DE10329700A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Reifenfülldrucks und der Radlast eines Fahrzeugreifens - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Reifenfülldrucks und der Radlast eines Fahrzeugreifens

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DE10329700A1
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    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps, of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/064Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle comprising tyre mounted deformation sensors, e.g. to determine road contact area

Abstract

Ein Verfahren zur Ermittlung des Reifenfülldrucks pR und der Radlast FR eines Fahrzeugreifens (1) mit einem in den Fahrzeugreifen (1) integrierten differenzierenden Sensor (2) zur Verformungsmessung hat die Schritte:
a) Bestimmen der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v);
b) Ermitteln der Latschlänge (IL) als Abstand zweier entsprechender relativer Extremwerte des Kurvenverlaufs des Sensorsignals und der Sensorspannung (US) zwischen Extremwerten und
c) Ermitteln des Reifenfülldrucks (pR) und der Radlast (FR) aus einem für den Fahrzeugreifen (1) bei der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Reifenfülldruck (pR) in Abhängigkeit von der Latschlänge (IL) und der Sensorspannung (US) und einem für den Fahrzeugreifen (1) bei der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen der Radlast (FR) in Abhängigkeit von der Latschlänge (IL) und der Sensorspannung (US).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Reifenfülldrucks und der Radlast eines Fahrzeugreifens mit einem in den Fahrzeugreifen integrierten differenzierenden Sensor zur Verformungsmessung.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ermittlung des Reifenfülldrucks und der Radlast eines Fahrzeugreifens mit einem in den Fahrzeugreifen integrierten differenzierenden Sensor zur Verformungsmessung, einer Datenübertragungseinheit, die an den differenzierenden Sensor gekoppelt ist und Messdaten an einer außerhalb des Fahrzeugreifens angeordnete Auswerteeinheit überträgt.
  • Zur Messung der Reifenlast von Fahrzeugreifen ist beispielsweise aus dem US-Patent 5,445,020 und dem US-Patent 5,461,924 bekannt, einen Drucksensor in eine Fahrbahn einzulassen. Dies ist relativ aufwändig. Zudem wird nur eine einmalige Kontrolle der Reifenlast und des Reifendrucks eines Fahrzeugs ermöglicht, wenn dieses auf dem Sensor steht. Eine Dauerüberwachung von Fahrzeugreifen ist nicht möglich.
  • Aus der WO 98/56606 ist bekannt, einen Beschleunigungssensor an der Innenseite im Bereich der Lauffläche eines Fahrzeugreifens anzubringen, um Reifeneigenschaften zu messen. Beschleunigungssensoren sind relativ teuer und das resultierende Messsignal ist zur Bestimmung von Betriebsparametern nur bedingt einsetzbar.
  • Zur Ermittlung der Kontaktkraft zwischen einem Fahrzeugreifen und der Fahrbahn ist aus der DE 37 41 700 A1 bekannt, eine Piezo-Folie an der Aufstandsfläche des Fahrzeugreifens, d. h. im Bereich der Lauffläche, um den Reifen zu wickeln. Eine solche großflächige Folie ist relativ teuer und störfällig. Die beschriebene Anordnung würde bei Serienbetrieb sehr schnell abgerieben sein und ist daher nur Versuchszwecke geeignet. Außerdem wird die Pressung der Folie senkrecht zur Folienfläche gemessen, um die Radlast zu bestimmen. Über die ermittelte Radlast hinaus können keine weiteren Betriebsparameter aus dem Sensorsignal gewonnen werden.
  • Weiterhin ist aus der GB 2 046 883 A und dem US-Patent 4,510,484 bekannt, einen piezoelektrischen Sensor an der Felge eines Fahrzeugreifens zu montieren, um anormale Vibrationen zu detektieren und hieraus eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit von Fahrzeugreifen zu erkennen.
  • In der DE 197 23 037 A1 ist ein ähnliches Reifendruck-Überwachungssystem beschrieben, bei dem die Schwingungscharakteristik an Achsschenkeln gemessen wird, an denen die Reifen angeordnet sind.
