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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Korrektur eines Lenkwinkels einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
DE 102 44 070 A1 beschreibt ein Verfahren zur Lenkunterstützung, bei welchem ein mit lenkbaren Fahrzeugrädern verbundener Servomotor einen Unterstützungswinkel oder ein Unterstützungsmoment aufbringt. Der Unterstützungslenkwinkel wird hierbei aus einem Korrekturwert für eine Langzeitkorrektur oder eine Kurzzeitkorrektur gebildet, wobei ein Differenzwinkel zwischen einem Lenkwinkel und einer Geradeausfahrt erfasst wird. Die Langzeitkorrektur und die Kurzzeitkorrektur dienen hierbei als Geradeauslaufkorrekturen, durch die ein Schiefziehen des Fahrzeugs vermieden werden soll.
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Die
DE 10 2004 048 495 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeuglenkung, bei welcher eine Abweichung zwischen einem gemessenen Lenkradwinkel und einem tatsächlich erfassten Verschwenkwinkel, welcher die Stellung verschwenkbarer Fahrzeugräder beschreibt, ermittelt wird. Beim Erkennen einer Abweichung zwischen dem Lenkradwinkel und dem Verschwenkwinkel wird diese Abweichung mittels einer Überlagerungslenkung ausgeglichen.
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Die
DE 101 61 619 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln einer Fehlausrichtung eines Lenksystems eines Fahrzeugs, bei welchem bei Geradeausfahrt das am Lenkrad vom Fahrer aufgebrachte Lenkraddrehmoment bestimmt wird. Wenn dieses Lenkraddrehmoment einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird auf das Vorliegen einer Fehlrausrichtung des Fahrzeuglenksystems erkannt.
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Aus der
DE 41 13 371 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten eines Lenkwinkelsignals bekannt. Mit einem Lenkwinkelsensor an der Lenkwelle wird der Lenkwinkel der Vorderräder erfasst. Die Vorrichtung umfasst einen Korrekturwinkel-Rechner zum Berechnen eines Korrekturwertes für den Lenkwinkel durch Inkrementieren. Abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit wird ein Fahrzeugzustandsignal erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer und der Lenkwinkel kleiner als vorgegebene Werte sind.
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Des Weiteren ist aus der
DE 40 15 616 A1 eine Einrichtung zur Bestimmung der Neutralstellung eines Lenkbetätigungsorgans bekannt. Die Stellung des Lenkbetätigungsorgans wird über Sensoreinrichtungen erfasst. Abhängig von Parametern wird ein Bestimmungssignal ermittelt, von dem abhängig ein Neutralstellungswert für das Lenkbetätigungsorgan bestimmt wird. Ein Fehler des bestimmten Lenkrad-Neutralstellungswerts wird durch eine Fehlererfassungseinrichtung ermittelt und eine Einrichtung zur Veränderung der Bedingungen, wenn die Bedingungen bei Abwesenheit des Fehlersignals erfasst wurden.
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Darüber hinaus ist bei modernen Kraftfahrzeugen ein Lenkungssystem eingesetzt, welches eine so genannte Überlagerungslenkung umfasst. Aufgrund des mechanischen Aufbaus dieser Lenkungssysteme ist es möglich, die durch den Fahrer eingeleitete Lenkbewegung der Vorderräder durch eine zusätzliche, vom Fahrerwunsch unabhängige Bewegung der Räder zu „überlagern”. Bei den konventionellen Lenkungssystemen besteht eine starre Zuordnung von Lenkbewegung am Lenkrad und Einschlagwinkel der gelenkten Räder. Diese Zuordnung wird durch die Lenkübersetzung bestimmt. Durch die Funktionsweise der Überlagerungslenkung wird diese starre Zuordnung aufgehoben. Wird vom System erkannt, dass z. B. aus fahrdynamischen Gründen eine Korrektur des Lenkeinschlages erforderlich ist, wird diese automatisch durch das System durchgeführt. Dies erfolgt dann beispielsweise durch Ansteuerung eines Elektromotors. Ein elektronisches Steuergerät ermittelt hierbei den Bedarf an Lenkkorrektur.
