DE10001272C2 - Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades - Google Patents

Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades

Info

Publication number
DE10001272C2
DE10001272C2 DE2000101272 DE10001272A DE10001272C2 DE 10001272 C2 DE10001272 C2 DE 10001272C2 DE 2000101272 DE2000101272 DE 2000101272 DE 10001272 A DE10001272 A DE 10001272A DE 10001272 C2 DE10001272 C2 DE 10001272C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rim
sensor
tire
forces
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE2000101272
Other languages
English (en)
Other versions
DE10001272A1 (de
Inventor
Markus Fach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fach Markus Dipl-Ing 70569 Stuttgart De
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE2000101272 priority Critical patent/DE10001272C2/de
Publication of DE10001272A1 publication Critical patent/DE10001272A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10001272C2 publication Critical patent/DE10001272C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/20Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring wheel side-thrust
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/321Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
    • B60T8/329Systems characterised by their speed sensor arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/52Torque sensing, i.e. wherein the braking action is controlled by forces producing or tending to produce a twisting or rotating motion on a braked rotating member
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G01L1/162Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators
    • G01L1/165Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators with acoustic surface waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/167Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using piezoelectric means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/13Aquaplaning, hydroplaning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 9.
Aus der Druckschrift DE 195 48 759 A1 ist es bekannt, einen als Drehungsmessstreifen ausgebildeten Sensor an einem Radialver­ bindungssteg einer Felge eines Fahrzeugrades zur Messung von Zug- und Druckspannungen des Verbindungssteges zu befestigen. Die Messwerte des Dehnungsmessstreifens werden an eine Rechen­ einheit übermittelt, in welcher auf der Grundlage der Messwerte die Radlast, die Beschleunigungskraft und die Fahrzeuggeschwin­ digkeit ermittelt werden. Der im radialen Verbindungssteg der Felge des Rades angeordnete Dehnungsmessstreifen ermöglicht es, die Belastung dieses Verbindungssteges während der Umdrehung des Fahrzeugrades zu messen. Aus der Belastungskurve für Zug- und Druckspannungen während der Umdrehung des Rades werden Last, Beschleunigung und Drehgeschwindigkeit ermittelt.
Weitere den Fahrzeugzustand kennzeichnende Bestimmungsgrößen des Rades sind mit dieser Methode nicht ermittelbar. Es ist insbesondere nicht möglich, über die Messung einer Längenände­ rung des radialen Verbindungssteges in der Felge auf Reifen­ kräfte Rückschlüsse zu ziehen, die zu einem wesentlichen Maße von der Verformung des Reifens bestimmt werden.
Aus der Druckschrift DE 44 24 136 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Gleichförmigkeit von Kraftfahrzeug­ reifen bekannt, bei dem bzw. bei der ein drehbar aufgenommener Reifen mit einstellbarer Anpresskraft auf einem Prüfstand ab­ rollt, wobei die auf den Prüfstand wirkenden Reaktionskräfte gemessen werden und darüber hinaus die Kontur des Reifens abge­ tastet wird. Aus den ermittelten Kraft- und Geometriemesssigna­ len werden Geometriegrößen wie Rundlauf- und Planlaufabweichun­ gen bestimmt. Dieses System setzt jedoch einen in bestimmungs­ gemäßer Weise hergerichteten Prüfstand voraus, eine Online- Anwendung im realen Fahrbetrieb ist nicht möglich.
