DE102017203171A1

DE102017203171A1 - Bestimmung eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten

Info

Publication number: DE102017203171A1
Application number: DE102017203171.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Zdych; Heinz-Joachim Gilsdorf; Volker Wagner; Ulrich Mair; Lara Ruth Turner; Julian King
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-08-30
Also published as: CN110325416B; JP2020508257A; EP3585661A1; US20210129850A1; CN110325416A; WO2018153627A1; US11260870B2

Abstract

Ein Reifen (100) rollt auf einem Untergrund (105). Ein Verfahren (600) zum Bereitstellen eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten zwischen dem Reifen (100) und dem Untergrund (105) umfasst Schritte des Erfassens eines momentanen Schlupfs des Reifens (100) gegenüber dem Untergrund (105); des Erfassens eines momentanen Kraftschlusskoeffizienten; des Bildens eines Tupels (410, 510) aus dem Schlupf und dem momentanen Kraftschlusskoeffizienten; des Auswählens einer Kennlinie (205, 305) aus einer Vielzahl vorbestimmter Kennlinien (205, 305), auf der Basis des Tupels (410, 510), wobei die Kennlinien (205, 305) jeweils ein Kraftschlussverhalten eines Reifens (100) oder der entsprechenden Kennliniensteigung beschreiben; des Bestimmens des maximalen Kraftschlusskoeffizienten auf der Basis der ausgewählten Kennlinie (205, 305); und des Bereitstellens des maximalen Kraftschlusskoeffizienten.

Description

Die Erfindung betrifft das Bestimmen eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten, der auf eine maximal übertragbare Kraft zwischen einem Reifen und einem Untergrund hinweist.
Ein Kraftfahrzeug fährt auf einem Untergrund. Der Untergrund ist hierbei diejenige Oberfläche, die der Reifen kontaktiert. Der Untergrund kann dabei mit einem Zwischenmedium bedeckt sein, z. B. mit einer Eisfläche, einem Nässefilm, einem Schmierfilm oder ähnlichem. Wirkt zwischen einem der Räder und dem Untergrund eine Längskraft, insbesondere eine Beschleunigungs- oder eine Bremskraft, so kann die Umfangsgeschwindigkeit des Rads von der Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abweichen und es entsteht ein Längsschlupf. Wirkt eine Querkraft auf das Rad, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug durch eine Kurve fährt, so fällt die Drehebene des Rads nicht mit seiner Bewegungsrichtung zusammen und es besteht ein Schräglaufwinkel. Die Querkraft kann in beiden Richtungen wirken und der Schräglaufwinkel kann an einem gelenkten oder einem ungelenkten Rad auftreten. Längsschlupf und Schräglaufwinkel werden im Folgenden zur Vereinfachung jeweils durch „λ“ symbolisiert.
Eine zwischen dem Rad und dem Untergrund übertragbare, maximale Kraft hängt im Allgemeinen vom λ-Wert und dem maximal möglichen Kraftschlusskoeffizienten µ_max ab. Übersteigt die zwischen dem Rad und dem Untergrund zu übertragende Kraft die maximal übertragbare Kraft, so droht ein Durchdrehen oder Wegrutschen des Rades und in letzter Konsequenz droht der Verlust der Kontrolle über das Kraftfahrzeug.
DE 10 2012 217 772 A1 betrifft eine Technik zur Bestimmung eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten zwischen einem Fahrzeugreifen und einer Fahrbahnoberfläche.
Ein Reifen rollt auf einem Untergrund. Ein Verfahren zum Bereitstellen eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten zwischen dem Reifen und dem Untergrund umfasst Schritte des Erfassens eines momentanen Schlupfs des Reifens gegenüber dem Untergrund; des Erfassens eines momentanen Kraftschlusskoeffizienten; des Bildens eines Tupels aus dem Schlupf und dem momentanen Kraftschlusskoeffizienten oder des Bildens eines Tupels aus dem Schlupf und der entsprechenden Steigung der momentanen Kraftschlusskoeffizientenänderung; des Auswählens einer Kennlinie aus einer Vielzahl vorbestimmter Kennlinien, auf der Basis des entsprechenden Tupels, wobei die Kennlinien jeweils das Kraftschlußverhalten oder die Änderung des Kraftschlußverhaltens eines Reifens auf einem spezifischen Untergrund beschreiben; des Bestimmens des maximalen Kraftschlusskoeffizienten auf der Basis der ausgewählten Kennlinie; und des Bereitstellens des maximalen Kraftschlusskoeffizienten.
Auf diese Weise kann der jeweils maximale Kraftschlusskoeffizient rasch und sicher bestimmt werden. Der bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizient kann zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, an dem das Rad angebracht ist. Eine Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs kann dadurch verbessert werden. Die Kennlinien können beispielsweise als Tabelle bzw. Kennfeld oder in parametrischer Form vorliegen, sodass entweder ein Verarbeitungsaufwand oder eine Speichergröße minimiert werden kann.
In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens umfassen die vorbestimmten Kennlinien Kraftschlusskennlinien, die jeweils einen Zusammenhang zwischen einem Schlupf und einem Kraftschlusskoeffizienten (auch Kraftschlussbeiwert genannt) für mögliche Reifen-/Untergrundspaarungen angeben. Dabei wird eine Kraftschlusskennlinie ausgewählt, die einen Punkt umfasst, dem das Tupel möglichst nahe kommt. Je mehr Kraftschlusskennlinien bekannt sind, desto genauer kann die Bestimmung durchgeführt werden. Eine irrtümliche Auswahl einer benachbarten Kraftschlusskennlinie kann die Qualität des bereitgestellten Ergebnisses verringern, liefert in der Regel aber immer noch einen brauchbaren Wert. Erst wenn die ausgewählte Kraftschlusskennlinie weit von der korrekten Kraftschlusskennlinie entfernt ist, kann der bereitgestellte Wert unbrauchbar werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Steigung einer Kraftschlusskennlinie an der Stelle λ bestimmt und zu einem neuen Tupel mit Schlupf λ und Steigung m zusammengefaßt. Die vorbestimmten Kennlinien umfassen hierbei Steigungskennlinien, die jeweils eine Steigung einer Kraftschlusskennlinie angeben. Es wird eine Steigungskennlinie ausgewählt, die dem Tupel aus Schlupf λ und Steigung m möglichst nahe kommt. Es ist nicht unbedingt erforderlich, die zugehörigen Kraftschlusskennlinien zu kennen, eine Bestimmung des maximalen Kraftschlusskoeffizienten ist allein auf der Basis der Steigungskennlinien möglich.
Der bereitgestellte maximale Kraftschlusskoeffizient kann auf der Basis einer Kombination der bezüglich unterschiedlicher Arten von Kennlinien bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten bestimmt werden. Anders ausgedrückt können beide oben genannten Ausführungsformen parallel verfolgt werden und die dabei anfallenden maximalen Kraftschlusskoeffizienten können miteinander abgeglichen, in Relation gesetzt oder kombiniert werden. Eine Bestimmungssicherheit oder -genauigkeit können dadurch verbessert werden. Beispielsweise kann ein arithmetisches oder ein anderes Mittel zwischen den maximalen Kraftschlusskoeffizienten bestimmt und bereitgestellt werden.
Das Bereitstellen des maximalen Kraftschlusskoeffizienten kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verworfen werden, falls die beiden bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten um mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinander abweichen. In diesem Fall können Fehler der Abtastung oder Verarbeitung zu groß sein, um einen brauchbare maximalen Kraftschlusskoeffizienten zu bestimmen. Das Bereitstellen eines Werts kann unterbunden werden oder es wird beispielsweise ein Standardwert, ein zurückliegender Wert oder eine Schätzung bereitgestellt.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein momentaner Kraftschlusskoeffizient bereitgestellt, falls dieser oder sein Betrag größer als der bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizient ist. Insbesondere kann der Betrag des momentanen Kraftschlusskoeffizienten bereitgestellt werden. Die Bestimmung kann in diesem Fall konservativer als das beobachtete Verhalten des Reifens auf dem Untergrund sein. Das Verfahren kann so an ungenutzte Reserven der vorliegenden Umstände angepasst werden.
