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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erkennen einer Fehlmontage
eines Rades an einem Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes
Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
6.
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Unter
einer Fehlmontage ist hier zu verstehen, dass eine Felge eines Rades
nicht plan auf der Flansch einer zugeordneten Radnabe aufliegt.
Dadurch kann es zu einer Unwucht des Rades bei einer Fahrt des Kraftwagens
kommen. Eine Ursache für eine solche Fehlmontage kann beispielsweise
sein, dass sich die Felge während eines Radwechsels beim
Aufsetzen der Felge auf Stehbolzen der Radnabe so mit dem Gewinde
eines der Stehbolzen verkantet, dass die Felge auch beim Festziehen
von Radbolzenmuttern eine Schräglage bezüglich
der Radnabe beibehält.
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Aus
der
EP 1 527 904 A2 sind
eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, mit denen bei einem Fahrzeug
eine Relativbewegung einer Felge eines Rades und einer Radnabe detektierbar
ist. Damit kann während einer Fahrt des Fahrzeugs erkannt werden,
ob sich die Felge von der Radnabe gelockert hat. Die Relativbewegung
wird mittels eines federgelagerten Stiftes erkannt, welcher in die
Radnabe einsetzt ist und der während einer Umdrehung des
Rades durch eine gelöste Felge hin- und herbewegt wird.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass das Fahrzeug rollen muss,
damit die Relativbewegung entsteht, die dann mittels der Vorrichtung
erkannt werden kann. Dadurch kann es zu einer Beschädigung
der Felge oder von Stehbolzen der Radnabe kommen.
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In
der
DE 10 2004
051 865 A1 und der
DE 297 21 684 U1 sind Vorrichtungen beschrieben,
mit denen bei einem Rad eines Fahrzeugs erkannt werden kann, dass
sich eine Radbolzenmutter vom Rad löst. Dazu wird ein Strom über
die Radbolzenmutter und einen Teil der Radnabe geführt.
Eine Unterbrechung des Stroms aufgrund einer losen Radbolzenmutter
wird mittels einer elektrischen Schaltung erkannt. Nachteilig bei
diesen Schaltungen ist, dass eine Verschmutzung einer elektrischen
Kontaktfläche zwischen einer Radbolzenmutter und der Radnabe einen
Stromfluss auch dann verhindert, wenn das Rad korrekt montiert ist.
Bei Regen kann es dagegen vorkommen, dass der Strom auch dann weiterfließt, sich
eine Radmutter zwar löst, aber nicht ganz abfällt. Der
Stromkreis zur Überwachung der Radmutter kann dann auch
bei getrennten Kontaktflächen über Regenwasser
geschlossen werden.
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Aus
der
DE 198 54 176
A1 ist eine Vorrichtung zur Kontrolle eines Betriebszustands
eines Rades eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der Transpondereinheiten
in einem Reifen des Rades eingebaut sind, welche Messwerte an einen
am Fahrzeugrumpf befestigten Detektor übermitteln. Mittels
der Vorrichtung kann auch eine Unwucht oder eine falsche Radeinstellung
erkannt werden. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass nur
spezielle Reifen mit Transpondern verwendet werden können,
die entsprechend teuer sind.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige
Erkennung einer Fehlmontage eines Rades bei einem Kraftwagen mittels
eines preiswerten Systems zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung
oder des Verfahrens sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung zum Erkennen einer
Fehlmontage eines Rades an einem Kraftwagen weist ein Überwachungssystem
auf, welches zwischen einer Felge des Rades und einer korrespondierenden
Radnabe auf Seiten des Kraftwagens vorgesehen ist. Das Überwachungssystem
umfasst dabei eine Mehrzahl von zumindest teilweise zwischen der
Felge des Rades und der korrespondierenden Radnabe angeordneten Überwachungselementen.
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Mittels
mehrerer Überwachungselemente ist es möglich,
eine Schräglage der Felge bezüglich der Radnabe
zuverlässig zu erkennen. Vorzugweise werden zwei oder vier Überwachungselemente
verwendet. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
müssen keine speziellen Reifen oder Felgen verwendet werden.
Dadurch entstehen keine zusätzlichen Kosten bei einer Beschaffung
neuer Reifen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Einrichtung ergibt sich, wenn die Überwachungselemente
entlang einer Umlaufrichtung der Radnabe äquidistant an
der Radnabe auf einem Kreis angeordnet sind. Mit anderen Worten
sind die Überwachungselemente auf einem gedachten Kreis
angeordnet, der sich aus der Menge derjenigen Punkte zusammensetzt,
die in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Radnabe liegen
und die alle denselben Abstand zur Rotationsachse aufweisen. Durch
die äquidistante Anordnung kann eine Schräglage
in vorteilhafter Weise mit einer möglichst geringen Anzahl
von Überwachungselementen erkannt werden.
