[發(fā)明專利]用于確定汽車車輪的絕對角度位置的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380014759.9
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN104303015B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·克雷奇曼;H·法伊斯特;矢島武揚
• 申請（專利權(quán)）人: 大陸汽車有限公司
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00;G01P3/48;G01D5/14;G01D5/245;B60T8/171
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周志明,宣力偉

本發(fā)明涉及用于確定車輪的絕對角度位置的裝置和方法。這種裝置包括用于在車輪旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度時產(chǎn)生相應(yīng)信號的測量機構(gòu)和用于計數(shù)由該測量機構(gòu)產(chǎn)生的信號的計數(shù)機構(gòu)。相應(yīng)地，所述方法在車輪旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度時產(chǎn)生相應(yīng)的信號并計數(shù)所產(chǎn)生的信號。

這種測量和計數(shù)機構(gòu)由現(xiàn)有技術(shù)已知為轉(zhuǎn)速傳感器，其例如在防抱死系統(tǒng)(ABS)或防滑控制系統(tǒng)中使用。DE 41 41 958A1記載了這種轉(zhuǎn)速傳感器的一個例子。齒輪旋轉(zhuǎn)，從而其每個齒都首先經(jīng)過第一霍爾元件，隨后經(jīng)過第二霍爾元件。這些霍爾元件輸出信號，所述信號能實現(xiàn)探測每個經(jīng)過的齒并相應(yīng)地計數(shù)經(jīng)過的齒的數(shù)量。基于此可以確定與齒輪連接的汽車車輪的轉(zhuǎn)速。但問題是，采用這種方式無法實現(xiàn)求取車輪的絕對角度位置。

作為用來解決該問題的一種可行方案，DE 197 21 488 A1提到，可以忽略掉齒輪的一個齒，以便根據(jù)因而在霍爾元件的信號曲線中產(chǎn)生的異常部位()來推斷出齒輪的絕對角度位置。但DE 197 21 488 A1若無這種標(biāo)記就無法工作，因而提出，在無參考脈沖情況下通過相關(guān)性分析來確定出齒輪的當(dāng)前位置。這種相關(guān)性分析卻相當(dāng)緩慢，因為需要很多圈，直到能夠推斷出齒輪的絕對角度位置。

基于該現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是，提出一種裝置和一種方法，其能實現(xiàn)快速而可靠地確定出汽車車輪的絕對角度位置。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過獨立權(quán)利要求的主題得以實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求給出了本發(fā)明的實施方式。

相應(yīng)地，本發(fā)明涵蓋一種用于確定汽車車輪的絕對角度位置的裝置，其帶有可安裝在車輪側(cè)的車輪單元，該車輪單元被設(shè)計用來求取數(shù)據(jù)并無線地傳輸所求取的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能實現(xiàn)確定車輪的基準(zhǔn)指針。該裝置具有可安裝在汽車側(cè)的接收單元，用于接收車輪單元的數(shù)據(jù)。基準(zhǔn)指針確定機構(gòu)可以基于所接收的數(shù)據(jù)來確定出基準(zhǔn)指針。本發(fā)明的裝置還包括用于在車輪旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度時分別產(chǎn)生信號的測量機構(gòu)和用于計數(shù)由測量機構(gòu)產(chǎn)生的信號的計數(shù)機構(gòu)。這種測量機構(gòu)例如可以具有ABS傳感器的與車輪同步地旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部件。于是，角度確定機構(gòu)可以基于由計數(shù)機構(gòu)計數(shù)的信號和所確定的基準(zhǔn)指針來確定出車輪的絕對角度位置。

本發(fā)明的裝置不僅能實現(xiàn)確定齒輪的絕對角度位置，而且能實現(xiàn)確定汽車車輪的絕對角度位置。根據(jù)DE 197 21 488 A1，這兩個絕對角度位置只有當(dāng)在安裝汽車車輪情況下準(zhǔn)確地注意汽車車輪如何安裝時才相同。通常，用五個螺釘進(jìn)行固定，因而可以實現(xiàn)汽車車輪相對于齒輪每次轉(zhuǎn)動72度。由于車輪單元可以直接安裝在車輪上，所以由其提供的數(shù)據(jù)獨立于在汽車上的安裝位置。

按照一種實施方式，所述裝置被設(shè)計用于接收或者求取關(guān)于汽車速度的數(shù)據(jù)，而基準(zhǔn)指針確定機構(gòu)被設(shè)計用于當(dāng)速度由低于預(yù)定極限值的值改變至高于極限值的值時確定車輪的基準(zhǔn)指針。

該實施方式是有利的，因為由現(xiàn)有技術(shù)已知的測量和計數(shù)機構(gòu)在低速情況下往往提供錯誤的值。與此有關(guān)的一方面在于，霍爾元件的信號被采樣，脈沖往往被忽略，如果這些脈沖未完整地落入設(shè)定的時段內(nèi)的話。另一方面，在霍爾元件內(nèi)引起的電壓在齒輪的低轉(zhuǎn)速情況下往往很小，因而無法再測量和分析。另一問題在于，汽車完全可能向后行駛，在這種情況下，由測量機構(gòu)產(chǎn)生的信號被減去，而不是必須累加。因此，當(dāng)汽車速度由低于預(yù)定極限值的值改變至高于極限值的值時，最好重新確定車輪的基準(zhǔn)指針。在這里，極限值要適當(dāng)?shù)剡x取，使得當(dāng)速度高于極限值時可靠地產(chǎn)生并計數(shù)信號。通過重新確定基準(zhǔn)指針，保證又能正確地確定車輪的絕對角度位置。

車輪單元可以包括加速度傳感器，且被設(shè)計用于基于作用到加速度傳感器上的地球重力、在加速度傳感器進(jìn)入到車輪的接觸區(qū)(Latsch)中時產(chǎn)生的加速度或者在加速度傳感器從車輪的接觸區(qū)中出來時產(chǎn)生的加速度來求取數(shù)據(jù)。在此，在本專利申請的意義下，術(shù)語“加速度傳感器”也涵蓋沖擊傳感器。

在車輪旋轉(zhuǎn)時，離心力作用到安裝在輪圈或輪胎上的加速度傳感器上。該離心力與地球重力疊加，基于其可以確定加速度傳感器的絕對角度位置，進(jìn)而確定車輪的絕對角度位置。車輪的接觸區(qū)也稱為輪胎支撐面。該輪胎支撐面基本上是筆直的，而不像車輪其余部分那樣呈弧形，因而在加速度傳感器進(jìn)出接觸區(qū)時會發(fā)生加速度變化。

附加地或替代地，車輪單元可以包括壓電元件，該壓電元件例如硫化到輪胎中，或者固定在輪胎內(nèi)側(cè)面上。車輪單元可以被設(shè)計用于基于在壓電元件進(jìn)入到車輪的接觸區(qū)中時產(chǎn)生的壓電元件曲率變化、或者在壓電元件從車輪的接觸區(qū)中出來時產(chǎn)生的壓電元件曲率變化來求取數(shù)據(jù)。壓電元件是一種非常簡單的成本低廉的耐用的元件，以便提供所需的測量值。