DE102010007008B4 - Verfahren zum Überwachen der Belastung von Fahrzeugreifen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Überwachen der Belastung von Fahrzeugreifen, die während der Fahrt jeweils mit einem Umfangsabschnitt auf einer Fahrbahn aufliegen, mittels an den Reifen (1) montierten Überwachungseinrichtungen (4), die einen Sender und einen Signalgeber enthalten, der jeweils ein erstes Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, wobei die Zeitabstände zwischen aufeinander folgenden Signalen gemessen werden, die Zeitabstände oder ein aus ihnen berechneter Wert mit einem Referenzwert verglichen werden, und ein Warnsignal erzeugt wird, wenn eine bei diesem Vergleich festgestellte Abweichung einen vorgegebenen Wert überschreitet, wobei ein zweiter Signalgeber verwendet wird, der jeweils ein erstes Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitversatz zwischen Signalen des ersten Signalgebers und Signalen des zweiten Signalgebers ausgewertet und zur Festlegung des Referenzwertes verwendet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Belastung von Fahrzeugreifen. Ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus der DE 10 2006 033 951 A1 bekannt.
• Eine übermäßige Belastung von Fahrzeugreifen führt zu einem verstärkten Walken des Reifens. Die erhöhte Walkarbeit hat einen erhöhten Treibstoffverbrauch des Fahrzeugs und eine verstärkte Abnutzung der Reifen zur Folge. Eine übermäßige Belastung von Fahrzeugreifen kann sich insbesondere als Folge einer einseitigen oder ungleichmäßigen Beladung eines Fahrzeugs ergeben, so dass Reifen der linken Fahrzeugseite wesentlich stärker als Reifen der rechten Fahrzeugseite belastet werden oder umgekehrt Reifen der rechten Fahrzeugseite wesentlich stärker als Reifen der linken Fahrzeugseite belastet werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzeigen, wie eine übermäßige Belastung von Fahrzeugreifen zuverlässig erkannt werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
• Fahrzeugreifen liegen während der Fahrt jeweils mit einem Umfangsabschnitt auf der Fahrbahn auf. Jeweils am Anfang und am Ende des aufliegenden Umfangsabschnitts wird ein sich drehender Reifen während der Fahrt verformt. Die Länge dieses Umfangsabschnitts wird in der Regel als Latsch oder Aufstandslänge bezeichnet und ist umso größer, je größer die Belastung des Reifens oder je niedriger der Reifendruck ist.
• Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine an dem Reifen montierte Überwachungseinrichtung verwendet, die einen Sender und einen Signalgeber enthält, der jeweils ein erstes Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht.
• Ein solcher Signalgeber kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor sein, wie er in vielen Reifendrucküberwachungseinrichtungen standardmäßig eingebaut ist. Wenn ein an dem Reifen befestigter Beschleunigungssensor den auf der Fahrbahn aufliegenden Abschnitt des Reifens erreicht, ändert sich die zuvor entlang eines Kreisbogens verlaufende Bahn des Beschleunigungssensors und geht in einen abgeflachten Abschnitt über, welcher der Aufstandslänge entspricht. Diese Auslenkung aus der entlang eines Kreisbogens verlaufenden Bewegung führt zu einer vorübergehenden Abnahme des Abstands des Sensors von der Drehachse des Rades. Dies hat eine Änderung der auf den Beschleunigungssensor wirkenden Kräfte zur Folge und führt deshalb somit zu einem Signal des Beschleunigungssensors.
• Da der Sensor während dem Passieren der Reifenaufstandslänge einen reduzierten Abstand von der Drehachse des Rades hat, ist dann die Zentrifugalbeschleunigung vorübergehend reduziert. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann deshalb die Abnahme der Zentrifugalbeschleunigung als erstes Signal und nach Passieren der Aufstandslänge die Zunahme der Zentrifugalbeschleunigung als zweites Signal verwertet werden.
