DE69233018T2

DE69233018T2 - Reifenluftdruckerfassungsvorrichtung, die eine Resonanzfrequenz verwendet, und Raddrehzahlsensor

Info

Publication number: DE69233018T2
Application number: DE1992633018
Authority: DE
Inventors: Takeyasu Kariya-city Taguchi; Toshiharu Okazaki-city Naito; Hiromi Nagoya-city Tokuda; Yuuichi Kariya-city Inoue; Shusaku Okazaki-city Fujimoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2012-11-11
Also published as: EP0783982A1; EP0578826B1; WO1993010431A1; DE69233018D1; DE69226175T2; EP0578826A4; EP0578826A1; DE69226175D1; EP0783982B1

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reifenluftdruckerfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Luftdruckbedingung eines Fahrzeugreifens.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise wurde als eine Vorrichtung zur Erfassung eines Reifenluftdruckes eine Vorrichtung zur direkten Erfassung des Luftdruckes eines Reifens durch Bereitstellung eines auf einen Druck ansprechenden Elementes, das auf den Luftdruck innerhalb des Reifens anspricht, vorgeschlagen. Bei der Vorrichtung zur direkten Erfassung des Reifenluftdrucks bestehen jedoch die Probleme, daß der Aufbau kompliziert ist und hohe Kosten verursacht, da das auf Druck reagierende Element innerhalb des Reifens vorgesehen werden muß.
Daher wurde auch eine Vorrichtung zur indirekten Erfassung des Luftdruckes des Fahrzeugreifens auf der Grundlage eines Erfassungssignals eines Raddrehzahlsensors, der eine Raddrehzahl der jeweiligen Räder unter Verwendung der Tatsache erfaßt, daß sich der Radius des Reifens ändert (kleiner wird), wenn der Reifenluftdruck geringer wird, vorgeschlagen.
Der Radius des Reifens als zu erfassendem Objekt kann jedoch durch Unterschiede der Reifen aufgrund der Abnutzung ebenso wie durch eine Fahrbedingung, die z. B. das Bremsen, Starten usw. betrifft, beeinflußt werden. Außerdem deformiert sich der Reifenradius von Gürtelreifen (radial tire) wenig in Abhängigkeit von der Änderung des Reifenluftdruckes. (z. B. beträgt die Deformation des Reifenradius näherungsweise 1 mm, wenn der Reifendruck um 1 kg/cm² verringert wird). Daher beinhaltet das Verfahren zur indirekten Erfassung des Reifenluftdruckes auf der Grundlage der Deformation des Reifenradius das Problem, daß eine hinreichend genaue Erfassung nicht sicher bereitgestellt werden kann.
In der JP-A-62-149503 wird ein Raddrehzahlsensor verwendet, und es wird eine natürliche Frequenz nach dem Klopfen gemessen. Eine natürliche Frequenz wird auch in der WO-A1-91-14586 verwendet. Die US-A-4574267 verwendet eine Resonanzfrequenz mit Beschleunigungsmessern und eine Filterbank. Die allgemeine Theorie eines einfachen Vibrationssystems ist z. B. in "Vibration analysis for electronic equipment" von Dave. S. Steinberg, Seite 42, 2.14. The damped free-vibration equation, und Seiten 43– 46, 2.15. Forced vibrations with viscous damping, insbesondere 2.22. auf Seite 45, A dynamic amplification curve for a simple system, erläutert.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme ausgearbeitet und hat die Aufgabe, eine Luftdruckerfassungsvorrichtung bereitzustellen, die den Reifenluftdruck indirekt mit verbesserter Erfassungsgenauigkeit erfaßt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die obige Aufgabe wird durch eine Reifenluftdruckerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Darstellung eines Aufbaus der ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Kennliniendiagramm der Frequenzkennlinien der Beschleunigung einer ungefederten Masse eines Fahrzeugs;
3 ein Kennliniendiagramm, das die Änderung der Resonanzfrequenzen der ungefederten Masse des Fahrzeugs aufgrund der Änderung eines Reifenluftdrucks in Aufwärts- und Abwärts- sowie in Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen darstellt;
4 eine beispielhafte Darstellung eines Prinzips der Erfassung des Reifenluftdrucks in der ersten Ausfüh-rungsform;
5 ein Diagramm mit einer Wellenform einer Ausgangsspannung eines Raddrehzahlsensors;
6 ein Diagramm mit einer Wellenform einer Raddrehzahl v, die auf der Grundlage eines Erfassungssignals des Raddrehzahlsensors berechnet wurde;
7 ein Kennliniendiagramm eines Ergebnisses der Frequenzanalyse der in 6 dargestellten Wellenform der Raddrehzahl v;
8 eine beispielhafte Darstellung zur Erläuterung eines Mittelungsprozesses in der ersten Ausführungsform;
9 ein Kennliniendiagramm eines Ergebnisses der Frequenzanalyse nach Durchführung eines gleitenden Mittelungsprozesses in der ersten Ausführungsform;
10 ein Kennliniendiagramm eines Prozesses einer elektronischen Steuereinheit der ersten Ausführungsform;
11 ein Kennliniendiagramm einer Beziehung zwischen dem Reifenluftdruck und den Resonanzfrequenzen in der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
12 ein Flußdiagramm, das den Unterschied zwischen den Prozessen der zweiten und der ersten Ausführungsform zeigt;
13 eine Darstellung eines Aufbaus der dritten Ausführungsform der Erfindung;
14 ein Flußdiagramm, das den Unterschied zwischen den Prozessen der dritten und ersten Ausführungsform zeigt;
15 eine Darstellung eines Aufbaus der vierten Ausführungsform der Erfindung;
16 eine Darstellung eines Aufbaus der fünften Ausführungsform der Erfindung;
17 ein Flußdiagramm eines Prozesses der elektronischen Steuereinheit der sechsten Ausführungsform;
18 ein Diagramm, das die zeitliche Veränderung der Raddrehzahl zeigt;
19 ein Kennliniendiagramm, das das Auftreten von Spitzen bei verschiedenen der Anzahl der Radumdrehungen pro Zeiteinheit entsprechenden Frequenzen darstellt;
20 eine erläuternde Darstellung zur Diskussion eines Umrisses der Steuerung in der siebten Ausführungsform;
21 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der siebten Ausführungsform;
22 eine erläuternde Darstellung zur Diskussion eines Umrisses der Steuerung in der achten Ausführungsform;
23 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der achten Ausführungsform;
24 eine erläuternde Darstellung zur Diskussion eines Umrisses der Steuerung in der neunten Ausführungsform;
25 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der neunten Ausführungsform;
26 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses eines Umrisses der Steuerung in der zehnten Ausführungsform;
27 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der zehnten Ausführungsform;
28 eine erläuternde Darstellung zur Diskussion eines Umrisses der Steuerung der elften Ausführungsform;
29 ein Kennliniendiagramm einer Häufigkeitsverteilung der Raddrehzahl in der elften Ausführungsform;
30 ein Kennliniendiagramm der vorhergesagten Verstärkungsverteilung einer Reifendrehgradkomponente in der elften Ausführungsform;
31 ein Kennliniendiagramm der elften Ausführungsform mit Frequenzkennlinien, bei denen die Reifendrehgradkomponente entfernt wurde;
32 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der elften Ausführungsform;
33 eine erläuternde Darstellung zur Diskussion der Steuerung in der zwölften Ausführungsform;
34 eine erläuternde Darstellung zur Diskussion eines Umrisses der Steuerung in der zwölften Ausführungsform;
35 eine erläuternde Darstellung zur Diskussion eines Umrisses der Steuerung der zwölften Ausführungsform;
36 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der dreizehnten Ausführungsform;
37 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der dreizehnten Ausführungsform;
38 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen einem Fahrzeuggeschwindigkeitsverhältnis und einem Verstärkungskoeffizienten;
39 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der vierzehnten Ausführungsform;
40 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Verstärkung für jeweilige den Raddrehgeschwindigkeiten pro Zeiteinheit entsprechende Frequenzgrade;
41 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der fünfzehnten Ausführungsform;
42 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der sechzehnten Ausführungsform;
43 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der sechzehnten Ausführungsform;
44 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der siebzehnten Ausführungsform;
45 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der siebzehnten Ausführungsform;
46 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der Anzahl an Daten (SMP) und der Differenz Δf zwischen einer Resonanzfrequenz f_k und einem Unterscheidungswert f_L;
47 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der Anzahl an Mittelungsprozessen (SUM) zur Differenz Δf zwischen einer Resonanzfrequenz f_k und einem Unterscheidungswert f_L;
48 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der achtzehnten Ausführungsform;
49 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der achtzehnten Ausführungsform;
50 ein Flußdiagramm eines Prinzips des Prozesses der neunzehnten Ausführungsform;
51 ein Diagramm einer von der ECU berechneten Wellenform der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Zeitsequenz;
52 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen einer Raddrehzahlvariationsgröße Δv und der Anzahl der Daten (SMP);
53 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen einer Raddrehzahlvariationsgröße Δv und der Anzahl der Mittelungsprozesse (SUM);
54 ein Flußdiagramm des Prozesses der elektronischen Steuereinheit der zwölften Ausführungsform;
55 ein Zeitdiagramm der Beziehung zwischen der Raddrehzahl und einer Resonanzfrequenz der zwölften Ausführungsform;
56 ein Flußdiagramm des Prinzips des Prozesses der einundzwanzigsten Ausführungsform;
57 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der Raddrehzahl, dem Reifenluftdruck und der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse;
58 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen dem Reifendruck des Gürtelreifens und des Winterreifens (stadless tire) und der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse;
59 ein Flußdiagramm eines Prozesses der ECU der zweiundzwanzigsten Ausführungsform;
60 ein Flußdiagramm eines Prozesses der ECU der zweiundzwanzigsten Ausführungsform;
61 ein Flußdiagramm eines Prozesses der ECU der dreiundzwanzigsten Ausführungsform;
62 eine erläuternde Darstellung für den Fall der Unterscheidung der Reifenluftdruckverringerung in Bezug auf die Resonanzfrequenz und den Reifenluftdruck;
63 einen Aufbau einer Reifenluftdruckerfassungsvorrichtung mit dem Aufbau eines Einstellschalters;
64 ein Flußdiagramm des Prozesses der ECU der vierundzwanzigsten Ausführungsform;
65 einen Graphen der Beziehung zwischen einem wirksamen Rollradius und der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse;
66 ein Flußdiagramm des Signalablaufes der elektronischen Steuereinheit der fünfundzwanzigsten Ausführungsform;
67 ein Flußdiagramm des Signalablaufes der elektronischen Steuereinheit der fünfundzwanzigsten Ausführungsform;
68 einen Graphen der Beziehung zwischen dem Reifenluftdruck und der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse;
69 ein Graphen der Beziehung zwischen einem wirksamen Rollradius und der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse;
70 ein Flußdiagramm der Signalverarbeitung der elektronischen Steuereinheit der sechsundzwanzigsten Ausführungsform;
71 ein Flußdiagramm der Signalverarbeitung der elektronischen Steuereinheit der sechsundzwanzigsten Ausführungsform;
72 ein Kennliniendiagramm der Schwankung des Reifenluftdrucks bei derselben Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Last der ungefederten Masse;
73 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der Resonanzfrequenzdifferenz und dem Reifenluftdruck;
74 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz f_MAX und der Resonanzfrequenzdifferenz;
75 ein Kennliniendiagramm einer anderen Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz f_MAX und der Resonanzfrequenzdifferenz; und
76 ein Flußdiagramm der Signalverarbeitung der elektronischen Steuereinheit der siebenundzwanzigsten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Darstellung des Gesamtaufbaus der ersten Ausführungsform.
Wie in 1 gezeigt, sind für jeden Reifen 1a–1d eines Fahrzeugs Raddrehzahlsensoren vorgesehen. Jeder Raddrehzahlsensor weist Zahnräder 2a–2d und Aufnahmespulen 3a–3d auf. Die Zahnräder 2a–2d sind koaxial an einer Drehwelle (nicht gezeigt) der jeweiligen Räder 1a– 1d angebracht und bestehen aus scheibenförmigen magnetischen Körpern. Die Aufnahmespulen 3a–3d sind mit einem vorbestimmten Zwischenraum dicht bei den Zahnrädern 2a– 2d angeordnet, um ein Wechselstromsignal auszugeben, das eine der Drehzahl der Zahnräder 2a–2d und der Reifen 1a –1d entsprechende Periode aufweist. Das von den Aufnahmespulen 3a–3d ausgegebene Wechselstromsignal wird in eine bekannte elektronische Steuereinheit (ECU) 4 eingegeben, die eine Wellengestaltungsschaltung, einen ROM, einen RAM usw. aufweist, so daß eine vorbestimmte Signalverarbeitung, die eine Wellengestaltung enthält, durchgeführt wird. Das Ergebnis dieser Signalverarbeitung wird in einen Anzeigeabschnitt 5 eingegeben, der dem Fahrer die Luftdruckbedingung jedes Reifens 1a–1d anzeigt. Der Anzeigeabschnitt 5 kann die Luftdruckbedingung jedes Reifens unabhängig voneinander oder durch Bereitstellen von nur einer Alarmlampe anzeigen. Er kann einen Alarm durch Einschalten der Alarmlampe, wenn der Luftdruck eines der Reifen unterhalb eines Bezugsluftdruckes liegt, bereitstellen.
Im folgenden wird die Reifenluftdruckerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
Wenn ein Fahrzeug z. B. auf einer befestigten asphaltierten Fahrbahn fährt, sind die Reifen aufgrund feiner Wellen auf der Straßenoberfläche Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärtskräften ausgesetzt. Der Reifen vibriert daher entsprechend in den Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen. In 2 ist eine Frequenzkennlinie der Beschleunigung einer ungefederten Masse des Fahrzeugs während der Reifenvibration dargestellt. Wie in 2 gezeigt, weist die Frequenzkennlinie der Beschleunigung Spitzenwerte an zwei Punkten auf. Punkt a stellt eine Resonanzfrequenz in der Aufwärts- und Abwärts-Richtung der ungefederten Masse des Fahrzeugs dar, und Punkt b stellt eine Resonanzfrequenz in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung der ungefederten Masse des Fahrzeugs dar.
Wenn andererseits der Reifenluftdruck variiert, verändern sich ebenfalls die Resonanzfrequenzen in den Aufwärts-, Abwärts-, vorwärts- und Rückwärts-Richtungen, da der Gummibestandteil des Reifens eine Federkonstante aufweist. Die Federkonstante des Gummiteils des Reifens verringert sich z. B., wie in 3 gezeigt, ebenfalls, wenn sich der Reifenluftdruck verringert, was zu einer Erniedrigung der Resonanzfrequenzen in den Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen führt. Dementsprechend kann die Luftdruckbedingung des Reifens durch Extrahieren zumindest einer der Resonanzfrequenzen in den Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen aus der Vibrationsfrequenz des Reifens erfaßt werden.
Daher werden die Resonanzfrequenzen in den Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen der ungefederten Masse des Fahrzeugs in der vorliegenden Ausführungsform aus einem Erfassungssignal des Raddrehzahlsensors extrahiert. Die Ergebnisse von intensiven Studien, die die Erfinder durchgeführt haben, haben gezeigt, daß der Grund dafür darin liegt, daß das Erfassungssignal des Raddrehzahlsensors eine Frequenzkomponente der Reifenvibration enthält. Als ein Ergebnis der Frequenzanalyse des Erfassungssignals des Raddrehzahlsensors. wurde festgestellt, daß das Erfassungssignal zwei Spitzenwerte (in 4 gezeigt) aufweist, die kleiner werden, wenn sich der Reifenluftdruck verringert.
In den vergangenen Jahren wurden eine wachsende Zahl an Fahrzeugen mit Antiblockiersteuersystemen (ABS) ausgerüstet. Da diese Systeme bereits Raddrehzahlsensoren für jeden Reifen besitzen, kann der Reifenluftdruck ohne zusätzliche Sensoren erfaßt werden. Außerdem wird die Variationsgröße der Resonanzfrequenz meistens durch die Variationen der Reifenfederkonstanten verursacht, die von einer Variation des Reifenluftdrucks herrühren. Daher kann der Reifenluftdruck stabil erfaßt werden, ohne die Abnutzung des Reifens usw. berücksichtigen zu müssen.
In 10 ist ein Flußdiagramm eines durch die ECU 4 auszuführenden Prozesses dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl die ECU 4 für die Räder 1a–1d ähnliche Prozesse durchführt, das Flußdiagramm der 10 den Prozeßablauf für ein einzelnes Rad zeigt. Außerdem sind in der folgenden Erläuterung Zusätze der jeweiligen Bezugszeichen weggelassen. In dem in 10 gezeigten Flußdiagramm ist ein spezielles Beispiel dargestellt, bei dem ein Alarm an den Fahrer ausgegeben wird, wenn erfaßt wird, daß der Reifenluftdruck unterhalb oder gleich dem Referenzwert ist.
