DE102004051654A1 - Method for determining a change of adhesion of a vehicle tire rolling over a surface comprises recording an oscillation produced by the movement of the tire as temporary changing acceleration using a sensor unit arranged on the tire - Google Patents

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Abstract

Method for determining a change of adhesion of a vehicle tire rolling over a surface comprises recording an oscillation produced by the movement of the tire as temporary changing acceleration using a sensor unit arranged on the tire, selecting and observing a characteristic of the oscillation and indicating the change of adhesion from a significant change of the characteristic. Independent claims are also included for the following: (1) System for carrying out the method; and (2) Tire with a sensor unit for detecting oscillations. Preferred Features: The oscillation is observed over a fixed time interval, registered as an oscillation pattern in a storage device, comparing oscillating patterns in further time intervals and indicating the change of adhesion from a significant change of the characteristic present in the pattern. The characteristic value and/or change of characteristic value is fed to an electronic control system in the vehicle, especially ABS and/or EPS.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Haftung eines über einen Untergrundbelag bewegten Gegenstandes, insbesondere eines über den Straßenbelag rollenden Fahrzeugreifens.The The present invention relates to a method for determining a change the liability of an over a ground covering moving object, in particular one over the Road pavement rolling Vehicle tire.

Beim Fahren eines Kraftfahrzeuges ist dessen Bodenhaftung im Hinblick auf die Sicherheit von außerordentlichem Interesse. Um den Fahrer bei einem Verlust der Bodenhaftung zu warnen und/oder um auf elektronischem Wege frühzeitig in die Fahrzeugkontrolle eingreifen zu können, werden Systeme entwickelt, die eine Messung der Bodenhaftung ermöglichen. Bei den bekannten Systemen wird der Reibungskoeffizient über das Verhältnis der Drehzahlen der Räder beim Einleiten eines Drehmomentes, insbesondere bei einer Bremsung oder Beschleunigung, bestimmt. Eine anderer Ansatz liegt darin, das Ausbrechen des Fahrzeugs, also eine Abweichung von dem aufgrund des Lenkeinschlags theoretisch zu erwartenden Weg, über Beschleunigungssensoren zu erkennen, die fest mit der Karosserie verbunden sind. Die genannten Systeme haben allerdings den Nachteil, dass Sie erst dann reagieren, wenn die Gefahrensituation bereits eingetreten ist.At the Driving a motor vehicle is its traction with regard to on the safety of extraordinary Interest. To warn the driver in case of loss of traction and / or by electronically early in the vehicle control to be able to intervene, Systems are being developed that enable the measurement of traction. In the known systems, the friction coefficient over the relationship the speeds of the wheels when initiating a torque, in particular during braking or acceleration, determined. Another approach is to the breaking out of the vehicle, so a deviation from the due the theoretically expected path of the steering angle, via acceleration sensors to recognize, which are firmly connected to the body. The mentioned However, systems have the disadvantage that you only react when the dangerous situation has already occurred.

Bei einem anderen bekannten Ansatz wird die Deformation des Reifenstollens während des Abrollens über eine Spannungscharakteristik an den Profilelementen insbesondere mittels eines Dehnungssensors gemessen. Auch diese Messungen lassen Rückschlüsse auf den Reibungskoeffizienten und den Kraftschluss zu. Sie ermöglichen sogar eine kontinuierliche Kontrolle der Haftung und eine rechtzeitige Warnung, machen allerdings erhebliche Problemen bei der Herstellung der mit den Sensoren speziell präparierten Reifen.at Another known approach is the deformation of the Reifenstollens while of unwinding over a voltage characteristic of the profile elements in particular measured by means of a strain sensor. Also leave these measurements Conclusions on the coefficient of friction and the adhesion to. they allow even a continuous control of liability and a timely Warning, however, make significant manufacturing problems the specially prepared with the sensors Tires.

Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das sich mit einfachen Mitteln kostengünstig umsetzen lässt und das frühzeitig zuverlässige Informationen über die Bodenhaftung liefert. Gleichzeitig ist es Aufgabe der Erfindung, ein System zu schaffen, das problemlos und ohne eine Beeinträchtigung der Sicherheit im Reifen eines Kraftfahrzeugs implementiert werden kann.task The invention is now to provide a generic method, which can be implemented inexpensively with simple means and that early reliable Information about the Traction delivers. At the same time it is the object of the invention to create a system that works without problems and without any harm safety in the tire of a motor vehicle can be implemented.

Diese Aufgaben werden gelöst durch das Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 und das System nach Anspruch 11. Die Merkmale der besonderen Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.These Tasks are solved by the method having the characterizing features of the claim 1 and the system according to claim 11. The features of the particular embodiments are mentioned in the respective subclaims.

Wie aus der Formulierung des Anspruch 1 ersichtlich, liegt der Grundgedanke der Erfindung darin, aus einer am Gegenstand gemessenen Schwingung respektive aus zeitlichen Änderungen der gemessenen Schwingungscharakteristik Rückschlüsse auf die Bodenhaftung zu ziehen. Dabei wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „Schwingung" im Zusammenhang mit dieser Anmeldung ganz allgemein für eine zeitlich veränderliche Beschleunigung verwendet wird.As can be seen from the wording of claim 1, lies the basic idea of the invention therein, from a vibration measured on the object respectively from temporal changes the measured vibration characteristic conclusions about the traction pull. It should be noted that the term "vibration" in context with this application in general for a time-varying Acceleration is used.