Die Druckschrift DE 198 07 004 A1 beschreibt die Anwendung eines Sensorprinzips zur berührungsloser Daten- und Energieübertragung, der Oberflächenwellentechnologie (OFW), auf das Prinzip des Reifensensors, wie er in DE 42 42 726 A1 bzw. DE 39 97 966 A1 bereits beschrieben ist. Wesentlicher Kern der Idee des Reifensenors und auch der des im Reifen befindlichen Sensors auf Basis der OFW Technologie ist die Messung eng lokal begrenzter Effekte (Verformungen, Kräfte, o. ä.) im Inneren eines abrollenden Pkw-Reifens in der Schnittstelle zwischen Fahrbahnoberfläche und Reifengürtel. Mit Hilfe dieser Effekte soll dann zum einen auf den globalen Kraftzustand des Reifen (Brems-Antriebs- Seitenkräfte und Radlast) sowie auch auf lokale Effekte des Reibwerts geschlossen werden. Es wird dabei versucht, von einer lokal eng begrenzten Stelle auf die Gesamtsituation der Kräfte und Schubspannungen im Reifen sowie des Reibwerts zwischen Reifen und Straße zu extrapolieren, wobei die extrem komplexen viskoelastischen Materialeigenschaften des Reifengummis dies erfahrungsgemäß sehr erschweren.
Erfindungsgemäß werden im Gegensatz dazu hier an einer geeigneteren Stelle, die nicht so starken Störungen ausgesetzt ist, die Informationen über den globalen Kraftzustand des Reifens integriert abgefragt und danach differenziert.
Die DE 43 26 976 A1 behandelt einen Sensor zur Überwachung des Fahrzeugreifens, der den Abstand von Reifen und Felge beobachtet, allerdings nur die Einfederung des Reifens registrieren kann. Damit ist eine Überwachung im Sinne der Erkennung von Ausfall, Schaden o. ä. möglich, jedoch sind keine Kraft- oder Spannungsmessungen oder gar Aussagen über den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn möglich. Auch eine Bestimmung der Radlast kann nur bei Kenntnis des Reifeninnendrucks erfolgen.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde im Online-Fahrbetrieb eines Fahrzeugs die Reifenkräfte mit einfachen Methoden zu er­ mitteln.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 bzw. 9 gelöst.
Bei der neuartigen Einrichtung zur Ermittlung der Reifenkräfte im Fahrzeugrad ist im Unterschied zum Stand der Technik der Sensor am Umfang der Felge des Rades angeordnet, es werden Fel­ genverformungen in Umfangsrichtung und/oder quer zur Umfangs­ richtung ermittelt. Die Messsignale des Sensors werden einer Recheneinheit zugeführt, in der die Reifenkräfte - zweckmäßig sowohl Aufstandskräfte, Umfangskräfte als auch Seitenkräfte - als Funktion der Felgenverformung gemäß einem bekannten Zusam­ menhang, welcher als Rechenvorschrift in der Recheneinheit hin­ terlegt ist, ermittelt werden.
Über die Positionierung des Sensors am Felgenumfang werden in indirekter Weise Schubspannungen, welche aus Verformungen des Reifens resultieren und vom Reifen auf die Felge übertragen werden, gemessen. Diese Schubspannungen werden in der Umfangs­ fläche der Felge über den Sensor als Felgenverformung registriert. Die Felgenverformung resultiert aus der Schubspannung des Reifens, welche wiederum von den Verformungen des Reifens abhängen, die aus dem Reifeninnendruck, aus Brems-, Antriebs- und Seitenkräften sowie den Aufstandskräften resultieren. Über diese Zusammenhänge kann letztendlich von der Verformung der Felge im Bereich des Felgenumfangs auf die tatsächlich auf den Reifen einwirkenden Reifenkräfte geschlossen werden.
Der Zusammenhang von Felgenverformung und Reifenkräften ist üb­ licherweise als nichtlineare Funktion darstellbar, welche in zweckmäßiger Weise aus Referenzmessungen ermittelt und bei­ spielsweise als Kennfeld in der Recheneinheit abgelegt werden kann. Über die Messung des Zusammenhangs von Felgenverformung und Reifenkräften werden implizit auch reifenspezifische Größen wie Material und Geometrie des Reifens berücksichtigt.