In 10 wird im Schritt 100A eine Raddrehzahl v berechnet, indem das von der Aufnahmespule 3 (in 5 gezeigt) ausgegebene Wechselstromsignal zur Bildung eines Pulssignals einer Wellengestaltung unterzogen wird und indem das Pulsintervall durch eine verstrichene Zeitdauer geteilt wird. Wie in 6 gezeigt, enthält die Raddrehzahl v normalerweise eine große Anzahl an hohen Frequenzkomponenten einschließlich der Vibrationsfrequenzkomponente des Reifens. Im Schritt 110A wird bestimmt, ob eine Variationsgröße Δv der berechneten Raddrehzahl v gleich dem oder größer als der Bezugswert v₀ ist. Wenn ΔV gleich dem oder größer als der Bezugswert v₀ ist, wird der Prozeß im Schritt 120A fortgesetzt. Im Schritt 120A wird bestimmt, ob die Periodendauer ΔT, innerhalb der die Variationsgröße Δv der Raddrehzahl v oberhalb des Bezugswertes v₀ gehalten wird, gleich oder größer als eine vorbestimmte Periodendauer t₀ ist. Die Abläufe der oben genannten Schritte 110A und 120A werden verwendet, um zu bestimmen, ob das Erfassungsverfahren der vorliegenden Erfindung bei der derzeitigen Straßenoberfläche zur Erfassung des Reifenluftdrucks verwendet werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Erfassung des Reifenluftdruckes nämlich auf der Grundlage von Variationen der Resonanzfrequenz durchgeführt, die in der Vibrationsfrequenzkomponente des Reifens enthalten ist. Daher können ausreichende Daten zur Berechnung der oben genannten Resonanzfrequenz nicht erhalten werden, wenn die Raddrehzahl v nicht bis zu einer gewissen Größe kontinuierlich verändert wird. Es wird darauf hingewiesen, daß im Vergleich des Schrittes 120A die vorbestimmte Periodendauer ΔT eingestellt wird, wenn die Variationsgröße Δv der Raddrehzahl v gleich dem oder größer als der Bezugswert v₀ ist, und eine Messung der Periodendauer ΔT fortgesetzt wird, wenn die Variationsgröße Δv der Raddrehzahl v wieder gleich dem oder größer als der Bezugswert v0 ist.
Wenn die Antworten der Schritte 110A und 120A positiv sind, wird der Prozeß im Schritt 130A fortgesetzt. Wenn andererseits die Antwort entweder im Schritt 110A oder im Schritt 120A negativ ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 100A zurück. Im Schritt 130A wird eine Frequenzanalysen-Operation (FFT) im Hinblick auf die berechnete Raddrehzahl durchgeführt, und es werden die Zyklen dieser Operation N gezählt. Ein Beispiel für ein Ergebnis der FFT ist in 7 gezeigt.
Wie in 7 gezeigt, werden typischerweise im wesentlichen Zufallsfrequenzkennlinien erhalten, wenn die FFT-Operation mit der durch Fahren des Fahrzeugs auf einer normalen Straße erhaltenen Raddrehzahl durchgeführt wird. Dieses rührt von Unregelmäßigkeiten in den kleinen wellen (Größe und Höhe) der Straßenoberfläche her. Dementsprechend können die Frequenzkennlinien der jeweiligen Raddrehzahldaten variieren. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform zur Unterdrückung der Variation der Frequenzkennlinien soweit wie möglich ein Mittelwert aus den Ergebnissen über mehrere Operations-Zyklen der FFT-Operation ermittelt. Im Schritt 140A wird bestimmt, ob die Anzahl der FFT-Operations-Zyklen N eine vorbestimmte Anzahl n₀ erreicht. Wenn sie die vorbestimmte Anzahl an Zyklen nicht erreicht, werden die Abläufe der Schritte 100A bis 130A erneut ausgeführt. Wenn andererseits die Anzahl der Operations-Zyklen die vorbestimmte Anzahl an Zyklen erreicht, wird der Prozeß im Schritt 150A fortgesetzt, um einen Mittelungsprozeß durchzuführen. Wie in 8 gezeigt, wird dieser Mittelungsprozeß verwendet, um einen den Ergebnissen der jeweiligen FFT-Operationen entsprechenden Mittelwert abzuleiten, von dem ein Mittelwert der Verstärkungen für jeweilige Frequenzkomponenten abgeleitet wird. Mit einem derartigen Mittelungsprozeß können von der Straßenoberfläche abhängige Variationen in den Ergebnissen der FFT-Operation verringert werden.
Der obige Mittelungsprozeß kann jedoch problematisch sein, da die Verstärkungen der Resonanzfrequenzen aufgrund von Rauschen usw. nicht immer die maximalen Spitzen in den Aufwärts-, Abwärts, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen sind. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform im Schritt 160A anschließend an den vorhergehenden Mittelungsprozeß ein gleitender Mittelungsprozeß ausgeführt, wie er unten erläutert ist.
Dieser gleitende Mittelungsprozeß wird durch Ableiten einer Verstärkung Y_n einer n-ten Frequenz anhand der folgenden Gleichung durchgeführt:
Yn = (Yn+1 + Yn–1)/2 (1)
In dem gleitenden Mittelungsprozeß wird nämlich die Verstärkung Yn der n-ten Frequenz als ein Mittelwert aus der Verstärkung der (n + 1)-ten Frequenz, die das Ergebnis der Operation des vorangegangenen Zyklus, als Y_n+1 bezeichnet, war, und der Verstärkung der (n – 1)-ten Frequenz, die vorher als Y_n–1 abgeleitet wurde, abgeleitet. Somit weisen die Ergebnisse der FFT-Operation eine sich sanft verändernde Wellenform auf. Die Ergebnisse der durch diese gleitende Mittelung abgeleiteten Operation ist in 9 gezeigt.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Wellengestaltungsprozeß für vorangehenden gleitenden Mittelungsprozeß nicht spezifiziert ist, und daß dieser einen Tiefpaßfilter für die Ergebnisse der FFT-Operation verwenden kann. Alternativ ist es möglich, eine Differentiationsoperation durchzuführen, um die Drehzahl v vor dem Schritt 130A zu erhalten, und anschließend die FFT-Operation durchzuführen, um das Ergebnis der Differentiationsoperation zu erhalten.
Danach wird im Schritt 170A eine Resonanzfrequenz f_K der ungefederten Masse in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung auf der Grundlage der geglätteten Ergebnisse der FFT-Operation abgeleitet. Danach wird im Schritt 180A eine Erniedrigungsdifferenz (f₀ – f_K) zum Vergleich mit einer vorbestimmten Differenz Δf abgeleitet. Die vorbestimmte Differenz Δf wird auf einen für den Luftreifendruck erlaubten niedrigsten Wert (z. B. 1,4 kg/m²) einge stellt. Man beachte, daß dieser sowohl in Bezug auf die Anfangsfrequenz f₀ als auch zum Normalreifenluftdruck entsprechend eingestellt wird. Dementsprechend wird, wenn im Schritt 180A festgestellt wird, daß die Erniedrigungsdifferenz (f₀ – f_K) gleich oder größer als die vorbestimmte Differenz Δf ist, der Luftreifendruck als unterhalb des erlaubten niedrigsten Wertes liegend betrachtet wird. Somit wird der Prozeß im Schritt 190A fortgesetzt, um auf dem Anzeigeabschnitt 5 einen Alarm an den Fahrer auszugeben.
Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl in der vorherigen Ausführungsform ein Beispiel zur Erfassung von Erniedrigungen des Reifenluftdruckes auf der Grundlage einer Resonanzfrequenz in den Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen dargestellt ist, ist es ebenso möglich, den Reifenluftdruck auf der Grundlage der Resonanzfrequenz in den Aufwärts- und Abwärts-Richtungen oder auf der Grundlage der Resonanzfrequenzen in den Vorwärts-, Rückwärts-, Aufwärts- und Abwärts-Richtungen zu erfassen.
Im folgenden wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Während die obige erste Ausführungsform den Reifenluftdruck erfaßt, wenn er unterhalb des erlaubten niedrigsten Wertes ist, erfaßt die zweite Ausführungsform den Reifenluftdruck an sich.
Daher wird in der zweiten Ausführungsform für jeden Reifen eine Funktion gespeichert, die eine Beziehung zwischen dem Reifenluftdruck und der Resonanzfrequenz anzeigt, wie es in 11 gezeigt ist. Diese Funktion wird verwendet, um die Resonanzfrequenz f_K auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform abzuleiten, und der Reifenluftdruck an sich wird direkt anhand der abgeleite ten Resonanzfrequenz f_K vorhergesagt. In der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich nur Teile des Prozesses der ECU 4 von denen der ersten Ausführungsform, und der Aufbau ist derselbe wie der der ersten Ausführungsform. Daher wird die Erläuterung des Aufbaus weggelassen, und es werden nur sich unterscheidende Abschnitte des Prozesses der ECU 4 erläutert.
In der zweiten Ausführungsform wird nämlich Schritt 180A des Flußdiagramms der ersten Ausführungsform (in 10 gezeigt) zu dem Prozeß der 12 modifiziert.
In 12 wird im Schritt 182B der Reifenluftdruck P gemäß der vorher festgelegten Funktion (11) unter Verwendung der Resonanzfrequenz f_K der ungefederten Masse des Fahrzeugs in den Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen (abgeleitet im Schritt 170A) abgeleitet. Danach wird im Schritt 184B der abgeleitete Reifenluftdruck mit einem erlaubten minimalen Wert P₀ des vorher festgelegten Reifenluftdruckes verglichen. Wenn der abgeleitete Luftdruck P kleiner oder gleich dem erlaubten minimalen Wert P₀ ist, wird der Prozeß im Schritt 190A fortgesetzt.
Es wird darauf hingewiesen, daß in dieser zweiten Ausführungsform der im Schritt 182B für jeden Reifen abgeleitete Reifenluftdruck P direkt auf einem Anzeigeabschnitt angezeigt werden kann.
Im folgenden wird die dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Während die vorangehende erste Ausführungsform den Raddrehzahlsensor als einen Sensor zur Ausgabe eines Signals verwendet, das die Vibrationsfrequenzkomponente des Reifens enthält, verwendet die dritte Ausführungsform einen Beschleunigungssensor zur Ausgabe eines Signals, das die Vibrationsfrequenzkomponente des Reifens enthält. Dieser Sensor 11 ist an einem ungefederten Massenelement (z. B. unterer Arm) des Fahrzeugs (in 13 gezeigt) angeordnet. Er wird als ein Sensor verwendet.
Wie bereits erwähnt, ist es möglich, die Resonanzfrequenzen in den Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen durch Erfassen der Beschleunigung der ungefederten Masse des Fahrzeugs und durch Ausführen einer FFT-Operation mit den Ergebnissen abzuleiten. Zusätzlich hat es den Vorteil, daß die Verarbeitungsabläufe der ECU 4 im Vergleich zu denen der ersten Ausführungsform vereinfacht werden, da das Erfassungssignal direkt der FFT-Operation unterzogen werden kann.
Dementsprechend wird in der dritten Ausführungsform der in 14 gezeigte Prozeß anstelle des Schrittes 100A des Flußdiagramms der 10 ausgeführt. Im Schritt 102 wird nämlich, wie in 14 gezeigt, ein vom Beschleunigungssensor 11 ausgegebenes Beschleunigungssignal eingelesen. Danach wird im Hinblick auf dieses Beschleunigungssignal eine Signalverarbeitung ähnlich derjenigen der oben genannten ersten Ausführungsform durchgeführt.
Im folgenden wird die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Während die vorangehende erste Ausführungsform den Raddrehzahlsensor als einen Sensor zur Ausgabe des Signals verwendet, das die Reifenvibrationsfrequenzkomponente enthält, verwendet die vierte Ausführungsform einen Fahrzeughöhensensor 20 als Sensor zur Erfassung einer relativen Verschiebung zwischen einem Fahrzeugkörper (gefedertes Massenelement) und dem Reifen (ungefedertes Massenelement). Somit kann dieser Sensor verwendet wer den, um die Reifenvibrationsfrequenzkomponente der vierten Ausführungsform auszugeben.
Wenn der Fahrzeughöhensensor 20 verwendet wird (in 15 gezeigt), wird nach einer geeigneten Tiefpaßfilterung zweimal ein Differentationsprozess mit dem Erfassungssignal des Fahrzeughöhensensors 20 durchgeführt. Somit ergibt das Erfassungssignal des Fahrzeughöhensensors ein Signal, das eine relative Beschleunigung zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Reifen darstellt. Dann kann durch Ausführen der Abläufe der Schritte 110A und anschließender Schritte des Flußdiagramms der 10 der Reifenluftdruck aufgrund dieses Signals auf ähnliche Weise wie die vorherige erste Ausführungsform erfaßt werden.
Es kann ein Lastsensor 30 zur Erfassung einer Last zwischen dem Fahrzeugkörper (gefedertes Massenelement) und dem Reifen (ungefedertes Massenelement) und als Sensor zur Ausgabe des Signals verwendet werden, das die Reifenvibrationsfrequenz enthält.
In 16 weist ein Lastsensor 30 ein piezoelektrisches Element auf, das eine der Last entsprechende Ladung erzeugt und innerhalb einer Kolbenstange eines Stoßdämpfers angeordnet ist. Der Lastsensor 30 gibt ein einer Dämpfungskraft des Stoßdämpfers entsprechendes Signal aus. Im Hinblick auf dieses Signal kann der Reifenluftdruck durch Ausführen einer Signalverarbeitung ähnlich wie bei der vorherigen dritten Ausführungsform erfaßt werden.
Im folgenden wird die sechste Ausführungsform erläutert.
Das Ergebnis von Experimenten der Erfinder hat gezeigt, daß das Signal, das die tatsächliche Reifenvibra tionsfrequenzkomponente enthält, ein Rauschsignal enthält. Dieses Rauschsignal entspricht Unausgewogenheiten (verursacht durch ungleiche Abnutzung, Stehwellen-Phänomen usw.) des Reifens, die ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz sind, die der Anzahl der Umdrehungen des Rades während einer Einheitsperiode zusätzlich zur Resonanzfrequenz der ungefederten Masse in den Aufwärts- und Abwärts- oder Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen entspricht. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse in den Aufwärts- und Abwärts- oder Vorwärts und Rückwärts-Richtungen, die aus dem Signal extrahiert wird, das die Reifenvibrationsfrequenzkomponente enthält, in den obigen Ausführungsformen gering. Es ist daher schwierig zu sagen, daß eine zufriedenstellende Erfassungsgenauigkeit immer bereitgestellt werden kann. Daher sind weitere Verbesserungen bezüglich der Erfassungsgenauigkeit wünschenswert.
Die sechste bis fünfzehnte Ausführungsform erreichen die Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit im Hinblick auf das obige Problem.
In der sechsten Ausführungsform werden die Abläufe der 17 durchgeführt. Zunächst sind die Schritte 1000F–1200F die selben wie die Schritte 100A–120A der 10.
Im Schritt 1300F wird jedoch das Raddrehzahlvariationsverhältnis A auf der Grundlage der Variationsgröße Δv₂ der Raddrehzahl v innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer t₀₂ (t₀₂ >> ΔT) abgeleitet, wie es in 18 gezeigt ist.
A = Δv2/t02 (2)
Wenn das Raddrehzahlvariationsverhältnis A abgeleitet ist, wird es im Schritt 1400F mit einem vorbestimmten Wert A0 verglichen. Die Abläufe in den Schritten 1300F und 1400F werden durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Änderung Δv₂ der Raddrehzahl v innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer t₀₂ (t₀₂ >> T) eine Erfassung des Reifenluftdrucks mit dem Erfassungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht. wenn nämlich die Änderung Δv₂ der Raddrehzahl v gering ist, erscheinen die Spitzen (im folgenden als "Reifendrehgradkomponenten" bezeichnet) als der Grad (ganzzahliges Vielfaches) der Frequenz, die die Anzahl der Radumdrehungen innerhalb der Einheitszeitdauer darstellt, wie es in 19 gezeigt ist. Wenn die Reifendrehgradkomponente größer als die Resonanzfrequenzkomponente ist, besteht die Möglichkeit, Fehler bezüglich der Resonanzfrequenzkomponente zu machen. Daher kann die Reifendrehgradkomponente nicht entfernt werden, wenn sich die Raddrehzahl v nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer oberhalb einer gewissen Größe ändert.
Wenn im Schritt 1400F beurteilt wird, daß das Raddrehzahlvariationsverhältnis A gleich dem oder größer als der vorbestimmte Wert A₀ ist, wird der Prozeß im Schritt 1500A fortgesetzt. wenn andererseits festgestellt wird, daß das Raddrehzahlvariationsverhältnis A kleiner als der vorbestimmte Wert A₀ ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 1000F zurück. Danach werden in den Schritten 1500F– 1900F ähnliche Abläufe wie die der Schritte 130A–170A durchgeführt.
