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QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung 2014-054930 vom 18. März 2014; auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird vollinhaltlich Bezug genommen.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung, welche den Zustand einer Straßenoberfläche auf der Grundlage von Vibrationen abschätzt, welche auf die Reifen eines Fahrzeugs wirken.
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STAND DER TECHNIK
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Es wurde eine Technik vorgeschlagen (siehe beispielsweise Patentliteratur 1), bei der ein Beschleunigungssensor in der Rückenfläche einer Reifenlauffläche eingebettet ist und der Zustand einer Straßenoberfläche, beispielsweise einer Asphaltstraße, einer verschneiten Straße oder einer vereisten Straße wird auf der Grundlage eines Erkennungssignals vom Beschleunigungssensor abgeschätzt. Insbesondere in einem Fall, wo der Beschleunigungssensor in der Rückenfläche der Reifenlauffläche eingebettet ist, wird eine Vibrationskomponente entsprechend dem Zustand der Straßenoberfläche einem Erkennungssignal des Beschleunigungssensors überlagert, wenn ein Abschnitt entsprechend einer Stelle, wo der Beschleunigungssensor in der Reifenlauffläche angeordnet ist, im Zusammenhang mit einer Drehung des Reifens die Straßenoberfläche berührt. Aus diesem Grund wird bisher eine Frequenzkomponente der Vibration analysiert, um den Zustand der Straßenoberfläche abzuschätzen, die erlangt wird, wenn der Reifenabschnitt entsprechend dem Abschnitt, wo der Beschleunigungssensor in der Reifenlauffläche angeordnet ist, die Straßenoberfläche berührt.
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Wenn jedoch Reifenverschleiß auftritt, kann der Straßenoberflächenzustand nicht exakt bestimmt werden, in dem nur eine Frequenzanalyse der auf den Reifen wirkenden Vibration durchgeführt wird. Beispielsweise kann eine Abnahme eines Reibungskoeffizienten zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche auf der Grundlage einer Zunahme einer Hochfrequenzkomponente erkannt werden, welche während einer Straßenkontaktdauer dem Erkennungssignal überlagert ist. Hierbei ist die Straßenkontaktdauer die Dauer, während der ein Teil des Reifens im Kontakt mit der Straßenoberfläche ist. Der Reifenverschleiß bewirkt auch eine Zunahme der Hochfrequenzkomponente. Das heißt, sowohl Reifenverschleiß als auch das Fahren auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ kann bewirken, dass die Hochfrequenzkomponente zunimmt. Hierbei ist eine Straße mit niedrigem μ eine Straße, deren Straßenoberflächenreibungskoeffizient (nachfolgend „μ” bezeichnet) klein ist. Somit ist der Faktor, der den Anstieg der Hochfrequenzkomponente verursacht, schwierig zu bestimmen, wenn Reifenverschleiß auftritt.
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DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP2011-242303A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit Blick auf die voranstehenden Schwierigkeiten ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, den Zustand einer Straßenoberfläche abzuschätzen, ohne dass eine Frequenzanalyse durchgeführt wird, so dass die Anzahl von Frequenzanalysebauteilen und der Energieverbrauch verringert werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung eine reifenseitige Vorrichtung und eine fahrzeugseitige Vorrichtung. Die reifenseitige Vorrichtung enthält eine Vibrationserkennungseinheit, eine Signalverarbeitungseinheit und einen Übertrager. Die Vibrationserkennungseinheit ist an der Rückenfläche einer Lauffläche eines Reifens seitens eines Fahrzeugs angebracht und gibt ein Erkennungssignal entsprechend einer Größe einer Vibration des Reifens aus. Die Signalverarbeitungseinheit enthält einen Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit, eine Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit, eine Umdrehungsanzahlzähleinheit und eine Pegelkorrektureinheit. Die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit entnimmt eine Bodenkontaktdauer, während der während einer Umdrehung des Reifens ein Abschnitt der Lauffläche entsprechend der Anordnungsposition der Vibrationserkennungseinheit in Kontakt mit dem Boden ist. Die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit berechnet einen Pegel einer Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals, das während der Bodenkontaktdauer erkannt wurde. Die Umdrehungsanzahlzähleinheit zählt die aufaddierte Umdrehungsanzahl des Reifens. Die Pegelkorrektureinheit korrigiert den Pegel der Hochfrequenzkomponente auf der Grundlage der aufaddierten Umdrehungsanzahl des Reifens. Der Übertrager überträgt den Pegel der Hochfrequenzkomponente, korrigiert von der Pegelkorrektureinheit, als Straßenoberflächenzustandsdaten, welche den Zustand der befahrenen Straßenoberfläche angeben. Die fahrzeugseitige Vorrichtung enthält einen Empfänger, der die Straßenoberflächenzustandsdaten vom Übertrager empfängt und eine Straßenoberflächenzustandsschätzeinheit, welche den Straßenoberflächenzustand der befahrenen Straße auf der Grundlage der Straßenoberflächenzustandsdaten abschätzt.
