JP2010536638A - 車両タイヤ上または車両タイヤ内のセンサの作動方法およびセンサ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、例えばタイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間を検出する、車両タイヤ上または車両タイヤ内のセンサ、例えば加速度センサの作動方法に関する。センサを車両タイヤの回転時の第１の期間においては第１のサンプリングレートでもって作動され、第２の期間においては第２のサンプリングレートでもって作動される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載されている車両タイヤ上または車両タイヤ内のセンサの作動方法に関する。

その種のセンサ装置は周知である。例えば、刊行物WO 02/092 364 A2からは、加速度センサが車両タイヤの縁部領域に配置されており、加速度センサに作用する接線力の高周波変化が車輪の回転中に測定される。回転する車両タイヤにおける加速度センサに作用する力の比較的高速に生じる変化を検出するために、加速度センサを十分に高いサンプリングレートでサンプリングすることが必要である。この種の高いサンプリングレートはエネルギ消費が比較的高いことが欠点である。このことは殊に、車両タイヤにおいてバッテリ作動式の加速度センサおよび／またはエネルギ変換器により作動される加速度センサが使用される場合には著しい欠点となる。

発明の概要
独立請求項に記載されている、車両タイヤ上または車両タイヤ内のセンサを作動させるための本発明による方法および本発明によるセンサ装置は、機能または測定精度が維持されたまま、従来技術に比べて著しく低いエネルギ消費でセンサが作動されるという利点を有する。このことは、必要な測定データの記録に使用される重要な測定領域においてのみセンサが比較的高い、したがってエネルギ消費の高いサンプリングレートで作動されるのに対し、センサはその他の余り重要でない測定領域においてはエネルギが節約された比較的低いサンプリングレートで作動されるようなセンサの周期的な作動によって達成される。有利には、余り重要でない測定領域においてセンサはスイッチオフされる。重要な測定領域は殊に第１の期間内にあり、余り重要でない測定領域は第２の期間内にある。第２の期間は通常の場合、第１の期間よりも著しく長いので、殊に有利には、エネルギをより多く節約することができる。センサの周期的な動作は有利であり、周期持続時間は第１の期間および第２の期間から成る。したがって周期持続時間は実質的に車両タイヤの回転時間に相当する。重要な測定データは、センサタイヤ区間のタイヤ接触領域への移行時およびタイヤ接触領域からの移行時にセンサに作用する加速度の変化を含む。加速度の比較的大きな変化の発生によって検出可能なこの移行の時間値の処理、および／または、発生した２回の移行時の間の期間の処理によりタイヤ接触時間および／またはタイヤ回転時間を決定することができる。タイヤ接触時間中は実質的に重力がセンサに作用し、その他の領域においてはタイヤの回転によって惹起される遠心力のセンサへの作用が支配的になることによって、移行領域においては加速度の比較的大きな変化が生じる。センサタイヤ区間はタイヤ接地面の一部を含み、この部分は半径方向においてセンサと実質的に重畳している。本発明の範囲においてタイヤ接触面は車両タイヤと走行路の接触領域を表し、タイヤ接触時間はタイヤが回転している間にタイヤ接地面の無限小の部分領域が走行路と接触している持続時間を表し、タイヤ回転時間は車輪軸に関してタイヤが回転している時間ないし３６０°完全に回転するまでの時間を表す。第２の期間の持続時間は、殊にタイヤ回転時間およびタイヤ接触面に依存して選定されるので、有利には第２の期間はタイヤ接触持続時間を差し引いたタイヤ回転持続時間よりも短い。これによって殊に有利には、センサの作動が余り重要でない測定領域においてのみ第１のサンプリングレートでもって行われ、重要な測定領域、すなわち移行領域もしくはセンサタイヤ区間のタイヤ接触時間においては第２のサンプリングレート、殊に比較的高いサンプリングレートでもって行われる。殊に、第１の期間および第２の期間の永続的な適合ないし最適化が殊に速度変化時に実施されるので、機能および測定精度が維持されたままエネルギは最大限に節約される。タイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間に依存して、殊に有利には、タイヤ接触面、タイヤ円周、タイヤ接地面および／またはタイヤ接地面の放物線軌道速度を検出することができる。殊に有利には、別のセンサによって作動中のサンプリングレートの適合および／またはタイヤ回転時間の（例えば振動を介する）検出が行われるので、殊にセンサはタイヤ接触面に進入した際にのみスイッチオンされる。

別の有利な実施形態によれば、第１の期間はタイヤ接触時間を差し引いたタイヤ回転時間よりも短く、第２の期間はタイヤ接触時間よりも長く、周期持続時間はタイヤ回転時間に実施的に相当する。したがって殊に有利には、第２の期間は少なくとも重要な測定領域全体にわたり存在し、他方第１の期間は重要な測定領域から外れて設けられていることが保証される。これによって移行の時間値が比較的高いサンプリングレートで検出されるが、移行が生じない期間に関してサンプリングレートは低いか０である。

