Verfahren zur geometrischen Kontrolle des Fahrgestells bei Kraftfahrzeugen
Die ständig wachsende Zahl der Kraftfahrzeuge und die dadurch notwendige Erhöhung der Fahrsicherheit machen eine genaue Nachprüfung des Fahrgesbells und der Lenkgeometrie erforderlich. Es gibt schon eine Anzahl Vorrichtungen zur Vornahme dieser Kontrollen. Die bekannten preisgünstigen Vorrichtungen dieser Art sind jedoch hinsichtlich der Genauigkeit der Messungen nicht befriedigend und lassen auch nicht die Kontrolle aller wichtigen Einzelheiten zu. Die ausführlichen Geräte sind zu kompliziert zu bedienen und im Anschaffungswert so hoch, dass sie für den allgemeinen Service in Reparaturwerkstätten nicht in Frage kommen.
Die Erfindung hat den Zweck, ein Verfahren zur geometrischen Kontrolle des Fahrgestells bei Kraftfahrzeugen auszubilden, welches einfach anzuwenden ist, höchste Ansprüche an die Messgenauigkeit erfüllt und infolge preiswerter Ausführung des Zubehörs auch von kleineren Servicestellen angewandt werden kann.
Das Wesen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass zur Bestimmung der Achsneigungen jedem Rad ein Messkopf mit mehreren Tastorganen zugestellt wird, welche die zweidimensionale Neigung des jeweiligen Rades in bezug auf eine zur Radlagerachse rechtwinklig gerichtete Messebene abtasten und die festgestellten Messwerte gegenüber den geometrischen Achsen der Fahrzeugräder in elektrische Grössen umwandeln, die durch ein elektrisches Messgerät angezeigt werden.
Bei einer praktischen Ausführung des Verfahrens wird beispielsweise der Neigungswinkel zwischen der Fahrzeug-Längsmittelachse und der Vorder- bzw.
Hinterachse in den Kreuzungspunkten durch jeweils ein in den Radzentren geführtes Tastorgan des Messkopfes und durch Anwendung gelenkiger Befestigung des Messbalkens mit einem im Gelenkpunkt angeordneten Messwertgeber gemessen.
Die Anordnung wird vorzugsweise so getroffen, dass die Radebene in bezug auf die geometrische Vor der- bzw. Hinterachse in zwei Koordinaten gleichzeitig gemessen wird.
Zum Abtasten der Radebene kann eine auf dem Rad befestigte, zur Lagerachse in zwei Dimensionen einstellbare Messfläche verwendet werden.
Die Messwerte werden zweckmässig mittels einer elektrischen Brückenschaltung aufgenommen.
Das Anzeigegerät kann getrennt von der Brückenschaltung angeordnet und mit dieser allein durch eine elektrische Leitung verbunden sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsheispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1, la eine schematische Darstellung der Winkelmessungen an einem Fahrgestell mit elektrischer Auswertung der Messresultate,
Fig. 2, 2a eine Messvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Fig. 1,
Fig. 3 eine weitere Messvorrichtung,
Fig. 4 ein elektromechanisches Winkelmessgerät in Verbindung mit einer optischen Messanordnung,
Fig. 5 das Winkelmessgerät nach Fig. 4 in grösserem Massstab,
Fig. 6, 7 eine andere Ausführung eines elektromechanischen Winkelmessgerätes.
In den Figuren werden die folgenden Bezeichnungen verwendet: a Vorspur ss Radsturz y Spreizung des Achsschenkelbolzens
8 Nachlauf e Neigung der Vorderachse x zur Fahrwerk geometrie-Längsachse y X Neigung der Hinterachse x' zur Fahrwerk geometrie-Längsachse y
Die Winkel a, ss, e und x werden bei Nullstellung der Lenkung (Fahrt geradeaus) gemessen, wogegen die Messung der Winkel y und a aus zwei um die Achse A-A der Achsschenkelbolzen verdrehten Radpositionen resultiert.
