WO1988008593A1 - Device for monitoring vibrations in motor vehicles during operation - Google Patents

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WO1988008593A1
WO1988008593A1 PCT/DE1988/000245 DE8800245W WO8808593A1 WO 1988008593 A1 WO1988008593 A1 WO 1988008593A1 DE 8800245 W DE8800245 W DE 8800245W WO 8808593 A1 WO8808593 A1 WO 8808593A1
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vehicle
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vibration sensor
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F. Heinrich Lehn
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Lehn F Heinrich
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    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0808—Diagnosing performance data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14—Determining unbalance
    • G01M1/16—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/28—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested with special adaptations for determining unbalance of the body in situ, e.g. of vehicle wheels

Definitions

  • wheel vibrations In motor vehicle undercarriages, road grip can be reduced by wheel vibrations, and the latter and cardan shaft vibrations can significantly impair driving comfort. In the case of insufficiently balanced vehicles, resonance phenomena of the wheel vibrations occur primarily in the speed range between 80 and 120 km / h.
  • finish balancer method in which the vehicle wheels are used, is also used for wheel systems that are made up of several individually balanced parts and for which the tolerances of the individual residual unbalances can result in impermissibly high system residual unbalances be rebalanced on one level when assembled. It makes sense with this method that balancing is carried out in the subcritical range and that the damping does not change during the balancing process, that is to say as a function of the speed. Balancing in the subcritical range is generally possible because all rotating system parts are pre-balanced during the manufacturing process. However, the requirement that the damping must not change with the wheel speed is not met, in particular with more modern chassis. Rather, such trolleys are designed so that the damping changes with the speed.
  • This task is solved by creating a pre Direction for monitoring vibrations in motor vehicles during driving operation, in which selected system components rotating in relation to other chassis parts are monitored by means of at least one vibration sensor arranged on the bearing of the respective system component and the latter are operatively connected to a display device and / or a test adapter and in which A contactless speed and angle sensor as well as a circumferential marking are assigned to determine the position of unbalance for each monitored system component.
  • the device makes it possible to check the balance states of the selected rotating system components during driving operation and to determine the size and position (circumferential angle) of the unbalance vectors that occur in the presence of unbalances, to display them and to carry out a comparison with standard values, specifically for each monitored system component separately.
  • the standard values can be determined empirically using reference multi-mass systems in original motor vehicles with original components, and the standard values can be stored in electronic storage media.
  • the selected rotating system components can be cardan shafts or other cardan shafts, but in particular the vehicle wheels.
  • the necessary balancing weights according to mass and position to the system components which are subject to imbalance.
  • DE-OS 29 05 931 discloses a device for monitoring shock absorbers and tire air pressure of vehicle wheels, in which an acceleration sensor is arranged on a supporting component of each vehicle wheel to be monitored and each acceleration sensor is followed by at least one evaluation circuit and the output signals of the evaluation circuit continuously with setpoints and / or compared with each other.
  • DE-OS 35 41 494 Another device for tire pressure monitoring on vehicle wheels is known from DE-OS 35 41 494, in which a vibration meter is connected to parts which carry the respective vehicle wheel and vibrate with it during driving operation.
  • DE-OS 35 41 901 also discloses a method - and a device used to carry out the method - for the automated monitoring of the steering and wheel suspension geometry as well as the state of balance of rotating parts connected to the steering linkage of the respective motor vehicle, with those occurring on the steering by means of an inductive sensor Torsional vibrations can be determined.
  • an expedient embodiment provides that at least one vibration sensor is arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel.
  • vibrations in a direction essentially perpendicular to the roadway are generally easily absorbed by the spring and damping elements, but impair the road grip of the wheels, vibrations acting in parallel planes to the roadway lead to vibrations which are perceived as extremely unpleasant in the passenger compartment and lead to damage other system parts up to their breakage.
  • at least one vibration sensor which is effective in a plane running approximately parallel to the roadway is arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel.
  • two vibration sensors effective in a plane approximately parallel to the roadway can be arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel at a distance from one another, which then enable the balance of the vehicle wheels to be checked in two planes and thus the determination of dynamic imbalances.
  • At least one vibration sensor which is effective approximately in the direction of movement of the associated shock absorber, is arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel.
  • the vibration states determined by means of these vibration sensors can also be displayed as absolute or relative deviations from the norm or can be queried via an on-board adapter. This makes it possible, for example, to continuously monitor the shock absorber functions using an electronic processor.
  • At least one vibration sensor can also be arranged on the bearing of the cardan shaft (cardan shaft), which detects vibrations emanating from this functional element during driving and displays them.
  • Vibration sensors or sensors of the type to be used in the device according to the invention are known. It can be a (hard) quartz vibration sensor or (soft) inductive vibration sensor.
