JP2003509665A - 自動車の走行動特性状態を検出および評価する方法 - Google Patents

自動車の走行動特性状態を検出および評価する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、車輪力センサ、好ましくはタイヤセンサによって、自動車の走行動特性状態を検出および評価するための方法と制御回路(10)に関する。センサは車輪(12)またはタイヤ(15)に作用する横方向力の尺度として、少なくとも1個の回転するエンコーダ(17)と少なくとも1個の測定値ピックアップ(13,14)の間の予め調節した空隙(20)を使用する。車輪の力、特にタイヤセンサによって検出されるリム(16)およびまたはタイヤ(15)の変形の評価の誤差を低減できるようにするために、測定値ピックアップ(13,14)または信号調整装置の出力信号の、空隙(20)に依存する動作点が、予め定められた走行状態のときの動作点の予備調節に依存しないで調節される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、車輪力センサ、好ましくはタイヤセンサによって、自動車の走行動
特性状態を検出および評価するための方法と制御回路であって、上記センサが車
輪またはタイヤに作用する横方向力の尺度として、少なくとも1個の回転するエ
ンコーダと少なくとも1個の測定値ピックアップの間の予め調節した空隙を使用
する、方法と制御回路に関する。
【0002】 車両の走行状態を制御するための方法が多数知られている。この方法はタイヤ
に作用する力とトルクを検出するためにタイヤセンサを使用する。この場合、タ
イヤセンサ(SWTセンサ)とは、タイヤ内またはタイヤ上に取付けられたエン
コーダと、このエンコーダに付設されシャーシに動かないように配置された少な
くとも1個の測定値ピックアップであると理解される。ヨーロッパ特許第044
4109号公報ではタイヤのタイヤプロフィル範囲(タイヤ接触面)の変形が監
視され、WO96/10505ではタイヤのサイドウォールの変形(ねじれ変形
)が、回転軸線に対して異なる半径に配置された回転する車輪上の少なくとも2
個のマーキングを通過する間の時間測定によって検出される。タイヤに作用する
力によるタイヤの変形時に測定値ピックアップから出力された出力信号の間の位
相位置およびまたは振幅の変化を検出する車輪センサが、WO97/44673
に記載されている。エンコーダまたはタイヤサイドウォールに埋め込まれた磁気
領域と、例えばアクティブ式の磁気抵抗ピックアップとの間の空隙の大きさが信
号を形成する。この信号はタイヤに作用する側方からの力または横方向力の割り
当てのために使用される。従って、測定値ピックアップによって検出された信号
の変化は、タイヤサイドウォールの変形または変化を表す。この変形または変化
は車輪に作用する横方向力に基づいて生じ、車輪の回転軸線に関して外側の半径
と内側の半径に配置された2個の測定値ピックアップの間の位相位置の変化は、
縦方向力を計算するための信号を決定する。
【0003】 磁気エンコーダを備えた他の空気タイヤはドイツ連邦共和国特許出願公開第1
9620582号公報に記載されている。この公報を充分に参照されたし。この
ようなタイヤを備えた車輪に作用する力は、測定値ピックアップまたは信号調整
装置によって力と相関関係にある信号の形で表される。この力は自動車制御シス
テムにおいて、車両の制御または調整のため、特に車輪ブレーキのブレーキ圧を
加減およびまたは調節するために役立つ。
【0004】 車輪またはタイヤに作用する力と振幅信号およびまたは位相信号との機能的な
関係を決定する際に、例えばヨーロッパ特許出願公開第0352788号公報に
記載されているような測定リムが使用される。その際、空隙に比例する信号を再
現するために、測定値ピックアップをシャーシまたは車輪懸架装置に二重に配置
する必要がある。測定値ピックアップを配置または製作する際に生じる誤差およ
びまたは例えば異なるリムオフセットを有する異なる車輪リムシステムは、車輪
またはタイヤに作用する力を測定する際に偏差を生じることになる。
【0005】 本発明の根底をなす課題は、車輪の力、特にタイヤセンサによって検出される
リムおよびまたはタイヤの変形の評価の誤差を低減できるようにすることである
【0006】 この課題は本発明に従い、独立請求項記載の特徴によって解決される。従属請
求項は有利な実施形を示している。
【0007】 車輪力センサ、好ましくはタイヤセンサによって、自動車の走行動特性状態を
検出および評価するために、車輪またはタイヤに作用する横方向力の尺度として
、少なくとも1個の回転するエンコーダと少なくとも1個の測定値ピックアップ
の間の予め調節した空隙を使用すると有利である。本発明に従い、測定値ピック
アップまたは例えば測定値ピックアップの後に接続配置された信号調整装置の出
力信号の、空隙に依存する動作点が、その予備調節に依存しないで調節されるこ
とにより、信号品質の低下なしに、誤差を低減するように出力信号を処理するこ
とができる。というのは、測定値ピックアップとエンコーダの間の予め調節され
た間隔に依存しないで出力信号が決定されるからである。異なるオフセットと同
じ強度を有するリムを使用することができる。更に、振幅と横方向力の間の機能
的な表現を適合させることなく、測定値ピックアップの間隔を、分解領域にわた
って任意に変更可能である。
【0008】 当該の制御回路を次のように形成すると有利である。すなわち、車輪力センサ
、好ましくはタイヤセンサによって、自動車の走行動特性状態を検出および評価
するために、車輪またはタイヤに作用する横方向力の尺度として、少なくとも1
個の回転するエンコーダと少なくとも1個の測定値ピックアップの間の予め調節
した空隙を使用し、制御回路が決定ユニットを備え、この決定ユニットが測定値
ピックアップまたは信号調整装置の出力信号の、空隙に依存する動作点を、予め
定められた走行状態のときの動作点の予備調節に依存しないで調節すると有利で
ある。
【0009】 本発明では、測定値ピックアップとエンコーダの間の車両特有の間隔に対して
出力信号を適応させるように、方法と制御回路が形成される。合目的な方法と制
御回路では、縦方向力または横方向力が作用しない定常的な走行状態の際に出力
信号が少なくとも1つの公称値に標準化される。縦方向力または横方向力が作用
しない定常的な走行状態は入力量によって決定される。この入力量は慣用のセン
サによって準備され、少なくとも横方向加速度、縦方向加速度および操舵角速度
を含んでいる。この時点で好ましくは、車輪またはタイヤに対して、小さな縦方
向力または横方向力しか作用しないかまたは縦方向力または横方向力がほとんど
作用しない。その際、縦方向力または横方向力が作用しない定常的な走行状態の
条件として、次の個々の条件または任意に組み合わせられた条件が挙げられる。
【0010】 横方向加速度の絶対値<0.07g 縦方向加速度の絶対値<0.1 g 操舵角の絶対値<1° 操舵角速度の絶対値<20°/秒 前進走行 変速段に依存する速度 1速<10km/h 2速<30km/h 3速<50km/h 4速<100km/h 5速<150km/h 特にこれらのすべての条件が約70msの時間にわたって安定していると、出力
信号を関連づける(標準化する)ことができる値(公称値)が決定される。
【0011】 測定値ピックアップまたは信号調整装置によって供される出力信号は正弦状の
交流電圧信号または交流信号である。この信号の公称値は、定常的な走行状態の
条件を満足する場合、半波(振幅)のピーク値の度にあるいはエンコーダの極ま
たはマーキングが交替する度に決定される。公称値には、車輪およびまたはタイ
ヤに作用する横方向力の零点(オフセット)を示す値が割り当てられる。
【0012】 横方向力の決定は、車両の動的状態の間、振幅変化に依存して次式
【0013】
【数5】 に従って行われる。ここで、Amp=出力信号(振幅)、AmpNennwert=標準
化された出力信号(公称値)、AmpNutzwert=標準化された公称振幅に対する
振幅の比である。更に、空隙に対する振幅の依存性の逆関数によって、振幅変化
が次式
【0014】
【数6】 に従って間隔変化に戻される。ここで、DisNutzwert=間隔変化、k=図4の
センサ特性曲線から決定される負の定数である。
【0015】 横方向力は実質的に間隔変化の関数として決定可能である。
【0016】 本発明の実施の形態が図に示してある。次に、この実施の形態について詳しく
説明する。
【0017】 図1a.1bは、2個の磁界感知式測定値ピックアップ(センサ)13,14
に接続された制御回路10を示している。この測定値ピックアップは車輪12の
回転軸11から半径方向に間隔をおいて自動車のシャーシに配置されている。制
御回路は測定値ピックアップの構成部品であってもよいし、ABS(アンチロッ
クコントロールシステム)、TCS(トラクションスリップコントロールシステ
ム)、ESP(電子ドライビングスタビリティコントロールシステム)、EHB
(電気油圧式ブレーキ制御システム)、サスペンションコントロールシステムお
よびまたはEMB(電気機械式ブレーキ)コントロールシステムの別個のユニッ
トまたは構成部品であってもよい。車両タイヤ15は極性N,Sが交番する永久
磁石領域を有するエンコーダ17を備えている。永久磁石領域N,Sは車輪12
のタイヤ壁18に埋め込まれている。エンコーダ17と測定値ピックアップ13
,14の間隔は予め調節されている(空隙20)。タイヤに作用する縦方向力に
