EP1140596A1 - Verfahren und system zur erkennung von radschwingungen - Google Patents

Verfahren und system zur erkennung von radschwingungen

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EP1140596A1
EP1140596A1 EP00963882A EP00963882A EP1140596A1 EP 1140596 A1 EP1140596 A1 EP 1140596A1 EP 00963882 A EP00963882 A EP 00963882A EP 00963882 A EP00963882 A EP 00963882A EP 1140596 A1 EP1140596 A1 EP 1140596A1
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EP
European Patent Office
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wheel
tire
speed
signals
vibrations
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00963882A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Hessmert
Jost Brachert
Thomas Sauter
Helmut Wandel
Norbert Polzin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1140596A1 publication Critical patent/EP1140596A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/173—Eliminating or reducing the effect of unwanted signals, e.g. due to vibrations or electrical noise

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting wheel vibrations for use in anti-lock control systems according to the preamble of claim 1 and an associated system.
  • Wheel vibrations have a significant impact on wheel slip control systems.
  • controller sizes such as wheel speeds, wheel differentiators can be filtered or corrected in order to improve the control comfort and the controller performance.
  • Control times for the brake pressure control devices can be varied in the sense of damping the line vibrations.
  • DE 196 20 581 AI shows, as a way of obtaining signals for the moments transmitted from the wheel to the road and / or for the instantaneous coefficient of friction, a device for determining the rotational behavior of a vehicle wheel, magnetizing surfaces or strips being provided on a tire. Transducers are attached to the body at two or more different positions in the direction of rotation and are also at a different distance from the axis of rotation of the wheel. If the tire is deformed as a result of the forces acting on the tire, a change in the phase position occurs between the measurement signals emitted by the sensors. This change in the phase position is evaluated as a measure of the moments transmitted from the wheel to the driving track and / or for the current row value.
  • DE 196 20 581 AI thus shows tire sensors and signals detected by these tire sensors.
  • Powertrain vibrations can be easily determined.
  • a slip control can regulate the desired wheel slip in accordance with the physical course of the wheel. Malfunctions caused by tire vibrations have no influence on the controller performance.
  • Figure 1 shows a block diagram of a system for
  • FIGS 2a, 2b and 2c show illustrations for explaining the method according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a system for carrying out the method for detecting wheel vibrations according to the present invention.
  • a tire 101 which is representative of all the tires on the vehicle: is provided with measuring surfaces (strips) 102, 103 with field lines, preferably with circumferential directions, as can be seen in FIG.
  • the magnetizing surfaces 102, 103 can be in the tires 101 be incorporated or provided on the outside of the tire 101.
  • the magnetization always takes place in sections in the same direction, but with the opposite orientation, ie it has an alternating polarity.
  • the magnetizing surface with positive polarity is designated 102
  • the magnetizing surface with negative polarity is designated 103.
  • the magnetized strips 102 and 103 preferably run in the vicinity of the rim flange and in the region of the tire. The sensors 102 and 103 thus rotate at the wheel speed.
  • Transducers 104 and 105 are attached to the body at two or more points that are different in the direction of rotation and also have a different radial distance from the axis of rotation or the wheel axis 100. This results in an inner signal si, which the sensor 104 detects in the vicinity of the wheel hub, and an outer signal sa, which detects the sensor 105 further away from the wheel hub.
  • the signals si and sa are phase-shifted from one another with a phase position D, as shown in FIG. 2a.
  • a rotation of the tire 101 is preferably detected in the circumferential direction via the changing polarity of the measurement signals si and sa.
  • the detected measurement signals si and sa with their respective amplitudes and phases are fed to an evaluation unit 106 shown in FIG. 1 for determining speed signals and phase positions, which with the aid of the known inner and outer circumference of the tire 101 in accordance with the arrangement of the measurement sensors 104, 105, which are also called tire sensors, calculates respective speed signals vi and va, which can then each serve as an input signal for a wheel slip control system 108.
  • the evaluation unit 106 furthermore determines a change in the phase position from D + dl to D-d2, or vice versa, between the inner signal si and the outer signal sa, which change indicates a deformation of the tire 101 when driving or braking.
  • the speed signals vi, va are also fed to a unit 110 for determining an oscillation amplitude and frequency. This determination is made by forming a difference va-vi between the speed signals vi and va.
