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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines
Reifens eines Fahrzeuges sowie eine Überwachungseinheit
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Reifendruckkontrollsysteme
dienen der Überwachung des Reifendrucks bei Kraftfahrzeugen, um
einen gefährlichen Druckabfall frühzeitig erkennen
zu können und um so Unfälle zu vermeiden. Ferner
lässt sich mit dem optimalen Reifendruck Benzin sparen
und unnötiger Reifenverschleiß vermeiden.
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Bei
den Reifendruckkontrollsystemen wird unterschieden zwischen direkten
und indirekten Systemen. Indirekte Systeme messen nicht den Reifendruck
selbst. Im Falle eines Druckabfalls in einem Reifen verringert sich
dessen Außendurchmesser, wodurch die Drehzahl dieses Rades
in Relation zu den anderen ansteigt. Es wird also festgestellt,
wenn ein Reifen sich im Vergleich zu den anderen drei Reifen durch
Luftverlust schneller dreht. Dieser Drehzahlanstieg wird von den
ohnehin im Fahrzeug enthaltenen ABS-Sensoren oder den Sensoren für
eine Traktionskontrolle erfasst und als Druckabfall interpretiert,
wodurch eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird. Ein derartiges
System wird beispielsweise in der
DE 10 2007 007 672 A1 beschrieben.
Zu den Schwachpunkten dieses Systems gehört vor allem die
Tatsache, dass durch ein solches System ein gleichzeitiger Druckabfall
in allen Reifen nicht erfasst werden kann.
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Bei
direkten Systemen wird innerhalb des Reifens, auf dem Reifen, auf
der Felge oder auf dem Ventil des Reifens ein Sensor angebracht,
der mittels Funkübertragung in gewissen Intervallen den
Innendruck des Reifens an eine zentrale Auswerteeinheit überträgt.
Die Auswerteeinheit wertet dann den Druckwert aus und kann, zum
Beispiel im Falle eines Minder drucks, Warnungen an den Fahrer generieren. Diese
Systeme können auch schleichende Druckverluste in allen
Reifen erkennen, da sie direkt den Druck überwachen, statt
von Folgen eines zu geringen Drucks Rückschlüsse
auf einen möglichen Druckverlust zu ziehen. Der Fahrer
bekommt eine Information über den aktuellen Druckwert im
Klartext, die er entweder ständig in der Anzeige sieht,
oder über Knopfdruck abfragen kann. Ein derartiges System
wird beispielsweise in der
DE
196 32 150 B4 beschrieben.
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Neben
der Druckmessung, kann das System weitere Sensoren umfassen, die
andere physikalische Größen, etwa die Reifentemperatur
oder auch die Radaufstandsfläche (auch unter dem Begriff „Latsch” bekannt)
messen und weiterverarbeiten.
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Obwohl
die Qualität solcher Reifendruckkontrollsysteme stetig
steigt, können fehlerhafte Messwerte oder ein Totalausfall
des Systems nie ganz ausgeschlossen werden. Falsche Messwerte können aber
ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen, wenn sie den Fahrer
in falscher Sicherheit wiegen oder auch wenn die Messwerte, etwa
in einer Fahrdynamikregelung, weiterverarbeitet werden und auf diese
Weise instabile Fahrzustände hervorrufen können.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun
darin, ein Verfahren und eine Überwachungseinheit anzugeben,
welche eine genauere Bestimmung des Reifendrucks zulässt
beziehungsweise eine erhöhte Ausfallsicherheit gegenüber
herkömmlichen Systemen aufweist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und/oder durch eine Überwachungseinheit mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 6 gelöst.
