DE69409898T2

DE69409898T2 - Gerät zur Haftfeststellung der Räder auf der Strasse

Info

Publication number: DE69409898T2
Application number: DE69409898T
Authority: DE
Inventors: Keiyu Kin; Yuji Sakaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: EP0645288A2; US5493893A; JPH0798325A; EP0645288A3; EP0645288B1; JP3232520B2; DE69409898D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Straßen-Radgrip, d.h. einen Kontaktzustand eines Rads mit dem Boden, um sogenannte Aufschwimm- oder Aquaplaning- Phänomene zu erfassen, welche auftreten, wenn ein Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit auf einer wassernassen Straßenoberfläche fährt.
Das Aquaplaning-Phänomen läßt sich klassifizieren in vollständiges Aquaplaning, bei dem Räder des Fahrzeugs vollständig auf einem Wasserfum fahren, und teilweises Aquaplaning, bei dem die Räder immer noch teilweise mit der Straßenoberfläche in Kontakt bleiben, obwohl die Räder des Fahrzeugs durch den Wasserfilm angehoben oder zum Schwimmen gebracht werden.
Sobald das vollständige Aquaplaning-Phänomen einmal aufgetreten ist, übt der Wasserfilm einen starken Widerstand auf die Räder aus. Es ist bekannt, dann das Auftreten des Aquaplaning- Phänomens auf Basis unterschiedlicher Drehzahländerungen der Räder des Fahrzeugs zu erfassen.
Beim teilweisen Aquaplaning ist jedoch der Widerstand, den der Wasserfilm auf die Räder ausübt, nicht sehr groß. Daher ist es schwierig, mit dem herkömmlichen Verfahren das Auftreten von teilweisem Aquaplaning zu erfassen.
Aus der deutschen Patentanmeldung Nr. DE-A-3421253 ist es bekannt, Wellen der Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, auf Basis der Beschleunigung und Verzögerung der Drehzahl eines Rads des Fahrzeugs zu messen.
Als Ergebnis sorgfältiger Studien haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß, wenn das teilweise Aquaplaning einmal aufgetreten ist, jene höheren harmonischen Frequenzkomponenten, die in einem Ausgangssignal eines Radgeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Drehzahl des Rads enthalten sind, um mehrere Hz zur Niederfrequenzseite hin abweichen, da sie wegen des Wasserfilms einem viskosen Widerstand unterliegen.
Die vorliegende Erfindung erfolgte auf diesen Befund und hat zum Ziel, eine Vorrichtung anzugeben, die das Auftreten des teilweisen Aquaplaning erfassen kann.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Um das obige und andere Ziele zu erreichen, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen von Straßen-Radgrip, die einen Radgeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Drehzahl eines Rads eines Fahrzeugs aufweist; gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Bandpaßfiltern zum Filtern einer Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors bei einer Mehrzahl von Frequenzbändern; ein Bezugswert-Speichermittel zum Einspeichern von Speicherbezugswerten, die von der Drehzahl des Rads abhängig sind, wobei die Bezugswerte für jedes Frequenzband der mehreren Bandpaßfilter gesetzt werden; und ein Erfassungsmittel zum Erfassen von Straßen-Radgrip auf Basis einer Korrelation zwischen einem durch die Bandpaßfilter für jedes der Frequenzbänder erzielten Ausgangssignal und dem in dem Bezugswertspeichermittel eingespeicherten Bezugswert für jedes der Frequenzbänder.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen von Straßen-Radgrip, die einen Radgeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Drehzahl eines Rads eines Fahrzeugs aufweist; und ist gekennzeichnet durch einen Bandpaßfilter zum Filtern einer Ausgabe eines Radgeschwindigkeitssensors bei einem vorbestimmten Frequenzband, das sich mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit ändert; ein Bezugswertspeichermittel zum Einspeichern eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Bezugswerts, wobei der Bezugswert für das Frequenzband des Bandpaßfilters gesetzt wird; und ein Erfassungsmittel zum Erfassen des Straßen-Radgrip auf Basis einer Korrelation zwischen einem durch den Bandpaßfilter erzielten Ausgangssignals und dem in dem Bezugswertspeichermittel eingespeicherten Bezugswert.
