DE10159492A1 - Verfahren zum Erkennen von Änderungen oder Defekten an Fahrwerkskomponenten von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erkennen von Änderungen, Defekten etc. an Fahrwerkskomponenten von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Langzeitänderungen oder schleichenden Änderungen von Schwingungsdämpfern, Buchsen, von Lagerdefekten, losen Karosserieteilen etc. beschrieben, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder erfasst, das Drehverhalten eines Vorderrades mit dem Drehverhalten des seitengleichen Hinterrades verglichen und nach Kriterien bewertet wird, die auf Änderungen oder Defekte hinweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen von Änderungen, Defekten etc. an Fahrwerkskomponenten von Kraft­ fahrzeugen, insbesondere von Langzeitänderungen oder schlei­ chenden Änderungen von Schwingungsdämpfern, von Buchsen, von Lagerdefekten, losen Karosserieteilen etc..

Aus der DE 38 36 680 A1 ist es bereits bekannt, zum Erkennen von Fahrbahnschäden das Drehverhalten eines Vorderrades mit dem Drehverhalten des Hinterrades nach dem Durchlaufen einer dem Radstand entsprechenden Fahrstrecke zu vergleichen und zum Unterdrücken von unerwünschten Regelungsvorgängen auszu­ werten.

Im Zuge immer höherer Anforderungen an Komfort und Agilität werden Fahrwerksauslegungen immer kritischer (sicherheits­ kritischer) in Bezug auf verschleißbedingte Änderungen der Fahrwerkskomponenten. Die unter der Bezeichnung "SUV" (Sport Utility Vehicle) bekannten und beliebten Geländewagen reagie­ ren ebenfalls sensibel auf solche Veränderungen, da sie von der konstruktiven Auslegung in dynamischen Situationen als kritisch angesehen werden können.

Sind Fahrwerkskomponenten, wie Stoßdämpfer oder Aufhängungs­ teile (Buchsen, Gummilager, Hydrolager usw.), verschlissen, können bekanntlich dynamische Fahrmanöver schon bei deutlich geringeren Kraftübertragungen (Reifen-Fahrbahn) in Vergleich zu den Kräften, für die das Fahrzeug ausgelegt ist, zu einem instabilen Fahrzeugverhalten führen. Das Fahrzeug kann außer Kontrolle geraten, was ein hohes Unfallrisiko in sich birgt. Speziell verschlissene Stoßdämpfer können durch die Unter­ dämpfung des Fahrzeugs ein schlechteres Bremsverhalten (Bremsweg, Instabilität) sowie eine stärkere Neigung zur In­ stabilität bei querdynamischen Fahrmanövern verursachen. Bei wechseldynamischen Fahrmanövern ist die Überschlagswahr­ scheinlichkeit stark erhöht.

Da diese Verschleißerscheinungen sich meist sehr langsam ein­ stellen, geschieht dies, ohne dass es der Fahrer registriert. Fahrwerksprobleme mit anderen Komponenten zu detektieren be­ deutet in "normalen" Fahrzeugen einen zusätzlichen, nicht un­ erheblichen Bauteile- und Kostenaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand Änderungen und Defekte von Fahr­ werkskomponenten, die grundsätzlich sicherheitskritisch sind, zu erkennen und anzuzeigen.

Es hat sich gezeigt, dass diese Aufgabe mit dem im Anspruch 1 genannten Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung in überraschend einfacher Weise gelöst werden kann. In den Un­ teransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Er­ findung beschrieben.

Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, dass durch eine Langzeitüberwachung des Drehverhaltens der Räder eines Kraft­ fahrzeugs beim Überfahren von Straßenstörungen (bevorzugt Einmalstörungen) verschlissene Fahrwerksteile und/oder nicht ordnungsgemäß angebrachte (lose Verschraubungen etc.) Fahr­ werksteile detektiert werden können. Der Fahrer wird gewarnt und/oder es wird eine Fehlerinformation in einem Speicherbau­ stein abgelegt, die dann bei einem Werkstattaufenthalt ausge­ lesen werden kann.

