DE69400200T2

DE69400200T2 - Verfahren und Einrichtung zur Abschätzung einer auf ein bereiftes Fahrzeugrad einwirkenden Störung auf Basis der Winkelgeschwindigkeit des Rades

Info

Publication number: DE69400200T2
Application number: DE69400200T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Asano; Nobuo Hiraiwa; Hiroyuki Kawai; Hiroyoshi Kojima; Hideki Ohashi; Toshimichi Takahashi; Takaji Umeno
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: CN1041072C; CN1100689A; EP0636503B1; CA2128985C; TW269003B; CA2128985A1; JPH0789304A; KR0145271B1; KR950003807A; JP2952151B2; US5531110A; DE69400200D1; EP0636503A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, Störungen oder ein Rauschen zu erfassen, die ein bereiftes Rad (in der Folge als "Fahrzeugrad" oder "Rad" bezeichnet) eines Kraftfahrzeugs beeinflussen, sowie ein Verfahren zur Verwendung einer solchen, Störungen erfassenden Vorrichtung. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-A 5 218 862 bekannt.

Würdigung des Standes der Technik

Um ein Kraftfahrzeug zu steuern, ist es nützlich und wichtig, das Verhalten und die sich ändernden Eigenschaften der Räder des Fahrzeuges zu kennen, da die Räder nicht nur Bauteile sind, mit denen das Fahrzeug eine Straßenoberfläche berührt. Es ist jedoch nicht leicht, das Verhalten und die sich ändernden Eigenschaften der Fahrzeugräder während der Fahrt des Fahrzeuges direkt zu erfassen, da die Räder an der Karosserie des Fahrzeuges über ein Aufhängungssystem angebracht sind, so daß die Räder in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie verschiebbar sind, und dadurch daß sich die Räder drehen.
Für ein Kraftfahrzeug, das beispielsweise mit Rädern ausgestattet ist, die Reifen aufweisen, die mit Druckluft aufgeblasen sind, um so einen ausreichenden Grad der Elastizität aufrecht zu erhalten, besitzt der Luftdruck in den Reifen eine wichtige Wirkung oder einen wichtigen Einfluß auf die Betriebsbedingungen der Räder. Dementsprechend ist es wünschenswert, den Pegel des Luftdrucks der Reifen zu überwachen, aber die Erfassung des Reifendrucks ist auch schwierig.
Der Luftdruck eines Reifens kann durch einen pneumatischen Druck-Sensor erfaßt werden, der an ihm angebracht ist. Es ist jedoch nicht leicht, die Ausgabe des Sensors auf dem rotierenden Reifen zu einer gewünschten Stelle auf der Fahrzeugkarosserie zu übertragen, während das Fahrzeug fährt. Es ist ebenso möglich, den Reifendruck auf der Basis einer Änderung des Abstandes zwischen der Radoberfläche und der Fahrzeugkarosserie zu bestimmen, welche Veränderung zufolge der Verformung des Reifens auftritt, wenn der Reifendruck abgesenkt wird. Weiters ist es möglich, einen Abfall des Reifendrucks auf einem oder mehreren Rädem zu schätzen, und zwar in Abhängigkeit von den erfaßten Drehzahlen der Räder auf der Basis der Tatsache, daß der Reifendruck mit einer Zunahme der Drehzahl absinkt. Diese Verfahren können jedoch nicht eine genaue Erfassung des Reifendrucks gewährleisten. Insbesonders erlaubt es die letztere Methode nicht, einen Abfall des Reifendrucks eines Rades zu erfassen, falls die Pegel der Reifendrücke von allen Rädern, deren Drehzahlen erfaßt werden, abgefallen sind.
Im Licht der Schwierigkeit des Erfassens einer Änderung des Reifendrucks eines Fahrzeugrades schlägt die JP-A 62-149502 eine Reifendruck-Erfassungs-Vorrichtung vor, deren Wirkungsweise auf der Tatsache beruht, daß sich der Reifendruck mit einem Ausmaß oder mit einer Rate der Veränderung der Drehzahl des entsprechenden Rades ändert, wenn eine äußere Kraft, die auf das Rad wirkt, aus einem bestimmten Grund Schwankungen unterworfen ist, beispielsweise wenn das Rad einen vorspringenden Abschnitt einer Straßenoberfläche passiert. Da der maximale Wert des Ausmaßes der Änderung der Drehzahl des Rades mit einem Abfall des Reifendrucks abnimmt, kann der Reifendruck auf der Basis des erfaßten Maximalwerts des Ausmaßes der Änderung der Raddrehzahl geschätzt werden. Die geschilderte, den Reifendruck erfassende Vorrichtung umfaßt ein Signal-Erzeugungs-Mittel zur Erzeugung eines Signals, wenn das erfaßte Ausmaß der Änderung der Raddrehzahl größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, und ein Reifendruck-Schätz-Mittel, das auf dieses Signal anspricht, um den Reifendruck auf der Basis des Maximalwerts des Ausmaßes der Änderung der Raddrehzahl zu bestimmen.
Der Zustand der Straßenoberfläche, der es der oben beschriebenen Vorrichtung ermöglicht, den Reifendruck zu erfassen, ist jedoch begrenzt. Detailliert beschrieben kann der Reifendruck aus dem Maximalwert des erfaßten Ausmaßes der Änderung der Raddrehzahl geschätzt werden, und zwar nur dann, wenn das betreffende Rad über einen einzelnen Vorsprung auf der Straßenoberfläche fährt. Wenn das Rad aufeinanderfolgende Vorsprünge oder Vertiefungen auf einer holprigen Straßenoberfläche oder einer Straßenoberfläche in der Art einer Waschrumpel passiert, dann überlappen einander Änderungen der Drehzahl des Rades zufolge dieser Vorsprünge und Vertiefungen, wodurch der Maximalwert des erfaßten Ausmaßes der Änderung der Raddrehzahl nicht mehr ein Maß für den Reifendruck ist, was es unmöglich macht, eine genaue Bestimmung des Reifendrucks durchzuführen.
Während die Schwierigkeit des Erfassens des Reifendrucks des Fahrzeugrades oben mittels eines Beispiels beschrieben worden ist, war es schwierig, die sich verändernden Zustände der anderen Merkmale des Fahrzeugrades und/oder -reifens, wie etwa der Drehzahl, der Beschleunigung und der Unwucht des Rades, des Austauschs des Metall-Rad-Gliedes per se, die Abnützung des Reifens und das Anhaften eines Fremdkörpers auf dem Reifen zu erfassen.
Während es einfach wäre das Verhalten und die sich ändernden Eigenschaften eines Fahrzeugrades zu schätzen, falls die Störungen und das Rauschen, die auf das Rad wirken und sein Verhalten beeinflussen, genau erfaßt werden könnten, ist keine Vorrichtung bekannt, die dazu geeignet ist, die Störung, die auf das Fahrzeugrad wirkt, genau zu erfassen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, um eine Störung oder ein Rauschen zu erfassen, die auf ein sich drehendes Rad eines Kraftfahrzeuges wirken.
Es ist eine zweite Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erfassung des Verhaltens und der sich ändernden Eigenschaften eines Fahrzeugrades anzugeben, und zwar unter Verwendung einer solchen Störungen erfassenden Vorrichtung.
Die erste oben angegebene Aufgabe kann entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst werden, der eine Störungen erfassende Vorrichtung zur Erfassung einer Störung zur Verfügung stellt, die auf ein bereiftes Rad eines Kraftfahrzeugs wirkt, umfassend eine die Winkelgeschwindigkeit erfassende Vorrichtung zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades; und die ein Winkelgeschwindigkeits-Signal ausgibt, gekennzeichnet durch eine Störungs-Überwachungs- Einrichtung zur Schätzung der Störung, die auf das bereifte Rad wirkt, auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, die durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs- Vorrichtung erfaßt worden ist. Die Störungs-Überwachungs- Einrichtung schätzt die Störung als eine der Variablen des Zustandes des bereiften Rades. Beispielsweise ist die Störungs- Überwachungs-Einrichtung entsprechend einem dynamischen Modell des bereiften Rades ausgebildet, in dem die Störung auf einen einheitlichen, sich drehenden Körper wirkt, der ein vorgegebenes Trägheitsmoment aufweist.
Die Störung, die auf ein bereiftes Rad wirkt, ist nicht auf die begrenzt, die auf das Rad von der Straßenoberfläche zufolge ihrer Unregelmäßigkeit ausgeübt wird. Während die Störung, die durch die Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche gegeben ist, allgemein die größte der Komponenten der Gesamtstörung ist, kann das bereifte Rad unter anderen Störungskomponenten leiden, wie etwa derjenigen zufolge einer Veränderung oder Schwankung des Trägheitsmoments oder des Luftdrucks des Reifens. Das Trägheitsmoment des bereiften Rades ändert sich zufolge des Verschleißes des Reifens, des Anhaftens von irgendwelchen Fremdkörpern auf dem Reifen und des Ersetzens des Reifens oder des Metall-Rad-Gliedes durch einen neuen Reifen oder ein neues Rad-Glied. Falls es notwendig ist, können die einzelnen Stärungskomponenten, die aus verschiedenen Ursachen entstammen, geschätzt werden, indem die sich ändernden Zustände der Störung analysiert werden, so daß die ausgewählten Komponenten der Störung oder die anderen Komponenten eliminiert werden.
Die die Störungen erfassende Vorrichtung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ermöglicht eine einfache Schätzung der Störung auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, welche Störung unmöglich oder schwierig durch die herkömmliche Vorrichtung erfaßt werden kann.
Die zweite oben bezeichnete Aufgabe kann entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst werden, der ein Verfahren zur Kompensation eines Winkelgeschwindigkeits-Signals eines bereiften Rades eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung stellt, umfassend die folgenden Schritte: Erhalten eines Ausmaßes der Änderung eines Winkelgeschwindigkeits-Signals des bereiften Rades auf der Basis einer Störung, die auf das Rad wirkt, welche Störung durch eine die Störungen erfassende Vorrichtung erfaßt wird, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, und die das Ausmaß der Änderung des Winkelgeschwindigkeits-Signals bewirkt; und Kompensieren des Winkelgeschwindigkeits-Signals des bereiften Rades, wie es durch eine die Winkelgeschwindigkeit erfassende Vorrichtung der die Störungen erfassenden Vorrichtung erfaßt worden ist, und zwar auf der Basis des Ausmaßes der Änderung des Winkelgeschwindigkeits-Signals.
Detailliert beschrieben wird die Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, die durch die die Winkelgeschwindigkeit erfassende Vorrichtung erfaßt worden ist, durch das Ausmaß der Änderung der Winkelgeschwindigkeit kompensiert, die auf der Basis der Störung erhalten worden ist, die auf das bereifte Rad wirkt, und die durch die Störungen erfassende Vorrichtung geschätzt worden ist, wie sie oben beschrieben worden ist. Daher ist das vorliegende Verfahren eine Anwendung der die Störungen erfassenden Vorrichtung der Erfindung.
Die Winkelgeschwindigkeit des Rades kann dazu verwendet werden, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu schätzen. In diesem Fall wird eine durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit des Rades erhalten, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu schätzen, da die durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit nicht in unerwünschter Weise durch eine relativ hochfrequente periodische Schwankung der Winkelgeschwindigkeit beeinflußt wird. Wenn jedoch die Winkelgeschwindigkeit des Rades verwendet wird, um die Geschwindigkeit des Rades zu schätzen, um die Rad-Bremskraft oder die Antriebskraft in der Art eines Antiblockiersystems oder eines Antischlupfsystems zu regulieren, um so einen übermäßigen Schlupf des Rades während des Bremsens oder der Beschleunigung des Fahrzeuges zu verhindern, ist es wünschenswert, daß eine relativ hochfrequente periodische Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des Rades zufolge einer Störung, die auf das Rad von der Straßenoberfläche ausgeübt wird, von der erfaßten Winkelgeschwindigkeit eliminiert wird. Dieser Wunsch kann durch das die Winkelgeschwindigkeit kompensierende Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung erfüllt werden, das dazu geeignet ist, die Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades mit einer größeren Genauigkeit als mit dem bekannten Verfahren zu erfassen, und zwar auch dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit sich mit einer relativ großen Rate ändert.
Die zweite oben beschriebene Aufgabe kann auch entsprechend einem dritten Aspekt diese Erfindung gelöst werden, der ein Verfahren zum Erhalten eines Signals angibt, das ein Ausmaß der Veränderung eines Trägheitsmoments eines bereiften Rades eines Kraftfahrzeugs anzeigt, umfassend die folgenden Schritte: Betreiben einer Störungen erfassenden Vorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, um eine Winkelbeschleunigung des bereiften Rades, sowie eine Störung, die auf das bereifte Rad wirkt, zu schätzen; und Erhalten eines Signals, das ein Ausmaß der Veränderung eines Trägheitsmoments des bereiften Rades anzeigt, entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung und der Winkelbeschleunigung des bereiften Rades.
Das vorliegende Verfahren zum Erhalten eines Signals, das das Ausmaß der Veränderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades anzeigt, ist eine weitere Anwendung der die Störungen erfassenden Vorrichtung der Erfindung. Die Winkelbeschleunigung des Rades kann nämlich aus der Winkelgeschwindigkeit berechnet werden, die durch die die Winkelgeschwindigkeit erfassende Vorrichtung der die Störungen erfassenden Vorrichtung erfaßt worden ist. Das Ausmaß der Änderung des Trägheitsmoments des Rades kann entsprechend einer Beziehung zwischen der berechneten Winkelbeschleunigung des Rades und der Störung erhalten werden, die durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung geschätzt worden ist. Eine Analyse des sich verändernden Zustands des Trägheitsmoments des bereiften Rades gibt Informationen über verschiedene Veränderungen des bereiften Rades. Falls die Situation anzeigt, daß eine Änderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades beispielsweise nur durch die Abnützung des Reifens verursacht wird, dann kann das Ausmaß der Abnützung des Reifens aus dem Ausmaß der Veränderung des Trägheitsmoments geschätzt werden. Üblicherweise wird die Abnützung des Reifens durch eine relativ langsame oder allmähliche Abnahme des Trägheitsmoments des bereiften Rades wiedergespiegelt. Falls das Trägheitsmoment während einer bestimmten Fahrt des Fahrzeuges ansteigt, legt dies das Anhaften irgendeines Fremdkörpers an dem Reifen nahe, beispielsweise das Einführen eines Steins in eine Profilöffnung des Reifens. Falls sich das Trägheitsmoments des bereiften Rades nach einem Start des Fahrzeuges abrupt ändert, zeigt dies das Ersetzen von dem Metall-Rad-Glied oder dem Reifen des bereiften Rades oder von beiden an.
Andere Informationen, als sie durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung erhalten worden sind, wie sie in dem obigen Verfahren verwendet wird, können dazu verwendet werden, eine ausgewählte Komponente oder die anderen Komponenten der Störungen zu eliminieren. Beispielsweise macht es eine Information, daß eine Änderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades während der Fahrt des Fahrzeuges stattfindet, möglich, zu beurteilen, daß die erfaßte Änderung nicht durch das Ersetzen des Metall-Rad-Glieds verursacht worden ist. Mit anderen Worten, benötigt die Beurteilung beispielsweise die Information, daß die Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades größer als null bleibt, oder die Information, daß der Zündschalter des Fahrzeuges auf EIN bleibt.
Weiters ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Bremskraft auf das Rad ausgeübt wird oder nicht, in Abhängigkeit von einem Ausgabesignal eines Brems-Schalters, der dazu vorgesehen ist, eine Betätigung der Bremse zu erfassen, beispielsweise eine Betätigung des Bremspedals, oder einem Ausgangssignal eines Druck-Sensors, der dazu vorgesehen ist, den Druck der Bremsflüssigkeit (beispielsweise in einem Rad-Bremszylinder) zu erfassen. Es ist ebenso möglich, zu bestimmen, ob ein Antriebsmoment auf das Antriebsrad ausgeübt wird oder nicht, in Abhängigkeit von der Betriebsstellung eines Gaspedals.
Es ist auch möglich, die Größe der Störung die auf das Rad von der Straßenoberfläche ausgeübt wird, in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Sensors zu bestimmen, der dazu ausgebildet ist, die Unregelmäßigkeit oder Glätte der Straßenoberfläche zu erfassen.
Daher macht es das Verfahren entsprechend dem dritten Aspekt dieser Erfindung möglich, das Ausmaß der Veränderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades zu erfassen, was dazu verwendet werden kann, die Abnützung des Reifens, das Anhaften eines Fremdkörpers an dem Reifen und das Ersetzen des Reifens und/oder des Metall-Rad-Glieds des bereiften Rades zu erfassen. Zusätzlich ist das vorliegende Verfahren dazu nützlich, die Genauigkeit der Schätzung der Störungen der Störungs- Überwachungs-Einrichtung zu verbessern, da das Trägheitsmoment, das als ein Parameter der Störungs-Überwachungs-Einrichtung verwendet wird, auf der Basis des erfaßten Ausmaßes der Änderung des Trägheitsmoments eingestellt werden kann.
In einer bevorzugten Form der die Störungen erfassenden Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmoment-Detektor vorgesehen, um ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment oder beide, die auf das bereifte Rad ausgeübt werden, zu bestimmen, und die Störungs-Überwachungs-Einrichtung schätzt die Störung auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades und/oder den Antriebsmoment und/oder dem Bremsmoment. Da das Antriebsmoment und/oder das Bremsmoment, sowie die Winkelgeschwindigkeit des Rades durch die Störungs-Überwachungs- Einrichtung verwendet wird/werden, um die Störung zu schätzen, kann die Genauigkeit der Schätzung der Störung verbessert werden, unabhängig von dem jeweiligen Fahrzustand des Fahrzeuges, zum Beispiel dem positiven Fahrzustand (mit Antriebskräften, die vom Motor auf die Antriebsräder ausgeübt werden), dem negativen Fahrzustand (mit Bremskräften, die auf die Räder ausgeübt werden), oder dem Rollzustand (ohne Antriebs- oder Bremskräfte, die auf die Räder ausgeübt werden).
In einer anderen vorteilhaften Form der Störungs- Erfassungs-Vorrichtung ist ein Mittel vorgesehen, um eine variable Komponente der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades zu erhalten, die durch die die Winkelgeschwindigkeit erfassende Vorrichtung erfaßt worden ist, und die Störungs-Überwachungs- Einrichtung schätzt die störung auf der Basis, zumindest von der variablen Komponente der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades.
Das Mittel zum Erhalten der variablen Komponente der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades kann ein Analog- oder Digitalfilter sein, der nur eine hochfrequente Komponente der Winkelgeschwindigkeit durchläßt, die durch die die Winkelgeschwindigkeit erfassende Vorrichtung erfaßt worden ist.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Form der die Störung erfassenden Vorrichtung ist die Störungs-Überwachungs- Einrichtung entsprechend einem dynamischen Modell des bereiften Rades ausgebildet, in dem eine Felge und ein Gürtel gegeneinander drehbar durch eine Torsionsfeder verbunden sind. In dieser Vorrichtung ist die die Winkelgeschwindigkeit erfassende Vorrichtung dazu ausgebildet, eine Winkelgeschwindigkeit der Felge zu erfassen, und die Störungs-Überwachungs-Einrichtung ist dazu ausgebildet, die Störung auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit der Felge zu schätzen.
In der obigen Form der Vorrichtung wird die Winkelgeschwindigkeit der Felge des Rades erfaßt, in Unterscheidung von der des Gürtels. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, daß die Winkelgeschwindigkeit der Felge als die Winkelgeschwindigkeit des Metall-Rad-Glieds des bereiften Rades betrachtet wird, während die Winkelgeschwindigkeit des Gürtels als die Winkelgeschwindigkeit der äußeren Oberfläche des Reifens betrachtet wird, die die Straßenoberfläche berührt. Die Winkelgeschwindigkeit des Gürtels kann durch eine geeignete bekannte Vorrichtung erfaßt werden, die beispielsweise einen Rotor mit Zähnen verwendet, die entlang seines äußeren Umfangs gebildet sind, sowie einen magnetischen Aufnehmer, der dazu ausgebildet ist, das Vorbeigehen der Zähne zu erfassen. Andererseits kann die Winkelgeschwindigkeit des Gürtels nicht durch Messungen erfaßt werden. Die Winkelgeschwindigkeit des Gürtels kann jedoch geschätzt werden.
Weiters kann der Torsionswinkel zwischen der Felge und dem Gürtel des dynamischen Modells geschätzt werden, und das Ausmaß der Veränderung der Federkonstante der Torsionsfeder kann entsprechend einer Beziehung zwischen der geschätzten Störung und dem Torsionswinkel erhalten werden. Da die Federkonstante der Torsionsfeder eine enge Beziehung mit dem Luftdruck des Reifens aufweist, kann eine Änderung des Luftdrucks erfaßt werden, indem die vorteilhafte Form der die Störungen erfassenden Vorrichtung wie gerade oben beschrieben, verwendet wird.
Dementsprechend kann die zweite Aufgabe, wie sie oben beschrieben worden ist, auch entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst werden, die ein Verfahren zur Erfassung einer Änderung des Luftdrucks in einem bereiften Rad eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung stellt, indem die oben beschriebene Vorrichtung zum Erfassen der Störungen verwendet wird. Das Verfahren umfaßt nämlich die folgenden Schritte: Betreiben der die Störungen erfassenden Vorrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, um einen Torsionswinkel zwischen der Felge und dem Gürtel zu schätzen, sowie eine Störung die auf das bereifte Rad wirkt; und Erhalten eines Ausmaßes der Änderung des Luftdrucks des bereiften Rades, entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung und dem Torsionswinkel.
Entsprechend dem obigen Verfahren kann eine Änderung des Luftdrucks des Reifens zu jeder Zeit erhalten werden, und zwar ohne einen Einfluß durch die Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche, wie er bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik festgestellt worden ist, wie sie in der JP-A 62-149502, wie oben beschrieben, offenbart ist.
Die Beziehung zwischen der Störung und dem Torsionswinkel kann erhalten werden, indem aufeinanderfolgende normalisierte Werte der Korrelation jeweils als eine Variable, die eine Beziehung zwischen der Störung und dem Torsionswinkel darstellt, erhalten werden, indem die jeweiligen Kreuz-Korrelations- Funktionen zwischen der Störung und dem Torsionswinkel, die nacheinander durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung erhalten worden sind, durch die jeweiligen Autokorrelations-Funktionen der Torsionswinkel dividiert werden, die nacheinander durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung erhalten werden. Jeder normalisierte Wert der Korrelation kann jedesmal dann erhalten werden, wenn eine vorherbestimmte Anzahl von geschätzten Werten der Störung und des Torsionswinkel erhalten worden sind. Diese Art des Erhaltens von jedem normalisierten Wert der Korrelation erfordert jedoch einen Speicher, der eine relativ große Kapazität aufweist, um die geschätzten Störungen und die Werte der Torsionswinkel zu speichern. In Hinblick auf diesen Nachteil ist es wünschenswert, den vorliegenden normalisierten Wert der Korrelation auf der Basis der vorangegangenen normalisierten Werte der Korrelation, einem Einfluß eines Produktes des vorliegenden Wertes der Störung und des vorliegenden Wertes des Torsionswinkels und einem Einfluß eines Quadrats des vorliegenden Wertes des Torsionswinkels zu erhalten. Entsprechend dem vorliegenden Verfahren kann der Luftdruck des Reifens kontinuierlich erfaßt werden, während eine Zunahme der benötigten Kapazität des Speichers zur Speicherung der normalisierten Werte der Korrelation minimiert wird.
In einer bevorzugten Anordnung der obigen Form der die Störungen erfassenden Vorrichtung, bei der die Störungs- Überwachungs-Einrichtung entsprechend dem dynamischen Modell ausgebildet ist, das die Felge, den Gürtel und die Torsionsfeder umfaßt, sind Mittel vorgesehen, um ein Ausmaß der Änderung eines Trägheitsmoments des bereiften Rades zu erfassen, sowie Mittel zum Kompensieren des Trägheitsmoments des bereiften Rades, das als ein Parameter der Störungs-Überwachungs-Einrichtung verwendet wird, auf der Basis des erfaßten Ausmaßes der Veränderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades.
Entsprechend der obigen Anordnung wird das Trägheitsmoment des bereiften Rades, das als ein Parameter von der die Störungs-Überwachungs-Einrichtung verwendet wird, durch das erfaßte Ausmaß der Veränderung eingestellt. Da das Trägheitsmoment des bereiften Rades allgemein unverändert bleibt, kann die Störungs-Überwachungs-Einrichtung einen konstanten Wert als das Trägheitsmoment verwenden, um die Störung zu schätzen. Das Trägheitsmoment des bereiften Rades kann tatsächlich schwanken, und es ist daher vorzuziehen, das Ausmaß der Änderung dieses Trägheitsmoments zu erfassen und das Trägheitsmoment, das durch die Überwachungs-Einrichtung verwendet wird, zu kompensieren, um die Genauigkeit der Schätzung der Störung zu verbessern.
Eine weitere bevorzugte Anordnung der gleichen Form der Vorrichtung umfaßt weiters: Mittel zur Erfassung eines Ausmaßes der Änderung einer Federkonstanten der Torsionsfeder; und Mittel zum Kompensieren der Federkonstanten, die als ein Parameter von der Störungs-Überwachungs-Einrichtung verwendet wird, auf der Basis des erfaßten Ausmaßes der Änderung der Federkonstanten der Torsionsfeder.
In einer weiteren bevorzugten Anordnung der gleichen Form der Vorrichtung umfaßt die die Störungs-Überwachungs-Einrichtung Mittel zur Schätzung einer Störung w&sub2; und eines Torsionswinkel θRB zwischen der Felge und dem Gürtel auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge. In dieser Anordnung umfaßt die Vorrichtung eine Vorrichtung zur Erfassung einer Änderung der Konstanten zur Erfassung eines Ausmaßes der Änderung ΔK einer Federkonstante K der Torsionsfeder entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung w&sub2; und dem Torsionswinkel θRB, der durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung geschätzt worden ist. Die Störung w&sub2; wird durch die folgende Gleichung definiert:
w&sub2; = (-1/JB)Td + (ΔK/JB)θRB
wobei JB: Trägheitsmoment des Gürtels; und
Td: ein Störungs-Moment, das von einer Straßenoberfläche, auf der das Kraftfahrzeug fährt, auf den Gürtel ausgeübt wird.
In der obigen Anordnung kann die Vorrichtung weiters Druck-Erfassungs-Mittel umfassen, um ein Ausmaß der Änderung ΔP des Luftdrucks des bereiften Rades zu erfassen, das dem Ausmaß der Änderung ΔK der Federkonstante K der Torsionsfeder entspricht, das durch die Vorrichtung zur Erfassung der Änderung der Konstanten erfaßt worden ist, sowie entsprechend einer vorherbestimmten Beziehung zwischen dem Ausmaß der Änderung ΔK und dem Ausmaß ΔP. Die Vorrichtung kann weiters Mittel zur Kompensation der Federkonstanten K umfassen, die als ein Parameter für die Störungs-Überwachungs-Einrichtung verwendet wird, auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔK der Federkonstante K der Torsionsfeder, das durch die Vorrichtung zur Erfassung der Änderung der Konstanten erfaßt worden ist.
In einer weiteren bevorzugten Anordnung der gleichen Form der Vorrichtung umfaßt die Störungs-Überwachungs-Einrichtung ein Mittel zu Schätzung einer Störung w&sub2; und einer Winkelgeschwindigkeit ωB des Gürtels auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge. In dieser Anordnung umfaßt die Vorrichtung weiters eine Vorrichtung zur Erfassung der Änderung eines Trägheitsmoments zum Erhalten einer Winkelbeschleunigung ωB' des Gürtels auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ωB des Gürtels, die durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung geschätzt worden ist, und zur Erfassung eines Ausmaßes der Änderung ΔJB eines Trägheitsmoments JB des Gürtels, entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung w&sub2;, die durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung erfaßt worden ist, und der Winkelbeschleunigung ωB' des Gürtels. Die Störung w&sub2;, die entsprechend dieser Anordnung geschätzt wird, ist durch die folgende Gleichung bestimmt:
w&sub2; = (-1/JB)Td - (ΔJB/JB)ωB'
In der obigen Anordnung kann die Vorrichtung weiters Mittel zu Erfassung eines Fremdkörpers umfassen, der an einem Reifen des bereiften Rades anhaftet, auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels, die durch die Vorrichtung zur Erfassung der Änderung des Trägheitsmoments erfaßt worden ist.
In der gleichen Anordnung kann die Vorrichtung weiters ein Mittel zur Erfassung einer Kette umfassen, die auf einem Reifen des bereiften Rades aufgezogen ist, und zwar auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels, die durch die Vorrichtung zur Erfassung der Änderung des Trägheitsmoments erfaßt worden ist.
In der gleichen Anordnung kann die Vorrichtung weiters ein Mittel zur Erfassung des Ausmaßes des Verschleißes des Reifens des bereiften Rades umfassen, und zwar auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels, die durch die Vorrichtung zur Erfassung der Änderung des Trägheitsmoments erfaßt worden ist.
In der gleichen Anordnung kann die Vorrichtung weiters ein Mittel zum Kompensieren des Trägheitsmoments JB des Gürtels umfassen, das als ein Parameter durch die Störungs-Überwachungs- Einrichtung verwendet wird, und zwar auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels, die durch die Vorrichtung zur Erfassung der Änderung des Trägheitsmoments erfaßt worden ist.
In einer weiter bevorzugten Anordnung der gleichen Form der Vorrichtung umfaßt die Störungs-Überwachungs-Einrichtung ein Mittel zur Schätzung einer Störung w&sub1; auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge. In dieser Anordnung umfaßt die Vorrichtung weiters eine Vorrichtung zur Erfassung einer Änderung eines Trägheitsmoments, um eine Winkelbeschleunigung ωR' der Felge auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge zu erhalten, die durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung geschätzt worden ist, und um ein Ausmaß der Änderung ΔJR eines Trägheitsmoments JR der Felge zu bestimmen, entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung w&sub1;, die durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung erfaßt worden ist, und der Winkelbeschleunigung ωR' der Felge. Die Störung w&sub1; ist durch die folgende Gleichung bestimmt:
w&sub1; = - (ΔJR/JR)ωR'.
In der obigen Anordnung kann die Vorrichtung weiters ein Mittel zur Erfassung eines Austauschs des Metall-Rad-Gliedes des bereiften Rades umfassen, auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJR des Trägheitsmoments JR der Felge, erfaßt durch die Vorrichtung zur Erfassung der Änderung des Trägheitsmoments.
Entsprechend einer weiters bevorzugten Form der die Störungen erfassenden Vorrichtung ist die Störungs-Überwachungs- Einrichtung entsprechend einem dynamischen Modell des bereiften Rades ausgebildet, in dem eine Felge und ein Gürtel drehbar zueinander durch eine Torsionsfeder und einen Dämpfer verbunden sind, die parallel zueinander angeordnet sind. In dieser Form der Vorrichtung erfaßt die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs- Vorrichtung eine Winkelgeschwindigkeit der Felge, und die Störungs-Überwachungs-Einrichtung schätzt die Störung auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit der Felge. Diese Form der Vorrichtung ergibt die gleichen Vorteile wie die Vorrichtung, bei der die Störungs-Überwachungs-Einrichtung entsprechend dem dynamischen Modell ausgebildet ist, bei dem die Felge und der Gürtel nur durch die Torsionsfeder verbunden sind. Die Genauigkeit der Schätzung der Störung durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung ist jedoch verbessert, da der Dämpfer genauso wie die Torsionsfeder in Betracht gezogen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der obigen Form der Vorrichtung verwendet die Störungs-Überwachungs-Einrichtung die Winkelgeschwindigkeit der Felge als eine äquivalente, lineare Verschiebungsgeschwindigkeit xR' und schätzt eine Störung w&sub2;, eine äquivalente, lineare Verschiebungsgeschwindigkeit xB' des Gürtels und eine äquivalente, relative lineare Verschiebung xRB zwischen der Felge und dem Gürtel auf der Basis von zumindest der äquivalenten, linearen Verschiebungsgeschwindigkeit xR' der Felge. In dieser Anordnung umfaßt die Vorrichtung weiters eine Vorrichtung zur Erfassung der Änderung der Konstanten, um ein Ausmaß der Änderung ΔDW eines Dämpfungskoeffizienten DW des Dämpfers zu erfassen, sowie ein Ausmaß der Änderung ΔKW einer Federkonstanten KW der Torsionsfeder auf der Basis der Störung w&sub2;, die äquivalente, lineare Verschiebungsgeschwindigkeit xB', die äquivalente, relative, lineare Verschiebung xRB, die durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung geschätzt worden sind, und die äquivalente, lineare Verschiebungsgeschwindigkeit xR', die durch die Vorrichtung zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit erfaßt worden ist. Die Störung w&sub2;, die in dieser Anordnung geschätzt wird, ist durch die folgende Gleichung bestimmt:
w&sub2; = (ΔDW/mB)(xR' - xB') + (ΔKW/mB)xRB + Fd/mb,
wobei mB: äquivalente, träge Masse des Gürtels;
Fd: Störungskraft, äquivalent zu einem Störungs- Moment, das auf den Gürtel von einer Straßenoberfläche ausgeübt wird, auf der das Fahrzeug fährt.
In der obigen Anordnung erfaßt die Vorrichtung zum Erfassen der Änderung der Konstanten das Ausmaß der Veränderung ΔDW des Dämpfungskoefizienten DW und das Ausmaß der Änderung ΔKW der Federkonstanten KW in einer solchen Arte, daß eine Summe der Quadrate einer Differenz der geschätzten Störung W&sub2; von einem theoretischen angenäherten Wert von (ΔDW/mB) (xR' - xB') + (ΔKW/mB) xRB, welche Quadrate in Zeitabständen erhalten werden, im wesentlichen minimiert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Erfassungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung, ist die Störungs-Überwachungs-Einrichtung entsprechend einem dynamischen Modell des bereiften Rades ausgebildet, das mit einem Aufhängungssystem des Fahrzeuges verbunden ist, in dem eine gefederte Masse des Fahrzeuges und das bereifte Rad als eine ungefederte Masse des Fahrzeuges gegeneinander drehbar miteinander durch das Aufhängungssystem verbunden sind, und bei dem eine Felge und ein Gürtel gegeneinander bewegbar durch eine Torsionsfeder verbunden sind. In dieser Form der Vorrichtung schätzt die Störungs-Überwachungs-Einrichtung die Störung auf der Basis zumindest der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades.
In der obigen Form der Vorrichtung werden sowohl das Aufhängungssystem als auch das bereifte Rad bei der Ausbildung der Störungs-Überwachungs-Einrichtung in Betracht gezogen. Dies erlaubt es der Überwachungs-Einrichtung eine Schätzung über eine größere Anzahl von Bauteilen durchzuführen, und es ermöglicht eine gesteigerte Menge an Informationen, die dazu nützlich ist, das Fahrzeug zu steuern. Zusätzlich dazu ist die Genauigkeit der Schätzung der Störung durch die Überwachungs-Einrichtung weiter verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Verhinderungs-Vorrichtung dazu ausgebildet, eine Betätigung der Störungs-Überwachungs- Einrichtung zu verhindern, wenn eine Differenz zwischen einer Frequenz einer periodischen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades und einer optimalen Frequenz, bei der die Störungs-Überwachungs-Einrichtung die Störung mit einer hohen Genauigkeit schätzt, nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.
Eine weitere vorteilhafte Form der Vorrichtung umfaßt weiters: einen Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges; Geschwindigkeits- Unterschieds-Berechnungs-Mittel zur Berechnung eines Unterschiedes zwischen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges, die durch den Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor erfaßt wird, und der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, die durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt wird; Schätz-Mittel für die periodische Schwankung zur Schätzung eines Ausmaßes der periodischen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, auf der Basis der Differenz die durch das Geschwindigkeits-Differenz-Berechnungs-Mittel berechnet worden ist; und Winkelgeschwindigkeits-Kompensations-Mittel zum Kompensieren der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, wie sie durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt worden ist, auf der Basis des Ausmaßes der periodischen Schwankung, die durch das Schätz-Mittel für die periodische Schwankung geschätzt worden ist, so daß die Störungs- Überwachungs-Einrichtung die Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades erhält, die durch das Winkelgeschwindigkeits-Kompensations- Mittel kompensiert worden ist.
Solange das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, bleibt die Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, die durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt wird, konstant, das heißt, sie ändert sich nicht mit der Zeit. Beim Vorliegen von irgendwelchen unvermeidlichen Fehlern des bereiften Rades, die mit seiner Herstellung zusammenhängen, wird jedoch die erfaßte Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades mehr oder weniger mit der Zeit schwanken. Die Winkelgeschwindigkeit, die von der Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt worden ist, schließt nämlich in unvermeidlicher Weise eine Komponente ein, die aus einer periodischen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit zufolge von Herstellungsfehlern entsteht. Falls die Störungs-Überwachungs-Einrichtung betrieben wird, um die Störung zu schätzen, ohne eine solche periodische Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des Rades zu berücksichtigen, dann würde die Genauigkeit der Schätzung der Störung nicht in ausreichender Weise zufriedenstellend sein.
Die obigen zwei Formen der Vorrichtung gründen sich auf der obigen Analyse. In der früheren Form der Vorrichtung wird die Störungs-Überwachungs-Einrichtung außer Funktion gesetzt, wenn die Frequenz der periodischen Schwankung relativ nahe der optimalen Frequenz der Überwachungs-Einrichtung ist, da die Genauigkeit der Schätzung der Störung verschlechtert wird, wenn die Frequenz der periodischen Schwankung näher zu der optimalen Frequenz kommt. In der zuletzt beschriebenen Form der Vorrichtung wird das Ausmaß einer solchen periodischen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des Rades in Bezug auf die Fahrzeug- Geschwindigkeit erhalten, und die Winkelgeschwindigkeit, wie sie von der Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt wird, wird auf der Basis des erhaltenen Ausmaßes der Schwankung kompensiert, so daß die Störungs-Überwachungs-Einrichtung entsprechend der kompensierten Winkelgeschwindigkeit arbeitet, wodurch die Genauigkeit der Schätzung der Überwachungs- Einrichtung verbessert wird. Diese vorteilhafte Form der Vorrichtung gewährleistet eine verbesserte Zuverlässigkeit des Betriebs der Störungs-Überwachungs-Einrichtung ohne fehlerhafte Schätzung der Störung zufolge der unvermeidlichen periodischen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und wahlweise Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden werden, indem die folgende detaillierte Beschreibung der augenblicklich bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung gelesen wird, wenn diese in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsvariante einer Störungs-Erfassungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt, die dazu ausgebildet ist, Störungen zu erfassen, die auf bereifte Räder eines Kraftfahrzeuges wirken;
Fig. 2 ein teilweiser Querschnitt eines bereiften Fahrzeugrades ist, dessen Störungen durch die Vorrichtung von Fig. 1 erfaßt werden;
Fig. 3 eine Ansicht ist, die ein dynamisches Modell des bereiften Rades von Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das die funktionellen Elemente der Vorrichtung von Fig. 1 darstellt;
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das ein Programm zum Erhalten einer Drehzahlschwankung des bereiften Rades entsprechend einem Steuerprogramm ist, das in einem Nur-Lese- Speicher eines Computers gespeichert ist, der von der Vorrichtung verwendet wird;
Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, das ein Rad- Geschwindigkeits-Berechnungs/Kompensations-Programm entsprechend eines weiteren Steuerprogramms ist, das ebenso in dem Nur-Lese- Speicher gespeichert ist;
Fig. 7 eine Kurve ist, die eine Beziehung zwischen der Zahl N, die in Schritt S8 des Programms von Fig. 5 verwendet wird, und der Fahrzeug-Geschwindigkeit V darstellt;
Fig. 8 eine Kurve ist, die die Näherung der Störungen erklärt, wie sie durch die Vorrichtung erfaßt werden;
Fig. 9 ein Blockdiagramm ist, das eine Störungs- Überwachungs-Einrichtung darstellt, die in der Vorrichtung eingebaut ist;
Fig. 10 ein Flußdiagramm ist, das ein Programm zur Berechnung einer Korrelation zeigt, um eine Änderung der Federkonstanten des bereiften Rades zu erhalten, und zwar entsprechend einem weiteren Steuerprogramm, das in dem Nur-Lese- Speicher gespeichert ist;
Fig. 11 ein Flußdiagramm ist, das ein Programm zur Berechnung einer Korrelation darstellt, um eine Änderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades zu erhalten, und zwar entsprechend einem weiteren Steuerprogramm, das in den Nur-Lese- Speicher gespeichert ist;
Fig. 12 ein Flußdiagramm ist, das ein Programm zur Berechnung einer Korrelation zeigt, um eine weitere Änderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades zu erhalten, und zwar entsprechend einem weiteren Steuerprogramm, das in dem Nur-Lese- Speicher gespeichert ist;
Fig. 13 ein Flußdiagramm ist, das ein Programm entsprechend dem von Fig. 10 darstellt, das in einer weiteren Ausführungsvariante dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 14 ein Blockdiagramm ist, das die funktionellen Elemente einer Störungs-Erfassungs-Vorrichtung zeigt, die entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 15 ein Flußdiagramm ist, das ein Steuerungsprogramm für eine Störungs-Überwachungs-Einrichtung entsprechend einem Steuerungsprogramm zeigt, das in einem Nur-Lese-Speicher eines Computers gespeichert ist, der von der Vorrichtung von Fig. 14 verwendet wird;
Fig. 16 eine Ansicht ist, die ein dynamisches Modell einer Störungs-Überwachungs-Einrichtung zeigt, das in einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist;
Fig. 17 eine Ansicht ist, die ein dynamisches Modell einer Störungs-Überwachungs-Einrichtung zeigt, das in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung beinhaltet ist;
Fig. 18 ein Flußdiagramm ist, das ein Programm zur Erfassung einer Kette darstellt, die auf dem bereiften Rad aufgezogen ist, entsprechend einem Steuerungsprogramm, das in einem Nur-Lese-Speicher eines Computers gespeichert ist, und das von einer Ketten-Erfassungs-Vorrichtung verwendet wird, die eine Form der Störungs-Erfassungs-Vorrichtung der Erfindung darstellt;
Fig. 19 eine Ansicht ist, die ein dynamisches Modell einer Störungs-Überwachungs-Einrichtung zeigt, die in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung enthalten ist;
Fig. 20 eine vereinfachte Darstellung des dynamischen Modells von Fig. 19 ist;
Fig. 21 ein Blockdiagramm ist, das die funktionellen Elemente der Vorrichtung entsprechend der Ausführungsvariante von Fig. 19 darstellt;
Fig. 22 ein Blockdiagramm ist, das einen Computer darstellt, der in der Vorrichtung von Fig. 21 verwendet wird;
Fig. 23 ein Flußdiagramm ist, das ein Programm zur Erfassung des Luftdrucks des bereiften Rades entsprechend einem Steuerprogramm ist, das in dem Nur-Lese-Speicher des Computers von Fig. 22 gespeichert ist; und
Fig. 24 ein Flußdiagramm ist, das ein Erfassungsprogramm für den Luftdruck des Reifens entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSVARIANTEN

In dem zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird, weist die Störungs-Erfassungs-Vorrichtung, die entsprechend der ersten Ausführungsvariante dieser Erfindung aufgebaut ist, einen magnetischen Aufnehmer (Aufnehmer mit veränderlichem Widerstand) 12 auf, der benachbart einem Rotor 10 angeordnet ist, der mit einem bereiften Rad rotiert, das in der Fig. 2 allgemein mit 14 bezeichnet ist. Der Rotor 10 besitzt eine Mehrzahl von Zähnen 16, die entlang seines äußeren Umfangs gebildet sind, so daß die Zähne 16 in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet sind, das heißt, in der Richtung der Drehung des Rotors 10.
Der magnetische Aufnehmer 12 ist so ausgebildet, daß er ein Spannungs-Signal erzeugt, dessen Amplitude sich periodisch ändert, wenn die Zähne 16 den Meßkopf des Aufnehmers 12 passieren. Die Wellenform des Spannungs-Signals, das vom Aufnehmer 12 erzeugt wird, wird durch einen Wellenformer 18 in die Form von rechteckigen Pulsen geformt, und das geformte Pulssignal wird einem Eingangs/Ausgangs-Anschluß 22 eines Computers 20 zugeführt. Während in der Fig. 1 nur ein Satz von Rotor 10, Aufnehmer 12 und Wellenformer 18 gezeigt ist, und zwar nur zum Zweck der Darstellung, besitzt das Kraftfahrzeug, das mit der vorliegenden Störungs-Erfassungs-Vorrichtung ausgestattet ist, vier bereifte Räder 14, und der Rotor 10, der Aufnehmer 12 und der Wellenformer 18 sind für jedes der vier bereiften Räder 14 vorgesehen. Jeder der vier Aufnehmer 12 ist mit dem Computer 20 durch den geeigneten Wellenformer 18 verbunden.
Jedes bereifte Rad 14 besteht aus einem Metall-Rad-Glied 24 und einem Reifen 26, der an einer Felge des Rad-Gliedes 24 angebracht ist. Das bereifte Rad 14 wird dynamisch als ein System oder Modell simuliert, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, in dem eine Felge 28 und ein Gürtel 30 miteinander durch eine Torsionsfeder 32 so verbunden sind, daß die Felge 28 und der Gürtel 30 relativ zueinander drehbar sind. Der Gürtel 30 wird als äußere Oberfläche des Reifens 26 angesehen, an der das bereifte Rad 14 die Straßenoberfläche berührt. Da der Rotor 10 so angeordnet ist, daß er mit dem Metall-Rad-Glied 24 rotiert, ist der magnetische Aufnehmer 12 dazu ausgebildet, eine Winkelgeschwindigkeit der Felge 28 in einem strengen Sinn zu erfassen.
Der Computer 20 enthält eine CPU 40 als Zentralrecheneinheit, einen ROM 42 in der Form eines Nur-Lese- Speichers als erste Speicher-Einrichtung und einen RAM 44 in der Form eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff als eine zweite Speicher-Einrichtung. Der ROM 42 speichert Steuerprogramme zur Durchführung der Programme, wie sie in den Flußdiagrammen der Fig. 5 und 6 dargestellt sind, und er wirkt mit der CPU 40 und dem RAM 44 zusammen, um einen Felgen-Geschwindigkeits- Berechner/Kompensator 45 zu bilden, der in dem schematischen Blockdiagramm von Fig. 4 dargestellt ist.
Der Computer 20 ist mit einem anderen Computer 47 verbunden, der eine CPU 48 als eine Zentralrecheneinheit, einen ROM 49 in der Form eines Nur-Lese-Speichers als der ersten Speicher-Einrichtung, einen RAM 50 in der Form eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff als der zweiten Speichereinheit, und einen Eingangs/Ausgangs-Anschluß 51, als eine Eingangs/Ausgangs- Einrichtung enthält. Der ROM 49 speichert verschiedene Steuerprogramme zur Durchführung von Programmen, wie etwa die Korrelations-Berechnungs-Programme, wie sie in den Flußdiagrammen der Fig. 10 - 12 dargestellt sind, und er wirkt mit der CPU 48 und dem RAM 50 zusammen, um eine Störungs-Überwachungs- Einrichtung 52, einen Preprozessor 54, einen Korrelations- Berechner 56, einen Normalisierer 58, einen Konstanten- Kompensator 60, einen Beurteilungs-Prozessor 62 und einen Rad- Drehzahl-Generator 64 zu bilden, wie dies in dem Blockdiagramm von Fig. 4 angezeigt ist.
Mit dem Eingangs/Ausgangs-Anschluß 51 des Computers 47 ist eine Anzeige-Einrichtung 66 verbunden, die eine Information zur Verfügung stellt, die ein Ergebnis einer Beurteilung oder einer Unterscheidung anzeigt, die durch den Beurteilungs- Prozessor 62 durchgeführt worden ist, die eine Bedienungsperson des Fahrzeuges darin unterstützen würde, den Zustand jedes bereiften Rades 14 zu erkennen. Während die Anzeige-Einrichtung 66 in der vorliegenden Ausführungsvariante eine Flüssigkristall- Anzeige ist, kann die Flüssigkristall-Anzeige 66 durch irgend eine andere geeignete Anzeige oder dergleichen, wie etwa eine Anzeige-Licht-Vorrichtung, ersetzt werden, die in einer vorherbestimmten Art betrieben wird, beispielsweise in einer flackernden Art, oder als eine Sprachanzeige, die mit der Bedienungsperson des Fahrzeuges spricht.
Weiters ist mit dem Eingangs/Ausgangs-Anschluß 51 ein Drehmoment-Detektor 68 verbunden, der dazu ausgebildet ist, ein Antriebsmoment oder eine ein Bremsmoment des Rad-Gliedes 24 (Felge 28) zu erfassen. Der Drehmoment-Detektor 68 kann beispielsweise einen Dehnmeßstreifen umfassen, der an einer Welle des Rad-Gliedes 24 befestigt ist.
Der Felgen-Drehzahl-Berechner/Kompensator 45 arbeitet so, daß er die Drehzahl jedes der vier bereiften Räder 14 berechnet, und zwar auf der Basis der Signale, die von den entsprechenden magnetischen Aufnehmern 12 über die jeweiligen Wellenformer 18 empfangen worden sind. Der Berechner/Kompensator 45 ist weiters so ausgebildet, daß er die berechnete Drehzahl jedes bereiften Rades 14 auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges (Geschwindigkeit einer Karosserie 72 des Fahrzeuges, wie in Fig. 4 angedeutet) anpaßt, die durch einen geeigneten Fahrzeug- Geschwindigkeits-Sensor erfaßt worden ist, wie dies in der Fig. 1 angedeutet ist. Der Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor 70 kann ein Dopplereffekt-Boden-Geschwindigkeits-Sensor sein. Die Anpassung der Drehzahl des bereiften Rades 14, wie sie durch den magnetischen Aufnehmer 12 berechnet wird, wird durchgeführt, um die berechnete Drehzahl in Bezug auf eine periodische oder zyklische Schwankung der Rad-Drehzahl zu kompensieren, die zufolge inhärenter Abweichungen der Spezifikationen der bereiften Räder 14 und des Rotors 10 von den nominellen Werten zufolge von Fehlern während der Herstellung und ihres Zusammenbaus entstehen würden.
Die Drehzahl des bereiften Rades 14 wird als die Umfangsgeschwindigkeit des Reifens 26 erhalten. Bis daher sollte der Radius des Reifens 26 (das heißt, der Abstand von der Straßenoberfläche zur Achse oder zur Mitte des Rades 14) bekannt sein. In diesem Zusammenhang ändert sich der Radius des Reifens 26 mit dem Ausmaß der Verformung des Reifens, zufolge einer Last die auf ihn wirkt, welches Ausmaß wieder mit dem Luftdruck in dem Reifen 26 schwankt. Solange der Luftdruck des Reifens 26 auf dem nominellen oder erwünschten Pegel bleibt, wird der nominelle Radius des Reifens 26 verwendet, um die Umfangsgeschwindigkeit des bereiften Rades als die Drehzahl zu berechnen. Falls eine Änderung des Luftdrucks, die größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, in einem geeigneten Programm, wie es später beschrieben werden wird, festgestellt wird, wird der Radius des Reifens 26, der dazu verwendet wird, die Umfangsgeschwindigkeit zu berechnen, entsprechend einer vorherbestimmten Beziehung (im ROM 42 gespeichert), zwischen dem Radius des Reifens und dem Ausmaß der Änderung des Luftdrucks des Reifens bestimmt.
Der Felgen-Drehzahl-Berechner/Kompensator 45 ist dazu ausgebildet, ein Programm von Fig. 5 durchzuführen, um die periodische Rad-Drehzahl-Schwankung zu erhalten, sowie ein Programm von Fig. 6, um die erfaßte Rad-Drehzahl zu berechnen und zu kompensieren.
Das Programm zum Erhalten Rad-Drehzahl-Schwankung von Fig. 5 wird zumindest einmal durchgeführt, nachdem der Rotor 10 und das Rad 14 am Fahrzeug zusammengebaut worden sind. Ein Vorgang, um die Rad-Drehzahl-Schwankung entsprechend zu diesem Programm zu erhalten, kann durch einen Hersteller des Fahrzeuges durchgeführt werden, durch einen Wartungstechniker, einer Reparaturwerkstatt oder durch den Benützer des Fahrzeuges. Wenn die Rad-Drehzahl-Schwankung durch den Benützer erhalten wird, wird das Programm jedesmal durchgeführt, wenn eine vorherbestimmte Bedingung erfüllt ist, beispielsweise, jedes Mal, wenn die Gesamtfahrstrecke, oder die Betriebszeit des Fahrzeuges einen vorbestimmten Wert erreicht. In jedem Fall ist es wünschenswert, das Programm durchzuführen, wenn das Fahrzeug in einem stabilen Modus mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs fährt, und zwar ohne Beschleunigung oder Verzögerung (bremsen).
Das Programm zum Erhalten der Rad-Drehzahl-Schwankung von Fig. 5 wird zunächst beschrieben werden. Das Programm wird mit dem Schritt S1 gestartet, bei dem die Werte "n", "i", "V", "vn" initialisiert werden. Der Schritt S1 wird von dem Schritt S2 gefolgt, um die Fahrzeug-Geschwindigkeit V auf der Basis der Ausgabe des Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensors 70 zu berechnen. Dann geht der Steuerungsablauf zu Schritt S3 vor, um die Geschwindigkeit vn des bereiften Rades 14 (in der Folge als "Rad- Geschwindigkeit vn" bezeichnet) zu berechnen. In einem stengen Sinn ist die berechnete Rad-Geschwindigkeit vn die Umfangsgeschwindigkeit des Gürtels 30 (Umfangsgeschwindigkeit des Reifens 26 an seinem äußeren Umfang, der die Straßenoberfläche berührt) unter der Annahme, daß eine Winkelgeschwindigkeit ωB des Gürtels 30 die gleiche ist, wie eine Winkelgeschwindigkeit ωB der Felge 28. Zum leichteren Verständnis wird angenommen, daß die Rad-Geschwindigkeit vn berechnet wird, wenn einer der Zähne 16 den Meßkopf des magnetischen Aufnehmers 12 passiert. Eingehender beschrieben wird die Rad-Geschwindigkeit vn, die jedem der Zähne 16 des Rotors 10 entspricht, auf der Basis eines Zeitabschnittes berechnet, der zwischen den Anstiegen oder Abfällen der benachbarten zwei rechteckigen Pulse liegt, die von den Wellenformer 18 erhalten werden, oder eines Zeitabschnittes zwischen den Mittelpunkten zwischen dem Anstieg und dem Abfall der benachbarten Pulse.
Es sollte jedoch die Beziehung zwischen der Zeit, die für jeden Zahn 16 benötigt wird um den Aufnehmer 12 zu passieren, und der Zeit die benötigt wird, um die Rad-Geschwindigkeit vn zu berechnen, in Betracht gezogen werden. In diesem Zusammenhang kann das Programm von Fig. 5 so abgeändert werden, daß die Rad- Geschwindigkeit vn jedesmal berechnet wird, wenn zwei oder mehr Zähne 16 den Aufnehmer 12 passieren.
Der Schritt S3 wird vom Schritt S4 gefolgt, um eine Differenz (V - vn) der berechneten Rad-Geschwindigkeit vn von der Fahrzeug-Geschwindigkeit V zu berechnen, die im Schritt S2 bestimmt worden ist. Die berechnete Geschwindigkeits-Differenz (V - vn) wird als eine Schwankung der Rad-Geschwindigkeit vn betrachtet (in der Folge als "Rad-Geschwindigkeits-Schwankung (V - vn)" bezeichnet). Die so erhaltene Rad-Geschwindigkeits- Schwankung (V - vn) wird an der geeigneten, der aufeinander folgenden Adressen eines "Rad-Geschwindigkeits-Schwankungs"- Speichers des RAM 44 gespeichert, deren Nummer gleich "j" ist (Zahl der Rad-Geschwindigkeits-Werte vn, die während einer Drehung des Rotors 10 oder des Rades 14 erhalten worden sind). In der vorliegenden Ausführungsvariante, in der die Rad- Geschwindigkeit vn für jeden der Zähne 16 erhalten wird, ist die Zahl "j" oder die Zahl der Adressen des "Rad-Geschwindigkeits- Schwankungs"-Speichers gleich der Anzahl der Zähne 16. Die Adresse, an der die Rad-Geschwindigkeits-Schwankung (V - vn) gespeichert wird, entspricht der laufenden Nummer "n". Es wird ebenso angemerkt, daß der Inhalt bei jeder Adresse eine aufsummierte Rad-Geschwindigkeits-Schwankung Σ (V - vn) = (((V - vn) bei i = 1) + ((V - vn) bei i = 2) + ....) darstellt.
Der Schritt S4 wird vom Schritt S5 gefolgt, indem die ganze Zahl "n" erhöht wird, um die Schritte S3 und S4 zu wiederholen, falls eine positive Entscheidung (JA) in dem folgenden Schritt S6 erhalten wird, das heißt, falls die erhöhte Zahl "n" kleiner oder gleich "j" ist. Falls eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S6 erhalten wird, bedeutet dies, daß das bereifte Rad 14 eine volle Umdrehung durchgeführt hat, und daß die Rad-Geschwindigkeits-Werte vn, die allen Zähnen 16 entsprechen, erhalten worden sind. Mit der negativen Entscheidung (NEIN), die in Schritt S6 erhalten worden ist, geht der Steuerungsablauf zu Schritt S7, um die Zahl "n" auf "1" zurückzusetzen, und um eine ganze Zahl "i" zu erhöhen. Dann wird Schritt S8 durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Zahl "i" kleiner oder gleich "N" ist. Falls eine positive Entscheidung (JA) in Schritt S8 erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zurück zu Schritt S2, um wiederum die Fahrzeug-Geschwindigkeit V zu bestimmen, und die Schritte S3 und S4 wiederholt durchzuführen, um die auf summierte Rad-Geschwindigkeits-Schwankungen zu erhalten, die allen Zähnen 16 während der nächsten Umdrehung des bereiften Rades 14 entsprechen. Die Rad-Geschwindigkeits- Schwankung (V - vn), die durch jede Durchführung des Schrittes S4 erhalten worden ist, wird zu dem Inhalt der Adresse des "Rad- Geschwindigkeits-Schwankungs"-Speichers addiert, die der ganzen Zahl "n" entspricht. Daher wird der Inhalt (entsprechend der aufsummierten Rad-Geschwindigkeits-Schwankung) jeder Adresse des Speichers jedesmal dann erhöht, wenn sich das bereift Rad 14 um eine Umdrehung gedreht hat.
In der dargestellten Ausführungsvariante wird die Fahrzeug-Geschwindigkeit V nicht jedesmal erneuert, wenn die Zahl "n" erhöht wird, oder jedesmal, wenn die Schritte S3 und S4 wiederholt werden, wobei angenommen wird, daß die Fahrzeug- Geschwindigkeit sich während einer vollen Umdrehung des Rades 14 nicht ändert. Das Programm von Fig. 5 kann jedoch so abgeändert werden, daß der Steuerungsablauf jedesmal dann zu Schritt S2 zurückgeht, wenn die positive Entscheidung (JA) in Schritt S6 erhalten wird, nämlich jedesmal, wenn die Rad-Geschwindigkeits- Schwankung (V - vn), die jedem Zahn 16 entspricht, erhalten wird.
Eine negative Entscheidung (NEIN) wird in Schritt S8 erhalten, wenn die Zahl "i" größer als die vorbestimmte Zahl "N" geworden ist, wenn nämlich das bereift Rad 14 die vorbestimmte Anzahl "N" von Umdrehungen durchgeführt hat. In diesem Fall wird der Schritt S9 durchgeführt, um den Inhalt (aufsummierte Rad- Geschwindigkeits-Schwankung) jeder Adresse des "Rad- Geschwindigkeits-Schwankungs"-Speichers des RAM 44 durch die Zahl "N" zu dividieren, um dadurch eine durchschnittliche, kumulative Rad-Geschwindigkeits-Schwankung Δvn zu erhalten. Dieser Wert Δvn ist eine durchschnittliche, kumulative Schwankung der Rad- Drehzahl vn, an jedem der Zähne 16 des Rotors 10 in Bezug auf eine Bezugsstelle an dem Rotor 10, die die Stelle des Zahnes 16 ist, an der das Programm von Fig. 5 begonnen wird, oder an der die Schritte S3 und S4 das erste Mal durchgeführt werden. Wenn das Programm von Fig. 5 von Zeit zu Zeit oder durchgängig während der Fahrt des Fahrzeuges durchgeführt wird, dann benötigt das Rad-Geschwindigkeits-Berechnungs/Kompensations-Programm von Fig. 6 nicht die Bezugsstelle des Rotors 10 (des Rades 14), um die Rad-Geschwindigkeits-Schwankung zu kompensieren. Wenn das Programm von Fig. 5 nur einmal, unmittelbar nach dem Zusammenbau des bereiften Rades oder einmal, wenn ein Hauptschalter des Fahrzeuges eingeschaltet wird, ausgeführt wird, sollte die Bezugsstellung des Rotors 10 bekannt sein. Dafür ist eine geeignete Markierung an dem Rotor 10 vorgesehen, die die Bezugs- Stelle anzeigt, und es ist ein Detektor zum Erfassen der Markierung fest angebracht, um die Bezugs-Stelle zu erfassen.
Wenn die Markierung, die die Bezugs-Stelle des Rotors 10 anzeigt, vorgesehen ist, kann das Programm von Fig. 5 durchgeführt werden, um die Werte der durchschnittlichen Rad- Geschwindigkeits-Schwankung Δvn entsprechend der einzelnen Zähne 16 zu erhalten, wobei mit dem Zahn 16 an der Bezugsstelle begonnen wird. Alternativ dazu kann das Programm an einer gewünschten Stelle des Rotors 10 begonnen werden, und die erhaltenen Werte Δvn werden auf die in Bezug auf die Bezugsstelle umgewandelt.
Die Anzahl "N" von Umdrehungen des Rotors 10 (des Rades 14) für die die Werte Δvn der durchschnittlichen, kumulativen Rad-Geschwindigkeits-Schwankung erhalten werden, sollte groß genug sein, um einen Einfluß des Zustandes der Straßenoberfläche auf die erhaltenen Werte Δvn zu minimieren. In der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl "N" in Abhängigkeit von der Fahrzeug- Geschwindigkeit V bestimmt, und zwar insbesonders wird die Zahl "N" so bestimmt, daß sie mit der Fahrzeug-Geschwindigkeit V zunimmt, wie dies in der Kurve von Fig. 7 angezeigt ist.
In Schritt S9 wird die erhaltene durchschnittliche, kumulierte Rad-Geschwindigkeits-Schwankung Δvn für jeden Zahn 16 durch die Fahrzeug-Geschwindigkeit V dividiert, um eine kumulierte Rad-Geschwindigkeits-Schwankungs-Rate Δvn/V zu erhalten. Die erhaltene Rate Δvn/V für jeden Zahn 16, wird an einer geeigneten Adresse eines "Rad-Geschwindigkeits-Schwankungs-Raten"- Speichers des RAM 44 gespeichert. Die Werte dieser Rate Δvn/V, die den Zähnen 16 entsprechen, stellen eine Drehzahl-Schwankung dar, die dem einzelnen Rad 14 inhärent ist, die aus Herstellungs- und Zusammenbau-Fehlern des Rotors 10 und des Rades 14 resultiert. Diese Werte Δvn/V werden in dem Programm von Fig. 6 verwendet, um die erfaßte Geschwindigkeit v des Rades 14 zu kompensieren oder anzupassen.
Das Rad-Geschwindigkeits-Berechnungs/Kompensations-Programm von Fig. 6 wird fortgesetzt während der Fahrt des Fahrzeuges ausgeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsvariante wird das Programm ausgeführt, um die Rad-Geschwindigkeit von einer durchschnittlichen Zeitdauer zwischen vorherbestimmten Anstiegen der rechteckigen Pulse zu berechnen, die von dem Wellenformer 18 während einer vorherbestimmten Meß-Zeit erzeugt worden sind.
Das Programm von Fig. 6 wird mit dem Schritt S11 ausgelöst, um die ersten und letzten Anstiege der rechteckigen Pulse während der Meß-Zeit zu erfassen, die Anzahl der Anstiege während der Meß-Zeit zu zählen, und die zwei Zähne 16 des Rotors 10 zu bestimmen, die den erfaßten ersten und letzten Anstiegen der Pulse entsprechen. Detailliert beschrieben wird jedesmal, wenn ein rechteckiger Puls ansteigt, ein Unterbrechungs-Programm durchgeführt, um den Moment des Anstiegs auf der Basis einer Ausgabe eines Timers zu erfassen, der in dem Computer 20 eingebaut ist. Ein Zähler ist vorgesehen, um die Anzahl der Anstiege, die während der Meß-Zeit auftreten, zu zählen. Ein anderer Zähler ist vorgesehen, um die Anzahl der Anstiege zu zählen, wie sie gezählt werden vom Anstieg, der der Bezugs- Stellung des Rotors 10 entspricht. Dieser Zähler wird in die Bezugs-Stellung zurückgesetzt, und der Inhalt des Zählers identifiziert den Zahn 16, der dem Anstieg des zuletzt erzeugten rechteckigen Pulses entspricht.
