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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen
eine Kraftfahrzeugdiagnoseausrüstung
und spezieller ein Bord-Diagnosesystem für Antriebsstrangvibrationen
zum Nachweisen, Analysieren und Reagieren auf übermäßige Drehschwingungen im Kraftfahrzeug.
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Probleme mit Drehschwingungen im
Antriebsstrang sind eine bedeutende Ursache für vorzeitige Ausfälle von
Antriebstrangkomponenten, besonders in Schwerlastfahrzeugen wie
LKW. Diese Drehschwingungen haben ihre Ursache in einer Vielzahl
von Quellen, von denen die wichtigsten Kreuzgelenke mit einem Arbeitswinkel
ungleich Null und Motordrehschwingungen sind, und können nicht
resonant sein oder die Torsionseigenschwingungen des Antriebsstrangs
anregen. Abhängig
von der Quelle und den Eigenschaften der Schwingung kann sie unbemerkt
bleiben, bis eine oder mehrere Antriebsstrangkomponenten ausfallen.
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Selbst wenn die Schwingung übermäßigen Lärm oder
Fahrzeugschwingungen verursacht, ist es oft schwierig, die Ursache
der Schwingung herauszufinden. Dem Problem wird häufig durch
das Vertauschen von Antriebsstrangkomponenten entgegengetreten bis
das Problem verschwindet, selbst wenn das Problem tatsächlich nicht
antriebsstrangabhängig
ist. Beschädigte
Antriebsstrangkomponenten werden häufig ausgetauscht, ohne die
Ursache des Ausfalls zu bestimmen, was zu ähnlichen Ausfällen in
der Zukunft führt.
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GB-A-2 190 198 offenbart ein Schwingungsanalysesystem
2218 für
Maschinen, die einen sich periodisch wiederholenden Betriebszyklus
haben, wie Verbrennungsmotoren. Als Proben aufgenommene Schwingungssignale
werden z. B. durch einen Probendurchschnittswertgeber verarbeitet,
der so betrieben wird, dass er einen Wert für die durchschnittliche Schwingung
liefert, der kennzeichnend für
oder abhängig
von dem Durchschnitt der Maschinenschwingungen für jede von einer Vielzahl von
Probenpunkten während
einer Vielzahl von Betriebszyklen der Maschine ist. Die Ausgangsdaten
des Durchschnittswertgebers werden durch eine nach dem Bilden des
Durchschnittswerts durchlaufene Filterstufe zu Ereigniserkennungsmitteln
und Ereignisgrößenerkennungsmitteln
geleitet, wo die Daten weiter verarbeitet werden.
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Die vorliegende Erfindung richtet
sich auf die zuvor erklärten
Probleme beim Schaffen eines Bord-Diagnosesystems, das Fahrzeugantriebsstrang-Schwingungsanalysator
(VDVA) genannt wird und das Drehschwingungen des Antriebsstrangs
messen und überwachen
kann, um vor den Ausfällen
wichtiger Komponenten eine vorhergehende Warnung herausgeben zu
können,
dass Wartungsarbeiten am Fahrzeug erforderlich sind. Zusätzlich ist
das vorliegende Kraftfahrzeugantriebsstrang-Schwingungsanalysesystem
in der Lage, gesammelte Antriebsstrangschwingungsdaten zu speichern
und die gespeicherten Informationen zu analysieren, um unter Benutzung
einer auf dem Fahrzeug montierten elektronischen Speichereinheit
zu helfen, die Ursache von Schwingungen herauszufinden.