Die Positionierung des Sensors am Felgenumfang gestaltet sich erheblich einfacher als eine unmittelbare Messung von Reifen­ verformungen durch im oder am Reifen angebrachte Sensoren. Die Größenordnung der Felgenverformung als Folge von Reifenverfor­ mungen liegt in einer bedeutend kleineren Größenordnung als die Riefenverformung selbst. Dadurch werden geringere Anforderungen an den Sensor gestellt, insbesondere im Hinblick auf die mecha­ nische Belastung des Sensors, als dies bei einer Anordnung im Reifen der Fall wäre. Die Lebensdauer des Sensors ist erhöht, außerdem können Sensoren verwendet werden, die einen einfache­ ren Aufbau aufweisen. Trotz der wesentlich kleineren Verformun­ gen im Felgenumfang reichen diese für eine quantitative, gege­ benenfalls auch für eine qualitative Beurteilung der Reifen­ kräfte aus.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Übertragungsein­ richtung zur Übertragung der Messsignale des Sensors, welche die Felgenverformungen repräsentieren, an die Recheneinheit des Fahrzeugs vorgesehen. In dieser Ausführung bilden Sensor und Recheneinheit separat ausgebildete Bauteile, wobei die Rechen­ einheit zweckmäßig außerhalb des Fahrzeugrades im Fahrzeug an­ geordnet ist. In der Recheneinheit werden die Messsignale in Reifenkräfte umgerechnet. Gegebenenfalls kann es aber auch vor­ teilhaft sein, bereits im Sensor eine erste, vorläufige Daten­ manipulation durchzuführen, beispielsweise eine Messsignalfil­ terung, um hierdurch beispielsweise eine Datenreduktion zu er­ zielen.
In der Recheneinheit bzw. in einer weiteren Regel- und Steuer­ einheit werden zweckmäßig in Abhängigkeit der ermittelten Rei­ fenkräfte Stellsignale erzeugt, welche Stellgliedern zugeführt werden, über die der Fahrzeugzustand des Fahrzeugs beeinfluss­ bar ist. Diese Stellglieder können beispielsweise Bestandteil einer Anti-Blockier-Einrichtung, einer Antriebs-Schlupf- Regelung oder einer Fahrdynamik-Regelung sein.
Als Sensor wird bevorzugt ein Oberflächenwellensensor einge­ setzt, welcher bei Dehnungen unter Ausnutzung des Piezoeffekts als Reaktion einer auf den Sensor gefunkten Wechselspannung ein Antwortsignal erzeugt, dessen als Folge der Dehnung geänderte Periodendauer ein Maß für die Größenordnung der Dehnung dar­ stellt. Ein derartiges passives Sensorelement bietet den Vor­ teil, dass der Sensor keine eigene Energieversorgung benötigt, sondern dass eine insbesondere außerhalb des Rades angeordnete Energiequelle ausreicht, welche dem Sensor ein Eingangssignal übermittelt. Über eine Ausstattung des Sensors mit einer Anten­ ne wird außerdem die Übertragungseinrichtung in den Sensor selbst integriert, indem als Antwort auf die auf den Sensor per Funk übertragenen Wechselspannung ein Antwortsignal generiert wird, welches die Oberflächendehnungen im Felgenumfang reprä­ sentiert.
Als ein auf diese Weise passiv arbeitender Sensor kann bei­ spielsweise ein piezoelektrischer Einkristall verwendet werden, der mit einem Interdigitalwandler und mit Reflektoren ausges­ tattet ist. Die gefunkte Wechselspannung wird durch den inver­ sen Piezoeffekt in eine periodische Verformung der Kristall­ oberfläche umgewandelt, diese Verformung breitet sich als akus­ tische Oberflächenwelle aus und wird an den halbdurchlässigen Reflektoren teilweise reflektiert, wodurch ein für den Sensor typisches Antwortmuster erzeugt wird. Die reflektierten Wellen werden am Interdigitalwandler in ein Antwortsignal umgewandelt und über eine Antenne an die Recheneinheit gefunkt. Bei einer Dehnung des Sensors durch äußere Kräfte ändert sich die Perio­ dendauer der zugefunkten Antwort, woraus auf die Verformung des zu messenden Bauteiles geschlossen werden kann.
