DE102016209736A1

DE102016209736A1 - Charakterisieren von Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschen

Info

Publication number: DE102016209736A1
Application number: DE102016209736.9A
Authority: DE
Inventors: Ian Y. Hwa; William K. Adams
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2016-12-15
Also published as: CN106240625B; CN106240625A; US9452776B1

Abstract

Ein Verfahren zur Charakterisierung eines Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschs in einem Lenksystem, das eine Zahnstange und ein Zahngrad und eine elektrische Servolenkunterstützung über einen Lenkunterstützungsmotor aufweist, beinhaltet das Übermitteln eines Lenkeingangswinkel-Steuersignals an ein Drehstellglied, um eine Lenkachse mit aktiver Unterstützung zu einem festen Lenkwinkel zu drehen. Ein Linearstellglied wendet eine axiale Kraft mit einer konstanten Rate entlang einer Längsachse der Zahnstange an. Die axiale Zahnstangenbeschleunigung wird nach Übermittlung der axialen Kraft gemessen. Eine Steuermaßnahme wird ausgeführt, wenn eine Spitzenamplitude des axialen Beschleunigungswerts einen kalibrierten Schwellenwert des axialen Beschleunigungswerts überschreitet, der das Klopfgeräusch angibt. Ein System beinhaltet das Drehstellglied und das Lenksystem, ein Linearstellglied zum Bereitstellen einer kalibrierten axialen Anwendungskraft entlang der Zahnstangenachse, einen Beschleunigungssensor zum Messen eines axialen Beschleunigungswerts der Zahnstange, und die oben erwähnte Steuerung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Charakterisieren von Klopfgeräuschen aufgrund einer Lenkgetrieberichtungsumkehr in einem Lenksystem.
HINTERGRUND
Fahrzeug-Zahnstangenlenkungssysteme beinhalten ein verlängertes flaches Getriebe oder eine Zahnstange mit Zähnen, die mit Kontaktzähnen eines sich drehenden Zahnrads verzahnt sind. Das Zahnrad ist an einem Ende einer Lenkachse angebracht. Wenn ein Lenkwinkel durch die Drehung eines Lenkrads auf die Lenkachse übertragen wird, übersetzt das Zahnradgetriebe entlang der Zahnstange durch Eingriff mit den Zahnstangenzähnen. Wiederum übersetzt die Zahnstange in einer entsprechenden Lenkrichtung. Zugstangen, die an den gegenüberliegenden distalen Enden der Zahnstange angeordnet sind, sind mit den vorderen Straßenrädern eines Fahrzeugs über einen entsprechenden Lenkarm verbunden. Deswegen wandelt ein Zahnstangenlenkungssystem die Rotationsbewegung eines Lenkrades wirkungsvoll in eine zum Lenken des Fahrzeugs geeignete lineare Bewegung um, und stellt währenddessen auch eine passende Getriebeuntersetzung bereit.
Die Lenkfunktionalität, die durch typische Zahnstangenlenkgetriebe bereitgestellt wird, kann in einigen Konstruktionen elektrisch unterstützt werden. Zum Beispiel kann ein elektrischer Lenkmotor entlang der Lenkachse eine variable Lenkdrehmomentüberlagerung oder Drehmomentunterstützung übermitteln, während in anderen Konstruktionen der elektrische Lenkmotor die Drehmomentunterstützung direkt über einen Antriebsmechanismus an die Zahnstange liefern kann. Während manuelle und elektrisch unterstützte Lenksysteme in der Regel gut arbeiten, können sich unter bestimmten Fahrbedingungen während einer Lenkrichtungsumkehr vorübergehende Lenkgetriebegeräusche manifestieren. Ein solches Geräusch, das oft als Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfen bezeichnet wird, kann die Lenkqualität und das -gefühl beeinträchtigen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren und ein begleitendes System zum Charakterisieren von Klopfgeräuschen in einem Lenksystem des oben beschriebenen Typs werden hierin offenbart. Gemäß dem vorliegenden Ansatz wird eine Steuerung programmiert, um spezifische Testschritte auszuführen, während die elektrische Lenkunterstützung aktiv ist, um eine Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschmetrik zu bestimmen, und um schließlich eine Korrektur des Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschproblems basierend auf der bestimmten Geräuschmetrik zu ermöglichen. Das Verfahren fährt durch Anweisen der Anwendung einer kalibrierten Kraft bei einer konstanten Anwendungsrate entlang einer Längsachse der Zahnstange über eine Steuerung fort, wobei die Kraft hier als eine Zugstangenzuspannkraft bezeichnet wird. Eine axiale Beschleunigung der Zahnstange wird gemessen und mit einem kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert verglichen. Steuermaßnahmen in Bezug auf das Lenkgetriebe werden unternommen, wann immer die gemessene axiale Beschleunigung den kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert überschreitet.