別の有利な実施形態によれば、センサは周期持続時間で周期的に作動する前に、第３の期間の持続時間にわたり第３のサンプリングレートでもって作動される。殊に、第３のサンプリングレートは第１のサンプリングレートよりも高く、且つ第２のサンプリングレートよりも低く、および／または、第３の期間は少なくともタイヤ回転時間および／または少なくともタイヤ接触時間を有し、且つ有利にはタイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間の算出に使用される。第１の期間および／または第２の期間をタイヤ接触時間および／またはタイヤ回転時間に依存して初期に決定するために、タイヤ接触時間および／またはタイヤ回転時間の算出が第３の期間において行われ、殊に第２のサンプリングレートよりも粗いサンプリングレートで測定量が粗く求められる。殊に、タイヤ接触時間が一度経過すると、例えば適切な空気圧を有する車両タイヤのタイヤ回転時間とタイヤ接触時間との間の経験上の関係（通常の場合９０：１０）を介して、タイヤ回転時間を大まかに見積もることができる。

別の有利な実施形態によれば、異なるサンプリングレートを有する期間が別のセンサおよび／またはエネルギ変換器によって設定される。したがって殊に有利には、別のセンサおよび／またはエネルギ変換器、例えば振動センサを介してタイヤ回転時間を外部で識別することができ、期間の長さはこの外部で求められたタイヤ回転時間に依存して決定される。

別の有利な実施形態によれば、センサを用いてセンサに作用する力の変化、および／または、作用する力の少なくとも２回の変化の間の期間が測定され、また相応の時間値が記憶されるので、殊に有利にはタイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間を決定するために複数の時間値が相互に処理される。

別の有利な実施形態によれば、車両の満載測定および／または車両タイヤのパターン深さ検出および／または走行路の状態検出が、殊にタイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間に依存して実施される。本発明の枠内において、タイヤ回転時間ないしタイヤ接触時間はタイヤ回転速度ないしタイヤ接触面と等価である。

本発明の別の対象は、本発明による方法を実施するセンサ装置であり、このセンサ装置はセンサとカウンタと記憶ユニットを有し、少なくともセンサは車両タイヤ内、有利には車輪軸に対して０よりも大きい半径を有する領域に配置されている。殊に有利には、この種のセンサ装置により、従来技術に比べて著しくエネルギが節約された、タイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間の検出が可能であり、殊にセンサは作用する力の変化を検出し、その力の変化がサンプリングされた際にカウンタのその都度の時間値が記憶ユニットに記憶される。したがって、例えば中央の計算ユニットにおいてタイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間を決定するために時間値を引き続きさらに処理することができる。作用する力の比較的大きい変化しかその都度検出されないので、有利には、比較的低い解像度を有する加速度センサを読み出すためにアナログ・ディジタル変換器が使用される。したがってセンサ装置のエネルギ消費をさらに低減することができる。

本発明の実施例を図面に示し、以下において詳細に説明する。

本発明の実施例によるセンサ装置を示す。 実施例によるセンサ装置においてセンサに作用する力のグラフを示す。

図１には、本発明の実施例によるセンサ装置１０が示されており、このセンサ装置１０においてはセンサ１、殊に加速度センサが車両タイヤ２の領域に配置されており、この領域は車輪軸１１に対して０より大きい半径１２を有しているので、センサは殊にタイヤ接地面１７の領域に設けられている。タイヤ接触面４０はタイヤ接地面１７と走行路１８との間の接触領域によって形成される。センサタイヤ区間１７’はタイヤ接地面１７の一部を含み、この部分は半径方向において、半径１２に平行にセンサ１と実質的に重畳している。センサタイヤ区間１７’が車輪軸１１を中心とした車両タイヤ２の回転４１に基づきタイヤ接触面４０内にある場合には、重力（１ｇ）が実質的にセンサ１に作用し、それに対しセンサタイヤ区間１７’がタイヤ接触面４０から離れると即座にセンサ１には遠心力３７が作用する。

