DE60113282T2

DE60113282T2 - Einrichtung zur vorhersage eines reifenplatzers

Info

Publication number: DE60113282T2
Application number: DE60113282T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Asano; Eiichi Ono; Takaji Umeno; Hideki Ohashi; Kazuhiro Kamiya; Yukio Mori; Toshiharu Naito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2021-10-13
Also published as: DE60113282D1; EP1325821A4; JP2002120529A; US6879938B2; WO2002032698A1; JP3769459B2; EP1325821A1; EP1325821B1; US20040015312A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers und insbesondere auf eine Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers, welche den Zustand des Bodenkontakts eines Reifens erfasst und das Auftreten eines Reifenplatzers vorhersagt.
Stand der Technik
Ein sogenannter Reifenplatzer, bei dem ein Reifen aufgerissen wird, kann aufgrund von Verformung, welche am Reifen entsteht (Phänomen der stehenden Welle), und aufgrund der Reifentemperatur, welche ansteigt, wenn ein Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit in einem Zustand fährt, bei dem der Reifenluftdruck niedrig ist, auftreten.
Um das Platzen des Reifens zu vermeiden, sind Technologien vorgeschlagen worden, bei denen der Luftdruck des Reifens während der Fahrt durch einen Luftdrucksensor erfasst wird oder der Luftdruck eines Reifens anhand der erfassten Raddrehzahl des Reifens abgeschätzt wird, und ein Alarm ausgegeben wird, wenn der erfasste oder abgeschätzte Luftdruck abgenommen hat.
Zum Beispiel ist in der offengelegten japanischen Patentschrift JP-A-7-149123 eine Vorrichtung offenbart, bei der die Raddrehzahl eines Reifens durch einen Raddrehzahlsensor erfasst, die Abnahme des Reifenluftdrucks anhand der erfassten Raddrehzahl beurteilt und ein Alarm ausgegeben wird, wenn mehrmals beurteilt wurde, dass der Luftdruck abgenommen hat.
Ferner ist die Druckschrift EP 0 891 904 A2 zu beachten, welche in 8 eine Vorrichtung zur Abschätzung des Radzustands mit einer Raddrehzahlerfassungseinrichtung; eine Einrichtung zur Abschätzung des Bodenkontaktzustands, welche eine physikalische Größe abschätzt, welche einen Bodenkontaktzustand (μ) zwischen dem Rad und einer Straßenoberfläche auf der Basis der erfassten Raddrehzahl darstellt; und eine Einrichtung zur Erfassung der Änderungsrate zeigt, welche eine Änderungsrate (μ-Gradient) des Bodenkontaktzustands (μ) erfasst.
Die durch die Erfindung zu lösenden Probleme
Jedoch gibt es Fälle, bei denen die richtigen Luftdrücke für die jeweiligen Reifen unterschiedlich sind. Entsprechend kann fälschlicherweise ein Alarm ausgegeben werden, wenn sich der richtige Luftdruck aufgrund eines Wechsels oder Verschleißes des Reifens verändert. Ferner liegt ein Problem darin, dass der Ausgabezeitpunkt eines Alarms abhängig von den Zuständen der Straße oder des Reifens oder von Fahrzuständen spät oder früh sein kann.
Ferner liegt ein Problem darin, dass es Fälle gibt, bei denen es unmöglich ist, auf exakte Weise einen Reifenplatzer vorauszusagen und einen Alarm nur auf Basis des Reifenluftdrucks auszugeben, da es Fälle gibt, bei denen ein Reifenplatzer auftritt, wenn ein Fahrzeug unter Bedingungen außerhalb eines erlaubten Bereichs fährt, z. B. wenn das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit auf ei ner Straßenoberfläche mit einer extrem hohen Temperatur fährt, auch wenn der Luftdruck in Ordnung ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers zu schaffen, welche das Auftreten eines Reifenplatzers vorhersagen kann und mit Genauigkeit einen Alarm ausgibt.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist der Gegenstand des Anspruchs 1 eine Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers mit einer Raddrehzahlerfassungseinrichtung, welche die Drehzahl eines Rades erfasst, einer Einrichtung zur Abschätzung des Bodenkontaktzustands, welche eine physikalische Größe, die einen Zustand des Bodenkontaktes zwischen dem Rad und einer Straßenoberfläche darstellt, auf der Basis der erfassten Raddrehzahl abschätzt, einer Einrichtung zur Erfassung der Änderungsrate, welche eine Änderungsrate der abgeschätzten physikalischen Größe erfasst, welche den Zustand des Bodenkontakts zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche darstellt, und einer Vorhersageeinrichtung, welche das Auftreten eines Reifenplatzers vorhersagt, indem sie beurteilt, ob oder ob nicht die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb eines vorgegebenen Bereichs hat.
Gemäß der Erfindung erfasst eine Raddrehzahlerfassungseinrichtung eine Raddrehzahl eines Fahrzeugs (z. B. eines Allradfahrzeugs). Zum Beispiel sind an den jeweili gen Rädern Raddrehzahlsensoren vorgesehen, welche für jede Rotation eines Reifens Pulse einer vorbestimmten Anzahl erzeugen (Raddrehzahlspulse), und kann die Raddrehzahl anhand eines gezählten Werts oder eines gemessenen Werts einer Pulsweite in einer Zeiteinheit eines von dem Raddrehzahlsensor ausgegebenen Raddrehzahlspulses erfasst werden.
Die Einrichtung zur Abschätzung des Bodenkontaktzustands schätzt auf der Basis der erfassten Raddrehzahl eine physikalische Größe ab, welche einen Zustand des Bodenkontaktes zwischen einem Rad und einer Straßenoberfläche darstellt, z.B. eine physikalische Größe, welche eine Bodenkontaktfläche zwischen dem Rad (Reifen) und der Straßenoberfläche darstellt, oder ein Reibungszustand (Schlupf) zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche. Die physikalische Größe, welche den Reibungszustand zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche darstellt, ist zum Beispiel ein Bremskraftgradient. Der Bodenkontaktzustand des Reifens kann indirekt ermittelt werden, indem der Bremskraftgradient abgeschätzt wird. Der Bremskraftgradient kann anhand einer abgeschätzten Knickpunktfrequenz abgeschätzt werden. Die Knickpunktfrequenz wird auf der Basis von Zeitreihendaten der Raddrehzahl von einer Frequenzkurve eines Verzögerungsmodells erster Ordnung abgeschätzt, bei welchem z.B. die Übertragungscharakteristiken von der Straßenoberflächenstörung auf die Raddrehzahl abgeschätzt werden. Ferner sind neben dem Bremskraftgradienten ein Antriebskraftgradient, wenn an dem Rad eine Antriebskraft angebracht wird, und ein Straßenoberflächenreibungsgradient, welcher einen Kraftschlusszustand des Rades darstellt, beides physikalische Größen, welche den Schlupf zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche wiedergeben. Diese physikalischen Größen sind äquivalent zum Bremskraftgradienten. Deshalb kann der Antriebskraftgradient oder der Straßenoberflächenreibungsgradient anstelle des Bremskraftgradienten verwendet werden.
