WO2002053426A1 - System und verfahren zur überwachung des fahrverhaltens eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2002053426A1
WO2002053426A1 PCT/DE2001/004827 DE0104827W WO02053426A1 WO 2002053426 A1 WO2002053426 A1 WO 2002053426A1 DE 0104827 W DE0104827 W DE 0104827W WO 02053426 A1 WO02053426 A1 WO 02053426A1
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wheel
tire
determined
force
driven
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PCT/DE2001/004827
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Johannes Schmitt
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Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T2240/00—Monitoring, detecting wheel/tire behaviour; counteracting thereof
    • B60T2240/03—Tire sensors

Definitions

  • the present invention relates to a system for monitoring the driving behavior of a motor vehicle with at least one wheel, the system comprising a sensor device assigned to the at least one wheel, which detects at least one wheel size of the respective wheel and outputs a signal representing the at least one wheel size, and wherein it further comprises an assessment device which processes the signal.
  • the present invention further relates to a method for monitoring the driving behavior of a motor vehicle with at least one wheel, preferably for execution by a system according to the invention, which comprises the steps of detecting at least one wheel size of a wheel and processing the at least one wheel size.
  • Driving dynamics control systems are known from the prior art which determine the driving state of a motor vehicle either on the basis of vehicle models or depending on slip. Influence stuff by manipulation to achieve the greatest possible power transmission between the vehicle wheels and the driving surface or stabilization of the driving state of the motor vehicle. Such interventions can be a change in a wheel brake pressure on one or more wheels and / or a change in the engine power.
  • the force transmission conditions between the wheel and the driving surface are dependent on various parameters, such as the type of wheel or tire used: for example summer or winter tires, the condition of the driving surface: e.g. dry, wet or icy, and also the wheel temperature as well as the wheel speed.
  • the driving dynamics control systems are adapted to the prevailing external conditions.
  • a driving dynamics control system and method is known from the prior art which uses a single-track model for driving dynamics control.
  • the force transmission conditions prevailing between the wheel or tire and the driving surface are incorporated into the model-describing differential equations as slip resistance.
  • the slip stiffnesses are determined by detecting and processing the yaw movement, the slip angle, the vehicle longitudinal speed, the front wheel steering angle and, if the rear wheels are steerable, the rear wheel steering angle is also determined.
  • the quantities mentioned are only recorded and processed during stationary cornering.
  • a front slip resistance is calculated as a function of the detected yaw movement, the detected vehicle longitudinal speed, the detected front and, if applicable, the detected rear wheel steering angle and a fixed value of the rear slip resistance.
  • the variables mentioned are only recorded when stationary cornering.
  • the single-track model stored in the driving dynamics control system is then adapted to the prevailing conditions based on the currently determined slip resistance.
  • response wheel slip threshold values for a traction control system and / or an anti-lock braking system are adapted to the conditions prevailing between the tires and the driving surface by taking measured vehicle operating data into account, taking structural conditions into account, for example the overall transmission ratio of the drive train , the drive torque is determined and the used coefficient of friction is determined from this for a given or measured axle load on the driven vehicle wheels. Furthermore, the drive slip is measured and a friction coefficient wheel slip characteristic curve is selected from a plurality of such characteristic curves on the basis of a friction coefficient / drive slip value pair formed in this way. In the ASR and / or the response wheel slip threshold values belonging to the respectively selected coefficient of friction wheel slip characteristic curve are then used in the anti-lock braking system.
  • the drive torque provided on the driven vehicle wheels is determined in the known method from an engine map, which shows the relationship between the fuel supply and / or air supply with the engine speed, and the overall transmission ratio of the drive train.
  • the tractive force of the vehicle can be inferred from its tractive force. With sensors that respond to the deflection state of the vehicle wheels or to the pressure in a level control system, the normal force that acts between the wheel contact area and the driving surface can be approximately determined.
  • the ratio of tensile force to normal force is the coefficient of friction used.
  • the drive torque delivered to the driven wheels can also be recorded via torque sensors on drive shafts.
  • the pairs of friction-wheel slip values are only determined when a defined driving situation prevails.
  • This driving situation is the vehicle driving straight ahead.
  • tires can be provided in which magnetized surfaces or strips are incorporated into each tire, preferably with field lines running in the circumferential direction. For example, the magnetization always takes place in sections in the same direction, but with the opposite orientation, that is to say with alternating polarity.
  • the magnetized stripes preferably run near the rim flange and near the mountain. The sensors therefore rotate at wheel speed.
  • Corresponding transducers are preferably attached to the body at two or more points that are different in the direction of rotation and also have a different radial distance from the axis of rotation.
  • an inner measurement signal and an outer measurement signal can be obtained.
  • a rotation of the tire can then be recognized in the circumferential direction via the changing polarity of the measurement signal or the measurement signals. From the rolling scope and the temporal change of the inner Measurement signal and the external measurement signal, for example, the wheel speed can be calculated.
  • the sensors can be implemented as micro sensors in the form of micro switch arrays.
  • forces and accelerations and the speed of a wheel are measured by the sensors arranged on the movable part of the wheel bearing. This data is compared with electronically stored basic patterns or with data from a similar or similar microsensor that is attached to the fixed part of the wheel bearing.
  • the generic system is further developed compared to the prior art in that the assessment device determines at least one characteristic value characterizing the power transmission capacity of the at least one wheel in accordance with the result of the processing.
  • the assessment device advantageously determines a wheel lateral force and / or a wheel circumferential force and / or a wheel-to-stand force and / or a wheel speed of the at least one wheel from the at least one sensor signal. In this way, from the at least one signal from a sensor device, it is possible to determine all the variables which are necessary for determining the characteristic characteristic value.
  • the wheel contact force is a wheel force component acting orthogonally to the wheel contact area
  • the wheel circumferential force is a component acting in the wheel contact area and in the wheel circumferential direction
  • the wheel lateral force is a wheel force component orthogonal to the two aforementioned components.
  • a characteristic characteristic value for wheels with tires that is particularly easy to determine is longitudinal tire rigidity and / or lateral tire rigidity. These tire stiffnesses can then be used in a vehicle model. Optionally, the tire stiffnesses can be used to infer the type of tire used and / or the conditions prevailing between the tire and the driving surface, in particular a specific coefficient of friction-wheel slip curve.
  • the longitudinal stiffness of a driven wheel can be determined in an extremely simple manner from a circumferential force determined on the driven wheel and from the wheel speeds of driven and non-driven wheels of the vehicle.
  • the tire longitudinal stiffness can also be defined as the quotient of the circumferential wheel force determined on the driven wheel and the drive slip.
  • the drive slip in turn results from the ratio of the wheel speeds of driven and non-driven wheels in a manner known per se.
  • the assessment device can determine the lateral transverse rigidity of a wheel in an equally simple manner from a wheel lateral force determined on the wheel and from the wheel speeds of driven and non-driven wheels of the vehicle.
  • the tire stiffness can be a quotient of the determined wheel lateral force and the speed difference of driven and non-driven wheels.
  • the tire lateral stiffness can also be defined as a quotient of the wheel lateral force and traction slip.
  • the assessment device can also determine a pair of values from the used coefficient of friction and the wheel slip occurring as the at least one characteristic value of the at least one wheel. Either the mutual checking of wheel stiffness and the pair of values can increase the accuracy of the assessment of the conditions between the wheel and the driving surface, or the pair of values can be used to directly infer a valid coefficient of friction-wheel slip characteristic.
  • the evaluation device can in turn determine the friction coefficient used with extremely little computational effort from the wheel standing force and the wheel circumferential force and determine the wheel slip that occurs from the wheel speeds of driven and non-driven wheels of the vehicle.
  • the system advantageously comprises a storage device in which the at least one characteristic value can be stored.
  • the characteristic value can be made available for further processing or consideration.
