DE102006017775A1

DE102006017775A1 - Verfahren zur Erkennung eines Mangels in einem Lenksystem

Info

Publication number: DE102006017775A1
Application number: DE200610017775
Authority: DE
Inventors: John Hasenclever
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-04-15
Filing date: 2006-04-15
Publication date: 2007-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Mangels in einem Lenksystem in einem auf ein Lenkgetriebe wirkenden Lenkunterstützungsmittel zur Bereitstellung eines Lenkunterstützungsmomentes zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handmomentes und mit einer Elektronikeinheit zur Steuerung und/oder Regelung des Lenkunterstützungsmittels. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das momentane Ist-Lenkunterstützungsmoment (MIST) mit einem von der momentanen Fahrsituation abhängigen Soll-Lenkunterstützungsmoment (MSOLL) verglichen wird, und dass wenn das Ist-Lenkunterstützungsmoment (MIST) das Soll-Lenkunterstützungsmodell (MSOLL) überschreitet, eine erhöhte Reibung erkannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Mangels in einem Lenksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Lenksystem bei dem ein derartiges Verfahren implementiert ist.
Beispielsweise aufgrund von Umwelteinflüssen, wie z.B. durch Eintritt von Feuchtigkeit in das Lenkgetriebe mit darauf folgender Korrosion kann es zu einer erhöhten Reibung im Lenksystem kommen. In Lenksystemen ohne Lenkkraftunterstützung wird die erhöhte Reibung ab Überschreiten eines gewissen Wertes vom Fahrer unmittelbar gespürt, da die Lenkung schwergängiger arbeitet. Bei Lenksystemen mit Lenkunterstützung, insbesondere bei elektromechanischen Lenksystemen wird der Reibungswiderstand, zumindest bis zu einem gewissen Grad, von den Lenkunterstützungsmitteln kompensiert, so dass der Fahrer die erhöhte Reibung nicht oder zu spät bemerkt, was zu einer erheblichen Schädigung des Lenksystems führen kann. Weiterhin kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich die Reibung bei Lenksystemen mit Lenkunterstützung soweit erhöht, dass die gesetzlichen Anforderungen (ECE R79) an die Lenkbarkeit ohne Lenkunterstützung nicht mehr erfüllt werden, bevor das Lenksystem mit Lenkunterstützung auffällig wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und ein Lenksystem vorzuschlagen, mit dem bzw. bei dem ein Mangel des Lenksystems frühzeitig erkennbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und mit einem Lenksystem, bei dem ein derartiges Verfahren implementiert ist, gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das von einer elektrischen oder hydraulischen Servoeinheit bereitgestellte Lenkunterstützungsmoment bzw. die Lenkunterstützungskraft bei einer erhöhten Reibung innerhalb des Lenksystems bzw. innerhalb des Lenkgetriebes zunimmt. Das Lenkunterstützungsmoment kann beispielsweise von einer Hydraulik oder einem Elektromotor bereitgestellt werden. Durch den Vergleich des momentanen Ist-Lenkunterstützungsmomentes mit einem Soll-Lenkunterstützungsmoment kann erfindungsgemäß festgestellt werden, ob die Reibung innerhalb des Lenksystems sich in einem Normbereich befindet oder, beispielsweise aufgrund von Korrosionserscheinungen, erhöht ist. Von dem Lenksystem bzw. einer Elektronikeinheit des Lenksystems wird erfindungsgemäß eine erhöhte Reibung erkannt, wenn das momentane Ist-Lenkunterstützungsmoment das für die momentane Fahrsituation typische Soll-Lenkunterstützungsmoment überschreitet. Das Ist-Lenkunterstützungsmoment kann beispielsweise, insbesondere mittels eines Drehmomentsensors, gemessen oder anhand von, insbesondere lenkungsinternen, Größen ermittelt bzw. geschätzt werden. Das Soll-Lenkunterstützungsmoment ist das Lenkunterstützungsmoment, das typischerweise bei einer aktuellen Fahrsituation von der Servoeinheit bereitgestellt werden sollte.