DE10060392A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung des Luftdruckes in den Reifen eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung des Luftdruckes in den Reifen eines KraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes in den Reifen eines Kraftfahrzeuges umfaßt Einrichtungen (2) zur Bestimmung der Raddrehzahlen oder anderer die Geschwindigkeiten der Räder des Kraftfahrzeuges charakterisierenden Größen, eine Einrichtung zum Berechnen von Differenzgrößen aus den Raddrehzahlen oder -geschwindigkeitsgrößen, und eine Einrichtung (6) zur Auswertung der Differenzgrößen im Hinblick auf eine Sollwertabweichung und zur Generierung eines Warnsignals, sofern die Sollwertabweichung einen Schwellenwert überschreitet. Weiterhin umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung (4, 5) zur direkten Messung des Luftdrucks in einem Reifen eines Rades (1) und zur Übertragung einer den Luftdruck charakterisierenden Größe an die Auswerteeinrichtung (6), in der weiterhin dann ein Warnsignal generiert wird, wenn die Abweichung der den Luftdruck charakterisierenden Größe von einem Sollwert einen zugehörigen Schwellenwert überschreitet. Zudem wird ein entsprechendes Verfahren angegeben. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wie auch das Verfahren ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise eine zuverlässige und kostengünstige Reifendrucküberwachung an einem Kraftfahrzeug, die aufgrund ihrer Stützung auf einen an lediglich einem Teil der Reifen direkt gemessenen Reifendruck weitestgehend frei von Eingriffen des Fahrers arbeitet und so gegen Fehlbedienungen unempfindlich ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes in den
Reifen eines Kraftfahrzeuges, umfassend Einrichtungen zur Bestimmung der
Raddrehzahlen oder anderer die Geschwindigkeiten der Räder des Kraftfahrzeuges
charakterisierenden Größen, eine Einrichtung zum Berechnen von Differenzgrößen aus
den Raddrehzahlen oder Radgeschwindigkeitsgrößen, eine Einrichtung zur Auswertung
der Differenzgrößen im Hinblick auf eine Sollwertabweichung und zur Generierung eines
Warnsignals, sofern die Sollwertabweichung einen Schwellenwert überschreitet.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren.
Die Einhaltung des richtigen Reifendrucks an einem Kraftfahrzeug ist für die
Fahrsicherheit wie auch für den Kraftstoffverbrauch von großer Bedeutung. Es empfiehlt
sich daher, den Reifendruck in regelmäßigen Abständen zu kontrollieren, um
Druckverluste zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen. In der Regel ist
es dabei mit einem Nachfüllen von Druckluft getan. Oftmals wird jedoch von dem
Betreiber des Kraftfahrzeugs die Regelmäßigkeit der Kontrollen vernachlässigt, so daß
der Reifendruck, beispielsweise durch schleichende Diffusionsverluste, unter ein für den
Fahrbetrieb optimales Niveau abfallen kann.
Es sind daher bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, mit denen
eine automatische Warnung des Fahrzeugbetreibers vor einem falschen Reifendruck
erfolgen kann. Mit diesen Vorrichtungen lassen sich sowohl relativ schnell auftretende
Druckverluste in einzelnen Reifen, die in der Regel durch einen Reifenschaden oder
Ventilschaden verursacht werden, als auch langsam verlaufende Druckverluste in allen
Reifen feststellen.
Aus der DE 43 03 583 OS und der DE 196 02 593 PS ist in diesem Zusammenhang
jeweils ein Reifenventil bekannt, mit dem der Reifendruck unmittelbar an einem
Fahrzeugrad gemessen wird. Die ermittelte Druckinformation wird über einen in das
Ventil integrierten, batteriebetriebenen Sender an einen Empfänger übertragen. Der
Empfänger ist an dem Fahrzeug stationär angebracht und arbeitet mit einer
Auswerteeinrichtung zusammen. Bei einer Druckabweichung wird ein entsprechendes
Warnsignal generiert und dem Betreiber des Fahrzeugs zur Anzeige gebracht.
Derartige Vorrichtungen sind allerdings sehr aufwendig und komplex, da die Ventile
aufgrund der von diesen im Fahrbetrieb verursachten dynamischen Kräfte einerseits sehr
klein bauen sollen, andererseits den Ventilen aber gerade im Hinblick auf eine hohe
Lebensdauer und ausreichende Sendeleistung für eine sichere Informationsübertragung
Grenzen gesetzt sind und weiterhin die Druckmessung und Datengenerierung vollständig
in den Ventilen erfolgen muß.
Neben einer Integration der Druckmessung in die Reifenventile ist es aus der
DE 43 09 265 OS bekannt, ein unmittelbar den Reifendruck messendes System teilweise
in eine Radfelge einzubetten, womit die räumlichen Einschränkungen etwas vermindert
werden. Allerdings erfordert dies die Verwendung spezieller Radfelgen mit in diesen
verlaufenden Druckkanälen.
