SE510342C2

SE510342C2 - Förfarande och mätsystem för hjulinställning

Info

Publication number: SE510342C2
Application number: SE9604741A
Authority: SE
Inventors: Henrik Ingvarsson; Martin Nilsson
Original assignee: Volvo Lastvagnar Ab
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1999-05-17
Also published as: JP2001507131A; BR9714230A; AU5353698A; SE9604741L; EP0946857B1; DE69733766T2; SE9604741D0; DE69733766D1; WO1998028595A1; EP0946857A1

Description

25 30 510 342 2 Ett syfte med föreliggande uppfinning är att hos fordon minska det däckslitage, som uppkommer till följd av att fordonets hjulvinklar avviker från idealvärden och/eller att en på fordonet anbringad draganordning är felplacerad.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppﬁnning är att åstadkomma minsta projicerad bredd hos ett fordon sett i fordonets fardriktning för att därmed minska fordonets luft- motstånd och bränsleförbrukning. Ännu ett syfte med föreliggande uppﬁnning är att åstadkomma ett noggrant mätsystem för att på kort tid kontrollera hjulvirildar och projicerad bredd hos ett fordon.

Detta uppnås enligt uppﬁnningen genom ett mätsystem, där varje mätenhet är anord- nad att i tur och ordning detektera alla, på samma sida som resp. mätenhet belägna hjulsidors orientering i rymden, när fordonet passerar förbi mätenhetema och att processorn utgående från av organet detekterad information även beräknar av- ståndet mellan resp. hjul på varje sida av fordonet och fordonets längsgående, geome- triska centrallinje.

Förfarandet för att uppnå angivna syften kännetecknas av att varje mätenhet, varefter fordonet passerar forbi mätenhetema, i tur och ordning detekterar alla, på sarrirna sida som resp. mätenhet belägna hjulsidors orientering i rymden, att resp. mätenhet sänder den detekterade informationen vidare till en processor, som bearbetar informationen och som efter nämnda bearbetning ger riktningen hos varje hjuls rotationsaxel, varje hjuls avstånd till resp. mätenhet, avståndet mellan resp. hjul på varje sida av fordonet och fordonets längsgående, geometriska centrallinje, att de uppmätta värdena för riktningen hos varje hjuls rotationsaxel jämförs med förut- bestämda idealvärden för riktningar hos hjulens rotationsaxlar, och att hjulen ställs in så att skillnaden mellan de uppmätta värdena för riktningen hos varje hjuls rotationsax- el och idealvärden för riktningen hos varje hjuls rotationsaxel blir så liten som möjligt och så att nämnda geometriska centrallinje sammanfaller med den givna färdriktning- C11. 20 25 3 510 342 Med ett sådant mätsystem och förfarande erhålles en noggrann mätning, som utföres på kort tid genom att fordonet passerar med hjulen rullande på ett underlag förbi mä- tenheterna. Vid mätningen erhålles värden för fordonets hjulvirtldar, färdriktning och längsgående, geometriska centrallinje. Utgående från dessa värden kan fordonet juste- ras, så att minsta projicerad bredd samt minskat däckslitage till följd av felinställda hjulvinklar erhålles. Dessutom erhålles mätvärden för draganordningens placering. En felplacerad draganordning kan leda till en osyrnrnetrisk belastning hos fordonet, vilken belastning tas upp av fordonets hjul, som därmed utsätts för ett ökat slitage.

Llppﬁnningen skall beskrivas närmare under hänvisning till på bifogade ritningar visa- de utföringsexempel, där fi ñ g. 2 visar en schematisk ovanvy av ett fordon, som är försett med en draganordning, . l visar en schematisk ovanvy av ett fordon, (IQ fi g. 3 visar en schematisk ovanvy av ett fordon, som passerar mellan två mätenheter, och ñg. 4 visar en schematisk vy av ett fordon sett baldfrån, vilket passerar mellan tre mä- tenheter.