Das Verfahren hat insbesondere in der oben genannten ersten Ausführungsform gute Resultate bei niedrigen bis mittleren Kraftschlusskoeffizienten gezeigt. Unter diesen Bedingungen können die Kraftschlusskennlinien noch zuverlässig unterscheidbar auseinander liegen. Bei hohen Kraftschlusskoeffizienten können reale Kraftschlusskennlinien erst bei größeren λ-Werten zuverlässig voneinander unterscheidbar sein. Damit die Erkennung von hohen maximalen Kraftschlusskoeffizienten auch bei niedrigen Werten von λ möglich ist, kann ein entsprechender, maximaler Kraftschlusskoeffizient nur noch aufgrund entsprechender Bereichszugehörigkeit der Steigung mit ausgewählt bzw. ausgegeben werden, falls die Steigung der Kraftschlusskennlinie an der vorliegenden Stelle einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Histogramm auf der Basis einer Vielzahl bestimmter maximaler Kraftschlusskoeffizienten gebildet und die Güte eines bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten kann auf der Basis des Histogramms bestimmt werden. Dabei kann auch eine nicht-kontinuierliche Bereitstellung des maximalen Kraftschlusskoeffizienten realisiert werden, indem pro Durchlauf des Verfahrens ein maximaler Kraftschlusskoeffizient bestimmt wird, dieser aber nicht unmittelbar bereitgestellt wird, sondern Eingang in das Histogramm findet, aus dem zu jedem Zeitpunkt ein maximaler Kraftschlusskoeffizienten bestimmt werden kann. Die Bestimmung des maximalen Kraftschlusskoeffizienten kann so von seiner Bereitstellung entkoppelt werden. Der bereitgestellte Wert kann dadurch über die Zeit geglättet werden.
Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
Eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten zwischen einem Reifen und einem Untergrund auf dem der Reifen rollt, umfasst: eine erste Schnittstelle zur Erfassung eines momentanen Schlupfs λ des Reifens; eine zweite Schnittstelle zur Erfassung eines momentanen Kraftschlusskoeffizienten oder einer entsprechenden Steigung; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, ein Tupel aus dem Schlupf λ und dem Kraftschlusskoeffizienten µ oder aus dem Schlupf λ und der Steigung m zu bilden; auf der Basis des jeweiligen Tupels aus einer Vielzahl vorbestimmter Kennlinien eine Kennlinie auszuwählen, wobei die Kennlinien jeweils das Kraftschlußverhalten eines Reifens oder die zugehörige Steigung dieser Kennlinienbeschreiben; den maximalen Kraftschlusskoeffizienten auf der Basis dieser ausgewählten Kennlinie zu bestimmen; und den maximalen Kraftschlusskoeffizienten bereitzustellen.
Die Vorrichtung kann insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs angebracht werden, um den maximalen Kraftschlusskoeffizienten insbesondere bevorzugt in Echtzeit zu bestimmen. Die Bestimmung kann individuell für einen beliebigen Reifen des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Die Verarbeitungseinrichtung kann einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und ist bevorzugt dazu eingerichtet, das oben beschrieben Verfahren ganz oder teilweise durchzuführen. Dazu kann das Verfahren in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen. Wegen der weitgehenden gegenseitigen Entsprechung der Vorrichtung mit dem Verfahren können Vorteile oder Merkmale des einen Gegenstands auch auf den anderen anwendbar sein und umgekehrt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 einen Reifen auf einem Untergrund ;
2 eine Kraftschlusskennlinie zwischen einem Schlupf eines Reifens und seinem Kraftschlusskoeffizienten;
3 eine Steigungskennlinie als Ableitung der Kraftschlusskennlinie von 2;
4 eine Kraftschlusskennlinie als Vergrößerung eines Ausschnitts von 2;
5 eine Steigungskennlinie als Vergrößerung eines Ausschnitts von 3;
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten einer Paarung aus Reifen und Untergrund; und
7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten darstellt.

1 zeigt einen Reifen 100 auf einem Untergrund 105 in einer Seitenansicht und einer Draufsicht. Der Untergrund 105 ist hier die Oberfläche, die der Reifen kontaktiert. Der Untergrund 105 kann dabei einem Zwischenmedium bedeckt sein, z. B. mit einer Eisfläche, einem Nässefilm, einem Schmierfilm oder ähnlichem. Das Zwischenmedium ist also auf dem Untergrund 105 aufgebracht und beeinflusst die Oberflächenbeschaffenheit des Untergrunds 105. Der Reifen 100 ist üblicherweise von einem Rad umfasst; in der vorliegenden Beschreibung wird jedoch hauptsächlich auf das Reibungsverhalten zwischen dem Reifen 100 und dem Untergrund 105 abgestellt, sodass für Betrachtungen beispielsweise des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs der genannte Reifen 100 als Synonym zu einem Rad aufgefasst werden kann.
