WO2001069265A1 - Verfahren zum bestimmen der drehzahl eines rades an einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum bestimmen der drehzahl eines rades an einem fahrzeug Download PDF

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WO2001069265A1
WO2001069265A1 PCT/EP2001/001178 EP0101178W WO0169265A1 WO 2001069265 A1 WO2001069265 A1 WO 2001069265A1 EP 0101178 W EP0101178 W EP 0101178W WO 0169265 A1 WO0169265 A1 WO 0169265A1
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wheel
acceleration
speed
sign
vehicle
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PCT/EP2001/001178
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Norbert Normann
Gunter Lothar Schulze
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Beru Aktiengesellschaft
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    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
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    • B60C23/0415—Automatically identifying wheel mounted units, e.g. after replacement or exchange of wheels
    • B60C23/0416—Automatically identifying wheel mounted units, e.g. after replacement or exchange of wheels allocating a corresponding wheel position on vehicle, e.g. front/left or rear/right
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
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    • G—PHYSICS
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P7/00—Measuring speed by integrating acceleration
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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00—Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/10—Mounting of suspension elements
    • B60G2204/11—Mounting of sensors thereon

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the speed of a wheel on a vehicle, for which purpose an acceleration sensor is attached to the wheel.
  • the requirement to determine the speed of a wheel arises in vehicles whose wheels have pneumatic tires, the pressure of which is also to be monitored continuously while driving.
  • a tire pressure monitoring system is known from DE 196 08 478 A1, in which a device (hereinafter referred to as wheel electronics) is provided on each wheel of a vehicle, which device has a pressure sensor, an electronic evaluation circuit connected to the pressure sensor, a transmitter, and a transmission antenna and has a battery that supplies the wheel electronics with power.
  • Receiving antennas are provided adjacent to the wheels on the body of the vehicle, which are connected via cables to a receiver which transmits them to the receiver Signals transmitted to the receiving antennas are processed, evaluated and signaled to the driver of the vehicle when a significant, in particular a dangerous, pressure change is observed on a wheel, the driver also being signaled which wheel it is.
  • a problem that arises with such tire pressure monitoring systems is the clear assignment of the transmitters to the position of their wheel on the vehicle.
  • the transmitters generate a signal divided into several sections with a preamble, with an identification signal, with a measurement signal and with a postamble.
  • the identification signal hereinafter referred to as identifier
  • the receiver should be able to recognize where the sending wheel is located on the vehicle. Requirement of it is. that the identifier and the wheel position have previously been uniquely assigned to one another and that this assignment has been stored in the receiver.
  • DE 196 08 478 A1 discloses a possibility of how this assignment can be determined automatically from the signals sent by the wheel electronics after the first assembly of wheels on the vehicle and after each wheel change.
  • each receiving antenna receives signals from all of the vehicle's transmitting wheels, it is assumed that this is the case. that the signals from the wheel closest to the respective receiving antenna are received with the strongest intensity on average.
  • information about the wheel position can be derived from acceleration signals that were obtained on the wheel in the following ways.
  • the size of the integral value is a measure of the distance that the wheel has traveled in this period of time. Since the steered front wheels travel a greater distance when cornering than the unguided rear wheels of a vehicle, the integral value for a steered front wheel will be greater than for a non-steered rear wheel. The identifiers which are contained in signals which lead to the greatest integral values of the speed or the centrifugal acceleration Z can therefore be assigned to the steered front wheels of a vehicle.
  • an acceleration sensor on a wheel on the right side of the vehicle and an acceleration sensor on a wheel on the left side of the vehicle deliver tangential acceleration signals with opposite signs during acceleration or deceleration of the vehicle.
  • Tort acceleration b is here the The acceleration occurring during acceleration or deceleration of the vehicle in the circumferential direction of a wheel denotes the sign of the tangential acceleration signal b allows a distinction to be made between right and left wheels, the sign can already be determined in the wheel electronics and then transmitted to the receiver.
  • the distinction between right and Left wheels are preferably carried out in the acceleration phase after the vehicle has started, but can in principle be carried out in every acceleration phase or deceleration phase become
  • the wheel electronics are attached to the wheel inside the tire and have a hermetically sealed housing which does not allow the battery to be replaced.
  • the battery is therefore expected to last for 5 to 10 years.
  • the power consumption of the wheel electronics must be To achieve this, it is known to provide an integrated circuit in the wheel electronics which only activates the pressure sensor for measurements at first time intervals and which causes the transmitter to transmit at second time intervals which are greater than or equal to the first time intervals when a dangerous pressure loss is detected in the first time intervals and otherwise in the larger second time intervals
  • a semiconductor-based pressure sensor is integrated in the integrated circuit.
  • An acceleration sensor can also be integrated in the integrated circuit.
  • two acceleration sensors or one in two in addition to the pressure sensor perpendicular axes of sensitive acceleration sensors are to be integrated into the integrated circuit, complicating and making the development and manufacture of the integrated circuit considerably more expensive.
  • the present invention is therefore based on the object of demonstrating a less complex way of obtaining signals in the wheel electronics from which the wheel position can be inferred.
  • the frequency ⁇ of an alternating signal caused by the influence of the acceleration due to gravity g is determined as the rotational speed of a wheel to which an acceleration sensor is attached, which is in the acceleration signal supplied by the acceleration sensor! b is included.
  • the object is achieved in that the reciprocal value is determined instead of the rotational speed by determining the period T of an alternating signal caused by the influence of gravitational acceleration g, which is contained in the acceleration signal b supplied by the acceleration sensor.
  • the invention has significant advantages.
  • the tangential acceleration signal b of such a simple acceleration sensor contains a speed-dependent alternating component by superimposition, because the tangential acceleration b acting on the acceleration sensor increases with the downward movement of the acceleration sensor by the component of the gravitational acceleration g which is effective in the tangential direction, while it increases in the upward movement of the acceleration sensor by the component in the tangential direction Gravitational acceleration g is reduced.
