DE102010004113A1

DE102010004113A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μmax zwischen einem Reifen und einem Untergrund

Info

Publication number: DE102010004113A1
Application number: DE102010004113A
Authority: DE
Inventors: Stefan 60488 Kammann; Lothar 61381 Keller
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2030-01-08
Also published as: US8645038B2; DE102010004113B4; US20110166761A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μmax zwischen einem Reifen (12) und einem Untergrund (10) erfolgt ein empirisches Ermitteln eines Referenzverlaufs μref(S) eines Reibungsbeiwertes μref in Abhängigkeit von einem Schlupf S zwischen dem Reifen (12) und einem Referenzuntergrund, ein Ermitteln eines ersten aktuellen Schlupfes S1 auf den Reifen (12) und eines ersten aktuellen Reibungsbeiwertes μ1 zwischen Reifen (12) und dem Untergrund (10) zu einem ersten Zeitpunkt t1, ein Ermitteln eines zweiten aktuellen Schlupfes S2 für den Reifen (12) und eines zweiten aktuellen Reibungsbeiwertes μ2 zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) zu einem zweiten Zeitpunkt t2, ein Berechnen einer Steigung (28) des Verlaufs μ(S) des Reibungswertes μ in Abhängigkeit vom Schlupf S und ein Berechnen des maximalen Reibungsbeiwertes μmax zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) durch eine Transformation des Referenzverlaufs μref(S) auf Grundlage der Steigung (28) des Verlaufs μ(S). Mit Hilfe der in modernen Kraftfahrzeugen sowieso vorhandenen Fahrzeuggeräten können die von den Fahrzeuggeräten bereitgestellten Informationen verwendet werden, um den aktuellen Schlupf S sowie den aktuellen Reibungsbeiwert μ berechnen zu können. Durch einen Vergleich des aus den Messpunkten (μ1; S1) und (μ2; S2) ermittelbaren aktuellen Verlaufs μ(S) mit dem empirisch ermittelten Referenzverlauf μref(S) kann der maximale Reibbeiwert umax für die aktuelle Materialpaarung des Reifens (12) mit dem Untergrund (10) durch ein geeignetes mathematisches Verfahren mit hoher Genauigkeit abgeschätzt, insbesondere interpoliert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zwischen einem Reifen und einem Untergrund. Mit Kenntnis des maximalen Reibungsbeiwerts ist es möglich ein erhöhten Risiko eines zusätzlichen potentiellen Längs- oder Querschlupfes des Reifens in einer Kraftfahrzeugelektronik berücksichtigen zu können.
Es ist bekannt, einen maximalen Reibungsbeiwert auf Grundlage üblicher Asphaltfahrbahnen und typischer Reifen als Schätzwert vorzugeben. Nachteilig hierbei ist, dass ein durch Schätzen vorgegebener maximaler Reibungsbeiwert äußert ungenau ist und die tatsächlichen Verhältnisse nur selten mit hinreichender Genauigkeit abbildet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zwischen einem Reifen und einem Untergrund zu schaffen, wodurch eine genauere Bestimmung des maximalen Reibungsbeiwerts μ_max möglich ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zwischen einem Reifen und einem Untergrund erfolgt ein empirisches Ermitteln eines Referenzverlaufs μ_ref(S) eines Reibungsbeiwerts μ_ref in Abhängigkeit von einem Schlupf S zwischen dem Reifen und einem Reifenuntergrund, ein Ermitteln eines ersten aktuellen Schlupfes S₁ für. den Reifen und eines ersten aktuellen Reibungsbeiwerts μ₁ zwischen dem Reifen und dem Untergrund zu einem ersten Zeitpunkt t₁, ein Ermitteln eines zweiten aktuellen Schlupfes S₂ für den Reifen und eines zweiten aktuellen Reibungsbeiwerts μ₂ zwischen dem Reifen und dem Untergrund zu einem zweiten Zeitpunkt t₂, ein Berechnen einer Steigung des aktuellen Verlaufs μ(S) des Reibungsbeiwertes μ in Abhängigkeit vom Schlupf S und ein Berechnen des maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zwischen dem Reifen und dem Untergrund durch eine Transformation des Referenzverlaufs μ_ref(S) auf Grundlage der Steigung des Verlaufs μ(S).
