Método y aparato para estimar el estado de la superficie de una carretera y el estado de marcha de un neumático.

Un método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático (4),

que comprende las etapas de:

• detectar un cambio en la presión de un gas que llena el neumático de un coche en marcha; y

• detectar el grado de cambio de presión dentro de una banda de frecuencias incluida en el intervalo de 10 Hz a 10.000 Hz del espectro de cambios de presión obtenido analizando la frecuencia del anterior cambio de presión, a fin de estimar las condiciones de la carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha del neumático.

Método y aparato para estimar el estado de la superficie de una carretera y el estado de marcha de un neumático Antecedentes de la invención Campo de la Invención

La presente Invención se refiere a un método y a un aparato para estimar el estado de marcha de un neumático y las condiciones de una carretera en contacto con el neumático en el momento de la marcha.

Descripción de la técnica anterior

A fin de mejorar la estabilidad de marcha de un coche, es deseable que el estado de un neumático y las condiciones de una carretera en contacto con el neumático en el momento de la marcha sean estimados de forma precisa y aportados retrospectivamente al control del coche. La expresión "estado de un neumático" significa la predicción de la presión interior, del desgaste o de los problemas de un neumático, y la expresión "las condiciones de una carretera" significa fundamentalmente un coeficiente de rozamiento entre una carretera y el neumático (coeficiente de rozamiento de la carretera, p).

Si el estado de marcha de un neumático y las condiciones de una carretera pueden ser estimados, es posible, antes de que se produzca un problema en el neumático, que un coche sea detenido para su inspección, o bien es posible, antes de realizar la operación de evitar un peligro, tal como el frenado o el movimiento del volante, llevar a cabo un control avanzado con un freno de ABS. Se espera, en consecuencia, la mejora adicional de la seguridad. Simplemente informando a un conductor del grado de peligro asociado a las condiciones de una carretera durante la conducción, el conductor puede decelerar el coche más rápido. Cabe esperar, con ello, una reducción del número de accidentes de coche.

En la técnica anterior, para estimar el coeficiente de rozamiento de una carretera, se ha propuesto un método según el cual se estima el coeficiente de rozamiento de una carretera haciendo uso de un fenómeno consistente en que el grado de uniformidad de un neumático, que es una magnitud física indicativa de un cambio en la velocidad de revolución de una rueda, se ve modificado por el valor de un coeficiente de rozamiento de una carretera (documento JP-A 2-5579), y un método según el cual se monta un acelerómetro en un brazo inferior para interconectar la rueda delantera con la carrocería del coche con el fin de detectar la vibración horizontal de un neumático que está guiñado hacia el interior, y se estima el coeficiente de rozamiento de una carretera haciendo uso de un fenómeno consistente en que el anterior grado de vibración se ve modificado por el coeficiente de rozamiento de una carretera (documento JP-A 6-258196) (el término "JP-A", tal como se utiliza en esta memoria, significa una "Solicitud de Patente japonesa publicada y no examinada").

Sin embargo, en el método anterior para estimar el coeficiente de rozamiento de la carretera a partir del grado de uniformidad de un neumático, se forma un punto plano en el neumático para deteriorar la uniformidad y una estimación precisa se ve dificultada en el procedimiento de recuperación de la uniformidad.

En el método para estimar el coeficiente de rozamiento de una carretera a partir de la vibración horizontal de una rueda delantera que está guiñada hacia dentro, cuando el ángulo de deslizamiento del neumático llega a ser nulo o grande, la precisión de la medición es baja.

Se ha propuesto también un método para estimar el coeficiente de rozamiento de una carretera a partir de las características de transmisión entre una aceleración no suspendida, que es una aceleración en la dirección vertical de una rueda, y una aceleración suspendida, que es una aceleración en la dirección vertical de la carrocería de un vehículo (documento JP-A 11-94661). Puesto que la fuerza del movimiento de la dirección no se utiliza para estimar el coeficiente de rozamiento de una carretera en este método, el coeficiente de rozamiento de la carretera puede ser estimado incluso para una carretera recta en la que casi no se efectúa ningún movimiento de la dirección. Sin embargo, puesto que el coeficiente de rozamiento de la carretera es estimado a partir de las características de transmisión de una vibración entre dos puntos a través de una suspensión que tiene importantes características de amortiguamiento, tal como un resorte o un amortiguador, se ve fácilmente afectado por la irregularidades de la carretera. Por ejemplo, puesto que una vibración no suspendida se hace grande sobre una carretera desigual, tal como una carretera con nieve, la diferencia de grados entre una vibración suspendida, que es absorbida por una suspensión, y la anterior vibración no suspendida se hace grande, por lo que se hace imposible estimar el coeficiente de rozamiento de la carretera con precisión.

