DE102011115643A1

DE102011115643A1 - Vorrichtung zur Prüfung eines Kugelgewindetriebs

Info

Publication number: DE102011115643A1
Application number: DE102011115643A
Authority: DE
Inventors: Reno Davids; Jan Mikolajewski; Florian Newie; Elke Babilas
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Testen eines Kugelgewindetriebs (1) einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung (2) und ein Verfahren zum Testen eines derartigen Kugelgewindetriebs (1). Erfindungsgemäß umfasst eine Prüfvorrichtung ein Haltmittel (3) zum Festhalten der Fahrzeuglenkung (2), ein Antriebsmittel (4) zum Antrieb des Kugelgewindetriebs (1) der Fahrzeuglenkung (2) und ein Auswertungsmittel (5) zur Auswertung eines akustischen Signals aus der Geräuschemission des Kugelgewindetriebs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Testen eines Kugelgewindetriebs einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung und ein Verfahren zum Testen eines derartigen Kugelgewindetriebs.
Eine elektromechanische Fahrzeuglenkung unterstützt einen Autofahrer bei der Lenkung seines Fahrzeugs, wobei eine vom Fahrer betätigte Lenkung mittels einer Sensorik erkannt und in ein Steuersignal umgewandelt wird, um einen Elektromotor der Fahrzeuglenkung zu steuern. Zur Übertragung einer Unterstützungskraft, die von einem Elektromotor auf die Lenkstange des Fahrzeugs aufgebracht wird, wird ein Kugelgewindetrieb (KGT) verbaut. Der Elektromotor wird über den Kugelgewindetrieb mit der Lenkstange gekoppelt, um an dieser eine Unterstützungskraft bereitzustellen. Der Kugelgewindetrieb dient dabei zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung oder umgekehrt und besteht normalerweise aus einer Gewindespindel, einer Gewindemutter, in der die Kugeln integriert sind, und einer Kugelrückführung. Da der Kugelgewindetrieb mit Kugeln nicht fest konstruiert werden kann, stoßen die Kugeln ständig gegeneinander und gegen die Rillen der Gewindespindel/-mutter, wodurch ein Geräusch generiert wird. Heutige Normen stellen Richtlinien dar, die unter anderem bei der Geräuschemission als Maßstab für die Umweltbelastung dienen und deren Erfüllung von Kugelgewindetriebs- und Automobilherstellern zunehmend berücksichtigt wird. Daher sollte ein Kugelgewindetrieb wünschenswert geräuscharm laufen. Außerdem bedeutet ein starkes Geräusch eine Beeinträchtigung des Kugelgewindetriebs und somit auch eine verkürzte Lebensdauer des Kugelgewindetriebs infolge erhöhten Verschleißes.
Um eine verbesserte Qualitätskontrolle von Kugelgewindetrieb z. B. noch in einem Lenkungsproduziereden Werk durchführen zu können, sollte die Fahrzeuglenkung schon am Bandende in Betrieb genommen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache und sichere Methode zur Prüfung eines Kugelgewindetriebs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Fehler in einem Kugelgewindetrieb der Fahrzeuglenkung frühzeitig zu erkennen. Erfindungsgemäß wird eine Prüfvorrichtung zum Testen eines Kugelgewindetriebs (KGT) einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung vorgesehen, wobei die Prüfvorrichtung ein Haltmittel zum Festhalten der Fahrzeuglenkung, ein Antriebsmittel zum Antrieb des Kugelgewindetriebs und ein Auswertungsmittel zur Auswertung eines akustischen Signals umfasst, wobei das akustische Signal aus der Geräuschemission des Kugelgewindetriebs während dessen Betriebs erzeugt wird. Bei einem in Ordnung zusammengebauten Kugelgewindetrieb ist das Spiel der Kugeln zueinander so gering, dass die Fahrzeuglenkung bei Anregung akustisch nicht auffällig ist. Bei einem schlecht zusammengebauten Kugelgewindetrieb haben die Kugeln untereinander zu viele Bewegungsräume. Bei Anregung der Fahrzeuglenkung schlagen die Kugeln dann gegeneinander, und verursachen damit ein Geräusch, was einer mangelhaften Fahrzeuglenkung entspricht. Dadurch, dass ein Geräusch, das vom Kugelgewindetrieb in seinem Betrieb erzeugt, analysiert bzw. ausgewertet wird, kann ein versteckter Mangel, wie z. B. ein Montagefehler von Kugeln, in einem Kugelgewindetrieb entdeckt werden. Dabei kann die Auswertung über z. B. den Schallpegel, den die Fahrzeuglenkung im Betrieb erzeugt, erfolgen. Durch frühzeitige Erkennung eines Fehlers des Kugelgewindetriebs in einer Fahrzeuglenkung noch vor deren Einbau in einem Fahrzeug, wird die Gefahr vermieden, dass das komplette Fahrzeuglenksystem wegen eines mangelhaften Kugelgewindetriebs später ausgetauscht werden muss.