KR20020081368A

KR20020081368A - 차량의 곡선 구간 주행 상태의 감시를 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20020081368A
Application number: KR1020027011270A
Authority: KR
Inventors: 헤스메르트울리히; 브라헤르트요스트; 자우터토마스; 반델헬무트; 폴친노르베르트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2002-10-26
Also published as: DE10160048A1; DE10160048B4; JP2004516980A; EP1263637A1; WO2002053428A1; US20030093208A1

Abstract

본 발명은, 차량의 곡선 구간 주행 중에 휠(12)의 적어도 하나의 휠 변수를 측정하고 휠 변수를 나타내는 적어도 하나의 신호(Si, Sa)를 발생시키는, 휠(12)에 포함되는 적어도 하나의 센서 장치(10)와, 신호(Si, Sa)를 처리하고 처리의 결과에 따라 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 결정하는 평가 장치(14)를 포함하는, 적어도 하나의 휠(12)을 구비하는 차량의 곡선 구간 주행 상태를 감시하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 센서 장치(10)는 주로 노면과 휠 접촉면 사이에 작용하는 휠(12)의 적어도 하나의 휠 힘 성분을 측정하는 휠 하중 센서 장치(10)이다. 또한, 본 발명은 이에 상응되는 방법에 관한 것이다.

Description

차량의 곡선 구간 주행 상태의 감시를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING THE CORNERING DYNAMICS OF A MOTOR VEHICLE}

종래 기술 분야에는 곡선 구간 주행 시 차량의 주행 상태 개선을 목적으로 하는 다양한 시스템 및 방법이 공지되어 있다. 예를 들어 휠마다 각각 하나의 휠 속도 센서, 조향각 센서 및 종방향 가속도 센서를 포함하는 4개의 휠을 갖는 차량용 전진 제어 장치가 공지되어 있다. 구동되지 않는 휠의 속도로부터 차량의 속도와 근사한 기준 속도가 결정된다. 종방향 가속도 센서에 의해 측정된 종방향 가속도로부터, 현재 타이어 마찰면과 노면 사이에 작용하는 마찰값(μ)이 추정된다. 이렇게 추정된 마찰값과 기준 속도로부터 등식을 이용해 한계 조향각 수치가 계산되는데, 이 조향각 수치가 초과되는 경우에는 주행 상태의 불안정성이 나타날 확률이 높다. 조향각이 한계 조향각을 초과하고, 동시에 구동 슬립(driving slip)이 발생하며, 기준 속도가 한계 속도를 초과하는 경우에는, 휠 각도 센서에서 기준 속도가 다시 계산되는 것이 아니라, 자신의 현재값을 계속 보유한다. 구동 슬립 제어기의 제동장치 간섭 및/또는 엔진 간섭을 통해 차량 속도는 거의 이 속도로 조절된다.

상술된 센서와 관련해 다수의 타이어 제작사들이 차세대 타이어로서 소위 지능형 타이어를 투입할 것이라는 사실이 알려져 있다. 이런 타이어의 경우 새로운 센서 및 평가 장치가 직접 타이어에 장착될 수 있다. 이런 종류의 타이어의 사용은 예를 들어 주행 방향의 횡방향 및 종방향으로 타이어에 발생하는 토크의 측정, 타이어 압력의 측정 또는 타이어 온도의 측정과 같은 추가적인 기능을 허용한다. 이런 맥락에서 예를 들어, 바람직하게는 원주 방향으로 진행되는 전계선을 갖는 자성화된 면 또는 밴드를 각 타이어에 장착하는 것이 가능하다. 자성화는 예를 들어 구간별로 항상 동일한 방향을 갖되, 극이 교차되는 형태로 이루어질 수 있다. 자성화된 밴드는 림 돌출부 및 타이어 접촉면 근처에 장착되는 것이 바람직하다. 따라서 센서는 휠 속도로 회전한다. 이에 상응하게 변환기는 차체에 견고하게 부착되도록 회전 방향이 서로 다른 두 개 또는 복수의 점에 고정되는 것이 바람직하며, 이런 변환기(transducer)는 회전축을 기준으로 서로 다른 방사상의 간격을 갖는다.이로 인해 내측 측정 신호와 외측 측정 신호를 얻을 수 있다. 따라서 타이어의 회전은 원주 방향에서의 측정 신호 또는 측정 신호들의 변화하는 극성을 통해 감지될 수 있다. 내측 측정 신호 및 외측 측정 신호의 크기 및 시간적 변화로부터 예를 들어 휠 속도가 산정될 수 있다.

또한 센서를 휠 베어링에 배치하는 것도 이미 제안된 바 있는데, 이 경우 휠 베어링의 회전하는 부분 뿐 아니라 정지된 부분에도 센서가 배치될 수 있다. 예를 들어 이 센서는 마이크로 스위치 어레이(array) 형태의 마이크로 스위치로서 실현될 수 있다. 휠 베어링의 가동 부품에 부착된 센서를 통해 예를 들어 휠의 하중 및 가속도 또는 회전수가 측정된다. 이런 데이터는 전자적으로 저장된 기본 패턴 또는 유사한 데이터 또는 휠 베어링의 고정 부품에 부착되어 있는 유사한 마이크로 센서와 비교된다.

