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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Reifendruckes von einem Fahrzeugreifen.
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Fahrzeugräder weisen eine Felge und ein darauf aufgezogenen Fahrzeugreifen auf, zwischen denen ein Reifenvolumen eingeschlossen wird. In dem Reifenvolumen herrscht im Betrieb des Fahrzeugreifens ein vorab festgelegter Reifendruck. Über den Reifendruck wird ein Fahrverhalten des Fahrzeugreifens bestimmt.
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In bestimmten Situationen ist es wünschenswert den Reifendruck anzupassen, um das Fahrverhalten des Fahrzeuges zu verbessern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine dynamische Druckanpassung der Reifen verbessert wird.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einem Verfahren mit den folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen eines Fahrzeugreifens mit einer an einer Fahrzeugfelge angeordneten Vorrichtung zum Anpassen des Reifendruckes und einer Regelungseinheit zur Auswertung von Steuerungssignalen,
- b) Erfassen von Profiltiefen am Laufstreifen von Fahrzeugreifen mit einem Sensorsystem,
wobei die erfassten Profiltiefen der Fahrzeugreifen an die Regelungseinheit weitergeleitet werden,
- c) Aktivierung einer spezifischen dynamischen Druckanpassung, wenn für die Fahrzeugreifen eine spezielle Traktion gegenüber dem Fahrbahnuntergrund erreicht werden soll und die Profiltiefe nicht einen Mindestwert unterschritten hat,
wobei nachfolgend mindestens ein Steuerungssignal zur Vorrichtung zum Anpassen des Reifendruckes gesendet wird,
- d) Auswerten der Steuerungssignale,
wobei nachfolgend der Reifendruck der Fahrzeugreifen gegenüber dem Ausgangswert reduziert oder erhöht wird,
wobei der Reifendruck an spezifische Fahrtsituationen angepasst wird und die Traktion gegenüber dem Fahrbahnuntergrund verbessert wird.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem Verfahren die Fahreigenschaften der Fahrzeugreifen in bestimmten Situationen wesentlich verbessert werden können.
Bei bestimmten Fahrsituationen ist es wünschenswert, dass die Fahrzeugreifen eine hohe Traktion gegenüber dem Fahrbahnuntergrund aufweisen. Durch eine entsprechende dynamische Druckanpassung an den Fahrzeugreifen kann diese Traktion wesentlich verbessert werden. Eine zielführende dynamische Druckanpassung ist im Allgemeinen auch von der Profiltiefe der Fahrzeugreifen abhängig. Bei dem neuen Verfahren erfolgt das Erfassen der Profiltiefe kontinuierlich und automatisiert, wobei die entsprechenden Daten zur Empfangseinheit im Fahrzeug übertragen werden.
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Bei einer zu geringen Profiltiefe bzw. bei Unterschreiten einer Mindestprofiltiefe sollte im Allgemeinen eine dynamische Druckanpassung nicht zum Einsatz kommen. Das liegt darin begründet, dass durch die Druckanpassung im Allgemeinen keine bessere Traktion gegenüber dem Fahrbahnuntergrund erreicht werden kann und der Reifen bei einer Reduzierung des Reifendrucks ggf. beschädigt werden würde.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt b) die Profiltiefe mit mindestens einem im Laufstreifen angeordneten Profiltiefensensor erfasst wird.
Durch einen direkt messenden Profiltiefensensor im Laufstreifen kann die Profiltiefe an unterschiedlichen Stellen im Laufstreifen mit einer sehr hohen Genauigkeit überwacht werden. Auf diese Weise kann die Regelstrategie für die dynamische Druckanpassung wesentlich verbessert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Schritt c) Steuerungs- oder Regelungssignale an spezielle Regelungssysteme im Fahrzeug weitergeleitet werden.
Dadurch wird das Regelsystem für die dynamische Druckanpassung mit anderen Regelsystemen im Fahrzeug vernetzt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die spezielle Regelungssysteme im Fahrzeug ein Antiblockiersystem für die Bremsen (ABS), eine Regelung für eine Servolenkung und/ oder eine Elektronische Stabilitätskontrolle (ESP) umfassen.
