-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Befestigungsinformation eines Rades eines Kraftfahrzeugs, bei dem Bewegungen des Kraftfahrzeugs von zumindest einem Sensor erkannt werden. Der zumindest eine Sensor stellt zumindest ein Fahrdynamiksignal an eine elektronische Kontrolleinheit bereit, welche aus dem zumindest einen Fahrdynamiksignal dann die Befestigungsinformation bestimmt.
-
Es ist bekannt, eine mögliche Lockerung eines Rades bzw. eine Lockerung der Befestigungsbolzen eines Rades eines Kraftfahrzeugs aus Sicherheitsgründen zu erfassen. Hierzu werden z.B. Sensoranordnungen verwendet, welche Kräfte bzw. Momente an den Befestigungsbolzen oder den Abstand des Rades von einer Radaufnahme bestimmen. Ebenso sind Verfahren bekannt, welche Berechnungen anhand der Raddrehzahlen zu diesem Zweck anstellen, wie dies beispielsweise in der
DE 10 2015 000 998 A1 offenbart ist.
-
Aus der
DE 10 2020 208 424 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Befestigungsinformation eines Rades bekannt. Bei diesem werden Drehbewegungen des Rades von wenigstens einem Sensor erfasst. Der Sensor stellt ein Raddrehzahlsignal an eine elektronische Kontrolleinheit bereit, welche aus dem Raddrehzahlsignal die Befestigungsinformation bestimmt. Hierzu wird eine erste Zeit-Frequenz-Transformation des Raddrehzahlsignals durchgeführt, wodurch ein erstes Transformationssignal erzeugt wird. Anschließend wird eine zweite Zeit-Frequenz-Transformation des ersten Transformationssignals durchgeführt, um ein zweites Transformationssignal zu erhalten. Aus diesem wird eine erste Befestigungskenngröße gewonnen, wobei in Abhängigkeit des zweiten Transformationssignals und/oder der ersten Befestigungskenngröße die Befestigungsinformation bestimmt wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, welches auf einfachere Weise eine kostengünstige Bestimmung einer Befestigungsinformation eines Rades ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie eine Sensoranordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
In der nachfolgenden Beschreibung ist unter dem Begriff der „Befestigungsinformation“ eine Radbefestigungsinformation zu verstehen, die ein gelockertes/festes Rad identifiziert bzw. ein akzeptables Luftspiel/einen akzeptablen Luftspalt zwischen Rad und Radaufnahme identifiziert oder nicht. Mit anderen Worten repräsentiert die Befestigungsinformation eine Information über den Befestigungszustand des Rades.
-
Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Befestigungsinformation eines Rades eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei Bewegungen des Kraftfahrzeugs von zumindest einem Sensor erfasst werden. Der zumindest eine Sensor stellt zumindest ein Fahrdynamiksignal an eine elektronische Kontrolleinheit bereit, welche aus dem zumindest einen Fahrdynamiksignal die Befestigungsinformation bestimmt.
-
Als erstes Fahrdynamiksignal wird von einem Beschleunigungssensor zumindest ein aktuelles Beschleunigungssignal in mindestens eine Richtung eines Fahrzeugkoordinatensystems bereitgestellt, wobei aus dem zumindest einen aktuellen Beschleunigungssignal eine Radharmonische gewonnen wird. Als zweites Fahrdynamiksignal wird von einem Drehzahlsensor ein Raddrehzahlsignal eines Rades des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Schließlich wird in Abhängigkeit der aus dem zumindest einen Beschleunigungssignal gewonnenen Radharmonischen und dem Raddrehzahlsignal eine erste Befestigungsinformation ermittelt, die die Befestigungsinformation repräsentiert.
-
Anstatt, wie aus dem Stand der Technik bekannt, die Bestimmung der Befestigungsinformation mit Hilfe von Raddrehzahlsignalen vorzunehmen, schlägt die Erfindung vor, zumindest ein aktuelles Beschleunigungssignal zu verwenden. Dies weist den Vorteil auf, dass mit einem einzigen Beschleunigungssensor die Befestigungsinformation für sämtliche Räder des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann. Bei dieser einfachen Konfiguration, bei der ein einziger Beschleunigungssensor verwendet wird, der dazu ausgebildet sein kann, eine Beschleunigung in einer oder mehreren Richtungen des Fahrzeugkoordinatensystems zu erfassen, kann zunächst nur eine gemeinsame Befestigungsinformation für alle Räder des Fahrzeugs ermittelt werden, ohne eine genaue Information darüber zu erhalten, welches der Räder sich lockert. Diese vereinfachte Ausgestaltung ermöglicht es jedoch, eine Radlöseerkennung zu geringen Kosten bereitzustellen.
