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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen, ob an einem Rad eines Kraftfahrzeugs eine Gleitschutzeinrichtung montiert ist, wobei eine Winkelgeschwindigkeit des Rads mittels eines drehfest mit dem Rad verbundenen Signalgebers erfasst wird, der pro Umdrehung des Rads mehrere Einzelsignale erzeugt, wobei Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Einzelsignalen bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Rads gleich sind.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Sensoreinrichtung mit einem Steuergerät zum Durchführen des oben genannten Verfahrens.
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Stand der Technik
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Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 028 757 A1 bekannt. Zum Erkennen, ob an einem Rad eines Kraftfahrzeugs eine Gleitschutzeinrichtung, insbesondere eine Schneekette, montiert ist, sieht das Verfahren vor, dass eine Winkelgeschwindigkeit des Rads mittels eines drehfest mit dem Rad verbundenen Signalgebers erfasst wird, der pro Umdrehung des Rads mehrere Einzelsignale erzeugt, die insbesondere durch einen karosseriefesten Signalempfänger beziehungsweise Detektor erfasst werden, wobei Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Einzelsignalen bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Rads gleich sind. Zusätzlich wird auch eine Winkelgeschwindigkeit eines nicht mit einer Gleitschutzeinrichtung ausgerüsteten Rads erfasst. Aus dem Verlauf der erfassten Winkelgeschwindigkeiten, also der Winkelgeschwindigkeit des Rads und der Winkelgeschwindigkeit des nicht mit einer Gleitschutzeinrichtung ausgerüsteten Rads, wird jeweils eine Schwingung ermittelt. Die Schwingungen werden hinsichtlich ihrer Amplitude und/oder Frequenz miteinander verglichen. Dabei wird bei Vorhandensein signifikanter Unterschiede zwischen den beiden Schwingungen erkannt, dass die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auch nicht klassische Gleitschutzeinrichtungen, beispielsweise Textilnetze, Plastikplatten mit Spikes oder Einmalanfahrhilfen auf Kabelbinderbasis, zuverlässig erkannt werden. Dadurch wird die Robustheit weiterer Verfahren, die auf der Winkelgeschwindigkeit des Rads basieren, beispielsweise einer Radlöseerkennung, erhöht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Zeitabstände zwischen jedem Einzelsignal und dem jeweils unmittelbar nachfolgenden Einzelsignal auf Zeitunterschiede überwacht werden, und dass erkannt wird, dass die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist, wenn eine Abweichung erfasster Zeitunterschiede von einem Referenzwert einen vorgebbaren Schwellenwert übersteigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass durch die an dem Rad montierte Gleitschutzeinrichtung ein Abrollumfang des Rads insgesamt vergrößert wird. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass Rollradienunterschiede des Rads entlang des Abrollumfangs des Rads größer sind, wenn die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist. Dabei resultiert die Vergrößerung der Rollradienunterschiede auch in einer Vergrößerung der Zeitunterschiede. Somit ist anhand der Zeitunterschiede erfassbar, ob die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist. Insbesondere wird als Referenzwert eine Abwesenheit von Zeitunterschieden verwendet. In diesem Fall entspricht die Abweichung dem Absolutwert des erfassten Zeitunterschieds beziehungsweise der erfassten Zeitunterschiede.
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Insbesondere werden als Zeitunterschiede Differenzen zwischen den Zeitabständen und einem Mittelwert der Zeitabstände ermittelt. Als Mittelwert der Zeitabstände wird beispielsweise das arithmetische Mittel der in einem vorgebbaren Zeitraum erfassten Zeitabstände ermittelt. Gemäß weiteren Ausführungsführungsformen werden andere mathematische Verfahren zum Ermitteln des Mittelwertes verwendet. Insbesondere wird als Mittelwert das geometrische Mittel der Zeitabstände oder der Medianwert der Zeitabstände ermittelt. Alternativ zu der Bildung der Differenz zwischen den jeweiligen Zeitabständen und dem Mittelwert der Zeitabstände werden als Zeitunterschiede Differenzen zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Zeitabständen ermittelt.
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Vorzugsweise wird eine vorgebbare Kombination mehrerer erfasster Zeitunterschiede ermittelt und die an dem Rad montierte Gleitschutzeinrichtung erkannt, wenn die Abweichung der Kombination von dem Referenzwert den vorgebbaren Schwellenwert übersteigt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Zuverlässigkeit des Verfahrens gesteigert wird. Beispielsweise werden auch solche Gleitschutzeinrichtungen erkannt, aus denen eine Vielzahl geringer Zeitunterschiede resultiert, sodass nur die vorgebbare Kombination der Zeitunterschiede den Schwellenwert übersteigt. Dies ist insbesondere bei den oben genannten nicht klassischen Gleitschutzeinrichtungen von Vorteil. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass Zeitunterschiede, die nicht aus der an dem Rad montierten Gleitschutzeinrichtung resultieren, von denen, die aus der an dem Rad montierten Gleitschutzeinrichtung resultieren, unterschieden werden. Insbesondere wird bei einem einmal auftretenden Zeitunterschied, beispielsweise beim Fahren über einen Stein, nicht erkannt, dass die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Kombination die Kombination der während einer Umdrehung des Rads erfassten Zeitunterschiede ermittelt wird. Die während einer Umdrehung des Rads erfassten Zeitunterschiede enthalten Informationen über den gesamten Abrollumfang des Rads, sodass auch Gleitschutzeinrichtungen, die nur entlang eines Winkelstellungsbereichs des Abrollumfangs des Rads montiert sind, erkannt werden.
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Vorzugsweise wird als Referenzwert eine abgespeicherte Kombination der Zeitunterschiede des gleichen Rads in einem gleitschutzeinrichtungsfreien Zustand verwendet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Zeitunterschiede, die aus Rollradienunterschieden des Rads im gleitschutzeinrichtungsfreien Zustand resultieren, berücksichtigt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass fälschlicherweise erkannt wird, dass die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Referenzwert eine Kombination von Zeitunterschieden eines Referenzrads des Kraftfahrzeugs verwendet. Hierbei ist unter einem Referenzrad ein Rad zu verstehen, das auch an dem Kraftfahrzeug montiert ist. Insbesondere wird die Kombination der Zeitunterschiede des Referenzrads zeitgleich mit der Kombination der Zeitunterschiede des Rads erfasst. Es ergibt sich dabei der Vorteil, dass eine Oberflächenbeschaffenheit einer Fahrbahn bei der Durchführung des Verfahrens berücksichtigt wird. Wenn das Kraftfahrzeug auf einer unregelmäßigen Fahrbahn, beispielsweise einem Kopfsteinpflaster fährt, ist sowohl die Kombination der Zeitunterschiede des Rads als auch die Kombination der Zeitunterschiede des Referenzrads gegenüber einer Fahrt auf einer glatten Fahrbahn erhöht. Durch Verwendung der Kombination der Zeitunterschiede des Referenzrads als Referenzwert wird verhindert, dass bei Fahrten auf unregelmäßigen Fahrbahnen fälschlicherweise erkannt wird, dass die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist.
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Vorzugsweise wird als Referenzrad ein nicht angetriebenes Rad des Kraftfahrzeugs verwendet. Nicht angetriebene Räder werden üblicherweise nicht mit einer Gleitschutzeinrichtung ausgestattet und sind deshalb als Referenzrad besonders geeignet.
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Vorzugsweise wird aus der Winkelgeschwindigkeit eine Drehzahl oder der Abrollumfang des Rads ermittelt und mit einer Referenzdrehzahl oder einem Referenzabrollumfang verglichen, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich erkannt wird, dass die Gleitschutzeinrichtung an dem Rad montiert ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auch solche Gleitschutzeinrichtungen erkannt werden, die nur geringe Zeitunterschiede bewirken, sodass die Zeitunterschiede beziehungsweise die Kombination der Zeitunterschiede den Schwellenwert nicht übersteigt, die aber den Abrollumfang des Rads insgesamt vergrößern. Bei der Referenzdrehzahl beziehungsweise dem Referenzabrollumfang handelt es sich insbesondere um abgespeicherte Werte des Rads in einem gleitschutzeinrichtungsfreien Zustand oder um für das Referenzrad ermittelte Werte. Im ersten Fall, wenn also abgespeicherte Werte des Rads verwendet werden, wird vorzugsweise eine Änderung des Abrollumfangs des Rads aufgrund einer Abnutzung des Rads in Abhängigkeit von der bereits mit dem Rad gefahrenen Distanz berücksichtigt.
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Vorzugsweise wird das Verfahren während einer Geradeausfahrt mit dem Kraftfahrzeug, insbesondere nur während einer Geradeausfahrt mit dem Kraftfahrzeug, durchgeführt. Während der Geradeausfahrt mit dem Kraftfahrzeug legen die Räder des Kraftfahrzeugs die gleiche Distanz zurück. Im Unterschied dazu legt bei einer Kurvenfahrt ein innenliegendes Rad eine kürzere Distanz zurück als ein außenliegendes Rad. Aufgrund der unterschiedlichen zurückgelegten Distanz während der Kurvenfahrt unterscheidet sich auch die Winkelgeschwindigkeit des innenliegenden Rads von der Winkelgeschwindigkeit des außenliegenden Rads. Dadurch, dass das Verfahren während einer Geradeausfahrt mit dem Kraftfahrzeug, insbesondere nur während einer Geradeausfahrt mit dem Kraftfahrzeug, durchgeführt wird, kann dieser Unterschied vernachlässigt werden, was das Erkennen der Gleitschutzeinrichtung vereinfacht.
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Vorzugsweise wird der Einfluss eines eingestellten Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs auf die Winkelgeschwindigkeit mittels des Einspurmodells kompensiert. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren auch während Kurvenfahrten mit dem Kraftfahrzeug durchgeführt werden kann, wodurch die Verfügbarkeit des Verfahrens erhöht wird.
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Vorzugsweise wird das Verfahren während einer antriebsschlupffreien und bremsschlupffreien Fahrt mit dem Kraftfahrzeug, insbesondere nur während einer antriebsschlupffreien und bremsschlupffreien Fahrt mit dem Kraftfahrzeug, durchgeführt. Ein schlupfendes Rad weist bei gleicher Relativgeschwindigkeit des Rads zum Untergrund und gleichem Abrollumfang des Rads eine höhere Winkelgeschwindigkeit auf als ein nicht-schlupfendes Rad. Dadurch, dass das Verfahren während einer antriebsschlupffreien und bremsschlupffreien Fahrt mit dem Kraftfahrzeug durchgeführt wird, können schlupfbedingte Unterschiede der Winkelgeschwindigkeiten der Räder vernachlässigt werden. Auch hierdurch wird das Erkennen der Gleitschutzeinrichtung vereinfacht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass Winkelgeschwindigkeiten mehrerer zu untersuchender Räder des Kraftfahrzeugs mittels drehfest mit jeweils einem der Räder verbundenen Signalgebern, die pro Umdrehung des jeweiligen Rads jeweils mehrere Einzelsignale erzeugen, wobei Zeitabstände jeweils aufeinanderfolgende Einzelsignale bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des jeweiligen Rads gleich sind, erfasst werden, jeweils die Zeitabstände zwischen jedem Einzelsignal und dem jeweils unmittelbar nachfolgenden Einzelsignal auf Zeitunterschiede überwacht werden, und dass erkannt wird, dass an dem jeweiligen Rad eine Gleitschutzeinrichtung montiert ist, wenn Abweichungen der jeweils erfassten Zeitunterschiede von dem Referenzwert den vorgebbaren Schwellenwert übersteigen. Es ergibt sich der Vorteil, dass mehrere Räder, insbesondere alle Räder, des Kraftfahrzeugs auf das Vorhandensein der Gleitschutzeinrichtung überwacht werden, und dass erkannt wird, ob an einem der Räder die Gleitschutzeinrichtung montiert ist. Insbesondere wird das Verfahren nur für Antriebsräder des Kraftfahrzeugs durchgeführt.
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Vorzugsweise wird der Schwellenwert anderer Räder verringert, wenn erkannt wird, dass an einem der Räder die Gleitschutzeinrichtung montiert ist. Gleitschutzeinrichtungen werden üblicherweise an mehreren Rädern, beispielsweise an beiden Rädern einer Antriebsachse montiert. Wenn also erkannt wird, dass an einem der Räder die Gleitschutzeinrichtung montiert ist, ist davon auszugehen, dass auch an zumindest einem weiteren Rad eine weitere Gleitschutzeinrichtung montiert ist. Durch das Verringern des Schwellenwerts wird das Erkennen der weiteren Gleitschutzeinrichtung erleichtert.
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Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 zeichnet sich durch einen drehfest mit dem Rad verbundenen Signalgeber zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit des Rads aus, der pro Umdrehung des Rads mehrere Einzelsignale erzeugt, wobei Zeitabstände aufeinanderfolgender Einzelsignale bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Rads gleich sind, und durch ein speziell hergerichtetes Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein Rad mit einer vorteilhaften Sensoreinrichtung zum Erkennen, ob an dem Rad eine Gleitschutzeinrichtung montiert ist,
- 2 ein Verfahren zum Betreiben der Sensoreinrichtung.
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1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Rad FL (FL=Vorderradachse links) einer Vorderradachse 1 eines nur angedeuteten Kraftfahrzeugs 2 in einer Seitenansicht, wobei die Vorderradachse 1 als Antriebsachse ausgebildet ist. Dem Rad FL ist eine Sensoreinrichtung 3 zugeordnet, die einen Signalgeber 4, vorliegend eine Encoderscheibe, und einen Detektor 5 aufweist. Der Signalgeber 4 ist drehfest mit dem Rad FL verbunden und weist eine Vielzahl von Abschnitten 6 auf, die beim Passieren des Detektors 5 jeweils ein Einzelsignal erzeugen. Dabei sind Winkel α, α' zwischen benachbarten Abschnitten 6 jeweils gleich, sodass Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Einzelsignalen bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Rads FL gleich sind.
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Vorliegend ist an dem Rad FL eine Gleitschutzeinrichtung 7 montiert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 handelt es sich hierbei um eine Schneekette. Alternativ dazu ist eine andere Art von Gleitschutzeinrichtung 7 vorgesehen, beispielsweise ein Textilnetz, eine Plastikplatte mit Spikes oder eine Einmalanfahrhilfe auf Kabelbinderbasis. Durch die an dem Rad FL montierte Gleitschutzeinrichtung 7 ändert sich ein Abrollumfang des Rads FL. Einerseits vergrößert sich der Abrollumfang des Rads FL durch die an dem Rad FL montierte Gleitschutzeinrichtung 7, weshalb bei gleicher Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 beziehungsweise des Rads FL zum Untergrund eine Winkelgeschwindigkeit des Rads FL mit an dem Rad FL montierter Gleitschutzeinrichtung 7 kleiner ist als eine Winkelgeschwindigkeit des Rads FL ohne Gleitschutzeinrichtung 7. Andererseits resultieren aus der an dem Rad FL montierten Gleitschutzeinrichtung 7 Rollradienunterschiede des Rads FL. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Rollradius r des Rads FL in einem Bereich 8 einer Oberfläche 9 des Rads FL, in dem sich eine Strebe 10 der Gleitschutzeinrichtung 7 befindet, größer als ein Rollradius r' in einem Bereich 11 der Oberfläche 9, in dem sich keine Strebe 8 befindet. Aus den Rollradienunterschieden resultieren bei konstanter Relativgeschwindigkeit des Rads FL beziehungsweise des Kraftfahrzeugs 2 zum Boden während einer Umdrehung des Rads FL unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten. Daraus resultieren Zeitunterschiede zwischen Zeitabständen zwischen aufeinanderfolgenden Einzelsignalen, wenn die Gleitschutzeinrichtung 7 an dem Rad FL montiert ist.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in 1 nur das Rad FL dargestellt. Jedoch ist gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung 3 weitere Signalgeber 4 und Detektoren 5 aufweist, wobei auch einem zweiten Rad FR (FR=Vorderradachse rechts) der Vorderradachse 1 sowie Rädern RL (RL=Hinterradachse links) und RR (RR=Hinterradachse rechts) einer nicht angetriebenen Hinterradachse jeweils ein Signalgeber 4 und ein Detektor 5 zugeordnet ist.
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Die Sensoreinrichtung 3 weist weiterhin ein Steuergerät 12 auf, das mit den Detektoren 5 der Räder FL, FR, RL und RR verbunden und dazu ausgebildet ist, die Zeitabstände zwischen den erfassten Einzelsignalen auf Zeitunterschiede zu überwachen und zu erkennen, dass eine Gleitschutzeinrichtung 7 an einem oder mehreren der Räder FL, FR, RL und RR montiert ist, wenn eine Abweichung erfasster Zeitunterschiede von einem Referenzwert einen vorgebbaren Schwellenwert übersteigt. Wie bereits erwähnt ist aus Übersichtlichkeitsgründen in 1 nur die Verbindung des Detektors 5 mit dem Steuergerät 12 dargestellt.
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Im Folgenden soll das Verfahren zum Erkennen, ob an dem Rad FL die Gleitschutzeinrichtung 7 montiert ist, mit Bezug auf 2 näher erläutert werden. Diese zeigt das Verfahren anhand eines Flussdiagramms. Weil jedem der Räder FL, FR, RL und RR jeweils ein Signalgeber 4 und ein Detektor 5 zugeordnet ist, kann das Verfahren alternativ oder zusätzlich auch für andere der Räder FR, RL und RR durchgeführt werden. In einem ersten Schritt S1 ist vorgesehen, dass die Winkelgeschwindigkeit der Räder FL, FR, RL und RR des Kraftfahrzeugs 2 erfasst wird. In einem zweiten Schritt S2 werden der Abrollumfang des Rads FL und der Abrollumfang des Rads RL ermittelt. Alternativ dazu wird in dem zweiten Schritt S2 anstelle des Abrollumfangs die Drehzahl der Räder FL und RL ermittelt. In einem dritten Schritt S3 werden die ermittelten Abrollumfänge der Räder FL und RL miteinander verglichen. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Quotient der Abrollumfänge der Räder FL und RL gebildet wird. Vorliegend wird der Abrollumfang des Rads FL durch den Abrollumfang des Rads RL geteilt. In einem vierten Schritt S4 wird der Quotient der Abrollumfänge zeitlich gefiltert, um ein Signalrauschen zu entfernen. Somit wird in den Schritten S3 und S4 das Rad RL als Referenzrad und der Abrollumfang des Rads RL als Referenz-Abrollumfang verwendet. In einem fünften Schritt S5 wird ein erstes Teilsignal ausgesendet, wenn der gefilterte Quotient einen vorgebbaren ersten Schwellenwert übersteigt.
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In einem sechsten Schritt S6 wird das arithmetische Mittel der Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Einzelsignalen des Signalgebers 4, der an dem Rad FL angeordnet ist, ermittelt. Hierbei werden die Einzelsignale berücksichtigt, die während einer Umdrehung des Rads FL erfasst werden. Außerdem werden als Zeitunterschiede Differenzen zwischen den während der einen Umdrehung erfassten Zeitabständen und dem arithmetischen Mittel ermittelt. Analog dazu werden in dem Schritt S6 auch Zeitunterschiede der Einzelsignale der Signalgeber 4, die an den Rädern RL und RR angeordnet sind, ermittelt. Auch hierfür werden die Einzelsignale, die während einer Umdrehung des jeweiligen Rads RL beziehungsweise RR erfasst werden, berücksichtigt. In einem siebten Schritt S7 wird jeweils eine Kombination der Zeitunterschiede der Räder FL, RL und RR, insbesondere die Summe der Zeitunterschiede, ermittelt. Die Kombination der Zeitunterschiede des Rads FL wird mit der Kombination der Zeitunterschiede der Räder RL und RR in einem achten Schritt S8 verglichen. Somit wird vorliegend die Kombination der Zeitunterschiede der Räder RL und RR in dem achten Schritt S8 als Referenzwert verwendet. In einem neunten Schritt S9 wird ein zweites Teilsignal ausgesendet, wenn der Vergleich ergibt, dass die Kombination der Zeitunterschiede des Rads FL die größere der beiden anderen Kombinationen um einen vorgebbaren zweiten Schwellenwert übersteigt.
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In einem zehnten Schritt S10 wird auf das Vorliegen des ersten Teilsignals und des zweiten Teilsignals überwacht. Dabei wird erkannt, dass an dem Rad FL die Gleitschutzeinrichtung 7 montiert ist, wenn sowohl das erste Teilsignal als auch das zweite Teilsignal vorliegen. Alternativ dazu wird bereits dann erkannt, dass die Gleitschutzeinrichtung 7 an dem Rad FL montiert ist, wenn nur eines der beiden Teilsignale vorliegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007028757 A1 [0003]
