(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の車両のタイヤと路面との間の瞬時の最大摩擦係数に対する特性値を決定し、この最大摩擦係数は、車輪接地力に対する摩擦力の比によって計算され、車間間隔を制御する目的で、走行方向のその時に直前にあるその他の車両に対する前記車両の−安全車間距離に相当する−車間時間を決定する方法にあって、前記一方の車両内に存在する外気温度センサ，空気湿度センサ，雨センサ，路面温度センサ又はタイヤのタイプを読み込む走査センサからの複数のデータ出力値を論理演算することによって、摩擦係数の特性値が計算され、次いで前記一方の車両の衝突回避装置に供給され、前記摩擦係数の特性値が、湿潤道路状態の場合は第１のクラスに割り当てられ、非湿潤道路状態の場合は第２のクラスに割り当てられる方法において、
湿潤道路状態の車間時間は、１．５秒〜３．５秒の範囲内で変化し、非湿潤道路状態の車間時間は、０．９秒〜１．８秒の範囲内で変化し、これらの車間時間は、３０〜１５０ｋｍ／ｈの範囲内で走行速度の上昇と共に増大することを特徴とする方法。
【請求項２】
湿っているものの汚れていない道路上の標準タイヤを備えた単一車両に対して、ドイツ全土の道路、すなわち大多数の道路にわたって１００％のスリップ率時に測定される摩擦係数の度数分布によって、すなわちこの度数分布の９５％の累積頻度曲線によって、前記両クラスの各クラスの速度に応じた摩擦係数の特性値が決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一方の車両のタイヤと路面との間の瞬時の最大摩擦係数に対する特性値を決定し、この最大摩擦係数は、車輪接地力に対する摩擦力の比によって計算され、車間間隔を制御する目的で、走行方向のその時に直前にあるその他の車両に対する前記車両の−安全車間距離に相当する−車間時間を決定する方法にあって、前記一方の車両内に存在する外気温度センサ，空気湿度センサ，雨センサ，路面温度センサ及び／又はタイヤのタイプを読み込む走査センサからの複数のデータ出力値を論理演算することによって、摩擦係数の特性値が、車両のタイヤ及び道路のパラメータ並びに／又はタイヤと道路との間の接触媒体のパラメータに応じたファジィロジックによって３つのクラスのうちの１つのクラス、すなわち速度に関係しない３つの特性値のうちの１つの特性値に割り当てられ、低い摩擦力つまり摩擦係数が、第１の特性値によって示され、中間の摩擦力つまり摩擦係数が、第２の特性値によって示され、高い摩擦力つまり摩擦係数が、第３の特性値によって示される方法において、
前記第１の特性値の場合は、２．５秒、すなわち第１の車間時間が割り当てられ、前記第２の特性値の場合は、１．８秒、すなわち第２の車間時間が割り当てられ、第３の特性値の場合は、１．３秒、すなわち第３の車間時間が割り当てられ、この場合、瞬時の最大摩擦係数に対するクラスの割り当て時に、接触媒体のパラメータが、少なくとも１回評価されて、クラスが割り当てられ、車輪接地力が近似的に計算され、タイヤのタイプ，トレッド形状，タイヤ接触面，ゴムコンパウンド及び／又は摩耗状態が、車両のタイヤのパラメータとして考慮されることを特徴とする方法。
【請求項４】
ワイパー調節の調節、すなわち外気温度，相対空気湿度並びに／又はワイパーのオン／オフ及び／若しくはワイパーの周期が、考慮され、標準的な道路及び標準的なタイヤの場合の接触媒体のパラメータとして論理的に使用されて、摩擦力の特性値が決定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
雨センサのデータ出力値が、前記摩擦力の特性値を決定する時の接触媒体のパラメータとして考慮されることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
タイヤのタイプが、コーディング部を介して運転者によって入力されるか又は自動的に読み込まれることを特徴とする請求項３〜５記載の方法。
【請求項７】
前記摩擦状態は、車輪圧力のヒストグラムを考慮して決定されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
瞬時の最大摩擦係数に対するクラスの割り当て時に、道路の材質，道路の表面構造及び／又は道路の表面温度が、前記道路のパラメータとして考慮されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