-
Dem erfindungsgemäßen Vorgehen liegt die Überlegung zugrunde, dass ein gelockertes Rad bzw. ein Rad mit Luftspiel eine Radunwucht und damit Schwingungen im Fahrzeug auslöst. Diese machen sich in dem Beschleunigungssignal mit periodisch auftretenden Beschleunigungsamplituden in mindestens eine Richtung des Fahrzeugkoordinatensystems bemerkbar. Als Fahrzeugkoordinatensystem ist dabei ein mit dem Kraftfahrzeug sich mitbewegendes bzw. ein an dem Kraftfahrzeug ausgerichtetes Koordinatensystem zu verstehen, welches eine Längsachse, die der Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs entspricht, eine Querachse, die der Fahrzeugquerachse entspricht, und eine Hochachse, die der Fahrzeughochachse des Fahrzeugs entspricht, aufweist.
-
Aufgrund der Unwucht an dem Rad, das sich lockert, tritt eine periodische Beschleunigung auf, die eine Korrelation zu dem Raddrehzahlsignal des Rades aufweist. Aus der Periodizität des Beschleunigungssignals sowie dem Raddrehzahlsignal kann damit eine erste Befestigungsinformation ermittelt werden, die eine Lockerung des Rades oder eines Befestigungsbolzens des Rades bzw. ein Luftspiel repräsentiert. Die erste Befestigungsinformation repräsentiert die Befestigungsinformation.
-
Die Periodizität in dem Beschleunigungssignal kann dabei in eine Radharmonische umgerechnet werden. Die Radfrequenz w ist definiert durch den Kehrwert der Zeit t, die das Rad für die eigene Umdrehung braucht: ω = 1/t. Da die Zeit für die Umdrehung von der Radgeschwindigkeit v abhängt, gilt mit s für den Radumfang: ω = 1/t = v/s. die Radfrequenz ist somit ebenfalls von der Radgeschwindigkeit v abhängig. Die Vielfachen (n-fachen) dieser Radfrequenz werden (n-te) Radharmonische genannt und können im Frequenzspektrum des Beschleunigungssignals sichtbar werden.
-
Wie oben erläutert, kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich erkannt werden, ob eine Radlockerung bzw. ein Luftspiel vorliegt oder nicht, bestimmt werden. Zur Bestätigung, welches der Räder des Kraftfahrzeugs lose ist, ist es zweckmäßig, als drittes Fahrdynamiksignal ein Höhenstandsignal zu verarbeiten, aus dem eine zusätzliche, zweite Bewegungsinformation ermittelt wird. Ein solches Höhenstandsignal kann beispielsweise von einem Höhenstandsensor, wie dieser für eine Lichtregulierung oder eine Höhenregulierung eines höhenverstellbaren Fahrwerks bekannt ist, ermittelt werden. Typischerweise sind in Fahrzeugen pro Rad oder pro Achse mindestens ein Höhenstandsensor vorgesehen.
-
Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die zweite Befestigungsinformation zur Verifikation der ersten Befestigungsinformation verarbeitet wird. Hierdurch kann die Sicherheit des Auftretens eines sich lösenden Rades bzw. eines Radspiels verbessert werden. Die Verifikation kann z.B. einen Vergleich von erster und zweiter Befestigungsinformation im Sinne einer logischen „UND“-Operation umfassen. Wenn sowohl die erste Befestigungsinformation als auch die zweite Befestigungsinformation ein sich lockerndes Rad bzw. einen Luftspalt repräsentieren, repräsentiert die Befestigungsinformation als Ergebnis ein sich lockerndes Rad bzw. einen Luftspalt. Zeigt demgegenüber eine der ersten oder zweiten Befestigungsinformation kein sich lockerndes Rad bzw. Luftspalt an, repräsentiert die Befestigungsinformation als Ergebnis kein sich lockerndes Rad bzw. keinen Luftspalt. Die Verifikation kann auch dergestalt sein, dass aus der zweiten Befestigungsinformation das Rad des Fahrzeugs ermittelt wird, das sich lockert bzw. einen Luftspalt aufweist und diese Information als zweite Befestigungsinformation der ersten Befestigungsinformation hinzugefügt wird.
-
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass aus dem Raddrehzahlsignal eine Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird, welche in Relation zu der Radharmonischen gesetzt wird. Die Auswertung der Beschleunigungsschwingungen erfolgt demgemäß in Relation zur Fahrzeuggeschwindigkeit. Nur dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Periodizität der im Beschleunigungssignal auftretenden Amplituden übereinstimmt, kann von einem sich lösenden Rad bzw. Radspiel ausgegangen werden.
