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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Reibbeiwertes
zwischen Fahrbahn und Reifen eines Kraftfahrzeuges.
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Aktive
und passive Sicherheitssysteme im Kraftfahrzeugbereich spielen eine
immer größer werdende
Rolle bei der Fortentwicklung von Fahrzeugen. Die Erwartungen der
Kunden erfordern sowohl Leistungsfähigkeit und Komfort, gerichtet
auf eine zunehmende Sicherheit für
die Fahrzeuginsassen.
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Neben
den passiven und aktiven Sicherheitssystemen, wie Airbag, Aufprallschutz
und Gurtstraffer, gewinnt mehr und mehr die aktive Fahrsicherheit
mit ihren immer größer werdenden
Möglichkeiten
an Bedeutung. Ziel der Entwicklung ist dabei ein Kontrollsystem,
das die momentane Fahrsituation schnell erfasst und sofort in eine
etwaige kritische Lage aktiv eingreifen bzw. dem Fahrer ein entsprechendes
Signal für
eine manuelle Änderung
der Fahrsituation liefern kann. Die ersten Schritte einer aktiven
Fahrzeugkontrolle sind dabei bereits mit dem ABS, dem ACR oder dem
elektronischen Stabilitätsprogramm
gemacht worden. Diese Programme schätzen die Reibbeiwert-Schlupfkurve
ab, mit deren Hilfe auf die aktuelle Fahrsituation reagiert werden kann.
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Um
Vorgänge,
wie beispielsweise Bremsen, Beschleunigen und Kurvenfahrten des
Kraftfahrzeuges, vor dem entsprechenden Vorgang berechnen zu können, um
in Extremsituationen, wie beispielsweise auf glatten Straßenbahnen
das Kraftfahrzeug sicher beherrschen zu können, werden die Reibbeiwerte
für die
Längs-
und Querbeschleunigung benötigt.
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Im
Stand der Technik finden sich verschiedene Verfahren zur Bestimmung
des Reibbeiwertes zwischen Fahrbahn und Reifen eines Kraftfahrzeuges.
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Nach
einem Ansatz gemäß dem Stand
der Technik werden die Reibbeiwerte für die Längs- und Querbeschleunigung
lediglich während
eines Bremsvorgangs des Kraftfahrzeuges aus den Parametern eines
ABS-Systems bestimmt.
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Nachteilig
an diesem Ansatz ist jedoch die Tatsache, dass der gemessene Reibbeiwert
erst während
des Bremsvorgangs gemessen wird, was für ein vorausschauendes Handeln
in der Regel jedoch zu einem zu späten Zeitpunkt stattfindet.
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Gemäß einem
weiteren Ansatz im Stand der Technik werden zum Erkennen des Reibbeiwertes zwischen
Fahrbahn und Reifen die Abrollgeräusche der Reifen mittels eines
Mikrophons aufgenommen, wobei das Frequenzspektrum der aufgenommenen Abrollgeräusche raddrehzahlunabhängig analysiert und
aufgrund wenigstens von Teilen des ermittelten Frequenzspektrums
ein den Fahrbahnzustand kennzeichnendes Signal erzeugt wird.
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Nachteilig
an diesem Ansatz hat sich jedoch die Tatsache herausgestellt, dass
diese den Fahrbahnzustand kennzeichnenden Signale kein direktes Abbild
kleiner Stöße liefern,
die beim Abrollen eines Reifens auf der Fahrbahn auftreten. Ferner
ist die Auswertung derartiger Signale durch etliche Störungen unsicher
und instabil.
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Die
Druckschrift
DE 42
13 222 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erfassung der Rauhigkeit
einer Fahrbahnoberfläche,
wobei lediglich ein von der Raddrehzahl unabhängiges Frequenz-Fenster ausgewertet
wird. Eine Frequenz-Abhängigkeit
des erfassten Signals von der Raddrehzahl bzw. der Fahrgeschwindigkeit
wird nicht mitberücksichtigt.