  • Weiterhin ist aus der DE 195 22 269 A1 bekannt, eine Überwachungseinheit mit einem piezoelektrischen Sensor, einer Zähleinheit zur Ermittlung der Reifenumdrehungen, einer Steuereinheit und einer Transponder-Übertragungseinheit mit einem Fahrzeugreifen zu verkleben oder einzuvulkanisieren. Der piezoelektrische Sensor hat zwei sich gegenüberliegende Verlängerungen, um die Verformungsarbeit des Fahrzeugreifens bei der Rotation in auf das Piezoelement des piezoelektrischen Sensors wirkende Kräfte umzuwandeln. Mit der Einrichtung können nur die Reifenumdrehungen gezählt werden. Aus den Piezosensorsignalen sind jedoch auch keine Betriebsparameter bestimmbar.
  • In der DE 44 02 136 A1 ist ein System zur Bestimmung von Betriebsparametern von Fahrzeugreifen beschrieben, bei dem eine Sensoreinheit, insbesondere in Temperatursensor, in einen Trägerkörper eingebaut ist, der in den Fahrzeugreifen integriert ist. Die Datenübertragung erfolgt mit einer Transponderschaltung. Das System wird mit einem piezoelektrischen Sensor mit Energie versorgt, wobei der piezoelektrische Sensor zusätzlich zur Zählung der Reifenumdrehung eingesetzt wird.
  • Aus dem US-Patent 4,862,486 und dem US-Patent 6,105,423 sind ebenfalls Einrichtungen zur Zählung der Umdrehungen eines Fahrzeugreifens bekannt. Hierbei werden piezoelektrische Sensoren an der Innenseite eines Fahrzeugreifens entweder im Bereich der Lauffläche oder an der Seitenwand elastisch befestigt. Mit einer Triggereinheit werden aus den Impulsen des Sensorsignals die Reifenumdrehungen gezählt. Eine weitere Bestimmung von Betriebsparametern des Reifens ist nicht möglich.
  • Weiterhin ist in der EP 1 293 362 A2 ein Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks und der Radlast von Fahrzeugreifen durch Auswertung der von mindestens einem Fahrzeugreifen eingebetteten Verformungssensor gelieferten Messsignale beschrieben. Bei dem Verfahren werden die Signalkurvenbreiten zwischen Nulldurchgängen des Signalverlaufs im Reifenlatsch sowie die Amplitudenminima des Signalverlaufs im Reifenlatsch bestimmt. Aus der Signalkurvenbreite und dem Amplitudenminima wird unter Zuhilfenahme von Kennfeldern der Reifenluftdruck und die Radlast bestimmt. Als Kennfelder werden hierbei die Einfederung des Fahrzeugreifens über der Signalkurvenbreite, die Radlast über den Amplitudenminima sowie der Reifenluftdruck über den Amplitudenminima genutzt. Die Kennfelder sind jeweils für Fahrzeugreifentypen, d. h. für baugleiche Fahrzeugreifen, vorher ermittelt und abgespeichert worden. Das Verfahren ist für nicht differenzierte Verformungssensoren der Oberflächenwellen-Bauart mit einem Funksensor gedacht, der auf drahtlosem Weg ein der jeweiligen Laufflächeverformung entsprechendes Signal an einem außerhalb des Fahrzeugreifens am Fahrzeug angeordneten Signalempfänger mit daran angeschlossenem Auswerterechner weiterleitet. Hierzu ist eine relativ teure Abfrage- und Auswerteelektronik erforderlich. Da in dem Oberflächenwellensensor keine Vorauswertung der Daten stattfinden kann, müssen pro Radumdrehung sehr viele Messdaten aus den Fahrzeugreifen gefunkt werden. Aufgrund der geringen Sendereichweite muss die Reifenantenne um etwa einen Drittel des Reifenumfangs versetzt zum Oberflächenwellensensor im Reifen appliziert und mit einem hochfrequenztauglichen Kabel verbunden werden. Dieses hochfrequenztaugliche Kabel ist sehr hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt und somit fehleranfällig. Im Unterschied zu differenzierenden Verformungssensoren, wie z. B. Piezosensoren, die nur dynamische Verformungen messen, sind Oberflächenwellen-Sensoren zur Messung statischer und dynamischer Verformungen geeignet. Die Signalverläufe von Oberflächenwellensensoren sind daher nicht mit den Signalverläufen der differenzierenden Sensoren vergleichbar.
