DE19651162A1

DE19651162A1 - Schwingungsdämpfer für eine Überwachungseinrichtung von der Fahrsicherheit dienenden Größen

Info

Publication number: DE19651162A1
Application number: DE1996151162
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Sonnenburg
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-01-15

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer oder ein Federbein für Kraftfahrzeuge, eingebaut zwischen einem Radführungsteil und dem Fahrzeugaufbau, während vorzugsweise eine Überwachungseinrichtung von der Fahrsicherheit von Kraftfahrzeugen dienenden Größen vorgesehen ist, die Sensoren aufweist, welche mit wenigstens einer Auswerteelektronik und einem Anzeigegerät in Wirkverbindung stehen.

Als Unterstützung des Fahrers für das Erkennen von kritischen Fahrzuständen ist beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung bekannt, welche beispielsweise den Reifendruck dem Fahrer anzeigt. In der anläßlich des Seminars "Smart Vehicles" 1995 erschienenen Bericht "Advanced Driver Assistance" von K. Naab und R. Hoppstock ist eine Überwachung des Reifendrucks vorgestellt, die mit Hilfe von Beschleunigungssensoren, welche zwischen einem Radführungsteil und einem Fahrzeugaufbau angeordnet sind, auf den Reifendruck schließen lassen. Die von den Beschleunigungssensoren gelieferten Werte werden einer speziell für diesen Zweck entwickelten Auswerteeinrichtung zugeführt, die aus diesen Werten den Reifendruck ermittelt und an ein Anzeigegerät weitergibt.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Beschleunigung eines Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Fahrwerk ist durch die DE 42 21 722 A1 bekannt, wobei in den hydraulischen bzw. hydropneumatischen Komponenten, beispielsweise eines Stoßdämpfers oder Federbeins, der momentan anliegende Druck gemessen wird und daraus der Beschleunigungswert des Fahrzeugaufbaus abgeleitet wird. Der Fluiddruck wird somit in für Regelsysteme geeignete Größen umgewandelt, wodurch eine aktive Fahrwerksteuerung oder andere im Fahrzeugbau bekannte Regelsysteme, bei denen die Aufbaubeschleunigung als Regelgröße dient, beaufschlagt wird.

Eine Anordnung zur Überwachung der Wirksamkeit eines Fahrzeugstoßdämpfers ist in der DE 44 40 413 A1 beschrieben. Hierbei wird mit Hilfe eines Geschwindigkeitssensors die Relativgeschwindigkeit des Dämpfkolbens zum Zylinder- bzw. Behälterrohr ermittelt, während ein im Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers befindlicher Drucksensor den Druckverlauf während des Dämpfungsvorgangs ermittelt, wobei dieser Druckverlauf im wesentlichen proportional zum Dämpfkraftverlauf ist. In einer Auswerteelektronik wird aus den Meßwerten Verstellgeschwindigkeit und Dämpferdruck durch Vergleich mit gespeicherten Sollwerten die bestehende Abweichung ermittelt. Überschreitet die Abweichung einen vorgegebenen Wert, so wird die unzulässige Abweichung durch zu hohen Verschleiß der Dämpferbauteile von der Anzeigeeinrichtung dem Fahrer signalisiert.

Ein weiteres aktiv gesteuertes Federungssystem für ein Kraftfahrzeug ist durch die DE 39 17 716 A1 bekannt, welches mit Schwingungsdämpfer arbeitet, die variable Dämpfungscharakteristiken aufweisen. Die Stoßdämpfer werden im Normalbetrieb durch eine Steuereinheit so angesteuert, daß durch Umschalten der Dämpfungscharakteristik eine aktive Schwingungsdämpfung erfolgt.

Piezoelektrische Elemente bilden die Stellglieder und sind mit einer Steuereinheit verbunden, welche durch Rückwirkung auf die Schwingungsdämpfer eine Lagestabilisierung durch Unterdrückung der Roll- und Nickbewegungen bewirkt. Der Aufbau solcher Schwingungsdämpfer ist sehr kompliziert und mit einem hohen Bau- und Montageaufwand behaftet, wobei außerdem ein großer Bauraum in axialer Richtung erforderlich ist.

