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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwertes zwischen wenigstens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahnoberfläche.
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Um die Sicherheit eines Fahrzeuges zu erhöhen, ist eine genaue Kenntnis des Reibwertes zwischen den Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn unerlässlich. Insbesondere bei Brems- und Beschleunigungsvorgängen ist der Reibwert zwischen den Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn von Bedeutung.
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Verfahren zur Ermittlung des Reibwerts sind bereits bekannt. Beispielsweise werden Kraftfahrzeuge mit einem Antiblockiersystem zum Vermeiden eines Blockierens der Räder in einer Bremssituation ausgestattet. Eine Vollbremsung entspricht einem Schlupfwert von bis zu 100 Prozent. Die Raddrehzahlen einzelner Räder werden mittels Raddrehzahlsensoren gemessen und miteinander verglichen. Der Bremsdruck an einem Rad wird gemindert, wenn dessen Drehzahl während des Bremsens im Vergleich zu denen der anderen Räder unverhältnismäßig sinkt. Dies reduziert den Schlupf am betreffenden Rad und ermöglicht ein kontrolliertes Bremsen ohne Lenkkontrollverlust.
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Bei einer Antriebsschlupfregelung überwachen die Drehzahlsensoren zusammen mit einem Steuergerät das Schlupfverhalten der Antriebsreifen und sorgen dafür, dass die Reifen beim Anfahren des Wagens nicht durchdrehen.
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Außerdem von Bedeutung ist der Reibwert in Hinblick auf die Entwicklung hin zu autonom fahrenden Fahrzeugen. Eine Erfassung des Reibwerts zwischen Fahrbahn und Reifen zur Unterstützung von Assistenzsystemen ist sinnvoll, um die Sicherheit zu erhöhen und Unfälle zu vermeiden, da der Fahrzeuginsasse keine Informationen zur Änderung des Fahrverhaltens einbringt. Aus der Erfassung des Fahrbahnzustands, z.B. trocken, nass, schneebedeckt oder vereist, lässt sich eine Klassifikation des Reibwerts zwischen Fahrbahn und Reifen ableiten.
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Bekannte Ausgestaltungen vernetzter Fahrzeuge mit Steuerungseinrichtung ermöglichen eine Erfassung von Informationen über die Umgebung. In diesem Kontext spielt auch der Reibwert zwischen Fahrbahn und Reifen eine wichtige Rolle. Der Reibwert kann hier zum Beispiel genutzt werden, um Geschwindigkeitsregelanlagen, automatisiert angepasste Fahrzeuggeschwindigkeiten und Abstandsregeltempomaten vor Kurven anzupassen. Dies ist insbesondere bei schwierigen Fahrbahnverhältnissen wie Nässe oder Schnee sinnvoll, um die Sicherheit zu erhöhen.
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Gewünscht ist den Reibwert während der Fahrt möglichst ohne Beeinflussung des Fahrverhaltens zu ermitteln. Das Abbremsen oder Beschleunigen einzelner Reifen zur aktiven Schlupferzeugung wird üblicherweise vom Fahrer als störend empfunden. Insbesondere induzierte Gierbewegungen, wie Drehungen oder Beschleunigungsänderungen des Fahrzeugs sind für den Fahrer unerwünscht.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwerts zwischen Reifen des Fahrzeugs und einer Fahrbahn anzugeben, das unmerklich für den Fahrer vorgenommen wird.
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Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung des Reibwertes die Erzeugung des Schlupfes während eines vom Fahrer des Fahrzeugs initiierten Beschleunigungsvorgangs vorgenommen wird.
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Um den Reibwert zwischen Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn auch in größtenteils schlupffreien Fahrsituationen, wie es beispielsweise bei einer unbeschleunigten Geradeausfahrt der Fall ist, zu ermitteln, wird aktiv Schlupf erzeugt. Insbesondere wird eine definierte Menge Schlupf erzeugt. Schlupfen einer oder mehrere Reifen bereits, handelt es sich bei dem aktiv erzeugten Schlupf um Zusatzschlupf. Andernfalls ist der aktiv erzeugte Schlupf der insgesamt anliegende Schlupf. Die Schlupferzeugung kann durch das unabhängige Beschleunigen der einzelnen Reifen ermöglicht werden. Unter Beschleunigen kann vorteilhafterweise eine positive Beschleunigung, auch Beschleunigungsvorgang genannt, oder eine negative Beschleunigung, auch Bremsvorgang genannt, verstanden werden.