In einer besonderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Übertragen eines Lenkeingangswinkel-Steuersignals von der Steuerung an ein Drehstellglied, wobei die elektrische Servolenkunterstützung aktiv ist, um eine Lenkachse auf einem kalibrierten festen Lenkwinkel einzustellen. Das Verfahren beinhaltet zudem ein axiales Kraft-Steuersignal von der Steuerung an ein Linearstellglied, um eine kalibrierte axiale Kraft bei einer konstanten Anwendungsrate entlang einer Längsachse der Zahnstange zu übermitteln, d. h. der Zahnstangenachse. Die axiale Beschleunigung der Zahnstange längs der Zahnstangenachse wird über einen Beschleunigungssensor in Reaktion auf die axiale Kraft gemessen. Danach beinhaltet das Verfahren das Ausführen einer Steuermaßnahme in Bezug auf das Lenksystem, über die Steuerung, wenn eine Spitzenamplitude der gemessenen axialen Beschleunigung eine kalibrierte Schwellenwertbeschleunigung, die ein inakzeptables Niveau des Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschs angibt, überschreitet.
Ein zugehöriges System wird auch offenbart. In eine Ausführungsform beinhaltet das System ein Drehstellglied, ein Fahrzeuglenksystem, ein Linearstellglied, einen Beschleunigungssensor und die oben erwähnte Steuerung. Das Linearstellglied ist betreibbar zum Bereitstellen einer kalibrierten axialen Anwendungskraft bei einer kalibrierten konstanten Anwendungsrate oder -raten entlang der Zahnstangenachse, während der Beschleunigungssensor zur Messung einer axialen Beschleunigung der Zahnstange, in Reaktion auf die kalibrierte axiale Anwendungskraft, betreibbar ist. Die Steuerung ist programmiert, um Lenkgetriebeklopfgeräusche über die Ausführung von Anweisungen gemäß des oben beschriebenen Verfahrens zu charakterisieren.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet das Übertragen eines Lenkeingangswinkel-Steuersignals von einer Steuerung an ein Drehstellglied, um schrittweise die Lenkachse auf eine Vielzahl von unterschiedlichen vorbestimmten Lenkwinkeln über einen vorbestimmten Bewegungsumfang der Lenkachse, beispielsweise einen –360-Grad bis +360 Grad Bewegungsumfang, einzustellen. Das Verfahren beinhaltet auch das Übertragen eines axiales Kraft-Steuersignals von der Steuerung an ein Linearstellglied, um dadurch eine kalibrierte axiale Kraft entlang der Zahnstangenachse bei jedem der verschiedenen festen Lenkwinkel zu übermitteln, sowie das Messen einer axialen Beschleunigung der Zahnstange über einen Beschleunigungssensor in Reaktion auf die axiale Kraft. Eine Steuermaßnahme wird in Bezug auf das Lenksystem, über die Steuerung, ausgeführt, wenn eine Spitzenamplitude der gemessenen axialen Beschleunigung eine kalibrierte Schwellenwertbeschleunigung überschreitet, die ein inakzeptables Niveau des Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschs angibt.
Die oben aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen ganz offensichtlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zum Ausführen der beschriebenen Offenbarungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und angehängten Ansprüche hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Testsystems für die Charakterisierung eines Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschs in einem Lenkgetriebe, wie hier beschrieben.
2A und 2B sind repräsentative Zeitdiagramme von jeweiligen positiven und negativen axialen Anwendungskraftraten für ein zufriedenstellend arbeitendes Lenksystem, mit gemessener axialer Zahnstangenbeschleunigung auf der vertikalen Achse aufgetragen und dem Lenkeingangswinkel auf der horizontalen Achse aufgetragen.
3A und 3B sind repräsentative Zeitdiagramme von jeweiligen positiven und negativen axialen Anwendungskraftraten für ein unbefriedigend arbeitendes Lenksystem, mit gemessener axialer Zahnstangenbeschleunigung auf der vertikalen Achse aufgetragen und dem Lenkeingangswinkel auf der horizontalen Achse aufgetragen.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Charakterisieren des Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschs in einem Lenksystem beschreibt, unter Verwendung des Testsystems, das in 1 dargelegt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich in den mehreren Ansichten gleiche Referenznummern auf gleichen Komponenten beziehen, ist ein exemplarisches Testsystem 10 schematisch in 1. Das Lenktestsystem 10 beinhaltet ein herkömmliches Lenksystem 20 der oben erwähnten Arten, sowie zugehörige Lenksteuerhardware 40 und eine Steuerung (C) 50. Die Steuerung 50 ist programmiert, um Logik, die ein Verfahren 100 verkörpert, mit der Steuerungshardware 40 auszuführen. Die Ausführung des Verfahrens 100 führt zur Charakterisierung von Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschen im Lenksystem 20, wie unten in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 2A–4 ausgeführt.