Fig. 1 visar en schematisk ovanvy av ett fordon l, såsom ett lastfordon, som irmefattar två bakaxlar 2, en framaxel 3 och en fordonsrarn 4. Hjul 5 är anordnade på varje hju- laxelände 6. Två hjul 5 anordnade på en axel bildar ett hjulpar. Axlamas 2, 3 och hju- lens 5 vinklar är överdrivet felinställda i ﬁg. 1. De sneckade rektanglarna på fordonet l symboliserar en på fordonet l anordnad styrhytt och påbyggnad 7, såsom ett skåp eller flak. Avståndet mellan de parallella, heldragna linjema L utmed fordonets 1 långsidor 10 15 20 510 342 4 representerar fordonets 1 minsta projicerade bredd. Avståndet mellan de parallella, streck-prickade linjema S utmed fordonets 1 långsidor representerar fordonets l proji- cerade bredd sett i fordonets l färdriktning F. Beroende på hjulens 5 och axlamas 2, 3 vinkelinställningar och på fordonsramens 4 beskaffenhet kan den projicerade bredden sett i fordonets 1 färdriktning F skilja sig från fordonets 1 minsta projicerade bredd.

Det förekommer ett flertal olika sätt att deﬁniera ett fordons 1 längsgående, geometris- ka centrallinje C. En definition av fordonets 1 längsgående, geometriska centrallinje C är en linje som sträcker sig mellan medelpunkten hos framkanten av fordonsramen 4 och medelpunkten hos bakkanten hos fordonsramen 4. En annan definition av fordo- nets 1 längsgående, geometriska centrallinje C är en linje som sträcker sig mellan me- delpunkten hos den främre hjulaxeln 3 och medelpunkten hos den bakre hjulaxeln 2.

Om fordonet har ﬂera hjulaxlar sammanfaller den längsgående, geometriska centrallin jen C med en medellinje som passerar vid varje medelpunkt hos varje axel med ett av- stånd som är så bestämt att summan av avstånden till medelpunkten blir så liten som möjligt. Dessa avstånd erhålles exempelvis med minsta kvadratmetoden. Eftersom for- donsramen 4 kan vara krökt och hjulaxlama 2, 3 kan vara förskjutna i sidled relativt fordonsramen 4 kan läget för den längsgående, geometriska centrallinjen C skilja sig mellan två fordon 1 av samma märke och fordonstyp. l fig. 2 visas en schematisk ovanvy av ett fordon 1, som är försett med en draganord- ning 8. Enligt figuren är fordonets 1 draganordning 8 ej placerad på fordonets 1 längs- gående, geometriska centrallinje C. Samtidigt sammanfaller ej fordonets 1 längsgåen- de, geometriska centrallinje C med fordonets 1 färdiiktning F, vilket resulterar i att en osyrnrnetrisk belastning uppkommer när fordonet 1 drar ett släp (inte visat), som är kopplat till draganordningen 8.

F ig. 3 visar en schematisk ovanvy av ett fordon 1, som i en given färdriktning F färdas med hjulen 5 rullande på ett underlag U mellan åtminstone två från fordonet 1 fristå- ~ende mätenheter 9, 10. Varje mätenhet 9, 10 innefattar en strålningskälla 11, vilken avger en mätsignal 12 som, varefter fordonet 1 passerar förbi mätenhetema 9, 10, i tur 20 30 Vi 510 342 och ordning träffar utsidan av varje hjul 5, dvs. den hjulsida som är vänd från fordonet l. I frg. 3 har ett reflekterande organ 13 anbringats till utsidan av varje hjul 5, vilket reflekterande organ 13 reflekterar den från resp. strålningskälla ll avgivna mätsignalen 12, som mottages av en detektor 14. Den av detektom 14 emottagna mätsignalen 12 bearbetas i en processor l5, som ger värden för riktningen hos varje hjuls 5 rotation- saxel, varje hjuls 5 avstånd till resp. mätenhet 9, 10, avståndet mellan resp. hjul 5 på varje sida av fordonet 1 och fordonets 1 längsgående, geometriska centrallinje C. De uppmätta värdena för riktningen hos varje hjuls 5 rotationsaxel jämförs med förutbe- stärnda idealvärden för riktningar hos hjulens 5 rotationsaxlar. Till sist ställs hjulen 5 in så att skillnaden mellan de uppmätta värdena för riktningen hos varje hjuls 5 rota- tionsaxel och idealvärden för riktningen hos varje hjuls 5 rotationsaxel blir så liten som möjligt.

