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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Reifenhaftung eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erhöhung einer Reifenhaftung eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 40 04 038 C2 beschrieben, ein Straßenfahrzeug mit einer Einrichtung zur Erhöhung der Radhaftung bekannt. Das Straßenfahrzeug umfasst ein Antiblockiersystem, eine Bremsdruckmesseinrichtung an den einzelnen Rädern und eine in Abhängigkeit von den Messdaten der Bremsdruckmesseinrichtung betätigbare Splitstreu-Einrichtung zur Erhöhung der Radhaftung. Die Bremsdruckmesseinrichtung misst den vom Antiblockiersystem geregelten Druck am Radbremszylinder. Es ist ein Thermometer zur Messung der Außentemperatur vorgesehen. Die Messdaten über Bremsdruck und Temperatur werden einem Rechner zugeführt. Der Rechner betätigt die Sand- oder Splitstreu-Einrichtung nur dann, wenn das Antiblockiersystem angesprochen hat, der geregelte Bremsdruck einen vorgegebenen Wert unterschreitet und das Thermometer eine Temperatur unterschritten hat, bei der Eis oder Schnee auf der Fahrbahn möglich sind.
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In der
DE 10 2007 042 495 A1 wird ein Antischlupfsystem an Kraftfahrzeugen bei Eis- und Schneeglätte beschrieben. Eine Vorrichtung bringt mit Hilfe einer elektronischen Steuerung Quarzitsand dosiert vor die Räder auf die Fahrbahn, um somit das Fahrzeug gefahrlos abbremsen zu können. Den Bremsvorgang löst der Fahrer durch eine mechanische Betätigung im Führerhaus aus. Hierzu bedient er einen Zugknopf am Armaturenbrett.
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Aus der
DE 10 2006 055 855 A1 ist ein Sicherheitssystem für ein mit Rädern ausgestattetes Verkehrsmittel zur Verhinderung unkontrollierter Fahrzustände infolge auf der Fahrbahn befindlichen Wassers und/oder partikulären Materials wie Sand, Split, Laub oder dergleichen bekannt. Das Sicherheitssystem umfasst Sensoren, welche mit einer Steuereinheit wirkverbunden sind und zur Erfassung eines drohenden unkontrollierten Fahrzustands dienen. Das Sicherheitssystem weist eine mittels der Steuereinheit oder manuell aktivierbare Räumeinrichtung auf, welche in Fahrtrichtung des Verkehrsmittels betrachtet vor den Rädern wenigstens einer Achse des Verkehrsmittels anordbar ist und welche zur lokalen Beseitigung des auf der Fahrbahn befindlichen Wassers und/oder partikulären Materials ausgebildet ist. Hierfür können vor den Rädern des Verkehrsmittels angeordnete Druckgasdüsen vorgesehen sein.
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In der
DE 199 32 094 A1 wird eine multisensorielle, vorausschauende Straßenzustandserkennung beschrieben. Ein Millimeterwellen-Radar und mindestens ein Infrarot-Laser-Radar werden kombiniert, um vorausschauend, in Fahrtrichtung eines Fahrzeugs, den Zustand der Fahrbahn zu erkennen. Dabei werden die Echosignale der Radarsensoren miteinander kombiniert und eine Einordnung des Fahrbahnzustands in vorgegebene Zustandskategorien abgeleitet.
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Aus der
DE 198 16 004 A1 ist eine Anordnung zur Fahrbahnzustandserkennung bekannt. Die Anordnung weist eine Infrarot-Anordnung auf, welche mittels einer Infrarot-Sendeeinrichtung einen Fahrbahnbereich ausleuchtet und mittels einer Infrarot-Empfangseinrichtung Strahlung von der Fahrbahn aufnimmt und die Intensität rückgestreuter Infrarot-Strahlung in zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen für eine Aussage über den Fahrbahnzustand auswertet. Die Sendeeinrichtung variiert die emittierte Infrarot-Strahlung in zumindest einem der beiden Wellenlängenbereichen zeitlich in der Intensität und die Empfangseinrichtung korreliert zumindest einen Teil der rückgestreuten Strahlung mit dem Zeitverlauf der Intensitätsvariation der emittierten Strahlung.
