DE102007002259A1

DE102007002259A1 - Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk

Info

Publication number: DE102007002259A1
Application number: DE200710002259
Authority: DE
Inventors: Justus Illium; Torsten Kanning
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-17

Abstract

Ein Kraftfahrzeug umfasst ein Fahrwerk mit einer Federung und zugeordneten Stoßdämpfern (2). Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit ist ein Schwingungsverhalten der Federung und/oder der Stoßdämpfer (2) sensorisch überwachbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk mit einer Federung und zugeordneten Stoßdämpfern.
Auf Grund von Unebenheiten einer Fahrbahn müssen die Räder eines Kraftfahrzeugs neben ihrer Drehbewegung auch noch Auf- und Abwärtsbewegungen ausführen. Besonders bei schneller Fahrt erfolgt dies sehr rasch, wodurch Beschleunigungen und Verzögerungen senkrecht zur Fahrbahn entstehen, die ein Vielfaches der Erdbeschleunigung betragen. Dadurch wirken große, stoßartige Kräfte auf das Kraftfahrzeug bzw. auf dessen Karosserie. Die Federung hat die Aufgabe, zusammen mit einer Dämpfung die Fahrbahnstöße aufzufangen und in Schwingungen umzuwandeln. Somit wird der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit erhöht. Gegebenenfalls kann eine Federung auch hydraulisch und/oder pneumatisch auf verschiedene Bedingungen, wie beispielsweise eine Zuladung des Kraftfahrzeugs oder eine Lastverteilung, eingestellt werden.
Zur weiteren Verbesserung des Fahrverhaltens sind Schwingungsdämpfer bzw. Stoßdämpfer an der Federung vorgesehen, die Schwingungen der Federung bzw. einzelner Federn an den Fahrzeugachsen schneller abklingen lassen. Die Stoßdämpfer sind zwischen einer Radaufhängung und der Karosserie eingebaut. Dabei haben die Eigenschwingungen der Räder und der Karosserie üblicherweise verschiedene Frequenzen, weshalb ein einwandfreier Stoßdämpfer derart eingestellt sein muss, dass er für beide Schwingungsfrequenzen wirksam ist. Heute werden fast ausschließlich hydraulische Stoßdämpfer verwendet, bei denen sich ein Kolben in einem Zylinder bewegt und dabei beispielsweise Öl durch kleine Bohrungen oder Ventile verdrängt.
Die DE 37 14 470 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Überwachung von Schwingungserregern in Fahrwerkkomponenten bei Kraftfahrzeugen. Dabei wird mit Hilfe eines Sensors überwacht, ob ein Rad des Kraftfahrzeugs während des Betriebs eine Unwucht aufweist, die unerwünschte Schwingungen hervorruft. Wird eine solche Unwucht festgestellt, kann der Nutzer darauf aufmerksam gemacht und somit eine Beschädigung des Fahrwerks vermieden werden.
Die bekannten Fahrwerke mit einer Federung und zugeordneten Stoßdämpfern sind insofern nachteilig, als ein Defekt in dieser Fahrzeugkomponente, die entscheidend für die Verkehrssicherheit des Kraftfahrzeugs ist, praktisch nur bei einem Werkstattbesuch festgestellt werden kann. Ein unentdeckter Defekt während des Fahrbetriebs kann zu einer potenziell verkehrsgefährdenden Situation führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in einfacher Weise ein Defekt im Federungs- und/oder Dämpfungssystem feststellbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Schwingungsverhalten der Federung und/oder der Stoßdämpfer sensorisch überwachbar ist.
Mit einem derart ausgebildeten Kraftfahrzeug wird während des normalen Fahrbetriebs das Schwingungsverhalten der Federung bzw. der Stoßdämpfer kontinuierlich mit einem hierfür geeigneten Sensor überwacht wird. Beispielsweise kann ein Sensorsignal bezüglich des Schwingungsverhaltens über in der Kraftfahrzeugtechnik bekannte Datenbus-Architekturen an ein zentrales Steuergerät im Kraftfahrzeug weitergeleitet und ausgewertet werden. Dort ist vorzugsweise ein Schwingungsverhalten der Federung bzw. der Stoßdämpfer an den Fahrzeugachsen im Normalzustand hinterlegt, gegebenenfalls für unterschiedliche Zuladungen. In dem Steuergerät wird dann das tatsächliche Schwingungsverhalten mit diesem hinterlegten Schwingungsverhalten verglichen und, falls das gemessene Signal eine Toleranzgrenze überschreitet, kann eine entsprechende Warnmitteilung ausgegeben werden.