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Bei einer positiven Beschleunigung zur Erzeugung von Schlupf wird eine positive Änderung des Geschwindigkeitsbetrages des Fahrzeugs in Fahrtrichtung bewirkt. Zur positiven Änderung des Geschwindigkeitsbetrages des Fahrzeugs beschleunigt ein Antriebsmoment eines Motors rotatorisch Reifen. Es liegt ein Mindestbeschleunigungsvorgang vor, bei dem gesichert ein Antriebsschlupf auftritt.
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Bei einer negativen Beschleunigung, dem schlupferzeugenden Bremsvorgang, wird im Unterschied zur positiven Beschleunigung zur Erzeugung von Schlupf eine negative Änderung des Geschwindigkeitsbetrages des Fahrzeugs in Fahrtrichtung bewirkt. Zur negativen Änderung des Geschwindigkeitsbetrages des Fahrzeugs können Bremsen eingesetzt werden. Es wird ein Mindestbremsvorgang ausgeführt, bei dem gesichert ein Bremsschlupf auftritt.
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Der Begriff Fahrbahn ist dabei im weitesten Sinne so zu verstehen, dass es sich bei der Fahrbahn neben einer Beton- oder Asphaltfahrbahn auch um jegliche befahrbare Art von Untergrund, beispielsweise auch losen Erdboden handelt.
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Als Fahrzeug wird dabei jedes mehrachsige Kraftfahrzeug, insbesondere PKWs, LKWs, Motorräder oder mobile Arbeitsmaschinen angesehen.
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Der Begriff Reibwert umfasst auch die Synonyme Reibungskoeffizient, Reibungszahl und Haftbeiwert. Der Reibwert ist ein dimensionsloses Maß und bezieht sich auf zwei miteinander in Kontakt stehende Körper, insbesondere zwischen den Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahnoberfläche.
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Im Allgemeinen ist unter Schlupf die Abweichung zwischen theoretischer Geschwindigkeit und tatsächlicher Geschwindigkeit zu verstehen. Bei der Ermittlung des Reibwerts ist unter Schlupf die Abweichung der Geschwindigkeiten miteinander in Reibkontakt stehender Elemente, insbesondere von Flächen, zu verstehen. Im Speziellen kann der Schlupf aus dem Verhältnis der Drehzahl eines angetriebenen und schlupfbehafteten Reifens zu der Drehzahl eines nicht angetriebenen und daher ohne Reifenschlupf formschlüssig mitlaufenden Rades ermittelt werden. Folglich kann aus dem Schlupf und der Reifendrehzahl der Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn ermittelt werden.
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Vorteilhafterweise kann eine genaue und zuverlässige Einschätzung einer Reibung zwischen dem Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn ermöglicht werden, ohne dass die Erzeugung des Schlupfes für den Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbar ist. Dazu wird die Erzeugung des Schlupfes während eines vom Fahrer des Fahrzeugs initiierten Beschleunigungsvorgangs vorgenommen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Schlupferzeugung wenigstens ein Reifen, insbesondere genau ein Reifen des Fahrzeugs, einzeln und unabhängig von den anderen Reifen des Fahrzeugs beschleunigt. Ein Motor-Antriebsmoment des Fahrzeugs kann bevorzugt auf wenigstens einen Reifen insbesondere genau einen Reifen des Fahrzeugs, einzeln und unabhängig von den anderen Reifen des Fahrzeugs übertragen werden. Zur Verteilung des Motor-Antriebsmoments auf wenigstens einen Reifen kann der Antriebsstrang mehrere Kupplungen umfassen. Alternativ kann jedem Reifen wenigstens ein Motor zugeordnet sein, sodass jeder Reifen unabhängig von den anderen Reifen des Fahrzeugs beschleunigbar ist.
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Um aktiv und gezielt Schlupf bei einem initiierten Beschleunigungsvorgang zu erzeugen, muss die schlupferzeugende Beschleunigung auf wenigstens einen Reifen wirken. Zur kontrollierten Schlupferzeugung während der Beschleunigung ist es deshalb vorteilhaft, wenn jeder Reifen separat und unabhängig von anderen Reifen beschleunigbar ausgeführt ist. Bei der elektronischen Stabilitätskontrolle kann jedes Rad mittels elektronischer Bremskraftverteilung einzeln negativ beschleunigt werden. Eine Trennung aller Radbremskreise ist erforderlich. Analog dazu wird bei einer kontrollierten Umverteilung der Antriebsmomente durch individuelle Drehmomentzuteilung gezielt wenigstens ein Rad positiv beschleunigt. Durch die radindividuelle Beschleunigung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung einem Gieren des Fahrzeugs entgegengewirkt werden.
