DE102008064261A1 - Unbalance detecting method for wheel of vehicle, involves determining unbalance of wheel of vehicle by evaluating sensor signal of yaw sensor at predetermined time interval - Google Patents

Unbalance detecting method for wheel of vehicle, involves determining unbalance of wheel of vehicle by evaluating sensor signal of yaw sensor at predetermined time interval Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14—Determining unbalance
    • G01M1/16—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/28—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested with special adaptations for determining unbalance of the body in situ, e.g. of vehicle wheels

Abstract

The method involves determining an unbalance by evaluating a sensor signal of a yaw sensor (G) at a predetermined time interval. An optical, an acoustic and/or a haptic warning signal is generated and/or an unbalance notification is stored in an error memory of a vehicle (F), when a detected sensor signal of the yaw sensor swings with a predetermined swinging frequency and a predetermined maximum amplitude exceeds, where the swinging frequency and the maximum amplitude are predetermined depending on an actual wheel speed of the vehicle. An independent claim is also included for a device for detecting an unbalance at a wheel of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 3.The The invention relates to a method for detecting an imbalance a wheel of a vehicle according to the features of the preamble of Claim 1. Furthermore, the invention relates to a device to carry out the method according to the characteristics of Preamble of claim 3.

Aus dem Stand der Technik sind, wie in DE 199 47 534 A1 beschrieben, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Erfassung der Unwucht erfolgt während der Fahrt des Kraftfahrzeugs über eine am Rad vorgesehene Sensoreinrichtung. Die erfassten Werte der Unwucht werden von einem Sender der Sensoreinrichtung an einen Empfänger einer Empfangseinrichtung gesendet.From the prior art, as in DE 199 47 534 A1 described a method and an apparatus for detecting an imbalance on a wheel of a motor vehicle. The detection of the imbalance takes place while the motor vehicle is traveling via a sensor device provided on the wheel. The detected values of the imbalance are sent from a transmitter of the sensor device to a receiver of a receiver.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved method for detecting an imbalance on a wheel of a vehicle and a Specify device for carrying out the method.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.The The object is achieved by a method for detecting an imbalance on a wheel of a vehicle with the Characteristics of claim 1 solved. Regarding the device the problem is solved by the features specified in claim 3.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred Embodiments and developments of the invention are in the dependent Claims specified.

In einem Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs wird erfindungsgemäß die Unwucht durch eine Auswertung eines Sensorsignals eines Gierratensensors über einen vorgegebenen Zeitintervall ermittelt.In a method for detecting an imbalance on a wheel of a vehicle According to the invention, the unbalance by an evaluation a sensor signal of a yaw rate sensor over a predetermined Time interval determined.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Unwuchterkennung am fahrenden Fahrzeug ohne zusätzliche Sensorik, da die erforderliche Sensorik bei mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm ausgestatteten Fahrzeugen bereits im Fahrzeug integriert ist. Durch eine frühzeitige Erkennung und Behebung der Unwucht werden Folgeschäden an Fahrwerksbaugruppen reduziert, welche durch unbemerkte Unwuchten entstehen. Bei einer mittels der erfindungsgemäßen Lösung erkannten Unwucht kann der Fahrer beispielsweise durch ein optisches und/oder akustisches und/oder haptisches Warnsignal gewarnt werden und zu einem Werkstattbesuch aufgefordert werden. Zusätzlich kann eine entsprechende Information in einem durch eine Werkstatt auszulesenden Fehlerspeicher des Fahrzeugs hinterlegt werden, so dass ein Mechaniker sofort informiert ist und eine Auswuchtung vornimmt.The Solution according to the invention allows a Unbalance detection on the moving vehicle without additional Sensor technology, as the required sensors with an electronic Stability program equipped vehicles already in the Vehicle is integrated. Through early detection and Remedy of imbalance will be consequential damage to chassis assemblies reduced, which are caused by unnoticed imbalances. At a by means of the solution according to the invention detected unbalance, the driver can, for example, by an optical and / or acoustic and / or haptic warning be warned and to be requested a workshop visit. In addition, can a corresponding information in a to be read by a workshop Fault memory of the vehicle will be deposited, leaving a mechanic immediately informed and balancing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in Draufsicht, 1 a schematic representation of a vehicle in plan view,

2 ein Gierrate-Diagramm bei einer Unwucht, 2 a yaw rate diagram with an imbalance,

3 ein Gierrate-Frequenzspektrum-Diagramm bei einer Unwucht, und three a yaw rate frequency spectrum diagram at an imbalance, and

