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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Reifeninnendrucks von Rädern eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Steuergerät zur Ausführung eines solchen Verfahrens, ein Lenksystem mit einem solchen Steuergerät und ein Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem.
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Die Einhaltung des korrekten Reifeninnendrucks ist eine durch die Fahrphysik geforderte Aufgabe, um einen möglichst sicheren Fahrzustand mit gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch zu gewährleisten.
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Dabei ist es bekannt, aus einer Drehzahldifferenz zwischen zwei Rädern einer Achse auf einen veränderten Reifeninnendruck in einem der beiden Räder zu schließen. Für diese Art der Reifeninnendrucküberwachung wird regelmäßig der Drehzahlsensor des ESP-Systems benutzt. Eine andere Möglichkeit stellt der Verbau von Drucksensoren in den Rädern dar. Dadurch kann der absolute Druck in den Rädern überwacht werden.
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Ferner ist aus der
DE 199 06 300 A1 ein Verfahren zur Überwachung des Reifeninnendrucks von Rädern eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Lenksystems mit zwei Einzelradstellern, die zur Änderung eines Radlenkwinkels jeweils eines Rades ausgebildet sind, bekannt. Dabei wird ein Rückstellmoment der Räder erfasst und zur Ermittlung einer Luftdruckdifferenz der Räder verwendet.
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Zudem offenbart die
DE 10 2007 035 934 A1 ein Verfahren zur Bestimmung eines situationsbedingten Sollwertes für einen Reifenluftdruck. Dabei wird ausgenutzt, dass bei konstanten Rahmenbedingungen das aufzuwendende Lenkmoment proportional zur Reifenaufstandsfläche und diese wiederum umgekehrt proportional zum Reifeninnendruck ist, sodass via eines Kennfeldes der Reifendruck über die gemessenen Lenkmomente abgeschätzt werden kann. Ein ähnliches Verfahren ist zudem aus der JPH1 159466A bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin ein Verfahren mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Überwachung des Reifeninnendrucks von Rädern eines Fahrzeugs mit Einzelradstellern bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, durch ein Steuergerät nach Anspruch 8, durch ein Lenksystem nach Anspruch 9 sowie durch ein Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass durch Auswertung der Kraft, die die beiden Einzelradsteller zur Änderung des jeweiligen Radlenkwinkels aufbringen, der Reifeninnendruck der beiden Reifen überwacht werden kann. Bei alternativ denkbaren Einzelradstellern mit rotatorischem Aktuierungsprinzip wird in analoger Weise statt der Kraft ein Moment ausgewertet. Diese Kraft bzw. das Moment kann sich zwischen den beiden überwachten Reifen unterscheiden und ist unter anderem abhängig vom Reifeninnendruck. Aufgrund dieser Abhängigkeit können Rückschlüsse auf eine Reifeninnendruck-Differenz zwischen den beiden Reifen gezogen werden. Wenn beispielsweise einer der Reifen plötzlich Innendruck verliert, insbesondere auf Grund einer Reifenpanne, so wirkt sich dies auf die notwendige Kraft bzw. das notwendige Moment aus, welches zur Änderung des jeweiligen Radlenkwinkels aufgebracht werden muss. Aus dieser Abweichung zwischen den Kräften bzw. den Momenten kann auf eine erste Reifeninnendruck-Differenz zwischen den Rädern geschlossen werden. Erreicht und/oder überschreitet diese erste Reifeninnendruck-Differenz einen ersten Grenzwert, so kann hierauf basierend eine Aktion veranlasst werden.
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Der Einzelradsteller dient dabei zur Änderung des Radlenkwinkels von lediglich einem Rad, im Gegensatz zu Zentralstellern, die beide Räder einer Achse gleichermaßen einschlagen. Derartige Einzelradsteller können insbesondere einen Lenkungsaktuator und gegebenenfalls eine Spurstange zur Änderung des Radlenkwinkels umfassen. Die von Einzelradstellern aktuierten Räder werden gegensinnig eingeschlagen. Somit sind auch kleine gegensinnige Lenkbewegungen möglich, sodass das Verfahren bei unveränderter Fahrzeugtrajektorie, beispielsweise in der Geradeausfahrt, anwendbar ist.