Weiterhin ist es bekannt, die Überwachung des Luftdrucks in den Reifen auf indirekte Art
und Weise, d. h. ohne unmittelbare Druckmessung vorzunehmen. Eine entsprechende
Vorrichtung ist in der DE 36 30 116 OS als Alternative zu den oben erläuterten
Sender/Empfänger-Systemen beschrieben. Bei der Vorrichtung nach der
DE 36 30 116 OS werden die in einem Anti-Blockier-System erfaßten
Radgeschwindigkeiten zur Ermittlung von Druckveränderungen in den Reifen
herangezogen. Hierzu werden die Radgeschwindigkeitssignale oder abgeleitete Signale,
wie beispielsweise der dynamische Abrollumfang, miteinander oder mit einem aus den
Radsignalen abgeleiteten Referenzsignal verglichen. Aus den Abweichungen wird bei
Überschreitung eines Schwellenwertes auf einen Druckverlust geschlossen, der dem
Betreiber des Fahrzeugs dann angezeigt wird. Die Auswertung der Signale erfolgt dabei
für repräsentative Fahrtzustände. So wird ausgeschlossen, daß
Geschwindigkeitsdifferenzen beim Durchfahren einer Kurve zu einer
Reifendruckwarnung führen.
Bei derartigen, indirekt arbeitenden Systemen sind jedoch schleichende Druckverluste
schwer festzustellen, wenn diese an mehreren Reifen gleichzeitig auftreten. In der
DE 196 25 544 PS wird daher in diesem Zusammenhang als Abhilfe vorgeschlagen,
die von dem Anti-Blockier-System ausgehenden, abgeleiteten
Radgeschwindigkeitsinformationen für jedes Rad in einer Historienliste aufzuzeichnen.
Durch eine Beurteilung der aufgezeichneten Werte wird dann auf einen schleichenden
Druckverlust geschlossen, wenn die Werte eine fallende Tendenz aufweisen. Allerdings
führt diese Vorgehensweise zu einem erheblichen Berechnungsaufwand und
Speicherbedarf.
Bei indirekt arbeitenden Systemen der vorstehend erläuterten Art ist weiterhin zumeist
eine Kalibrierung anhand eines "richtigen" Systemzustandes erforderlich, da deren
Wirkungsweise darauf beruht, daß der Luftdruck in einem Reifen den Abrollumfang des
betreffenden Reifens beeinflußt. Die Druckabhängigkeit ist jedoch sehr gering und daher
schwer zu messen. Die für das Anti-Blockier-System vorhandenen Raddrehzahlsensoren
werden dazu benutzt, um über die Wegmessung und den Vergleich der von den vier
Rädern zurückgelegten Wege auf einen Druckverlust zurückzuschließen. Da die
Umfangsänderungen der Reifen selbst bei einem größeren Druckverlust kaum auflösbar
sind, müssen die Störungsquellen, insbesondere die unterschiedlichen
Reifendurchmesser infolge von Reifentoleranzen oder unterschiedlicher Abnutzung bei
der Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale bzw. der abgeleiteten Signale
ausgeschaltet werden. Eine übliche Vorgehensweise besteht darin, in einer Lernphase
Korrekturwerte in das System einzugeben, die zum Zeitpunkt eines "korrekten"
Systemzustandes erfaßt werden. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer Kalibriertaste,
die von dem Betreiber des Fahrzeugs zu betätigen ist.
Im Falle einer Fehlbedienung der Taste droht jedoch eine Verstimmung des Systems.
Dies kann zu Fehlwarnungen führen, oder aber auch das Ausbleiben einer an sich
notwendigen Warnung zur Folge haben. In der WO 97/09188 wird zur Entlastung des
Fahrzeugbetreibers vorgeschlagen, die Lernphase automatisch durch mit den
Stoßdämpfern gekoppelte Schalter zu starten, wobei die Schalter dann auslösen, wenn
ein bestimmter Federweg erreicht wird. Dies setzt jedoch weiterhin voraus, daß im
Zustand der Datenerfassung der Lernphase ein "korrekter" Systemzustand bei richtigem
Reifendruck vorherrscht.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Alternative für
die vorstehend erläuterten Systeme zur Reifendrucküberwachung aufzuzeigen.
Insbesondere beabsichtigt die Erfindung die Schaffung einer besonders einfachen,
Fehlbedienungen ausschließenden Vorrichtung sowie eines entsprechenden Verfahrens,
die bzw. das sich kostengünstig in ein Kraftfahrzeug implementieren läßt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die eine
Einrichtung zur direkten Messung des Luftdrucks in einem Reifen eines Rades und zur
Übertragung einer den Luftdruck charakterisierenden Größe an die Auswerteeinrichtung
umfaßt, wobei in der Auswerteeinrichtung weiterhin dann ein Warnsignal generiert wird,
wenn die Abweichung der den Luftdruck charakterisierenden Größe von einem Sollwert
einen zugehörigen Schwellenwert überschreitet.