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Die Bestimmung des Lenkwinkels bei Fahrt geradeaus kann auf einem Achsmessstand erfolgen. Dafür ist eine Vermessung der Achsgeometrie erforderlich. Die gelenkten Räder werden in die Stellung Fahrt geradeaus gebracht und der sich hierbei ergebende Lenkwinkel wird bestimmt. Dieses Verfahren ist jedoch relativ aufwendig, da es zeitintensiv und kostenintensiv ist. Darüber hinaus ist es an die Verfügbarkeit eines Achsmessstandes gebunden. Ferner ist es ein rein statisches Messverfahren, bei dem dynamische Faktoren, wie beispielsweise elastokinematische Symmetrieunterschiede und unterschiedliche Konizitätskräfte der Reifen, nicht berücksichtigt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Korrektur eines Lenkwinkels aufwandsarm und dennoch präzise erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei einem Verfahren zum Bestimmen einer Korrektur eines Lenkwinkels einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs wird der Lenkwinkel durch eine Sensorik erfasst. Eine Referenzstrecke wird mit dem Fahrzeug befahren und in einem Diagnosemodus wird eine Mehrzahl von den Lenkwinkel betreffenden Messwerten bei einem die Geradeausfahrt des Fahrzeugs definierenden Fahrbetrieb erfasst. Abhängig von einem Vergleich zumindest eines erfassten Messwerts oder eines den Messwert charakterisierenden Werts bei einer derartigen Geradeausfahrt mit einem bei exakter Geradestellung eines Lenkelements der Lenkvorrichtung ermittelten Referenzwert des Lenkwinkels wird erfindungsgemäß eine Korrektur des Lenkwinkels bestimmt. Durch diese Vorgehensweise kann eine aufwandsreduzierte und dennoch präzise Bestimmung und Korrektur eines Lenkwinkels ermöglicht werden.
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Bevorzugt wird beim Befahren der Referenzstrecke in einer ersten Richtung eine Mehrzahl von ersten Messwerten betreffend den Lenkwinkel erfasst und ein erster Mittelwert wird von den erfassten ersten Messwerten gebildet, wobei dieser erste Mittelwert dann einen die erfassten Messwerte charakterisierenden Wert darstellt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass beim Befahren der Referenzstrecke in einer entgegengesetzt zur ersten Richtung orientierten zweiten Richtung eine Mehrzahl von zweiten Messwerten betreffend den Lenkwinkel erfasst werden und ein zweiter Mittelwert von den erfassten zweiten Messwerten als die erfassten Messwerte charakterisierender Wert gebildet wird.
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In der Praxis steht ein Lenkelement eines Fahrzeugs, insbesondere ein Lenkrad, bei einer derartigen Geradeausfahrt des Fahrzeugs nicht exakt gerade. Werden dabei die festgelegten Herstellertoleranzen überschritten, kommt es gegebenenfalls zu Kundenbeanstandungen. Die Folge kann eine aufwendige Vermessung und bei Bedarf eine Korrektur der Achsgeometrie durch eine Einstellung auf einem Achsmessstand sein. Als zusätzliche Komfortfunktion ermöglicht die Überlagerungslenkung eine Kompensation dieses Lenkradschiefstandes. Kennt das Steuergerät das Maß des Lenkradschiefstandes, können die Räder soweit eingelenkt werden, dass sich bei Geradeausfahrt eine exakte Geradestellung des Lenkrads ergibt. Die jeweils aktuelle Position des Lenkrads wird durch den Lenkwinkelsensor in Form des Lenkwinkels ermittelt. Um die Korrektur des Lenkradschiefstandes vornehmen zu können, benötigt das Steuergerät den Lenkwinkel bei exakter Geradestellung des Lenkelements, insbesondere des Lenkrads, und den Lenkwinkel bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs. Die Lenkvorrichtung wird durch Ansteuerung eines Antriebs, insbesondere eines Elektromotors, um die Lenkwinkeldifferenz dieser beiden Lenkwinkel verstellt.
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Die Ermittlung des Lenkwinkels bei exakter Geradestellung des Lenkelements ist mit Hilfe einer so genannten Lenkradwaage möglich. Dieses Messmittel wird an den waagrechten Bezugspunkten des Lenkrads angelegt und das Lenkrad wird in „Waage” gebracht.
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Aufbauend auf den Ausführungen zu dem eingangs beschriebenen Achsmessstand wird somit durch die Erfindung ermöglicht, dass gerade auf einen derartigen Achsmessstand bei der Ermittlung des Lenkwinkels bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs zur Bestimmung einer Korrektur eines Lenkwinkels verzichtet werden kann.
