DE4435448A1

DE4435448A1 - Verfahren zur permanenten Ermittlung des Fahrbahnreibwerts

Info

Publication number: DE4435448A1
Application number: DE4435448A
Authority: DE
Inventors: Bastian Dipl Ing Witte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2014-10-05
Also published as: DE4435448B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur permanenten Ermittlung des Fahrbahnreibwerts µ_max einer von einem bereiften Kraftfahr zeug befahrenen Fahrbahn der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Verfahren zur Ermittlung des Fahrbahnreibwerts sind in den ver schiedensten Varianten direkt und/oder indirekt z. B. aus der DE-39 12 014-A1, DE-40 26 650-A1, DE-40 10 507-C1, DE-37 05 983-A1, DE-38 33 211-A1, DE-35 34 022-A1 und EP-0 470 700-A2 bekannt.

So ist es z. B. bekannt (DE-39 12 014-A1), aus mittels Sensor einrichtungen erfaßten Betriebsparametern anhand eines abge speicherten mathematischen Fahrzeugreferenzmodells entweder in Abhängigkeit vom erfaßten Lenkwinkel und von der erfaßten Fahr geschwindigkeit eine Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit zu bestim men und die Differenz zwischen dieser und der ermittelten tat sächlichen Gierwinkelgeschwindigkeit zu ermitteln oder aber in Abhängigkeit von der erfaßten oder ermittelten Fahrgeschwindig keit und Gierwinkelgeschwindigkeit einen Soll-Lenkwinkel zu be stimmen und die Differenz zwischen diesem und dem erfaßten tat sächlichen Lenkwinkel zu ermitteln und schließlich mittels ei ner abgespeicherten Abhängigkeit jeweils denjenigen Wert der ebenfalls ermittelten Fahrzeugquerbeschleunigung als Maß für den Reibwert zwischen Fahrbahn und Fahrzeugreifen bestimmen, bei dem die Gierwinkelgeschwindigkeitsdifferenz bzw. die Lenk winkeldifferenz stark anzusteigen beginnt.

Andere bekannte Verfahren (z. B. DE-35 34 022-A1) basieren dar auf, daß der Bremsdruck mindestens eines Rades kurzzeitig er höht oder abgesenkt wird, um dann aus den Radreaktionen auf den jeweiligen Fahrbahnreibwert zu schließen; da hierbei jeweils nur die Reaktionen in Längsrichtung erfaßt werden, liefert die ses Verfahren kein zufriedenstellendes Ergebnis mehr, wenn die Fahrzeugräder gleichzeitig auch Seitenkräfte übertragen.

Bei einem anderen Verfahren (z. B. DE-38 33 211-A1) wird der Fahrbahnreibwert sowie die Steigung der bekannten µ/λ(Reibwert/Schlupf)-Kennlinie auf der Basis entweder der er faßten Radgeschwindigkeit und des erfaßten Bremsdrucks oder aber auf der Basis der erfaßten Radgeschwindigkeit und des er faßten Motormoments durch Parameterschätzung ermittelt.

Bekannt ist es auch (z. B. DE-40 26 625-A1), den Fahrbahnreib wert dadurch zu ermitteln, daß periodisch wenigstens eines der lenkbaren Räder eingeschlagen und dabei überwacht wird, ob das Rückstellmoment sein Maximum erreicht, daß der Wert des auf die Radaufstandskraft bezogenen Rückstellmoments bei Erreichen des Maximums festgehalten und dann daraus mittels einer elektro nisch abgespeicherten Abhängigkeit des Reibwerts vom Rückstell moment der gerade vorhandene Fahrbahnreibwert ermittelt wird. Vermeintlich unmotiviert periodisch auftretende Lenkeinschläge der Räder können bei diesem Verfahren beim Fahrzeugführer auch dann zu gewissen Irritationen führen, wenn lediglich kleinere Lenkeinschläge vorgenommen werden. Solche Irritationen treten zwar nicht auf, wenn entsprechend einer Verfahrensvariante je weils beide gelenkten Räder der Achse gleichzeitig gegensinnig eingeschlagen werden, doch erfordert dies einen vergleichsweise hohen Aufwand für den Lenkungsmechanismus des Fahrzeugs.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (z. B. DE-37 05 983-A1) werden auf der Basis von durch Sensoreinrichtungen gelieferten Signalen laufend die Fahrzeugbeschleunigung bzw. -verzögerung sowie der Radschlupf der Räder ermittelt und die so gebildete Beschleunigungs- bzw. Verzögerungs/Schlupf-Kennlinie b_F = f (λ) mit in einer elektronischen Speichereinrichtung abgespeicherten Schlupfkennlinien für verschiedene besonders typische Fahrbahn zustände verglichen. Aus diesen fest abgespeicherten Kennlinien wird dann die Kennlinie als gerade vorliegend angenommen, die der ermittelten Kennlinie am nächsten kommt, so daß u. a. mit dem Maximum der so ausgewählten Kennlinie der jeweils gerade vorherrschende Fahrbahnreibwert µ_max zumindest annähernd be kannt ist.

