DE102004037593A1

DE102004037593A1 - Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung an Fahrzeugrädern

Info

Publication number: DE102004037593A1
Application number: DE200410037593
Authority: DE
Inventors: Gunther Dr. Wulff; Rainer Wychnanek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2006-05-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung von Fahrzeugrädern als eigenständige Einrichtung im jeweiligen Rad ohne konstruktiven Eingriff an der Radaufhängung. Die Einrichtung umfasst im wesentlichen nicht im Radzentrumsbereich angeordnete Beschleunigungssensoren, welche radiale und tangentiale Beschleunigungswerte kontinuierlich messen und einer radinternen Auswertungseinheit übermitteln. DOLLAR A Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Tangentialsensoren und deren sinngemäßen Signalauswertungen lässt sich die Radumdrehungsbeschleunigung frei von Vertikalbeschleunigungen, hervorgerufen beispielsweise durch das Überfahren von Bodenunebenheiten, direkt messen. Durch die radseitige Integration von Stromerzeugung, Sensoranordnung, Auswerteeinrichtung und Sender sind keine Vorkehrungen zur Signalerzeugung und/oder Signalübermittlung an der Radachse oder an der Radaufhängung notwendig.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung von Fahrzeugrädern als eigenständige Einrichtung im jeweiligen Rad, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dem Stand der Technik entsprechen werden diese Messgrößen mittels sogenannter ABS-Sensoren, die aus einer radfesten Zahnscheibe und einem fahrzeugfesten magnetischem Näherungsschalter sowie einer üblichen, fahrzeugfesten Auswerteelektronik bestehen, ermittelt. Dabei entspricht die vom Näherungsschalter gelieferte Impulszahl der Wegstrecke, die erste zeitliche Ableitung der Impulszahl der Fahrzeuggeschwindigkeit und die zweite zeitliche Ableitung der Impulszahl der Fahrzeugbeschleunigung und im Besonderen der Feststellung einer allfälligen Radblockierung. Der Drehsensor aus Zahnscheibe und Näherungsschalter muss sehr genau und damit aufwändig im spritzwassergefährdeten Fahrzeugunterboden Bereich angeordnet und mit elektrischer Zuleitung verbunden sein.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine am Fahrzeugrad befestigte eigenständige und nicht funktional mit dem Fahrwerk in Verbindung stehende Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung zu schaffen, die Schmutz unempfindlich und ohne konstruktive Eingriffe im Fahrwerk auskommt.

Die Lösung der Aufgabe ist in den Ansprüchen beschrieben.

Anhand von zwei Skizzen wird der Aufbau einer Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung im Fahrzeugrad in zwei Varianten beschrieben.

1 In einem Fahrzeugrad, bestehend aus dem Reifen 1 und der Felge 2 ist ein Beschleunigungssensor 3 vorzugsweise an der Felgenperipherie angeordnet. Er wird über die elektrische Verbindung 5 mit der im Fahrzeugrad integrierten elektrischen Quelle 4 verbunden. Die elektrische Quelle kann dabei im wesentlichen eine Batterie bekannter Bauart oder beispielsweise eine Einrichtung zur Stromerzeugung an Fahrzeugrädern entsprechend der Europäischen Patentschrift EP 0 855 748 B1 sein.

Der Beschleunigungssensor 3 ist von bekannter Bauart so ausgeführt, dass er in radialer Richtung misst.

Die Auswerteeinrichtung 6 ist über die elektrische Verbindung 7 mit der elektrischen Quelle 4 und damit auch mit dem Sensor 3 verbunden.

Die Sendeeinheit 11 ist mit der Auswerteeinrichtung 6 elektrisch verbunden und sendet deren Resultate, nämlich Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit sowie Umdrehungsbeschleunigung des Fahrzeugrades an einen fahrzeugfesten, nicht eingezeichneten Empfänger.

2 In einem Fahrzeugrad, bestehend aus dem Reifen 1 und der Felge 2 sind zwei Beschleunigungssensoren 3 und 9 vorzugsweise an der Felgenperipherie gegenüberliegend angeordnet. Sie werden über die elektrischen Verbindungen 5 und 8 mit der im Fahrzeugrad integrierten elektrischen Quelle 4 verbunden. Die elektrische Quelle kann dabei im wesentlichen eine Batterie bekannter Bauart oder beispielsweise eine Einrichtung zur Stromerzeugung an Fahrzeugrädern entsprechend der Europäischen Patentschrift EP 0 855 748 B1 sein. Der Beschleunigungssensor 3 ist von bekannter Bauart so ausgeführt, dass er in zwei Richtungen und zwar radial und tangential misst.