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Diese Regelsysteme kennen dadurch den von der dynamischen Druckanpassung angestrebten Reifendruck bereits bevor dieser umgesetzt wird, wodurch diese Systeme mit ihren eigenen Regelstrategien auf diese angestrebte veränderte Situation reagieren können. Ein Beispiel wäre die Regelung des Bremssystems. Der Bremsdruck für die Bremsen könnte durch den Bremscontroller schon vorab auf den angestrebten Reifendruck angepasst werden. Auf diese Weise kann der Bremsweg optimiert bzw. verkürzt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fahrzeugreifen einen Transponder aufweist, der Informationen zum Reifentyp des Fahrzeugreifens umfasst.
Mit dem Transponder am Fahrzeugreifen ist es nicht mehr erforderlich, dass der Fahrer oder die Werkstatt besondere Fahrzeugreifeninformationen manuell für eine Fahrzeugregelung bereitstellen muss. Jeder Fahrzeugreifen weist einen Transponder mit entsprechenden Fahrzeugreifeninformationen auf. Der Transponder ist direkt zwischen Reifenbauteilen am Fahrzeugreifen angeordnet. Bei einer Montage der Fahrzeugreifen am Fahrzeug erkennt die Empfangseinheit im Fahrzeug die neuen Fahrzeugreifen und überträgt die neuen Fahrzeugreifeninformationen auf einer Speichereinheit. Anschließend wird mit einem entsprechenden Regelalgorhythmus ermittelt, wie eine dynamische Druckanpassung zielführend eingesetzt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifentyp mit den besonderen Traktionseigenschaften ein Fahrzeugreifen mit Spikes ist. Bei Eisglätte lassen sich Spikes besonders gut einsetzen, um den Bremsweg zu verkürzen oder die Traktion zu erhöhen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spikes in den Reifenschultern des Fahrzeugreifens angeordnet sind, wobei die Spikes bei einem reduzierten Reifendruck in Eingriff mit der Fahrbahn geraten.
Bei dieser Ausführung würde sich die Bodenaufstandsfläche wesentlich erhöhen, wodurch die in axialer Richtung außen liegenden Spikes in Eingriff mit der Fahrbahn geraten.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifentyp mit den besonderen Traktionseigenschaften ein Fahrzeugreifen mit Notlaufeigenschaften ist.
Beispielsweise können die Fahrzeugreifen mit verstärkten Seitenwänden ausgeführt sein, um auch bei einem Druckverlust eine Weiterfahrt zu ermöglichen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifentyp mit den besonderen Traktionseigenschaften ein Sommerreifen, Winterreifen oder Alljahresreifen ist.
Von dem jeweiligen Reifentyp ist abhängig, in welchem Umfang eine dynamische Druckanpassung erfolgen soll, um optimale Traktionseigenschaften zu erreichen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in jeder Fahrzeugfelge jeweils eine Vorrichtung zum Anpassen des Reifendruckes integriert ist. Auf diese Weise kann an jedem Fahrzeugreifen eine individuelle dynamische Druckanpassung erfolgen. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, nur den Reifendruck an den Fahrzeugreifen der Hinterachse zu reduzieren.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Anpassen des Reifendruckes eine in einer Felge integrierte elektrisch betriebene Miniaturpumpe umfasst.
