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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Mechanik und insbesondere
das von Fahrzeugrahmen. Insbesondere betrifft sie eine neue Anordnung zum
Prüfen und/oder Messen physikalischer Größen, die sich auf die Rahmen von
Fahrrädern, Motorrädern und dergleichen beziehen.
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Es ist bekannt, dass Fahrzeugrahmen, die meistens von erfahrenen auch die
kleinsten Minimaldetails in Betracht ziehenden Designern betreut werden, stets
mit geometrischen Anforderungen übereinstimmen müssen, die ein Projekt
erfordert. Im Allgemeinen ist es nicht schwer, durch Verwendung von heutzutage
existierenden modernen und automatisierten Montagetechniken die vorstehende
Übereinstimmung zu erhalten, wenn der Rahmen zusammengebaut wird, es wird
jedoch nach beispielsweise einem Crash schwierig, den der Rahmen erfahren
hat.
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In der Vergangenheit sind die Arbeitsschritte zum Strecken und Wiederaufbau
von Fahrzeugrahmen, insbesondere von Fahrrad- oder Motorradrahmen, unter
Verwendung von grundlegenden Werkzeugen und Prüfvorrichtungen
handwerklich durchgeführt worden.
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Allerdings sollte berücksichtigt werden, dass auch schon sehr kleine
Ungenauigkeiten von wenigen Graden oder auch nur einigen Hundertsteln oder wenigen
Millimetern es von großer Bedeutung für die Stabilität des Fahrzeuges und damit
für die Sicherheit des Fahrers und/oder eines möglichen Passagiers sind.
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Die DE-U-90 17 069 zeigt eine Vorrichtung zum Messen geometrischer Größen
bezüglich der Rahmen von Motorrädern, in welcher der Teil der Vorrichtung, der
auf dem Lenkstangenkopf befestigt ist, eine Schiene ist, auf welcher eine
laserstrahlemittierende Vorrichtung gleiten kann. Ein Empfänger, befestigt auf
anderen Teilen der Vorrichtung, erlaubt die Messung einer geometrischen
Größe.
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Unglücklicherweise machen die recht komplexe Weise der Befestigung und die
Merkmale der Komponenten die Messungen komplex und wenig genau. In der
Tat ist es erforderlich, mehrere Teile des Motorrades zu demontieren, um diese
Vorrichtung aus dem Stand der Technik zu benutzen und die entstehenden
Spiele zusätzlich zu den möglichen Beschädigungen am Rahmen machen die
erhaltene Genauigkeit sehr ungleichmäßig.
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Die EP-A-00 37 267 zeigt eine Vorrichtung zur Messung geometrischer Größen,
die sich auf die Rahmen von Motorfahrzeugen beziehen, die wenigstens vier
Räder besitzen, wobei zwei oder mehrere Mess-Skalierungsträger enthalten
sind, von denen einer der Mess-Skalierungsträger Ziele besitzt, die beweglich
auf entgegengesetzten Endabschnitten der Träger befestigt sind, während der
andere Mess-Skalierungsträger laserstrahlemittierende Instrumente aufweist, die
an den Endabschnitten befestigt sind.
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Die US-A-52 07 002 zeigt ein System zum Messen geometrischer Größen
bezüglich der Rahmen von Motorfahrzeugen mit wenigstens vier Rädern,
welches einen Energiestrahlgenerator einsetzt, um einen oder mehrere Strahlen auf
mehrere Ziele zu richten, die an dem Fahrzeugrahmen befestigt sein können.
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Unglücklicherweise zeigen diese Dokumente Geräte und Systeme, die sich nur
auf Messungen an vierrädrigen Fahrzeugen oder dergleichen beziehen,
Fahrräder und Motorräder sind ausgeschlossen.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf, die vorgenannten
Ungenauigkeitsprobleme zu lösen, die gegenwärtig beim Restaurieren oder Überprüfen von
Rahmen von Fahrzeugen wie beispielsweise Fahrrädern, Motorrädern, Motorrollern,
Scootern und dergleichen auftreten, für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung
sollen diese als gleichartig betrachtet werden.
