JP3996957B2 - タイヤ状態のモニタ装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は請求項１の上位概念に記載の車両における車輪状態のモニタ装置に関するものである。
従来技術から、個々の車輪または個々の車軸におけるブレーキ作動および／または駆動作用を制御するアンチロック制御装置、駆動滑り制御装置、ブレーキ力分配装置および走行動特性制御装置が既知である。この場合、重要な影響変数はとくに個々の車輪の回転速度である。たとえばいわゆる非常車輪の装着または圧縮空気損失によって車輪の直径が低減することにより、このような装置において、誤った車輪回転速度測定によって安全上危険なエラーが算入されることがある。非常車輪は一般に正常な車輪の外周よりも２５％未満小さい外周を有している。
従来技術から、種々の変更形態においてタイヤないし車輪の状態の検出装置が既知である。この場合、とくに他の車輪とは異なる車輪直径ないしタイヤ直径を検出することが重要である。このような偏差はタイヤ空気の損失が原因となるかまたは異なる直径を有する代替車輪たとえば非常車輪が原因となることがある。
ドイツ特許公開第３６３０１１６号およびドイツ特許第３２３６５２０号に車両のタイヤ状態の指示装置が記載され、この装置においては特定運転状態（ブレーキ作動および加速が行われていない直進走行）における個々の車輪の回転速度の差が求められる。とくに、この回転速度をそれぞれの車両速度に正規化することが提案されている。
ドイツ特許公開第４１１３２７８号にタイヤ公差補償が記載され、この場合、車輪回転速度を補償するためにそれぞれの車両側の車輪回転速度の比が形成されかつそれから補償のための補正値が導かれる。
欧州特許第０４４９８４５号にアンチロック制御装置における非常車輪の検出装置が記載され、この検出装置においては車輪回転速度および評価された車両速度（基準速度）から車輪の滑り値が決定される。滑り値が所定の時間長さの間しきい値を超えている場合、非常車輪の存在が検出されかつアンチロック制御装置が遮断される。
車輪ないしタイヤの状態検出を最適化することが本発明の課題である。
この課題は請求項１の特徴により解決される。
発明の利点
上記のように、本発明は自動車の車輪状態の検出装置に関するものである。このために、車輪の回転運動を表わす回転速度信号を発生する手段と、前記の発生された回転速度信号の関数として指示に関連する状態を表わす信号を出力する評価手段とが設けられている。本発明の本質は、前記評価手段が、まず前記の発生された回転速度信号の関数として２つの車両側の少なくとも２つの車両車輪の回転速度差に対する第１の差の値が形成されるように構成されていることにある。次に、前記の形成された差の値と設定可能な第１のしきい値との第１の比較の関数として指示に関連する状態を表わす前記信号が出力される。
本発明により、車両のカーブ走行の間においても正確に作動するきわめて簡単かつコスト的に有利な車輪状態検出が達成される。この場合とくに、車輪状態として、残りの車輪より小さい直径を有する車輪が存在するか否かが検出され（非常車輪検出）、および／または車輪に空気損失が発生したか否かが検出される（タイヤ空気損失検出）ように設計されている。
とくに、各車両側に対し形成された第１の差の値がそれぞれ設定可能な第１のしきい値と比較され、かつ１つの車両側の第１の差の値が第１のしきい値を超えかつ他方の車両側の第１の差の値が第１のしきい値を下回っているときに前記信号が出力されるように設計されている。
さらに、前記の発生された回転速度信号の関数として後方車両領域および前方車両領域内の少なくとも２つの車両車輪の回転速度差に対する第２の差の値が形成されるように設計されていてもよい。第２の差の値の差が設定可能な第２のしきい値により規定される帯域内に存在するときにはじめて指示に関連する状態を表わす前記信号が出力される。第２の差の値の差が所定の帯域内に存在するか否かの検査により、とくに存在する非常車輪の確実かつ正確な検出が達成される。
