DE102019213259B4 - Method for detecting damage to a mechanical component of an adjustable roll stabilizer - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erkennung einer Beschädigung einer mechanischen Komponente (9a, 9b) eines verstellbaren Wankstabilisators (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei der verstellbare Wankstabilisator (1) einen Aktuator (2) aufweist, der betreibbar ist, zwei damit verbundene Stabilisatorabschnitte (6a, 6b) um eine Rotationsachse (3) gegeneinander zu verdrehen, indem auf Grundlage eines System-Sollmoments ein Motor-Sollmoment zur Ansteuerung des Aktuators (2) ermittelt wird, um ein Wankverhalten des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen, wobei zur Erkennung einer Beschädigung der mechanischen Komponente (9a, 9b) die folgenden Schritte durchgeführt werden:Bestimmung einer Neutralposition des Aktuators (2),Vergleich der Neutralposition des Aktuators (2) mit einer Plausibilitätsgrenze, wobei im Fall, dass die Neutralposition des Aktuators (2) die Plausibilitätsgrenze überschreitet und zugleich das Motor-Sollmoment über einem Toleranzwert liegt, dies als Anzeichen für eine Beschädigung der mechanischen Komponente (9a, 9b) des verstellbaren Wankstabilisators (1) erkannt wird.Method for detecting damage to a mechanical component (9a, 9b) of an adjustable roll stabilizer (1) of a motor vehicle, the adjustable roll stabilizer (1) having an actuator (2) which is operable to change two stabilizer sections (6a, 6b) connected thereto rotating an axis of rotation (3) in relation to one another by determining a motor setpoint torque for controlling the actuator (2) on the basis of a system setpoint torque, in order to influence the rolling behavior of the motor vehicle, with damage to the mechanical component (9a, 9b ) the following steps are carried out: determination of a neutral position of the actuator (2), comparison of the neutral position of the actuator (2) with a plausibility limit, whereby in the event that the neutral position of the actuator (2) exceeds the plausibility limit and at the same time the engine target torque a tolerance value, this is recognized as an indication of damage to the mechanical component (9a, 9b) of the adjustable roll stabilizer (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Beschädigung einer mechanischen Komponente eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1.The invention relates to a method for detecting damage to a mechanical component of an adjustable roll stabilizer of a motor vehicle according to claim 1.
Aus der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere der Fahrwerkstechnik, ist es bekannt, das Roll- bzw. Wankverhalten von Kraftfahrzeugen mittels sogenannter Wankstabilisatoren zu beeinflussen. Im Grundaufbau handelt es sich hierbei um eine im Wesentlichen C-förmige Drehstabfeder, die im mittigen Bereich drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert ist und deren äußere, sich gegenüberliegende Enden mittels Koppelelementen, sogenannten Pendelstützen, jeweils mit einer Radaufhängung gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion sorgt der Wankstabilisator dafür, dass die Karosserie des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nicht nur an der kurvenäußeren Seite einfedert (bedingt durch die Zentrifugalkraft), sondern dass zudem das kurveninnere Rad etwas abgesenkt wird. Wankstabilisatoren verbessern die Spurtreue des Fahrzeugs und vermindern die seitliche Neigung des Fahrzeugaufbaus (Wanken), wodurch Kurvenfahrten sicherer und komfortabler werden.It is known from motor vehicle technology, in particular chassis technology, to influence the roll or roll behavior of motor vehicles by means of so-called roll stabilizers. The basic structure is an essentially C-shaped torsion bar, which is rotatably mounted in the central area relative to the vehicle body and whose outer, opposite ends are each coupled to a wheel suspension by means of coupling elements, so-called pendulum supports. With this construction, the roll stabilizer ensures that the body of the vehicle not only deflects on the outside of the curve when cornering (caused by the centrifugal force), but also that the wheel on the inside of the curve is lowered slightly. Roll stabilizers improve the vehicle's directional stability and reduce the lateral inclination of the vehicle body (roll), making cornering safer and more comfortable.
