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Die Erfindung betrifft ein Prüfsystem für Fahrzeuge, insbesondere einen Rollenprüfstand, welches wenigstens einen zur Positionserfassung des Fahrzeugs ausgebildeten Sensor umfasst. Signale des wenigstens eines Sensors sind einer Regelungseinrichtung übermittelbar, mittels welcher ein Lenkaktuator des Fahrzeugs ansteuerbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen eines Fahrzeugs, insbesondere unter Verwendung eines Rollenprüfstands.
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Die
DE 10 2009 022 281 A1 beschreibt ein System zum kontrollierten Bewegen von Kraftfahrzeugen in einer Halle. Hierbei erfasst ein außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordneter Sensor eine Position des Kraftfahrzeugs. Der Sensor kommuniziert mit einer ebenfalls außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordneten Recheneinrichtung, welche mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist. Und Sende- und Empfangseinrichtung kommuniziert drahtlos mit einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs, über welches ein Antrieb und eine Lenkung des Kraftfahrzeugs ansteuerbar sind. Die Recheneinrichtung berechnet einen Bewegungsvektor des Kraftfahrzeugs von seiner Ist-Position, welche mit dem Sensor erfasst wird, hin zu einer nachfolgenden Soll-Position. Über die Sende- und Empfangseinrichtung wird der Bewegungsvektor an das Steuergerät des Kraftfahrzeugs übermittelt. Daraufhin steuert das Steuergerät den Antrieb und die Lenkung so an, dass das Kraftfahrzeug von einer Ist-Position zu seiner Soll-Position fährt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art mit einer erweiterten Funktionalität bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Prüfsystem für Fahrzeuge umfasst wenigstens einen zur Positionserfassung des Fahrzeugs ausgebildeten Sensor. Signale des Sensors sind einer Regelungseinrichtung übermittelbar, welche dazu ausgelegt ist, einen Lenkaktuator des Fahrzeugs anzusteuern. Das Prüfsystem umfasst zudem eine Erkennungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, anhand eines durch den Lenkaktuator eingestellten Lenkwinkels ein Vorliegen einer Fehlfunktion wenigstens einer Komponente des Fahrzeugs zu erkennen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Einstellen eines Lenkwinkels mittels des Lenkaktuators zum Zwecke der Einhaltung der Soll-Position des Fahrzeugs einen Hinweis darauf geben kann, dass bestimmte Komponenten des Fahrzeugs nicht korrekt eingestellt sind. Wird das Vorliegen einer solchen Fehleinstellung erkannt, so kann das Fahrzeug einer detaillierten Untersuchung unterzogen werden, um die Ursache für die Fehlfunktion zu analysieren und zu beheben. Auf diese Weise ist eine erweiterte Funktionalität des Prüfsystems bereitgestellt.
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Es lässt sich so ein im Rahmen der Überprüfung des Fahrzeugs ohnehin vorgesehener Vorgang, nämlich das Einregeln einer Soll-Position während einer Fahrt des Fahrzeugs, dazu nutzen, Informationen über fehlerhafte Komponenten des Fahrzeugs zu gewinnen. Dadurch kann eine separate Prüfung auf das Vorliegen dieser Fehlfunktion entfallen oder eine solche separate Prüfung Kann in einer kürzeren Zeit durchgeführt werden. Es lässt sich so die für die Fahrzeugproduktion und -prüfung vorzusehende Zeit verringern, was zu Kosteneinsparungen führt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mittels der Erkennungseinrichtung das Vorliegen einer Fehlfunktion eines Fahrwerks des Fahrzeugs und/oder eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs und/oder eines Lenkwinkelsensors des Fahrzeugs erkennbar. Auf die korrekte oder fehlerhafte Einstellung dieser Komponenten lässt sich nämlich besonders einfach in Abhängigkeit vom Lenkwinkel rückschließen, welchen der Lenkaktuator einstellt, um das Fahrzeug von einer Ist-Position zu einer Soll-Position zu bewegen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Vorliegen einer Fehlfunktion durch das Auslesen von Datenwerten aus der Erkennungseinrichtung festgestellt wird. Bevorzugt ist jedoch die Erkennungseinrichtung dazu ausgelegt, das Vorliegen der Fehlfunktion zu signalisieren. Dann kann nämlich besonders unmittelbar das betreffende Fahrzeug ausgesondert und einer Nacharbeit bzw. Überprüfung unterzogen werden, um die Ursache der Fehlfunktion zu ergründen.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn in einem Speicher des Systems wenigstens ein Schwellenwert abgelegt ist, bei dessen Überschreiten mittels der Erkennungseinrichtung auf das Vorliegen der Fehlfunktion schließbar ist. Dann lässt sich nämlich das Erkennen von Fehlfunktionen besonders weitgehend automatisieren.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Erkennungseinrichtung dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einer Zeitspanne, über welche hinweg der Lenkaktuator den Lenkwinkel einstellt, auf das Vorliegen der Fehlfunktion zu schließen. Es kann nämlich beispielsweise vorkommen, dass der Lenkaktuator dauerhaft das Einschlagen lenkbarer Räder des Fahrzeugs bewirkt, um ein Abdriften des Fahrzeugs von einer Soll-Position zu vermeiden. Dies ist ein besonders deutliches Indiz dafür, dass eine Komponente des Fahrzeugs fehlerhaft ist. So kann etwa eine Achse des Fahrzeugs nicht mit der Fahrzeugquerrichtung fluchten, sondern bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung eine gewisse Schrägstellung aufweisen. Um bei einer solchen Schrägstellung zu verhindern, dass das Fahrzeug die Soll-Position verlässt, stellt der Lenkaktuator den Lenkwinkel der lenkbaren Räder dauerhaft so ein, dass der durch die Schrägstellung der Achse bewirkten Bewegung des Fahrzeugs entgegengewirkt wird.