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In der
DE 197 36 138 A1 wird ein Verfahren zur Bestimmung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche beschrieben. Im Verfahren wird auf die Fahrbahnoberfläche Licht eingestrahlt, das zwei Lichtanteile aus Wellenlängenbereichen ohne bzw. mit signifikanter Absorption durch Wasser/Eis beinhaltet und bei dem das rückgestreute Licht erfasst und spektral ausgewertet wird. Der erste Lichtanteil enthält Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen und die spektrale Auswertung beinhaltet die Ermittlung einer Näherungs-Referenzkurve für den Spektralverlauf des rückgestreuten Lichtes bei trockener Fahrbahn anhand der Spektraldaten des Rückstreulichtanteils im Wellenlängenbereich ohne signifikante Absorption und die Ermittlung der Differenz zwischen den Spektraldaten des Rückstreulichtanteils im anderen Wellenlängenbereich und den entsprechenden Daten der Näherungs-Referenzkurve für wenigstens eine Wellenlänge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Erhöhung einer Reifenhaftung eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Reifenhaftung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erhöhung einer Reifenhaftung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Reifenhaftung eines Fahrzeugs umfasst erfindungsgemäß eine vorausschauende Fahrzeugsensorik zur Ermittlung eines Fahrbahnzustands vor dem Fahrzeug und eine Einrichtung zum automatischen Aufbringen eines haftungsverstärkenden Mittels unmittelbar vor und/oder unter eine Reifenaufstandsfläche und/oder auf eine Reifenoberfläche eines Reifens des Fahrzeugs, wobei bei Ermittlung eines Fahrbahnzustands, der keine ausreichende Reifenhaftung ermöglicht, das haftungsverstärkende Mittel automatisch unmittelbar vor und/oder unter die Reifenaufstandsfläche und/oder auf die Reifenoberfläche des Reifens des Fahrzeugs aufbringbar ist.
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Durch Glätte, beispielsweise ausgelöst durch Schnee, Eis, Öl oder andere Schmierstoffe, kommt es häufig zu Unfällen, da sich ein Bremsweg durch Schlupf verlängert oder das Fahrzeug ins Schleudern gerät. Die Vorrichtung verhindert dies durch die automatische Erhöhung der Reifenhaftung bei einem ermittelten glatten Fahrbahnzustand.
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Da die Ermittlung des Fahrbahnzustands mittels der vorausschauenden Fahrzeugsensorik erfolgt, ist die Reifenhaftung durch das Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels sofort bei einem ermittelten glatten Fahrbahnzustand zu erhöhen und nicht, wie dies im Stand der Technik erfolgt, erst bei einem festgestellten Schlupf der Reifen des Fahrzeugs, bei welchem das Fahrzeug bereits rutscht oder schleudert. Auf diese Weise sind derartige Gefahrensituationen von vornherein vermeidbar. Da das Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels automatisch erfolgt, ist kein separater Eingriff eines Fahrzeugführers erforderlich, welcher in einer Gefahrensituation durch einen möglicherweise abgelenkten Fahrzeugführer nicht oder zu spät erfolgen würde.
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Durch die Vorrichtung sind glättebedingte Unfälle reduzierbar, ein Bremsweg bei Glätte ist erheblich verkürzt, eine Schleudertendenz des Fahrzeugs ist reduziert und eine Fahrstabilität des Fahrzeugs ist insbesondere in kritischen Situationen verbessert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 auf einer Fahrbahn 2, wobei von dem Fahrzeug 1, welches als Straßenfahrzeug ausgebildet ist, aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein vorderer Fahrzeugteil dargestellt ist.
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Das Fahrzeug 1 weist eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Reifenhaftung auf. Diese Vorrichtung umfasst eine vorausschauende Fahrzeugsensorik 3 zur Ermittlung eines Fahrbahnzustands vor dem Fahrzeug 1 und eine Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen eines haftungsverstärkenden Mittels 5 unmittelbar vor und/oder unter eine Reifenaufstandsfläche 6 und/oder auf eine Reifenoberfläche 7 eines Reifens 8 des Fahrzeugs 1.
