DE4134850A1 - Eichverfahren fuer eine servo-lenkvorrichtung - Google Patents
Eichverfahren fuer eine servo-lenkvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eichen einer Servo-
Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge und insbesondere ein Ver
fahren zum Einstellen jeder hilfsgesteuerten Lenkvorrichtung
zum Schaffen eines von Fahrzeug zu Fahrzeug gleichförmigen
Aufwandes beim Lenken.
Bei einer Kraftfahrzeug-Servo-Lenkvorrichtung wird bei der
Unterstützung der Fahrzeuglenkung eine Anzahl von Bestandtei
len benutzt. Die hauptsächlichen Bestandteile sind ein Hy
draulikbetätiger zum Anlegen einer Lenkhilfskraft an die
Räder, eine Lenk-Servopumpe zum Zuführen von Hydraulikfluid
zum Hydraulikbetätiger und ein Lenkgetriebe einschließlich
eines Steuerventils zum Steuern der Fluidströmung von der
Lenk-Servopumpe zu dem hydraulischen Betätiger in Abhängig
keit von der Drehung des Lenkrades. Eine Drehung des Lenkra
des bewegt zwei Teile des Steuerventils gegeneinander, um
Fluidströmung zu dem Hydraulikbetätiger zuzulassen. Das Lenk
getriebe benutzt ein nachgiebiges Element wie einen Torsions
stab, der der Relativbewegung der beiden Teile des Steuerven
tils widersteht, um ein Lenkgefühl oder eine Lenkanstrengung
auf das Lenkrad zu übertragen.
Es ist wünschenswert, bei einem bestimmten Fahrzeugtyp einen
bestimmten Lenkaufwand einzurichten, um die Erwartung des
Fahrers zu erfüllen. Herstellungsvariable führen jedoch zu
Unterschieden der Fahrzeuge gegeneinander, so daß der bei
einem bestimmten Modell beabsichtigte Lenkaufwand nicht
immer erreicht wird. Die Variablen stammen in der Hauptsache
von den elastischen Elementen in den Lenkgetrieben, die sich
von einer Einheit zur anderen ändern können, und von den
Servo-Lenkpumpen, deren Ausgabevolumina unterschiedlich
sind.
Es ist vorgeschlagen worden, den Lenkaufwand zu steuern
durch Kombinieren eines elektromagnetischen Betätigers mit
dem elastischen Element, so daß der elektrische Lenkaufwand
sich unter elektrischem Steuerungseinfluß befindet und
größer oder geringer sein kann als der Aufwand für das ela
stische Element allein. Ein solcher Vorschlag ist in US-PS
48 71 040 beschrieben. Die Anordnung in dieser US-PS benutzt
sowohl einen Torsionsstab als auch eine Magnetfeder, welche
ein Elektromagnetelement umfaßt, das durch einen über den
Torsionsstab gekoppelten elektrischen Strom gesteuert wird,
um entweder den Aufwand des Torsionsstabes als eine Funktion
der Stromgröße und -Richtung zu vergrößern oder ihm entgegen
zuwirken. Der Strom steht unter Beeinflussung durch eine Mi
krosteuerung, die zur Veränderung des Stromes in vorbeschrie
bener Weise programmiert ist. Die prinzipielle Absicht des
Gerätes nach US-PS 48 71 040 besteht darin, den Strom mit der
Fahrzeug-Geschwindigkeit zu verändern, um geringen Lenkauf
wand bei niedrigen Geschwindigkeiten und höheren Lenkaufwand
bei hohen Geschwindigkeiten zu erreichen. Es wird nun bei
der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, ein steuerbares
Lenkaufwandsystem bei der Lösung des Problems der Verände
rungsfähigkeit von Fahrzeug zu Fahrzeug zu benutzen.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, durch
Messung des Ansprechverhaltens des Systems oder des Bestand
teils die Abweichung des Lenkaufwandes von einer Norm zu be
stimmen und diese Veränderung dadurch auszugleichen, daß ein
Parameter in der Steuerung eines elektromagnetischen Mecha
nismus eingestellt wird, der den Lenkaufwand beeinflußt.
