(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (51) Int. Cl. G01L17/00 ( ) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Europejski Biuletyn Patentowy 2010/01 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: System do wyznaczania ciśnienia w oponie pojazdu i/lub prędkości pojazdu (30) Pierwszeństwo: DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2009/23 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 07/2010 (73) Uprawniony z patentu: Ventech GmbH, Marl, DE PL/EP T3 (72) Twórca (y) wynalazku: PINGEL Ulrich, Marl, DE PINGEL Martin, Marl, DE (74) Pełnomocnik: Kulikowska & Kulikowski sp.j. rzecz. pat. Piotrowicz Alicja Warszawa 12 skr. poczt. 130 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 20132/PE/10 EP Opis [0001] Wynalazek dotyczy systemu do określania ciśnienia w pneumatycznej oponie pojazdu, która znajduje się w pojeździe, i/lub prędkości pojazdu, który to system obejmuje układ czujników nacisku, dostarczający impulsów sił dla potrzeb opracowania dwuwymiarowego modelu rozkładu sił, wywieranych przez oponę pojazdu w kontakcie z czujnikami, gdy pojazd porusza się po układzie czujników, wraz z komputerem, który jest zaprogramowany w taki sposób, że ustala ciśnienie w oponie i/lub prędkość na podstawie rozkładu sił niezależnie od sposobu produkcji lub modelu koła i pojazdu, jak również z urządzeniem do prezentowania ciśnienia i/lub prędkości. [0002] Tego rodzaju system określania ciśnienia w pneumatycznej oponie pojazdu jest znany z US Opisano tutaj układ rozmieszczonych rzędami czujników siły, po którym toczy się opona pojazdu. Prędkość można przy tym określić na podstawie przyrostu impulsu i zmniejszenia impulsu, podczas przejazdu opony po układzie czujników nacisku. Jednakże pomiar prędkości podczas wznoszenia zboczy impulsu zależy od ciśnienia w oponie i jest bardzo niedokładny z uwagi na wpływ rzeźby bieżnika. [0003] WO 00/11442 ujawnia urządzenie i sposób pomiaru ciśnienia w oponie, przy czym urządzenie to jest przymocowane do koła pojazdu i przy czym koło łączy się z podłożem za pośrednictwem płaszczyzny styku i przy czym urządzenie posiada jeden lub więcej czujników wewnątrz podłoża, przy

3 2 czym każdy czujnik jest przeznaczony do pomiaru średniego nacisku styku za pomocą czujnika między oponą a podłożem, przy czym urządzenie posiada elementy do dalszego przetwarzania, służące do określania średniego nacisku podczas styku opony z podłożem na podstawie impulsu pojedynczego czujnika lub większej liczby czujników w obrębie powierzchni styku, co pozwala przedstawić w pierwszym przybliżeniu pomiar ciśnienia w oponach. [0004] WO 2006/ A ujawnia system kontroli opony pojazdu oraz oceny rzeźby bieżnika opony pojazdu w celu pomiaru ciśnienia w oponie oraz w celu określenia innych parametrów, takich jak ciężar pojazdu. Ciąg wartości pomiarowych jest przy tym wykorzystywany do tego, aby uzyskiwać dane dotyczące całego odcisku koła, przy czym elementy pomiarowe są zaprojektowane tak, aby ustalić stan powłoki opony. W tym celu czujniki posiadają podatne odcinki, które wnikają w rzeźbę bieżnika opony, aby w ten sposób wskazać przykładowo niedostateczną głębokość bieżnika. [0005] US 2006/ dotyczy sposobu pomiaru przynajmniej jednej wielkości charakterystycznej pneumatycznej opony pojazdu przy użyciu odkształcalnych czujników, przy czym wytwarzany jest sygnał elektryczny w zależności od szybkości odkształcenia każdego czujnika. Na podstawie uzyskanego sygnału elektrycznego ustala się przynajmniej jedną wielkość charakterystyczną opony, przy czym określa się odkształcenie ulegającego odkształceniom czujnika w dwóch prostopadłych kierunkach, przy czym kierunki dwóch pomiarów z użyciem czujnika są zależne od kierunku ruchu, jak również od jednego wymiaru opony. Można przy tym

4 3 określać przykładowo powierzchnię śladu opony lub również rozkład ciśnienia w oponie dla całej powierzchni śladu opony. [0006] Nie można tu jednak wziąć pod uwagę zakłócającego wpływu bieżnika opony. W szczególności przyrost impulsu jest znacząco zmieniany przez poprzeczne elementy rzeźby bieżnika opon, na przykład przez rowki poprzeczne lub rowki biegnące po skosie, przy czym należy wyjść od tego, że przyrost impulsu nie ma już wówczas przebiegu liniowego. [0007] W związku z powyższym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie systemu określania ciśnienia w pneumatycznej oponie pojazdu i/lub prędkości pojazdu, w którym wpływy rzeźby bieżnika opony są ograniczone. [0008] Cel ten zrealizowano, proponując system o właściwościach przedstawionych w zastrzeżeniu 1. Korzystne postacie wykonania są przedmiotem zastrzeżeń zależnych. [0009] Będący przedmiotem wynalazku system określania ciśnienia w pneumatycznej oponie pojazdu, która jest umieszczona w pojeździe, i/lub prędkości pojazdu obejmuje układ czujników nacisku, który dostarcza impulsów sił do dwuwymiarowego modelu rozkładu sił, wywieranych przez oponę pojazdu w kontakcie z czujnikami nacisku, gdy pojazd porusza się po układzie czujników; komputer, który jest zaprogramowany tak, że ustala ciśnienie w oponie i/lub prędkość na podstawie rozkładu sił niezależnie od sposobu produkcji lub modelu opony i pojazdu; urządzenie do prezentowania ciśnienia i/lub prędkości; przy czym charakteryzuje się on tym, że układ czujników nacisku obejmuje przynajmniej dwa rzędy czujników nacisku, które w kierunku jazdy są rozmieszczone jeden za drugim, przy czym przynajmniej jeden rząd czujników nacisku jest przesunięty

5 4 względem jednego lub więcej rzędów czujników o określony odcinek poprzecznie do kierunku jazdy. [0010] Ten określony odcinek powinien być mniejszy od wymiaru czujnika nacisku poprzecznie do kierunku jazdy. Zasadniczo w jednym rzędzie stosuje się czujniki nacisku o jednakowej budowie. [0011] Ponadto można zastosować rozwiązanie, zgodnie z którym w przynajmniej jednym z rzędów czujników nacisku długość czujników jest większa niż w przypadku przynajmniej jednego kolejnego rzędu czujników nacisku. Krótszy czujnik nacisku ogranicza nakłady na kompensację, które należy ponieść, gdy występuje wysokie ciśnienie w oponie przy jednoczesnym niskim obciążeniu. W przypadku długiego czujnika rowki poprzeczne są lepiej uśredniane. [0012] Ogólnie korzystne jest zastosowanie większej ilości rzędów ze stosunkowo krótkimi czujnikami nacisku, choć w ten sposób wzrasta liczba wymaganych czujników nacisku oraz koszty. Jednakże są też uzyskiwane bardziej przydatne informacje. [0013] Zasada pomiaru według wynalazku z fizycznego punktu widzenia stanowi kompromis między możliwie długim czujnikiem, pożądanym z uwagi na ograniczanie do minimum wpływów rzeźby bieżnika, a możliwie krótkim czujnikiem. Odcinek przylegania opony w kierunku wzdłużnym przy wysokim ciśnieniu powietrza i niskim obciążeniu jest bardzo krótki. Krótszy od długości czujnika odcinek przylegania prowadzi w sytuacji, gdy nie stosuje się dodatkowej kompensacji, do znaczących błędów pomiarowych. To znacząco ogranicza zakres długości czujnika.

