DE102018218610A1

DE102018218610A1 - Measuring device for determining at least one tire parameter, arrangement, vehicle and method for operating a measuring device

Info

Publication number: DE102018218610A1
Application number: DE102018218610.3A
Authority: DE
Inventors: Nico Heussner; Mustafa Kamil
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-04-30
Anticipated expiration: 2038-11-01
Also published as: DE102018218610B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln von zumindest einem Reifenparameter eines Reifens, mit einer karosserieseitig angeordneten/anordenbaren Sensoreinheit, die einen Sender zum Aussenden von elektromagnetischen Wellen und einen Empfänger zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen nach einer Reflexion der Wellen an einer Oberfläche des Reifens aufweist, und mit einer Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den durch den Empfänger erfassten Wellen den Reifenparameter zu ermitteln. Dabei ist vorgesehen, dass die ausgesendeten Wellen zumindest eine erste Welle mit einer ersten Wellenlänge und eine erste auf eine Trägerwelle aufmodulierte Welle mit einer zweiten Wellenlänge, die größer als die erste Wellenlänge, insbesondere in der Größenordnung des Messabstands, ist, umfassen.The invention relates to a measuring device for determining at least one tire parameter of a tire, with a sensor unit arranged / arranged on the body, which has a transmitter for emitting electromagnetic waves and a receiver for receiving the electromagnetic waves after a reflection of the waves on a surface of the tire. and with an evaluation unit which is designed to determine the tire parameter as a function of the waves detected by the receiver. It is provided that the emitted waves comprise at least a first wave with a first wavelength and a first wave modulated onto a carrier wave with a second wavelength that is larger than the first wavelength, in particular in the order of magnitude of the measuring distance.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln von zumindest einem Reifenparameter eines Reifens, mit einer karosserieseitig angeordneten/anordenbaren Sensoreinheit, die einen Sender zum Aussenden von elektromagnetischen Wellen und einen Empfänger zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen nach einer Reflexion der Wellen an einer Oberfläche des Reifens aufweist, und mit einer Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den durch den Empfänger erfassten Wellen den Reifenparameter zu ermitteln.The invention relates to a measuring device for determining at least one tire parameter of a tire, with a sensor unit arranged / arranged on the body, which has a transmitter for emitting electromagnetic waves and a receiver for receiving the electromagnetic waves after a reflection of the waves on a surface of the tire. and with an evaluation unit that is designed to determine the tire parameter as a function of the waves detected by the receiver.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Anordnung, die die oben genannte Messvorrichtung aufweist.The invention also relates to an arrangement which has the above-mentioned measuring device.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der oben genannten Anordnung.The invention further relates to a vehicle having the above-mentioned arrangement.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung.The invention further relates to a method for operating a measuring device.