Zur weiteren Steigerung der Fahrzeugstabilität sowie des Fahrkomforts ist es bekannt, derartige Wankstabilisatoren verstellbar auszuführen. Der Wankstabilisator umfasst in diesem Fall einen Aktuator und ist in zwei mit Hilfe des Aktuators um eine Rotationsachse relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte geteilt. Durch Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander wird eine Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt erzeugt oder einer durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt entgegengewirkt. Aus dem Stand der Technik sind verstellbare Wankstabilisatoren bekannt, deren Aktuator einen Elektromotor aufweist, der zur Erzielung geeigneter Drehzahlen bzw. Drehmomente mit einem mechanischen Getriebe, insbesondere in Bauform eines mehrstufigen Planetengetriebes in Antriebsverbindung steht. In diesem Zusammenhang sei beispielhaft auf
Neben der konstruktiven Gestaltung eines verstellbaren Wankstabilisators stellt auch dessen zweckgerechte Ansteuerung eine technische Herausforderung dar. Eine Vorrichtung zur Einstellung des Wankverhaltens eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus
Im betrieblichen Einsatz eines verstellbaren Wankstabilisators an einem Kraftfahrzeug kann es im Fall der Einleitung großer Kräfte - beispielsweise bedingt durch Fahrbahnanregungen - in das aktive Wankstabilisierungssystem zu einer Beschädigung eines oder mehrerer im Kraftfluss befindlicher Bauteile kommen. Insbesondere handelt es sich bei den Koppelelementen, welche jeweils ein äußeres Ende eines Stabilisatorabschnitts des Wankstabilisators mit einer zugehörigen Radaufhängung koppeln, den sogenannten Pendelstützen, um das im Kraftfluss befindliche schwächste Bauteil. Im Fall einer übermäßig hohen Krafteinwirkung kann es daher zu einem Knicken einer Pendelstütze kommen.In operational use of an adjustable roll stabilizer on a motor vehicle, one or more components in the power flow can be damaged if large forces are introduced into the active roll stabilization system, for example due to road surface excitations. In particular, the coupling elements, which each couple an outer end of a stabilizer section of the roll stabilizer to an associated wheel suspension, the so-called pendulum supports, are the weakest component in the power flow. In the event of an excessively high force, a pendulum support may buckle.
Eine beschädigte, beispielsweise geknickte Pendelstütze kann nur noch in eingeschränktem Maße Kräfte zur Wankabstützung übertragen. In der Regel ergibt sich bei einer auf einer Fahrzeugseite geknickten Pendelstütze aufgrund der Abstandsänderung zwischen Ende des Stabilisatorabschnitts und Radaufhängung eine asymmetrische Geometrie des Wankstabilisierungssystems und somit des Fahrwerks. Zudem ergibt sich unter Anwendung einer üblichen Regelstrategie ein inkorrektes Abstützmoment sowie bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs eine unter Umständen starke Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus. Im Fall einer Beschädigung einer mechanischen Komponente des verstellbaren Wankstabilisators, insbesondere im Fall einer geknickten oder auf sonstige Weise beschädigten Pendelstütze können die Fahrzeugstabilität oder zumindest der Fahrzeugkomfort nicht mehr im vollen Ma-ße gewährleistet werden.A damaged, e.g. kinked, pendulum support can only transfer forces for anti-roll control to a limited extent. As a rule, when the pendulum support is bent on one side of the vehicle, the geometry of the roll stabilization system and thus of the chassis is asymmetrical due to the change in distance between the end of the stabilizer section and the wheel suspension. In addition, using a conventional control strategy results in an incorrect support torque and, under certain circumstances, when the motor vehicle is driving straight ahead, there is a strong lateral inclination of the vehicle body. In the event of damage to a mechanical component of the adjustable roll stabilizer, in particular in the case of a kinked or otherwise damaged pendulum support, vehicle stability or at least vehicle comfort can no longer be fully guaranteed.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem sich eine Beschädigung einer mechanischen Komponente eines verstellbaren Wankstabilisators erkennen lässt. Das Verfahren soll mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln durchführbar sein.It is an object of the present invention to specify a method with which damage to a mechanical component of an adjustable roll stabilizer can be detected. The method should be able to be carried out with the simplest possible design means.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Erkennung einer Beschädigung einer mechanischen Komponente eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs, wobei der verstellbare Wankstabilisator einen Aktuator aufweist, der betreibbar ist, zwei damit verbundene Stabilisatorabschnitte um eine Rotationsachse gegeneinander zu verdrehen, indem auf Grundlage eines System-Sollmoments ein Motor-Sollmoment zur Ansteuerung des Aktuators ermittelt wird, um ein Wankverhalten des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen. Erfindungsgemäß werden zur Erkennung einer Beschädigung der mechanischen Komponente die folgenden Schritte durchgeführt:
- Bestimmen einer Neutralposition des Aktuators,
- Vergleich der Neutralposition des Aktuators mit einer Plausibilitätsgrenze, wobei im Fall, dass die Neutralposition des Aktuators die Plausibilitätsgrenze überschreitet und zugleich das Motor-Sollmoment über einem Toleranzwert liegt, dies als Anzeichen für eine Beschädigung einer mechanischen Komponente des verstellbaren Wankstabilisators erkannt wird.
