DE102009022038A1

DE102009022038A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdrucks für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb und Verfahren zur Standardisierung

Info

Publication number: DE102009022038A1
Application number: DE200910022038
Authority: DE
Inventors: Tobias Stohrer
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdrucks für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb mit zwischen der Vorderachse und der Hinterachse variierbarer Drehmomentverteilung. Eine Anforderung an die Steuerung des Allradantriebs zur Einstellung einer vorbekannten exakten Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse wird bei Überschreiten eines vorbestimmten Diagonalgrenzwerts durch den Absolutbetrag eines Diagonalwertes gesendet, der die Summe von Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne rechts und des Rades hinten links mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links und des Rades hinten rechts in Beziehung zueinander setzt. Zusätzlich zu dem Diagonalwert wird ein Zusatzwert aus den Geschwindigkeitsvariablen bestimmt und ein Signal erzeugt, wenn der Absolutbetrag des weiteren Zusatzwertes einen zweiten vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdrucks zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des Reifenluftdrucks und ein Verfahren zur Standardisierung einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdrucks, bei dem Geschwindigkeitsvariablen bestimmt werden, die den Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeugs entsprechen und ein Diagonalwert berechnet wird, der die Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne rechts und des Rades hinten links mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links und des Rades hinten rechts in Beziehung zueinander setzt, und eine entsprechende Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdrucks und ein Verfahren zur Standardisierung einer solchen Vorrichtung.
Es sind Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdrucks für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen die Überwachung des Reifenluftdrucks mit Hilfe der Auswertung der Raddrehgeschwindigkeiten geschieht. Dazu wird z. B. ein Diagonalwert ausgewertet, der die Geschwindigkeiten der einzelnen Räder zueinander in Beziehung setzt, die sich bei von der Norm abweichendem Luftdruck eines Reifens unterscheiden, weil sich mit sich änderndem Luftdruck auch der Abrollradius des Rades verändert.
Bekannte Verfahren berechnen dazu einen entsprechenden Diagonalwert, der die Summe von Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne rechts und des Rades hinten links mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links und des Rades hinten rechts in Beziehung zueinander setzt und insbesondere proportional zur Differenz dieser Summe ist. Ein solcher Diagonalwert ist gleich Null, wenn die Raddrehgeschwindigkeiten für alle Räder gleich sind.
Weicht dieser Wert von Null ab oder überschreitet sein Absolutbetrag einen vorbestimmten Grenzwert, kann ein Signal ausgegeben werden, das auf eine Unregelmäßigkeit hinweist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Reifenüberwachungsverfahrens weist Sensoren auf, die die Raddrehgeschwindigkeiten messen.
Wenn z. B. vom Nutzer des Kraftfahrzeugs eine Änderung des Luftdrucks vorgenommen wurde oder z. B. ein neuer Reifen montiert wurde, muss das System neu standardisiert werden, um Referenzwerte für die einzelnen Raddrehgeschwindigkeiten bei bekannten Bedingungen festzulegen. Unterscheidet sich z. B. ein Reifen von den anderen Reifen, so unterscheidet sich in der Regel sein Abrollradius von dem der anderen Reifen. Dies führt bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit und Geradeausfahrt zu unterschiedlichen Raddrehgeschwindigkeiten, auch wenn der Luftdruck der einzelnen Reifen gleich ist. Wenn ein Reifen Luft verliert, so dreht sich das entsprechende Rad schneller um dem geringeren Abrollradius Rechnung zu tragen. Wird andererseits z. B. ein Reifen ausgewechselt, so hat dieser in Regel z. B. ein stärkeres Profil und damit einen größeren Abrollradius und eine geringere Raddrehgeschwindigkeit.
Nach einer entsprechenden Änderung des Reifensystems wird daher, z. B. vom Benutzer ausgelöst, ein Standardisierungsvorgang eingeleitet, bei dem die Raddrehgeschwindigkeiten gemessen werden und fiktive Proportionalitätsfaktoren festgelegt werden, mit denen gemessene Raddrehgeschwindigkeiten multipliziert werden müssen, um für alle Reifen gleiche Geschwindigkeitsvariablen zu erhalten, wenn Normalbedingungen vorliegen.
In jüngster Zeit sind Allradsysteme bekannt geworden, bei denen die Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse variabel ist, um unterschiedliche Fahrsituationen berücksichtigen zu können (siehe zum Beispiel "xDrive Der neue Allradantrieb im BMW X3 und BMW X5", ATZ 2/2004, Jahrgang 106, Seiten 92 bis 102).
