Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera, neumático de estimación del estado de la superficie de una carretera, dispositivo de estimación del estado de la superficie de una carretera y dispositivo de control de vehículo.

Un procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera que comprende:

(a) detectar la vibración de un neumático (10) de un vehículo en circulación;

(b) extraer señales de la vibración detectada del neumático;

(c) obtener un espectro de frecuencias analizando las frecuencias de las señales extraídas de la vibración del neumático; y a continuación

(d) calcular los niveles de vibración en al menos dos bandas de frecuencias predeterminadas a partir del espectro de frecuencias obtenido; y

(e) estimar un estado de la superficie de una carretera en base a los niveles de vibración calculados en las al menos dos bandas de frecuencias predeterminadas, en el que

en la etapa (b) la vibración de neumático detectada es dividida en una vibración en un dominio pre-final, el dominio existente antes de una posición de borde de final, y una vibración en un dominio post-final, el dominio existente después de una posición de borde de final y, al mismo tiempo, se extraen las señales de la vibración de neumático detectada en el dominio pre-final o las señales de vibración de neumático detectada en un intervalo de tiempo correspondiente al dominio pre-final, y en la etapa (d) las al menos dos bandas de frecuencias están en el dominio pre-final.

Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera, neumático de estimación del estado de la superficie de una carretera, dispositivo de estimación del estado de la superficie de una carretera y dispositivo de control de vehículo Campo técnico La presente invención se refiere a un procedimiento para estimar el estado de la superficie de una carretera sobre la que está circulando un vehículo, un neumático usado en la estimación del estado de la superficie de una carretera, un aparato para estimar el estado de la superficie de una carretera en base a la información desde el neumático, y un aparato de control de vehículo provisto del aparato de estimación del estado de la superficie de una carretera.

Antecedentes de la técnica Para aumentar la estabilidad durante la circulación de un vehículo, se desea que el estado de una superficie de una carretera sobre la que está circulando un vehículo, o el coeficiente de fricción entre el neumático y la superficie de una carretera (coeficiente de fricción de la superficie de una carretera) , sea estimado con precisión y el resultado estimado sea realimentado al control del vehículo. En particular, si el estado de la superficie de una carretera, o el valor del coeficiente de fricción de la superficie de una carretera, puede ser estimado antes de que el conductor inicie un control para evitar un peligro, por ejemplo, frenando o girando, ayudará a mejorar la precisión dela tecnología de control del vehículo, tales como el ABS (Anti-Braking System, sistema anti-bloqueo de frenos) y VSC (Vehicle Stability Control, control de estabilidad del vehículo) , mejorando notablemente, de esta manera, la seguridad del vehículo.

Como un procedimiento convencional propuesto para estimar un coeficiente de fricción de la superficie de una carretera, hay una técnica para estimar un estado de la superficie de una carretera, especialmente un coeficiente de fricción máximo de la superficie de una carretera, a partir de una relación entre el cambio en la relación de deslizamiento cuando se acciona el acelerador o el freno y la aceleración de la carrocería del vehículo. Este procedimiento utiliza la correspondencia entre la medida del coeficiente Î de fricción de la superficie de una carretera y la aceleración Ab de la carrocería del vehículo. Es decir, el estado de la superficie de una carretera cuando un vehículo está circulando sobre la misma es estimado comparando una aceleración de la carrocería del vehículo con los valores Ab/S predeterminados para un vehículo que circula por una carretera con un Î bajo, una carretera con un Î medio y una carretera con un Î alto, dentro de un dominio estable de una curva característica "aceleración Ab de carrocería de vehículo -deslizamiento S de la rueda". Mediante este procedimiento, la medida del coeficiente Î de fricción de la superficie de una carretera puede ser estimada fácilmente a partir de la aceleración Ab de la carrocería del vehículo (véase la referencia 1, por ejemplo) .

