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Dokumentenidentifikation DE60126543T2 31.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001190874
Titel Gerät und Verfahren zum Detektieren eines Druckabfalls im Reifen
Anmelder Sumitomo Rubber Industries Ltd., Kobe, Hyogo, JP;
Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, JP
Erfinder Sugisawa, Toshifumi, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo-ken, JP
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60126543
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.09.2001
EP-Aktenzeichen 013079785
EP-Offenlegungsdatum 27.03.2002
EP date of grant 14.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse B60C 23/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks. Im Spezielleren betrifft sie ein System und ein Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks, das in der Lage ist, einen Druckverlust eines Reifens, sogar bei einem Schnelllauf mit Reifen wie Kraftstoff sparenden Reifen, die weich und sehr flach sind, zu detektieren.

Es ist allgemein bekannt, für ein System zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks (DWS) die Rotations-(Raddrehzahl)-Informationen der vier Räder zu verwenden. Solch ein System basiert auf der Theorie, dass die Rotationsgeschwindigkeit oder Rotationswinkelgeschwindigkeit eines luftleeren Reifens im Vergleich zu anderen normal aufgepumpten Reifen erhöht ist, da sein Außendurchmesser (dynamischer Rollradius) im Vergleich zu Reifen mit normalem Innendruck abgenommen hat. Bei einem Verfahren zum Detektieren einer Abnahme eines Innendrucks auf der Basis einer solchen relativen Differenz von Rotationswinkelgeschwindigkeiten von Reifen (siehe die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 305 011/1988) ist ein Beurteilungswert DEL wie folgt definiert: DEL = {(F1 + F4)/2 – (F2 + F3)/2)}/{(F1 + F2 + F3 + F4)/4} × 100(%)

Hier sind F1 bis F4 die Rotationswinkelgeschwindigkeiten des vorderen linken Reifens, des vorderen rechten Reifens, des hinteren linken Reifens bzw. des hinteren rechten Reifens.

Nach Berechnung dieses DEL-Wertes wird eine erforderliche Korrektur wie die Kurvenfahrtkorrektur oder ein Verwerfen nicht benötigter Daten durchgeführt und dann wird bestimmt, dass ein Druckverlust eines Reifens aufgetreten ist, wo der erhaltene Wert eine vorbereitend festgelegte Schwelle übersteigt.

Da eine Zentrifugalkraft jedoch während eines Laufens auf die Reifen wirksam ist, besteht die Tendenz, dass die Reifen nach außen umgebogen werden. Es kann somit bei dem herkömmlichen Verfahren vorkommen, dass ein luftleerer Reifen nicht detektiert wird, da der Reifendurchmesser sich auf Grund der Wirkung einer Zentrifugalkraft nicht stark ändert, selbst wenn der Reifen tatsächlich luftleer ist oder einen Druckverlust aufweist.

Solche Fälle, in denen ein Luftverlust eines Reifens nicht detektiert werden kann, treten zunehmend beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit wie z. B. bei ca. 150 km/h unter Verwendung von Reifen mit Kraftstoff sparendem Design auf. Solche Reifen mit Kraftstoff sparendem oder wenig Kraftstoff verbrauchendem Design sind weich und weisen eine im Wesentlichen flache Struktur auf und sind besonders anfällig dafür, sich nach außen umzubiegen, da die Strukturfestigkeit gegenüber einer Zentrifugalkraft geschwächt ist, wenn der Innendruck abgenommen hat. Aus diesem Grund kann ein Luftverlust mit einer herkömmlichen Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit bei ca. 150 km/h mit solchen Reifen mit einem wenig Kraftstoff verbrauchenden Aufbau kaum detektiert werden.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Tatsachen gemacht und es ist ein Ziel davon, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks bereitzustellen, mit denen es möglich ist, einen Druck eines Reifens zu detektieren, auch wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks vorgesehen, das die Abnahme eines Innendrucks des Reifens auf der Basis von Raddrehzahlinformationen detektiert, die von Rädern eines Fahrzeugs beschafft werden und demgemäß einen Fahrer warnt, und das umfasst: ein Raddrehzahlinformationsdetektionsmittel, das Raddrehzahlinformationen von entsprechenden Reifen detektiert, ein Speichermittel, das die Raddrehzahlinformationen der jeweiligen Reifen speichert, ein Berechnungsmittel, das einen Beurteilungswert auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und von Raddrehzahlinformationen der jeweiligen Reifen berechnet, und ein Beurteilungsmittel, das eine Abnahme eines Reifenluftdrucks auf der Basis einer Korrelation der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Außendurchmessers des Reifens zum Zeitpunkt einer Ausführung eines Schnelllaufes bestimmt.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Warnen for einer Abnahme eines Reifenluftdrucks vorgesehen, das die Abnahme eines Innendrucks des Reifens auf der Basis von Raddrehzahlinformationen detektiert, die von Rädern eines Fahrzeugs beschafft werden, und demgemäß einen Fahrer warnt, und die Schritte umfasst: Detektieren von Raddrehzahlinformationen der jeweiligen Reifen, Speichern der Raddrehzahlinformationen der entsprechenden Reifen, Berechnen eines Beurteilungswerts auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und von Raddrehzahlinformationen der jeweiligen Reifen, und Bestimmen einer Abnahme eines Reifenluftdrucks auf der Basis einer Korrelation der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Außendurchmessers des Reifens zum Zeitpunkt einer Ausführung eines Schnelllaufes.