上記の実施形態が指示に関連する車輪ないしタイヤの状態が存在するか否かのみを指示可能である一方で、以下の補足形態により、モニタリングされる車輪のうちのいずれが指示に関連する状態を有しているかを決定することができる。
このために、前記信号がさらに、車両右側および車両左側の車輪の個々の回転速度信号の第３の比較の関数である。さらに、前記信号は、第２の差の値（２つの車両側の２つの車両車輪の回転速度差）の相互間の第４の比較の関数である。
本発明のとくに有利な実施形態においては、指示に関連する状態が設定可能な時間長さの間検出され続けたときにはじめて指示に関連する状態を表わす前記信号が出力されるように設計されている。すなわち、要求に応じてそれぞれ時間フィルタリングが設けられている。
後車輪の回転速度の測定のためにただ１つのセンサのみを有する装置に対しては、前記の形成された第１の差の値が両方とも設定可能な第３のしきい値を超えたときに前記信号が出力されるように設計されている。
第１、第２および／または第３のしきい値はとくに車両長手方向速度を表わす値の関数として設定される。
とくに、前記信号によって指示手段を操作することにより当該指示手段を介して指示に関連する状態が車両のドライバに指示される前記指示手段が設けられている。代替形態または補足形態として、ブレーキ制御装置および／または駆動制御装置の作動状態が前記の出力された信号の関数として変化される前記ブレーキ制御装置および／または駆動制御装置が設けられている。
その他の有利な実施形態が従属請求項に記載されている。
図面
図１は本発明による装置のブロック回路図を示す。
実施形態
図面により本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は符号１０ｉｊにより回転速度センサを示し、回転速度センサ１０ｉｊは車両車輪の回転速度を測定しかつ対応する回転速度信号Ｎｉｊを出力する。この場合、指数ｉは対応する値が前車軸ないし後車軸に付属することを示し、そして指数ｊは対応する値が車両の右側または左側に付属することを示す。車輪回転速度信号Ｎｉｊはブレーキ操作ユニット２０に供給され、このブレーキ操作ユニット２０は既知のアンチロック制御装置、駆動滑り制御装置、ブレーキ力分配装置および／または走行動特性制御装置として車両ブレーキＢｉｊにおける少なくともブレーキ作用を信号Ａｉｊにより制御する。
ブレーキ操作ユニット２０は信号ＳないしＳｉｊをもまた決定し、これにより指示装置３０を操作する。
上記のように、本発明は、他の車輪とは異なる周長ないし直径を有する車輪が、検出されることに関するものである。ここで、この実施形態において、まず第１に非常車輪の検出を説明する。このために、種々のステップが必要である。
１．非常車輪の検出
ステップａ）：
後車軸および前車軸における測定された車輪回転速度からまずそれぞれの車軸における車輪回転速度差ΔｈおよびΔｖが決定される。
Δｖ＝（Ｎｖｌ−Ｎｖｒ）
および
Δｈ＝（Ｎｈｌ−Ｎｈｒ）
次に、これらの車輪速度差間の差（Δｖ−Δｈ）がある帯域内に存在するか否かが検査され、この場合、帯域はしきい値Δｖｈ_minおよびΔｖｈ_maxにより規定される。
Δｖｈ_max＞［（Ｎｖｌ−Ｎｖｒ）−（Ｎｈｌ−Ｎｈｒ）］＞Δｖｈ_min
ないし
Δｖｈ_max＞［Δｖ−Δｈ］＞Δｖｈ_min （条件１）
この場合、しきい値Δｖｈ_minおよびΔｖｈ_maxは、それらが差（Δｖ−Δｈ）の最小および最大発生偏差を示すように決定されている。このとき、非常車輪検出においては、非常車輪帯域をしきい値Δｖｈ_minおよびΔｖｈ_maxによりたとえば次のように決定することができる。
Δｖｈ_max＝（車両長手方向速度＋２ｋｍ／ｈ）の１５％
Δｖｈ_min＝（車両長手方向速度−２ｋｍ／ｈ）の１２％
差（Δｖ−Δｈ）が帯域［Δｖｈ_min；Δｖｈ_max］内に存在する場合、すなわち条件１が満たされている場合、これは指示に関連する直径偏差を有する車輪の存在を示す第１の指標である。
