DE10258265A1 - Monitoring of a motor vehicle shock absorber system to detect abnormal behavior by comparison of the recorded attenuation behavior or frequency of a shock absorber with theoretical values to indicate a problem or otherwise - Google Patents

Monitoring of a motor vehicle shock absorber system to detect abnormal behavior by comparison of the recorded attenuation behavior or frequency of a shock absorber with theoretical values to indicate a problem or otherwise

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Abstract

The method for monitoring one or more shock absorber units in a motor vehicle in which, during driving, the behavior of the spring-shock absorber unit is measured so that abnormal behavior can be detected. In order to detect said abnormal behavior, the attenuation behavior of the vibration curve, and-or the vibration frequency are monitored in response to a sharp mechanical impulse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1.

Systeme zur aktiven Regelung des Fahrwerks in Kraftfahrzeugen sind bekannt. Diese Systeme umfassen in der Regel Feder- Dämpferelemente, welche bereits entweder selbst sensorische Informationen über die Auslenkung des Dämpfers und die am Dämpfer aufliegende Kraftkomponente für die aktive Fahrwerksregelung verwenden. Systems for active control of the chassis in Motor vehicles are known. These systems usually include spring Damper elements, which are either sensory themselves Information about the deflection of the damper and the am Damper-based power component for the active Use chassis control.

Aus der DE-A-199 35 972 ist ein Verfahren zum Überprüfen von Schwingungsdämpfern von Schienenfahrzeugen bekannt: Nach diesem Verfahren wird der zeitliche Verlauf der momentanen Dämpferkraft gemessen und eine Tendenz der Dämpferkraft ausgewertet. Das beschriebene Auswerteverfahren ermittelt die Dämpferkraft nicht durch Auswertung einer periodischen Schwingung. DE-A-199 35 972 describes a method for checking Vibration dampers of rail vehicles known: After This procedure uses the temporal course of the current Damper force measured and a tendency of the damper force evaluated. The evaluation method described determines the Damper force not by evaluating a periodic Vibration.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Überwachung von Feder-/Dämpfereinheiten anzugeben, mit dem ein Defekt oder Verchleiß von Stoßdämpfern in Kraftfahrzeugen besonders zuverlässig erkannt werden kann. The object of the invention is to provide an improved method for Monitoring of spring / damper units to specify with the a defect or wear of shock absorbers in Motor vehicles can be recognized particularly reliably.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1. This object is achieved by the method according to claim 1.

Voraussetzung zur Durchführung des Verfahren ist beispielsweise ein Fahrzeug mit mindestens einer Feder- Dämpfervorrichtung, welche geeignete Sensoren zur Messung der Dämpferkraft, der Dämpferauslenkung oder der Dämpferbeschleunigung umfasst. Solche Sensoren sind in der Regel in an sich bekannten aktiven Fahrwerksregelungssystemen bereits vorhanden. Damit diese für das Verfahren der Erfindung einsetzbar sind, muss bei den oben erwähnten sensorischen Anordnungen jedoch bevorzugt eine ausreichende Auflösung der Zeit- und Weginformation gegeben sein. The prerequisite for performing the procedure is for example a vehicle with at least one spring Damper device, which suitable sensors for measurement the damper force, the damper deflection or the Damper acceleration includes. Such sensors are usually in already known active chassis control systems available. So this for the method of the invention can be used, must with the above-mentioned sensory Arrangements, however, prefer adequate resolution of the Time and route information are given.

Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass sich durch Auswertung des Signals von Kraft- und/oder Wegsensoren, welche mit einer Feder-Dämpfereinheit verbunden sind, ein Defekt der Feder-Dämpfereinheit feststellen lässt. Werden die sensorischen Signale der besagten Sensoren mittels einer geeigneten Einrichtung elektronisch zeitabhängig verfolgt und ausgewertet, lassen sich die Feder/Dämpfer-Konstanten daraus bestimmen. The process is based on the knowledge that through Evaluation of the signal from force and / or displacement sensors, which are connected to a spring damper unit Defect of the spring damper unit can be determined. Will the sensory signals from said sensors by means of a suitable facility electronically tracked and evaluated, the spring / damper constants can be derived from it determine.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren. Further preferred embodiments result from the Subclaims and the following description of a Embodiment based on figures.