Das System und das Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun auf der Basis der beiliegenden Zeichnungen erklärt, in denen:

1 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Systems zum Warnen for einer Abnahme eines Reifenluftdrucks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und

2 ein Blockdiagramm ist, das die elektrischen Anordnungen der Vorrichtung zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks von 1 veranschaulicht.

Wie in 1 gezeigt, ist das System zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks derart konstruiert, dass es detektiert, ob der Luftdruck eines beliebigen von vier Reifen FL, FR, RL und RR (vorderer linker Reifen, vorderer rechter Reifen, hinterer linker Reifen und hinterer rechter Reifen), die an einem Vierradfahrzeug montiert sind, abgenommen hat oder nicht. Es ist mit herkömmlichen Raddrehzahlsensoren 1 versehen, die entsprechend in Verbindung mit jedem der Reifen FL, FR, RL und RR angeordnet sind. Jeder Raddrehzahlsensor 1 detektiert Rotationsinformationen von einem der entsprechenden Reifen wie z. B. die Anzahl von Umdrehungen, die Rotationsgeschwindigkeit oder die Winkelgeschwindigkeit. Die Ausgänge der Raddrehzahlsensoren 1 werden einer Steuereinheit 2 zugeführt. Mit der Steuereinheit 2 sind eine Anzeigevorrichtung 3, die aus einem Flüssigkristallanzeigeelement, einem Plasmaanzeigeelement oder einer Kathodenstrahlröhre besteht, um den Fahrer über die Reifen FL, FR, RL und RR (W1 bis W4) und darüber zu informieren, welcher einen verringerten Luftdruck aufweist, und ein Initialisierungsschalter 4, der von dem Fahrer betätigt werden kann, verbunden.

Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die Steuereinheit 2 eine E/A-Schnittstelle 2a, die für ein Senden/Empfangen von Signalen an/von eine/r externe/n Vorrichtung erforderlich ist, eine CPU 2b, die als ein Prozessberechnungszentrum dient, einen ROM 2c, der ein Steueroperationsprogramm der CPU 2b speichert, und einen RAM 2d, der als Speichermittel dient, in das Daten temporär geschrieben werden oder die geschriebenen Daten zu einem Zeitpunkt, wenn die CPU 2b die Steueroperation ausführt, ausgelesen werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform dient der Raddrehzahlsensor 1 als das Raddrehzahlinformationsdetektionsmittel und die Steuereinheit 2 umfasst das Speichermittel, das Berechnungsmittel und das Beurteilungsmittel darin.

Bei allgemeinen Reifen ist der Einfluss einer Zentrifugalkraft auf den Reifen erhöht, wenn ein Schnelllauf ausgeführt wird, insbesondere bei Reifen mit weicher Reifenstruktur. Zusätzlich zu der ursprünglichen weichen Struktur hat das Auftreten eines Druckverlusts die Wirkung, dass die Blockierkraft des Reifens weiter abnimmt, so dass der Betrag des Umbiegens des Reifens nach außen auf Grund einer Zentrifugalkraft zunimmt. Dies resultiert in der Tatsache, dass sich der Reifendurchmesser mit der Geschwindigkeit leicht ändert und dass sich die Korrelation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Außendurchmesser des Reifens bei einem Druckverlust erhöht.

Mit anderen Worten, in dem Fall, in dem ein Verhältnis zwischen einem Wert, der ein Wert ist, der durch Subtrahieren einer Summe von Raddrehzahlen eines Paares von Rädern, das auf einer Diagonalen angeordnet ist, von einer Summe von Raddrehzahlen des anderen Paares von Rädern, das auf der anderen Diagonale angeordnet ist, beschafft wird, und einem Mittelwert der zwei Summen als der Beurteilungswert (DEL-Wert) bestimmt wird, erhöht ein Auftreten eines Druckverlusts die Verlässlichkeit des Betrags einer Änderung des Außendurchmessers des Reifens auf die Geschwindigkeit. Es sollte somit einzusehen sein, dass die Korrelation zwischen dem DEL-Wert und der Fahrzeuggeschwindigkeit außergewöhnlich stark wird, wenn mit einem Reifen in einem Druckverlustzustand ein Schnelllauf ausgeführt wird.