• Die während dem Passieren der Aufstandslänge abgeflachte Bahn des Beschleunigungssensors führt zudem auch zu einer Änderung der Bahnbeschleunigung. Die Aufstandslänge ist nämlich etwas kürzer als die Länge eines Kreisbogens, den der während dieser Zeit bei einem Reifen durchlaufen würde, der sich nicht durch Kontakt mit der Fahrbahn abflachen würde. Wenn der Sensor den Beginn oder das Ende der Aufstandslänge erreicht, ändert sich deshalb die Tangentialbeschleunigung merklich.
• Als Signalgeber kann auch ein Generator verwendet werden, der durch das beim Fahrbetrieb auftretende Walken des Reifens angetrieben wird und deshalb jedes Mal als Signal einen Spannungspuls erzeugt, wenn der ihn tragende Reifenabschnitt verformt wird. Dies ist genau dann der Fall, wenn der Generator den Anfang oder das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht. Geeignet sind insbesondere piezoelektrische Generatoren. Ein solcher Generator kann beispielsweise als Plättchen oder Folie an der Innenseite des Reifens festgeklebt werden. Beim Walken des Reifens wird ein solcher piezoelektrischer Generator verformt, so dass ein Spannungspuls erzeugt wird.
• Während der Fahrt erzeugt der Signalgeber also erste Signale bzw. Spannungspulse, wenn er den Anfang des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts erreicht und zweite Signale bzw. Spannungspulse, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts erreicht. Der Zeitabstand zwischen einem ersten Signal und einem zweiten Signal ist verhältnismäßig kurz, da der auf der Fahrbahn aufliegende Umfangsabschnitt des Reifens nur einen kleinen Teil des Gesamtumfangs ausmacht. Der Zeitabstand zwischen einem zweiten Signal und einem ersten Signal ist dagegen relativ groß, da der Reifen in dieser Zeit nahezu eine volle Umdrehung durchführen muss, damit der Signalgeber vom Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts wieder zum Anfang des aufliegenden Umfangsabschnitts gelangt.
• Bei gleichbleibender Fahrtgeschwindigkeit ist der Zeitabstand zwischen ersten und zweiten Signalen proportional zu der Länge des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts eines Reifens. Bei gleicher Geschwindigkeit ist entsprechend der Zeitabstand zwischen zweiten und ersten Signalen umso kleiner, je größer die Reifenaufstandslänge ist. Durch Vergleich der ersten oder der zweiten Zeitabstände mit einem Referenzwert kann deshalb eine kritische Reifenbelastung festgestellt werden.
• Der Referenzwert für einen Reifen kann beispielsweise in Abhängigkeit von den Zeitabständen zwischen ersten und zweiten Signalen eines Reifens an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs festgelegt werden. Im einfachsten Fall kann als Referenzwert für einen Reifen der Zeitabstand zwischen ersten und zweiten Signalen des gegenüberliegend an der anderen Seite des Fahrzeugs montierten Reifens festgelegt werden, also beispielsweise der Zeitabstand zwischen ersten und zweiten Signalen des linken Vorderreifens als Referenzwert für den rechten Vorderreifen verwendet werden und umgekehrt.
• Bei einem gleichmäßig beladenen Fahrzeug ist die Aufstandslänge der Reifen auf der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs, jedenfalls solange das Fahrzeug geradeaus fährt, gleichgroß. Wenn die Zeitabstände zwischen ersten und zweiten Signalen bei Reifen, die gegenüberliegend auf verschiedenen Fahrzeugseiten angeordnet sind, voneinander abweichen, ist dies ein Hinweis auf eine ungleichmäßige Beladung des Fahrzeugs. Wenn die Abweichungen der Zeitabstände von gegenüberliegend angeordneten Reifen um mehr als einen vorgegebenen Schwellenwert voneinander abweichen, kann ein Warnsignal erzeugt werden, das den Fahrer des Fahrzeugs auf diese Tatsache aufmerksam macht. Möglich ist es auch, das Warnsignal an ein Fahrdynamikregelungssystem, beispielsweise ein ESC oder ESP System zu melden, so dass die ungleichmäßige Beladung in kritischen Fahrsituation berücksichtigt werden kann.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Referenzwert in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt wird. Bei gegebener Fahrzeuggeschwindigkeit ist der Zeitabstand zwischen ersten und zweiten Pulsen nämlich der Reifenaufstandslänge proportional. Beispielsweise kann aus dem Verhältnis der Zeitabstände t₁ zwischen ersten und zweiten Signalen und der für eine volle Reifenumdrehung benötigten Zeit T die Reifenaufstandslänge L nährungsweise als L = 2πr t₁/T berechnet werden, wobei r der Radius des Reifens ist.