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Bei differenzialgesteuerten oder kupplungsgesteuerten Allradantrieben, wie sie bei Drehmomentverteilung, Active Yaw und Torque Vectoring zum Einsatz kommen, kann das Antriebsmoment auf einzelne Reifen übertragen werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz aktiver Kupplungssysteme. Diese sind meist als elektronisch angesteuerte Kupplung, insbesondere als elektronisch angesteuerte Reiblamellenkupplung, ausgeführt und können unabhängig von Drehzahl- oder Drehmomentunterschieden von der Steuereinrichtung angesteuert werden.
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Elektrische Antriebe, mit wenigstens einem Elektromotor pro Reifen, sind besonders vorteilhaft. Eine Umlenkung des Motor-Antriebmoments über Kupplungen ist bei diesen Antrieben nicht nötig, wodurch eine schnelle Anpassung der Ansteuerung ermöglicht wird. Die Beschleunigung einzelner Reifen geschieht präziser und in kürzerer Zeit als es bei Kupplungssystemen der Fall ist. Gleichzeitig wird die Bauteilkomplexität reduziert.
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Bevorzugt umfasst das Fahrzeug wenigstens zwei Achsen mit jeweils zwei Reifen, insbesondere zwei Vorderreifen an der Vorderachse und zwei Hinterreifen an der Hinterachse. Die Beschleunigung kann dabei vorzugsweise für jeden Reifen separat gesteuert werden. Die Momentenverteilung kann elektronisch gesteuert und mechanisch über Kupplungen bzw. Differentiale an die einzelnen Reifen übertragen werden. Die separat gesteuerte, schlupferzeugende Beschleunigung für jeden Reifen an mehreren Achsen hat den Vorteil, dass eine zielgenaue Momentenverteilung ermöglicht wird. Bei der beschriebenen Schlupferzeugung ist es bedeutsam, dass das Fahrerverhalten und die Fahrzeuginsassen von dem Verfahren nicht wahrnehmbar beeinflusst werden. Die kontrollierte Schlupferzeugung erhöht den Fahrkomfort im Vergleich zu einer Schlupferzeugung nach dem Stand der Technik.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Beschleunigung auf die Reifen einer Achse, insbesondere auf zwei Vorderreifen oder zwei Hinterreifen, verteilt und dadurch ein Schlupf erzeugt. Eine Verteilung der Motormomente zur aktiven Schlupferzeugung führt zu einer gleichmäßigen Gesamtbeschleunigung des Fahrzeugs. Gleiches gilt für einen Bremsvorgang zur aktiven Schlupferzeugung. Die aktive Schlupferzeugung ist für den Fahrer und für Fahrzeuginsassen nicht wahrnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die schlupferzeugende Beschleunigung auf zwei diagonal gegenüberliegenden Reifen übertragen. Dabei wird die aktiv schlupferzeugende Beschleunigung vorteilhafterweise an unterschiedlichen Achsen, insbesondere an der Vorder- und Hinterachse, an zwei diagonal gegenüberliegenden Reifen, insbesondere einem Vorderreifen und dem dazu diagonal versetzt angeordneten Hinterreifen, übertragen. Das Auftreten eines Moments um die Gierachse, das sogenannte Giermoment, wird vermieden. Unter Gieren wird allgemein die Drehung des Fahrzeugs um die eigene Hoch- bzw. Vertikalachse verstanden. Gierbewegungen werden üblicherweise von Fahrer und Fahrzeuginsassen als störend empfunden. Vorteilhafterweise führt die gleichsinnige Beschleunigung genau zweier diagonal gegenüberliegender Reifen bei Geradeausfahrt zu einem Schlupf, ohne, dass eine Gierbewegung entsteht. Der Fahrkomfort und die Fahrdynamik unterliegen somit keiner Beeinflussung. Gleichzeitig wird die Gesamteffizienz des Fahrzeugs gesteigert, da keine zusätzlichen Momente vom Fahrzeug aufgebracht werden müssen, um die aktive Schlupferzeugung durch entgegenwirkendes Beschleunigen oder Bremsen zu kaschieren.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Bestimmung des Schlupfes die Reifendrehzahl wenigstens eines beschleunigten Reifens mit der Reifendrehzahl eines nicht beschleunigten Reifens verglichen. Die Reifendrehzahl kann jeweils über einen Drehzahlsensor an den Reifen ermittelt werden. Fahrzeuge sind häufig bereits mit derartigen Sensoren ausgestattet, um sicherheitsrelevanten Systemen wie dem Antiblockiersystem, der Fahrdynamikregelung und der Antriebsschlupfregelung die nötigen Drehzahlinformationen bereitzustellen.
