(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）を有する、車両（１）用のセンサ装置に関する。回転数検出装置は継続的に少なくとも１つの状態量を検出し、少なくとも１つの評価および制御ユニット（１０）に出力し、評価および制御ユニットは、少なくとも１つの回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）から出力された信号を受信し、評価する。少なくとも１つの評価および制御ユニット（１０）は、検出された少なくとも１つの状態量（Ｓ）を用いて第１の評価プロセス（１２）を実行し、少なくとも１つの車両ホイール（３０）の回転数を求める。この車両ホイールのリムはホイール取付け手段を介して対応するハブに取付けられている。本発明では、少なくとも１つの評価および制御ユニット（１０、１００）は第２の評価プロセス（１４）を実行し、ホイール取付け手段が緩んでいることを検出するために、継続的に検出された、少なくとも１つの状態量に基づいて、少なくとも１つの車両ホイール（３０）と対応するハブとの間の機械的な遊びを識別および監視する。
2016530488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）を備えた、車両用センサ装置であって、
前記回転数検出装置は継続的に少なくとも１つの状態量（Ｓ）を検出し、少なくとも１つの評価および制御ユニット（１０、１００）に出力し、
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、少なくとも１つの回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）によって出力された信号を受信および評価し、
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、検出された少なくとも１つの前記状態量（Ｓ）を用いて第１の評価プロセス（１２）を実行し、少なくとも１つの車両ホイール（３０）の回転数を求め、当該車両ホイール（３０）のリム（３２）はホイール取付け手段（３４）を介して対応するハブ（５２）に取付けられている、センサ装置において、
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は第２の評価プロセス（１４）を実行し、継続的に検出された、少なくとも１つの前記状態量（Ｓ）に基づいて、少なくとも１つの前記車両ホイール（３０）と対応する前記ハブ（５２）との間の機械的な遊びを識別し、ホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを検出するために監視する、
ことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
各回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）は所定数（Ｎ）のコーディング領域（２１．１）を備えたコーディングディスク（２１）と、割り当てられたセンサ（２３）とを含んでおり、
各コーディング領域（２１．１）は割り当てられた前記センサ（２３）において、個々のパルス持続時間（Δｔi）を有する検出された前記状態量（Ｓ）の測定パルスを生成し、
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は前記第２の評価プロセス（１４）において、前記個々のパルス持続時間（Δｔi）を各コーディング領域（２１．１）に対して求める、請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記第２の評価プロセス（１４）において、ホイールの１回転にわたった平均パルス持続時間（ΔｔMittel）を、前記コーディングディスク（２１）の、設けられている前記コーディング領域（２１．１）の検出された個々のパルス持続時間（Δｔi）の総計と、設けられている前記コーディング領域（２１．１）の数（Ｎ）との商として計算する、請求項２記載のセンサ装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記第２の評価プロセス（１４）において、前記ホイール回転数（ω）にわたった前記個々のパルス持続時間（Δｔi）の周期的な変化（εi）を特定する、請求項３記載のセンサ装置。
【請求項５】
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記第２の評価プロセス（１４）において、フィルタリングによっておよび／またはフーリエ変換によって、前記周期的な変化（εi）を周波数領域に変換する、請求項４記載のセンサ装置。
【請求項６】