Bei einem neueren bekannten Verfahren zur Überwachung des Kraftschlusses zwischen Fahrbahn und Reifen angetriebener Kraftfahrzeugräder (DE-40 10 507-C1) wird der Radschlupf (λ) sowie die gleichzeitig wirksame Radumfangskraft (K) der über wachten angetriebenen Räder während stationärer und quasi sta tionärer Fahrbetriebszustände, d. h. innerhalb des Mikrobe reichs des den bekannten µ/s-Kennlinien entsprechenden Radum fangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeldes in steter Folge ermit telt, wobei die Ermittlung des Radschlupfes (λ) mit einer im ‰-Bereich liegenden Genauigkeit erfolgen muß. Aus der Er kenntnis, daß in diesem Mikrobereich des Kennlinienfeldes der Anstieg der Kennlinien verschiedenen Reibwertes entgegen der bis dato herrschenden Meinung der Fachwelt nicht etwa unabhän gig vom herrschenden Fahrbahnreibwert µ_max gleichgroß ist, son dern im Gegenteil für jeweils verschiedene Reibwerte verschie den große Kennlinien-Anstiege bestehen, zu denen dann jeweils entsprechend verschieden große Kraftmaxima gehören, wird dann u. a. aus dem Kurvenanstieg der jeweils gerade ermittelten wirksamen Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinie zumindest die Größenordnung des gerade vorliegenden Fahrbahnreibwerts µ_max erkannt bzw. aus diesem Fahrbahnreibwert µ_max und der momentan tatsächlich wirksamen Radumfangskraft die jeweils gerade vor liegende Haftwertausnutzung bzw. das gerade vorhandene Kraft schlußpotential ermittelt.

Im Zusammenhang mit fahrdynamischen Untersuchungen, insbesonde re von komplexeren Fragen wie z. B. Untersuchungen des Fahrver haltens beim Bremsen und/oder Beschleunigen in der Kurve, wer den nicht nur Fahrzeugreferenzmodelle, sondern auch damit zu sammenarbeitende sogenannten Reifenmodelle eingesetzt.

Reifenmodelle gibt es inzwischen in vielfältigen Varianten in Form rein numerischer Modelle, rein physikalischer Modelle oder als Mischformen von beiden, die jeweils ihre spezifischen Ei genschaften besitzen und dem Anwender so eine große Bandbreite von Möglichkeiten bieten (z. B. "Reifenmodell für die schnelle Berechnung von Kräften und Momenten" von E. Babbel, VDI-Berich te Nr. 650, 1987, Seiten 217 bis 238; Buch "Schwerpunkte der Fahrzeugdynamik" von Bernd Richter, Verlag TÜV Rheinland GmbH, Köln 1990, Seiten 183 bis 195).

Die Reifenmodelle basieren entweder auf physikalischen Glei chungen (z. B. Bewegungsdifferentialgleichungen) und/oder auf durch Meßwerte gelegten Ausgleichskurven. Allen Reifenmodellen gemeinsam ist letztlich, daß in ihnen jeweils u. a. spezifische Kraftschluß- und Reifenparameter, d. h. elementare Reifeneigen schaften abgespeichert sind und daß sie in Abhängigkeit von eingegebenen Eingangsvariablen, z. B. insbesondere in Abhängig keit vom Schlupf (λ) und Schräglaufwinkel (α) des Rades, z. B. die jeweils dazugehörigen Seiten- und Umfangskräfte sowie Rück stellmomente des Rades liefern und bei entsprechender Modifika tion auch die jeweilige Haftwertausnutzung (ε) des Rades in Längs(x)- und Quer(y)-Richtung bzw. auch die Gesamthaftwertaus nutzung (ε_ges) ausweisen.