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Es ist jedoch auch möglich, dass der Lenkwinkelsensor angibt, dass ein korrigierender Lenkeinschlag der lenkbaren Räder vorliegt, wobei tatsächlich ein Geradeauslauf der lenkbaren Räder gegeben ist, da korrekte Einstellungen am Antriebsstrang und am Fahrwerk des Fahrzeugs vorgenommen wurden. In einem solchen Fall erkennt die Erkennungseinrichtung, dass der Lenkaktuator – vermeintlich – einen korrigierenden Lenkwinkel einstellt, obwohl dies tatsächlich gar nicht der Fall ist. In einer anschließenden Analyse kann hier geprüft werden, ob das Einstellen des Lenkwinkels über eine vorbestimmte, längere Zeitspanne hinweg mittels des Lenkaktuators auf eine tatsächliche Fehleinstellung des Fahrwerks oder des Antriebsstrangs zurückzuführen ist oder ob ein falsch eingebauter oder falsch parametrierter Lenkwinkelsensor vorliegt.
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Das Vorliegen der Fehlfunktion lässt sich insbesondere dann besonders gut feststellen, wenn bei einer Fahrt des Fahrzeugs mit konstanter Geschwindigkeit der Lenkaktuator den Lenkwinkel über eine längere Zeitspanne hinweg einstellt.
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Vorteilhaft ist die Erkennungseinrichtung des Weiteren dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einer auf ein Verzögern und/oder Beschleunigen wenigstens eines Rades des Fahrzeugs hin erfolgenden Einstellung des Lenkwinkels auf das Vorliegen der Fehlfunktion zu schließen. Führt nämlich das Abbremsen oder Beschleunigen zu der Notwendigkeit eines Lenkeingriffs mittels des Lenkaktuators, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass eine asymmetrische Bremskraftverteilung vorliegt bzw. dass die Antriebskraft asymmetrisch auf die Räder verteilt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen eines Fahrzeugs, insbesondere unter Verwendung eines Rollenprüfstands, wird mittels wenigstens eines Sensors eine Position des Fahrzeugs erfasst. Signale des wenigstens einen Sensors werden an eine Regelungseinrichtung übermittelt, die einen Lenkaktuator des Fahrzeugs ansteuert. Hierbei wird anhand eines durch den Lenkaktuator eingestellten Lenkwinkels auf ein Vorliegen einer Fehlfunktion einer Komponente des Fahrzeugs rückgeschlossen.
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Die für das erfindungsgemäße System beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 schematisch einen Kraftwagen, welcher sich auf einem Rollenprüfstand befindet und dort automatisiert ein Fahrprogramm absolviert, wobei aufgrund einer Schrägstellung einer Hinterachse des Kraftwagens ein Lenkaktuator dauerhaft einen korrigierenden Lenkwinkel an den Vorderrädern einstellt;
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2 den Kraftwagen gemäß 1, bei welchem der Lenkwinkelsensor das Einstellen eines korrigierenden Lenkwinkels anzeigt, obwohl die Einstellungen des Fahrwerks und des Antriebsstrangs korrekt sind;
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3 den sich auf dem Rollenprüfstand befindenden Kraftwagen, bei welchem der Lenkaktuator einen korrigierenden Lenkwinkel einstellt, da auf die Vorderräder unterschiedlich hohe Bremskräfte wirken; und
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4 den sich auf dem Rollenprüfstand befindenden Kraftwagen, bei welchem der Lenkaktuator einen korrigierenden Lenkwinkel einstellt, da auf die Hinterräder unterschiedlich hohe Beschleunigungskräfte wirken.