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In der Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung mit obigem Aufbau wird der Pegel der Hochfrequenzkomponente entsprechend dem Verschleißzustand des Reifens in der reifenseitigen Vorrichtung korrigiert und der korrigierte Pegel der Hochfrequenzkomponente wird als Straßenoberflächenzustandsdaten der fahrzeugseitigen Vorrichtung übertragen. Aus diesem Grund kann identifiziert werden, ob der Faktor, der den Anstieg des Pegels der Hochfrequenzkomponente verursacht, in der Fahrt auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ oder beim Reifenverschleiß liegt und eine fehlerhafte Abschätzung des Straßenoberflächenzustands auf Grund von Reifenverschleiß kann begrenzt werden. Mit der oben beschriebenen Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung kann somit der Straßenoberflächenzustand unter Berücksichtigung von Reifenverschleiß mit höherer Genauigkeit abgeschätzt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die obigen und weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der vorliegenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. In der Zeichnung ist:
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1 eine Darstellung des Gesamtaufbaus einer Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Schnittansicht durch einen Reifen, an welchem eine reifenseitige Vorrichtung angebracht ist;
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3 eine Spannungswellenformdarstellung einer Ausgangsspannung eines vibrationsbetriebenen Erzeugungselements während der Reifendrehung;
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4a eine grafische Darstellung einer Änderung der Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements, wenn auf einer Straßenoberfläche mit hohem μ gefahren wird, deren Straßenoberflächenreibungskoeffizient (nachfolgend wird der Reibungskoeffizient mit μ bezeichnet) relativ groß ist, beispielsweise einer asphaltierten Straße;
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4b eine grafische Darstellung einer Änderung der Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements, wenn auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ gefahren wird, deren Straßenoberflächen μ relativ klein ist, beispielsweise einer vereisten Straße;
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5 eine grafische Darstellung eines Frequenzanalyseergebnisses einer Ausgangsspannung, die erkannt wird, während das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit hohem μ fährt und ein bestimmter Abschnitt des Reifens in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist und eines Frequenzanalyseergebnisses einer Ausgangsspannung, die erkannt wird, während das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ fährt und der bestimmte Abschnitt des Reifens in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist;
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6 eine Darstellung eines Schaltkreisaufbaus einer Signalverarbeitungsschaltungseinheit, wenn ein Pegel von Hochfrequenzkomponenten durch Integration der Hochfrequenzkomponenten berechnet wird, die entnommen werden, während der bestimmte Abschnitt des Reifens in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist; und
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7 eine Grafik einer Ladung eines Kondensators in einem Fall, bei dem die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit niedrigem μ ist und für den Fall, bei dem befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit hohem μ ist.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen sind identische Teile oder einander äquivalente Teile aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird anhand der 1 bis 5 beschrieben. Die Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird verwendet, den Zustand einer Straßenoberfläche während einer Fahrt auf der Grundlage einer Vibration abzuschätzen, welche auf eine Bodenkontaktfläche eines Reifens an jedem Rad eines Fahrzeugs aufgebracht wird.
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Wie in 1 gezeigt, enthält eine Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung 100 eine reifenseitige Vorrichtung 1, welche seitens eines Reifens angeordnet ist, und eine fahrzeugseitige Vorrichtung 2, welche seitens einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. In der Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung 100 sendet die reifenseitige Vorrichtung 1 Daten, welche einen Straßenoberflächenzustand einer befahrenen Straße angeben, an die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 und die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 empfängt die von der reifenseitigen Vorrichtung 1 übertragenen Daten. Die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 schätzt den Straßenoberflächenzustand der befahrenen Straße auf der Grundlage der empfangenen Daten ab. Nachfolgend wird der Aufbau der reifenseitigen Vorrichtung 1 und der fahrzeugseitigen Vorrichtung 2 näher beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, enthält die reifenseitige Vorrichtung 1 ein vibrationsbetriebenes Erzeugungselement 11, eine Energieversorgungsschaltung 12, eine Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 und einen Übertrager 14. Wie in 2 gezeigt, befindet sich die reifenseitige Vorrichtung 1 an der Rückenflächenseite einer Lauffläche 31 eines Reifens 3.
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Das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 arbeitet als eine Vibrationserkennungseinheit, welche ein Erkennungssignal entsprechend einer Vibration in einer Reifentangentialrichtung (Richtung des Pfeils X in 2) ausgibt. Die Reifentangentialrichtung ist die Richtung einer Tangentiallinie einer Kreisbahn, entlang der die reifenseitige Vorrichtung 1 zusammen mit einer Drehung des Reifens 3 umläuft. In der vorliegenden Ausführungsform gibt das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 das Erkennungssignal entsprechend der Vibration in der Reifentangentialrichtung aus und wandelt eine Vibrationsenergie in elektrische Energie um und liefert Energie an die reifenseitige Vorrichtung 1 unter Verwendung der elektrischen Energie. Aus diesem Grund ist das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 so angeordnet, dass elektrische Energie aus der Vibration des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 in Reifentangentialrichtung erzeugt werden kann. Beispielsweise kann als vibrationsbetriebenes Erzeugungselement 11 ein elektrostatisches Energieerzeugungselement (Elektrit) ein piezoelektrisches Element, ein Reibungselement, ein magnetostriktives Element oder eine elektromagnetisches Induktionselement verwendet werden. Wenn nur das Erkennungssignal entsprechend der Vibration in Reifentangentialrichtung ausgegeben werden muss, ohne dass ein beabsichtigter Zweck zur Energieerzeugung mit berücksichtigt wird, kann auch ein Beschleunigungssensor vom Differentialtyp verwendet werden.
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Es sei beispielsweise angenommen, dass als vibrationsbetriebenes Erzeugungselement 11 ein elektrostatisches Induktionsenergieerzeugungselement verwendet wird. Wenn hierbei eine obere Elektrode, welche durch elektrostatische Induktion positiv zu laden ist, bezüglich einer unteren Elektrode mit negativer Ladung in horizontaler Richtung schwingt, ändern sich statische Ladungen, welche von der elektrostatischen Induktion verursacht werden und es wird eine elektromotorische Kraft erzeugt, um Energie zu erzeugen. Wie oben beschrieben, erzeugt das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 die Energie und liefert die erzeugte Energie an die reifenseitige Vorrichtung 1, so dass die reifenseitige Vorrichtung 1 ein Signal entsprechend der Größe der Vibration erkennt, welche in Reifentangentialrichtung erzeugt wird.