Der DEL-Wert kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:

Hier bezeichnet V(X) eine Rotationsgeschwindigkeit eines Reifens (m/sec), wobei X: 1 = vorderer linker Reifen, 2 = vorderer rechter Reifen, 3 = hinterer linker Reifen, 4 = hinterer rechter Reifen.

In dem Fall, in dem jeder der Reifenluftdrücke der vier Räder im Wesentlichen identisch ist, sind die Einflüsse einer Zentrifugalkraft in ähnlicher Weise im Wesentlichen identisch und heben sich demgemäß auf, sodass der DEL-Wert kaum beeinflusst wird.

Die vorliegende Ausführungsform macht sich das Phänomen zunutze, dass die Korrelation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Außendurchmesser des Reifens zum Zeitpunkt einer Ausführung eines Schnelllaufes größer wird, da ein Reifen mit Druckverlust im Vergleich zu übrigen Reifen mit normalem Innendruck zunehmend durch eine Zentrifugalkraft beeinflusst wird, die zum Zeitpunkt einer Rotation des Reifens erzeugt wird, und berechnet den Korrelationskoeffizienten zwischen dem DEL-Wert und der Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt einer Ausführung eines Schnelllaufes. Wenn bestimmt wird, dass der Korrelationskoeffizient eine vorbereitend festgelegte Schwelle überschritten hat und dass die Korrelation zwischen dem DEL-Wert und dem Fahrzeug und dem Fahrzeug außergewöhnlich hoch ist, wird bestimmt, dass sich ein Reifen in einem Druckverlustzustand befindet und der Fahrer wird demgemäß gewarnt.

Wenn z. B. xi als die i-te Fahrzeuggeschwindigkeit und y als der i-te DEL-Wert festgelegt ist, wird die Korrelation r zwischen dem Beurteilungswert und der Fahrzeuggeschwindigkeit aus der folgenden Gleichung (2) erhalten.

Hier geben S(xx) und S(yy) eine Summe einer Abweichung von Zufallsgrößen x bzw. y an und S(xy) gibt eine Summe von Produkten einer Abweichung von x und y an.

Im Spezielleren gilt:

Es ist zu beachten, dass n die Anzahl von Daten ist, in der ein Paar von Daten von x und y als eins gezählt wird. Ein Probekorrelationskoeffizient r, der wird aus der obigen Gleichung (2) erhalten wird, liegt im Bereich von

–1 ≤ r ≤ 1

erhalten.

Da der Korrelationskoeffizient r allgemein als „außergewöhnlich hohe Korrelation" betrachtet werden kann, wenn der Korrelationskoeffizient 0,8 übersteigt, ist zu bevorzugen, denselben im Bereich von 0,8 bis 1 oder –0,8 bis –1 festzulegen.

BEISPIEL

Während die vorliegende Erfindung nun auf der Basis eines Beispiels davon erklärt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel allein beschränkt.

Ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb (FF-Fahrzeug) wurde mit Reifen mit wenig Kraftstoff verbrauchendem Design versehen (Reifengröße: 155/70R15). Das Fahrzeug wurde auf einer Schnellstraße gefahren, wobei alle der vier Räder auf einen normalen Innendruck eingestellt waren (Fahrzeug A) und dann nur das hintere rechten Rad um 40% verringerten Luftdruck aufwies (Fahrzeug B).

Die Abtastzeit für die Raddrehzahlen wurde mit 1 Sekunde festgelegt. Die Messdauer für den Lauf wurde mit 10 Minuten festgelegt.

Das Fahrzeug B wurde mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V von nicht mehr als 100 km/h und bei einer durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeit von 151 km/h (Mindestgeschwindigkeit 90 km/h bis Höchstgeschwindigkeit 190 km/h) gefahren.

Eine Abnahme des Reifenluftdrucks wurde auf der Basis der Korrelation zwischen dem Beurteilungswert (DEL-Wert) und der Fahrzeuggeschwindigkeit V während eines Laufes des Fahrzeugs A und Fahrzeugs B (Beispiel) von oben bestimmt und die Bestimmung eines Druckverlusts erfolgte weiter in Übereinstimmung mit herkömmlichen Verfahren, bei denen ein Durchschnitt von Beurteilungswerten (DEL-Werte) beschafft wird (Vergleichsbeispiel). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Schwelle für die Ausgabe einer Warnung in dem Beispiel wurde auf –0,8 bis –1 oder 0,8 bis 1 festgelegt. Die Schwelle für die Ausgabe einer Warnung in dem Vergleichsbeispiel war mit 0,15 festgelegt.