Die Einrichtung zur Erfassung der Änderungsrate erfasst eine Änderungsrate der abgeschätzten physikalischen Größe, welche den Zustand des Bodenkontakts zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche darstellt. Das heißt, die Einrichtung zur Erfassung der Änderungsrate erfasst in einer Zeiteinheit eine Änderungsgröße der physikalischen Größe, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt. Die Änderung eines Radzustandes kann ermittelt werden, indem die Änderungsrate auf diese Weise erfasst wird. Das heißt, wenn der Bremskraftgradient als die physikalische Größe abgeschätzt wird, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt, kann beurteilt werden, dass es eine Möglichkeit gibt, dass der Reifen platzen wird, wenn sich die physikalische Größe, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt, aufgrund der sich infolge einer Änderung in der Temperatur des Reifens oder ähnlichem erhöhten Bodenkontaktfläche des Rades, sehr schnell verändert, und sich der geschätzte Bremskraftgradient sehr schnell erhöht oder verringert.
Dann sagt die Vorhersageeinrichtung das Auftreten eines Reifenplatzers vorher, indem sie beurteilt, ob oder ob nicht die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb eines vorgegebenen Bereichs hat. Damit kann beurteilt werden, dass es eine Möglichkeit eines Auftretens eines Reifenplatzers gibt, wenn die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat.
Es ist zu beachten, dass beurteilt werden kann, dass es eine Möglichkeit eines Auftretens eines Reifenplatzers gibt, wenn ein Zustand, bei dem die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat, für eine vorbestimmte Zeitspanne oder länger andauert.
Da beurteilt wird, ob oder ob nicht eine Möglichkeit besteht, dass der Reifen aufgrund der Änderungsrate der physikalischen Größe, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt, platzen wird, kann auf diese Weise der Gefahrengrad eines Reifenplatzers auch dann mit Genauigkeit erfasst werden kann, wenn Räder mit unterschiedlichen Charakteristiken montiert sind oder sich die Straßenoberfläche oder die Fahrzustände extrem ändern. Ferner kann das Platzen eines Reifens auch in einem Zustand richtig vorhergesagt werden, bei dem es eine Möglichkeit eines Auftretens eines Reifenplatzers gibt, auch wenn der Luftdruck in Ordnung ist, d.h. zum Beispiel wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit auf einer Straßenoberfläche mit extrem hoher Temperatur fährt.
Darüber hinaus liegt ein Problem darin, dass in Abhängigkeit des Reifens und aufgrund von Profilerhitzung Profilablösungen oder ähnliches auftreten. Jedoch nimmt auch in diesem Fall die Änderungsrate der physikalischen Größe, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt, einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs an und es ist deshalb möglich, einen Unfall durch die Vorhersage der Gefahr zu vermeiden.
Die Warneinrichtung kann einen Alarm ausgeben, indem ein Alarm ertönt oder auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, wenn die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat. Infolge dessen kann der Fahrer des Fahrzeugs auf einfache Weise aufmerksam gemacht werden, dass eine Möglichkeit besteht, dass ein Reifen platzen wird, und kann dazu veranlasst werden, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern.
Anstelle oder neben dem Alarm ist es möglich, dass eine Antriebskraftunterdrückungseinrichtung eine Antriebskraft des Rades dann unterdrückt, wenn die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat. Infolge dessen kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterdrückt werden und ein Reifenplatzer vermieden werden.
Ferner kann die Einrichtung zur Abschätzung des Bodenkontaktzustands mit einer Glättungseinrichtung versehen werden, welche die physikalische Größe, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt, glättet, und mit einer Differenziereinrichtung versehen werden, welche die geglättete physikalische Größe, die den Zustand des Bodenkontakts darstellt, differenziert. Zum Beispiel kann ein Tiefpassfilter als Glättungseinrichtung verwendet werden. Auf diese Weise werden sehr hohe Frequenzanteile beseitigt, indem die physikalische Größe, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt, geglättet und differenziert wird, und ist es möglich, nur die Änderung in der physikalischen Größe zu erfassen, welche den Zustand des Bodenkontakts darstellt, der zum Beispiel aufgrund der Änderung in der Radtemperatur entsteht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das ein dynamisches Modell eines Radresonanzsystems der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Schlupfgeschwindigkeit und einer Straßenoberfläche μ zeigt.
3 ist ein Verstärkungsdiagramm, das die Frequenzgänge von Straßenoberflächenstörungen auf die Raddrehzahl zeigt.
4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Einrichtung zur Vorhersage von Reifenplatzern der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus zur Abschätzung einer Knickpunktfrequenz in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Verstärkungsdiagramm, das Frequenzantworten der Raddrehzahl auf Straßenoberflächenstörungen in einem Modell mit einem Verzögerungsglied erster Ordnung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Knickpunktfrequenz und dem Bremskraftgradienten zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm der von der Beurteilungseinrichtung ausgeführten Steuerungsroutine.
9 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Einrichtung zur Vorhersage von Reifenplatzern eines anderen Beispiels.
10 ist ein schematisches Blockdiagramm der Einrichtung zur Abschätzung der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz.
Beste Formen zur Umsetzung der Erfindung
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird ein Prinzip beschrieben, bei dem ein Bremskraftgradient als eine physikalische Größe, welche den Bodenkontaktzustand des Reifens darstellt, abgeschätzt wird.
Wie in 1 gezeigt, kann ein dynamisches Modell eines Radresonanzsystems durch ein Modell dargestellt werden, bei dem Torsionsfederelemente 14 und 16 eines Reifens mit jeweiligen Federkonstanten K1 und K2 zwischen einer Felge 10 und einem Gürtel 12 angeordnet sind und bei dem eine Radaufhängung zwischen der Felge 10 und einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, indem ein Fe derelement 18 mit einer Federkonstanten K3 parallel mit einem Dämpfer 20 verbunden ist. Bei diesem Modell wird eine Störung von der Straßenoberfläche (Straßenoberflächenstörung) vom Gürtel 12 über die Federelemente 14 und 16 auf die Felge 10 übertragen, um eine Raddrehzahl ω zu beeinflussen, und wird über das Radaufhängungselement auf die Fahrzeugkarosserie übertragen.
Im Folgenden wird eine Beziehung zwischen dem Bremskraftgradienten und einer charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche eine Folgefrequenz der Übertragungscharakteristik von einer Straßenoberflächenstörung auf die Raddrehzahl darstellt, unter Verwendung eines vollständigen Radmodells fünfter Ordnung beschrieben, bei dem eine Radverzögerungsbewegung erster Ordnung, eine Längsrichtungsaufhängungsresonanz zweiter Ordnung und eine Reifendrehresonanz zweiter Ordnung integriert werden. Der Bremskraftgradient wird, wie in 2 gezeigt, durch einen Gradienten (eine Steigung) einer Tangente an der Kurve wiedergegeben, welche eine Beziehung zwischen einer Schlupfgeschwindigkeit (oder einer Schlupfrate) und der Bremskraft darstellt.
3 ist ein Diagramm eines Verstärkungsfaktors, welches die Frequenzantworten der Raddrehzahl auf eine Straßenoberflächenstörung für die Bereiche von einem Grenzbremsbereich bis zu einem Bereich niedrigen Schlupfs zeigt, bei dem es eine gewisse Spanne für die Reifencharakteristiken gibt, nämlich von einem Bereich, bei dem der Bremskraftgradient 300 Ns/m ist, bis zu einem Bereich, bei dem der Bremskraftgradient 10.000 Ns/m ist. Das heißt, das Diagramm zeigt die Beziehung der Frequenz und der Verstärkung der Amplitude der Raddrehzahl in bezug auf die Amplitude der Straßenoberflächenstörung.
Die Frequenzcharakteristiken der Raddrehzahl in 3 zeigen, dass, wenn der Bremskraftgradient relativ klein ist, z.B. nahe der Reibungsgrenze zwischen dem Reifen und der Straße, die Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich groß und im hohen Frequenzbereich klein ist. Für den Bereich nämlich, in dem der Bremskraftgradient relativ klein ist, gibt es einen großen Unterschied zwischen der Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich und der Verstärkung im hohen Frequenzbereich, wobei die Differenz die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz darstellt.
Dagegen ist in den Raddrehzahlsfrequenzcharakteristiken die Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich für den Bereich, bei dem der Bremskraftgradient relativ groß ist, z.B. zum Zeitpunkt einer stationären Fahrt, sehr viel kleiner im Vergleich zur Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich für den Bereich, bei dem der Bremskraftgradient relativ klein ist. Andererseits ist im hohen Frequenzbereich die Verstärkung für den Bereich, bei dem der Bremskraftgradient relativ groß ist, nicht sehr viel kleiner als die Verstärkung für den Bereich, bei dem der Bremskraftgradient relativ klein ist, und zwar aufgrund des Einflusses der erzeugten Drehresonanz des Reifens (fast 40 Hz) und ähnliches.
Infolge dessen ist für den Bereich, in dem der Bremskraftgradient relativ groß ist, die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz klein. Auf ähnliche Weise ändert sich eine charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche einen Unterschied zwischen einem Schwingungspegel eines Raddrehzahlsignals im niedrigen Frequenzbereich und einem Schwingungspegel eines Raddrehzahlsignals im hohen Frequenzbereich darstellt, ähnlich wie die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche den Unterschied zwischen der Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich und der Verstärkung im hohen Frequenzbereich, wie oben erwähnt, darstellt.
Aus dem Vorstehenden wird klar, dass die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche den Unterschied (oder ein Verhältnis) zwischen der Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich und der Verstärkung im hohen Frequenzbereich oder den Unterschied (oder ein Verhältnis) zwischen dem Schwingungspegel des Raddrehzahlsignals im niedrigen Frequenzbereich und dem Schwingungspegel des Raddrehzahlsignals im hohen Frequenzbereich darstellt, mit Zunahme des Bremskraftgradienten abnimmt. Unter Ausnutzung dieser Charakteristik kann der Bremskraftgradient aus der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz abgeschätzt werden.
Bezug nehmend auf das Frequenzband in der Nähe von 40 Hz in 3, bei dem die Drehresonanz des Reifens auftritt, ist die Wellenform der Resonanzspitze der Drehresonanz des Reifens um so schärfer, je größer der Bremskraftgradient ist. Ferner bewegt sich mit Zunahme des Bremskraftgradienten die gesamte Frequenzcharakteristik (die gesamte Wellenform) der Spitzenresonanzwellenform der Drehresonanz des Reifens zu einem höheren Frequenzbereich hin.
Wenn nämlich die Reifencharakteristiken durch ein Modell mit Verzögerung erster Ordnung angenähert wird, kann verstanden werden, dass eine Knickpunktfrequenz mit Zunahme des Bremskraftgradienten größer wird, wie in 6 gezeigt. Es ist deshalb möglich, den Bremskraftgradienten aus einem Wert der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz abzuschätzen, welche die Folgefrequenz der Übertragungscharakteristiken von der Straßenstörung auf die Raddrehzahl darstellt, indem die Charakteristiken des Rades mit einem Verzögerungsmodell erster Ordnung angenähert wird und die Knickpunktfrequenz, welche eine Frequenz ist, bei dem sich die Verstärkung von einem Wert in einem vorbestimmten Bereich zu einem Wert außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert, als charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz abgeschätzt wird. Verzögerungsmodelle der zweiten und dritten Ordnung und ähnlichen haben Charakteristiken, die im wesentlichen ähnlich denen des Verzögerungsmodells erster Ordnung sind. Deshalb ist es möglich, den Bremskraftgradienten aus dem Wert der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz abzuschätzen, indem die Radcharakteristiken mit einem Verzögerungsmodell niedrigerer Ordnung angenähert werden und die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz davon abgeschätzt wird.
Ebenso wie der Bremskraftgradient, bei dem die Bremskraft auf den Reifen aufgebracht wird, ist der Antriebskraftgradient, bei dem die Antriebskraft auf den Reifen aufgebracht wird, eine physikalische Größe, welche den Schlupf zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche darstellt, und beide sind physikalische Größen, die einem Straßenoberflächenreibungsgradienten μ entsprechen, der den Griffigkeitszustand des Reifens darstellt. Entsprechend kann entweder der Bremskraftgradient, welcher der Gradient der Tangente an der Kurve ist, welche die Beziehung zwischen der Schlupfgeschwindigkeit oder Schlupfrate und der Bremskraft darstellt, oder der Antriebskraftgradient, welcher ein Gradient einer Tangente an der Kurve ist, welche eine Beziehung zwischen einer Schlupfgeschwindigkeit oder Schlupfrate und einer Antriebskraft darstellt, oder der Straßenoberflächenreibungsgradient μ, welcher ein Gradient einer Tangente an der Kurve ist, welche eine Beziehung zwischen einer Schlupfgeschwindigkeit oder Schlupfrate und einer Straßenoberflächenreibungszahl μ darstellt, als die physikalische Größe, welche die Schlüpfrigkeit der Straßenoberfläche darstellt, aus der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz abgeschätzt werden.
Im Folgenden wird die erste Ausführungsform beschrieben, bei der die Knickpunktfrequenz als die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz abgeschätzt wird, der Bremskraftgradient als die physikalische Größe, welche den Bodenkontaktzustand darstellt, von der abgeschätzten Knickpunktfrequenz abgeschätzt wird und das Auftreten eines Reifenplatzers auf der Basis des abgeschätzten Bremskraftgradienten beurteilt wird.
