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Die Erfindung betrifft ein Einstellverfahren für hydraulisch
arbeitende Fahrzeug-Servolenkungen, insbesondere zum Abgleich
von durch Fertigungstoleranzen bedingter Abweichungen von
einem Soll-Lenkverhalten solcher Fahrzeug-Servolenkungen, gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Servolenkungen der vorgenannten Art sind beispielsweise aus,
der DE 42 20 624 A1 bekannt. Bei diesen wird über ein
hydraulisches, als Drehschieberventil ausgebildetes Lenkventil die
vom Eingangslenkmoment abhängige Beaufschlagung des die
Lenkkraft unterstützenden Servostellers gesteuert. Hierzu ist der
Drehschieber des Drehschieberventiles zu einem durch die
Lenkspindel gebildeten Eingangsglied drehfest, und es ist das
Eingangsglied gegenüber einem mit dem Lenkgetriebe verbundenen
Ausgangsglied über eine Drehstabfeder drehmomentenabhängig und
drehwinkelbegrenzt verdrehbar verbunden. Das Ausgangsglied
seinerseits ist zu einer zum Drehschieber koaxialen und
gegenüber diesem verdrehbaren Steuerbuchse drehfest festgelegt. In
Abhängigkeit von der drehmomentenabhängigen Verdrehung der
Steuerbuchse gegenüber dem Drehschieber ergeben sich
unterschiedliche Überdeckungsgrade zwischen deren
korrespondierenden, in der Versorgung des Servostellers liegenden
Übertrittsquerschnitten.
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Der Abstützung des Lenkeingangsmomentes über die Drehstabfeder
ist eine geschwindigkeitsabhängige Drehmomentenabstützung
überlagert, und es stützt sich hierzu stirnseitig axial gegen
die Steuerbuchse ein Rückwirkungskolben ab, der zum
Eingangsglied, bzw. zum Drehschieber axial verschieblich und drehfest
abgestützt ist und der in Richtung auf die Steuerbuchse
federbelastet ist. Die einander zugewandten Stirnseiten der
Steuerbuchse und des Rückwirkungskolbens weisen entgegengesetzt
gerichtete Abdrängflächen auf, zwischen denen Wälzkörper liegen,
so dass sich in Abhängigkeit von einer durch das
Lenkeingangsmoment bedingten Verdrehung der Steuerbuchse gegenüber dem
Drehschieber bzw. dem Eingangsglied durch Auflaufen der
Wälzkörper auf die Abdrängflächen eine Verlagerung des
Rückwirkungskolbens entgegen der diesen in Richtung auf die
Steuerbuchse beaufschlagenden Feder ergibt. Der die Feder
aufnehmende Raum bildet einen Druckraum und dieser ist an die
Hochdruckseite des Hydraulikkreislaufes anzuschließen, derart,
dass der Rückwirkungskolben, unterstützend zur
beaufschlagenden Federkraft, in Richtung auf die Steuerbuchse belastet
wird, so dass mit zunehmendem Druck die Abstützung zwischen
Ein- und Ausgangsglied drehsteifer wird. Die Druckversorgung
der Rückwirkungskammer wird über einen elektro-hydraulischen
Wandler mit einem eine hydraulische Ventilanordnung
beaufschlagenden Magnetsteller geschwindigkeitsabhängig gesteuert.
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Ein Lenkventil dieser Art hat bei Geschwindigkeiten um Null
eine Ausgangslage, die einer Stellung maximaler Servowirkung
entspricht, wie sie zum Beispiel zum Parkieren gewünscht wird.
Ausgehend von dieser Lage wird die Lenkung durch die zur
Federkraft gleichgerichtete, überlagerte Druckbeaufschlagung des
Rückwirkungskolbens mit steigender Geschwindigkeit
drehsteifer, so dass für Lenkbewegungen ein höheres Lenkeingangsmoment
aufzubringen ist.
