DE69729250T2

DE69729250T2 - Gerät zur feststellung eines druckverlustes in einem reifen

Info

Publication number: DE69729250T2
Application number: DE69729250T
Authority: DE
Inventors: Mikao Osaka-shi NAKAJIMA
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: KR19990014801A; EP0826968B1; JP3158038B2; DE69729250D1; KR100300671B1; US6061642A; EP0826968A4; JPH09249010A; EP0826968A1; WO1997034152A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung zum Detektieren des Luftdruckabfalls eines Reifens bei den an einem Fahrzeug angebrachten Reifen.
Das Dokument EP-A-0 510 466 offenbart eine Schlupfsteuervorrichtung für ein Fahrzeug, bei der die Radgeschwindigkeiten zum Vermeiden von Schlupf der Räder im Betrieb verwendet werden. Bei der herkömmlichen Vorrichtung werden anfängliche Korrekturfaktoren für die Rotationsgeschwindigkeitswerte der Fahrzeugräder aus den Rotationsgeschwindigkeitswerten bestimmt, die festgestellt werden, wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf geradeaus bewegt. In diesem Zusammenhang wird ein Schlupffaktor unter Verwendung der korrigierten Radgeschwindigkeiten bestimmt.
Als ein Beispiel für eine Sicherheitsvorrichtung für ein Vierrad-Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Kraftfahrzeug oder einen Lastwagen, sind in den letzten Jahren Vorrichtungen zum Erfassen des Luftdruckabfalls eines Reifens entwickelt worden, wobei einige davon Anwendung in der Praxis gefunden haben.
Als eines der Verfahren zum Erfassen des Luftdruckabfalls eines Reifens gibt es zum Beispiel ein Verfahren, das mit einer Differenz unter den jeweiligen Rotationsfrequenzen F₁, F₂, F₃ und F₄ von vier an einem Fahrzeug vorgesehenen Reifen W₁, W₂, W₃ und W₄ arbeitet. Bei den Reifen W₁ und W₂ handelt es sich um den rechten und den linken Vorderreifen. Bei den Reifen W₃ und W₄ handelt es sich um den rechten und den linken Hinterreifen.
Bei diesem Erfassungsverfahren wird die Rotationsfrequenz F_i von jedem der Reifen W_i (i = 1, 2, 3, 4) für jede vorbestimmte Abtastperiode auf der Basis eines Signals erfaßt, das von einem dem Reifen W_i zugeordneten Radgeschwindigkeitssensor abgegeben wird.
Die erfaßten Rotationsfrequenzen F_i sind gleich, wenn alle der wirksamen Rollradien bzw. Reifenhalbmesser der jeweiligen Reifen W_i gleich sind und das Fahrzeug geradeaus fährt. Bei dem wirksamen Rollradius handelt es sich um die Distanz, die der in einem belasteten Zustand frei rollende Reifen W_i (der in einem Zustand rollende Reifen, in dem sowohl der Schlupfwinkel als auch der Schlupffaktor Null betragen) bei einer Umdrehung zurückliegt, dividiert durch 2π.
Andererseits ändert sich jedoch der wirksame Rollradius jedes Reifens W_i beispielsweise bei Änderungen des Luftdrucks des Reifens W_i. Das heißt, wenn der Luftdruck des Reifens W_i abfällt, ist der wirksame Rollradius von diesem geringer als zum Zeitpunkt des normalen Innendrucks. Infolgedessen ist die Rotationsfrequenz F_i des Reifens W_i, dessen Luftdruck abfällt, höher als die zum Zeitpunkt des normalen Innendrucks. Aus diesem Grund kann der reduzierte Druck des Reifens W_i auf der Basis der Differenz zwischen den Rotationsfrequenzen F_i beurteilt werden.
Eine Beurteilungsgleichung, die zum Erfassen des Luftdruckabfalls des Reifens W_i auf der Basis der Differenz zwischen den Rotationsfrequenzen F_i verwendet wird, ist zum Beispiel in Form der nachfolgenden Gleichung (1) angegeben (vgl. japanische Patent-Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 305011/1988, japanische Patent-Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 212609/1992, usw.).
Wenn die wirksamen Rollradien der Reifen W_i gleich sind, dann sind auch die jeweiligen Rotationsfrequenzen F_i gleich (F₁ = F₂ = F₃ = F₄). Somit wird der Beurteilungswert D Null. Somit werden Schwellwerte D_TH1 und D_TH2 gesetzt (wobei D_TH1, D_TH2 > 0). Wenn die in der nachfolgenden Gleichung (2) dargestellten Bedingungen erfüllt sind, wird das Urteil getroffen, daß ein Reifen W_i vorhanden ist, dessen Luftdruck abfällt. Wenn die Bedingungen nicht erfüllt werden, wird das Urteil getroffen, daß alle Reifen W_i einen normalen Innendruck aufweisen: D < –DTH1 oder D > DTH2 (2).
Die wirksamen Rollradien der Reifen W_i an sich beinhalten Schwankungen innerhalb des Produktionsstandards, die zum Zeitpunkt der Herstellung der Reifen W_i auftreten (wobei dies im folgenden als "Anfangsdifferenz" bezeichnet wird). Das heißt, selbst wenn die vier Reifen W_i einen normalen Innendruck aufweisen, unterscheiden sich die wirksamen Rollreifen der vier Reifen W_i voneinander aufgrund der Anfangsdifferenz. Die Rotationsfrequenzen F_i der Reifen W_i variieren in entsprechender Weise.
Infolgedessen kann der Beurteilungswert D einen anderen Wert als Null haben. Aus diesem Grund wird fälschlicherweise die Feststellung getroffen, daß der Luftdruck abfällt, obwohl dieser nicht abfällt. Zum Erfassen des Luftdruckabfalls mit hoher Genauigkeit ist es somit erforderlich, den Effekt der Anfangsdifferenz aus der erfaßten Rotationsfrequenz F_i zu eliminieren.
Als eine Technik zum Eliminieren des Effekts der Anfangsdifferenz von der Rotationsfrequenz F_i wird zum Beispiel die Anwendung einer Technik ins Auge gefaßt, die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 271907/1992 offenbart ist. Bei der in dieser Veröffentlichung offenbarten Technik wird ein Fahrzeug dazu veranlaßt, sich linear auf einer Bahn mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu bewegen, und eine beliebige der zu diesem Zeitpunkt erfaßten Rotationsfrequenzen F_i der Reifen W_i wird als Basis verwendet, um Korrekturfaktoren K_i zu finden. Wenn die Rotationsfrequenz F₁ des Reifens W₁ als Basis verwendet wird, findet man die Korrekturfaktoren K_i an Hand der nachfolgenden Gleichungen (3) bis (6): K1 = F1/F1 (3) K2 = F1/F2 (4) K3 = F1/F3 (5) K4 = F1/F4 (6).
Die zum Zeitpunkt der normalen Fahrt erfaßten Rotationsfrequenzen F_i werden mit den jeweiligen Korrekturfaktoren K_i multipliziert. Somit wird der Effekt der Anfangsdifferenz auf die Rotationsfrequenz F_i in einem gewissen Ausmaß eliminiert.
Wenn es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb (FF-Fahrzeug) handelt oder um ein Fahrzeug mit Frontmotor und Heckantrieb (FR-Fahrzeug) handelt, dann handelt es sich bei den durch die vorstehenden Gleichungen (5) und (6) ausgedrückten Korrekturfaktoren K₃ und K₄ jeweils um das Verhältnis zwischen den Rotationsfrequenzen eines angetriebenen Reifens und eines nachlaufenden Reifens.
Andererseits wird ein Antriebsmoment oder Bremsmoment (das im folgenden auch kurz als "Antriebs-/Bremsmoment" bezeichnet wird) zum Zeitpunkt der Fahrt auf den Antriebsreifen aufgebracht. Dieses Moment kann bei dem Antriebsreifen Schlupf hervorrufen. Aus diesem Grund wird die Rotationsfrequenz F_i des Antriebsreifens im allgemeinen durch die nachfolgende Gleichung (7) ausgedrückt. In der nachfolgenden Gleichung (7) bezeichnen Rs den Schlupffaktor, V die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und r_i den wirksamen Rollradius des Reifens W_i:
Im Fall des FF-Fahrzeugs handelt es sich bei den Reifen W₁ und W₂ um Antriebsreifen und bei den Reifen W₃ und W₄ um nachlaufende Reifen, so daß der Korrekturfaktor K₃ auf der Basis der vorstehend genannten Gleichungen (5) und (7) durch die nachfolgende Gleichung (8) ausgedrückt werden kann:
Die Wirkung des Schlupffaktors Rs wird auf den Korrekturfaktor K₃ ausgeübt, der durch das Verhältnis der Rotationsfrequenzen des angetriebenen Reifens und des nachfolgenden Reifens ausgedrückt wird. Das Gleiche gilt auch für den Korrekturfaktor K₄.
Genauer gesagt, es wird der Schlupffaktor Rs durch die nachfolgende Gleichung (9) ausgedrückt, bis der Reifen W_i die Haftgrenze erreicht:
In der Gleichung (9) bezeichnen μ den Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche, C_X den Schermodul des Reifens W_i, W_D die Breite einer Bodenaufstandsfläche, L die Länge der Bodenaufstandsfläche und T eine Antriebs-/Bremskraft. Die Antriebs-/Bremskraft T ist ungefähr proportional zu dem Quadrat aus der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit.
Die Korrekturfaktoren K₃ und K₄ beinhalten somit die Wirkungen des Reibungskoeffizienten μ der Straßenoberfläche sowie der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs zum Zeitpunkt einer Testfahrt. Zum Zeitpunkt einer tatsächlichen Fahrt bewegt sich jedoch das Fahrzeug auf Straßenoberflächen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten μ bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten V.
Selbst wenn die Rotationsfrequenzen F_i unter Verwendung der zum Zeitpunkt einer Testfahrt aufgefundenen Korrekturfaktoren K₃ und K₄ korrigiert werden, können die Rotationsfrequenzen nicht exakt korrigiert werden. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Wirkung der Anfangsdifferenz mit hoher Genauigkeit aus der Rotationsfrequenz F_i zu eliminieren.
Wenn das Fahrzeug um eine Ecke und eine Kurve fährt (wobei dies im folgenden als "Kurvenfahrt" dargestellt wird), so wird eine Querbeschleunigung auf das Fahrzeug ausgeübt. Infolgedessen wird die Belastung auf das Fahrzeug in Richtung auf die Außenseite der Kurve verlagert. Der wirksame Rollradius des Reifens W_i auf der Innenseite der Kurve wird daher vergrößert, und die Bodenberührungsfläche von diesem wird relativ verringert. Andererseits wird der wirksame Rollradius des Reifens W_i auf der Außenseite der Kurve verringert, und seine Bodenberührungsfläche wird relativ vergrößert.
Andererseits wird eine von dem Motor erzeugte Antriebskraft durch ein Differentialgetriebe nahezu gleichmäßig auf den Reifen W_i auf der Innenseite der Kurve und auf den Reifen W_i auf der Außenseite der Kurve aufgebracht. Infolgedessen entstehen Schwankungen bei dem Schlupffaktor Rs zwischen dem Reifen W_i auf der Innenseite der Kurve und dem Reifen W_i auf der Außenseite der Kurve. Dadurch entstehen Schwankungen bei der Rotationsfrequenz F_i zwischen dem Reifen W_i auf der Innenseite der Kurve und dem Reifen W_i auf der Außenseite der Kurve.