Prinzipiell ist es möglich, das Schwingungsverhalten nicht unmittelbar im Bereich einer Fahrzeugachse bzw. einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, sondern an einer sonstigen Stelle im Kraftfahrzeug, wobei aus der Art der Bewegung der Fahrzeugkarosserie bei bekannten Fahrzeuggrößen, wie Geschwindigkeit oder Kurvenfahrt, daraus geschlossen werden kann, ob das Federungs- und/oder Dämpfungsverhalten innerhalb zulässiger Toleranzen liegt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass praktisch ohne zusätzlichen Aufwand das Fahrverhalten und damit die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs wesentlich erhöht ist, da lediglich ein Sensorsignal in einem Steuergerät verarbeitet werden muss, das entsprechend hard- und/oder softwaremäßig ausgelegt ist.
Vorzugsweise können die Schwingungen an einer Fahrzeugachse mit Hilfe eines Achssensors überwacht wer den, beispielsweise ein Potenziometer oder mit optischen oder induktiven Messprinzipien. Solche Sensoren sind besonders bei modernen Kraftfahrzeugen bereits vorhanden, da deren Signale für eine automatische Leuchtweitenregulierung, insbesondere der Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs, herangezogen werden, da verschiedene Neigungen der Karosserie eine unterschiedliche Ausrichtung der Frontscheinwerfer erfordern, um eine Blendung des entgegenkommenden Verkehrs zu vermeiden. Somit ist insbesondere der wirtschaftliche Aufwand zur Erhöhung der Fahrsicherheit praktisch vernachlässigbar, da lediglich die Signale bereits vorhandener Sensoren verwendet werden.
In gleicher Weise können dem Fachmann bekannte Schwingungssensoren an der Fahrzeugachse eingesetzt werden, um das Schwingungsverhalten der Federung bzw. der Stoßdämpfer zu überwachen.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird ein Gradient des Sensorsignals im Steuergerät mit einem maximal möglichen Gradienten verglichen, da dies bei der Signalverarbeitung in einfacher Weise möglich ist. Üblicherweise liegt die Resonanzfrequenz eines Stoßdämpfers im Bereich von 15 Hz. Ist die gemessene Frequenz des Schwingungsverhaltens kleiner, so kann daraus geschlossen werden, dass der Stoßdämpfer verschmutzt oder mit Schnee oder Eis zugesetzt ist und er in seiner freien Beweglichkeit eingeschränkt ist. Ist die gemessene Frequenz des Schwingungsverhaltens größer, d. h., dass der Stoßdämpfer setzt den auftretenden Schwingungen weniger Widerstand entgegen, kann unmittelbar darauf geschlossen werden, dass der Stoßdämpfer defekt ist, beispielsweise Öl austritt.
In gleicher Weise wie in einem zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs können die gemessenen Signale unmittelbar im Sensor selbst verarbeitet werden und zwar in einem so genannten sensorintegrierten Steuergerät. Die Ergebnisse dieser Auswertung können entweder an ein zentrales Steuergerät weitergeleitet werden oder unmittelbar zu einer Signaleinrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals.
Wird entweder von dem zentralen Steuergerät oder dem Sensor selbst festgestellt, dass die Federung bzw. eine einzelne Feder und/oder einer der Stoßdämpfer defekt ist, kann eine optische und/oder akustische Warnmitteilung ausgegeben werden. Beispielsweise kann eine Warnleuchte am Armaturenbrett aufleuchten, eine Sprachmitteilung auf einem Display oder über einen Lautsprecher ausgegeben oder ein Warnton erzeugt werden. Ebenso können an einem stilisierten Kraftfahrzeug auf einem Display die defekten Stoßdämpfer angezeigt werden, beispielsweise hinten links.
Zur Verringerung der erforderlichen Rechen- und Speicherkapazität muss eine Überwachung der Federung bzw. der Stoßdämpfer nicht kontinuierlich erfolgen, sondern kann in vorzugsweise einstellbaren zeitlichen Abständen und/oder nach absolvierten Fahrtstrecken durchgeführt werden. Beispielsweise kann einmal pro Monat oder nach jeweils 5.000 gefahrenen Kilometern das Schwingungsverhalten sensorisch überwacht und ausgewertet werden. Dies ist üblicherweise ausreichend, da Federn und Stoßdämpfer praktisch nicht ohne Vorwarnung unmittelbar ausfallen.
