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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes. Im Spezielleren
betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme
eines Reifenluftdruckes, die in der Lage sind, eine Abnahme eines
Luftdruckes eines Reifens auch bei einer Fahrt auf einer schlechten
Straße
zu beurteilen, um ein sicheres Fahren zu gewährleisten.
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Bei
einer Fahrt auf einer schlechten Straße wie einer Schneefarbahn
oder einer Schotterstraße
sind die Raddrehzahlen durch einen Schlupf gestört, sodass fehlerhafte Beurteilungen,
dass ein Reifenluftdruck abgenommen hat, vorgenommen werden könnten, obwohl
der Reifen eigentlich einen normalen Innendruck aufweist. Um dies
zu verhindern, führt
ein herkömmliches
System zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes zum
Detektieren eines Druckverlustes eines Reifens (DWS) auf der Basis
von Rotationsinformation von vier Rädern eine Logik zum Aussondern
von Daten ein, die während
einer Fahrt auf einer schlechten Straße (Aussondern einer schlechten
Straße)
erhalten werden. Bei einer Fahrt auf einer schlechten Straße werden Schwankungen
der Raddrehzahlen durch Faktoren wie einen Schlupf verursacht und
solch ein Aussondern einer schlechten Straße dient dazu, Daten nach dem
Bestimmen, dass das Fahrzeug auf einer schlechten Straße fährt, auszusondern,
wenn eine Rate solcher Schwankungen einen bestimmten Wert überschreitet.
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Das
Aussondern einer schlechten Straße könnte derart erfolgen, dass
in dem Fall, in dem die Rotationsgeschwindigkeiten eines vorderen
linken Reifens, eines vorderen rechten Reifens, eines hinteren linken Reifens
bzw. eines hinteren rechten Reifens als V1(FL), V2(FR), V3(RL) und V4(RR)
definiert sind, jede Sekunde Berechnungen ausgeführt werden, um zu beschaffen: (Verhältnis
vorderes und hinteres Rad links) = V1(FL)/V3(RL) (Verhältnis vorderes
und hinteres Rad rechts) = V2(FR)/V4(RR) (Differenz
Verhältnis
vorderes und hinteres Rad zwischen rechts und links) = (Verhältnis vorderes
und hinteres Rad links) – (Verhältnis vorderes
und hinteres Rad rechts) Beurteilungswert
einer schlechten Straße
= |(Differenz Verhältnis
vorderes und hinteres Rad zwischen rechts und links) – (vorhergehende
Differenz Verhältnis
vorderes und hinteres Rad zwischen rechts und links)|, wobei
- (i) Wenn der Beurteilungswert einer schlechten
Straße ≤ einem Schwellenwert
einer guten Straße
ist,
- (1) Ein Zähler
für eine
normale gute Fahrbahn (Fahrbahn, die nicht schlecht ist) um 1 inkrementiert
wird.
- (2) Wenn der Zähler
für eine
normale gute Fahrbahn 5 erreicht hat, bestimmt wird, dass es sich
um eine normale gute Fahrbahn handelt.
- (3) Da die Werte eine Grenze erreichen, der Zähler für eine normale
gute Fahrbahn auf 4 festgelegt wird und das Zählen beginnend mit Schritt
(1) ausgeführt
wird.
- (ii) Wenn der Schwellenwert einer guten Straße < einem Beurteilungswert einer schlechten
Straße ≤ einem Schwellenwert
einer schlechten Straße
ist,
- (1) Der Zähler
für eine
normale gute Fahrbahn mit null festgelegt wird.
- (2) Die vorhergehende Beurteilung beibehalten wird, um zu beurteilen,
ob die Fahrbahn schlecht oder gut ist.
- (iii) Wenn der Schwellenwert einer guten Straße < einem Beurteilungswert
einer schlechten Straße
ist,
- (1) Der Zähler
für eine
normale gute Fahrbahn mit null festgelegt wird.
- (2) Bestimmt wird, dass die Fahrbahn schlecht ist, und die Fahrdaten
ausgesondert werden.
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Weitere
Bedingungen für
ein Aussondern sind z. B. eine Fahrt bei niedriger Geschwindigkeit,
eine Kurvenfahrt, ein Beschleunigen in Querrichtung (seitliches
G), ein Beschleunigen oder Bremsen. Nur Fahrdaten, die nicht unter
diese Bedingungen fallen, werden zum Beurteilen eines Luftdruckes
verwendet. Eine Gleichung zum Beschaffen eines Beurteilungswertes,
der für
das Beurteilen eines Luftdruckes verwendet wird, ist gegeben durch DEL = {(V1(FL) + V4(RR))/2 – (V2(FR) + V3(RL)/2)}/{V1(FL)
+ V2(FR) + V3(RL) + V4(RR)/4} × 100(%)
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Auf
diese Weise wurden Daten herkömmlicherweise
beim Fahren auf einer schlechten Straße ausgesondert und Beurteilungen
eines Luftdruckes wurden nicht durchgeführt.
