DE4134850C2 - Verfahren zum Eichen einer Servo-Lenkvorrichtung - Google Patents

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 nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

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. Herstellungsvariablen 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 4 871 040 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 4 871 040 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.

Aus der DE 38 11 100 A1 ist es bekannt, einem Lenkrad eine auch vom Lenkwinkel abhängige Charakteristik zu geben und eine automatische Einstellung des Lenkungsmittelpunktes in einem Lenkhilfesystem für Kraftfahrzeuge mit lenkwinkelabhängiger Charakteristik vorzusehen. Dazu wird der Lenkwinkel mit einem Lenkwinkel-Sensor, wie einem Inkremental-Drehcodierer, erfaßt und die lenkwinkelabhängige Charakteristik nach der beispielsweise mit dem Starten des Fahrzeugs beginnenden Funktion der Lenkwinkel-Detektionsvorrichtung zunächst auf einen dynamisch festgelegten, falschen Lenkungsmittelpunkt bezogen, bis hinreichend oft nacheinander statische Lenkbewegungszustände festgestellt worden sind, deren zugehörige Lenkwinkel einander gleich sind und als wahrer Lenkungsmittelpunkt bis zum Abschalten des Fahrzeugmotors verwendet werden. Eine Eichung des von Fahrzeug zu Fahrzeug veränderlichen Lenkaufwandes ist dabei nicht vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch Messung des Ansprechverhaltens des Systems oder des Bestandteils die Abweichung des Lenkaufwandes von einer Norm zu bestimmen und diese Veränderung dadurch auszugleichen, daß ein Parameter in der Steuerung eines elektromagnetischen Mechanismus 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 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.