DE10321235A1

DE10321235A1 - Automatisches Aufpumpen von Reifen basierend auf Fahrzeugbeladungszuständen

Info

Publication number: DE10321235A1
Application number: DE10321235A
Authority: DE
Inventors: Scott Lawton Williston
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2003-12-04
Also published as: JP2003326929A; US20030216845A1

Abstract

Reifendrucksteuersystem für ein Fahrzeug, das einen Fahrzeugrahmen, zumindest eine Achse, einen Reifen, der mit der Achse gekoppelt ist, einen Reifendrucksensor, der einen Druck in dem Reifen erfasst, einen Lastsensor, der die Last auf die Achse erfasst, eine Steuerung, die elektronisch mit dem Reifendrucksensor und dem Lastsensor gekoppelt ist, und einen Kompressor umfasst, der pneumatisch mit dem Reifen gekoppelt und von der Steuerung gesteuert ist, um einen gewünschten Reifendruck für die Last beizubehalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Überwachung einer Fahrzeugbeladung. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, um ein Aufpumpen von Reifen basierend auf einer Fahrzeuglast und basierend auf Umgebungsbedingungen zu überwachen und zu steuern.
Der Reifendruck stellt eine wichtige Variable beim Fahren eines Fahrzeugs und bei dessen Bedienung dar. Vom Standpunkt der Bedienung her wird die Beibehaltung eines richtigen Reifendruckes von einem Fahrer eines Fahrzeugs oftmals ignoriert. Der Reifendruck variiert als eine Funktion der Temperatur und Beladungsbedingungen und wird direkt durch die Wartungspraxis eines Fahrzeugfahrers beeinflusst. Der Zweck zum Einstellen von Reifendrücken und anderen Aufhängungskomponenten besteht darin, einen Reifenkontakt sowie die Griffigkeit (Grip) des Fahrzeugs auf einer Straßenoberfläche zu maximieren und das Bedienungsverhalten eines Fahrzeugs zu optimieren. Die Fahrzeugbeladung kann ebenfalls die Reifengriffigkeit sowie das Bedienungsverhalten eines Fahrzeugs beeinflussen.
Der Reifendruck beeinflusst das Fahrverhalten des Fahrzeugs auf eine Vielzahl von Arten. Das Fahrverhalten eines Fahrzeugs kann typischerweise verbessert werden, indem bei Bedingungen mit niedriger Beladung relativ geringere Reifendrücke zugelassen werden, während für Bedingungen mit hoher Beladung relativ höhere Drücke erforderlich sind. Fahrzeugreifendrücke sind so festgelegt, dass sie die Nennlast des Fahrzeugs kompensieren können. Bei großen, Lasten tragenden Fahrzeugen sind höhere Reifendrücke erforderlich. Diese höheren Drücke für Bedingungen mit hoher Last resultieren bei Bedingungen mit niedriger Last in einem verschlechterten Fahrverhalten.
Im Allgemeinen wird es Kunden nicht angeraten, die Reifendrücke für eine spezifische Beladung zu ändern. Dies ist darauf zurückzuführen, dass es schwierig ist, die spezifische Last, die mitgeführt wird, zu bestimmen und die Reifendrücke demgemäß einzustellen und anschließend die Drücke zurückzustellen, wenn sich die Fahrzeugbeladung ändert (d. h. das Fahrzeug entladen ist). Hersteller empfehlen allgemein Reifendrücke bei dem Maximum für den Zustand mit schwerster Beladung.
Die Umgebungstemperatur beeinflusst ebenfalls den Reifendruck gemäß den idealen Gasgesetzen. Wenn die Umgebungstemperatur zunimmt, steigt der Reifendruck, und wenn die Umgebungstemperatur abnimmt, sinkt der Reifendruck ab. Demgemäß können Änderungen in der Reifendynamik, die durch Änderungen der Umgebungstemperatur bewirkt werden, die Reifengriffigkeit, das Fahren sowie die Handhabung eines Fahrzeugs beeinflussen. Es besteht derzeit ein Bedarf in der Technik, einen Fahrzeugreifendruck bezüglich großer Schwankungen von Fahrzeugbeladungszuständen und Schwankungen der Umgebungstemperatur zu kompensieren, wie auch einen durch den Fahrer eines Fahrzeugs bedingten Mangel an Aufmerksamkeit bezüglich empfohlener Reifendrücke zu kompensieren.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine Steuerung, einen Luftkompressor, ein Lastüberwachungssystem, Umgebungstemperatursensoren, Fahreranzeigeeinrichtungen sowie ein Reifenaufpumpsystem verwenden, um Reifendrücke für ein Fahrzeug zu steuern und beizubehalten. Die vorliegende Erfindung pumpt Fahrzeugreifen für eine spezifische Fahrzeugbeladung automatisch auf bzw. lässt automatisch Luft ab. Die vorliegende Erfindung stellt ferner automatisch Reifendrücke ein und behält diese bei, um Reifenlecks wie auch Schwankungen in der Umgebungstemperatur zu kompensieren, und informiert den Fahrer des Fahrzeugs über ein potentielles Reifenleck.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berichtet die vorliegende Erfindung einen empfohlenen Reifendruck für einen Fahrzeugbeladungszustand an einen Fahrzeugfahrer und erlaubt, dass der Fahrer die Reifendrücke manuell einstellen kann.