Hierdurch wird eine kostengünstige Möglichkeit zur Reifendrucküberwachung
geschaffen, die weiterhin die von einem Anti-Blockier-System bereitgestellten
Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitssignale nutzt und insoweit die Methode der
indirekten Reifendrucküberwachung fortführt. Über die zusätzliche Bereitstellung des
tatsächlichen Drucks in einem Reifen wird jedoch die Auswertung der erhaltenen Signale
für die Beurteilung des Auftretens eines schleichenden Druckverlustes erheblich
vereinfacht.
Zur Überwachung des Luftdrucks in den Reifen wird so vorgegangen, daß zunächst für
die Räder des Kraftfahrzeuges die Raddrehzahlen oder andere die
Radgeschwindigkeiten charakterisierenden Größen erfaßt, daraus Differenzgrößen
gebildet und bei Abweichung der Differenzgrößen von einem Sollwert um mehr als einen
Schwellenwert ein Warnsignal erzeugt wird. Dies entspricht grundsätzlich der oben
bereits erläuterten Vorgehensweise. Zusätzlich wird jedoch an einem der Räder der
Luftdruck in einem Reifen direkt gemessen. Bei einer Abweichung von einem Sollwert
um mehr als einen weiteren Schwellenwert wird ein Warnsignal erzeugt. Damit läßt sich
einerseits beobachten, ob an einem einzigen Reifen im Vergleich zu den anderen Reifen
ein zu starker Druckabfall auftritt, wie dies beispielsweise bei einem plötzlichen
Reifenschaden oder einem Ventilschaden der Fall wäre. Andererseits wird über die
direkte Druckmessung festgestellt, ob das für den optimalen Fahrbetrieb zulässige
Toleranzband der Reifendrücke unter bestimmtes Druckniveau abfällt, um so einen
gleichzeitigen, schleichenden Druckverlust in allen Reifen zu erkennen.
Weiterhin werden Fehlinterpretationen bei der Datenauswertung auf ein Minimum
reduziert, da der gemessene Reifendruck als Referenzgröße verwendet wird und hierzu
nicht auf abgeleitete Größen wie beispielsweise eine Historienliste zurückgegriffen
werden muß.
Durch die Bereitstellung des gemessenen Luftdrucks an einem Rad als Referenzgröße
lassen sich überdies die oben erläuterte Kalibrierungseinrichtung einsparen und die
damit verbundenen Bedienungsfehler vermeiden. Vielmehr steht nunmehr stets und
unabhängig von dem Systemzustand eine den tatsächlichen Luftdruck an einem Rad
beschreibende Information zur Verfügung. Gestützt auf diese Information läßt sich in
Zusammenwirkung mit der weiteren Interpretation der aus den Radgeschwindigkeits-
oder Raddrehzahlsignalen abgeleiteten Informationen eine zuverlässige Aussage über
den Luftdruck in allen Reifen treffen, ohne daß hierfür der tatsächliche Luftdruck in
sämtlichen Reifen gemessen werden müßte.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung repräsentiert der Toleranzbereich für
die Sollwertabweichung der Differenzgrößen einen kleineren Druckdifferenzbereich, als
der Toleranzbereich für die Sollwertabweichung der den Luftdruck charakterisierenden
Größe. Dies erlaubt eine Vorgehensweise, bei der zunächst das allgemeine Druckniveau
durch eine Referenzmessung festgestellt wird. Liegt dieses unter einem gewünschten
Sollwert, so stellt die Vorrichtung in der Auswerteeinrichtung mit einem
Rechenalgorithmus anhand der Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitsinformationen
fest, ob zwischen den einzelnen Reifen erhebliche Überschreitungen der Schwellenwerte
der Differenzgrößen bestehen. Ist letzteres nicht der Fall, so wird dieser Zustand als ein
schleichender Druckverlust kategorisiert und dem Fahrzeugbetreiber mit einem
entsprechenden Signale zur Anzeige gebracht.
Liegt hingegen der gemessene Druck im zulässigen Bereich um den gewünschten
Druck-Sollwert, und wird bei der Auswertung der Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitsinformationen eine Überschreitung eines Schwellenwertes der
Differenzgrößen festgestellt, so wird dies als ein falscher Reifendruck an einem
bestimmten Reifen diagnostiziert. Durch eine geeignete Auswertung der Raddrehzahl-
oder Radgeschwindigkeitsinformationen kann dem Fahrer mitgeteilt werden, an welchem
Reifen der falsche Reifendruck vorliegt.
Prinzipiell ist es möglich, die indirekte Reifendrucküberwachung und die direkte,
messende Drucküberwachung unabhängig voneinander parallel auszuführen, wobei
jedes System bei Vorliegen bestimmter Bewertungskriterien ein Warnsignal generiert.