Die Fig. 2 zeigt eine Messvorrichtung für die Messung der obengenannten Winkel. Als Messorgan dient ein Winkelmessgerät gemäss Fig. 5, welches jeweils an ein Fahrzeugrad zugestellt wird. Der im Umriss angedeutete Wagen wird auf einer vormarkierten Stelle des Messstandes aufgestellt. Über dem Fahrzeug befinden sich zwei Messbalken 1, 2, an deren Enden Seitenarme la, Ib bzw. 2a, 2b nach unten hängen, die mit beweglichen Zentrierachsen 9 bis 12 in die Radzentren eingeführt werden können.
Die Messbalken 1, 2 sind an einer Schiene 3 mittels der Schieber 3a bzw. 3b verschiebbar und drehbar angeordnet. Ebenso ist die Schiene 3 mit- tels eines Schiebers 4a in einer im Mauerwerk befestigten Konsole 4 verschiebbar und drehbar gelagert.
An den Enden der Seitenarme la, lb bzw. 2a, 2b befinden sich in der Höhe verstellbare Schieber 5, 6 bzw. 7, 8 mit nach innen gerichteten Zentrierachsen 9, 11 bzw. 10, 12.
Die Messbalken 1, 2 sind im Innern mit einer Schraubenspindel versehen, die an einem Ende ein Linksgewinde und am anderen Ende ein Rechtsgewinde besitzt. Durch Drehen eines Handrades 13 bzw. 14 wird die Spindel bewegt und dabei die Seitenarme la, lb bzw. 2a, 2b symmetrisch zu einer senkrechten Mittelachse 7" bzw. Z"" verstellt.
Werden nun die Zentrierachsen 9 bis 12 auf die Radzentren der strichpunktiert angedeuteten Fahrzeugräder eingestellt, so bilden die Messbalken 1, 2 in ihren Gelenkpunkten 15, 16 einen Winkel x' bzw. $ mit der Längsmittelachse, welche den Winkeln ne und ± der geometrischen Fahrzeugachsen mit der Längsmittelachse y genau entsprechen. In den Gelenkpunkten 15, 16 zwischen den Schiebern 3a, 3b und den Messbalken 1, 2 sind die Messeinheiten 17, 18 eingebaut. Die Grösse der Winkel x, x wird durch die Messeinheiten 17, 18 in elektrische Werte umgewandelt und kann an elektrischen Messinstrumenten (Fig. 1) abgelesen werden.
Die Winkel a, ss, r, a sind für eines der Fahrzeugräder in Fig. la eingetragen. Zur Messung dieser Winkel wird an das zu messende Rad ein Messkopf 29 bis 32 gemäss Fig. 2 zugestellt. Die Zentrierachsen 9 bis 12 werden durch eine Öffnung der Messköpfe hindurch bis in die Radzentren geschoben. Jeder Messkopf besitzt mehrere Tastorgane, welche die Neigung des Rades abtasten und in einen elektrischen Wert umwandeln. Von den Messköpfen gehen elektrische Leitungen zu elektrischen Messinstrumenten, wie in Fig. la angegeben ist.
Die elektrischen Messinstrumente sind in einem Pult 19 zusammengefasst. Gemäss Fig. 2a können die von den Messgeräten 20 angezeigten Messwerte in einer numerischen Auswertungseinheit 21 weiterverarbeitet und durch ein Druckwerk 22 aufgezeichnet werden.
Die Ausführung nach Fig. 3 stimmt im Prinzip mit der vorhergehenden Ausführung überein. Die Messbalken 23, 24 sind jedoch tiefgelegt und können an einer in Bodenhöhe befindlichen Schiene 26 in Längsrichtung verschoben werden. Die Winkel X und e zwischen der Längsmittelachse y und den geometrischen Achsen der Fahrzeugräder werden durch die Winkelmesseinheiten 27, 28 gemessen.
An den Fahrzeugrädern befinden sich die Messköpfe 29 bis 32, mit denen die Winkelneigungen der Räder in der bereits beschriebenen Weise festgestellt werden.
