DE102004036118A1

DE102004036118A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von unerwünschten Geräuschentwicklungen bei Kraftfahrzeugen, insbesondere unwuchtbedingte Geräuschentwicklungen bei gewissen Geschwindigkeiten

Info

Publication number: DE102004036118A1
Application number: DE200410036118
Authority: DE
Inventors: Guenter Fendt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-24
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2006-02-16

Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für eine Vorrichtung, insbesondere zur Regelung einer aktiven Fahrwerksregelung, vorzustellen, mittels diesem Verfahren eine weitgehende Kompensation von unerwünschten Geräuschentwicklungen bei Fahrzeugen, insbesondere bei unwuchtbedingten störenden Geräuschentwicklungen bei gewissen Geschwindigkeiten oder vom Fahrwerk aufgenommene und übertragene Frequenzanteile, infolge Toleranzen und/oder unwuchtbedingten Resonanzstellen und/oder Fahrbahnstoßstellen, ermöglicht wird. DOLLAR A Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen gezielt mittels der Dämpfereigenschaften/Dämpferkonstanten des aktiven Fahrwerks beeinflusst werden bzw. geringfügig variiert (verschoben) werden, damit die geschwindigkeitsabhängige Anregungsfrequenz, beispielsweise verursacht durch eine Unwucht in den Fahrzeugreifen oder der Fahrbahnbeschaffenheit (Stoßstellen), frequenzmäßig/anregungsmäßig nicht mit den fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen übereinstimmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung von unerwünschten Geräuschentwicklungen bei Fahrzeugen, insbesondere bei unwuchtbedingten störenden Geräuschentwicklungen bei gewissen Geschwindigkeiten oder vom Fahrwerk aufgenommene und übertragene Frequenzanteile, infolge Toleranzen und/oder unwuchtbedingten Resonanzstellen und/oder Fahrbahnstoßstellen, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur automatischen Kompensation von unwuchtbedingten störenden Geräuschentwicklungen bei gewissen Geschwindigkeiten.

Zur Verbesserung der Sicherheit im Straßenverkehr werden zunehmend Assistenzsysteme zur aktiven Fahrwerksregelung eingesetzt, damit beispielsweise Fahrzeugneigungen, infolge schwerer Lasten im Kofferraum, ungleichmäßige „Personen-Beladung" des Fahrgastraumes, Wankbewegungen bei Kurvenfahrten, Nickbewegungen beim Anfahren und Bremsen sowie sporadische Fahrbahnunebenheiten, kompensiert werden können, indem die einzelnen Räder gezielt mittels einer aktiven Fahrwerksregelung gegenüber dem Fahrzeug/Fahrzeugchassis eingefahren (angehoben) oder ausgefahren (abgesenkt) werden. Ebenso werden die einzelnen Fahrzeugräder/Radsysteme hinsichtlich auftretender Schwingungen überwacht, da diese neben einer eingeschränkten Sicherheit des Fahrbetriebs auch eine empfindliche Beeinträchtigung des Fahrkomforts nach sich ziehen. Derartige Räderschwingungen können durch den Straßenzustand fremderregt oder infolge Reifenungleichförmigkeit und Reifenunwucht (Eigenerregungen) verursacht sein, die bei bestimmten Geschwindigkeiten zu Resonanzerscheinungen und Störgeräuschen sowie zu einer verminderter Bodenhaftung führen.

Der Einfachheit halber wird im folgenden der Begriff „geregelt", stellvertretend/als synonym für „geregelt" als auch „gesteuert" verwendet.

Es sind bereits Systeme bekannt, bei diesen mittels einer Überwachungsvorrichtung sowie einem dazugehörenden Verfahren, eine Überwachungsmöglichkeit der Fahrzeugräder/des Fahrwerks hinsichtlich des Gleichlaufes, bzw. das Vorhandensein von Abnormalitäten erreicht wird, damit Fehler oder Abnormalitäten zur Anzeige gebracht werden können, und damit der Fahrer eine entsprechende Warnung erlangt.

