DE19823369A1 - Method for testing wheel suspension of motor vehicle - Google Patents
Method for testing wheel suspension of motor vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen einer Radaufhängung von Kraftfahrzeugen.The invention relates to a method for testing a wheel suspension of motor vehicles.
Ein derartiges Verfahren ist in der DE 24 03 343 A1 angegeben. Bei diesem be kannten Verfahren wird das dem zu prüfenden Stoßdämpfer zugeordnete Fahr zeugrad mit einer relativ hohen Drehzahl angetrieben und durch eine auf das Fahrzeugrad wirkende Kraft periodisch oder nicht periodisch ausgelenkt und die Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugrad und dem Fahrzeugaufbau erfaßt und ausgewertet.Such a method is specified in DE 24 03 343 A1. With this be Known procedure is the driving assigned to the shock absorber to be tested Tool wheel driven at a relatively high speed and by one on the Vehicle wheel force periodically or non-periodically deflected and the Relative movement between the vehicle wheel and the vehicle body detected and evaluated.
Ein weiteres Verfahren dieser Art ist in der DE 24 01 301 A1 beschrieben, wobei das Fahrzeug zum Testen der Stoßdämpfer im freien Fall auf eine Wiegeeinrich tung trifft und die sich verändernde Radaufstandskraft in einem Aufzeichnungs gerät registriert wird, um eine Aussage über die Funktionsfähigkeit des ent sprechenden Stoßdämpfers zu gewinnen. Another method of this type is described in DE 24 01 301 A1, wherein the vehicle to test the shock absorbers in free fall on a weighing device tion hits and the changing wheel contact force in a record device is registered to make a statement about the functionality of the ent talking shock absorber.
Auch bei einem in der DE 44 31 794 A1 gezeigten Verfahren zum Prüfen einer Radaufhängung wird das Schwingungsverhalten eines Rades nach einem Fall auf eine Unterlage und zusätzlich das Schwingungsverhalten der Karosserie gemes sen, um Daten für die Karosserie- und Radmassen, die Federsteifigkeit und die Dämpfungskonstanten berechnen zu können. Mittels eines Meßsystems wird der zeitliche Verlauf des Schwingungsverhaltens von Karosserie und Rad bestimmt.Also in a method shown in DE 44 31 794 A1 for checking a Wheel suspension will show the vibration behavior of a wheel after a fall a document and in addition the vibration behavior of the body measured data for the body and wheel masses, the spring stiffness and the To be able to calculate damping constants. By means of a measuring system time course of the vibration behavior of the body and wheel determined.
Bei einer normierten Vorgehensweise nach EUSAMA ist vorgeschlagen, die Rad aufhängungen der einzelnen Räder jeweils getrennt zu messen. Mittels eines Elektromotors wird eine Schwungmasse auf eine Frequenz von ca. 25 Hz ge bracht und der Elektromotor wird damit abgeschaltet. Die Schwungmasse treibt einen Exzenter an, der eine Bodenplattform um +/- 3 mm auslenkt. Dabei mißt ein Kraftgeber unterhalb der Bodenplattform die Radaufstandskraft. Die Rota tionsfrequenz der anregenden Schwungmasse verringert sich durch Reibungs momente, so daß eine Kleinsignal-Analyse bei abnehmender Frequenz durchführ bar ist.In a standardized procedure according to EUSAMA, the wheel is proposed measure the suspensions of the individual wheels separately. By means of a Electric motor is a flywheel to a frequency of about 25 Hz ge brings and the electric motor is switched off. The flywheel drives an eccentric that deflects a floor platform by +/- 3 mm. It measures a force sensor below the floor platform the wheel contact force. The Rota tion frequency of the exciting flywheel mass is reduced by friction moments, so that a small signal analysis with decreasing frequency is cash.
Die bisher bekannten Verfahren liefern wegen der komplexen Zusammenhänge der Einflußgrößen (Massen, Federkonstanten, Dämpfungskonstanten bzw. Rei bung) noch relativ unzuverlässige Werte, um beispielsweise den Zustand eines Stoßdämpfers zuverlässig zu beurteilen.The previously known methods deliver because of the complex relationships the influencing variables (masses, spring constants, damping constants or Rei exercise) still relatively unreliable values, for example the state of a To reliably assess the shock absorber.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen einer Rad aufhängung von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, mit dem die einzelnen Parameter mit möglichst wenig Aufwand sicherer bestimmbar sind.The invention has for its object a method for testing a wheel Suspension of motor vehicles with which the individual parameters can be determined more reliably with as little effort as possible.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vor gesehen, daß die Radaufhängung mit einem Modell beschrieben wird, die standar disierten Modellparameter innerhalb eines Radaufhängungstests und/oder aus einer Datenbank ermittelt werden, aus den Modellparametern ein Sollwertbereich eines Gutmodells berechnet wird und aktuelle Parameter dem Sollwertbereich zur Auswertung gegenübergestellt werden.This object is achieved with the features of claim 1. After that is before seen that the suspension is described with a model that standar modeled parameters within a wheel suspension test and / or a setpoint range can be determined from a database from the model parameters a good model is calculated and current parameters are assigned to the setpoint range Evaluation are compared.