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit dem Reifendrucksteuersystem der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Achse und einer Fahrzeugaufhängung ist.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10 mit vier Reifen 12, nämlich vorn links (VL), hinten links (HL), hinten rechts (HR) und vorn rechts (VR), wie es in der Technik bekannt ist. Ein Reifendrucksensor 14 ist mit jedem Reifen 12 gekoppelt, um den Reifendruck zu überwachen. Die Reifendrucksensoren 14 können Dehnungsmesseinrichtungen, piezoelektrische Wandler, kapazitive Wandler sowie auch andere in der Technik bekannte Druckwandler umfassen. In Fig. 1 sind die Reifendrucksensoren 14 elektrisch durch elektrische Leitungen bzw. Drähte 16 mit einem Eingabe-/Ausgabe-(I/O)-Block 15 für die Drucksensoren gekoppelt gezeigt. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Reifendrucksensoren 14 die Reifendruckinformation über eine drahtlose Übertragung an eine Steuerung 18 in dem Fahrzeug übertragen, oder die Reifendrucksensoren 14 können direkt mit der Steuerung 18 verdrahtet sein.
Die Steuerung 18 steht in Verbindung mit dem I/O-Block 15 für die Drucksensoren, um die Eingänge von den Reifendrucksensoren 14 zu verarbeiten. Ein Luftkompressor 20 wird durch die Steuerung 18 gesteuert und ist über Druckluftleitungen 22 mit den Reifen 12 durch Rotationsluftkupplungen 24 gekoppelt. Eine Luftströmung durch die Druckluftleitungen 22 kann durch eine Anordnung von Solenoidventilen (nicht gezeigt) gesteuert werden, um ein unabhängiges Ablassen bzw. Aufblasen jedes Reifens 12 zu ermöglichen.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, kann die Steuerung 18 ferner Information über die Fahrzeugbeladung von einem Positionssensor 25 und von Drucksensoren 26 von einem luftunterstützten Luftfederungssystem 27 empfangen. Der Drucksensor 26 kann aus einem Sensor ähnlich den Reifendrucksensoren 14 bestehen. Der Positionssensor 25 erfasst die Position eines Rahmens 28 des Fahrzeugs relativ zu einer Achse 30. Wenn die Last auf den Rahmen 28 zunimmt, wird die Aufhängung typischerweise gepresst und die Distanz zwischen dem Fahrzeugrahmen 28 und der Achse 30 nimmt ab. Der Positionssensor 25 kann ein Potentiometer, einen Codierer oder einen beliebigen anderen, in der Technik bekannten Positionssensor umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Daten des Positionssensors 25 und/oder die Daten des Drucksensors 26 werden verarbeitet, um einen Zustand eines Fahrzeuglastwertes zu korrelieren. Dieser Fahrzeuglastzustand entspricht einem spezifischen Reifendruck, der in einer Kalibrierungstabelle der Steuerung 18 gespeichert ist, die das Fahren und die Handhabung des Fahrzeugs 10 optimiert. Jeder Reifen 12 kann auf diese Art und Weise unabhängig gesteuert werden, um das Fahren und die Handhabung des Fahrzeugs zu optimieren, da Lasten nicht immer gleichmäßig in dem Fahrzeug 10 verteilt sein müssen.
Die Steuerung 18 misst bei der bevorzugten Ausführungsform die Umgebungstemperatur mit einem Umgebungstemperatursensor 29 und die Last auf jeden Reifen 12 des Fahrzeugs 10 und steuert unabhängig den Reifendruck 12 in jedem Reifen bezüglich der Last und der Umgebungstemperatur. Die Steuerung 18 überwacht auch den Reifendruck bezüglich einer Druckabfallrate (Lecks). Die Steuerung 18 stellt den Druck weiterhin ein, bis eine Schwellenleckrate erhalten wird und der Kompressor 20 mit dem Leck nicht mehr mithalten kann. Die Steuerung 18 informiert dann den Fahrer des Fahrzeugs 10 über eine Anzeige 34, wann ein Reifen 12 infolge eines langsamen Lecks ersetzt werden muss. Die Leckage wird durch die Steuerung als eine Funktion davon bestimmt, wie oft der Reifen 12 durch den Kompressor 20 gefüllt werden muss.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung misst die Steuerung die Last über den Positionssensor 25 und ruft von einer Kalibrierung in der Steuerung 18 die empfohlenen Reifendrücke für das Fahrzeug auf, um diese an der Anzeige 34 anzuzeigen. Auf diese Art und Weise kann der Fahrer des Fahrzeugs 10 den Druck der Reifen 12 ohne Eingriff eines Kompressors 20 oder eines Reifenaufpumpsystems manuell steuern. Der Fahrer kann während des Betriebs des Fahrzeugs 10 eine automatische oder manuelle Reifendrucksteuerung wählen.
Zusammenfassend ist ein Reifendrucksteuersystem für ein Fahrzeug vorgesehen, das einen Fahrzeugrahmen, zumindest eine Achse, einen Reifen, der mit der Achse gekoppelt ist, einen Reifendrucksensor, der einen Druck in dem Reifen erfasst, einen Lastsensor, der die Last auf die Achse erfasst, eine Steuerung, die elektronisch mit dem Reifendrucksensor und dem Lastsensor gekoppelt ist, und einen Kompressor umfasst, der pneumatisch mit dem Reifen gekoppelt und von der Steuerung gesteuert ist, um einen gewünschten Reifendruck für die Last beizubehalten.