När hjulen 5 passerar resp. mätenhet 9, 10 kan tiden det tar för hjulen 5 att passera resp. mätenhet 9, 10 uppmätas. Om fordonets hastighet är känd kan avståndet mellan resp. hjul 5 på varje sida av fordonet l beräknas. För att bestämma fordonets 1 hastig- het kan en hastighetsmätare (inte visad) i form av exempelvis en laser anordnas fram- för eller ovanför fordonet 1. Lasem avger en mätstråle mot fordonet 1 när det passerar förbi mätenheterna 9, 10, varvid fordonets 1 hastighet kan uppmätas. Hastighetsmäta- ren kan kopplas till processom 15 som beräknar avståndet mellan resp. hjul 5 på varje sida av fordonet 1 utgående från den kända hastigheten och tiden det tar för hjulen 5 att passera mätenheterna 9, 10.

När riktningen för hjulens 5 rotationsaxlar överensstämmer med idealvärdena for rikt- ningen hos varje hjuls 5 rotationsaxel och när riktningen hos resp. axel 2, 3 har juste- rats i förhållande till fordonets 1 längsgående, geometriska centrallinje C, samrnanfal- ler fordonets 1 längsgående, geometriska centrallinje C med fordonets 1 färdrikming F.

Därmed erhålles även fordonets l minsta projicerade bredd, sett i fordonets 1 färdrikt- ning F. 40 10 15 20 lx) UI 510 342 6 Fig. 4 visar en schematisk vy av ett fordon 1 sett bakifrån, som passerar tre mätenheter 9, 10, 16. En mätenhet 16 är anordnad ovanför fordonet 1 och innefattar en strål- ningskälla 17, som avger en mätsignal 18, vilken träffar fordonets 1 draganordning 8.

Ett reﬂekterande organ 19 är anbringat på fordonets 1 draganordning 18, vilket reflek- terande organ 19 reﬂekterar den från strålningskällan 17 avgivna mätsignalen 12, som mottages av en detektor 20. Den av detektorn 20 mottagna mätsignalen 18 bearbetas i processom 15, som anger hur långt draganordningen 8 är belägen ifrån fordonets 1 längsgående, geometriska centrallinje C och hur högt över underlaget U draganord- ningen befinner sig. Resultatet av mätningen kan presenteras på exempelvis en bild- skärm 21. Till sist flyttas draganordningen 8 eller justeras fordonsramen 4 så att dra- ganordningen 8 hamnar på fordonets 1 geometriska, längsgående centrallinje C.

Det reflekterande organet 13, 19 kan utgöras av en plan skiva, som anbringas till utsi- dan av varje hjul 5 och på draganordningen 8. Alternativt kan mätsigrralema 12, 18 reflekteras direkt mot resp. hjuls 5 däcksida eller fälg (inte visade) och direkt mot dra- ganordningen 8. När en skiva anbringas till utsidan av ett hjul 5 kan ett vinkelfel upp- stå om skivan placeras på ett sådant sätt att skivans normal ej sammanfaller med hju- lets 5 rotationsaxel. Vid bearbetningen av mätdata kan dock en kompensation för detta vinkelfel göras i processorn 15.