Wie in 4 gezeigt, enthält eine Vorrichtung 30 zur Vorhersage eines Reifenplatzers Raddrehzahlsensoren als Raddrehzahlerfassungseinrichtungen 32F1, 32F2, 32R1, 32R2, eine Einrichtung zur Erfassung des Bodenkontaktzustands als Einrichtung zur Abschätzung des Bodenkontakt zustands 34, eine Einrichtung zur Erfassung einer Änderungsrate des Bodenkontaktzustands als Einrichtung zur Erfassung der Änderungsrate 36, eine Beurteilungseinrichtung 38, eine Warneinrichtung 40 und eine Antriebskraftunterdrückungseinrichtung 42. Die Raddrehzahlerfassungseinrichtungen 32F1, 32F2, 32R1, 32R2 erfassen in einem vorbestimmten Abtastzeitraum die jeweiligen Raddrehzahlen eines rechten Vorderrades, eines rechten Hinterrades, eines linken Vorderrades und eines linken Hinterrades eines nicht in der Zeichnung gezeigten Fahrzeugs und geben Zeitreihendaten der Raddrehzahlen als Raddrehzahlsignale aus. Die Einrichtung zur Abschätzung des Bodenkontaktzustands 34 ist zur indirekten Erfassung physikalischer Größen, welche die Bodenkontaktzustände für die jeweiligen Reifen darstellen, nämlich physikalische Größen, welche den Haftzustand zwischen Reifen und Straßenoberfläche darstellen. Die BodenkontaktzustandsEinrichtung zur Erfassung der Änderungsrate 36 erfasst Änderungsraten der erfassten physikalischen Größen, welche den Zustand des Bodenkontakts für die jeweiligen Räder wiedergeben. Die Beurteilungseinrichtung beurteilt auf der Basis der erfassten Änderungsraten der physikalischen Größen, die die Bodenkontaktzustände für die jeweiligen Reifen darstellen, ob oder ob nicht eine Möglichkeit besteht, dass der Reifen platzen wird. Die Warneinrichtung 40 gibt auf Anweisung der Beurteilungseinrichtung 38 eine Warnung aus, dass die Möglichkeit eines Reifenplatzers besteht. Die Steuereinrichtung 42 zur Unterdrückung der Antriebskraft steuert auf Anweisung der Beurteilungseinrichtung 38 die Unterdrückung der Antriebskraft des Reifens.
Der Raddrehzahlsensor 32F1 gibt die Raddrehzahl des linken Vorderrads aus, der Raddrehzahlsensor 32D2 gibt die Raddrehzahl des rechten Vorderrads aus, der Raddrehzahlsensor 32R1 gibt die Raddrehzahl des linken Hinterrads aus, der Raddrehzahlsensor 32R2 gibt die Raddrehzahl des rechten Hinterrads aus. Wie in 4 zu sehen ist, sind eine Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44, eine Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46, Tiefpassfilter 48 und Differenziereinrichtungen 50 an den jeweiligen Reifen des linken Vorderrads, des rechten Vorderrads, des linken Hinterrads und des rechten Hinterrads vorgesehen.
Die Einrichtung zur Erfassung des Bodenkontaktzustands 34 enthält beispielsweise die Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 und die Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46.
Die Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 schätzt eine Knickpunktfrequenz als eine Frequenz ab, bei der sich in einem Verstärkungsdiagramm, welches eine Frequenzantwort eines Modells darstellt, bei dem eine Übertragungscharakteristik von der Straßenoberflächenstörung auf die Raddrehzahl auf der Basis von Zeitreihendaten der Raddrehzahl einem Verzögerungsmodell erster Ordnung angenähert wird, die Verstärkung von einem konstanten Wert ändert, d.h. sich von einem Wert in einen vorgegebenen Bereich zu einem Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs ändert. Die Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46 schätzt auf der Basis eines abgespeicherten Kennfelds, welches eine Beziehung zwischen den Knickpunktfrequenzen und den Bremskraftgradien ten darstellt, einen Bremskraftgradienten ab, welcher der geschätzten Knickpunktfrequenz entspricht.
Die Einrichtung zur Erfassung einer Änderungsrate des Bodenkontaktzustands 36 enthält zum Beispiel die Tiefpassfilter 48 und die Differenziereinrichtungen 50. Die Tiefpassfilter 48 dienen zur Reduzierung der Schätzschwankungen der abgeschätzten Bremskraftgradienten. Die Differenziereinrichtungen 50 dienen zur Erfassung der Änderungsrate des Bremskraftgradienten.
Als nächstes wird die Abschätzung der Knickpunktfrequenz durch die Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 und die Abschätzung des Bremskraftgradienten durch die Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46 beschrieben.
Bei der Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 der vorliegenden Ausführungsform wird eine Knickpunktfrequenz in einem Verzögerungsmodell erster Ordnung unter Anwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate unter der Annahme identifiziert, dass eine weiße Störung bzw. weißes Rauschen, d.h. eine Störung, die sämtliche Frequenzen enthält, von der Straßenoberfläche auf den Reifen einwirkt.
5 zeigt einen Algorithmus zur Identifizierung der Knickpunktfrequenz und 6 ist ein Verstärkungsdiagramm eines Verzögerungsmodells erster Ordnung mit zugehörigen Knickpunktfrequenzen, welche durch den Algorithmus in 5 identifiziert wurden, wenn eine weiße Störung auf das vollständige Radmodell in 1 angewendet wird.
Zuerst wird der Algorithmus zur Identifizierung der Knickpunktfrequenz mit Bezug auf 5 beschrieben. Im Schritt 100 werden Daten ermittelt, welche Zeitreihendaten der Raddrehzahl, welche durch den Raddrehzahlsensor 32 erfasst werden und denen weiße Störung hinzugefügt wird, und dann im Schritt 102 unter Verwendung eines Butterworth-Filter zweiter Ordnung, mit einem zum Beispiel 2 Hz-Hochpassfilter und einem zum Beispiel 20 Hz-Tiefpassfilter, einer Vorverarbeitung unterzogen. Gleichförmige Komponenten der Radbeschleunigung können eliminiert werden, indem das Raddrehzahlsignal dem Hochpassfilter zugeführt wird, um eine Hochpassfilterung durchzuführen, und das Raddrehzahlsignal wird durch die Tiefpassfilterung einem Glättungsprozess zugeführt.
Im darauffolgenden Schritt 104 werden Zeitreihendaten einer Knickpunktfrequenz von den aufbereiteten Zeitreihendaten der Raddrehzahl unter Verwendung des Echtzeitverfahrens der kleinsten Quadrate abgeschätzt. Zuerst werden die Zeitreihendaten der Raddrehzahl, welche durch den Raddrehzahlsensor 32 auf diskreter Basis im Abtastzeitabschnitt τ erfasst worden sind, im Schritt 102 der Vorverarbeitung durch den Filter unterzogen. Deshalb werden diese Zeitreihendaten der Raddrehzahl durch ω[k] dargestellt (k steht für die Abtastzeiten auf der Basis des Abtastzeitabschnitt τ als eine Einheit und nimmt die Werte 1, 2, ... usw. an). Dann werden die folgenden Schritte 1 und 2 wiederholt. Somit werden die Zeitreihendaten einer Knickpunktfrequenz aus den erfassten Zeitreihendaten der Raddrehzahl abgeschätzt.
