DE3316011A1

DE3316011A1 - Anordnung zur ueberwachung des betriebszustands eines schwingungsdaempfers in einer radaufhaengung

Info

Publication number: DE3316011A1
Application number: DE19833316011
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Ing Richter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1983-05-03
Filing date: 1983-05-03
Publication date: 1984-11-08

Description

Anordnung zur Überwachung des Betriebszustands
eines Schwingungsdämpfers in einer Radaufhängung Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer aus der US-PS 4 141 236, GO1M 17/04, bekannten, für Eisenbahnwagen bestimmten Anordnung dieser Art, die also den grundsätzlichen Vorteil der Kontrolle des Schwingungsdämpfers im eingebauten Zustand besitzt, befinden sich im Dämpfer ein Piezoelement zur Ermittlung der jeweiligen Dämpferkraft und am Dämpfer eine Spulen-Magnet-Anordnung zur Ermittlung der jeweiligen Dämpfergeschwindigkeit; die Signale dieser beiden Sensoren werden einer Subtraktionsschaltung zugeführt, deren Ausgangssignale einer im Dämpferschirm angeordneten Coulombzelle zugeführt werden und die Farbe dieser Zelle je nach der Größe dieser Differenz und damit je nach dem Zustand des Dämpfers beeinflussen.
Diese bekannte Anordnung besitzt mehrere Nachteile, die sie beispielsweise für den Einsatz in Automobilen als ungeeignet erscheinen läßt. So besteht die Sensoreinrichtung aus zwei Senoren, nämlich dem Piezoelement und der induktiven Einrichtung zur Ermittlung der Dämpfergeschwindigkeit, von denen insbesondere der Kraftsensor infolge seiner Lage innerhalb des Dämpfers einen bestimmten Aufbau desselben erfordert. Das eigentliche Anzeigegerät, nämlich die Coulombzelle, befindet sich unmittelbar am Dämpfer, so daß nur bei einer Betrachtung des Dämpfers, d.h. während Fahrtpausen, eine Information über den Betriebszustand des Dämpfers gewonnen werden kann. Wie in der US-Patentschrift auch angegeben, kann die Entwicklung zur Betätigung der Coulombzelle ausreichender Energie einen mehrstündigen Fahrbetrieb erfordern, so daß erst nach mehreren Stunden eine Anzeige eines fehlerhaften Betriebszustands des Dämpfers erfolgt.
Auch dies muß grundsätzlich als Mangel der bekannten Anordnung angesehen werden, zumal dadurch eine sichere Anzeige bei Kurzstreckenfahrten nicht gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art, d.h. mit dem grundsätzlichen Vorteil der Möglichkeit einer Kontrolle des Dämpfers ohne Verwendung einer besonderen ortsfesten Prüfeinrichtung, zu schaffen, die dem Fahrer des Fahrzeugs, insbesondere auch dem in der Regel als Laie zu betrachtenden Fahrer eines Personenkraftwagens, mit geringem technischen Aufwand während des Fahrbetriebs eine Information über den Zustand des Schwingungsdämpfers liefert, insbesondere ein Signal erzeugt, wenn das Dämpfungsmaß des Dämpfers unter einen vorgegebenen Mindestwert gefallen ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Unteransprüche.
In Abweichung von dem beschriebenen Stand der Technik benötigt die Erfindung also nur einen einzigen Sensor, nämlich für den jeweiligen Dämpferweg, der bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 2 auch über den Federweg einer üblicherweise parallel zum Dämpfer angeordneten Feder der Radaufhängung erfaßt werden kann. Die Signalgabe erfolgt ebenfalls in Abweichung von dem diskutierten Stand der Technik im Bereich des Fahrers, also beispielsweise mittels einer Lampe oder eines akustischen Signalgebers im Armaturenbrett, und zwar unverzögert.