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Demgemäss
ist vorgesehen, in einem Verfahren zur Überwachung eines
Reifens eines Fahrzeuges folgende Schritte auszuführen:
- a) Erfassen eines ersten Messwertes der Umdrehungen
eines Reifens mit einem ersten Sensor;
- b) Erfassen eines zweiten Messwertes der Umdrehungen eines Reifens
oder eines zweiten Messwertes einer zweiten, anderen Messgröße eines
Reifens mit einem zweiten Sensor;
- c) Vergleichen des ersten Messwertes mit dem zweiten Messwert
oder Vergleichen des zweiten Messwertes mit einem aus dem ersten
Messwert abgeleiteten Wert der zweiten Messgröße
oder Vergleichen eines aus dem zweiten Messwert abgeleiteten Wertes
einer dritten Messgröße eines Reifens mit einem
aus dem ersten Messwert abgeleiteten Wert dieser dritten Messgröße;
- d) Erzeugen eines Fehlersignals, wenn die ermittelte Abweichung
größer ist als ein vorgebbarer Toleranzwert.
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Demgemäss
ist weiterhin vorgesehen, in einer Überwachungseinheit
zur Überwachung eines Reifens eines Fahrzeuges folgende
Mittel vorzusehen:
- a) Mittel zum Erfassen eines
ersten Messwertes der Umdrehungen eines Reifens mit einem ersten Sensor;
- b) Mittel zum Erfassen eines zweiten Messwertes der Umdrehungen
eines Reifens oder eines zweiten Messwertes einer zweiten, anderen
Messgröße eines Reifens mit einem zweiten Sensor;
- c) Mittel zum Vergleichen des ersten Messwertes mit dem zweiten
Messwert oder Vergleichen des zweiten Messwertes mit einem aus dem
ersten Messwert abgeleiteten Wert der zweiten Messgröße
oder Vergleichen eines aus dem zweiten Messwert abgeleiteten Wertes
einer dritten Messgröße eines Reifens mit einem
aus dem ersten Messwert abgeleiteten Wert dieser dritten Messgröße;
- d) Mittel zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn die ermittelte
Abweichung größer ist als ein vorgebbarer Toleranzwert.
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Die
Idee beruht auf der Grundlage, dass eine Änderung eines
Parameters eines Reifens, beispielsweise Druck, Temperatur, Drehzahl,
etc. auf verschiedene Arten gemessen werden kann, beziehungsweise
die Änderung eines Parameters auch eine Ände rung
eines anderen Parameters hervorruft. Beispielsweise verursacht ein
Absinken des Reifendrucks eine Vergrößerung der
Reifenaufstandsfläche, eine Verringerung der Radlast eine
Verkleinerung der Reifenaufstandsfläche und so weiter.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Messgröße in
zwei unterschiedlichen Meßsystem direkt messbar und damit
unmittelbar vergleichbar. Ein Beispiel wäre etwa der von
einem Reifen zurückgelegte Weg, die Drehzahl des Reifens,
und so weiter. In einer anderen Ausgestaltung sind die Messgrößen
in zumindest einem Meßsystem nicht direkt messbar. In vielen
Fällen kann aber auf eine gemeinsame Messgröße
rückgerechnet werden, was wieder einen Vergleich der zugeordneten
Messwerte zulässt. Auf diese Weise kann eine Reihe von
Sensorproblemen diagnostiziert werden, zum Beispiel Sensorausfall,
Sensordrift, erhöhtes Rauschen des Sensors und einzelne
Messausreißer. So können dem Fahrer beziehungsweise elektronischen
Systemen des Fahrzeuges genauere Messwerte zur Verfügung
gestellt werden, indem die Weitergabe offensichtlich falsche Messwerte
unterdrückt wird, oder ein Ausfall des Meßsystems
gemeldet wird. Durch an sich bekannte Systeme zur Lokalisierung
eines Reifens an einem Fahrzeug kann auch eine positionsabhängige
Warnung an den Fahrer ausgegeben werden, etwa „geringer
Reifendruck, links vorne”.
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An
dieser Stelle wird angemerkt, dass je nach Ermittlung der Abweichung
der Messwerte auch ein Unterschreiten eines vorgebbaren Toleranzwertes
ein Fehlersignal auslösen kann, etwa wenn zur Ermittlung
der Abweichung der größere vom kleineren Messwert
abgezogen wird. Eine Verarbeitung eines Absolutwertes einer Abweichung
ist deswegen von Vorteil.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau
mit den Figuren der Zeichnung.