よって車輪(=タイヤ15を備えたリム16)が変形したときに、測定値ピック
アップ13,14は、測定値ピックアップ13,14から出力された測定信号の
間で生じる位相位置18の変化を検出する。更に、測定値ピックアップの少なく
とも一方13は、タイヤ15に作用する横方向力によって車輪12が変形したと
きに、測定信号の振幅19の変化を検出する。測定信号はセンサに一体化された
電子回路によって増幅され、出力信号に変換される。決定ユニット21では、空
隙20に依存する、測定値ピックアップ13の出力信号の動作点が、プリセット
に依存しないで調節される。そのために、車両の定常的な走行状態のときの出力
信号が公称値(基準値)として標準化され、手段21を介して公称値が横方向力
零点に相関させられる。それによって、振幅信号の変化と横方向力の変化の間に
再現可能な関係が生じる。
【0018】 磁界感知式測定値ピックアップ13でエンコーダ17の作用によって発生し、
ピーク値が空隙20と共に変化する正弦状の出力信号は、交流電圧信号でもよい
し、交流信号でもよい。交流信号は測定値ピックアップ13に付設された信号調
整装置において交流電圧信号に変換される。図3,4は空隙20と測定値ピック
アップ13の振幅信号の間の非線形でほとんど指数状の関係を示している。図2
には、出力信号の電圧(センサ電圧)が空隙20に対して記入され、図3には直
流電圧符号と正負符号を除いた出力信号が、空隙に対して記入されている。
【0019】 本発明による方法は次のように作用する。
【0020】 自動車のスタート後、走行状態が横方向加速度センサ、縦方向加速度センサ、
ヨーレイトセンサ、操舵角センサ等のような慣用のセンサの信号によって決定さ
れる。というのは、定常的な条件の場合にのみ、空隙20に対する振幅信号の適
応が達成されるからである。縦方向力または横方向力を生じない定常的な走行状
態を検出するためには、好ましくは次の条件を満たすべきである。
【0021】 横方向加速度の絶対値<0.07g 縦方向加速度の絶対値<0.1 g 操舵角の絶対値<1° 操舵角速度の絶対値<20°/秒 前進走行 変速段に依存する速度 1速<10km/h 2速<30km/h 3速<50km/h 4速<100km/h 5速<150km/h これらの条件を満足し、約70ms安定していると、縦方向力または横方向力を
生じない定常的な走行状態が存在する。そして、半波のピーク値の度にあるいは
エンコーダ17の磁気領域N,Sまたは極性またはマークが交替する度に、振幅
信号が標準化される。この公称値は横方向力零点または力オフセットと相関させ
られる。この横方向力零点または力オフセットは、力測定要素、好ましくは測定
リムにってほとんど同時に、車輪12に発生する力の影響下で決定される。横方
向力の値は定常的な走行状態の場合理想的には0Nである。
【0022】 力オフセットと相関させられて標準化された振幅信号の公称値から出発して、
車両の動的状態のときの横方向力は、振幅変化AmpNutzwertに依存して次式
【0023】
【数7】 に従って決定される。ここで、Amp=出力信号(振幅)、AmpNennwert=標
準化された出力信号(公称値)、AmpNutzwert=標準化された公称振幅に対す
る振幅の比である。更に、空隙に対する振幅の依存性の逆関数によって、振幅変
化は次式
【0024】
【数8】 に従って間隔変化に戻される。ここで、DisNutzwert=間隔変化、k=図4の
センサ特性曲線から決定される負の定数である。
【0025】 そして、横方向力は実質的に間隔変化の関数として決定可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1a,1bは横方向力またはサイドフォース下の車輪の変形を検出および評
価するための制御回路を示す図である。
【図2】 タイヤセンサの測定値ピックアップの特性曲線を示す図である。
【図3】 直流電圧符号と正負符号を取り除いた、図2の特性曲線を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 100 44 291.9 (32)優先日 平成12年9月7日(2000.9.7) (33)優先権主張国 ドイツ(DE) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),JP,US (72)発明者 ブレックマン・ハンス ドイツ連邦共和国、バート・ナウハイム、 フレーベルストラーセ、2 (72)発明者 ゴスラル・マリウス ドイツ連邦共和国、ブラウンシュヴァイ ク、シュンターストラーセ、6 Fターム(参考) 2F051 AA01 AB05 AB06 AC01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輪力センサ、好ましくはタイヤセンサによって、自動車の