Für die Messung wird an dem bewegten Gegenstand, insbesondere an dem Fahrzeugreifen, eine Sensoreinheit angebracht, mit der die von der Bewegung erzeugte Schwingung aufgenommen wird. Diese wird bezüglich der Änderung eines ausgewählten Charakteristikums, das mit der Bodenhaftung korreliert, beobachtet, wobei aus einer signifikanten zeitlichen Veränderung des Charakteristikums Rückschlüsse auf die Änderung der Bodenhaftung gezogen werden. Die theoretischen Hintergründe sowie Ergebnisse von Messungen, werden im Rahmen der nachfolgenden Beispielsbeschreibung vorgestellt.For the measurement becomes on the moving object, in particular on the vehicle tire, a Sensor unit attached to the generated by the movement Vibration is recorded. This is related to the change of a selected characteristic, which correlates with traction, observed from a significant change over time of the characteristic conclusions the change be drawn to the grip. The theoretical background as well Results of measurements are presented in the context of the following example description.

Betreffend die Fahrzeugreifen liegt die Erfindung somit letztendlich darin, statt, wie bisher, die Deformation der Stollen zu beobachten, nun die Änderung der durch das Abrollen des mit Stollen besetzten Reifens verursachten Vibration zu messen. Dabei wird ein signifikanter Anteil der Vibration durch das Ablösen der Stollen von der Straße verursacht, wobei das Ablösen einen Übergang von haftenden zu gleitenden Stollen bedeutet. Wenn der Zeitpunkt des Ablösens, also der Übergang von Haftreibung zu Gleitreibung, sich verschiebt, dann ändert sich entsprechend die Schwingungscharakteristik. Eine Verschiebung des Übergangs wird somit durch eine Änderung der Haftung verursacht.Concerning the vehicle tires, the invention thus lies ultimately in instead of observing the deformation of the tunnels, as before, now the change caused by the unrolling of the studded tire To measure vibration. This is a significant part of the vibration by the detachment the tunnel from the street causing the peeling a transition from sticking to sliding lugs. When the time of detachment, So the transition from static friction to sliding friction, shifts, then changes according to the vibration characteristic. A shift of the transition is thus due to a change caused the liability.

Mit einem derartigen System ist es daher möglich, den Fahrer zeitnah vor kritischen Situationen, wie plötzlich auftretendem Aquaplaning oder vor Glatteis, zu warnen. Da die Information über den aktuellen, zwischen Reifen und Straße herrschenden Reibungskoeffizienten und den Kraftschluss schon sehr frühzeitig, insbesondere vor dem Eintreten einer für den Fahrer merklichen Situation, zur Verfügung steht, können elektronische Systeme, wie ABS (Antiblockiersystem), ESC (Elektronische Stabilitätskontrolle), EPS (Electric Power Steering) oder ASC (Antischlupfregelung) frühzeitig Maßnahmen zum Ausgleich der sich gefährlich ändernden Parameter einleiten.With It is therefore possible for such a system to promptly inform the driver critical situations, like suddenly occurring aquaplaning or black ice, to warn. Because the information about the current friction coefficients between tire and road and the frictional very early, especially before Entering a for the driver noticeable situation, is available, electronic Systems such as ABS (Anti-lock Braking System), ESC (Electronic Stability Control), EPS (Electric Power Steering) or ASC (traction control) early activities to compensate for the dangerously changing Initiate parameters.

Es ist beispielsweise durch die Bestimmung der Länge der Kontaktzone (Latschlänge) auch möglich, auf den aktuellen Reifendruck und/oder die Zuladung des Fahrzeugs zu schließen und diese Information dem Fahrer und/oder der Kontrollelektronik mitzuteilen. Auch ist es denkbar, beispielsweise über die Änderung der mechanischen Eigenschaften des Gummis, Temperaturänderungen abzuleiten und Fehlerstellen, wie in den Reifen eingedrungene Fremdkörper, wie Nägel, aufgrund der zusätzlich entstehenden Schwingungen zu analysieren.For example, by determining the length of the contact zone (latitudinal length), it is also possible to close on the current tire pressure and / or the payload of the vehicle and to communicate this information to the driver and / or the control electronics. It is also conceivable, for example, about the change in the mechanical properties of Rubbers to dissipate temperature changes and to analyze flaws, such as foreign bodies, such as nails, entering the tire due to the additional vibrations.

Allgemein ist das unter der Möglichkeit der Reifenzustandskontrolle zu subsummieren.Generally is that under the possibility to subsume the tire condition control.

