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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Technologie zum Bestimmen, ob eine Unregelmäßigkeit
bezüglich
einer Reifen/Felge-Anordnung eines Fahrzeugs vorliegt. Die Erfindung
betrifft im Besonderen eine Technologie, um eine höhere Bestimmungsgenauigkeit
zu erzielen.
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2. Stand der Technik
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Zum
Stand der Technik zählt
eine Technologie zum Erfassen des Zustands einer Reifen/Felge-Anordnung
eines Fahrzeugs, die aus einem auf einer Felge montierten, druckluftbefüllten Reifen
gebildet ist, während
eines Fahrzustands des Fahrzeugs (siehe z. B. die
JP 08-132831 A ).
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Aus
der
JP 08-132831 A ist
im Besonderen eine Technologie zum Extrahieren einer Gleichmäßigkeitskomponente
des Reifens auf der Grundlage eines Radgeschwindigkeitssignals,
das die Radgeschwindigkeit, d. h. die Drehgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit
bzw. Drehzahl) in der Reifen/Felge-Anordnung, angibt, und zum Erfassen
des Zustands in der Reifen/Felge-Anordnung, welcher eine stehende
Welle im Reifen einschließt,
sowie der Abnutzung des Reifens auf der Grundlage der extrahierten
Komponente bekannt.
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Der
in der
JP 08-132831
A offenbarten Technologie zufolge wird der Zustand der
(Reifen/Rad- bzw.) Reifen/Felge-Anordnung
unter Bezugnahme auf das Radgeschwindigkeitssignal erfasst. Wenn beispielsweise
versucht wird, den Zustand des Luftdrucks im Reifen, als ein Beispiel
für den
vorgenannten Zustand in der Reifen/Felge-Anordnung, zu erfassen,
kann die Genauigkeit der Erfassung des Luftdrucks im Reifen jedoch
sinken, wenn die Radgeschwindigkeit schwankt, beispielsweise wenn
das Fahrzeug beschleunigt/verzögert,
oder das Fahrzeug auf einer unebenen Straße fährt. Zurückzuführen ist dies auf eine das
Radgeschwindigkeitssignal überlagernde
Komponente, die kein präzises
Maß für den Luftdruck
im Reifen ist, d. h. auf eine Störgröße (oder Störung) für die Luftdruckerfassung.
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Die
WO 01/12453 A1 ,
die die Grundlage für den
Oberbegriff der unabhängigen
Ansprüche
bildet, zeigt ein System und ein Verfahren zur Überwachung mindestens einer
dynamischen Eigenschaft eines luftgefüllten Reifens. Das Systems
verwendet Fluktuationen beim Einkuppeln von Strom (”RF-Energy”) zwischen
einem Sender und einem Empfänger,
um Daten bereitzustellen, die Kräfte
anzeigen, welche auf den Reifen wirken. Die Fluktuationen weisen
typischerweise eine mit der Drehung des Reifens verbundene Periodizität auf, und
asymmetrische Verformungen des Reifens auf Grund von externen Kräften verursachen
weitere wahrnehmbare Fluktuationen. Der Sender kann verschiedene
Daten wie den Reifendruck übertragen.
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Die
US 2003/0006893 A1 bezieht
sich auf ein System zur Überwachung
von Reifen und Federung und zur Warnung bei einem Versagen derselben.
Das System weist verschiedene Sensoren auf, die die Reifentemperatur
und den Druck ebenso wie Radial- und Querbeschleunigung aufnehmen.
Auf der Grundlage einer Fast-Fourier-Transformation werden die Eigenschwingungen
und Oberschwingungen der Drehfrequenz des Reifens bestimmt und eine
Summe von Frequenzkomponenten in entsprechenden Frequenzbereichen wird
verwendet, um Reifenunwucht, Verschleiß und die Leistung der Stoßdämpfer zu
diagnostizieren.
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Die
EP 1 026 016 A2 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Daten in einem
System zur Fernüberwachung
von Reifendruck. In jedem Reifen werden Daten gesammelt, die eine
Eigenschaft des Reifens wiedergeben. Die Daten werden während einer
Vielzahl von aperiodischen Zeitfenstern nach einer Zeitverzögerung gesendet,
die in Übereinstimmung
mit einem sich wiederholenden Muster definiert ist, welches der
Vielzahl von Reifen gemeinsam ist. Daher wird ein Überschneiden
der Datenübertragungen
vermieden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist vor diesem Hintergrund entstanden. Der Erfindung liegt
somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu
schaffen, mit der bzw. dem sich ungeachtet einer Schwankung der
Radgeschwindigkeit präzise
bestimmen lässt,
ob in einer Reifen/Felge-Anordnung eines Fahrzeugs eine Unregelmäßigkeit
vorliegt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw.
7. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand jeweils abhängiger Ansprüche.
