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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines
Rotationszustandes eines an einem Fahrzeug montierten Rades.
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STAND DER
TECHNIK
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Eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus der
US
4 331 917 A bekannt.
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Die
japanische, offengelegte Patentanmeldung Nr. 2000-187039 offenbart
ein System, das ein Paar von Sensoren pro rotierendem Körper, z.B.
ein Rad, umfasst und angepasst ist, um eine Rotationsrichtung dieses
rotierenden Körpers
in Übereinstimmung
mit Phasenzuständen
von Erfassungsausgangssignalen von dem Paar von Sensoren zu erfassen.
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Wenn
sich jedoch bei der Anwendung des oben beschriebenen Rotationszustand-Erfassungssystems
ein Rad in einem Anhaltezustand befindet (einschließlich Zuständen, die
zu einem Anhaltezustand äquivalent
sind), kann das System manchmal in einen instabilen Zustand geraten,
in dem der Ausgang der Rotationsrichtung des Rades nicht zu erkennbar
ist, oder das System kann aufgrund des Einflusses eines externen
Magnetfeldes, einer magnetischen Umgebung oder dergleichen manchmal
eine falsche Rotationsrichtung ausgeben. Solche Ausgangssignale
sind für
den optimalen Betrieb von Bord-Systemen wie etwa ein Antiblockiersystem
(im Folgenden als ABS bezeichnet) und weitere Systeme in bestimmten
Fällen
nicht erwünscht.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Erfassen eines Rotationszustandes eines Rades bereitzustellen,
die die Ausgabe der falschen Rotationsrichtung und die ungewollte Änderung
der Rotationsrichtung selbst während
des Haltens eines Fahrzeugs vermeidet.
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Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, ist eine Rad-Rotationszustand-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung des Rotationszustandes
eines Rades, mit einem rotierenden Element, das zusammen mit dem
Rad rotiert, einem zu erfassenden Abschnitt, der an dem rotierenden
Element angeordnet ist, einem Erfassungsmittel, um ein Passieren
des zu erfassenden Abschnitts zu erfassen und ein Erfassungssignal auszugeben,
und einem Rotationsrichtung-Erfassungsmittel
zum Erfassen einer Rotationsrichtung des Rades auf der Grundlage
des Ausgangssignals von dem Erfassungsmittel, wobei die Vorrichtung
ferner ein Anhalteerfassungsmittel umfasst, das auf der Grundlage,
ob eine auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Erfassungsmittel
erfasste Raddrehzahl nicht größer als
ein vorbestimmter Wert ist, erfasst, ob das Rad angehalten ist oder
nicht, und einem Einschränkungsmittel,
das eine Änderung
der von dem Rotationsrichtung-Erfassungsmittel erfassten Rotationsrichtung
erfassten Rotationsrichtung einschränkt, wenn das Anhalteerfassungsmittel
erfasst hat, dass das Rad angehalten ist.
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Wenn
in der oben genannten Rotationszustand-Erfassungsvorrichtung das Anhalteerfassungsmittel
erfasst, dass das Rad angehalten ist, schränkt das Einschränkungsmittel
die Änderung
der Rotationsrichtung, erfasst von dem Rotationsrichtung-Erfassungsmittel,
ein, so dass die Vorrichtung ein wiederholtes Schalten einer Aus gabe
zwischen der Rückwärts- und
der Vorwärtsrotationsrichtung und
einer Ausgabe einer falschen Rotationsrichtung in einem Zustand,
in dem beurteilt wird, dass das Rad angehalten ist, vermeidet.
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Die
vorliegende Erfindung wird verständlicher
aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen, die lediglich der Veranschaulichung dienen und daher
nicht als Einschränkung
der vorliegenden Erfindung zu betrachten sind.
