УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ ОБ ОТКЛОНЕНИИ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНЕ ОТ НОРМЫ Российский патент 2009 года по МПК B60C23/06 

Изобретение касается устройства, способа и программы для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы.

Трудно обнаружить уменьшение давления воздуха в шине, в частности, например, спущенную шину, которая позволяет продолжать движение, даже когда давление воздуха в ней равно нулю. В случае когда транспортное средство движется с высокой скоростью с шиной, в которой уменьшено давление воздуха, возникает опасность разрыва шины.

Были исследованы различные способы обнаружения уменьшения давления воздуха в шине. В публикации No. 305011/1988 выложенной заявки на патент Японии описан способ обнаружения уменьшения давления воздуха в шине по скоростям колес четырехколесного транспортного средства с использованием системы предупреждения о падении давления воздуха в шине. Согласно этому способу, в котором используется явление увеличения скорости вращения при уменьшении фактического радиуса вращения, когда давление воздуха в шине уменьшается, падение давления воздуха в шине колеса обнаруживается по разнице между суммой скоростей вращения колес для шин, расположенных на одной диагонали, и суммой скоростей вращения колес для шин другой диагонали, а также по разнице между скоростью вращения колеса и средним значением скоростей вращения четырех колес.

Однако есть случаи, когда скорость вращения одного из колес становится меньше скоростей других колес не только вследствие особых обстоятельств, например, смещения нагрузки на транспортное средство или наличия цепи противоскольжения на одном колесе, но и при движении на повороте. В таких условиях движения, когда давление воздуха измеряют указанным выше способом обнаружения уменьшения давления воздуха в шине, в некоторых случаях сигнализация о потере давления производится даже тогда, когда уменьшение давление воздуха фактически не имеет места. Были случаи, когда такие ложные тревоги приводили к принятию водителем неправильных решений и возникновению ущерба (необходимости обслуживания).

В основу изобретения положена задача создания устройства, способа и программы для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, которые позволяют обнаруживать отклонения от нормы давления в шине даже в необычных условиях движения, например при смещении нагрузки на транспортное средство или при наличии цепи противоскольжения на одном колесе.

Один из аспектов изобретения касается устройства для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, включающего средство сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин на транспортном средстве и определения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости вращения других колес.

Другой аспект изобретения касается способа сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, включающего операцию сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин на транспортном средстве и определения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости вращения других колес.

Еще один аспект изобретения касается программы для сигнализации отклонения давления воздуха в шине от нормы, обеспечивающей выполнение компьютером процедуры сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин на транспортном средстве и определения, является или не является скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости вращения других колес.

В соответствии с изобретением определение, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости вращения других колес, производится сравнением скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства. Таким образом ложная тревога предотвращается не только при необычных условиях движения, например, при смещении нагрузки на транспортное средство или наличии цепи противоскольжения на одном колесе, но и при движении транспортного средства на повороте.

На чертежах:

фиг.1 изображает блок-схему одной из форм выполнения устройства для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с изобретением,

фиг.2 изображает блок-схему электрической части устройства, показанного на фиг.1,

фиг.3 изображает алгоритм обработки данных программой реализации способа сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с изобретением,

фиг.4 изображает алгоритм обработки данных программой реализации способа сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с изобретением,

фиг.5 изображает результаты дорожных испытаний обычным способом обнаружения уменьшения давления воздуха в шине и

фиг.6 изображает результаты дорожных испытаний с использованием способа обнаружения уменьшения давления воздуха в шине согласно изобретению.

Устройство для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с изобретением содержит средство определения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости вращения других колес, путем сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства.

Далее следует описание предлагаемого устройства для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 изображает блок-схему устройства для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с одной из форм выполнеия изобретения.

В соответствии с фиг.1, устройство для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы определяет, упало или нет давление воздуха в любой из четырех шин (передней левой (ПЛ), передней правой (ПП), задней левой(ЗЛ) и задней правой (ЗП)) транспортного средства. Устройство для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы имеет в составе датчик 1 скорости колеса для каждой шины, который является обычным устройством измерения скорости. Выходной сигнал датчика 1 скорости колеса подается на управляющий узел 2, с которым соединены сигнальное устройство 3, которое имеет, например, жидкокристаллический дисплейный элемент, плазменный дисплейный элемент или электронно-лучевую трубку для представления информации о шине, в которой упало давление воздуха, и устройство 4 включения, которое может управляться водителем.