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Ein in 1 schematisch gezeigter Kraftwagen 10 absolviert im Rahmen der Fahrzeugproduktion vor seiner Auslieferung einen Prüflauf auf einem (nicht gezeigten) Rollenprüfstand. Hierbei wird ein vorgegebenes Fahrprogramm absolviert, bei welchem der Kraftwagen 10 mit verschiedenen Geschwindigkeiten fährt, Bremsmanöver durchführt und Beschleunigungen vornimmt. Auf dem Rollenprüfstand kann auch ein konstanter Vortrieb des Kraftwagens 10 und ein Rollen im Leerlauf eingestellt werden. Ein solcher Prüflauf erfolgt vorliegend automatisiert.
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Um sicherzustellen, dass der Kraftwagen 10 seine Position auf den Rollen des Rollenprüfstands nicht ändert, überwachen Sensoren 12 die Position des Kraftwagens 10. Ein Regler 14, etwa ein PI-Regler oder ein PID-Regler, verarbeitet die Messwerte der Sensoren 12 und steuert einen Lenkaktuator 16 des Kraftwagens 10 so an, dass sich der Kraftwagen 10 in Querrichtung permanent in der Soll-Position auf den Rollen des Rollenprüfstands befindet. Der Kraftwagen 10 verfügt also über eine elektronische Lenkung, bei welcher durch den Lenkaktuator 16 ein Einschlagen der lenkbaren Räder 18, vorliegend der Vorderräder, des Kraftwagens 10 bewirkbar ist.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass der gesamte Prüflauf auf dem Rollenprüfstand automatisch durchgeführt wird, indem auch ein Antrieb, Bremsen und ein automatisches Getriebe des Kraftwagens 10 elektronisch und ohne das Zutun eines Fahrers angesteuert werden.
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Ein Lenkwinkelsensor 20 erfasst einen Lenkwinkel 22, welchen der Lenkaktuator 16 einstellt, um das Einhalten der Soll-Position auf dem Rollenprüfstand zu erreichen. Während des Prüflaufs auf dem Rollenprüfstand werden also die bei den verschiedenen simulierten Fahrmanövern von dem Lenkaktuator 16 jeweils aufgebrachten korrigierenden Lenkwinkel 22 erfasst. Mit dem Lenkwinkelsensor 20 ist eine Erkennungseinrichtung 24 gekoppelt, welche dazu ausgelegt ist, das Vorliegen einer Fehlfunktion von Komponenten des Kraftwagens 10 zu erkennen. Wenn nämlich mittels des Lenkaktuators 16 ein korrigierender Lenkwinkel 22 eingestellt wird, um sicherzustellen, dass der Kraftwagen 10 seine Soll-Position auf dem Rollenprüfstand beibehält, so kann dies als Indiz dafür gewertet werden, dass ein Fehler einer Komponente des Kraftwagens 10 vorliegt. Die Fehlfunktionen können insbesondere beim Analysieren eines integrierenden Anteils des Reglers 14 festgestellt werden.
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1 zeigt als ein Beispiel eines solchen Fehlers eine nicht korrekt eingestellte Hinterachse 26 des Kraftwagens 10. Die Hinterachse 26 fluchtet nicht mit einer die Fahrzeugquerrichtung angebenden Achse Y, sondern sie schließt mit dieser Achse Y einen Winkel β ein. Aufgrund einer solchen, schräg stehenden Hinterachse 26 müssen auf dem Rollenprüfstand die Räder 18 permanent um einen Lenkwinkel 22 bestimmter Größe (vorliegend nach rechts) eingeschlagen werden. Wenn also die Erkennungseinrichtung 24 feststellt, dass bei einer Fahrt des Kraftwagens 10 auf dem Rollenprüfstand mit minimaler Last oder im Leerlauf – also bevorzugt bei konstanter Geschwindigkeit – der Lenkaktuator 16 permanent den korrigierenden Lenkwinkel 22 einstellt, so kann auf das Vorliegen einer fehlerhaften Einstellung – etwa des Fahrwerks – rückgeschlossen werden. Die fehlerhafte Fahrwerkseinstellung drückt sich bei dem in 1 gezeigten Beispiel konkret in der schräg stehenden Hinterachse 26 aus. Insbesondere kann hierbei anhand der Größe des Lenkwinkels 22 auf die Größe des Winkels β rückgeschlossen werden.
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Die Erkennungseinrichtung 24 gibt jedoch nicht an, dass eine solche Fehleinstellung des Fahrwerks des Kraftwagens 10 vorliegt, sondern lediglich, dass eine Fehlfunktion vorliegt, welche beispielsweise auf die schräg stehende Hinterachse 26 zurückzuführen sein kann.
