DE4010212A1 - Verfahren zum ermitteln des kraftschlussbeiwerts (my) - Google Patents

Verfahren zum ermitteln des kraftschlussbeiwerts (my)

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Description

Stand der Technik
Aus der DE-OS 37 05 983 ist es bekannt, ein Fahrzeug mit einem ABS und einer ASR auszurüsten. Es ist aus dieser Veröffentlichung aber auch bekannt, nur den Kraftschlußbeiwert zu ermitteln und anzuzeigen, um den Fahrer zu einem dem herrschenden Kraftschlußbeiwert angepaßten Fahrverhalten zu veranlassen. Dort erfolgt die Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts beim Bremsen oder Be­ schleunigen des Fahrzeugs.
Vorteile der Erfindung
Auch bei der Erfindung ist ein Erkennen des jeweiligen Reibwertes Reifen/ Straße erwünscht, um z. B. den Fahrer bei niedrigen Reibwerten (Schnee, Eis, nasser ect.) frühzeitig warnen zu können. Zusätzlich oder statt der Warnung ist auch eine optische oder akustische Anzeige des ungefähren Reibwertes möglich.
Wird z. B. bei einem Fronttrieb-Fahrzeug das rechte Vorderrad VR angetrieben und das rechte Hinterrad HR im gleichen Maße gebremst, dann ändert sich am gesamten Fahrzustand nichts: Das Fahrzeug wird weiterhin mit der Geschwin­ digkeit V dahinrollen, jedoch wird ein Verspannungszustand zwischen Vorder- und Hinterrad auftreten und auch die Seitenführungskräfte an diesen Rädern werden abnehmen.
Wird nun der Antriebszustand des Vorderrads VR bzw. der Bremszustand des Hinterrads HR weiter gesteigert (vorausgesetzt wird hierbei, daß die Lei­ stung des Antriebsmotors auch dazu ausreicht), so erreicht der gegenseitige Verspannungszustand einen Wert, bei dem das Vorderrad zum Durchdrehen und das Hinterrad zum Blockieren neigt. Dieser Wert AH hängt mit dem Straßen­ reibwert µ wie folgt zusammen:
AH = µ · NH/2
(Gleiche Aufstandskräfte NH/2 an den Hinterrädern vorausgesetzt.)
Wenn NH/2 bekannt ist (näherungsweise, bzw. um auf der sicheren Seite zu liegen, wird ein unbeladenes Fahrzeug angenommen), so ist der Reibwert aus dem Wert AH berechenbar. Die Kraft AH wiederum ist proportional zur Brems­ kraft an der Bremszange, bzw. dem Druck in der Bremszange. Wird dieser Druck nun dadurch erzeugt, daß er aus einer Konstantdruckquelle über Magnetventile hochgepulst wird, so ist bei Berücksichtigung der Druck-Volumenkennlinie der Bremsanlage die Summe der entsprechend korrigierten Pulszeiten des Mag­ netventils ein Maß für den Druck in der Bremszange und damit näherungsweise proportional dem Straßenreibwert µ. Es ist auch eine Druckerhöhung über ei­ ne Rampenfunktion möglich, z. B. durch stark gedrosselte Magnetventile in Daueröffnung. Das Wort stetig im Anspruch 1 soll sagen, daß die Druck­ erhöhung nicht schlagartig erfolgen soll.
Die Erfindung wird vorzugsweise bei Verwendung von ABS/ARS-Anlagen einge­ setzt, da dann nur noch wenige zusätzliche Teile benötigt werden.
Da das zweite angetriebene Rad bei der Motormomenterhöhung ohne Bremsung beschleunigt würde und ein Giermoment um die Hochachse auf das Fahrzeug erzeugen würde, muß es auf der Geschwindigkeit bei Beginn der Ermittlung von µ gehalten werden.
Anhand der Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein bekanntes ABS/ASR, das für den Zweck der Erfindung erweitert wurde,
Fig. 2 ein anderes ABS/ASR, das ebenfalls erweitert wurde,
Fig. 3 eine erweiterte Steuerschaltung.
Fig. 1 zeigt ein ABS und ASR für ein frontgetriebenes Fahrzeug mit diagona­ ler Bremskreisaufteilung. Im ASR-Fall wird zur Bremsregelung eine ABS-Rück­ förderpumpe 1 in Betrieb gesetzt, die den benötigten Bremsdruck für das Rad VL erzeugt. Dieser Druck wird über ein dann geschaltetes Umschaltventil 2 und einen Druckbegrenzer 3 konstant gehalten. Mittels eines 3/3-ABS- Magnetventils wird dann der Druck an der Bremse des Rads VL variiert. Mit 7 ist ein druckgesteuertes Ladeventil bezeichnet.
In gleicher Weise wird im ASR-Fall an der Bremse des rechten Vorderrads VR der Druck variiert.
Für den Zweck der Erfindung wird nun ein zusätzliches Umschaltventil 5 vor­ gesehen.
Soll bei konstanter Fahrt µ bestimmt werden, so wird z. B. mittels einer Taste ein Signal erzeugt, das die Umschaltventile 2 und 5 betätigt und die Pumpe 1 einschaltet. Über die ABS-Ventile 4 und 6 kann nun Druck an den Bremsen der Räder HR und VL von einem Steuergerät individuell eingesteuert werden. Die Einsteuerung erfolgt so, daß einerseits der Bremsdruck am rechten Hinterrad HR nacheinander hochgepulst wird, gleichzeitig die An­ triebsleistung so erhöht wird, daß sich die Antriebskraft des Rads VR und die Bremskraft des Rads HR etwa ausgleichen und andererseits die Bremskraft auf das Rad VL so erhöht wird, daß dessen Geschwindigkeit etwa konstant ge­ halten wird.
Diese Steuerung wird so lange fortgesetzt, bis am Rad HR Blockierneigung auftritt. Die Zahl der Impulse, die benötigt wurden, um dieses Druckniveau zu erreichen, stellt ein Maß für das gesuchte µ auf der rechten Fahrzeug­ seite dar, wo sich bei Rechtsverkehr in der Regel die glattere Fahrbahn befindet.
Die Messung von µ kann auch automatisch ausgelöst werden, wenn sich das Fahrzeug geradeaus mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Wird während der Messung vom Fahrer gebremst, so wird die Messung abgebrochen.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein heckgetriebenes Fahrzeug mit achsweiser Bremskreisaufteilung unterstellt. Hier wird im Falle der µ-Mes­ sung das rechte Vorderrad VR als Meßrad benutzt und bis zur Blockierneigung gebremst, das rechte Hinterrad HR wird mit erhöhter Leistung angetrieben und das linke Hinterrad HL wird auf konstante Drehzahl gebremst. Zusätzlich wird hier ein Umsteuerventil 20 benötigt, um bei eingeschalteter Pumpe 21 das rechte Vorderrad VR mit Bremsdruck versorgen zu können. Im übrigen entsprechen sich die Teile der Fig. 1 und 2.
In Fig. 3, die die Steuerschaltung für das System der Fig. 1 zeigt, ist diese mit 30 bezeichnet. Sie ist mit vier Sensoren 31 zur Erfassung der Radgeschwindigkeiten, mit vier ABS-Ventilen 4′, 6′ und 8′ (entspr. 4, 6 und 8 der Fig. 1), mit drei Umschaltventilen 2′, 5′ und 9′, mit der Pumpe 1′ und mit einem Steller 32 für eine Drosselklappe 33 verbunden.
Im ABS Fall ist die Pumpe 1′ in Betrieb und der Bremsdruck wird mittels der Ventile 4′, 6′ und 8′ entsprechend dem durch die Sensoren 21 überwachten Radbewegungsverhalten variiert.
Im ABR-Fall sind die Ventile 2′ und 9′ umgeschaltet und beide Pumpe 1′ angeschaltet. Mit den Ventilen 4′ und 8′ wird an den Vorderrädern variiert. Über den Steller 32 wird zusätzlich die Drosselklappe zur Minderung des Motormoments verstellt.
Im Falle der µ-Messung sind die Ventile 2′ und 5′ geschaltet und die Pumpe 1′ läuft. Mittels des Ventils 6 wird der Bremsdruck am Rad HR hochgepulst. Gleichzeitig wird gesteuert vom Steuergerät über den Drosselklappensteller 32 das Motormoment so erhöht, daß sich die Bremskraft des Rads HR und An­ triebskraft des Rads VR egalisieren. Der Algorithmus zur Regelung von An­ triebskraft und Bremskraft muß fahrzeugspezifisch ausgelegt werden. Die Programmierung erfolgt im Rechner des Steuergerätes. Zusätzlich wird nun noch das Rad VL so gebremst, daß es trotz erhöhter Antriebskraft seine Drehzahl nicht erhöht, sondern z. B. auf die Drehzahl des Rads VL gehalten wird.
Die Zahl der Impulse, die benötigt werden, um am Rad VR Blockierneigung zu erzeugen, ist ein Maß des gesuchten µ Reibwertes und dieses kann dann nach Umrechnung angezeigt werden (Anzeige 34) und/oder eine Warnung auslösen (Warnlampe 35).