Bei der frequenzmäßigen Aufteilung der von dem Sensor für den Dämpferweg gelieferten Signale wird davon ausgegangen, daß das Sensorsignal, soweit es in diesem Zusammenhang interessiert, im wesentlichen drei Frequenz anteile besitzt, nämlich einen ersten Anteil beispielsweise zwischen 1 und 2 Hz, der auf der Eigenfrequenz des Fahrzeug-Aufbaus beruht, einen zweiten Anteil beispielsweise oberhalb 10 Hz, der auf der Radeigenfrequenz beruht sowie einen dazwischenliegenden Anteil, der also im Beispiel etwa zwischen 2 und 10 Hz liegt und im wesentlichen vom Unebenheitsgrad der Fahrstraße und der Höhe der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt. Die beiden erstgenannten Frequenzbereiche, d.h. Anteile des Sensorsignals für den Dämpferweg, stellen gleichsam die dämpfungssensiblen Bereiche des Dämpferwegs dar, während der Zwischenfrequenzanteil des Signals im relativ unempfindlichen Frequenzbereich des Dämpferwegs liegt.
Um nun das von der Anordnung erzeugte Signal möglichst unabhängig vom jeweiligen Straßenzustand und der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit zu machen, enthält die erfindungsgemäße Anordnung Mittel zur Normierung in Gestalt der Divisionsschaltung. Diese ermöglicht also zusammen mit der frequenzmäßigen Aufteilung des vom Sensor für den Dämpferweg gelieferten Signals eine einwandfreie Überwachung des Schwingungsdämpfers bei praktisch allen Straßen und Geschwindigkeitszuständen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die ein Blockschaltbild für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Sensoreinrichtung 1 in einer von der Spannungsquelle 2 gespeisten Brückenschaltung vier Dehnungsmeßstreifen 3 - 6, die beispielsweise unter 45° zur Federdrahtachse geneigt auf einer den Schwingungsdämpfer umgebenden Feder der Radaufhängung durch Kleben befestigt sind. Diese Wendelfeder ist, da sie eine übliche Form besitzt, figürlich nicht dargestellt. Die von der Spannungsquelle 2, beispielsweise der Fahrzeugbatterie, freie Diagonale der Brücke ist über den Verstärker 7 mit dem Eingang der Auswerteelektronik 8 verbunden und liefert an diesen ein elektrisches Signal, das dem augenblicklichen Federweg und damit dem augenblicklichen Weg des Kolbens des Schwingungsdämpfers in seinem Zylinder entspricht.
Dieses Signal wird den beiden Pfaden 9 und 10 am Eingang der Auswerteelektronik 8 zugeführt. Betrachtet man zunächst den ersten Pfad 9, so liegen in ihm der Bandpaß 11, der Quadrierer 12 und der Tiefpaß 13. Die den Durchlaßbereich des Bandpasses 11 bestimmenden Grenzfrequenzen fl und f2 sind in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, daß der Bandpaß nur diejenigen Signalanteile an die nachgeschalteten, zur Effektivwertbildung dienenden Schaltungsteile 12 und 13 gelangen läßt, deren Frequenz im Bereich der Eigenfrequenz des Fahrzeugaufbaus, also etwa zwischen 1 und 2 Hz, liegt.
Auch der zweite Pfad 10 enthält einen Bandpaß 14 und in Reihe mit diesem den Quadrierer 15 und den Tiefpaß 16; die Schaltungsbauteile 15 und 16 dienen wiederum zur Effektivwertbildung. An dieser Stelle sei eingefügt, daß bei Verwendung eines Mikroprozessors die Schaltungsteile 12, 13 sowie 15, 16 in diesen integriert sind. Die Grenzfrequenzen f2 und f3 des Bandpasses 14 sind so gewählt, daß dieser nur die Signalanteile mit Frequenzen durchläßt, die zwischen den Eigenfrequenzen von Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau liegen, also etwa zwischen 2 und 10 Hz. Die Grenzfrequenz der Tiefpässe kann bei f4 = 0,1 Hz liegen.
