DE4010507C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des Kraftschlusses zwischen Fahrbahn und Reifen angetriebener Kraftfahrzeug-Räder.

Dem Kraftschluß zwischen der Fahrbahn und den Reifen von Kraftfahrzeug-Rädern kommt bezüglich der sicheren Fahrzeugführung entscheidende Bedeutung zu, da alle dynamischen Vorgänge, so z. B. das Beschleunigen des Kraftfahrzeugs beim Betätigen des Bremspedals einen entsprechenden Kraftaufbau zwischen Reifen und Fahrbahn erfordern. Wird dabei der maximal mögliche Kraftschluß überschritten, so treten instabile, d. h. sicherheitstechnisch bedenkliche Verhältnisse ein.

Um beim Bremsen das Blockieren und/oder beim Beschleunigen des Fahrzeugs das Durchdrehen der angetriebenen Räder zu verhindern, sind bereits Antiblockier-Regeleinrichtungen bzw. Antriebsschlupf-Regeleinrichtungen bekannt (z. B. DE-PS 37 41 247, DE-PS 37 41 248, DE-OS 35 45 901), bei denen mit Hilfe die Drehbeschleunigung/-verzögerung der Räder erfaßt, daraus - erforderlichenfalls in Verbindung mit anderen Meßwerten - in einer elektronischen Auswerte- und Regeleinrichtung der Schlupf der Räder u. ä. errechnet und bei Blockiergefahr bzw. bei Durchdrehgefahr durch geeignete Stellglieder regelnd in die Erzeugung des Bremsdrucks bzw. in die Gemischbildung des Fahrmotors eingegriffen wird.

Dieses bekannten Antiblockier- und Antriebsschlupfregeleinrichtungen stellen Schlupfbegrenzer dar, die den Schlupf im Makrobereich (Durchrutschen) der bekannten µ/s-Kennlinien bei bestimmten Fahrzuständen begrenzen sollen; sie werden im bekannten µ/s-Diagramm (Reibwert/Schlupf) bzw. im bekannten K/s-Diagramm (Umfangskraft/Schlupf) jeweils in der Nähe des Kennlinienmaximums (Reibwert µ_max, maximale Umfangskraft K_max) betrieben. Sie werden also jeweils erst dann aktiv, wenn bereits eine akute Gefahr des Durchdrehens der angetriebenen Räder bzw. des Blockierens der gebremsten Räder eingetreten ist, wobei i. a. jeweils vergleichsweise große Radkräfte wirksam sind. Sie gehen von der klassischen µ/s-Hypothese aus, nach welcher der Anstieg der µ/s-Kennlinien im unteren Bereich des Kennlinienfeldes unabhängig vom herrschenden Reibwert gleich groß ist, d. h. unabhängig davon, ob die Fahrbahn griffig trocken oder aber naß ist, wie dies z. B. Fig. 4 der DE-PS 37 41 248 zeigt.

Vor dem Regeleingriff, der für den Fahrzeugführer z. B. durch entsprechende Pedalrückwirkungen o. ä. spürbar wird, erhält der Fahrzeuglenker hier keinerlei Informationen über den Zustand der Fahrbahn bzw. über die Kraftschlußbedingungen zwischen Fahrbahn und Reifen der Räder.

Es ist aber auch bereits eine Einrichtung zum Überwachen des Ausnutzungsgrades des vorherrschenden Fahrbahn-Reibwertes bekannt (z. B. DE-OS 37 05 983) durch welche der Fahrzeugführer bei jeder Betätigung der Betriebsbremse bzw. bei jedem Anfahr- oder Beschleunigungsvorgang eine Information über den Kraftschluß zwischen Fahrbahn und Reifen bzw. über das bestehende Kraftschlußpotential erhält, d. h. darüber, wie weit der gerade vorliegende Betriebszustand von der Gefahr des Blockierens bzw. Durchdrehens der Fahrzeugräder noch entfernt ist.