Företrädesvis utgöres strålningskällan 11, 17 av en laserlinjeprojektor, som projicerar två linjer i ett kors på resp. hjulsida. Genom att placera detektom 14, 20 på ett givet avstånd och med en given vinkel relativt laserlinjeprojektom kan det på hjulsidan pro- jicerade korsets vinkelvariationer uppmätas. Utgående från de uppmätta vinkelvariatio- nerna erhålles riktningen hos resp. hjuls 5 rotationsaxel. Teoretiskt är det tillräckligt med en detektor 11, 17, för två linjer, men företrädesvis används två detektorer 11, 17, en för varje linje, per mätenhet 9, 10, 16 för att erhålla god noggrannhet. Laserlinjepro- jektorn, som ingåri resp. mätenhet 9, 10, 16 utsänder således mätsigtialer mot resp. hjulsida, vilka mätsigrialer detekteras vid ett flertal tillfällen medelst detektorerna 11, -17. Den detekterade informationen ger värden avseende hjulens 5, draganordningens 8 och fordonets 1 längsgående, geometriska centrallinjes C orientering. lll 15 20 510 342 För att mäta upp fordonets 1 projicerade bredd kan ytterligare mätenheter (inte visade) anordnas ovanför fordonet 1, vilka mätenheter detekterar styrhyttens och påbyggna- dens 7 sidor och hur dessa förhåller sig till fordonets 1 fardiikming F. Alternativt kan mätenheten 16 ovanför fordonet I detektera styrhyttens och påbyggnadens 7 läge.

För att inhämta mer information och på så vis ytterligare öka noggrannheten hos mät- systemet kan ytterligare två mätenheter (inte visade) anordnas på varje sida om det un- derlag U som fordonet l skall passera. l processorn 15 kan ett förutbestämt koordinatsystem vara definierat. En axel hos ko- ordinatsystemet kan sainmanfalla med en rät linje i underlagets U plan mittemellan de på varje sida av underlaget placerade mätenhetema 9, 16. De mätvärden som varje mätenhet 9, 10, 16 inhärntar kan således referera till det gemensamma koordinatsyste- 11161.

Idealvärdena för riktningen hos hjulens 5 rotationsaxlar är givna för resp. fordonstyp och förprogramrneras företrädesvis in i processorn 15.

I stället för att använda en strâlningskälla i form av en laserlinjeprojektor kan hjulsi- dans orientering i rymden bestämmas genom stereomatchning, vilket innebär att två kameror anordnas på ett bestämt avstånd från varandra. En punkt som skall detekteras kommer att harnna i olika delar av bilden för de två kamerorna. Skillnaden mellan de för kamerorna upplevda positionerna är ett mått på avståndet till punkten ifråga. Ge- nom att mäta in ett antal punkter, som är belägna på ett plan, kan planets vinkel i för- hållande till ett referensplan beräknas.