Die Kenntnis der jeweils vorliegenden Haftwertausnutzung ist für viele Regelverfahren durchaus ausreichend, zumindest hat man sich bisher i. a. mit dieser Kenntnis zufrieden gegeben bzw. sich darauf regelungstechnisch eingestellt.

Generell wäre es aber in vielen Fällen der Fahrzeugregelung von Vorteil, statt dessen oder zusätzlich auch den jeweils konkret vorliegenden Fahrbahnreibwert µ_max zu kennen, beispielsweise um bei einem Fahrzeug bei einer ganz konkreten Fahrbahn die Gier winkelgeschwindigkeit auf die bei dieser konkreten Fahrbahn maximal mögliche Gierwinkelgeschwindigkeit einzuregeln.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zu grunde, mit geringem regelungstechnischen Aufwand und unter Einsatz nur üblicher preiswerter Sensoreinrichtungen etc. ein Verfahren anzugeben, das mit ausreichender Genauigkeit perma nent den jeweils vorherrschenden Fahrbahnreibwert µ_max ermit telt, welcher dann mit Vorteil bei diversen bekannten Fahrzeug regelungen eingesetzt werden kann, wie z. B. bei Fahrdynamikre gelungen oder bei ABS- und/oder ASR-Regelungen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst.

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

Erfindungsgemäß wird der jeweils vorliegende Fahrbahnreibwert µ_max unter permanenter Ermittlung der jeweiligen Gesamthaft wertausnutzung (ε_ges) der Räder mittels u. a. eines entspre chend modifizierten abgespeicherten mathematischen Reifenmo dells sowie unter gleichzeitiger permanenter Ermittlung der Fahrzeuggesamtbeschleunigung (a_ges) permanent näherungsweise ermittelt nach der Beziehung

worin i einen Index für die - normalerweise vier - verschiede nen Räder des Fahrzeug bedeutet.

Dieses Verfahren liefert für den jeweils vorherrschenden Fahr bahnreibwert µ_max bei normalen Betriebssituationen zuverlässig ausreichend genaue Werte.

Um auch in besonderen Betriebssituationen, wie z. B. bei Kur venfahrt, beim Bremsen und beim Beschleunigen zuverlässig aus reichend genaue Informationen über den jeweils vorherrschenden Fahrbahnreibwert µ_max zu erhalten, kann in vorteilhafter Weise der in diesen Betriebssituationen unterschiedlich große Einfluß der beteiligten Räder bei der Fahrbahnreibwertbestimmung ge wichtet werden, indem die Ermittlung des Fahrbahnreibwerts in Weiterbildung der Erfindung nach der Beziehung

erfolgt, worin k_i experimentell ermittelte Korrekturfaktoren zur Berücksichtigung des jeweils unterschiedlich großen Ein flusses der einzelnen Räder bei Kurvenfahrt und/oder Bremsen bzw. Beschleunigen des Fahrzeugs darstellen.

Diese Korrekturfaktoren könnten - nur beispielhaft - für das Durchfahren einer Linkskurve z. B. für das kurveninnere linke Vorderrad 1,0, für das kurvenäußere rechte Vorderrad 1,3, für das kurveninnere linke Hinterrad 0,7 und für das kurvenäußere rechte Hinterrad 1,0 betragen, weil in einer solchen Betriebs situation der Einfluß der kurvenäußeren Räder jeweils größer ist als der der kurveninneren Räder und der Einfluß der Vorder räder jeweils größer als der der Hinterräder.

Beim Durchfahren einer Rechtskurve käme es entsprechend zu ei ner stärkeren Wichtung der kurvenäußeren linken Räder und einer schwächeren Wichtung der kurveninneren rechten Fahrzeugräder.

In entsprechender Weise können experimentell entsprechende Kor rekturfaktoren für das Bremsen oder Beschleunigen bei Gerade ausfahrt und/oder bei Kurvenfahrt ermittelt und abgespeichert werden.