Die Fig. 4 zeigt eine Messanordnung, bei welcher die Position der Radzentren der Vorder- und Hinterradachse auf optische Weise gemessen wird. Zur Messung der Radneigungen dient wiederum ein Messkopf nach Art der Messköpfe 29 bis 32 gemäss Fig. 2 und 3.
Die Funktion der Messköpfe für die Messung der Winkelneigungen der Fahrzeugräder geht aus Fig. 5 hervor. An der Felge eines in der Zeichnung nicht dargestellten Fahrzeugrades wird eine Messscheibe 33 befestigt. Der Messkopf wird auf die Zentrierachse 34 aufgeschoben und mit der Stellschraube 35 in seiner Lage gesichert. Der Messkopf enthält Führungsplatten 36, 37 mit Öffnungen, in welchen in Richtung der Zentrierachse verschiebbare Messstifte 38, 39, 40 geführt sind. Die Messstifte werden durch Federn 41, 42, 43 leicht gegen die Messscheibe 33 gepresst. Die drei Messstifte sind so angeordnet, dass die Stifte 39, 40 in waagrechter und die Stifte 38, 39 in senkrechter Ebene geführt sind. Bei der Messung muss der Messkopf so weit gegen die Messebene gespannt werden, dass die drei Stifte an der Messebene anliegen.
In dieser Lage entspricht die relative Verschiebung der Stifte der Neigung der Messfläche zur Zentrierachse 34. Damit diese relative Verschiebung gemessen werden kann, trägt Messstift 39 zwei elektrische Widerstandskörper 44, 45 und die Messstifte 38, 40 je einen Schleifkontakt. Die dadurch gebildeten zwei veränderlichen Widerstände sind mit je einer Messbrücke verbunden, an welche ein Kreuzspulmessgerät 46 angeschlossen ist, das die koordinierte Neigung in einer Winkel- oder Längeneinheit anzeigt. Zur Ausrichtung des Messkopfes dient eine Libelle 46a. Die geschlossene Ausführung zeigt das Anzeigegerät in Fig. 4, bei dem die beiden Messinstrumente zentrisch eingebaut sind.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 besitzt der Messkopf keine Messstifte, sondern einen auf einem Kugelgelenk gelagerten Messring 47, der mit einer ringförmigen Auflage 48 an einer Messscheibe 49 anliegt. Die Befestigung an der Zentrierachse 50 erfolgt mit einer Hülse 51, an welcher der Innenring 52 des Kugelgelenkes verschiebbar, jedoch ohne die Möglichkeit einer Drehung, gelagert ist. Dieser Innenring wird mit dem darauf gelagerten Messring durch eine Feder 53 gegen die am Fahrzeugrad an geordnete Messscheibe 49 angedrückt. An den isolierten sphärischen Aussenflächen des Messringes 47 sind Widerstandsstreifen 54, 55 angebracht, die durch Gleitkontakte 56, 57 und Kurzschlussbügel 58, 59 diagonal verbunden sind. Die Messeinrichtung ist durch eine Abdeckung 60 und einen Faltenbalg 61 gegen Verschmutzung geschützt.
Bei der Messung werden die ohmischen Widerstandswerte mittels einer Wheatstone-Brücke gemessen. Es wäre auch möglich, an deren Stelle eine kapazitive oder induktive Messung anzuwenden.
Für die Ablesung der Messresultate werden direktanzeigende Messinstrumente verwendet. Die Anzeige könnte jedoch auf optische Weise durch einen Lichtstrahl erfolgen. Ferner wäre es möglich, das Messverfahren so zu erweitern, dass bei Serienmessungen die überschrittenen Toleranzen durch ein optisches oder akustisches Signal angezeigt werden.
