DE69930060T2

DE69930060T2 - Gerät und Verfahren zum Warnen vor Reifendruckverlust

Info

Publication number: DE69930060T2
Application number: DE69930060T
Authority: DE
Inventors: Minao Nishi-ku Kobe-shi Yanase
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: EP0947359A2; EP0947359B1; EP0947359A3; DE69930060D1; US6034595A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes und eine Vorrichtung hierfür. Im Spezielleren betrifft sie ein Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes und eine Vorrichtung hierfür zum Detektieren einer Abnahme eines Luftdruckes von Reifen, die z. B. für Lastkraftwagen oder Busse, bei denen die Differenzen von Laufflächenbreiten (Achsabstände zwischen rechten und linken Reifenpositionen) zwischen vorderen und hinteren Rädern groß sind, verwendet werden.
Vorrichtungen zum Detektieren einer Abnahme eines Reifenluftdruckes durch Vergleich von Relativ-Raddrehzahlen wurden vorgeschlagen (z. B. das geprüfte japanische Patent Nr. 55 322/1993). Gemäß dieser Veröffentlichung werden verschiedene Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit einer Detektion wie z. B. Durchführen eines Vergleiches entsprechender Summen von Raddrehzahlen von diagonal angeordneten Rädern oder Durchführen einer Beurteilung nur in dem Fall, in dem das Fahrzeug in einem Zustand einer Geradeausfahrt ist, bei dem Störfaktoren begrenzt sind, verwendet. Eine Beurteilung muss jedoch selbst in dem Fall durchgeführt werden, in dem das Fahrzeug eine Kurve fährt, da ansonsten die Wahrscheinlichkeit einer Detektion eines Druckverlustes verringert ist. Ferner wurden Verfahren zum Korrigieren von Störungen (Einflüssen) während einer Kurvenfahrt durch Aufnahme der seitlichen Beschleunigung vorgeschlagen. Beispiele solcher Verfahren sind z. B. in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 8713/1994, der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 501 040/1996 oder der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 164 720/1996 offen gelegt.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3 sind aus dem letzten Dokument JP 08 164 720 bekannt.
Die oben erwähnte Korrektur auf der Grundlage einer seitlichen Beschleunigung bereitet keine Probleme im Fall von Personenkraftwagen, bei denen Differenzen der Laufflächenbreiten zwischen vorderen und hinteren Rädern klein sind. Im Fall von Fahrzeugen, bei denen Differenzen von Laufflächenbreiten zwischen vorderen und hinteren Rädern groß sind, wie z. B. bei Lastkraftwagen oder Bussen, die meist mehrere Räder als hintere Räder aufweisen, können Bestimmungsfehler jedoch nicht ausreichend korrigiert werden und es ist daher schwierig, die Bestimmungsgenauigkeit zu verbessern.
Im Hinblick auf diese Tatsachen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme von Reifenluftdrücken und eine Vorrichtung hierfür, bei der die Genauigkeit einer Bestimmung eines Luftdruckes verbessert ist, bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes gemäß Anspruch 3 vorgesehen.
In der vorliegenden Erfindung wird die Genauigkeit einer Bestimmung eines Verlustes eines Reifendruckes verbessert, indem eine Korrektur bestimmter Druckverlustwerte durch eine Funktion, die Laufflächenbreiten von Fahrzeugen umfasst, um Laufflächenbreiten von vorderen und hinte ren Rädern, die sich stark unterscheiden wie z. B. bei Lastkraftwagen oder Bussen zu berücksichtigen, durchgeführt wird.
