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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Erkennung von Endanschlägen einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, die einen Servomotor aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenkeinrichtung für dessen Räder, wobei die Lenkeinrichtung einen Servomotor und ein Steuergerät aufweist, wobei das Steuergerät den Servomotor ansteuert und wobei das Steuergerät softwaregesteuerte Endanschläge für die Räder des Kraftfahrzeuges vorgibt.
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Zur Lenkung der Räder eines Kraftfahrzeuges werden Lenkeinrichtungen verwendet. Üblicherweise umfasst eine solche Lenkeinrichtung ein Lenkrad, welches mit einer Eingangswelle verbunden ist. Die Eingangswelle führt zu einem Lenkgetriebe, welches die Drehung des Lenkrades bzw. der Eingangswelle derart umwandelt, dass die Räder des Kraftfahrzeuges eingeschlagen werden.
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Die Räder werden über Spurstangen eingeschlagen, die mit dem Lenkgetriebe verbunden sind. Die Drehachsen der eingeschlagenen Räder schließen mit der Längsachse des Kraftfahrzeugs dann einen Winkel ein. Die Lenkbewegung des Fahrzeugführers wird üblicherweise durch einen Servomotor unterstützt, der ein Drehmoment erzeugt.
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Aus der
DE 10 2006 003 428 A1 ist eine Lenkeinrichtung bekannt, bei welcher durch ein Steuergerät sichergestellt ist, dass der Servomotor eine gewünschte Lenkbewegung des Fahrzeugführers nicht blockiert.
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Das Steuergerät ist durch eine Software so gesteuert, dass die Räder nach Erreichen eines softwaregesteuerten Endanschlages vom Fahrzeugführer noch weiter gegen mechanische Endanschläge gebracht werden können. Der Kraftaufwand hierfür hängt von der Gesamtübersetzung der Lenkeinrichtung ab.
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Bei der Lenkeinrichtung des Standes der Technik kann ein vom Steuergerät ermittelter softwaregesteuerter Endanschlag zwar durch erhöhten Kraftaufwand des Fahrzeugführers beim Lenken überschritten werden. Es kann jedoch der Fall auftreten, dass das Steuergerät in keinem Zustand den tatsächlichen, mechanischen Endanschlag detektiert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einer servomotorunterstutzten Lenkeinrichtung anzugeben, dessen Wendekreis optimiert ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches die Merkmale des nebengeordneten Anspruches 11 aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung und Erkennung von Endanschlägen einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, die einen Servomotor aufweist, umfasst die Schritte:
- – Erfassen der tatsächlichen, mechanischen Endanschläge der Lenkeinrichtung und
- – Festlegen der softwaregesteuerten Endanschläge, nachdem die tatsächlichen, mechanischen Endanschläge erfasst sind.
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Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass bei Lenkeinrichtungen des Standes der Technik innerhalb eines vorgebbaren Bereiches von der Software des Steuergerätes jede Position als softwaregesteuerter Endanschlag akzeptiert werden kann. Ein softwaregesteuerter Endanschlag kann sogar dann akzeptiert werden, wenn der tatsächliche, mechanische Endanschlag noch nicht erreicht ist. Hierbei kann problematisch sein, dass die softwaregesteuerten Endanschläge weit vor einem maximal möglichen, mechanischen Endanschlag liegen.
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Darauf ist erfindungsgemäß erkannt worden, dass dieser Fall insbesondere dann auftreten kann, wenn die Räder beim Einlernen der softwaregesteuerten Endanschläge nicht bis zum mechanischen Endanschlag eingeschlagen wurden. Hieraus kann sich eine unerwünschte Erhöhung des Wendekreises des Kraftfahrzeuges ergeben.
