DE3421253C2

DE3421253C2 -

Info

Publication number: DE3421253C2
Application number: DE3421253A
Authority: DE
Inventors: Syouichi Anjo Jp Masaki; Noriyuki Nagoya Jp Nakashima
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1984-06-07
Publication date: 1993-05-06
Also published as: JPH0410676B2; JPS60596A; US4651290A; DE3421253A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung in einem Kraft fahrzeug zur Ermittlung in einer unebenen Fahrbahn gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 22 51 785 ist ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug in Form einer blockiergeschützten Brems anlage bekannt, bei dem Signale aus mit dem jeweiligen Rad des Fahrzeugs verbundenen Drehzahlfühlern einem Differenzierer zur Bildung eines Differentialwerts der Rad geschwindigkeit zugeführt werden. Mittels einer Auswerte schaltung wird der Differentialwert der Radgeschwindigkeit in Form eines Drehverzögerungs- und Drehbe schleunigungssignals mit vorgebbaren Schwellenwerten verglichen und die Bremsanlage bei Überschreitung der Schwellenwerte zur Anpassung und Optimierung des Brems druckes bzw. der Radbremskraft entsprechend angesteuert. Dabei wird zur Berücksichtigung von an den Rädern auftretenden Drehbeschleunigungs-/Verzögerungsänderungen durch eine unebene Fahrbahnoberfläche und zur Vermeidung schneller Bremsdruckwechsel die Bremsdruckabsenkung für eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert.

Aus der DD 1 53 230 ist des weiteren eine Fahr bahnglättemeß- und Glättewarneinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der am Kraftfahrzeug ein mit konstanter, genau zu bemessender Kraft auf die Fahrbahn wirkendes Reibrad befestigt ist, zu dessen Drehung ein genau festgelegtes Drehmoment erforderlich ist. Das Drehmoment ist derart bemessen, daß es bei normalem Fahrbahnzustand kleiner und bei Fahrbahnglätter größer ist als das infolge der Fahrzeugbewegung am Reibrad wirkende Drehmoment. Das Reibrad ist mit einem Gleichspannungsgenerator gekoppelt, der eine drehzahlproportionale Gleichspannung erzeugt. Ein weiterer Gleichspannungsgenerator, der mit einer fahrzeuggeschwindigkeitsproportionalen Drehzahl betrieben wird, erzeugt eine geschwindigkeitsproportionale Gleichspannung. Die von beiden Gleichspannungsgeneratoren erzeugten Spannungen werden durch Gegenkopplung überlagert. Durch anschließende Quotientenbildung der Differenz spannung mit der geschwindigkeitsproportionalen Spannung mittels einer Quotientenmeßeinrichtung und durch geeignetes Kalibrieren des Meßgerätes wird sodann der Fahr bahnglättemeßwert derart gebildet, daß er gleich dem Faktor ist, um den sich der Bremsweg bei Fahrbahnglätte gegenüber dem bei normalem Fahrbahnzustand verlängert. Bei ermittelter Fahrbahnglätte kann dann eine entsprechende Warnanzeige abgegeben werden.

Eine solche Meßanordnung hat den Nachteil, daß sie aufgrund der erforderlichen Verwendung eines mit der Fahrbahn ständig in Berührung stehenden speziellen Reibrads relativ aufwendig und sehr verschleißanfällig ist. Darüber hinaus eignet sich diese Meßanordnung lediglich zur Überwachung des Reibungskoeffizienten der Fahrbahn und ist für weitere Zwecke, etwa zur Ermittlung der Art einer vorliegenden Fahrbahn bzw. zur Unterscheidung zwischen einer ebenen und einer unebenen Fahrbahn in keiner Weise verwendbar.

Weiterhin ist aus der DE-OS 29 18 802 ein Verfahren zur Gewinnung eines Beschleunigungs- oder Verzögerungssignals aus einem radgeschwindigkeitsproportionalen Signal bekannt, bei dem Änderungen des radgeschwindigkeits proportionalen Signals gemessen und jede gemessene Änderung in einem Speicher mit n Speicher möglichkeiten mit diesen Änderungen gespeichert wird, wobei in bestimmten Zeitabständen aus den jeweils zuletzt eingespeicherten n Änderungen das Beschleunigungs- oder Verzögerungssignal gewonnen wird und hierbei die jeweils zuerst abgespeicherte Änderung gelöscht wird. Auf diese Weise sollen Ansprechverzögerungen bei der Berechnung des Beschleunigungs- oder Verzögerungssignals weitgehend unterdrückt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer unebenen Fahrbahn derart auszugestalten, daß auf einfache Weise ein unebener Fahrbahnzustand ermittelt und ausgewertet werden kann und sofortige Steuermaßnahmen beim Übergang von einer ebenen auf eine unebene oder unbefestigte Fahrbahn ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Auf diese Weise läßt sich das Vorliegen oder Auftreten einer unebenen bzw. unbefestigten Fahrbahn durch direkte Analyse der aus der ermittelten Radgeschwindigkeit abgeleiteten Radbeschleunigungs-/Radverzögerungswerte eines Fahrzeugs feststellen, woraufhin entsprechende Steuer maßnahmen z. B. hinsichtlich Blockierschutzregelung, Fahrwerksabstimmung, Niveauregelung, Servolenkung usw. in Abhängigkeit von einer Unterscheidung zwischen einem ebenen und einem unebenen bzw. unbefestigten Fahrbahn zustand eingeleitet werden können.

