DE102018117680A1

DE102018117680A1 - Bestimmung des Gesundheitszustands des Dämpfers mittels indirekter Messungen

Info

Publication number: DE102018117680A1
Application number: DE102018117680.5A
Authority: DE
Inventors: Robert P. Marble; Joseph K. Moore; Nojan Medinei; Martin Juhas
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2019-01-24
Also published as: CN109284521A; US20190025160A1

Abstract

System und Verfahren zum Bestimmen des Gesundheitszustands eines Dämpfers, der einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnet ist, mittels indirekter Messungen zur Gewinnung von Informationen von einem oder mehreren Sensoren. Die einen oder mehrere Sensoren beinhalten einen Raddrehzahlsensor, eine Trägheitsmesseinheit, einen Reifendrucksensor, einen Lenkradsensor, einen Empfänger des globalen Positionierungssystems (GPS) oder eine Kamera. Die Informationen von mindestens einem der einen oder mehreren Sensoren beinhalten mindestens eine Messung eines Parameters, der den Dämpfer nicht direkt charakterisiert. Das Verfahren beinhaltet auch den Vergleich der mindestens einen Messung des Parameters mit den Daten des Parameters, um den Verschleiß des Dämpfers abzuschätzen. Die Daten beinhalten eine historische Messung, eine Messung für ein anderes Rad des Fahrzeugs, eine Messung von einem anderen Fahrzeug oder eine Ausgabe eines Modells, und eine Wartungs- oder Austauschmaßnahme wird durch das Abschätzen des Verschleißes des Dämpfers ausgelöst.

Description

EINLEITUNG
Der Gegenstand der Offenbarung betrifft die Bestimmung des Gesundheitszustands des Dämpfers mittels indirekter Messungen.
Die Dämpfer eines Fahrzeugs beziehen sich auf das Dämpfersystem. Diese Dämpfung kann mit einer mechanischen oder hydraulischen Vorrichtung erreicht werden, die dazu bestimmt ist, Stoßimpulse, die durch ungleichmäßige Straßenverhältnisse entstehen, zu absorbieren oder zu dämpfen. Jedes Rad des Fahrzeugs (z. B. Automobil, Landmaschinen, Baumaschinen, automatisierte Betriebseinrichtungen) hat einen entsprechenden Dämpfer. Dadurch kann jeder der Dämpfer des Fahrzeugs abhängig von den jeweiligen Straßenverhältnissen des jeweiligen Rades unterschiedlich stark verschleißen. Dies macht neben der direkten Messung des Dämpferzustands auch die Vorhersage des Dämpferverschleißes schwierig. Dementsprechend ist es wünschenswert, Verfahren und Systeme zum Bestimmen des Dämpferzustandes mittels indirekter Messungen vorzusehen.
KURZDARSTELLUNG
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Bestimmen des Gesundheitszustands eines Dämpfers, der mit einem Rad eines Fahrzeugs verbunden ist, die Gewinnung von Informationen von einem oder mehreren Sensoren mittels indirekter Messungen. Die einen oder mehreren Sensoren beinhalten einen Raddrehzahlsensor, eine Trägheitsmesseinheit, einen Reifendrucksensor, einen Lenkradsensor, einen Empfänger des globalen Positionierungssystems (GPS) oder eine Kamera, und die Informationen von mindestens einem der einen oder mehreren Sensoren beinhalten mindestens eine Messung eines Parameters, der den Dämpfer nicht direkt charakterisiert. Das Verfahren beinhaltet auch den Vergleich der mindestens einen Messung des Parameters mit den Daten des Parameters, um den Verschleiß des Dämpfers abzuschätzen. Die Daten beinhalten eine historische Messung, eine Messung für ein anderes Rad des Fahrzeugs, eine Messung von einem anderen Fahrzeug oder eine Ausgabe eines Modells, und eine Wartungs- oder Austauschmaßnahme wird durch das Abschätzen des Verschleißes des Dämpfers ausgelöst.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale wird aufgrund der Informationen ein Ereignis erkannt, wobei das Ereignis eine Fahrbahnanregung oder ein fahrzeugbasiertes Ereignis beinhaltet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet das Erkennen der Fahrbahnanregung das Erkennen eines Schlaglochs oder einer Fahrbahnschwelle.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet das Erkennen des fahrzeugbasierten Ereignisses das Erkennen von Bremsen oder das Öffnen und Schließen einer Tür, um den Zugang eines Insassen anzuzeigen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet der Vergleich auch den Vergleich der mindestens einen Messung des Parameters mit den Daten des Parameters während des Ereignisses.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet der Vergleich das Verarbeiten der mindestens einen Messung und der Daten.