    走行動特性状態を検出および評価するための方法であって、前記センサが車輪ま
    たはタイヤに作用する横方向力の尺度として、少なくとも1個の回転するエンコ
    ーダと少なくとも1個の測定値ピックアップの間の予め調節した空隙を使用する
    、方法において、測定値ピックアップまたは信号調整装置の出力信号の、空隙に
    依存する動作点が、予め定められた走行状態のときの動作点の予備調節に依存し
    ないで調節されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 定常的な走行状態のときの出力信号が少なくとも1つの公称
    値に標準化されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 出力信号が正弦状の交流電圧信号または交流信号であり、公
    称値が半波(振幅)のピーク値の度にあるいはエンコーダの極性またはマーキン
    グの交番の度に決定されることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 車輪またはタイヤに作用する横方向力の零点(オフセット)
    を示す値が公称値に割り当てられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一
    つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 横方向力が振幅変化に依存して次式 【数1】 に従って決定され、ここで、Amp=出力信号(振幅)、AmpNennwert=標準
    化された出力信号(公称値)、AmpNutzwert=標準化された公称振幅に対する
    振幅の比であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項6】 振幅変化が逆関によって次式 【数2】 に従って間隔変化に戻され、ここでDisNutzwert=間隔変化、k=負の定数で
    あることを特徴とする請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 横方向力が実質的に間隔変化の関数として決定されることを
    特徴とする請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 公称値が所定の走行状態を検出するまで保たれていることを
    特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 車輪力センサ、好ましくはタイヤセンサによって、自動車の
    走行動特性状態を検出および評価するための制御回路であって、前記センサが車
    輪またはタイヤに作用する横方向力の尺度として、少なくとも1個の回転するエ
    ンコーダと少なくとも1個の測定値ピックアップの間の予め調節した空隙を使用
    する、制御回路において、測定値ピックアップまたは信号調整装置の出力信号の
    、空隙に依存する動作点を、予め定められた走行状態のときの動作点の予備調節
    に依存しないで調節する決定ユニットを備えていることを特徴とする制御回路。
  10. 【請求項10】 定常的な車両運動時に、出力信号を少なくとも1つの公称
    値に標準化することを特徴とする請求項9記載の制御回路。
  11. 【請求項11】 測定値ピックアップまたは信号評価装置の出力信号が正弦
    状の交流電圧信号または交流信号であり、半波(振幅)のピーク値の度にあるい
    はエンコーダの極性またはマーキングの交替の度に、決定ユニットが公称値を決
    定することを特徴とする請求項9または10記載の制御回路。
  12. 【請求項12】 横方向力の零点(オフセット)を示す値を公称値に割り当
    てる手段が設けられ、決定ユニットが振幅変化に依存して次式 【数3】 に従って横方向力を決定し、ここで、Amp=出力信号(振幅)、AmpNennwe rt =標準化された出力信号(公称値)、AmpNutzwert=標準化された公称振幅
    に対する振幅の比であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一つに記載
    の制御回路。
  13. 【請求項13】 決定ユニットが逆関数によって次式 【数4】 に従って振幅変化を間隔変化に戻し、ここでDisNutzwert=間隔変化、k=負
    の定数であることを特徴とする請求項12記載の制御回路。
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