  • the assessment device can then select a wheel characteristic from the plurality of predetermined wheel characteristics on the basis of the determined at least one characteristic value.
  • the wheel characteristic curves can be, for example, a family of friction coefficient wheel slip characteristic curves, the type of tire, driving surface condition and the like serving as share parameters. This is particularly advantageous when a device for controlling and / or regulating the driving behavior of the motor vehicle, such as an ESP and / or an anti-lock braking system and / or an ASR system and / or an ACC system, is attached to the vehicle and / or a vehicle dynamics control system working by means of steering interventions and / or a vehicle dynamics control system working by means of chassis interventions is used.
  • Steering interventions that are dependent on this can also take place in a steering system (FLS) that intervenes in driving dynamics ("steer-by-wire" system) (for example, steering angle limitation, counter-steering).
  • FLS steering system
  • This device can then optimally control the driving behavior of the motor vehicle on the basis of the selected wheel characteristic.
  • response threshold values such as response wheel slip threshold values, can also be stored and used.
  • the number of system components and components can be reduced by assigning the assessment device to the device for controlling and / or regulating the driving behavior of the motor vehicle. This includes above all the case that the assessment device is part of the device mentioned.
  • a tire sensor device enables a particularly precise detection of the wheel sizes required to calculate the at least one characteristic value.
  • the wheel sizes are recorded very close to the place where they actually occur, so that influences from downstream components are largely excluded.
  • a wheel bearing sensor device can also be used. This also enables an exact detection of the wheel sizes without further falsification by components present between the detection location and the place of action of the wheel sizes.
  • Both of the sensor types mentioned also have the advantage that they can detect both wheel stand, wheel circumference and wheel side forces as well as a wheel speed.
  • the invention is further developed in that the method further comprises the step of determining at least one characteristic value characterizing the power transmission capacity of the respective wheel in accordance with the result of the processing.
  • the at least one characteristic value characterizing the power transmission capacity of the respective wheel can thus be obtained with little processing or computing effort.
  • the processing step can advantageously include determining a wheel lateral force and / or a wheel circumferential force and / or a wheel contact force and / or a wheel speed in accordance with the at least one detected wheel size. As a result, all of the values necessary for an optimal determination of the at least one characteristic value can be determined from the at least one wheel size.
  • At least one tire rigidity preferably a longitudinal tire rigidity and / or a tire rigidity
  • the longitudinal tire stiffness of a driven wheel can be determined from the circumferential wheel force determined on the driven wheel and from the wheel speeds of driven and non-driven wheels of the vehicle.
  • the transverse tire stiffness of a wheel can be determined from the wheel lateral force determined on the wheel and from the wheel speeds of driven and non-driven wheels of the vehicle.
  • the determined tire stiffness can subsequently be used in a vehicle model and thus serve to update it.
  • the tire type used and / or the condition of the driving surface and / or the tire temperature can be concluded based on the determined tire rigidity.
  • the determined tire stiffness can also be used to infer threshold values, such as response wheel slip threshold values, for driving dynamics controls.
  • a pair of values can be determined from the used coefficient of friction and the wheel slip occurring as the at least one characteristic value of the at least one wheel.
  • a pair of values it is possible to draw direct conclusions about a coefficient of friction-wheel slip characteristic and thus about assigned response wheel slip threshold values.
  • the coefficient of friction can be determined in a particularly simple manner from the wheel contact force and the wheel circumferential force.
  • the wheel slip that occurs can be determined from the wheel speeds of driven and non-driven wheels of the vehicle.
  • the determined at least one characteristic value when controlling and / or regulating the driving behavior of a motor vehicle such as, for example, using an ESP and / or an anti-lock braking and / or an ASR method and / or a mechanical steering method and / or an ACC method and / or a driving dynamics control method operating by means of steering intervention and / or a driving dynamics control method that works by means of chassis interventions.
  • control and / or regulation of the driving behavior of a motor vehicle is adapted as a function of the determined at least one characteristic value, preferably by one of a plurality of predetermined wheel characteristic curves and / or one of a plurality of predetermined response characteristics. Thresholds is selected.
  • the at least one wheel size is advantageously detected directly on a tire of the wheel, in order to thereby improve the accuracy of the detection result. Detection on a wheel bearing also delivers very good results.
  • the tire stiffnesses determined according to the invention can be filtered in a suitable form in order to exclude disruptive influences from the driving surface, for example due to bumps and puddles of water being run over.
  • FIG. 1 shows part of a tire equipped with a tire sidewall sensor
  • FIG. 2a exemplary square waveforms of the tire sidewall sensor shown in FIG. 1;
  • FIG. 2b shows exemplary sine waveforms of the tire sidewall sensor shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a first embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a second embodiment of the method according to the invention.
  • Figure 5 shows a wheel force-wheel slip characteristic
  • Figure 6 shows a family of friction-wheel slip characteristics.
  • the tire / side wall sensor device 20 comprises two sensor devices. directions 20, 22, which are attached to the body at two different points in the direction of rotation. Furthermore, the sensor devices 20, 22 each have "different radial distances from the axis of rotation of the wheel 32.
  • the side wall of the tire 32 is provided with a large number of magnetized surfaces 24, 26, 28 that run essentially in the radial direction with respect to the wheel axis of rotation , 30 (stripes) are provided with field lines which preferably run in the circumferential direction, and the magnetized surfaces have alternating magnetic polarity.
  • FIG. 2a schematically violates the courses of the signal Si converted into a rectangle on the inside, that is to say closer to the axis of rotation D of the wheel 12, of the sensor device 20 according to FIG. 1, and the courses of the signal Sa converted into a rectangle outside, that is, further 1.
  • a sensor device 22 according to FIG. 1 is arranged away from the axis of rotation P of the wheel 12.
  • a rotation of the tire 32 is recognized via the changing polarity of the measurement signals Si and Sa.
  • the wheel speed can be calculated, for example, from the rolling range and the temporal change in the signals Si and Sa. Deformations, for example torsions, of the tire 32 can be determined by phase shifts T between the signals and thus wheel forces can be measured directly.
  • the signal amplitude difference between the two signals can be used to make a statement about the lateral force occurring on the tires.
  • the signal amplitude decreases when the air gap between the tire and the sensor increases.
  • FIG. 2b shows sinusoidal signals Si 'and Sa' originally obtained from the sensor devices 20 and 22.
  • the reference symbol 60 denotes the amplitude ⁇ Si 'of the signal Si' and the reference symbol 62 denotes the amplitude ⁇ Sa 'of the signal Sa'.
  • a signal amplitude is calculated using the following equation:
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a first embodiment of the method according to the invention in the context of the present invention. A determination of a longitudinal tire stiffness and a subsequent correction of a driving dynamics control system are shown. First, the meaning of the individual steps is given:
  • Driving surface from the recorded deformation S03: Detection of wheel speeds of driven and non-driven wheels.
  • step SOI tire deformation of wheels in the circumferential direction is recorded.
  • Wheel circumferential forces are determined from the deformations in step S02. This is done, for example, by means of characteristic curves stored in a storage unit, which indicates the relationship between deformation and wheel circumferential force.
  • step S03 wheel speeds or wheel speeds of driven and non-driven wheels are recorded.
  • step S04 the current wheel slip is determined from the wheel speeds determined in step S03.
  • step S05 the tire longitudinal stiffness is then calculated from the variables determined or determined in steps S02 and S04. The exact calculation procedure is described in more detail below.
  • the determined longitudinal tire stiffness is then used in a vehicle model of a vehicle dynamics control system in step S06. If the vehicle model is, for example, a single-track model, the differential equations describing the model can now be solved with the updated tire longitudinal stiffness and a result that is optimally tailored to the current driving situation.