6 5 [0014] Poszczególne powierzchnie czujników powinny się znajdować możliwie blisko jedna obok drugiej, korzystnie zarówno w kierunku jazdy, jak również poprzecznie do niego. [0015] Dzięki rozmieszczeniu w przesunięciu poszczególne czujniki mogą być również szersze niż właściwy odstęp między czujnikami poprzecznie do kierunku jazdy, jednak bez znaczącego ograniczenia rozdzielczości przestrzennej. [0016] Łącznie zakłócające wpływy rowków wzdłużnych rzeźby bieżnika można w pewny sposób ograniczyć do minimum, jako że efekt wywołany przez rowki wzdłużne można wyeliminować. W tym celu jest optymalne płaskie pokrycie czujnikami nacisku, ponieważ wówczas rowek wzdłużny w każdym wypadku zostanie wykryty. [0017] Korzystnie zastosowano jednostkę obliczeniową, która na podstawie impulsów z pierwszego rzędu czujników nacisku oraz impulsów z drugiego rzędu czujników nacisku oblicza w każdym wypadku środek ciężkości zgodnie ze wzorem: przy czym I p oznacza natężenie w miejscu p i przy czym środek ciężkości p t przejechano w momencie t, przy czym na podstawie różnicy między środkiem ciężkości p t2 drugiego rzędu czujników nacisku a środkiem ciężkości p t1 pierwszego rzędu czujników nacisku określana jest prędkość v ze wzoru:

7 6 Na podstawie różnicy czasu impulsów z obydwu rzędów można bardzo dokładnie obliczyć prędkość pojazdu i jego przyspieszenie. [0018] Jest przy tym korzystne, aby czujniki nacisku były odczytywane równolegle lub pseudorównolegle. W przypadku metody pseudorównoległej wczytywanie danych odbywa się tak szybko, że nie dochodzi do znaczących opóźnień lub błędów pomiarowych, lub stosuje się odpowiednie działania korygujące. [0019] Dokładną długość przylegania opony na każdej długości czujnika można obliczyć z wykorzystaniem informacji na temat prędkości tak, że impuls siły jest przeliczany na jednostki długości, a długość czujnika się odejmuje. W przypadku, gdy długość przylegania jest mniejsza od długości czujnika lub leży w zakresie długości czujnika, w sposób celowy oblicza się kompensację. W wielu wypadkach wystarcza kompensacja liniowa. [0020] Należy zauważyć, że pomiar prędkości w celu określenia ciśnienia w oponie nie jest bezwzględnie konieczny. Można go również przeprowadzić niezależnie. W przypadku sposobu wyznaczenia prędkości będącego przedmiotem wynalazku w celu ograniczone są wpływy rzeźby bieżnika, rozstawu kół i pochylenia koła. [0021] Dzięki różnicowemu rozpatrywaniu w szczególności wznoszącego zbocza impulsu widoczne są wpływy rzeźby bieżnika, dzięki czemu można je uwzględnić. [0022] W szczególności głębokość rzeźby bieżnika pozostawia w przypadku typowego stożkowego nacięcia bieżnika charakterystyczny impuls. W przypadku większej głębokości rzeźby bieżnika rowki w bieżniku są bardzo głębokie i

8 7 szerokie pozostawiają wysoki poziom impulsu w kierunku poprzecznym i wzdłużnym. W przypadku zmniejszającej się głębokości rzeźby bieżnika także rowki bieżnika się zwężają, co ogranicza amplitudę impulsu. Na tej podstawie można łatwo wywieść głębokość rzeźby bieżnika. Dzięki temu uzyskano rozwiązanie, zgodnie z którym przy użyciu amplitudy impulsów siły w kierunku jazdy i/lub poprzecznie do kierunku jazdy jednostka obliczeniowa określa głębokość rzeźby bieżnika opony. [0023] Dodatkową funkcjonalność systemu zapewnia pomiar ciężaru pojazdu. Obciążenie, jakie każda z opon musi przyjąć, można ustalić na podstawie zintegrowanych danych pomiaru ciśnienia w oponach wzdłuż odcinka jazdy oraz szerokości opony. Ciężar osi lub ciężar całkowity pojazdu określa się poprzez zsumowanie obciążeń poszczególnych opon osi lub pojazdu. [0024] Prosty sposób zainstalowania systemu stanowi jego bezpośrednie umieszczenie na powierzchni jezdni, zwykle z zastosowaniem ochrony za pomocą rampy wjazdowej i zjazdowej. Ten rodzaj montażu można przeprowadzić łatwo i szybko, cechują go jednak wady, wynikające z przyspieszenia pionowego osi. W szczególności występują tutaj skokowe zmiany nacisku lub częściowe przeskakiwanie czujnika i prowadzą one obok zwiększonego obciążenia i zużycia płyt czujników do wyższych odchyłek pomiarowych. [0025] Szczególnie wysoką dokładność i ograniczenie do minimum obciążenia systemu pomiarowego uzyskuje się tak, że płyty czujników wpuszcza się w podłoże z zapewnieniem wspólnej płaszczyzny tak, że oś pojazdu nie musi wykonywać