Weitere Aspekte der Erfindung werden aus der lediglich beispielhaften nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, wobei:
1 ein Blockdiagramm ist, das elektrische Anordnungen einer Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein erklärendes Diagramm zum Erhalten der Kurvenfahrradien von Reifen von Rädern ist;
3 eine Darstellung ist, die Beziehungen zwischen DEL-Werten und einem seitlichen G in dem Fall, in dem ein Fahrzeug bei Kurvenfahrradien von 40 m, 110 m bzw. 150 m eine Kurve fährt, zeigt;
4 eine Darstellung ist, die Beziehungen zwischen DEL-Werten und Kehrwerten von Kurvenfahrradien von 3 zeigt; und
5 eine Darstellung ist, die Beziehungen zwischen bestimmten Werten in einem Fall, in dem Differenzen der Laufflächenbreiten als ein Korrekturterm und Kehrwerte von Kurvenfahrradien eingearbeitet werden, zeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist die Vorrichtung zum Signalisieren einer Abnahme eines Luftdruckes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Vierrad-Fahrzeug. Sie bestimmt, ob der Luftdruck irgendeines der vier Räder W₁, W₂, W₃ und W₄ abgenommen hat oder nicht und umfasst Raddrehzahlsensoren 1 mit normalen Anordnungen, die entsprechend in Verbindung mit jedem von den Rädern W₁, W₂, W₃ und W₄ angeordnet sind. Die Ausgänge der Raddrehzahlsensoren 1 werden an eine Steuereinheit 2 geliefert. Mit der Steuereinheit 2 ist auch ein Anzeigemittel 3, umfassend Flüssigkristallanzeigeelemente, Plasmaanzeigeelemente oder eine Kathodenstrahlröhre zum Informieren des Fahrers darüber, dass bei irgendeinem Reifen W_i der Luftdruck abgenommen hat, verbunden. Es sollte angemerkt werden, dass 4 einen Initialisierungsschalter bezeichnet.
Die Steuereinheit 2 umfasst eine E/A-Schnittstelle 2a, die zum Senden/Empfangen von Signalen zu/von einer externen Vorrichtung benötigt wird, eine CPU 2b, die als Rechenzentrum dient, einen ROM 2c, der ein Steueroperationsprogramm für die CPU 2b speichert, und einen RAM 2d, in den Daten temporär geschrieben werden und aus welchem die Daten ausgelesen werden, wenn die CPU 2b Steueroperationen durchführt. Das Bestimmungsmittel der vorliegenden Ausführungsform ist in der Steuereinheit 2 enthalten.
Von jedem von Drehzahlsensoren 1 des Fahrzeugs gibt es einen Ausgang, der ein Impulssignal, das der Anzahl von Umläufen eines Reifens W_i (hierin nachfolgend als „Raddrehzahlimpuls" bezeichnet) entspricht, umfasst. In der CPU 2b wird die Anzahl von Umläufen Ni von jedem von den Rädern W_i für jeden angegebenen Abtastzyklus ΔT (s), z. B. ΔT = 1 Sekunde, auf der Grundlage des Raddrehzahlimpulsausganges von dem Raddrehzahlsensor 1 berechnet.
Als erstes sind die Raddrehzahlen von jedem von den Reifen, wenn das Fahrzeug einen gebogenen Weg fährt, jeweils wie unten angegeben und wie in 2 gezeigt dargestellt. V1 = R1 (dθ/dt) V2 = R2 (dθ/dt) V3 = R3 (dθ/dt) V4 = R4 (dθ/dt)wobei
Ri der Kurvenfahrradius an jeder Radposition und dθ/dt die Kurvenfahrwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist, und R1 = ((R – Tf/2)2 + WB2)0,5 R2 = ((R + Tf/2)2 + WB2)0,5 R3 = (R – Tr/2) R4 = (R + TR/2)