Grundüberlegung ist es, dass sich bei Geradeausfahrt eine mit dem Vorderrad überfahrene Straßenstörung in sehr ähnlicher Amplitude und Frequenz im Radgeschwindigkeitsverlauf auch auf dem Hinterrad zeigen muss. Weiterhin kann davon ausgegangen werden, das Defekte oder Verschleiß nicht gleichzeitig und im gleichen Maß an Vorderachse und Hinterachse auftreten. Das an der Vorderachse aufgetretene Radgeschwindigkeitsmuster muss nach einer von Fahrzeuggeschwindigkeit und Radstand abhängi­ gen Zeit an der Hinterachse auftreten. Dies ermöglicht es, die das Radmuster erzeugende Straßenstörung genau zu identi­ fizieren und somit die Vergleichbarkeit der Anregung sicher­ zustellen. Da kurze positive Fahrbahnstörungen bei defekten Stoßdämpfern zu einem Abheben des Rades führen können, stellt sich in diesem Beispiel eine größere positive Geschwindig­ keitsabweichung ein als bei einem Rad, welches der Kontur der Störung folgt.

Lose oder verschlissene Aufhängungsteile hingegen erzeugen beim Auftreffen des Rades auf eine positive Fahrbahnstörung einen kurzen Geschwindigkeitsrückgang, da sich die Aufhängung durch der Längskrafteinfluss relativ zum Fahrzeug nach hinten verschiebt und somit langsamer ist als das gesamte Fahrzeug.

Die auftretenden Geschwindigkeitsmuster werden erst ab einer entsprechenden Beschleunigungsschwelle (Beschleunigung der Radgeschwindigkeit) ausgewertet, da das Radmuster eine hin­ reichende Intensität aufzeigen muss. Es werden die Muster verglichen, um dann eine Aussage zu treffen, welches Rad das defektverdächtige Muster aufzeigt.

Die zu treffende Aussage über einen Fahrwerksdefekt sollte nicht auf relativ geringe Veränderungen reagieren, um zu häu­ fige Warnungen, ggf. ungerechtfertigte Warnungen und Feh­ lereinträge zu vermeiden.

Da, wie oben dargelegt, sich diese Defekte über einen länge­ ren Zeitraum einstellen, ist es nicht erwünscht, eine Aussage nach einem Einmalereignis zu treffen. Der Verdacht eines De­ fekts (abweichende Radmuster) kann und muss daher akkumuliert werden. Diese Langzeitüberwachung kann einen Zündungslauf deutlich übersteigen. Ein Zähler, der den auftretenden De­ fektverdacht akkumuliert, wird auf sehr hohe Werte inkremen­ tiert. Der Grad der Radmusterabweichung wird durch entspre­ chend stärkere Inkrementierungen des Verdachtzählers berück­ sichtigt. Wenn sich die Radmuster hinreichend ähneln, wird der Verdachtszähler wieder dekrementiert (kann hysteresebe­ aufschlagt sein), um eine zwangsläufige Warnung zu vermeiden. Ein zeitabhängiges Dekrementieren des Zählers ist ebenfalls denkbar.

Nach Reparaturen kann der Zähler durch einen externen Impuls (Diagnoseschnittstelle) zurückgesetzt werden. Ein Zurückset­ zen um einen Anteil (<50%) des im aktuellen Zündungslauf ge­ lernten Verdachtszählers ist ebenfalls denkbar, um auf Zäh­ ler-Reset nach Reparaturen verzichten zu können. Dieses Ver­ fahren erhöht aber die zum Warnen benötigte Zeit.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand eines Ausführungs- und Situationsbeispiels erläutert.

Fig. 1 symbolisiert den Geschwindigkeitsverlauf V_R (V_VR, V_HR) eines Vorderrades "VR" und eines Hinterrades "HR" in der hier näher betrachteten Situation. Zum Zeitpunkt t₁ wird zunächst in bekannter Weise überprüft, ob eine "Schlechtweg"-Situation vorliegt oder ob das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommen kann. Bei "Schlechtweg"-Erkennung wird ein Auslösen des erfindungsgemäßen Verfahrens verhindert.