[Formel 1]
Schritt 1:

Φ[k] = τ{ω [k – 1] – ω[k – 2]} (1)
y[k] = –ω[k] + 2ω[k – 1] – ω[k – 2] (2)

Φ[k] in Gleichung (1) ist ein Wert, den man erhält, indem die Größe einer Änderung in der Raddrehzahl in einem Abtastzeitraum mit dem Abtastzeitraum τ (einer mit einer Änderung in der Raddrehzahl verbundenen physikalischen Größe) multipliziert wird, und y[k] (eine mit einer Änderung in einer Änderung in der Raddrehzahl verbundenen physikalischen Größe, nämlich einer mit einer Änderung in der Radbeschleunigung verbundenen physikalischen Größe) in Gleichung (2) ist eine Größe der Änderung in einem Abtastzeitraum (ω[k – 1] – ω[k – 2] – (ω[k] – ω[k – 1])) in den Änderungen in der Raddrehzahl in einem Abtastzeitraum (ω[k – 1] – ω[k – 2], ω[k] – ω[k – 1]).
[Formel 2]
Schritt 2:

θ[k] = θ[k – 1] + L[k] (y[k] – Φ[k]T·θ[k – 1]) (3)

Hier:
Ein Schätzwert θ, d.h. eine Knickpunktfrequenz, wird aus den vorstehenden Rekursionsformeln abgeschätzt. λ in Gleichungen (4) und (5) steht für einen Vergesslichkeitskoeffizieten (forgetting coefficient), der den Grad der Löschung früherer Daten anzeigt (z.B. λ = 0,98), und T steht für die Transponierte einer Matrix.
θ[k] in Gleichung (3) ist eine physikalische Größe, welche den Verlauf einer der Änderung in der Raddrehzahl zugehörigen physikalischen Größe und den Verlauf einer der Änderung in der Änderung in der Raddrehzahl zugehörigen physikalischen Größe, d.h. der Änderung in der Radbeschleunigung.
Während oben ein Beispiel für die Abschätzung der Knickpunktfrequenz unter Verwendung des Echtzeitverfahrens der kleinsten Quadrate beschrieben worden ist, kann die Knickpunktfrequenz unter Verwendung anderer Echtzeitverfahren, z.B. des Verfahrens der Instrumentalvariable (instrumental variable method) und ähnlicher, abgeschätzt werden.
6 zeigt ein Beispiel eines Abschätzungsergebnisses der Knickpunktfrequenz im Verzögerungsmodell erster Ordnung, das wie oben beschrieben abgeschätzt wurde. Wie aus dem Verstärkungsdiagramm in 6 klar wird, wird jede Verstärkung eines angenäherten Verzögerungsmodells erster Ordnung als eine Charakteristik erkannt, welche eine Verstärkung bei einem Antiresonanzpunkt (etwa 40 Hz) und eine gleichförmige Verstärkung in einem Verstärkungsdiagramm eines vollständige Radmodells für jeden Bremskraftgradienten außer 300 Ns/m durchläuft. Eine Resonanz der Aufhängung in Längsrichtung nahe 15 Hz und eine Resonanzcharakteristik der Drehschwingung des Reifens nahe 40 Hz bleiben werden als Ergebnis der Verwendung eines Modells niedrigerer Ordnung nicht berücksichtigt. Wenn der Bremskraftgradient klein ist, z.B. 300 Ns/m, wird keine Resonanz beobachtet, da in dem Verzögerungsmodell erster Ordnung kein Antiresonanzpunkt durchlaufen wird, was zeigt, dass die Schwingungscharakteristik des Verzögerungsmodells erster Ordnung und die Charakteristiken des vollständige Radmodells sehr gut übereinstimmen. Der Grund dafür liegt darin, dass ein Radverzögerungsbewegungsmodell in einem Bremsbereich nahe der Grenze, bei dem der Bremsgradient 300 Ns/m oder weniger beträgt, dominant ist, da es einen geringeren Einfluss der Resonanz der Aufhängung in Längsrichtung oder der Resonanz der Drehschwingung des Reifens gibt. Es wird deshalb berücksichtigt, dass die Bewegung des Rades in dieser Region nahe der Grenze durch das folgende Radverzögerungsbewegungsmodell angenähert werden kann. [Formel 3]
wobei v_w eine Raddrehzahl (m/s) ist; w eine Straßenoberflächenstörung ist; k ein Bremskraftgradient (Ns/m) ist; R_c ein effektiver Radius des Reifens (m) ist; J ein Trägheitsmoment des Fahrzeugs ist; und der Koeffizient von v_w die Knickpunktfrequenz ist.
Gleichung (6) zeigt, dass zwischen einer Knickpunktfrequenz ω₀ und einem Bremskraftgradienten in dem Grenzbereich die folgende Beziehung besteht.
[Formel 4]
In einem Bereich geringen Schlupfs kann die in 7 gezeigte Beziehung unter Verwendung eines Verfahrens der kleinsten Quadrate abgeleitet werden. 7 zeigt die Beziehung zwischen den Bremspunktgradienten im vollständige Radmodell und den Knickpunktfrequenzen, die aus den Raddrehzahldaten mit hinzugefügter weißer Störung erkannt werden. Die Einheit der Knickpunktfrequenzen in 7 ist [Rad/s]. Der Bremskraftgradient erhöht sich monoton mit Anstieg der Knickpunktfrequenz. Es ist deshalb möglich, den Bremskraftgradienten abzuschätzen, indem das Ergebnis der Knickpunktfrequenz abgeschätzt wird (identifiziert wird), durch welche die Beziehung zwischen den in 7 gezeigten Bremskraftgradienten und Knickpunktfrequenzen als ein Kennfeld in einem Speicher der Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46 gespeichert wird, und der Bremskraftgradient, welcher der Knickpunktfrequenz entspricht, welche durch die Einrich tung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 auf der Basis des Raddrehzahlsignals abgeschätzt wird, wird unter Verwendung des Kennfelds berechnet.
Eine sehr hohe Frequenzkomponente wird durch den Tiefpassfilter 48 von dem abschätzten Bremskraftgradienten jedes Reifens beseitigt, um den Bremskraftgradienten zu glätten. Der Bremskraftgradient wird an die Differenziereinrichtung 15 ausgegeben. In der Differenziereinrichtung 15 wird der Bremskraftgradient differenziert und eine Änderungsrate des Bremskraftgradienten, d.h. eine Änderungsgröße des Bremskraftgradienten in einer Zeiteinheit, wird an die Beurteilungseinrichtung 38 ausgegeben.
