DE2818572A1

DE2818572A1 - Verfahren zur bewertung von stosswellen an motorfahrzeugen

Info

Publication number: DE2818572A1
Application number: DE19782818572
Authority: DE
Inventors: Hirohide Iwase; Yukio Maeda; Tatsuo Sugitani
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1977-05-18
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-30
Also published as: US4169370A; JPS54682A; DE2818572C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur quantitativen Bewertung von Stoßwellen bzw. Stoßschwingungen, die in einem Motorfahrzeug erzeugt werden. Obgleich die Beurteilung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen und insbesondere Motor- oder Kraftfahrzeugen durch die menschlichen Sinne erfolgt, ergeben sich hinsichtlich der Bewertungen durch die menschlichen Sinne beträchtliche Abweichungen insbesondere bei Stoßwellen oder -schwingungen (Längsschwingungen der Motorfahrzeuge), der Beschleunigung u.dgl. aufgrund von Faktoren wie individuellen Unterschieden zwischen den die Bewertung durchführenden Personen, Unterschieden der innerlichen Einstellung und der körperlichen Verfassung zwischen den Personen aufgrund von Unterschieden der Umgebung, in der die Bewertung erfolgt, o. dgl. Ferner ist es schwierig, die Bedingungen zu reproduzieren,

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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-ίο id ο ι 2 unter welchen die Bewertung von Stoßwellen o.dgl. erfolgt ist. Bisher wurden Versuche unternommen, ein Verfahren zur quantitativen Bewertung der Stoßwellenerscheinungen zu erreichen, jedoch war es schwierig, ein quantitatives Bewertungsverfahren zu erzielen, das hinsichtlich der Stoßwellenerscheinungen mit den menschlichen Sinnen Übereinstimmung zeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Ausschaltung der mit der Bewertung von Stoßwellen an einem Motorfahrzeug durch die menschlichen Sinne verbundenen Nachteile ein Verfahren zu schaffen, das die Bewertung von Stoßwellen an Motorfahrzeugen auf einfache, objektive und quantitative Weise erlaubt.

Damit soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Bewertung von Stoßwellen an Motorfahrzeugen geschaffen werden, bei dem keinerlei Abweichungen der Bewertungswerte aufgrund von individuellen Unterschieden zwischen den die Bewertung durchführenden Personen oder Unterschieden der 0 innerlichen Einstellung und des körperlichen Zustands der Personen entstehen.

Weiterhin soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf gleiche Weise, wie es mittels der menschlichen Sinne erfolgt, objektiv das Unbehagen bzw. die Beunruhigung bewertet werden, die Passagiere aufgrund von Schwingungen in sechs Richtungen (d.h. Längsschwingungen, Querschwingungen, Seitenschwingungen, Schlxngerbewegungen, Gierbewegungen oder -schwingungen und Stampfbewegungen) empfinden, welche bei allen Arten von Beförderungsmitteln für Passagiere verursacht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung für die Durchführung des Verfahrens, die einen Filterabschnitt, welcher gezielt Stoßwellen durchläßt, und eine Schaltung aufweist, mit der quadratische Mittelwerte bzw. Effektivwerte von Stoßwellen gebildet werden, welche

durch den Filterabschnitt gelangt sind.

Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 gezeigten Filterabschnitt

in Einzelheiten.
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Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen mit dem Verfahren

erzielten und durch die menschlichen Sinne erfaßten Beurteilungswerten für Stoßwellen.

Fig. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen mit einer herkömmlichen Einrichtung erzielten und mit den menschlichen Sinnen erfaßten Beurteilungswerten für Stoßwellen.

Fig. 5 zeigt die elektrische Schaltung eines Stoßwellen-Meßgeräts zur Durchführung des Verfahrens.

Vor der ins Einzelnen gehenden Erläuterung einer Ausführungsart des Verfahrens wird kurz die Stoßwellenerscheinung erläutert. Der Ausdruck "Stoßwellenerscheinung" wird hier in der Bedeutung als Längsschwingungen verwendet, die in einem Motorfahrzeug erzeugt werden. Die durch die menschlichen Sinne wahrnehmbaren Stoßwellen sind diejenigen mit Frequenzen von 10Hz oder weniger. Die Stoßwellenerscheinung wird durch periodische Veränderungen des Drehmoments aufgrund von Änderungen der Verbrennungszustände in der Maschine, durch mangelnde Gleichförmigkeit der Reifen hinsichtlich der Abmessungen und' der Steife, durch periodisch auf das Fahrzeug ausgeübte äußere Kräfte, die beispielsweise auf einem Rütteln des Fahrzeugs auf unebenen Straßen beruhen, oder durch ähnliches erzeugt;

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die Stoßwellenerscheinung ist ein Mitschwingen des Fahrzeugs, das auf den Schwingungen beruht, die durch die periodischen Änderungen des Drehmoments oder der äußeren Kräfte gemäß den vorstehenden Ausführungen erzeugt werden.