Bei der Ermittlung des jeweils vorherrschenden Fahrbahnreib werts wird dann von der das Reifenmodell umfassenden Auswerte elektronik aufgrund entsprechender Sensorsignale selbsttätig auf die für die jeweilige Betriebssituation maßgeblichen Kor rekturfaktoren k_i zurückgegriffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert u. a. auf der Erkennt nis, daß bei normierter Betrachtung/Verwendung der üblichen µ/λ-Kennlinien, d. h. bei auf das jeweilige µ_max bezogenen µ/λ-Kennlinien, die jeweiligen Maxima dieser "normierten Kenn linien" für die verschiedensten Reifen-Fahrbahnpaarungen je weils in etwa beim selben Reifenschlupf λ₀ liegen, zumindest aber innerhalb eines nur schmalen Schlupfbereiches Δλ.

Wenn daher bei der permanenten Ermittlung des jeweils vorherr schenden Fahrbahnreibwerts in der Praxis in einem Reifenmodell für alle üblichen Reifen/Fahrbahnpaarungen nur eine gemeinsame µ/µ_max (λ)-Kennlinie verwendet wird (auf der dann die vom Rei fenmodell in den verschiedenen Betriebssituationen gelieferten Haftwertausnutzungen basieren), dann treten bei der Auswertung bzw. bei der Ermittlung des konkret vorliegenden Fahrbahnreib werts jeweils allenfalls vernachlässigbar kleine Fehler auf, sofern sich das Geschehen jeweils im oberen stabilen (d. h. oberen linken) Kennlinienbereich bzw. im Bereich des Kennlini en-Maximums der normierten µ/λ-Kennlinie abspielt. Das ist aber gerade der Bereich, in dem die meisten Fahrzeugregelungen durchgeführt werden.

Anhand einiger zeichnerischer Prinzipdarstellungen sei die Er findung nachstehend näher erläutert.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur permanenten Ermittlung des Fahrbahnreibwerts µ_max einer von einem bereiften Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn werden verschiedene Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs permanent erfaßt oder ermittelt und einer elek tronische Speicher- und Recheneinheiten enthaltenden Auswerte- oder Regelelektronik zugeführt, die in Fig. 1 prinzipienhaft angedeutet und mit 3 beziffert ist.

Erfaßt werden insbesondere solche Betriebsparameter des Fahr zeugs, die direkt oder indirekt zur Ermittlung z. B. des Schlupfes λ und des Reifenschräglaufwinkels α der Räder 1 sowie zur Ermittlung der Fahrzeuggesamtbeschleunigung a_ges erforder lich sind.

Vorzugsweise werden z. B., wie in Fig. 2 angedeutet, mittels z. B. für ABS-Regeleinrichtungen üblicher Radsensoren 2 die Dreh zahlen bzw. die Winkelgeschwindigkeiten ω_i erfaßt, aus denen z. B. in bekannter Weise nicht nur der Schlupf λ der einzelnen Rä der 1 sowie erforderlichenfalls auch die Längsgeschwindigkeit v_x des Fahrzeugs errechnet werden können, sondern mit deren Hilfe u. a. auch die Gierwinkelgeschwindigkeit u. v. a. m. errechnet werden könnte.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß mit tels geeigneter Sensoreinrichtungen neben den Winkelgeschwin digkeiten ω_i der Räder 1 auch die Betriebsparameter Lenkradwin kel δ_l, Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v_x, Fahrzeugquergeschwin digkeit v_y sowie Gierwinkelgeschwindigkeit erfaßt werden und der Auswerte- und Regelelektronik 3 als variable Eingangsgrößen zugeführt werden. In Fig. 2 ist schematisch mit 6 z. B. ein Sensor zur Erfassung des Lenkradwinkels δ_l des Lenkrades 5, mit 7 ein Sensor zur Erfassung der Gierwinkelgeschwindigkeit und mit 8 ein Sensor zur Erfassung der Quergeschwindigkeit angedeu tet.