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Beim
Fahren auf einer Schneefahrbahn oder einer Schotterstraße über eine
lange Zeit kann auf Grund von Störungen,
die in den Raddrehzahlen verursacht werden, keine korrekte Beurteilung
eines Luftdruckes durchgeführt
werden, sodass keine Warnung ausgegeben werden kann, selbst wenn
eine Abnahme eines Luftdruckes in einem erheblichen Ausmaß fortgeschritten
ist, und es könnte
geschehen, dass ein Fahrer das Plattwerden eines Reifens nicht bemerkt,
bis der Reifen schließlich
platzt.
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Die
EP-A-0 724 974 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme
eines Reifenluftdruckes unter Verwendung von zwei Schwellenwerten,
die verwendet werden, um zu beurteilen, ob die Bedingungen der Fahrbahn
auf der rechten Seite des Fahrzeuges und auf der linken Seite des
Fahrzeuges gleich sind.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick darauf gemacht und es ist
ein Ziel davon, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warnen vor
einer Abnahme eines Reifenluftdruckes bereitzustellen, die in der
Lage sind, eine Abnahme eines Luftdruckes eines Reifens auch beim
Fahren auf einer schlechten Straße zu beurteilen, um ein sicheres
Fahren zu gewährleisten.
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Dieses
Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung
gemäß Anspruch
3 erreicht.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
der Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht; und
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2 ist
ein Blockdiagramm, das die elektrischen Anordnungen der Vorrichtung
zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme eines
Reifenluftdruckes werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen erklärt.
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Wie
in 1 gezeigt, ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdruckes gemäß der vorliegenden
Erfindung derart ausgebildet, dass sie detektiert, ob der Luftdruck
der vier Reifen FL, FR, RL und RR (vorderer linker Reifen, vorderer
rechter Reifen, hinterer linker Reifen und hinterer rechter Reifen;
hierin nachfolgend repräsentativ
als Wi bezeichnet), die z. B. an einem Fahrzeug montiert
sind, abgenommen hat oder nicht, und sie ist mit einem Raddrehzahlsensor 1 ausgestattet,
der ein gängiges
Drehzahl-Detektionsmittel ist, das jeweils in Verbindung mit jedem
Reifen Wi vorgesehen ist. Der Ausgang des
Raddrehzahlsensors 1 ist an eine Steuereinheit 2 angelegt.
Mit der Steuereinheit 2 sind eine Anzeigevorrichtung 3 zum
Informieren darüber,
dass der Luftdruck des Reifens Wi abgenommen
hat, wobei die Anzeigevorrichtung 3 aus einem Flüssigkristallanzeigeelement,
einem Plasmaanzeigeelement, einer CRT oder dergleichen bestehen
kann, und ein Initialisierungsschalter 4, der von einem
Fahrer betätigt
werden kann, verbunden.
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Die
Steuereinheit 2 umfasst einen E/A-Schnittstelle 2a,
die notwendig ist, um ein Signal in Bezug auf eine externe Vorrichtung
zu geben und entgegenzunehmen, eine CPU 2b, die als Zentrum
eines Berechnungsprozesses dient, einen ROM 2c, der ein
Steueroperationsprogramm der CPU 2b speichert, und einen RAM 2d,
in den Daten temporär
geschrieben oder aus dem die geschriebenen Daten zu einem Zeitpunkt
gelesen werden, wenn die CPU 2b die Steueroperation durchführt.