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet das Verarbeiten das Durchführen einer Fast-Fourier-Transformation (FFT), das Filtern einer Ausgabe der FFT und das Erhalten eines quadratischen Mittelwerts einer Ausgabe der Filterung, um verarbeitete Messungen des Parameters und verarbeitete Daten des Parameters zu erhalten.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale wird der Verschleiß des Dämpfers basierend darauf geschätzt, ob eine Differenz zwischen den verarbeiteten Messungen des Parameters und den verarbeiteten Daten des Parameters einen Schwellenwert überschreitet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale wird der Verschleiß des Dämpfers basierend auf einem Wert, um den der Parameter den Schwellenwert überschreitet, quantifiziert.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale wird eine Meldung ausgegeben, die den geschätzten Verschleiß des Dämpfers anzeigt.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein System zum Bestimmen eines Gesundheitszustands eines Dämpfers in Verbindung mit einem Rad eines Fahrzeugs mittels indirekter Messungen einen oder mehrere Sensoren, um Informationen zu erhalten. Die einen oder mehreren Sensoren beinhalten einen Raddrehzahlsensor, eine Trägheitsmesseinheit, einen Reifendrucksensor, einen Lenkradsensor, einen Empfänger des globalen Positionierungssystems (GPS) oder eine Kamera, und die Informationen von mindestens einem der einen oder mehreren Sensoren beinhalten mindestens eine Messung eines Parameters, der den Dämpfer nicht direkt charakterisiert. Das System beinhaltet auch einen Prozessor, der die mindestens eine Messung des Parameters mit den Daten des Parameters, um den Verschleiß des Dämpfers abzuschätzen. Die Daten beinhalten eine historische Messung, eine Messung für ein anderes Rad des Fahrzeugs, eine Messung eins anderen Fahrzeugs oder eine Ausgabe eines Modells.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale erkennt der Prozessor ein Ereignis, wobei das Ereignis eine Fahrbahnanregung oder ein fahrzeugbasiertes Ereignis beinhaltet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet die Fahrbahnanregung das Erkennen eines Schlaglochs oder einer Bodenschwelle.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet das fahrzeugbasierte Ereignis das Bremsen oder das Öffnen und Schließen einer Tür, um den Zugang eines Insassen anzuzeigen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale vergleicht der Prozessor die mindestens eine Messung des Parameters mit den Daten des Parameters während des Ereignisses.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale verarbeitet der Prozessor die mindestens eine Messung und die Daten.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale verarbeitet der Prozessor die mindestens eine Messung und die Daten, durch Ausführen einer Fast-Fourier-Transformation (FFT), Filtern einer Ausgabe der FFT und Erhalten eines quadratischen Mittelwerts einer Ausgabe der Filterung, um verarbeitete Messungen des Parameters und verarbeitete Daten des Parameters zu erhalten.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale schätzt der Prozessor den Verschleiß des Dämpfers basierend darauf, ob eine Differenz zwischen den verarbeiteten Messungen des Parameters und den verarbeiteten Daten des Parameters einen Schwellenwert überschreitet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale quantifiziert der Prozessor den Verschleiß des Dämpfers basierend auf einem Wert, um den der Parameter den Schwellenwert überschreitet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale gibt der Prozessor eine Meldung aus, die den geschätzten Verschleiß des Dämpfers anzeigt.
Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.
Figurenliste
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, wobei gilt:

1 zeigt die Komponenten zum Bestimmen des Dämpferzustands gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
2 ist ein Prozessablauf eines Verfahrens zum Bestimmen des Gesundheitszustands von Dämpfern eines Fahrzeugs gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
3 ist eine Darstellung einer Messung zum Bestimmen des Gesundheitszustands eines Dämpfers gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen; und
4 veranschaulicht die Entwicklung eines Benchmarks zur einfachen Anzeige eines Fehlers in einem Dämpfer gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken.