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Das Diagnosesystem umfasst Mittel
zum Messen und Aufzeichnen von Drehzahlschwankungen in der Getriebeausgangswelle
des Fahrzeugs. Die erfassten Drehzahlvariationen werden dann mit
den Drehschwingungen des Antriebstrangs korelliert, wobei ein vereinfachtes
Verfahren benutzt wird, so dass der Berechnungsaufwand minimiert
wird und die vorhandene Bordelektronik benutzt werden kann. Bestimmte
interessante Bereiche werden herausgefiltert und benutzt, um die
Schwingungen zu analysieren und zu charakterisieren. Ein Gesamtdrehschwingungsenergiewert
wird, gestützt
auf die gefilterten Drehzahldaten, berechnet, indem deren quadratischer
Mittelwert über
eine gewählte
Zeitdauer gebildet wird. Die resultierenden Gesamtdrehschwingungsenergiewerte,
die vorbestimmte Grenzen überschreiten,
werden zum Auslösen
einer Fahrerwarneinrichtung oder als Eingangsgrößen für ein nachfolgendes Reaktionsmittel
verwendet. Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung erschließen
sich aus dem Überblick über die
folgende Erörterungen
mit Blick auf die beigefügten
Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung wie
sie auf einem Kraftfahrzeugantriebstrang angewendet wird,
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2 ist
eine graphische Darstellung des Signals, das von dem magnetischen
Drehzahlsensor der vorliegenden VDVA erzeugt wird,
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3 ist
eine graphische Darstellung des Signals, das von dem magnetischen
Drehzahlsensor der vorliegenden VDVA produziert wird, wie in 2 nach einer fakultativen
TTL-Signalverarbeitung dargestellt,
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4 ist
ein Graph der berechneten Antriebsstrangdrehzahl über der
Zeit,
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5 ist
ein Graph zu demselben Antriebsstrang ähnlich
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4,
nachdem eine weiche Kupplung eingebaut worden ist, um das Niveau
der Drehschwingungen zu reduzieren,
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6 ist
ein Blockdiagramm, das die Methode der Drehschwingungsanalyse der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Wendet man sich nun den Zeichnungen
und speziell 1 zu, ist
ein Bord-Kraftfahrzeugantriebsstrang-Schwingungsanalysator (VDVA)
allgemein mit 10 gekennzeichnet. In
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1 und
als Beispiel ist ein VDVA 10 dazu eingerichtet, Drehschwingungen
in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang zu messen, der ein Getriebe 12,
einen Motor 14 und andere gebräuchliche Komponenten umfasst,
wobei in dieser beispielhaften schematischen Ausführungsform
der Antriebsstrang zu einem Schwerlast-LKW gehört. Während der VDVA 10 hier
als zum Messen und Analsysieren von Drehschwingungen im Antriebsstrang
eines Schwerlast-LKW eingerichtet beschrieben wird, sollte sogleich
ersichtlich werden, dass die vorliegende Vorrichtung und Methode
gleichfalls gut für
eine Ausführung
in anderen Arten von Fahrzeugen, wie PKW, leichten LKW sowie anderen
Geräten,
wie landwirtschaftlichen und Baufahrzeugen und rotierenden industriellen
Maschinen geeignet sind.
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Der VDVA 10 umfasst einen
mikroprozessorgestützte
elektronische Steuereinrichtung 20, die elektrisch mit
einem Drehzahlsensor 24 verbunden ist. Der Drehzahlsensor 24 misst
die Ausgangswellendrehzahl des Getriebes 12, so wie dies
bei den modernsten Klasse-8-LKW-Getrieben normalerweise geschieht.
Der Sensor 24 liefert einen exakten 16- fachen Impuls pro Umdrehung, einen Impuls
für jeden
Zahn auf einem Rad mit 16 Zähnen,
das mit der Ausgangswelle des Getriebes 12 rotiert, wobei
es ein sinusförmiges
Drehzahlsignal 18. erzeugt, wie es in 2 graphisch dargestellt ist. Man beachte,
dass die Signalmaxima 18a von dem starken magnetischen
Feld erzeugt werden, das auftritt, wenn ein Zahn sich nahe am Sensor 24 vorbei
bewegt, und die Minima 18b erzeugt werden, wenn sich der
Sensor 24 zwischen den vorbeilaufenden Zähnen befindet. Während der
Sensor 24 die Drehzahl oder Geschwindigkeit am Ausgang
des Getriebes 12 misst, ist er empfänglich für alle signifikanten Antriebsstrangdrehschwingungen,
die zu Variationen der augenblicklichen Drehzahl der Getriebeausgangswelle
führen.