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Nach
dem Anspruch 1 ist eine Vorrichtung vorgesehen, die bestimmt, ob
in einer Reifen/Felge-Anordnung (Rad) eines Fahrzeugs, welches die Reifen/Felge-Anordnung
aufweist, die aus einem druckluftbefüllten Reifen gebildet ist,
der auf eine Felge montiert ist, eine Unregelmäßigkeit (Störung, Abweichung vom Normalen,
Fehlfunktion) vorhanden ist. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung umfasst einen Reifendrucksensor, der
den Luftdruck im Reifen als den Reifendruck direkt erfasst und ein
Reifendrucksignal ausgibt, das den erfassten Reifendruck angibt, sowie
eine Bestimmungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Bestimmen
einer Deformationszustandsunregelmäßigkeit, d. h. einer Unregelmäßigkeit
bezüglich
des Deformationszustands des Reifens, in der Reifen/Felge-Anordnung in Abhängigkeit von
einer Frequenzkennlinie des ausgegebenen Reifendrucksignals.
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Nach
dem Anspruch 7 ist ein Verfahren vorgesehen, das bestimmt, ob in
einer Reifen/Felge-Anordnung eines Fahrzeugs mit in der Reifen/Felge-Anordnung,
die aus einem druckluftbefüllten
Reifen gebildet ist, der auf eine Felge montiert ist, eine Unregelmäßigkeit
vorhanden ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: direktes
Erfassen des Luftdrucks im Reifen als den Reifendruck und Ausgeben eines
Reifendrucksignals, das den erfassten Reifendruck angibt; und Bestimmen,
ob eine Deformationszustandsunregelmäßigkeit, die eine Unregelmäßigkeit
bezüglich
eines Deformationszustands des Reifens ist, in der Reifen/Felge-Anordnung
in Abhängigkeit
von einer Frequenzkennlinie des ausgegebenen Reifendrucksignals
vorhanden ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird der Luftdruck im Reifen als der
Reifendruck direkt erfasst. Dementsprechend wird unabhängig davon,
ob der Erfassungswert in Bezug auf die Radgeschwindigkeit, die eine
Drehgeschwindigkeit der Felge ist, einem speziellen Prozess unterzogen
wird, wenigstens der Erfassungswert selbst unabhängig von der Radgeschwindigkeit
erhalten.
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Weiter
wird in Abhängigkeit
von der Frequenzkennlinie des Reifendrucksignals, das den erfassten
Reifendruck angibt, bestimmt, ob eine Unregelmäßigkeit in der Reifen/Felge-Anordnung
bezüglich
des Deformationszustands des Reifens vorliegt.
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Dementsprechend
wird es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung einfacher, die Frequenzkennlinie des
Reifendrucksignals, das den Reifendruck angibt, unabhängig von
einer Schwankung der Radgeschwindigkeit präzise zu erhalten.
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Außerdem wird
in Abhängigkeit
von der präzisen
Frequenzkennlinie bestimmt, ob eine Unregelmäßigkeit in der Reifen/Felge-Anordnung
bezüglich des
Deformationszustands des Reifens vorliegt. Unabhängig von einer Schwankung der
Radgeschwindigkeit wird es daher einfacher, eine präzise Bestimmung
durchzuführen.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird bestimmt, dass die Deformationszustandsunregelmäßigkeit
vorliegt, wenn eine Stehwellenerscheinung im Reifen auftritt.
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Es
kann zweckmäßig sein,
eine im Reifen auftretende Stehwellenerscheinung als ein Anzeichen
für eine übermäßige Deformation
des Reifens zu erkennen. Um eine übermäßige Deformation des Reifens
abschätzen
zu können,
gilt es daher das Auftreten einer Stehwellenerscheinung im Reifen
zu bestimmen.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird es daher einfacher, präzise zu
bestimmen, ob im Reifen Stehwellenerscheinung aufgetreten ist, unabhängig von
einer Schwankung der Radgeschwindigkeit.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird die Frequenzkennlinie in Abhängigkeit
von dem Reifendrucksignal bestimmt, das erhalten wird, wenn der
Reifendrucksensor den Luftdruck während wenigstens einer Drehung
in der Reifen/Felge-Anordnung mehrere Male abtastet, und der Abtasttakt
in Abhängigkeit
von einer radgeschwindigkeitsbezogenen Größe (z. B. Umfangsgeschwindigkeit
oder Drehzahl) bestimmt, die sich auf die Radgeschwindigkeit bezieht.
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Der
Reifen kann sich in Umfangsrichtung wenigstens teilweise wellig
verformen, so dass eine stationäre
Welle, beispielsweise eine stehende Welle im Reifen, entstehen kann.
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Um
eine solche Deformationswelle unter Einbeziehung des Reifendrucksignals
zu erfassen, muss der Luftdruck im Reifen eine Anzahl von Male, abhängig von
der Zahl der Wellen (d. h. der Zahl der Wellenausschläge oder
der Zahl der Wellentäler)
in den zu erfassenden Wellen insgesamt (den am Umfang des Reifens
ausgebildeten Wellen), während wenigstens
einer Drehung in der Reifen/Felge-Anordnung abgetastet werden. Wenn
die Zahl der Wellen beispielsweise ”n” beträgt, beträgt die Zahl der Abtastungen ”m” während einer
Drehung in der Reifen/Felge-Anordnung entsprechend einem sogenannten
Abtastlehrsatz ”2 × n”.
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Weiter
hängt die
Zahl der Wellen ”n” im Allgemeinen
von der Kennlinie des Reifens, z. b. der Struktur des Reifenprofils
ab.
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Wenn
die Zahl der zu erfassenden Wellen festgelegt ist, steht auch die
Zahl der Abtastungen ”m” während einer
Drehung in der Reifen/Felge-Anordnung fest. Der Abtasttakt zur Durchführung der Abstastung
in derselben Zahl der Zeitpunkte ”m” während einer Drehung in der
Reifen/Felge-Anordnung ist kein fester Wert sondern ändert sich
in Abhängigkeit
von der Radgeschwindigkeit.
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In
Abhängigkeit
von diesen Informationen wird die Frequenzkennlinie des Reifendrucksignal auf
der Grundlage des Reifendrucksignals, das erhalten wird, wenn der
Reifendrucksensor den Luftdruck während wenigstens einer Drehung
in der Reifen/Felge-Anordnung mehrmals abtastet, und der Abtasttakt
auf der Grundlage der radgeschwindigkeitsbezogenen Größe, die
sich auf die Radgeschwindigkeit bezieht, bestimmt.
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In
diesen Beispielen sind die Beispiele für die ”radgeschwindigkeitsbezogene
Größe” die Radgeschwindigkeit
selbst sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs. Die Radgeschwindigkeit kann so definiert sein, dass sie
einer Winkelgeschwindigkeit des Rades (bzw. der Felge) oder einer
Umfangsgeschwindigkeit in der Reifen/Felge-Anordnung entspricht.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird vorzugsweise in Abhängigkeit
von der radgeschwindigkeitsbezogenen Größe, die sich auf die Radgeschwindigkeit
bezieht, weiter bestimmt, ob eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht,
dass die Deformationszustandsunregelmäßigkeit auftritt, und bei einer
positiven Bestimmung die Durchführung
der Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
zugelassen.
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Der
Zeitpunkt, in dem eine Unregelmäßigkeit bezüglich des
Deformationszustands des Reifens in der Reifen/Felge-Anordnung auftritt,
kann von der Radgeschwindigkeit abhängen. Wenn die Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
in Abhängigkeit
von der Frequenzkennlinie des Reifendrucksignals zur Bestimmung,
ob eine Unregelmäßigkeit
bezüglich
des Deformationszustands des Reifens in der Reifen/Felge-Anordnung
vorliegt, durchgeführt
wird, unabhängig
davon, ob der Istwert der Radgeschwindigkeit die Bedingung dafür erfüllt, dass
im Reifen eine Deformationszustandsunregelmäßigkeit auftritt, gibt es eine
Phase oder einen Zeitraum, in der bzw. in dem die Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
unnötigerweise
durchgeführt
wird.
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Ob
eine Wahrscheinlichkeit dafür
besteht, dass eine Deformationszustandsunregelmäßigkeit auftritt, wird daher
in Abhängigkeit
von der radgeschwindigkeitsbezogenen Größe, die sich auf die Radgeschwindigkeit
bezieht, bestimmt; bei einer positiven Bestimmung wird die Durchführung der Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
zugelassen.
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Daher
lässt sich
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung die unnötige Durchführung der Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
verhindern.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird die Durchführung der Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
vorzugsweise in Abhängigkeit
vom Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Erfassungswert der radgeschwindigkeitsbezogenen
Größe und einem diesbezüglichen
Schwellwert, der in Abhängigkeit von
wenigstens dem Reifendruck oder einer vertikalen Last auf die Reifen/Felge-Anordnung
bestimmt wird, zugelassen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit einer
Reifen/Felge-Anordnung wird die Durchführung der Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
in Abhängigkeit
vom Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Erfassungswert der radgeschwindigkeitsbezogenen
Größe und dem
Schwellwert zugelassen.
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Die
radgeschwindigkeitsbezogene Größe kann,
wenn im Reifen eine Deformationszustandsunregelmäßigkeit auftritt, wenigstens
vom Reifendruck oder der vertikalen Last auf die Reifen/Felge-Anordnung
abhängen.