道路上の水膜，氷及び／又は固まった雪の高さが、接触媒体のパラメータとして考慮されることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
道路及び／又は接触媒体のパラメータが、道路沿いのトランスポンダ装置を介して評価装置に入力されることを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一方の車両のタイヤと路面との間の瞬時の最大摩擦係数に対する特性値を決定し、この最大摩擦係数は、車輪接地力に対する摩擦力の比によって計算され、車間間隔を制御する目的で、走行方向のその時に直前にあるその他の車両に対する前記車両の−安全車間距離に相当する−車間時間を決定する方法にあって、前記一方の車両内に存在する外気温度センサ，空気湿度センサ，雨センサ，路面温度センサ又はタイヤのタイプを読み込む走査センサからの複数のデータ出力値を論理演算することによって、摩擦係数の特性値が、少なくとも２つのクラスのうちの１つのクラスに割り当てられ、次いで前記一方の車両の衝突回避装置に供給され、前記摩擦係数の特性値が、湿潤道路状態の場合は第１のクラスに割り当てられ、非湿潤道路状態の場合は第２のクラスに割り当てられる方法と装置に関する。
【０００２】
走行コントロール（ＩＣＣ−インテリジェントクルーズコントロール）の範囲内で、相前後して走行する２台の車両の間の安全車間距離を一定に調節することが知られている。すなわち、一般的には、時間あたりのキロメートルの表示速度の半分の値に一致するメータ換算の間隔に調節することが知られている。それによって、 100km/hの速度の場合、安全車間距離は 50mである。50m の安全車間距離は、速度に関係しない一定の車間時間ｔS ＝ 1.8秒に一致する。以下、この車間時間を標準車間時間と呼ぶ。
【０００３】
50％以上標準車間時間を下回ること、すなわちｔS ≦ 0.9秒は、現在では罰金が課される。ｔS ≧３秒のように、標準時間を大きく上回ることは、いわゆる割り込みの問題を生じる。この理由から既に、車両の運転者によって車間時間を 0.9秒≦ｔS ≦３秒に手動調節可能にすることが提案されている。しかし、この提案は問題がある。というのは、運転者の交替及び／又は天候の変化の際に、誤って調節された値が、臨界的な状況で短すぎる車間距離を生じ、先行車両と衝突する危険があるからである。
【０００４】
更に、安全車間間隔又は車間時間を計算するために、車両のタイヤと路面との間の縦力係数によって近似的に与えられる瞬時の最大摩擦係数が適していることが知られている。
【０００５】
図１は、80km/hの直線走行及び 20 °Ｃの外気温度の場合の普通の道路上の普通のタイヤについての摩擦係数−スリップ特性曲線（μ−Ｓ−曲線）を示している。この場合、曲線Ｉは路面上の水の高さが 0.3mmの場合であり、曲線ＩＩは路面上の水の高さが 3mmの場合である。スリップ、すなわち同期速度（車輪並進速度）と非同期速度（車輪周速）の差と、同期速度との比は、駆動側についてもブレーキ側についてもパーセントで記載されている。曲線Ｉ，ＩＩの比較から判るように、強い雨の場合には、摩擦係数が50％低下する。これにより、安全上の理由から、車間時間を２倍にすべきである。図１から更に判るように、天候状態に依存して、μI 又はμIIのような最大摩擦係数が存在し、緊急状況で要求され、あまり湿っていない場合には 100％のスリップで摩擦係数が標準値μG に近づく。この標準値は道路設計時の重要なパラメータを形成し、湿っているものの汚れていない道路上での、ＰＩＡＲＣタイヤを備えた縦方向に走行する単一車両における採寸から生じる。安全上の理由から、普通の走行コントロール装置では、摩擦係数μ＝ 0.3が要求される。
【０００６】
現在まで、瞬時の最大摩擦係数を決定するために、２つの異なるアプローチが行われた。第１のアプローチでは、車両の下方又は前方の路面が光学的に走査され、続いて屈折状態又は反射状態が評価される。第２のアプローチでは、タイヤのトレッドバー内に、剪断力又は剪断変形を測定するためのセンサを装着することが提案されている。瞬時の最大摩擦係数を検出するためのこれらの方法は、製作と装着のコストが高くつく。
【０００７】
本発明の課題は、瞬時の最大摩擦係数の特性値を、簡単かつ低コストで供給することである。
【０００８】
この課題は、湿潤道路状態の車間時間は、1.5 秒〜3.5 秒の範囲内で変化し、非湿潤道路状態の車間時間は、0.9 秒〜1.8 秒の範囲内で変化し、これらの車間時間は、30〜150 km/hの範囲内で走行速度の上昇と共に増大することによって解決される。