Es ist auch vorteilhaft, mehrere Sensoren in dem Reifen einzubringen, um das Signal/Rauschverhältnis zu optimieren oder um weiteren Kenngrößen gewinnen zu können. Dazu werden insbesondere Korrelationen zwischen den Signalen ausgewertet, wobei beispielsweise die Laufzeit von Wellen zwischen zwei Sensoren eine Funktion der Spannung im Stahlgürtel und somit des Reifendrucks seien sollte.It is also advantageous to incorporate multiple sensors in the tire, around the signal / noise ratio to optimize or to gain further characteristics. To In particular, correlations between the signals are evaluated, wherein For example, the running time of waves between two sensors Function of the tension in the steel belt and thus the tire pressure should be.

Ein gewichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Messungen nicht in dem belasteten Stollen selber, sondern auf der Innenseite des Reifens durchgeführt werden können, da die verursachten Schwingungen durch den Stahlgürtel hindurch übertragen werden. Die Montage des Sensors kann also nach der Fertigung des Reifens erfolgen und muss nicht im Rahmen der Herstellung vorgesehen werden. Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Sensor auf der Innenseite des Reifens wesentlich besser vor Umwelteinflüssen und Abnutzung der Stollen geschützt ist, als wenn er zwischen dem Stahlgürtel und dem Stollen einvulkanisiert wird. Außerdem werden mit der Erfindung Probleme bei der Nullpunktdrift eliminiert, wie sie bei den bekannten Dehnungssensoren beispielsweise aufgrund thermischer Ausdehnung oder wegen Druckschwankungen auftreten.One important advantage of the method according to the invention is that the measurements are not in the polluted galleries themselves, but can be performed on the inside of the tire since transmit the induced vibrations through the steel belt become. The assembly of the sensor can therefore after the production of the Tire is done and does not have to be part of the manufacturing process become. Another big one Advantage of the invention is that the sensor on the inside the tire much better against environmental influences and wear of the studs protected is as if he vulcanised between the steel belt and the tunnel becomes. Furthermore are eliminated with the invention problems in the zero-point drift, as in the known strain sensors, for example, due thermal expansion or due to pressure fluctuations occur.

Ein System, mit dem sich das Verfahren umsetzen lässt, weist ein Sensorelement auf, das in mechanischem Kontakt mit dem Reifen steht. Dieses sendet seine Signale vorteilhafterweise über eine drahtlose Signalübertragungseinheit, die im Falle des Reifens eine rotierende Komponente am Rad und einen stationären Teil an der Karosserie des Fahrzeugs aufweist. In einer anderen Ausführungsform kann am Reifen ein Transponder montiert sein, der von einem am Fahrzeug befindlichen ortsfesten Sender mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird, wobei ein am Fahrzeug befindlicher ortsfester Empfänger das vom Transponder modifizierte Signal empfängt. Mit einer Signalverarbeitungseinheit werden aus den jeweiligen Signalen die genannten Kennwerte wie Kraftschluss und Reibungskoeffizient ermittelt, wobei diese Informationen an elektronische Steuerungssysteme weiterleitet oder über entsprechende Warnsignale den Fahrer ausgegeben werden.One System with which the method can be implemented, has a sensor element which is in mechanical contact with the tire. This sends its signals advantageously via a wireless signal transmission unit, in the case of the tire a rotating component on the wheel and a stationary Part has on the body of the vehicle. In another embodiment On the tire, a transponder can be mounted on the vehicle located stationary transmitter with electromagnetic radiation is applied, with a stationary on the vehicle stationary receiver receives the signal modified by the transponder. With a signal processing unit become from the respective signals the mentioned characteristic values such as adhesion and Coefficient of friction is determined, this information being sent to electronic control systems forwards or over corresponding warning signals are output to the driver.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der 1 bis 4 näher erklärt. Dabei zeigen:The invention will be described below with reference to FIG 1 to 4 explained in more detail. Showing:

1 einen auf einem Straßenbelag abrollenden Reifen, 1 a tire rolling on a road surface,

2 ein auf der Innenseite des Reifens angebrachtes Sensorelement, 2 a sensor element mounted on the inside of the tire,

3 Signalverlauf der im rollenden Reifen gemessene Schwingungen und 3 Waveform of the measured vibrations in the rolling tire and

4 hintereinandergestellte Darstellungen von Signalverläufen, wobei die Amplitude durch eine Graustufe kodiert ist. 4 successive representations of signal curves, the amplitude being coded by a gray scale.

Im oberen Teil von 1 ist ein auf einem Straßenbelag 1 abrollender Reifen 2 mit einem Profil 3 gezeigt. Im unteren Bereich zeigt die 1 Diagramme, in denen die zeitliche Änderung der am Stollen auftretenden Scherspannung σ und der Flächenpressung p stark vereinfacht dargestellt ist. Flächenpressung p und Scherspannung σ am Stollen sind auch in 2c ersichtlich.In the upper part of 1 is one on a road surface 1 rolling tire 2 with a profile 3 shown. In the lower area shows the 1 Diagrams in which the temporal change of the shear stress σ and the surface pressure p occurring at the tunnel is shown in a greatly simplified manner. Surface pressure p and shear stress σ at the stud are also in 2c seen.