Das Lenksystem 20 von 1 kann als ein manuelles Lenksystem oder ein elektrisch unterstütztes Zahnstangenlenkgetriebe der im Stand der Technik gut bekannten Arten ausgebildet sein. Als Solches kann das Lenksystem 20 eine langgestreckte Zahnstange 22 beinhalten, die eine Längszahnstangenachse 17 und jeweilige erste und zweite Enden 33 und 35 aufweist. Das Lenksystem 20 beinhaltet auch ein Getriebegehäuse 24 und eine Lenkachse 25 mit dem Getriebegehäuse 24 in der Nähe des ersten Endes 33 der Zahnstange 22 angeordnet.
Je nach Ausführungsform können ein Antriebsmechanismus 129 und Antriebsgehäuse 29 in der Nähe des zweiten Endes 35 der Zahnstange 22 positioniert werden, wie dargestellt, was typisch für ein Zahnstangen-elektrisches-Servolenk(EPS)-System ist. Eine Rotorachse 15 des Lenkunterstützungsmotors 43 ist ausgerichtet und betreibbar, um elektrische Unterstützung eines Lenkmanövers oder Bedienung durch den Antriebsmechanismus 129 zu ermöglichen, der als geeignetes Getriebe, Ketten, Riemen und / oder ein anderer Drehzahluntersetzungsmechanismus ausgeführt sein kann. Obwohl aus 1 wegen der veranschaulichenden Einfachheit ausgelassen, können der Lenkunterstützungsmotor 43 und die Antriebsmechanismusstruktur ähnlich dem Antriebsmechanismus 129 und Antriebsgehäuse 29 alternativ an oder entlang der Lenkachse 13 positioniert werden, um ein Säulen- oder ein Zahnrad-EPS-System von der im Stand der Technik bekannten Art zu bilden. Eine Säulen-EPS Ausführungsform kann auch eine Lenksäule und eine Zwischenwelle beinhalten, wie in der Technik bekannt ist, wobei der Lenkunterstützungsmotor 43 das Lenkunterstützungsmoment an einen separaten Antriebsmechanismus liefert, der benachbart zu der Lenksäule montiert ist. Ein Zahnrad-EPS-System, im Gegensatz dazu, kann den Lenkunterstützungsmotor 43 nahe dem Getriebegehäuse 24 platzieren, sodass ein Unterstützungsdrehmoment direkt auf das drehbare Zahnradgetriebe 26 wirkt. Unabhängig von der Ausführungsform können eine Halterung 27 und eine Grundplatte 28 verwendet werden, um das Lenksystem 20 in einer Testumgebung zu sichern.
Das Getriebegehäuse 24, das am ersten Ende 33 der Zahnstange 22 angeordnet ist, enthält ein drehbares Zahnradgetriebe 26. Da ein Lenkeingang in der Form eines angeordneten Lenkwinkels auf die Lenkachse 25 über die Lenkachse 13 übermittelt wird, typischerweise von einem Lenkrad (nicht gezeigt), aber in der vorliegenden gesteuerten Testumgebung über ein Drehstellglied 42, greift das Zahnradgetriebe 26 innerhalb des Getriebegehäuses 24 mit eingreifenden Zahnrädern (nicht dargestellt) der Zahnstange 22 ein. Das Zahnradgetriebe 26 übersetzt somit entlang der Zahnstangenachse 17, wie durch den Doppelpfeil A angedeutet. Diese Bewegung wiederum bewegt die Zahnstange 22 in einer entsprechenden Richtung, um die Vorderräder eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) zu steuern, in dem das Lenksystem 20 eingesetzt wird.
Es wird hier als Grundlage für das Verfahren 100 erkannt, dass Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräusche aus Toleranzen in den verschiedenen mechanischen Schnittstellen des Lenksystems 20 resultieren, beispielsweise zwischen den Passflächen des Zahnradgetriebes 26 und der Zahnstange 22 und / oder dem Antriebsmechanismus 29 und der Zahnstange 22, wenn ein mit dem Lenksystem 20 ausgestattetes Fahrzeug in Betrieb ist. Ein solches Geräusch kann sich bei einer Lenkrichtungsumkehr unter bestimmten Fahrbedingungen manifestieren. Das Ausmaß, in dem sich diese Lenkgetriebegeräusche manifestieren, kann mit dem Lenkwinkel und der Rate der Zugstangenkräfte variieren, die axial entlang der Achse 17 der Zahnstange 22 wirken. Das vorliegende Verfahren 100 unternimmt somit affirmative Diagnose- und Steuerungsschritte, um solche Bedingungen in einer gesteuerten Testumgebung für den Zweck der Isolierung und Korrektur der oben erwähnten Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschprobleme zu replizieren.
