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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung von Fahrdynamikassistenzsystemen in Kraftfahrzeugen.
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Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, werden in zunehmendem Maße mit Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, insbesondere mit Systemen, die Anfahrprozesse und Bremsprozesse unterstützen und verbessern. Vor allem werden auch zunehmend Systeme eingesetzt, die die Fahrdynamik unterstützen.
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Ein wichtiges System in diesem Zusammenhang ist das Antiblockiersystem (ABS). Das Antiblockiersystem baut darauf auf, dass bei Überschreiten der maximal übertragbaren Bremskraft die Räder blockieren und nunmehr nur über Gleitreibung abgebremst werden. Dieser Blockierneigung der Räder wird durch Regelung des Bremsdrucks an jedem Rad entgegengewirkt, sodass der Schlupf während des Bremsvorgangs jederzeit möglichst nahe an der optimalen Grenze bleibt, und das Fahrzeug während des Bremsvorgangs vollständig steuerbar bleibt und nicht ausbricht. Hierzu befindet sich an jedem Rad ein Sensor, der die Drehzahl des Rades misst und somit die Blockierneigung eines Rades erfassen kann.
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Die Drehzahlmessung an den Rädern liefert weiterhin Informationen darüber, ob die Räder beim Beschleunigen ausreichend Haftreibung ausüben oder ob beispielsweise bei schlechtem bzw. nicht griffigen Untergrund ein oder mehrere Räder durchdrehen, sodass kein Vortrieb erzeugt wird und ein seitliches Verrutschen des Fahrzeuges verursacht werden kann. Um diesem Durchdrehen der Räder beim Beschleunigen entgegenzuwirken wurde die Antriebsschlupfregelung (ASR) entwickelt. Bei einem zu starken Schlupf der Antriebsräder wird das Antriebsmoment durch gezielten Bremseingriff vor allem im unteren Geschwindigkeitsbereich reguliert. Darüber hinaus kann vor der eigentlichen Regelung das Antriebsdrehmoment elektronisch durch einen Eingriff in das Motormanagement reduziert werden. Hierdurch wird die Haftung und die Fahrstabilität während der Beschleunigungsphase verbessert und die Traktion, also die Umsetzbarkeit der Antriebskraft in Vortrieb, optimiert.
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Ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESC – Electronic Stability Control) ermöglicht mittels elektronischer Sensoren und Steuergeräte ein gezieltes Bremsen einzelner Räder, um ein Schleudern des Fahrzeugs, insbesondere in Kurven, zu verhindern und dem Fahrer so die Kontrolle über das Fahrzeug zu sichern. ESC verhindert durch gezieltes automatisches Abbremsen einzelner Räder sowohl das Übersteuern als auch das Untersteuern eines Fahrzeugs. Hierbei wird der Fahrerwunsch mit dem tatsächlichen Fahrzeugverhalten, das mittels geeigneter Sensoren erfasst wird, verglichen. Bei einem Abweichen von Fahrerwunsch und Fahrzustand erfolgt ein Eingriff des Systems vor allem durch gezieltes Ansteuern der Bremsen.
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Diese komplexen Systeme können bei der Herstellung eines Kraftfahrzeugs im Werk in der Regel sicher montiert, eingestellt und geprüft werden. Die Funktion der Antriebsschlupfregelung wird in der Regel durch die sogenannte μ-Splitprüfung getestet. Bei dieser Prüfung muss das Kraftfahrzeug auf halbseitig glattem Untergrund noch an einer 20%igen Steigung anfahren können. Die Prüfung simuliert, dass ein Rad normalen Straßenreibwert hat und das andere Rad beispielsweise auf Eis steht. Dieser in der Fahrzeugindustrie eingesetzte Test ist allerdings nicht für eine Wartung und Prüfung eines Kraftfahrzeugs in einer üblichen KFZ-Werkstatt geeignet, da der Prüfstand einen erheblichen Platzbedarf hat und die Durchführung der Prüfung aufgrund von Sicherheitsabständen ebenfalls aus Platzgründen in einer üblichen KFZ-Werkstatt kaum durchführbar ist.
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Andere Verfahren zur Funktionsüberprüfung einer Antriebsschlupfregelung greifen elektronisch in das System ein, um dessen Funktion zu ermitteln. So beschreibt beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift
DE 40 21 985 A1 ein Verfahren zum Prüfen der Funktion eines Antriebsrad-Schlupfsteuersystems, bei dem die Antriebsräder auf Tragwalzen bzw. Tragrollen drehbar gelagert werden und durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden. Einer elektronischen Verarbeitungseinheit (ECU) werden Fehlersignale zugeführt. Die daraufhin von der ECU abgegebenen Steuersignale zum Steuern der Brennkraftmaschine werden überwacht und daraufhin überprüft, ob sie innerhalb vorbestimmter, zulässiger Bereiche liegen. Auch solche Verfahren können zur Funktionsüberprüfung einer Antriebsschlupfregelung geeignet sein. Sie erfordern jedoch erheblichen technischen und elektronischen Aufwand, sodass sie nur sehr eingeschränkt mit entsprechendem Aufwand in üblichen KFZ-Werkstätten oder anderen Prüfstätten einsetzbar sind.