4 ein maximaler Amplitudenbereich über einen Geschwindigkeitsbereich. 4 a maximum amplitude range over a speed range.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs F in Draufsicht. Im Fahrzeug F sind ein Gierratensensor G, Raddrehzahlsensoren, ein Lenkradwinkelsensor und eine Auswerteeinheit angeordnet. Der Gierratensensor G ist in einer zentralen Gierachse des Fahrzeugs F angeordnet. Diese Sensoren sind, wenn das Fahrzeug F mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm ausgestattet ist, bereits im Fahrzeug F installiert. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Bordcomputer des Fahrzeugs F oder ein separater Microrechner sein. 1 shows a schematic representation of a vehicle F in plan view. In the vehicle F, a yaw rate sensor G, wheel speed sensors, a steering wheel angle sensor and an evaluation unit are arranged. The yaw rate sensor G is arranged in a central yaw axis of the vehicle F. These sensors are already installed in the vehicle F when the vehicle F is equipped with an electronic stability program. The evaluation unit can be, for example, an on-board computer of the vehicle F or a separate microcomputer.

Ein Rad R des Fahrzeugs F, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel das linke vordere Rad R, weißt eine Unwucht auf. Daraus resultiert bei einer gleich bleibenden Geschwindigkeit v und bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs F in Bezug auf das Fahrzeug F eine stetige vertikale Bewegung des Rades R in Fahrtrichtung und entgegen der Fahrtrichtung, verursacht durch die Unwucht. Daraus resultiert eine Gierbewegung des Fahrzeuges F, welche durch den Gierratensensor G erfassbar ist. Ein Sensorsignal S des Gierratensensors G weist dadurch eine periodische Schwingung auf mit einer Frequenz f, welche abhängig ist von einer aktuellen Raddrehzahl. Auch eine Amplitude a des Sensorsignals S ist abhängig von der Raddrehzahl, da die Amplitude a bei zunehmender Raddrehzahl aufgrund von durch die Unwucht auf das Fahrzeug F einwirkenden Kräften zunächst ansteigt. Ab einer bestimmten Raddrehzahl neutralisieren sich allerdings die Auswirkungen durch die Unwucht verursachter, in und entgegen der Fahrtrichtung auf das Fahrzeug F wirkender Kräfte teilweise, so dass die Amplitude a ab dieser Geschwindigkeit v wieder abnimmt.One Wheel R of the vehicle F, in the embodiment shown here the left front wheel R, knows an imbalance. from that results in a constant velocity v and at a straight ahead of the vehicle F with respect to the vehicle F a steady vertical movement of the wheel R in the direction of travel and against the direction of travel, caused by the imbalance. from that results in a yawing motion of the vehicle F, which by the Yaw rate sensor G is detected. A sensor signal S of the yaw rate sensor G thus has a periodic oscillation with a frequency f, which depends on a current wheel speed. Also an amplitude a of the sensor signal S is dependent on the Wheel speed, since the amplitude a with increasing wheel speed due of forces acting on the vehicle F by the imbalance forces first increases. From a certain wheel speed neutralize however the effects caused by the imbalance, in and against the direction of travel on the vehicle F forces partially, so that the amplitude a decreases again from this speed v.

In 2 ist eine Auswirkung einer Unwucht auf ein erfasstes Sensorsignal S1 des Gierratensensors G bei einer konstanten Raddrehzahl, d. h. bei einer konstanten Geschwindigkeit v1 und einer konstanten Geradeausfahrt des Fahrzeugs F dargestellt. Bei einer konstanten Geradeausfahrt ohne Unwucht wäre das Sensorsignal S des Gierratensensors G gleich Null. Bei einer konstanten Geradeausfahrt des Fahrzeugs F mit einem Rad R, welches eine Unwucht aufweist, beschreibt das dann erfasste Sensorsignal S1 des Gierratensensors G eine sinusförmige Schwingung, deren Amplitude a1 und Schwingungsfrequenz f1 abhängig von der jeweils gefahrenen Geschwindigkeit v1, d. h. von der jeweiligen Raddrehzahl sind. Mittels einer Fourieranalyse ist eine Schwingungsfrequenz f1 und eine Amplitude a1 dieses erfassten Sensorsignals S1 ermittelbar, wie in 3 dargestellt.In 2 is an effect of an imbalance on a detected sensor signal S1 of the yaw rate sensor G at a constant wheel speed, ie at a constant speed v1 and a kon constant straight ahead of the vehicle F shown. In a constant straight ahead without imbalance, the sensor signal S of the yaw rate sensor G would be zero. In a constant straight-ahead driving of the vehicle F with a wheel R, which has an imbalance, then the detected sensor signal S1 of the yaw rate sensor G describes a sinusoidal oscillation, the amplitude a1 and oscillation frequency f1 depending on the respective driven speed v1, ie from the respective wheel speed , By means of a Fourier analysis, an oscillation frequency f1 and an amplitude a1 of this detected sensor signal S1 can be determined, as in FIG three shown.