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdrucks und ein Verfahren zur Standardisierung einer solchen Vorrichtung anzugeben, die insbesondere auch bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb mit zwischen der Vorderachse und der Hinterachse variabler Drehmomentverteilung eingesetzt werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdrucks mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 9 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens zur Standardisierung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Unteransprüche sind jeweils auf bevorzugte Ausgestaltungen gerichtet.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachen des Reifenluftdrucks werden Geschwindigkeitsvariablen bestimmt, die den Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeugs entsprechen. Diese Geschwindigkeitsvariablen können z. B. dadurch erzeugt werden, dass die Raddrehgeschwindigkeiten mit Proportionalitätsfaktoren multipliziert werden, die in einem vorherigen Standardisierungsprozess festgestellt wur den, um unterschiedliche Abrollradien z. B. aufgrund unterschiedlicher Reifenfabrikate oder ähnlichem zu berücksichtigen.
Es wird ein Diagonalwert DEL1 berechnet, der die Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne rechts und des Rades hinten links mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links und des Rades hinten rechts in Beziehung zueinander setzt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Diagonalwert als proportional zur Differenz der Summen gewählt wird, besonders zweckmäßigerweise nach einer der folgenden Vorschriften: DEL1 = K1·{[(FL + RR) – (FR + RL)]/(FR + RL)} oder DEL1 = K1·{[(FL + RR) – (FR + RL)]/(FL + FR + RL + RR)},wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts beziehungsweise des Rades hinten links entsprechen und K1 ein konstanter Proportionalitätsfaktor ist.
Wenn der Absolutbetrag eines solchen Diagonalwertes einen vorbestimmten Diagonalgrenzwert überschreitet, kann dies mm Beispiel an einer Unregelmäßigkeit, z. B. einem Luftdruckverlust, in einem Reifen liegen.
Bei einem zu überwachenden Diagonalwert, der in oben beschriebener Weise die Geschwindigkeiten der einzelnen Räder zueinander in Beziehung setzt, können zum Beispiel die Fälle, dass sich der Abrollradius eines Rades aufgrund eines geringeren Luftdrucks verkleinert hat oder dass sich der Abrollradius durch einen Reifenwechsel vergrößert hat, oftmals nicht oder nicht ausreichend gut unterschieden werden. Insofern ist es wünschenswert, Zusatzwerte zu bestimmen, die die Geschwindigkeitsvari ablen der einzelnen Räder in noch anderer Weise zueinander in Beziehung setzen.
Insbesondere ist es möglich, einen Zusatzwert auszuwerten, der die Summe der Geschwindigkeitsvariablen der Räder an der Vorderachse mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen der Räder an der Hinterachse zueinander in Beziehung setzt. Ein entsprechender Zusatzwert kann z. B. vorzugsweise als proportional zur Differenz dieser Summen bestimmt werden.
Ein alternativer oder zusätzlich auszuwertender Zusatzwert setzt z. B. die Summe der Geschwindigkeitsvariablen der rechten Räder des Kraftfahrzeugs mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen der linken Räder in Beziehung. Wiederum kann vorzugsweise der entsprechende Zusatzwert z. B. proportional zur Differenz dieser Summen gewählt werden.
Je nachdem, ob sich die Raddrehgeschwindigkeit aufgrund eines sich verändernden Abrollradius vergrößert (z. B. wenn der Luftdruck in dem Reifen abnimmt) oder verkleinert (z. B. wenn ein neuer Reifen aufgezogen worden ist), ergibt sich eine charakteristische Verteilung des Diagonalwerts und solcher Zusatzwerte.
Um eine entsprechende Reifenluftdrucküberwachung durchzuführen oder auch insbesondere um eine Standardisierung durchzuführen, sollte eine konstante Drehmomentverteilung des Antriebsdrehmoments auf die Vorder- und Hinterachsen vorliegen. Zum Beispiel hängt das Schlupfverhalten eines Rades von dem anliegenden Drehmoment ab, so dass bei unterschiedlichem Drehmoment unterschiedliche Schlupfeigenschaften und damit unterschiedliche Raddrehgeschwindigkeiten zu erwarten sind. Daher ist die Kenntnis der genauen Drehmomentverteilung für das Verfahren zur Reifenluftdrucküberwachung und auch zur Standardisierung einer entsprechenden Vorrichtung von großer Bedeutung. Dies ist bei Fahrzeugen mit nur einer angetriebenen Achse unproblematisch. Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb ist die Momentenverteilung andererseits bekannt, wenn sie werksseitig fest vorgegeben ist.
Außerdem gibt es jedoch Allradsysteme, bei denen die Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse variabel eingestellt werden kann, um unterschiedliche Fahrsituationen berücksichtigen zu können. Wenn im Folgenden von Allradsystemen die Rede ist, sind solche variablen Systeme gemeint, auch wenn es nicht explizit erwähnt ist.
Zur Bestimmung des oben beschriebenen Diagonalwertes ist diese unbestimmte Drehmomentverteilung an sich weniger kritisch, da durch die Summenbildung über die jeweils diagonal zueinander angeordneten Reifen eine sich ändernde Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse ohne Auswirkung auf den Diagonalwert bleibt.
Für die Auswertung von Zusatzwerten muss die Drehmomentverteilung jedoch bekannt sein, da eine unterschiedliche Drehmomentverteilung auf diese Zusatzwerte Einfluss haben kann.