Im Unteranspruch ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b graphische Darstellungen von Signal verläufen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, das erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug auf einer unebenen Fahrbahn fährt,

Fig. 2 den allgemeinen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Anordnung in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer unebenen Fahrbahn,

Fig. 2a bis 2d Blockdarstellungen von Schaltungs anordnungen zur Veranschaulichung der Ausführungs beispiele des Stellglieds gemäß Fig. 2,

Fig. 3 (a) und (b) Signalverläufe zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der allgemeinen Arbeitsweise der Anordnung in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer unebenen Fahrbahn,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer Analyse eines Verzögerungs-/Beschleunigungssignals,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Analyse gemäß Fig. 5,

Fig. 7 Signalverläufe zur Erläuterung einer Analyse einer sich ändernden Frequenz des Verzögerungs-/Beschleunigungs signals,

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Analyse der sich ändernden Frequenz des Verzögerungs-/Beschleunigungs signals,

Fig. 9 einen Signalverlauf zur Erläuterung einer Analyse einer sich ändernden Amplitude des Verzögerungs-/Beschleunigungs signals,

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Analyse der sich ändernden Amplitude des Verzögerungs-/ Beschleunigungssignals.

Fig. 2 zeigt eine grafische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Anordnung. Mit 1 ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor in Form eines Drehzahlfühlers bezeichnet, der an der Achse eines mitlaufenden Rads angebracht ist und ein elektrisches Signal mit einer Frequenz erzeugt, die zu der Drehzahl des Rads proportional ist. Mit 2 ist ein Eingabepuffer für den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1, mit 3 eine Steuereinheit (Mikrocomputer), mit 4 ein Fahrzeugzustandsschalter, mit 5 ein Eingabepuffer für den Fahrzeugzustands schalter 4, mit 6 eine Stellglied-Treiber schaltung und mit 7 ein Stellglied bezeichnet. Das Stellglied 7 umfaßt gemäß den Fig. 2a bis 2d entweder (a) ein Antiblockiersteuerungs-Stellglied 7a zum Regeln des Bremsöldrucks bei dem Bremsen der Räder in der Weise, daß ein Blockieren der Räder verhindert wird, oder (b) ein Niveauregler- bzw. Bodenfreiheitssteuerungs- Stellglied 7b zum Einstellen der Höhe bzw. des Boden abstands des Fahrzeugs, oder (c) ein Stoßdämpfersteuerungs- bzw. Fahrwerkabstimmungs-Stellglied 7c zum Einstellen der Radaufhängungs- bzw. Federungscharakteristika des Fahrzeugs zur Fahrwerkabstimmung, oder (d) ein Servo lenkungssteuerungs-Stellglied 7d zum Einstellen einer Kraft zur Betätigung des Lenkrads oder ein gleichartiges Stellglied für ein allgemein als Fahrwerk-Steuersystem bezeichnetes Steuersystem.

Die Steuereinheit 3 ist mit einem Mikrocomputer aufgebaut, während der Fahrzeugzustandsschalter 4 ein Bremsschalter (SW) oder dergleichen ist.

Anhand der grafischen Darstellungen und Ablaufdiagramme wird nun die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Fig. 3 zeigt vergrößert einen Teil des Signalverlaufs des durch den Signalverlauf in Fig. 1b dargestellten Fahrzeugge schwindigkeitssignals, das in dem Fahrzeug bei der Fahrt auf einer rauhen bzw. unebenen Fahrbahn erzeugt wird. Wenn das Fahrzeug mit gleichmäßiger Geschwindigkeit auf einer guten bzw. ebenen Fahrbahn fährt (wie auf einer asphaltierten Straße), wird der Signalverlauf des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals normalerweise in im wesentlichen regelmäßigen Zyklen erfolgt. Wenn jedoch das Fahrzeug auf einer rauhen bzw. unebenen Fahrbahn fährt, wird der Signalverlauf des Ausgangssignals des Fahrzeug geschwindigkeitssensors 1 derart gestört, daß bei den Zyklen des Ausgangssignals Schwankungen von ungefähr 4 bis 5 km/h in bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit auftreten. Bei diesem Zustand kann sich die Radbeschleunigung oder Radverlangsamung, die durch Differenzieren aus der Radge schwindigkeit ermittelt wird, bis zu etwa ±5 g ändern (wobei g die Erdbeschleunigung ist).