  • the wheel speeds are mostly below 40 revolutions per second. Accordingly, the frequency of the alternating component in the acceleration signal caused by the acceleration of the earth is predominantly below 40 Hz and can be separated by filtering from the direct voltage component of the electrical acceleration signal, which the acceleration sensor supplies.
  • ⁇ The tangential acceleration b and the speed ⁇ or the period T can be measured with only a single acceleration sensor which only has to be sensitive in the direction of a single axis, namely in the direction in which the tangential acceleration occurs. A sensitivity in a second axis or even a second acceleration sensor is not required.
  • the wheel electronics of the different wheels are independent of each other and therefore do not normally send at the same time. If you want to compare the signals coming from different wheels in the receiver's evaluation electronics in order to determine at which point on the vehicle a wheel characterized by a certain identifier is located The signals or signals derived from these signals in the evaluation electronics must be temporarily stored in the evaluation electronics in order to be able to compare them with one another.
  • the evaluation electronics can be equipped with a suitable volatile memory.
  • the change in speed ⁇ or its reciprocal value T on each wheel at the same time as determining the tangential acceleration b and its sign and to send it to the receiver together with the sign of the tangential acceleration b.
  • the sign of the change in time d ⁇ / dt of the speed ⁇ indicates whether the vehicle was accelerated (positive sign) or whether the vehicle was decelerated (negative sign).
  • the sign of the temporal change dT / dt of the period T indicates whether the vehicle was accelerated (negative sign) or whether the vehicle was decelerated (positive sign).
  • the product of these signs is formed in the central evaluation electronics of the receiver for each wheel, which, regardless of whether the vehicle was accelerated or decelerated, provides the opposite sign for wheels on the left side of the vehicle as for wheels on the right side of the vehicle.
  • the prerequisite for this is that the acceleration sensors have the same orientation with respect to the respective wheel, which is ensured in the case of wheel electronics that are identical to one another in that they are provided on the different wheels in the same installation position. For the intended installation position, it can be determined in advance which sign is used to distinguish between right and left wheels product used for wheels on the right side of the vehicle and for wheels on the left side of the vehicle.
  • the left wheel and right wheel differ in the sign of the product
  • the sign product results in the same distinction between the left wheel and the right wheel as in the first case.
  • the distinction between the left and right wheels is clear regardless of whether the vehicle accelerated or decelerated.
  • the product which is formed as a criterion for distinguishing wheels on the right side from wheels on the left side is used in an advantageous development of the invention , repeatedly formed and integrated in chronological order. Assume that the product formed as a criterion has the value -1 in individual cases.
  • the integration time that is used for this can be determined according to empirical values in such a way that the integral value is guaranteed to stabilize to a positive value or to a negative value in any case.
  • FIG. 1 shows schematically the process flow according to the invention
  • Figure 2 shows schematically the influence of gravitational acceleration on the measurement of the tangential acceleration on a wheel.
  • the tangential acceleration b is first determined as a function of the time t for a selected wheel by the acceleration sensor in the wheel electronics.
  • the period T of the alternating component b ⁇ is determined.
  • the change in time dT / dt of the period T is determined.
  • the result is a signed value D, which is referred to here as the current direction of rotation value.
  • the current direction of rotation value is integrated over a certain period of time and results in a safe direction of rotation value D:
  • the integration time t 2 - can be permanently preselected based on experience, but can also be chosen flexibly such that the evaluation circuit in which the integration is carried out continuously checks the integration value to determine whether its sign stabilizes and the integration breaks off when the sign has stabilized From the sign, which has stabilized, it can then be clearly concluded whether the observed wheel is on the right side of the vehicle or on the left side of the vehicle
  • FIG. 2 shows a wheel 1 with wheel electronics 2 attached to it in four different positions, each one quarter of a way apart from the wheel differentiate The gravitational acceleration g always acts vertically downwards in the direction of the arrow 3. In position 1 the wheel electronics 2 are in their highest position. In this position the gravitational acceleration g acts perpendicular to the tangential acceleration b and does not change its value
  • Method step 1 the determination of the tangential acceleration b as a function of time, must be carried out in the respective wheel electronics 2.
  • the further process steps are best carried out in the central evaluation electronics of the receiver, to which the measured tangential acceleration b is sent in the form of radio signals.
  • the rotational speed ⁇ of the wheel determined in the manner according to the invention is used to reduce the
  • Control transmitter of the wheel electronics This makes it possible to activate the transmitter at longer intervals in less dangerous driving conditions than in potentially more dangerous driving conditions.
  • These time intervals which are also referred to here as second time intervals, are normally larger than the first time intervals in which the wheel electronics take measurements of the tire pressure.
  • the tire pressure measurements do not indicate a dangerous situation (normal case)

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl eines Rades an einem Fahrzeug, wozu an dem Rad ein Beschleunigungssensor angebracht ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß als Drehzahl des Rades die Frequenz φ oder die Periode T eines vom Einfluß der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals bestimmt wird, welches in dem vom Beschleunigungssensor gelieferten Beschleunigungssignal enthalten ist. Das Verfahren kann in automatischen Reifendrucküberwachungssystemen verwendet werden, um per Funk von einer Radelektronic übermittelte Signale einer bestimmten Radposition am Fahrzeug zuzuordnen und um die Senderate einer Radelektronik drehzahlabhängig zu steuern.