본 발명은, 차량의 곡선 구간 주행 시 적어도 하나의 휠 변수를 측정하며 휠 변수를 나타내는 적어도 하나의 신호를 발생시키는, 휠에 포함되는 적어도 하나의 센서 장치를 포함하며, 또한 신호를 처리하고 처리의 결과에 따라 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 결정하는 평가 장치를 포함하는, 적어도 하나의 휠을 구비하는 차량의 곡선 구간 주행 상태의 감시를 위한 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 차량의 곡선 구간 주행 중 휠의 적어도 하나의 휠 변수 측정 단계와, 휠의 적어도 하나의 휠 변수 처리 단계와, 처리의 결과에 따라 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 결정 단계를 포함하는, 적어도 하나의 휠을 구비하는 차량의 곡선 구간 주행 상태의 감시를 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 시스템에 대한 블록도이다.

도2는 본 발명에 따른 방법에 대한 흐름도이다.

도3은 본 발명에 따른 대안적 방법에 따른 흐름도이다.

도4는 타이어 측벽 센서가 장착된 타이어의 부분 단면도이다.

도5는 도4에 도시된 타이어 측벽 센서의 예시적 신호 그래프이다.

본 발명은 센서 장치가 휠 하중 센서 장치인 것을 통해 일반적 유형의 시스템을 구축하는데, 이 센서 장치는 적어도 주로 노면과 휠 접촉면 사이에 작용하는 휠의 휠 힘 성분을 측정한다. 종래 기술에 비해 본 발명에 따른 시스템이 갖는 우수한 이점은 이 시스템의 범위 내에서 사용되는 센서 장치들의 간소화인데, 가장 간단한 경우 단지 한 가지의 센서 장치만으로 실현될 수 있다.

원칙적으로 차량의 하나의 휠에 하나의 센서 장치를 배치하는 것으로도 충분하다. 휠 힘 성분 또는 기타 휠 변수가 차량 휠의 단지 하나의 부분에서 측정되는 경우, 이렇게 얻어진 값으로부터 측정되지 않은 휠에 대한 값을 계산할 수 있다.하지만 본 발명에서는 결정된 곡선 구간 한계값의 정확도를 위해, 복수의 휠, 더욱 바람직하게는 모든 휠에 각각 적어도 하나의 센서 장치가 포함되는 것이 선호된다.

휠 변수는 각각의 휠에 포함된 센서 장치를 통해 직접 측정될 수 있으며 매우 정확하게 결정될 수 있다. 비교적 간단한 센서 장치를 통해 이렇게 측정된 휠 변수에서 하나 또는 복수의 곡선 구간 주행 한계값을 매우 정확하게 계산할 수 있다.

센서 장치의 센서 신호 처리를 통해 얻을 수 있는 휠 힘 성분으로는 휠 접촉면에서 휠의 원주 방향에 대해 수직으로 작용하는 휠 측력, 및/또는 휠 접촉면에서 휠 원주 방향에 대해 접선으로 작용하는 휠 전후방향 힘, 및/또는 휠 접촉면에 대해 수직으로 작용하는 휠 접촉력을 들 수 있다. 이외에도 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 결정 시 차량 속도의 정확한 고려를 위해서는 적어도 하나의 휠, 바람직하게는 적어도 하나의 구동 휠 및 적어도 하나의 비구동 휠, 더욱 바람직하게는 모든 휠의 회전수가 결정될 수 있다.

기술된 휠 힘 성분을 결정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이런 요소를 측정함으로써 휠 접촉면과 노면 사이에 작용하는 마찰값이 계산될 수 있기 때문이다. 가장 정확한 결과는 휠 측력인데, 정확도 개선을 위해 및/또는 휠 측력을 통해 얻어진 결과에 대한 타당성 검사를 위해 다른 하나의 또는 복수의 휠 힘 성분이 사용될 수 있다.

마찰값 결정 시 차량의 종방향 가속도를 고려함으로써 마찰값을 매우 정확하게 결정할 수 있다. 이 사항은 특히 마찰값이 우선적으로 휠 측력을 통해서만 결정된 경우에 적용되는데, 그 이유는 주행 방향으로 또는 그 반대 방향으로 작용하는 힘이 휠 접촉면에 실제 작용하는 전체 마찰력에 대해 추가적으로 고려되기 때문이다.

각 휠의 휠 전후방향 힘으로부터 종방향 가속도가 계산될 수 있는데, 그 이유는 휠 전후방향 힘이 차량을 가속 또는 감속시키는 힘이기 때문이다. 또한 이런 차량의 종방향 가속도는 하나의 또는 복수의 휠 회전수, 특히 이것의 시간적 변화로부터 결정될 수 있다. 또한 각각의 다른 결과에 대한 타당성을 검사하기 위해, 또는 결과의 정확도를 개선하기 위해, 휠 전후방향 힘 뿐 아니라 하나의 휠 또는 바람직하게는 복수의 휠 또는 더욱 바람직하게는 모든 휠의 회전수도 차량의 종방향 가속도 결정에 사용될 수 있다.