• Mit einem Sollwert L_Soll der Reifenaufstandslänge kann deshalb ein Referenzwert R für die Zeitabstände t₁ zwischen ersten und zweiten Signalen beispielsweise als R = L_Soll T/2πr geschwindigkeitsabhängig festgelegt werden.
• Wird der Referenzwert in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, beispielsweise indem der Referenzwert umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt wird, kann deshalb die Abweichung der Zeitabstände t₁ zwischen ersten und zweiten Signalen von dem Referenzwert R als Maß für die Reifenaufstandslänge L verwendet und beispielsweise einem Fahrdynamikregelungssystem zur Verfügung gestellt werden. Überschreitet die Reifenaufstandslänge einen vorgegebenen Schwellenwert, so ist dies ein Hinweis auf eine Überlastung des Reifens, die auf einer Überladung des Fahrzeugs oder einem zu geringen Reifendruck beruhen kann. Bevorzugt wird deshalb ein Warnsignal erzeugt, wenn die Reifenaufstandslänge einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Dieses Warnsignal kann beispielsweise ein optisches oder akustisches Warnsignal sein, um einen Fahrer auf die Überlastung eines Reifens hinzuweisen.
• Zur Festlegung des Referenzwerts kann die Geschwindigkeit vorteilhaft ermittelt werden, indem auch die Zeitabstände zwischen zweiten und ersten Signalen gemessen wenden. Die Summe aus dem Zeitabstand t₁ zwischen einem ersten und einem zweiten Signal und dem Zeitabstand t₂ zwischen dem zweiten und dem darauffolgenden ersten Signal entspricht nämlich der Zeit T für eine volle Umdrehung eines Reifens. Der Referenzwert kann deshalb in Abhängigkeit von der Fahrzeugsgeschwindigkeit beispielsweise dadurch festgelegt werden, dass eine vorgegebene Konstante mit dem Zeitabstand zwischen einem zweiten und einem ersten Signal multipliziert wird. Eine weitere Möglichkeit ist beispielsweise, den Referenzwert als Produkt einer Konstante mit der Summe des Zeitabstands zwischen einem ersten und einem zweiten Signal sowie dem Zeitabstand zwischen dem zweiten und dem nächsten ersten Signal festzulegen.
• Gleichbedeutend zu einer geschwindigkeitsabhängigen Festlegung des Referenzwertes ist es, mit ersten und zweiten Zeitabständen einen Quotienten zu berechnen, beispielsweise t₁/t₂ oder t₁/(t₁ + t₂) und diesen Wert mit einer als Referenzwert vorgegebenen Konstanten zu vergleichen.
• Vorteilhaft kann durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur eine zu große Belastung eines Reifens, also eine übermäßig große Reifenaufstandslänge, ermittelt werden, sondern auch ein Abheben eines Reifens von der Fahrbahn festgestellt werden. Bevorzugt wird durch Auswertung der Abweichung der Zeitabstände von dem Referenzwert deshalb auch überprüft, ob ein Reifen von der Fahrbahn abhebt, und, falls das Abheben eines Reifens festgestellt wird, dies einem Fahrdynamikregelungssystem mit einem Warnsignal gemeldet. Bleiben nämlich bei den Reifen auf einer Seite des Fahrzeugs die Signale aus, obwohl bei den Reifen auf der anderen Seite des Fahrzeugs weiterhin Signale aufeinanderfolgen, kann daraus geschlossen werden, dass die Reifen mit ausbleibenden Signalen keinen Kontakt zur Fahrbahn mehr haben. In derartigen Situationen können durch Eingreifen eines Fahrdynamikregelungssystems ein Unfall verhindert oder Unfallfolgen abgemildert werden.
• Die für ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendete kann eine Reifendrucküberwachungseinrichtung mit einem Drucksensor zur Messung des Reifendrucks sein. Reifendrucküberwachungseinrichtungen sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2004 026 035 B4 oder der DE 102 17 239 A1 .