Die Erfindung wird ausgeführt bei einer Servo-Lenkvorrich
tung mit einem elektrisch steuerbaren variablen Lenkaufwand
durch ein Verfahren zum Eichen einer Servo-Lenkvorrichtung
auf einen Standardwert des Lenkaufwandes, bei dem das An
sprechverhalten der Vorrichtung auf eine Eingabekraft gemes
sen wird, eine Abweichung des Vorrichtungs-Ansprechverhal
tens von einem Standardwert bestimmt wird, ein Korrekturwert
entsprechend der Abweichung errechnet wird, der Korrektur
wert gespeichert wird und der variable Lenkaufwand entspre
chend dem Korrekturwert gesteuert wird, um zumindest teilwei
se die Abweichung auszugleichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei
spielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Lenkleistungsvor
richtung mit variablem Aufwand, der der Ei
chung entsprechend dem erfindungsgemäßen Ver
fahren unterworfen ist;
Fig. 2 ein schematisches Schaubild einer an ein
Fahrzeug angelegten Vorrichtung zum Messen
von Systemlenkaufwands-Charakteristiken zur
Ausführung der Erfindung;
Fig. 3 ein schematisches Schaubild einer anderen an
ein Fahrzeug angelegten Vorrichtung zum
Messen der Systemlenkaufwands-Charakteristi
ken zur Ausführung der Erfindung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Darstellung des erfin
dungsgemäßen Eichverfahrens;
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Darstellung eines alter
nativen erfindungsgemäßen Eichverfahrens;
und
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das das Programm der Steue
rung aus Fig. 1 zeigt zur Ausführung einer
Lenkaufwands-Korrektur.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Teile stets
mit gleichen Bezugszeichen benannt.
Fig. 1 zeigt die einem erfindungsgemäßen Eichvorgang unter
worfene Servo- oder Leistungs-Lenkvorrichtung mit variablem
Aufwand. Diese Vorrichtung ist gleichwertig der in der er
wähnten US-PS 48 71 040 oder 48 86 138 beschriebenen Vorrich
tung. Ein Lenkgetriebe 10 (variablen Aufwands) ist mecha
nisch mit einem Lenkrad 12 und hydraulisch mit einer Lei
stungs-Lenkpumpe 14 sowie durch eine Hydraulikhilfe oder
einen Hydraulikbetätiger 18 mit den Rädern 16 eines Fahrzeu
ges verbunden, obwohl auch eine mechanische Verbindung mit
den Rädern aufrechterhalten ist. Ein Ventil im Lenkgetriebe
10 steuert den Strom von Hydraulikfluid zu der Hydraulikhil
fe 18 entsprechend der Relativstellung des Lenkrads 12 und
der Räder 16. Ein (nicht dargestellter) Torsionsstab spannt
das Ventil in eine Zentralstellung vor und schafft Lenk
aufwand, wenn das Lenkrad zur Bewegung des Ventils gedreht
wird.
Das Lenkgetriebe 10 enthält einen Elektromagnetmechanismus,
der auf einen Steuerstrom zum Verändern des Lenkaufwandes re
agiert. Der Strom in einer Richtung erhöht den Aufwand über
den durch den Torsionsstab geschaffenen Aufwand und Strom in
der Gegenrichtung vermindert den Aufwand unter diesen Wert.