Stand der TechnikState of the art

Messvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise verwendet, um als Reifenparameter ein Reifenprofil eines Reifens zu ermitteln. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 10 2009 026 845 A1 eine derartige Messvorrichtung. Diese weist eine Sensoreinheit auf, welche in einem dem Reifen zugeordneten Radkasten angeordnet ist. Dabei weist die Sensoreinheit einen als Lichtquelle ausgebildeten Sender und einen als TOF-Sensor ausgebildeten Empfänger auf. Während eines Messvorgangs mit der Messvorrichtung werden durch den Sender elektromagnetische Wellen ausgesendet, die auf eine Oberfläche des Reifens auftreffen. Anschließend werden die Wellen nach einer Reflexion an der Oberfläche durch den TOF-Sensor erfasst. Um letztlich das Reifenprofil zu ermitteln, weist die Messvorrichtung eine Auswerteeinheit auf. Diese ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von den durch den Empfänger erfassten Wellen, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Zeitdauer zwischen dem Aussenden der Wellen und dem Empfangen der Wellen, Abstände zwischen der Sensoreinheit und der Stelle der Oberfläche des Reifens, an der die Wellen reflektiert wurden, zu bestimmen und in Abhängigkeit von den Abständen das Reifenprofil zu ermitteln.Measuring devices of the type mentioned at the outset are known from the prior art and are used, for example, to determine a tire profile of a tire as a tire parameter. For example, the published patent application discloses DE 10 2009 026 845 A1 such a measuring device. This has a sensor unit which is arranged in a wheel arch associated with the tire. The sensor unit has a transmitter designed as a light source and a receiver designed as a TOF sensor. During a measuring process with the measuring device, the transmitter emits electromagnetic waves that strike a surface of the tire. The waves are then detected by the TOF sensor after being reflected on the surface. In order to ultimately determine the tire tread, the measuring device has an evaluation unit. This is designed in dependence on the waves detected by the receiver, for example in dependence on a time period between the transmission of the waves and the reception of the waves, distances between the sensor unit and the location of the surface of the tire at which the waves were reflected to determine and determine the tire profile depending on the distances.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der zumindest eine Reifenparameter genau und eindeutig ermittelbar ist. Insbesondere wird durch das Ermitteln des Reifenparameters eine Betriebssicherheit eines Fahrzeugs, dessen Reifen die Messvorrichtung zugeordnet ist, erhöht. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass die ausgesendeten Wellen zumindest eine erste Welle mit einer ersten Wellenlänge und eine erste auf eine Trägerwelle aufmodulierte Welle mit einer zweiten Wellenlänge, die größer als die erste Wellenlänge, insbesondere in der Größenordnung des Messabstands, ist, umfassen. Dabei wird in Abhängigkeit von der ersten aufmodulierten Welle eine grobe Bestimmung des Abstands zwischen der Sensoreinheit und der Stelle, an der die Wellen reflektiert wurden, ermöglicht. Hieraus resultiert eine Abstandseindeutigkeit. In Abhängigkeit von der ersten Welle wird zusätzlich zu der groben Messung eine genaue Bestimmung des Abstands ermöglicht. Hierdurch ist der Reifenparameter präzise ermittelbar. Die Messvorrichtung ist dazu ausgebildet, als Reifenparameter zumindest ein Reifenprofil, beispielsweise eine Tiefe von Vertiefungen der Oberfläche des Reifens, zu ermitteln. Vorzugsweise ist die Messvorrichtung dazu ausgebildet, als Reifenparameter eine Beladung eines Fahrzeugs mit der Messvorrichtung und/oder einen Zustand eines Stoßdämpfers, der ein Rad, das den Reifen aufweist, mit der Karosserie des Fahrzeugs verbindet, zu ermitteln.The measuring device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the at least one tire parameter can be determined precisely and unambiguously. In particular, the operational safety of a vehicle whose tire is associated with the measuring device is increased by determining the tire parameter. According to the invention, it is provided that the emitted waves comprise at least a first wave with a first wavelength and a first wave modulated onto a carrier wave with a second wavelength that is larger than the first wavelength, in particular in the order of magnitude of the measuring distance. Depending on the first modulated wave, a rough determination of the distance between the sensor unit and the point at which the waves were reflected is made possible. This results in a distance uniqueness. Depending on the first wave, an exact determination of the distance is made possible in addition to the rough measurement. This enables the tire parameter to be determined precisely. The measuring device is designed to determine at least one tire profile, for example a depth of depressions in the surface of the tire, as a tire parameter. The measuring device is preferably designed as a tire parameter to determine a loading of a vehicle with the measuring device and / or a state of a shock absorber that connects a wheel that has the tire to the body of the vehicle.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, den Reifenparameter in Abhängigkeit von einer Phasenverschiebung zu ermitteln. Durch eine derartige Vorgehensweise werden sowohl die erste Welle als auch die erste aufmodulierte Welle beim Ermitteln des Reifenparameters vorteilhaft berücksichtigt. Als Phasendifferenz wird dabei die Phasendifferenz zwischen der ersten Welle beziehungsweise der ersten aufmodulierten Welle einerseits und einer Welle bekannten Phasengangs andererseits ermittelt. Insbesondere ist die Sensoreinheit gemäß dieser Ausführungsform derart ausgebildet, dass beim Aussenden der elektromagnetischen Wellen ein Teil der Wellen ausgekoppelt und mit bekannter Phase auf dem Empfänger mit der ersten Welle beziehungsweise der ersten aufmodulierten Welle zur Interferenz gebracht wird.According to a preferred embodiment, it is provided that the evaluation unit is designed to determine the tire parameter as a function of a phase shift. Such a procedure advantageously takes into account both the first shaft and the first modulated shaft when determining the tire parameter. The phase difference between the first wave or the first modulated wave on the one hand and a wave of known phase response on the other hand is determined as the phase difference. In particular, the sensor unit according to this embodiment is designed such that when the electromagnetic waves are emitted, some of the waves are decoupled and brought into interference with the first wave or the first modulated wave with a known phase on the receiver.

Vorzugsweise ist die Trägerwelle selbst die erste Welle. Demnach weisen die Wellen insbesondere nur zwei Wellen auf, nämlich die Trägerwelle und die erste aufmodulierte Welle. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Sender einfach ausgebildet und damit kostengünstig herstellbar ist.The carrier wave itself is preferably the first wave. Accordingly, the waves have in particular only two waves, namely the carrier wave and the first modulated wave. This has the advantage that the transmitter is of simple design and is therefore inexpensive to manufacture.