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Auswertung des akustischen Signals mittels eines Vergleiches eines vorgegebenen akustischen Sollwertes mit einem aktuell ermittelten akustischen Istwert ausgeführt, wobei der Vergleich durch z. B. die Frequenz, die Lautstärke und/oder die Bandbreite des akustischen Signals erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Antriebsmittel über einen Elektromotor der Fahrzeuglenkung den Kugelgewindetrieb antreiben. In dem Fall wird das Antriebsmittel dann mit einem Steuergerät oder einer Software ausgestaltet. Durch das Antriebsmittel kann der Elektromotor auf einer gleichen Weise wie bei einer normalen Anregung der Fahrzeuglenkung angesteuert werden, um den Kugelgewindetrieb in Betrieb zu setzen.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Antriebsmittel den Kugelgewindetrieb zusätzlich über einen Drehmomentgenerator der Prüfvorrichtung antreiben, wobei der Drehmomentgenerator Drehmomente mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude an den Kugelgewindetrieb liefert. Die Frequenz und Amplitude können hier jeweils auf die geleichen Werte wie sie vom Elektromotor der Fahrzeuglenkung bestimmt werden, eingestellt werden. In diesem Fall muss der Elektromotor der Fahrzeuglenkung beim Testen des Kugelgewindetriebs dann nicht mehr genutzt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Antriebsmittel. ein Mittel der Fahrzeuglenkung sein, welches eine automatische Lenkfunktion, insbesondere eine Komfortfunktion, der Fahrzeuglenkung ausführen kann. Die Fahrzeuglenkung kann somit ohne größeren Aufwand über eine Komfortfunktion der Fahrzeuglenkung angeregt werden. Eine derartige Komfortfunktion kann z. B. eine automatische Parklenkung sein. Somit ist es nicht notwendig, ein Antriebsmittel extra für das Testen des Kugelgewindetriebs auszugestalten.
Weiterhin wird ein Verfahren erfindungsgemäß zum Prüfen eines Kugelgewindetriebs einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung angegeben, insbesondere bevor die Fahrzeuglenkung in einem Fahrzeug eingebaut wird, der Kugelgewindetrieb der Fahrzeuglenkung durch ein Antriebsmittel einer Prüfvorrichtung betrieben wird, wobei ein akustisches Signal durch den Betrieb des Kugelgewindetriebs erzeugt und durch ein Auswertungsmittel der Prüfvorrichtung ausgewertet wird.
Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur näher dargestellt. Es zeigt:
1: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.
1 zeigt eine Prüfvorrichtung zum Testen eines Kugelgewindetrieb (KGT) 1 einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung 2 an. Mittels einer solchen Prüfvorrichtung kann der Kugelgewindetrieb 1 noch vor dem Einbau der Fahrzeuglenkung 2 in einem Fahrzeug geprüft werden, um damit den Fall ausschließen zu können, dass die gesamte Fahrzeuglenkung 2 später wieder vom Fahrzeug abgebaut werden muss, um den defekten Kugelgewindetrieb 1 auszutauschen. Durch eine so genannte Fehlerdiagnose für den Kugelgewindetrieb 1 in einer frühzeitigen Phase wird die Qualität des Kugelgewindetriebs 1 geprüft, um einen Kugelgewindetrieb 1 mit einem ruhigen, geräuscharmen Lauf in einem zusammengebauten Zustand im Fahrzeug zu gewährleiten.
Ein Haltmittel 3 hält die Fahrzeuglenkung 2 fest. Um den Kugelgewindetrieb zu prüfen, wird ein Geräuschsignal, das der Kugelgewindetrieb 1 in seinem Betrieb erzeugt, ausgewertet. Zur Erzeugung eines Geräusches wird ein Antriebsmittel 4 vorgesehen, mit dem der Kugelgewindetrieb 1 betreiben werden kann. Das Antriebsmittel 4 kann entweder über einen Elektromotor 7 der Fahrzeuglenkung 2 oder über einen Drehmomentgenerator 6 der Prüfvorrichtung den Kugelgewindetrieb 1 antreiben. Der Drehmomentgenerator 6 kann wie der Elektromotor 7 Drehmomente mit einer Frequenz und Amplitude an den Kugelgewindetrieb 1 liefern, wobei die Frequenz und Amplitude gleich dem des Elektromotors 7 sein können. Das Antriebsmittel 4 kann auch durch eine automatische Lenkfunktion der Fahrzeuglenkung 2, insbesondere eine Komfortfunktion (z. B. eine automatische Parklenkung), ermöglicht werden. Die Fahrzeuglenkung 2 anzuregen und damit den Kugelgewindetrieb 1 anzutreiben, kann dann ohne großen Aufwand über eine Komfortfunktion der Fahrzeuglenkung erfolgen. In diesem Fall muss kein Antriebsmittel 4 extra für die Prüfvorrichtung ausgestaltet werden.
Durch ein Auswertungsmittel 5 kann das erzeugte Geräuschsignal ausgewertet werden. Die Auswertung des Geräuschsignals wird mittels eines Vergleiches eines vorgegebenen akustischen Sollwertes mit einem aktuell ermittelten akustischen Istwert ausgeführt, wobei der Vergleich durch z. B. die Frequenz, die Lautstärke und/oder die Bandbreite des akustischen Signals erfolgen kann. Wenn der Kugelgewindetrieb 1 in Ordnung ist, wird die Fahrzeuglenkung 2 dann bei Anregung akustisch nicht auffällig sein. Bei einem mangelhaften Kugelgewindetrieb 1 wird ein ungewöhnliches Geräusch generiert, wenn die Fahrzeuglenkung 2 angeregt wird. Dadurch kann ein versteckter Fehler im Kugelgewindetrieb 1, wie z. B. ein Montagefehler vom Kugeln oder zu viel Spiel, noch vor dem Einbau der Fahrzeuglenkung 2 in einem Fahrzeug, entdeckt werden.