Obwohl der Ausgang des Getriebes typischerweise nicht die Stelle der
stärksten
Drehschwingungen im Antriebsstrang ist, ist gezeigt worden, dass
er sowohl im Hinblick auf motorerregte als auch von Kreuzgelenken
erregte Schwingungen ausreichend schwingungsaktiv ist, um das Drehschwingungsverhalten
des Antriebsstranges genau abschätzen
zu können.
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Alternativ können welche auch immer geeigneten
anderen Mittel vorgesehen sein, um die Drehzahl einer speziellen,
interessierenden Antriebsstrangkomponente genau zu messen. Zum Beispiel
kann eine alternative Ausführungsform
einen ähnlichen
magnetischen Sensor enthalten, der zum Messen der Drehzahl zwischen
vorbeilaufenden Zähnen
einer geeigneten Testvorrichtung eingerichtet ist, die zu Testzecken
an der speziellen, interessierenden Antriebsstrangkomponente, wie
einem Eingangs- oder Ausgangsgabelgelenk eines Kraftfahrzeuggetriebes
oder einer Antriebsachse befestigt worden ist. Ein optischer Sensor
kann auch dazu benutzt werden, das Vorbeilaufen von Markierungen
oder Einschnitten anzuzeigen, die auf einer speziellen, rotierenden
Antriebsstrangkomponente angebracht worden sind.
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Der Sensor 24 ist über eine
Verbindung 22 mit der mikroprozessorgestützten elektronischen
Steuereinrichtung 20 durch eine Signalverarbeitungseinrichtung 16 elektrisch
verbunden, in der verschiedene Signalverarbeitungsmethoden zur Ausführung gebracht
werden können,
die aus dem Stand der Technik bekannt sind, wie Filterung, Verstärkung oder
Umwandlung in ein TTL-Rechtecksignal. Man beachte, dass die Benutzung
der Signalverarbeitungseinrichtung 16 in Abhängigkeit
von der Fähigkeit
der elektronischen Steuereinrichtung 20, Signale direkt
vom Sensor 24 anzunehmen, fakultativ ist.
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Eine Muster-TTL-Verarbeitung des
Signals von dem Sensor 24 ist in 3 als TTL-Signal 25 gezeigt, bei
dem die Zeit Δt
zwischen den Rechteckimpulsen dazu verwendet wird, die augenblickliche
Drehzahl der Komponente zu berechnen, die von Interesse ist. Mit
der Information, die von den Serien von Messungen von Δt geliefert
wird, die man im Zuge des Messens und Analysierens von Schwingungen
bei einem getesteten Antriebsstrang erhält, ist eine Anzahl von Analysestrategien,
von ziemlich einfach bis komplex, verfügbar. Diese Analysen ermöglichen
es der ECU 20, das Vorhandensein von zerstörerischen
Drehschwingungen festzustellen und den Fahrer des Fahrzeugs zu warnen.
Dies wird vorzugsweise in Echtzeit durchgeführt, aber alternativ kann die
ECU 20 einfach gesammelte Daten in einer zweckmäßigen Form
für spätere Verarbeitung
oder Anzeige speichern. Die ECU 20 oder ein verbundener
Bord- oder externer Mikroprozessor kann ferner dazu verwendet werden,
bestimmte Signalkomponenten zu analysieren und zu extrahieren, die
für bestimmte
Ursachen von Drehschwingungen im Antriebsstrang kennzeichnend sind.
Dies kann dem wartungspersonal helfen, Reparaturversuche zur Schwingungsreduktion
durch Herumprobieren (Trial- and Error) zu vermeiden.