In der Seitenansicht sind eine Umfangsgeschwindigkeit 110 und eine Längsgeschwindigkeit 115 angetragen. Die Längsgeschwindigkeit 115 verläuft in einer Längsrichtung 120, die senkrecht auf einer Drehachse des Reifens 100 steht und üblicherweise parallel zum Untergrund 105 verläuft. Ein Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten 110 und 115 erzeugt einen Längsschlupf 125, der mit s bezeichnet werden kann.
In der Draufsicht sind eine Drehebene 130 und eine Bewegungsrichtung 135 angetragen. Die Drehebene 130 steht senkrecht auf einer Querrichtung 140, die sich parallel zur Drehachse des Reifens 100 erstreckt. Die Querrichtung 140 verläuft parallel zu einer Drehachse des Reifens 100 und fällt bevorzugt mit dieser zusammen. Zwischen der Drehebene 130 und der Bewegungsrichtung 135 besteht ein Schräglaufwinkel 145, der mit α bezeichnet werden kann.
Bezüglich eines Kraftschlusskoeffizienten µ zwischen dem Reifen 100 und dem Untergrund 105 verhält sich der Längsschlupf 125, der eine in Längsrichtung 120 wirkende Kraft erzeugt, ähnlich wie der Schräglaufwinkel 145, der eine in Querrichtung 140 wirkenden Kraft erzeugt. Für die folgenden Erläuterungen wird daher ein Schlupf 150 als übergeordneter Begriff für den Längsschlupf 125 und den Schräglaufwinkel 145 verwendet und mit λ bezeichnet.
2 zeigt ein Reifendiagramm 200 mit einer Anzahl beispielhafter Kraftschlusskennlinien 205, die jeweils einen Zusammenhang zwischen einem Schlupf λ 150 und einem momentanen Kraftschlusskoeffizient µ beschreiben.
3 zeigt ein Steigungsdiagramm 300 mit beispielhaften Steigungskennlinien 305, die jeweils eine Steigung m einer korrespondierenden Kraftschlusskennlinie 205 darstellen. Jede Steigungskennlinie beschreibt somit einen Zusammenhang zwischen einem Schlupf 150 und der Steigung des Kraftschlusskoeffizienten µ bezüglich dem Schlupf 150.
4 zeigt ein weiteres Reifendiagramm 400 als Ausschnittvergrößerung des Reifendiagramms 200 von 2, das einen Zusammenhang zwischen einem Schlupf λ 150 und einem momentanen Kraftschlusskoeffizient µ 410 beschreibt.
5 zeigt ein weiteres Steigungsdiagramm 500 als Ausschnittvergrößerung des Steigungsdiagramms 300 von 3, das einen Zusammenhang zwischen einem Schlupf λ 150 und einem aktuellen Steigungswert m 510 beschreibt.
Jede Kraftschlusskennlinie 205 und jede Steigungskennlinie 305 beschreibt jeweils das Kraftschlußverhalten bzw. die Kraftschlußänderung zwischen dem Reifen 100 und dem Untergrund 105 unter vorbestimmten Bedingungen. Diese Bedingungen betreffen insbesondere den Reifen 100 bezüglich eines Reifentyps, Reifendimensionen, einer Temperatur, eines Luftdrucks, eines Materials, eines Reifenprofils oder eines Verschleißzustands, und den Untergrund 105 bezüglich einer Rauigkeit, eines Materials, einer Temperatur oder einer Feuchtigkeit. Während sich die Eigenschaften des Reifens 100 üblicherweise nur sehr langsam ändern, können sich die Eigenschaften des gerade befahrenen Untergrunds auch rasch ändern. Umfasst ein Kraftfahrzeug mehrere Reifen 100, so können individuelle Kennlinien 205, 305 bereitgestellt sein oder die Bestimmung an unterschiedlichen Reifen 100 kann auf der Basis gemeinsamer Kennlinien 205, 305 erfolgen.
