DE102021200939A1

DE102021200939A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Reifens

Info

Publication number: DE102021200939A1
Application number: DE102021200939.5A
Authority: DE
Inventors: Baldo Sahlmüller
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-08-04

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Reifens (1), aufweisend die folgenden Schritte:- Bereitstellen einer Sensorvorrichtung (4), wobei die Sensorvorrichtung (4) zum Messen einer Temperatur und Erfassen von Temperaturwerten und zum Messen eines Druckes und Erfassen von Druckwerten in einem Innenraum (7) eines Reifens (1) vorgesehen ist;- Bereitstellen eines Reifens (1);- Anordnen der Sensorvorrichtung (4) in dem Reifen (1);- Erfassen von Temperaturwerten und Druckwerten mittels der Sensorvorrichtung (4);- Bestimmen eines kompensierten Druckes in Abhängigkeit der Temperaturwerte und der Druckwerte.- Bestimmen eines Zustandszeitpunktes wobei der Zustandszeitpunkt einem kompensierten Druck eindeutig zugeordnet werden kann;- Durchführen einer Zeitreihenanalyse des kompensierten Druckes und Bestimmen des Zustands des Reifens (1) in Abhängigkeit der Zeitreihenanalyse, wobei die Zeitreihenanalyse einer Schwankung des kompensierten Druckes und insbesondere die Zeitreihenanalyse der Amplitude der Schwankung des kompensierten Druckes durchgeführt wird und der Zustand des Reifens (1) in Abhängigkeit dieser Zeitreihenanalyse bestimmt wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Reifens, dabei weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen einer Sensorvorrichtung, wobei die Sensorvorrichtung zum Messen einer Temperatur und Erfassen von Temperaturwerten und zum Messen eines Druckes und Erfassen von Druckwerten in einem Innenraum eines Reifens vorgesehen ist;
- Bereitstellen eines Reifens;
- Anordnen der Sensorvorrichtung in dem Reifen;
- Erfassen von Temperaturwerten und Druckwerten mittels der Sensorvorrichtung;
- Bestimmen eines kompensierten Druckes in Abhängigkeit der Temperaturwerte und der Druckwerte;
- Bestimmen eines Zustandszeitpunktes wobei der Zustandszeitpunkt einem kompensierten Druck eindeutig zugeordnet werden kann.

