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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines oder mehrerer auffälliger Geräusche während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs, welches eine elektronische Servolenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine elektronische Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, ein Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Servolenkvorrichtung sowie ein Computerprogramm.
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Beim Betrieb elektrischer Lenksysteme bzw. elektronischer Servolenkvorrichtungen können störende Geräusche durch diverse Komponenten der elektronischen Servolenkung (Servoantrieb bzw. Elektromotor, Zahnriemen, Kugelgewindetrieb, usw.) auftreten. Diese Geräusche sind in der Regel ordnungsbestimmt, d. h. die Frequenz des Geräusches ändert sich mit der Drehzahl des Elektromotors und hängt vom Design der Komponenten (Polpaarzahl, Anzahl der Wicklungen des Rotors des Elektromotors, Zähnezahl des Motorritzels, usw.) ab.
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Darüber hinaus können durch unsachgemäßen Gebrauch von Lenksystemen (Missbrauch) diese mechanisch derart verändert werden, dass nach dem Missbrauchsereignis störende Geräusche auftreten, welche häufig zu Kundenreklamationen bzw. Feldreklamationen führen.
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Im Falle von Feldreklamationen aufgrund auffälliger bzw. zu hoher Lenkungsgeräusche kann in der Werkstatt oft nicht ohne weiteres festgestellt werden, durch welches Bauteil des Lenksystems die Geräusche verursacht werden, insbesondere ist dies auch mit den in der Werkstatt verwendeten Diagnosegeräten nicht möglich. Zudem ist es in der Regel nicht möglich einen unsachgemäßen Gebrauch bzw. einem Missbrauch durch den Fahrer nachzuweisen.
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In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der gattungsbildenden
DE 10 2013 220 520 A1 ein Verfahren zur Erfassung eines auffälligen Geräuschs während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs mit einer elektronischen Servolenkvorrichtung bekannt, wobei anhand eines Sensorsignals wenigstens eines Beschleunigungssensors das auffällige Geräusch detektiert wird. Dabei ist eine Steuereinheit dazu ausgebildet, das Sensorsignal mit einem Schwellwert zu vergleichen und einen Fehlerzustand festzustellen, wenn das Sensorsignal größer als der Schwellwert ist.
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Ferner ist aus der
EP 2 597 013 B1 ein Fahrzeuglenkunssystem bekannt, welches wenigstens einen im Bereich eines Lenkgetriebes angeordneten Beschleunigungssensor umfasst, mittels welchem zur Verbesserung eines Lenkgefühls ein Schwingungseintrag in eine Spurstange abgeschätzt werden kann.
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Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs, welches eine elektronische Servolenkvorrichtung aufweist, auffällige Geräusche zu detektieren und diese der verantwortlichen Lenkungskomponente zuzuordnen oder als Nachweis für eine missbräuchliche Verwendung der Lenkung aufzuzeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erfassung eines oder mehrerer auffälliger Geräusche während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs, welches eine elektronische Servolenkvorrichtung aufweist, gelöst, wobei im Bereich der elektronischen Servolenkvorrichtung wenigstens ein Beschleunigungssensor vorhanden ist, wobei in den Messsignalen des wenigstens einen Beschleunigungssensors das wenigstens eine auffällige Geräusch detektiert wird, und wobei das auffällige Geräusch anhand der in den Messsignalen auftretenden Frequenzen oder Ordnungen einer verursachenden Komponente der elektronischen Servolenkvorrichtung oder einem bestimmten Geräuschereignis zugeordnet wird. Zudem wird die Aufgabe durch eine elektronische Servolenkvorrichtung gemäß Anspruch 9, ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 13 und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 14 gelöst.