Um eine genaue Überprüfung durch die Auswertung weiterer Zusatzwerte zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß an das Allradantriebssystem eine Anforderung geschickt, um eine vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse einzustellen. Liegt eine solche vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung bereits vor, kann die Steuerung des Allradsystems ein entsprechendes Signal ausgeben. Ansonsten kann entweder abgewartet werden, bis sich zum Beispiel bei einem automatischen System aufgrund der Fahrsituation die vorbekannte und exak te Drehmomentverteilung eingestellt hat oder die vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung kann durch die Steuerung des Allradsystems oder gegebenenfalls auch durch den Fahrzeugführer aktiv eingestellt werden.
Die Prüfung gegen einen Diagonalgrenzwert kann z. B. auch darin bestehen, dass eine entsprechende Anforderung bereits dann abgesetzt wird, wenn sich der Betrag des Diagonalwertes von Null unterscheidet.
Eine einfache Möglichkeit für die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung ist die Einstellung entweder eines vollständigen Vorderrad- oder eines vollständigen Hinterradantriebes. Als besonders einfach und günstig hat sich erwiesen, wenn ein reiner Hinterradantrieb gewählt wird, d. h. dass 100% des Drehmoments an der Hinterachse anliegen. Diese Fahrsituation kommt bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb mit zwischen der Vorderachse und Hinterachse einstellbarer Drehmomentverteilung häufiger vor bzw. kann einfach und exakt eingestellt werden.
Liegt die vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung an, kann ein von dem Diagonalwert DEL1 unterschiedlicher weiterer Zusatzwert aus den Geschwindigkeitsvariablen bestimmt werden.
Überschreitet der Absolutbetrag wenigstens eines weiteren Zusatzwertes einen zweiten vorbestimmten Grenzwert, wird ein Signal, insbesondere z. B. ein Warnsignal an den Kraftfahrzeugführer, abgegeben, dass eine Unregelmäßigkeit vorliegt.
Der Kraftfahrzeugführer kann dann beurteilen, ob es sich dabei z. B. um die Auswirkungen eines kürzlich durchgeführten Radwechsels oder anderer erlaubter Manipulationen handelt, wie Schneekettenbetrieb oder ähnlichem. Außerdem kann es möglich sein, dass nach einer durchgeführten Luftdruckkontrolle/-korrektur eine Abweichung des weiteren Zusatzwertes auftritt. Ist dies nicht der Fall, so kann davon ausgegangen werden, dass eine unerwünschte Luftdruckänderung in zumindest einem Reifen vorliegt.
Ein möglicher Zusatzwert kann z. B. als proportional zur Differenz der Summe der Geschwindigkeitsvariablen der Räder an der Vorderachse und der Summe der Geschwindigkeitsvariablen der Räder an der Hinterachse bestimmt werden. Zweckmäßigerweise kann dabei eine der folgenden Vorschriften zum Einsatz kommen: DEL2 = K2·{[(FL + FR) – (RL + RR)]/(RL + RR)} oder DEL2 = K2·{[(FL + FR) – (RL + RR)]/(FL + FR + RL + RR)},wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts beziehungsweise des Rades hinten links entsprechen und K2 ein fester Proportionalitätsfaktor ist.
Ein zweiter möglicher Zusatzwert setzt die Summe der Geschwindigkeitsvariablen der rechten Räder des Kraftfahrzeugs mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen der linken Räder in Beziehung, insbesondere als Differenz dieser Summe. Zweckmäßigerweise wird dabei eine der folgenden Vorschriften angewendet: DEL3 = K3·{[(FL + RL) – (FR + RR)]/(FR + RR)} oder DEL3 = K3·{[(FL + RL) – (FR + RR)]/(FL + FR + RL + RR)},wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsparametern des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts beziehungs weise des Rades hinten links entsprechen und K3 ein fester Proportionalitätsfaktor ist.
Aus Sicherheitsgründen kann es sinnvoll sein, wenn bereits bei nicht vollständigem Erreichen des Diagonalgrenzwerts durch den Wert DEL1 die Möglichkeit einer Überprüfung des Reifenluftdrucks in Betracht gezogen wird und entsprechende Vorbereitungen durch das System getroffen werden, also insbesondere die Möglichkeit im vollständigen Hinterradantrieb zu fahren.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des Reifenluftdrucks wird dazu geprüft, ob der Absolutbetrag des Diagonalwertes DEL1 einen Vorgrenzwert überschreitet, der kleiner ist als ein Diagonalgrenzwert. Bereits dann wird eine entsprechende Anforderung an die Steuerung des Allradantriebes in beschriebener Weise zur Einstellung der vorbekannten, exakten Drehmomentverteilung abgesendet. Nachdem wie in beschriebener Weise die vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung eingestellt ist, wird wiederum wenigstens einer von dem Diagonalwert DEL1 unterschiedlicher Zusatzwert aus den Geschwindigkeitsvariablen bestimmt. Wenn der Absolutbetrag des wenigstens einen Zusatzwertes über einen vorbestimmten Zeitraum hinweg einen Zusatzgrenzwert überschreitet, wird ein Warnmarker gesetzt.