-
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass als erstes Fahrdynamiksignal von dem Beschleunigungssensor eine Beschleunigung in Richtung der Fahrzeughochachse und/oder in Richtung der Fahrzeuglängsachse bereitgestellt wird. Die Ermittlung von Beschleunigungssignalen in Richtung der Fahrzeughochachse und/oder in Richtung der Fahrzeuglängsachse berücksichtigt, dass die Rotationsebene der Räder in der Ebene des Fahrzeugs-Koordinatensystems liegt, das durch die Fahrzeughochachse und die Fahrzeuglängsachse aufgespannt wird. In dieser Ebene treten im Fall eines sich lockernden Rads oder Radspiels die größten Beschleunigungsamplituden auf. Grundsätzlich ist es ausreichend, das in einer Richtung auftretende Beschleunigungssignal zu bestimmen und verarbeiten. Die Berücksichtigung von Beschleunigungssignalen in mehreren, unterschiedlichen Richtungen ermöglicht eine verbesserte Bestimmung des Vorliegens eines losen Rades oder Radspiels.
-
Weiterhin kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Befestigungsinformation ermittelt wird, ob eine Amplitude der Radharmonischen einen vorgegebenen Wert übersteigt. Ist dies nicht der Fall, wird auf kein loses Rad bzw. Radspiel geschlossen. Durch geeignete Festlegung der Schwelle der Amplitude kann somit die Sicherheit der Bestimmung eines losen Rades bzw. Radspiels verbessert werden.
-
Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn für jede Beschleunigungsvorrichtung ermittelt wird, ob eine Amplitude der Radharmonischen einen vorgegebenen Wert übersteigt oder nicht. Auch dies sorgt für eine weitere Erhöhung der Zuverlässigkeit der Bestimmung eines losen Rades bzw. Radspiels.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, wenn der Programmcode durch eine elektronische Kontrolleinheit ausgeführt wird.
-
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftfahrzeug-Sensoranordnung vorgeschlagen, die zumindest einen Sensor umfasst. Insbesondere sind dies ein oder mehrere Beschleunigungssensoren und ein oder mehrere Raddrehzahlsensoren. Der zumindest eine Sensor erfasst die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs und stellt zumindest ein Fahrdynamiksignal an eine elektronische Kontrolleinheit bereit, wobei der zumindest eine Sensor und die elektronische Kontrolleinheit eingerichtet sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer oder mehrerer Ausgestaltungsformen der Erfindung. Die Kraftfahrzeug-Sensoranordnung weist die gleichen Vorteile auf, wie diese vorstehend in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine Befestigungsinformation eines Rades eines Kraftfahrzeugs aus wenigstens einem Beschleunigungssensorsignal und einem Raddrehzahlsignal ermittelt wird;
- 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die gemäß dem Ablauf nach 1 ermittelte Befestigungsinformation mit Hilfe eines Höhenstandsignals verifiziert wird.
-
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Befestigungsinformation B eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Hierzu werden Bewegungen des Kraftfahrzeugs von mehreren, nicht dargestellten Sensoren erfasst, wobei die Sensoren ein jeweiliges Fahrdynamiksignal an eine elektronische Kontrolleinheit (nicht dargestellt) übermitteln. Diese bestimmt dann aus den Fahrdynamiksignalen die Befestigungsinformation B.
-
In dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird die Beschleunigungsinformation B aus einem ersten Fahrdynamiksignal F1 und einem zweiten Fahrdynamiksignal F2 gewonnen.
-
Dabei werden als das erste Fahrdynamiksignal F1 ein oder mehrere Beschleunigungssignale, welche in wenigstens einer Richtung eines Fahrzeugkoordinatensystems ermittelt sind, bereitgestellt (Verfahrensschritt S1). Aus dem oder den Beschleunigungssignalen, vorzugsweise Beschleunigungen in Richtung einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs und/oder in Richtung einer Fahrzeughochachse des Kraftfahrzeugs, kann dann eine Radharmonische gewonnen werden. Als Radharmonische wird dabei das periodische Auftreten einer Beschleunigungsamplitude im jeweiligen Beschleunigungssignal verstanden. Eine solche Periodizität in dem oder den Beschleunigungssignalen ergibt sich aufgrund einer durch ein loses Rad hervorgerufenen Unwucht.