Es un propósito de la invención, que se ha concebido a la vista del problema de la técnica anterior, mejorar la estabilidad de marcha de un coche estimando las condiciones de una carretera en contacto con los neumáticos, así como el estado de marcha de un neumático, con precisión.

Se llama también la atención sobre las descripciones de los documentos US 5.723.768, DE 42 13 221, EP 645288, EP 968892 y WO 1/87647.

Compendio de la invención

Los inventores de la presente invención han estudiado en detalle el comportamiento de un neumático en contacto con una carretera en el momento de la marcha, así como el comportamiento de un neumático en el momento de producirse un problema, y han encontrado que el grado de vibración en una o en una pluralidad de bandas de frecuencias de un espectro de frecuencias (espectro de vibraciones), obtenido mediante el análisis de la frecuencia de una vibración en la dirección circunferencial del neumático, o de una vibración en la dirección transversal del neumático, en el momento de la marcha, cambia de una forma característica de acuerdo con las condiciones de una carretera en contacto con el neumático o con un problema ocurrido con el neumático. Han descubierto que, mediante la detección de la vibración como vibración propia del neumático en sí, vibración de una rueda o de la suspensión transmitida desde el neumático, o de un pequeño cambio en el eje de tiempos de la presión de un gas (generalmente, aire) con el que se ha llenado el neumático, es posible estimar con precisión las condiciones de la carretera y el estado de marcha del neumático. Se ha llegado a la presente invención sobre la base de este descubrimiento.

Es decir, de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de conformidad con la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de estimación de las condiciones de una carretera y del estado de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 14.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra la constitución de un aparato de estimación de las condiciones de una carretera y del estado de un neumático, de acuerdo con la Realización 1, la cual es de utilidad para la comprensión de la presente invención pero no es de conformidad con ella;

Las Figuras 2(A) y 2(B) son diagramas que muestran la posición de montaje de un sensor de aceleración;

La Figura 3 es un gráfico que muestra el espectro de vibraciones de una rueda;

La Figura 4 es un gráfico que muestra la correlación existente entre el coeficiente real de rozamiento de una carretera y el valor estimado de p de acuerdo con la Realización 1;

Las Figuras 5(A) y 5(B) son diagramas que muestran otras posiciones de montaje del sensor de aceleración;

La Figura 6 es un diagrama que muestra un método para detectar la vibración de una suspensión de acuerdo con la Realización 2, que resulta de utilidad para la comprensión de la presente Invención pero que no es de conformidad

con ella;

La Figura 7 es un gráfico que muestra el espectro de vibraciones de una suspensión;

La Figura 8 es un gráfico que muestra la correlación existente entre el coeficiente de rozamiento real de una carretera, p, y el valor estimado de p que se obtiene por la detección de la vibración de una suspensión;

La Figura 9 es un diagrama de bloques que muestra la constitución de un aparato de control de un coche de acuerdo con la Realización 3, la cual resulta de utilidad para la comprensión de la presente invención pero no es de conformidad con esta;

La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra la constitución de otro aparato de control de un coche, de acuerdo con la presente invención;

La Figura 11 es un diagrama de bloques que muestra... [Seguir leyendo]

1.- Un método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático (4), que comprende las etapas de:

detectar un cambio en la presión de un gas que llena el neumático de un coche en marcha; y

detectar el grado de cambio de presión dentro de una banda de frecuencias incluida en el intervalo de 1 Hz a 1. Hz del espectro de cambios de presión obtenido analizando la frecuencia del anterior cambio de presión, a fin de estimar las condiciones de la carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha del neumático.

2.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual se detecta la presión interna del neumático a partir del valor absoluto de la salida de un sensor de presión (18) instalado dentro del neumático, y se detecta una componente de microvibración en el eje de tiempos de la salida y se toma como un cambio en la presión del gas.

3.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual se detecta un grado de cambio de presión en una banda sincrónica con la velocidad de revolución del neumático, de entre una banda de frecuencias de 1 Hz a 1 kHz, a partir del espectro de cambios de presión, y se compara con un grado de cambio de presión en el momento de un funcionamiento normal, y, cuando el cambio de presión es el 2% más alto, o más, que el del momento de un funcionamiento normal, se estima que existe algún problema en el neumático.

4 - El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el grado de cambio de presión es detectado en tres o más bandas de frecuencias.

- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo

con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual la anchura de banda de una banda de frecuencias para

detectar el grado de cambio de presión es entre el 1% y el 1% de la de la banda de frecuencias detectada, y el valor estimado del coeficiente de rozamiento de la carretera se calcula a partir de los datos con la siguiente ecuación:

valor estimado del coeficiente de rozamiento de la carretera = 1/[1 + exp { - (ao + aiXi + a2x2 +... + anxn)}]

donde a es una constante, a-i, a2,... y an son coeficientes, y x¡ es un grado de cambio de presión en una banda de frecuencias (f¡).