Method for the geometric control of the chassis in motor vehicles
The steadily growing number of motor vehicles and the resulting increase in driving safety make it necessary to precisely check the chassis and steering geometry. A number of devices exist for performing these controls. However, the known inexpensive devices of this type are not satisfactory with regard to the accuracy of the measurements and do not allow all important details to be checked. The extensive devices are too complicated to use and so high in purchase price that they are out of the question for general service in repair shops.
The invention has the purpose of developing a method for the geometric control of the chassis in motor vehicles, which is easy to use, meets the highest demands on the measurement accuracy and can also be used by smaller service centers due to the inexpensive design of the accessories.
The essence of the method according to the invention is that, to determine the axle inclinations, each wheel is supplied with a measuring head with several feeler elements, which scan the two-dimensional inclination of the respective wheel with respect to a measuring plane directed at right angles to the wheel bearing axis and the measured values determined with respect to the geometric axes of the vehicle wheels convert them into electrical values that are displayed by an electrical measuring device.
In a practical implementation of the method, for example, the angle of inclination between the vehicle's longitudinal center axis and the front or
The rear axle is measured at the intersection points by means of a sensing element of the measuring head that is guided in the wheel centers and by using an articulated attachment of the measuring beam with a measuring transducer arranged in the hinge point.
The arrangement is preferably made such that the wheel plane is measured simultaneously in two coordinates with respect to the geometric front or rear axle.
A measuring surface which is fastened to the wheel and can be adjusted in two dimensions relative to the bearing axis can be used to scan the wheel plane.
The measured values are expediently recorded by means of an electrical bridge circuit.
The display device can be arranged separately from the bridge circuit and connected to it solely by an electrical line.
In the drawing exemplary embodiments of the invention are shown. Show it:
Fig. 1, la a schematic representation of the angle measurements on a chassis with electrical evaluation of the measurement results,
2, 2a a measuring device for carrying out the method according to FIG. 1,
3 shows a further measuring device,
4 shows an electromechanical angle measuring device in connection with an optical measuring arrangement,
5 shows the angle measuring device according to FIG. 4 on a larger scale,
6, 7 another embodiment of an electromechanical angle measuring device.
The following designations are used in the figures: a toe-in ss camber y spread of the kingpin
8 Trail e Inclination of the front axle x to the chassis geometry longitudinal axis y X Inclination of the rear axle x 'to the chassis geometry longitudinal axis y
The angles a, ss, e and x are measured with the steering in zero position (driving straight ahead), whereas the measurement of the angles y and a results from two wheel positions rotated about the axis A-A of the kingpin.
Fig. 2 shows a measuring device for measuring the above-mentioned angles. An angle measuring device according to FIG. 5, which is delivered to a vehicle wheel, serves as the measuring element. The carriage indicated in the outline is set up on a pre-marked position on the measuring stand. Above the vehicle are two measuring bars 1, 2, at the ends of which side arms 1 a, 1 b and 2 a, 2 b hang down, which can be inserted into the wheel centers with movable centering axles 9 to 12.
The measuring beams 1, 2 are arranged on a rail 3 such that they can be displaced and rotated by means of the slide 3a and 3b, respectively. Likewise, the rail 3 is mounted displaceably and rotatably by means of a slide 4a in a bracket 4 fastened in the masonry.
At the ends of the side arms la, lb or 2a, 2b there are height-adjustable slides 5, 6 or 7, 8 with inwardly directed centering axes 9, 11 and 10, 12.
The measuring bars 1, 2 are internally provided with a screw spindle which has a left-hand thread at one end and a right-hand thread at the other end. By turning a handwheel 13 or 14, the spindle is moved and the side arms la, lb or 2a, 2b are adjusted symmetrically to a vertical center axis 7 "or Z" ".
If the centering axes 9 to 12 are now set to the wheel centers of the vehicle wheels indicated by dash-dotted lines, the measuring bars 1, 2 at their hinge points 15, 16 form an angle x 'or $ with the longitudinal center axis, which corresponds to the angles ne and ± of the geometric vehicle axes correspond exactly to the longitudinal center axis y. The measuring units 17, 18 are installed in the hinge points 15, 16 between the slides 3a, 3b and the measuring beams 1, 2. The size of the angles x, x is converted into electrical values by the measuring units 17, 18 and can be read on electrical measuring instruments (FIG. 1).