Dann geht der Steuerungs-Ablauf zu Schritt S12, um die durchschnittliche Geschwindigkeit v des Rades 14 während der Meß- Zeit zu berechnen, und zwar auf der Basis einer durchschnittlichen Zeitdauer zwischen den Anstiegen der benachbarten rechteckigen Pulse während der Meß-Zeit.
Der Schritt S12 wird von dem Schritt S13 gefolgt, um die Rad-Geschwindigkeit v anzupassen, und zwar auf der Basis Rad- Geschwindigkeits-Schwankungs-Raten Δvn1/V und Δvn2/V, entsprechend den zwei Zähnen 16, die dem ersten und dem letzten Anstiegen der rechteckigen Pulse entsprechen. Diese Schwankungs- Raten werden aus dem "Rad-Geschwindigkeits-Schwankungs-Raten"- Speicher des RAM 44 gelesen, auf der Basis der zwei Zähne 16, die in Schritt S11 bestimmt worden sind. Die Kompensation der Rad- Geschwindigkeit v wird entsprechend der folgenden Gleichung (1) durchgeführt:
v = (1 + (Δvn1 - Δvn2)/2V)v ... (1)
Es wird aus der obigen Gleichung (1) verstanden werden, daß die Rad-Geschwindigkeit v durch eine Größe kompensiert wird, die gleich 1/2 einer Differenz zwischen den Raten Δvn1/V und Δvn2/V, multipliziert mit dem vorkompensierten Wert v ist.
Die kompensierte Rad-Geschwindigkeit v, die in Schritt S13 des Programms von Fig. 6 erhalten worden ist, wird durch die Störungs-Beobachtungs-Einrichtung 52 und den Rad- Geschwindigkeits-Generator 64 verwendet. Die Störungs- Beobachtungs-Einrichtung 52 verwendet jedoch eine Winkelgeschwindigkeit entsprechend der Rad-Geschwindigkeit v. Bis daher wird die kompensierte Rad-Geschwindigkeit v, die in Schritt S13 erhalten worden ist, in die Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge 28 umgewandelt, wobei der Radius R des Reifens 26 berücksichtigt wird. Die berechnete Winkelgeschwindigkeit ωR wird in einem "Winkelgeschwindigkeits"-Speicher des RAM 44 gespeichert.
Die Störungs-Beobachtungs-Einrichtung 52 ist entsprechend dem dynamischen Modell des bereiften Rades 14 angeordnet, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist. Es wird nun die Anordnung der Störungs-Beobachtungs-Einrichtung 52 beschrieben werden.
Falls das bereifte Rad 14 als das dynamische Modell von Fig. 3 simuliert wird, in dem die Felge 28 und der Gürtel 30 die die entsprechenden Trägheitsmomente JR und JB aufweisen, durch die Torsionsfeder 32, die die Federkonstante K aufweist, miteinander verbunden sind, dann werden die folgenden Zustandsgleichungen (2), (3), (4) verwirklicht, um so ein lineares, dynamisches System zu definieren:
JRωR' = -KθRB + T&sub1; ... (2)
JBωB' = KθRB - Tc ... (3)
θRB' = ωR - ωB ... (4)
wobei ωr: Winkelgeschwindigkeit der Felge 28
ωR': Winkelbeschleunigung der Felge 28,
ωB: Winkelgeschwindigkeit des Gürtels 30,
ωB': Winkelbeschleunigung des Gürtels 30,
θRB: Torsionswinkel zwischen der Felge 28 und dem Gürtel 30,
T&sub1;: Antriebs- oder Bremsmoment, das von dem Drehmoment-Detektor erfaßt wird,
Td: Störungs-Moment (das von den Rollenwiderständen des Rades 14, die unregelmäßig oder regelmäßig zufolge von Abstufungen, beziehungsweise, Wellen der Straßenoberfläche auftreten, abgeleitet ist).
Tatsächlich liegt jedoch ein Dämpfer zwischen der Felge 28 und dem Gürtel 30 vor. Da der Einfluß des Dämpfers relativ klein ist, wird das Vorliegen des Dämpfers in den obigen Gleichungen, entsprechend der vorliegenden Ausführungsvariante ignoriert. Die Wirkung des Dämpfers wird in einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung, die später beschrieben wird, in Betracht gezogen.
Die obigen Zustandsgleichungen (2) bis (4) können in die folgende Gleichung (5) umgewandelt wird, die Vektoren und Matrizen verwendet:
Die Bewegung des bereiften Rades 14, wenn die Federkonstante K der Torsionsfeder 32 von K auf K + ΔK zufolge einer Änderung des Luftdrucks des Reifens 26 geändert wird, wird durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt:
Das Ausmaß der Änderung ΔK der Federkonstante K ist äquivalent dem Ausmaß einer Störung, die auf den Reifen 26 im normalen Zustand wirkt, welche Störung durch den letzten Term des rechten Gliedes der obigen Gleichung (6) ausgedrückt wird. Es wird verstanden werden, daß der letzte Term des rechten Gliedes der Gleichung (6) das Ausmaß der Änderung ΔK einschließt, das mit einer Änderung des Luftdrucks des Reifens 26 schwankt. Mit anderen Worten, kann das Ausmaß der Änderung des Luftdrucks des Reifens 26 geschätzt werden, indem die Störung, wie sie durch den letzten Term des rechten Gliedes der Gleichung (6) ausgedrückt wird, geschätzt wird. Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 sollte dazu ausgebildet sein, eine gesamte Störung w zu schätzen, die das Störungs-Moment Td des Rades 14 einschließt (zufolge einer Änderung des Zustandes der Straßenoberfläche), sowie die Störung zufolge der Änderung des Luftdrucks des Reifens 26. Die gesamte Störung w wird durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt:
Theoretisch kann jedoch nur eines der drei Elemente der Störung w durch die Überwachungs-Einrichtung 52 geschätzt werden. Daher wird nur das zweite Element w&sub2;, entsprechend der folgenden Gleichung (8) geschätzt, und der Bewegungszustand des bereiften Rades 14 wird durch die folgende Zustands4leichung (9) ausgedrückt:
w&sub2; = (-1/JB)Td + (ΔK/JB)θRB ... (8)
Daher arbeitet die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 entsprechend der obigen Gleichung (9), um die Störung als eine der Variablen zu schätzten, die den Zustand des Systems widerspiegeln. Um die Störung w&sub2; der Gleichung (8) als eine der Variablen zu verwenden, wird die folgende Gleichung (10) verwendet, um die zu schätzende Störung zu approximieren:
w&sub2;' = 0 ... (10)
Die Approximation entsprechend der obigen Gleichung (10) bedeutet, eine Approximation (Approximation nullter Ordnung) einer kontinuierlich veränderlichen Störung durch aufeinanderfolgende Werte, die sich in Schritten ändern, wie dies durch die Kurve von Fig. 8 angedeutet ist. Diese Approximation ist in ausreichender Weise akzeptabel, falls die Störungs- Schätzungs-Geschwindigkeit der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 groß genug ist, um der Änderungs-Rate oder der Geschwindigkeit der zu schätzenden Störung zu folgen. Die folgende Gleichung (11) repräsentiert ein erweitertes System, das die Störung w&sub2; als eine der System-Variablen, entsprechend der Gleichung (10) einschließt:
In der obigen Gleichung (11) kann [ωB θRB w&sub2;]T nicht erfaßt werden. In dem System, das die Störungs-Überwachungs- Einrichtung 52 verwendet, können nicht nur die Störung w&sub2;, sondern auch die Variablen ωB und θRB, die nicht gemessen werden können, geschätzt werden.
Zur Vereinfachung wird die obige Gleichung (11) in die folgenden Vektoren und Matrizen zerlegt:
Der Schätzer minimaler Ordnung, um den Zustand [z] = [ωB θRB w&sub2;]T zu schätzen, wird durch die folgende Gleichung (12) ausgedrückt:
wobei [zp]: geschätzter Wert von [z],
[zp']: Änderungs-Rate des geschätzten Wertes [zp],
[G]: Verstärkung, die die Schätz- Geschwindigkeit der Störungs- Überwachungs-Einrichtung 52 bestimmt.
Die obige Gleichung (12) wird durch das Blockdiagramm von Fig. 9 ausgedrückt, wobei [I] eine Einheit oder Einheitsmatrix ausdrückt, während "s" einen Laplace-Operator darstellt.
Falls ein Fehler zwischen dem wahren Wert [z] und dem geschätzten Wert [zp] als [e] = [z] - [zp] ausgedrückt wird, und falls eine Änderungs-Rate des Fehlers [e] durch [e'] ausgedrückt wird, dann wird die folgende Gleichung (13) erhalten:
[e'] = ([A&sub2;&sub2;] - [G] [A&sub1;&sub2;]) [e] ... (13)
Die obige Gleichung (13) stellt die Schätz-Charakeristik der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 dar, und die Eigenwerte der Matrix ([A&sub2;&sub2;] - [G] [A&sub1;&sub2;]) sind die Pole der Störungs- Überwachungs-Einrichtung 52. Dementsprechend steigt die Schätz- Geschwindigkeit der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 an, wenn die Eigenwerte von dem Ursprung in der linken Hälfte der Ebene s abweichen. Die Schätz-Verstärkung [G] wird in geeigneter Weise bestimmt, und zwar in Abhängigkeit von einem gewünschten Wert der Schätz-Geschwindigkeit der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52.
Es ist ein Aspekt der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 beschrieben worden, nämlich die Schätzung der Störung w&sub2;, zufolge des Ausmaßes der Änderung ΔK der Federkonstante K der Torsionsfeder 32, unter der Annahme, daß die Störung w&sub2; durch die obige Gleichung (8) ausgedrückt wird, das heißt, w&sub2; = (-1/JB)Td + (ΔK/JB)θRB. Die Störungen, die zufolge von Änderungen der Trägheitsmomente JB, JR des Gürtels 30 und der Felge 28 auf (JB + ΔJB) bzw. (JR + ΔJR) auftreten würden, können auf Arten geschätzt werden, die ähnlich denen sind, die oben in Bezug auf die Störung w&sub2; erklärt worden ist.
Als nächstes wird die Art der Schätzung der Störung, zufolge der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels 30 beschrieben werden.
Die Bewegung des bereiften Rades 14, wenn das Trägheitsmoment JB sich um ΔJB geändert hat, wird durch die folgende Gleichung (14) ausgedrückt:
Die Störung, die zu schätzen ist, ist das zweite Element des letzten Terms des rechten Gliedes der obigen Gleichung (14). Falls die Störung w&sub2; durch die folgende Gleichung (15) definiert wird, wird ein erweitertes System, wie es durch die obige Gleichung (11) repräsentiert ist, aus der folgenden Zustandsgleichung (16) erhalten:
Daher arbeitet die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52, um die Störung zufolge der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels 30 zu schätzen.
Es wird nun die Art der Schätzung der Störung, zufolge der Änderung ΔJR des Trägheitsmoments JR der Felge 28 erklärt werden.
Normalerweise wird sich das Trägheitsmoment JR der Felge 28 nicht ändern. Falls das derzeit verwendete Metall-Rad-Glied 24 durch ein neues ersetzt wird, ändert sich das Trägheitsmoment JR von einem Wert auf einen anderen. Falls das gleiche Trägheitsmoment JR verwendet werden würde, auch nachdem das neue Rad-Glied 24 verwendet wird, dann würde ein Fehler bei der Schätzung der Gesamtstörung auftreten, die auf das bereifte Rad 14 wirkt. In der vorliegenden Ausführungsvariante wird daher die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 so angeordnet, daß sie auch die Störung zufolge einer Änderung des Trägheitsmoment JR der Felge 28 schätzt.
Die Bewegung des bereiften Rades 14, wenn sich das Trägheitsmoment JR um ΔJR geändert hat, wird durch die folgende Gleichung (17) ausgedrückt:
Die zu schätzende Störung ist das erste Element des letzten Terms des rechten Gliedes der obigen Gleichung (17). Falls die Störung w&sub1; durch die folgende Gleichung (18) definiert ist, wird ein erweitertes System, wie es durch die folgende Gleichung (20) repräsentiert ist, aus der folgenden Zustandsgleichung (19) erhalten:
w&sub1; = -(ΔJR/JR)ωR' ... (18)
Daher arbeitet die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52, um die Störung zufolge der Änderung ΔJR des Trägheitsmoments JR der Felge 28 zu schätzen.
Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52, die wie oben beschrieben angeordnet ist, erhält als eine Eingabe die Winkelgeschwindigkeit ωR, die aus der Rad-Geschwindigkeit v und dem Reifen-Radius R durch den Felgen-Geschwindigkeits- Berechner/Kompensator 45 wie oben beschrieben berechnet worden ist. Auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ωR schätzt die Überwachungs-Einrichtung 52 die Störung w&sub2;, wie sie durch die obige Gleichung (8) ausgedrückt ist, zufolge des Ausmaßes der Änderung ΔK der Federkonstanten K der Torsionsfeder 32, die Storung w&sub2;, wie sie durch die obige Gleichung (15) ausgedrückt ist, zufolge des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels 30, und die Störung w&sub1;, wie sie durch die obige Gleichung (18) ausgedrückt ist, zufolge des Ausmaßes der Änderung ΔJR des Trägheitsmoments JR der Felge 28. Diese Störungen w&sub2; und w&sub1; werden als geschätzte Störungs-Werte w2p, w2p bzw. w1p erhalten. Zusätzlich zu diesen Werten w2p, w2p bzw. w1p ist die Überwachungs-Einrichtung 52 dazu ausgebildet, einen geschätzten Wert ωBp der Winkelgeschwindigkeit ωB des Gürtels 30 und einen geschätzten Wert θRBp des Torsionswinkels θRB zwischen der Felge 28 und dem Gürtel 30 zu erhalten, wobei ωB und θRB nicht erfaßt oder gemessen werden können.
Der Preprozessor 54 arbeitet, um einen vorläufigen Berechnungsvorgang durchzuführen, der notwendig ist, damit der Korrelations-Berechner 56 arbeiten kann. Das heißt, der Preprozessor 54 ist dazu ausgebildet, eine Winkelbeschleunigung ωR' der Felge 28 und einen geschätzten Wert ωBp' der Winkelbeschleunigung ωB' auf der Basis der erfaßten Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge 28 und der geschätzten Winkelgeschwindigkeit ωBp des Gürtels 30 zu berechnen, die von der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 erhalten worden sind.
Der Korrelations-Berechner 56 führt Rechenvorgänge durch, um Korrelationsfunktionen zu berechnen, und zwar auf Basis der geschätzten Störungs-Werte w2p, w2p, w1p, der Winkelgeschwindigkeits-Werte ωR, ωBp, der Winkelbeschleunigungs- Werte ωR', ωBp' und des Torsionswinkels θRBp. Unter Verwendung der berechneten Korrelationsfunktionen führt der Normalisierer 58 einen Normalisierungs-Vorgang durch, und er berechnet die Ausmaße der Änderung der Federkonstanten K der Torsionsfeder 32, das Trägheitsmoment JR der Felge 28 und das Trägheitsmoment JB des Gürtels 30.
Es wird zunächst die Art beschrieben werden, in der das Ausmaß der Änderung der Federkonstanten K der Torsionsfeder 32 erhalten wird.
Der Korrelations-Berechner 56 ist dazu ausgebildet, ein Programm des Flußdiagramms von Fig. 10 auszuführen, um Korrelationsfunktionen zu berechnen, um das Ausmaß der Änderung der Federkonstanten K zu erhalten.
Das Programm von Fig. 10 wird mit Schritt S21 ausgelöst, um die Zahl "i" auf "1" zurückzusetzen, und um Korrelationsfunktionen C(w2p, θRBp) und C(θRBp, θRBp) auf "0" zurückzusetzen Die Korrelationsfunktion C(w2p, θRBp) ist eine Funktion der Kreuz-Korrelation zwischen dem geschätzten Wert w2p der Störung w&sub2;, der durch die obige Gleichung (8) ausgedrückt ist, und des geschätzten Wertes θRBp des Torsionswinkels, während die Funktion C(θRBp, θRBp) eine Funktion der Autokorrelation des geschätzten Wertes θRBp des Torsionswinkeis ist. Mit anderen Worten, es werden die Inhalte der "Kreuz-Korrelation" und der "Autokorrelations"-Speicher des RAM 50 in Schritt S21 gelöscht.
Der Schritt S22 wird dann durchgeführt, um den augenblicklich geschätzten Störungs-Wert w2p(i) und den augenblicklich geschätzten Torsionswinkel-Wert θRBp(i) einzulesen. Der Schritt S22 wird durch Schritt S23 gefolgt, um ein Produkt des geschätzten Störungs-Wertes w2p(i) und des geschätzten Torsionswinkel-Wertes θRB(i) zu berechnen, und um das Produkt zu dem letzten Wert der Kreuz-Korrelations-Funktion C(w2p, θRBp) zu addieren, um dadurch die Kreuz-Korrelations- Funktion C(w2p, θRBp) zu erneuern. In dem ersten Zyklus der Ausführung des Programms von Fig. 10 ist der letzte Wert der Kreuz-Korrelations-Funktion C(w2p, θRBp) null, und das oben beschriebene Produkt w2p(i) x θRBp(i) wird in dem "Kreuz- Korrelations"-Speicher gespeichert.
Der Steuerungsablauf geht dann zu Schritt S24, um das Quadrat des geschätzten Torsionswinkel-Wertes θRBp(i) zu erhalten, und um das erhaltene Quadrat zu dem letzten Wert der Autokorrelations-Funktion C(θRBp, θRBp) zu addieren, um dadurch die Autokorrelations-Funktion C(θRBp, θRBp) zu erneuern. Der erneuerte Wert wird in dem "Autokorrelations"-Speicher gespeichert.
Der Schritt S25 wird dann durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Zahl "i" gleich oder größer als ein vorbestimmter ganzzahliger Wert "M" geworden ist oder nicht. Anfänglich wird eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S25 erhalten, und der Schritt S26 wird durchgeführt, um die Zahl "i" zu erhöhen, um die Schritte S22, S23 und S24 zu wiederholen.
Eine bejahende Entscheidung (JA) wird in Schritt S25 erhalten, wenn die Schritte S22 - S24 die vorherbestimmte Anzahl von Malen "M" wiederholt worden sind. Daher wird ein Zyklus der Durchführung des Programms von Fig. 10 beendet.
Nachdem die Kreuz-Korrelations-Funktion C(w2p, θRBp) und die Autokorrelations-Funktion C(θRBp, θRBp) durch den Korrelations-Berechner 56 erhalten worden sind, erhält der Normalisierer 58 einen normalisierten Wert LK entsprechend der folgenden Gleichung (21), und der erhaltene normalisierte Wert LK wird in einem LK-Speicher des RAM 50 gespeichert.
LK = C(w2p, θRBp)/C(θRBp, θRBp) ... (21)
Der Wert LK, der entsprechend derobigen Gleichung (21) erhalten worden ist, kann durch die folgende Gleichung (22) auf der Basis der obigen Gleichung (8) ausgedrückt werden:
LK = (-1/JB)Co + ΔK/JB ... (22)
Da der Wert C&sub0; durch C(Tdp, θRBp)/C(θRBp, θRBp) ausgedrückt wird und unabhängig von einer Änderung der Federkonstanten K ist, kann der Wert C&sub0; erhalten werden, wenn der Luftdruck des Reifens 26 normal ist. Es wird festgehalten, daß der Wert C(Tdp, θRBp) eine Funktion der Kreuz-Korrelation zwischen dem geschätzten Wert Tdp des Störungs-Moments Td und des geschätzten Wertes θRBp des Torsionswinkels θRB ist.
Ähnliche Programme werden durchgeführt, um die Änderungen der Trägheitsmomente JR, JB der Felge 28 und des Gürtels 30 zu erhalten.
Ein Programm, das in dem Flußdiagramm von Fig. 11 dargestellt ist, wird formuliert, um Korrelations-Funktionen zu berechnen, um das Ausmaß der Änderung des Trägheitsmoments JR der Felge 28 zu erhalten. Insbesonders wird eine Kreuz-Korrelations- Funktion C(w1p, ωR') und eine Autokorrelations-Funktion C(ωR', ω R') aus dem geschätzten Wert w1p der Störung w&sub1; erhalten, die durch die obige Gleichung (18) ausgedrückt ist, sowie aus der Winkelbeschleunigung ωR' der Felge 28. Ein normalisierter Wert LJR wird durch die folgende Gleichung (23) durch den Normalisierer 58 berechnet, und der berechnete normalisierte Wert LJR wird in einem LJR-Speicher des RAM 50 gespeichert:
LJR = C(w1p, ωR')/C(ωR', ωR') ... (23)
Der Wert LJR, der entsprechend der obigen Gleichung (23) erhalten wird, kann durch die folgende Gleichung (24) ausgedrückt werden, und zwar auf Basis der obigen Gleichung (18):
LJR = -ΔJR/JR ... (24)
Ein Programm, das in dem Flußdiagramm von Fig. 12 dargestellt ist, wird formuliert, um Korrelations-Funktionen zu berechnen, um das Ausmaß der Änderung des Trägheitsmoments JB des Gürtels 30 zu erhalten. Insbesonders werden eine Kreuz- Korrelations-Funktion C(w2p, ωBp') und eine Autokorrelations- Funktion C(ωBp', ωBp') aus dem geschätzten Wert w2p der Störung w&sub2; erhalten, der durch die obige Gleichung (15) ausgedrückt ist, und aus der geschätzten Winkelbeschleunigung ωBp' des Gürtels 30. Ein normalisierter Wert LJB wird aus der folgenden Gleichung (25) durch den Normalisierer 58 berechnet, und der berechnete normalisierte Wert LJB wird in einem LJB-Speicher des RAM 50 gespeichert:
LJB = C(w2p, ωBp')/C(ωBp', ωBp') ... (25)
Der Wert LJB, der entsprechend der obigen Gleichung (25) erhalten worden ist, kann durch die folgende Gleichung (26) auf der Basis der obigen Gleichung (15) ausgedrückt werden:
LJB = (-1/JB)C&sub1; - ΔJB/JB ... (26)
Der Wert C&sub1; bedeutet C(Tdp, ωBp')/C(ωBp', ωBp'). Obwohl die Programme von Fig. 10, 11 und 12 in der vorliegenden Ausführungsvariante schrittweise, eines nach dem anderen, durchgeführt werden (ein Zyklus zu einer Zeit für jedes Programm), können diese Programme parallel zueinander ausgeführt werden. Mit den gleichen Werten, die für die ganzen Zahlen "M", "P", "Q" in den Schritten S25, S35 und S45 verwendet werden, werden beispielsweise die entsprechenden ersten Schritte S21, S31 und S41 der Fig. 10-12 nacheinander ausgeführt, gefolgt durch das Ausführen der entsprechenden zweiten Schritte S22, S32 und S42 nacheinander und so weiter.
Dann arbeitet der Konstanten-Kompensator 60, um die Federkonstante K der Torsionsfeder 32 und die Trägheitsmomente JR, JB der Felge 28 und des Gürtels 30 auszugleichen, und zwar auf der Basis der Werte LK = C(w2p, θRBp)/C(θRBp, θRBp), LJR = C(w1p, ωR')/C(ωR', ωR') und LJB = C(w2p, ωBp')/C(ωBp', ωBp'), welche Werte LK, LJR, LJB in den entsprechenden Speichern des RAM 50 gespeichert sind.
Detailliert beschrieben werden die Federkonstante K und die Trägheitsmomente JR und JB der Störungs-Überwachungs- Einrichtung 52 durch die Ausmaße der Änderung ΔK, ΔJR und ΔJB angepaßt, die durch den Konstanten-Kompensator 60 auf der Basis der Werte LK, LJR und LJB und entsprechend der jeweiligen, vorherbestimmten Beziehungen zwischen LK und ΔK, zwischen LJR und ΔJR und zwischen LJB und ΔJB erhalten werden, da die Werte LK, LJR und LJB durch die Gleichungen (22), (24) und (26) wie oben beschrieben ausgedrückt werden.
LK = (-1/JB)C&sub0; + ΔK/JB ... (22)
LJR = -ΔJR/JR ... (24)
LJB = (-1/JB)C&sub1; - ΔJB/JB ... (26).
Die vorherbestimmten, oben beschriebenen Beziehungen werden durch die jeweiligen Datentabellen dargestellt, die im ROM 49 abgespeichert sind.
Wenn die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 zum ersten Mal aktiviert wird, nachdem der Hauptschalter des Fahrzeuges eingeschaltet worden ist, werden die nominellen Werte der Federkonstante K und der Trägheitsmomente JR, JB verwendet. Wenn einmal die Ausmaße der Änderung ΔK, ΔJR und ΔJB durch den Konstanten-Kompensator 60 erhalten worden sind, dann verwendet die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 die Werte K, JR und JB, die durch die Größen ΔK, ΔJR und ΔJB kompensiert worden sind. Die Ausmaße der Änderungen ΔK, ΔJR und ΔJB, die in den folgenden Zyklen der Ausführung der Programme der Fig. 10-12 erhalten worden sind, sind die Ausmaße der Änderungen der kompensierten Werte, die in den vorangegangenen Zyklen erhalten worden sind.
Andererseits benötigt der Beurteilungs-Prozessor 62 die Ausmaße der Änderungen ΔK, ΔJR und ΔJB von den nominellen Werten von K, JR, JB Dabei sind Speicher in dem RAM 50 vorgesehen, um kumulative Werte der Änderungen ΔK, ΔJR und ΔJB zu speichern, und diese Speicher werden gelöscht, wenn der Hauptschalter eingeschaltet wird. Die Ausmaße der Änderungen (das heißt, die Kompensations-Werte) ΔK, ΔJR und ΔJB, die durch den Konstanten- Kompensator 60 erhalten worden sind, werden zu dem Inhalt der jeweiligen Speicher jedesmal dann addiert, wenn der Konstanten- Kompensator 60 betätigt wird.
Der Beurteilungs-Prozessor 62 ist dazu ausgebildet, das kumulierte Ausmaß der Änderung (kumulierter Kompensations-Wert) ΔK, das in dem geeigneten Speicher des RAM 50 gespeichert ist, mit einem vorherbestimmten Referenzwert ΔK&sub0; zu vergleichen, der im ROM 49 gespeichert ist. Der Referenzwert ΔK&sub0; ist ein negativer Wert. Falls der kumulierte Kompensations-Wert ΔK kleiner ist als der negative Referenzwert ΔK&sub0;, dann bedeutet dies, daß der Luftdruck des Reifens 26 abnormal niedrig ist, und die Anzeige- Vorrichtung 66 erzeugt eine Anzeige, die die Bedienungsperson des Fahrzeuges von dieser Tatsache informiert. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, daß der ROM 49 eine Daten-Tabelle speichert, die eine Beziehung zwischen dem Kompensations-Wert ΔK und einem Ausmaß der Änderung ΔP des Luftdrucks P des Reifens 26 darstellt, so daß das Ausmaß der Änderung ΔP des Luftdrucks P auf der Basis des augenblicklichen Kompensations-Wertes ΔK bestimmt werden kann, sowie entsprechend der ΔK - ΔP Beziehung.
In gleicher Weise vergleicht der Beurteilungs-Prozessor 62 das kumulierte Ausmaß der Änderung oder den Kompensatios-Wert ΔJB, der in dem geeigneten Speicher des RAM 50 gespeichert ist, mit einem vorherbestimmten positiven Referenzwert ΔJB0. Falls der Kompensations-Wert ΔJB größer ist als der positive Referenzwert ΔJB0, dann bedeutet dies, daß ein Fremdkörper an dem Reifen 26 anhaftet, beispielsweise, daß ein Stein in eine Profilnut des Reifens 26 eingeführt ist, und eine geeignete Anzeige wird auf der Anzeige-Vorrichtung 66 angezeigt, um die Bedienungsperson des Fahrzeuges über diese Tatsache zu informieren.
Weiters wird der Kompensations-Wert ΔJB mit einem vorherbestimmten negativen Referenzwert ΔJB0 verglichen. Falls der Wert ΔJB kleiner ist als der Referenzwert ΔJB0, dann bedeutet dies, daß das Ausmaß der Abnützung des Reifens 26 eine zulässige Obergrenze übersteigt, was es erforderlich macht, daß der Reifen 26 ersetzt wird. In diesem Fall wird eine Anzeige auf der Anzeige-Vorrichtung 66 angezeigt, um die Bedienungsperson des Fahrzeuges über diese Tatsache zu informieren. Falls keine der beiden abnormalen Zustände des Reifens 26 durch den Beurteilungs- Prozessor 62 erfaßt worden ist, dann bedeutet dies, daß das Trägheitsmoment JB des Reifens 26 (Gürtel 30) nicht unter einer übermäßigen Änderung leidet, und der Prozessor 62 aktiviert die Anzeige-Vorrichtung 66 nicht.
Der Rad-Geschwindigkeits-Generator 64 ergibt eine Ausgabe, die die Rad-Geschwindigkeit v repräsentiert, wie sie auf der Basis der Störung kompensiert worden ist, die durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 geschätzt worden ist.
Die Störung w2p, die durch die Störungs-Überwachungs- Einrichtung 52 entsprechend der obigen Gleichung (11) geschätzt worden ist, wird durch die obige Gleichung (8) ausgedrückt, nämlich, w2p = (-1/JB)Td + (ΔK/JB)θRB. Der zweite Term des rechten Gliedes der Gleichung (8) wird laufend durch den Konstanten-Kompensator 60 kompensiert, und er wird sich daher nicht abrupt oder mit einer großen Rate ändern. Dies bedeutet, daß der zweite Term des rechten Gliedes vernachlässigbar klein ist, wenn er mit dem ersten Term des gleichen Gliedes verglichen wird. Dementsprechend kompensiert der Rad-Geschwindigkeits- Generator 64 die Rad-Geschwindigkeit v unter der Annahme, daß der geschätzte Störungs-Wert w2p, der durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung 52 entsprechend der obigen Gleichung (11) erhalten worden ist, gleich (-1/JB)Td ist.
Detailliert beschrieben wird das Störungs-Moment Td erhalten, indem die geschätzte Störung w2p = (-1/JB)Td mit -JB multipliziert wird, und dann wird die Winkelgeschwindigkeit ωRp des Gürtels 28, die nur durch das Störungs-Moment Td verursacht wird, entsprechend der folgenden Gleichung (27) geschätzt:
ωRp(s) = {[D] (s[I] - [E])&supmin;¹[F]}Td(s) ... (27)
wobei [I]: Einheitsmatrix,
s: Laplace-Operator,
ωRp(s): Wert, der durch die Laplace- Transformation von der geschätzten Winkelgeschwindigkeit ωRp erhalten worden ist,
Td(s): Wert, der durch die Laplace- Transformation von dem Störungs-Moment Td erhalten worden ist.
[D], [E], [F] sind Vektoren und eine Matrix, die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:
Die geschätzte Winkelgeschwindigkeit ωRp ist eine der Komponenten, die die Geschwindigkeits-Schwankung des bereiften Rades 14 verursacht, welche eine Komponente durch die Störung verursacht ist, die auf das Rad 14 von der Unregelmäßigkeit der Straßenoberfläche ausgeübt wird. Die geschätzte Winkelgeschwindigkeit ωRp wird in die entsprechende Umfangsgeschwindigkeit des Rades 14 umgewandelt, und die Rad- Geschwindigkeit v, die von dem Felgen-Geschwindigkeits- Berechner/Kompensator 45 erhalten wird, wird mit dem Wert kompensiert, der der berechneten Umfangsgeschwindigkeit entspricht, wodurch das Rauschen zufolge der Störung von der Straßenoberfläche, aus der Rad-Geschwindigkeit v eliminiert wird.
Aus der obigen Beschreibung der vorliegenden Ausführungsvariante wird nun verständlich sein, daß der Rotor 10, der magnetische Aufnehmer 12, der Wellenformer 18 und der Berechner des Felgen-Geschwindigkeits-Berechners/Kompensators 45 zusammenwirken, um eine Vorrichtung zu ergeben, um die Drehzahl (Winkelgeschwindigkeit) des bereiften Rades 14 zu erfassen.
Es wird nun auch verstanden werden, daß die Teile des Korrelations-Berechners 56 und des Normalisierers 58, die dazu ausgebildet sind, die Ausmaße der Änderung der Trägheitsmomente JR, JB der Felge 28 und des Gürtels 30 zu erhalten, ein Mittel darstellen, um diese Ausmaße der Änderung zu erfassen. Weiters bildet ein Abschnitt des Konstanten-Kompensators 60 ein Mittel zur Kompensation der Trägheitsmomente JR, JB.
Der Rad-Geschwindigkeits-Sensor 70 dient als ein Mittel zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeuges, und ein Abschnitt des Felgen-Geschwindigkeits-Berechners/Kompensators 45 stellt ein Mittel zur Berechnung einer Differenz (V - v) der Rad- Geschwindigkeit v von der Fahrzeug-Geschwindigkeit V dar, welche Differenz als eine Geschwindigkeits-Schwankung betrachtet wird, die dem bereifen Rad inhärent ist, oder die charakteristisch für das Rad 14 ist. Weiters bildet ein Abschnitt des Berechners/Kompensators 45, der dazu vorgesehen ist, die jeweilige Rad-Drehzahl-Schwankung (V - v) für jeden der Zähne 16 des Rotors 10 zu erhalten, ein Mittel zur Schätzung eines Ausmaßes der periodischen Schwankung der Rad-Drehzahl v dar. Der Kompensator des Felgen-Geschwindigkeits-Berechners/Kompensators 45 dient als ein Mittel zum Kompensieren der Rad-Geschwindigkeit v, wie sie durch die Ausgabe des magnetischen Aufnehmers 12 bestimmt wird, nämlich ein Mittel zum Kompensieren der Winkelgeschwindigkeit des Rades 14.
In der Ausführungsvariante, die detailliert beschrieben worden ist, werden die Programme der Fig. 10 - 12 durchgeführt, um jeweils Paare von Kreuz-Korrelations- und Autokorrelations- Funktionen in einem vorherbestimmten Zeitraum zu erhalten (notwendig für die Zahl "i" gleich "M", "P" oder "Q" zu werden), und die erhaltenen Kreuz- und Autokorrelations-Funktionen werden durch den Normalisierer 58 weiter bearbeitet. Jedoch können diese Programme, soweit dies notwendig ist, abgeändert werden. Beispielsweise kann das Programm von Fig. 10 zur Berechnung der Korrelationen zum Erhalten des Ausmaßes der Änderung der Federkonstanten K der Torsionsfeder 32 durch ein Programm ersetzt werden, das in dem Flußdiagramm der Fig. 13 dargestellt ist, wobei ein Wert LK(i) in Schritt S54 erhalten wird. Wie bei dem oben beschriebenen normalisierten Wert LK wird der Wert LK(i) durch den Konstanten-Kompensator 60 und durch den Beurteilungs- Prozessor 62 verwendet, um die Konstante K zu kompensieren, und um die Bestimmung des Luftdrucks des Reifens 26 durchzuführen.
Der Wert LK(i) wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
Die obige Gleichung kann in die folgende Gleichung umgewandelt werden:
Die obige Gleichung kann durch die folgende Gleichung (28) dargestellt werden, die LK(i-1) enthält:
Der Wert F(i-1) kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
Die obige Gleichung kann durch die folgende Gleichung (29) dargestellt werden, die F(i-2) enthält:
Das Programm von Fig. 13, zum Erhalten des Ausmaßes der Änderung der Federkonstanten K entsprechend der zweiten Ausführungsvariante beruht auf der Theorie, die durch die obigen Gleichungen ausgedrückt wird. Das Programm wird durch den Schritt S51 begonnen, um die Zahl "i" auf "1" zu setzen, um einen Wert LK(0) auf "0" zu setzen, und um einen Wert F(0) auf einen maximalen Wert "MAX" zu setzen. Der Schritt S52 wird dann durchgeführt, um aus dem RAM 50 den geschätzten Störungs-Wert w2p zu lesen, sowie den geschätzten Wert θRBp des geschätzten Torsionswinkels, die zuletzt erhalten worden sind. Diese Werte, w2p und θRBp sind als w2p(i) und θRBp(i) definiert. Dann schreitet der Steuerungs-Ablauf zu Schritt S53 vor, um den Wert F(i-1) zu berechnen, und zu Schritt S54, um den Wert LK(i) zu berechnen. Der Schritt S55 wird dann durchgeführt, um die Zahl "i" zu erhöhen. Daher ist ein Zyklus der Durchführung des Programms beendet.
In der ersten Ausführungsvariante wird die Genauigkeit der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 bei der Schätzung der Störung durch die Kompensation der Rad-Geschwindigkeit v durch den Felgen-Geschwindigkeits-Berechner/Kompensator 45 verbessert, um die periodische Geschwindigkeits-Schwankung des bereiften Rades 14 zufolge von Fehlern des Rades 14 und des Rotors 10 während der Herstellung und während des Zusammenbaus von ihnen zu eliminieren. Diese Kompensation ist jedoch nicht wesentlich, wenn man das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung betrachtet. Es ist jedoch schwierig, die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 so auszubilden, daß ihre Störungs-Schätzungs-Genauigkeit ausreichend groß über den gesamten Bereich der Schwankungsfrequenz der Rad- Geschwindigkeit v ist, nämlich der Frequenz der Welle, die die periodische Schwankung der Rad-Geschwindigkeit v darstellt. Mit anderen Worten, besteht ein bestimmter Bereich der Schwankungsfrequenz fd der Rad-Geschwindigkeit v, in dem die Genauigkeit der Schätzung der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 ausreichend groß ist. Daher ist es notwendig, ein geeignetes Maß zu nehmen, um einen Einfluß der periodischen Rad- Geschwindigkeits-Schwankung zu vermeiden. Andererseits ist es möglich, durch Berechnung die Rad-Geschwindigkeits-Schwankungs- Frequenz fd zu schätzen, das heißt, die Frequenz fd, bei der die Geschwindigkeit v des bereiften Rades 14 periodisch zufolge der periodischen Störung schwankt, die auf das Rad 14 wirkt. Dementsprechend ist es möglich, einen unerwünschten Bereich der Rad-Geschwindigkeit v zu schätzen, in dem die Genauigkeit der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 unerwünscht niedrig ist. Dieser Bereich kann geschätzt werden, indem die Rad- Geschwindigkeits-Schwankungs-Frequenz fd aus der augenblicklich erfaßten Rad-Geschwindigkeit v geschätzt wird, und indem diese Schwankungsfrequenz fd mit einer bekannten optimalen Schwankungsfrequenz fopt verglichen wird, bei der die Genauigkeit der Überwachungs-Einrichtung 52 am größten ist. Falls eine Differenz zwischen der tatsächlichen Schwankungsfrequenz fd, und der optimalen Schwankungsfrequenz fopt kleiner ist als eine vorherbestimmte untere Grenze, dann wird angenommen, daß die Rad- Geschwindigkeit v innerhalb des unerwünschten Bereichs ist. Es ist daher möglich und wünschenswert, den Betrieb der Störungs- Überwachungs-Einrichtung 52 zu unterbinden, während die Rad- Geschwindigkeit v in dem unerwünschten Bereich ist, so daß die Zuverlässigkeit des Betriebs der Überwachungs-Einrichtung 52 verbessert wird.
Ein Beispiel einer Anordnung, die auf dem obigen Konzept entsprechend einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung beruht, wird in dem Blockdiagramm von Fig. 14 dargestellt, das einen Frequenz-Speicher 80, einen Rad-Geschwindigkeits-Berechner 82, einen Rad-Geschwindigkeits-Schwankungsfrequenz-Berechner 84, einen Frequenz-Komparator 86 und einen eine Störungs- Überwachungs-Einrichtung 88 umfaßt.
Der Frequenz-Speicher 80 speichert Daten, die die optimale Schwankungsfrequenz fopt angeben, bei der die Störungs- Überwachungs-Einrichtung 88 die Ausmaße der Änderung der Federkonstanten K, die Trägheitsmomente JR, JB, usw. mit einer ausreichend großen Genauigkeit schätzen kann. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, daß eine gemeinsame optimale Schwankungsfrequenz fopt für alle Variablen (einschließlich K, JR, JB) verwendet wird, um durch die Überwachungs-Einrichtung 88 geschätzt zu werden, es können aber auch jeweilige optimale Schwankungsfrequenz-Werte fopt für die unterschiedlichen Variablen vorgesehen sein.
Der Rad-Geschwindigkeits-Schwankungsfrequenz-Berechner 84 berechnet die Schwankungsfrequenz fd der Rad-Geschwindigkeit in der folgenden Art:
Zunächst wird die Anzahl n der Umdrehungen des bereiften Rades 14 entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:
n = TV / (2πR)
wobei T: Konstante,
V: augenblickliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges,
R: Radius des bereiften Rades 14, wenn der Luftdruck des Reifens 26 normal ist.
Dann wird eine Basis-Frequenz f&sub0; der Rad-Geschwindigkeit in Bezug auf die augenblickliche Fahrzeug-Geschwindigkeit V entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:
f&sub0; = 1/n
Die Basis-Frequenz f&sub0; ist die niedrigste von verschiedenen Frequenzen einer Mehrzahl von Sinuswellen, von denen angenommen wird, daß sie eine zusammengesetzte Sinuswelle bilden, die die periodische Schwankung der Rad-Geschwindigkeit darstellt.
Es gibt andere Schwankungsfrequenzen fd der Rad-Geschwindigkeit zufolge der periodischen Störung, die auf das Rad 14 wirkt, beispielsweise, höhere harmonische Wellen der Basis- Frequenz f&sub0;. Da die Frequenzen der höheren harmonischen Wellen Vielfache von f&sub0; sind, kann die Schwankungsfrequenz fd entsprechend der folgenden Gleichung berechnet werden:
fd = if&sub0; (wobei i eine natürliche Zahl ≥ 2 ist)
Der Rad-Geschwindigkeits-Berechner 82, der Rad- Geschwindigkeits-Schwankungsfrequenz-Berechner 84, der Frequenz- Komparator 86 und die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 88 werden so betrieben, daß sie ein Störungs-Überwachungs-Steuerungs- Programm durchführen, das in dem Flußdiagramm von Fig. 15 dargestellt ist, und zwar entsprechend einem Steuerprogramm, das in dem ROM 49 des Computers 47 abgespeichert ist.
Das Programm von Fig. 15 wird mit dem Schritt S61 begonnen, um die Rad-Geschwindigkeit v des bereiften Rades 14 auf der Basis des Ausgangs-Signales des magnetischen Aufnehmers 12 zu berechnen. Die Art der Berechnung der Rad-Geschwindigkeit v in Schritt S61 ist die gleiche, wie die Art der Berechnung der durchschnittlichen Rad-Geschwindigkeit v durch den Felgen-Geschwindigkeits-Berechner/Kompensator 45 in Schritt S12 des Programms von Fig. 6.