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Daher
wird der Schwellwert in Abhängigkeit von
wenigstens dem Reifendruck oder der vertikalen Last auf die Reifen/Felge-Anordnung
bestimmt. Unter Berücksichtigung
wenigstens des Reifendrucks oder der vertikalen Last auf die Reifen/Felge-Anordnung
kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung die Durchführung der Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
daher zu einem angemessenen Zeitpunkt zugelassen werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird vorzugsweise in Abhängigkeit
von dem durch den Reifendrucksensor erfassten Reifendruck weiter
bestimmt, ob eine Luftdruckunregelmäßigkeit, die eine Unregelmäßigkeit
bezüglich
des Luftdrucks ist, in der Reifen/Felge-Anordnung vorliegt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung können
sowohl die Bestimmung, ob eine Unregelmäßigkeit in der Reifen/Felge-Anordnung
bezüglich
des Deformationszustands des Reifens vorliegt, wie auch die Bestimmung,
ob eine Unregelmäßigkeit derselben Reifen/Felge-Anordnung
bezüglich
deren Luftdruck vorliegt, mittels eines einzigen Reifendrucksensors
durchgeführt
werden.
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Daher
kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung die Zahl der Vorrichtungskomponenten
reduziert und die Ausgestaltung der Vorrichtung vereinfacht werden
verglichen mit dem Fall, in dem zur Durchführung der vorstehend genannten, beiden
Bestimmungen zwei verschiedene Sensoren verwendet werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung wird vorzugsweise die Luftdruckunregelmäßigkeitsbestimmung
nur dann durchgeführt,
wenn die Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung nicht durchgeführt wird.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung werden die Luftdruckunregelmäßigkeitsbestimmung
in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand bzw. Takt als Einheit und
die Deformationszustandsunregelmäßigkeitsbestimmung
im Abstand einer Drehung in der Reifen/Felge-Anordnung als Einheit
wiederholt durchgeführt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehend genannten und weitere Gegenstände, Merkmale, Vorteile sowie
die technische und gewerbliche Bedeutung der Erfindung wird aus der
nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlicher,
in denen:
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1 eine
Draufsicht ist, die eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht ist, die einen Teil einer Reifen/Felge-Anordnung
in 1 zeigt;
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3 ein
Blockschema ist, das die Hardwarekonfiguration einer Erfassungseinheit
in 1 zeigt;
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4 ein
Blockschema ist, das die Hardwarekonfiguration einer Verarbeitungseinheit
in 1 zeigt;
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5A und 5B ein
Flussschema zeigen, das konzeptionell den Inhalt eines im ROM in 4 gespeicherten
Programm zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit in der Reifen/Felge-Anordnung veranschaulicht;
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6 ein
Zeitdiagramm ist, das das Programm zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung in 5A und 5B veranschaulicht;
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7 ein
Diagramm ist, das eine Theorie beschreibt, nach der eine Abtastbeginngeschwindigkeit VS
im Programm zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit in der Reifen/Felge-Anordnung in 5A und 5B bestimmt
wird; und
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8 ein
Diagramm ist, das eine Theorie beschreibt, nach der im Programm
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung in 5A und 5B,
bestimmt wird, dass im Reifen das Stehwellenerscheinung aufgetreten
ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
der nachfolgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen
wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
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1 ist
eine Draufsicht, die eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
einer Reifen/Felge-Anordnung (im Folgenden einfach als ”Bestimmungsvorrichtung” bezeichnet)
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Die Bestimmungsvorrichtung ist in ein Fahrzeug
eingebaut, bei dem eine rechte und eine linke vordere Reifen/Felge-Anordnung
(bzw. Rad) FR bzw. FL und eine rechte und linke hintere Reifen/Felge-Anordnung
(bzw. Rad) RR bzw. RL von einer Fahrzeugkarosserie getragen werden.
Die Bestimmungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie die Entstehung
einer Stehwellenerscheinung wie auch eine abnorme Abnahme des Luftdrucks
als Unregelmäßigkeiten
im Zusammenhang mit dem Reifen der Reifen/Felge-Anordnung erfasst.
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Die
Bestimmungsvorrichtung umfasst vier Erfassungseinheiten 10,
die den vier Reifen/Felge-Anordnungen 18 zugeordnet sind,
um den Luftdruck im Reifen zu erfassen, und eine in der Fahrzeugkarosserie
vorgesehene Verarbeitungseinheit 12.
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Die
Bestimmungsvorrichtung ist so vorgesehen, dass sie über eine
Zweiwegekommunikation zwischen den vier Erfassungseinheiten 10 und
der Verarbeitungseinheit 12 den Reifendruck jeder der vier
Reifen/Felge-Anordnungen 18 über die Luft fernüberwacht.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist jede Reifen/Felge-Anordnung 18 aus
einem Reifen 20 gebildet, der auf eine Felge 22 montiert
ist. Der Reifen 20 ist mit Druckluft befüllt. In
der Ausführungsform
ist die Erfassungseinheit 10 an der Felge 22 angebracht. Die
Erfassungseinheit 10 ist aus einer Vielzahl von nachstehend
erläuterten
Komponenten gebildet, die in ein und demselben Gehäuse aufgenommen
sind.