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Vorteilhaft
weitergebildet wird die erfindungsgemäße Einrichtung
auch, indem jedes der Überwachungselemente jeweils einen
ersten Schaltzustand einnimmt, wenn sich die Felge des Rades im
Bereich des Überwachungselements in einem vorbestimmten ersten
Abstand zur Radnabe befindet, und jedes der Überwachungselemente
jeweils einen zweiten Schaltzustand einnimmt, wenn sich die Felge
des Rades im Bereich des Überwachungselements in einem
vorbestimmten zweiten Abstand zur Radnabe befindet.
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Mit
dem Schaltzustand kann hier ein elektrischer oder ein mechanischer
Schaltzustand gemeint sein. Mit einem mechanischen Schaltzustand
ist hier gemeint, dass beispielsweise über einen Hebelmechanismus
ein an einer gut sichtbaren Stelle angebrachtes Signalmittel in
seiner Stellung verändert wird, wenn die Felge korrekt
an der Radnabe anliegt. Durch die Schaltzustände kann besonders
einfach und eindeutig festgestellt werden, ob die Felge im Bereich
eines Überwachungselements richtig an der Radnabe anliegt
oder nicht. Befinden sich alle Überwachungselemente in
einem Schaltzustand, der eine richtiges Anliegen der Felge anzeigt,
so kann davon ausgegangen werden, dass keine Schräglage
der Felge und damit keine Fehlmontage vorliegt.
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In
einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung
wechselt jedes Überwachungselement nach dem Prinzip eines
Nockenschalters jeweils selbständig von einem ersten Schaltzustand
in einen zweiten Schaltzustand, wenn sich im Bereich des Überwachungselements
ein Abstand der Felge zur Radnabe über ein vorbestimmtes
Maß hinaus vergrößert.
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Bei
einem Nockenschalter wird mittels eines Federmechanismus vermieden,
dass ein Kontaktelement des Schalters in einer Stellung zwischen
zwei vorbestimmten Schaltpositionen verharrt. Indem die Überwachungselemente
also stets einen von wenigstens zwei vorbestimmten Schaltzuständen
einnehmen, ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass mittels
der Überwachungselemente eine eindeutige Messung der Lage
der Felge möglich ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung umfasst in einer
Weiterbildung jedes Überwachungselement jeweils einen federgelagerten
Stift. Indem federgelagerte Stifte in den Überwachungselementen verwendet
werden, welche dann zumindest teilweise zwischen der Felge des Rades
und der korrespondierenden Radnabe angeordneten sind, kann eine
Lage der Felge bezüglich der Radnabe auch bei einer Verschmutzung
der Radnabe oder bei Nässe besonders zuverlässig
ermittelt werden.
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Zu
der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Erkennen einer
Fehlmontage eines Rades an einem Kraftwagen, welches mittels eines
zwischen einer Felge des Rades und einer korrespondierenden Radnabe
auf Seiten des Kraftwagens vorgesehenen Überwachungssystems
durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße
Verfahren wird mittels einer Mehrzahl von zumindest teilweise zwischen
der Felge des Rades und der korrespondierenden Radnabe angeordneten Überwachungselementen
durchgeführt, wobei ein Zustand jedes der Überwachungselemente überprüft
wird. Ein solcher Zustand kann eine Stellung eines beweglich gelagerten
Teils des Überwachungselements oder auch eine an dem Überwachungselement
messbare elektrische Größe sein, die durch eine
auf das Überwachungselement wirkende Kraft änderbar
ist.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Schräglage
der Felge auf der Radnabe auch dann zuverlässig festgestellt
werden, wenn der Kraftwagen still steht oder die Berührungsflächen zwischen
der Felge und der Radnabe stark verschmutzt oder nass sind. Eine
Zustandsbestimmung bei den Überwachungselementen ist zudem
mit preiswerten Mitteln möglich.
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In
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Zustand jedes der Überwachungselemente permanent überprüft.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auch erkannt werden kann, wenn
sich das Rad während einer Fahrt des Kraftwagens von der
Radnabe löst.
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In
einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der Zustand jedes der Überwachungselemente
nach einer Montage des Rades solange überprüft,
bis der Kraftwagen nach der Montage eine Strecke von mindestens
300 km gefahren ist. Diese Weiterbildung beruht auf der Erkenntnis,
dass sich Auswirkungen einer Fehlmontage nicht unmittelbar bemerkbar
machen müssen. So kann es sein, dass sich eine durch eine
Fehlmontage verursachte Unwucht des Rades erst nach einigen Fahrten
durch Fließen des Materials der Felge so weit verstärkt,
dass die Unwucht messbar wird. Durch Begrenzen der Messung auf eine
vorgebbare Strecke ergibt sich dabei der Vorteil, dass das Überwachungssystem
danach deaktiviert werden kann und somit ein effizienterer Betrieb
des Kraftwagens ermöglicht ist.
