WO2018010729A1 - Verfahren zur bestimmung von parametern der fahrwerkgeometrie von rädern einer nicht gelenkten achse, verwendung des verfahrens, prüfstand für ein fahrzeug sowie eine messeinheit - Google Patents

Verfahren zur bestimmung von parametern der fahrwerkgeometrie von rädern einer nicht gelenkten achse, verwendung des verfahrens, prüfstand für ein fahrzeug sowie eine messeinheit Download PDF

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WO2018010729A1
WO2018010729A1 PCT/DE2017/100575 DE2017100575W WO2018010729A1 WO 2018010729 A1 WO2018010729 A1 WO 2018010729A1 DE 2017100575 W DE2017100575 W DE 2017100575W WO 2018010729 A1 WO2018010729 A1 WO 2018010729A1
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vehicle
measuring
orientation
wheels
wheel
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PCT/DE2017/100575
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André Deutsch
Thomas Kolb
Simon Stroh
Thomas Tentrup
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Dürr Assembly Products GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/275—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment
    • G01B11/2755—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/10—Wheel alignment
    • G01B2210/28—Beam projector and related sensors, camera, inclinometer or other active sensing or projecting device
    • G01B2210/283—Beam projectors and related sensors
    • G01B2210/286—Projecting a light pattern on the wheel or vehicle body

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining parameters of the chassis geometry of wheels of a non-steered axle of a vehicle according to the preamble of claim 1, a use of the method according to claims 2 and 3, a test stand according to claim 4 and a measuring unit according to claim 6.
  • the parameters of the chassis geometry of the wheels are determined by assigning each wheel of each side of the vehicle in each case a measuring unit which detects at least one parameter of the orientation of the respective wheel plane relative to a reference frame associated with the test bench (test bed reference system).
  • measurements of the parameters of the chassis geometry are made in two positions in the longitudinal direction of the test bed (x-direction).
  • the parameters of the wheels of both the steered and non-steered axles are recorded in both positions. In order to be able to take into account a steering angle at the wheels of the steered axle, the steering angle is still detected in both positions of the vehicle via the steering wheel position (in conjunction with the steering ratio).
  • the measuring unit detects the at least one parameter of the orientation of the respective wheel plane by projecting a planar pattern on the wheel.
  • the evaluation of the image of the two-dimensional pattern makes it possible to determine the position of the plane of the wheel. This procedure is described, for example, in EP 0 280 941 A1.
  • the present invention is based on the object to reduce the effort in determining the Radscherkompens Being parameters of the chassis geometry of wheels of a vehicle.
  • At least one parameter (61) of the orientation of a vehicle-related reference system relative to the test bench reference system in this first position is determined for a first position of the vehicle in the test stand. Furthermore, measured values for determining at least one parameter of the orientation of the respective wheel planes are detected by the measuring units assigned to the wheels of the non-steered axle in this first position and / or the at least one parameter of the orientation of the respective wheel planes and / or a derived value determined.
  • the vehicle is moved to a second position of the vehicle in the test bench, which is offset from the first position in the longitudinal direction of the vehicle in the test bench.
  • the at least one parameter (62) of the orientation of the vehicle-related reference system relative to the test bench reference system is determined in this second position.
  • measured values for determining the at least one parameter of the orientation of the respective wheel planes in this second position are detected by the measuring units which are assigned to the wheels of the non-steered axle in this second position and / or the at least one parameter of the orientation of respective wheel plane and / or a value derived therefrom.
  • the measured values for determining the at least one parameter of the orientation of the respective wheel planes and / or the at least one parameter of the orientation of the respective wheel planes, which was determined from the detected measured values, and / or the value derived therefrom in the first position and in the second position are converted in the first position and in the second position in such a way that the converted measured values for determining the at least one parameter of the orientation of the respective wheel planes and / or the converted at least one parameter of the orientation of respective wheel planes, which was determined from the detected measured values, and / or the converted value derived therefrom in the first position and in the second position relative to a common reference system.
  • the present invention is therefore based on the finding that only by measuring the parameters of the non-steered axle (i.e., the rear axle of the vehicle) is it possible to determine the parameters of the wheels of the rear axle in the common frame of reference. This saves effort in terms of the structure of the measurement technique and also in terms of the evaluation, because the parameters of the wheels of the steered axle can remain unnoticed. In particular, it is therefore not necessary to additionally record the parameters of the wheels of the steered axle in the two measuring positions for determining the parameters of the wheels of the non-steered axle.
  • the measurements are made which relate to the determination of the orientation of the wheel plane. These measurements are made with the measuring units calibrated on the bench reference system. In order to be able to evaluate the measurements in the two measuring positions together for the wheel envelope compensation, it is necessary to convert these two measurements to a common reference system. This is necessary because the location of the vehicle-related reference system relative to the bench reference system in the two measurement positions of the vehicle does not have to match. In other words, the vehicle can change its orientation relative to the test bench when moving from the first measurement position to the second measurement position. Without limiting the general public to another choice of a common frame of reference, the relationships should be explained by the following equations:
  • OChl, B, BZ OChl B , Cal - ⁇
  • OChl, A, BZ OChl ; A, cal " ⁇ A
  • OChr, B, BZ OChr, B, cal + ⁇
  • OChr, A, BZ OChr, A, cal + ⁇ A
  • the quantity ⁇ enters the toe angle of the respective wheel.
  • the indices have the following meanings:
  • A the size refers to the measuring position A
  • BZ means that the size refers to the defined vehicle-related frame of reference (BZ)
  • hl the size refers to the rear, left wheel
  • the size refers to the rear right wheel
  • cal the size refers to the measuring unit calibrated on the bench reference frame.
  • the respective orientation " ⁇ " is eliminated, so that as a result the respective values "a” are present in the vehicle-related reference system.
  • the wheel-steer compensated lane values ⁇ , ⁇ and a.hr, Bz are determined by averaging the vehicle-related lane values in positions A and B. and it applies:
  • oc'hi, BZ (oChiA BZ + ⁇ , ⁇ , ⁇ , BZ) / 2 (3)
  • the wheel-steer compensated track values 'hi ; B , cai and' hr, B, cai in position B and in the frame of reference of the test bench are given by:
  • the at least one parameter ( ⁇ ) of the orientation of the vehicle-related reference system relative to the test bench reference system is determined.
  • the vehicle-related reference system can be defined, for example, by the perpendicular of the connecting line between the centers of the wheels of the non-steered axle of the vehicle, which lies in the horizontal plane and is oriented in the direction of travel of the vehicle to the front.
  • the test bench reference system is defined by the longitudinal direction of the test bench (x-direction).
  • the test bed reference system is usually defined by the calibration gauge of the test bench. The measured values of the measuring units are available in the test bench reference system, to which the measuring units are calibrated.
  • Claim 2 relates to the use of the method according to claim 1 in a vehicle setting for the measurement and adjustment of driver assistance systems.
  • driver assistance systems are systems and / or units of the vehicle to assist the driver and / or to implement an autonomous driving operation.
  • the driver assistance systems are aligned with the geometric driving axis of the vehicle.
  • the geometric driving axis is determined by the method according to claim 1.
  • Claim 3 relates to the use of the method according to claim 1 in a Fahrwerksinstellstand for measuring and setting parameters of the chassis geometry on wheels of a steered axle of the vehicle.
  • the vehicle further has at least one non-steered axle.
  • the Fahrtechniksinstellstand each have a wheel for the wheels of the right and left side of the vehicle steered axle of the vehicle.
  • Each wheel receptacle consists of a floating plate and a double roller, wherein at least one roller can be driven by the double rollers.
  • the geometric driving axis is determined by the method according to claim 1.
  • Claim 3 describes the use of the method of claim 1 for a chassis adjustment for parameters of the chassis geometry on wheels of a steered axle, wherein the parameters are adjusted relative to the driving axis of the vehicle.
  • the vehicle has at least one non-steered axle.
  • the test stand has for measuring the driving axis of the vehicle only two measuring positions in the x-direction, in which measuring units are present, which detect at least one parameter of the chassis geometry of at least one non-steered axle of the vehicle.
  • the parameter of the wheels of the non-steered axle can be determined with less metrological effort than is known in the procedure according to WO 2010/025723 AI.