Zunächst ist in dem oberen Diagramm nach 1, bei dem μ > 1 ist, zu erkennen, dass die Flächenpressung p, die im wesentlichen durch das Fahrzeuggewicht bestimmt wird, beim Eintritt in den Reifenlatsch 5 relativ schnell ansteigt, dann über einen weiten Bereich nahezu konstant bleibt, um am Ende des Reifenlatsch 5 wieder abzufallen. Im Gegensatz dazu baut sich nach dem Kontakt des Stollens mit der Straße zunächst die Scherspannung σ schnell auf, um nach Durchgang durch ein erstes Maximum 6 annähernd linear abzufallen, wobei die anfängliche Kraftrichtung negativ definiert ist. Etwa in der Mitte des Reifenlatschs 5 hat die Scherspannung σ einen Nulldurchgang 7 und kehrt ihr Vorzeichen, also die Kraftrichtung um. Nach dem Vorzeichenwechsel erreicht die Scherspannung erneut ein Maximum 8.First, look in the upper diagram 1 in which μ> 1, it can be seen that the surface pressure p, which is essentially determined by the vehicle weight, when entering the tire lash 5 rises relatively quickly, then remains almost constant over a wide range, at the end of the tire rash 5 to fall off again. In contrast, after the contact of the stud with the road, first the shear stress σ builds up quickly, after passing through a first maximum 6 fall approximately linearly, the initial direction of force is defined negative. About in the middle of the tire gossip 5 the shear stress σ has a zero crossing 7 and reverses its sign, ie the direction of force. After the sign change, the shear stress reaches a maximum again 8th ,

Das Maximum 8 ist erreicht, wenn σ > μH·p gilt, also wenn die Scherspannung σ größer als das Produkt aus Haftreibungskoeffizienten μH und der Flächenpressung p ist (obere unterbrochene Kurve). In diesem Moment beginnt der Profilstollen auf der Unterlage zu gleiten. Dabei baut die Scherspannung σ schnell auf einen Wert ab, der dem Produkt aus Flächenpressung p und Gleitreibungskoeffizienten μG entspricht (untere unterbrochene Kurve).The maximum 8th is reached when σ> μ H · p holds, that is, when the shear stress σ is greater than the product of static friction coefficients μ H and the surface pressure p (upper broken curve). At this moment, the tread lug begins to slide on the surface. The shear stress σ quickly reduces to a value corresponding to the product of surface pressure p and sliding friction coefficient μ G (lower interrupted curve).

Der Wechsel von Haftung zum Rutschen und umgekehrt kann sich, wie in dem Diagramm dargestellt, mehrfach wiederholen. In diesem Fall haftet der Reifen nach dem Rutschen noch einmal und die Scherspannung baut sich wieder bis zu einem kleineren Maximum bei 8a auf. Bei Änderung des Reibungskoeffizienten innerhalb des Reifenlatschs verschiebt sich die Position 9, an welcher der Übergang von Gleitreibung zu Haftreibung stattfindet. Dazu sei auf das untere Diagramm in 1 verwiesen, in dem μ < 1 ist. Bei verringertem μH schneidet die Kurve σ die nun tiefer liegende Kurve μH p später an Punkt 8b. Der Punkt 9c liegt nunmehr zwischen den Punkten 9a und 9b aus dem oberen Diagramm. Ein nochmaliges Haften findet nicht statt. Werden die Positionen 9 während der Bewegung des Kraftfahrzeugs bestimmt, so kann mittels eines Algorithmus auf den Reibungskoeffizienten und damit auf den Straßenzustand geschlossen werden.The change from adhesion to chutes and vice versa can be repeated several times, as shown in the diagram. In this case, the tire sticks again after slipping and the shear stress builds up again to a smaller maximum 8a on. As the coefficient of friction within the tire bladder changes, the position shifts 9 at which the transition from sliding friction to static friction takes place. Be it on the bottom diagram in 1 in which μ <1. At reduced μ H , the curve σ intersects the now lower curve μ H p later at point 8b , The point 9c now lies between the points 9a and 9b from the upper diagram. A second adhesion does not take place. Be the positions 9 determined during the movement of the motor vehicle, it can be concluded by means of an algorithm on the friction coefficient and thus on the road condition.

Die Erfindung macht es sich nunmehr zunutze, dass die plötzlichen Änderungen der Spannungsverhältnisse im Stollen mit mechanischen Wellen einhergehen, die sich vom Stollen durch den Reifen ausbreiten. Diese Wellen lassen sich durch ein Sensorelement 10 nachweisen, das, wie 2 zeigt, auf der Innenseite des Reifens oberhalb des Stollens 11 angebracht ist. Aus 2 ist zudem ersichtlich, dass in dem Reifen ein Stahlgürtel 12 vorhanden ist. Als Sensorelement 10 wird ein Beschleunigungsaufnehmer auf die Innenseite 13 der Lauffläche aufgeklebt (2a) oder mit einem Metallstift 14 im Stahlgürtel 12 verankert (2b). Eine solche Sensoreinheit ist auch nachträglich in den Reifen einbaubar.The invention now makes use of the fact that the sudden changes in the stress conditions in the tunnel are accompanied by mechanical waves which propagate from the tunnel through the tire. These waves can be passed through a sensor element 10 prove that, how 2 shows on the inside of the tire above the stud 11 is appropriate. Out 2 It can also be seen that there is a steel belt in the tire 12 is available. As a sensor element 10 becomes an accelerometer on the inside 13 glued to the tread ( 2a ) or with a metal pin 14 in the steel belt 12 anchored ( 2 B ). Such a sensor unit can also be retrofitted in the tire.