【０００９】
本発明のその他の実施の形態は、摩擦係数の特性値が、少なくとも２つのクラスのうちの１つのクラスに割り当てられ、次いで前記一方の車両の衝突回避装置に供給され、前記摩擦係数の特性値が、湿潤道路状態の場合は第１のクラスに割り当てられ、非湿潤道路状態の場合は第２のクラスに割り当てられる。
【００１０】
この場合、湿っているものの汚れていない道路上の標準タイヤを備えた単一車両に対して、ドイツ全土の道路のような大多数の道路にわたって100 ％のスリップ率時に測定される摩擦係数の度数分布によって、すなわちこの度数分布の95％の累積頻度曲線によって、前記両クラスの各クラスの速度に応じた摩擦係数の特性値が決定される。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態は、摩擦係数の特性値が、車両のタイヤ，道路及び／又はタイヤと道路との間の接触媒体のパラメータに応じたファジィロジックによって３つのクラスのうちの１つのクラス、すなわち速度に関係しない３つの特性値のうちの１つの特性値に割り当てられることを特徴とする。
【００１２】
この場合、第１の特性値の場合は、２．５秒のような第１の車間時間が割り当てられ、前記第２の特性値の場合は、１．８秒のような第２の車間時間が割り当てられ、第３の特性値の場合は、１．３秒のような第３の車間時間が割り当てられ、この場合、瞬時の最大摩擦係数に対するクラスの割り当て時に、接触媒体のパラメータが、少なくとも１回評価されて、クラスが割り当てられ、車輪接地力が近似的に計算される。
【００１３】
本発明では更に、外気温度，相対空気湿度並びに／又はワイパーのオン／オフ及び／若しくは周期のようなワイパー調節が検出され、標準的な道路及び標準的なタイヤの場合の接触媒体のパラメータとして論理的に使用されて、摩擦力の特性値が決定される。
【００１４】
本発明では更に、雨センサのデータ出力値が、前記摩擦力の特性値を決定する時の接触媒体のパラメータとして考慮される。
【００１５】
本発明によって更に、低い摩擦力つまり摩擦係数が、第１の特性値によって示され、中間の摩擦力つまり摩擦係数が、第２の特性値によって示され、高い摩擦力つまり摩擦係数が、第３の特性値によって示される方法において、前記第１の特性値の場合は、２．５秒のような第１の車間時間が割り当てられ、前記第２の特性値の場合は、１．８秒のような第２の車間時間が割り当てられ、第３の特性値の場合は、１．３秒のような第３の車間時間が割り当てられる。
【００１６】
同様に本発明に従い、タイヤのタイプ，トレッド形状，タイヤ接触面，ゴムコンパウンド及び／又は摩耗状態が、車両のタイヤのパラメータとして考慮される。
【００１７】
この場合、タイヤのタイプが、コーディング部を介して運転者によって入力されるか又は自動的に読み込まれる。
【００１８】
本発明の実施形は、車両の各タイヤの摩擦状態が、車輪回転数によって規定されるような速度のヒストグラムを考慮し、横方向加速度センサによって検出されるような横方向加速度のヒストグラムに関連し、摩擦係数のヒストグラムに関連した摩擦モデルによって検出されることを特徴とする。
【００１９】
摩擦状態は本発明に従い、摩擦状態は、車輪圧力のヒストグラムを考慮して決定可能である。
【００２０】
本発明では更に、瞬時の最大摩擦係数に対するクラスの割り当て時に、道路の材質，道路の表面構造及び／又は道路の表面温度が、前記道路のパラメータとして考慮される。
【００２１】
本発明に従って更に、道路上の水膜，氷及び／又は固まった雪の高さが、接触媒体のパラメータとして考慮される。
【００２２】
本発明に従って更に、道路及び／又は接触媒体のパラメータが、道路沿いのトランスポンダ装置を介して評価装置に入力されることが提案される。
【００２３】
本発明の課題を解決するために更に、冒頭で述べた種類の装置の実施の形態では、この装置は、評価装置を備え、この評価装置は、この評価装置の入力領域内で車両のエンジン制御装置に接続されている外気温度センサ，車両の空調装置に接続されている空気湿度センサ及び／又はワイパー装置すなわちワイパー装置の操作ボタン，ステップスイッチに接続されている雨センサに接続されていて、そして前記評価装置の出力領域内で車両のナビゲーション装置のディスプレイのような表示装置及び／又は車両の衝突回避装置に接続されていることが提案される。
【００２４】
この場合、評価装置は、赤外線カメラのような路面温度センサに接続されている。
【００２５】
