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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Kennwerte einer in einem Fahrzeug vorhandenen Fahrzeug-Servolenkung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen sowie eine dazugehörige Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 3 genannten Merkmalen.
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Aus der
DE 27 34 182 C3 ist eine Vorrichtung zur Messung der an der Lenkspindel einer Fahrzeuglenkung auftretenden Lenkmomente und Lenkwinkel bekannt. Dabei wird eine Messnabe auf die Lenkspindel aufgesetzt und durch eine Arretierung mit dem Armaturenbrett gegen ein Verdrehen gesichert. Durch Betätigen des Lenkrads wird entsprechend dem Widerstand der Lenkung ein Drehmoment über die Messnabe in die Lenkspindel eingeleitet. Zur Messung des Druckes in der Servolenkung sind mehrere Druckmessdosen in dem Lenkungshydraulik-System angeordnet.
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Mit dieser Vorrichtung werden nur die über das Lenkrad eingeleiteten Lenkmomente und Lenkwinkel ermittelt. Die über eine Servolenkung in die Zahnstange der Lenkung eingeleiteten Kräfte und Momente werden nicht ermittelt.
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Die
DE 41 34 850 C2 beschreibt ein Verfahren zum Eichen einer Servolenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge. Der Eichwert wird erhalten durch Anlegen einer Kraft an ein Fahrzeugrad und Messen des sich ergebenden Drehmoments am Lenkrad oder Messen der Kraft am Fahrzeugrad infolge der aufgebrachten Lenkradkraft und Vergleichen der sich ergebenden Kraft mit einem Standartwert. Die Größe der Abweichung vom Standartwert wird als Korrekturfaktor in der Steuerung gespeichert.
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In der
EP 1 446 318 B1 wird ein Prüfverfahren für eine Fahrzeug-Servolenkung beschrieben, mit dem die Eingrenzung der Toleranzen in Bezug auf die einem angestrebten Lenkverhalten zugeordnete Soll-Kennlinie und die dieser entsprechende Soll-Ventilkennlinie ermöglicht werden soll. Dabei wird der Beaufschlagungsdruck des Servostellers in Abhängigkeit von einem Lenkeingangsmoment geschwindigkeitsabhängig beeinflusst. Dabei erfolgt die geschwindigkeitsabhängige Beeinflussung über einen elektrohydraulischen Wandler, dessen Bestromung im Hinblick auf die Korrektur von Toleranzen überlagert zur geschwindigkeitsabhängigen Festlegung einstellbar ist.
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Aus der
DE 44 37 939 C3 ist eine Zahnstangenlenkung mit Lenkwinkelerfassung bekannt. Die Zahnstangenlenkung besitzt eine in einem Gehäuse verschiebbar geführte Zahnstange, in deren Verzahnung ein Ritzel eingreift, welches über eine Lenkspindel mit einem Lenkrad verbunden ist. Die Lenkung ist mit einem Servosteller verbunden, mit dem die vom Lenkrad erzeugten Lenkkräfte verstärkt auf die Zahnstange übertragen werden. Die freien Enden der Zahnstange sind gelenkig mittels Kugelgelenken mit Spurstangen verbunden, die den Stellhub der Zahnstange auf die Lenkräder eines Fahrzeuges übertragen. Um das Ende der Zahnstange ist eine elektrisch leitfähige Feder angeordnet, die entsprechend der Lenkbewegung gedehnt oder gestaucht wird. Die formabhängige elektrische Induktivität der Feder wird zur Erzeugung eines den Lenkwinkel wiedergebenden Signals genutzt.