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3 ist
ein Blockschema, das die Hardwarekonfiguration der Erfassungseinheit 10 zeigt. Die
Erfassungseinheit 10 erfasst den Luftdruck im Reifen 20 direkt,
ohne die Radgeschwindigkeit einzubeziehen, und weist einen Reifendrucksensor 30 auf, der
ein Reifendrucksignal ausgibt, das den erfassten Wert angibt.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, weist die Erfassungseinheit 10 weiter
einen Computer 40 auf. Der Computer 40 ist üblicherweise
so konfiguriert, dass er eine CPU 42, einen ROM 44 und
einen RAM 46 aufweist. Der Reifendrucksensor 30,
ein Sender/Empfänger 50 und
eine Batterie (ein Beispiel für eine
Stromversorgung) 52 sind mit dem Computer 40 verbunden.
Der Sender/Empfänger 50 überträgt/empfängt ein
externes Signal (eine elektrische Welle) über eine Antenne 54.
Die Batterie 52 ist eine Austauschbatterie, die nicht mehr
geladen wird, sobald sie leer ist.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, weist die Verarbeitungseinheit 12 eine
elektronische Steuereinheit (im Folgenden als ”ECU” bezeichnet) 60 und
vier Antennen 62 auf, die jeweils in der Nähe einer
Antenne 54 einer Erfassungseinheit 10 einer Reifen/Felge-Anordnung 18 angeordnet
sind.
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Im
ROM 44 wurde im Voraus ein Reifendruckerfassungsprogramm
(nicht gezeigt) abgespeichert. Wenn das Reifendruckerfassungsprogramm von
der CPU 42 für
eine Reifen/Felge-Anordnung ausgeführt wird, wird der Reifendruck
P durch den Reifendrucksensor 30 erfasst und von der Antenne 54 ein
Reifendrucksignal übertragen,
das den erfassten Reifendruck P angibt.
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4 ist
ein Blockschema, das die Hardwarekonfiguration der Verarbeitungseinheit 12 zeigt. Die
ECU 60 in der Verarbeitungseinheit 12 ist so konfiguriert,
dass sie einen Computer 70 aufweist. Ebenso wie der Computer 40 der
Erfassungseinheit 10 ist der Computer 70 so konfiguriert,
dass er eine CPU 72, einen ROM 74 und einen RAM 76 aufweist.
Die Verarbeitungseinheit 12 weist weiter vier Sender/Empfänger 78 auf,
die jeweils mit einer von vier Antennen 62 sowie der ECU 60 verbunden
sind. Eine Batterie 80 ist mit der ECU 60 verbunden.
Anders als die Batterie 52 der Erfassungseinheit 10 ist
die Batterie 80 eine wiederaufladbare Batterie, die geladen wird,
wenn sie leer ist.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, sind vier Radgeschwindigkeitsensoren 90,
die jeweils einer der vier Reifen/Felge-Anordnungen 18 zugeordnet sind,
mit der ECU 60 verbunden. Jeder Radgeschwindigkeitsensor 90 ist
in der üblichen
Weise an der Fahrzeugkarosserie an einer festen Position in der
Nähe eines
Drehteils befestigt, das sich entsprechend der jeweiligen Reifen/Felge-Anordnung
dreht. Das Drehteil weist an seinem Umfang eine Vielzahl von Zähnen auf,
die entlang eines mit Reifen/Felge-Anordnung koaxialen Umfangs ausgebildet
sind. Der Radgeschwindigkeitsensor 90 ist ein elektromagnetischer
Aufnehmer, der den Durchgang jedes Zahns des Drehteils erfasst.
Der Radgeschwindigkeitsensor 90 erzeugt ein Spannungsignal
in Form eines bei jedem Durchgang jedes Zahns des Drehteils ansteigenden
Impuls.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, ist weiter ein Vertikallastsensor 92,
der die vertikale Last W auf jede Reifen/Felge-Anordnung erfasst,
mit der ECU 60 verbunden. Der Vertikallastsensor 92 kann
beispielsweise nach einem Verfahren zur direkten Erfassung der vertikalen
Last W oder einem Verfahren zur indirekten Erfassung der vertikalen Last
W auf der Grundlage des vertikalen Hubs der Fahrzeugkarosserie arbeiten.
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5A und 5B zeigen
ein Flussschema, das konzeptionell den Inhalt des im Voraus im ROM 74 des
Computers 70 der ECU 60 abgespeicherten Programms
zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung veranschaulicht. Das Programm zum
Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung wird von der CPU 72 für jede Reifen/Felge-Anordnung wiederholt
durchgeführt.
In jeder Routine des Programms zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung wird zunächst im Schritt S1 (im Folgenden
einfach als ”S1” bezeichnet;
entsprechendes gilt für
die anderen Schritte) der Übertragungstakt,
in dem die Erfassungseinheit 10 der Reifen/Felge-Anordnung
ein Signal an die Verarbeitungseinheit 12 überträgt, auf
einen periodischen Übertragungstakt
TO zum periodischen Übertragen des
Signals gesetzt. Der periodische Übertragungstakt TO ist beispielsweise
auf einen feststehenden Wert festgelegt.