本発明に従って更に、評価装置は、遠隔計測データ入力手段を介して道路沿いのトランスポンダから道路のパラメータ及び／又は道路と車両のタイヤとの間の接触媒体のパラメータを受信することが提案される。
【００２６】
本発明に実施形は、速度のヒストグラムを決定するための速度データ，横加速度のヒストグラムを決定するための横方向加速度データ及び／又は摩擦係数のヒストグラムを決定するための摩擦係数が、前記評価装置内に記憶可能であることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従って更に、評価装置は、車輪圧力を得る電気油圧式ブレーキ装置に接続されていて、車輪圧力のヒストグラムを決定するための車輪圧力が、この評価装置内に記憶可能であることが提案される。
【００２８】
本発明によって同様に、評価装置は、手によってパラメータを入力するためのコントロールパネルに接続されていることが提案される。
【００２９】
本発明では更に、磁気コーディング部を用いてコーディングパルスを検出するため、前記評価装置は、走査センサのようなタイヤのタイプを読み込むための、ばねストラットに取付けられた装置に接続されていることが提案される。
【００３０】
従って本発明は、瞬時の最大摩擦係数が決定されるように、車両内に既に存在するセンサ情報が論理演算され、次いで例えば車間時間が、この決定から計算され、運転者に対して転送されるか又は走行制御装置の衝突回避装置に供給されて、走行安全性が効果的に高められるという優れた認識に基づく。
【００３１】
特に簡単化された本発明の実施の形態は、「湿った道路ではアクセルペダルから足を離す」という基本思想に基づく。すなわち、速度に関係する２つの摩擦係数クラスのうちの一つの摩擦係数クラスへの割り当てが実施される。この場合、湿った状態と湿っていない状態との間の区別だけが実施され、ドイツ全土の道路に対するμG の度数分布、特に95％の累積頻度に関連づけられる。
【００３２】
本発明の有利な実施形は、ファジィロジックに基づいている。このファジィロジックに従って、特性値が瞬時の最大摩擦係数に割り当てられ、しかもそれぞれ特性値が割り当てられる３つのクラスの１つのクラスに分けられる。瞬時の最大摩擦係数のためのそれぞれの特性値は、調節を薦めるために、ディスプレイを介して運転者に提示されるか又は自動的な車間距離適合のために走行制御装置に供給される。
【００３３】
瞬時の最大摩擦係数のための特性値を本発明に従って決定するために特に、車両と道路の間の接触媒体の影響を少なくとも大まかに決定することが提案される。
【００３４】
本発明の他の特徴と効果は、実施の形態を概略図に基づいて詳細に説明する次の記載から明らかである。
【００３５】
本発明の第１の実施の形態では、摩擦係数が２つのクラス、すなわち湿潤状態のμN と非湿潤状態のμH に分けられる。この湿潤状態と非湿潤状態は例えばワイパー制御装置の雨センサによって測定される。更に、通常のブレーキングの場合の 100％のスリップ率のときの、すなわちＰＩＡＲＣタイヤを備えた縦方向に走行する単一車両の場合の、摩擦係数μG の度数分布の95％の累積頻度曲線が、図２ａ，２ｂに示した車間時間（後続時間）ｔｓを維持するために考慮されている。従って、湿潤状態での車間時間は 1.5秒から 3.5秒に変化し、非潤状態での車間時間は 0.9秒から 1.8秒に変化する。すなわち、実質的に、法律で許容される最小限界値ｔｓ＝ 0.9秒と、割り込み問題によって制限される上側の値ｔｓ≒３秒とによって決定される範囲内にあり、 30 〜150km/h の範囲内での車速の上昇と共に連続的に増大する。
【００３６】
図３には、本発明の第２の実施の形態に対応して、ファジィロジックに従って３つのクラスのうちの１つのクラスに瞬時の最大摩擦係数を割り当てるため、車両内に一般的に存在する情報をリンクすることが示されている。この場合、次の情報が互いにリンクされる。
１．タイヤのパラメータ
タイヤパラメータとして、特に使用させるタイヤのタイプから生じるような、タイヤ形状、タイヤコンパウンド、タイヤの種類、タイヤ寸法等が用いられる。タイヤのタイプは運転者によって手動で評価装置に供給されるか又は自動的に読取られる。図４に示すように、道路１上のタイヤ２のタイプは、ブレーキ３の領域内で、ばねストラットに取り付けられた走査センサ５を使用して、磁気コーディング部４によって検出可能である。
２．道路のパラメータ
路面温度が、道路のパラメータとして評価装置内に読み込まれる。この読み込みは、計画されている道路沿い上のトランスポンダから遠隔計測情報入力部を経て又は車両上のセンサ装置を経て又は簡単な場合には一定値として読み込まれる。