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In
einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der Zustand jedes der Überwachungselemente
nach einer Montage des Rades überprüft, bevor
der Kraftwagen nach der Montage gestartet wird. Dadurch kann verhindert werden,
dass der Kraftwagen mit einem falsch montierten Rad in Bewegung
gesetzt wird. Dies vermeidet in vorteilhafter Weise eine Beschädigung
des Rades oder der Radnabe im Falle einer Fehlmontage.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines Flansches einer Radnabe mit einer daran
montierten Felge eines Rades, wobei der Flansch ein Überwachungssystem
gemäß einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Einrichtung zum Erkennen einer Fehlmontage des Rades aufweist, und
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2 eine
schematische Darstellung einer Radnabe mit einem Überwachungssystem
gemäß einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Erkennen
einer Fehlmontage eines Rades.
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Die
Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
dar.
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In 1 ist
ein Flansch 1 einer Radnabe eines Kraftwagens im Schnitt
dargestellt. Auf Stehbolzen 2 des Flansches 1 ist
eine Felge 3 eines Rades aufgesteckt. In 1 ist
die Felge 3 im Schnitt und nur abschnittsweise dargestellt.
Letzteres ist durch Bruchlinien am in 1 oberen
und untere Ende des dargestellten Abschnitts der Felge 3 angedeutet.
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Die
Felge 3 ist mit in 1 nicht
dargestellten Radbolzenmuttern, von denen jeweils eine auf einen
der Stehbolzen 2 aufgeschraubt ist, befestigt. Die Radbolzenmuttern
sind fest angezogen. Da sich die Felge 3 mit einem Gewinde
eines der Stehbolzen 2 verkantet hat, liegt die Felge 3 nicht
plan an einer dafür vorgesehenen Anlagefläche 4 des
Flansches 1 an. Die Felge 3 steht somit schief
in Bezug auf eine Rotationsachse R der Radnabe, wodurch sich bei
einer Fahrt des Kraftwagens eine unerwünschte Unwucht des
Rades ergibt.
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Die
Fehlmontage des Rades wird durch ein in den Kraftwagen eingebautes
Warnsystem erkannt. Von dem Warnsystem sind in 1 zwei
Fühler 5, 5' dargestellt. Die Fühler 5, 5' sind
bezüglich der Rotationsachse R symmetrisch an der Radnabe
angebracht. Jeder der Fühler 5, 5' weist
einen Stift 6, 6' auf, der in einen Zwischenraum
oder Spalt 7 zwischen dem Flansch 1 und der Felge 3 hineinragt.
Wie weit ein Stift 6, 6' in den Spalt 7 hineinragt,
d. h. die Stellung eines Stifts 6, 6', wird jeweils
von einer Messeinheit 8, 8' des jeweiligen Fühlers 5, 5' erfasst. Der
Stift 6, 6' eines Fühlers 5, 5' kann
in die Messeineinheit 8, 8' hineingedrückt
werden, wodurch sich im Inneren der Messeinheit 8, 8' ein
elektronisch erfassbarer Schaltzustand des Fühlers 5, 5' ändert.
Die Fühler 5, 5' sind über in 1 nicht
gezeigte Verbindungen mit einer in 1 ebenfalls
nicht gezeigten Auswerteeinheit verbunden. Diese Auswerteeinheit wertet
die Schaltzustände der Fühler 5, 5' aus
und erzeugt im Falle einer erkannten Fehlmontage ein Warnsignal
für einen Benutzer des Fahrzeugs. Die Auswertung von Signalen
der Fühler 5, 5', welche deren Schaltzustände
beschreiben, durch die Auswerteeinheit beginnt, sobald das Warnsystem
mit Strom versorgt wird. Das Warnsystem ist auch während
einer Fahrt des Kraftwagens aktiv.