• Allerdings kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Reifendrucküberwachungseinrichtung realisiert werden, die keinen Drucksensor enthält. Dazu wird durch Auswertung der Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Signalen die Reifenaufstandslänge ermittelt und die Reifenaufstandslänge mit einem Schwellenwert verglichen. Eine zu große Reifenaufstandslänge deutet nämlich auch auf einen zu geringen Luftdruck hin. Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb auch ein Verfahren zum Ermitteln der Reifenaufstandslänge mittels einer an dem Reifen montierten Überwachungseinrichtung, die einen Sender und einen Signalgeber enthält, der jeweils ein erstes Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht, wobei die Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Signalen gemessen und daraus die Reifenaufstandslänge berechnet wird. Bevorzugt wird die Reifenaufstandslänge mit einem Referenzwert verglichen und bei Überschreiten eines Schwellenwerts ein Warnsignal erzeugt.
• Reifendrucküberwachungseinrichtungen mit einem Generator, der durch das beim Fahrbetrieb auftretende Walken eines Reifens angetrieben wird, benötigen vorteilhaft keine Batterie und haben somit eine prinzipiell unbegrenzte Lebensdauer. Bevorzugt haben derartige Reifendrucküberwachungseinrichtungen einen Energiespeicher, beispielsweise einen Kondensator oder einen elektrischen Akkumulator, der bei schnellerer Fahrt, aufgeladen werden kann und deshalb eine intensivere Mess- und Sendetätigkeit bei langsamerer Fahrt oder vorübergehend sogar bei stillstehendem Fahrzeug ermöglicht.
• Mit einer Reifendrucküberwachungseinrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne zusätzlichen Hardwareaufwand und somit kostengünstig umgesetzt werden. Vorteilhaft ist insbesondere auch, dass bei Verwendung von Reifendrucküberwachungseinrichtungen der Referenzwert in Abhängigkeit vom Reifendruck festgelegt werden kann.
• Der Vergleich der Zeitabstände zwischen ersten und zweiten Signalen mit einem Referenzwert kann in der Überwachungseinrichtung vorgenommen werden. Bevorzugt ist jedoch, dass die Überwachungseinrichtung Informationen über die Zeitabstände aussendet und der Vergleich von einer Zentraleinheit des Fahrzeugs vorgenommen wird, die Funksignale der Überwachungseinrichtung empfängt.
• Um aus den ersten und zweiten Zeitabständen die Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln, benötigt man den Reifendurchmesser, der häufig nur näherungsweise bekannt ist. Eine Ungenauigkeit kann auch durch eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen aufeinander folgenden Signalen entstehen. Dem kann man begegnen, indem für jedes Rad wenigstens zwei Signalgeber verwendet werden, die in Umfangsrichtung in einem Abstand von einander angeordnet werden. Die Signalgeber erzeugen dann zeitversetzt erste und zweite Signale. Durch Auswertung des Zeitversatzes können die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Reifenaufstandslänge mit erhöhter Präzision ohne Kenntnis des Reifendurchmessers bestimmt werden.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, dass ein zweiter Signalgeber verwendet wird, der jeweils ein erstes Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht, und der Zeitversatz zwischen Signalen des ersten Signalgebers und Signalen des zweiten Signalgebers ausgewertet und zur Festlegung des Referenzwertes oder zur Berechnung der Reifenaufstandslänge verwendet wird.
• Bevorzugt sind die beiden Signalgeber Teil einer einzigen Überwachungseinrichtung. Vorteilhaft kann beispielsweise eine Generator an in Umfangsrichtung entgegen gesetzten Enden der Überwachungseinrichtung angeordnet sein.
• Bevorzugt wird mit den beiden Signalgebern zudem die Drehrichtung des Rades bestimmt. Diese Information kann für die Unterscheidung zwischen rechten und linken Rädern und somit für die Zuordnung der Radelektroniken zu entsprechenden Reifenpositionen an einem Fahrzeug genutzt werden.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
• 1 zeigt schematisch einen auf einer Fahrbahn aufliegenden Reifen mit einer Überwachungseinrichtung.
• 2 zeigt schematisch den Signalverlauf von Beschleunigungssensoren bei einer Reifenumdrehung.
• In 1 ist schematisch ein Reifen 1 dargestellt, an dem eine Überwachungseinrichtung 4 montiert ist, die einen Sender, eine Steuereinheit und einen Signalgeber, beispielsweise einen Generator oder einen Beschleunigungssensor enthält. Der Reifen liegt mit einem Umfangsabschnitt zwischen den Punkten 2 und 3 auf der Fahrbahn auf. Dieser Umfangsabschnitt wird in der Regel als Latsch oder Aufstandslänge des Reifens bezeichnet.
