DE102006031587A1

DE102006031587A1 - Monitoring device for shock absorbers, comprises evaluating unit for oscillating signal, where device requests oscillating signal of tire barrier sensor or tire pressure sensor, and state of vibration damper is determined

Info

Publication number: DE102006031587A1
Application number: DE200610031587
Authority: DE
Inventors: Hendrik Dr. Ing. Gerth
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-17

Abstract

The device comprises an evaluating unit for oscillating signal. The device requests the oscillating signal of a tire barrier sensor or a tire pressure sensor. The state of the vibration damper is determined by evaluating signals of the sensor. The evaluating unit requests the signal characteristic to the driving condition of the motor vehicle. The signals characterizing the driving condition are the signals of a vehicle speed sensors and the wheel speed sensors. An independent claim is also included for a method for monitoring a shock absorber of a motor vehicle, which evaluates the oscillations of a sensor arranged at the wheel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Stoßdämpfern in Fahrzeugen, bei welcher während der Fahrt gesammelte Fahrzeugdaten ausgewertet werden, die eine Beurteilung des Fahrzeugverhaltens erlauben.The The invention relates to a method and a device for monitoring shock absorbers in vehicles, at which during the journey collected vehicle data are evaluated, the an assessment allow the vehicle behavior.

Der Zustand der Stoßdämpfer eines Fahrzeuges ist im Hinblick auf die stabile Straßenlage und somit die Fahrsicherheit eine wichtige Kenngröße. Deren Zustand ändert sich dabei unter normalen Verschleißbedingungen sehr langsam, so dass eine Verschlechterung des Fahrverhaltens durch den Fahrer meist nicht wahrgenommen wird. Es ist daher notwendig, den Zustand der Stoßdämpfer zu ermitteln und eine die Fahrsicherheit gefährdende Verschlechterung dem Fahrer anzuzeigen.Of the Condition of the shock absorbers of one Vehicle is in view of the stable roadholding and thus the driving safety an important parameter. their State changes doing so under normal wear conditions very slowly, so that a deterioration of driving behavior by the driver mostly is not perceived. It is therefore necessary to check the condition of Shock absorber too determine and endanger the driving safety endangering the Driver display.

Vorbekannt ist aus der DE 29 05 931 C3 eine Vorrichtung zur Überwachung von Stoßdämpfern, bei welcher Beschleunigungsaufnehmer am Rad und an der Karosserie angebracht werden, um aus dem Signal dieser Beschleunigungsaufnehmer einen Rückschluss über den Zustand der Stoßdämpfer zu erhalten. Hierfür sind zusätzliche Sensoren für die Beschleunigungsmessung erforderlich.Previously known from the DE 29 05 931 C3 a device for monitoring shock absorbers, in which accelerometers are attached to the wheel and to the body in order to obtain from the signal of these accelerometers a conclusion about the state of the shock absorbers. This requires additional sensors for the acceleration measurement.

Weiterhin vorbekannt sind Reifendrucksensoren, welche den Luftdruck im Reifen direkt oder indirekt bestimmen. Hierzu kommen in den Reifen vergossene Sensoren in Frage, wobei ebenfalls Sensoren vorbekannt sind, welche die Verformung der Seitenwand des Reifens messen, um Rückschlüsse auf den Luftdruck im Fahrzeugreifen zu ziehen. Ein solcher Sensor ist in der DE 100 43 976 A1 beschrieben, wobei der Inhalt der Anmeldung ausdrücklich durch den Verweis mit in die Anmeldeunterlagen eingeschlossen wird.Furthermore, previously known are tire pressure sensors, which determine the air pressure in the tire directly or indirectly. For this purpose, in the tire encapsulated sensors in question, which also sensors are already known, which measure the deformation of the sidewall of the tire to draw conclusions about the air pressure in the vehicle tire. Such a sensor is in the DE 100 43 976 A1 The content of the application is expressly included by reference in the application documents.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der Dämpfungseigenschaften von Fahrzeugstoßdämpfern anzugeben, welches kostengünstig unter Ausnutzung von bereits im Fahrzeug vorhandenen Sensoren realisierbar ist.task It is the object of the present invention to provide an apparatus and a method to monitor the damping properties indicate vehicle shock absorbers, which cost can be realized by utilizing already existing in the vehicle sensors is.

Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Überwachung der Stoßdämpfer von Fahrzeugen mit einer Vorrichtung, welche das Schwingungssignal eines Reifendrucksensors oder eines Sensors zur Messung der Reifenwandverformung nutzt. Reifendrucksensoren sind in vielen Fahrzeugen bereits Serienstand. Es wird damit das Signal eines Sensors genutzt, welcher im Fahrzeug bereits vorhanden ist. Die Überwachung der Dämpfungseigenschaften des Stoßdämpfers erfolgt damit im wesenlichen durch Erweiterung um einen Auswertealgorithmus.According to the invention advantageous the monitoring takes place the shock absorber of Vehicles with a device which receives the vibration signal of a Tire pressure sensor or a sensor for measuring the tire wall deformation uses. Tire pressure sensors are already standard production in many vehicles. It is thus used the signal of a sensor, which in the vehicle already exists. The supervision the damping properties the shock absorber takes place in essence, by adding an evaluation algorithm.

Erfindungsgemäß vorteilhaft werden die Signale weiterer Sensoren genutzt, welche im Fahrzeug bereits vorhanden sind und deren Signale in einfacher Weise z. B. auf dem Fahrzeugbus abgegriffen werden können. Durch Betrachtung weiterer Signale, insbesondere der den Fahrzustand kennzeichnenden Signale, wie das Signal eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors und/oder der Raddrehzahlsensoren und/oder das Signal der ABS- und/oder ESP-Einheit, kann die Genauigkeit der Überwachung gesteigert werden. Insbesondere die Auswertung der Raddrehzahlen ermöglicht die Berücksichtigung der geschwindigkeitsabhängig wirkenden Kräfte. Bei Auswertung der Änderungen der Raddrehzahlen können sich im Reifendrucksignal widerspiegelnde Einflüsse der Brems- oder Anfahrvorgänge berücksichtigt werden. Weiterhin ist die Bewertung hinsichtlich des Stillstandes des Fahrzeuges möglich, so dass als Referenzwert ein Reifendruck bei Stillstand gemessen werden kann und der Einfluss höherer Beladung, eventuell gewechselter Reifen oder des veränderten Luftdrucks im Reifen berücksichtigt werden kann.According to the invention advantageous the signals of other sensors are used, which already in the vehicle are present and their signals in a simple manner z. B. on the Vehicle bus can be tapped. By looking at other signals, especially the driving condition characterizing signals, such as the signal of a vehicle speed sensor and / or the wheel speed sensors and / or the signal of the ABS and / or ESP unit, the accuracy of monitoring can be increased. In particular, the evaluation of the wheel speeds allows the consideration the speed-dependent acting forces. When evaluating the changes the wheel speeds can taken into account in the tire pressure signal influencing influences of the braking or starting operations become. Furthermore, the evaluation in terms of shutdown the vehicle possible, so that a tire pressure measured at standstill as a reference value can be and the influence of higher Loading, possibly changed tires or modified Air pressure in the tire taken into account can be.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Vorrichtung ein Mittel zum Anzeigen des Verschleißzustandes des Reifens auf, welches in einer einfachen Ausführung als Warnhinweis dem Fahrer angezeigt wird, wobei der Verschleißzustand sowohl als Fehlereintrag in das Steuergerät erfolgen kann, welches eine Anzeige an den Fahrer auslöst, oder als für die Werkstatt erkennbare gleitende Bewertung im Steuergerät abgelegt wird.In According to an advantageous development, the device has a means to indicate the state of wear of the tire, which in a simple design as a warning to the driver is displayed, the state of wear both as an error entry in the control unit can take place, which triggers an indication to the driver, or as for the Workshop discernible sliding rating stored in the control unit becomes.