Diese bekannte Einrichtung zur Überwachung basiert im wesentlichen darauf, daß in einer Speichereinheiten und Recheneinheiten enthaltenden elektronischen Auswerte- und Regeleinrichtung spezielle Schlupfkennlinien (Fahrzeugverzögerung/Beschleunigung als Funktion des jeweiligen Radschlupfes) des Fahrzeugs für die verschiedensten typischen Fahrbahnzustände (trockene Fahrbahn bis Glatteis) abgespeichert sind, und daß die später betriebsmäßig beim Bremsen und/oder Beschleunigen des Fahrzeuges ermittelten Beschleunigungs- bzw. Verzögerungs- sowie Radschlupfwerte dann mit diesen abgespeicherten Kennlinien verglichen werden. Auf diese Weise wird aus dem abgespeicherten Kennlinienfeld quasi die Schlupfkennlinie herausgesucht, die mit dem gerade vorherrschenden Fahrbahnzustand am besten übereinstimmt. Aus dieser quasi "wiedererkannten" Schlupfkennlinie wird dann auf die maximal denkbare Verzögerung des Fahrzeugs - und damit quasi auch auf den vorherrschenden Reibwert µ_max bzw. auf die maximal übertragbare Radumfangskraft K_max - geschlossen sowie darauf, wie nahe oder wie weit entfernt sich die Fahrzeugräder vom Blockieren bzw. vom Durchdrehen befinden (Kraftschlußpotential).

Eine wesentliche Voraussetzung für eine ausreichend aussagefähige Funktionsweise dieser bekannten Überwachungseinrichtung ist, daß es gelingt, die speziellen Schlupfkennlinien des Fahrzeuges für die verschiedensten typischen Fahrbahnzustände genügend genau abzuspeichern, wozu u. a. mit dem jeweiligen Fahrzeug zwecks Aufnahme dieser Schlupfkennlinien entsprechende Vorversuche bei solchen typischen Fahrbahnzuständen durchgeführt werden müssen. Der Aufwand für die Realisierung dieser bekannten Überwachungseinrichtung ist also von vornherein sehr hoch. Im übrigen wird dem Fahrzeugführer von der bekannten Überwachungseinrichtung während des normalen Fahrbetriebs nur recht sporadisch, nämlich nur beim Betätigen der Betriebsbremse sowie bei ausreichend starkem Beschleunigen des Fahrzeuges eine Information über den vorherrschenden Fahrbahnzustand gegeben. Bei Autobahnfahrten sowie bei vergleichbaren Betriebszuständen, bei denen häufig über längere Fahrstrecken mit annähernd nähernd gleicher Geschwindigkeit gefahren wird, erhielte der Fahrzeugführer somit nur dann eine Aussage über den vorherrschenden Fahrbahnzustand, wenn er diesen stationären bzw. quasistationären Fahrbetriebszustand bewußt von Zeit zu Zeit durch Betätigen der Betriebsbremse oder ausreichend starkes Beschleunigen des Fahrzeuges unterbricht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein im Vergleich zu bekannten Verfahren einfaches und trotzdem zuverlässiges Verfahren zur Überwachung des Kraftschlusses zwischen Fahrbahn und Reifen angetriebener Kraftfahrzeug-Räder zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es entgegen der in der Fachwelt allgemein vertretenen Meinung sehr wohl möglich ist, aus den den bekannten µ/s-Kennlinien entsprechenden Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinien (K = f(λ)) bereits sehr frühzeitig, d. h. schon im unteren Kraft-Bereich, also schon im Mikrobereich des bekannten Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeldes auf den herrschenden Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn zu schließen, wenn insbesondere der Radschlupf nur genau genug gemessen bzw. ermittelt wird. Es wurde erkannt, daß in diesem Mikrobereich des Kennlinienfeldes der Anstieg der Kennlinien verschiedenen Reibwertes entgegen der allgemein vertretenen Meinung nicht etwa unabhängig vom herrschenden Reibwert µ gleich groß ist, sondern im Gegenteil für jeweils verschiedene Reibwerte verschieden große Kennlinien-Anstiege bestehen, zu denen jeweils entsprechend verschieden große Kraftmaxima gehören.