Description

Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl eines Rades an einem Fahrzeug
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl eines Rades an einem Fahrzeug, wozu an dem Rad ein Beschleunigungssensor angebracht ist. Die Forderung, die Drehzahl eines Rades zu bestimmen, stellt sich bei Fahrzeugen, deren Räder Luftreifen haben, deren Druck auch während der Fahrt laufend überwacht werden soll. Zu diesem Zweck ist aus der DE 196 08 478 A1 ein Reifendrucküberwachungssystem bekannt, in welchem an jedem Rad eines Fahrzeuges ein Gerät (nachfolgend als Radelektronik bezeichnet) vorgesehen ist, welches einen Druckmeßfühler, eine mit dem Druckmeßfühler verbundene elektronische Auswerteschaltuπg, einen Sender, eine Sendeantenne und eine Batte- rie hat, welche die Radelektronik mit Strom versorgt. Den Rädern benachbart sind an der Karosserie des Fahrzeuges Empfangsantennen vorgesehen, welche über Kabel an einen Empfänger angeschlossen sind, welcher die ihm von den Empfangsantennen übermittelten Signale verarbeitet, auswertet und dem Fahrer des Fahrzeuges signalisiert, wenn an einem Rad eine wesentliche, insbesondere eine gefährliche Druckänderung beobachtet wird, wobei dem Fahrer auch signalisiert wird, um welches Rad es sich dabei handelt.
Ein Problem, das sich bei solchen Reifendrucküberwachungssystemen stellt, ist die eindeutige Zuordnung der Sender zu der Position ihres Rades am Fahrzeug. Zu diesem Zweck erzeugen die Sender ein in mehrere Abschnitte unterteiltes Signal mit einer Präambel, mit einem Identifikationssignal, mit einem Meßsignal und mit einer Postambel. Anhand des Identifikationssignals (nachfolgend als Kennung bezeichnet) soll der Empfänger erkennen können, wo sich das sendende Rad am Fahrzeug befindet. Voraussetzung dafür ist. daß die Kennung und die Radposition einander zuvor eindeutig zugeordnet wurden und daß diese Zuordnung im Empfänger abgespeichert wurde. Die DE 196 08 478 A1 offenbart eine Möglichkeit, wie diese Zuordnung nach der erstmaligen Montage von Rädern am Fahr- zeug und nach einem jeden Radwechsel selbsttätig aus den von den Radelektroniken gesendeten Signalen bestimmt werden kann. Dazu findet eine statistische Auswertung der Intensität der empfangenen Signale statt. Zwar empfängt jede Empfangsantenne Signale von allen sendenden Rädern des Fahrzeuges, doch geht man von der Annahme aus. daß die Signale von dem der jeweiligen Emp- fangsantenne nächstliegenden Rad im statistischen Mittel mit der stärksten Intensität empfangen werden.
Ein ähnliches Zuordnungsverfahren ist aus der DE 196 08 479 A1 bekannt.
Eine andere Möglichkeit, die automatische Zuordnung der von den Radelektroniken gesendeten Kennungen zu bestimmten Radpositionen zu erreichen, offen- bart die DE 197 35 686 A1. Dieses Dokument offenbart, die am jeweiligen Rad vorhandene Radelektronik so auszubilden, daß sie nicht nur den Reifendruck, sondern zusätzlich noch Informationen über den Bewegungszustand des Rades ermittelt und beides durch Funk dem zentralen Empfänger im Fahrzeug übermittelt. Aus dem Bewegungszustand des Rades wird im Empfänger eine Information über die Position des betreffenden Rades am Fahrzeug gewonnen. Zu diesem Zweck werden am Rad auftretende Beschleunigungen von Beschleunigungssensoren, die in der Radelektronik vorgesehen sind ermittelt und entweder in der Radelektronik ausgewertet und das Ergebnis der Auswertung an den Empfänger gefunkt oder die Beschleunigungssignale werden von der Radelektronik in das regelmäßig auszusendende Signal, welches ein Datentelegramm enthält, eingefügt, mit ihm an den Empfänger gefunkt und dort ausgewertet.
Dabei lassen sich bei dem bekannten System aus Beschleunigungssignalen, die am Rad gewonnen wurden auf folgende Weisen Informationen über die Radposition ableiten.
1. Durch Drehen des Rades tritt an diesem eine Zentrifugalbeschleunigung auf, deren Stärke von der Drehzahl des Rades abhängt. An mitgeführten Reserverädern ist auch bei rollendem Fahrzeug die Drehzahl gleich Null. Signale, wel- ehe bei rollendem Fahrzeug empfangen werden und die Drehzahl Null oder die Zentrifugalbeschleunigung Z gleich Null signalisieren, werden deshalb einem mitgeführtem Reserverad zugeordnet.
2. Wird die Drehzahl oder die Stärke der Zentrifugalbeschleunigung Z über eine vorgegebenen Zeitspanne integriert, so ist die Größe des Integral wertes ein Maß für den Weg, den das Rad in dieser Zeitspanne zurückgelegt hat. Da die gelenkten Vorderräder bei Kurvenfahrt einen größeren Weg zurücklegen als die ungelenkten Hinterräder eines Fahrzeuges, wird der Integralwert für ein gelenktes Vorderrad größer sein als für ein nichtgelenktes Hinterrad. Die Kennungen, die in Signalen enthalten sind welche zu den größten Integralwerten der Drehzahl bzw. der Zentrifugalbeschleunigung Z führen, können deshalb den gelenkten Vorderrädern eines Fahrzeuges zugeordnet werden. 3 Bei übereinstimmender Einbaulage der Beschleunigungssensoren an den Radern liefern ein Beschleunigungssensor an einem Rad auf der rechten Seite des Fahrzeuges und ein Beschleunigungssensor an einem Rad auf der linken Seite des Fahrzeuges wahrend einer Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges Tangentialbeschleunigungssignale mit entgegengesetzten Vorzeichen Als Tangentialbeschleunigung b wird hier die beim Beschleunigen bzw beim Verzogern des Fahrzeuges in Umfangsπchtung eines Rades auftretende Beschleunigung bezeichnet Das Vorzeichen des Tangentialbeschleunigungs- signals b erlaubt eine Unterscheidung zwischen rechten und linken Radern wobei das Vorzeichen bereits in der Radelektronik bestimmt werden kann und dann dem Empfanger übermittelt wird Die Unterscheidung zwischen rechten und linken Radern wird vorzugsweise in der Beschleunigungsphase nach einem Start des Fahrzeuges vorgenommen kann grundsätzlich aber in jeder Beschleunigungsphase oder Verzogerungsohase vorgenommen werden
Bei in der Praxis erhältlichen Reifendruckuberwachungssystemen sind die Radelektroniken im Innern des Reifens am Rad befestigt und haben ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse welches einen Austausch der Batterie nicht ermöglicht Von der Batterie wird deshalb eine Lebensdauer von 5 bis 10 Jahren erwartet Zu diesem Zweck muß der Stromverbrauch der Radelektronik minimiert werden Um das zu erreichen, ist es bekannt in der Radelektronik einen integrierten Schaltkreis vorzusehen, welcher den Drucksensor nur in ersten Zeitabstanden für Messungen aktiviert und den Sender in zweiten Zeitabstanden, welche großer als oder gleich den ersten Zeitabstanden sind, zum Senden veranlaßt und zwar beim Feststellen eines gefährlichen Druckverlustes in den ersten Zeitabstanden und sonst in den größeren zweiten Zeitabstanden
Bei bekannten Radelektroniken ist ein Drucksensor auf Halbleiterbasis in den integrierten Schaltkreis integriert In den integrierten Schaltkreis laßt sich auch ein Beschleunigungssensor integrieren Wenn jedoch gemäß der DE 197 35686 A1 zusätzlich zum Drucksensor zwei Beschleunigungssensoren oder ein in zwei zueinander senkrechten Achsen empfindlicher Beschleunigungssensor in den integrierten Schaltkreis zu integrieren sind, kompliziert und verteuert das die Entwicklung und Herstellung des integrierten Schaltkreises ganz erheblich.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen weniger aufwendigen Weg aufzuzeigen, um in der Radelektronik Signale zu gewinnen, aus denen auf die Radposition geschlossen werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 2 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen- stand der Unteransprüche
Erfindungsgemäß wird als Drehzahl eines Rades, an welchem ein Beschleunigungssensor angebracht ist, die Frequenz ω eines vom Einfluß der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals bestimmt, welches in dem vom Beschleunigungssensor gelieferten Beschleunigungssigna! b enthalten ist. Alternativ wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß anstelle der Drehzahl deren Kehrwert bestimmt wird, indem die Periode T eines vom Einfluß der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals bestimmt wird, welches in dem vom Beschleunigungssensor gelieferten Beschleunigungssignal b enthalten ist.
Die Erfindung hat wesentliche Vorteile.
♦ Für die Bestimmung der Drehzahl des Rades bzw. ihres Kehrwertes wird kein gesonderter Sensor benötigt, vielmehr wird sie aus dem Signa! des vorgesehenen Beschleunigungssensors gewonnen, dessen Beschleunigungssignal b eine vom Einfluß der Erdbeschleunigung g verursachte Komponente mit einer Frequenz ω hat, welche die Drehzahl des Rades angibt. Dazu genügt ein Be- schleunigungssensor, welcher so ausgebildet und so am Rad angeordnet ist daß er bezüglich des Rades tangential angreifende Beschleunigungen erfaßt. Das Tangentialbeschleunigungssignal b eines solchen einfachen Beschleunigungssensors enthält durch Überlagerung einen drehzahlabhängigen Wechselanteil, weil die am Beschleunigungssensor angreifende Tangentialbeschleunigung b bei der Abwärtsbewegung des Beschleunigungssensors um die in Tangentialrichtung wirksame Komponente der Erdbeschleunigung g erhöht, bei der Aufwärtsbewegung des Beschleunigungssensors hingegen um die in Tangentialrichtung wirksame Komponente der Erdbeschleunigung g verkleinert wird. Die Raddrehzahlen liegen überwiegend unter 40 Umdrehungen pro Sekunde. Dementsprechend liegt die Frequenz des von der Erdbeschleu- nigung verursachten Wechselanteils im Beschleunigungssignal überwiegend unter 40 Hz und kann durch Filterung vom Gleichspannungsanteil des elektrischen Beschleunigungssignals, welches der Beschleunigungssensor liefert, getrennt werden.
♦ Die Bestimmung der Kreisfrequenz ω bzw. der Periode T eines elektrischen Wechselsignals ist leicht und mit großer Genauigkeit möglich, da es sich im
Grunde genommen um eine Zeitmessung handelt und Zeitmessungen einfacher und genauer durchgeführt werden können als Intensitätsmessungen, derer es bei dem aus der DE 197 35686 A1 bekannten Verfahren zur Ermittlung der Drehzahl aus der Zentrifugalbeschleunigung bedurfte. ♦ Die Tangentialbeschleunigung b und die Drehzahl ω oder die Periode T können mit nur einem einzigen Beschleunigungssensor gemessen werden, welcher nur in Richtung einer einzigen Achse empfindlich sein muß, nämlich in der Richtung, in welcher die Tangentialbeschleunigung auftritt. Eine Empfindlichkeit in einer zweiten Achse oder gar ein zweiter Beschleunigungssensor werden nicht benötigt.