• Bewegt sich das Fahrzeug in Richtung des Pfeils D, so erreicht die Überwachungseinrichtung 4 mit einem darin enthaltenen Generator den Beginn der Aufstandslänge in dem Punkt 3. Zu diesem Zeitpunkt t_e wird als erstes Signal ein erster Spannungspuls erzeugt. Etwas später, nämlich zum Zeitpunkt t_a erreicht die Überwachungseinrichtung 4 das Ende der Aufstandslänge, nämlich den Punkt 2. Dort nimmt der Reifen wieder seine ursprüngliche Form an, wird also erneut verformt, so dass der Generator der Überwachungseinrichtung 4 als zweites Signal einen zweiten Spannungspuls erzeugt. Der Zeitabstand zwischen einem ersten und einem zweiten Spannungspuls ist t₁. Bei einer werteren Drehung des Reifens gelangt die Überwachungseinrichtung 4 nach der Zeitspanne t₂ wieder an den Beginn der Reifenaufstandslänge, so dass etrneut ein erster Spannungspuls erzeugt wird.
• Zum Überwachen der Belastung der Fahrzeugreifen werden die für die einzelnen Fahrzeugreifen ermittelten Zeitabstände t₁ oder ein aus ihnen berechneter Wert mit einem Referenzwert verglichen. Der Referenzwert kann im einfachsten Fall, insbesondere bei Geradeausfahrt, der Wert des Zeitabstandes t₁ des gegenüberliegend auf der anderen Fahrzeugseite angeordneten Fahrzeugreifens sein. Beispielsweise können die Zeitabstände t₁, der beiden Vorderräder miteinander verglichen werden. Weichen die Zeitabstände eines linken Fahrzeugreifens erheblich von den Zeitabständen des entsprechenden rechten Fahrzeugreifens ab, so deutet dies auf eine ungleichmäßige Beladung des Fahrzeugs hin. Durch Auswertung der Zeitabstände kann also eine Information über die Belastung der Fahrzeugreifen gewonnen werden, die einem Fahrdynamikregelungssystem zur Verfügung gestellt werden kann, beispielsweise über einen Bus, der an eine Zentraleinheit angeschlossen ist, die Funksignale der Überwachungseinrichtungen 4 empfängt.
• Insbesondere um einen absoluten Wert für die Belastung von Fahrzeugreifen zu ermitteln, kann der Referenzwert, mit dem die Zeitabstände t₁ verglichen werden, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann beispielsweise durch Auswertung der Zeitabstände t₁ zwischen ersten und zweiten Spannungspulsen und der Zeitabstände t₂ zwischen zweiten und ersten Spannungspulsen ermittelt werden. Die Summe der beiden Zeitabstände t₁ und t₂ entspricht nämlich der Zeit T für eine Radumdrehung. Die Reifenaufstandlänge L kann nährungsweise als L = 2πr t₁/T berechnet werden, wobei r der Radius des Reifens ist. Mit einem Sollwert L_soll der Reifenaufstandslänge kann deshalb ein Referenzwert R für die Zeitabstände t₁ zwischen ersten und zweiten Spannungspulsen beispielsweise als R = L_soll(t₁ + t₂)/2πr geschwindigkeitsabhängig festgelegt werden.
• Möglich ist es auch, zum Überwachen der Reifenbelastung einen Quotienten t₁/t₂ oder t₁/(t₁ + t₂) mit einem vorgegebenen Referenzwert zu vergleichen, was mathematisch gleichbedeutend ist. Ob man nämlich eine Konstante, beispielsweise einen geschwindigkeitsunabhängig vorgegebenen Referenzwert, mit einem derartigen Quotienten oder einen ersten Zeitabstand t, mit einem geschwindigkeitsabhängig vorgegebenen Referenzwert vergleicht, läuft auf dasselbe hinaus.
• Der Generator der Überwachungseinrichtung 4 ist bevorzugt ein piezoelektrischer Generator. Derartige Generatoren können beispielsweise als Platte oder Folie auf die Innenseite eines Reifens aufgeklebt werden. Bei einer Verformung des Reifens wird der Generator ebenfalls verformt, so dass ein Spannungspuls erzeugt wird.
• Anstelle eines Generators kann als Signalgeber auch ein Beschleunigungssensor verwendet werden. 2 zeigt schematisch den Signalverlauf von Beschleunigungssensoren bei einer Reifendrehung. Aufgetragen ist die Beschleunigung a über der Zeit t in willkürlichen Einheiten. Ein Sensor zur Messung der Tangentialbeschleunigung liefert einen Signalverlauf, der durch zwei Spitzen A1, A2 bei Erreichen und Verlassen der Reifenaufstandslänge gekennzeichnet ist. Diese beiden Spitzen haben unterschiedliches Vorzeichen und können somit problemlos als erste bzw. zweite Signale verwendet werden.