The angles a, ss, r, a are entered for one of the vehicle wheels in Fig. La. To measure these angles, a measuring head 29 to 32 according to FIG. 2 is fed to the wheel to be measured. The centering axes 9 to 12 are pushed through an opening in the measuring heads into the wheel centers. Each measuring head has several sensing elements that sense the inclination of the wheel and convert it into an electrical value. Electrical lines go from the measuring heads to electrical measuring instruments, as indicated in Fig. La.
The electrical measuring instruments are combined in a desk 19. According to FIG. 2a, the measured values displayed by the measuring devices 20 can be further processed in a numerical evaluation unit 21 and recorded by a printing unit 22.
The embodiment according to FIG. 3 corresponds in principle to the previous embodiment. The measuring bars 23, 24, however, are lowered and can be moved in the longitudinal direction on a rail 26 located at floor level. The angles X and e between the longitudinal center axis y and the geometric axes of the vehicle wheels are measured by the angle measuring units 27, 28.
The measuring heads 29 to 32 are located on the vehicle wheels, with which the angular inclinations of the wheels are determined in the manner already described.
4 shows a measuring arrangement in which the position of the wheel centers of the front and rear wheel axles is measured in an optical manner. A measuring head similar to the measuring heads 29 to 32 according to FIGS. 2 and 3 is used to measure the wheel inclinations.
The function of the measuring heads for measuring the angular inclinations of the vehicle wheels is shown in FIG. 5. A measuring disk 33 is attached to the rim of a vehicle wheel (not shown in the drawing). The measuring head is pushed onto the centering axis 34 and secured in its position with the adjusting screw 35. The measuring head contains guide plates 36, 37 with openings in which measuring pins 38, 39, 40 which can be displaced in the direction of the centering axis are guided. The measuring pins are lightly pressed against the measuring disk 33 by springs 41, 42, 43. The three measuring pins are arranged in such a way that the pins 39, 40 are guided in a horizontal plane and the pins 38, 39 are guided in a vertical plane. During the measurement, the measuring head must be clamped against the measuring plane so that the three pins are in contact with the measuring plane.
In this position, the relative displacement of the pins corresponds to the inclination of the measuring surface to the centering axis 34. So that this relative displacement can be measured, the measuring pin 39 carries two electrical resistance bodies 44, 45 and the measuring pins 38, 40 each have a sliding contact. The two variable resistances thus formed are each connected to a measuring bridge to which a cross-coil measuring device 46 is connected, which displays the coordinated inclination in an angle or length unit. A level 46a is used to align the measuring head. The closed version shows the display device in FIG. 4, in which the two measuring instruments are installed centrally.
In the further exemplary embodiment according to FIGS. 6 and 7, the measuring head has no measuring pins, but a measuring ring 47 which is mounted on a ball joint and rests against a measuring disk 49 with an annular support 48. The attachment to the centering axis 50 is carried out with a sleeve 51 on which the inner ring 52 of the ball joint is displaceably mounted, but without the possibility of rotation. This inner ring with the measuring ring mounted on it is pressed by a spring 53 against the measuring disk 49 arranged on the vehicle wheel. Resistance strips 54, 55 are attached to the isolated spherical outer surfaces of the measuring ring 47 and are connected diagonally by sliding contacts 56, 57 and short-circuit clips 58, 59. The measuring device is protected against contamination by a cover 60 and a bellows 61.
During the measurement, the ohmic resistance values are measured using a Wheatstone bridge. It would also be possible to use a capacitive or inductive measurement instead.
Direct-display measuring instruments are used to read the measurement results. However, the display could be made optically by a beam of light. Furthermore, it would be possible to expand the measuring method in such a way that, during series measurements, the exceeded tolerances are indicated by an optical or acoustic signal.