In diesem Fall wird bevorzugt ein Korrekturmittel vorgesehen, um das Frequenzband des Bandpaßfilters oder/und den Bezugswert auf Basis eines Fahrzustands auf trockener Straße zu korrigieren.
Die Räder des Fahrzeugs erzeugen winzige Drehzahlschwankungen, die den Profilmustern der Reifen oder dgl. zuzurechnen sind, und demzufolge erscheinen im Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors höhere harmonische Schwingungskomponenten. Während die im Ausgangssignal enthaltene spektrale Dichteverteilung jeder Frequenzkomponente in Figur 1 mit Kurve "a" gezeigt ist, weicht sie um mehrere Hz zur Niederfrequenzseite hin ab, wie in Figur 1 mit Kurve "b" gezeigt, wenn das teilweise Aquaplaning aufgetreten ist. Darüber hinaus ändert sich die spektrale Dichteverteilung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit; wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, weicht die spektrale Dichteverteilung zur Hochfrequenzseite hin ab.
Wenn man auf diese Weite die spektrale Dichte jedes der Frequenzbänder der Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors bei Fahrt auf trockener Straße vorab für die jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten erhält und als Bezugswerte im Speicher abspeichert, läßt sich werten, ob das teilweise Aquaplaning aufgetreten ist oder nicht, indem man die Korrelation zwischen dem Ausgangssignal, das die spektrale Dichte bei jedem der Frequenzbänder darstellt, die sich durch Filtern der Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors durch die mehreren Bandpaßfilter erzielen läßt, und den im gegenwärtigen Moment der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Bezugswert bei jedem der Frequenzbänder prüft.
Das Auftreten des teilweisen Aquaplaning läßt sich auch erfassen durch vorheriges Speichern des vorbestimmten Frequenzbands, das von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist, bei der die spektrale Dichteverteilung bei Fahrt auf trockener Straße einen Spitzenwert einnimmt, sowie eines Bezugswerts, welcher der Spitzenwert ist, und dann durch Prüfen der Korrelation zwischen dem Ausgangssignal, das sich durch Filtern der Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors mit dem der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden vorbestimmten Frequenzband erzielen läßt, und dem Bezugswert. Mit dieser Anordnung läßt sich die Anzahl der zu vergleichenden Frequenzbänder reduzieren, was einen Hochgeschwindigkeitsprozeß gestattet. Es gibt übrigens Fälle, in denen das Frequenzband, bei dem die spektrale Dichteverteilung einen Spitzenwert einnimmt, sowie dessen Spitzenwert veränderlich sind, weil sich die Reifen abnutzen oder gewechselt werden oder dgl., oder weil Buchsen der Radaufhängungen oder dgl. schlechter werden. Wenn daher das Frequenzband zum Filtern des Ausgangs des Radgeschwindigkeitssensors sowie der Bezugswert so ausgelegt sind, daß sie auf Basis des Ergebnisses der Fahrt auf trockener Straße korrigiert werden, können die oben beschriebenen Änderungen vorteilhaft berücksichtigt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und andere Ziele und die sich ergebenden Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich, worin:
Figur 1 zeigt im Diagramm die Frequenzcharakteristiken von Schwingungskomponenten, die in einem Ausgangssignal eines Raddrehzahlsensors enthalten sind;
Figur 2 zeigt ein Systemdiagramm eines Beispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figuren 3 (A) und 3 (B) zeigen in Diagrammen spektrale Dichteverteilungen, worin Figur 3 (A) im Diagramm eine spektrale Bezugsdichte jedes Frequenzbands darstellt, und Figur 3 (B) im Diagramm eine momentane spektrale Dichte jedes Frequenzbands darstellt; und
Figur 4 ist ein Flußdiagramm zur Unterscheidung einer Korrelation zwischen einem Ausgangssignal und einem Bandpaßfilter und einem Bezugswert.

DETAILBESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

In Figur 2 ist mit 1 ein Radgeschwindigkeissensor bezeichnet, um eine Drehzahl eines Pads W an einem Fahrzeug zu erfassen. Ein Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors 1 wird in einer Mehrzahl von Frequenzbändern mittels einer Mehrzahl von Bandpaßfiltern 2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n gefiltert. Diese Frequenzbandgefilterten Signale werden in einen Computer 3 eingegeben, der an dem Fahrzeug angebracht ist.
In dem Computer 3 sind in einem Speicher Bezugswerte S&sub1;, S&sub2;, ... Sn gespeichert (siehe Figur 3 (A)), die spektralen Dichten jedes der Frequenzbänder des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors bei Fahrt auf trockener Straße entsprechen, die mit den oben beschriebenen mehreren Frequenzbändern gefiltert sind. Weil sich die spektrale Dichteverteilung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, sind die Bezugswerte S&sub1;, S&sub2;, ... Sn für jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeiten in dem Speicher kartiert und gespeichert.
Der Computer 3 vollzieht die folgenden Vorgänge nacheinander gemäß dem in Figur 4 gezeigten Programm, nämlich einen Prozeß zum Erhalt von spektralen Dichten G&sub1;, G&sub2;, ... Q (siehe Figur 3 (B)) jedes Frequenzband-gefilterten Signals zur Eingabe von den oben beschriebenen Bandpaßfiltern 2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n (Schritt 1), einen Prozeß zum Suchen jener Bezugswerte S&sub1;, S&sub2;, ... Sn, die im gegenwärtigen Moment der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen und die von dem Signal des Radgeschwindigkeitssensors 1 isoliert oder erhalten sind (Schritt 2), sowie einen Prozeß der Unterscheidung oder Bestimmung der Korrelation zwischen G&sub1;, G&sub2;, ... Gn und S&sub1;, S&sub2;, ... Sn. Als Ergebnis dieser Vorgänge wird das Auftreten des teilweisen Aquaplaning erfaßt.
Beim Prozeß der Unterscheidung der Korrelation zwischen G&sub1;, G&sub2;, ... Gn und S&sub1;, S&sub2;, ... Sn erhält man einen Gesamtbetrag der Differenz A zwischen der momentanen spektralen Dichteverteilung und einer spektralen Bezugsdichteverteilung durch die folgende Gleichung (Schritt 3)
Auch erhält man einen Differenzbetrag B zwischen einem Spitzenwert Sm (S&sub7; in Figur 3 (A)) der spektralen Bezugsdichteverteilung und der momentanen spektralen Dichte Gm (G&sub7; in Figur 3 (B)) bei einem Frequenzband Fms, das gleich jenem des Spitzenwerts Sm ist, durch die folgende Formel (Schritt 4)
B = Sm - Gm
Ferner erhält man einen Abweichungsbetrag C der momentanen spektralen Dichteverteilung relativ zur spektralen Bezugsdichteverteilung aus den Spitzenfrequenzbändern Fmg, Fms der jeweiligen spektralen Dichteverteilungen durch die folgende Formel (Schritt 5)
C = Fmg - Fms
Ein Ähnlichkeitsbetrag D, der die Korrelation zwischen dem Muster der momentanen spektralen Dichteverteilung und dem Muster der spektralen Bezugsdichteverteilung entspricht, läßt sich durch die folgende Formel definieren und berechnen
D = Ka A + Kb B + Kc C
wobei Ka, Kb und Kc Konstanten sind.
Dann wird ein Unterscheidungswert Ds in bezug auf D gesetzt und wenn ein Zustand D ≥ Ds eine vorbestimmte Zeitperiode fortgedauert hat (Schritte 7, 8) wird gewertet, daß ein teilweises Aquaplaning aufgetreten ist, um hierdurch das Auftreten von Aquaplaning anzuzeigen (Schritt 9).
Auf der nassen Straße besteht die Tendenz, daß die spektrale Dichte auch während Fahrt mit Grip gedämpft wird (d.h. Fahrt in einem Zustand, in dem die Räder des Fahrzeugs fest auf der Straße bleiben). Da der Bezugswert auf die spektrale Dichte bei trockener Straße gesetzt wird, wird, wenn mittels eines Wischerschalters, Feuchtigkeitssensors oder dgl. erfaßt wurde, daß das Fahrzeug auf einer nassen Straße fährt, die spektrale Dichte jedes Frequenzband-gefilterten Signals, das von jedem der Bandpaßfilter eingegeben wird, in Abhängigkeit vom Frequenzband mit einem vorbestimmten Dämpfungskorrekturkoeffizienten multipliziert. Somit erhält man die oben beschriebenen G&sub1;, G&sub2;, ... Gn.
Die Unterscheidung der Korrelation zwischen den momentanen spektralen Dichten G&sub1;, G&sub2;, ... Gn und den spektralen Bezugsdichten S&sub1;, S&sub2;, ... Sn läßt sich auch mit der folgenden Formel durchführen, indem man die Summe von Produkten (innere Produkte) der momentanen spektralen Dichten und der spektralen Bezugsdichten berechnet
Wenn das Fahrzeug auf trockener Straße fährt, wird in diesem Fall der Wert E in einen vorbestimmten Bereich fallen. Daher läßt sich werten, daß das teilweise Aquaplaning aufgetreten ist, wenn der Wert E aus dem oben beschriebenen Bereich herausgefallen ist.
Die oben beschriebene Ausführung ist derart angeordnet, daß die Korrelation zwischen den momentanen spektralen Dichten und den spektralen Bezugsdichten bei einer Mehrzahl von Frequenzbändern unterschieden wird. Es ist jedoch auch möglich, das Auftreten des teilweisen Aquaplaning zu erfassen, indem man die momentane spektrale Dichte Gm beim Spitzenfrequenzband Fms der spektralen Bezugsdichteverteilung ermittelt, die im gegenwärtigen Moment der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, und dann diese momentane spektrale Dichte Gm mit der spektralen Bezugsdichte Sm bei dem Spitzenfrequenzband Fms vergleicht. Um in diesem Fall in der Lage zu sein, mit den Änderungen dieser Werte Fms und Sm durch Abnutzung oder Wechsel der Reifen oder mit Verschlechterung von Aufhängungsbuchsen oder dgl. zurechtzukommen, werden bevorzugt diese Werte Fms und Sm erlernt, wenn eine Bewertung der Fahrt auf trockener Straße mit Hilfe des Wischerschalters, des Feuchtigkeitssensors oder dgl. erfolgt ist, um hierdurch die in dem Speicher gespeicherten Werte von Fms und Sm zu korrigieren.
Wie aus der oben beschriebenen Erläuterung ersichtlich, kann erfindungsgemäß auch das Auftreten des teilweisen Aquaplaning, das herkömmlich nicht erfaßt werden konnte, erfaßt werden, indem man die Frequenzanalyse der im Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensor enthaltenen höheren harmonischen Schwingungen durchführt.