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Durch Ermitteln oder Festlegen der softwaregesteuerten Endanschläge erst nachdem die Räder einen mechanischen Endanschlag erreicht haben, kann der Wendekreis des Kraftfahrzeuges erfindungsgemäß optimiert bzw. minimiert werden.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Einlernen, nämlich das Festlegen, eines softwaregesteuerten Endanschlags erst nach Erreichen eines mechanischen Endanschlags sichergestellt.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Lernbereich durch Definition eines Lernwinkels vorgegeben wird, innerhalb dessen die softwaregesteuerten Endanschläge liegen sollen. Das Einlernen eines softwaregesteuerten Endanschlags erfolgt so vorteilhaft innerhalb eines definierten Lernbereiches. Aufgrund von Toleranzen während des Einbaus der Lenkeinrichtung in das Kraftfahrzeug ist ein solcher Lernbereich notwendig.
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Vor diesem Hintergrund ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Lernwinkel derart gewählt wird, dass er sich zwischen einem mechanischen Endanschlag und dem Beginn des Lernbereichs erstreckt. So kann der Lernbereich derart eng bemessen werden, dass der Wendekreis des Kraftfahrzeuges möglichst nicht vergrößert wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die softwaregesteuerten Endanschläge erst festgelegt werden, wenn beidseitig die mechanischen Endanschläge erfasst wurden. So wird vorteilhaft verhindert, dass ein einseitiges oder asymmetrisches Einlernen erfolgt.
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In Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp kann der Fahrzeugführer ein „zähes” Gefühl beim Lenken im Lernbereich erfahren, sofern das erfindungsgemäße Verfahren noch nicht durchgeführt wurde.
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Das Einlernen und sofortige Speichern der softwaregesteuerten Endanschläge kann erst nach Erreichen der mechanischen Endanschläge auf beiden Seiten erfolgen. Hierdurch wird eine Optimierung des Wendekreises sichergestellt. Weiterhin wird ein einseitiges Einlernen verhindert.
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Die mechanischen Endanschläge werden erreicht, wenn die Lenkung jeweils nach links oder rechts bis zum Anschlag gedreht wird. Hierbei wird eine erforderliche Verdrehung eines Drehstabs erreicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die softwaregesteuerten Endanschläge in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern ermittelt bzw. festgelegt werden. So kann ein eng bemessener Wendekreis durch die Messung apparativer Größen des Kraftfahrzeuges sichergestellt werden. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Parameter Handmoment, Stromaufnahme, Lenkraddrehgeschwindigkeit und/oder Lenkwinkel genutzt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die softwaregesteuerten Endanschläge beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes des Drehmomentes des Servomotors festgelegt werden. So kann ein softwaregesteuerter Endanschlag dann festgelegt werden, wenn der Servomotor eine erhöhte Kraftunterstützung liefern muss, um die Räder des Kraftfahrzeuges weiter einzuschlagen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die softwaregesteuerten Endanschläge beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes des Handmoments des Fahrzeugführers festgelegt werden. Hierdurch kann ein softwaregesteuerter Endanschlag dann festgelegt werden, wenn der Fahrzeugführer eine erhöhte Kraft aufwenden muss, um das Kraftfahrzeug zu lenken.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die softwaregesteuerten Endanschläge nur dann festgelegt werden, wenn ein vorgegebener Schwellwert der Drehzahl des Servomotors nicht überschritten wird. Hierdurch kann ein softwaregesteuerter Endanschlag prozesssicher festgelegt werden, wenn der Servomotor des Kraftfahrzeuges eine erhöhte Leistung erbringen muss, um die Räder des Kraftfahrzeuges weiter einzuschlagen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die softwaregesteuerten Endanschläge beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges festgelegt werden. Hierdurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass eine erforderliche Lenkbewegung durchgeführt werden kann. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges kann auch gleich null sein, beispielsweise im Werk, sofern sichergestellt ist, dass die Lenkbewegung nicht blockiert wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die softwaregesteuerten Endanschläge erst festgelegt werden, wenn ein Lenkwinkel innerhalb des Lernbereiches liegt. So ist sichergestellt, dass der Wendekreis des Kraftfahrzeuges nicht unnötig erhöht wird.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine Lenkeinrichtung für dessen Räder, wobei die Lenkeinrichtung einen Servomotor und ein Steuergerät aufweist, wobei das Steuergerät den Servomotor ansteuert und wobei das Steuergerät softwaregesteuerte Endanschläge für die Räder des Kraftfahrzeuges vorgibt.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Steuergerät nach Erreichen und Erfassen der tatsächlichen, mechanischen Endanschläge der Räder softwaregesteuerte Endanschläge ermittelt.