Selbst wenn alle der Reifen W_i einen normalen Innendruck aufweisen, entstehen die Schwankungen bei der Rotationsfrequenz F_i somit durch die Schwankungen beim Schlupffaktor Rs zum Zeitpunkt einer Kurvenfahrt. Infolgedessen beinhaltet der Beurteilungswert D einen Fehler entsprechend den Schwankungen im Schlupffaktor Rs, so daß der reduzierte Druck nicht exakt beurteilt werden kann. Zum Beurteilen des reduzierten Drucks mit hoher Genauigkeit muß somit die Wirkung des Schlupffaktors Rs eliminiert werden.
Zum Eliminieren der Wirkung des Schlupffaktors Rs wird die Verwendung einer Technik ins Auge gefaßt, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 6-312123 vorgeschlagen wird, die von der Anmelderin stammt. Bei der vorgeschlagenen Technik wird der Beurteilungswert D folgendermaßen korrigiert.
Eine Schwankungskomponente ΔD des Beurteilungswerts D aufgrund von Schwankungen beim Schlupffaktor Rs ist proportional zu einer Schwankungskomponente ΔRs des Schlupffaktors Rs. Andererseits ist die Schwankungskomponente ΔRs des Schlupffaktors Rs proportional zu einer auf das Fahrzeug ausgeübten Querbeschleunigung LA sowie umgekehrt proportional zu dem Wenderadius bzw. Kurvenfahrtradius R.
Der Schlupffaktor Rs bis zum Erreichen der Haftgrenze durch den Reifen W_i soll durch die nachfolgende Gleichung (10) definiert werden.
Ferner sei angenommen, daß die Antriebs-/Bremskraft T proportional zu dem Quadrat aus der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs und der auf das Fahrzeug ausgeübten Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA ist.
Die Schwankungskomponente ΔD des Beurteilungswerts D läßt sich auf der Basis der vorstehend genannten Beziehung durch die nachfolgende Gleichung (11) ausdrücken, wobei α1, α2 und α3 Proportionalkonstanten sein sollen:
Die durch die Gleichung (11) ausgedrückte Schwankungskomponente ΔD wird als Korrekturfaktor verwendet, und der Korrekturfaktor wird von dem durch die vorstehend genannte Gleichung (1) aufgefundenen Beurteilungswert D subtrahiert. Auf diese Weise wird die Wirkung des Schlupffaktors Rs auf den Beurteilungswert D eliminiert.
Bei der vorgeschlagenen Technik wird der Schlupffaktor Rs nach Definition desselben durch die vorstehende Gleichung (10) verwendet. Der Schlupffaktor Rs ist in der Tat jedoch umgekehrt proportional zu dem Reibungskoeffizienten μ der Straßenoberfläche, wie dies durch die vorstehende Gleichung (9) ausgedrückt wird. Bei der vorgeschlagenen Technik besteht daher die Möglichkeit, daß der Beurteilungswert D nach der Korrektur in Abhängigkeit von dem Zustand der Straßenoberfläche einen großen Fehler beinhaltet und daß die Wirkung des Schlupffaktors Rs nicht unbedingt exakt aus dem Beurteilungswert D eliminiert werden kann.
Bei der vorstehend genannten vorgeschlagenen Technik erfolgt keine Berücksichtigung der Beziehung zwischen dem Schwankungsbetrag bei dem wirksamen Rollradius von jedem der Vorderreifen W₁ und W₂ und dem Schwankungsbetrag bei dem wirksamen Rollradius von jedem der Hinterreifen W₃ und W₄ jenseits der Schwankungen bei den wirksamen Rollradien der Reifen W_i aufgrund der Lastbewegung zum Zeitpunkt einer Kurvenfahrt. Dies basiert auf der Annahme, daß der Schwankungsbetrag bei dem wirksamen Rollradius von jedem der Vorderreifen W₁ und W₂ sowie der Schwankungsbetrag bei dem wirksamen Rollradius von jedem der Hinterreifen W₃ und W₄ gleich sind.
In Wirklichkeit sind jedoch das Vorderachsengewicht und das Hinterachsengewicht voneinander verschieden. Bei dem Vorderachsengewicht handelt es sich um die Last, die auf die Vorderachse ausgeübt wird, an der die vorderen Reifen angebracht sind. Bei dem Hinterachsengewicht handelt es sich um die Last, die auf die Hinterachse ausgeübt wird, an der die Hinterreifen angebracht sind. Wenn zum Beispiel der Motor auf der Frontseite des Fahrzeugs angeordnet ist, ist das Vorderachsengewicht schwerer als das Hinterachsengewicht.
Der Betrag der Lastbewegung auf der Vorderreifenseite und der Betrag der Lastbewegung auf der Hinterreifenseite zum Zeitpunkt einer Kurvenfahrt sind daher voneinander verschieden. Dies ist besonders signifikant bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb und Frontmotor. Infolgedessen sind der Schwankungsbetrag bei dem wirksamen Rollradius des vorderen Reifens und der Schwankungsbetrag bei dem wirksamen Rollradius des Hinterreifens voneinander verschieden.
Zum Korrigieren des Beurteilungswertes D mit hoher Genauigkeit muß daher die Differenz in dem Betrag der Lastbewegung zwischen dem Vorderreifen und dem Hinterreifen zum Zeitpunkt der Kurvenfahrt berücksichtigt werden.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Luftdruckabfalls von an einem Fahrzeug angebrachten Reifen, die in der Lage ist, Differenzen zwischen den Beträgen der Lastbewegung auf der Vorderreifenseite und der Hinterreifenseite zum Zeitpunkt einer Kurvenfahrt zu berücksichtigen und eine entsprechende Korrektur vorzunehmen, so daß der Luftdruckabfall eines Reifens mit hoher Genauigkeit erfaßt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe in vorteilhafter Weise mit einer Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird der anfängliche Korrekturfaktor auf der Basis der Rotationsfrequenz eines Reifens ermittelt, die festgestellt wird, wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf geradeaus bewegt.
Zum Zeitpunkt der Geradeausfahrt im Leerlauf wird kein Antriebs-/Bremsmoment auf einen Antriebsreifen aufgebracht. Das heißt, der Schlupffaktor des Antriebsreifens kann mit Null angenommen werden.
Infolgedessen wird die Wirkung des Schlupffaktors nicht auf den festgestellten anfänglichen Korrekturfaktor ausgeübt, so daß der anfängliche Korrekturfaktor als Wert ermittelt werden kann, der die relative Differenz bei den wirksamen Rollradien zwischen den Reifen in getreuer Weise darstellt.
Wenn der bei dieser Ausbildung festgestellte anfängliche Korrekturfaktor beim Korrigieren der Rotationsfrequenz verwendet wird, kann der Effekt der Ausgangsdifferenz von der Rotationsfrequenz mit hoher Genauigkeit eliminiert werden, und zwar unabhängig von dem Reibungskoeffizienten einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der anfängliche Korrekturfaktor somit auf der Basis der Rotationsfrequenz festgestellt, die zum Zeitpunkt einer Geradeausfahrt im Leerlauf festgestellt wird, wobei die Wirkung des Schlupffaktors kaum auf diesen Faktor ausgeübt wird. Infolgedessen ist es möglich, den anfänglichen Korrekturfaktor als getreue Wiedergabe der relativen Differenz bei dem wirksamen Rollradius zwischen den Reifen festzustellen.
Die Wirkung der Anfangsdifferenz kann somit auf der Basis des anfänglichen Korrekturfaktors mit hoher Genauigkeit von der erfaßten Rotationsfrequenz eliminiert werden. Dadurch läßt sich verhindern, daß die Anfangsdifferenz die Feststellung des Luftdruckabfalls des Reifens beeinträchtigt. Infolgedessen läßt sich der Luftdruckabfall des Reifens mit hoher Genauigkeit feststellen.
Der Schlupffaktor wird in inhärenter Weise durch das Ausmaß der Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Umfangsgeschwindigkeit des Antriebsreifens dargestellt. Andererseits kommt es bei dem nachlaufenden Reifen kaum zu Schlupf. Daher kann die Umfangsgeschwindigkeit des nachlaufenden Reifens als gleich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs betrachtet werden. Somit kann der Schlupffaktor auf der Basis der Rotationsfrequenz des Antriebsreifens und der Rotationsfrequenz des nachlaufenden Reifens berechnet werden.
Ferner ändert sich die Differenz zwischen der Rotationsfrequenz des Antriebsreifens und der Rotationsfrequenz des nachlaufenden Reifens in Abhängigkeit von dem Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche. Selbst wenn sich das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit einem beliebigen Reibungskoeffizienten bewegt, kann der Schlupffaktor auf der Basis der Rotationsfrequenz des Antriebsreifens und der Rotationsfrequenz des nachlaufenden Reifens nach der Korrektur exakt berechnet werden.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Schlupffaktor durch ein Verfahren aufgefunden, das der inhärenten Definition des Schlupffaktors in getreuer Weise entspricht. Der Schlupffaktor beinhaltet somit die Wirkung des Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche. Unabhängig von dem Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche, auf der sich das Fahrzeug bewegt, kann der Schlupffaktor somit exakt berechnet werden. Die Wirkung des Schlupffaktors bei der Feststellung des Luftdruckabfalls des Reifens kann mit hoher Genauigkeit eliminiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Luftdruckabfall eines Reifens mit hoher Genauigkeit festzustellen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Beurteilungswert auf der Basis des durch die Schlupffaktor-Rechenvorrichtung berechneten Schlupffaktors sowie der durch die Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung festgestellten Querbeschleunigung korrigiert. Infolgedessen können die Wirkung des Schlupffaktors sowie die Wirkung der Lastbewegung zum Zeitpunkt der Kurvenfahrt mit hoher Genauigkeit von dem Beurteilungswert eliminiert werden. Infolgedessen ist eine mit hoher Genauigkeit erfolgende Feststellung möglich, ob der Luftdruck eines Reifens abfällt oder nicht.
Bei der Beurteilungswert-Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Beurteilungswerts kann es sich um eine Einrichtung handeln, die den Betrag der Schwankung bei einem Beurteilungswert, der auf der Basis eines vorbestimmten Operationsausdrucks festgestellt wird, der unter Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Vorderachsengewicht und dem Hinterachsengewicht festgestellt wird, von dem durch die Beurteilungswert-Operationseinrichtung aufgefundenen Beurteilungswert subtrahiert, um dadurch den Beurteilungswert zu korrigieren.