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a second embodiment of the method according to the invention. A determination of a pair of friction-wheel slip values and a subsequent correction of a driving dynamics control system is shown. The steps of the alternative method are provided with apostrophized reference numerals. The same process steps as in Figure 3 are identified with the same numbers. First, the meaning of the individual steps is given again:
  • SOI ' detection of a deformation of wheels by the sensor device.
  • S07 ' Determination of the used coefficient of friction from the wheel contact force and the wheel circumferential force.
  • S03 ' Detection of wheel speeds of driven and non-driven wheels.
  • S08 ' Determination of a pair of friction-wheel slip values.
  • SO9 ' Selection of a coefficient of friction wheel slip characteristic from a family of such characteristics.
  • S10 ' Use the selected coefficient of friction wheel slip characteristic in a vehicle dynamics control system.
  • Step S06 ' corresponds essentially to step S02, only the wheel contact force is determined in addition to the wheel circumferential force. The utilized coefficient of friction is determined from these forces in step S07 '.
  • step S08 ' The determined coefficient of friction and the determined wheel slip are then combined in step S08 'to form a friction coefficient wheel slip value pair.
  • a coefficient of friction-wheel slip characteristic curve is selected from a family of coefficient of friction-wheel slip characteristic curves, as shown for example in FIG. 6, in step S09 '. This selected characteristic curve is finally used in step S10 'in a vehicle dynamics control system.
  • V wheel is the speed of a driven wheel and v vehicle is the vehicle speed.
  • the ordinate represents the coefficients of friction ⁇ A, ⁇ B and ⁇ S, the indices A, B and S denoting in detail the case of the drive, in particular the accelerated drive, the case of braking or the case of an occurring lateral force.
  • the individual coefficients of friction result from the following equations:
  • F drive is the driving force acting on a tire
  • F braking is the braking force acting on a tire
  • F side force is the lateral force transmitted by a tire
  • F weight is the weight force transmitted by a tire to the driving surface.
  • Curve 40 indicates the relationship between braking force and wheel slip
  • curve 42 indicates the relationship between lateral force and wheel slip
  • the straight line 41 in particular its slope, represents the characteristic value KL of the force transmission capacity of a tire in the longitudinal direction.
  • the straight line 43 in particular its slope, represents the characteristic value KQ of the force transmission capacity of a tire in the transverse direction.
  • 44 is a stable, 46 an unstable wheel slip area.
  • the area 46 is considered to be unstable, since with increasing wheel slip the braking force that can be transmitted between the tire and the driving surface and, above all, the transmitted lateral force decreases, so that the vehicle easily gets out of control in this slip area.
  • An anti-lock braking system is basically designed in such a way that it regulates the wheel slip in the shaded area 48. In this area, a maximum braking force can be transmitted between the driving surface and the vehicle.
  • FIG. 6 shows a family of curves, the individual curves of which each represent a dependency of the brake slip ⁇ B and / or the drive slip ⁇ A as a function of the brake wheel slip ⁇ B or of the drive wheel slip ⁇ A.
  • the following parameters are assigned to the individual curves:
  • a slip control such as that carried out by an anti-lock braking system or an ASR system, should ideally regulate the wheel slip in the hatched control areas 50, since here the greatest brake friction coefficient or drive friction coefficient is achieved and thus a maximum braking or driving force can be transmitted between the tire and the driving surface.
  • the curve that applies to the prevailing force transmission ratios can now be selected from the family of curves and the associated slip threshold values ⁇ 'and ⁇ ".
  • the longitudinal tire stiffness is determined as follows:
  • the average wheel speed of the driven wheels VMAN is determined from the wheel speeds of the driven wheels and the average speed of the non-driven wheels VMA is determined from the wheel speeds of the non-driven wheels.
  • the wheel circumferential force that is to say the longitudinal wheel force F L , is determined by a tire sensor device and / or a wheel bearing sensor device.
  • the lateral tire stiffness K s is determined with the wheel side force F s instead of the wheel longitudinal force F h .
  • one of the curves shown in FIG. 6 and its associated response wheel slip threshold values can be selected directly on the basis of a pair of values ( ⁇ , ⁇ ).

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Abstract

Ein System zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Rad (12) umfaßt eine dem wenigstens einen Rad (12) zugeordnete Sensoreinrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 30), welche wenigstens eine Radgrösse des jeweiligen Rades (12) erfasst und ein die wenigstens eine Radgrösse repräsentierendes Signal (Si, Sa) ausgibt, und umfaßt weiterhin eine Beurteilungseinrichtung (14), welche das die wenigstens eine Radgrösse des Rades (12) repräsentierende Signal (Si, Sa) einrichtung (14) wenigstens einen die Kraftübertragungsfähigkeit des wenigstens einen Rades (12) charakterisierenden Kennwert nach Massgabe des Ergebnisses der Verarbeitung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Rad (12), umfaßt eine dem wenigstens einen Rad.

Description

System und Verfahren zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Rad, wobei das System eine dem wenigstens einen Rad zugeordnete Sensoreinrichtung umfasst, welche wenigstens eine Radgröße des jeweiligen Rades erfasst und ein die wenigstens eine Radgröße repräsentierendes Signal ausgibt, und wobei es weiterhin eine Beurteilungseinrichtung umfasst, welche das Signal verarbeitet.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfah- ren zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Rad, vorzugsweise zur Ausführung durch ein erfindungsgemäßes System, welches die Schritte eines Erfassens wenigstens einer Radgröße eines Rades und eines Verarbeitens der wenigstens einen Rad- große umfasst.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Fahrdynamikregelungssysteme bekannt, die entweder anhand von Fahrzeugmodellen oder schlupfabhängig den Fahrzustand eines Kraftfahr- zeugs durch Stelleingriffe beeinflussen, um eine möglichst große Kraftübertragung zwischen den Fahrzeugrädern und dem Fahruntergrund oder eine Stabilisierung des Fahrzustands des Kraftfahrzeugs zu erreichen. Derartige Stelleingriffe können eine Veränderung eines Radbremsdrucks an einem oder mehreren Rädern und/oder eine Veränderung der Motorleistung sein.
Die zwischen Rad und FahrUntergrund herrschenden Kraft- Übertragungsbedingungen sind dabei von verschiedenen Parametern, wie zum Beispiel vom verwendeten Rad- beziehungsweise Reifentyp: beispielsweise Sommer- oder Winterreifen, vom Zustand des Fahruntergrundes: beispielsweise trocken, nass oder vereist, und auch von der Rad- temperatur sowie der Radgeschwindigkeit abhängig. Um eine möglichst genaue Fahrdynamikregelung zu ermöglichen, werden die Fahrdynamikrege1Systeme an die jeweils herrschenden äußeren Bedingungen angepasst.
Aus dem Stand der Technik ist dabei ein Fahrdynamikregelungssystem und -verfahren bekannt, das zur Fahrdynamikregelung ein Einspurmodell verwendet. Bei einem derartigen Einspurmodell gehen die zwischen Rad beziehungsweise Reifen und Fahruntergrund herrschenden Kraftübertra- gungsbedingungen als Schräglaufsteifigkeiten in die mo- dellbeschreibenden Differentialgleichungen ein.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens des Standes der Technik werden die Schräglaufsteifigkeiten durch Erfassung und Verarbeitung der Gierbewegung, des Schwimmwinkels, der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, der vorderen Radlenkwinkel und, falls die hinteren Räder lenkbar sind, auch der hinteren Radlenkwinkel bestimmt. Die genannten Größen werden dabei lediglich bei einer stationären Kurvenfahrt erfasst und verarbeitet.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird eine vordere Schräglaufsteifigkeit abhängig von der erfassten Gierbewegung, der erfassten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, dem erfassten vorderen und gegebenenfalls dem erfassten hinteren Radlenkwinkel und abhängig von einem fest vorgegebenen Wert der hinteren, Schräglaufsteifigkeit berechnet. Auch dabei werden die genannten Größen lediglich bei einer stationären Kurvenfahrt erfasst. Das im Fahrdynamikregelungssystem hinterlegte Einspurmodell wird dann anhand der aktuell bestimmten Schräglaufsteifigkeiten an die herrschenden Bedingungen angepasst .