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Die Fahrzeugsensorik 3 umfasst beispielsweise zumindest einen Radarsensor, Lidarsensor, Ultraschallsensor, Infrarotsensor, Lasersensor, Lichtsensor und/oder zumindest eine Kamera, insbesondere eine Stereokamera. Diese Fahrzeugsensorik 3 ist mit einer Steuereinheit 9 gekoppelt, welche ihrerseits mit der Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 gekoppelt ist.
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Im hier dargestellten Beispiel ist diese Einrichtung 4 als eine Sprüheinrichtung zum Versprühen des haftungsverstärkenden Mittels 5 ausgebildet. Die Sprüheinrichtung weist dafür beispielsweise eine entsprechende Pumpe oder Fördereinrichtung auf oder ist zum Beispiel mit einer Druckluftversorgung des Fahrzeugs 1 gekoppelt, um das haftungsverstärkende Mittel 5 zu versprühen.
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In 1 ist lediglich eine derartige Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 im Bereich eines vorderen linken Reifens 8 des Fahrzeugs 1 dargestellt. Das Fahrzeug 1 weist jedoch zweckmäßigerweise im Bereich jedes Reifens 8 jeweils eine derartige Einrichtung 4 auf, so dass das haftungsverstärkende Mittel 5 unmittelbar vor und/oder unter jede Reifenaufstandsfläche 6 und/oder auf jede Reifenoberfläche 7 aller Reifen 8 des Fahrzeugs 1 aufbringbar ist.
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Das haftungsverstärkende Mittel 5 ist beispielsweise Sand, Split, Granulat, ein Bindemittel, eine Flüssigkeit, ein Klebstoff und/oder ein auf die Reifenoberfläche 7 aufbringbares haftungsverstärkendes Band. Insbesondere im Falle des Bandes kann in einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung an Stelle der Sprüheinrichtung als Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 beispielsweise ein entsprechendes Aufbringmittel für das Band am Fahrzeug 1 vorgesehen sein, beispielsweise ein Rollenhalter, von welchem das Band abrollbar ist und ein Anpressmittel zum Anpressen des Bandes an die Reifenoberfläche 7 während des Aufbringens. Das haftungsverstärkende Band ist beispielsweise ein oberflächenraues Bandmaterial, welches sich nach einer geringen Laufleistung des Reifens 8 wieder auflöst, beispielsweise aufgrund üblicher Abnutzungserscheinungen des Reifens 8 und/oder aufgrund einer Wasserlöslichkeit des Bandes.
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In einem Verfahren zur Erhöhung der Reifenhaftung des Fahrzeugs
1 unter Verwendung der Vorrichtung wird mittels der vorausschauenden Fahrzeugsensorik
3 der Fahrbahnzustand vor dem Fahrzeug
1 ermittelt. Derartige Fahrbahnzustandsermittlungen mittels einer vorausschauenden Fahrzeugsensorik
3 werden beispielsweise in den Druckschriften der Anmelderin
DE 199 32 094 A1 ,
DE 198 16 004 A1 oder
DE 197 36 138 A1 beschrieben, welche hiermit durch Referenz aufgenommen werden.
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So umfasst die vorausschauende Fahrzeugsensorik 3 beispielsweise einen Millimeterwellen-Radarsensor und einen Infrarot-Laser-Radarsensor, welche auf den gleichen Fahrbahnabschnitt ausgerichtet sind und mit einer gemeinsamen Auswerteeinheit gekoppelt sind, im hier dargestellten Beispiel mit der Steuereinheit 9. Eine Abnahme einer Intensität eines Empfangssignals am Millimeterwellen-Radarsensor wird als ein Indiz für eine Zunahme einer Oberflächenfeuchtigkeit im ausgeleuchteten Fahrbahnbereich gedeutet. Entsprechend wird ein Abhandenkommen eines messbaren Empfangssignals am Millimeterwellen-Radarsensor als ein Indiz für ein Vorhandensein einer geschlossenen Wasserschicht im ausgeleuchteten Fahrbahnbereich gedeutet.