타이어 또는 휠과 노면 사이에 작용하는 마찰값의 결정 시 곡선 구간에서의 차량의 동적 축하중 변위를 고려함으로써 정확도를 더욱 개선할 수 있다. 동적 축하중 변위는 적어도 하나의 곡선 구간 내측의 휠 및 적어도 하나의 곡선 구간 외측의 휠에 대한 휠 접촉력으로부터, 더욱 바람직하게는 모든 휠의 접촉력으로부터 매우 간단하게 결정된다.

적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 결정하기 위해 여러 가지 시스템 형태가 고려될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예의 경우 평가 장치는 자신에게 제공되는 센서 신호로부터 차량이 비임계적인지, 즉 안정적인지 또는 임계적인지, 즉 불안정적인 지와 같은 차량의 주행 상태를 평가할 수 있다. 차량 상태의 평가를 위한 평가 장치가 적어도 하나의 측정된 휠 힘 성분 및/또는 휠 회전수를 사용하는 경우에는 바람직하게도 시스템의 구조가 간단한 형태로 유지될 수 있다.

휠이 미끄러지기 시작하는 경우에서와 같이 차량이 임계적 상태에 도달되는 것이 평가 장치에 의해 감지되는 경우에는 현재의 휠 변수, 특히 휠 측력 및/또는 휠 전후방향 힘 또는 휠 토크가 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값으로서 결정된다.

바람직하게도 이 시스템에는 저장 장치가 내장되어 있는데, 평가 장치는 적어도 하나의 결정된 곡선 구간 주행 한계값의 저장을 위해 이 저장 장치에 전달되므로, 저장된 곡선 구간 주행 한계값은 주행 상태 조절을 위해 활용될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예의 경우 평가 장치는 차량에 의해 현재 주행되는 곡선 구간의 곡선 반경을 결정할 수 있다. 이것은 예를 들어 차량의 현재 편주 속도 및 평균 차량 속도를 통해 이루어질 수 있다. 차량의 편주 속도 및 곡선 반경의 결정에 관해서는 차후에 상세히 설명된다. 대안적 방법으로서 곡선 반경은 편주 속도를 사전에 계산하지 않고 비구동 휠의 속도 차이 및 회전수 차이, 차량 속도 및 차량의 휠 트랙 너비로부터 계산될 수 있다.

곡선 구간 주행 시 특정 차량 속도에서 발생되는 원심력에 대한 기준인 결정된 곡선 반경, 및 휠 또는 노면 사이에서 전달되는 최대 하중에 대한 기준인 결정된 마찰값으로부터 평가 장치는 최대 가능한 한계 곡선 구간 가속도 및/또는 한계 곡선 구간 속도를 곡선 구간 한계값 중 적어도 하나로서 결정할 수 있다.

바람직하게도 동일한 이유에서 이 시스템은 상술된 바와 같은 저장 장치를갖는다.

곡선 구간 주행 시 차량의 차량 상태 조절은 평가 장치가 조절 신호를 발생시키고, 또한 조절 신호에 따라 차량의 운전 상태에 영향을 미치는 조절 장치가 이 시스템에 포함됨으로써, 간단하게 이루어질 수 있다.

이를 위해 평가 장치는 적어도 하나의 현재 차량 상태값 또는 현재 휠 변수, 즉 휠 힘 성분, 휠 토크 또는 휠 회전수를 상응하는 저장된 곡선 구간 주행 한계값과 비교하고 비교 결과에 따라 조절 신호를 발생시킨다.

조절 장치는 조절 신호에 따라 적어도 하나의 휠에 대한 휠 제동압력 및/또는 엔진 출력을 변화시킬 수 있다. 엔진 출력의 변화로는 엔진 스로틀 밸브의 조절 및/또는 점화 시점의 조절 또는 연료 분사량의 조절을 들 수 있다. 이 모든 것은 요즘 출고되는 엔진에서 일반적으로 이미 존재하는 부품을 통해 실현될 수 있다.

차량에 이미 존재하는 부품의 활용 및 이에 따른 본 발명에 따른 시스템의 효율성은 다음을 통해 더욱 개선될 수 있다. 조절 장치 및 필요하면 평가 장치도 예를 들어 ESP(차체 안정화 프로그램) 및/또는 ABS(차륜 잠김 방지 제동 장치) 및/또는 ASR(구동 슬립 제어 시스템)과 같은 차량의 주행 상태 조절 및/또는 제어를 위한 장치에 포함되거나 또는 장치이다. 이런 분류는 조절 장치 및/또는 평가 장치가 위에서 기술된 시스템의 일부인 경우에도 허용된다.

위에서 기술된 휠 변수는 특히 간단하면서도 상당히 정확하게 타이어 센서 장치를 통해 측정될 수 있다. 이런 종류의 센서 장치는 실제 발생 위치와 매우 근접한 위치에서 이런 휠 변수를 측정하는 것을 허용한다. 대안적 방법으로서 본 발명에 따른 시스템의 실현을 위해 휠 베어링 센서 장치가 사용될 수 있다. 이 경우에도 휠 변수의 측정이 실제 발생된 위치와 인접한 위치에서 측정이 이루어지므로 측정 결과의 높은 정확도가 보장된다.