Es zeigen Show it

Fig. 1 eine Darstellung einer idealisierten Schwingungskurve, welche durch einen Bewegungssensor in einem Dämpfersystem aufgenommen wurde, und Fig. 1 is a representation of an idealized vibration curve, which was recorded by a motion sensor in a damper system, and

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 is an illustration for explaining the inventive method.

Wie an Hand des Graphen in Fig. 1 dargestellt ist, folgt in idealisierter Vereinfachung eine Anordnung aus Fahrzeug, Feder und Dämpfer während der Fahrt folgender Bewegungsgleichung:

Y = A.exp (-k.t).sin (b.t),

wobei Y die Auslenkung, A die Amplitude zum Zeitpunkt t = 0, k die Abklingkonstante und b die Kreisfrequenz der Schwingung ist. As shown in the graph in FIG. 1, an arrangement of vehicle, spring and damper follows the following equation of motion in idealized simplification:

Y = A.exp (-kt) .sin (bt),

where Y is the deflection, A is the amplitude at time t = 0, k is the decay constant and b is the angular frequency of the oscillation.

Eine solche Kurve kann vorzugsweise durch Auswertung des Signals eines Bewegungssensors, eines Beschleunigungssensor oder eines Kraftsensors, welcher am Feder/Dämpfersystem montiert ist, erhalten werden. Such a curve can preferably be obtained by evaluating the Signals from a motion sensor, an acceleration sensor or a force sensor, which is on the spring / damper system mounted.

Zum Zeitpunkt t = t0 wird die Schwingung der Feder- Dämpfereinheit durch einen Impulsübertrag auf das schwingende Element, z. B. durch Einwirken eines Schlaglochs auf einen Reifen, zum Schwingen angeregt. In Abhängigkeit von t verläuft Kurve 2 entsprechend der obigen Gleichung näherungsweise gemäß dem theoretischen Verlauf einer einfachen gedämpften Schwingung, sofern keine weiteren Impulseinwirkungen bis zu diesem Zeitpunkt stattgefunden haben. Die Einhüllende der Kurve ist mit 2 bezeichnet und beschreibt näherungsweise eine Expotentialfunktion. At time t = t 0 , the vibration of the spring damper unit is transmitted to the vibrating element, e.g. B. excited by a pothole on a tire to vibrate. Depending on t, curve 2 runs according to the above equation approximately according to the theoretical course of a simple damped oscillation, provided that no further impulse effects have taken place up to this point in time. The envelope of the curve is labeled 2 and approximately describes an expotential function.

Parameter b und k der obigen Gleichung sind im wesentlichen Funktionen der Federkonstanten C des federnden Elements und der Dämpfungskonstanten d des Dämpfers. Die Grundschwingungen einer Feder-Dämpfereinheit mit einem Dämpferelement, welches mit der Zeit seine optimale Funktionsfähigkeit verliert bzw. nicht mehr funktionsfähig ist, weist im Vergleich zu einer Einheit mit intaktem Dämpferelement eine veränderte Dämpfungskonstante d und eine geänderte Schwingungsfrequenz b auf. Parameters b and k of the above equation are essentially Functions of the spring constant C of the resilient element and the damping constant d of the damper. The Fundamental vibrations of a spring-damper unit with a damper element, which over time becomes optimally functional loses or is no longer functional, shows in comparison changed to a unit with an intact damper element Damping constant d and a changed oscillation frequency b on.

Nachfolgend wird an Hand von Fig. 2 das Verfahren der Erfindung in einzelnen Schritten näher erläutert.