Mit Hilfe der in modernen Kraftfahrzeugen sowieso vorhandenen Fahrzeuggeräten können die von den Fahrzeuggeräten bereitgestellten Informationen, wie beispielsweise von Fahrzeugsteuergeräten, wie ABS, ESP, ESC und/oder einem Reifenkontrollsystem verwendet werden, um den aktuellen Schlupf S sowie den aktuellen Reibungsbeiwert μ berechnen zu können. Durch einen Vergleich des aus den Messpunkten (μ₁; S₁) und (μ₂; S₂) ermittelbaren aktuellen Verlaufs μ(S) mit dem empirisch ermittelten Referenzverlauf μ_ref(S) kann der maximale Reibbeiwert μ_max für die aktuelle Materialpaarung des Reifens mit dem Untergrund durch ein geeignetes mathematisches Verfahren mit hoher Genauigkeit abgeschätzt, insbesondere interpoliert werden. Dies ermöglicht es, insbesondere bei einem sich veränderndem Untergrund, sich verändernde Reibungseigenschaften des Untergrunds zeitnah berücksichtigen zu können. Eine deutlich zu riskante Annahme für den maximalen Reibungsbeiwert μ_max oder eine deutlich zu konservative Annahme für den maximalen Reibungsbeiwert μ_max wird dadurch vermieden. Gleichzeitig ist es möglich, sich verändernde Reibungseigenschaften des Reifens, beispielsweise durch unterschiedliche Luftdrücke, unterschiedliche Reifentemperaturen und/oder Abnutzungen automatisch zu berücksichtigen. Dadurch werden die Fahrsysteme eines Kraftfahrzeugs in die Lage versetzt, einen nicht idealen Reifendruck und/oder Alterungserscheinungen und/oder Abnutzungserscheinungen des Reifens bei der Überwachung von Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen. Dadurch kann ein rechtzeitiges Eingreifen eines Fahrsteuersystems, wie bei beispielsweise ABS, ESP oder ESC gewährleistet werden und ein unnötiges Eingreifen eines Fahrsystems vermieden werden. Dadurch wird die Fahrsicherheit erhöht, ohne den Fahrkomfort zu beeinträchtigen.
Für die Ermittlung des Referenzverlaufs können für einen bestimmten Reifentyp eine Vielzahl von Tests, insbesondere auf einen identischen Untergrund durchgeführt werden, um eine Vielzahl von Messpunkten zu erhalten, welche sowohl den Bereich der Haftreibung als auch den Übergang zur Gleitreibung umfassen. Der Schlupf für den jeweiligen Reifen kann beispielsweise mit Hilfe eines Raddrehzahlsensors bestimmt werden, indem die Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Rades ω und die Drehgeschwindigkeit eines leer mitlaufenden Rades ω₀ gemäß
der Schlupf S berechnet wird. Der aktuell angreifende Reibungsbeiwert μ berechnet sich aus dem Verhältnis der im jeweiligen Reifen angreifenden Normalkraft F_N und der hierzu quer verlaufenden Querkraft F_X. Als Normalkraft F_N ergibt sich für den jeweiligen Reifen ein Anteil z der absoluten Rastlast aus dem Produkt der Fahrzeugmasse m und der Erdbeschleunigung g. Für die Querkraft F_X greift von der gesamten Beschleunigungskraft aus der Fahrzeugmasse m und der Fahrzeugbescheinigung a ein relativer Beschleunigungsanteil w an, so dass sich für den Reibbeiwert
ergibt. Die jeweiligen Parameter zur Berechnung des Reibungsbeiwerts μ sind entweder bekannt oder lassen sich von den üblicherweise vorhandenen Fahrsystemen ermitteln und zur Verfügung stellen. Zur Bestimmung des aktuellen Schlupfes und des aktuellen Reibungsbeiwerts μ sind die Messzeitpunkte t₁ und t₂ zeitlich weit genug auseinander, um mit hinreichender Genauigkeit die Steigung des Verlaufs eines sich ändernden Schlupfes bestimmen zu können. Insbesondere sind die Messzeitpunkte t₁ und t₂ zeitlich nah genug beieinander, damit die Messzeitpunkte mit hoher Wahrscheinlichkeit demselben Beschleunigungsvorgang und/oder demselben Bremsvorgang zugeordnet sind. Ferner ist es möglich, den aktuellen Schlupf S sowie den aktuellen Reibungsbeiwert μ im Wesentlichen kontinuierlich zu ermitteln und Messwerte zu verwenden, die weit genug auseinander liegen, dass übliche Messungenauigkeiten die korrekte Berechnung der Steigung nicht wesentlich beeinträchtigen können. Besonders bevorzugt handelt es sich bei einem der Messzeitpunkte t₁ oder t₂ um einen Zeitpunkt, bei dem der Reifen sich nicht dreht und definitionsgemäß der Reibungsbeiwerts μ und der Schlupf S Null sind. Dieser Nullpunkt kann auch als einer der Messzeitpunkte vorgegeben werden, so dass es möglich ist die aktuelle Messung mit dem Nullpunkt zu vergleichen, um die Steigung von μ(S) zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ wird in dem Fall, dass die aktuellen Verhältnisse hinreichend nahe am berechneten maximalen Reibungsbeiwert μ_max liegen, der Nullpunkt nicht mehr berücksichtigt, sondern vorzugsweise eine Vielzahl von aktuellen Messpunkten, um einen nicht linearen Verlauf μ(S) im gemessenen Bereich berücksichtigen zu können.