Diese Vorgehensweise erhöht die Aussagefähigkeit der ermittelten Parameter, beispielsweise des Zustandes der Stoßdämpfer oder der Bodenhaftung, indem es seine eigenen Sollwerte errechnet. Dadurch wird der Aufwand zum Erhalten des Sollwerts gering gehalten. Alternativ können die Modellparameter bei etwas er höhtem Aufwand der Sollwertpflege mittels Daten einer Datenbank bestimmt werden. Das Modell kann jederzeit nach neuen Erkenntnissen weiterentwickelt und verfeinert werden, so daß die Sollparameter verhältnismäßig zuverlässig bestimmt und die aktuellen Parameter diesen gegenüber hinsichtlich einer Diagnose zuverlässig beurteilt werden können.This procedure increases the meaningfulness of the determined parameters, for example, the condition of the shock absorbers or the road grip by it calculates its own setpoints. This will save the effort of getting the Setpoint kept low. Alternatively, the model parameters can be used for something high effort of the setpoint maintenance determined using data from a database become. The model can be developed at any time based on new knowledge and be refined so that the target parameters are relatively reliable determined and the current parameters with respect to this one Diagnosis can be reliably assessed.
Die Gewinnung der standardisierten Modellparameter kann mit relativ wenig Aufwand dadurch erfolgen, daß zum Ermitteln der Modellparameter diese durch einfache Messungen bestimmt und/oder durch bekannte Werte vorgegeben wer den. Die aktuellen Parameter der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs werden mit wenig Aufwand für den Benutzer auf sichere Weise dadurch ermittelt, daß zum Bestimmen der aktuellen Parameter mittels eines Rechenprogramms die Modell parameter variiert werden und diejenigen variierten Parameter herausgesucht werden, die am besten mit bei dem Radaufhängungstest gewonnenen Meßkurven korrelieren.The acquisition of the standardized model parameters can be done with relatively little Effort takes place in that the model parameters are determined by simple measurements are determined and / or specified by known values the. The current parameters of the wheel suspension of a motor vehicle are included little effort for the user determined in a safe manner that Determine the current parameters using a computer program parameters are varied and those varied parameters are selected the best obtained with the measurement curves obtained in the suspension test correlate.
Ein vorteilhaftes Modell zur Durchführung des Verfahrens mit guter Aussagekraft besteht darin, daß die Modellparameter die Reifensteifigkeit, die Federkonstante einer Federanordnung zwischen einer ungefederten Masse und einer gefederten Masse, die gefederte Masse und die ungefederte Masse sowie den Reibkoeffizient eines Stoßdämpfers umfassen und aus der bekannten Summe mr + mf der unge federten Masse und der gefederten Masse, zwei bei geringer Dämpfung be kannten Resonanzfrequenzen, bekannten Resonanzüberhöhungen und üblichen Verhältnissen mr/mf der ungefederten Masse und der gefederten Masse sowie cr/cf der Reifensteifigkeit und der Federkonstante ermittelt werden.An advantageous model for performing the method with good informative value is that the model parameters are the tire stiffness, the spring constant a spring arrangement between an unsprung mass and a sprung Mass, the sprung mass and the unsprung mass as well as the coefficient of friction of a shock absorber and from the known sum mr + mf of the bottom sprung mass and the sprung mass, two be with low damping Known resonance frequencies, known resonance peaks and usual Ratios mr / mf of the unsprung mass and the sprung mass as well cr / cf of the tire rigidity and the spring constant can be determined.
Ist vorgesehen, daß die Ermittlung der Modellparameter interaktiv mittels eines Experten-Programms erfolgt, so wird unter einfacher Mitwirkung des Benutzers der Sollwertbereich für beliebige Fahrzeuge und deren Radaufhängung den realen Verhältnissen entsprechend definiert.It is provided that the determination of the model parameters interactively using a Expert program is carried out with the simple participation of the user the setpoint range for any vehicle and its wheel suspension is the real one Relationships defined accordingly.
Zum schnellen, sicheren Auffinden und Festlegen der Modellparameter sind wei terhin die Maßnahmen vorteilhaft, daß als Rahmen zum Ermitteln der Modellpara meter eine Grobklassifikation nach Typklassen vorgegeben wird.For quick, safe locating and setting of the model parameters are white terhin the measures advantageous that as a framework for determining the model para a rough classification according to type classes is specified.
Ein einfaches, die realen Bedingungen gut wiedergebendes Modell wird dadurch erhalten, daß dem Modell ein Zwei-Feder-/Zwei-Masse-/Zwei-Dämpfer-System zu grundegelegt wird.This creates a simple model that reflects the real conditions get the model a two-spring / two-mass / two-damper system is laid.
Die Zuverlässigkeit der ermittelten Parameter wird dadurch unterstützt, daß die aktuellen Parameter durch Anregung und Auswertung in drei Frequenzbereichen, nämlich die Reifensteifigkeit und eine Reifendämpfung bei hoher Frequenz < 25 Hz, die Reifenmasse oder ungefederte Masse und Reifensteifigkeit bei mittlerer Frequenz von etwa 9 bis 15 Hz und die gefederte Masse mf und die Federkon stante der Federanordnung bei niedriger Frequenz von etwa 0,5 bis 2 Hz, er mittelt werden. The reliability of the parameters determined is supported in that the current parameters through excitation and evaluation in three frequency ranges, namely tire rigidity and tire damping at high frequency <25 Hz, the tire mass or unsprung mass and tire rigidity at medium Frequency of about 9 to 15 Hz and the sprung mass mf and the spring cone a constant spring arrangement at a low frequency of about 0.5 to 2 Hz, he be averaged.