Zur Erfassung der Gierwinkelgeschwindigkeit könnten beispiels weise Kreisel und Verfahren, die auf Auswertung der Coriolis-Kraft basieren, Verwendung finden. Die Gierwinkelgeschwindig keit kann aber in einfacher und bekannter Weise auch aus dem Drehzahlunterschied der Räder einer möglichst nicht angetrie benen Achse berechnet werden, z. B. nach der Formel

oder nach der Formel

worin ω_1,2,3,4 die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Vorderrä der sowie der beiden Hinterräder, R_1,2,3,4 die Radradien der vier Räder, s_v,h die Spurweite der Vorder- sowie der Hinterach se und δ_v den dem Lenkradwinkel δ_l proportionalen Radwinkel der eingeschlagenen Vorderräder darstellt. Die Erfassung der Quer geschwindigkeit v_y könnte beispielsweise mit Hilfe bekannter korrelationsoptischer Verfahren oder Radar-Doppler-Verfahren erfolgen, die bei Serieneinsatz durchaus kostengünstig produ zierbar wären. Alternativ zur Quergeschwindigkeit v_y könnte aber auch in bekannter Weise die Querbeschleunigung a_y erfaßt werden.

Aus den ihr zugeführten variablen Eingangsgrößen werden in der Auswerte- und Regelelektronik 3 mittels bekannter elektroni scher Recheneinheiten mit den allseits bekannten Gleichungen zum einen für jedes Rad der Schlupf λ_R und andererseits nähe rungsweise für jedes Rad der Schräglaufwinkel α_R berechnet. Der Schräglaufwinkel ergibt sich unter der Annahme, daß die Querge schwindigkeit v_y z. B. direkt auf der Verbindungslinie der bei den Hinterräder gemessen wird für die beiden Vorderräder unge fähr zu

und für die Hinterräder ungefähr zu

Hierin bedeuten u. a.
l den Radstand,
α_{Vorspur, vorne} den Vorspurwinkel der Vorderräder,
α_{Vorspur, hinten} den Vorspurwinkel der Hinterräder und
δ_v den Radwinkel der eingeschlagenen Räder, der dem durch die Lenkübersetzung divi dierten Lenkradwinkel δ_l entspricht.

Diese für die einzelnen Räder aus den erfaßten variablen Be triebsparametern ermittelten Schlupf- und Schräglaufwinkel λ_R und α_R werden wie in Fig. 1 angedeutet als Eingangssignale dem in der Auswerte- und Regelelektronik 3 abgespeicherten mathema tischen Reifenmodell 4 zugeführt, das dann mit ihnen auf der Basis der dort abgespeicherten Kraftschluß- und Reifenparameter für jedes der Räder 1 z. B. die gerade vorliegende Haftwertaus nutzung ε_x in Fahrzeuglängsrichtung und die Haftwertausnutzung ε_y in Fahrzeugquerrichtung liefert, woraus sich dann die je weilige Gesamthaftwertausnutzung

ergibt. Ob die jeweilige Gesamthaftwertausnutzung ε_ges nun unmittelbar vom eigentlichen Reifenmodell geliefert wird oder erst, wie in Fig. 1 angedeutet, in einer nachgeschalteten Recheneinheit aus den vom eigentlichen Reifenmodell gelieferten Einzelkomponenten ε_x und ε_y errechnet wird, ist ohne Belang.

Parallel zur Ermittlung der jeweiligen Gesamthaftwertausnutzung wird in der Auswerte- und Regelelektronik 3, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, aus den der Auswerte- und Regelelek tronik zugeführten variablen Eingangssignalen die jeweils vor herrschende Gesamtbeschleunigung a_ges des Fahrzeugs ermittelt, z. B. als geometrische Summe aus der Fahrzeuglängsbeschleuni gung a_x und der Fahrzeugquerbeschleunigung a_y. Längs- und Quer beschleunigung können hierbei entweder durch bekannte Sensor einrichtungen unmittelbar erfaßt werden oder aber in bekannter Weise aus anderen zur Verfügung stehenden aktuellen Betriebspa rametern abgeleitet werden.

So kann beispielsweise die Längsbeschleunigung a_x in einfacher Weise durch Differentiation und eventuelle Glättung aus der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bzw. Referenzgeschwindigkeit v_x einer ABS-Einrichtung berechnet werden oder aber z. B. aus den von den Radsensoren 2 gelieferten Raddrehzahlsignalen.

In entsprechender Weise könnte die Fahrzeugquerbeschleunigung ebenfalls in bekannter Weise aus den von den Radsensoren 2 ge lieferten Sensorsignalen errechnet werden nach der Beziehung

worin wiederum ω_1,2,3,4 die Winkelgeschwindigkeiten und R_1,2,3,4 die Radradien der Räder 1, s_v, h die Spurweite der Vorder- bzw. der Hinterachse und δ_v den dem Lenkradwinkel δ_l proportionalen Radeinschlagwinkel der gelenkten Vorderräder be deuten.