♦ Für die Verwendung in einem Reifendrucküberwachungssystem braucht in den integrierten Schaltkreis der jeweiligen Radelektronik zusätzlich zu dem Drucksensor deshalb nur noch ein einziger Beschleunigungssensor integriert zu werden, welcher für Tangentialbeschleunigungen empfindlich ist. ♦ Deshalb kann der technische Aufwand für die Entwicklung und Fertigung des integrierten Schaltkreises verringert werden. Das vom Beschleunigungssensor gelieferte zusammengesetzte Signa! kann dazu verwendet werden um nach dem in der DE 197 35 686 A1 bekannten Verfahren (siehe oben Ziffern 1 bis 3 ) Signale welche von den Radelektroniken bei rollendem Fahrzeug gesendet werden und die Drehzahl Null signalisieren, einem Re- serverad zuzuordnen, sowie um aus einem Integral der Drehzahl oder der Periode zwischen gelenkten Vorderrädern und ungelenkten Hinterradern zu unterscheiden, weil der Integralwert der Drehzahl für ein gelenktes Vorderrad großer sein wird als für ein nichtgelenktes Hinterrad und der Integralwert der Periode für ein gelenktes Vorderrad kleiner sein wird als für ein nichtgelenktes Hinterrad Schließlich kann wie in der DE 197 35 686 A1 offenbart, anhand des Vorzeichens der Tangentialbeschleunigung zwischen Radern auf der rechten Seite des Fahrzeuges und Radern auf der linken Seite des Fahrzeuges unterschieden werden (siehe oben Ziffer 3 )
Die Radelektroniken der verschiedenen Rader sind voneinander unabhängig und senden deshalb normalerweise nicht gleichzeitig Will man die Signale, die von unterschiedlichen Radern kommen in der Auswerteelektronik des Empfangers miteinander vergleichen, um festzustellen an welcher Stelle des Fahrzeuges sich ein durch eine bestimmte Kennung charakterisiertes Rad befindet, dann müssen die Signale oder in der Auswerteelektronik von diesen Signalen abgeleitete Si- gnale in der Auswerteelektronik zwischengespeichert werden, um sie miteinander vergleichen zu können Zu diesem Zweck kann die Auswerteelektronik mit einem dafür geeigneten fluchtigen Speicher ausgestattet sein Dem Fachmann ist bekannt, daß er das einfach, z B mittels eines Mikroprozessors, verwirklichen kann, welcher außerdem die Auswertung der empfangenen Signale vornimmt Wenn es eines Vergleiches der Signale von unterschiedlichen Radern nicht bedarf, weil schon die von einer Radelektronik stammenden Signale allein eine eindeutige Zuordnung zu einer Radposition ermöglichen dann bedarf es der Zwischenspei- cherung nicht unbedingt Weil die zu vergleichenden Signale nicht gleichzeitig erzeugt werden, kann es passieren, daß ein Signal von einem rechten Rad, welches erzeugt wurde, während das Fahrzeug beschleunigt wurde, verglichen wird mit einem Signa! von einem linken Rad, welches erzeugt wurde, während das Fahrzeug verzögert wurde. In diesem Fall kann man aus dem Vorzeichen der Tangentialbeschleunigung b allein noch nicht zwischen rechten und linken Rädern unterscheiden. In vorzugsweiser Weiterbildung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, an jedem Rad bei der Bestimmung der Tangentialbeschleunigung b und ihres Vorzeichens zugleich die zeitliche Änderung der Drehzahl ω bzw. ihres Kehrwertes T zu bestimmen und zusammen mit dem Vorzeichen der Tangentialbeschleunigung b an den Empfänger zu senden. Das Vorzeichen der zeitlichen Änderung dω/dt der Drehzahl ω zeigt nämlich an, ob das Fahrzeug beschleunigt wurde (positives Vorzeichen) oder ob das Fahrzeug verzögert wurde (negatives Vorzeichen). In entsprechender Weise zeigt das Vorzeichen der zeitlichen Änderung dT/dt der Periode T an, ob das Fahrzeug beschleunigt wurde (negatives Vorzeichen) oder ob das Fahrzeug verzögert wurde (positives Vorzeichen). Durch gemeinsames Auswerten des Vorzeichens der zeitlichen Änderung dω/dt der Drehzahl bzw. dT/dt der Periode T und des Vorzeichens der Tangentialbeschleunigung b für jedes Rad läßt sich nun eindeutig zwischen rechten Rädern und linken Rädern unterschei- den. Man bildet hierzu in der zentralen Auswerteelektronik des Empfängers für jedes Rad das Produkt aus diesen Vorzeichen, welches unabhängig davon, ob das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert wurde, für Räder auf der linken Fahrzeugseite das entgegengesetzte Vorzeichen liefert wie für Räder auf der rechten Fahrzeugseite. Voraussetzung dafür ist, daß die Beschleunigungssensoren un- tereinander in Bezug auf das jeweilige Rad gleich orientiert sind, was bei untereinander gleichen Radelektroniken dadurch gewährleistet ist, daß sie an den verschiedenen Rädern in übereinstimmender Einbaulage vorgesehen sind. Dabei kann für die vorgesehene Einbaulage vorab festgelegt werden, welches Vorzeichen die das zur Unterscheidung zwischen rechten und linken Rädern herangezogene Produkt für Räder auf der rechten Fahrzeugseite und für Räder auf der linken Fahrzeugseite haben soll.
Es sei beispielsweise angenommen, daß bei beschleunigtem Fahrzeug das Vorzeichen der Tangentialbeschleunigung b an einem rechten Rad positiv sei, dann ist es an einem linken Rad negativ und das Vorzeichen der zeitlichen Änderung dω/dt der Drehzahl ω ist für die Räder auf beiden Fahrzeugseiten positiv. Dann gilt für das Produkt der Vorzeichen für das rechte Rad. sign (dω/dt) . sign b = (+1 )(+l ) = +1 und für das linke Rad sign (dω/dt) . sign b = (+1 )(-1 ) = -1
Linkes Rad und rechtes Rad unterscheiden sich also durch das Vorzeichen des Produktes
Nehmen wir nun an, daß das Signal am rechten Rad erzeugt wurde, während das Fahrzeug beschleunigt wurde, wohingegen das Signal am linken Rad erzeugt wurde, während das Fahrzeug verzögert wurde Dann ergibt sich für das Vorzeichenprodukt für das rechte Rad. sign (dω/dt) . sign b = (+1 )(+1 ) = +1 und für das linke Rad sign (dω/dt) . sign b = (-1 )(+1 ) = -1.