Alternativ dazu ist die erste Welle vorzugsweise eine zweite auf die Trägerwelle aufmodulierte Welle, deren Wellenlänge größer als die Wellenlänge der Trägerwelle und kleiner als die Wellenlänge der ersten aufmodulierten Welle ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass verschiedene Wellenlängen für die erste Welle wählbar sind, sodass die Wellenlänge der ersten Welle vorteilhaft an Messbedingungen, die beim Ermitteln des Reifenparameters vorliegen, beispielsweise an den Messabstand, anpassbar ist. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, den Reifenparameter in Abhängigkeit von der ersten aufmodulierten Welle, der zweiten aufmodulierten Welle und der Trägerwelle zu ermitteln.Alternatively, the first wave is preferably a second wave modulated onto the carrier wave, the wavelength of which is greater than the wavelength of the carrier wave and less than the wavelength of the first modulated wave. This has the advantage that different wavelengths can be selected for the first wave, so that the Wavelength of the first wave is advantageously adaptable to measurement conditions that exist when the tire parameter is determined, for example to the measurement distance. In particular, the evaluation unit is designed to determine the tire parameter as a function of the first modulated shaft, the second modulated shaft and the carrier shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sender als Laser ausgebildet. Diese Ausbildung des Senders eignet sich in besonderer Weise für die Ermittlung des Reifenparameters. Einerseits können durch den Laser Wellen erzeugt und ausgesendet werden, die eine geringe Konvergenz aufweisen, wodurch der Reifenparameter genau ermittelt werden kann. Andererseits weist die Trägerwelle des Laserlichts eine Wellenlänge auf, die geeignet ist, um als erste Welle zur genauen Abstandsmessung verwendet zu werden.According to a preferred embodiment, the transmitter is designed as a laser. This design of the transmitter is particularly suitable for determining the tire parameter. On the one hand, waves can be generated and emitted by the laser, which have a low convergence, whereby the tire parameter can be determined precisely. On the other hand, the carrier wave of the laser light has a wavelength which is suitable for being used as the first wave for accurate distance measurement.

Vorzugsweise ist der Empfänger als Photodiode, pin-Diode oder Avalanche-Photodiode ausgebildet. Hierbei handelt es sich um eine einfache und kostengünstige Ausführungsform des Empfängers. Insbesondere ist die Sensoreinheit gemäß dieser Ausführungsform derart ausgebildet, dass die reflektierten Wellen und die Welle bekannten Phasengangs zu unterschiedlichen Zeitpunkten durch den Empfänger erfasst und in elektrische Signale umgewandelt werden. Diese werden dann miteinander verglichen um die Phasenverschiebung zu ermitteln.The receiver is preferably designed as a photodiode, pin diode or avalanche photodiode. This is a simple and inexpensive embodiment of the receiver. In particular, the sensor unit according to this embodiment is designed such that the reflected waves and the wave of known phase response are detected by the receiver at different times and converted into electrical signals. These are then compared with one another to determine the phase shift.

Alternativ dazu ist der Empfänger als CCD-Sensor oder als aktiver Pixelsensor ausgebildet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die reflektierten Wellen und die Welle bekannten Phasengangs zum Ermitteln der Phasenverschiebung direkt auf dem Empfänger zur Interferenz gebracht werden können.Alternatively, the receiver is designed as a CCD sensor or as an active pixel sensor. This results in the advantage that the reflected waves and the wave of known phase response for determining the phase shift can be brought to interference directly on the receiver.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensoreinheit derart angeordnet, dass die elektromagnetischen Wellen an einer Reifenmantelwand reflektiert werden. Dadurch ist gewährleistet, dass die elektromagnetischen Wellen an der Stelle der Oberfläche des Reifens reflektiert werden, die für das Ermitteln der Reifenparameter, insbesondere des Reifenprofils, relevant ist. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit hierzu in dem Radkasten, der dem Reifen zugeordnet ist, angeordnet.According to a preferred embodiment, the sensor unit is arranged such that the electromagnetic waves are reflected on a tire wall. This ensures that the electromagnetic waves are reflected at the location of the surface of the tire that is relevant for determining the tire parameters, in particular the tire tread. For this purpose, the sensor unit is preferably arranged in the wheel arch which is assigned to the tire.

Vorzugsweise sind der Sender und der Empfänger in Rollrichtung des Reifens nebeneinander angeordnet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Ermitteln des Reifenparameters durch die Auswerteeinheit besonders einfach durchführbar ist. Außerdem ergibt sich eine vorteilhaft kompakte Bauweise der Sensoreinheit. Insbesondere sind der Sender und der Empfänger in Rollrichtung direkt nebeneinander angeordnet und vorzugsweise in ein gemeinsames Gehäuse integriert.The transmitter and the receiver are preferably arranged side by side in the rolling direction of the tire. This results in the advantage that the evaluation unit can determine the tire parameter in a particularly simple manner. In addition, there is an advantageously compact design of the sensor unit. In particular, the transmitter and the receiver are arranged directly next to one another in the rolling direction and preferably integrated in a common housing.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der Sender und/oder der Empfänger mehrkanalig ausgebildet. Insbesondere ist der Empfänger mehrkanalig ausgebildet. Dadurch ist gewährleistet, dass durch die Auswerteeinheit das Reifenprofil räumlich aufgelöst ermittelt beziehungsweise rekonstruiert werden kann. Insbesondere ist der Sender mehrkanalig ausgebildet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Messvorgang schnell und auf verschiedenen Stellen der Oberfläche simultan durchführbar ist. Insbesondere ist der mehrkanalige Sender derart ausgebildet, dass beim Aussenden der Wellen eine Wellenlinie, insbesondere Laserlinie, orthogonal zu der Rollrichtung des Reifens auf der Oberfläche des Reifens erzeugt wird. Alternativ zu der mehrkanaligen Ausbildung ist der Sender einkanalig derart ausgebildet, dass beim Aussenden der Wellen eine kollimierte Linie auf der Oberfläche erzeugt wird.According to a preferred embodiment, the transmitter and / or the receiver are multi-channel. In particular, the receiver is multi-channel. This ensures that the tire tread can be determined or reconstructed spatially resolved by the evaluation unit. In particular, the transmitter is multi-channel. This has the advantage that the measurement process can be carried out quickly and simultaneously at different points on the surface. In particular, the multi-channel transmitter is designed such that when the waves are emitted, a wavy line, in particular a laser line, is generated orthogonally to the rolling direction of the tire on the surface of the tire. As an alternative to the multi-channel design, the transmitter is designed in a single channel in such a way that a collimated line is generated on the surface when the waves are emitted.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messvorrichtung eine verlagerbare Abdeckeinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, den Sender und/oder den Empfänger wahlweise in einer Geschlossenstellung zu überdecken oder in einer Offenstellung freizugeben. In der Geschlossenstellung der Abdeckeinrichtung werden der Sender und/oder der Empfänger effektiv vor Schmutz geschützt. In der Offenstellung hingegen können durch den Sender die Wellen ausgesendet und durch den Empfänger die reflektierten Wellen empfangen werden, sodass durch die Messvorrichtung der Reifenparameter ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist die Abdeckeinrichtung derart ausgebildet, dass das durch die Abdeckeinrichtung in der Geschlossenstellung überdeckte Element beziehungsweise die überdeckten Elemente nur für den Zeitraum freigegeben werden, der für das Ermitteln des Reifenparameters notwendig ist. Dadurch wird ein besonders effektiver Schutz vor einem Verschmutzen des Senders beziehungsweise des Empfängers gewährleistet.According to a preferred embodiment, the measuring device has a displaceable covering device which is designed to cover the transmitter and / or the receiver either in a closed position or to release it in an open position. In the closed position of the covering device, the transmitter and / or the receiver are effectively protected against dirt. In the open position, however, the waves can be transmitted by the transmitter and the reflected waves can be received by the receiver, so that the tire parameters can be determined by the measuring device. The covering device is preferably designed such that the element or the covered elements covered by the covering device in the closed position are only released for the period of time that is necessary for determining the tire parameter. This ensures particularly effective protection against contamination of the transmitter or the receiver.

Vorzugsweise weist die Messvorrichtung zumindest eine Reinigungseinrichtung für den Sender und/oder den Empfänger auf. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Verschmutzungen des Senders beziehungsweise des Empfängers, welche das Aussenden beziehungsweise das Empfangen der Wellen stören könnten, durch die Reinigungseinrichtung entfernbar sind. Vorzugsweise ist die Reinigungseinrichtung als Wischerblatt oder Bürste ausgebildet und insbesondere derart an einem verlagerbaren Element, beispielsweise einer Abdeckklappe, der Abdeckeinrichtung angeordnet, dass beim Übergang der Abdeckeinrichtung von der Geschlossenstellung in die Offenstellung und/oder beim Übergang von der Offenstellung in die Geschlossenstellung Verschmutzungen des Senders beziehungsweise des Empfängers zumindest im Wesentlichen durch die Reinigungseinrichtung entfernt werden.The measuring device preferably has at least one cleaning device for the transmitter and / or the receiver. This has the advantage that soiling of the transmitter or of the receiver, which could interfere with the transmission or reception of the waves, can be removed by the cleaning device. The cleaning device is preferably designed as a wiper blade or brush and in particular is arranged on a displaceable element, for example a cover flap, of the cover device in such a way that, when the cover device changes from the closed position to the open position and / or when changing from the open position to the closed position, the transmitter is contaminated or the receiver are at least substantially removed by the cleaning device.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum Ermitteln eines Reifenparameters eines Reifens zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 13 durch einen dem Reifen zugeordneten Radkasten und durch die erfindungsgemäße Messeinrichtung aus, wobei die Sensoreinheit der Messeinrichtung in dem Radkasten angeordnet ist. Es ergeben sich daraus die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. The arrangement according to the invention for determining a tire parameter of a tire is distinguished by the features of claim 13 by a wheel housing assigned to the tire and by the measuring device according to the invention, the sensor unit of the measuring device being arranged in the wheel housing. This results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features result from what has been described above and from the claims.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 14 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Anordnung aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile.The vehicle according to the invention, in particular a motor vehicle, with the features of claim 14 is distinguished by the arrangement according to the invention. The advantages already mentioned also result from this.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung mit einer karosserieseitig angeordneten Sensoreinheit, die einen Sender, einen Empfänger und eine Auswerteeinheit aufweist, insbesondere der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 15 dadurch aus, dass durch den Sender elektromagnetische Wellen ausgesendet werden, die zumindest eine erste Welle mit einer ersten Wellenlänge und eine erste auf eine Trägerwelle aufmodulierte Welle mit einer zweiten Wellenlänge, die größer als die erste Wellenlänge, insbesondere in der Größenordnung des Messabstands, ist, umfassen, wobei die elektromagnetischen Wellen nach einer Reflexion der Wellen an einer Oberfläche des Reifens durch den Empfänger erfasst werden, und wobei mittels der Auswerteeinheit in Abhängigkeit von den durch den Empfänger erfassten Wellen zumindest ein Reifenparameter, insbesondere ein Reifenprofil, eine Zuladung auf ein Fahrzeug mit der Messvorrichtung und/oder ein Zustand eines das Rad mit einer Karosserie des Fahrzeugs verbindenden Stoßdämpfers, ermittelt wird. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile.The method according to the invention for operating a measuring device with a sensor unit arranged on the bodywork, which has a transmitter, a receiver and an evaluation unit, in particular the measuring device according to the invention, is characterized by the features of claim 15 in that the transmitter emits electromagnetic waves which emit comprise at least a first wave with a first wavelength and a first wave modulated onto a carrier wave with a second wavelength that is greater than the first wavelength, in particular in the order of magnitude of the measuring distance, the electromagnetic waves after a reflection of the waves at a Surface of the tire are detected by the receiver, and using the evaluation unit as a function of the waves detected by the receiver, at least one tire parameter, in particular a tire profile, a load on a vehicle with the measuring device and / or which determines a state of a shock absorber connecting the wheel to a body of the vehicle. The advantages already mentioned also result from this.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dazu zeigen:

