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Verfahren zur Vermessung der Radebenen von
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iKraftfahrzeugen, Es sind schon zahlreiche Vorrichtungen bekannt zur
Prüfung und genauen Vermessung der Fahrwerkgeometrie von Kraftfahrzeugen. Eine der
wichtigsten Messungen dabei ist die Vermessung der Radebenen, um die Neigung der
Radebenen in senkrechter und waagerechter Richtung zu messen und auf diese Weise
festzustellen, ob Vorspur, Sturz und Nachlauf jedes Fahrzeugrades innerhalb der
Toleranzgrenze liegen. Dabei muß darauf geachtet werden, daß das Meßergebnis nicht
durch den Felgenschlag beeinträchtigt wird. Es ist bekannt (DE-PS 1 301 915), zur
Ausschaltung des Felgenschlages auf das zu vermessende Rad eine Meßscheibe aufzusetzen
und so zu justieren, daß die Meßscheibe beim Drehen des Rades keine Taumelbewegung
ausführt. Durch drei diese Meßscheibe abtastende Meßstifte konnte dann die Neigung
der Radebene in senkrechter und waagerechter Richtung gemessen werden. Dabei war
aber das Aufsetzen und Justieren der Meßscheibe umständlich und zeitraubend.
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Es wurde bereits erkannt (DE-OS 23 58 313), daß jeder beliebige Punkt
einer auf das Rad montierten Kreisscheibe bei einer vollen Radumdrehung eine Kreisbahn
durchläuft, die genau parallel zur Radebene liegt.
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Das gleiche, was für jeden Punkt einer auf das Rad aufgesetzten Kreisscheibe
gilt, gilt aber auch für das Rad selbst, und die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß ein beliebiger Punkt des Fahrzeugrades bei der Drehung des Rades einen Kreis
beschreibt, dessen Ebene genau parallel zur Radebene liegt.
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Aufgrund dieser Erkenntnis wird bei dem Verfahren nach der Erfindung
zur Vermessung der Radebene von Kraftfahrzeugen eine Meßeinrichtung mit Taststiften
verwendet, bei der erfindungsgemäß die auf jeweils einen bestimmten ausgewählten
Punkt des Rades gerichteten Taststifte durch die Meßeinrichtung koaxial zum Rad
und synchron mit der Drehung des Rades in einer Umlaufbahn geführt und die axialen
Verschiebungen der Taststifte gegen die Meßeinrichtung gemessen wird. Würden dann
das zu vermessende Fahrzeugrad und die Meßeinrichtung exakt koaxial zueinander liegen,
so würden die Taststifte eine Kreisbahn durchlaufen, die genau der Kreisbahn des
auf dem Rad ausgewählten Punktes entspricht und eine radiale Verschiebung der Tastgifte
würde in der Meßeinrichtung nicht eintreten.
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Da jedoch diese genaue Koaxialität, wenn die Drehachsen nicht genau
parallel sind, was ja gerade gemessen werden soll, nicht gegeben ist und auch eine
genau konzentrische Einstellung große Schwierigkeiten machen würde, sind die Taststifte
in radialerRichtung in der Meßeinrichtung verschiebbar und aufgrund dieser Verschiebbarkeit
können die Taststifte in einer im Rad koaxialen Umlaufbahn geführt werden. Während
zur Vermessung der Radebene in erster Linie die Messung der axialen Verschiebung
der Taststifte erforderlich ist, kann zur Erhöhung der Meßgenauigkeit auch die radiale
Verschiebung der Taststifte innerhalb der Meßeinrichtung gemessen werden.
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Dabei ist für jede Meßeinrichtung nur ein Taststift erforderlich.
Es können jedoch zur Erhöhung der Meßgenauigkeit auch mehrere Taststifte in jeder
Meßeinrichtung verwendet werden.
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Der ausgewählte Punkt des Rades, auf den ein Taststift gerichtet ist,
kann ein markanter Punkt am Rad sein, der durch den Taststift "erkannt werden kann,
beispielsweise eine Kante, ein Schraubenkopf oder irgendeine vorhandene oder eigens
zur Durchführung der Messung aufgesetzte Markierung. Damit die Taststifte auf einen
solchen ausgewählten Zielpunkt eingestellt werden können, muß die Meßeinrichtung
einstellbar sein, d.h., die Taststifte sind an der Meßeinrichtung radial einstellbar
angeordnet und die Taststifte oder die Meßeinrichtungen sind gegen das Rad axial
einstellbar. Ist diese Einstellung auf einen bestimmten Punkt des Rades vorgenommen,
so werden sich, wenn Rad und Meßeinrichtung synchron gedreht werden, die Taststifte,
da die Drehachsen nicht übereinstimmen, sowohl in axialer als auch in radialerRichtung
verschieben.
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Als Taststifte können in üblicher Weise Stifte verwendet werden, die
mit ihrer Spitze den ausgewählten Punkt berühren. Es können aber besonders zweckmäßig
auch Sensoren verwendet werden, die die Einhaltung eines konstanten Abstandes von
dem ausgewählten Punkt gewährleisten, beispielsweise Sensoren, die elektromagnetisch
oder elektrischkapazitiv oder durch den Staudruck vor Düsen den konstanten Abstand
einhalten. Da bei der Messung die Stellung der Radebene in der senkrechten und in
der waagerechten Richtung ermittelt werden soll, muß auch die Drehung der Meßeinrichtung
durch ein Winkelmeßgerät gemessen werden. Sämtliche Meßergebnisse, also sowohl die
lineare Verschiebung der
Taststifte oder Sensoren in axialer Richtung,
ggfls.