Die Verwendung eines berührungslos arbeitenden Sensors bietet den Vorteil, dass der Sensor an unzugänglichen Stellen und ge­ gebenenfalls auch unter extremem Umgebungsbedingungen einge­ setzt werden kann.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu ent­ nehmen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Felge eines Rades eines Kraftfahrzeugs mit einem am Felgenumfang angeordneten Sensor, welcher Teil einer Einrichtung zur Ermittlung von Reifenkräften ist,
Fig. 2 ein Diagramm mit dem Zusammenhang von gemessener Fel­ genverformung und Abrollweg des Rades, dargestellt für verschiedene Radlasten.
Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Felge 1 eines Rades eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, weist im Bereich ihres Umfanges 2 einen Sensor 3 auf, welcher Teil einer Ein­ richtung 4 zur Ermittlung von Kräften im Reifen des Fahrzeugra­ des ist. Der Sensor 3 ist bevorzugt als Oberflächenwellensensor ausgebildet, welcher Dehnungen im Umfang der Felge 1 unter Aus­ nutzung des Piezoeffektes misst. Es werden vorteilhaft sowohl Dehnungen in Umfangsrichtung als auch quer zur Umfangsrichtung - parallel zur Felgendrehachse 5 - mit Hilfe des Sensors 3 er­ fasst. Die Dehnungen stehen in einem Zusammenhang mit den Rei­ fenkräften; aus dem Verlauf der Dehnungen, insbesondere über zumindest eine volle Umdrehung des Rades gemessen, lassen sich Rückschlüsse ziehen auf Reifenseitenkräfte, Reifenumfangskräfte und Aufstandskräfte.
Der Sensor 3 befindet sich vorteilhaft axial in der Mitte der Felge 1 auf dem Umfang der Felge. An dieser Position wirken die aus den Reifenflanken stammenden Kräften symmetrisch, die Rei­ fenkräfte können präziser ermittelt werden.
Der Sensor 3, dessen Messsignale bevorzugt berührungslos über­ tragen werden, ist Bestandteil der Einrichtung 4, welche zu­ sätzlich zum Sensor 3 eine Recheneinheit RE umfasst, in welcher die Messsignale des Sensors 3, welche zweckmäßig per Funk über­ tragen werden, ausgewertet werden. Darüber hinaus kommuniziert die Recheneinheit RE vorteilhaft mit Stellgliedern diverser Fahrzeugkomponenten. In der Recheneinheit RE werden hierzu Stellsignale in Abhängigkeit der ermittelten Reifenkräfte er­ zeugt, wobei die Stellsignale bevorzugt den Stellgliedern eines Anti-Blockier-Systems ABS, einer Antriebs-Schlupf-Regelung ASR und/oder einer Fahrdynamik-Regelung FDR zugeführt werden. Diese Fahrzeugkomponenten, über die der Fahrzustand des Fahrzeuges beeinflussbar ist, bilden in einer vorteilhaften Ausführung e­ benfalls einen Bestandteil der Einrichtung 4. Über die genann­ ten, den Fahrzustand beeinflussenden Komponenten bzw. Aggregate ABS, ASR und FDR hinaus können weitere Fahrzeugkomponenten bzw. -aggregate mit der Recheneinheit RE kommunizieren und in Abhän­ gigkeit der ermittelten Reifenkräfte manipuliert werden.
Der bevorzugt berührungslos arbeitende Sensor 3 empfängt per Funk eine Wechselspannung, welche in dem bevorzugt als Oberflä­ chenwellensensor ausgebildeten Sensor 3 in Abhängigkeit der auf den Sensor wirkenden Dehnungen in Umfangsrichtung bzw. quer zur Umfangsrichtung in ein Antwortsignal umgewandelt wird, welches ebenfalls berührungslos der Recheneinheit RE übermittelt wird.
Fig. 2 zeigt ein Schaubild mit dem Zusammenhang zwischen einem im Sensor erzeugten Verformungssignal, welches die Dehnung in Umfangsrichtung - in x-Richtung - repräsentiert, und den Ab­ rollweg des Fahrzeugrades, dargestellt für etwa eine Umdrehung des Rades. Fig. 2 zeigt Abhängigkeiten für verschiedene Radlas­ ten, beginnend bei 1500 N und absteigend bis 4500 N.
