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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen und
ein Programm zum Einstellen eines Schwellenwertes zum Beurteilen
von Straßenoberflächenzuständen. Im
Spezielleren betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen und
ein Programm zum Einstellen eines Schwellenwertes zum Beurteilen
von Straßenoberflächenzuständen, mit
denen es möglich
ist, einen Reifen, der gegenwärtig
montiert ist, wenn ein Reifen gewechselt wurde, oder andere Ereignisse
zu erkennen, und einen Schwellenwert festzulegen, um eine Schlupftendenz
zu bestimmen.
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Eine
Vorrichtung zum Abschätzen
von Koeffizienten einer Straßenoberflächenreibung μ (Straßenoberfläche μ) ist z.B.
aus der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. 112 659/1995 bekannt. Die Straßenoberfläche μ dient hier
zum Anzeigen von Graden einer Reibhaftung zwischen Straßenoberflächen und
Reifen, wobei, je größer diese
Straßenoberfläche μ ist, umso
größer wird
die Beschleunigung sein, die von dem Fahrzeug erzeugt wird, und
wobei die Straßenoberfläche μ ferner dadurch
gekennzeichnet ist, dass sie sich in Übereinstimmung mit einem Anstieg
des Schlupfes des Rades im Bereich von ca. 10 bis 20% erhöht. Auf
der Basis der Tatsache, dass der Reibungskoeffizient mit der Straßenoberfläche umso
kleiner sein wird, je größer der
Schlupf des Fahrzeugs ist, selbst wenn die gleiche Fahrzeugbeschleunigung
erzeugt wird, berücksichtigt die
Schrift eine Kennlinie von Fahrzeugbeschleunigung/Schlupf der Räder S durch
Ersetzen der Straßenoberfläche μ durch die
Fahrzeugbeschleunigung in der Kennlinie zwischen der Straßenoberfläche μ und dem Schlupf
der Räder.
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In
der in der Schrift offen gelegten Vorrichtung wird die Straßenoberfläche μ auf der
Basis einer Beziehung zwischen einer Gesamtsumme von Schlupfen entsprechender
Räder,
die über
eine Vielzahl von Zeitspannen aufsummiert wurden, und der Fahrzeugbeschleunigung,
die über
eine Vielzahl von Zeitperioden aufsummiert wurde, bestimmt, um dadurch
Einflüsse
von Fehlerfaktoren wie z.B. Geräusche
zu verringern. Im Spezielleren ist die Beziehung zwischen dem Schlupf
und der Fahrzeugbeschleunigung als ein Verhältnis (Gradient) M der Fahrzeugbeschleunigung ΣAb, integriert über eine
festgelegte Zeitspanne, zu einer Summe von Schlupfen der Räder ΣSt, integriert über eine
festgelegte Zeitspanne (M = ΣAb/ΣSt) gegeben
und Straßenoberflächenzustände werden
auf der Basis des Wertes von M abgeschätzt.
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Da
das Verfahren der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. 112 659/1995 es jedoch erfordert,
die Verhältnisse
M, die die Beziehung zwischen der Fahrzeugbeschleunigung und dem
Schlupf darstellen, während
Werte für
Koeffizienten einer Oberflächenreibung,
die beschafft wurden, als das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit
einer offensichtlich hohen Straßenoberfläche μ gefahren
wurde, vorbereitend als Referenzen zu beschaffen, muss für jeden
von den Reifen eine Einstellung vorgenommen werden. Die Werte von
M werden auch im Zusammenhang mit einem Verschleiß der Reifen
oder einem Aushärten
von alterndem Gummi geändert.
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Es
besteht daher der Bedarf an einem Verfahren, das in der Lage ist,
automatisch einen Schwellenwert in Übereinstimmung mit den gegenwärtig montierten
Reifen zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen festzulegen.
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Die
US 6 015 192 offenbart ein
System und ein Verfahren, das von dem System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 und dem Oberbegriff des Anspruchs zur Vorrichtung, wo ein statistisches
lineares Regressionsmodell verwendet wird, um den Reibungskoeffizienten
zu bestimmen, ausgeführt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte in Hinblick auf die obigen Tatsachen
und es ist ein Ziel davon, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Beurteilen von Oberflächenzuständen, die
in der Lage sind, einen Schwellenwert zum Bestimmen einer Tendenz
zu einem Schlupf beim Erkennen gegenwärtig montierter Reifen genau festzulegen,
und ein Programm zum Einstellen eines Schwellenwertes zum Beurteilen
von Oberflächenzuständen bereitzustellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beurteilen
von Straßenoberflächenzuständen vorgesehen,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: periodisch Rotationsinformation
von Reifen von vier Rädern
eines Fahrzeugs detektiert wird; die Rotationsinformation der jeweiligen
Reifen gespeichert wird; eine Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Rotationsinformation
berechnet wird; eine Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs berechnet
wird; ein Schlupfverhältnis
von linksseitigen vorderen und hinteren Rädern und rechtsseitigen vorderen
und hinteren Rädern
bzw. ein Schlupfverhältnis
von vorderen und hinteren Rädern
berechnet wird; ein Betrag an Schwankung von Differenzen von Schlupfverhältnissen zwischen
den rechten und linken Rädern
berechnet wird; ein linearer Regressionskoeffizient und ein Korrelationskoeffizient
zwischen dem Schlupfverhältnis
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges beschafft wird; und ein Schwellenwert für die Beurteilung
von Straßenoberflächenzuständen auf
der Basis des linearen Regressionskoeffizienten festgelegt wird,
wenn der Betrag an Schwankung ein festgelegter Wert ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum
Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen vorgesehen
mit: einem Rotationsinformations-Detektionsmittel zum periodischen
Detektieren von Rotationsinformation von Reifen von vier Rädern eines
Fahrzeugs; einem Rotationsinformations-Speichermittel zum Speichern
der Rotationsinformation der jeweiligen Reifen; einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsmittel
zum Berechnen einer Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Rotationsinformation;
einem Beschleunigungs/Verzögerungs-Berechnungsmittel
zum Berechnen einer Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs; einem
Schlupfverhältnis-Berechnungsmittel
zum Berechnen eines Schlupfverhältnisses
von linksseitigen vorderen und hinteren Rädern und rechtsseitigen vorderen
und hinteren Rädern
bzw. eines Schlupfverhältnisses
von vorderen und hinteren Rädern;
einem Schwankungsbetrag-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Betrags
an Schwankung von Differenzen zwischen den rechten und linken Schlupfverhältnissen;
einem Koeffizientenberechnungsmittel zum Beschaffen eines linearen
Regressionskoeffizienten und eines Korrelationskoeffizienten zwischen
dem Schlupfverhältnis
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges; und einem Schwellenwert-Einstellmittel zum Einstellen
eines Schwellenwertes zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen auf der Basis des linearen
Regressionskoeffizienten, wenn der Betrag an Schwankung ein festgelegter
Wert ist.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Programm zum Einstellen
eines Schwellenwertes zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen vorgesehen, wobei ein
Computer derart ausgebildet ist, dass er dient als: Rotationsinformations-Speichermittel
zum Speichern von Rotationsinformation von jeweiligen Reifen; ein
Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsmittel zum Berechnen einer Fahrzeuggeschwindigkeit
aus der Rotationsinformation; ein Beschleunigungs/Verzögerungs- Berechnungsmittel
zum Berechnen einer Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs; ein Schlupfverhältnis-Berechnungsmittel
zum Berechnen eines Schlupfverhältnisses
von linksseitigen vorderen und hinteren Rädern und rechtsseitigen vorderen
und hinteren Rädern
bzw. eines Schlupfverhältnisses
von vorderen und hinteren Rädern;
ein Schwankungsbetrag-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Betrags
an Schwankung von Differenzen zwischen rechten und linken Schlupfen;
ein Koeffizientenberechnungsmittel zum Beschaffen eines linearen
Regressionskoeffizienten und eines Korrelationskoeffizienten zwischen
dem Schlupfverhältnis
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges; und ein Schwellenwert-Einstellmittel zum Einstellen
eines Schwellenwertes zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen auf der Basis des linearen
Regressionskoeffizienten, wenn der Betrag an Schwankung ein festgelegter
Wert ist.