상술된 본 발명의 이점은 적어도 하나의 타이어 및/또는 하나의 휠을 이용한 차량의 주행 상태 제어 및/또는 조절을 위한 시스템을 통해 실현된다. 타이어 및/또는 휠, 특히 휠 베어링에는 하중 센서가 장착되어 있고 하중 센서의 출력 신호에 따라 휠 변수가 결정되며, 이 휠 변수는 곡선 구간 한계 속도 및/또는 곡선 구간 한계 가속도 및/또는 곡선 구간 한계 토크의 결정에 사용되며, 이 곡선 구간 한계 속도 및/또는 곡선 구간 한계 가속도 및/또는 곡선 구간 한계 토크는 차량 주행 상태 조절 및/또는 제어 시 고려된다.

본 발명은 적어도 하나의 휠 변수가 주로 노면과 휠 접착면 사이에서 작용하는 휠의 휠 힘 성분인 것을 통해 종에 따른 시스템을 구축한다. 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 결정은 휠의 적어도 하나의 측정된 휠 변수에 따라 이루어지며, 이로서 적은 센서 비용으로도 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 정확한 결정이 허용된다. 적어도 하나의 결정된 곡선 구간 한계값의 정확도는 휠 변수 측정이 이루어지는 휠의 수량이 증가할수록 개선된다는 점이 강조되어야 한다.

이외에도 본 발명에 따른 방법을 통해 본 발명에 따른 시스템과 관련해 기술된 이점들이 실현되므로, 이 방법의 다음 실시예에 대한 보완적 설명을 위해 이전에 기술된 시스템에 대한 설명을 참조할 수 있다.

차량 속도의 고려 하에서 가능한 한 정확하게 곡선 구간 주행 한계값을 결정하기 위해 처리 단계에 휠 회전수 결정이 포함되는 것이 바람직하다.

이미 기술된 바와 같이 휠의 이미 결정된 휠 힘 성분, 특히 휠 측력으로부터 각각의 적용된 마찰값이 매우 정확하게 결정될 수 있다.

이외에도 처리 단계에는, 바람직하게는 휠 전후방향 힘 및/또는 휠 회전수로부터 하는 차량의 종방향 가속도에 대한 결정이 포함되는 것이 바람직하다. 이 종방향 가속도는 적용된 마찰력 결정 시 고려되며, 이것의 더욱 정확한 결정에 기여한다.

또한 적어도 하나의 곡선 구간 내측 및 적어도 하나의 곡선 구간 외측의 휠, 바람직하게는 각각의 휠에 대한 적어도 하나의 결정된 휠 힘 성분로부터 동적 축하중 변위를 간단하게 결정할 수 있는데, 이 축하중 변위는, 마찰값을 더욱 정확하게 결정하기 위해 적용된 마찰값의 결정 시 고려될 수 있다. 물론 동적 축하중 변위는 다른 방식에 따라 휠 변수 또는 휠 하중으로부터 추가적인 횡방향 가속도 센서를 통해 결정될 수도 있다.

이 시스템을 통해 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 결정할 수 있는 다른 가능성도 존재한다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예의 경우 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 결정에는, 적어도 하나의 휠 힘 성분을 통해 차량을 임계적 및 비임계적 주행 상태로 평가하는 단계와, 차량이 임계적으로 평가된 주행 상태에 도달하는, 특히 휠 토크 및/또는 휠 측력과 같은 적어도 하나의 휠 변수를 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값으로서 결정하는 단계와, 양호하게는,적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 저장 단계가 포함될 수 있다.

위에서 기술된 휠 토크는 휠 전후방향 힘 및 휠 반지름으로부터 간단하게 결정될 수 있다. 저장 단계는 후속 주행 상태 조절을 위한 곡선 구간 주행 한계값이 제공될 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 대안적인 방법에서는 처리 단계에, 바람직하게는 비구동 휠의 결정된 휠 회전수로부터, 평균 차량 속도를 결정하는 단계와, 바람직하게는 현재 차량 속도 및 평균 차량 속도로부터, 차량에 의해 현재 주행된 곡선 구간의 곡선 반경을 결정하는 단계가 포함될 수 있다.

이 경우 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값에 대한 결정 단계에는, 결정된 곡선 반경 및 결정된 마찰값으로부터, 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값으로서의 차량의 곡선 구간 한계 속도 및/또는 곡선 구간 한계 가속도의 결정 단계와, 양호하게는, 적어도 하나의 곡선 구간 한계값의 저장 단계가 포함될 수 있다.

마지막에 기술된 실시예의 이점은 적어도 하나의 곡선 구간 한계값을 결정하기 위해 차량이 임계적 주행 상태에 도달할 필요가 없다는 것이다.

위에서 언급된 두 가지 방법이, 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값 결정 시 적어도 하나의 결정된 곡선 구간 한계값을 상호 검사하기 위해 및/또는 적어도 하나의 결정된 곡선 구간 주행 한계값의 정확도를 개선하기 위해, 조합적으로도 적용될 수 있다는 점이 강조되어야 한다. 위에서 언급된 곡선 반경의 결정은 이전에 언급된 휠 변수 저장 단계에서 차량 상태가 임계적 상태로 전환되는 경우, 결정된 한계 휠 회전수 및 한계 곡선 구간 속도로부터 곡선 반경 및/또는 한계 곡선 구간가속도를 계산하기 위해, 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법이 적용되는 차량의 교통 안전은 다음과 같은 주행 상태 조절 장치를 통해 현저히 개선될 수 있다. 여기에는, 적어도 하나의 현재 주행 상태값 또는 적어도 하나의 휠 힘 성분을 상응하는 저장된 곡선 구간 주행 한계값과 비교하는 단계와, 비교 결과에 따라 차량의 운전 상태에 영향을 주는 단계가 포함된다.

