DE19903932A1 - Method determining index of instantaneous peak friction between vehicle tire and road, processes results from diverse in-vehicle measurements and assigns it to one of two classes for driver and inter-vehicle proximity system - Google Patents
Method determining index of instantaneous peak friction between vehicle tire and road, processes results from diverse in-vehicle measurements and assigns it to one of two classes for driver and inter-vehicle proximity systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Kenngröße für einen momentan maximalen Reibkraftbeiwert zwischen Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn, der durch das Verhältnis aus Reibkraft zur Radaufstandskraft berechnet wird, insbesondere zur Bestim mung einer Folgezeit des Fahrzeugs relativ zu einem weite ren, jeweils in Fahrtrichtung unmittelbar vorderen Fahrzeug zwecks Abstandsregelung.The invention relates to a method and a device to determine a parameter for a currently maximum Coefficient of friction between the tires of a vehicle and one Roadway, which is due to the ratio of friction to Wheel contact force is calculated, in particular for determining a subsequent time of the vehicle relative to a wide one ren, each directly in front of the vehicle in the direction of travel for distance control.
Es ist bekannt, den Sicherheitsabstand zwischen zwei hin tereinander fahrenden Fahrzeugen im Rahmen einer Fahrtrege lung (ICC-Intelligent Cruise Control) fest einzustellen, nämlich in der Regel auf einen Abstand in Metern, der der halben Tachoanzeige in Kilometern pro Stunde entspricht, so daß bei beispielsweise 100 km/h der Sicherheitsabstand 50 m beträgt. Ein Sicherheitsabstand von 50 m ist gleichbedeutend mit einer konstanten, geschwindigkeitsunabhängigen Folge zeit tS = 1,8 Sek, die im Folgenden als Standardfolgezeit bezeichnet wird.It is known to set the safety distance between two vehicles driving one behind the other as part of a cruise control (ICC-Intelligent Cruise Control), namely usually at a distance in meters, which corresponds to half the speedometer in kilometers per hour, so that at for example 100 km / h the safety distance is 50 m. A safety distance of 50 m is equivalent to a constant, speed-independent follow-up time t S = 1.8 seconds, which is referred to below as the standard follow-up time.
Eine Unterschreitung der Standardfolgezeit von mehr als 50%, also tS ≦ 0,9 Sek., wird zur Zeit mit Bußgeld geahn det. Eine Überschreitung der Standardfolgezeit in einem er heblichen Ausmaß, so daß tS < 3 Sek., ruft eine sogenannte Einscherproblematik hervor. Aus diesem Grund ist es bereits vorgeschlagen worden, die Folgezeit manuell durch einen Fahrer des Fahrzeuges einstellbar auszugestalten, so daß 0,9 Sek. ≦ tS ≦ 3 Sek. Dieser Vorschlag ist jedoch eher kritisch zu betrachten, da bei Fahrer- und/oder Wetterwech sel ein falsch eingestellter Wert in kritischen Situationen zu kurzen Bremsabständen mit der Gefahr des Auffahrens auf das Vorderfahrzeug führen kann.A shortfall in the standard follow-up time of more than 50%, i.e. t S ≦ 0.9 seconds, is currently anticipated with a fine. Exceeding the standard follow-up time to a considerable extent, so that t S <3 seconds, creates a so-called Einscher problem. For this reason, it has already been proposed to make the subsequent time manually adjustable by a driver of the vehicle, so that 0.9 seconds ≦ t S ≦ 3 seconds. However, this proposal is to be viewed rather critically, since drivers and / or Changing the weather, an incorrectly set value in critical situations can lead to short braking distances with the risk of collision with the vehicle in front.
Ferner ist es bekannt, daß der momentan maximale Reibkraft beiwert, der näherungsweise durch den Längskraftbeiwert zwischen den Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn ge geben ist, zur Berechnung eines Sicherheitsabstands bezie hungsweise einer Folgezeit geeignet ist.It is also known that the current maximum frictional force coefficient, which is approximately due to the longitudinal force coefficient between the tires of a vehicle and a road surface is given to calculate a safety distance approximately a subsequent period is suitable.