Wenn in einem solchen Zustand, in dem der Warnmarker gesetzt ist, der Absolutbetrag des Diagonalwertes DEL1 den Diagonalgrenzwert überschreitet, wird ein Signal, insbesondere ein Warnsignal erzeugt.
Eine solche Ausgestaltung bietet außerdem den Vorteil, dass nur eine bestimmte Zeit mit der vorbestimmten und exakten Drehmomentvertei lung gefahren werden muss, die möglicherweise dem Fahrzustand nicht optimal entspricht.
Vorteilhafterweise wird der Vorgrenzwert in einem Bereich von 75% bis 85%, vorzugsweise als 80% des Diagonalgrenzwertes ausgewählt.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des Reifenluftdrucks wird vor der Einleitung des Überwachungsvorgangs geprüft, ob sich das Fahrzeug in einem Betriebszustand befindet, der eine Reifendrucküberwachung sinnvollerweise zulässt, insbesondere z. B. ob die Querbeschleunigung kleiner als ein festgelegter Querbeschleunigungsgrenzwert ist und/oder die Longitudinalbeschleunigung kleiner als ein festgelegter Longitudinalbeschleunigungsgrenzwert ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdrucks für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb mit zwischen der Vorderachse und der Hinterachse variabler Drehmomentverteilung dient insbesondere der Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder einer von dessen Ausgestaltungen.
Die Vorrichtung weist Sensoren zur Messung der Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeugs auf. Dafür können z. B. die Signale von ABS-Sensoren verwendet werden, die für die Bestimmung der Raddrehgeschwindigkeiten vorgesehen sind. Eine Auswerte- und Steuerungseinheit ist mit diesen Sensoren verbunden und ausgestaltet, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der Sensorsignale durchzuführen, also insbesondere die Berechnung des Diagonalwertes und gegebenenfalls der Zusatzwerte und der Vergleich mit den entsprechenden Grenzwerten und gegebenenfalls der Erzeugung eines entsprechenden Signals.
Eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zusätzlich befähigt, die Verfahrensschritte durchzuführen, die aus dem Vergleich des Diagonalwertes mit einem Vorgrenzwert ergeben.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Standardisierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Standardisierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Anforderung an die Steuerung des Allradantriebs zur Einstellung einer vorbekannten exakten Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse gegeben, falls diese Drehmomentverteilung nicht ohnehin bereits vorliegt. Es wird abgewartet, bis diese vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung eingestellt ist, wobei hier je nach Ausgestaltung gewartet werden kann, bis sich die Drehmomentverteilung zum Beispiel bei einem automatischen System aufgrund der Fahrsituation ohnehin einstellt, oder die vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung kann aktiv von einer entsprechenden Steuerungseinheit oder gegebenenfalls vom Fahrzeugführer eingestellt werden.
Die Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeugs werden bei dieser vorbekannten und exakten Drehmomentverteilung gemessen. Diese Raddrehgeschwindigkeiten müssen nicht notwendigerweise gleich sein, insbesondere wenn z. B. unterschiedliche Reifen montiert sind. Proportionalitätsfaktoren werden festgelegt, mit denen die so gemessenen Radgeschwindigkeiten multipliziert werden müssen, um bei der eingestellten vorbekannten, exakten Drehmomentverteilung für alle Räder des Kraftfahrzeugs gleiche Geschwindigkeitsvariablen zu erhalten. Diese Proportionalitätsfaktoren können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdrucks eingesetzt werden, um die aktuell ge messenen Raddrehgeschwindigkeiten mit dem richtigen Gewichtungsfaktor zu berücksichtigen.
Besonders einfach und vorteilhaft ist es, wenn zur Standardisierung als vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung 100% des Antriebs entweder auf die Vorderachse oder die Hinterachse gegeben werden, so dass es sich entweder um einen 100%-igen Vorderradantrieb oder um einen 100%-igen Hinterradantrieb handelt. Diese Einstellungen sind exakt und einfach zu realisieren.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Standardisierung wird vor Durchführung des Standardisierungsverfahrens geprüft, ob das Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand ist, der eine solche Standardisierung sinnvollerweise zulässt, also insbesondere z. B. ob die Querbeschleunigung des Fahrzeugs einen festgelegten Querbeschleunigungsgrenzwert unterschreitet und/oder die Longitudinalbeschleunigung einen Longitudinalbeschleunigungsgrenzwert unterschreitet.
Im Folgenden werden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Standardisierung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reifenluftdrucküberwachung unter Verwendung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielhaft im Detail erläutert.
Ausgegangen wird dabei von einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse einstellbar ist bzw. von dem Allradsystem in Abhängigkeit der Fahrparameter eingestellt wird.
