DE19953030B4

DE19953030B4 - Verfahren zur Erkennung von Radschwingungen

Info

Publication number: DE19953030B4
Application number: DE19953030A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Hessmert; Jost Brachert; Thomas Sauter; Helmut Wandel; Norbert Polzin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: EP1140596A1; JP2003512970A; DE19953030A1; KR20010089762A; WO2001032483A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung von Radschwingungen zur Verwendung bei Schlupfregelsystemen für Fahrzeuge, wobei Radgeschwindigkeitssignale einer Einheit (110) zugeführt werden, mit welcher unter Berücksichtigung von Antriebsstrangschwingungen Steuersignale für Radschlupfregelsysteme (108) derart erzeugt werden, dass die Antriebsstrangschwingungen abklingen,
dadurch gekennzeichnet,
– dass Messsignale (Si, Sa) mittels am Reifen (101) vorgesehenen Reifensensoren (104, 105) erfasst werden und die Antriebsstrangschwingungen aus den Messsignalen (Si, Sa) ermittelt werden und
– dass die Antriebsstrangschwingungen aus den Messsignalen (Si, Sa) dann ermittelt werden, wenn aus den Messsignalen (Si, Sa) in einer Auswerteeinheit (106) berechnete Geschwindigkeitssignale (vi, va) sich schnell ändern und in der Auswerteeinheit (106) gleichzeitig eine Änderung (d1, d2) der Phasenlage (D) zwischen den Messsignalen (Si, Sa) (von D + d1 zu D – d2, oder umgekehrt) durch Verformung des Reifens (101) erfasst wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Radschwingungen zur Verwendung bei Antiblockierregelsystemen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein zugehöriges System.
Radschwingungen beeinflussen Radschlupfregelsysteme in erheblichem Ausmaß. Mit der Erkennung von Radschwingungen können Reglergrößen, wie beispielsweise Radgeschwindigkeiten, Raddifferenzierer, gefiltert bzw. korrigiert werden, um den Regelkomfort und die Reglerleistung zu verbessern.
Aus der DE 195 16 120 A1 ist ein Antiblockierregelsystem bekannt, bei dem Bremsdrucksteuersignale erzeugt werden. Die Geschwindigkeit am Differential der Antriebsachse wird ermittelt und aus einer Frequenzanalyse dieser Geschwindigkeit wird auf das Vorliegen von Antriebsstrangschwingungen erkannt. In Reaktion darauf werden dann die Ansteuerzeiten der Bremsdrucksteuereinrichtungen derart beeinflußt, daß die Antriebsstrangschwingungen abklingen. Außerdem wird bei Vorliegen von Antriebsstrangschwingungen das daraus resultierende Torsionsmoment ermittelt, mit dem die Ansteuerzeiten für die Bremsdrucksteuereinrichtungen im Sinne einer Dämpfung der Strangschwingungen variiert werden.
Bei dem bekannten Antiblockierregelsystem werden herkömmliche Drehzahlfühlersignale ausgewertet, um daraus die Radgeschwindigkeiten und davon abgeleitete Größen zu berechnen. Diese Eingangsgrößen dienen als Erkennungssignale von Radschwingungen.
Die DE 196 20 581 A1 zeigt als Möglichkeit zum Erhalten von Signalen für die von dem Rad auf die Fahrbahn übertragenen Momente und/oder für den momentanen Reibwert eine Vorrichtung zur Ermittlung des Drehverhaltens eines Fahrzeugrades, wobei an einem Reifen magnetisierende Flächen oder Streifen vorgesehen sind. Meßwertgeber sind karosseriefest an zwei oder mehreren in Drehrichtung unterschiedlichen Stellen angebracht und haben zudem noch einen von der Drehachse des Rades unterschiedlichen Abstand. Bei einer Verformung des Reifens infolge der an dem Reifen angreifenden Kräfte tritt eine Änderung der Phasenlage zwischen den von den Meßwertgebern abgegebenen Meßsignalen auf. Diese Änderung der Phasenlage wird als Maß für die von dem Rad auf die Fahrbahn übertragenen Momente und/oder für den momentanen Reibwert ausgewertet. Die DE 196 20 581 A1 zeigt somit Reifensensoren und durch diese Reifensensoren erfaßte Signale.