Durch die Abstimmung der beiden Systeme aufeinander, insbesondere durch die
Abstimmung ihrer Schwellenwerte untereinander, welche für die Generierung der
Warnsignale ursächlich sind, läßt sich eine einfache und kostengünstige
Reifendrucküberwachung verwirklichen, die eine hohe Zuverlässigkeit der hierbei
erzeugten Informationen zu dem Reifendruckzustand erlaubt. Es ist jedoch auch
möglich, die aus beiden Systemen erhaltenen Informationen enger miteinander zu
verknüpfen. Beispielsweise kann mit dem gemessenen Reifendruck und den aus den
Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitssignalen abgeleiteten Differenzgrößen der
Reifendruck in denjenigen Reifen berechnet werden, an denen keine direkte
Druckmessung erfolgt. Eine Möglichkeit hierfür besteht beispielsweise darin, in der
Auswerteeinrichtung für jeden Reifen aus der gemessenen Luftdruckgröße und den
Differenzgrößen eine den Luftdruck des betreffenden Reifens charakterisierende Größe
zu bestimmen, deren Sollwertabweichung im Hinblick auf die Überschreitung des
zugehörigen Schwellenwertes ausgewertet wird. Damit läßt sich quasi eine
Einzelüberwachung für den Luftdruck in allen Reifen des Kraftfahrzeuges realisieren,
ohne daß für jedes einzelne Fahrzeugrad bzw. den zugehörigen Reifen eine eigene
Einrichtung zur direkten Druckmessung benötigt wird.
In vielen Fällen wird für die Vorderräder und die Hinterräder eines Kraftfahrzeuges ein
unterschiedlicher großer Reifendruck vorgegeben. Bei Verwendung einer einzigen, direkt
druckmessenden Einrichtung muß die gewünschte Druckdifferenz zwischen den Vorder-
und Hinterrädern in der Auswerteeinrichtung bei der Interpretation der Differenzgrößen
berücksichtigt werden. Dies kann jedoch beispielsweise dadurch vermieden werden, daß
für jede Radachse des Kraftfahrzeuges an einem Rad eine Einrichtung zur direkten
Messung des Luftdrucks vorgesehen wird. Hierdurch läßt sich eine sehr einfache
Betriebsweise verwirklichen, bei der für jede Radachse neben dem gemessenen
Luftdruck als weitere Information lediglich eine Differenzgröße benötigt wird, die aus den
beiden Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitssignalen der beiden Räder der jeweiligen
Radachse ableitbar ist.
Bekanntermaßen ist der Reifendruck von der Temperatur des Reifens abhängig. Es ist
daher vorteilhaft, wenn der gemessene Druckwert oder der Sollwert zur Bestimmung der
Abweichung von der den Luftdruck charakterisierenden Größe temperaturkompensiert
wird. Dazu kann eine entsprechende Einrichtung zur Temperaturkompensation
vorgesehen werden. Letztere wird beispielsweise in einen an dem Reifen oder dem
Fahrzeugrad angebrachten Drucksensor in Form eines Temperatursensors eingebaut. In
diesem Fall erfolgt dann eine Kompensation der gemessenen Druckgröße, so daß
lediglich eine Information von dem Fahrzeugrad an die an dem Fahrzeug stationäre
angebrachte Auswerteeinrichtung übertragen werden muß. Es ist jedoch auch möglich,
die Temperaturinformation getrennt von der Druckinformation an die Auswerteeinrichtung
zu übertragen und erst dort mit der gemessenen Druckinformation oder aber mit dem
vorgegebenen Sollwert zusammenzuführen. Der vorgegebene Sollwert kann als feste
Größe vorgegeben und in der Auswerteeinrichtung abgespeichert werden. In der Regel
hängt jedoch der Sollwert von einer Vielzahl von weiteren Parametern wie beispielsweise
dem Beladungszustand des Fahrzeugs oder dem verwendeten Reifentyp ab, die bei der
Sollwertgenerierung mitberücksichtigt werden.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Raddrehzahl-
oder Radgeschwindigkeitsgrößen jeweils mit einem über alle Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitsgrößen gebildeten Mittelwert als Sollwert verglichen. Dieser Sollwert
kann dann als Mitte eines Toleranzbandes dienen, auf das eine noch zulässige
Sollabweichung als Schwellenwert bezogen wird.
Weiterhin ist es möglich, die Differenzgrößen beispielsweise so aus den Raddrehzahl-
oder Radgeschwindigkeitsgrößen abzuleiten, daß diese jeweils für genau zwei Räder
bestimmt werden, wobei einem der Räder die Einrichtung zur direkten Messung des
Luftdrucks zugeordnet ist. In diesem Fall kann dann für jedes Rad aus der zugehörigen
Differenzgröße in bezug auf ein Referenzrad und aus dem gemessenen Reifendruck in
dem Referenzrad der Reifendruck des betreffenden Rades besonders einfach abgeleitet
werden.
Nachfolgend wird nun die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer
Vorrichtung zur Überwachung des Luftdrucks in den Reifen eines
Kraftfahrzeuges nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Betriebsweise der in Fig. 1
dargestellten Vorrichtung,
Fig. 3 eine weitere Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1
dargestellten Vorrichtung,
Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Betriebsweise eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Überwachung des Luftdrucks
in den Reifen eines Kraftfahrzeugs nach der Erfindung, und in
Fig. 5 eine weitere Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 4
dargestellten Vorrichtung.