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1 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eine Ausführungsform der Vorrichtung
zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen elektrischer Anordnungen
der Vorrichtung zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen von 1;
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3 veranschaulicht
ein Beispiel eines Flussdiagramms der vorliegenden Erfindung;
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4 veranschaulicht
ein Beispiel eines Flussdiagramms der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen Schwellenwerten und einer
Anzahl von Initialisierungen veranschaulicht.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen und
das Programm zum Einstellen eines Schwellenwertes zum Beurteilen
von Straßenoberflächenzuständen gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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Wie
in 1 veranschaulicht, ist die Vorrichtung zum Beurteilen
von Straßenoberflächenzuständen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem gewöhnlichen Rotationsinformations-Detektionsmittel 1 versehen,
das in einem Vierradfahrzeug jeweils in Bezug auf vier Reifen FL,
FR, RL, RR vorgesehen ist. Das Rotationsinformations-Detektionsmittel 1 könnte ein
Raddrehzahlsensor zum Messen einer Raddrehzahl (Drehgeschwindigkeit)
auf der Basis einer Anzahl von Impulsen beim Erzeugen von Drehimpulsen
unter Verwendung eines elektromagnetischen Aufnehmers der dergleichen
sein. Ausgänge
des Rotationsinformations-Detektionsmittels 1 werden an
eine Steuereinheit 2 geliefert, die ein Computer wie z.B.
ein ABS sein kann. Eine Anzeige 3 zum Warnen vor einer
Straße
mit einem niedrigen μ zum
Informieren über
eine Straßenoberfläche mit
niedrigem μ,
die aus Flüssigkristallanzeigeelementen,
Plasma-Anzeigeelementen oder einer Kathodenstrahlröhre besteht,
und ein Initialisierungsschalter 4, der von einem Fahrer
betätigt
werden kann, sind mit der Steuereinheit 2 verbunden.
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Die
Steuereinheit 2 umfasst, wie in 2 veranschaulicht,
eine E/A-Schnittstelle 2a,
die zum Senden/Empfangen von Signalen an/von eine/r externe/n Vorrichtung
benötigt
wird, eine CPU 2b, die als ein Rechenzentrum dient, einen
ROM 2c, der ein Steueroperationsprogramm für die CPU 2b speichert,
und einen RAM 2d, in den Daten temporär geschrieben und aus diesem
ausgelesen werden, wenn die CPU 2b Steueroperationen ausführt.
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Hier
werden Straßenoberflächenzustände kontinuierlich
beobachtet, und wenn bestimmt wird, dass die Straße ein großes μ aufweist,
wird ein Referenzwert (ein linearer Regressionskoeffizient) KA1
auf der Basis der Daten, die beschafft wurden, während auf einer Straße mit einem
großen μ gefahren
wurde, beschafft und ein Schwellenwert LA kann aus dem Referenzwert
KA1 festgelegt werden.
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Prozesse
zum Bestimmen einer Straße
mit einem hohen μ verwenden Änderungen
von Reibungskoeffizienten μ.
Im Spezielleren wird die Tatsache benutzt, dass ein Reibungskoeffizient μ einer Straße mit einem niedrigen μ wie z.B.
einer niedergefahrenen, gefrorenen Schneefahrbahn nicht stabil ist,
während
ein Reibungskoeffizient μ einer
Straße
mit einem großen μ wie z.B.
einer Asphaltstraße
vergleichsweise stabil ist, und es kann auf der Basis der Beziehung
zwischen dem Schlupfverhältnis
zwischen vorderen und hinteren Rädern (Verhältnis einer
Raddrehzahl der Reifen der Vorderräder zu einer Raddrehzahl der
Reifen der Hinterräder) und
der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug über eine festgelegte Fahrstrecke gefahren
wird, bestimmt werden, ob die Straße ein großes μ aufweist oder nicht.
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Ein
tatsächliches
Fahren auf verschiedenen Straßen
mit einem niedrigen μ zeigte
jedoch, dass es auch eine Straße
mit einem kleinen aber stabilen Reibungskoeffizienten μ geben kann,
wie z.B. bei einer feinen niedergefahrenen Schneefahrbahn. Im Spezielleren
könnten
Schwankungen der Schlupfverhältnisse
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeugs selbst beim Fahren auf einer niederge fahrenen Schneefahrbahn
so klein sein, dass der Korrelationskoeffizient RA nicht kleiner
als ein festgelegter Wert, z.B. nicht kleiner als 0,9 wird. Da der
zu diesem Zeitpunkt beschaffte Referenzwert KA1 ein Wert sein wird,
der größer als
der beim Fahren auf einer Asphaltstraße beschaffte Referenzwert
KA1 ist, wird der Schwellenwert LA allmählich größer werden, wenn das Fahrzeug
auf solch einer Straße
für eine
lange Zeitspanne weiterfährt,
selbst obwohl der Schwellenwert LA durch Mitteln mit einem vorhergehenden
Referenzwert beschafft wurde, so dass es vorkommen kann, dass kein
Alarm übergangslos
erzeugt werden kann.
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Es
ist daher erforderlich, eine Straße mit einem hohen μ nicht nur
auf der Basis von Schwankungen der Schlupfverhältnisse von vorderen und hinteren
Rädern
und der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeugs, sondern auch unter Verwendung anderer Indizes zu
bestimmen. Somit wurde Augenmerk auf Differenzen der rechten und
linken Schlupfverhältnisse
gelegt. Während
keine großen
Differenzen bei Straßenoberflächenzuständen an
der linken oder der rechten Seite des Fahrzeugs festzustellen sind,
wenn die Straße
ein großes μ aufweist
wie z.B. eine Asphaltstraße,
ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass Straßenzustände links
und rechts sich im Fall von Straßen mit einem kleinen μ wie z.B.
einer niedergefahrenen Schneefahrbahn oder einer gefrorenen Schneefahrbahn
voneinander unterscheiden. Differenzen der Schlupfverhältnisse
zwischen den linksseitigen vorderen und hinteren Rädern und
den rechtseitigen vorderen und hinteren Rädern könnten demgemäß größer werden
und ein Betrag an Schwankung von Differenzen zwischen Schlupfverhältnissen
wird in Übereinstimmung
damit größer.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wurde somit formuliert einen Schwellenwert einzustellen, wenn ein
Referenzwert beschafft wurde, wobei der Korrelationskoeffizient
auf der Basis der Beziehung zwischen den Schlupfverhältnissen
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeugs nach Korrigieren des beschafften Referenzwertes gemäß dem Betrag
an Schwankung von Differenzen zwischen Schlupfverhältnissen
von linksseitigen vorderen und hinteren Rädern und rechtsseitigen vorderen
und hinteren Rädern
(rechte und linke Schlupfverhältnisse),
die für
jede Abtastzeit beschafft wurden, nicht kleiner als der festgelegte
Wert ist.
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Wenn
der Betrag an Schwankung größer als
ein festgelegter Wert ist, wird bestimmt, dass der Straßenoberflächenzustand
nicht stabil ist (d.h., es handelt sich nicht um eine Straße mit einem
großen μ), so dass Daten
für den
Referenzwert selbst dann verworfen werden, wenn der Korrelationskoeffizient
nicht kleiner als der festgelegte Wert ist, und der Schwellenwert
wird nicht aktualisiert.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Rotationsinformations-Detektionsmittel
zum periodischen Detektieren von Rotationsinformation von Reifen
von vier Rädern
eines Fahrzeugs; ein Rotationsinformations-Speichermittel zum Speichern der Rotationsinformation
der jeweiligen Reifen; ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsmittel
zum Berechnen einer Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Rotationsinformation;
ein Beschleunigungs/Verzögerungs-Berechnungsmittel
zum Berechnen einer Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs; ein Schlupfverhältnis-Berechnungsmittel
zum Berechnen eines Schlupfverhältnisses
von linksseitigen vorderen und hinteren Rädern und rechtsseitigen vorderen
und hinteren Rädern
bzw. eines Schlupfverhältnisses
von vorderen und hinteren Rädern;
ein Schwankungsbetrag-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Betrages
an Schwankung von Differenzen von rechten und linken Schlupfverhältnissen;
ein Koeffizientenberechnungsmittel zum Beschaffen eines linearen
Regressionskoeffizienten und eines Korrelationskoeffizien ten zwischen
dem Schlupfverhältnis
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung des
Fahrzeuges; und ein Schwellenwert-Einstellmittel zum Einstellen
eines Schwellenwertes zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen auf der Basis des linearen
Regressionskoeffizienten, wenn der Betrag an Schwankung ein festgelegter
Wert ist.
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Sie
umfasst ferner ein Fahrstrecken-Berechnungsmittel zum Berechnen
einer Fahrstrecke des Fahrzeuges; ein Mittelungs- und Verarbeitungsmittel
für den
Schwankungsbetrag zum Durchführen
einer Mittelung des Betrags an Schwankung für jede festgelegte Fahrstrecke
des Fahrzeuges; ein Koeffizientenkorrekturmittel zum Korrigieren
des linearen Regressionskoeffizienten, wenn ein gemittelter Schwankungsbetrag
ein festgelegter Wert ist; und ein Verwerfungsmittel zum Verwerfen
des linearen Regressionskoeffizienten, wenn der gemittelte Schwankungsbetrag
nicht kleiner als ein festgelegter Wert ist, und zum Unterlassen
eines Aktualisierens des Schwellenwertes.