Der kompensierte Druck ergibt sich nach dem idealen Gasgesetz aus einer konstanten Zieltemperatur und der tatsächlich gemessenen Temperatur sowie dem tatsächlich gemessenen Druck. Dabei ist das Verhältnis des kompensierten Druckes zur konstanten Zieltemperatur gleich dem Verhältnis des tatsächlich gemessenen Druckes zur tatsächlich gemessenen Temperatur. Die konstante Zieltemperatur kann hier prinzipiell frei gewählt werden und liegt idealerweise im Bereich der üblichen Umgebungstemperatur.
Bei dem Reifen kann es sich um einen PKW-Reifen, um einen LKW-Reifen oder um einen Zweirad-Reifen handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reifen auch um einen Diagonalreifen, da diese Reifen aufgrund ihrer Konstruktion ein weniger stabiles Volumen aufweisen könnten.
Die Sensorvorrichtung weist einen Temperatursensor und einen Drucksensor auf.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Reifens bekannt. Dabei ist es auch bekannt, den Zustand des Reifens in Abhängigkeit des kompensierten Druckes zu bestimmen.
Mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren könnte beispielsweise ein Druckverlust eines in einem Innenraum des Reifens herrschenden Druckes anhand einer Betrachtung des kompensierten Druckes erfasst werden. Mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren könnte es allerdings insbesondere nicht möglich sein, einen möglichen Schaden eines Reifens, sowie die Art des Schadens eines Reifens zu bestimmen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Reifens bereitzustellen, wobei mittels des Verfahrens insbesondere ein möglicher Schaden des Reifens, sowie die Art des Schadens des Reifens bestimmt werden kann.
Gelöst wird die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe dadurch, dass das Verfahren folgende weitere Schritte aufweist: Durchführen einer Zeitreihenanalyse des kompensierten Druckes und Bestimmen des Zustands des Reifens in Abhängigkeit der Zeitreihenanalyse, wobei die Zeitreihenanalyse einer Schwankung des kompensierten Druckes und insbesondere die Zeitreihenanalyse der Amplitude der Schwankung des kompensierten Druckes durchgeführt wird und der Zustand des Reifens in Abhängigkeit dieser Zeitreihenanalyse bestimmt wird.
Durch den erfindungsgemäßen Umstand, wonach das Verfahren die folgenden weiteren Schritte aufweist: Durchführen einer Zeitreihenanalyse des kompensierten Druckes und Bestimmen des Zustands des Reifens in Abhängigkeit der Zeitreihenanalyse, wobei die Zeitreihenanalyse einer Schwankung des kompensierten Druckes und insbesondere die Zeitreihenanalyse der Amplitude der Schwankung des kompensierten Druckes durchgeführt wird und der Zustand des Reifens in Abhängigkeit dieser Zeitreihenanalyse bestimmt wird, kann ein Schaden des Reifens, sowie die Art des Schadens des Reifens bestimmt werden. Hintergrund ist, dass anhand der Zeitreihenanalyse eine Bestimmung des Zustands insbesondere dahingehend möglich ist, ob ein Fehlnutzungsschaden, Unfallschaden oder Alterungsschaden des Reifens vorliegt. Die Bestimmung der Art des Schadens ist möglich, da anhand der Zeitreihenanalyse der Schwankung eine charakteristische Änderung des kompensierten Druckes bestimmt werden kann. Die charakteristische Änderung des kompensierten Druckes kann einer Art des Schadens des Reifens eindeutig zugeordnet werden.
Somit wird ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung des Zustands eines Reifens bereitgestellt, wobei mittels des Verfahrens insbesondere ein Schaden des Reifens, sowie die Art des Schadens des Reifens bestimmt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren folgende weitere Schritte auf: Bereitstellen eines Modells über den zeitlichen Verlauf des kompensierten Druckes, wobei das Modell die erwartbaren Schwankungsgrenzen des kompensierten Drucks berücksichtigt, und Vergleichen des tatsächlichen zeitlichen Verlaufs des kompensierten Druckes und seiner Schwankungen mit dem Modell, wobei in Abhängigkeit des Vergleichs der Zustand des Reifens bestimmt wird.
Hintergrund der Nutzung des Models ist, dass der kompensierte Druck typische Schwankungen aufweist, die im Verlauf der Nutzungsdauer des Reifens vorhersagbar und durch ein Modell beschreibbar sind.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Modell einen oberen und einen unteren Schwellenwert der Schwankung des kompensierten Druckes, wobei ab Erreichen des oberen oder unteren Schwellenwertes durch die Schwankung auf eine spezifische Schädigung des Reifens geschlossen werden kann.
Hintergrund ist, dass ein normales Schwankungsverhalten des kompensierten Druckes bekannt ist und daher ab Erreichen oder Durchschreiten eines Schwellenwertes auf einen Schaden des Reifens geschlossen werden kann.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung entspricht der obere Schwellenwert und/oder der untere Schwellenwert dem doppelten Betrag einer erwartbaren Schwankung des kompensierten Druckes. Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung entspricht der obere Schwellenwert und/oder der untere Schwellenwert dem dreifachen Betrag einer erwartbaren Schwankung des kompensierten Druckes.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes anhand einer Messung der tatsächlichen Schwankung eines kompensierten Druckes eines Referenzreifens ermittelt worden, wobei die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes insbesondere auf eine Anzahl an Messungen von Druck und Temperatur pro Zeitdauer normiert wird.
Bei einem Referenzreifen handelt es sich um einen baugleichen Reifen zu dem Reifen, dessen Zustand bestimmt werden soll.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung wird die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes festgelegt, wobei die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes insbesondere auf eine Anzahl an Messungen von Druck und Temperatur pro Zeitdauer normiert wird.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung wird die Schwankung des kompensierten Druckes in Abhängigkeit der Standardabweichung der Werte des kompensierten Druckes in einem Zeitintervall bestimmt, wobei es sich bei dem Zeitintervall beispielsweise um einen Tag, eine Woche oder einen Monat handelt. Bei dieser Schwankung handelt es sich um die tatsächliche Schwankung des kompensierten Druckes.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung wird die Schwankung des kompensierten Druckes in Abhängigkeit einer relativen Standardabweichung in Bezug auf einen Mittelwert des kompensierten Druckes bestimmt. Bei dieser Schwankung handelt es sich um die tatsächliche Schwankung des kompensierten Druckes.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung wird in Abhängigkeit der Zeitreihenanalyse ein Signal ausgegeben, wobei das Signal eine Information über den Zustand des Reifens enthält. Zweck der Ausgabe dieses Signals ist die Übertragung der Information an einen externen Empfänger, beispielsweise an einen externen Empfänger, der zu einem Fahrzeugführer oder einem Flottenbetreiber gehört.
Das Signal ist insbesondere für eine Steuereinheit oder ein Warngerät elektrisch oder elektronisch verarbeitbar. Das Signal ist insbesondere über Funk übertragbar.
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung werden die Temperaturwerte und die Druckwerte alle zwei Minuten bis alle 30 Minuten mittels der Sensorvorrichtung erfasst und die Schwankungen des kompensierten Druckes werden stündlich anhand der erfassten Temperaturwerte und Druckwerte bestimmt. Bei diesen Schwankungen handelt es sich um die tatsächlichen Schwankungen des kompensierten Druckes.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten, auf die die Erfindung in ihrem Umfang aber nicht beschränkt ist, werden nun anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt:

1: Eine schematische Darstellung eines Reifens, dessen Zustand mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden kann;
2: Eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines kompensierten Druckes bei einem nicht schadhaften Reifen;
3: Eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines kompensierten Druckes bei einem schadhaften Reifen.