ステップｂ）：
車両の右側および左側の車輪の測定された回転速度から長手方向速度差ΔｒおよびΔｌの絶対値が求められる。
Δｒ＝｜Ｎｖｒ−Ｎｈｒ｜
および
Δｌ＝｜Ｎｖｌ−Ｎｈｌ｜
次に、１つの車両側の長手方向速度差が十分に大きな値を有し、一方、他方の長手方向速度差がきわめて小さい値のみをとるか否かが検査される。これは次の条件が検査されることを意味する。
Δｒ＞ＳＷ１ ＡＮＤ Δｌ＜ＳＷ２
ＯＲ
Δ１＞ＳＷ１ ＡＮＤ Δｒ＜ＳＷ２ （条件２）
ここで、用語ＡＮＤおよびＯＲは既知の命題論理結合を意味する。
この場合、しきい値ＳＷ１およびＳＷ２はたとえば非常車輪検出において次のように決定することができる。
ＳＷ１＝（車両長手方向速度＋１．５ｋｍ／ｈ）の３％
ＳＷ２＝（車両長手方向速度＋３ｋｍ／ｈ）の１．５％
条件２が満たされている場合、これは指示に関連する直径偏差を有する車輪の存在を示す。
条件２は指示に関連する偏差の検出のための条件１と組み合わせて使用されてもよいが、条件２が信号Ｓを指示装置３０に出力するための唯一の手段として使用されるように設計されてもよい。
後者（唯一の手段としての条件２の検査）の場合、とくにカーブ走行においても確実に作動するきわめて簡単かつコスト的に有利な非常車輪検出装置が達成される。
しかしながら、後者の場合のみならず前者の場合においてもまた、非常車輪が存在するか否かだけは検出することができるが、これによっては非常車輪の位置を決定することはできない。このために、次の他のステップが必要である。
ステップａ）およびｂ）において条件１および２が満たされていることが特定された場合、フラグ“Ｆｌａｇ＿ＮＲ_vl”、“Ｆｌａｇ＿ＮＲ_hl”、“Ｆｌａｇ＿ＮＲ_vr”および“Ｆｌａｇ＿ＮＲ_hr”がセットされる。
２．非常車輪位置の検出
長手方向および横方向の車輪速度差の比較により、非常車輪の位置を決定することができる。これは詳細には次の条件の問い合わせないし１．章においてセットされたフラグの変化を意味する。
ステップｃ）：
長手方向差の評価：
Ｎｖｌ−Ｎｈｌは負である----→Ｆｌａｇ＿ＮＲ_vlをクリアする
Ｎｖｌ−Ｎｈｌは正である----→Ｆｌａｇ＿ＮＲ_hlをクリアする
Ｎｖｒ−Ｎｈｒは負である----→Ｆｌａｇ＿ＮＲ_vrをクリアする
Ｎｖｒ−Ｎｈｒは正である----→Ｆｌａｇ＿ＮＲ_hrをクリアする
この場合、問い合わせが「正か？」または「負か？」は、それぞれの差と０に近い小さい正のしきい値または負のしきい値との比較を意味してもよいことは当然である。
ステップｄ）：
横方向差の評価：
Δｈ＞Δｖ---→Ｆｌａｇ＿ＮＲ_vlおよびＦｌａｇ＿ＮＲ_vrをクリアする
Δｖ＞Δｈ---→Ｆｌａｇ＿ＮＲｈ_hlおよびＦｌａｇ＿ＮＲ_hrをクリアする
ここで、
Δｖ＝（Ｎｖｌ−Ｎｖｒ） および Δｈ＝（Ｎｈｌ−Ｎｈｒ）
ステップａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）の後においてもセットざれたままであるフラグ“Ｆｌａｇ＿ＮＲ_ij”は非常車輪の位置ｉｊを決定し、さらに信号Ｓｉｊが指示ユニット３０に出力され、このとき指示ユニット３０は適切な方法で非常車輪の位置を指示する。
指示に対する代替形態または補足形態として、信号Ｓ（非常車輪が装着されている）またはＳｉｊ（装着された非常車輪は位置ｉｊを有する）によりブレーキ制御装置および／または駆動制御装置２０の作動方法が変化されてもよい。これはとくに非常車輪の存在（信号Ｓ）の単なる検出においては装置の遮断を意味してもよい。非常車輪の位置が検出された場合、制御装置３０における閉ループないし開ループ制御アルゴリズムが非常車輪の異なる周長に対応して変更されてもよい。
さらに、要求に応じてそれぞれ結果のフィルタリングが行われるように設計されてもよい。したがって、たとえば駆動滑り制御（ＡＳＲ）装置は非常車輪条件が存在したときに１秒後に非常車輪を検出し、一方、アンチロック制御装置（ＡＢＳ）は５秒後に非常車輪を検出する。この場合、回転速度エラーをモニタリングする装置は本質的にフィルタリングされないで操作される。