Befindet sich der Sensor etwa 90° vor seiner fahrbahnnächsten Position, wie dies im Symbol 6 dargestellt ist, sind die Ver­ formungssignale einem Minimum angenähert. Das Minimum wird un­ mittelbar nach Überschreitung der 90°-Position des Sensors o­ berhalb des fahrbahnnächsten Punktes erreicht. Nach Überschrei­ tung des Minimums steigen die Verformungssignale im Wert wieder an und erreichen im fahrbahnnächsten Punkt des Sensors - reprä­ sentiert durch das Symbol 7 - ihr Maximum. Sobald sich der Sen­ sor vom fahrbahnnächsten Punkt weiter fortbewegt, fallen die Verformungssignale wieder ab.
Das Niveau der Verformungssignale in x-Richtung hängt von den Radlasten ab. Mit zunehmender Radlast nehmen die Amplituden im Verlauf des Verformungssignales zu.
Aus dem Verlauf der Verformungssignale, insbesondere aus dem mittleren Niveau der Verformungssignale, können Rückschlüsse auf alle auf den Reifen wirkende Kräfte gezogen werden. Es ist dadurch möglich, aus der Messung der Felgenverformung in Um­ fangsrichtung und quer zur Umfangsrichtung auf die Reifensei­ tenkraft, die Reifenlängs- bzw. Umfangskraft und die Aufstands­ kraft zu schließen. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Kraftwirkung eines Wasserkeils, welcher sich bei aufkommendem Aquaplaning vor dem Reifen aufbaut, zu detektieren.
Es liegt im Rahmen des Erfindungsgedankens, unabhängig von der Einrichtung zur Signalübertragung und der Recheneinheit zur Be­ rechnung von Reifenkräften die Felge eines Fahrzeugrades im Be­ reich ihres Umfanges mit einem Sensor auszustatten, welcher die Felgenverformungen in Umfangsrichtung und quer zur Umfangsrich­ tung misst. Die Messsignale werden in dieser Ausführung optio­ nal auf eine Recheneinheit übertragen werden, in welcher eine weitere Auswertung der Messsignale durchgeführt und gegebenen­ falls auch Stellsignale für Stellglieder von Fahrzeugkomponen­ ten generiert werden.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahr­ zeugrades,
mit einem am Umfang der Felge (1) des Rades angeordneten Sensor (3) zur Messung von Felgenverformungen in Umfangs­ richtung und/oder quer zur Umfangsrichtung
und mit einer Recheneinheit (RE), in der gemäß einer hinter­ legten Berechnungsvorschrift die Reifenkräfte in Abhängig­ keit der Felgenverformungen am Umfang der Felge (1) des Ra­ des ermittelbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung von die Fel­ genverformungen repräsentierenden Messsignalen des Sensors (3) an die Recheneinheit (RE) vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) als Oberflächenwellensensor ausgebildet ist, welcher bei Dehnungen unter dem Einfluss äußerer Kräfte unter Ausnutzung des Piezoeffekts eine auf den Sensor gefunkte Wechselspannung in ein Antwortsignal mit veränderter Perioden­ dauer umwandelt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) im Felgenbett, insbesondere in der Mitte des Felgenbetts, angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (RE) Stellsignale als Funktion der Reifenkräfte zur Beaufschlagung von den Fahrzustand beeinflus­ senden Stellgliedern im Fahrzeug erzeugbar sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellsignale zur Manipulation eines Anti-Blockier- Systems (ABS) herangezogen werden.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellsignale zur Manipulation einer Antriebs-Schlupf- Regelung (ASR) herangezogen werden.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellsignale zur Manipulation eines Fahrdynamik- Regelsystems (FDR) herangezogen werden.
9. Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahr­ zeugrades, insbesondere Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem Felgenverformungen am Umfang des Felge (1) in Umfangsrichtung und/oder quer zur Um­ fangsrichtung sensorisch gemessen werden und bei dem aus dem zeitlichen Verlauf der die Felgenverformungen repräsentierenden Messwerte gemäß einer hinterlegten Berechnungsvorschrift die Reifenkräfte ermittelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Felgenverformungen über zumindest eine Radumdrehung der Berechnung der Reifenkräfte zu Grunde gelegt werden.