- determining a neutral position of the actuator,
- Comparison of the neutral position of the actuator with a plausibility limit, in the event that the neutral position of the actuator exceeds the plausibility limit and at the same time the engine target torque is above a tolerance value, this is recognized as an indication of damage to a mechanical component of the adjustable roll stabilizer.
Demnach wurde zunächst erkannt, dass eine hinreichende Fahrzeugstabilität sowie ein hoher Fahrkomfort nur dann gewährleistet werden können, wenn sämtliche mechanischen Komponenten des verstellbaren Wankstabilisators in einwandfreiem Zustand sind. Insbesondere bei den im Kraftfluss eines Wankstabilisierungssystems schwächsten Bauteilen, den Pendelstützen, kann es bei hoher Krafteinwirkung zu einer Beschädigung, beispielsweise zu einem Knicken kommen. Eine geknickte Pendelstütze ist zwar verformt, stellt jedoch weiterhin eine - wenn auch veränderte und ggf. aufgrund verminderter Steifigkeit der Pendelstütze weniger definierte - Verbindung zwischen Stabilisatorabschnitt und Radaufhängung her. Kräfte beziehungsweise Bewegungen können im Fall einer Knickung oftmals zumindest noch in eingeschränktem Umfang übertragen werden. Die Beschädigung ist daher nicht immer einfach von außen beziehungsweise vom Fahrer des Fahrzeugs zu erkennen. Zur einfachen und sicheren Erkennung einer Beschädigung wurde die Idee entwickelt, eine zunächst einem anderen Zweck dienende Maßnahme, nämlich die Bestimmung einer Neutralposition des Aktuators, durchzuführen, um anschließend diese Neutralposition des Aktuators mit einer Plausibilitätsgrenze zu vergleichen. Wenn die Neutralposition des Aktuators die Plausibilitätsgrenze überschreitet und zugleich das - im Rahmen der Wankregelung - auf Grundlage eines System-Sollmoments ermittelte Motor-Sollmoment über einem Toleranzwert liegt, lässt sich darauf schließen, dass eine mechanische Komponente des verstellbaren Wankstabilisators beschädigt ist.Accordingly, it was initially recognized that adequate vehicle stability and a high level of driving comfort can only be guaranteed if all mechanical components of the adjustable roll stabilizer are in perfect condition. In particular, the weakest components in the power flow of a roll stabilization system, the pendulum supports, can be damaged, for example buckling, when high forces are applied. Although a kinked pendulum support is deformed, it still creates a connection between the stabilizer section and the wheel suspension, albeit in a modified and possibly less defined manner due to reduced rigidity of the pendulum support. In the event of buckling, forces or movements can often still be transmitted at least to a limited extent. The damage is therefore not always easy to recognize from the outside or from the driver of the vehicle. For simple and reliable detection of damage, the idea was developed of carrying out a measure that initially serves a different purpose, namely determining a neutral position of the actuator, in order to then compare this neutral position of the actuator with a plausibility limit. If the neutral position of the actuator exceeds the plausibility limit and at the same time - as part of the roll control - the engine target torque determined on the basis of a system target torque is above a tolerance value, it can be concluded that a mechanical component of the adjustable roll stabilizer is damaged.
Bei der Neutralposition des Aktuators handelt es sich insbesondere um eine eingelernte Position, insbesondere in Form eines Drehwinkels des Aktuators, die im Fahrbetrieb des mit dem verstellbaren Wankstabilisator ausgestatteten Kraftfahrzeugs eingelernt wird. Das Einlernen findet bevorzugt jeweils mit einem Starten des Kraftfahrzeugs statt im Rahmen einer automatisch durchgeführten Systemfunktion und dient dazu, asymmetrische Beladung und/oder kleine Fahrwerkasymmetrien zu kompensieren. Auf diese Weise soll bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs vermieden werden, dass der Elektromotor des Aktuators des verstellbaren Wankstabilisators dauerhaft ein Motormoment erzeugen muss, wodurch sich bei längerem Betrieb leicht eine Überlastung einstellen könnte und/oder wodurch zumindest ein unnötiger Energieverbrauch verursacht würde. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich unter Nutzung vorhandener Mittel die Beschädigung einer mechanischen Komponente eines verstellbaren Wankstabilisators erkennen.The neutral position of the actuator is, in particular, a learned position, in particular in the form of a rotation angle of the actuator, which is learned during driving of the motor vehicle equipped with the adjustable roll stabilizer. The teaching preferably takes place each time the motor vehicle is started as part of an automatically performed system function and is used to compensate for asymmetrical loading and/or small chassis asymmetries. In this way, when the motor vehicle is driving straight ahead, it should be avoided that the electric motor of the actuator of the adjustable roll stabilizer has to constantly generate a motor torque, which could easily result in overloading during prolonged operation and/or which would at least cause unnecessary energy consumption. With the method according to the invention, damage to a mechanical component of an adjustable roll stabilizer can be detected using existing means.