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Soll-Lenkunterstützungsmoment anhand eines Referenzmodells in Abhängigkeit eines oder mehrerer Parameter ermittelt wird. Insbesondere ist das Referenzmodell als Tabelle, als mindestens eine Kennlinie oder als mindestens ein Polynom implementiert, wobei das Referenzmodell das zu einem oder mehreren für die Fahrsituation charakteristischen Parametern gehörige Soll-Lenkunterstützungsmoment ausweist. Als für den Fahrzustand charakteristische Parameter kommen insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Lenkradwinkel und/oder der Radlenkwinkel und/oder die zeitliche Ableitung eines der Signale in Betracht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen einer erhöhten Reibung und einer dauerhaft erhöhten Reibung unterschieden wird. Eine dauerhaft erhöhte Reibung wird erkannt, wenn das Ist-Lenkunterstützungsmoment das Soll-Lenkunterstützungsmoment mehrfach bzw. über längere Zeit überschreitet. Insbesondere wird eine dauerhaft erhöhte Reibung festgestellt, wenn eine vorgegebene Anzahl von Überschreitungen des Soll-Lenkunterstützungsmoment detektiert wird. Es ist möglich, einen Zähler bei jeder Überschreitung des Soll-Lenkunterstützungsmoments um einen vorgegebenen Wert zu erhöhen und ggf., wenn das Soll-Lenkunterstützungsmoment bei einer der zyklischen Abfragen wieder unterschritten wird, diesen Zähler um einen vorgegebenen Wert, der bevorzugt unterschiedlich ist von dem Erhöhungswert, zu reduzieren. Das Vorsehen einer Dekrementierungsfunktion ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Es ist auch denkbar die Überschreitungen in einer bestimmten Zeitspanne zu zählen und eine dauerhaft erhöhte Reibung dann zu erkennen, wenn eine vorgegebene Anzahl von Überschreitungen in einer vorgegebenen Zeitspanne überschritten wird. Wird eine erhöhte Reibung nicht innerhalb der Zeitspanne erkannt, wird der Zeitzähler wieder zurückgesetzt und die Zeitspanne beginnt erneut zu laufen.
Um den Fahrer auf einen Mangel im Lenksystem hinzuweisen, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei Erkennen einer erhöhten Reibung ein Signal, insbesondere ein optisches und/oder akustisches Signal, ausgegeben wird. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Signalausgabe nicht bereits bei der Detektierung einer erhöhten Reibung sondern erst bei Detektierung einer dauerhaft erhöhten Reibung erfolgt. In diesem Fall wird mit zwei Erkennungsstufen gearbeitet, nämlich einer ersten Erkennungsstufe mit der festgestellt wird, ob die Reibung zu einem bestimmten Zeitpunkt erhöht ist und mit einer zweiten Erkennungsstufe, die aufgrund der Anzahl der Überschreitungen auf das Vorliegen einer dauerhaft erhöhten Reibung schließt.
Bevorzugt ist das ausgegebene Signal vom Fahrer nicht abstellbar sondern signalisiert dauerhaft das Vorliegen des Mangels einer erhöhten Lenksystemreibung. Hierdurch soll der Fahrer zum Aufsuchen der Werkstatt, die die Ausgabe des Signals, beispielsweise mittels eines Schlüssels oder eines Codes abstellen und den Mangel beheben kann, gezwungen werden.