Im Schritt 2000F wird die Resonanzfrequenz f_K mit einem oberen Grenzwert f_H der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und einem unteren Grenzwert f_L der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse verglichen. Der obere Grenzwert f_H und der untere Grenzwert f_L werden entsprechend dem erlaubten oberen und unteren Grenzwert für den Reifenluftdruck eingestellt (z. B. oberer Grenzwert beträgt 2,5 kg/cm², und der untere Grenzwert beträgt 1,4 kg/cm²). Wenn die Resonanzfrequenz f_K als gleich oder größer als der obere Grenzwert der Resonanzfrequenz beurteilt wird, wird der Reifenluftdruck als außerhalb des erlaubten oberen Wertes liegend betrachtet. Wenn andererseits die Resonanzfrequenz f_K als gleich oder kleiner als der untere Grenzwert der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse beurteilt wird, wird der Reifenluftdruck als niedriger als der erlaubte untere Grenzwert liegend betrachtet. In beiden Fällen wird der Prozeß im Schritt 2100F fortgesetzt, um dem Fahrer über den Anzeigeabschnitt 5 einen Alarm auszugeben.
In der sechsten Ausführungsform kann die Reifendrehgradkomponente, die während eines kleinen Geschwindigkeitsvariationsverhältnisses A vorkommt, eliminiert werden, da die FFT-Operation zur Ableitung der Reifenvibrationsfrequenzkomponente nur durchgeführt wird, wenn das Drehzahlvariationsverhältnis A gleich oder größer als der vorbestimmte Wert A₀ ist.
Im folgenden wird die siebte Ausführungsform erläutert.
Während die Resonanzfrequenz f_K nur abgeleitet wird, wenn das Raddrehzahlvariationsverhältnis A gleich oder größer als der vorbestimmte Wert A₀ ist, wird die Resonanzfrequenz f_K abgeleitet, wenn sich die Variationsgröße Δv₃ von einer der zuvor abgeleiteten Variationsgrößen unterscheidet. Die Resonanzfrequenz f wird dann mit einer FFT-Operation durchgeführt, wie es in der siebten Ausführungsform der 20 gezeigt ist.
Die Abläufe der Schritte 1300F und 1400F in dem Flußdiagramm der sechsten Ausführungsform (in 17 dargestellt) werden wie in 21 gezeigt modifiziert.
In 21 wird im Schritt 1310G die Variationsgröße Änderung Δv₃ der Raddrehzahl v innerhalb der Einheitszeitdauer t₀₃ abgeleitet. Im Schritt 1311G wird die Variationsgröße Δv₃(N) der Raddrehzahl v, die im Schritt 1310G als N-te Raddrehzahl abgeleitet wird, mit den Variationsgrößen v₃(1)–v₃(N – 1) der Raddrehzahl v, die im Schritt 1310G in den 1-sten–(N – 1)ten Zyklen abgeleitet werden, verglichen. Wenn sie nicht gleich einer dieser Variationsgrößen ist, wird der Prozeß im Schritt 1500A fortgesetzt, um die FFT-Operation durchzuführen. Wenn sie jedoch gleich einer dieser Variationsgrößen ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 1000F zurück. Daher wird im Schritt 1500A dieser Ausführungsform die Reifenvibrationsfrequenzkomponente einer FFT-Operation unterzogen und besitzt Raddrehzahlvariationsgrößen Δv₃, die sich alle voneinander unterscheiden. Somit besitzt die in der Reifenvibrationsfrequenzkomponente auftauchende Spitze die Resonanzfrequenzkomponente der ungefederten Masse in den Vorwärts- und Rückwärts- oder Aufwärts- und Abwärts-Richtungen, die in der selben Frequenz erscheinen. Die bei unterschiedlichen Frequenzen erscheinenden Reifenrotationsgradkomponenten werden durch die im Schritt 1500F und anschließender Schritte durchgeführte FFT-Operation entfernt.
Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl die FFT-Operation durchgeführt wird, wenn sich die Variationsgröße Δ v₃(N) von jeder der Variationsgrößen Δv₃(1)–Δv₃(n – 1), die bis zur N-ten Operation in der siebten Ausführungsform abgeleitet werden, unterscheidet, es möglich ist, die FFT-Operation nur durchzuführen, wenn sich eine mittlere Raddrehzahl v_C(N) während der vorbestimmten Zeit dauer t₀₃, die in der N-ten Operation abgeleitet wird, von jeder der mittleren Raddrehzahlen v_c(1)–v_{c(N – 1)}, die bis zur N-ten Operation abgeleitet werden, unterscheidet.
Im folgenden wird die achte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
In der vorherigen sechsten und siebten Ausführungsform wird die FFT-Operation nach der Verarbeitung zur Entfernung der Reifenrotationsgradkomponente durchgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Reifenrotationsgradkomponente nach der FFT-Operation entfernt.
Die Verstärkung der Reifenvibrationsfrequenzkomponente und die Verstärkung der Reifenrotationsgradkomponente werden durch die Fahrbahnoberflächenbedingung beeinflußt. Wenn nämlich wie in 22 gezeigt, das Fahrzeug auf einer rauhen Fahrbahn wie z. B. einer unbefestigten Fahrbahn fährt, wird die Verstärkung der Reifenvibrationsfrequenzkomponente groß, und die Verstärkung der Reifenrotationsgradkomponente wird ebenfalls groß. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform für die durch die FFT-Operation abgeleiteten Reifenvibrationsfrequenzkomponenten der Mittelungsprozeß nur durchgeführt, wenn die maximale Verstärkung v_a in ein vorbestimmtes Frequenzband f_b innerhalb eines vorbestimmten Bereiches v_MAX–v_MIN fällt. Daher sind die sich aus der FFT-Operation ergebenden Verstärkungen, die zur Durchführung der Mittelungsprozesse verwendet werden, konsistent, und der Einfluß der Reifenrotationsgradkomponente nach dem Mittelungsprozeß wird gering.
In der achten Ausführungsform werden die Abläufe 1300F–1600F des Flußdiagramms der sechsten Ausführungs form der 17 zu den in 23 gezeigten Abläufen modifiziert.
In 23 wird im Schritt 1321H nach Durchführen der FFT-Operation im Schritt 1320H beurteilt, ob die maximale Verstärkung v_a, die unter den durch die FFT-Operation abgeleiteten Reifenvibrationsfrequenzkomponenten vorhanden ist, zwischen einem oberen Grenzwert v_MAX und einen unteren Grenzwert v_MIN fällt. Wenn die Antwort negativ ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 1000F zurück. Wenn die Antwort positiv ist, wird der Prozeß im Schritt 1322H fortgesetzt. Im Schritt 1322H wird die Anzahl der Zeitpunkte N_A, zu denen eine positive Antwort erhalten wird, d. h. die Anzahl der Ergebnisse der FFT-Operationen, bei denen die maximale Verstärkung v_a innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen Grenzwert v_MAX und dem unteren Grenzwert v_MIN liegt, inkrementiert. Dieser Zähler N_A zählt nur die sich aus der FFT-Operation ergebenden Reifenvibrationsfrequenzkomponenten, deren maximale Verstärkung v_a zwischen dem oberen Grenzwert v_MAX und dem unteren Grenzwert v_MIN liegt. Danach wird im Schritt 1323H beurteilt, ob die Anzahl N_A der positiven Antworten den vorbestimmten wert N_B erreicht oder nicht. Eine negative Antwort führt zu einer Rückkehr des Prozesses zum Schritt 1000. Wenn die Antwort jedoch positiv ist, wird der Prozeß im Schritt 1700F fortgesetzt. Somit werden die Daten während des Fahrens auf einer rauhen Fahrbahn entfernt, so daß der Einfluß der Reifenrotationsgradkomponente mit großen Spitzen unterdrückt werden kann.
Daher entfernt die achte Ausführungsform die durch die FFT-Operation abgeleitete Reifenvibrationsfrequenzkomponente, wenn die maximale Verstärkung va nicht innerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes fb innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen Grenzwert v_MAX und dem unteren Grenzwert v_MIN liegt, und führt den Mittelungspro zeß nur für diejenigen Reifenvibrationsfrequenzkomponenten durch, deren maximale Verstärkung v_a zwischen dem oberen Grenzwert v_MAX und dem unteren Grenzwert v_MIN liegt.
Im folgenden wird die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die vorliegende Ausführungsform entfernt die Reifenrotationsgradkomponenten durch Elimination äußerst großer (oder kleiner) Daten durch Multiplizieren einer Rate K_i der maximalen Verstärkung v_a, die innerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes fb liegt, und der vorbestimmten Verstärkung v₀, mit den Reifenvibrationsfrequenzkomponenten, die sich aus der FFT-Operation ergeben.
In der neunten Ausführungsform werden die Schritte 1300F–1500F des Flußdiagramms der sechsten Ausführungsform der 17 zu den Abläufen der 25 modifiziert.
In 25 wird im Schritt 1330I die FFT-Operation durchgeführt. Danach wird im Schritt 1331I ein Koeffizient xi als Rate des maximalen Wertes zwischen der Verstärkung v_a, die innerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes fb liegt, und einer vorbestimmten Verstärkung v₀ erhalten. Dieser wird daher auf der Grundlage der im Schritt 1330I durchgeführten FFT-Operation erhalten.
Ki = v0/va (3)
Danach wird im Schritt 1332I der Koeffizient Ki mit der Reifenvibrationsfrequenzkomponente, die sich aus der FFT-Operation ergibt, multipliziert, um die Ergebnisse der FFT-Operation zu korrigieren. Wenn die Korrektur beendet ist, wird die Anzahl der Zyklen der FFT-Operationen im Schritt 1333I gezählt, wonach der Prozeß im Schritt 1600F fortgesetzt wird. Somit werden alle maximalen Verstärkungen va gleich v₀, und es gibt keine äußerst großen (oder kleinen) Daten.
Im folgenden wird die zehnte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Die vorherige achte und neunte Ausführungsform verringern den Einfluß der Reifenrotationsgradkomponente unter Verwendung der statistischen Natur des Mittelungsprozesses nach der FFT-Operation. Die zehnte Ausführungsform besitzt das Merkmal, daß die Reifenrotationsgradkomponente von dem Ergebnis der FFT-Operation. Die zehnte Ausführungsform verwendet nämlich die Tatsache, daß die Reifenrotationsgradkomponente notwendigerweise innerhalb ei- nes Frequenzbereiches vorhanden ist, und daß der Frequenzbereich dem Variationsbereich der Raddrehzahl oder einer ganzzahligen Vielzahl davon entsprechen muß.
Wie in 26 gezeigt, wird z. B. angenommen, daß der Raddrehzahlvariationsbereich innerhalb einer bestimmten Zeitdauer T₀ innerhalb eines Bereiches von a(min)– b(max) der 26(a) fällt. Eine Ableitung der Raddrehzahlen a und b (in 26(b)) entsprechenden Frequenzen A und B bedarf einer Verbindung zwischen den Werten p und q, da die Ergebniswerte der FFT-Operation mit den Frequenzen A und B einer geraden oder gekrümmten Linie korrespondieren können. Somit wird der durch die gebrochene Linie in 26(c) dargestellte Abschnitt zwischen p und q eliminiert. Ein derartiger Prozeßfolge wird im folgenden als "Interpolation" bezeichnet.
Daher werden in der zehnten Ausführungsform die Schritte 1300F–1500F des Flußdiagramms der sechsten Ausführungsform (in 17 gezeigt) durch die Abläufe der 27 modifiziert.
In 27 werden im Schritt 1340J ein minimaler Wert a und ein maximaler Wert b der Variation der Raddrehzahl innerhalb der bestimmten Zeitdauer T_D abgeleitet. Danach werden im Schritt 1341) die Frequenzen A und B, die dem vorherigen minimalen Wert a und maximalen Wert b entsprechen, abgeleitet. Im Schritt 1342) wird die FFT-Operation durchgeführt. Da die Reifenrotationsgradkomponenten innerhalb des Frequenzbereiches von A – B vorhanden sind, wird eine Interpolation durch Verbinden der sich aus FFT-Operation ergebenden Werte q und p bei den Frequenzen A und B durch eine gerade Linie im Schritt 1343) durchgeführt. Somit kann die Verstärkung der Reifenrotationsgradkomponenten, die in dem Frequenzbereich von A – B vorhanden sind, verringert werden. Danach wird die Anzahl der Zyklen der FFT-Operation im Schritt 1344 gezählt, und der Prozeß wird im Schritt 1600F fortgeführt.
Im folgenden wird die elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Bei der elften Ausführungsform wird die Interpolation der obigen zehnten Ausführungsform mit höherer Genauigkeit ausgeführt. In der zehnten Ausführungsform wird nämlich die Verteilung der Raddrehzahlhäufigkeit A_i, die in dem Raddrehzahlbereich zwischen dem maximalen Wert b und dem minimalen wert a liegt und sich innerhalb der Zeitdauer TD ändert, wie in 28(a) und (b) gezeigt abgeleitet. Die Verteilung der Raddrehzahlhäufigkeit A_i wird durch Sortieren der Geschwindigkeiten innerhalb des Raddrehzahlbereiches von a–b von klein nach groß (oder von groß nach klein) abgeleitet. Danach wird die Anzahl der Datenpunkte, die von gleichen Raddrehzahlen genommen werden, gezählt. Hier ist, wie in Bezug auf die zehnte Ausführungsform erläutert, die Reifenrotationsgradkomponente, die durch die FFT-Operation abgeleitet wird, in nerhalb des Frequenzbereiches zwischen A und B der den Raddrehzahlvariationen von a–b entspricht, vorhanden. Die Verteilung der Verstärkung der Reifenrotationsgradkomponente besitzt eine ähnliche Beziehung zur Häufigkeitsverteilung der Raddrehzahl. Da die Reifenrotationsgradkomponente aus der Anzahl der Rotationen des Rades innerhalb einer Einheitszeitdauer ersichtlich ist, kann die Raddrehzahl, die die größte Häufigkeit besitzt, als Anzahl der Rotationen des Rades innerhalb der Einheitszeitdauer betrachtet werden.
Danach wird der Koeffizient K_i (der der Koeffizient zur Wandlung der Raddrehzahlhäufigkeit A_i in den FFT-Wert v_i bei der der Raddrehzahl entsprechenden Frequenz ist) mit der Raddrehzahlhäufigkeit A_i multipliziert, um die Verteilung der Verstärkungen der Reifenrotationsgradkomponenten vorherzusagen (siehe 29 und 30). Anschließend wird, wie in 31 gezeigt, durch Subtrahieren der vorhergesagten Verteilung der Verstärkungen der Reifenrotationsgradkomponenten von dem Ergebnis der FFT-Operation innerhalb des Frequenzbereiches von A–B der Einfluß der Reifenrotationsgradkomponenten eliminiert. In Folge dessen kann eine Interpolation zwischen den sich ergebenden werten q und p der FFT-Operation innerhalb des Frequenzbereiches von A–B ausgeführt werden.
Der vorangehende Prozeß ist in einem Flußdiagramm in der 32 dargestellt. In 32 wird im Schritt 1350K eine maximale Raddrehzahl b und eine minimale Raddrehzahl a innerhalb der Zeitdauer T_D abgeleitet, und die Ergebnisse werden in der ECU gespeichert. Danach werden im Schritt 1351K die gespeicherten sich ergebenden Raddrehzahlen von klein nach groß (oder von groß nach klein) sortiert und die Anzahl der äquivalenten Drehzahlen gezählt, um die Raddrehzahlhäufigkeit A_i zu erhalten.
Danach wird im Schritt 1352K die der Raddrehzahl entsprechende Frequenz abgeleitet. Im Schritt 1353K werden die Verstärkungen (v_i) der Reifenrotationsgradkomponenten aus der Verteilung der Raddrehzahlhäufigkeit A_i abgeleitet. Dieses wird durch Multiplizieren des Koeffizienten K_i mit der Verteilung der Raddrehzahlfrequenz A_i, die zuvor im Schritt 1351 erhalten wurde, durchgeführt. Anschließend wird im Schritt 1354K die FFT-Operation durchgeführt. Im Schritt 1355K werden die im Schritt 1353K abgeleiteten Verstärkungen der Reifenrotationsgradkomponente von dem sich ergebenden Wert (v_i) der FFT-Operation innerhalb des Bereiches A–B subtrahiert, um einen korrigierten wert (v_i') der FFT-Operation abzuleiten.
Die sich ergebenden Werte der FFT-Operation, von denen die Reifenrotationsgradkomponenten entfernt sind, sind in 31 dargestellt. Im Schritt 1356K wird die Anzahl der FFT-Operationszyklen gezählt. Danach wird der Prozeß im Schritt 1600F fortgeführt.