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Bei den beiden Rädern, die von den zwei Einzelradstellern jeweils angesteuert werden, kann es sich insbesondere um die Räder einer Achse handeln. Insbesondere kann es sich hier um die Räder der Vorderachse oder der Hinterachse handeln. Denkbar wäre selbstverständlich auch, dass sämtliche Räder eines Fahrzeugs erfindungsgemäß überwacht werden. Dabei ist insbesondere denkbar, dass jeweils eine Überwachung der Räder jeweils einer Achse durchgeführt wird.
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In einer Ausgestaltung wird in Schritt c. die ermittelte erste Reifeninnendruck-Differenz mit einer aus einem Raddrehzahlvergleich erhaltenen zweiten Reifeninnendruck-Differenz verglichen. Dies gestattet eine Plausibilisierung der so erhaltenen und miteinander verglichenen Reifeninnendruckinformationen. Die Reifeninnendruck-Differenz kann hierbei aufgrund einer Drehzahldifferenz zwischen den beiden überwachten Rädern abgeschätzt werden. Hierzu können insbesondere die Drehzahlsensoren eines ESP-Systems verwendet werden.
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In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass eine Aktion nach Schritt d. erst dann veranlasst wird, wenn auch die zweite Reifeninnendruck-Differenz einen zweiten Grenzwert erreicht und/oder überschreitet. Somit müssen beide Überwachungseinrichtugen eine Reifeninnendruck-Differenz festgestellt haben, die den ersten Grenzwert bzw. den zweiten Grenzwert erreicht und/oder überschreitet. Erst dann wird eine Aktion ausgelöst.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird in Schritt d. ein von einem Benutzer des Fahrzeugs wahrnehmbares Signal erzeugt. Dieses Signal kann insbesondere dazu dienen, den Fahrer des Fahrzeugs zu warnen, so dass dieser entsprechend reagieren kann. Alternativ oder zusätzlich wäre auch denkbar, andere Verkehrsteilnehmer mittels des Signals zu warnen.
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Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass das Signal akustisch, optisch und/oder haptisch wahrnehmbar ist. Dies kann beispielsweise ein Lichtsignal mittels eines Leuchtmittels oder ein Tonsignal mittels eines Lautsprechers oder ein Vibrationssignal an einem Bedienelement, insbesondere am Lenkrad des Fahrzeugs, sein.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass in Schritt d. die Aktion das Aufleuchten einer Warnlampe umfasst. Dabei ist denkbar, dass bei sogenannten Run-Flat-Reifen eine orangene Warnlampe aufleuchtet, so dass die Bedienperson gewarnt ist und entsprechend vorsichtig weiterfährt. Bei normaler Bereifung kann die Warnlampe rot leuchten, so dass die Bedienperson das Fahrzeug umgehend zum Stillstand bringen kann. Insbesondere bei autonom fahrenden Fahrzeugen kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wird und beispielsweise auf einen Standstreifen zum Anhalten gefahren wird.
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Vorgeschlagen wir zudem, dass in Schritt d. die Aktion die Benachrichtigung einer Hilfseinrichtung und/oder das Warnen anderer Fahrzeuge umfasst. Dabei kann insbesondere eine Hilfseinrichtung wie beispielweise ein Pannenservice direkt verständigt werden, sodass Hilfe vergleichsweise schnell herbeieilen kann. Denkbar wäre zusätzlich oder alternativ auch, dass mittels einer Kommunikationseinrichtung andere Fahrzeuge gewarnt werden. Beispielsweise kann die Kommunikation der Fahrzeuge über eine Funk- oder WLAN-Verbindung oder ein sogenanntes CAR2X-Netzwerk bereitgestellt werden. Hierdurch können Unfälle ausgelöst durch eine Reifenpanne verhindert oder jedenfalls deren Ausmaß reduziert werden.
