DE3516983C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen geringer Fahrbahnhaftung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Sie besteht im wesentlichen aus einem Lenkmomentmeßglied, einer elektronischen Auswerteeinheit, welche mit einem Geschwindigkeitssignal versorgt ist und einer Anzeigeeinrichtung, welche Teile miteinander entsprechend elektrisch verknüpft sind. Das Geschwindigkeitssignal kann beispielsweise von einem elektronischen Tachometer des Kraftfahrzeuges abgenommen sein. Gemäß Anspruch 4 kann die Auswerteeinheit auch noch mit einem Lenkungseinschlagswinkel-Sensor für den Einschlag der gelenkten Räder des Kraftfahrzeuges ver- bunden sein.
• Vorzugsweise ist das Lenkmoment-Meßglied in der Lenksäule der Lenkung des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Diese Anordnung ist sowohl hinsichtlich des Bauraumes als auch der Störmomente von der Fahrbahn günstig; jedoch ist auch eine Anordnung in der Lagerung des Lenkritzels oder im Lenkgestänge möglich.
• Bei Kraftfahrzeugen mit Servolenkung, die bereits ein Drehmoment-Meßglied für die Steuerung der Servowirkung aufweisen, kann unmittelbar diese für die Erfassung des Ist-Lenkmomentes herangezogen bzw.
• entsprechend modifiziert werden. Gegebenenfalls kann entsprechend Patentanspruch 7 anstelle einer unmittelbaren Lenkmoment-Erfassung durch das Drehmoment-Meßglied der Druck in den Arbeitskammern der hydraulischen Servolenkung abgefragt werden, da dieser in unmittelbarem Zusammenhang mit dem aufgebrachten Lenkmoment steht.
• Die Anzeigeeinrichtung kann entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche 8 und 9 optisch und/ oder akustisch sein; bevorzugt sollte eine kurze akustische Warnung erfolgen, die die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson weckt, während das optische Warnsignal so lange aufrechterhalten wird, als der gefährliche Fahrbahnzustand vorliegt. Um die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson andererseits nicht von der Fahrbahn abzulenken, kann das optische Warnsignal mittels einer strahlenden Lichtquelle in die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges eingespiegelt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in F i g. 1 die Lenkung eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 das Drehmoment-Meßglied gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung, F i g. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 4 zwei das Lenkmoment eines Kraftfahrzeuges aufzeigende Kurven über der Geschwindigkeit und F i g. 5 zwei weitere, das Lenkmoment aufzeigende Kurven über dem Lenkungseinschlagswinkel 0'.
• Die Vorderräder 2 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges werden über Lenkhebel 4 und Spurstangen 6 von einer Zahnstangenlenkung 8 gelenkt. Das mit der Zahnstange der Zahnstangenlenkung 8 in Eingriff befindliche Antriebsritzel 10 ist mit einer Lenksäule 12 verbunden, an welcher ein Lenkhandrad 13 befestigt ist. In die Lenksäule 12 ist ein Drehmoment-Meßglied 14 eingeschaltet.
• Ferner ist an dem Gehäuse der Zahnstangenlenkung 8 ein Lenkungseinschlagswinkel-Sensor 16 befestigt, welcher einen auf der Zahnstange befestigten Meßstreifen hinsichtlich des eingestellten Lenkungswinkels or abfragt. Das von dem Drehmoment-Meßglied 14 ermittelte Ist-Lenkmoment sowie der von dem Sensor 16 ermittelte Lenkungswinkel gr werden über elektrische Leitungen 18, 20 einer Auswerteeinheit 22 übermittelt. Die Auswerteeinheit 22 ist ausgangsseitig mit einer optischen und akustischen Warneinrichtung 24 über eine Leitung 26 verbunden. Ferner wird der Auswerteeinheit 22 über eine Leitung 28 ein Geschwindigkeitssignal V des Kraftfahrzeuges zugeführt, welches von einem nicht dargestellten, elektronischen Tachometer abgenommen ist.
• Das Drehmoment-Meßglied 14 (vgl. F i g. 2) ist in die Lenksäule 12 eingeschaltet, welche zu diesem Zweck in zwei Lenksäulenabschnitte 30, 32 unterteilt ist. Dabei ist der eine Abschnitt 30 mit einer Ausklinkung 34 versehen, in welche ein Mitnehmer 36 an dem zweiten Abschnitt 32 hineinragt. Zwischen der Ausklinkung 34 und dem Mitnehmer 36 ist in beiden Drehrichtungen der Lenksäule 12 ein Verdrehspiel vorgesehen. Koaxial innerhalb der Abschnitte 30,32 ist ein Drehstab 38 eingesetzt, welcher die beiden Abschnitte 30, 32 in begrenztem Umfange drehmomentübertragend verbindet und in Ruhestellung der Lenksäule 12 eine Mittelstellung des Mitnehmers 36 in der Ausklinkung 34 einstellt. Bei einem aufgebrachten Lenkmoment beispielsweise auf den Abschnitt 30 kann sich aufgrund der Nachgiebigkeit des Federstabes 38 der Abschnitt 30 gegenüber dem Abschnitt 32 geringfügig verdrehen, wobei diese Relativverdrehung proportional dem aufgebrachten Lenkmoment ist. Am Außenumfang des Abschnittes 30 ist eine Meßspule 40 angeordnet, die von einem am Abschnitt 32 festgelegten Schleifkontakt 42 abgetastet wird und ein von der Relativverdrehung bzw. dem aufgebrachten Lenkmoment abhängiges Signal über die Leitung 18 an die Auswerteeinheit 22 abgibt. Bei einem sehr hohen Lenkmoment bzw. bei einem Bruch des Drehstabes 38 wird das Lenkmoment unmittelbar über den Mitnehmer 36 von dem Abschnitt 30 auf den Abschnitt 32 übertragen.
• Der Auswerteeinheit 22 (vgl. F i g. 3) werden die dem Ist-Lenkmoment und dem Lenkungseinschlagswinkel a entsprechenden Werte zugeführt und gegebenenfalls in einem Analog-Digital-Wandler aufbereitet. In einer in der Auswerteeinheit 22 befindlichen Speichereinheit sind die Soll-Lenkmomente über der Geschwindigkeit V eingeschrieben und werden mittels eines Mikroprozessors miteinander verglichen. Liegt das Ist-Lenkmoment um ein vorbestimmtes Maß unter dem eingegebenen Soll-Lenkmoment unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit und des Lenkungseinschlagswinkels a, so wird über die Auswerteeinheit 22 die Warneinrichtung 24 bzw. ein akustischer Summer 44 und eine die Windschutzscheibe 46 des Kraftfahrzeuges anstrahlende Lichtquelle 48 angesteuert. Der Summer 44 ist in nicht dargestellter Weise mit einem Zeitglied versehen, so daß dessen Warnton nur kurz, z. B. 10 Sekunden, ertönt.
• Die Lichtquelle 48 hingegen bleibt so lange aktiviert, als das Ist-Lenkmoment unter dem Soll-Lenkmoment liegt.
• Die Lichtquelle 48 ist derart am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angeordnet, daß sie sich für die Bedienungsperson sichtbar in der Windschutzscheibe spiegelt. Dies ist dann der Fall, wenn der Lichtausfallswinkel der Lichtquelle 48 an der Windschutzscheibe zumindest im wesentlichen in Richtung der Augen der Bedienungsperson liegt.
• Die F i g. 4 und 5 zeigen jeweils das Ist-Lenkmoment des Kraftfahrzeuges über der Geschwindigkeit V und dem Lenkungseinschlagswinkel a. Es ist ersichtlich, daß das Ist-Lenkmoment mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt bzw. mit zunehmendem Lenkungseinschlagswinkel zunimmt. Die das höhere Lenkmoment wiedergebende Kurve entspricht einem Haftbeiwert ,u der Fahrbahn = 1; die ein weit geringeres Lenkmoment anzeigende Kurve einem Haftwert li 0,2. Es versteht sich, daß diese Kurven abhängig von der Auslegung der Lenkungs- und Achsgeometrie des Kraftfahrzeuges stark abhängig sind und von Fall zu Fall empirisch zu ermitteln sind. Die entsprechenden Kurven sind als Soll-Lenkmomente in den Speicher der Auswerteeinheit 22 eingeschrieben. Bei einem Unterschreiten dieses Soll-Lenkmomentes, beispielsweise unter die Grenze der den Haftbeiwert la > 0,2 anzeigenden Kurve, wird über die Auswerteeinheit 22 das Warnsignal ausgelöst.
• Gegebenenfalls können für die optimale und die akustische Anzeige auch zwei verschiedene Haftbeiwerte als Schwellwert verwendet sein, wobei die akustische Anzeige beim niedrigeren Haftbeiwert (z. B. Glatteis) aktiviert ist. Ferner könnten zur Auswertung der Lenkmomente gegebenenfalls auch die Reifen und/oder der Reifendruck herangezogen werden, weil auch diese Parameter Auswirkungen auf das Lenkmoment haben.