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Ein erstes Verfahren der Schwingungsanalyse
wird vorzugsweise an Bord durch die ECU 20 ausgeführt, um
potentiell gefährliche
Schwingungen zu entdecken. Wenn man weiß, wieviele Zähne auf
einem speziellen Getriebeausgangszahnrad sind, an dem gemessen wird,
werden mit dieser Methode die in den 4 und 5 veranschaulichten Signale
erhalten, wobei 4 ein
Graph der augenblicklichen Drehzahl der Ausgangswelle und 5 ein ähnlicher Graph ist, abgesehen
davon, dass eine weichen Kupplung installiert worden ist, um das
Niveau der Drehschwingungen zu verringern. Geeignete Bandpassfilter,
vorzugsweise digitale Filter, die in der in der ECU 20 vorhandenen
Software implementiert sind, können
dazu verwendet werden, von diesem Signal bestimmte Frequenzen, die
von Interesse sind, auszuwählen
und Frequenzen zu ignorieren, die außerhalb dieses Bereichs liegen.
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Der VDVA 10 kann alle Ordnungen
der Antriebswellenschwingungen bis zur Hälfte der Anzahl der Zähne des
Zahnrads berechnen. Dadurch ist der VDVA 10 für die von
Kreuzgelenken erregten Drehschwingungen empfänglich, die in allen Getriebegängen konstant
von zweiter Ordnung sind. Motorerregte Schwingungen können in
allen Getriebegängen
bis zu einem maximalen Getriebeübersetzungsverhältnis analysiert werden,
das gleich der Hälfte
der Anzahl der Zähne,
multipliziert mit (dem Kehrwert) der Ordnung der jeweils interessierenden
Motorkurbelwellenschwingung ist. Z. B. ist die Grundordnung der
Motorzündungen
bei einem 6-Zylinder-Viertaktmotor
die dritte Ordnung der Kurbelwellendrehbewegung. Mit einem Zahnrad
mit 16 Zähnen kann
der VDVA 10 folglich Motorzündungsdaten in allen Gangübersetzungsverhältnissen
analysieren, die kleiner als 2,67 sind. Weil motorerregte Drehschwingungen
in den Getriebegängen
des hohen Bereichs von größter Bedeutung
sind, ist folglich ein Zahnrad oder Rad mit 16 Zähnen angemessen. Zusätzlich kann
die Auflösung
von Oberschwingungen verbessert werden, indem die Größe der Abtastlänge (Probe)
vergrößert wird.
Z. B. wird der VDVA 10 bei Benutzung desselben Zahnrads
und einer Abtastlänge
von 256 Abtastungen 16 Wellenumdrehungen aufzeichnen und
kann Drehschwingungen bis auf Sechzehntel-Ordnung auflösen.
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Zu jeder Ordnung der Kurbelwellenumdrehung
erzeugt die ECU 20 Geschwindigkeitsgrößendaten. Aus diesen Geschwindigkeitsdaten
können
auch Auslenkung und Beschleunigung in einer Weise berechnet werden,
die Fachleuten bekannt ist.
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Die elektronische Steuereinrichtung 20 ist
an Bord des Fahrzeugs dauerhaft als ein separater Prozessor oder
vorzugsweise als Teil des elektronischen Motor- oder Getriebereglers
des Fahrzeugs installiert. Innerhalb der elektronischen Steuereinrichtung 20 werden
die von Sensor 24 erzeugten Impulse verarbeitet, und die
Zeitdauer zwischen jedem Impuls wird dazu verwendet, neben anderen
Parametern die augenblickliche Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes
zu berechnen. Es versteht sich, dass bei sehr hohen Drehzahlen diese
Information ziemlich schnell verarbeitet wird. Weil man weiß, dass
der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Zähnen gleich 2π geteilt
durch die Anzahl der Zähne
ist, kann die Winkelgeschwindigkeit dθ/dt einfach berechnet werden.