In besonders vorteilhafter Weise wird als Reifendrucksensor ein Sensor verwendet, der die Verformung der Seitenwand des Reifens aufnimmt, da dieser besonders gut die Schwingungseinflüsse widerspiegelt. Mit einem gesteigerten Auswerteaufwand sind jedoch beliebige Verformung oder Innendruck aufnehmende Reifendrucksensoren verwendbar.In Particularly advantageously, a tire pressure sensor is a sensor used, which receives the deformation of the sidewall of the tire since this particularly well reflects the vibration influences. With a Increased evaluation effort but any deformation or Internal pressure receiving tire pressure sensors used.

Das gesamte Verfahren nutzt die Schwingungssignale während der Fahrt des Fahrzeuges, wobei als Referenzmessung eine Messung im Stillstand des Fahrzeuges vorgenommen werden kann.The entire method uses the vibration signals while driving the vehicle, wherein as a reference measurement, a measurement made at standstill of the vehicle can be.

In vorteilhafter Weise wird das Signal des Sensors hinsichtlich der enthaltenen Schwingungsanteile, z. B. durch eine FFT-Analyse des Signals analysiert, wodurch die enthaltenen Schwingungsanteile hinsichtlich ihres Energieinhaltes/Amplitude sowie ihrer Frequenz bewertbar gemacht werden. Eine Bewertung des Fahrzeugstoßdämpfers kann beispielsweise aus einem Vergleich dieser Daten mit denen eines mit ausreichenden Dämpfungseigenschaften arbeitenden Normstoßdämpfer erfolgen. Dieser Sollzustand wird beispielsweise am Neufahrzeug aufgenommen und im Steuergerät hinterlegt oder liegt für den eingesetzten Dämpfer und/oder eine vorgegebene Reifen- und Dämpferpaarung als Sollzustand-Datensatz in einem Steuergerät vor.Advantageously, the signal of the sensor with respect to the vibration components contained, z. B. analyzed by an FFT analysis of the signal, whereby the contained vibration components are made assessable in terms of their energy content / amplitude and their frequency. An evaluation of the vehicle shock absorber can be done for example from a comparison of this data with those of a working with sufficient damping properties standard shock absorber. This target state is recorded, for example, on the new vehicle and stored in the control unit or is available for the damper used and / or one Given tire and damper pairing as a target state record in a controller before.

Ein Dämpfer wird als unzureichend bewertet, wenn im Vergleich zum Sollzustand z. B.

• höhere Schwingungsamplituden am Rad auftreten und/oder
• ein erhöhter Anteil bestimmter Frequenzanteile wie z. B. der Resonanzfrequenz aus Radmasse und Fahrzeugfederung (Radeigenfrequenz) festgestellt wird und/oder
• das im Zeitbereich z. B. durch eine Analyse des Ausschwingverhaltens ermittelte Dämpfungsverhalten als unzureichend angesehen wird.

A damper is rated as insufficient when compared to the target state z. B.

• higher vibration amplitudes occur on the wheel and / or
• an increased proportion of certain frequency components such. B. the resonance frequency of wheel mass and vehicle suspension (Radeigenfrequenz) is determined and / or
• in the time domain z. B. determined by an analysis of the decay behavior damping behavior is considered insufficient.

Die Bewertung erfolgt dabei an Hand eines vorgegebenen oder adaptierbaren Schwellwerts.The Assessment takes place on the basis of a given or adaptable Threshold.

Die Schwingungsanteile können dabei auch in Abhängigkeit von der Raddrehzahl ausgewertet werden, da die vom Reifendrucksensor aufgenommenen Schwingungen raddrehzahlabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen.The Vibration shares can also in dependence be evaluated by the wheel speed, as the tire pressure sensor recorded vibrations wheel speed dependent on the vehicle speed depend.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.following becomes a preferred embodiment closer to the invention explained.

An eine Auswerteeinheit, welche vorzugsweise ein Fahrzeugsteuergerät ist, das der Überwachung des Reifendrucks und der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer dient, sind Sensoren zur Messung der Reifenwandverformung angeschlossen. Aus diesen wird der Reifendruck ermittelt.At an evaluation unit, which is preferably a vehicle control unit, the the surveillance the tire pressure and the functionality of the shock absorbers, sensors are connected to measure tire wall deformation. From these, the tire pressure is determined.