Mit wenig Aufwand werden zuverlässige Aussagen zu dem Zustand der Radauf hängung dadurch erhalten, daß die aktuellen Parameter mittels einer Großsignal analyse in Form eines manuellen Stoßdämpfertests, wobei das Fahrzeug mehr mals durchgefedert und das Ausklingverhalten einer Radaufstandskraft ermittelt wird, und/oder mittels eines Falltest gemessen werden. Diese Großsignalanalyse kann zusätzlich oder alternativ zu einer Kleinsignalanalyse angewandt werden.Reliable statements on the condition of the wheel arches can be made with little effort receive suspension that the current parameters by means of a large signal Analyze in the form of a manual shock absorber test, the vehicle more bounced and determined the decay behavior of a wheel contact force will be measured, and / or by means of a drop test. This large signal analysis can be used in addition or as an alternative to a small signal analysis.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die aktuellen Parameter mittels einer Geräuschanalyse gemessen werden.Another option is to use a Noise analysis can be measured.
Eine alternative oder ergänzende Möglichkeit zum Gewinnen zuverlässiger Dia gnoseergebnisse besteht darin, daß die aktuellen Parameter mittels einer linearen Impedanzanalyse ermittelt werden, indem bei im wesentlichen verzerrungsfreier Anregung die Radaufstandskraft des Fahrzeugs und der Weg einer vertikal be wegten Bodenplatte erfaßt und gespeichert werden, die Hüllkurven von maxi maler und minimaler Radaufstandskraft gebildet werden, aus den beiden Hüll kurven der Betragsfrequenzgang der Radaufstandskraft durch Mittelung gebildet wird und aus der Radaufstandskraft sowie dem Wege der Bodenplatte der Pha senverlauf ermittelt wird.An alternative or complementary way to win reliable slides The result of the forecast is that the current parameters are linear Impedance analysis can be determined by using essentially distortion-free Excitation the wheel contact force of the vehicle and the path of a vertical be moved bottom plate are recorded and stored, the envelopes of maxi painterly and minimal wheel contact force are formed from the two hulls the absolute frequency response of the wheel contact force is formed by averaging is and from the wheel contact force and the path of the bottom plate of the Pha course is determined.
Eine verfeinerte Aussage wird dadurch erhalten, daß bei dem Modell auch die Masse einer vertikal bewegen Bodenplatte berücksichtigt wird.A more refined statement is obtained by the fact that the Mass of a vertically moving base plate is taken into account.
Mit den Maßnahmen, daß bei einseitiger Anregung Kraft und Weg der nicht an geregten Seite mitgemessen werden, daß anhand des Verhältnisses der Kräfte und/oder des Wegs auf die Art der Radaufhängung geschlossen wird und daß in Abhängigkeit der Aufhängung mit einem Modell für eine Einzelradaufhängung oder verkoppelter Räder gerechnet wird, wird eine erhöhte Genauigkeit bei der Berechnung der Modellparameter und aktuellen Parameter ermöglicht.With the measures that with one-sided excitement force and way of not lively side that can be measured based on the ratio of forces and / or the path to the type of suspension is concluded and that in Dependency of the suspension with a model for independent suspension or coupled wheels, an increased accuracy in the Allows calculation of model parameters and current parameters.
Eine weitere Möglichkeit, den Zustand eines Stoßdämpfers genauer bestimmen zu können, ergibt sich dadurch, daß anhand der Oberwellen (Klirrfaktor) eine Kenn linie eines Stoßdämpfers näherungsweise ermittelt wird.Another way to determine the condition of a shock absorber more precisely can result from the fact that based on the harmonics (distortion factor) a characteristic line of a shock absorber is approximately determined.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug nahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to exemplary embodiments took explained in more detail on the drawings. Show it:
Fig. 1 ein vereinfachtes Modell mit einem Feder-Masse-Dämpfer-System in Blockdarstellung und Fig. 1 shows a simplified model with a spring-mass damper system in block diagram and
Fig. 2 einen Frequenzgang einer Radaufstandskraft auf einer vertikal bewegten Bodenplatte. Fig. 2 shows a frequency response of a wheel contact force on a vertically moving base plate.
Fig. 1 zeigt ein Modell für ein Feder-Masse-Dämpfer-System, das die Verhältnisse zum Testen einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs geeignet wiedergibt, um daraus Modellgleichungen zu erstellen und Modellparameter zu ermitteln. Fig. 1 shows a model for a spring-mass-damper system, which reproduces the conditions for testing a wheel suspension of a motor vehicle, suitable to create therefrom model equations and to determine model parameters.
Eine Bodenplatte P wird beispielsweise mittels eines Motors und eines von die sem angetriebenen Exzenters vertikal in Schwingungen versetzt. Die Bodenplatte P besitzt die Masse mp und ist über einen Reifen mit einer Federsteifigkeit cr und einer (nicht gezeigten) eventuellen Dämpfung rr mit der Radfelge R gekoppelt. Die Masse mr des Rades und Teile der Radaufhängung wie Lenker und dgl. wird zu einer ungefederten Masse zusammengefaßt. Die Radfelge R ist über eine Feder F, beispielsweise eine Schraubenfeder oder Blattfeder einer Federkonstanten cf und einen Stoßdämpfer mit einem Reibkoeffizienten rf mit dem Fahrzeugaufbau in Form der Fahrzeugkarosserie K gekoppelt, die eine gefederte Masse mf darstellt.A base plate P is, for example, by means of a motor and one of the this driven eccentric vibrated vertically. The bottom plate P has the mass mp and is over a tire with a spring stiffness cr and a possible damping rr (not shown) coupled to the wheel rim R. The Mass mr of the wheel and parts of the wheel suspension such as handlebars and the like becomes an unsprung mass. The wheel rim R is via a spring F, for example a coil spring or leaf spring of a spring constant cf and a shock absorber with a coefficient of friction rf with the vehicle body in Form of the vehicle body K coupled, which represents a sprung mass mf.