  • With the present invention makes it possible to detect the parameters of the wheels of the non-steered axle with reduced metrological effort (especially without a wheel bearing for the wheels of the non-steered axle). Nevertheless, the parameters of the wheels of the steered axle in their setting position (ie, when these wheels get up on the wheel receivers) can be adjusted relative to the parameter of the wheels of the non-steered axle, which was determined with reduced metrological effort.
  • Claim 4 relates to a measuring, testing and / or setting for vehicles, wherein the vehicle has at least one non-steered axle.
  • the test stand has for measuring the driving axis of the vehicle only two measuring positions in the x-direction, in each of which a measuring unit for each wheel of a non-steered axle of the right and left side of the vehicle is present, the measuring units measured values for determining at least one parameter of the orientation of Record wheel plane of the respective wheel. Furthermore, an evaluation unit is present, to which the measured values of the measuring units are fed and in which the geometric driving axis is determined.
  • Claim 4 describes the technical equipment of a running gear, with the present invention, the radumtschkompensiere determination of parameters of the chassis geometry of the wheels of the non-steered axle can be done - such as the determination of the geometric driving axis.
  • Claim 5 enters an embodiment of the measurement, testing and / or setting stand according to claim 4, wherein the measuring, testing and / or setting a Fahrtechniksinstellstand is for the measurement and adjustment of parameters of the chassis geometry of wheels of the steered axle of the vehicle ,
  • the measuring, testing and / or setting stand has in each case a wheel receptacle for the wheels of the right and left vehicle side of the steered axle of the vehicle, the wheel receptacle each consisting of a floating plate and a double roller. At least one of the double rollers is in each case assigned a drive element for transmitting a drive or braking torque to the at least one roller.
  • the wheels of the steered axle stand during the execution of the measuring, testing and and / or adjustments on the respective wheel.
  • the test stand has two measuring positions in the x-direction, in each of which there is one measuring unit for each wheel of a non-steered axle on the right and left side of the vehicle.
  • the measuring units record measured values for determining at least one parameter of the orientation of the wheel plane of the respective wheel.
  • an evaluation unit is present, to which the measured values of the measuring units are fed and in which at least the geometric driving axis is determined for the vehicle in the position in which the wheels of the steered axle of the vehicle stand up on the wheel receivers.
  • a sensor unit is further provided for detecting changes in the orientation of the vehicle-related reference system relative to the test bench reference system.
  • Claim 5 describes the technical equipment of a chassis stand to detect and set the parameters of the chassis geometry on the wheels of the steered axle. These parameters of the chassis geometry of the wheels of the steered axle must be measured and adjusted in relation to the geometric driving axis.
  • the chassis stand has the technical means to detect the parameters of the orientation of the wheel plane of the wheels of the non-steered axle in the two measuring positions.
  • the parameters of the orientation with respect to the geometric travel axis can be determined for the measuring units of the wheels of the steered axle.
  • the position of the vehicle-related reference system relative to the test bench reference system for example, via the measurement of the wheel centers of the wheels of the non-steered axle of the vehicle is known.
  • Claim 5 describes an embodiment of the measuring, testing and / or setting state, in which one of the measuring positions in the x direction corresponds to the position of the wheels of the non-steered axle of the vehicle, in which the wheels of the steered axle of the vehicle on the respective Get up wheel.
  • the sensor unit and the measuring unit may be identical.
  • the position of the vehicle-related reference system is defined by the position of the wheel center points of the wheels of the non-steered axle, it is possible to detect the metrological detection of the position of the wheel centers of these wheels with a measuring unit which detects the orientation of the wheel planes of these wheels.
  • Claim 6 relates to a measuring unit, which is provided in particular for use in conjunction with one of the aforementioned method or one of the aforementioned measurement, testing, and / or setting states.
  • the measuring unit evaluates the image of a two-dimensional pattern which is projected onto the wheel surface. The evaluation determines the orientation of the wheel plane.
  • the planar pattern consists of several parallel lines.
  • the planar pattern is generated by a sensor which emits light linearly, is oriented so that the line of this line-shaped emitted light is not oriented horizontally.
  • the sensor for carrying out a measurement of the orientation of the wheel plane in the vehicle longitudinal direction is movable (x-direction). The image of the line of this sensor is evaluated in several positions of the sensor in the x-direction in order to compose an image of a planar pattern of several parallel lines.
  • the measuring unit which simultaneously emits several lines, is replaced by a sensor that emits only one line.
  • This sensor is assigned to the test bench so that this sensor is movable in the longitudinal direction of the test stand.
  • the scanning of the sensor with only one line simulates the measurement with several parallel lines.
  • the successively recorded images of the projected line can be used directly to determine the orientation of the plane of the wheel from this flat image.
  • the parallel lines of the two-dimensional pattern from connecting lines between points of the individual images of the line-shaped emitted light resulting from measurements at different positions of the sensor. This makes it possible, the measurement carried out with the oblique oriented lines attributed to the measurement with the horizontally oriented lines of a multiline sensor.
  • the line of the sensor is oriented obliquely to the horizontal. This is related to the displacement of the sensor in the longitudinal direction of the vehicle (x-direction). For a horizontal line, this line would only be shifted "in itself.” A line oriented at an angle to the horizontal is displaced in parallel by the displacement of the sensor.
  • the line of the sensor is generated by the line is generated by a scanning operation by means of a punctiform light source.
  • the distance in the x-direction between the two measurement positions must be known. There are different possibilities for this. If the test stand has two measuring units on each side of the vehicle, their distance in the evaluation unit can be taken into account as the distance between the two measuring positions. As far as the measuring unit can be moved in the x-direction (longitudinal direction of the test stand), the distance of the two measuring positions in the x-direction can be determined from the distance by which the measuring units are moved between the two measuring positions. It is also possible to determine this distance based on the wheel revolutions of the wheels of the vehicle when it is rolled from the first measuring position to the second measuring positions and the wheel circumference is known.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a chassis stand
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a vehicle in the chassis stand in the position A
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a vehicle in the landing gear stand in the position B
  • Fig. 4-6 Wheels each with projected lines.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a chassis level 1 for determining and adjusting the chassis geometry of a vehicle.
  • This chassis stand 1 has two lanes 2 and 3. In each of the lanes 2 and 3 is a wheel 4 and 5, respectively.
  • wheel mounts are constructed so that they are mounted on a floating plate and have a double roller system on which the respective wheel stands up.
  • at least one of the rollers is driven by this double roller system.
  • each of the upstanding wheels can be uniformly rotated by rotation of the driven roller (s) without bringing mechanical stresses into the corresponding axle.
  • the upstanding wheels are the wheels of the steered axle of the vehicle. This is the front axle in conventional vehicles.
  • Each of these wheel receivers 4 and 5 are each assigned a measuring unit 6 or 7.
  • the fixed measuring units 6 and 7 for the front axle each have at least two triangulation sensors which illuminate the tire side front with at least one laser line and thus measure the chassis geometry parameters.
  • UPF UPF-280 941 AI.
  • the parameters of the chassis geometry are detected by wheels that stand up on the respective wheel receivers 4 and 5 respectively.
  • these measuring probes 8 and 9 have a region x v in which these measuring probes 8 and 9 can be moved. While the measuring probes 8 and 9 are traversed in this area x v , the measuring probes 8 and 9 respectively take several measurements of Parameters of the wheel geometry of wheels performed, each located in the measuring range of the measuring probes 8 and 9 respectively.
  • Each of these measuring units 8 and 9 has two triangulation sensors, which are arranged in a V-shape, so that the at least one laser line per triangulation probe radially illuminates the tire side face when the movable measuring units 8 and 9 are centered on one of the rear wheels.
  • This radial illumination has the advantage that the image of the lines on the tire is created in such a way that the bead of the tire is illuminated. As a result, the image of the line is characteristic, so that changes are clearly visible.
  • the chassis parameters to be determined per wheel are at least the toe angle and the coordinates of the wheel center in the horizontal (x.y plane).
  • the chassis stand has a calibration gauge that defines a basic coordinate system by inserting it into the stand, into which the coordinate systems of the four measuring units are transferred by measuring the calibration gauge. This is the reference system assigned to the test bench.
  • the position B is defined by the fact that the front wheels of the vehicle stand up in the wheel receivers 4, 5 at the front between the rollers of the respective twin-pulley system.