Mit der in dieser Weise ermittelten Gesamtbeschleunigung des Fahrzeugs

sowie mit den in vorerwähnter Weise ermittelten Gesamthaftwertausnutzungen ε_ges,i der Fahrzeugräder 1 wird dann in der Auswerte- und Regelelektronik 3 in einem weiteren Rechenschritt als Quotient aus der Fahrzeuggesamtbe schleunigung und der gemittelten Gesamthaftwertausnutzung ε_ges,i der einzelnen Räder der gerade vorliegende Fahrbahnreib wert ermittelt entweder nach der Beziehung

oder aber nach der Beziehung

Bei der ersten Beziehung ist angenommen, daß die einzelnen Fahrzeugräder 1 jeweils gleichgroße Beiträge zum Gesamtgesche hen leisten. Damit wird der jeweils vorliegende Fahrbahnreib wert µ_max mit einer für manche Regelungsverfahren durchaus aus reichenden Genauigkeit ermittelt.

Bei komplexeren Vorgängen, wie z. B. bei Kurvenfahrten, beim Bremsen und/oder beim Beschleunigen ist der Einfluß der ver schiedenen Räder jedoch spürbar unterschiedlich. Mit Einsatz einer nach der zweiten Beziehung arbeitenden Recheneinheit wird dieser unterschiedlich große Einfluß der beteiligten Räder bei der Bestimmung des Fahrbahnreibwertes µ_max berücksichtigt, was einerseits entsprechend komplexere Recheneinheiten erfordert und andererseits zusätzliche Sensorsignale voraussetzt, um den Recheneinheiten die jeweils gerade vorliegende spezielle Be triebssituation z. B. Kurvenfahrt, Bremsen und/oder Beschleuni gen, zu signalisieren.

Wie zuvor bereits erwähnt wurde, stellen in der zweiten Bezie hung k_i Korrekturfaktoren für den unterschiedlich großen Ein fluß der einzelnen Räder in den verschiedenen Betriebssituatio nen dar, wobei in den einzelnen Betriebssituationen natürlich jeweils unterschiedliche Korrekturfaktoren relevant sind, wes halb der Recheneinheit u. a. auch signalisiert werden muß, wel che Betriebssituation vorliegt, damit sie aus den abgespeicher ten Daten die für die jeweilige Betriebssituation richtigen Korrekturfaktoren auswählt.

In Fig. 2 sind nur sehr symbolisch und rein exemplarisch eine Reihe von Sensoreinrichtungen zur permanenten Erfassung einiger variabler Betriebsparameter angedeutet, z. B. Radsensoren 2, ein Lenkradwinkelsensor 6, ein Gierwinkelgeschwindigkeitssensor 7 sowie ein Fahrzeugquergeschwindigkeitssensor 8. Je nach Be darf und Zweckmäßigkeit können jedoch auch andere oder zusätz liche Sensoreinrichtungen eingesetzt werden, wobei im Regelfall angestrebt werden dürfte, mit möglichst wenig Sensoreinrichtun gen auszukommen und für die Regelverfahren benötigte weitere Betriebsparameter im Bedarfsfall aus den erfaßten Betriebspara metern zumindest annähernd zu berechnen.

In den Fig. 3 und 4 sind zwecks Vertiefung des Verständnis ses der Erfindung rein beispielhaft einige Reibwert/Schlupf-Kennlinien dargestellt.

Fig. 3 zeigt ein übliches µ/λ-Kennlinienfeld, wobei die obere Kennlinie b beispielsweise die Kennlinie für eine Reifen/Fahrbahn-Paarung mit z. B. trockener Asphaltfahrbahn, die mittlere Kennlinie c die Kennlinie für dieselbe Reifen/Fahrbahn-Paarung, jedoch bei z. B. nasser Fahrbahn und die Kennlinie d die Kennlinie derselben Reifen/Fahrbahn-Paa rung, jedoch bei vereister Fahrbahn bedeuten sollen. Man er kennt, daß der prinzipielle Verlauf dieser Kennlinien bei allen Fahrbahnbeschaffenheiten in etwa erhalten bleibt, lediglich das Niveau der Kennlinien verändert sich abhängig von der je weiligen Fahrbahnbeschaffenheit, d. h. ob diese trocken, naß oder vereist ist. Sehr ähnliche, jedoch in der Höhe etwas ab weichende Kennlinien ergäben sich für andere Reifen/Fahrbahn-Paarungen.