Die in 1 dargestellte Steuerhardware 40 beinhaltet hierfür ein Drehstellglied 42, z. B. einen Elektromotor, der in Reaktion zu Lenkeingangswinkelsteuersignalen (Pfeil θ₄₂) von der Steuerung 50 ist, sowie einen Drehmomentaufnehmer 44 und einen Drehencoder 46, wobei jeder von diesen auf der Lenkachse 13 der Lenkwelle 25 koaxial zu den anderen ausgerichtet ist. Der Drehencoder 46 ist betreibbar zum Übertragen eines gemessenen Lenkwinkels (Pfeil θ₄₆) an die Steuerung. Ebenso wird ein gemessener Lenkausgangsdrehmomentwert (Pfeil T₄₄) an die Steuerung 50 durch den Drehencoder 46, zur Verwendung bei der Gesamtsteuerung des Systems 10, übertragen. Da in der Steuerhardware 40 eine Achsenvariation vorhanden sein kann, ist unter Umständen eine Verlängerungswelle 45 über einen Satz flexible Kupplungen 48 mit der Lenkachse 25 gekoppelt, wie dargestellt. Die flexiblen Kupplungen 48 dienen zur Vereinfachung der Verbindung des Drehstellglieds 42 mit der Lenkwelle 25.
Ein Linearstellglied 49 ist am Ende 35 der Zahnstange 22 angeordnet und mit einer Zugstange 75 des Lenksystems 20 verbunden. Außerdem ist ein Beschleunigungssensor 41 mit der Zahnstange am Ende 33 gegenüber dem Linearstellglied 49 verbunden, wie dargestellt. Die Steuerung 50 wird dann in drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit dem Linearstellglied 49 und dem Beschleunigungssensor 41 versetzt, sodass die Steuerung 50 in der Lage ist, ratengesteuerte axiale Kraft-Steuersignale (Pfeil F₄₉) zu und von dem Linearstellglied 49 zu übertragen und zu empfangen.
Der Regler 50 von 1 ist speziell programmiert, um eine kalibrierte axiale Kraft entlang der Zahnstangenachse 17 mit einer konstanten Rate anzuordnen, und die Rate und Höhe der angewendeten axialen Kraft zu überwachen. Die Steuerung 50 ist ferner konfiguriert, um einen gemessenen axialen Beschleunigungswert (Pfeil A₁₇) von dem Beschleunigungssensor 41 in Reaktion auf die aufgebrachte axiale Kraft entlang der Zahnstangenachse 17 zu empfangen. Wenn das Lenksystem 20 von der elektrisch unterstützten Sorte ist, kann eine zusätzliche Steuerung (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU) für den Lenkunterstützungsmotor 43 programmiert werden, um Lenkdrehmomentunterstützungs-Steuersignale (Pfeil T₄₃) an den Lenkunterstützungsmotor 43 zu übertragen, um ein Drehmomentunterstützungsausgang (Pfeil TA) eines solchen Motors zu steuern. Das heißt, eine integrierte ECU im Lenkunterstützungsmotor 43 bestimmt und steuert die Menge der Drehmomentüberlagerung, die der Unterstützungsmotor 43 basierend auf einem Eingangsdrehmomentsignal von einem internen Drehmomentsensor (nicht dargestellt), der entlang der Lenkachse 13 angeordnet ist, und einer Vielzahl anderer Signale, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, Zündzustand usw., wie in der Technik von EPS-Systemen bekannt ist, erzeugen sollte.
Die Steuerung 50 kann als eine Hostmaschine konfiguriert sein, z. B. ein digitaler Computer oder Mikrocomputer, der speziell darauf programmiert ist, die Verfahrensschritte des Verfahrens 100 auszuführen, wofür ein Beispiel in 4. Zu diesem Zweck ist der Controller 50 mit ausreichend Hardware konfiguriert, um die benötigten Schritte auszuführen, d. h. mit ausreichend Speicher (M), einem Prozessor (P) und anderer Hardware, wie einer Hochleistungstaktung (High-Speed Clock), Analog-zu-Digital- und/oder Digital-zu-Analog-Schaltungen, einem Timer, Eingangs-/Ausgangsschaltkreisen und verbundenen Geräten, Signalprogrammierungs- und/oder Signalpufferspeicher-Schaltungen. Der Speicher (M) beinhaltet ausreichend konkreten permanenten Speicher, wie magnetischen oder optischen ROM (Read-Only Memory), Flash-Speicher usw., sowie RAM (Random Access Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) u. ä.