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、周波数が前記ホイール取付け手段（３４）の数とホイール回転数（ω）とを乗算したものの整数倍に相当する、前記個々のパルス持続時間（Δｔi）の周期的な変化（εi）の周波数スペクトルのスペクトル線の振幅を求める、請求項４または５記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記周波数分析の間、求められた前記振幅を所定の閾値と比較し、求められた前記振幅が所定の閾値に達すると、または、所定の閾値を上回ると、ホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを識別する、請求項６記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記個々のパルス持続時間（Δｔi）から計算された瞬時ホイール回転数（ωi）と、前記平均パルス持続時間（ΔｔMittel）から計算された平均ホイール回転数（ωMittel）との差から、短時間総和として、および／または、前記変化（εi）にわたった短時間総和から、少なくとも１つの前記車両ホイール（３０）と対応する前記ハブ（５２）との間の、負荷変動状況において発生する滑り（ｄs）の滑り角度（ΦS）を求め、少なくとも１つの前記車両ホイール（３０）と対応する前記ハブ（５２）との間の前記機械的な遊びを識別するために評価する、請求項４記載のセンサ装置。
【請求項９】
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、計算された前記滑り角度（ΦS）の絶対値が所定の閾値に達する、および／または、当該閾値周辺の所定の許容範囲内にある場合には、対応する車両ホイール（３０）でホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを識別する、請求項８記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）は、磁気式回転数検出装置または光学式回転数検出装置として構成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、視覚的警報メッセージおよび／または音響的警報メッセージを用いて、ホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを示す、請求項１から１０までのいずれか１項記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、独立請求項１の上位概念に記載された、車両用センサユニットに基づく。
【０００２】
通常、ホイールねじは例えば工場でのタイヤ交換の際に締付けられ、ある一定の走行距離（典型的には８０ｋｍが推奨される）の後に、運転者によって締め直されなければならない。しかし、運転者によるこのような検査が行われないことがしばしばある。走行中にホイールねじが緩むと、大きな人的および物的被害を与える大事故が発生し得る。以降で、用語「ホイールねじ」は、リムの取付けエレメントとして用いられる。従って、本発明の実施形態は、ハブボルトとこれに属するホイールナットとによって取付け機能が担われる場合にも適用可能である。
【０００３】
従来技術から、車両ホイールの領域において、ホイール回転数を検出するため、および／または、タイヤ圧を検出するためのセンサが既知である。車両の通常走行中に、緩んだホイールねじを識別するシステムは知られていない。
【０００４】
特開２００８−１５７６６３号公報から、電磁式回転数センサを用いてホイール回転数を求める装置が公知である。さらに、対応するホイールベアリング内で、振動を検出するために振動センサが用いられ、温度を検出するために温度センサが用いられる。他の装置によって、回転数センサまたはセンサケーブルまたはホイールベアリングにおいて発生し得る異常が識別される。
【０００５】
本発明の開示
これに対して、独立請求項１の特徴部分に記載された構成を有する、本発明の車両用センサ装置は、車両の通常走行中にホイールねじが緩んでいることを、回転数センサの測定データに基づいて識別することができる、という利点を有している。これは次のことを意味する。すなわち、車両ホイールの回転数を検出する装置が既に組み込まれている場合には、車両ホイールの緩んだホイール取付け手段を走行中に継続的に、かつ、付加的なセンサを用いることなく識別することができる、ということを意味している。本発明の車両用センサ装置の実施形態は有利には、ホイール回転数を求めるため、および、ホイール取付けを監視するために用いられる。従って有利には、１つまたは複数の車両ホイールにおける緩んだホイール取付け手段が識別され、対応するエラー状態が相応する表示ユニットに表示され、出力される。回転数検出装置は例えば、磁気式回転数検出装置または光学式回転数検出装置として構成可能である。
【０００６】
本発明の本質的な利点は、走行中に継続的に、かつ、付加的な外部センサを用いずにホイール取付け手段を監視することが可能である、ということである。車両内で既に使用されており、流布している、回転数検出装置として構成されているＡＢＳセンサ（ＡＢＳ：アンチロック・ブレーキ・システム）が用いられる。得られた測定結果をさらに信号処理および評価することによって、ホイールねじが緩んでいることが早期に検出され、相応する警報メッセージを適切な時機に出力することができる。
【０００７】
通常、各車両ホイールに取付けられている、自動車におけるＡＢＳ機能を利用するために必要な回転数検出装置は、例えば、所定数のポール領域を有する磁気マルチポールディスクと、磁界センサとを介して、各車両ホイールの個々の回転速度を測定する。磁気マルチポールディスクは有利には、ホイールベアリングのホイール側で、ホイールに固定されている。択一的に、歯車または穴あきディスクを設けることもできる。回転軸の別の側では、車体側に磁界センサが固定して取付けられている。これは例えばホールセンサまたはＧＭＲセンサとして構成可能である。この磁界センサによって、マルチポールディスクが、所定の角度をさらに回転するのに必要な時間が測定される。マルチポールディスクの動きの測定は、有利には、磁界の変化の測定を介して行われる。