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Aus der DE 42 01 311 C1 ist eine Fahrzeug-Servolenkung
gleichen Grundaufbaus bekannt. Bezüglich der zur Ansteuerung über
das Lenkeingangsmoment überlagerten geschwindigkeitsabhängigen
Ansteuerung ist die Ausgangslage aber eine andere, nämlich
eine Stellung minimaler Servowirkung, wie sie beispielsweise für
höhere Geschwindigkeiten und ein gewünschtes drehsteifes
Verhalten der Lenkung angestrebt wird. Dementsprechend wird der
Rückwirkungskolben entgegengerichtet zur Federkraft
geschwindigkeitsabhängig druckbeaufschlagt, derart, dass sich bei
Geschwindigkeiten um Null eine starke Servowirkung ergibt, bei
der das Lenkeingangsmoment auf Grund der der Federkraft
entgegengerichteten Druckbeaufschlagung des Rückwirkungskolbens
drehweicher abgestützt ist.
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Je nach konstruktiver Ausgangslage kann somit die
Druckbeaufschlagung des Rückwirkungskolbens genutzt werden, um bei zur,
Federkraft gleichgerichteter Druckbeaufschlagung die Lenkung
mit zunehmender Geschwindigkeit in Richtung hart zu
verstellen, oder, bei entgegengesetzter Druckbeaufschlagung, die
Lenkung ausgehend von ihrer harten, drehsteifen Einstellung mit
sinkender Geschwindigkeit drehweicher zu machen, wie dies zum
Parkieren gefordert wird.
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Trotz der hohen Genauigkeit, mit der die Druckbeaufschlagung
des Servostellers in Bezug auf ihren zum Lenkeingangsmoment
überlagerten, geschwindigkeitsabhängigen Anteil durch die über
das Steuergerät erfolgende, zur Soll-Lenkkennlinie, und eine
dieser entsprechende Soll-Ventilkennlinie, korrespondierende
Bestromung des elektro-hydraulischen Wandlers erfolgt, lassen
sich auch bei hoher mechanischer Fertigungsgenauigkeit
toleranzbedingte Abweichungen von der jeweiligen Soll-
Lenkkennlinie bzw. Soll-Ventilkennlinie nicht vermeiden, die
als Serienstreuungen bei Fahrzeugherstellern zu Beanstandungen
führen, und fallweise auch von Endkunden als Abweichungen vom
Gewohnten empfunden werden.
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Da die Überprüfung der ins Fahrzeug eingebauten Lenkung in
ihrer Gesamtheit praktisch nicht möglich ist, insbesondere aber
etwaige Korrekturen einen unvertretbaren Montageaufwand
bedeuten, wird in der Serienproduktion eine Prüfung der
Einzelelemente auf speziellen Einstellvorrichtungen vorgenommen. So
auch für das Lenkventil und für den elektro-hydraulischen
Wandler, der durch mechanischen Eingriff in die Verbindung des
Ankerteils seines Magnetstellers zum ventilseitigen
Verstellglied auf eine Wandlerkennlinle eingestellt wird, die der
Soll-Ventilkennlinie bestmöglich entspricht, die also, bezogen
auf den wirksamen Spülenstrom des Wandlers,
geschwindigkeitsabhängig einen Rückwirkungsdruck, d. h. einen Druckaufbau in
der teilweise durch den Rückwirkungskolben begrenzten
Rückwirkungskammer zur Folge hat, der der jeweils angestrebten, durch
die Soll-Lenkkennlinie veranschaulichten Servowirkung
entspricht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren
der eingangs genannten Art aufzuzeigen, das es möglich macht,
mit geringerem Aufwand, und insbesondere auch in der
Serienfertigung gut beherrschbar, die Eingrenzung der Toleranzen in
Bezug auf die einem angestrebten Lenkverhalten zugeordnete
Soll-Lenkkennlinie und die dieser entsprechende Soll-
Ventilkennlinie zu ermöglichen.
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Erreicht wird dies gemäß der Erfindung mit einem
Prüfverfahren, bei dem, bezogen auf eine vorgegebene
Fahrzeuggeschwindigkeit, der einer Ist-Ventilkennlinie entsprechende
Beaufschlagungsdruck durch Änderung der Stromstärke des über den
Steller laufenden Stromes gegen den Soll-Beaufschlagungsdruck
abgeglichen wird und bei dem über die
geschwindigkeitsabhängige Bestromung des Stellers eine entsprechende Kalibrierung
durchgeführt wird.
