DE3022071C2 - Radstellungs-Meßvorrichtung - Google Patents

Description

a) zur Bestimmung der geometrischen Fahrachse einen den Winkelmeßgeräten (5, 6) an den Hinterrädern (9,10) nachgeschalteten Addierer (31), einen Inverter (32) zwischen dem Addierer (31) und einem der Winkelmeßgeräte (5, 6) an den Hinterrädern und einen dem Addierer (31) nachgeschalteten Dividierer (33), der das Ausgangssignal des Addierers (31) halbiert,

b) zur Bestimmung des Radversatzwinkels der Vorderräder zur Symmetrieachse einen weiteren Addierer (34), der den mit den Vorderrädern (7,8) verbundenen ersten vier Winkelmeßgeräten (1—4) nachgeschaltet ist, und jeweils einen weiteren Inverter (36, 38) zwischen dem weiteren Addierer (34) und zwei auf der gleichen Fahrzeugseite liegenden Winkelmeßgeräten (z. B. 2,4) und

c) zur Bestimmung des Radversatzwinkels der Vorderräder zur geometrischen Fahrachse die den sechs Winkelmeßgeräten (1-6) nachgeschalteten Addierer (31, 34) und die Inverter (32,36,38) zwischen den Addierern (31,34) und drei auf der gleichen Fahrzeugseite liegenden Winkelmeßgeräten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Addierern (31 und 34) jeweils ein Dividierer (33, 35) nachgeschaltet ist, der das Ausgangssignal des Addierers (31 bzw. 34) halbiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inverter (32, 36, 38) den rechtsseitigen Winkelmeßgeräten (2, 4, 6) des Kraftfahrzeuges nachschaltbar sind.

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Die Erfindung betrifft eine Radstellungs-Meßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

In »Krafthand«, Heft 18, 1978 S. 1208-1212, »Achsvermessung — grundlegende Neuerung« wird ein neuer Weg für die Radstellungs-Vermessung gefordert, durch den die in diesem Aufsatz genannten Nachteile der bisher bekannten optischen Vorrichtungen, insbesondere die Ausrichtung des Fahrzeuges im optischen Viereck, vermieden werden. Als Folge davon wurde bisher gefordert, daß Radsteilungs-Meßvorrichtungen die folgenden Größen bestimmen können: Sturz aller Räder, Nachlauf, Spurdifferenzwinkel, Einzelspur der Vorderräder in bezug auf die geometrische Fahrachse des Fahrzeugs, Einzelspur der Hinterräder in bezug auf die Symmetrieachse des Fahrzeugs, Gesamtspur der Vorderräder und Gesamtspur der Hinterräder. Die Symmetrieachse ist definiert als die gedachte linie von Vorderachsmitte zur Hinterachsmitte. Die Hinterrad-Einzelspur »O« ist die Stellung, bei der die Radachse senkrecht zur Symmetrieachse steht Die geometrische Fahrachse ist definiert als Winkelhalbierende aus der HinterradgesamtsDur und ist gleich der gedachten Linie in Fahrzeuglängsrichtung, gebildet aus der Winkelstellung beider Hinterräder. Die Vorderradeinzelspur »O« ist die Stellung, bei der die Radachse senkrecht zur geometrischen Fahrachse steht Andererseits sollten die Spurweitendifferenz, d. h. der Unterschied zwischen der Spurweite der Vorderräder und der Spurweite der Hinterräder, und Abweichungen im Radstand, d. h. von der Vorderachse zur Hinterachse bei der bestehenden Meßvorrichtung nicht in die Messung eingehen.