Die Amplituden-Frequenz bzw. -häufigkeit bei der Stoßwellenerscheinung stimmt im wesentlichen mit der Normalverteilung überein.

Nach Fig. 1 setzt ein an einem Motorfahrzeug angebrachten Beschleunigungsmesser 1 Veränderungen der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs in Spannungssignale um, die die Amplitude und die Frequenz angeben, und speist die Signale in eine Filterschaltung 2 ein. Die Filterschaltung 2 läßt Signale in demjenigen Frequenzbereich durch, der eine leichte Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne erlaubt, dämpft bzw. sperrt jedoch die Signale in einem Frequenzbereich, in welchem die Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne schwierig ist. Diejenigen Signale, die die Filterschaltung 2 durchlaufen haben, werden dann in eine Effektivwert-Rechenschaltung 3 eingegeben, die so ausgelegt ist, daß sie den quadratischen Mittelwert bzw. Effektivwert der Amplitude der Signale bildet, welche innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erzeugt werden.

Die Fig. 2 zeigt die Filterschaltung 2 im einzelnen.

Die Filterschaltung 2 weist ein Bandpassfilter 4 auf, das die Signale in einem Frequenzbereich durchläßt, der eine einfache Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne erlaubt, jedoch die Signale in einem Frequenzbereich dämpft, in welchem die Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne schwierig ist. Im einzelnen liegen bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel die durch das Bandpass filter 4 durchgelassen'en Signale bei einer Frequenz von 4 Hz oder um diese herum. Die Signale, die das Bandpassfilter 4 durchlaufen haben, werden über einen Kondensator C₁ und einen Widerstand R₁ in den Eingangsanschluß eines Rechenverstärkers 5 eingegeben, der mit einem veränderbaren Widerstand VR zur Einstellung der Offset-Spannung bzw. Versetzungsspannung versehen ist. Ein Kondensator C₂ und ein

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Widerstand R₂ bilden eine Gegenkopplungsschaltung. Der RechenVerstärker 5, die Kondensatoren C. und C„ und die Widerstände R. und R bilden eine Differenzierschaltung, die die Amplitude der Signale hervorbringt, die das Bandpassfilter 4 durchlaufen haben.

In der Fig. 5 ist eine Schaltung eines Stoßwellenmeßgeräts gezeigt, das das Bandpassfilter 4, die Differenzierschaltung und die Effektivwert-Rechenschaltung 3 zeigt. Die Fig. 3 zeigt auf der Ordinate Stoßwellenwerte (Amplituden-Effektivwerte oder quadratische Amplituden-Mittelwert), die unter Anwendung des Stoßwellenmeßgeräts nach Fig. 5 ermittelt sind, und auf der Abszisse Stoßwellenwerte, die durch die menschlichen Sinne ermittelt sind, während die Fig. 4 auf der Ordinate Stoßwellenwerte (Amplituden-Effektivwerte), die unter Verwendung eines Stoßwellenmeßgeräts mit einem herkömmlichen Bandpassfilter für den Durchlaß von Stoßwellen mit Frequenzen von 2 bis 10Hz ermittelt sind, und auf der Abszisse Stoßwellenwerte zeigt, die durch die menschlichen Sinne bewertet sind. In den Fig. 3 und 4 haben die Abszissen die folgenden Begriffsbestimmungen:

1 .... nicht unangenehm

2.... wenig unangenehm

3 .... etwas unangenehm

4.... unangenehm

5.... sehr unangenehm

Die Bewertungen bzw. Beurteilungen nach den Fig. 3 und 4 wurden für Eingangssignale vorgenommen, die von der gleichen Stoßwellenerscheinung erzeugt waren.

Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die mittels des Stoßwellenmeßgeräts nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beurteilten bzw. bewerteten Werte gut mit den durch die menschlichen Sinne beurteilten übereinstimmen, d.h. die mittels des Stoßwellenmeßgeräts ermittelten Werte um so