  • the orientation of the vertical axis of the rear axle in the x, y plane in relation to the basic coordinate system of the calibration gauge can be determined Assign (test bench reference system) in position A. This involves the determination of the at least one parameter of the orientation of the vehicle-related reference system (example: orientation of the vertical of the rear axle) relative to the test bench reference system (defined via the calibration gauge).
  • the wheel center points are used to measure the orientation of the vertical axis of the rear axle in the x, y plane with respect to the base coordinate system of the calibration gauge in position B. It should be noted that this orientation of the vertical axis of the rear axle to the base coordinate system calibration gauge between the positions A and B may change if the vehicle is not moved when moving from position A to position B exactly in the longitudinal direction of the test bed. This is the determination of the at least one parameter of the orientation of the vehicle-related reference system (in this example: orientation of the vertical of the rear axle) relative to the test bench reference system (defined via the calibration gauge) in position B.
  • the Radscherkompensation for the rear wheels is performed. This is explained in the patent application WO 2010/025723 AI.
  • the parameters of the front wheels are determined by means of the wheel receivers 4, 5 and the associated measuring units 6, 7 in a conventional manner by the front wheels are set in the implementation of the measurement in rotation. As a result, several measurements are carried out at different angular positions by the rotation of the wheels, which mean a turnover measurement.
  • the steering angle can be taken into account by using a steering wheel balance.
  • Figure 4 shows a schematic diagram of a rear wheel 401. It can be seen that the measuring probe is moved relative to the rear wheel. The probe is represented by the projected lines 402 and 403. In addition, the center line 404 of the probe is shown. In particular, from the position of the center line 404 in the three representations of FIG. 4, it can be seen that the measuring probe is moved forward past the rear wheel 401 in the vehicle longitudinal direction of the vehicle. The lines 402 and 403 strike at different points of the rear wheel 401.
  • FIG. 5 shows the wheel 401 with a plurality of the projected lines 402 and 403, which were taken at different times during the movement of the measuring probe relative to the rear wheel 401.
  • FIG. 6 shows that the evaluation of the lines can take place in such a way that the measuring points are separated according to their z-coordinate (ie with respect to the vertical position) and divided into bands of measured values of similar z-coordinates. These bands can be treated as lines below.
  • the present invention can be used to log the measurements. Likewise, deviations from nominal values can be displayed so that corrections of the parameters of the chassis geometry can be made by appropriate adjustments.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern einer nicht gelenkten Achse eine Verwendung des Verfahrens, einen Prüfstand für ein Fahrzeug sowie eine Messeinheit. Das Verfahren bezieht sich darauf, die Parameter der Fahrwerkgeometrie der Räder der Hinterachse eines Fahrzeugs zu bestimmen aus Messungen der Spurwinkel in zwei Messpositionen des Fahrzeugs im Prüfstand, die in x-Richtung gegeneinander versetzt sind. Damit wird eine Radschlagkompensation durchgeführt. Die so bestimmte geometrische Fahrachse kann verwendet werden zur Einstellung von Fahrerassistenz System sowie auch zur Einstellung der Parameter der Fahrwerkgeometrie der gelenkten Räder der Vorderachse. Eine Messeinheit kann so aufgebaut sein, dass mehrere parallele Linien zur Erzeugung eines flächigen Muster erzeugt werden durch eine Parallelverschiebung eines Sensors in x-Richtung, der linienförmiges Licht mit einer Linie aussendet. Ein solcher linienförmiger Sensor kann wiederum ersetzt werden durch einen Sensor mit einer punktförmigen Lichtquelle, durch die eine Linie gescannt wird.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern einer nicht gelenkten Achse,
Verwendung des Verfahrens, Prüfstand für ein Fahrzeug sowie eine Messeinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern einer nicht gelenkten Achse eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 2 und 3, einen Prüfstand nach Anspruch 4 sowie eine Messeinheit nach Anspruch 6.
Aus der WO 2010/025723 AI ist es bereits bekannt, zu einem Fahrzeug in einem Prüfstand Parameter der Fahrwerkgeometrie von Rädern einer nicht gelenkten Achse eines Fahrzeugs in einem Prüfstand zu bestimmen. Dabei werden die Parameter der Fahrwerkgeometrie der Räder ermittelt, indem jedem Rad jeder Fahrzeugseite jeweils eine Messeinheit zugeordnet ist, die wenigstens einen Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebene erfasst bezogen auf ein dem Prüfstand zugeordnetes Bezugssystem (Prüfstand-Bezugssystem). Bei der dort beschriebenen Vorgehensweise werden Messungen der Parameter der Fahrwerkgeometrie in zwei Positionen in Längsrichtung des Prüfstandes (x-Richtung) vorgenommen. Bei der dort beschriebenen Vorgehensweise werden in beiden Positionen die Parameter der Räder sowohl der gelenkten als auch der nicht gelenkten Achse erfasst. Um dabei bei den Rädern der gelenkten Achse auch einen Lenkeinschlag berücksichtigen zu können, wird in beiden Positionen des Fahrzeugs weiterhin der Lenkwinkel erfasst über die Lenkradstellung (in Verbindung mit der Lenkübersetzung).
Bei diesem Stand der Technik erfasst die Messeinheit den wenigstens einen Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebene, indem ein flächiges Muster auf das Rad projiziert wird. Die Auswertung des Bildes des flächigen Musters ermöglicht die Bestimmung der Lage der Ebene des Rades. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise beschrieben in der EP 0 280 941 AI .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Aufwand bei der Bestimmung der radschlagkompensierten Parameter der Fahrwerkgeometrie von Rädern eines Fahrzeugs zu reduzieren. Dazu wird gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, eine Bestimmung von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern einer nicht gelenkten Achse eines Fahrzeugs in einem Prüfstand vorzunehmen, wobei die Parameter der Fahrwerkgeometrie der Räder der nicht gelenkten Achse ermittelt werden, indem an der nicht gelenkten Achse dem Rad jeder Fahrzeugseite jeweils eine Messeinheit zugeordnet ist, die wenigstens einen Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebene erfasst bezogen auf ein Prüfstand-Bezugssystem.
Nach Anspruch 1 wird zu einer ersten Position des Fahrzeugs im Prüfstand wenigstens ein Parameter (61) der Orientierung eines fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem in dieser ersten Position bestimmt. Weiterhin werden in dieser ersten Position von den Messeinheiten, die den Rädern der nicht gelenkten Achse zugeordnet sind, Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen erfasst und/oder aus diesen Messwerten der wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder ein daraus abgeleiteter Wert ermittelt.
Weiterhin wird das Fahrzeug zu einer zweiten Position des Fahrzeugs im Prüfstand gefahren, die gegenüber der ersten Position in Längsrichtung des Fahrzeugs im Prüfstand versetzt ist. Zu der zweiten Position des Fahrzeugs im Prüfstand wird der wenigstens eine Parameter (62) der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zu dem Prüfstand- Bezugssystem in dieser zweiten Position bestimmt. In der zweiten Position werden von den Messeinheiten, die den Rädern der nicht gelenkten Achse in dieser zweiten Position zugeordnet sind, Messwerte zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen in dieser zweiten Position erfasst und/oder der wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebene und/oder ein daraus abgeleiteter Wert ermittelt.
Die Messwerte zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder der wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen, der aus den erfassten Messwerten ermittelt wurde, und/oder der daraus abgeleitete Wert in der ersten Position und in der zweiten Position werden unter Berücksichtigung des wenigstens einen Parameters (61, 62) der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem in der ersten Position sowie in der zweiten Position derart umgerechnet, dass die umgerechneten Messwerte zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder der umgerechnete wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen, der aus den erfassten Messwerten ermittelt wurde, und/oder der umgerechnete daraus abgeleitete Wert in der ersten Position sowie in der zweiten Position bezogen auf ein gemeinsames Bezugssystem vorliegen.