Erfindungsgemäß kann ein Tupel 410 gebildet werden, das einen Schlupf 150 und einen zugeordneten, momentanen Kraftschlusskoeffizienten µ umfasst. In einer ersten Ausführungsform wird eine Kraftschlusskennlinie 205 bestimmt, die einen Punkt umfasst, der dem Tupel 410 möglichst nahe kommt. Anders ausgedrückt kann bestimmt werden, zu welcher Kraftschlusskennlinie 205 das Tupel 410, in seiner Repräsentation als Punkt in der λ-µ-Ebene, den geringsten Abstand hat. Diese Kraftschlusskennlinie 205 wird dann aus der Vielzahl vorbestimmter Kraftschlusskennlinien 205 ausgewählt. Der maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max kann dann aus dem Maximum der ausgewählten Kraftschlusskennlinie 205 bestimmt werden.
In einer zweiten Ausführungsform wird zunächst eine Steigung m einer Kraftschlusskennlinie des Reifens 100 in einem Punkt bestimmt. Dazu kann es notwendig sein, die Kraftschlusskennlinie des Reifens 100 im Bereich eines Punktes durch weitere Punkte zu definieren, die auf zusätzliche Erfassungen des Schlupfs λ und des zugeordneten, momentanen Kraftschlusskoeffizienten µ basieren können Ist die Steigung m der Kraftschlusskennlinie 205 im Bereich des Punktes bestimmt, so kann ein weiteres Tupel 510 gebildet werden, das den Schlupf λ und die Steigung m der Kraftschlusskennlinie 205 des Reifens 100 zusammenfasst. Aus den Steigungskennlinien 305 kann dann diejenige ausgewählt werden, die möglichst gut zu diesem weiteren Tupel 510 passt. Insbesondere kann diejenige Steigungskennlinie 305 ausgewählt werden, deren Abstand zum Tupel 510 am geringsten ist. Auf der Basis der ausgewählten Steigungskennlinie 305 kann dann der maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max zugeordnet werden.
In einer Variante der oben genannten ersten Ausführungsform kann auch zu einer ausgewählten Kraftschlusskennlinie 205 die zugeordnete Steigungskennlinie 305 bestimmt werden, auf deren Basis dann der maximalen Kraftschlusskoeffizient µ_max bestimmt werden kann, oben insbesondere wie bezüglich der zweiten Ausführungsform beschrieben ist.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Bereitstellen eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max zwischen einem Reifen 100 und einem Untergrund 105, auf dem der Reifen 100 rollt. Die folgenden Erläuterungen des Verfahrens beziehen sich insbesondere auf die beispielhaften Darstellungen der 1 bis 5. Das Verfahren 600 ist bevorzugt dazu eingerichtet, an Bord eines Kraftfahrzeugs durchgeführt zu werden, um den maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max unter vorliegenden Bedingungen aktuell zu bestimmen. Die Durchführung des Verfahrens 600 erfolgt hierzu bevorzugt periodisch, und weiter bevorzugt in Echtzeit, also mit einer garantierten Maximalverzögerung zwischen dem Bestimmungszeitpunkt von λ und µ und dem Bereitstellen des maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max. Der bereitgestellte maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max kann insbesondere von einer Steuereinrichtung an Bord des Kraftfahrzeugs verwendet werden, um eine Längs- oder Quersteuerung des Kraftfahrzeugs verbessert durchzuführen.
In einem Schritt 605 des Verfahrens 600 werden der Schlupf λ und der momentane Kraftschlusskoeffizient µ in einer vorliegenden Fahrsituation erfasst. Aus den beiden Werten wird bevorzugt ein Tupel 410 gebildet.
Das Erfassen kann ein Entgegennehmen eines Werts über eine Schnittstelle, insbesondere zu einem Steuergerät an Bord eines Kraftfahrzeugs, umfassen. Der Wert kann den momentanen Kraftschlusskoeffizient µ oder den Schlupf λ unmittelbar umfassen oder einen oder mehrere Werte, aus denen die benötigte Größe abgeleitet werden kann.
Der momentane Kraftschlusskoeffizient kann beispielsweise als Quotient aus einer direkt gemessen-Reifen-Tangentialkraft und einer direkt gemessenen Reifen-Normalkraft bestimmt werden. Die Messung dieser Kräfte kann aus anderen Gründen bereits am Kraftfahrzeug vorgesehen sein.
