DE3811727A1 - Vorrichtung zur messung der umfangsgeschwindigkeit eines fahrzeugrades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Umfangs­ geschwindigkeit eines Fahrzeugrades, insbesondere eines Kraft­ fahrzeugrades.

Im Automobilbau finden Systeme zur Bremsschlupfregelung (Anti­ blockiersysteme ABS, automatische Blockierverinderer ABV) und zur Antriebsschlupfregelung (ASR) zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen einer solchen Brems- und/oder Antriebsschlupfregelung muß u. a. der Radschlupf und/oder die Radbeschleunigung ermittelt werden. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen mittels einer am Fahrzeugrad angebrachten Zahnscheibe o. ä. und einer achs- bzw. aufbauseitig befestigten Induktionsspule o. ä. die jeweilige Raddrehzahl bzw. Radwinkelgeschwindigkeit induktiv gemessen und der erfaßte Meßwert einer den Radschlupf bzw. die Radbe­ schleunigung/verzögerung errechnenden elektronischen Rechen­ schaltung (Mikroprozessor o. ä.) als Eingangs-Meßsignal zugeführt.

Solche Meßanordnungen haben sich in der Praxis zwar bewährt, sind jedoch grundsätzlich durchaus verbesserungswürdig.

Zur Zeit müssen in der Fahrzeugendmontage z. B. verschiedenartige Räder und/oder Achsen vorrätig gehalten werden, wenn dort wie allgemein üblich in beliebiger Reihenfolge sowohl Fahrzeuge mit als auch Fahrzeuge ohne System zur Brems- und/oder Antriebs­ schlupfregelung gefertigt werden, was einen entsprechend hohen logistischen Steueraufwand erfordert. Auch erfordert die Übertragung der induktiv erfaßten Meßsignale von den ein- und ausfedernden Achsteilen zum Fahrzeugaufbau einen relativ hohen Aufwand, damit die Übertragung auf Dauer störungs­ frei erfolgt.

Nachteilig ist auch, daß lediglich die Winkelgeschwindigkeit oder ggf. die Drehzahl des jeweiligen Fahrzeugrades erfaßt wird, da aus ihnen nicht unmittelbar auf die Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen Rades geschlossen werden kann. Durchmesserunter­ schiede zwischen den verschiedenen Fahrzeugrädern, seien sie durch unterschiedlichen Reifenverschleiß oder z. B. auch durch die Verwendung eines Notrades bedingt, machen sich somit mehr oder weniger stark verfälschend bei der Brems- und/oder Antriebsschlupfregelung bemerkbar.

Meßsystembedingte Schwierigkeiten gibt es auch, wenn Schnee­ ketten aufgezogen werden; da die Bremsschlupf- bzw. Antriebs­ schlupfregelung hiervon keine Kenntnis besitzt und daher während des Regelvorganges auch nicht berücksichtigen kann, werden die Bremswege länger als nötig bzw. die Vortriebskraft kleiner als möglich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine wenig störanfällige Vorrichtung zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades zu schaffen, mit welcher einerseits unabhängig von Durchmesserunterschieden die wahre Umfangsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder sehr genau gemessen und im Rahmen einer Brems- und/oder Antriebsschlupfregelung eingesetzt werden kann, und welche andererseits nicht die Verwendung speziell ausgestalteter Fahrzeugräder (z. B. Zahnscheiben o. ä.) oder Achsteile erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird also zur unmittelbaren Erfassung der Radumlaufgeschwindigkeit jeweils ein Mikrowellen-Doppler-Sensor in Einfachausführung oder in Janus-Ausführung eingesetzt, der im Bereich des Fahrzeugrades unmittelbar im Fahrzeugaufbau, vorzugsweise innerhalb des Radhauses und etwa senkrecht über der Radmitte eingebaut ist.

Mikrowellen-Doppler-Sensoren, die vorzugsweise mit einer Frequenz von etwa 24 GHz arbeiten, sind bekannt (z. B. Plessey- Firmenschriften, Publikationsnummer 6119 und 6115 aus 1984), insbesondere auch in ihrer Anwendung im Rahmen einer Bremsschlupf­ regelung (ABS, ABV) und/oder einer Antriebsschlupfregelung (ASR) (z. B. SAE-Paper 78/76/502.50, Seiten 114 bis 119; DE-OS 30 15 660, DE-OS 35 40 426).