Weiterhin werden aus den umgerechneten Messwerten zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder dem umgerechneten wenigstens einen Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder dem umgerechneten daraus abgeleiteten Wert in der ersten Position sowie der zweiten Position - jeweils in dem gemeinsamen Bezugssystem - unter Berücksichtigung des Abstandes der ersten Position von der zweiten Position in x-Richtung sowie des Durchmessers der Räder der nicht gelenkten Achse radumschlagskompensierte umgerechnete Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder wenigstens ein radumschlagskompensierter umgerechneter Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder ein daraus abgeleiteter radumschlagkompensierter umgerechneter Wert - jeweils bezogen auf das gemeinsame Bezugssystem - ermittelt.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Erkenntnis zu Grunde, dass allein durch die Vermessung der Parameter der nicht gelenkten Achse (d.h. der Hinterachse des Fahrzeugs), eine Bestimmung der Parameter der Räder der Hinterachse in dem gemeinsamen Bezugssystem möglich ist. Dadurch wird Aufwand hinsichtlich des Aufbaus der Messtechnik sowie auch hinsichtlich der Auswertung gespart, weil die Parameter der Räder der gelenkten Achse dabei unbeachtet bleiben können. Es ist also insbesondere nicht erforderlich, in den beiden Messpositionen zur Bestimmung der Parameter der Räder der nicht gelenkten Achse zusätzlich die Parameter der Räder der gelenkten Achse zu erfassen.
In den beiden Messpositionen werden die Messungen durchgeführt, die die Bestimmung der Orientierung der Radebene betreffen. Diese Messungen werden mit den Messeinheiten vorgenommen, die auf das Prüfstand-Bezugssystem kalibriert sind. Um die Messungen in den beiden Messpositionen gemeinsam auswerten zu können für die Radumschlagskompensation, ist es erforderlich, diese beiden Messungen auf ein gemeinsames Bezugssystem umzurechnen. Dies ist erforderlich, weil die Lage des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zum Prüfstand-Bezugssystem in den beiden Messpositionen des Fahrzeugs nicht übereinstimmen muss. Anders ausgedrückt kann das Fahrzeug bei der Bewegung von der ersten Messposition zur zweiten Messposition seine Orientierung relativ zum Prüfstand ändern. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit für eine andere Wahl eines gemeinsamen Bezugssystems sollen die Verhältnisse durch folgende Gleichungen erläutert werden:
Für die linke Fahrzeugseite gilt:
OChl,B, BZ = OChl B;Cal - δβ
OChl,A, BZ = OChl;A,cal " §A
Für die rechte Fahrzeugseite gilt:
OChr,B, BZ = OChr,B,cal + δβ
OChr,A, BZ = OChr,A,cal + §A
Hierbei betritt die Größe α den Spurwinkel des jeweiligen Rades. Die Indices haben folgende Bedeutungen:
δ: es handelt sich hierbei um die Abweichung der Lage des fahrzeugbezogenen
Bezugssystems relativ zum Prüfstand-Bezugssystem,
A: die Größe bezieht sich auf die Messposition A,
B: die Größe bezieht sich auf die Messposition B,
BZ: bedeutet, dass sich die Größe auf das definierte fahrzeugbezogenen Bezugssystem (BZ) bezieht,
hl: die Größe bezieht sich auf das hintere, linke Rad,
hr: die Größe bezieht sich auf das hintere, rechte Rad,
cal: die Größe bezieht sich auf die Messeinheit, die auf das Prüfstand-Bezugssystem kalibriert ist.
Mit den Gleichungen (1) und (2) werden die von den Messeinheiten in den Positionen A und B gemessenen Werte (d.h. die jeweiligen Werte „ cai") entsprechend der jeweiligen Orientierung ,,δ" des fahrzeugbezogenen Bezugssystems in der jeweiligen Position relativ zum Prüfstand-Bezugssystem umgerechnet in ein gemeinsames Bezugssystem BZ. Dieses Bezugsystem BZ ist somit das fahrzeugbezogene Bezugssystem.
Es ist dabei ersichtlich, dass die Verhältnisse für die Messwerte an dem Rad der anderen Fahrzeugseite der nicht gelenkten Achse (hier also: hinten rechts) mit einer entsprechenden Anpassung der Indices entsprechend sind.
Bei dieser Umrechnung wird die jeweilige Orientierung ,,δ" herausgerechnet, so dass als Ergebnis die jeweiligen Werte„a" in dem fahrzeugbezogenen Bezugssystem vorliegen. Unter der Voraussetzung, dass das Fahrzeug in x-Richtung um eine Strecke bewegt wird, die einer haben Radumdrehung entspricht, werden die Radschlags-kompensierten Spurwerte θί ,Βζ und a.hr,Bz durch Mittelwertbildung der fahrzeugbezogenen Spurwerte in den Positionen A und B ermittelt und es gilt:
oc'hi, BZ = (oChiA BZ + α,ω,Β, BZ)/2 (3)
a'hr, BZ = (0Chr,A, BZ + CLhiß, Bz)/2 (4)
Die Radschlags-kompensierten Spurwerte 'hi;B,cai und 'hr,B,cai in der Position B und im Bezugssystem des Prüfstandes sind gegeben durch:
OC'hl,B, cal = Oi.'hl,B,BZ + δβ (5)
a'hr,B, cal = OC'hr,B,BZ " δβ (6)
Die geometrische Fahrtrichtung γΒί cal des Fahrzeugs in der Position B im Bezugsystem des Prüfstandes ist mit (5) und (6) gegeben durch:
YB, cal = (a'hl,B, cal " OC'hr,B, cal)/2 (7)
Es ist ausreichend, die genannten Messungen mit Messeinheiten vorzunehmen, die auf den Fahrzeugprüfstand bezogen sind. Ergänzend zu den Messungen, die die Lage der Radebenen betreffen, wird der wenigstens eine Parameter (δ) der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem ermittelt. Das fahrzeugbezogene Bezugssystem kann beispielsweise durch die Senkrechte der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der Räder der nicht gelenkten Achse des Fahrzeugs festgelegt werden, die in der horizontalen Ebene liegt und in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach vorne orientiert ist. Das Prüfstand-Bezugssystem ist durch die Längsrichtung des Prüfstands (x-Richtung) definiert. Das Prüfstand-Bezugssystem wird üblicherweise über die Kalibrierlehre des Prüfstands definiert. Die Messwerte der Messeinheiten liegen im Prüfstand-Bezugssystem vor, auf das die Messeinheiten kalibriert sind.
Mit der Erfindung nach Anspruch 1 wird es möglich, die Messungen in jeder der Positionen des Fahrzeugs im Prüfstand umzurechnen in ein gemeinsames Bezugssystem des Fahrzeugs, das sich bei der Messung in einer anderen Position des Fahrzeugs im Prüfstand reproduzieren lässt. Dafür ist es notwendig, für jede der Fahrzeugpositionen den wenigstens einen Parameter δ zu ermitteln. Dadurch wird es möglich, Messungen in verschiedenen Positionen des Fahrzeugs im Prüfstand miteinander zu vergleichen sowie auch mehrere Messungen an verschiedenen Positionen im Zusammenhang auszuwerten, wenn diese vorher auf das reproduzierbare gemeinsame Bezugssystem des Fahrzeugs bezogen werden. Dies gilt auch dann, wenn die Orientierung des Fahrzeugs relativ zum Prüfstand bei den verschiedenen Positionen unterschiedlich ist. Das heißt dann insbesondere auch, dass das fahrzeugbezogene Bezugssystem und das Prüfstand-Bezugssystem nicht übereinstimmen.
Mit einer solchen Umrechnung in ein gemeinsames Bezugssystem des Fahrzeugs lässt sich eine Radschlagkompensation vornehmen.
Die Wahl des geeigneten gemeinsamen Bezugssystems hängt wesentlich davon ab, welche weiteren Größen aus den gemessenen Daten ermittelt werden und wozu diese verwendet werden sollen.
Beispielsweise ist es aus Gleichung (7) ersichtlich, dass eine Größe, die aus den Messwerten berechnet wird, nämlich die geometrische Fahrachse γ, in einem linearen Zusammenhang mit den Messwerten (Spurwinkel) steht. Für das Endergebnis ist es daher gleichgültig,
ob zunächst für jede der Positionen die geometrische Fahrachse ermittelt wird und anschließend die beiden so erhaltenen Werte der geometrischen Fahrachse zu einer Radschlagkompensation miteinander verrechnet werden oder
ob zunächst eine Radschlagkompensation der Messwerte (Spurwinkel) der Messungen in den beiden Positionen durchgeführt wird und daran anschließend aus diesen radschlagkompensierten Messwerten (Spurwinkel) die radschlagkompensierte geometrische Fahrachse ermittelt wird.