Das Modell kann als ein lineares Zwei-Feder-/Zwei-Massen-/Zwei-Dämpfer-System aufgefaßt werden, wobei die gefederte Masse mf der Karosserie über die Feder F mit der Federkonstante cf und den Stoßdämpfer mit dem Reibkoeffizienten rf mit der ungefederten Masse mr und diese wiederum über die Reifensteifigkeit cr und die Reifendämpfung rr mit der in Schwingungen versetzten Bodenplatte gekoppelt ist.The model can be used as a linear two-spring / two-mass / two-damper system be understood, the sprung mass mf of the body via the spring F with the spring constant cf and the shock absorber with the coefficient of friction rf the unsprung mass mr and this in turn via the tire rigidity cr and the tire damping rr coupled with the vibrated base plate is.
Der in Fig. 1 gezeigte Aufbau kann mittels einer komplexen Übertragungsfunktion
in Form einer Modellgleichung folgendermaßen beschrieben werden:
The structure shown in FIG. 1 can be described as follows using a complex transfer function in the form of a model equation:
Fu=su*pˆ2*(pˆ4*Z4+pˆ3*Z3+pˆ2*Z2+p*Z1+ZO)/(pˆ4*N4+pˆ3*N3+Pˆ2*N2+p*N1+NO)
Fu = su * pˆ2 * (pˆ4 * Z4 + pˆ3 * Z3 + pˆ2 * Z2 + p * Z1 + ZO) / (pˆ4 * N4 + pˆ3 * N3 + Pˆ2 * N2 + p * N1 + NO)
Fu = Kraft auf DMS-Kraftsensor
su = Maximale Auslenkung Bodenplatte
p = komplexe FrequenzFu = force on strain gauge force sensor
see below = maximum deflection of the base plate
p = complex frequency
Parameter:
Z4 {fm*mr*mp}
Z3 {rf*(mf+mr)*mp}
Z2 {(cf*(mf+mr)+cr*mf)*mp+mr*mf*cr}Parameter:
Z4 {fm * mr * mp}
Z3 {rf * (mf + mr) * mp}
Z2 {(cf * (mf + mr) + cr * mf) * mp + mr * mf * cr}
Parameter:
N4 {mr*mf}
N3 {rf*(mf+mr)}
N2 {cf*(mf+mr)+cr*mf}Parameter:
N4 {mr * mf}
N3 {rf * (mf + mr)}
N2 {cf * (mf + mr) + cr * mf}
Parameter:
Z1 {cr*rf*(mf+mr+mp)}
ZO {(mp+mr+mf)*cf*cr}Parameter:
Z1 {cr * rf * (mf + mr + mp)}
ZO {(mp + mr + mf) * cf * cr}
Parameter:
N1 {cr*rf}
NO {cr*cf}Parameter:
N1 {cr * rf}
NO {cr * cf}
Die Vorgehensweise zur Bestimmung aktueller Parameter der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs erfolgt ohne hohen Aufwand der Sollwerterstellung und Sollwertpflege, indem das Radaufhängungssystem durch das vorstehende oder ein anderes Modell beschrieben wird, die Modellparameter innerhalb eines Radaufhängungstests ermittelt werden und auf den Modellparametern der Soll wertbereich des Gutmodells berechnet und die aktuellen gemessenen Parameter durch Vergleich mit dem Sollwertbereich des Gutmodells ermittelt werden.The procedure for determining current parameters of the wheel suspension of a motor vehicle is carried out without a great deal of effort in creating the setpoint and Setpoint maintenance by the suspension system through the above or another model is described, the model parameters within a Suspension tests are determined and the target based on the model parameters value range of the good model and the current measured parameters can be determined by comparison with the target value range of the good model.