Fig. 1 zeigt einen charakteristischen Reibkraftbeiwert- Schlupf-Verlauf (µ-S-Verlauf) für einen üblichen Reifen auf einer üblichen Fahrbahn bei Geradeausfahrt mit 80 km/h und 20°C Außentemperatur, einerseits bei einer Wasserhöhe von 0,3 mm auf der Fahrbahn, siehe Kurve I, sowie andererseits bei einer Wasserhöhe von 3 mm auf der Fahrbahn, siehe Kurve II, wobei der Schlupf, also das Verhältnis aus der Diffe renz zwischen einer synchronen Geschwindigkeit (Radtranslationslationsgeschwindigkeit) und einer asynchro nen Geschwindigkeit(Radumfangsgeschwindigkeit) zu der syn chronen Geschwindigkeit, sowohl für die Antriebs- als auch die Bremsseite in Prozenten angegeben ist. Wie einem Ver gleich der Kurven I und II zu entnehmen ist, kommt es im Falle eines starken Regenfalls zu einem 50%igen Reibkraft beiwertabfall, was aus Sicherheitsgründen mit einer Verdop pelung der Folgezeit einhergehen sollte. Ferner ist Fig. 1 zu entnehmen, daß abhängig von den Wetterverhältnissen ein maximaler Reibkraftbeiwert, wie µI beziehungsweise µII, existiert und in Notsituationen abverlangt werden muß, und sich bei einem 100%igen Schlupf der Reibkraftbeiwert einem Standardwert µG im Falle geringer Nässe nähert, der einen maßgeblichen Parameter beim Straßenentwurf bildet und sich aus einer Bemessung bei einem in Längsrichtung rollenden Einzelfahrzeug mit PIARC Reifen auf nasser, aber sauberer Fahrbahn ergibt. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß aus Sicherheitsgründen in üblichen Fahrtregelungssyste men ein Reibkraftbeiwert µ = 0,3 gefordert wird. Fig. 1 shows a characteristic coefficient of friction coefficient slip (µ-S curve) for a conventional tire on a normal road when driving straight ahead with 80 km / h and 20 ° C outside temperature, on the one hand at a water height of 0.3 mm on the Roadway, see curve I, and on the other hand at a water level of 3 mm on the roadway, see curve II, where the slip, i.e. the ratio between the difference between a synchronous speed (wheel translation speed) and an asynchronous speed (wheel circumferential speed) to the synchronous speed, is given as a percentage for both the drive and the brake side. As can be seen from a comparison of curves I and II, there is a 50% drop in the coefficient of friction in the event of heavy rainfall, which for safety reasons should be accompanied by a doubling of the subsequent period. Fig. 1 also shows that, depending on the weather conditions, a maximum coefficient of friction, such as µ I or µ II , exists and must be demanded in emergency situations, and if the slip is 100%, the coefficient of friction becomes a standard value µ G in the case of low wetness approach, which forms a key parameter in road design and results from a dimensioning of a longitudinally rolling single vehicle with PIARC tires on a wet but clean road. Finally, it should also be pointed out that for safety reasons, a coefficient of friction µ = 0.3 is required in conventional cruise control systems.
Bislang werden zur Ermittlung des momentan maximalen Reib kraftbeiwerts zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. So wird zum einen eine optische Abtastung einer Fahrbahnober fläche unter einem Fahrzeug oder vor einem Fahrzeug zur an schließenden Auswertung des entsprechenden Brechungs- und Reflexionsverhaltens durchgeführt. Zum anderen ist vorge schlagen worden, im Profilstollen eines Reifens Sensoren zur Messung der Schubkraft beziehungsweise Schubverformung zu installieren. Diese Arten der Erfassung des momentan ma ximalen Reibkraftbeiwerts sind in der Herstellung als auch Installation kostenaufwendig.So far, to determine the current maximum friction force coefficient pursues two different approaches. So becomes on the one hand an optical scanning of a road surface area under a vehicle or in front of a vehicle concluding evaluation of the corresponding refraction and Reflection behavior performed. On the other hand, it is featured been hit in the tread of a tire sensors for measuring the shear force or shear deformation to install. These types of recording the current ma ximal coefficient of friction are in the making as well Installation is expensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kenngröße für den momentan maximalen Reibkraftbeiwert auf einfache und kostengünstige Weise zu liefern.The object of the present invention is to provide a parameter for the current maximum coefficient of friction on simple and cost effective way to deliver.
Diese Aufgabe wird in Weiterentwicklung des gattungsgemäßen Verfahrens nach der Erfindung dadurch gelöst, daß unter lo gischer Verknüpfung von Datenausgabewerten von in dem Fahr zeug vorhandener Sensorik die Kenngröße des Reibkraftbei werts einer von zumindest zwei Klassen zugeordnet und dann einem Fahrer des Fahrzeugs dargeboten und/oder der Ab standsregelung des Fahrzeugs zugeführt wird.This task is in further development of the generic Method according to the invention solved in that under lo Linking data output values in the vehicle existing sensor technology testifies the parameter of the friction force worth one of at least two classes and then presented to a driver of the vehicle and / or the Ab level control of the vehicle is supplied.