In einer anderen Variante kann der momentan wirkende Kraftschlusskoeffizient auch auf der Basis eines Modells bestimmt werden. Das Modell kann insbesondere ein Berechnungsmodell umfassen, das etwa auf der Basis einer Gierrate des Kraftfahrzeugs, einer Reifendrehzahl des Reifens 100 oder eines anderen Reifens 100 oder auf der Basis von Beschleunigungen arbeitet. Die genannten Größen können beispielsweise an einem konventionellen Kraftfahrzeug mittels einer bereits vorhandenen Sensorik aufgenommen bzw. bestimmt werden, sodass der momentan wirkende Kraftschlusskoeffizient einfach und genau bestimmt werden kann.
In noch einer weiteren Variante wird eine momentan auf den Reifen wirkende Längskraft bestimmt und der momentane Kraftschlusskoeffizient wird als Quotient aus der Längskraft und einer Normalkraft bestimmt. Eine entsprechende Bestimmung ist bezüglich der Querkraft möglich. In einer weiteren Variante wird eine momentan auf den Reifen wirkende Querkraft bestimmt und der momentane Kraftschlusskoeffizient wird als Quotient aus der Querkraft und einer Normalkraft bestimmt.
In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens 600 wird dann in einem ersten Schritt 610 ein Tupel 410 bestimmt und in einem zweiten Schritt 615 eine zum Tupel 410 möglichst gut passende Kraftschlusskennlinie 205 aus einer Anzahl vorbestimmter Kraftschlusskennlinien 205 ausgewählt, wie oben insbesondere mit Bezug auf 4 genauer beschrieben ist. Der maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max kann dann bezüglich der ausgewählten Kraftschlusskennlinie 205 bestimmt werden, und zwar insbesondere aus dem Maximum der Kraftschlusskennlinie 205.
In einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird im Anschluss an den Schritt 605 in einem Schritt 620 die Steigung m einer Kraftschlusskennlinie 205 bei vorliegendem Schlupf 150 bestimmt. Rechnerisch kann dies durch Berechnung eines Differenzenquotienten aus momentaner Kraftschlusskoeffizientendifferenz und zugehöriger Schlupfdifferenz 150 erfolgen (vgl. oben, insbesondere mit Bezug auf 5). In einem Schritt 625 kann dann das Tupels 510 aus dem Schlupf 150 und der Steigung m gebildet werden. In einem Schritt 630 kann dann die Steigungskennlinie 305 aus einer Vielzahl vorbestimmter Steigungskennlinien 305 ausgewählt werden, die am besten zur bestimmten Steigung m beim vorliegenden Schlupf 150 passt, d.h. den geringsten Abstand zu Tupel 510 besitzt. Der maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max kann dann auf der Basis der ausgewählten Steigungskennlinie 305 zugeordnet werden.
Mittels der Schritte 610 bis 615 kann ein erster maximaler Kraftschlusskoeffizient µ_max und mittels der Schritte 620 bis 630 ein zweiter maximaler Kraftschlusskoeffizient µ_max bestimmt werden. Wird mehr als ein maximaler Kraftschlusskoeffizient µ_max bestimmt, so können die bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max miteinander in Kontext gesetzt werden, um eine Bestimmungsgenauigkeit zu verbessern oder zu bestimmen und/oder eine Bestimmungssicherheit zu erhöhen.
In einem Schritt 635 kann beispielsweise bestimmt werden, ob die bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max um mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinander abweichen. Ist dies der Fall, so kann von erhöhtem Messrauschen, einer Bestimmungsunsicherheit oder einem Mess- oder Verarbeitungsfehler ausgegangen werden. Eine weitere Verarbeitung und insbesondere eine Bereitstellung eines bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max können dann entfallen.
In einem Schritt 640 können die bestimmen maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max auch miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann stets der eine oder stets der andere bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max weiter verwendet werden. Es kann auch beispielsweise ein Mittel, etwa das arithmetische Mittel, der bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max verwendet werden.