Управляющий узел 2 имеет в составе интерфейс 2а ввода/вывода, необходимый для передачи сигнала внешнему устройству или приема сигнала от него, ЦПУ 2b (центральный процессор), который выполняет функции центра обработки, постоянную память (ROM) 2с, в которой находятся программы операций управления для ЦПУ 2b и оперативную память (RAM) 2d, в которую временно записываются данные и из которой считываются данные, когда ЦПУ 2b выполняет операции управления (фиг.2).

Датчик 1 скорости колеса выдает импульсный сигнал, соответствующий количеству оборотов шины (импульсы скорости колеса). В ЦПУ 2b с определенным периодом ΔТ отсчета (например, с ΔТ=1 с) вычисляются угловые скорости F_i (от F₁ до F₄) четырех шин на основе импульсов скорости каждого колеса, выдаваемых датчиком 1 скорости каждого колеса. F₁-F₄ представляют собой соответственно угловые скорости шин ПЛ, ПП, ЗЛ и ЗП.

Поскольку шины изготовляют с некоторым допуском (начальной разницей размеров), поэтому эффективные радиусы вращения соответствующих шин (полученные делением расстояния, пройденного за один оборот, на 2π) не обязательно равны между собой, даже когда внутренние давления во всех шинах нормальны. Таким образом, угловые скорости вращения Fi соответствующих шин варьируются, поэтому вычисляются скорректированные угловые скорости F1_i, из которых исключены вариации, обусловленные начальными различиями. В частности, эти значения корректируются по формулам:

F1₁=F1

F1₂=mF2

F1₃=F3

F1₄=nF4

Коэффициенты m, n коррекции определяются, например, вычислением угловой скорости F_i вращения в условиях движения транспортного средства по прямой, а определение m=F₁/F₂ и n=F₃/F₄ основано на вычислении угловых скоростей F_i вращения.

Затем вычисляются угловые скорости V_i вращения на основе F1_i.

Наименьшая скорость вращения (наиболее медленной шины) и наибольшая скорость вращения (наиболее быстрой шины) вычисляются по следующим определяющим значениям:

DEL (1)={(V1+V4)/2-(V2W3)/2}/{(V1+V2+V3+V4)/4}×100 (%)

DEL (2)={(V1+V2)/2-(V3+V4)/2}/{(V1+V2+V3+V4)/4}×100 (%)

DEL (3)={(V1+V3)/2-(V2+V4)/2}/{(V1+V2+V3+V4)/4}×100 (%)

В этих формулах V1-V4 представляют собой соответственно скорости колес передней левой шины (ПЛ), передней правой шины (ПР), задней левой шины (ЗЛ) и задней правой шины (ЗП).

Следует заметить, что, помимо расчета этих определяющих значений на основе отношений, их можно определять через разности по формулам:

DEL (1)=[(V1+V4)-(V2+V3)]/(V1+V2+V3+V4)×200%

DEL (2)=[(V1+V2)-(V3+V4)]/(V1+V2+V3+V4)×200%

DEL (3)=[(V1+V3)-(V2+V4)]/(V1+V2+V3+V4)×200%

Более медленное колесо определяется по знакам вычисленных значений DEL (1)-(3), как это показано в табл.1.

ТАБЛИЦА 1 DEL1_RDEL2+RDEL3_RБолее медленное - ПП+-+Более медленное - ПЛ---Более-++медленное - ЗП   Более медленное - ЗЛ++-

Данные, используемые для определения, является или нет скорость вращения одного из колес более низкой, путем сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства являются более чувствительными, чем данные, которые используются для сигнализации об отклонении от нормы давления воздуха, к условиям использования. Поэтому предпочтительно ограничивать это определение только на начальной стадии движения, чтобы избежать влияния на определение отклонения давления воздуха от нормы. Здесь период начальной стадии движения средства означает время, пока определяется пониженная скорость вращения одного из колес. Иными словами, это период сбора данных для вышеуказанного определения (например, сбора 15 данных).

Что касается данных для определения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости вращения других колес, при сравнении скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства, для повышения точности определения предпочтительно использовать только данные, полученные вблизи участка прямолинейного движения. Кроме того, предпочтительно для этого использовать только те данные, при которых определяющие значения стабильны постольку, поскольку транспортное средство движется по прямой. Данные, полученные во время поворотов могут быть ошибочными. Прямолинейность или непрямолинейность движения транспортного средства можно установить мониторингом степени рыскания, а стабильность или нестабильность значений можно установить мониторингом, например, времени изменения определяемых значений.