Das Hauptpatent ermöglicht hierfür eine Radstellungi -Meßvorrichtung, welche die oben angegebenen Spurmessungen durchführen kann, die Einflüsse der Spurweitendifferenz und unterschiedlicher Radstände unberücksichtigt läßt und ohne äußeres Bezugssystem auskommt, d. h. ortsunabhängig ist

Die verwendeten Winkelmeßgeräte können dabei z. B. optische oder elektrische Winkelmeßgeräte sein. Vorzugsweise sind die Winkelmeßgeräte direkt an die elektrische Schaltung anschließbare, elektrische Winkelgeber. Dabei sind der erste und der zweite Winkelgeber an den Enden von Tragarmen angeordnet, die an den Vorderrädern unter vorgegebenem Winkel, vorzugsweise parallel zu dem jeweiligen Vorderrad, befestigt sind und in Fahrtrichtung über die Vorderräder hinausstehen. Weiterhin sind der dritte und der vierte Winkelgeber an den Vorderrädern und der fünfte und der sechste Winkelgeber an den Hinterrädern auf deren Rotationsachsen liegend angeordnet Der erste Winkelgeber ist mit dem zweiten Winkelgeber, der dritte Winkelgeber ist mit dem auf der gleichen Seite des Fahrzeugs liegenden fünften Winkelgeber und der vierte Winkelgeber ist mit dem auf der gleichen Seite des Fahrzeugs liegenden sechsten Winkelgeber zur gegenseitigen und gegensinnigen Beeinflussung durch elastische Zugelemente verbunden.

Mit der im Hauptpatent beschriebenen Radstellungs-Meßvorrichtung können also zahlreiche Spurwerte ortsunabhängig gemessen werden. Es ist jedoch nicht möglich, mit dieser bestehenden Meßvorrichtung die geometrische Fahrachse und den Radversatz zur geometrischen Fahrachse sowie zur Symmetrieachse zu erfassen und anzuzeigen.

Bevor auf die Erfindung näher eingegangen wird, sollen zunächst anhand der F i g. 1 bis 4 die Begriffe »Symmetrieachse«, »geometrische Fahrachse«, »Radversatz« und »Abweichung zwischen geometrischer Fahrachse und Symmetrieachse« näher erläutert werden.

Unter Symmetrieachse wird, wie bereits oben angedeutet wurde und in Fig. 1 dargestellt ist, eine Linie A verstanden, die durch die Mitte der Verbin-

dungslinie zwischen der Achsmitte der Vorderräder 7 und 8 und durch die Mitte der Verbindungslinie zwischen den Achsmitten der Hinterräder 9 und 10 verläuft Die geometrische Fahrachse (Fi.g.2) ist, wie bereits oben angedeutet wurde, eine Linie B, die die Winkelhalbierende des aus der Stellung der Hinterräder 9 und 10 gebildeten Winkels in Fahrtrichtung ist Der Radversatzwinkel der Vorderräder (F i g. 3) zur geometrischen Fahrachse ist die Winkelabweichung von 90° zwischen der Verbindungslinie der Vorderachsmitten i<> zur geometrischen Fahrachse, wie in Fig.3 für einen Radversatzwinkel α angegeben ist In Fig.4 ist schließlich ein Winkel ß angegeben, der die Abweichung zwischen der geometrischen Fahrachse (Linie B) und der Symmetrieachse (Linie A) angibt

Um den Fahrweg eines Kraftfahrzeuges genau vermessen zu können, ist die Kenntnis von geometrischer Fahrachse und Radversatz bezüglich geometrischer Fahrachse und Symmetrieachse -on großer Bedeutung.

Bisher wird die geometrische Fahrachse aus dem Winkelstand der Hinterräder errechnet nachdem dieser durch mehrere Arbeitsvorgänge ermittelt wurde. Zur Bestimmung des Radversatzes sind sogar noch mehr Arbeitsvorgänge und eine anschließende aufwendige Berechnung erforderlich.