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Anzeigen geringer Fahrbahn-Haftbeiwerte, insbesondere von Eisglätte, in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-Lenkmoment der Lenkung erfaßt und mit einem vorgegebenen Soll-Lenkmoment über der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges verglichen wird und das bei einem unter dem Soll-Lenkmoment liegendem Ist-Lenkmoment ein Anzeigesignal ausgelöst wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner zur Ermittlung des Soll-Lenkmomentes der Lenkungseinschlagswinkel (a) mit erfaßt wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lenkung (8) des Kraftfahrzeuges ein Lenkmoment-Meßglied (14) eingeschaltet ist, welches das Ist-Lenkmoment erfaßt und mit einer elektronischen Auswerteeinheit (22) verbunden ist, in welcher die Soll-Lenkmomente über der Geschwindigkeit Vgespeichert sind und daß die Auswerteeinheit (22) eine Anzeigeeinrichtung (24) ansteuert.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkungseinschlagswinkel-Sensor (16) mit der Auswerteeinheit (22) verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkmoment-Meßglied (14) in der Lenksäule (12) der Lenkung (8) vorgesehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen an einem Kraftfahrzeug mit Servolenkung, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment-Meßglied der Servolenkung auch mit der elektronischen Auswerteeinheit (22) verbunden ist.
7. 7. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen an einem Kraftfahrzeug mit einer hydraulischen Servolenkung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-Lenkmoment durch Auswertung der in die Arbeitskammern der Servolenkung eingesteuerten, hydraulischen Drücke erfaßt ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (24) ein optisches und/ oder akustisches Warnsignal abgibt, wobei das optische Warnsignal ständig und das akustische Warnsignal zeitbegrenzt aktiviert sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Warnsignal in die Windschutzscheibe (46) des Kraftfahrzeuges eingespiegelt ist.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen geringer Fahrbahnhaftbeiwerte, insbesondere von Eisglätte, für Kraftfahrzeuge sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