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Eine Zunahme eines Empfangssignals des Infrarot-Laser-Radarsensors ist ein Indiz für eine Abtrocknung oder Enteisung des Fahrbahnabschnitts. Eine geschlossene Schicht aus Eis oder Wasser im ausgeleuchteten Fahrbahnbereich wird durch das Abhandenkommen eines messbaren Empfangssignals im Infrarot-Laser-Radarsensor signalisiert. Sind die Empfangssignale des Millimeterwellen-Radarsensors und des Infrarot-Laser-Radarsensors hoch, so ist von einem trockenen Fahrbahnabschnitt auszugehen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die vorausschauende Fahrzeugsensorik 3 beispielsweise eine Infrarot-Sende- und -empfangseinrichtung umfassen, wobei durch eine Unterscheidung von Signalanteilen in der Infrarot-Empfangseinrichtung eine präzise Beurteilung von Reflexions- und Absorptionseigenschaften einer überwachten Fahrbahnoberfläche und damit eine genaue und zuverlässige Aussage über eine Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche ermöglicht ist.
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Alternativ oder zusätzlich umfasst die vorausschauende Fahrzeugsensorik 3 beispielsweise zumindest einen Lichtsensor, wobei auf die Fahrbahnoberfläche Licht eingestrahlt wird, das mindestens einen ersten Lichtanteil aus einem ersten Wellenlängenbereich ohne signifikante Absorption durch Wasser oder Eis einschließlich Schnee und einen zweiten Lichtanteil aus einem zweiten Wellenlängenbereich mit signifikanter Absorption durch Wasser/Eis bzw. Schnee beinhaltet, wobei wenigstens der erste Lichtanteil Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen enthält. Das von der Fahrbahnoberfläche rückgestreute Licht wird erfasst und spektral ausgewertet.
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Dazu wird anhand mindestens der Spektraldaten, welche sich für einen ersten Rückstreulichtanteil ergeben, der zu den mehreren unterschiedlichen Wellenlängen des ersten Lichtanteils gehört, eine Näherungs-Referenzkurve ermittelt. Dies kann z. B. durch Bestimmung der Näherungs-Referenzkurve als einer parametrisierten Ausgleichskurve über die einzelnen Messpunkte dieser Spektraldaten hinweg unter Verwendung einer üblichen Ausgleichsrechnung erfolgen.
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Die Näherungs-Referenzkurve erstreckt sich dabei über den gesamten Spektralverlauf des rückgestreuten Lichtes, also auch über den Wellenlängenbereich des zweiten Lichtanteils mit signifikanter Absorption durch Wasser/Eis, wobei sie ausgehend von den Messpunkten im Wellenlängenbereich des ersten Lichtanteils ohne signifikante Wasser/Eis-Absorption in diesen Wellenlängenbereich des zweiten Lichtanteils hinein interpoliert bzw. extrapoliert ist. Die Näherungs-Referenzkurve bildet auf diese Weise im Wellenlängenbereich des zweiten Lichtanteils eine Referenzkurve, die mindestens näherungsweise den Spektralverlauf des rückgestreuten Lichtes in diesem Wellenlängenbereich bei trockener Fahrbahnoberfläche wiedergibt.
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Bei nasser oder vereister Fahrbahnoberfläche weichen folglich die Spektraldaten des rückgestreuten Lichtes im zweiten Wellenlängenbereich aufgrund einer entsprechenden Absorption des zweiten Lichtanteils durch das Wasser bzw. Eis merklich von der Näherungs-Referenzkurve ab. Die Differenz zwischen den Spektraldaten des vom zweiten Lichtanteil stammenden zweiten Rückstreulichtanteils und den entsprechenden Daten der Näherungs-Referenzkurve wird für wenigstens eine Wellenlänge des zweiten Wellenlängenbereichs ermittelt. Die so ermittelte Differenz wird, um unabhängig von der Gesamtlichtintensität zu werden, vorzugsweise auf die Gesamtlichtintensität oder auf die Anteile in den nicht absorbierenden Wellenlängenbereichen normiert und ist ein zuverlässiges qualitatives und auch quantitatives Maß für das Vorhandensein von Wasser oder Eis auf der Fahrbahnoberfläche.