Da die Änderungsrate des Bremskraftgradienten erfasst wird, indem auf diese Weise der abgeschätzte Bremskraftgradient durch den Tiefpassfilter 48 geglättet wird und durch die Differenziereinrichtung 15 differenziert wird, kann eine Änderung in der Reifencharakteristik aufgrund einer Temperaturänderung eines Reifenprofils, d.h. einer Änderung des Bremskraftgradienten, nun rechtzeitig erfasst werden.
Als nächstes wird die durch die Beurteilungseinrichtung 38 ausgeführte Steuerroutine erklärt. In dem in 8 gezeigten Schritt 202 gibt die Beurteilungseinrichtung 38 die Änderungsrate des Bremskraftgradienten jeden Reifens ein.
Dann wird im Schritt 202 verglichen, ob oder ob nicht die eingegebene Änderungsrate des Bremskraftgradienten jeden Reifens gleich oder größer als ein vorgege bener Grenzwert ist. Das heißt, es wird beurteilt, ob oder ob nicht der Bremskraftgradient mit einer Geschwindigkeit größer oder gleich einer vorgegebenen Geschwindigkeit schnell groß oder klein wird. Der Grenzwert wird zum Beispiel auf so einen Wert gesetzt, dass die Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers besteht, wenn die Änderungsrate größer als der Wert wird.
Wenn irgendeine der Änderungsraten der Bremskraftgradienten der jeweiligen Räder gleich oder größer als der vorgegebene Grenzwert ist, warnt die Warneinrichtung 40 davor, dass eine Möglichkeit eines Auftretens eines Reifenplatzers besteht, und zwingt den Fahrer zum Anhalten. Ein Fall, bei dem die Änderungsraten des Bremskraftgradienten des Reifens gleich oder größer als der vorgegebene Grenzwert wird, ist zum Beispiel dann, wenn der Bremskraftgradient schnell größer oder kleiner wird, weil die Temperatur des Reifens ansteigt oder die Kontaktfläche zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche groß wird. In diesem Fall kann beurteilt werden, dass die Möglichkeit, dass der Reifen platzen wird, groß ist.
Der Alarm kann zum Beispiel als ein Alarmton ausgegeben werden oder indem die Position des Reifens, an dem die Änderungsrate des Bremskraftgradienten gleich oder größer als der vorgegebene Grenzwert ist, auf einem Anzeigefeld angezeigt wird. Der Alarm kann auch durch eine Kombination beider Maßnahmen ausgegeben werden.
Anstelle des Alarms oder zusätzlich zum Alarm ist es möglich, dass die Geschwindigkeit oder die Antriebskraft des Fahrzeugs durch die Antriebskraftunterdrückungssteue rungseinrichtung 42 unterdrückt wird. Dadurch kann das Platzen des Reifens vermieden werden.
Für jeden Reifen kann derselbe vorgegebene Grenzwert festgelegt werden. Alternativ können unterschiedliche Grenzwerte für die jeweiligen Räder entsprechend der jeweiligen Abnutzungszustände der Reifen eingestellt werden, da sich die Festigkeit gegen einen Reifenplatzer der jeweiligen Räder in Abhängigkeit der Abnutzungszustände der Reifen unterscheiden. Da die Festigkeit gegen einen Reifenplatzer je nach Reifentyp unterschiedlich ist, kann der Grenzwert auch entsprechend dem montierten Reifen eingestellt werden.
Ein Unterschied zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des rechten und des linken Rades kann erhalten werden, um konkret zu sein, ein Unterschied zwischen einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32F1 entspricht, und einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32F2 entspricht, und ein Unterschied zwischen einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32R1 entspricht, und einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32R2 entspricht, und ein Alarm kann ausgegeben werden, wenn der Unterschied gleich oder größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, d.h., wenn der Unterschied zwischen der Änderungsrate des Bremskraftgradienten des rechten Rades und der Änderungsrate des Bremskraftgradienten des linken Rades groß ist. Auf ähnliche Weise kann ein Unterschied zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des Vorder- und des Hin terrades erhalten werden, um konkret zu sein, ein Unterschied zwischen einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32F1 entspricht, und einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32R1 entspricht, und ein Unterschied zwischen einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32F2 entspricht, und einer Ausgabe der Differenziereinrichtung 50, welche dem Raddrehzahlsensor 32R2 entspricht, und ein Alarm kann ausgegeben werden, wenn der Unterschied gleich oder größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, d.h., wenn der Unterschied zwischen der Änderungsrate des Bremskraftgradienten des Vorderrades und der Änderungsrate des Bremskraftgradienten des Hinterrades groß ist.
Auf diese Weise kann der Alarm auf geeignete Weise ausgegeben werden, ohne dabei durch die Änderung des Bremskraftgradienten aufgrund von Störungen, wie z. B. eines Straßenoberflächenzustands oder eines Fahrzeugverhaltens, beeinflusst zu sein, indem beurteilt wird, ob oder ob nicht eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers besteht, indem der Unterschied zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des linken und rechten Rades und/oder die Differenz zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des Vorder- und des Hinterrades ermittelt wird. Ferner kann die Robustheit verbessert werden, indem auf zusammengesetzte Weise beurteilt wird, ob oder ob nicht eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers besteht, indem die Änderungsrate des Bremskraftgradienten jeden Reifens, der Unterschied zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des Vorder- und des Hinterrades und der Unter schied zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des rechten und des linken Rades ermittelt werden.
Ferner kann ein Unterschied zwischen den Bremskraftgradienten des rechten und des linken Rades oder ein Unterschied zwischen den Bremskraftgradienten des Vorder- und des Hinterrades anstelle des Unterschieds zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des rechten und des linken Rades oder des Unterschieds zwischen den Änderungsraten der Bremskraftgradienten des Vorder- und des Hinterrades ermittelt werden und es kann eine Änderungsrate des Unterschieds ermittelt werden. Dann kann beurteilt werden, ob oder ob nicht die Änderungsrate des Unterschieds gleich oder größer als ein vorgegebener Grenzwert ist und es kann der Alarm ausgegeben werden, wenn der Unterschied gleich oder größer als der vorgegebene Grenzwert ist.
Konkret, wie in 9 gezeigt, für den Fall, dass eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers an einem der linken und rechten Räder besteht, berechnet ein Subtraktionskreis 47 eine Differenz zwischen einem Bremskraftgradienten des linken Vorderrads, welcher durch die Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46, die dem Raddrehzahlsensor 32F1 entspricht, abgeschätzt wird, und einem Bremskraftgradienten des rechten Vorderrads, welcher durch die Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46, welche dem Raddrehzahlsensor 32F2 entspricht, abgeschätzt wird. Eine Änderungsrate der Differenz wird durch die Einrichtung zur Erfassung der Änderungsrate des Bodenkontaktzustands erfasst. Die Warnung kann durch die Warneinrichtung ausgeführt werden, wenn der von der Einrichtung zur Erfassung der Änderungsrate des Bodenkontaktzustands ausgegebener Unterschied gleich oder größer als der durch die Beurteilungseinrichtung 38 vorgegebene Grenzwert ist. Es ist zu bemerken, dass für den Fall der Warnung, dass eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers eines der Vorder- und Hinterräder besteht, der Alarm durch einen Aufbau ähnlich dem oben genannten Aufbau ausgegeben werden kann.
Da anhand der Änderungsrate des Bremskraftgradienten des Reifens beurteilt wird, ob oder ob nicht eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers besteht, kann auf diese Weise ein kritischer Zustand des Platzens richtig erfasst werden, ohne dabei durch eine Verschiebung oder Änderung in der Empfindlichkeit beeinflusst zu sein, selbst wenn Reifen mit unterschiedlichen Charakteristiken montiert sind oder sich eine Straßenoberfläche oder die Fahrbedingung extrem ändert. Mit anderen Worten, der kritische Zustand eines Reifenplatzers kann sehr genau erfasst werden, ohne eine Verschiebung oder Änderung in der Empfindlichkeit entsprechend dem Unterschied der Reifen, der Straßenoberfläche oder der Fahrbedingung ausgleichen zu müssen.
Ferner kann der Alarm auch in dem Zustand richtig ausgegeben werden, in dem eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers besteht, selbst wenn der Luftdruck in Ordnung ist, d.h. zum Beispiel in einem Zustand, in dem das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit auf einer Straßenoberfläche von extrem hoher Temperatur fährt.
Ferner kann in dem Fall, bei dem eine Reifenbeblasungs- oder eine Reifenluftdruckwarneinrichtung betrieben wird, und das Fahrzeug selbst zu einer Werkstatt fährt, ein Sekundäralarm ausgegeben werden, wenn es eine sehr große Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers gibt.
Es ist möglich, dass die Änderungsrate des Bremskraftgradienten in einem normalen Zustand gespeichert wird und der Grenzwert ermittelt wird, indem von der Änderungsrate der Bremskraftgradienten aus der Vergangenheit gelernt wird. Dieses Lernen kann durchgeführt werden, indem ein Durchschnittswert der Änderungsraten der Bremskraftgradienten für die jeweiligen Räder gelernt wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass es keine großen Unterschiede unter den Änderungsraten der Bremskraftgradienten für die jeweiligen Räder gibt. Es kann auf richtige Weise zu einer frühen Phase erfasst werden, dass es eine hohe Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers gibt und ein Fehlalarm oder Fehlbetrieb kann vermieden werden, indem der Grenzwert zur Beurteilung, ob oder ob es nicht eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers gibt, auf diese Weise angelernt wird.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform der Bremskraftgradient anhand der abgeschätzten Knickpunktfrequenz ermittelt und das Platzen des Reifens anhand der Änderungsrate des ermittelten Bremskraftgradienten beurteilt. Es ist jedoch möglich, dass das Platzen des Reifens direkt anhand der Knickpunktfrequenz beurteilt wird. In diesem Fall wird bei dem Aufbau, wie er in 4 ge zeigt ist, die Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46 weggelassen und wird die Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 direkt mit den Tiefpassfiltern 48 verbunden. Damit wird die Knickpunktfrequenz, welche von der Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 ausgegeben wird, durch den Tiefpassfilter 48 geglättet und an die Differenziereinrichtung 50 ausgegeben, und die Änderungsrate der Knickpunktfrequenz wird von der Differenziereinrichtung 50 ausgegeben. Die Beurteilungseinrichtung 38 beurteilt, ob oder ob nicht die Änderungsrate der Knickpunktfrequenz, welche von der Differenziereinrichtung 50 ausgegeben wird, größer oder gleich einem vorgegebenen Grenzwert ist, und die Warnung wird durch die Warneinrichtung 40 ausgegeben, wenn die Änderungsrate der Knickpunktfrequenz größer oder gleich einem vorgegebenen Grenzwert ist. Bei einem Aufbau, wie er in 9 gezeigt ist, wird die Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46 weggelassen, und die Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 direkt mit dem Subtraktionskreis 47 verbunden. Dadurch wird ein Unterschied zwischen den Knickpunktfrequenzen der linken und rechten Räder beim Subtraktionskreis 47 berechnet und die Differenz wird an den Tiefpassfilter 48 ausgegeben. Die Beurteilungseinrichtung 38 beurteilt, ob oder ob nicht die Änderungsrate des Unterschieds der Knickpunktfrequenzen, welche von der Differenziereinrichtung 50 ausgegeben werden, größer oder gleich einem vorgegebenen Grenzwert ist, und der Alarm wird durch die Warneinrichtung 40 ausgegeben, wenn die Änderungsrate des Unterschieds der Knickpunktfrequenzen größer oder gleich dem vorgegebenen Grenzwert ist.
[Zweite Ausführungsform]
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Unterschied zwischen einem Schwingungspegel in einem niedrigen Frequenzbereich und einem Schwingungspegel in einem hohen Frequenzbereich anstelle der Knickpunktfrequenz als die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz verwendet. Der Gradient der Straßenoberflächenreibungszahl μ wird abgeschätzt und es wird anhand des geschätzten Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl μ beurteilt, ob oder ob nicht eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers besteht. Es werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform verwendet und die Beschreibungen davon werden weggelassen.
Wie in 10 gezeigt, besteht die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenzabschätzungseinrichtung 44, welche der Einrichtung zur Abschätzung der Knickpunktfrequenz 44 in der ersten Ausführungsform entspricht, aus einer Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Niederfrequenzgröße mit einem Bandpassfilter 60A zum Extrahieren eines Raddrehzahlsignals in einem niedrigen Frequenzbereich und eine erste Schwingungspegelberechnungseinrichtung 62A zur Berechnung eines Schwingungspegels aus dem Raddrehzahlsignal nach der Filterung, Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Hochfrequenzgröße mit einem Bandpassfilter 60B zum Extrahieren eines Raddrehzahlsignals in einem hohen Frequenzbereich und eine zweite Schwingungspegelberechnungseinrichtung 62B zur Berechnung eines Schwingungspegels aus dem Raddrehzahlsignal nach der Filterung und eine Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Größe 64 zur Ausgabe einer Differenz zwischen einer charakteristischen Niederfrequenzgröße, welche durch die Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Niederfrequenzgröße berechnet wird, und einer charakteristischen Hochfrequenzgröße, welche durch die Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Hochfrequenzgröße berechnet wird, um als die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz zu dienen. Eine Einrichtung zur Abschätzung des Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl (nicht in der Figur gezeigt), welche der Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46 in der ersten Ausführungsform entspricht, ist mit einer Ausgabe der Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Größe 64 verbunden.