Im folgenden wird die zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die vorherige elfte Ausführungsform entfernt die Reifenrotationsgradkomponente durch genaue Subtraktion der Verstärkungen der Reifenrotationsgradkomponente von dem Ergebnis der FFT-Operation auf der Grundlage der Zusammensetzung der Häufigkeitsverteilung der Raddrehzahl. Die zwölfte Ausführungsform nähert die Häufigkeitsverteilung der Raddrehzahl mit einer geeigneten Zusammensetzung an und subtrahiert die angenäherte Zusammensetzung von dem Ergebnis der FFT-Operation.
Wie in 33(a) und (b) gezeigt, ist die Art der Ableitung der Häufigkeitsverteilung als Raddrehzahl von a bis b dieselbe wie die der elften Ausführungsform. Hier wird die am häufigsten vorkommende Raddrehzahl als c angenommen, und die Häufigkeitsverteilung wird durch ein Dreieck abc', wie in 33(c) gezeigt, angenähert. Danach werden, wie in 34 und 35 gezeigt, durch Multiplikation des vorbestimmten Koeffizienten Ki mit dem Dreieck abc' vorhergesagte Verstärkungen (vi) der Reifenrotationsgradkomponenten abgeleitet. Durch Subtrahieren der abgeleiteten vorhergesagten Verstärkungen von den sich ergebenden Werten der FFT-Operation (v_i) werden die Reifenrotationsgradkomponenten entfernt.
Es wird darauf hingewiesen, daß auf das Flußdiagramm verzichtet wird, da es im wesentlichen dasselbe wie das der elften Ausführungsform ist.
Andererseits kann bei der zwölften Ausführungsform durch Verwendung der am häufigsten vorkommenden Raddrehzahl c ein Mittelwert der Raddrehzahlvariation a–b verwendet werden, ohne die Reifenrotationsgradkomponente zu entfernen. Außerdem können anstelle der Annäherung der Raddrehzahlhäufigkeitsverteilung durch ein Dreieck abc' statistische Verteilungen wie z. B. eine Normalverteilung, eine Gauß-Verteilung usw. verwendet werden.
Im folgenden wird die 13. Ausführungsform mit Bezug auf die 36 und 37 erläutert. Die Schritte 101M– 104M sind die selben wie die der ersten Ausführungsform. Im anschließenden Schritt 105M wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v auf der Grundlage der Raddrehzahl v, die für den FFT-Operationsprozeß verwendet wird, abgeleitet. Die nach der Initiierung des Prozesses abgeleitete Fahrzeuggeschwindigkeit v wird in dem RAM als Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ gespeichert. Die Fahrzeuggeschwindigkeit. V wird abgeleitet, um zusätzlich zur Reifenvibrationsfrequenzkomponente eine zentrale Geschwindigkeitskomponente der Raddrehzahl v bereitzustellen. Im anschließenden Schritt 106M wird bestimmt, ob das Flag F auf "1" gesetzt ist oder nicht, wobei das Flag F auf das Ausschalten eines Zündschalters hin auf "0" zurückgesetzt wird. Daher wird im ersten Ablauf nach Einschalten des Zündschalters die Abfrage im Schritt 106M verneint, um den Prozeß im Schritt 107M fortzusetzen.
Im Schritt 107M wird die ursprünglich sofort nach dem Start abgeleitete Fahrzeuggeschwindigkeit V0 einer Frequenzwandlung unterzogen, um eine Primärfrequenz zu erhalten. Diese Primärfrequenz entspricht der Anzahl der Radrotationen innerhalb einer Zeitdauer und wird verwendet, um Frequenzen entsprechend Graden bis zu i durch integrales Multiplizieren der Primärfrequenz zu erhalten. Im anschließenden Schritt 108M werden die Verstärkungen JV₁ – JV_i der Reifenrotationsgradkomponenten auf der Grundlage der Ergebnisse der FFT-Operation in den RAM eingelesen. Danach wird im Schritt 109M das Flag F auf "1" gesetzt und der Prozeß kehrt zum Schritt 101M zurück. Das Flag F wird zu "1" gesetzt, um die Ausführung der Abläufe 107M und 108M auf ein Mal sofort nach dem Starten zu begrenzen.
In dem Ablauf der zweiten und aufeinanderfolgender Zyklen wird der Prozeß direkt im Schritt 110M fortgesetzt, da das Flag F auf "1" gesetzt ist. Somit wird im Schritt 107M eine Fahzeuggeschwindigkeitsrate (v/v₀), die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ bezogen ist, abgeleitet. Im Schritt 111M werden Verstärkungskoeffizienten K₁– K_i durch Auslesen der Verstärkungskoeffizienten in Ausdrücken der Fahrzeuggeschwindigkeitsrate (V/V₀) aus einer in 38 gezeigten Funktion, die vorher in der ECU 4 gespeichert wurde, abgeleitet. Im Schritt 112M werden Verstärkungen auf der Grundlage der bestimmten Verstärkungskoeffizienten K₁ – K_i und den Verstärkungen der Reifenrotationsgradkomponenten JV₁– JV_i, die im Schritt 108M ausgelesen werden, abgeleitet. Danach werden im Schritt 113M die Verstärkungen dV₁– dV_i von den Ergebnissen der FFT-Operation subtrahiert, um den Einfluß der Reifenrotationsgradkomponente zu eliminieren. Die Abläufe in und nach dem Schritt 114M sind ähnlich wie die der vorherigen Ausführungsformen.
Die obige Ausführungsform kann die Operationsprozeßzeitdauer verkürzen. Dieses erfolgt durch Ableiten der Verstärkungen der Radrotationsgeschwindigkeitsgradkomponenten in Zeiteinheiten aus einer Funktion, die die Verstärkung der Gradkomponente der Radrotationsgeschwindigkeitsgradkomponente in Einheiten der Zeitdauer (T), die ursprünglich zu Beginn des Prozesses abgeleitet wurde, die Fahrzeuggeschwindigkeitsrate, die im anschließenden Prozeß abgeleitet wird, und die ursprünglich abgeleitete Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ betrifft.
Im folgenden wird die 14. Ausführungsform mit Bezug auf das Flußdiagramm der 39 erläutert.
Die Erläuterung der Abläufe in und vor dem Schritt 205N werden weggelassen, da sie denen der Schritte 101M– 105M der 13. Ausführungsform ähneln. Im Schritt 206N wird die abgeleitete Fahrzeuggeschwindigkeit V durch Frequenzwandlung umgewandelt, um die Primärfrequenz der Reifenrotationsgradkomponente zu erhalten. Diese wird verwendet, um Frequenzen zu erhalten, die den Graden durch integrale Multiplikation bis i entsprechen. Im Schritt 207N werden die Verstärkungen bei jeweiligen Graden dV₁ – dV_i, die der Fahrzeuggeschwindigkeit V entsprechen, aus der Funktion (in 40 gezeigt), die vorher in der ECU 4 gespeichert wurde, ausgelesen. Im Schritt 208M werden die Verstärkungen dV₁ bis dV_i der jeweiligen Grade der Verstärkungen von den Ergebnissen der FFT-Operation subtrahiert, um den Einfluß der Reifenrotationsgradkomponente zu eliminieren. Da die Abläufe an und nach dem Schritt 209M den Abläufen der Schritte 114M bis 120M der 13. Ausführungsform ähneln, wird deren Erläuterung weggelassen.
Im folgenden wird die 15. Ausführungsform mit Bezug auf das in 41 gezeigte Flußdiagramm erläutert.
Wie in 41 gezeigt, wird die aus der Raddrehzahl abgeleitete Fahrzeuggeschwindigkeit V einer Frequenzwandlung unterzogen, so daß der Frequenzbereich der Reifenrotationsgradkomponente in den Schritten 301o bis 303o abgeleitet wird. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Wandlung wird eine Bandfrequenz (f_a – f_b) eines Bandpaßfilters (B.P.F.) F₁ verwendet, um im Schritt 304o mehrere Bandpaßfilter F₁ – F_i einzustellen. Die Bandfrequenz der Bandpaßfilter F₂ – F_i sind jeweils als ganzzahlige Vielfache der Bandpaßfrequenzen f_a – f_b eingestellt. Danach kann im Schritt 3050 eine Wellenform in einer Zeitfolge, die die Reifenrotationsgradkomponenten nicht enthält, durch Subtrahieren der Originalwellenform nach Passieren jeweiliger Bandpaßfilter F₁ – F_i erhalten werden. Unter Verwendung dieser Wellenform werden der FFT-Operationsprozeß und anschließende Mittelungsprozesse mit Bezug auf die dreizehnte und die vierzehnte Ausführungsform erläutert, um die Resonanzfrequenz f_K zur Bestimmung der Abnahmen des Reifenluftdruckes abzuleiten.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Frequenz der Reifenrotationsgradkomponente durch Verwendung der Bandpaßfilter direkt entfernt werden kann. Außerdem ist es möglich, die Wellenform nach Passieren jeweiliger Bandpaßfilter einer FFT-Analyse zu unterziehen und die Ergebnisse der FFT-Analyse von den original Wellenformen zu subtrahieren.
Hier müssen in der vorherigen Ausführungsform eine große Anzahl an Summier- und Multiplikationsoperationen ausgeführt werden, da die Frequenzanalyse (FFT-Operation) zur Extraktion der Resonanzfrequenz durchgeführt wird. Dieses führt zu verlängerten Operationszeitdauern. Daher modifizieren die sechzehnte bis neunzehnte Ausführungsform die FFT-Operationszeitdauern in Abhängigkeit von der Notwendigkeit, die Antwortkennlinien und die Erfassungsgenauigkeit der Reifenluftdruckerfassung zu verbessern.
Die vorherige FFT-Operation liest eine vorbestimmte Anzahl von Daten in den RAM der ECU 4 ein und wiederholt die Summier- und Multiplikationsoperationen zur Extraktion der Resonanzfrequenz. In dem Fall, in dem die abzuleitende Resonanzfrequenz bekannt ist, wie in der vorliegenden Erfindung, kann vorher ein Frequenzbereich wf zur Durchführung der Operation festgesetzt werden. Dementsprechend kann eine Unterteilung der Frequenz in kleinere Bereiche vorkommen (die Anzahl der Unterteilungen wird als nf bezeichnet), wenn mehrere Daten in den Rahmen der ECU eingelesen werden. Somit ist es möglich, die Frequenzauflösung (= w_f/n_f) zu erhöhen, wodurch die Erfassungsgenauigkeit verbessert wird.
Mehrere in den RAM einzulesende Daten benötigen jedoch eine längere Zeitdauer zum Erhalten eines Ergebnisses der FFT-Operation (im folgenden als "FFT-Daten" bezeichnet), was zu einer stärkeren Belastung der ECU 4 führt. Außerdem benötigt der Mittelungsprozess, der später im Zusammenhang der Eliminierung des Einflusses des Fahrbahnrauschens erläutert wird, eine große Anzahl an FFT-Daten zur Erhöhung der Frequenzauflösung. Wenn die Frequenzauflösung gering ist, bewirkt die FFT-Operation an sich einen ähnlichen Effekt wie der Mittelungsprozesses, und die Anzahl der FFT-Daten kann geringer sein.
Die sechzehnte bis neunzehnte Ausführungsform verwenden die vorherige Natur der FFT-Operation, so daß die Anzahl der Mittelungsprozesse verringert wird, während der Reifenluftdruck normal ist. Somit ist der Unterschied zwischen der abgeleiteten Resonanzfrequenz und dem Referenzwert groß, damit eine geringere Erfassungsgenauigkeit benötigt und eine schnellere Antwort auf eine relativ rasche Variation des Reifenluftdrucks ermöglicht wird. Die Antwortkennlinien sind daher durch Verkürzung der Operationsdauer der FFT-Daten verbessert. Wenn andererseits der Reifenluftdruck nahe am Referenzwert ist, wird die Anzahl der in den RAM einzulesenden FFT-Daten erhöht, um die Frequenzauflösung zu erhöhen, und die Anzahl der Mittelungsprozesse wird ebenfalls erhöht, um die Erfassungsgenauigkeit zu erhöhen.
Die 16. Ausführungsform wird mit Bezug auf 42 erläutert. Beim Starten des Prozesses auf ein Einschalten des Zündschalters hin wird im Schritt 101P eine Spezifikation der FFT-Operation eingelesen. Hier ist die einzulesende Spezifikation der Operation für eine niedrige Erfassungsgenauigkeit ausgelegt. In den anschließenden Schritten 102P–105P werden Prozesse ähnlich denen der obigen Ausführungsformen durchgeführt und deshalb nicht weiter diskutiert.
Im Schritt 106P wird die Anzahl N der FFT-Operationen des Schrittes 105P mit einer vorbestimmten Anzahl SUM verglichen. Wenn die Anzahl N der Operationszyklen die vorbestimmte Anzahl SUM nicht erreicht hat, werden die Schritte 102P–105P abermals durchgeführt. Wenn andererseits die Anzahl N der Operationszyklen die vorbestimmte Anzahl SUM erreicht hat, wird der Prozeß im Schritt 107P zur Ausführung eines Mittelungsprozesses, im Schritt 108P zur Ausführung eines gleitenden Mittelungsprozesses und im Schritt 109P zur Ableitung der Resonanzfrequenz fK fortgesetzt.
Danach wird, wie in 43 gezeigt, im Schritt 110P eine Differenz zwischen der abgeleiteten Resonanzfrequenz f_K und einem voreingestellten Luftdruck-Erniedrigungsreferenzwert (im folgenden als Referenzwert bezeichnet) f_L abgeleitet. Im Schritt 111P wird bestimmt, ob die Differenz kleiner als oder gleich einem voreingestellten wert f_W ist. Es wird nämlich bestimmt, ob sich der Reifenluftdruck soweit verringert hat, daß er nahe am Referenzwert f_L liegt und somit eine Erhöhung der Erfassungsgenauigkeit bewirkt. Wenn die Antwort im Schritt 111P negativ ist, springt der Prozeß zum Schritt 115P, um zu bestimmen, ob die Resonanzfrequenz f_K kleiner als oder gleich dem Referenzwert f_L ist. Wenn er nicht kleiner als oder gleich dem Referenzwert f_L ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 102P zurück, um die FFT-Operation zu wiederholen. Wenn die Resonanzfrequenz f_K jedoch kleiner als oder gleich dem Referenzwert f_L ist, wird der Prozeß im Schritt 116 fortgeführt, um einen Alarm bezüglich der Verringerung des Luftdruckes des Reifens als zu erfassende Größe zu erzeugen.
Wenn andererseits im Schritt 111P die Antwort positiv ist, da der Reifenluftdruck nahe am Referenzwert f_L liegt, wird es notwendig, die Anzahl der Abtastdaten SMP und die Anzahl der Mittelungsprozeßzyklen SUM für eine größere Erfassungsgenauigkeit zu erhöhen. Das im Schritt 112P bestätigte Flag F ist so ausgelegt, daß es auf ein Ausschalten des Zündschalters hin zurückgesetzt wird. Nach einer positiven Beurteilung des Flags im Schritt 111P wird die Antwort im Schritt 112P negativ, um den Prozeß im Schritt 113P fortzusetzen und die Anzahl der Abtastdaten SMP auf m_L (m_L > m_s) zu erneuern, während die Anzahl der Mittelungsprozeßzyklen SUM auf N_L (N_L > N_S) eingestellt wird. Danach wird im Schritt 114P das Flag F zu "1" gesetzt. Im Schritt 115P wird die Berechnung der Resonanzfrequenz f_K anhand der Spezifikation der FFT-Operation und durch die Abläufe des Schrittes 102P und anschließender Schritte erneuert, wenn das Ergebnis f_K der letzten Berechnung der Resonanzfrequenz größer als der Referenzwert f_L ist. Ansonsten wird mit Schritt 116P wie oben beschrieben fortgefahren.
Nach dem Start des Prozesses, wenn sich der Reifenluftdruck schrittweise den Referenzwert f_L annähert und die Spezifikation der FFT-Operation erneuert wird, wird der Luftdruck nie an den Reifen angelegt werden, bis das Fahrzeug anhält. Daher wird, um eine redundante Verarbeitung im Schritt 113P zu vermeiden, das Setzen von F zu "1" bestätigt, wenn die Spezifikation der FFT-Operation erneuert wird, und der Prozeß wird im Schritt 115P fortgesetzt.