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Daher schafft die vorliegende Erfindung eine genaue, zuverlässige und eine
notwendige Anordnung zum Prüfen und/oder Messen physikalischer Größen,
einschließlich von Winkeln, Längen und Geradlinigkeiten, wobei all diese
vorgenannten Größen sich auf Motorradrahmen beziehen.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung besitzt die Merkmale, die in dem
unabhängigen Anspruch 1 aufgeführt sind, während die abhängigen Ansprüche
weitere und/oder geringfügigere Merkmaie der Erfindung zitieren.
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Die Erfindung wird vollständig offenbart durch die folgende detaillierte
Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnungsblätter
zu lesen ist, in welchen:
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Fig. 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines ersten
Ausführungsbeispiels der Anordnung, befestigt auf einem Motorradrahmen, ist,
wobei der Rahmen als lediglich erläuterndes Beispiel gezeigt ist;
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Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Rahmens aus Fig. 1 ist, um
einige geometrische Größen des Rahmens zu definieren;
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Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines anderen Motorradrahmens ist,
an welchem eine zweite Ausführungsform der Anordnung nach der
Erfindung befestigt ist;
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Fig. 4 eine Draufsicht darauf, wobei ein Digitalgoniometer nicht dargestellt ist;
und
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Fig. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung eines dritten
Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung dieser Anordnung nach der Erfindung ist.
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Eine Anordnung entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung (
Fig. 1 und 2) weist eine Vorrichtung 10 und wenigstens ein stangenähnliches
oder riegelähnliches Element 26 auf. Die Vorrichtung 10 ist in erster Linie
vorgesehen, um an Stelle der Steuerungseinheit (Gabel oder ganz allgemein
"vorderes Fahrzeugteil") befestigt zu werden, die in Fig. 1 und 2 nicht dargestellt ist,
und ist mit einem Abschnitt derselben versehen, welche in das Steuerungsrohr C
eingeführt und in einer zentrierten Position relativ zu dieser fixiert werden kann.
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Die Vorrichtung 10 kann außerdem mit einem Rahmen ohne Ersetzung der
Steuerungseinheit verbunden werden, in anderen Worten ohne die Lenkstange
und die Vordergabel demontiert zu haben. Zum Beispiel kann sie am oberen
Ende einer Gewindestange befestigt werden, die die Lenkstange mit dem Rest
des vorderen Fahrzeugteils verbindet: Es wird genügen, die richtige
Sicherungsmutter zu entfernen, durch einen Adapter für diese Mutter zu ersetzen und die
letztere an der Vorrichtung 10 zu befestigen. Auf diese Weise kann man die
Vorrichtung ohne Auseinandernehmen des Motorrades verwenden.
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Die Vorrichtung 10 nach der ersten Ausführungsform weist ein erstes äußeres
röhrenähnliches Element 12 und ein zweites inneres röhrenähnliches Element 14
auf, welches koaxial zu dem ersten Element und innerhalb dieses mittels
geeigneter Lager (nicht dargestellt) drehbar ist. An den Enden des inneren
röhrenähnlichen Elements 14 und in der gleichen Entfernung von dessen entsprechenden
Enden sind zwei entsprechende laserstrahlemittierende Elemente 16A, 16B
oder, wie noch weiter erörtert wird, Messstäbe vorgesehen. Geeignete
Messbereiche 14A, 14B können außerdem für eine korrekte Längsposition der Elemente
16A und 16B vorgesehen sein.
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Zwischen zwei röhrenähnlichen Elementen 12 und 14 sind Einrichtungen zum
Messen und Auswerten der Größe oder des Betrages der Drehung des zweiten
röhrenähnlichen Elements 14 bezüglich des ersten Elements 12 vorgesehen,
wobei das erste Element im Wesentlichen integral mit dem Rahmen T in der
ersten Ausführungsform ist. Die vorgenannten Einrichtungen können zum
Beispiel übliche Goniometer, Digitalgoniometer, Neigungsmesser, elektronische
Decoder oder dergleichen sein.
