-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Validieren einer in einer elektromechanischen Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs eingestellten Position einer Zahnstange der Lenkvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung und mit einem Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet/programmiert ist.
-
Elektromechanische Lenkvorrichtungen moderner Kraftfahrzeuge mit elektronischer Lenkvorrichtung besitzen neben einem Positionssensor zur Bestimmung der momentanen Position der Zahnstange der Lenkvorrichtung und somit des momentanen Lenkwinkels der mit der Zahnstange gekoppelten Räder des Kraftfahrzeugs zusätzlich einen Winkelsensor, mittels welchem die im Handlenkrad des Kraftfahrzeugs eingestellte Lenkrad-Position ermittelbar ist.
-
Vor diesem Hintergrund ist aus der
DE 10 2006 059 945 B4 ein Verfahren zur Bestimmung des Schädigungsgrads einer elektromechanischen Lenkung durch Bestimmen der Stoßbelastung beim Anlaufen eines bewegbaren Elements an einen Endanschlag bekannt. Hierzu wird unmittelbar vor dem Anlaufen gegen den Endanschlag eine Weg- und/oder Geschwindigkeitsgröße des bewegbaren Elements gemessen. Diese Größe ist ein Maß für den Energiegehalt des Stoßes. Mittels eines vorgegebenen Algorithmus wird aus der Weg- bzw. Geschwindigkeitsgröße ein Schädigungswert für die sich ergebende Stoßbelastung berechnet.
-
Als problematisch bei herkömmlichen Lenkvorrichtungen erweist sich, dass sich im Falle einer fehlerbedingten, mechanischen Unterbrechung der Lenksäule der Lenkvorrichtung ein Zustand einstellen kann, in welchem die Betätigung des Handlenkrads durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs wirkungslos bleibt, so dass dieser keine Kontrolle mehr über die Wahl der momentanen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs besitzt. In einem solchen Zustand unkontrollierten Lenkens besteht jedoch die Gefahr, dass das Kraftfahrzeug einen schweren Verkehrsunfall, insbesondere durch Kollision mit einem Hindernis, verursacht.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren anzugeben, mittels welchem eine Funktionsstörung in der Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs erkannt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche-Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist demnach, die momentan eingestellte Position der Zahnstange einer elektromechanischen Lenkvorrichtung mit Hilfe einer Lenkrad-Position des im Kraftfahrzeug vorhandenen Handlenkrads, welches zum Einstellen der Position der Zahnstange mit dieser in Wirkverbindung steht, zu plausibilisieren. Dabei wird ausgenutzt, dass die Zahnstange – typischerweise relativ zu einem Gehäuse der Lenkvorrichtung – in eine Vielzahl von möglichen Positionen verstellt werden kann, so dass jeder Position der Zahnstange eine bestimmte Lenkrad-Position des Handlenkrads des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Erfindungsgemäß wird die momentan im Handlenkrad eingestellte Lenkrad-Position mit der momentan eingestellten Position der Zahnstange verglichen. Durch einen solchen Vergleich kann ermittelt werden, ob die durch eine entsprechende Einstellung der Lenkrad-Position des Handlenkrads gewünschte Position der Zahnstange auch tatsächlich vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so ist in der Lenkvorrichtung oder im Handlenkrad offensichtlich eine Funktionsstörung aufgetreten. Insbesondere kann eine mechanische Unterbrechung im Lenkstrang, beispielsweise in der Lenksäule, vorliegen. Wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine solche Funktionsstörung erkannt, so kann ein Fehler- oder Warnsignal erzeugt werden, mittels welchem der Fahrer des Kraftfahrzeugs über den Fehlerzustand in der Lenkvorrichtung bzw. im Handlenkrad informiert wird, so dass er auf das damit verbundene Gefahrenpotential reagieren kann.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lenkrad-Position des Handlenkrads mittels eines am Handlenkrad vorgesehenen Lenkrad-Sensors und die Position der Zahnstange mittels eines an der Zahnstange vorgesehenen Positionssensors ermittelt. Somit können bereits serienmäßig im Kraftfahrzeug verbaute Sensoren für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werden. Insbesondere kann die Bereitstellung separater zusätzlicher Sensoren, die mit erhöhten Fertigungskosten für das Kraftfahrzeug einhergeht, entfallen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Plausibilisierung der Zahnstangen-Position jeder möglichen Position der Zahnstange eine jeweilige Lenkrad-Position des Handlenkrads zugeordnet. Ein Fehlersignal wird erzeugt, wenn die bei einer bestimmten eingestellten Position gemessene, tatsächliche Lenkrad-Position um mehr als einen vorbestimmten maximalen Differenz-Wert von der der Position der Zahnstange zugeordneten Lenkrad-Position des Handlenkrads abweicht. Auf diese Weise kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Weiterverarbeitung des Fehlersignals, etwa in Form einer Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Signals, über eine in der Lenkvorrichtung und/oder im Handlenkrad vorhandene Funktionsstörung informiert werden.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer ein Gehäuse umfassenden elektromechanischen Lenkvorrichtung, wobei im Gehäuse eine Zahnstange angeordnet ist, welche relativ zum Gehäuse zwischen einer Vielzahl von Positionen verstellbar ist. Durch ein Verstellen der Zahnstange relativ zum Gehäuse ist ein Rad-Lenkwinkel wenigstens eines mit der Zahnstange gekoppelten Rads des Kraftfahrzeugs variierbar. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug ein zwischen einer Vielzahl von Lenkrad-Positionen verstellbares Handlenkrad, welches mit der Zahnstange der Lenkvorrichtung derart gekoppelt ist, dass jeder Position der Zahnstange eine bestimmte Lenkrad-Position des Handlenkrads zugeordnet ist. Durch ein Verstellen der Zahnstange relativ zum Gehäuse kann der Rad-Lenkwinkel der mit der Zahnstange gekoppelten Räder des Kraftfahrzeugs variiert werden. Mittels eines im Kraftfahrzeug verbauten Lenkrad-Sensors ist die im Handlenkrad eingestellte Lenkrad-Position bestimmbar, und mittels eines im Kraftfahrzeug verbauten Positionssensors ist die Position der Zahnstange relativ zum Gehäuse der Lenkvorrichtung bestimmbar. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug ein mit einem mit dem Lenkwinkelsensor und dem Positionssensor zusammenwirkendes Steuergerät auf, welches zur Durchführung des oben erläuterten, erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet/programmiert ist.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Kraftfahrzeug eine vom Steuergerät ansteuerbare elektrische Antriebseinheit, insbesondere einen elektrischen Servomotor, umfassen, mittels welchem die Position der Zahnstange in Abhängigkeit von der im Handlenkrad eingestellten Lenkrad-Position einstellbar ist. Auf diese Weise kann im Falle einer mechanischen Unterbrechung zwischen Handlenkrad und Zahnstange eine Notlenkfunktion sichergestellt werden. Durch entsprechende Steuerung der Zahnstange mittels der elektrischen Antriebseinheit durch das Steuergerät kann das Übersetzungsverhältnis von Lenkrad-Position des Handlenkrads zu Zahnstangen-Position der Zahnstange in vorteilhafter Weise angepasst werden.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Lenkvorrichtung einen oder mehrere axiale Anschläge aufweisen, mittels welcher der maximale Verstellweg der Zahnstange begrenzt wird. Auf diese Weise kann im Falle einer Funktionsstörung in der Lenkvorrichtung die ungewollte Einstellung eines zu hohen Lenkwinkels in den Rädern des Kraftfahrzeugs, hervorgerufen durch besagte mechanische Unterbrechung zwischen Handlenkrad und Zahnstange, vermieden werden.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Die einzige 1 illustriert in einer schematischen Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 mit einer elektromechanischen Lenkvorrichtung 2. Die Lenkvorrichtung 2 umfasst ein ausreichend dimensioniertes und in 1 nur schematisch angedeutetes Gehäuse 3. Teilweise im Gehäuse 3 angeordnet ist eine Zahnstange 4, welche relativ zum Gehäuse 3 zwischen einer Vielzahl von Positionen verstellbar ist. Durch ein Verstellen der Zahnstange 4 relativ zum Gehäuse 3 kann ein Rad-Lenkwinkel der beiden mit der Zahnstange 4 gekoppelten Räder 5 des Kraftfahrzeugs 1 verstellt werden.