【０００８】
本発明の実施形態は、少なくとも１つの回転数検出装置を備えた車両用センサ装置を提供する。この回転数検出装置は継続的に少なくとも１つの状態量を検出し、少なくとも１つの評価および制御ユニットにこれを出力する。評価および制御ユニットは、少なくとも１つの回転数検出装置から出力された信号を受信し、これを評価する。少なくとも１つの評価および制御ユニットは、検出された、この少なくとも１つの状態量を用いて第１の評価プロセスを実行し、少なくとも１つの車両ホイールの回転数を求める。この車両ホイールのリムは、ホイール取付け手段によって、対応するハブに取付けられている。本発明では、少なくとも１つの評価および制御ユニットは、第２の評価プロセスを実行し、継続的に検出された少なくとも１つのこの状態量に基づいて、緩んだホイール取付け手段を検出するために、少なくとも１つの車両ホイールと対応するハブとの間の機械的な遊びを識別および監視する。
【０００９】
ここで、各車両ホイールに対して、１つの評価および制御ユニットを設けることが可能である。この評価および制御ユニットは、対応するセンサとともに、１つの構造ユニットを形成する。択一的に、１つの共通の評価および制御ユニットが、各車両ホイールに対して対応するセンサを介して検出された複数の状態量を受信し、評価することが可能である。これによって、緩んだホイール取付け手段の中央評価および中央識別が可能になる。
【００１０】
従属請求項に記載された手法および発展形態によって、独立請求項１に記載された車両用センサ装置を有利に改善することができる。
【００１１】
特に有利には、各回転数検出装置は、所定数のコーディング領域を備えたコーディングディスクと、割り当てられているセンサとを含んでいる。ここで各コーディング領域は、割り当てられたセンサにおいて、個々のパルス持続時間を有する、検出される状態量の測定パルスを形成する。ここで少なくとも１つの評価および制御ユニットが、第２の評価プロセスにおいて、各コーディング領域に対するこれらの個々のパルス持続時間を求める。ここでコーディングディスクまたはセンサは、車両ホイールと接続されている。有利には、各コーディングディスクは、固定的に、車両ホイールと接続されており、対応するセンサは車体に固定して配置されている。
【００１２】
本発明のセンサ装置の有利な構成では、少なくとも１つの評価および制御ユニットは、この第２の評価プロセスにおいて、ホイールの１回転にわたる平均パルス持続時間を、コーディングディスクの設けられているコーディング領域の検出された個々のパルス持続時間の総計と、設けられているコーディング領域の数との商として、計算することができる。
【００１３】
通常、コーディングディスクを完璧に製造することはできない。理想的なホイール、すなわち、しっかりと締め付けられた、バランスの取れたホイールの場合であっても、公差（コーディング領域のピッチ誤差等）が生じているため、速度に依存する平均パルス持続時間に関して、測定された複数のパルス持続時間は同一ではない。しかしこれは、各コーディング領域に対しては、固定的に設定されている。緩んでいるホイールねじによって、ホイールとハブとの間に遊びが生じる。これによって典型的に、ホイールサスペンションにおいて小さい振動が生じ、これと並んで、負荷変動状況ではホイールとハブとの間に滑りが生じる。両方の影響は、センサの測定データに現れる。
【００１４】
振動の影響によって、個々のパルス持続時間の、付加的な周期的な変化が生じる。このような変化の周波数は、典型的に、ホイールねじの数とホイール回転数ないしはホイール周波数とを乗算したものの整数倍に相当する。負荷変動状況においては、すなわち、加速フェーズから制動フェーズないしはエンジンブレーキフェーズへの移行時に、または、制動フェーズないしはエンジンブレーキフェーズから加速フェーズへの移行時に、ホイールねじが緩んでいると、典型的には、ホイールないしはリムとハブとの間に滑りが生じる。この滑りは、ホイール取付け手段とリム内の貫通開口部との間の、機械的な遊びに依存する。所与のピッチ円半径の場合には、弧度法における理論的に生じ得る滑り角度を、商として計算することができる。滑り角度に対する典型的な値は、１〜１．５ｍｍの範囲にある。ピッチ円半径は、約５０ｍｍの値で、車両に依存している。従って、約１°のオーダーの滑り角度が考量される。
【００１５】
本発明のセンサ装置の別の有利な構成では、少なくとも１つの評価および制御ユニットは、第２の評価プロセスにおいて、ホイール回転数に関する個々のパルス持続時間の周期的な変化を求めることができる。有利には、少なくとも１つの評価および制御ユニットは第２の評価プロセスにおいて、フィルタリングおよび/またはフーリエ変換によって、周期的な変化を周波数領域に変換する。この周波数領域への移行によって、有利には、個々のパルス持続時間の周波数依存変化を容易かつ迅速に評価することが可能になる。
【００１６】
