DE102005051442A1

DE102005051442A1 - Vorrichtung und Verfahren zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemissionen einer Lenkung mit Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102005051442A1
Application number: DE200510051442
Authority: DE
Inventors: Dirk Dreyer; Jan Hendricks; Robert Krumm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-03

Abstract

Eine Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemissionen einer Lenkung mit Antriebsmotor umfasst einen Beschleunigungsaufnehmer (3), eine Einrichtung (4) zur Frequenzanalyse des von dem Beschleunigungsaufnehmer (3) erfassten und gegebenenfalls verstärkten Signals, eine Einrichtung (5) zur Erzeugung eines Kompensationssignals aus dem Signal der Frequenzanalyseeinrichtung zur Minderung der Geräuschemissionen der Lenkung und einen Signalgeber (6) zur Ansteuerung des Antriebsmotors (2) der Lenkung über den Motorstrom. Das Kompensationssignal wird in Form einer auf den Motorstrom aufmodulierten Komponente an dem Antriebsmotor (2) der Lenkung zur Wirkung gebracht. Hierdurch können Fahrzeuglenkungen ohne zusätzlichen baulichen Aufwand geräuscharm gestaltet werden. Weiterhin wird ein entsprechendes Verfahren angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemissionen einer Lenkung mit Antriebsmotor sowie weiterhin auf ein entsprechendes Verfahren.

Aus dem Stand der Technik ist allgemein bekannt, störende Geräuschemissionen und sonstige Schwingungen eines mechanischen Systems durch die Einkopplung gegenphasiger Schwingungen zu vermindern oder zu tilgen.

Üblicherweise werden hierzu die Störgeräusche erfasst und mit Methoden der Frequenzanalyse nach Betrag und Phase identifiziert. Aus diesen Informationen wird dann ein zumeist gegenphasiges Signal erzeugt und über einen Aktuator an dem System zur Wirkung gebracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Prinzip mit möglichst geringem Aufwand in eine einen Antriebsmotor aufweisende Fahrzeuglenkung wie beispielsweise eine elektromechanische Lenkung zu implementieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst im besonderen einen Beschleunigungsaufnehmer, eine Einrichtung zur Frequenzanalyse des von dem Beschleunigungsaufnehmer erfassten und gegebenenfalls verstärkten Signals, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Kompensationssignals aus dem Signal der Frequenzanalyseeinrichtung zur Minderung der Geräuschemissionen der Lenkung, und einen Signalgeber zur Ansteuerung des Antriebsmotors der Lenkung über den Motorstrom. Sie zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass das Kompensationssignal in Form einer auf den Motorstrom aufmodulierten Komponente an dem Antriebsmotor der Lenkung zur Wirkung gebracht wird.

Gemäß der Erfindung wird somit der Antriebsmotor der Lenkung unmittelbar selbst als Aktuator für die Einkopplung der geräuschmindernden Schwingungen eingesetzt. Auf das Anbringen separater Aktuatoren, wie sie herkömmlicherweise zur Schwingungskompensation verwendet werden, wird dabei verzichtet.

Auf diese Weise können Fahrzeuglenkungen ohne zusätzlichen baulichen Aufwand geräuscharmer gestaltet werden.

Von der Lenkung erzeugte mechanische Störgeräusche werden hierzu mit Hilfe des Aufnehmers erfasst und durch eine Spektralanalyse nach Betrag und Phase identifiziert. Aus den identifizierten Daten wird dann ein Kompensationssignal zur Geräuschminderung generiert. Das Kompensationssignal kann dabei zum Beispiel als rein gegenphasiges, gegebenenfalls verstärktes Signal erzeugt werden.