  • 1 shows a vehicle with horizontal vibration sensors arranged on the suspensions of all vehicle wheels in a side view
  • 2 shows the undercarriage of the vehicle in a plan view with an outline indicated by dash-dotted lines
  • Fig. 3 shows a vehicle wheel with indicated wheel suspension and spring damping in an enlarged side view compared to FIG. 1 and
  • FIG. 4 shows the vehicle wheel in a view looking in the direction of arrow IV in FIG. 3.
  • FIG. 1 and 2 schematically illustrate a car 10 with a chassis having four vehicle wheels 11 and a passenger compartment 12 accommodated on the latter.
  • the front and rear vehicle wheels are each connected to one another by wheel axles 13 in a manner not of further interest here.
  • wheel axles 13 can also be articulated axles.
  • Each vehicle wheel 11 forms a multi-mass system and comprises, inter alia, a wheel hub 15 rotatably mounted on a wheel bearing 14, a rim 16 which is exchangeably fastened to the wheel hub with a tire 17 received thereon, and a disc brake, the brake disc 18 of which is firmly connected to the wheel hub, while the brake shoes and their actuating means are not shown in the drawing.
  • Each wheel bearing 14 is fixed as a wheel suspension in the horizontal direction by means of links 20 which are articulated on the chassis of the vehicle, but are movable on the chassis in the vertical direction and is supported vertically on the chassis via a spring damping element 21.
  • Each vehicle wheel 11 is a horizontal vibration assigned sensor 22, which can be a - hard quartz vibration sensor or a - soft - inductive vibration sensor.
  • the vibration transducers are each arranged on a section 23 of the handlebars 20 that supports the mounting of the wheel bearings 14 on the chassis and surrounds the wheel bearing 14 in a U-shaped manner, specifically on the side of the wheel bearing concerned that is distant from the pivot point 19 of the respective link.
  • a mark 24 is attached to the inner rim edge of each vehicle wheel and a contactless inductive sensor 25 aligned with the respective brand is assigned to each vehicle wheel as a speed and angle sensor.
  • FIG. 4 shows two counterweights 26 clamped on the outer rim edge.
  • the wheel systems are continuously monitored while the vehicle is in operation, and any imbalances that occur are immediately displayed as an absolute amount and position, or relatively as a deviation from the norm, as soon as they occur. It will thus determine the same measurement data during running operation as in the prior art when balancing dismantled vehicle wheels on stationary balancing machines, but according to the invention taking into account the vehicle-specific data.
  • balancing weights can be attached to the rims of the vehicle wheels in a precise position. This usually happens on the outer rim edge. Balance weights can also be attached to the inner rim edge.
  • the particular advantage of the invention is that not only the rims and the tires mounted on them are balanced, but all the parts of a wheel system that are rotating while driving and that can cause imbalances, namely under Consideration of the respective vehicle typical data.
  • the invention can also be used for dynamic balancing if a further vibration sensor, for example in a measuring plane 31, is provided at an axial distance from the horizontal vibration sensor 22, which lies in a measuring plane 30.
  • a dynamic balancing of such a wheel system can then be carried out by applying balancing weights on the outer and inner rim edges, which extend in balancing planes 30, 31.

Abstract

Selected system components rotating with respect to other parts of the chassis of a motor vehicle during operation are monitored by means of at least one vibration sensor (22) arranged on the mounting support (14, 20, 23) of the corresponding system component (11). The vibration sensors are operationally connected to a display device (28) and/or a test adapter (29). In order to determine the positions of balancing defects, a non-contacting tachometer and goniometer (25) and a peripheral scale (24) are assigned to each monitored system component.

Description

Vorrichtung zum Überwachen von Schwingungen in Kraftfahrzeugen während des Fahrbetriebs = = = == = == = = = = = = == = == = = = = = = == = == = = = = = = == = == = = == = Device for monitoring vibrations in motor vehicles while driving = = = == = == = = = = = = == = == = = = = = = == = == = = = = = = == = = = = = == =
Bei Fahrwerken von Kraftfahrzeugen kann die Straßenhaftung durch Räderschwingungen gemindert werden und letztere und Gelenkwellenschwingungen können den Fahrkomfort empfindlich beeinträchtigen. Bei unzulänglich ausgewuchteten Fahrzeugen treten Resonanzerscheinungen der Räderschwingungen vornehmlich im Geschwindigkeitsbereich zwischen 80 und 120 km/h auf.In motor vehicle undercarriages, road grip can be reduced by wheel vibrations, and the latter and cardan shaft vibrations can significantly impair driving comfort. In the case of insufficiently balanced vehicles, resonance phenomena of the wheel vibrations occur primarily in the speed range between 80 and 120 km / h.
Da moderne Kraftfahrzeuge leichter und schwingungsempfindlicher sowie deren Fahrwerke im Interesse verbesserter Straßenlage komplexer werden, wird das Auswuchten aller im Betrieb umlaufenden Fahrwerksteile immer wichtiger und schwieriger.As modern motor vehicles become lighter and more sensitive to vibrations, and their undercarriages become more complex in the interest of improved road holding, the balancing of all running gear parts in operation is becoming increasingly important and difficult.