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Aus der europäischen Patentanmeldungsschrift
EP 0 360 996 A2 ist ein Prüfstand für Kraftfahrzeuge mit einem geteilten Untergrund bekannt, bei dem die Haft- und Schlupfbedingungen zwischen jedem Kraftfahrzeugrad und der Fahrbahn durch die entsprechenden Prüfstandsrollen einzeln vorgegeben und eingestellt werden können. Hiermit lässt sich die Schlupfcharakteristik für unterschiedliche Fahrbahnverhältnisse für das jeweilige zu testende Fahrzeug testen. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 199 00 620 A1 beschreibt einen Rollenprüfstand zum Prüfen von fahrdynamischen Parametern von Kraftfahrzeugen mit mindestens einer Laufrolle bzw. Trommel für jedes Rad einer Achse, der eine Simulation unterschiedlicher Fahrbedingungen ermöglicht. An den Rollen sind Kraftaufnehmer als Kraftmessdosen zum Erfassen der auftretenden Drehmomente bzw. Zugkräfte vorgesehen. Die US-Patentschrift
US 4,468,955 A offenbart ein Rollenprüfstand, bei dem die Rollen durch Ausrüstung des Rollengestells mit entsprechenden Rädern verschoben werden können, um den Platzbedarf des Rollenprüfstandes zu reduzieren und den Prüfstand in einfacher Weise einstellen zu können. Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Prüfständen wird der Vortrieb des zu prüfenden Fahrzeugs blockiert und die Drehmomente an den einzelnen Fahrzeugrädern werden untersucht.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Prüfvorrichtung und ein Testverfahren für insbesondere hydraulische Fahrdynamikassistenzsysteme bereitzustellen, die für die Wartung und Prüfung von Kraftfahrzeugen in einer üblichen KFZ-Werkstatt oder in anderen Prüfstationen geeignet sind, um auch während der Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs die für die Verkehrssicherheit sehr wichtigen Fahrdynamikassistenzsysteme zuverlässig überprüfen zu können. Hierbei sollen die Performance bzw. die Regelgüte der eingebauten Systeme überprüft und eventuell vorhandene Defizite aufgezeigt werden können. Die Prüfvorrichtung soll ohne größeren Aufwand beispielsweise in einer KFZ-Werkstatt ohne erheblichen Platzbedarf integrierbar sein. Die Prüfvorrichtung soll kostengünstig herstellbar sein und beispielsweise auch als mobiles Werkstattgerät zum Einsatz kommen können. Das Prüfverfahren soll leicht und ohne großen Aufwand durchzuführen sein. Darüber hinaus soll die Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren an verschiedene Kraftfahrzeugtypen anpassbar und somit universell einsetzbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren gelost, wie es in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Prüfvorrichtung bzw. des Prüfverfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Prüfung von Fahrdynamikassistenzsystemen in Kraftfahrzeugen vorgesehen, wobei die Prüfung insbesondere anhand der Funktion der Antriebsschlupfregelung erfolgt. Die Prüfvorrichtung umfasst einen geteilten Untergrund zumindest für die antreibbaren Räder des Kraftfahrzeugs, wobei der Untergrund für einen Teil der antreibbaren Räder einen griffigen und für einen anderen Teil der antreibbaren Räder einen nicht-griffigen Untergrund bildet. Beispielsweise befindet sich ein Rad der angetriebenen Achse auf einem griffigen und das andere Rad auf einem nicht-griffigen Untergrund, der dem Antriebsmoment des Rades im Wesentlichen keinen Widerstand bietet. Der griffige Untergrund simuliert beispielsweise einen üblichen Straßenbelag und der nicht-griffige Untergrund simuliert einen rutschigen Straßenbelag, beispielsweise eine nasse Fahrbahn oder eine Eisoberfläche. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung Mittel zur Blockierung des Vortriebs des Kraftfahrzeugs und Mittel zur Erfassung wenigstens einer die Vortriebskraft des Kraftfahrzeugs charakterisierenden Größe bei blockiertem Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist als Mittel zur Erfassung wenigstens einer die Vortriebskraft charakterisierenden Größe wenigstens eine Messeinrichtung vorgesehen. Zur Durchführung der Prüfung werden die Räder des Kraftfahrzeugs auf den geteilten Untergrund aufgestellt und es wird wenigstens ein Anfahrversuch des Kraftfahrzeugs auf dem Untergrund durchgeführt. Hierbei wird der Vortrieb des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen blockiert. Ohne eine weitere Regelung, also insbesondere ohne eine Antriebsschlupfregelung, würde ein Rad der angetriebenen Achse auf dem nicht-griffigen Untergrund beim Anfahren des Kraftfahrzeugs durchdrehen. Ein Vortrieb wäre nicht möglich. Durch ein Eingreifen der Antriebsschlupfregelung werden die Drehmomente an beiden angetriebenen Rädern so gesteuert, dass das Kraftfahrzeug eine Vortriebskraft bzw. Traktion entwickeln kann. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Blockierung des Vortriebs lässt sich die Vortriebskraft durch wenigstens eine die Vortriebskraft charakterisierende Größe erfassen. Durch die Erfassung der Größe, die die Vortriebskraft charakterisiert, erlaubt das Prüfverfahren Rückschlüsse auf die Regelgüte des ASR-Systems im getesteten Fahrzeug. Die gemessenen Werte werden vorzugsweise mit dem Fahrzeugtyp und/oder dem Fahrzeuggewicht, dem Rollwiderstand, dem Bremsenreibwert und/oder dem Reifentyp in Bezug gesetzt. Beispielsweise können für verschiedene Fahrzeugtypen bestimmte Richtwerte bzw. Schwellenwerte für die erfasste Größe vorgegeben werden, deren Unter- oder Überschreiten eine Aussage darüber erlaubt, ob eine geforderte Regelgüte bzw. Performance des ASR-Systems gegeben ist oder nicht.
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Durch Überprüfung der Funktion der Antriebsschlupfregelung mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung lassen sich zugleich Rückschlüsse auf die Eigenschaften der übrigen fahrdynamischen Assistenzsysteme ziehen, da sowohl das ASR-System als auch das elektronische Stabilitätsprogramm (ESC) und das Antiblockiersystem im Wesentlichen über eine radspezifische Bremsenansteuerung funktionieren. Das ausführende Mittel ist also in den verschiedenen Fahrdynamikassistenzsystemen im Wesentlichen das hydraulische Bremssystem. Sollten also Defizite in der Regelgüte des ASR-Systems im Zuge der erfindungsgemäß vorgenommenen Prüfung erkannt werden, lässt dies darauf schließen, dass auch die anderen Fahrdynamikassistenzsysteme Defizite aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung hat gegenüber herkömmlichen Prüfsystemen zur Überprüfung von komplexen Fahrdynamikassistenzsystemen den Vorteil, dass es technisch mit wenig Aufwand zu realisieren ist und somit zum Einsatz in einer üblichen KFZ-Werkstatt oder in anderen Prüfstationen ohne Weiteres einsetzbar ist. Anders als beim herkömmlichen μ-Splittest sind keine größeren Aufbauten erforderlich, die einen erheblichen Platzbedarf erfordern würden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung auch als mobiles Werkstattgerät, das bei Bedarf gegebenenfalls aus verschiedenen Komponenten aufgebaut werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist der Untergrund für die antreibbaren Räder für ein Aufstellen des Kraftfahrzeugs in einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung, insbesondere in einer horizontalen Ebene, vorgesehen. Hierdurch wird der Einfluss anderer Kräfte, beispielsweise Gewichtskräfte, auf die Durchführung der Prüfung vermindert. So spielt bei der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung beispielsweise das Fahrzeuggewicht eine geringere Rolle als es beim herkömmlichen μ-Splittest der Fall ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung umfasst der nicht-griffige Untergrund, der für das Antriebsmoment von wenigstens einem Rad im Wesentlichen keinen Widerstand bietet, Rollen, insbesondere freilaufende Rollen, die mit dem Rad beim Betrieb des Kraftfahrzeugs mitdrehen. Beispielsweise kann es sich bei diesem Teil des Untergrunds um eine Platte mit einer Aussparung handeln, in die zwei oder mehr Rollen eingefügt sind und auf die ein Rad des Kraftfahrzeugs ähnlich wie bei einem Leistungsrollenprüfstand aufgestellt werden kann. Die Rollen dieses Untergrunds drehen frei durch, sodass dem Rad des Kraftfahrzeugs kein bzw. nur ein minimaler Widerstand entgegengesetzt wird. Durch eine Einstellbarkeit der Drehbarkeit der Rollen kann der Widerstand reguliert werden, um verschiedene, nicht-griffige Untergründe unterschiedlichen Ausmaßes simulieren zu können. Bei dem Untergrund für das andere antreibbare Rad handelt es sich beispielsweise um eine Platte mit einer Oberfläche, die einen üblichen Straßenbelag, insbesondere Asphalt, aufweist oder nachempfindet. In einer anderen Ausführungsform kann auch für dieses Rad ein Untergrund mit Rollen vorgesehen sein, die feststellbar sind und die den Widerstandswert eines üblichen Straßenbelags simulieren.