Anschließend wird das Kompensationssignal einem Signal für die Lenkfunktion aufmoduliert. Mit dem kombinierten Signal erfolgt dann die Ansteuerung des Antriebsmotors der Lenkung, derart, dass mittels des Antriebsmotors geräuschmindernde Schwingungen erzeugt werden, die die eigentliche Störung unterdrücken.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Motor ein Pulsweitenmodulator vorgeschaltet, dem das kombinierte Signal aufgeschaltet ist.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemissionen einer mit einem Antriebsmotor versehenen Lenkung.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Lenkgetriebe 1 für die Lenkung eines Personenkraftfahrzeugs. Diese Lenkung ist hier beispielhaft als elektromechanische Lenkung ausgeführt. Entsprechend befindet sich in oder an dem Lenkgetriebe 1 ein Antriebsmotor 2, mit dem ein vom Fahrer vorgegebener Lenkbefehl umgesetzt oder das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment unterstützt werden kann.
Weiterhin ist an dem Antriebsmotor 2 ein Beschleunigungsaufnehmer 3 angebracht, der mechanische Schwingungen des Systems insbesondere auch im akustischen wahrnehmbaren Bereich erfasst. Solche Schwingungen sind in der Regel unerwünscht und sollen mit der nachfolgend näher erläuterten Vorrichtung unterdrückt werden.
Diese umfasst neben dem Beschleunigungsaufnehmer 3 eine Einrichtung zur Frequenzanalyse 4 des von dem Beschleunigungsaufnehmer 3 erfassten und gegebenenfalls verstärkten Signals s₁. In der Frequenzanalyseeinrichtung 4 wird das Signal s₁ nach Betrag und Phase analysiert. Vorzugsweise ist hierzu die Frequenzanalyseeinrichtung 4 als Fast-Fourier-Transformator ausgebildet.
Das so analysierte Signal s₁* wird dann an eine Einrichtung 5 zur Erzeugung eines Kompensationssignals weitergeleitet, die aus dem Signal s₁* ein Signal s₂ zur Minderung der Geräuschemissionen der Lenkung errechnet. Vorzugsweise ist dieses Kompensationssignal s₂ gegenphasig zu dem Signal s₁.
Für den Fall, dass der Beschleunigungsaufnehmer 3 nicht unmittelbar am Antriebsmotor 3 angebracht wird, können bei der Erzeugung des Kompensationssignals s₂ die Übertragungseigenschaften der entsprechenden Strecke mit berücksichtigt werden, die sich beispielsweise experimentell erfassen lassen. Das Kompensationssignal s₂ ist also nicht notwendigerweise exakt gegenphasig zu dem erfassten Signal s₁. In jedem Fall erfolgt die Signalgenerierung bezüglich des Kompensationssignals s₂ jedoch derart, dass mit diesem in der nachfolgend noch näher erläuterten Art und Weise eine zumindest teilweise Löschung der Störgeräusche über den Antriebsmotor 2 erzielt wird.
Weiterhin ist in dem Ausführungsbeispiel ein Signalgeber 6 für die Lenkungsfunktion vorgesehen, der zur Ansteuerung des Antriebsmotors 2 dient, um entsprechende Lenkbefehle bzw. Lenkunterstützungsbefehle in ein Lenkungssignal s₃ umzusetzen.
Dem Antriebsmotor 2 ist ein Pulsweitenmodulator 7 vorgeschaltet, an dessen Eingang das Signal s₃ des Signalgebers 6 anliegt.
Um die oben erwähnten Störgeräusche zu vermindern, wird nun das Kompensationssignal s₂ dem Lenkungssignal s₃ aufmoduliert, wie dies in 1 anhand des Bezugszeichens 8 gezeigt ist. Über den Pulsweitenmodulator 7 wird so das Kompensationssignal s₃ in Form einer auf den Motorstrom aufmodulierten Komponente an dem Antriebsmotor 2 zur Wirkung gebracht. Die hierdurch an der Lenkung erzeugten Schwingungen sind den Störgeräuschen phasengegengerichtet, wodurch im Idealfall eine vollständige und in der Praxis zumindest weitgehende Löschung der Störgeräusche erzielt wird.
Der Antriebsmotor 2 übernimmt somit nicht nur die Funktion der Bereitstellung eines bestimmten Lenkmoments, sondern zusätzlich auch die Funktion eines Aktuators zur Einkopplung geräuschmindernder Schwingungen.
Von dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abwandlungen möglich.
So kann beispielsweise der Aufnehmer 3 auch an anderer Stelle als unmittelbar an dem Motor angeordnet werden. Möglich ist beispielsweise dessen Anbringung im Umfeld des Antriebsmotors 2, beispielsweise unmittelbar am Lenkgetriebe 1.
Weiterhin ist es möglich, zwischen der Frequenzanalyseeinrichtung und der Einrichtung zur Kompensationssignalerzeugung einen Filter zwischenzuschalten, der lediglich für Signalanteile im akustischen wahrnehmbaren Bereich durchlässig ist. Hierdurch kann unter Umständen der Berechnungsaufwand für das Kompensationssignal s₃ verringert und dessen Generierung beschleunigt werden.