Bei dieser Konstruktion wird der Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert auf der Basis des vorbestimmten Operationsausdrucks aufgefunden, der unter Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Vorderachsengewicht und dem Hinterachsengewicht bestimmt wird. Wenn der Beurteilungswert unter Verwendung des Betrages der Schwankung bei dem Beurteilungswert korrigiert wird, ist es somit möglich, eine Korrektur unter Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Betrag der Lastbewegung auf der Vorderreifenseite und dem Betrag der Lastbewegung auf der Hinterreifenseite zum Zeitpunkt einer Kurvenfahrt zu realisieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit der Beurteilungswert durch den Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert korrigiert, der auf der Basis des vorbestimmten, unter Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Vorderachsengewicht und dem Hinterachsengewicht bestimmten Operationsausdrucks aufgefunden wird.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Korrektur unter Berücksichtigung der Differenz zwischen den Beträgen der Schwankungen bei den wirksamen Rollradien des Vorder reifens und des Hinterreifens aufgrund der relativen Differenz zwischen dem Vorderachsengewicht und dem Hinterachsengewicht vorzunehmen. Auf diese Weise kann der Luftdruckabfall eines Reifens mit höherer Genauigkeit festgestellt werden.
Bei einem Beispiel des vorbestimmten Operationsausdrucks zum Auffinden des Betrags der Schwankung bei dem Beurteilungswert kann es sich um eines handeln, bei dem der Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert dargestellt wird durch eine Summe aus dem Produkt aus einem ersten Faktor und der durch die Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung festgestellten Querbeschleunigung sowie dem Produkt aus einem zweiten Faktor, der durch die Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung festgestellten Querbeschleunigung sowie dem durch die Schlupffaktor-Rechenvorrichtung berechneten Schlupffaktor.
In diesem Fall kann es sich bei dem ersten Faktor zum Beispiel um einen Faktor handeln, der bestimmt wird durch (a) Abtasten von Ausgangssignalen der Beurteilungswert-Operationseinrichtung und der Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung in einem Fall, in dem das Fahrzeug dazu veranlaßt wird, in einem Zustand im Leerlauf eine Kurve zu fahren, in dem die Beurteilung getroffen wird, daß die Reifen einen normalen Innendruck aufweisen, und (b) als ersten Faktor erfolgendes Feststellen einer Steigung eines linearen Ausdrucks, der eine Beziehung zwischen dem abgetasteten Beurteilungswert und der abgetasteten Querbeschleunigung approximiert.
Wenn das Fahrzeug dazu veranlaßt wird, im Leerlauf zu fahren, kann der Schlupffaktor mit Null angenommen werden. In diesem Fall wird der Beurteilungswert durch das Produkt aus der Querbeschleunigung und dem ersten Faktor dargestellt. Die Steigung in der Beziehung zwischen dem Beurteilungswert und der Querbeschleunigung, die bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs im Leerlauf aufgefunden werden, bildet somit einen ersten Faktor.
Der erste Faktor wird gefunden, indem das Fahrzeug tatsächlich zur Ausführung einer Fahrt veranlaßt wird, in der sich der tatsächliche Zustand des Reifens in dem ersten Faktor widerspiegeln kann. Der tatsächliche Zustand des Reifens kann sich somit in der Korrektur des Beurteilungswerts getreu widerspiegeln. Auf diese Weise ist es möglich, den Luftdruckabfall eines Reifens mit höherer Genauigkeit festzustellen.
Bei einem zweiten Faktor kann es sich zum Beispiel um einen Faktor handeln, der bestimmt wird durch (a) Abtasten von Ausgangssignalen der Beurteilungswert-Operationseinrichtung, der Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung und der Schlupffaktor-Rechenvorrichtung in einem Fall, in dem das Fahrzeug dazu veranlaßt wird, unter Aufbringung eines Antriebsmoments auf die Reifen in einem Zustand in die Kurve zu fahren, in dem die Beurteilung getroffen wird, daß die Reifen einen normalen Innendruck aufweisen, (b) Annähern der Beziehung zwischen einem Wert, der durch Subtrahieren des Produkts aus dem ersten Faktor und der abgetasteten Querbeschleunigung von dem abgetasteten Beurteilungswert erzielt wird, und dem Produkt aus der abgetasteten Querbeschleunigung und dem Schlupffaktor durch einen linearen Ausdruck, und (c) Auffinden der Steigung des linearen Ausdrucks als zweiten Faktor.
Auch bei dieser Konstruktion wird der zweite Faktor aufgefunden, indem das Fahrzeug tatsächlich eine Fahrt ausführt. Somit kann der tatsächliche Zustand des Reifens in dem zweiten Faktor widergespiegelt werden. Der tatsächliche Zustand des Reifens kann sich somit in der Korrektur des Beurteilungswerts getreu widerspiegeln. Auf diese Weise läßt sich der Luftdruckabfall eines Reifens mit höherer Genauigkeit feststellen.
In diesem Fall kann es sich bei dem ersten Faktor um einen Faktor handeln, der bestimmt wird durch Feststellen der einer Vielzahl von Reifentypen entsprechenden ersten Faktoren sowie durch Ermitteln eines Durchschnittswerts daraus. Ferner kann es sich bei dem zweiten Faktor um einen Faktor handeln, der bestimmt wird durch Feststellen der der Vielzahl von Reifentypen entsprechenden zweiten Faktoren sowie durch Ermitteln eines Durchschnittswerts daraus.
Der Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert ist in Abhängigkeit von den Reifentypen verschieden. Zum Beispiel unterscheidet er sich zwischen einem Reifen ohne Spikes und einem Sommerreifen (einem normalen Reifen). Wenn ein Reifen neu angebracht wird, der sich in seinem Typ von dem an dem Fahrzeug vorgesehenen Reifen unterscheidet, von dem der erste Faktor oder dergleichen festgestellt worden ist, steht zu erwarten, daß die Korrektur des Beurteilungswerts vom hoher Genauigkeit schwierig wird.
Bei dieser Konstruktion werden daher der erste Faktor und der zweite Faktor für jeden Reifentyp festgestellt. Die Durchschnittswerte aus der Vielzahl von ersten Faktoren und der Vielzahl von zweiten Faktoren, die den vorgefundenen Reifentypen entsprechen, sollen einen endgültigen ersten Faktor bzw. einen endgültigen zweiten Faktor darstellen. Unabhängig von dem Typ der an dem Fahrzeug vorgesehenen Reifen läßt sich die Korrektur mit hoher Genauigkeit vornehmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Faktoren, die unter Berücksichtigung der Tatsache bestimmt werden, daß eine Vielzahl von Reifentypen angebracht werden kann, jeweils als endgültiger erster Faktor bzw. als endgültiger zweiter Faktor verwendet. Unabhängig von den an dem Fahrzeug vorhandenen Fahrzeugtypen ist es somit möglich, den Luftdruckabfall bei einem Reifen mit hoher Genauigkeit festzustellen.
Ferner kann es sich bei dem ersten Faktor um einen Faktor handeln, der bestimmt wird durch Feststellen der einer Vielzahl von Lastbedingungstypen entsprechenden ersten Faktoren sowie durch Ermitteln des Durchschnittswerts daraus. Ferner kann es sich bei dem zweiten Faktor um einen Faktor handeln, der bestimmt wird durch Feststellen der der Vielzahl von Lastbedingungstypen entsprechenden zweiten Faktoren sowie durch Ermitteln des Durchschnittswerts daraus.
Der Beurteilungswert variiert in Abhängigkeit von dem Betrag der Bewegung der auf das Fahrzeug wirkenden Last, und der Betrag der Lastbewegung ist in Abhängigkeit von dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs verschieden. Das heißt, der Beurteilungswert ist in Abhängigkeit von solchen Lastbedingungen, wie dem Gesamtgewicht von Insassen in dem Fahrzeug und der Nutzlast unterschiedlich.
Wenn sich das Fahrzeug unter Lastbedingungen bewegt, die von Lastbedingungen in einem Fall verschieden sind, in dem der erste Faktor oder dergleichen festgestellt wird, kann somit die Korrektur des Beurteilungswerts mit hoher Genauigkeit in manchen Fällen schwierig werden.
Bei dieser Konstruktion werden daher der erste Faktor und der zweite Faktor für jede Lastbedingung festgestellt, und die Durchschnittswerte aus der Vielzahl von ersten Faktoren und der Vielzahl von zweiten Faktoren, die den vorgefundenen Bedingungen entsprechen, sollen jeweils einen endgültigen ersten Faktor bzw. einen endgültigen zweiten Faktor darstellen. Selbst unter beliebigen Lastbedingungen ist es somit möglich, die Korrektur mit hoher Genauigkeit vorzunehmen.
Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung somit die Faktoren, die unter Berücksichtigung der Tatsache festgestellt werden, daß die Lastbedingungen, wie zum Beispiel das Gesamtgewicht an Insassen in dem Fahrzeug, unterschiedlich sein können, als endgültiger erster Faktor bzw. endgültiger zweiter Faktor gewertet. Selbst unter beliebigen Lastbedingungen ist es daher möglich, den Luftdruckabfall bei einem Reifen mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm zur Erläuterung der Konstruktion einer Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung, bei der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Anwendung findet;
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der elektrischen Konstruktion der Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung;
3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der gesamten Verarbeitung zum Erfassen des Luftdruckabfalls eines Reifens;
4 ein Diagramm zur Erläuterung der auf ein Fahrzeug ausgeübten Querbeschleunigung;
5 ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Auffinden eines Faktors A1;
6 ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Auffinden eines Faktors A2;
7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Verarbeitung für die Operation eines anfänglichen Korrekturfaktors;
8 ein Diagramm zur Erläuterung einer Entsprechung zwischen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und dem Verhältnis der Rotationsfrequenzen eines Vorderreifens und eines Hinterreifens zum Zeitpunkt der linearen Bewegung im Leerlauf zum Feststellen eines anfänglichen Korrekturfaktors K₃;
9 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Feststellen eines anfänglichen Korrekturfaktors K₃.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele zum Ausführen der Erfindung
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführliche beschrieben.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Erläuterung der Konstruktion einer Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung, bei der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Anwendung findet. Die Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung stellt fest, ob der Luftdruck von einem beliebigen von vier Reifen W₁, W₂, W₃ und W₄, die an einem Fahrzeug mit vier Rädern vorgesehen sind, abfällt oder nicht. Die Reifen W₁ und W₂ entsprechen dem rechten bzw. dem linken Vorderreifen. Die Reifen W₃ und W₄ entsprechen dem rechten bzw. dem linken Hinterreifen.
Ein Radgeschwindigkeitssensor 1 ist in Relation zu jedem der Reifen W₁, W₂, W₃ und W₄ vorgesehen. Ein Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors 1 wird einer Steuereinheit 2 zugeführt.
Mit der Steuereinheit 2 ist eine Anzeige 3 verbunden. Die Anzeige 3 dient zum Melden des Reifens W_i (i = 1, 2, 3, 4), dessen Luftdruck abfällt, und ist zum Beispiel in Form einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, einer Plasmaanzeigevorrichtung, einer Kathodenstrahlröhre (CRT) oder dergleichen ausgebildet.
Ferner ist mit der Steuerschaltung 2 ein Initialisierungsschalter 4 verbunden. Der Initialisierungsschalter 4 wird von einem Benutzer bei der Berechnung von anfänglichen Korrekturfaktoren K_j (j = 1, 2, 3) betätigt, um den Einfluß einer anfänglichen Differenz zwischen den Reifen W_i zu eliminieren. Die anfängliche Differenz bezieht sich auf Schwankungen bei dem wirksamen Rollradius innerhalb des Produktionsstandards, die unter den jeweiligen Reifen W_i entstehen.