Wie nachstehend näher beschrieben, kann nachstehend bezugnehmend auf 2A–4 als Teil des Verfahrens 100 der Controller 50 aus 1 das Drehstellglied 42 anweisen, in diskreten Schritten durch einen vorbestimmten Bewegungsumfang / Lenkwinkel fortzuschreiten, beispielsweise ±360 Grad, beispielsweise in 45 Grad-Schritten, und dann die Lenkwinkel bei jedem Inkrement für einen bestimmten diskreten Lenkwinkel zu arretieren, wenn der Test fortschreitet. Die Steuerung 50 überträgt auch die oben genannten axialen Kraft-Steuersignale (Pfeil F₄₉) an das Linearstellglied 49 aus 1, um die axialen Kräfte (Pfeile F) entlang der Zahnstangenachse 17 anzuordnen, und misst die axiale Beschleunigung (Pfeil A₁₇) der Zahnstange 22 über den Beschleunigungssensor 41. Eine solche Beschleunigung ist in einem ordnungsgemäß funktionierenden / geräuschlosen Lenksystem 20 idealerweise Null.
Kurven 75 der 2A und 2B veranschaulichen exemplarisches akzeptables axiales Zahnstangenbeschleunigungverhalten auf die Anwendung einer kalibrierten axialen Kraft über das Linearstellglied 49, gezeigt in 1, beispielsweise eine Kraftanwendungsrate von ungefähr 15–25 kN / s oder ungefähr 20 kN / s in verschiedenen Ausführungsformen. 2A und 2B veranschaulichen eine negative Anwendungsrate respektive eine positive Anwendungsrate, mit den Begriffen negativ und positiv in Bezug auf die Richtung der axialen Kräfte (Pfeil F) entlang der Zahnstangenachse 17 aus dem Linearstellglied 49. Eine Amplitude (A) der gemessenen axialen Beschleunigung ist auf der vertikalen Achse aufgetragen und der Lenkeingangswinkel in Grad ist auf der horizontalen Achse aufgetragen, wobei verschiedene diskrete Datenpunkte 77 die Kurven 75 bilden. Bei dem Test wird für jeden Lenkwinkel eine Reihe von Anwendungsraten verwendet, zum Beispiel 15–25 kN / s in 2 kN / s Schritten. Der Bereich der Anwendungsraten kann basierend auf tatsächlich gemessenen Fahrzeuglasten ausgewählt werden.
Die Steuerung 50 kann verschiedene Schwellenwerte verwenden, beispielsweise einen ersten Schwellenwert 70 bei Amplitude A₁, der ein akzeptables Lenkklopfgeräuschverhalten anzeigt, und einen zweiten Schwellenwert 72 mit einer höheren relativen Amplitude A₂, der ein inakzeptables Klopfgeräuschverhalten anzeigt. Der Bereich zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten 70 und 72 kann so groß oder klein sein, wie für den gegebenen Test, der durchgeführt wird, gewünscht, beispielsweise ungefähr 0,05 bis 1 G in einer möglichen Ausführungsform. In 2A und 2B, fallen alle gemessenen axialen Beschleunigungswerte deutlich unter das Niveau des ersten Schwellenwertes 70 und so würde ein Lenksystem 20, das die dargestellten Leistungseigenschaften aufweist, als akzeptabel erachtet als Teil jeder resultierenden Steuerentscheidung.
Im Gegensatz zu den 2A und 2B, bilden die Kurven 175 der 3A und 3B exemplarisches inakzeptables Zahnstangenbeschleunigungsverhalten ab. Die Kurven 175 weisen Werte auf, die über dem zweiten Schwellenwert 72 liegen. Außerdem unterscheidet sich das Beschleunigungsverhalten, das gezeigt ist für die positive Anwendungsrate in 3B, von demjenigen der negativen Anwendungsrate von 3A, was ein Hinweis ist darauf, dass die Richtung der Kraftanwendung entlang der Zahnstangenachse 17 auch jedes Getrieberichtungsumkehrklopfgeräusch beeinflussen kann, das sich letztlich selbst während des Tests manifestiert. 2A–3B zeigen daher, dass das Verfahren 100 durch die Messung eines axialen Beschleunigungsverhaltens der Zahnstange 22 an jedem einer Vielzahl von verschiedenen diskreten oder festen Lenkwinkel-Sollwerten über den vorbestimmten Bewegungsumfang der Lenkachse 25, wie während der Ausführung des Verfahrens 100 durch das Drehstellglied 42 in Reaktion auf Anordnungen der Steuereinheit 50 gesteuert.