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Durch diese Maßnahmen werden auffällige Geräusche in vorteilhafter Weise detektiert und können anhand der auftretenden Frequenzen oder Ordnungen der verantwortlichen Komponente der elektronischen Servolenkvorrichtung zugeordnet werden. Diese Information kann beispielsweise über ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs und die Fehlerdiagnose in der Werkstatt ausgelesen werden. Auffällige Geräuschereignisse, welche zum Beispiel bei Überfahren eines Schlaglochs auftreten, werden von der Sensorik erfasst und können beispielsweise in einem Speicher oder dergleichen abgelegt werden. Diese Aufzeichnung kann später als Nachweis der maximal auftretenden Beschleunigungen über das Steuergerät des Kraftfahrzeugs und die Fehlerdiagnose in der Werkstatt ausgelesen werden, um die Ursache eines Geräuschs auf die missbräuchliche Verwendung der Lenkung zurückzuführen. Bei den zu erfassenden auffälligen Geräuschen handelt es sich demnach insbesondere um von der elektronischen Servolenkvorrichtung verursachte Geräusche.
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Nach einer Detektion eines auffälligen Geräuschs können Informationen bezüglich des detektierten auffälligen Geräuschs, vorzugsweise permanent oder dauerhaft, insbesondere dessen gemessene Beschleunigung, dessen gemessene Frequenz, dessen Ordnung, dessen Detektionszeitpunkt, dessen Detektionsdatum, eine aktuelle Spurstangenkraft, ein aktuelles Handmoment, eine aktuelle Drehzahl oder ein aktueller Stromwert eines Elektromotors eines elektrischen Servoantriebs der elektronischen Servolenkvorrichtung und/oder eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem elektronischen Speicherelement eines Regel- und/oder Steuergeräts des Kraftfahrzeugs oder der elektronischen Servolenkvorrichtung, abgespeichert werden.
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Dadurch dass derartige Informationen in einem Speicherelement eines Steuergeräts bzw. einer ECU (Electronic Control Unit), insbesondere der elektronischen Servolenkvorrichtung, oder einem Fehlerspeicher des Fahrzeugs abgelegt werden können, können diese in vorteilhafterweise in der Werkstatt ausgelesen werden. Bei dem Steuergerät kann es sich um ein Steuergerät der elektronischen Servolenkvorrichtung oder um ein übergeordnetes Steuergerät des Kraftfahrzeugs handeln. Sonach ist eine genaue Fehlerdiagnose möglich. Darüber hinaus kann auch nachvollzogen werden, an welchem Datum und bei welcher Fahrgeschwindigkeit der Fehler aufgetreten ist und ob das Geräusch durch einen missbräuchlichen Gebrauch der Lenkung verursacht wurde. Somit wird das Geräuschereignis detailliert erfasst. Aus der Drehzahl des Elektromotors und der Frequenz kann die Ordnung des auffälligen Geräuschs bestimmt werden. Dabei gilt: Ordnung = Frequenz / Drehzahl des Elektromotors.
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Vorteilhaft ist es, wenn nach einer Detektion des auffälligen Geräuschs zusätzlich eine Anzahl von Messsignalen des wenigstens einen Beschleunigungssensors aus einer vorgegebenen Zeitspanne vor der Detektion des auffälligen Geräuschs und aus einer vorgegebenen Zeitspanne nach der Detektion des auffälligen Geräuschs, insbesondere in einem elektronischen Speicherelement eines Regel- und/oder Steuergeräts des Kraftfahrzeugs oder der elektronischen Servolenkvorrichtung abgespeichert werden.
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Hierzu kann fortlaufend eine Anzahl von von dem Beschleunigungssensor empfangenen Messsignalen, insbesondere in einer Art temporären Pufferspeicher oder Ringspeicher, zwischengespeichert werden. Falls ein auffälliges Geräuschs erfasst wird, wird dieses zusammen mit den in dem Ringspeicher gemäß der vorgegebenen Zeitspannen zusätzlich vorhandenen zwischengespeicherten Werten permanent abgespeichert. In vorteilhafter Weise kann durch diese Maßnahme eine genauere Bestimmung des Geräuschereignisses vorgenommen werden. Als vorgegebene Zeitspannen können zum Beispiel +- 10 Sekunden nach und vor der Detektion des auffälligen Geräuschs verwendet werden.
