DE19639460C2 - Glatteiswarngerät für Automobile - Google Patents
Glatteiswarngerät für AutomobileInfo
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Description
Es gibt immer wieder Vorschläge für Glatteiswarneinrichtungen für Kraftfahrzeuge, die sich in
der Patentliteratur niederschlagen und auch als Muster gebaut wurden. Es handelt sich dabei um
Lösungen auf mechanischer und elekrischer Basis. Diese Lösungsansätze wurden bisher nicht in
Benutzung genommen, da teilweise ihre Funktion zu unsicher war und der technische Aufwand
so hohe Kosten verursachte sodaß Kfz.-Hersteller und Käufer zur Anwendung nicht bereit
waren.
Um den Fahrer eines Kraftfahrzeuges vor Glatteis zu warnen, sind weiterhin Geräte bekannt,
die die Temperatur der Außenluft messen und dem Fahrer am Armaturenbrett anzeigen. Solche
Einrichtungen setzen sich mehr und mehr in der Erstausrüstung durch, da sie ein Indiz für die
Glatteisbildung liefern. Die Anzeige für den Fahrer ist im allgemeinen so aufgebaut, daß um
den Bereich von 0°C zusätzliche Symbole aufleuchten, die den Fahrer auf mögliche
Glatteisgefahren hinweisen.
Die Unzulänglichkeit dieser Geräte liegt darin, daß einmal die Temperatur der Außenluft in der
Nähe des Straßenoberfläche von der Temperatur des Straßenbelages selbst nicht unerheblich
abweichen kann und auch bei Anzeige des zweiten ganz wesentlichen Gesichtspunktes für die
Glatteisbildung, nämlich der relativen Luftfeuchtigkeit kein Hinweis auf den Straßenzustand
selbst vorhanden ist.
Als Indikator für Spiegeleis oder Aquaplaning soll gemäß DE 24 00 773 A1 die
Drehzaldifferenz zweier Räder oder mit ihnen verbundener Getriebeteile dienen. Abgesehen
davon, daß sich bei derart instabilen Fahrzuständen keine meßbaren Drehzahldifferenzen
einstellen, ist der Vergleich nur zweier Räder für die Detektion der Instabilitäten unzureichend.
Um schon kleinste Glättebereiche auf der Straße anzuzeigen ist es nötig die Verhältnisse an allen
vier Rädern auszuwerten. Dabei ist nach dem oben gesagten die Auswertung der
Drehzahländerungen und nicht nur ein Drehzahlvergleich erforderlich.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insofern neu gegenüber dieser bekannten
Einrichtung. Er ist auch erfinderisch denn eine unzureichende Erfassung von Glättezuständen
durch die bekannte Einrichtung wird den Fachmann dazu führen diesen Weg zu verlassen.
Umsomehr als die verwendeten Bauteile für den vorliegenden Fall einen ungenügenden
Entwicklungsstand haben, der zu weiteren Fehlfunktionen führt. Dies wird durch den hohen
Entwicklungsstand der verwendeten ABS-Teile beim Erfindungsgegenstand vermieden.
Weiterhin ist eine Einrichtung gemäß DE 24 16 623 A1 bekannt. Bei dem Gegenstand dieser
Druckschrift wird für die Ermittlung der Fahrbahnglätte die Drehzahl- und
Beschleunigunsdifferenz zwischen den angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern benutzt.
Dabei erfolgt jeweils nur die Ermittlung eines Wertes je Achse. Die Bewegungsübertragung zur
Meßeinrichtung erfolgt über jeweils eine Tachowelle. Wie schon bei der als erstes genannten
Einrichtung werden nicht die Drehzahländerungsverhältnisse der Einzelräder ermittelt und deren
Änderung absolut und zueinander ausgewertet. Wie bereits bei der Diskussion der ersten
Druckschrift erläutert, ist das Auftreten von Glättebereichen auf den Straßen, z. B. auch durch
die Verwendung von Streusalz, sehr komplex und daher nur schwierig zu erfassen. Das hier
vorgesehene Prinzip ist nicht ausreichend und auch die Übertragungswege (Tachowelle)
sind trägheits- und verschleißbehaftet.
Die vorliegende Erfindung ergibt im Unterschied dazu ein Höchstmaß an Genauigkeit bei der
Ermittlung von Glättestellen der Straße und ist einfach und sicher durch die Integration in die
bewährte ABS-Technik.
Bei der weiterhin bekannten Einrichtung zur Glatteiswarnung nach DE 23 41 317 A1 werden
die Drehzahlen eines Vorder- und eines Hinterrades der gleichen Fahrzeugseite miteinander
verglichen. Bei voneinander abweichenden Werten erfolgt eine Signalerzeugung. Die hierbei
ermittelte Drehzahlverschiedenheit ist kein hinreichendes Merkmal für die Glätteanzeige, vor
allem nicht bei der Ermittlung auf der gleichen Fahrzeugseite. Es dauert auch viel zu lange und
bedarf der Einstellung stationärer Fahrzustände um Rückschlüsse aus Drehzahlunterschieden zu
ziehen.
Daher werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Drehzahländerungen der Einzelräder
überwacht und ausgewertet. Dies ist durch den Stand der Technik weder bekannt noch
nahegelegt, wie vorstehend erläutert wurde.
Die Druckschrift DEZ Funkschau 1969, H. 19 S. 686 zeigt lediglich eine Einrichtung, die eine
Glatteisanzeige aus einer Kombination von kritischer Temperatur und kritischer Luftfeuchtigkeit
liefert. Ein solcher Rückschluß ist zu ungenau, denn er berücksichtigt nicht den wirklichen
Straßenzustand. Insbesondere durch die Salzstreuung ist die Schlüssigkeit von Temperatur und
Luftfeuchtigkeit allein weitgehend in Frage gestellt. Eine Kombination dieser Einrichtung mit
Elementen des ABS ist weder bekannt noch nahegelegt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für diese Unzulänglichkeiten Abhilfe zu
schaffen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Steuergerät Mittel zur Erfassung des
zeitlichen Verlaufes der Drehzahländerung der Einzelräder vorhanden sind und Mittel zur
Signalerzeugung sobald die Geschwindigkeit der Drehzahlabnahme einen vorgegebenen Wert
übersteigt und/oder in dem Steuergerät Mittel vorgesehen sind, die die Drehzahländerung der
Einzelräder miteinander vergleichen und Einrichtungen, die ein Signal erzeugen sobald die
Geschwindigkeit der Drehzahländerung der Einzelräder im Vergleich zueinander einen
vorgegebenen Wert übersteigt. Der Grundgedanke der Erfindung ist das Erkennen des
Straßenzustandes durch eine Messung der Änderung der Rollgeschwindigkeit der einzelnen
Räder, die durch die Schlupfänderung auf Grund anderer Straßenbeschaffenheit hervorgerufen
wird.
Durch die Erfindung wird demgemäß erstmals gegenüber dem Stand der Technik eine Anzeige
des wirklichen Straßenzustandes im Detail möglich. Die Detektion der
Straßenreibungsverhältnisse über alle vier Räder ermöglicht eine präzise Aussage, die durch
Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessung sinnvoll ergänzt werden können. Durch eine
Integration in den relativ hohen Stand der ABS-Technik und dadurch, daß es nur einer
Zusatzauswertung ohnehin vorhandener Daten bedarf bleibt der Aufwand für eine solche
Einrichtung sehr gering und liegt in einer Größenordnung, die das Gerät für einen breiten Kreis
erschwinglich macht.
Zur Anzeige der im Steuergerät erzeugten Signale ist im Cockpit eine entsprechende
Einrichtung vorgesehen. Es ist sinnvoll nicht nur die Grenzwerte, sondern auch die Annäherung
an diese anzuzeigen.
Das Gerät zeigt ensprechend seiner Funktion nicht nur Glatteis an, sondern insgesamt werden
glatte Fahrbahnoberflächen detektiert.
Um hier von vornherein spezifisch auf Glatteis hinzuweisen kann das Gerät mit einer
Temperaturmeßeinrichtung versehen sein. Bei Temperaturen in der Nähe von 0° C kann dann
bei gleichzeitig auftretender Anzeige über die Auswertung der Drehzalsensoren auf Glatteis
geschlossen werden.
Eine zusätzliche Verfeinerung der Auswertung ist durch eine Kombination mit einer
Meßeinrichtung für die Außenluftfeuchtigkeit möglich. In diesem Fall kann dem Fahrer schon
vor dem direkten Auftreten von Glatteis eine akutere Warnung als nur die über die Temperatur
der Außenluft gegeben werden. Dies hängt aber davon ab, welchen technischen Aufwand man
in Bezug auf den dann sich ergebenden Preis treiben kann.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachfolgend
beschrieben. Die wesentlichen Teile der Glatteiswarneinrichtung sind die Drehzahlsensoren (1),
das elektronische Steuergerät (40) und die Anzeigen (17, 18).
Die Drehzahlsensoren (1) können, wie bekannt, mit verschiedenen Polstiftformen und in
verschiedenen Einbauarten ausgebildet sein.
Das elektronische Steuergerät (40) ist äußerst kompakt aufgebaut. Die einzelnen
Funktionsblöcke in Hybridtechnik weisen einen hohen Integrationsgrad auf und sind an das
jeweilige Fahrzeug angepaßt. Der Rechner ist aus digitalen Großschaltkreisen (5, 6) aufgebaut.
Diskrete Halbleiterbauelemente zur Filterung, Pegelanpassung, Takterzeugung und Entstörung
sowie Leistungstransistoren zur Magnetventilsteuerung ergänzen diese Schaltkreise.
Die Eingangsschaltung (3) besteht aus einem Tiefpaßfilter und einem Eingangsverstärker. Diese
Schaltung unterdrückt Störungen und verstärkt dadurch sämtliche Signale der Drehzahlsensoren
(1). Sie formt die sinusförmigen Wechselspannungen der Drehzahlsensoren in rechteckförmige
Ausgangssignale um und steuert mit diesen aufbereiteten Signalen die beiden Großschaltkreise
(5, 6) des digitalen Reglers (4) an.
Der digitale Regler (4) besteht aus zwei identischen, voneinander unabhängigen digitalen
Großschaltkreisen (5, 6), die die Informationen von je zwei Rädern paralell verarbeiten und die
logischen Prozesse durchführen. In den Eingangsstufen der beiden Großschaltkreise werden die
analogen rechteckförmigen Signale der Radfrequenzen je in ein digitales 10 bit breites "Wort"
umgewandelt. Störungen, hervorgerufen durch Achsschwingungen oder durch eine wellige
Fahrbahn, werden hier ausgefiltert. Ein nachgeschaltetes serielles Rechenwerk errechnet aus der
so aufbereiteten Raddrehzahl (Radfrequenz) die Regelgrößen "Radschlupf" und
"Radumfangsverzögerung" bezw. "Radumfangsbeschleunigung". Eine komplexe Reglerlogik,
die in ihren wechselnden Funktionen adaptiv ist, d. h. sich den wechselnden Bedingungen der
Regelstrecke selbstlernend anpaßt, wandelt diese Regelsignale in Stellbefehle für die
Magnetventile (11) um.
Eine Kontrolleuchte zeigt dem Fahrer an, daß das elektronische Steuergerät und damit das ABS
außer Betrieb ist. Nach Abschalten des ABS ist jedoch die Betriebs-Bremsanlage unvermindert
einsatzbereit.
In die Großschaltkreise (5, 6) sind in Form zusätzlicher elektronischer Bausteine Mittel (15)
integriert, die die Änderung der Radumfangsgeschwindigkeit überwachen. Überschreitet die
Abnahme der Radumfangsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert, so zeigt dies einen
entsprechenden Schlupf zwischen Rad und Fahrbahn an. Nunmehr wird ein Signal erzeugt und
dem Fahrer in der Anzeige (17) kenntlich gemacht. Die Fixierung des vorgegebenen Wertes
erfolgt vom Hersteller aus für die jeweiligen Geräte und Fahrzeuge durch Fahrversuche. Dieser
Zustand ergibt sich, sobald das Fahrzeug insgesamt, d. h. mit allen vier Rädern, auf einen
Straßenabschnitt mit glatter Oberfläche gerät.
Zusätzlich zu den Großschaltkreisen (5, 6) ist dem digitalen Regler (4) eine Einrichtung (16)
zugeordnet und mit den Großschaltkreisen (5, 6) verbunden, die die Drehzahländerung der
Einzelräder vergleicht. Diese Einrichtung (16) erzeugt ein Signal, sobald die Drehzahlabnahme
der Einzelräder zueinander einen vorgegebenen Wert übersteigt. Dieser Zustand wird durch die
Anzeige (18) dem Fahrer kenntlich gemacht. Auch dieser Wert wird durch den Fahrversuch
ermittelt. Dieser Fahrzustand entspricht der Situation, wenn sich auf der Straßenoberfläche
teilweise glatte Bereiche gebildet haben.
Die beiden Ausgangsschaltungen (8, 9) in Hybridtechnik sind in Verbindung mit
Leistungstransistoren ausgeführt. Sie wirken als Stromregler für die Kanäle der Einzelräder und
empfangen von den Großschaltkreisen (5, 6) die Stellbefehle zur Erregung der Magnetventile.
Die Stromregelung macht es möglich, die eng tolerierten Magnetkräfte und Schaltzeiten der
Magnetventile im gesamten Spannungs- und Temperaturbereich einzuhalten.
Die Endstufe (10) stellt, beeinflußt durch die Stromregler in den beiden Ausgangschaltungen,
die jeweils erforderlichen Ströme zur Erregung der Magnetventile bereit.
Der Funktionsblock (7) des Spannungsstabilisators/Fehlerspeichers des elektronischen
Steuergerätes (40) dient zur Stabilisierung der Versorgungsspannung und zur Überwachung
dieser Spannung hinsichtlich zulässiger Toleranzgrenzen. Er enthält außerdem eine
Unterspannungserkennung mit Abschaltung bei zu niedriger Bordnetzspannung, einen
Fehlerspeicher sowie Sicherheitsrelais (12) und eine Schaltung für das Aufleuchten der
Kontrolleuchte (14).
Die Leitung (13) dient zur Entnahme einer stabilisierten Spannung des durch die Batterie (2)
gelieferten Stromes für weitere Verbraucher im Bordnetz.
Claims (4)
1. Glatteiswarngerät (GWG) für Automobile, die über die Erkennung der
Haftreibungseigenschaften der Straßenoberfläche arbeitet, bestehend aus einem
Antblockiersystem mit Drehzahlsensoren an mindestens vier Rädern und einem
Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuergerät (40) Mittel (15) zur
Erfassung des zeitlichen Verlaufes der Drehzahländerung der Einzelräder vorhanden
sind und Mittel (15) zur Signalerzeugung sobald die Geschwindigkeit der
Drehzahlabnahme einen vorgegebenen Wert übersteigt und/oder daß in dem
Steuergerät (40) Einrichtungen (16) vorgesehen sind, die die Drehzahländerung der
Einzelräder miteinander vergleichen und die ein Signal erzeugen sobald die
Geschwindigkeit der Drehzahländerung der Einzelräder im Vergleich zueinander
einen vorgegebenen Wert übersteigt.
2. Glatteiswarneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Anzeigeeinrichtung (17, 18) für die Signale zur Information für den Fahrer im
Cockpit vorhanden ist, die mit den Mitteln (15, 16) zur Signalerzeugung im
Steuergerät (40) verbunden ist.
3. Glatteiswarneirichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Einrichtung zur Messung der
Außenlufttemperaturen vorhanden und mit der Anzeige (17, 18) oder den Mitteln zur
Signalerzeugung (15, 16) des Steuergerätes (40) verbunden ist.
4. Glatteiswarneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Luftfeuchtigkeitsmeßvorrichtung
vorhanden und mit der Anzeige (17, 18) oder den Mitteln zur Signalerzeugung
(15, 16) des Steuergerätes (40) verbunden ist.
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DE19639460A1 DE19639460A1 (de) | 1998-04-16 |
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DE1996139460 Expired - Fee Related DE19639460C2 (de) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Glatteiswarngerät für Automobile |
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DE (1) | DE19639460C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2341317A1 (de) * | 1973-08-16 | 1975-02-20 | Dieter Kurt Erich Dipl Radtke | Warngeraet fuer strassenglaette und aquaplaning |
DE2400773A1 (de) * | 1974-01-08 | 1975-07-17 | Christof Dr Ing Rohrbach | Einrichtung zur warnung vor aquaplaning oder spiegeleis |
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1996
- 1996-09-26 DE DE1996139460 patent/DE19639460C2/de not_active Expired - Fee Related
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