DE112004001772B4

DE112004001772B4 - Reifendruck-Detektionssystem, Reifendrucksensor und Verfahren zum Bestimmen eines Reifendrucks für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112004001772B4
Application number: DE112004001772.6T
Authority: DE
Inventors: Scott M. Buck; Thomas H. Tu
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: CN1863685A; DE112004001772T5; US6998975B2; US20050073400A1; WO2005035274A2; WO2005035274A3; CN1863685B

Abstract

Reifendruck-Detektionssystem, umfassend:einen Luftreifen;ein Ventilsystem, das mit dem Luftreifen gekoppelt ist und einen Ventilschaft aufweist;einen Schalter (10), der in dem Ventilsystem enthalten ist, wobei der Schalter (10) einen in den Ventilschaft integrierten Ventilzapfen (14), einen an dem Ventilzapfen (14) angebrachten Stempel (12), einen Sensor (16) zur Druckmessung und einen Sender (18) umfasst; undeinen Empfänger (22) in drahtloser Verbindung mit dem Sender (18);wobei der Stempel (12) von außerhalb des Luftreifens bestätigbar ist und bei einer Betätigung des Stempels (12) der Ventilzapfen (14) niedergedrückt wird und der Ventilzapfen (14) dadurch den Sensor (16) auslöst, Druckinformationen zu messen, und der Sender (18) die Druckinformationen an den Empfänger (22) überträgt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft ein Reifendruck-Detektionssystem, einen Reifendrucksensor und ein Verfahren zum Bestimmen eines Reifendrucks für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Automobile und andere Fahrzeuge benutzen typischerweise Luftreifen, die auf ein Rad aufgezogen sind, um eine Haftung auf der Oberfläche der Straße herzustellen. Ein zu hoher Fülldruck oder ein zu geringer Fülldruck eines Reifens kann zu ungleichmäßigem Laufflächenverschleiß führen, den Grip an der Kontaktfläche zwischen Reifen und Straße vermindern und das Reifenverhalten verschlechtern. Die Handhabungseigenschaften eines Radfahrzeugs stehen direkt in Beziehung mit dem Betrag an Reibung/ Grip sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung, der durch die Grenzfläche zwischen Reifen und Straßen erhalten wird. Erweiterte Vorschriften haben die Notwendigkeit geschaffen, den Druck von Reifen zu überwachen.
Direkte Reifendruck-Überwachungssysteme (TPMS) [engl.: Tire Pressure Monitoring Systems] benutzen Funkfrequenzsender (RF-Sender), die in jeder Rad/Reifen-Anordnung angeordnet sind. Jeder Sensor enthält typischerweise einen einzigartigen Identifikationscode (ID-Code) mit seinem eigenen RF-Datenstrom, der von der empfangenden elektronischen Einrichtung erlernt wird, um zuzulassen, dass das TPMS alle Sensordaten durch ihre physikalische Lage an dem Fahrzeug richtig interpretieren kann. Das Erlernen ist in der Fabrik erforderlich, wenn die Reifen montiert werden, wenn der Kunde die Sensorlage verändert (Reifen rotiert, platte Reifen wechselt), oder wenn ein beschädigter Sensor ausgetauscht worden ist. Existierende Auto-Lokalisierungssysteme erlauben es, dass der Lernvorgang automatisch ohne Eingriff durch den Kunden erfolgt, jedoch erfordern diese Systeme spezialisierte Hardware und sind nicht kostengünstig.
Herkömmliche Reifendruck-Detektionssysteme sind aus den Druckschriften US 5 963 128 A , DE 102 17 239 A1 , US 6 535 116 B1 und DE 602 20 748 T2 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein System bereit, um ein Reifendruckungleichgewicht genau zu überwachen und zuzulassen, dass der Lernvorgang von Hand ohne die Verwendung einer externen elektronischen Einrichtung oder einer abgetasteten Druckänderung durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung umfasst einen in einem Ventilschaft integrierten Reifenschalter. Die vorliegende Erfindung lässt zu, dass ein TPMS-System eine einzigartige Umlern-RF-Übertragung ohne die Verwendung einer einzigartigen externen Einrichtung, wie etwa einer tragbaren magnetischen oder elektronischen Einrichtung oder eines Detektionsalgorithmus für eine abgetastete Druckänderung überträgt. Das Niederdrücken des in dem Ventil integrierten Schalters, der im Inneren des Reifenventilschaftes angeordnet ist, wird auslösen, dass der Sensor die gegenwärtigen Daten (Druck, Temperatur usw.) misst und seinen Umlerncode, Sensor-ID und jegliche gemessene Daten ausstrahlt. Die Aktivierung des in dem Ventilschaft integrierten Schalters kann bewerkstelligt werden, indem die Ventilschaftkappe entfernt wird und der Ventilzapfen mit einem Finger oder irgendeinem kleinen Objekt, das in den Ventilschaft passen wird, heruntergedrückt wird. Die Elektronik der Sensoranordnung wird den Schalterzustand unter Verwendung einer Abfragelogik oder auf einer Unterbrechung beruhenden Logik überwachen.
Ein erfindungsgemäßes Reifendruck-Detektionssystem umfasst einen Luftreifen, ein Ventilsystem, das mit dem Luftreifen gekoppelt ist und einen Ventilschaft aufweist, und einen Schalter. Der Schaltet ist in dem Ventilsystem enthalten und umfasst einen in den Ventilschaft integrierten Ventilzapfen, einen an dem Ventilzapfen angebrachten Stempel, einen Sensor zur Druckmessung und einen Sender. Weiterhin umfasst das Reifendruck-Detektionssystem einen Empfänger in drahtloser Verbindung mit dem Sender. Der Stempel ist von außerhalb des Luftreifens bestätigbar. Bei einer Betätigung des Stempels wird der Ventilzapfen niedergedrückt und dadurch löst der Ventilzapfen den Sensor aus, Druckinformationen zu messen. Der Sender überträgt die Druckinformationen an den Empfänger.
Figurenliste