Aus der DE 40 19 501 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schwingungsüberwachung der Radsysteme von Kraftfahrzeugen während des Fahrbetriebs bekannt, bei diesem/dieser die im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs die in einer Parallelebene zur Fahrbahn und etwa rechtwinklig dazu auftretenden Beschleunigungen für jedes Fahrzeugrad gesondert ermittelt und in Signale umgewandelt werden, sowie mit Hilfe gleichzeitig bestimmter Geschwindigkeitssignale Beschleunigungsspektren gebildet werden, und die unter letzteren gebildeten Flächen durch Vergleich miteinander ausgewertet werden und beim Auftreten signifikanter Formabweichungen des Spektrums wenigstens eines Fahrzeugrades, ein Signal zur Anzeige der Ursache für das ermittelte abnormale Schwingungsverhalten ausgelöst und angezeigt. Erfindungsgemäß sind dazu jedem Fahrzeugrad je ein Sensor für horizontale und vertikale Beschleunigungen zugeordnet, sowie ein Signalgeber zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung an zumindest einem Fahrzeugrad vorgesehen, damit die ermittelten Signale von einem zentralen Prozessor verarbeitet werden können, und gegebenenfalls die nachgeschaltete Anzeigeeinrichtung aktiviert werden kann.

Aus der DE 39 37 403 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit eines Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug bekannt, mittels diesem/dieser ein Vibrationskontrollsystem geschaffen wird, damit Schwingungsverursacher dem Fahrer angezeigt werden können und eine Kontrolle der statischen Unwucht, der Funktion der Fahrwerkdämpfer und eine Kontrolle des Reifendrucks ermöglicht wird. Erfindungsgemäß umfasst das System hierzu Schwingungsaufnehmer, die in mehreren Ebenen wirken.

Diese offenbarten Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass diese Systeme nur geeignet sind, Abnormalitäten festzustellen bzw. erfassen zu können, sowie diese anschließend gegebenenfalls mittels einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige bringen zu können. Diese Systeme sind jedoch nicht geeignet, um selbstständig als Reaktion auf eine ermittelte Abnormalität bzw. Schwingungsüberhöhung, beispielsweise verursacht durch eine Unwucht eines Fahrzeugrades/Reifens bei gewissen Geschwindigkeiten oder vom Fahrwerk aufgenommene und übertragene Frequenzanteile, in einer agierenden Form entgegenzuwirken, damit diese störenden Fehlerstellen/Geräuschübertragungen, bis zur korrekten Beseitigung oder bis Erreichen einer plan verlaufenden Fahrbahnstrecke, vom Fahrer bzw. den Fahrgästen, nicht all zu sehr als störend empfunden werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren für eine Vorrichtung, insbesondere zur Regelung einer aktiven Fahrwerksregelung, vorzustellen, mittels diesem Verfahren eine weitgehende Kompensation von unerwünschten Geräuschentwicklungen bei Fahrzeugen, insbesondere bei unwuchtbedingten störenden Geräuschentwicklungen bei gewissen Geschwindigkeiten oder vom Fahrwerk aufgenommene und übertragene Frequenzanteile, infolge Toleranzen und/oder unwuchtbedingten Resonanzstellen und/oder Fahrbahnstoßstellen, ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen, gezielt mittels den Dämpfereigenschaften/der Dämpferkonstanten des aktiven Fahrwerks beeinflusst werden bzw. geringfügig variiert (verschoben) werden, damit die geschwindigkeitsabhängige Anregungsfrequenz, beispielsweise verursacht durch eine Unwucht der Fahrzeugreifen oder der Fahrbahnbeschaffenheit (Stoßstellen), frequenzmäßig/anregungsmäßig nicht mit den fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen übereinstimmen.