Aus der DE 195 12 623 A1 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebssystem eines Fahrzeugs bekannt. Dabei werden durch Auswerten des Drehverhaltens der einzelnen Räder Drehschwingungen in Umfangsrichtung der einzelnen Räder ermittelt. Durch Einsteuern von Bremsdruck oder durch Modulation des zu einer Schlupfregelung in die Radbremsen der einzelnen Räder eingesteuerten Bremsdrucks werden die Drehschwingungen in Abhängigkeit von der Amplitude und von der Phasenlage der Drehschwingungen gedämpft.
Aus der DE 197 05 947 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung von kritischen, Gegenmaßnahmen erfordernden Antriebsstrangschwingungen während eines ABS-geregelten Bremsmanövers bekannt. Dabei wird der Geschwindigkeitsverlauf der angetriebenen Räder analysiert. Das Auftreten von Schwingungen mit einer für Antriebsstrangschwingungen typischen Frequenz wird ermittelt. Beim Auftreten von Schwingungen dieser Frequenzlage wird radindividuell die Dauer des Schwingungsvorgangs ermittelt, oder es wird die Anzahl der aufeinanderfolgenden Schwingungen oder Halbschwingungen gezählt. Beim Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes wird eine Schwingungserkennung signalisiert, wenn zu diesem Zeitpunkt die Fahrzeugbeschleunigung über einem vorgegebenen Grenzwert liegt und wenn an dem anderen angetriebenen Rad noch keine Schwingungserkennung erfolgt ist. Zum Dämpfen der Schwingungen wird für eine bestimmte Zeitspanne auf eine Sonderregelung umgeschaltet. Durch das Einsetzen der Sonderregelung wird ein Bremsdruckabbau verhindert, der Druck konstantgehalten oder höchstens ein verzögerter Druckaufbau zugelassen.
Ausgehend von einem Antiblockierregelsystem, wie es beispielsweise aus der DE 195 16 120 A1 bekannt ist, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur einfachen Erkennung von Radschwingungen zu schaffen, wodurch ein störender Einfluß von Radschwingungen auf den Betrieb des Antiblockierregelsystems weiter verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Vorteile Vorteile der Erfindung
Insbesondere können gemäß der Erfindung Antriebsstrangschwingungen auf einfache Weise ermittelt werden. Durch eine Erkennung von Radschwingungen durch mit Reifensensoren ermittelte Meßsignale gemäß der Erfindung kann ein Schlupfregler den gewünschten Radschlupf dem physikalischen Radverlauf entsprechend ausregeln. Störungen durch Schwingungen des Reifens selbst haben keinen Einfluß auf die Reglerleistung.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Durchführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2a, 2b und 2c zeigen Darstellungen zum Erklären des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In 1 ist ein Blockschaltbild eines Systems zum Durchführen des Verfahrens zur Erkennung von Radschwingungen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. An einem Reifen 101, der stellvertretend für alle Reifen am Fahrzeug gezeigt ist, sind als Meßwertgeber magnetisierende Flächen (Streifen) 102, 103 mit vorzugsweise in Umfangsrichtung verlaufenden Feldlinien vorgesehen, wie sie in 2 zu sehen sind. Die magnetisierenden Flächen 102, 103 können in den Reifen 101 eingearbeitet sein oder am Äußeren des Reifens 101 vorgesehen sein. Die Magnetisierung erfolgt abschnittsweise immer in gleicher Richtung, aber mit entgegengesetzter Orientierung, d. h. sie hat eine abwechselnde Polarität. In der 2 ist die magnetisierende Fläche mit positiver Polarität mit 102 bezeichnet, und die magnetisierende Fläche mit negativer Polarität ist mit 103 bezeichnet. Die magnetisierten Streifen 102 und 103 verlaufen vorzugsweise in Felgenhornnähe und in Latschnähe des Reifens. Die Meßwertgeber 102 und 103 rotieren somit mit der Radgeschwindigkeit.