Claims

Prüfvorrichtung zum Testen eines Kugelgewindetriebs (1) einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung ein Haltmittel (3) zum Festhalten der Fahrzeuglenkung (2), ein Antriebsmittel (4) zum Antrieb des Kugelgewindetriebs (1) der Fahrzeuglenkung (2) und ein Auswertungsmittel (5) zur Auswertung eines akustischen Signals umfasst, welches aus der Geräuschemission des Kugelgewindetriebs (1) während dessen Betriebs erzeugt wird.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (4) über einen Elektromotor (7) der Fahrzeuglenkung (2) den Kugelgewindetrieb (1) antreibt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (4) den Kugelgewindetrieb (1) zusätzlich über einen Drehmomentgenerator (6) der Prüfvorrichtung treiben kann, wobei der Drehmomentgenerator (6) Drehmomente mit einer vorbestimmtem Frequenz und Amplitude an den Kugelgewindetrieb (1) liefert.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (4) ein Mittel der Fahrzeuglenkung (2) ist, welches zur Durchführung einer Komfortfunktion, insbesondere eine automatische Parklenkung, der Fahrzeuglenkung vorgesehen ist.
Verfahren zum Testen eines Kugelgewindetriebs (1) einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgewindetrieb (1) der Fahrzeuglenkung durch ein Antriebsmittel (4) einer Prüfvorrichtung betrieben wird, wobei ein akustisches Signal durch den Betrieb des Kugelgewindetriebs (1) erzeugt und durch ein Auswertungsmittel (5) der Prüfvorrichtung ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung des akustischen Signals mittels eines Vergleiches eines vorgegebenen akustischen Sollwertes mit einem aktuell ermittelten akustischen Istwert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgewindetrieb (1) durch das Antriebsmittel (4) über einen Elektromotor (7) der Fahrzeuglenkung (2) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgewindetrieb (1) zusätzlich durch das Antriebsmittel (4) über einen Drehmomentgenerator (6) der Prüfvorrichtung betrieben wird, wobei der Drehmomentgenerator (6) Drehmomente mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude an den Kugelgewindetrieb (1) liefert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (4) als ein Mittel der Fahrzeuglenkung (2) derart vorgesehen wird, dass eine Komfortfunktion, insbesondere eine automatische Parklenkung, der Fahrzeuglenkung mit dem Mittel durchgeführt wird.