  • Das Problem der herkömmlichen Messverfahren ist, dass die Bestimmung sowohl der Radlast, als auch des Reifendrucks nicht mit einem einzigen Sensor möglich ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung des Reifenfülldrucks und der Radlast eines Fahrzeugreifens mit einem in den Fahrzeugreifen integrierten differenzierenden Sensor zur Verformungsmessung zu schaffen, das eine kostengünstigere, einfache und zuverlässige Realisierung ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird mit dem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß gelöst durch die Schritte:
    • a) Bestimmen der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit;
    • b) Ermitteln einer Latschlänge als Abstand zweier entsprechender relativer Extremwerte des Kurvenverlaufs des Sensorsignals und der Sensorspannung zwischen Extremwerten des Sensorsignalverlaufs; und
    • c) Ermitteln des Reifenfülldrucks und der Radlast aus einem für den Fahrzeugreifen bei einer ermittelten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Reifenfülldruck in Abhängigkeit von der Latschlänge und der Sensorspannung und einem für den Fahrzeugreifen bei der ermittelten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen der Radlast in Abhängigkeit von der Latschlänge und der Sensorspannung.
  • Unter Sensorspannung ist im Weiteren die Differenz aus den Spannungswerten der beiden korrrespondierenden Extremwerte während einer Reifenumdrehung zu verstehen.
  • Bei dem Versuch, aus den Messgrößen der Latschlänge und der Sensorspannungen der Extremwerte eines Sensorsignals sowohl eine Aussage über den Reifenfülldruck als auch eine Aussage über die Radlast zu treffen, hat sich nach Untersuchung unterschiedlicher Kurvenverläufe bei Variation der Radlast, des Reifenfülldrucks und der Geschwindigkeit gezeigt, dass angepasste Ausgleichskurven der Latschlänge über Radlast und Reifenfülldruck als erste Funktionenschar und der Sensorspannung über Radlast und Reifenfülldruck als zweite Funktionenschar unterschiedliche Steigungen aufweisen. Aus dem Schnittpunkt der angepassten Ausgleichskurven für die gemessene Latschlänge und Sensorspannung aus der ersten und zweiten Funktionenschar lassen sich dann die Radlast und der Reifenfülldruck bestimmen, obwohl sowohl die Latschlänge als auch die Sensorspannung vom Reifenfülldruck und von der Radlast abhängig sind.
  • Hierzu ist es vorteilhaft, die funktionalen Zusammenhänge als Kennlinienfelder für den Fahrzeugreifentyp in Abhängigkeit von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit für eine Vielzahl von Reifenumdrehungsgeschwindigkeiten aufzunehmen.
  • Der Reifenfülldruck und die Radlast können auch numerisch oder grafisch ermittelt werden, indem die funktionalen Zusammenhänge als Geradenfunktionenschar für die Latschlänge und als Geradenfunktionenschar für die Sensorspannung mit konstanten Steigungen nach der Gleichung FR = a + b·pR angenähert sind. Die Parameter a und b des funktionalen Zusammenhangs für die Latschlänge sind hierbei von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit und der Latschlänge abhängig. Die Parameter a und b des funktionalen Zusammenhangs für die Sensorspannungen sind hingegen von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit und der Sensorspannung abhängig.
  • Nach Ermittlung einer aktuellen Latschlänge und einer aktuellen Sensorspannung werden aus den jeweiligen Geradenfunktionenscharen die zugehörigen Geradenfunktionen aus den Kennlinienfeldern gesucht oder numerisch durch Einsetzen zugehörigen Parameter aus einer Parametertabelle bestimmt. Dabei haben die Geradenfunktionen unterschiedliche Lagen und Steigungen. Aus dem Schnittpunkt der beiden Geradenfunktionen für die ermittelte Latschlänge und die Sensorspannung kann dann der aktuelle Reifenfülldruck und die Radlast eindeutig bestimmt werden.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch die gattungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Datenübertragungseinheit weiterhin zur Ermittlung der Latschlänge als Abstand zweier entsprechender absoluter Extremwerte des Kurvenverlaufs des Sensorsignals während einer Reifenumdrehung und der Sensorspannungen der Extremwerte ausgebildet ist. Die Latschlängen und die Sensorspannungen werden als Messdaten an die Auswerteeinheit weitergeleitet. Die Auswerteeinheit ist erfindungsgemäß zur Ermittlung des Reifenfüll drucks und der Radlast aus einem für den Fahrzeugreifentyp bei der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Reifenfülldruck und der Radlast jeweils in Abhängigkeit von der Latschlänge und der Sensorspannung ausgebildet.