9 8 ruchu w pionie, wywołanego przez rampę lub inne, i nie dochodzi do drgań zakłócających opony lub osi. [0026] Poniżej wynalazek zostanie objaśniony bliżej na podstawie załączonych rysunków. Rysunki przedstawiają: fig. 1 przedstawia pierwszy przykład układu czujników nacisku, w przypadku którego czujniki nacisku pierwszego rzędu są przesunięte względem czujników drugiego rzędu w kierunku jazdy A pojazdu; fig. 2 przedstawia drugi przykład układu czujników nacisku; fig. 3 przedstawia trzeci przykład układu czujników nacisku; fig. 4 przedstawia czwarty przykład układu czujników nacisku. [0027] Kierunek jazdy na rysunku oznaczono strzałką A. Pierwszy rząd 10 czujników nacisku, na przykład 1, 3, 5,..., jest przesunięty względem drugiego rzędu 20 czujników nacisku, na przykład 2, 4, 6,..., o odcinek x poprzecznie do kierunku jazdy. Przesunięcie w czasie spowodowane przez prędkość pojazdu przy trafieniu opony na obydwa rzędy 10, 20 umożliwia rozpoznanie tej prędkości. Korzyść takiego rozwiązania polega na tym, że wymagana jest jedynie pewna liczba czujników, które zgodnie ze stanem techniki wykorzystuje się w jednym rzędzie, ale dodatkowo dochodzi korzyść związana z informacjami na temat prędkości. Czujniki nacisku nie są przy tym połączone elektrycznie w sposób szeregowy, lecz równoległy lub uzyskiwane dane są przynajmniej odczytywane równolegle. [0028] Powierzchnie czujników muszą znaleźć się w pewnym odstępie, tak aby nie zachodziły na siebie wzajemnie. W

10 9 efekcie wąskie szczeliny między powierzchniami czujników nie podlegają pomiarowi. [0029] Układ w przesunięciu umożliwia powiększenie, względnie poszerzenie poszczególnych czujników aż do dwukrotności odstępu między czujnikami nacisku. Dzięki temu można znacząco ograniczyć zakłócający wpływ rzeźby bieżnika opony bez istotnych strat rozdzielczości. [0030] Fig. 2 przedstawia przykład układu obejmującego dwa rzędy 10, 20 czujników nacisku, które są ciasno rozmieszczone zarówno w kierunku jazdy A, jak i w kierunku poprzecznym do niego. Dzięki temu całkowicie wyeliminowano wąskie szczeliny występujące w przypadku postaci wykonania widocznej na fig. 1, a wpływ rowków wzdłużnych można zarejestrować i ewentualnie skompensować. [0031] Fig. 3 przedstawia przykład układu czujników nacisku, w przypadku którego pierwszy rząd 10 czujników nacisku oraz drugi rząd 20 czujników posiada różne długości czujników w kierunku jazdy. Dzięki temu można znacząco ograniczyć wpływ rzeźby bieżnika, z drugiej strony można dokładnie określić rzeczywisty odcinek przylegania opony przy niewielkim obciążeniu i wysokim ciśnieniu. [0032] Fig. 4 przedstawia przykład układu czujników nacisku, w przypadku którego zastosowano trzy rzędy 10", 20", 30 " czujników nacisku o tej samej długości czujnika. Zastosowanie dwóch lub więcej rzędów czujników nacisku jest bezwarunkowo korzystne. Dzięki uzyskiwanej zwielokrotnionej informacji wynik jest pewniejszy. Układ taki byłby jednak odpowiednio droższy. [0033] Możliwe są dalsze modyfikacje układu czujników nacisku. Gdy jest wymagana informacja zwielokrotniona, można

11 10 też zastosować cztery lub więcej rzędów czujników nacisku, przy czym długości czujników w poszczególnych rzędach mogą być jednakowe lub różne. Na rysunku przedstawiono jedynie, że dwa rzędy są przesunięte względem siebie o połowę szerokości czujnika. Możliwe są także inne przesunięcia, na przykład o szerokość czujnika lub inną jej część.