Die einzelnen Größen der Massen, Federkonstanten und Dämpfungen werden z. B. durch Anregung in unterschiedlichen Frequenzbereichen auf einfache Weise ermittelt, in denen nur einzelne Komponenten wirksam sind. Bei hoher Anre gungsfrequenz < 25 Hz sind näherungsweise nur Reifenelastizität und Reifen dämpfung wirksam, bei mittlerer Frequenz von ca. 9 bis 15 Hz liegt eine Eigenresonanz bestimmt durch die Reifenmasse und die Reifenelastizität und bei niedriger Frequenz von ca. 0,5 bis 2 Hz wird die Eigenresonanz im wesentlichen durch die gefederte Masse mf und die Fahrzeugfeder F bestimmt (Karosserie eigenschwingung). Die Dämpfung kann jeweils beispielsweise aus der Reso nanzgüte bestimmt werden. Auch die Resonanzamplitude und Halbwertsbreite können berücksichtigt werden. Ferner kann ein Abklingverhalten in Form eines logarithmischen Dekrements der Karosserieeigenschwingung ausgewertet wer den. Mittels eines optimierenden Rechenprogramms kann nachfolgend noch eine Feinabstimmung der Modellparamter erfolgen, wodurch geringere Anforderungen an die Parameterermittlung aus der Messung gestellt werden können. Nach allgemein bekannten Eigenschaften (Gesamtgewicht, sportliche oder komfortable Fahrwerkauslegung usw.) können die Kraftfahrzeuge zusätzlich in mehrere Grob klassen eingeteilt werden. Dadurch ergibt sich eine weitere Verfeinerung und Vereinfachung des Modells und der Auswertung. The individual sizes of the masses, spring constants and damping are z. B. by excitation in different frequency ranges in a simple way determined in which only individual components are effective. With high incentives Approximate frequency <25 Hz are only tire elasticity and tires damping effective, at a medium frequency of approx. 9 to 15 Hz there is one Natural resonance determined by the tire mass and the tire elasticity and at low frequency of about 0.5 to 2 Hz, the natural resonance is essentially determined by the sprung mass mf and the vehicle spring F (body natural vibration). The damping can, for example, from the Reso nanzgüte be determined. Also the resonance amplitude and half width can be taken into account. Furthermore, a decay behavior in the form of a logarithmic decrements of the natural body vibration evaluated the. By means of an optimizing computer program, another one can subsequently Fine-tuning of the model parameters take place, which results in lower requirements can be used to determine the parameters from the measurement. After generally known characteristics (total weight, sporty or comfortable Chassis design, etc.), the motor vehicles can also be divided into several rough classes can be divided. This results in a further refinement and Simplification of the model and evaluation.
In Fig. 2 ist ein Betrag des Frequenzganges einer Kraft auf der Bodenplatte P bei Anregung mit konstanter Geschwindigkeit gezeigt. Bei schlechtem Stoßdämpfer ergeben sich demnach hohe Resonanzamplituden bei ca. 1,0 Hz und 10 Hz, wäh rend bei guten Stoßdämpfern relativ geringe Resonanzamplituden entstehen. FIG. 2 shows an amount of the frequency response of a force on the base plate P when excited at a constant speed. If the shock absorber is bad, there are high resonance amplitudes at approx. 1.0 Hz and 10 Hz, while good shock absorbers produce relatively low resonance amplitudes.
Folgende Modellgleichungen ergeben sich beispielsweise bei einer Einzel
radaufhängung bei sinusförmiger Anregung konstanter Amplitude mittels eines
Radaufhängungstesters, wobei folgende vereinfachenden Annahmen gemacht
werden:
The following model equations result, for example, from a single wheel suspension with sinusoidal excitation of constant amplitude using a wheel suspension tester, the following simplifying assumptions being made:
- - Der Radaufhängungstester liefere eine sinusförmige Anregung konstanter Amplitude von 0-25 Hz (su = e*cos(wt), v = du/dt = e*w*sin(wt), au = dvu/dt =e*wˆ2*cos(wt)).- The suspension tester provides a constant sinusoidal excitation Amplitude from 0-25 Hz (su = e * cos (wt), v = du / dt = e * w * sin (wt), au = dvu / dt = e * wˆ2 * cos (wt)).
- - Die Masse der Bodenplatte des Radaufhängungstesters werde vernachlässigt.- The mass of the base plate of the suspension tester is neglected.
- - Meßtoleranzen und Fehler werden vernachlässigt,- measurement tolerances and errors are neglected,
- - alle Massen unterhalb Feder und Stoßdämpfer (samt Teilen derselben, die sich auf das Rad stützen, werden zur ungefederten Masse (mr) zusammen gefaßt,- All masses below the spring and shock absorber (including parts thereof, which leaning on the wheel becomes an unsprung mass (mr) composed,
- - alle Massen oberhalb zur gefederten Masse mf,- all masses above the sprung mass mf,
- - die Reifendämpfung wird vernachlässigt (rr=O), die Felge stehe auf der Reifensteifigkeit cr,- The tire damping is neglected (rr = O), the rim is on the Tire rigidity cr,
- - alle Nachgiebigkeiten zwischen Rad und Karosserie werden zur Feder zusammengefaßt. - All compliances between the wheel and body become a spring summarized.
- - Alle Dämpfungselemente werden im Stoßdämpfer zusammengefaßt.- All damping elements are combined in the shock absorber.
- - Alle Feder- und Dämpfungselemente sind linearisiert.- All spring and damping elements are linearized.
- - Es werden nur Kräfte und Bewegungen in senkrechter Richtung betrachtet. Einbaulagen und -winkel werden nicht berücksichtigt.- Only forces and movements in the vertical direction are considered. Installation positions and angles are not taken into account.
- - Rückwirkungen durch Wank- und Nickbewegungen werden vernachlässigt.- The effects of roll and pitch movements are neglected.
Es ergibt sich ein Modell mit zwei verkoppelten Schwingkreisen (Tiefpässe) ge bildet aus Reifensteifigkeit zu ungefederter Masse, sowie aus Feder zu gefederter Masse, jeweils gedämpft durch den Stoßdämpfer.The result is a model with two coupled resonant circuits (low-pass filters) forms from tire rigidity to unsprung mass, and from spring to sprung Mass, each dampened by the shock absorber.
