DE10160046A1 - System und Verfahren zur Überwachung der Traktion eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung der Traktion eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens zwei Rädern (12), welche zumindest eine einem Rad (12) zugeordnete Radkraftsensoreinrichtung (10) umfasst, die wenigstens eine im Wesentlichen zwischen Fahruntergrund und Raudaufstandsfläche wirkende Radkraftkomponente des jeweiligen Rades (12) erfasst und ein die Radkraftkomponente repräsentierendes Signal (Si, Sa) ausgibt, und eine Beurteildungseinrichtung (14) umfasst, die das die Radkraftkomponente des Rades (12) repräsentierende Signal (Si, Sa) verarbeitet. Erfindungsgemäß beurteilt die Beurteilungseinrichtung (14) nach Maßgabe des Ergebnisses der Verarbeitung ein Abhebeverfahren des jeweiligen Rades (12). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Traktionsüberwachung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Über­ wachung der Traktion eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens zwei Rädern, wobei das System zumindest eine einem Rad zugeordnete Radkraftsensoreinrichtung umfasst, welche wenigstens eine im Wesentlichen zwischen Fahruntergrund und Radaufstandsfläche wirkende Radkraftkomponente des jeweiligen Rades erfasst und ein die Radkraftkomponente repräsentierendes Signal ausgibt, und wobei das System weiterhin eine Beurteilungseinrichtung umfasst, welche das die Radkraftkomponente des Rades repräsentierende Signal verarbeitet.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfah­ ren zur Überwachung der Traktion eines derartigen Kraft­ fahrzeuges, vorzugsweise zur Ausführung durch ein erfin­ dungsgemäßes System, mit den Schritten: Erfassung we­ nigstens einer im Wesentlichen zwischen Fahruntergrund und Radaufstandsfläche wirkenden Radkraftkomponente an wenigstens einem Rad, sowie Verarbeitung der erfassten Radkraftkomponente.

Stand der Technik

Das gattungsgemäße System und das gattungsgemäße Verfah­ ren werden im Rahmen von Fahrdynamiksteuerungen und -re­ gelungen verwendet. Beispielsweise kommen sie als Teil­ system beziehungsweise Teilverfahren im Zusammenhang mit Antiblockiersystemen (ABS), Antriebsschlupfregelungen (ASR) und dem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) zum Einsatz. Dabei ist es bekannt, Radgeschwindigkeiten der einzelnen Räder eines Kraftfahrzeugs oder die Quer­ beschleunigung des Kraftfahrzeugs über Sensoren zu er­ fassen und die so erfassten Größen bei der Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeuges zu berücksichtigen. Obwohl mit den bekannten Verfahren und Systemen bereits gute Ergebnisse erzielt werden, besteht insbesondere im Hinblick auf die Verkehrssicher­ heit ein Interesse, die bekannten Verfahren und Systeme weiter zu verbessern.

Im Rahmen der genannten Regelsysteme ist es weiterhin bekannt, durch die Auswertung bestimmter Messgrößen Rückschlüsse auf die Traktion des Kraftfahrzeugs zu zie­ hen. Zu diesem Zweck werden derzeit zahlreiche Größen direkt oder indirekt gemessen, beispielsweise Radge­ schwindigkeiten, Fahrzeuggeschwindigkeit, Antriebsmoment des Motors, Radbeschleunigungen und Radschlupf. Aus ei­ ner Verarbeitung dieser Größen wird dann durch eine Ver­ arbeitungseinheit der Traktionszustand des Kraftfahr­ zeugs bestimmt und gegebenenfalls der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs durch Eingriffe an Motor und/oder Bremsen derart verändert, dass sich die Traktion des Fahrzeugs verbessert.

An die genannten Regelsysteme (ABS, ASR, ESP) werden immer höhere Anforderungen gestellt, zum Beispiel im Hinblick auf Regelungen des Fahrverhaltens eines Kraft­ fahrzeugs im Off-Road-Betrieb. Eine Erkennung beispiels­ weise von diagonal abgehobenen Rädern oder von nur einem einseitig abgehobenen Rad ist bei Geländefahrzeugen im Fahrbetrieb Off-Road von entscheidender Bedeutung.

