DE102020205588A1 - Sensor arrangement for a vehicle wheel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (10) für ein Fahrzeugrad (4), mit einem ersten Sensor (12), welcher geeignet ist, eine Drehzahl eines zugeordneten Fahrzeugrads (4A, 4B, 4C, 4D) zu erfassen, und mindestens einem weiteren Sensor (14, 14A, 14B), welcher geeignet ist, eine weitere physikalische Größe im Bereich eines zugeordneten Fahrzeugrads (4A, 4B, 4C, 4D) zu erfassen, sowie ein korrespondierendes Fahrzeug (1) mit mindestens einer solchen Sensoranordnung (10). Hierbei sind der erste Sensor (12) und der mindestens eine weitere Sensor (14) innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses (16) angeordnet, welches im Bereich des zugeordneten Fahrzeugrads (4A, 4B, 4C, 4D) anbringbar ist.The invention relates to a sensor arrangement (10) for a vehicle wheel (4), with a first sensor (12) which is suitable for detecting the speed of an assigned vehicle wheel (4A, 4B, 4C, 4D), and at least one further sensor ( 14, 14A, 14B), which is suitable for detecting a further physical variable in the area of an assigned vehicle wheel (4A, 4B, 4C, 4D), as well as a corresponding vehicle (1) with at least one such sensor arrangement (10). The first sensor (12) and the at least one further sensor (14) are arranged within a common housing (16) which can be attached in the area of the assigned vehicle wheel (4A, 4B, 4C, 4D).
Description
Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung für ein Fahrzeugrad nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein korrespondierendes Fahrzeug mit mindestens einer solchen Sensoranordnung.The invention is based on a sensor arrangement for a vehicle wheel according to the preamble of independent claim 1. The present invention also relates to a corresponding vehicle with at least one such sensor arrangement.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit einer ABS-Funktion bekannt, in welchen Sensoren zur Erfassung der Radgeschwindigkeit der einzelnen Fahrzeugräder eingesetzt werden. Zusätzlich ist es bekannt werden die Signale dieser Sensoren auszugwerten, um Radzustände wie beispielsweise lose Radmuttern oder einen niedrigen Luftdruck des korrespondierenden Fahrzeugrads zu erfassen.Vehicles with an ABS function are known from the prior art, in which sensors are used to detect the wheel speed of the individual vehicle wheels. In addition, it is known to evaluate the signals from these sensors in order to detect wheel conditions such as, for example, loose wheel nuts or a low air pressure of the corresponding vehicle wheel.
Aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Sensoranordnung für ein Fahrzeugrad mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Integration mindestens eines weiteren Sensors mit einem ersten Sensor, welcher eine Drehzahl eines zugeordneten Fahrzeugrads vorhandener Bauraum im Bereich des Fahrzeugrads besser ausgenutzt werden kann. Da zur Ausführung von Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise ABS (Antiblockiersystem), ASR (Antischlupfregelung), ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) usw. an jedem Fahrzeugrad die Raddrehzahl ermittelt wird, sind im Bereich der Fahrzeugräder entsprechende erste Sensoren ohnehin vorhanden. Außerdem bleibt durch das gemeinsame Gehäuse der Verkabelungsaufwand nahezu gleich. Zudem kann durch eine Kombination bzw. Fusion der Sensordaten der mindestens zwei Sensoren eine Ermittlung eines Radzustands im Vergleich zu einer nur auf den Signalen des Drehzahlsensors basierenden Radzustandserkennung verbessert werden. Dadurch kann die Präzision der Auswerte-Algorithmen erhöht und das Auftreten von Fehlerkennungen oder von Nicht-Erkennungen von kritischen Radzuständen, wie beispielsweise lose Radmutter oder niedriger Luftdruck, deutlich reduziert werden.The sensor arrangement for a vehicle wheel with the features of independent claim 1 has the advantage that the installation space available in the area of the vehicle wheel can be better utilized through the integration of at least one further sensor with a first sensor, which is a speed of an assigned vehicle wheel. Since the wheel speed is determined on each vehicle wheel in order to carry out safety functions such as ABS (anti-lock braking system), ASR (anti-slip control), ESP (electronic stability program), etc., corresponding first sensors are already available in the area of the vehicle wheels. In addition, the cabling effort remains almost the same due to the common housing. In addition, by combining or merging the sensor data from the at least two sensors, it is possible to improve the determination of a wheel state compared to a wheel state identification based only on the signals from the speed sensor. As a result, the precision of the evaluation algorithms can be increased and the occurrence of false detections or non-detection of critical wheel conditions, such as loose wheel nuts or low air pressure, can be significantly reduced.
