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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Detektieren einer Abnahme eines Reifenluftdrucks und ein Programm zum
Ermitteln eines Druckverlusts eines Reifens. Im Spezielleren betrifft
sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren einer Abnahme
eines Reifenluftdrucks und ein Programm zum Ermitteln eines Druckverlusts
eines Reifens, mit dem es möglich
ist, einen gleichzeitigen Druckverlust von zwei Radreifen von sowohl
Vorderrädern
als auch Hinterrädern
zu detektieren.
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Eine
Vorrichtung zum Detektieren einer Abnahme eines Reifenluftdrucks
(DWS), bei der der Druckverlust eines Reifens auf der Basis von
Dreh (Raddrehzahl)-Informationen von vier Radreifen, die an einem
Fahrzeug montiert sind, ist herkömmlicherweise
bekannt. Solch eine Vorrichtung stützt sich auf die Theorie, dass
eine Rotationsgeschwindigkeit oder eine Rotationswinkelgeschwindigkeit
eines Reifens mit Druckverlust im Vergleich mit den restlichen normalen
Reifen auf Grund einer Abnahme des Außendurchmessers (des Reifenradius
bei dynamischer Belastung) gegenüber
dem eines Reifens mit normalem Innenluftdruck erhöht ist.
Bei einem Verfahren zum Detektieren einer Abnahme eines Innendrucks
auf der Grundlage einer relativen Differenz der Rotationswinkelgeschwindigkeiten
von Reifen (es wird auf die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung
Nr. 305011/1988 verwiesen) wird DEL = {(F1 +
F4)/2 – (F2
+ F3)/2}/{(F1 + F2 + F3 + F4)/4} × 100(%)als ein ermittelter
Wert DEL verwendet. Hier bezeichnen F1 bis F4 Rotationswinkelgeschwindigkeiten
eines linken Vorderreifens, eines rechten Vorderreifens, eines linken
Hinterreifens bzw. eines rechten Hinterreifens.
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Da
jedoch ein Druckverlust auf der Grundlage einer Differenz der Summen
von Rotationswinkelgeschwindigkeiten der vier Räder ermittelt wird, die jeweils
diagonal in Bezug aufeinander angeordnet sind, ist es nicht möglich, einen
Druckverlust von beiden Vorderrädern
oder von beiden Hinterrädern gleichzeitig
zu detektieren. Es besteht daher die Gefahr, dass sich der Treibstoffverbrauch
auf Grund einer Erhöhung
des Rollwiderstands des Reifens verschlechtert und ein Reifenplatzer
verursacht werden könnte,
wenn weiter gefahren wird, ohne sich eines Druckverlusts bewusst
zu sein.
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Das
Dokument EP-A-0 650 856 offenbart ein System zum Bestimmen eines
Luftreifendrucks durch Vergleichen von Differenzen von Signalen
eines linken Vorderradsensors und eines rechten Vorderradsensors
und Signalen eines linken Hinterradsensors und eines rechten Hinterradsensors,
wenn das Kraftfahrzeug in einem stabilen Zustand betrieben wird,
z. B. wenn das Kraftfahrzeug nicht gebremst wird oder nicht in schwerem
Gelände
fährt.
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Im
Hinblick auf die obigen Tatsachen ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren einer
Abnahme eines Reifenluftdrucks bereitzustellen, mit denen es möglich ist,
einen gleichzeitigen Druckverlust von beiden Vorderrädern oder
beiden Hinterrädern
zu detektieren.
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Dieses
Ziel wird durch die Merkmale des Verfahren nach Anspruch 1 und die
Vorrichtung nach Anspruch 3 erreicht.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
der Vorrichtung zum Detektieren einer Abnahme des Reifenluftdrucks
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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2 ist
ein Blockdiagramm, das die elektrischen Anordnungen der Vorrichtung
zum Detektieren einer Abnahme eines Reifenluftdrucks von 1 veranschaulicht;
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3 ist
ein Beispiel eines Flussdiagramms der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Raddrehzahlverhältnis und
der Zeit veranschaulicht, wenn die vier Radreifen einen normalen
Innendruck aufweisen; und
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5 ist
eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Raddrehzahlverhältnis und
der Zeit veranschaulicht, wenn ein Druckverlust von beiden Vorderradreifen
25 % betragen hat.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung zum Detektieren einer Abnahme des
Reifenluftdrucks und das Programm zum Ermitteln eines Druckverlusts
eines Reifens gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nun auf der Grundlage der beiliegenden Zeichnungen
erklärt.