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Rollen des Untergrunds für beide antreibbaren Räder jeweils feststellbar und lösbar sind, sodass wechselseitig ein Untergrund bereitgestellt werden kann, der dem Antriebsmoment eines Rades im Wesentlichen keinen Widerstand bietet und auf der anderen Seite einen üblichen Straßenbelag simuliert. In einer anderen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der nicht-griffige Untergrund mit den freilaufenden Rollen durch beispielsweise eine Platte abdeckbar ist, sodass auf einen griffigen Untergrund umgestellt werden kann, der einen üblichen Straßenbelag simuliert. Bei einem zu testenden Kraftfahrzeug mit Heckantrieb ist dieser Untergrund bzw. sind diese Platten für die Hinterachse vorgesehen, bei einem Kraftfahrzeug mit Frontantrieb entsprechend für die Vorderachse. In besonders bevorzugter Weise umfasst die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung einen Untergrund, der für jedes der vier Räder wahlweise einen nicht-griffigen Untergrund bereitstellen kann. Der Untergrund für jedes Rad umfasst beispielsweise Rollen, die je nach Bedarf feststellbar oder lösbar sind. In einer anderen Ausführungsform können für alle vier Räder gelöste bzw. freilaufende Rollen als nicht-griffiger Untergrund vorgesehen sein. Diese Rollen sind durch Platten oder Vergleichbares abdeckbar, sodass ein Rad ausgewählt werden kann, dem kein Widerstand geboten wird, wohingegen für die anderen Räder ein griffiger Untergrund bereitgestellt wird. In dieser Anordnung ist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung sowohl für Fahrzeuge mit Front- oder Heckantrieb als auch für Fahrzeuge mit Allradantrieb einsetzbar und alle Räder sind einzeln zu testen.
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Der Untergrund für die einzelnen Räder kann jeweils separat bereitgestellt werden und beispielsweise unter die entsprechenden Räder geschoben werden. Dies hat den Vorteil, dass die Prüfvorrichtung sehr universell für verschiedene Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Abmessungen einsetzbar ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Untergrund für die verschiedenen Räder fest installiert sein, wobei es beispielsweise vorgesehen sein kann, dass die Teile des Untergrunds für die einzelnen Räder je nach Abmessungen und Abständen der Räder bzw. je nach Fahrzeugtyp verstellbar sind. Vorzugsweise sind die Abstände und die Griffigkeit des Untergrunds für die verschiedenen Räder in Anpassung an den Fahrzeugtyp, Fahrzeuggewicht, Raddurchmesser, Reifentyp usw. einstellbar. Weiterhin kann es mit Vorteil vorgesehen sein, dass der Untergrund für die nicht antreibbaren Räder und/oder die antreibbaren Räder mit Mitteln zur Höhenverstellung ausgestattet ist. Hierfür können beispielsweise höhenverstellbare Platten vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, dass eine oder mehrere geeignete Platten unter die jeweiligen Räder geschoben werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sich das Kraftfahrzeug in exakt horizontaler Ausrichtung befindet, da ein Abweichen von der horizontalen Ausrichtung Auswirkungen auf das Ergebnis der Prüfung haben kann, da weitere Kräfte, beispielsweise die Schwerkraft, das Ergebnis beeinflussen können.
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In entsprechender Weise kann die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung einen Untergrund für Räder auf drei oder mehr Achsen, insbesondere für Lastkraftwagen, oder für Zweiräder bereitstellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Mitteln zur Blockierung des Vortriebs um Mittel zur Verankerung des Kraftfahrzeugs im Heckbereich. Insbesondere wird das Fahrzeug im hinteren Bereich mit einem ortsfesten Punkt, zum Beispiel einen Bodenanker, einem Pfosten, einer Öse an der Wand oder Vergleichbarem, verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über ein Seil oder eine Stange erfolgen, die vorzugsweise über eine Abschleppöse mit dem ortsfesten Punkt verbunden wird.