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Ferner
wird der Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung aus
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich. Es sollte jedoch beachtet werden, dass
die ausführliche
Beschreibung und speziellen Beispiele, während sie bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung zeigen, nur beispielhaft angegeben sind, da verschiedene Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung dem Fachmann
auf dem Gebiet aus der ausführlichen
Beschreibung ersichtlich sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Zeichnung, die einen Aufbau eines Fahrzeugs darstellt, die
eine Ausführungsform der
Rotationszustand-Erfassungsvorrichtung enthält.
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2A und 2B sind
Ablaufdiagramme zur Erläuterung
des Prinzips der Erfassung der Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit
und der Rotationsrichtung.
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3A ist
ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung
eines bestimmten Ausgangssignals von einer Magnetsensoreinheit.
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3B und 3C sind
Ablaufdiagramme, die die Ergebnisse der Erfassung und Korrektur
der Rotationsrichtung des Rades zeigen.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das die Operation eines in einer ECU angeordneten
Signaleingangsabschnitts darstellt.
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5A, 5B, 5C und 5D sind Diagramme
zur Erläuterung
eines bestimmten Beispiels einer Signalverarbeitung in dem Signaleingangsabschnitt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Rotationszustand-Erfassungsvorrichtung des Fahrzeugs, die eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, ist nachfolgend mit Bezug auf 1 bis 5D beschrieben.
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1 ist
eine Zeichnung, die schematisch einen Aufbau bzw. eine Konfiguration
eines Fahrzeugs darstellt, das die Rotationszustand-Erfassungsvorrichtung
der Ausführungsform
enthält.
Dieses Fahrzeug ist mit einem rechten Vorderrad 12, einem
linken Vorderrad 14, einem rechten Hinterrad 16 und
einem linken Hinterrad 18 ausgestattet und umfasst ferner
einen vorderen rechten Drehzahlgeber 20, einen vorderen
linken Drehzahlgeber 22, einen hinteren rechten Drehzahlgeber 24 und
einen hinteren linken Drehzahlgeber für die entsprechenden Räder 12, 14, 16 und 18.
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Ein
Ausgangssignal jedes Sensors 20, 22, 24 oder 26 wird
zu einer elektronischen Steuereinheit (im Folgenden als ECU bezeichnet) 10 geleitet,
die die Betriebszustände
des Fahrzeugs steuert bzw. regelt. Diese ECU 10 umfasst
einen Signaleingangsabschnitt 10a, der Signale von den
jeweiligen Sensoren 20, 22, 24 und 26 empfängt und
Informationen, die die Drehzahlen und die Rotationsrichtungen betreffen,
ausgibt, und einen ABS-Computer 10b, der das Bremsen des
Fahrzeugs steuert bzw. regelt, indem er die von dem Signaleingangsabschnitt 10a ausgegebenen
Informationen verwendet. Hier dient der Signaleingangsabschnitt
als das Rotationsrichtung-Erfassungsmittel, das Anhalteerfassungsmittel
und das Einschränkungsmittel.
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Die
ECU 10 enthält
ferner einen Antischlupfregelungs (TC) – Computer 10c, um
durch Verwenden der Informationen von dem Signaleingangsabschnitt 10a einen
Schlupf der Antriebsräder
zu verhindern, und einen Fahrzeugstabilisierungssteuerungs (VSC) – Computer 10d,
um auf der Grundlage der Informationen von dem Signaleingangsabschnitt 10a und
eines Gierratensensors 11 die Lage und das Verhalten des
Fahrzeugs in einer Kurve zu steuern bzw. zu regeln.
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Das
Fahrzeug ist mit einem Bremspedal 30 ausgestattet, um dem
Fahrer das Abbremsen des Fahrzeugs zu ermöglichen. Ein Hauptzylinder 32,
der mit dem Bremspedal 30 verbunden ist, erzeugt einen Bremshydraulikdruck
entsprechend einem Trethub des Bremspedals 30. Der Bremszylinderdruck
von dem Hauptzylinder 32 wird über einen Aktor 34 auf einen
vorderen, rechten Radzylinder 36, einen vorderen, linken
Radzylinder 38, einen hinteren, rechten Radzylinder 40 und
einen hinteren, linken Radzylinder 42 übertragen, die an den entsprechenden
Rädern 12, 14, 16 und 18 angeordnet
sind.