Claims

510 342 8 Patentkrav 1998-03-02

1. Förfarande för hjulinställning hos ett fordon (1) som innefattar åtminstone två hjulpar och en förbindelse, såsom en fordonsram (4) mellan resp. hjulpar, och att varje hjul (5) hos resp. hjulpar uppvisar en ﬁ-ån fordonet (1) vänd hjulsida och en rotationsaxel för varje hjul (5), förfarandet innefattar stegen att fordonet ( 1) i en given färdriktning (F) färdas med hjulen (5) rullande på ett underlag (U) mellan och förbi åtminstone två ﬁån fordonet (1) fristående mätenheter (9, 10), att varje mätenhet (9, 10) detekterar hjulsidans orientering i rymden genom upprepad bestämning av avståndet mellan mätenheten och åtminstone en punkt på den roterande hjulsidan, kännetecknar av att varje mätenhet (9, 10), varefter fordonet (1) passerar förbi mätenheterna (9, 10), i tur och ordning detekterar alla, på samma sida som resp. mätenhet (9, 10) belägna hjulsidors orientering i rymden, att resp. mätenhet (9, 10) sänder den detekterade informationen vidare till en processor (15), som bearbetar informationen och som efter nämnda bearbetning ger riktningen hos varje hjuls (5) rotationsaxel, varje hjuls (5) avstånd till resp. mätenhet (9, 10), avståndet mellan resp. hjul (5) på varje sida av fordonet (1) och fordonets längsgående, geometriska centrallinje (C), att de uppmätta värdena för riktningen hos varje hjuls (5) rotationsaxel jämförs med förutbestämda idealvärden för riktningar hos hjulens (5) rotationsaxlar, och att hjulen (5 ) ställs in så att skillnaden mellan de uppmätta värdena för riktningen hos varje hjuls (5) rotationsaxel och idealvärden för riktningen hos varje hjuls (5) rotationsaxel blir så liten som möjligt och så att nämnda geometriska centrallinje sammanfaller med den givna färdriktningen (F).

2. F örfarande enligt krav l, kännetecknat av att mätenheten (9, 10) innefattar en kamera, som avläser punkten på hjulsidan. q 510 342

3. F örfarande enligt krav 1, kännetecknat av att varje mätenhet innefattar en strålningskälla (l 1), vilken avger en mätsi@al (12) som, vareﬁer fordonet (1) passerar förbi mätenhetema (9, 10), i tur och ordning träﬁar utsidan av varje hjul (5) och att mätsignalen (12) reflekteras av utsidan av hjulen (5) och mottages av en detektor (14).

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att ett reﬂekterande organ (13) anbringas till utsidan av varje hjul (5), vilket reflekterande organ (13) reflekterar den från resp. strålningskälla (l 1) avgivna mätsignalen (12).

5. Förfarande enligt något eller några av föregående krav, kännetecknat av att en mätenhet (16) ovanför fordonet (1) detekterar en på fordonet (1) anordnad draganordnings (8) orientering i ett till underlaget (U) parallellt plan genom upprepad bestämning av avståndet mellan en referenspunkt i planet och åtminstone en punkt på draganordningen (8), att den av mätenheten (16) detekterade informationen bearbetas i processorn (15), som anger hur långt draganordningen (8) är belägen iﬁån fordonets (1) längsgående, geometriska centrallinje (C), och att draganordningen (8) ﬂyttas eller att fordonsramen (4) justeras så att draganordningen (8) hamnar på fordonets (1) geometriska, längsgående centrallirije (C).

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att mätenheten (16) ovanför fordonet (1) innefattar en kamera, som avläser punkten på draganordningen (8).

7. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att mätenheten (16) ovanför fordonet (1) innefattar en strålningskälla (17), som bringas att avge en rnätsignal (18), vilken träffar fordonets (1) draganordning (8), att mätsigrialen (18) reflekteras av draganordningen (8) och mottages av en detektor (20). 510.342 'O

8. F örfarande enligt krav 7, kännetecknat av att ett reﬂekterande organ (19) anbringas på fordonets ( 1) draganordning (8), vilket reflekterande organ ( 19) reflekterar den ﬁån strålningskällan (17) avgivna mätsignalen (12).

9. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att mätenheten (16) ovanför fordonet ( 1) även detekterar läget för en på fordonet ( 1) anordnad styrhytt och påbyggnad (7) relativt fordonets (1) färdrikming (F).