2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der elektrischen Konstruktion der Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung. Die Steuereinheit 2 ist gebildet aus einem Mikrocomputer mit folgenden Komponenten: einer Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle (I/O-Schnittstelle) 2a, einer CPU 2b, einem ROM 2c, einem RAM 2d sowie einem EEPROM (E²PROM) 2e.
Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 2a ist zum Liefern von Signalen an externe Vorrichtungen erforderlich, wie zum Beispiel die Radgeschwindigkeitssensoren 1 und den Initialisierungsschalter 4. Die CPU 2b wird zum Ausführen verschiedener Verarbeitungsvorgänge nach Maßgabe eines in dem ROM 2c gespeicherten Steueroperationsprogramm verwendet. Bei dem RAM 2d handelt es sich um eine Vorrichtung, in die die Daten oder dergleichen vorübergehend eingeschrieben werden, wenn die CPU 2b eine Steueroperation ausführt, und aus der die eingeschriebenen Daten oder dergleichen ausgelesen werden. Der EEPROM 2e dient zum Speichern der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j.
Der Radgeschwindigkeitssensor 1 gibt ein Impulssignal ab, das der Rotationsgeschwindigkeit des Reifens W_i entspricht (wobei diese im folgenden als "Radgeschwindigkeitsimpulse" bezeichnet werden). In der CPU 2b wird die Rotationsfrequenz F_i jedes Reifens W_i für jede vorbestimmte Abtastperiode ΔT(s) (zum Beispiel ΔT = 1) auf der Basis der von dem Radgeschwindigkeitssensor 1 abgegebenen Radgeschwindigkeitsimpulse berechnet.
3 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verarbeitung zum Erfassen des Luftdrucks eines Reifens bei der Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung. Die Steuereinheit 2 führt diese Verarbeitung mittels der CPU 2b aus, die gemäß dem in dem ROM 2c gespeicherten, vorbestimmten Programm arbeitet. In der nachfolgenden Beschreibung wird von der Annahme ausgegangen, daß es sich bei dem betreffenden Fahrzeug um ein FF-(Frontmotor-Frontantriebs-)Fahrzeug handelt.
Bei dieser Verarbeitung wird die Rotationsfrequenz F_i jedes Reifens W_i zuerst auf der Basis der von jedem Radgeschwindigkeitssensor 1 abgegebenen Radgeschwindigkeitsimpulse berechnet (Schritt S1).
Die Reifen W₁ werden mit der darin enthaltenen anfänglichen Differenz hergestellt, wie dies eingangs erläutert wurde. Aus diesem Grund sind die wirksamen Rollradien der jeweiligen Reifen W_i nicht notwendigerweise gleich, selbst wenn alle Reifen W_i einen normalen Innendruck aufweisen. Somit variieren die berechneten Rotationsfrequenzen F_i der Reifen W_i.
Andererseits wird die Beurteilung, ob der Luftdruck des Reifens W_i abfällt, auf der Basis der Annahme durchgeführt, daß die Rotationsfrequenzen F_i der jeweiligen Reifen W_i in einem Fall in etwa gleich sind, in dem alle Reifen W_i einen normalen Innendruck aufweisen. Der Einfluß der anfänglichen Differenz muß somit von der berechneten Rotationsfrequenz F_i eliminiert werden.
Zum Eliminieren des Einflusses der anfänglichen Differenz von der berechneten Rotationsfrequenz F_i wird die Rotationsfrequenz F_i einer anfänglichen Korrektur unterzogen (Schritt S2). Im spezielleren erfolgt eine Korrektur gemäß den nachfolgenden Gleichungen (12) bis (15): F11 = F1 (12) F12 = K1 × F2 (13) F13 = K3 × F3 (14) F14 = K2 × K3 × F4 (15).
Bei einem anfänglichen Korrekturfaktor K₁ handelt es sich um einen Faktor zum Korrigieren der Differenz bei dem wirksamen Rollradius in Abhängigkeit von der anfänglichen Differenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderreifen W₁ und W₂. Bei einem anfänglichen Korrekturfaktor K₂ handelt es sich um einen Faktor zum Korrigieren der Differenz bei dem wirksamen Rollradius in Abhängigkeit von der anfänglichen Differenz zwischen dem rechten und dem linken Hinterreifen W₃ und W₄. Bei einem anfänglichen Korrekturfaktor K₃ handelt es sich um einen Faktor zum Korrigieren der Differenz bei dem wirksamen Rollradius in Abhängigkeit von der anfänglichen Differenz zwischen dem Vorderreifen W₁ und den Hinterreifen W₃ und W₄.
Die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j werden beispielsweise in einem Fall berechnet, in dem das Fahrzeug das erste Mal fährt, einem Fall, in dem der Luftdruck des Reifens W_i nachgefüllt wird, oder einem Fall, in dem der Reifen W_i ausgetauscht wird, wobei die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j in dem EEPROM 2e in der Steuereinheit 2 gespeichert werden.
Ein Merkmal des vorliegenden Ausführungsbeispiels besteht in einem Verfahren zum Feststellen der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j. Insbesondere erfolgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Operation der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j, die nur die Differenz in dem wirksamen Rollradius zwischen den Reifen W_i in Abhängigkeit von der anfänglichen Differenz getreu wiedergeben. Die Details werden später beschrieben.
Die Ursache für die Schwankungen zwischen den Rotationsfrequenzen F_i der Reifen W_i besteht nicht nur in der anfänglichen Differenz. Zum Beispiel ist auch die Differenz bei dem Schlupffaktor Rs zwischen dem rechten und dem linken Antriebsreifen W₁ und W₂ in einem Fall, in dem das Fahrzeug um eine Kurve fährt, eine Ursache dafür.
Wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, wird zum Beispiel eine Querbeschleunigung LA auf das Fahrzeug in Richtung auf die Außenseite der Kurve ausgeübt, so daß die auf das Fahrzeug wirkende Last in Richtung auf die Außenseite der Kurve verlagert wird. Infolgedessen wird die auf den Reifen auf der Innenseite der Kurve ausgeübte Last relativ vermindert, während die auf den Reifen auf der Außenseite der Kurve ausgeübte Last relativ erhöht wird. Die Bodenaufstandsfläche des Reifens auf der Innenseite der Kurve wird somit relativ verringert, während die Bodenaufstandsfläche des Reifens auf der Außenseite der Kurve relativ vergrößert wird.
Eine durch den Motor erzeugte Antriebskraft wird durch ein Differentialgetriebe in nahezu gleichmäßiger Weise auf den Reifen auf der Innenseite der Kurve und den Reifen auf der Außenseite der Kurve übertragen. Somit entsteht eine Differenz bei dem Schlupffaktor Rs zwischen den Antriebsreifen W₁ und W₂. Infolgedessen entstehen selbst dann, wenn alle Reifen W_i einen normalen Innendruck aufweisen, Schwankungen zwischen der Rotationsfrequenz des Reifens auf der Innenseite der Kurve und der Rotationsfrequenz auf der Außenseite der Kurve.
Um den Einfluß des Schlupffaktors Rs auf die Erfassung des Luftdruckabfalls zu eliminieren, wird daher der Schlupffaktor Rs mit der nachfolgenden Gleichung (16) berechnet:
Der Schlupffaktor Rs wird durch das Ausmaß der Differenz zwischen der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs und der Umfangsgeschwindigkeit eines jeden der Antriebs reifen W₁ und W₂ dargestellt. Andererseits kommt es bei den nachfolgenden Reifen W₃ und W₄ kaum zu Schlupf, so daß die Umfangsgeschwindigkeit eines jeden der nachfolgenden Reifen W₃ und W₄ als gleich der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs betrachtet werden kann.
Wenn das Verhältnis der Differenz zwischen den Rotationsfrequenzen F1₁ und F1₂ der Antriebsreifen W₁ und W₂ und den Rotationsfrequenzen F1₃ und F1₄ der nachfolgenden Reifen W₃ und W₄ zu den Rotationsfrequenzen F1₃ und F1₄ der nachfolgenden Reifen W₃ und W₄, die als Basis verwendet werden, aufgefunden wird, kann man ermitteln, in welchem Ausmaß die Antriebsreifen W₁ und W₂ Schlupf unterliegen.
Der Schlupffaktor Rs läßt sich somit durch die nachfolgende Gleichung (17) ausdrücken. Es versteht sich, daß vorstehende Gleichung (16) bei Änderung der Gleichung (17) abgeleitet wird:
Der Schlupffaktor Rs ist umgekehrt proportional zu dem Reibungskoeffizienten μ einer Straßenoberfläche, wie dies durch die vorstehende Gleichung (9) ausgedrückt wird. Das heißt, je höher der Reibungskoeffizient μ, desto geringer ist der Schlupffaktor Rs, während der Schlupffaktor Rs um so höher ist, je geringer der Reibungskoeffizient μ ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird der durch die vorstehende Gleichung (16) ausgedrückte Schlupffaktor Rs durch ein Verfahren aufgefunden, das der inhärenten Definition des Schlupffaktors in getreuer Weise entspricht. Somit beinhaltet der Schlupffaktor bereits den Einfluß des Reibungskoeffizienten μ der Straßenoberfläche.
Das heißt, wenn der Reibungskoeffizient μ der Straßenoberfläche zunimmt, wird der Zähler in der vorstehenden Gleichung (17) geringer. Infolgedessen wird der Schlupffaktor Rs geringer. Wenn dagegen der Reibungskoeffizient μ der Straßenoberfläche geringer wird, wird der Zähler in der vorstehenden Gleichung (17) höher. Infolgedessen wird der Schlupffaktor Rs höher.
Wenn der Schlupffaktor Rs auf diese Weise durch die vorstehende Gleichung (16) aufgefunden wird, läßt sich der exakte Schlupffaktor Rs unabhängig von dem Reibungskoeffizienten μ der Straßenoberfläche auffinden.
Der berechnete Schlupffaktor Rs wird einmal in dem RAM 2d gespeichert. Der Schlupffaktor Rs wird bei der Korrektur des Beurteilungswerts D verwendet, der zum Erfassen eines Luftdruckabfalls erforderlich ist.
Der durch die vorstehende Gleichung (16) ausgedrückte Schlupffaktor Rs wird unter der Annahme eines Falls berechnet, bei dem es sich bei dem betreffenden Fahrzeug um ein FF-Fahrzeug handelt, wie dies eingangs erläutert ist. Wenn es sich bei dem betreffenden Fahrzeug um ein FR-Fahrzeug bzw. ein Fahrzeug mit Frontmotor und Heckantrieb handelt, wird der Schlupffaktor Rs durch die nachfolgende Gleichung (18) berechnet:
Die Differenz zwischen den Distanzen des Reifens auf der Innenseite der Kurve und dem Reifen auf der Außenseite der Kurve von dem Kurvenfahrtmittelpunkt in einem Fall, in dem das Fahrzeug eine Kurve fährt, ist ebenfalls eine Ursache für die Schwankungen zwischen den Rotationsfrequenzen F_i der Reifen W_i. Ferner ist die Bewegung der auf das Fahrzeug wirkenden Last eine Ursache für die Schwankungen zwischen den Rotationsfrequenzen F_i.