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Dieser Abgleich kann erfindungsgemäß bezogen auf eine oder
mehrere geschwindigkeitsabhängig vorgegebene Soll-
Ventilkennlinien erfolgen, und bezüglich der jeweiligen
Ventilkennlinie in einem oder mehreren Punkten, wobei sich ein
Abgleich in einem Punkt bezüglich der jeweiligen Ist-
Ventilkennlinie gegen die Soll-Ventilkennlinie in Anbetracht
des nur geringfügigen Versatzes der im wesentlich
gleichgerichtet verlaufenden Kennlinien im Regelfall als ausreichend
erweist und zu einer so weitgehenden Annäherung führt, dass
noch bestehende restliche Abweichungen toleriert werden
können.
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Werden das Lenkventil und der zugehörige hydraulische Wandler
als eine Prüfeinheit behandelt, so kann die vom Steuergerät
vorgegebene Bestromung des Wandlers - bei wandlerseitiger
Abspeicherung eines Wandler-Kennfeldes mit den Koordinaten
Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkeingangsmoment und elektrischer
Widerstand - in Abhängigkeit vom jeweiligen gegebenen
Lenkeingangsmoment und bezogen auf die jeweilige Geschwindigkeit so
variiert werden, dass das Soll-Lenkverhalten erreicht wird,
also über eine entsprechende Veränderung der vorgegebenen
Bestromung der der Soll-Ventilkennlinie entsprechende
Beaufschlagungsdruck erreicht wird. Mit der bei dieser
Vorgehensweise notwendigen Messung des Lenkeingangsmomentes ist
allerdings ein gewisser Aufwand verbunden.
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Ein vereinfachtes Vorgehen ergibt sich im Rahmen der
Erfindung, wenn die Ventil-Kennlinie als Überlagerung einer
hydraulischen und einer elektrischen Kennlinie betrachtet wird,
wobei die hydraulische Kennlinie durch die mechanische Auslegung
der Ventilbauteile mit ihren Toleranzen als vorgegeben
betrachtet wird. Die elektrische Kennlinie ist als durch die
Bestromung des Wandlers fahrgeschwindigkeitsabhängige
Kennlinie zu sehen. Speichert man, bezogen auf eine aus Lenkventil
mit elektro-hydraulischem Wandler bestehende Prüfeinheit, den
Wandlerstrom bezogen auf ein gegebenes Lenkmoment über der
Fahrgeschwindigkeit beim Nachfahren einer einer
Soll-Lenkkennlinie entsprechenden Ventilkennlinie ab, so enthält die
Bestromungskennlinie des Wandlers bereits den Korrekturfaktor,
der die Auswirkung der in Bezug auf die Prüfeinheit gegebenen
mechanischen Toleranzen berücksichtigt. Damit entfällt die
Notwendigkeit einer Drehmomentenmessung, und es ergibt sich
eine der Soll-Ventilkennlinie stark angenäherte
Druckbeaufschlagung.
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Diese Entsprechung ist um so vollkommener, je genauer über
einer Fahrgeschwindigkeit eine jeweilige Soll-Ventilkennlinie
abgefahren wird, wobei die Genauigkeit, bezogen auf eine
abgefahrene geschwindigkeitsabhängige Soll-Ventilkennlinie umso
größer ist, je größer die Zahl der angefahrenen Punkte der
Soll-Ventilkennlinie ist.