Der Bandpassfilter 60A der Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Niederfrequenzgröße wird mit einer Übertragungsfrequenz eingestellt, um Raddrehzahlsignale in einem Bereich relativ niedriger Frequenz der Raddrehzahlsbewegung zu übertragen. Der Bandpassfilter in der vorliegenden Ausführungsform wird eingestellt, um Raddrehzahlsignale bei Frequenzen von 15 bis 50 Hz zu übertragen. Ferner wird der Bandpassfilter 60B der Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Hochfrequenzgröße mit einer Übertragungsfrequenz eingestellt, um Raddrehzahlsignale mit einem Bereich relativ hoher Frequenz der Raddrehzahlsbewegung zu übertragen. Der Bandpassfilter in der vorliegenden Ausführungsform wird eingestellt, um Raddrehzahlsignale bei Frequenzen von 30 bis 50 Hz zu übertragen.
Die Schwingungspegelerfassungseinrichtung 62A quadriert das vom Bandpassfilter 60A übertragene Raddrehzahlsignal und stellt das Signal in Dezibel dar und gibt dieses aus, um als charakteristische Niederfrequenzgröße zu dienen. Die Schwingungspegelerfassungseinrichtung 62B quadriert ein vom Bandpassfilter 60B übertragenes Raddrehzahlsignal und bildet dieses in Dezibel ab und gibt dieses aus, um als charakteristische Hochfrequenzgröße zu dienen.
Die Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Größe 64 gibt die Differenz zwischen der charakteristischen Niederfrequenzgröße und der charakteristischen Hochfrequenzgröße aus, um als charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz zu dienen.
Wie zuvor unter Bezug auf 3 beschrieben, weisen die Frequenzcharakteristiken der Raddrehzahl in einem Bereich, bei dem der Reibungszahlgradient μ der Straßenoberfläche (ein Wert, der dem Bremskraftgradienten in 3 entspricht) relativ klein ist, z.B. nahe der Grenze, eine hohe Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich und eine geringe Verstärkung im hohen Frequenzbereich auf. Deshalb ist die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche die Differenz zwischen der Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich und der Verstärkung im hohen Frequenzbereich anzeigt, groß. Dagegen zeigen die Frequenzcharakteristiken der Raddrehzahlsignale in einem Bereich, bei dem der Gradient der Straßenoberflächenreibungszahl μ relativ groß ist, z.B. bei gleichmäßiger Fahrt, dass die Verstärkung im niedrigen Frequenzbereich kleiner ist als die für den Bereich, bei dem der Gradient der Straßenoberflächenreibungszahl μ relativ klein ist. Dagegen ist die Verstärkung im hohen Frequenzbereich nicht sehr viel kleiner im Vergleich zu dem Bereich, bei dem der Gradient der Straßenoberflächenreibungszahl μ relativ klein ist, z.B. wegen des Einflusses von auftretender Drehresonanz des Reifens. Dies führt zu einer kleinen charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz. Deshalb nimmt die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche die Differenz zwischen dem Schwingungspegel im niedrigen Frequenzbereich und dem Schwingungspegel im hohen Frequenzbereich anzeigt, mit Zunahme des Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl μ ab. Der Gradient der Straßenoberflächenreibungszahl μ wird unter Ausnützung dieser Charakteristik anhand der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz abgeschätzt.
Bei der Einrichtung zur Abschätzung des Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl der vorliegenden Erfindung wird eine Beziehung zwischen dem Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl μ und der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche die Differenz zwischen dem Schwingungspegel im niedrigen Frequenzbereich und dem Schwingungspegel im hohen Frequenzbereich unter Ausnutzung der Charakteristik, bei der die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz mit Zunahme des Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl μ abnimmt, zuvor in einem Kennfeld gespeichert und der Gradient der Straßenoberflächenreibungszahl μ wird anhand der abgeschätzten charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz und des Kennfelds abgeschätzt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist beschrieben worden, dass die Einrichtung zur Abschätzung des Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl (nicht in der Zeichnung gezeigt), welche der Einrichtung zur Abschätzung des Bremskraftgradienten 46 in der ersten Ausführungsform entspricht, mit der Ausgabe der Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Größe 64 verbunden ist. Bei einem Aufbau, wie in 4 gezeigt, ist die Ausgabe der Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Größe 64 direkt mit den Tiefpassfiltern 48 verbunden. Bei dem Aufbau, wie er in 9 gezeigt ist, ist die Ausgabe der Einrichtung zur Berechnung der charakteristischen Größe 64 direkt mit dem Subtraktionskreis 47 verbunden. Es kann nämlich direkt anhand des abgeschätzten Gradienten der Straßenoberflächenreibungszahl μ von der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz, welche die Differenz zwischen dem Schwingungspegel im niedrigen Frequenzbereich und dem Schwingungspegel im hohen Frequenzbereich darstellt, beurteilt werden, ob oder ob nicht eine Möglichkeit für das Auftreten eines Reifenplatzers besteht.
[Wirkung der Erfindung]
Wie oben beschrieben, hat die vorliegende Erfindung den Effekt, dass das Auftreten eines Reifenplatzers richtig vorhergesagt werden kann.

Claims

Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers mit: einer Radgeschwindigkeitserfassungseinrichtung, welche eine Geschwindigkeit eines Rades erfasst; einer Bodenkontaktzustandsabschätzungseinrichtung, welche eine physikalische Größe, die einen Zustand des Bodenkontakts zwischen dem Rad und einer Straßenoberfläche darstellt, auf der Basis der erfassten Radgeschwindigkeit abschätzt; einer Änderungsrateerfassungseinrichtung, welche eine Änderungsrate der abgeschätzten physikalischen Größe erfasst, welche den Zustand des Bodenkontakts zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche erfasst; und einer Vorhersageeinrichtung, welche das Auftreten eines Reifenplatzers vorhersagt, indem sie beurteilt, ob oder ob nicht die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb eines vorgegebenen Bereichs hat.
Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers nach Anspruch 1, ferner mit einer Warneinrichtung, welche eine Warnung bezüglich eines Reifenplatzers ausgibt, wobei die Vorhersageeinrichtung beurteilt, ob oder ob nicht die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat, und die Warneinrichtung eine Warnung in einem Fall ausgibt, bei dem die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat.
Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Antriebskraftunterdrückungseinrichtung, welche eine Antriebskraft des Rades unterdrückt, wobei die Vorhersageeinrichtung beurteilt, ob oder ob nicht die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat, und die Antriebskraftunterdrückungseinrichtung die Antriebskraft des Rades in einem Fall unterdrückt, bei dem die erfasste Änderungsrate einen Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs hat.
Einrichtung zur Vorhersage eines Reifenplatzers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bodenkontaktzustandsabschätzungseinrichtung eine Glättungseinrichtung, welche die physikalische Größe, die den Zustand des Bodenkontakts darstellt, glättet, und eine Differenziereinrichtung aufweist, welche die geglättete physikalische Größe, die den Zustand des Bodenkontakts darstellt, differenziert.