Erfindungsgemäß wird also der Radschlupf λ sowie die gleichzeitig wirksame Radumfangskraft K der überwachten angetriebenen Räder jeweils während stationärer und quasistationärer Fahrbetriebszustände kontinuierlich ermittelt, wobei die Ermittlung des Radschlupfes mit einer im °/∞-Bereich liegenden Genauigkeit erfolgt. Die dabei auftretenden Radumfangskräfte liegen - z. B. für Fahrzeuge der Golfklasse - in der Größenordnung von nur etwa 60 bis 120 Newton, wie sie zur Überwindung der Rollwiderstände etc. erforderlich sind; meßtechnisch bewegen sich diese Radumfangskräfte also in einer Größenordnung, wo nach bisher vertretenen Auffassungen keine Differenzierungsmöglichkeiten bezüglich herrschender Reibwerte bestanden.

Erfindungsgemäß werden nun in dieser Weise bei zumindest annähernd trockener Fahrbahn ermittelte Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare jeweils in Speichereinheiten einer elektronischen Auswerte- und Regelschaltung - quasi als Bezugsnormal für gute Fahrbahnverhältnisse - gespeichert; in ein fiktives Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeld eingetragen, wird durch sie der zumindest annähernd lineare unterste Teil der Schlupfkennlinie der trockenen Fahrbahn gebildet.

Wenn nun während des weiteren Fahrbetriebs des Fahrzeugs Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare auftreten bzw. erfaßt werden, bei denen der Radschlupf λ spürbar größer ist als der Radschlupf eines zuvor gespeicherten Wertepaares mit gleich großer Radumfangskraft K, dann wird dies als Anzeichen einer signifikanten Verschlechterung der Kraftschlußbedingungen zwischen Fahrbahn und Reifen des bzw. der überwachten angetriebenen Fahrzeugräder gewertet. In einfacher Weise kann die erfaßte spürbare Verschlechterung der Kraftschlußbedingungen dann z. B. dem Fahrzeugführer durch ein geeignetes Warnsignal zur Kenntnis gegeben werden oder gegebenenfalls auch für einen geeigneten Regeleingriff ausgenutzt werden.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 prinzipienhaft, d. h. in keiner Weise maßstäblich, ein übliches Schlupfkennlinienfeld in der Form Radumfangskraft K als Funktion des Radschlupfes λ dargestellt mit der Reibungszahl µ als Parameter, wobei µ₁ z. B. die für eine völlig vereiste und µ_n die für eine gute trockene Fahrbahn relevante Reibungszahl sein mag. Im mit M angedeuteten Mikrobereich, d. h. im Bereich vergleichsweise kleiner Radumfangskräfte und kleinen Radschlupfes, ist das Kennlinienfeld in unüblicher Weise stark gespreizt dargestellt. Es ist erkennbar, daß die in diesem Mikrobereich zumindest annähernd linearen Einzelkennlinien eindeutig unterscheidbare Kurvenanstiege aufweisen, so daß bei Einsatz entsprechend genauer Meß- bzw. Sensoreinrichtungen und/oder Anwendung entsprechend genauer Meßmethoden eine für die Praxis ausreichend genaue und eindeutige Differenzierungsmöglichkeit bezüglich der verschiedenen Kennlinien bzw. der jeweils vorherrschenden Kraftschlußbedingungen zwischen Fahrbahn und Reifen der überwachten Räder besteht.