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Wenn das Fahrzeug, das mit der Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung 100 ausgestattet ist, auf einer Straße fährt, vibriert die Lauffläche 31 des Reifens 3 aufgrund verschiedener Faktoren, beispielsweise der Drehbewegung des Reifens 3 und Unebenheiten in der Straßenoberfläche. Wenn die Vibration auf das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 übertragen wird, erzeugt das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 Energie auf der Grundlage der Vibration und die erzeugte Energie wird an die Energieversorgungsschaltung 12 übertragen, um eine Energieversorgung für die reifenseitige Vorrichtung 1 zu haben. Eine Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 während der Energieerzeugung ändert sich abhängig von der Größe der Vibration. Somit wird die Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 auch der Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 als ein Erkennungssignal übertragen, welches die Größe der Vibration in Reifentangentialrichtung angibt. Die Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 ist eine Wechselspannung, da sie auf der Grundlage einer hin- und hergehenden Bewegung der oberen Elektrode entsprechend der Vibration erzeugt wird.
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Die Energieversorgungsschaltung 12 speichert Elektrizität auf der Grundlage der Ausgangsspannung von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11, um die Energie zu erzeugen und liefert die Energie an die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 und den Übertrager 14. Die Energieversorgungsschaltung 12 enthält eine Gleichrichterschaltung 15 und eine elektrische Energiespeicherschaltung 16.
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Die Gleichrichterschaltung 15 ist eine bekannte Schaltung, welche die Wechselspannung, welche vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 ausgegeben wird, in eine Gleichspannung umwandelt. Der Wechselspannungsausgang von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 wird von der Gleichrichterschaltung 15 in eine Gleichspannung umgewandelt und an die elektrische Energiespeicherschaltung 16 ausgegeben. Die Gleichrichterschaltung 15 kann eine Vollwellengleichrichterschaltung oder eine Halbwellengleichrichterschaltung sein.
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Die elektrische Energiespeicherschaltung 16 speichert die Gleichspannung, welche von der Gleichrichterschaltung 15 geliefert wird und wird durch einen Kondensator gebildet. Die Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 wird über die Gleichrichterschaltung 15 in der elektrischen Energiespeicherschaltung 16 gespeichert und mit der gespeicherten Spannung als Energiequelle wird Energie an die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 oder den Übertrager 14 in der reifenseitigen Vorrichtung 1 geliefert. Durch Bereitstellung der elektrischen Energiespeicherschaltung 16 in der Energieversorgungsschaltung 12 speichert, wenn das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 Energieüberschuss erzeugt, die elektrische Energiespeicherschaltung 16 die überschüssige Energie und wenn die Menge an Energieerzeugung unzureichend ist, kompensiert die Energieversorgungsschaltung 12 die unzureichende Energie mit der gespeicherten Energie.
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Die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 entspricht einer Signalverarbeitungseinheit, verwendet die Ausgangsspannung von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 als ein Erkennungssignal, das Vibrationsdaten in Reifentangentialrichtung angibt, verarbeitet das Erkennungssignal, um Daten zu erhalten, welche den Straßenoberflächenzustand anzeigen und überträgt die Daten, welche den Straßenoberflächenzustand anzeigen, an den Übertrager 14. Mit anderen Worten, die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 entnimmt eine Bodenkontaktdatendauer des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11. Die Bodenkontaktdauer des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 ist eine Zeitdauer, während der ein Abschnitt entsprechend einer Anordnungsposition des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 in der Lauffläche 31 des Reifens 3 in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist. Die Bodenkontaktdauer wird für einen Umdrehungszyklus des Reifens 3 auf der Grundlage der Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 entnommen, welche sich über die Zeit hinweg ändert. Da eine Hochfrequenzkomponente in dem Erkennungssignal enthalten ist, das während der Bodenkontaktdauer des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 erkannt wird, den Straßenoberflächenzustand wiedergibt, entnimmt die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 die Hochfrequenzkomponente und erzeugt Daten, welche den Straßenoberflächenzustand angeben, auf der Grundlage der entnommenen Hochfrequenzkomponente und überträgt die Daten, welche den Straßenoberflächenzustand angeben, an den Übertrager 14.
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Genauer gesagt, die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 enthält einen allgemeinen bekannten Mikrocomputer mit verschiedenen Schaltungen, einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer I/O und führt den obigen Prozess auf der Grundlage der Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 durch. Die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 enthält als funktionale Abschnitte zur Durchführung dieser Verarbeitung eine Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17, eine Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18, eine Umdrehungszahl-Zähleinheit 19a und eine Pegelkorrektureinheit 19b.
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Die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 erkennt einen Spitzenwert des Erkennungssignals, wiedergegeben durch die Ausgangsspannung von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11, entnimmt die Bodenkontaktdauer des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 auf der Grundlage des Spitzenwerts und überträgt an die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 eine Information, die angibt, dass das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 sich in der Bodenkontaktdauer befindet. Die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 steuert den Übertrager 14, um einen Übertragungstrigger zur Übertragung eines Berechnungsergebnisses der Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 an die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 als Straßenoberflächenzustandsdaten zu erzeugen, welche den Straßenoberflächenzustand angeben. Nachfolgend wird die Funktion der Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 genauer beschrieben.
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Eine Wellenform der Ausgangsspannung (Einheit: V) des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 während der Reifendrehung ist beispielsweise in 3 gezeigt. Wie in der Figur gezeigt, wird zum Zeitpunkt des Bodenkontaktbeginns, wenn ein Abschnitt der Lauffläche 31 entsprechend der Anordnungsposition des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 beginnt, bei Drehung des Reifens 3 den Boden zu berühren, die Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 maximal. Die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 erkennt einen Zeitpunkt entsprechend einem ersten Spitzenwert, wenn die Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 den Maximalwert annimmt, als einen Bodenkontaktstartzeitpunkt. Weiterhin wird die Ausgangsspannung von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 ein Minimalwert zu einem Zeitpunkt, wenn gemäß 3 ein Bodenkontaktende vorliegt, wo sich die Kontaktzustände von einem Zustand, in welchem der Abschnitt der Lauffläche 31 entsprechend der Anordnungsposition des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 den Boden berührt, zu einem Zustand ändert, wo sich der Abschnitt von dem Boden aufgrund der Drehung des Reifens 3 trennt. Die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 erkennt einen Zeitpunkt entsprechend einem zweiten Spitzenwert, wenn die Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 den Minimumwert annimmt, als Bodenkontaktendzeit.