También hay un procedimiento propuesto que utiliza el hecho de que el nivel de vibración de un neumático de un vehículo en circulación cambia con el estado de la superficie de una carretera. Según el procedimiento, un sensor de vibración o similar está fijado a un neumático y el estado de la superficie de una carretera es estimado usando el neumático como un sensor. En este procedimiento, hay un sensor de vibración instalado en el lado interior de una banda de rodadura del neumático, y se detecta el nivel de vibración de la parte de banda de rodadura del neumático de un vehículo en circulación. A continuación, después de obtener una forma de onda de vibración del nivel de vibración, dispuesta en una serie de tiempo, se prepara una curva que representa una distribución del nivel de vibración mediante la correlación de las posiciones de detección de las vibraciones con el eje de tiempo de la forma de onda y con el eje vertical representando el valor de la potencia (OA, o amplitud de oscilación, valor de la potencia de la vibración) . De esta manera, un estado de la superficie de una carretera, mientras un vehículo está circulando, es estimado comparando un valor OA de potencia de la vibración en un dominio de huella de contacto del neumático de esta distribución de niveles de vibración con una curva maestra preparada previamente de una distribución de niveles de vibración para la circulación de un vehículo sobre diversos tipos de superficies de carretera. Este procedimiento permite una estimación precisa de un estado de la superficie de una carretera, mientras el vehículo está en circulación (véase la referencia 2, por ejemplo) .

El documento JP 2005 059800 describe un procedimiento conocido de estimación de la superficie de una carretera que usa la vibración de neumático detectada en dos direcciones ortogonales.

Referencia 1: Publicación de solicitud de patente Japonesa no examinada Nº 7-112659

Referencia 2: WO 01/098123 A1

Divulgación de la invención Problemas a resolver por la invención

En el procedimiento indicado anteriormente para estimar un coeficiente de fricción de la superficie de una carretera a partir de la aceleración de la carrocería de un vehículo, sin embargo, el coeficiente de fricción de la superficie de una carretera sólo puede ser estimado cuando el conductor realiza un control determinado, tal como una aceleración o una deceleración, y es imposible estimar un coeficiente de fricción de la superficie de una carretera durante un funcionamiento normal de un vehículo. Por lo tanto, el procedimiento no es adecuado para la estimación en tiempo real de un estado de la superficie de una carretera.

Además, en el procedimiento de detección del nivel de vibración de una banda de rodadura, cuando el Î de la superficie de una carretera disminuye, por ejemplo, el nivel de vibración de las frecuencias altas aumenta y, por el contrario, el nivel de vibración de las frecuencias bajas disminuye, de manera que sólo hay una pequeña ganancia para el cambio en el valor de potencia de OA de la vibración en relación al cambio en el estado de la superficie de una carretera. Como resultado, la precisión en la estimación de un estado de la superficie de una carretera no es siempre suficiente.

La presente invención se ha llevado a cabo en vista de estos problemas existentes, y un objeto de la misma es proporcionar no sólo un procedimiento y un aparato para estimar con precisión un estado de la superficie de una carretera mejorando la ganancia para el cambio en el nivel de vibración en relación al cambio en el estado de la superficie de la carretera, incluso cuando hay cambios de temperatura o de velocidad del vehículo, sino también un neumático para estimar el estado de la superficie de una carretera que puede ser usado en la estimación de un estado de la superficie de una carretera.

Medios para resolver los problemas Los inventores de la presente invención han realizado investigaciones serias y han llegado a la conclusión de que en la estimación de un estado de la superficie de una carretera pueden usarse tres dominios de vibración del neumático, es decir, un dominio pre-inicio, un dominio de huella de contacto y un dominio post-final. Es decir, se usan los datos de vibración desde el dominio pre-inicio y el dominio de huella de contacto (dominio pre-final) , en los que la dependencia de la temperatura es pequeña, o los datos de vibración desde una banda de frecuencias con una menor dependencia de la temperatura, de entre los del dominio pre-final y los del dominio post-final. Además, un nivel de vibración de una banda de frecuencias específicas es extraído de los datos de vibración indicados anteriormente, y la superficie de una carretera es estimada en base a este nivel de vibración extraído. De esta manera, un estado de la superficie de una carretera puede ser estimado con precisión, incluso cuando hay cambios de temperatura o de velocidad del vehículo. La presente invención se basa en este hallazgo.

De esta manera, según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según la reivindicación 1.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según la reivindicación 2.