Im Zusammenhang mit den gattungsgemäß vorgesehenen Sen­ soren ist es weiterhin bekannt, dass verschiedene Rei­ fenhersteller den zukünftigen Einsatz von sogenannten intelligenten Reifen planen. Dabei können neue Sensoren und Auswertungsschaltungen direkt am Reifen angebracht sein. Der Einsatz derartiger Reifen erlaubt zusätzliche Funktionen, wie zum Beispiel die Messung des am Reifen quer und längs zur Fahrtrichtung auftretenden Moments, des Reifendrucks oder der Reifentemperatur. In diesem Zusammenhang können beispielsweise Reifen vorgesehen sein, bei denen in jedem Reifen magnetisierte Flächen beziehungsweise Streifen mit vorzugsweise in Umfangs­ richtung verlaufenden Feldlinien eingearbeitet sind. Die Magnetisierung erfolgt beispielsweise abschnittsweise immer in gleicher Richtung, aber mit entgegengesetzter Orientierung, das heisst mit abwechselnder Polarität. Die magnetisierten Streifen verlaufen vorzugsweise in Felgenhornnähe und in Latschnähe. Die Messwertgeber ro­ tieren daher mit Radgeschwindigkeit. Entsprechende Mess­ wertaufnehmer sind vorzugsweise karosseriefest an zwei oder mehreren in Drehrichtung unterschiedlichen Punkten angebracht und haben zudem noch einen von der Drehachse unterschiedlichen radialen Abstand. Dadurch können ein inneres Messsignal und ein äußeres Messsignal erhalten werden. Eine Rotation des Reifens kann dann über die sich ändernde Polarität des Messsignals beziehungsweise der Messsignale in Umfangsrichtung erkannt werden. Aus dem Abrollumfang und der zeitlichen Änderung des inneren Messsignals und des äußeren Messsignals kann beispiels­ weise die Radgeschwindigkeit berechnet werden.

Ebenfalls wurde bereits vorgeschlagen, Sensoren im Rad­ lager anzuordnen, wobei diese Anordnung sowohl im rotie­ renden als auch im statischen Teil des Radlagers erfol­ gen kann. Beispielsweise können die Sensoren als Mikro­ sensoren in Form von Mikroschalter-Arrays realisiert sein. Von den am beweglichen Teil des Radlagers angeord­ neten Sensoren werden beispielsweise Kräfte und Be­ schleunigungen sowie die Drehzahl eines Rades gemessen. Diese Daten werden mit elektronisch abgespeicherten Grundmustern oder mit Daten eines gleichartigen oder ähnlichen Mikrosensors verglichen, der am festen Teil des Radlagers angebracht ist.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung baut auf dem eingangs genannten System dadurch auf, dass die Beurteilungseinrichtung nach Maß­ gabe des Ergebnisses der Verarbeitung ein Abhebeverhal­ ten des jeweiligen Rades beurteilt. Das Abhebeverhalten eines Rades des Kraftfahrzeugs wird somit unmittelbar aus dem von der Radkraftsensoreinrichtung ausgegebenen Signal ermittelt. Hierdurch werden im Wesentlichen zwei Vorteile erreicht. Zum Ersten kann im Gegensatz zu den Systemen des Standes der Technik, bei denen eine Viel­ zahl unterschiedlicher Sensoreinrichtungen benötigt wer­ den, mit einer einzigen Sensoreinrichtung das Abhebe­ verhalten eines sensierten Rades zuverlässig überwacht werden.

Zum Zweiten ist durch die Ermittlung einer Radkraftkom­ ponente die Abhebeneigung eines sensierten Rades auch bei stillstehendem Fahrzeug ermittelbar, wohingegen die Systeme des Standes der Technik zur Ermittlung eines Abhebeverhaltens Fahrdynamikgrößen heranziehen, die eine Bewegung des Kraftfahrzeuges erfordern.

Wenn es im Folgenden heisst, dass durch eine Sensorein­ richtung eine Kraft beziehungsweise eine Kraftkomponente ermittelt wird, so schließt dies nicht nur die unmit­ telbare Erfassung der Kraft(komponente) selbst, sondern selbstverständlich auch eine Erfassung einer dieser Kraft(komponente) proportionalen Größe mit ein, wie es in der Sensortechnik allgemein üblich ist. Eine derarti­ ge kraftproportionale Größe kann etwa eine Verformung sein.

Das die Radkraftkomponente repräsentierende Signal kann jedes beliebige Signal sein. Vorzugsweise wird aus Grün­ den der einfacheren Signalverarbeitung jedoch ein elekt­ risches Signal verwendet werden.

In einem einfachen Fall kann die Beurteilungseinrichtung mit sehr geringem Aufwand das Abhebeverhalten des jewei­ ligen Rades dadurch beurteilen, dass sie das die Rad­ kraftkomponente repräsentierende Signal mit wenigstens einem vorbestimmten Radkraft-Schwellenwert vergleicht und das Abhebeverhalten des jeweiligen Rades nach Maßga­ be des Vergleichsergebnisses beurteilt.

Zusätzlich oder alternativ zum Vergleich der ermittelten Radkraftkomponente mit einem vorbestimmten Radkraft- Schwellenwert können auch an wenigstens zwei Rädern, vorzugsweise an allen Rädern, des Kraftfahrzeugs gleich­ artige Radkraftkomponenten ermittelt und diese miteinan­ der verglichen werden. Für diese vorteilhafte Ausgestal­ tung ist es nötig, dass einer entsprechenden Anzahl an Rädern wenigstens je eine Sensoreinrichtung zugeordnet ist. Durch eine erhöhte Anzahl an Sensoreinrichtungen kann einerseits die Genauigkeit des Beurteilungsergeb­ nisses erhöht werden, andererseits können bei einem Ver­ gleich der Radkraftkomponenten untereinander schwer er­ fassbare Störgrößen implizit berücksichtigt oder heraus­ gefiltert werden, wie etwa Fahrbahnunebenheiten und der­ gleichen.