Eine Steuerung 2 liefert den Steuerstrom und enthält eine
Eingangs/Ausgangs-(I/O)-Schaltung 22, eine Stromsteuerung
23, einen Mikrocomputer 24 und einen nichtflüchtigen Spei
cher wie einen EEPROM 26. Der Steuerstrom wird von der Strom
steuerung 23 zum Lenkgetriebe 10 gekoppelt. Ein Fahrzeugge
schwindigkeits-Sensor 28 liefert dem Mikrocomputer 24 durch
die I/O-Schaltung 22 Information zur Verwendung beim Verän
dern des Steuerstroms in Abhängigkeit von der Geschwindig
keit und bewirkt dadurch einen größeren Lenkaufwand bei
hoher Geschwindigkeit. Es ist ein Eicheingang 30 zu der
I/O-Schaltung 22 vorgesehen, um dem EEPROM 26 Eichparameter
zuzuführen. Diese Parameter werden durch den Mikrocomputer
24 beim Ableiten korrekter Steuerstromwerte benutzt.
Der Wert der Kompensationsparameter, die erforderlich sind,
um jeder Servo- oder Leistungs-Lenkvorrichtung einen Stan
dard-Lenkaufwand zu erteilen wird bestimmt durch Messen des
Ansprechverhaltens der Vorrichtung, wenn sie an einem Fahr
zeug an dem Montageort für die Fahrzeuge installiert wird
oder durch Messen von charakteristischen Eigenschaften der
Komponenten, die Lenkaufwands-Veränderungen einführen am Ort
der Herstellung der Komponenten. Das gemessene Ansprechverh
alten oder die Charakteristiken werden dann mit einem Stan
dard oder einer Norm verglichen, und festgestellte Differen
zen sind Grundlage der Kompensationsparameter.
Fig. 2 zeigt eine Messung des Ansprechverhaltens der Vorrich
tung bei einer bereits an einem Fahrzeug eingebauten Vorrich
tung. Ein geeichter Zylinder 32 legt eine eingestellte Kraft
an das Rad 16 an. Die Kraft wird durch das Lenkgetriebe 10
auf das Lenkrad 12 übertragen. Die Übertragungsfunktion des
Lenkgetriebes 10 bestimmt das Lenkrad-Drehmoment, welches
den Lenkaufwand bildet. Das Drehmoment wird durch einen an
dem Lenkrad 12 angebrachten Drehmomentsensor 34 gemessen,
und der Meßwert wird einem Computer 36 in Form tabellierter
Daten oder einer Annäherungs-Datenkurve übermittelt.
Der Computer 36 ist programmiert, aus den gemessenen Drehmo
mentwerten die Abweichung von Standard-Drehmoments-Charakte
ristiken und die Korrekturparameter zu errechnen, die nötig
sind, um den Lenkaufwand auf den Standardwert zu bringen.
Die Korrekturparameter werden der Steuerung 20 über den Eich
eingang 30 zur permanenten Speicherung übermittelt. Der Steu
erstrom wird dann durch die Steuerung 20 entsprechend dem
Korrekturparameter so eingestellt, daß der Standard-Lenkauf
wand erzeugt wird. Äquivalente Resultate werden durch einen
alternativen Vorgang erzielt, bei dem ein vorbestimmtes Dreh
moment an das Lenkrad 12 durch ein Drehmomentgerät 32′ ange
legt wird und die sich dadurch ergebende Kraft auf das Rad
16 wird durch einen Kraftsensor 34′ gemessen, wie in Fig. 3
dargestellt.
Das Flußdiagramm nach Fig. 4 zeigt den Eichvorgang für die
Ausführung nach Fig. 2. In Block 40 wird die geeichte Kraft
an das Rad 16 angelegt. Das sich ergebende Drehmoment am
Lenkrad 12 wird (Block 42) gemessen und der Wert dem Compu
ter 36 übermittelt, der die Veränderung gegen einen Standard
wert (Block 44) errechnet und (Block 46) die Korrekturparame
ter errechnet, die dann an die Steuerung 20 übertragen
werden, welche die Korrekturparameter (Block 48) im EEPROM
26 speichert. Da diese Eichung ein Messen der gesamten
Servo-Lenkvorrichtung einschließt, wird eine vollständige
Korrektur durchgeführt.