Bei einem anderen schlupfbasierten Regelungsverfahren des Standes der Technik werden Ansprech-Radschlupf- Schwellenwerte für ein Antriebsschlupfregelsystem und/oder ein Antiblockiersystem an die zwischen Bereifung und Fahruntergrund herrschenden Verhältnisse dadurch angepasst, dass aus gemessenen Fahrzeugbetriebsdaten unter Berücksichtigung konstruktiver Verhältnisse, wie zum Beispiel der Gesamtübersetzung des Antriebsstranges, das Antriebsmoment ermittelt und aus dieser bei vorgegebener oder gemessener Achslast an den angetriebenen Fahrzeugrädern der ausgenutzte Reibwert bestimmt wird. Weiterhin wird der Antriebsschlupf gemessen und anhand eines so gebildeten Reibwert-Antriebsschlupf- Wertepaares eine Reibwert-Radschlupf-Kennlinie aus einer Mehrzahl derartiger Kennlinien ausgewählt. Im ASR- und/oder im Antiblockiersystem werden dann die zu der jeweils ausgewählten Reibwert-Radschlupf-Kennlinie gehörenden Ansprech-Radschlup Schwellenwerte verwendet.
Das an den angetriebenen Fahrzeugrädern bereitgestellte Antriebsmoment wird in dem bekannten Verfahren aus einem Motorkennfeld, das den Zusammenhang zwischen Kraftstoffzufuhr und/oder Luftzufuhr mit der Motordrehzahl wiedergibt, und der Gesamtübersetzung des Antriebsstranges ermittelt. Aus dem Antriebsmoment des Fahrzeugs kann auf dessen Zugkraft geschlossen werden. Mit Sensoren, die auf den Einfederungszustand der Fahrzeugräder oder auf den Druck in einem Niveauregulierungssystem ansprechen, kann die Normalkraft, die zwischen RadaufStandsfläche und Fahruntergrund wirkt, näherungsweise bestimmt werden. Das Verhältnis von Zugkraft zu Normalkraft ist dabei der ausgenutzte Reibwert.
Alternativ kann das an die angetriebenen Räder abgegebe- ne Antriebsmoment auch über DrehmomentSensoren an Antriebswellen erfasst werden.
Auch in dem letztgenannten Fall werden die Reibwert- Radschlupf-Wertepaare lediglich bei Vorherrschen einer definierten Fahrsituation bestimmt. Diese Fahrsituation ist eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs.
Zwar kann mit den bekannten Verfahren beziehungsweise Systemen eine Fahrdynamikregelung an die zwischen Fahr- zeugrädern und Fahruntergrund herrschenden Bedingungen angepasst werden, jedoch ist dafür ein erheblicher raess- technischer Aufwand nötig. Darüber hinaus ist die Erfas- sung der zur Beurteilung der zwischen den Rädern und dem Fahruntergrund herrschenden Bedingungen nötigen Größen nur in bestimmten Fahrsituationen möglich.
Im Zusammenhang mit den gattungsgemäß vorgesehenen Sensoren ist es weiterhin bekannt, dass verschiedene Reifenhersteller den zukünftigen Einsatz von sogenannten intelligenten Reifen planen. Dabei können neue Sensoren und Auswertungsschaltungen direkt am Reifen angebracht sein. Der Einsatz derartiger Reifen erlaubt zusätzliche Funktionen, wie zum Beispiel die Messung des am Reifen quer und längs zur Fahrtrichtung auftretenden Moments, des Reifendrucks oder der Reifentemperatur. In diesem Zusammenhang können beispielsweise Reifen vorgesehen sein, bei denen in jedem Reifen magnetisierte Flächen beziehungsweise Streifen mit vorzugsweise in Umfangs- richtung verlaufenden Feldlinien eingearbeitet sind. Die Magnetisierung erfolgt beispielsweise abschnittsweise immer in gleicher Richtung, aber mit entgegengesetzter Orientierung, das heisst mit abwechselnder Polarität. Die magnetisierten Streifen verlaufen vorzugsweise in Felgenhornnähe und in Latschnähe. Die Messwertgeber rotieren daher mit Radgeschwindigkeit. Entsprechende Messwertaufnehmer sind vorzugsweise karosseriefest an zwei oder mehreren in Drehrichtung unterschiedlichen Punkten angebracht und haben zudem noch einen von der Drehachse unterschiedlichen radialen Abstand. Dadurch können ein inneres Messsignal und ein äußeres Messsignal erhalten werden. Eine Rotation des Reifens kann dann über die sich ändernde Polarität des Messsignals beziehungsweise der Messsignale in Umfangsrichtung erkannt werden. Aus dem Abrollumfang und der zeitlichen Änderung des inneren Messsignals und des äußeren Messsignals kann beispielsweise die Radgeschwindigkeit berechnet werden.
Ebenfalls wurde bereits vorgeschlagen, Sensoren im Rad- lager anzuordnen, wobei diese Anordnung sowohl im rotierenden als auch im statischen Teil des Radlagers erfolgen kann. Beispielsweise können die Sensoren als Mikro- sensoren in Form von Mikroschalter-Arrays realisiert sein. Von den am beweglichen Teil des Radlagers angeord- neten Sensoren werden beispielsweise Kräfte und Beschleunigungen sowie die Drehzahl eines Rades gemessen. Diese Daten werden mit elektronisch abgespeicherten Grundmustern oder mit Daten eines gleichartigen oder ähnlichen Mikrosensors verglichen, der am festen Teil des Radlagers angebracht ist.
Vorteile der Erfindung
Das gattungsgemaße System ist gegenüber dem Stand der Technik dadurch weitergebildet, dass die Beurteilungseinrichtung nach Maßgabe des Ergebnisses der Verarbeitung wenigstens einen die Kraftübertragungsfähigkeit des wenigstens einen Rades charakterisierenden Kennwert ermittelt.
Vorteilhaft ist dabei, dass der messtechnische Aufwand zur Bestimmung des wenigstens einen charakteristischen Kennwerts gegenüber dem Stand der Technik erheblich ver- ringert ist. Darüber hinaus ist grundsätzlich eine Bestimmung des charakteristischen Kennwerts in beliebigen Fahrsituationen denkbar. Vorteilhafterweise ermittelt die Beurteilungseinrichtung aus dem wenigstens einen Sensorsignal eine Radseitenkraft und/oder eine Radumfangskraft und/oder eine Rad- aufStandskraft und/oder eine Raddrehzahl des wenigstens einen Rades. So können aus dem dem wenigstens einen Signal einer Sensoreinrichtung alle Größe ermittelt werden, die zur Ermittlung des charakteristischen Kennwerts nötig sind. Die RadaufStandskraft ist dabei eine orthogo- nal zur RadaufStandsfläche wirkende Radkraftkomponente, die Radumfangskraft ist eine in der RadaufStandsfläche und in Radumfangsrichtung wirkende Komponente und die Radseitenkraft ist eine zu den beiden vorgenannten Komponenten orthogonale Radkraftkomponente .
Ein besonders einfach zu ermittelnder charakteristischer Kennwert für Räder mit Reifen ist eine Reifenlängsstei- figkeit und/oder eine Reifenquersteifigkeit . Diese Reifensteifigkeiten können dann in einem Fahrzeugmodell verwendet werden. Wahlweise kann auch anhand der Reifensteifigkeiten auf den verwendeten Reifentyp und/oder auf die zwischen Reifen und Fahruntergrund herrschenden Verhältnisse, insbesondere auf eine bestimmte Reibwert- Radschlupf-Kurve, geschlossen werden.