Nachstehend werden nun verschiedene Verfahren zur Erkennung von rauhen bzw. unebenen Fahrbahnen aus einem Wirkungskriterium für die Fahrbahnzustände aufgrund von Eigenschafts-Parametern erläutert, die aus Änderungen der Radgeschwindigkeit abgeleitet werden, welche unregelmäßige Änderungen hinsichtlich der Radbeschleunigung und Rad verzögerung aus der Differenzierung der Radgeschwindigkeit aufweist.

Ein von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor bzw. Drehzahlfühler 1 abgegebenes Fahr zeuggeschwindigkeitssignal gemäß Fig. 3(a) wird geformt und in ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Impulssignal mit dem Signalverlauf gemäß Fig. 3(b) umgesetzt. Zum genauen Ermitteln der Radgeschwindigkeit und der Radbeschleunigung bzw. Radverlangsamung aus diesem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird eine mittlere Radgeschwindigkeit V_W aus der Zeitdauer ΔT, die von einem bestimmten Bezugs-Geschwindigkeitsimpuls an bis zu einem weiteren Geschwindigkeitsimpuls abläuft, der als erster nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer T₀ folgt, und auch aus der Anzahl Np von während der gleichen Zeitdauer angelegten Geschwindigkeitsimpulsen nach folgender Gleichung berechnet:

V_W = K₁ × Np/ΔT (K₁: Konstante) (1)

Die Radbeschleunigung bzw. Radverzögerung stellt eine Differenzierung der Radgeschwindigkeit V_w nach der Zeit dar und ergibt sich daher zu:

_wn = ((V_wn - V_wn-1)/(ΔT_n + ΔT_n-1)2) (2)

wobei der gegenwärtig bestehende Datenwert mit dem Index n bezeichnet und der vorangehende Datenwert mit dem Index n-1 bezeichnet ist.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms, das ein Verfahren zur Erkennung einer rauhen bzw. unebenen Fahrbahn durchführt. Zuerst werden zu Beginn des Programms bei einem Schritt 100 Arbeitsregister und dergleichen vorbereitet, die für die nachfolgenden Betriebsvorgänge benutzt werden. Bei einem Schritt 110 wird die Radgeschwindigkeit V_wn nach der vorstehend angegebenen Gleichung (1) berechnet. Bei einem nächsten Schritt 120 wird die Radbeschleunigung bzw. Radverlangsamung _wn aus der bei dem Schritt 110 berechneten Radgeschwindigkeit V_wn und einer bei einem vorangehenden Schritt berechneten Radgeschwindigkeit V_wn-1 nach der vorangehend angegebenen Gleichung (2) berechnet.

Bei einem nächsten Schritt 200, der nachfolgend bei drei Ausführungsbeispielen ausführlicher beschrieben wird, wird die bei dem Schritt 120 erhaltene Radbeschleunigung/Ver langsamung bzw. das Verzögerungs-/Beschleunigungssignal V_w analysiert, um daraus ein Wirkungskriterium F für die Fahrbahnzustände zu berechnen. Diese Berechnung wird anhand der Ausführungsbeispiele nachfolgend ausführlicher beschrieben. Nach der Berechnung des Wirkungskriteriums F für die Fahrbahnzustände bei dem Schritt 200 wird bei einem Schritt 300 mit dem Kriterium F eine vorbestimmte Einstellung K_BR für unebene Fahrbahnen verglichen, um zu ermitteln, ob die Fahrbahn in einem guten oder einem schlechten Zustand ist. Wenn der Wert des Wirkungskriteriums F höher als die Einstellung K_BR ist, zeigt dies eine rauhe bzw. unebene Fahrbahn an.

Anstelle der gemäß den vorstehenden Ausführungen verwendeten einzigen Einstellung K_BR für die Fahrbahnunebenheit können für die Bestimmung der Fahrbahnzustände mehrere Ein stellungen herangezogen werden, welche unterschiedliche Grade von Fahrbahnzuständen darstellen. Diese Einstellungen bzw. Sollwerte können eine gute Straße, eine unebene Straße, eine sehr holprige Straße usw. repräsentieren. Ferner kann eine Steuervariable berechnet werden, die sich fortlaufend mit dem Kriterium F ändert.