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Vorteilhaft
ist es beispielsweise, wenn der erste Messwert mit Hilfe eines indirekten
Reifenkontrolldrucksystems und der zweite Messwert mit Hilfe eines
direkten Reifenkontrolldruck systems ermittelt wird. Eventuell vorhandene
erste und zweite Sensoren, wie sie etwa ohnehin für ABS-Systeme
(Antiblockiersysteme) und ESP-Systeme (Elektronisches Stabilitätsprogramm)
benötigt werden, sowie Reifendruckkontrollsysteme können
vorteilhaft für die Erfindung mitverwendet werden. Möglich
ist die Kontrolle des direkten Reifendruckkontrollsystems durch
das indirekte und umgekehrt.
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Günstig
ist es auch, wenn als zweite oder dritte Messgröße
eine oder mehrere aus der Gruppe: Reifendruck, Temperatur, Umlaufzeit,
Drehzahl, Radlast, Fläche der Radaufstandsfläche
oder Länge der Radaufstandsfläche vorgesehen ist.
Dies sind Parameter eines Reifens, die häufig überwacht
und für ein Fahrerwarnsystem herangezogen werden. Aus diesem
Grund ist es wichtig, dass diese Werte beziehungsweise zugeordnete
Warnungen zuverlässig sind.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn anstelle des direkten Vergleichs der Messwerte
ein Vergleich der ersten zeitlichen Ableitung der Messwerte und/oder ein
Vergleich der zweiten zeitlichen Ableitung der Messwerte und/oder
ein Vergleich der Änderungsrichtung der Messwerte und/oder
eine Korrelation der Messwerte über einen vorgebbaren Zeitraum
vorgesehen ist. Häufig ist es von Vorteil, nicht Messwerte direkt
zu vergleichen, da diese nur eine Momentaufnahme darstellen, sondern
einen zeitlichen Verlauf für die Beurteilung der Richtigkeit
der Messwerte heranzuziehen. Wenn beispielsweise zwei Meßsysteme
denselben Wert für einen Druck ermitteln, so können
beispielsweise unterschiedliche Gradienten dennoch einen Fehler
indizieren. Auch die Korrelation zweier Messwerte ist ein tauglicher
Indikator für die Feststellung eines Systemfehlers.
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Vorteilhaft
ist es auch, wenn im Schritt c) anstelle des Vergleichs eines ersten
Messwertes und eines zweiten Messwertes derselben Messgröße eine
Plausibilitätsprüfung eines ersten Messwertes und
eines zweiten Messwertes verschiedener Messgrößen
durchgeführt wird und im Schritt d) ein Fehlersignal erzeugt
wird, wenn die Plausibilitätsprüfung ein nicht
plausibles Ergebnis liefert. Wenn eine direkter Vergleich verschiedener
Messwerte derselben Messgröße nicht möglich
ist, jedoch ein gewisser Zusammenhang zwischen den verfügbaren
Messgrößen oder davon abgeleiteter Parameter besteht, kann
zumindest eine Abschätzung oder Plausibilitätsprüfung
durchgeführt werden. Beispiele für nicht plausible
Paare sind etwa sinkende Umlaufzeit bei steigender Drehzahl, Verkleinerung
der Radaufstandsfläche bei steigender Radlast, Verkleinerung der
Radaufstandsfläche bei sinkendem Reifendruck, Verringerung
des Einflusses einer Längsbeschleunigung auf einen im Reifen
montierten Beschleunigungssensor bei Beschleunigung des Fahrzeugs. Eine
Plausibilitätsprüfung kann auch dann durchgeführt
werden, wenn die ermittelten Messwerte eigentlich ein Rückrechnen
auf dieselbe Messgröße und einen direkten Vergleich
der Messwerte zulassen würden. Diese Variante der Erfindung
kann insbesondere dann verfolgt werden, wenn eine vereinfachte Reifenüberwachung
durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann anstelle
direkten Vergleichs des Reifendrucks lediglich eine Plausibilitätsprüfung
von Raddrehzahl und Reifendruck erfolgen. Beispielsweise ist eine
fallende Raddrehzahl (gegenüber der Drehzahl der übrigen
Rädern) bei fallendem Reifendruck unplausibel.
