DE102013226592A1

DE102013226592A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013226592A1
Application number: DE102013226592.1A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schaefer; Martin Fellmann; Sebastian Boehl; Marton Kurucz; Kazutaka Iuchi
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-25

Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges (1), insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine, wobei eine erste Geschwindigkeit (v1) des Kraftfahrzeuges (1) anhand zumindest einer gemessenen Raddrehzahl Drehzahl und Radabmessungen zumindest eines Rades (13, 14) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als eine zweite Geschwindigkeit (v2) des Kraftfahrzeuges (1) die absolute Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges (1) auf einer Fahrbahn (4) gemessen wird und durch Vergleich von der zweiten Geschwindigkeit (v2) mit der ersten Geschwindigkeit (v1) der Reifenschlupf (s) ermittelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine, wobei eine erste Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges anhand zumindest einer gemessenen Raddrehzahl und Radabmessungen zumindest eines Rades bestimmt wird.
Derartige Verfahren sind bereits bekannt geworden. Beispielsweise werden bei Kraftfahrzeugen mit einem Antiblockiersystem zum Vermeiden eines Blockierens der Räder in einer Bremssituation – dies entspricht Schlupfwerten von bis zu 100 Prozent – die Raddrehzahlen einzelner Räder mittels Raddrehzahlsensoren gemessen, untereinander verglichen und bei einer zu hohen Drehzahldifferenz der Bremsdruck am entsprechenden Rad reduziert. Dies reduziert den Schlupf am betreffenden Rad.
Aus der DE 10 2007 035 647 A1 ist weiter eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bekannt geworden, bei der die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine in Abhängigkeit vom Luftdruck in den Reifen der Arbeitsmaschine bestimmt werden soll. Die Geschwindigkeitsmessung erfolgt dabei über Raddrehzahlsensoren, die die jeweilige Drehzahl eines Rades einer Antriebsachse messen, um daraus die Geschwindigkeit zu ermitteln.
Allerdings ist bei den bekannten Verfahren problematisch, dass die Geschwindigkeitsmessung auf einer Drehzahlmessung, nämlich einer Messung der Raddrehzahlen beruht. Bereits bei geringfügigem Auftreten eines Schlupfes an einem Rad, an dem die Raddrehzahl gemessen wird, stimmt die tatsächliche Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges relativ zu einer Fahrbahn nicht mehr mit der über Raddrehzahlsensoren bestimmten Geschwindigkeit überein. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen, die vorwiegend losen Untergrund befahren, kann es aufgrund der dort auftretenden hohen Schlupfwerte zu ganz erheblichen Abweichungen in der Geschwindigkeitsmessung kommen. Problematisch ist ferner, dass die Abmessungen des Rades nicht konstant sind, sondern ein dynamisches Verhalten aufweisen und ihre Abmessungen beispielsweise durch Abnutzung oder dergleichen ändern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges anzugeben, bei denen mit einfachen Mitteln eine hohe Genauigkeit erreicht wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges anzugeben.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben bei einem Verfahren zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine, wobei eine erste Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges anhand zumindest einer gemessenen Drehzahl im Antriebsstrang bestimmt wird. Beispielsweise kann dabei die Drehzahl einer Antriebswelle, einer Welle in einem Getriebe oder eines sonstigen, während der Fahrt in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit rotierenden Bauteils des Antriebsstrangs ermittelt werden. Insbesondere kann eine Raddrehzahl zumindest eines Rades des Fahrzeugs gemessen werden und beispielsweise ergänzend unter Berücksichtigung der Radabmessungen die erste Geschwindigkeit bestimmt werden. Als eine zweite Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges wird die absolute Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auf einer Fahrbahn gemessen und durch Vergleich von der zweiten Geschwindigkeit mit der ersten Geschwindigkeit der Reifenschlupf ermittelt.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben bei einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Drehzahlsensorik zur Messung der Raddrehzahl zumindest eines Rades des Kraftfahrzeuges, einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung zur Messung der absoluten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auf einer Fahrbahn als eine zweite Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und mit einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Schlupfes anhand eines Vergleichs der zweiten Geschwindigkeit mit der aus der Drehzahlsensorik und Radabmessung zumindest eines Rades bestimmten ersten Geschwindigkeit.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben auch durch Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ermittelten Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges als Regelinformationen für eine Reifendruckregelanlage eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben auch durch Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ermittelten Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges zur Anpassung des Vorlaufs eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges mittels der Reifendruckregelanlage, insbesondere zur Reduktion des Vorlaufes.
Unter mobilen Arbeitsmaschinen sind dabei insbesondere Maschinen zu verstehen, die nach ihrer Bauart und ihren besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Verrichtung von Arbeiten, jedoch nicht zur Beförderung von Personen oder Gütern bestimmt und geeignet sind. Beispielsweise sind hierunter land- oder forstwirtschaftliche Maschinen oder auch Baumaschinen zu verstehen. Exemplarisch sind hier Ackerschlepper, Traktoren oder auch Bagger und Muldenkipper zu nennen.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass mit einfachen Mitteln zuverlässig ein Reifenschlupf eines Kraftfahrzeuges ermittelt werden kann, indem die translatorische Geschwindigkeit eines Rades eines Kraftfahrzeuges mit einer ebenfalls gemessenen zweiten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges verglichen wird, nämlich der absoluten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auf einer Fahrbahn, d. h. der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges über Grund. Hierdurch lässt sich – unabhängig vom Fahrbahnzustand und/oder dem Fahrbahnuntergrund – eine zuverlässige Ermittlung des Reifenschlupfes erreichen. Erhebliche Fehler in der Ermittlung des Reifenschlupfes, die bei einem Vergleich mehrerer Raddrehzahlen durch an den Rädern existierenden Schlupfzuständen entstehen, treten nicht auf. Neben einer unabhängig vom Untergrund zuverlässigen Messung des Reifenschlupfes kann auch eine hohe Reproduzierbarkeit der Messungen und damit der Ermittlung des Schlupfes erreicht werden.
Zusätzlich zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges kann der Vorlauf bei Fahrzeugen mit Allradantrieb eingestellt werden. Insbesondere Allradfahrzeuge ohne Längsdifferenzial weisen einen Vorlauf auf. Diese Tatsache führt jedoch zu Verspannungen und Belastungen des Antriebsstranges und einem erhöhten Reifenverschleiß. Durch eine Reifendruckregelanlage kann dieser Vorlauf angepasst und beispielsweise auf ein Minimum reduziert werden. Dies führt zu weniger Blindleistung zwischen den Achsen, einem besseren Vortrieb des Kraftfahrzeuges und geringerem Reifenverschleiß.
Unter einem “Reifenschlupf” des Kraftfahrzeuges ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, das Verhältnis der Drehzahl eines angetriebenen und schlupfbehafteten Rades ω zu der eines idealisierten nicht angetriebenen und daher ohne Reifenschlupf formschlüssig mitlaufenden Rades ω0 zu verstehen. Der Reifenschlupf wird anhand der allgemeinen Formel s = (ω – ω0)/ω0 bestimmt. Ob ein Antriebs- oder Bremsschlupf vorliegt, ergibt sich gemäß voranstehender Definition aus dem Vorzeichen des errechneten Reifenschlupfes.
Unter einer “absoluten Geschwindigkeit” des Kraftfahrzeuges ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges relativ zur Fahrbahn zu verstehen. Mit anderen Worten beschreibt die absolute Geschwindigkeit die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges über Grund, das heißt die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges relativ zum Fahrbahnuntergrund.
Der Begriff “Fahrbahn” ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, im weitesten Sinne zu verstehen, so dass es sich bei der Fahrbahn nicht nur um eine Asphalt- oder Betonfahrbahn handeln kann, sondern um jeglichen mit einem Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrund, beispielsweise auch um losen Erdboden in Form von Sand, Kies, Erde oder einem Feld.
Unter einem “Lenkwinkel” ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen ein Winkel zwischen der Radmittelebene eines lenkbaren Rades des Kraftfahrzeuges und der Längsrichtung des Kraftfahrzeuges zu verstehen.
Der Begriff “Datenübertragungseinrichtung” ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen im weitesten Sinne zu verstehen, so kann es sich bei der Datenübertragungseinrichtung um einen Funksender, ein Mobilfunkgerät, ein netzwerk-, internet- und/oder bluetoothfähiges Gerät handeln.
Unter einem “Gradienten” einer Fahrbahn ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen eine Steigung oder ein Gefälle einer Fahrbahn zu verstehen, die das Kraftfahrzeug befährt.
Unter einem „Vorlauf“ ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen die Tatsache zu verstehen, dass bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb die translatorische Geschwindigkeit im Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn an einer ersten Achse des Kraftfahrzeuges, beispielsweise der Vorderachse, etwas größer ist als die Geschwindigkeit im Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn an einer zweiten Achse des Kraftfahrzeuges, beispielsweise der Hinterachse.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zweckmäßigerweise werden die ermittelten Werte für den Reifenschlupf an eine Reifendruckregelanlage übertragen und die Reifendruckregelanlage regelt den Reifendruck zumindest eines Reifens eines Rades anhand der übertragenen Werte des Reifenschlupfes. Damit kann nicht nur der Reifenschlupf eines Kraftfahrzeuges bestimmt werden, sondern der ermittelte Reifenschlupf wird als Regelinformation für die Reifendruckregelanlage verwendet. Somit wird der Reifendruck anhand des ermittelten Reifenschlupfes am Kraftfahrzeug bestimmt, so dass der Reifendruck entsprechend der Schlupfverhältnisse des Kraftfahrzeuges angepasst werden kann. Damit wird eine unpassende, möglicherweise ungenaue Vorgabe des Reifendrucks beispielsweise durch einen Fahrer vermieden.
Vorteilhafterweise wird der Reifendruck des zumindest einen Reifens, insbesondere eines Reifens eines Rades einer angetriebenen Achse des Kraftfahrzeuges, zur Reduktion des Reifenschlupfes angepasst. Diese Anpassung kann in Form einer Erhöhung oder einer Reduzierung des Reifendrucks erfolgen. Damit kann der Reifendruck entsprechend den tatsächlichen Erfordernissen angepasst werden, zum Beispiel zur Erhöhung der Traktion. Fährt ein Kraftfahrzeug, beispielsweise eine mobile Arbeitsmaschine, über einen losen Untergrund und werden Schwellenwerte eines ermittelten Schlupfes überschritten, so kann der Reifendruck reduziert werden, so dass sich die Auflagefläche des Reifens vergrößert und die Traktion verbessert wird. Um eine effiziente Regelung zu gewährleisten, insbesondere um eine permanente Anpassung in Form einer Erhöhung oder Reduzierung des Reifendrucks zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, eine Toleranzschwelle für den ermittelten Reifenschlupf vorzusehen, ab der eine Änderung des Reifendrucks erfolgt. Vorstellbar ist hier, dass beispielsweise ab einem Schwellenwert von 10 % Reifenschlupf, insbesondere von 5 % Reifenschlupf, eine Anpassung des Reifendrucks erfolgt. Es kann auch vorgesehen werden, dass durch eine Eingabe, beispielsweise durch den Fahrer, der Schwellenwert individuell festlegbar ist. Auch kann eine Klassierung des ermittelten Reifenschlupfes vorgesehen werden.
Zweckmäßigerweise wird zur Ermittlung der Radabmessungen ein Radhalbmesser eines Rades zwischen Radmittelpunkt eines Rades und einer Fahrbahn, insbesondere mittels eines Abstandssensors gemessen. Die Genauigkeit der ersten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, die anhand zumindest einer gemessenen Raddrehzahl und Radabmessungen ermittelt wird, kann durch Messen des tatsächlichen Radhalbmessers erhöht werden. Bei Verwendung eines Abstandssensors, der den Abstand zwischen Radmittelpunkt und einer Fahrbahn misst, kann die Genauigkeit abermals erhöht werden, nämlich entsprechend dem tatsächlichen Radhalbmesser. Dieser hängt vom Beladungszustand des Kraftfahrzeuges und von dynamischen Einflüssen, wie beispielsweise einer Radlastveränderung während einer Kurvenfahrt, ab.
Vorteilhafterweise wird zur Korrektur der ersten Geschwindigkeit ein Lenkwinkel an einem Rad einer lenkbaren Achse des Kraftfahrzeuges gemessen. Bei einem mehrspurigen Kraftfahrzeug, insbesondere einem PKW, einem LKW oder einer mobilen Arbeitsmaschine, weichen bei einer Kurvenfahrt die Raddrehzahlen des kurveninneren Rades und des kurvenäußeren Rades voneinander ab. Wird ein solcher Zustand erkannt, kann eine Korrektur der gemessenen Raddrehzahl erfolgen, so dass die Genauigkeit der anhand einer Raddrehzahl und Radabmessungen des Kraftfahrzeuges bestimmten ersten Geschwindigkeit erhöht wird.
Zweckmäßigerweise wird bei Überschreiten eines Schwellenwertes durch den Lenkwinkel, von den Raddrehzahlen der Räder einer lenkbaren Achse des Kraftfahrzeuges ein Korrekturwert ermittelt, insbesondere ein Mittelwert gebildet. Eine Schwelle für die Ermittlung eines Korrekturwertes kann vorzugsweise bei L ≥ 5°, weiter vorzugsweise bei L ≥ 2° vorgesehen werden. Jedoch sind je nach Fahrzeug, Applikation oder individuellen Ansprüchen des Fahrers auch davon abweichende Schwellenwerte denkbar. Damit kann auf einfache Weise eine Korrektur der Raddrehzahl erfolgen, beispielsweise durch Bilden eines arithmetischen Mittelwerts der Raddrehzahlen der Räder einer lenkbaren Achse des Kraftfahrzeuges, nämlich eines kurvenäußeren Rades und eines kurveninneren Rades. Ebenfalls denkbar ist eine Korrektur der gemessenen Raddrehzahl bei Kurvenfahrt durch einen Korrekturterm eines Fahrzeugmodells, bei dem anhand des gemessenen Lenkwinkels und spezifischer Größen des Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise Achsbreite und/oder Radstand, eine Korrektur erfolgen kann. Dadurch kann der Kurvenradius ermittelt und die Geschwindigkeit auf der Fahrzeuglängsachse errechnet werden.
Vorteilhafterweise wird die zweite Geschwindigkeit mittels GPS-Daten, mittels einer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und/oder optisch ermittelt. Auf diesem Wege lässt sich die relative Geschwindigkeit des Fahrzeuges gegenüber der Fahrbahn, d. h. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges über Grund messen. Mittels einer Beschleunigung kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges errechnet werden. Eine optische Ermittlung der zweiten Geschwindigkeit kann mittels eines Kamerasystems, ähnlich dem einer optischen Computermaus, erfolgen. Auch die Verwendung eines Correvit-Sensors als optisches Messelement ist denkbar. Die GPS-Daten können dabei von einem im Fahrzeug verbauten Modul bereitgestellt werden. Alternativ dazu ist auch eine Ausführung denkbar, bei der über eine geeignete Schnittstelle, beispielsweise kabelgebunden oder mittels geeigneter Funkübertragung, die erforderlichen Signale durch ein mobiles GPS-Gerät bereitgestellt werden. Unter einem solchen mobilen GPS-Gerät sind beispielsweise sogenannte GPS-Tracker oder auch Smartphones mit entsprechender Funktionalität zu verstehen.
Zweckmäßigerweise wird zur Kalibrierung von Einrichtungen zur Messung der ersten Geschwindigkeit, der Raddrehzahl und/oder der zweiten Geschwindigkeit eine Kalibrierungsfahrt mit dem Kraftfahrzeug durchgeführt, insbesondere eine Geradeausfahrt auf einer Fahrbahn. Dabei kann die Kalibrierungsfahrt auf ebener Fahrbahn, oder auf einer Fahrbahn mit einer Steigung oder einem Gefälle erfolgen. Damit kann auf einfache Weise eine Kalibrierung der voranstehend genannten Einrichtungen erfolgen. Die einzelnen Sensoren können hierbei überprüft werden. Im Rahmen der Geradeausfahrt kann auch der momentane Reifenverschleiß des Fahrzeuges berücksichtigt werden, bspw. durch Vergleich einer über GPS-Daten ermittelten Länge einer Strecke mit der odometrisch über die Anzahl der Radumdrehungen ermittelten Streckenlänge. Dies trägt zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Bestimmung des Reifenschlupfes bei.
Vorteilhafterweise werden die ermittelten Werte des Reifenschlupfes mittels einer Datenübertragungseinrichtung an eine zentrale Empfangsstelle zur Überwachung des Straßenzustandes übertragen, insbesondere automatisch. Die ermittelten Werte des Reifenschlupfes können somit nicht nur im Kraftfahrzeug selbst genutzt werden, sondern kann diese Information an eine zentrale Stelle gesendet und von dort anderen Verkehrsteilnehmern zugänglich gemacht werden. Ist ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein LKW, mit einer entsprechenden Einrichtung ausgestattet, können die Werte des Reifenschlupfes ermittelt und nach dem Übertragen an die zentrale Stelle anhand der übermittelten Werte der jeweilige Straßenzustand ermittelt oder zumindest abgeschätzt werden. Beispielsweise lässt sich so erkennen, dass ein Fahrbahnabschnitt einen geringen Reibwert aufweist, beispielsweise eine Steigung verschmutzt oder vereist ist. Dies kann ausgehend von der zentralen Stelle an Radiostationen oder unmittelbar an andere Kraftfahrzeuge gesendet werden, beispielsweise an Informations- oder Navigationssysteme in anderen Kraftfahrzeugen, zum Beispiel durch Übermittlung entsprechender TMC-Daten, insbesondere über einen Traffic-Message-Channel.
Vorteilhafterweise wird bei einer Verwendung gemäß Anspruch 12 zur Reduzierung des Vorlaufs mittels der Reifendruckregelanlage ein Luftdruck in den Reifen einer ersten Achse, beispielsweise der Vorderachse des Kraftfahrzeuges, verringert und/oder der Luftdruck in den Reifen einer zweiten Achse, beispielsweise der Hinterachse des Kraftfahrzeuges, erhöht. Auf diese Weise kann der Vorlauf des Kraftfahrzeuges reduziert werden, indem durch Anpassen der Radabmessungen an der ersten und zweiten Achse, nämlich dem Radhalbmesser und damit dem Abrollumfang des Reifens, die translatorischen Geschwindigkeiten der Räder an der ersten Achse und der zweiten Achse einander angeglichen werden. Mit anderen Worten wird – im Bereich der für ein Kraftfahrzeug vorgeschriebenen und/oder empfohlenen Luftdruckgrenzen – durch Variieren des Luftdrucks der Radhalbmesser eines Reifens einer ersten Achse verringert und/oder an einer zweiten Achse des Kraftfahrzeuges erhöht. Dieses Vorgehen ist auch auf Fahrzeuge mit mehr als zwei Fahrzeugachsen, insbesondere mit mehr als zwei angetriebenen Fahrzeugachsen übertragbar.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Dabei zeigt in schematischer Form
1 ein Kraftfahrzeug zur Veranschaulichung der Bestimmung des Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug zur Veranschaulichung der Bestimmung des Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Kraftfahrzeug 1 ist als PKW 1 ausgebildet und weist eine lenkbare erste Achse 2 und eine zweite Achse 3 auf, die jeweils zwei Räder 13, 14 umfasst. Das Kraftfahrzeug 1 fährt mit den Rädern 13, 14 auf einer Fahrbahn 4. Zur Bestimmung der Raddrehzahlen an der ersten Achse 2 und der zweiten Achse 3 weist das Kraftfahrzeug 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Drehzahlsensoriken 5 auf. Anhand einer über eine Drehzahlsensorik 5 gemessenen Raddrehzahl und anhand der Radabmessungen, nämlich dem Radhalbmesser 6, kann eine erste Geschwindigkeit v1 des Kraftfahrzeuges 1 bestimmt werden. Die Drehzahlsensoriken 5 sind hierzu mit einer Auswerteeinrichtung 7 zur Ermittlung des Reifenschlupfes oder Schlupfes s verbunden.
Das Kraftfahrzeug 1 weist ferner einen Abstandssensor 8 auf, der den tatsächlichen Radhalbmesser eines Rades 13, 14, nämlich den Abstand zwischen Radmittelpunkt m des Rades 13, 14 und der Fahrbahn 4 misst. Das Kraftfahrzeug 1 ist ferner mit einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung 9 ausgestattet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als GPS-Modul ausgebildet ist. Mit einer Reifendruckregelanlage 10 kann weiter der Reifendruck an den Rädern 13 der ersten Achse 2 und an den Rädern 14 der zweiten Achse 3 geregelt werden. Mittels der Datenübertragungseinrichtung 11, die als Mobilfunkgerät ausgebildet ist, können die ermittelten Werte des Reifenschlupfes s an eine zentrale Empfangsstelle 12 zur Überwachung des Straßenzustandes übertragen werden. Dies erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel automatisch.
Die Bestimmung des Reifenschlupfes s des Kraftfahrzeuges 1 läuft wie folgt ab:
Über eine oder mehrere der Drehzahlsensoriken 5 wird zumindest eine Drehzahl im Antriebsstrang, alternativ wie hier dargestellt die Raddrehzahl eines Rades 13, 14 gemessen. Der Abstandssensor 8 misst den tatsächlichen Abstand zwischen Radmittelpunkt m des jeweiligen Rades 13, 14 und der Fahrbahn 4, nämlich den Radhalbmesser 6. Anhand zumindest einer gemessenen Drehlzahl und dem Radhalbmesser 6 zumindest eines Rades 13, 14 wird dann die erste Geschwindigkeit v1 bestimmt. Dies erfolgt mittels der Auswerteeinrichtung 7.
Die absolute Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 1 auf der Fahrbahn 4 wird als zweite Geschwindigkeit v2 mittels der Geschwindigkeitsmesseinrichtung 9 in Form eines GPS-Moduls gemessen. Durch Vergleich der zweiten Geschwindigkeit v2 mit der ersten Geschwindigkeit v1 wird der Reifenschlupf s ermittelt. Dies kann anhand der vorstehend beschriebenen Formel zur Ermittlung des Reifenschlupfes s mittels der Auswerteeinrichtung 7 erfolgen.
Die ermittelten Werte für den Reifenschlupf s können von der Auswerteeinrichtung 7 an die Reifendruckregelanlage 10 übertragen werden. Die Reifendruckregelanlage 10 regelt den Reifendruck zumindest eines Reifens eines Rades 13, 14 anhand der übertragenen Werte des Reifenschlupfs s. Zur Reduktion des Reifenschlupfes s kann der Reifendruck zumindest eines Reifens reduziert werden, und zwar in einem Reifen eines Rades 13, 14 einer angetriebenen Achse 2, 3 des Kraftfahrzeuges 1. Insbesondere bei einer Fahrt auf losem Untergrund kann durch Absenken des Luftdrucks eines Reifens eines Rades 13, 14 der angetriebenen Achse 2, 3 die Traktion erhöht werden.
Sofern das Kraftfahrzeug 1 als Allradfahrzeug ausgeführt ist, das heißt sowohl an der ersten Achse 2 als auch an der zweiten Achse 3 angetrieben ist, kann über die Reifendruckregelanlage 10 der Vorlauf des Kraftfahrzeuges 1 verändert, das heißt reduziert oder erhöht werden. Dies ist insbesondere bei Allradfahrzeugen ohne Längsdifferential von Vorteil. Zur Reduzierung des Vorlaufes kann mittels der Reifendruckregelanlage 10 ein Luftdruck in den Reifen der Räder 14 der zweiten Achse 3 des Kraftfahrzeuges erhöht und/oder der Luftdruck in den Reifen der Räder 13 einer ersten Achse 2 des Kraftfahrzeuges 1 verringert werden. Dadurch lassen sich die Verspannungen im Antriebsstrang sowie auch der Reifenverschleiß ganz erheblich reduzieren.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: erste Achse
3: zweite Achse
4: Fahrbahn
5: Drehzahlsensorik
6: Radhalbmesser
7: Auswerteeinrichtung
8: Abstandssensor
9: Geschwindigkeitsmesseinrichtung
10: Reifendruckregelanlage
11: Datenübertragungseinrichtung
12: Empfangsstelle
13: Rad
14: Rad
L: Lenkwinkel
m: Radmittelpunkt
s: Reifenschlupf
v1: erste Geschwindigkeit
v2: zweite Geschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007035647 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges (1), insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine, wobei eine erste Geschwindigkeit (v1) des Kraftfahrzeuges (1) anhand zumindest einer gemessenen Drehzahl und Radabmessungen zumindest eines Rades (13, 14) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als eine zweite Geschwindigkeit (v2) des Kraftfahrzeuges (1) die absolute Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges (1) auf einer Fahrbahn (4) gemessen wird und durch Vergleich von der zweiten Geschwindigkeit (v2) mit der ersten Geschwindigkeit (v1) der Reifenschlupf (s) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Werte für den Reifenschlupf (s) an eine Reifendruckregelanlage (10) übertragen werden und die Reifendruckregelanlage (10) den Reifendruck zumindest eines Reifens eines Rades (13, 14) anhand der übertragenen Werte des Reifenschlupfes (s) regelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifendruck des zumindest einen Reifens, insbesondere eines Reifens eines Rades (13, 14) einer angetriebenen Achse (2, 3) des Kraftfahrzeuges (1), zur Reduktion des Reifenschlupfes (s) angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Radabmessungen ein Radhalbmesser (6) eines Rades (13, 14) zwischen Radmittelpunkt (m) eines Rades (13, 14) und einer Fahrbahn (4), insbesondere mittels eines Abstandssensors (8), gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur der ersten Geschwindigkeit (v1) ein Lenkwinkel (L) an einem Rad (13) einer lenkbaren Achse (2) des Kraftfahrzeuges (1) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Schwellenwerts durch den Lenkwinkel (L), von den Raddrehzahlen der Räder (13) einer lenkbaren Achse (2) des Kraftfahrzeuges (1) ein Korrekturwert ermittelt wird, insbesondere ein Mittelwert gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Geschwindigkeit (v2) mittels GPS-Daten, mittels einer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges (1) und/oder optisch ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung von Einrichtungen (5, 7, 9) zur Messung der ersten Geschwindigkeit (v1), der Drehzahl und/oder der zweiten Geschwindigkeit (v2) eine Kalibrierungsfahrt mit dem Kraftfahrzeug (1) durchgeführt wird, insbesondere eine Geradeausfahrt auf einer Fahrbahn (4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Werte des Reifenschlupfes (s) mittels einer Datenübertragungsseinrichtung (11) an eine zentrale Empfangsstelle (12) zur Überwachung des Straßenzustandes übertragen werden, insbesondere automatisch.
Vorrichtung zur Ermittlung eines Reifenschlupfes eines Kraftfahrzeuges (1), insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Drehzahlsensorik (5) zur Messung der Drehzahl, insbesondere der Raddrehzahl zumindest eines Rades (13, 14) des Kraftfahrzeuges (1), einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung (9) zur Messung der absoluten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges (1) auf einer Fahrbahn (4) als eine zweite Geschwindigkeit (v2) des Kraftfahrzeuges (1) und mit einer Auswerteeinrichtung (7) zur Ermittlung des Schlupfes (s) anhand eines Vergleichs der zweiten Geschwindigkeit (v2) mit der aus Drehzahlsensorik (5) und Radabmessungen zumindest eines Rades (13, 14) bestimmten ersten Geschwindigkeit (v1).
Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ermittelten Reifenschlupfes (s) eines Kraftfahrzeuges als Regelinformation für eine Reifendruckregelanlage (10) eines Kraftfahrzeuges (1), insbesondere eines PKWs, LKWs, Motorrads oder einer mobilen Arbeitsmaschine.
Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ermittelten Reifenschlupfes (s) eines Kraftfahrzeuges (1) zur Anpassung des Vorlaufs eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges (1) mittels der Reifendruckregelanlage (10), insbesondere zur Änderung des Vorlaufes.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des Vorlaufes mittels der Reifendruckregelanlage (10) ein Luftdruck im Reifen eines Rades (13) einer ersten Achse (2) des Kraftfahrzeuges (1) verringert und/oder der Luftdruck im Reifen eines Rades (14) einer zweiten (3) des Kraftfahrzeuges (1) erhöht wird.