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höher sind, je unangenehmer oder unerwünschter die Stoßwellen für die menschlichen Sinne bzw. das menschliche Empfinden sind. Die Fig. 4 zeigt dagegen offensichtlich keine derartige Übereinstimmung, was beispielsweise daraus ersichtlich ist, daß hinsichtlich des durch das (herkömmliche) Stoßwellenmeßgerät ermittelten Werts die durch den Punkt A dargestellte Stoßwelle höher als die durch den Punkt B dargestellte liegt, obgleich die erstere für das menschliche Empfinden weniger unangenehm ist als die letztere. Es wird angenommen, daß der Grund für diese Abweichung darin liegt, daß die Frequenz der bei der durch den Punkt A dargestellten Stoßwelle erzeugten Hauptamplitude weniger wahrnehmbar als diejenige der bei der durch den Punkt B dargestellten Stoßwelle erzeugten Hauptamplitude ist.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ist es mit dem Verfahren möglich, in Motorfahrzeugen erzeugte Stoßwellen objektiv und quantitativ so zu bewerten, wie es durch die menschlichen Sinne bzw. das menschliche Empfinden richtig erfolgt. Es ist ferner anzumerken, daß die Filterschaltung für das Verfahren preiswert hergestellt werden kann, da sie gemäß der Darstellung in Fig. 2 einfach aufgebaut ist, und daß das mit dieser Schaltung ausgestattete Stoßwellenmeßgerät bei der Durchführung von Schwingungsanalysen an Motorfahrzeugen o.dgl. außerordentlich nützlich ist.

Nachstehend wird der Aufbau und die Funktion des in Fig. 5 gezeigten Stoßwellenmeßgeräts beschrieben. Dieses Stoßwellenmeßgerät hat eine Anzeigeschaltung A bekannter Art, eine Schaltung B und eine Schaltung C, welche das Bandpassfilter 4, die Differenzierschaltung und die Effektivwert-Rechenschaltung 3 gemäß der vorstehenden Beschreibung zur Erzeugung von Bewertungs-Werten von Stoßwellen enthält. Die Schaltung B weist eine Stromversorgung, einen Beschleunigungssensor SEN, einen Normalsignalgenerator DSGA zur Abgabe von Normal- oder Bezugssignalen für die Korrektur von Bewertungs-

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Werten und ein Pegelmeßgerät 12 auf. In der Schaltung B werden durch einen Umschalter 11 ein Ausgangssignal aus einem Anschluß EXT des Beschleunigungssensors SEN und ein Ausgangssignal aus einem Anschluß INT des Normalsignalgenerators DSGA in Eingangssignale umgesetzt und ihre Werte zur Einstellung der Signale aus dem Beschleunigungssensor SEN auf einen geeigneten Pegel miteinander mittels des Pegelmeßgeräts 12 verglichen. Die Signale aus dem Sensor SEN werden dann mittels eines Rechenverstärkers 13 auf einen Pegel verstärkt, bei dem das Bandpassfilter 4 arbeitet. Zur Einstellung der Signalverstärkung ist zwischen den Ausgang und den nicht invertierenden Eingang des Rechenverstärkers 13 ein veränderbarer Widerstand geschaltet. An dem Rechenverstärker 13 verstärkt gelangen dann die Signale in das Bandpassfilter 4, das die Signale innerhalb eines Frequenzbereichs durchläßt, in welchem eine leichte Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne erfolgt, jedoch die Signale innerhalb desjenigen Frequenzbereichs dämpft, in welchem eine Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne bzw. das menschliche Empfinden schwierig ist. Die Signale, die durch das Bandpassfilter 4 hindurchgelangt sind, werden mittels der Differenzierschaltung mit dem Rechenverstärker 5, den Kondensatoren C- und C~ und den Widerständen R₁ und R„ differenziert, wonach Rechenverstärker 15 und 16 der Effektivwert-Rechenschaltung 3 die Signale aus der Differenzierschaltung in Signale umsetzen, deren Pegel den Amplituden-Effektivwerten der innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erzeugten Signale entsprechen. Die (Effektivwert-) Signale werden dann in einem Rechenverstärker 17 auf einen geeigneten Pegel verstärkt und in die Anzeigeschaltung A eingegeben.

Mit der Erfindung ist ein Verfahren angegeben, bei welchem aus den während der Fahrt eines Motorfahrzeugs auftretenden Stoßwellen mit einer Vielfalt von Frequenzen

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bei den Stoßwellen innerhalb eines Frequenzbereichs, innerhalb dessen sie für die menschlichen Sinne leicht wahrnehmbar sind, die quadratischen Mittelwerte bzw. Effektivwerte für die Amplitude gebildet werden, äie während einer gegebenen Zeitdauer erzeugt wird. Die Größe der erzielten Mittelwerte stimmt gut mit dem Ausmaß des Erfühlens der Stoßwellen durch die menschlichen Sinne überein.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bewertung von Stoßwellen an Motor-15 fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß von den während der Fahrt des Motorfahrzeugs erzeugten Stoßwellen mit einer Vielfalt von Frequenzen bei den Stoßwellen in dem Frequenzbereich, der eine leichte Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne erlaubt, die quadratischen Mittelwerte der Amplitude 20 ' errechnet werden, die innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich um 4 Hz liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßwellen in dem Frequenzbereich, der eine leichte Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne zuläßt, über ein Filter durchgelassen werden, welches die Stoßwellen innerhalb eines Frequenzbereichs dämpft, in welchem die Wahrnehmung durch die menschlichen Sinne schwierig ist.

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