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In
dieser Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung einen Raddrehzahlsensor 1 zum Detektieren
von Rotationssignalen von jeweiligen Reifen, ein Informationsspeichermittel
zum Speichern von Rotationsinformation nach Berechnung der Rotationssignale
der jeweiligen Reifen, ein Schwellenwert-Festlegungsmittel zum Festlegen
einer Vielzahl von Schwellenwerten zum Beurteilen eines Luftdruckes
und zum Festlegen einer Vielzahl von Schwellenwerten zum Beurteilen
einer schlechten Straße,
so dass sie der Vielzahl von Schwellenwerten zum Beurteilen eines
Luftdruckes entspricht, ein Beurteilungsmittel für eine schlechte Straße zum Beurteilen
auf der Basis von Rotationsinformation der jeweiligen Reifen, dass
das Fahrzeug auf einer schlechten Straße fährt, und ein Dekompressionsbeurteilungsmittel
zum Beurteilen einer Abnahme eines Luftdruckes eines Reifens auf
der Basis eines Beurteilungswertes, der aus der Rotationsinformation
der jeweiligen Reifen berechnet wird. Das Informationsspeichermittel,
das Schwellenwert-Festlegungsmittel, das Beurteilungsmittel für eine schlechte
Straße
und das Dekompressionsbeurteilungsmittel in der vorliegenden Erfindung
sind in der Steuereinheit 2 enthalten. Es sollte angemerkt
werden, dass eine schlechte Straße Bedingungen einer Schneefahrbahn
oder einer Schotterstraße
angibt.
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In
dem Raddrehzahlsensor 1 wird ein Rotationssignal, das der
Anzahl der Umdrehungen eines jeden Reifens Wi entspricht
(hierin nachfolgend als Raddrehzahlimpuls bezeichnet), ausgegeben.
Eine CPU 2b berechnet eine Rotationswinkelgeschwindigkeit
Fi eines jeden der Reifen Wi pro
vorbestimmtem Abtastzyklus ΔT (sec.),
z. B. pro Sekunde, auf der Basis des Raddrehzahlimpulses, der von
dem Raddrehzahlsensor 1 ausgegeben wird.
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Hier
sind, da die Reifen Wi derart hergestellt
sind, dass innerhalb einer Spezifikation Unregelmäßigkeiten
vorhanden sind (anfängliche
Differenz), die effektiven Rollradien der Reifen Wi (Werte,
die jeweils durch Dividieren einer Distanz, die durch eine Drehung
zurückgelegt
wird, durch 2π beschafft)
nicht notwendigerweise gleich, selbst wenn alle der Reifen Wi einen normalen Innendruck aufweisen. Infolgedessen
werden die Rotationswinkelgeschwindigkeiten Fi der
Reifen Wi ungleichmäßig. In Anbetracht dessen wird
eine korrigierte Rotationswinkelgeschwindigkeit F1i zum
Aufheben der Unregelmäßigkeit
infolge der anfänglichen
Differenz berechnet. Im Speziellen wird die entsprechende Rotationswinkelgeschwindigkeit
wie folgt korrigiert:
F11 = F1
F12 = mF2
F13 = F3
F14 = nF4
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Die
Korrekturkoeffizienten m und n werden als m = F1/F2 und n = F3/F4 beschafft, indem die Rotationswinkelgeschwindigkeit
Fi unter Bedingungen, z. B. dass ein Fahrzeug
auf einer geraden Straße
fährt,
berechnet wird und dann die Koeffizienten m und n auf der Basis
der berechneten Rotationswinkelgeschwindigkeit Fi beschafft
werden.
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Auf
der Basis von F1i werden eine Geschwindigkeit
V des Fahrzeuges (Vi/4), eine Schlupfrate oder eine seitlich Beschleunigung
in Querrichtung (seitliches G) und dergleichen berechnet.
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Bekannte
Verfahren zum Beurteilen, dass das Fahrzeug auf einer schlechten
Straße
fährt,
sind z. B. ein Verfahren, in dem Beurteilungen ausgeführt werden,
indem die oben erklärte
Gleichung „Beurteilungswert einer
schlechten Straße
= |(Differenz Verhältnis
vorderes und hinteres Rad zwischen rechts und links) – (vorhergehende
Differenz Verhältnis
vorderes und hinteres Rad zwischen rechts und links)|" verwendet wird,
oder ein Verfahren zum Bestimmen einer schlechten Straße in dem
Fall, in dem Beträge
einer Änderung
der Differenzen zwischen rechter Schlupfrate und linker Schlupfrate
(Verhältnis
vorderes und hinteres Rad – 1)
groß sind.
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Der
Beurteilungswert eines Druckverlustes (DEL) zum Detektieren einer
Abnahme eines Luftdruckes eines Reifen Wi vergleicht
eine Differenz zwischen zwei diagonalen Summen von z. B. vorderen
Radreifen und hinteren Radreifen und wird als ein Verhältnis eines
Wertes, der durch Subtrahieren einer Summe von Signalen eines Paares
diagonal angeordneter Räder
von einer Summe von Signalen eines weiteren Paares diagonal angeordneter
Rädern
beschafft wird, zu einem Durchschnittswert dieser beiden Summen
beschafft.
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Es
wurden Fahrtests unter Verwendung eines Fahrzeuges durchgeführt, bei
dem ein Innendruck (Luftdruck) eines der aufgezogenen Reifen um
30% gegenüber
einem normalen Innendruck verringert war, um einen Beurteilungswert
eines Druckverlustes zu berechnen, und es zeigte sich, dass der
Wert ca. 0,18% betrug. Ein Beurteilungswert auf der Basis dieses
Testergebnisses eines Druckverlustes, der berechnet wird, wobei eine untere
Grenze als Teildruckverlust eines Reifens (8,3%) definiert ist,
beträgt
ca. 0,05%, während
ein Beurteilungswert eines Druckverlustes, der berechnet wird, wobei
eine obere Grenze als vollständiger
Druckverlust eines Reifens (100%) definiert ist, ca. 0,6% beträgt.
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Wie
oben erläutert,
ist ein DWS in der Lage, eine Abnahme eines Luftdruckes um ca. 30%
gegenüber einem
Referenzinnendruck zu detektieren. Da eine Rate einer Änderung
der Raddrehzahl im Fall einer Abnahme des Luftdruckes um 30% ca.
0,18% beträgt,
ist ein Schwellenwert für
das Aussondern einer schlechten Straße als ein strenger definiert
(mit einer Tendenz, ausgesondert zu werden).
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Wenn
jedoch eine Detektion bei einer Rate einer Abnahme eines Luftdruckes
von z. B. 50% durchgeführt
werden soll, wird keine falsche Warnung infolge verschiedener Störungen bei
den Beurteilungswerten ausgegeben, wenn auf einer schlechten Straße gefahren
wird, selbst wenn etwas weniger strenge Bedingungen für das Aussondern
einer schlechten Straße
(mit einer Tendenz, nicht ausgesondert zu werden) angewendet werden.
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Somit
wird, während
Daten in dem Fall eliminiert werden, in dem bestimmt wird, dass
das Fahrzeug auf einer schlechten Straße fährt, wenn das Fahrzeug auf
einer schlechten Straße
wie einer Schneefahrbahn oder einer Schotterstraße fährt, ein Schwellenwert für solche
Umstände
auf eine Vielzahl von Stufen festgelegt, sodass Schwellenwerte zum
Bestimmen einer schlechten Straße,
die üblicherweise
verwendet werden, wie auch Schwellenwerte zum Bestimmen einer schlechten
Straße,
die verwendet werden, wenn bestimmt wird, dass eine Rate einer Abnahme
eines Luftdruckes eines Reifen groß ist, festgelegt werden.
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Auf
diese Weise werden durch Festlegen einer Vielzahl von Beurteilungswerten
eines Luftdruckes (z. B. ein Beurteilungswert zum Beurteilen einer
Abnahme um 30%, ein Beurteilungswert zum Beurteilen einer Abnahme
um 40% etc.) und Festlegen von Schwellenwerten für das Aussondern einer schlechten
Straße
für jeden
davon die Gelegenheiten zum Beurteilen eines Luftdruckes vermehrt,
ohne eine falsche Warnung auszugeben, und es ist dementsprechend
möglich,
dem Fahrer ein sicheres Fahren zu gewährleisten. Im Spezielleren
wird eine Vielzahl von Beurteilungswerten, die zum Beurteilen eines
Luftdruckes verwendet werden, festgelegt, und Schwellenwerte, die
zum Beurteilen einer schlechten Straße verwendet werden, werden
ebenfalls durch eine entsprechende Zahl festgelegt.
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Somit
werden durch Festlegen, dass der Schwellenwert zum Beurteilen einer
schlechten Straße
umso größer wird,
desto schlechter die Fahrbahn ist, um den Grad einer schlechten
Straße,
auf der das Fahrzeug fährt,
zu erfüllen,
die Aussichten, dass Daten nicht ausgesondert, sondern verwendet
werden, um eine Abnahme eines Luftdruckes zu beurteilen, in dem
Fall erhöht,
in dem die Abnahme eines Luftdruckes in einem erheblichen Ausmaß fortgeschritten
ist, selbst unter Fahrbahnbedingungen, unter denen die Straße als schlecht beurteilt
wurde, um dadurch Daten auszusondern, und die Möglichkeiten, bei denen eine
Warnung ausgegeben wird, können
entsprechend erhöht
werden.
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Während die
vorliegende Erfindung nun auf der Basis von Beispielen davon erklärt wird,
soll die vorliegende Erfindung nicht nur auf solche Beispiele beschränkt sein.