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Das
Programm zum Einstellen eines Schwellenwertes zum Beurteilen von
Straßenoberflächenzuständen gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist derart angeordnet, dass die Steuereinheit 2 dient als:
Rotationsinformations-Speichermittel zum Speichern der Rotationsinformation
der jeweiligen Reifen aus Werten, die von dem Rotationsinformations-Detektionsmittel 1 gemessen
wurden; das Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsmittel zum Berechnen einer
Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Rotationsinformation; das Beschleunigungs/Verzögerungs-Berechnungsmittel
zum Berechnen einer Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeuges; das
Schlupfverhältnis-Berechnungsmittel
zum Berechnen eines Schlupfverhältnisses
von linksseitigen vorderen und hinteren Rädern und rechtsseitigen vorderen
und hinteren Rädern
bzw. eines Schlupfverhältnisses
von vorderen und hinteren Rädern;
das Schwan kungsbetrag-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Betrages
an Schwankung von Differenzen zwischen den rechten und linken Schlupfverhältnissen;
das Koeffizientenberechnungsmittel zum Beschaffen eines linearen
Regressionskoeffizienten und eines Korrelationskoeffizienten zwischen
dem Schlupfverhältnis
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges; und das Schwellenwert-Einstellmittel zum Einstellen eines
Schwellenwertes zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen auf der Basis des linearen
Regressionskoeffizienten, wenn der Betrag an Schwankung ein festgelegter
Wert ist.
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Die
Drehgeschwindigkeiten der Reifen der vier Räder werden in Intervallen von
nicht mehr als 0,1 s und vorzugsweise nicht mehr als 0,05 s detektiert.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrstrecke werden auf der Basis
von Drehgeschwindigkeiten der vier Räder und eines dynamischen Rollradius
der Reifen berechnet. Während
die Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges mit Hilfe eines G-Sensors gemessen werden kann, wird
bevorzugt, diese im Hinblick auf die Kosten durch Differenzieren
der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen.
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Dann
werden das Schlupfverhältnis
und die Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeugs durch gleitendes Mitteln von Daten einer festgelegten
Zeitspanne wie z.B. Daten von zumindest 0,1 s, die für jede Abtastzeit
beschafft werden, als Mittelwerte beschafft.
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Nun
werden Schritte (1) bis (13) zur Veranschaulichung von Aktivitäten der
Vorrichtung zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 erklärt.
- (1) Die Raddrehzahlen (V1n,
V2n, V3n, V4n) werden aus den jeweiligen Drehgeschwindigkeiten
der Reifen der vier Räder
des Fahrzeugs FL, FR, RL und RR berechnet (Schritt S1).
Raddrehzahldaten
der jeweiligen Reifen der Räder
FL, FR, RL und RR, die zu einem beliebigen Zeitpunkt von einem Sensor
wie z.B. einem ABS-Sensor
beschafft werden, sind als die Raddrehzahlen V1n,
V2n, V3n, V4n definiert.
- (2) Mittlere Raddrehzahlen von mitlaufenden Rädern und
treibenden Rädern
(Vfn, Vdn) werden
berechnet.
Wenn das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb
ist, werden mittlere Raddrehzahlen der mitlaufenden Räder und
der treibenden Räder
Vfn, Vdn zu einem
beliebigen Zeitpunkt aus den folgenden Gleichungen (1), (2) zum
Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit beschafft (Schritt S2). Vfn =
(V3n + V4n)/2 (1) Vdn =
(V1n + V2n)/2 (2)
- (3) Die Fahrstrecke des Fahrzeuges je Zeiteinheit wird dann
aus der unten stehenden Gleichung (3) berechnet (Schritt S2). DIST = Vfn × Δt (3)Hier ist Δt ein Zeitintervall
(Abtastzeit) zwischen mittleren Raddrehzahlen Vfn und
Vfn-1 der mitlaufenden Räder, berechnet auf der Basis
der Raddrehzahldaten.
- (4) Die Differenz SSR zwischen Schlupfverhältnissen der linksseitigen
vorderen und hinteren Räder
und rechtsseitigen vorderen und hinteren Räder wird dann aus der nachfolgenden
Gleichung (4) berechnet (Schritt S3). SSR = |V1/V3 – V2/V4| (4)
- (5) Danach wird ein Betrag an Schwankung SVAL der Differenz
SSR der Schlupfverhältnisse
aus der unten stehenden Gleichung (5) berechnet und ein mittlerer
Schwankungsbetrag SVALM für
diesen Betrag an Schwankung SVAL wird für jede festgelegte Fahrstrecke,
z.B. alle 1000 m berechnet (Schritte S4 bis S8). SVALn =
|SRn – SSRn-1| (5)
- (6) Die Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges (d. h., eine mittlere Beschleunigungs/Verzögerungsdrehzahl
der mitlaufenden Räder)
AFn wird in Fortführung des oben angeführten Schrittes
S2 berechnet (Schritt S9).