  • Aus den Beziehungen des Reifenfülldrucks als Funktion der Latschlänge und der Sensorspannung sowie der Radlast als Funktion der Latschlänge und der Sensorspannung an den Extremwerten bzw. entsprechend aus den funktionalen Zusammenhängen der Latschlänge in Abhängigkeit von dem Reifenfülldruck und der Radlast sowie der Sensorspannung an den Extremwerten in Abhängigkeit von dem Reifenfülldruck und der Radlast lassen sich aus den beiden Messgrößen Latschlänge und Sensorspannung an Extremwerten eindeutig sowohl der Reifenfülldruck als auch die Radlast bestimmen.
  • Die Kennlinienfelder für den Fahrzeugreifentyp in Abhängigkeit von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit für eine Vielzahl von Reifenumdrehungsgeschwindigkeiten als funktionale Zusammenhänge können in einem Datenspeicher der Auswerteeinheit abgespeichert sein. Es ist aber oft vorteilhaft, insbesondere zur numerischen Auswertung, wenn eine Vielzahl abgespeicherter Parameter a und b für Geradenfunktionen für die Latschlänge als funktionale Zusammenhänge mit konstanten Steigungen nach der Gleichung FR = a + b·pR in einem Datenspeicher abgelegt sind. Die Parameter a und b beschreiben hierbei Geradenfunktionenscharen für die Latschlänge jeweils als Funktion des Reifenfülldrucks in Abhängigkeit von der Radlast. Für die Geradenfunktionenscharen der Latschlänge sind die Parameter a und b von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit und der Latschlänge abhängig. Entsprechend werden Parameter c und d auf die Sensorspannungen bezogene Geradenfunktionenscharen nach der Gleichung FR = c + d·pR bestimmt und abgelegt die hingegen von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit und der Sensorspannung abhängig sind.
  • Aus der bekannten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit und der ermittelten Latschlänge bzw. der ermittelten Sensorspannung können dann auf einfache Weise die zugehörigen Parameter a und b bzw. c und d jeweils für die funktionalen Zusammenhänge für die Latschlänge und die funktionalen Zusammenhänge für die Sensorspannungen aus dem Datenspeicher ausgelesen werden. Durch Gleichsetzen der Geradengleichungen, d. h. aus dem Schnittpunkt der beiden Geradengleichungen für die Latschlänge und die Sensorspannung lassen sich dann numerisch der Reifenfülldruck und die Radlast eindeutig berechnen.
  • Dies kann in der Auswerteeinheit entweder durch festverdrahtete Rechenmittel oder bevorzugt durch Softwareprogrammierung eines Mikroprozessors erfolgen.
  • Vorzugsweise ist in dem Reifen eine Reifenidentifikationsnummer abgespeichert, die von der Datenübertragungseinheit ausgelesen und an die Auswerteeinheit übertragen wird. Die Reifenidentifikationsnummer legt den Reifentyp fest, so dass in Kenntnis der Reifenidentifikationsnummer die zum gerade verwendeten Reifentyp zugehörigen Kennlinien ausgewählt werden können.