Hierzu ist nach einer Weiterbildung auch ein beginnender Defekt feststellbar, der sich nur in einer geringfügigen Abweichung vom normalen Federungs- und Schwingungsverhalten äußert. Beispielsweise kann eine entsprechende schriftliche Mitteilung auf einem Display eines Bordcomputers ausgegeben werden, dass ein Stoßdämpfer in ungefähr 3.000 Kilometern gewechselt werden soll te, da dann das Dämpfungsverhalten nicht mehr zur Aufrechterhaltung eines verkehrssicheren Zustandes des Kraftfahrzeugs ausreicht.
Weiterhin kann beispielsweise von dem zentralen Steuergerät festgestellt werden, ob der Sensor, der das Schwingungsverhalten überwacht, überhaupt funktioniert. Wird von dem Steuergerät festgestellt, dass das Kraftfahrzeug fährt, beispielsweise mit Hilfe eines entsprechenden Geschwindigkeitssignals, und von dem Sensor wird überhaupt kein Signal empfangen, kann darauf zurück geschlossen werden, dass der Sensor defekt ist oder unter anderem im Winter durch Schnee und Eis eingefroren ist. Auch in diesem Fall kann ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Teildarstellung eines Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Das Fahrwerk 1 des Kraftfahrzeugs umfasst unter anderem eine Fahrzeugsachse 3, an der ein Rad 4 aufgehängt ist. Zur Dämpfung der vertikalen Bewegungen des Rads 4, wie durch den Doppelpfeil 7 angedeutet, dient ein Stoßdämpfer 2, beispielsweise ein Öl- oder Gasdruckstoßdämpfer. Weiterhin weist das Fahrwerk 1 eine zur Vereinfachung der Darstellung nicht abgebildete Federung auf.
Das Schwingungsverhalten des Stoßdämpfers 2 wird mit einem geeigneten Sensor 5, beispielsweise einem Potenziometer oder einem Schwingungssensor, mit an sich beliebigen Messprinzipien überwacht. Eine Signalverarbeitung erfolgt in einem zentralen Steuergerät 6 des Kraftfahrzeugs. Alternativ kann die Signalverarbeitung unmittelbar im Sensor 5 erfolgen. Der Sensor 5 kann auch ein bereits vorhandener Sensor sein, dessen Signale bereits zur automatischen Leuchtweitenregulierung herangezogen werden.
Weicht das Schwingungsverhalten des Stoßdämpfers 2 zu stark von einem vorgegebenen Schwingungsverhalten ab, das beispielsweise in dem zentralen Steuergerät 6 hinterlegt ist, kann eine optische und/oder akustische Warnmitteilung ausgegeben werden, um den Fahrer auf das veränderte Schwingungsverhalten und damit das verschlechtere Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs hinzuweisen.

1: Fahrwerk
2: Stoßdämpfer
3: Fahrzeugachse
4: Rad
5: Sensor
6: Steuergerät
7: Doppelpfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3714470 A1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk (1) mit einer Federung und zugeordneten Stoßdämpfern (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungsverhalten der Federung und/oder der Stoßdämpfer (2) sensorisch überwachbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) ein Achssensor ist, insbesondere ein Potentiometer oder ein optischer oder induktiver Sensor.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) ein Schwingungssensor ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient des Schwingungsverhaltens mit dem Sensor (5) erfassbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalverarbeitung unmittelbar im Sensor (5) ausführbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem veränderten Schwingungsverhalten eine optische und/oder akustische Warnmitteilung ausgebbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung nach vorzugsweise einstellbaren zeitlichen Abständen und/oder absolvierten Fahrtstrecken ausführbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass ein beginnender Defekt der Federung und/oder der Stoßdämpfer (2) feststellbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das ein Funktionieren des Sensors (5) feststellbar ist.