Bei normierter, d. h. auf den jeweiligen Maximalwert der Kenn linien bezogener Darstellung zeigt sich, wie in Fig. 4 rein ex emplarisch angedeutet, daß die Maxima der verschiedenen nor mierten Kennlinien b′, c′, d′ alle innerhalb eines relativ kleinen Schlupfbereichs Δλ = λ₀-λ*₀ liegen.

Diese Gegebenheit wird letztlich beim erfindungsgemäßen Verfah ren ausgenutzt. Es ist leicht nachvollziehbar, daß deshalb bei Kenntnis des jeweiligen Radschlupfes λ mit Hilfe nur eines im Reifenmodell 4 abgespeicherten Kennlinienfeldes völlig unabhän gig davon, ob eine trockene, nasse oder vereiste Asphalt-, Be ton- oder andere Fahrbahn vorliegt, mit ausreichender Genauig keit eine Information über die jeweils gerade vorliegende Haft wertausnutzung liefert.

Auf der Basis einer normierten Kennlinie nach z. B. a′, b′ der Fig. 4 würde z. B. beim Auftreten eines Schlupfes λ₀ mit

z. B. in Längsrichtung des Fahrzeug eine Haftwertausnutzung ε_x = 100% vorliegen und bei einem ermittelten Schlupf λ₁ entsprechend eine Haftwertausnutzung ε_x = 0,5, d. h. eine Haftwertausnutzung von 50%.

In entsprechender Weise wird vom Reifenmodell 4 auch für die Fahrzeugquerrichtung die entsprechende Haftwertausnutzung ε_y der Fahrzeugräder ermittelt und daraus dann für die einzelnen Räder jeweils die Gesamthaftwertausnutzung

wie dies in Fig. 1 schematisch angedeutet ist.

Mit Kenntnis der jeweils gerade vorliegenden Gesamthaftwertaus nutzung der einzelnen Fahrzeugräder einerseits und der jeweili gen Fahrzeuggesamtbeschleunigung a_ges andererseits kann in ein facher Weise permanent der jeweils gerade vorliegende Fahrbahn reibwert µ_max bestimmt werden, wobei je nach dem, ob bei der Erstellung der Auswerte- und Regelelektronik 3 im mit 9 bezif ferten Rechenbaustein die einfachere obere oder die etwas auf wendigere untere Rechenregel implantiert, wurde der Einfluß aller vier Fahrzeugräder 2 gleich stark oder aber entsprechend der jeweiligen Betriebssituation unterschiedlich stark gewichtet wird. Ob bei der Erstellung der Auswerte- und Regelelektronik 3 im Einzelfall die einfachere oder die etwas aufwendigere Rechen regel ausgewählt wird, hängt letztlich davon ab, für welche Re gelzwecke der mit der Auswerte- und Regelelektronik ermittelte Fahrbahnreibwert µ_max eingesetzt werden soll.

Wenn dieser permanent ermittelte Fahrbahnreibwert µ_max z. B. bei einer Fahrzeugregelung eingesetzt werden soll, um die Gierwin kelgeschwindigkeit eines Fahrzeugs auf die bei der jeweils konkret vorliegenden Fahrbahn maximal mögliche Gierwinkelge schwindigkeit einzuregeln, dann wird es unumgänglich sein, auf die etwas aufwendigere zweite Rechenregel zurückzugreifen, weil der Einfluß der vier Fahrzeugräder in einer solchen Betriebssi tuation sehr unterschiedlich groß ist.

In einigen anderen Fällen kann es dagegen durchaus ausreichen, den Fahrbahnreibwert mittels der einfacheren Rechenregel zu be stimmen.

In beiden Fällen steht aber mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein vergleichsweise wenige übliche Sensoreinrichtungen benöti gendes Verfahren zur Verfügung, durch das der jeweilige Fahr bahnreibwert mit regelungstechnisch vergleichsweise geringem Aufwand sehr zuverlässig bestimmt werden kann.