Nachstehend wird zur Vereinfachung der Fall beschrieben, daß zwei Einstellungen für Fahrbahnunebenheiten vorgesehen sind, d. h. für eine gute ebene Fahrbahn und eine unebene Fahrbahn. Falls bei dem Schritt 300 das Kriterium F größer als die Einstellung bzw. der Sollwert K_BR ist, springt das Programm zu einem Schritt 300 weiter, bei dem sofort eine Unebenheitsbestimmungs-Kennung f_BR gesetzt wird. Falls andererseits bei dem Schritt 300 das Kriterium F als kleiner als die Einstellung bzw. der Sollwert K_BR ermittelt wird, schreitet das Programm zu einem Schritt 310 weiter, bei dem ermittelt wird, ob die Erkennung eines guten bzw. ebenen Fahrbahnzustands (durch F<K_BR) über eine vorbestimmte Zeitdauer T_G fortgesetzt angedauert hat, welche länger als die für die Erkennung eines schlechten bzw. unebenen Fahrbahnzustands erforderliche Zeitdauer ist.

Die Kennung f_BR wird zum Anzeigen eines guten Fahrbahn zustands nicht sofort rückgesetzt, da es im allgemeinen erforderlich ist, einen schlechten Fahrbahnzustand so früh wie möglich zu erkennen und eine fehlerhafte Erkennung zu vermeiden. Zu diesem Zweck sollte die Erkennungs-Zeitdauer für den guten und schlechten Straßenzustand kurz gewählt sein und ein Erkennungswert hierfür auf einen hohen Wert eingestellt sein. Infolgedessen könnte in Abhängigkeit von dem Fahrbahnzustand eine Erkennung einer schlechten Fahrbahn nicht andauern und der Erkennungspegel nicht erreicht werden, während das Fahrzeug auf einer rauhen bzw. unebenen Fahrbahn fährt. Falls in diesem Fall häufig abwechselnd Erkennungen einer guten und einer schlechten Fahrbahn auftreten, wobei Stellglied-Charakteristika den Erkennungen nachgeführt werden, würde eine Übersteuerung das Problem einer Regelschwingung hervorrufen. Aus diesem Grunde wird bei einem Schritt 320 die Kennung f_BR nur rückgesetzt, nachdem für eine bestimmte Zeitdauer kein schlechter Fahrbahnzustand ermittelt wurde und die Erkennung eines guten Fahrbahnzustands wieder vorliegt.

Bei einem nächsten Schritt 400 wird aus der Kennung f_BR der bestehende Fahrbahnzustand ermittelt; falls ein guter Fahrbahnzustand erkannt ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 410 weiter, bei dem das Stellglied 7 gemäß einer Steuerkonstante für guten Fahrbahnzustand gesteuert wird, welche der guten bzw. ebenen Fahrbahn angepaßt ist. Falls andererseits bei dem Schritt 400 die Kennung f_BR eine rauhe bzw. unebene Fahrbahn angibt, springt das Programm zu einem Schritt 420 weiter, bei dem das Stellglied 7 nach einer Steuerkonstante gesteuert wird, die dem Zustand einer unebenen Fahrbahn entspricht. Danach kehrt das Programm zu dem Schritt 110 zurück, wonach die vorstehend aufgeführten Betriebsvorgänge wiederholt werden. Diese Steuerung ermöglicht eine Steuerung entsprechend dem guten oder schlechten Fahrbahn zustand.

Es wird nun eine Einrichtung zu der im Zusammenhang mit dem Schritt 200 beschriebenen Berechnung einiger Funktionen bzw. Kriterien F für die Bewertung der Fahrbahnzustände ausführlicher anhand einer Signalverlaufsdarstellung und eines Ablaufdiagramms beschrieben.

Zunächst wird eine gemäß den Fig. 5 und 6 ermittelte Änderung der Radbeschleunigung bzw. des Verzögerungs-/Beschleunigungssignals _w auf die nachstehend beschriebene Weise ermittelt, um ein Wirkungskriterium für die Fahrbahnzustände zu erhalten. Die Änderung stellt eine Größeneinheit eines Fehlers, einer Abweichung oder einer Änderung dar; falls ein Ziel- bzw. Sollwert von n Messungen X₁, X₂, . . ., X_n gleich X₀ ist, ist die Änderung V definiert als:

V = [(X₁ - X₀)² + (X₂ - X₀)² + . . . + (X_n - X₀)²]/n (3)

Bei der Radbeschleunigung oder Radverzögerung fehlt ein dem Sollwert X₀ entsprechender Wert; im Hinblick auf eine angenommene vorbestimmte Geschwindigkeit und darauf, daß die maximale und die minimale Beschleunigung oder Verlangsamung höchstens +0,8 g bis -1,0 g beträgt, kann in Gleichung (3) der Sollwert X₀ zu "0" angenommen werden. Nach Fig. 5 wird unter der Annahme, daß die tatsächliche Radbeschleunigung oder Radverlangsamung durch n Werte _w1, _w2, . . ., _wn gegeben ist, die Änderung V der Radbeschleunigung oder Radverlangsamung ausgedrückt werden als