Wie bereits erwähnt, ist der Gesundheitszustand der Dämpfer eines Fahrzeugs schwer vorherzusagen oder direkt zu messen. Doch ohne Einblick in den Zustand der Dämpfer kann die Fahrqualität für einen Fahrzeuginsassen unbefriedigend werden, ohne dass ein Austausch oder eine Reparatur erforderlich ist. Zusätzlich kann das Fahrverhalten und die Stabilität des Fahrzeugs durch den Verschleiß eines oder mehrerer Dämpfer negativ beeinflusst werden. Ausführungsformen der hier ausgeführten Systeme und Verfahren beziehen sich auf das Bestimmen des Gesundheitszustands von Dämpfern mittels indirekter Messungen. Basierend auf der Bestimmung können Wartungsarbeiten mit geringer Auswirkung auf die Fahrqualität und Fahrzeugstabilität durchgeführt werden.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform zeigt 1 die beteiligten Komponenten im Zusammenhang mit dem Bestimmen des Gesundheitszustands der Dämpfer. Das in 1 dargestellte exemplarische Fahrzeug 100 ist ein Automobil 101. Das Fahrzeug 100 wird beim Überfahren einer Bodenschwelle 108 in 1 dargestellt. Die Bodenschwelle 108 stellt eine Art der Fahrbahnanregung dar, die im Folgenden erläutert wird. Das Fahrzeug 101 beinhaltet vier Räder 102 und zugehörige Dämpfer 105. Mehrere Sensorsysteme 110 erhalten Messungen, die zum Bestimmen des Gesundheitszustands des Dämpfers verwendet werden. Exemplarische Sensorsysteme 110 beinhalten den Raddrehzahlsensor (WSS), die Trägheitsmesseinheit (IMU), den Lenkradsensor (SWS) und das Reifendruck-Kontrollsystem (TPMS).
Die verschiedenen Sensorsysteme 110 sind bekannt und werden hierin nicht näher ausgeführt. Der WSS ist eine Art Drehzahlmesser, der die Drehzahl jedes Rades 102 des Fahrzeugs 100 anzeigt. Das IMU ist eine elektronische Vorrichtung zum Messen von Fahrzeugbewegungen wie Längs- und Querbeschleunigungen und Gieren basierend auf Beschleunigungsmessern und Gyroskopen. Der SWS stellt den Lenkradwinkel zur Verfügung. Eine Kombination von Informationen aus SWS und IMU kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Fahrzeugbewegung mit den über die Lenkung ausgegebenen Befehlen übereinstimmt. Über- oder Untersteuern kann auf ein Problem mit dem Dämpfer 105 hinweisen. Das TPMS ist ein elektronisches System zum Überwachen des Luftdrucks im Reifen an jedem der Räder 102. Neben dem vorgenannten exemplarischen Sensorsystem 110 können die Sensorsysteme 110 zur Bestimmung des Dämpfungszustands auch Kamera-, Radar- und Lidarsysteme oder andere Sensorsysteme 110 sein, die Informationen über aktuelle Zustände wie beispielsweise den Straßenzustand bereitstellen. Ein Empfänger des globalen Positionierungssystems (GPS) ist ein weiteres exemplarisches Sensorsystem 110, das zum Bestimmen der Position einer Fahrbahnanregung verwendet werden kann, wie beispielsweise die Bodenschwelle 108.
Die Komponenten des Aufhängungssystems für jedes Rad 102 sind in 1 dargestellt. Eine gefederte Masse M stellt die Masse des Fahrzeugs 100 dar, die durch die Federn 106, 107 abgestützt wird. Die Dämpfung d beeinflusst die Hauptaufhängungsfederrate s₁. Die ungefederte Masse m repräsentiert die Masse (z. B. Radmasse 102), die nicht durch die Feder 106 abgestützt wird. Die Federrate des Rades 102 wird als s₂ dargestellt. Eine Modelldarstellung des Dämpfers 105 kann aus dynamischen Gleichungen abgeleitet werden, die auf Verschiebungen der gefederten Masse M (und der zugehörigen Feder 106) und der ungefederten Masse m (und der zugehörigen Feder 107) als Ergebnis der x_Eingabe(t) der Anregung von der Fahrbahn basieren. Eine exemplarische Übertragungsfunktion ist gegeben durch: $H_{M o d e l l} (s) = \frac{G (s)}{X_{E i n g a b e} (s)} = \frac{s_{2}}{\frac{{(s_{1} + d s)}^{2}}{M s^{2} + d s + s_{1}} + (m s^{2} + d s + s_{1} + s_{2})} - 1$
In GL. 1, Xinput(s) ist die Fahrbahnanregung im Frequenzbereich und G(s) ist die Laplace-Transformation der Geschwindigkeit dividiert durch die Winkelradgeschwindigkeit ω, die durch WSS erhalten wird.