Das Fahrzeug weist für jeden zu überwachenden Dämpfer am zugehörigen Fahrzeugrad wenigstens einen Reifendrucksensor auf, der in der beschriebenen Ausführung mittelbar über die Verformung der Seitenwand des Reifens, wie in der DE 100 43 976 A1 beschrieben, die Reifenverformung misst. Das Signal der Reifenverformung wird von der hier beschriebenen Anordnung zur Dämpferüberwachung ausgewertet.For each damper to be monitored, the vehicle has at least one tire pressure sensor on the associated vehicle wheel, which, in the embodiment described, indirectly via the deformation of the sidewall of the tire, as in FIG DE 100 43 976 A1 described measuring tire deformation. The tire deformation signal is evaluated by the damper monitoring arrangement described herein.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich in der Änderung der Verformung der Seitenwand des Reifens und somit auch des Reifendrucks während der Fahrt des Fahrzeuges, insbesondere beim Passieren von Unebenheiten, die Dämpfungscharakteristik des Fahrzeugdämpfers widerspiegelt. Die Seitenfläche des Reifens und der Stoßdämpfer verhalten sich dabei zusammen mit der Rad- und Aufbaumasse wie ein System gekoppelter Schwinger. Dabei wird die Verformung der Seitenwand von den Dämpfungseigenschaften des Fahrzeugstoßdämpfers beeinflusst. Ist ein Dämpfer fehlerhaft, führt dies z. B. beim Überfahren von Hindernissen zu einer starken Variation der Radaufstandskraft, die sich in einer größeren Verformung der Seitenwand widerspiegelt.The Invention is based on the knowledge that is in the change the deformation of the sidewall of the tire and thus also of the tire pressure while the drive of the vehicle, in particular when passing bumps, the damping characteristic of the vehicle damper reflects. The side surface of the tire and the shock absorbers together with the wheel and body as a system coupled vibrator. Thereby the deformation of the side wall becomes from the damping properties of the vehicle shock absorber influenced. Is a damper faulty, leads this z. B. when driving over obstacles to a strong variation of the wheel contact force, resulting in a larger deformation reflects the side wall.

Das Signal von der Seitenwandverformung des Reifens wird im Steuergerät einer Fourier-Analyse unterzogen, so dass die enthaltenen Frequenzanteile hinsichtlich ihrer Amplitude, d. h. ihres Energieinhaltes, bewertet werden können. Eine Filterung des Signals kann vor der Fourier-Analyse erfolgen, um beispielsweise sehr hohe Frequenzen aus dem Signal zu entfernen, welche z. B. durch die Anregung durch den Motor, den Antriebsstrang etc. hervorgerufen werden. Das transformierte Signal bzw. dessen Frequenz und Amplitudenanalyse wird nachfolgend mit einer für den Sollzustand des Dämpfers aufgenommenen Frequenz und einem Amplitudengang verglichen. Bei einer einen Schwellwert überschreitenden Differenz wird die Dämpfung als mangelhaft erkannt. Der Sollzustand kann im Steuergerät hinterlegt sein und in Versuchen für bestimmte Reifenpaarungen und Stoßdämpfer vorher aufgenommen worden sein. Bei der Bildung des Schwellwertes wird weiterhin die statische Reifenverformung im Stand ausgewertet werden, um das System unempfindlicher gegenüber einer Veränderung des Reifenluftdrucks zu machen. Ebenfalls kann ein adaptiver Sollzustand durch „Einfahren" eines Solldatensatzes im Neuzustand oder mit neu eingebrachten Dämpfern erfolgen.The Signal from the sidewall deformation of the tire is in the control unit a Subjected to Fourier analysis, so that the frequency components included in terms of their amplitude, d. H. their energy content, valued can be. Filtering of the signal can be done before the Fourier analysis to for example, to remove very high frequencies from the signal, which z. B. by the excitation by the engine, the drive train etc. are caused. The transformed signal or its frequency and amplitude analysis will follow with one for the nominal state of the damper recorded frequency and an amplitude response compared. at one of a threshold above Difference is the attenuation recognized as defective. The nominal state can be stored in the control unit his and in tries for certain tire pairings and shock absorbers have been previously recorded be. In the formation of the threshold is still the static Tire deformation in the stand can be evaluated to make the system less sensitive across from a change to make the tire air pressure. Likewise, an adaptive desired state by "retracting" a nominal data set when new or with newly introduced dampers done.

