohlwelle 12 so befestigt, daß
der Stößel 23 beim Schwenken der Halterung 15 und damit auch der Schwinge 22 um
den Achszapfen 14 im Meßelement 24 eine entsprechende Längsbewegung ausführt, die
einen Meßwert auslöst. Es ist ersichtlich, daß die Schwinge 22 aus der mittleren
Nullstellung nach oben und unten schwenken kann, wie in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet
ist. Etwa diametral zum Meßelement 24 ist am Flansch 25 noch ein axiales Druckstück
26 befestigt, an dessen Ende ein zur Achse der Hohlwelle 12
zeigender,
radialer Arm 27 befestigt ist, an dem wierum eine Schleifringachse 28 koaxial zur
Hohlwelle 12 angeordnet ist.
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Auf der Schleifringachse 28 liegen Schleifkontakte 29 an, die ortsfest
an einem Kontaktstück 30 angeschlossen sind, das innen am Gehäuse 31 des Meßkopfes
ruht. Die Schleifringachse 28 ist elektrisch mit dem Meßelement 24 verbunden, die
Schleifkontakte 29 dagegen mit einer Stromquelle.und einem Speicher.
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Ferner sind dem Druckstück 26 noch Druckschalter längs der vom Druckstück
26 zu beschreibenden Kreisbahn zugeordnet, und zwar in der dargestellten Nullstellung
der Druckschalter 32 und im Lauf einer Umdrehung nach etwa 135 ein Druckschalter
33, nach etwa 2250 ein Druckschalter 34 und nach etwa 315° ein Druckschalter 35
(Fig. 4).
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Das Verfahren zum automatischen Vermessen der Achswinkel eines Kraftfahrzeuges
läuft nun folgendermaßen ab: Nachdem das Kraftfahrzeug in Position auf den Rollensätzen
1 aufgestellt worden ist, wird an jedem Rad 3 der Ständer 9 gegen das Rad 3 geschoben,
bis der Tastarm 16 mit seinem in der unteren Totpunktlage befindlichen Tastauge
21 auf das Rad 3 trifft und im Gegenuhrzeigersinn gem. Fig. 3 verschwenkt wird,
wobei der Stößel 23 in das Meßelement 24 eindringt. Sobald der Tastarm 16 vertikal
nach unten ragt, gibt das Neßelement 24 das Signal zum Stoppen der Verschiebung,
die Nullstellung ist erreicht und wird beibehalten. Gleichzeitig wird der Antrieb
der Aufstandsrollen 2 eingeschaltet, so daß sich das Rad 3 mit dem anliegenden Tastarm
16 im Gegenuhrzeigersinn gem. Pfeil 36 in Fig. 1 zu drehen beginnt. Im Meßpunkt
37, der ca. 1/3 Umdrehung vom Nullpunkt entfernt ist und bis zu der sich Verspannungen
gelöst haben, wird der Druckschalter 33 durch das Druckstück 26 betätigt und ein
kurzzeitiger Meßvorgang ausgelöst, bei dem der momentane Meßwert im Meßelement 24
abgetastet und dem Speicher zugeführt wird, Nach Zurücklegen des folgenden Drehwinkels
wird der Druckschalter 34 gedrückt und ein zweiter Meßwert gespeichert. Dasselbe
geschieht im Meßpunkt 39 durch den Druckschalter 35. Zu bemerken
ist
noch, daß die beiden Druckschalter 33 und 34 bzw. deren zugeordnete Meßpunkte 37
und 38 in der oberen Hälfte des Rades 3 liegen, während der Meßpunkt 39 mit dem
zugeordneten Druckschalter 35 in der unteren Hälfte des Rades 3 vorgesehen ist.
Ferner wurde der Winkelbereich zwischen den Meßpunkten möglichst groß gewählt. Eine
gute Verteilung der Meßpunkte ergibt sich, wenn zwischen den Meßpunkten etwa ein
rechter Winkel vorgesehen ist.
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Im Speicher werden die aufgenommenen Meßwerte bzw. Daten miteinander
gekoppelt, und zwar derart, daß jeweils zwei Meßwerte addiert oder subtrahiert werden,
um so den einen Endwert zu erhalten. Kombiniert werden die Meßwerte der Meßpunkte
37 und 38 zur Bestimmung des Spurwinkels und die Meßwerte der Meßpunkte 38 und 39
zur Bestimmung des SturzwiSrels.
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Aus diesem Grund liegen die Meßpunkte 37 und 38 etwa waagerecht nebeneinander
und die Meßpunkte 38 und 39 etwa vertikal übereinander. Bei Erreichen der Nullstellung
betätigt das Druckstück 26 den Druckschalter 32, der den Meßvorgang ausschaltet.
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Es ist ersichtlich, daß das Tastauge 21 auf einen Nullpunkt eingestellt
werden kann, der zu allen gängigen Reifengrößen paßt, da er sich in der unteren
Totpunktlage befindet. Während der Meßumdrehung wird der radiale Unterschied durch
Axialverschiebung des Tastarmes-16 in der Halterung 15 ausgeglichen, so daß das
Tastauge 21 unverändert am Rad 3 anliegen bleibt. Die Mittelstellung des Tastarmes
16 wird immer wieder bei Freigabe durch die Federn 18 eingestellt, so daß die Ausgangsstellung
gleichbleibend sich einstellt. Die Axialverschiebung des Anlagepunktes infolge der
Schrägstellung des Rades 3 wird dagegen durch entsprechendes Schwenken des Tastarmes
16 um den Achszapfen 14 ausgeglichen. Selbstverständlich läßt sich der Achsmeß-Automat
unter Beibehaltung des beschriebenen Verfahrens auch anders als dargestellt und
beschrieben ausführen.
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