Das erste Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug, von dem hier lediglich
die Fahrzeugräder 1 sowie eine Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes in den
Reifen der Fahrzeugräder 1 dargestellt sind.
Die Vorrichtung zur Überwachung des Luftdrucks umfaßt Einrichtungen 2 zur
Bestimmung der Raddrehzahlen oder anderer von die Geschwindigkeiten der Räder des
Kraftfahrzeuges charakterisierenden Größen sowie weiterhin eine Einrichtung zum
Berechnen von Differenzgrößen Δni1 aus den Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitsgrößen. Dabei wird hier auf ein in das Kraftfahrzeug eingebautes
Anti-Blockier-System zurückgegriffen, dessen Sensoren zur Erfassung der
Raddrehzahlen ni sowie dessen Einrichtungen zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit
gleichzeitig einen Teil der Reifendrucküberwachungsvorrichtung darstellen und zur
Ableitung der Geschwindigkeitsgrößen dienen.
Die erfaßten Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitsgrößen, die in Fig. 1 mit n1 bis n4
bezeichnet sind, werden in einem zentralen, stationär an dem Fahrzeug angebrachten
Steuergerät 3 verarbeitet. Dieses Steuergerät 3 enthält u. a. Einrichtungen zur
Berechnung der Differenzgrößen Δni1 aus den von dem Anti-Blockier-System
bereitgestellten Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitsgrößen. Es ist jedoch auch
möglich, dem Steuergerät 3 bereits in dem Anti-Blockier-System generierte
Differenzgrößen Δni1 zuzuführen.
Weiterhin umfaßt die Reifendrucküberwachungsvorrichtung eine Einrichtung 4 zur
direkten Messung des Luftdrucks p1 in einem Reifen eines Fahrzeugrades 1, wobei in
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 genau eine solche Einrichtung hier beispielhaft an
dem vorderen linken Rad 1 vorgesehen ist. Diese Druckmeßeinrichtung 4 ist
beispielsweise als Drucksensor in ein Reifenventil integriert, das weiterhin eine
Sendeeinrichtung enthält, um den gemessenen Reifendruck p1 oder eine diesen
charakterisierende Information p1 drahtlos an eine an dem Kraftfahrzeug stationär
befestigte Empfangseinrichtung 5 zu übertragen. Eine den gemessenen Reifendruck
charakterisierende Größe p1 wird dann von der Empfangseinrichtung 5 an das
Steuergerät 3 übertragen und dort weiterverarbeitet. Es ist auch möglich, die
Empfangseinrichtung 5 unmittelbar in das Steuergerät 3 zu integrieren oder die
Druckmessung an einer anderen Stelle des Fahrzeugrades 1, beispielsweise in der
Radfelge vorzunehmen.
Zur Kompensation von Druckschwankungen infolge von Temperaturveränderungen wird
der Drucksensor vorzugsweise mit einem Temperatursensor kombiniert, so daß von der
Druckmeßeinrichtung bereits ein temperaturkorrigiertes Signal an die
Empfangseinrichtung 5 übermittelt wird.
Die generierten Signale werden in einer Auswerteeinrichtung 6 des Steuergeräts 3
verarbeitet. Dabei werden Abweichungen von Sollwerten ermittelt. Überschreitet die
Abweichung einen bestimmten Schwellenwert, so wird ein Warnsignal generiert und über
eine Anzeigeeinrichtung 7 dem Fahrer des Fahrzeugs mitgeteilt. Die Warnung des
Fahrers erfolgt optisch und/oder akustisch im Sichtbereich, so daß diese während des
Fahrbetriebs wahrnehmbar ist. Dabei kann auch eine Differenzierung nach der Art des
aufgetretenen Fehlers vorgenommen werden, um dem Fahrer mitzuteilen, an welchem
Reifen eine Abweichung des Luftdrucks aufgetreten ist, oder ob das Druckniveau an
sämtlichen Reifen, beispielsweise aufgrund schleichender Verluste, unter einen
kritischen Wert gesunken ist.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Betriebsweise der vorstehend erläuterten Vorrichtung.
Hierbei werden die indirekte Reifendrucküberwachung auf der Grundlage der
Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitsgrößen und die direkte Druckmessung an einem
Fahrzeugrad 1 parallel vorgenommen. Dies erfolgt in regelmäßigen Zeitintervallen oder
auch kontinuierlich während des Fahrbetriebs. Verlassen die auszuwertenden Größen
einen bestimmten Toleranzbereich, so wird jeweils individuell ein Warnsignal erzeugt.
Bei der direkten Druckmessung erfolgt dies dann, wenn die Abweichung zwischen dem
gemessenen Reifendruck p1 und einem vorgegebenen Sollwert psoll einen bestimmten
Schwellenwert bzw. die Druckdifferenz Δpmax, die einen für den optimalen Fahrbetrieb
noch akzeptablen Toleranzbereich repräsentiert, überschreitet. Dazu ist in der
Auswerteeinrichtung 6 eine geeignete Vergleichseinrichtung 6a vorgesehen. Der Sollwert
psoll ist hier nicht notwendigerweise ein fest vorgegebener Parameter. Vielmehr wird
dieser an die Betriebszustände des Fahrzeuges angepaßt, um beispielsweise die
Beladung des Fahrzeugs oder den verwendeten Reifentyp zu berücksichtigen. Dazu wird
bevorzugt ein Sollwertgeber vorgesehen, der in der Fig. 2 jedoch nicht dargestellt ist.