• Ein Sensor zur Messung der Zentrifugalbeschleunigung liefert den in 2 mit B bezeichneten Signalverlauf. Erste und zweite Signale, die dem Erreichen bzw. Verlassen der Reifenaufstandslänge entsprechen, können beispielsweise durch ableiten, d. h. differenzieren nach der Zeit, des Signalverlaufs B gebildet werden.
• Im Prinzip kann aus der Reifenaufstandslänge L eine Information über den Reifendruck gewonnen werden. Besonders vorteilhaft lässt sich das beschriebene Verfahren jedoch mit Überwachungseinrichtungen durchführen, die zusätzlich zu einem Sender, einer Steuereinheit und einem Generator auch einen Drucksensor, besonders bevorzugt auch einen Temperatursensor, enthalten. Auf diese Weise kann das Verfahren mit herkömmlichen Überwachungseinrichtungen, wie sie beispielsweise aus der WO 03/095245 A1 bekannt sind, durchgeführt werden. Vorteilhaft kann zudem der Referenzwert, mit dem die Zeitabstände t₁ zwischen ersten und zweiten Spannungspulsen verglichen werden, in Abhängigkeit vom Reifendruck festgelegt werden.
• Um die Zuverlässigkeit des Verfahrens zu erhöhen, können die Zeitabstände auch statisch ausgewertet werden. Beispielsweise kann ein Mittelwert aus einer vorgegebenen Anzahl von ersten Zeitabständen oder die Summe einer vorgegebenen Anzahl aufeinanderfolgender erster Zeitabstände eines Reifens mit dem entsprechenden Wert eines gegenüberliegend angeordneten Reifens verglichen werden. Für eine geschwindigkeitsabhängige Auswertung kann ein Quotient aus ersten Zeitabständen und zweiten Zeitabständen bzw. aus ersten Zeitabständen und der Summe aus ersten und zweiten Zeitabständen gebildet und statistisch ausgewertet werden, indem mehrere derartige Quotienten berechnet und ein Mittelwert gebildet wird.
• Die Genauigkeit des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Bestimmung der Reifenaufstandslänge kann erhöht werden, indem ein zweiter Signalgeber verwendet wird, der ebenfalls jeweils ein erster Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens erreicht. Die ersten Signale des ersten Signalgebers und des zweiten Signalgebers folgen dann mit einem Zeitversatz aufeinander, der von dem in Umfangsrichtung gemessenen Abstand der beiden Signalgeber abhängt. In entsprechender Weise folgen auch die zweiten Signale der beiden Signalgeber zeitversetzt aufeinander. Durch Auswertung des Zeitversatzes zwischen Signalen des ersten Signalgebers und Signalen des zweiten Signalgebers kann die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Reifenaufstandslänge ermittelt werden.
• Die Fahrzeuggeschwindigkeit v lässt sich nämlich aus dem in Umfangsrichtung zwischen den beiden Signalgebern gemessenen Abstand s und dem Zeitversatz Δt zwischen Signalen des ersten und des zweiten Signalgebers als v = s/Δt berechnen. Für die Reifenaufstandslänge L gilt L = v·t₁, wobei t₁ den Zeitabstand zwischen ersten und zweiten Signalen eines Signalgebers bezeichnet. Aus diesen beiden Gleichungen ergibt sich die Latschlänge zu L = s·t₁/Δt.
• Mit einem Sollwert L_soll der Reifenaufstandslänge kann deshalb ein Referenzwert R für die Zeitabstände t₁ zwischen ersten und zweiten Spannungspulsen beispielsweise als R = L_soll·Δt/s. Überschreiten die Zeitabstände zwischen ersten und zweiten Signalen eines Signalgebers diesen Schwellenwert, liegt eine überhöhte Belastung des Fahrzeugreifens vor, die einem Benutzer durch ein Warnsignal angezeigt werden kann.
• Mit der Verwendung von zwei definiert angeordneten Signalgebern lässt sich zudem die Drehrichtung des Rades bestimmen. Dies kann zur Unterscheidung zwischen rechten und linken Rädern verwendet werden. Die Zuordnung einer Reifendrucküberwachungseinrichtung zu einer Radposition an einem Fahrzeug lässt sich deshalb vereinfachen.
• Im gleichen Sinne lässt sich die Drehfrequenz der Räder in Kombination mit anderen, am Fahrzeug vorhandenen, Sensordaten (ABS-Winkel-Signale) zum Zuordnen einer Überwachungseinrichtung zu einer Radposition nutzen.
• Bezugszeichenliste