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Eine FFT (schnelle Furiertransformation)
kann verwendet werden, um diese Information zu verarbeiten, um vom
Zeitbereich in den Frequenzbereich überzugehen, der als Grundlage
für die
Drehschwingungsanalyse verwendet werden soll. Die FFT-Verarbeitung
ist aber teuer und in der Berechnung aufwendig und kann mit der
konventionellen elektronischen Steuereinrichtung 20 an
Bord nicht wirksam durchgeführt
werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein zur FFT alternatives Signalverarbeitungsverfahren zur FFT
verwendet, um Schwingungsstärken
zu erkennen, die eine Beschädigung
des Kraftfahrzeugantriebsstrangs herbeiführen könnten. Bezugnehmend auf
6 ist dort ein Blockdiagramm
des Verfahrens gezeigt, das verwendet wird, um Drehschwingungen
zu analysieren. In Block
60 wird das von dem Sensor
24 erzeugte Signal
direkt oder durch die Verarbeitungseinrichtung
16 in die
elektronische Steuereinrichtung
20 eingespeist, und der
Ausgang des Sensors
24 wird von der elektronischen Steuereinrichtung
20 gelesen.
Ein Drehzahlalgorithmus rechnet das Signal vom Drehzahlsensor
24 der
Getriebeausgangswelle in Radiant pro Sekunde um. In Block
62 wird
dann ein Software-Bandpassfilter verwendet, um das Signal gemäß der folgenden
Gleichung der Z-Transformierten des Filters zu filtern: Dieses Butterworth-Bandpassfilter
ist so ausgelegt, dass es die Torsionsfrequenzen im Bereich von
der ersten bis sechsten Ordnung der Drehbewegung mit einer Abfallrate
von 60 dB pro Dekade passieren lässt.
Zusätzlich
wird das Signal separat bis auf eine sehr niedrige Frequenz tiefpassgefiltert,
um den durchschnittlichen Gleichanteil der Ausgangswellendrehzahl
zu bestimmen, der für
andere Berech
nungen
erforderlich ist. Man beachte, dass diese Filtergleichung als Beispiel
angegeben ist und jedes andere Filterverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung implementiert werden kann. Zusätzlich können die Frequenzen des Filterdurchlassbandes
entweder fest oder auf die Ordnung der Drehbewegung bezogen sein.
Der interessierende Frequenzbereich für dieses Beispiel beträgt allgemein
25 Hz bis 100 Hz. Bei der Benutzung des bevorzugten, von der Ordnung
abhängigen
Ansatzes wird nach dem Erfassen jedes Zahnes die folgende rekursive
Gleichung neu ausgewertet, und ein Bandpassfilter liefert eine Auswertung
nach der Ordnung. Diese Technik hat den Vorteil, dass die Koeffizienten
der Gleichung nicht mit einer Veränderung der Drehzahl des Antriebsstrangs
geändert
zu werden brauchen.
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Eine digitale Implementierung der
vorausgehenden Filtergleichung in einem Computer wird erreicht, indem
die folgende rekursive Differenzengleichung verwendet wird:
wobei
U
k die gefilterte Drehzahl zum Zeitpunkt
k und U
k-i die gefilterte Drehzahl zum Zeitpunkt
k-i (der vorausgehende Berechnungszeitpunkt) ist und die Terme i
k die entsprechenden gemessenen augenblicklichen
Drehzahlen von vorherigen Probezeiten sind. Wiederum ist das dargestellte
Verfahren zum Berechnen der gefilterten Drehzahlwerte nur beispielhaft,
und jede andere Strategie könnte
gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt werden.
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Der nächste Schritt in der Analyse
gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht darin, die gesamte gefilterte Schwingungsenergie
zu berechnen, die auch als Gesamtdrehschwingungsenergie in einem
gegebenen Zeitabschnitt bezeichnet wird, der N, die Anzahl der berechneten
gefilterten Drehzahlproben zum späteren Vergleich mit einer vorbestimmten
Grenzwert, bestimmt. Der nächste
Softwareblock führt
eine RMS (quadratische Mittelwert)-Summation der Gesamtenergie,
die in der Drehschwingung enthalten ist, gemäß der folgenden Gleichung aus:
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Das Gesamtdrehschwingungsenergieniveau
wird dann mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Wenn dieser
Grenzwert überschritten
wird, wird der Fahrer gewarnt, dass ein fortgesetzter Betrieb unter diesen
Bedingungen zu Schäden
im Kraftfahrzeugantriebsstrang in Folge eines hohen Niveaus von
Torsionsschwingungen führen
könnte.