Unter der Annahme, dass ein Raddrehzahldatenwert,
der der mittleren Raddrehzahl Vfn der mitlaufenden Räder unmittelbar
vorausgeht, eine mittlere Raddrehzahl Vfn-1 ist,
so ist die Beschleunigung/Verzögerung des
Fahrzeuges Afn durch die folgende Gleichung
(6) gegeben. Afn = (Vfn – Vfn-1)/Δt/g (6)Hier ist Δt ein Zeitintervall
(Abtastzeit) zwischen Raddrehzahlen Vfn und
Vfn-1 der Räder, berechnet auf der Basis
der Raddrehzahldaten, und g ist die Erdbeschleunigung. Um Schwankungen
der Daten zu verringern und eine Beurteilung in einer kurzen Zeit
zu ermöglichen,
sollte die benötigte Abtastzeit
nicht mehr als 0,1 s betragen. Bevorzugter sollte der Wert nicht
mehr als 0,05 s betragen.
- (7) Das Schlupfverhältnis
der vorderen und hinteren Räder
wird in Übereinstimmung
mit dem Wert der Beschleunigung/Verzögerung Afn des
Fahrzeugs berechnet (Schritt S9).
Das Schlupfverhältnis Sn wird aus den nachfolgenden Gleichungen
(7) und (8) berechnet, vorausgesetzt, dass keine Zustände auftreten,
in denen ein Schlupf des Fahrzeugs in einem beschleunigten Zustand
auftritt, wobei die treibenden Räder
in einem gesperrten Zustand (Vdn = 0, Vfn ≠ 0)
sind, oder in denen die treibenden Räder in einem verzögerten Zustand
durchdrehen, wobei das Fahrzeug in einem angehaltenen Zustand (Vfn = 0, Vdn ≠ 0) ist.
Wenn
Afn ≥ 0
und Vdn ≠ 0, Sn =
(Vfn – Vdn)/Vdn (7)Wenn Afn < 0
und Vfn ≠ 0, Sn =
(Vfn – Vdn)/Vfn (8)Wenn keine
der obigen Bedingungen erfüllt
ist, gilt Sn = 1.
- (8) Daten des Schlupfverhältnisses
der vorderen und hinteren Räder
und der Beschleunigung/Verzögerung des
Fahrzeuges werden verarbeitet und einer gleitenden Mittellung für jede Abtastzeit
unterzogen (Schritt S10).
Für
das Schlupfverhältnis
gilt: MSn =
(S1 + S2 + ... +
Sn)/N (9) MSn+1 =
(S2 + S3 + ... +
Sn+1)/N (10) MSn+2 =
(S3 + S4 + ... +
Sn+2)/N (11)Für die Beschleunigung/Verzögerung des
Fahrzeuges gilt: MAfn = (Af1 + Af2 + ... + Afn)/N (12) MAfn+1 =
(Af2 + Af3 + ...
+ Afn+1)/N (13) MAfn+2 =
(Af3 + Af4 + ...
+ Afn+2)/N (14)Die gleitend
gemittelten Schlupfverhältnisse
und Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeugs werden summiert, bis die Fahrstrecke eine festgelegte
Strecke erreicht hat. Während
eines Abschätzens
von Straßenoberflächenzuständen werden
sich die Straßenoberflächenzustände mit
der Zeit unaufhörlich ändern, so
dass es notwendig ist, die Abschätzung
innerhalb einer kurzen Zeit, z.B. innerhalb weniger Sekunden, durchzuführen, wobei
ein Einstellen des Schwellenwertes zum Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen nicht
so schnell erfolgen muss. Daten, die einer festgelegten, vergleichsweise
langen Strecke entsprechen, werden entsprechend summiert, um einen
linearen Regressionskoeffizienten und einen Korrelationskoeffizienten
zu beschaffen.