10. Mätsystem för att mäta hjulvinklar och projicerad bredd hos ett fordon (1) som innefattar åtminstone två hjulpar och en förbindelse, såsom en fordonsram (4), mellan resp. hjulpar, och att varje hjul (5) hos resp. hjulpar uppvisar en från fordonet (1) vänd hjulsida och en rotationsaxel för varje hjul (5), åtminstone två mätenheter (9, 10), som var och en omfattar ett organ (11), är anordnat att detektera hjulsidans orientering i rymden genom upprepad bestämning av avståndet mellan mätenheten (9, 10) och åtminstone en punkt på den roterande hjulsidan av fordonets (l) hjul (5), vilka rullar mot ett underlag (U) när fordonet (1) färdas i en given färdriktning (F) mellan och förbi mätenheterna (9, 10), och en till organet (l 1) ansluten processor (15), som utgående ﬁån organet (l 1) detekterad information beräknar riktningen hos varje hjuls (5) rotationsaxel och varje hjuls (5 ) avstånd till resp. mätenhet (9, 10), kännetecknat av att varje mätenhet (9, 10) är anordnad att i tur och ordning detektera alla, på sarnma sida som resp. mätenhet (9, 10) belägna hjulsidors orientering i rymden, när fordonet (1) passerar förbi mätenhetema (9, 10), och att processorn (15) utgående ﬁ-ån av organet (1 1) detekterad information även beräknar avståndet mellan resp. hjul (5) på varje sida av fordonet ( 1) och fordonets (1) längsgående, geometriska centrallinje (C).

11. l l. Mätsystem enligt krav 10, kännetecknat av att organet (11) innefattar en kamera, som avläser punkten på hjulsidan. 510 342 11

12. Mätsystem enligt krav 10, kännetecknat av att organet(11) utgöres av strålningskälla (11), som är avsedd att avge en mätsigrial (12) i riktning mot resp. hjulsida och att en detektor (14) är anordnad att avkänna reﬂekterade mätsignaler (12) mot resp. hjulsida.

13. Mätsystem enligt krav 12, kânnetecknat av att ett reflekterande organ (13) är anbringat till varje hjulsida, vilka reﬂekterande organ (13) reﬂekterar den ﬁån resp. strålningskälla (1 1) avgivna mätsignalen (12).

14. Mätsystem enligt något eller några av kraven 10 - 13, kännetecknat av att ytterligare en mätenhet (16) är anordnad ovanför fordonet (1), vilken mätenhet (16) omfattar ett organ (17) anordnat att detektera en på fordonet (1) anordnad draganordnings (8) orientering i ett till underlaget (U) parallellt plan genom upprepad bestämning av avståndet mellan en referenspunkt i planet och åtminstone en punkt på draganordningen (8), varvid mätenheten (16) är ansluten till processorn (15), som utgående från den detekterade informationen beräknar avståndet mellan draganordningen (8) och fordonets (1) längsgående, geometriska centrallinje (C).

15. Mätsystem enligt krav 14, kännetecknat av att mätenheten (16) ovanför fordonet (1) innefattar en kamera, som avläser punkten på dragenordningen (8).

16. Mätsystem enligt krav 14, kännetecknat av att mätenheten (16) ovanför fordonet (1) innefattar en strålningskälla (17), avsedd att avge en mätsignal (18) i riktning mot fordonets (1) draganordning (8) och en detektor (20), som avkänner en från draganordningen (8) reﬂekterad mätsignal (12).

17. Mätsystem enligt krav 16, kännetecknat av att ett reflekterande organ (19) är anbringat på draganordningen (8), vilket reflekterande organ (19) reflekterar den från strålningskällan (17) avgivna mätsignalen (18). 510 342 i m

18. Mätsystem enligt något eller några av kraven 13 eller 17, kännetecknat av att det reﬂekterande organet (13, 19) utgöres av en plan skiva.

19. Mätsystem enligt något eller några av kraven 12, 13, 16 - 18, kännetecknat av att strålningskällan (11, 17) utgöres av en laserlinjeprojektor, som projicerar åtminstone en laserlinje i riktning mot det reﬂekterande organet (13, 19).

20. Mätsystem enligt något eller några av kraven 12, 13, 16 - 19, kännetecknat av att detektorn (14, 20) utgöres av åtminstone en kamera, som är anordnad i mätenheten (9, 10, 16).