Результат определения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости вращения других колес, путем сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства, предпочтительно сбрасывать при остановке транспортного средства, поскольку смещение нагрузки или наличие цепи противоскольжения на одном из колес является условием, при котором скорость одного из колес становится ниже, и это условие возникает при остановке транспортного средства. Сбрасывать результаты этого определения можно и только в случае, если скорость вращения одного из колес понижена.

Вообще в случае когда скорость вращения одного из колес повышена, это скорее всего означает, что давление воздуха в шине понижено. С другой стороны, в случае когда скорость вращения одного из колес понижена, скорость вращения этого колеса может быть ниже скоростей других колес вследствие необычных условий движения, например при сдвиге нагрузки, наличии цепи противоскольжения на одном из колес или при движении на повороте. Соответственно, при использовании устройства для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с изобретением предпочтительно не делать заключения об уменьшении давления воздуха в шинах или делать заключение только об уменьшении давления воздуха для колеса, расположенного на одной диагонали с колесом с более низкой скоростью вращения в случае, когда скорость вращения одного из колес понижена.

В качестве средства обнаружения уменьшения давления воздуха в шине могут быть использованы известные средства, например, основанные на использовании средней динамической нагрузки или факта увеличения скорости вращения одного из колес.

Один из аспектов изобретения касается программы для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, обеспечивающей выполнение компьютером процедуры сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства и определения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости других колес. Этот объект изобретения может быть реализован аналогично устройству для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с изобретением, и соответствующие алгоритмы приводятся далее со ссылками на фиг.3 и 4.

Рассмотрим вначале переменные, используемые в схемах алгоритмов. Флаг Подтверждения Замедления устанавливается равным 1, когда сделано заключение о том, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорость других колес. С другой стороны, Флаг Замедления Колеса устанавливается равным 1, когда определено, что скорость вращения одного из колес меньше в сравнении с другими колесами.

С1 - это счетчик, содержимое которого возрастает, если установлено, что определяющие значения стабильны в течение прямолинейного движения, и этот счетчик разрешает делать заключение, является или нет одно из колес более медленным, чем другие, когда его содержимое достигает, например, 15. С2 - счетчик, содержимое которого возрастает, если определено, что скорость вращения одного из колес меньше, чем скорость других (с использованием только текущего определяющего значения). Заключение о том, что скорость вращения одного из колес меньше скоростей других колес, делается тогда, когда содержимое счетчика С2 достигает, например, 10 среди 15 значений.

В соответствии с фиг.3 и 4 переменные сбрасываются при остановке транспортного средства (длительностью по меньшей мере 2 с) операциями S1, S2. Операцией S3 выполняется проверка значений Флага Подтверждения Замедления и Флага Замедления Колеса. В случае нулевых значений этих флагов выполняется следующая операция.

Операция S4 определяет, движется ли транспортное средств по прямой (т.е. остается ли степень рыскания ниже заранее установленного значения). Определение скорости колеса выполняется только в случае стабильного движения транспортного средства. Операцией S5 вычисляются разности между определяющими значениями (DEL (1), DEL (2) и DEL (3)), полученными на 1 с раньше и текущими определяющими значениями (Delta 1, Delta 2 и Delta 3). Операцией S6 полученные разности сравниваются с заранее установленным порогом, и этим устанавливается стабильность (или нестабильность) движения транспортного средства.

Если установлено, что транспортное средство движется стабильно (опер. S4 и S6), в счетчик С1 добавляется 1 (опер. 7), что соответствует стабильности движения. Операцией S8 определяется колесо с временно пониженной скоростью вращения с помощью знаков определенных ранее определяющих значений (DEL (1), DEL (2) и DEL (3)). Если такое колесо определено, в счетчик С2 добавляется 1 и этим выполняется подсчет количества таких определений, после чего операцией S9 сохраняется определенное значение DEL (1).

Операцией S10 содержимое счетчика С1 количества определений стабильного движения сравнивается с заранее установленным максимальным значением С1mах, равным, например, 15. Операцией S11 содержимое счетчика С2 количества определений колеса с наименьшей скоростью вращения сравнивается с заранее установленным максимальным значением С2mах, равным, например, 10. В случае если содержимое каждого из счетчиков превосходит соответствующее заранее установленное значение (опер. S10 и S11), флаг, который отображает результат определения самого медленного колеса (Флаг Замедления Колеса), устанавливается равным 1 (операция 12). После этого сохраняется знак, который представляет большинство (С2mах=10) среди знаков совокупности, сохраненных DEL (1) (С1mах=15).

После прекращения счета счетчиком С1 подсчета количества стабильных перемещений (С1mах=15) операция S13 устанавливает Флаг Подтверждения Замедления равным 1.