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen von Straßen-Radgrip, die einen Radgeschwindigkeitssensor (1) zum Erfassen einer Drehzahl eines Rads eines Fahrzeugs aufweist,

gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Bandpaßfiltern (2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n) zum Filtern einer Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors (1) bei einer Mehrzahl von Frequenzbändern;

ein Bezugswertspeichermittel (3) zum Einspeichern von Speicherbezugswerten, die von der Drehzahl des Rads abhängig sind, wobei die Bezugswerte für jedes Frequenzband der mehreren Bandpaßfilter (2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n) gesetzt werden; und

ein Erfassungsmittel (3) zum Erfassen von Straßen-Radgrip auf Basis einer Korrelation zwischen einem durch die Bandpaßfilter (2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n) für jedes der Frequenzbänder erzielten Ausgangssignal und dem in dem Bezugswertspeichermittel (3) eingespeicherten Bezugswert für jedes der Frequenzbänder.

2. Vorrichtung zum Erfassen von Straßen-Radgrip, die einen Radgeschwindigkeitssensor (1) zum Erfassen einer Drehzahl eines Rads eines Fahrzeugs aufweist,

gekennzeichnet durch einen Bandpaßfilter zum Filtern einer Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors bei einem vorbestimmten Frequenzband, das sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert;

ein Bezugswertspeichermittel (3) zum Einspeichern eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Bezugswerts, wobei der Bezugswert für das Frequenzband des Bandpaßfilters gesetzt wird; und

ein Erfassungsmittel (3) zum Erfassen von Straßen-Radgrip auf Basis einer Korrelation zwischen einem durch den Bandpaßfilter erzielten Ausgangssignal und dem in dem Bezugswertspeichermittel eingespeicherten Bezugswert.

3. Vorrichtung zum Erfassen von Straßen-Radgrip nach Anspruch 2, die ferner ein Korrekturmittel aufweist, um das Frequenzband des Bandpaßfilters oder/und den Bezugswert auf Basis eines Ergebnisses von Fahrt auf trockener Straße zu korrigieren.