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Schließlich
ist es günstig, wenn die Vergleichsmittel und die Mittel
zum Erzeugen eines Fehlersignals in einem Halbleiterbaustein angeordnet sind
und die Empfangsmittel zumindest einen Eingang und/oder ein Funkempfangsmodul
desselben darstellen. Halbleiterbausteine sind klein, ausfallsicher
und leicht verfügbar. Deshalb ist es günstig,
die erfindungsgemäßen Funktionen in einem solchen Halbleiterbaustein,
etwa einem Mikroprozessor mit Speicher, ablaufen zu lassen. Aber
auch eine Integration des erfindungsgemäßen Verfahrens,
beziehungsweise der dazu nötigen Mittel, in eine ohnehin vorhandene
Bordelektronik ist möglich.
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Die
obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen
sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen
Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 ein
Fahrzeug mit erfindungsgemäßem System in Draufsicht
und Seitenansicht
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2 die
wichtigsten Komponenten einer Überwachungseinheit
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3 ein
Rad in Detailansicht
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente
und Merkmale – sofern nichts Anderes ausgeführt
ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
ein Fahrzeug 1 in Seitenansicht und Draufsicht. Das Fahrzeug 1 umfasst
4 Räder 2a..2d mit jeweils zugeordneten
ersten Sensoren 4a..4d und zweiten Sensoren 5a..5d und
eine Überwachungseinheit 3.
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2 zeigt
eine detaillierte Skizze der Überwachungseinheit 3.
Diese umfasst ein Eingangsmodul 6 zum Erfassen der Signale
S4a..S4d der ersten Sensoren 4a..4d und einen
Empfänger 7 zur Erfassung der über Funk übermittelten
Signale S5a..S5d der zweiten Sensoren 5a..5d.
Darüber hinaus umfasst das Meßsystem 3 einen
Mikrocontroller 8 und einen Speicher 9. Der Speicher 9 kann
unter anderem dazu vorgesehen sein, die für das erfindungsgemäße
Verfahren nötigen Daten sowie Abläufe zu speichern.
In aller Regel wird das Verfahren in Form eines Programms im Speicher 9 abgelegt
sein. Der Mikrocontroller 8 liest diesen aus und arbeitet
das Verfahren Schritt für Schritt ab. Die Überwachungseinheit 3 kann
auch Teil eines Bordcomputers (nicht dargestellt) sein, welcher
auch andere Steueraufgaben des Fahrzeuges 1 ausführt.
Gegebenenfalls sind die Teile des Überwachungsgerätes
dann nicht als physikalische sondern als funktionale Blöcke
zu sehen. Der Ein fachheit wird aber im folgenden angenommen, es
handle sich beim Überwachungseinheit 3 um ein
gesondertes Gerät.
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3 zeigt
das Rad 2a in Detaildarstellung. Das Rad 2a, welches
auf einer Fahrbahn 13 steht, umfasst eine Felge 10 einen
darauf montierten Reifen 11 und eine darauf montierte Strichscheibe 12. Durch
die Radlast verformt sich der Reifen 11 im Bereich der
Radaufstandfläche A (auch unter dem Begriff „Latsch” bekannt)
und nimmt dort die Form der Fahrbahn an, welche im gezeigten Beispiel
eben ist.
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In
einem ersten Schritt a) wird ein erster Messwert der Umdrehungen
eines Reifens 11 mit einem ersten Sensor 4a erfasst.
Der erste Sensor 4a ist dazu vorgesehen, die Umdrehungen
beziehungsweise die Winkelstellung des Rads 2a zu messen. Dies
erfolgt im gezeigten Beispiel in an sich bekannter Weise mit einer
Reflex- oder Gabellichtschranke sowie einer Strichscheibe 12.
Die Hell-/Dunkelunterschiede werden vom ersten Sensor 4a erkannt
und mit Hilfe einer nachgeschalteten Elektronik in eine Anzahl von
(Teil)Umdrehungen umgerechnet. An sich können aber auch
direkt die Zählimpulse der Lichtschranke als Umdrehungsäquivalent
weiterverarbeitet werden. Bei hoher Anzahl der auf der Strichscheibe 12 aufgebrachten
Hell-/Dunkelwechsel ist dabei eine hohe Winkelauflösung
möglich, bei geringer Anzahl nur eine geringe Winkelauflösung.