Zur Erfassung der fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen, bzw. der dem Radsystem/der Radaufhängung zugeführten „Anregungsenergie", wird mittels einem Sensor, insbesondere als Beschleunigungssensor oder als schwingungserfassender Körperschallsensor ausgebildet, während des Fahrbetriebs der Zustand des Radsystems/der Radaufhängung überwacht, ob hierbei durch den Fahrbetrieb unerlaubte hohe Schwingungsanteile/Beschleunigungssignalanteile entstehen, welche senkrecht zur Fahrbahnoberfläche (vertikal), und/oder parallel zur Arbeitsrichtung des Dämpfersystems, verlaufen.

Bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes, bzw. bei einer Erhöhung der erfassten Signal (Schwingungsanteile/Beschleunigungssignalanteile), welche von einer nachgeschalteten Auswerteeinheit überwacht werden, werden die Dämpfereigenschaften (Dämpferkonstante) der Radaufhängung und/oder des Fahrwerks geringfügig verändert, damit sich eine Veränderung der Resonanzeigenschaften und/oder Verschiebung der Resonanzstelle, des jeweiligen Dämpfersystems der betreffenden Radaufhängung (Radsystem) ergibt, um als Ergebnis/Resultat davon, die Eigenresonanzstelle des Fahrzeugs/der Radaufhängung/des Radsystems von der momentanen fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen „Anregungsfrequenz" oder wirkenden anregungsmäßig resultierenden „Anregungsfrequenz" zu entfernen.