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Nachteilig bei dem bekannten Stand der Technik ist, dass die Überprüfung der Lenkung in ihrer Gesamtheit im verbauten Zustand kaum möglich ist. Die Überprüfung erfolgt nur für Einzelelemente und ist ohne entsprechende Demontage von Lenkungsteilen nicht realisierbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Ermittlung der Kennwerte einer in einem Fahrzeug vorhandenen Fahrzeug-Servolenkung zu schaffen, das/die universell für verschiedene Fahrzeuglenkungen bei einem geringen Aufwand einsetzbar ist und mit dem/der die Kennwerte der Fahrzeuglenkung, wie die auftretenden Zahnstangenkräfte und die Ventilkennlinien des Servostellers, ermittelt werden.
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Diese Aufgabe wird entsprechend dem Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und entsprechend der Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass bei einer in einem Fahrzeug verbauten Fahrzeug-Servolenkung zur Ermittlung der Kennwerte der Fahrzeuglenkung beidseitig der Lenkung zwischen einem Lenkgehäuse und einer Kugelkopfaufnahme eine die Lenkung blockierende Messvorrichtung angebracht wird, wobei die Messvorrichtung die Zahnstange des Lenkgetriebes umgreift und sich an der Kugelkopfaufnahme sowie gegenüber am Lenkgehäuse abstützt. Damit die Lenkung zur Anbringung der Messvorrichtung nicht demontiert werden muss, sind die die Zahnstange umgreifenden Teile der Messvorrichtung geteilt ausgeführt, die miteinander lösbar verbindbar sind.
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Die Messvorrichtung besteht im Einzelnen aus einer die Zahnstange umfassenden Ausgleichshülse, einer die Messvorrichtung beidseitig begrenzenden Abstützung, wenigstens einem zwischen den beiden Abstützungen angeordneten Aufnehmer. Zur Realisierung der Montierbarkeit der Messvorrichtung an der Lenkung sind die Ausgleichshülse und die beiden Abstützungen jeweils als Halbschalen ausgebildet, die miteinander lösbar verbindbar sind. Die Seitenfläche der ersten Abstützung der Messvorrichtung liegt an dem Lenkgehäuse und die Seitenfläche der zweiten Abstützung liegt an der Kugelkopfaufnahme der Lenkung an und blockiert somit die Lenkung während des Messprozesses.
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Zur Ermittlung der über einen Servosteller auf die Lenkung einwirkenden Zahnstangenkräfte sind am Aufnehmer der Messvorrichtung Dehnungsmessstreifen angeordnet.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass mit einfachen Mitteln und mit geringem Aufwand bei in Kraftfahrzeugen vorhandenen Servolenkungen die Kennwerte der Lenkung, wie die bei dem Lenkvorgang auftretenden Zahnstangenkräfte, die Zahnstangenkraft über den Lenkwinkel oder dem Lenkmoment oder die Ventilkennlinien des Servostellers, ermittelt und mit den Werten von anderen Lenkungen verglichen werden können. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass bei der Ermittlung der Kennwerte die vorhandene Lenkung nicht demontiert werden muss. In der Werkstatt, in der eine entsprechende Untersuchung durchgeführt wird, müssen lediglich die Manschetten der Lenkung entfernt werden, um die Messvorrichtung jeweils beidseitig zwischen dem Lenkgehäuse und der Kugelkopfaufnahme der Lenkung zu montieren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert.
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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: ein Teil einer Lenkung im Bereich zwischen Lenkgehäuse und Spurstange,
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2: ein Teil einer Lenkung mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und.
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3: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in Explosivdarstellung.
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Die erfindungsgemäße Lösung zur Ermittlung der Kennwerte einer in einem Fahrzeug vorhandenen Servolenkung ist einsetzbar für alle üblichen in Kraftfahrzeugen eingesetzten Servolenkungen. Erläutert wird die Erfindung an einer an sich bekannten Fahrzeuglenkung, so wie sie beispielsweise in der
DE 44 37 939 C3 beschrieben wurde. Die Messung der Lenkungskennwerte erfolgt in einer dafür ausgerüsteten Werkstatt bei einem stehenden Fahrzeug.