  • Die Reifenumdrehungsgeschwindigkeit kann in der Datenübertragungseinheit aus dem Sensorsignalverlauf durch Bestimmung des zeitlichen Abstands beispielsweise zweier korrespondierender Extremwerte bei aufeinanderfolgenden Latschdurchläufen bestimmt werden. Es ist aber auch möglich, die Reifenumdrehungsgeschwindigkeit aus anderweitigen Signalen, beispielsweise eines Antiblockiersystem-Sensors zu ermitteln oder aus einem CAN-Datenbus des Fahrzeugs auszulesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 – eine schematische Darstellung eines Fahrzeugreifens mit Sensor und Auswerteeinheit;
  • 2 – ein Sensorsignal mit zwei charakteristischen Signalausschlägen bei mehr als einer Reifenumdrehung mit zwei Latschdurchläufen;
  • 3 – ein Diagramm der Latschlänge in Abhängigkeit von der Radlast und dem Reifenfülldruck bei einer Reifenumdrehungsgeschwindigkeit von 40 km/h;
  • 4 – Diagramm der Sensorspannung in Abhängigkeit von der Radlast und dem Reifenfülldruck bei einer Reifenumdrehungsgeschwindigkeit von 40 km/h;
  • 5 – Kernlinienfelder mit angepassten Geradenfunktionenscharen für die Latschlänge und die Sensorspannung als Funktion der Radlast in Abhängigkeit von dem Reifenfülldruck, wobei die Geraden prinzipiell den Höhenlinien der Diagramme aus den 3 und 4 entprechen.
  • Die 1 lässt eine Vorrichtung zur Ermittlung des Reifenfülldrucks pR und der Radlast FR eines Fahrzeugreifens 1 schematisch erkennen. Es wird deutlich, dass in den Fahrzeugreifen 1 ein differenzierender Sensor 2, vorzugsweise ein piezoelektrischer Sensor, beispielsweise in die Lauffläche oder in die Seitenwand des Fahrzeugreifens 1 integriert ist. Der differenzierte Sensor 2 ist mit einer Datenübertragungseinheit 3 gekoppelt, die ebenfalls in dem Fahrzeugreifen 1 integriert ist. Die kontinuierlichen bei der Fahrt generierten Sensorsignale werden in der Datenübertragungseinheit 3 bereits vorausgewertet, so dass die an eine externe Auswerteeinheit 4 zu übertragende Datenmenge reduziert ist. Hierzu wird die Latschlänge IL als Abstand zweier korrespondierender absoluter Extremwerte des Kurvenverlaufs des Sensorsignals eines Latschdurchlaufs, die Sensorspannung US zwischen den Extremwerten und die Reifenumdrehungsgeschwindigkeit ermittelt. Die Latschlänge entspricht der Länge der Bodenaufstandsfläche des Fahrzeugreifens 1 auf der Fahrbahn. Beim Einlaufen der Lauffläche des Fahrzeugreifens 1 im Bereich des differenzierten Sensors 2 auf die Fahrbahn gibt der Sensor 2 ein erstes charakteristisches Impulssignal ab. Beim Auslaufen aus der Lauffläche des Fahrzeugreifens 1 wird durch den Sensor 2 dann ein zweites entgegengesetztes korrespondierendes Sensorsignal erzeugt.
  • Die 2 lässt einen solchen charakteristischen Sensorsignalverlauf über knapp zwei Reifenumdrehungen mit zwei Latschdurchläufen erkennen. Aus dem zeitlichen Abstand der absoluten Spannungsextremwerte UMax,1 und UMin,1 kann nun die Latschlänge IL bestimmt werden. Diese ergibt sich aus dem zeitlichen Abstand in Bezug auf den zeitlichen Abstand entsprechender Spannungsmaxima UMax einer vollständigen Radumdrehung und/oder in Verbindung mit der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v, wobei die Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v bei bekanntem Durchmesser auch unmittelbar aus dem Sensorsignalverlauf bestimmbar ist. Aus einer bekannten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v und der aus dem Sensorsignalverlauf entnehmbaren Reifenumlaufzeit tU zwischen zwei Latschdurchgängen lässt sich auch ein dynamischer Fahrzeugreifenumfang und hieraus aus dem zeitlichen Abstand eines Latschdurchlaufs die Latschlänge IL berechnen.
  • Die Latschlänge I2 kann somit hierbei aus dem Verhältnis der Zeit zwischen zwei Latschdurchläufen tL und der Zeit zwischen zwei entsprechenden Extremwerten UMax ,1 und UMin,1 eines Latschdurchlaufs tU multipliziert mit dem dynamischen Umfang berechnet werden.
  • Der dynamische Umfang ergibt sich hierbei als Produkt der Fahrzeuggeschwindigkeit und der gemessenen Zeit zwischen zwei Latschdurchläufen.