Eine partielle Kompensation der bei der Vorrichtung auftre
tenden Abweichung kann erzielt werden, indem man die Charak
teristiken von einigen Schlüsselkomponenten mißt und einen
Korrekturfaktor aufgrund dieser Information errechnet. Die
Komponenten-Charakteristiken können relativ einfach bei der
Herstellung gemessen werden, etwa im Zusammenhang mit ande
ren Messungen oder Prüfungen der jeweiligen Komponente, und
es kann dann ein Strichkode oder dergleichen an der Komponen
te angebracht werden, der die notwendigen Daten enthält.
Beim Einbau der Komponenten in ein Fahrzeug werden die Kode
werte gelesen und die entsprechende Information der Steue
rung 20 der Servo-Lenkvorrichtung eingegeben. Der Mikrocompu
ter 24 ist in diesem Fall darauf programmiert, die Informa
tion über die Komponenten-Charakteristiken in Korrektur-Para
meter zu wandeln, die dann im EEPROM 26 permanent gespei
chert werden.
Die Primärbestandteile, deren Abweichungen zu messen sind,
sind das Lenkgetriebe 10, das den Torsionsstab oder ein ande
res elastisches Element enthält, und die Servo-Lenkpumpe 14.
Die Steifigkeit des elastischen Elements kann sich von Teil
zu Teil ändern, und die Strömungsrate der Servo-Lenkpumpe 14
kann ebenso ändern. Wie in dem Flußdiagramm nach Fig. 5 dar
gestellt, kann ein Ausgleich der Abweichungen dieser Kompo
nenten in der Vorrichtung erfolgen durch Messen der Lenkge
triebe-Abweichung von einem Standard (Block 50), Kodieren
der gemessenen Information in einen an dem Getriebe ange
brachten Strichkode (Block 52), Messen der Abweichung der
Servo-Lenkpumpe von einem Standard (Block 54), Kodieren der
gemessenen Information in einen an der Servo-Lenkpumpe befe
stigten Strichkode (Block 56), Einbau der Servo-Lenkvorrich
tung in ein Fahrzeug (Block 58), Lesen der kodierten Informa
tion an der Servo-Lenkpumpe 14 und am Lenkgetriebe 10 bei
einem bestimmten Fahrzeug (Block 60) und Eingeben der Infor
mation in den Mikrocomputer 24, Kombinieren der Information
und Errechnen der Gesamtabweichung von der Charakteristik
des Standard-Systems (Block 62), Errechnen der Korrektur-
Parameter (Block 64) und Speichern der Korrektur-Parameter
im EEPROM (Block 66).
Unabhängig davon, ob sie nun durch eine Gesamtsystemmessung
oder durch Komponentenmessungen geeicht wurde, speichert die
Servo-Lenkvorrichtung die Korrektur-Parameter und stellt die
Vorrichtung in Abhängigkeit von den Parametern durch Zufüh
ren eines entsprechenden Steuerstroms, um den zum Erzielen
eines mit dem für das Fahrzeugmodell festgesetzten Standard
konsistenten Lenkaufwand entsprechenden Steuerstrom zuzufüh
ren. Falls die ungeeichte Vorrichtung einen zu kleinen oder
zu hohen Lenkaufwand besitzt, wird der Steuerstrom die Aus
wirkung der Steifigkeit des elastischen Elements erhöhen
oder sie vermindern, um die Abweichung von dem Standardver
halten zu verringern. Bei der Gesamtvorrichtungs-Messung
wird die Abweichung eliminiert.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das in vereinfachter Form das
Steuerprogramm für den Mikrocomputer 24 darstellt. Obwohl
das Eichverfahren auch ohne Verbindung mit der den Lenkauf
wand nach der Fahrzeug-Geschwindigkeit steuernden Vorrich
tung nützlich ist, ist dieses Ausführungsbeispiel für ein ge
schwindigkeitsgesteuertes Programm ausgelegt. Der Initiali
sierungsblock 70 bedeutet eine Reihe von Programminstruktio
nen, die bei der Initialisierung jedes Abschnitts des Fahr
zeugbetriebs ausgeführt werden, um die verschiedenen Regi
ster und Programmvariablen auf vorbestimmte Werte zu initiali
sieren. Eine dieser Variablen ist der Korrektur-Parameter,
der aus dem EEPROM 26 ausgelesen und im Mikrocomputer 24 ge
speichert wird. Nach der Initialisierung durchläuft das Pro
gramm wiederholt die Schritte oder Blöcke 72 bis 78. Im
Block 72 wird die Fahrzeug-Geschwindigkeit aus Geschwindig
keitsimpulsen bestimmt, die vom Fahrzeug-Geschwindigkeits-
Sensor 28 aufgenommen und durch die I/O-Schaltung 22 hin
durchgeleitet werden. Dann wird der Korrektur-Parameter gele
sen (Block 74), der Steuerstrom als Funktion der Fahrzeugge
schwindigkeit und des Korrektur-Parameters errechnet (Block
76) und das Resultat an die Stromansteuerung 23 ausgegeben
(Block 78).