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In der 1 ist ein Teil eines Lenkgetriebes für das in Fahrtrichtung rechte Fahrzeugrad dargestellt, wobei eine das Lenkgetriebe vor Verschmutzung schützende Manschette 5 entfernt wurde. Aus der 1 ist ein Lenkgehäuse 1 erkennbar, in dem eine Zahnstange 2 verschiebbar geführt ist. Die Zahnstange 2 ist über ein in einer Kugelkopfaufnahme 3 gelagertes Kugelgelenk mit einer Spurstange 4 verbunden, die den Stellhub der Zahnstange 2 auf das nicht dargestellte Fahrzeugrad überträgt. Das Lenkgetriebe ist mit einem nicht dargestellten Servosteller verbunden, mit dem die von einem ebenfalls nicht dargestellten Lenkrad erzeugten Lenkkräfte verstärkt auf die Zahnstange 1 übertragen werden. Das Lenkgetriebe ist für das linke lenkbare Fahrzeugrad analog ausgebildet. Auf die Funktionsweise und die Ausbildung der Servolenkung muss nicht weiter eingegangen werden, da dieses allgemeiner Stand der Technik ist.
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In der 2 ist schematisch eine Messvorrichtung 6 zur Ermittlung der Kennwerte einer Fahrzeug-Servolenkung dargestellt. Die Messvorrichtung 6 ist während der Aufnahme der Lenkungskennwerte, wie in 2 für das rechte lenkbare Fahrzeugrad dargestellt, zwischen dem Lenkgehäuse 1 und der Kugelkopfaufnahme 3 die Zahnstange 2 umgreifend derart angeordnet, dass die Lenkung blockiert ist. Auf der linken Seite des Lenkgetriebes ist, nicht dargestellt, ebenfalls eine die Lenkung blockierende Messvorrichtung 6 zwischen dem Lenkgehäuse 1 und der Kugelkopfaufnahme 3 angeordnet.
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In der 3 ist die Messvorrichtung 6 als Explosionszeichnung dargestellt. Die Messvorrichtung 6 besteht aus einer geteilt ausgeführten Ausgleichshülse 14, die lösbar um die Zahnstange 2 angeordnet ist. Der Innendurchmesser der Ausgleichshülse 10 entspricht dem Außendurchmesser der Zahnstange 2. Da die Zahnstange 2 der zu untersuchenden unterschiedlichen Lenkungen auch unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen können, kommen für die Adaptivität der Messvorrichtung 6 Ausgleichshülsen 14 zum Einsatz, die aufgrund der unterschiedlichen Außendurchmesser der Zahnstange 2 der verschiedenen Lenkungen einen entsprechenden Innendurchmesser aufweisen. Die Ausgleichshülse 14 kann als durchgängige und geteilt ausgeführte Hülse oder als eine geteilte und mit einem Steg versehene Hülse, so wie in 3 dargestellt, ausgebildet sein. Des Weiteren wird die Messvorrichtung 6 durch die die Messvorrichtung beidseitig begrenzenden Abstützungen 12 und 13 gebildet. Die Abstützung 12 besteht aus den Halbschalen 7 und 7' und die Abstützung 13 aus den Halbschalen 11 und 11', die jeweils lösbar miteinander verbindbar sind und auf dem Außendurchmesser der Ausgleichshülse 10 aufliegen. Die Halbschalen 7 und 7' sowie 11 und 11' werden vorzugsweise durch Schrauben miteinander lösbar verbunden.
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Die Montage der Messvorrichtung 6 erfolgt derart, dass die Seitenfläche der Abstützung 12 an dem Lenkgehäuse 1 und die Seitenfläche der Abstützung 13 an der Kugelkopfaufnahme 3 anliegen und somit die Lenkung blockiert wird. Bei einer Ausbildung der Ausgleichshülse 14 mit einem Steg liegt die Seitenfläche der Abstützung 13 an der Innenseite des Stegs der Ausgleichshülse 10 an. Die Außenseite des Stegs der Ausgleichshülse 10 liegt dabei an der Außenseite der Kugelkopfaufnahme 3 an.