  • Vibration frequency calculated. If, in addition, a deformation of the tire is detected, which can be determined from a change in the phase position from D + dl to D-d2 between the inner signal si and the outer signal Sa according to the speeds vi and va, as described above with reference to FIG 2b and 2c is described, it is drive train vibrations that can shake the entire vehicle.
  • the can Wheel slip control system 108 with suitable filter measures or
  • Corrective measures calculate the control-relevant control deviation as the difference between the filtered speed signal of the slipping wheel and a reference speed Vref.
  • the reference speed Vref can be determined as is known in the prior art. For example, it can be determined from the engine speed.
  • vehicle-specific wheel speed profiles of different wheel vibrations can also be stored in the wheel slip control system 108 as a correlation of the values sa, si and va, vi, in order to immediately initiate controller damping measures when a vibration occurs.
  • the correlation between a changing wheel load and the measurement signal allows the following direct reactions to a detected wheel vibration.
  • the further control in the wheel slip control system 108 takes place as is known from the prior art, for example from DE 195 16 120 AI mentioned at the beginning.
  • drive train vibrations are identified using measurement signals detected by means of tire sensors. This can cause a Vibration of the tire itself can be recognized, which was previously not possible in the prior art. According to the invention, the influence of disturbing vibrations on the behavior of a controller can be eliminated immediately.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Es wird ein Verfahren und ein System zur Erkennung von Radschwingungen zur Verwendung bei Schlupfregelsystemen für Fahrzeuge beschrieben, wobei ein Schwingungssignal mit Hilfe von Reifensensoren (102, 103, 104, 105) ermittelt wird, wodurch es möglich wird, nicht nur das Schwingungsverhalten des Antriebsstrangs, sondern auch das Schwingungsverhalten eines Reifens selbst zu ermitteln (106, 110), so daß ein schnelles Eliminieren des Einflusses von Störungen durch Reibschwingungen auf die Reglerleistung (108) ermöglicht wird.

Description

Verfahren und System zur Erkennung von Radschwingungen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft em Verfahren zur Erkennung von Radschwingungen zur Verwendung bei Antiblockierregelsystemen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und em zugehöriges System.
Radschwingungen beeinflussen Radschlupfregelsysteme erheblichem Ausmaß. Mir der Erkennung von Radschwingungen können Reglergroßen, wie beispielsweise Radgeschwindigkeiten, Raddifferenzierer, gefiltert bzw. korrigiert werden, um den Regelkomfort und die Reglerleistung zu verbessern.
Aus der DE 195 16 120 AI ist em Antiblockierregelsystem bekannt, bei dem Bremsdrucksteuersignale erzeugt werden. Die Geschwindigkeit am Differential der Antriebsachse wird ermittelt und aus einer Frequenzanalyse dieser Geschwindigkeit wird auf das Vorliegen von Antriebsstrangscnwingungen erkannt. In Reaktion darauf werden dann die Ansteuerzeiten der Bremsdrucksteuereinrichtungen derart beeinflußt, daß d e Antriebsstangschwingungen abklingen. Außerdem wird bei Vorliegen von Antriebsstrangschwingungen das daraus resultierende Torsionsmoment ermittelt, mit dem die
Ansteuerzeiten für die Bremsdrucksteuereinrichtungen im Sinne einer Dampfung der Strangschwingungen variiert werden.
Bei dem bekannten Antiblockierregelsystem werden herkömmliche Drehzahlfuhlersignale ausgewertet, um daraus die
Radgeschwindigkeiten und davon abgeleitete Großen zu berechnen. Diese Eingangsgrößen dienen als Erkennungssignale von Radschwingungen .
Die DE 196 20 581 AI zeigt als Möglichkeit zum Erhalten von Signalen für die von dem Rad auf die Fahrbahn übertragenen Momente und/oder für den momentanen Reibwert eine Vorrichtung zur Ermittlung des Drehverhaltens eines Fahrzeugrades, wobei an einem Reifen magnetisierende Flachen oder Streifen vorgesehen sind. Meßwertgeber sind karosseriefest an zwei oder mehreren m Drehrichtung unterschiedlichen Stellen angebracht und haben zudem noch einen von der Drehachse des Rades unterschiedlichen Abstand. Bei einer Verformung des Reifens infolge der an dem Reifen angreifenden Kräfte tritt eine Änderung der Phasenlage zwischen den von den Meßwertgebern abgegebenen Meßsignalen auf. Diese Änderung der Phasenlage wird als Maß für die von dem Rad auf die Fahroahn übertragenen Momente und/oder für den momentanen Reiowert ausgewertet. Die DE 196 20 581 AI zeigt somit Reifensensoren und durch diese erfaßte Reifensensoren Signale .