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Denkbar ist weiterhin, dass in Schritt d. die Aktion das Überführen des Fahrzeugs in einen sicheren Zustand umfasst. Das Fahrzeug kann dabei inbesondere ein autonom fahrendes Fahrzeug sein. Auch hierdurch kann die Fahrsicherheit erhöht werden.
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Denkbar wäre auch, das vorliegende Verfahren in die Regelstrategie eines Fahrdynamikregelsystems einzubinden. Dadurch ist denkbar, dass sicherheitskritische Situationen, die durch falsch eingestellten Reifeninnendruck entstehen oder verstärkt werden, verhindert werden können.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät ist dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Bei dem Steuergerät kann es sich insbesondere um ein Lenkungs- und/oder Bremsensteuergerät des Fahrzeugs handeln. Diese Geräte sind regelmäßig bereits in Fahrzeugen vorhanden und diese Geräte können erfindungsgemäß so ausgebildet werden, dass sie das oben beschriebene Verfahren ausführen können. Es bedarf somit in vorteilhafter Weise keiner weiterer Hardwarekomponenten neben den bereits in einem Fahrzeug mit Einzelradstellern vorhandenen.
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Das erfindungsgemäße Lenksystem umfasst zum einen das erfindungsgemäße Steuergerät und zum anderen wenigstens zwei Einzelradsteller, die zur Änderung des Radlenkwinkels jeweils eines Rades ausgebildet sind. Folglich kann insbesondere die Hardware bestehender Lenksysteme verwendet werden.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 Schematische Draufsicht auf ein Einzelradlenksystem mit zwei Rädern in der Geradeausstellung (Zustand 1);
- 2 Schematische Draufsicht auf das Einzelradlenksystem gemäß 1 mit den Rädern in einem Radlenkwinkel (Zustand 2); und
- 3 Verfahrensablauf zur Überwachung des Reifeninnendrucks gemäß einer Ausführungsform.
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Funktionsäquivalente Elemente und Bereiche tragen in den nachfolgenden Figuren die gleichen Bezugszeichen und sind nicht nochmals im Detail erläutert.
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1 zeigt schematisch zwei Räder 10, 12 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches selbst nicht weiter dargestellt ist. Diese Räder 10, 12 umfassen in bekannter Weise jeweils einen Reifen 11, 13. Bei den Rädern 10, 12 kann es sich insbesondere um die Räder 10, 12 der Vorderachse handeln. Alternativ wäre denkbar, dass es sich um die Räder 10, 12 der Hinterachse handelt. Die beiden Räder 10, 12 werden von einem Lenksystem angesteuert.
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Das Lenksystem umfasst zwei Einzelradsteller 14, 16 zum Lenken jeweils eines Rades 10, 12. Das Lenksystem umfasst ferner ein Steuergerät 26. Der Einzelradsteller 14 umfasst hierbei eine Spurstange 18 und einen Lenkungsaktuator 20. Gleichermaßen umfasst der Einzelradsteller 16 eine Spurstange 22 und einen Lenkungsaktuator 24. Mittels der Einzelradsteller 14, 16 können die Räder 10, 12 von der in 1 gezeigten Geradeausstellung in eine in 2 gezeigte Schrägstellung überführt werden, indem der Radlenkwinkel, angedeutet durch die Doppelpfeile 15, 17, geändert wird.