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Vorteilhafterweise wird eine erste Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand zumindest einer gemessenen Drehzahl zumindest eines beschleunigten Rades bestimmt. Eine zweite Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die tatsächliche Geschwindigkeit, wird über GPS-Daten, eine Beschleunigungsmessung, ein Radarsystem und/oder eine optischen Umfelderkennung durchgeführt. Aufgrund des Schlupfes entspricht die erste Geschwindigkeit nicht der zweiten Geschwindigkeit. Durch den Vergleich der zweiten Geschwindigkeit mit der ersten Geschwindigkeit wird der Reifenschlupf ermittelt.
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Mittels einer gemessenen Beschleunigung eines Beschleunigungssensors kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges bestimmt werden. Eine optische Ermittlung der Geschwindigkeit kann mittels eines Kamerasystems, insbesondere eines TOF-Kamerasystems erfolgen. Die GPS-Daten können dabei von einem im Fahrzeug verbauten Modul bereitgestellt werden.
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Bei einem mehrachsigen Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen oder einem Nutzkraftwagen weichen bei einer Kurvenfahrt die Raddrehzahlen des kurveninneren Rades und des kurvenäußeren Rades voneinander ab. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird ein solcher Zustand erkannt und es kann eine Korrektur der gemessenen Raddrehzahlen erfolgen, so dass die Genauigkeit der anhand der Reifendrehzahl und Reifenabmessungen des Fahrzeugs bestimmten Geschwindigkeit erhöht wird.
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Vorteilhafterweise wird durch den vom Fahrer initiierten Beschleunigungsvorgang eine Soll-Beschleunigung festgelegt. Für den Fahrer ist es von Bedeutung, dass seine Befehle in seiner Wahrnehmung vom Fahrzeug unverändert umgesetzt werden. Die Soll-Beschleunigung gilt als Referenzwert, bei der aktiven Schlupferzeugung nicht verändert wird.
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Im Normalfall wird das Fahrzeug durch den Fahrer so beschleunigt, dass eine erwünschte Beschleunigung, die Soll-Beschleunigung, erzeugt wird. Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Steuerungseinrichtung verteilen die initiierte, schlupferzeugende Beschleunigung derart auf die Reifen, dass diese Soll-Beschleunigung auch während der aktiven Schlupferzeugung nicht verändert wird. Mit anderen Worten tritt bei der aktiven Schlupferzeugung keine Abweichung zwischen der tatsächlichen Beschleunigung und der vom Fahrer gewünschten Soll-Beschleunigung auf. Folglich wird die aktive Schlupferzeugung von den Fahrzeuginsassen nicht als störend wahrgenommen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Fahrerfunktion und somit auch der initiierte Beschleunigungsvorgang von einem autonom steuernden, elektronischen Regelsystem ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel fungiert der menschliche Fahrer als Fahrzeuginsasse des autonom gesteuerten Fahrzeugs. Durch die beschriebene Ermittlung des Reibwerts wird der Komfort der Fahrzeuginsassen bei gleichzeitiger Steigerung der Fahrsicherheit gesteigert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der ermittelte Reibwert an wenigstens eine Datenübertragungseinrichtung weitergeleitet. Durch die Weiterleitung des Reibwerts und den daraus resultierenden Informationsgewinn können Fahrerassistenzsysteme mit einem Zugewinn an Sicherheit betrieben werden. Die Datenübertragungseinrichtung umfasst vorzugsweise einen Speicher und/oder eine Sendeeinheit. Auf den Speicher kann von fahrzuginternen Assistenzsystemen zugegriffen werden. Bei der Sendeeinheit kann es sich um ein Mobilfunkgerät, ein netzwerk-, internet- und/oder bluetoothfähiges Gerät handeln, welches die Daten fahrzeugexternen Empfängern bereitstellt. Fahrzeugexterne Empfänger können dabei beispielsweise weitere Fahrzeuge, Server und/oder Cloudspeicher sein. Auch eine serverseitige Datenverarbeitung und Verknüpfung der Reibwerte mit bestehenden Kartenmaterial ist denkbar. Dieser Vorgang wird vorteilhafterweise automatisch ausgeführt. Die ermittelten Werte des Reifenschlupfes und des Reibwertes können somit nicht nur im Kraftfahrzeug selbst genutzt werden, sondern auch die Sicherheit anderer Verkehrsteilnehmer erhöhen.