Операцией S14 сохраненные определяющие значения, определенные одной секундой ранее (DEL (1), DEL (2) и DEL (3)), обновляются на текущие значения.

Операцией 15 выполняется проверка значения флага определения колеса с наименьшей скоростью вращения (Флаг Замедления Колеса). В случае если его значение равно нулю, производится активация модуля предупреждения о потере давления (опер S17).

В качестве указанного модуля может быть использован известный модуль. Если значение указанного флага равно 1 (операция S15), определяется, уменьшено или нет давление воздуха в колесе, диагонально противоположном колесу с наименьшей скоростью вращения (опер. SI7), в случае когда знак сохраненного значения DEL (1) отличается от знака текущего значения DEL (1) (опер. S16).

Другой аспект изобретения касается способа сигнализации об отклонении давления воздуха в шине, включающего операции определения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорости других колес, путем сравнения скоростей вращения соответствующих колес. Этот объект изобретения может быть реализован аналогично устройству для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы в соответствии с изобретением.

ПРИМЕР

Изобретение иллюстрируется примерами, которые, однако, не ограничивают его объем.

Условия испытаний для подтверждения пригодности способа сигнализации об уменьшении давления воздуха в шине согласно изобретению указаны ниже.

(Испытательное транспортное средство)

Тип испытательного транспортного средства: Mercedes-Benz класса Е.

Размер шин: 245/40ZR18 (Dunlop SP Wi Sp МЗ 97V).

Внутреннее давление: нормальное.

(Условия испытаний)

Нагрузка: смещенная (водитель и 290 кг слева).

Место проведения испытаний: Sumitomo Rubber Industries, испытательная трасса Okayama и прилегающие местные прямые дороги.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1

Для получения данных было проведено дорожное испытание с устройством для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, использующим обычный способ обнаружения уменьшения давления воздуха без использования средств обнаружения замедления скорости вращения одного из колес по сравнению с другими. На фиг.5 приведены условия, при которых выдавалось предупреждение о потере давления в шине.

Согласно фиг.5, транспортное средство совершало поворот в течение периода примерно от 140 до 220 с. Из-за изменения знака DEL (3) (черный треугольник) вследствие поворота было выдано предупреждение о потере давления (знак +), хотя давление воздуха в шинах было нормальным (ложная тревога).

ПРИМЕР 1

Для получения данных было проведено дорожное испытание с устройством для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, использующим способ обнаружения уменьшения давления воздуха в соответствии с изобретением. На фиг.6 показаны условия, при которых выдавалось предупреждение о потере давления в шине.

В данном случае в течение периода от 140 до 220 с, когда транспортное средство совершало поворот, была определена пониженная скорость вращения (Флаг Замедления Колеса: знак *), что означало пониженную скорость вращения одного из колес. Сигнал потери давления был блокирован и предупреждение о потере давления (знак +) не было выдано.

Этот результат показывает, что даже в условиях движения, имеющих место при повороте, когда при использовании известного способа определения давления в шине может быть выдан ложный сигнал предупреждения, предлагаемый способ позволяет предотвратить выдачу такого ложного сигнала.

Хотя выше были описаны несколько примеров осуществления изобретения, изобретение не ограничивается ими и в нем могут быть сделаны различные изменения и модификации в пределах его объема.

Изобретение относится к автомобильной промышленности и касается устройства и способа для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, которые обнаруживают такие отклонения от нормы в шине даже в необычных условиях, например при сдвиге нагрузки на транспортное средство или наличии цепи противоскольжения на одном из колес. Устройство для сигнализации об отклонении от нормы давления воздуха в шине включает средство сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства и обнаружения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорость вращения других колес, путем сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства. В результате повышается точность сигнализации об отклонении давления в шине. 2 н.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Устройство для сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, содержащее средство сравнения скоростей вращения колес соответствующих шин транспортного средства и обнаружения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорость вращения других колес, и средство блокирования сигнала предупреждения о потере давления в случае пониженной скорости вращения одного из колес.2. Способ сигнализации об отклонении давления воздуха в шине от нормы, включающий операции сравнения скорости вращения колес соответствующих шин транспортного средств и обнаружения, является или нет скорость вращения одного из колес меньшей, чем скорость вращения других колес, при этом в случае, если скорость вращения одного из колес понижена, не делают заключение об уменьшении давления воздуха в шинах или делают заключение только в случае уменьшения давления воздуха в колесе, расположенном на одной диагонали с колесом с пониженной скоростью вращения.