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Die Elemente 16A und 16B können eine Vielzahl an Laserstrahlen F1A (nicht
dargestellt), F2A, F4A und F1B, F2B und F4B emittieren, deren Richtung und
Funktion noch später erörtert wird oder sie können auch so positioniert sein, um
den von jeder von ihnen emittierten Laserstrahl entsprechend den Richtungen zu
zeigen, die von F1A, F2A, F4A, F1B, F2B und F4B vorgegeben werden.
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Die Stange oder der Riegel 26 ist so ausgebildet, dass sie mit dem Rahmen des
Motorrades beispielsweise und vorzugsweise durch Einfügung in dieses an dem
sogenannten Hinterradgabeldrehpunkt F oder der Hinterradgabel selbst
verbunden werden. Die Stange 26 weist an ihren beiden Enden entsprechende Elemente
20A,
20B zum Aufnehmen der Laserstrahlen F1A und F1B aus Fig. 1
auf, oder möglicherweise auch die Enden der Messstäbe. Die Elemente 20A und
20B können auch kleine Prüflöcher in der Stange 26 sein.
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Optional kann die Anordnung nach der Erfindung zusätzlich auch eine weitere
Stange oder einen weiteren Riegel 22 aufweisen, der zum Beispiel in
Schwenkstifte 24 am vorderen Stoßdämpfer A eingeführt werden kann. Wie die Stange
26 weist der Riegel 22 laserstrahlempfangende Elemente 18A und 18B (auch in
der Form kleiner Löcher) auf, die an den Enden der Stange 22 platziert sind
(Messbereiche 22A und 22B können für das einfache und genaue Befestigen
oder Zentrieren bezüglich der Elemente 16A, 16B und 20A, 20B vorgesehen
sein).
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In anderen Ausführungsformen sind als eine Alternative zu den gezeigten
laserstrahlempfangenden Elementen Dopplereffekt-Distanzsensoren oder Fotodioden
vorgesehen.
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Um ein vollständiges Verständnis für die Betriebsweise der Erfindung zu geben,
sind die verschiedenen Laserstrahlwege schematisch im Folgenden angegeben
(Fig. 1):
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F1A: 16A-20A; F1B: 16B-20B; F2A: 16A-18A; F2B: 16B-18B; F3A: 18A-20A;
F3B: 18B-20B; F4A: 16A-18B; und F4B: 16B-18A (natürlich werden zum Erhalt
der F3-Strahlen an den empfangenden Elementen 18 oder 20 weitere
laserstrahlemittierende Elemente benötigt).
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Einige der möglichen Prüfungen und/oder Messungen entsprechend der
vorliegenden Erfindung sind folgende:
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a) Prüfen der Parallelität zwischen der Achse der Vorrichtung 10 und derjenigen
der Stützung des Vorderwagenteils (nicht dargestellt), und der Achse des
hinteren Gabeldrehpunkts: Falls die Strahlen F1A und F1B genau zu den
Referenzen gerichtet sind, die von 20A und 20B zur Verfügung gestellt
werden, dann liegt Parallelität vor.
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b) Prüfen der Neigung zwischen der Achse der Vorrichtung 10 und derjenigen
der Hinterradgabel: Man kann die Steigung der einen Achse relativ zu der
anderen durch Richten eines Strahls F1A oder F1B auf eines der
Referenzzeichen 20A oder 20B abtasten und den Betrag der Drehung errechnen, der
benötigt wird bezüglich einer Position, um den anderen der beiden Strahlen
F1A oder F1B so zu richten, dass er mit seinem korrespondierenden
Referenzsignal 20A oder 20B mittels eines Neigungsmessers, eines Goniometers
oder eines elektronischen Decoders übereinstimmt.
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c) Prüfen der Zentralität des Rahmens: Falls die Strahlen F1A und F1B
gerichtet auf die Stange 26 an den Referenzpunkten 20A und 20B treffen, auch
wenn nicht präzise an ihren exakten und genauen Prüfpositionen, kann
verstanden werden, dass der Rahmen zentriert ist.