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Wie
in 1 gezeigt, dient die Vorrichtung zum Detektieren
einer Abnahme eines Reifenluftdrucks gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dazu, zu detektieren, ob ein Luftdruck irgend
eines von vier Reifen FL, FR, RL und RR (hierin nachfolgend allgemein
als Wi bezeichnet, wobei i = 1 bis 4, 1: linker Vorderreifen, 2:
rechter Vorderreifen, 3: linker Hinterreifen, 4: rechter Hinterreifen),
die an einem vierrädrigen Fahrzeug
montiert sind, abgenommen hat oder nicht, und umfasst ein übliches
Rotationsinformations-Detektionsmittel 1, das jeweils für jeden
der Reifen Wi vorgesehen ist.
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Das
Rotationsinformations-Detektionsmittel 1 kann ein Raddrehzahlsensor
zum Messen einer Raddrehzahl (Rotationsgeschwindigkeit) auf der Grundlage
der Anzahl von Impulsen sein, wobei Rotationsimpulse unter Verwendung
einer elektromagnetischen Aufnahme oder dergleichen oder eines Winkelgeschwindigkeitssensors
erzeugt werden, bei dem Strom durch Rotation wie z. B. bei einem
Dynamo erzeugt wird, wobei die Raddrehzahlen aus einer Spannung
davon gemessen werden. Ausgänge
des Rotationsinformations-Detektionsmittels 1 werden an eine
Steuereinheit 2, die ein Computer wie z. B. ein ABS sein
kann, geliefert. Eine Anzeige 3, die Flüssigkristallelemente, Plasmaanzeigeelemente
oder eine Kathodenstrahlröhre
umfasst, um über
einen Reifen Wi zu informieren, dessen Reifenluftdruck abgenommen
hat, und ein Initialisierungsschalter 4, der von einem
Fahrer betätigt
werden kann, sind mit der Steuereinheit 2 verbunden.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst die Steuereinheit 2 eine
E/A-Schnittstelle 2a, die zum Senden/Empfangen von Signalen
an/von eine/r externe/n Vorrichtung, eine CPU 2b, die als
ein Berechnungszentrum dient, ein ROM 2c, das darin ein
Steuerbetriebsprogramm für
die CPU 2b speichert, und einen RAM 2d, in den
Daten temporär
geschrieben und aus dem diese ausgelesen werden, wenn die CPU 2b Steueroperationen
durchführt.
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Impulssignale
werden entsprechend der Drehzahl der Reifen Wi (hierin nachfolgend
als „Raddrehzahlimpulse" bezeichnet) aus
dem Rotationsinformations-Detektionsmittel 1 ausgegeben.
In der CPU 2b werden die Rotationswinkelgeschwindigkeiten
Fi für
die jeweiligen Reifen Wi auf der Grundlage der Raddrehzahlimpulse
als Ausgang aus dem Rotationsinformations-Detektionsmittel 1 bei
festgelegten Abtastintervallen ΔT(s),
z. B. ΔT
= 1 Sekunde, berechnet.
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Da
die Reifen Wi derart hergestellt sind, dass sie Schwankungen (anfängliche
Differenzen) innerhalb von Standards umfassen, sind die effektiven Rollradien
der jeweiligen Reifen Wi (ein Wert, der durch Dividieren einer Distanz,
die gefahren wurde, durch eine einzige Drehung um 2 π erhalten
wird) nicht notwendigerweise identisch, obwohl alle Reifen Wi einen
normalen Innendruck aufweisen. Dies resultiert in Schwankungen der
Rotationswinkelgeschwindigkeiten Fi der
jeweiligen Reifen Wi. Somit werden korrigierte Rotationswinkelgeschwindigkeiten
F1i berechnet, um Schwankungen auf Grund
von anfänglichen
Differenzen aufzuheben. Im Spezielleren werden Korrekturen vorgenommen,
um F1i = F1
F12 = mF2
F13 = F3
F14, = nF4.zu
erfüllen.