Nach dem Stande der Technik werden alle rotierenden Teile, wie Räder, Bremsscheiben, Gelenkwellen etc. für sich allein beim Herstellungsprozeß ausgewuchtet. Der Auswuchtvorgang bezieht sich somit immer auf Ein-Massen Systeme. Während zylinderartige Körper, wie Räder und Wellen, meist dynamisch in zwei Ebenen ausgewuchtet werden, findet bei scheibenförmigen Körpern, wie Bremsscheiben, in der Regel eine Auswuchtung in nur einer Ebene statt. Dies geschieht im allgemeinen auf stationären Auswuchtmaschinen. Die Räder von Kraftfahrzeugen müssen aber auch wegen des Verschleißes der Reifen im Fahrbetrieb und nach jedem Reifenwechsel immer wieder nachgewuchtet werden. In der Regel geschieht auch dies auf stationären Auswuchtmaschinen.According to the state of the art, all rotating parts such as wheels, brake disks, cardan shafts etc. are balanced by themselves in the manufacturing process. The balancing process therefore always refers to one masses Systems. While cylinder-like bodies, such as wheels and shafts, are usually dynamically balanced in two planes, disk-shaped bodies, such as brake disks, are usually balanced in only one plane. This is generally done on stationary balancing machines. However, the wheels of motor vehicles also have to be rebalanced again and again because of the wear of the tires while driving and after every tire change. As a rule, this also happens on stationary balancing machines.
Bei Radsystemen, die aus mehreren jeweils einzeln ausgewuchteten Teilen aufgebaut sind und bei denen sich aus den Toleranzen der Einzel-Restunwuchten unzulässig hohe System-Restunwuchten ergeben können, kommt auch das sog. Finish-Ba lancer-Ve rfahren zur Anwendung, bei dem die Fahrzeugräder im montierten Zustand in einer Ebene nachgewuchtet werden. Sinnvoll bei diesem Verfahren ist, daß im unterkritischen Bereich gewuchtet wird und daß die Dämpfung sich nicht während des Wuchtvorganges, also drehzahlabhängig verändert. Das Wuchten im unterkritischen Bereich ist in aller Regel möglich, weil alle rotierenden Systemteile beim Herstellungsprozeß vorgewuchtet sind. Die Forderung hingegen, daß sich die Dämpfung mit der Raddrehzahl nicht ändern darf, ist jedoch insbesondere bei moderneren Fahrwerken nicht erfüllt. Derartige Fahrwerke sind vielmehr so ausgelegt, daß sich die Dämpfung mit der Drehzahl verändert.The so-called finish balancer method, in which the vehicle wheels are used, is also used for wheel systems that are made up of several individually balanced parts and for which the tolerances of the individual residual unbalances can result in impermissibly high system residual unbalances be rebalanced on one level when assembled. It makes sense with this method that balancing is carried out in the subcritical range and that the damping does not change during the balancing process, that is to say as a function of the speed. Balancing in the subcritical range is generally possible because all rotating system parts are pre-balanced during the manufacturing process. However, the requirement that the damping must not change with the wheel speed is not met, in particular with more modern chassis. Rather, such trolleys are designed so that the damping changes with the speed.
Angesichts der gewollt drehzahiabhängigen Dämpfungsänderung können bei modernen Fahrwerken mit dem gewöhnlichen Finish- Balancer-Verfahren keine zuverlässigen Meßwerte ermittelt werden. Die mit diesem Verfahren ermittelten Positionsangaben festgestellter Unwuchten können mit erheblichen Winkel fehlem behaftet sein und es können auch zwei Lösungen herauskommen. Der zutreffende Wert ist in solchen Fällen nur empirisch zu ermitteln. Das gewöhnliche Finish- Balancer-Verfahren erweist sich mithin bei modernen Fahrwerken als nur bedingt brauchbar. Dieses Verfahren ist aber auch insofern unzulänglich, als es nicht in der Lage ist, die fahrzeugtypische Schwingungscharakteristik des auszuwuchtenden Mehrmassen-Systems zu erfassen; das heißt, laufend Meßwerte mit Normwerten zu vergleichen.In view of the deliberate change in damping depending on the speed, modern chassis with the usual finish No reliable measured values can be determined. The position information of the unbalances determined using this method can be defective with considerable angles and two solutions can also result. In such cases, the applicable value can only be determined empirically. The usual finish balancer process therefore proves to be of limited use in modern chassis. However, this method is also inadequate insofar as it is unable to record the vehicle-typical vibration characteristics of the multi-mass system to be balanced; that is, constantly comparing measured values with standard values.