Claims

1. Reifendrucksteuersystem für ein Fahrzeug (10) mit:
einem Fahrzeugrahmen (28);
zumindest einer Achse (30);
einem Reifen (12), der mit der zumindest einen Achse (30) gekoppelt ist;
einem Reifendrucksensor (14), der einen Druck in dem Reifen (12) erfasst;
einem Lastsensor (25, 26), der die Last auf die zumindest eine Achse (30) erfasst;
einer Steuerung (18), die elektronisch mit dem Reifendrucksensor (14) und dem Lastsensor (25, 26) gekoppelt ist; und
einem Kompressor (20), der pneumatisch mit dem Reifen (12) gekoppelt und von der Steuerung (18) gesteuert ist, um einen gewünschten Reifendruck für die Last beizubehalten.

2. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Umgebungstemperatursensor (29).

3. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Vielzahl von Reifen (12), einer Vielzahl von Reifendrucksensoren (14) und einer Vielzahl von Lastsensoren (25, 26).

4. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Luftaufhängungssystem, das mit einem Luftdrucksensor ausgerüstet ist, um eine Last auf das Luftaufhängungssystem anzugeben.

5. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Kalibrierungstabelle, die gewünschte Reifendrücke basierend auf Last enthält.

6. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Kalibrierungstabelle, die gewünschte Reifendrücke basierend auf Umgebungstemperatur enthält.

7. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Rückkopplungsvorrichtung, die mit der Steuerung (18) gekoppelt ist, um einen Fahrer bezüglich eines Leckzustandes zu informieren.

8. Verfahren zum Steuern von Reifendruck in einem Reifen (12), mit den Schritten, dass:
ein Reifendruck in dem Reifen (12) überwacht wird;
eine Last auf den Reifen (12) überwacht wird;
ein gewünschter Reifendruck aus der überwachten Last bestimmt wird; und
der gewünschte Druck in dem Reifen (12) erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Schritt, dass die Umgebungstemperatur überwacht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Schritt, dass eine Kalibrierungstabelle vorgesehen wird, die die überwachte Last mit einem gewünschten Reifendruck korreliert.

11. Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Sehritt, dass einem Fahrer eines Fahrzeugs (10) ein gewünschter Reifendruck angezeigt wird.

12. Reifendrucksteuersystem für ein Fahrzeug (10) mit:
einem Fahrzeugrahmen (28);
zumindest einer Achse (30);
einem Reifen (12), der mit der zumindest einen Achse (30) gekoppelt ist;
einem Lastsensor (25, 26), der die Last auf die zumindest eine Achse (30) erfasst;
einer Steuerung (18), die elektronisch mit dem Lastsensor (25, 26) gekoppelt ist; und
einer Reifendruckanzeige (34), die mit der Steuerung (18) gekoppelt ist, wobei ein empfohlener Reifendruck an der Anzeige (34) angezeigt wird.

13. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 12, ferner mit einer Vielzahl von Reifen (12), einer Vielzahl von Reifendrucksensoren (14) und einer Vielzahl von Lastsensoren (25, 26), wobei die Reifendruckanzeige (34) empfohlene Reifendrücke für jeden der Vielzahl von Reifen (12) anzeigt.

14. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (18) eine Kalibrierungstabelle umfasst, die gemessene Reifenlasten mit empfohlenen Reifendrücken in Verbindung bringt.

15. Reifendrucksteuersystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (18) eine Funktion umfasst, um gemessene Reifenlasten in empfohlene Reifendrücke zu verarbeiten.