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Der Grund, warum das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 die Spitzenwerte zu den oben beschriebenen Zeitpunkten erhält, wird nachfolgend beschrieben. Wenn der Abschnitt der Lauffläche 31 entsprechend der Anordnungsposition des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 durch Drehung des Reifens 3 den Boden berührt, wird ein Abschnitt des Reifens 3 nahe des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 durch die Drehung des Reifens 3 gegen die Straßenoberfläche gedrückt und eine Form des Abschnitts wird von einer im Wesentlichen zylindrischen Form zu einer ebenen Form deformiert, wie in 2 gezeigt. Bei Empfang eines Stoßes zum Zeitpunkt der Verformung steigt die Ausgangsspannung von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 auf den ersten Spitzenwert an. Wenn der Abschnitt der Lauffläche 31 entsprechend der Anordnungsposition des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 durch Drehung des Reifens 3 sich aus dem Kontaktzustand von der Bodenoberfläche trennt, wird der Abschnitt der Lauffläche 31 des Reifens 3 nicht mehr von der Straßenoberfläche mit Druck beaufschlagt und kehrt aus der ebenen Form nahe des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 wieder in die im Wesentlichen zylindrische Form zurück. Bei Empfang des Stoßes, wenn die Form des Reifens 3 in die Ursprungsform zurückkehrt, nimmt die Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 auch den zweiten Spitzenwert ab. Wie oben beschrieben, werden die ersten und zweiten Spitzenwerte erhalten, wenn das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 beginnt, den Boden zu kontaktieren und sich wieder vom Boden löst. Da eine Richtung des Stoßes, wenn der Reifen 3 druckbeaufschlagt wird, entgegengesetzt zu einer Richtung des Stoßes ist, wenn der Reifen 3 wieder entlastet wird, sind auch die Vorzeichen der Ausgangsspannung einander entgegengesetzt.
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Die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 überträgt die Zeitpunkte der ersten und zweiten Spitzenwerte an die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 und gibt eine Anweisung aus, die Hochfrequenzkomponente gleichzurichten und zu integrieren, welche in der Ausgangsspannung von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 innerhalb einer Zeitdauer vom Zeitpunkt des ersten Spitzenwerts zum Zeitpunkt des zweiten Spitzenwerts enthalten ist. Wie oben beschrieben, entnimmt die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 die Bodenkontaktdauer des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 und überträgt eine Information, die angibt, dass das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 in der Bodenkontaktdauer ist, an die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18.
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Damit der Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 der zweite Spitzenwert wird, als die Bodenkontaktendzeit des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 gesetzt wird, überträgt die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 einen Übertragungstrigger an den Übertrager 14 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsspannung der zweite Spitzenwert wird. Im Ergebnis überträgt der Übertrager 14 das Berechnungsergebnis von der Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 als Straßenoberflächenzustandsdaten. Hierbei ist das übertragene Rechenergebnis von der Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 ein Ergebnis, das von der Pegelkorrektureinheit 19b korrigiert wurde. Bei dieser Konfiguration überträgt der Übertrager 14 die Daten nur zur Bodenkontaktendzeit des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11, anstatt eine kontinuierliche Datenübertragung vorzunehmen. Damit kann der Energieverbrauch des Übertragers 14 verringert werden.
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Bei Empfang der Information, dass das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 in der Bodenkontaktdauer ist von der Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 berechnet die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 den Pegel der Hochfrequenzkomponente, die von der Vibration des Reifens 3 verursacht wird und in der Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 während der Bodenkontaktdauer enthalten ist. Die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 überträgt das Berechnungsergebnis an die Pegelkorrektureinheit 19b und überträgt dann das von der Pegelkorrektureinheit 19b korrigierte Rechenergebnis an den Übertrager 14 als Straßenoberflächenzustandsdaten, welche den Straßenoberflächenzustand angeben. Die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 berechnet den Pegel der Hochfrequenzkomponente als einen Index, der den Straßenoberflächenzustand angibt. Der Grund, warum der Pegel der Hochfrequenzkomponente als ein Index verwendet wird, der den Straßenoberflächenzustand angibt, wird unter Bezugnahme auf die 4a, 4b und 5 beschrieben.
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4a zeigt eine Änderung der Ausgangsspannung (Einheit: V) des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11, wenn auf einer Straßenoberfläche mit hohem μ gefahren wird, deren Straßenoberflächen-μ relativ groß ist, beispielsweise einer asphaltierten Straße. 4b zeigt eine Änderung der Ausgangsspannung (Einheit: V) des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11, wenn auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ gefahren wird, dessen Straßenoberflächen-μ relativ klein ist, beispielsweise einer vereisten Straße.
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Wie sich aus diesen Figuren ergibt, erscheinen, obgleich die Straßenoberflächen-μ unterschiedlich sind, die ersten und zweiten Spitzenwerte zu Beginn und am Ende der Bodenkontaktdauer, d. h., beim Bodenkontaktstartzeitpunkt und dem Bodenkontaktendzeitpunkt des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11. Wenn das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ fährt, sind feine Hochfrequenzvibrationen aufgrund eines Rutsches des Reifens 3 der Ausgangsspannung aufgrund des Einflusses vom Straßenoberflächen-μ überlagert. Aus diesem Grund werden im Fall des Fahrens auf einer Straßenoberfläche mit hohem μ und im Fall des Fahrens auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ dann, wenn eine Frequenzanalyse der Ausgangsspannung während der Bodenkontaktdauer durchgeführt wird, die Ergebnisse von 5 erhalten. Wie in 5 gezeigt, werden innerhalb eines Niedrigfrequenzbandes hohe Pegel erhalten, wenn auf einer Straße mit hohem μ und einer Straße mit niedrigem μ gefahren wird. Innerhalb eines Hochfrequenzbands von 1 kHz oder darüber ist der Pegel beim Fahren auf einer Straße mit niedrigem μ höher als der Pegel beim Fahren auf einer Straße mit hohem μ. Aus diesem Grund kann der Pegel der Hochfrequenzkomponente der Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 als ein Index dienen, der den Straßenoberflächenzustand angibt.