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Das auffällige Geräusch kann in den Messsignalen des wenigstens einen Beschleunigungssensors detektiert werden, indem auffällige Frequenzen oder Ordnungen anhand vorgegebener Schwellwerte oder dergleichen bestimmt werden.
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Das auffällige Geräusch kann mittels eines Datenfelds oder dergleichen einer verursachenden Komponente der elektronischen Servolenkvorrichtung oder einem bestimmten Geräuschereignis zugeordnet werden.
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Aus den gemessenen Signalen lassen sich auffällige Frequenzen bestimmen und den verursachenden Lenkungskomponenten zuordnen. Darüber hinaus ist auch eine Zuordnung zu einem bestimmten Geräuschereignis möglich.
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Eine Häufigkeit des Auftretens eines bestimmten auffälligen Geräuschs kann erfasst werden und, insbesondere in einem elektronischen Speicherelement eines Regel- und/oder Steuergeräts des Kraftfahrzeugs oder der elektronischen Servolenkvorrichtung, abgespeichert werden.
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Das wenigstens eine auffällige Geräusch kann ein von einer Quelle oder einer Komponente innerhalb der elektronischen Servolenkvorrichtung ausgehendes Geräusch sein. Das auffällige Geräusch kann beispielsweise Frequenzen von etwa größer als 100 Hz bis etwa 10.000 Hz aufweisen. Das auffällige Geräusch kann auch von einem während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretenden Geräuschereignis ausgehen.
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In Anspruch 9 ist eine elektronische Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs angegeben.
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Der wenigstens eine Beschleunigungssensor kann piezoelektrisch, mikro-elektromechanisch oder kapazitiv ausgeführt sein.
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Ein derartiger Beschleunigungssensor oder Beschleunigungsaufnehmer kann im Rahmen der Serienfertigung insbesondere in das Lenkgetriebe integriert werden. Der wenigstens eine Beschleunigungssensor kann z. B. als Mikrosystem bzw. MEMS (Micro Electro Mechanical System) ausgeführt sein. Auch andere Typen von Beschleunigungssensoren kommen in Betracht.
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Der wenigstens eine Beschleunigungssensor kann, insbesondere als Miniaturbeschleunigungssensor ein Gewicht von < 1 g und/oder einen Aufnahmebereich von 20 Hz bis 6000 Hz und/oder einen Messbereich von +- 0,0187 m/s2 bis +- 5000 m/s2 aufweisen. Darüber hinaus kann der Beschleunigungssensor eindimensional ausgebildet sein und/oder eine Linearität bis 11 kHz aufweisen. Das Gewicht eines derartigen Beschleunigungssensors kann beispielsweise 0,28 g betragen.
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Vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Beschleunigungssensor im Bereich des Lenkgetriebes, insbesondere an einem Gehäuse des Lenkgetriebes oder eines Kugelgewindetriebs des Lenkgetriebes, an dem elektrischen Servoantrieb, insbesondere an dem Elektromotor oder auf dem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät angeordnet ist. Die Einbaulage des wenigstens einen Beschleunigungssensors kann nach den spezifischen Erfordernissen z. B. im Bereich des Gehäuses eines Kugelgewindetriebs der elektronischen Servolenkvorrichtung oder im Elektromotor oder am elektronischen Regel- und/oder Steuergerät bzw. an der ECU (Electronic Control Unit) liegen. Je näher der Beschleunigungssensor an den Lenkungskomponenten angeordnet ist, desto genauer sind die Detektion des auffälligen Geräusches und die Zuordnung zu der verursachenden Komponente.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beschleunigungssensor im Bereich des elektronischen Regel- und/oder Steuergeräts oder direkt auf dem Regel- und/oder Steuergerät (ECU) oder dessen Platine/Leiterplatte angeordnet ist, da dadurch die Kabelwege in vorteilhafterweise gering gehalten werden können.