  • Als Sensorspannung US zur Bestimmung des Reifenfülldrucks und der Radlast wird die Spannungsdifferenz zwischen den entsprechenden großen Extremwerten UMax,1 UMin,1 oder kleinen Extremwerten UMax,2 UMin,2 ausgewertet.
  • Die Latschlänge IL und die Sensorspannung US wird dann, wie in der 1 skizziert ist, von der Datenübertragungseinheit 3 an eine Empfangseinheit 5 gefunkt, die beispielsweise im Radkasten 6 des Fahrzeugs angrenzend an den Fahrzeugreifen 1 angebracht ist. Die Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v wird entweder ebenfalls im Reifen bestimmt und an die Auswerteeinheit 4 übermittelt oder mit Hilfe anderer Messsignale bestimmt und der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt. Die Empfangseinheit 5 ist mit der Auswerteeinheit 4 verbunden, die aus den Daten der Latschlänge IL, der Sensorspannung US und der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v den Reifenfülldruck pR und die Radlast FR ermittelt. Dies kann beispielsweise durch geeignete Programmierung eines Mikroprozessors in der Auswerteeinheit erfolgen.
  • Hierzu sind in Abhängigkeit von Reifenumdrehungsgeschwindigkeiten v beziehungsweise Fahrzeuggeschwindigkeiten charakteristische funktionale Zusammenhänge für den jeweiligen Fahrzeugreifentyp bekannt. Die funktionalen Zusammenhänge sind einerseits die Latschlänge als Funktion des Reifenfülldrucks pR und der Radlast FR II = f(pR, FR)v = const und die Sensorspannung US als Funktion des Reifenfülldrucks pR und der Radlast FR US = f(PR, FR)·v = const
  • Diese funktionalen Zusammenhänge können auch nach dem Reifenfülldruck pR und der Radlast FR aufgelöst sein und die Beziehungen FR = f(IL, US)v = const pR = f(IL, US)v = const ausdrücken. Die für bekannte Reifengeschwindigkeiten v charakteristischen funktionalen Zusammenhänge für die Radlasst FR und den Reifenfülldruck pR jeweils in Abhängigkeit von Latschlänge IL und Sensorspannung US bieten die Möglichkeit, direkt mit Hilfe der ermittelten Latschlänge IL und der Sensorspannung US den gesuchten Reifenfülldruck pR und Radlast FR zu bestimmen.
  • Ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Latschlänge IL von dem Reifenfülldruck pR und der Radlast FR ist beispielhaft in der 3 aufgetragen. Es wird deutlich, dass die Latschlänge mit zunehmenden Reifenfülldruck pR abnimmt und mit zunehmender Radlast FR zunimmt.
  • Ein beispielhafter funktionaler Zusammenhang zwischen der Sensorspannung US und dem Reifenfülldruck pR und der Radlast FR ist in der 4 skizziert. Es wird deutlich, dass die Sensorspannung US ebenfalls mit zunehmenden Reifenfülldruck pR abnimmt und mit zunehmender Radlast FR zunimmt.
  • Um nun aus den beiden Größen der Latschlänge IL und der Sensorspannung US, die jeweils sowohl von dem Reifenfülldruck pR als auch von der Radlast FR abhängen, den momentanen Reifenfülldruck pR und die momentane Radlast FR zu ermitteln, wird auf den in der 5 skizzierten Zusammenhang der Kurvenscharen zurückgegriffen.
  • In der 5 sind die funktionalen Zusammenhänge der Sensorspannung US als Funktion des Reifenfülldrucks pR und der Radlast FR US = f(FR, pR)und des funktionalen Zusammenhangs der Latschlänge IL als Funktion des Reifenfülldrucks pR und der Radlast FR IL = f(FR, pR)in Form von Geradenfunktionenscharen für verschiedene Latschlängen IL und Sensorspannungen US bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 50 km/h dargestellt. Die Geradenfunktionenscharen sind Geraden, die an für einen Fahrzeugreifentyp bei der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit gemessene Werte als Funktion der Radlast FR in Abhängigkeit von dem Reifenfülldruck pR angenähert sind. Die Geraden folgen für die funktionalen Zusammenhänge der Latschlänge IL einer Gleichung FR = a + b·pR,wobei die Parameter a und b für jeden Wert der Latschlänge IL als der Sensorspannung US charakteristische Größen des Fahrzeugreifentyps bei der Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v bekannt sind bzw. im Vorfeld ermittelbar worden sind, und für die funktionalen Zusammenhänge der Sesorspannung US einer Gleichung FR = c + d·pR,wobei die Parameter c und d entsprechend von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v der Sensorspannung US und dem Reifentyp abhängig sind.