Ein Verfahren zur Ermittlung der Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus ist durch die DE 196 00 724 A1 bekannt. Die Werte für die Längs- und Querbeschleunigung dienen vorwiegend der Fahrwerkregelung, d. h. einer Einrichtung zur Verbesserung des Fahrkomforts. Je geringer die Wank- und Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus sind, um so höher wird der Fahrkomfort empfunden, wobei die Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus durch Fahrbahnunebenheiten oder durch Veränderungen des Fahrzustandes, z. B. durch Beschleunigen, Bremsen oder Kurvenfahren angeregt wird. Die Beschleunigungswerte werden von einer speziellen Auswerteelektronik ermittelt, wobei in der Auswerteelektronik fahrzeugspezifische Daten gespeichert sind und mit von wenigstens drei zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Radführungsteilen angeordneten Wegsensoren gelieferten Werten verarbeitet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer bzw. Federbein zu schaffen, welcher zur Erfassung von mehreren und vorzugsweise der Fahrsicherheit dienenden Größen während des Fahrbetriebs verwendet werden kann und einen einfachen Aufbau und eine kostengünstige Montage aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Herstellung des Schwingungsdämpfers oder Federbeins eine Kombination aus wenigstens zwei mit der Auswerteelektronik der Überwachungseinrichtung verbundenen Sensoren im bzw. am Schwingungsdämpfer oder Federbein integriert angeordnet ist. Den bei der Herstellung des Schwingungsdämpfers integrierten Einbau der Sensoren gewährleistet eine kostengünstige Anordnung, da bereits bei der Konstruktion des Schwingungsdämpfers oder des Federbeins dieser Einbau berücksichtigt wird, so daß ein einfacher Gesamtaufbau bei einfacher Montage ermöglicht ist. Die Kombination der Sensoren entsprechend der Erfindung ermöglicht ein Maximum an Informationen, die für die Überwachung von der Fahrsicherheit dienender Größen und/oder auch als Regelgrößen während des Fahrbetriebs für an sich im Fahrzeugbau bekannte Regelsysteme verwendet werden. So ist es mit der Kombination von Sensoren möglich eine Überwachungseinrichtung für im wesentlichen der Fahrsicherheit dienende Größen zu versorgen, wobei die Überwachungseinrichtung beispielsweise Reifendruck, Dämpferfunktion, Quer- und Längsbeschleunigung, Ausfall von Sensoren oder ähnliches anzeigt. Ferner kann mit der Sensorkombination auch auf Regelsysteme, z. B. für aktive Fahrwerkregelungen, eingewirkt werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen werden durch die in den Unteransprüchen genannten Sensorkombinationen erhalten. Mit diesen Sensorkombinationen und den zum Stand der Technik beschriebenen bekannten Auswerteverfahren lassen sich beispielsweise folgende der Fahrsicherheit dienende Größen überwachen:

1. eine kontinuierliche Reifendruckprüfung nach dem Verfahren entsprechend dem Bericht aus "Advanced Driver Assistance";
2. eine kontinuierliche Zustandsüberprüfung der Schwingungsdämpfer, wie dies in der DE 44 40 413 A1 beschrieben ist;
3. Anzeige von Längs- und Querbeschleunigung, beispielsweise nach dem Verfahren entsprechend der DE 196 00 724 A1.

Anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Überwachungseinrichtung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Überwachungseinrichtung;

Fig. 2 die Einbindung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers in das Fahrwerk eines Fahrzeugs.

In Fig. 1 ist jedem Fahrzeugrad ein Schwingungsdämpfer oder Federbein 1 zugeordnet. Die vier Schwingungsdämpfer 1 sind zwischen dem Fahrzeugaufbau 2 und je einem Radführungsteil 3 eingebaut, wobei V_R vorne rechts, V_L vorne links, H_R hinten rechts und H_L hinten links bedeutet. Jeder Schwingungsdämpfer 1 weist mehrere Sensoren auf, beispielsweise zwei Beschleunigungssensoren 4, zwei Drucksensoren 4′ und je nach Bedarf auch s- oder Wegsensoren. Da der Einbau der Sensoren bereits bei der Konstruktion des Schwingungsdämpfers oder Federbeins festgelegt wird, verteuert sich die Serienherstellung nur unwesentlich, da die Sensoren preiswert sind und bei einer automatischen Montage keine zusätzlichen Montagekosten anfallen.

Die von den Sensoren während des Fahrbetriebs aufgenommenen Meßgrößen werden durch die Leitungen 5 der Auswerteelektronik 6 zugeführt und in dieser mit gespeicherten fahrzeugspezifischen Sollwerten verglichen und an das Display 7 weitergegeben, wobei unzulässige Abweichungen von Sollwerten vorzugsweise besonders auffällig angezeigt werden, damit der Fahrer die eingeschränkte Funktion oder den Ausfall der betreffenden Bauteile sofort wahrnimmt und entsprechend reagieren kann.

Bei der Einbindung eines Schwingungsdämpfers oder Federbeins 1 in die Überwachungseinrichtung oder in den Regelkreis für Fahrwerksregelungen ist entsprechend Fig. 2 die Masse m_A des Fahrzeugaufbaus 2, die Masse m_R des Fahrzeugrads 3, die Federkonstanten c_A und c_R für den Fahrzeugaufbau und das jeweilige Fahrzeugrad 3, sowie die Dämpfungskonstanten k_A und k_R zur Ermittlung der fahrzeugspezifischen Daten zu berücksichtigen. Beispielsweise wird vom Beschleunigungssensor 4 am Zylinderrohr die Radbeschleunigung x′′_R aufgenommen und über die zugehörige Leitung 5 den Integratoren 8, die einen Teil der Auswerteelektronik bilden, zugeführt, während der mit dem Kolben oder der Kolbenstange verbundene Beschleunigungssensor 4 die Aufbaubeschleunigung x′′_A aufnimmt und über die Leitung 5 an die Integratoren 8 weitergibt. Diese Beschleunigungswerte können je nach Bedarf, d. h. je nach der zu ermittelnden Überwachungsgröße von den Integratoren 8 in Geschwindigkeits- oder Weggrößen umgewandelt und in der Auswerteelektronik weiterverarbeitet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der mit den Sensoren bestückte Schwingungsdämpfer oder das Federbein mit einer Verdrehsicherung für die zueinander beweglichen Teile versehen, die insbesondere dann sehr wichtig ist, wenn die Anlenkung der Bauteile am Fahrzeugaufbau und/oder am Radführungsteil durch ein Stiftgelenk erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich die beweglichen Schwingungsdämpferbauteile nicht gegeneinander verdrehen können, wodurch ein Verstimmen zusammenwirkender Sensoren oder eine Beschädigung von Bauteilen oder Leitungen vermieden wird.

Claims

1. Schwingungsdämpfer oder Federbein für Kraftfahrzeuge, eingebaut zwischen einem Radführungsteil und dem Fahrzeugaufbau, während vorzugsweise eine Überwachungseinrichtung von der Fahrsicherheit von Kraftfahrzeugen dienenden Größen vorgesehen ist, die Sensoren aufweist, welche mit wenigstens einer Auswerteelektronik und einem Anzeigegerät in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Schwingungsdämpfers oder Federbeins (1) eine Kombination aus wenigstens zwei mit der Auswerteelektronik (6) der Überwachungseinrichtung verbundenen Sensoren (4, 4′) im bzw. am Schwingungsdämpfer oder Federbein (1) integriert angeordnet ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer im oberen Arbeitsraum ein Drucksensor (4′) und ein Beschleunigungssensor (4) am Zylinderrohr oder am Behälter angeordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Einrohr-Schwingungsdämpfer zwei Drucksensoren (4′) in den Arbeitsräumen und ein Beschleunigungssensor (4) am Zylinder angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschleunigungssensor (4) am Zylinderrohr und ein Beschleunigungssensor (4) am Kolben angeordnet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schwingungsdämpfer ein aus einem oder mehreren Bausteinen bestehender Teil der Auswerteelektronik (6) angeordnet ist.