Eine erfindungsgemäße Weiterentwicklung ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngröße des Reibkraftbeiwerts im Falle von Nässe einer ersten Klasse und ansonsten einer zweiten Klasse, vorzugsweise abhängig von der Geschwindig keit des Fahrzeugs, zugeordnet wird. A further development according to the invention is thereby characterized in that the parameter of the coefficient of friction in First class wetness and otherwise one second class, preferably depending on the speed speed of the vehicle.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die geschwindigkeitsabhän gige Kenngröße des Reibkraftbeiwerts jeder der beiden Klas sen über die Häufigkeitsverteilung der Reibkraftbeiwerte über eine große Menge an Fahrbahnen, wie über die Gesamt heit aller deutschen Straßen, bei einem hundertprozentigen Schlupf gemessen, insbesondere für ein in Längsrichtung rollendes Einzelfahrzeug mit Standardreifen auf nasser, aber sauberer Fahrbahn, vorzugsweise über die 95%ige Sum menhäufigkeitslinie besagter Häufigkeitsverteilung, be stimmt wird.It can be provided that the speed-dependent Common parameter of the coefficient of friction of each of the two classes the frequency distribution of the friction coefficients across a large amount of lanes, as across the total of all German streets, with one hundred percent Slip measured, especially for one in the longitudinal direction rolling single vehicle with standard tires on wet, but clean lane, preferably over the 95% sum men frequency line of said frequency distribution, be is true.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Weiterentwicklung ist da durch gekennzeichnet, daß die Kenngröße des Reibkraftbei werts über eine unscharfe Logik einer von drei Klassen und somit einem von drei, vorzugsweise geschwindigkeitsunabhän gigen, Kennwerten zugeordnet wird.A preferred further development according to the invention is there characterized in that the characteristic of the friction force at about a fuzzy logic of one of three classes and thus one of three, preferably independent of speed characteristic values are assigned.
Dabei kann vorgesehen sein, daß eine Kenngröße der Reib kraft in Abhängigkeit von Parametern des Reifens des Fahr zeugs, der Fahrbahn und/oder des Kontaktmediums zwischen dem Reifen und der Fahrbahn einer der drei Klassen und so mit einem von drei Kennwerten zugeordnet wird, wobei zur Klassenzuordnung zumindest eine Abschätzung der Parameter des Kontaktmediums durchgeführt und vorzugsweise die Radaufstandskraft näherungsweise berechnet wird.It can be provided that a parameter of the friction force depending on parameters of the tire of the driver stuff, the roadway and / or the contact medium between the tire and the roadway one of the three classes and such is assigned with one of three characteristic values, whereby for Class assignment at least an estimate of the parameters performed the contact medium and preferably the Wheel contact force is approximately calculated.
Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Außen temperatur, die relative Luftfeuchte und/oder die Scheiben wischereinstellung, wie Ein/Aus und/oder Frequenz, erfaßt und als die Parameter des Kontaktmediums logisch, insbeson dere unter Annahme einer durchschnittlichen Fahrbahn sowie durchschnittlicher Reifen, zur Bestimmung des Kennwerts der Reibkraft verwendet wird beziehungsweise werden. It is also proposed according to the invention that the outside temperature, the relative humidity and / or the panes wiper setting, such as on / off and / or frequency and as the parameters of the contact medium logical, in particular assuming an average lane and average tire, to determine the characteristic value of the Frictional force is used.
Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß der Da tenausgabewert eines Regensensors als Parameter des Kon taktmediums bei der Bestimmung des Kennwerts der Reibkraft berücksichtigt wird.According to the invention can also be provided that the Da output value of a rain sensor as parameter of the con tact medium in determining the characteristic value of the friction force is taken into account.
Mit der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß durch einen ersten Kennwert niedrige Reibkräfte beziehungsweise Reibkraftbeiwerte, einen zweiten Kennwert mittlere Reib kräfte beziehungsweise Reibkraftbeiwerte und einen dritten Kennwert hohe Reibkräfte beziehungsweise Reibkraftbeiwerte repräsentiert werden, wobei vorzugsweise dem ersten Kenn wert eine erste Folgezeit, wie 2,5 Sekunden, dem zweiten Kennwert eine zweite Folgezeit, wie 1,8 Sekunden, und dem dritten Kennwert eine dritte Folgezeit, wie 1,3 Sekunden, geschwindigkeitsunabhängig zugeordnet wird.With the invention it is further proposed that by a first characteristic low friction forces respectively Coefficients of friction, a second characteristic of average friction forces or friction coefficients and a third Characteristic high frictional forces or frictional force coefficients are represented, preferably the first characteristic worth a first follow-up time, like 2.5 seconds, the second Characteristic of a second follow-up time, such as 1.8 seconds, and the third characteristic value a third subsequent time, such as 1.3 seconds, is assigned regardless of speed.