Die obige sechzehnte Ausführungsform verwendet zwei Pegel der Spezifikation der FFT-Operation. Somit wird, wenn sich der Reifenluftdruck verringert, um sich dem Referenzwert f_L anzunähern, die Spezifikation der FFT-Ope-ration zur Ausdehnung der Signalextraktionszeitdauer ausgewählt, wobei die Anzahl der abzutastenden Abtastdaten SMP und die Anzahl der Mittelungsprozeßzyklen SUM erhöht werden, um die Frequenzauflösung zu erhöhen und die entsprechende Reifenluftdruckerfassungsgenauigkeit zu erhöhen, wodurch eine fehlerhafte Erfassung zur Erreichung einer größeren Zuverlässigkeit, vermieden wird. Andererseits wird unter normalen Bedingungen, bei denen der Reifenluftdruck den Referenzwert f_L nicht erreicht, der Reifenluftdruckerfassungsprozeß innerhalb einer kürzeren Periode mit der Spezifikation der FFT-Operation für eine geringere Frequenzauflösung durchgeführt, um ein höheres Ansprechverhalten bereitzustellen.
Die siebzehnte Ausführungsform wird mit Bezug auf die Flußdiagramme der 44 und 45 sowie der 46 und 47 erläutert. 46 zeigt eine Funktion der Anzahl der Abtastdaten (SMP) in Abhängigkeit von der Differenz Δ f der Resonanzfrequenz f_k, die auf der Grundlage des Ergebnisses der FFT-Operation und des Referenzwertes f_L abgeleitet wird. 47 zeigt eine Funktion der Mittelungsprozeßschaltung (SUM) in Abhängigkeit von der vorherigen Δf. Beide Funktionen werden vorher in der ECU 4 gespeichert.
Wenn die Signalverarbeitung der ECU 4 auf ein Einschalten des Zündschalters hin eingeleitet wird, wird die Spezifikation der FFT-Operation im Schritt 201Q ausgelesen. Hier wird die Spezifikation der FFT-Operation mit der niedrigsten Erfassungsgenauigkeit (SMP in 46 = DAT4 und SUM in 47 = N₁) ausgelesen. Anschließend werden ähnlich wie in der ersten Ausführungsform die Berechnung der Raddrehzahl v, die Unterscheidung der Fahrbahnbedingung, die Beurteilung der Fahrbahnoberflächenlänge, die Durchführung der FFT-Operationen, die Summierung der Anzahl der FFT-Operationen, die Bestimmung der Anzahl der Zyklen, der Mittelungsprozeß, der gleitende Mittelungsprozeß, die Berechnung der Resonanzfrequenz f_K und die Berechnung von Δf in den Schritten 202Q – 210Q durchgeführt. Im Schritt 211Q wird die Δf entsprechende SMP, die durch Berechnung im Schritt 210Q abgeleitet wurde, aus der Funktion der 46 erhalten. SUM wird auf ähnliche Weise aus der Funktion der 47 erhalten, und die Spezifikation der FFT-Operation wird erneuert.
Danach werden im Schritt 212Q die Resonanzfrequenz f_K und der Referenzwert f_L verglichen. Wenn f_K ≤ f_L, wird der Prozeß im Schritt 213Q fortgesetzt, um einen Alarm zu erzeugen, der einen Abfall des Luftdruckes des Reifens als zu erfassender Größe anzeigt. Wenn jedoch f_K > f_L, kehrt der Prozeß zum Schritt 202Q zurück, um die Resonanzfrequenz f_K anhand der erneuerten Spezifikation der FFT-Operation abzuleiten und die Reifenluftdruckerfassung durchzuführen.
Die siebzehnte Ausführungsform erweitert die Signalextraktionszeitdauer entsprechend einem Abfall der Differenz Δf zwischen der Resonanzfrequenz f_K und dem Referenzwert f_L. Somit werden die SMP (Anzahl der Daten) und die SUM (Anzahl der FFT-Daten) erhöht. Daher können die Pegel der Spezifikation der FFT-Operation, die in der ECU 4 einzustellen sind, vervielfacht und die Reifenluftdruckerfassungsgenauigkeit weiter verbessert werden.
Die siebzehnte Ausführungsform wird mit Bezug auf die Flußdiagramme der 48 und 49 erläutert.
Wenn die ECU 4 eine Signalverarbeitung auf ein Einschalten des Zündschalters hin einleitet, wird der Anfangswert der Spezifikation der FFT-Operation im Schritt 301R ausgelesen. Anschließend werden nach der Berechnung der Raddrehzahl v des Schrittes 301R die FFT-Operation und die Summierung der Anzahl der Operationszyklen im Schritt 303R durchgeführt. Somit wird im Schritt 304R eine Unterscheidung der Fahrzeuggeschwindigkeit V durchgeführt, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit V und ein vorbestimmter Wert V_H verglichen werden, um zu bestimmen, welcher größer und welcher kleiner ist. Wenn V ≥ V_H, wird der Prozeß im Schritt 305R fortgesetzt, bei dem bestimmt wird, ob das Flag F zu "1" gesetzt ist, wobei das Flag F so ausgelegt ist, daß es auf ein Ausschalten des Zündschalters hin zurückgesetzt wird. Entsprechend wird der Prozeß im Schritt 306R nur bei seiner erstmaligen Abfrage durchgeführt.
Im Schritt 306R werden die Zeitdauer T, innerhalb der die Fahrzeuggeschwindigkeit V den gesetzten Wert VH erreicht, und eine Operationszeitdauer t × m_S × N_S (hier ist t eine Abtastzeitdauer, m_S eine Anzahl von Daten und NS die Anzahl der FFT-Daten) zur Durchführung der Operation mit der Spezifikation der FFT-Operation, die vor dem Beginn des Prozesses ausgelesen wurde, miteinander vergliche, um zu sehen, welche größer ist. Wenn die Zeitdauer T kleiner als oder gleich der Operationszeitdauer ist, wird der Prozeß im Schritt 307R fortgesetzt. Dieses zeigt an, daß die Zeitdauer, innerhalb der die Fahrzeuggeschwindigkeit V den gesetzten Wert VH erreicht, kürzer als die FFT-Operationszeitdauer ist. Normalerweise kommen diese Fälle häufig während eines Beschleunigungszustands vor dem Eintritt in eine Fahrt mit hoher Geschwindigkeit vor. Daher ist es notwendig, die FFT-Operation so schnell wie möglich durchzuführen, um einen Alarm bezüglich eines niedrigen Reifenluftdruckes auszugeben, wenn der Reifenluftdruck niedrig ist.
Daher wird im Schritt 307R eine mögliche Anzahl NS' (nach dem Komma abgeschnitten) entsprechend einer maximalen Anzahl von Zyklen der FFT-Operation innerhalb einer Zeitdauer T abgeleitet. Im Schritt 308R wird die Anzahl N_S' als Anzahl der FFT-Daten (SUM) eingestellt. Anschließend wird im Schritt 309R das Flag F zu "1" gesetzt. Dann wird der Mittelungsprozeß im Schritt 310R durchgeführt, und der gleitende Mittelungsprozeß wird im Schritt 311R durchgeführt. Im Schritt 312R wird die Resonanzfrequenz f_K mit der vorherigen Anzahl N_S' der Mittelungsprozeßzyklen berechnet. Auf der Grundlage der Resonanzfrequenz f_K erfolgt im Schritt 313R die Bestimmung des verringerten Reifenluftdrucks. Wenn f_K ≤ f_L, wird im Schritt 314R ein Alarm ausgegeben, der den verringerten Reifenluftdruck anzeigt.
Wenn andererseits die Antworten in den Schritten 304R und 306R negativ sind oder die Antwort im Schritt 305R positiv ist, wird der Prozeß im Schritt 315R fortgesetzt, bei dem die Anzahl der FFT-Operationszyklen (N) mit der Anzahl der FFT-Daten (SUM) verglichen werden. Wenn N ≥ SUM, wird der Prozeß mit dem Mittelungsprozeß im Schritt 310R fortgesetzt. Wenn jedoch N < SUM oder f_K > f_L, werden die Reifenluftdruckerfassungsprozesse mit dem Schritt 3028 und anschließender Schritte durchgeführt.
Die achtzehnte Ausführungsform erhöht die Antwortgeschwindigkeit der Luftdruckerfassung durch Verkürzung der Operationszeit, um schnell den Alarm zu betätigen, wenn sich der Reifenluftdruck verringert hat, wodurch die Sicherheit verbessert wird, wenn der Reifenluftdruck im Beschleunigungszustand zur Einfahrt auf eine Autobahn niedrig ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß, während die vorliegende Ausführungsform die Spezifikation der FFT-Operation entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V variiert, es möglich ist, die Spezifikation gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeitsvariationsrate dV/dT zu variieren.
Die neunzehnte Ausführungsform wird mit Bezug auf das Flußdiagramm der 50 und die 51, 52 und 53 erläutert. 51 zeigt die zeitliche Wellenform einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von der ECU 4 berechnet wurde. Es wird darauf hingewiesen, daß in der Wellenform eine niedrige Frequenzsignalkomponente des Raddrehzahlsignals durch einen Filter entfernt wurde. Wie in 51(a) und (b) gezeigt, ist die Variationsgröße Δv der Raddrehzahl bei einer relativ glatten Fahrbahn gering, und bei einer rauben Fahrbahn wird sie groß. Die als ein Erfassungsparameter für den Reifenluftdruck verwendete Resonanzfrequenz f_K ist zur Erfassung der Resonanz der ungefederten Masse ausgelegt. Da die Resonanz bei rauben Fahrbahnen eine großen Variationsgröße aufweist, kann die Resonanzfrequenz f_K leicht erfaßt werden, um die SMP (Anzahl an Daten) und die SNM (Anzahl der FFT-Daten) als Spezifikation der FFT-Operation zu ermöglichen. Auf glatten Fahrbahnen müssen hingegen SMP und SNM für eine höhere Erfassungsgenauigkeit erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den obigen Punkt ausgearbeitet.
52 zeigt eine Funktion der SMP in Abhängigkeit von der Variationsgröße Δv der Raddrehzahl, und 53 zeigt eine Funktion der SUM in Abhängigkeit von der Variationsgröße Δv der Raddrehzahl. Beide Funktionen sind in der ECU 4 gespeichert.
Beim Starten der Signalverarbeitung durch die ECU 4 auf ein Einschalten des Zündschalters hin wird im Schritt 402S die Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet, und im Schritt 403S wird die Variationsgröße ΔV der Raddrehzahl abgeleitet. Die Unterscheidung der Fahr-bahnoberflächenbedingung wird zur Unterscheidung zwischen der rauben Fahrbahn und der glatten Fahrbahn mit vorher eingestellten Raddrehzahlvariationsgrößen Δv₁ und Δv₂ durchgeführt. Danach wird im Schritt 4035 die zur Fahr-zeuggeschwindigkeitsvariationsgröße Δv korrespondierende SMP aus der Funktion der 52 abgeleitet, die SUM wird aus der Funktion der 53 abgeleitet, und die Spezifikation der FFT-Operation wird erneuert. Die FFT-Operation, der Summierprozeß der Anzahl der Betriebszyklen im Schritt 404S, die anschließende Beurteilung der Anzahl der Operationszyklen, der Mittelungsprozeß, der gleitende Mittelungsprozeß, die Berechnung der Resonanzfrequenz f_K, die Berechnung von Δf, der Vergleich zwischen der Resonanzfrequenz f_K und dem Referenzwert f_L und der Erfassungspro zeß des Reifenluftdrucks gleichen denen der siebzehnten Ausführungsform, weshalb das Flußdiagramm des entsprechenden Abschnittes und deren genaue Beschreibung weggelassen werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß mehrere Raddrehzahlvariationsgrößen Δv₁ und Δv₂, die zur Unterscheidung zwischen der rauben Fahrbahn und der glatten Fahrbahn verwendet werden, gleichzeitig in Abhängigkeit von der Fahrbahnoberflächenbedingung eingestellt werden.
Die obige Ausführungsform variiert die Spezifikation der FFT-Operation durch Modifizieren der Signalextraktionszeitdauer mit der Unterscheidung der Fahrbahnoberflächenbedingung. Dieses geschieht auf der Grundlage von maximalen und minimalen Raddrehzahlvariationen und ermöglicht eine Erfassung eines verringerten Reifenluftdrucks über kurze Zeitdauern während der Fahrt auf nicht befestigten Fahrbahnen oder außerhalb einer Fahrbahn.
Im folgenden wird die zwanzigste Ausführungsform erläutert. In 54 ähneln die Schritte 100T–107T denen der vorherigen Ausführungsform und werden daher nicht erläutert. Wenn der Prozeß im Schritt 170T ausgeführt ist, wird die anfänglich berechnete Resonanzfrequenz f_K als Anfangsresonanzfrequenz f_S gespeichert.
Danach werden in den Schritten 180T–240T Prozesse zur Korrektur des oberen Grenzwertes f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der untere Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse entsprechend dem erlaubten oberen und dem erlaubten unteren Grenzwert (z. B. beträgt der obere Grenzwert 2,5 kg/cm² und der untere Grenzwert 1,4 kg/cm²) des Reifenluftdruckes unter Berücksichtigung der Erwärmung des Reifens durchgeführt, die während des Verfahrens mit hoher Ge schwindigkeit über eine lange Zeitdauer erzeugt wird. Wenn nämlich der Reifen erwärmt ist, dehnt sich die Luft im Reifen unabhängig von derselben im Reifen enthaltenen Luftmenge aus. Somit ist es möglich, den Reifenluftdruck auf der Grundlage der tatsächlichen Luftmenge im Reifen zu erfassen. Daher werden in den Schritten 180T–240T der obere Grenzwert f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der untere Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse korrigiert, um eine genaue Erfassung des Reifenluftdruckes unabhängig von der Reifenerwärmung zu ermöglichen.
Im Schritt 180T wird bestimmt, ob die Raddrehzahl v eine vorbestimmte Drehzahl v_T überschreitet und ob die erhöhte Differenz Δf (= f_K – f_S) gleich oder größer als die vorbestimmte Differenz Δf₀ ist oder nicht. Die vorbestimmte Differenz Δf₀ wird vorher mit Bezug auf die Anfangsresonanzfrequenz f_S unter Berücksichtigung der Aufwärmkennlinien des Reifens eingestellt. Wenn die obige Bestimmung mit ja beantwortet wird, fährt das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit und die Resonanzfrequenz erhöht sich. Daher kann der Reifen als erwärmt betrachtet werden. Dann wird der Prozeß im Schritt 190T fortgesetzt, um das Flag F zu "1" zu setzen, wodurch angezeigt wird, daß der obere Grenzwert f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der untere Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse korrigiert sind. Danach wird der Prozeß im Schritt 200T fortgesetzt, um eine temperaturabhängige Korrektur durchzuführen. Dieses erfolgt durch Addieren der Anstiegsdifferenz Δf zum oberen Grenzwert f_H' für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und zum unteren Grenzwert f_L' für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse vor der Wärmekorrektur und um den oberen Grenzwert f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und den unteren Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse abzuleiten.
Wenn andererseits im Schritt 180T die Frage mit nein beantwortet wird, wird der Prozeß im Schritt 210T fortgesetzt, um zu bestimmen, ob die Raddrehzahl v gleich oder größer als die vorbestimmte Drehzahl v_T ist, und ob die Anstiegsdifferenz Δf kleiner als die vorbestimmte Differenz f₀ ist. Wenn hier beide Antworten ja lauten, fährt das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit, und die Resonanzfrequenz erniedrigt sich. Daher kann der Reifen als nicht erwärmt betrachtet werden. Danach wird der Prozeß im Schritt 230T fortgesetzt, um das Flag f zu "0" zu setzen, wodurch angezeigt wird, daß der obere Grenzwert f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der untere Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse korrigiert sind. Anschließend wird der . Prozeß im Schritt 240T fortgesetzt, um vor der Wärmekorrektur den oberen Grenzwert f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und den unteren Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse jeweils gleich dem oberen Grenzwert f_H' für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und dem unteren Grenzwert f_L' für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse zu setzen.
Wenn andererseits die Frage im Schritt 210T mit nein beantwortet wird, gibt es zwei Bedingungen. Die erste Bedingung besteht darin, daß die Raddrehzahl v gleich oder größer als die vorbestimmte Drehzahl V_T ist und die Anstiegsdifferenz Δf größer als oder gleich der vorbestimmten Differenz Δf₀ ist. Die zweite Bedingung besteht darin, daß die Raddrehzahl v die vorbestimmte Drehzahl v_T überschreitet und die Anstiegsdifferenz Δf kleiner als die vorbestimmte Differenz Δf₀ ist. In jedem dieser Fälle kann eine direkte Beurteilung, ob der Reifen erwärmt ist oder nicht, nicht erfolgen. Wenn z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit V die vorbestimmte Geschwindigkeit V_T überschreitet und die Anstiegsdifferenz Δf kleiner als die vorbestimmte Differenz v₀ ist. Daher kann bestimmt werden, daß die Anstiegsdifferenz Δf zeitweilig verringert wird, wenn sich der vorhergehende Zustand in der Korrektur befindet; wenn er sich jedoch nicht in der Korrektur befindet, kann die Raddrehzahl v aufgrund einer zeitweiligen Beschleunigung des Fahrzeugs als erhöht betrachtet werden. Wenn dieses geschieht, wird somit die vorherige Bedingung erhalten. Wenn die Frage im Schritt 210T mit nein beantwortet wird, wird der Prozeß außerdem im Schritt 220T fortgesetzt, um zu beurteilen, ob das Flag F, das den Korrekturzustand anzeigt, gleich "1" ist oder nicht. Wenn das Flag F gleich "1" ist, kann es als Korrektur anzeigend betrachtet werden, und der Prozeß wird im Schritt 200T fortgesetzt, um die Korrektur fortzusetzen. Wenn andererseits das Flag F gleich "0" ist, kann es keine Korrektur anzeigend betrachtet werden, und der Prozeß wird im Schritt 240T fortgesetzt, um die Korrektur nicht durchzuführen.