Ausgehend von einem Antiblockierregelsystem, wie es beispielsweise aus der DE 195 16 120 AI bekannt ist, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, em Verfahren und em System zur einfachen Erkennung von Radschwingungen zu schaffen, wodurch e störender Einfluß von Radscnwmgungen auf den Betrieb des Antiblockierregelsystems weiter verringert werden kann . Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 10 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.
Vorteile der Erfindung
Insbesondere können gemäß der Erfindung
Antriebsstrangschwingungen auf einfache Weise ermittelt werden. Durch eine Erkennung von Radschwingungen durch mit Reifensensoren ermittelte Meßsignale gemäß der Erfindung kann ein Schlupfregier den gewünschten Radschlupf dem physikalischen Radverlauf entsprechend ausregeln. Störungen durch Schwingungen des Reifens selbst haben keinen Einfluß auf die Reglerleistung.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum
Durchführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figuren 2a, 2b und 2c zeigen Darstellungen zum Erklären des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Figur 1 ist ein Blockschaltbild eines Systems zum Durchführen des Verfahrens zur Erkennung von Radschwingungen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. An einem Reifen 101, der stellvertretend für alle Reifen am Fahrzeug gezeigt: ist, sind als Meßwertgeber agnetisierende Flächen (Streifen) 102, 103 mit vorzugsweise in Umf ngsrichtung verlaufenden Feldlinien vorgesehen, wie sie in Figur 2 zu sehen sind. Die magnetisierenden Flächen 102, 103 können in den Reifen 101 eingearbeitet sein oder am Äußeren des Reifens 101 vorgesehen sein. Die Magnetisierung erfolgt abschnittsweise immer in gleicher Richtung, aber mit entgegengesetzter Orientierung, d.h. sie hat eine abwechselnde Polarität. In der Figur 2 ist die magnetisierende Fläche mit positiver Polarität mit 102 bezeichnet, und die magnetisierende Fläche mit negativer Polarität ist mit 103 bezeichnet. Die magnetisierten Streifen 102 und 103 verlaufen vorzugsweise in Felgenhornnähe und in Latschnähe des Reifens. Die Meßwertgeber 102 und 103 rotieren somit mit der Radgeschwindigkeit.
Meßwertaufnehmer 104 und 105 sind karosseriefest an zwei oder mehreren in Drehrichtung unterschiedlichen Stellen angebracht und haben zudem noch einen von der Drehachse oder der Radachse 100 unterschiedlichen radialen Abstand. Dadurch ergeben sich ein innerers Signal si, das der Meßwertaufnehmer 104 in der Nähe der Radnabe erfaßt, und ein äußeres Signal sa, das der von der Radnabe weiter entfernte Meßwertau nehmer 105 erfaßt. Die Signale si und sa sind mit einer Phasenlage D zueinander phasenversetzt, wie es in Figur 2a gezeigt ist.
Bei einer Verformung bzw. Deformation des Reifens 101 infolge von an ihm wirkenden Kräften, wie beispielsweise während einer Fahrt oder bei einem Abbremsen, tritt eine Verschiebung der Phasenlage D zwischen dem inneren Signal si und dem äußeren Signal sa um dl bzw. d2 auf, wie es jeweils in den Figuren 2b und 2c gezeigt ist.
Eine Rotation des Reifens 101 wird über die sich ändernde Polarität der Meßsignale si und sa vorzugsweise in Umfangsrichtung erkannt. Die erfaßten Meßsignalen si und sa mit ihren jeweiligen Amplituden und Phasen werden einer in Figur 1 gezeigten Auswerteeinheit 106 zur Ermittlung von Geschwindigkeitssignalen und Phasenlagen zugeführt, die mit Hilfe des jeweils bekannten inneren und äußeren Umfangs des Reifens 101 entsprechend der Anordnung der Meßaufnehmer 104, 105, die auch Reifensensoren genannt werden, jeweilige Geschwmdigkeitssignale vi und va berechnet, die dann jeweils als Eingangssignal für e Radschlupfregelsystem 108 dienen können .
Die Auswerteeinheit 106 ermittelt weiterhin eine Änderung der Phasenlage von D+dl zu D-d2, oder umgekehrt, zwischen dem inneren Signal si und dem äußeren Signal sa, welche Änderung eine Verformung des Reifens 101 beim Fahren oder beim Abbremsen angibt .
Die Geschwindigkeitssignale vi , va werden weiterhin einer Einheit 110 zur Ermittlung einer Schwmgungsamplitude und -frequenz zugeführt. Diese Ermittlung erfolgt durch Bilden einer Differenz va-vi zwiscnen den Geschwindigkeitssignalen vi und va .
Auftretende Radschwingungen fuhren zunächst zu einer sich schnell ändernden Umfangsgeschwindigkeit vi und va . Diese schnelle Änderung erfolgt entsprechend einem Durchdrehen von Radern beim Anfahren oder entsprechend einem Blockieren von Radern beim Abbremsen. Aus der (sich schnell ändernden) Umfangsgeschwmdιgκeιt vi, va wird in der Einheit 110 die Schwmgungsamplitude durch Bilden der Differenz zwischen den Gescnwmdigkeiten va und vi und die zugehörige
Schwingungsfrequenz berechnet. Wenn zudem noch eine Verformung des Reifens erKannt wird, die sich aus einer Änderung der Phasenlage von D+dl zu D-d2 zwischen dem inneren Signal si und dem äußeren Signal Sa entsprechend den Geschwindigkeiten vi und va ermitteln laßt, wie es oben unter Bezugnahme auf die Figuren 2b und 2c beschrieben ist, handelt es sich um Antriebsstrangschwingungen, die das gesamte Fahrzeug durchschütteln können.
Je nach den ermittelten Frequenzen und Amplituden der Radschwingung m der Einheit 110 kann der das Radschlupfregelsystem 108 mit geeigneten Filtermaßnahmen oder
Korrekturmaßnahmen die reglerrelevante Regelabweichung als Differenz zwischen dem gefilterten Geschwindigkeitssignal des schlupfenden Rades und einer Bezugsgeschwindigkeit Vref berechnen. Die Bezugsgeschwindigkeit Vref kann dabei ermittelt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann sie aus der Motordrehzahl ermittelt werden.
Zudem können im Radschlupfregelsystem 108 noch fahrzeugspezifische Radgeschwindigkeitsverlaufe unterschiedlicher Radschwingungen als Korrelation der Werte sa, si und va, vi abgelegt werden, um bei einer auftretenden Schwingung umgehend Reglerdämpfungsmaßnahmen einzuleiten. Die Korrelation zwischen einer sich ändernden Radlast und dem Meßsignal erlaubt die folgenden angegebenen direkten Reaktionen auf eine erkannte Radschwingung.
- Bei einer kleiner Schwingungsamlitude, regt ein Halten des (Brems-) Drucks keine weiteren Schwingungen an und die Schwingungsamplitude wird asymptotisch gedämpft. Bei erhöhtem Bremsmomentenbedarf wird der Bremsdruck am Rad erhöht, wenn kein Schwingungsmaximum errreicht ist.
Bei großer Schwingungsamplitude erfolgt eine aktive Dämpfung durch gezielte Bremsdruckimpulse am schwingenden Rad. Eine Bremsdruckerhöhung erfolgt, wenn ein Raddifferenzierer größer Null wird. Eine Bremsdruckreduzierung erfolgt, wenn der Raddifferenzierer kleiner Null wird.
Die weitere Regelung im Radschlupfregelsystem 108 erfolgt, wie es aus dem Stand der Technik wie beispielsweise der eingangs genannten DE 195 16 120 AI bekannt ist.