Der Arbeitsbereich zur Durchführung des Verfahrens, bzw. zur Variation/Veränderung der Resonanzeigenschaften und/oder Verschiebung der Resonanzstelle des jeweiligen Dämpfersystems der betreffenden Radaufhängung (Radsystem), befindet sich innerhalb eines Toleranzbereiches von ± 10 % des ansonsten vorliegenden Dämpfungskraft-Ist-Wertes/Dämpfungskraft-Soll-Wertes, damit keine zu großen Abweichungen, von den von anderen Sicherheitssystemen/Regeleinheiten gemäß dem Stand der Technik bekannten Systemen zur Fahrwerksregelung, vorbestimmten Dämpfungskraft-Soll-Wertes, welcher nach der korrekten Ausregelung automatisch dem Dämpferkraft-Ist-Wert entspricht, entstehen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels an einem Kraftfahrzeug/Personenkraftwagen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den dazugehörenden Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der 1 bis 3 näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein.
Es zeigen
1: Eine Darstellung eines Personenkraftwagens mit entsprechender Detaildarstellung der Radaufhängung/des Radsystems.
2: Eine Darstellung der fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen, sowie beispielsweise durch eine Unwucht der Fahrzeugreifen frequenzmäßig/anregungsmäßig wirkende „Anregungsenergie".
3: Eine Darstellung der fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen, sowie beispielsweise durch die Stoßstellen der Fahrbahnbeschaffenheit frequenzmäßig/anregungsmäßig wirkende „Anregungsenergie".
1 zeigt eine Darstellung eines Personenkraftwagens (10) mit entsprechender Detaildarstellung der Radaufhängung (2)/des Radsystems (2).
Die Radaufhängung (2)/das Radsystem (2) besteht im wesentlichen aus einem Rad (9), der Achse (5), sowie dem Dämpfersystem (2, 3), welches sich aus einer Feder (2) und einem variablen Dämpfer (4) zusammensetzt. Die Radaufhängung (2) bildet quasi das Bindeglied zwischen dem Fahrzeugchassis (7) und dem Rad, bzw. dem Boden/der Fahrbahn, wobei während des Fahrbetriebes die Radeigenschaften (9.1) oder die Fahrbahnbeschaffenheit, anregungsmäßig auf die Radaufhängung (2) einwirken. Sofern der Fahrbahnzustand gerade (plan) verläuft und keine Unwucht der Reifen vorliegt, findet während des Fahrbetriebs keine Anregung der Radaufhängung (2) statt.
Liegen hingegen Fahrbahnunebenheiten oder eine Unwucht der Reifen vor, findet während des Fahrbetriebs eine geschwindigkeitsabhängige Anregung der Radaufhängung (2) statt, welche mittels des Sensors (6), welcher sich an der Achse (5) befindet, erfasst werden kann.
Die Ausgangssignale des Sensors (6) werden einer Auswerteeinheit (8) zugeführt, welche die Signale bewertet und mit vorgegebenen Grenzwerten vergleicht. Als Ergebnis der Signalbewertung, regelt (beeinflusst) die Auswerteeinheit (8) den Dämpfungskraft-Ist-Wert/Dämpfungskraft-Soll-Wert, mittels dem Stellglied (4.1) des Dämpfers.
2 zeigt eine Darstellung der fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen, sowie beispielsweise durch eine Unwucht der Fahrzeugreifen frequenzmäßig/anregungsmäßig wirkende „Anregungsenergie".
Wie aus der Figur zu entnehmen ist, zeigt die obere Hälfte die fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen (11), welche mittels der Dämpferregelung (4.1), bzw. der Dämpferkonstante des variablen Dämpfers (4), verändert (12)/verschoben (12) werden können. Die untere Hälfte zeigt die unwuchtbedingte „Anregungsenergie" (13), welche frequenzmäßig auf das Radsystem (2) einwirkt. Mit steigender Geschwindigkeit des Fahrzeugs, steigt hierbei die wirkende anregungsmäßig resultierende „Anregungsfrequenz" proportional an.
3 zeigt eine Darstellung der fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen, sowie beispielsweise durch die Stoßstellen der Fahrbahnbeschaffenheit frequenzmäßig/anregungsmäßig wirkende „Anregungsenergie".
Wie aus der Figur zu entnehmen ist, zeigt die obere Hälfte die fahrzeugaufbaubedingten Resonanzfrequenzstellen (11), welche mittels der Dämpferregelung (4.1), bzw. der Dämpferkonstante des variablen Dämpfers (4), verändert (12)/verschoben (12) werden können. Die untere Hälfte zeigt die, infolge Stoßstellen in der Fahrbahn, straßenbedingte „Anregungsenergie" (13), welche frequenzmäßig auf das Radsystem (2) einwirkt. Mit steigender Geschwindigkeit des Fahrzeugs, steigt hierbei die wirkende anregungsmäßig resultierende „Anregungsfrequenz" proportional an.
Erfindungsgemäß ist mittels dem Verfahren, bzw. der Vorrichtung, beispielsweise durch Variation der Resonanzstellen (11) des Fahrzeugs (10)/des Radsystems (2)/der Radaufhängung (2) – mit Hilfe der Dämpfungsregelung (4.1), dafür zu sorgen, dass sich die beiden Frequenzen (Resonanzfrequenz/wirkende „Anregungsfrequenz") nicht überdecken.

1: Vorrichtung zur Verbesserung des Fahrverhaltens/Erhöhung des Fahrkomforts
2: Radsaufhängung/Radsystem
3: Feder der aktiven Fahrwerksregelung (mit fester Federkonstante)
4: Variabler Dämpfer der aktiven Fahrwerksregelung (mit variabler Dämpferkonstante)
4.1: Stellglied für Dämpfer/Dämpferregelung
5: Achse/Radachse
6: Sensor, insbesondere Beschleunigungssensor oder schwingungserfassender
: Körperschallsensor
7: Chassis/Fahrzeugchassis
8: Auswerteeinheit
9: Rad
9.1: Radeigenschaft/Anregung durch unwuchtbedingtes Rad
10: Fahrzeug
11: Resonanzstellen des Fahrzeugs/der Radaufhängung/des Radsystems
12: Veränderung der Resonanzfrequenz mittels Steuerung/Regelung der
: Dämpferkonstante (Dämpfungskraft-Ist-Wert)
13: Unwuchtbedingte „Anregungsenergie"
14: Straßenbedingte „Anregungsenergie"