Die Reifenlängssteifigkeit eines angetriebenen Rades lässt sich dabei in äußerst einfacher Weise aus einer an dem angetriebenen Rad ermittelten Radumfangskraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht ange- triebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmen. Die Reifenlängssteifigkeit kann dabei als Quotient aus der Radum- fangskraft (=Radlängskraft) und aus der Drehzahldiffe- renz zwischen angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern definiert sein. Alternativ kann die Reifenlängs- steifigkeit auch als Quotient aus der an dem angetriebenen Rad ermittelten Radumfangskraft und dem Antriebs- schlupf definiert sein. Der Antriebsschlupf ergibt sich dabei wiederum aus dem Verhältnis der Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern in an sich bekannter Weise .
Analog dazu kann die Beurteilungseinrichtung in ebenso einfacher Weise die Reifenquersteifigkeit eines Rades aus einer an dem Rad ermittelten Radseitenkraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmen. Die Reifenguer- steifigkeit kann dabei als Quotient der ermittelten Radseitenkraft und der Drehzahldifferenz von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern sein. Alternativ kann die Reifenquersteifigkeit auch als Quotient von Radseitenkraft und Antriebsschlupf definiert sein.
Zusätzlich oder alternativ zu den oben genannten Reifensteifigkeiten kann die Beurteilungseinrichtung auch ein Wertepaar aus ausgenutztem Reibwert und auftretendem Radschlupf als den wenigstens einen Kennwert des wenigs- tens einen Rades bestimmen. Entweder kann so durch wechselseitige Überprüfung von Radsteifigkeiten und Wertepaar die Genauigkeit der Beurteilung der zwischen Rad und Fahruntergrund herrschenden Verhältnisse erhöht werden, oder es kann mit dem Wertepaar allein unmittelbar auf eine gültige Reibwert-Radschlupf-Kennlinie geschlossen werden. Die Beurteilungseinrichtung kann dabei wiederum den ausgenutzten Reibwert mit äußerst geringem Rechenaufwand aus der RadaufStandskraft und der Radumfangskraft bestimmen und den auftretenden Radschlupf aus den Rad- drehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmen.
Vorteilhafterweise umfasst das System eine Speichereinrichtung, in der der wenigstens eine Kennwert gespei- chert werden kann. Auf diese Weise kann der Kennwert für eine weitere Verarbeitung beziehungsweise Berücksichtigung zur Verfügung gestellt werden.
Zwar ist es vorstellbar, mit dem erfindungsgemäßen Sys- tem Rad- beziehungsweise Reifenkennlinien zumindest näherungsweise zu bestimmen, jedoch kann der Rechenaufwand und damit die geforderte Systemkapazität deutlich reduziert sein, wenn in der Speichereinrichtung vorbestimmte Rad-Kennlinien und/oder vorbestimmte Ansprech- Schwellenwerte gespeichert sind, welche unterschiedlichen Rad- beziehungsweise Reifentypen, vorzugsweise unter weiterer Berücksichtigung unterschiedlicher Fahruntergrundbeschaffenheiten, zugeordnet sind.
Dann kann die Beurteilungseinrichtung anhand des ermittelten wenigstens einen Kennwerts eine Rad-Kennlinie aus der Mehrzahl vorbestimmter Rad-Kennlinien auswählen. Die Rad-Kennlinien können etwa eine Schar von Reibwert- Radschlupf-Kennlinien sein, wobei Reifentyp, Fahrunter- grundbeschaffenheit und dergleichen als Scharparameter dienen. Dies ist vor allem dann günstig, wenn an dem Fahrzeug eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel ein ESP- und/oder ein Anitblockier- und/oder ein ASR-System und/oder ein ACC-System und/oder ein mittels Lenkeingriffen arbeitendes Fahrdynamikregelungssystem und/oder ein mittels Fahrwerkseingriffen arbeitendes Fahrdynamikregelungssystem eingesetzt wird. Ein ACC-System (ACC = Adaptive Cruise Control) ist dabei ein Abstandsrege- lungssystem. Auch in einem fahrdynamisch eingreifenden Lenksystem (FLS) oder einem "Steer-by-Wire" -System können davon abhängige Lenkeingriffe erfolgen (zum Beispiel Lenkwinkelbegrenzungen, Gegenlenkungen) . Diese Vorrichtung kann dann anhand der ausgewählten Rad-Kennlinie das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs optimal steuern. Anstelle von Rad-Kennlinien können auch lediglich An- sprech-Schwellenwerte, wie zum Beispiel Ansprech- RadschlupfSchwellenwerte, gespeichert sein und verwendet werden.
Die Anzahl an Systembauteilen und -komponenten kann dadurch reduziert sein, dass die Beurteilungseinrichtung der Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Dies schließt vor allem den Fall ein, dass die Beurteilungseinrichtung Teil der genannten Vorrichtung ist.
Eine besonders genaue Erfassung der zur Berechnung des wenigstens einen charakteristischen Kennwerts benötigten Radgrößen wird durch eine Reifen-Sensoreinrichtung ermöglicht. Hier werden die Radgrößen sehr nahe an dem Ort erfasst, an dem sie tatsächlich auftreten, so dass stö- rende Einflüsse durch nachgeschaltete Bauteile weitest- gehend ausgeschlossen sind.
Alternativ kann jedoch auch eine Radlager-Sensoreinrich- tung verwendet werden. Auch diese ermöglicht eine genaue Erfassung der Radgrößen ohne weitere Verfälschung durch zwischen Erfassungsort und Wirkort der Radgrößen vorhandene Bauteile. Beide genannten Sensortypen haben darüber hinaus den Vorteil, dass sie jeweils sowohl Radauf- Stands-, Radumfangs- und Radseitenkräfte als auch eine Raddrehzahl erfassen können.
Die genannten Vorteile werden erfindungsgemäß auch erhalten durch ein System zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Reifen und/oder einem Rad, wobei in dem Reifen und/oder am Rad, insbesondere am Radlager, ein Kraftsensor angebracht ist und abhängig von den Ausgangssignalen des Kraftsensors eine die Reifensteifigkeit repräsentie- rende Reifengrδße ermittelt wird und diese Reifengröße bei der Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens berücksichtigt wird.
Die Erfindung ist gegenüber dem gattungsgemäßen Verfah- ren dadurch weitergebildet, dass das Verfahren weiterhin den Schritt des Ermitteins wenigstens eines die Kraft- Übertragungsfähigkeit des jeweiligen Rades charakterisierenden Kennwerts nach Maßgabe des Ergebnisses der Verarbeitung umfasst. Somit kann der wenigstens eine die Kraftübertragungsfähigkeit des jeweiligen Rades charakterisierende Kennwert mit geringem Verarbeitungs- beziehungsweise Rechenauf.wand erhalten werden. Im Übrigen werden durch das erfindungsgemäße Verfahren auch die zuvor im Rahmen der Systembeschreibung genannten Vorteile erreicht . Insofern wird zur ergänzenden Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausdrücklich auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Systems verwiesen.
Vorteilhafterweise kann der Verarbeitungsschritt ein Ermitteln einer Radseitenkraft und/oder einer Radum- fangskraft und/oder einer RadaufStandskraft und/oder einer Raddrehzahl nach Maßgabe der wenigstens einen erfassten Radgröße umfassen. Dadurch können aus der wenigstens einen Radgröße alle zu einer optimalen Ermittlung des wenigstens einen Kennwerts nötigen Werte ermittelt werden.
Besonders einfach kann im Ermittlungsschritt wenigstens eine Reifensteifigkeit, vorzugsweise eine Reifenlangssteifigkeit und/oder eine Reifen uersteifigkeit, als der wenigstens eine Kennwert des wenigstens einen Rades be- stimmt werden. Die Reifenlangssteifigkeit eines angetriebenen Rades kann aus der an dem angetriebenen Rad ermittelten Radumfangskraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt werden. Analog dazu kann die Reifen- quersteifigkeit eines Rades aus der an dem Rad ermittelten Radseitenkraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt werden.