차량의 운전 상태에 영향을 주는 단계는 엔진 출력 및/또는 적어도 하나의 휠에 대한 휠 제동 압력의 변경을 통해 이루어진다. 차량의 운전 상태에 영향을 주는 정확성 및 가능한 한 간단한 방식에 따른 본 발명의 실현이라는 관점에서 볼 때, 예를 들어 ESP 및/또는 ABS 및/또는 ASR과 같은, 차량의 주행 상태 조절 및/또는 제어를 위한 장치를 통해 차량의 운전 상태가 영향을 받는 것이 바람직하다.

위에서 언급된 주행 상태값은, 예를 들어 차량 속도 및 차량 가속도와 같은 차량의 주행 상태를 설명하는 값을 나타낸다.

도1에는 본 발명에 따른 시스템의 블록 선도가 도시되어 있다. 휠(12)에는 센서 장치(10)가 포함되어 있는데, 여기에 도시된 휠(12)은 차량의 모든 휠들을 나타낸다. 센서 장치(10)는, 센서 장치(10)의 신호를 처리하기 위한 평가 장치(14)와 연결되어 있다. 평가 장치(14)는 조절 장치(16)와 연결되어 있다. 이 평가 장치(16)는 다시 휠(12)에 포함된다.

여기에 도시된 실시예의 경우 센서 장치(10)는 휠(12)의 휠 측력, 휠 접촉력, 휠 전후방향 힘 및 휠 회전수를 측정한다. 센서 장치에 의해 측정된 결과는 후속 처리를 위해 평가 장치(14)에 전달된다. 예를 들어 평가 장치(14) 내에서는 타이어의 측정된 변형으로부터 휠 하중이 결정될 수 있는데, 이때 저장 장치 내에 저장된 변형-휠 하중-특성 곡선이 사용된다.

평가 장치(14) 내에서는 각각의 휠 힘 성분 및 휠 회전수 또는 이것들의 조합으로부터 각 휠의 운동 상태 및 견인 상태를 나타내는 휠 변수가 결정된다. 예를 들어 각 휠의 휠 하중으로부터 구동 토크가 결정될 수 있으며, 휠 전후방향 힘 및/또는 휠 회전수로부터 차량의 종방향 가속도가 유도될 수 있고, 구동되지 않는 휠의 휠 회전수로부터 차량 속도가 결정될 수 있다. 차량의 곡선 구간 주행 시 휠 접촉력으로부터 동적인 축하중 변위가 결정되는데, 이 결정값을 통해 마찰값의 결정 정확도가 더욱 개선된다.

평가 장치(14)는 차량이 안정적인 주행 상태인지를 검사한다. 예를 들어 곡선 구간 주행 시 차량 또는 각 휠이 곡선 구간의 방사상 방향으로 미끄러짐으로 인한 불안전성이 평가 장치(14)에 의해 감지되는 경우, 평가 장치(14)는 현재 측정된 휠 힘 성분을 한계 휠 측력, 한계 휠 접촉력 및 한계 휠 전후방향 힘으로서 저장하며, 현재 측정된 차량 속도를 한계 곡선 구간 속도로서 저장한다. 본 발명에 따른 시스템 또는 본 발명에 따른 방법의 실현을 위해서는 이런 몇 가지의 한계값 만으로도 충분하다. 또한 한계력이 한계 가속도로 환산되고 이런 값들로서 저장될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템 또는 방법을 위한 한계 곡선구간 속도를 결정하기 위한 다른 가능성은 운행된 곡선 구간의 현재 곡선 반경 및 결정된 마찰값으로부터 결정하는 것이다. 현재 곡선 반경의 결정과 관련해 아래에서 계속 설명된다.

평가 장치(14)는 하나 또는 복수의 결정된 휠 변수를 상응하는 저장된 한계값과 비교하며, 차량의 주행 상태가 불안정적이 될 수 있는 위험이 존재하는 경우 조절 신호를 발생시킨다.

그 다음 이 조절 신호는 조절 장치(16)에 전달되어, 신호에 따라 차량의 주행 상태, 특히 휠(12)에 안정화 영향이 실현될 수 있다. 이러한 영향은 엔진 간섭, 즉 엔진 스로틀 밸브의 조절 및/또는 점화 시점 및/또는 연료 분사량에 대한 조절, 및/또는 제동 간섭을 통해 이루어질 수 있다.

도2에서는 본 발명의 범위 내에서 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에 대한 흐름도가 도시되어 있는데, 이 흐름도는 곡선 구간에서의 차량의 주행 상태의 평가를 위한 것이다. 도1에 도시된 시스템은 본 발명에 따른 방법의 이행을 위해 특히 적합하다. 다음에서는 각 단계의 의미에 대해 설명된다.

S01: 센서 장치를 통한 타이어의 회전 속도 및 변형의 측정 단계.

S02: 측정된 변형으로부터 한 노면 상에서의 타이어의 접촉력, 전후방향 힘 및 측력의 결정 단계.