In Fig. 2 der Zeichnung ist ein vergrößerter Ausschnitt des in Fig. 1 angedeuteten Mikrobereiches M dargestellt, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren exemplarisch erläutert wird. Wie bereits ausgeführt wurde, wird an den überwachten angetriebenen Fahrzeugrädern während stationärer und quasistationärer Fahrbetriebszustände, wo also nur vergleichsweise geringe Umfangskräfte zur Überwindung des Rollwiderstands etc. wirksam sind, in steter Folge jeweils der Radschlupf λ sowie die gleichzeitig wirksame Radumfangskraft K ermittelt, wobei bei zumindest annähernd trockener Fahrbahn ermittelte Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare gespeichert werden. In Fig. 2 ist angenommen, daß auf diese Weise bei trockener Fahrbahn (Reibungszahl µ_n) ein Radschlupf λ′_m1 mit einer zugehörigen Radumfangskraft R₁ ermittelt wurde; in der Praxis ergibt sich für die ermittelten Werte natürlich ein gewisser Streubereich, was in Fig. 2 durch entsprechende Kästchen angedeutet ist. Da die an den angetriebenen Rädern wirksamen Radumfangskräfte auch bei stationären bzw. quasistationären Fahrbetriebszuständen nicht konstant sind, werden auf diese Weise automatisch - jeweils mit der vorerwähnten gewissen Streuung - verschiedene solche Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare der gerade wirksamen Schlupfkennlinie (hier mit der Reibungszahl µ_n) ermittelt; in Fig. 2 sind zwei solche Wertepaare mit den Radumfangskräften K₂ und K₃ strichliert angedeutet. Es ist leicht erkennbar, daß bei Kenntnis zweier solcher, ausreichend voneinander beabstandeter Wertepaare auch die Steigung, die sogenannte Umfangskraftsteife der gerade wirksamen Schlupfkennlinie bekannt ist.

Wenn nun im Verlauf des Fahrbetriebs - wie im rechten Teil der Fig. 2 dargestellt - plötzlich Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare, z. B. K₁/λ′′_m1 erfaßt werden, bei denen die jeweiligen Radschlupfwerte spürbar größer sind als die der zuvor ermittelten und gespeicherten Wertepaare mit etwa gleichgroßen Radumfangskräften, dann ist dies ein eindeutiges Anzeichen dafür, daß sich der Kraftschluß zwischen Fahrbahn und Reifen der überwachten angetriebenen Fahrzeugräder spürbar verschlechtert hat, das Fahrzeug inzwischen also nicht mehr auf einer guten trockenen Fahrbahn, sondern auf einer nassen oder sogar vereisten Fahrbahn fährt. Diese signifikante Veränderung der Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare kann in einer elektronischen Auswerte- und Regelschaltung in einfacher Weise zur Abgabe eines den Fahrzeuglenker informierenden bzw. warnenden Signals ausgenutzt werden, so daß dieser seine Fahrweise sowie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs den verschlechterten Verhältnissen anpassen kann und somit nicht mehr bei Kurvenfahrt und/oder Bremsmanövern von einem Kraftschlußverlust überrascht wird.

Es ist leicht erkennbar, daß mit der Kenntnis der vorerwähnten Radumfangskraftsteife, d. h. mit der Kenntnis des Kurvenanstiegs der jeweils gerade wirksamen Schlupfkennlinie die Kenntnis zumindest über die Größenordnung des gerade wirksamen Reibwerts (µ_max) bzw. über die Größenordnung der bei diesem Fahrbahnzustand möglichen maximalen Radumfangskraft K_max verbunden ist, weil zwischen Kurvenanstieg und Kurvenmaximum der Schlupfkennlinien jeweils eine im wesentlichen feste Beziehung besteht.

Mit Kenntnis der aus der wirksamen Radumfangskraftsteife ermittelten möglichen maximalen Radumfangskraft K_max einerseits und der momentan tatsächlich wirksamen Radumfangskraft (z. B. K₁) andererseits ist es mittels einer elektronischen Auswerte- und Regelschaltung nun auch in einfacher Weise möglich, eine Aussage über die Größenordnung des gerade vorhandenen Kraftschlußpotentials zu machen, d. h. darüber, wie weit die aktuelle Radumfangskraft K etwa von der gerade möglichen maximalen Radumfangskraft K_max noch entfernt ist.