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Vor diesem Hintergrund ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Steuergerät der Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges ein Verfahren der hier beschriebenen Art durchführt. Durch das Detektieren des tatsächlichen, mechanischen Endanschlags wird werksseitig eine hohe Prozesssicherheit erreicht. Nacharbeit wird vermieden. Der gesamte Prozess des Einjustierens einer Lenkeinrichtung ist weniger zeitaufwändig. So kann ein Kraftfahrzeug mit hoher Qualität produziert werden.
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Der Status des Einlernens der Lenkeinrichtung kann über eine Diagnoseschnittstelle des Steuergerätes abgefragt werden. Dies kann beispielsweise im Produktionswerk oder in einer Servicestation erfolgen.
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Die ermittelten mechanischen Endanschläge sowie die softwaregesteuerten Endanschläge werden vorteilhaft in einem Speicher des Steuergeräts gespeichert. Sie können so dem Lenksystem und weiteren Systemen des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Apparat zur Ermittlung und Erkennung von Endanschlägen einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, die einen Servomotor aufweist. Der Apparat umfasst:
- - Mittel zum Erfassen tatsächlicher, mechanischer Endanschläge der Lenkeinrichtung und
- – Mittel zum Festlegen softwaregesteuerter Endanschläge, nachdem die tatsächlichen, mechanischen Endanschläge erfasst sind.
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Der Apparat kann ausgebildet sein, dass ein Lernbereich durch Definition eines Lernwinkels vorgegeben wird, innerhalb dessen die softwaregesteuerten Endanschläge liegen sollen.
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Eine weitere Ausführungsform des Apparats kann konfiguriert sein, dass der Lernwinkel derart gewählt wird, dass er sich zwischen einem mechanischen Endanschlag und dem Beginn des Lernbereichs erstreckt.
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Bei dem Apparat können die Festlegungsmittel ausgebildet sein, die softwaregesteuerten Endanschläge erst festzulegen, wenn beidseitig die mechanischen Endanschläge erfasst wurden.
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Der Apparat kann ferner vorsehen, die softwaregesteuerten Endanschläge in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern zu ermitteln bzw. festzulegen.
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Bei dem Apparat kann eine Ausbildung gewählt werden, bei der die softwaregesteuerten Endanschläge beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes des Drehmomentes des Servomotors festgelegt werden.
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Ferner können bei dem Apparat die softwaregesteuerten Endanschläge beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes des Handmoments des Fahrzeugführers festgelegt werden.
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Auch können beim Apparat die softwaregesteuerten Endanschläge nur dann festgelegt werden, wenn ein vorgegebener Schwellwert der Drehzahl des Servomotors nicht überschritten wird.
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Eine weitere Bauform des Apparats sieht vor, dass die softwaregesteuerten Endanschläge beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges festgelegt werden.
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Weitere Bauformen des Apparats sehen vor, dass die softwaregesteuerten Endanschläge erst festgelegt werden, wenn ein Lenkwinkel innerhalb des Lernbereichs liegt.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, welche einen Servomotor und ein elektronisches Steuergerät aufweist,
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2 in einer oberen Ansicht die Lenkeinrichtung gemäß 1, in einer unteren Ansicht einen detailliert dargestellten Ausschnitt der Lenkeinrichtung gemäß 1 und
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3 eine schematische Darstellung der Funktionsweise des elektronischen Steuergeräts.
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1 zeigt eine Lenkeinrichtung 1 für die Räder eines Kraftfahrzeuges, wobei die Lenkeinrichtung 1 einen Servomotor 2 und ein Steuergerät 3 aufweist, wobei das Steuergerät 3 den Servomotor 2 ansteuert und wobei das Steuergerät 3 softwaregesteuerte Endanschläge für die Räder des Kraftfahrzeuges vorgibt. Der Servomotor 2 und das Steuergerät 3 sind als eine bauliche Einheit 4 ausgestaltet.