   Die DE-OS 24 16 623 offenbart eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art, bei der an angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges Drehzahlsensoren vorgesehen sind, deren Werte in einer Auswerteeinheit miteinander verglichen werden. Sobald an den angetriebenen Rädern ein Schlupf (Durchdrehen) auftritt, was sich in unterschiedlichen Drehzahl-Beschleunigungs- oder Verzögerungswerten auswirkt, wird eine Warnanzeige ausgelöst.

   Mit dieser Vorrichtung wird jedoch auch dann die Warnanzeige aktiviert, wenn ein Schlupf der angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges nur aufgrund einer zu hohen Motorleistung auftritt, wie dies gegebenenfalls bei einem scharfen Anfahren eines Kraftfahrzeuges ohne weiteres geschehen kann. Ferner ist diese Vorrichtung nicht für allradradgetriebene Kraftfahrzeuge verwendbar.

   Darüber hinaus beschreibt die DE-OS 24 16 623 zum Stand der Technik gehörende Vorrichtungen, bei denen die Temperatur in der Nähe der Straßenoberfläche und gegebenenfalls die relative Luftfeuchtigkeit zur Anzeige herangezogen werden oder aber ein Gleitschuh oder ein Schlepprad mit der Straßenoberfläche in Kontakt gebracht werden. Bei letzterer Vorrichtung wird dann die resultierende Zug- oder Schleppkraft ausgewertet und gegebenenfalls eine Warnanzeige angesteuert. Diese Vorrichtungen liefern jedoch keine sichere Aussage über den tatsächlichen Zustand der Fahrbahn und sind zum Teil schon aus Komfortgründen nicht verwendbar.

   Aufgabe der Erfindung ist es, ein zuverlässiges und funktionssicheres Verfahren der gattungsgemäßen Art aufzuzeigen, welches unabhängig von der aufgewandten Motorleistung oder der Anzahl der angetriebenen Räder durchführbar ist. Ferner soll eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.

   Die verfahrensgemäße Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

   Erfindungsgemäß wird somit das Ist-Lenkmoment der Lenkung des Kraftfahrzeuges erfaßt, welches aufgrund dessen vom Fahrbahn-Haftbeiwert und von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges abhängigen Rückstellmoment eine zuverlässige Aussage über den momentanen Haftbeiwert der Fahrbahn darstellt. Dieses Ist-Lenkmoment wird mit einem Soll-Lenkmoment über der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges verglichen, wobei bei unterhalb dem Soll-Lenkmoment liegendem Ist-Lenkmoment ein Anzeigesignal für die Bedienungsperson des Kraftfahrzeuges ausgelöst wird.

   Das Soll-Lenkmoment kann empirisch durch Aufzeichnung der Ist-Lenkmomente beim Befahren trockener, griffiger oder bezüglich des Haftbeiwertes noch ohne Warnsignal zulässiger Fahrbahnen ermittelt werden.

   Dabei ist insbesondere die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zu berücksichtigen, weil das Lenkmoment, wie später noch erläutert wird, mit zunehmender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges stark abnimmt.

   Gemäß Anspruch 2 kann gegebenenfalls für die Ermittlung des Soll-Lenkmomentes auch noch der Lenkungseinschlagswinkel herangezogen werden, nachdem das Lenkmoment abhängig von der Achsauslegung des Kraftfahrzeuges auch mit zunehmendem Lenkeinschlag zunimmt.

   Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Patentanspruch 3 angeführt.