Die Kenntnis zumindest der Größenordnung der jeweils gerade möglichen maximalen Radumfangskraft K_max ist von Bedeutung, wenn von der Fahrzeugelektronik z. B. Sicherheitsabstände, Kurvengrenzgeschwindigkeiten, Höchstgeschwindigkeiten, Bremskraftcharakteristiken oder ähnliches - z. B. im Rahmen zukünftiger Fahrzeugleitsysteme etc. - ermittelt werden sollen.

Bei den bekannten, während instationärer Fahrbetriebszustände (Bremsen und/oder Beschleunigen) wirkenden Antiblockier- und/oder Antriebsschlupfregeleinrichtungen wird der momentane Radschlupf der überwachten, d. h. der gebremsten bzw. der angetriebenen Fahrzeugräder i. a. aus der Drehgeschwindigkeit bzw. der Radumfangsgeschwindigkeit einerseits der überwachten Fahrzeugräder und andererseits eines frei rollenden Fahrzeugrades errechnet, wobei zur Erfassung der Radumfangsgeschwindigkeiten i. a. Signalimpulse erzeugende digitale Radsensoren mit geschlitzten, gelochten oder gezahnten Impulsrädern bzw. -scheiben eingesetzt werden.

Wie bereits ausgeführt wurde, können während stationärer und quasistationärer Fahrbetriebszustände auswertbare Radschlupfwerte und signifikante Radschlupfwert-Differenzen nur mit Hilfe hochgenauer Meßeinrichtungen und/oder Meßmethoden ermittelt werden. Diese hohen Ansprüche werden von den bei bekannten Antiblockier- und/oder Antischlupfregeleinrichtungen eingesetzten Signalimpulse erzeugenden digitalen Radsensoren sowie elektronischen Auswerte- und Regelschaltungen an sich nicht erfüllt.

Trotzdem können beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung des Kraftschlusses zwischen Fahrbahn und Reifen angetriebener Kraftfahrzeug-Räder solche in der Praxis bewährten und aufgrund ihrer großserienmäßigen Herstellung vergleichsweise preisgünstigen bekannten digitalen Radsensoren eingesetzt werden, und zwar dadurch, daß der Radschlupf der überwachten Fahrzeugräder nicht als momentane Größe bestimmt wird, sondern über eine definierte längere Zeitdauer, von z. B. ein bis zwei Sekunden, oder über eine definierte Wegestrecke als Schlupfsumme oder Radschlupfmittelwert λ_m nach der Beziehung

Darin bedeuten S_A die während der definierten Zeitdauer bzw. Wegestrecke vom Radsensor des überwachten angetriebenen Rades erzeugte Signalimpulssumme und S_N die gleichzeitig vom Radsensor des nicht angetriebenen, d. h. frei rollenden Fahrzeugrades erzeugte Signalimpulssumme.

Durch diese Meßmethode wird eine größere Impulszahl herangezogen, wodurch für das erfindungsgemäße Verfahren ausreichend hohe Meßgenauigkeit erzielt wird.

Eine spürbare weitere Verbesserung der Meßgenauigkeit kann dadurch erreicht werden, wenn nicht nur einfach die am eigentlichen Sensor vorbeilaufenden Zähne bzw. Löcher oder Schlitze der rotierenden Impulsräder bzw. -scheiben gezählt werden, sondern wenn die Zähne bzw. Löcher etc. jeweils hochfrequent abgetastet werden. Auf diese Weise wird der kleinste Fehler nicht mehr durch die kleinste Einheit "Zahn", "Loch" bzw. "Schlitz" bestimmt, sondern durch den sehr viel kleineren Einzelimpuls der Hochfrequenzabtastung.