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In Anspruch 13 ist ein Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Servolenkvorrichtung, einem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät und wenigstens einem im Bereich der elektronischen Servolenkvorrichtung vorhandenen Beschleunigungssensor angegeben, wobei das elektronische Regel- und/oder Steuergerät die Messsignale des wenigstens einen Beschleunigungssensors als Eingangssignale erhält und dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Das elektronische Regel- und/oder Steuergerät bzw. die ECU kann hierzu mit dem Beschleunigungssensor elektrisch verbunden und/oder kommunikationsverbunden sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung eines oder mehrerer auffälliger Geräusche während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem bzw. verteilt auf mehreren Regel- und/oder Steuergeräten des Kraftfahrzeugs oder der elektronischen Servolenkvorrichtung realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu kann das Computerprogramm in einem Speicherelement des wenigstens einen Regel- und/oder Steuergeräts gespeichert sein. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts kann das Verfahren ausgeführt werden. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick, SD-Karte oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement das Regel- und/oder Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm ist in Anspruch 14 angegeben.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektronischen Servolenkvorrichtung.
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In der Figur ist eine elektronische Servolenkvorrichtung 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt. Die elektronische Servolenkvorrichtung 1 weist eine gestrichelt angedeutete als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 (ebenfalls gestrichelt angedeutet) mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu einen Drehwinkel der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel von nicht dargestellten lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs umzusetzen.
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Das Lenkgetriebe 4 weist eine vereinfacht dargestellte Zahnstange 5 und ein nicht dargestelltes Ritzel auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Der Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Ritzelwinkel. Darüber hinaus weist die elektronische Servolenkvorrichtung 1 einen elektrischen Servoantrieb 6 auf, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 6 weist einen Elektromotor 7 zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein nicht dargestelltes Riemengetriebe auf. Das Riemengetriebe weist ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe bzw. einen Kugelgewindetrieb (nicht dargestellt) auf die Zahnstange 5 der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 auf. Des Weiteren ist ein elektronisches Regel- und/oder Steuergerät 8 zur Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 7 vorgesehen. Die Erfindung wird anhand einer elektronischen Servolenkvorrichtung 1 (EPS - Electric Power Steering) vorliegend mit einem Riemengetriebe und einem separaten Kugelumlaufgetriebe zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 5 versehen, wie beispielsweise aus der
DE 100 52 275 A1 bekannt, beschrieben. Für weitere nicht gezeigte elektrische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung, insbesondere beispielsweise AFS (Active Front Steering) oder Steer by Wire lassen sich gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen.
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Wie aus der Figur ersichtlich, steuert das elektronische Regel- und/oder Steuergerät 8 den Elektromotor 7 mittels eines Stellsignals v an und erhält von dem Elektromotor 7 als Eingangssignal ein Drehzahlsignal u.
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Die elektronische Servolenkvorrichtung 1 weist wenigstens einen Beschleunigungssensor 9 auf, welcher mit dem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät 8 elektrisch verbunden oder kommunikationsverbunden ist. Somit werden Fehlersignale oder Messsignale w des Beschleunigungssensors 9 an das elektronische Regel- und/oder Steuergerät 8 als Eingangssignale übermittelt. In den Messsignalen w des wenigstens einen Beschleunigungssensors 9 werden eines oder mehrere auffällige Geräusche, insbesondere während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, detektiert. Das wenigstens eine auffällige Geräusch kann ein von einer Quelle oder einer Komponente innerhalb der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 ausgehendes Geräusch sein oder von einem während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretenden Geräuschereignis ausgehen. Das auffällige Geräusch kann beispielsweise Frequenzen von etwa größer als 100 Hz bis etwa 10.000 Hz aufweisen.
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Der wenigstens eine Beschleunigungssensor 9 kann piezoelektrisch, mikro-elektromechanisch oder kapazitiv ausgeführt sein.