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Das Fahrzeugrad kann dadurch auf einfache Weise und präzise an eine aktuelle Fahrsituation angepasst werden kann. Die elektrisch betriebene Miniaturpumpe lässt sich einfach an einer Fahrzeugfelge integrieren. Aufgrund der geringen Abmessungen der Miniaturpumpe ist nur ein geringer Bauraum erforderlich. Außerdem lässt sich die elektrisch betriebene Miniaturpumpe auf einfache Weise mit einer elektrischen Schaltung ein- und ausschalten.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Miniaturpumpe in einem Hohlraum einer Felgenspeiche der Felge integriert ist. Dadurch ist die Miniaturpumpe von außen praktisch nicht sichtbar. Außerdem wird dadurch auch kein Bauraum an der Felge beansprucht, der die Abmessungen der Fahrzeugbremse beeinträchtigen könnte.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Miniaturpumpe im Felgentiefbett der Felge integriert ist. Dadurch würde die Miniaturpumpe direkt im Reifenhohlraum liegen, so dass keine zusätzlichen Verbindungsleitungen erforderlich sind, die durch den Felgenring geführt werden müssten. Die Position im Felgentiefbett hat ebenfalls den Vorteil, dass sich der Reifen einfacher auf die Felge montieren lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Miniaturpumpe im zentralen Basiskörper der Felge integriert ist. Dadurch ist die Miniaturpumpe von außen nicht sichtbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Felge elektrisch ansteuerbare Ventile integriert sind, wobei mit den Ventilen und der Miniaturpumpe der Reifendruck des Luftreifens reguliert wird. Dadurch lässt sich der Reifendruck im Reifen präzise und stufenlos an unterschiedliche Fahrsituationen anpassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Miniaturpumpe eine Membranpumpe, eine Zahnradpumpe oder Kolbenpumpe ist. Mit diesen Pumpentypen lässt sich mit hoher Geschwindigkeit ein erforderlicher Reifendruck einstellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Miniaturpumpe Abmessungen mit einer maximalen Höhe von ca. 10 cm, einer maximalen Breite von ca. 10 cm und einer maximalen Tiefe von 5 cm aufweist.
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Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeugrad mit einer Miniaturpumpe in der Felgenspeiche
- 2 ein Fahrzeugrad mit einer Miniaturpumpe im Basiskörper
- 3 ein Fahrzeugrad mit einer Miniaturpumpe im Felgentiefbett
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1 zeigt ein Fahrzeugrad 1 mit einer Felge 2 und einem darauf aufgezogenen Reifen 3, einer Nabe 4 sowie drei zwischen der Nabe 4 und der Felge 2 angeordnete Speichen 5. Über die Nabe 4 wird das Fahrzeugrad 1 in allseits bekannter Weise gelagert, sodass sich das Fahrzeugrad 1 während des Betriebs drehen kann. Zwischen dem Reifen 3 und der Felge 2 wird ein gegenüber einem Außenbereich abgedichtetes Volumen ausgebildet, in dem ein bestimmter Reifendruck vorherrscht.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Speichen 5 in etwa hohlzylindrisch ausgeführt, wobei in einem Speichen-Innenraum eine Miniaturpumpe 6 angeordnet ist. Die Miniaturpumpe 6 ist in etwa im oberen Drittel der Speiche 5 angeordnet. Sie ist über einen Verbindungskanal 7 mit dem Reifenhohlraum des Reifens 3 verbunden. Der Verbindungskanal 7 ist durch den Felgenring 8 hindurchgeführt und mit einem nicht dargestellten Ventil mit dem Reifenhohlraum verbunden. Bei einer Betätigung der elektrisch betriebenen Miniaturpumpe 6 wird der Reifendruck im Reifen 3 an unterschiedliche Fahrsituationen angepasst.
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Der elektrische Speicher 11 ist ebenfalls in der Felge 2 integriert. Der elektrische Speicher 11 dient dazu, die Miniaturpumpe 6 mit Energie zu versorgen. Im Normalfall wird der elektrische Speicher 11 in Form eines Akkus nur bei einem Stillstand des Fahrzeugs oder induktiv während der Fahrt wieder aufgeladen. Daher kann der elektrische Speicher 11 während der Fahrt des Fahrzeuges immer nur eine begrenzte Energieversorgung bereitstellen. Der elektrische Speicher 11, die elektrische Pumpe 6 und die Ventile 12, die in der 2 dargestellt sind, stehen mit dem zentralen Rechner im Fahrzeug in direkter Verbindung. Über den zentralen Rechner bzw. die Regelungseinheit wird die Regelstrategie umgesetzt, bei der unter bestimmten Bedingungen eine Anpassung des Reifendruckes von einzelnen Fahrzeugreifen erfolgt, um die Fahreigenschaften der Fahrzeugreifen zu optimieren.
Der Transponder 13 mit den Fahrzeugreifen-Informationen ist vorzugsweise im Reifenwulst angeordnet und kommuniziert autark mit einer Regelungseinheit, die im Fahrzeug angeordnet ist.