11. Fahrzeugrad mit einer Felge und einem Reifen, mit einem am Felgenumfang (2) angeordneten Sensor (3), über den Felgenver­ formungen am Umfang der Felge (1) in Umfangsrichtung und/oder quer zur Umfangsrichtung messbar sind.
12. Verwendung eines Sensors am Umfang einer Felge eines Rades zur Messung von Felgenverformungen zur Ermittlung von Reifen­ kräften.
DE2000101272 2000-01-14 2000-01-14 Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades Expired - Lifetime DE10001272C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000101272 DE10001272C2 (de) 2000-01-14 2000-01-14 Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000101272 DE10001272C2 (de) 2000-01-14 2000-01-14 Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10001272A1 DE10001272A1 (de) 2001-07-26
DE10001272C2 true DE10001272C2 (de) 2003-08-21

Family

ID=7627468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000101272 Expired - Lifetime DE10001272C2 (de) 2000-01-14 2000-01-14 Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10001272C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10320828A1 (de) * 2003-05-08 2004-12-09 Robert Bosch Gmbh Optimierung einer Fahrdynamikregelung unter Verwendung von Reifeninformationen

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10227768A1 (de) * 2002-06-21 2004-01-15 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Ermittlung der Beschleunigung eines Fahrzeugrades
JP2004233331A (ja) * 2002-12-04 2004-08-19 Sumitomo Rubber Ind Ltd 車輪力検出装置及び車輪力検出方法
FR2905101B1 (fr) * 2006-08-25 2009-03-06 Renault Sas Systeme et procede de freinage antiblocage.
DE102010052916B4 (de) * 2010-11-30 2016-09-15 Carbofibretec Gmbh Laufrad eines Fahrrades mit Dehnungsmessstreifen und/oder LED-Anzeige sowie Fahrrad
DE202013104533U1 (de) * 2013-10-07 2015-01-16 Hayes Lemmerz Holding Gmbh System zur indirekten Luftdruckkontrolle von luftbereiften Fahrzeugrädern und Fahrzeugrad hierfür
CN105628270B (zh) * 2015-12-29 2018-01-09 中北大学 功能与测试一体化主动轮扭矩校准方法
DE102016113575A1 (de) * 2016-07-22 2018-01-25 Technische Universität Darmstadt Messfelge und Auswerteeinheit zum Ermitteln von Montagekräften bei der Reifenmontage
IT201800003697A1 (it) * 2018-03-16 2019-09-16 Milano Politecnico Cerchio con sensore e ruota comprendente tale cerchio
DE102018221103A1 (de) * 2018-12-06 2020-06-10 Continental Automotive Gmbh Anordnung und Verfahren zum Bestimmen eines Fahrzeuggewichts
DE102019206595A1 (de) * 2019-05-08 2020-11-12 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Prüfstand zur Bestimmung von Reifeneigenschaften
AT524837B1 (de) * 2021-07-07 2022-10-15 Avl List Gmbh System aus messsystem und felge
DE102022206928B4 (de) 2022-07-07 2024-09-19 Zf Friedrichshafen Ag Ermittlung von Radlasten mit Dehnungssensoren
CN118294056B (zh) * 2024-04-07 2024-10-15 中国农业大学 一种销轴式轮胎测力系统及测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4326976A1 (de) * 1993-08-11 1995-02-16 Manfred Ludewig Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Fahrzeugreifen
DE4424136A1 (de) * 1994-07-08 1996-01-11 Hofmann Gmbh & Co Kg Maschinen Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Gleichförmigkeit von Kraftfahrzeugreifen
DE19548759A1 (de) * 1995-12-23 1997-06-26 Continental Ag Einrichtung und Verfahren zum Messen und zum Ermitteln von Radlast, Beschleunigungskraft und von der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs
DE19807004A1 (de) * 1998-02-19 1999-09-09 Siemens Ag Sensorsystem und Verfahren für Überwachung/Messung des Kraftschlusses eines Fahrzeugreifens mit der Fahrbahn und weiterer physikalischer Daten des Reifens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4326976A1 (de) * 1993-08-11 1995-02-16 Manfred Ludewig Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Fahrzeugreifen