Die zuvor erwähnte Beziehung

gilt ohne Einschränkung dann und solange, wie die Radumfänge der überwachten angetriebenen Fahrzeugräder und des nicht angetriebenen Fahrzeugrades, d. h. des frei rollenden "Referenz"-Rades gleichgroß sind.

Um möglichst korrekte Ergebnisse zu erzielen, und zwar auf Dauer, ist es daher von Vorteil, wenn während des Fahrbetriebs ohne besonderes Zutun des Fahrzeugführers wiederholt ein Abgleichen bzw. ein Kalibrieren der elektronischen Auswerte- und Regelschaltung stattfindet, um auftretende Unterschiede in den Radumfängen - wodurch sie auch immer hervorgerufen sein mögen - zu berücksichtigen. Dies kann in einfacher Weise während antriebsfreier Betriebsphasen des Fahrzeuges erfolgen, in denen das Fahrzeug ohne Antriebskräfte dahinrollt (z. B. beim Ausrollen des Fahrzeugs oder beim Gangwechseln). Bei einem antriebsfrei dahinrollenden Kraftfahrzeug werden auch an den an sich angetriebenen Fahrzeugrädern keine Umfangskräfte übertragen, sofern die üblichen Rollwiderstandskräfte vernachlässigt werden. Bei einem solchen Zustand ist der auftretende Radschlupf definitionsgemäß gleich Null. Während solcher Betriebsphasen auftretende Differenzen zwischen den von den Radsensoren der überwachten angetriebenen Rädern und des grundsätzlich frei rollenden nicht angetriebenen Rades erzeugten Signalimpulssummen repräsentieren also lediglich einen auf unterschiedliche wirksame Radumfänge zurückzuführenden "Scheinschlupf", der bei der Ermittlung des Radschlupfes in einfacher Weise durch einen Kalibrierfaktor

berücksichtigt werden kann, worin S_NO die während der definierten längeren Zeitdauer bzw. während der definierten Wegstrecke vom Radsensor des nicht angetriebenen Fahrzeugrades erzeugte Signalimpulssumme S_AO die während dieser definierten Zeitdauer bzw. definierten Wegestrecke vom Radsensor des an sich angetriebenen überwachten, jetzt jedoch frei rollenden Fahrzeugrades erzeugte Signalimpulssumme darstellt. Der Radschlupfmittelwert λ_m wird also vorzugsweise nach der Beziehung

ermittelt.

Wenn in jeder während des Fahrbetriebs auftretenden geeigneten antriebsfreien Betriebsphase in dieser Weise vorgegangen wird, dann findet in vorteilhafter Weise eine ständige Auktualisierung des Kalibrierfaktors k statt. Es ist leicht erkennbar, daß durch diese ständige Aktualisierung des Kalibrierfaktors, was ja jeweils eine Art Lernvorgang darstellt, automatisch auch vergleichsweise spektakuläre Änderungen erfaßt und berücksichtigt werden, z. B. die Montage von Winterreifen oder von neuen Reifen auf nur einen Teil der Fahrzeugräder.

Vergleichsweise kurzfristig eintretende Veränderungen im Verhältnis der relevanten Radumfänge, wie sie z. B. durch Veränderung der Reifentemperaturen hervorgerufen werden können, können durch die vorbeschriebenen Kalibriervorgänge nicht immer im gewünschten Umfange ausgeglichen werden, weil für diese Kalibrierung geeignete antriebsfreie Betriebsphasen während des normalen Fahrbetriebs üblicherweise nur relativ selten auftreten.

Es ist deshalb von Vorteil, wenn während des Fahrbetriebs wiederholt mit Hilfe einer Motorbremszustandsmessung ein Nullpunktabgleich des Radschlupfmittelwertes λ_m bzw. der Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinie des jeweils betroffenen überwachten Rades durchgeführt wird. Solche Motorbremsphasen treten während des normalen Fahrbetriebs durch "Gaswegnehmen" vergleichsweise häufig auf. Das hierbei wirksame Motorschleppmoment ist von relativ geringem und reproduzierbarem Betrag, so daß die dadurch bedingten - negativen - Radumfangskräfte an den überwachten Fahrzeugrädern in einfacher Weise errechnet oder gemessen werden können.

