JP5250754B2 - センサトランスポンダ及びタイヤ接地長及びタイヤ荷重の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ接地長を計算する方法及びこの方法を使用するセンサトランスポンダに関する。

ドイツ連邦共和国特許第４４０２１３６号明細書から、車両タイヤに設けられるセンサトランスポンダが既に公知であり、加速度センサ及び温度センサを持っている。

米国特許第４，２４６，５６７号明細書から、圧力センサを持つセンサトランスポンダが公知である。

本発明の課題は、タイヤ接地面積が、タイヤと車道との「有効」接触面積として、牽引力特性（力伝達力特性、制動特性）にも撓み仕事による摩擦損失にも重大な影響を及ぼすので、このタイヤ接地面積の簡単で安価な計算を行うことである。更にこれに適した装置を提供する。

この課題は、請求項１の特徴を持つ方法及び請求項４の特徴を持つセンサトランスポンダによって解決される。

本発明の有利な展開は従属請求項に記載されている。

以下の説明において、本発明の特徴及び詳細が、添付図面に関連して実施例により詳細に説明される。個々の変形例において説明される特徴及び関係は、すべての実施例に転用可能である。

図１によれば、タイヤ接地長６を測定するためのトランスポンダ又はセンサトランスポンダ１は、本発明によれば、タイヤ踏面２の内側に取付けられている。トランスポンダ１により、例えば車両に設けられる１つ又は複数の送−受信アンテナ（図示せず）へ、データを無線で伝送することができる。これらのデータは、例えば上位の中央処理装置（図示せず）へ、ディジタル値として又は高周波搬送波に変調される信号（位相、周波数、振幅又は負荷変調）として伝送されることができる。有意義にただし必然的ではなく、特に中央処理装置において、個別データ又は信号の間の比較、及び例えばタイヤ形式、温度、タイヤ圧力等の修正、及び上位のシステムへの伝送を行うことができる。

トランスポンダ１は少なくとも１つの加速度センサ（図示せず）を含んでいる。加速度測定は、例えば容量原理（マイクロメカニクス、ばね−質量面積）、圧電抵抗原理（マイクロメカニクス、ＤＭＳ地震質量）、強誘電原理（磁束変化）、誘導原理（ばね−磁石誘導）、電気力学原理（ばね−電磁石）、又は圧電原理（材料：特に石英、圧電セラミック、又は圧電箔、方法：特に曲げ、軸線方向変形、ねじり又はせん断）に従って行うことができる。

例えば圧電測定原理のように付加的に発電作用する測定原理では、加速度エネルギが付加的にトランスポンダ１へエネルギを供給し、かつ緩衡蓄電池を充電することができる。特に充分なエネルギに達する場合、測定信号を受信アンテナ又は中央処理装置へ伝送することができる。

少なくとも１つの加速度センサは、付加的に信号伝送の開始にも使用可能である。なぜならば、蓄電池を保護するため、走行の際にのみ測定が重要又は有意義だからである。更にセンサトランスポンダ１の角度位置も求め、この検知から交信する送−受信アンテナの最適な重なりの一層有利な時点を求めることができる。

図１によれば、タイヤ９の陥没４は、車輪荷重、車輪形式（寸法、構造、材料等）及びタイヤ内部圧力により決定される。この陥没４は、車道５上に特定のタイヤ接地長６を生じる。

踏面２の内側における取付けにより、トランスポンダ１は、図２に完全な１回転即ち０°〜３６０°の回転角に対して推移７を示されている遠心加速度ａを受ける。これに反し、純理論的にリム３に取付けられるセンサトランスポンダには、図２に同様に示す連続的な推移８の遠心加速度αが作用することになる。

遠心加速度αは公知の次式により計算される。
ａ＝ｖ^２／ｒ
これは、一定な半径ｒ（トランスポンダがリム３に設けられている場合）及び一定な速度ｖにおいて、遠心加速度ａも同様に一定である（加速度推移８）ことを意味する。タイヤ接地長６の範囲では、タイヤ踏面２の内周面又は内側への取付けのため、遠心加速度７はセンサトランスポンダ１に作用しない。なぜならば、ここでは半径ｒが無限大になるからである。センサトランスポンダ１がタイヤ接地長６の範囲へ入ると、半径ｒがまず減少するので、ここで加速度がピークになる。同じことが、タイヤ接地長６の範囲からセンサトランスポンダ１が出る時にも当てはまる。

測定技術的にタイヤ接地長又は接地面積長６は、本発明によれば、図２に示されているセンサトランスポンダ１の遠心加速度７の評価によって、求めることができる。このためまず少なくとも１つの加速度センサにより、加速度ａの時間的又は角度に関係する推移が検出され、対応する電圧推移に変換される。図３及び図４に関連して詳細に説明される閾値評価及び勾配評価を介して、本発明により、完全な１回転に対して速度には無関係なタイヤ接地長６を計算することができる。

それからタイヤ形式の確認から、充分な精度でタイヤ接地面積（接触面積）を計算することもできる。続いてタイヤ内部圧力、温度及びタイヤ接地面積から、別の重要な影響量即ち車輪荷重を計算することができる。

全タイヤ従ってすべての車輪について、これらの個別結果（タイヤ接地長６、車輪荷重、タイヤ接地面積）の比較から、相対的にかつ／又は絶対的に欠陥のあるタイヤ圧力を有利に推論することができる。更に車輪荷重及び車輪接地長６を所定の限界値について検査し、この限界値の超過を記憶し、場合によっては表示することができる。本発明の別の構成では、これらの情報を、例えば機関−伝動装置調節を最適化する動力伝達系統用電子装置、緩衝器−ばね特性を調節する車台用電子装置及び／又は制動係数を合わせる電子制動機に与えることができる。