- (9) In dem Fall, dass die Fahrstrecke eine festgelegte Strecke
ist, werden lineare Regressionskoeffizienten, d. h., ein Regressionskoeffizient
KA1, der einem Verhältnis
des Schlupfverhältnisses
der vorderen und hinteren Räder
zu der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges entspricht, und ein Regressionskoeffizient KA2, der
einem Verhältnis
der Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges zu dem Schlupfverhältnis der vorderen und hinteren
Räder entspricht,
wie auch ein Korrelationskoeffizient RA berechnet (Schritt S11). Hier stellen MS und MAf Mittelwerte
der Anzahl N von Schlupfverhältnissen
und einer Beschleunigung/Verzögerung
des Fahrzeuges dar, die jeweils gleitend gemittelt sind. Aus Tabelle
1 ist ersichtlich, dass der Regressionskoeffizient KA1 0,12 ist,
während
der Regressionskoeffizient KA2 7,27 ist. Tabelle
1 Der Korrelationskoeffizient RA wird erhalten als RA = KA1 × KA2 (17)
- (10) Der Wert des linearen Regressionskoeffizienten KA1 wird
dann in Übereinstimmung
mit dem mittleren Schwankungsbetrag SVALM korrigiert, wonach ein
Einstellen eines Schwellenwertes unter Verwendung dieses linearen
Regressionskoeffizienten KA1 durchgeführt wird. Der zu korrigierende
lineare Regressionskoeffizient KA1 wurde auf der Basis der Beschleunigung/Verzögerung des
Fahrzeuges und des Schlupfverhältnisses
für jede
festgelegte Strecke berechnet, wobei der Korrelationskoeffizient
RA einen festgelegten Wert, z.B. 0,9 überschreitet (Schritt S12).
Hier
werden die Straßenoberflächenzustände nicht
stabil sein, wenn der mittlere Schwankungsbetrag SVALM nicht kleiner
als ein festgelegter Wert ist, auch wenn der Korrelationskoeffizient
RA größer als
der festgelegte Wert ist, so dass der beschaffte lineare Regressionskoeffizient
KA1 verworfen wird (Schritt S13).
- (11) Ein beispielhaftes Verfahren zum Beschaffen eines korrigierten
Regressionskoeffizienten KAW des linearen Regressionskoeffizienten
KA1 wird nun erklärt.
Es wird bestimmt, dass, je größer der
mittlere Schwankungsbetrag SVALM einer Straßenoberfläche ist, umso kleiner das μ der Straße sein
wird, und eine Korrektur wird mit der Prämisse durchgeführt, dass
der beschaffte lineare Regressionskoeffizient KA1 größer als
ein Wert für
eine Straße
mit einem großen μ ist.
Es
ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Schritte durchgeführt werden,
bis die Schritte z.B. 10-mal wiederholt werden, wobei die Zählung bei
null beginnt (Schritte S14, S15) und das Programm von Schritt S15
bis Schritt S17 weiter zu Schritt S18 und S19 voranschreitet, ohne
zu dem Schritt S16 voranzuschreiten. Durch Wiederholen dieses Ablaufes
von Schritten, beginnend mit Schritt S1, wird ein mittlerer Referenzwert
KAWM in dem später
beschriebenen Schritt S18 beschafft.
Wenn die Zählung zehn
Wiederholungen erreicht hat, schreitet das Programm zu Schritt S16
fort, und wenn der lineare Regressionskoeffizient KA1 sich stark
von dem mittleren Referenzwert KAWM unterscheidet, wird wiederholt
bestimmt, dass die Straße
keine Straße
mit einem großen μ ist, so
dass eine Verwerfung durchgeführt
wird (Schritt S16). Was einen Schwellenwert für das Verwerfen betrifft, so
werden alle Werte, die nicht kleiner als z.B. das 1,5-fache des
Korrekturregressionskoeffizienten KAW sind, verworfen. Es ist zu
beachten, dass dieser Wert von 1,5 auf Grund vorangegangener Versuche
eingestellt wurde.
Ein Wert, der dem mittleren Schwankungsbetrag
SVALM, multipliziert mit α,
z.B. 0,1, entspricht, wird von dem linearen Regressionskoeffizienten
KA1 in Schritt S17 subtrahiert. Es ist zu beachten, dass der Wert für α durch Versuche
für jedes
Fahrzeug vorbereitend eingestellt wird. KAW = KA1 – α × SVALM (18)
- (12) Durch Summieren von zehn der Korrekturregressionskoeffizienten
KAW wird ein Mittelwert davon als der mittlere Referenzwert KAWM
definiert. In der Folge wird hierin jedes Mal, wenn ein neuer Korrekturregressionskoeffizient
KAW beschafft wird, der älteste
Korrekturregressionskoeffizient KAW ausgeschieden, um den mittleren
Referenzwert KAWM zu beschaffen (Schritte S18, S19).