In gleicher Weise erfolgt hier eine Überwachung der Differenzgrößen Δni1 in bezug auf
einen Schwellenwert in Form einer noch akzeptablen Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitsdifferenz Δnref in einer weiteren Vergleichseinrichtung 6b, wobei die
Differenzbildung jeweils zwischen einem Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitswert
eines Fahrzeugrades und einem Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitswert desjenigen
Fahrzeugrades erfolgt, an dem die direkte Druckmessung vorgenommen wird. In dem
Ausführungsbeispiel ist für sämtliche Werte ein gleicher Schwellenwert Δnref vorgesehen,
dessen Überschreitung, vereinfacht gesprochen, die Erzeugung eines Warnsignals nach
sich zieht. Jedoch kann auch für jedes Radpaar ein eigener Schwellenwert Δnref definiert
werden.
Um die Gefahr eines Fehlalarms auszuschließen, wird bei einer Überschreitung eines
Schwellenwertes eine Überprüfung dieses Ergebnisses vorgenommen, beispielsweise
indem die Ausgangsinformationen, das heißt die Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitsgrößen und die den Luftdruck in einem Reifen charakterisierende
Größe neu ermittelt und ausgewertet werden. Ein Warnsignal wird nur dann erzeugt,
wenn sich die erste Prognose etabliert. Dabei wird weiterhin sichergestellt, daß sich das
Fahrzeug in einem für die Reifendrucküberwachung geeigneten Fahrzustand befindet,
das heißt beispielsweise nicht gerade eine Kurve durchfährt. Das Durchfahren einer
Kurve kann u. a. durch das Erfassen des Lenkeinschlagwinkels festgestellt werden. In
diesem Fall wird dann die Auswertung der Informationen, welche der
Reifendrucküberwachung zugrunde liegen, unterdrückt.
Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels erschließt sich aus Fig. 3, in der
mit (a), (b) und (c) drei unterschiedliche Reifendruckzustände des Fahrzeuges dargestellt
sind. Dabei repräsentiert (a) einen Normalzustand, in dem in jedem Reifen ein "richtiger"
Reifendruck pi (i = 1 bis 4) vorherrscht. Weiterhin sind in Fig. 3 die Druckdifferenzen Δp1i
zu demjenigen Reifen aufgetragen, an dem die direkte Druckmessung P1 erfolgt. Diesen
Druckdifferenzen P1i entsprechen Differenzgrößen Δn1i in Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitsgrößen, die aus der indirekten Reifendrucküberwachung bekannt
sind, wobei gegebenenfalls ein Korrekturfaktor eingerechnet sein kann. In dem
Normalzustand (a) von Fig. 3 liegen die Differenzgrößen alle innerhalb des zulässigen
Toleranzbandes mit der maximal zulässigen Abweichung Δnref, das in Fig. 3 auf die
Druckgröße Δpref abgebildet und schraffiert dargestellt ist. Wie Fig. 3 weiter entnommen
werden kann, ist dieses Toleranzband schmäler als das Toleranzband für den
Solldruckwert psoll.
Im Falle des Zustandes (b) ist infolge eines schleichenden Druckverlustes das
Druckniveau in sämtlichen Reifen abgesunken. Sobald der Druck in demjenigen Reifen,
in dem die direkte Druckmessung erfolgt, unter die untere zulässige Schwelle psoll - Δpmax
des Druckwertes fällt, wird ein Alarmsignal generiert. Da das Toleranzband für die
indirekte Reifendrucküberwachung im Vergleich zu dem Toleranzband für die direkte
Druckmessung sehr schmal ist, ist es vollkommen ausreichend, die direkte
Druckmessung lediglich an einem einzigen Reifen des Fahrzeuges vorzunehmen. Eine
direkte Druckmessung kann auch lediglich an einem einzigen Reifen einer Radachse
erfolgen. In jedem Fall werden gegenüber einer direkten Druckmessung an allen Reifen
entsprechende, kostenträchtige Erfassungseinrichtungen eingespart.