本発明のセンサ装置の別の有利な構成では、少なくとも１つの評価および制御ユニットは、周波数分析の間、個々のパルス持続時間の周期的な変化の周波数スペクトルのスペクトル線の振幅を求めることができる。その周波数は、ホイール取付け手段の数とホイール回転数とを乗算したものの整数倍に相当する。有利には、評価および制御ユニットは、スペクトル線の求められたこの振幅を所定の閾値と比較し、スペクトル線の求められたこの振幅が所定の閾値に達すると、および／または、これを超えると、対応する車両ホイールでホイール取付け手段が緩んでいることを識別する。
【００１７】
本発明のセンサ装置の別の有利な実施形態では、評価および制御ユニットは、負荷変動状況において生じる、少なくとも１つの車両ホイールと対応するハブとの間の滑りの滑り角度を、短時間総和として、個々のパルス持続時間から計算可能な瞬時のホイール回転数と、平均パルス持続時間から計算可能な平均ホイール回転数との差から、および／または、変化にわたった短時間総和から求め、少なくとも１つの車両ホイールと対応するハブとの間の機械的な遊びを識別するために評価することができる。有利には、少なくとも１つの評価および制御ユニットは、計算されたこの滑り角度の絶対値が、例えば１°の所定の閾値に達すると、および／または、この閾値周辺の、例えば±０．２°の所定の許容範囲にあると、対応する車両ホイールでホイール取付け手段が緩んでいることを識別する。
【００１８】
本発明のセンサ装置の別の有利な構成では、少なくとも１つの評価および制御ユニットは、ホイール取付け手段が緩んでいることを、視覚的および／または音響的な警報メッセージによって示すことができる。
【００１９】
本発明の実施例を図示し、以降の明細書でより詳細に説明する。図面では、同じ参照符号は、同じ、ないしは、同様の機能を実行するコンポーネントないしはエレメントを示している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の車両用センサ装置の実施例の概略的なブロックダイヤグラム
【図２】図１に示された、本発明の車両用センサ装置のための回転数検出装置の概略的な斜視図
【図３】マルチポールディスクの動きと、磁界変化の測定との間の関連の概略図
【図４】機械的な滑りを示すための、リムとハブとの間の、５つのねじ接続部を有する接続領域の概略的な平面図
【図５】リムとハブとの間の、図８に示されている接続領域に配置されているねじ接続部の概略的な断面図
【図６】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、５つのホイール取付け手段が固定されている車両ホイールで求められた、第１のポール領域スペクトルの概略図
【図７】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、５つのホイール取付け手段が緩んでいる車両ホイールで求められた、第２のポール領域スペクトルの概略図
【図８】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、３つのホイール取付け手段が固定されている車両ホイールで求められた、第３のポール領域スペクトルの概略図
【図９】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、３つのホイール取付け手段が緩んでいる車両ホイールで求められた、第４のポール領域スペクトルの概略図
【図１０】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、車両ホイールで求められた、瞬時のホイール回転数と平均ホイール回転数とを示す概略的な特性曲線ダイヤグラム
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜５に示されているように、車両１用の、本発明のセンサ装置の図示の実施例は、複数の回転数検出装置２０、２２、２４、２６、２８を含んでいる。これらの回転数検出装置は、図示の実施例では、磁気回転数検出装置２０、２２、２４、２６、２８として構成されおり、継続的に、磁界Ｍの少なくとも１つの状態量Ｓを検出し、車両１の中央に配置されている評価および制御ユニット１０に出力する。図２および３からさらに見て取れるように、択一的に、各回転数検出装置２０に１つの評価および制御ユニット１００を割り当てることができる。少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、信号を、少なくとも１つの回転数検出装置２０、２２、２４、２６、２８から受信し、これを評価する。第１の評価プロセス１２では、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、少なくとも１つの車両ホイール３０の回転数ωを求める。この車両ホイール３０のリム３２は、ホイール取付け手段３４を介して対応するハブ５２に取付けられている。本発明では、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、第２の評価プロセス１４を実行し、継続的に検出された少なくとも１つのこの状態量Ｓに基づいて、少なくとも１つの車両ホイール３０と対応するハブ５２との間の機械的な遊びを識別および監視し、ホイール取付け手段３４が緩んでいることを検出する。少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、視覚的および／または音響的な警報メッセージを用いて、ホイール取付け手段３４が緩んでいることを示す。この警報は、警報ランプ、スピーカー等を含む、図示されていない出力手段を介して出力される。