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Beispiele und Vergleichsbeispiele
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Ein
FF-Fahrzeug mit einem Motorhubraum von 3000 cm
3 wurde
als Testfahrzeug verwendet, wobei eine Anordnung bereitgestellt
wurde, bei der die Raddrehzahlen in einen Personal Computer übernommen werden,
um auf dem Personal Computer ein Programm zu verarbeiten, das gemäß Tabelle
1 festgelegt wurde. Die Abtastzeit für die Rotationsgeschwindigkeit
der Räder
wurde auf 1 Sekunde festgelegt. TABELLE 1
| Vergleichsbeispiel | Beispiel |
| Schwellenwert zum Beurteilen eines Luftdruckes | 0,1 | a | 0,1 |
| b | 0,13 |
| c | 0,15 |
| Druckverlustrate zum Beurteilen einer Warnung | ca. 30% | a | ca.
30% |
| b | ca.
40% |
| c | ca.
50% |
| Schwellenwert zum Beurteilen einer guten
Straße | 0,001 | a | 0,001 |
| b | 0,0015 |
| c | 0,002 |
| Schwellenwert zum Beurteilen einer schlechten Straße | 0,0035 | a | 0,0035 |
| b | 0,005 |
| c | 0,007 |
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Als
Nächstes
wurde an dem Reifen des vorderen linken Rades des obigen Fahrzeuges
ein Druckverlust von 50% herbeigeführt und das Fahrzeug wurde
auf einer vereisten Schneefahrbahn auf einer Teststrecke bei einer
Geschwindigkeit von ca. 30 km/h gefahren.
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Durch
Verwendung eines Beurteilungswertes für den Luftdruck (DEL) wurden
jeweils ein Durchschnittswert DEL 5 der letzten n-Zahl, z. B. fünf DEL-Werte
(DEL(n)), und ein Durchschnittswert DELAV der letzten n-Zahl, z. B. 12 DEL
Werte (DEL 5(n)), dieses DEL 5 unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet,
und ein Druckverlust wurde durch Verwendung dieses DELAV beurteilt.
Hier gibt i a, b und c von Tabelle 1 an. DEL
i = {(V(FL) + V(RR)) – (V(FR)
+ V(RL))}/{V(FL) + V(FR) + V(RL) + V(RR)} × 50(%) DEL
5i = {DEL i(1) + DEL i(2) + DEL i(3) + DEL i(4) + DEL i(5)}/5 DELAVi = {DEL 5i(1) + DEL 5i(2) + DEL 5i(3) +
+ DEL 5i(11) + DEL 5i(12)}/12
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Bei
einem Vergleichsbeispiel wurde nach dem Bestimmen, dass ein Druckverlust
von ca. 30% aufgetreten war, eine Warnung ausgegeben, wenn ein Absolutwert
(DELAV) eines Wertes, der einem Durchschnitt von einer Minute von
Beurteilungswerten eines Luftdruckes (DEL) entspricht, 0,1 überschritten
hatte. Ein Schwellenwert zum Beurteilen einer schlechten Straße wurde
mit 0,0035 festgelegt, während
ein Schwellenwert zum Beurteilen einer guten Straße mit 0,001
festgelegt wurde. Das Aussondern einer schlechten Straße erfolgte
auf der Basis der oben erläuterten
herkömmlichen
Logik zum Beurteilen einer schlechten Straße. Die Gleichung für die Berechnung
lautete wie folgt: DEL = {(V(FL) + V(RR))} – (V(FR)
+ V(RL))}/{V(FL) + V(FR) + V(RL) + V(RR)} × 50(%) DEL
5 = {DEL(1) + DEL(2) + DEL(3) + DEL(4) + DEL(5)}/5 DELAV = {DEL 5(1) + DEL 5(2) + DEL 5(3) + ...
+ DEL 5(11) + DEL 5(12)}/12
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Durch
diese Tests zeigte sich, dass, während
in dem vorliegenden Beispiel effektive Daten zum Ausgeben einer
Warnung bei einer Abnahme eines Luftdruckes während einer Fahrt erfasst werden
konnten, in dem Ver gleichsbeispiel Fahrdaten ausgesondert wurden
und keine Warnung ausgegeben wurde.
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Wie
bisher beschrieben, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Abnahme eines Reifenluftdruckes nach einer Abnahme
des Luftdruckes beurteilt werden und eine Warnung wird ausgegeben,
auch wenn auf einer schlechten Straße gefahren wird, sodass es
möglich
ist, dem Fahrer ein sicheres Fahren zu gewährleisten.