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An bestimmten Positionen im Laufstreifen des Fahrzeugreifens 3 sind spezielle Profiltiefensensoren angeordnet, die kontinuierlich und automatisiert die Profiltiefe messen. Bei dem Profiltiefensensor kann es sich beispielsweise um ein elektrisch messendes System handeln, bei dem über den Gummiabrieb im Laufstreifen die Profiltiefe bestimmt wird. Die aktuelle Profiltiefe wird jeweils an die zentrale Regelungseinheit zur Auswertung von Steuerungssignalen weitergeleitet, die im Fahrzeug angeordnet ist. Die Regelungseinheit wertet die Profiltiefe aus und passt anschließend die Regelungsstrategie für die dynamische Druckanpassung an. Wenn beispielsweise die Profiltiefe an den Fahrzeugreifen eine vorgegebene Mindestprofiltiefe unterschreitet, erfolgt keine dynamische Druckanpassung, damit beispielsweise der Reifen aufgrund einer zu hohen Deformation nicht beschädigt wird. Weisen die Fahrzeugreifen hingegen eine ausreichende Profiltiefe aus, wird die dynamische Druckanpassung aktiviert und der Reifendruck entweder reduziert oder erhöht, um eine bessere Traktion gegenüber dem Fahrbahngrund zu erhalten.
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In einer der Felgenspeichen ist optional eine Kartusche 14 mit Dichtmittel angeordnet. Bei einer Undichtigkeit des Fahrzeugreifens wird über ein Steuerungssignal die Kartusche aktiviert, so dass Dichtmittel in den Reifenhohlraum gegeben wird. Das Dichtmittel dient dazu, kleine Beschädigungen im Reifen abzudichten.
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Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die elektrisch betriebene Miniaturpumpe im Basiskörper 9 der Felge 2 integriert ist, wobei die Felge 2 in einer Radialschnittansicht dargestellt ist. Der Basiskörper 9 der Felge 2 stellt sozusagen das Verbindungsbauteil zur Nabe dar. Die Miniaturpumpe 6 ist über nicht dargestellte Verbindungsleitungen mit dem Felgenring 8 verbunden, um den Reifendruck anzupassen. Zur vereinfachten Darstellung ist der Reifen nicht dargestellt.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Miniaturpumpe 6 im Felgentiefbett 10 integriert ist. Die Miniaturpumpe befindet sich somit direkt im Reifenhohlraum.
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Der Transponder 13 mit den Fahrzeugreifeninformationen ist zwischen einzelnen Reifenbauteilen im Fahrzeugreifen angeordnet, wie er beispielsweise in 1 dargestellt ist. Der Transponder kann beispielsweise direkt im Reifenwulst angeordnet sein, um eine gute Übertragung zur Empfangseinheit im Fahrzeug zu gewährleisten. Im Speicher des Transponders sind eine Vielzahl von Fahrzeugreifeninformationen abgespeichert. Zu diesen Fahrzeugreifeninformationen zählen beispielsweise die Reifendimension und der Reifentyp. Bei der Montage der Fahrzeugreifen am Fahrzeug werden die Daten vom Transponder automatisiert auf die Empfangseinheit im Fahrzeug übertragen. Die Empfangseinheit im Fahrzeug wertet die empfangenen Daten aus und integriert sie in eine Regelstrategie für eine dynamische Druckanpassung. Wird beispielsweise über Sensoren festgestellt, dass die Fahrbahn eine Eisglätte aufweist, wird mit der Reglungseinheit geprüft, inwiefern mit einer dynamischen Druckanpassung die Traktion gegenüber der Fahrbahn verbessert werden kann. Wenn der Fahrzeugreifen einzelne Spikes in den Reifenschultern aufweist, wird über die dynamische Druckanpassung der Reifendruck an den Fahrzeugreifen reduziert. Dadurch kommen die Spikes in Eingriff mit der Fahrbahn. Auf diese Weise wird die Traktion gegenüber der Fahrbahn wesentlich verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugrad
- 2
- Felge
- 3
- Reifen
- 4
- Nabe
- 5
- Speichen bzw. Felgenspeiche
- 6
- Miniaturpumpe
- 7
- Verbindungskanal zum Reifen
- 8
- Felgenring
- 9
- Basiskörper der Felge
- 10
- Felgentiefbett
- 11
- Elektrischer Speicher
- 12
- Be- und Entlüftungsventil
- 13
- Transponder
- 14
- Kartusche mit Dichtmittel