Besonders bevorzugt wird ein maximaler Reibungsbeiwert μ_max,x in Fahrtrichtung des Reifens und ein maximaler Reibungsbeiwert μ_max,y quer zur Fahrtrichtung des Reifens ermittelt. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass Reifen üblicherweise in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung ein unterschiedliches Haftverhalten aufweisen. Insbesondere kann das Risiko eines Rutschens oder Durchdrehen eines Reifens bei Geradeausfahrt einerseits und bei Kurvenfahrt andererseits getrennt beurteilt werden. Ein mögliches Ausbrechen oder Schleudern eines Kraftfahrzeugs kann dadurch ebenfalls berücksichtigt werden.
Vorzugsweise erfolgt bei der Transformation des Referenzverlaufs μ_ref(S) eine affine Abbildung des Referenzverlaufs μ_ref(S), wobei insbesondere ausschließlich eine mathematische Rotation und eine mathematische Skalierung des Referenzverlaufs μ_ref(S) erfolgt. Dies ermöglicht es, mit einfachen mathematischen Berechnungen den Referenzverlauf μ_ref(S) auf den aktuellen tatsächlichen Verlauf abzubilden und den abgebildeten maximalen Reibungsbeiwert μ_max abzulesen. Insbesondere ist es möglich, auf Grundlage der ermittelten Steigung des tatsächlichen Verlaufs von μ(S) die Parameter für die Durchführung der affinen Abbildung zu bestimmen. Insbesondere, wenn lediglich der aktuelle maximale Reibungsbeiwert μ_max berechnet werden soll, ist es bereits ausreichend, nur den Punkt für den maximalen Reibungsbeiwert μ_max des Referenzverlaufs μ_ref(S) zu transformieren, um direkt den aktuellen tatsächlichen maximalen Reibungsbeiwert μ_max zu erhalten.
Vorzugsweise werden in Abhängigkeit eines Reifenverschleißes mehrere Referenzverläufe μ_ref(S) empirisch ermittelt. Mit Hilfe eines Reifenkontrollsystems, das insbesondere eine Reifenprofiltiefe des Reifens ermittelt, wird der aktuelle Reifenverschleiß bestimmt und der Referenzverlauf μ_ref(S) auf Grundlage des aktuellen Reifenverschleißes mit Hilfe der weiteren Referenzverläufe μ_ref(S) korrigiert. Die ermöglicht es, den Reifenverschleiß bereits bei dem Referenzverlauf μ_ref(S) zu berücksichtigen. Der maximale Reibungsbeiwert μ_max kann dadurch mit höherer Genauigkeit bestimmt werden. Komplizierte Berechnungen den Reifenverschleißes bei der Bestimmung des aktuellen maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zu berücksichtigen, sind dadurch nicht erforderlich. Die Berechnung des maximalen Reibungsbeiwerts μ_max ist dadurch vereinfacht und kann schneller erfolgen.