Unter Bezugnahme auf 4 beginnt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 zur Charakterisierung von Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschen in einem Lenksystem, wie beispielsweise das exemplarische Lenksystem 20 von 1, mit dem Schritt S102. Bei diesem Schritt wird das Lenksystem 20 mit der Steuerhardware 40 verbunden und in Kommunikation mit der oben beschriebenen Steuerung 50 gesetzt. Zusätzlich zu der Verbindung der Steuereinheit 50 mit dem Drehstellglied 42 beinhaltet der Schritt S102 das Verbinden des Linearstellglieds 49 mit dem Beschleunigungssensor 41 entlang der Zahnstangenachse 17. Das Verfahren 100 geht über zu Schritt S104, wenn das Testsystem 10 im wesentlichen konstruiert ist, wie gezeigt in 1 und die Steuerung 50 in Verbindung mit dem Drehstellglied 42, dem Linearstellglied 49 und dem Beschleunigungssensor 41 ist. Bei EPS-Systemen ist die elektronische Lenkunterstützung während des gesamten Tests aktiv. Darüber hinaus kann, da Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräusche typischerweise am deutlichsten bei Parkmanövern mit niedriger Geschwindigkeit auftreten, die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr 0 km / h sein, was einem maximalen Niveau der Lenkunterstützung entspricht. So ist die elektrische Servolenkunterstützung den Test über aktiv.
Bei Schritt S104 überträgt die Steuerung 50 das Lenkeingangswinkel-Steuersignal (Pfeil θ₄₂) an das Drehstellglied 42 der 1, um dadurch das Drehstellglied 42 zu veranlassen, die Lenkachse 25 auf einen ersten Lenkwinkelsollwert zu drehen, zum Beispiel –360 Grad, und dann diesen ersten Lenkwinkelsollwert einzufrieren oder zu halten. Wie in der Technik bekannt ist, kann, sobald ein Elektromotor nicht eingeschaltet ist, dessen Rotor verriegelt werden, beispielsweise über eine Überbrückungskupplung oder andere geeignete mechanische oder elektrische Mittel, um sicherzustellen, dass der vermittelte Lenkwinkel festgehalten wird. Das Verfahren 100 geht über in Schritt S106, wenn die Lenkachse 25 auf den ersten Lenkwinkelsollwert gedreht worden ist.
Schritt S106 beinhaltet das Anordnen einer kalibrierten axialen Anwendungskraft über die Übertragung der axialen Kraft-Steuersignale (Pfeil F₄₉) an das Linearstellglied 49 von 1 mit einer konstanten Anwendungsrate. Der Wert der konstanten Rate der axialen Anwendungskraft sollte hoch genug sein, um eine messbare Reaktion auf das Ende 33 der Zahnstange 22 zu bewirken, beispielsweise ungefähr 15–25 kN / s oder ungefähr 20 kN / s in nicht einschränkenden exemplarischen Ausführungsformen. Schritt S106 beinhaltet auch das Messen der axialen Beschleunigung der Zahnstange 22 über den Beschleunigungssensor 41 und die Übertragung der gemessenen axialen Beschleunigung an die Steuerung 50 als der gemessene axiale Beschleunigungswert (Pfeil A₁₇). Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S108. In Schritt S108 empfängt die Steuerung 50 der 1 als nächstes, ob alle gewünschten Lenkwinkelsollwerte getestet wurden. Wenn beispielsweise ein vollständiger Winkelbewegungsbereich von ±360° in gleiche 45-Grad-Inkremente unterteilt wird, bestimmt die Steuerung 50 bei Schritt S108, ob alle positiven und negativen Anwendungsratenrichtungen für jeden der Lenkwinkelsollwerte getestet wurden, d. h., der Wert [–360º, –315º, –270º, ..., + 270°, +315º, +360°], der im 360º Beispiel eingestellte wurde, in diesem Beispiel für insgesamt mindestens siebzehn verschiedene Lenkwinkel getestet wurde. Wenn ja, fährt das Verfahren 100 mit Schritt S110 fort. Der Schritt S104 wird sonst für den nächsten Lenkwinkelsollwert wiederholt.