12 20132/PE/10 EP Zastrzeżenia patentowe 1. System określania ciśnienia w pneumatycznej oponie pojazdu, która znajduje się w pojeździe, i/lub prędkości pojazdu, obejmujący: układ czujników nacisku (1, 2, 3...), dostarczający impulsów sił do dwuwymiarowego modelu rozkładu sił, wywieranych przez oponę pojazdu w kontakcie z czujnikami, gdy pojazd porusza się po układzie czujników; komputer, który jest zaprogramowany tak, że ustala ciśnienie w oponie i/lub prędkość na podstawie rozkładu sił niezależnie od sposobu produkcji lub modelu opony i pojazdu; oraz urządzenie do prezentowania ciśnienia i/lub prędkości; znamienny tym, że układ czujników nacisku obejmuje przynajmniej dwa rzędy (10, 20) czujników nacisku, które w kierunku jazdy są rozmieszczone jeden za drugim, przy czym przynajmniej jeden rząd czujników nacisku jest przesunięty względem jednego lub więcej rzędów czujników nacisku o określony odcinek (x) poprzecznie do kierunku jazdy, przy czym jednostka obliczeniowa przeprowadza analizę różnicową wznoszącego zbocza impulsów siły, aby rozpoznać i skompensować wpływ rzeźby bieżnika opony. 2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że określony odcinek (x) jest mniejszy od wymiaru czujnika nacisku poprzecznie do kierunku jazdy.

13 12 3. System według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku przynajmniej jednego z rzędów (10, 20) czujników nacisku (1, 2, 3...) długość czujników nacisku (1, 2, 3...) jest większa niż w przynajmniej jednym kolejnym rzędzie (10, 20) czujników nacisku (1, 2, 3...). 4. System według zastrz. 1, znamienny tym, że wskazania czujników nacisku (1, 2, 3...) są odczytywane równolegle lub pseudorównolegle. 5. System według zastrz. 1, znamienny tym, że zastosowano jednostkę obliczeniową, która przelicza generowany przez czujniki nacisku (1, 2, 3...) impuls siły na jednostki długości i oblicza dokładną długość przylegania opony na powierzchni każdego z czujników nacisku (1, 2, 3...) na podstawie długości impulsu siły po odjęciu długości odpowiedniego czujnika nacisku (1, 2, 3...). 6. System według zastrz. 1, znamienny tym, że zastosowano jednostkę obliczeniową, która na podstawie impulsów z pierwszego rzędu (10, 20) czujników nacisku (1, 2, 3...) oraz impulsów z drugiego rzędu (10, 20) czujników nacisku (1, 2, 3...) oblicza w każdym wypadku środek ciężkości zgodnie ze wzorem: przy czym I p oznacza natężenie w miejscu p i przy czym środek ciężkości p t przejechano w momencie t, przy czym na podstawie różnicy między środkiem ciężkości p t2 drugiego rzędu (10, 20) czujników nacisku (1, 2, 3...) a środkiem ciężkości p t1 pierwszego rzędu (10, 20) czujników nacisku (1, 2, 3...) określana jest prędkość v ze wzoru:

14 13 7. System według jednego z zastrz. 1-6, znamienny tym, że w wypadku, gdy długość przylegania opony jest krótsza od długości jednego lub więcej czujników nacisku (1, 2, 3...), oblicza się kompensację. 8. System według jednego z zastrz. 1-7, znamienny tym, że przy użyciu amplitudy impulsów siły w kierunku jazdy i/lub poprzecznie do kierunku jazdy jednostka obliczeniowa określa głębokość rzeźby bieżnika opony.

15 14

16 15