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Der
ABS-Computer 10b in der ECU 10 gibt ein Steuersignal
an den Aktor 34 aus, um Hydraulikdrücke der jeweiligen Radzylinder 36, 38, 40 und 42 an
den entsprechenden Rädern 12, 14, 16, 18 zu
regeln und damit die ABS-Regelung
beim Abbremsen des Fahrzeugs auszuführen.
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Zu
diesem Zweck besteht der ABS-Computer 10b aus einer CPU
zur Ausführung
von Programmen, Speichern wie etwa einem RAM, einem ROM und dergleichen
zum Speichern der Programme und Daten, und Schnittstellen für einen
Daten austausch mit dem Signaleingangsabschnitt 10a und
dem Aktor 34, wie dies gewöhnlich bei Computern der Fall
ist. Ein ABS-System, das ein Bord-System ist, umfasst das Bremspedal 30,
den ABS-Computer 10b, den Aktor 34, die Radzylinder 36, 38, 40 und 42 usw.
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Der
Drehzahlgeber 20, 22, 24, 26,
der an jedem Rad 12, 14, 16, 18 angeordnet
ist, besteht aus einem Rotor 20a, 22a, 24a und 26a,
der ein ringförmiges,
rotierendes Element ist, das gemeinsam mit dem Rad 12, 14, 16 und 18 rotiert,
und einer Magnetsensoreinheit 20a, 22b, 24b und 26b,
die ein Erfassungsmittel zum Erfassen des Passierens eines zu erfassenden
Abschnitts, der an dem Rotor 20a, 22a, 24a, 26a angeordnet
ist, und zum Ausgeben eines Erfassungssignals ist. Der zu erfassende
Abschnitt an jedem Rotor 20a, 22a, 24a, 26a kann
zum Beispiel eine Mehrzahl von Vorsprüngen sein, die jeweils aus einem
magnetischen Material bestehen und in regelmäßigen Abständen auf dem Umfang des Rotors
angeordnet sind.
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Jede
der Magnetsensoreinheiten 20b, 22b, 24b und 26b besteht
aus Halbleitermagnetsensoren wie etwa einem Paar von Hall-Elementen,
ein Paar von MR-Elementen oder dergleichen, und eine Signalverarbeitungsschaltung
erfasst das Passieren der Vorsprünge
oder dergleichen als eine minimale Änderung des Magnetfeldes und
erzeugt Signale in einer zur Übertragung
an die ECU 10 geeigneten Form.
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2A und 2B sind
Ablaufdiagramme zur Erläuterung
des Prinzips der Erfassung von Drehzahl und Rotationsrichtung mit
Hilfe der Magnetsensoreinheit 20b. 2A repräsentiert
ein Ausgangssignal von einem des Paars von Magnetdetektoren, und 2B repräsentiert
ein Ausgangssignal von dem weiteren Detektor. Die Drehzahl des Rades 12 kann
durch aufeinanderfolgendes Erfassen von Anstiegsintervallen t1,
t2 und t3 bzw. Intervallen zwischen An stiebsflanken von Impulsen
von einem der Detektoren erfasst werden, und die Rotationsrichtung
des Rades 12 kann auf der Grundlage der Phasendifferenz
zwischen Impulsen der zwei Detektoren erfasst werden.