Im Fahrzeugbau werden häufig auch Zahn- oder Lochscheiben
eingesetzt, wobei wegen der Schmutzanfälligkeit anstelle
eines optischen Sensors auch ein Hallsensor eingesetzt werden kann,
sofern die Zahn- oder Lochscheibe aus Metall besteht. Prinzipiell
sind natürlich auch kapazitive und induktive Aufnehmer für
die Messung der Umdrehungen des Rads 2a denkbar.
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Die
Umdrehungen der Räder 2a..2d können mit
wenig Aufwand auch durch Auswertung der Raddrehzahlsignale, wie
sie zum Beispiel ohnehin für ABS-Systeme (Antiblockiersysteme)
und ESP-Systeme (Elektronisches Stabilitätsprogramm) benötigt werden,
bestimmt werden. Hierbei wird zu einem bestimmten Zeitpunkt, etwa
beim Einschalten der Zündung ein Seg ment (oder auch Zahn)
im Raddrehzahlsensor als Nullpunkt definiert. Bezogen auf diese Position
können dann die folgenden Umdrehungen basierend auf einer
Zählung der durchlaufenen Segmente (beziehungsweise Zähne)
berechnet werden.
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In
einem ersten Beispiel wird in einem zweiten Schritt b) ein zweiter
Messwert der Umdrehungen eines Reifens 11 mit Hilfe eines
zweiten Sensors 5a erfasst. Der zweite Sensor 5a dazu
vorgesehen, ebenfalls die Umdrehungen des Rades 2a zu messen,
allerdings in anderer Weise als der erste Sensor 4a.
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Dies
kann etwa mit einem fix am Reifen 11 angebrachten Beschleunigungssensor
vergleichsweise einfach ermittelt werden. Auf das Rad 2a wirken
zwar überlagerte Beschleunigungen wie zum Beispiel die
Zentrifugalbeschleunigung, Beschleunigungen des Fahrzeuges, sowie
die Erdbeschleunigung, da die Erdbeschleunigung aber immer zur Erdmitte
weist, ergeben sich Schwankungen im Absolutbetrag der auf den Beschleunigungssensor
wirkenden Beschleunigung. Zwischen zwei Maximalwerten oder zwei
Minimalwerten liegt eine Umdrehung des Rades. Längsbeschleunigungen
des Fahrzeuges 1 können etwa durch einen zusätzlichen,
fix im Fahrzeug 1 verbauten Beschleunigungssensor berücksichtigt
werden. Zwischenstellungen des Rades 2a, das heißt
Teile einer vollen Umdrehung, können etwa durch Interpolation
berücksichtigt werden.
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Eine
weitere Möglichkeit, die Umdrehungen des Rads 2a zu
ermitteln ist ein in der Lauffläche des Reifens 11 angebrachter
Piezosensor, welcher im Bereich der Radaufstandsfläche
A nicht gekrümmt, außerhalb der Radaufstandsfläche
A leicht gekrümmt und in einem Übergangsbereich
stark gekrümmt ist. Aus diesem Verformungsmuster kann auf die
Stellung des Rads 2a geschlossen werden. Da die Radaufstandsfläche
A unter anderem von der Radlast und dem Reifendruck abhängt,
ist die Auswertung der Mittelstellung in der Radaufstandsfläche A
vorteilhaft. Zwischen zwei Mittelstellung liegt wiederum eine volle
Umdrehung des Rads 2a.
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Vorteilhaft
kann die von einem Piezokristall in elektrische Energie umgewandelte
Verformungsenergie auch zur Energieversorgung des zweiten Sensors 5a herangezogen
werden. Gegebenfalls kann auf eine Batterie dann völlig
verzichtet werden. Es ist aber auch möglich eine vorhandene
Batterie zu stützen beziehungsweise einen Kondensator zu
laden, der die Energieversorgung über einen gewissen Zeitraum
sicherstellt. Wegen der wechselnden Polarität der von den
Piezos erzeugten Spannung ist zusätzlich ein Gleichrichter
vorzusehen.