In vorteilhafter Weise kann auch eine automatische Parameterän derung des Reifenmodells 4 vorgenommen werden, wenn durch die Regelelektronik 3 bestimmte Fahrbahnreibwerte erkannt werden. Wird z. B. ein niedriger Reibwert erkannt, dann kann automatisch auf einen Parametersatz für Schnee umgeschaltet werden.

Bezugszeichenliste

1 Räder
2 Radsensoren
3 Auswerte- und Regelelektronik
4 Reifenmodell
5 Lenkrad
6 Lenkradwinkelsensor
7 Gierwinkelgeschwindigkeitssensor
8 Fahrzeugquergeschwindigkeitssensor
9 Recheneinheit
a, a′; b, b′; c, c′ verschiedene Kennlinien
a_x,y Fahrzeuglängs- und -querbeschleunigung
a_ges Fahrzeuggesamtbeschleunigung
i Index für die Räder
k_i Korrekturfaktor
l Radstand
R_i Radradien
s_v,h Spurweite vorn/hinten
v_x,y Fahrzeuglängs- und -quergeschwindigkeit
α Schräglaufwinkel der Räder
α_vorspur Vorspurwinkel
δ_l Lenkradwinkel
δ_v Radwinkel der eingeschlagenen (Vorder)räder
ε_x,y Haftwertausnutzung der Räder in Längs- und Querrichtung
ε_ges Haftwertgesamtausnutzung
λ, (s) Schlupf der Räder
λ₀, λ*₀ Zum jeweiligen Kennlinienmaximum gehörige Schlupfwerte
Δλ Schlupfbereich
µ_x,y schlupf- bzw. schräglaufwinkelabhängiger Reibungskoeffizient in Längs- bzw. Querrichtung
µ_max Fahrbahnreibwert
Gierwinkelgeschwindigkeit
ω Winkelgeschwindigkeit der Räder.

Claims

1. Verfahren zur permanenten Ermittlung des Fahrbahnreibwerts (µ_max) einer von einem bereiften Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn, wobei permanent verschiedene Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs erfaßt oder ermittelt und einer elektronische Speicher- und Recheneinheiten enthaltenden Auswerte- oder Regelelektronik (3) zugeführt werden, gekennzeichnet durch folgende z. T. für sich bekannte Merkma le:

a) Mit Hilfe der erfaßten oder ermittelten Betriebsparameter wird mittels eines abgespeicherten mathematischen Reifen modells (4) für die Räder (1) des Kraftfahrzeugs perma nent die jeweils vorliegende Gesamthaftwertausnutzung (ε_ges,i) ermittelt.
b) Gleichzeitig wird mit Hilfe dieser Betriebsparameter per manent die Gesamtbeschleunigung (a_ges) des Fahrzeugs er mittelt.
c) Aus der ermittelten Gesamtbeschleunigung (a_ges) des Fahr zeugs sowie aus der ermittelten Gesamthaftwertausnutzung (ε_ges,i) der einzelnen Räder (1) wird der jeweils vorlie gende Fahrbahnreibwert (µ_max) näherungsweise ermittelt nach der Beziehung

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Errechnung des Fahrbahnreibwerts (µ_max) der Ein fluß der Gesamthaftwertausnutzung (ε_ges,i) der einzelnen Rä der (1) je nach Betriebssituation unterschiedlich stark ge wichtet wird, indem dieser nach der Beziehung ermittelt wird, worin k_i einen für die unterschiedlichen Be triebssituationen, wie z. B. Kurvenfahrt, Bremsen und Be schleunigen unterschiedlich großen Korrekturfaktor für den Reifeneinfluß der einzelnen Räder (1) darstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der Gesamthaftwertausnutzung (ε_ges,i) der jeweils kurvenäußeren Räder stärker gewichtet wird als der der kurveninneren Räder.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest beim Bremsen der Einfluß der Gesamthaftwertaus nutzung (ε_ges,i) der vorderen Räder jeweils stärker gewichtet wird als der der hinteren Räder.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung bestimmter Fahrbahnreibwerte die Parameter des Reifenmodells (4) selbsttätig derart geändert werden, daß der Verlauf der den typischen Verläufen bei diesem Reibwert entspricht.