Wenn das Fahrzeug zum Beispiel eine Kurve im Gegenuhrzeigersinn fährt, sind die Kurvenfahrtradien der Reifen W₁ und W₃ auf der Innenseite der Kurve relativ klein, während die Kurvenfahrtradien der Reifen W₂ und W₄ auf der Außenseite der Kurve relativ groß sind. Infolgedessen sind die Rotationsfrequenzen F₁ und F₃ der Reifen W₁ und W₃ auf der Innenseite der Kurve niedrig, während die Rotationsfrequenzen F₂ und F₄ der Reifen W₂ und W₄ auf der Außenseite der Kurve hoch sind. Infolgedessen ergibt sich notwendigerweise eine Differenz zwischen den Rotationsfrequenzen der rechten und der linken Reifen.
Wenn das Fahrzeug zum Beispiel eine Kurve im Gegenuhrzeigersinn fährt, wird ferner die Querbeschleunigung LA auf den Schwerpunkt O des Fahrzeugs ausgeübt, wie dies in 4 gezeigt ist. Die Querbeschleunigung LA ist umgekehrt proportional zu dem Kurvenfahrtradius R sowie proportional zu dem Quadrat aus der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs und wird in Richtung auf die Außenseite der Kurve (in Richtung auf die rechte Seite des Fahrzeugs) ausgeübt.
Infolgedessen wird die auf das Fahrzeug wirkende Teillast, die proportional zu der Querbeschleunigung LA ist, von der Innenseite der Kurve in Richtung auf die Außenseite der Kurve verlagert. In entsprechender Weise variieren die jeweiligen wirksamen Rollradien der nachfolgenden Reifen W₃ und W₄ um Beträge, die durch die nachfolgenden Gleichungen (19) und (20) dargestellt werden: (1 + p × LA) (19) (1 – p × LA) (20).
In den vorstehenden Gleichungen handelt es sich bei p um einen Faktor, der proportional zu der auf das Fahrzeug wirkenden Last ist. Wenn die auf das Fahrzeug wirkende Last als konstant angenommen wird, kann auch der Faktor p als Konstante angenommen werden.
Der wirksame Rollradius des Reifens W_i variiert aufgrund der Bewegung der auf das Fahrzeug wirkenden Last, so daß sich Schwankungen zwischen den Rotationsfrequenzen der rechten und der linken Reifen ergeben.
Wie in 3 gezeigt ist, wird dann ein Kurvenfahrtradius R berechnet, bei dem die durch die Bewegung der auf das Fahrzeug wirkenden Last verursachte Schwankung eliminiert worden ist (Schritt S4). Genauer gesagt werden die Geschwindigkeiten V1₃ und V1₄ der nachfolgenden Reifen W₃ und W₄ durch die nachfolgenden Gleichungen (21) und (22) auf der Basis der Rotationsfrequenzen F1₃ und F1₄ nach der anfänglichen Korrektur berechnet.
In den nachfolgenden Gleichungen (21) und (22) ist r eine Konstante, die dem wirksamen Rollradius zum Zeitpunkt linearer Fahrt bzw. Geradeausfahrt entspricht, wobei diese in dem ROM 2c gespeichert ist. V13 = 2πr × F13 (21) V14 = 2πr × F14 (22).
Anschließend wird der Kurvenfahrtradius R' des Fahrzeugs durch die nachfolgende Gleichung (23) auf der Basis der berechneten Geschwindigkeiten V1₃ und V1₄ der nachlaufenden Reifen W₃ und W₄ berechnet. In der nachfolgenden Gleichung (23) bezeichnet Tw die Spurbreite, d. h. die Distanz zwischen dem rechten Rad und dem linken Rad:
Der berechnete Kurvenfahrtradius R' des Fahrzeugs wird einer derartigen Korrektur unterzogen, daß der Einfluß der Bewegung der auf das Fahrzeug wirkenden Last auf die Rotationsfrequenz, wie diese durch die nachfolgende Gleichung (24) angegeben wird, eliminiert wird, um dadurch einen Kurvenfahrtradius R nach der Korrektur aufzufinden. In der nachfolgenden Gleichung (24) stellen μ₁ und μ₂ Konstanten dar, die vorab in dem ROM 2c gespeichert worden sind: R = R' × {μ1 + μ2(V13 + V14)2} (24).
Für μ₁ und μ₂ sind folgende Werte geeignet: μ1 = 1
Dabei bedeuten:
Q die auf das Fahrzeug wirkende Last
H die Höhe von der Bodenebene des Reifens bis zu dem Schwerpunktzentrum des Fahrzeugs
α die Schwankungsrate bei dem wirksamen Rollradius gegenüber der Last.
Die in dem vorstehend beschriebenen Schritt S2 aufgefundenen Rotationsfrequenzen F1_i werden korrigiert, um Schwankungen zu eliminieren, die durch eine Differenz zwischen den Distanzen der Reifen W_i von dem Kurvenfahrtzentrum bedingt sind, wobei die Korrektur auf der Basis des festgestellten Kurvenfahrtradius R des Fahrzeugs erfolgt (Schritt S5). Im spezielleren werden die Rotationsfrequenzen F2₁ bis F2₄ nach der Korrektur gemäß den nachfolgenden Gleichungen (25) bis (28) ermittelt:
Infolgedessen erhält man die Rotationsfrequenzen F2_i, bei denen eine Schwankung eliminiert worden ist, die durch eine Differenz zwischen den Distanzen von dem Reifen W_i auf der Innenseite der Kurve und dem Reifen W_i auf der Außenseite der Kurve von der Kurvenfahrt-Mittenlinie (die im folgenden als "Differenz zwischen den Innen- und Außenrädern" bezeichnet wird) verursacht ist.
In den vorausgehenden Gleichungen (25) bis (28) bezeichnet WB den Radstand des Fahrzeugs.
Die Korrektur in den vorstehenden Gleichungen (25) bis (28) erfolgt in einer Verarbeitung unter Annahme eines Falls, bei dem es sich bei dem betreffenden Fahrzeug um ein FF-Fahrzeug bzw. ein Fahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb handelt. Wenn es sich bei dem betreffenden Fahrzeug um ein FR-Fahrzeug bzw. um ein Fahrzeug mit Frontmotor und Heckantrieb handelt, wird der Kurvenfahrtradius R' vor der Korrektur, die zum Berechnen des Kurvenfahrtradius R erforderlich ist, auf der Basis der Geschwindigkeiten V1₁ und V1₂ der Vorderreifen W₁ und W₂ festgestellt, bei denen es sich um nachfolgende Reifen handelt, wonach die im folgenden genannten Gleichungen (29) bis (32) Anwendung finden:
Die Rotationsfrequenz F_i kann in manchen Fällen einen Fehler im Abhängigkeit von dem Kurvenfahrtradius R des Fahrzeugs, der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, der Querbeschleunigung LA des Fahrzeugs sowie der Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i jedes Reifens W_i beinhalten.
Insbesondere wenn der Kurvenfahrtradius R relativ klein ist, kann der Reifen W_i auch Schlupf in Querrichtung unterliegen, so daß es sehr wohl möglich ist, daß die berechnete Rotationsfrequenz F_i einen Fehler beinhaltet. Wenn die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs sehr niedrig ist, wird die Erfassungsgenauigkeit des Radgeschwindigkeitssensors 1 signifikant verschlechtert, so daß wiederum eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß die berechnete Rotationsfrequenz F_i einen Fehler beinhaltet.
Wenn die Querbeschleunigung LA des Fahrzeugs relativ groß ist, kann es bei dem Reifen W_i wiederum zu Schlupf in Querrichtung kommen, so daß eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß die berechnete Rotationsfrequenz F_i einen Fehler enthält. Wenn ferner die Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i jedes Reifens W_i relativ groß ist, ist ferner zum Beispiel der Einfluß des Schlupfes des Reifens W_i aufgrund einer raschen Beschleunigung/raschen Verzögerung des Fahrzeugs oder der Einfluß einer Fußbremsung zu berücksichtigen, so daß wiederum die Wahrscheinlichkeit groß ist, daß die berechnete Rotationsfrequenz F_i einen Fehler enthält.
Wenn somit eine große Möglichkeit besteht, daß die Rotationsfrequenz F_i einen Fehler enthält, ist es bevorzugt, die Rotationsfrequenz F_i zu verwerfen, ohne diese für die Erfassung des Luftdruckabfalls zu verwenden.
Anschließend werden die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, die Querbeschleunigung LA des Fahrzeugs sowie die Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i jedes Reifens W_i berechnet (Schritt S6). Genauer gesagt, es wird die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs auf der Basis der Geschwindigkeit V2_i von jedem der Reifen W_i berechnet. Die Geschwindigkeit V2₁ jedes Reifens W_i wird anhand der nachfolgenden Gleichung (33) berechnet: V2i = 2πr × F2i (33).
Die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs wird anhand der nachfolgenden Gleichung (34) auf der Basis der berechneten Geschwindigkeit V2_i jedes Reifens W_i berechnet: V = (V21 + V22 + V23 + V24)/4 (34).
Andererseits wird die Querbeschleunigung LA des Fahrzeugs gemäß der nachfolgenden Gleichung (35) unter Verwendung der berechneten Geschwindigkeit V des Fahrzeugs berechnet: LA = V2/(R × 9,8) (35).
Ferner wird die Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i jedes Reifens W_i gemäß der nachfolgenden Gleichung (36) berechnet, und zwar unter der Annahme, daß BV2_i die Geschwindigkeit des Reifens W_i ist, die zu dem Zeitpunkt der vorausgehenden Abtastperiode ΔT berechnet wird: FRAi = (V2i – BV2i)/(ΔT × 9,8) (36).
Der Wert 9,8 im Nenner ist in den vorstehend genannten Gleichungen (35) und (36) eingefügt, um die Querbeschleunigung LA und die Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i in eine G-Einheit bzw. eine Schwerkraftbeschleunigungs-Einheit umzuwandeln.
Die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, die Querbeschleunigung LA des Fahrzeugs sowie die Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i jedes Reifens W_i können unter Verwendung von Sensoren durch direkte Erfassung festgestellt werden.
Es erfolgt eine Beurteilung, ob die zum Zeitpunkt der aktuellen Abtastung berechnete Rotationsfrequenz F_i auf der Basis des Kurvenfahrtradius R, der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, der Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i jedes Reifens W_i sowie der Querbeschleunigung LA des Fahrzeugs verworfen wird oder nicht (Schritt S7). Genauer gesagt werden die Rotationsfrequenzen F_i verworfen, wenn irgendeine der nachfolgenden vier Bedingungen (1) bis (4) erfüllt ist: |R| < RTH (z. B. RTH = 30 (m)) (1) V < VTH (z. B. VTH = 10 (km/h)) (2) MAX{|FRAi|} < ATH (z. B. ATH = 0,1 (g) : g = 9,8 m/s2) (3) |LA| > GTH (z. B. GTH = 0,4 (g)) (4).
Wenn die Rotationsfrequenz F_i als Ergebnis der Beurteilung in dem Schritt S7 nicht verworfen wird, dann wird der Beurteilungswert D anhand der nachfolgenden Gleichung (37) auf der Basis der in dem Schritt S5 gewonnenen Rotationsfrequenzen F2_i berechnet (Schritt S8):
Bei der Berechnung der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, der Querbeschleunigung LA des Fahrzeugs und der Vorwärts-/Rückwärts-Beschleunigung FRA_i jedes Reifens W_i in dem Schritt S6 werden die Rotationsfrequenzen F2_i verwendet, die einer Korrektur entsprechend der anfänglichen Differenz sowie der Differenz zwischen den Innen- und Außenrädern unterzogen worden sind.