Ebenfalls erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß als Para meter der Reifen des Fahrzeugs Reifentyp, Profilform, Latsch, Gummimischung und/oder Verschleißzustand bei der Klassenzuordnung für den momentan maximalen Reibkraftbei wert berücksichtigt wird beziehungsweise werden.It is also proposed according to the invention that as Para meters of the tires of the vehicle tire type, tread shape, Laces, rubber compound and / or state of wear at the Class assignment for the currently maximum frictional force value is taken into account.
Dabei kann vorgesehen sein, daß der Reifentyp, vorzugsweise über eine Kodierung, vom Fahrer eingegeben oder automatisch eingelesen wird.It can be provided that the type of tire, preferably via coding, entered by the driver or automatically is read.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeich net, daß der Verschleißzustand jedes Reifen des Fahrzeugs über ein Verschleißmodell, vorzugsweise unter Berücksichti gung eines Geschwindigkeitshistogramms, wie über die Rad drehzahl bestimmt, in Verbindung mit einem Querbeschleuni gungshistogramm, wie über Querbeschleunigungssensoren er faßt, und in Verbindung mit einem Reibkraftbeiwerthisto gramm, ermittelt wird. An embodiment of the invention is characterized net that the state of wear of each tire of the vehicle about a wear model, preferably taking into account a speed histogram, like over the wheel speed determined in connection with a lateral acceleration histogram, such as via lateral acceleration sensors summarizes, and in connection with a coefficient of friction histo grams, is determined.
Der Verschleißzustand kann erfindungsgemäß auch unter Be rücksichtigung eines Histogramms der Raddrücke bestimmt werden.The state of wear can, according to the invention, also under Be taking into account a histogram of the wheel pressures become.
Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, daß als Parameter der Fahrbahn Baustoff, Oberflächenstruktur und/oder Ober flächentemperatur derselben bei der Klassenzuordnung für den momentan maximalen Reibkraftbeiwert berücksichtigt wird beziehungsweise werden.According to the invention it is also proposed that as a parameter the roadway building material, surface structure and / or surface surface temperature of the same when classifying for the currently maximum coefficient of friction is taken into account respectively.
Ferner kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, daß als Parameter des Kontaktmediums Höhe eines Wasserfilms, Eis und/oder festen Schnees auf einer Fahrbahn berücksichtigt wird beziehungsweise werden.Furthermore, it can be provided according to the invention that as Contact medium parameters Height of a water film, ice and / or solid snow on a road will or will.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Para meter der Fahrbahn und/oder des Kontaktmediums über ein Transpondersystem am Fahrbahnrand in eine Auswerteinrich tung eingekoppelt werden.It is also proposed according to the invention that the Para meters of the roadway and / or the contact medium Transponder system at the edge of the road in an evaluation unit tion can be coupled.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird ferner eine Weiterentwicklung der gattungsgemäßen Vorrichtung vorge schlagen, die gekennzeichnet ist durch eine Auswerteinrich tung, die mit einem Außentemperatursensor, der vorzugsweise mit einer Motorsteuerung des Fahrzeugs verbunden ist, mit einem Luftfeuchtesensor, der vorzugsweise mit einer Klima anlage des Fahrzeugs verbunden ist, und/oder einer Schei benwischanlage, insbesondere deren Betätigungstaste, Stu fenschalter und/oder Regensensor, in ihrem Eingangsbereich und mit einem Anzeigegerät, wie einem Display eines Naviga tionssystems des Fahrzeugs, und/oder einer Abstandsregelung des Fahrzeugs in ihrem Ausgangsbereich verbunden ist. To achieve the object of the invention, a Further development of the generic device featured beat, which is characterized by an evaluation device device with an outside temperature sensor, which is preferred is connected to an engine control of the vehicle with a humidity sensor, preferably with a climate System of the vehicle is connected, and / or a Schei benwischanlage, in particular its button, Stu switch and / or rain sensor, in your entrance area and with a display device, such as a Naviga display tion system of the vehicle, and / or a distance control of the vehicle is connected in its exit area.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Auswerteinrichtung mit einem Straßenoberflächentemperatursensor, wie einer IR Wärmekamera, verbunden ist.It can be provided that the evaluation device with a road surface temperature sensor, such as an IR Thermal camera, is connected.
Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Auswer teinrichtung über telemetrische Dateneinkopplung von Trans pondern am Fahrbahnrand Parameter einer Fahrbahn und/oder eines Kontaktmediums zwischen der Fahrbahn und den Reifen des Fahrzeugs empfängt.It is also proposed according to the invention that the Auswer t Setup via telemetric data coupling from Trans ponder at the edge of the lane parameters of a lane and / or a contact medium between the road and the tires of the vehicle receives.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeich net, daß in der Auswerteinrichtung Geschwindigkeitsdaten zur Bestimmung eines Geschwindigkeitshistogramms, Querbe schleunigungsdaten zur Bestimmung eines Querbeschleuni gungshistogramms und/oder Reibkraftbeiwerte zur Bestimmung eines Reibkraftbeiwerthistogramms ablegbar sind.An embodiment of the invention is characterized net that speed data in the evaluation device to determine a speed histogram, Querbe acceleration data for determining a lateral acceleration histogram and / or coefficient of friction for determination a friction coefficient histogram can be stored.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Aus werteinrichtung mit einer elektrisch-hydraulischen Bremsan lage zum Erhalt von Raddrücken verbunden ist, und in der Auswerteinrichtung die Raddrücken zur Bestimmung eines Rad druckhistogramms ablegbar sind.Furthermore, it is proposed according to the invention that the off value device with an electric-hydraulic brake system is connected to the maintenance of wheel pressures, and in the Evaluation device the wheel pressures for determining a wheel print histogram can be filed.
Mit der Erfindung wird ebenfalls vorgeschlagen, daß die Auswerteinrichtung mit einem Bedienfeld zum Eingeben von Parametern per Hand verbunden ist.With the invention it is also proposed that the Evaluation device with a control panel for entering Parameters is connected by hand.
Schließlich wird erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, daß die Auswerteinrichtung mit einer Einrichtung zum Einlesen eines Reifentyps, wie einem Abtastsensor, vorzugsweise um fassend ein Federbein, zur Erfassung eines Kodierimpulses, vorzugsweise mittels magnetischer Kodierung, verbunden ist.Finally, it is proposed according to the invention that the evaluation device with a device for reading a tire type, such as a scan sensor, preferably around grasping a shock absorber, for recording a coding pulse, is preferably connected by means of magnetic coding.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zu grunde, daß bereits im Fahrzeug vorhandene Sensorinforma tionen derart miteinander logisch verknüpft werden, daß ei ne Abschätzung für den momentan maximalen Reibkraftbeiwert erhalten wird, aus der dann beispielsweise eine Folgezeit berechnet und an einen Fahrer weitergegeben beziehungsweise einer Abstandsregelung eines Fahrtregelungssystems zur ef fektiven Steigerung der Fahrtsicherheit zugeführt wird.The invention is therefore based on the surprising finding reasons that sensor information already present in the vehicle tions are logically linked with each other in such a way that egg ne estimate for the current maximum coefficient of friction is obtained, from which, for example, a subsequent period calculated and passed on to a driver respectively a distance control of a cruise control system for ef effective increase in driving safety is supplied.
Eine besonders durch ihre Einfachheit überzeugende Weiter entwicklung gemäß der Erfindung basiert auf dem Grundsatz "Straße naß, Fuß vom Gas", daß heißt, es findet eine Zuord nung in eine von zwei geschwindigkeitsabhängige Reibkraft beiwertklassen statt, wobei hier zwischen Nässe und Nicht- Nässe einzig unterschieden wird und sich auf die Häufig keitsverteilung von µG über die Gesamtheit aller deutschen Straßen, insbesondere die 95%ige Summenhäufigkeit, bezogen wird.A particularly convincing by its simplicity further development according to the invention is based on the principle "wet road, foot off the gas", that is, there is an assignment in one of two speed-dependent frictional force classes, here between wet and non-wet only a distinction is made and refers to the frequency distribution of µ G over the totality of all German roads, in particular the 95% total frequency.
Die bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung basiert auf einer unscharfen Logik, der sogenannten Fuzzy Logic, gemäß der dem momentan maximalen Reibkraftbeiwert eine Kenngröße zugeordnet wird, und zwar derart, daß eine Ein teilung in eine von drei Klassen stattfindet, der jeweils ein Kennwert zugeordnet ist. Der jeweilige Kennwert für den momentan maximalen Reibkraftbeiwert kann dann einem Fahrer für eine Einstellungsempfehlung über ein Display dargeboten oder einem Fahrtregelungssystem zur automatischen Folgeab standsanpassung zugeführt werden.The preferred embodiment according to the invention is based based on a fuzzy logic, the so-called fuzzy logic, according to the currently maximum friction coefficient Characteristic is assigned, in such a way that an on division into one of three classes, each a characteristic value is assigned. The respective characteristic value for the A driver can then use the maximum coefficient of friction presented for a setting recommendation on a display or a cruise control system for automatic follow-up level adjustment are supplied.