Der Beschleunigungssensor 9 ist von bekannter Bauart so ausgeführt, dass er mindestens in tangentialer Richtung misst. Die Auswerteeinrichtung 6 ist über die elektrische Verbindung 7 mit der elektrischen Quelle 4 und damit auch mit den Sensoren 3 und 9 verbunden. Die Sendeeinheit 11 ist mit der Auswerteeinrichtung 6 elektrisch verbunden und sendet deren Resultate, nämlich Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit sowie Umdrehungsbeschleunigung des Fahrzeugrades an einen fahrzeugfesten, nicht eingezeichneten Empfänger.

In einer Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung im Fahrzeugrad nach 1 erzeugt der Sensor 3 als Folge der Radumdrehungsgeschwindigkeit ein radiales Beschleunigungssignal, welches in bekannter Weise unter Berücksichtigung von radialer Anordnung des Sensors 3 und des Fahrzeugreifendurchmessers, in der Auswerteeinrichtung die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Durch die zeitliche Integration des Geschwindigkeitssignals lässt sich dort auch die zurückgelegte Fahrzeugwegstrecke berechnen.

Aus der zeitlichen Änderung des radialen Beschleunigungssignals wird in bekannter Weise die Umdrehungsbeschleunigung des Fahrzeugrades berechnet. Dieser Wert ist zur Verhinderung der gefährlichen Fahrzeugradblockierung bei zu Starker Bremsung in bekannter Form anwendbar.

In einer Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung im Fahrzeugrad nach 2 erzeugt der Beschleunigungssensor 3 als Folge der Radumdrehungsgeschwindigkeit ein radiales Beschleunigungssignal, welches in bekannter Weise unter Berücksichtigung von radialer Anordnung des Sensors 3 und des Fahrzeugreifendurchmessers, in der Auswerteeinrichtung die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Durch die zeitliche Integration des Geschwindigkeitssignals lässt sich dort auch die zurückgelegte Fahrzeugwegstrecke berechnen. Als Folge der Umdrehungsbeschleunigung Erzeugt der Beschleunigungssensor 3 und der diametral gegenüberliegende Beschleunigungssensor 9 je ein tangentiales Beschleunigungssignal. Werden die Sensoren 3 und 9 um 180° versetzt, d.h. im gleichen Drehsinn an der Radperipherie angeordnet, dann ist, gleiche Empfindlichkeit der beiden Sensoren vorausgesetzt, deren Summensignal frei von Vertikalbeschleunigungen des Fahrzeugrades, wie sie etwa beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten auftreten. Ebenso bleibt in dieser Sensoranordnung kein resultierendes Signal als Folge der Erdbeschleunigung, womit sich insgesamt eine möglichst präzise Ermittlung der Radbeschleunigung ergibt. Durch die direkte und ungestörte Messung der Tangentialbeschleunigung kann die Realisierung verbesserter Antiblockiersysteme (ABS), insbesondere bei niederer Fahrzeuggeschwindigkeit, wegen der nun vermeidbaren zweifachem Differenzierung der Impulsfolgen herkömmlicher ABS- Systeme, ausgeführt werden.

Claims

Einrichtung zur Messung von Umdrehungszahl, Umdrehungsgeschwindigkeit und Umdrehungsbeschleunigung in Fahrzeugrädern bestehend aus elektrischer Quelle 4, mindestens einem Beschleunigungssensor 3, mindestens einer Auswerteelektronik 6 und mindestes einem Sender 11 dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Quelle 4, Beschleunigungssensoren 3, 9 sowie Sender 11 fest mit dem Fahrzeugrad verbunden sind. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungssensor, der nur in radialer Richtung misst, vorzugsweise an der Feigenperipherie angeordnet ist. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungssensor, der in radialer Richtung und in tangentialer Richtung misst, vorzugsweise an der Feigenperipherie angeordnet ist. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungssensor, der radial und tangential misst sowie mindestens ein weiterer Beschleunigungssensor, der mindesten in tangentialer Richtung misst, vorzugsweise diametral dem ersten Sensor gegenüberliegend im Felgenrandbereich angeordnet ist. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Quelle 4, Sender 11 und Auswerteelektronik 6 in einem Gehäuse untergebracht sind. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik oder Teile von ihr mit der Karosserie des Fahrzeuges verbunden sind. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse, in welchem elektrische Quelle 4, Beschleunigungssensoren 3, 9 Sender 11 und Auswerteeinheit 6 integriert sind, als Radkappe ausgebildet ist. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Quelle 4, Beschleunigungssensoren 3 und 9, Sender 11 und Auswerteeinheit 6 in mit der Felge 2 fest verschraubten und damit mitdrehenden Radbefestigungsteilen untergebracht sind.