Ein Zeitschema der Abläufe der Schritte 180T–240T ist in 55 dargestellt. Wie aus 55 ersichtlich ist, wird, wenn die Raddrehzahl v größer als die vorbestimmte Drehzahl v_T und die Anstiegsdifferenz Δf größer als die vorbestimmte Differenz Δf₀ wird, eine Korrektur eingeleitet. Wenn die Raddrehzahl v kleiner als die vorbestimmte Drehzahl v_T und die Anstiegsdifferenz Δf kleiner als die vorbestimmte Differenz Δf₀ wird, wird die Korrektur beendet. Somit wird, wenn die Korrektur einmal eingeleitet ist, diese nur auf eine Verringerung sowohl der Raddrehzahl v und der Anstiegsdifferenz Δf hin beendet.
Es wird darauf hingewiesen, daß die obige Ausführungsform ein Beispiel zur Erfassung der Verringerung des Reifenluftdruckes nur auf der Grundlage der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse des Fahrzeugs in den Vor wärts- und Rückwärts-Richtungen zeigt. Es ist ebenso möglich, den Reifenluftdruck nur auf der Grundlage der Resonanzfrequenz in den Aufwärts- und Abwärts-Richtungen oder auf der Grundlage der Resonanzfrequenzen in jeweils den Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen zu erfassen.
Außerdem wird darauf hingewiesen, daß die Anstiegsdifferenz Δf anstatt des abgeleiteten Wertes (f_K – f_L) ein anfänglich eingestellter Wert sein kann.
Die vorherige Ausführungsform führt eine Korrektur sowohl des oberen Grenzwertes fH für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und des unteren Grenzwerts f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse unabhängig für jedes Rad durch. Es ist jedoch möglich, die Korrektur für den oberen Grenzwert f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und den unteren Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse für sämtliche Räder gleichzeitig durchzuführen, wenn die Anstiegsdifferenz Δf die vorbestimmte Differenz Δf₀ übersteigt. In diesem Fall wird für das Rad, für das die Anstiegsdifferenz Δf die vorbestimmte Differenz Δf₀ überschreitet, die Anstiegsdifferenz Δf zum oberen Grenzwert f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und zum unteren Grenzwert f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse auf ähnliche Weise wie im Schritt 200T addiert. Für die Räder, bei denen die Anstiegsdifferenz Δf die vorbestimmte Differenz Δf₀ nicht überschreitet, wird die Korrektur mit einem Mittelwert Δf_ave der Anstiegsdifferenzen Δf des Rades durchgeführt.
Bis die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist, kann die Anfangsresonanzfrequenz f_S entweder mit einem abgeleiteten Mittelwert der Resonanzfrequenzen oder mit dem abgeleiteten Endwert der Resonanzfrequenz eingestellt werden.
Im folgenden wird die einundzwanzigste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die obige zwanzigste Ausführungsform führt eine Korrektur des oberen Grenzwertes f_H für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und des unteren Grenzwerts f_L für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse als Annäherung für die Erwärmung des Reifens durch. Zusätzlich zu dieser Wirkung der zwanzigsten Ausführungsform führt die einundzwanzigste Ausführungsform eine Korrektur des oberen Grenzwertes f_H der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und des unteren Grenzwertes f_L der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse zur Verhinderung des Platzens oder eines Stehwellen-Phänomens, die durch Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht werden, durch.
Typischerweise besitzt der Reifen einen erlaubten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, der von seiner Qualität abhängt, und die minimalen und maximalen Luftdrücke, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten werden müssen, werden als Referenzwerte eingestellt (erlaubter unterer Grenzwert ist P₀, und erlaubter oberer Grenzwert ist P₂). Wenn jedoch der Reifenluftdruck bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, kann der Reifen platzen oder es kann eine Stehwelle entstehen. Somit ist es wünschenswert, den erlaubten Reifendruckgesamtbereich durch Erhöhen des erlaubten unteren Grenzwertes P₀ und des erlaubten oberen Grenzwertes P₂ zu erhöhen. Die einundzwanzigste Ausführungsform hält dafür eine Lösung bereit, indem sie einen Korrekturwert für den Anfangsgrenzwert f_H'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und den unteren Grenzwert f_L'' der Resonanzfre quenz der ungefederten Masse in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit addiert.
Entsprechend werden in der einundzwanzigsten Ausführungsform zwischen den Schritten 170T und 180T die in 56 dargestellten Abläufe durchgeführt.
In 56 wird im Schritt 171U bestimmt, ob die Raddrehzahl v eine erste Drehzahl v_Q (v < v_Q) überschreitet. Wenn die Raddrehzahl v die erste Drehzahl v_Q nicht überschreitet, kann festgestellt werden, daß die Fahrtgeschwindigkeit nicht so hoch ist. Somit werden die Korrekturen des anfänglichen oberen Grenzwertes f_H'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und des anfänglichen unteren Grenzwertes f_L'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse unnötig. Daher wird vor der Durchführung der wärmeabhängigen Korrektur der Prozeß im Schritt 172U fortgesetzt, bei dem der anfängliche obere Grenzwert f_H'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der anfängliche untere Grenzwert f_L'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse entsprechend gleich dem oberen Grenzwert der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse f_H' und dem unteren Grenzwert der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse f_L' gesetzt. wenn die Raddrehzahl v die erste Drehzahl v_Q überschreitet, wird der Prozeß im Schritt 173U fortgesetzt, um zu bestimmen, ob die Raddrehzahl v eine zweite Drehzahl V_H (v_Q < V_H) überschreitet. Wenn hier die Raddrehzahl v den zweiten Wert v_H nicht überschreitet, wird der Prozeß im Schritt 174U fortgesetzt, um den oberen Grenzwert f_H' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und den unteren Grenzwert f_L' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse vor der wärmeabhängigen Korrektur abzuleiten. Dieses erfolgt durch Addieren eines Korrekturwertes ΔQ' zum oberen Grenzwert f_H'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und durch Addie ren eines Korrekturwertes ΔQ zum unteren Grenzwert f_L'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die zweite Geschwindigkeit v_H überschreitet, wird der Prozeß im Schritt 175U fortgesetzt, um zu bestimmen, ob die Raddrehzahl v eine dritte Drehzahl v_V (v_H < v_V) überschreitet oder nicht. Wenn die Raddrehzahl v die dritte Drehzahl v_V im Schritt 176U nicht überschreitet, werden der obere Grenzwert fH' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der untere Grenzwert f_L' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse vor der wärmeabhängigen Korrektur korrigiert. Dieses erfolgt durch Addieren eines Korrekturwerts ΔH' zum oberen Grenzwert f_H'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und durch Addieren des Korrekturwertes ΔH zum unteren Grenzwert f_L'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse. Daher wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die dritte Geschwindigkeit v_V überschreitet, der Prozeß im Schritt 177U fortgesetzt, um den oberen Grenzwert f_H' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und den unteren Grenzwert f_L' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse vor der wärmeabhängigen Korrektur abzuleiten. Dieses erfolgt durch Addieren eines Korrekturwertes ΔV' zum oberen Grenzwert f_H' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und durch Addieren eines Korrekturwertes ΔV zum unteren Grenzwert f_L'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse.
Das Ergebnis der Abläufe der vorangehenden Schritte 171U–177U sind in 57 dargestellt. Wenn die Raddrehzahl v kleiner als die vorbestimmte Drehzahl V_Q ist, wird vor der wärmeabhängigen Korrektur der anfängliche obere Grenzwert f_H'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse gleich dem oberen Grenzwert f_H' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse gesetzt, und der untere Grenzwert f_L'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse wird gleich dem unteren Grenzwert f_L' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse gesetzt. Wenn sich die Raddrehzahl v erhöht, werden der anfängliche obere Grenzwert f_H'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der untere Grenzwert f_L'' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse korrigiert. Dieser obere Grenzwert f_H' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der untere Grenzwert f_L' der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse werden vor der wärmeabhängigen Korrektur stufenweise erhöht. Demzufolge werden der erlaubte untere Grenzwert P₀ und der erlaubte obere Grenzwert P₂ ebenso erhöht, um den erlaubten Gesamtbereich des Reifenluftdruckes zu erhöhen, wodurch ein Platzen oder eine Stehwelle verhindert werden.
Die obigen Ausführungsformen wurden im Hinblick auf die selben Reifentypen erläutert. wenn sich irgendeiner der Reifen vom Typ her unterscheidet, kann sich der Reifenluftdruck ebenfalls unterscheiden, und der Referenzwert (Resonanzfrequenz der ungefederten Masse) zur Bestimmung der Erniedrigung des Reifenluftdrucks kann sich entsprechend ändern, sogar wenn die Resonanzfrequenzen der ungefederten Massen die selben sind. Daher muß der Referenzwert zur Unterscheidung von Abnormitäten im Luftreifendruck in Abhängigkeit von dem Typ des auszurüstenden Reifens eingestellt werden. Aus von den Erfindern durchgeführten Studien hat sich ergeben, daß es bestimmte Unterschiede im Reifenluftdruck (Kennlinien der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse) zwischen einem normalen Gürtelreifen und einem Winterreifen (stadless tire, Winter tire) gibt. Diese sind in 58 dargestellt.
In 58 ist der Schwankungsbereich der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse des normalen Gürtelreifens (im folgenden einfach als Gürtelreifen bezeichnet) bei A gezeigt. Er weist einen höheren Bereich als die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse des Winterreifens auf, der mit B bezeichnet ist. Diese Schwankung hängt von Unterschieden der Reifenherstellung (Marke) und von dem Gewicht des Rades, auf dem der Reifen aufgezogen ist, ab. A_max und B_max zeigen die oberen Grenzkennlinien der Schwankung für den Fall, in dem das leichteste Rad verwendet wird, und A_min und B_min zeigen die unteren Grenzkennlinien der Schwankung für den Fall, in dem das schwerste Rad verwendet wird. Diese rühren daher, daß die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse f proportional ist zu (k/m)½ (wobei m die Masse der ungefederten Masse und k eine Federkonstante des Reifens ist).
Hier wird unter der Annahme, daß der Reifenluftdruckbereich (kg/cm²) für einen Alarm durch eine untere Grenze P_L und eine obere Grenze P_H definiert ist, die Referenzresonanzfrequenz (Resonanzfrequenz der ungefederten Masse) f_L zur Bestimmung des Gürtelreifenluftdrucks gleich f_RA. Auf ähnliche Weise wird die Referenzresonanzfrequenz f_L des Winterreifens gleich f_ST. In diesem Fall kann z. B. der in dem JIS-Standard definierte minimale Luftdruck (1,4 kg/cm²) verwendet werden. Ebenso kann der in dem JIS-Standard definierte maximale Luftdruck (2,5 kg/cm²) für PH verwendet werden.
Im folgenden wird die zweiundzwanzigste Ausführungsform mit Bezug auf die Flußdiagramme der 59 und 60 erläutert.
Bei der Einleitung einer Signalverarbeitung durch die ECU 4 auf ein Einschalten des Zündschalters hin wird im Schritt 101V bestimmt, ob das Flag F zu " 1 " gesetzt ist oder nicht. Man beachte wiederum, daß das Flag F beim Ausschalten des Zündschalters auf "0" zurückgesetzt wird. Entsprechend ist das Ergebnis des Schrittes 101V unmittelbar nach der Einleitung der Signalverarbeitung negativ, und der Prozeß wird im Schritt 102V fortgesetzt.
Im Schritt 102V wird bestimmt, ob die beiden Auswahlschalter 6a und 6b eingeschaltet sind oder nicht. Wenn beide eingeschaltet sind, wird im Schritt 105V beurteilt, daß die Winterreifen auf allen vier Rädern verwendet werden. Danach wird im Schritt 105aV die Referenzresonanzfrequenz f_L für sämtliche vier Räder gleich f_ST eingestellt. Wenn die Antwort im Schritt 102V nein ist, wird der Prozeß im Schritt 103V fortgesetzt, um zu bestimmen, ob beide Auswahlschalter 6a und 6b ausgeschaltet sind. Wenn beide Schalter ausgeschaltet sind, wird im Schritt 106V festgestellt, daß für alle vier Räder Gürtelreifen verwendet werden. Danach wird im Schritt 106aV die Referenzresonanzfrequenz f_L für sämtliche vier Räder gleich f_RA eingestellt. Wenn die Antwort im Schritt 103V nein ist, wird der Prozeß im Schritt 104V fortgesetzt. Wenn im Schritt 104V der Auswahlschalter 6a als im ausgeschalteten Zustand befindlich bestimmt wird, muß der Auswahlschalter 6b notwendigerweise aufgrund der Ergebnisse der vorherigen Überprüfungen eingeschaltet sein. Daher wird im Schritt 107V festgestellt, daß die beiden Vorderräder mit Gürtelreifen ausgerüstet sind, und die beiden hinteren Räder mit Winterreifen. Im Schritt 107aV wird die Referenzresonanzfrequenz f_L für die beiden Vorderräder gleich f_RA, eingestellt, und die Referenzresonanzfrequenz f_L für die beiden Hinterräder wird auf f_ST eingestellt.
Wenn die Antwort im Schritt 104V nein lautet, wird im Schritt 108V festgestellt, daß die beiden Vorderräder mit Winterreifen und die beiden Hinterräder mit Gürtelreifen ausgerüstet sind. Danach wird im Schritt 108aV die Resonanzfrequenz f_L gleich f_ST eingestellt, und die Referenzresonanzfrequenz f_L für die beiden Hinterräder wird gleich f_RA eingestellt. Daher werden die Abläufe der Schritte 105V–108V alternativ durchgeführt. Die dem Schritt 109V anschließenden Abläufe sind in 60 dar gestellt und werden in Bezug auf den Fall erläutert, in dem die beiden Vorderräder mit Winterreifen und die beiden Hinterräder mit Gürtelreifen ausgerüstet sind.
In den Schritten 109V–117V werden ähnliche Prozesse wie die der vorherigen Ausführungsformen durchgeführt.
Anschließend wird im Schritt 118V festgestellt, daß der Reifenluftdruck unterhalb des erlaubten unteren Grenzwertes liegt, wenn die abgeleitete Resonanzfrequenz f_K kleiner als oder gleich der Referenzresonanzfrequenz fST für den Winterreifen oder wenn sie kleiner als oder gleich der Referenzresonanzfrequenz f_RA für den Gürtelreifen ist. Somit wird der Prozeß im Schritt 119V fortgesetzt, um auf dem Anzeigeabschnitt 5 einen Alarm an den Fahrer auszugeben.
In der obigen Ausführungsform kann unter Verwendung der Kombinationen des Einschalt- und des Ausschaltzustandes der beiden Auswahlschalter 6a und 6b der für die beiden Vorderräder und die beiden Hinterräder verwendete Reifentyp ausgewählt werden. Auf der Grundlage dieser Auswahl wird die Referenzresonanzfrequenz f_L gleich f_ST im Fall der Winterreifen und gleich f_RA im Fall der Gürtelreifen eingestellt. Daher kann die Luftdruckbedingung der Reifen sogar dann genau erfaßt werden, wenn sich der Reifentyp ändert.
Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl die vorherige Ausführungsform f_ST und f_RA als Referenzresonanzfrequenzen verwendet, es möglich ist, Differenzen zwischen den Resonanzfrequenzen f_ST0 oder f_RA0 bei Normalluftdruck zu verwenden und die berechneten Resonanzfrequenzen f_KST oder f_KRA als Referenzresonanzfrequenzen (f_ST0 – f_KST oder f_RA0 – f_KRA) zu verwenden.
Die dreiundzwanzigste Ausführungsform wird mit Bezug auf das Flußdiagramm der 61 und die 62 und 63 erläutert. 62 ist eine erläuternde Darstellung für den Fall, daß die Erniedrigung des Reifenluftdrucks auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und dem Reifenluftdruck bestimmt wird.