1 ist eine schematische Zeichnung eines integrierten Reifenschalters der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs, das die integrierten Reifenschalter der vorliegenden Erfindung umfasst; und
3A und 3B sind Flussdiagramme von bevorzugten Verfahren der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist eine schematische Zeichnung eines in einem Ventil integrierten Reifenschalters 10 der vorliegenden Erfindung. Der integrierte Schalter 10 ist derart aufgebaut, dass er in einem Ventilschaft eines Reifens angeordnet ist und eine Druckluftströmung in und aus einem Luftreifen zulässt, wie es normalerweise auf dem Gebiet vorgenommen wird. Der integrierte Schalter 10 umfasst einen Stempel oder Plunger 12, der einen Ventilzapfen 14 niederdrückt, um einen Sensor oder Schalter 16 zu betätigen. Der Typ von Sensor oder Schalter 16 umfasst irgendeine in der Technik bekannte mechanische oder Näherungsschalttechnologie, ist aber nicht darauf begrenzt. Der Sensor oder Schalter 16 ist mit einem Sender oder Transceiver 18 verdrahtet, der von einer Batterie 20 mit Energie beaufschlagt wird. In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Energie für den Schalter 16 durch ein piezoelektrisches System erzeugt werden, das die kinetische Energie des rollenden Rades in elektrische Energie umwandelt. Der Sender 18 wird einen einzigartigen Identifikationscode an einen zweiten Transceiver oder Empfänger 22 übertragen, der in der elektrischen Infrastruktur des Fahrzeugs angeordnet ist. Der zweite Transceiver oder Empfänger 22 kann in einer Anzahl von elektronischen Controllern integriert sein, die einen Karosserie-Computer, einen Antiblockierbremsen-Controller, einen Antriebsstrang-Controller und einen Fern-Eingabe/Ausgabe-Knoten umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Der zweite Transceiver oder Empfänger 22 zeichnet die Position des betätigten integrierten Reifenschalters 10 auf und zeigt die Druckinformation einem Bediener eines Fahrzeugs an einem Armaturenbrett oder einer ähnlichen Anzeigeeinrichtung an. Der zweite Transceiver oder Empfänger 22 ist vorzugsweise mit einer Kraftfahrzeugnetz-Schnittstelle ausgestattet, die J1850, CAN und GMLAN umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist, um Reifendruckinformationen an verschiedene Controller in dem Fahrzeug zu übertragen.
2 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs 30, das Luftreifen aufweist, die mit den integrierten Reifenschaltern oder Sensoren 10 der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind. Das Fahrzeug 30 umfasst einen linken vorderen (LF) Reifen, einen linken hinteren (LR) Reifen, einen rechten vorderen (RF) Reifen, einen rechten hinteren (RR) Reifen und einen Ersatzreifen (SP). Der zweite Transceiver oder Empfänger 22 ist in der elektrischen Infrastruktur des Fahrzeugs 30 angeordnet.
3A ist ein Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Der Anfangszustand des integrierten Reifenschalters nach der anfänglichen Fahrzeugproduktion, der in Block 50 dargestellt ist, ist AUS. Wenn ein Rollschalter (in dem Reifen oder in der Nähe des Reifens) das erste Mal geschlossen wird, geht der Zustand des Systems bei Block 52 in den Überwachungszustand über. Wenn bei Block 54 das erste Mal in den Überwachungszustand eingetreten wird, übertragen die integrierten Reifenschalter den Druck der Reifen mit einer bestimmten Rate, die als die Herstellungsrate definiert