In einem abschließenden Schritt 645 wird der bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform kann der bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max, also der erste, der zweite oder der kombiniert bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max, noch einer weiteren Verarbeitung unterzogen werden. Beispielsweise kann ein Histogramm vergangener Werte der maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max angelegt werden. Dabei können jeweils Werte eines vorbestimmten zurückliegenden Zeitraums oder alle bekannt gewordenen Werte berücksichtigt werden. Dabei werden die bestimmten Werte in vorbestimmte Bereiche eingeteilt und die Anzahl der Werte bestimmt, die in die einzelnen Bereiche fallen. Der Bereich mit der höchsten Anzahl kann eine Hypothese für den wahrscheinlichsten maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max liefern. Durch Vergleichen mit den Anzahlen der anderen Bereiche kann eine relative Wahrscheinlichkeit als Zuverlässigkeitsmaß bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird nicht bei jedem Durchlauf des Verfahrens 600 der bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizienten µ_max bereitgestellt, sondern der aufgrund des Histogramms als am wahrscheinlichsten befundene maximale Kraftschlusskoeffizient µ_max wird bereitgestellt. Das Ausgabeintervall des wahrscheinlichsten Werts für den maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max kann dadurch vom Zyklusintervall, mit dem das Verfahren 600 durchgeführt wird, entkoppelt bzw. beruhigt. werden.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Vorrichtung 700 zur Bestimmung des maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max an einem beliebigen Reifen 100, der an einem Kraftfahrzeug 705 angebracht ist. Die Vorrichtung 700 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 710, die einen programmierbaren Mikrocomputer umfassen und insbesondere dazu eingerichtet sein kann, das oben beschriebene Verfahren 600 ganz oder teilweise durchzuführen. Ferner umfasst die Vorrichtung 700 eine erste Schnittstelle 715 zur Entgegennahme eines ersten Werts, eine zweite Schnittstelle 720 zur Entgegennahme eines zweiten Werts und bevorzugt eine dritte Schnittstelle 725 zur Bereitstellung eines bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten µ_max. Einige der Schnittstellen 715, 720 und 725 können auch zusammenfallen oder miteinander integriert ausgeführt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Wert für die Schnittstelle 715 einen λ-Wert 150 und der Wert für die Schnittstelle 720 einen momentanen Kraftschlusskoeffizient µ. In einer anderen Ausführungsform werden andere Werte entgegengenommen, aus denen, wie oben beschrieben ist, der λ-Wert 150 oder der momentane Kraftschlusskoeffizient µ bestimmt werden kann.
Bezugszeichenliste

100: Reifen
105: Untergrund
110: Umfangsgeschwindigkeit
115: Längsgeschwindigkeit
120: Längsrichtung
125: Längsschlupf
130: Drehebene
135: Bewegungsrichtung
140: Querrichtung
145: Schräglaufwinkel
150: λ-Wert (Längsschlupf bzw. Schräglaufwinkel)
200: Reifendiagramm
205: Kraftschlusskennlinie
300: Steigungsdiagramm
305: Steigungskennlinie
400: Reifendiagramm (Ausschnittvergrößerung von 200)
410: Tupel (λ_i, µ_i)
500: Steigungsdiagramm (Ausschnittvergrößerung von 300)
510: Tupel (λ_i, m_i)
600: Verfahren
605: Bestimmen λ und µ
610: Bestimmen gültiger Tupel 410
615: Bestimmen max. µ aus Kraftschlusskennlinienzuordnung
620: Bestimmen Steigung m
625: Bestimmen gültiger Tupel 510
630: Bestimmen max. µ aus Steigungskennlinienzuordnung
635: Differenz < Schwellenwert?
640: max. µ bestätigen oder kombiniert bestimmen
645: max. µ bereitstellen
700: Vorrichtung
705: Kraftfahrzeug
710: Verarbeitungseinrichtung
715: erste Schnittstelle
720: zweite Schnittstelle
725: dritte Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012217772 A1 [0004]

Claims

Verfahren (600) zum Bereitstellen eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten zwischen einem Reifen (100) und einem Untergrund (105), auf dem der Reifen (100) rollt, wobei das Verfahren (600) folgende Schritte umfasst: Erfassen (605) eines momentanen Schlupfs des Reifens (100) gegenüber dem Untergrund (105); Erfassen (605) eines momentanen Kraftschlusskoeffizienten; Bilden (610) eines Tupels (410) aus dem Schlupf und dem momentanen Kraftschlusskoeffizienten; Auswählen (615) einer Kennlinie (205) aus einer Vielzahl vorbestimmter Kennlinien (205), auf der Basis des Tupels (410), wobei die Kennlinien (205) jeweils ein Kraftschlussverhalten eines Reifens (100) beschreiben; Bereitstellen (645) des maximalen Kraftschlusskoeffizienten.