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Die
Korrekturkoeffizienten m und n werden als m = F1/F2 und n = F3/F4 auf der Grundlage von Rotationswinkelgeschwindigkeiten
Fi erhalten, wenn die Rotationswinkelgeschwindigkeiten
Fi unter der Voraussetzung berechnet wurden,
dass das Fahrzeug eine Geradeausfahrt durchführt. Dann werden Raddrehzahlen
Vi der jeweiligen Reifen auf der Grundlage von F1i berechnet.
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Wenn
deutliche Unterschiede beim Vergleich einer Raddrehzahl der beiden
Vorderradreifen mit einer Raddrehzahl von beiden Hinterradreifen, wenn das
Fahrzeug auf einer ebenen Straße
fährt und
weder beschleunigt noch verzögert,
festgestellt werden, ist es möglich
festzustellen, dass beide der beiden Vorderradreifen oder der beiden
Hinterradreifen einen gleichzeitigen Druckverlust aufweisen.
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Demgemäß ist die
vorliegende Ausführungsform
mit einem Rotationsinformations-Detektionsmittel 1, das
eine Raddrehzahl detektiert, die die Rotationsinformationen der
jeweiligen Reifen Wi darstellt; einem Rotationsinformations-Speichermittel,
das die Raddrehzahl der jeweiligen Reifen Wi speichert; einem Fahrbedingungs-Detektionsmittel,
das detektiert, ob das Fahrzeug auf einer ebenen Straße fährt oder
nicht; einem Beschleunigungs/Verzögerungs-Detektionsmittel, das
detektiert, ob das Fahrzeug weder beschleunigt noch verzögert; einem
Vergleichsmittel, das Rotationsinformationen von beiden Vorderrädern mit
der Raddrehzahl von beiden Hinterrädern vergleicht, wenn festgestellt
wurde, dass das Fahrzeug auf einer ebenen Straße fährt und dass das Fahrzeug weder
beschleunigt noch verzögert;
und einem Druckverlust-Ermittlungsmittel, das einen gleichzeitigen
Druckverlust von beiden Vorderradreifen oder einen gleichzeitigen
Druckverlust von beiden Hinterradreifen auf der Grundlage einer
Beziehung zwischen einem Wert, der durch Vergleich der Raddrehzahl
von beiden Vorderrädern
und beiden Hinterrädern
erhalten wird, und einem festgelegten Schwellenwert ermittelt, versehen.
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Das
Fahrbedingungs-Detektionsmittel ist zusammengesetzt aus einem Fahrwiderstands-Berechnungsmittel,
das einen Fahrwiderstandswert auf der Grundlage der Fahrkraft, Beschleunigung
und des Gewichts des Fahrzeugs beschafft, und einem Fahrwiderstands-Vergleichsmittel,
das den Fahrwiderstandswert mit einem im Voraus gespeicherten Fahrwiderstandswert,
wenn auf einer ebenen Straße
gefahren wird, vergleicht.
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In
dem Programm zum Ermitteln eines Druckverlusts eines Reifens gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist die Steuereinheit 2 derart hergestellt, dass sie als
das Rotationsinformations-Speichermittel, das die Raddrehzahl der
jeweiligen Räder Wi
speichert; das Fahrbedingungs-Detektionsmittel, das
detektiert, ob das Fahrzeug auf einer ebenen Straße fährt oder
nicht; das Beschleunigungs/Verzögerungs-Detektionsmittel,
das detektiert, ob das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert; das
Vergleichsmittel, das die Raddrehzahl von beiden Vorderrädern mit
der Raddrehzahl von beiden Hinterrädern vergleicht, wenn festgestellt
worden ist, dass das Fahrzeug auf einer ebenen Straße fährt, und dass
das Fahrzeug weder beschleunigt noch verzögert; und das Druckverlust-Ermittlungsmittel,
das einen gleichzeitigen Druckverlust von beiden Vorderradreifen
oder einen gleichzeitigen Druckverlust von beiden Hinterradreifen
auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einem Wert, der durch
Vergleich der Raddrehzahl von beiden Vorderrädern und beiden Hinterrädern erhalten
wird, und einem festgelegten Schwellenwert ermittelt, dient. Darüber hinaus
ist in dem Programm zum Ermitteln eines Druckverlustes eines Reifens
die Steuereinheit 2 derart hergestellt, dass sie als ein
Fahrwiderstands-Berechnungsmittel, das einen Fahrwiderstandswert
auf der Grundlage der Fahrkraft, Beschleunigung und des Gewichts
des Fahrzeugs beschafft, und ein Fahrwiderstands-Vergleichsmittel
dient, das den Fahrwiderstandswert mit einem im Voraus gespeicherten
Fahrwiderstandswert, wenn auf einer ebenen Straße gefahren wird, vergleicht.
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Es
ist möglich,
auf der Grundlage eines Werts eines Fahrwiderstands, der aus der
Fahrkraft, der Beschleunigung und dem Gewicht m des Fahrzeuges erhalten
wird, zu ermitteln, ob das Fahrzeug auf einer ebenen Straße fährt oder
nicht. Im Spezielleren ist im Allgemeinen die folgende Gleichung
(1) als eine Beziehung zwischen der Fahrkraft, dem Fahrwiderstand,
der Beschleunigung und dem Gewicht m des Fahrzeuges erfüllt: Fahrkraft = Fahrwiderstand
+ m × Beschleunigung (1)
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Als
Erstes wird das Verfahren zum Beschaffen der Fahrkraft erklärt.
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Die
Fahrkraft kann, aus einer Fahrleistungskurve (durch Prospekte oder
Kataloge des Fahrzeuges beschafft werden, wenn die Raddrehzahl (km/h) und
die Position des Gangrades) bekannt sind. Während solch eine Fahrleistungskurve
beschafft wird, wenn die Drosselklappe vollständig offen ist, sollten ähnliche
Fahrleistungskurven im Voraus für
verschiedene Öffnungsgrade
der Drosselklappe beschafft werden, sodass es möglich ist, die Fahrkraft zu
beschaffen, auch wenn die Drosselklappe nicht vollständig offen
ist. Solche Fahrleistungskurven werden in dem Beschleunigungs/Verzögerungs-Detektionsmittel
gespeichert.
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Als
Nächstes
wird die Beschleunigung aus einer Differenz zwischen der aktuellen
und der vor einer Sekunde erhaltenen Raddrehzahl beschafft, wenn
diese aus den Raddrehzahlen der vier Räder oder der durchschnittlichen
Raddrehzahl der mitlaufenden Räder
beschafft wurde. Beispielsweise ist die Beschleunigung/Verzögerung des
Fahrzeuges Afn durch die folgende Gleichung
(2) aus der durchschnittlichen Raddrehzahl Vfn der
mitlaufenden Räder
und der durchschnittlichen Raddrehzahl Vfn–1 gegeben,
die der durchschnittlichen Raddrehzahl Vfn der
mitlaufenden Räder
um eins vorausgeht. Afn = (Vfn – Vfn–1)/Δt/g (2)
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Hier
ist Δt ein
Zeitintervall (Abtastzeit) zwischen der durchschnittlichen Raddrehzahl
Vfn und Vfn–1 der
mitlaufenden Räder,
berechnet auf der Grundlage der Raddrehzahldaten, und g ist die
Erdbeschleunigung.
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Somit
ist es möglich,
durch Substituieren der erhaltenen Fahrkraft und der Beschleunigung
in die Gleichung (1) den Fahrwiderstand zu erhalten. Der Fahrwiderstandswert
wird allgemein durch Summieren eines Rollwiderstands, Luftwiderstands
und Steigungswiderstands beschafft, und da Zunahmen/Abnahmen des
Steigungswiderstands vorhanden sind, wenn das Fahrzeug auf einer
nicht ebenen Straße fährt, kann
der Betriebszustand des Fahrzeugs durch Vergleich des erhaltenen
Werts mit einem im Voraus beschafften Laufwiderstandswert beim Fahren
auf einer ebenen Straße
beschafft werden. Im Spezielleren wird der Fahrwiderstand erhöht, wenn
bergauf gefahren wird, während
er verringert wird, wenn bergab gefahren wird.
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Aus
der Beschleunigung wird unterschieden, ob sich das Fahrzeug in einem
Beschleunigungs- oder Verzögerungszustand
befindet oder nicht. Im Spezielleren werden, wenn das Fahrzeug sich
in einem Zustand befindet, indem es auf einer ebenen Straße nicht
beschleunigt oder verzögert,
in dem Fahrzeug keine Änderungen,
dass die Beschleunigung zunimmt oder extrem abnimmt, festgestellt. Demgemäß ist es
möglich
festzustellen, dass das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert, sofern
der Wert für
die Beschleunigung nicht in einen bestimmten Bereich fällt. Da
solch ein bestimmter Bereich für die
Beschleunigung von Fahrzeug zu Fahrzeug verschieden ist, wird im
Voraus auf einer ebenen Straße in
einem Zustand, in dem das Fahrzeug weder beschleunigt noch verzögert (zum
Beispiel im Leerlauf), gefahren, um einen Bereich zu bestimmen.
Dieser Bereich kann zum Beispiel –0,1G bis –00,5G betragen und wird im
Voraus in dem Beschleunigungs/Verzögerungs-Detektionsmittel gespeichert.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist es auch möglich,
den ermittelten Wert durch Korrigieren der Raddrehzahl der Antriebsräder in Abhängigkeit
des Zustands einer Neigung der Straßenoberfläche zu korrigieren. Im Speziel leren
nimmt die Raddrehzahl des Antriebsrades zu, je größer die
Neigung wird. Wenn somit die Neigung zum Beispiel 70 % beträgt, wird
die Raddrehzahl der Antriebsräder
durch 1,002 dividiert. Ferner wird die Raddrehzahl durch Dividieren
der Raddrehzahl der Antriebsräder
um 1,001 korrigiert, wenn die Steigung 30 % beträgt. Da solche Korrekturkoeffizienten
von 1,002 und 1,001 von Fahrzeug zu Fahrzeug verschieden sind, werden
sie durch Fahren im Voraus beschafft.
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Funktionen
der Vorrichtung zum Detektieren einer Abnahme eines Reifenluftdrucks
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
werden nunmehr unter Bezugnahme auf 3 erklärt.
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Als
Erstes wird festgestellt, dass das Fahrzeug auf einer ebenen Straße (Zustand
1) gefahren wird und das Fahrzeug weder beschleunigt noch verzögert (Zustand
2) (Schritt S1). Wenn beide Zustände
1 und 2 zutreffen, wird eine Summe von Raddrehzahlen von beiden
Vorderradreifen (VF) beschafft, worauf eine Summe von Raddrehzahlen
von beiden Hinterradreifen (VR) beschafft wird (Schritte S2, S3). Danach
wird ein Verhältnis
der Raddrehzahl von beiden Vorderradreifen zu der von beiden Hinterradreifen
(VL/VR) beschafft (Schritt S4). Wenn dieses Verhältnis als VRATIO bezeichnet
wird, nähert
sich VRATIO 1, da die Raddrehzahl von beiden Vorderrädern normalerweise
im Wesentlichen gleich der Raddrehzahl der beiden Hinterräder sein
wird, wenn die Reifen einen normalen Innendruck aufweisen. Im Gegensatz
dazu wird VRATIO von 1 zurückgehen,
wenn beide Räder
entweder an der Vorderseite oder der Hinterseite einen Druckverlust
aufweisen. Ein Absolutwert eines Betrags einer Schwankung des Raddrehzahlverhältnisses
in Bezug auf 1 (1-VRATIO) wird demgemäß beschafft (Schritt S5). Dann
wird festgestellt, ob dieser Absolutwert DVRATIO einen festgelegten
Schwellenwert von z. B. 0,003 überschritten
hat (Schritt S6), und wenn dieser nicht weniger als 0,003 be trägt, wird
festgestellt, dass entweder beide Vorderräder oder beide Hinterräder einen gleichzeitigen
Druckverlust aufweisen (Schritt S7). Der Schwellenwert kann durch
Daten, die bei einem im Voraus durchgeführten Fahren unter Druckverlust-Zuständen beschafft
wurden, festgelegt werden.
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Es
sollte angemerkt werden, dass es gemäß der vorliegenden Ausführungsform
möglich
ist, einen Druckverlust eines einzelnen Radreifens zu ermitteln,
während
es auch möglich
ist, einen gleichzeitigen Druckverlust von beiden Vorderrädern oder
einen gleichzeitigen Druckverlust von beiden Hinterrädern von
den vier Rädern
zu ermitteln, um die Genauigkeit der Ermittlung eines Druckverlustes
zu verbessern. Wenn beispielsweise der Schwellenwert zum Ermitteln
eines Druckverlust als ein Schwellenwert zum Ermitteln, dass beide
Radreifen entweder vorne oder hinten einen gleichzeitigen Druckverlust von
25 % aufweisen, festgelegt ist, ist es möglich zu ermitteln, dass ein
einziger Reifen einen Druckverlust von 50 aufweist.
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Während die
vorliegende Erfindung nun unter Bezugnahme auf ein Beispiel davon
erklärt
wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solch ein Beispiel
allein beschränkt.
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BEISPIEL 1
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Ein
FR (Frontmotor/Heckantrieb)-Fahrzeug, an dem Sommerreifen mit normalem
Innendruck (2,2 × 105 Pa) aufgezogen waren, wurde bereitgestellt. Die
Reifengröße betrug
215/50R17. Ein Fahrzustand des Fahrzeuges war ein Zustand, in dem
das Fahrzeug auf einer ebenen Straße auf einer geraden Strecke
gefahren wurde, wobei zwei Personen darin fuhren und der Fahrzustand
von 100 (km/h) zu einem Leerlauf für eine Verzögerung auf 50 (km/h) geändert wurde.
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BEISPIEL 2
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Das
Fahrzeug wurde nach einem Druckverlust des linken Vorderrades und
des rechten Vorderrades (von beiden Vorderrädern) des Fahrzeugs um jeweils
25 % unter denselben Fahrbedingungen gefahren.
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Das
Raddrehzahlverhältnis
von Vorder- und Hinterrädern
DLR (VRATIO), das Raddrehzahlverhältnis auf der rechten und auf
der linken Seite DFR und das Raddrehzahlverhältnis DEL von diagonalen Summen
wurde beschafft. Die Ergebnisse sind in den 4 und 5 gezeigt.
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Aus 4 ist
ersichtlich, dass alle der DLR, DFR und DEL bei normalem Innendruck
nahe bei 1 liegen. Andererseits wird aus 5 ersichtlich,
dass der Betrag der Schwankung des Raddrehzahlverhältnisses
von Vorder- und Hinterrädern
DLR (VRATIO) groß ist
und durchschnittlich 0,003 übersteigt
und nicht weniger als 1,003 beträgt,
wenn beide Vorderräder
einen Druckverlust von 25 % aufweisen. Mit dieser Anordnung ist
es möglich
zu ermitteln, dass beide Vorderradreifen einen gleichzeitigen Druckverlust
aufweisen.
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Wie
bisher erklärt,
ist es möglich,
einen gleichzeitigen Druckverlust von beiden Vorderradreifen oder
von beiden Hinterradreifen zu ermitteln, wenn die vorliegende Erfindung
verwendet wird.