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Daher wird der Pegel der Hochfrequenzkomponente der Ausgangsspannung vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 während der Bodenkontaktdauer von der Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 berechnet und der berechnete Pegel kann als Straßenoberflächenzustandsdaten gesetzt werden. Beispielsweise kann die Hochfrequenzkomponente aus der Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements entnommen werden und ein Teil der Hochfrequenzkomponente entsprechend der Bodenkontaktdauer kann als Pegel der Hochfrequenzkomponente integriert werden.
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6 ist eine Darstellung des Schaltkreisaufbaus der Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13, welche bei der Berechnung des Pegels der Hochfrequenzkomponente unter Verwendung eines Integrationsverfahrens angewendet wird. Bei diesem Verfahren wird die Hochfrequenzkomponente, welche während der Bodenkontaktdauer entnommen wurde, integriert, um den Pegel der Hochfrequenzkomponente zu ermitteln.
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Bezugnehmend auf 6 empfängt die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 das Erkennungssignal (die Ausgangsspannung) vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 und gibt ein Integrationsanweisungssignal an die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 aus, während der Übertragungstrigger an den Übertrager 14 auf der Grundlage des Analyseergebnisses vom Erkennungssignal ausgegeben wird.
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Genauer gesagt, die Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 enthält eine Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171. Die Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 erkennt die Spitze des Erkennungssignals zu dem Zeitpunkt, zu dem das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 den Boden kontaktiert und erkennt die Spitze des Erkennungssignals zu dem Zeitpunkt, zu dem das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 vom Boden abhebt. Die Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 gibt das Integrationsanweisungssignal zu dem Zeitpunkt aus, zu dem das Erkennungssignal von der vibrationsbetriebenen Erzeugungseinheit 11 den ersten Spitzenwert erreicht und hebt das Integrationsanweisungssignal zu dem Zeitpunkt auf, zu dem das Erkennungssignal den zweiten Spitzenwert erreicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform schaltet ein Schalter 172 durch ein hochpegeliges Signal ein, wenn ein hoher Pegel als Integrationsanweisungssignal von der Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 ausgegeben wird. Weiterhin wird der hohe Pegel von einem Inverter 173 invertiert und der invertierte (niedrige) Pegel schaltet einen Schalter 174 ab. Wenn der Schalter 172 eingeschaltet ist und der Schalter 174 abgeschaltet ist, beginnt die Integration der Hochfrequenzkomponente. In Antwort auf eine Aufhebung des Integrationsanweisungssignals wird der Ausgang von der Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 niedrigpegelig. Damit schaltet der Schalter 172 ab. Weiterhin wird der niedrige Pegel von der Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 vom Inverter 173 inventiert und der invertierte (hohe) Pegel schaltet den Schalter 174 ein. Wenn der Schalter 172 eingeschaltet ist und der Schalter 174 ausgeschaltet ist, wird die Integration der Hochfrequenzkomponente beendet.
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Die Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 enthält eine Hochpassfiltereinheit 181, eine Gleichrichtereinheit 182 und eine Integrationseinheit 183.
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Die Hochpassfiltereinheit 181 entspricht einer Hochfrequenzkomponentenentnahmeeinheit, welche die Hochfrequenzkomponente aus dem Erkennungssignal der vibrationsbetriebenen Erzeugungseinheit 11 entfernt. Die Hochpassfiltereinheit 181 enthält eine CR-Filterschaltung mit Kondensatoren 181a, 181b und einen Widerstand 181c und lässt nur die Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals vom vibrationsbetriebenen Erkennungselement 11 durch, in dem ein Kapazitätswert der Kondensatoren 181a und 181b und ein Widerstandswert des Widerstands 181c entsprechend eingestellt werden.
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Die Gleichrichtereinheit 182 enthält eine Vollwellengleichrichterschaltung mit Dioden 182a bis 182d in Brückenschaltung und führt eine Vollwellengleichrichtung an der Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals durch, die von der Hochpassfiltereinheit 181 entnommen wurde. Im Ergebnis wird nur eine positive Spannung, welche von der Vollwellengleichrichtung behandelt wurde, an die Integrationseinheit 183 angelegt.
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Die Integrationseinheit 183 integriert die Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11. Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Integrationseinheit 183 einen Kondensator 183a und einen Widerstand 183b.
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Der Kondensator 183a wird auf der Grundlage der Hochfrequenzkomponente geladen, welche durch die Vollwellengleichrichtung behandelt wurde. Eine Ladespannung des Kondensators 183a entspricht einem Wert, der erhalten wird durch Integration der Hochfrequenzkomponente und ein integrierter Spannungswert vom Kondensator 183a wird dem Übertrager 14 als Datenwert eingegeben, der den Straßenoberflächenzustand angibt. Mit anderen Worten, da gemäß 5 der Pegel der Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 unterschiedlich zwischen einem Fall ist, wo die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit niedrigem μ ist und dem Fall, wo die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit hohem μ ist, ändert sich der integrierte Spannungswert vom Kondensator 183a entsprechend dem Straßenoberflächenzustand.
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7 zeigt einen Ladezustand des Kondensators 183a sowohl für den Fall, wo die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit niedrigem μ ist, als auch dem Fall, wo die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit hohem μ ist (eine asphaltierte Straße). In jedem Fall wird der Ladevorgang dreimal durchgeführt (Anzahl von Ladevorgängen N = 3). Wie in der Fig. gezeigt, ist, wenn die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit niedrigem μ ist, der Pegel der Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 größer als der Pegel der Hochfrequenzkomponente entsprechend der Straßenoberfläche mit hohem μ. Somit ist der integrierte Spannungswert vom Kondensator 183a entsprechend der Straßenoberfläche mit niedrigem μ größer als der integrierte Spannungswert vom Kondensator 183a entsprechend der Straßenoberfläche mit hohem μ. Wie oben beschrieben wird, da die Größe des integrierten Spannungswerts vom Kondensator 183a entsprechend dem Straßenoberflächenzustand sich ändert, der integrierte Spannungswert vom Kondensator 183a als Datenwert verwendet, der den Straßenoberflächenzustand angibt.