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Eine besonders zweckmäßige und im Rahmen der Erfindung
bevorzugte Lösung für ein zeitlich gestrafftes Einstellverfahren
besteht darin, sich die weitgehend entsprechende
Charakteristik der geschwindigkeitsabhängigen Soll-Ventilkennlinien, und
auch der hierzu jeweils gegebenen, toleranzbedingten Ist-
Kennlinien zunutze zu machen und ausgehend hiervon das Prüf-
und Einstellverfahren bezüglich des Abgleichs auf einen oder
wenige Einstellpunkte des Lenkeingangsmomentes zu beschränken
und, bezogen auf den jeweiligen Einstellpunkt, über die
Änderung der Bestromung des Wandlers in diesem Punkt den
entsprechenden Abgleich herbeizuführen, unter der Prämisse, dass,
entsprechend dem weitgehend korrespondierenden Verlauf der
Soll-Ventilkennlinien wie auch ihrer zugehörigen,
toleranzbedingten Ist-Kennlinien, eine Korrektur auf Basis des punktuell
ermittelten Korrekturwertes der Bestromung eine Anpassung der
jeweiligen Ist-Kennlinie an die entsprechende Soll-
Ventilkennlinie so weitgehende Verbesserungen erbringt, dass
etwa verbleibende, toleranzbedingte Abweichungen in der Praxis
als Abweichungen im Lenkverhalten nicht mehr spürbar sind.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an
Hand einiger Diagramme erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Kennliniendiagramm für eine hydraulische
Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, im Schema, bei dem -
als theoretische Sollwerte - über dem lenkradseitig
vorgegebenen Eingangsmoment der am Servosteller der
Hilfskraftlenkung wirksame Betätigungsdruck für
zugeordnete Geschwindigkeiten aufgetragen ist,
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Fig. 2 bezogen auf eine Diagrammdarstellung gemäß Fig. 1, und
dementsprechend wiederum geschwindigkeitsabhängig,
Soll-Ventilkennlinien mit zu den
Geschwindigkeitsangaben gemäß Fig. 1 korrelierenden Bestromungsangaben für
den elektro-hydraulischen Wandler, der dem Lenkventil
der hydraulischen Hilfskraftlenkung zugeordnet ist
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Fig. 3 in einer der Fig. 2 entsprechenden, aber stark
überzeichneten Darstellung eine bei der prüfstandsseitigen
Überprüfung eines Lenkventiles über die Bestromung des
Wandlers auf eine Soll-Ventilkennlinie korrigierte
Ventilkennlinie zur Veranschaulichung des im
Ventilprüfstand gegebenen Ablaufes, und
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Fig. 4 in einer schematisierten Blockbilddarstellung die
prüfstandsseitige Ermittlung der toleranzkorrigierenden
Bestromungskennlinie des Wandlers.
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Die nachfolgende Beschreibung des prüf- und
toleranzkorrigierenden Einstellverfahrens für eine hydraulisch arbeitende
Fahrzeug-Servolenkung bezieht sich auf eine Ausgestaltung
einer solchen Servolenkung, wie sie beispielsweise aus der DE 42 20 624 A1
bekannt ist, bei der als Lenkventil ein
Drehschieberventil vorgesehen ist, das in der Ansteuerung eines
Servostellers liegt und über das die Druckversorgung des
Servostellers in Abhängigkeit vom Lenkeingangsmoment
drehmomentenabhängig, und überlagert hierzu geschwindigkeitsabhängig,
erfolgt, und zwar grundsätzlich derart, dass die Servowirkung
mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt. Die
geschwindigkeitsabhängige Druckkomponente wird über einen
elektrohydraulischen Wandler beigesteuert, dessen Bestromung
geschwindigkeitsabhängig erfolgt.
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Für das Lenkventil sind verschiedene Bauformen möglich, wie
beispielsweise die genannte DE 42 20 624 A1 und die DE 42 01 311 C1
veranschaulichen. Bei der erstgenannten Druckschrift
wird die geschwindigkeitsabhängige Druckkomponente genutzt, um
- durch Erhöhung der Bestromung korrespondierend zur
ansteigenden Geschwindigkeit - die in der mechanischen
Grundauslenkung bei niedrigen Geschwindigkeiten, so beispielsweise im
Parkierbereich weiche Lenkung korrespondierend zum Anstieg der
Geschwindigkeit durch zunehmende Druckbeaufschlagung über den
elektro-hydraulischen Wandler zu versteifen. Die zweitgenannte
DE 42 01 311 C1 geht den umgekehrten Weg und gibt eine harte
mechanische Grundauslegung vor, die im Bereich niedriger
Geschwindigkeiten, so beispielsweise im Parkierbereich, durch
den über den elektro-hydraulischen Wandler beigesteuerten
Druckanteil weich gemacht wird, und bei der dementsprechend,
zur Verhärtung der Lenkung gegen hohe Geschwindigkeiten, der
über den elektro-hydraulischen Wandler beigesteuerte
Druckanteil verringert wird.