Es ergibt sich also anhand des Vorzeichenproduktes dieselbe Unterscheidung zwischen dem linken Rad und dem rechten Rad wie im zuerst angenommenen Fall. Die Unterscheidung zwischen dem linken und dem rechten Rad ist unabhängig davon, ob das Fahrzeug beschleunigte oder verzögerte, eindeutig.
Hat man auf diese Weise zwischen linken und rechten Rädern unterschieden, kann man bei Fahrzeugen mit zwei Achsen mit Hilfe von nur zwei Antennen, von denen die eine den Rädern auf der vorderen Achse des Fahrzeuges und die an- dere den Rädern auf der hinteren Achse des Fahrzeuαes zuαeordnet ist, auch noch unterscheiden, welches der linken Räder vorne und und welches hinten ist, und welches der rechten Räder vorne und und welches hinten ist, indem man die Intensität (Empfangsamplitude) der empfangenen Signale auswertet. Eine im Bereich der Vorderachse angeordnete Antenne wird nämlich die Signale, die von den Vorderrädern stammen, im Mitte! mit größerer Amplitude empfangen als die Signale, die von den Hinterrädern stammen. Umgekehrt wird eine Antenne, die sich im Bereich der Hinterachse befindet, von den Hinterrädern stammende Signale im Mittel mit größerer Amplitude empfangen als Signale, die von den Vorderrädern stammen. Dazu müssen die Antennen gar nicht einmal in der Mitte zwi- sehen rechten und linken Rädern liegen, sondern können auch außermittig angeordnet sein, da jedenfalls durch Kombination der Informationen über die Drehrichtung und die Empfangsamplitude die Unterscheidung zwischen vorne und hinten möglich ist.
Bei Fahrzeugen mit mehr als zwei Achsen kann man so vorgehen, daß man jeder Achse eine eigene Antenne zuordnet.
Es ist sogar möglich, bei einem Fahrzeug mit zwei Achsen mit nur einer einzigen Antenne auszukommen, wenn diese entweder näher bei der Vorderachse oder näher bei der Hinterachse so angeordnet ist. daß sie in der Lage ist, Signale von allen vier Rädern mit hinreichender Amplitude zu empfangen. Für das Bestimmen der Signalintensitäten kann nicht nur ein einziges Signal herangezogen werden, sondern eine Folge von mehreren von ein-und-demselben Rad stammenden Signalen, um die Genauigkeit der Intensitätsbestimmung zu erhöhen. Hinsichtlich eines dazu geeigneten statistischen Verfahrens wird auf die Offenbarung in der DE 196 08 478 A1 und der DE 196 08 479 A1 ausdrücklich Bezug genommen.
Möglicherweise erhebt sich der vom Einfluß der Erdbeschleunigung g herrührende Wechselanteil im Signal des Tangentialbeschleunigungssensors nicht sehr deutlich über den Signaluntergrund. Rauschen. Vibrationen und andere vor allem bei höheren Fahrgeschwindigkeiten auftretende Störeinflüsse im Beschleunigungssignal können dazu führen, daß die eine oder die andere Bestimmung der Drehzahl des Rades oder ihres Kehrwertes und deren zeitliche Änderung falsch sind. Um die Zuverlässigkeit der Unterscheidung zwischen Rädern auf der rechten Seite und auf der linken Seite des Fahrzeuges zu erhöhen, wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung das Produkt, welches als Kriterium für die Unterscheidung von Rädern auf der rechten Seite von Rädern auf der linken Seite gebildet wird, in zeitlicher Aufeinanderfolge wiederholt gebildet und integriert. Angenommen, das als Kriterium gebildete Produkt habe im Einzelfall den Wert -1. Wird das Produkt immer richtig ermittelt, werden durch die Integration ausschließlich die Werte -1 addiert und es ergibt sich ein eindeutig negativer Wert durch die Integration. Im Falle von Fehlmessungen können in der Folge der -1 - Werte auch +1 - Werte auftreten. Unter der plausiblen Annahme, daß die richtigen Werte aber überwiegen, wird auch in diesem mit Störungen behafteten Fall das Integral im Laufe der Zeit deutlich negativ werden. Die Integrationszeit, die dafür angewendet wird, kann nach Erfahrungswerten so festgelegt werden, daß eine Stabilisierung des Integralwertes auf einen positiven Wert oder auf einen negativen Wert auf jeden Fall gewährleistet ist.
Um zwischen Rädern auf der rechten Seite des Fahrzeuges und Rädern auf der linken Seite des Fahrzeuges unterscheiden zu können, kommt es letztlich nur darauf an, das als Kriterium gebildete Vorzeichen mit hinreichender Zuverlässigkeit zu ermitteln. Mit welchem Zahlenwert das Vorzeichen verknüpft ist, ist gleichgültig. Deshalb kann bei der Bestimmung des Produktes aus dem Vorzeichen der Tangentialbeschleunigung b und der zeitlichen Änderung dT/dt der Periodendauer T oder der zeitlichen Änderung dω/dt der Drehzahl ω des Rades mit einem beliebigen Zahlenwert verknüpft sein. Anders ausgedrückt. Es ist nicht erforderlich, die gemessene Tangentialbeschleunigung b und die ermittelte zeitliche Änderung dT/dt der Periodendauer T bzw. die ermittelte zeitliche Änderung dω/dt der Drehzahl ω jeweils auf einen Einheitswert zu normieren, bevor die Werte zur Ermittlung des Vorzeichens des Produktes miteinander multipliziert werden. Es kann vielmehr der momentane Wert der Tangentialbeschleunigung b, so wie er sich aus der Messung oder Auswertung ergibt mit dem momentanen Wert der zeitlichen Änderung dT/dt der Periodendauer T oder der zeitlichen Änderung dω/dt der Drehzahl ω des Rades vorzeichengerecht multipliziert und über die Zeit integriert werden, um ein sicheres Kriterium für die Unterscheidung von rechten Rädern und linken Rädern zu erhalten.