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In jedem Fall wird ein festes Zeitintervall,
eine Sekunde in dieser beispielhaften Ausführungsform, gewählt. Ein
Fachmann wird erkennen, dass dies auch in Form fester Wellenrotationsintervalle
getan werden kann. Das resutierende Endergebnis ist in beiden Fällen eine
Gesamtberech nung der Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsstrangs.
Indem das Ergebnis vor einer Integration der Energie oder vor dem
Durchführen
der RMS-Berechnung mathematisch integriert oder differenziert wird,
können
ebenso Torsionsauslenkungen und -beschleunigungen bestimmt werden.
Wenn eine Integration durchgeführt
worden ist, wird die laufende Integralamplitude für dieselbe
Zeitdauer mit vorbestimmten akzeptablen Grenzwerten verglichen.
Wenn der RMS berechnet wird, wird die Amplitude mit einer anderen
Menge von Grenzwerten verglichen. Dieser Vergleich wird immer wieder
wiederholt.
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Die elektronische Steuereinheit 20 ist
dazu eingerichtet, nach der Bestimmung eines außerhalb des Bereiches liegenden
Messwertes irgend eine von mehreren Maßnahmen zu ergreifen, die alle
darauf gerichtet sind, das auftretende Problem zu lösen. Z.
B, kann eine hörbare
oder sichtbare Warnung an den Fahrer im Führerhaus ausgegeben werden.
Dies kann durch eine von vielen Methoden ausgeführt werden, die den Fachleuten
offenkundig sind, wie etwa eine festverdrahtete Leuchtanzeige.
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Verschiedene Signale, die in ihren
Eigenschaften und ihrem Protokoll zusammenpassen, können auch zu
Steuerungen verschiedener anderer Fahrzeugkomponenten gesendet werden,
wie über
eine J1939-Verbindungsleitung. Bei solchen Beispielen können diese
Frequenzinformationen von anderen Fahrzeugkomponenten, wie dem Motor
oder sogar dem Getriebe dazu verwendet werden, deren Betriebseigenschaften
in dem Bestreben zu verändern,
die erfassten Schwingungen zu reduzieren oder auszuschließen.
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Alternativ oder zusätzlich können alle
oder einige der gewonnenen Schwingungsdaten in einem Datenerfassungsgerät, vorzugsweise
der elektronischen Steuereinrichtung 20, aber auch jeder
geeigneten, Fachleuten bekannten Speicherein richtung zur späteren diagnostischen
Verwendung und/oder zu Zwecken der Archivierung, gespeichert werden.
Diese Daten können
in einer beliebigen Form von einer Anzahl Formen, wie in Farm eines
Histogramms relativ zur Amplitude, nach Häufigkeit des Auftretens oder
der Anzahl der auftretenden Frequenzen gespeichert werden. Jedes
andere, geeignete Datenformat, das Fachleuten nützlich erscheint, kann alternativ
implementiert werden.
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Mit der Torsionsaktivität des Antriebsstrangs
kann auf verschiedene Arten umgegangen werden, einschließlich dem
Reduzieren der Amplitude der Erregungsquelle, dem Verschieben der
Resonanzdrehzahl unter den Betriebsbereich des Motors oder der Bereitstellung
von ausreichender Antriebsstrangdämpfung, um die Torsionsantwort
zu verringern. Die bevorzugte Behandlung ist abhängig von der Natur des Problems. Durch
Benutzung des VDVA 10 zum Identifizieren der Quelle der
Schwingung kann die angemessene Gegenmaßnahme gewählt werden.
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Zusammenfassend besteht der VDVA 10 aus
einer elektronischen Steuereinrichtung, die in der Lage ist, das
von einem Sensor 24 an einer Vielzahl von äquidistanten
Zähnen,
die mit der Getriebeausgangswelle rotieren, erzeugte Signal zu verarbeiten.
Durch das Messen der Zeit zwischen jeweils aufeinander folgenden Zähnen berechnet
die elektronische Steuereinrichtung ein Maß für die augenblickliche Antriebsstrangdrehgeschwindigkeit.