Grundsätzlich nutzt das erfindungsgemäße System, wie auch das weiter unten beschriebene erfindungsgemäße Ver­ fahren, die Tatsache aus, dass Kräfte, die zwischen Rä­ dern eines Fahrzeugs und dem Fahruntergrund wirken, sich bei einem Abheben eines Rades zumindest betragsmäßig ändern. Ein deutliche Änderung erfährt beispielsweise eine Radaufstandskraft, das ist eine orthogonal zur Rad­ aufstandsfläche wirkende Radkraftkomponente. Deshalb kann die Sensoreinrichtung eine die Radaufstandskraft erfassende Radaufstandskraftsensoreinrichtung sein. Dies ermöglicht besonders einfache und daher schnelle nach­ folgende Steuerungs- und/oder Regelungseingriffe in den Fahrzeugbetrieb.

Alternativ oder zusätzlich kann als Sensoreinrichtung eine die Radseitenkraft, das ist eine orthogonal zur Radaufstandskraft und zur Radumfangsrichtung wirkende Kraft, erfassende Radseitenkraftsensoreinrichtung einge­ setzt sein. Mit einer Änderung der Radaufstandskraft ändert sich nämlich auch die Radseitenkraft. Die Beur­ teilung der Abhebeneigung eines Fahrzeugs anhand der Radseitenkraft kann insbesondere dann mit großer Genau­ igkeit erfolgen, wenn die Radseitenkraft an mehreren Rädern, vorzugsweise an allen Rädern, des Kraftfahrzeugs erfasst und die erfassten Radseitenkräfte miteinander verglichen werden.

Ein weiteres Problem, das besonders bei Fahrzeugen mit hohem Schwerpunkt und kurzem Radstand auftreten kann, ist ein Kippen bei abrupter Geschwindigkeitsänderung oder Kurvenfahrt. Wird beispielsweise ein Wechselkurven­ fahren, d. h. ein Kurvenfahren mit alternierenden Kurven­ richtungen, mit bestimmten Geschwindigkeiten und geeig­ netem Wechselrhythmus durchgeführt, so können sich die Radkräfte von Kurve zu Kurve aufschaukeln, bis das Fahr­ zeug schließlich um eine in Fahrtrichtung verlaufende Kippachse umkippt. Durch eine derartige Fahrweise können auch Fahrzeuge mit tief liegendem Schwerpunkt zum Umkip­ pen gebracht werden.

Da ein Kippen eines Fahrzeugs nicht nur durch den momen­ tanen Betrag einer Radkraftkomponente sondern genauer durch dessen zeitliche Änderung indiziert wird, kann die Gefahr eines solchen Kippens durch eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems abgeschätzt werden, bei welcher das System eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines zeitlich vorangehenden Sensorsig­ nals aufweist und weiterhin die Beurteilungseinrichtung durch Verarbeitung des zeitlich vorangehenden und eines aktuellen Sensorsignals eine zeitliche Änderung der er­ fassten Radkraftkomponente ermittelt, diese mit einem vorbestimmten Änderungs-Schwellenwert vergleicht und nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses das Abhebeverhal­ ten des wenigstens einen Rades beurteilt. Es jedoch dar­ auf hingewiesen, dass eine ungenauere Abschätzung be­ reits anhand der Radkräfte alleine möglich ist.

Ob und, wenn ja, um welche Kippachse das Fahrzeug zu Kippen droht, kann durch die Beurteilungseinrichtung genauer durch Bestimmung der Räder ermittelt werden, bei welchen eine zu große zeitliche Radkraft-Änderung zu niedrigeren Radkräften hin und/oder eine Unterschreitung eines Radkraft-Schwellenwertes vorliegt. Liegen Räder, welche wenigstens eine dieser Bedingungen erfüllen, auf derselben Fahrzeugseite, das heisst vorne, hinten, links oder rechts, so droht das Fahrzeug, um diese Räder als Kipppunkte herum zu kippen. Die mögliche Kippachse ist dann die Verbindungslinie zwischen den Radaufstandspunk­ ten dieser Räder.

Über die Erkennung des Abhebeverhaltens eines oder meh­ rerer Reifen hinaus kann eine weitere Erhöhung der Ver­ kehrssicherheit dadurch erreicht werden, dass die Beur­ teilungseinrichtung nach Maßgabe des Beurteilungsergeb­ nisses ein Stellsignal ausgibt und weiterhin das System eine Stelleinrichtung umfasst, die einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs nach Maßgabe des Stellsignals beein­ flusst.

In diesem Falle ist es der Stelleinrichtung möglich, in geeigneter Weise auf den Betriebszustand des Fahrzeugs einzuwirken und so die Traktion einzelner oder aller Fahrzeugreifen zu erhöhen.