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Insbesondere durch die Befahrung der Referenzstrecke in den gegengesetzten Richtungen kann die Ermittlung einer Lenkwinkelkorrektur präzisiert werden. Verfälschungen der Lenkwinkelkorrektur, welche sich beim Befahren der Referenzstrecke in einer ersten Richtung aufgrund von Fahrbahnunebenheiten und Fahrbahnneigungen ergeben können, werden durch das Befahren dieser Strecke nochmals in entgegengesetzter Richtung weitestgehend eliminiert.
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Vorzugsweise wird aus dem ersten und dem zweiten Mittelwert ein gesamter Mittelwert gebildet, welcher den charakteristischen Wert zum Vergleich mit dem Referenzwert des Lenkwinkels bildet.
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Es kann vorgesehen sein, dass aus dem ersten und dem zweiten Mitteilwert durch eine Differenzbildung der charakterisierende Wert zum Vergleich mit dem Referenzwert bestimmt wird.
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Bevorzugt wird die Geradeausfahrt durch die Spur der Hinterräder des Fahrzeugs vorgegeben bzw. definiert. Diese sind bevorzugterweise als feststehende Räder und somit als nicht selbständig einlenkbare Räder ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Hinterräder als lenkbare Räder ausgebildet sind.
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Insbesondere wird vorgesehen, dass beim Befahren der Referenzstrecke ein Lenkelement, insbesondere ein Lenkrad, nicht durch Haltekräfte, beispielsweise durch das Festhalten des Lenkelements durch einen Fahrer, beeinträchtigt wird. Insbesondere wird somit das Lenkelement beim Befahren der Referenzstrecke vom Fahrer losgelassen. Es wird somit vermieden, dass beim Bestimmen der Korrektur des Lenkwinkels eine Verfälschung durch Lenkbewegungen, die durch den Fahrer herbeigeführt werden, auftreten.
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Beim Befahren der Referenzstrecke wird somit das Lenkrad, welches mit den Vorderrädern gekoppelt ist, automatisch in die Position der Geradeausfahrt gestellt.
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Vorzugsweise wird vor dem Befahren der Referenzstrecke eine Diagnoseeinheit zum Datenaustausch mit einem Steuergerät angebracht. Das Steuergerät ist zur Auswertung der Signale der Sensorik der Lenkwinkelerfassung und zur Steuerung eines Antriebs, insbesondere eines Elektromotors, zur Verstellung der Lenkvorrichtung ausgebildet. Das Steuergerät wird durch die Diagnoseeinheit zur bedarfsabhängigen Aufnahme der Signale der Sensorik betrieben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass während dem Befahren der Referenzstrecke das Steuergerät die Signale der Sensorik und somit die erfassten Messwerte nach vorgegebenen Zeitabständen aufnimmt bzw. verarbeitet.
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Vorzugsweise unterbricht die Diagnoseeinheit den Betrieb des Steuergeräts im Hinblick auf die Aufnahme der Signale der Sensorik nach dem Befahren der Referenzstrecke in der ersten Richtung und beendet diese Unterbrechung erst dann wieder, wenn die Referenzstrecke in der zweiten Richtung befahren wird. Auch dadurch kann die Bestimmung der Korrektur des Lenkwinkels nochmals verbessert werden, da Lenkbewegungen beim Wenden des Fahrzeugs eliminiert werden können.
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Bevorzugt wird zusätzlich zur Erfassung des Lenkwinkels bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs und frei bewegbarem Lenkelement der Lenkwinkel bei Nullstellung des Lenkelements erfasst und aus beiden Lenkwinkelmessungen eine Differenz gebildet, wobei abhängig von einem Vergleich des Differenzwerts mit dem Referenzwert die Ansteuerung des Antriebs zur Korrektur des Lenkwinkels durchgeführt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Tritt nach der Auslieferung eines Fahrzeugs an einen Kunden eine Fehlstellung des Lenkrads eines Fahrzeugs im Fahrbetrieb auf, so kann eine Korrektur eines Lenkwinkels quasi im Online-Fahrbetrieb durchgeführt werden, ohne dass ein Achsmessstand erforderlich ist und eine zeitaufwendige und kostenintensive Vermessung durchgeführt werden muss.