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Da
die Stifte 6, 6' federgelagert sind, werden sie
aus den zugehörigen Messeinheit 8, 8' herausgedrückt,
wenn keine äußere Kraft, wie sie z. B. eine an den
Flansch 1 angedrückte Felge ausüben würde, auf
sie einwirkt. Für die Lagerung der Stifte 6, 6' verwendete
Federn weisen bevorzugt eine Federkonstante auf, die groß genug
ist, um die Stifte 6, 6' auch dann aus den zugehörigen
Messeinheiten 8, 8' herauszudrücken,
wenn die Anlagefläche 4 des Flansches 1 verschmutzt
ist. Anstelle eines federgelagerten Stifts kann ein Fühler
auch einen Drucksensor aufweisen, welcher auf der Anlagefläche 4 angebracht
und der bei korrekt montierter Felge 3 mit einem Druck
beaufschlagt wird, der beim Anzeihen der Radbolzenmuttern über
die Felge 3 auf die Anlagefläche 4 ausgeübt
wird.
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In
dem in 1 dargestellten Fall wird die Fehlmontage erkannt,
weil der Stift 6 des Fühlers 5 nicht
in die Messeinheit 8 hineingedrückt ist. Dies
ergibt sich aus dem durch die Schieflage der Felge 3 hervorgerufenen
größere Abstand der Felge 3 zur Anlagefläche 4 im
Bereich des Fühlers 5. Bei korrekt montierter
Felge 3, wenn die Felge 3 plan, also vollständig,
an der Anlagefläche 4 des Flansches 1 anliegt,
wäre der Stift 6 von der Felge 3 vollständig
in die Messeinheit 8 hineingeschoben. Der in 1 untere Teil
der Felge 3 liegt richtig an dem Flansch 1 an,
so dass sich im Bereich des Fühlers 5' ein kleiner
Abstand zwischen der Felge 3 und der Anlagefläche 4 ergibt
und der Stift 6' des Fühlers 5' entsprechend weit
in die Messeinheit 8' hineingedrückt ist.
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Da
die Auswerteeinheit die Fehlmontage erkennt, wird in dem in 1 gezeigten
Beispiel ein akustisches Warnsignal in der Fahrzeugkabine des Kraftwagens
erzeugt, sobald ein Zündschlüssel in einem Zündschloss
des Kraftwagens gedreht wird. Außerdem erscheint ein Warnhinweis
in einer Anzeige eines Armaturenbretts des Kraftwagens.
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In 2 ist
eine Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Flansch 9 einer
Radnabe eines Kraftwagens gezeigt. Zum Befestigen eines in 2 nicht
dargestellten Rades des Kraftwagens weist der Flansch 9 vier
Stehbolzen 10 auf.
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Zusätzlich
weist der Flansch 9 vier Fühler 11 auf,
die zu einem in 2 nicht weiter dargestellten Warnsystem
gehören. Mit dem Warnsystem kann eine Fehlmontage des Rades
in der Weise erkannt werden, wie sie im Zusammenhang mit 1 beschrieben
ist.
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Die
Fühler 11 sind in ihrem Aufbau den im Zusammenhang
mit 1 beschriebenen Fühlern ähnlich.
Die Fühler 11 sind auf dem Flansch 9 entlang einer
Umlaufrichtung der Radnabe auf einem in 2 durch
eine gestrichelte Linie markierten Kreis 12 äquidistant
angeordnet. Mit anderen Worten sind die Fühler 11 symmetrisch
um eine Rotationsachse der Radnabe angeordnet. Die Symmetrie ist
in 2 durch die sich kreuzenden Symmetrielinien 13, 14 verdeutlicht.
Der Mittelpunkt des Kreises 12 liegt dabei auf der Rotationsachse
der Radnabe. Die Rotationsachse verläuft in der Darstellung
von 2 senkrecht zur Zeichenebene durch den Kreuzungspunkt der
beiden Symmetrielinien 13, 14. Die Fühler 11 können
auch auf einem Kreis mit einem anderen Radius und auch an anderen
Stellen eines Kreises, z. B. auf den Symmetrielinien 13, 14,
angeordnet sein. Die Lage und die Anzahl der Fühler kann
davon abhängig gemacht werden, auf welche Weise bei einem
speziellen Typ von Radnabe eine Fehlmontage besonders zuverlässig
erkannt wird.
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Zusammenfassend
ist durch die beiden Beispiele gezeigt, wie mit den Warnsystemen
eine Fehlmontage eines Rades eines Kraftwagens zuverlässig erkannt
werden kann.
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- 1
- Flansch
- 2
- Stehbolzen
- 3
- Felge
- 4
- Anlagefläche
- 5,
5'
- Fühler
- 6,
6'
- Stift
- 7
- Spalt
- 8,
8'
- Messeinheit
- 9
- Flansch
- 10
- Stehbolzen
- 11
- Fühler
- 12
- Umfang
- 13,
14
- Symmetrielinie
- R
- Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1527904
A2 [0003]
- - DE 102004051865 A1 [0004]
- - DE 29721684 U1 [0004]
- - DE 19854176 A1 [0005]