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Die 3A, 3B und 3C sind
Ablaufdiagramme zur Erläuterung
eines bestimmten Ausgangssignals von der Magnetsensoreinheit 20b oder
dergleichen. 3A zeigt ein Ausgangssignal von
der Magnetsensoreinheit 20b, das auf der Grundlage der
in den 2A und 2B gezeigten Ausgangssignale
des Paars von Magnetsensoren erzeugt wird und in denen Anstiegsintervalle
von Impulsen Drehzahlen des Rades 12 und Pegel von Impulsen
Rotationsrichtungen des Rades 12 entsprechen. Und zwar
zeigen nieder-pegelige Impulse eine Vorwärtsrotation und hoch-pegelige
Impulse mit einer Einbuchtung im mittleren Abschnitt eine Rückwärtsrotation. 3B zeigt
ein normales Ergebnis bei einer Erfassung von Rotationsrichtungen
des Rades 12. Wenn in der vorliegenden Erfindung bestimmt wird,
dass das Rad 12 angehalten ist, führt der Signaleingangsabschnitt
auf der Grundlage des Ausgangssignals der Magnetsensoreinheit 20b eine
Verarbeitung zur Einschränkung
einer Änderung
der Rotationsrichtung aus.
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Genauer,
wenn der Signaleingangsabschnitt 10a bestimmt, dass die
Drehzahl des Rades 12 nicht mehr als ein vorbestimmter
Wert beträgt
und dass das Rad 12 angehalten ist, wird das Ausgangssignal der
Rotationsrichtung des Rades 12 in einem Zustand vor dem
Anhalten des Rades 12 gehalten, wie es in 3C gezeigt
ist. Insbesondere wird, wenn die Geschwindigkeit am Umfang des Rades 12 nicht mehr
als etwa 3 km/h beträgt,
d.h. wenn die Impulsintervalle von der Magnetsensoreinheit 20b,
umgewandelt von der Geschwindigkeit, nicht weniger als etwa 50 ms
werden, die Änderung
des Ausgangssignals der Rotationsrichtung ignoriert.
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4 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung der
Operation des Signaleingabeabschnitts 10a in der ECU 10.
Das von der Magnetsensoreinheit 20b ausgegebene Signal
wird zuerst in Drehzahlimpulse und eine die Rotationsrichtung betreffende
Information umgewandelt (Schritt S1). Anschließend werden die umgewandelten
Drehzahlimpulse entsprechend verarbeitet und von analogen Daten
in digitale Daten umgewandelt, um Informationen zu berechnen, die mit
der Drehzahl des Rades 12 (Raddrehzahldaten) in Beziehung
stehen (Schritt S2). Wenn bei dieser Gelegenheit die Geschwindigkeit
am Umfang des Rades 12 nicht mehr als etwa 3 km/h beträgt, wird angenommen,
dass das Rad 12 im Wesentlichen stillsteht, und die Raddrehzahldaten
werden auf Null gesetzt. Diese Raddrehzahldaten selbst können ein Ergebnis
einer Berechnung in dem ABS-Computer 10 sein.
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Es
wird dann auf der Grundlage der Raddrehzahldaten bestimmt, ob das
Rad 12 angehalten ist (Schritt 3). Wenn das Rad 12 im
Wesentlichen angehalten ist, d.h. wenn die Raddrehzahlen Null sind, geht
der Signaleingangsabschnitt zu Schritt S4 über, um die zuvor erfasste
Information als die die Rotationsrichtung betreffende Information
beizubehalten. Wenn hingegen das Rad 12 nicht angehalten
ist, d.h. wenn die Raddrehzahldaten nicht Null sind, geht der Signaleingangsabschnitt
zu Schritt S5 über,
um das Ausgangssignal selbst von der Magnetsensoreinheit 20b,
d.h. die momentan erfasste Information als die die Rotationsrichtung
betreffende Information, zu verwenden.