Als Folge von Restunwuchten bei Fahrzeugrädern treten umlaufende Unwuchtvektoren auf, die eine Minderung der Straßenhaftung bewirken sowie zu Vibrationen im Fahrzeug und zu erhöhtem Reifenverschleiß führen. Unzulässig große Restunwuchten können beispielsweise durch den Verlust eines Unwuchtgewichtes oder auch durch partiell übermäßigen Abtrag von Belagmaterial an den Reifen eintreten, aber auch montagebedingt sein und mithin durchaus auch bei Neufahrzeugen vorkommen. Angesichts der nur bedingten Zuverlässigkeit der bei Anwendung des Finish-Balancer-Verfahrens zu ermittelnden Meßwerte sind derartige Restunwuchten nur im Fahrbetrieb beim Auftreten von Vibrationen feststellbar.As a result of residual imbalances in vehicle wheels, rotating unbalance vectors occur, which reduce road grip and lead to vibrations in the vehicle and increased tire wear. Inadmissibly large residual unbalances can occur, for example, due to the loss of an unbalance weight or due to partially excessive removal of the tread material on the tires, but they can also be due to assembly and can therefore also occur in new vehicles. In view of the only limited reliability of the measured values to be determined when using the finish balancer method, such residual unbalances can only be determined when driving when vibrations occur.
Diesem gleichermaßen für die Hersteller und Halter von Kraftfahrzeugen unbefriedigenden Zustand soll durch die Erfindung abgeholfen werden.This equally unsatisfactory condition for the manufacturers and owners of motor vehicles is intended to be remedied by the invention.
Gelöst ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Vor richtung zum Überwachen von Schwingungen in Kraftfahrzeugen während des Fahrbetriebs, bei der im Fahrbetrieb gegenüber anderen Fahrwerksteilen umlaufende ausgewählte Systemkomponenten mittels jeweils wenigstens eines an der Lagerung der jeweiligen Systemkomponente angeordneten Schwingungsaufnehmers überwacht werden und letztere mit einer Anzeigevorrichtung und/oder einem Prüfadapter wirkverbunden sind und bei der zur Positionsermittlung von Unwuchten jeder überwachten Systemkomponente ein berührungsloser Drehzahl- und Winkelaufnehmer sowie eine Umfangsmarkierung zugeordnet sind.This task is solved by creating a pre Direction for monitoring vibrations in motor vehicles during driving operation, in which selected system components rotating in relation to other chassis parts are monitored by means of at least one vibration sensor arranged on the bearing of the respective system component and the latter are operatively connected to a display device and / or a test adapter and in which A contactless speed and angle sensor as well as a circumferential marking are assigned to determine the position of unbalance for each monitored system component.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, während, des Fahrbetriebs die Wuchtzustände der ausgewählten rotierenden Systemkomponenten zu überprüfen und die beim Vorhandensein von Unwuchten umlaufend auftretenden Unwuchtvektoren nach Größe und Position (Umfangswinkel) zu ermitteln, zur Anzeige zu bringen und einen Vergleich mit Normwerten durchzuführen, und zwar für jede überwachte Systemkomponente gesondert. Die Bestimmung der Normwerte kann empirisch an Referenz- Mehrmassen-Systemen in Original-Kraftfahrzeugen mit Original-Komponenten vorgenommen werden und die Speicherung der Normwerte kann in elektronischen Speichermedien erfolgen.The device according to the invention makes it possible to check the balance states of the selected rotating system components during driving operation and to determine the size and position (circumferential angle) of the unbalance vectors that occur in the presence of unbalances, to display them and to carry out a comparison with standard values, specifically for each monitored system component separately. The standard values can be determined empirically using reference multi-mass systems in original motor vehicles with original components, and the standard values can be stored in electronic storage media.
Bei den ausgewählten rotierenden Systemkomponenten kann es sich um Kardanwelllen oder sonstige Gelenkwellen, insbesondere aber um die Fahrzeugräder handeln. Angesichts der erfindungsgemäß im praktischen Fahrbetrieb auf der Straße oder im simulierten Fahrbetrieb auf einem Rollenprüf stand ermittelten Meßwerte ist es unmittelbar möglich, erforderliche Ausgleichsgewichte nach Masse und Position an den mit Unwuchten behafteten Systemkomponenten anzubringen.The selected rotating system components can be cardan shafts or other cardan shafts, but in particular the vehicle wheels. In view of the invention in practical driving on the road or in simulated driving on a roller test measured values determined immediately, it is possible to attach the necessary balancing weights according to mass and position to the system components which are subject to imbalance.
Die Verwendung von Schwingungsaufnehmern zur Überwachung von Systemkomponenten bei Kraftfahrzeugen während des Fahrbetriebs ist allerdings schon bekannt. So offenbart die DE-OS 29 05 931 eine Vorrichtung zum Überwachen von Stoßdämpfern und Reifenluftdruck von Fahrzeugrädern, bei der ein Beschleunigungssensor an einem tragenden Bauteil jedes zu überwachenden Fahrzeugrades angeordnet und jedem Beschleunigungssensor wenigstens eine Auswertschaltung nachgeschaltet ist sowie die Ausgangssignale der Auswerteschaltung laufend mit Sollwerten und/oder miteinander verglichen werden.However, the use of vibration sensors for monitoring system components in motor vehicles while driving is already known. For example, DE-OS 29 05 931 discloses a device for monitoring shock absorbers and tire air pressure of vehicle wheels, in which an acceleration sensor is arranged on a supporting component of each vehicle wheel to be monitored and each acceleration sensor is followed by at least one evaluation circuit and the output signals of the evaluation circuit continuously with setpoints and / or compared with each other.
Eine andere Vorrichtung zur Reifendrucküberwachung an Fahrzeugrädern ist aus der DE-OS 35 41 494 bekannt, bei der ein Schwingungsmesser mit Teilen verbunden ist, die das jeweilige Fahrzeugrad tragen und im Fahrbetrieb mit diesem schwingen.Another device for tire pressure monitoring on vehicle wheels is known from DE-OS 35 41 494, in which a vibration meter is connected to parts which carry the respective vehicle wheel and vibrate with it during driving operation.
Schließlich offenbart die DE-OS 35 41 901 auch schon ein Verfahren - und eine der Verfahrensdurchführung dienende Vorrichtung - zur automatisierten Überwachung der Lenk- und Radaufhängungsgeometrie sowie des Wuchtzustandes rotierender, mit dem Lenkgestänge des jeweiligen Kraftfahrzeugs verbundener Teile, wobei mittels Induktivgeber an der Lenkung auftretende Drehschwingungen ermittelt werden.Finally, DE-OS 35 41 901 also discloses a method - and a device used to carry out the method - for the automated monitoring of the steering and wheel suspension geometry as well as the state of balance of rotating parts connected to the steering linkage of the respective motor vehicle, with those occurring on the steering by means of an inductive sensor Torsional vibrations can be determined.
Von diesem Stande der Technik unterscheidet sich die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dadurch, daß unter Verwendung von - bekannten - Schwingungsaufnehmern Unwuchten umlaufender Fahrzeugkomponenten nach Betrag und Position ermittelt werden.This differs from this prior art Device according to the present invention in that unbalances of rotating vehicle components are determined according to amount and position using - known - vibration sensors.
Obgleich die Erfindung keineswegs auf die Ermittlung von Unwuchten der Fahrzeugräder beschränkt ist, sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung vor, daß an der Radaufhängung eines jeden Fahrzeugrades zumindest ein Schwingungsaufnehmer angeordnet ist.Although the invention is in no way limited to the determination of unbalance of the vehicle wheels, an expedient embodiment provides that at least one vibration sensor is arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel.
Während die Schwingungen in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn von den Feder- und Dämpfungselementen im allgemeinen problemlos aufgenommen werden, jedoch die Straßenhaftung der Räder beeinträchtigen, führen in Parallelebenen zur Fahrbahn wirkende Schwingungen zu Vibrationen, die im Fahrgastraum höchst unangenehm empfunden werden und zu Beschädigungen anderer Systemteile bis hin zu deren Bruch nach sich ziehen können. Insofern sieht eine andere Weiterbildung der Erfindung vor, daß an der Radaufhängung eines jeden Fahrzeugrades wenigstens ein in einer etwa parallel zur Fahrbahn verlaufenden Ebene wirksamer Schwingungsaufnehmer angeordnet ist.While the vibrations in a direction essentially perpendicular to the roadway are generally easily absorbed by the spring and damping elements, but impair the road grip of the wheels, vibrations acting in parallel planes to the roadway lead to vibrations which are perceived as extremely unpleasant in the passenger compartment and lead to damage other system parts up to their breakage. In this respect, another development of the invention provides that at least one vibration sensor which is effective in a plane running approximately parallel to the roadway is arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel.
Es können aber auch im Rahmen der Erfindung an der Radaufhängung eines jeden Fahrzeugrades im Abstand voneinander zwei in einer etwa parallel zur Fahrbahn verlaufenden Ebene wirksame Schwingungsaufnehmer angeordnet sein, die dann eine Überprüfung der Wuchtzustände der Fahrzeugräder in zwei Ebenen und mithin die Feststellung dynamischer Unwuchten ermöglichen. Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß an der Radaufhängung eines jeden Fahrzeugrades wenigstens ein etwa in Bewegungsrichtung des zugeordneten Stoßdämpfers wirksamer Schwingungsaufnehmer angeordnet ist. Auch die mittels dieser Schwingungsaufnehmer ermittelten Schwingungszustände können jeweils absolut oder relativ als Abweichung von der Norm für sich zur Anzeige gebracht bzw. über einen Bordadapter abgefragt werden. Dadurch ist zum Beispiel mit Hilfe eines elektronischen Prozessors eine laufende Kontrolle der Stoßdämpferfunktionen möglich.However, within the scope of the invention, two vibration sensors effective in a plane approximately parallel to the roadway can be arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel at a distance from one another, which then enable the balance of the vehicle wheels to be checked in two planes and thus the determination of dynamic imbalances. Another development of the device according to the invention provides that at least one vibration sensor, which is effective approximately in the direction of movement of the associated shock absorber, is arranged on the wheel suspension of each vehicle wheel. The vibration states determined by means of these vibration sensors can also be displayed as absolute or relative deviations from the norm or can be queried via an on-board adapter. This makes it possible, for example, to continuously monitor the shock absorber functions using an electronic processor.
Ebenfalls bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch an der Lagerung der Gelenkwelle (Kardanwelle) wenigstens ein Schwingungsaufnehmer angeordnet sein, der von diesem Funktionselement im Fahrbetrieb ausgehende Schwingungen erfaßt und zur Anzeige bringt.In a further development of the device according to the invention, at least one vibration sensor can also be arranged on the bearing of the cardan shaft (cardan shaft), which detects vibrations emanating from this functional element during driving and displays them.
Schwingungsaufnehmer oder Sensoren der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz zu bringenden Art sind bekannt. Es kann sich dabei um (harte) Quarz-Schwingungs meßgeber oder auch um (weiche) induktive Schwingungsmeßgeber handeln.Vibration sensors or sensors of the type to be used in the device according to the invention are known. It can be a (hard) quartz vibration sensor or (soft) inductive vibration sensor.
Anhand der beigefügten Zeichnung sollen nachstehend eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung und das damit ausführbare Verfahren erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:An embodiment of the device according to the invention and the method that can be carried out with it will be explained below with reference to the accompanying drawing. Schematic views show:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit an den Aufhängungen aller Fahrzeugräder angeordneten horizontalen Schwingungsaufnehmern in einer seitlichen Ansicht, Fig. 2 das Fahrwerk des Fahrzeugs in einer Draufsicht mit strichpunktiert angedeuteter Umrißlinie,1 shows a vehicle with horizontal vibration sensors arranged on the suspensions of all vehicle wheels in a side view, 2 shows the undercarriage of the vehicle in a plan view with an outline indicated by dash-dotted lines,
Fig. 3 ein Fahrzeugrad mit angedeuteter Radaufhängung und Feder-Dämpfung in einer gegenüber Fig. 1 vergrößerten seitlichen Ansicht undFig. 3 shows a vehicle wheel with indicated wheel suspension and spring damping in an enlarged side view compared to FIG. 1 and
Fig. 4 das Fährzeugrad in einer Ansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV in Fig. 3.4 shows the vehicle wheel in a view looking in the direction of arrow IV in FIG. 3.
Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen in schematischer Darstellung einen PKW 10 mit einem vier Fahrzeugräder 11 aufweisenden Fahrwerk und einer auf letzterem aufgenommenen Fahrgastzelle 12. Die vorderen und hinteren Fahrzeugräder sind in hier nicht weiter interessierender Weise jeweils durch Radachsen 13 miteinander verbunden. Bei diesen Radachsen kann es sich auch durchaus um Gelenkachsen handeln.1 and 2 schematically illustrate a car 10 with a chassis having four vehicle wheels 11 and a passenger compartment 12 accommodated on the latter. The front and rear vehicle wheels are each connected to one another by wheel axles 13 in a manner not of further interest here. These wheel axles can also be articulated axles.
Jedes Fahrzeugrad 11 bildet ein Mehrmassen-System und umfaßt unter anderem eine an einem Radlager 14 drehbar gelagerte Radnabe 15, eine austauschbar auf der Radnabe befestigte Felge 16 mit auf dieser aufgenommenem Reifen 17 und eine Scheibenbremse, deren Bremsscheibe 18 fest mit der Radnabe verbunden ist, während die Bremsbacken und deren Betätigungsmittel in der Zeichnung nicht gezeigt sind.Each vehicle wheel 11 forms a multi-mass system and comprises, inter alia, a wheel hub 15 rotatably mounted on a wheel bearing 14, a rim 16 which is exchangeably fastened to the wheel hub with a tire 17 received thereon, and a disc brake, the brake disc 18 of which is firmly connected to the wheel hub, while the brake shoes and their actuating means are not shown in the drawing.
Jedes Radlager 14 ist durch bei 19 am Chassis des Fahrzeugs angelenkte Lenker 20 als Radaufhängung in horizontaler Richtung fest, hingegen in vertikaler Richtung bewegbar am Chassis gelagert und stützt sich über ein Feder-Dämpfungselement 21 vertikal am Chassis ab.Each wheel bearing 14 is fixed as a wheel suspension in the horizontal direction by means of links 20 which are articulated on the chassis of the vehicle, but are movable on the chassis in the vertical direction and is supported vertically on the chassis via a spring damping element 21.