Zudem können die Sensordaten für weitere Anwendungen, wie beispielsweise eine Ermittlung eines Zustands der befahrenen Straßen verwendet werden. So kann beispielsweise über eine Auswertung von erfasstem Körperschall bzw. Reifenvibrationen oder von erfassten Abrollgeräuschen, welche von den Reifen verursacht werden, ein Zustand der Fahrbahnoberfläche, insbesondere ein Reibbeiwert zwischen Fahrbahnoberfläche und Reifen, ermittelt werden, so dass ein unkritischer trockener Straßenzustand oder ein durch Straßenglätte oder Aquaplaning-Gefahr gekennzeichneter kritischer Straßenzustand erkannt werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein auf die Raddrehzahl bezogenes Frequenzspektrum aufgenommen und durch einen Vergleich mit gespeicherten Referenzfrequenzspektren ausgewertet werden. Des Weiteren können der erfasste Körperschall und die erfassten Geräusche von Komfortfunktionen zur aktiven Geräuschunterdrückung im Fahrzeuginnenraum verwendet werden.In addition, the sensor data can be used for other applications, such as determining the state of the roads being traveled on. For example, by evaluating the recorded structure-borne noise or tire vibrations or recorded rolling noises caused by the tires, a condition of the road surface, in particular a coefficient of friction between the road surface and the tires, can be determined, so that a non-critical dry road condition or a slippery road critical road condition marked as a risk of aquaplaning can be detected. For this purpose, for example, a frequency spectrum related to the wheel speed can be recorded and evaluated by comparing it with stored reference frequency spectra. Furthermore, the recorded structure-borne noise and the recorded noises from comfort functions can be used for active noise suppression in the vehicle interior.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoranordnung für ein Fahrzeugrad, mit einem ersten Sensor, welcher geeignet ist, eine Drehzahl eines zugeordneten Fahrzeugrads zu erfassen, und mindestens einem weiteren Sensor zur Verfügung, welcher geeignet ist, eine weitere physikalische Größe im Bereich eines zugeordneten Fahrzeugrads zu erfassen. Hierbei sind der erste Sensor und mindestens ein weiterer Sensor innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet, welches im Bereich des zugeordneten Fahrzeugrads anbringbar ist.Embodiments of the present invention provide a sensor arrangement for a vehicle wheel, with a first sensor which is suitable for detecting a rotational speed of an assigned vehicle wheel, and at least one further sensor which is suitable for providing a further physical variable in the area of an assigned vehicle wheel capture. Here, the first sensor and at least one further sensor are arranged within a common housing, which can be attached in the area of the assigned vehicle wheel.
Zudem wird ein Fahrzeug mit mehreren Rädern vorgeschlagen, welchen jeweils eine solche Sensoranordnung zugeordnet ist.In addition, a vehicle with a plurality of wheels is proposed, each of which is assigned such a sensor arrangement.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoranordnung für ein Fahrzeugrad und des im unabhängigen Patentanspruch 5 angegebenen Fahrzeugs möglich.The measures and developments listed in the dependent claims make advantageous improvements of the sensor arrangement for a vehicle wheel specified in independent claim 1 and of the vehicle specified in independent claim 5 possible.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung können die einzelnen Sensoren jeweils über eine eigene elektrische Schnittstelle oder über eine gemeinsame elektrische Schnittstelle mit einer Auswerte- und Steuereinheit kommunizieren. Die elektrischen Schnittstellen sind vorzugsweise als PSI5-Schnittstellen ausgeführt.In a further advantageous embodiment of the sensor arrangement, the individual sensors can each communicate with an evaluation and control unit via their own electrical interface or via a common electrical interface. The electrical interfaces are preferably designed as PSI5 interfaces.
Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, insbesondere ein ESP-Steuergerät, verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.In the present case, the evaluation and control unit can be understood to mean an electrical device, such as a control device, in particular an ESP control device, which processes or evaluates detected sensor signals. The evaluation and control unit can have at least one interface which can be designed in terms of hardware and / or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the evaluation and control unit. However, it is also possible that the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software-based design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules. A computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the evaluation when the program is executed by the evaluation and control unit is also advantageous.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann ein zweiter Sensor eine vom zugeordneten rotierenden Fahrzeugrad verursachte Beschleunigung mit einer Ausbreitung im unteren Frequenzbereich von beispielsweise 0 Hz bis 100 Hz als weitere physikalische Größe erfassen. Hierbei kann die Auswerte- und Steuereinheit die Sensorsignale des ersten Sensors und des zweiten Sensors zur Ermittlung eines Zustands des korrespondierenden Fahrzeugrads auswerten, um beispielsweise einen niedrigen Reifendruck oder lose Radmuttern zu erkennen.In an advantageous embodiment of the sensor arrangement, a second sensor can detect an acceleration caused by the assigned rotating vehicle wheel with a spread in the lower frequency range of, for example, 0 Hz to 100 Hz as a further physical variable. Here, the evaluation and control unit can evaluate the sensor signals from the first sensor and the second sensor to determine a state of the corresponding vehicle wheel, for example in order to detect a low tire pressure or loose wheel nuts.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann ein dritter Sensor eine im Bereich des zugeordneten Fahrzeugrads erzeugte Beschleunigung mit einer Ausbreitung im höheren Frequenzbereich von beispielsweise 100 Hz bis 10.000 Hz als weitere physikalische Größe erfassen. Hierbei kann die Auswerte- und Steuereinheit die Sensorsignale des ersten Sensors und des dritten Sensors zur Ermittlung eines Zustands einer befahrenen Straße auswerten, um beispielsweise den Zustand einer Fahrbahnoberfläche zu erkennen.In a further advantageous embodiment of the sensor arrangement, a third sensor can detect an acceleration generated in the area of the assigned vehicle wheel with a spread in the higher frequency range of, for example, 100 Hz to 10,000 Hz as a further physical variable. Here, the evaluation and control unit can evaluate the sensor signals from the first sensor and the third sensor to determine a state of a road being traveled on, for example to identify the state of a road surface.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Fahrzeugs kann das gemeinsame Gehäuse im Bereich einer Radaufhängung des zugeordneten Fahrzeugrads angebracht werden.In an advantageous embodiment of the vehicle, the common housing can be attached in the area of a wheel suspension of the assigned vehicle wheel.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Fahrzeugs kann mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit vorgesehen werden, welche geeignet ist, Sensorsignale des ersten Sensors und des mindestens einen weiteren Sensors zu empfangen.In a further advantageous embodiment of the vehicle, at least one evaluation and control unit can be provided which is suitable for receiving sensor signals from the first sensor and the at least one further sensor.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Fahrzeugs können die den einzelnen Rädern zugeordneten Sensoren der einzelnen Sensoranordnungen jeweils mit einer gemeinsamen Auswerte- und Steuereinheit elektrisch verbunden werden. Alternativ können mehrere Auswerte- und Steuereinheiten eingesetzt werden, die beispielsweise jeweils einer Sensoranordnung zugeordnet sind.In a further advantageous embodiment of the vehicle, the sensors of the individual sensor arrangements assigned to the individual wheels can each be electrically connected to a common evaluation and control unit. Alternatively, several evaluation and control units can be used, each of which is assigned to a sensor arrangement, for example.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. In the drawing, the same reference symbols designate components or elements that perform the same or analogous functions.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit mehreren erfindungsgemäßen Sensoranordnungen.1 shows a schematic representation of an embodiment of a vehicle with several sensor arrangements according to the invention. -
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeugrad aus1 .2 FIG. 10 shows a schematic block diagram of a first exemplary embodiment of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle wheel from FIG1 . -
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeugrad aus1 .3 FIG. 11 shows a schematic block diagram of a second exemplary embodiment of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle wheel from FIG1 .
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Wie aus
Wie aus
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das gemeinsame Gehäuse
Wie aus
Wie oben bereits ausgeführt ist, erfasst der erste Sensor
Wie aus
Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung
In den dargestellten Ausführungsbeispielen wertet die Auswerte- und Steuereinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2004/0138831 A1 [0003]US 2004/0138831 A1 [0003]
- JP 2002340863 A [0004]JP 2002340863 A [0004]
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Legal Events
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |