DE102020132543B4

DE102020132543B4 - Verfahren zur Erkennung des Verschleißzustandes eines oder mehrerer Reifen eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020132543B4
Application number: DE102020132543.6A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Ertl; Kay-Uwe Henning; Thomas Klinger; Advait Valluri
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2040-12-09
Also published as: DE102020132543A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung des Verschleißzustandes eines oder mehrerer Reifen eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Ist-Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn bestimmt wird und der bestimmte Ist-Abstand mit einem hinterlegten Referenzabstandswert verglichen wird, wobei im Falle, dass der bestimmte Ist-Abstand kleiner als der hinterlegte Referenzabstandwert ist, darauf geschlossen wird, dass ein oder mehrere Reifen eine zu geringe Profiltiefe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein aktueller Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Fahrbahn ermittelt wird, aus dem dann unter Berücksichtigung von Störgrößen der Ist-Abstand bestimmt wird, wobei als Störgrößen Beladung des Kraftfahrzeugs und/oder Reifenluftdruck berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung des Verschleißzustandes eines oder mehrerer Reifen eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Art.
Eine unzureichende Profiltiefe bei Kraftfahrzeugreifen führt bekanntlich zu einem erhöhten Unfallrisiko. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Konzepte bekannt, um den Verschleißzustand eines oder mehrerer Reifen eines Kraftfahrzeugs abschätzen zu können.
Sogenannte ursachenbedingte Ansätze umfassen dabei z.B. das Zählen von gelaufenen Kilometern und/oder übertragenen Kräften/Schlüpfe, um anhand dieser Daten mittels entsprechenden Verschleißmodelle einen Verschleißzustand der Reifen zu berechnen. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass viele Erfahrungswerte benötigt werden, d.h. dass entsprechende Verfahren nur dann zuverlässig funktionieren, wenn exakt bekannt ist, welcher Reifen am Kraftfahrzeug montiert ist und ausreichende Erfahrungswerte für diesen Reifen vorliegen.
Sogenannte effektbasierte Ansätze versuchen z.B. über die Schätzung des dynamischen Rollradius des Reifens eine Aussage zum Verschleißzustand zu generieren. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass für die Bestimmung des dynamischen Rollradius eines Reifens wiederum viele Erfahrungswerte über den montierten Reifen vorliegen müssen.
Ein Verfahren zur Erkennung des Verschleißzustandes eines oder mehrerer Reifen eines Kraftfahrzeugs ist in der DE 10 2018 104 857 A1 offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Erhalten von Kamerabildern von einem oder mehreren Reifen eines Fahrzeugs unter Verwendung einer oder mehrerer Kameras, die am Fahrzeug montiert sind, während des Betriebs des Fahrzeugs; und das Verarbeiten der Kamerabilder über einen Prozessor, um eine Analyse eines oder mehrerer Reifen basierend auf den Bildern, die über eine oder mehrere Kameras, die am Fahrzeug montiert sind, erhalten wurden, zu erzeugen.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2019 128 348 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung von Reifenverschleiß bei Radreifen eines Fahrzeugs bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass mittels mindestens eines am Fahrzeug angeordneten Entfernungssensors die Entfernung des Entfernungssensors zu einem Fahrboden, auf dem die Radreifen des Fahrzeugs aufliegen, gemessen wird, und mittels mindestens eines am Fahrzeug angeordneten Lagesensors ein Nickwinkel der gedachten Verbindungsachse zwischen den Radachsen des Fahrzeugs gegen den Fahrboden gemessen wird, und die Messwerte sowie ein vorgegebener Wert für den Radstand des Fahrzeugs zwischen den Radachsen in einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet werden, wobei in der Datenverarbeitungseinrichtung aus Veränderungen der Messwerte während der Betriebszeit des Fahrzeugs Veränderungen der Reifendurchmesser an den Radachsen berechnet werden und daraus der Reifenverschleiß an den Radreifen des Fahrzeugs ermittelt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein alternatives Verfahren zur Erkennung des Verschleißzustandes eines oder mehrerer Reifen eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass über den Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn, eine qualifizierte Aussage über den Verschleißzustand eines oder mehrerer Reifen des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Die Unteransprüche 2 bis 6 stellen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
Gemäß dem Verfahren ist vorgesehen, dass ein Ist-Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn bestimmt wird und der bestimmte Ist-Abstand mit einem hinterlegten Referenzabstandswert, nämlich den Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn mit Neubereifung, verglichen wird. Ist nun der bestimmte Ist-Abstand kleiner als der hinterlegte Referenzabstandwert, wird gemäß dem Verfahren darauf geschlossen, dass ein oder mehrere Reifen eine zu geringe Profiltiefe aufweisen.
Um eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung des Ist-Abstands sicherzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zunächst ein aktueller Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Fahrbahn ermittelt wird, aus dem dann unter Berücksichtigung von Störgrößen, wie Beladung des Kraftfahrzeugs und/oder Reifenluftdruck, der Ist-Abstand bestimmt wird.
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass für die Abschätzung lediglich ein Referenzwert benötigt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Abstand des Kraftfahrzeugs zum Boden sich mit der Abnahme der Profiltiefe linear ändert, sodass auf eine einfache Art und Weise eine qualifizierte Aussage über den Verschleißzustand ermöglicht ist: So kann nunmehr durch eine Differenzbildung des bestimmten Ist-Abstands vom Referenzabstandswert eine aktuelle Profiltiefenabnahme bestimmt werden. Mit der Annahme, dass ein Neureifen 6-8mm Profil besitzt, kann daraus auf eine einfache Art Weise die aktuelle Profiltiefe abgeschätzt werden.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Referenzabstandswert, d.h. Abstand Kraftfahrzeug zur Fahrbahn bei Neubereifung, nach einem Aufzug von neuen Reifen stets erneut bestimmt und in der Steuereinheit hinterlegt wird.
Der aktuelle Abstand kann dabei über direkt messende Sensoren gemessen werden, als auch indirekt, d.h. aus vorhandenen Daten mittels entsprechender Rechenvorschriften, ermittelt werden.
Eine besonders bevorzugte indirekte Abstandsermittlung sieht dabei vor, dass der aktuelle Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Fahrbahn unter Verwendung von am Kraftfahrzeug angeordneten Kameras photogrammetrisch durch Triangulation ermittelt wird. Entsprechende Verfahren sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt; lediglich beispielhaft wird auf die EP 1 685 540 B1 verwiesen.
Da in heutigen Kraftfahrzeugen entsprechende Kameras in der Regel standardmäßig vorhanden sind, ist hierdurch in vorteilhafter Weise eine kostengünstig zu implementierende, aufwandsarme Ermittlung des aktuellen Abstands des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn sichergestellt.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass am Kraftfahrzeug entsprechende, den Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Fahrbahn messende Sensoren, angeordnet sind, sodass der aktuelle Abstand mittels diesen am Kraftfahrzeug angebrachten Sensoren, wie z.B. laserbasierte berührungslose Distanzsensoren, direkt gemessen werden kann.
Vorzugsweise wird zur Berücksichtigung der Störgröße „Beladung des Kraftfahrzeugs“ mittels eines Federwegsensors eine aktuelle Einfedertiefe ermittelt, die gemäß eines hinterlegten Rechenalgorithmus bei der Bestimmung des Ist-Abstands berücksichtigt wird. In heutigen Kraftfahrzeugen sind in der Regel entsprechende Federwegsensoren standardmäßig verbaut, sodass eine kostengünstige und aufwandsarme Implementierung der Berücksichtigungsroutine „Beladung des Kraftfahrzeugs“ ermöglicht ist.
Zur Berücksichtigung der Störgröße „Reifenluftdruck“ sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass anhand des aktuellen Reifenluftdrucks mittels einer Rechenvorschrift eine reifenluftdruckbedingte Reifenradiusänderung bestimmt wird, die gemäß eines weiteren Rechenalgorithmus bei der Bestimmung des Ist-Abstands berücksichtigt wird.
Bevorzugt wird dabei der aktuelle Reifenluftdruck mittels eines direkt oder indirekt messenden Reifendruckkontrollsystems zur Verfügung gestellt. Da entsprechende Reifendruckkontrollsysteme seit 2014 gesetzlich vorgeschrieben sind, ist eine kostengünstige und aufwandsarme Implementierung der Berücksichtigungsroutine „Reifenluftdruck“ sichergestellt.
Ein entsprechendes Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens umfasst zumindest zwei Kameras und/oder einen den Abstand zwischen Fahrbahn und Kraftfahrzeug messenden Sensor sowie zumindest einen Federwegsensor und/oder ein Reifendruckkontrollsystem, deren Daten als Eingangsgrößen einer zentralen Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden, wobei die zentrale Steuereinheit eingerichtet ist aus den zur Verfügung gestellten Eingangsgrößen einen Ist-Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn zu bestimmen und mittels Differenzbildung des Ist-Abstands von einem hinterlegten Referenzabstandswert einen Verschleißzustand eines oder mehrerer Reifen des Kraftfahrzeugs zu bestimmen.

Claims

Verfahren zur Erkennung des Verschleißzustandes eines oder mehrerer Reifen eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Ist-Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn bestimmt wird und der bestimmte Ist-Abstand mit einem hinterlegten Referenzabstandswert verglichen wird, wobei im Falle, dass der bestimmte Ist-Abstand kleiner als der hinterlegte Referenzabstandwert ist, darauf geschlossen wird, dass ein oder mehrere Reifen eine zu geringe Profiltiefe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein aktueller Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Fahrbahn ermittelt wird, aus dem dann unter Berücksichtigung von Störgrößen der Ist-Abstand bestimmt wird, wobei als Störgrößen Beladung des Kraftfahrzeugs und/oder Reifenluftdruck berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Fahrbahn indirekt, unter Verwendung von am Kraftfahrzeug angeordneten Kameras photogrammetrisch durch Triangulation ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Abstand mittels eines am Kraftfahrzeug angebrachten Sensors direkt gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berücksichtigung der Störgröße Beladung des Kraftfahrzeugs, mittels eines Federwegsensors eine aktuelle Einfedertiefe ermittelt wird, die gemäß eines hinterlegten Rechenalgorithmus bei der Bestimmung des Ist-Abstands berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berücksichtigung der Störgröße Reifenluftdruck anhand des aktuellen Reifenluftdrucks mittels einer Rechenvorschrift eine reifenluftdruckbedingte Reifenradiusänderung bestimmt wird, die gemäß eines weiteren Rechenalgorithmus bei der Bestimmung des Ist-Abstands berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Reifenluftdruck mittels eines direkt oder indirekt messenden Reifendruckkontrollsystem zur Verfügung gestellt wird.