Als mögliche Eingriffe in den Betriebszustand des Kraft­ fahrzeugs kommen beispielsweise eine Veränderung der Motorleistung und/oder eine Veränderung eines Radbrems­ drucks wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeugs in Be­ tracht. Die Motorleistung kann gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung durch Verstellung des Zündzeitpunktes und/oder durch Änderung der Drosselklappenstellung und/oder durch gezielte Einspritzausblendungen erfolgen.

Um Stelleingriffe zur Beeinflussung des Fahrzeug- Betriebszustands noch gezielter bestimmen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Sys­ tem einen Geschwindigkeitssensor umfasst und bei der Beurteilung der Abhebeneigung und/oder bei der Ermitt­ lung des Stellsignals die Fahrzeuggeschwindigkeit be­ rücksichtigt.

Je nach Anzahl der sensorisch überwachten Räder und je nach erfasster Fährsituation sind dabei verschiedene Stelleingriffe in das Betriebsverhalten des Kraftfahr­ zeuges denkbar. Im Folgenden sei eine nicht abschließen­ de Aufzählung von Beispielen angeführt, wie der Be­ triebszustand eines Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsge­ mäßen System beziehungsweise dem weiter unten ausführli­ cher erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren beeinflusst werden kann:
Ein Kippen eines Kraftfahrzeugs um eine in Fahrtrichtung verlaufende Kippachse kann beispielsweise dadurch ver­ hindert werden, dass ein Radbremsdruck eines kurvenäuße­ ren Rades, vorzugsweise aller kurvenäußeren Räder, er­ höht wird, da dadurch ein die Fahrzeuglage stabilisie­ rendes Giermoment erzeugt werden kann.

Ein Kippen um eine orthogonal zur Fahrtrichtung und pa­ rallel zum Fahruntergrund liegende Kippachse, - bei ei­ nem Personenkraftwagen mit vier Rädern etwa um die Vor­ derachse oder um die Hinterachse - das durch eine zu hohe Bremsverzögerung droht, kann verhindert werden, indem durch die Stelleinrichtung der Radbremsdruck an den als Kipppunkten dienenden Rädern verringert wird.

Durch die Erfassung von Radaufstandskräften an mehreren, vorzugsweise an allen Rädern eines Kraftfahrzeugs und durch Vergleich derselben miteinander kann gezielt auf abhebende Räder und/oder auf starke Radentlastung er­ kannt werden. In Abhängigkeit von der Fahrgeschwindig­ keit kann der erkannte Traktionszustand sowohl für den Anfahrbereich, das heisst ein Anfahren aus dem Still­ stand, als auch für den Normalfahrbereich, das heisst für eine Fahrgeschwindigkeit kleiner als 80 km/h, ausge­ wertet und in einem ASR-Algorithmus folgendermaßen wei­ terverarbeitet werden:
Im Anfahrbereich kann die Bremsmomentenregelung (BMR) für eine Längssperrenregelung (Regelung der Sperrung des Mittendifferenzials eines Kraftfahrzeugs) und für die Quersperrenregelung (Regelung der Sperrung eines Aus­ gleichsgetriebes) mit großer Empfindlichkeit angeregelt werden.

Außerhalb des Anfahrbereichs kann die Empfindlichkeit der Bremsmomentenregelung verringert sein, um eine gegen Fahruntergrundstörungen, wie zum Beispiel Schlaglöcher, Bodenwellen und dergleichen, robuste Regelung zu erhal­ ten. Gleiches gilt für eine Motormomentenregelung.

Dadurch ist überdies ein an den Off-Road-Betrieb ange­ passter Abwürgeschutz, das heisst die Sicherstellung eines hohen Anfahrmoments, erreichbar.

Eine Zugkraftunterbrechung oder ein Eingraben einzelner Räder kann dadurch verringert werden, dass der Diffe­ renzschlupf bei der Quersperrenregelung minimiert wird.

Gleichzeitig können Vorsteuermaßnahmen an Rädern (zum Beispiel an den Vorderrädern oder an den Hinterrädern oder an längs einer Fahrzeugsdiagonale liegenden Rädern) getroffen werden und die Räder mit wenig Aufstandskraft mit Bremsdruck beaufschlagt werden. Dadurch ist es mög­ lich, beim Anfahrvorgang eine Kraftübertragung auf die Räder mit größerer Aufstandskraft zu erreichen.

Diese von der vorliegenden Erfindung erreichten Wirkun­ gen sind besonders für Geländefahrzeuge von Bedeutung. Hier kommt es häufig vor, dass aufgrund von Geländeun­ ebenheiten einzelne Räder ohne Kontakt zum Fahrunter­ grund sind. Dabei kann eine derartige Situation bereits im Stillstand, das heisst ohne vorherige Radbewegung, erfasst werden und die abgehobenen Räder bzw. die Räder mit geringster Radaufstandskraft können durch eine kon­ stante Radbremsdruckeinspeisung gegen eine Drehung gesi­ chert werden, sodass eine Kraftübertragung über die je­ weils anderen Räder erfolgt.