Zum Beispiel nachdem eine Luftdruckkontrolle bzw. -anpassung, ein Reifenwechsel oder eine andere Änderung der Radsituation vorgenommen oder eingetreten ist, muss die Vorrichtung zur Überwachung des Luftdrucks standardisiert werden.
Zum Beispiel auf ein entsprechendes Signal des Kraftfahrzeugführers hin wird ein solcher Standardisierungsprozess eingeleitet. Dabei wird zunächst geprüft, ob das Kraftfahrzeug in einem zur Standardisierung geeigneten Geschwindigkeitsfenster bewegt wird, also z. B. mit einer Geschwindigkeit kleiner als 250 km/h bzw. größer als 15 km/h. Außerdem wird überprüft, ob im Wesentlichen geradeaus gefahren wird, d. h. dass die laterale Beschleunigung kleiner als z. B. 0,05 g (g = Erdbeschleunigung) oder die Gierrate kleiner als 3°/s ist. Außerdem kann z. B. abgeprüft werden, ob die Vorwärtsbeschleunigung kleiner als z. B. 0,12 g ist.
Wenn diese hier nur beispielhaft genannten Parameter oder andere Parameter in einem im vorhinein festgelegten erlaubten Bereich liegen, wird ein ”Standardisierung-möglich-Marker” gesetzt.
In einem nächsten Schritt wird eine Anforderung an die Steuerung des Allradantriebs zur Einstellung eines vollständigen Hinterradantriebs gesendet, falls der Antrieb nicht ohnehin bereits vollständig über die Hinterachse erfolgt.
Je nach Ausgestaltung wird auf diese Anforderung hin entweder abgewartet, bis die Steuerung des Allradantriebs ohnehin aufgrund einer entsprechenden Fahrsituation auf den vollständigen Hinterradantrieb schaltet oder aber der vollständige Hinterradantrieb wird zwangsweise eingestellt.
Sobald der vollständige Hinterradantrieb eingestellt ist, werden die Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeugs in diesem Geschwindigkeitsfenster gemessen. Aufgrund unterschiedlicher Bereifungen, unterschiedlicher Abnutzungen oder leicht abweichenden Luftdrucks, kann es z. B. vorkommen, dass die Raddrehgeschwindigkeiten aufgrund unterschiedlicher Abrollradien trotz konstanter und gleichförmiger Fahrzeuggeschwindigkeit unterschiedlich sind. Das System legt dann entsprechende Proportionalitätsfaktoren fest, die so bestimmt werden, dass sie – multipliziert mit den jeweiligen Radgeschwindigkeiten bei der vorbekannten, exakten Drehmomentverteilung – für alle Räder des Kraftfahrzeugs gleiche Geschwindigkeitsvariablen erzeugen. Diese Proportionalitätsfaktoren werden dann abgespeichert, um sie bei der Überprüfung des Reifenluftdrucks einsetzen zu können.
Im folgenden Fahrbetrieb wird der Reifenluftdruck z. B. gemäß der folgenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht.
Ebenso wie bei dem Standardisierungsprozess wird kontinuierlich überwacht, ob sich das Kraftfahrzeug in einem geeigneten Geschwindigkeitsfenster bewegt, wobei insbesondere geprüft wird, ob die Geschwindigkeit z. B. kleiner ist als 250 km/h und größer als 15 km/h. Außerdem wird auch hier geprüft, ob im Wesentlichen Geradeausfahrt vorliegt, d. h. dass die Querbeschleunigung z. B. kleiner ist als 0,15 g (g = Erdbeschleunigung) oder die Gierrate kleiner ist als 3°/s. Auch hier kann zusätzlich geprüft werden, ob die Vorwärtsbeschleunigung z. B. kleiner als 0,12 g ist.
Wenn dies der Fall ist, werden aus den mit Hilfe der Geschwindigkeitssensoren bestimmten Raddrehgeschwindigkeiten kontinuierlich Geschwindigkeitsvariablen bestimmt, die den Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeugs entsprechen. Dazu werden die gemessenen Rad drehgeschwindigkeiten mit den während der Standardisierung bestimmten Proportionalitätsfaktoren multipliziert.
Kontinuierlich wird ein Diagonalwert DEL1 überwacht, der z. B. nach einer der folgenden Formeln berechnet wird: DEL1 = K1·{[(FL + RR) – (FR + RL)]/(FR + RL)} oder DEL1 = K1·{[(FL + RR) – (FR + RL)]/(FL + FR + RL + RR)},wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts beziehungsweise des Rades hinten links entsprechen und K1 ein konstanter Proportionalitätsfaktor ist. Die beiden Formeln unterscheiden sich dabei im Wesentlichen nur durch die Normierung. K1 ist ein konstanter Faktor, der an sich beliebig aber fest bestimmt ist.
Wenn die Geschwindigkeitsvariablen für alle Räder gleich sind, liegen dieselben Bedingungen vor, wie bei dem Standardisierungsprozess. Der Wert DEL1 ist gleich Null und insofern ist die Reifensituation in guter Ordnung.