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Von einer derartigen Lösung geht die Schemadarstellung gemäß
Fig. 2 aus, bei der, korrespondierend zur Darstellung gemäß
Fig. 1, den geschwindigkeitsabhängigen Ventilkennlinien
entsprechende, und damit auch geschwindigkeitsabhängige
Bestromungsangaben zugeordnet sind, wobei die Ventilkennlinie
minimaler Bestromung der Ventilkennlinie maximaler Geschwindigkeit
entspricht, und umgekehrt.
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Für das erfindungsgemäße Prüf- und Einstellverfahren, das im
Schema gemäß Fig. 4 gezeigt ist und das nachstehend erläutert
wird, wird die geschwindigkeitsabhängige Bestromung des
elektrohydraulischen Wandlers als Ansatzpunkt für die
Korrektur toleranzbedingter Abweichungen von der der jeweilig
vorgegebenen Lenkkennlinie entsprechenden (theoretischen) Soll-
Ventilkennlinie (Fig. 1) genutzt. Es wird der bezogen auf
eine vorgegebene Fahrgeschwindigkeit V1 und ein
Lenkeingangsmoment M1 gegebene (theoretische) Beaufschlagungsdruck P1 des
Servostellers als Sollwert auf Abweichungen beobachtet und
etwaige Abweichungen werden durch die Korrektur des
Wandlerstromes abgeglichen.
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Fig. 1 Veranschaulicht strichliert - und schematisch - zu
einer bezogen auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit V1 gegebenen Soll-
Ventilkennlinie V1 eine durch die angesprochenen Toleranzen
sich ergebende Ist-Ventilkennlinie V1', so dass sich bezogen
auf das gleiche Lenkeingangsmoment ein Beaufschlagungsdruck P1'
ergibt.
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Fig. 2 zeigt den Sollwertverläufen, also den jeweiligen
(theoretischen) Soll-Ventilkennlinien gemäß Fig. 1 entsprechende
Ventilkennlinien mit zur jeweiligen Geschwindigkeit
korrelierender Bestromung, wobei eine dieser Kennlinien, entsprechend
der Soll-Ventilkennlinie V1 in Fig. 1, mit I1 bezeichnet ist.
Wie erkennbar ändert sich der Beaufschlagungsdruck P somit
korrespondierend zur Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der
dieser Geschwindigkeit entsprechenden Bestromung des Wandlers
und dem Lenkeingangsmoment.
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Fig. 3 veranschaulicht, dass, bezogen auf das gleiche
Lenkeingangsmoment, der Beaufschlagungsdruck P durch Änderung der
Stromstärke veränderlich ist, beispielsweise also die
toleranzbedingte Veränderung des Beaufschlagungsdruckes von P1 nach
P1' trotz einer der Soll-Ventilkennlinie V1 entsprechenden
Bestromung I1 durch eine Veränderung der Bestromung des
Wandlers ausgeglichen werden kann, bezogen auf die Darstellung
gemäß Fig. 3 durch Anheben der Stromstärke I1 auf eine
Stromstärke Ikor, die größer ist als die der Soll-Ventilkennlinie V1entsprechende Stromstärke I1 und die den Beaufschlagungsdruck von
P1', die Toleranzen abgleichend, auf P1 zurückführt.
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Der über den Wandler laufende Strom bildet also eine
Stellgröße, über die, rückgekoppelt auf die jeweils gegebene
Fahrzeuggeschwindigkeit und das vorgegebene Lenkeingangsmoment, eine
Druckbeaufschlagung des Servostellers zu erreichen ist, die
der theoretischen Sollvorgabe, also der Soll-Ventilkennlinie
zumindest in guter Annäherung entspricht.