V = (_w1² + _w2² + . . . _wn²)/n (4)

Die Änderung V der Radbeschleunigung/Radverlangsamung bzw. des Verzögerungs-/Beschleunigungssinals _w gemäß Gleichung (4) stellt das Ausmaß der Änderungen bei den Radumläufen dar, d. h. einen Parameter, welcher die Fahrbahnzustände anzeigt. Es ist offensichtlich, daß die Fahrbahn umso unebener ist, je höher der Wert V ist. Es wird nun eine Abfrageperiode zum Abfragen dieser Radbeschleunigung/Radverlangsamung betrachtet. In Abhängigkeit von den Umständen der Unebenheiten der Fahrbahn (je Streckeneinheit) und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Abfrageperiode für ein vorgegebenes Rad, das über eine Straßenunebenheit rollt, von einem Rad durchlaufen. Ein an einem Fahrzeug ausgeführter Versuch zeigt, daß die maximale Frequenz tatsächlicher Änderungsperioden der Radbeschleunigung/Radverlangsamung höchstens etwas über 10 Hz beträgt. Es wird angenommen, daß dies auf dem Reifen luftdruck und den Radaufhängungs-Eigenschaften des Fahrzeugs sowie auf wiederholten Resonanzen durch den Aufprall und Rückprall des Rads an der Unebenheit der Fahrbahn beruht. Diese Frequenz stimmt im wesentlichen mit der Resonanzfrequenz bei Federvibrationen überein. Nach dem Abtastthorem beträgt die Abtastfrequenz für die Radbeschleunigung/Radverlangsamung höchstens ungefähr 30 Hz, so daß es möglich ist, damit die Änderungen zu erfassen. Die Änderung der Radbeschleunigung/Radverlangsamung dient somit zweckmäßigerweise als Wirkungskriterium. Anhand der Fig. 6 wird ein Ablauf diagramm einer Subroutine zum Berechnen der Änderung der Radbeschleunigung/Radverlangsamung als Wirkungskriterium erläutert.

Bei einem Schritt 210 wird ermittelt, ob die Abfrageperiode abgelaufen ist. Falls die Periode noch nicht abgelaufen ist, kehrt das Programm zu einer Hauptroutine zurück. Die Abfrageperiode beträgt beispielsweise 32 ms, wie es aus der vorangehend angeführten Untersuchung ersichtlich ist. Bei einem Schritt 211 wird für die Abfrage der Radbe schleunigungs/Radverlangsamungs-Wert _w aufgenommen und der Quadratwert hieraus addiert. Mit V_SUM ist ein Additions arbeitsbereich bezeichnet, in dem die Quadratwerte von V_w addiert und für die jeweilige Abfrageperiode gespeichert werden

Bei einem Schritt 212 wird ermittelt, ob die Quadratwertesumme n erreicht hat oder nicht. Falls der Wert n noch nicht erreicht ist, kehrt das Programm zu dem Schritt 210 zurück. Falls andererseits n erreicht ist, wird bei einem Schritt 213 der Wert V_SUM dividiert, um die Änderung V der Beschleunigung/Verlangsamung zu berechnen. Das Kriterium für den Fahrbahnzustand mit dieser Änderung als Parameter wird bei einem Schritt 214 als F=F(V) definiert. Dieser Parameter ist auch eine Funktion zum Umsetzen der Änderungsdaten in eine Bestimmungs variable für eine unebene Fahrbahn. Bei einem Schritt 215 wird der Änderungsberechnungs- bzw. Additions-Arbeitsbereich V_SUM gelöscht, um ihn für die Änderungsberechnung bei dem nächsten Erkennungs zyklus vorzubereiten.

Ein Merkmal dieser Änderungsanalyse besteht in einem großen Dynamikbereich für das Kriterium F=F(V), wodurch eine sehr genaue Erkennung der Fahrbahnzustände ermöglicht wird. Es sind jedoch vor der Erkennung der Fahrbahnzustände eine beträchtliche Verarbeitungs zeit und ein großer Arbeitsspeicher erforderlich.

Nachstehend wird anhand der Fig. 7 und 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der Anordnung, d. h. eine zweite Einrichtung bzw. ein zweiter Ablauf zum Berechnen des Wirkungskriterums F für die Fahrbahnzustände erläutert, wobei ein kleiner Arbeitsbereich und eine verhältnismäßig kurze Verarbeitungszeit erforderlich sind und Änderungs frequenzen berechnet werden können, die Änderungen der Fahrbahnoberfläche und des Wagenaufbaus darstellen.