Wird über die Sensoreinrichtung(en) eine Zunahme von Aufstandskräften einzelner Räder erfasst, so kann ein Bremsdruck an den zuvor eine niedrige Aufstandskraft aufweisenden Rädern allmählich abgebaut werden, sodass auch diese Räder ihrer Aufstandskraft entsprechend An­ triebsmoment auf die Fahrbahn übertragen können.

Besonders effektiv kann die vorliegende Erfindung im Zusammenwirken mit Vorrichtungen zur Steuerungen und/oder zur Regelung des Fahrverhaltens von Kraftfahr­ zeugen, wie z. B. von einem Anitblockier- und/oder einem ASR- und/oder einem ESP-System, genutzt werden. Um die Anzahl an Systemkomponenten so gering wie möglich zu halten, kann die Stelleinrichtung und gegebenenfalls auch die Beurteilungseinrichtung Teil einer derartigen Vorrichtung sein.

Gerade zur Verbesserung von ASR-Algorithmen oder Algo­ rithmen zur Regelung von Differenzialsperren ist eine genaue Bestimmung von abhebenden Rädern oder Rädern mit starker Radentlastung von großem Vorteil. Dadurch können gezielt Off-Road-Maßnahmen in den Algorithmen aktiviert werden, die im Normalfall auf herkömmlichen Straßen nicht auftreten. Diese Erkennung verbessert die Leistung der ASR- und Differenzialsperrenregler und schließt gleichzeitig ein irrtümliches Aktivieren von Off-Road- Maßnahmen auf anderen Fahrbahnen aus.

Da die erfasste Radkraftkomponente eine zwischen Fahrun­ tergrund und Radaufstandsfläche wirkende Kraftkomponente ist, ist es für eine möglichst genaue Erfassung vorteil­ haft, die Radkraftkomponente auch an dieser Stelle, bei­ spielsweise durch einen eingangs beschriebenen Reifen­ sensor, zu messen. Anstelle von oder zusätzlich zu den Reifensensoren können auch eingangs beschriebene Radla­ gersensoren verwendet werden. Die Radlagersensoren sind sehr robust und liegen ebenfalls nahe an der Wirkstelle der zu erfassenden Kraft. Beide Sensortypen haben dar­ über hinaus den Vorteil, dass sie jeweils sowohl eine Radaufstands- als auch eine Radseitenkraft und darüber hinaus eine Raddrehzahl erfassen können.

Die genannten Vorteile und Wirkungen lassen sich eben­ falls erzielen mit einem System zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Reifen und/oder einem Rad, wobei in dem Reifen und/oder am Rad, insbesondere am Radlager, ein Kraftsensor angebracht ist und abhängig von den Aus­ gangssignalen des Kraftsensors eine Radgröße ermittelt wird, die eine Tendenz des Rades zum Abheben von der Fahrbahn repräsentiert, wobei diese Radgröße zur Steue­ rung und/oder Regelung des Fahrverhaltens herangezogen wird.

Die Erfindung baut auf dem eingangs genannten Verfahren dadurch auf, dass der Verarbeitungsschritt eine Beurtei­ lung der Abhebeneigung des jeweiligen Rades nach Maßgabe der erfassten Radkraftkomponente umfasst. Die oben be­ reits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschriebenen Vorteile werden ebenfalls durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren erhalten. Zur Erläuterung und zum Verständnis des Verfahrens wird daher ausdrücklich auf die oben gegebene Systembeschreibung verwiesen.

So kann mit geringem Rechenaufwand die erfasste Rad­ kraftkomponente mit wenigstens einem vorbestimmten Rad­ kraft-Schwellenwert verglichen werden. Eine Beurteilung der Abhebeneigung kann dann nach Maßgabe des Vergleichs­ ergebnisses erfolgen.

Alternativ oder zusätzlich kann zur Erhöhung der Beur­ teilungsgenauigkeit eine Radkraftkomponente an wenigs­ tens zwei Rädern eines Fahrzeugs erfasst werden. Dann besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die erfassten Rad­ kraftkomponenten der wenigstens zwei Räder miteinander zu vergleichen und so etwa störende Einflüsse aus der Beschaffenheit des Fahruntergrunds herauszufiltern.

Als Radkraftkomponente kann die Radaufstandskraft des jeweiligen Rades und/oder die Radseitenkraft des jewei­ ligen Rades erfasst werden.

Für ein rechtzeitiges Erkennen eines Umkippens des Fahr­ zeugs ist eine Ermittlung einer zeitlichen Änderung der erfassten Radkraftkomponente sowie ein Vergleich der zeitlichen Änderung der erfassten Radkraftkomponente mit einem vorbestimmten Änderungs-Schwellenwert von Vorteil.

