DE102009006705B4 - Method for detecting wear on a tread of at least one tire of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erkennen der Abnutzung an einer Lauffläche von mindestens einem Reifen (12; 14; 16; 18) eines Fahrzeugs (10) mit den Schritten:- Ermitteln eines Beladungszustands des Fahrzeugs (10),- Ermitteln einer Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit des ermittelten Beladungszustands des Fahrzeugs (10) und- Ermitteln einer Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit der ermittelten Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18), gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:- Ermitteln eines Höhenprofils einer mit dem Fahrzeug (10) zurückgelegten Strecke,- Ermitteln einer Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit des ermittelten HöhenprofilsundErmitteln einer Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit der ermittelten Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18).Method for detecting wear on a tread of at least one tire (12; 14; 16; 18) of a vehicle (10) with the steps: - determining a load condition of the vehicle (10), - determining a change in the load on the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined loading condition of the vehicle (10) and determining a change in the wear on the tread of the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined change in the load on the at least one tire (12; 14; 16; 18), characterized by the further steps: - determining a height profile of a route covered by the vehicle (10), - determining a change in the load on the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined height profile and determining a change in the wear on the tread of the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined change in the load on the at least one tires (12; 14; 16; 18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen der Abnutzung an einer Lauffläche von mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for detecting wear on a tread of at least one tire of a vehicle according to the preamble of claim 1.

Zur Fortbewegung und zum Transport von Gütern und Personen gibt es verschiedene Arten von Fahrzeugen: Wasserfahrzeuge, Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Raumfahrzeuge und Kombinationen untereinander. Insbesondere die Landfahrzeuge, wie z. B. Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und auch Anhänger, ebenso die Fahrwerke von Luftfahrzeugen weisen Räder auf. Das einzelne Rad umfasst in der Regel eine Felge und einen darauf angebrachten, meist mit Druckluft gefüllten Reifen. Die Räder werden zum Drehen angeregt und/oder gebremst, sodass die Fahrzeuge auf den Rädern über einen entsprechenden Untergrund bzw. eine Fahrbahn rollen und/oder gebremst werden. Die Fläche des Reifens, die über den Fahrzeuguntergrund rollt, wird als Lauffläche bezeichnet. Es gibt Reifen, die an der Lauffläche ein speziell ausgestaltetes Profil aufweisen. Allgemeiner kann man von einer Verschleißschicht an der Lauffläche sprechen. Der Verschleiß, der vorliegend als Abnutzung bezeichnet wird, entsteht durch die beim Rollen auftretende Reibung auf dem Fahrzeuguntergrund. Dies bedeutet insbesondere, dass die Profiltiefe während des Fahrbetriebes kontinuierlich abnimmt. Diese Abnahme ist solange zulässig, bis ein kritischer Wert erreicht ist, bei dem die Fahrsicherheit erheblich beeinträchtigt ist.There are different types of vehicles for moving and transporting goods and people: watercraft, land vehicles, aircraft, spacecraft and combinations of each other. In particular, the land vehicles such. B. cars, trucks and trailers, as well as the landing gear of aircraft have wheels. The individual wheel usually includes a rim and a tire attached to it, usually filled with compressed air. The wheels are excited to turn and/or braked, so that the vehicles roll on the wheels over a corresponding surface or roadway and/or are braked. The area of the tire that rolls over the vehicle's surface is called the tread. There are tires that have a specially designed profile on the tread. More generally, one can speak of a wear layer on the tread. The wear, which is referred to here as wear and tear, is caused by the friction on the vehicle substrate that occurs when rolling. In particular, this means that the tread depth continuously decreases while driving. This acceptance is permitted until a critical value is reached at which driving safety is significantly impaired.

Die Profiltiefe kann mechanisch gemessen werden, was aber aufgrund der Abmessungen von Profiltiefen von nur wenigen Millimetern hohe Genauigkeit und bei fortgeschrittener Abnutzung kurze Messintervalle erforderlich macht. Dies ist arbeits- bzw. personalintensiv. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Messung schlicht vergessen wird. Ebenso gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Profiltiefe automatisch zu erkennen, welche jedoch zusätzliche Sensoren und Einbauteile erforderlich machen. Wenn keine zusätzlichen Sensoren eingebaut sein sollen, kann man einfach von einer durchschnittlichen Abnutzung pro 1.000 km ausgehen. Eine solche (geschätzte) Abnutzung wird nachfolgend als Grundabnutzung bezeichnet. The tread depth can be measured mechanically, but due to the dimensions of tread depths of only a few millimeters, this requires high accuracy and short measuring intervals in the case of advanced wear. This is labour- and personnel-intensive. There is also a risk that the measurement will simply be forgotten. There are also various ways of automatically detecting the tread depth, which, however, require additional sensors and built-in parts. If no additional sensors are to be installed, one can simply assume average wear per 1,000 km. Such (estimated) wear and tear is referred to below as basic wear.

Beispielsweise aus DE 60 2004 010 398 T2 oder aus DE 10 2005 052 476 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, wonach die Abnutzung der Reifen eines Fahrzeugs anhand der vom jeweiligen Reifen zu übertragenden Kräfte, vorzugsweise in den drei Richtungen eines kartesischen Koordinatensystems, nämlich in Längsrichtung des Fahrzeugs sowie in dessen Hochachsrichtung und in dessen Querrichtung, geschätzt wird.For example off DE 60 2004 010 398 T2 or off DE 10 2005 052 476 A1 a method according to the preamble of claim 1 is known, according to which the wear of the tires of a vehicle is determined on the basis of the forces to be transmitted by the respective tire, preferably in the three directions of a Cartesian coordinate system, namely in the longitudinal direction of the vehicle and in its vertical axis direction and in its transverse direction, is appreciated.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches bekanntes Verfahren, welches insbesondere (auch= den Beladungszustand des Fahrzeugs - und damit die Kraftübertragung in Fahrzeug-Hochachsrichtung berücksichtigt, in der Genauigkeit weiter zu steigern.The present invention is based on the object of further increasing the accuracy of such a known method, which in particular (also=the loading condition of the vehicle - and thus the power transmission in the vertical axis direction of the vehicle) is taken into account.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved with a method according to claim 1 . Advantageous developments of the solution according to the invention are the subject matter of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren geschaffen zum Erkennen der Abnutzung an einer Lauffläche von mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs ausgehend von den Schritten des Ermittelns eines Beladungszustands des Fahrzeugs, des Ermittelns einer Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens in Abhängigkeit des ermittelten Beladungszustands des Fahrzeugs und des Ermittelns einer Änderung der Abnutzung an einer Lauffläche des mindestens einen Reifens in Abhängigkeit der ermittelten Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens. Ergänzend kommt nun ein Ermitteln eines Höhenprofils einer mit dem Fahrzeug zurückgelegten Strecke sowie ein Ermitteln einer Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens in Abhängigkeit des ermittelten Höhenprofils und ein Ermitteln einer Änderung der Abnutzung an einer Lauffläche des mindestens einen Reifens in Abhängigkeit der ermittelten Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens hinzu.According to the invention, a method is created for detecting the wear on a tread of at least one tire of a vehicle based on the steps of determining a loading condition of the vehicle, determining a change in the load on the at least one tire as a function of the determined loading condition of the vehicle and determining a Change in the wear on a tread of the at least one tire as a function of the determined change in the load on the at least one tire. In addition, a height profile of a route covered by the vehicle is now determined and a change in the load on the at least one tire is determined as a function of the height profile determined, and a change in the wear on a tread of the at least one tire is determined as a function of the determined change in the load of the at least one tire.

Die Belastung und damit die Abnutzung des mindestens einen Reifens sind wesentlich abhängig vom Bremsen und Beschleunigen während der Fahrt. Je mehr und je größer die zurückgelegten Höhenunterschiede sind, desto stärker wirkt sich das Bremsen und Beschleunigen des Fahrzeuges aus. Das Gewicht des Fahrzeuges wird dann relevanter, da es als träge Masse wirkt und zu einer zusätzlichen Belastung des mindestens einen Reifens führt. Das Ermitteln des Höhenprofils in dem erfindungsgemäßen Verfahren liefert hier sehr einfach Daten, die diesen Sachverhalt berücksichtigen.The load and thus the wear of the at least one tire are essentially dependent on braking and acceleration while driving. The more and the larger the differences in altitude covered, the greater the effect of braking and accelerating the vehicle. The weight of the vehicle then becomes more relevant since it acts as an inertial mass and leads to an additional load on the at least one tire. The determination of the height profile in the method according to the invention provides very simple data that take this fact into account.

Als Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die zurückgelegte Strecke und/oder das Höhenprofil durch Nutzen eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems (insbesondere GPS (= Global Positioning System, deutsch: Globales Positionsbestimmungssystem)) erfasst und verwertet wird. Das Höhenprofil könnte andernfalls aufwändiger durch Einbau eines zusätzlichen Sensors ermittelt werden und die zurückgelegte Strecke durch Verwerten der Daten des Kilometerzählers. Einfacher ist es jedoch, erfindungsgemäß das in der Navigation genutzte Kartenmaterial beim Verwenden der Daten des satellitengestützten Positionsbestimmungssystems mit einzubeziehen. Dies hat den großen Vorteil, dass hier gleichzeitig die zurückgelegte Strecke und das Höhenprofil ermittelt werden können. Weiterhin ist dieser Messwert räderunabhängig.As a further development of the proposed method, it can be provided that the route covered and/or the elevation profile is recorded and evaluated using a satellite-supported position determination system (in particular GPS (= Global Positioning System)). Otherwise, the height profile could be determined more laboriously by installing an additional sensor and the distance traveled by evaluating the data from the odometer. However, it is simpler, according to the invention, to use the map material used in navigation to include the data of the satellite-based positioning system. This has the great advantage that the distance covered and the elevation profile can be determined at the same time. Furthermore, this measured value is wheel-independent.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein Verfahren geschaffen, bei dem beim Ermitteln der Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens eine Temperatur des mindestens einen Reifens erfasst und verwertet wird. Durch eine Erwärmung des Reifens während der Fahrt erhöht sich der Luftdruck, folglich nimmt auch der Durchmesser zu, die Aufstandsfläche bzw. die Lauffläche des Reifens nimmt ab, die Abnutzung sinkt. So hat die Temperatur einen Einfluss auf die Abnutzung des Reifens. Sofern die Temperatur nicht als Messwert zur Berücksichtigung verfügbar ist, kann eine alleinige Messung idealerweise z. B. zu Beginn der ersten Fahrt nach einer längeren Standzeit (z. B. über Nacht) erfolgen.According to a further advantageous development, a method is created in which a temperature of the at least one tire is recorded and evaluated when determining the change in wear on the tread of the at least one tire. If the tire heats up while driving, the air pressure increases, consequently the diameter also increases, the contact area or the tread of the tire decreases, and wear and tear decreases. The temperature has an influence on the wear of the tyre. If the temperature is not available as a measured value to be taken into account, a sole measurement can ideally be used, e.g. B. at the beginning of the first trip after a longer period (z. B. overnight).

Nun wird noch näher auf den Einfluss des Beladungszustands des Fahrzeuges auf die Belastung des Reifens und damit auf die Abnutzung an der Lauffläche des Reifens, wenn das Fahrzeug fährt, eingegangen. Durch einen veränderten Beladungszustand verändert sich die Aufstandsfläche des Reifens und der Radius des Rades, gemessen bis zur Aufstandsfläche. Die Änderung hat folgende Auswirkung: Nimmt die Beladung im Vergleich zu einem festgelegten Grundwert zu, wird die Aufstandsfläche größer und der Radius kleiner. Dadurch steigt die Anzahl der Umdrehungen des Reifens. Dies führt zu einem höheren Verschleiß. Nimmt die Beladung ab, wird die Aufstandsfläche kleiner und der Radius größer. Die Anzahl der Umdrehungen des Reifens nimmt ab. Dies führt zu einem geringeren Verschleiß. Diese Wechselwirkung ist mathematisch abbildbar, wodurch eine genauere Ermittlung bzw. präzisere Erkennung eines Grenzwerts für den Reifenverschleiß möglich wird. Die oben genannte (nur geschätzte) Grundabnutzung wird so durch eine beladungsabhängige Abnutzung präzisiert.The influence of the loading condition of the vehicle on the load on the tire and thus on the wear on the tread of the tire when the vehicle is driving will now be discussed in more detail. A changed load condition changes the contact area of the tire and the radius of the wheel, measured up to the contact area. The change has the following effect: If the load increases compared to a specified base value, the contact patch increases and the radius decreases. This increases the number of revolutions of the tire. This leads to higher wear. If the load decreases, the contact area becomes smaller and the radius larger. The number of revolutions of the tire decreases. This leads to less wear. This interaction can be mapped mathematically, making it possible to determine or identify a limit value for tire wear more precisely. The above-mentioned (only estimated) basic wear is thus specified by a load-dependent wear.

Dabei kann das Ermitteln des Beladungszustands des Fahrzeugs durch ein Verwerten von Sensorwerten einer Niveauregulierung erfolgen. Dies bedeutet, dass kein neuer bzw. zusätzlicher Sensor zur Ermittlung des Beladungszustands eingebaut werden muss, denn in vielen Fahrzeuge ist bereits eine Niveauregulierung mit entsprechenden Sensoren zur Beladungszustandserkennung vorhanden. So können durch diese einfache Lösung erhebliche Kosten gespart werden.In this case, the loading state of the vehicle can be determined by evaluating sensor values of a level control system. This means that no new or additional sensor has to be installed to determine the load status, because many vehicles already have a level control system with appropriate sensors for detecting the load status. This simple solution can save considerable costs.

Beispielswiese kann das Ermitteln des Beladungszustands des Fahrzeugs durch ein Verwerten von Sensorwerten eines Höhenstandsmessers einer Leuchtweitenregulierung des Fahrzeugs erfolgen. Auch hier muss kein neuer bzw. zusätzlicher Sensor zur Ermittlung des Beladungszustands eingebaut werden, da der Höhenstandsmesser der Leuchtweitenregulierung bereits in vielen Fahrzeugen vorhanden ist. Erhebliche Kosten können so auch durch diese einfache Lösung gespart werden.For example, the loading status of the vehicle can be determined by evaluating sensor values of an altitude sensor of a headlamp leveling system of the vehicle. Here, too, no new or additional sensor has to be installed to determine the load status, since the level indicator for the headlight range control is already present in many vehicles. Significant costs can also be saved with this simple solution.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Verfahren geschaffen, bei dem aus den Sensorwerten ein Korrekturfaktor k ermittelt wird zum Berechnen einer verbleibenden Profiltiefe - nur beispielhaft noch ohne Berücksichtigung eines Höhenprofils einer zurückgelegten Strecke - mit der nachfolgenden Formel: p = p 0 ( x 0 2 π ω 0 360 ° k x 2 π ω 360 ° ) 1000

Figure DE102009006705B4_0001
wobei:

p =
Endwert der Profiltiefe (= verbleibende Profiltiefe) des mindestens einen Reifens,
p0 =
Anfangswert der Profiltiefe des mindestens einen Reifens bei Initialisierung,
x0 =
Anfangswert der Strecke des Fahrzeugs bei Initialisierung,
ω0 =
Anfangswert des aufsummierten Winkels des mindestens einen Reifens bei Initialisierung,
k =
Korrekturfaktor bzgl. Beladungszustand, k = 1 bei Initialisierung des Systems, k > 1 bei Zuladung, k < 1 bei Gewichtsreduktion,
x =
Endwert der zurückgelegten Strecke des Fahrzeugs, und
ω =
Endwert des aufsummierten Winkels des mindestens einen Reifens.
According to an advantageous development, a method is created in which a correction factor k is determined from the sensor values for calculating a remaining profile depth—only by way of example without considering a height profile of a route covered—using the following formula: p = p 0 ( x 0 2 π ω 0 360 ° k x 2 π ω 360 ° ) 1000
Figure DE102009006705B4_0001
whereby:
p =
Final value of the tread depth (= remaining tread depth) of at least one tire,
p0 =
Initial value of the tread depth of at least one tire during initialization,
x0 =
initial value of the distance of the vehicle at initialization,
ω0 =
initial value of the total angle of the at least one tire upon initialization,
k =
Correction factor for load status, k = 1 when initializing the system, k > 1 for additional load, k < 1 for weight reduction,
x =
Final value of the distance traveled by the vehicle, and
ω =
Final value of the accumulated angle of the at least one tire.

Mit dieser Formel wird die Profiltiefe p berechnet, die verbleibt, wenn eine Strecke x zurückgelegt wird. Der Beladungszustand des Fahrzeugs wird hier durch den Korrekturfaktor k berücksichtigt. Bei Initialisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird k = 1 gesetzt (= Initialwert).This formula is used to calculate the tread depth p that remains when a distance x is covered. The loading condition of the vehicle is taken into account here by the correction factor k. When the method according to the invention is initialized, k=1 is set (=initial value).

Durch Zuladen des Fahrzeuges erhöht sich der Druck auf den mindestens einen Reifen, d.h. die Kompression des Reifens nimmt verglichen mit dem Initialwert zu. Dadurch nimmt der Radius des Reifens allein durch die Kompressionserhöhung durch Zuladen ab, der aufsummierte Winkel nimmt zu. Die Abnahme des Radius durch Kompressionserhöhung ist jedoch stärker als die daraus resultierende Erhöhung der Abnutzung des Reifens. Um dies zu kompensieren, wird ein Korrekturfaktor k eingeführt, der bei Zuladen einen Wert größer als 1 haben muss.Loading the vehicle increases the pressure on the at least one tire, ie the compression of the tire increases compared to the initial value. As a result, the radius of the tire decreases solely due to the increase in compression due to loading, the total angle increases. The decrease in radius by increasing compression however, is greater than the resulting increase in tire wear. To compensate for this, a correction factor k is introduced, which must have a value greater than 1 when loading.

Im Gegensatz dazu erniedrigt sich durch Entladen des Fahrzeugs der Druck auf den mindestens einen Reifen, d.h. die Kompression des Reifens nimmt verglichen mit dem Initialwert ab. Dadurch nimmt der Radius des Reifens allein durch die Kompressionserniedrigung durch Entladen zu, der aufsummierte Winkel nimmt ab. Die Zunahme des Radius durch Kompressionserniedrigung ist jedoch stärker als die daraus resultierende Erniedrigung der Abnutzung des Reifens. Um dies zu kompensieren, wird der Korrekturfaktor k verwendet, der bei Entladen einen Wert kleiner als 1 haben muss. Zusammengefasst ergibt sich beim Zuladen bzw. bei einer Gewichtserhöhung für k ein Wert größer als 1 (k > 1) und beim Entladen bzw. bei einer Gewichtsreduktion ein Wert kleiner als 1 (k < 1). Ohne Berücksichtigen des Korrekturfaktors k müsste man sicherstellen, dass bei allen Messungen immer der gleiche Beladungszustand des Fahrzeuges vorliegt. Dies wäre mit zusätzlichem Aufwand verbunden und in der Realität oft nicht durchführbar.In contrast, when the vehicle is unloaded, the pressure on the at least one tire decreases, i.e. the compression of the tire decreases compared to the initial value. As a result, the radius of the tire increases solely due to the compression reduction due to unloading, the added angle decreases. However, the increase in radius from compression reduction is greater than the resulting reduction in tire wear. To compensate for this, the correction factor k is used, which must have a value less than 1 when discharging. In summary, k is greater than 1 (k>1) when loading or increasing the weight, and less than 1 (k<1) when unloading or reducing the weight. Without taking into account the correction factor k, one would have to ensure that the vehicle's loading condition was always the same for all measurements. This would involve additional effort and is often not feasible in reality.

Im übrigen kann beim Ermitteln der Änderung der Abnutzung des mindestens einen Reifens ein aufsummierter Winkel des mindestens einen Reifens erfasst und ausgewertet werden. Der aufsummierte Winkel wird abgeleitet von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder durch Messdaten von Raddrehzahlsensoren.Furthermore, when determining the change in the wear of the at least one tire, a total angle of the at least one tire can be recorded and evaluated. The accumulated angle is derived from the speed of the vehicle and/or from measurement data from wheel speed sensors.

Ferner kann bei der Montage eines Rades an das Fahrzeug eine initiale Profiltiefe des mindestens einen Reifens festgestellt und als Anfangswert für den Schritt des Ermittelns einer Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens verwendet werden. So kann die jeweils initiale Profiltiefe eines jeden Reifens individuell berücksichtigt werden.Furthermore, when a wheel is mounted on the vehicle, an initial tread depth of the at least one tire can be determined and used as an initial value for the step of determining a change in wear on the tread of the at least one tire. In this way, the initial tread depth of each tire can be taken into account individually.