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Zwischen den beiden Abstützungen 12 und 13 ist wenigstens ein Aufnehmer 8 angeordnet, an dem ein Dehnungsmessstreifen 9 befestigt wird.
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Die Ermittlung der Kennwerte der Fahrzeug-Servolenkung erfolgt bei einer beidseitig am Lenkgetriebe angebrachten und die Lenkung blockierenden Messvorrichtung 6. Zur Ermittlung der Kennwerte der Lenkung wird in üblicher Weise das Lenkrad betätigt, wodurch die entsprechenden Lenkbefehle als Eingangsmoment auf den Servosteller übertragen werden. Von dem Servosteller wird, ebenfalls in bekannter Weise, eine auf das Lenkgetriebe verstärkt einwirkende Lenkkraft bzw. Lenkmoment erzeugt, die mittels Messaufnehmern erfasst und ausgewertet werden. Entsprechend dem Lenkungseinschlag wird dabei eine Messeinrichtung 6 gestaucht, während die andere unbelastet ist. Durch die auf den Aufnehmern 8 der Messvorrichtung 6 befestigten Dehnungsmessstreifen 9 wird die auf die Lenkungsseite eingeleitete Kraft auf die Zahnstange 2 erfasst.
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Durch Anordnung eines Lenkwinkelsensors am Lenkrad oder an der Lenkspindel werden die auftretenden Zahnstangenkräfte über den Lenkwinkel ermittelt und durch einen entsprechenden Kurvenverlauf dargestellt. Durch Anordnung eines Lenkmomentensensors am Lenkrad des Fahrzeuges wird die jeweilige Zahnstangenkraft über das eingetragene Lenkmoment ermittelt. Dadurch können die bekannten Ventilkennlinien des Servostellers ermittelt werden. Durch die Ermittlung der Kräfte auf der Zahnstangenebene wird es zusätzlich erfindungsgemäß ermöglicht, im Fahrbetrieb eine Zuordnung der Verdrehung des Drehstabs im Hydraulikventil des Lenkgetriebes zu erfassen.
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Alternativ können auch Drucksensoren in den Lenkungsleitungen zwischen Servosteller und Lenkungsgetriebekammern angeordnet werden. Aus der Lenkradbetätigung und dem dazu ermittelten Druck in den Lenkungsleitungen lässt sich dann ebenfalls die Ventilkennlinie des Servostellers ermitteln. In diesem Fall werden keine Dehnungsmessstreifen zur Ermittlung der Kennlinien benötigt. Die Ermittlung dieser Kennlinien erfolgt ebenfalls bei einer blockierten Lenkung.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in einer einfachen und universellen Anwendung für unterschiedliche Lenkungen. Durch das Blockieren der Lenkung während des Messvorganges lassen sich mit handelsüblichen Messaufnehmern, wie Dehnungsmessstreifen, Lenkwinkelsensoren, Lenkmomentsensoren und Drucksensoren, wie oben beschrieben, die Kennwerte einer Fahrzeug-Servolenkung schnell und kostengünstig ermitteln. Die ermittelten Kennwerte der einzelnen Lenkungen sind miteinander vergleichbar, so dass spezielle Aussagen zu den einzelnen Lenkungen gemacht werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkgehäuse
- 2
- Zahnstange
- 3
- Kugelkopfaufnahme
- 4
- Spurstange
- 5
- Manschette
- 6
- Messvorrichtung
- 7
- Halbschale
- 7'
- Halbschale
- 8
- Aufnehmer
- 9
- Dehnungsmessstreifen
- 10
- Ausgleichshülse
- 11
- Halbschale
- 11'
- Halbschale
- 12
- Abstützung
- 13
- Abstützung
- 14
- Ausgleichshülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2734182 C3 [0002]
- DE 4134850 C2 [0004]
- EP 1446318 B1 [0005]
- DE 4437939 C3 [0006, 0019]