Vorzugsweise werden mit Hilfe eines Reifenkontrollsystems Reifendaten, insbesondere Reifendimensionen, Reifentyp, Reifendruck, Reifentemperatur und/oder Reifenprofiltiefe, ermittelt und mit Hilfe der Reifendaten der Referenzverlauf μ_ref(S) korrigiert zur Berücksichtigung von den aktuellen Reifendaten abweichenden Reifendaten bei der Bestimmung des Referenzverlaufs μ_ref(S). Dadurch kann berücksichtigt werden, dass für die empirische Ermittlung des Referenzverlaufs μ_ref(S) andere Reifendaten vorliegen können als bei der aktuellen Messung. Beispielsweise kann der aktuelle Reifendruck niedriger sein als der Reifendruck bei der empirischen Ermittlung des Referenzverlaufs μ_ref(S). Durch geeignete Korrekturfaktoren können derartig unterschiedliche Verhältnisse, die einen Einfluss auf das Reibungsverhalten der Materialpaarung Reifen/Untergrund haben, berücksichtigt werden. Geeignete Korrekturfaktoren können in Abhängigkeit des zu berücksichtigten Parameters experimentell bestimmt werden.
Insbesondere wird mit Hilfe eines Fahrzeugsteuergeräts bei einem Bremsen und/oder einem Beschleunigen ein relativer Beschleunigungsanteil bestimmt. Mit Hilfe eines hierfür geeigneten Fahrzeugsteuergeräts kann bestimmt werden, welcher Reifen in welchem Umfang bei einem Beschleunigen oder Abbremsen die auftretenden Beschleunigungskräfte aufnimmt. Derartige Daten können beispielsweise von einem Fahrzeugsteuergerät bereitgestellt werden, das ein Schleudern des Kraftfahrzeugs verhindern soll, wie beispielsweise ESP.
Vorzugsweise wird mit Hilfe eines Reifenkontrollsystems, das insbesondere Latschdaten und/oder Druckdaten und/oder Reifendaten bereitstellt, eine relativere Radlast bestimmt. Dadurch kann insbesondere eine ungleichmäßige Gewichtsverteilung des Kraftfahrzeugs auf mehrere Reifen berücksichtigt werden. Für die Bestimmung der relativen Radlast kann beispielsweise das Ausmaß der Verformung bei einer Radumdrehung des Reifens im Vergleich zu anderen Reifen bestimmt werden.
Insbesondere wird mit Hilfe eines Raddrehzahlsensors der Schlupf des Reifens bestimmt. Mit Hilfe des Raddrehzahlsensors können die aktuelle Drehgeschwindigkeit des Reifens sowie die Drehgeschwindigkeit eines leer mitlaufenden Reifens bestimmt werden.
Besonders bevorzugt wird der ermittelte maximale Reibungsbeiwert μ_max einem Fahrregelsystem, insbesondre ABS, ESP, ESC und/oder über einen CAN-Bus Kraftfahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt. Dadurch ist es möglich, dass Fahrsysteme, die für ihren Betrieb zumindest einen Schätzwert für den maximalen Reibungsbeiwert benötigen, mit einer sehr exakten Information über den aktuellen maximalen Reibungsbeiwert μ_max versorgt werden können. Da der maximale Reibungsbeiwert μ_max ständig neu bestimmt werden kann, wird es diesen Fahrsystemen ermöglicht, sich verändernde Reibungsverhältnisse zu berücksichtigen, ohne hierfür eine zusätzliche eigene Sensorik zu benötigen. Die Funktionsweise der Fahrsysteme wird dadurch verbessert. Ferner können gewünschte Sicherheitsreserven genauer bestimmt und eingehalten werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zwischen einem Reifen und einem Untergrund, insbesondere zur Durchführung, des wie vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei die Vorrichtung einen Permanentspeicher mit einem