Ziel der Arbeit ist, eine Methode zu entwickeln, mit deren Hilfe das Reibwertpotential einer Reifen-Fahrbahn-Paarung erfasst werden kann, um im Kraftfahrzeug kontinuierlich eine valide Einschätzung des Kraftübertragungsverhaltens zur Verfügung zu stellen, die z.B. von Fahrerassistenzsystemen genutzt werden kann. Dabei kommt Sensorik zum Einsatz, die es ermöglicht, in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen und aktueller Fahrsituation den maximal möglichen Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn zu nutzen. Es wird ein Konzept erarbeitet, das die Erfassung der Reibwertkurve für jedes Rad in Längs- und Querrichtung ermöglicht. Hierfür kommen kraftmessende Radlager zum Einsatz, die eine Kraftmessung aller drei Kräfte pro Rad erlauben. Eine Einschätzung des Fahrzustandes während der Kraftmessung wird durch fahrzeugeigene Sensorik, wie Beschleunigungssensoren, Gierratensensor, Raddrehzahlsensoren und Lenkwinkelsensor erreicht. Diese Daten fließen in ein mathematisches Reifenmodell, das einen speicherbaren Parametersatz der jeweiligen ermittelten Reibwertkurven liefert. Durch die Nutzung eines optischen Umgebungssensors wird die erfasste Reibwertkurve einer Fahrbahnoberfläche zugeordnet. Die fahrzeugeigene Sensorik ermöglicht die Bewertung der Reibwertkurve hinsichtlich Radlastniveau und erreichtem Schlupf, um eine qualitative Einordnung hinsichtlich der Verwertbarkeit zu realisieren. Auf diese Weise wird im Fahrzeug eine Datenbank kontinuierlich aktualisiert, die Reibwertkurven für verschiedene Fahrbahnoberflächen und Radlastniveaus bereit hält. Mit Hilfe der kontinuierlich messenden Oberflächensensorik kann diese Datenbank in einer konkreten Fahrsituation ausgelesen werden und der maximale Reibwert bestimmt werden. Darüber hinaus liefert die Kurve den Schlupf maximalen Reibwertes in Längsrichtung und den Schräglaufwinkel maximalen Reibwertes in Querrichtung. Durch Versuchsfahrten auf verschiedenen Fahrbahnoberflächen wird gezeigt, dass das vorgestellte Reibwerterfassungssystem zuverlässig Reibwertkurven ermittelt und diese verschiedenen Fahrbahnoberflächen zuordnet. Um einen direkten Nutzen der Reibwertinformation demonstrieren zu können, wird ein Fahrdynamikregelsystem vorgestellt und anhand von Testfahrten erprobt, das mit Hilfe einer Überlagerungslenkung die aktive Stabilisierung des Fahrzeugs abhängig vom ermittelten maximalen Reibwert ermöglicht. Basierend auf den in der Datenbank abgelegten, empirisch basierten Reibwertkurven wird situationsabhängig ein Schräglaufwinkel ausgelesen, bei dem der maximale Reibwert in Querrichtung auftritt und eine maximale Gierrate errechnet, die sich direkt aus dem maxi malen Reibwert und der Geschwindigkeit ergibt. Die Funktion greift jeweils beim Überschreiten der Grenzwerte ein, indem ein neuer Gesamtlenkwinkel vorgegeben wird und dieser durch die Überlagerungslenkung eingestellt wird.
Fahrzeugstabilisierung durch reifenmodellbasierte Schätzung des Kraftschlusspotentials
Schriftenreihe Automobiltechnik, ika, RWTH Aachen ; 150 ; 1-137
2011
137 Seiten, Bilder, Tabellen, 68 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Personenkraftwagen , Antriebskraftverteilung , Fahrtrichtungshaltung , Fahrbahnkraftschluss , Kraftübertragung , Radlager , Kraftmessung , Fahrleistung , Beschleunigungssensor , Fahrzeugschwingung , Drehzahlsensor , Lenkwinkelsensor , Reifen (Fahrzeugreifen) , mathematisches Modell , Datenbank , Bordrechner , Straßenzustand , Reifenschlupf , Radschlupf , Fahrdynamikregelungssystem , aktive Steuerung und Regelung , Schräglaufwinkel
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