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Mit besonderem Vorteil wird als die die Vortriebskraft des Kraftfahrzeugs charakterisierende Große eine Zugkraft erfasst bzw. gemessen. Zur Messung der Zugkraft kann beispielsweise eine übliche Federkraftdose oder ein anderer geeigneter Kraftaufnehmer vorgesehen sein, der beispielsweise zwischen Stange oder Seil und dem ortsfesten Punkt angeordnet ist. Die Zugkraft ist proportional zu dem entsprechenden Antriebsmoment, das die Räder auf dem Untergrund ausüben, um einen Vortrieb des Kraftfahrzeugs bzw. eine Traktion zu bewirken. So kann der auf den ortsfesten Punkt ausgeübte Zug erfasst werden, um Rückschlüsse auf die Traktion und damit auf die Regelgüte der Fahrdynamikassistenzsysteme, insbesondere der Antriebsschlupfregelung, ziehen zu können.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung handelt es sich bei den Mitteln zur Blockierung des Vortriebs um Begrenzungsmittel im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise um ein frontales Hindernis. Hierfür kann es vorgesehen sein, dass direkt vor dem Kraftfahrzeug eine Wand oder eine Schwelle angeordnet ist, gegen die das Kraftfahrzeug bei entsprechendem Vortrieb eine Kraft, insbesondere eine Druckkraft bzw. Schubkraft ausübt. Besonders geeignet ist ein ausschwenkbares gepolstertes Hindernis, beispielsweise in der Höhe der Front des Kraftfahrzeugs. Die Messeinrichtung zur Erfassung der Größe, die die Vortriebskraft des Kraftfahrzeugs charakterisiert, umfasst insbesondere in dieser Ausführungsform Mittel zur Erfassung einer Druckkraft. Hierbei kann es sich um übliche Drucksensoren handeln, die beispielsweise in dem frontalen Hindernis selbst angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann das frontale Hindernis mit entsprechenden Drucksensoren bzw. Kraftdosen oder anderen Kraftaufnehmern derart verbunden sein, dass der Druck erfasst werden kann, der gegen das Hindernis ausgeübt wird. Zum Schutz des Kraftfahrzeugs ist das frontale Hindernis vorzugsweise mit einer Polsterung versehen, beispielsweise in Form von Schaumstoffbezügen, die eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Lacks, vermeidet. In einer anderen Ausführungsform kann in einer Wand, gegen die die Schubkraft des Kraftfahrzeugs ausgeübt wird, ein gegebenenfalls gepolsterter Balken angeordnet sein, der in seiner Lagerung zur Wand mit entsprechenden Kraftmessdosen ausgestattet ist, sodass die auf den Balken ausgeübte Schubkraft erfasst wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung sind als Mittel zur Blockierung des Vortriebs eine oder mehrere Schwellen, Keile oder andere überwindbare Hindernisse vor wenigstens einem der Räder in Fahrtrichtung vorgesehen. Die Schwellen oder Keile sind vorzugsweise in vorgebbarer Weise dermaßen ausgelegt, dass sie bei ausreichender Regelgüte der zu prüfenden Fahrdynamikassistenzsysteme vom Kraftfahrzeug bei den durchgeführten Anfahrversuchen überwunden werden. Ein Überwinden der Schwelle oder des Keils zeigt an, dass das Kraftfahrzeug bei der Durchführung der Prüfung die erforderliche Traktion entwickelt. Hieraus lässt sich schließen, dass die Antriebsschlupfregelung ausreichend funktioniert. In diesem Fall stellt der tatsächlich eingetretene Vortrieb nach Überwindung des Antriebswiderstandes die die Vortriebskraft charakterisierende Größe dar. Mit Vorteil kann die Schwelle oder der Keil mit geeigneten Sensoren ausgestattet sein, um ein Überfahren signalisieren zu können.
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Die entsprechende Auslegung der Schwelte hängt von der zu erfassenden Regelgüte der Fahrdynamikassistenzsysteme und vom Fahrzeugtyp, insbesondere von Gewicht, Größe, Reifentyp usw. ab. Eine geeignete Schwelle kann beispielsweise im rechten Winkel nach oben ragen und in der Höhe circa 5 bis circa 20 cm betragen. In anderen Ausführungsformen kann die Schwelle beispielsweise keilförmig ausgebildet sein und eine gewisse Steigung umfassen, die bei entsprechender Vortriebskraft zu überwinden ist.