Ein dort angebrachter Sensor erfährt während der Rotation des Reifens eine Zentrifugalbeschleunigung (az = ω2r), die im Bereich des Latsches jedoch gleich Null ist, da sich der Sensor in dieser Situation aufgrund des Kontakts des Reifens mit der Straße in einem ruhenden Bezugssystem befindet. Als Ursache für eine Beschleunigung am Ort des Sensors kommen in diesem Reifenbereich somit nur Verformungen des zwischen Sensor und Straße vorhandenen Materials, also eine Verformungen der Stollen, oder ein Haftungsverlust zur Straße in Frage. 2c zeigt einen einzelnen Stollen 4, auf den eine Scherkraft wirkt. Entsprechend kippt der über den Metallstift 14 in den Stollen gesteckte Sensor 10 aus der Vertikalen, wobei er eine beschleunigte Bewegung durchführt.A sensor mounted there receives during the rotation of the tire a centrifugal acceleration (a z = ω 2 r), which is equal to zero in the region of the laces, however, because the sensor in this situation due to the contact of the tire with the road in a stationary reference frame located. As a cause for an acceleration at the location of the sensor, only deformations of the material present between the sensor and the road, that is to say a deformation of the cleats, or a loss of liability to the road, thus come into question in this tire area. 2c shows a single stud 4 on which a shearing force acts. Accordingly, the tilts over the metal pin 14 Sensor plugged into the studs 10 from the vertical, performing an accelerated motion.

In der 3 sind Messungen dargestellt, die mit einem Sensor nach 2b in einem rollenden Reifen gemacht wurden. Als Sensor wurde hier ein zweiachsiger Beschleunigungssensor verwendet, der so montiert war, dass er bezüglich des Reifens für radiale und tangentiale Beschleunigungskomponenten sensitiv war. Die Messungen wurden auf einem stationären Reifenprüfstand durchgeführt, bei dem der Reifen gegen eine mitlaufende Trommel gepresst wurde. Für diesen speziellen Versuchsaufbau ist die Annahme eines ruhenden Bezugssystems im Reifenlatsch nur bedingt richtig. Die Flächenpressung wird hier vom Druck im Reifen beeinflusst. Das Messsignal des Sensors wurde mittels eines Funksystems von dem rotierenden Reifen zu einem stationären Empfänger übertragen. In der oberen Abbildung der 3 ist die radiale und in der unteren Abbildung die tangentiale Komponente der Beschleunigung aufgetragen. Die Skalierung und der Nullpunkt des Signals sind beliebig gewählt. Auf der X-Achse ist der Drehwinkel um den Reifenlatsch 15 herum als Bruchteil einer vollen Umdrehung aufgetragen.In the 3 Measurements are shown with a sensor after 2 B were made in a rolling tire. The sensor used here was a biaxial acceleration sensor mounted to be sensitive to radial and tangential acceleration components with respect to the tire. The measurements were carried out on a stationary tire test bench in which the tire was pressed against a revolving drum. For this special test setup, the assumption of a stationary reference system in the tire lash is only partially correct. The surface pressure is influenced here by the pressure in the tire. The measuring signal of the sensor was transmitted by means of a radio system from the rotating tire to a stationary receiver. In the upper picture of the 3 the radial and in the lower figure the tangential component of the acceleration is plotted. The scaling and the zero point of the signal are arbitrarily selected. On the X-axis is the angle of rotation around the tire lash 15 applied around as a fraction of a full turn.

Dargestellt sind jeweils zwei Zustände, wobei die durchgezogene Linie den trockenen Zustand zeigt, während die unterbrochene Linie den Zustand nach einer Befeuchtung des Reifens wiedergibt. Deutlich ist der Beginn und das Ende des Reifenlatschs 15 an der Schwingungscharakteristik zu erkennen, die sich beim Kontakt 16 und beim Abheben 17 des Stollens sichtbar ändert. Im Falle der Radialkomponente (oben) ist der Reifenlatsch durch den Anstieg des Signals aufgrund der entfallenden Radialbeschleunigung zu erkennen. Dabei kommt es zu dem Anstieg, weil der Sensor hier so montiert ist, dass eine nach außen gerichtete Beschleunigung ein negatives Vorzeichen hat. Die Unterschiede zwischen dem Signal bei trockenem und feuchtem Reifen sind insbesondere in der tangentialen Komponente (unten) in den Bereichen 18 und 19 zu erkennen.Shown are two states, the solid line showing the dry state while the broken line represents the state after moistening the tire. Clearly the beginning and the end of the tire gossip 15 to recognize the vibration characteristic that occurs during contact 16 and when taking off 17 of the tunnel changes visibly. In the case of the radial component (top), the tire noise can be recognized by the rise of the signal due to the radial acceleration which is omitted. This leads to the increase, because the sensor is mounted here so that an outward acceleration has a negative sign. The differences between the dry and wet tire signal are particularly in the tangential component (bottom) in the areas 18 and 19 to recognize.

In 4 ist deutlich zu erkennen, dass diese Unterschiede mit einer signifikanten Veränderungen eines Charakteristikums einhergehen und so zur Bestimmung der Haftung herangezogen werden können. Die durch 4 präsentierten Daten wurden für mehrere Umdrehungen aufgezeichnet, wobei die Signalamplitude in einer Helligkeit codiert aufgetragen ist. Entlang der X-Achse sind die einzelnen Umdrehungen hintereinander aufgetragen, während der Rotationswinkel des Reifens auf der Y-Achse aufgetragen ist. Im Prinzip handelt es sich bei der Auftragung um ein Hintereinanderstellen der aus 3 bekannten Signale, wobei die Amplitude in einer Graustufe kodiert ist. Auch in diesem Fall wurde nur ein kleiner Ausschnitt aus der gesamten Umdrehung ausgewählt, in dem sich der Stollen unter dem Sensor ablöst. Der ausgewählte Bereich ist in 3 mit 20 bezeichnet.In 4 It can be clearly seen that these differences are accompanied by a significant change in a characteristic and can thus be used to determine liability. By 4 data presented was recorded for several revolutions, with the signal amplitude plotted in a brightness encoded. Along the X-axis, the individual revolutions are plotted one behind the other, while the rotation angle of the tire is plotted on the Y-axis. In principle, the application is a succession of 3 known signals, wherein the amplitude is encoded in a gray level. Also in this case, only a small part of the entire rotation was selected, in which the tunnel separates under the sensor. The selected area is in 3 With 20 designated.

Der Bereich des Reifenlatschs ist durch den Pfeil 27 angedeutet. In 4 sind insgesamt 550 Umdrehungen des Reifens dargestellt. Das Experiment wurde mit einem trockenen Reifen begonnen (Bereich 21). Dann wurde der Reifen bei 22 mit Wasser befeuchtet und bei 23 durch Abwischen der Gegentrommel wieder getrocknet. Deutlich ist zu erkennen, dass das in 21 vorhandene Streifenmuster zunächst stark „verschmiert" und dann in 23 wieder in der alten Form auftritt. Dieses Charakteristikums korreliert mit der Bodenhaftung und kann ausgewählt werden, um aus der signifikanten zeitlichen Veränderung auf die Änderung der Bodenhaftung zu schließen.The area of the tire gossip is indicated by the arrow 27 indicated. In 4 a total of 550 revolutions of the tire are shown. The experiment was started with a dry tire (area 21 ). Then the tire was added 22 moistened with water and at 23 dried by wiping the counter drum again. It can be clearly seen that in 21 existing stripe pattern first heavily "smeared" and then in 23 occurs again in the old form. This characteristic correlates with traction and can be selected to infer the change in traction from the significant change over time.

Bei 24 wurde die Trommel mit einem wässrigen Schmiermittel benetzt und bei 25 zusätzlich mit Wasser besprüht. Ab 26 setzt dann eine langsame Trocknung von Trommel und Reifen ein. Deutlich sind in dem Bereich 28 des Drehwinkels die zeitlich konstanten Signale zu erkennen, die vom Abhebens des Stollens herrühren. Im Bereich 29 sind dagegen, entsprechend dem Zustand von Trommel und Reifen, die bezüglich 1 diskutierten Veränderungen beim Übergang von Haft- zu Gleitreibung zu beobachten. Bei hohen Reibungskoeffizienten (Bereich 23) sind zwei solcher Übergänge 8 und 8a zu beobachten, während bei niedrigen Reibungskoeffizienten (Bereiche 22, 24 und 25) dagegen nur einer vorhanden ist 8b. Insbesondere ist bei 30 zu beobachten, dass der Übergang mit steigendem Reibungskoeffizienten später stattfindet. Weiterhin kann beobachtet werden, dass das Signal bei feuchtem Reifen 22 wesentlich unruhiger ist. Ein ähnliches Signal wie im Bereich 29 ist auch nach dem Ablösen des Stollens bei 31 zu erkennen. Dieses ist durch die Schwingungen zu erklären, die von einem benachbarten Stollenelement herrühren.at 24 was the drum with a watery wetted lubricant and at 25 additionally sprayed with water. From 26 then uses a slow drying of the drum and tires. Clearly in the area 28 of the rotation angle to detect the time-constant signals resulting from the lifting of the stud. In the area 29 are, on the other hand, according to the condition of the drum and tire, which are relative to 1 observed changes in the transition from static to sliding friction. At high coefficients of friction (range 23 ) are two such transitions 8th and 8a while at low friction coefficients (areas 22 . 24 and 25 ) on the other hand only one is present 8b , In particular, is at 30 to observe that the transition takes place later with increasing coefficient of friction. Furthermore, it can be observed that the signal in wet tires 22 is much more restless. A similar signal as in the area 29 can be seen even after the detachment of the tunnel at 31. This can be explained by the vibrations resulting from an adjacent lug element.

Die beschriebenen Änderungen der Charakteristik können automatisch von einer Auswerteeinheit beobachtet und mit vorgegebenen Standards verglichen werden. In der beschriebenen Art wird die Schwingung über ein festgelegtes Zeitintervall aufgenommen und als Schwingungsmuster in einem Speicher registriert. Die Muster nachfolgender Zeitintervalle werden verglichen und aus einer signifikanten Veränderungen des im Muster ersichtlichen Charakteristikums wird auf die Änderung der Haftung geschlossen. Dazu kann zunächst der funktionale Zusammenhang zwischen dem Charakteristikum und einem Kennwert, beispielsweise dem Reibungskoeffizient und/oder dem Kraftschluss, ermittelt werden. Aus der Veränderung des Charakteristikums kann dann direkt auf die Veränderungen des Kennwertes geschlossen werden.The described changes the characteristic can automatically observed by an evaluation unit and with predetermined Standards are compared. In the described manner, the vibration is over fixed time interval and recorded as a vibration pattern registered in a memory. The patterns of subsequent time intervals are compared and made a significant change of the characteristic shown in the sample becomes the change the liability is closed. First, the functional relationship between the characteristic and a characteristic value, for example the friction coefficient and / or the adhesion. Out the change of the characteristic can then directly on the changes of the characteristic value are closed.

Dabei kann die Auswerteeinheit mit ihrem Ausgangssignal eine optische und/oder akustische Warnung an den Fahrer einleiten oder unmittelbar auf eines der genannten elektronischen Kontrollsysteme des Fahrzeugs einwirken. Es ist dabei auch vorteilhaft, an den jeweiligen Reifen oder Reifentyp angepasste Standards vorzuhalten, wobei eine Abnutzung des Profils berücksichtigt werden kann.there the evaluation unit with its output an optical and / or audible warning to the driver or directly on one of the said electronic control systems of the vehicle act. It is also advantageous to the respective tires or tire type adapted standards, wherein a wear of the profile can be.

Wie schon erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Sensoreinheit einen Beschleunigungssensor aufweist. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieser einen elektrischen Schwingkreis verstimmt, wobei der Beschleunigungssensor insbesondere als variable und beschleunigungsabhängige Kapazität oder Induktivität ausgeführt ist, die Bestandteil des Schwingkreises ist. Der Schwingkreis kann die Frequenz des Senders beeinflussen, der ein in Folge ein mit der Beschleunigung frequenzmoduliertes Signal aussendet. Der Schwingkreis kann bei bestimmten Drehwinkeln des Reifens an eine fest am Fahrzeug befindliche Spule koppeln, wobei über die elektrischen Eigenschaften der Spule, wie Impedanz, S-Parameter oder daraus abgeleitete Größen, auf die Variation der Resonanzfrequenz des Schwingkreis geschlossen wird.As already mentioned, it is advantageous if the sensor unit according to the invention an acceleration sensor having. It can be provided that this is an electrical Tuning circuit detuned, the acceleration sensor in particular is designed as a variable and acceleration-dependent capacitance or inductance, which is part of the resonant circuit. The resonant circuit can the Frequency of the transmitter affect the one in a row with the Acceleration frequency modulated signal emits. The resonant circuit can at certain angles of rotation of the tire to a firm on the vehicle Coupling located coil, taking over the electrical properties coil, such as impedance, S-parameters or derived quantities the variation of the resonant frequency of the resonant circuit is closed becomes.

Claims (20)

Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Haftung eines über einen Untergrundbelag bewegten Gegenstandes, insbesondere eines über den Belag rollenden Fahrzeugreifens, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer an dem Gegenstand angebrachten Sensoreinheit eine von der Bewegung im Gegenstand erzeugte Schwingung als zeitlich veränderliche Beschleunigung aufgenommen wird, dass ein Charakteristikum der Schwingung ausgewählt und seinerseits in seiner zeitlichen Veränderung beobachtet wird, dass aus einer signifikanten Veränderungen des Charakteristikums auf die Änderung der Haftung geschlossen wird.Method for determining a change in the adhesion of an object moving over a base covering, in particular a vehicle tire rolling over the covering, characterized in that a vibration generated by the movement in the object is recorded as time-variable acceleration by means of a sensor unit attached to the object Characteristic of the vibration selected and in turn is observed in its temporal change that is concluded from a significant changes in the characteristic of the change of liability. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung über ein festlegbares Zeitintervall aufgenommen und als Schwingungsmuster in einem Speicher registriert wird, dass die Schwingungsmuster nachfolgender Zeitintervalle verglichen werden und dass aus einer signifikanten Veränderungen des im Muster vorhandenen Charakteristikums auf die Änderung der Haftung geschlossen wird.Method according to claim 1, characterized, that the vibration over recorded a definable time interval and as a vibration pattern is registered in a memory, that the vibration patterns subsequent time intervals are compared and that out a significant change of the characteristic present in the sample to the change liability is closed. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall gewählt wird, das kleiner als die Dauer einer Umdrehung des Reifens ist.Method according to claim 2, characterized in that that a time interval is chosen which is less than the duration of one revolution of the tire. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der funktionale Zusammenhang zwischen dem Charakteristikum und einem Kennwert, insbesondere dem Reibungskoeffizient und/oder dem Kraftschluss, ermittelt wird, wobei die Veränderungen des Kennwertes beobachtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the functional relationship between the characteristic and a characteristic value, in particular the friction coefficient and / or the Traction, is determined, with the changes in the characteristic observed becomes. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwert und/oder die Veränderung des Kennwertes an ein elektronisches Steuerungssystem im Fahrzeug, insbesondere an ABS und/oder EPS, weitergeleitet wird.Method according to claim 4, characterized in that that the characteristic value and / or the change of the characteristic value to a electronic control system in the vehicle, in particular ABS and / or EPS, is forwarded. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem aufgrund der im Kennwert und/oder in der Veränderung des Kennwertes enthaltenen Informationen selbsttätig eine der Gefahrensituation entgegenwirkende Maßnahme einleitet.A method according to claim 5, characterized in that the control system automatically based on the information contained in the characteristic value and / or in the change of the characteristic information counteracting the dangerous situation measure initiates. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der im Kennwert und/oder in der Veränderung des Kennwertes enthaltenen Informationen eine Warnmeldung generiert und dem Fahrer optisch und/oder akustisch dargeboten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that due to the in the characteristic value and / or in the change The information contained in the characteristic value generates a warning message and visually and / or acoustically presented to the driver. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Sensorsignal in Zusammenhang stehendes Signal von der Sensoreinheit drahtlos zu einer Empfängereinheit übertragen wird, die sich außerhalb des mit der Sensoreinheit verbundenen Gegenstandes befindet.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a standing in relation to the sensor signal Wirelessly transmit signal from the sensor unit to a receiver unit is going to be outside the object connected to the sensor unit is located. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung mittels eines an der Innenfläche des Reifens angebrachten Beschleunigungssensors aufgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the vibration by means of a on the inner surface of the Tire mounted acceleration sensor is recorded. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Schwingung der Reifendruck und/oder die Zuladung ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that from the vibration of the tire pressure and / or the payload is determined. System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche aufweisend eine Sensoreinheit, die in mechanischem Kontakt mit dem Reifen steht, aufweisend eine die Signale des Sensors verarbeitende Signalverarbeitungseinheit zur Ermittlung von Kraftschluss und/oder Reibungskoeffizient zwischen dem Reifen und dem Straßenbelag dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit Schwingungen im Reifen detektiert.System for carrying out the method according to one the previous claims comprising a sensor unit in mechanical contact with the Tire stands, having a signal processing the sensor Signal processing unit for determining adhesion and / or Coefficient of friction between the tire and the road surface characterized in that the sensor unit vibrations in the tire detected. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Sender und einen Empfänger zur drahtlosen Übertragung der Sensorsignale vom Sensor zur Signalverarbeitungseinheit, wobei der Sender im Reifen und der Empfänger am Fahrzeug befindlich ist.System according to claim 11, characterized by a Transmitter and a receiver for wireless transmission the sensor signals from the sensor to the signal processing unit, wherein the transmitter is in the tire and the receiver is on the vehicle. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen am Reifen montierten Transponder, der von einem am Fahrzeug befindlicher Sender mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird, wobei ein am Fahrzeug befindlicher Empfänger das vom Transponder modifizierte Signal empfängt.System according to claim 11, characterized by a on the tire mounted transponder, which is located on the vehicle Transmitter is exposed to electromagnetic radiation, wherein a on the vehicle located receiver receives the signal modified by the transponder. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit mit der inneren Reifenoberfläche in Kontakt steht.System according to one of claims 11 to 13, characterized the sensor unit is in contact with the inner tire surface stands. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit nachträglich in den Reifen einbaubar ist.System according to one of claims 11 to 14, characterized that the sensor unit subsequently in the tire is installable. System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit einen Beschleunigungssensor aufweist.System according to one of claims 11 to 15, characterized the sensor unit has an acceleration sensor. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor einen elektrischen Schwingkreis verstimmt, wobei der Beschleunigungssensor insbesondere als variable und beschleunigungsabhängige Kapazität oder Induktivität ausgeführt ist, die Bestandteil des Schwingkreises ist.System according to claim 16, characterized that the acceleration sensor detunes an electrical resonant circuit, wherein the acceleration sensor is designed in particular as a variable and acceleration-dependent capacitance or inductance, which is part of the resonant circuit. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis die Frequenz des Senders beeinflusst, der ein in Folge ein mit der Beschleunigung frequenzmoduliertes Signal aussendet.System according to claim 17, characterized in that that the resonant circuit affects the frequency of the transmitter, the a consecutive frequency-modulated signal with the acceleration sending out. System nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis bei bestimmten Drehwinkeln des Reifens an eine fest am Fahrzeug befindliche Spule koppelt, wobei über die elektrischen Eigenschaften der Spule auf die Variation der Resonanzfrequenz des Schwingkreis geschlossen wird.System according to one of claims 11 to 18, characterized that the resonant circuit at certain angles of rotation of the tire a fixedly located on the vehicle coil coupled, wherein the electrical Properties of the coil on the variation of the resonance frequency of the Oscillation circuit is closed. Reifen mit einer Sensoreinheit zur Detektion von Schwingungen.Tire with a sensor unit for the detection of Vibrations.
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