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass es, während ein Druckverlust in dem Vergleichsbeispiel in einem Geschwindigkeitsbereich von nicht mehr als 100 km/h detektiert wurde, unmöglich war, einen Druckverlust in dem Hochgeschwindigkeitsbereich von 90 km/h bis 190 km/h zu detektieren. Während der Druckverlust in dem Beispiel in einem Geschwindigkeitsbereich von nicht mehr als 100 km/h nicht detektiert werden konnte, war es hingegen möglich, einen Druckverlust in einem Hochgeschwindigkeitsbereich von 90 km/h bis 190 km/h zu detektieren. Somit ist einzusehen, dass das Durchführen des Detektierens eines Druckverlusts durch gleichzeitige Verwendung beider Verfahren zur Detektion verbessert wurde.

Wie bisher beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Druckverlust eines Reifens auf der Basis der Korrelation zwischen dem Beurteilungswert und der Fahrzeuggeschwindigkeit auch dort zu bestimmen, wo der Beurteilungswert auf Grund eines erhöhten Einflusses einer Zentrifugalkraft während eines Schnelllaufes nicht groß wird, selbst wenn ein Reifen sich in einem Druckverlustzustand befindet. Somit ist es durch Ausführen einer Bestimmung bei einem Kombinieren eines herkömmlichen Verfahrens und der vorliegenden Erfindung möglich, einen Druckverlust eines Reifens sowohl in Hochgeschwindigkeitsbereichen als auch in Bereichen niedriger Geschwindigkeit zu bestimmen.


Anspruch[de]
System zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks, das die Abnahme eines Innendrucks des Reifens auf der Basis von Raddrehzahlinformationen detektiert, die von Rädern eines Fahrzeugs beschafft werden, und demgemäß einen Fahrer warnt, gekennzeichnet durch ein Raddrehzahlinformationsdetektionsmittel (1), das Raddrehzahlinformationen von entsprechenden Reifen (FL, FR, RL, RR) detektiert, ein Speichermittel (2d), das die Raddrehzahlinformationen der jeweiligen Reifen speichert, ein Berechnungsmittel (2b), das einen Beurteilungswert auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und von Raddrehzahlinformationen (V1 bis V4) der jeweiligen Reifen berechnet, und ein Beurteilungsmittel, das eine Abnahme eines Reifenluftdrucks auf der Basis einer Korrelation der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Außendurchmessers des Reifens zum Zeitpunkt einer Ausführung eines Schnelllaufes bestimmt. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem eine Korrelation zwischen einem Außendurchmesser des Reifens und einer Raddrehzahl eines Rads des Reifens besteht, das Beurteilungsmittel einen Beurteilungswert zur Beurteilung eines Druckverlusts beschafft, der ein Verhältnis zwischen einem Wert, der beschafft wird, indem eine Summe von Raddrehzahlen eines Paares von Rädern, das auf einer Diagonalen angeordnet ist, von einer Summe von Raddrehzahlen des anderen Paares von Rädern, das auf der anderen Diagonalen angeordnet ist, subtrahiert wird, und einem Mittelwert der zwei Summen ist; und die Abnahme eines Reifenluftdrucks auf der Basis einer Korrelation zwischen dem Beurteilungswert und einer Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Schnelllauf bestimmt. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrelationskoeffizient in der Korrelation zwischen dem Beurteilungswert und der Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich von 0,8 bis 1 oder –0,8 bis –1 liegt. Verfahren zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks, das die Abnahme eines Innendrucks der Reifens auf der Basis von Raddrehzahlinformationen detektiert, die von Rädern (FL, FR, RL, RR) eines Fahrzeugs beschafft werden, und demgemäß einen Fahrer warnt,

gekennzeichnet durch die Schritte, dass:

Raddrehzahlinformationen (V1 bis V4) der jeweiligen Reifen detektiert werden, die Raddrehzahlinformationen der jeweiligen Reifen gespeichert werden, ein Beurteilungswert auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und von Raddrehzahlinformationen der jeweiligen Reifen berechnet wird und eine Abnahme eines Reifenluftdrucks auf der Basis einer Korrelation der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Außendurchmessers des Reifens zum Zeitpunkt einer Ausführung eines Schnelllaufes bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme eines Reifenluftdrucks beurteilt wird, indem ein Beurteilungswert zur Beurteilung eines Druckverlusts beschafft wird, der ein Verhältnis zwischen einem Wert, der beschafft wird, indem eine Summe von Raddrehzahlen eines Paares von Rädern, das auf einer Diagonalen angeordnet ist, von einer Summe von Raddrehzahlen des anderen Paares von Rädern, das auf der anderen Diagonalen angeordnet ist, subtrahiert wird, und einem Mittelwert der zwei Summen ist; und die Abnahme eines Reifenluftdrucks auf der Basis einer Korrelation zwischen dem Beurteilungswert und einer Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Schnelllauf bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrelationskoeffizient in der Korrelation zwischen dem Beurteilungswert und der Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich von 0,8 bis 1 oder –0,8 bis –1 liegt.






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