Die bestimmte Reifensteifigkeit kann nachfolgend in einem Fahrzeugmodell verwendet werden und somit zu dessen Akutalisierung dienen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann anhand der bestimmten Reifensteifigkeit auf den verwendeten Reifentyp und/oder den Zustand des Fahruntergrunds und/oder die Reifentemperatur geschlossen werden. Dadurch kann anhand der bestimmten Reifensteifig- keit auch auf Schwellenwerte, wie zum Beispiel Ansprech- RadschlupfSchwellenwerte, für Fahrdynamikregelungen geschlossen werden.
Alternativ oder zusätzlich zur Reifensteifigkeit kann im Ermittlungsschritt ein Wertepaar aus ausgenutztem Reibwert und auftretendem Radschlupf als der wenigstens eine Kennwert des wenigstens einen Rades bestimmt werden. Anhand eines solchen Wertepaares kann unmittelbar auf eine Reibwert-Radschlupf-Kennlinie und damit auf zuge- ordnete Ansprech-RadschlupfSchwellenwerte geschlossen werden.
Der Reibwert kann in besonders einfacher Weise aus der Radaufstandskraft und der Radumfangskraft bestimmt wer- den. Der auftretende Radschlupf kann aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt werden.
Wie bereits beschrieben wurde, kann zur Erhöhung der Verkehrssicherheit der ermittelte wenigstens eine Kennwert bei einer Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel durch ein ESP- und/oder ein Antiblockier- und/oder ein ASR- Verfahren und/oder ein mechanisches Lenkverfahren und/oder ein ACC-Verfahren und/oder ein mittels Lenkeingriffen arbeitendes Fahrdynamikregelungsverf hren und/oder ein mittels Fahrwerkseingriffen arbeitendes Fahrdynamikregelungsverfahren, berücksichtigt werden.
Diese Berücksichtigung kann derart erfolgen, dass eine Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem ermittelten wenigstens einen Kennwert angepasst wird, vorzugsweise indem eine aus einer Mehrzahl vorbestimmter Rad- Kennlinien und/oder einer aus einer Mehrzahl vorbestimm- ter Ansprech-Schwellenwerte ausgewählt wird.
Vorteilhafterweise wird die wenigstens eine Radgröße unmittelbar an einem Reifen des Rades erfasst, um dadurch die Genauigkeit des Erfassungsergebnisses zu verbessern. Auch eine Erfassung an einem Radlager liefert sehr gute Ergebnisse.
Die erfindungsgemäß bestimmten Reifensteifigkeiten können nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens in geeigneter Form gefiltert werden, um störende Einflüsse aus dem Fahruntergrund, beispielsweise durch überfahrene Bodenwellen und Wasserpfützen, auszuschließen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen noch näher erläutert . Es zeigen:
Figur 1 einen Teil eines mit einem Reifen-Seitenwand- sensor ausgestatteten Reifens;
Figur 2a beispielhafte Rechteck-Signalverläufe des in Figur 1 dargestellten Reifen-Seitenwandsensors ;
Figur 2b beispielhafte Sinus-Signalverlaufe des in Figur 1 dargestellten Reifen-Seitenwandsensors;
Figur 3 ein Flussdiagramm einer ersten Ausgestaltungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 4 ein Flussdiagramm einer zweiten Ausgestaltungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 5 eine Radkraft-Radschlupf-Kennlinie; und
Figur 6 eine Schar von Reibwert-Radschlupf-Kennlinien.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Rad 12, eine Beurteilungseinrichtung 14 mit einer Speiehereinrichtung 15 und insbesondere ein Ausschnitt aus einem an dem Rad 12 montierten Reifen 32 mit einer sogenannten Reifen-/Side-Wall-Sensoreinrich- tung 20, 22, 24, 26, 28, 30 bei Betrachtung in Richtung der Drehachse D des Rades 12 dargestellt. Die Reifen-/- Side-Wall-Sensoreinrichtung 20 umfasst zwei Sensorvor- richtungen 20, 22, die karosseriefest an zwei in Dreh- richtung unterschiedlichen Punkten angebracht sind. Ferner weisen die Sensorvorrichtungen 20, 22 jeweils "unterschiedliche radiale Abstände von der Drehachse des Rades 32 auf. Die Seitenwand des Reifens 32 ist mit einer Vielzahl von bezüglich der Raddrehachse im Wesentlichen in radialer Richtung «verlaufenden, magnetisierten Flächen als Messwertgeber 24, 26 , 28, 30 (Streifen) mit vorzugsweise in Umfangs ichtung verlaufenden Feldlinien verse- hen. Die magnetisierten Flächen weißen abwechselnde magnetische Polarität auf.
Figur 2a geigt schematisch die Verläufe des in ein Rechteck gewandelten Signals Si der innen, das heisst näher an der Drehachse D des Rades 12, angeordneten Sensorvorrichtung 20 gemäß Figur 1 und des Verläufe des in ein Rechteck gewandelten Signals Signals Sa der außen, das heisst weiter von der Drehachse P des Rades 12 weg, angeordneten Sensorvorrichtung 22 gemäß Figur 1. Eine Rotation des Reifens 32 wird über die sich ändernde Polarität der Mes≤signale Si und Sa erkannt. Aus dem Abrollumfang und der zeitlichen Änderung der Signale Si und Sa kann beispielsweise die Radgeschwindigkeit berechnet werden. Durch Phasenverschiebungen T zwischen den Signalen können Verformungen, zum Beispiel Torsionen, des Reifens 32 ermittelt werden und somit direkt Radkräfte gemessen werden. Über die Signalamplitudendifferenz der beiden Signale kann eine Aussage über die an den Reifen antretende Querkraft getroffen werden, Die Signalamplitude verringert sich, wenn der Luftεpalt zwischen Reifen und Sensor größer wird. Figur 2b zeigt von den Sensorvorrichtungen 20 und 22 ursprünglich erhaltene sinusförmige Signale Si' beziehungsweise Sa' . Mit Bezugszeichen 60 ist dabei die Amplitude ΔSi' des Signals Si' und mit Bezugszeichen 62 ist die Amplitude ΔSa' des Signals Sa' bezeichnet. Wie in Figur 2a zu erkennen ist, besteht eine Differenz zwischen den Signalamplituden 60 und 62. Diese Differenz ist ein Maß für die am Reifen auftretende Querkraft. Allgemein wird eine Signalamplitude nach der folgenden Gleichung berechnet:
ΔSx' = Sx' (max) - Sx' (min) mit x = i oder a
Darüber hinaus besteht auch zwischen den in Figur 2b gezeigten Signalen Si' und Sa1 ein Phasenunterschied T' .
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm einer ersten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Dabei ist eine Ermittlung einer Reifenlangssteifigkeit und eine nachfolgende Korrektur eines Fahrdynamikregelsystems dargestellt. Zunächst wird die Bedeutung der einzelnen Schritte angegeben:
S01: Erfassen einer Deformation von Rädern durch die Sensoreinrichtung.
S02: Ermitteln einer Radumfangskraft der Räder auf dem
Fahruntergrund aus der erfassten Deformation. S03 : Erf ssen von Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern. S04: Bestimmen des Schlupfes aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und- nicht angetriebenen Rädern. S05: Bestimmen der Reifenlangssteifigkeit . S06: Einsetzen der bestimmten Reifenlangssteifigkeit in ein Fahrzeugmodell eines Fahrdynamikregelsystems .
Der in Figur 3 gezeigte Verfahrensablauf kann so oder in ähnlicher Weise bei einem heck- oder auch einem frontgetriebenen Fahrzeug erfolgen. In Schritt SOI wird beispielsweise eine Reifendeformation von Rädern in Um- fangsrichtung erfasst.
