DE102008064261A1

DE102008064261A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008064261A1
Application number: DE200810064261
Authority: DE
Inventors: Martin Heinrich; Günter Dr.-Ing. Leister
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-20
Filing date: 2008-12-20
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad (R) eines Fahrzeugs (F) sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Erfindungsgemäß wird die Unwucht durch eine Auswertung eines Sensorsignals (S) eines Gierratensensors (G) über einen vorgegebenen Zeitintervall ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 3.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in DE 199 47 534 A1 beschrieben, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Erfassung der Unwucht erfolgt während der Fahrt des Kraftfahrzeugs über eine am Rad vorgesehene Sensoreinrichtung. Die erfassten Werte der Unwucht werden von einem Sender der Sensoreinrichtung an einen Empfänger einer Empfangseinrichtung gesendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einem Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad eines Fahrzeugs wird erfindungsgemäß die Unwucht durch eine Auswertung eines Sensorsignals eines Gierratensensors über einen vorgegebenen Zeitintervall ermittelt.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Unwuchterkennung am fahrenden Fahrzeug ohne zusätzliche Sensorik, da die erforderliche Sensorik bei mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm ausgestatteten Fahrzeugen bereits im Fahrzeug integriert ist. Durch eine frühzeitige Erkennung und Behebung der Unwucht werden Folgeschäden an Fahrwerksbaugruppen reduziert, welche durch unbemerkte Unwuchten entstehen. Bei einer mittels der erfindungsgemäßen Lösung erkannten Unwucht kann der Fahrer beispielsweise durch ein optisches und/oder akustisches und/oder haptisches Warnsignal gewarnt werden und zu einem Werkstattbesuch aufgefordert werden. Zusätzlich kann eine entsprechende Information in einem durch eine Werkstatt auszulesenden Fehlerspeicher des Fahrzeugs hinterlegt werden, so dass ein Mechaniker sofort informiert ist und eine Auswuchtung vornimmt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in Draufsicht,
2 ein Gierrate-Diagramm bei einer Unwucht,
3 ein Gierrate-Frequenzspektrum-Diagramm bei einer Unwucht, und
4 ein maximaler Amplitudenbereich über einen Geschwindigkeitsbereich.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs F in Draufsicht. Im Fahrzeug F sind ein Gierratensensor G, Raddrehzahlsensoren, ein Lenkradwinkelsensor und eine Auswerteeinheit angeordnet. Der Gierratensensor G ist in einer zentralen Gierachse des Fahrzeugs F angeordnet. Diese Sensoren sind, wenn das Fahrzeug F mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm ausgestattet ist, bereits im Fahrzeug F installiert. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Bordcomputer des Fahrzeugs F oder ein separater Microrechner sein.
Ein Rad R des Fahrzeugs F, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel das linke vordere Rad R, weißt eine Unwucht auf. Daraus resultiert bei einer gleich bleibenden Geschwindigkeit v und bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs F in Bezug auf das Fahrzeug F eine stetige vertikale Bewegung des Rades R in Fahrtrichtung und entgegen der Fahrtrichtung, verursacht durch die Unwucht. Daraus resultiert eine Gierbewegung des Fahrzeuges F, welche durch den Gierratensensor G erfassbar ist. Ein Sensorsignal S des Gierratensensors G weist dadurch eine periodische Schwingung auf mit einer Frequenz f, welche abhängig ist von einer aktuellen Raddrehzahl. Auch eine Amplitude a des Sensorsignals S ist abhängig von der Raddrehzahl, da die Amplitude a bei zunehmender Raddrehzahl aufgrund von durch die Unwucht auf das Fahrzeug F einwirkenden Kräften zunächst ansteigt. Ab einer bestimmten Raddrehzahl neutralisieren sich allerdings die Auswirkungen durch die Unwucht verursachter, in und entgegen der Fahrtrichtung auf das Fahrzeug F wirkender Kräfte teilweise, so dass die Amplitude a ab dieser Geschwindigkeit v wieder abnimmt.
In 2 ist eine Auswirkung einer Unwucht auf ein erfasstes Sensorsignal S1 des Gierratensensors G bei einer konstanten Raddrehzahl, d. h. bei einer konstanten Geschwindigkeit v1 und einer konstanten Geradeausfahrt des Fahrzeugs F dargestellt. Bei einer konstanten Geradeausfahrt ohne Unwucht wäre das Sensorsignal S des Gierratensensors G gleich Null. Bei einer konstanten Geradeausfahrt des Fahrzeugs F mit einem Rad R, welches eine Unwucht aufweist, beschreibt das dann erfasste Sensorsignal S1 des Gierratensensors G eine sinusförmige Schwingung, deren Amplitude a1 und Schwingungsfrequenz f1 abhängig von der jeweils gefahrenen Geschwindigkeit v1, d. h. von der jeweiligen Raddrehzahl sind. Mittels einer Fourieranalyse ist eine Schwingungsfrequenz f1 und eine Amplitude a1 dieses erfassten Sensorsignals S1 ermittelbar, wie in 3 dargestellt.