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Die
oben beschriebene Verarbeitung wird auf der Grundlage von Ausgangssignalen
von den restlichen Magnetsensoreinheiten 22b, 24b und 26b auch
für die
weiteren Räder 14, 16 und 18 ausgeführt. Diese
Operation führt
dazu, dass geeignete digitale Daten über die Raddrehzahlen und Rotationsrichtungen
der jeweiligen Räder 12, 14, 16 und 18 gewonnen
werden. Für
deren Rotationsrichtungen ist das Umschalten der Richtung, wenn
das Berechnungsergebnis der Raddrehzahl Null ist, eingeschränkt, wodurch
es möglich
ist, das Auftreten einer Fehlfunktion und das Auftreten eines Zustandsnachlaufens,
das das Wiederholte Umschalten des Vorzeichens ist, aufgrund eines
externen Magnetfeldes während
Anhaltesituationen der Räder
zu verhindern.
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5 ist eine Zeichnung zur Erläuterung
eines bestimmten Beispiels der Signalverarbeitung in dem Signaleingangsabschnitt 10a. 5A zeigt
eine Kennlinie, die eine tatsächliche
Raddrehzahlskurve zeigt. Gepunktete Linien, die sich horizontal
erstrecken, repräsentieren
Schwellenwerte (etwa 3 km/h), innerhalb derer die Raddrehzahl als
Null beurteilt wird. 5B ist eine Kennlinie, die die
Information über
die Rotationsrichtung unmittelbar nach der Umwandlung in Schritt
S1 von 4 zeigt. 5C ist eine
Kennlinie, die Information über
die Rotationsrichtung nach der Korrektur durch die Schritte S4,
S5 von 4 zeigt. 5D ist
eine Kennlinie, die die Informationen über die Raddrehzahl und Rotationsrichtung
zeigt, die schließlich
von dem Signalausgabeabschnitt 10a ausgegeben werden. Die
Informationen, die der Computer 10b und weitere von dem
Signaleingangsabschnitt 10a empfangen und dann verarbeiten,
sind digitale Daten.
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Wie
aus dem Vergleich zwischen 5B und 5C ersichtlich
ist, ist das Umschalten der Rotationsrichtung auf während des
Anhaltens beschränkt,
wo das Berechnungsergebnis der Raddrehzahl Null ist. Während eines
solchen Anhaltens ist es möglich,
das Auftreten einer Fehlfunktion der Rotationszustand-Erfassungsvorrichtung
und des Zustandsnachlaufens, das ein wiederholtes Umschalten des Vorzeichens
ist, aufgrund eines äußeren Magnetfeldes
zu verhindern.
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Der
ABS-Computer 10b arbeitet entweder in einem Normalbremsmodus,
einem Dekompressionsmodus, einem Haltemodus oder einem Druckzunahmemodus,
je nach Information über
die Raddrehzahl und Rotationsrichtung von dem Signaleingangsabschnitt 10a.
Die Funktion ist nachfolgend kurz ausgeführt. In dem Normalbremsmodus
liefert der ABS-Computer 10b kein
Steuersignal an den Aktor 34, so dass ein Hydraulikdruck,
der einem Trethub des Bremspedals 30 entspricht, zu jedem
der Radzylinder 36, 38, 40, 42 bei
den jeweiligen Rädern 12, 14, 16 und 18 übertragen
wird.
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In
dem Dekompressionsmodus wird auf der Grundlage der Erfassung einer
plötzlichen
Zunahme des Schlupfes eines Rades der Druck, mit dem einer der Radzylinder 36, 38, 40 und 42,
der dem Rad mit Schlupf zugeordnet ist, beaufschlagt wird, auf eine feste
Rate reduziert. In dem Haltemodus wird, um auf die Erholung des
Rades zu warten, der Hydraulikdruck, mit dem einer der Radzylinder 36, 38, 40 und 42,
der dem Rad mit Schlupf entspricht, beaufschlagt wird, in einem
Dekompressionszustand gehalten, in dem der Druck um einen vorbestimmten
Betrag von dem Druck, der dem Trethub des Bremspedals entspricht,
verringert ist.