In der 1 ist ein Reifen 1, dessen Zustand mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden kann, schematisch in Radialschnittansicht dargestellt. Der Reifen 1 ist um eine Rotationsachse 2 in eine Umlaufrichtung 3 rotierbar. Mittels einer Sensorvorrichtung 4 können ein Druck und eine Temperatur gemessen werden, die in einem Innenraum 7 des Reifens 1 herrschen. Die Sensorvorrichtung 4 weist einen Temperatursensor 5 und einen Drucksensor 6 auf. Insbesondere ist die Sensorvorrichtung 4 an einer Reifeninnenfläche 8 des Reifens 1 angeordnet.
In der 2 ist ein zeitlicher Verlauf eines kompensierten Druckes bei einem nicht schadhaften Reifen 1 schematisch dargestellt. Auf der Ordinate ist der kompensierte Druck KP aufgetragen, auf der Abszisse die Zeit t.
In der 3 ist ein zeitlicher Verlauf eines kompensierten Druckes bei einem schadhaften Reifen schematisch dargestellt. Auf der Ordinate ist der kompensierte Druck KP aufgetragen, auf der Abszisse die Zeit t. Im Vergleich zu dem zeitlichen Verlauf des kompensierten Druckes bei einem nicht schadhaften Reifen 1 weist der zeitliche Verlauf des kompensierten Druckes im Fall eines schadhaften Reifens 1 größere zeitliche Schwankungen auf.
Bezugszeichenliste

1: Reifen
2: Rotationsachse
3: Umlaufrichtung
4: Sensorvorrichtung
5: Temperatursensor
6: Drucksensor
7: Innenraum des Reifens
8: Reifeninnenfläche

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Reifens (1), aufweisend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer Sensorvorrichtung (4), wobei die Sensorvorrichtung (4) zum Messen einer Temperatur und Erfassen von Temperaturwerten und zum Messen eines Druckes und Erfassen von Druckwerten in einem Innenraum (7) eines Reifens (1) vorgesehen ist; - Bereitstellen eines Reifens (1); - Anordnen der Sensorvorrichtung (4) in dem Reifen (1); - Erfassen von Temperaturwerten und Druckwerten mittels der Sensorvorrichtung (4); - Bestimmen eines kompensierten Druckes in Abhängigkeit der Temperaturwerte und der Druckwerte. - Bestimmen eines Zustandszeitpunktes wobei der Zustandszeitpunkt einem kompensierten Druck eindeutig zugeordnet werden kann, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: - Durchführen einer Zeitreihenanalyse des kompensierten Druckes und Bestimmen des Zustands des Reifens (1) in Abhängigkeit der Zeitreihenanalyse, wobei die Zeitreihenanalyse einer Schwankung des kompensierten Druckes und insbesondere die Zeitreihenanalyse der Amplitude der Schwankung des kompensierten Druckes durchgeführt wird und der Zustand des Reifens (1) in Abhängigkeit dieser Zeitreihenanalyse bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: Bereitstellen eines Modells über den zeitlichen Verlauf des kompensierten Druckes, wobei das Modell die erwartbaren Schwankungsgrenzen des kompensierten Drucks berücksichtigt, und Vergleichen des tatsächlichen zeitlichen Verlaufs des kompensierten Druckes und seiner Schwankungen mit dem Modell, wobei in Abhängigkeit des Vergleichs der Zustand des Reifens (1) bestimmt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell einen oberen und einen unteren Schwellenwert der Schwankung des kompensierten Druckes umfasst, wobei ab Erreichen des oberen oder unteren Schwellenwertes durch die Schwankung auf eine spezifische Schädigung des Reifens (1) geschlossen werden kann.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schwellenwert und/oder der untere Schwellenwert dem doppelten Betrag einer erwartbaren Schwankung des kompensierten Druckes entspricht oder, dass der obere Schwellenwert und/oder der untere Schwellenwert dem dreifachen Betrag einer erwartbaren Schwankung des kompensierten Druckes entspricht.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes anhand einer Messung der tatsächlichen Schwankung eines kompensierten Druckes eines Referenzreifens ermittelt worden ist, wobei die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes insbesondere auf eine Anzahl an Messungen von Druck und Temperatur pro Zeitdauer normiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes festgelegt wird, wobei die erwartbare Schwankung des kompensierten Druckes insbesondere auf eine Anzahl an Messungen von Druck und Temperatur pro Zeitdauer normiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwankung des kompensierten Druckes in Abhängigkeit der Standardabweichung der Werte des kompensierten Druckes in einem Zeitintervall bestimmt wird, wobei es sich bei dem Zeitintervall beispielsweise um einen Tag, eine Woche oder einen Monat handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwankung des kompensierten Druckes in Abhängigkeit einer relativen Standardabweichung in Bezug auf einen Mittelwert des kompensierten Druckes bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Zeitreihenanalyse ein Signal ausgegeben wird, wobei das Signal eine Information über den Zustand des Reifens (1) enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturwerte und die Druckwerte alle zwei Minuten bis alle 30 Minuten mittels der Sensorvorrichtung (4) erfasst werden und die Schwankungen des kompensierten Druckes stündlich anhand der erfassten Temperaturwerte und Druckwerte bestimmt werden.