Bei der Einleitung einer Signalverarbeitung durch die ECU 4 auf ein Einschalten des Zündschalters hin werden jeweilige Abläufe der Schritte 201W–208W durchgeführt. Die Berechnung der Raddrehzahl v, die Unterscheidung der Fahrbahnoberflächenbedingung, die Bestimmung der Fahrbahnoberflächenlänge, die Durchführung der FFT-Operationen und der Summierung der Anzahl der Operationszyklen, die Bestimmung der Anzahl der Operationszyklen, die Mittelung, die gleitende Mittelung, die Berechnung der Resonanzfrequenz fK und die Berechnung von Δf werden auf ähnliche Weise wie in der zweiundzwanzigsten Ausführungsform durchgeführt. Im anschließenden Schritt 209W wird bestimmt, ob das Flag F zu "1" gesetzt ist oder nicht. Die Beurteilung im Schritt 209W wird nach der Einleitung des Prozesses negativ und der Prozeß wird im Schritt 210W fortgesetzt, da das Flag F durch das Ausschalten des Zündschalters auf "0" zurückgesetzt wird.
Im Schritt 210W wird bestimmt, ob der Einstellschalter 16, der in 63 gezeigt ist, eingeschaltet ist oder nicht. Wenn nicht, wird im Schritt 211W die Resonanzfrequenz, die bei der Einleitung des Prozesses abgeleitet wurde, als Referenzresonanzfrequenz f_K0 eingestellt. Somit können die Erniedrigungsdifferenzen (f_K0 – f_K) mit der anschließend abgeleiteten Resonanzfrequenz f_K zum Vergleich mit einer Referenzdifferenz Δf = (f_K0 – f_L), die zwischen der obigen f_K0 und der Resonanzfrequenz f_L besteht und die dem Reifenluftdruckerniedrigungsalarmdruck (62) entspricht, abgeleitet werden. Wenn (f_K0 – f_k) ≤ Δf, werden die Abläufe des folgenden Schrittes 201Q durchgeführt. Wenn andererseits (f_K0 – f_L) > Δf, wird der Prozeß im Schritt 212W fortgesetzt, da sich der Reifendruck auf unterhalb des erlaubten Wertes verringert hat, und der Alarm wird dem Fahrer auf dem Anzeigeabschnitt 5 ausgegeben.
Wenn im Schritt 210W festgestellt wird, daß der Einstellschalter 16 im eingeschalteten Zustand ist, wird der Prozeß im Schritt 213W fortgesetzt. In diesem Schritt wird die Resonanzfrequenz f_K, die unmittelbar nach dem Einschalten des Einstellschalters 16 abgeleitet wurde, als Referenzresonanzfrequenz f_K0 unabhängig für jedes der vier Räder eingestellt. Danach wird im Schritt 214W das Flag F zu "1" gesetzt, und der Prozeß kehrt zum Schritt 201W zurück. Entsprechend wird in den Abläufen nach dem Einschalten des Einstellschalters 16 ein Erfassungsprozeß für den Reifenluftdruck durchgeführt. Dieser Erfassungsprozeß enthält das Vergleichen der Differenz zwischen der neu eingestellten Referenzresonanzfrequenz f_K0 und der darauffolgend abgeleiteten Resonanzfrequenz f_K und der Differenz Δf zwischen der Referenzresonanzfrequenz f_K0 und der Resonanzfrequenz f_L.
Die vorherige Ausführungsform kann die abgeleitete Resonanzfrequenz f_K in Bezug auf einen normalen Reifenluftdruck auf Grund der Änderung des Reifens auf die Referenzresonanzfrequenz f_K0 oder auf Grund des Einschaltens des Einstellschalters 16 durch den Fahrer nach dem Auswechseln des Reifens einstellen. Daher kann der Reifenluftdruck mit hoher Genauigkeit unabhängig von dem Typ der neu verwendeten Reifen erfaßt werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß, während die Referenzresonanzfrequenz f_K0 wie oben erwähnt unabhängig für jedes der vier Räder eingestellt werden kann, es ebenso möglich ist, (1) diese auf einen Mittelwert der Resonanzfrequenzen f_K, die im Hinblick auf jedes der vier Räder abgeleitet werden, (2) auf einen Mittelwert zweier Räder, der die maximalen und minimalen Werte ausschließt, oder (3) den maximalen oder minimalen Wert der Resonanzfrequenzen f_K als Referenzresonanzfrequenz f_K0 für die jeweiligen vier Räder einzustellen.
Die vierundzwanzigste Ausführungsform wird mit Bezug auf das Flußdiagramm der 64 erläutert, wobei die Schritte 201X–209X dieselben wie die Schritte 201W– 209W der 61 sind.
Im Schritt 209X wird festgestellt, ob das Flag F zu "1" gesetzt ist oder nicht. Wenn die Antwort negativ ist, wird der Prozeß im Schritt 213 fortgesetzt. Wenn andererseits die Antwort positiv ist, wird der Prozeß im Schritt 211 fortgesetzt.
Die vorherige Ausführungsform betrachtet den Reifenluftdruck unmittelbar nach dem Fahrtbeginn des Fahrzeugs als normal, wobei der Einstellschalter 16 vernachlässigt wird, und stellt die Resonanzfrequenz f_K, die unmittelbar nach dem Start des Reifendruckerfassungsprozesses abgeleitet wird, auf die Referenzresonanzfrequenz f_K0 ein. Somit kann eine Verringerung des Reifenluftdruckes während der Fahrt unabhängig von dem Reifentyp erfaßt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die obige Referenzresonanzfrequenz f_K0 auf die oben unter (1)–(3) genannten Arten ähnlich wie bei der dreiundzwanzigsten Ausführungsform eingestellt werden kann.
Im folgenden wird die fünfundzwanzigste Ausführungsform erläutert. Die vorliegende Ausführungsform verwendet einen wirksamen Rollradius und die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse zur Bestimmung des Reifentyps. Wie in
65 gezeigt, sind der wirksame Rollradius r_S und die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse fs in Abhängigkeit vom Reifentyp im wesentlichen konstant. In der Zeichnung stellen zum Beispiel die Linie x einen normalen Gürtelreifen, die Linie y einen Winterreifen und die Linie z einen Reifen mit geringem Profil dar, die jeweils den zuvor erwähnten Reifentypen entsprechen. Ruf der Grundlage beider Werte kann der Reifentyp bestimmt werden. Daher wird eine Funktion für die Feststellung der Änderung des Reifens in der elektronischen Steuereinheit 1 gespeichert.
Die Signalverarbeitung der elektronischen Steuereinheit 1 zur Alarmierung mittels Erfassung des Luftdruckes wird im folgenden mit Bezug auf die Flußdiagramme der 66 und 67 erläutert.
Bei der Einleitung des Prozesses durch Einschalten des Zündschalters wird im Schritt 101Y die Raddrehzahl v auf der Grundlage des von dem Raddrehzahlsensor erhaltenen Signals abgeleitet. Unmittelbar nach der Zündung, wenn der wirksame Rollradius noch keiner Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, wird im Schritt 102Y das Flag F überprüft. Wenn das Flag F nicht zu "1" gesetzt ist, wird der Prozeß mit dem Schritt 103Y und anschließender Schritte fortgesetzt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Raddrehzahl v durch Wellengestaltung des Ausgangssignals des Raddrehzahlsensors und durch Teilen der Anzahl der resultierenden Pulse durch eine entsprechende Zeitdauer berechnet wird.
Im Schritt 103Y wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V mittels einer Doppler-Fahrzeuggeschwindigkeits-Messeinrichtung oder über eine Drehgeschwindigkeit einer Getriebedrehwelle erfaßt. Im Schritt 104Y wird der Reifen- lastradius r_S auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Raddrehzahl v abgeleitet.
In den Schritten 105Y und 106Y wird eine Frequenzanalyse mittels einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) auf die Raddrehzahl angewendet. Der Prozeß wird solange wiederholt, bis die Anzahl der Operationszyklen der Frequenzanalyse K eine vorbestimmte Anzahl K₀ erreicht. Im Schritt 107Y werden die durch die Frequenzanalyse abgeleiteten Werte Bemittelt, um die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse f_S auf der Grundlage der Ergebnisse der Mittelung (Schritt 108Y) zu berechnen.
Im Schritt 109Y werden der wirksame Rollradius r_S und die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse f_S, die im Schritt 108Y abgeleitet wurde, verwendet, um unter Verwendung der Funktion der 65 den Reifentyp zu unterscheiden. Im anschließenden Schritt 110Y werden auf der Grundlage der Funktion der 68 die Unterscheidungsreferenzwerte f_La, f_Lb, f_Lc, f_Ha, f_Hb, f_Hc für die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse, die der Unterscheidungsart des Reifens entsprechen, ausgewählt, um f_L und f_H als Alarmreferenzwerte zu speichern.
Danach wird das Flag F zu "1" gesetzt (Schritt 111Y). Dadurch werden die Schritte 103Y–110Y, die zur Bestimmung einer Reifenänderung verwendet werden, nur unmittelbar nach der Betätigung der Zündung des Fahrzeugs ausgeführt. Es wird darauf hingewiesen, daß der vorherige Schritt 110Y in der Praxis nur ausgeführt wird, wenn im Schritt 109Y bestimmt wird, daß sich die Reifen entweder auf den beiden Antriebsrädern oder auf allen vier Rädern geändert haben.
Der Prozeß der 67 ist derselbe wie der der vorherigen Ausführungsform.
Es wird darauf hingewiesen, daß in der vorliegenden Ausführungsform im Schritt 109Y der 66 die Unterscheidung des Reifentyps mit einem Funktionsbereich, wie er zum Beispiel in 69 dargestellt ist, an Stelle der linearen Funktion der 65 ausgeführt werden kann. Abhängig davon, ob der wirksame Rollradius r_S und die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse im X-Bereich, Y-Bereich oder Z-Bereich liegen, wird die Unterscheidung zwischen dem normalen Gürtelreifen, dem Winterreifen und dem Reifen mit geringem Profil durchgeführt. Sogar in diesem Fall wird der Alarmreferenzwert schließlich nur modifiziert, wenn die Änderung der Reifen im Hinblick auf entweder die beiden Antriebsräder oder alle vier Räder überprüft wird.
Mit einem derartigen Aufbau kann eine ähnliche Wirkung wie die der vorherigen Ausführungsform erreicht werden.
Außerdem kann die Bestimmung des Reifentyps durch Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Matrix durchgeführt werden. Diese wurde unter Verwendung von neun Arten von Matrizen auf der Grundlage der Variation des wirksamen Rollradius r_S und der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse f_S, die bei Fahrtbeginn gemessen werden, bezogen auf den Reifenlastradius r_S und die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse f_S bei der Auslieferung durch die Fabrik erstellt.
Tabelle 1
Wenn zum Beispiel ein normaler Gürtelreifen verwendet wird, verringert sich die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse auf Grund der Verringerung des Reifenluftdrucks, und der wirksame Rollradius verringert sich ebenfalls. Im Gegensatz dazu wird der wirksame Rollradius entsprechend einer Erhöhung der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse bei der Zufuhr des Luftdruckes zum Reifen erhöht. Diese Charakteristik ist in der Matrix als Abschnitt a dargestellt.
Wenn Winterreifen verwendet werden, wird die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse im allgemeinen niedrig sein, da das verwendete Gummi weich ist. Daher entsprechen Winterreifen den Abschnitten b in der Tabelle 1. Wenn andererseits Reifen mit niedrigem Profil verwendet werden, ist die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse im allgemeinen hoch, da der Reifen mit niedrigem Profil im allgemeinen eine hohe Reifenfederkonstante aufweist. Dieses entspricht den Abschnitten c in der Tabelle 1.
In diesem Fall ist der grau hinterlegte Abschnitt der Tabelle 1 ein schwieriger Abschnitt zur Unterscheidung zwischen dem normalen Gürtelreifen und anderen Reifen. Durch Sammeln der Ergebnisse der Unterscheidung für die anderen Räder kann er jedoch vorausgesagt werden, da es selten ist, daß eine Verringerung oder Erhöhung des Luftdruckes bei zwei oder vier Räder gleichzeitig verursacht wird. Daher kann festgestellt werden, daß sich die Reifen geändert haben. Wenn sich die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse und der wirksame Rollradius gleichzeitig bei vier oder zwei Rädern verringern, kann daraus geschlossen werden, daß die Reifen auf Winterreifen gewechselt wurden. Wenn sich hingegen beide oder alle vier erhöht haben, kann festgestellt werden, daß die Reifen auf Reifen mit niedrigem Profil gewechselt wurden.
Sogar mit der vorliegenden Ausführungsform können ähnliche Wirkungen wie die der vorherigen Ausführungsform erzielt werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß entweder ein Wert bei einem optimalen Luftdruck des normalen Gürtelreifens oder ein Wert unmittelbar vor dem Anhalten des Fahrzeugs für die oben genannten Referenzwerte r₀ und f₀ verwendet werden können.
Außerdem kann in jeder der obigen Ausführungsformen der Wert des Reifenluftdrucks selbst ebenso wie der Alarm bezüglich einer Abnormität des Reifenluftdrucks direkt angezeigt werden.
Im folgenden wird die sechsundzwanzigste Ausführungsform erläutert. Die Gründe für einen verringerten Reifenluftdruck können natürliches Lecken mit einer relativ mäßigen Verringerung oder einem Einstich auf Grund des Fah rens über einen Nagel usw. sein, wobei die Verringerung des Reifenluftdruckes auf Grund eines Einstich am häufigsten vorkommt. Es ist jedoch selten, daß am linken und rechten Reifen gleichzeitig ein Einstich entsteht. Außerdem ändert sich eine Variation der Masse der ungefederten Masse, die die Resonanzfrequenzkomponenten der ungefederten Masse des Fahrzeugs in den Aufwärts-, Abwärts-, Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen beeinflußt, in Abhängigkeit von dem Reifen oder den Radmaterialien. Im allgemeinen wird jedoch nicht erwartet, daß diese sich hinsichtlich der Reifen und Radkombinationen der linken und rechten Rädern unterscheiden. Daher kann durch Ableiten und Vergleichen der Resonanzfrequenzen der linken und rechten Räder für jedes Antriebsrad und angetriebene Rad festgestellt werden, daß sich der Reifenluftdruck in dem Reifen verringert hat, der die niedrigste Resonanzfrequenz aufweist. Dieses geschieht nur, wenn ein bestimmter Unterschied zwischen den Resonanzfrequenzen besteht. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Steuerung unter Verwendung des vorherigen Punktes durchgeführt. Im speziellen wird der Prozeß des Schrittes 109Z in 70 auf die in 71 dargestellte Weise durchgeführt.
Im Schritt 201Z wird die Resonanzfrequenz f_L, die für das linke Vorderrad oder das linke Hinterrad abgeleitet wird, mit der Resonanzfrequenz f_R, die für das rechte Rad abgeleitet wird, verglichen. In den Schritten 202Z und 203Z wird die größere Resonanzfrequenz zu f_MAX eingestellt und die niedrigere Resonanzfrequenz zu f_MIN. Im anschließenden Schritt 204Z wird der minimale Wert P_MIN des Reifenluftdruckes im Hinblick auf die Resonanzfrequenz f_MIN aus einer Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz (Hz) und dem Reifenluftdruck (kg/cm²) abgeleitet. Dieses wird deshalb durchgeführt, da, wenn das Gewicht der ungefederten Masse durch Variation des Reifens, des Radmaterials usw. verändert wird, die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und dem Reifenluftdruck schwankt, wie es durch den schraffierten Bereich in 72 gezeigt ist, so daß sogar dann unterschiedliche Reifenluftdrücke erhalten werden, wenn die Resonanzfrequenz dieselbe bleibt.
Danach wird der Prozeß im Schritt 205Z fortgesetzt, um den minimalen Wert P_MIN des Reifenluftdruckes mit einem Schwellenwert P_TH, der zur Erfassung einer abnormen Verringerung des Reifenluftdruckes eingestellt wird, zu vergleichen. Wenn P_MIN < P_TH springt das Verfahren zum Schritt 209Z, um einen Alarm auf dem Anzeigeabschnitt 5 anzuzeigen, der eine abnorme Verringerung des Reifenluftdruckes anzeigt. Dieser Prozeß kann eine vorbeugende Maßnahme für den Fall sein, daß sich die Reifenluftdrücke beider linken und rechten Räder gleichzeitig verringern. Es wird darauf hingewiesen, daß im Vorhergehenden die Verringerung des Reifenluftdruckes durch Verwendung der Resonanzfrequenz f_MAX anstatt der Resonanzfrequenz f_MIN bestimmt werden kann. Die Auswahl von f_MIN oder f_MAX erfolgt durch Berücksichtigung des Grades der Reifenluftdruckverringerung für die linken und rechten Räder. Mit anderen Worten wird die relative Größe der Verringerung des Reifenluftdruckes zwischen den linken und rechten Rädern des aktuellen Fahrzeugs oder so weiter berücksichtigt. Die in 72 gezeigte Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und dem Reifenluftdruck wird jedoch vorher in Form einer Funktion in der ECU 4 gespeichert.