Ein Verarbeitungssystem 120 bezieht die Messungen von den Sensorsystemen 110. Wie in 1 dargestellt, kann das Verarbeitungssystem 120 zusätzlich Informationen von anderen Fahrzeugen 100 oder einem zentralen Server 130 empfangen, der mit mehreren Fahrzeugen 100 in Verbindung steht. Das Verarbeitungssystem 120 kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einen Speicher beinhalten, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, welche die beschriebene Funktionalität bieten.
2 ist ein Prozessablauf eines Verfahrens zum Bestimmen des Gesundheitszustands der Dämpfer 105 eines Fahrzeugs 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Bestimmung des Gesundheitszustands basiert auf einer Schätzung des Verschleißes und kann aus verschiedenen Informationen entsprechend verschiedener Ausführungsformen erhalten werden. Die Bestimmung kann auf Informationen basieren, die vollständig innerhalb des Fahrzeugs 100 erhalten wurden. Gemäß alternativen oder zusätzlichen Ausführungsformen können auch Informationen von außerhalb des Fahrzeugs 100 verwendet werden. Die Informationen von außerhalb des Fahrzeugs 100 können von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 100 oder von einem zentralen Server 130 oder einer Datenbank erhalten werden, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die Prozesse bei den Blöcken 240, 250 und 260 erläutert wird.
Bei Block 210 beinhaltet das Erhalten von Informationen von den Sensorsystemen 110 des Fahrzeugs 100 das Erhalten von Messungen von Sensorsystemen 110, wie beispielsweise WSS, SWS und IMU. Die Informationen von den Sensorsystemen 110 beinhalten eine oder mehrere Messungen von einem oder mehreren Parametern. Die Messungen charakterisieren nicht direkt einen Dämpfer 105. Das Erhalten von Ereignisinformationen bei Block 230 kann das Erhalten von Informationen von den Sensorsystemen 110 beinhalten, die ein Ereignis anzeigen können. Ein Ereignis kann beispielsweise eine Fahrbahnanregung (z. B. Schlagloch, Bodenschwelle 108), ein Fahrzeug 100-Manöver (z. B. Bremsen) oder ein anderes Ereignis (z. B. Öffnen und Schließen einer Tür, Anfahren eines Fahrzeugs) sein. Insofern können die Sensorsysteme 110, welche die Identifikation eines Ereignisses erleichtern, eine Kamera oder ein Radarsystem, Türsensoren und Sensoren im Zusammenhang mit dem Bremsen beinhalten. Gemeinsam haben alle Sensorsysteme 110, dass keiner einen Parameter misst, der direkt den Gesundheitszustand des zugehörigen Dämpfers 105 bereitstellt.
Wie 2 zeigt, beinhaltet das Sammeln der Informationen, bei Block 220, das Erhalten von Ereignisinformationen, bei Block 230, oder das Erhalten von Vergleichsinformationen, bei Block 240, zusätzlich zum Erhalten von Informationen von den Sensorsystemen 110. Die Ereignis- und Vergleichsinformationen können von einem anderen Fahrzeug 100 oder einem zentralen Server 130 bereitgestellt oder vollständig vom Fahrzeug 100 erhalten werden. So können beispielsweise die Sensorsysteme 110 des Fahrzeugs 100 ein Ereignis anzeigen, wie bereits erwähnt, und die für ein Vorderrad 102 (bei Block 240) erhaltenen Messungen können als Vergleichsinformationen für Messungen an einem Hinterrad 102 (bei Block 210) verwendet werden. Ein anderes Fahrzeug 100 oder ein zentraler Server 130 kann stattdessen entweder die Ereignisinformationen (bei Block 230) oder die als Vergleichsinformationen verwendeten Messungen (bei Block 240) bereitstellen.