そのため絶対（時間に関して）又は相対（角に関して）タイヤ接地長６を、ディジタル値として又は高周波搬送波に変調される信号（位相、周波数、振幅又は負荷変調）として、例えば上位の中央処理装置へ伝送することができる。

評価は、例えば図３及び図４に関連して説明するように行うことができる。図３によれば、低域フィルタ特性を持つ直流で可能な加速度センサでは、遠心加速度１０が加速度センサ（出力信号１１）により検出され、比較器閾値１２によりディジタル化される。車道５（図１）の状態に起因する可能性のある重畳された垂直加速度は、図３には示されてない。

比較器の出力信号１３は、アナログ技術（演算増幅器及び／又はＲＣ素子）又はディジタル技術（カウンタ）で実現可能な積分回路１４を制御し、この積分回路１４のタイヤ接地面積で制御される最終値（太い矢印１６により示す）が周期の終わりまで記憶される。比較器出力のそれぞれ正の側辺により、別の積分回路１５が始動され、停止されかつ記憶される。その出力信号（太い矢印１６により示す）はタイヤ９の回転期間の程度である。信号１４と１５の商形成又はこの電圧比は、タイヤ周囲に関する相対タイヤ接地長６を生じ、従ってこの接地長は速度ｖ又は回転数とは無関係である。積分回路１５の代わりに、車輪回転数を計算に利用することもできる。

その代わりに直流では不可能で微分動作する加速度センサの信号評価が図４に示され、同じ又は類似な部材あるいは信号推移は図３と同じ符号を付けられている。加速度センサの出力信号１１は、比較可能なように又は同じように閾値と比較されて評価される。特に再び信号１４と１５の商又は比の形成が行われ、それによりタイヤ接地長６を速度ｖに関係なく求めることができる。

本発明によるこれら両方の方法は、タイヤ接地長６を直接求めるが、タイヤ形式の確認から、充分な精度でタイヤ接地面積（接触面積）も計算可能である。別の重要な影響量である車輪荷重は、タイヤ内部圧力、温度及びタイヤ接地面積から計算可能である。本発明によるセンサトランスポンダ１特にその特別な配置によって、適当なデータを得ることができる。即ちタイヤ接地長６から有利に、タイヤ内部圧力、車輪回転数及び／又は使用されるタイヤ形式に関係して、本発明によりタイヤ接地面積及び車輪荷重も計算することができる。

好ましい完全な分解段階において、センサトランスポンダ１は、少なくとも１つの加速度センサのほかに、なるべく温度及び圧力用のセンサとタイヤに特有なパラメータ用のメモリも含んでいる。

本発明によるセンサトランスポンダ１の重要な特徴及び有利な展開をもう一度以下に説明する。本発明によれば、トランスポンダ１の取付けは、タイヤ９の踏面２の内側で行われる。トランスポンダは、タイヤ接地長６を上述したように測定する少なくとも１つの加速度センサを持っている。更にセンサトランスポンダ１には、タイヤ接地面積を計算するためタイヤに特有なパラメータ用のメモリを統合することができる。更にトランスポンダ１は、選択的にタイヤ圧力監視及び車輪荷重計算用の圧力センサを含んでいる。更に温度を測定しかつ測定値を修正するための温度センサをセンサトランスポンダに設けることもできる。

タイヤにある加速度センサを持つ本発明によるセンサトランスポンダの配置の概略的を示す。 タイヤの回転速度に関係して遠心加速度の推移が示されている線図を示す。 第１の実施形態により低域フィルタ特性を持つ加速度センサにおいてセンサトランスポンダの信号を評価するための５つの別の線図を示す。 本発明の第２の実施形態により微分動作する加速度センサを持つセンサトランスポンダの信号を評価するための５つの線図を示す。

Claims (6)

1. タイヤ接地長（６）を計算する方法であって、少なくとも１つの加速度センサを持つセンサトランスポンダ（１）がタイヤ（９）の踏面（２）の内側に設けられ、加速度センサの信号が閾値と比較されてディジタル化され、該ディジタル化された出力信号（１３）が、該出力信号（１３）の立ち上がりによってタイヤ接地面積で制御される積分回路（１４）と、前記出力信号（１３）の立ち上がりによって始動する別の積分回路（１５）でそれぞれ積分され、前記積分回路（１４） で積分された信号と、前記別の積分回路（１５）で積分された信号との商を得ることで、速度に関係なくタイヤ接地長（６）の算定が行われる、方法。
2. タイヤ接地長（６）からタイヤに特有なパラメータにより、タイヤ接地面積が計算されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. タイヤ接地面積及びタイヤ圧力から車輪荷重が計算されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. タイヤ（９）の踏面（２）の内側に取付けるためのセンサトランスポンダ（１）が、測定データをタイヤ（９）から受信装置へ伝達する装置、少なくとも１つの加速度センサ、タイヤに特有なパラメータ用のメモリ、及び請求項１〜３の１つに記載の方法によりタイヤ接地長（６）を計算する手段を持っている、センサトランスポンダ（１）。
5. センサトランスポンダ（１）が少なくとも１つの圧力センサを持っていることを特徴とする、請求項４に記載のセンサトランスポンダ（１）。
6. センサトランスポンダ（１）が少なくとも１つの温度センサを持っていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のセンサトランスポンダ（１）。

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