Wie bereits einleitend beschrieben, handelt es sich bei der mechanischen Komponente bevorzugt um eine Anbindung, insbesondere um eine Pendelstütze, die das dem Aktuator abgewandte Ende eines Stabilisatorabschnitts mit einer zugehörigen Radaufhängung des zugehörigen Rads mechanisch koppelt. Das Verfahren eignet sich dabei allgemein zur Erkennung einer Beschädigung der mechanischen Komponente. Als im Rahmen des Verfahrens erkennbare Beschädigung kommt vorrangig eine Verformung, insbesondere ein Knicken der mechanischen Komponente in Frage.As already described in the introduction, the mechanical component is preferably a connection, in particular a pendulum support, which mechanically couples the end of a stabilizer section facing away from the actuator to an associated wheel suspension of the associated wheel. The method is generally suitable for detecting damage to the mechanical component. Deformation, in particular buckling of the mechanical component, is the primary damage that can be identified during the process.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist es denkbar, dass die Neutralposition des Aktuators im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs laufend nachgelernt wird.According to an advantageous embodiment of the method, it is conceivable that the neutral position of the actuator is continuously learned while the motor vehicle is being driven.
Zweckmäßigerweise wird die Neutralposition des Aktuators eingelernt durch Geradeausfahrt des mit dem verstellbaren Wankstabilisator ausgestatteten Kraftfahrzeugs, vorzugsweise über einen vorgebaren Einlernzeitraum und/oder über eine vorgebbare Einlernstrecke, wobei als Neutralposition des Aktuators derjenige Drehwinkel des Aktuators angesehen wird, bei dem der Aktuator momentenfrei ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Neutralposition des Aktuators um diejenige eingelernte Position, insbesondere einen Drehwinkel des Aktuators, unter welcher der Aktuator bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs momentenfrei ist, das heißt an diesem kein Motormoment mehr anliegt. Bei einer idealen Symmetrie von Fahrzeugaufbau und Fahrwerk befinden sich dabei die Anbindungspunkte der Pendelstützen auf gleicher Höhe zum Untergrund.The neutral position of the actuator is expediently learned by driving the motor vehicle equipped with the adjustable roll stabilizer straight ahead, preferably over a specifiable learning period and/or over a specifiable learning distance, the rotation angle of the actuator at which the actuator is torque-free being regarded as the neutral position of the actuator. In other words, the neutral position of the actuator is that learned position, in particular a rotation angle of the actuator, below which the actuator is torque-free when the motor vehicle is traveling straight ahead, ie there is no longer any engine torque present. With an ideal symmetry of vehicle body and chassis, the connection points of the pendulum supports are at the same height as the ground.
Die auf die zuvor beschriebene Weise eingelernte Neutralposition des Aktuators kann definitionsgemäß auch einen Winkelversatz (auch genannt „Winkeloffset“) im Sinne einer Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander um eine Rotationsachse beinhalten, um auf diese Weise bei einem asymmetrischen Beladungszustand des Kraftfahrzeugs und/oder einer Fahrwerkasymmetrie den Aktuator vor Überlastung zu schützen.The neutral position of the actuator taught in the manner described above can, by definition, also include an angular offset (also known as "angular offset") in the sense of a rotation of the stabilizer sections relative to one another about an axis of rotation, in order in this way to protect the actuator from overload.