Zusätzlich oder alternativ zur Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Signals kann der Fahrer auch auf andere Weise aufgefordert bzw. gezwungen werden eine Werkstatt zur Behebung des Mangels aufzusuchen. So ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass bei Erkennen einer erhöhten Reibung, bevorzugt erst nach Erkennen einer dauerhaft erhöhten Reibung das Fahren des Fahrzeugs, insbesondere durch Herabsetzung der Lenkunterstützung erschwert wird und/oder das Fahrzeug stillgelegt wird, insbesondere indem ein erneutes Starten des Fahrzeugs nicht mehr möglich ist. Bevorzugt erfolgen diese drastischen Maßnah men erst nach vorheriger Signalisierung, insbesondere erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen. Die einzige 1 zeigt drei mögliche Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Verfahrensschritt 101 wird ein Zähler Z auf null gesetzt (Z = 0). In einem darauf folgenden zweiten Schritt 102 wird mindestens ein Parameter P eingelesen, der den Fahr- bzw. Lenkzustand beschreibt. Als Parameter P kommen insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein Lenkwinkel infrage.
In einem darauf folgenden dritten Verfahrensschritt 103 wird das momentan, insbesondere von einem Elektromotor, zur Verfügung gestellte Ist-Lenkunterstützungsmoment M_IST bestimmt. Die Bestimmung kann beispielsweise durch Messung des Ist-Lenkunterstützungsmomentes mit einem Drehmomentsensor oder durch Bestimmung anhand von, insbesondere lenkungsinternen Größen erfolgen.
In dem nächsten, vierten Verfahrensschritt 104 wird ein Soll-Lenkunterstützungsmoment M_SOLL anhand eines Referenzmodells bestimmt. Die Bestimmung erfolgt in Abhängigkeit bzw. als Funktion des oder der im zweiten Verfahrensschritt 102 eingelesenen Parameter P.
Bei dem fünften Verfahrensschritt 105 handelt es sich um einen Abfrageschritt. Es wird abgefragt, ob der Zähler Z einen Grenzwert überschreitet (Z > Grenzwert?). Falls dies zu bejahen ist wird auf eine dauerhaft erhöhte Reibung geschlossen und in einem Schritt 106 ein dauerhaftes Signal ausgegeben, mit dem der Fahrer aufgefordert wird, eine Werkstatt aufzusuchen. Falls der Grenzwert nicht überschritten wird, erfolgt in einem Abfrageschritt 107 ein Vergleich des Ist-Lenkunterstützungsmomentes M_IST mit dem Soll-Lenkunterstützungsmoment M_SOLL. Falls das Soll-Lenkunterstützungsmoment M_SOLL dem Ist-Lenkunterstützungsmoment überschritten wird, wird der Zähler in einem nächsten Verfahrensschritt 108, in diesem Ausführungsbeispiel um den Wert eins, inkrementiert. Falls die Abfrage zu verneinen ist, wird der Zähler in einem Verfahrensschritt 109, in diesem Ausführungsbeispiel um den Wert eins, dekrementiert. Nach beiden Verfahrensschritten 108 bzw. 109 wird das Verfahren mit dem zweiten Verfahrensschritt 102, also dem Einlesen mindestens eines Parameters P fortgesetzt. Anstelle der Inkrementierung bzw. Dekrementierung des Zählers in den Verfahrensschritten 108 und 109 mit dem Wert eins können andere Inkrementierungs- bzw. Dekrementierungswerte gewählt werden, die sich bevorzugt unterscheiden. Insbesondere ist der Inkrementierungswert größer als der Dekrementierungswert.
Bevorzugt wird das beschriebene Verfahren innerhalb einer Elektronikeinheit des Lenksystems zur Steuerung und/oder Regelung des Lenkunterstützungsmittels, insbesondere des Elektromotors durchgeführt.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (gestrichelte Linie) wird der Zähler, falls die Abfrage im Verfahrensschritt 107 zu verneinen ist, das Ist-Lenkunterstützungsmoment M_IST also kleiner ist als das Soll-Lenkunterstützungsmoment M_SOLL, der Zähler Z nicht dekrementiert. Gemäß dieser Verfahrensvariante wird der Verfahrensschritt 109 ausgelassen und das Verfahren unmittelbar nach dem Schritt 107 mit dem Verfahrensschritt 102 fortgesetzt.