Wenn die Schwingkreisdämpfung nicht zu hoch ist, und die Resonanzfrequenzen der Schwingkreise genügend weiten Abstand haben (i.d.R. 1-2 Hz zu 8-15 Hz) lassen sich die Schwingkreise entkoppeln. Bei tiefen Frequenzen folgt die Felge der Bodenplatte, die Trägheitskraft der ungefederten Masse wird vernachlässigt. Es wird dann ein Schwingkreis mit der Resonanzfrequenz ff=1/(2*pi)*sqrt (cf/mf), der AbkIingkonstanten df=rf/2mf und der Dämpfung chif=df/(2*pi*ff) = rf/(2*sqrt(cf*mf)) erhalten. Analog gilt für hohe Frequenzen daß die Karosserie der Anregung nicht mehr folgen kann, die Trägheitskraft der gefederten Masse wird dadurch vernachlässigbar. Die Feder ist viel weicher als die Reifensteifigkeit und wird ebenfalls vernachlässigt. Es ergibt sich die Resonanzfrequenz fr = 1/(2*pi)*sqrt(cr/mr), die Abklingkonstante dr = rf/2mr und die Dämpfung chir = dr/(2*pi*fr) = rf/(2*sqrt(cr*mr)). Es werden noch die Schwingkreisgüten Qr = 1/2chri und Qf = 1/2chif definiert. If the resonance circuit damping is not too high, and the resonance frequencies the resonant circuits have a sufficient distance (usually 1-2 Hz to 8-15 Hz) the resonant circuits can be decoupled. The rim follows at low frequencies the bottom plate, the inertia of the unsprung mass is neglected. Then an oscillating circuit with the resonance frequency ff = 1 / (2 * pi) * sqrt (cf / mf), the decay constant df = rf / 2mf and the damping chif = df / (2 * pi * ff) = rf / (2 * sqrt (cf * mf)) received. The same applies to high frequencies that the body the inertia of the sprung mass can no longer follow the excitation becomes negligible. The spring is much softer than the tire stiffness and is also neglected. The resonance frequency fr = 1 / (2 * pi) * sqrt (cr / mr), the decay constant dr = rf / 2mr and the damping chir = dr / (2 * pi * fr) = rf / (2 * sqrt (cr * mr)). There are still the resonant circuit qualities Qr = 1 / 2chri and Qf = 1 / 2chif defined.
Die Bodenhaftung nach EUSAMA-Norm ist definiert zu b = Bodenhaftung in Prozent, Fstat = statische Radlast = (mr+mf)*g, Fmin = minimale Kraft bei Anregung nach EUSAMA b = Fmin/Fstat*100.The grip according to the EUSAMA standard is defined as b = grip in Percent, Fstat = static wheel load = (mr + mf) * g, Fmin = minimum force at Suggestion according to EUSAMA b = Fmin / Fstat * 100.
Wird die mechanische Impedanz bei der dynamischen Last zu Zdyn = v/Fdyn de
finiert, dann gilt
If the mechanical impedance for the dynamic load is defined as Zdyn = v / Fdyn, then the following applies
Fmin = Fstat - Fdynmax = (mr+mf)g - max(e*3|jw/Zdyn(jw)|)
Fmin = Fstat - Fdynmax = (mr + mf) g - max (e * 3 | jw / Zdyn (jw) |)
Fdyn ist näherungsweise maximal bei der Resonanzfrequenz wr = 2pi*fr = sqrt(cr/mr).Fdyn is approximately maximum at the resonance frequency wr = 2pi * fr = sqrt (cr / mr).
Die komplexe mechanische Impedanz am Meßpunkt in der Nähe von wr beträgt
The complex mechanical impedance at the measuring point is close to wr
Zdyn(jw) = jw/cr+1/rf//1/jw*mr = jw/cr+1/rf*1/jw*mr/(1/rf+1/jw*mr)
Zdyn (jw) = jw / cr + 1 / rf // 1 / jw * mr = jw / cr + 1 / rf * 1 / jw * mr / (1 / rf + 1 / jw * mr)
Der Betrag der dynamischen Last Fdyn ist mit RE Realteil, 1 M = Imaginärteil de
finiert zu
The amount of the dynamic load Fdyn is defined with RE real part, 1 M = imaginary part
|Fdyn| = e*/jw/Zdyn(jw)/ = e*sqrt(RE(jw/Zdyn)ˆ2+IM(jw/Zdyn)ˆ2)
| Fdyn | = e * / jw / Zdyn (jw) / = e * sqrt (RE (jw / Zdyn) ˆ2 + IM (jw / Zdyn) ˆ2)
die Phase zu
the phase too
P(Fdyn) = arctan (IM(jw/Zdyn)/RE(jw//Zdyn)).P (Fdyn) = arctan (IM (jw / Zdyn) / RE (jw // Zdyn)).
Nach einigen Umformungen erhält man After a few transformations you get
|Zdyn| = 1/(sqrt(cr*mr)*sqrt(1+cr*mr/rfˆ2))
| Zdyn | = 1 / (sqrt (cr * mr) * sqrt (1 + cr * mr / rfˆ2))
Fdynmax = |Fdyn(wr)| = e*cr*sqrt(cr*mr/rfˆ2+1) = e*cr*sqrt(1+1/4chirˆ2) = e*cr*sqrt(1+Qrˆ2)
Fdynmax = | Fdyn (wr) | = e * cr * sqrt (cr * mr / rfˆ2 + 1) = e * cr * sqrt (1 + 1 / 4chirˆ2) = e * cr * sqrt (1 + Qrˆ2)
und für die von EUSAMA definierte Bodenhaftung
and for the traction defined by EUSAMA
b = (1-e*cr*sqrt(1+1/4chirˆ2)/(mr+mf)*g) * 100
b = (1-e * cr * sqrt (1 + 1 / 4chirˆ2) / (mr + mf) * g) * 100
und für kleine Dämpfungen gilt mit der Näherung sqrt(1+Qrˆ2) = Qr b = (1-e*cr*Qr/(mr+mf)*g) * 100 mit Qr = sqrt(cr*mr)/rf.and for small attenuations with the approximation sqrt (1 + Qrˆ2) = Qr b = (1-e * cr * Qr / (mr + mf) * g) * 100 with Qr = sqrt (cr * mr) / rf.