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Vorteilhafterweise werden zur Bestimmung des Reibwertes weitere Sensordaten ermittelt. Weitere Sensordaten können dabei ein Lenkwinkel, eine Fahr- beziehungsweise Bremspedalstellung, Kameradaten zum Zustand der Fahrbahnoberfläche, Beschleunigungssensoren, Daten von Fahrdynamiksystemen, Wetter- und GPS-Daten sein. Diese Sensordaten beeinflussen das Verhalten des Fahrzeugs und können bei der Bestimmung des Reibwerts berücksichtigt werden. Insbesondere kritische Fahrsituationen sollen vorab erkannt und von der Steuerungseinrichtung beim Ausführen des Verfahrens zur Schlupfermittlung berücksichtigt werden.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Diese ist zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens durchführbar ausgebildet. Dabei steht die Steuerungseinrichtung vorteilhafterweise mit jedem Reifen des Fahrzeugs in Verbindung.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Steuerungseinrichtung. Das Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wie beschrieben ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
- 1 Fahrzeug in einer ersten Ausgestaltung,
- 2 Fahrzeug in einer zweiten Ausgestaltung,
- 3 eine Teilansicht des Fahrzeugs gemäß 1, und
- 4 ein Flussdiagramm zur Ermittlung eines Reibwertes zwischen Reifen und Fahrbahn.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1 in einer ersten Ausgestaltung. Fahrzeug 1 ist zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgeführt. Das Fahrzeug 1 weist in gewohnter Weise vier Reifen 21,22,23 und 24 auf, und zwar einen Reifen 21 vorne links, einen Reifen 22 vorne rechts, einen Reifen 23 hinten links und einen Reifen 24 hinten rechts.
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Die Reifen 21,22,23 und 24 stehen über schaltbare Kupplungen 60 mit einem Motor 50 derart in Verbindung, dass jeder Reifen 21,22,23 und 24 einzeln angesteuert und beschleunigt werden kann. Jedem Reifen 21,22,2 und 24 ist ein Drehzahlsensor 30 zugeordnet.
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Im Fahrbetrieb erzeugt der Motor 50 ein Antriebsmoment. Dieses Antriebmoment wird zur positiven schlupferzeugenden Beschleunigung der Reifen 21,22,23 und 24 genutzt. Dabei wird die Beschleunigung mittels aktiv schaltbaren Kupplungen 60 auf die Reifen 21,22,23 und 24 übertragen. Die Kupplungen 60 werden von einer Steuereinrichtung 42 gesteuert. Folglich steuert die Steuereinrichtung 42 die Übertragung des Antriebmoments auf die Reifen 21,22,23 und 24. Initiiert der Fahrer 46 eine negative Beschleunigung, so regelt die Steuereinrichtung 42 aktiv die Bremskräfte an den Reifen 21,22,23 und 24.
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Es wird bei einem vom Fahrer 46 initiierten Beschleunigungsvorgang eine Soll-Beschleunigung definiert. Diese Soll-Beschleunigung kann dabei eine positive Beschleunigung in Form eines Beschleunigungsvorgangs oder eine negative Beschleunigung in Form eines Bremsvorgangs sein. Die Steuereinrichtung 42 verteilt die schlupferzeugende Beschleunigung derart auf die Reifen 21,22,23 und 24, dass aktiv Schlupf 78 erzeugt wird. Beispielsweise wird verstärkt mit dem linken Vorderreifen 21 und dem rechten Vorderreifen 22 positiv schlupferzeugend beschleunigt. Die Beschleunigung an dem linken Hinterreifen 33 und dem rechten Hinterreifen 34 wird entsprechend so reduziert, dass die gewünschte Gesamtbeschleunigung unverändert bleibt und nicht von der definierten Soll-Beschleunigung abweicht. Es kann mehr Schlupf 78 erzeugt werden als es bei einem bekannten Bremsvorgang oder Beschleunigungsvorgang der Fall ist.