Meßwertaufnehmer 104 und 105 sind karosseriefest an zwei oder mehreren in Drehrichtung unterschiedlichen Stellen angebracht und haben zudem noch einen von der Drehachse oder der Radachse 100 unterschiedlichen radialen Abstand. Dadurch ergeben sich ein inneres Signal si, das der Meßwertaufnehmer 104 in der Nähe der Radnabe erfaßt, und ein äußeres Signal sa, das der von der Radnabe weiter entfernte Meßwertaufnehmer 105 erfaßt. Die Signale si und sa sind mit einer Phasenlage D zueinander phasenversetzt, wie es in 2a gezeigt ist.
Bei einer Verformung bzw. Deformation des Reifens 101 infolge von an ihm wirkenden Kräften, wie beispielsweise während einer Fahrt oder bei einem Abbremsen, tritt eine Verschiebung der Phasenlage D zwischen dem inneren Signal si und dem äußeren Signal sa um d1 bzw. d2 auf, wie es jeweils in den 2b und 2c gezeigt ist.
Eine Rotation des Reifens 101 wird über die sich ändernde Polarität der Meßsignale si und sa vorzugsweise in Umfangsrichtung erkannt. Die erfaßten Meßsignalen si und sa mit ihren jeweiligen Amplituden und Phasen werden einer in 1 gezeigten Auswerteeinheit 106 zur Ermittlung von Geschwindigkeitssignalen und Phasenlagen zugeführt, die mit Hilfe des jeweils bekannten inneren und äußeren Umfangs des Reifens 101 entsprechend der Anordnung der Meßaufnehmer 104, 105, die auch Reifensensoren genannt werden, jeweilige Geschwindigkeitssignale vi und va berechnet, die dann jeweils als Eingangssignal für ein Radschlupfregelsystem 108 dienen können.
Die Auswerteeinheit 106 ermittelt weiterhin eine Änderung der Phasenlage von D + d1 zu D – d2, oder umgekehrt, zwischen dem inneren Signal si und dem äußeren Signal sa, welche Änderung eine Verformung des Reifens 101 beim Fahren oder beim Abbremsen angibt.
Die Geschwindigkeitssignale vi, va werden weiterhin einer Einheit 110 zur Ermittlung einer Schwingungsamplitude und -frequenz zugeführt. Diese Ermittlung erfolgt durch Bilden einer Differenz va – vi zwischen den Geschwindigkeitssignalen vi und va.
Auftretende Radschwingungen führen zunächst zu einer sich schnell ändernden Umfangsgeschwindigkeit vi und va. Diese schnelle Änderung erfolgt entsprechend einem Durchdrehen von Rädern beim Anfahren oder entsprechend einem Blockieren von Rädern beim Abbremsen. Aus der (sich schnell ändernden) Umfangsgeschwindigkeit vi, va wird in der Einheit 110 die Schwingungsamplitude durch Bilden der Differenz zwischen den Geschwindigkeiten va und vi und die zugehörige Schwingungsfrequenz berechnet. Wenn zudem noch eine Verformung des Reifens erkannt wird, die sich aus einer Änderung der Phasenlage von D + d1 zu D – d2 zwischen dem inneren Signal si und dem äußeren Signal Sa entsprechend den Geschwindigkeiten vi und va ermitteln läßt, wie es oben unter Bezugnahme auf die 2b und 2c beschrieben ist, handelt es sich um Antriebsstrangschwingungen, die das gesamte Fahrzeug durchschütteln können.
Je nach den ermittelten Frequenzen und Amplituden der Radschwingung in der Einheit 110 kann das Radschlupfregelsystem 108 mit geeigneten Filtermaßnahmen oder Korrekturmaßnahmen die reglerrelevante Regelabweichung als Differenz zwischen dem gefilterten Geschwindigkeitssignal des schlupfenden Rades und einer Bezugsgeschwindigkeit Vref berechnen. Die Bezugsgeschwindigkeit Vref kann dabei ermittelt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann sie aus der Motordrehzahl ermittelt werden.
Zudem können im Radschlupfregelsystem 108 noch fahrzeugspezifische Radgeschwindigkeitsverläufe unterschiedlicher Radschwingungen als Korrelation der Werte sa, si und va, vi abgelegt werden, um bei einer auftretenden Schwingung umgehend Reglerdämpfungsmaßnahmen einzuleiten. Die Korrelation zwischen einer sich ändernden Radlast und dem Meßsignal erlaubt die folgenden angegebenen direkten Reaktionen auf eine erkannte Radschwingung.