In diesen Gleichungen haben die Formelzeichen die oben angegebenen Bedeutun gen und außerdem stellen w die Kreisfrequenz, b die Bodenhaftung und g die Erdbeschleunigung (9,81 m/s2) dar.In these equations, the formula symbols have the meanings given above and in addition w represent the angular frequency, b the road grip and g the acceleration due to gravity (9.81 m / s 2 ).
Zum Definieren der Modellparameter und Ermitteln der aktuellen Parameter sind weiterhin alternativ oder in Kombination folgende Vorgehensweisen geeignet.To define the model parameters and determine the current parameters further alternatively or in combination the following procedures are suitable.
Da sich viele Fehler bereits durch Geräusche äußern, ist es vorteilhaft, zum Be stimmen des Zustandes der Fahrzeugaufhängung mittels eines Fahrzeugtesters eine Geräuschbestimmung zu ermöglichen. In dem Radaufhängungstester sind da her weiterhin Programmpunkte für eine Geräuschanalyse vorgesehen, mit dem insbesondere der erfahrene Benutzer bereits wesentliche Aussagen über die Radaufhängungskomponenten treffen kann. Ferner wird ein manueller Stoßdäm pfertest angeboten, bei dem der Anwender das Fahrzeug z. B. dreimal durchfedert und der Radaufhängungstester das Ausklingverhalten der Radaufstandskraft mißt. Alternativ zu der manuellen Anregung kann auch ein Falltest vorgesehen werden, bei dem das Fahrzeug auf den Radaufhängungstester fällt. Die Fallvorrichtung kann separat von dem Anregungsmechanismus für die Schwingungserzeugung beispielsweise auf einem Bremsrollenprüfstand mit eingebauter Waage verwirk licht werden. Ein Programm analysiert das Ausklingverhalten und kann typische Großsignalfehler erkennen. Mittels des Rechners erhält der Benutzer Hinweise zur Beurteilung der Radaufhängungskomponenten. Since many errors are already expressed through noise, it is advantageous to agree the state of the vehicle suspension using a vehicle tester to enable noise determination. There are in the suspension tester forth program items for a noise analysis provided with the In particular, the experienced user already made essential statements about the Suspension components can hit. Furthermore, a manual shock absorber pfertest offered, in which the user z. B. bounces three times and the suspension tester measures the decay behavior of the wheel contact force. As an alternative to manual stimulation, a drop test can also be provided where the vehicle falls on the suspension tester. The drop device can be separate from the excitation mechanism for vibration generation for example on a brake roller test bench with built-in scales become light. A program analyzes the decay behavior and can be typical Detect large signal errors. The user receives information on the computer Assessment of the suspension components.
Eine weitere Vorgehensweise zur Ermittlung der Parameter der Radaufhängung
besteht in einer Impedanzanalyse. Dazu wird zusätzlich zur Radaufstandskraft der
Weg der Bodenplattform P gemessen, beispielsweise über einen Drehgeber, der
auf einer Exzenterachse montiert ist. Mit der linearen Impedanzanalyse können
zum Beispiel die Parameter Reifensteifigkeit cr, ungefederte Masse mr, gefederte
Masse mf und Reibkoeffizient rf des Stoßdämpfers ermittelt werden, wobei eine
genügend verzerrungsarme Anregung des Radaufhängungstesters sichergestellt
wird. Die Vorgehensweise bei der linearen Impedanzanalyse ist die folgende:
Another procedure for determining the parameters of the wheel suspension consists in an impedance analysis. For this purpose, the path of the floor platform P is measured in addition to the wheel contact force, for example via a rotary encoder which is mounted on an eccentric axis. With the linear impedance analysis, for example, the parameters tire rigidity cr, unsprung mass mr, sprung mass mf and friction coefficient rf of the shock absorber can be determined, whereby a sufficiently low-distortion excitation of the wheel suspension tester is ensured. The procedure for linear impedance analysis is as follows:
- - Erfassen und Speichern der Radaufstandskraft sowie des Weges der Bodenplatte,- Detect and save the wheel contact force and the path of the Base plate,
- - Bildung der Hüllkurven von maximaler und minimaler Radaufstandskraft.- Formation of the envelope curves of maximum and minimum wheel contact force.
- - Aus den beiden Hüllkurven wird der Betragsfrequenzgang der Radaufstands kraft durch Mittelung gebildet.- From the two envelopes, the absolute frequency response becomes the wheel base force formed by averaging.
- - Aus Radaufstandskraft und Weg der Bodenplatte P wird der Phasenverlauf ermittelt.- The wheel contact force and the path of the base plate P become the phase profile determined.
- - Ein mathematisches Modell der Radaufhängung unter Berücksichtigung der Masse mp der Bodenplatte P wird gebildet entsprechend der vorstehend ge nannten komplexen Übertragungsfunktion.- A mathematical model of the suspension taking into account the Mass mp of the base plate P is formed according to the above ge called complex transfer function.