-
Als das zweite Fahrdynamiksignal F2 wird von einem Drehzahlsensor eine Raddrehzahl bereitgestellt (Verfahrensschritt S2). Der Drehzahlsensor kann ein Raddrehzahlsensor sein. Der Drehzahlsensor kann auch ein Sensor einer E-Maschine sein, deren Abtriebswelle direkt oder über ein Getriebe mit einem Rad gekoppelt ist. Die Drehzahl der E-Maschine lässt sich in die Raddrehzahl umrechnen. Die elektronische Kontrolleinheit bestimmt aus der Raddrehzahlsignal eines Rades eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Mithilfe der Geschwindigkeit kann dann eine Korrelation zwischen der Periodizität der auftretenden Beschleunigungsamplituden und der Fahrzeuggeschwindigkeit hergestellt werden. Aus dieser Verknüpfung kann dann im Verfahrensschritt S3 die elektronische Kontrolleinheit auf das Vorliegen eines losen Rades oder eines Luftspiels oder nicht schließen. Diese Information wird schließlich als Befestigungsinformation B bereitgestellt.
-
Durch das in 1 dargestellte Verfahren ist lediglich die Bestimmung möglich, dass sich eines der Räder des Kraftfahrzeugs gelockert hat bzw. ein Luftspiel vorliegt. Mit dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Position des Rades des Fahrzeugs, das sich gelockert hat oder ein Radspiel aufweist, zu bestimmen.
-
Hierzu stellt die in 1 ermittelte Befestigungsinformation B eine erste Befestigungsinformation B1 dar. Durch einen parallelen Zweig wird eine zweite Befestigungsinformation B2 ermittelt, wobei die erste und die zweite Befestigungsinformation B1, B2 in einem Verfahrensschritt S6 miteinander verarbeitet werden, um die Befestigungsinformation B zu bestimmen. Die zweite Befestigungsinformation B2 wird dadurch ermittelt, dass in einem Schritt S4 ein drittes Fahrdynamiksignal F3, welches ein Höhenstandsignal ist, bereitgestellt wird. Das Höhenstandsignal kann beispielsweise durch einen Höhenstandsensor, wie dieser in Fahrzeugen für eine Lichtregulierung oder Höhenregulierung bei höhenverstellbarem Fahrwerk eingesetzt werden, bereitgestellt werden. Solche Höhenstandinformationssensoren sind üblicherweise pro Rad bzw. pro Achse vorgesehen. Das Höhenstandsignal kann pro Rad oder pro Fahrzeugachse bereitgestellt werden.
-
Dadurch kann zum einen in Schritt S6 eine Bestätigung für die korrekte Bestimmung der ersten Befestigungsinformation ermittelt werden. Andererseits kann durch den Rad-individuell vorhandenen Höhenstandsensor dasjenige Rad identifiziert werden, an dem eine Schwingung auftritt, welche sich, ähnlich dem Beschleunigungssignal, in periodisch auftretenden Änderungen des Höhenstands des Rads relativ zur Fahrbahn, bemerkbar macht. Schritt S6 umfasst somit einerseits die Verifikation der ersten Befestigungsinformation B1 mit Hilfe der zweiten Befestigungsinformation B2 und andererseits die Bereitstellung der Information, an welchem der Räder ein Luftspiel bzw. eine Radlockerung vorliegt.
-
Für die Bestimmung der ersten und/oder zweiten Befestigungsinformation ist es zweckmäßig zu ermitteln, ob eine Amplitude der Radharmonischen, d.h. der periodisch auftretenden Beschleunigungsspitzen und/oder Höhenstandunterschiede, einen jeweils vorgegebenen Wert übersteigt. Die vorgegebenen Werte können beispielsweise durch Versuche oder numerische Bestimmung ermittelt werden. Auf diese Weise sind periodische Signaländerungen, die beispielsweise durch einen Fahrbahnuntergrund hervorgerufen werden, von einer fehlerhaften Bestimmung als Radlockerung oder Luftspiel ausgenommen.
-
Es ist insbesondere zweckmäßig, wenn das beschriebene Vorgehen für jede Beschleunigungsrichtung, z.B. die Fahrzeughochachse und/oder die Fahrzeuglängsachse, ermittelt wird. Hierdurch können Schwingungen, die über den Fahrbahnuntergrund in das Fahrwerk eingebracht werden, von einem sich lockerndem Rad oder Radspiel unterschieden werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- S1... S6
- Verfahrensschritt
- F1
- erstes Fahrdynamiksignal
- F2
- zweites Fahrdynamiksignal
- F3
- drittes Fahrdynamiksignal
- B
- Befestigungsinformation
- B1
- erste Befestigungsinformation
- B2
- zweite Befestigungsinformation
-
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 102015000998 A1 [0002]
- DE 102020208424 A1 [0003]