Figur 1 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf beim
Unterscheiden zwischen Rädern auf der rechten Fahrzeugseite und Rädern auf der linken Fahrzeugseite, und
Figur 2 zeigt schematisch den Einfluß der Erdbeschleunigung auf die Messung der Tangentialbeschleunigung an einem Rad.
Gemäß Figur 1 wird zunächst für ein ausgewähltes Rad vom Beschleunigungssensor in der Radelektronik die Tangentialbeschleunigung b in Abhängigkeit von der Zeit t bestimmt. Im zweiten Schritt werden durch Filterung des vom Beschleu- nigungssensor stammenden elektrischen Signales der Tangentialbeschleunigung b deren Gleichanteil b= und der vom Einfluß der Erdbeschleunigung g herrührende Wechselanteil b~ voneinander getrennt. Im dritten Schritt wird die Periodendauer T des Wechselanteils b~ bestimmt. Im vierten Schritt wird die zeitliche Änderung dT/dt der Periodendauer T bestimmt. Im fünften Schritt wird der Gleichan- teil b= mit der zeitlichen Änderung dT/dt vorzeichenrichtig multipliziert. Das Ergebnis ist ein mit einem Vorzeichen behafteter Wert D, welcher hier als der momentane Drehrichtungswert bezeichnet wird. Im sechsten Schritt wird der momentane Drehrichtungswert über eine gewisse Zeitspanne integriert und ergibt einen sicheren Drehrichtungswert D:
Figure imgf000013_0001
1 °-
Die Integrationszeit t2 - , kann nach Erfahrungswerten fest vorgewählt sein kann aber auch flexibel derart gewählt werden daß die Auswerteschaltung, in weicher die Integration durchgeführt wird den Integrationswert laufend daraufhin überprüft ob sich sein Vorzeichen stabilisiert und die Integration abbricht, wenn sich das Vorzeichen stabilisiert hat Aus dem Vorzeichen, welches sich stabilisiert hat kann dann eindeutig geschlossen werden ob sich das beobachtete Rad auf der rechten Fahrzeugseite oder auf der linken Fahrzeugseite befindet
Anhand der Darstellung in Figur 2 versteht man leicht wie es zum Einfluß der Erdbeschleunigung g auf die gemessene Tangentialbeschleunigung b kommt Fi- gur 2 zeigt ein Rad 1 mit einer daran angebrachten Radelektronik 2 in vier verschiedenen Stellungen, die sich jeweils um eine Vierteldrehung des Rades voneinander unterscheiden Die Erdbeschleunigung g wirkt immer senkrecht nach unten in Richtung des Pfeils 3 In der Position 1 befindet sich die Radelektronik 2 in ihrer höchsten Stellung In dieser Stellung wirkt die Erdbeschleunigung g senk- recht zur Tangentialbeschleunigung b und ändert deren Wert nicht
In Position 2 hat sich das Rad 1 um eine Vierteldrehung rechts herum gedreht Die an der Radelektronik 2 auftretende Tangentialbeschleunigung b ist in diesem Fall der Erdbeschleunigung g gleichgerichtet so daß die Tangentialbeschleunigung b momentan um die Erdbeschleunigung g erhöht wird
In der Position 3 hat sich das Rad 1 um eine weitere Vierteldrehung nach rechts gedreht und die Radelektronik 2 befindet sich in ihrer tiefsten Stellung Die Tangentialbeschleunigung b die an der Radelektronik 2 auftritt steht rechtwinklig zur Erdbeschleunigung g und wird deshalb durch diese nicht geändert
In der Position 4 ist das Rad 1 um eine weitere Vierteldrehung nach rechts wei- tergedreht worden In dieser Stellung verlauft die an der Radelektronik 2 auftretende Tangentialbeschleunigung b bei beschleunigtem Fahrzeug der Erdbeschleunigung g entgegengerichtet so daß die Erdbeschleunigung g die Tangentialbeschleunigung b verkleinert. Der Einfluß der Erdbeschleunigung g auf die Tangentialbeschleunigung b ist in der Figur 1 angegebenen kleinen Tabelle mit den Meßwerten 0, 1 g, 0, und -1g angegeben.