Anspruch 2 betrifft die Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einem Fahrzeugeinstellstand zur Vermessung und Einstellung von Fahrerassistenzsystemen. Diese Fahrerassistenzsysteme sind Systeme und/oder Aggregate des Fahrzeugs zur Unterstützung des Fahrzeugführers und/oder zur Realisierung eines autonomen Fahrbetriebes. Die Fahrerassistenzsysteme werden auf die geometrische Fahrachse des Fahrzeugs ausgerichtet. Die geometrische Fahrachse wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 ermittelt. Bei diesem Verfahren nach Anspruch 2 erweist es sich als vorteilhaft, dass damit für einen Fahrzeugeinstellstand zur Vermessung und Einstellung von Fahrerassistenzsystemen (d.h. Systemen und/oder Aggregaten des Fahrzeugs zur Unterstützung des Fahrzeugführers und/oder zur Realisierung eines autonomen Fahrbetriebes), wobei die Fahrerassistenzsysteme auf die geometrische Fahrachse des Fahrzeugs ausgerichtet werden, die geometrische Fahrachse mit geringem messtechnischen Aufwand gemessen werden kann.
Während gemäß dem Stand der Technik bei solchen Fahrerassistenzeinstellständen zur Messung der geometrischen Fahrachse Messeinheiten an der gelenkten Vorderachse und der ungelenkten Hinterachse notwendig waren, kann nur die Messung der geometrischen Fahrachse an der Hinterachse mit in x-Richtung verfahrbaren Messeinheit gemäß des oben beschriebenen Verfahrens in den Positionen A und B durchgeführt werden.
Anspruch 3 betrifft die Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einem Fahrwerkeinstellstand zur Vermessung und Einstellung von Parametern der Fahrwerkgeometrie an Rädern einer gelenkten Achse des Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist hierbei weiterhin wenigstens eine nicht gelenkte Achse auf. Weiterhin weist der Fahrwerkeinstellstand jeweils eine Radaufnahme auf für die Räder der rechten und der linken Fahrzeugseite der gelenkten Achse des Fahrzeugs. Die Radaufnahme besteht jeweils aus einer Schwimmplatte und einer Doppelrolle, wobei von den Doppelrollen wenigstens eine Rolle antreibbar ist. Die geometrische Fahrachse wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 ermittelt.
Anspruch 3 beschreibt die Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 für einen Fahrwerkeinstellstand für Parameter der Fahrwerkgeometrie an Rädern einer gelenkten Achse, wobei die Parameter bezogen auf die Fahrachse des Fahrzeugs justiert werden. Das Fahrzeug weist wenigstens eine nicht gelenkte Achse auf. Der Prüfstand weist zur Vermessung der Fahrachse des Fahrzeugs lediglich zwei Messpositionen in x-Richtung auf, in denen Messeinheiten vorhanden sind, die wenigstens einen Parameter der Fahrwerkgeometrie wenigstens einer nicht gelenkten Achse des Fahrzeugs erfassen.
Damit lässt sich der Parameter der Räder der nicht gelenkten Achse mit weniger messtechnischem Aufwand ermitteln als dies bei der Vorgehensweise nach der WO 2010/025723 AI bekannt ist. Dort müssen für die beiden Messpositionen jeweils eine Radaufnahme für jedes Fahrzeugrad vorgesehen werden. Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, die Parameter der Räder der nicht gelenkten Achse mit reduziertem messtechnischen Aufwand zu erfassen (insbesondere ohne eine Radaufnahme für die Räder der nicht gelenkten Achse). Dennoch können die Parameter der Räder der gelenkten Achse in deren Einstellposition (d.h. wenn diese Räder auf den Radaufnahmen aufstehen) relativ zu dem Parameter der Räder der nicht gelenkten Achse eingestellt werden, der mit reduziertem messtechnischen Aufwand ermittelt wurde.
Dazu muss in der Position, in der das Fahrzeug mit den Rädern der gelenkten Achse auf den Radaufnahmen aufsteht, noch die Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugssystem relativ zum Prüfstand-Bezugssystem erfasst werden.
Anspruch 4 betrifft einen Mess-, Prüf- und / oder Einstellstand für Fahrzeuge, wobei das Fahrzeug wenigstens eine nicht gelenkte Achse aufweist. Der Prüfstand weist zur Vermessung der Fahrachse des Fahrzeugs lediglich zwei Messpositionen in x-Richtung auf, in denen jeweils eine Messeinheit für jedes Rad einer nicht gelenkten Achse der rechten und linken Fahrzeugseite vorhanden ist, wobei die Messeinheiten Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der Radebene des jeweiligen Rades erfassen. Weiterhin ist eine Auswerteeinheit vorhanden, der die Messwerte der Messeinheiten zugeführt werden und in der die geometrische Fahrachse ermittelt wird.
Anspruch 4 beschreibt die technische Ausstattung eines Fahrwerkstandes, mit dem nach der vorliegenden Erfindung die radumschlagkompensierte Bestimmung von Parametern der Fahrwerkgeometrie der Räder der nicht gelenkten Achse erfolgen kann - wie beispielsweise die Bestimmung der geometrischen Fahrachse.
Anspruch 5 betritt eine Ausgestaltung des Mess-, Prüf- und/oder Einstellstand nach Anspruch 4, bei der der Mess-, Prüf- und/oder Einstellstand ein Fahrwerkeinstellstand ist für die Messung und Einstellung von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern der gelenkten Achse des Fahrzeugs. Der Mess-, Prüf- und/oder Einstellstand weist jeweils eine Radaufnahme auf für die Räder der rechten und der linken Fahrzeugseite der gelenkten Achse des Fahrzeugs, wobei die Radaufnahme jeweils aus einer Schwimmplatte und einer Doppelrolle besteht. Wenigstens einer der Doppelrollen ist jeweils ein Antriebselement zugeordnet zur Übertragung eines Antriebs- bzw. Bremsmomentes auf die wenigstens eine Rolle. Die Räder der gelenkten Achse stehen während der Durchführung der Mess-, Prüf- und/oder Einstellarbeiten auf der jeweiligen Radaufnahme auf. Der Prüfstand weist zur Vermessung der Fahrachse des Fahrzeugs zwei Messpositionen in x-Richtung auf, in denen jeweils eine Messeinheit für jedes Rad einer nicht gelenkten Achse der rechten und linken Fahrzeugseite vorhanden ist. Die Messeinheiten erfassen Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der Radebene des jeweiligen Rades. Weiterhin ist eine Auswerteeinheit vorhanden, der die Messwerte der Messeinheiten zugeführt werden und in der zumindest die geometrische Fahrachse ermittelt wird für das Fahrzeug in der Position, in der die Räder der gelenkten Achse des Fahrzeugs auf den Radaufnahmen aufstehen. In dieser Position ist weiterhin eine Sensoreinheit vorhanden zur Erfassung von Änderungen der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zum Prüfstand- Bezugssystem.
Anspruch 5 beschreibt die technische Ausstattung eines Fahrwerkstandes, um die Parameter der Fahrwerkgeometrie an den Rädern der gelenkten Achse zu erfassen und einzustellen. Diese Parameter der Fahrwerkgeometrie der Räder der gelenkten Achse müssen in Bezug zur geometrischen Fahrachse gemessen und eingestellt werden.
Aus diesem Grund weist der Fahrwerkstand die technischen Mittel auf, um in den beiden Messpositionen die Parameter der Orientierung der Radebene der Räder der nicht gelenkten Achse zu erfassen.
In der Mess- und Einstellposition des Fahrzeugs (wenn die Räder der gelenkten Achsen auf den Radaufnahmen aufstehen) ist es notwendig, die Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugsystems zu erfassen. Dann kann zu den Messeinheiten der Räder der gelenkten Achse deren Parameter der Orientierung mit Bezug zur geometrischen Fahrachse ermittelt werden.
Dazu ist vorgesehen, dass in der Mess- und Einstellposition der Räder der gelenkten Achse die Lage des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zum Prüfstand-Bezugssystem beispielsweise über die Messung der Radmittelpunkte der Räder der nicht gelenkten Achse des Fahrzeugs bekannt ist.