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Gemäß einem Schritt S1 wird dazu zunächst zu Beginn einer Testfahrt eine Diagnoseeinheit am Fahrzeug angeschlossen und die Kommunikation bzw. der Datenaustausch mit einem Steuergerät im Fahrzeug, welches zur Ansteuerung eines Elektromotors zur Einstellung der Lenkvorrichtung ausgebildet ist, hergestellt. Dies kann über einen Datenbus erfolgen.
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Nachfolgend wird dann eine Referenzstrecke, welche bevorzugterweise eine möglichst ebene Fahrbahn ist, zunächst in einer ersten Richtung befahren (Schritt S2).
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Während dieses Fahrbetriebs des Fahrzeugs in der ersten Richtung auf der Referenzstrecke wird das Steuergerät durch die Diagnoseeinheit gemäß einem Schritt S3 angewiesen, den Lenkwinkel auszuwerten. Dazu werden gemäß einem Schritt S4 während dem Befahren in der ersten Richtung eine Mehrzahl von ersten Messwerten durch die Sensorik erfasst und an das Steuergerät weitergegeben. Das Steuergerät nimmt somit in fest vorgegebenen Zeitabständen diese Signale der Sensorik auf und wertet sie aus.
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Das Befahren der Referenzstrecke der ersten Richtung erfolgt gemäß einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs, wobei diese Geradeausfahrt durch die Spur der Hinterräder des Fahrzeugs vorgegeben wird. Darüber hinaus wird das Lenkrad des Fahrzeugs während dem Befahren der Referenzstrecke in der ersten Richtung nicht durch zusätzliche Haltekräfte beaufschlagt, insbesondere nimmt der Fahrer die Hände vom Lenkrad. Dadurch wird das Lenkrad automatisch in die Position der Geradeausfahrt des Fahrzeugs gestellt.
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Gemäß einem weiteren Schritt S5 wird durch das Steuergerät ein erster Mittelwert von den erfassten ersten Messwerten gebildet.
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Gemäß einem Schritt S6 wird nach dem Befahren der Referenzstrecke in der ersten Richtung das Fahrzeug abgebremst und in den Stillstand gebracht.
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Dies wird durch die Diagnoseeinheit erkannt und das Steuergerät wird durch die Diagnoseeinheit angewiesen, die Aufzeichnung von Messewerten des Lenkwinkels zu unterbrechen.
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Gemäß einem Schritt S7 wird dann das Fahrzeug gewendet. Anschließend wird gemäß einem Schritt S8 die Referenzstrecke in einer zweiten Richtung befahren, welche entgegengesetzt zur ersten Richtung ist. Möglicherweise nachteilig auf die Bestimmung des Lenkwinkels einwirkende Neigungen und Unebenheiten der Fahrbahn beim Befahren der Referenzstrecke in der ersten Richtung können durch das nochmalige Befahren der Referenzstrecke in der umgekehrten zweiten Richtung eliminiert werden.
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Gemäß einem Schritt S9 wird dann mit dem Starten des Befahrens der Referenzstrecke in der zweiten Richtung das Steuergerät über die Diagnoseeinheit wiederum angewiesen, eine Mehrzahl von zweiten Messwerten in vorgegebenen Zeitabständen über die Sensorik zu erfassen und auszuwerten.
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Gemäß einem Schritt S10 wird dann auch hier aus den erfassten zweiten Messwerten ein zweiter Mittelwert gebildet.
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Gemäß einem Schritt S11 wird aus dem ersten Mittelwert und dem zweiten Mittelwert erneut ein gesamter Mittelwert gebildet, welcher dann den Lenkwinkel bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs charakterisiert und die Grundlage für die Korrektur bildet. Um die Korrektur des Lenkradschiefstandes vornehmen zu können, benötigt das Steuergerät den Lenkwinkel bei exakter Geradestellung des Lenkrads als Referenzwert. Die Ermittlung des Lenkwinkels bei exakter Geradestellung des Lenkrads ist mit Hilfe einer so genannten Lenkradwaage möglich. Dieses Messmittel wird an den waagrechten Bezugspunkten des Lenkrads angelegt und das Lenkrad wird in „Waage” gebracht. Dadurch wird durch das Steuergerät der tatsächliche Lenk-Korrekturwinkel ermittelt und entsprechend abgespeichert.
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Dadurch ist das Verfahren zur Korrektur des Lenkwinkels beendet und im nachfolgenden herkömmlichen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erfolgt die Einstellung des Lenkwinkels auf Basis dieses bestimmten Lenk-Korrekturwinkels.