Der Schritt S110 des Verfahrens 100 kann das Bestimmen beinhalten, ob die Testergebnisse aus den Schritten S102–S106 einem bestandenen / akzeptablen oder versagenden / inakzeptablen Lenksystem 20 entsprechen. Die für Schritt S110 verwendeten Leistungskriterien können mit der Konstruktion variieren. Zum Beispiel, kann beim Betrachten der exemplarisch inakzeptablen Reaktion der 3A und 3B die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob irgendwelche Beschleunigungsmessungen den zweiten Schwellwert 72 überschreiten. Alternativ kann die Steuerung 50 bestimmen, wie viele Messungen den zweiten Schwellenwert 72 überschreiten und um wie viel der zweite Schwellenwert 72 überschritten wird bei der Bestimmung, ob eine gegebene Testprobe als akzeptabel angesehen werden sollte oder nicht. Das Verfahren 100 geht über in Schritt S112, wenn die Probe inakzeptabel ist, und zu Schritt S114, wenn die Probe akzeptabel ist.
Schritt S112 kann das Ausführen einer Steuermaßnahme in Bezug auf das manuelle Lenksystem 20 der 1 beinhalten, wenn die vorhergehenden Schritte zu einer Entscheidung führen, dass das Lenksystem 20 eine inakzeptable Leistung aufweist. Zum Beispiel kann die Steuerung 50 von 1 einen ersten Diagnose-Code als Ausgangssignal aufzeichnen, der angegeben wird durch den Pfeil 14 der 1, wenn die gemessene Beschleunigung (A₁₇Pfeil) die kalibrierte oben mit Bezug auf Schritt S108 angegebene Schwellenwertbeschleunigung überschreitet, d. h. die Spitzenbeschleunigung ein inakzeptables Lenkgetrieberichtungsumkehrgeräusch für das bestimmte Lenksystem 20, das geprüft wird, anzeigt. Zusätzliche Steuerungsschritte können das Anwenden des ersten Diagnosecodes zur Validierung eines gegebenen Designs des manuellen Lenkgetriebes 20, zum Beispiel durch die Ablehnung eines gegebenen Designs während eines Validierungsprozesses oder der Erstellung einer Designspezifikation, umfassen.
Schritt S114 wird erreicht, wenn die gemessene Amplitude der empfangenen gemessenen Beschleunigung die kalibrierte Schwellenwertbeschleunigung überschreitet, oder in anderen Worten, wenn kein wahrnehmbarer Zustand in den Schritten S102-S106 über Tests über den gesamten Bewegungsumfang der Lenkachse 25 festgestellt wird. Schritt S114 kann das Erfassen eines zweiten Diagnosecodes über die Steuerung 50 umfassen, das heißt über das ausgegebene Signal (Pfeil 14 von 1), wenn die Rate des empfangenen gemessenen Lenkausgangsdrehmoments nicht die bereits erwähnte kalibrierte Schwellenwertrate mit Bezug auf Schritt S108 überschreitet. Da Schritt S114 ein voll funktionstüchtiges manuelles Lenkgetriebe 20 erkennen lässt, können zusätzliche Steuerungsschritte das Anwenden des zweiten Diagnosecodes zur Validierung eines gegebenen Designs des manuellen Lenkgetriebes 20, zum Beispiel durch die Annahme eines gegebenen Designs während eines Validierungsprozesses oder der Erstellung einer Designspezifikation, umfassen.
Wie hier mit Bezug auf die offenbarten Werte oder Bereiche verwendet, gibt der Ausdruck „ungefähr“ an, dass der offenbarte nummerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt, zum Beispiel vernünftig nahe an den Wert oder fast genauso hoch, wie zum Beispiel plus ±10 % der angegebenen Werte oder Bereiche. Falls die Ungenauigkeit, die durch den Ausdruck „ungefähr“ vorgesehen ist, in Fachkreisen nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verständlich ist, dann gibt „ungefähr“, wie hier verwendet, mindestens Variationen, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben, an. Darüber hinaus beinhaltet die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, doch der Umfang der Offenbarung ist einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der Offenbarung in den angehängten Ansprüchen. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims

System, das Folgendes umfasst: ein Drehstellglied in Reaktion auf ein Lenkeingangswinkel-Steuersignal; ein Lenksystem mit einer Lenkachse, einer Zahnstange mit einer Längsachse, einem Zahnrad, das an einem Ende der Lenkachse in verzahntem Eingriff mit der Zahnstange angeordnet ist, und einem Lenkunterstützungsmotor, der zum Unterstützen eines Lenkmanövers betreibbar ist; ein Linearstellglied, das betreibbar ist, um eine kalibrierte axiale Anwendungskraft entlang der Längsachse der Zahnstange mit einer konstanten Anwendungsrate bereitzustellen; einen Beschleunigungssensor, der betreibbar ist, um eine axiale Beschleunigung der Zahnstange entlang der Längsachse in Reaktion auf die Anwendung der kalibrierten axialen Anwendungskraft zu messen; und eine Steuerung, die programmiert wurde, um einen Haftreibungszustand im manuellen Lenkgetriebe zu kennzeichnen, und worin die Ausführung der Anweisungen der Steuerung, die Steuerung dazu veranlasst: das Lenkeingangswinkel-Steuersignal an das Drehstellglied zu übertragen, während der Lenkunterstützungsmotor das Lenkmanöver unterstützt, um dadurch die Lenkachse in einem kalibrierten festen Lenkwinkel einzustellen; ein axiales Kraft-Signal an das Linearstellglied zu übertragen, um dadurch eine kalibrierte axiale Kraft entlang der Längsachse der Zahnstange mit einer konstanten Anwendungsrate zu übermitteln; einen axialen Beschleunigungswert der Zahnstange über einen Beschleunigungssensor zu messen, nach der Übermittlung der kalibrierten axialen Kraft; und eine Steuermaßnahme in Bezug auf das Lenksystem auszuführen, wenn eine Spitzenamplitude des gemessenen axialen Beschleunigungswerts einen kalibrierten Schwellenwert des axialen Beschleunigungswerts überschreitet, der ein inakzeptables Niveau des Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschs angibt.