  • A) Zunächst wird ein oberer und unterer Grenzwert (Bereich) für den Auslenkundsweg START_MAX und START_MIN festgelegt. Verlässt der aktuell sensorisch gemessene Weg Y (Kurve 2) den hierdurch festgelegten Bereich, wird der Messvorgang des vorliegenden Verfahrens gestartet.
  • B) Dann wird das erste Maximum der Wegkurve bestimmt und in Variable A1 gespeichert. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch Speichern des größten vorkommenden Wertes für den Weg unmittelbar nach dem Start der Messung. Auf analoge Weise wird das erste Minimum der Kurve bestimmt. Die Koordinaten des ersten Minimum werden in B1 gespeichert.
  • C) Im nächsten Schritt wird der Zeitpunkt des Nulldurchgangs C1 durch die Formel tC1 = (tB1 - tA1)/2 näherungsweise bestimmt und gespeichert.
  • D) Die vorstehenden Schritte B) und C) werden in der Weise wiederholt, dass durch Ermittlung der auf A1 folgenden Maximas A2, A3,. . .,AN bzw. Minimas B2, B3,. . .,BN jeweils die genäherten Nulldurchgänge C2, C3,...,Cn bestimmt werden können, wobei N die Anzahl der bestimmten Maximas bzw. Minimas und n die Anzahl der daraus bestimmten Nulldurchgänge angibt.
  • E) Der vorliegende aktuelle Messvorgang wird zu einem Zeitpunkt tE (Pfeil 3) beendet, wenn die Amplitude einen Wert unterhalb eines Bereiches erreicht, welcher durch die oberen und unteren Grenzen END_MAX und END_MIN festgelegt wird. Für die Grenzen END_MAX und END_MIN gilt im allgemeinen: 0 < END_MAX < START_MAX und START_MIN < END_MIN < 0.
  • F) Nun wird aus der Reihe von genäherten Nulldurchgängen C1, C2, C3,. . .,Cn ein Mittelwert für die Abstände der Nulldurchgänge berechnet nach der Formel:


  • G) Schritte A bis F werden ständig in der Weise wiederholt, dass eine Folge von Mittelwerten TMj entsteht, wobei j eine ganze Zahl ist, welche die Nummer der Wiederholung kennzeichnet.
  • H) Anschließend wird die Folge TMj gefiltert und/oder gemittelt. Unter einer Filterung wird im Sinne der Erfindung bevorzugt eine algorithmische an sich bekannte rekursive Filterung zur Unterdrückung von Rauschen verstanden, wie sie b beispielsweise in der DE-A-100 34 224 beschrieben ist.
  • I) Aus dem Ergebnis der Filterung in Schritt H) wird der Mittelwert TM_MITTEL und die Streuung TH_SIGMA ermittelt. Bei der ermittelten Streuung handelt es sich zweckmäßigerweise um die Standardabweichung der ermittelten Werte.
  • J) Überschreitet TM_MITTEL einen vorgegeben Wert TM_MAX, wird dies als ein Hinweise auf einen Defekt im Feder- Dämpfer-Element interpretiert. Dabei wird vorzugsweise die Erkennung eines Defekts zusätzlich davon abhängig gemacht, ob die Streuung TH_SIGMA unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes SIGMA_MAX liegt.
The method of the invention is explained in more detail in individual steps below with reference to FIG. 2.
  • A) First, an upper and lower limit value (range) for the deflection path START_MAX and START_MIN is determined. If the currently sensorially measured path Y (curve 2 ) leaves the area defined thereby, the measuring process of the present method is started.
  • B) Then the first maximum of the path curve is determined and stored in variable A 1 . This is expediently done by storing the largest occurring value for the path immediately after the start of the measurement. The first minimum of the curve is determined in an analogous manner. The coordinates of the first minimum are stored in B 1 .
  • C) In the next step, the time of the zero crossing C 1 is approximately determined and stored using the formula t C1 = (t B1 - t A1 ) / 2.
  • D) The above steps B) and C) are repeated in such a way that by determining the Maximas following A 1 A 2 , A 3 ,. , ., A N or Minimas B 2 , B 3 ,. , ., B N each the approximate zero crossings C 2 , C 3 , ..., C n can be determined, where N indicates the number of the determined maximums or minimas and n the number of the determined zero crossings.
  • E) The current measuring process is ended at a time t E (arrow 3 ) when the amplitude reaches a value below a range which is determined by the upper and lower limits END_MAX and END_MIN. The following generally applies to the limits END_MAX and END_MIN: 0 <END_MAX <START_MAX and START_MIN <END_MIN <0.
  • F) Now the series of approximated zero crossings C 1 , C 2 , C 3,. , ., C n is an average value for the distances between the zero crossings calculated according to the formula:


  • G) Steps A to F are repeated continuously in such a way that a sequence of mean values TM j arises, where j is an integer which identifies the number of the repetition.
  • H) The sequence TM j is then filtered and / or averaged. In the sense of the invention, filtering is preferably understood to be an algorithmic recursive filtering known per se for suppressing noise, as described, for example, in DE-A-100 34 224.
  • I) The mean value TM_MITTEL and the scatter TH_SIGMA are determined from the result of the filtering in step H). The ascertained scatter is expediently the standard deviation of the ascertained values.
  • J) If TM_MITTEL exceeds a predetermined value TM_MAX, this is interpreted as an indication of a defect in the spring-damper element. In this case, the detection of a defect is preferably made dependent on whether the scatter TH_SIGMA is below a predetermined threshold value SIGMA_MAX.

Nach einem weiteren Auswerteverfahren der Erfindung wird das Abklingverhalten aus den nach dem weiter oben beschrieben Verfahren ermittelten Maximas A1, A2,. . .,AN bestimmt. Durch Interpolation mit der Funktion Y = K.exp (-kt) kann dann auf einfache Weise die Abklingkonstante k ermittelt werden. According to a further evaluation method of the invention, the decay behavior is determined from the Maximas A 1 , A 2 ,. , ., A N determined. The decay constant k can then be determined in a simple manner by interpolation with the function Y = K.exp (-kt).

Eine weiterer Wert über die Abklingkonstante kann durch Auswertung der Minimas B1, B2,. . .,BN berechnet werden. Vorzugsweise wird die Auswertung der Minimas zusätzlich zur Auswertung der Maximas durchgeführt. Es ist aber auch zur Ermittlung von k möglich - ein symmetrisches Abklingverhalten vorausgesetzt - die Werte gemeinsam, z. B. durch Spiegeln einer Sorte von Messpunkten an der Ordinate, auszuwerten. A further value via the decay constant can be obtained by evaluating the minimas B 1 , B 2 ,. , ., B N can be calculated. The evaluation of the minimas is preferably carried out in addition to the evaluation of the maximas. But it is also possible to determine k - assuming a symmetrical decay behavior - the values together, e.g. B. by mirroring a type of measuring points on the ordinate.

Entsprechend der oben beschriebenen Weise kann dann auch für die Abklingkonstanten ein Wert k_MITTEL und ein Wert k_SIGMA bestimmt werden. Es ist daher besonders bevorzugt, einen Defekt erst dann zu signalisieren, wenn k_MITTEL einen Schwellenwert k_MAX überschritten hat. Auch diese Erkennung kann von der Voraussetzung einer geringen Streuung k_SIGMA abhängig gemacht werden. According to the way described above can then also for the decay constants have a value k_MITTEL and a value k_SIGMA be determined. It is therefore particularly preferred to use one To signal a defect only when k_MITTEL one Has exceeded threshold k_MAX. This detection can also from the requirement of a small spread k_SIGMA be made dependent.

Bevorzugt kann die Qualität der Erkennung eines Defektes (Fehlwarnresistenz) zusätzlich noch dadurch weiter erhöht werden, dass ausgewertet wird, ob sowohl bei der Defekterkennung gemäß der Ermittlung der Werte TM als auch bei der Ermittlung der Werte k die geeignet zu setzenden Warnschwellen überschritten wurden. The quality of the detection of a defect can be preferred (False warning resistance) additionally increased thereby that it is evaluated whether both the Defect detection according to the determination of the values TM as well as in the Determination of the values k the suitably to be set Warning thresholds have been exceeded.