Das Geschwindigkeitssignal wird dann digital bandpassgefiltert,
um nur Drehschwingungsdaten in dem interessierenden Frequenzbereich
zu bekommen. Schließlich
berechnet die elektronische Steuereinrichtung die Gesamtenergie
oder die durchschnittliche RMS-Amplitude der gefilterten Geschwindigkeitsdaten und
berechnet die Gesamtdrehschwingungsenergie über einen spezifischen Zeitraum.
Das Ergebnis wird dann mit einem vorbestimmten Grenz wert verglichen
und, wenn das Ergebnis den Grenzwert überschreitet, wird der Fahrer
auf mögliche
Antriebsstrangschäden
hingewiesen. Dies ist am Besten mit Bezug zur 6 veranschaulicht, die ein Blockdiagramm
des Verfahrens der Torsionsschwingungsanalyse gemäß der vorliegenden
Erfindung ist. Der Block 60 veranschaulicht den Vorgang
des Gewinnens der Drehbewegungsinformationen von dem Sensor 24,
der auch die Signalverarbeitung umfassen kann, um das Signal von
dem Sensor 24 in ein TTL-Format umzuwandeln. Der Block 62 illustriert
den Vorgang des Filterns der Drehbewegungsinformationen, um die
Informationen in dem interessierenden Frequenzbereich durch die
Benutzung von Hardware- oder Softwarefilterung zu isolieren. Der
Block 64 veranschaulicht den Vorgang des Berechnens eines Gesamtdrehschwingungsenergiewertes
für die
jeweils gewählte
Zeitdauer, die in Block 63 veranschaulicht ist. Der Block 66 veranschaulicht
den Vorgang des Vergleichens des Gesamtdrehschwingungsenergiewertes
mit einem vorgewählten
maximalen Drehschwingungswert, wie in Block 65 dargestellt.
Wenn der Gesamtdrehschwingungsenergiewert den maximalen Drehschwingungswert überschreitet,
wird ein Warnsignal erzeugt und dem Fahrer übermittelt, wie grafisch durch
den Block 68 veranschaulicht ist. Zusätzlich oder als Alternative zu
einer grafischen Anzeige können
die von dem VDVA 10 erzeugten Informationen in einem Speicher
gespeichert werden. Informationen, wie die Häufigkeit des Auftretens von
hohen Torsionsamplituden in Verbindung mit Dauer, Motordrehzahlen
und/oder Betriebsmodus des Getriebes während der Perioden von Schwingungen auf
hohem Niveau etc. können
in dem VDVA 10 für
den Zugriff durch eine externe Verarbeitungseinrichtung gespeichert
werden.
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Der VDVA 10 stellt also
eine zweckdienliche und einfache Lösung bereit, um die Schwingungsprobleme
eines Kraftfahrzeugs zu identifizieren. Ein Übermaß an Dreh schwingung kann identifiziert
werden, um teuere Antriebsstrangreparaturen zu vermeiden. Der VDVA 10 ist
gestaltet, dass er erlaubt, dass das Fahrzeug kontinuierlich getestet
wird und die Ergebnisse nahezu in Echtzeit analysiert werden, wodurch
Beschädigungen
am Fahrzeug minimiert werden. Zusätzlich kann der VDVA 10 auch
in Verbindung mit Hilfsgeräten
als ein technisches Werkzeug dazu verwendet werden, die Drehschwingungen
in Kraftfahrzeugantriebssträngen
zur Benutzung bei der Antriebsstrangkonstruktion zu studieren als
auch als Eingangsdaten für
Motor- und Getriebesteuerungssalgorithmen.
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Die vorausgehende Erörterung
offenbart und beschreibt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Ein Fachmann wird aus dieser Erörterung und aus den beigefügten Zeichnungen
und den sich anschließenden
Ansprüchen
erkennen, dass bestimmte Abwandlungen, Modifikationen und Veränderungen
hieran vorgenommen werden können,
ohne den Geist und Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie sie
durch die folgenden Ansprüche
definiert sind.
