DE19639460C2 - Glatteiswarngerät für Automobile - Google Patents

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.