DE4424136A1 (de) * 1994-07-08 1996-01-11 Hofmann Gmbh & Co Kg Maschinen Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Gleichförmigkeit von Kraftfahrzeugreifen
DE19548759A1 (de) * 1995-12-23 1997-06-26 Continental Ag Einrichtung und Verfahren zum Messen und zum Ermitteln von Radlast, Beschleunigungskraft und von der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs
DE19807004A1 (de) * 1998-02-19 1999-09-09 Siemens Ag Sensorsystem und Verfahren für Überwachung/Messung des Kraftschlusses eines Fahrzeugreifens mit der Fahrbahn und weiterer physikalischer Daten des Reifens

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10320828A1 (de) * 2003-05-08 2004-12-09 Robert Bosch Gmbh Optimierung einer Fahrdynamikregelung unter Verwendung von Reifeninformationen

Also Published As

Publication number Publication date
DE10001272A1 (de) 2001-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10001272C2 (de) Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kräften im Reifen eines Fahrzeugrades
EP2892737B1 (de) Verfahren zur bestimmung der profiltiefe eines fahrzeugreifens mit einem auf der reifeninnenseite angeordneten reifenmodul
DE102006028411A1 (de) Verfahren zur Reifenzustandserkennung
WO2021054104A1 (ja) タイヤ物理情報推定システム
DE102006033951A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Radlast eines Reifens eines Kraftwagens
CN1977156B (zh) 以测量轮胎胎面中的应力为基础的最大抓地系数的估算
DE102018119652A1 (de) Fahrerassistenzsystem
DE102018100515A1 (de) Verfahren zur beurteilung des zustandes eines treibriemens in einer elektrolenkung
EP1566227B1 (de) Verfahren zur Ermittlung von Planheitsmessfehlern in Bändern, insbesondere Stahl- und Metallbändern, und Planheitsmessrolle
DE10160059A1 (de) System und Verfahren zur Beurteilung eines Beladungszustandes eines Kraftfahrzeugs
EP3789215B1 (de) Verfahren zur ermittlung einer profiltiefe eines fahrzeugreifens
DE102014214465A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Profiltiefe eines Fahrzeugreifens
DE102013220882B4 (de) Verfahren, Steuergerät und System zum Ermitteln einer Profiltiefe eines Profils zumindest eines Reifens
EP0598997B1 (de) Verfahren zur Ermittlung und Anzeige des Bremsbelagverschleisses von Bremsen einer Kfz-Bremsanlage sowie Anzeige- und Warneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
DE60305153T2 (de) Maximalreibwertermittlung anhand der messung der umfangausdehnung in einer reifenseitenwand
DE102010017293A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Reifendrucks von Fahrzeugen
DE102009057578B4 (de) Radlastuntersuchungssystem
EP3385086B1 (de) Verfahren zur bestimmung der axialen radreifendicke eines gummigefederten eisenbahnrads
EP4227118B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines profilabriebs eines fahrzeugreifens
EP1883565B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erfassung von radformen von schienenrädern
DE102007003255A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Vorhersagen eines Bremswegs eines Fahrzeugs
EP1795881B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abschätzung des Betriebszustandes eines Fahrzeugreifens
DE102017117945A1 (de) Verfahren zur Zustandsbestimmung einer Reibbremse
WO2020239337A1 (de) Fahrzeugreifen
DE10305346B4 (de) Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge mit Kraftaufnehmer in Halterollen sowie Verfahren zum Betreiben eines Rollenprüfstandes

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: FACH, MARKUS, DIPL.-ING., 70569 STUTTGART, DE

8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee
8370 Indication of lapse of patent is to be deleted
8320 Willingness to grant licenses declared (paragraph 23)
8330 Complete disclaimer