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Selbstverständlich
ist die Auswertung der Radaufstandsfläche A nicht auf Piezo-Sensoren
limitiert, sondern ist auch auf andere Signalgeber anwendbar. Beispielsweise
werden an dieser Stelle Mikrokontakte, variabler Widerstände,
variable Kapazitäten, oder Stoßsensoren genannt.
Das Prinzip bleibt jedoch stets dasselbe, beim Eintritt und/oder
Austritt beziehungsweise beim Durchwandern der Radaufstandsfläche
A tritt eine Änderung des Ausgangssignals des Sensors 5a auf.
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Dies
ist bei Mikrokontakten unmittelbar einleuchtend. Hier wird ein einfacher
Schaltkontakt so in den Reifen 11 verbaut, dass er bei
Kontakt des betreffenden Teils der Lauffläche mit der Fahrbahn 13 öffnet
oder schließt, je nach Bauart des Kontakts.
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Beispiele
für kapazitive Sensoren oder Widerstandssensoren wären
etwa zwei durch ein Dielektrikum oder eine Widerstandsschicht voneinander getrennte
Elektroden. Bei Druckbeaufschlagung, d. h. bei Kontakt des betreffenden
Teils der Lauffläche mit der Fahrbahn 13 nähern
sich die Elektroden einander an und verändern Kapazität
und/oder Widerstand des Sensors. Dieser kann mit Hilfe einer angelegten
Gleich- oder Wechselspannung leicht abgegriffen werden.
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In
einem dritten Schritt c) wird nun der erste Messwert mit dem zweiten
Messwert verglichen. Dies ist durch Differenzbildung, Ermittlung
des Quotienten, einfachen kleiner/größer-Vergleich
und dergleichen möglich.
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In
einem vierten Schritt d) wird in Folge ein Fehlersignal erzeugt,
wenn die ermittelte Abweichung größer ist als
ein vorgebbarer Toleranzwert. Messwerte sind naturgemäß auch
dann Schwankungen unterworfen, wenn die zugrunde liegende Messgröße
gleich bleibt. Dies ist etwa durch Messtoleranzen der Sensoren sowie
sogenanntem „Jitter”, also zeitlichen Schwankungen
der Messung bedingt. Diese unvermeidbaren Abweichungen sollten nicht
zu einem Fehlersignal führen. Ab einer gewissen Abweichung
der Messwerte kann jedoch mit relativ hoher Sicherheit davon ausgegangen
werden, dass einer der beiden Sensoren 4a und 5a ein
falsches Messergebnis liefert. Ein passender Toleranzwert wäre
zum Beispiel empirisch zu ermitteln.
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In
einem zweiten Beispiel wird in einem zweiten Schritt b) ein zweiter
Messwert einer zweiten, von der Umdrehung eines Reifens 11 unterschiedlichen, Messgröße
eines Reifens 11 mit einem zweiten Sensor 5a ermittelt.
Konkret ist der zweite Sensor 5a als an sich bekannter
Drucksensor ausgebildet, welcher den Luftdruck im Inneren des Reifens 11 misst.
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In
einem dritten Schritt c) wird nun der zweite Messwert mit einem
aus dem ersten Messwert abgeleiteten Wert für die zweite
Messgröße verglichen. Der zweite Messwert kann
unmittelbar mit dem Drucksensor gemessen werden, während
aus dem ersten Messwert, der Umdrehung eines Rades erst ein Wert
für den Druck abgeleitet werden muss. Wenn der Druck in
einem Reifen 11 abfällt, dann hat dies eine Verkleinerung
des wirksamen Radius und somit eine Erhöhung der Drehzahl
des Rads im Vergleich zu den anderen Rädern des Fahrzeuges 1 zur Folge.
Aus der Größe der Drehzahländerung kann auf
den Reifendruck rückgerechnet werden. Es stehen also zwei
auf verschiedene Art ermittelte Messwerte ein und derselben Messgröße
zur Verfügung.