Zum Zeitpunkt t₂ überschreitet bei normaler, "guter" Fahr­ bahn die Radbeschleunigung Acc eine vorgegebene Schwelle TH, d. h.

Acc < Th;

der Geschwindigkeitswert zum Zeitpunkt t2 wird gespeichert, ein Zähler Z₂ wird gestartet und die maximale Beschleunigung Accmax₂ festgehalten.

Der Zeitpunkt t₃ ist an dem Vorzeichenwechsel der Radbe­ schleunigung zu erkennen. Der Zählerstand Z₃ (Zählerstand zum Zeitpunkt t₃), der Beschleunigungswert Accmax₃ und die Radge­ schwindigkeit V_R3 zum Zeitpunkt t₃ werden erfasst. Die Diffe­ renz der Radgeschwindigkeiten

V₃ = |V_R3 - V_R2

wird ermittelt und ausgewertet, und es wird ein weiterer Zäh­ ler gestartet.

Zum Zeitpunkt t₄ findet erneut ein Vorzeichenwechsel der Rad­ beschleunigung statt. Die Dauer oder Zeitspanne t₄-t₃ (Zählerstand Z₄), die maximale Radbeschleunigung Accmax₄, die Radgeschwindigkeit V_R4 und die die Differenz der Radge­ schwindigkeiten V₄ = |V_R4 - V_R3| werden gespeichert und ausgewertet.

Sind die entsprechenden Werte Accmax und V des Vorderrades und des Hinterrades während der Beobachtungszeit des fahren­ den Fahrzeugs um einen vorgegebenen Mindestwert von z. B. 20% größer als die entsprechenden Werte des Vergleichsrades und sind die Zählerstände "ähnlich", wird ein Häufigkeitszähler inkrementiert. Dabei kann das Maß der Abweichung der Ver­ gleichswerte voneinander erfasst und zur Beeinflussung der Zählgeschwindigkeit herangezogen werden.

Bei hinreichender Ähnlichkeit der Vergleichswerte wird der Häufigkeitszähler dekrementiert. Eine Fahrwerksänderung, die auf einen Defekt schließen lässt, wird "erkannt", wenn der akkumulierte Speicherwert einen vorgegebenen Häufigkeits- Grenzwert überschreitet.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsart der Erfindung wird auf jeder Fahrzeugseite individuell das Drehverhalten des Vorderrades mit dem Drehverhalten des Hinterrades verglichen. Auch dies veranschaulicht die Fig. 1. Die dargestellte, zum Zeitpunkt t₁ einsetzende Radverlaufsänderung am Vorderrad VR wiederholt sich am seitengleichen Hinterrad HR nach einer Zeitspanne T, die durch den Radabstand bzw. Radstand S und die mittlere Geschwindigkeit v_mittel im betrachteten Zeitraum definiert ist; es gilt

T = S/V_mittel.

Zum Zeitpunkt t₅ bzw. kurz davor (t₅ - x) beginnt die Beob­ achtung des zugehörigen Hinterrades HR.

Claims (4)

1. Verfahren zum Erkennen von Änderungen, Defekten etc. an Fahrwerkskomponenten von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Langzeitänderungen oder von schleichenden Änderungen von Schwingungsdämpfern, Buchsen, von Lagerdefekten, lo­ sen Karosserieteilen etc., dadurch gekennzeichnet, dass das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder erfasst, untereinander und/oder mit gespeicherten Werten vergli­ chen und nach Kriterien ausgewertet wird, die auf Ände­ rungen oder Defekte hinweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehverhalten der Räder in vorgegebenen Situationen, wie Geradeausfahrt, Kurvenfahrt, Überfahren von Schwel­ len, von Vertiefungen oder von Fahrbahnstörungen erfasst und ausgewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das Drehverhalten eines Vorderrades mit dem Drehverhalten des seitengleichen Hinterrades unter Be­ rücksichtigung des Radstandes und der aktuellen Fahrzeug­ geschwindigkeit verglichen wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erkannten Störungen ge­ speichert, akkumuliert und erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Häufigkeits- und/oder Intensitätsschwellwer­ tes als Defekt gewertet und/oder angezeigt werden.