Weiterhin kann ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs nach Maßgabe des Beurteilungsergebnisses beeinflusst werden, um so kritische Fahr- oder Betriebszustände zu beseitigen. Eine derartige Beeinflussung kann eine Ver­ änderung der Motorleistung und/oder eine Veränderung eines Radbremsdrucks wenigstens eines Rades sein. Sollte die Beeinflussung während einer Kurvenfahrt in Form ei­ ner Erhöhung eines Radbremsdrucks von wenigstens einem Rad erfolgen, kann es vorteilhaft sein, diese Erhöhung an einem kurvenäußeren Rad durchzuführen, um dadurch ein stabilisierenes Giermoment auf das Fahrzeug auszuüben.

Eine genaue Differenzierung der bei der Beeinflussung des Fahrzeug-Betriebszustandes getroffenen Maßnahmen kann dadurch erreicht werden, dass im Beurteilungs­ schritt die Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird. Da die Fahrzeuggeschwindigkeit für die Fahrzeugdynamik eine große Rolle spielt, kann durch ihre Kenntnis die jeweils geeignetste Beeinflussungsmaßnahme ausgewählt werden.

Mit geringem entwicklungstechnischen Aufwand, jedoch mit großer Präzision, kann die Beeinflussung des Betriebszu­ stands des Kraftfahrzeugs von einer Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel einem Antiblockier- und/oder einem ASR-System, durchgeführt werden. In Form derartiger Vorrichtungen stehen bereits komplette Syste­ me bereit, die gerade für einen Eingriff in den Be­ triebszustand von Fahrzeugen ausgelegt sind.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Ver­ fahrens;

Fig. 3 einen Teil eines mit einem Reifen-Seitenwand­ sensor ausgestatteten Reifens; und

Fig. 4 beispielhafte Signalverläufe des in Fig. 3 dar­ gestellten Reifen-Seitenwandsensors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems. Eine Sensoreinrichtung 10 ist einem Rad 12 zu­ geordnet, wobei das dargestellte Rad 12 stellvertretend für die Räder eines Fahrzeugs gezeigt ist. Die Sensor­ einrichtung 10 steht mit einer Beurteilungseinrichtung 14 zum Verarbeiten von Signalen der Sensoreinrichtung 10 in Verbindung. Die Beurteilungseinrichtung 14 umfasst eine Speichereinrichtung 15 zur Speicherung erfasster Werte. Die Beurteilungseinrichtung 14 ist darüber hinaus mit einer Stelleinrichtung 16 verbunden. Diese Stellein­ richtung 16 ist wiederum dem Rad 12 zugeordnet.

Die Sensoreinrichtung 10 erfasst im hier gezeigten Bei­ spiel die Radaufstandskraft des Rades 12. Ebenso könnte~ die Sensoreinrichtung 10 die Radseitenkraft des Rades 12 erfassen. Die hieraus resultierenden Erfassungsergebnis­ se werden der Beurteilungseinrichtung 14 zur weiteren Verarbeitung übermittelt. Beispielsweise wird in der Beurteilungseinrichtung 14 die Radaufstandskraft aus einer erfassten Deformation des Reifens ermittelt. Dies kann durch Verwendung einer in der Speichereinheit 15 gespeicherten Kennlinie erfolgen. In der Beurteilungs­ einrichtung 14 kann dann aus der Radaufstandskraft wei­ ter die Abhebeneigung des sensierten Rades ermittelt werden. Dieses Signal kann an die Stelleinrichtung 16 übertragen werden, so dass in Abhängigkeit des Signals Einfluss auf das den Betriebszustand des Fahrzeugs, ins­ besondere auf das Rad 12, genommen werden kann. Ein sol­ cher Einfluss kann beispielsweise in bereits beschriebe­ ner Weise über einen Motoreingriff und/oder einen Brem­ seneingriff erfolgen.

Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung, wobei eine Beurteilung des Abhebe­ verhaltens eines sensierten Rades dargestellt ist. Das in Fig. 1 gezeigte System ist in besonderer Weise zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.

Zunächst wird die Bedeutung der einzelnen Schritte ange­ geben:
S01: Erfassen einer Deformation in Radial- oder Umfangs­ richtung eines Reifens.
S02: Ermitteln einer Aufstandskraft des Reifens auf dem Fahruntergrund aus der erfassten Deformation.
S03: Vergleichen der ermittelten Aufstandskraft des Rei­ fens mit einem ersten vorbestimmten Aufstandskraft- Schwellenwert.
S04: Erkennen auf ordnungsgemäßen Fahrzustand.
S05: Vergleichen der ermittelten Aufstandskraft des Rei­ fens mit einem zweiten vorbestimmten Aufstands­ kraft-Schwellenwert.
S06: Erkennen auf kritische Radentlastung.
S07: Erkennen auf Abheben des Rades.

Der in Fig. 2 gezeigte Verfahrensablauf kann so oder in ähnlicher Weise bei einem heck- oder auch einem frontge­ triebenen Fahrzeug erfolgen.

In Schritt S01 wird eine Deformation eines Reifens in radialer Richtung gemessen.