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Um den Radlenkwinkel zu ändern, müssen die Lenkungsaktuatoren 20, 24 eine Kraft F1, F2 auf die jeweilige Spurstange 18, 22 und damit auf die Reifen 10, 12 aufbringen. Bei einem rotatorischen Aktuierungsprinzip wird in analoger Weise ein Moment aufgebracht. Die Kraft F1, F2 bzw. das Moment ist unter anderem abhänig vom Reifeninnendruck der Reifen 11, 13 der Räder 10, 12. Diese Kräfte F1 und F2 können in bekannter Weise von Kraft- bzw. Momentensensoren 19, 21 erfasst werden oder auch aus dem Motorstromkennfeld geschätzt werden und an ein Steuergerät 26 kabellos oder kabelgebunden übertragen werden. Bei dem Steuergerät 26 kann es sich insbesondere um ein Lenkungssteuergerät handeln. Alternativ kann es sich auch um ein Bremsensteuergerät handeln. Ferner sind Drehzahlsensoren 23, 25 vorgesehen, die in bekannter Weise die Drehzahl der Räder 10, 12 ermitteln und die ermittelten Drehzahlen ebenfalls an das Steuergerät 26 kabellos oder kabelgebunden übertragen.
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Das Steuergerät 26 führt sodann das in 3 angedeutete Verfahren mittels eines Softwareprogramms aus, welches insbesondere auf einem Speicher des Steuergeräts 26 gespeichert sein kann: Zunächst wird im Schritt 100 aus den ermittelten Kräften F1, F2 eine erste Reifeninnendruck-Differenz D1 zwischen den beiden Rädern 10, 12 ermittelt. Dies ist deswegen möglich, da die Kräfte F1, F2 abhängig sind vom Reifeninnendruck in den Reifen 11, 13. In analoger Weise ermittelt das Steuergerät 26 eine zweite Reifeninnendruck-Differenz D2 aus einem Raddrehzahlvergleich zwischen den Rädern 10 und 12. Sodann prüft das Steuergerät 26 im Schritt 104, ob die erste Reifeninnendruck-Differenz D1 über einem ersten Grenzwert G1 liegt. Übertrifft die erste Reifeninnendruck-Differenz D1 den ersten Grenzwert G1, so spricht dies dafür, dass ein Reifen 11, 13 Luft verliert und ein Reifenschaden vorliegt oder dass bei einem Reifen 11, 13 ein falscher Reifeninnendruck eingebracht wurde.
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Weiterhin wird im Schritt 106 geprüft, ob die zweite Reifeninnendruck-Differenz D2 größer als ein zweiter Grenzwert G2 ist. Sodann wird im Schritt 108 abgeprüft, ob sowohl die erste Reifeninnendruck-Differenz D1 als auch die zweite Reifeninnendruck-Differenz D2 über den Grenzwerten G1 bzw. G2 liegen. Somit können die erhaltenen Reifeninnendruck-Informationen gegeneinander abgeglichen und so plausibilisiert werden. Sind beide Grenzwerte G1 und G2 übertroffen, so wird der Schritt 110 ausgeführt, durch den eine Aktion A ausgelöst wird. Ist dies nicht der Fall, so wird keine Aktion A ausgelöst. Denkbar ist allerdings, dass ein Schritt 112 durchgeführt wird, bei dem zusätzliche Auswerteroutinen durchgeführt werden. Beispielsweise können Auswertungen in Bezug auf den Reibwert durchgeführt werden.
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Die Aktion A in Schritt 110 kann hierbei insbesondere darin bestehen, dass in der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs eine Warnlampe aufleuchtet. Bei sogenannten Run-Flat-Reifen ist denkbar, dass diese orange aufleuchtet, sodass der Fahrzeugbediener gewarnt ist und dementsprechend vorsichtig weiterfährt. Demgegenüber ist bei normaler Bereifung denkbar, dass die Warnlampe rot aufleuchtet, so dass der Fahrzeugbediener das Fahrzeug anhalten kann oder jedenfalls verlangsamen kann. Zusätzlich oder alternativ ist denkar, dass beispielsweise über ein sogenannte CAR2X-Netzwerk der Pannendienst benachrichtigt wird oder dass andere Fahrzeuge gewarnt werden. Schließlich ist zusätzlich oder alternativ denkbar, dass das Fahrzeug automatisch in einen sicheren Zustand überführt wird. Dies ist insbesondere bei autonom fahrenden Fahrzeugen denkbar.