1 Eine Seitenansicht eines Reifens eines Fahrzeugs, dem eine Messvorrichtung zum Ermitteln eines Reifenparameters zugeordnet ist,
2 eine Schnittdarstellung des Reifens und eines Senders sowie eines Empfängers einer Sensoreinheit der Messvorrichtung,
3 ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Messvorrichtung.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, the same and corresponding elements being provided with the same reference symbols. To show:

1 A side view of a tire of a vehicle, to which a measuring device for determining a tire parameter is assigned,
2nd 1 shows a sectional illustration of the tire and a transmitter and a receiver of a sensor unit of the measuring device,
3rd an advantageous method for operating the measuring device.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Rad 1 eines nur angedeuteten Kraftfahrzeugs 2 in einer Seitenansicht. Das Rad 1 ist in einem Radkasten 3 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet und weist eine Felge 4 sowie einen Reifen 5 auf. Der Reifen 4 weist eine Oberfläche 6 auf, die mehrere in 1 nicht dargestellte nutförmige Vertiefungen 12 aufweist, sodass eine Mantelwand der Oberfläche 6 des Reifens 4 profiliert ausgebildet ist. 1 shows a wheel in a simplified representation 1 of an only indicated motor vehicle 2nd in a side view. The wheel 1 is in a wheel arch 3rd of the motor vehicle 2nd arranged and has a rim 4th as well as a tire 5 on. The mature 4th has a surface 6 on that several in 1 not shown groove-shaped depressions 12th has so that a jacket wall of the surface 6 of the tire 4th is profiled.

Das Kraftfahrzeug 2 weist eine Messvorrichtung 7 auf, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Reifenparameter, beispielsweise ein Reifenprofil des Reifens 5, zu ermitteln. Hierzu weist die Messvorrichtung 7 eine Sensoreinheit 8 auf, die dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Wellen 9 auszusenden und die Wellen 9 nach einer Reflexion an der Oberfläche 6 des Reifens 5 zu empfangen. Die Sensoreinheit 8 ist in dem Radkasten 3 angeordnet. Insbesondere ist hierzu ein in 1 nicht dargestelltes Gehäuse 11 der Sensoreinheit 8 in eine Ausnehmung des Radkastens 3 integriert. Die Sensoreinheit 8 ist mit einer Auswerteeinheit 10 der Messvorrichtung 7 verbunden, wobei die Auswerteeinheit 10 dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den empfangenen Wellen 9, den Reifenparameter zu ermitteln. Demnach bilden der Radkasten 3 und die Messvorrichtung 7 eine Messanordnung 19 zum Ermitteln des Reifenparameters.The car 2nd has a measuring device 7 on, which is designed to at least one tire parameter, for example a tire profile of the tire 5 , to determine. For this purpose, the measuring device 7 a sensor unit 8th on, which is designed to generate electromagnetic waves 9 send out and the waves 9 after a reflection on the surface 6 of the tire 5 to recieve. The sensor unit 8th is in the wheel arch 3rd arranged. In particular, an in 1 housing, not shown 11 the sensor unit 8th into a recess in the wheel arch 3rd integrated. The sensor unit 8th is with an evaluation unit 10th the measuring device 7 connected, the evaluation unit 10th is designed depending on the received waves 9 to determine the tire parameter. Accordingly form the wheel arch 3rd and the measuring device 7 a measuring arrangement 19th to determine the tire parameter.