Aus dieser Deformation wird in Schritt S02 eine Radauf­ standskraft ermittelt. Dies geschieht durch eine in ei­ ner Speichereinheit abgelegte Kennlinie, die den Zusam­ menhang zwischen der Deformation in Radialrichtung und der Radaufstandskraft angibt.

In Schritt S03 wird die ermittelte Radaufstandskraft mit einem vorbestimmten ersten Aufstandskraft-Schwellenwert verglichen. Wird der erste Aufstandskraft-Schwellenwert nicht unterschritten, so wird in Schritt S04 auf einen ordnungsgemäßen Fahrzustand erkannt. Wird dagegen der vorbestimmte erste Aufstandskraft-Schwellenwert unter­ schritten, so wird in Schritt S05 die ermittelte Radauf­ standskraft mit einem vorbestimmten zweiten Aufstands­ kraft-Schwellenwert verglichen.

Wird der vorbestimmte zweite Aufstandskraft-Schwel­ lenwert nicht unterschritten, wird in Schritt S06 zu­ nächst auf einen Zustand "kritische Radentlastung" er­ kannt. Wird dagegen auch der vorbestimmte zweite Auf­ standskraft-Schwellenwert unterschritten, so wird in Schritt S07 auf einen Zustand "kritische Radentlastung" erkannt.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt aus einem an dem Rad 12 montierten Reifen 32 mit einer sogenannten Reifen-/Side- Wall-Sensoreinrichtung 20, 22, 24, 26, 28, 30 bei Be­ trachtung in Richtung der Drehachse A des Reifens 32 dargestellt. Die Reifen-/Side-Wall-Sensoreinrichtung 20 umfasst zwei Sensorvorrichtungen 20, 22, die karosserie­ fest an zwei in Drehrichtung unterschiedlichen Punkten angebracht sind. Ferner weisen die Sensorvorrichtungen 20, 22 jeweils unterschiedliche radiale Abstände von der Drehachse des Rades 32 auf. Die Seitenwand des Reifens 32 ist mit einer Vielzahl von bezüglich der Raddrehachse im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden magne­ tisierten Flächen als Messwertgeber 24, 26, 28, 30 (Streifen) mit vorzugsweise in Umfangsrichtung verlau­ fenden Feldlinien versehen. Die magnetisierten Flächen weisen abwechselnde magnetische Polarität auf.

Fig. 4 zeigt die Verläufe des Signals Si der innen, das heißt näher an der Drehachse A des Rades 12, angeordne­ ten Sensorvorrichtung 20 von Fig. 3 und des Signals Sa der außen, das heißt weiter der Drehachse des Rades 12 entfernt, angeordneten Sensorvorrichtung 22 von Fig. 3. Eine Rotation des Reifens 32 wird über die sich ändernde Polarität der Messsignale Si und Sa erkannt. Aus dem Abrollumfang und der zeitlichen Änderung der Signale Si und Sa kann beispielsweise die Radgeschwindigkeit be­ rechnet werden. Durch Phasenverschiebungen zwischen den Signalen können Torsionen des Reifens 32 ermittelt wer­ den und somit beispielsweise direkt Radkräfte gemessen werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es von besonderem Vorteil, wenn die Aufstandskraft des Reifens 32 auf der Straße 34 gemäß Fig. 3 ermittelt werden kann, da sich aus dieser Aufstandskraft unmittelbar auf die Abhebeneigung von Rädern des Kraftfahrzeugs in er­ findungsgemäßer Weise rückschließen lässt. Eine Auf­ standskraft lässt sich schon bei stillstehendem Reifen aus der Reifendeformation ermitteln.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustra­ tiven Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims (24)