Verfahren (600) zum Bereitstellen eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten zwischen einem Reifen (100) und einem Untergrund (105), auf dem der Reifen (100) rollt, wobei das Verfahren (600) folgende Schritte umfasst: Erfassen (605) eines momentanen Schlupfs des Reifens (100) gegenüber dem Untergrund (105); Erfassen (605) eines momentanen Kraftschlusskoeffizienten; Bestimmen (620) einer Steigung m; Bilden (625) eines Tupels (510) aus dem Schlupf und der Steigung; Auswählen (630) einer Kennlinie (305) aus einer Vielzahl vorbestimmter Kennlinien (305), auf der Basis des Tupels (510), wobei die Kennlinien (305) jeweils die Steigung der Kennlinien (205) eines Reifens (100) beschreiben; Bereitstellen (645) des maximalen Kraftschlusskoeffizienten.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmten Kennlinien Kraftschlusskennlinien (205) umfassen, die jeweils einen Zusammenhang zwischen einem Schlupf und einem Kraftschlusskoeffizienten angeben; und wobei eine Kraftschlusskennlinie (205) ausgewählt wird, die einen Punkt umfasst, dem das Tupel (410) möglichst nahe kommt.
Verfahren (600) nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmten Kennlinien Steigungskennlinien (305) umfassen, die jeweils eine Steigung einer Kraftschlusskennlinie (205) angeben; und wobei eine Steigungskennlinie (305) ausgewählt wird, die dem Tupel 510 aus Schlupf 150 und Steigung m möglichst nahe kommt.
Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der bereitgestellte maximale Kraftschlusskoeffizient auf der Basis einer Kombination der bezüglich unterschiedlicher Arten von Kennlinien (205, 305) bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten bestimmt (640) wird.
Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 3 oder 4 oder 5, wobei der maximale Kraftschlusskoeffizient nur bereitgestellt (645) wird, falls ein Unterschied zwischen den bezüglich unterschiedlicher Kennlinien (205, 305) bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten ein vorbestimmtes Maß nicht übersteigt.
Verfahren (600) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein momentaner Kraftschlusskoeffizient bereitgestellt (645) wird, falls dieser größer als der bestimmte maximale Kraftschlusskoeffizient ist.
Verfahren (600) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der maximale Kraftschlusskoeffizient nur bereitgestellt (645) wird, falls die Steigung m einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Verfahren (600) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Histogramm auf der Basis einer Vielzahl bestimmter maximaler Kraftschlusskoeffizienten gebildet (640) wird; und die Güte eines bestimmten maximalen Kraftschlusskoeffizienten auf der Basis des Histogramms bestimmt (640) wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines Verfahrens (600) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung (710) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
Vorrichtung (700) zur Bereitstellung eines maximalen Kraftschlusskoeffizienten zwischen einem Reifen (100) und einem Untergrund (105), auf dem der Reifen (100) rollt, wobei die Vorrichtung (700) folgendes umfasst: eine erste Schnittstelle (715) zur Erfassung eines momentanen Schlupfs des Reifens (100); eine zweite Schnittstelle (720) zur Erfassung eines momentanen Kraftschlusskoeffizienten; eine Verarbeitungseinrichtung (710), die dazu eingerichtet ist, ein Tupel (410; 510) aus dem Schlupf und dem momentanen Kraftschlusskoeffizienten zu bilden; auf der Basis des Tupels (410, 510) aus einer Vielzahl vorbestimmter Kennlinien (205, 305) eine Kennlinie (205, 305) auszuwählen, wobei die Kennlinien (205, 305) jeweils ein Kraftschlußverhalten eines Reifens (100) oder die entsprechende Kennliniensteigung beschreiben; den maximalen Kraftschlusskoeffizienten auf der Basis der ausgewählten Kennlinie (205, 305) zuzuordnen; und den maximalen Kraftschlusskoeffizienten bereitzustellen.