Im normalen Fahrbetrieb mit unbeschädigten mechanischen Komponenten des verstellbaren Wankstabilisators dient die Bestimmung und Einnahme der Neutralposition des Aktuators dazu, bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs den Aktuator momentenfrei zu stellen und somit vor Überlastung zu schützen und daneben den Energiebedarf des Aktuators nicht unnötig zu vergrößern. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass bei Beschädigung einer mechanischen Komponente wie insbesondere einer Pendelstütze des verstellbaren Wankstabilisators ein im Zusammenhang mit der Neutralposition des Aktuators angestrebter Winkelversatz (zur Kompensation von Beladungs- bzw. Fahrwerksasymmetrien) übermäßig stark ansteigen kann. Mit anderen Worten erreicht der Winkelversatz einen unplausiblen Bereich, was sich dadurch diagnostizieren lässt, dass die bestimmte Neutralposition des Aktuators eine vorgebbare Plausibilitätsgrenze überschreitet. Im Fall des Vorliegens einer solchen Unplausibilität wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zusätzlich geprüft, ob - zur Erzielung von Momentfreiheit des Aktuators - ein noch größerer Winkelversatz nötig wäre, wobei bejahendenfalls eine Beschädigung einer mechanischen Komponente des verstellbaren Wankstabilisators erkannt wird. Mit anderen Worten, es wurde erkannt, dass im Fall des Erreichens eines nicht mehr plausiblen Winkelversatzes und des Bedarfs nach einem sogar noch größeren Winkelversatz selbst in diesem unplausiblen Bereich, von einer geknickten Pendelstütze ausgegangen werden kann.In normal driving with undamaged mechanical components of the adjustable roll stabilizer, determining and adopting the neutral position of the actuator serves to set the actuator free of torque when the motor vehicle is driving straight ahead and thus protect against overloading and also not unnecessarily increase the energy requirement of the actuator. The invention recognized that if a mechanical component such as a pendulum support of the adjustable roll stabilizer is damaged, an angular offset desired in connection with the neutral position of the actuator (to compensate for loading or chassis asymmetries) can increase excessively. In other words, the angular offset reaches an implausible range, which can be diagnosed by the fact that the neutral position of the actuator that was determined exceeds a specifiable plausibility limit. If such an implausibility exists, an advantageous development of the method also checks whether an even greater angular offset would be necessary to achieve freedom from torque of the actuator, with damage to a mechanical component of the adjustable roll stabilizer being detected if the answer is yes. In other words, it was recognized that if an angular offset is reached that is no longer plausible and there is a need for an even greater angular offset even in this implausible range, a kinked pendulum support can be assumed.
Zweckmäßigerweise wird im Rahmen des beschriebenen Verfahrens zur Bestimmung der Neutralposition des Aktuators zusätzlich der Höhenstand der Räder berücksichtigt. Dieser wird insbesondere mittels eines dem jeweiligen Rad zugeordneten Höhenstandssensors erfasst.The ride height of the wheels is expediently also taken into account as part of the method described for determining the neutral position of the actuator. This is recorded in particular by means of a ride height sensor assigned to the respective wheel.
Vorzugsweise erfolgt die Erkennung einer Beschädigung gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren erst nach Ablauf einer vorgebbaren Fehlertoleranzzeit. Dadurch soll gewährleistet werden, dass nur kurzzeitig als unplausibel auftretende Werte nicht eine verfrühte, gegebenenfalls nicht zutreffende Erkennung einer Beschädigung auslösen.According to the method described above, damage is preferably detected only after a specifiable error tolerance time has elapsed. This is to ensure that implausible values that occur only briefly do not trigger premature, possibly inaccurate, damage detection.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
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1 einen verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug in schematischer Ansicht, -
2 eine graphische Darstellung einer Regelstrategie eines verstellbaren Wankstabilisators.
-
1 an adjustable roll stabilizer for a motor vehicle in a schematic view, -
2 a graphical representation of a control strategy of an adjustable roll stabilizer.
Zur Veranschaulichung des Einsatzgebietes der Erfindung zeigt
Wie
Auf für sich gesehen bekannte Weise ist der verstellbare Wankstabilisator 1 um eine Rotationsachse 3 drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau 10 gelagert, hierzu dienen eine linke Stabilisatorlagerung 11a und eine rechte Stabilisatorlagerung 11b, welche gemäß