Aus »Krafthand«, 1979, Heft 18, Seiten 1534 bis 1536, ist eine elektronisch arbeitende Radstellungs-Meßvorrichtung bekannt die mittels einer elektrischen Schaltung gewünschter Spurmeßwerte, wie z. B. Gesamtspur jo der Vorderräder, die Einzelspur der Vorderräder zur geometrischen Fahrachse, die Gesamtspur der Hinterräder, die Einzelspur der Hinterräder zur Symmetrieachse des Fahrzeuges, den Sturz aller vier Räder und den Nachlauf sowie den Spurdifferenzwinkel der Vorderräder, bestimmen kann. Über den Aufbau dieser Schaltung finden sich aber überhaupt keine Angaben. Ähnliches gilt auch für eine aus der US-PS 34 17 479 bekannte Vorrichtung, bei der einstellbare Meßebenen an den Rädern eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sind, wobei aber diesen Meßebenen Meßköpfe mit Tastorganen gegenüberliegen und an äußeren Bezugspunkten angebracht sind. Auch hier finden sich keine Angaben über den konkreten Aufbau einer Schaltung zum Auswerten der von den Meßköpfen abgegriffenen Meßwerte.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein? Radstellungs-Meßvorriclitung der eingangs genannten Art anzugeben, die auf einfache Weise die Bestimmung der geometrischen Fahrachse, des Radversatzes der Vor- so derräder zur geometrischen Fahrachse und des Radversatzes zur Symmetrieachse erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei einer Radstellungs-Meßvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung schafft eine Radstellungs-Meßvorrichtung, die auf einfache Weise genaue Anzeigen (in Grad und Minuten) für die geometrische Fahrachse und den Radversatz zur Symmetrieachse sowie zur geometrisehen Fahrachse liefert.

Mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung können direkt die gewünschten Meßwerte ohne aufwendige Arbeitsvorgänge und Berechnungen erhalten werden. Eine Schalterbedienung genügt, um die Meßwerte aus « der elektrischen Schaltung abzurufen. Der Aufwand für die erfindungsgemäße Meüvorrichtung ist äußerst gering, da lediglich eine zusätzliche elektrische Schaltung und ein Schalter erforderlich sind, während die bestehenden Anzeigeinstrumente nach dem Hauptpatent sogar verwendet werden können.

Die Arbeitsweise der elektrischen Schaltung basiert auf einem Vergleich der relativen Winkellage der Räder der einen Seite zu den Rädern der anderen Seite des zu vermessenden Kraftfabrzeuges. Die Ausgangsspannungen der Winkelgeber, die auf der einen Seite des zu vermessenden Kraftfahrzeugs montiert sind, werden zu den Ausgangsspannungen der Winkelgeber der anderen Sehe addiert nachdem diese jeweils in einem Inverter umgepolt wurden. Je nach dem gewünschten Meßwert werden die Ausgangsspannungen von zwei, vier oder sechs Winkelgebern ausgewertet Für die Bestimmung des Radversatzes zur geometrischen Fahrachse werden die Ausgangsspannungen aller sechs Winkelgeber verwendet Der Radversatz der Vorderräder zur Symmetrieachse wird aus den Ausgangsspannungen der vier Winkelgeber bestimmt, die direkt oder über die Tragarme mit den Vorderrädern verbunden sind. Weiterhin kann die geometrische Fahrachse aus den Ausgangssignalen der mit den Hinterrädern verbundenen Winkelgeber bestimmt werden.

Vorzugsweise wird die linke Seite eines Kraftfahrzeugs als Ausgangsbasis für die Messung genommen, da sich die Lenkung gewöhnlich auf dieser Seite befindet Wenn aber die linke Seite als Ausgangsbasis dient, dann werden die Ausgangsspannungen der rechts am Fahrzeug angebrachten Winkelgeber in den Inverter umgepolt Bei der Anzeige der geometrischen Fahrachse bedeutet dann ein Pluswert, daß die geometrische Fahrachse rechts von der Symmetrieachse liegt, während ein Minuswert einer Lage links von der Symmetrieachse zugeordnet ist