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Somit
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Bestimmen des Reibbeiwertes zwischen Fahrbahn und Reifen eines
Kraftfahrzeuges zu schaffen, mit welchem zur Regelung der Fahrdynamik
für Sicherheitszwecke und
aus Komfortgründen
sicherere und zuverlässigere
Aussagen über
die Fahrbahnbeschaffenheit geliefert werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erfassen des Abrollgeräusches mindestens
eines Reifens des Kraftfahrzeuges mittels mindestens einer Sensoreinrichtung;
Messen der Raddrehzahl des mindestens eines Reifens; Ermitteln des
dem erfassten Abrollgeräusch
zugeordneten Frequenzspektrums; Normieren des ermittelten Frequenzspektrums
auf die Raddrehzahl; und Erzeugen eines den Reibbeiwert zwischen
Fahrbahn und Reifen kennzeichnenden Signals durch Analysieren der Amplituden
des normierten Frequenzspektrums.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen gemäß dem Stand
der Technik den Vorteil auf, dass zuverlässige In formationen über die
Straßenbeschaffenheit
bei verschiedenen Raddrehzahlen bzw. Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges
dynamisch ermittelt werden können. Dadurch
können
die Grenzen des sicheren Fahrzustandes vor kritischen Manövern dynamisch
berechnet und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erheblich erhöht werden.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des
im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung wird an beiden Vorderreifen, beiden Hinterreifen
oder an jedem Reifen des Kraftfahrzeuges das jeweilige Abrollgeräusch mittels
einer jeweils zugeordneten Sensoreinrichtung erfasst und ausgewertet.
Dabei ist die mindestens eine Sensoreinrichtung insbesondere als
Körperschallsensor
zum Erfassen des Körperschalls
des Abrollgeräusches
ausgebildet. Somit können
vorteilhaft auch kleine Stöße, welche
beim Abrollen des Reifens auf der Fahrbahn auftreten, gemessen und
ausgewertet werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der mindestens eine Körperschallsensor an
der Aufhängung
des mindestens einen Reifens angebracht. Vorzugsweise ist der Körperschallsensor
an dem ungefederten Abschnitt der Aufhängung angebracht, um möglichst
signalstarke Körperschallschwingungen
aufnehmen zu können.
Dabei kann der Körperschallsensor
an dem ungefederten Abschnitt der Aufhängung mittels beispielsweise
einer Metall-Bandage, einer Schraubverbindung, einer Schweißverbindung
oder dergleichen angebracht werden.
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Vorzugsweise
wird das dem erfassten Abrollgeräusch
zugeordnete Frequenzspektrum mittels einer Fourier-Analyse ermittelt.
Dabei kann beispielsweise das ermittelte Frequenzspektrum zu sätzlich einer
Frequenzfilterung, beispielsweise einer Bandpassfilterung, mittels
mindestens eines Frequenzfilters unterzogen werden, um eine Datenreduktion
zu erreichen. Dabei wird gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
die Frequenzfilterung in Abhängigkeit
der gemessenen Raddrehzahl des mindestens einen Reifens durchgeführt.
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Vorteilhaft
wird das den Reibbeiwert kennzeichnende Signal durch Vergleich der
Amplituden des normierten Frequenzspektrums mit in einer Speichereinrichtung
abgespeicherten Referenzwerten mittels eines Steuergerätes bestimmt.
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Vorzugsweise
können
auch zusätzliche
Größen, wie
beispielsweise die Achslast, Reifentemperatur, Fahrbahntemperatur,
Reifentyp, Reifenluftdruck, Reifenunwucht, Stoßdämpfertyp, Stoßdämpferzustand,
Vorderrad-Lenkwinkel, Einfederungszustand oder dergleichen erfasst
und das ermittelte Frequenzspektrum auf mindestens eine dieser Größen zusätzlich normiert
werden.
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Gemäß einem
besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel
wird das den Reibbeiwert zwischen Fahrbahn und Reifen kennzeichnende
Signal als ein die Fahrbahnbeschaffenheit kennzeichnendes Signal
ausgebildet bzw. in ein derartiges umgewandelt. Dabei kann vorzugsweise
das die Fahrbahnbeschaffenheit kennzeichnende Signal bei bestimmten
ermittelten Fahrbahnbeschaffenheiten als Warnsignal ausgegeben werden.
Das Warnsignal kann dabei beispielsweise als akustisches und/oder
optisches Signal ausgegeben werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1a eine
schematische Ansicht einer in Längsrichtung
des Kraftfahrzeuges wirkenden Kraft auf die Reifenprofilelemente
bei einer positiven Beschleunigung;
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1b eine
schematische Ansicht einer in Längsrichtung
des Kraftfahrzeuges wirkenden Kraft auf die Reifenprofilelemente
bei einer negativen Beschleunigung;
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2 eine
schematische Darstellung eines Systems zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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3 graphische
Darstellungen von Körperschallmessungen
bei vier verschiedenen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten.
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Anhand
der 1a und 1b wird
im folgenden die Bestimmung des Reibbeiwertes über die Profilelementverformung
im Latsch-Bereich
näher erläutert. Die
Kraftfahrzeugreifen 1 üben
auf den Straßenbelag
der Fahrbahn 2 eine Kraft aus und verursachen damit eine
Beschleunigung des Kraftfahrzeuges. Das Kraftschlusspotential zwischen
Fahrbahn 2 und Reifen 1 beschreibt, wie viel Kraft übertragen werden
kann und wird durch den Reibbeiwert ausgedrückt. Beim Abrollen des Reifens 1 über der
Fahrbahn 2 werden die Reifenprofilelemente 10 charakteristisch
verformt, wie in 1a und 1b ersichtlich
ist.
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In 1a ist
eine Verformung der Reifenprofilelemente 10 bei einer positiven
Beschleunigung des Kraftfahrzeuges dargestellt, wobei der gestrichelte
Pfeil die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges angibt.
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1b hingegen
illustriert die Verformung der Reifenprofilelemente 10 bei
einer negativen Beschleunigung des Kraftfahrzeuges, d.h. bei einem Abbremsvorgang
des Kraftfahrzeuges, wobei die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges
wiederum durch den gestrichelten Pfeil dargestellt ist.
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Beim
Abrollen des Reifens 1 über
der Fahrbahn 2 werden demnach die Reifenprofilelemente 10 charakteristisch
verformt. Verändert
sich der Reibbeiwert der Fahrbahn 2, so modifiziert dies
die charakteristische Verformung der Profilelemente 10.
Die Schlupfbewegung der Profilelemente im Latsch, d.h. in der Aufstandsfläche des
Reifens 1, gibt Aufschluss über die Höhe des beanspruchten Kraftschlusspotentials
und deren Einfluss auf den Reibbeiwert.
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Von
der Verformung der Reifenprofilelemente 10 lässt sich
wiederum auf die Kraftübertragung zwischen
der Reifenlauffläche
und der Fahrbahnoberfläche
schließen.
Wie viel Kraft auf die Reifen übertragen
werden kann, hängt
davon ab, wie viel vom Kraftschlusspotential beansprucht wird. Eine Möglichkeit,
das Kraftschlusspotential zu messen, besteht darin, die Verformung
des Profilelementes 10 im Latsch zu bestimmen. Wie in den 1a und 1b ersichtlich
ist, verformen sich die Reifenprofilelemente 10 der Reifenlauffläche im Einlauf
zum Latsch entgegen der Raddrehung und in Richtung der Fahrzeugbewegung
bei einer positiven Beschleunigung gemäß 1a und
entgegen der Raddrehung und entgegen der Richtung der Fahrzeugbewegung
bei einer negativen Beschleunigung gemäß 1b. Dabei
wirken die Reifenprofilelemente 10 treibend auf die Fahrzeugbewegung.
Die Übertragung
der Kräfte
zwischen Reifen 1 und Fahrbahn 2 erfolgt an der
Radaufstandsfläche,
dem sogenannten Latsch-Bereich 3, die sich unter der Radlast
im Kontaktbereich mit der Fahrbahn 2 bildet. Kommen die Reifenprofilelemente 10 in
den Latsch-Bereich 3, baut sich eine mechanische Spannung
auf, welche sich im Auslauf vom Latsch durch eine entgegengesetzte
Verformung des Reifenprofilelementes 10 wieder abbaut.
Aufgrund dieser Verformung der Reifenprofilelemente 10 im
Latsch-Bereich 3 kommt es zu sogenannten Abrollgeräuschen beim
Abrollen des Reifens 1 auf der Fahrbahn 2. Hier
und im folgenden sind mit Abrollgeräusch alle beim Abrollen des
Reifens 1 auf der Fahrbahn 2 entstehenden Schwingungen
bezeichnet. Diese können
als akustischer Schall oder als Körperschall erfasst werden,
welcher sich auf das gesamte Kraftfahrzeug vom Reifen 1 über die Felge
auf die Radaufhängung
und letztendlich den Fahrzeugrahmen und die Karosserie überträgt.
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Somit
können
durch ein Erfassen der Frequenz des Abrollgeräusches beim Abrollen des Reifens
auf einer Fahrbahn Aufschlüsse über den
Reibbeiwert zwischen Fahrbahn und Reifen gewonnen werden.
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2 illustriert
eine schematische Ansicht eines Systems zum Erfassen und Auswerten
des Abrollgeräusches
durch beispielsweise Aufnehmen von Luft- oder Körperschall nahe zumindest einem
Reifen 1 eines Kraftfahrzeuges mit nachfolgender Aufbereitung
in ein weiter verarbeitungsgerechtes Signal gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Es sind prinzipiell alle Verfahren geeignet,
welche das Abrollgeräusch,
insbesondere auch unter kraftfahrzeugspezifischen Bedingungen, im
verwendeten Frequenzbereich erfassen.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist in der Nähe
aller vier Reifen 1 des Kraftfahrzeuges jeweils ein Körperschallsensor 4 vorgesehen, wobei
für einen
Fachmann offensichtlich ist, dass auch lediglich an einem beliebigen
Reifen oder lediglich an den Vorder- oder Hinterreifen des Kraftfahrzeuges
ein entsprechender Körperschallsensor 4 angebracht
werden kann.
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Der
jeweilige Körperschallsensor 4 ist
beispielsweise als Breitband-Schall-Emissionssensor mit einem weiten
Frequenzbereich bis beispielsweise ein paar Kilohertz ausgebildet.
Die jeweiligen Körperschallsensoren 4 sind
vorzugsweise an einem ungefederten Abschnitt der Radaufhängung des
Kraftfahrzeuges mittels beispielsweise einer Metall-Bandage, welche
den Körperschallsensor
an die Radaufhängung
drückt,
oder durch eine Schraubverbindung befestigt, wobei vorzugsweise
eine bereits vorgesehene Befestigungsschraube verwendet werden kann, um
ein zusätzliches
Bauteil und eine zusätzliche Bohrung
in der Radaufhängung
zu vermeiden. Für
einen Fachmann ist offensichtlich, dass auch andere Befestigungsmittel
verwendet werden können,
wie beispielsweise Schweißungen,
Klebungen, etc.
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Wie
in 2 ferner ersichtlich ist, sind die Körperschallsensoren 4 beispielsweise
jeweils über Signalleitungen 5 bzw.
elektrische Leitungen 5 mit einer Auswerteschaltung 6 verbunden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Auswerteschaltung 6 in
der Eingangsstufe mehrkanalig ausgelegt, wobei die Zahl der Kanäle der Anzahl
der vorhandenen Körperschallsensoren 4 entspricht.
Die Kanäle
sind im Aufbau gleich. Jeder der Körperschallsensoren 4 ist
an den Eingang eines der Kanäle
angeschlossen und es erfolgt eine separate, parallele Umsetzung
der von den Körperschallsensoren 4 gelieferten
Signale.
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Die
aufgenommenen Signale werden beispielsweise zunächst an einem Mehrkanalverstärker 7 verstärkt und
passieren danach beispielsweise ein ebenfalls mehrkanalig ausgelegtes,
frequenzselektives Filter 8, beispielsweise ein Bandpassfilter 8.
Die gefilterten Signale werden danach beispielsweise einer Spektral-Analyseeinrichtung 9 für eine Fourier-Analyse
der Signale zugeführt.
Von dort werden die das Frequenzspektrum kennzeichnenden Signale
vorzugsweise an einen mehrkanalig ausgebauten Analog-Digital-Wandler 11 gesendet,
der die digitalisierten Signale an eine Zentraleinheit eines Steuergerätes 12 weiterleitet.
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Das
Steuergerät 12 ist
derart programmierbar, dass eine mehrkanalige digitale Analyse des
digitalisierten Frequenzspektrums anhand beispielsweise in einer
Speichereinrichtung (nicht dargestellt) abgespeicherter Referenzwerte
erfolgt.
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Die
von den einzelnen Körperschallsensoren 4 gelieferten
Frequenzspektren können
dabei einzeln oder miteinander ausgewertet werden. Ferner können die
von den einzelnen Körperschallsensoren 4 gelieferten
Frequenzspektren sowohl miteinander als auch mit vorgegebenen, in
der Speichereinrichtung abgespeicherten Normspektren verglichen
werden, um bestimmte Signalcharakteristiken des Frequenzspektrums,
wie beispielsweise die Amplitudenwerte, bestimmten Reibbeiwerten
zwischen Reifen und Fahrbahn zuordnen zu können.
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Das
Abrollen der Reifen 1 auf der Fahrbahn 2 erzeugt
eine von der Raddrehzahl abhängige
Folge von Beschleunigungen, welche ein Abbild des Reifen-Fahrbahn-Kontaktes
bzw. des Reibbeiwertes zwischen Fahrbahn und Reifen liefert, wie
oben unter Bezugnahme auf 1 ausführlich beschrieben
wurde. Jede Struktur des Reifens 1 und der Fahrbahn 2 erzeugt
ein Signal, welches sich als Körperschall
in beispielsweise der Radauf hängung
weiter ausbreitet. Dieses Körperschall-Abbild
des Reifen-Fahrbahn-Kontaktes ist wesentlich deutlicher und detaillierter
als ein Abbild in einem akustisch aufgenommenen Signal. Somit erzeugt
jeder charakteristische Reifen-Fahrbahn-Kontakt, beispielsweise
beim Abrollen des Reifens auf einer rauhen Straße, einer ebenen Straße, auf
Glatteis, bei einem ungenügenden
Luftdruck in den Reifen, bei abgefahrenen Reifen, etc., eine charakteristische
Signatur, welche aus den physikalischen Bedingungen am Latsch des
Reifens beim Abrollen erklärt
werden kann. Somit können
durch Messung des Körperschalls
an einem bzw. an jedem Reifen mit nachfolgender Datenanalyse die von
den Körperschallsensoren
gelieferten Sensorsignale in Echt-Zeit Informationen über den
Straßenzustand
bzw. den Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn liefern. Dadurch
wird es möglich,
die Grenzen des sicheren Fahrzustandes vor kritischen Manövern zu
berechnen und die Fahrsicherheit erheblich zu erhöhen.
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Beispielsweise
sind die Amplitudenwerte eines charakteristischen von der Raddrehzahl
unabhängigen
Frequenzspektrums des Abrollgeräusches bei
einer nassen Fahrbahn geringer als bei einer trockenen Fahrbahn,
da bei einer nassen Fahrbahn ein vermehrtes Gleiten des Reifens 1 auf
der Fahrbahn 2 auftritt und die Reifenprofilelemente 10,
wie in 1a und 1b dargestellt,
eine geringere Verformung erleiden als bei einer trockenen Fahrbahn.
Dies stellt lediglich ein Beispiel einer möglichen Analyse dar. Es ist
für einen
Fachmann selbstverständlich,
dass andere charakteristische Veränderungen im Frequenzspektrum
mit Normspektren verglichen werden können und somit weitere Aufschlüsse über bestimmte Kraftfahrzeug-Parameter erlangt
werden können.
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Unter
Bezugnahme insbesondere auf die 2 und 3 wird
im folgenden ein erfindungsgemäßes Verfahren
gemäß einem
Ausfüh rungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung näher
erläutert,
wobei eine Signalerfassung und -auswertung anhand eines Körperschallsensors 4 stellvertretend
für alle
weiteren Körperschallsensoren 4 beschrieben
wird.
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Die
beim Abrollen des Reifens 1 auf der Fahrbahn 2 durch
die mechanischen Verformungen der Reifenprofilelemente 10 entstehenden
Abrollgeräusche
werden über
den Gummireifen und die Reifenfelge auf die Radaufhängung als
mechanische Körperschallwellen übertragen.
Der vorzugsweise an einem ungefederten Abschnitt der Aufhängung des Reifens 1 montierte
Körperschallsensor 4 erfasst
die übertragenen
Abrollgeräusche
bzw. Körperschallwellen
und leitet diese Signale über
die Signalleitung 5 an die Auswerteschaltung 6 (siehe 2)
weiter. In der Auswerteschaltung 6 werden die empfangenen Signale
beispielsweise zunächst
durch den Mehrkanalverstärker 7 verstärkt und
an ein Bandpassfilter 8 weitergeleitet, welches den für die entsprechende Analyse
relevanten Frequenzbereich herausfiltert. Dies kann beispielsweise,
wie in 3 ersichtlich ist, der Frequenzbereich von 0 Hz
bis 800 Hz, oder bei Kraftfahrzeugen mit einer voraussichtlichen
höheren Fahrzeuggeschwindigkeit
ein Frequenzbereich bis zu einer entsprechend höher gewählten Frequenz sein.
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Wie
in 3 ersichtlich ist, ist vorzugsweise der herausgefilterte
Frequenzbereich in Abhängigkeit von
der Raddrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges
ausgewählt.
Somit kann die Frequenzfilterung vorzugsweise in Abhängigkeit der
gemessenen Raddrehzahl des Reifens durchgeführt werden. Es kann zur Messung
der Raddrehzahl zusätzlich
eine weitere Sensoreinrichtung vorgesehen sein, oder eine bereits
in dem Kraftfahrzeug vorhandene Geschwindigkeitsmess- bzw. Raddrehzahlmesseinrichtung
für eine
Geschwindigkeitsanzeige für
den Fahrer kann parallel für
die Auswahl des geeigneten Frequenzbereiches verwendet werden.
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Der
gefilterte Signalbereich wird anschließend vorzugsweise an eine Spektral-Analyseeinrichtung 9 weitergeleitet,
welche beispielsweise mittels einer Fourier-Analyse das zugeordnete
Frequenzspektrum ermittelt, welches in 3 für vier verschiedene
Fahrzeuggeschwindigkeiten dargestellt ist, nämlich 10 km/h, 20 km/h, 30
km/h und 40 km/h.
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Ein
für den
Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn bzw. ein für die Fahrbahnbeschaffenheit charakteristischer
Amplituden-Peak
ist in 3 jeweils für
die einzelnen Geschwindigkeitsmessungen ersichtlich, wobei die einzelnen
Peaks über
eine Gerade miteinander verbunden sind. Die Frequenz dieses charakteristischen
Peaks hängt
jeweils von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl
des Kraftfahrzeuges zum Messzeitpunkt ab. Wie in 3 ebenfalls
ersichtlich ist, verschiebt sich der charakteristische Peak mit
zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung einer höheren Frequenz
des Abrollgeräusches,
da die Reifenprofilelemente mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit
auf der Fahrbahn abrollen. Die Frequenz der Reifenprofilelemente
ist, wie in 3 ersichtlich, zur Raddrehzahl
bzw. zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportional, wobei bei der Messung
ein Reifenumfang von 2 m und am Umfang eine Anzahl der Reifenprofilelemente
von ca. 60 angenommen ist. Dadurch erhält man in etwa bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit
von 40 km/h eine Frequenz der Reifenprofilelemente von ca. 330 Hz
(siehe 3).
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Nachdem
das Analyse-Frequenzspektrum mittels des Analog-Digital-Wandlers 11 in digitale
Signale umgewandelt und dem Steuergerät 12 zugeführt worden
ist, normiert das Steuergerät 12 das
ermittelte Frequenzspektrum auf die Raddrehzahl bzw.
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die
Fahrzeuggeschwindigkeit, um eine von der Raddrehzahl bzw. von der
Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängiges
Frequenzspektrum zu erhalten. Durch den Normierungsvorgang wird
ein solches raddrehzahlunabhängiges
Frequenzspektrum geliefert, dessen charakteristische Amplituden
beispielsweise mit in einer Speichereinrichtung (nicht dargestellt)
abgespeicherten Referenzwerten und Normsignalen auf einfache Weise
verglichen werden, um somit eine zuverlässige und sichere Aussage über den
aktuell vorliegenden Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn zu
erhalten.
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Somit
kann ein den Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn kennzeichnendes
Signal durch Vergleich der raddrehzahlunabhängigen Amplituden des normierten
Frequenzspektrums mit Referenzwerten bestimmt werden, wobei für einen
Fachmann offensichtlich ist, dass zusätzliche Größen, wie beispielsweise die
Achslast, Reifentemperatur, Fahrbahntemperatur, Reifentyp, Reifenluftdruck,
Reifenunwucht, Stoßdämpfertyp,
Stoßdämpferzustand, Vorderrad-Lenkwinkel,
Einfederungszustand oder Beladungszustand erfasst werden können und
das ermittelte Frequenzspektrum auch auf mindestens eine dieser
Größen zusätzlich normiert
werden kann. Somit erhält
man eine von den entsprechenden Größen unabhängige Aussage über den
Reibbeiwert zwischen Fahrbahn und Reifen, woraus ein die Fahrbahnbeschaffenheit
kennzeichnendes Signal erzeugt werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann
das die Fahrbahnbeschaffenheit kennzeichnende Signal bei bestimmten,
beispielsweise kritischen, ermittelten Fahrbahnbeschaffenheiten
als Warnsignal an den Fahrer des Kraftfahrzeuges ausgegeben werden.
Dabei kann das Warnsignal akustischer und/oder optischer Art oder
anderweitig ausgebildet sein.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist insbesondere nicht zur Bestimmen eines Reibbeiwerts im engeren
Sinne zu betrachten, sondern kann alternativ zur Bestimmung einer
für den
Reibbeiwert charakteristischen Größe wie beispielsweise des Fahrbahnzustands,
der Fahrbahnbeschaffenheit, des Fahrbahnbelags, der Körnung des
Fahrbahnbelags oder eines Witterungseinflusses geeignet sein. Insbesondere
kann das Verfahren dazu verwendet werden, zu bestimmen, ob der Fahrbahnbelag
einer vorgebbaren Belagsklasse angehört oder mit Feuchtigkeit, Nässe, Schnee,
Eis, Öl,
Sand oder anderem Material bedeckt ist.