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d) Prüfen der Nichtzentrierung des Rahmens: Falls einer der Strahlen F1 die
Stange 26 verschoben an der rechten oder an der linken Seite bezüglich der
genauen Position trifft und der andere der Strahlen F1 entsprechend die
Stange 26 in einer Position trifft, die nach rechts oder nach links verschoben
ist, dann ist die Entfernung zwischen der korrekten Position und der
tatsächlichen getroffenen Position indizierend für den "außermittigen Betrag"
bezüglich der Mittellinie. Außerdem, falls einer der Strahlen F1 die Stange trifft,
während der andere Strahl dies nicht tut, so indiziert eine solche Situation
einen vertikalen Defekt.
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e) Prüfen der vorwärtigen und rückwärtigen Steigung der Lenkwelle (was
Indizien bezüglich der Motorrad-Radbasis angibt): Nachdem man geprüft hat,
dass wenigstens eine der Längen L1, L2, L3 derjenigen entspricht, die durch
den Hersteller angegeben ist, oder wenigstens so, wie es zuvor durch
denselben erfindungsgemäßen Apparat gemessen wurde, so kann einer oder
mehrere der Winkel genommen werden, die von den Strahlen F1, F2 und F3
durch Verwendung trigonometrischer Formeln gebildet werden und so eine
Verschiebungslänge und eine Winkelgröße eines Dreiecks XYZ erhalten:
Falls sie mit den von dem Hersteller vorgegebenen Werten übereinstimmen,
ist die Steigung die richtige, anderenfalls ist dem nicht so.
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Während die bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
Laservorrichtungen benutzt, können sie auch durch optische Vorrichtungen und/oder
mechanische Vorrichtungen wie beispielsweise Messstäbe (nicht dargestellt) und
dergleichen ersetzt werden. Die vorstehenden Berechnungen können ebenso
effektiv unterstützt und/oder ausgeführt werden durch geeignete Computer, in
denen Daten bezüglich der verschiedenen Motorradmodelle, die überprüft
werden sollen, in einer Datenbank gespeichert sind.
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Andererseits, wie bereits erwähnt, ist es eine Alternative zu den gezeigten
laserstrahlempfangenden Elementen, wenn ein Dopplereffekt-Distanzdetektor oder
Fotodioden eingesetzt werden.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch eine zweite Ausführungsform einer
Anordnung entsprechend der Erfindung, wie sie auf verschiedene
Motorradrahmen befestigt ist.
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In dieser Ausführungsform wird ebenfalls eine Vorrichtung 100 befestigt auf
einem dafür vorgesehenen Rahmen T, vorzugsweise einer Steuerungseinheit,
wobei eine solche Vorrichtung aufweist zwei konzentrische röhrenähnliche
Elemente 112 und 114 (das Element 112 ist dabei das Äußere und mit dem
Rahmen verbunden). Das innere röhrenähnliche Element 114 ist frei bezüglich des
Äußeren 112 drehbar und ist versehen mit einer oder zwei (wie in Fig. 4)
laserstrahlemittierenden Vorrichtungen 116A, 116B, die an den Enden angeordnet
sind. Eine Vorrichtung 150 erlaubt eine Messung der Rotation, die bezüglich
einer beliebigen als Referenz genommenen Position vorgenommen wird, und ist
befestigt an dem äußeren röhrenähnlichen Element. Eine solche Vorrichtung
kann ein Digitalgoniometer sein, das in jede beliebige Orientierung bezüglich der
Horizontalposition rücksetzbar ist. Die Strahlen F werden von laserstrahlemittierenden
Vorrichtungen 116A und 116B abgegeben, die in Richtung auf
Referenzsignale oder Vorrichtungen abgegeben werden, die so angeordnet oder befestigt
an den Enden der korrekten Elemente 126, 122 sind. Derartige Elemente sind
vorzugsweise Stangen. Eine von diesen kann zum Beispiel in dem
Hinterradgabeldrehpunkt eingeführt werden.