【００２２】
図２および３からさらに見て取れるように、各回転数検出装置２０、２２、２４、２６、２８はコーディングディスクと、割り当てられた、磁界センサ２３として構成されているセンサとを含んでいる。ここでこのコーディングディスクは、有利には、所定数Ｎのポール領域２１．１を備えた磁気エンコーダディスクないしはマルチポールディスク２１として構成されている。各ポール領域２１．１は、割り当てられた磁界センサ２３において、所定の個々のパルス持続時間Δｔiを有する、検出された状態量Ｓの測定パルスを形成する。ここで、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は第２の評価プロセス１４において、各ポール領域２１．１に対して個々のパルス持続時間Δｔiを求める。ここでは、マルチポールディスク２１または磁界センサ２３が、回転可能に支承されている車両ホイール３０に接続されている。図示の実施例ではそれぞれ、マルチポールディスク２１が固定的に車両ホイール３０と接続されており、対応する磁界センサ２３が車体に固定して配置されている。各車両ホイール３０に対してそれぞれ評価および制御ユニット１００を１つずつ用いる場合には、各評価および制御ユニット１００は、それぞれ、対応する磁界センサ２３ともに、有利には、共通のケーシング２７内に配置されているセンサユニット２５を形成する。
【００２３】
自動車内でＡＢＳ機能を利用するために、各車両ホイール３０に配置されている回転数検出装置２０、２２、２４、２６、２８は、各車両ホイール３０の個々の回転速度を測定する。これに加えて、車体側に取付けられている磁界センサ２３（これは、例えばホールセンサまたはＧＭＲ（Giant-Magneto-Resistance（巨大磁気抵抗））センサとして構成されている）は、ホイール側に取付けられているマルチポールディスクが所定の角度をさらに回転するのに必要な時間を測定する。マルチポールディスク２１の動きの測定は、磁界Ｍの変化の測定を介して実行される。この磁界の磁力線は図３に概略的に示されている。磁界センサ２３に関したマルチポールディスク２１の位置に依存して、磁界Ｍの検出された状態量Ｓに対して、図３に示された信号経過が生じる。状態量Ｓとして、有利には、磁界強度Ｂが測定される。所定の角度は個々のポール領域２１．１の寸法に相当し、上記の時間は上述した個々のパルス持続時間Δｔiに相当する。
【００２４】
通常、マルチポールディスク２１を完璧に製造することはできない。公差によってポール領域ピッチ誤差が生じ、理想的な、すなわちしっかりと締め付けられた、バランスの取れた車両ホイール３０の場合でさえも、歯の長さである測定された個々のパルス持続時間Δｔiは、速度に依存する平均パルス持続時間ΔｔMittelに関して、同一ではない。しかし、個々のパルス持続時間Δｔiは、各ポール領域２１．１に対して固定して設定されている。ホイール取付け手段３４が緩むことによって、機械的な遊びが、リム３２ないしは車両ホイール３０とハブ５２との間に生じる。これによって、典型的に、ホイールサスペンションにおいて小さい振動が生じる。並びに、負荷変動状況においては、滑りｄsが、リム３２ないしは車両ホイール３０とハブ５２との間に生じる。２つの影響は、磁界センサ２３の測定データに現れる。
【００２５】
振動の影響は、個々のパルス持続時間Δｔiの付加的な周期的な変化εiを生じさせる。この変化εiの周波数は、典型的に、ホイール取付け手段３４の数Ｎが乗算された、対応する車両ホイール３０の回転数ωの整数倍に相当する。少なくとも１つの評価および制御ユニット１００は、個々のパルス持続時間Δｔiを、例えば、状態量Ｓのゼロ通過の時点に関して求める。
【００２６】
図６〜９は、この変化εiの種々の周波数スペクトルを示している。１回の完全なホイール回転にわたった、変化εの、離散フーリエ変換後の周波数ラインが示されている。これに加えて、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、第２の評価プロセス１４において、各ポール領域２１．１に対して、個々の周期的な変化εiを、定数１を減算した、測定された個々のパルス持続時間Δｔiと平均パルス持続時間ΔｔMittelとの、ホイール速度に依存しない比率として、式（１）に従って形成する。
【００２７】
【数１】
2016530488.tif 000003
【００２８】
少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、第２の評価プロセス１４において、ホイールの一回転にわたった平均パルス持続時間ΔｔMittelを、マルチポールディスク２１の設けられたポール領域２１．１の検出された個々のパルス持続時間Δｔiの総計と、設けられたポール領域２１．１の数Ｎとの商として、式（２）に従って求める。
【００２９】
【数２】
2016530488.tif 000004
【００３０】
フーリエ変換に対して択一的に、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、周期的な変化εiを、第２の評価プロセス１４において、フィルタリングによって周波数領域に変換することができる。
【００３１】