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Durch
das Einstellen des periodischen Übertragungstakt
TO wird die Zweiwegekommunikation zwischen jeder Erfassungseinheit 10 und
der Verarbeitungseinheit 12, d. h. die Übertragung eines Übertragungsanforderungssignals
von der Verarbeitungseinheit 12 an jede Erfassungseinheit 10 und
die Übertragung
eines Reifendrucksignals entsprechend dem Übertragungsanforderungssignal
von jeder Erfassungseinheit 10 an die Verarbeitungseinheit 12, grundsätzlich in
jedem periodisch Übertragungstakt TO
wiederholt durchgeführt. 6 ist
ein Zeitdiagramm, das den Zustand der periodischen Kommunikation
zeigt.
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Anschließend wird
im S2 in 5A für jede Reifen/Felge-Anordnung
das von der Erfassungseinheit 10 empfangene Signal in Daten
umgewandelt und der Reifendruck P auf der Grundlage der Daten erfasst.
Im S3 wird dann für
jede Reifen/Felge-Anordnung die vertikale Last W durch den Vertikallastsensor 92 erfasst.
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Anschließend wird
im S4 eine Abtastbeginngeschwindigkeit VS für jede Reifen/Felge-Anordnung bestimmt.
Die Abtastbeginngeschwindigkeit VS ist eine Geschwindigkeit, die
die Radgeschwindigkeit VW überschreiten
muss, um einen Prozess zur Abtastung des Reifendrucks P in einem
Abtasttakt TS (siehe 6), der kürzer ist als der periodische
Kommunikationstakt TO, einzuleiten.
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In
der Ausführungsform
wurde im Voraus im ROM 74 eine vorgegebene Beziehung, die
in dem Diagramm in 7 gezeigt ist, abgespeichert,
die zwischen dem Luftdruck P, der Abtastbeginngeschwindigkeit VS
und der vertikalen Last W besteht. Gemäß der Beziehung wird die Abtastbeginngeschwindigkeit VS
entsprechend dem Erfassungswert des Luftdrucks P und dem Erfassungswert
der vertikalen Last W für
jede Reifen/Felge-Anordnung bestimmt.
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Anschließend wird
im S5 die Radgeschwindigkeit VW der Reifen/Felge-Anordnung durch
den Radgeschwindigkeitsensor 90 erfasst. In der Ausführungsform
wird die Radgeschwindigkeit VW unter Verwendung der Winkelgeschwindigkeit ω der Felge, die
vom Radgeschwindigkeitsensor 90 erfasst wird, als eine
Umfangsgeschwindigkeit berechnet. Die Radgeschwindigkeit VW (Umfangsgeschwindigkeit) wird
im Besonderen beispielsweise als das Produkt aus der Winkelgeschwindigkeit ω (Drehzahl)
und dem dynamischen Lastradius R des Reifens (der ein Standardwert
oder ein variabler Wert entsprechend dem erfassten Wert des Luftdrucks
P sein kann) berechnet.
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Im
S6 wird dann bestimmt, ob die erfasste Radgeschwindigkeit VW auf
oder über
der bestimmten Abtastbeginngeschwindigkeit VS für jede Reifen/Felge-Anordnung
liegt.
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Wenn
die Radgeschwindigkeit VW unter der Abtastbeginngeschwindigkeit
VS liegt, wird im S6 eine negative Bestimmung getroffen. Im S7 wird dann
bestimmt, ob der erfasste Luftdruck P unter einem Schwellwert Pth
liegt.
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Wenn
der Luftdruck P auf oder über
dem Schwellwert Pth liegt, wird im S7 eine negative Bestimmung getroffen.
Im S8 wird anschließend
bestimmt, ob der periodische Übertragungstakt
TO vorüber
ist (beispielsweise ob der periodische Übertragungstakt TO vergangen
ist seit dem jüngsten Übertragungszeitpunkt).
Wenn der periodische Übertragungstakt
TO noch nicht vorüber
ist, wird im S8 eine negative Bestimmung getroffen und unmittelbar
daraufhin erneut der S2 ausgeführt.
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Wenn
der periodische Übertragungstakt
TO dagegen abgelaufen ist, ergeht im S8 eine positive Bestimmung.
Im S9 wird der Luftdruck P, der im zuletzt durchgeführten S2
erfasst wurde, an die Verarbeitungseinheit 12 übertragen.
Anschließend
wird der S2 erneut durchgeführt.
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Durch
die wiederholte Durchführung
der S2 bis S9 wird die periodische Übertragung jeweils im periodischen Übertragungstakt
TO wiederholt durchgeführt,
wie es in 6 gezeigt ist.
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Bislang
wurde der Fall beschrieben, in dem der Luftdruck P auf oder über dem
Schwellwert Pth liegt. Wenn der Luftdruck P aber kleiner ist als
der Schwellwert Pth, wird im S7 eine positive Bestimmung getroffen.