Anspruch 5 beschreibt eine Ausgestaltung des Mess-, Prüf- und/oder Einstell Standes , bei der eine der Messpositionen in x-Richtung der Position der Räder der nicht gelenkten Achse des Fahrzeugs entspricht, in der die Räder der gelenkten Achse des Fahrzeugs auf der jeweiligen Radaufnahme aufstehen. In diesem Fall können die Sensoreinheit und die Messeinheit identisch sein.
Wird beispielsweise die Lage des fahrzeugbezogenen Bezugssystems über die Lage der Radmittelpunkte der Räder der nicht gelenkten Achse definiert, ist es möglich, die messtechnische Erfassung der Lage der Radmittelpunkte dieser Räder mit einer Messeinheit mit zu erfassen, die die Orientierung der Radebenen dieser Räder erfasst.
Anspruch 6 betrifft eine Messeinheit, die insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einem der vorgenannten Verfahren oder einem der vorgenannten Mess-, Prüf-, und/oder Einstell stände vorgesehen ist. Entsprechend dem bekannten Stand der Technik wird von der Messeinheit das Bild eines flächigen Musters ausgewertet, das auf die Radoberfläche projiziert wird. Durch die Auswertung wird die Orientierung der Radebene bestimmt. Bei einer Ausgestaltung einer bekannten Messeinheit besteht das flächige Muster aus mehreren parallel verlaufenden Linien. Gemäß Anspruch 6 wird das flächige Muster erzeugt, indem ein Sensor, der Licht linienförmig aussendet, so orientiert ist, dass die Linie dieses linienförmig ausgesendeten Lichtes nicht horizontal orientiert ist. Weiterhin ist der Sensor zur Durchführung einer Messung der Orientierung der Radebene in Fahrzeuglängsrichtung verfahrbar (x-Richtung). Das Bild der Linie dieses Sensors wird in mehreren Positionen des Sensors in x-Richtung ausgewertet, um daraus ein Bild eines flächigen Musters aus mehreren parallel verlaufenden Linien zusammenzusetzen.
Es erweist sich bei dieser Messeinheit als vorteilhaft, dass die Messeinheit, die zeitgleich mehrere Linien aussendet, ersetzt wird durch einen Sensor, der lediglich eine Linie aussendet. Dieser Sensor ist dem Prüfstand so zugeordnet, dass dieser Sensor in Längsrichtung des Prüfstandes beweglich ist. Dadurch wird durch den Scanvorgang des Sensors mit lediglich einer Linie die Messung mit mehreren parallelen Linien simuliert. Die nacheinander aufgenommenen Bilder der projizierten Linie können unmittelbar verwendet werden, um aus diesem flächigen Bild die Orientierung der Ebene des Rades zu ermitteln.
Es ist auch möglich, die parallel verlaufenden Linien des flächigen Musters zusammenzusetzen aus Verbindungslinien zwischen Punkten der einzelnen Bilder des linienförmig ausgesendeten Lichtes, die aus Messungen zu unterschiedlichen Positionen des Sensors resultieren. Damit wird es möglich, die durchgeführte Messung mit den schräg orientierten Linien zurückzuführen auf die Messung mit den horizontal orientierten Linien eines Mehrliniensensors.
Die Linie des Sensors ist dabei schräg zur Horizontalen orientiert. Dies hängt mit der Verschiebung des Sensors in Längsrichtung des Fahrzeugs (x-Richtung) zusammen. Bei einer horizontalen Linie würde diese Linie lediglich„in sich selbst" verschoben. Eine Linie, die schräg zur Horizontalen orientiert ist, wird durch die Verschiebung des Sensors parallel verschoben.
Indem dann bei der weiteren Auswertung die Punkte einer einheitlichen Höhe auf den abgebildeten Linien miteinander verbunden werden, lassen sich somit parallel verlaufende horizontale Linien„simulieren".
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 wird die Linie des Sensors erzeugt, indem die Linie durch einen Scanvorgang mittels einer punktförmigen Lichtquelle erzeugt wird.
Hierbei erweist es sich als vorteilhaft, dass der Aufwand und die Kosten des Sensors weiter reduziert werden können.
Zur Durchführung der Radschlagkompensation muss der Abstand in x-Richtung zwischen den beiden Messpositionen bekannt sein. Dafür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Soweit der Prüfstand auf jeder Fahrzeugseite zwei Messeinheiten aufweist, kann deren Abstand in der Auswerteeinheit berücksichtigt werden als Abstand zwischen den beiden Messpositionen. Soweit die Messeinheit in x-Richtung (Längsrichtung des Prüfstandes) verfahrbar sind, kann aus der Wegstrecke, um die die Messeinheiten zwischen den beiden Messpositionen verfahren werden, der Abstand der beiden Messpositionen in x-Richtung ermittelt werden. Es ist ebenso möglich, diesen Abstand zu ermitteln anhand der Radumdrehungen der Räder des Fahrzeugs, wenn dieses von der ersten Messposition zur zweiten Messpositionen gerollt wird und der Radumfang bekannt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt dabei:
Fig. 1 : eine Prinzipdarstellung eines Fahrwerkstandes,
Fig. 2: eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs in dem Fahrwerkstand in der Position A, Fig. 3 : eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs in dem Fahrwerkstand in der Position B, Fig. 4-6: Räder mit jeweils darauf projizierten Linien.
Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Fahrwerkstandes 1 zum Bestimmen und Einstellen der Fahrwerksgeometrie eines Fahrzeuges. Dieser Fahrwerkstand 1 weist zwei Fahrspuren 2 und 3 auf. In jeder der Fahrspuren 2 und 3 befindet sich eine Radaufnahme 4 bzw. 5.
Diese Radaufnahmen sind so aufgebaut, dass diese über eine Schwimmplatte gelagert sind und ein Doppelrollensystem aufweisen, auf dem das jeweilige Rad aufsteht. Von diesem Doppelrollensystem ist wiederum mindestens eine der Rollen angetrieben. Dadurch kann jedes der aufstehenden Räder durch eine Drehung der angetriebenen Rolle(n) gleichförmig gedreht werden ohne mechanische Spannungen in die entsprechende Achse zu bringen.
Es handelt sich bei den aufstehenden Rädern um die Räder der gelenkten Achse des Fahrzeugs. Dies ist bei üblichen Fahrzeugen die Vorderachse.
Jeder dieser Radaufnahmen 4 bzw. 5 ist jeweils eine Messeinheit 6 bzw. 7 zugeordnet. Die festen Messeinheiten 6 bzw. 7 für die Vorderachse haben jeweils mindestens zwei Triangulationssensoren, die mit mindestens einer Laserlinie die Reifenseitenfront beleuchten und so die Fahrwerkgeometrieparameter messen. Hierzu wird beispielsweise auf die Patentanmeldung EP 0 280 941 AI verwiesen.
Mit diesen Messeinheiten 6 bzw. 7 werden die Parameter der Fahrwerkgeometrie von Rädern erfasst, die auf den jeweiligen Radaufnahmen 4 bzw. 5 aufstehen.
Es sind zwei weiteren Messsonden 8 bzw. 9 zur Vermessung der Hinterachse zu sehen, die sich in einem Abstand x1 in Längsrichtung eines Fahrzeugs zu den Messsonden 6 bzw. 7 befinden. Diese Messsonden 8 bzw. 9 sind über die gesamte Fahrzeuglänge ab den festen Messeinheiten 6 bzw. 7 verfahrbar. Dies ist durch den Pfeil xi dargestellt. Die Position der Messeinheiten 8 bzw. 9 in Längsrichtung (x-Richtung) wird jeweils mit einem Längenmesssystem erfasst.
Weiterhin ist zu sehen, dass diese Messsonden 8 bzw. 9 einen Bereich xv aufweisen, in dem diese Messsonden 8 bzw. 9 verfahrbar sind. Während die Messsonden 8 bzw. 9 in diesem Bereich xv verfahren werden, werden von den Messsonden 8 bzw. 9 mehrere Messungen von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern durchgeführt, die sich jeweils im Messbereich der Messsonden 8 bzw. 9 befinden.