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Das oben beschriebene Verfahren wird in der Regel computergestützt durch das Steuergerät 3 abgearbeitet. Das Steuergerät 3 ist dabei konventioneller Bauart und besitzt einen Mikroprozessor, einen Arbeitsspeicher (RAM) sowie ein Speichermittel zum Ablegen bzw. Speichern eines Computerprogramms, typischerweise ein Flash-Speicher. Das Steuergerät 3 kann ferner einen Eingangs-Port haben, um die Daten, die das Computerprogramm repräsentieren, dem Steuergerät 3 zuzuführen, um es im Flash-Speicher abzulegen. Alternativ verfügt das Steuergerät 3 über ein Empfangsteil, mit dessen Hilfe die Computerdaten drahtlos bzw. über eine Funkverbindung zum Steuergerät 3 gelangen. Das Steuergerät kann seiner Art nach ein embedded controller sein, d. h. ist körperlich mit der Lenkeinrichtung baulich verbunden bzw. bildet mit diesem eine bauliche Einheit.
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2 zeigt in einer oberen Ansicht die Lenkeinrichtung 1 gemäß 1 und in einer unteren Ansicht eine detaillierte Darstellung des kreisförmig umrandeten Bereichs der oberen Ansicht.
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Das Steuergerät 3 ermittelt nach Erreichen und Erfassen der tatsächlichen, mechanischen Endanschläge 5 der Räder softwaregesteuerte Endanschläge.
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Das Steuergerät 3 speichert die softwaregesteuerten Endanschläge in einem Speicher, vorzugsweise in einem EEPROM (Elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher).
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Das Steuergerät 3 führt ein Verfahren der nachfolgend beschriebenen Art durch.
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Das Verfahren zur Ermittlung und Erkennung von Endanschlägen einer Lenkeinrichtung 1 eines Kraftfahrzeuges, wobei die Lenkeinrichtung 1 einen Servomotor 2 aufweist, umfasst die nachfolgenden Schritte.
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In einem ersten Schritt werden die tatsächlichen, mechanischen Endanschläge 5 der Lenkeinrichtung 1 erfasst. In einem darauffolgenden Schritt werden die softwaregesteuerten Endanschläge festgelegt.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge sind virtuelle Anschläge. Diese werden vom Steuergerät 3 erzeugt, obwohl die Räder noch weiter eingeschlagen bzw. deren Drehachsen um einen weiteren Winkel gegen die Längsachse des Kraftfahrzeuges geneigt werden könnten.
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Die mechanischen Endanschläge 5 stellen die tatsächlichen konstruktiv vorgegebenen Anschläge dar, welche die Endpositionen der Räder eines Kraftfahrzeuges festlegen.
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In einem weiteren Schritt wird ein Lernbereich 6 durch Definition eines Lernwinkels 7 vorgegeben, innerhalb dessen die softwaregesteuerten Endanschläge liegen sollen.
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Der Lernbereich 6 bzw. der Lernwinkel 7 ist in 2 schematisch durch eine translatorische Strecke dargestellt.
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Tatsächlich jedoch ist ein Lernwinkel 7 ein Winkel, um den die Drehachsen der Räder des Kraftfahrzeuges gegen dessen Längsachse geneigt werden können. Sofern sich die Räder an ihrem jeweiligen mechanischen Endanschlag 5 befinden, schließen die Drehachsen der Räder mit der Längsachse des Kraftfahrzeuges einen Grenzwinkel ein.
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Der Lernwinkel 7 wird derart gewählt, dass er sich zwischen einem mechanischen Endanschlag 5 und dem Beginn 8 des Lernbereiches 6 erstreckt.
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Der Lernbereich 6 schließt sich unmittelbar an den mechanischen Endanschlag 5 der Lenkeinrichtung 1 bzw. der Räder an.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge werden erst festgelegt, wenn beidseitig die mechanischen Endanschläge 5 erfasst wurden.
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3 zeigt schematisch, dass die softwaregesteuerten Endanschläge in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern ermittelt bzw. festgelegt werden.