Zur erfindungsgemäßen Bestimmung des Kennwertes für den mo mentan maximalen Reibkraftbeiwert wird vorzugsweise vorge schlagen, den Einfluß des Kontaktmediums zwischen Fahrzeug und Fahrbahn zumindest grob abzuschätzen.To determine the characteristic value for the mo mentan maximum coefficient of friction is preferably pre beat the influence of the contact medium between the vehicle and at least roughly estimate the road surface.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbei spiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:Further features and advantages of the invention result from the following description, in the execution games of the invention with reference to schematic drawings are explained in detail. It shows:
Fig. 1 charakteristische Verläufe für den momentan maximalen Reibkraftbeiwert gegen den Schlupf für einen üblichen Reifen auf einer üblichen Straße bei einer Geradeausfahrt von 80 km/h und 20°C Außentemperatur, bei einer Wasser höhe von 0,3 mm und 3,0 mm; Figure 1 characteristic curves for the current maximum coefficient of friction against slip for a conventional tire on a normal road when driving straight ahead of 80 km / h and 20 ° C outside temperature, at a water height of 0.3 mm and 3.0 mm.
Fig. 2a, 2b jeweils den Verlauf der Folgezeit in Abhän gigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit, bei Nässe gemäß Fig. 2a und bei Nicht-Nässe ge mäß Fig. 2b, nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; FIGS. 2a, 2b each show the course of the subsequent time as a function of the driving speed, when wet according to FIG. 2a and when not wet according to FIG. 2b, according to an embodiment of the invention;
Fig. 3 ein Zustandsverknüpfungsdiagramm zur Veran schaulichung einer möglichen Zuordnung von Meßwerten zu einem momentan maximalen Reib kraftbeiwert beziehungsweise einer Folgezeit basierend auf einer unscharfen Logik gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er findung; Fig. 3 is a state diagram for linking Veran schaulichung a possible assignment of measurements to a currently maximum friction kraftbeiwert or a sequence of time based on a fuzzy logic according to another exemplary embodiment of the invention;
Fig. 4 eine Teilschnittansicht zur Demonstration der Erfassung eines Reifentyps; und Fig. 4 is a partial sectional view to demonstrate the detection of a type of tire; and
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß Auswerteinrichtung. Fig. 5 is a block diagram of an evaluation device according to the invention.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird lediglich zwischen zwei Reibkraftbeiwertklassen unterschie den, nämlich µN im Falle von Nässe und µH im Falle von Nicht-Nässe, wie, beispielsweise, über einen Regensensor einer Scheibenwischersteuerung gemessen. Ferner wird auf die 95%ige Summenhäufigkeitslinie der Häufigkeitsverteilung der Reibkraftbeiwerte µG bei 100%igem Schlupf im normalen Bemessungsfall, also bei einem in Längsrichtung rollenden Einzelfahrzeug mit PIARC-Reifen, über die Gesamtheit der deutschen Straßen zurückgegriffen, um die in den Fig. 2a und 2b dargestellten Folgezeiten tS zu erhalten. Demgemäß variiert die Folgezeit im Falle von Nässe von 1,5 Sekunden bis 3,5 Sekunden und im Falle von Nicht-Nässe von 0,9 Se kunden bis 1,8 Sekunden, liegt also im wesentlichen inner halb eines Bereichs, der durch den minimal gesetzlich er laubten Grenzwert tS = 0,9 Sek. und dem oberen durch eine Einscherproblematik begrenzten Wert tS ≈ 3 Sekunden be stimmt ist, und steigt stetig mit Zunahme der Fahrtge schwindigkeit in dem Bereich von 30 bis 150 km/h.According to a first exemplary embodiment of the invention, a distinction is only made between two classes of friction coefficients, namely μ N in the case of wet and μ H in the case of non-wet, such as, for example, measured via a rain sensor of a windshield wiper control. Furthermore, the 95% total frequency line of the frequency distribution of the coefficient of friction μ G at 100% slip in normal dimensioning, i.e. in the case of a single vehicle with PIARC tires rolling in the longitudinal direction, is used across the whole of the German roads by the amount shown in FIG. 2a and 2b to obtain subsequent times t S. Accordingly, the follow-up time varies in the wet from 1.5 seconds to 3.5 seconds and in the non-wet from 0.9 seconds to 1.8 seconds, so it is essentially within a range that is minimal the legally permitted limit t S = 0.9 seconds and the upper value t S ≈ 3 seconds, which is limited by a Einscher problem, and is increasing steadily with increasing speed in the range of 30 to 150 km / h.