Wie in 4 dargestellt, werden im Verfahren zur Erfassung der Unwucht in der Auswerteeinheit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs zwischen einer minimalen Geschwindigkeit vmin, beispielsweise 60 km/h, und einer maximalen Geschwindigkeit vmax, beispielsweise 160 km/h, in welchem sich eine Unwucht an einem Rad R besonders stark auswirkt, für jede Raddrehzahl, d. h. für die der Raddrehzahl entsprechende Frequenz f, eine maximale Amplitude amax des Sensorsignals S des Gierratensensors G hinterlegt. Nur in diesem vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich und somit in dem entsprechenden Raddrehzahlbereich sind die Sensorsignale S des Gierratenssensors G aussagekräftig zur Bestimmung einer Unwucht.As in 4 illustrated, in the method for detecting the imbalance in the evaluation unit within a speed range between a minimum speed V min, for example 60 km / h and a maximum speed v max, eg 160 km / h in which an imbalance in a wheel R particularly strong effects, for each wheel speed, ie for the wheel speed corresponding frequency f, a maximum amplitude a max of the sensor signal S of the yaw rate sensor G deposited. Only in this predetermined speed range and thus in the corresponding wheel speed range are the sensor signals S of the yaw rate sensor G meaningful for determining an imbalance.

Von der Auswerteeinheit wird das Sensorsignal S über einen vorgegebenen Zeitintervall erfasst und ausgewertet, wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F innerhalb des vorgegebenen Geschwindigkeitsbereiches liegt und weitestgehend konstant ist, also beispielsweise eine maximale Änderung von 3 km/h aufweist. Des Weiteren muss, um andere Einflüsse auf das Sensorsignal S auszuschließen, eine weitestgehend konstante Geradeausfahrt des Fahrzeugs F vorliegen, d. h. beispielsweise ein Lenkradwinkel zwischen minus 15 Grad und 15 Grad und eine Lenkradwinkeldifferenz von weniger als 12 Grad.From the evaluation unit is the sensor signal S via a predetermined time interval is detected and evaluated when the speed v of the vehicle F within the predetermined speed range is and is largely constant, so for example a maximum change of 3 km / h. Furthermore, to other influences to exclude the sensor signal S, a largely constant straight ahead of the vehicle F are present, d. H. for example a steering wheel angle between minus 15 degrees and 15 degrees and a steering wheel angle difference less than 12 degrees.

Nach diesem vorgegebenen Zeitintervall wird von der Auswerteeinheit das erfasste Sensorsignal S1 des Gierratensensors G ausgewertet. Mittels einer Fourieranalyse wird die Schwingungsfrequenz f1 und die Amplitude a1 des erfassten Sensorsignals S1 ermittelt. Schwingt das erfasste Sensorsignal S1 mit einer Schwingungsfrequenz f1, welche der innerhalb des Intervalls gefahrenen konstanten Geschwindigkeit v1 und somit der dementsprechenden Raddrehzahl entspricht, so liegt eine Unwucht an einem Rad R des Fahrzeugs F vor. Übersteigt die Amplitude a1, wie in 4 dargestellt, die für diese Schwingungsfrequenz f1 vorgegebene maximale Amplitude amax, so wird beispielsweise eine Unwuchtmeldung in einem Fehlerspeicher des Fahrzeugs F gespeichert. Dieser Fehlerspeicher kann von einem Mechaniker in einer Werkstatt ausgelesen werden und daraufhin die Unwucht beseitigt werden. Des Weiteren kann auch ein Warnsignal an einen Fahrer des Fahrzeugs F generiert werden, beispielsweise in optischer und/oder akustischer und/oder haptischer Form, so dass der Fahrer eine Werkstatt aufsuchen und die Unwucht beseitigen lassen kann und bis dahin die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F entsprechend anpassen kann, um zum Beispiel Beschädigungen des Fahrzeugs F zu vermeiden.After this predetermined time interval, the detected sensor signal S1 of the yaw rate sensor G is evaluated by the evaluation unit. By means of a Fourier analysis, the oscillation frequency f1 and the amplitude a1 of the detected sensor signal S1 are determined. If the detected sensor signal S1 oscillates at an oscillation frequency f1, which corresponds to the constant speed v1 driven within the interval and thus to the corresponding wheel speed, then there is an imbalance on a wheel R of the vehicle F. If the amplitude exceeds a1, as in 4 shown, the predetermined for this oscillation frequency f1 maximum amplitude a max , so for example an imbalance message in a fault memory of the vehicle F is stored. This fault memory can be read by a mechanic in a workshop and then the imbalance can be eliminated. Furthermore, a warning signal to a driver of the vehicle F can be generated, for example in optical and / or acoustic and / or haptic form, so that the driver can visit a workshop and eliminate the imbalance and until then the speed v of the vehicle F adjust accordingly, for example, to avoid damage to the vehicle F.