Der Schritt S61 wird durch den Schritt S62 gefolgt, bei dem die zwei oder mehr Schwankungsfrequenzen fd der Rad-Geschwindigkeit v wie oben beschrieben berechnet werden, wobei die Rad-Geschwindigkeit v verwendet wird, die in Schritt S61 berechnet worden ist. Dann wird der Schritt S63 durchgeführt, um den absoluten Wert einer Differenz Δf zu berechnen, zwischen jeder berechneten Schwankungsfrequenz fd und der entsprechenden optimalen Frequenz fopt, die in dem Frequenz-Speicher 80 gespeichert ist. Dann geht der Steuerungsablauf zu Schritt S64, um zu bestimmen, ob die Differenz Δf (absoluter Wert) gleich oder kleiner als ein vorherbestimmter Bezugs-Wert α ist oder nicht. Falls eine bejahende Entscheidung (JA) in dem Schritt S64 für irgendeine der Schwankungsfrequenzen fd erhalten wird, dann wird der Schritt S65 durchgeführt, um den Betrieb der Störungs- Überwachungs-Einrichtung 88 zu unterbinden, nämlich um die Überwachungs-Einrichtung 88 außer Betrieb zu setzen. In den anderen Fällen wird der Schritt S66 durchgeführt, um den Betrieb der Überwachungs-Einrichtung 88 zu ermöglichen, nämlich um die Überwachungs-Einrichtung 88 in Betrieb zu setzen. Diese Störungs- Überwachungs-Einrichtung 88 ist in ihrem Aufbau identisch mit der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52, die in der ersten Ausführungsvariante verwendet worden ist.
In der vorliegenden dritten Ausführungsvariante wirken der Rotor 10, der magnetische Aufnehmer 12, der Wellenformer 18 und der Rad-Geschwindigkeits-Berechner 82 zusammen, um eine Vorrichtung zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades 14 zu bilden, während der Frequenz-Speicher 80, der Rad- Geschwindigkeits-Schwankungsfrequenz-Berechner 84 und der Frequenz-Komparator 86 zusammenwirken, um ein Mittel zum Verhindern des Betriebs der Störungs-Überwachungs-Einrichtung 88 zu bilden.
Es wird angenommen, daß die periodische Störung, die die Rad-Geschwindigkeit v beeinflußt, nur aus den Fehlern entsteht, die mit dem bereiften Rad 14 und dem Rotor 10 zusammenhängen, wobei die Frequenz der periodischen Störung als zur Gänze abhängig von der Rad-Geschwindigkeit v betrachtet werden kann, das heißt, von der Fahrzeug-Geschwindigkeit V. Daher kann die Unterscheidung, ob die Störungs-Überwachungs-Einrichtung die Störung mit einer großen Genauigkeit schätzen kann oder nicht, auf der Basis der augenblicklich erfaßten Rad-Geschwindigkeit v oder der Fahrzeug-Geschwindigkeit V per se durchgeführt werden, und nicht mit der augenblicklich erfaßten Schwankungsfrequenz fd, wie sie mit der optimalen Schwankungsfrequenz fopt verglichen wird.
Während das dynamische Modell des bereiften Rades 14 zur Ausbildung der Störungs-Überwachungs-Einrichtung in der Fig. 4 im Wege eines Beispiels gezeigt ist, kann die Störungs-Überwachungs- Einrichtung entsprechend anderer Modelle ausgebildet sein.
Beispielsweise kann das bereifte Rad 14, das mit einem Fahrzeug-Aufhängungs-System verbunden ist, so modelliert sein, wie dies in der Fig. 16 gezeigt ist.
Die Bezugszeichen, die in der Fig. 16 verwendet werden, stellen das Folgende dar:
MV: Gefederte Masse der Fahrzeug-Karosserie,
mR: Masse der Felge 28,
mB: Masse des Gürtels 30,
KS: Federkonstante der Fahrzeug-Aufhängung,
DS: Dämpfungskoeffizient der Fahrzeug-Aufhängung,
xV: Verschiebung der gefederten Fahrzeug-Karosserie,
xR: Verschiebung der Felge 28,
xB: Verschiebung des Gürtels 30,
xVR: Unterschied zwischen xV und xR.
Die Zeichen JR, JB und θRB stellen die Trägheitsmomente der Felge 28 und des Gürtels 30 dar, sowie den Torsionswinkel zwischen der Felge und dem Gürtel 28 bzw. 30, wie in der ersten Ausführungsvariante. Während KT die Federkonstante K der Torsionsfeder 32 darstellt, wird der Index T beim Zeichen K verwendet, um die Federkonstante KT von der Federkonstante KS des Fahrzeug-Aufhängungs-Systems zu unterscheiden.
Es werden nun verschiedene Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, die die Störungs- Überwachungs-Einrichtung entsprechend dem Modell der Fig. 16 verwenden. In diesen Ausführungsvarianten werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie sie in der Fig. 1 verwendet worden sind, um die verschiedenen Elemente zu bezeichnen, und es wird keine überflüssige Beschreibung dieser Elemente im Sinne der Kürze und Vereinfachung angegeben werden.
Das Modell von Fig. 16 wird durch die folgende Zustandsgleichung (30) dargestellt:
wobei JR = γmR, und JB = βmB und aij und bij Konstanten sind, die eine Wechselwirkung zwischen dem Modell des bereiften Rades und dem Modell des Fahrzeug-Aufhängungs-Systems angeben.
Diese Konstanten hängen von der Konstruktion des Fahrzeug- Aufhängungs-Systems ab.
Unter der Annahme, daß die Masse mR (Trägheitsmoment JR) der Felge 28 und die Torsionsfeder-Konstante KT beide auf rR + Δ mR (JR + ΔJR), beziehungsweise KT + ΔKT verändert werden, kann die obige Zustandsgleichung (30) in die folgende Gleichung (31) umgewandelt werden, die einen äquivalenten Zustand des Modells darstellt, in dem eine Störung auf das Modell wirkt, das in seinen normalen Zustand versetzt ist:
wobei
Δ(KT/JR) = (KT + ΔKT)/(JR + ΔJR) - KT/JR
Δ(DS/mR) = DS/(mR + ΔmR) - DS/mR
Δ(KS/mR) = KS/(mR + ΔmR) - KS/mR
Falls der dritte Term des rechten Gliedes der obigen Gleichung (31) ebenso als Störung behandelt wird, und falls die Störung, die durch das fünfte Element dieses dritten Terms dargestellt ist, zu schätzen ist, dann wird diese Störung w&sub5; durch die folgende Gleichung (32) dargestellt, und die folgende Zustandsgleichung (33) stellt das Modell dar:
w&sub5; = Δ(DS/mR)XVR' + Δ(KS/mR)XVR + n ... (32)
wobei "n" einen Term darstellt, der einen Fehler darstellt, der entsteht, weil nur das fünfte Element des dritten Terms des rechten Gliedes der Gleichung (31) verwendet wird, um die Störung zu schätzen.
Eine Kreuz-Korrelations-Funktion C(w&sub5;, xVR) zum Erhalten des Ausmaßes der Änderung der Masse mR (dementsprechend des Ausmaßes der Änderung des Trägheitsmoments JR) der Felge 28 aus der Störung w&sub5;, die durch die Gleichung (32) dargestellt ist, ist durch die folgende Gleichung (34) dargestellt:
C(w&sub5;, xVR) = Δ(DS/mR)C(xVR', xVR) + Δ(KS/mR)C(xVR, xVR) + C/n, xVR) ... (34)
Da C(xvr', xVR) = 0, kann die folgende Gleichung (35) durch Normalisierung erhalten werden, nämlich indem die Kreuz- Korrelations-Funktion C(w&sub5;, xVR) durch eine Autokorrelations- Funktion c(xVR, xVR) dividiert wird:
C(w&sub5;, xVR)/C(xVR, xVR) = C(n, xVR)/C(xVR, xVR) + Δ(KS/mR) ... (35)
Der erste Term des rechten Gliedes der obigen Gleichung (35) ist unabhängig von einer Änderung der Masse mR (Trägheitsmoment JR), und er kann in geeigneter Weise bestimmt werden.
Das Ausmaß der Änderung ΔJR des Trägheitsmoments JR kann aus dem Ausmaß der Änderung der Masse mR erhalten werden, das wie oben beschrieben erhalten wird. Das so erhaltene Ausmaß der Änderung ΔJR wird verwendet, um das Trägheitsmoment JR zu kompensieren oder anzupassen, das durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung 52 verwendet wird.
Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 ist in ihrem Aufbau identisch mit der, die oben in Bezug auf die erste Ausführungsvariante beschrieben worden ist, mit folgender Ausnahme:
Falls die Störung, die zu schätzen ist, als w&sub5;' = 0 approximiert wird, wird ein erweitertes System durch die folgende Gleichung (36) dargestellt:
Von den physikalischen Werten in der obigen Gleichung (36) kann nur die Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge 28 erfaßt werden.
Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung kann in der gleichen Weise wie oben beschrieben formuliert werden, indem die Matrizen in der obigen Gleichung (36) folgendermaßen neu definiert werden:
Während nur die Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge 28 in der vorliegenden Ausführungsvariante erfaßt werden kann, kann die Störungs-Schätzungs-Genauigkeit der Störungs-Überwachungs- Einrichtung 52 verbessert werden, falls der andere physikalische Wert oder die anderen Werte durch geeignete Erfassungs-Mittel erfaßt wird/werden, und von der Überwachungs-Einrichtung verwendet wird/werden.
Grundsätzlich ist die vorliegende Ausführungsvariante so ausgebildet, daß die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 52 die Störung w&sub5; auf der Basis des Trägheitsmoments JR der Felge 28, des Trägheitsmoments JB des Gürtels 30, der Masse mR der Felge 28, der Masse mB des Gürtels 30, der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge 28, der Federkonstanten KS und des Dämpfungs-Koeffizienten DS des Fahrzeug-Aufhängungs-Systems und der Masse MV der gefederten Fahrzeug-Karosserie schätzt, so daß das Ausmaß der Änderung ΔmR der Masse mR der Felge 28 aus der geschätzten Störung w&sub5; durch die Korrelations-Funktionen und die Normalisierung berechnet wird, so daß das Ausmaß der Änderung ΔJR des Trägheitsmoments JR der Felge 28 auf der Basis des berechneten Ausmaßes der Änderung ΔmR und entsprechend einer vorherbestimmten Beziehung zwischen ΔmR und ΔJR bestimmt wird. Die vorliegende Ausführungsvariante ermöglicht eine genaue Schätzung des Ausmaßes der Änderung ΔmR der Masse mR der Felge 28, unabhängig von dem Ausmaß der Änderung ΔKT der Federkonstanten KT, und zwar auch dann, wenn eine Änderung der Federkonstanten KT zufolge einer Änderung des Luftdrucks des Reifens 26 gleichzeitig mit einer Änderung der Masse mR der Felge 28 stattfindet.
Das dynamische Modell, das für die Ausbildung der Störungs-Überwachungs-Einrichtung verwendet wird, kann vereinfacht werden, wie dies in der Fig. 17 dargestellt ist. Während die dynamischen Modelle des bereiften Rades 14, die in der Fig. 3 und 16 dargestellt sind, die Felge 28 und den Gürtel 30 umfassen, deren Trägheitsmomente und Winkelgeschwindigkeiten dazu verwendet werden, die Störung zu schätzen, die auf das Rad 14 wirkt, ist das dynamische Modell von Fig. 17 ein einfacher drehender Körper, der ein Trägheitsmoment J aufweist. Entsprechend diesem Modell kann das Störungs-Moment Td auf der Basis des Trägheitsmoments J und der Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Körpers geschätzt werden. Beispielsweise kann das Modell von Fig. 17 realisiert werden, indem das Modell der Fig. 3 der Torsionsfeder 32 verwendet wird, deren Federkonstante K so groß wie möglich ist. Diese Ausführungsvariante ist eine andere Form der Erfindung, die unterschiedlich von der der vorangegangenen Ausführungsvarianten ist, bei der die Störungs-Überwachungs-Einrichtung entsprechend dem Modell der Fig. 3 oder Fig. 16 ausgebildet ist.
In den vorangehenden Ausführungsvarianten ist die Anzeige-Vorrichtung 66 dazu ausgebildet, eine Anzeige zur Verfügung zu stellen, die die Bedienungsperson des Fahrzeuges über einen abnormalen niedrigen Pegel des Luftdrucks oder über ein übermäßiges Ausmaß des Verschleißes des Reifens 26 zu informieren. Der Beurteilungs-Prozessor 62 und die Anzeige- Vorrichtung 66 können jedoch so abgeändert werden, daß die Anzeige-Vorrichtung 66 eine erwartete Zeit oder Wegstrecke (Fahrstrecke) der Fahrt des Fahrzeuges anzeigt, die möglich ist, ohne den Reifen 26 zu ersetzen, oder ohne seinen Luftdruck zu steigern. Diese erwartete Fahrzeit oder -wegstrecke kann durch die Rate der Abnahme des Luftdrucks oder die Rate der Zunahme des Ausmaßes des Verschleißes des Reifens 26 bestimmt werden.
Beispielsweise kann die Rate der Abnahme des Luftdrucks des Reifens 26 aus der Rate der Änderung der Federkonstanten K bestimmt werden, die erhalten werden kann, indem das Ausmaß der Änderung ΔK durch eine Zeitdauer t dividiert wird, in der das Ausmaß der Änderung ΔK aufgetreten ist. Die erwartete Fahrzeit des Fahrzeuges kann aus der so erhaltenen Rate der Änderung ΔK/t geschätzt werden, und sie wird an der Anzeige-Vorrichtung 66 angezeigt.
Die Rate der Zunahme des Ausmaßes des Verschleißes des Reifens 26 kann aus der Rate der Veränderung des Trägheitsmoments JB des Gürtels 30 erhalten werden, die erhalten werden kann, indem das Ausmaß der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB durch eine Fahrstrecke d dividiert wird, die das Ausmaß der Änderung Δ JB verursacht hat. Die erwartete Fahrstrecke kann aus der so erhaltenen Rate der Änderung ΔJB/d geschätzt werden, und sie wird an der Anzeige-Vorrichtung 66 angezeigt.
Obwohl der Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor 70 ausschließlich dazu verwendet wird, die Fahrzeug-Geschwindigkeit V in den oben beschriebenen Ausführungsvarianten zu erfassen, kann die Rad-Geschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung 10, 12, 18, 45 dazu verwendet werdenl die Fahrzeug-Geschwindigkeit V zu bestimmen. Die Fahrzeug-Geschwindigkeit V wird nämlich bestimmt oder geschätzt auf der Basis der Rad-Geschwindigkeit v. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, daß der absolute Wert der Rate der Veränderung der Rad-Geschwindigkeit v größer ist als der der Fahrzeug-Geschwindigkeit V, da das bereifte Rad 14 ein vergleichsweise kleines Drehmoment aufweist, während die Fahrzeug-Karosserie eine vergleichsweise große träge Masse aufweist. Wenn daher die Fahrzeug-Geschwindigkeit V aus der Rad- Geschwindigkeit v geschätzt wird, ist es notwendig, die geschätzte Fahrzeug-Geschwindigkeit V durch eine vorherbestimmte obere Grenze zu begrenzen, falls die Rad-Geschwindigkeit v sich mit einer Rate ändert, die größer ist als eine erwartete maximale Rate der Veränderung der Fahrzeug-Geschwindigkeit V. Alternativ dazu sollte die Fahrzeug-Geschwindigkeit V aus einem durchschnittlichen Wert der Rad-Geschwindigkeit v während einer ausreichenden langen Zeitdauer geschätzt werden. Es ist wünschenswert, daß die Fahrzeug-Geschwindigkeit V aus den Rad- Geschwindigkeiten v von zwei oder mehr bereiften Rädern 14 geschätzt wird.
In den dargestellten Ausführungsvarianten stellt die Anzeige-Vorrichtung 66 eine Anzeige zur Verfügung, daß ein Fremdkörper an dem Reifen 26 anhaftet, in dem Fall, in dem das Ausmaß der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB vom nominellen Wert einen positiven Referenzwert ΔJB0 übersteigt. Das Trägheitsmoment JB steigt jedoch auch dann, wenn der Reifen 26 mit einer Kette versehen wird, um das Rutschen des Reifens 26 auf der Straßenoberfläche zu verhindern. Dies bedeutet, daß das Ausmaß der Änderung ΔJB dazu verwendet werden kann, um zu bestimmen, ob der Reifen 26 mit einer Kette versehen ist oder nicht.
Ein Beispiel eines Programms zur Erfassung einer Kette, die auf dem Reifen 26 angebracht ist, ist in dem Flußdiagramm der Fig. 18 dargestellt. Dieses Programm wird für jedes der bereiften Räder 14 ausgeführt.
Das Programm wird mit dem Schritt S71 begonnen, um den letzten Wert des Trägheitsmoments JB vom RAM 50 einzulesen. Der Schritt S71 wird durch den Schritt S72 gefolgt, um zu bestimmen, ob das Trägheitsmoment JB größer als ein vorbestimmter Schwellenwert JBth ist. Dieser Schwellenwert JBth wird auf der Basis eines Ausmaßes des Anstiegs des Trägheitsmoments JB bestimmt, der allgemein stattfindet, wenn das bereifte Rad 14 mit einer Kette versehen wird. Falls das augenblicklich erfaßte Trägheitsmoment JB nicht größer ist als der Schwellenwert JBth, wird eine negative Entscheidung (NEIN) in dem Schritt S72 erhalten, und der Steuerungsablauf geht zu Schritt S74, um ein KETTE-AUFGEZOGEN-Flag auf "0" zurückzusetzen Der Wert "1" dieses KETTE-AUFGEZOGEN-Flags zeigt die Montage einer Kette auf dem Reifen 26 an, während der Wert "0" anzeigt, daß keine Kette auf dem Reifen 26 aufgezogen ist. Falls das Trägheitsmoment JB größer ist als der Schwellenwert JBth, wird eine positive Entscheidung (JA) in Schritt S72 erhalten, und der Schritt S73 wird durchgeführt, um den KETTE-AUFGEZOGEN-Flag auf "1" zu setzen. Daher wird das Programm mit Schritt S73 oder S74 beendet, um den Flag zu setzen oder zurückzusetzen.
Der KETTE-AUFGEZOGEN-Flag ist in dem RAM 50 des Computers 47 vorgesehen, und der Zustand des Flags wird durch eine geeignete Fahrzeug-Steuerungs-Vorrichtung überwacht, die mit dem Computer 47 verbunden ist. Diese Fahrzeug-Steuerungs-Vorrichtung ist dazu ausgebildet, das Fahrzeug unterschiedlich zu steuern, und zwar in Abhängigkeit davon, ob Ketten auf den Reifen 26 der Rader 14 aufgezogen sind.
Als ein Beispiel der Fahrzeug-Steuerungs-Vorrichtung steht eine hintere Lenkwinkel-Steuerungs-Vorrichtung zur Verfügung, die dazu ausgebildet ist, den Lenkwinkel der Hinterräder des Fahrzeuges elektrisch zu steuern. Es wird eine Anwendung des Ketten-Erfassungs-Programms von Fig. 18 auf eine hintere Lenkwinkel-Steuerungs-Vorrichtung beschrieben werden.
Wenn eine Kette auf dem hinteren Reifen 26 des Rades angebracht ist, ist das Spiel zwischen dem Reifen 26 und einem Radkasten der Fahrzeug-Karosserie, der den Reifen 26 abdeckt, kleiner als das, wenn die Kette nicht auf dem Reifen 26 aufgezogen ist. Falls der Lenkwinkel des Hinterrades 14 einheitlich geregelt würde, unabhängig davon, ob der hintere Reifen 26 mit einer Kette ausgestattet ist oder nicht, dann würde die Kette, die auf dem Reifen 26 aufgezogen ist, überaus nahe zu dem Radkasten kommen und könnte mit dem Radkasten in Konflikt kommen. Daher ist die hintere Lenkwinkel-Steuerungs-Vorrichtung dazu ausgebildet, den Lenkwinkel des Hinterrades 14 nicht zu steuern, wenn die Kette auf dem Reifen 26 ausgezogen ist. Alternativ dazu ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, den Hinterrad-Lenkwinkel so zu steuern, daß der Lenkwinkel kleiner ist, wenn die Kette aufgezogen ist, als wenn die Kette nicht aufgezogen ist. Daher wird der Zustand des KETTE-AUFGEZOGEN-Flags von der hinteren Lenkwinkel-Steuerungs-Vorrichtung verwendet, um den Hinterrad-Lenkwinkel in unterschiedlichen Arten zu steuern, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Rad mit einer Kette versehen ist oder nicht.
In dem als nächstes auf Fig. 19 Bezug genommen wird, ist ein weiteres dynamisches Modell des bereiften Rades 14 gezeigt, in dem die gegeneinander drehbare Felge 28 und der Gürtel 30 miteinander durch eine Torsionsfeder 32 und einen Dämpfer 100 verbunden sind, die parallel zueinander angeordnet sind.
Das Modell von Fig. 19 kann in ein sogenanntes "Zwei- Trägheits-Modell" vereinfacht werden, wie dies in der Fig. 20 gezeigt ist.
Die Bezugszeichen, die in der Fig. 20 verwendet werden, stellen das folgende dar:
mR: äquivalente träge Masse (Gewicht) der Felge 28,
mB: äquivalente träge Masse (Gewicht) des Gürtels 30,
KW: Federkonstante der Torsionsfeder 32,
DW: Dämpfungskoeffizient des Dämpfers 100,
xR: äquivalente, lineare Verschiebung der Felge 28,
xB: äquivalente, lineare Verschiebung des Gürtels 30,
xRB: äquivalente, relative, lineare Verschiebung der Felge 28 und des Gürtels 30,
Fd: äquivalente Störung, die auf den Reifen 26 von der Straßenoberfläche ausgeübt wird.
Die äquivalenten trägen Massen (Gewichte) mR, mB der Felge 28 und des Gürtels 30 in dem Modell von Fig. 20 entsprechen in äquivalenter Weise den Trägheitsmomenten JR, JB des Modells von Fig. 19, während die äquivalenten linearen Verschiebungen xR, xB der Felge 28 und des Gürtels 30 in dem Modell von Fig. 20 in äquivalenter Weise jeweils den Integralen der Winkelgeschwindigkeiten ωR, ωB in dem Modell von Fig. 19 entsprechen. Die äquivalente relative lineare Verschiebung XRB in dem Modell von Fig. 20, entspricht in äquivalenter Weise dem Torsionswinkel θRB in dem Modell von Fig. 19. Weiters entspricht die äquivalente Störung Fd in dem Modell von Fig. 20, in äquivalenter Weise dem Störungs-Moment Td in dem Modell von Fig. 19. Es wird eine Ausführungsvariante der Erfindung entsprechend dem Modell von Fig. 20 beschrieben werden.