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in radialer Richtung, und die Winkelwerte der Drehung der Meßeinrichtung
können dann in einen Rechner eingebracht werden, der aus diesen Meßergebnissen für
jedes Rad die Lage der Radebene und damit die Größen für Vorspur, Sturz und Nachlauf
errechnet. Diese Messungen können an allen Rädern des Fahrzeuges gleichzeitig oder
nacheinander vorgenommen werden und es ist dann möglich, durch den Vergleich der
Stellungen der Taststifte für alle Räder auch die Fahrzeugssymmetrieachse zu ermitteln.
Der Rechner kann auch die Verstellung der Spurstange über ein spezielles Gerät kontrollieren.
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Eine besonders einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ergibt sich, wenn der Taststift mit dem Rad formschlüssig verbunden ist und die
Meßeinrichtung auf diese Weise bei der Drehung des Rades mitgenommen wird, so daß
ohne besondere Synchronisiervorrichtungen die Drehung des Rades und der Meßeinrichtung
synchronisiert sind.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung ist
in den Figuren dargestellt, Fig. 1 zeigt schematisch eine Meßvorrichtung nach der
Erfindung für ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern, Fig. 2 zeigt eine einzelne Meßeinrichtung.
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Das Kraftfahrzeug 1 mit den Rädern 2a - 2d ist in die Meßvorrichtung
eingefahren und in eine solche Stellung gebracht, daß die Radachsen mit den strichpunktiert
gezeichneten Drehachsen der Meßeinrichtungen 3a - 3d annähernd übereinstimnTe,
An
jeder Meßeinrichtung befindet sich ein Taststift oder Sensor-4a - 4d, der, wie in
Fig. 2 durch Pfeile angedeutet, an der Meßeinrichtung 3 radial und axial verschiebbar
ist. Außerdem ist der Taststift oder Sensor an der Meßeinrichtung radial verstellbar
und entweder die ganze Meßeinrichtung oder der Taststift an der Meßeinrichtung axial
einstellbar . Durch diese Einstellbarkeit und durch Drehung der Meßeinrichtung kann
jeder beliebige als Meßpunkt ausgewählte Punkt am Rad 2 eingestellt werden, wobei
zweckmäßig ein Punkt des Scheibenrades 7 ausgewählt wird. Zur Durchführung der Messung
akann das Rad 2 durch eine Antriebswalze 6 und die Meßeinrichtung 3 durch eine Walze
oder ein Reibrad 8 gedreht werden, wobei durch nicht dargestellte Vorrichtungen
sichergestellt werden muß, daß sich Rad und Meßeinrichtung synchron drehen.
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Synchronisation kann auch dadurch sichergestellt werden, daß der Taststift
oder Sensor ein Korrektursignal erzeugt, wenn die Drehung nicht genau synchron erfolgt.
Auf besonders einfache Weise kann die synchrone Drehung sichergestellt werden, wenn
der Taststift das Rad nicht nur berührt, sondern formschlüssig mit dem Rad verbunden
ist, beispielsweise derart, daß die Spitze des Taststiftes in einer fest geformten
Vertiefung an der Radscheibe oder einer daran angebrachten Markierung ruht , oder
sogar damit verschraubt ist.
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An jede Meßeinrichtung ist ferner noch ein nicht gezeichnetes Winkelmeßgerät,
beispielsweise ein Resolver oder digitaler Winkelkodierer angeschlossen. Die Meßergebnisse
werden in einen nicht dargestellten Rechner eingebracht. Aus der linearen, axialen
Verschiebung der Taststifte oder Sensoren und den Winkelwerten kann der Rechner
die genaue Lage der Radebene ermitteln.
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Wird auch die radiale Verschiebung der Taststifte gegen die Meßeinrichtung
gemessen und in den Rechner eingebracht, so kann der Rechner die Ellipse in den
Kreis umrechnen, der in der Ebene des Fahrzeugrades liegt. Zur Ermittlung der genauen
Lage der Radebene genügt eine Drehung von Rad und Meßeinrichtung um i800, Es kann
aber zur Erhöhung der Meßgenauigkeit auch eine Drehung um 3600 zugrunde gelegt werden.
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Sobald dieser vorher festgelegte Drehwinkel durchlaufen ist, bewirkt
das Winkelmeßgerät die Abschaltung.$ Um auch die Lage der Fahrzeugsymmetrieebene
zu ermitteln, können im Rechner die 4 Werte der Abstände X1 - X4 der Abstände der
Sensoren von den genannten Parallelenkanten 5 der Meßvorrichtung miteinander vergleichen
werden. Die Voraussetzung für diese Messung ist lediglich, daß die an den 4 Rädern
fixierten Zielpunkte einander entsprechen.
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Der einfache Aufbau der Meßvorrichtung ermöglicht es, insbesondere
wenn Sensoren verwendet werden, die die Fahrzeugräder nicht berühren, die notwendigen
Korrekturen, insbesondere die Einstellung der Spurstangen vorzunehmen, während sich
das Fahrzeug innerhalb der Meßvorrichtung befindet, so daß laufend die Lage der
Radebenen kontrolliert werden kann, bis alle Winkel abweichungen unter den vorgeschriebenen
Toleranzen liegen.
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