- (13) Der Schwellenwert LA wird dann aus dem mittleren Referenzwert
KAWM aus der folgenden Gleichung (19) berechnet (Schritt S20). LA = 6 × KAWM2 +
0,4 × KAWM
+ 0,04 (19) Die
Gleichung (19) wurde aus Experimenten berechnet. Der Schwellenwert
LA, der aus der Gleichung (19) beschafft wird, wird zum Aktualisieren
durch vorhergehende Schwellenwerte LA gemittelt.
Wenn z.B.
der erste beschaffte Schwellenwert 0,122 ist, und ein neuer Schwellenwert
0,118 beschafft wird, wird der Schwellenwert gegeben sein durch
(0,122 + 0,118)/2 = 0,120. Wenn ein zusätzlicher Schwellenwert 0,126
beschafft wird, wird der Schwellenwert (0,122 + 0,118 + 0,126)/3
= 0,122 sein.
Wenn der Schwellenwert K1, der während einer
Fahrt als Ergebnis einer Beurteilung eines Straßenoberflächenzustandes, wie in den oben
stehenden Schritten SS1 und SS2 in 3 beschafft,
beschafft wird, größer als
der eingestellte Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass der Zustand
glatt ist, und wenn er kleiner ist, wird festgelegt, dass keine
Schlupftendenz vorliegt (Schritte S21 bis S23). Es ist zu beachten,
dass eine Warnung an einen Fahrer ausgegeben wird, wenn bestimmt
wird, dass der Zustand glatt ist.
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Beispiele
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Während die
vorliegende Erfindung nun auf der Basis von Beispielen derselben
erklärt
wird, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Beispiele
beschränkt.
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Ein
Fahrzeug mit einem Hinterradantrieb, an dem eine Vorrichtung zum
Beurteilen von Straßenoberflächenzuständen, die
derart programmiert war, dass sie Schwellenwerte zum Beurteilen
von Straßenoberflächenzuständen durch
Verwenden eines Betrags an Schwankung von Differenzen von rechten
und linken Schlupfverhältnissen
korrigiert und verwirft, be festigt war, wurde bereitgestellt. Die
Straßenoberflächen, auf denen
die fahrt durchgeführt
wurden, waren eine trockene Asphaltstraße und danach eine niedergefahrene, gefrorene
Schneefahrbahn. Zeitabhängige Änderungen
der beschafften Schwellenwerte LA (Beispiele) sind in 5 veranschaulicht.
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Andererseits
sind Ergebnisse von Schwellenwerten LA, die beschafft wurden, ohne
eine Korrektur oder Verwerfung von linearen Regressionskoeffizienten
KA1 durchzuführen,
wenn der Betrag an Schwankung in rechten und linken Schlupfverhältnissen
oder die Korrekturkoeffizienten RA nicht kleiner als 0,9 ist, mit
Ausnahme der Schritte S3 bis S5, S8 und S13 bis S19, wie in den 3 und 4 veranschaulicht,
in 5 als Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
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Es
sollte aus 5 einzusehen sein, das der Schwellenwert
kaum ansteigt, sondern einen im Wesentlichen konstanten Wert beibehält, auch
wenn das Fahrzeug auf einer niedergefahrenen gefrorenen Schneefahrbahn
fährt.
Es ist demgemäß möglich, Straßenoberflächenzustände richtig
zu beurteilen.
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Im
Gegensatz dazu ist, da Schwellenwerte des Vergleichsbeispiels nicht
auf der Basis von Beträgen an
Schwankungen von Differenzen von rechten und linken Schlupfverhältnissen
in dem vorliegenden Beispiel korrigiert sind, ersichtlich, dass
der Schwellenwert allmählich
ansteigt, wenn es zu einem Fahren auf einer niedergefahrenen, gefrorenen
Schneefahrbahn kommt. Es wird somit unmöglich, Straßenoberflächenzustände richtig zu beurteilen,
so dass dies zu dem Problem führen
kann, dass keine Warnung übergangslos
erzeugt wird, auch wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit einem
kleinen μ fährt.
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Wie
bisher erklärt,
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung der Schwellenwert nicht größer werden, wenn das Fahrzeug
auf einer Straße
mit einem kleinen μ wie
z.B. einer niedergefahrenen, gefrorenen Schneefahrbahn fährt, so
dass es möglich
ist, Straßenoberflächenzustände exakt,
auf stabile Weise zu beurteilen.