Im S16 wird daraufhin ein Prozess für den Fall, in dem in der Reifen/Felge-Anordnung eine
Unregelmäßigkeit
vorhanden ist, als ein Unregelmäßigkeitsprozess
ausgeführt.
Der Unregelmäßigkeitsprozess
sieht so aus, dass er einen Prozess zum Warnen des Fahrzeugbedieners
dahingehend beinhaltet, dass es eine Reifen/Felge-Anordnung mit einer
Unregelmäßigkeit
gibt, einen Prozess zum Einstellen einer Obergrenze der Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs und einen Prozess zum automatischen Begrenzen des Istwerts
der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeug in der Weise, dass die Fahrgeschwindigkeit
nicht über
die gesetzte Obergrenze hinausgeht.
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Damit
ist eine Routine des Programms zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung abgeschlossen.
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Bislang
wurde der Fall beschrieben, in dem die Radgeschwindigkeit VW kleiner
ist als die Abtastbeginngeschwindigkeit VS. Wenn die Radgeschwindigkeit
VW auf oder über
der Abtastbeginngeschwindigkeit VS liegt, wird im S6 eine positive
Bestimmung getroffen und anschließend S10 durchgeführt.
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Im
S10 wird für
jede Reifen/Felge-Anordnung unter Einbeziehung des dynamischen Lastradius
R (der ein Standardwert oder ein variabler Wert abhängig vom
Erfassungswert des Luftdrucks P sein kann) und der Radgeschwindigkeit
VW die Zeit als Raddrehtakt TW gesetzt, die notwendig ist, damit sich
das Rad einmal dreht. Der Raddrehtakt TW wird beispielsweise mit
Hile der folgenden Gleichung bestimmt: TW = 2πR/VW
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6 ist
ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen dem Raddrehtakt TW
und dem periodischen Übertragungstakt
TO zeigt.
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Im
S11 wird anschließend
der Abtasttakt TS bestimmt. Der Abtasttakt TS wird im Besonderen
in der Weise bestimmt, dass der bestimmte Raddrehtakt TW durch die
erforderliche Zahl der Zeitpunkte ”m” der Abtastungen des Luftdrucks
P während
einer Drehung in der Reifen/Felge-Anordnung geteilt wird. In dem
in 6 gezeigten Beispiel ist die Zahl ”m” auf ”4” gesetzt.
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Daraufhin
wird im S12 der Übertragungstakt zur Übertragung
des Luftdrucks P an die Verarbeitungseinheit 12 auf den
bestimmten Abtasttakt TS gesetzt.
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Im
S13 wird dann aus der Vielzahl von Reifen/Felge-Anordnungen durch
die Erfassungseinheit 10 der Luftdruck P für jede Reifen/Felge-Anordnung, deren
Radgeschwindigkeit VW die Abtastbeginngeschwindigkeit VS überschritten
hat, wie in 6 gezeigt, im Abtasttakt TS
erfasst und übertragen.
Im Ergebnis wird das Reifendrucksignal, das den Erfassungswert angibt,
von der Verarbeitungseinheit 12 empfangen. Die im S13 durchgeführte Übertragung wird
als ”Unterbrechungsübertragung” bezeichnet, um
diese Übertragung
von der periodischen Übertragung
zu unterscheiden.
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Im
S13 erfolgt, wie in 6 gezeigt, die Abtastung des
Luftdrucks P im Abtasttakt TS während einer
Drehung in der Reifen/Felge-Anordnung. Die Abtastung des Luftdrucks
P wird somit unabhängig von
der Radgeschwindigkeit VW eine vorgegebene Anzahl (4-mal in 6)
durchgeführt.
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Für eine nachstehend
beschriebene FFT-Analyse (Fast Fourier Transform-Analyse) des Reifendrucksignals
reicht theoretisch die während
einer Drehung in der Reifen/Felge-Anordnung durchgeführte Reihe von Abtastungen
des Luftdrucks P in jedem Abtasttakt TS aus. Zur Erhöhung der
Zuverlässigkeit
der FFT-Analyse, ist es jedoch von Vorteil, wenn die Reihe von Abtastungen
während
mehrerer Drehungen in der Reifen/Felge-Anordnung durchgeführt wird.
In dem Beispiel in 6 wird die Reihe von Abtastungen
während
vier Drehungen in der Reifen/Felge-Anordnung durchgeführt.
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Im
S14 wird anschließend
die FFT-Analyse des Reifendrucksignals durchgeführt, das das Ergebnis der Abtastung
angibt. In der Ausführungsform werden
unter den Reifendrucksignalen mehrere Positionen mit derselben Frequenz
wie vorgegebene Vielfache einer bestimmten, festgelegten Zahl der Raddrehfrequenz
beobachtet. Somit wird die Amplitude (der Pegel oder die Signalstärke) L an
jeder Position berechnet. Die Beziehung zwischen den Frequenzen
und den Amplituden L zeigt die Frequenzkennlinie des Reifendrucksignals.