Wenn im Schritt 205Z P_MIN ≥ P_TH wird der Prozeß im Schritt 206Z fortgesetzt, bei dem eine Differenz Δf zwischen den Resonanzfrequenzen f_MAX und f_MIN der linken und rechten Räder abgeleitet wird. Wenn sich die Masse der ungefederten Masse durch Änderung des Reifens, des Radmaterials usw. ändert, ändert sich außerdem die Kenn linie zwischen der Resonanzfrequenz und dem Reifenluftdruck. Entsprechend ist, wie in 73 gezeigt, die Differenz Δf_A die Differenz zwischen der Resonanzfrequenz f_AH, die dem normalen Reifenluftdruck P_N entspricht (als Kennlinienkurve (A) gezeigt) und der Resonanzfrequenz f_AW, die einer abnormen Verringerung des Reifenluftdruckes entspricht. Diese wird größer als die Differenz Δf_B, die zwischen der Resonanzfrequenz f_BN, die dem normalen Reifenluftdruck P_N entspricht (als Kennlinienkurve (B) gezeigt) und der Resonanzfrequenz f_BW, die der abnormen Verringerung des Reifenluftdruckes entspricht, besteht. Daher besteht die Möglichkeit einer fehlerhaften Erfassung einer abnormen Verringerung des Reifenluftdruckes, wenn ein einfacher Vergleich der Differenz Δf zwischen den Resonanzfrequenzen f_MAX und f_MIN verwendet wird. Somit wird der Schwellenwert F_TH, der die Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen bildet, zur Feststellung eines abnorm geringen Reifenluftdruckes unbedingt bestimmt.
Unter der Annahme, daß die Variation des Koeffizientenfaktors der ungefederten Masse in den linken und rechten Rädern nur durch die Differenz der Reifenluftdrücke an diesen Rädern verursacht wird, kann der Einfluß der durch die Koeffizientenfaktoren der ungefederten Masse verursachte Resonanzfrequenz aufgefangen werden. Dieses kann durch Erhalten und Verwenden von Kennliniendiagrammen durchgeführt werden, die den normalen Reifenluftdruck auf den verringerten Alarmreifenluftdruck im Hinblick auf unterschiedliche Kombinationen der Reifen und Räder (gezeigt in 74) bezieht. Anschließend durch Suchen nach der maximalen Resonanzfrequenz f_MAX, die als normaler Reifenluftdruck betrachtet wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die in 74 gezeigte Kennlinien in der ECU 4 gespeichert ist.
Entsprechend wird im Schritt 207Z der Schwellenwert f_TH aus der in der ECU 4 gespeicherten Funktion in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz f_MAX erhalten und als normaler Reifenluftdruck betrachtet. Dann wird der Prozeß im Schritt 208Z fortgesetzt, um die Resonanzfrequenzdifferenz Δf mit dem neuen Schwellenwert f_TH der Funktion zu vergleichen. Wenn Δf ≥ f_TH, wird im Schritt 209Z über den Anzeigeabschnitt 5 ein Alarm, der eine abnorme Verringerung des Reifenluftdrucks anzeigt, ausgegeben; wenn andererseits Δf < f_TH, kehrt der Prozeß einfach zurück.
Es wird darauf hingewiesen, daß in Abhängigkeit von der Fahrtbedingung des Fahrzeugs unterschiedliche Fälle bei demselben Reifenluftdruck entweder gefährlich oder nicht gefährlich sein können. Daher wird die in 75 gezeigte Funktion mit mehreren Kennlinienkurven bereitgestellt, die zur Ableitung eines Schwellenwertes f_TH für die Resonanzfrequenzdifferenz entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kurvenfahrtbedingung verwendet werden können.
Die vorherige Ausführungsform kann die Zuverlässigkeit unter Vermeidung einer fehlerhaften Erfassung eines abnorm niedrigen Reifenluftdruckes verbessern. Dieses erfolgt durch Korrigieren des Schwellenwertes f_TH für die Resonanzfrequenzdifferenz mit der Resonanzfrequenz f_MAX, die als normale Reifenresonanzfrequenz betrachtet wird. f_MAX wird als normale Reifenresonanzfrequenz betrachtet, da die Beziehung zwischen der Variationsgröße (Δf) der Resonanzfrequenz der linken und rechten Räder und der Variationsgröße des Reifenluftdruckes durch den Koeffizientenfaktor der ungefederten Masse beeinflußt werden können.
Andererseits wird eine Lösung für das natürliche Leck bereitgestellt, bei dem sich der Reifenluftdruck der lin ken und rechten Räder gleichzeitig verringert. Durch Setzen von f_MAX oder f_MIN der Resonanzfrequenzen der linken und rechten Räder als Schwellenwerte für die Beurteilung kann ein absoluter Grenzwert eingestellt werden. In diesem Fall kann im Hinblick auf die Schwankung der Kennlinien zwischen der Resonanzfrequenz und dem Reifenluftdruck, die von dem verwendeten Typ des Reifens und des Rades abhängt, der eingestellte Schwellenwert zur Beurteilung durch ausgewähltes Einstellen eines absoluten Grenzwertes ebenso wie die Auswahl von entweder f_MAX oder f_MIN für die Resonanzfrequenz angepaßt werden.
Im folgenden wird die siebenundzwanzigste Ausführungsform mit Bezug auf 76 erläutert. In den Schritten 101α–108α werden dieselben Prozesse wie die der vorherigen Ausführungsform durchgeführt. Dann wird im Schritt 109α bestimmt, ob die abgeleitete Resonanzfrequenz f_K kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Luftdruckverringerungsunterscheidungswert f_L ist. Danach wird im Schritt 110α die Variationsrate df_K der Resonanzfrequenz f_K innerhalb der Einheitszeitdauer mit dem Beurteilungswert (Δf_K/Δt) verglichen, um den Grad der Abnahme des Reifenluftdruckes zu bestimmen. Hier ist Δf_K die Differenz zwischen dem Rechenergebnis der Resonanzfrequenz des laufenden Zyklus und dem Berechnungsergebnis des vorhergehenden Zyklus, und Δt ist eine dazwischen verstrichene Zeitdauer. wenn die Variationsrate kleiner oder gleich dem vorherigen Beurteilungswert ist, nämlich im Fall einer stufenweisen Verringerung des Reifenluftdruckes, wird der Prozeß im Schritt 111α fortgesetzt, um einen Zähler zu setzen. Anschließend wird im Schritt 112? bestimmt, ob die abgeleitete Variationsrate der abgeleiteten Resonanzfrequenz f_K kleiner als oder gleich dem Beurteilungswert ist, und ob sie M₀-mal kleiner als oder gleich dem Reifenluftdruckverringerungsunterscheidungswert f_L bleibt. Wenn die Antwort im Schritt 112α positiv ist, wird der Prozeß im Schritt 113α fortgesetzt, um den Alarm, der einen niedrigen Reifenluftdruck des betreffenden Reifens anzeigt, auszugeben.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 109α negativ ist, wird der Wert des Zählers auf "0" gesetzt, um die Anzahl der aufeinanderfolgenden Prozesse des Schrittes 109α und aufeinanderfolgender Schritte zu zählen. Wenn die Variationsrate der Resonanzfrequenz f_K größer als der Beurteilungswert ist, wie es in Schritt 110α überprüft wird, wird außerdem festgestellt, daß sich der Reifenluftdruck auf Grund eines abrupten Leckens des Reifenluftdruckes abrupt verringert hat. Daher springt der Prozeß zum Schritt 113α, um die Ausgabe eines Alarmes des vorherigen Inhaltes zu ermöglichen.
Es wird darauf hingewiesen, daß wenn die Anzeige des Alarmes im Schritt 113α einmal eingeleitet wurde, die vorliegende Ausführungsform die Anzeige des Alarmes solange aufrechterhält, bis das Fahrzeug anhält. Danach wird beim erneuten Starten des Fahrzeugs durch Einschalten des Zündschalters der Reifenluftdruckerfassungszustand freigegeben, um die Alarmanzeige zu beenden, wenn die Resonanzfrequenz f_K größer als der Luftdruckbeurteilungswert ist. Wenn jedoch die Resonanzfrequenz f_K kleiner als oder gleich dem Luftdruckverringerungsbeurteilungswert ist, wird die Anzeige des Alarmes bis zum nächsten Stop des Fahrzeugs aufrechterhalten, um die vorherigen Schritte zu wiederholen.
Die vorangehende Ausführungsform kann die Zuverlässigkeit unter Vermeidung einer fehlerhaften Erfassung verbessern, indem ein Alarm hinsichtlich Verringerungen des Reifenluftdruckes auf der Grundlage des Ergebnisses einer zweistufigen Beurteilung ausgegeben wird, bei. der die Variationsrate der Resonanzfrequenz f_K innerhalb einer Einheitszeitdauer erhalten wird. Dann wird bestimmt, ob die Variationsrate kleiner als oder gleich dem Beurteilungswert wird und ob die Variationsrate während M₀ oder mehr Zyklen kleiner als oder gleich dem Beurteilungswert bleibt.
Obwohl die Ausführungsformen im Detail beschrieben wurden, sollte die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sein. Zum Beispiel ist es in 4 möglich, den Reifenluftdruck auf der Grundlage der Variationen der Verstärkung bei einer bestimmten Frequenz oder der Variation der Frequenz bei einer bestimmten Verstärkung zu erfassen.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Gemäß der Erfindung wird die Tatsache berücksichtigt, daß sich die vorbestimmte Frequenzkomponente in der Reifenvibrationsfrequenzkomponente gemäß der Variation der Federkonstante des Reifens ändert, so daß die Luftdruckbedingung des Reifens auf der Grundlage der Variation der Frequenzkomponenten erfaßt wird. Daher kann der Fahrzeuginsasse den Luftdruck während der Fahrt des Fahrzeugs überwachen. Zusätzlich kann durch Verwendung einer Vorrichtung zur Einstellung des Luftdruckes des Reifens die Fahrzeugantriebsleistungsfähigkeit signifikant verbessert werden.

Claims

Eine Reifenluftdruckerfassungsvorrichtung mit: einer Ausgabeeinrichtung, die auf einem Fahrzeug zum Ausgeben eines Signals installiert ist, das eine Vibrationsfrequenzkomponente eines Reifens enthält, während das Fahrzeug sich bewegt; wobei die Ausgabeeinrichtung einen Raddrehzahlsensor zum Erzeugen eines Signals entsprechend einer Rotationsgeschwindigkeit eines Rades enthält; einer Extraktionseinrichtung zum Extrahieren einer Resonanzfrequenzkomponente von dem Signal, das die Reifenvibrationsfrequenzkomponente enthält; einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Reifenluftdruckbedingung auf der Grundlage der Resonanfrequenzkomponente.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Extraktionseinrichtung die Resonanzfrequenzkomponente von der Signalausgabe durch die Ausgabeeinrichtung basierend auf Vibrationen einer ungefederten Masse des Fahrzeugs extrahiert, die in mindestens eine vertikale Richtung oder eine Längsrichtung erzeugt werden.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Erfassungseinrichtung vorläufig einen Resonanzfrequenzwert als eine Referenzresonanzfrequenz speichert, und eine Verringerung der Reifenluftdrucksbedingung auf der Grundlage einer Variationsgröße der extrahierten Resonanzfrequenz relativ zu dem gespeicherten Resonanzfrequenzwert erfaßt.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Erfassungseinrichtung vorläufig eine Beziehung zwischen dem Reifenluftdruck und der Resonanzfrequenzkomponente speichert, und den Reifenluftdruck von der extrahierten Resonanzfrequenz auf der Grundlage der gespeicherten Beziehung vorhersagt.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, ferner mit einer Alarmeinrichtung zum Benachrichtigen eines Fahrers, wenn eine Verringerung der Reifenluftdruckbedingung auf einen Pegel unterhalb einer unteren Grenze des Luftdrucks durch die Erfassungseinrichtung erfaßt wird.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, ferner mit einer Entfernungseinrichtung zum Entfernen von Komponenten höherer Ordnung von dem Signal, das die Reifenvibrationsfrequenzkomponente enthält, wobei diese Komponenten höherer Ordnung Rauschkomponenten enthalten, die bei Frequenzen erscheinen, die ganzzahlige Vielfache einer Frequenz entsprechend einer Anzahl von Radrotationen innerhalb einer Einheitszeitperiode sind.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Extraktionseinrichtung eine Extraktionsperiodeveränderungseinrichtung zum Abändern einer Extraktionsperiode enthält.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Erfassungseinrichtung eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Referenzwertes enthält, der verwendet wird, um einen niedrigen Reifenluftdruck auf der Grundlage einer Fahrzeugreisegeschwindigkeit zu erfassen.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, die ferner eine Reifentypauswahleinrichtung zum Auswählen eines Reifentyps, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, umfasst.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, die ferner eine Reifentypauswahleinrichtung zum Auswählen eines Reifentyps enthält, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, wobei die Reifentypauswahleinrichtung ein Schalter ist, der von einem Fahrzeuginsassen betätigt wird.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, die ferner eine Reifentypauswahleinrichtung zum Auswählen eines Reifentyps enthält, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, wobei die Reifentypauswahleinrichtung den Reifentyp auf der Grundlage eines Reifenlastradiuses auswählt.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Erfassungseinrichtung eine Resonanzfrequenzdifferenzableitungseinrichtung zum Ableiten einer Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen für die linken und rechten Räder von den jeweiligen Resonanzfrequenzen, und eine Beurteilungseinrichtung zum Vergleichen der abgeleiteten Differenz der Resonanzfrequenz mit einem Beurteilungswert umfaßt.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Erfassungsvorrichtung Reifenluftdruckfehlfunktionen basierend auf der Resonanzfrequenzkomponente bestimmt, und ein Fehlfunktionssignal ausgibt, wenn ein fehlerhafter Reifenluftdruck öfter als eine vorbestimmte Anzahl von Verarbeitungszyklen erfaßt wird.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Reifentypauswahleinrichtung zum Auswählen eines Reifentyps, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, wobei die Reifentypauswahleinrichtung den Reifentyp auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen den Zunahmen einer Resonanzfrequenz basierend auf Vibrationen in eine vertikale Richtung, und den Zunahmen einer Resonanzfrequenz basierend auf Vibrationen in eine Längsrichtung bestimmt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Reifentypauswahleinrichtung zum Auswählen eines Reifentyps, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, wobei die Reifentypauswahleinrichtung den Reifentyp basierend auf einer Abweichung zwischen einer Resonanzfrequenz basierend auf Vibrationen in eine vertikale Richtung, und einer Resonanzfrequenz basierend auf Vibrationen in eine Längsrichtung bestimmt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Gewichtsbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen eines Gewichtes eines Rades, das an das Fahrzeug montiert ist.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen eines Gewichtes eines Rades, das an das Fahrzeug montiert ist, wobei die Beurteilungseinrichtung das Gewicht des Rades basierend auf einem Variationsbetrag in einer Resonanzfrequenz basierend auf Vibrationen in eine vertikale Richtung bestimmt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Signalauswahleinrichtung zum Auswählen des Signals, das die Resonanzfrequenzkomponente enthält, die verwendet wird, um eine Resonanzfrequenz des Reifens zu bestimmen.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Signalauswahleinrichtung zum Auswählen eine s Signals, das die Resonanzfrequenzkomponente enthält, die verwendet wird, um eine Resonanzfrequenz des Reifens zu bestimmen, und einer Signaleinstelleinrichtung zum Einstellen eines Signalpegels des Signals, das die Resonanzfrequenzkomponente enthält, die durch die Signalauswahleinrichtung ausgewählt wird.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Speichereinrichtung zum Speichern mindestens eines Referenzwertes, wobei der Referenzwert auf einer Resonanzfrequenz bei normalem Reifenluftdruck basiert; wobei die Erfassungseinrichtung eine Reifenluftdruckbedingung durch Vergleichen der extrahierten Resonanzfrequenzkomponente mit dem gespeicherten Referenzwert erfaßt.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 21 dargelegt, wobei die Speichereinrichtung vorläufig einen Resonanzfrequenzwert als Referenzwert speichert, und wobei die Erfassungseinrichtung eine Verringerung des Reifenluftdrucks basierend auf einer Variationsgröße der extrahierten Resonanzfrequenzkomponente relativ zu dem Resonanzfrequenzwert erfaßt.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 21 dargelegt, wobei die Speichereinrichtung vorläufig eine Beziehung zwischen dem Reifenluftdruck und der Resonanzfrequenz speichert, und die Erfassungseinrichtung den Reifenluftdruck von der extrahierten Resonanzfrequenzkomponente basierend auf dem gespeicherten Verhältnis vorhersagt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erfassung der Erfassungseinrichtung unabhängig von den Resonanzfrequenzkomponenten, die den anderen Reifen des Fahrzeugs entsprechen, gemacht wird.