DE102012221518A1

DE102012221518A1 - Verfahren zur Ermittlung der Straßenglätte in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012221518A1
Application number: DE201210221518
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Joerg Moennich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Bei einem Verfahren zur Ermittlung der Straßenglätte in einem Fahrzeug wird sensorisch die von einem Rad des Fahrzeugs aufgeschleuderte Gischt erfasst und aus der aufgeschleuderten Gischt die Straßenglätte berechnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Straßenglätte in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Zweirad.
Stand der Technik
Im Falle eines blockierenden Rades in einem Fahrzeug tritt ein Verlust der Seitenführung ein, ebenso im Falle des Aufschwimmens bei nasser Fahrbahn. Die Ursache für das Blockieren kann ein der aktuellen Straßenglätte nicht angepasstes Bremsen sein. Bei Einspurfahrzeugen wie zum Beispiel Motorrädern führt der Verlust der Seitenführungskraft, insbesondere im Falle einer Kurvenfahrt, in der Regel zu einem Sturz.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Fahrzeug mit einfachen Maßnahmen die aktuelle Straßenglätte zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Straßenglätte kann allgemein in motorisierten Fahrzeugen eingesetzt werden, vorzugsweise in einspurigen Fahrzeugen bzw. Zweirädern wie zum Beispiel Motorrädern, bei denen die Information über die aktuelle Straßenglätte hochrelevant für die Fahrzeugsicherheit ist. Zusätzlich kommt aber auch eine Anwendung des Verfahrens zur Ermittlung der Straßenglätte in mehrspurigen Fahrzeugen in Betracht, beispielsweise in Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen. Die Straßenglätte stellt ein Maß für den Haftreibungskoeffizienten zwischen Straße und Reifen des Fahrzeugs dar, der Haftreibungskoeffizient kann aus der Straßenglätte ermittelt werden.
Bei dem Verfahren zur Ermittlung der Straßenglätte wird sensorisch die von mindestens einem Rad des Fahrzeugs aufgeschleuderte Gischt erfasst und der Berechnung der Straßenglätte zugrunde gelegt. Beispielsweise kann aus der Menge der aufgespritzten Gischt oder einem sonstigen Parameter der Gischt auf die Straßenglätte geschlossen werden. Unter „Gischt“ werden zum einen Wassertröpfchen verstanden, die durch den fahrenden Reifen auf nasser Fahrbahn aufgeschleudert werden, zum andern aber auch alle sonstigen hochspritzenden Tröpfchen oder Partikel wie zum Beispiel Öltröpfchen, Schneeflocken, Eispartikel oder Sand- bzw. Schmutzpartikel. Es ist somit möglich, verschiedenartige Einflüsse auf die Straßenglätte zu berücksichtigen, wobei gegebenenfalls auch eine Kombination verschiedener Gischtarten in Betracht kommt, beispielsweise ein zeitgleiches Aufschleudern von Wassertröpfchen und Schmutzpartikeln.
Die hochspritzende Gischt wird von einem Sensor erfasst, der im Fahrzeug mitgeführt wird und vorzugsweise den unmittelbar hinter einem Rad des Fahrzeugs liegenden Bereich sensorisch überwacht. Es wird zumindest die aufspritzende Gischt an einem Fahrzeugrad überwacht. Möglich ist es aber auch, im Falle von Zweirädern sowohl die aufspritzende Gischt am Vorderrad als auch am Hinterrad sensorisch zu erfassen und auszuwerten. Ebenso ist es möglich, bei Mehrspurfahrzeugen an zumindest zwei Fahrzeugrädern, gegebenenfalls an allen Fahrzeugrädern die aufspritzende Gischt sensorisch zu ermitteln und der Berechnung der Straßenglätte zugrunde zu legen.
Die ermittelte Straßenglätte kann als Parameter im Fahrzeug weiterverwendet und insbesondere der Einstellung eines Fahrerassistenzsystems zugrunde gelegt werden. Bei dem Fahrerassistenzsystem handelt es sich zum Beispiel um ein Bremssystem, mit dem selbsttätig die Bremskraft in mindestens einer Radbremse eingestellt werden kann. Der Bremsassistent kann die Bremskraft so modulieren, dass ein Blockieren des Rades verhindert wird, so dass am Rad Seitenführungskräfte aufgebaut werden können, welche das Fahrzeug stabil halten. Insbesondere bei Zweirädern kann auf diese Weise ein Sturz vermieden werden.
Grundsätzlich kommen verschiedenartige Fahrerassistenzfunktionen in Betracht, bei denen die Straßenglätte berücksichtigt wird. Als Bremsassistent, dem die Straßenglätte als Parameter zugeführt wird, kann zum Beispiel auch ein Notbremssystem fungieren, mit dem selbsttätig ein Notbremsvorgang durchgeführt wird, um beispielsweise einen Zusammenstoß zwischen dem Fahrzeug und einem Drittfahrzeug zu vermeiden. Des Weiteren kommen Antiblockiersysteme in Betracht oder elektronische Stabilitätsprogramme (ESP). Möglich ist es auch, selbsttätig Eingriffe in den Antriebsmotor des Fahrzeugs vorzunehmen, beispielsweise über eine Antriebsschlupfregelung (ASR) zur selbsttätigen Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Es können unterschiedliche Sensortypen zur Erfassung der aufgespritzten Gischt eingesetzt werden. Beispielsweise ist der Sensor als ein Tropfendetektor ausgebildet, welcher dazu dient, die Lichtbrechung der aufgeschleuderten Gischt zu messen. Möglich ist ein Feuchtigkeitssensor oder ein Sensor zum kontaktlosen Erfassen bzw. Zählen von aufgeschleuderten Partikeln. Des Weiteren können zum Vermessen der aufgeschleuderten Gischt am selben Rad zwei oder mehr Sensoren gleichen oder unterschiedlichen Typs eingesetzt werden.
Über die Sensoren kann die Menge, die Art, die Größe oder eine sonstige Messgröße der aufgeschleuderten Partikel bzw. Tröpfchen ermittelt und der Berechnung der Straßenglätte zugrunde gelegt werden. Soweit die Art der aufgeschleuderten Gischt sensorisch unterschieden werden kann, also beispielsweise der Unterschied zwischen aufgespritzten Wassertröpfchen und Sand- oder Schmutzpartikel, kann eine entsprechende Unterscheidung bei der Berechnung der Straßenglätte getroffen werden.
Auch ein Sensor zur Durchflussmessung der aufgeschleuderten Tröpfchen bzw. Partikel kommt in Betracht, bei dem die Tröpfchen bzw. Partikel in einen Messbehälter geleitet werden, in welchem sensorisch die Tröpfchen bzw. Partikel ermittelt werden, zum Beispiel über eine Lichtschranke, über Ultraschall oder dergleichen.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, die Einbauposition des Sensors so vorzunehmen, dass der Sensor durch die aufspritzende Gischt nicht verschmutzt wird. Zum Beispiel kann die Anströmung am Fahrzeug bzw. am Rad bei der Positionierung des Sensors berücksichtigt werden, dergestalt, dass die aufspritzende Gischt am Sensor vorbeigeführt wird, ohne diesen unmittelbar zu treffen.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 in Seitenansicht ein Motorrad mit Fahrer, mit einem Gischterfassungssystem zum Ermitteln der von den Fahrzeugrädern aufgeschleuderten Gischt, aus der die Straßenglätte berechnet wird,
2 eine Draufsicht auf das Motorrad mit zwei im seitlichen Frontbereich angeordneten Sensoren zum Erfassen der Gischt,
3 in schematischer Darstellung ein Sensor zur Durchflussmessung des Gischtsystems,
4 in schematisch Darstellung ein Gischterfassungssystem.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie 1 zu entnehmen, sitzt auf einem Motorrad 1, welches auf einer Fahrbahn 3 fährt, ein Fahrer 2 auf. Die Fahrbahn 3 ist mit Nässe bedeckt, so dass bei der Fahrt des Motorrads 1 unmittelbar hinter dem Vorderrad 5 sowie hinter dem Hinterrad 6 jeweils Gischt 4a, 4b in Form von Wassertröpfchen aufgeschleudert wird. Bei der Gischt kann es sich, je nach Straßenverhältnissen bzw. -zustand, auch um Schnee- oder Eispartikel oder um Schmutzpartikel, Sandkörnchen oder kleine Steine handeln. Derartige Straßenverhältnisse erhöhen die Straßenglätte bzw. vermindern den Haftreibungskoeffizienten μ zwischen Straße und den Fahrzeugrädern.
Um die Stabilität und Sicherheit des Motorrads 1 zu verbessern und insbesondere bei einem Bremsvorgang bei reduzierter Haftreibung einen Sturz des Motorrads zu vermeiden, ist das Motorrad mit einem Gischterfassungssystem ausgestattet, welches die aufspritzende Gischt 4a, 4b erfasst und daraus die Straßenglätte bzw. den aktuellen Haftreibungskoeffizienten berechnet. Das Gischterfassungssystem umfasst Sensoren 7a, 7b und ein Regel- bzw. Steuergerät zum Auswerten der sensorisch aufgenommenen Messwerte, beispielsweise die Anzahl der aufgeschleuderten Tröpfchen in der Gischt. Die Sensoren 7a, 7b sind in der Weise am Motorrad 1 befestigt, dass die vom Vorderrad 5 bzw. Hinterrad 6 aufgeschleuderte Gischt 4a bzw. 4b von den Sensoren erfasst werden kann. Zweckmäßigerweise sind die Sensoren 7a, 7b so angeordnet, dass zwar die aufspritzende Gischt 4a, 4b ermittelt werden kann, diese jedoch die Sensoren nicht verschmutzt. Aus den Messwerten der Gischt kann auf die Straßenglätte geschlossen werden.
In dem Regel- bzw. Steuergerät, welches Bestandteil des Gischterfassungssystems ist, wird ein mit der Straßenglätte korrespondierender Wert aus den sensorisch aufgenommenen Daten berechnet. Bei diesem Wert handelt es sich insbesondere um den Haftreibungskoeffizienten oder ein mit dem Haftreibungskoeffizienten korrelierenden Wert. In dem Gischterfassungssystem, insbesondere in dem Regel- bzw. Steuergerät, kann als Ausgangsgröße ein Stellsignal zur Einstellung eines Fahrerassistenzsystems im Motorrad erzeugt werden, insbesondere zur Einstellung eines Bremssystem wie zum Beispiel eines Notbremssystems. Dadurch ist es möglich, selbsttätig die Fahrzeugbremse zu betätigen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren. Zusätzlich oder alternativ ist auch ein Eingriff in das Motormanagement des Antriebsmotors möglich, um die Leistung zu reduzieren und den Straßenverhältnissen anzupassen. Zusätzlich zu der ermittelten Straßenglätte können weitere Parameter, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit, die Schräglage oder der Lenkwinkel zur Einstellung des Fahrerassistenzsystems herangezogen werden.
In 2 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der benachbart zum Vorderrad 5 zwei Sensoren 7c, 7d zum Erfassen der vom Vorderrad 5 aufgewirbelten Gischt angeordnet sind. Die Strömungspfeile 8 stellen die Luftströmung bei fahrendem Motorrad 1 im Bereich des Vorderrades 5 dar. Die beiden Sensoren 7c, 7d sind benachbart zum Vorderrad im linken und rechten Seitenbereich angeordnet und werden von der Luftströmung wie mit den Strömungspfeilen 8 dargestellt, umströmt. Vorteilhafterweise sind die Sensoren 7c, 7d so positioniert, dass die Luftströmung an den Sensoren vorbeigeführt wird, ohne jedoch frontal auf die Sensoren aufzutreffen, um eine Verschmutzung der Sensoren zu vermeiden.
Es kommen grundsätzlich verschiedenartige Sensoren zum Ermitteln der aufgewirbelten Gischt in Betracht. Zum Beispiel können Feuchtigkeitssensoren eingesetzt werden oder Tropfendetektoren zur Messung der Lichtbrechung an den einzelnen Tropfen der aufgewirbelten Gischt. In 3 ist ein weiterer Sensor 9 zum Erfassen der Gischt 4a dargestellt. Der Sensor 9 weist einen Aufnahmekörper 10 auf, in den die aufgewirbelte Gischt geleitet wird, wobei in dem Aufnahmekörper 10 ein Sensorelement 11 angeordnet ist, welches die Gischtpartikel im Aufnahmekörper 10 kontaktlos zählt. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer Ausführung des Sensorelementes 11 als Lichtschranke. In Betracht kommt aber auch zum Beispiel eine Ausführung mit Ultraschall. Die Gischt 4a wird durch den Aufnahmekörper 10 hindurchgeleitet, über eine Abströmöffnung wird die Gischt wieder aus dem Aufnahmekörper 10 abgeführt. Gemäß einer vorteilhaften Ausprägung ist eine Regenablaufrinne vorgesehen. Die Gischt wird auf den Boden hinter dem Fahrzeug geleitet.
In 4 ist schematisch ein Gischterfassungssystem 12 mit zumindest einem Sensor 9 und einem Regel- bzw. Steuergerät 13 dargestellt. Der Sensor 9 liefert Messwerte, welche in dem Regel- bzw. Steuergerät 13 zum Ermitteln eines der Straßenglätte entsprechenden Wertes weiterverarbeitet werden. Ausgangsseitig liefert das Gischterfassungssystem 12 diesen der Straßenglätte entsprechenden Wert oder einen Stellwert zur Einstellung eines Aggregats im Fahrzeug, beispielsweise eines Notbremssystems. Im Steuergerät wird aus den Parametern Geschwindigkeit und Gischtmenge der Parameter Straßenglätte abgeleitet.

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Straßenglätte in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Zweirad, bei dem sensorisch die von einem Rad des Fahrzeugs aufgeschleuderte Gischt (4) erfasst und aus der aufgeschleuderten Gischt (4) die Straßenglätte berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der aufgeschleuderten Gischt (4) berechnete Straßenglätte der Einstellung eines Fahrerassistenzsystems zugrunde gelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem ein Bremsassistent ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über das Fahrerassistenzsystem ein Eingriff in das Motormanagement des Antriebsmotors durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbar hinter einem Rad (5, 6) des Fahrzeugs liegende Bereich sensorisch auf aufgeschleuderte Gischt (4) überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeschleuderte Gischt (4) an beiden Rädern (5, 6) des Fahrzeugs überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einem Rad (5, 6) zwei Sensoren (7, 9) zur Erfassung der von diesem Rad (5, 6) aufgeschleuderten Gischt (4) zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gischt (4) über mindestens zwei verschiedenartige Sensoren (7, 9) detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7, 9) zum Erfassen der Gischt (4) ein Tropfendetektor zur Messung der Lichtbrechung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7, 9) zum Erfassen der Gischt (4) ein Feuchtigkeitssensor ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7, 9) Gischtpartikel kontaktlos zählt.
Regel- bzw. Steuergerät (13) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Gischterfassungssystem (12) mit einem Regel- bzw. Steuergerät (13) nach Anspruch 12 und mit mindestens einem Sensor (7, 9) zum Erfassen der von einem Rad (5, 6) eines Fahrzeugs aufgeschleuderten Gischt (4).
Fahrzeug, insbesondere Zweirad, mit einem Gischterfassungssystem (12) nach Anspruch 13.