後車輪の回転速度ＮｈｒおよびＮｈｌをただ１つの回転速度センサにより検出する装置においては、次の追加条件
Ｎｈｌ−Ｎｖｌ＞ＳＷ３ ＡＮＤ Ｎｈｒ−Ｎｖｒ＞ＳＷ３
が満たされたとき、両方の非常車輪フラグ“Ｆｌａｇ＿ＮＲ_hr”および“Ｆｌａｇ＿ＮＲ_hl”がセットされる。

Claims (5)

1. 車輪の回転運動を表わす回転速度信号（Ｎｉｊ）を発生する発生手段（１０ｉｊ）と、
   前記の発生された回転速度信号（Ｎｉｊ）の関数として２つの車両側の少なくとも２つの車両車輪の回転速度差に対する第１の差の値（Δｒ，Δｌ）を形成し、
   １つの車両側の前記の形成された第１の差の値と設定可能な第１の大きいしきい値（ＳＷ１）とを比較し、
   他方の車両側の前記の形成された第１の差の値と前記第１の大きいしきい値（ＳＷ１）より小さい設定可能な第１の小さいしきい値（ＳＷ２）とを比較し、且つ
   前記１つの車両側の前記の形成された第１の差の値が前記第１の大きいしきい値（ＳＷ１）を超え、一方、前記他方の車両側の前記の形成された第１の差の値が前記第１の小さいしきい値（ＳＷ２）を下回っているときに自動車の車輪状態を表す信号（Ｓ；Ｓｉｊ）を出力する評価手段（２０）と
   を備えた自動車の車輪状態の検出装置において、
   前記評価手段（２０）が、
   前記の発生された回転速度信号（Ｎｉｊ）の関数として前方車両領域および後方車両領域内の少なくとも２つの車両車輪の回転速度差に対する第２の差の値（Δｈ，Δｖ）を形成し、
   第２の差の値の差（Δｖｈ）が設定可能な第２のしきい値（Δｖｈ _min ，Δｖｈ _max ）により規定される帯域内に存在するか否かを判断し、
   前記第２の差の値の差（Δｖｈ）が前記帯域内に存在する場合、
   各車両側における前方及び後方の車輪の回転速度の大小を比較する第１の比較を行い、
   前方車両領域の２つの車両車輪の回転速度差に対する第２の差及び後方車両領域の２つの車両車輪の回転速度差に対する第２の差の大小を比較する第２の比較を行い、且つ
   前記第１及び第２の比較の結果に基づいて決定された異なる車輪状態を有する１つの車輪を表す信号として前記信号（Ｓ；Ｓｉｊ）を出力するように構成されていることを特徴とする自動車の車輪状態の検出装置。
2. 前記第１及び第２の比較の結果が同じままである状態が設定可能な時間長さの間検出され続けたときにはじめて前記信号（Ｓ；Ｓｉｊ）が出力されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記評価手段（２０）は、前記の形成された第１の差の値（Δｒ，Δｌ）が両方とも設定可能な第３のしきい値（ＳＷ３）を超えたときに前記信号（Ｓ；Ｓｉｊ）が出力されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 前記信号（Ｓ；Ｓｉｊ）によって指示手段（３０）を操作することにより当該指示手段（３０）を介して異なる車輪状態を有する１つの車輪が車両のドライバに指示される前記指示手段（３０）、ブレーキ制御装置の作動状態が前記の出力された信号（Ｓ；Ｓｉｊ）の関数として変化される前記ブレーキ制御装置、及び駆動制御装置の作動状態が前記の出力された信号（Ｓ；Ｓｉｊ）の関数として変化される前記駆動制御装置のうちの少なくとも１つが設けられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 第１の大きいしきい値、第１の小さいしきい値、第２のしきい値、及び第３のしきい値のうちの１つ又はそれより多いしきい値が車両長手方向速度を表わす値の関数として設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。

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