gespeicherten empirisch ermittelten Referenzverlauf μ_ref(S) eines Reibungsbeiwertes μ_ref in Abhängigkeit von einem Schlupf S zwischen dem Reifen und einem Referenzuntergrund. Ferner ist ein Messsystem vorgesehen zum Ermitteln eines ersten aktuellen Schlupfes S₁ für den Reifen und eines ersten aktuellen Reibungsbeiwerts μ₁ zwischen dem Reifen und dem Untergrund zu einem ersten Zeitpunkt t₁ sowie zum Ermitteln eines zweiten aktuellen Schlupfes S₂ für den Reifen und eines zweiten aktuellen Reibungsbeiwertes μ₂ zwischen dem Reifen und dem Untergrund zu einem zweiten Zeitpunkt t₂. Ferner weist die Vorrichtung eine Recheneinheit auf zum Berechnen einer Steigung des aktuellen Verlaufs μ(S) des Reibungsbeiwertes μ in Abhängigkeit vom Schlupf S sowie zum Berechnen des optimalen Reibungsbeiwertes μ_max zwischen dem Reifen und dem Untergrund durch eine Transformation des Referenzverlaufs μ_ref(S) auf Grundlage der Steigung des Verlaufs μ(S). Die Vorrichtung kann insbesondere wie vorstehend mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren aus- und weitergebildet sein. Mit Hilfe der in modernen Kraftfahrzeugen sowieso vorhandenen Fahrzeuggeräten können die von den Fahrzeuggeräten bereitgestellten Informationen, wie beispielsweise von Fahrzeugsteuergeräten, wie ABS, ESP, ESC und/oder einem Reifenkontrollsystem verwendet werden, um den aktuellen Schlupf S sowie den aktuellen Reibungsbeiwert μ berechnen zu können. Durch einen Vergleich des aus den Messpunkten (μ₁; S₁) und (μ₂; S₂) ermittelbaren aktuellen Verlaufs μ(S) mit dem empirisch ermittelten Referenzverlauf μ_ref(S) kann der maximale Reibbeiwert μ_max für die aktuelle Materialpaarung des Reifens mit dem Untergrund durch ein geeignetes mathematisches Verfahren mit hoher Genauigkeit abgeschätzt, insbesondere interpoliert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Reifens auf einem Untergrund mit einer Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts,
2 eine schematische Darstellung eines Verlaufs eines Reibungsbeiwerts μ in Abhängigkeit von einem Schlupf S in einer ersten Fahrsituation
3 eine schematische Darstellung eines Verlaufs eines Reibungsbeiwertes μ in Abhängigkeit von einem Schlupf S in einer zweiten Fahrsituation und
4 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts aus 1.
Auf den in 1 dargestellten auf einem Untergrund 10 abrollenden Reifen 12 wird in vertikaler Richtung eine Normalkraft F_N aufgebracht, bei der es sich im Wesentlichen um einen Anteil z der Gewichtskraft eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs mit der Fahrzeugmasse m bei einer Erdbeschleunigung g handelt. In horizontaler Richtung greift an dem Reifen 12 eine Querkraft F_X an, wobei auf den Reifen 12 ein relativer Beschleunigungsanteil w der Beschleunigungskraft des nicht dargestellten Kraftfahrzeugs mit der Fahrzeugmasse m und der Fahrbeschleunigung a angreift. Der sich zwischen einer Oberfläche 14 des Untergrunds 10 und einer Außenseite 16 des Reifens 12 einstellender Reibungsbeiwert μ ergibt sich gemäß
Ein sich zwischen der Oberfläche 14 des Untergrunds 10 und der Außenseite 16 des Reifens 12 ergebende Schlupf S zwischen dem Reifen 12 und dem Untergrund 14 wird durch die Drehgeschwindigkeit des Reifens ω und die Drehgeschwindigkeit eines leer mitlaufenden Reifens ω₀ gemäß
bestimmt.