2 zeigt eine Schnittdarstellung der Sensoreinheit 8 und des Reifens 5 entlang der Schnittlinie x-x'. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Sensoreinheit 8 einen Sender 13 und einen Empfänger 14 auf, die in Rollrichtung des Reifens 5 gesehen nebeneinander in dem Gehäuse 11 der Sensoreinheit 8 angeordnet sind. 2nd shows a sectional view of the sensor unit 8th and the tire 5 along the cutting line x-x ' . How from 2nd can be seen, the sensor unit 8th a transmitter 13 and a receiver 14 on that in the rolling direction of the tire 5 seen side by side in the housing 11 the sensor unit 8th are arranged.

Bei dem Sender 13 handelt es sich vorliegend um einen Laser, der vier Senderkanäle 15 aufweist, wobei jeder der Senderkanäle 15 dazu ausgebildet ist, jeweils elektromagnetische Wellen 9 auszusenden. Die Senderkanäle 15 sind derart ausgebildet, dass durch den Sender 13 eine Wellenlinie, vorliegend Laserlinie, orthogonal zu der Rollrichtung des Reifens 5 auf der Oberfläche 6 des Reifens 5 erzeugt wird. Die ausgesendeten Wellen 9 umfassen dabei zumindest eine erste Welle mit einer ersten Wellenlänge und eine erste auf eine Trägerwelle des Lasers aufmodulierte Welle mit einer zweiten Wellenlänge, wobei die zweite Wellenlänge größer ist als die erste Wellenlänge. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Welle um die Trägerwelle des Lasers. Alternativ dazu handelt es sich bei der ersten Welle um eine zweite aufmodulierte Welle, deren Wellenlänge kleiner als die Wellenlänge der ersten ausmodulierten Welle und größer als die Wellenlänge der Trägerwelle ist.At the transmitter 13 In the present case, it is a laser that has four transmitter channels 15 having, each of the transmitter channels 15 is designed to each electromagnetic waves 9 send out. The transmitter channels 15 are designed such that by the transmitter 13 a wavy line, in the present case a laser line, orthogonal to the rolling direction of the tire 5 on the surface 6 of the tire 5 is produced. The waves emitted 9 include at least a first wave with a first wavelength and a first wave modulated onto a carrier wave of the laser with a second wavelength, the second wavelength being greater than the first wavelength. According to the in 2nd In the illustrated embodiment, the first wave is the carrier wave of the laser. Alternatively, the first wave is a second modulated wave, the wavelength of which is smaller than the wavelength of the first modulated wave and greater than the wavelength of the carrier wave.

Der Empfänger 14 weist vorliegend vier Empfängerkanäle 20 auf, die jeweils als Photodiode ausgebildet sind. Durch die mehrkanalige Ausbildung des Empfängers 14 wird dabei eine räumliche Rekonstruktion des Reifenprofils in Abhängigkeit von den empfangenen Wellen 9 ermöglicht. Alternativ zu der Ausbildung als Photodiode sind die Empfängerkanäle 20 jeweils als pin-Diode, Avalanche-Photodiode, CCD-Sensor, aktiver Pixelsensor oder Photodioden-Array ausgebildet.Recipient 14 has four receiver channels in the present case 20th on, which are each designed as a photodiode. Thanks to the multi-channel design of the receiver 14 becomes a spatial one Reconstruction of the tread pattern depending on the waves received 9 enables. The receiver channels are an alternative to the design as a photodiode 20th each designed as a pin diode, avalanche photodiode, CCD sensor, active pixel sensor or photodiode array.

Der Sensoreinheit 8 ist vorliegend eine Abdeckeinrichtung 16 mit einer Abdeckklappe 17 zugeordnet, die in 2 in einer Offenstellung dargestellt ist. In der Offenstellung der Abdeckeinrichtung 16 sind der Sender 13 und der Empfänger 14 freigegeben, sodass durch den Sender 13 ausgesendete elektromagnetische Wellen 9 auf die Oberfläche 6 auftreffen und nach einer Reflexion an der Oberfläche 6 durch den Empfänger 14 empfangen werden können. In einer gestrichelt dargestellten Geschlossenstellung der Abdeckeinrichtung 16 sind der Sender 13 und der Empfänger 14 durch die Abdeckeinrichtung 16 überdeckt. Somit sind der Sender 13 und der Empfänger 14 in der Geschlossenstellung vor Verschmutzung geschützt. An der Abdeckklappe 17 ist eine Reinigungseinrichtung 18, insbesondere ein Wischerblatt oder eine weiche Bürste, angeordnet. Die Reinigungseinrichtung 18 ist dabei derart an der Abdeckklappe 17 angebracht, dass beim Übergang von der Geschlossenstellung in die Offenstellung und beim Übergang von der Offenstellung in die Geschlossenstellung Verschmutzungen des Senders 13 und des Empfängers 14 durch die Reinigungseinrichtung 18 zumindest im Wesentlichen entfernt werden.The sensor unit 8th is a covering device in the present case 16 with a cover flap 17th assigned the in 2nd is shown in an open position. In the open position of the cover device 16 are the transmitter 13 and the recipient 14 released so that by the transmitter 13 emitted electromagnetic waves 9 to the surface 6 hit and after a reflection on the surface 6 by the recipient 14 can be received. In a closed position of the covering device shown in dashed lines 16 are the transmitter 13 and the recipient 14 through the cover device 16 covered. So are the transmitter 13 and the recipient 14 Protected from contamination in the closed position. On the cover flap 17th is a cleaning facility 18th , in particular a wiper blade or a soft brush. The cleaning facility 18th is so on the cover flap 17th attached that during the transition from the closed position to the open position and during the transition from the open position to the closed position, contamination of the transmitter 13 and the recipient 14 through the cleaning facility 18th at least essentially be removed.