図６は、例示的に、第１のポール領域スペクトルを示している。これは、本発明のセンサ装置によって、ホイール取付け手段３４が５個固定されている車両ホイール３０で求められたものである。図７は、同じ車両ホイール３０で測定された第２のポール領域スペクトルを示している。ここでは、ホイール取付け手段３４が緩んでいる。図６と７とを比較して分かるように、図７に示された第２のポール領域スペクトルのスペクトル線は、ホイール取付け手段３４の数Ｎが乗算されたホイール周波数ｆRadの整数倍に相当する周波数において、図６に示された、第１のポール領域スペクトルの対応するスペクトル線よりも格段に高い振幅を有している。これは殊に、ホイール周波数ｆRadの５倍ないし１０倍等に当てはまる。
【００３２】
図８は、例示的に、第３のポール領域スペクトルを示している。これは、本発明のセンサ装置によって、ホイール取付け手段３４が３個固定されている車両ホイール３０で求められたものである。図９は、同じ車両ホイール３０で測定された第４のポール領域スペクトルを示している。ここでは、ホイール取付け手段３４が緩んでいる。図８と９とを比較して分かるように、図９に示された第４のポール領域スペクトルのスペクトル線は、ホイール取付け手段３４の数Ｎが乗算されたホイール周波数ｆRadの整数倍に相当する周波数において、図８に示された、第３のポール領域スペクトルの対応するスペクトル線よりも格段に高い振幅を有している。これは殊に、ホイール周波数ｆRadの３倍ないし６倍ないし９倍等に当てはまる。
【００３３】
少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、その周波数が、ホイール取付け手段３４の数Ｎとホイール回転数ωないしはホイール周波数ｆRadとを乗算したものの整数倍に相当する、個々のパルス持続時間Δｔiの周期的な変化εiの周波数スペクトルのスペクトル線の振幅を求める。周波数分析の間、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、このスペクトル線の求められた振幅を所定の閾値と比較し、スペクトル線の求められた振幅が所定の閾値に達すると、および／または、これを超えると、対応する車両ホイール３０でホイール取付け手段３４が緩んでいることを識別する。
【００３４】
付加的にまたは択一的に、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、滑り作用を利用し、緩んでいるホイール取付け手段３４を検出するために、ホイール回転数信号から求められた滑りを評価する。
【００３５】
さらに図４および５から見て取れるように、負荷変動状況時に、すなわち、加速フェーズから制動フェーズないしはエンジンブレーキフェーズへの移行時に、または、制動フェーズないしはエンジンブレーキフェーズから加速フェーズへの移行時に、ホイール取付け手段３４が緩んでいると、典型的に、リム３２とハブ５２との間に滑りが生じる。この滑りは、対応するホイール取付け手段３４とリム３２内のその貫通開口部との間の、機械的な遊びｄsに依存する。所与のピッチ円半径ｒLKの場合には、弧度法における理論的に可能な滑り角度ΦSが、商として、式（３）に従って計算される。
【００３６】
【数３】
2016530488.tif 000005
【００３７】
図４からさらに見て取れるように、ホイールねじ３４は、ある１つの穴の側に接触している。負荷変動時には、破線で示された別の穴の側への移動が生じる。機械的な遊びｄsに対する典型的な値は、１〜１．５ｍｍの範囲にある。ピッチ円半径ｒLKは車両に依存し、約５０ｍｍである。従って、約１°のオーダーの滑り角度ΦSが考量される。
【００３８】
図１０から読み取れるように、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、図示の実施例において、測定されたホイール回転数信号ωから、滑り角度ΦSを求める。これは、少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００が、個々のパルス持続時間Δｔiから計算された瞬時のホイール回転数ωiと、平均パルス持続時間（ΔｔMittel）から計算された平均ホイール回転数ωMittelとの差の短時間積分ΦS_Messを、式（４）に従って計算することによって行われる。
【００３９】
【数４】
2016530488.tif 000006
【００４０】
これは近似的に、式（５）に従った、短時間総和ΦS_Messに相当する。
【００４１】
【数５】
2016530488.tif 000007
ないしは、式（６）に即した変化εiにわたった、重み付けされた短時間総和の変形後のものΦS_Mess,iに相当する。
【００４２】
【数６】
2016530488.tif 000008
【００４３】
計算された滑り角度ΦSには、符号が付けられている。ここでこの符号は、瞬時ホイール回転数ωiが、平均ホイール回転数ωMittelを下回っているか、または、上回っているかを示す。ここで、加速フェーズから制動フェーズへの移行時には、低い瞬時ホイール回転数ωiが予期され、これと反対の負荷変動時には、より高い瞬時ホイール回転数ωiが予期される。
【００４４】