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Wenn die Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 das Integrationsanweisungssignal aufhebt und der Schalter 174 einschaltet, wird der Widerstand 183b mit dem Kondensator 183a verbunden, um den Kondensator 183a zu entladen. Im Ergebnis wird die Ladespannung des Kondensators 183a für die nächste Integration der Hochfrequenzkomponente auf null zurückgesetzt.
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Die Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 kann durch die oben beschriebene Schaltung gebildet werden und die Hochfrequenzkomponente der Ausgangsspannung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 wird von der Integrationseinheit 183 integriert, um den Pegel der Hochfrequenzkomponente zu berechnen, die während der Bodenkontaktdauer erkannt wurde.
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Die Umdrehungsanzahlzähleinheit 19a zählt die Anzahl der Reifenumdrehungen. Für gewöhnlich tritt Reifenverschleiß entsprechend der Häufigkeit des Gebrauchs auf. Somit wird die Reifenumdrehungsanzahl ein Parameter, der den Reifenverschleiß anzeigt. Aus diesem Grund zählt die Umdrehungsanzahlzähleinheit 19a die Anzahl der Reifenumdrehungen, welche ein Parameter ist, der den Reifenabnutzungszustand anzeigt. Da beispielsweise die Bodenkontaktdauer für jeden Reifenumdrehungszyklus entnommen wird und die Gesamtentnahmeanzahl an Bodenkontaktdauern, welche von der Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 entnommen wird, gleich der Anzahl von Reifenumdrehungen ist, kann jede Entnahme der Reifenkontaktdauer aufaddiert werden, um die Anzahl von Reifenumdrehungen zu zählen. Alternativ kann die Impulszahl von Erkennungssignalen, erkannt von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11, gesammelt werden, um die Reifenumdrehungsanzahl zu zählen. Das heißt, die Reifenumdrehungsanzahl kann jedes Mal dann aufaddiert werden, wenn das Erkennungssignal den ersten Spitzenwert annimmt oder den zweiten Spitzenwert annimmt, um die Anzahl von Reifenumdrehungen zu zählen.
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Die Pegelkorrektureinheit 19b korrigiert das Rechenergebnis in der Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18. Insbesondere korrigiert die Pegelkorrektureinheit 19b den integrierten Spannungswert der Hochfrequenzkomponente entsprechend dem Reifenabnutzungszustand, um einen integrierten Spannungswert zu erhalten, der unter Berücksichtigung der Reifenabnutzung korrigiert ist. Dann überträgt die Pegelkorrektureinheit 19b den korrigierten integrierten Spannungswert an den Übertrager 14 als Straßenoberflächenzustandsdaten. Insbesondere nimmt ein Reibungskoeffizient zwischen dem Reifen 3 und der Straßenoberfläche mit einer Verschlimmerung des Reifenabnutzungszustandes ab und die Frequenzkomponente des Erkennungssignals während der Bodenkontaktdauer ist bei einem abgenutzten Reifen im Vergleich zu einem Reifen ohne Abnutzung höher. Aus diesem Grund ist während der Bodenkontaktdauer der integrierte Spannungswert des abgenutzten Reifens, der von der Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 berechnet wird, größer als bei einem Reifen ohne Abnutzung. Daher multipliziert die Pegelkorrektureinheit 19b den integrierten Spannungswert, der von der Hochfrequenz-Berechnungseinheit 18 berechnet wurde, mit einem Korrekturkoeffizienten, um den integrierten Spannungswert zu korrigieren. Hierbei ist der Korrekturkoeffizient gleich oder kleiner als 1.
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Der Korrekturkoeffizient kann auf einen konstanten Wert gesetzt werden oder er kann bevorzugt auf einen variablen Wert gesetzt werden, der sich abhängig von dem Reifenabnutzungsbetrag ändert. Eine Beziehung zwischen einem Griff und dem Reifenabnutzungszustand hängt vom Typ des Reifens ab. Hierbei ist der Griff ein Parameter, der den Griff zwischen Reifen 3 und Straßenoberfläche angibt. Obgleich der Griff abhängig vom Typ des Reifens 3 etwas unterschiedlich ausfallen kann, verringert der Griff zwischen Reifen 3 und Straßenoberfläche sich im Wesentlichen mit einer Zunahme des Reifenabnutzungsbetrags. Aus diesem Grund kann der Korrekturkoeffizient auf einen variablen Wert so gesetzt werden, dass der Korrekturkoeffizient mit Zunahme des sich aufaddierenden Zählwerts der Reifenumdrehungsanzahl verringert wird.
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Beispielsweise kann der Korrekturkoeffizient auf 1 gesetzt werden, bis der aufaddierte Zählwert einem Wert entsprechend der garantierten Laufleistung des Reifens 3 entspricht und der Korrekturkoeffizient kann auf einen Wert kleiner als 1 gesetzt werden, nachdem der aufaddierte Zählwert den Wert entsprechend der garantierten Laufleistung übersteigt. Alternativ kann der Korrekturkoeffizient mit einer Zunahme des aufaddierten Zählwerts ungeachtet der garantierten Laufleistung verringert werden.
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Wie oben beschrieben wird, wenn das Rechenergebnis der Hochfrequenzpegel-Berechnungseinheit 18 entsprechend dem Reifenabnutzungszustand durch die Pegelkorrektureinheit 19b korrigiert wurde, das korrigierte Rechenergebnis als Straßenoberflächenzustandsdaten an den Übertrager 14 übergeben.