Andererseits variiert die Rotationsfrequenz F_i des Reifens W_i nicht nur in Abhängigkeit von der anfänglichen Differenz und der Differenz zwischen den Innen- und Außenrädern, sondern auch in Abhängigkeit von der auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung LA und dem Schlupffaktor Rs.
Somit wird der Einfluß der Schwankungsfaktoren, die die auf das Fahrzeug ausgeübte Querbeschleunigung LA und den Schlupffaktor Rs beinhalten, auf den in dem Schritt S8 aufgefundenen Beurteilungswert D ausgeübt.
Der Beurteilungswert D wird dann einer Korrektur unterzogen, um den Einfluß der Schwankungsfaktoren zu eliminieren (Schritt S9). Genauer gesagt, es wird ein Korrekturwert C anhand der nachfolgenden Gleichung (38) gewonnen. Der Korrekturwert C wird von dem Beurteilungswert D subtrahiert, wie dies in der nachfolgenden Gleichung (39) angegeben ist. Infolgedessen wird ein neuer Beurteilungswert D' gewonnen, von dem der Einfluß der Schwankungsfaktoren eliminiert worden ist: C = A1 × LA + A2 × LA × Rs (38) D' = D – C (39).
In der vorstehenden Gleichung (38) stellen A1 und A2 Faktoren dar, die vorab in dem ROM 2c gespeichert worden sind. Die Faktoren A1 und A2 werden bei Ausführung einer Testfahrt bestimmt, wenn bekannt ist, daß jeder der Reifen W_i einen normalen Innendruck aufweist.
Der Grund dafür, daß der Beurteilungswert D' ein Wert ist, bei dem der Einfluß der Schwankungsfaktoren eliminiert worden ist, wird im folgenden beschrieben.
Zum Zeitpunkt einer Kurvenfahrt wird die Querbeschleunigung LA auf das Fahrzeug in Richtung auf die Außenseite der Kurve ausgeübt. In entsprechender Weise tritt bei dem Fahrzeug eine Lastbewegung proportional zu der Querbeschleunigung LA auf. Infolgedessen variiert die auf jeden der Reifen W_i ausgeübte Last. Andererseits sind das Vorderachsengewicht und das Hinterachsengewicht das Fahrzeugs im allgemeinen voneinander verschieden.
Infolgedessen sind der Betrag der Lastbewegung bei den Vorderreifen W₁ und W₂ sowie der Betrag der Lastbewegung bei den Hinterreifen W₃ und W₄ zum Zeitpunkt der Kurvenfahrt voneinander verschieden. Folglich sind auch der Betrag der Schwankung bei dem wirksamen Rollradius jedes Vorderreifens W₁ und W₂ sowie der Betrag der Schwankung bei dem wirksamen Rollradius jedes Hinterreifens W₃ und W₄ während der Kurvenfahrt voneinander verschieden. Aus diesem Grund variiert auch der Beurteilungswert D.
Das Ausmaß der Schwankung bei dem wirksamen Rollradius ist proportional zu der Querbeschleunigung LA. Somit ist die Schwankung bei dem Beurteilungswert D auch proportional zu der Querbeschleunigung LA. Daher ist es möglich, den Betrag der Schwankung in dem Beurteilungswert D durch einen proportionalen Ausdruck der Querbeschleunigung LA zu korrigieren.
Wenn die auf jeden der Antriebsreifen W_i ausgeübte Last variiert, so variiert auch deren Bodenaufstandsfläche. Somit sind auch der Schlupffaktor des Antriebsreifen W_i auf der Innenseite der Kurve und der Schlupffaktor des Antriebsreifens W_i auf der Außenseite der Kurve voneinander verschieden. Infolgedessen entsteht eine Differenz zwischen der Rotationsfrequenz F_i des Antriebsreifens W_i auf der Innenseite der Kurve und der Rotationsfrequenz F_i des Antriebsreifens W_i auf der Außenseite der Kurve. Infolgedessen variiert auch der Beurteilungswert D.
Bei dem Schlupffaktor Rs handelt es sich um den Durchschnitt aus den Schlupffaktoren des rechten und des linken Antriebsreifens W_i. Die Differenz zwischen dem Schlupffaktor des Antriebsreifens W_i auf der Innenseite der Kurve und dem Schlupffaktor W_i auf der Außenseite der Kurve ist proportional zu dem Betrag der Lastbewegung während einer Kurvenfahrt. Der Betrag der Lastbewegung ist proportional zu der Querbeschleunigung LA.
Somit ist der Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert D proportional zu dem Produkt aus dem durchschnittlichen Schlupffaktor Rs des rechten und des linken Antriebsreifens W_i und der Querbeschleunigung LA, die das Ausmaß der Differenz bei dem Schlupffaktor Rs zwischen dem rechten und dem linken Antriebsreifen W_i repräsentiert. Somit kann der Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert D durch einen proportionalen Ausdruck des Produkts aus der Querbeschleunigung LA und dem Schlupffaktor Rs korrigiert werden.
Da es sich bei der Summe der beiden vorstehend genannten Schwankungsfaktoren um den Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert D während der Fahrt handelt, kann der Betrag der Schwankung bei dem Beurteilungswert D durch die Summe aus der Querbeschleunigung LA und dem proportionalen Ausdruck des Produkts aus der Querbeschleunigung LA und dem Schlupffaktor Rs eliminiert werden.
Ferner wird der korrigierte Wert D unter Berücksichtigung der Schwankung bei dem Beurteilungswert D aufgrund der Differenz zwischen dem Vorderachsengewicht und dem Hinterachsengewicht des Fahrzeugs aufgefunden. Somit kann sich eine relative Differenz zwischen dem Vorderachsengewicht und dem Hinterachsengewicht auf die Korrektur des Beurteilungswerts D niederschlagen.
Mit anderen Worten, es ist möglich, eine Korrektur unter Berücksichtigung der Differenz zwischen den Beträgen der Schwankung bei dem wirksamen Rollradius des Vorderreifens W_i und dem wirksamen Rollradius des Hinterreifens W_i aufgrund der relativen Differenz zwischen dem Vorderachsengewicht und dem Hinterachsengewicht vorzunehmen. Auf diese Weise ist es möglich, den Luftdruckabfall des Reifens mit höherer Genauigkeit zu erfassen.
Im folgenden werden Verfahrensweisen zum Feststellen der Faktoren A1 und A1 ausführlich erläutert.
(1) Verfahren zum Auffinden des Faktors A1
Zum Zeitpunkt einer Fahrt im Gelände bzw. Testfahrt wird das Fahrzeug dazu veranlaßt, im Leerlauf eine Kurve zu fahren. Genauer gesagt, es wird das Fahrzeug dazu veranlaßt, in einem Zustand eine Kurve zu fahren, in dem sich das Getriebe in einer neutralen Stellung befindet. Zu diesem Zeitpunkt drehen sich die Antriebsräder W₁ und W₂ mittels Trägheit bzw. Massenbewegung.
Das heißt, der Schlupffaktor Rs = 0. Infolgedessen wird der zweite Ausdruck auf der rechten Seite der vorstehenden Gleichung (38) Null. Somit wird der während einer Testfahrt im Leerlauf aufgefundene Beurteilungswert D auf der Basis der vorstehenden Gleichungen (38) und (39) durch die nachfolgende Gleichung (40) ausgedrückt: D = D' + C = D' + A1 × LA (40).
Das heißt, der Beurteilungswert D wird als linearer Ausdruck der auf das Fahrzeug ausgeübten Querbeschleunigung LA ausgedrückt.
Somit wird die Beziehung zwischen der während der Testfahrt aufgefundenen Querbeschleunigung LA und dem während der Testfahrt aufgefundenen Beurteilungswert D durch den linearen Ausdruck angenähert. Genauer gesagt, es wird eine graphische Darstellung gebildet, in der die Querbeschleunigung LA und der Beurteilungswert D entlang der horizontalen Achse bzw. der vertikalen Achse aufgetragen sind, wie dies in 5 gezeigt ist. Bei dieser graphischen Darstellung wird dann eine Methode der kleinsten Quadrate angewendet. Infolgedessen erhält man die nachfolgende Gleichung (41): D = α × LA + β (41).
In der Gleichung (41) entspricht α dem Faktor A1.
(2) Verfahren zum Auffinden des Faktors A2
Zum Zeitpunkt einer Testfahrt wird das Fahrzeug zum Fahren unter Aufbringung eines Antriebsmoments auf dieses veranlaßt. Es wird eine in 6 gezeigte graphische Darstellung gebildet, und zwar unter Verwendung der Querbeschleunigung LA, des Beurteilungswerts D und des Schlupffaktors Rs, die man zu diesem Zeitpunkt vorfindet. Anschließend wird bei der graphischen Darstellung eine Methode der kleinsten Quadrate angewendet.
Infolgedessen erhält man die nachfolgende Gleichung (42): D – A1 × LA = γ × LA × Rs + δ (42).
In der Gleichung (42) entspricht γ dem Faktor A2.
Die Faktoren A1 und A2 werden somit bei einer tatsächlichen Fahrt des Fahrzeugs gewonnen. Der tatsächliche Zustand des Reifens W_i kann sich somit in getreuer Weise in den Faktoren A1 und A2 widerspiegeln.
Unter Rückkehr auf 3 erfolgt eine Beurteilung, ob ein Reifen W₁ vorhanden ist, dessen Luftdruck auf der Basis des Beurteilungswerts D' nach der in dem Schritt S9 gewonnenen Korrektur abfällt, oder ob dies nicht der Fall ist (Schritt S10). Genauer gesagt, es erfolgt eine Beurteilung, ob der Beurteilungswert D' die nachfolgende Gleichung (43) erfüllt oder nicht. In der nachfolgenden Gleichung (43) gilt D_TH1 = D_TH2 = 0,1: D' < –DTH1 oder D' > DTH2 (43).
Wenn somit die Beurteilung getroffen wird, daß der Beurteilungswert D' den vorstehenden Ausdruck (43) erfüllt, wird entschieden, daß der Luftdruck von einem der Reifen W_i abfällt. Wenn andererseits die Beurteilung getroffen wird, daß der Beurteilungswert D' den vorstehenden Ausdruck (43) nicht erfüllt, wird entschieden, daß kein Reifen W_i vorhanden ist, dessen Luftdruck abfällt.
Auf diese Weise erfolgt eine Beurteilung, ob der Luftdruck des Reifens W_i abfällt oder nicht, während das Fahrzeug in Fahrt ist. Andererseits ist es für einen Fahrer einfacher verständlich, über einen Reifen W_i informiert zu werden, dessen Luftdruck abfällt, als lediglich darüber informiert zu werden, daß irgendein Reifen W_i vorhanden ist, dessen Luftdruck abfällt. Aus diesem Grund wird der Reifen W_i, dessen Luftdruck abfällt, spezifiziert.