Der hier als zylindrischer Körper dargestellte Aktuator 2 umfasst im Wesentlichen ein in Bezug auf die Rotationsachse 3 im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse (nicht näher bezeichnet), in welchem ein Elektromotor 4 sowie ein mehrstufiges Planetengetriebe 9 und ein Drehzahlsensor 13 (jeweils nur durch Bezugszeichen angedeutet) angeordnet sind. Über den Elektromotor 4 und das mehrstufige Planetengetriebe 5 stehen die Stabilisatorabschnitte 6a und 6b in Antriebsverbindung zueinander. Bei stehendem Aktuator 2 sind die beiden Stabilisatorabschnitte 6a, 6b über den stehenden Elektromotor 4 und das damit antriebsverbundene mehrstufige Planetengetriebe 5 starr miteinander verbunden. Durch den Betrieb des Elektromotors 4 lassen sich die Stabilisatorabschnitte 6a, 6b jedoch abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors 4 um die Rotationsachse 3 gegeneinander verdrehen. Dabei gibt das mehrstufige Planetengetriebe 5 ein festes Drehzahlverhältnis zwischen Antrieb (Elektromotor 4) und Abtrieb (mit dem Getriebeausgang gekoppelter rechter Stabilisatorabschnitt 6b) vor. So lässt sich der verstellbare Wankstabilisator 1 auf für sich gesehen bekannte Weise verstellen.The actuator 2 shown here as a cylindrical body essentially comprises a housing (not specified) that is essentially rotationally symmetrical with respect to the axis of
Abhängig vom Betriebszustand des verstellbaren Wankstabilisators 1 bzw. des damit ausgestatteten Fahrzeugs kann es zu einer Torsion der über den Aktuator 2 miteinander gekoppelten Stabilisatorabschnitte 6a, 6b kommen, in deren Abhängigkeit sich ein um die Rotationsachse 3 wirkendes Moment MSystem entwickelt. Dieses Moment MSystem liegt am Aktuator 2 in Form eines System-Moments an.Depending on the operating state of the adjustable roll stabilizer 1 or the vehicle equipped with it, torsion of the
Mit Hilfe des Wankstabilisators 1 kann ein Wankmoment MWank abgestützt werden, das zwischen Fahrzeugaufbau 10 und Rädern 7a, 7b wirkt. Durch Verstellung des Wankstabilisators 1 lässt sich das abstützbare Wankmoment MWank beeinflussen. Zur bedarfsgerechten Regelung des Wankstabilisators 1 sind dem linken Rad 7a bzw. dem rechten Rad 7b jeweils ein Höhenstandssensor 12a bzw. 12b zugeordnet, welche eine Erfassung von Radhubbewegungen des jeweiligen Rades ermöglichen und in Form eines Höhenstandes für das linke Rad z7a bzw. Höhenstandes für das rechte Rad z7b ausgeben. Daneben lässt sich über den Drehzahlsensor 13 die Drehung des Elektromotors 4 erfassen und wird in Form eines Drehzahlsignals als Motordrehzahl n ausgegeben.With the help of the roll stabilizer 1, a roll moment M Wank can be supported, which acts between the
Die Regelung des in
Das System-Sollmoment wird über eine bekannte Systemsteifigkeit in einen Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung umgerechnet, wobei die bekannte Systemsteifigkeit sich zusammensetzt aus einzelnen Steifigkeiten, insbesondere den Steifigkeiten des Stabilisators selbst (Stabilisatorabschnitte, Getriebe, Gehäuse, ggf. Entkopplungselemente, Pendelstütze, Stabilisatorlagerung und dergleichen).The system target torque is converted via a known system stiffness into a torsion angle for the torque requirement, with the known system stiffness being composed of individual stiffnesses, in particular the stiffness of the stabilizer itself (stabilizer sections, gears, housing, any decoupling elements, pendulum support, stabilizer bearing and the like) .
Parallel dazu fließt in die Regelung des verstellbaren Wankstabilisators eine Größe zur Kompensation von Störungen ein. Dazu werden Radbewegungsdaten, erfasst durch den Rädern zugeordnete Höhenstandssensoren, in Form von Höhenstandssignalen (radindividuell) sowie eine Kennwerttabelle für einen Entkopplungswinkel (mit zuvor ermittelten fahrzeugspezifischen Daten) zur Bestimmung eines sogenannten „Null-Moment-Winkels“ genutzt, d. h. jenem Winkel, der dem äußeren Verdrehwinkel des verstellbaren Wankstabilisators, verursacht etwa durch unebene Straße, entspricht, und welcher den Aktuator des verstellbaren Wankstabilisators momentenfrei stellen würde. Die beiden auf diese Weise ermittelten Winkel, nämlich der Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung sowie der Null-Moment-Winkel werden anschließend zu einem Sollwinkel addiert.At the same time, a variable for compensating for disturbances is included in the regulation of the adjustable roll stabilizer. For this purpose, wheel movement data, recorded by level sensors assigned to the wheels, in the form of level signals (wheel-specific) as well as a characteristic value table for a decoupling angle (with previously determined vehicle-specific data) are used to determine a so-called "zero moment angle", i. H. that angle which corresponds to the outer angle of rotation of the adjustable roll stabilizer, caused, for example, by an uneven road, and which would make the actuator of the adjustable roll stabilizer torque-free. The two angles determined in this way, namely the angle of rotation for the torque requirement and the zero torque angle, are then added to form a setpoint angle.
Der Sollwinkel wird anschließend einem kaskadierten Lage-Drehzahl-Regler zugeführt. Dieser beinhaltet einen Positions-Regler, der aus dem eingehenden Sollwinkel
- - unter zusätzlicher Berücksichtigung eines Rückkopplungssignals des Motors - eine Solldrehzahl ermittelt, die wiederum in einen Drehzahl-Regler eingeht. Der Drehzahl-Regler ermittelt auf Grundlage der Solldrehzahl sowie einer Rückkopplung vom Elektromotor (Drehzahl) ein Motor-Sollmoment zur Ansteuerung des Elektromotors. Das Motor-Sollmoment wird wiederum einer feldorientierten Regelung zugeführt, die
- - wiederum unter Berücksichtigung von Rückkopplungssignalen des Elektromotors -
den Elektromotor 4 des Aktuators 2 ansteuert.Ein vom Elektromotor 4 erzeugtes Motorausgangsmoment wird - nun auf mechanischem Wege - über ein Getriebe 5 (mehrstufiges Planetenradgetriebe) zu einem System-Moment gewandelt, das zwischen den Stabilisatorabschnitten (vergl.1 Bezugszeichen 6a und 6b) wirkt.
- - With additional consideration of a feedback signal from the engine - determines a setpoint speed, which in turn is used in a speed controller. On the basis of the setpoint speed and feedback from the electric motor (speed), the speed controller determines a motor setpoint torque for controlling the electric motor. The motor setpoint torque is restored rum supplied to a field-oriented regulation, the
- - controls the
electric motor 4 of the actuator 2 - again taking into account feedback signals from the electric motor. An engine output torque generated by theelectric motor 4 is converted - now mechanically - via a gear 5 (multi-stage planetary gear) to a system torque that is transmitted between the stabilizer sections (cf.1 6a and 6b) acts.Reference numerals
Das in
Bei einem Kraftfahrzeug, das mit einem verstellbaren Wankstabilisator 1, wie anhand von
Alternativ müsste der Aktuator 2 auch laufend ein Moment aufbringen, wenn die Stabilisatorabschnitte 6a und 6b angesichts der asymmetrischen Beladung in einem zueinander unverdrehten Zustand gehalten werden sollten.Alternatively, the actuator 2 would also have to continuously apply a torque if the
Zum Schutz vor Überlastung des Aktuators 2 und zur Reduzierung eines Energieverbrauchs des Aktuators 2 ist daher zweckmäßigerweise das Einnehmen einer sogenannten „Neutralposition“ des Aktuators 2 vorgesehen. Diese Neutralposition des Aktuators wird als eine im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs eingelernte Position in Form eines Drehwinkels des Aktuators 2 definiert, wobei als Neutralposition insbesondere derjenige Drehwinkel des Aktuators 2 angesehen wird, bei dem der Aktuator 2 momentenfrei ist. Abhängig vom Beladungszustand des Kraftfahrzeugs kann es demnach sein, dass die Neutralposition des Aktuators 2 einen Winkelversatz im Sinne einer Verdrehung der Stabilisatorabschnitte 6a, 6b zueinander um die Rotationsachse 3 beinhaltet.To protect against overloading of the actuator 2 and to reduce the energy consumption of the actuator 2, the assumption of a so-called "neutral position" of the actuator 2 is therefore expediently provided. This neutral position of the actuator is defined as a position learned during driving of the motor vehicle in the form of a rotation angle of the actuator 2, the neutral position being in particular that rotation angle of the actuator 2 at which the actuator 2 is torque-free. Depending on the loading condition of the motor vehicle, it can therefore be the case that the neutral position of the actuator 2 includes an angular offset in the sense of a rotation of the
Bei Fahrt des Kraftfahrzeugs über eine besonders unebene Fahrbahn kann es zur Einleitung großer Kräfte in den verstellbaren Wankstabilisator bedingt durch Fahrbahnanregungen kommen. Die Vertikalbewegungen der Räder 7a, 7b bzw. der Radaufhängungen 8a, 8b werden in diesem Fall über jeweils eine zugeordnete Pendelstütze 9a, 9b auf ein jeweiliges Ende eines Stabilisatorabschnittes 6a, 6b übertragen. Bei Überschreiten einer kritischen Belastung kann es zu einer Beschädigung, insbesondere einem Knicken der Pendelstützen 9a, 9b kommen. Eine geknickte Pendelstütze 9a, 9b kann möglicherweise zwar weiterhin eine Verbindung zwischen der jeweiligen Radaufhängung 8a, 8b und dem zugehörigen Stabilisatorabschnitt 6a, 6b herstellen, jedoch weist eine beschädigte Pendelstütze eine in der Regel deutlich verringerte Belastbarkeit auf, zudem bewirkt die Verformung der Pendelstütze, dass sich die Kinematik des Wankstabilisierungssystems verändert. Fahrstabilität und Fahrkomfort des Fahrzeugs können somit nicht mehr gewährleistet werden bzw. verschlechtern sich zumindest. Es besteht daher ein Bedarf, die Beschädigung einer mechanischen Komponente wie einer Pendelstütze 9a, 9b eines verstellbaren Wankstabilisators 1 frühzeitig erkennen zu können.When driving the motor vehicle over a particularly uneven roadway, large forces can be introduced into the adjustable roll stabilizer due to roadway excitations. In this case, the vertical movements of the