In Fig. 3 ist eine Verknüpfung von in einem Fahrzeug über
wiegend normalerweise vorliegenden Informationen zur Zuord
nung des momentan maximalen Reibkraftbeiwerts einer von
drei Klassen gemäß einer unscharfen Logik in Übereinstim
mung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Dabei werden folgende Informationen miteinan
der verknüpft:
FIG. 3 shows a link between information that is normally present in a vehicle and that assigns the instantaneous maximum coefficient of friction to one of three classes according to a fuzzy logic in accordance with a second exemplary embodiment of the invention. The following information is linked:
-
1. Parameter des Reifens
Als Reifenparameter wird das Reifenprofil, die Reifen form, -mischung, -art, -größe etc., wie sie sich ins besondere aus dem eingesetzten Reifentyp ergeben, ver wendet. Der Reifentyp kann vom Fahrer entweder manuell einer Auswerteinrichtung zugeführt werden oder automa tisch ausgelesen werden. So kann, wie in Fig. 4 dar gestellt, der Reifentyp eines Reifens 2 auf einer Fahrbahn 1 über eine magnetische Kodierung 4 am Reifen 2 unter Einsatz eines am Federbein montierten Abtast sensors 5 im Bereich der Bremse 3 ermittelt werden. 1. Tire parameters
The tire profile, the tire shape, compound, type, size, etc., which result in particular from the type of tire used, are used as tire parameters. The driver can either manually feed the tire type to an evaluation device or read it automatically. Thus, as shown in FIG. 4, the type of tire of a tire 2 on a road 1 can be determined in the area of the brake 3 using a magnetic coding 4 on the tire 2 using a scanning sensor 5 mounted on the shock absorber. -
2. Parameter der Fahrbahn
Als Parameter der Fahrbahn wird die Straßenoberflä chentemperatur in die Auswerteinrichtung eingelesen, beispielsweise über telemetrische Dateneinkopplung von in der Planung befindlichen Transpondern am Fahrbahn rand oder über mitgeführte Sensorik oder einfach nur über einen Konstantwert.2. Parameters of the road
The road surface temperature is read into the evaluation device as a parameter of the road surface, for example via telemetric data coupling of transponders being planned at the edge of the road or via entrained sensors or simply via a constant value. -
3. Parameter des Kontaktmediums
Den größten Einfluß auf die erfindungsgemäße Zuordnung zu einer Kenngröße für den tatsächlich vorhandenen, momentan maximalen Reibkraftbeiwert µ haben die Para meter des Kontaktmediums zwischen einem Fahrzeug und einer Fahrbahn. Es bietet sich in diesem Zusammenhang an, auf die Außenlufttemperatur, vorzugsweise gemessen über einen Außentemperatursensor der Motorsteuerung, die relative Feuchte, vorzugsweise gemessen über einen Luftfeuchtesensor der Klimaanlage, die Regenmenge, vorzugsweise gemessen über einen Regensensor der Scheibenwischersteuerung, und die Scheibenwischerfre quenz zurückzugreifen.3. Contact medium parameters
The parameters of the contact medium between a vehicle and a roadway have the greatest influence on the assignment according to the invention to a parameter for the actually existing, currently maximum coefficient of friction μ. In this context, it is advisable to use the outside air temperature, preferably measured via an outside temperature sensor of the engine control, the relative humidity, preferably measured via an air humidity sensor of the air conditioning system, the amount of rain, preferably measured via a rain sensor of the wiper control, and the wiper frequency.
Jedem der Parameter wird zumindest einer von drei Werten zugeordnet, nämlich H = "Hoch", M = "Mittel" oder N = "Niedrig" und gegebenenfalls die 0, wie im Falle einer nicht vorhan denen Regenmenge beziehungsweise eines ausgeschalteten Scheibenwischers, siehe Fig. 3. Basierend auf den oben be schriebenen Parametern unter angenäherter Kenntnis der Radaufstandskraft, wie aus Fahrzeuggewicht, Lage des Fahr zeugschwerpunkts, Achslastverteilung entsprechend der vor liegenden Fahrzeugverzögerung/-beschleunigung und Fahrzeug geschwindigkeit berechnet, kann dann eine Zuordnung des Reibkraftbeiwerts und somit der Folgezeit zu einem von drei Kennwerten stattfinden. Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Aus führungsbeispiel wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß tS (µH) = 1,3 Sek., tS (µM) = 1,8 Sek. und tS (µN) = 2,5 Sek.Each of the parameters is assigned at least one of three values, namely H = "high", M = "medium" or N = "low" and possibly the 0, as in the case of a non-existent amount of rain or a switched off wiper, see Fig. 3.Based on the parameters described above with an approximate knowledge of the wheel contact force, such as vehicle weight, position of the vehicle's center of gravity, axle load distribution according to the existing vehicle deceleration / acceleration and vehicle speed, the friction coefficient and thus the subsequent time can be assigned to one of three parameters. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 3, it is proposed according to the invention that t S (µ H ) = 1.3 seconds, t S (µ M ) = 1.8 seconds and t S (µ N ) = 2.5 Sec
Die erfindungsgemäße logische Verknüpfung kann in einer Auswerteinrichtung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, durchgeführt werden. Demgemäß können der Auswerteinrichtung Eingangsgrößen a, b und c zugeführt werden, und es werden als Ausgangsgrößen d die erfindungsgemäß zugeordneten Kenn werte für die jeweilige Folgezeit tS ausgegeben, beispiels weise an ein Display oder ein Fahrtregelungssystem. Als Eingangsgrößen eignen sich erfindungsgemäß insbesondere die Parameter des Reifens, der Fahrbahn und des Kontaktmediums, wie bereits zuvor ausgeführt. Es ist in diesem Zusammenhang noch darauf hinzuweisen, daß sich insbesondere der Ver schleißzustand der Reifen über ein Verschleißmodell bestim men läßt, welches über ein Geschwindigkeitshistogramm in Verbindung mit einem Querbeschleunigungshistogramm und ei nem ermittelten Reibkraftbeiwerthistogramm gewonnen wird, wie in Fig. 5 durch die Berechnung der diversen Histogram me Hi angedeutet.The logical combination according to the invention can be carried out in an evaluation device as shown in FIG. 5. Accordingly, input variables a, b and c can be supplied to the evaluation device, and the characteristic values assigned according to the invention for the respective subsequent time t S are output as output variables d, for example to a display or a cruise control system. According to the invention, the parameters of the tire, the roadway and the contact medium are particularly suitable as input variables, as already explained above. In this context, it should also be pointed out that the wear condition of the tires in particular can be determined using a wear model, which is obtained via a speed histogram in conjunction with a lateral acceleration histogram and a determined friction coefficient histogram, as in FIG. 5 by calculating the various histogram me Hi indicated.
Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, daß das bereits in Planung befindliche Transpondersystem am Fahrbahnrand in Zukunft die Möglichkeit bietet, die Parameter der Fahrbahn sowie des Kontaktmediums auch direkt in eine Auswertein richtung einzukoppeln, was eine Abschätzung des Reibkraft beiwerts und somit der Folgezeit erheblich verbessert wird und gegebenenfalls zu einer differenzierten Klasseneintei lung führen kann.Finally, it should be pointed out that this is already the case Transponder system currently being planned at the edge of the road in Future offers the possibility of the parameters of the road and the contact medium also directly into an evaluation direction to couple, which is an estimate of the frictional force value and thus the subsequent period is significantly improved and possibly to a differentiated class division can lead.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombina tion für die Verwirklichung der Erfindung in ihren ver schiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The in the above description, in the drawings as well as features of the invention disclosed in the claims can be used individually or in any combination tion for the implementation of the invention in their ver different embodiments may be essential.
µ Reibkraftbeiwert
µI µ coefficient of friction
µ I
Reibkraftbeiwert bei einer Wasserfilmhöhe von
ungefähr 0,3 mm
µII Coefficient of friction at a water film height of approximately 0.3 mm
µ II
Reibkraftbeiwert bei einer Wasserfilmhöhe von
ungefähr 3,0 mm
µg Coefficient of friction at a water film height of approximately 3.0 mm
µ g
Reibkraftbeiwert bei einem hundertprozentigen
Schlupf, bemessen bei einem in Längsrichtung rollen
den Einzelfahrzeug mit P IARC-Reifen auf nasser, aber
sauberer Fahrbahn.
µn Coefficient of friction in the event of 100% slip, measured in the case of a roll in the longitudinal direction of the individual vehicle with P IARC tires on a wet but clean road.
µ n
in Notsituation abverlangter Reibkraftbeiwert
µS Friction coefficient required in an emergency
µ S
in üblichen Abstandsregelungen abverlangter Haft
beiwert
S Schlupf
tS imprisonment required in usual distance regulations
S slip
t p
Folgezeit
vF Aftermath
v F
Fahrzeuggeschwindigkeit
O Null
N Niedrig
M Mittel
H Hoch
Hi Histogramm
a, b, c Eingangsgröße
d Ausgangsgröße
Vehicle speed
O zero
N Low
M medium
H high
Hi histogram
a, b, c input variable
d output variable
11
Straßenoberfläche
Road surface
22nd
Reifen
tires
33rd
Bremse
brake
44th
Kodierung
Coding
55
Abtastsensor
Scanning sensor
Claims (22)
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| DE19903932A DE19903932A1 (en) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Method determining index of instantaneous peak friction between vehicle tire and road, processes results from diverse in-vehicle measurements and assigns it to one of two classes for driver and inter-vehicle proximity system |
| EP99936553A EP1097054B1 (en) | 1998-07-17 | 1999-07-16 | Method and device for determining a parameter for an instantaneously maximal frictional force coefficient |
| DE59908259T DE59908259D1 (en) | 1998-07-17 | 1999-07-16 | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A CHARACTERISTIC VALUE FOR A CURRENTLY MAXIMUM FRICTION FORCE |
| US09/743,949 US6470731B1 (en) | 1998-07-17 | 1999-07-16 | Method and device for determining a parameter for an instantaneously maximal frictional force coefficient |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=7896037
Family Applications (1)
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