Gemäß einer weiteren Alternative (gepunktete Linie) wird der Zähler bei einer Verneinung der Abfrage gemäß dem Verfahrens schritt 107 ebenfalls nicht dekrementiert sondern das Verfahren unmittelbar mit dem ersten Verfahrensschritt 101 fortgesetzt, der Zähler also wieder auf null gesetzt.
Weiterhin ist es denkbar, die in 1 dargestellten Verfahren dahingehend zu erweitern, dass parallel eine Zeiterfassung stattfindet. In diesem Fall ist das Vorliegen einer dauerhaften Reibung zu bejahen, wenn eine bestimmte Anzahl von Überschreitungen des Soll-Lenkunterstützungsmomentes in einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht bzw. überschritten wird.
In den in 1 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Mechanismus zur Abarbeitung der Verfahrensschritte in festen Zeitschritten, zum Beispiel Zehntelsekundenschritten, nicht dargestellt. Die einzelnen Verfahrensschritte, insbesondere die Abfragen, können auch an anderer Stelle im Verfahrensablauf positioniert sein.

101–109: Verfahrensschritte
Z: Zähler
P: Parameter
M_IST: Ist-Lenkunterstützungsmoment
M_SOLL: Soll-Lenkunterstützungsmoment
S: Signal

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Mangels in einem Lenksystem mit mindestens einem auf ein Lenkgetriebe wirkenden Lenkunterstützungsmittel zur Bereitstellung eines Lenkunterstützungsmomentes zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handmomentes und mit einer Elektronikeinheit zur Steuerung und/oder Regelung des Lenkunterstützungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass das momentane Ist-Lenkunterstützungsmoment (M_IST) mit einem von der momentanen Fahrsituation abhängigen Soll-Lenkunterstützungsmoment (M_SOLL) verglichen wird, und dass wenn das Ist-Lenkunterstützungsmoment (M_IST) das Soll-Lenkunterstützungsmoment (M_SOLL) überschreitet eine erhöhte Reibung erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkunterstützungsmittel mindestens einen Elektromotor umfassen,
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Lenkungsunterstützungsmoment (M_SOLL) anhand eines Referenzmodells in Abhängigkeit mindestens eines für die Fahrsituation charakteristischen Parameters (P) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter (P) ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und/oder ein Lenkradwinkelsignal und/oder ein Radlenkwinkelsignal und/oder die zeitliche Ableitung eines der Signale ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dauerhaft erhöhte Reibung erkannt wird, wenn das Ist-Lenkunterstützungsmoment (M_IST) das Soll-Lenkunterstützungsmoment M_SOLL) über eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, oder wenn eine vorgegebene Anzahl von Überschreitungen, insbesondere in einer vorgegebenen Zeitspanne, detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer erhöhten Reibung und/oder einer dauerhaft erhöhten Reibung ein Signal (S) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S) ein optisches und/oder akustisches Signal (S) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S) nur durch Nachweis einer Abschaltberechtigung, insbesondere mittels eines Schlüssels oder eines Codes, abstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer erhöhten Reibung und/oder einer dauer haft erhöhten Reibung, insbesondere nach Ablauf. einer vorgegebenen Zeitspanne, vorzugsweise nach vorheriger Signalisierung an den Fahrer, das Fahren des Fahrzeugs erschwert wird und/oder das Fahrzeug stillgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des Ist-Lenkunterstützungsmoments (M_IST) mit dem Soll-Lenkunterstützungsmoment (M_SOLL) mittels der Elektronikeinheit erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die erhöhte Reibung erkannt wird, wenn das Ist-Lenkunterstützungsmoment (M_IST) das Soll-Lenkunterstützungsmoment (M_SOLL) um einen absoluten oder relativen Wert überschreitet.
Lenksystem bei dem ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert ist.