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Eine entsprechende Korrektur kann, bezogen auf eine jeweilige
Fahrgeschwindigkeit, für beliebige Fahrgeschwindigkeiten
abgespeichert werden, indem im Prüfverfahren der Wandlerstrom in
Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bezogen auf die
jeweilige Soll-Ventilkennlinie dynamisch abgespeichert wird, so
dass in der Überlagerung der Bestromungskennlinie zur in
Abhängigkeit vom Lenkeingangsmoment gegebenen mechanisch-
hydraulischen Ist-Kennlinie eine weitgehende Annäherung an die
theoretische Soll-Kennlinie erreichbar ist.
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Die entsprechende Abspeicherung des korrigierten
Bestromungswertes kann sowohl im Steuergerät erfolgen, als auch
zugeordnet zum Wandler, wobei letzteres eine vorteilhafte
erfindungsgemäße Lösung darstellt, da bezogen auf die Einheit Lenkventil
mit Wandler, ungeachtet der jeweiligen Bestromungsvorgabe über
das Steuergerät, die Bestromung wandlerseitig individuell
angepasst werden kann, was eine standardisierte fahrzeugseitige
Voreinstellung des Steuergerätes und den Abgleich von bezogen
auf diese Voreinstellung bei der jeweiligen Prüfeinheit
auftretenden Ungenauigkeiten durch die wandlerseitig, ausgehend
von dieser Voreinstellung, abgespeicherte Korrektur erlaubt,
somit bei der Montage der geprüften Einheit im Fahrzeug eine
unmittelbare Berücksichtigung finden kann. Entsprechende
Korrekturwerte können, zugepaart zum Wandler, gegebenenfalls mit
Anschluss im Fahrzeug, auch auf das Steuergerät überspielt
werden, um nachfolgend über das Steuergerät unmittelbar eine
"korrigierte" Bestromung des Wandlers zu erreichen.
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Das erfindungsgemäße Einstell- und Prüfverfahren erlaubt es im
Extremfall auch, mit nur einem Messpunkt bezüglich einer
vorgegebenen Geschwindigkeit zu arbeiten und die bezüglich dieses
Messpunktes vorzunehmende, korrigierende Änderung der
Bestromung des elektro-hydraulischen Wandlers auf die jeweilige
Ventilkennlinie insgesamt korrigierend zu übertragen, da die
geschwindigkeitsabhängigen Kurvenverläufe grundsätzlich,
insbesondere bezüglich der Kurvenkrümmung, durch das mechanisch-
hydraulische Verhalten des Lenkventiles vorgegeben sind und
die toleranzbedingten Abweichungen verhältnismäßig klein sind
und den Kurvenverlauf in seiner Charakteristik kaum
beeinflussen.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es selbstverständlich aber auch,
bezogen auf die für eine Geschwindigkeit gegebene
Ventilkennlinie mehrere Messpunkte anzufahren und eine entsprechende
Kalibrierung interpolierend vorzunehmen, so dass der
theoretische Ventilkennlinienverlauf, also die jeweilige Soll-
Ventilkennlinie in noch besserer Anordnung getroffen wird,
wobei ein Vorgehen dieser Art bezogen auf mehrere
Ventilkennlinien zweckmäßig ist.
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Mit der Erfindung wird somit ein Prüf- und Einstellverfahren
für hydraulisch arbeitende Fahrzeug-Servolenkungen geschaffen,
bei denen der Beaufschlagungsdruck des Servostellers in
Abhängigkeit von einem Lenkeingangsmoment und
geschwindigkeitsabhängig beeinflusst ist, wobei die geschwindigkeitsabhängige
Beeinflussung über einen elektro-hydraulischen Wandler
erfolgt, dessen Bestromung im Hinblick auf die Korrektur von
Toleranzen überlagert zur geschwindigkeitsabhängigen Festlegung
einstellbar ist, so dass mit geringem Aufwand eine
Kompensation toleranzbedingter Abweichungen von den Soll-Vorgaben
möglich ist.