Auch kann ein Grenzwert bzw. Schwellenwert für eine minimal zulässige Profiltiefe definiert und hinterlegt sein. Ein Erreichen des Grenzwerts wird beim Ermitteln der Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens geprüft. Bei Annäherung an den Grenzwert und/oder bei Erreichen des Grenzwerts kann durch eine Benachrichtigungseinrichtung ein Signal ausgelöst werden. Dieses Benachrichtigungssignal kann beispielsweise im Fahrzeuginneren durch eine Leuchtdiode den Fahrer benachrichtigen. Dies erhöht die Fahrsicherheit und optimiert die Ausnutzung des mindestens einen Reifens, indem gezielt und rechtzeitig ein Wechsel gesteuert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn eine insbesondere telematische Benachrichtigung direkt an eine das Fahrzeug betreuende Stelle erfolgt. Diese Stelle ist besonders vorteilhaft eine zugeordnete Service-Werkstatt. Durch die Information über den Erneuerungsbedarf der Reifen, können die Mitarbeiter der Werkstatt gleich entsprechend reagieren, z. B. den Fahrzeughalter informieren, entsprechende Reifen bestellen und beim nächsten Werkstatttermin montieren. Besonders vorteilhaft ist dies vor allem bei großen Fuhrparks, wie z. B. bei städtischen oder gemeindlichen Fuhrparks, bei Omnibusunternehmen oder bei Fahrzeugvermietern. Da keine laufende manuelle Kontrolle aller Fahrzeuge mehr stattfinden muss, bringt diese Vorgehensweise eine wesentliche Arbeitserleichterung und Kostenersparnis. Nicht zu vergessen ist hier auch der Sicherheitsaspekt.A limit value or threshold value for a minimum permissible profile depth can also be defined and stored. Reaching the limit value is checked when determining the change in wear on the tread of the at least one tire. When the limit value is approached and/or when the limit value is reached, a signal can be triggered by a notification device. This notification signal can, for example, notify the driver inside the vehicle by means of a light-emitting diode. This increases driving safety and optimizes the utilization of the at least one tire by allowing a change to be controlled in a targeted and timely manner. It is also particularly advantageous if a notification, in particular by telematics, is sent directly to a location that looks after the vehicle. This location is particularly advantageous for an associated service workshop. With the information about the need to replace the tires, the workshop employees can react accordingly, e.g. B. Inform the vehicle owner, order the appropriate tires and mount them at the next workshop appointment. This is particularly advantageous for large fleets, e.g. B. at municipal or municipal vehicle fleets, at bus companies or at vehicle rental companies. Since there is no longer any need for ongoing manual checks of all vehicles, this approach makes work much easier and saves costs. The safety aspect should not be forgotten either.

Mit anderen Worten unterliegen Fahrzeuge beim Betrieb allgemein einem nutzungsbedingten Verschleiß. Besonders betroffen sind hiervon bewegte Teile und deren Betriebsstoffe, wie Bremsen, Öl, usw. Einzelne Komponenten unterliegen heute schon einer Verschleißüberwachung, die bei Erreichen bestimmter definierter Grenzwerte, wie Abnutzung, Alterung, usw. durch einen geeigneten Mechanismus auf den daraus resultierenden Servicebedarf hinweist.In other words, vehicles are generally subject to wear and tear during operation. Moving parts and their operating materials, such as brakes, oil, etc. are particularly affected by this. Individual components are already subject to wear monitoring, which uses a suitable mechanism to indicate the resulting need for service when certain defined limit values, such as wear, aging, etc. are reached.

Speziell für die Erfassung des Abnutzungszustandes von Reifen bzw. dem Ermitteln der Abnutzung an der Lauffläche von mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs gibt es derzeit keinen automatisierten und in das Fahrzeug integrierten Mechanismus, der auf die Restprofiltiefe und die damit verbundene mögliche Restlaufleistung des Reifens bis zum Erreichen einer (gesetzlichen) Verschleißgrenze bzw. eines Schwellenwertes der minimal zulässigen Profiltiefe schließen lässt. Nur bei einer solchen automatisierten Erfassung wäre es möglich, Reifen bzw. mindestens einen Reifen in eine Verschleißerkennung einzubeziehen und an eine geeignete Stelle zur Behebung zu melden. Diese Stelle kann im Fahrzeug oder aber auch eine das Fahrzeug betreuende Stelle, vorzugsweise eine Werkstatt, sein.There is currently no automated mechanism integrated into the vehicle for detecting the state of wear of tires or determining the wear on the tread of at least one tire of a vehicle that would count on the remaining tread depth and the associated possible remaining mileage of the tire until it is reached a (legal) wear limit or a threshold value of the minimum permissible tread depth. Only with such an automated detection would it be possible to include tires or at least one tire in a wear detection and report it to a suitable place for correction. This location can be in the vehicle or else a location that looks after the vehicle, preferably a workshop.