図２には、実施例によるセンサ装置１０におけるセンサ１に作用する力８が時間単位でプロットされているグラフが示されており、縦軸８’には作用する力の目盛りがプロットされており、横軸２０には時間の目盛りがプロットされている。作用する力８の経過はセンサタイヤ区間１７’がタイヤ接触面４０に移行する際、またはタイヤ接触面４０から移行する際に比較的大きい変化９をその都度示し、この変化９の相応の第１の時間値２０’と第２の時間値２０"との差はタイヤ接触時間４を含む。後続の移行で始まる次の周期を特徴付ける第３の時間値２０’"と第１の時間値２０’との差はタイヤ回転時間３を含む。第１の期間５はタイヤ接触時間４を差し引いたタイヤ回転時間３に相当する期間内にあり、第２の期間６はタイヤ接触時間４の期間内にあり、この期間は殊に開始時点と終了時点に重畳している。有利には、作用する力８の経過を変更することによって、この作用する力の大きな変化９を早期に検出することができ、作用する力８の経過はこの変更中に局所的な最小値５１を示す。殊に有利には、作用する力８の経過の時間的な導関数が測定される。第３の期間においては、差し当たりセンサ１の比較的低いサンプリングレートでもってタイヤ回転時間４および第１の移行時間ｔ１、それに続く第２の移行時間ｔ１およびこの第２の移行時間ｔ２に続く第３の移行時間ｔ３が記憶される。精度を高めるために、さらなる移行時間を考察することも可能である。したがってタイヤ回転時間は第３の移行時間と第１の移行時間の差ｔ３−ｔ１から生じる。これによって、センサタイヤ区間１７’はどの時点において再びタイヤ接触面４０に移行するかが算出され、この場合センサ１はこの移行時点まで第１の期間５の持続時間にわたりスイッチオフされる。この移行時点の直前にセンサ１は比較的高い第２のサンプリングレートで再びスイッチオンされ、タイヤ接触面４０が第２の期間６にわたりサンプリングされ、さらなる移行時のさらなる時間値が記憶される。別の時間値に依存して、タイヤ回転時間３が再び算出および／または補正され、センサ１は新たに算出または補正された第１の期間５にわたりスイッチオフされる。したがって第１の期間５および第２の期間６の長さが永続的に適合されるので、例えば車両速度の変化が即座に考慮される。タイヤ接触時間４を差し引いた第１の期間５とタイヤ回転時間３との差は、車両の不意の加速操作または減速操作が第２の期間６における測定値の損失を生じさせないために、殊に車両の速度に依存して適合される。択一的に、初期の第３の期間がさらに設けられており、この第３の期間においてはタイヤ接触時間４のみが検出され、その直後にセンサ１がスイッチオフされる。タイヤ回転時間３はこの場合、タイヤ接触時間５にのみ依存して決定される。

Claims (12)

1. 例えばタイヤ回転時間（３）および／またはタイヤ接触時間（４）を検出する、車両タイヤ（２）上または車両タイヤ内のセンサ（１）、例えば加速度センサ（１）の作動方法であって、
   前記センサ（１）を前記車両タイヤ（２）の回転時の第１の期間（５）においては第１のサンプリングレートでもって作動させ、前記車両タイヤ（２）の回転時の第２の期間（６）においては第２のサンプリングレートでもって作動させることを特徴とする、センサの作動方法。
2. 前記第１の期間および／または前記第２の期間をタイヤ回転時間および／またはタイヤ接触時間に依存して調整する、請求項１記載の方法。
3. 前記第１の期間（５）は前記第２の期間（６）よりも長く、且つ、前記第２のサンプリングレートは前記第１のサンプリングレートよりも高く、有利には前記サンプリングレートは０である、請求項１または２記載の方法。
4. 前記センサ（１）を前記第１の期間および前記第２の期間から成る周期持続時間（７）でもって周期的に作動させる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記第１の期間は前記タイヤ接触時間（４）を差し引いた前記タイヤ回転時間（３）よりも短く、前記第２の期間は前記タイヤ接触時間（４）よりも長く、前記周期持続時間（７）は実質的にタイヤ回転時間（４）に相当する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記センサ（１）は前記周期持続時間（７）での周期的な作動の前に、第３の期間の持続時間にわたり第３のサンプリングレートでもって作動される、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記第３のサンプリングレートは前記第１のサンプリングレートよりも高く、且つ前記第２のサンプリングレートよりも低い、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記第３の期間は少なくともタイヤ回転時間（３）および／または少なくともタイヤ接触時間（４）を含み、有利にはタイヤ回転時間（３）および／またはタイヤ接触時間（４）の算出に使用される、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 異なるサンプリングレートを有する期間を別のセンサおよび／またはエネルギ変換器によって設定する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記センサ（１）により該センサ（１）に作用する力（８）の変化、および／または、作用する力の少なくとも２回の変化（９）の間の期間を測定し、有利には相応の時間値（２０）を記憶する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 車両の満載測定および／または前記車両タイヤのパターン深さ検出および／または走行路の状態検出を実施する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法を実施するセンサ装置（１０）において、
    センサ（１）とカウンタと記憶ユニットを有し、少なくとも前記センサ（１）は車両タイヤ上または車両タイヤ内、有利には車輪軸（１１）に対して０よりも大きい半径（１２）を有する領域に配置されていることを特徴とする、センサ装置（１０）。

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