Gemäß der Erfindung erfolgt ein Erkennen von Antriebsstrangscnwingungen unter Verwendung von mittels Reifensensoren erfaßten Meßsignalen. Dadurch kann eine Schwingung des Reifens selbst erkannt werden, was bisher im Stand der Technik nicht möglich war. Der Einfluß von störenden Schwingungen auf das Verhalten eines Reglers kann erfindungsgemäß sofort eliminiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von Radschwingungen zur Verwendung bei Schlupfregelsystemen für Fahrzeuge, wobei Radgeschwindigkeitssignale einer Auswerteeinheit (110) zugeführt werden, mit welcher unter Berücksichtigung von Antriebsstrangschwingungen Steuersignale für
Radschlupfregelsysteme ("108) derart erzeugt werden, daß die Antriebsstrangschwingungen abklingen, dadurch gekennzeichnet, daß Meßsignale (Si, Sa) mittels am Reifen (101) vorgesehenen Reifensensoren (104, 105) erfaßt werden und die Antriebsstrangscnwingungen aus den Meßsignalen (Si, Sa) ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, daß die
Antriebsstrangschwingungen aus den Meßsignalen (Si, Sa) dann ermittelt werden, wenn aus den Meßsignalen (Si, Sa) in der Auswerteeinheit (106) berechnete Geschwindigkeitssignale (vi, va) sich schnell ändern und in der Auswerteeinheit (106) gleichzeitig eine Verformung des Reifens (101) durch Änderung
(dl, d2) der Phasenlage (D) zwischen den Meßsignalen (Si, Sa) von (D+dl) zu (D-d2), oder umgekehrt, erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und die Amplitude der Radschwingung durch Bilden der Differenz zwischen den Geschwindigkeitssignalen (vi, va) in der Einheit (110) zur Ermittlung einer Radschwingung berechnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitssignale (vi, va) als Eingangssignale für das Radschlupfregelsystem (108) dienen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Radschlupfregelsystem (108) je nach Frequenz und Amplitude der Radschwingung mit geeigneten Filtermaßnahmen die reglerrelevante Regelabweichung als Differenz zwischen dem gefilterten Geschwindigkeitssignal (va-vi) eines schlupfenden Rads und einer Bezugsgeschwindigkeit (Vref) berechnet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch geκennzeιchnet , daß die Bezugsgeschwindigkeit (Vref) aus der Motordrehzahl ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale (Si, Sa) em m Felgennahe des Reifens (101) erfaßtes Meßsignal (Si) und em Latschnahe des Reifens (101) erfaßtes Meßsignal (Sa) sind, wobei die Meßsignale (Si, Sa) jeweils von m Richtung der Achse (100) des Fahrzeugs unterschiedlichem radialen Abstand angeordneten Meßaufnehmern als Reifensensoren (104, 105) abgenommen werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Radschlupfregelsystem (108) fahrzeugspezifische Radgeschwmdigkeitsverlaufe unterschiedlicher Radschwingungen als Korrelation der Werte f r die Meßsignale (sa, si) und die Geschwindigkeiten (va, vi ) abgelegt sind, um e direktes Eliminieren einer erkannten Radschwingung zα ermöglichen.
9. Verfahren nach einem Anspruch 8, dadurcn gekennzeichnet, daß im Radschlupfregelsystem (108) bei einer kleinen Schwmgungsamlitude beim Halten des Bremsdrucks die Schwmgungsamlitude asymptotisch gedampft wird und bei erhöhtem Bremsmomentenbedarf der Bremsdruck am Rad erhöht wird, wenn kein Schwingungsmaximum errreicht ist, und daß bei einer großen
Schwmgungsamplitude eine aktive Dampfung durch gezielte Bremsdruckimpulse am schwingenden Rad erfolgt, wobei eine Bremsdruckerhohung erfolgt, wenn ein Raddifferenzwechsel tendenziell großer wird, und eine Bremsdruckreduzierung erfolgt, wenn der Raddifferenzwechsel tendenziell kleiner wird.
10. System zum Durchfuhren des Verfahrens zur Erkennung von Radschwingungen zur Verwendung bei Schlupfregelsystemen für Fahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das System folgendes aufweist: Reifensensoren (104, 105), eine Einheit (106) zum Berechnen von Umlaufgeschwindigkeiten (vi, va) des Reifens (101) und eine Einheit (110) zum Ermitteln von Antriebsstrangschwmgungen durch Bilden einer Differenz (va-vi) der Umlaufgeschwindigkeiten (vi, va) , wobei die für Antriebsstrangschwmgungen ermittelten Werte zusammen mit Werten für die Reifengeschwindigkeit und einer Bezugsgeschwindigkeit einem Radschlupfregelsystem (108) zugeführt werden.
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