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In einer anderen Ausführungsform kann durch Verstellen des Rollenabstandes der gelösten Rollen der Anfahrwiderstand variiert werden. Durch Vergrößerung des Abstandes zwischen den Rollen sinkt das Rad tiefer zwischen den Rollen ein, sodass der Anfahrwiderstand erhöht ist. Die die Vortriebskraft repräsentierende Größe wird in dieser Ausführungsform als Hubkraft erfasst, die erforderlich ist, den Anfahrwiderstand zu überwinden. Hierbei kann die Hubarbeit direkt gemessen werden oder es kann beispielsweise die Zeit erfasst werden, die erforderlich ist, dem Anfangswiderstand zu überwinden, sodass sich das Fahrzeug aus den Rollen heraus in Vorwärtsrichtung bewegt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung umfasst die Prüfvorrichtung Mittel, um den hydraulischen Bremsdruck in wenigstens einem Radzylinder des Kraftfahrzeugs zu erfassen. In dieser Ausführungsform wird vorzugsweise der hydraulische Druckaufbau im Bremssystem des Rades erfasst, das sich auf dem nicht-griffigen Untergrund befindet. Dieses Rad wird durch das ASR-System entsprechend abgebremst. Durch direkte Erfassung des hydraulischen Druckaufbaus in diesem Rad, der proportional zur Vortriebskraft bei blockiertem Vortrieb ist, lassen sich Rückschlüsse auf die Regelgüte des ASR-Systems ziehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine Prüfung von Fahrdynamikassistenzsystemen ohne erheblichen Aufwand und ist damit ohne Weiteres in üblichen KFZ-Werkstätten oder anderen Prüfstationen einsetzbar. Insbesondere bei einem Komponententausch am Kraftfahrzeug ist eine Überprüfung aller Funktionen erforderlich. Herkömmlicherweise bereiten hierbei insbesondere die sehr komplexen Fahrdynamikassistenzsysteme Probleme. Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung stellt ein besonders vorteilhaftes Mittel zur Gewährleistung der Systemqualität dar. Es können die komplexen Fahrdynamikassistenzsysteme anhand der ASR-Funktion überprüft werden, ohne die komplexen Regelvorgänge im Detail simulieren zu müssen.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Prüfung von Fahrdynamikassistenzsystemen in Kraftfahrzeugen, bei dem ein geteilter Untergrund insbesondere für die antreibbaren Räder des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Der Untergrund stellt für einen Teil der antreibbaren Räder einen griffigen und für einen anderen Teil der antreibbaren Räder einen nicht-griffigen Untergrund bereit Der griffige Untergrund simuliert im Wesentlichen einen üblichen Straßenbelag, insbesondere einen Asphalt. Der nicht-griffige Untergrund simuliert einen rutschigen Untergrund, wie beispielsweise eine nasse oder eine mit Eis bedeckte Fahrbahn. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Vortrieb des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen blockiert, und wenigstens ein Anfahrversuch des Kraftfahrzeugs wird auf dem Untergrund durchgeführt. Hierbei wird wenigstens eine die Vortriebskraft des Kraftfahrzeugs charakterisierende Größe erfasst und/oder gemessen. Aus der erfassten Größe lassen sich Rückschlüsse auf die Regelgüte der Fahrdynamikassistenzsysteme schließen. Insbesondere wird hiermit die Regelgüte und Performance der Antriebsschlupfregelung erfasst, da die Vortriebskraft bzw. Traktion des Kraftfahrzeugs unmittelbar mit der Funktion des ASR-Systems zusammenhängt. Da sowohl die Antriebsschlupfregelung als auch die übrigen Fahrdynamikassistenzsysteme im Wesentlichen über eine gezielte Ansteuerung der Bremsen der einzelnen Räder funktionieren, lassen sich durch eine Überprüfung der Antriebsschlupfregelung Rückschlüsse auf die Funktion und Regelgüte der übrigen Fahrdynamikassistenzsysteme ziehen.
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Die verschiedenen Fahrdynamikassistenzsysteme beruhen auf einer einwandfreien Funktion des hydraulischen Bremssystems. Bereits kleine Störungen innerhalb des hydraulischen Bremssystems, beispielsweise bedingt durch Einschlüsse in der hydraulischen Bremsflüssigkeit, die die Kompressibilität der hydraulischen Flüssigkeit beeinträchtigen, führen zu Störungen bei der Regelung innerhalb der Fahrdynamikassistenzsysteme. Stellvertretend für alle Fahrdynamikassistenzsysteme erfasst daher eine Überprüfung der Regelgüte des ASR-Systems Defizite in allen Fahrdynamikassistenzsystemen.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise eine Mindestkraft vorgegeben, die die Schwelle für die untere Grenze der erforderlichen Regelgüte repräsentiert. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird überprüft, ob diese Schwelle unter- oder überschritten wird.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens sind wenigstens einer und vorzugsweise mehrere Anfahrversuche vorgesehen. Mit besonderem Vorteil werden diese Anfahrversuche standardisiert, indem beispielsweise mit einer bestimmten, vorgebbaren Drehzahl des Motors angefahren wird. Besonders bevorzugt ist eine Drehzahl, die geringfügig über dem Leerlauf liegt und im Wesentlichen einem langsamen Anfahren, beispielsweise wie auf glatter Fahrbahn, entspricht. Diese niedrigen Drehzahlen erleichtern die Messung der die Vortriebskraft des Kraftfahrzeugs charakterisierenden Größen, da entsprechende Größen verhältnismäßig langsam aufgebaut werden. Um Rückschlüsse auf die Regelgüte des ASR-Systems ziehen zu können, kann beispielsweise die bei der bestimmten Drehzahl erreichte Zugkraft oder Druckkraft erfasst werden. In anderen Ausführungsformen kann beispielsweise die Zeit erfasst werden, die erforderlich ist, um eine bestimmte Zugkraft oder Druckkraft, die als Schwellenwert vorgegeben werden kann, zu erreichen. Geeignete Werte können je nach Fahrzeugtyp variieren und hängen insbesondere von der Fahrzeugmasse ab. Bei der Durchführung von mehreren Anfahrversuchen können die ermittelten Daten, beispielsweise die Daten zur Zugkraft oder Druckkraft, entsprechend aufgearbeitet werden und zu reproduzierbaren Kenngrößen weiterbearbeitet werden. Geeignete Mittel hierfür sind Glättung und Mittelung der gemessenen Werte.