Im Rahmen der Erfindung wird zur Erkennung einer Beschädigung einer Pendelstütze 9a, 9b ein Verfahren durchgeführt, bei welchem zunächst die Neutralposition des Aktuators 2 - auf wie zuvor beschriebene Weise - bestimmt (und auch eingestellt) wird. Insbesondere wird diese Neutralposition in Form eines Winkelversatzes (auch genannt „Winkeloffset“) derart nachgeführt, dass bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs kein Motormoment am Aktuator anliegt.Within the scope of the invention, a method is carried out to detect damage to a
Nach Bestimmung der Neutralposition des Aktuators erfolgt ein Vergleich mit einer Plausibilitätsgrenze. Lässt sich auf diese Weise beobachten, dass ein zur Einnahme der Neutralposition erforderlicher Winkelversatz einen unplausiblen Bereich erreicht (die Plausibilitätsgrenze überschreitet) und liegt zugleich das Motor-Sollmoment (Ausgangsgröße des Lage- Drehzahl- Reglers wie im Zusammenhang mit
Die Bestimmung der Neutralposition und der Vergleich mit der Plausibilitätsgrenze sowie der Vergleich des Motor-Sollmoments mit einem Toleranzwert werden bevorzugt automatisiert im Rahmen einer programmierbaren Routine durchgeführt. Mit Erkennen einer Beschädigung kann eine geeignete Fehlerreaktion ausgelöst werden (bspw. eine Ausgabe eines Fehlersignals in optischer und/oder akustischer Form an den Fahrer und/oder eine Reaktion des Wankstabilisators wie das Einnehmen eines bestimmten Betriebszustandes). Vorteilhaft wird eine Fehlerreaktion erst nach Ablauf einer definierbaren Fehlertoleranzzeit ausgelöst. Zur Bestimmung der Neutralposition des Aktuators 2 ist es zweckmäßig, den Höhenstand Z7a, Z7b der Räder 7a, 7b zu berücksichtigen.The determination of the neutral position and the comparison with the plausibility limit as well as the comparison of the desired engine torque with a tolerance value are preferably carried out automatically as part of a programmable routine. When damage is detected, a suitable error reaction can be triggered (eg an error signal is output to the driver in optical and/or acoustic form and/or the roll stabilizer reacts, such as assuming a specific operating state). An error reaction is advantageously triggered only after a definable error tolerance time has elapsed. To determine the neutral position of the actuator 2, it is expedient to take into account the height Z7a, Z7b of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- verstellbarer Wankstabilisatoradjustable roll stabilizer
- 22
- Aktuatoractuator
- 33
- Rotationsachseaxis of rotation
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 55
- mehrstufiges Planetengetriebemulti-stage planetary gear
- 6a, 6b6a, 6b
- linker (bzw. rechter) Stabilisatorabschnittleft (or right) stabilizer bar section
- 7a, 7b7a, 7b
- linkes (bzw. rechtes) Radleft (or right) wheel
- 8a, 8b8a, 8b
- linke (bzw. rechte) Lenkeranordnungleft (or right) handlebar arrangement
- 9a, 9b9a, 9b
- linke (bzw. rechte) Pendelstützeleft (or right) pendulum support
- 1010
- Fahrzeugaufbauvehicle body
- 11a, 11b11a, 11b
- linke (bzw. rechte) Stabilisatorlagerungleft (or right) stabilizer bearing
- 12a, 12b12a, 12b
- Höhenstandssensor linkes (bzw. rechtes) RadLevel sensor left (or right) wheel
- 1313
- Drehzahlsensor speed sensor
- z7a, z7bz7a, z7b
- Höhenstand linkes (bzw. rechtes) RadHeight of left (or right) wheel
- MWankMWake
- Wankmoment (achsbezogen)rolling moment (axle related)
- MSystemMSystem
- System-Momentsystem moment
- nn
- Motordrehzahlengine speed
Claims (10)
Priority Applications (1)
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DE102019213259.6A DE102019213259B4 (en) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | Method for detecting damage to a mechanical component of an adjustable roll stabilizer |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102019213259.6A DE102019213259B4 (en) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | Method for detecting damage to a mechanical component of an adjustable roll stabilizer |
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DE102019213259A1 DE102019213259A1 (en) | 2021-03-04 |
DE102019213259B4 true DE102019213259B4 (en) | 2023-03-30 |
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-
2019
- 2019-09-03 DE DE102019213259.6A patent/DE102019213259B4/en active Active
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