System nach Anspruch 1, worin die Zahnstange ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, und worin das Linearstellglied und der Beschleunigungssensor an dem ersten respektive zweiten Ende angeordnet sind.
System nach Anspruch 1, worin die Steuerung programmiert wird, um das Drehstellglied anzuordnen, die Lenkachse schrittweise in jeden einer Vielzahl von verschiedenen festen Lenkwinkeln über einen kalibrierten Bewegungsumfang der Lenkachse zu drehen.
System nach Anspruch 3, worin der kalibrierte Bewegungsumfang ±360º beträgt und die Vielzahl von verschiedenen festen Lenkwinkelbereichen siebzehn feste Lenkwinkel beinhaltet.
System nach Anspruch 1, worin die kalibrierte axiale Kraft mit einer Rate von ungefähr 15–25 kN / s angewendet wird.
System nach Anspruch 1, worin der kalibrierte Schwellenwert des axialen Beschleunigungswerts, der das Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräusch angibt, mindestens ungefähr 0,2 G beträgt.
System nach Anspruch 1, worin die Steuermaßnahme das Erfassen eines Diagnosecodes im Speicher der Steuerung beinhaltet.
Verfahren zum Charakterisieren des Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräuschs in einem Lenksystem, das eine Zahnstange und ein Zahnradgetriebe aufweist, das an einem Ende einer Lenkachse in verzahntem Eingriff mit der Zahnstange angeordnet ist, und einen Lenkunterstützungsmotor, der betreibbar ist, zum elektrischen Unterstützen eines Lenkmanövers, worin das Verfahren Folgendes umfasst: Übertragen eines Lenkeingangswinkel-Steuersignals von einer Steuerung an ein Drehstellglied, während der Lenkunterstützungsmotor das Lenkmanöver elektrisch unterstützt, um dadurch die Lenkachse schrittweise in eine Vielzahl von verschiedenen festen Lenkwinkeln über einen –360 Grad bis +360 Grad Bewegungsumfang der Lenkachse zu drehen; Übertragen eines axialen Kraftsignals von der Steuerung an ein Linearstellglied, um dadurch eine kalibrierte axiale Kraft entlang der Längsachse der Zahnstange zu übermitteln, mit einer konstanten Anwendungsrate, für jeden der verschiedenen festen Lenkwinkel; Messen eines axialen Beschleunigungswerts der Zahnstange über einen Beschleunigungssensor in Reaktion auf die Übermittlung der kalibrierten axialen Kraft; und Ausführen einer Steuermaßnahme in Bezug auf das Lenksystem, über die Steuerung, wenn eine Spitzenamplitude des gemessenen axialen Beschleunigungswerts einen kalibrierten Schwellenwert des Beschleunigungswerts überschreitet, der ein inakzeptables Niveau des Lenkgetriebegeräuschs angibt.
Verfahren nach Anspruch 8, worin die Vielzahl der verschiedenen festen Lenkwinkel mindestens siebzehn verschiedene Lenkwinkel beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, worin die kalibrierte axiale Kraft mit einer Rate von ungefähr 15–25 kN / s angewendet wird, und der kalibrierte Schwellenwert des axialen Beschleunigungswerts, der das Lenkgetrieberichtungsumkehrklopfgeräusch angibt, mindestens ungefähr 0,2 G beträgt.