Der Verfahrensschritt 1 , das Bestimmen der Tangentialbeschleunigung b in Ab- hängigkeit von der Zeit, muß in der jeweiligen Radelektronik 2 durchgeführt werden. Die weiteren Verfahrensschritte werden am besten in der zentralen Auswerteelektronik des Empfängers durchgeführt, welchem die gemessene Tangentialbeschleunigung b in Form von Funksignalen zugesandt wird.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die auf erfin- dungsgemäße Weise ermittelte Drehzahl ω des Rades dazu benutzt, um den
Sender der Radelektronik zu steuern. Das macht es möglich, in weniger gefährlichen Fahrzuständen den Sender in größeren Zeitabständen zu aktivieren als in potentiell gefährlicheren Fahrzuständen. Insbesondere ist es möglich, den Sender so zu steuern, daß die Zeitabstände, in denen er sendet, im Normalfall mit zunehmender Drehzahl des Rades abnehmen. Diese Zeitabstände, welche hier auch als zweite Zeitabstände bezeichnet werden, sind im Normalfall größer als die ersten Zeitabstände, in welchen die Radelektronik Messungen des Reifendrucks vornimmt. Solange die Messungen des Reifendruckes keine gefährliche Situation anzeigen (Normalfall), ist es nicht erforderlich, jeden ungefährlichen Meßwert an den Empfänger zu senden und dem Fahrer zur Kenntnis zu geben. Es genügt deshalb in diesem Normalfall, daß sich die Radelektronik nur in größeren zweiten Zeitabständen beim Empfänger meldet, um ihre Funktionsfähigkeit anzuzeigen. Es ist sinnvoll, diese zweiten Zeitabstände bei geringerer Fahrgeschwindigkeit größer zu wählen als bei hoher Fahrgeschwindigkeit, und das wird auf einfache Weise durch die erfindungsgemäße Bestimmung der Drehzahl in der Radelektronik ermöglicht. Wird in der Radelektronik anstelle der Drehzahl ω deren Kehrwert, die Periode T, ermittelt, kann die Steuerung der zweiten Zeitabstände des Senders in entsprechender Weise erfolgen. In gefährlichen Fällen, wenn der Drucksensor eine gefährliche Druckabweichung gemessen hat. können in Abweichung vom Normalzustand die zweiten Zeitabstände auf die ersten Zeitabstände verringert und auch die ersten Zeitabstände gegenüber dem Normalfall verkürzt werden, um durch erhöhte Meß- und Senderate die möglicherweise gefährliche Druckabweichung, insbesondere einen schnellen Druckabfall, erkennen und darauf reagieren zu können.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl eines Rades an einem Fahrzeug, wozu an dem Rad ein Beschleunigungssensor angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahl des Rades die Frequenz ω eines vorn Ein- fluß der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals bestimmt wird, welches in dem vom Beschleunigungssensor gelieferten Beschleunigungssignal enthalten ist.
2. Verfahren zum Bestimmen des Kehrwertes der Drehzahl eines Rades an einem Fahrzeug, wozu an dem Rad ein Beschleunigungssensor angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Kehrwert der Drehzahl des Rades die Periode T eines vom Einfluß der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals bestimmt wird, welches in dem vom Beschleunigungssensor gelieferten Beschleunigungssignal enthalten ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , in welchem zum Unterscheiden zwischen einem rechten Rad und einem linken Rad eines Fahrzeuges, wobei an beiden Rädern ein Beschleunigungssensor angebracht ist und beide Beschleunigungssensoren sich an den Rädern in übereinstimmender Einbaulage befinden,
- eine sich aus dem Bewegungszustand des jeweiligen Rades ergebenden Tangentialbeschleunigung b gemessen, - das Vorzeichen der Tangentialbeschleunigung b ermittelt,
- als Drehzahl des Rades die Frequenz ω des im Tangentialbeschleunigungssignal enthaltenen, vom Einfluß der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals beobachtet,
- bei einer zeitlichen Änderung der Drehzahl das Vorzeichen der Änderung bestimmt und
- das Produkt aus dem Vorzeichen der Tangentialbeschleunigung b und aus dem Vorzeichen der Drehzahländerung des betreffenden Rades gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, in welchem zum Unterscheiden zwischen einem rechten Rad und einem linken Rad eines Fahrzeuges, wobei an beiden Rä- dem ein Beschleunigungssensor angebracht ist und beide Beschleunigungssensoren sich an den Rädern in übereinstimmender Einbaulage befinden,
- eine sich aus dem Bewegungszustand des jeweiligen Rades ergebenden Tangentialbeschleunigung b gemessen,
- das Vorzeichens der Tangentialbeschleunigung b ermittelt, - die Periode T eines im Tangentialbeschleunigungssignal enthaltenen, vom
Einfluß der Erdbeschleunigung g verursachten Wechselsignals beobachtet,
- bei einer zeitlichen Änderung der Periode T das Vorzeichen der Änderung bestimmt und
- das Produkt aus dem Vorzeichen der Tangentialbeschleunigung b und aus dem Vorzeichen der Änderung der Periode T des betreffenden Rades gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzeichengerechte Produkt aus der Tangentialbeschleunigung b und der zeitlichen Änderung der Drehzahl ω über eine Zeitspanne integriert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzeichengerechte Produkt aus der Tangentialbeschleunigung b und der zeitlichen Änderung der Periode T über eine Zeitspanne integriert wird.
7 Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß so lange integriert wird, bis sich das Vorzeichen des Integralwertes stabilisiert hat.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , in weichem in einer Einrichtung zum Überwachen und drahtlosen Signalisieren einer Druckänderung in Luftreifen von Rädern an Fahrzeugen, welche am jeweiligen Rad angebracht ist und eine Stromquelle, einen Beschleunigungssensor zur Ermittlung der Drehzahl des Rades, einen Drucksensor, welcher in ersten Zeitabständen den Reifendruck mißt, und einen Sender enthält, welcher in zweiten Zeitabständen, welche größer als oder gleich den ersten Zeitabständen sind, eine Information über den gemes- senen Reifendruck an einen im Fahrzeug angeordneten Empfänger übermittelt, die ersten Zeitabstände abhängig von der Drehzahl ω des betreffenden Rades gesteuert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 2, in welchem in einer Einrichtung zum Überwa- chen und drahtlosen Signalisieren einer Druckänderung in Luftreifen von Rädern an Fahrzeugen, welche am jeweiligen Rad angebracht ist und eine Stromquelle, einen Beschleunigungssensor zur Ermittlung der Drehzahl des Rades, einen Drucksensor, welcher in ersten Zeitabständen den Reifendruck mißt, und einen Sender enthält, welcher in zweiten Zeitabständen, welche größer als oder gleich den ersten Zeitabständen sind, eine Information über den gemessenen Reifendruck an einen im Fahrzeug angeordneten Empfänger übermittelt, die ersten Zeitabstände abhängig vom Kehrwert T der Drehzahl ω gesteuert werden.
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