Der Zustand (c) repräsentiert den Fall, daß der Druck p2 in einem Reifen gegenüber den
Drücken in den anderen Reifen deutlich abfällt, ohne daß jedoch der Druck P1 in dem
direkt überwachten Reifen den zulässigen Toleranzbereich verläßt. Ein solcher
Druckabfall wird aufgrund der bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit erhöhten
Raddrehzahl bei der indirekten Reifendrucküberwachung in der Vergleichseinrichtung 6b
des Steuergeräts 3 festgestellt und dem Fahrer entsprechend signalisiert, wobei diesem
gleichzeitig mitgeteilt werden kann, an welchem Reifen die Störung aufgetreten ist.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur
Reifendrucküberwachung, die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel vor allem durch
die Auswertung der zur Verfügung gestellten Ausgangsinformationen unterscheidet. So
erfolgt in dem zweiten Ausführungsbeispiel in dem Steuergerät 3 bei der Verarbeitung
der Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitsgrößen zunächst die Ermittlung einer
Bezuggröße n0, die hier den Mittelwert der Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitsgrößen ni darstellt. In Abwandlung der dargestellten
Ausführungsform ist es auch möglich, einen gewichteten Mittelwert zu bilden, wobei jeder
Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitsgröße ni ein eigener Wichtungsfaktor
zugeordnet wird. Aus den einzelnen Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitsgrößen ni
werden mit der Bezuggröße n0 Differenzgrößen Δni generiert und zu einem
Schwellenwert Δnref in Bezug gesetzt. Bei einer Überschreitung des Schwellenwertes
Δnref wird ein Warnsignal generiert und wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zur
Anzeige gebracht. Auf diese Weise läßt sich das Auftreten einer Druckdifferenz zwischen
den einzelnen Reifen effizient erfassen.
Die direkte Reifendrucküberwachung kann wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
parallel geschaltet erfolgen. In dem in Fig. 4 dargestellten Fall werden jedoch aus den
Differenzgrößen Δni und dem direkt gemessenen Druck p1 die Drücke in den nicht direkt
überwachten Reifen ermittelt und mit einem Sollwert psoll für den Absolutdruck verglichen.
Überschreitet die Abweichung von dem Solldruckwert psoll einen bestimmten
Schwellenwert Δpmax, so wird wiederum ein Warnsignal ausgelöst. Diese
Vorgehensweise hat den Vorteil, daß auch dann bereits ein Warnsignal ausgelöst wird,
wenn der Druck in einem nicht direkt überwachten Reifen das Toleranzband für den
Absolutdruck verläßt.
Die Wirkungsweise des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 5
veranschaulicht. Dabei repräsentiert (a) wieder einen Normalzustand, in dem in
sämtlichen Reifen ein korrekter Reifendruck pi vorherrscht, das heißt, daß sich die
Drücke in den einzelnen Reifen in den zulässigen Toleranzbereichen befinden. Bei einem
schleichenden Druckverlust, wie er anhand des Zustandes (b) dargestellt ist, wird dies
bereits erkannt, wenn der Druck, hier der Druck p2, in einem einzigen Reifen das Druck-
Toleranzband verläßt, obwohl an diesem Reifen eine direkte Druckmessung nicht
vorgenommen wird. Der Zustand (c) zeigt wiederum den Fall, daß in einem Reifen ein
gegenüber den anderen Reifen deutlicher Druckunterschied auftritt, der sich
beispielsweise bei einem Reifenschaden oder Ventilschaden einstellt. Dies wird auch hier
wiederum bereits bei der indirekten Reifendrucküberwachung als Überschreitung des
Schwellenwertes Δnref festgestellt und dem Fahrer zur Anzeige gebracht.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen bzw. Verfahren ermöglichen auf besonders
einfache Art und Weise eine zuverlässige und kostengünstige Reifendrucküberwachung
an einem Kraftfahrzeug, die aufgrund ihrer Stützung auf einen an lediglich einem Teil der
Reifen direkt gemessenen Reifendruck weitestgehend frei von Eingriffen des Fahrers
arbeitet und so gegen Fehlbedienungen unempfindlich ist.
1
Fahrzeugrad
2
Einrichtung zur Bestimmung der Raddrehzahl oder anderer die Geschwindigkeit
eines Fahrzeugrades charakterisierenden Größen (Raddrehzahl- oder
Radgeschwindigkeitssensor)
3
Steuergerät
4
Einrichtung zur direkten Messung des Luftdruckes (Drucksensor)
5
Empfangseinrichtung
6
Auswerteeinrichtung
6
a Vergleichseinrichtung
6
b Vergleichseinrichtung
7
Anzeigeeinrichtung
ni
ni
Raddrehzahl oder Radgeschwindigkeitsgröße eines Fahrzeugrades i
Δni1
Δni1
Abweichung der Raddrehzahl oder Geschwindigkeitsgröße ni
von der
Raddrehzahl oder Geschwindigkeitsgröße n1
des Fahrzeugrades mit direkter
Druckmessung
n0
n0
Bezuggröße (Mittelwert der Raddrehzahlen oder Geschwindigkeitsgrößen ni
)
Δni
Δni
Abweichung der Raddrehzahl oder Geschwindigkeitsgröße ni
von der Bezuggröße
n0
Δnref
Zulässige Abweichung einer Raddrehzahl oder Geschwindigkeitsgröße
pi
pi
Reifendruck bzw. den Reifendruck charakterisierende Größe
psoll
psoll