３．接触媒体のパラメータ
実際に存在する瞬時の最大摩擦係数μに関する特性値に対する本発明による割り当ては、車両と路面の間の接触媒体のパラメータによって最も大きな影響を受ける。これに関連して、特にエンジン制御装置の外部温度センサを介して測定された外気温度と、特に空調装置の空気湿度センサを介して測定された相対湿度と、特にワイパー制御装置の雨センサを介して測定された雨量及びワイパー周期が用いられる。
【００３７】
各々のパラメータには、少なくとも３つの値のうちの少なくとも１つ、すなわちＨ＝“高い”、Ｍ＝“中間”又はＮ＝“低い”と、場合によっては雨量が無かった場合やワイパーが切られている場合のような値０が割り当てられる（図３参照）。上記のパラメータに基づいて、かつ車両重量、車両重心の位置、車両の減速又は加速に対応する軸荷重分配及び車速から演算されるような車輪接地力を近似的に知りつつ、３つの特性値の一つに対する摩擦係数ひいては車間時間が割り当て可能である。図３に示した実施の形態では、本発明に従い、ｔS ＝（μH ）＝ 1.3秒、ｔS （μM ）＝ 1.8秒そしてｔS （μN）＝ 2.5秒が提案されている。
【００３８】
本発明による論理演算は、図５に示すような評価装置で実施可能である。従って、評価装置には入力値ａ，ｂ，ｃが供給され、出力値ｄとして、本発明に従って割り当てられたその時の車間時間ｔS の特性値が、例えばディスプレイ又は走行制御装置に出力される。本発明では入力値としては、前述のように、特にタイヤ，道路及び接触媒体のパラメータが適する。この場合、特にタイヤの摩耗状態を摩擦モデルを介して決定することができる。この摩擦モデルは、図５に種々のヒストグラムＨｉの計算によって示すように、横方向速度のヒストグラムと決定された摩擦係数のヒストグラムに関連して、速度のヒストグラムを介して得られる。
【００３９】
道路沿いに設けられる計画中のトランスポンダは将来、道路と接触媒体のパラメータを評価装置に直接読み込むことができるようになる。これは摩擦係数、ひいては車間時間の決定を大幅に改善し、場合によっては更に分化されたクラス分けが可能となる。
【００４０】
上述の記載、図面及び特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、本発明をいろいろな実施の形態で実施するために単独でも任意のあらゆる組み合わせでも重要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】80km/hの直線走行、20°Ｃの外気温度及び 0.3〜 3.0mmの水の高さの場合の、普通の道路上の普通のタイヤのスリップに対する瞬時の最大摩擦係数の特性曲線を示す。
【図２】図２ａの湿潤時及び図２ｂの非湿潤時の本発明の実施の形態による走行速度に応じた車間時間の経時変化を示す。
【図３】本発明のその他の実施の形態によるファジィロジックに基づく瞬時の最大摩擦係数又は車間時間に対する測定値の割り当てを示す状態結合グラフである。
【図４】タイヤのタイプの検出を具体的に説明するための部分図である。
【図５】本発明の評価装置のブロック図である。
【符号の説明】
μ          摩擦係数
μI         水フィルム高さが約 0.3mmのときの摩擦係数
μII        水フィルム高さが約 3mmのときの摩擦係数
μg         湿っているものの汚れていない道路上で縦方向に走行するＩＡＲＣタイヤを
備えた単一車両で測定される100 ％のスリップ率時の摩擦係数
μn         緊急状況で要求される摩擦係数
μs         普通の接地コントロールで要求される静止摩擦係数
Ｓ          スリップ
ｔs         車間時間
ｖF         車速
Ｏ          零
Ｎ          低い
Ｍ          中間
Ｈ          高い
Ｈi         ヒストグラム
ａ，ｂ，ｃ  入力値
ｄ          出力値
１          路面
２          タイヤ
３          ブレーキ
４          コーディング部
５          走査センサ
【図１】
0004444505.tif 000002
【図２ａ】
0004444505.tif 000003
【図２ｂ】
0004444505.tif 000004
【図３】
0004444505.tif 000005
【図４】
0004444505.tif 000006
【図５】
0004444505.tif 000007