S03: 결정된 타이어의 측력, 전후방향 힘 및 접촉력과 이전의 불안정적 주행 상태에서 결정되고 저장된 한계 측력값, 한계 전후방향 힘값 및 한계 접촉력값과의 비교 단계; 휠 회전수와 이전에 불안정적 주행 상태에서 결정되고 저장된 한계 휠 회전수값과의 비교 단계.

S04: 임계적 주행 상태의 인식 및 적합한 조절 신호의 발생 단계.

S05: 제동 간섭 및/또는 엔진 간섭을 통한 차량 주행 상태에 영향을 주는 단계.

도2에 도시된 방법 진행은 동일한 방식 또는 유사한 방식에 따라 전륜 구동 차량 또는 후륜 구동 차량에 적용될 수 있다. 단계(S01)에서는 타이어의 변형이 측정된다. 이외에도 단계(S01)에서는 타이어의 휠 회전속도 및 휠 회전수가 결정된다.

이 변형으로부터 단계(S02)에서는 휠 측력, 휠 전후방향 힘 및 휠 접촉력이 결정된다. 예를 들어 이것은 변형과 해당 휠 힘 성분와의 관계를 나타내는, 저장 장치 내에 저장된 특성 곡선을 통해 이루어진다.

단계(S03)에서는 결정된 휠 하중 및 결정된 휠 회전수가 저장된 한계값과 비교된다. 이 한계값은 불안정적 주행 상태 도달 시 저장 장치에 저장되는 휠 하중 및/또는 휠 회전수이다. 예를 들어 단계(S03)에서 한계값이 초과되는 경우에는 단계(S04)에서 임계적 주행 상태가 감지되고 인식된 임계적 주행 상태에 따라 적합한 조절 신호가 발생된다. 이와는 달리 한계값이 초과되지 않은 경우에는 방법은 단계(S01)로 복원된다.

단계(S05)에서는 차량의 주행 상태가 단계(S04)의 조절 신호의 영향에 따라 변화한다.

도3에서는 대안적 방법에 대한 흐름도가 도시되어 있다. 이 방법 단계는 도2에 따른 방법 단계와는 달리 부호에 생략부호(')가 추가된다. 여기에서 동일 부호는 도2에서와 동일한 방법 단계를 나타낸다. 각 방법 단계의 의미는 다음과 같다.

S01': 센서 장치를 통한 타이어의 회전 속도 및 변형의 측정 단계.

S02': 측정된 변형으로부터 노면 상에서의 타이어의 접촉력, 전후방향 힘 및 측력의 결정 단계.

S06': 바람직하게는 휠 전후방향 힘이 고려되는, 측정된 휠 회전수로부터 차량의 종방향 가속도의 결정 단계.

S07': 측정된 휠 접촉력으로부터 한 동적 축하중 변위의 결정 단계.

S08': 종방향 가속도 및 동적 축하중 변위가 고려되는, 측정된 휠 하중으로부터 마찰값의 결정 단계.

S09': 현재 주행 중인 곡선 구간의 곡선 반경의 결정 단계.

S10': 결정된 곡선 반경 및 결정된 마찰값으로부터, 한계 곡선 구간 가속도 및/또는 한계 곡선 구간 속도의 결정 단계.

S11': 현재 곡선 구간 가속도 및 현재 차량 속도와 한계 곡선 구간 가속도 및/또는 한계 곡선 구간 속도의 비교 단계.

S04': 임계적 주행 상태의 인식 및 적합한 조절 신호의 발생 단계.

S05': 제동 간섭 및/또는 엔진 간섭을 통한 차량 주행 상태에 영향을 주는 단계.

단계(S06', S07')는 필수적인 것이 아니지만, 이 단계에서 측정되는 곡선 구간에서의 차량의 동적 축하중 변위 및 차량의 종방향 가속도로 인해 단계(S08')에서의 마찰값 결정 시 정확도가 현저하게 개선된다. 이것의 결정은 주로 결정된 휠 측력을 근거로 하지만, 이외에도 노면과 타이어 접촉면 사이에서 작용하는 휠 힘 성분 및 바로 위에서 설명된 값이 고려될 수 있다.

단계(S09')에서는 예를 들어 차량의 편주 속도(yaw rate)로부터 차량이 주행되는 곡선 구간의 곡선 반경이 계산된다. 차량의 편주 속도는 예를 들어 특징적인 차량 치수 및 비구동 휠의 평균 속도로부터 다음의 등식을 통해 계산될 수 있다.

a.) 후륜 구동 차량의 경우:

[수학식 1]

여기에서

b.) 전륜 구동 차량의 경우:

[수학식 2]

여기에서 c1 및 c2는 상수이고, DV_G는 구동되지 않는 휠 사이의 속도 차이, #RADSTAND는 차량의 휠 상태, #SPURW는 휠 트랙값, VMNA는 구동되지 않는 휠의 평균 속도를 나타낸다.

현재 주행 중인 곡선 구간의 곡선 반경(KURV_RAD)은 KURV_RAD = VMNA /ω로부터 결정된다.