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Der Übertrager 14 überträgt die Straßenoberflächenzustandsdaten, welche von der Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 übergeben wurden, an die fahrzeugseitige Vorrichtung 2. Eine Kommunikation zwischen dem Übertrager 14 und einem Empfänger 21 in der fahrzeugseitigen Vorrichtung 2 kann durch eine bekannte drahtlose Nahbereichskommunikationstechnik erfolgen, beispielsweise Bluetooth (eingetragene Marke). Die Übertragungszeit der Straßenoberflächenzustandsdaten kann geeignet festgesetzt werden. Wie oben beschrieben wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Übertragungstrigger von der Bodenkontaktdauer-Entnahmeeinheit 17 zur Bodenkontaktendzeit des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 übertragen, um die Straßenoberflächenzustandsdaten vom Übertrager 14 zu übertragen. Bei dieser Ausgestaltung kann anstelle einer fortlaufenden Datenübertragung vom Übertrager 14 die Datenübertragung nur zur Bodenkontaktendzeit des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 erfolgen. Damit kann der Energieverbrauch im Übertrager 14 verringert werden.
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Die Straßenoberflächenzustandsdaten können zusammen mit einer bestimmten Identifikationsinformation (ID-Information) eines Rads übertragen werden, welche vorab für jeden Reifen 3 am Fahrzeug vorgesehen wird. Da eine Position eines jeden Rads durch eine bekannte Radpositionserkennungsvorrichtung zur Erkennung jeglicher Position am Fahrzeug, wo ein Rad angebracht ist, identifiziert werden kann, werden die Straßenoberflächenzustandsdaten an die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 zusammen mit der ID-Information übertragen, so dass die Möglichkeit besteht, zu bestimmen, welchem Rad die Daten zugehörig sind. Normalerweise wird angenommen, dass das μ der Straßenoberfläche der befahrenen Straßenoberfläche ein konstanter Wert ist. Jedoch kann es eine Straße mit verteiltem μ geben, wo ein unterschiedliches Straßenoberflächen-μ zwischen rechten und linken Rädern des Fahrzeugs vorliegt und bei einer solchen Straße mit verteiltem μ werden die Straßenoberflächenzustandsdaten bevorzugt für jedes Rad übertragen. Es versteht sich, dass der Straßenoberflächenzustand nicht für jedes Rad abgeschätzt wird, jedoch können mehrere Straßenoberflächenzustandsdaten als Abschätzgrundlage für den Straßenoberflächenzustand so verwendet werden, dass ein Mittelwert aus integrierten Spannungswerten, welche von Straßenoberflächenzustandsdaten vom jedem Rad wiedergegeben werden, zur Abschätzung des Straßenoberflächenzustands verwendet wird.
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Die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 enthält den Empfänger 21 und eine Straßenoberflächenzustands-Schätzeinheit 22. Die Straßenoberflächenzustands-Schätzeinheit 22 empfängt die Straßenoberflächenzustandsdaten, welche von der reifenseitigen Vorrichtung 1 übertragen worden sind und führt verschiedene Verarbeitungen auf der Grundlage der empfangenen Daten durch, um den Straßenoberflächenzustand der befahrenen Straße zu erkennen.
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Der Empfänger 21 empfängt die Straßenoberflächenzustandsdaten, welche von der reifenseitigen Vorrichtung 1 übertragen werden. Die vom Empfänger 21 empfangenen Straßenoberflächenzustandsdaten werde sequentiell an die Straßenoberflächenzustands-Schätzeinheit 22 jedes dann ausgegeben, wenn die Daten empfangen werden.
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Die Straßenoberflächenzustands-Schätzeinheit 22 enthält einen bekannten Microcomputer mit CPM, ROM, RAM und I/O und führt eine Verarbeitung zur Erkennung des Straßenoberflächenzustands entsprechend einem Programm im ROM durch. Insbesondere schätzt die Straßenoberflächenzustands-Schätzeinheit 22 das μ der Straßenoberfläche auf der Grundlage der Größe des integrierten Spannungswertes, der von den Straßenoberflächenzustandsdaten angegeben wird. Beispielsweise kann die Straßenoberflächenzustands-Schätzeinheit 22 bestimmen, dass die befahrene Straße eine Straßenoberfläche mit niedrigem μ hat, wenn der integrierte Spannungswert größer als ein bestimmter Schwellenwert ist und dass die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit hohem μ ist, wenn der integrierte Spannungswert kleiner als der Bestimmungsschwellenwert ist. Der Bestimmungsschwellenwert kann auf einen Zwischenwert zwischen dem integrierten Spannungswert gesetzt werden, der angenommen wird, wenn die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit niedrigem μ ist und dem integrierten Spannungswert, der angenommen wird, wenn die befahrene Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit hohem μ ist, wie in 7 gezeigt. Aus diesem Grund kann der Straßenoberflächenzustand der befahrenen Straßenoberfläche entsprechend einem Vergleich mit dem Bestimmungsschwellenwert abgeschätzt werden.
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Wenn der Straßenoberflächenzustand durch die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 gemäß obiger Beschreibung abgeschätzt wird, wird das Abschätzergebnis beispielsweise einem CAM (Controller Area Network) (eingetragene Marke) mitgeteilt, welches ein Fahrzeugnetzwerk ist. Das Schätzergebnis des Straßenoberflächenzustands wird beispielsweise einer elektronischen Steuereinheit zur Bremsensteuerung (Bremsen-ECU) eingegeben und zum Festsetzen eines Index verwendet, wann eine Antiblockierbremssteuerung durchzuführen ist, beispielsweise für einen Steuerstartschwellenwert in der Antiblockierbremssteuerung.
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Wie oben beschrieben wird bei der Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform während der Bodenkontaktdauer des Reifens 3 der Pegel der Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals vom dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 in der reifenseitigen Vorrichtung 1 berechnet und der berechnete Wert wird als Straßenoberflächenzustandsdaten übertragen. Die Straßenoberflächenzustandsdaten werden von der fahrzeugseitigen Vorrichtung 2 empfangen, um den Straßenoberflächenzustand der befahrenen Straßenoberfläche abzuschätzen. Im Ergebnis kann der Straßenoberflächenzustand abgeschätzt werden, ohne dass eine Frequenzanalyse durchgeführt wird. Damit lässt sich der Energieverbrauch verringern und die Anzahl von Frequenzanalysebauteilen kann verringert werden. Somit können die Herstellungskosten verringert werden.