Jedem Fahrzeugrad 11 ist ein horizontaler Schwingungs aufnehmer 22 zugeordnet, bei dem es sich um einen - harten Quarzschwingungsmeßgeber oder auch um einen - weichen - induktiven Schwingungsmeßgeber handeln kann. Angeordnet sind die Schwingungsaufnehmer jeweils an einem das Radlager 14 U-förmig umgreifenden Abschnitt 23 der die Lagerung der Radlager 14 am Chassis vermittelnden Lenker 20, und zwar auf der vom Anlenkpunkt 19 des jeweiligen Lenkers entfernten Seite des betreffenden Radlagers. Ferner ist am inneren Felgenrand eines jeden Fahrzeugrades eine Marke 24 angebracht und jedem Fahrzeugrad ein auf die jeweilige Marke ausgerichteter berührungsloser Induktivgeber 25 als Drehzahl- und Winkelaufnehmer zugeordnet. Schließlich zeigt Fig. 4 zwei am äußeren Felgenrand angeklammerte Ausgleichsgewichte 26.Each vehicle wheel 11 is a horizontal vibration assigned sensor 22, which can be a - hard quartz vibration sensor or a - soft - inductive vibration sensor. The vibration transducers are each arranged on a section 23 of the handlebars 20 that supports the mounting of the wheel bearings 14 on the chassis and surrounds the wheel bearing 14 in a U-shaped manner, specifically on the side of the wheel bearing concerned that is distant from the pivot point 19 of the respective link. Furthermore, a mark 24 is attached to the inner rim edge of each vehicle wheel and a contactless inductive sensor 25 aligned with the respective brand is assigned to each vehicle wheel as a speed and angle sensor. Finally, FIG. 4 shows two counterweights 26 clamped on the outer rim edge.
Wenn im Fahrbetrieb an einem umlaufenden Fahrzeugrad 11 eine Unwucht auftritt, sei es infolge Restunwuchten der rotierenden Teile, durch partiell übermäßigen Reifenverschleiß, bei Verlust eines Ausgleichsgewichtes oder aus welchen Gründen auch immer, führt dies zu einem umlaufenden Unwuchtvektor, dessen Horizontalkomponente durcht den horizontal wirkenden Schwingungsaufnehmer 22 erfaßt wird. Gleichzeitig erfaßt der als berührungsloser Induktivgeber ausgebildete Drehzahl- und Winkelaufnehmer 25 die Position der ermittelten Unwucht. Diese Unwucht wird nach Betrag und Position über geeignete Übertragungswege 27, die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet sind, mittels einer ebenfalls nur angedeuteten Anzeigerichtung 28 in der Fahrgastzelle, etwa am Armaturenbrett eines derartigen Fahrzeugs, zur Anzeige gebracht oder ist in an sich bekannter Weise über einen in Fig. 1 im Kofferraum des Fahrzeugs angedeuteten Prüfadapter 29 abfragbar. In Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden somit mittels der der Verfahrensdurchführung dienenden Einrichtung die Radsysteme im Fahrbetrieb laufend überwacht und mithin auftretende Unwuchten unverzüglich nach ihrer Entstehung absolut nach Betrag und Position oder relativ als Abweichung von der Norm zur Anzeige gebracht. Es werden somit im laufenden Fahrbetrieb die gleichen Meßdateπ ermitteln, wie beim Stande der Technik beim Auswuchten demontierter Fahrzeugräder auf stationären Wuchtmaschinen, jedoch erfindungsgemäß unter Berücksichtigung der fahrzeugspezifischen Daten. Anhand dieser Meßdaten können positionsgenau Auswuchtgewichte an den Felgen der Fahrzeugräder angebracht werden. Dies geschieht in der Regel am äußeren Felgenrand. Ausgleichsgewichte können aber auch durchaus am inneren Felgenrand angebracht werden.If an imbalance occurs while driving on a rotating vehicle wheel 11, be it due to residual unbalance of the rotating parts, due to excessive tire wear, loss of balance weight or for whatever reason, this leads to a rotating unbalance vector, the horizontal component of which passes through the horizontally acting vibration sensor 22 is detected. At the same time, the speed and angle sensor 25 designed as a contactless inductive sensor detects the position of the unbalance determined. This unbalance is displayed according to amount and position via suitable transmission paths 27, which are indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, by means of a display direction 28, likewise only indicated, in the passenger compartment, for example on the dashboard of such a vehicle, or in a manner known per se a test adapter 29 indicated in FIG. 1 in the trunk of the vehicle. In the application of the method according to the invention, the wheel systems are continuously monitored while the vehicle is in operation, and any imbalances that occur are immediately displayed as an absolute amount and position, or relatively as a deviation from the norm, as soon as they occur. It will thus determine the same measurement data during running operation as in the prior art when balancing dismantled vehicle wheels on stationary balancing machines, but according to the invention taking into account the vehicle-specific data. On the basis of these measurement data, balancing weights can be attached to the rims of the vehicle wheels in a precise position. This usually happens on the outer rim edge. Balance weights can also be attached to the inner rim edge.