Tf:: Laufflächenbreite des vorderen Rades
Tr:: Laufflächenbreite des hinteren Rades
WB:: Radstand
R:: Kurvenfahrradius des Fahrzeugs.

Es sollte angemerkt werden, dass der Kurvenfahrradius R des Fahrzeugs in dem Fall, in dem das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Heckantrieb ist, von den Raddrehzahlen eines äußeren oder außen liegenden Rades von mitlaufenden Rädern in Bezug auf die Kurve und eines inneren oder innen liegenden Rades der mitlaufenden Räder in Bezug auf die Kurve erhalten werden kann. 1/R = (V1 – V2)/(V1 + V2) × (2/Tf)
Es sollte jedoch angemerkt werden, dass während der Kurvenfahrbewegung eine Belastung von dem inneren Rad in Bezug auf die Kurve zu dem äußeren Rad in Bezug auf die Kurve bewegt wird. Auf Grund dieser Belastungsübertragung wird der dynamische Rollradius des äußeren Rades kleiner und so ist für beide die gemessene Raddrehzahl von der tatsächlichen genauen Raddrehzahl verschoben. Daher wird bevorzugt, dass eine Korrektur auf der Grundlage von Beziehungen zwischen tatsächlichen Kurvenfahrradien und durch tatsächliche Messungen erhaltene berechnete Kurvenfahrradien durchgeführt wird, um einen Kurvenfahrradius zu erhalten, der so genau wie möglich ist.
Der bestimmte Druckverlustwert (DEL-Wert) zum Detektieren einer Abnahme eines Luftdruckes eines Reifens W_i wird erhalten, indem Differenzen zwischen zwei diagonalen Summen von Reifen von vorderen Rädern und Reifen von hinteren Rädern, die aus der folgenden Gleichung (1) erhalten werden können, verglichen werden. Dies stellt ein Verhältnis eines Wertes dar, der erhalten wird, indem eine Summe von Signalen eines Paares von Rädern, die diagonal in Bezug aufeinander angeordnet sind, von einer Summe von Signalen von einem anderen Paar von Rädern, die diagonal in Bezug aufeinander angeordnet sind, zu einem gemittelten Wert der zwei Summen dekrementiert wird (siehe z. B. die ungeprüfte japanische Patentschrift Nr. 55 322/1993).
Hier, wo R groß genug ist, kann angenommen werden, dass R1 – R2 ≅ Tf R3 – R4 ≅ Tr R1 + R2 + R3 + R4 ≅ 4 × Rwobei Gleichung (1) näherungsweise als Gleichung (2) ausgedrückt werden kann.
Herkömmlicherweise erfüllten übliche Personenkraftwagen die Bedingung Tf ≅ Tr, wobei Differenzen von Laufflächenbreiten null wurden und der DEL-Wert ebenfalls null wurde. Für Fahrzeuge wie z. B. Lastkraftwagen oder Busse, die mehrere Räder als hintere Räder besitzen, wird jedoch die Laufflächenbreite der mehreren Räder um einen Wert kleiner gemacht, der der doppelten Breite des Reifens entspricht, obwohl die Breite des Fahrzeugs in dessen Längsrichtung konstant ist. Daher ist im Fall von Lastkraftwagen oder Bussen, bei denen die Differenz von Laufflächenbreiten groß ist, der DEL-Wert verschoben und beeinflusst stark die Detektion eines Druckverlustes, wie aus Gleichung (2) ersichtlich. In tatsächlichen Fahrzeugen kann die Raddrehzahl nicht direkt gemessen werden, wird aber wie folgt auf der Grundlage der Anzahl von Umläufen pro Sekunde von jedem der Räder berechnet. V1 = R1 × (dθ/dt) = N1 × 2π × r1 V2 = R2 × (dθ/dt) = N2 × 2π × r2 V3 = R3 × (dθ/dt) = N3 × 2π × r3 V4 = R4 × (dθ/dt) = N4 × 2π × r4
Hierin ist:

Ni:: Anzahl von Umläufen pro Sekunde von jedem von den Rädern
ri:: dynamischer Rollradius von jedem von den Rädern
Ri:: Kurvenfahrradius an jeder Radposition
dθ/dt:: Kurvenfahrwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs

Da die dynamischen Rollradien von jedem von den Rädern durch Initialisierung zu konstanten Werten gemacht werden, ist Vi = 2π × Ni erfüllt, wenn r1 = r, r2 = r, r3 = r und r4 – r, wobei der DEL-Wert in die folgende Gleichung (3) umgeformt werden kann.
Dieser DEL-Wert ist durch die Anzahl von Umläufen des Reifens ausgedrückt. Dieser DEL-Wert fällt mit Gleichung (1) in dem Fall zusammen, in dem der Reifen einen normalen Luftdruck aufweist und kein Schlupf oder Belastung, der/die sich zwischen rechten und linken Rädern bewegt, vorhanden ist, d. h., es gibt keine Schwankungen des dynamischen Rollradius r. Wenn jedoch irgendeiner der Reifen einen Druckverlust aufweist, wird der DEL-Wert geändert, da die Anzahl von Umläufen Ni (Ni + ΔN) wird und der dynamische Rollradius r (r – Δr) wird.
Beispielsweise wird in dem Fall, in dem der Reifen 1 einen Druckverlust aufweist, N1 zu N1 + ΔN, wobei die obige Gleichung (3) in die folgende Gleichung (4) umgeformt wird.
Da ΔN im Vergleich mit N1 + N2 + N3 + N4 extrem klein ist, kann die obige Gleichung (4) in die folgende Gleichung (5) umgeformt werden, unter der Annahme, dass N1 + N2 + N3 + N4 + ΔN ≅ N1 + N2 + N3 + N4.
Daher ist aus Gleichung (5) ersichtlich, dass die Genauigkeit einer Bestimmung eines Druckverlustes eines Reifens verbessert werden muss, indem auch DEL-Werte auf Grund von Differenzen von Laufflächenbreiten in den bestimmten Druckverlustwert aufgenommen werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun auf der Grundlage einer Ausführungsform derselben erklärt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Ausführungsform beschränkt.
Ausführungsform
In einem 2 – D.4-Radfahrzeug, bei dem zwei vordere Räder als Lenkräder dienen und vier hintere Räder (mehrere Räder) treibende Räder sind, ist die Laufflächenbreite der hinteren treibenden Räder um 195 mm kleiner als die Laufflächenbreite der vorderen Räder (Lenkräder).
3 zeigt die Beziehung zwischen RawDEL-Werten und einem seitlichen G (seitliche Beschleunigung) LatG wie aus Gleichung (3) berechnet in Bezug auf die vorderen Räder und die inneren hinteren Räder von mehreren Rädern in dem Fall, in dem das Fahrzeug eine Kurvenfahrt bei Kurvenfahrradien R von 40 m, 110 m bzw. 150 m durchführt. Es sollte angemerkt werden, dass T_1a eine Linkskurve von 40 m, T_1b eine Rechtskurve von 40 m, T₂ eine Linkskurve von 110 m bzw. T₃ eine Linkskurve von 150 m bezeichnet.
Im Fall von Personenkraftwagen bestehen kaum Differenzen der Laufflächenbreiten zwischen vorderen und hinteren Achsen und die Datenpunkte sind an einer geraden Linie verteilt, die im Wesentlichen durch den Ursprung verlaufen, wie aus Gleichung (2) ersichtlich. Da jedoch in der vor liegenden Ausführungsform Differenzen der Laufflächenbreiten zwischen den vorderen und hinteren Achsen bestehen, ändert sich der RawDEL-Wert kaum und ist im Wesentlichen konstant, unabhängig von Schwankungen des seitlichen G in jedem der Zustände für die Kurvenfahrradien, und es scheint eher, dass der RawDEL-Wert von dem Kurvenfahrradius abhängig ist. Daher scheint es, wenn der RawDEL-Wert durch den Kehrwert des Kurvenfahrradius angepasst wird, dass alle von den Datenpunkten an derselben Linie liegen wie in 4 gezeigt.
Wenn DEL-Werte auf Grund von Differenzen von Laufflächenbreiten (195 mm) auf der Grundlage von Gleichung (2) berechnet und in 4 eingetragen werden, wird die gerade Linie L erhalten und es ist somit ersichtlich, dass sie gut mit den tatsächlich gemessenen Werten zusammenfällt.
Daher werden die CorDEL-Werte im Wesentlichen null, wie in 5 gezeigt, indem in der vorliegenden Erfindung eine Korrektur auf der Grundlage der Gleichung für eine Korrektur, wie durch die folgende Gleichung (6) dargestellt, durchgeführt wird. Da die CorDEL-Werte von Laufflächendifferenzen kaum betroffen sind, kann ein Druckverlust eines Reifens bestimmt werden, wenn CorDEL von null verschoben ist.
Hier bezeichnet a einen Koeffizienten zum Korrigieren von Differenzen theoretischer und tatsächlicher Werte. Der Koeffizient a kann wie folgt erhalten werden. Zuerst wird ein Kurvenfahrradius durch inaktives oder gleichförmiges Fahren bei einer angegebenen Geschwindigkeit verfolgt. Dies er folgt, um Einflüsse eines Schlupfes der inneren treibenden Räder in Bezug auf die Kurvenfahrt, die auf Grund einer Antriebskraft während Kurvenfahrbewegungen vorhanden sein könnten, zu beseitigen. Danach wird der RawDEL-Wert zu diesem Zeitpunkt aufgetragen, wobei das seitliche G auf der seitlichen Achse genommen wird und der RawDEL-Wert zu dem Zeitpunkt, zu dem das seitliche G gleich null ist, erhalten wird. Dies wird durchgeführt, um Einflüsse einer Belastungsbewegung während der Kurvenfahrt auf den RawDEL-Wert zu beseitigen. Es sollte angemerkt werden, dass im Fall von 3, der diese Ausführungsform darstellt, die RawDEL-Werte durch den Einfluss einer Belastungsbewegung kaum betroffen sind und die RawDEL-Werte konstant (horizontal) in Bezug auf das seitliche G sind.
Dies wird für verschiedene Kurvenfahrradien durchgeführt und die so erhaltenen RawDEL-Werte werden in Bezug auf Werte aufgetragen, die dem Ausdruck (Differenz von Laufflächenbreiten)/(Kehrwert eines Kurvenfahrradius × 2), genommen auf der seitlichen Achse, entsprechen. Dann wird der Koeffizient a aus dem Anstieg der Regressionsgeraden, die durch die Methode der kleinsten Quadrate berechnet wird, erhalten. In dieser Ausführungsform war a = 1,2019 erfüllt.
Wie oben erklärt kann die vorliegende Erfindung die Genauigkeit einer Bestimmung eines Verlustes eines Luftdruckes durch Einarbeiten eines Korrekturterms, der mit Differenzen von Laufflächenbreiten eines Fahrzeugs in Beziehung steht, verbessern.

Claims

Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes, bei dem die Drehgeschwindigkeit eines Reifens detektiert und dazu verwendet wird, festzustellen, ob der Luftdruck des Reifens abgenommen hat, und eine Warnung erzeugt wird, wobei das Verfahren eine Gleichung zum Berechnen eines bestimmten Wertes zum Detektieren eines Luftverlustes eines Reifens verwendet, indem die Differenz zwischen zwei diagonalen Summen verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturterm eingearbeitet wird, der mit Differenzen zwischen Laufflächenbreiten von vorderen und hinteren Rädern des Fahrzeugs in Beziehung steht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Mehrachsenfahrzeug mit mindestens drei Achsen ist, und das Verfahren auf eine Vielzahl von Achskombinationen angewandt wird.
Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes, bei der die Drehgeschwindigkeit eines Reifens detektiert wird, wobei auf der Grundlage der detektierten Drehgeschwindigkeit festgestellt wird, ob der Luftdruck des Reifens abgenommen hat, und ein Alarm erzeugt wird, wenn der Innendruck des Reifens abgenommen hat, mit einem Drehzahldetektionsmittel (1), das Raddrehzahlen von jedem der Reifen detektiert, und einem Bestimmungsmittel (2), das bestimmte Druckverlustwerte berechnet und verarbeitet, die erhalten werden, indem Differenzen von zwei diagonalen Summen einer Anzahl von Umläufen von vorderen Reifen und einer Anzahl von Umläufen von hinteren Reifen auf der Grundlage einer Anzahl von Umläufen, die aus den von dem Drehzahldetektionsmittel (1) detektierten Raddrehzahlen erhalten werden, verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Druckverlustwerte des Bestimmungsmittels Korrekturterme enthalten, die mit Differenzen zwischen Laufflächenbreiten von vorderen und hinteren Rädern eines Fahrzeugs in Beziehung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Fahrzeug ein Mehrachsenfahrzeug mit mindestens drei Achsen ist, und das Verfahren auf eine Vielzahl von Achskombinationen angewandt wird.