Aus den Deformationen werden in Schritt S02 Radumfangs- kräfte ermittelt. Dies geschieht beispielsweise durch in einer Speichereinheit abgelegte Kennlinien, die den Zusammenhang zwischen Deformation und Radumfangskraft angibt.
Darüber hinaus werden in Schritt S03 Raddrehzahlen beziehungsweise Raddrehgeschwindigkeiten von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern erfasst.
In Schritt S04 wird aus den in Schritt S03 ermittelten Raddrehzahlen der aktuelle Radschlupf bestimmt. In Schritt S05 wird dann aus den in den Schritten S02 und S04 ermittelten oder bestimmten Größen die Reifenlangssteifigkeit berechnet. Das genaue Berechnungsve fahren ist unten ausführlicher beschrieben.
Nachfolgend wird in Schritt S06 die ermittelte Reifen- längssteifigkeit in ein Fahrzeugmodell eines Fahrdynamikregelsystems eingesetzt. Falls das Fahrzeugmodell beispielsweise ein Einspurmodell ist, können die modellbeschreibenden Differentialgleichungen nun mit der aktualisierten Reifenlängssteifigkeit gelöst werden und lie- fern so ein auf die aktuelle Fahrsituation optimal abgestimmtes Ergebnis.
In Figur 4 ist ein Flussdiagramm einer zweiten Ausges- taltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Dabei ist eine Ermittlung eines Reibwert-Radschlupf- Wertepaares und eine nachfolgende Korrektur eines FahrdynamikregelSystems dargestellt. Die Schritte des alter- niven Verfahrens sind mit apostrophierten Bezugszeichen versehen. Gleiche Verfahrensschritte wie in Figur 3 sind mit gleichen Zahlen gekennzeichnet. Zunächst wird wieder die Bedeutung der einzelnen Schritte angegeben:
SOI' : Erfassen einer Deformation von Rädern durch die Sensoreinrichtung.
S06': Ermitteln einer RadaufStandskraft und einer Radumfangskraft der Räder aus der erfassten Deformation.
S07': Bestimmen des ausgenutzten Reibwerts aus der RadaufStands- und der Radumfangskraft . S03': Erfassen von Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern.
S04' : Bestimmen des Schlupfes aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern.
S08': Bestimmen eines Reibwert-Radschlupf-Wertepaares . SO9' : Auswählen einer Reibwert-Radschlupf-Kennlinie aus einer Schar von derartigen Kennlinien.
S10': Verwenden der ausgewählten Reibwert-Radschlupf- Kennlinie in einem Fahrdynamikregelsystem.
Im Folgenden werden nur jene Schritte des alternativen Verfahrens erläutert, die sich von den Verfahrensschritten aus Figur 3 unterscheiden. Schritt S06' entspricht im Wesentlichen Schritt S02, es wird lediglich neben der Radumfangskraft auch die Radaufstandskraft ermittelt. Aus diesen Kräften wird in Schritt S07' der ausgenutzte Reibwert bestimmt.
Der bestimmte Reibwert und der bestimmte Radschlupf werden dann in Schritt S08' zu einem Reibwert-Radschlupf- Wertepaar zusammengefasst . Anhand dieses Wertepaares wird in Schritt S09' eine Reibwert-Radschlupf-Kennlinie aus einer Schar von Reibwert-Radschlupf-Kennlinien, wie sie zum Beispiel in Figur 6 gezeigt ist, ausgewählt. Diese ausgewählte Kennlinie wird schließlich in Schritt S10' in einem Fahrdynamikregelsystem verwendet.
In Figur 5 sind Kurven gezeigt, die den Zusammenhang zwischen Brems- und Seitenkraft eines Rades und dem am Rad auftretenden Radschlupf angeben. Dabei sind an der Abszisse der Antriebsradschlupf A und der Bremsrad- schlupf B angegeben, wobei das linke Ende der Abszisse
(0% Radschlupf) den Zustand eines ideal rollenden Rades und das rechte Ende der Abszisse (100% Radschlupf) ein vollständig blockiertes Rad repräsentiert. Dabei sind
Antriebsradschlupf A und der Bremsradschlupf B wie folgt definiert:
v λA = 1 - Rad 100^
V Fahrzeug )
Figure imgf000022_0001
VRad ist dabei die Geschwindigkeit eines angetriebenen Rads und vFahrzeug die Fahrzeuggeschwindigkeit .
Die Ordinate repräsentiert die Reibwerte μA, μB und μS, wobei die Indizes A, B und S im Einzelnen den Fall des Antriebs, indsbesondere des beschleunigten Antriebs, den Fall des Bremsens beziehungsweise den Fall einer auftretenden Seitenkraft bezeichnen. Die einzelnen Reibwerte ergeben sich aus den folgenden Gleichungen:
Figure imgf000023_0001
F μB = Brems
FGewicht
F μS = Seitenkraft
FGewicht
In diesen Gleichungen sind FAntrieb die auf einen Reifen wirkende Antriebskraft, FBrems die auf einen Reifen wirkende Bremskraft, FSeitenkraft die von einem Reifen übertragene Seitenkraft und FGewicht die von einem Reifen auf den Fahruntergrund übertragene Gewichtskraft.
Die Kurve 40 gibt den Zusammenhang zwischen Bremskraft und Radschlupf, die Kurve 42 den Zusammenhang zwischen Seitenkraft und Radschlupf an. Die Gerade 41, insbesondere deren Steigung, stellt den Kennwert KL der Kraft- Übertragungsfähigkeit eines Reifens in Längsrichtung dar. Ebenso stellt die Gerade 43, insbesondere deren Steigung, den Kennwert KQ der Kraftübertragungsfähigkeit eines Reifens in Querrichtung dar. Mit 44 ist ein stabiler, mit 46 ein instabiler Radschlupf-Bereich bezeichnet. Der Bereich 46 gilt als instabil, da dort mit zunehmenden Radschlupf die zwischen Reifen und Fahruntergrund übertragbare Bremskraft und vor allem die übertragbare Seitenkraft abnimmt, sodass das Fahrzeug in diesem Schlupfbereich leicht außer Kontrolle gerät. Ein Antiblockiersystem ist grundsätzlich so ausgebildet, dass es den Radschlupf in den schraffierten Bereich 48 einregelt. In diesem Bereich kann eine maximale Bremskraft zwischen Fahruntergrund und Fahrzeug übertragen werden.
In Figur 6 ist eine Kurvenschar angegeben, deren einzelne Kurven jeweils eine Abhängigkeit des Bremsschlupfes μB und/oder des Antriebsschlupfes μA in Abhängigkeit vom Bremsradschlupf λB beziehungsweise vom Antriebsradschlupf λA darstellen. Dabei sind den einzelnen Kurven jeweils folgende Parameter zugeordnet:
1: Sommerreifen auf trockener Fahrbahn la: Sommerreifen mit Schräglauf
2: Winterreifen auf nasser Fahrbahn
2b: Winterreifen auf trockener Fahrbahn
3 : Winterreifen auf Schnee 4: Winterreifen auf Eis
Eine Schlupfregelung, wie sie zum Beispiel ein Antiblockiersystem oder ein ASR-System ausführt, sollte idealerweise den Radschlupf in den schraffierten Regelberei- chen 50 einregeln, da hier der größte Brems-Reibwert oder Antriebs-Reibwert erreicht wird und somit eine ma- ximale Brems- beziehungsweise Antriebskraft zwischen Reifen und FahrUntergrund übertragen werden kann.
Anhand des wenigstens einen erfindungsgemäß bestimmten charakteristischen Kennwerts kann nun die für die jeweils herrschenden Kraftübertragungsverhältnisse geltende Kurve aus der Kurvenschar und die damit zugeordneten SchlupfSchwellenwerte λ' und λ" ausgewählt werden.