  • Die Geradenfunktionenscharen können somit in einer Datenbank einfach als eine Vielzahl von Parametern a und b in Abhängigkeit der zugehörigen Latschlängen IL sowie Parameter c und d in Abhängigkeit der zugehörigen Sensorspannungen US für die Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v fahrzeugreifentypbezogen abgelegt werden.
  • Zur Bestimmung eines bestimmten Reifenfülldrucks pR und einer bestimmten Radlast FR aus einer wie oben erläutert ermittelten Latschlänge IL und Sensorspannung US müssen dann nur noch die zugehörigen Geraden aus den Geradenfunktionenscharen gesucht werden. Dies kann beispielsweise durch Auslesen der zu der Latschlänge IL und der Sensorspannung US gehörigen Parameter a und b aus einer Kennlinientabelle erfolgen. Da die Steigungen gemäß der erfindungsgemäßen Erkenntnis unterschiedlich sind, kann aus dem Schnittpunkt S der Geradenfunktionen eindeutig ein Reifenfülldruck pR und eine Radlast FR ermittelt werden. In dem dargestellten Beispiels beträgt der Reifenfülldruck etwa 2,56 bar und die Radlast FR etwa 330 kg.
  • Der Reifenfülldruck pR und die Radlast FR werden somit mit in den folgenden Schritten bestimmt:
    • 1) Bestimmen der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit v beispielsweise aus dem Sensorsignalverlauf, wobei der Reifenumfang bekannt sein muss oder aus Signalen eines Antiblockiersystems (ABS);
    • 2) Bestimmen der Latschlänge IL und der Sensorspannung US aus dem Sensorsignalverlauf;
    • 3) Ermitteln des Reifenfülldrucks pR und der Radlast FR aus den Gleichungen pR = f(IL, US)v = const FR = f(IL, US)v = const.
    • Im Schritt 3) wird der erkannte lineare Zusammenhang der Gleichungen mit den Basisfunktionen IL = f(pR, FR)v = const US = f(pR, FR)v = const ausgenutzt.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ermittlung des Reifenfülldrucks (pR) und der Radlast (FR) eines Fahrzeugreifens (1) mit einem in den Fahrzeugreifen (1) integrierten differenzierenden Sensor (2) zur Verformungsmessung, gekennzeichnet durch a) Bestimmen der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v); b) Ermitteln einer Latschlänge (IL) als Abstand zweier entsprechender relativer Extremwerte des Kurvenverlaufs des Sensorsignals und der Sensorspannungen (US) zwischen Extremwerten des Sensorsignalverlaufs; und c) Ermitteln des Reifenfülldrucks (pR) und der Radlast (FR) aus einem für den Fahrzeugreifen (1) bei einer ermittelten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Reifenfülldruck (pR) in Abhängigkeit von der Latschlänge (IL) und der Sensorspannung (US) und einem für den Fahrzeugreifen (1) bei der ermittelten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen der Radlast (FR) und der Latschlänge (IL) und der Sensorspannung (US).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalen Zusammenhänge als Kennlinienfelder für den Fahrzeugreifentyp in Abhängigkeit von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) für eine Vielzahl von Reifenumdrehungsgeschwindigkeiten (v) aufgenommen sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalen Zusammenhänge der Latschlänge (IL) für Reifenumdrehungsgeschwindigkeiten (v) jeweils als Geradenfunktionenscharen mit konstanten Steigungen nach der Gleichung FR = a + b·pR angenähert sind, wobei die Parameter a und b von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v), der Latschlänge (IL) und dem Reifentyp abhängig sind und dass die funktionalen Zusammenhänge der Sensorspannung (US) für Reifenumdrehungsgeschwindigkeiten (v) als Geradenfunktionenscharen mit konstanten Steigungen nach der Gleichung FR = c + d·pR angenähert sind, wobei die Parameter c und d von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v), der Sensorspannung (US) und dem Reifentyp abhängig sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Ermitteln des Reifenfülldrucks (pR) und der Radlast (FR) aus dem Schnittpunkt der für die ermittelte Latschlänge (IL) und die ermittelte Sensorspannung (US) gültigen Geradenfunktionen aus den für die bestimmte Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) bekannten Geradenfunktionenscharen.