특정한 속도에서 발생되는 횡방향 가속도에 대한 기준인 이렇게 결정된 곡선 반경, 및 타이어 또는 휠과 도로 사이에서 전달 가능한 최대 힘에 대한 기준인, 단계(S08')에서 결정된 마찰값으로부터 한계 곡선 구간 가속도 및/또는 한계 곡선 구간 속도가 단계(S10')에서 계산된다.

단계(S11', S04', S05')에서는, 차량의 실제 곡선 구간 가속도 및/또는 실제 곡선 구간 속도와 한계 곡선 구간 가속도 및/또는 한계 곡선 구간 속도를 비교함으로써, 그리고 필요하면 엔진 및/또는 제동장치에 상응하는 영향을 미치는 적합한 조절 신호를 발생시킴으로서 차량의 각 한계 곡선 구간 가속도 또는 한계 곡선 구간 속도가 조절된다.

도4에서는 소위 타이어 센서 장치/측벽 센서 장치(20, 22, 24, 26, 28, 30)가 포함되어 있는, 휠(12)에 조립된 타이어(32)에 대한 부분 단면도가 도시되어 있는데, 이때 관찰 방향은 타이어(32)의 회전축(D) 방향이다. 타이어 센서 장치/측벽 센서 장치(20)에는 회전 방향이 서로 다른 두 개의 점에서 차체에 견고하게 부착되도록 고정된 두 개의 센서 장치(20, 22)가 포함된다. 이외에도 센서 장치(20, 22)는 휠(32)의 회전축을 기준으로 서로 상이한 간격을 갖는다. 바람직하게는 원주 방향으로 진행되는 전계선을 갖는 센서(24, 26, 28, 30)(밴드)로서 기능하는, 휠 회전축을 기준으로 주로 방사상 방향으로 진행되는 다수의 자성화된 면이 휠(32)의 측벽에 부착되어 있다. 이 자성화된 면의 자기 극성은 교차적으로 형성되어 있다.

도5에는, 내측의 신호(Si), 즉 휠(12)의 회전축(D)에 인접하게 배치된 도4에 따른 센서 장치(20)의 신호 및 외측의 신호(Sa), 즉 휠(12)의 회전축(D)에서 이격되게 배치된 도4에 따른 센서 장치(22)의 신호에 대한 진행 형태가 도시되어 있다. 타이어(32)의 회전은 측정 신호(Si, Sa)의 극성 변화를 통해 감지된다. 신호(Si, Sa)의 크기 및 시간적 변화를 통해 예를 들어 휠 속도가 계산될 수 있다. 이 신호 사이의 위상 변위(T)를 통해 타이어(32)의 변형, 예를 들어 비틀림이 결정될 수 있으며, 이로서 직접적인 휠 하중이 측정될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 대한 기술은 단지 설명을 목적으로 하는 것으로서 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명에서는 발명의 범위 및 발명의 동등성을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화 및 변형이 가능하다.

Claims

차량의 곡선 구간 주행 중에 휠(12)의 적어도 하나의 휠 변수를 측정하고 휠 변수를 나타내는 적어도 하나의 신호(Si, Sa)를 발생시키는, 휠(12)에 포함되는 적어도 하나의 센서 장치(10)와,

신호(Si, Sa)를 처리하고 처리의 결과에 따라 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 결정하는 평가 장치(14)를 포함하는, 적어도 하나의 휠(12)을 구비하는 차량의 곡선 구간 주행 상태의 감시를 위한 시스템에 있어서,