Die erfindungsgemäße Vorrichtung basiert wie die Meßvorrichtung nach dem Hauptpatent darauf, daß die Kenntnis der relativen Winkellage der einzelnen Räder zueinander ausreicht um daraus die gewünschten Spurwerte zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist weiterhin ortsungebunden, d. h. es sind keine äußeren, feststehenden Bezugspunkte erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 bis 4 schematisch jeweils ein Kraftfahrzeug in Bodensicht zur Erläuterung der Begriffe »Symmetrieachse«, »geometrische Fahrachse«, »Radversatzwinkel« und »Abweichung zwischen geometrischer Fahrachse und Symmetrieachse«;

F i g. 5 eine schematische Draufsicht auf die Räder der Vorderachse und der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

F i g. 6 ein schematisches Blockschaltbild der elektrischen Schaltung zur Bestimmung der gewünschten Spurwerte.

In F i g. 5 sind als Winkelmeßgröße sechs Winkelge- , ber 1—6 gezeigt, die an den Vorderrädern 7- 8 und den Hinterrädern 9, 10 des Kraftfahrzeugs montiert sind. Des weiteren ist die Vorderachse 11 und die Hinterachse 12 gezeigt, obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei Fahrzeugen ohne starre Achsen anwendbar ist. Die Winkelgeber 3,45 und 6 sind jeweils duren Aufspannvorrichtungen 13,14,15 bzw. 16 an den zugehörigen Rädern montiert. Die Aufspannvorrichtungen 13 bis 16 halten die Winkelgeber 3 bis 6 auf den Rotationsachsen der zugehörigen Räder. Die Winkelgeber 1 und 2 sind an Tragarmen 17 bzw. 18 montiert, die auf den Aufspannvorrichtungen 13 bzw. 14 parallel zu

der Fahrtrichtung des zugehörigen Vorderrades montiert sind und über die Vorderräder in Fahrtrichtung hinausstehen.

Die Winkelgeber 1 und 2 sind durch ein elastisches Zugelement 19 miteinander verbunden, so daß sie sich gegenseitig und gegensinnig beeinflussen. Mit anderen Worten wird bei einem kleinen Einschlag der Vorderräder aus der Mittelstellung nach links der Winkelgeber 1 eine Winkeländerung mit negativem Vorzeichen anzeigen, die in gleicher Größe von dem Winkelgeber 2 mit positivem Vorzeichen angegeben wird.

Die Winkelgeber 3 und 5 sind durch ein Zugelement 20 miteinander verbunden. Die Winkelgeber 3 und 5 sind einander zugekehrt und beeinflussen sich direkt in entgegengesetztem Sinn. Mit anderen Worten zeigt der Winkelgeber S bei einer Versetzung nach außen eine Winkeländerung mit negativem Vorzeichen an, die der Winkelgeber 3 in derselben Größe mit positivem Vorzeichen anzeigt. Entsprechendes gilt für die Winkelgeber 4 und 6, die durch ein Zugelement 21 miteinander verbunden sind.

Die Winkelgeber 1 bis 6 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel elektromagnetische Winkelgeber bekannter Bauart Sie sind mit ihrer Grundplatte jeweils an dem Tragarm oder der Aufspannvorrichtung befestigt, während ihr Zugarm, dessen Winkelstellung gegenüber der Grundplatte gemessen wird, in der oben beschriebenen Weise mit dem Zugarm des gegenüberliegenden Winkelgebers verbunden ist Diese Winkelgeber geben als Ausgangssignal »Null« ab, wenn der Zugarm in der Mittelstellung ist, und sie geben ein positives bzw. ein negatives Signal ab, wenn der Zugarm in der einen oder anderen Richtung aus der Mittellage heraus bewegt wird. Die Polung der Winkeigeber 1 bis 6 ist so gewählt, daß bei einer Auslenkung des Zugarmes eines Winkelgebers von dem Fahrzeug gesehen nach außen ein Differenzwinkel mit positivem Vorzeichen und bei entgegengesetzter Auslenkung des Zugarmes ein Differenzwinkel mit negativem Vorzeichen angezeigt wird. Selbstverständlich können auch alle Winkelgeber umgepolt werden.

