[发明专利]用于确定车辆的车轴几何学的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定车辆的车轴几何学的方法和装置。

本发明尤其是涉及在车轴测量期间对转向几何学的检验和测量，具体而言涉及利用以下特征参量对转向轴线（“主销轴线”）进行三维测定：主销内倾角（Spreizungswinkel）、主销后倾角（Nachlaufwinkel）、主销后倾移距（Nachlaufstrecke）和转向半径。

背景技术

在车轴测量的领域中，确定并且必要时调节车辆的轮距角（Spurwinkel）和车轮外倾角（Sturzwinkel）。车轴测量的另一子任务是检验转向几何学。这通过在转向运动期间对车轮的运动的测量来实现。通常，在此测量主销内倾角和主销后倾角。

转向几何学的特征参量取决于转向装置的机械构造。在具有固定的主销轴线的经典几何学与所谓的立体式转向轴线之间存在区别。在标准DIN 70000中定义了用于描述具有固定的主销轴线的转向几何学的特征参量，比如像主销内倾角、主销后倾角、主销后倾移距和转向半径。

为了确定所述特征参量，通常在转向运动（“转向盘回转程序”）期间测量轮距角和车轮外倾角。对于不同的车轮转向角来说，接下来由车轮的轮距值和车轮外倾值计算主销内倾角和主销后倾角的数值。

在文献“HUNTER ENGINEERING CO, BRIDGETON, MO, USA:STEERING GEOMETRY AND CASTER MEASUREMENT, SAE TECHNICAL PAPER SERIES, 第850219期，1985，第1-10页, XP008068693 WARRENDALE, PA, USA”中，Daniel B.January描述了由两个单次测量计算主销内倾角和主销后倾角，所述两个单次测量在车轮回转运动期间实施。因为仅实施了两个单次测量，仅两次轮距测量和车轮外倾测量的测量误差会导致在计算转向几何学时的相应大的误差。

在文献EP 1 739 390 B1中描述了多于两次轮距测量和车轮外倾测量的结合，以便通过将多项式与轮距角和车轮外倾角的测量曲线匹配（拟合）来提高测量精度。

轮距测量和车轮外倾测量可以通过各种已知的、用于车轴测量的方法来进行。用于车轴测量的新方法允许通过对车轮运动的三维检测以光学方式来测量车轴几何学。在该方法中，求得车轮的旋转轴线和旋转中心的几何三维位置并且对准车轮的旋转轴线和旋转中心。这可以通过利用在车辆上的光学目标标记测量所谓的目标（例如参见文献DE 197 57 763 A1、EP 1 042 643 B1）或通过三维检测车轮的表面、例如通过将图案投影到车轮表面来进行（例如参见文献EP 187 51 64 B1、WO 2008/046715 A1）。

发明内容

本发明的任务是提供一种能够实现简单地以高精度确定车轴几何学的方法。

该任务通过根据独立权利要求1所述的方法和根据独立权利要求10所述的装置来解决。从属权利要求1至9描述了根据本发明的方法的有利的技术方案。

本发明的基本构思是在使用转向几何学的运动学模型的情况下，针对不同的车轮转向角由车轮的旋转轴线和旋转中心来三维计算主销轴线的参数，其中车轮的旋转轴线和旋转中心通过对车轮位置的三维测量、例如通过测量在车轮上的光学目标或借助车轮的三维表面模型来确定。

三维车轴几何学的光学测量允许在整个测量期间对车轮运动进行三维检测。对于转向回转测量而言这意味着，允许在测量的任何时刻知晓车轮的旋转中心的三维位置和车轮旋转轴线的三维的方向向量。这些测量数值根据本发明用于主销轴线的三维计算。

一种根据本发明的、用于确定车辆的车轴几何学的方法尤其包括：将固定在车辆的车轴上的车轮转向到具有不同的车轮转向角的多个转向位置上，并且在不同的转向位置上测量车轮的空间位置。在不同的转向位置上由对车轮的空间位置的测量的结果确定车轮的相应的旋转轴线。如此匹配主销轴线的参数模型的参数，从而使得车轮的、由测量空间位置所确定的旋转轴线尽可能良好地与由参数模型计算出的旋转轴线相一致。车轴几何学的特征参量于是由主销轴线的如此匹配的参数模型来计算。

车轴几何学的能够如此确定的特征参量尤其包括主销内倾角和主销后倾角。

有利地，根据本发明的方法也包括在不同的转向位置上确定车轮的相应的旋转中心，并且主销轴线的参数模型也包括车轮的旋转中心。在这种情况下，由参数模型除了能够确定主销内倾角和主销后倾角之外还可以确定主销后倾移距和转向半径。