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Ein Softwaremodul des Steuergerätes 3 erfasst bestimmte Parameter und legt daraufhin die softwaregesteuerten Endanschläge fest.
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Die zu den softwaregesteuerten Endanschlägen gehörenden Lernwerte werden sofort nach der Ermittlung im Steuergerät 3 gespeichert. Zur Speicherung der Lernwerte muss kein Zündungszyklus durchlaufen werden.
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Das Softwaremodul erlaubt ein Auslesen des Lernstatus der Lenkeinrichtung 1.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge werden beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes des Drehmomentes des Servomotors 2 festgelegt.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge werden beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes des Handmoments des Fahrzeugführers festgelegt.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge werden nur dann festgelegt, wenn ein vorgegebener Schwellwert der Drehzahl des Servomotors 2 nicht überschritten wird.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge werden beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges festgelegt. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges kann auch gleich null sein, beispielsweise im Werk, sofern sichergestellt ist, dass die Lenkbewegung nicht blockiert wird.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge werden erst festgelegt, wenn ein Lenkwinkel innerhalb des Lernbereichs 6 liegt.
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Die softwaregesteuerten Endanschläge werden so in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel festgelegt. Ein softwaregesteuerter Endanschlag kann dann erkannt werden, wenn der Lenkwinkel innerhalb des definierten Lernbereiches 6 liegt. Der Lernbereich 6 ist aus Toleranzgründen notwendig.
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In 2 ist schematisch ein Lernbereich 6 dargestellt, der von einer Software zur Ermittlung der softwaregesteuerten Endanschläge genutzt wird.
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Der Lernbereich 6 wird durch einen Lernwinkel 7 definiert. Konkret ist ein Lernwinkel 7 von etwa 15° dargestellt. Diesem Lernwinkel 7 ist ein bestimmter Wendekreis des Kraftfahrzeuges zugeordnet.
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Der Lernwinkel 7 erstreckt sich von einem mechanischen Endanschlag 5 bis zum Beginn 8 des Lernbereiches 6.
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Nachfolgend wird der konstruktive Aufbau der Lenkeinrichtung 1 dargestellt.
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1 zeigt eine Lenkeinrichtung 1 eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine Eingangswelle 9, welche mit einem nicht gezeigten Lenkrad in im Wesentlichen drehfester Verbindung steht.
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Die Lenkeinrichtung 1 umfasst einen Drehstab 10, der mit einem Drehmomentsensor verbunden ist.
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Die Lenkeinrichtung 1 umfasst das elektronische Steuergerät 3 und den Servomotor 2, die auf einem Lenkgetriebegehäuse 11 angeordnet sind.
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Beidseitig des Lenkgetriebegehäuses 11 erstreckt sich je eine Spurstange 12, mit denen die nichtgezeigten Räder des Kraftfahrzeuges eingeschlagen werden können.
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2 zeigt in der unteren Ansicht eine detaillierte Schnittansicht des Bereichs der Lenkeinrichtung 1, der in der oberen Ansicht durch einen Kreisausschnitt umrahmt ist.
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2 zeigt in der unteren Schnittansicht, dass eine Spurstange 12 über ein Axialgelenk 13 mit einer Zahnstange 14 in Eingriff steht. Die Zahnstange 14 ist innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 11 aufgenommen.
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Die mechanischen Endanschläge 5 und die softwaregesteuerten Endanschläge der Lenkeinrichtung 1 sind mit den mechanischen Endanschlägen bzw. den softwaregesteuerten Endanschlägen der Räder des Kraftfahrzeuges identisch.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkeinrichtung
- 2
- Servomotor
- 3
- Steuergerät
- 4
- Einheit
- 5
- mechanischer Endanschlag
- 6
- Lernbereich
- 7
- Lernwinkel
- 8
- Beginn des Lernbereiches
- 9
- Eingangswelle
- 10
- Drehstab
- 11
- Lenkgetriebegehäuse
- 12
- Spurstange
- 13
- Axialgelenk
- 14
- Zahnstange
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006003428 A1 [0004]