3 zeigt ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Messvorrichtung 7. In einem Schritt S1 werden durch den Sender 13 die elektromagnetischen Wellen 9 ausgesendet. Diese umfassen wie beschrieben zumindest die erste Welle und die erste aufmodulierte Welle. Die Wellen 9 werden durch den Sender 13 derart ausgesendet, dass sie auf die Oberfläche 6 des Reifens 5 treffen und an der Oberfläche 6 reflektiert werden. Vorzugsweise wird jeder Senderkanal 15 des Senders 13 im CW-Verfahren (continuous waveform) betrieben. Demnach sendet jeder Senderkanal 15 ungedämpfte, also zeitlich konstant abgestrahlte, Wellen 9 aus, die jeweils zumindest die erste Welle und die erste aufmodulierte Welle aufweisen. Die an der Oberfläche 6 reflektierten Wellen 9 werden in einem Schritt S2 durch den Empfänger 14 empfangen. Außerdem wird in dem Schritt S2 zeitgleich mit dem Empfangen der reflektierten Wellen 9 oder zeitlich versetzt zu dem Empfangen der reflektierten Wellen 9 eine Welle bekannten Phasengangs durch den Empfänger 14 erfasst. Insbesondere wird hierzu ein Teil der durch den Sender 13 ausgesendeten Wellen 9 ausgekoppelt und mit bekannter Phase auf dem Empfänger 14 mit der ersten Welle beziehungsweise der ersten aufmodulierten Welle zur Interferenz gebracht. Dadurch ist der zumindest eine Reifenparameter in Abhängigkeit von einer Phasenverschiebung ermittelbar. 3rd shows an advantageous method for operating the measuring device 7 . In one step S1 are through the transmitter 13 the electromagnetic waves 9 sent out. As described, these comprise at least the first wave and the first modulated wave. The waves 9 are through the transmitter 13 sent out so that they hit the surface 6 of the tire 5 meet and on the surface 6 be reflected. Each transmitter channel is preferred 15 of the transmitter 13 operated in the CW process (continuous waveform). Accordingly, each transmitter channel transmits 15 undamped waves, i.e. waves radiated constantly over time 9 which each have at least the first wave and the first modulated wave. The one on the surface 6 reflected waves 9 be in one step S2 by the recipient 14 receive. In addition, in the step S2 simultaneously with the reception of the reflected waves 9 or staggered in time to receive the reflected waves 9 a wave of known phase response through the receiver 14 detected. In particular, this becomes a part of that by the broadcaster 13 emitted waves 9 decoupled and with a known phase on the receiver 14 brought into interference with the first wave or the first modulated wave. As a result, the at least one tire parameter can be determined as a function of a phase shift.

In einem Schritt S3 wird durch die Auswerteeinheit 10 der Reifenparameter ermittelt. Vorliegend ermittelt die Auswerteeinheit 10 den Reifenparameter in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung. Dabei führt die Auswerteeinheit 10 in Abhängigkeit von der erfassten ersten aufmodulierten Welle, also der Welle mit der größeren Wellenlänge, eine grobe Bestimmung des Reifenparameters durch. In one step S3 is by the evaluation unit 10th the tire parameter determined. In the present case, the evaluation unit determines 10th the tire parameter depending on the phase shift. The evaluation unit leads 10th depending on the detected first modulated wave, ie the wave with the longer wavelength, a rough determination of the tire parameter.

Hieraus resultiert eine Eindeutigkeit des Reifenparameters, beziehungsweise des Abstands zwischen der Stelle der Oberfläche 6, an der die Welle reflektiert wurde, und der Sensoreinheit 8. In Abhängigkeit von der ersten Welle, also der Welle mit der kleineren Wellenlänge, wird zusätzlich eine präzise Bestimmung des Reifenparameters durchgeführt. Weil als erste Welle eine Welle verwendet wird, deren Wellenlänge deutlich kleiner als der Messabstand ist, wäre eine Bestimmung des Reifenparameters anhand der Phasenverschiebung nur in Abhängigkeit von der ersten Welle insbesondere nicht eindeutig.This results in uniqueness of the tire parameter or the distance between the location of the surface 6 , on which the wave was reflected, and the sensor unit 8th . Depending on the first wave, i.e. the wave with the smaller wavelength, a precise determination of the tire parameter is also carried out. Because the first wave used is a wave whose wavelength is significantly smaller than the measuring distance, a determination of the tire parameter on the basis of the phase shift would be particularly ambiguous only as a function of the first wave.

