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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.
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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(%)
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Hier
sind F1 bis F4 die Rotationswinkelgeschwindigkeiten des vorderen
linken Reifens, des vorderen rechten Reifens, des hinteren linken
Reifens bzw. des hinteren rechten Reifens.
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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 Rei fens aufgetreten
ist, wo der erhaltene Wert eine vorbereitend festgelegte Schwelle übersteigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform
eines Systems zum Warnen for einer Abnahme eines Reifenluftdrucks
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht; und
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2 ein
Blockdiagramm ist, das die elektrischen Anordnungen der Vorrichtung
zum Warnen vor einer Abnahme eines Reifenluftdrucks von 1 veranschaulicht.
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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.
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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 Pro zessberechnungszentrum
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.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
dient der Raddrehzahlsensor 1 als das Raddrehzahlinformationsdetektionsmittel
und die Steuereinheit 2 umfasst das Speichermittel, das
Berechnungsmittel und das Beurteilungsmittel darin.
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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.
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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 Ge schwindigkeit. 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.
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Der
DEL-Wert kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im
Spezielleren gilt:
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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.
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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.
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BEISPIEL
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Während die
vorliegende Erfindung nun auf der Basis eines Beispiels davon erklärt wird,
ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel allein beschränkt.
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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).
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Die
Abtastzeit für
die Raddrehzahlen wurde mit 1 Sekunde festgelegt. Die Messdauer
für den
Lauf wurde mit 10 Minuten festgelegt.
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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.
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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.
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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.
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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.