従って、滑り作用を検出するために、有利には継続的に、式（６）において示された、変化εiにわたった、例えば隣接する５個のポール領域２１．１にわたった、重み付けされた短時間総和ΦS_Mess,iが形成される。これは、例えば長さ５を有するＦＩＲ（Finite Impulse Response:有限インパルス応答）フィルターとして実装される。ここで全てのフィルター係数は、値１を有する。総和長さ５は、典型的にマルチポールディスク２１の５つのポール領域２１．１ないしはホイール一回転の約１０分の１に相当する回転区間内でエッジ変化が終了するという予測から結論されたものである。評価および制御ユニット１０、１００は、負荷変動時の少なくとも１つの車両ホイール３０ないしはリム３２と、対応するハブ５２との間の機械的な遊びｄsを識別するために、生じている滑りの計算された滑り角度ΦSを評価する。少なくとも１つの評価および制御ユニット１０、１００は、計算された滑り角度ΦSの絶対値が所定の閾値に達する、および／または、この閾値周辺の所定の許容範囲内にある場合には、対応する車両ホイール３０でホイール取付け手段３４が緩んでいることを識別する。負荷変動状況の間の、理論的な値ΦSから僅かに偏差した、測定された滑り角度ΦS_Mess,iの繰り返しの発生も、緩んだホイール取付け手段３４の検出に利用可能である。
【００４５】
車両１用の本発明のセンサ装置の実施形態は、有利には、ハードウェア側のコスト増大を伴わずに、各車両のＥＳＰ制御機器またはＡＢＳ制御機器内に実装可能である。このようにして、本発明のセンサ装置の実施形態を、監視されるべきホイールにホイール回転数センサを有している車両、例えば乗用車、トラック、オートバイ内で使用することができる。
【００４６】
コーディングディスクとしてのマルチポールディスクと、磁界の少なくとも１つの状態量を検出する磁界センサとを含んでいる磁気回転数検出装置の例に即して本発明を説明した。当然ながら、本発明の実施形態を、回転数検出のために他の物理量、例えば光学的な量を評価する回転数検出装置とともに使用することもできる。
【図１】
2016530488.tif 000009
【図２】
2016530488.tif 000010
【図３】
2016530488.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016530488.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月18日(2015.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）によって出力された信号を受信および評価する評価および制御ユニットであって、
前記回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）は、
車両用センサ装置の一部であり、
前記回転数検出装置は継続的に少なくとも１つの状態量（Ｓ）を検出して前記１つの評価および制御ユニット（１０、１００）に出力し、
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、検出された少なくとも１つの前記状態量（Ｓ）を用いて第１の評価プロセス（１２）を実行し、少なくとも１つの車両ホイール（３０）の回転数を求め、当該車両ホイール（３０）のリム（３２）はホイール取付け手段（３４）を介して対応するハブ（５２）に取付けられている、評価および制御ユニットにおいて、
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は第２の評価プロセス（１４）を実行し、継続的に検出された、少なくとも１つの前記状態量（Ｓ）に基づいて、少なくとも１つの前記車両ホイール（３０）と対応する前記ハブ（５２）との間の機械的な遊びを識別し、ホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを検出するために監視する、
ことを特徴とする評価および制御ユニット。
【請求項２】
各回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）は所定数（Ｎ）のコーディング領域（２１．１）を備えたコーディングディスク（２１）と、割り当てられたセンサ（２３）とを含んでおり、
各コーディング領域（２１．１）は割り当てられた前記センサ（２３）において、個々のパルス持続時間（Δｔi）を有する検出された前記状態量（Ｓ）の測定パルスを生成し、
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は前記第２の評価プロセス（１４）において、前記個々のパルス持続時間（Δｔi）を各コーディング領域（２１．１）に対して求める、請求項１記載の評価および制御ユニット。
【請求項３】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記第２の評価プロセス（１４）において、ホイールの１回転にわたった平均パルス持続時間（ΔｔMittel）を、前記コーディングディスク（２１）の、設けられている前記コーディング領域（２１．１）の検出された個々のパルス持続時間（Δｔi）の総計と、設けられている前記コーディング領域（２１．１）の数（Ｎ）との商として計算する、請求項２記載の評価および制御ユニット。
【請求項４】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記第２の評価プロセス（１４）において、前記ホイール回転数（ω）にわたった前記個々のパルス持続時間（Δｔi）の周期的な変化（εi）を特定する、請求項３記載の評価および制御ユニット。