In 2 ist ein empirisch ermittelter Referenzverlauf μ_ref(S) eines Reibungsbeiwertes μ in Abhängigkeit von einem Schlupf S dargestellt. Bei einem durch eine waagrechte Tangente 18 gekennzeichneten Punkt 20 des Referenzverlaufs μ_ref(S) ergibt sich der maximale Reibungsbeiwert μ_max des Referenzverlaufs μ_ref(S). Der erste Punkt 20 kennzeichnet dabei den Übergang von Haftreibung (linke Seite) zur Gleitreibung (rechte Seite) zwischen dem Reifen 12 und dem Untergrund 10. Bei dem Referenzverlauf μ_ref(S) abweichenden Reibungsbedingungen ergibt sich anderer Verlauf des Reibungsbeiwerts μ in Abhängigkeit von dem Schlupf S. Für die Berechnung des tatsächlichen Verlaufs μ(S) wird bei einem ersten Messpunkt 22 mit einem zweiten Messpunkt 24 der aktuelle Reibungsbeiwert μ sowie der aktuelle Schlupf S bestimmt. Bei einem ersten Zeitpunkt t₁ werden den ersten Messpunkt 22 bestimmende Messwerte (μ₁; S₁) für den Reibungsbeiwert μ und den Schlupf S ermittelt. Entsprechend werden bei einem zweiten Zeitpunkt t₂ den zweiten Messpunkt 24 bestimmende Messwerte (μ₂; S₂) für den Reibungsbeiwert μ und den Schlupf S ermittelt. In dargestellten Ausführungsbeispiel fällt der erste Messpunkt 22 mit dem Nullpunkt zusammen, so dass für den ersten Messpunkt 22 eine Messung nicht erforderlich ist, da im Nullpunkt definitionsgemäß die Werte für den Reibungsbeiwert μ und für den Schlupf S Null betragen. Zur Bestimmung des tatsächlichen maximalen Reibungsbeiwerts 26 wird zwischen den Messpunkten 22, 24 eine Steigung 28 ermittelt und der weitere Verlauf von μ(S) durch einen Vergleich der Steigung 28 mit dem Referenzverlauf μ_ref(S) berechnet, so dass sich ein berechneter Verlauf 30 ergibt, aus dem der tatsächliche maximale Reibungsbeiwert 26 abgelesen werden kann. Bei der in 2 dargestellten Fahrsituation ergibt sich bei dem Vergleich des aktuellen Verlaufs μ(S) mit dem Referenzverlauf μ_ref(S) ein geringerer aktueller maximaler Reibungsbeiwert 26. Dies könnte beispielsweise der Fall sein, wenn der Referenzverlauf μ_ref(S) bei trockenem Wetter ermittelt wurde und bei der in 2 dargestellten Fahrsituation ein regennasser Untergrund 10 vorliegt.
Bei der in 3 dargestellten Fahrsituation ergibt sich aus dem aktuellen Verlauf μ(S) im Vergleich zum Referenzverlauf μ_ref(S) ein höherer maximaler Reibungsbeiwert 26. Dies könnte beispielsweise bei einem klebrigen oder besser haftenden Untergrund 10 als bei der empirischen Ermittlung des Referenzverlaufs μ_ref(S) der Fall sein.
Die Berechnung des maximalen Reibungsbeiwerts 26 kann mit einer in 4 dargestellten Vorrichtung 32 erfolgen, die innerhalb oder außerhalb des Reifens 12 angeordnet sein kann. Die Vorrichtung 32 kann ein Teil eines im Reifen 12 sowieso vorgesehenen Reifensensors sein. Die Vorrichtung 32 kann ein Gehäuse 34 aufweisen, in dem mit einer Leiterplatte 36 ein Permanentspeicher 38 verbunden ist. In dem Permanentspeicher 38 ist der für den Reifen 12 individuell ermittelte Referenzverlauf μ_ref(S) sicher gespeichert. Mit Hilfe eines Messsystems 40 kann aus der aktuellen Winkelgeschwindigkeit des Reifens 12 der Schlupf S bestimmt werden und insbesondere drahtlos beispielsweise durch Funk an eine Sender/Empfänger-Einheit 42 übertragen werden. Die Sender/Empfänger-Einheit 42 ist über die Leiterplatte 36 mit einer Recheneinheit 44 verbunden, wobei die erhaltenen Daten insbesondere in einem Zwischenspeicher 46 zeitweise gespeichert werden können. Die Recheneinheit 44 kann aus erhaltenen Daten über den Schlupf S durch einen Vergleich mit dem hinterlegten Referenzverlauf μ_ref(S) den maximalen Reibungsbeiwert μ_max zwischen dem Reifen 12 und dem Untergrund 10 berechnen. Die Energieversorgung der Vorrichtung 32 erfolgt mit Hilfe einer mit der Leiterplatte 36 elektrisch verbundenen Batterie 48.