-
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner ein zwischen einer Vielzahl von Lenkwinkeln verstellbares Handlenkrad 6. Das Handlenkrad 6 wirkt mit der Lenkvorrichtung 2 zum Verstellen der Zahnstange 4 zusammen. Hierfür ist das Handlenkrad 6 mit der Zahnstange 4 der Lenkvorrichtung 2 derart gekoppelt, dass jeder Position der Zahnstange 4 einer bestimmten Lenkrad-Position des Handlenkrads 6 zugeordnet ist. Mittels eines im Kraftfahrzeug 1 verbauten Lenkrad-Sensors 7 ist die im Handlenkrad 2 eingestellte momentane Lenkrad-Position bestimmbar. Mittels eines im Kraftfahrzeug 1 verbauten Positionssensors 8 ist die Position der Zahnstange 4 relativ zum Gehäuse 3 der Lenkvorrichtung 2 bestimmbar. Mit anderen Worten, mittels des Positionssensors 8 ist bestimmbar, in welcher der möglichen Positionen sich die Zahnstange 4 relativ zum Gehäuse 3 gerade befindet. Schließlich umfasst das Kraftfahrzeug 1 ein mit dem Lenkrad-Sensor 7 und dem Positionssensor 8 zusammenwirkendes Steuergerät 9, welches zur Durchführung des im Folgenden erläuterten, erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet/programmiert ist. Im Zuge der Durchführung dieses Verfahrens wird die momentan eingestellte Position der Zahnstange 4 der elektromechanischen Lenkvorrichtung 1 mittels der Lenkrad-Position des Handlenkrads 6 plausibilisiert. Der erfindungswesentlichen Plausibilisierung wird dabei zugrunde gelegt, dass im Nominalbetrieb der Lenkvorrichtung 2 jeder Position der Zahnstange 4 eine bestimmte Lenkrad-Position des Handlenkrads 6 zugeordnet ist. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird besagte Lenkrad-Position mittels eines am Handlenkrad 6 vorgesehenen Lenkrad-Sensors 7 und die Position der Zahnstange mittels eines an der Zahnstange 4 vorgesehenen Positionssensors 8 ermittelt. Beide Sensoren 7, 8 übermitteln über geeignete Datenleitungen (Pfeile in 1) die entsprechenden Sensordaten an das Steuergerät 9. Zur Plausibilisierung der momentanen Zahnstangen-Position wird die momentan im Handlenkrad 6 eingestellte Lenkrad-Position mit der momentan eingestellten Position der Zahnstange 4 verglichen. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob die durch eine entsprechende Einstellung der Lenkrad-Position des Handlenkrads 6 gewünschte Position der Zahnstange 4 auch real vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so arbeiten die Lenkvorrichtung 2 und/oder das Handlenkrad 6 fehlerhaft. Ursache dafür kann beispielsweise kann eine mechanische Unterbrechung im Lenkstrang, beispielsweise in der Lenksäule des Kraftfahrzeugs, sein. Wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine solche Funktionsstörung ermittelt, so kann ein Fehler- oder Warnsignale erzeugt werden, mittels welchem der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 über den Fehlerzustand in der Lenkvorrichtung 2 bzw. im Handlenkrad 6 informiert wird. Beispielsweise kann ein Fehlersignal genau dann erzeugt werden, wenn die bei einer bestimmten eingestellten Position gemessene, tatsächliche Lenkrad-Position um mehr als einen vorbestimmten maximalen Differenz-Wert von der der Position der Zahnstange zugeordneten Lenkrad-Position des Handlenkrads 6 abweicht. Mit der Erzeugung eines Fehlersignals kann die Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Signals im Fahrzeuginnenrau, des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Wie die Darstellung der 1 belegt, kann das Kraftfahrzeug 1 eine vom Steuergerät 9 ansteuerbare elektrische Antriebseinheit 10, insbesondere in der Art eines elektrischen Servomotors umfassen, mittels welchem die Position der Zahnstange in Abhängigkeit von dem im Handlenkrad 6 eingestellten Handlenkrad-Winkel einstellbar ist. Auf diese Weise kann im Falle einer mechanischen Unterbrechung zwischen dem Handlenkrad 6 und der Zahnstange 4 durch entsprechende Ansteuerung der Zahnstange 4 mittels der elektrischen Antriebseinheit 10 in der Lenkvorrichtung eine Notlenkfunktion sichergestellt werden. Durch entsprechende Steuerung der Zahnstange 4 mittels der elektrischen Antriebseinheit 10 durch das Steuergerät 9 kann das Übersetzungsverhältnis von Lenkrad-Position des Handlenkrads 6 zu Zahnstangen-Position der Zahnstange 4 in vorteilhafter Weise angepasst werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006059945 B4 [0003]