센서 장치(10)는 주로 노면과 휠 접촉면 사이에 작용하는 휠(12)의 적어도 하나의 휠 힘 요소를 측정하는 휠 힘 센서 장치(10)인 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 평가 장치(14)는 적어도 하나의 센서 신호(Si, Sa)로부터 각 휠(12)의 휠 회전수를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 평가 장치(14)는 센서 신호(Si, Sa)로부터 결정된 적어도 하나의 휠 힘 요소, 양호하게는 휠 측력으로부터, 각 적용된 마찰력을 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 양호하게는 평가 장치(14)는 하나의 휠, 양호하게는 모든 휠의 휠 회전수 및/또는 휠 전후방향 힘으로부터 차량의종방향 가속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 평가 장치(14)는 적용된 마찰값의 결정 시 차량의 종방향 가속도를 고려하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 양호하게는 평가 장치(14)는 적어도 하나의 곡선 구간 내측의 휠 및 적어도 하나의 곡선 구간 외측의 휠, 양호하게는 각각의 휠의 휠 접촉력으로부터, 곡선 구간 주행 시 차량의 동적 축하중 변위를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 평가 장치(14)는 적용된 마찰값 결정 시 차량의 동적 축하중 변위를 고려하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 평가 장치(14)는 적어도 하나의 결정된 휠 힘 성분에 따라 차량의 주행 상태를 임계적 또는 비임계적으로 평가하며, 차량이 임계적으로 평가된 주행 상태에 도달하는, 적어도 하나의 현재 휠 변수, 특히 휠 측력 및/또는 휠 전후방향 힘 또는 휠 토크를 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값으로서 결정하며, 양호하게는 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 저장을 위해 저장 장치(15)에 전달하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 양호하게는 평가 장치(14)는 차량의 현재 편주 속도 및 차량의 비구동 휠의 평균 속도로부터, 차량에 의해 현재 주행된 곡선 구간의 곡선 반경을 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 평가 장치(14)는 결정된 곡선 반경 및 결정된 마찰값으로부터 차량의 한계 곡선 구간 가속도 및/또는 한계 곡선 구간 속도를 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값으로서 결정하며, 양호하게는 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 저장을 위해 저장 장치에 전달하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 평가 장치(14)는 차량의 적어도 하나의 현재 주행 상태값 또는 적어도 하나의 현재 휠 변수를 상응하는 저장된 곡선 구간 주행 한계값과 비교하고 비교 결과에 따라 조절 신호를 발생시키며, 시스템은 조절 신호에 따라 차량 운전 상태에 영향을 미치는 조절 장치(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 장치(16)는 평가 장치(14)의 조절 신호에 따라 엔진 출력 및/또는 적어도 하나의 휠(12)의 휠 제동 압력을 변화시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 장치(16)와 경우에 따라서 평가 장치(14)는 예를 들어 ESP 및/또는 ABS 및/또는 ASR 시스템과 같은 차량의 주행 상태의 조절 및/또는 제어를 위한 장치에 배속되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 장치(10)는 타이어 센서 장치(20, 22, 24, 26, 28, 30) 및/또는 휠 베어링 센서 장치인 것을 특징으로 하는 시스템.
타이어(32) 및/또는 휠(12), 특히 휠 베어링에 하중 센서(20, 22)가 장착되며, 하중 센서(20, 22)의 출력 신호에 따라 휠 변수가 결정되며, 상기 휠 변수는 곡선 구간 한계 속도 및/또는 곡선 구간 한계 가속도 및/또는 곡선 구간 한계 토크의 결정을 위해 사용되며, 상기 곡선 구간 한계 속도 및/또는 상기 곡선 구간 한계 가속도 및/또는 상기 곡선 구간 한계 토크는 주행 상태의 조절 및/또는 제어 시 고려되며, 적어도 하나의 타이어(32) 및/또는 휠(12)을 구비하는 차량의 주행 상태의 제어 및/또는 조절을 위한 시스템.
차량의 곡선 구간 주행 중에 휠의 적어도 하나의 휠 변수의 측정 단계(S01, S02; S01', S02')와, 휠의 적어도 하나의 휠 변수의 처리 단계(S03; S06' 내지 S09')와, 처리의 결과에 따라 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 결정 단계(S03; S10')를 포함하는, 적어도 하나의 휠(12)을 구비하는 차량의 곡선 구간주행 상태를 감시하는 방법에 있어서,

적어도 하나의 휠 변수는 주로 노면과 휠 접촉면 사이에 작용하는 휠의 휠 힘 성분인 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 측정 단계는 휠 회전수 결정 단계(S01; S01')를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 처리 단계는 특히, 휠, 양호하게는 각각의 휠의 휠 측력으로부터, 적용된 마찰값을 결정하는 단계(S08')를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 단계는 양호하게는, 휠, 특히 각각의 휠의 휠 전후방향 힘 및/또는 휠 회전수로부터, 차량의 종방향 가속도를 결정하는 단계(S06')를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 적용된 마찰력의 결정 시 차량의 종방향 가속도, 양호하게는 휠 변수로부터 결정된 종방향 가속도가 고려(S08')되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 단계는 양호하게는 휠 특히 각각의 휠의 휠 접촉력으로부터 차량의 동적 축하중 변위를 결정하는 단계(S07')를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 적용된 마찰력의 결정 시 차량의 동적 축하중 변위가 고려(S08')되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값의 결정 단계(S03)는, 적어도 하나의 휠 힘 성분에 따라 차량을 임계적 또는 비임계적 주행 상태로 평가하는 단계(S03)와, 차량이 임계적으로 평가된 주행 상태에 도달하는, 적어도 하나의 휠 변수, 특히 휠 측력 및/또는 휠 전후방향 힘 또는 휠 토크를 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값으로서 결정하는 단계와, 양호하게는, 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 단계는, 양호하게는 결정된 휠 회전수로부터 평균 차량 속도를 측정하는 단계와, 양호하게는 차량의 비구동 휠의 현재 편주 속도 및 평균 속도로부터, 차량에 의해 현재 주행된 곡선 구간의 곡선 반경을 결정하는 단계(S09')를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 곡선 구간 주행한계값의 결정 단계는, 결정된 곡선 반경 및 결정된 마찰값으로부터, 적어도 하나의 곡선 구간 주행 한계값으로서 차량의 곡선 구간 한계 속도 및/또는 곡선 구간 한계 가속도를 결정하는 단계(S10')와, 양호하게는 적어도 하나의 곡선 구간 한계값을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 현재 주행 상태값 또는 적어도 하나의 휠 힘 성분을 상응하는 저장된 곡선 구간 주행 한계값과 비교하는 단계(S03, S11')와, 비교 결과에 따라 차량의 운전 상태에 영향을 주는 단계(S04, S05; S04', S05')를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 운전 상태에 영향을 주는 단계는 엔진 출력 및/또는 적어도 하나의 휠(12)의 휠 제동 압력의 변경을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 운전 상태에 영향을 주는 단계가 예를 들어 ESP 및/또는 ABS 및/또는 ASR 시스템과 같은 차량의 주행 상태의 제어 및/또는 조절을 위한 장치에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.