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Wird durch die Auswertung von Sensordaten der vorausschauenden Fahrzeugsensorik 3 in der Steuereinheit 9 ein Fahrbahnzustand ermittelt, der keine ausreichende Reifenhaftung ermöglicht, steuert die Steuereinheit 9 die Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 automatisch an, so dass das haftungsverstärkende Mittel 5 automatisch unmittelbar vor und/oder unter die Reifenaufstandsfläche 6 und/oder auf die Reifenoberfläche 7 des Reifens 8 des Fahrzeugs 1 aufgebracht wird und dadurch die Reifenhaftung erhöht wird. Im hier dargestellten Beispiel wird mittels der vorausschauenden Fahrzeugsensorik 3 eine Eisschicht 10 auf der Fahrbahn 2 und dadurch ein glatter Fahrbahnzustand ermittelt, so dass die Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 entsprechend angesteuert wird.
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Zusätzlich kann bei einem derartigen festgestellten Fahrbahnzustand, der keine ausreichende Reifenhaftung ermöglicht, beispielsweise ein optisches, akustisches und/oder haptisches Warnmittel angesteuert werden und dadurch eine Fahrerwarnung generiert werden, um einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs 1 vor dem kritischen Fahrbahnzustand zu warnen, so dass der Fahrzeugführer seine Fahrweise entsprechend anpassen kann.
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Um einen wirkungsvollen, aber gleichzeitig auch sparsamen Einsatz des haftungsverstärkenden Mittels 5 sicherzustellen, wird die Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 vorteilhafterweise nur während einer Verzögerung, während einer Beschleunigung und/oder während einer Richtungsänderung des Fahrzeugs 1 angesteuert, d. h. das haftungsverstärkende Mittel 5 wird nur in diesen Fahrzuständen des Fahrzeugs 1 aufgebracht. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 9 beispielsweise mit Bewegungssensoren eines Bremspedals und/oder eines Gaspedals und/oder mit einem Lenkradwinkelsensor und/oder mit einem Motorsteuergerät und/oder mit einem Bremsdrucksensor des Fahrzeugs 1 gekoppelt.
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Durch diesen rationellen Einsatz des haftungsverstärkenden Mittels 5 wird sichergestellt, dass das haftungsverstärkende Mittel 5 auch bei längeren Fahrten bis zu einem Fahrtende zur Verfügung steht und dass nur eine relativ kleine Menge des haftungsverstärkenden Mittels 5 im Fahrzeug 1 mitgeführt werden muss. Dadurch erfordert ein mit der Einrichtung 4 zum automatischen Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 gekoppelter, hier nicht näher dargestellter Behälter oder Tank für das haftungsverstärkende Mittel 5 keinen zu großen Bauraum im Fahrzeug 1 und bedeutet kein großes Zusatzgewicht im Fahrzeug 1.
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Da die Ermittlung des Fahrbahnzustands mittels der vorausschauenden Fahrzeugsensorik 3 erfolgt, wird die Reifenhaftung durch das Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 sofort bei einem ermittelten glatten Fahrbahnzustand erhöht und nicht, wie dies im Stand der Technik erfolgt, erst bei einem festgestellten Schlupf der Reifen 8 des Fahrzeugs 1, bei welchem das Fahrzeug 1 bereits rutscht oder schleudert. Dies bedeutet einen entscheidenden Zeitgewinn, welcher die Fahrsicherheit des Fahrzeugs 1 erheblich verbessert, da dadurch derartige Gefahrensituationen von vornherein vermeidbar sind. Da das Aufbringen des haftungsverstärkenden Mittels 5 automatisch erfolgt, ist kein separater Eingriff des Fahrzeugführers erforderlich, welcher in einer Gefahrensituation durch einen möglicherweise abgelenkten Fahrzeugführer nicht oder zu spät erfolgen würde.
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Durch die Vorrichtung und das Verfahren werden glättebedingte Unfälle beispielsweise aufgrund von Schnee, Eis, Öl oder anderen Schmierstoffen auf der Fahrbahn 2 reduziert, ein Bremsweg bei Glätte wird erheblich verkürzt, eine Schleudertendenz des Fahrzeugs 1 wird reduziert und eine Fahrstabilität des Fahrzeugs 1 wird insbesondere in kritischen Situationen verbessert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4004038 C2 [0002]
- DE 102007042495 A1 [0003]
- DE 102006055855 A1 [0004]
- DE 19932094 A1 [0005, 0024]
- DE 19816004 A1 [0006, 0024]
- DE 19736138 A1 [0007, 0024]