Wie bereits erwähnt, beziehen sich die Ereignisinformationen auf Informationen, die ein Ereignis (z. B. Fahrbahnanregung) anzeigen, das sich im Weg des Fahrzeugs 100 befinden kann, dessen Dämpfer 105 analysiert werden. Vergleichsinformationen beziehen sich auf Messungen von Parametern, die einem anderen Rad des gleichen Fahrzeugs 100 oder Rädern 102 anderer Fahrzeuge 100 zugeordnet sind. Die Messungen können beispielsweise mit Anregungsereignissen verbunden sein. So können beispielsweise die Vergleichsinformationen Raddrehzahldaten für ein anderes Fahrzeug 100 beinhalten, während das Fahrzeug über ein Schlagloch fährt. Bei Block 225 wird bestimmt, ob ein Ereignis aus den Informationen, die bei Block 220 gesammelt wurden, erkannt wird. Wenn ein Ereignis nicht erkannt wurde (basierend auf der Prüfung bei Block 225), wird der Prozess zur Informationsbeschaffung fortgesetzt.
Wenn ein Ereignis erkannt wurde, dann basiert die Schätzung des Gesundheitszustands einer oder mehrerer Dämpfer 105, bei Block 250, auf einem Vergleich und einem vordefinierten Schwellenwert. Der Vergleich bei Block 250 beinhaltet den Vergleich einer Messung eines Parameters (z. B. Raddrehzahl, Reifendruck), der einem Rad 102 zugeordnet ist, das einem Dämpfer 105 entspricht, mit Daten. Wenn der Vergleich keine Übereinstimmung innerhalb eines vordefinierten Schwellenwerts anzeigt (d. h. die Differenz zwischen Mess- und Datenwerten überschreitet den Schwellenwert), kann ein Verschleißgrad angezeigt werden. Das heißt, der Wert, um den der Schwellenwert überschritten wird, kann zum Quantifizieren eines Verschleißgrades des Dämpfers 105 verwendet werden. Die spezifischen Daten, die der Vergleich beinhaltet, werden gemäß einer von mehreren Ausführungsformen ermittelt. Wie bereits erwähnt, stammt keine der Messungen von einem Parameter, der den Dämpfer 105 direkt charakterisiert (d. h. Dämpfung d).
Gemäß einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Messungen (z. B. Raddrehzahl, Reifendruck), die dem Rad 102 bei Auftreten des Ereignisses bei Block 225 zugeordnet sind, mit Modellvorhersagen der Messungen, historischen Messungen für dieses Rad 102 oder mit den gleichen Messungen bei Auftreten desselben Ereignisses bei einem anderen Rad 102 verglichen (z. B. das Vorderrad 102, wenn das Hinterrad 102 analysiert wird). Modellvorhersagen können aus einer Modelldarstellung wie der zuvor behandelten Übertragungsfunktion H_Modell(s) gemäß GL. 1 erhalten werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann ein Vergleich mit Messungen an einem oder mehreren Rädern 102 anderer Fahrzeuge 100 durchgeführt werden, die dem gleichen Ereignis entsprechen. Wenn beispielsweise ein Rad 102 auf ein Ereignis trifft, das mit einer Fahrbahnanregung zusammenhängt (z. B. Stoß, Schlagloch), kann ein von einem Sensorsystem 110 gemessener Parameter (z. B. Raddrehzahl, Reifendruck) während des Ereignisses mit dem gleichen Parameter verglichen werden, der für ein Rad 102 eines anderen Fahrzeugs 100 gemessen wurde, als es das gleiche Ereignis durchlaufen hat. Wenn sich die Parameterwerte um mehr als einen Schwellenwert unterscheiden, kann ein Verschleiß angezeigt werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Vergleich (bei Block 250) basierend auf Informationen eines zentralen Servers 130 über andere Fahrzeuge 100 des gleichen Fahrzeugmodells oder -typs (z. B. ähnliches Gewicht) erfolgen. So kann beispielsweise ein Parameterwert oder ein Bereich von Parameterwerten vom zentralen Server 130 für das Fahrzeugmodell bereitgestellt werden. Wenn der gemessene Parameter den angegebenen Parameterwert oder -bereich nicht um einen vordefinierten Schwellenwert erreicht, kann ein gewisser Verschleiß des Dämpfers 105 angezeigt werden. Der zentrale Server 130 kann Informationen aus mehreren Fahrzeugen 100 mitteln oder anderweitig bündeln, anstatt Daten für das Fahrzeugmodell bereitzustellen. Somit kann das Erhalten von Informationen von den Sensorsystemen 110, bei Block 210, das Bereitstellen dieser Informationen an den zentralen Server 130 beinhalten, um eine derartige Konsolidierung zu erleichtern.