6.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo

con la reivindicación 5, en el cual se obtiene el coeficiente de correlación entre el valor estimado del coeficiente de

rozamiento de la carretera de la reivindicación 5 y el coeficiente de rozamiento de la carretera medido por adelantado, y se ajusta una banda de frecuencias para detectar un grado de cambio de presión utilizado para estimar un coeficiente de rozamiento de la carretera, a fin de asegurarse de que el coeficiente de correlación se hace el más alto.

7.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual las condiciones de la carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha del neumático se estiman a partir de datos sobre la velocidad del coche, además de datos sobre el espectro de cambios de presión.

8.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual se detectan la velocidad de las ruedas delanteras y la velocidad de las ruedas traseras, y las condiciones de la carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha del neumático se estiman a partir de una relación de deslizamiento calculada a partir de la velocidad detectada de las ruedas delanteras y de la velocidad detectada de las ruedas traseras.

9.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual se detecta la frecuencia de paso de configuración del neumático a partir de datos sobre la velocidad del coche, se detecta un grado de cambio de presión en una banda de frecuencias que incluye la frecuencia de paso de configuración del espectro de cambios de presión, y, cuando el grado de cambio de presión detectado excede un valor de umbral predeterminado, se estima que el neumático está haciendo aquaplaning, o hldrodesllzándose.

1.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual se detecta la frecuencia de paso de configuración del neumático a partir de datos sobre la velocidad del coche, se detecta un grado de cambio de presión en una banda de frecuencias que incluye la frecuencia de paso de configuración del espectro de cambios de presión, se obtiene un grado de cambio de presión

en una banda de frecuencias que no se ve afectada por la frecuencia de paso de configuración, y, cuando la relación entre el grado de cambio de presión en la banda de frecuencias de paso de configuración y el grado de cambio de presión obtenido, supera un valor de umbral predeterminado, se estima que el neumático está hidrodeslizándose.

11.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 9 o la reivindicación 1, en el cual el valor de umbral puede ser modificado.

12.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual las condiciones de la carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha del neumático se estiman a partir de datos sobre la presión interna del neumático, además de datos sobre el espectro de cambios de presión.

13.- El método para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual las condiciones de la carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha del neumático se estiman a partir de datos sobre la carga aplicada a cada rueda de un coche, además de datos sobre el espectro de cambios de presión.

14.- Un aparato (1) de estimación de las condiciones de una carretera y del estado de marcha de un neumático, caracterizado por que comprende:

medios de detección de cambio de presión (18, 31), para detectar un cambio en la presión de un gas que llena el neumático de un coche en marcha;

medios (32) para detectar un grado de cambio de presión en una banda de frecuencias incluida en el intervalo de al menos entre 1 Hz y 1. Hz de un espectro de cambios de presión obtenido analizando la frecuencia del cambio de presión detectado; y

medios (36) para estimar las condiciones de una carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha del neumático a partir del grado de cambio de presión detectado.

15.- El aparato de estimación de las condiciones de una carretera y del estado de marcha de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 14, en el cual la presión interna de un neumático es detectada a partir del valor absoluto de la salida de un sensor de presión instalado dentro del neumático, y se detecta una componente de microvibración en el eje temporal de la salida, y se toma como un cambio en la presión del gas.

16 -El aparato de estimación de las condiciones de una carretera y del estado de marcha de un neumático, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, en el cual la anchura de banda de una banda de frecuencias para detectar el grado de cambio de presión es del 1% al 1% de la de la banda de frecuencias de detección, por parte de los medios de detección de grado de cambio de presión, y el valor estimado del coeficiente de rozamiento (p) de la carretera se calcula a partir de datos sobre el grado de cambio de presión detectado en una o en una pluralidad de bandas de frecuencias, basándose en la siguiente ecuación:

valor estimado del coeficiente de rozamiento de la carretera = 1 / [1 + exp { - (ao + aiXi + 82X2 +... + anxn)}]

donde ao es una constante, a-i, a2,... y an son coeficientes, y x¡ es un grado de cambio de presión en una banda de frecuencias (f¡).

17.-El aparato de estimación de las condiciones de una carretera y del estado de marcha de un neumático, de acuerdo con la reivindicación 16, en el cual cada rueda de un coche está dotada de un instrumento de medición de carga para estimar las condiciones de una carretera en el momento de la marcha y el estado de marcha de un neumático a partir de datos sobre la carga de cada rueda.