Die aus der Frequenz- und Amplitudenanalyse der Fourier-Transformation gewonnenen Merkmale können raddrehzahlabhängig gewichtet werden, so dass der Einfluss der Geschwindigkeit minimiert wird. Das Verfahren kann in Sonderbetriebsbereichen, z. B. ABS-Regelung oder Eingriffe ESP ausgesetzt werden, da hier kein „normaler" vergleichbarer Fahrzustand des Fahrzeuges vorliegt. Weiterhin wird das Raddrehzahlsignal hinsichtlich seines Gradienten bewertet, um den Einfluss starker Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge abbilden zu können oder die Stoßdämpferüberwachung während dieser Phasen aussetzen zu können.The from the frequency and amplitude analysis of the Fourier transform obtained characteristics raddrehzahlabhängig be weighted so that the influence of the speed is minimized. The method can be used in special operating areas, eg. B. ABS control or interventions ESP be suspended because there is no "normal" comparable driving condition of the vehicle is present. Furthermore, the wheel speed signal becomes its gradient, to assess the influence of strong acceleration and braking operations to depict or the shock absorber monitoring while to suspend these phases.

In einer weiteren Ausführung erfolgt ein Abgleich über die vorhandene Anzahl an Fahrzeugrädern, um spezielle Schwingvorgänge, z. B. Anregungen durch starke Bodenwellen oder Fahrbahnunebenheiten, welche sich nacheinander an Vorder- und Hinterrad ausprägen, aufnehmen zu können und damit isolierte Schwingvorgänge, die von einer Anregung in der Straße herrühren, bewertbar sind. Weiterhin ist ein Vergleich der Dämpfungseigenschaften zwischen den Rädern und die Erkennung von anormalen, plötzlichen Veränderungen, z. B. nur eines Stoßdämpfers durch einen Defekt möglich, indem die Signale mit den anderen Fahrzeugrädern verglichen werden.In another embodiment an adjustment takes place via the existing number of vehicle wheels to special vibration processes, eg. B. suggestions by strong bumps or bumps, which are stamped one after the other on the front and rear wheels to be able to and thus isolated oscillatory processes, which are caused by an excitation in the street are assessable. Farther is a comparison of the damping properties between the wheels and the detection of abnormal, sudden changes, z. B. only a shock absorber a defect possible, by comparing the signals with the other vehicle wheels.

Claims

Monitoring device for shock absorbers of vehicles, which has an evaluation unit for has at least one vibration signal, characterized in that the device, the vibration signal of at least one tire wall sensor or tire pressure sensor is applied and the state of the vibration damper by evaluating at least the signals of one of these sensors can be determined.

Device according to claim 1, characterized in that that the evaluation unit further the driving condition of the vehicle bear characteristic signals.

Device according to claim 2, characterized in that the signals characterizing the driving state are the signal of a Vehicle speed sensor and / or the wheel speed sensors and / or are the signal of the ABS and / or ESP unit.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the device comprises means for displaying the Shock condition having.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the sensor for the tire pressure on a the deformation the sidewall of the tire receiving sensor is.

Procedure for monitoring a shock absorber of a Vehicle, indirectly the vibrations of one arranged on the wheel Sensors evaluates, characterized in that for monitoring the shock absorber that Signal from tire wall sensor or tire pressure sensor while driving of the vehicle is evaluated.

Method according to Claim 6, characterized that the signal of the sensor with regard to the vibration components contained is analyzed.

Method according to claim 7, characterized in that that the vibration signals as a function of the respective wheel speed be evaluated.

Method according to one of the preceding claims 6-8, characterized characterized in that an evaluation of the vehicle shock absorber a comparison with the desired state, d. H. the vibration data one with sufficient damping properties working standard shock absorber, takes place, with the occurrence of higher Vibration amplitudes and / or a higher proportion of low-frequency or in the range of Radeigenfrequenz oscillations in comparison to the target state of the vehicle shock absorbers in terms its damping is rated as insufficient.