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Bezüglich weiterer Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Prüfvorrichtung wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Hierbei können die verschiedenen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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In den Figuren zeigen:
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1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung für Fahrdynamikassistenzsysteme in Kraftfahrzeugen,
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2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
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3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und
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4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.
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Aus 1 geht eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zur Überprüfung der Fahrdynamikassistenzsysteme in Kraftfahrzeugen und insbesondere in Personenkraftfahrzeugen hervor. Das Kraftfahrzeug 1 steht auf einem Untergrund 2 auf, der Teil der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine vordere Achse mit nicht antreibbaren Rädern 3 und eine hintere Achse mit antreibbaren Rädern 4. Die nicht antreibbaren Räder 3 stehen auf einem Bereich des Untergrunds 2, der einen griffigen Untergrund 5 für die Räder 3 bildet. Ein Rad 4 der antreibbaren Hinterachse steht auf einem Bereich 6 des Untergrunds, der einen nicht-griffigen Untergrund bildet. Das andere Rad der Hinterachse (hier nicht dargestellt) steht auf einem griffigen Untergrund, beispielsweise ein Untergrund vergleichbar mit dem Bereich 5. In dieser Ausführungsform umfasst der nicht-griffige Untergrund 6 freilaufende Rollen 7, die dem hierauf aufgestellten antreibbaren Rad 4 keinen oder wenig Widerstand bieten, sodass das Rad 4 frei drehen kann. Der Vortrieb des Kraftfahrzeugs 1, hier durch einen Pfeil dargestellt, ist blockiert, indem der Heckbereich des Kraftfahrzeugs 1 mit einem ortsfesten Anker 8 verbunden ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Pfosten oder eine Wand handeln, mit der das Kraftfahrzeug 1 über ein Seil oder eine Stange 9 verbunden ist. Zur Erfassung bzw. Messung einer die Vortriebskraft des Kraftfahrzeugs charakterisierenden Größe ist ein Zugkraftmessmittel 11 vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine übliche Federkraftdose oder einen anderen geeigneten Kraftaufnehmer handeln. Das Seil oder die Stange 9 kann beispielsweise über eine Abschleppöse im Heckbereich des Kraftfahrzeugs 1 und über eine geeignete Öse 10 an einer Wand oder dem Bodenanker 8 aufgehängt sein. Durch die Blockierung des Vortriebs bei einem Anfahren des Kraftfahrzeugs ist eine zu dem entsprechenden Antriebsmoment proportionale Zugkraft zu erfassen. Hierdurch lassen sich Rückschlüsse auf die Traktion und damit auf die Regelgüte der Fahrdynamikassistenzsysteme ziehen, die durch die Bereitstellung des einseitig nicht-griffigen Untergrunds 6 für eines der antreibbaren Räder abgerufen werden. Insbesondere bei einer Standardisierung der Anfahrversuche, beispielsweise durch Vorgabe von bestimmten Drehzahlen, lassen sich reproduzierbare Aussagen über die Regelgüte der Fahrdynamikassistenzsysteme machen. Durch entsprechende Aufarbeitung, beispielsweise bei Durchführung von mehreren Anfahrversuchen, können die ermittelten Daten zu reproduzierbaren Kenngrößen weiterbearbeitet werden.
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Bei diesen und den folgenden Ausführungsbeispielen werden die Räder 4 der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 1 angetrieben. Hierbei steht entweder das linke oder das rechte Hinterrad auf dem nicht-griffigen Untergrund. Für das jeweils andere Rad wird ein griffiger Untergrund bereitgestellt. Vorzugsweise sind hierfür für beide Räder der angetriebenen Achse Rollen im Untergrund vorgesehen, die bei Bedarf festgestellt werden können und auf diese Weise wahlweise ein griffiger oder ein nicht-griffiger Untergrund bereitgestellt werden kann.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. Das Kraftfahrzeug 1 steht auf einem Untergrund 22 der Prüfvorrichtung, der für die nicht antreibbaren Räder 3 der Vorderachse einen griffigen Untergrund 25 bereitstellt. Für die antreibbaren Räder 4 der Hinterachse wird auf der einen Seite ein griffiger Untergrund und auf der anderen Seite ein nicht-griffiger Untergrund 26 bereitgestellt. Der Bereich des Untergrundes für die antreibbaren Räder 4 umfasst Rollen 27, die in festgestellter Position einen griffigen Untergrund bilden und die in gelöster bzw. freilaufender Position den nicht-griffigen Untergrund 26 bilden. Hierdurch kann wahlweise für eines der antreibbaren Räder 4 ein griffiger und für das andere Rad ein nicht-griffiger Untergrund bereitgestellt werden. Die Bereiche 25 und 26 des Untergrunds 22 sind mit Platten 28 und 29 ausgestattet. Diese Platten 28 und 29 können vorzugsweise in der Höhe verstellt werden, sodass sie für einen Höhenausgleich verwendet werden können.