【請求項５】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記第２の評価プロセス（１４）において、フィルタリングによっておよび／またはフーリエ変換によって、前記周期的な変化（εi）を周波数領域に変換する、請求項４記載の評価および制御ユニット。
【請求項６】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、周波数が前記ホイール取付け手段（３４）の数とホイール回転数（ω）とを乗算したものの整数倍に相当する、前記個々のパルス持続時間（Δｔi）の周期的な変化（εi）の周波数スペクトルのスペクトル線の振幅を求める、請求項４記載の評価および制御ユニット。
【請求項７】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記周波数分析の間、求められた前記振幅を所定の閾値と比較し、求められた前記振幅が所定の閾値に達すると、または、所定の閾値を上回ると、ホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを識別する、請求項６記載の評価および制御ユニット。
【請求項８】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、前記個々のパルス持続時間（Δｔi）から計算された瞬時ホイール回転数（ωi）と、前記平均パルス持続時間（ΔｔMittel）から計算された平均ホイール回転数（ωMittel）との差から、短時間総和として、および／または、前記変化（εi）にわたった短時間総和から、少なくとも１つの前記車両ホイール（３０）と対応する前記ハブ（５２）との間の、負荷変動状況において発生する滑り（ｄs）の滑り角度（ΦS）を求め、少なくとも１つの前記車両ホイール（３０）と対応する前記ハブ（５２）との間の前記機械的な遊びを識別するために評価する、請求項４記載の評価および制御ユニット。
【請求項９】
前記短時間総和は式
【数１】
2016530488.tif 000019
に従って求められる、請求項８記載の評価および制御ユニット。
【請求項１０】
前記変化（εi）にわたった短時間総和は式
【数２】
2016530488.tif 000020
に従って求められる、請求項８または９記載の評価および制御ユニット。
【請求項１１】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、計算された前記滑り角度（ΦS）の絶対値が所定の閾値に達する、および／または、当該閾値周辺の所定の許容範囲内にある場合には、対応する車両ホイール（３０）でホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを識別する、請求項８記載の評価および制御ユニット。
【請求項１２】
前記回転数検出装置（２０、２２、２４、２６、２８）は、磁気式回転数検出装置または光学式回転数検出装置として構成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の評価および制御ユニット。
【請求項１３】
前記評価および制御ユニット（１０、１００）は、視覚的警報メッセージおよび／または音響的警報メッセージを用いて、ホイール取付け手段（３４）が緩んでいることを示す、請求項１から１２までのいずれか１項記載の評価および制御ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【図１】本発明の車両用センサ装置の実施例の概略的なブロックダイヤグラム
【図２】図１に示された、本発明の車両用センサ装置のための回転数検出装置の概略的な斜視図
【図３】マルチポールディスクの動きと、磁界変化の測定との間の関連の概略図
【図４】機械的な滑りを示すための、リムとハブとの間の、５つのねじ接続部を有する接続領域の概略的な平面図
【図５】リムとハブとの間の、図４に示されている接続領域に配置されているねじ接続部の概略的な断面図
【図６】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、５つのホイール取付け手段が固定されている車両ホイールで求められた、第１のポール領域スペクトルの概略図
【図７】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、５つのホイール取付け手段が緩んでいる車両ホイールで求められた、第２のポール領域スペクトルの概略図
【図８】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、３つのホイール取付け手段が固定されている車両ホイールで求められた、第３のポール領域スペクトルの概略図
【図９】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、３つのホイール取付け手段が緩んでいる車両ホイールで求められた、第４のポール領域スペクトルの概略図
【図１０】図１に示されている本発明のセンサ装置によって、車両ホイールで求められた、瞬時のホイール回転数と平均ホイール回転数とを示す概略的な特性曲線ダイヤグラム
【国際調査報告】
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