Sollwert für den Reifendruck des Fahrzeugrades mit direkter Druckmessung
Δpmax
Δpmax
maximal zulässigen Abweichung von dem Druck-Sollwert psoll
Δpi
auf einen Druckwert abgebildete Abweichung der Geschwindigkeitsgröße ni
von
der Bezuggröße n0
Claims (14)
1. Vorrichtung zur Überwachung des Luftdruckes in den Reifen eines Kraftfahrzeuges,
umfassend
Einrichtungen (2) zur Bestimmung der Raddrehzahlen oder anderer die
Geschwindigkeiten der Räder des Kraftfahrzeuges charakterisierenden Größen (ni),
eine Einrichtung (6b) zum Berechnen von Differenzgrößen (Δni; Δni1) aus den
Raddrehzahlen bzw. den Radgeschwindigkeitsgrößen (ni),
eine Einrichtung (6) zur Auswertung der Differenzgrößen (Δni; Δni1) im Hinblick auf
eine Sollwertabweichung und zur Generierung eines Warnsignals, sofern die
Sollwertabweichung einen Schwellenwert (Δnref) überschreitet, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung (4, 5) zur direkten Messung des Luftdrucks (pi1) in einem
Reifen eines Rades (1) und zur Übertragung einer den Luftdruck
charakterisierenden Größe (p1) an die Auswerteeinrichtung (6), in der weiterhin dann
ein Warnsignal generiert wird, wenn die Abweichung der den Luftdruck
charakterisierenden Größe (p1) von einem Sollwert (psoll) einen zugehörigen
Schwellenwert (Δpmax) überschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich
für die zulässige Sollwertabweichung der Differenzgrößen (Δni; Δni1) einen kleineren
Druckdifferenzbereich repräsentiert, als der Toleranzbereich für die zulässige
Sollwertabweichung der den Luftdruck charakterisierenden Größe (p1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Auswerteeinrichtung (6) für jeden Reifen aus der gemessenen Luftdruckgröße (P1)
und den Differenzgrößen (Δni) eine den Luftdruck des betreffenden Reifens
charakterisierende Größe (pi) bestimmt wird, deren Sollwertabweichung im Hinblick
auf die Überschreitung des zugehörigen Schwellenwertes (Δpmax) ausgewertet wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Einrichtung zur Temperaturkompensation vorgesehen ist, zur Kompensation der
gemessenen Luftdruckgröße (p1) oder des Sollwertes (psoll) zur Bestimmung der
Abweichung der den Luftdruck charakterisierenden Größe (p1).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Raddrehzahlen oder Radgeschwindigkeitsgrößen (ni) jeweils mit einem über alle
Raddrehzahlen oder Radgeschwindigkeitsgrößen (ni) gebildeten Mittelwert als
Sollwert (n0) verglichen werden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Differenzgrößen (Δni1) jeweils für zwei Räder (1) bestimmt werden, wobei einem der
Räder (1) die Einrichtung (4, 5) zur direkten Messung des Luftdrucks zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für
jede Radachse des Kraftfahrzeuges an einem Rad eine Einrichtung (4, 5) zur
direkten Messung des Luftdrucks vorgesehen ist.
8. Verfahren zur Überwachung des Luftdrucks in den Reifen eines Kraftfahrzeuges, bei
dem
für die Räder (1) des Kraftfahrzeuges die Raddrehzahlen oder andere die
Radgeschwindigkeit charakterisierende Größen (ni) erfaßt, daraus Differenzgrößen
(Δni; Δni1) gebildet und bei Abweichung der Differenzgrößen von einem Sollwert um
mehr als einen Schwellenwert (Δnref) ein Warnsignal erzeugt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß
an einem der Räder der Luftdruck in einem Reifen direkt gemessen wird und bei
einer Abweichung von einem Sollwert (psoll) um mehr als einen weiteren
Schwellenwert (Δpmax) ein Warnsignal erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich für
die Sollwertabweichung der Differenzgrößen (Δni; Δni1) einen kleineren
Druckdifferenzbereich repräsentiert, als der Toleranzbereich für die
Sollwertabweichung der den Luftdruck charakterisierenden Größe (pi; p1).
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Reifen
aus der gemessenen Luftdruckgröße (p1) und den Differenzgrößen eine den
Luftdruck des betreffenden Reifens charakterisierende Größe (pi) bestimmt wird,
deren Sollwertabweichung im Hinblick auf die Überschreitung des zugehörigen
Schwellenwertes (Δpmax) ausgewertet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
gemessene Druckgröße (P1) oder der Sollwert (psoll) für die den Luftdruck
charakterisierende Größe (p1) temperaturkompensiert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Raddrehzahlen oder die Radgeschwindigkeitsgrößen (ni) jeweils mit einem über alle
Raddrehzahlen oder Radgeschwindigkeitsgrößen (ni) gebildeten Mittelwert als
Sollwert (n0) verglichen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Differenzgrößen (Δni1) jeweils für zwei Räder (1) bestimmt werden, wobei an einem
der Räder (1) der Luftdruck direkt gemessen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß für
jede Radachse des Kraftfahrzeuges an einem Rad (1) der Luftdruck direkt
gemessen wird.
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