Im zweiten Pfad 10 erkennt man ferner den nach Art eines Begrenzers aufgebauten Mindestwertgeber 17 für den Effektivwert des Zwischenfrequenzanteils des Dämpferwegsignals. Der Mindestwert kann M = 0,2 mm betragen. Dieser Mindestwertgeber, der also auch bei verschwindend kleinen Dämpferwegen ein endliches Nennersignal an die Divisionsschaltung 18 liefert, stellt sicher, daß dem Fahrer nur im Fahrbetrieb ein Ausfall des Dämpfers signalisiert wird.
Der Schwellwertgeber 19 läßt nur solche Ausgangssignale der Divisionsschaltung 18 zur Anzeigeeinrichtung 20 gelangen, die unterhalb eines vorgegebenen Mindestwerts liegenden Werten für das Dämpfungsmaß des Schwingungsdämpfers entsprechen.
Bezeichnet man das Dämpfungsmaß mit D und das Ausgangssignal der Divisions schaltung 19, also den Quotienten aus den Ausgangssignalen der beiden Pfade 9 und 10, mit Q, so ergibt sich bei Verwendung von Bandpässen mit sehr steilen Flanken etwa folgende Korrespondenzliste: D Q 0,05 15,3 0,1 7,5 0,3 2,1 0,4 1,6 Geht man von einer üblichen Dämpferabstimmung mit etwa D = 0,3 (entspricht Q = 2,1) aus, so kann der Schwellwert des Schwellwertgebers 19 nach der eben gegebenen Tabelle auf etwa Q5 = 7 festgelegt werden.
Verständlicherweise ist es möglich, die Bestandteile der elektronischen Auswerteschaltung 8 zumindest teilweise durch einen Mikroprozessor zu realisieren.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zur Überwachung des Betriebszustands eines Schwingungsdämpfers in einer Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einer am Dämpfer angeordneten Sensoreinrichtung für Bewegungsparameter des Dämpfers während des Fahrbetriebs und einer nachgeschalteten Auswerteelektronik, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (1) ein Signal für den jeweiligen Dämpferweg an die Auswerteelektronik (8) liefert, die eingangsseitig zwei mit dem Signal gespeiste Pfade (9,10) enthält, von denen ein erster (9) mit zumindest einem Bandpaß (11) für Signalanteile mit im Bereich der Eigenfrequenz von Rad und/oder Aufbau des Fahrzeugs liegenden Frequenzen, dagegen der zweite Pfad (10) mit einem Bandpaß (14) für Signalanteile (Zwischenfrequenzanteil) mit zwischen den Eigenfrequenzen von Rad und Aufbau des Fahrzeugs liegenden Frequenzen bestückt ist, daß die Pfade (9,10) ferner Einrichtungen (12,13; 15,16) zur Effektivwertbildung enthalten, und daß die Pfade (9,10) zur Bildung des Verhältnisses von Ausgangssignal des ersten Pfads (9) zu Ausgangssignal des zweiten Pfads (10) mit den Eingängen einer Divisionsschaltung (18) verbunden sind, an deren Ausgang ein Signalgeber (20) für den Fahrer des Fahrzeugs angeschlossen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (1) durch zumindest einen Dehnungsmeßstreifen (3,4,5,6) gebildet ist, der auf einer im wesentlichen parallel zum Schwingungsdämpfer angeordneten Feder der Radaufhängung befestigt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Divisionsschaltung (18) ein Schwellwertgeber (19) nachgeschaltet ist, der eine Betätigung des Signalgebers (20) nur dann zuläßt, wenn das Ausgangssignal der Divisionsschaltung (18) Werte annimmt, die unterhalb eines vorgegebenen Mindestwerts liegenden Werten für das Dämpfungsmaß des Schwingungsdämpfers entsprechen.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Effektivwertbildung jeweils einen Quadrierer (12,15) und einen nachgeschalteten Tiefpaß (13,16) enthalten.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Pfad (10) zwischen der Einrichtung (15,16) zur Effektivwertbildung und der Divisionsschaltung (18) ein Mindestwertgeber (17) für den Effektivwert des Zwischenfrequenzanteils vorgesehen ist.