Weicht DEL1 von Null ab, kann dies z. B. daran liegen, dass wiederum eine Änderung der Reifensituation eingetreten ist oder einer der Reifen an Luft verliert. Je nach Fahrzeugtyp oder Reifengröße ist ein Diagonalgrenzwert festgelegt, bei dessen Überschreiten durch den Absolutbetrag des Diagonalwertes DEL1 eine Warnung erzeugt werden sollte.
Wird während des Fahrbetriebes z. B. 80% dieses Diagonalgrenzwertes erreicht, sendet die Auswerte- und Steuerungseinheit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Signal an die Steuerung des Allradantriebs, dass eine Hinterradantriebssituation benötigt wird, um möglichst konstante Drehmomentverhältnisse zu schaffen.
Je nach Ausgestaltung wird dann von der Steuerung des Allradantriebssystems das vollständige Drehmoment des Motors z. B. an die Hinterachse angelegt oder es wird abgewartet, bis sich aufgrund der Fahrsituation ohnehin der vollständige Hinterradantrieb einstellt oder eingestellt wird. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass eine zwangsweise Einstellung des vollständigen Hinterradantriebs nicht möglich ist, wenn die Fahrsituation dies gerade nicht zulässt.
Wenn der vollständige Hinterradantrieb anliegt, wird der. Diagonalwert DEL1 weiter überwacht.
Außerdem werden noch von dem Diagonalwert unterschiedliche erste und zweite Zusatzwerte DEL2 bzw. DEL3 überwacht, die nach den folgenden Formeln berechnet werden: DEL2 = K2·{[(FL + FR) – (RL + RR)]/(RL + RR)) oder DEL2 = K2·{[(FL + FR) – (RL + RR)]/(FL + FR + RL + RR)}, bzw. DEL3 = K3·{[(FL + RL) – (FR + RR)]/(FR + RR)} oder DEL3 = K3·{[(FL + RL) – (FR + RR)]/(FL + FR + RL + RR)},wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsparametern des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts beziehungsweise des Rades hinten links entsprechen und K3 ein fester Proportionalitätsfaktor ist.
DEL2 setzt dabei die Summen der Geschwindigkeiten der Vorderräder mit der Summe der Geschwindigkeit der Hinterräder in Beziehung, wohingegen DEL3 die Summe der Geschwindigkeiten der linken Räder mit der Summe der Geschwindigkeit der rechten Räder in Beziehung setzt.
Die Werte DEL2 und DEL3 werden über einen vorbestimmten Zeitraum, z. B. 1 bis 5 Minuten überwacht, wobei insbesondere in noch zu beschreibender Weise die Vorzeichen der jeweiligen Werte betrachtet werden.
Je nach dem Ergebnis dieser Vorzeichenüberwachung wird ein Marker gesetzt, der angibt, ob eine gefährliche Situation vorliegt, oder eine Situation, in der z. B. ein neuer Reifen aufgezogen worden ist oder ein aus anderen, aber unkritischen Gründen ein langsamer rotierendes Rad vorhanden ist.
Wenn während dieses Zeitraums der Absolutbetrag des DEL1-Wertes den Diagonalgrenzwert überschreitet, wird dann entweder eine Warnsignal- oder ein entsprechendes Signal zur Angabe, dass ein neuer Reifen oder ein auf anderen Gründen basierender langsamer rotierender Reifen vorliegt, ausgegeben.
Die Einstellung auf Hinterradantrieb ist also nur während des Standardisierungsprozesses notwendig oder wenn der DEL1-Wert 80% des Diagonalgrenzwertes überschreitet. Ansonsten ist das Allradsystem in der Einstellung der Drehmomentverteilung beliebig flexibel. Überwacht werden muss in der Regel nur der DEL1-Wert, so dass die Überwachung einfach und effektiv sein kann.
Nur wenn der Absolutbetrag des DEL1-Wertes einen Grenzwert oder bereits einen Vorgrenzwert überschreitet, ist es notwendig, während des Normalbetriebes in den Hinterradantrieb zu schalten und auch die Werte DEL2 und DEL3 zu überwachen, um eindeutig festzulegen, ob es sich um in einem Reifen abfallenden Reifenluftdruck oder um eine andere Situation handelt, bei der ein z. B. langsamer drehender Reifen vorliegt.
Im Folgenden wird geschildert, wie das System aus den Werten DEL1, DEL2 und DEL3 bestimmen kann, ob es sich bei der Abweichung des DEL1-Wertes von Null um eine Situation handelt, bei der ein Reifen an Luft verloren hat (kleinerer Abrollradius) und sich deswegen schneller dreht, oder ein Reifen sich langsamer dreht, weil er z. B. ein stärkeres Profil hat (größerer Abrollradius).