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In
dem Druckerhöhungsmodus
wird, basierend auf einer Beurteilung, dass der Schlupf des Rades
gestoppt ist, der Hydraulikdruck des Radzylinders 36, 38, 40 oder 42 für das erholte
Rad in einem druckerhöhten
Zustand gehalten, in dem der Druck um einen vorbestimmten Betrag
gegenüber
dem im Haltemodus erhöht
ist, der dem Trethub des Bremspedals 30 entspricht. Sicheres
und schnelles Bremsen des Fahrzeugs kann auf der Grundlage der ABS-Steuerung
imple mentiert sein, um zwischen den Betriebsmodi wie oben beschrieben
umzuschalten.
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Der
TC-Computer 10c erfasst den Schlupf der Antriebsräder durch
Verwenden der Information von dem Signalausgabeabschnitt 10a und
der Information über
die Motordrehzahl von dem nicht dargestellten Motor und steuert
das Drosselventil des Motors und die Betätigung des Aktors 34,
wodurch wirksam das Durchdrehen der Antriebsräder verhindert wird.
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Der
VSC-Computer 10d erfasst die Vorzeichen des Schleuderns
und der Drift während
einer Kurvenfahrt durch Verwenden der Information von dem Signaleingangsabschnitt 10a und
von dem Gierratensensor 11 und steuert die Betätigung des
Aktors 34 und weiterer, um das Fahrzeug in einem stabilen Zustand
zu halten.
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Im
Betrieb der ECU 10 wie es oben beschrieben ist erfasst
der Signaleingangsabschnitt 10a exakt die Raddrehzahlen
und Rotationsrichtungen der jeweiligen Räder 12, 14, 16 und 18,
um so in angemessener Weise die ABS-Steuerung, die TC-Steuerung und die
VSC-Steuerung durch die jeweiligen Computer 10b, 10c und 10d auszuführen. Ferner,
da das Umschalten der Rotationsrichtung mit dem Berechnungsergebnis
der Raddrehzahl von Null eingeschränkt ist, ist es möglich, das
Auftreten einer Fehlfunktion und das Auftreten des Zustandsnachlaufens,
das das wiederholte Umschalten des Vorzeichens ist, durch ein externes
Magnetfeld während des
Anhaltens von einem der Räder 12, 14, 16 und 16 zu
verhindern.
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Insbesondere
in einer Situation, in der beurteilt wird, dass drei von all den
Rädern 12, 14, 16, 16 vorwärts rotieren
und das verbleibende rückwärts rotiert,
könnte
die ECU 10 eine Verarbeitung ausführen, bei der die Fahrtrichtung
des Fahrzeugs nicht erkennbar ist. In der obigen Ausführungsform
kann jedoch, da das Umschalten der Rotationsrichtung während eines
im Wesentlichen Anhaltens der Räder
verhindert wird, die Information über die Fahrtrichtung des Fahrzeugs
immer aufrecht erhalten werden, um so die Zustandssteuerung des
Fahrzeugs zu optimieren.
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Die
vorliegend Erfindung ist oben gemäß der Ausführungsform beschrieben, aber
es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die
obige Ausführungsform
begrenzt ist. Zum Beispiel war die obige Ausführungsform das Beispiel, in dem
die ECU 10 in den Signaleingangsabschnitt 10a, den
ABS-Computer 10b, den TC-Computer 10c und den VSC-Computer 10d,
entsprechend nach den Funktionen, getrennt war, jedoch können diese
arithmetischen Funktionen auch von einem einzigen Computer realisiert
werden.
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In
der Vorrichtung zur Erfassung des Rotationszustandes des Rades gemäß der vorliegenden Erfindung
schränkt
das Einschränkungsmittel,
wenn das Anhalteerfassungsmittel ein Anhalten eines Rades erfasst,
die Änderung
der von dem Rotationsrichtung-Erfassungsmittel erfassten Rotationsrichtung ein,
so dass die korrekte Rotationsrichtung in dem im Wesentlichen Anhaltezustand
des Rades ausgegeben wird, wodurch erreicht wird, dass die Bordsysteme
genau arbeiten.