Sobald eine Schätzung des Gesundheitszustands für eine oder mehrere Dämpfer 105 (bei Block 250) vorliegt, können die Prozesse das Durchführen einer Wartungs- oder Austauschmaßnahme bei Block 260 beinhalten. Die Prozesse bei Block 260 können eine Informationsmeldung (z. B. Mensch-Maschine-Schnittstellen-(MMI)-Meldung) an den Fahrer oder einen Fehlercode beinhalten, der einem Wartungstechniker zur Verfügung gestellt wird, um die Wartungs- oder Austauschmaßnahme zu erleichtern.
3 ist eine Darstellung einer Messung zum Bestimmen des Gesundheitszustands eines Dämpfers 105 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. 3 stellt ein Rad 102 dar und zeigt die Winkelraddrehzahl ω und die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 100. Der dynamische Belastungsradius (DLR) des Rades 102 ist die Hälfte des theoretischen Abrollumfangs dividiert durch π und ist eine Funktion der Beeinträchtigung der Fahrbahnoberfläche 310 und auch der Beeinträchtigung der Spindel (nicht dargestellt). Die Spindel ist der Teil des Aufhängungssystems, der die Nabe für das Rad 102 trägt und an den oberen und unteren Steuerarmen befestigt wird.
Bezeichnenderweise ist das Verschieben oder die Beeinträchtigung der Spindel zum Zwecke der Bestimmung des Gesundheitszustands des dem Rad 102 zugeordneten Dämpfers 105 (bei Block 250) eine Funktion der Funktion des Dämpfers 105. Das heißt, je weniger abgenutzt der Dämpfer 105 ist, desto weniger Verschiebung wird in der Spindel für das gleiche Ereignis gezeigt. Der DLR ist eine Funktion der bereits erwähnten Beeinträchtigung der Spindel. Weiterhin ist die Winkelraddrehzahl ω eine Funktion der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 100 und des DLR. Obwohl die Eigenschaften des Dämpfers 105 und des DLR nicht direkt gemessen werden können, zeigt die Prüfung der Winkelraddrehzahl ω mit dem WSS indirekt den Verschleiß- oder Gesundheitszustand des Dämpfers 105 an.
Die als Grafik 320 dargestellte Winkelraddrehzahl ω über die Zeit stellt die zum Vergleich verwendeten Daten dar, und die als Grafik 330 dargestellte Winkelraddrehzahl ω über die Zeit stellt eine Messung im Zusammenhang mit dem interessierenden Dämpfer 105 dar. Die Grafik 320 kann beispielsweise von einem zentralen Server 130 basierend auf einem Modell oder gespeicherten Daten nach dem Einbau neuer Dämpfer 105 bereitgestellt werden. Die Grafik 320 kann von einem anderen Fahrzeug 100 bereitgestellt werden, das die gleiche Fahrbahnoberfläche 310 durchlaufen hat. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann die Grafik 320 von einem anderen Rad 102 des gleichen Fahrzeugs 100 (z. B. dem Vorderrad) stammen oder auf historischen Daten beruhen, die für das Rad 102 während vorangegangener Fahrten über dieselbe Fahrbahnoberfläche 310 gespeichert wurden. Ein GPS-Empfänger kann eines der Sensorsysteme 110 sein, mit denen die Position der jeweiligen Fahrbahnoberfläche 310 für den Vergleich ermittelt wird.
Wie 3 anzeigt, zeigt die Grafik 320 weniger starke Beeinträchtigungen und eine schnellere Dämpfung im Vergleich zur Grafik 330. Wenn die Differenz in den Grafiken 320 und 330 (z. B. Bereich unter den Grafiken für die interessierende Zeit t) eine Schwellenwertdifferenz überschreitet, dann kann der Verschleiß des Dämpfers 105, der dem in 3 dargestellten Rad 102 zugeordnet ist, auf einem Niveau liegen, das eine Meldung bezüglich des Wechsels oder der Wartung erfordert (bei Block 260). Zum Zwecke des Vergleichs der Informationen in den Grafiken 320 und 330 (bei Block 250) kann das Verarbeiten der Messungen (dargestellt in Grafik 330) und Daten (dargestellt in Grafik 320) das Erhalten einer Fast-Fourier-Transformation (FFT), das Durchführen eines Bandpassfilters des FFT-Ausgangs und das Erhalten eines quadratischen Mittelwerts (RMS) zum Vergleich beinhalten.
Wie bereits erwähnt, ist die Winkelraddrehzahl ω eine Funktion der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 100 sowie des DLR und resultiert aus einer bestimmten Fahrbahnanregung. 4 veranschaulicht die Entwicklung des Benchmarks η, der einen Fehler in einem Dämpfer 105 anzeigt. Die Grafik 420f stellt eine Reaktion Y_vorne(s) (z. B. Winkelraddrehzahl ω) eines defekten Dämpfers 105 als Amplitude A über den Frequenzbereich f dar. Eine Grafik 410f des Frequenzbereichs für einen normalen Dämpfer 105 am Vorderrad 105 ist ebenfalls zum Vergleich dargestellt. Die Grafik 410r zeigt eine Frequenzbereichsreaktion Y_hinten(s) für einen normalen Dämpfer 105 an einem Hinterrad 105. Die Reaktionen können ausgedrückt werden als: $Y_{v o r n e} (s) = H_{v o r n e} (s) X (s)$
$Y_{h i n t e n} (s) = H_{h i n t e n} (s) X (s)$
In GL.2 ist H_vorne(s) die Übertragungsfunktion, in der GL. 3, H_hinten(s) ist die Übertragungsfunktion, und X(s) ist die Fahrbahnanregung im Frequenzbereich. Der Benchmark ist dann gegeben durch: $η = \frac{Y_{v o r n e} (s)}{Y_{h i n t e n} (s)} = \frac{H_{v o r n e} (s)}{H_{h i n t e n} (s)}$
Wie GL. 4 zeigt an, dass der Benchmark η keine Funktion der Fahrbahnanregung X(s) ist. Daher sollte der Wert des Benchmarks η konstant bleiben, es sei denn, eine der Reaktionen ändert sich, was auf eine Änderung der Reaktion eines der Dämpfer 105 hinweist. Die Grafik 430 stellt den konstanten Wert ηο des Benchmarks η über die Zeit dar.
Die Grafik 440 stellt den Wert des Benchmarks η über die Zeit basierend auf dem fehlerhaften Frontdämpfer 105 dar, dessen Frequenzbereichsreaktion Y_vorne(s) in der Grafik 420f dargestellt ist. Die Grafik 440 zeigt einen Fehler in einem Dämpfer 105 an, zu einem Zeitpunkt, zu dem der Fehler erkannt wird. Die Grafik 440 zeigt auch an, dass sich der Fehler eingependelt hat und nicht weiter zunimmt. Die mit Bezug auf die 3 und 4 behandelten Beispiele sind nur zwei Möglichkeiten, den Gesundheitszustand eines Dämpfers 105 bei Block 250 zu schätzen.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform kann Y_vorne(s) mit Y_Modell(s) und nicht mit Y_hinten(s) verglichen werden. Y_Modell(s) wird aus H_Modell(s) der GL. 1 erhalten und X(s) ist die verwendet tatsächliche Fahrbahnanregung in GL. 2, als: $Y_{M o d e l l} (s) = H_{M o d e l l} (s) X (s)$
Während die obige Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, aber alle Ausführungsformen beinhaltet, die in deren Umfang fallen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Gesundheitszustands eines Dämpfers, der einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnet ist, unter Verwendung von indirekten Messungen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erhalten von Informationen von einem oder mehreren Sensoren, worin der eine oder die mehreren Sensoren einen Raddrehzahlsensor, eine Trägheitsmesseinheit, einen Reifendrucksensor, einen Lenkradsensor, einen Empfänger des globalen Positionierungssystems (GPS) oder eine Kamera, und die Informationen von mindestens einem der einen oder mehreren Sensoren beinhalten mindestens eine Messung eines Parameters beinhalten, der den Dämpfer nicht direkt charakterisiert; und Vergleichen der mindestens einen Messung des Parameters mit Daten des Parameters, um den Verschleiß des Dämpfers abzuschätzen, worin die Daten eine historische Messung, eine Messung für ein anderes Rad des Fahrzeugs, eine Messung von einem anderen Fahrzeug oder eine Ausgabe eines Modells beinhalten, und eine Wartungs- oder Austauschmaßnahme durch das Abschätzen des Verschleißes des Dämpfers ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Erfassen eines Ereignisses basierend auf den Informationen, worin das Ereignis eine Fahrbahnanregung oder ein fahrzeugbasiertes Ereignis beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Erfassen der Fahrbahnanregung das Erfassen