Die negativen Umfangskräfte verursachen einen Nulldurchgang der Umfangskraft/Radschlupf-Kennlinie am betroffenen Reifen. Da sich die Schlupfkennlinien unter homogenen Bedingungen punktsymmetrisch zum Ursprung verhalten, kann auf diesem Wege in einfacher Weise bei bekannter - negativer - Radumfangskraft (gemessen oder aus bekanntem Motorschleppmoment errechnet) und - negativem - Radschlupfmittelwert (mittels der Radsensoren ermittelt) die Nullpunktlage des Schlupfkennlinienfeldes bestimmt und wiederholt überprüft bzw. aktualisiert werden.

Die Radumfangskräfte K an den überwachten Fahrzeugrädern können nicht nur während dieser Kalibriervorgänge bzw. während dieser Nullpunktbestimmung - aus dem Motorschleppmoment - rein rechnerisch ermittelt werden. Eine rein rechnerische Ermittlung der jeweils wirksamen Radumfangskräfte ist generell möglich, weil die jeweils vorliegenden Motorkenndaten bekannt sind. Im übrigen ist es natürlich auch möglich, die Radumfangskräfte jeweils mit Hilfe bekannter Dehnmeßstreifenanordnungen meßtechnisch zu ermitteln.

Die ständige Nachkalibrierung bzw. Nullpunktermittlung/Überwachung während der Motorbremsphasen ermöglicht u. a. in einfacher Weise auch besondere quantitative Aussagen, z. B. derart, daß aus einer X-prozentigen Radschlupfvergrößerung unmittelbar auf eine etwa Y-prozentige Reibwertverschlechterung geschlossen werden kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens können mit Vorteil elektronische Auswerte- und Regelschaltungen eingesetzt werden, die mit einschlägig bekannten Mikroprozessoren o. ä. bestückt sind, die in einfacher Weise den jeweiligen Erfordernissen entsprechend programmierbar sind. So wäre es z. B. möglich, in einem Hauptprogramm o. ä. in ständiger Wiederholung die Radumfangskraftmeß- oder -rechenwerte sowie die von den verschiedenen Radsensoren gelieferten Wegmeßwerte bzw. Signalimpulse einzulesen, daraus die Schlupfsumme bzw. den Radschlupfmittelwert λ_m zu berechnen sowie Radumfangskraft und Radschlupfmittelwert einander zuzuordnen und gegebenenfalls zu speichern. In zwischen- und/oder nachgeschalteten Unterprogrammen o. ä. könnten dann zum einen Kalibrierfaktoren gebildet bzw. der Nullpunkt des Schlupfkennlinienfeldes ermittelt und aktualisiert werden und zum anderen die Radumfangskraftsteife ermittelt, offensichtliche "Ausreißer" ermittelter oder errechneter Werte eliminiert werden und ein Vergleich der jeweils neu ermittelten und eingelesenen Radumfangskraft- und Radschlupf(mittel)werte mit den abgespeicherten Werten durchgeführt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Überwachung des Kraftschlusses zwischen Fahrbahn und Reifen angetriebener Kraftfahrzeugräder, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Radschlupf (λ) sowie die gleichzeitig wirksame Radumfangskraft (K) der überwachten angetriebenen Räder während stationärer und quasistationärer Fahrbetriebszustände, d. h. innerhalb des Mikrobereichs des bekannten Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeldes in steter Folge ermittelt werden, wobei die Ermittlung des Radschlupfes (λ) mit einer im °/∞-Bereich liegenden Genauigkeit erfolgt, daß
• b) bei zumindest annähernd trockener Fahrbahn ermittelte Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare gespeichert werden, und daß