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Es ist jedoch auch möglich, dass lediglich der Lenkwinkelsensor 20 angibt, dass der Lenkaktuator 16 einen korrigierenden Lenkwinkel 22 einstellt, während die Räder 18 tatsächlich keinerlei Einschlag aufweisen, sondern geradeaus laufen. Ein solcher Zustand ist in 2 dargestellt.
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Bei dem in 2 gezeigten Kraftwagen 10 sind nämlich die Einstellungen des Fahrwerks und des Antriebsstrangs in Ordnung, und dennoch zeigt der Lenkwinkelsensor 20 an, dass ein korrigierender Lenkwinkel mittels des Lenkaktuators 16 eingestellt wird, um den Kraftwagen 10 in der Querrichtung in der Soll-Position auf dem Rollenprüfstand zu halten. In diesem Fall liegt eine Fehlfunktion des Lenkwinkelsensors 20 vor. Beispielsweise kann dieser falsch eingebaut oder falsch parametriert sein. Eine dadurch bewirkte Regelabweichung kann unabhängig davon vorliegen, ob der Kraftwagen 10 gerade beschleunigt oder verzögert wird. Über die Erkennungseinrichtung 24 wird hierbei erkannt, dass – vermeintlich – eine permanente Korrektur durch Einstellen eines korrigierenden Lenkwinkels notwendig ist, und dass folglich eine Fehlfunktion vorliegt. Der Kraftwagen 10, bei welchem die Erkennungseinrichtung das Vorliegen eines Fehlers erkennt, wird ausgesondert und einer Nacharbeit unterzogen, bei welcher die Ursache für den Fehler ergründet und behoben wird.
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Bei dem in 3 gezeigten Beispiel der Fahrt des Kraftwagens 10 auf dem Rollenprüfstand werden die vorderen Räder 18 des Kraftwagens 10 abgebremst, wobei an dem rechten und dem linken Rad 18 unterschiedlich große Bremskräfte FR, FL wirken, welche in 3 durch Kraftpfeile 28 unterschiedlicher Länge veranschaulicht sind. Hier verhindert dann der Lenkeingriff des Lenkaktuators 16, dass trotz der asymmetrischen Verteilung der Bremskräfte auf die Räder 18 der Kraftwagen 10 seine Position in Querrichtung auf dem Rollenprüfstand verlässt, vorliegend also nach links driftet. Um dies zu verhindern, werden nämlich die Räder 18 vorliegend mit einem positiven Lenkwinkel 22 beaufschlagt, also nach rechts eingeschlagen. Wenn also die Erkennungseinrichtung 24 bei einem Bremsmanäver feststellt, dass der Lenkaktuator 16 die Räder 18 mit einem korrigierenden Lenkwinkel 22 beaufschlagt, so lässt dies den Rückschluss zu, dass eine asymmetrische Verteilung der Bremskräfte auf die Räder 18 vorliegen kann.
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Das korrigierende Eingreifen des Lenkaktuators 16 ist besonders gut erfassbar, wenn die Verzögerung über eine vergleichsweise lange Zeitspanne, etwa über eine Zeitspanne von mehreren Sekunden hinweg, unverändert vorgenommen wird, also vergleichsweise lange eine Bremsung mit konstanter Verzögerung eingestellt wird.
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Während des in 4 gezeigten Prüflaufs des Kraftwagens 10 auf dem Rollenprüfstand werden auf die Hinterräder 30 den Kraftwagen 10 beschleunige Kräfte aufgebracht. Die Erkennungseinrichtung 24 erfasst hierbei, dass der Lenkaktuator 16 einen korrigierenden Lenkwinkel 22 an den vorderen Rädern 18 einstellt. Hier liegt die Ursache für das korrigierende Eingreifen des Lenkaktuators 16 darin begründet, dass eine asymmetrische Verteilung der beschleunigenden Antriebskräfte FR, FL auf die Hinterräder 30 vorliegt, welche in 4 durch unterschiedlich lange Kraftpfeile 32 veranschaulicht sind. Hier führt also die asymmetrische Verteilung der Antriebskräfte auf die angetriebenen Räder dazu, dass der Lenkwinkel 22 an den lenkbaren Rädern 18 eingestellt wird, um den Kraftwagen 10 in Querrichtung auf den Rollen des Rollenprüfstands stabil zu halten.
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Mittels der Erkennungseinrichtung 24 kann also nicht direkt festgestellt werden, welche Art asymmetrischer Kraftverteilung dazu führt, dass der Lenkaktuator 16 korrigierend eingreift, jedoch kann erkannt werden, dass eine Fehleinstellung der Bremsen oder des Antriebsstrangs vorliegt. Auch hier wird dann der Kraftwagen 10 ausgesondert und im Rahmen einer Nacharbeit auf einem Prüfstand analysiert, an welchem die Einstellungen des Fahrwerks und des Antriebsstrangs überprüft werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009022281 A1 [0002]