Dieses Warnsignal kann in einer weiteren Ausführungsform aber auch erst bei einer zweiten, höheren maximalen Amplitude generiert werden, so dass der Fahrer erst gewarnt wird, wenn es für die Sicherheit unbedingt erforderlich ist, d. h. wenn die Unwucht das Fahrverhalten des Fahrzeugs F erheblich beeinflussen oder zu Beschädigungen am Fahrzeug F führen würde. Auf diese Weise kann eine erkannte Unwucht, welche ein Fahrverhalten des Fahrzeugs F noch nicht wesentlich beeinflusst, beispielsweise bei einem regulären Werkstattbesuch schnell festgestellt und beseitigt werden, ohne den Fahrer durch ein Warnsignal zu verunsichern. Erst bei einer starken Unwucht wird ein Warnsignal an den Fahrer generiert, so dass er unverzüglich eine Werkstatt aufsuchen und bis dorthin beispielsweise die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F entsprechend anpassen kann.This Warning signal can in a further embodiment, however also only at a second, higher maximum amplitude be generated so that the driver is only warned when it is absolutely necessary for safety, d. H. if the unbalance considerably affect the driving behavior of the vehicle F. or damage to the vehicle F would result. In this way, a detected unbalance, which is a driving behavior of the vehicle F is not significantly affected, for example quickly noticed during a regular workshop visit and be eliminated without unsettle the driver by a warning signal. Only with a strong imbalance is a warning signal to the driver generated, so that he can visit a workshop immediately and up to there, for example, the speed v of the vehicle F can adjust accordingly.

FF
Fahrzeugvehicle
GG
GierratensensorYaw rate sensor
RR
Radwheel
SS
Sensorsignal Gierratensensorsensor signal Yaw rate sensor
ff
Frequenzfrequency
vv
Geschwindigkeitspeed
tt
ZeitTime
aa
Amplitudeamplitude
S1S1
erfasstes Sensorsignal bei Unwuchtlocked Sensor signal in case of imbalance
f1f1
Schwingungsfrequenz Sensorsignal bei Unwuchtoscillation frequency Sensor signal in case of imbalance
a1a1
Amplitude Sensorsignal bei Unwuchtamplitude Sensor signal in case of imbalance
v1v1
Geschwindigkeit bei diesem Sensorsignalspeed at this sensor signal
amax a max
maximale Amplitudemaximum amplitude
vmin min
minimale Geschwindigkeitminimum speed
vmax v max
maximale Geschwindigkeitmaximum speed

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19947534 A1 [0002] - DE 19947534 A1 [0002]

Claims (4)

Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad (R) eines Fahrzeugs (F), dadurch gekennzeichnet, dass die Unwucht durch eine Auswertung eines Sensorsignals (S) eines Gierratensensors (G) über einen vorgegebenen Zeitintervall ermittelt wird.Method for detecting an imbalance on a wheel (R) of a vehicle (F), characterized in that the imbalance is determined by an evaluation of a sensor signal (S) of a yaw rate sensor (G) over a predetermined time interval. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches, ein akustisches und/oder ein haptisches Warnsignal generiert wird und/oder eine Unwuchtmeldung in einem Fehlerspeicher des Fahrzeugs (F) gespeichert wird, wenn ein erfasstes Sensorsignal (S1) des Gierratensensors (G) mit einer vorgegebenen Schwingungsfrequenz (f1) schwingt und dabei eine vorgegebene maximale Amplitude (amax) überschreitet, wobei die Schwingungsfrequenz (f1) und die maximale Amplitude (amax) in Abhängigkeit von einer aktuellen Raddrehzahl vorgegeben werden.A method according to claim 1, characterized in that an optical, an acoustic and / or a haptic warning signal is generated and / or an imbalance message in a fault memory of the vehicle (F) is stored when a detected sensor signal (S1) of the yaw rate sensor (G). oscillates with a predetermined oscillation frequency (f1) and thereby exceeds a predetermined maximum amplitude (a max ), wherein the oscillation frequency (f1) and the maximum amplitude (a max ) are specified as a function of a current wheel speed. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Gierratensensor (G), Raddrehzahlsensoren, einen Lenkradwinkelsensor und eine Auswerteeinheit.Apparatus for carrying out the method according to Claim 1 or 2, comprising a yaw rate sensor (G), wheel speed sensors, a steering wheel angle sensor and an evaluation unit. Vorrichtung nach Anspruch 3, umfassend eine optische, eine akustische und/oder eine haptische Fahrerwarneinrichtung und/oder einen Fehlerspeicher.Device according to claim 3, comprising an optical, an acoustic and / or haptic driver warning device and / or a fault memory.
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