Das Merkmal dieser Einrichtungen bzw. des Ablaufs liegt darin, daß für die Radbeschleunigung/Radverlangsamung ein Bezugspegel für die Fahrbahnerkennung gebildet wird und gezählt wird, wie oft die Radbeschleunigung/Radverlangsamung diesen Bezugspegel übersteigt, wobei das Zählergebnis als Wirkungs kriterium für die Bewertung der Fahrbahnzustände heran gezogen wird. Fig. 7 zeigt in Form einer grafischen Darstellung, wie durch die Zählung auf einen Zählstand C_GUP während einer vorbestimmten Zeitdauer T_CHK1 ermittelt wird, wie oft das Signal der Radbeschleunigung/Radverlangsamung _W einen Bezugspegel G_B für die Beschleunigung/Verlangsamung überschreitet. Diese Verarbeitung bzw. dieser Ablauf wird nachstehend anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 8 erläutert.

Bei einem Schritt 220 wird die Beschleunigung/Verlangsamung bzw. das Verzögerungs-/Beschleunigungssignal _w mit dem Bezugspegel G_B verglichen; falls _w gleich oder größer als G_B ist, geht das Programm zu einem Schritt 224, bei dem eine Kennung f_GUP auf "0" gesetzt wird.

Diese Bestimmungs-Kennung f_GOUP wird auf "1" gesetzt, wenn _wG_B übersteigt, und auf "1" gehalten, solange _w größer als G_B ist. Wenn _w unter G_B abfällt, wird die Kennung f_GUP auf "0" rückgesetzt. Die Kennung f_GUP hat auch die Funktion, den Zählstand C_GUP zum Zählen der Anzahl von Ereignissen hochzuzählen, bei denen die Radbeschleuni gung/Radverlangsamung _w den Bezugspegel G_B übersteigt. Wenn bei dem Schritt 220 ermittelt wird, daß _w größer als G_B ist, wird bei einem Schritt 221 ermittelt, ob die Kennung f_GUP "1" ist; falls die Kennung f_GUP gleich "1" ist, ist die Zählung des Zählers C_GUP abgelaufen, während dann, wenn die Kennung f_GUP den Zählstand "0" hat, bei einem Schritt 222 der Zähler C_GUP hochzählt, wonach bei einem Schritt 223 die Kennung f_GUP auf "1" gesetzt wird. Bei einem Bestimmungsschritt 225 wird ermittelt, ob die vorbestimmte Zeitdauer T_CHK1 abgelaufen ist oder nicht; falls die Zeitdauer T_CHK1 noch nicht abgelaufen ist, kehrt das Programm zu der Hauptroutine zurück. Falls andererseits die vorbestimmte Zeitdauer T_CHK1 abgelaufen ist, wird bei einem Schritt 226 die Definition F=F(C_GUP) hinsichtlich des Wirkungskriterium F für die Fahrbahnzustände mit dem Zählstand C_GUP für die Überschreitungen des Bezugspegels G_B während der Zeitdauer T_CHK1 als Parameter zugrundegelegt. Dieses Kriterium F für die Fahrbahn zustände hat auch die Funktion, die Anzahl der Änderungen in einer bestimmten Zeitdauer, nämlich die Vibrationsfrequenz der Fahrbahnoberfläche oder des Fahrzeugs in eine Bestimmungs variable zur Bestimmung eines Fahrbahnzustands umzusetzen. Bei einem Schritt 227 wird der Zähler C_GUP zur Vorbereitung eines nächsten Bestimmungszyklusses gelöscht.

Das Merkmal der vorstehend beschriebenen Einrichtung zum Bilden eines Wirkungskriteriums F für die Fahrbahnzustände durch Zählen der Anzahl von Überschreitungen des Bezugspegels G_B für die Beschleunigung/Verlangsamung liegt darin, daß eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Arbeits speichern erforderlich ist und, da die Änderungsfrequenz für eine bestimmte Zeitdauer bestimmt werden kann, es möglich ist, die Änderungsfrequenz der Fahrbahnoberfläche oder des Fahrzeugs zu ermitteln. Andererseits liegt ein Mangel dieser Einrichtung darin, daß keine ausreichende Zuverlässigkeit hinsichtlich des Wirkungskriteriums F=F(C_GUP) für die Fahrbahnzustände erzielbar ist, falls die Meßdauer T_CHK1 nicht ausreichend lang ist.