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In
einem vierten Schritt d) wird analog zum ersten Beispiel dann ein
Fehlersignal erzeugt, wenn die ermittelte Abweichung größer
ist als ein vorgebbarer Toleranzwert.
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In
einem dritten Beispiel wird in einem zweiten Schritt b) die Zeit
gemessen, die zum Durchwandern der Radaufstandsfläche A
benötigt wird. Dies kann auf einfache Weise mit den aus
dem ersten Beispiel bekannten Sensoren sowie einem Zeitgeber erfolgen.
Bei einem Beschleunigungssensor kann man sich dabei den Umstand
zu Nutze machen, dass innerhalb der Radaufstandsfläche
A keine Beschleunigung außer der Erdbeschleunigung wirkt.
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In
einem dritten Schritt c) wird nun ein aus dem zweiten Messwert abgeleiteter
Wert für eine dritte Messgröße eines
Reifens 11 mit einem aus dem ersten Messwert abgeleiteten
Wert für die dritte Messgröße verglichen.
Die dritte Messgröße soll dabei wieder der Reifendruck
sein. Zwar hat keiner der beiden Sensoren 4a und 5a den
Reifendruck direkt gemessen, dennoch ist ein Vergleich desselben möglich.
Im zweiten Beispiel wurde gezeigt, dass mittels Messung der Umdrehungen
auf den Reifendruck rückgerechnet werden kann. Dasselbe
ist mit Hilfe der Zeit möglich, die zum Durchwandern der
Reifenaufstandsfläche nötig ist, denn bei sinkendem
Reifendruck wird die Reifenaufstandsfläche verlängert. Bei
bekannter Drehzahl kann nun von der gemessenen Zeit leicht auf die
Länge der Reifenaufstandsfläche und von dieser
auf den Reifendruck rückgerechnet werden
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In
einem vierten Schritt d) wird analog zum ersten und zweiten Beispiel
dann ein Fehlersignal erzeugt, wenn die ermittelte Abweichung größer
ist als ein vorgebbarer Toleranzwert.
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In
einem vierten Beispiel wird in einem zweiten Schritt b) die Reifentemperatur
mit einem an sich bekannten Temperatursensor gemessen.
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In
einem dritten Schritt c) wird anstelle des Vergleichs eines ersten
Messwertes und eines zweiten Messwertes derselben Messgröße
eine Plausibilitätsprüfung eines ersten Messwertes
und eines zweiten Messwertes verschiedener Messgrößen durch geführt.
Aus der Umdrehung eines Reifens 11 auf dessen Temperatur
zu schließen ist nur sehr schwer möglich. Aus
diesem Grund wird hier eine vereinfachte Plausibilitätsprüfung
der Gradienten der Messwerte durchgeführt.
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Im
Schritt d) wird nun dann ein Fehlersignal erzeugt, wenn die Plausibilitätsprüfung
ein nicht plausibles Ergebnis liefert. Beispielsweise ist eine sinkende
Reifentemperatur, also ein negativer Gradient, bei Drehzahlerhöhung
des Rades, also einem positiven Gradienten, nicht plausibel, denn
eigentlich würde man einen Anstieg der Reifentemperatur
erwarten. Aus diesem Grund soll – vorteilhaft erst bei Überschreiten
einer vorgebbaren Toleranzschwelle – ein Warnsignal ausgegeben
werden.
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Neben
dem gezeigten Beispiel existieren noch eine Menge anderer exemplarischer
Beispiele für eine Plausibilitätsprüfung.
Im folgenden werden jeweils fehlerhafte Paare angegeben: sinkende
Umlaufzeit bei steigender Drehzahl, Verkleinerung der Radaufstandsfläche
bei steigender Radlast, Verkleinerung der Radaufstandsfläche
bei sinkendem Reifendruck, Verringerung des Einflusses einer Längsbeschleunigung
auf einen im Reifen montierten Beschleunigungssensor bei Senken
der Drehzahl des Reifens 11.