Als Reifenparameter wird dabei beispielsweise das Reifenprofil, insbesondere eine Tiefe der Vertiefungen 12 der Oberfläche 6 des Reifens 5, ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird durch die Auswerteeinheit 10 als Reifenparameter eine Zuladung auf das Fahrzeug 2 oder ein Zustand eines Stoßdämpfers, der das Rad 1 mit der Karosserie des Fahrzeugs 2 verbindet, ermittelt.The tire profile, in particular a depth of the depressions, is used as the tire parameter, for example 12th the surface 6 of the tire 5 , determined. Alternatively or additionally, the evaluation unit 10th a load on the vehicle as a tire parameter 2nd or a state of a shock absorber that hits the wheel 1 with the body of the vehicle 2nd connects, determined.

Zweckmäßigerweise befindet sich die Abdeckeinrichtung 16 während der Durchführung des Verfahrens zumindest zeitweise in der Offenstellung. Vorzugsweise wird die Abdeckeinrichtung 16 derart betätigt, dass die Abdeckklappe 17 unmittelbar vor dem Schritt S1 in die Offenstellung und nach einer Umdrehung des Reifens 6 wieder in die Geschlossenstellung verlagert wird. Vorzugsweise wird das Verfahren bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 2 durchgeführt, beispielsweise bei Fahrtgeschwindigkeiten zwischen 2 und 20 km/h.The covering device is expediently located 16 during the execution of the procedure at least temporarily in the open position. Preferably, the covering device 16 actuated such that the cover flap 17th immediately before the step S1 to the open position and after one turn of the tire 6 is moved back to the closed position. The method is preferably used at low vehicle speeds 2nd performed, for example at speeds between 2 and 20 km / h.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102009026845 A1 [0005]

Claims

Measuring device for determining at least one tire parameter of a tire, with a sensor unit (8) arranged / arranged on the body, which has a transmitter (13) for emitting electromagnetic waves (9) and a receiver (14) for receiving the electromagnetic waves (9) having a reflection of the waves (9) on a surface (6) of the tire (5), and with an evaluation unit (10) which is designed to determine the tire parameter as a function of the waves (9) detected by the receiver (14) to determine, characterized in that the emitted waves (9) at least a first wave with a first wavelength and a first wave modulated onto a carrier wave with a second wavelength that is greater than the first wavelength, in particular in the order of magnitude of the measuring distance, include.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (10) is designed to determine the tire parameter as a function of a phase shift.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier wave itself is the first wave.

Measuring device according to one of the Claims 1 and 2nd , characterized in that the first wave is a second wave modulated onto the carrier wave, the wavelength of which is greater than the wavelength of the carrier wave and less than the wavelength of the first wave modulated on.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter (13) is designed as a laser.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver (14) is designed as a photodiode, pin diode or avalanche photodiode.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver (14) is designed as a CCD sensor or as an active pixel sensor.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (8) is arranged such that the electromagnetic waves (9) are reflected on a tire wall.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter (13) and the receiver (14) are arranged side by side in the rolling direction of the tire (5).

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter (13) and / or the receiver (14) are multi-channel.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one displaceable cover device (16) which is designed to cover the transmitter (13) and / or the receiver (14) either in a closed position or to release it in an open position .

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one cleaning device (18) for the transmitter (13) and / or the receiver (14).

Arrangement (19) for determining at least one tire parameter of a tire (5), the arrangement (19) a wheel housing (3) assigned to the tire (5) and a measuring device (7) according to one of the Claims 1 to 12th The sensor unit (8) of the measuring device (7) is arranged in the wheel arch (3).

Vehicle (2), in particular motor vehicle, characterized by an arrangement (19) according to Claim 13 .

Method for operating a measuring device (7), in particular according to one of the Claims 1 to 12th , with a sensor unit (8) arranged on the body side, which has a transmitter (13), a receiver (14) and an evaluation unit (10), the transmitter (13) emitting electromagnetic waves (9), the at least one first wave comprising a first wavelength and a first wave modulated onto a carrier wave with a second wavelength which is greater than the first wavelength, in particular in the order of magnitude of the measuring distance, the electromagnetic waves (9) after a reflection of the waves on a surface (6) of the tire (5) are detected by the receiver (14), and by means of the evaluation unit (10) depending on the shafts (9) detected by the receiver (14) at least one tire parameter, in particular a tire profile, a payload We determine a vehicle (2) with the measuring device (7) and / or a state of a shock absorber connecting the wheel (1) to a body of the vehicle (2) d.