1

Reifen

2

Anfang der Reifenaufstandslänge

3

Ende der Reifenaufstandslänge

4

Überwachungseinrichtung

D

Pfeil

Claims (9)

1. Verfahren zum Überwachen der Belastung von Fahrzeugreifen, die während der Fahrt jeweils mit einem Umfangsabschnitt auf einer Fahrbahn aufliegen, mittels an den Reifen (1) montierten Überwachungseinrichtungen (4), die einen Sender und einen Signalgeber enthalten, der jeweils ein erstes Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, wobei d ie Zeitabstände zwischen aufeinander folgenden Signalen gemessen werden, die Zeitabstände oder ein aus ihnen berechneter Wert mit einem Referenzwert verglichen werden, und ein Warnsignal erzeugt wird, wenn eine bei diesem Vergleich festgestellte Abweichung einen vorgegebenen Wert überschreitet, wobei ein zweiter Signalgeber verwendet wird, der jeweils ein erstes Signal erzeugt, wenn er den Beginn des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, und jeweils ein zweites Signal erzeugt, wenn er das Ende des auf der Fahrbahn aufliegenden Umfangsabschnitts des Reifens (1) erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitversatz zwischen Signalen des ersten Signalgebers und Signalen des zweiten Signalgebers ausgewertet und zur Festlegung des Referenzwertes verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (4) eine Reifendrucküberwachungseinrichtung mit einem Drucksensor zur Messung des Reifendrucks ist.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert für einen Reifen (1) in Abhängigkeit von den Zeitabständen zwischen aufeinanderfolgenden Signalen eines Reifens (1) an der gegenüber liegenden Seite des Fahrzeugs festgelegt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Zeitabstände (t₁) zwischen ersten und zweiten Signalen und zweite Zeitabstände (t₂) zwischen zweiten und ersten Signalen gemessen werden, wobei die einen Zeitabstände oder ein aus ihnen berechneter Wert mit einem Referenzwert verglichen werden und die anderen Zeitabstände zur Festlegung des Referenzwerts verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung der Zeitabstände ein Maß für die Latschlänge des Reifens (1) berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung der Zeitabstände überprüft wird, ob ein Reifen (1) von der Fahrbahn abhebt, und, falls das Abheben eines Reifen (1) festgestellt wird, dies einem Fahrdynamikregelungssystem gemeldet wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber ein Generator ist, der durch das beim Fahrbetrieb auftretende Walken des Reifens (1) angetrieben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber ein Beschleunigungssensor ist.

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