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Eine
Plausibilitätsprüfung kann auch dann durchgeführt
werden, wenn die ermittelten Messwerte eigentlich ein Rückrechnen
auf dieselbe Messgröße und einen direkten Vergleich
der Messwerte zulassen würden. Diese Variante der Erfindung
kann insbesondere dann verfolgt werden, wenn eine vereinfachte Reifenüberwachung
durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann anstelle
des im zweiten Beispiel gezeigten, direkten Vergleichs des Reifendrucks
lediglich eine Plausibilitätsprüfung von Raddrehzahl
und Reifendruck erfolgen. Beispielsweise ist eine fallende Raddrehzahl
bei fallendem Reifendruck unplausibel.
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In
einem fünften Beispiel ist für den ersten Sensor 4a nicht
wie in den vorhergehenden Beispielen eine Gabellichtschranke, eine
Reflexlichtschranke, ein Hallsensor, ein kapazitiver oder induktiver Aufnehmer
vorgesehen sondern ein Typ wie er in den vorhergehenden Beispielen
eigentlich für den zweiten Sensor 5a vorgesehen
war. Der erste Sensor 4a zur Messung der Umdrehungen eines
Rads kann im folgenden also beispielsweise ein Beschleunigungssensor,
ein Piezosensor, ein Mikroschalter, ein variabler Widerstand, eine
variable Kapazität, oder ein Stoßsensor sein,
welcher im oder am Reifen 11 montiert ist. In einem ersten
Schritt a) wird jedoch wiederum eine Umdrehung eines Rads 2a beziehungsweise
dessen Drehzahl gemessen.
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In
einem zweiten Schritt b) wird mit einem zweiten Sensor 5a,
welcher ebenfalls im oder am Reifen 11 montiert ist, wie
im zweiten Beispiel der Reifendruck ermittelt. Der zweite Sensor 5a ist
wieder als an sich bekannter Drucksensor ausgebildet. Der erste
Sensor 4a und der zweite Sensor 5a können
dabei natürlich in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut
sein, um deren Montage im oder am Reifen 11 zu erleichtern.
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Die
Schritte c) und d) erfolgen analog zum zweiten Beispiel. Im Prinzip
werden also jene Funktionen, die üblicherweise von einem
indirekten Reifendruckkontrollsystem ausgeführt werden,
nämlich die Überwachung eines Reifendrucks anhand
einer gemessenen Drehzahl, ebenfalls von einem direkten System,
also von im oder am Reifen angebrachten Sensoren, ausgeführt.
Zwar kann der Reifendruck wie erwähnt einfach mit einem
Drucksensor gemessen werden, jedoch kann der Messwert, der über
einen direkt im oder am Reifen angebrachten Umdrehungs- oder Drehzahlsensor
ermittelt wurde, zur Kontrolle des mit dem Drucksensor ermittelten
Wertes verwendet werden. Die Überprüfung anderer Messgrößen
ist natürlich analog zu den zuvor beschriebenen Beispielen
möglich.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in den gezeigten Beispielen
insbesondere die Schritte a) und b) nicht in der angegebenen Reihenfolge
abgearbeitet werden müssen beziehungsweise überhaupt
parallel abgearbeitet werden können. Des weiteren können
die Signale aller ersten Sensoren 4a..4d und zweiten
Sensoren 5a..5d in einem Messzyklus erfasst werden
oder aber auch hintereinander.
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Im
Zuge der stetigen Minituarisierung elektronischer und elektromechanischer
Bauteile wird auch darauf hingewiesen, dass elektromechanische Sensoren
natürlich auch in der an sich bekannten MEMS-Technologie
hergestellt werden können.
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Schließlich
wird auch deutlich gemacht, dass die Anordnung der Überwachungseinheit 3 im
Fahrzeug 1 nicht zwingend ist. Vielmehr kann die Überwachungseinheit 3 auch
direkt mit einem oder mehreren Sensoren in einem gemeinsamen Gehäuse
verbaut sein, welches am oder im Reifen angebracht ist. Schließlich
werden der Überwachungseinheit nicht zwingend die Signale
aller der in der 1 dargestellten Sensoren zugeführt.
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Denkbar
ist auch, dass der Überwachungseinheit bloß zwei
oder mehr Signale zugeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102007007672
A1 [0003]
- - DE 19632150 B4 [0004]