- - Aus dem Betragsfrequenzgang werden anhand von Näherungsformeln (z. B. gemäß der obigen Formel) geeignete Startparameter ermittelt.- Using the approximation formulas (e.g. suitable start parameters determined according to the above formula).
- - Ein Programm variiert alle Parameter des mathematischen Modells und sucht den Parametersatz heraus, der am besten mit den Meßkurven korreliert.- A program varies all parameters of the mathematical model and searches the parameter set that best correlates with the measurement curves.
Eine mögliche Vorgehensweise, die Parameter gefederte Masse mf, Federkon stante cf und Reibkoeffizient rf zu bestimmen, ist die Auswertung des Auskling verhaltens bei manueller Anregung oder durch Fallen des Fahrzeugs (logarith misches Dekrement).One possible procedure, the parameters sprung mass mf, spring con Determining the constant cf and coefficient of friction rf is the evaluation of the decay behavior with manual excitation or by falling of the vehicle (logarith mixed decrement).
Es ist sinnvoll, die lineare Impedanzanalyse mit der Ermittlung des Großsignalver haltens zu kombinieren.It makes sense to do the linear impedance analysis with the determination of the large signal ver keep combining.
Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, Kraft und Wege der nicht angeregten Seite des Fahrzeugs mitzumessen. Anhand des Verhältnisses der Kräfte zwischen angeregter und nicht angeregter Seite kann auf die Art der Rad aufhängung geschlossen werden (Einzelrad, Starrachse). Je nach Radaufhängung wird dann das mathematische Modell, das zunächst ein einfaches Modell mit linearisierten Kennlinien und sinusförmiger Anregung sein kann, einer Ein zelradaufhängung oder zweier verkoppelter Räder verwendet.Another convenient measure is to not use force and ways the excited side of the vehicle. Based on the ratio of Forces between the excited and non-excited side can depend on the type of wheel suspension can be closed (single wheel, rigid axle). Depending on the wheel suspension then becomes the mathematical model, which is initially a simple model using linearized characteristics and sinusoidal excitation can be an single wheel suspension or two coupled wheels are used.
Mittels einer nichtlinearen Analyse kann das Spektrum der Kraft bei ange schaltetem Motor (fixe, maximale Frequenz, sinusförmige Anregung) ausge wertet werden. Beispielsweise kann anhand dar Oberwellen (Klirrfaktor) die Kennlinie des Stoßdämpfers näherungsweise ermittelt werden.Using a non-linear analysis, the spectrum of the force at switched motor (fixed, maximum frequency, sinusoidal excitation) switched off be evaluated. For example, based on the harmonics (distortion factor) Characteristic curve of the shock absorber can be approximately determined.
Die Modellparameter sowie der Vergleich der aktuellen Parameter mit dem aus den Modellparametern gewonnen Sollwertbereich können aufgrund einer Fahr zeugdatenbank ermittelt werden, die jedoch einen entsprechend hohen Aufwand hinsichtlich der Datenpflege erfordert, wobei Änderungen an Fahrzeugen nicht be rücksichtigbar sind. Weniger Aufwand erfordert eine halbautomatische Bewertung mit Experten-Programmen, die den Benutzer durch eine Klassifikation des Fahr werktyps unterstützen, wobei z. B. der Reifentyp und der Reifensolldruck erfragt werden. Das Programm ermittelt und vergleicht die Soll-Reifensteifigkeit mit der gemessenen Reifensteifigkeit, und warnt bei zu niedrigem oder zu hohem Luft druck oder bei zu großer Luftdruckdifferenz zwischen zwei Reifen einer Achse. Desweiteren wird nach der zulässigen Zuladung sowie dem Fahrzeugcharakter (sportlich, komfortabel, Kleinwagen, Limousine, Geländewagen usw.) gefragt. Das Analyse-Programm ermittelt dann aus den Fahrwerksparametern, der Mas senverteilung und den Zusatzinformationen Aussagen über Fahrsicherheit, den Fahrkomfort sowie den Zustand der Radaufhängungskomponenten, insbesondere des Stoßdämpfers.The model parameters and the comparison of the current parameters with the The setpoint range obtained from the model parameters can be based on a drive tool database can be determined, but this is a correspondingly high effort with regard to data maintenance, whereby changes to vehicles are not required are taken into account. Semi-automatic evaluation requires less effort with expert programs that drive the user through a classification support types of work, e.g. B. the tire type and the target tire pressure become. The program determines and compares the target tire stiffness with that measured tire stiffness, and warns if the air is too low or too high pressure or if the air pressure difference between two tires on one axle is too great. Furthermore, according to the permissible payload and the vehicle character (sporty, comfortable, small car, limousine, off-road vehicle, etc.). The analysis program then determines from the chassis parameters, the Mas distribution and the additional information statements about driving safety, the Driving comfort and the condition of the suspension components, in particular of the shock absorber.
Claims (14)
daß bei einseitiger Anregung Kraft und Weg der nicht angeregten Seite mitge messen werden,
daß anhand des Verhältnisses der Kräfte und/oder des Wegs auf die Art der Radaufhängung geschlossen wird und
daß in Abhängigkeit der Aufhängung mit einem Modell für eine Einzelrad aufhängung oder verkoppelter Räder gerechnet wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
that with unilateral excitation, the force and path of the non-excited side are measured
that the type of suspension is inferred from the ratio of the forces and / or the path and
that depending on the suspension with a model for an independent suspension or coupled wheels is expected.
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