Según un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según la reivindicación 1 o 2, en el que el dominio pre-final es cualquiera o la totalidad de entre un dominio pre-inicio, el dominio existente antes de una posición de borde de inicio, un... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera que comprende:

(a) detectar la vibración de un neumático (10) de un vehículo en circulación;

(b) extraer señales de la vibración detectada del neumático;

(c) obtener un espectro de frecuencias analizando las frecuencias de las señales extraídas de la vibración del neumático; y a continuación

(d) calcular los niveles de vibración en al menos dos bandas de frecuencias predeterminadas a partir del espectro de frecuencias obtenido; y

(e) estimar un estado de la superficie de una carretera en base a los niveles de vibración calculados en las al menos dos bandas de frecuencias predeterminadas, en el que

en la etapa (b) la vibración de neumático detectada es dividida en una vibración en un dominio pre-final, el dominio existente antes de una posición de borde de final, y una vibración en un dominio post-final, el dominio existente después de una posición de borde de final y, al mismo tiempo, se extraen las señales de la vibración de neumático detectada en el dominio pre-final o las señales de vibración de neumático detectada en un intervalo de tiempo correspondiente al dominio pre-final, y en la etapa (d) las al menos dos bandas de frecuencias están en el dominio pre-final.

2. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera que comprende:

(a) detectar la vibración de un neumático (10) de un vehículo en circulación;

(b) extraer señales de la vibración detectada del neumático;

(f) obtener una forma de onda en forma de serie de tiempo de la vibración del neumático a partir de las señales extraídas de la vibración del neumático;

(g) calcular un nivel de vibración en la forma de onda en forma de serie de tiempo obtenida de la vibración del neumático; y

(h) estimar el estado de la superficie de una carretera en base al nivel de vibración calculado, en el que

en la etapa (b) , la vibración de neumático detectada es dividida en una vibración en un dominio pre-final, el dominio existente antes de una posición de borde de final, y una vibración en un dominio post-final, el dominio existente después de una posición de borde de final y, al mismo tiempo, se extraen las señales de la vibración de neumático en el dominio pre-final o las señales de vibración de neumático en un intervalo de tiempo correspondiente al dominio pre-final:

en la etapa (f) , la forma de onda en forma de serie de tiempo de la vibración del neumático que incluye sólo las frecuencias en una banda de frecuencias predeterminada es obtenida en al menos dos bandas de frecuencias predeterminadas pasando las señales extraídas a través de un filtro (16) pasa banda; en el que las al menos dos bandas de frecuencias predeterminadas se encuentran en el dominio pre-final.

en la etapa (g) , se calculan los niveles de vibración de la forma de onda en forma de serie de tiempo de la vibración del neumático; y en la etapa (h) , se estima el estado de la superficie de una carretera a partir de un valor calculado de nivel de vibración usando los niveles de vibración.

3. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según la reivindicación 1 o 2, en el que el dominio pre-final es cualquiera o la totalidad de un dominio pre-inicio, el dominio existente antes de una posición de borde de inicio, un dominio de huella de contacto, el dominio existente desde el punto en el que el neumático toca una superficie de una carretera hasta el punto en el que el neumático deja de tocarla, y un dominio que abarca el dominio pre-inicio y el dominio de huella de contacto.

4. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la posición del borde de final es estimada a partir de una posición de pico de la vibración del neumático que aparece cerca de la huella de contacto del neumático.

5. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según la reivindicación 4, en el que la

posición del pico de la vibración del neumático es la posición del pico de la vibración del neumático en la dirección circunferencial del neumático o la dirección de la anchura del neumático que se produce en un borde de final.

6. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según la reivindicación 3, en el que se mide la velocidad de una rueda y se determina una longitud del dominio pre-final de la vibración del neumático o un intervalo de tiempo correspondiente al dominio pre-final a partir de datos de la velocidad de rueda medida.

7. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera que comprende:

(a) detectar la vibración de un neumático (10) de un vehículo en circulación;

(b) extraer señales de la vibración detectada del neumático;

(c) obtener un espectro de frecuencias analizando las frecuencias de las señales extraídas de la vibración del neumático;

(d) calcular un nivel de vibración en una banda de frecuencias predeterminada a partir del espectro de frecuencias obtenido; y

(e) estimar un estado de la superficie de una carretera en base al nivel de vibración calculado, en el que

en la etapa (b) la vibración de neumático detectada es dividida en una vibración en un dominio pre-final, el dominio existente antes de una posición de borde de final, y una vibración en un dominio post-final, el dominio existente después de una posición de borde de final y, a continuación, se extraen las señales de la vibración en el dominio pre-final o las señales de la vibración en el dominio post-final;

en la etapa (c) , se obtienen un espectro de frecuencia en el domino pre-final y un espectro de frecuencia en el dominio post-final analizando las frecuencias de las señales extraídas de la vibración del neumático en el dominio pre-final y en el dominio post-final;

en la etapa (d) , se calcula un nivel de vibración en la banda de frecuencias predeterminada a partir del espectro de frecuencias en el dominio pre-final y se calcula un nivel de vibración en una banda de frecuencias más baja que la banda de frecuencias predeterminada a partir del espectro de frecuencia en el dominio post-final; y en la etapa (e) , se estima un estado de la superficie de una carretera en base a un valor calculado de nivel de vibración calculado usando el nivel de vibración calculado en el dominio pre-final y el nivel de vibración en el dominio post-final.

8. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera que comprende:

(a) detectar la vibración de un neumático (10) de un vehículo en circulación;

(b) extraer señales de la vibración detectada del neumático;

(f) obtener una forma de onda en forma de serie de tiempo de la vibración del neumático extraída;

(g) calcular un nivel de vibración en la forma de onda en forma de serie de tiempo; y

(h) estimar el estado de la superficie de una carretera en base al nivel de vibración calculado, en el que

en la etapa (b) , la vibración de neumático detectada es dividida en una vibración en un dominio pre-final, el dominio existente antes de una posición de borde de final, y una vibración en un dominio post-final, el dominio existente después de una posición de borde de final y, a continuación, se extraen las señales de la vibración de neumático en el dominio pre-final y las señales de vibración de neumático en el dominio post-final:

en la etapa (f) , la forma de onda en forma de serie de tiempo de la vibración del neumático en el dominio pre-final que incluye sólo las frecuencias en una banda de frecuencias predeterminada es obtenida pasando las señales extraídas de la vibración del neumático en el dominio pre-final a través de un filtro (16) pasa banda de la banda de frecuencias predeterminada y se obtiene la forma de onda en forma de serie de tiempo en el dominio post-final que incluye una frecuencia menor que la banda de frecuencias predeterminada pasando las señales de la vibración del neumático en el dominio post-final a través del filtro (16) pasa banda de la banda de frecuencias más baja que la banda de frecuencias predeterminada;

en la etapa (g) , se calculan un nivel de vibración en el dominio pre-final y un nivel de vibración en el domino postfinal; y en la etapa (h) , se estima el estado de la superficie de una carretera en base a un valor calculado usando el nivel 22

de vibración en el domino pre-final y el nivel de vibración en el dominio post-final.

9. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera, según la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que la banda de frecuencia inferior se selecciona de una banda de frecuencias de 0, 5 a 4 kHz, y la banda de frecuencia más alta se selecciona de una banda de frecuencias de 2 a 10 kHz.

10. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que se mide la velocidad de una rueda y una cualquiera o ambas de entre la banda de frecuencias inferior y la banda de frecuencias superior pueden ser cambiadas según los datos de la velocidad de la rueda.

11. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que una cualquiera o ambas de entre la banda de frecuencias inferior y la banda de frecuencias superior pueden ser cambiadas según el tipo de neumático.

12. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que la vibración de un neumático de un vehículo en circulación es detectada en al menos dos puntos en el neumático, para ello se calculan los valores calculados de nivel de vibración respectivamente, y se estima el estado de la superficie de una carretera usando un valor promedio calculado de los valores de nivel de vibración calculados.

13. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que se determina previamente una relación entre varios estados de la superficie de una carretera y el nivel de vibración o el valor calculado de nivel de vibración, y se estima un estado de la superficie de una carretera en base a la relación.

14. Procedimiento de estimación del estado de la superficie de una carretera según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que se decide que una superficie de una carretera es resbaladiza cuando el nivel de vibración o el valor calculado de nivel de vibración excede un valor umbral predeterminado.