  5. Vorrichtung zur Ermittlung des Reifenfülldrucks (pR) und der Radlast (FR) eines Fahrzeugreifens (1) mit – einem in den Fahrzeugreifen (1) integrierten differenzierenden Sensor (2) zur Verformungsmessung, – einer Datenübertragungseinheit (3), die an den differenzierenden Sensor (2) gekoppelt ist und Messdaten an eine außerhalb des Fahrzeugreifens (1) angeordnete Auswerteeinheit (4) übertragt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auswerteeinheit (4) der Vorrichtung zur Ermittlung des Reifenfülldrucks (pR) und der Radlast (FR) aus einem für den Fahrzeugreifen bei einer ermittelten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) charakteristischem funktionalen Zusammenhang zwischen dem Reifenfülldruck (pR) in Abhängigkeit von der Latschlänge (IL) und der Sensorspannung (US) und einem für den Fahrzeugreifen (1) bei der ermittelten Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) charakteristischen funktionalen Zusammenhang zwischen der Radlast (FR) in Abhängigkeit von der Latschlänge (IL) und der Sensorspannung (US) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinheit (3) weiterhin zur Ermittlung einer Latschlänge (IL) als Abstand zweier entsprechender relativer Extremwerte des Kurvenverlaufs des Sensorsignals und der Sensorspannung (US) zwischen Extremwerten des Sensorsignalverlaufs ausgebildet ist, wobei die Latschlängen (IL) und die Sensorspannungen (US) als Messdaten an die Auswerteeinheit (4) weitergeleitet werden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) einen Datenspeicher mit abgespeicherten Kennlinienfeldern für den Fahrzeugreifentyp in Abhängigkeit von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) für eine Vielzahl von Reifenumdrehungsgeschwindigkeiten (v) als funktionale Zusammenhänge hat.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) einen Datenspeicher mit einer Vielzahl abgespeicherter Parameter a und b für Geradenfunktionenscharen der Latschlänge (IL) als funktionale Zusammenhänge der Latschlänge (IL) in Abhängigkeit von dem Reifenfülldruck (pR), dem Reifendruck (FR) und der Reifengeschwindigkeit (v) mit konstanten Steigun gen nach der Gleichung FR = a + b·pR, wobei die Parameter a und b von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v), der Latschlänge (IL) und dem Reifentyp abhängig sind, und mit einer Vielzahl abgespeicherter Parameter c und d für die Geradenfunktionenscharen der Sensorspannung (US) als funktionale Zusammenhänge der Sensorspannung (US) in Abhängigkeit von dem Reifenfülldruck (pR), dem Reifendruck (FR) und der Reifengeschwindigkeit (v) mit konstanten Steigungen nach der Gleichung FR = c + d·pR hat, wobei die Parameter c und d von der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v), der Sensorspannung (US) und dem Reifentyp abhängig sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) Rechenmittel zum Ermitteln des Reifenfülldrucks (pR) und der Radlast (FR) aus dem Schnittpunkt der für die bestimmte Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v), die ermittelte Latschlänge (IL) und die ermittelten Sensorspannung (US) gültigen Geradenfunktionen für den Reifenfülldruck (pR) und die Radlast (FR) hat.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinheit (3) weiterhin zur Ermittlung der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit (v) aus dem Sensorsignalverlauf und zur Übertragung der Reifenumdrehungsgeschwindigkeit an die Auswerteeinheit (4) ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinheit (3) zur Übertragung einer Reifenidentifikationsnummer an die Auswerteeinheit (4), ausgebildet ist, wobei die Reifenidentifikationsnummer den Reifentyp bezeichnet.
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