Das Verfahren nach der Erfindung kann für jedes Rad eines Kraftfahrzeuges individuell durchgeführt werden. Eine weitere Erhöhung der Fehlwarnresistenz lässt sich bevorzugt dadurch erzielen, dass das ermittelte Verhalten von Feder- Dämpfereinheiten an ausgewählten Radpositionen (zum Beispiel vorne links und hinten links) miteinander verglichen wird. Wird ein angeblicher Fehler an beiden miteinander verglichenen Rädern gleichzeitig festgestellt, wird bevorzugt angenommen, dass kein Defekt einer der berücksichtigten Feder- Dämpferelemente vorliegt. Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Werte TMj oder kj, welche in einem solchen Bereich liegen, bei darauffolgenden Berechnungen nicht mehr berücksichtigt werden. The method according to the invention can be carried out individually for each wheel of a motor vehicle. A further increase in the false warning resistance can preferably be achieved by comparing the determined behavior of spring-damper units at selected wheel positions (for example front left and rear left). If an alleged fault is found simultaneously on both wheels compared with one another, it is preferably assumed that there is no defect in one of the spring-damper elements considered. It is particularly expedient if the values TM j or k j , which are in such a range, are no longer taken into account in subsequent calculations.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung werden für jede Feder-Dämpfereinheit Sollwertbereiche für die Werte von TM und k vorgegeben, innerhalb dieser die Werte im Normalfall liegen müssen. Werden die vorgegebenen Sollwertbereiche von diesen Werten nicht eingehalten, wird dies ebenfalls als Defekt interpretiert. According to a further embodiment of the method according to the Invention for each spring damper unit Setpoint ranges specified for the values of TM and k, within the values must normally lie. Will the specified target value ranges from these values complied with, this is also interpreted as a defect.

Claims (6)

1. Verfahren zur Überwachung von einem oder mehreren Feder-Dämpfereinheiten in einem Kraftfahrzeug, in dem während der Fahrt das Schwingungsverhalten der Feder-Dämpfer- Einheit sensorisch erfasst wird und aus dem Schwingungsverhalten ein Fehlverhalten der Feder-Dämpfereinheit/en, wie etwa ein Defekt, eine Fehlfunktion oder eine Abweichung der Eigenschaften vom Normbereich etc., festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung des Fehlverhaltens das Abklingverhalten einer Schwingungskurve und/oder deren Schwingungsfrequenz als Folge einer, insbesondere zeitlich begrenzten, mechanischen Anregung der Feder-Dämpfereinheiten beobachtet wird. 1. A method for monitoring one or more spring-damper units in a motor vehicle, in which the vibration behavior of the spring-damper unit is sensed while the vehicle is moving and a malfunction of the spring-damper unit (s), such as a defect, from the vibration behavior. a malfunction or a deviation of the properties from the normal range etc. is determined, characterized in that the decay behavior of an oscillation curve and / or its oscillation frequency is observed to identify the malfunction as a result of an, in particular time-limited, mechanical excitation of the spring-damper units. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Schwingungsfrequenz die Nulldurchgänge der Schwingungskurve betrachtet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that to determine the vibration frequency Zero crossings of the vibration curve are considered. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abklingkurve und/oder die Schwingungsfrequenz durch ein Auswerteverfahren ausgewertet wird, welches in einem elektronischen Kraftfahrzeugsteuergerät, insbesondere Kraftfahrzeugbremsensteuergerät, durchgeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized that the decay curve and / or the Vibration frequency is evaluated by an evaluation method, which in an electronic vehicle control unit, in particular motor vehicle brake control unit, is carried out. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslenkungsweg der Feder-Dämpfereinheit und/oder die Dämpfungskraft zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten durch einen oder mehrere Sensoren erfasst wird und die entsprechenden Informationen zu einem elektronischen Kraftfahrzeugsteuergerät übertragen werden. 4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the deflection path of the Spring damper unit and / or the damping force too successive points in time by one or more Sensors is detected and the corresponding Information about an electronic motor vehicle control unit be transmitted. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerteverfahren die Einhüllende und/oder die Frequenz der Abklingkurve bestimmt. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized characterized in that the evaluation method the envelope and / or determines the frequency of the decay curve. 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Fehler geschlossen wird, wenn eine Konstante für die Frequenz und/oder eine Konstante für die Abklingzeit einen vorgegebenen Schwellenwert bzw. Bereich über oder unterschreitet. 6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that on an error is closed if a constant for the frequency and / or a constant for the decay time a given one Threshold or range above or below.
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