Durch ein System, das auf vorhandene bzw. laufend verfügbare Daten wie GPS Position, Geschwindigkeit, Luftdruck der Reifen, Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls eine einmalig bei Montage der Räder hinterlegte initiale Profiltiefe zurückgreift, kann laufend oder in regelmäßigen Zyklen die verbleibende Profiltiefe ermittelt werden. Beim Erreichen von definierten und hinterlegten Schwellenwerten erfolgt vorzugsweise über eine telematische Verbindung eine Benachrichtigung an eine zuständige Stelle, um diese über den anstehenden Wechselbedarf der Reifen zu informieren.With a system that uses existing or continuously available data such as GPS position, speed, tire air pressure, wheel speed sensors and, if necessary, an initial tread depth that was stored once when the wheels were mounted, the remaining tread depth can be determined continuously or in regular cycles. When defined and stored threshold values are reached, a notification is sent to a responsible location, preferably via a telematic connection, in order to inform them of the upcoming need to change the tires.

Erfindungsgemäß werden berücksichtigt bzw. können berücksichtigt werden:

  • - Durch eine Erwärmung des Reifens während der Fahrt erhöht sich der Luftdruck. Folglich nimmt auch der Durchmesser zu, die Aufstandsfläche des Reifens nimmt ab. Sofern die Temperatur nicht als Messwert zur Berücksichtigung verfügbar ist, erfolgt die Messung idealerweise z. B. zu Beginn der ersten Fahrt nach einer längeren Standzeit, vorzugsweise über Nacht.
  • - Durch einen veränderten Beladungszustand verändern sich die Aufstandsfläche und der Radius des Reifens. Dieser Umstand fließt durch einen Korrekturfaktor k in die Berechnung ein. Der Korrekturfaktor wird durch Verwerten von Sensorwerten, die zur Bestimmung des Beladungszustandes dienen können, vorzugsweise von Niveauregulierung und/oder Höhenstandsmesser für Leuchtweitenregulierung, ermittelt. Bei Initialisierung des Systems wird k = 1 gesetzt. Bei Zuladung ergibt sich ein Wert k > 1, bei Gewichtsreduktion k < 1.
  • - Wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung hat die Genauigkeit der zur Ermittlung der Profiltiefe genutzten Strecke. Einen räderunabhängigen Messwert erhält man durch Nutzung von GPS, optimiert durch Einbeziehen des in der Navigation genutzten Kartenmaterials. Bei einer Messung der Streckenlänge ist das Höhenprofil zu berücksichtigen.
According to the invention, the following are or can be taken into account:
  • - If the tire heats up while driving, the air pressure increases. As a result, the diameter also increases and the contact area of the tire decreases. If the temperature is not available as a measured value to be taken into account, the measurement should ideally be carried out, e.g. B. at the beginning of the first trip after a longer period of rest, preferably overnight.
  • - The contact area and the radius of the tire change when the load is changed. This circumstance is included in the calculation through a correction factor k. The correction factor is determined by evaluating sensor values that can be used to determine the load status, preferably from level control and/or height gauge for headlight range control. When the system is initialized, k=1 is set. A value of k > 1 results when the vehicle is loaded, and k < 1 when the weight is reduced.
  • - The accuracy of the route used to determine the tread depth has a significant influence on the accuracy of the measurement. A wheel-independent measured value is obtained by using GPS, optimized by including the map material used in navigation. When measuring the route length, the elevation profile must be taken into account.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen

  • - in der optimalen Ausnutzung der Reifen, indem gezielt und rechtzeitig ein Wechsel gesteuert werden kann,
  • - in der Erhöhung der Fahrsicherheit durch Warnen bzw. Erinnern von Fahrer und einer Fahrzeug betreuenden Stelle,
  • - darin, dass keine zusätzlichen Hardwarekosten für die Umsetzung im Fahrzeug erforderlich sind, und
  • - in der Erfassung von Reifen als Verschleißteil und Information eines Händlers über den Erneuerungsbedarf, dadurch in der erhöhten Kundenbindung und Sicherung des Service- und Teileumsatzes.
The advantages of the solution according to the invention are
  • - in the optimal utilization of the tires, in that a change can be controlled in a targeted and timely manner,
  • - in increasing driving safety by warning or reminding the driver and a vehicle-supervising body,
  • - in that no additional hardware costs are required for implementation in the vehicle, and
  • - in recording tires as wearing parts and informing a dealer about the need for replacement, thereby increasing customer loyalty and securing service and parts sales.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Fahrzeugvehicle
1212
Reifentires
1414
Reifentires
1616
Reifentires
1818
Reifentires
2020
Fahrzeuguntergrundvehicle underground
2222
Fahrtrichtungdriving direction