Bei einer dritten Einrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird das Wir kungskriterium F für die Fahrbahnzustände aus der Differenz zwischen maximalen und minimalen Spitzenwerten gebildet. Bei dieser dritten Einrichtung sind im Vergleich zu den vorangehend beschriebenen beiden Ausführungsbeispielen nur eine kurze Ermittlungszeit und verhältnismäßig wenige Arbeits speicher erforderlich; es wird hierbei das Ausmaß der Änderungen der Radbeschleunigung/Radverlangsamung bzw. dem Verzögerungs-/Beschleunigungssignal _w aus dem Unterschied zwischen einem maximalen und einem minimalen Spitzenwert verglichen. Ein Beispiel für diese dritte Einrichtung wird anhand der Fig. 9 und 10 erläutert. Das Merkmal bei dieser Einrichtung liegt darin, daß die Fahrbahnzustände aufgrund der Amplitudenbreite der Änderungen der Radbeschleunigung/Radverlangsamung bewertet werden. Fig. 9 zeigt, daß ein Maximalwert _wmax (<0 g) der Radbeschleunigung und ein Minimalwert _wmin (<0 g) der Radverlangsamung während einer vorbestimmten Zeitdauer T_CHK2 so erfaßt werden, daß als Wirkungskriterium für die Fahrbahnzustände die Differenz zwischen diesen, nämlich _p-p = _wmax - _wmin herangezogen wird. Diese Verarbeitungs vorgänge werden nachstehend anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 10 beschrieben.

Bei einem Schritt 230 wird ermittelt, ob das Beschleunigungssignal bzw. der Beschleunigungswert _w positiv oder negativ ist. Falls der Wert positiv ist, wird bei einem Schritt 231 eine vorangehende maximale Radbeschleunigung _wmax mit der gerade bestehenden Radbeschleunigung _w verglichen; falls _wmax gleich oder größer als _w ist, wird ein Schritt 232 übersprungen. Falls andererseits ermittelt wird, daß _wmax kleiner als _w ist, wird bei dem Schritt 232 als _wmax _w eingeesetzt. Falls der Wert _w negativ ist, wird auf gleichartige Weise bei Schritten 233 und 234 der Wert _w mit einem vorangehenden Minimum _wmin (<0 g) so verglichen, daß als _wmin der kleinere Wert eingesetzt wird. Danach wird bei einem Schritt 235 ermittelt, ob die vorbestimmte Zeitdauer T_CHK2 abgelaufen ist; falls die Zeitdauer T_CHK2 noch nicht abgelaufen ist, kehrt das Programm zu der Hauptroutine zurück; falls die Zeitdauer T_CHK2 abgelaufen ist, wird bei einem Schritt 236 die Differenz _p-p zwischen _wmax und _wmin ermittelt. Bei einem Schritt 237 wird das Wirkungskriterium F für die Fahrbahnzustände mit _p-p als Parameter zu F=F(_p-p) definiert. Dies stellt eine Funktion zum Umsetzen der Änderungsamplitude der Radbeschleunigung/Radverlangsamung _w in eine Bestimmungsvariable zur Bestimmung einer unebenen Fahrbahn dar. Bei einem Schritt 238 werden die beiden Werte _wmax und _wmin auf 0 g eingestellt, um damit den Bezugswert für den nächsten Erkennungszyklus einzustellen. Das Merkmal der dritten Einrichtung zur Bestimmung der Amplitudenbreite der Änderungen der Radbeschleunigung/Radverlangsamung _w liegt darin, daß die Zeitdauer T_CHK2 vor einer Erkennung kurz ist. Ein Mangel besteht jedoch darin, daß das System leicht durch eine zufällige Vibration oder Störungen des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors bzw. Drehzahlfühlers 1 nachteilig beeinflußbar ist.

Im vorstehenden wurden Einrichtungen bzw. Maßnahmen zum Bewerten der Fahrbahnzustände durch Analyse der Änderungsperiode der Radbeschleunigung/Radverlangsamung, der Änderungsfrequenz derselben und der Änderungsamplitude derselben beschrieben. Bei der Anordnung in einem Kraffahrzeug zur Ermittlung einer unebenen Fahrbahn besteht jedoch keine Einschränkung auf diese Einrichtungen oder Abläufe, vielmehr kann das System eine Kombination aus diesen oder eine Anwendung irgendeiner dieser Einrichtungen oder Abläufe umfassen. Beispielsweise kann eine Bewertung aufgrund einer Integrationsmenge aus den Absolutwerten der Radbeschleunigung/Radverlangsamung oder aufgrund einer Analyse nur der positiven Radbeschleunigung vorgenommen werden, welche jeweils ein Merkmal der durch die unebene Fahrbahn verursachten Vibrationen sind. D. h., es kann unter Berücksichtigung der Ansprecheigenschaften oder der Steuerbarkeit der Steuereinheit, der Speicherkapazität der Erkennungseinrichtung und der Genauigkeit des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1 die geeignete Erkennungseinrichtung bzw. Erkennungsmaßnahme gewählt werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird bei der Erkennung zur Analyse das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von nur einem einzigen Rad herangezogen. Stattdessen können mehrere Fahrzeuggeschwindigkeitssignale von mehreren Rädern benutzt und nach den vorangehend beschriebenen Signalverarbeitungen für jedes Rad analysiert werden, so daß für die Bestimmung der Fahrbahnzustände der Mittelwert oder der Maximalwert der Wirkungskriterien F herangezogen wird. Bei der Anordnung, bei der sowohl ein mitlaufendes Rad als auch ein Antriebsrad berücksichtigt sind, wurde festgestellt, daß das mitlaufende Rad eine geringere Massenträgheit hat, so daß es daher leichter durch die von der Fahrbahnoberfläche verursachden Vibrationen beeinflußt wird, was einen größeren Dynamikbereich bei dem Wirkungskriterium F für die Fahrbahnzustände und eine höhere Erkennungsgenauigkeit ergibt. Es wurde ferner festgestellt, daß dann, wenn das Auflösungsvermögen des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors bzw. Drehzahlfühlers 1 hoch ist, durch die Fahrbahnvibration auch das Antriebsrad beeinflußt wird, so daß die differenzierte Radgeschwindigkeit deutlich Änderungen bzw. Schwankungen zeigt. Aufgrund dieser Umstände wird der Steuerabschnitt der Fahrwerk-Steuereinrichtung 3 mit mindestens einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 des Fahrzeugradsystems mit einer Fahrzeugzustand-Erkennungseinrichtung versehen, bei der das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal herangezogen wird. Auf diese Weise wurde eine Fahrbahnzustand-Erkennungseinrichtung aufgrund von Fahrzeugtests fertiggestellt, wobei die Steuerungscharakteristika auf automatische Weise auf die für eine unebene Fahrbahn geeigneten geändert werden können, wenn das Fahrzeug auf der unebenen Fahrbahn fährt; dadurch ergibt sich eine Steuereinheit 3, mit der die Stabilität bzw. Haftung und Sicherheit des Fahrzeugs verbessert werden können.