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Der wenigstens eine Beschleunigungssensor 9 kann ein Gewicht von < 1 g und/oder einen Aufnahmebereich von 20 Hz bis 6000 Hz und/oder einen Messbereich von +/-0,0187 m/s2 bis +- 5000 m/s2 aufweisen. Der Beschleunigungssensor 9 ist im Bereich der elektronischen Servolenkvorrichtung 1, bzw. im Bereich des Lenkgetriebes 4 angeordnet. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Beschleunigungssensor 9 an einem Gehäuse des Kugelgewindetriebs des Lenkgetriebes 4, an dem elektrischen Servoantrieb 6, insbesondere an dem Elektromotor 7 oder vorzugsweise direkt auf dem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät 8 oder dessen Platine/Leiterplatte angeordnet sein. Falls der Beschleunigungssensor 9 direkt auf dem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät 8 angeordnet ist, sind die Kabelwege entsprechend gering.
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Das elektronische Regel- und/oder Steuergerät 8 ist dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung eines oder mehrerer auffälliger Geräusche während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, welches die elektronische Servolenkvorrichtung 1 aufweist, als Computerprogramm durchzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch verteilt auf weiteren nicht dargestellten Steuergeräten ausgeführt werden. Darüber hinaus besteht in weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen die Möglichkeit, das Verfahren auf einem übergeordneten Steuergerät bzw. System auszuführen und das elektronische Regel- und/oder Steuergerät entsprechend anzusteuern.
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Auf dem Regel- und/oder Steuergerät 8 kann nun das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung auffälliger Geräusche während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, welches die elektronische Servolenkvorrichtung 1 aufweist, ablaufen, wobei im Bereich der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 der wenigstens eine Beschleunigungssensor 9 vorhanden ist und wobei in den Messsignalen w des wenigstens einen Beschleunigungssensors 9 die auffälligen Geräusche detektiert werden.
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Nach einer Detektion eines auffälligen Geräuschs können Informationen bezüglich des detektierten auffälligen Geräuschs, insbesondere dessen gemessene Beschleunigung, dessen gemessene Frequenz, dessen Detektionszeitpunkt, dessen Detektionsdatum, eine aktuelle Spurstangenkraft, ein aktuelles Handmoment, eine aktuelle Drehzahl oder ein aktueller Stromwert des Elektromotors 7 des elektrischen Servoantriebs 6 der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 und/oder eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem nicht dargestellten elektronischen Speicherelement des Regel- und/oder Steuergeräts 8 des Kraftfahrzeugs oder der elektronischen Servolenkung 1, abgespeichert werden.
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Nach einer Detektion eines auffälligen Geräuschs können zusätzlich eine Anzahl von Messsignalen w des wenigstens einen Beschleunigungssensors 9 aus einer vorgegebenen Zeitspanne, beispielsweise - 10 Sekunden, vor der Detektion des auffälligen Geräuschs und aus einer vorgegebenen Zeitspanne, z. B. + 10 Sekunden, nach der Detektion des auffälligen Geräuschs, insbesondere in dem elektronischen Speicherelement des Regel- und/oder Steuergeräts 8 des Kraftfahrzeugs oder der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 abgespeichert werden.
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Ein auffälliges Geräusch kann in den Messsignalen w des wenigstens einen Beschleunigungssensors 9 detektiert werden, indem auffällige Frequenzen oder Ordnungen anhand vorgegebener Schwellwerte oder dergleichen bestimmt werden.
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Des Weiteren kann ein auffälliges Geräusch anhand der in den Messsignalen w auftretenden Frequenzen oder Ordnungen, insbesondere mittels eines Datenfelds oder dergleichen, einer verursachenden Komponente der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 oder einem bestimmten Geräuschereignis zugeordnet werden.
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Darüber hinaus kann eine Häufigkeit des Auftretens eines bestimmten auffälligen Geräuschs erfasst und, insbesondere in dem elektronischen Speicherelement des elektronischen Regel- und/oder Steuergeräts 8 des Kraftfahrzeugs oder der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 abgespeichert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektronische Servolenkvorrichtung
- 2
- Lenkrad
- 3
- Lenksäule
- 4
- Lenkgetriebe
- 5
- Zahnstange
- 6
- elektrischer Servoantrieb
- 7
- Elektromotor
- 8
- elektronisches Regel- und/oder Steuergerät
- 9
- Beschleunigungssensor
- u
- Drehzahlsignal
- v
- Stellsignal
- w
- Messsignal