Im Gegensatz zum Auswuchten demontierter Fahrzeugräder auf stationären Wuchtmaschinen besteht der besondere Vorteil bei der Erfindung darin, daß nicht nur die Felgen und die auf diesen aufgenommenen Reifen gewuchtet werden, sondern sämtliche im Fahrbetrieb umlaufenden Teile eines Radsystems, von denen Unwuchten ausgehen können, und zwar unter Berücksichtigung der jeweiligen fahrzeugtypischen Daten. In der bei stationären Wuchtmaschinen bekannten Weise kann mittels der Erfindung auch dynamisch ausgewuchtet werden, wenn in axialem Abstände zu dem horizontalen Schwingungsaufnehmer 22, der in einer Meßebene 30 liegt, ein weiterer Schwingungsaufnehmer beispielsweise in einer Meßebene 31 vorgesehen wird. Es kann dann durch Anbringung von .Ausgleichsgewichten an den äußeren und inneren Felgenrändern, die sich in Ausgleichsebenen 30 , 31 erstrecken, eine dynamische Auswuchtung eines derartigen Radsystems vorgenommen werden. In contrast to the balancing of dismantled vehicle wheels on stationary balancing machines, the particular advantage of the invention is that not only the rims and the tires mounted on them are balanced, but all the parts of a wheel system that are rotating while driving and that can cause imbalances, namely under Consideration of the respective vehicle typical data. In the manner known in stationary balancing machines, the invention can also be used for dynamic balancing if a further vibration sensor, for example in a measuring plane 31, is provided at an axial distance from the horizontal vibration sensor 22, which lies in a measuring plane 30. A dynamic balancing of such a wheel system can then be carried out by applying balancing weights on the outer and inner rim edges, which extend in balancing planes 30, 31.

Claims

Patentansprüche: = = = == = == = = = = = = Claims: = = = == = == = = = = = =
1. Vorrichtung zum Überwachen von Schwingungen in Kraftfahrzeugen während des Fahrbetriebs, bei der im Fahrbetrieb gegenüber anderen Fahrwerksteilen umlaufende ausgewählte Systemkomponenten mittels jeweils wenigstens eines an der Lagerung (14, 20, 23) der jeweiligen Systemkomponente (11) angeordneten Schwingungsaufnehmers (22) überwacht werden und letztere mit einer Anzeigevorrichtung (28) und/oder einem Prüfadapter (29)wirkverbunden sind und bei der zur Positionsermittlung von Unwuchten jeder überwachten Systemkomponente ein be ührungsloser Drehzahl- und Winkelaufnehmer (25) sowie eine Umfangsmarkierung (24) zugeordnet sind.1.Device for monitoring vibrations in motor vehicles during driving, in which selected system components rotating in relation to other chassis parts are monitored by means of at least one vibration sensor (22) arranged on the bearing (14, 20, 23) of the respective system component (11) and the latter are operatively connected to a display device (28) and / or a test adapter (29) and in which a contactless speed and angle sensor (25) and a circumferential marking (24) are assigned to each monitored system component for determining the position of unbalances.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung von Unwuchten der Fahrzeugräder an der Radaufhängung (20, 23) eines jeden Fahrzeugrades (11) zumindest ein Schwingungsaufnehmer (22) angeordnet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that for determining imbalances of the vehicle wheels on the wheel suspension (20, 23) of each vehicle wheel (11) at least one vibration sensor (22) is arranged.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Radaufhängung (20, 23) eines jeden Fahrzeugrades (11) wenigstens ein in einer etwa parallel zur Fahrbahn verlaufenden Ebene wirksamer Schwingungsaufnehmer (22) angeordnet ist.3. Device according to claim 2, characterized in that on the wheel suspension (20, 23) of each vehicle wheel (11) at least one in an approximately parallel to the road plane effective vibration sensor (22) is arranged.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Radaufhängung (20, 23) eines jeden Fahrzeugrades (11) im Abstand voneinander zwei in einer etwa parallel zur Fahrbahn verlaufenden Ebene wirksame Schwingungsaufnehmer angeordnet sind.4. Device according to claim 2, characterized in that on the wheel suspension (20, 23) of each vehicle wheel (11) at a distance from each other two effective vibration sensors are arranged in a plane running approximately parallel to the roadway.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Radaufhängung (20, 23) eines jeden Fahrzeugrades (11) wenigstens ein etwa in Bewegungsrichtung der dem Fahrzeugrad zugeordneten Stoßdämpfer wirksamer Schwingungsaufnehmer angeordnet ist.5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that on the wheel suspension (20, 23) of each vehicle wheel (11) at least one approximately in the direction of movement of the shock absorber assigned to the effective shock absorber is arranged.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lagerung der Gelenkwelle (Kardanwelle) wenigstens ein Schwingungsaufnehmer angeordnet ist.6. Device according to claim 1, characterized in that at least one vibration sensor is arranged on the bearing of the cardan shaft (cardan shaft).
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Schwingungsaufnehmern (22) um (harte) Quarz-Schwingungsmeßgeber oder um (weiche) induktive Schwingungsmeßgeber handelt. 7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the vibration sensors (22) are (hard) quartz vibration sensors or (soft) inductive vibration sensors.
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