eines Schlaglochs oder einer Bodenwelle beinhaltet, das Erfassen des fahrzeugbasierten Ereignisses das Erfassen des Bremsens oder des Öffnens und Schließens einer Tür, um den Zugang eines Insassen anzuzeigen, und das Vergleichen das Vergleichen der mindestens einen Messung des Parameters mit den Daten des Parameters während des Ereignisses beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Vergleich das Verarbeiten der mindestens einen Messung und der Daten beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, worin das Verarbeiten das Durchführen einer Fast-Fourier-Transformation (FFT), das Filtern einer Ausgabe der FFT und das Erhalten eines quadratischen Mittelwerts einer Ausgabe der Filterung beinhaltet, um verarbeitete Messungen des Parameters und verarbeitete Daten des Parameters zu erhalten, und das Verfahren umfasst ferner das Abschätzen des Verschleißes des Dämpfers basierend darauf, ob eine Differenz zwischen den verarbeiteten Messungen des Parameters und den verarbeiteten Daten des Parameters einen Schwellenwert überschreitet, und das Quantifizieren des Verschleißes des Dämpfers basierend auf einem Betrag, um den der Parameter den Schwellenwert überschreitet.
System zum Bestimmen eines Gesundheitszustands eines Dämpfers, der einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnet ist, unter Verwendung von indirekten Messungen, wobei das System Folgendes umfasst: einen oder mehrere Sensoren, die konfiguriert sind, um Informationen zu erhalten, worin die einen oder mehreren Sensoren einen Raddrehzahlsensor, eine Trägheitsmesseinheit, einen Reifendrucksensor, einen Lenkradsensor, einen Empfänger eines globalen Positionierungssystems (GPS) oder eine Kamera beinhalten, und die Informationen von mindestens einem der einen oder mehreren Sensoren mindestens eine Messung eines Parameters, der den Dämpfer nicht direkt charakterisiert, beinhalten; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um die mindestens eine Messung des Parameters mit Daten des Parameters zu vergleichen, um den Verschleiß des Dämpfers abzuschätzen, worin die Daten eine historische Messung, eine Messung für ein anderes Rad des Fahrzeugs, eine Messung eines anderen Fahrzeugs oder eine Ausgabe eines Modells beinhalten.
System nach Anspruch 6, worin der Prozessor ferner konfiguriert ist, um ein Ereignis basierend auf den Informationen zu erfassen, worin das Ereignis eine Fahrbahnanregung oder ein fahrzeugbasiertes Ereignis beinhaltet.
System nach Anspruch 7, worin die Fahrbahnanregung das Erfassen eines Schlaglochs oder einer Bodenschwelle beinhaltet, das fahrzeugbasierte Ereignis das Bremsen oder das Öffnen und Schließen einer Tür beinhaltet, um den Zugang eines Insassen anzuzeigen, und der Prozessor ferner konfiguriert ist, um die mindestens eine Messung des Parameters mit den Daten des Parameters während des Ereignisses zu vergleichen.
System nach Anspruch 6, worin der Prozessor ferner konfiguriert ist, um die mindestens eine Messung und die Daten zu verarbeiten.
System nach Anspruch 9, worin der Prozessor ferner konfiguriert ist, um die mindestens eine Messung und die Daten zu verarbeiten, indem er eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) durchführt, einen Ausgang der FFT filtert und einen quadratischen Mittelwert aus einem Ausgang der Filterung erlangt, um verarbeitete Messungen des Parameters und der verarbeiteten Daten des Parameters zu erhalten, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um den Verschleiß des Dämpfers basierend darauf abzuschätzen, ob eine Differenz zwischen den verarbeiteten Messungen des Parameters und den verarbeiteten Daten des Parameters einen Schwellenwert überschreitet, und wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um den Verschleiß des Dämpfers basierend auf einem Wert zu quantifizieren, um den der Parameter den Schwellenwert überschreitet.