Anstelle des als Steuereinheit 3 eingesetzten Mikrocomputers mit den vorangehend bei den Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme beschriebenen Funktionen kann eine logische Schaltung eingesetzt werden, um damit einen Schaltungsaufbau mit der gleichen Wirkung zu erhalten.

Bei einer Anordnung im Kraftfahrzeug, bei der entsprechend dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 gesonderte Steuerungen vorgenommen werden, kann eine Einrichtung die Fahrbahnzustände ermitteln und andere Steuereinrichtungen ein Erkennungssignal zuführen, so daß nicht in allen solchen Steuereinrichtungen die Fahrbahnzustände gesondert erkannt werden müssen. Gemäß einer anderen Abwandlung wird eine Erkennungseinrichtung ausschließlich zum Erkennen der Fahrbahnzustände vorgesehen, die den jeweiligen Steuereinrichtungen Signale und Daten zuführt.

Claims

1. Anordnung in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer unebenen Fahrbahn

a) mit einem Drehzahlfühler, der die Radgeschwindigkeit abtastet und ein elektrisches Signal an eine Auswertschaltung gibt,
b) die Auswerteschaltung das Radgeschwindigkeitssignal in eine Verzögerungs-/Beschleunigungssignal umwandelt,
c) das Verzögerungs-/Beschleunigungssignal mit jeweiligen vorgegebenen Schwellwerten verglichen wird,
d) die Auswerteschaltung einen Wechsel des Verzögerungs-/Beschleunigungssignals feststellt und bei einer dem Regelverlauf nicht entsprechenden schnelleren Aufeinanderfolge als unebene Fahrbahn bewertet, und
e) in diesem Fall die Regelung durch veränderte Ansteuerung der Betätigungsglieder an die unebene Fahrbahn anpaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß

f1) die Anzahl der Überschreitungen der jeweiligen Schwellenwerte (G_b) durch das Verzögerungs-/Beschleunigungssignal (_w) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer (TCHK1) gezählt wird, oder
f2) die Maximal- und Minimalwerte (_wmax und _wmin) des Verzögerungs-/Beschleunigungssignals (_w), die innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer (TCHK2) auftreten, bestimmt werden und eine Differenz (_p-p) zwischen ihnen berechnet wird,
f3) die Auswerteschaltung eine Signalverarbeitungseinrichtung aufweist, die das Verzögerungs-/Beschleunigungssignal (_w) als Differenzialwert der Radgeschwindigkeit in jeweiligen Abständen von einer vorgegebenen Zeitdauer n-fach abtastet auf der Basis von n Abtastwerten _w1 bis _wn eine Änderung in Form von berechnet, und die berechnete Änderung V mit einem Sollwert vergleicht und das eine unebene Fahrbahn bezeichnende Bestimmungssignal (F) erzeugt, wenn die Änderung V den Sollwert überschreitet, und
g) das erzeugte Bestimmungssignal (F) zusätzlich auf die Betätigungseinrichtung (7a bis 7d) einwirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied in einem Antiblockiersystem (7a) oder in einer Niveau-Regelung (7b) oder in einem Schwingungsdämpfer (7c) oder in einer Servolenkung (7d) verwendet ist.