1. System zur Überwachung der Traktion eines Kraft­ fahrzeugs mit wenigstens zwei Rädern (12), umfassend:
zumindest eine einem Rad (12) zugeordnete Radkraft­ sensoreinrichtung (10), welche wenigstens eine im Wesentlichen zwischen Fahruntergrund und Radauf­ standsfläche wirkende Radkraftkomponente des jewei­ ligen Rades (12) erfasst und ein die Radkraftkompo­ nente repräsentierendes Signal (Si, Sa) ausgibt, und
eine Beurteilungseinrichtung (14), welche das die Radkraftkomponente des Rades (12) repräsentierende Signal (Si, Sa) verarbeitet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14) nach Maßgabe des Ergebnisses der Verarbeitung ein Abhebeverhalten des jeweiligen Rades (12) beurteilt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14) das die Radkraft­ komponente repräsentierende Signal (Si, Sa) mit wenigs­ tens einem vorbestimmten Radkraft-Schwellenwert ver­ gleicht und das Abhebeverhalten des jeweiligen Rades (12) nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses beurteilt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net,
dass wenigstens zwei Rädern (12) zumindest je eine derartige Sensoreinrichtung (10) zugeordnet ist und
dass die Beurteilungseinrichtung (14) die die er­ fasste Radkraftkomponente repräsentierenden Signale (Si, Sa) der wenigstens zwei Räder (12) miteinander vergleicht und nach Maßgabe des Vergleichsergebnis­ ses das Abhebeverhalten der Räder (12) beurteilt.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (10) eine die Radaufstandskraft erfassende Radaufstandskraft­ sensoreinrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 30) ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (10) eine die Radseitenkraft erfassende Radseitenkraftsensor­ einrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 30) ist.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es eine Speichereinrichtung (15) zur Abspeiche­ rung eines zeitlich vorangehenden Sensorsignals auf­ weist und
dass die Beurteilungseinrichtung (14) weiterhin durch Verarbeitung des zeitlich vorangehenden und eines aktuellen Sensorsignals eine zeitliche Ände­ rung der erfassten Radkraftkomponente ermittelt, diese mit einem vorbestimmten Änderungs- Schwellenwert vergleicht und nach Maßgabe des ver­ gleichsergebnisses das Abhebeverhalten des wenigs­ tens einen Rades beurteilt.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Beurteilungseinrichtung (14) nach Maßgabe des Beurteilungsergebnisses ein Stellsignal ausgibt und
dass das System weiterhin eine Stelleinrichtung (16) umfasst, die einen Betriebszustand des Kraftfahr­ zeugs nach Maßgabe des Stellsignals beeinflusst.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (16) nach Maßgabe des Stellsignals der Beurteilungseinrich­ tung (14) die Motorleistung und/oder einen Radbremsdruck wenigstens eines Rades (12) ändert.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (16) den Radbremsdruck von wenigstens einem kurvenäußeren Rad erhöht.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (10) eine Reifensensoreinrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 30) ist.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (10) eine Radlagersensoreinrichtung ist.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (16), und gegebenenfalls auch die Beurteilungseinrichtung (14), einer Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs, wie zum Bei­ spiel einem ABS- und/oder einem ASR-System, zugeordnet ist beziehungsweise sind.

13. System zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrver­ haltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Reifen (32) und/oder einem Rad (12), wobei in dem Reifen (32) und/oder am Rad (12), insbesondere am Radlager, ein Kraftsensor (20, 22) angebracht ist und abhängig von den Ausgangssignalen des Kraftsensors eine Radgröße ermit­ telt wird, die eine Tendenz des Rades (12) zum Abheben von der Fahrbahn repräsentiert; und diese Radgröße zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens herange­ zogen wird.

14. Verfahren zur Überwachung der Traktion eines Kraft­ fahrzeugs mit wenigstens zwei Rädern, umfassend die Schritte:

• - Erfassung (S01) wenigstens einer im Wesentlichen zwischen Fahruntergrund und Radaufstandsfläche wir­ kenden Radkraftkomponente an wenigstens einem Rad, sowie
• - Verarbeitung (S02, S03, S04, S05, S06, S07) der erfassten Radkraftkomponente,

dadurch gekennzeichnet, dass der Verarbeitungsschritt (S02, S03, S04, S05, S06, S07) eine Beurteilung (S03, S04, S05, S06, S07). der Abhebeneigung des jeweiligen Rades nach Maßgabe der erfassten Radkraftkomponente um­ fasst.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verarbeitungsschritt (S02, S03, S04, S05, S06, S07) einen Vergleich (S03, S05) der erfassten Radkraft­ komponente mit wenigstens einem vorbestimmten Radkraft- Schwellenwert umfasst.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet,
dass der Erfassungsschritt (S01) die Erfassung we­ nigstens einer Radkraftkomponente an wenigstens zwei Rädern (12) umfasst und
dass der Verarbeitungsschritt einen Vergleich der erfassten Radkraftkomponenten der wenigstens zwei Räder (12) umfasst.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, dass als Radkraftkomponente die Radaufstandskraft des jeweiligen Rades (12) erfasst wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, dass als Radkraftkomponente die Radseitenkraft des jeweiligen Rades (12) erfasst wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, dass der Verarbeitungsschritt eine Ermittlung einer zeitlichen Änderung der erfassten Rad­ kraftkomponente sowie einen Vergleich der zeitlichen Änderung der erfassten Radkraftkomponente mit einem vor­ bestimmten Änderungs-Schwellenwert umfasst.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Schritt eines Beeinflussens eines Betriebszustandes des Kraft­ fahrzeugs nach Maßgabe des Beurteilungsergebnisses um­ fasst.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, dass der Beeinflussungsschritt eine Veränderung der Motorleistung und/oder eine Verän­ derung eines Radbremsdrucks wenigstens eines Rades (12) umfasst.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, dass der Beeinflussungsschritt eine Erhöhung eines Radbremsdrucks von wenigstens einem kurvenäußeren Rad umfasst.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, dass bei der Beurteilung des Abhe­ beverhaltens des wenigstens einen Rades (12) die Fahr­ zeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des Be­ triebszustands des Kraftfahrzeugs von einer Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel einem ABS- und/oder einem ASR-System, durchgeführt wird.