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In 8 ist
ein Beispiel für
das Ergebnis der FFT-Analyse
durch eine Wellenkurve in einer Koordinatenebene gezeigt, auf der
die Frequenz auf der horizontalen Achse und der Pegel L auf der
vertikalen Achse aufgetragen ist. Die Wellenkurve zeigt eine Vielzahl
von Ausschlägen.
Unter den Ausschlägen stellt
sich der Ausschlag, die die niedrigste Frequenz hat, an einer Position
ein, die dieselbe Frequenz hat wie die Raddrehfrequenz (die als
die inverse Zahl des Raddrehtakts TW gezeigt ist). Beispielsweise stellt
sich die Raddrehfrequenz, wie in 2 gezeigt, an
dieser Position aufgrund der Tatsache ein, dass die Erfassungseinheit 10 an
einer bestimmten Position in Umfangsrichtung des Reifens vorgesehen
ist.
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Der
Ausschlag, die eine höhere
Frequenz hat, wie der vorgenannte Ausschlag stellt sich entsprechend
der Entstehung der Stehwellenerscheinung im Reifen an der Position
ein, die dieselbe Frequenz hat wie die Frequenz der periodischen Schwankung
(Druckpulsation) des Luftdrucks P des Reifens.
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Im
S15 werden dann unter der Vielzahl von Ausschlägen mehrere Ausschläge beobachtet,
die an den Positionen auftreten, die dieselbe Frequenz haben wie
Vielfache der bestimmten, festgelegten Zahl der Raddrehfrequenz.
In dem Beispiel in 8 werden die beiden Ausschläge auf der
rechten Seite beobachtet. Außerdem
wird im S15 für
jeden Ausschlag bestimmt, ob die Amplitude L einen Schwellwert Lth überschritten
hat.
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Wenn
unter den mehreren Ausschlägen
ein Ausschlag ist, dessen Amplitude L über dem Schwellwert Lth liegt,
wird im S15 eine positive Bestimmung getroffen. Im S16 wird dann
der vorgenannte Unregelmäßigkeitsprozess
durchgeführt.
Damit ist eine Routine des Programms zum Bestimmen einer Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung abgeschlossen.
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Wenn
unter den mehreren Ausschlägen
dagegen kein Ausschlag ist, dessen Amplitude L über dem Schwellwert Lth liegt,
wird im S15 eine negative Bestimmung getroffen und der S1 erneut
durchgeführt.
In der Ausführungsform
kann die Übertragung von
der Unterbrechungsübertragung
in die periodische Übertragung
unmittelbar zurückgestellt
werden, wenn die Bedingung, dass die Amplitude L über den Schwellwert
Lth hinausgeht, auch nur einmal erfüllt ist. Jedoch kann auch abgewartet
werden, bis die Bedingung mehrere Male erfüllt ist, und erst anschließend die Übertragung
von der Unterbrechungsübertragung
in die periodische Übertragung
zurückstellt werden.
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Wie
es aus der vorstehenden Beschreibung folgt, stellt in der Ausführungsform
die Verarbeitungseinheit 12 ein Beispiel für die ”Bestimmungsvorrichtung” dar. Ein
Teil des Computers 70, der die S10 bis S15 in 5B durchführt, stellt
ein Beispiel für
eine ”Einrichtung
zum Bestimmen einer Deformationszustandsunregelmäßigkeit”.
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Weiter
stellt in der Ausführungsform
der Teil des Computers 70, der die S10 bis S12 in 5A und 5B durchführt, ein
Beispiel für
eine ”Frequenzkennlinienbestimmungseinrichtung” dar.
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Des
Weiteren stellt in der Ausführungsform der
Teil des Computers 70, der die S2 bis S6 durchführt, ein
Beispiel für
eine ”Betriebszulassungseinrichtung” dar.
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Darüber hinaus
stellt in der Ausführungsform der
Teil des Computers 70, der den S7 in 5A durchführt, ein
Beispiel für
eine ”Luftdruckunregelmäßigkeitsbestimmungseinrichtung” dar.
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Erfindungsgemäß wird der
Luftdruck in einem Reifen (20) einer Reifen/Felge-Anordnung
(18) als Reifendruck (P) ohne Bezugnahme auf eine Radgeschwindigkeit
(VW), die die Drehgeschwindigkeit in der Reifen/Felge-Anordnung
(18) ist, direkt erfasst (S2), und in Abhängigkeit
von einer Frequenzkennlinie eines Reifendrucksignals, das den erfassten
Reifendruck (P) angibt, bestimmt (S10 bis S15), ob eine Deformationszustandsunregelmäßigkeit,
die eine Unregelmäßigkeit
bezüglich
eines Deformationszustands des Reifens (20) ist, in der
Reifen/Felge-Anordnung (18) vorliegt. Daher lässt sich
unabhängig von
einer Schwankung der Radgeschwindigkeit präzise bestimmen, ob eine Unregelmäßigkeit
in der Reifen/Felge-Anordnung des Fahrzeugs vorliegt.