In dem Ausführungsbeispiel sind elektromagnetische Winkelgeber gezeigt deren Messung auf dem Eintauchen eines Magnetkerns in das Feld von Spulen beruht. Es können jedoch auch andere Winkelgeber verwendet werden, beispielsweise Winkelgeber mit einem Drehpotentiometer, solange die Meßwerte der Winkelgeber als elektrisches Signal verarbeitet werden können.

Zur Durchführung der Spurmessungen werden die oben beschriebenen Winkelgeber an den Rädern des

ίο Kraftfahrzeugs angebracht und die Lenkung des Kraftfahrzeugs wird auf Nullstellung (auch Mittelstellung genannt) gebracht Sodann werden die Meßwerte der einzelnen Winkelgeber zur Bestimmung der Spurwerte miteinander in Beziehung gesetzt wie im folgenden beschrieben wird.

In Fig.S sind die Winkelgeber ! bis 6 sowie die zugehörigen Verstärker für die Meßsignale schematisch als Block 30 gezeigt, wobei die Bezugszeichen I bis VI die verstärkten Ausgangssignale der Winkelgeber 1 bis 6 darstellen. Die Ausgangssignale I und III der Winkelgeber 1 und 3 werden direkt und die Ausgangssignale II und IV der Winkelgeber 2 und 4 werden über jeweils einen Inverter 38 bzw. 36 an einen Addierer 34 weitergegeben, der diese Werte addiert und sein Ausgangssignal in einen Dividierer 35 einspeist der dieses Ausgangssignal halbiert. Auf diese Weise wird am Ausgang 40 direkt der Radversatzwinkel zur Symmetrieachse erhalten. Weiterhin ist dem Winkelgeber 5 ein Addierer 31 nachgeschaltet, der das Ausgangssignal V des Winkelgebers 5 zu dem durch einen Inverter 32 invertierten Ausgangssignal VI des Winkelgebers 6 addiert. Das Ausgangssignal des Addierers 31 wird in einen Dividierer 33 eingespeist, der dieses Ausgangssignal halbiert Auf diese Weise wird an einen Ausgangsanschluß 41 die geometrische Fahrachse des Kraftfahrzeugs erhalten. Durch Verbinden der Ausgangssignale des Dividierers 35 und des Dividierers 33 mit einem Summierer 43 wird schließlich an einem Ausgangsanschluß 42 der Radversatzwinkel zur geometrischen Fahrachse angezeigt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Radstellungs-Meßvorrichtung, die zur Spurmessung sechs Winkelmeßgeräte aufweist, von denen zwei Winkelmeßgeräte an den Vorderrädern zur Messung des Gesamtspurwinkels der Vorderräder, zwei weitere an dem linken Vorderrad und dem linken Hinterrad angebrachte Wmkelmeßgeräte zur Messung der Winkelstellungen dieser Räder und zwei weitere an dem rechten Vorderrad und dem rechten Hinterrad angebrachte Winkelmeßgeräte zur Messung der Winkelstellungen dieser Räder vorgesehen sind,

bei der die ersten beiden Winkelmeßgeräte mit den Winkelroeßgeräten an den Vorderrädern starr verbunden sind, und

bei der eine elektrische Rechenschaitung vorgesehen ist, um aus den Winkelmessungen der Winkelmeßgeräte als Spurmeßwerte die geometrische Fahrachse, den Radversatzwinkel der Vorderräder zur Symmetrieachse und den Radversatzwinkel der Vorderräder zur geometrischen Fahrachse zu bestimmen, nach Patent 2934411, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Rechenschaltung aufweist: