DE19651968A1 - Regelsystem für ein Fahrzeug mit gummibereiften Rädern - Google Patents

Regelsystem für ein Fahrzeug mit gummibereiften Rädern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für ein Fahrzeug mit gummibereiften Rädern, mit dessen Hilfe die Fahrdynamik des Fahrzeugs geregelt wird, insbesondere ein Antiblockiersystem, ein Fahrdynamikregelsystem und/oder ein Antriebsschlupfregelsystem (ASR), wozu dem Regelsystem eine Regeleinheit zugeordnet ist, die die Regelung des Systems auf Basis einer vorgegebenen Regelstrategie vornimmt.
Regelsysteme für Fahrzeuge mit gummibereiften Rädern, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit deren Hilfe die Fahrdynamik des Fahrzeugs geregelt wird, sind an sich bekannt und arbeiten mit einer vorgegebenen Regelstrategie. In die Regelstrategie fließt das Umfangskraftübertragungsverhalten zwischen dem Reifen und der Fahrbahn ein. Das Umfangskraftübertragungsverhalten wird von dem Fahrbahnbelag, auf dem sich ein Reifen des Kraftfahrzeuges gerade befindet, und von dem gerade am Fahrzeug verwendeten Reifen beeinflußt. Genau aus diesem Grunde werden beispielsweise an einem Fahrzeug zu unterschiedlichen Jahreszeiten unterschiedliche Reifen verwendet, deren Umfangskraftübertragungsverhalten im Hinblick auf die in den entsprechenden Jahreszeiten vorherrschenden Fahrbahnbelagszustände optimiert ist. Der Einfluß des Reifens auf das Umfangskraftübertragungsverhalten ist bereits ausführlich untersucht worden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in dem Artikel "Umfangskraftverhalten von Pkw-Reifen bei unterschiedlichen Fahrbahnzuständen" aus der automobiltechnischen Zeitschrift 98 (1996) 9, auf den Seiten 458 ff. zusammengefaßt.
Aus dem genannten Artikel geht hervor, daß die genaue Kenntnis des Umfangskraftübertragungsverhaltens eine Voraussetzung zur Verbesserung von modernen Regelsystemen, wie beispielsweise Antiblockiersystemen, Fahrdynamikregelsystemen und Antriebsschlupfregelsystemen ist. Es ist dem Artikel jedoch nicht zu entnehmen, was konkret zu unternehmen ist, um eine Optimierung der Regelstrategie im Hinblick auf die gerade am Kraftfahrzeug verwendeten Reifen einfach durchführen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem für ein Fahrzeug mit gummibereiften Rädern zu schaffen, in dem die Optimierung der Regelstrategie im Hinblick auf die am Fahrzeug verwendeten Reifen auf einfache Art und Weise durchführbar ist.
Gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 wird bei einem Regelsystem der eingangs genannten Art die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Regeleinheit eine Eingabeeinheit zugeordnet ist, über die reifencharakteristische Größen der am Fahrzeug verwendeten Reifen in die Regeleinheit eingebbar sind, so daß die Regelstrategie im Hinblick auf diese Größen optimierbar ist.
Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, daß in der Regeleinheit des Regelsystems zunächst eine Regelstrategie vorgegeben ist, die im Mittel mit zufriedenstellenden Ergebnissen für alle Reifen verwendet werden kann, und die nach Übertragung der reifencharakteristischen Größen im Hinblick auf die am Fahrzeug verwendeten Reifen optimiert wird.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die Regelstrategie im Hinblick auf die verwendeten Reifen optimiert wird, was z. B. im Falle eines Antiblockiersystems bedeutet, daß sich der Bremsweg bei gleichzeitiger Erhaltung der Lenkbarkeit des Fahrzeuges verkürzt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist schließlich darin zu sehen, daß das Regelsystem auch dann noch funktioniert, wenn aus irgendeinem Grunde die reifencharakteristischen Größen nicht an die Regeleinheit übertragen werden, da die Regeleinheit in diesem Fall auch noch mit der vorgegebenen, (nicht optimierten) Regelstrategie und mit zufriedenstellenden Ergebnissen wie bisher arbeiten kann. Die Sicherheit des Fahrzeuges ist in diesem Fall also nicht beeinträchtigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 2 enthält mindestens einer der am Fahrzeug verwendeten Reifen einen Transponder, der die reifencharakteristischen Größen über eine Empfangseinheit an die Eingabeeinheit sendet. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist darin zu sehen, daß sichergestellt ist, daß die reifencharakteristischen Größen von dem gerade verwendeten Reifen an die Empfangseinheit übertragen werden, so daß es nicht zu einer irrtümlichen Übertragung von falschen reifencharakteristischen Größen an die Empfangseinheit kommen kann.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 3 ist die Eingabeeinheit als Empfangseinheit ausgebildet und enthält mindestens eine der Felgen des Fahrzeuges einen Sender, der die reifencharakteristischen Größen an die Empfangseinheit übermittelt. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn durch die reifencharakteristischen Größen lediglich die verwendeten Reifen kategorisiert werden, beispielsweise dahingehend, ob es sich bei den verwendeten Reifen um Sommer- oder Winterreifen handelt. Üblicherweise befinden sich nämlich die Sommer- bzw. die Winterreifen auf einem dazugehörigen separaten Satz von Felgen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 4 enthält die Eingabeeinheit ein Lesegerät, mit dessen Hilfe von einem Datenträger die reifencharakteristischen Größen der am Fahrzeug verwendeten Reifen in das Regelsystem eingelesen werden können. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist darin zu sehen, daß auf dem Datenträger eine große Speicherkapazität zur Verfügung steht, so daß ein großer Datensatz und dementsprechend umfangreiche reifencharakteristische Größen in die Regeleinheit des Regelsystems eingebbar sind.
Weitere Vorteile und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung werden im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigt:
Fig. 1 ein Fahrzeug in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Diagramm,
Fig. 3 ein Diagramm.
Fig. 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung ein gummibereiftes Fahrzeug 2 mit gummibereiften Rädern 4a bis 4d, wobei nur die für die folgenden Erläuterungen notwendigen Bestandteile des Fahrzeuges gezeigt sind. Das Fahrzeug 2 verfügt über mindestens ein Regelsystem, mit dessen Hilfe die Fahrdynamik des Fahrzeugs 2 geregelt wird, insbesondere mindestens über ein Antiblockiersystem, ein Fahrdynamikregelsystem oder ein Antriebsschlupfregelsystem. Dem Regelsystem ist eine Regeleinheit 6 zugeordnet, die die Regelung des Systems auf Basis einer vorgegebenen Regelstrategie, beispielsweise auf Basis einer p-Schlupf-Kurve vornimmt, die den Zusammenhang zwischen dem Umfangskraftübertragungsverhalten zwischen den Reifen und der Fahrbahn wiedergibt (bezüglich genauer Ausführungen sei auf die Fig. 2 und 3 verwiesen). Der Regeleinheit 6 ist eine Eingabeeinheit 8 zugeordnet, die integraler Bestandteile der Regeleinheit 6 sein kann und über die reifencharakteristische Größen der am Fahrzeug 2 verwendeten Reifen eingebbar sind, so daß die in der Regeleinheit 6 vorgegebene Regelstrategie im Hinblick auf diese Größen optimierbar ist. Im Folgenden wird erläutert, wie die reifencharakteristischen Größen in die Eingabeeinheit 8 eingebbar sind:
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel verfügt mindestens einer der Reifen der gummibereiften Räder 4a bis 4d über einen Transponder 10a bis 10d, der reifencharakteristische Größen an eine lokale Empfangseinheit, von denen jeweils eine einem Rad zugeordnet ist, überträgt. Von der lokalen Empfangseinheit 12a bis 12d werden die reifencharakteristischen Größen über Leitungen 14a bis 14d an die Eingabeeinheit 8 weitergeleitet. Von der Eingabeeinheit 8 werden die reifencharakteristischen Größen nunmehr an die Regeleinheit 6 weitergegeben, so daß in der Regeleinheit 6 die vorgegebene Regelstrategie im Hinblick auf die übertragenen reifencharakteristischen Größen optimierbar ist. Die Übertragung der reifencharakteristischen Größen eines Transponders 10a bis 10d an eine der lokalen Empfangseinheiten 12a bis 12d kann beispielsweise nach jeder Inbetriebnahme des Fahrzeuges 2 erfolgen.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält mindestens eine der Felgen, auf denen die Reifen aufgezogen sind, einen Sender 16a bis 16d, mit Hilfe dessen die reifencharakteristischen Größen direkt an die Eingabeeinheit 8, die in diesem Ausführungsbeispiels als Empfangseinheit ausgebildet ist, übertragen werden können.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verfügt die Eingabeeinheit 8 über ein Lesegerät 26, mit dessen Hilfe die reifencharakteristischen Größen von einem Datenträger 18 eingelesen und an die Regeleinheit 6 weitergegeben werden können. Der Datenträger 18 kann beispielsweise Chipkarte 18 bzw. als Magnetstreifenkarte 18 ausgebildet sein, wobei in dem ersten Fall das Lesegerät 26 als Chipkartenleser und in dem zweiten Fall das Lesegerät 26 als Magnetstreifenkartenleser ausgebildet ist.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem der Umfangskraftbeiwert µ über dem Schlupf s in Form einer µ-Schlupf-Kurve 20 aufgetragen ist. Mit Hilfe einer derartigen µ-Schlupf-Kurve 20 kann die Regelung eines der genannten Regelsysteme vorgenommen werden. Die µ-Schlupf- Kurve 20 hat für unterschiedliche Reifentypen einen unterschiedlichen Verlauf, der sich anhand bestimmter reifencharakteristischer Größen beschreiben läßt. Als reifencharakteristische Größen für den Verlauf der µ-Schlupf-Kurve 20 lassen sich beispielsweise die folgenden Größen nennen, wobei die folgende Aufzählung keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhebt:
  • - relativer Schlupfbedarf des Reifens zur Erreichung des Umfangskraftbeiwertmaximums: bei dem verwendeten Reifen wird der Wert µmax im Vergleich zu einer vorgegebenen µ-Schlupf-Kurve bei einem niedrigen, normalen oder hohen Wert smax angenommen,
  • - Schlupfspanne des Reifens, innerhalb der 80% des Umfangskraftbeiwertmaximums zur Verfügung stehen: bei dem verwendeten Reifen wird der Wert 0,8 µmax bei den Werten s1 und s2 angenommen, wobei die Differenz s2-s1 im Vergleich zu einer vorgegebenen µ-Schlupf-Kurve klein, normal oder groß ist (es sei bemerkt, daß der Wert 0,8 µmax nur beispielhaft gewählt ist; es können alle Werte gewählt werden, die zwischen µ = 0 und µ = µmax liegen, z. B. 0,5 µmax),
  • - Umfangskraftsteifigkeit des Reifens: bei dem verwendeten Reifen steigt die µ- Schlupf-Kurve 20 zwischen dem Schlupf s = 0 und dem Schlupf s = smax im Vergleich zu einer vorgegebenen µ-Schlupf-Kurve schwach, normal oder stark an,
  • - Verhältnis zwischen Umfangskraftbeiwertmaximum zur Blockierkraft (bzw. zur Umfangskraft µ bei einem Schlupf s von 100%) bei dem verwendeten Reifen fällt die µ-Schlupf-Kurve 20 im Vergleich zu einer vorgegebenen µ-Schlupf-Kurve nach dem maximalen Umfangskraftbeiwert µmax stark, mittel oder schwach ab,
  • - Reifentyp (z. B. Sommer- oder Winterreifen),
  • - Reifendimension.
Fig. 3 zeigt ebenfalls ein Umfangskraftbeiwert-Schlupf-Diagramm, in dem zwei µ-Schlupf- Kurven 22 und 28 eingezeichnet sind. Bei der µ-Schlupf-Kurve 22 handelt es sich um eine vorgegebene µ-Schlupf-Kurve, die in der Regeleinheit 6 (siehe Fig. 1) gespeichert ist. In die Regeleinheit 6 werden, wie es bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert worden ist, reifencharakteristische Größen eingegeben, mit Hilfe denen die vorgegebene µ-Schlupf-Kurve 22 im Hinblick auf die gerade am Fahrzeug 2 verwendeten Reifen optimiert wird.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die folgenden reifencharakteristischen Größen über die Eingabeeinheit 8 an die Regeleinheit 6 übertragen:
  • - bei dem verwendeten Reifen steigt die µ-Schlupf-Kurve zwischen dem Schlupf s = 0 und dem Schlupf s = smax im Vergleich zur vorgegebenen Kurve stärker an,
  • - bei dem verwendeten Reifen wird der Wert µmax im Vergleich zur vorgegebenen Kurve bei einem niedrigen Wert smax angenommen,
  • - bei dem verwendeten Reifen ist der Wert µmax im Vergleich zur vorgegebenen Kurve niedriger,
  • - bei dem verwendeten Reifen fällt die µ-Schlupt-Kurve im Vergleich zur vorgegebenen p-Schlupf-Kurve schwach ab,
  • - bei dem verwendeten Reifen ist die Differenz s2-s1 groß im Vergleich zu der Differenz s2-s1 bei der vorgegebenen Kurve, wobei bei s1 und bei s2jeweils µ = 0,8 µmax gilt.
Werden alle diese reifencharakteristischen Größen berücksichtigt, so führt dies zu einer Optimierung der vorgegebenen µ-Schlupf-Kurve 22 dahingehend, daß die vorgegebene µ- Schlupf-Kurve 22 in die µ-Schlupf-Kurve 28 übergeht. Bei der Regelung des Regelsystems wird nunmehr die µ-Schlupf-Kurve 28 verwendet, was beispielsweise bei einem Antiblockier­ system, in dessen Regelsystem die optimierte µ-Schlupf-Kurve 28 verwendet wird, zu kürzeren Bremswegen bei gleichzeitig verbesserter Lenkbarkeit des Fahrzeuges führt. Wird aus irgendeinem Grunde die Optimierung der µ-Schlupf-Kurve 22 im Hinblick auf die am Fahrzeug verwendeten Reifen nicht vorgenommen, so kann das Regelsystem immer noch zufriedenstellend mit der vorgegebenen Regelstrategie, d. h. mit der vorgegebenen µ- Schlupf-Kurve 22 arbeiten.
Bezugszeichenliste
2
gummibereiftes Fahrzeug
4
a . . .
4
d gummibereifte Räder
6
Regeleinheit
8
Eingabeeinheit
10
a . . .
10
d Transponder
12
a . . .
12
d lokale Empfangseinheiten
14
a . . .
14
d Leitungen von den lokalen Empfangseinheiten zur Eingabeeinheit
16
a . . .
16
d Sender
18
Datenträger
20
p-Schlupf-Kurve
22
vorgegebene µ-Schlupf-Kurve
24
optimierte µ-Schlupf-Kurve
26
Lesegerät
28
optimierte µ-Schlupf-Kurve

Claims (4)

1. Regelsystem für ein Fahrzeug (2) mit gummibereiften Rädern (4a-4d), mit dessen Hilfe die Fahrdynamik des Fahrzeugs geregelt wird, insbesondere Antiblockiersystem, Fahrdynamikregelsystem und/oder Antriebsschlupfregelsystem, wozu dem Regelsystem eine Regeleinheit (6) zugeordnet ist, die die Regelung des Systems auf Basis einer vorgegebenen Regelstrategie (22) vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeleinheit (6) eine Eingabeeinheit (8) zugeordnet ist, über die reifencharakteristische Größen der am Fahrzeug (2) verwendeten Reifen in die Regeleinheit (6) eingebbar sind, so daß die vorgegebene Regelstrategie im Hinblick auf diese Größen optimierbar ist.
2. Regelsystem für ein Fahrzeug (2) mit gummibereiften Rädern (4a-4d) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der am Fahrzeug (2) verwendeten Reifen einen Transponder (10a-10d) enthält, der die reifencharakteristischen Größen über eine Empfangseinheit (12a-12d) an die Eingabeeinheit (8) sendet.
3. Regelsystem für ein Fahrzeug (2) mit gummibereiften Rädern (4a-4d) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (6) als Empfangseinheit (6) ausgebildet ist und daß mindestens eine der Felgen des Fahrzeugs (2) einen Sender (16a-16d) enthält, mit dessen Hilfe die reifencharakteristischen Größen an die Empfangseinheit (8) übertragen werden.
4. Regelsystem für ein Fahrzeug (2) mit gummibereiften Rädern (4a-4d) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (6) ein Lesegerät (26) enthält, mit dessen Hilfe von einem Datenträger (18) die reifencharakteristischen Größen in die Empfangseinheit (6) eingebbar sind.
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