Jede dieser Messeinheiten 8 bzw. 9 weist zwei Triangulationssensoren auf, die V-förmig angeordnet sind, so dass die mindestens eine Laserlinie pro Triangulationssonde radial die Reifenseitenfront beleuchtet, wenn die verfahrbaren Messeinheiten 8 bzw. 9 zentrisch zu einem der Hinterräder steht. Diese radiale Beleuchtung bringt den Vorteil mit sich, dass dabei das Bild der Linien auf den Reifen derart entsteht, dass die Wulst des Reifens beleuchtet wird. Dadurch verläuft das Bild der Linie charakteristisch, so dass Änderungen gut erkennbar sind.
Die zu bestimmenden Fahrwerksparameter pro Rad sind zumindest der Spurwinkel und die Koordinaten des Radmittelpunkts in der Horizontalen (x.y-Ebene).
Der Fahrwerkstand verfügt über eine Kalibrierlehre, die durch Einsetzen in den Stand ein Basiskoordinatensystem definiert, in das die Koordinatensysteme der vier Messeinheiten durch Vermessen der eingelegten Kalibrierlehre überführt werden. Es handelt sich hierbei um das dem Prüfstand zugeordnete Bezugssystem.
Es werden folgende Verfahrensschritte ausgeführt:
• Fahren des Fahrzeuges in eine Position A (Figur 2), die von einer Position B (Figur 3) derart beabstandet ist, dass der Abstand zwischen diesen beiden Positionen dem halben Umfang eines Hinterrades des Fahrzeugs entspricht. Dabei ist die Position B dadurch definiert, dass die Vorderräder des Fahrzeugs in den Radaufnahmen 4, 5 vorne zwischen den Rollen des jeweiligen Doppelrollensystems aufstehen.
• Messen der Parameter der Hinterräder in der Position A des Fahrzeugs, indem auf jeder der Fahrzeugseiten eine Messung derart vorgenommen wird, dass jeweils eine Messeinheit 8, 9 auf jeder Fahrzeugseite in Fahrzeuglängsrichtung verfahren wird. Es handelt sich dabei um ein Verfahren der Messeinheiten 8 und 9, die in der Figur 2 (und auch in der Figur 3) mit dem Pfeil xv bezeichnet ist. Dabei wird von jeder der beiden Messeinheiten 8, 9 beim Verfahren in Fahrzeuglängsrichtung (xv) die Kontur der Reifenseitenfront jedes der Hinterräder abgescannt. Aus dieser Konturvermessung der Reifenseitenfront der Hinterräder werden die Spurwerte der Hinterräder ermittelt.
• Über die Radmittelpunkte lässt sich beispielsweise die Orientierung der Senkrechten der Hinterachse in der x, y-Ebene in Bezug zum Basiskoordinatensystem der Kalibrierlehre (Prüfstand-Bezugssystem) in der Position A zuordnen. Es handelt sich dabei um die Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugsystems (Beispiel: Orientierung der Senkrechten der Hinterachse) relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem (definiert über die Kalibrierlehre).
• Fahren des Fahrzeugs in die Position B (Figur 3).
• Messen der Fahrwerkparameter der Hinterräder in der Position B des Fahrzeugs in der gleichen Art wie in der Position A. Aus der Konturvermessung der Reifenseitenfront der Hinterräder werden die Spurwerte der Hinterräder ermittelt.
• Über die Radmittelpunkte wird die Orientierung der Senkrechten der Hinterachse in der x, y-Ebene in Bezug zum Basiskoordinatensystem der Kalibrierlehre in der Position B gemessen. Dabei ist zu beachten, dass sich diese Orientierung der Senkrechten der Hinterachse zum Basiskoordinatensystem der Kalibrierlehre zwischen den Positionen A und B ändern kann, wenn das Fahrzeug beim Bewegen von der Position A in die Position B nicht exakt in Längsrichtung des Prüfstands bewegt wird. Es handelt sich hierbei um die Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugsystems (in diesem Beispiel: Orientierung der Senkrechten der Hinterachse) relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem (definiert über die Kalibrierlehre) in der Position B.
• Messen der Fahrwerkparameter der Vorderräder in der Position B des Fahrzeugs, indem auf jeder der Fahrzeugseiten eine Messung derart vorgenommen wird, dass eine Radumschlagsmessung bei drehenden Vorderrädern zur Kompensation des Radschlages vorgenommen wird. Diese Messung erfolgt unter Berücksichtigung des Lenkwinkels.
• Durchführung der Radschlagkompensation der Hinterräder über die Mittelwertbildung der Spurwinkel in Bezug zur Richtung der Achsrichtung der Hinterachse in Position A und B
• Berechnung der Spurwinkel der Vorder- und Hinterräder in der Position B bezogen auf das Prüfstand-B ezugssy stem .
• Ermitteln der Richtung der Symmetrieachse des Fahrzeugs in der Position B des Fahrzeugs.
• Berechnung der Spurwinkel der Vorderachse in Bezug zur geometrischen Fahrachse und Lenkradstellung und der Spurwinkel der Hinterachse in Bezug zur Symmetrieachse in der Position B.
Bei diesem Verfahren erweist es sich als vorteilhaft, dass in dem Fahrwerkstand lediglich zwei Radaufnahmen zum Drehen der Vorderräder benötigt werden, dass damit aber dennoch die Parameter der Fahrwerkgeometrie unter Berücksichtigung der Radschlagkompensation vollständig, d.h. an Vorder- und Hinterachse ermittelt werden können.
Durch das Verfahren der Messeinheiten 8 und 9 wird das jeweilige Rad mit dem projizierten Muster„überstrichen".
Durch das Bewegen des Fahrzeugs von der Position A in die Position B wird die Radschlagkompensation für die Hinterräder durchgeführt. Dies ist erläutert in der Patentanmeldung WO 2010/025723 AI . Die Parameter der Vorderräder werden mittels der Radaufnahmen 4, 5 und den zugeordneten Messeinheiten 6, 7 in an sich bekannter Weise ermittelt, indem die Vorderräder bei der Durchführung der Messung in Rotation versetzt werden. Dadurch werden bei verschiedenen Winkel Stellungen durch die Drehung der Räder mehrere Messungen durchgeführt, die eine Umschlagsmessung bedeuten. Der Lenkwinkel kann berücksichtigt werden, indem eine Lenkradwaage zum Einsatz kommt.
Figur 4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Hinterrades 401. Es ist zu sehen, dass die Messsonde relativ zu dem Hinterrad bewegt wird. Die Messsonde wird dargestellt durch die projizierten Linien 402 und 403. Außerdem ist die Mitteillinie 404 der Messsonde dargestellt. Insbesondere aus der Position der Mittellinie 404 in den drei Darstellungen der Figur 4 lässt sich ersehen, dass die Messsonde in Fahrzeuglängsrichtung des Fahrzeugs an dem Hinterrad 401 vorbei nach vorne bewegt wird. Dabei treffen die Linien 402 und 403 auf verschiedenen Punkten des Hinterrades 401 auf.
Es ist dabei ersichtlich, dass für den Scanvorgang zur„Simulation" des Mehrliniensensors eine der Linien 402, 403 ausreichend wäre. Die Messeinheit ist dennoch in der dargestellten V-Form gezeigt, weil damit bei stehendem Fahrzeug in der Position B auch ohne ein Verfahren der Messeinheiten 8 und 9 die kontinuierliche Bestimmung der Lage der Symmetrieebene des Fahrzeugs möglich ist. Dazu muss die Orientierung der Radebene nicht vollständig erfasst werden. Es geht dann lediglich um die Lage des Radmittelpunktes, deren Änderungen mit den beiden V-förmigen Linien erfasst werden können.
Figur 5 zeigt das Rad 401 mit mehreren der projizierten Linien 402 und 403, die zu verschiedenen Zeitpunkten beim Verfahren der Messsonde gegenüber dem Hinterrad 401 aufgenommen wurden. Figur 6 zeigt, dass die Auswertung der Linien so erfolgen kann, dass die Messpunkte entsprechend ihrer z-Koordinate (d.h. bezüglich der vertikalen Position) separiert und in Bänder von Messwerten ähnlicher z-Koordinaten eingeteilt werden. Diese Bänder können im Weiteren als Linien behandelt werden.
Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um die Messungen zu protokollieren. Ebenso können Abweichungen von Sollwerten angezeigt werden, so dass durch entsprechende Einstellarbeiten Korrekturen der Parameter der Fahrwerkgeometrie vorgenommen werden können.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Bestimmung von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern einer nicht gelenkten Achse eines Fahrzeugs in einem Prüfstand, wobei die Parameter der Fahrwerkgeometrie der Räder der nicht gelenkten Achse ermittelt werden, indem an der nicht gelenkten Achse dem Rad jeder Fahrzeugseite jeweils eine Messeinheit zugeordnet ist, die wenigstens einen Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebene erfasst bezogen auf ein Prüfstand-Bezugssystem,
dadurch gekennzeichnet,
dass zu einer ersten Position des Fahrzeugs im Prüfstand wenigstens ein Parameter (61) der Orientierung eines fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem in dieser ersten Position bestimmt wird und dass in dieser ersten Position von den Messeinheiten, die den Rädern der nicht gelenkten Achse zugeordnet sind, Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen erfasst werden und/oder aus diesen Messwerten der wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder ein daraus abgeleiteter Wert ermittelt wird,
dass das Fahrzeug zu einer zweiten Position des Fahrzeugs im Prüfstand gefahren wird, die gegenüber der ersten Position in Längsrichtung des Fahrzeugs im Prüf stand versetzt ist,
dass zu der zweiten Position des Fahrzeugs im Prüfstand der wenigstens eine Parameter (62) der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem in dieser zweiten Position bestimmt wird und dass in der zweiten Position von den Messeinheiten, die den Rädern der nicht gelenkten Achse in dieser zweiten Position zugeordnet sind, Messwerte zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen in dieser zweiten Position erfasst werden und/oder der wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebene und/oder ein daraus abgeleiteter Wert ermittelt wird,
dass die Messwerte zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder der wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen, der aus den erfassten Messwerten ermittelt wurde und/oder der daraus abgeleitete Wert in der ersten Position und in der zweiten Position derart umgerechnet werden unter Berücksichtigung des wenigstens einen Parameters (61, 62) der Orientierung des fahrzeugbezogenen Bezugssystems relativ zu dem Prüfstand-Bezugssystem in der ersten Position sowie in der zweiten Position, dass die umgerechneten Messwerte zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder der umgerechnete wenigstens eine Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen, der aus den erfassten Messwerten ermittelt wurde, und/oder der umgerechnete daraus abgeleitete Wert in der ersten Position sowie in der zweiten Position bezogen auf ein gemeinsames Bezugssystem vorliegen und
dass aus den umgerechneten Messwerten zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder dem umgerechneten wenigstens einen Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder dem umgerechneten daraus abgeleiteten Wert in der ersten Position sowie der zweiten Position - jeweils in dem gemeinsamen Bezugssystem - unter Berücksichtigung des Abstandes der ersten Position von der zweiten Position in x-Richtung sowie des Durchmessers der Räder der nicht gelenkten Achse radumschlagskompensierte umgerechnete Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder wenigstens ein radumschlagskompensierter umgerechneter Parameter der Orientierung der jeweiligen Radebenen und/oder ein daraus abgeleiteter radumschlagkompensierter umgerechneter Wert - jeweils bezogen auf das gemeinsame Bezugssystem - ermittelt werden.
Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einem Fahrzeugeinstellstand zur Vermessung und Einstellung von Fahrerassistenzsystemen, wobei die Fahrerassistenzsysteme auf die geometrische Fahrachse des Fahrzeugs ausgerichtet werden, die mit dem Verfahren nach Anspruch 1 ermittelt wurde.
Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einem Fahrwerkeinstellstand zur Vermessung und Einstellung von Parametern der Fahrwerkgeometrie an Rädern einer gelenkten Achse des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug weiterhin wenigstens eine nicht gelenkte Achse aufweist, wobei der Fahrwerkeinstellstand jeweils eine Radaufnahme aufweist für die Räder der rechten und der linken Fahrzeugseite der gelenkten Achse des Fahrzeugs, wobei die Radaufnahme jeweils aus einer Schwimmplatte und einer Doppelrolle besteht, wobei von den Doppelrollen wenigstens eine Rolle antreibbar ist, wobei die geometrische Fahrachse mit dem Verfahren nach Anspruch 1 ermittelt wurde.
Mess-, Prüf- und / oder Einstellstand für Fahrzeuge, wobei das Fahrzeug wenigstens eine nicht gelenkte Achse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand zur Vermessung der Fahrachse des Fahrzeugs lediglich zwei Messpositionen in x-Richtung aufweist, in denen jeweils eine Messeinheit für jedes Rad einer nicht gelenkten Achse der rechten und linken Fahrzeugseite vorhanden ist, wobei die Messeinheiten Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der Radebene des jeweiligen Rades erfassen, wobei weiterhin eine Auswerteeinheit vorhanden ist, der die Messwerte der Messeinheiten zugeführt werden und in der die geometrische Fahrachse ermittelt wird.
Mess-, Prüf- und/oder Einstellstand nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mess-, Prüf- und/oder Einstellstand ein Fahrwerkeinstellstand ist für die Messung und Einstellung von Parametern der Fahrwerkgeometrie von Rädern der gelenkten Achse des Fahrzeugs, wobei der Mess-, Prüf- und/oder Einstellstand jeweils eine Radaufnahme aufweist für die Räder der rechten und der linken Fahrzeugseite der gelenkten Achse des Fahrzeugs, wobei die Radaufnahme jeweils aus einer Schwimmplatte und einer Doppelrolle besteht, wobei wenigstens einer der Doppelrollen jeweils ein Antriebselement zugeordnet zur Übertragung eines Antriebs- bzw. Bremsmomentes auf die wenigstens eine Rolle, wobei die Räder der gelenkten Achse während der Durchführung der Mess-, Prüf- und/oder Einstellarbeiten auf der jeweiligen Radaufnahme aufstehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand zur Vermessung der Fahrachse des Fahrzeugs zwei Messpositionen in x-Richtung aufweist, in denen jeweils eine Messeinheit für jedes Rad einer nicht gelenkten Achse der rechten und linken Fahrzeugseite vorhanden ist, wobei die Messeinheit Messwerte zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der Orientierung der Radebene des jeweiligen Rades erfasst, wobei weiterhin eine Auswerteeinheit vorhanden ist, der die Messwerte der Messeinheiten zugeführt werden und in der zumindest die geometrische Fahrachse ermittelt wird für das Fahrzeug in der Position, in der Position des Fahrzeugs, in der die Räder der gelenkten Achse des Fahrzeugs auf den Radaufnahmen aufstehen, wobei in dieser Position weiterhin eine Sensoreinheit vorhanden ist zur Erfassung von Änderungen der Orientierung des fahrzeugseitigen Bezugssystems.
Messeinheit, wobei von der Messeinheit das Bildes eines flächigen Musters ausgewertet wird, das auf die Oberfläche eines Rades eines Fahrzeugs projiziert wird, um durch die Auswertung die Orientierung der Radebene zu bestimmen, wobei das flächige Muster aus mehreren parallel verlaufenden Linien besteht, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einem der vorgenannten Verfahren oder einem der vorgenannten Mess- , Prüf-, und/oder Einstellstände,
dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Muster erzeugt wird, indem ein Sensor, der Licht linienförmig aussendet, so orientiert ist, dass die Linie dieses linienförmig ausgesendeten Lichtes nicht horizontal orientiert ist, dass der Sensor zur Durchführung einer Messung der Orientierung der Radebene in Fahrzeuglängsrichtung verfahrbar ist (x-Richtung), wobei das Bild der Linie dieses Sensors in mehreren Positionen des Sensors in x-Richtung ausgewertet wird, um daraus ein Bild eines flächigen Musters aus mehreren parallel verlaufenden Linien zusammenzusetzen.
Messeinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Linie des Sensors erzeugt wird, indem die Linie durch einen Scanvorgang mittels einer punktförmigen Lichtquelle erzeugt wird.
PCT/DE2017/100575 2016-07-12 2017-07-12 Verfahren zur bestimmung von parametern der fahrwerkgeometrie von rädern einer nicht gelenkten achse, verwendung des verfahrens, prüfstand für ein fahrzeug sowie eine messeinheit WO2018010729A1 (de)

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