Das dynamische Modell von Fig. 20 ist durch die folgende Zustandsgleichung (37) dargestellt:
Die obige Zustandsgleichung (37) enthält keinen Parameter, der dem Antriebs- oder Bremsmoment T&sub1; entspricht, das auf die Felge 28 wirkt, und zwar zufolge einer Motorleistung oder einer Bremskraft, da die Gleichung (37) so formuliert ist, daß sie nur variable Parameter umfaßt, wobei eine besondere Aufmerksamkeit auf die schwingenden Bewegungen des Modells von Fig. 20 gelenkt ist. In diesem Zusammenhang kann das Antriebsoder Bremsmoment T&sub1; als ein fester Wert betrachtet werden, der sich von den veränderlichen Parametern unterscheidet, wie etwa den äquivalenten linearen Verschiebungen xR, xB, den ersten Ableitungen xR', XB' und den zweiten Ableitungen xR", xB" den Werten xR, xB, der Federkonstante KW und dem Dämpfungskoeffizienten DW.
Falls die Federkonstante KW und der Dämpfungskoeffizient DW auf (KW + ΔKW) bzw. (DW + ΔDW) zufolge einer Änderung des Luftdrucks des Reifens 26 verändert werden, dann kann die Zustandsgleichung (37) in die folgende Gleichung (38) umgewandelt werden, die einen äquivalenten Zustand des Modells darstellt, in dem eine Störung auf das Modell wirkt, das in seinem normalen Zustand ist:
Falls die äquivalente Störung Fd ebenfalls als ein unbekannter Störungs-Wert behandelt wird, der nicht gemessen werden kann, dann wird die zu schätzende Störung durch die folgende Gleichung (39) ausgedrückt:
Falls die Störung, die durch die zweiten Elemente des rechten Gliedes der obigen Gleichung (39) dargestellt ist, zu schätzen ist, dann wird diese Störung w&sub2; durch die folgende Gleichung (40) dargestellt:
wobei "n" einen Term darstellt, der einen Fehler darstellt, der auftritt, da nur die zweiten Elemente verwendet werden, um die Störung w&sub2; zu schätzen.
Daher stellt die folgende Zustandsgleichung (41) das Modell dar, wenn der Luftdruck des Reifens 26 verändert wird:
Eine Störungs-Erfassungs-Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsvariante beruht auf der obigen Analyse, und sie verwendet eine Störungs-Überwachungs-Einrichtung, um die Störung w&sub2; zu schätzen, um ein Ausmaß der Veränderung des Luftdrucks des Reifens 26 zu erhalten. Die vorliegende Störungs- Erfassungs-Vorrichtung ist wie in der Folge beschrieben aufgebaut.
Die Vorrichtung umfaßt eine Verschiebungs- Geschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung 110, wie sie in dem funktionellen Blockdiagramm von Fig. 21 dargestellt ist. Die Vorrichtung 110 ist dazu ausgebildet, eine äquivalente lineare Verschiebungs-Geschwindigkeit xR' der Felge 28 zu erfassen, und sie ist mit einem Computer 120 verbunden. Die Vorrichtung 110 arbeitet, um die Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge 28 zu bestimmen, indem der Durchgang des Zahnes 16 magnetisch erfaßt wird, der am äußeren Umfang des Rotors 10 vorgesehen ist, wie dies in den vorangegangenen Ausführungsvarianten der Fall ist. Die äquivalente lineare Verschiebungs-Geschwindigkeit XR' wird auf der Basis der bestimmten Winkelgeschwindigkeit ωR berechnet. Wie dies in der Fig. 22 gezeigt ist, enthält der Computer 120 eine CPU 122 als Zentralrecheneinheit, einen ROM 124 als einen ersten Speicher und einen RAM 126 als einen zweiten Speicher. Der Computer 120 ergibt eine Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130, einen Konstanten-Änderungs-Berechner 132, einen Konstanten- Kompensator 134 und einen Beurteilungs-Prozessor 136, wie dies in der Fig. 21 gezeigt ist.
Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130 ist in ihrem Aufbau identisch mit dem Aufbau der Störungs-Überwachungs- Einrichtung 52, die in der ersten Ausführungsvariante verwendet wird, mit folgender Ausnahme:
Falls die Störung, die zu schätzen ist, als w&sub2;' = 0 approximiert wird, dann wird das erweiterte lineare System, das durch die obige Gleichung (41) repräsentiert ist, durch die folgende Gleichung (42) repräsentiert:
Von den physikalischen Werten in der obigen Gleichung (42) kann nur die äquivalente lineare Verschiebungs- Geschwindigkeit XR' der Felge 28 erfaßt werden.
Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130 kann in der gleichen Art wie oben beschrieben formuliert werden, indem die Matrizen in der obigen Gleichung (42) folgendermaßen redefiniert werden:
Im wesentlichen ist die vorliegende Ausführungsvariante so ausgebildet, daß die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130 die äquivalente lineare Verschiebungs-Geschwindigkeit xB' und die äquivalente relative lineare Verschiebung xRB des linearen Systems schätzt, das sich auf die Drehung des bereiften Rades bezieht, und zwar auf der Basis von zumindest der äquivalenten linearen Verschiebungs-Geschwindigkeit xR', die durch den Verschiebungs-Geschwindigkeits-Detektor 110 erfaßt wird. Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130 schätzt auch die Störung w&sub2; in dem linearen System. Es wird verstanden werden, daß der Detektor 110 als eine Vorrichtung zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit der Felge 28 dient.
Die Störung w&sub2;, die durch die Störungs-Überwachungs- Einrichtung 130 so geschätzt wird, wird auf den Konstanten- Änderungs-Berechner 132 angewendet, der dazu ausgebildet ist, ein Ausmaß der Änderung ΔKW der Federkonstanten KW und ein Ausmaß der Änderung ΔDW des Dämpfungskoeffizienten DW, auf der Basis der Störung w&sub2; zu berechnen.
Wie dies oben beschrieben ist, gilt w&sub2; = (ΔDW/mB) (XR' - xB') + (ΔKW/mB)XRB + Fd/mB + n. Diese Gleichung wird dazu verwendet, das Ausmaß der Änderung ΔKW und das Ausmaß der Änderung ΔDW mit dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu berechnen. Eingehender beschrieben, werden die Ausmaße der Änderung ΔKW und ΔDW so bestimmt, daß eine Summe von Quadraten, die durch die folgende Gleichung (43) ausgedrückt werden, minimiert wird, das heißt, so, daß Werte, die durch partielle Differentiation der Summe S nach den entsprechenden Werten der Änderung ΔKW und ΔDW erhalten werden, beide null gemacht werden.
Die Ausmaße der Änderung ΔKW und ΔDW werden berechnet, indem die folgende Gleichung (44) verwendet wird:
wobei
R1(i) = xRB(i)
R2(i) = xR' (i) - xB' (i)
Es wird verstanden werden, daß die Ausmaße der Änderungen ΔKW und ΔDW so bestimmt werden, daß eine Summe von aufeinanderfolgend erhaltenen Quadraten einer Differenz der geschätzten Störung w&sub2; von einem theoretischen approximierten Wert minimiert wird. In der obigen Gleichung (43) ist ein Wert innerhalb der Klammer, die Σ folgt, die oben beschriebene Differenz, und eine Summe der ersten drei Terme, die dem letzten Term "w&sub2;(i)", innerhalb der Klammer vorangehen, ist der oben bezeichnete theoretische approximierte Wert der Störung w&sub2;.
Die Ausmaße der Änderung ΔKW und ΔDW, die durch den Konstanten-Änderungs-Berechner 132 erhalten werden, werden auf den Konstanten-Kompensator 134 angewendet, so daß die Federkonstante KW und die Dämpfungskonstante DW entsprechend den erhaltenen Ausmaßen der Änderung ΔKW und ΔDW kompensiert oder angepaßt werden.
Die angepaßte Federkonstante KW und die Dämpfungskonstante DW, die durch den Konstanten-Kompensator 134 erhalten werden, werden auf den Beurteilungs-Prozessor 136 angewendet, der zunächst Differenzen der angepaßten Federkonstante KW und des Dämpfungskoeffizienten DW von den jeweiligen nominellen Werten berechnet. Diese Differenzen werden als absolute Ausmaße der Änderungen ΔKW und ΔDW verwendet. Dann schätzt der Beurteilungs-Prozessor 136 das Ausmaß der Änderung ΔP des Luftdrucks P des Reifens aus dem nominellen Wert, und zwar auf der Basis der absoluten Ausmaße der Änderung ΔKW und ΔDW, so wie entsprechend der vorherbestimmten Beziehungen zwischen Δ KW, ΔDW und P. Diese Beziehungen werden durch Datentabellen repräsentiert, die in dem ROM 124 des Computers 120 gespeichert sind. Letztlich bestimmt der Prozessor 136, ob das geschätzte Ausmaß der Änderung ΔP des Luftdrucks innerhalb eines tolerierbaren Bereichs gehalten wird, und er aktiviert eine Anzeige-Vorrichtung 138, um eine Anzeige zur Verfügung zu stellen, daß der Luftdruck P des Reifens abnormal ist, falls das geschätzte Ausmaß der Änderung ΔP nicht innerhalb des tolerierbaren Bereichs ist.
Der oben beschriebene Vorgang wird entsprechend einem Programm zur Erfassung eines Reifen-Luftdrucks durchgeführt, das in dem ROM 124 des Computers 120 gespeichert ist. Dieses Programm wird detailliert beschrieben werden, indem auf das Flußdiagramm von Fig. 23 Bezug genommen wird.
Das Programm wird mit dem Schritt S81 begonnen, um die ganze Zahl "i" auf "1" zu setzen, und um die Ausmaße der Änderung ΔKW(i) und ΔDW(i) auf "0" zu setzen. Dann wird der Schritt S82 durchgeführt, um die äquivalente lineare Verschiebungs- Geschwindigkeit xR' (i) der Felge 28 auf der Basis der Ausgabe des Verschiebungs-Geschwindigkeits-Detektors 110 zu berechnen, und um die berechnete Geschwindigkeit xR' (i) im RAM 126 zu speichern. Der Schritt S82 wird vom Schritt S83 gefolgt, um die äquivalente lineare Verschiebungs-Beschleunigung XR"(i) zu berechnen, die eine Differenz zwischen dem augenblicklichen Wert xR' (i) der augenblicklichen Geschwindigkeit und dem letzten Geschwindigkeits-Wert xR' (i-1) ist, der vorher im RAM 126 gespeichert worden ist. Die berechnete äquivalente lineare Verschiebungs-Beschleunigung xR" (i) wird ebenso im RAM 126 gespeichert.
Der Steuerungs-Ablauf geht dann zu Schritt S84, in dem die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130 die Störung w&sub2;(i) schätzt, sowie die äquivalente lineare Verschiebungs- Geschwindigkeit xB' (i) und die äquivalente relative lineare Verschiebung xRB(i) des Gürtels 30, und zwar auf der Basis der äquivalenten linearen Verschiebungs-Geschwindigkeit xR' (i) und der äquivalenten linearen Verschiebungs-Beschleunigung xR" (i). Die geschätzten Werte w&sub2;(i), xB' (i) und xRB(i) werden im RAM 126 gespeichert.
Während nicht nur die äquivalente lineare Verschiebungs- Geschwindigkeit xR' (i), sondern auch die äquivalente lineare Verschiebungs-Beschleunigung xR" (i) verwendet wird, um die Störung w&sub2;(i) und die äquivalente lineare Verschiebungs- Geschwindigkeit xB' (i) und die äquivalente relative lineare Verschiebung xRB(i) zu schätzen, kann auch nur die lineare Verschiebungs-Geschwindigkeit xR' (i) von der Störungs- Überwachungs-Einrichtung 130 verwendet werden.
Die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130 empfängt die äquivalente lineare Verschiebungs-Geschwindigkeit und -Beschleunigung xR' (i), xR" (i) nur, nachdem diese Eingaben xR' (i), xR" (i) durch ein Hochpass-Filter gefiltert worden sind, so daß nur die veränderlichen Komponenten der Geschwindigkeit und der Beschleunigung xR' (i), xR" (i) von der Beobachtungs- Einrichtung 130 verwendet werden.
Dann wird der Schritt S85 durchgeführt, um zu bestimmen, ob die ganze Zahl "i" gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert "N" oder nicht. Falls nicht, dann wird in Schritt S85 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten, und es wird der Schritt S86 durchgeführt, um die ganze Zahl "i" zu erhöhen, um die obigen Schritte S82 - S85 zu wiederholen. Indem diese Schritte S82 - S85 die vorherbestimmte Anzahl "N" von Malen wiederholt werden, wird eine Gesamtheit von "N" Sätzen von xR' (i), xB' (i), w&sub2;(i) und xRB(i) in dem RAM 126 gespeichert, und eine positive Entscheidung (JA) wird in Schritt S85 erhalten. In diesem Fall wird der Schritt S87 durchgeführt, um die Ausmaße der Änderung ΔKW(i) und ΔDW(i) zu berechnen. Insbesonders werden diese Ausmaße der Änderung ΔKW(i) und ΔDW(i) mit Hilfe des Verfahrens der kleinsten Quadrate auf der Basis der "N" Sätze von Daten, wie sie oben beschrieben sind, berechnet. Der Schritt S87 wird vom S88 gefolgt, um die Federkonstante KW und den Dämpfungs- Koeffizienten DW zu kompensieren, die durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung 130 verwendet werden, und zwar auf der Basis der berechneten Ausmaße der Änderung ΔKW(i) und ΔDW(i).
Die Schritte S89 und S90 werden dann durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Luftdruck P des Reifens 26 abnormal ist oder nicht. Detailliert beschrieben wird der Schritt S89 zuerst durchgeführt, um das Ausmaß der Änderung ΔKW der Federkonstanten KW von dem nominellen Wert zu berechnen, und um das Ausmaß der Änderung ΔP des Luftdrucks P vom nominellen Wert zu schätzen, und zwar auf der Basis des berechneten Ausmaßes der Änderung ΔKW. Beispielsweise kann die Schätzung des Ausmaßes der Änderung ΔP entsprechend der folgenden Gleichung durchgeführt werden:
ΔP = A(ΔKW/KW)
wobei, A: Konstante
Alternativ dazu kann die Schätzung des Ausmaßes der Änderung ΔP entsprechend einer vorherbestimmten Beziehung zwischen ΔP und ΔKW durchgeführt werden, die durch eine Datentabelle repräsentiert ist, die im ROM 124 gespeichert ist.
Der Schritt S89 wird durch den Schritt S90 gefolgt, um zu bestimmen, ob das Ausmaß der Änderung ΔP des Luftdrucks P einen vorherbestimmten Schwellenwert ΔPth übersteigt, das heißt, ob der Luftdruck P abnormal ist oder nicht.
Falls das Ausmaß der Änderung ΔP nicht größer ist als der vorherbestimmten Schwellenwert ΔPth, nämlich falls der Luftdruck P normal ist, wird der Schritt S92 zum Informieren der Bedienungsperson des Fahrzeuges über den abnormalen Luftdruck P nicht durchgeführt. In diesem Fall wird eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S90 erhalten, wodurch der Schritt S91 durchgeführt wird, um die ganze Zahl "i" auf "1" zurückzusetzen, und der Steuerungs-Ablauf kehrt zu Schritt S82 zurück, um das Programm erneut durchzuführen. Falls das Ausmaß der Änderung ΔP den Schwellenwert ΔPth übersteigt, wird in Schritt S90 eine positive Entscheidung (JA) erhalten, und der Schritt S92 wird durchgeführt, um die Anzeige-Vorrichtung 138 zu aktivieren, um eine Anzeige zur Verfügung zu stellen, daß der Luftdruck P abnormal ist. In diesem Fall wird die Durchführung des Programms mit Schritt S92 beendet.
Es wird verstanden werden, daß das Programm zur Erfassung des Luftdrucks des Reifens von Fig. 23 so formuliert ist, daß die Ausmaße der Änderung ΔKW und ΔDW jedesmal berechnet werden, wenn die vorherbestimmten "N" Sätze von Daten xR' (i), xB' (i), w&sub2;(i) und xRB(i) im RAM 126 gespeichert worden sind. Das Programm kann jedoch so abgeändert werden, daß die Ausmaße der Änderung ΔKW und ΔDW jedesmal berechnet werden, wenn ein neuer Satz von diesen Daten im RAM 126 gespeichert worden ist, nachdem "N" Sätze von Daten gespeichert worden sind. In diesem Fall wird die obige Gleichung (44) so abgeändert, daß die "N" Sätze von Daten so erneuert werden, daß der zuerst gespeicherte Satz von Daten (der älteste Satz von Daten) durch den zuletzt gespeicherten Satz von Daten (den neu erhaltenen Satz von Daten) ersetzt wird. Ein Beispiel eines auf diese Weise abgeänderten Programms ist in dem Flußdiagramm von Fig. 24 dargestellt. Dieses abgeänderte Programm wird beschrieben werden, mit einer kurzen Erklärung der Schritte, ähnlich denen des Programms von Fig. 23.
Das Programm von Fig. 24 wird mit Schritt S101 begonnen, um die ganze Zahl "i" auf "1" zu setzen, und um nicht nur die Ausmaße der Änderung ΔKW(i) und ΔDW(i), sondern auch die Matrizen LD und LN auf null zu setzen. Die Matrix LD ist durch den linken Term des rechten Gliedes der obigen Gleichung (44) repräsentiert, während die Matrix LN durch den rechten Term des rechten Gliedes der Gleichung (44) repräsentiert ist.
Der Schritt S101 wird durch den Schritt S102 gefolgt, um die äquivalente lineare Verschiebungs-Geschwindigkeit xR' (i) auf der Basis der Ausgabe des Verschiebungs-Geschwindigkeits-Detekors 110 zu berechnen. Der Schritt S103 wird dann durchgeführt, um die äquivalente lineare Verschiebungs-Beschleunigung xR" (i) zu berechnen. Der Schritt S103 wird durch den Schritt S104 gefolgt, in dem die Störungs-Überwachungs-Einrichtung 130 die Störung w&sub2;(i), die äquivalente lineare Verschiebungs-Geschwindigkeit xB' (i) und die äquivalente relative lineare Verschiebung xRB(i) auf der Basis der veränderlichen Komponenten der Geschwindigkeit und der Beschleunigung xR' (i) und xR" (i) schätzt.
Der Steuerungs-Ablauf geht dann zu Schritt S105, um zu dem augenblicklichen Wert der Matrix LD ein Inkrement zu addieren, das auf den augenblicklichen Werten der äquivalenten linearen Verschiebungs-Geschwindigkeiten xR' (i), xB' (i) und der äquivalenten relativen linearen Verschiebung xRB(i) basiert. Der Schritt S106 wird dann durchgeführt, um zu dem augenblicklichen Wert der Matrix LN ein Inkrement zu addieren, das auf den augenblicklichen Werten von xR' (i), xB' (i), xRB(i) und dem augenblicklichen Wert der Störung w&sub2;(i) basiert. Daher sind die Schritte S105 und S016 vorgesehen, um die Matrizen LD und LN zu erneuern. Dann geht der Steuerungs-Ablauf zu Schritt S107, um die Ausmaße der Änderung ΔKW(i) und ΔKW(i) zu berechnen, indem LD und LN in die Gleichung (44) eingefügt werden, und auch, um die Federkonstante KW und den Dämpfungskoeffizienten DW zu kompensieren oder anzupassen, die von der Beobachtungs- Einrichtung 130 verwendet werden, und zwar auf der Basis der berechneten Ausmaße der Änderung ΔKW(i) und ΔDW(i). Der Steuerungs-Ablauf geht dann zu Schritt S108, um die ganze Zahl "i" zu erhöhen, und zu Schritt S108', um zu bestimmen, ob die ganze Zahl "i" größer ist als ein vorherbestimmter Wert "N" oder nicht. Falls nicht, wird eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S108' erhalten, und der Steuerungs-Ablauf geht zurück zu Schritt S102. Falls die ganze Zahl "i" größer ist als "N", dann wird eine positive Entscheidung (JA) in Schritt S108' erhalten, und der Steuerungs-Ablauf geht zu Schritt S109, um zu bestimmen, ob der Luftdruck P abnormal ist oder nicht, in Abhängigkeit von der angepaßten Federkonstante KW, wie sie mit dem nominellen Wert verglichen wird. Falls der Luftdruck P als abnormal befunden wird, dann wird der Schritt S110 durchgeführt, um die Anzeige- Vorrichtung 138 zu aktivieren, um die Bedienungsperson des Fahrzeuges vom abnormalen Luftdruck P zu informieren.
Während die vorliegende Erfindung oben detailliert in ihren augenblicklich bevorzugten Ausführungsvarianten beschrieben worden ist, muß man verstehen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Details der dargestellten Ausführungsvarianten beschränkt ist, sondern mit verschiedenen Änderungen, Abänderungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann geläufig sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der in den folgenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

1. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung zur Erfassung einer Störung, die auf ein bereiftes Rad eines Kraftfahrzeugs wirkt, umfassend eine Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung (10, 12, 18, 45, 82, 110) zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades (14), um eine Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades (14) zu erfassen; und um ein Winkelgeschwindigkeits-Signal auszugeben, gekennzeichnet durch eine Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88, 130), um die Störung, die auf das bereifte Rad (14) wirkt, auf der Basis von zumindest dem Winkelgeschwindigkeits-Signal des bereiften Rades zu schätzen, das durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs- Vorrichtung erfaßt worden ist.

2. Verfahren zum Kompensieren eines Winkelgeschwindigkeits- Signals eines bereiften Rades eines Kraftfahrzeuges, umfassend die folgenden Schritte:

Erhalten eines Ausmaßes der Änderung eines Winkelgeschwindigkeits-Signals des bereiften Rades auf der Basis einer Störung, die auf das Rad wirkt, welche Störung durch eine Störungs-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt worden ist, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist, und die das Ausmaß der Änderung der Winkelgeschwindigkeit bewirkt; und

Kompensieren des Winkelgeschwindigkeits-Signals des bereiften Rades, wie es durch eine Winkelgeschwindigkeits- Erfassungs-Vorrichtung der Störungs-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt worden ist, und zwar auf der Basis des Ausmaßes der Änderung des Winkelgeschwindigkeits-Signals.