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zwischen einem Reifen (12) und einem Untergrund (10), mit den Schritten: empirisches Ermitteln eines Referenzverlaufs μ_ref(S) eines Reibungsbeiwertes μ_ref in Abhängigkeit von einem Schlupf S zwischen dem Reifen (12) und einem Referenzuntergrund, Ermitteln eines ersten aktuellen Schlupfes S₁ für den Reifen (12) und eines ersten aktuellen Reibungsbeiwertes μ₁ zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) zu einem ersten Zeitpunkt t₁, Ermitteln eines zweiten aktuellen Schlupfes S₂ für den Reifen (12) und eines zweiten aktuellen Reibungsbeiwertes μ₂ zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) zu einem zweiten Zeitpunkt t₂, Berechnen einer Steigung (28) des aktuellen Verlaufs μ(S) des Reibungsbeiwerts μ in Abhängigkeit vom Schlupf S und Berechnen des maximalen Reibungsbeiwertes μ_max zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) durch eine Transformation des Referenzverlaufs μ_ref(S) auf Grundlage der Steigung (28) des Verlaufs μ(S).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein maximaler Reibungsbeiwert μ_max,x in Fahrtrichtung des Reifens (12) und ein maximaler Reibungsbeiwert μ_max,y quer zur Fahrtrichtung des Reifens (12) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Transformation des Referenzverlaufs μ_ref(S) eine affine Abbildung des Referenzverlaufs μ_ref(S) erfolgt, wobei insbesondere ausschließlich eine mathematische Rotation und eine mathematische Skalierung des Referenzverlaufs μ_ref(S) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Abhängigkeit eines Reifenverschleißes mehrere Referenzverläufe μ_ref(S) empirisch ermittelt werden, mit Hilfe eines Reifenkontrollsystems, das insbesondere eine Reifenprofiltiefe des Reifens ermittelt, der aktuelle Reifenverschleiß bestimmt wird und der Referenzverlauf μ_ref(S) auf Grundlage des aktuellen Reifenverschleißes mit Hilfe der weiteren Referenzverläufe μ_ref(S) korrigiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mit Hilfe eines Reifenkontrollsystems Reifendaten, insbesondere Reifendimensionen, Reifentyp, Reifendruck, Reifentemperatur und/oder Reifenprofiltiefe, ermittelt werden und mit Hilfe der Reifendaten der Referenzverlauf μ_ref(S) korrigiert wird zur Berücksichtigung von den aktuellen Reifendaten abweichenden Reifendaten bei der Bestimmung des Referenzverlaufs μ_ref(S).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mit Hilfe eines Fahrzeugsteuergerätes bei einem Bremsen und/oder einem Beschleunigen ein relativer Beschleunigungsanteil bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mit Hilfe eines Reifenkontrollsystems, das insbesondere Latschdaten, Druckdaten und/oder Reifendaten bereitstellt, eine relative Radlast bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mit Hilfe eines Raddrehzahlsensors der Schlupf S des Reifens bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der ermittelte maximale Reibungsbeiwerts μ_max einem Fahrregelsystem, insbesondere ABS, ESP, ESC, und/oder über einen CAN-Bus Kraftfahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt wird.
Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibungsbeiwerts μ_max zwischen einem Reifen (12) und einem Untergrund (10), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Permanentspeicher (38) mit einem gespeicherten empirisch ermittelten Referenzverlauf μ_ref(S) eines Reibungsbeiwertes μ_ref in Abhängigkeit von einem Schlupf S zwischen dem Reifen (12) und einem Referenzuntergrund, einem Messsystem (40) zum Ermitteln eines ersten aktuellen Schlupfes S₁ für den Reifen (12) und eines ersten aktuellen Reibungsbeiwertes μ₁ zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) zu einem ersten Zeitpunkt t₁ sowie zum Ermitteln eines zweiten aktuellen Schlupfes S₂ für den Reifen (12) und eines zweiten aktuellen Reibungsbeiwertes μ₂ zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) zu einem zweiten Zeitpunkt t₂, und einer Recheneinheit (44) zum Berechnen einer Steigung (28) des Verlaufs μ(S) des Reibungsbeiwerts μ in Abhängigkeit vom Schlupf S sowie zum Berechnen des maximalen Reibungsbeiwertes μ_max zwischen dem Reifen (12) und dem Untergrund (10) durch eine Transformation des Referenzverlaufs μ_ref(S) auf Grundlage der Steigung (28) des Verlaufs μ(S).