Angenommen, der Reifen vorne rechts (Geschwindigkeitsvariable FR) verliert an Luft. Der Wert DEL1 wird dann (bei positivem K1) negativ sein, weil die FR Geschwindigkeitsvariable (die durch Multiplikation der gemessenen Raddrehgeschwindigkeit mit dem zu dem betrachteten Rad gehörigen Proportionalitätsfaktor aus der Standardisierung bestimmt wird) größer wird um den geringeren Abrollradius auszugleichen.
Entweder bereits bei einer entsprechenden Abweichung des Wertes DEL1 von Null oder bei Überschreiten eines entsprechenden Grenzwertes wird die Prozedur zur Überwachung des Reifenluftdrucks eingeleitet.
Im Falle eines abnehmenden Luftdrucks im Reifen vorne rechts wird der Wert DEL2 weiterhin positiv sein, der Wert DEL3 aber negativ (wiederum bei positiven Proportionalitätsfaktoren K2 und K3).
Wenn aus anderen Gründen aber z. B. eine langsamere Drehgeschwindigkeit eines Rades (z. B. des Rades vorne rechts) vorliegt (z. B. nach dem Montieren eines neueren und profilstärkeren Reifens an einem der vier Räder), entsteht eine andere Situation. DEL1 ist größer als Null, da die Geschwindigkeitsvariable FR aufgrund der kleineren Raddrehgeschwindigkeit kleiner geworden ist. Andererseits sind dann der Wert DEL2 negativ und der Wert DEL3 positiv.
Ähnlich lassen sich die Vorzeichenmuster für Situationen mit abweichenden Eigenschaften an anderen Reifen bestimmen.
Aus den unterschiedlichen Vorzeichen für die Werte DEL1 bis DEL3 lässt sich also bei Abweichen des Wertes DEL1 von Null bzw. bei Überschreitung eines Grenzwertes bereits darauf schließen, ob sich ein Rad schneller dreht oder langsamer dreht (also eine Luftdruckabnahme eines Reifens oder eine langsamere Rotation aufgrund von anderen Gründen) vorliegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es insbesondere, dass auch bei einem Allradantrieb mit variabler Drehmomentverteilung die Werte DEL2 und DEL3 eindeutig bestimmt sind, weil sie nur bei einer vorbekannten und exakten Drehmomentverteilung gemessen bzw. bestimmt werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um einen 100%-igen Hinterradantrieb.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen also auch die genaue Bestimmung, ob eine Abweichung vom Normverhalten aufgrund eines abweichenden Luftdrucks oder aufgrund einer langsameren Rotation eines Rades aufgrund anderer Gründe vorliegt, auch wenn es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb mit variabler Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse handelt.
Bei besonders strikten Verfahrensführungen wird bereits ein Abweichen von Null als Überschreitung des jeweiligen Grenzwertes oder Vorgrenzwertes angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”xDrive Der neue Allradantrieb im BMW X3 und BMW X5”, ATZ 2/2004, Jahrgang 106, Seiten 92 bis 102 [0008]

Claims

Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb mit zwischen der Vorderachse und der Hinterachse variierbarer Drehmomentverteilung, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden: a) Bestimmung von Geschwindigkeitsvariablen, die den Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeuges entsprechen, b) Berechnung eines Diagonalwertes DEL1, der die Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne rechts und des Rades hinten links mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links und des Rades hinten rechts in Beziehung zueinander setzt, c) Senden einer Anforderung an eine Steuerung des Allradantriebs zur Einstellung einer vorbekannten, exakten Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse bei Überschreiten eines vorbestimmten Diagonalgrenzwertes durch den Absolutbetrag des Diagonalwertes, falls die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung nicht vorliegt, und Abwarten, bis diese vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung eingestellt ist, d) Bestimmung wenigstens eines weiteren von dem Diagonalwert DEL1 unterschiedlichen Zusatzwertes aus den Geschwindigkeitsvariablen, und e) Erzeugen eines Signals, wenn der Absolutbetrag des wenigstens einen weiteren Zusatzwertes einen zweiten vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach Anspruch 1, bei dem der Diagonalwert DEL1 als proportional zur Differenz der Summen gewählt wird, vorzugsweise nach einer der folgenden Vorschriften: DEL1 = K1·{[(FL + RR) – (FR + RL)]/(FR + RL)} oder DEL1 = K1·{[(FL + RR) – (FR + RL)]/(FL + FR + RL + RR)},wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts beziehungsweise des Rades hinten links entsprechen und K1 ein konstanter Proportionalitätsfaktor ist.
Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung einem vollständigen Hinterradantrieb entspricht, dass heißt, dass 100% des Drehmomentes an der Hinterachse anliegen, oder die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung einem vollständigen Vorderradantrieb entspricht, das heißt, dass 100% des Drehmomentes an der Vorderachse anliegen.
Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit den folgenden zusätzlichen Schritten: f) Prüfen, ob der Absolutbetrag des Diagonalwertes DEL1 einen Vorgrenzwert überschreitet, der kleiner ist als der Diagonalgrenzwert, g) Senden einer Anforderung an die Steuerung des Allradantriebs bei Überschreitung des Vorgrenzwertes, zur Einstellung der vorbekannten, exakten Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse, falls die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung nicht vorliegt, und Abwarten, bis die vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung eingestellt ist, h) Bestimmung des wenigstens einen weiteren, von dem Diagonalwert DEL1 unterschiedlichen Zusatzwertes aus den Geschwindigkeitsvariablen, i) Setzen eines Warnmarkers, wenn der Absolutbetrag des wenigstens einen Zusatzwertes über einen vorbestimmten Zeitraum einen Zusatzgrenzwert überschreitet, j) Erzeugen eines Signals, wenn der Marker gesetzt ist und der Absolutbetrag des Diagonalwertes DEL1 den Diagonalgrenzwert überschreitet.
Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach Anspruch 4, bei dem der Vorgrenzwert in einem Bereich von 75% bis 85%, vorzugsweise als 80% des Diagonalgrenzwertes gewählt wird.
Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein erster Zusatzwert DEL2 bestimmt wird, der die Summe der Geschwindigkeitsvariablen der Räder an der Vorderachse mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen der Räder an der Hinterachse in Beziehung setzt, vorzugsweise nach einer der folgenden Vorschriften: DEL2 = K2·{[(FL + FR) – (RL + RR) ]/(RL + RR)} oder DEL2 = K2·{[(FL + FR) – (RL + RR)]/(FL + FR + RL + RR)),wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsvariablen des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts bezie hungsweise des Rades hinten links entsprechen und K2 ein fester Proportionalitätsfaktor ist.
Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein zweiter Zusatzwert DEL3 bestimmt wird, der die Summe der Geschwindigkeitsvariablen der rechten Räder mit der Summe der Geschwindigkeitsvariablen der linken Räder in Beziehung setzt, vorzugsweise nach einer der folgenden Vorschriften: DEL3 = K3·{[(FL + RL) – (FR + RR)]/(FR + RR)} oder DEL3 = K3·{[(FL + RL) – (FR + RR)]/(FL + FR + RL + RR)},wobei FL, FR, RR und RL den Geschwindigkeitsparametern des Rades vorne links, des Rades vorne rechts, des Rades hinten rechts beziehungsweise des Rades hinten links entsprechen und K3 ein fester Proportionalitätsfaktor ist.
Verfahren zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem vorab geprüft wird, ob das Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand ist, der eine Reifendrucküberwachung zulässt, insbesondere, ob der Absolutbetrag der Querbeschleunigung kleiner als ein festgelegter Querbeschleunigungsgrenzwert ist und/oder ob der Absolutbetrag der Longitudinalbeschleunigung kleiner als ein festgelegter Longitudinalbeschleunigungsgrenzwert ist.
Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdruckes für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb mit zwischen der Vorderachse und der Hin terachse variierbarer Drehmomentverteilung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 mit – Sensoren zur Messung der Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeuges, und – einer Auswerte- und Steuerungseinrichtung, die mit den Sensoren verbunden und zur Durchführung der Schritte b) bis e) unter Verwendung der Sensorsignale konfiguriert ist.
Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdruckes nach Anspruch 9 zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 4, bei der die Auswerte- und Steuerungseinrichtung zusätzlich zur Durchführung der Schritte f) bis j) konfiguriert ist.
Verfahren zur Standardisierung einer Vorrichtung zur Überwachung des Reifenluftdruckes, die die Merkmale des Anspruches 9 aufweist, mit den folgenden Schritten: A) Senden einer Anforderung an die Steuerung des Allradantriebes zur Einstellung einer vorbekannten, exakten Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse, falls die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung nicht vorliegt, und Abwarten, bis diese vorbekannte und exakte Drehmomentverteilung eingestellt ist, B) Messen der Raddrehgeschwindigkeiten der vier Räder des Kraftfahrzeuges, und C) Festlegen von Proportionalitätsfaktoren, mit denen die Raddrehgeschwindigkeiten multipliziert werden müssen, um bei der vorbekannten, exakten Drehmomentverteilung für alle vier Räder des Kraftfahrzeuges gleiche Geschwindigkeitsvariablen zu erhalten.
Verfahren zur Standardisierung nach Anspruch 11, bei dem die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung einem vollständigen Hinterradantrieb entspricht, das heißt, dass 100% des Drehmomentes an der Hinterachse anliegen, oder die vorbekannte, exakte Drehmomentverteilung einem vollständigen Vorderradantrieb entspricht, das heißt, dass 100% des Drehmomentes an der Vorderachse anliegen.
Verfahren zur Standardisierung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem vorab geprüft wird, ob das Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand ist, der die Standardisierung zulässt, insbesondere, ob der Absolutbetrag der Querbeschleunigung einen festgelegten Querbeschleunigungsgrenzwert unterschreitet und/oder ob der Absolutbetrag der Longitudinalbeschleunigung einen festgelegten Longitudinalbeschleunigungsgrenzwert unterschreitet.