Claims (5)

Verfahren zum Erkennen der Abnutzung an einer Lauffläche von mindestens einem Reifen (12; 14; 16; 18) eines Fahrzeugs (10) mit den Schritten: - Ermitteln eines Beladungszustands des Fahrzeugs (10), - Ermitteln einer Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit des ermittelten Beladungszustands des Fahrzeugs (10) und - Ermitteln einer Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit der ermittelten Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18), gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: - Ermitteln eines Höhenprofils einer mit dem Fahrzeug (10) zurückgelegten Strecke, - Ermitteln einer Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit des ermittelten Höhenprofils und Ermitteln einer Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) in Abhängigkeit der ermittelten Änderung der Belastung des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18).Method for detecting the wear on a tread of at least one tire (12; 14; 16; 18) of a vehicle (10) with the steps: - determining a load condition of the vehicle (10), - determining a change in the load on the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined loading condition of the vehicle (10) and - determining a change in the wear on the tread of the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined change in the load on the at least one tire (12; 14; 16; 18), characterized by the further steps: - determining a height profile of a distance covered by the vehicle (10), - determining a change in the load on the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined height profile and determining a change in the wear on the tread of the at least one tire (12; 14; 16; 18) depending on the determined change in the load on the at least a tire (12; 14; 16; 18). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zurückgelegte Strecke und das Höhenprofil durch Nutzen eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems erfasst und verwertet wird.procedure after claim 1 , The distance traveled and the elevation profile being recorded and evaluated by using a satellite-supported positioning system. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Ermitteln der Änderung der Abnutzung an der Lauffläche des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) eine Temperatur des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) erfasst und verwertet wird.procedure after claim 1 or 2 , wherein when determining the change in wear on the tread of the at least one tire (12; 14; 16; 18) a temperature of the at least one tire (12; 14; 16; 18) is detected and evaluated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Ermitteln des Beladungszustands des Fahrzeugs (10) ein Verwerten von Sensorwerten einer Niveauregulierung und/oder eines Höhenstandsmessers einer Leuchtweitenregulierung des Fahrzeugs (10) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein when determining the loading condition of the vehicle (10) there is an evaluation of sensor values of a level control and/or a level indicator of a headlight range control of the vehicle (10). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Sensorwerten ein Korrekturfaktor k ermittelt wird, der geeignet ist zum Berechnen einer verbleibenden Profiltiefe, ohne Berücksichtigung eines Höhenprofils einer zurückgelegten Strecke, mit der nachfolgenden Formel: p = p 0 ( x 0 2 π ω 0 360 ° k x 2 π ω 360 ° ) 1000
Figure DE102009006705B4_0002
wobei: p = Endwert der Profiltiefe (= verbleibende Profiltiefe) des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18), p0 = Anfangswert der Profiltiefe des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) bei Initialisierung, x0 = Anfangswert der Strecke des Fahrzeugs (10) bei Initialisierung, ω0 = Anfangswert des aufsummierten Winkels des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18) bei Initialisierung, k = Korrekturfaktor bzgl. Beladungszustand, k = 1 bei Initialisierung des Systems, k > 1 bei Zuladung, k < 1 bei Gewichtsreduktion, x = Endwert der zurückgelegten Strecke des Fahrzeuges (10) und ω = Endwert des aufsummierten Winkels des mindestens einen Reifens (12; 14; 16; 18).
procedure after claim 4 , characterized in that a correction factor k is determined from the sensor values, which is suitable for calculating a remaining profile depth, without taking into account a height profile of a route covered, with the following formula: p = p 0 ( x 0 2 π ω 0 360 ° k x 2 π ω 360 ° ) 1000
Figure DE102009006705B4_0002
where: p = final value of the tread depth (= remaining tread depth) of the at least one tire (12; 14; 16; 18), p 0 = initial value of the tread depth of the at least one tire (12; 14; 16; 18) upon initialization, x 0 = initial value of the route of the vehicle (10) during initialization, ω 0 = initial value of the total angle of the at least one tire (12; 14; 16; 18) during initialization, k = correction factor with regard to the load status, k = 1 during initialization of the system, k>1 with payload, k<1 with weight reduction, x=final value of the distance covered by the vehicle (10) and ω=final value of the total angle of the at least one tire (12; 14; 16; 18).
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