Claims

Verfahren zur Reduzierung von unerwünschten Geräuschentwicklungen bei Fahrzeugen, insbesondere bei unwuchtbedingten störenden Geräuschentwicklungen bei gewissen Geschwindigkeiten oder vom Fahrwerk aufgenommene und übertragene Frequenzanteile, infolge Toleranzen und/oder unwuchtbedingten Resonanzstellen und/oder Fahrbahnstoßstellen, dadurch gekennzeichnet, dass a) mindestens eine der Radaufhängungen (2) mittels einem Sensor (6) überwacht wird, b) die Ausgangssignale des Sensors (6) einer Auswerteeinheit (8) zugeführt werden, welche c) bei einer Erhöhung der erfassten Signale und/oder bei einer Überschreitung der erfassten Signale um einen vorgegebenen Grenzwert, d) die Dämpfereigenschaften (Dämpferkonstante) der Radaufhängung (2) und/oder des Fahrwerks geringfügig verändert werden, e) damit sich eine Veränderung (12) der Resonanzeigenschaften und/oder Verschiebung (12) der Resonanzstelle (11), des jeweiligen Dämpfersystems (3, 4) der betreffenden Radaufhängung (2) (Radsystem) ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung (12) der Resonanzeigenschaften und/oder Verschiebung (12) der Resonanzstelle (11), des jeweiligen Dämpfersystems (3, 4) der betreffenden Radaufhängung (2) (Radsystem), von der Auswerteeinheit (8), als Folge von den Ausgangssignalen des Sensors (6), erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Veränderung (12) der Resonanzeigenschaften und/oder Verschiebung (12) der Resonanzstelle (11), mittels der Dämpfereigenschaften/der Dämpferkonstante/des Dämpfungskraft-Ist-Werts, die Eigenresonanzstelle des Fahrzeugs/der Radaufhängung/des Radsystems von der momentanen fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen „Anregungsfrequenz" oder wirkenden anregungsmäßig resultierenden „Anregungsfrequenz" entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation bzw. Veränderung der Dämpfereigenschaften/der Dämpferkonstante/des Dämpfungskraft-Ist-Werts, zur Durchführung der Veränderung der Resonanzeigenschaften (11) und/oder Verschiebung der Resonanzstelle (11), in einem Bereich von ± 10 % des ansonsten vorliegenden Dämpfungskraft-Ist-Wertes/Dämpfungskraft-Soll-Wertes erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ansonsten vorliegenden Dämpfungskraft-Ist-Wertes/Dämpfungskraft-Soll-Wertes, von den Regeleinheiten der gemäß dem Stand der Technik bekannten Systemen zur Fahrwerksregelung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor (6), vorzugsweise um einen Beschleunigungssensor oder um einen schwingungserfassenden Körperschallsensor handelt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor oder der schwingungserfassenden Körperschallsensor, Beschleunigungen und/oder Schwingungen der betreffenden Radaufhängung (2) (Radsystem) erfassen, die in ihrer Wirkrichtung/Ausbreitungsrichtung, im wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche (vertikal) verlaufen und/oder parallel zur Arbeitsrichtung des Dämpfersystems (3, 4) verlaufen.
Vorrichtung (1) zur Reduzierung von unerwünschten Geräuschentwicklungen bei Fahrzeugen, insbesondere bei unwuchtbedingten störenden Geräuschentwicklungen bei gewissen Geschwindigkeiten oder vom Fahrwerk aufgenommene und übertragene Frequenzanteile, infolge Toleranzen und/oder unwuchtbedingten Resonanzstellen und/oder Fahrbahnstoßstellen, dadurch gekennzeichnet, dass diese die entsprechenden Hardware-Komponenten (2, 3, 4, 4.1, 5, 6, 7, 8, 9), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.
Fahrzeug (10), insbesondere Personenkraftwagen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8.