Die Reifenlangssteifigkeit wird dabei wie folgt bestimmt :
Aus den Raddrehzahlen der angetriebenen Räder wird die mittlere Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder VMAN und aus den Raddrehzahlen der nicht angetriebenen Räder wird die mittlere Geschwindigkeit der nicht angetriebenen Räder VMA bestimmt. Daraus kann die Drehzahldif erenz DV = VMAN-VMNA oder der Radschlupf λ = (VMAN- VMNA) /VMAN gebildet werden. Durch eine Reifen-Sensorein- richtung und/oder eine Radlager-Sensoreinrichtung wird die Radumfangskraft, das heisst die Radlängskraft FL, ermittelt. Die Radlängssteifigkeit KL oder KL' ergibt sich dann entweder aus KL = FL/DV oder aus KL' = FL/λ. Analog dazu wird die Reifenquersteifigkeit Ks mit der Radseitenkraft Fs anstelle der Radlängskraft Fh ermittelt. Es gelten analog die Gleichungen Ks = FS/DV oder Ks- = Fs/λ.
Ebenso kann aus der Radumfangskraft beziehungsweise Rad- längskraft FL und der ebenfalls durch eine Reifen-Sensoreinrichtung oder Radlager-Sensoreinrichtung ermittelten Radaufstandskraft FN der ausgenutzte Reibwert μ bestimmt werden. Es gilt die Beziehung: μ = FL/FN
Somit kann anhand eines Wertepaares (μ, λ) unmittelbar eine der in Figur 6 gezeigten Kurven und deren zugeordnete Ansprech-Radschlupfschwellenwerte ausgewählt werden.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1. System zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Rad (12) , umfassend:
- Eine dem wenigstens einen Rad (12) zugeordnete Sensoreinrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 30), welche wenigstens eine Radgröße des jeweiligen Rades (12) erfasst und ein die wenigstens eine Radgröße repräsentierendes Signal (Si, Sa) ausgibt, und
eine Beurteilungseinrichtung (14) , welche das die wenigstens eine Radgröße des Rades (12) repräsentierende Signal (Si, Sa) verarbeitet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14)' nach Maßgabe des Ergebnisses der Verarbeitung wenigstens einen die Kraftübertragungsfähigkeit des wenigstens einen Rades (12) charakterisierenden Kennwert ermittelt .
2 . System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Beurteilungseinrichtung ( 14) aus dem wenigstens einen Sensorsignal (Si , Sa) eine Radseitenkraft und/oder eine Radumfangskraft und/oder eine Radauf Standskraft und/oder eine Raddrehzahl des wenigstens einen Rades (12) ermittelt .
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14) eine Reifen- steifigkeit, vorzugsweise eine Reifenlangssteifigkeit und/oder eine Reifenquersteifigkeit, als den wenigstens einen Kennwert des wenigstens einen Rades (12) bestimmt.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14) die Reifenlangssteifigkeit eines angetriebenen Ra- des aus der an dem angetriebenen Rad ermittelten Radumfangskraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung
(14) die Reifenquersteifigkeit eines Rades (12) aus der an dem Rad (12) ermittelten Radseitenkraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14) ein Wertepaar aus ausgenutztem Reibwert und auftretendem Radschlupf als den wenigstens einen Kennwert des wenigstens einen Rades (12) bestimmt.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14) den ausgenutzten Reibwert aus der RadaufStandskraft und der Radumfangskraft bestimmt und den auftretenden Radschlupf aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Speichereinrichtung (15) zur Speicherung des wenigstens einen Kennwertes aufweist.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speichereinrichtung (15) vorbestimmte Rad-Kennlinien (1, la, 2, 2b, 3, 4) und/oder vorbestimmte Ansprech-Schwellenwerte gespeichert sind, welche unterschiedlichen Rad- beziehungsweise Reifentypen, vorzugsweise unter weiterer Berücksichtigung unterschiedlicher Fahruntergrundbeschaffenheiten, zugeordnet sind.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinrichtung (14) einer Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftf hrzeugs, wie zum Bei- spiel einem ESP- und/oder einem Antiblockier- und/oder einem ASR-System und/oder einem ACC-System und/oder einem mittels Lenkeingriffen arbeitendes Fahrdynamikrege- lungssystem und/oder einem mittels Fahrwerkseingr'iffen arbeitendes Fahrdynamikregelungssystem, zugeordnet ist.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 30) eine Reifen-Sensoreinrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 30) ist.
12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung eine Radlager-Sensoreinrichtung ist.
13. System zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Reifen (32) und/oder einem Rad (12) , wobei in dem Reifen (32) und/oder am Rad (12) , insbesondere am Radlager, ein Kraftsensor (20, 22, 24, 26, 28, 30) angebracht ist und abhängig von den Ausgangssignalen des Kraftsensors (20, 22, 24, 26, 28, 30) eine die Reifensteifigkeit repräsentierende Reifengröße ermittelt wird und diese Reifengröße bei der Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens berücksichtigt wird.
14. Verfahren zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Rad (12) , welches die folgenden Schritte umfasst:
- Erfassen (S01, S03; S01',S03') wenigstens einer Radgröße eines Rades (12) , und
Verarbeiten (S02, S04; S06', S07', S04') der wenigstens einen Radgröße,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin den Schritt eines Ermitteins (S05; S08') wenigstens eines die Kraftübertragungsfähigkeit des jeweiligen Rades (12) charakterisierenden Kennwerts nach Maßgabe des Ergebnis- ses der Verarbeitung umfasst.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verarbeitungsschritt ein Ermitteln einer Radseitenkraft und/oder einer Radumfangskraft (S02; S06') und/oder einer RadaufStandskraft (S06') und/oder einer Raddrehzahl (S03; S03 ' ) nach Maßgabe der wenigstens einen erfassten Radgröße umfasst.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Ermittlungsschritt (S05) wenigstens eine Reifensteifigkeit, vorzugsweise eine Reifenlängs- steifigkeit und/oder eine Reifenquersteifigkeit, als der wenigstens eine Kennwert des wenigstens einen Rades bestimmt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reifenlangssteifigkeit eines angetriebenen Rades aus der an dem angetriebenen Rad ermittelten Radumfangskraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Reifenquersteifigkeit eines Rades (12) aus der an dem Rad (12) ermittelten Radseitenkraft und aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, da- durch gekennzeichnet, dass im Ermittlungsschritt (S08') ein Wertepaar aus ausgenutztem Reibwert und auftretendem Radschlupf als der wenigstens eine Kennwert des wenigstens einen Rades (12) ermittelt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgenutzte Reibwert aus der RadaufStandskraft und der Radumfangskraft bestimmt wird und der auftretende Radschlupf aus den Raddrehzahlen von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bestimmt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14. bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte wenigstens eine Kennwert bei einer Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel durch ein ESP- und/oder ein ABS- und/oder ein ASR- Verfahren und/oder ein ACC-Verfahren und/oder ein mittels Lenkeingriffen arbeitendes Fahrdynamikregelungsver- fahren und/oder ein mittels Fahrwerkseingriffen arbeitendes Fahrdynamikregelungsverfahren, berücksichtigt wird (S06; S10' ) .
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung und/oder Regelung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs in Abhän- gigkeit von dem ermittelten wenigstens einen Kennwert angepasst wird (S06; S10'), vorzugsweise indem eine aus einer Mehrzahl vorbestimmter Rad-Kennlinien (1, la, 2, 2b, 3, 4) und/oder einer aus einer Mehrzahl vorbestimmter Ansprech-Schwellenwerte ausgewählt wird.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Radgröße an einem Reifen (32) des Rades (12) ermittelt wird.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Radgröße an einem Lager des Rades (12) ermittelt wird.
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