Wie in 4 dargestellt, werden im Verfahren zur Erfassung der Unwucht in der Auswerteeinheit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs zwischen einer minimalen Geschwindigkeit v_min, beispielsweise 60 km/h, und einer maximalen Geschwindigkeit v_max, beispielsweise 160 km/h, in welchem sich eine Unwucht an einem Rad R besonders stark auswirkt, für jede Raddrehzahl, d. h. für die der Raddrehzahl entsprechende Frequenz f, eine maximale Amplitude a_max des Sensorsignals S des Gierratensensors G hinterlegt. Nur in diesem vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich und somit in dem entsprechenden Raddrehzahlbereich sind die Sensorsignale S des Gierratenssensors G aussagekräftig zur Bestimmung einer Unwucht.
Von der Auswerteeinheit wird das Sensorsignal S über einen vorgegebenen Zeitintervall erfasst und ausgewertet, wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F innerhalb des vorgegebenen Geschwindigkeitsbereiches liegt und weitestgehend konstant ist, also beispielsweise eine maximale Änderung von 3 km/h aufweist. Des Weiteren muss, um andere Einflüsse auf das Sensorsignal S auszuschließen, eine weitestgehend konstante Geradeausfahrt des Fahrzeugs F vorliegen, d. h. beispielsweise ein Lenkradwinkel zwischen minus 15 Grad und 15 Grad und eine Lenkradwinkeldifferenz von weniger als 12 Grad.
Nach diesem vorgegebenen Zeitintervall wird von der Auswerteeinheit das erfasste Sensorsignal S1 des Gierratensensors G ausgewertet. Mittels einer Fourieranalyse wird die Schwingungsfrequenz f1 und die Amplitude a1 des erfassten Sensorsignals S1 ermittelt. Schwingt das erfasste Sensorsignal S1 mit einer Schwingungsfrequenz f1, welche der innerhalb des Intervalls gefahrenen konstanten Geschwindigkeit v1 und somit der dementsprechenden Raddrehzahl entspricht, so liegt eine Unwucht an einem Rad R des Fahrzeugs F vor. Übersteigt die Amplitude a1, wie in 4 dargestellt, die für diese Schwingungsfrequenz f1 vorgegebene maximale Amplitude a_max, so wird beispielsweise eine Unwuchtmeldung in einem Fehlerspeicher des Fahrzeugs F gespeichert. Dieser Fehlerspeicher kann von einem Mechaniker in einer Werkstatt ausgelesen werden und daraufhin die Unwucht beseitigt werden. Des Weiteren kann auch ein Warnsignal an einen Fahrer des Fahrzeugs F generiert werden, beispielsweise in optischer und/oder akustischer und/oder haptischer Form, so dass der Fahrer eine Werkstatt aufsuchen und die Unwucht beseitigen lassen kann und bis dahin die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F entsprechend anpassen kann, um zum Beispiel Beschädigungen des Fahrzeugs F zu vermeiden.
Dieses Warnsignal kann in einer weiteren Ausführungsform aber auch erst bei einer zweiten, höheren maximalen Amplitude generiert werden, so dass der Fahrer erst gewarnt wird, wenn es für die Sicherheit unbedingt erforderlich ist, d. h. wenn die Unwucht das Fahrverhalten des Fahrzeugs F erheblich beeinflussen oder zu Beschädigungen am Fahrzeug F führen würde. Auf diese Weise kann eine erkannte Unwucht, welche ein Fahrverhalten des Fahrzeugs F noch nicht wesentlich beeinflusst, beispielsweise bei einem regulären Werkstattbesuch schnell festgestellt und beseitigt werden, ohne den Fahrer durch ein Warnsignal zu verunsichern. Erst bei einer starken Unwucht wird ein Warnsignal an den Fahrer generiert, so dass er unverzüglich eine Werkstatt aufsuchen und bis dorthin beispielsweise die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F entsprechend anpassen kann.

F: Fahrzeug
G: Gierratensensor
R: Rad
S: Sensorsignal Gierratensensor
f: Frequenz
v: Geschwindigkeit
t: Zeit
a: Amplitude
S1: erfasstes Sensorsignal bei Unwucht
f1: Schwingungsfrequenz Sensorsignal bei Unwucht
a1: Amplitude Sensorsignal bei Unwucht
v1: Geschwindigkeit bei diesem Sensorsignal
a_max: maximale Amplitude
v_min: minimale Geschwindigkeit
v_max: maximale Geschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19947534 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Erfassung einer Unwucht an einem Rad (R) eines Fahrzeugs (F), dadurch gekennzeichnet, dass die Unwucht durch eine Auswertung eines Sensorsignals (S) eines Gierratensensors (G) über einen vorgegebenen Zeitintervall ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches, ein akustisches und/oder ein haptisches Warnsignal generiert wird und/oder eine Unwuchtmeldung in einem Fehlerspeicher des Fahrzeugs (F) gespeichert wird, wenn ein erfasstes Sensorsignal (S1) des Gierratensensors (G) mit einer vorgegebenen Schwingungsfrequenz (f1) schwingt und dabei eine vorgegebene maximale Amplitude (a_max) überschreitet, wobei die Schwingungsfrequenz (f1) und die maximale Amplitude (a_max) in Abhängigkeit von einer aktuellen Raddrehzahl vorgegeben werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Gierratensensor (G), Raddrehzahlsensoren, einen Lenkradwinkelsensor und eine Auswerteeinheit.
Vorrichtung nach Anspruch 3, umfassend eine optische, eine akustische und/oder eine haptische Fahrerwarneinrichtung und/oder einen Fehlerspeicher.