1: Lenkgetriebe
2: Antriebsmotor der Lenkung
3: Aufnehmer
4: Einrichtung zur Frequenzanalyse
5: Einrichtung zur Erzeugung eines Kompensationssignals
6: Signalgeber für die Lenkerfunktion
7: Pulsweitenmodulator
8: Summierer
s₁: erfasstes Signal
s₁*: transformiertes Signal
s₂: Kompensationssignal
s₃: Lenkungssignal

Claims

Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemissionen einer Lenkung mit Antriebmotor, umfassend: – einen Beschleunigungsaufnehmer (3), – eine Einrichtung (4) zur Frequenzanalyse des von dem Beschleunigungsaufnehmer (3) erfassten und gegebenenfalls verstärkten Signals, – eine Einrichtung (5) zur Erzeugung eines Kompensationssignals aus dem Signal der Frequenzanalyseeinrichtung (4) zur Minderung der Geräuschemissionen der Lenkung, und – einen Signalgeber (6) zur Ansteuerung des Antriebsmotors (2) der Lenkung über den Motorstrom, – wobei das Kompensationssignal in Form einer auf den Motorstrom aufmodulierten Komponente an dem Antriebsmotor (2) der Lenkung zur Wirkung gebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsmotor (2) ein Pulsweitenmodulator (7) für die Motoransteuerung vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signal für die Lenkfunktion, das durch den Signalgeber (6) bereitgestellt wird, das Kompensationssignal aufmoduliert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Signal aus dem Lenkfunktionssignal und dem Kompensationssignal dem Pulsweitenmodulator (7) als Eingangssignal aufgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Frequenzanalyse ein Fast-Fourier-Transformator ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Frequenzanalyseeinrichtung (4) und der Einrichtung (5) zur Kompensationssignalerzeugung ein Filter zwischengeschaltet ist, der lediglich Signalanteile im akustischen wahrnehmbaren Bereich passieren lässt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur Erzeugung des Kompensationssignals aus dem zugeführten Signal ein gegenphasiges Signal als Kompensationssignal erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsaufnehmer (3) derart angeordnet ist, um mechanische Störgeräusche der Lenkung aufzunehmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsaufnehmer (3) im Umfeld des Antriebsmotors (2) der Lenkung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsaufnehmer (3) an dem Antriebsmotor (2) der Lenkung befestigt ist.
Verfahren zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemissionen einer Lenkung mit Antriebmotor, bei dem – von der Lenkung erzeugte, mechanische Störgeräusche mittels eines Aufnehmers (3) erfasst und mittels Spektralanalyse nach Betrag und Phase identifiziert werden, – aus den identifizierten Daten ein Kompensationssignal zur Geräuschminderung generiert wird, – das Kompensationssignal einem Signal für die Lenkfunktion aufmoduliert und mittels des kombinierten Signals der Antriebsmotors (2) der Lenkung angesteuert wird, derart, dass durch den Antriebsmotor (2) geräuschmindernde Schwingungen erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Antriebsmotors (2) über eine Pulsweitenmodulation erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus den identifizierten Daten ein gegenphasiges Signal als Kompensationssignal errechnet wird.