3. Verfahren zum Erhalten eines Signals, das ein Ausmaß der Änderung eines Trägheitsmoments eines bereiften Rades eines Kraftfahrzeuges anzeigt, umfassend die folgenden Schritte:

Betätigen einer Störungs-Erfassungs-Vorrichtung, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist, um eine Winkelbeschleunigung des bereiften Rades zu schätzen, sowie eine Störung, die auf das bereifte Rad wirkt; und

Erhalten eines Signals, das ein Ausmaß einer Änderung eines Trägheitsmoments des bereiften Rades anzeigt, entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung und der Winkelbeschleunigung des bereiften Rades.

4. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend einen Drehmoment-Detektor (68) zur Erfassung eines Antriebsmoments oder eines Bremsmoments oder von beiden, die auf das bereifte Rad (14) ausgeübt werden, wobei die Störungs- Überwachungs-Einrichtung (52, 88, 130) die Störung auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades (14) und von mindestens einem der Momente, nämlich dem Antriebsmoment und dem Bremsmoment, schätzt.

5. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiters umfassend Mittel (110), um eine variable Komponente der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades zu erhalten, die durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung (10, 12, 18, 110) erfaßt worden ist, wobei die Störungs-Überwachungs- Einrichtung (130) die Störung auf der Basis von zumindest der variablen Komponente der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades schätzt.

6. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88, 130) entsprechend einem dynamischen Modell des bereiften Rades (14) ausgebildet ist, bei dem eine Felge (28) und ein Gürtel (30) gegeneinander drehbar mit einer Torsionsfeder (32) verbunden sind, wobei die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung (10, 12, 18, 45, 82, 110) die Winkelgeschwindigkeit der Felge erfaßt, und wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung die Störung auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit der Felge schätzt.

7. Verfahren zur Erfassung einer Änderung des Luftdrucks eines bereiften Rades (14) eines Kraftfahrzeuges, umfassend die folgenden Schritte:

Betätigung einer Störungs-Erfassungs-Vorrichtung, wie sie in Anspruch 6 definiert ist, um einen Torsionswinkel zwischen der Felge und dem Gürtel zu schätzen, sowie eine Störung, die auf das bereifte Rad wirkt; und

Erhalten eines Ausmaßes der Änderung des Luftdrucks des bereiften Rades, entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung und dem Torsionswinkel.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Erhaltens eines Ausmaßes der Änderung des Luftdrucks des bereiften Rades umfaßt, daß aufeinanderfolgende normalisierte Werte der Korrelation erhalten werden, jeder als eine Variable, die eine Beziehung zwischen der Störung und dem Torsionswinkel darstellt, indem jeweils Kreuz-Korrelationsfunktionen zwischen der Störung und dem Torsionswinkel, die nacheinander durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung erhalten worden sind, durch die jeweiligen Autokorrelationsfunktionen des Torsionswinkels dividiert werden, die nacheinander durch die Störungs-Überwachungs- Einrichtung erhalten werden, so daß ein augenblicklicher Wert der aufeinanderfolgenden normalisierten Werte der Korrelation auf der Basis eines vorherigen Wertes der aufeinanderfolgenden normalisierten Werte der Korrelation, eines Einflusses eines Produkts eines augenblicklichen Wertes der Störung und eines augenblicklichen Wertes des Torsionswinkels und eines Einflusses eines Quadrats des augenblicklichen Wertes des Torsionswinkels erhalten wird.

9. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 6, weiters umfassend:

ein Mittel (56, 58) zur Erfassung eines Ausmaßes der Änderung eines Trägheitsmoments des bereiften Rades (14); und

ein Mittel (60, 134) zur Kompensation des Trägheitsmoments des bereiften Rades, das als ein Parameter durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52) verwendet wird, auf der Basis des erfaßten Ausmaßes der Änderung des Trägheitsmoments des bereiften Rades.

10. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 9, weiters umfassend:

ein Mittel (56, 58, 132) zum Erfassen eines Ausmaßes der Änderung einer Federkonstanten der Torsionsfeder (32); und

ein Mittel (60, 134) zum Ausgleichen der Federkonstante, die als ein Parameter durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 130) verwendet wird, auf der Basis des erfaßten Ausmaßes der Änderung der Federkonstanten der Torsionsfeder.

11. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 9 und 10, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88, 130) ein Mittel zum Schätzen einer Störung w&sub2; und eines Torsionswinkels θRB zwischen der Felge und dem Gürtel (30) auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge (28) umfaßt, wobei die Vorrichtung weiters eine Konstanten- Änderungs-Erfassungs-Vorrichtung (56, 58, 132) umfaßt, um ein Ausmaß der Änderung ΔK einer Federkonstanten K der Torsionsfeder (32) entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung w&sub2; und dem Torsionswinkel θRB zu erfassen, der durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung geschätzt worden ist,

und wobei die Störung w&sub2; durch die folgende Gleichung definiert ist:

w&sub2; = (-1/JB)Td + (ΔK/JB)θRB

wobei JB: ein Trägheitsmoment des Gürtels (30); und

Td: ein Störungs-Moment, das auf den Gürtel (30) von einer Straßenoberfläche ausgeübt wird, auf der das Kraftfahrzeug fährt.

12. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 11, weiters umfassend ein Luftdruck-Erfassungs-Mittel (62, 136) zur Erfassung eines Ausmaßes der Änderung ΔP des Luftdrucks des bereiften Rades, das dem Ausmaß der Änderung ΔK der Federkonstanten K der Torsionsfeder (32) entspricht, das von der Konstanten-Änderungs- Erfassungs-Vorrichtung erfaßt worden ist, sowie entsprechend einer vorherbestimmten Beziehung zwischen dem Ausmaß der Änderung ΔK und dem Ausmaß der Änderung ΔP.

13. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, weiters umfassend ein Mittel (60, 134) zur Kompensation der Federkonstanten K, die als ein Parameter durch die Störungs- Überwachungs-Einrichtung (52, 88, 130) verwendet wird, auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔK der Federkonstanten K der Torsionsfeder (32), das durch die Konstanten-Änderungs- Vorrichtung erfaßt worden ist.

14. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88) ein Mittel zur Schätzung einer Störung w&sub2; und einer Winkelgeschwindigkeit ωB des Gürtels (30) umfaßt, auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge (28), wobei die Vorrichtung we iters eine Trägheitsmoment-Änderungs-Erfassungs-Vorrichtung (56, 58) erfaßt, um eine Winkelbeschleunigung ωB' des Gürtels auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ωB des Gürtels zu erhalten, die durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung geschätzt worden ist, und um ein Ausmaß der Änderung ΔJB eines Trägheitsmoment JB des Gürtels entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung w&sub2;, die von der Störungs-Überwachungs-Einrichtung erfaßt worden ist, und der Winkelbeschleunigung ωB' des Gürtels zu erfassen,

und wobei die Störung w&sub2; durch die folgende Gleichung definiert ist:

w&sub2; = (-1/JB)Td - (ΔJB/JB)ωB'

wobei Td: ein Störungs-Moment, das auf den Gürtel (30) von einer Straßenoberfläche ausgeübt wird, auf der das Kraftfahrzeug fährt.

15. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 14, weiters umfassend ein Mittel (62) zur Erfassung eines Fremdkörpers, der an einem Reifen (26) des bereiften Rades (14) haftet, auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels (30), das durch die Trägheitsmoment-Änderungs-Erfassungs- Vorrichtung (56, 58) erfaßt worden ist.

16. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, weiters umfassend ein Mittel (62) zur Erfassung einer Kette, die auf dem Reifen (26) des bereiften Rades (14) befestigt ist, auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels (30), das durch die Trägheitsmoment-Änderungs- Erfassungs-Vorrichtung (56, 58) erfaßt worden ist.

17. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-16, weiters umfassend ein Mittel (62) zur Erfassung eines Ausmaßes der Abnützung eines Reifens (26) des bereiften Rades (14) auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB des Gürtels (30), das durch die Trägheitsmoment-Änderungs-Erfassungs-Vorrichtung (56, 58) erfaßt worden ist.

18. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-17, weiters umfassend Kompensations-Mittel (60), um das Trägheitsmoment JB des Gürtels (30) zu kompensieren, das als ein Parameter durch die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88) verwendet wird, auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJB des Trägheitsmoments JB, das durch die Trägheitsmoment-Änderungs- Erfassungs-Vorrichtung (56, 58) erfaßt worden ist.

19. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88) ein Mittel zur Schätzung einer Störung w&sub1; auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge (28) umfaßt, wobei die Vorrichtung weiters eine Trägheitsmoment-Änderungs-Erfassungs- Vorrichtung (56, 58) umfaßt, um eine Winkelbeschleunigung ωR' der Felge auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ωR der Felge zu erhalten, und um ein Ausmaß der Änderung ΔJR eines Trägheitsmoments JR der Felge entsprechend einer Beziehung zwischen der Störung w&sub1;, die durch die Störungs-Überwachungs- Einrichtung erfaßt worden ist, und der Winkelbeschleunigung R' der Felge zu erfassen,

und wobei die Störung w&sub1; durch die folgende Gleichung definiert ist

w&sub1; = - (ΔJR/JR)ωR'.

20. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das bereifte Rad (14) aus einem Rad-Glied (24) und einem Reifen (26) besteht, der an dem Rad-Glied angebracht ist, wobei die Vorrichtung weiters ein Mittel (62) umfaßt, um ein Ersetzen des Rad-Gliedes (24) auf der Basis des Ausmaßes der Änderung ΔJR des Trägheitsmoments JR der Felge (28) zu erfassen, das durch die Trägheitsmoment-Änderungs-Erfassungs-Vorrichtung (56, 58) erfaßt worden ist.

21. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (130) entsprechend einem dynamischen Modell des bereiften Rades (14) ausgebildet ist, in dem eine Felge (28) und ein Gürtel (30) gegeneinander drehbar durch eine Torsionsfeder (32) und einen Dämpfer (100) verbunden sind, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung (10, 12, 18, 110) eine Winkelgeschwindigkeit der Felge erfaßt, und wobei die Störungs- Überwachungs-Einrichtung die Störung auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit der Felge schätzt.

22. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (130) die Winkelgeschwindigkeit der Felge (28) als eine äquivalente, lineare Verschiebungsgeschwindigkeit xR' der Felge verwendet, und eine Störung w&sub2;, eine äquivalente, lineare Verschiebungsgeschwindigkeit xB' des Gürtels (30) und eine äquivalente, relative, lineare Verschiebung xRB zwischen der Felge und dem Gürtel (28, 30) schätzt, und zwar auf der Basis von zumindest der äquivalenten, linearen Verschiebungsgeschwindigkeit xR' der Felge, wobei die Vorrichtung weiters eine Konstanten- Änderungs-Erfassungs-Vorrichtung (132) umfaßt, um ein Ausmaß einer Änderung ΔDW eines Dämpfungskoeffizienten DW des Dämpfers (100) und ein Ausmaß der Änderung ΔKW einer Federkonstanten KW der Torsionsfeder (32) auf der Basis der Störung w&sub2;, der äquivalenten, linearen Verschiebungs-Geschwindigkeit xB', der äquivalenten, relativen, linearen Verschiebung xRB, die durch Störungs-Überwachungs-Einrichtung (130) geschätzt worden ist, und der äquivalenten, linearen Verschiebungs-Geschwindigkeit xR' die durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung (10, 12, 18, 110) erfaßt worden ist, zu erfassen

und wobei die Störung w&sub2; durch die folgende Gleichung definiert ist:

w&sub2; = (ΔDW/mB)(xR' - XB') + (ΔKW/mB)xRB + Fd/mB,

wobei mB: äquivalente, träge Masse des Gürtels (30)

Fd: Störungskraft, äquivalent zu einem Störungs-Moment, das von einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, auf den Gürtel ausgeübt wird.

23. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Konstanten-Änderungs-Erfassungs-Vorrichtung (132) das Ausmaß der Änderung ΔDW des Dämpfungskoeffizienten DW und das Ausmaß der Änderung ΔKW der Federkonstanten KW in einer solchen Weise erfaßt, daß eine Summe von Quadraten einer Differenz der geschätzten Störung w&sub2; von einem theoretischen, approximierten Wert von (ΔDW/mB) (xR' - xB') + (ΔKw/mB)xRB, welche Quadrate in Zeitabständen erhalten werden, im wesentlichen minimiert wird.

24. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88) entsprechend einem dynamischen Modell des bereiften Rades (14) ausgebildet ist, das mit einem Aufhängungs-System des Fahrzeuges verbunden ist, bei dem eine gefederte Masse des Fahrzeuges und das bereifte Rad (14) als eine ungefederte Masse des Fahrzeuges gegeneinander drehbar, miteinander durch das Aufhängungssystem verbunden sind, und bei dem eine Felge (28) und ein Gürtel (30) gegeneinander drehbar, miteinander durch eine Torsionsfeder (32) verbunden sind, wobei die Störungs-Überwachungs-Einrichtung (52, 88) die Störung auf der Basis von zumindest der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades schätzt.

25. Störungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, weiters umfassend eine Verhinderungs-Vorrichtung (80, 82, 84, 86) zur Verhinderung einer Betätigung der Störungs-Überwachungs- Einrichtung (88), wenn eine Differenz zwischen einer Frequenz einer periodischen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades (10) und einer optimalen Frequenz, bei der die Störungs-Überwachungs-Einrichtung die Störung mit einer großen Genauigkeit schätzt, nicht größer ist als ein vorherbestimmter Wert.

26. Störungs-Überwachungs-Einrichtung entsprechend einem der Ansprüche 1, 4-6, 9-25, weiters umfassend:

einen Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor (70) zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs;

ein Geschwindigkeits-Differenz-Berechnungs-Mittel (45) zur Berechnung einer Differenz zwischen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die durch den Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor erfaßt worden ist, und der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, die durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs- Vorrichtung (10, 12, 18, 45, 82, 110) erfaßt worden ist;

einem Schätz-Mittel (45) für die periodische Schwankung, um ein Ausmaß der periodischen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades auf der Basis der Differenz zu schätzen, die durch das Geschwindigkeits-Differenz- Berechnungs-Mittel berechnet worden ist; und

ein Winkgeschwindigkeits-Kompensations-Mittel (45), um die Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades, wie sie durch die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungs-Vorrichtung erfaßt worden ist, auf der Basis des Ausmaßes der periodischen Schwankung zu kompensieren, das durch das Schätzmittel für die periodische Schwankung geschätzt worden ist, wobei die Störungs-Überwachungs- Einrichtung (52) die Winkelgeschwindigkeit des bereiften Rades aufnimmt, die durch das Winkelgeschwindigkeits-Kompensations- Mittel kompensiert worden ist.