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In reifenseitigen Vorrichtung 1 wird der Pegel der Hochfrequenzkomponente entsprechend dem Abnutzungszustand des Reifens 3 korrigiert und der korrigierte Wert der Hochfrequenzkomponente wird als Straßenoberflächenzustandsdaten der fahrzeugseitigen Vorrichtung 2 übertragen. Ob der Anstieg des Wert der Hochfrequenzkomponente durch das Fahren auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ oder durch Reifenabnutzung verursacht wird, kann identifiziert werden und eine fehlerhafte Abschätzung des Straßenoberflächenzustands auf Grund einer Reifenabnutzung lässt sich beschränken. Daher ist Straßenoberflächenzustands-Schätzvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, den Straßenoberflächenzustand mit höherer Genauigkeit unter Berücksichtigung des Reifenverschleißes abzuschätzen.
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Weiterhin wird in der Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13, nachdem das Erkennungssignal vom vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 die Hochpassfilter 181 durchlaufen hat und die Hochfrequenzkomponente entnommen worden ist, die Hochfrequenzkomponente gleichgerichtet und dann wird der Kondensator 183a bis zur Bodenkontaktendzeit des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 aufgeladen, um den integrierten Spannungswert zu erhalten. Da bei dieser Konfiguration ein Abschnitt der Signalverarbeitungsschaltungseinheit 13 mit Ausnahme der Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 im Wesentlichen durch eine analoge Schaltung gebildet werden kann, lässt sich die Signalverarbeitung durch eine platzsparende, preiswerte Schaltung durchführen. Da zusätzlich die reifenseitige Vorrichtung 1 den vom Kondensator 183a gespeicherten integrierten Spannungswert als Straßenoberflächenzustandsdaten übertragen kann, lässt sich die Menge an Übertragungsdaten von der reifenseitigen Vorrichtung 1 an die fahrzeugseitige Vorrichtung 2 erheblich verringern und der Energieverbrauch kann weiterhin wirksam verringert werden. Somit kann die reifenseitige Vorrichtung 1 durch Verkleinerung des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 in der reifenseitigen Vorrichtung 1 verkleinern und die reifenseitige Vorrichtung 1 kann noch einfacher in dem bestimmten Abschnitt des Reifens 3 untergebracht werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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In der voranstehenden Ausführungsform wird der integrierte Spannungswert, der von der reifenseitigen Vorrichtung 1 übertragen wird, mit dem konstanten Bestimmungsschwellenwert in der fahrzeugseitigen Vorrichtung 2 verglichen, um den Straßenoberflächenzustand abzuschätzen. Alternativ kann der Bestimmungsschwellenwert ein variabler Wert sein. Beispielsweise kann die im Reifen 3 erzeugte Vibration sich entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit ändern und die in dem Reifen 3 erzeugte Vibration wird größer, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, auch wenn der Straßenoberflächenzustand unverändert bleibt. Aus diesem Grund wird die Hochfrequenzkomponente, die im Erkennungssignal des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 enthalten ist, ebenfalls größer, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und der integrierte Spannungswert, der im Kondensator 183a geladen wird, wird ebenfalls größer. Daher können beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten in die Straßenoberflächenzustands-Schätzeinheit 22 eingegeben werden und der Bestimmungsschwellenwert kann auf einen größeren Wert gesetzt werden, wenn die durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten angezeigte Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten, welche von einer Fahrzeug-ECU (elektronische Steuereinheit) auf der Grundlage eines Erkennungssignals von beispielsweise einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor oder einem Raddrehzahlsensor berechnet worden sind, lassen sich über die CAN-Kommunikation erhalten.
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In der voranstehenden Ausführungsform entnimmt die Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 die Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 während einer Zeitdauer von der Bodenkontaktstartzeit zur Bodenkontaktendzeit des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11, d. h., während der Bodenkontaktzeit. Dann lädt die Bodenkontaktpulserkennungseinheit 171 den Kondensator 183a mit der Hochfrequenzkomponente, um den integrierten Spannungswert zu erhalten. Die oben beschriebene Ausgestaltung ist ein Beispiel der Ladezeitdauer, wenn der integrierte Spannungswert erhalten wird. Bei einem anderen Beispiel kann eine konstante Zeitdauer unmittelbar nach dem Bodenkontaktstart des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 als Ladezeitdauer zum Erhalt des integrierten Spannungswerts gesetzt werden. Beispielsweise kann eine Zeitdauer als Ladezeitdauer gesetzt werden, die als Bodenkontaktdauer des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 angenommen wird, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h fährt. Es sei angenommen, dass das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h oder darüber fährt. In diesem Fall kann die Ladezeitdauer eine Zeitdauer enthalten, während der das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 nicht in Kontakt mit dem Boden ist. Trotzdem wird der Kondensator 183a mit der Hochfrequenzkomponente des Erkennungssignals von dem vibrationsbetriebenen Erzeugungselement 11 während der Ladezeitdauer geladen, welche eine Zeitdauer enthält, während der das vibrationsbetriebene Erzeugungselement 11 nicht in Kontakt mit dem Boden ist. Daher ist es in diesem Fall bevorzugt, keine Straßenoberflächenzustandsabschätzung durchzuführen. Das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine bestimme Geschwindigkeit überschreitet, ab der angenommen werden kann, dass die festgesetzte Ladezeitdauer gleich der Bodenkontaktdauer des vibrationsbetriebenen Erzeugungselements 11 ist, wird die Straßenoberflächenzustandsabschätzung nicht durchgeführt.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen hiervon beschrieben, es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen und Anordnungen beschränkt ist. Die Erfindung soll verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen mit umfassen. Zusätzlich sind verschiedene Kombinationen und Ausgestaltungen bevorzugt, jedoch liegen andere Kombinationen und Ausgestaltungen mit mehr, weniger oder nur einem einzelnen Element ebenfalls im Rahmen und Umfang der Erfindung.
