(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の軸荷重をコンピュータの支援によって計算する方法において、
１ホイールにおける鉛直力ＦＺに対する長手方向の力ＦＸの比と、長手方向のスリップλとの依存関係を表す関数ｆ(λ)に基づいて前記軸荷重を計算し、
ａ)  前記関数ｆ(λ)が近似的に直線である当該関数ｆ(λ)の領域にて前記軸荷重を計算し、ここで該関数ｆ(λ)の傾きＣをあらかじめ設定し、
ｂ)  ８％以下の長手方向のスリップの値に対して前記の関数ｆ(λ)の経過を使用し、
ｃ）  駆動軸のホイールと、駆動されていない軸のホイールとの間のスリップ差分として前記の長手方向のスリップλを決定し、
ｄ）  前記の長手方向の力ＦＸを測定するか、または駆動軸に作用するトルクＭから計算することを特徴とする、
軸荷重をコンピュータの支援によって計算する方法。
【請求項２】
前記の関数ｆ(λ)の近似的に一定である傾きＣをあらかじめテストによって求める、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
装置において、
該装置は、計算ユニットを有しており、
該計算ユニットを構成して、
当該計算ユニットにより、関数ｆ(λ)に基づいて軸荷重が計算されるようにし、ここで前記関数は、１ホイールにおける鉛直力ＦＺに対する長手方向の力ＦＸの比と、長手方向のスリップλとの依存関係を表し、
ａ）  前記関数ｆ(λ)が近似的に直線である当該関数ｆ(λ)の領域にて当該計算ユニットにより、軸荷重が計算されるようにし、ここで該関数ｆ(λ)の傾きＣはあらかじめ設定され、
ｂ)  ８％以下の長手方向のスリップの値に対して前記の関数ｆ(λ)の経過が使用され、
ｃ）  前記の長手方向のスリップλは、駆動軸のホイールと、駆動されていない軸のホイールとの間のスリップ差分として決定され、
ｄ）  前記の長手方向の力ＦＸが測定されるか、または駆動軸に作用するトルクＭから計算されるようにしたことを特徴とする、
請求項１に記載の方法を実施するための装置。
【請求項４】
前記装置は、ホイール速度および／またはホイールに作用する力またはトルクを直接または間接的に測定するためのセンサを含んでいる、
請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１および請求項３の上位概念に記載された、車両、例えば商用車の軸荷重をコンピュータの支援によって計算する方法および装置を出発点とする。
【０００２】
商用車の電子式走行安定性プログラムは、入力量として軸荷重、殊に後車軸の軸荷重を必要とする。これまで軸荷重は軸荷重センサを介して測定されており、例えば、空気ばねの場合はばねベローズ圧を測定する空気ばねベローズ圧力センサによって、またはスチールばねの場合はスプリングが縮んだ距離を測定する距離センサによって測定されている。
【０００３】
択一的には軸荷重を別の量から間接的に決定ないしは推定することもできる。商用車のいくつかの電子式ブレーキシステムでは、軸への制動力分配はスリップ差分を観察することに基づいている。制動中の軸間のスリップ差分（Differenzschlupf）を制御するスリップ差分制御器は、個々の車軸の制動力を調和させるために使用される。この場合にブレーキパッドおよびブレーキディスクの摩擦係数などのブレーキ特性値が既知であるという前提条件の下で、スリップ差分およびブレーキブーストから軸荷重を計算することができる。しかしながら軸荷重のこのような計算にはいくつか欠点がある。すなわち、
−  軸荷重は、評価可能な十分な数の制動が得られた後はじめて計算できる、
−  計算される軸荷重には、計算結果に重大な影響を与えるブレーキ特性値について不正確な値および単に推定された値が入り込む、
−  制動力分配は、制動の大きさに非線形に依存しダイナミックに変動する軸荷重分配をつねに含む。これによってここから計算される軸荷重の不正確さがさらに大きくなる。
【０００４】
したがって本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法および装置を発展させて、車両の軸荷重をより簡単かつ精確に計算ないしは推定できるようにすることである。この課題は本発明により請求項１および３の特徴的構成によって解決される。
【０００５】
本発明の物理学的な基礎を構成するのは関数ｆ(λ) ＝ μ ＝ ＦＸ／ＦＺであり、この関数は長手方向のスリップλと、１ホイールにおける鉛直力（Aufstandskraft）ＦＺに対する長手方向の力ＦＸの比μとの関係を表す。本発明のアイデアは、エンジンおよびリターダートルクまたは別の測定可能な量から決定されかつ１つのホイールに作用する長手方向の力ＦＸと、測定した長手方向スリップλとから、関数ｆ(λ)の傾きＣを用いることによって鉛直力ＦＺを計算することにある。このためには観察する動作点における関数ｆ(λ)の傾きＣがわからなければならないが、これは例えば走行テストから求められ、本発明の方法に対してあらかじめ設定される。
【０００６】
新たに示されたこの方法は、車両の軸荷重を計算するため、有利にも走行安定システムまたはアンチブロックシステムの枠内でいずれにせよすでに設けられているセンサの信号、例えばホイール速度およびエンジントルクセンサの信号を利用するため、別のセンサが不要である。さらにこの方法を実施するために先んじて制動操作を行う必要はなく、むしろ通常の走行動作中に質量計算（Masseberechnung）が行われる。
【０００７】
従属請求項に示した手段によって、独立請求項に記載した本発明の有利な発展形態および改善が可能である。
【０００８】
テストによって判明したのは、通常の走行条件下で、すなわち値の小さなλに対して長手方向のスリップλと、力の比μ ＝ ＦＸ／ＦＺとの間に線形な関係が存在することである。したがってここに示す方法にしたがった軸荷重の計算に対して有利には関数ｆ(λ)の一定の傾きＣを前提とし、これによって力の比μ ＝ ＦＸ／ＦＺを、長手方向のスリップλと、一定の傾きＣとの単純な乗算だけで決定することができるのである。この場合に、
ＦＺ ＝ ＦＸ／(λ・Ｃ)
が成立する。
【０００９】
つぎに鉛直力ＦＺから軸荷重ｍを関係式ＦＺ  ＝ ｍｇから計算することができる。
【００１０】
本発明では、軸荷重の計算は、８％以下の長手方向のスリップの値λに対して上記の関数ｆ(λ)に基づいて行われる。この範囲では、関数ｆ(λ)の傾きＣが一定であることが保証される。
【００１１】
本発明では、上記の長手方向の力ＦＸを測定するか、または駆動軸に作用するトルクＭから計算する。
【００１２】
関数ｆ(λ)の傾きＣは、殊にタイヤと路面との間の摩擦の比に依存する。軸荷重計算に対して一方では理想的な、すなわち高い摩擦係数を出発点にすることができ、ここから最大の傾きＣが得られ、またしたがって実際の軸荷重よりも小さいか等しい軸荷重が計算される。このため、これに基づいて計算される軸荷重に基づいて作動する走行安定性システムは、少なすぎる軸荷重から早期にスタートしてしまい、またこれに相応して比較的遅くまたは比較的弱く介入することになる。択一的にはつぎのような不利な、すなわち低い摩擦係数からスタートすることも可能である。すなわち、関数ｆ(λ)の最小の傾きに相応し、また実際の軸荷重以上の計算された軸荷重が得られる摩擦係数から開始することも可能である。さらにこれらの極値によって、上記の計算される軸荷重に対する領域を示すことができ、ここで実際の軸荷重はこの領域内にあり、また結果を妥当性検査によってさらに制限することができるのである。
【００１３】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下の説明において詳述する。図面において図１は関数ｆ(λ) ＝ μ ＝ ＦＸ／ＦＺの経過をグラフで示しており、ここでこの関数は長手方向のスリップλと、１ホイールにおける鉛直力ＦＺに対する長手方向の力ＦＸの比μとの間の関係を表している。
【００１４】
実施例の説明
有利な実施形態によれば、商用車の駆動後車軸の軸荷重を計算する本発明の方法は、例えば、２つの軸を有するセミトレーラトラクタに適用され、ここではこれらの２つの軸のうち、後車軸だけが駆動される。各車軸にはセンサが配置されており、これらのセンサによって各軸のホイールの速度がセンシングされて制御装置に転送される。ここでこれらのセンサは、例えば、車両に関連する制御システム、例えば走行安定性制御システムまたはアンチブロックシステムの枠内ですでに設けられているセンサである。
【００１５】
ここで前提とするのは、１つの車軸におけるホイール速度は、スリップ差分がなければ、極めてわずかな許容差で同じ大きさであることである。これは例えば、高精度のタイヤ許容差調整（Reifentoleranzabgleich）によって実現可能である。適切な時点に、すなわち駆動されていない前車軸が長手方向または横方向の力を伝動していない場合、すなわち、ブレーキ圧がホイールブレーキシリンダに加わってなく、この車両が真っ直ぐ走行している場合にまず、前車軸と後車軸との間のスリップ差分λが、制御装置の計算ユニットによって計算される。すなわち、
λ ＝ (νＨＡ−νＶＡ)／νＶＡ                                    （１）
ただし
νＶＡ ＝ フロントホイールの平均速度、
νＨＡ ＝ リアホイールの平均速度である。
【００１６】
駆動される後車軸のホイールにおける長手方向の力ＦＸはこの場合、つぎのように計算される。すなわち、
ＦＸ ＝ (ΣＭＸ・ωＸ)／νＨＡ                                  （２）
であり、ここで
ＭＸは、駆動ホイールに作用するユニットによって出力されるトルク、
ωＸは、駆動ホイールに作用するユニットの角速度、
νＨＡは、後車軸の平均速度である。
【００１７】
リターダが設けられている場合には、例えば、
ＭＸ・ωＸ ＝ ＭＭｏｔｏｒ・ωＭｏｔｏｒ＋ＭＲｅｔａｒｄｅｒ・ωＲｅｔａｒｄａｒ      （３）
が成り立ち、ここでトルクＭＲｅｔａｒｄｅｒ（リターダ）およびＭＭｏｔｏｒ（エンジン）は通常、逆の符号を有する。
【００１８】
関数ｆ(λ) ＝ μ ＝ ＦＸ／ＦＺは、長手方向のスリップλと、有利には駆動されるホイールにおける鉛直力ＦＺに対する長手方向ＦＸの比μとの間の関係を表しており、また図１に例示的に示されている。この図からわかるように０％から約８％までの小さなスリップ値に対する曲線経過は、近似的に直線であるため、そこでは関数ｆ(λ)の傾きは一定である。この曲線の傾きＣは、有利には走行テストによって求められ、軸荷重の後続の計算においてあらかじめ設定される入力量として基礎をなす。
【００１９】
関数ｆ(λ)の直線領域のあらかじめ設定された傾きＣと、式（２）にしたがって計算される長手方向の力ＦＸと、式（１）に基づいて決定した長手方向のスリップλとから引き続いて後車軸の１駆動ホイールにおける鉛直力ＦＺがルール
ＦＺ ＝ ＦＸ／（λ・Ｃ）                              （４）
にしたがって計算される。
【００２０】
つぎの鉛直力ＦＺから最終的に軸荷重ｍがつぎように計算される。すなわち、
ｍ ＝ ＦＺ／ｇ                                        （５）
であり、ここでｇは重力加速度である。
【００２１】
計算ないしは推定した軸荷重の精度は実質的に、測定される入力量の精度に依存する。しかしながらこれらの入力量は一般的に十分な精度で得られる。入力信号における確率的誤差に対しては有利な平均値形成器またはフィルタを使用することができる。
【００２２】
本発明はまた車両、例えば商用車の軸荷重をコンピュータの支援によって計算する装置に関し、ここでこの装置は、計算ユニットを有しており、この計算ユニットにより、関数ｆ(λ)に基づいて軸荷重が計算される。ここでこの関数は、１ホイールにおける鉛直力ＦＺに対する長手方向の力の比と、長手方向のスリップλとの依存関係を表す。
【００２３】
本発明の装置の１実施形態では、上記の計算ユニットを構成して、上記関数ｆ(λ)が近似的に直線であるこの関数ｆ(λ)の領域においてこの計算ユニットにより、軸荷重が計算されるようにする。ここでこの関数ｆ(λ)の傾きＣはあらかじめ設定される。
【００２４】
本発明の装置の１実施形態では、この装置は、ホイール速度および／またはホイールに作用する力またはトルクを直接または間接的に測定するためのセンサを含んでいる。
【００２５】
本発明の方法の計算を実行できるようにするため、例えばマイクロコンピュータの形態の計算ユニットを設けることができ、これは例えば商用車の電気空気式ブレーキシステムの既存の制御装置に組み込まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、１ホイールにおける鉛直力ＦＺに対する長手方向の力ＦＸの比μと、長手方向のスリップλとの間の関係を表す関数ｆ(λ) ＝ μ ＝ ＦＸ／ＦＺの線図である。
【図１】
0004518417.tif 000002