• c) das spätere Auftreten bzw. Erfassen eines Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaares, dessen Radschlupf (λ) spürbar größer ist als der eines zuvor gespeicherten Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaares mit gleich großer Radumfangskraft (K) als Anzeichen einer spürbaren Verschlechterung der Kraftschlußbedingungen gewertet und gegebenenfalls zur Abgabe eines Warnsignals oder für einen Regeleingriff ausgenutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, unter Verwendung von Signalimpulse erzeugenden digitalen Radsensoren zur fortlaufenden Erfassung der Raddrehgeschwindigkeit bzw. der Radumfangsgeschwindigkeit sowohl der überwachten angetriebenen als auch zumindest eines der nicht angetriebenen Räder, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der während einer definierten längeren Zeitdauer oder einer definierten Wegestrecke nach der Beziehung ermittelte Radschlupfmittelwert λ_m (Schlupfsumme) als Radschlupf gespeichert und ausgewertet wird, wobei S_A und S_N die während dieser Zeitdauer bzw. Wegestrecke einerseits vom Radsensor des jeweils überwachten angetriebenen Rades und andererseits vom Radsensor des nicht angetriebenen Rades erzeugten Signalimpulssummen bedeuten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Radschlupf gespeicherte und ausgewertete Radschlupfmittelwert nach der Beziehung ermittelt wird, worin k einen Kalibrierfaktor darstellt, der durch das Signalimpulssummenverhältnis der bei freirollenden Rädern erzeugten Signalimpulssummen S_NO und S_AO des nicht angetriebenen Rades und des an sich angetriebenen Rades gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierfaktor k in während des Fahrbetriebs auftretenden antriebsfreien Betriebsphasen (z. B. beim Ausrollen oder beim Gangwechseln) ständig aktualisiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Fahrbetriebs insbesondere zwecks Berücksichtigung sich kurzfristig verändernder Reifenparameter, z. B. der Reifentemperatur, wiederholt mit Hilfe einer Motorbremszustandsmessung ein Nullpunktabgleich des Radschlupfmittelwertes λ_m bzw. der Radumfangskraft/Radschlup-Kennlinie des jeweils betroffenen überwachten Rades durchgeführt wird, wobei der dann negative Radschlupfmitteltwert (-λ_m) aus den von Radsensoren erzeugten Signalimpulssummen (S_A und S_N) ermittelt wird, während die dazugehärige - negative - Radumfangskraft (-K) gemessen oder unmittelbar aus dem reproduzierbaren, vergleichsweise kleinen Motorschleppmoment errechnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radumfangskraft (K) jeweils meßtechnisch mit Hilfe einer Dehnmeßstreifenanordnung oder rechnerisch aus den jeweils vorliegenden Motorkenndaten ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radumfangskraftsteife, d. h. der Anstieg im Mikrobereich der zu den ermittelten Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaaren gehörigen Kennlinie K = f(λ, λ_m) ermittelt und aus dieser auf die Größenordnung des vorherrschenden Reibwertes µ_max bzw. auf die Größenordnung der bei den vorliegenden Verhältnissen maximal möglichen Radumfangskraft K_max geschlossen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Größe der ermittelten Radumfangskraftsteife sowie des ermittelten Radschlupfes (λ) bzw. Radschlupfmittelwertes (λ_m) auf das aktuell zur Verfügung stehende Kraftschlußpotential geschlossen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als digitale Radsensoren aus Antiblockier- und Antriebsschlupfregeleinrichtungen an sich bekannte Impulsgeber mit geschlitzten, gelochten oder gezahnten Impulsrädern oder- scheiben verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Zähne und Zahnlücken bzw. Stege und Schlitze etc. der Impulsräder bzw. -scheiben hochfrequent abgetastet werden.

11.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung elektronischer Auswerte- und Regelschaltungen mit programmierten an sich bekannten Mikroprozessoren o. ä.