Unter Verwendung des durch die vorstehende Gleichung (40) aufgefundenen Beurteilungswerts D' ist folgende Spezifizierung möglich:
Wenn D' > 0 gilt, handelt es sich bei dem Reifen mit reduziertem Druck um W₁ oder W₄.
Wenn D < 0 gilt, handelt es sich bei dem Reifen mit reduziertem Druck um W₂ oder W₃.
Wenn sich das Fahrzeug in diesem Fall in einem geradeaus fahrenden Zustand befindet, ist ferner folgende Spezifizierung möglich:
Wenn F2₁ > F2₂, handelt es sich bei dem Reifen mit vermindertem Druck um W₁.
Wenn F2₁ < F2₂, handelt es sich bei dem Reifen mit vermindertem Druck um W₂.
Wenn F2₃ > F2₄, handelt es sich bei dem Reifen mit vermindertem Druck um W₃.
Wenn F2₃ < F2₄, handelt es sich bei dem Reifen mit vermindertem Druck um W₄.
Wenn der Reifen W₁ spezifiziert wird, dessen Luftdruck abfällt, wird das Resultat bei Ausgabe an die Anzeige 3 angezeigt. Die Anzeige 3 weist Anzeigelampen auf, die den vier Reifen W₁, W₂, W₃ bzw. W₄ entsprechen, wie dies zum Beispiel in 2 gezeigt ist. Wenn die Beurteilung getroffen wird, daß der Luftdruck von irgendeinem der Reifen abfällt, wird die dem Reifen mit dem verminderten Druck entsprechende Anzeigelampe eingeschaltet.
7 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verarbeitung zum Auffinden der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j. Die Verarbeitung für die Operation der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j wird durch die Steuereinheit 2 durchgeführt.
Der Fahrer betätigt den Initialisierungsschalter 4, nachdem er sich vergewissert hat, daß sich das Fahrzeug linear im Leerlauf bewegt, um die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j aufzufinden.
Das Fahrzeug fährt im Leerlauf in einem Zustand, in dem das in dem Fahrzeug vorgesehene Getriebe auf einen neutralen Modus eingestellt ist. In diesem Fall werden kein Antriebsmoment und kein Bremsmoment auf einen Antriebsreifen ausgeübt, auf den sonst die durch den Motor erzeugte Antriebskraft übertragen wird. In diesem Zustand wird der Initialisierungsschalter 4 betätigt.
Es können Einrichtungen zum Erfassen der Fahrtrichtung jedes Reifens W_i, des Einstellzustands des Getriebes sowie der Tatsache, ob die Fußbremse betätigt wird oder nicht, vorgesehen sein, um die Betätigung des Initialisierungsschalters 4 nur dann zu ermöglichen, wenn jede der Einrichtungen die jeweils vorgegebene Bedingung erfüllt.
Bei den vorbestimmten Bedingungen handelt es sich um folgende: der Reifen W_i ist in etwa parallel zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, das Getriebe befindet sich in einem Neutralmodus, und die Fußbremse wird nicht betätigt, d. h. das Fahrzeug bewegt sich im Leerlauf geradeaus. Gemäß dieser Konstruktion ist es möglich, die Ausführung einer Operation der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j zu verhindern, wenn das Fahrzeug nicht im Leerlauf geradeaus läuft.
Die Steuereinheit 2 beurteilt, ob der Initialisierungsschalter 4 betätigt wird oder nicht (Schritt T1). Bei der Beurteilung, daß der Initialisierungsschalter 4 betätigt wird, werden als Ergebnis die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j zuerst gelöscht bzw. zurückgestellt (Schritt T2). Anschließend erfolgt die Verarbeitung in den nachfolgenden Schritten T4 bis T7 in wiederholter Weise, bis I = n (Schritte T3 bis T8).
Genauer gesagt, es werden die von dem Radgeschwindigkeitssensor 1 abgegebenen Radgeschwindigkeitsimpulse aufgegriffen, und die Rotationsfrequenz F_i jedes Reifens W_i wird auf der Basis der aufgegriffenen Radgeschwindigkeitsimpulse berechnet (Schritt T4). Anschließend werden die berechneten Rotationsfrequenzen F_i als F (I, i) in dem RAM 2d gespeichert (Schritt T5).
Der Wert I wird um "1" inkrementiert (Schritt T6). Anschließend werden das Verhältnis F_F der Rotationsfrequenzen des rechten und des linken Vorderreifens W₁ und W₂ sowie das Verhältnis F_R der Rotationsfrequenzen des rechten und des linken Hinterreifens W₃ und W₄ berechnet, und die berechneten Verhältnisse F_F und F_R werden jeweils kumulativ addiert (Schritt T7). Insbesondere werden die Verhältnisse F_F und F_R der Rotationsfrequenzen zu den vorherigen Ergebnissen der Addition von F_FA und F_RA addiert, um neue Additionsresultate F_FA und F_RA ZU finden.
Die Verhältnisse F_F und F_R der Rotationsfrequenzen werden gemäß den nachfolgenden Gleichungen (44) und (45) berechnet: FF = F1/F2 (44) FR = F3/F4 (45).
Als Ergebnis der vorstehenden Berechnung erhält man die Additionsergebnisse F_FA und F_RA von n Verhältnissen F_F und F_R der Rotationsfrequenzen. Die jeweiligen Durchschnittswerte der Additionsergebnisse F_FA und F_RA werden durch die nachfolgenden Gleichungen (46) und (47) berechnet (Schritt T9): Die Berechneten durchschnittlichen Werte werden jeweils als anfängliche Korrekturfaktoren K₁ bzw. K₂ verwendet. K1 = FFA/n (46) K2 = FRA/n (47).
Wenn die anfänglichen Korrekturfaktoren K₁ und K₂ berechnet sind, wird dann ein anfänglicher Korrekturfaktor K₃ ermittelt. Genauer gesagt, es wird die Verarbeitung in den Schritten T11 bis T13 wiederholt durchgeführt bis I = n (Schritte T10 bis T14).
Im spezielleren wird die Geschwindigkeit V (I) des Fahrzeugs zuerst anhand der nachfolgenden Gleichung (48) auf der Basis der Rotationsfrequenz F (I, i) jedes Reifens W_i, die in dem Schritt T5 in dem RAM 2d gespeichert wird, sowie den in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelten anfänglichen Korrekturfaktoren K₁ und K₂ berechnet (Schritt T11).
Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit V (I) des Fahrzeugs zum Zeitpunkt jeder Abtastperiode berechnet:
Das Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen des Vorderreifens und des Hinterreifens zum Zeitpunkt jeder Abtastperiode wird durch die nachfolgende Gleichung (49) auf der Basis der Rotationsfrequenz F(I, i) jedes Reifens W_i, die in dem Schritt T5 in dem RAM 2d gespeichert wird, sowie in der in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelten anfänglichen Korrekturfaktoren K₁ und K₂ ermittelt (Schritt T12):
Anschließend wird I um "1" inkrementiert (Schritt T13).
Als Ergebnis der vorstehenden Verarbeitung erhält man n Entsprechungen zwischen der Geschwindigkeit V(I) des Fahrzeugs und dem Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen. Die Entsprechungen werden graphisch veranschaulicht, wie dies zum Beispiel in 8 gezeigt ist.
Wie aus 8 erkennbar, ist das Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen nicht konstant, sondern in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit V(I) des Fahrzeugs verschieden. Dies bedeutet, daß bei dem Antriebsreifen Schlupf vorhanden ist.
Genauer gesagt, es ist selbst dann, wenn das Fahrzeug im Leerlauf geradeaus fährt, der Einfluß des Schlupffaktors Rs in den Rotationsfrequenzen F(I, i) enthalten.
Wenn dagegen die Geschwindigkeit V(I) des Fahrzeugs Null beträgt, tritt bei dem Antriebsreifen kein Schlupf auf. Das heißt, der Schlupffaktor Rs = 0. Somit wird das Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen, die V(I) = 0 entsprechen, durch den Schlupffaktor Rs kaum beeinträchtigt.
Infolgedessen wird das Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen in dem Fall, wenn V(I) = 0, unter Verwendung einer vorbestimmten multiplen Regressionstechnik angenommen (Schritt T15). Das angenommene Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen wird als anfänglicher Korrekturfaktor K₃ verwendet und in dem EEPROM 2e gespeichert (Schritt T16).
Wie vorstehend beschrieben, sind die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j zum Zeitpunkt der linearen Bewegung des Fahrzeugs im Leerlauf festzustellen, wenn der Einfluß des Schlupffaktors noch nicht auf die Rotationsfrequenzen F_i ausgeübt wird. Infolgedessen können die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j als solche Faktoren festgestellt werden, die nur die relativen Differenzen bei dem wirksamen Rollradius zwischen den Reifen W_i getreu wiedergeben, ohne von dem Zustand der Straßenoberfläche abhängig zu sein. Bei den unter Verwendung der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j korrigierten Rotationsfrequenzen F1_i kann es sich somit um solche handeln, deren anfängliche Differenzen mit hoher Genauigkeit eliminiert worden sind.
Obwohl ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der anfängliche Korrekturfaktor K₃ unter Verwendung der multiplen Regressionstechnik aufgefunden wird, kann der anfängliche Korrekturfaktor K₃ beispielsweise auch durch Ermitteln des Durchschnitts aus den Verhältnissen der Rotationsfrequenzen der Vorderreifen und der Hinterreifen festgestellt werden. Im spezielleren kann die Verarbeitung in den Schritten T10 bis T15, wie diese in 7 gezeigt sind, durch eine Verarbeitung gemäß der in 9 gezeigten Schritte U1 bis US ersetzt werden.
In 9 wird die Verarbeitung in den Schritten U2 und U3 wiederholt ausgeführt, bis I = n beträgt. Das Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen des Vorderreifens und des Hinterreifens wird zuerst gemäß der vorstehenden Gleichung (49) ermittelt. Anschließend wird das Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen kumulativ addiert (Schritt U2). Genauer gesagt, es wird das Verhältnis F_FR(I) der Rotationsfrequenzen zu dem vorherigen Additionsergebnis F_FRA hinzuaddiert, um ein neues Additionsergebnis F_FRA zu ermitteln. Anschließend wird I um "1" inkrementiert (Schritt U3).
Als Ergebnis der vorstehenden Verfahrensweise erhält man die Additionsergebnisse F_FRA von n Verhältnissen F_FR(I) der Rotationsfrequenzen. Der Durchschnittswert der Additionsergebnisse F_FRA wird anhand der nachfolgenden Gleichung (50) berechnet (Schritt US). Der berechnete Durchschnittswert wird als anfänglicher Korrekturfaktor K₃ verwendet: K3 = FFRA/n (50).
Gemäß dieser Konstruktion kann der anfängliche Korrekturfaktor K₃ im Vergleich zu der Konstruktion, die die multiple Regressionstechnik verwendet, in einfacherer Weise ermittelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Gesamtoperationszeit der anfänglichen Korrekturfaktoren K_j zu verkürzen.
Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht auf den Typ der Reifen W_i Bezug genommen wird, ist der Betrag der Schwankung ΔD des Beurteilungswerts D in Abhängigkeit von dem Typ der Reifen W_i unterschiedlich. Genauer gesagt, es ist der Schlupffaktor Rs verschieden, wenn der Schermodul C_X verschieden ist, und zwar selbst in einem Fall, in dem das auf die Reifen W_i ausgeübte Antriebs-/Bremsmoment T und der Reibungskoeffizient μ der Straßenoberfläche jeweils gleich sind, wie dies durch die vorstehende Gleichung (9) ausgedrückt wird.
Ferner ist der Betrag der Schwankung bei dem wirksamen Rollradius jedes Reifens W_i gegenüber der Lastbewegung in Abhängigkeit von dem Typ der Reifen W_i unterschiedlich. Daher ist es bevorzugt, den Beurteilungswert D unter Verwendung eines korrigierten Werts C zu korrigieren, der unter Berücksichtigung der Tatsache bestimmt wird, daß eine Vielzahl verschiedener Reifentypen vorgesehen werden kann.
Auf diese Weise können die Faktoren A1 und A2 unter Berücksichtigung der Tatsache ermittelt werden, daß eine Vielzahl von Reifentypen angebracht werden kann. Insbesondere werden die Faktoren A1 und A2 bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren in einem Zustand ermittelt, in dem vier Reifen W_i des gleichen Typs an einem Fahrzeug montiert sind.
In ähnlicher Weise werden die Faktoren A1 und A2 in einem Zustand ermittelt, in dem vier Reifen W_i eines anderen Typs an dem Fahrzeug montiert sind. Dann werden die Durchschnittswerte der gefundenen Faktoren von A1 und A2 der Reifen W₁ jedes Typs ermittelt. Die ermittelten Durchschnittswerte der Faktoren A1 und A2 werden beim Berechnen des korrigierten Werts C verwendet.
Der Typ der Reifen W₁ kann im allgemeinen in einen Reifen ohne Spikes (einen Winterreifen) und einen Sommerreifen (einen Normalreifen) klassifiziert werden. Die Faktoren A1 und A2 werden jeweils in Bezug auf den Reifen ohne Spikes und den Sommerreifen ermittelt, und die Durchschnittswerte daraus werden zum Berechnen des korrigierten Werts C verwendet.
Auf diese Weise läßt sich der korrigierte Wert C in einer Weise ermitteln, in der er für beliebige Reifen W_i gleich wirksam ist. Der Luftdruckabfall kann somit mit hoher Genauigkeit unabhängig von dem Typ der an dem Fahrzeug angebrachten Reifen W_i erfaßt werden.
Ferner variiert der Betrag der Schwankung ΔD bei dem Beurteilungswert D nicht nur in Abhängigkeit von dem Typ der Reifen W_i, sondern auch von dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs. Genauer gesagt, es variiert der Betrag der Schwankung ΔD bei dem Beurteilungswert D in Abhängigkeit von solchen Lastbedingungen, wie dem Gesamtgewicht der Insassen in dem Fahrzeug und der Nutzlast. Somit ist es bevorzugt, den Beurteilungswert D unter Verwendung des korrigierten Werts C unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Gesamtgewicht des Fahrzeugs verschieden sein kann, zu korrigieren.
Die Faktoren A1 und A2 können somit unter Berücksichtigung der Tatsache ermittelt werden, daß das Gesamtgewicht des Fahrzeugs verschieden sein kann. Insbesondere werden die Faktoren A1 und A2 durch Ändern der Lastbedingungen, wie dem Gesamtgewicht der Insassen in dem Fahrzeug und der Nutzlast, in eine Vielzahl von voneinander verschiedenen Mustern ermittelt.
Es werden die Durchschnittswerte der festgestellten Faktoren A1 und A2 ermittelt, und die Durchschnittswerte der Faktoren A1 und A2 werden zum Berechnen des korrigierten Werts C verwendet. Auf diese Weise ist es möglich, den korrigierten Wert C in gleichmäßig wirksamer Weise unter beliebigen Lastbedingungen zu ermitteln. Der Luftdruckabfall kann somit unter jeglichen Lastbedingungen mit hoher Genauigkeit erfaßt werden.
Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben wird, in dem die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j für die Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung verwendet werden, können die anfänglichen Korrekturfaktoren K_j auch für ein anderes System verwendet werden, das die Rotationsfrequenzen F_i der Reifen W_i verwendet, wie zum Beispiel ein Antiblockier-Bremssystem (ABS) sowie ein Fahrzeugnavigationssystem.
Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben wird, in dem der Schlupffaktor Rs für die Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung verwendet wird, kann der Schlupffaktor Rs beispielsweise auch für eine Antiblockier-Bremssteuerung verwendet werden.
Ferner können im Umfang der technischen Angaben, wie diese in den Ansprüchen enthalten sind, verschiedene Ausführungsänderungen vorgenommen werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben, sind die Operationsvorrichtung für den anfänglichen Korrekturfaktor, die Schlupffaktor-Rechenvorrichtung sowie die Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine exakte Erfassung der Tatsache geeignet, daß der Luftdruck von einem beliebigen Reifen der an einem Fahrzeug angebrachten Reifen abfällt.

Claims

Reifendruckabfall-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Luftdruckabfalls eines Reifens bei den an einem Fahrzeug angebrachten Reifen, wobei die Erfassungsvorrichtung folgendes aufweist: eine Schlupffaktor-Rechenvorrichtung, die folgendes beinhaltet: – eine Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Rotationsfrequenz (Fi) jedes Reifens in einem Fall aufzunehmen, in dem sich das Fahrzeug linear im Leerlauf bewegt, – eine Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen anfänglichen Korrekturfaktor (Kj) festzustellen, um einen Effekt einer relativen Differenz bei den effektiven Rollradien in Abhängigkeit von einer anfänglichen Differenz zwischen Reifen bei der Rotationsfrequenz (Fi) auf der Basis des aufgenommenen Ausgangssignals zu eliminieren, – eine Rotationsfrequenz-Korrektureinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Rotationsfrequenz (Fi) unter Verwendung des anfänglichen Korrekturfaktors (Kj) zu korrigieren, und – eine Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Schlupffaktor (Rs) eines Antriebsreifens (Wi) auf der Basis der Rotationsfrequenzen eines Antriebsreifens (Wi) und eines nachfolgenden Reifens zu berechnen, die durch die Rotationsfrequenz-Korrektureinrichtung korrigiert sind, wobei die Erfassungsvorrichtung ferner folgendes aufweist: – eine Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine auf das Fahrzeug ausgeübte Querbeschleunigung (LA) auf der Basis der Rotationsfrequenz (Fi) der durch die Rotationsfrequenz-Korrektureinrichtung korrigierten Rotationsfrequenz (Fi) des Reifens festzustellen, – eine Beurteilungswert-Operationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die durch die Rotationsfrequenz-Korrektureinrichtung korrigierte Rotationsfrequenz (Fi) eines Reifens in einem vorbestimmten Operationsausdruck zu substituieren, um einen Beurteilungswert (D) zu finden, – eine Beurteilungswert-Korrektureinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den durch die Beurteilungswert-Operationseinrichtung festgestellten Beurteilungswert (D) auf der Basis des durch die Schlupffaktor-Rechenvorrichtung berechneten Schlupffaktors (Rs) sowie der durch die Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung festgestellten Querbeschleunigung (LA) zu korrigieren, und – eine Einrichtung zum Ausführen einer Bearbeitung, die dazu ausgebildet ist, den Luftdruckabfall eines Reifens (Wi) auf der Basis des durch die Beurteilungswert-Korrektureinrichtung korrigierten Beurteilungswerts (D) zu erfassen.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beurteilungswert-Korrektureinrichtung einen Betrag der Schwankung bei einem Beurteilungswert (D), der auf der Basis eines vorbestimmten, unter Berücksichtigung einer Differenz zwischen einem Vorderachsengewicht und einem Hinterachsengewicht bestimmten Operationsausdrucks aufgefunden wird, von dem durch die Beurteilungswert-Operationseinrichtung aufgefundenen Beurteilungswert (D) subtrahiert, um den Beurteilungswert (D) zu korrigieren.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beurteilungswert-Korrektureinrichtung dazu ausgebildet ist, den Beurteilungswert (D) durch eine Summe aus einem Produkt aus einem ersten Faktor (A1) und der durch die Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung festgestellten Querbeschleunigung (LA) und einem Produkt aus einem zweiten Faktor (A2), der durch die Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung festgestellten Querbeschleunigung sowie dem durch die Schlupffaktor-Rechenvorrichtung berechneten Schlupffaktor (Rs) zu korrigieren.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem ersten Faktor (A1) um einen Faktor handelt, der gesetzt wird durch a) Abtasten von Ausgangssignalen der Beurteilungswert-Operationseinrichtung und der Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung in einem Fall, in dem das Fahrzeug dazu veranlaßt wird, in einem Zustand im Leerlauf eine Kurve zu fahren, in dem die Beurteilung getroffen wird, daß die Reifen einen normalen Innendruck aufweisen, und b) als ersten Faktor erfolgendes Feststellen einer Steigung eines linearen Ausdrucks (41), der einer Beziehung zwischen dem abgetasteten Beurteilungswert (D) und der abgetasteten Querbeschleunigung (LA) angenähert ist.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei es sich bei dem zweiten Faktor (A2) um einem Faktor handelt, der gesetzt wird durch a) Abtasten von Ausgangssignalen der Beurteilungswert-Operationseinrichtung, der Querbeschleunigungs-Operationseinrichtung und der Schlupffaktor-Rechenvorrichtung in einem Fall, in dem das Fahrzeug dazu veranlaßt wird, unter Aufbringung eines Antriebsmoments auf die Reifen in einem Zustand im Leerlauf um die Kurve zu fahren, in dem die Beurteilung getroffen wird, daß die Reifen einen normalen Innendruck aufweisen, b) Annähern einer Beziehung zwischen einem Wert, der durch Subtrahieren eines Produkts aus dem ersten Faktor (A1) und der abgetasteten Querbeschleunigung (LA) von dem abgetasteten Beurteilungswert (D) erzielt wird, und einem Produkt aus der abgetasteten Querbeschleunigung (LA) und dem Schlupffaktor (Rs) durch einen linearen Ausdruck (42), und c) Auffinden einer Steigung des linearen Ausdrucks als zweiten Faktor (A2).
Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei es sich bei dem ersten Faktor (A1) um einen Faktor handelt, der gesetzt wird durch Feststellen der einer Vielzahl von Reifentypen entsprechenden ersten Faktoren sowie durch Ermitteln eines Durchschnittswerts daraus, und wobei es sich bei dem zweiten Faktor (A2) um einen Faktor handelt, der gesetzt wird durch Feststellen der der Vielzahl von Reifentypen entsprechenden zweiten Faktoren sowie durch Ermitteln eines Durchschnittswerts daraus.
Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei es sich bei dem ersten Faktor (A1) um einen Faktor handelt, der gesetzt wird durch Feststellen der einer Vielzahl von Lastbedingungstypen entsprechenden ersten Faktoren sowie durch Ermitteln eines Durchschnittswerts daraus, und wobei es sich bei dem zweiten Faktor (A2) um einen Faktor handelt, der gesetzt wird durch Feststellen der der Vielzahl von Lastbedingungstypen entsprechenden zweiten Faktoren sowie durch Ermitteln eines Durchschnittswerts daraus.