Bei diesen bekannten Anordnungen werden die Mikrowellen-Doppler- Sensoren eingesetzt, um die wahre Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. die Geschwindigkeit "über Grund" zu messen. Die im Rahmen der Bremsschlupf- und/oder Antriebsschlupfregelung benötigte Radgeschwindigkeit wird wie üblich indirekt durch Erfassung der Radwinkelgeschwindigkeit oder Raddrehzahl ermittelt (SAE-Paper Seite 114, Fig. 1; DE-OS 30 15 660, Fig. 1).

Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs­ beispieles wird die Erfindung nachstehend erläutert.

Im Bereich der Fahrzeugräder 1, 2, deren Umfangsgeschwindigkeit möglichst genau gemessen werden soll, ist am Fahrzeugaufbau 3, und zwar innerhalb des Radhauses jeweils ein Mikrowellen-Doppler- Sensor 4 bekannter Bauart befestigt, und zwar so, daß er in der Umlaufebene des Fahrzeugrades liegt. Seine Hornantenne 5 ist auf die Lauffläche 11 bzw. 21 der Fahrzeugräder gerichtet, so daß der Sensor mit Hilfe des bekannten Doppler-Effektes die Geschwindigkeit des im Abstand an ihm vorbeilaufenden Reifens mißt. Wenn der Sensor wie im Ausführungsbeispiel innerhalb des Radhauses etwa annähernd senkrecht über der Radmitte der Fahrzeugräder 1, 2 angeordnet ist, bleiben seine Signale durch Radschwingungen und Ein- bzw. Ausfederungen des Rades praktisch unbeeinflußt.

Von Vorteil kann es sein, anstelle eines Mikrowellen-Doppler-Sensors in Einfachausführung einen solchen in sogenannter Janus-Ausführung einzusetzen, der zwei unter einem Winkel von etwa 90° gegenein­ ander verschwenkte, Mikrowellen aussendende und empfangende Sensoren enthält, wie dies beispielsweise in der DE-OS 35 40 426 der Fall ist.

Wie bereits der prinzipienhaften Darstellung in der Zeichnung leicht zu entnehmen ist, sind bei Verwendung eines Mikrowellen- Doppler-Sensors zur Erfassung der wahren Radumfangsgeschwindigkeit keinerlei Änderungen am Fahrzeugrad oder an den Achsteilen, d. h. den Radführungslenkern etc. vorzunehmen, so daß auch bei den mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung der Radumfangsgeschwindigkeit ausgerüsteten Fahrzeugen für diese Fahrzeugteile die üblichen Großserienteile eingesetzt werden können. Es ist auch leicht erkennbar, daß die Signalüber­ tragung nicht mehr über relativ zueinander bewegliche Teile (Achse/Fahrzeugaufbau) erfolgt, so daß diesbezügliche Stör­ möglichkeiten entfallen.

Da der Mikrowellen-Doppler-Sensor unmittelbar die Radumfangsge­ schwindigkeit mißt, stellt die in dieser Weise an einem weder angetriebenen noch abgebremsten Rad gemessene Radumfangsgeschwin­ digkeit unmittelbar auch die wahre Fahrzeuggeschwindigkeit dar, unabhängig vom Raddurchmesser, d. h. also auch unabhängig davon, ob gerade ein Notrad montiert ist.

Es ist denkbar, daß der Mikrowellen-Doppler-Sensor aus dem "Muster" der vom Reifen reflektierten Signale erkennen kann, ob Schneeketten aufgezogen sind. In diesem Falle könnte diese Information regelungstechnisch dazu verwendet werden, den Regelungsablauf der Bremsschlupf- und/oder Antriebsschlupf­ regelung selbsttätig gezielt auf den Einsatz von Schneeketten abzustimmen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades, insbesondere eines Kraftfahrzeugrades, gekennzeichnet durch einen in der Umlaufebene des Fahr­ zeugrades (1, 2) am Fahrzeugaufbau (3) befestigten, an sich bekannten Mikrowellen-Doppler-Sensor (4), dessen Hornantenne (5) auf die Lauffläche (11, 21) des Fahrzeugrades (1, 2) gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellen-Doppler-Sensor (4) innerhalb des Radhauses und zumindest annähernd senkrecht über der Radmitte des Fahrzeugrades (1, 2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Mikrowellen-Doppler-Sensor in Janus-Ausführung.