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Eine symmetrische Verteilung der schlupferzeugenden Beschleunigung, wie im genannten Beispiel, ermöglicht es Schlupf 78 zu erzeugen, ohne die vom Fahrer 46 gewünschte Fahrzeugreaktion zu beeinflussen. Alternativ wird bei einem vom Fahrer initiierten Beschleunigungsvorgang der linke Vorderreifen 21 und der rechte Hinterreifen 24 gezielt schlupferzeugend beschleunigt, um aktiv Schlupf 78 zu erzeugen. Analog dazu werden die weiteren Reifen, also der rechte Vorderreifen 22 und der linke Hinterreifen 23 weniger beschleunigt. Es wird mehr Schlupf 78 erzeugt als es bei einem Beschleunigungsvorgang in gewohnter Weise der Fall ist. Auf die Ermittlung des Reibwerts wird in 3 eingegangen.
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In 2 ist ein Fahrzeug 1 in einer zweiten Ausgestaltung dargestellt, welches ebenfalls zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgeführt ist. Das Fahrzeug 1 ist hybridisch oder elektrisch angetrieben. Dabei ist jeder Reifen 21,22,23 und 24 durch jeweils wenigstens einen Elektromotor 52 antreibbar ausgeführt. Durch die direkte Anbindung der als Elektromotoren 52 ausgeführten Motoren ist eine direkte Ansteuerung der Reifen über die Steuereinrichtung 42 möglich. Der Vorteil dieses Auführungsbeispiels besteht in dem kurzen Ansprechverhalten einzelner Reifen 21,22,23 und 24. Außerdem ist keine mechanische Umverteilung der gewünschten Beschleunigung auf einzelne Reifen 21,22,23 und 24 ausgehend von einem zentralen Motor 50 nötig. Initiiert der Fahrer 46 eine negative Beschleunigung kann jeder Reifen 21,22,23 und 24 wie in der ersten Ausgestaltung in 1 einzeln abgebremst werden. Im Gegensatz zur ersten Ausgestaltung in 1 kann das Antriebsmoment und somit auch die positive Beschleunigung einzelner Reifen 21,22,23 und 24 durch jeweils einen Elektromotor 52 pro Reifen einzeln gesteuert werden. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile. Das Wegfallen von schaltbaren Kupplungen 60 reduziert die Gesamtkomplexität des Antriebsstrangs und beschleunigt gleichzeitig die Ansteuerung der Reifen 21,22,23 und 24 durch die Steuereinrichtung 42.
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3 zeigt eine Teilansicht des Fahrzeugs 1 gemäß 1 mit Drehzahlsensoren 30 und einer Steuereinrichtung 42. Der Reifen 21 steht in Kontakt mit der Fahrbahn 2. Angetrieben wird der Reifen 21 über einen Motor 52. Die Steuereinrichtung 42 ist mit dem Drehzahlsensor 30 verbunden, durch welchen die Reifendrehzahl des Reifens 21 überwacht wird. Die Steuereinrichtung 42 kann aus den Informationen des Drehzahlsensors 30 wichtige Regelgrößen, wie beispielsweise eine Radumfangsverzögerung oder eine Reifenumfangsbeschleunigung, ermitteln.
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Die Reifendrehrichtung 72 des angetriebenen Reifens 21 ist in dem Ausführungsbeispiel linksdrehend, also in mathematisch positiver Drehrichtung. Initiiert der Fahrer 46 einen Beschleunigungsvorgang, wird ein Befehlssignal an die Steuereinrichtung 42 gesendet und eine Soll-Beschleunigung festgelegt. Die Steuereinrichtung 42 steuert aktiv die Kupplung 60 und leitet das Antriebsmoment des Motors 50 gezielt, aktiv an den Reifen 21 weiter.
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Ein Merkmal bei der aktiven Erzeugung von Schlupf 78 sind Signale der Reifendrehzahlsensoren 30. Signale der Reifendrehzahlsensoren 30 werden in der Steuereinrichtung 42 gespeichert. Unter Berücksichtigung des Reifenumfangs 26 wird eine Reifenumfangsgeschwindigkeit 74 bestimmt. Dieser Reifenumfangsgeschwindigkeit 74 wird eine tatsächlich gemessene Fahrgeschwindigkeit 76 gegenübergestellt. Durch den Vergleich der Werte ergibt sich der Schlupf 78. Mittels hinterlegter Regelalgorithmen wird aus dem Schlupf 78 der Reibwert zwischen Reifen 21 und Fahrbahn 2 bestimmt.