– Bei einer kleiner Schwingungsamlitude, regt ein Halten des (Brems-)Drucks keine weiteren Schwingungen an und die Schwingungsamplitude wird asymptotisch gedämpft. Bei erhöhtem Bremsmomentenbedarf wird der Bremsdruck am Rad erhöht, wenn kein Schwingungsmaximum errreicht ist.

Bei großer Schwingungsamplitude erfolgt eine aktive Dämpfung durch gezielte Bremsdruckimpulse am schwingenden Rad. Eine Bremsdruckerhöhung erfolgt, wenn ein Raddifferenzierer größer Null wird. Eine Bremsdruckreduzierung erfolgt, wenn der Raddifferenzierer kleiner Null wird.
Die weitere Regelung im Radschlupfregelsystem 108 erfolgt, wie es aus dem Stand der Technik wie beispielsweise der eingangs genannten DE 195 16 120 A1 bekannt ist.
Gemäß der Erfindung erfolgt ein Erkennen von Antriebsstrangschwingungen unter Verwendung von mittels Reifensensoren erfaßten Meßsignalen. Dadurch kann eine Schwingung des Reifens selbst erkannt werden, was bisher im Stand der Technik nicht möglich war. Der Einfluß von störenden Schwingungen auf das Verhalten eines Reglers kann erfindungsgemäß sofort eliminiert werden.

Claims

Verfahren zur Erkennung von Radschwingungen zur Verwendung bei Schlupfregelsystemen für Fahrzeuge, wobei Radgeschwindigkeitssignale einer Einheit (110) zugeführt werden, mit welcher unter Berücksichtigung von Antriebsstrangschwingungen Steuersignale für Radschlupfregelsysteme (108) derart erzeugt werden, dass die Antriebsstrangschwingungen abklingen, dadurch gekennzeichnet, – dass Messsignale (Si, Sa) mittels am Reifen (101) vorgesehenen Reifensensoren (104, 105) erfasst werden und die Antriebsstrangschwingungen aus den Messsignalen (Si, Sa) ermittelt werden und – dass die Antriebsstrangschwingungen aus den Messsignalen (Si, Sa) dann ermittelt werden, wenn aus den Messsignalen (Si, Sa) in einer Auswerteeinheit (106) berechnete Geschwindigkeitssignale (vi, va) sich schnell ändern und in der Auswerteeinheit (106) gleichzeitig eine Änderung (d1, d2) der Phasenlage (D) zwischen den Messsignalen (Si, Sa) (von D + d1 zu D – d2, oder umgekehrt) durch Verformung des Reifens (101) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz und die Amplitude einer Radschwingung durch Bilden der Differenz (vi – va) zwischen den Geschwindigkeitssignalen (vi, va) in der Einheit (110) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitssignale (vi, va) als Eingangssignale für das Radschlupfregelsystem (108) dienen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Radschlupfregelsystem (108) je nach Frequenz und Amplitude der Radschwingung mit geeigneten Filtermassnahmen die reglerrelevante Regelabweichung als Differenz zwischen einem gefilterten Geschwindigkeitssignal eines schlupfenden Rads und einer Bezugsgeschwindigkeit (Vref) berechnet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsgeschwindigkeit (Vref) aus der Motordrehzahl ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale (Si, Sa) ein in Felgennähe des Reifens (101) erfasstes Messsignal (Si) und ein in Latschnähe des Reifens (101) erfasstes Messsignal (Sa) sind, wobei die Messsignale (Si, Sa) jeweils von in Richtung der Achse (100) des Fahrzeugs in unterschiedlichem radialen Abstand angeordneten Messaufnehmern als Reifensensoren (104, 105) abgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Radschlupfregelsystem (108) fahrzeugspezifische Radgeschwindigkeitsverläufe unterschiedlicher Radschwingungen als Korrelation der Werte für die Messsignale (Sa, Si) und die Geschwindigkeiten (va, vi) abgelegt sind, um ein direktes Eliminieren einer erkannten Radschwingung zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Radschlupfregelsystem (108) bei einer kleinen Schwingungsamplitude beim Halten des Bremsdrucks die Schwingungsamplitude asymptotisch gedämpft wird und bei erhöhtem Bremsmomentenbedarf der Bremsdruck am Rad erhöht wird, wenn kein Schwingungsmaximum erreicht ist, und dass bei einer grossen Schwingungsamplitude eine aktive Dämpfung durch gezielte Bremsdruckimpulse am schwingenden Rad erfolgt, wobei eine Bremsdruckerhöhung erfolgt, wenn ein Raddifferenzwechsel tendenziell grösser wird, und eine Bremsdruckreduzierung erfolgt, wenn der Raddifferenzwechsel tendenziell kleiner wird.