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Auch mit einer derartigen Anordnung, die an einem Motorrad auch ohne
Auseinandernehmoperationen befestigt werden kann, ist es möglich, alle Prüfungen,
Verifizierungen und Messungen vorzunehmen, die oben detailliert angegeben
sind. Zum Beispiel kann durch Rücksetzen des Digitalgoniometers auf einen
Winkel entsprechend zum Strahl F1B (relativ Null) eine Messung und
Kalkulierung der Winkel α&sub1; und/oder α&sub2; (Fig. 3) erfolgen.
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Fig. 5 zeigt im Schnitt einen Abschnitt einer Vorrichtung 200, welche ähnlich
wie die Vorrichtung 10 oder die Vorrichtung 100 funktioniert. Im Wesentlichen
weist die Vorrichtung 200 einen Körper mit einer Bodenplatte 202 und einer
Deckplatte 204 auf, die miteinander verbunden sind. Innerhalb des Raumes
zwischen den beiden Platten ist ein Zentralrohr 206 platziert, wobei dieses Rohr
durch Lager 222 drehbar unterstützt wird. An den Enden des Rohres 206 sind
entsprechende Stützen 210 mit Löchern 240 zum Befestigen der
laserstrahlemittierenden Vorrichtungen und der winkelmessenden Vorrichtung (bei 242 ist eine
Adapterfassung angemerkt). Die Vorrichtung 200 kann an dem Rahmen mittels
eines Verbindungsflansches 212 und oberen und unteren kegelförmigen
Elementen 216 und 214 und einer Unterlegscheibe 246 befestigt werden.
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Das Zentralrohr wird durch einen kleinen geriffelten Knauf 236 rotiert, der auf ein
Antriebsgetriebe 238 einwirkt, das mit einem angetriebenen Zahnrad 248 kämmt.
Der geriffelte Knaufknopf 230 sichert das Rohr gegen eine Rotation solange der
Knopf 218 als Zentrierungsvorrichtung zum Vermeiden von Kippen des Rohres
arbeitet.
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Wie nunmehr anhand der vorstehenden Beschreibung klar ist, ist die vorliegende
Erfindung in brillanter Weise in der Lage, die gestellten Aufgaben zu lösen und
eine gute, präzise, billige, praktische und leichte Gewichtsapparatur zum Abtasten,
Prüfen und Messen geometrischer Größen einschließlich Winkel,
Steigungen, Längen und Daten bezüglich der Parallelität zwischen den verschiedenen
Motorradrahmenkomponenten zu schaffen.
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Während es praktisch ist, die Vorrichtung 10, 100 oder 200 entsprechend der
Erfindung zusammen mit Stangen wie 22, 26, 122, 126 zu verwenden, kann sie
auch alleine zusammen mit linearen Messinstrumenten wie einem einfachen
Maßstab verwendet werden. Zum Beispiel kann man das eine Ende einer
solchen mit Messlinien versehenen Stange an einem geeignetem Platz auf einer
Seite des Motorrades anordnen und einen der Laserstrahlen auf die mit
Messskalen versehene Stange richten und dadurch die indizierten Messwerte
ablesen; durch das Anordnen der gleichen mit Messskala versehenen Stange an
einem entsprechendem Platz auf der anderen Seite des Motorrades kann die
gleiche Messung durchgeführt werden: Anderenfalls würde das bedeuten, dass
ein solches Stück bezüglich der Motorradachse nicht zentriert ist. Zum Beispiel
könnte die Radausrichtung überprüft werden.
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Während die Erfindung beschrieben und gezeigt ist nur im Bezug auf ihre
bevorzugten Ausführungsbeispiele, ist es für den Fachmann klar, dass verschiedene
Auswechslungen, Variationen, Ersetzungen und Hinzufügen von Teilen mit
anderen funktionell gleichwirkenden Komponenten gemacht werden können,
ohne sich aus dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu entfernen.