Claims (5)
1. Verfahren zum Eichen einer Servo-Lenkvorrichtung mit
einem Standardwert des Lenkaufwandes in einer Servo-Lenk
vorrichtung mit einem elektrisch steuerbaren variablen
Lenkaufwand, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechver
halten der Vorrichtung auf eine Eingabekraft gemessen
(42, 52, 54) wird, eine Abweichung des Ansprechverhaltens
der Vorrichtung von einem Standardwert bestimmt (44, 62)
wird, entsprechend der Abweichung ein Korrekturwert er
rechnet (46, 64) wird, der Korrekturwert gespeichert (48,
66) wird und der variable Lenkaufwand entsprechend dem
Korrekturwert so gesteuert (20) wird, daß die Abweichung
zumindest teilweise ausgeglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Steuern des variablen Lenkaufwands aufgrund des Kor
rekturwertes ein Steuerstrom errechnet (76) und der Steu
erstrom an die Vorrichtung angelegt (78, 20) wird, um das
Ansprechverhalten der Vorrichtung auf den Standardwert
hin zu steuern.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Messung (42) nach dem Einbau der Servo-Lenkvorrich
tung in ein Fahrzeug mit einem lenkbaren Rad (16) und
einem Lenkrad (12) durchgeführt wird und daß dabei eine
Eingabekraft entweder auf das lenkbare Rad (16) oder auf
das Lenkrad (12) angewendet wird und die sich ergebende
Kraft in dem jeweils anderen Teil erfaßt (34, 34′) wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Servo-Lenkvorrichtung eine Servo-Lenkpumpe (14) und
ein Lenkgetriebe (10) enthält, die infolge von Herstel
lungstoleranzen jeweils sich ändernden Charakteristiken un
terworfen sind, und daß beim Messen des Vorrichtungs-An
sprechverhaltens die Charakteristiken der Servo-Lenkpumpe
und des Lenkgetriebes je getrennt gemessen (50, 54)
werden, und daß die Charakteristiken kombiniert werden
(62), um das Vorrichtungs-Ansprechverhalten zu bestimmen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Servo-Lenkvorrichtung eine Servo-Lenkpumpe (14) und
ein Lenkgetriebe (10) enthält, die beide infolge von Her
stellungstoleranzen sich ändernden Charakteristiken unter
worfen sind, und daß das Messen des Ansprechverhaltens
der Vorrichtung umfaßt vor dem Einbau in ein Fahrzeug
das getrennte Messen einer Vielzahl von Servo-Lenkpumpen
und einer Vielzahl von Lenkrädern, das Kodieren jeder
Servo-Lenkpumpe und jedes Lenkrades mit der gemessenen
Charakteristik und nach dem Einbau in ein Fahrzeug das
Lesen der Kodierung an der Servo-Lenkpumpe und an dem
Lenkgetriebe an dem bestimmten Fahrzeug und das Kombinie
ren der jeweils gemessenen Charakteristiken, um das An
sprechverhalten der Vorrichtung für dieses Fahrzeug zu
bestimmen.
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