Claims (8)

1. Verfahren zum Ermitteln des Kraftschlußbeiwerts µ zwischen der Lauf­ fläche eines Rads eines Kraftfahrzeugs und der Straße, wobei Drucksteuer­ einrichtungen zur individuellen Einsteuerung von Bremsdruck an den Rad­ bremsen und eine Steuerschaltung für die Drucksteuereinrichtungen und zur Variation des Motormoments vorgesehen sind, der den Radgeschwindigkeiten entsprechende Signale zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht gebremsten und im wesentlichen nicht beschleunigten Fahrzeug aufgrund eines Auslösesignals die Steuerschaltung mittels der Drucksteuereinrichtun­ gen den Bremsdruck an einem nicht angetriebenen Rad (Meßrad) stetig erhöht, daß die Steuerschaltung gleichzeitig die Motorleistung in einem solchen Maße erhöht, daß sich die Bremskraft des gebremsten Rads und die Antriebs­ kraft des mit dem Meßrad auf der gleichen Fahrzeugseite sich befindenden Rads etwa ausgleichen, daß das zweite angetriebene Rad so gebremst wird, daß es etwa auf der Geschwindigkeit bei Beginn der Ermittlung bleibt und daß die Zeit, die für die Druckerhöhung bis zum Blockieren des Meßrads be­ nötigt wird, bestimmt und als Maß für den Kraftschlußbeiwert benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruck am Meßrad gepulst erhöht wird und die Zeit aus der Anzahl der Meßimpulse ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite angetriebene Rad auf der Geschwindigkeit des nichtangetriebenen Rads der gleichen Fahrzeugseite gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Erhöhung der Antriebskraft in Stufen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschlußbeiwert angezeigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ermittlung eines Kraftschlußbeiwerts unterhalb einer Schwelle eine aku­ stische und/oder optische Warnung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösesignal durch den Fahrzeugführer erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösesignal von Zeit zu Zeit automatisch erzeugt wird.
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