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Die Blockierung des Vortriebs des Kraftfahrzeugs 1, der durch einen Pfeil dargestellt ist, erfolgt durch ein Hindernis 30 im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Mauer oder einen Pfosten. Das Hindernis 30 ist mit einem Luftbalg 31 ausgestattet, mit dem die Front des Kraftfahrzeugs 1 in unmittelbarem Kontakt steht. Bei einem Vortrieb des Kraftfahrzeugs 1 wird ein Druck auf das Hindernis 30 bzw. den Luftbalg 31 ausgeübt. Dieser Druck wird direkt oder indirekt gemessen, beispielsweise durch eine Druckmessung innerhalb des Luftbalgs 31.
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3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. Hierbei steht das Kraftfahrzeug 1 auf einem Untergrund 42, der für die nicht antreibbaren Räder 3 an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 1 einen griffigen Untergrund 45 und für die antreibbaren Räder 4 der Hinterachse auf der einen Seite einen griffigen und auf der anderen Seite einen nicht-griffigen Untergrund 46 bereitstellt. Der Untergrund 46 für die antreibbaren Räder 4 der Hinterachse wird von Rollen 47 gebildet, die wahlweise in freilaufender Stellung einen nicht-griffigen Untergrund und in festgestellter Stellung einen griffigen Untergrund bilden können. Der Vortrieb des Kraftfahrzeugs 1, hier mit einem Pfeil dargestellt, wird durch ein Hindernis 48 blockiert, das vor wenigstens einem der Vorderräder 3 in Fahrtrichtung angeordnet ist. Dieses Hindernis 48 in Form einer überfahrbaren Schwelle kann in seinen Abmessungen fahrzeugtypabhängig gewählt und definiert sein. Bei der Durchführung des Prüfverfahrens wird erfasst, ob bei vorgegebenen Anfahrbedingungen diese Schwelle 48 überfahren wird oder nicht. Dies kann beispielsweise durch geeignete Drucksensoren innerhalb der Schwelle 48 realisiert sein. Hieraus lässt sich schließen, ob die Fahrdynamikassistenzsysteme, beispielsweise die Antriebsschlupfregelung, ausreichend funktioniert oder nicht.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. Das Kraftfahrzeug 1 mit den nicht antreibbaren Rädern 3 im Frontbereich und den antreibbaren Rädern 4 im Heckbereich steht auf einem Untergrund 52 auf. Dieser Untergrund 52 bildet für die nicht antreibbaren Räder 3 einen griffigen Untergrund 55. Für die antreibbaren Räder 4 wird auf der einen Seite ein griffiger Untergrund und auf der anderen Seite ein nicht-griffiger Untergrund 56 bereitgestellt. Der Untergrund 56 wird von Rollen 57 gebildet. Zur Bereitstellung des nicht-griffigen Untergrunds befinden sich die Rollen 57 in freigestelltem Zustand, sodass sie dem antreibbaren Rad 4 keinen oder nur wenig Widerstand bieten. Der Abstand der Rollen 57 zueinander ist verstellbar, sodass hierdurch das Rad 4 abhängig vom Abstand der Rollen 57 zueinander mehr oder weniger tief zwischen den Rollen 57 liegt. Dieses Eintauchen des Rades 4 bildet einen vorgebbaren Anfahrwiderstand für das Kraftfahrzeug 1, sodass dessen Vortrieb blockiert ist. Je nach Funktion der Fahrdynamikassistenzsysteme kann dieser Anfahrwiderstand in Form einer Hubbewegung des Rades 4 überwunden werden. Die Hubbewegung des Kraftfahrzeugs bzw. des Rades 4 kann dafür herangezogen werden, ob die erforderliche Regelgüte der Fahrdynamikassistenzsysteme vorhanden ist oder nicht. Bei entsprechend geleisteter Hubarbeit bewegt sich das Rad 4 aus den Rollen 57 hinaus und überwindet damit den Anfahrwiderstand. In dieser Ausführungsform kann als Maß für die Regelgüte beispielsweise erfasst werden, ob bei vorgegebenen Anfahrbedingungen eine vorgebbare Hubleistung erbracht wird und/oder ob sich das Rad 4 aus den Rollen herausbewegt und beispielsweise eine mit geeigneten Sensoren ausgestattete Leiste (nicht dargestellt) überfährt oder nicht.