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Bei der 4 handelt es sich um ein Flussdiagramm zur Ermittlung eines Reibwertes zwischen der Fahrbahn 2 und den Reifen 21,22,23 und 24 eines Fahrzeugs 2. Im ersten Verfahrensschritt 100 initiiert der Fahrer 46 einen positiven oder negativen Beschleunigungsvorgang. Dadurch wird im Verfahrensschritt 102 eine Soll-Beschleunigung festgelegt. Diese Soll-Beschleunigung wird in einer Steuereinrichtung 42 hinterlegt. Sensoren, welche in Verfahrensschritt 104 die Fahrsituation erfassen, liefern Daten an die Steuereinrichtung 42. Diese bestimmt im Verfahrensschritt 106 unter Berücksichtigung der Sensordaten, ob bei der aktuellen Fahrsituation eine aktive Schlupferzeugung unter Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren durchführbar ist.
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Wenn Schritt 106 ergibt, dass die Fahrsituation aus sicherheitskritischen Aspekten nicht für eine aktive Schlupferzeugung geeignet ist, wird eine aktive Schlupferzeugung vermieden und es findet gemäß Schritt 108 keine aktive Schlupferzeugung statt.
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Werden dagegen alle Kriterien erfüllt, steuert die Steuereinrichtung 42 in Schritt 110 die schlupferzeugende Beschleunigung einzelner Reifen 21,22,23 und 24. Dabei kann die positive oder negative, schlupferzeugende Beschleunigung wie in 1 und 2 beschrieben, symmetrisch oder diagonal auf die Reifen 21,22,23 und 24 des Fahrzeugs 1 verteilt werden. Die schlupferzeugende Beschleunigung wird in jedem Fall unter Berücksichtigung der Soll-Beschleunigung durchgeführt. Ziel ist es die Beschleunigung derart zu verteilen, dass keine Abweichung der schlupferzeugenden Beschleunigung von der Soll-Beschleunigung auftritt. Es wird dadurch sichergestellt, dass Fahrzeuginsassen die aktive Schlupferzeugung nicht wahrnehmen. Durch die schlupferzeugende Beschleunigung einzelner Reifen 21,22,23 und/oder 24 wird in Schritt 112 aktiv Schlupf 78 erzeugt. Die in Schritt 114 gemessene Reifendrehzahl einzelner beschleunigter und weniger beschleunigter Reifen 21,22,23 und/oder 24 wird an die Steuereinrichtung 42 weitergeleitet. In dieser werden in Schritt 116 der Schlupf 78 ermittelt und aus dem ermittelten Schlupf 78 der Reibwert zwischen Reifen 21,22,23 und 24 und Fahrbahn 2 bestimmt. Im darauffolgenden Schritt 118 können die Reibwert-Informationen, entsprechend dem Reibwert zwischen Reifen 21,22,23 und 24 und Fahrbahn 2, an eine Datenübertragungseinrichtung 44 weitergeleitet werden. Dort werden die Reibwert-Informationen gespeichert und/oder an externe Empfänger weitergeleitet.
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Die Erfindung ist nicht auf das bzw. die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese wurden nur zur allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung herangezogen. Die Erfindung kann im Rahmen ihres Schutzumfangs vielmehr auch andere als die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Ausprägungen annehmen. Hierbei kann sie insbesondere auch solche Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus Einzelmerkmalen der jeweiligen Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrbahn
- 21
- Linker Vorderreifen
- 22
- Rechter Vorderreifen
- 23
- Linker Hinterreifen
- 24
- Rechter Hinterreifen
- 30
- Drehzahlsensor
- 42
- Steuereinrichtung
- 44
- Datenübertragungseinrichtung
- 46
- Fahrer
- 50
- Motor
- 55
- Antriebsstrang
- 52
- Elektromotor
- 60
- Kupplung Vorderachse
- 62
- Kupplung Hinterachse
- 64
- Kupplung Differential
- 70
- Fahrtrichtung
- 72
- Reifendrehrichtung
- 74
- Reifenumfangsgeschwindigkeit
- 76
- Fahrgeschwindigkeit
- 78
- Schlupf