ist, für eine bestimmte Zeitdauer, das als die Überwachungszeit definiert ist. Die Herstellungsrate und -zeit weisen Werte auf, die sicherstellen, dass die anfänglichen Reifendruckinformationen durch die integrierten Reifenschalter 10 an den Transceiver 22 übertragen werden. Bei Block 56 werden nach Ablauf der Herstellungszeit, und wenn durch den Rollschalter ein Rollzustand detektiert wird, die integrierten Reifenschalter 10 mit einer normalen Rate, die im Wesentlichen als alle 10 Sekunden definiert ist, übertragen, aber jede Übertragungsperiode wird als im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegend angesehen.
Wenn bei Block 58 kein Rollzustand detektiert wird und die Herstellungszeit abgelaufen ist, wird der integrierte Reifenschalter 10 mit einer Ruherate übertragen, die als alle drei Stunden definiert ist, aber jede Ruherate liegt im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. In der Überwachungsbetriebsart werden bei Block 60 die integrierten Reifenschalter 10 jedes Mal dann von einer normalen Rate zu einer Ruherate übergehen, wenn der Rollschalter einen Rollzustand angibt. Die RF-Übertragungs-Bits sind derart ausgestaltet, dass der Transceiver 22 hinsichtlich des tatsächlichen Zustandes der integrierten Reifenschalter 10 informiert wird.
3B ist ein Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens der vorliegenden Erfindung, das ein Verfahren zum Erlernen der Positionen der integrierten Reifendruckschalter 10 an dem Fahrzeug 30 darstellt. Bei Block 70 wird ein an einem Fahrzeug vorhandener Umlernschalter jedes Mal dann gedrückt, wenn die Reifen rotiert werden, ein platter Reifen gewechselt wird oder andere Änderungen der Reifenposition aufgetreten sind. Der Umlernschalter kann im Fahrgastraum des Fahrzeugs 30 oder am Äußeren des Fahrzeugs angeordnet sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Umlernschalter wird vorzugsweise von dem Bediener des Fahrzeugs betätigt, und der Transceiver 22 tritt in die Umlern- oder Programmbetriebsart ein. Bei Block 74 betätigt dann der Bediener die integrierten Reifenschalter 10 in der folgenden bevorzugten Abfolge, LF-RF-RR-LR (und SP, falls vorhanden), aber jede andere Abfolge ist als im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegend anzusehen. Das System geht dann bei Block 76 zurück in einen Überwachungszustand. Dementsprechend wird der Transceiver 22 die physikalischen Positionen der Reifendruckschalter 10 gemäß der bevorzugten Abfolge und dem Reifen-ID-Code aufzeichnen.

Claims

Reifendruck-Detektionssystem, umfassend: einen Luftreifen; ein Ventilsystem, das mit dem Luftreifen gekoppelt ist und einen Ventilschaft aufweist; einen Schalter (10), der in dem Ventilsystem enthalten ist, wobei der Schalter (10) einen in den Ventilschaft integrierten Ventilzapfen (14), einen an dem Ventilzapfen (14) angebrachten Stempel (12), einen Sensor (16) zur Druckmessung und einen Sender (18) umfasst; und einen Empfänger (22) in drahtloser Verbindung mit dem Sender (18); wobei der Stempel (12) von außerhalb des Luftreifens bestätigbar ist und bei einer Betätigung des Stempels (12) der Ventilzapfen (14) niedergedrückt wird und der Ventilzapfen (14) dadurch den Sensor (16) auslöst, Druckinformationen zu messen, und der Sender (18) die Druckinformationen an den Empfänger (22) überträgt.
Reifendruck-Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei der Schalter (10) einen Rollsensor umfasst.
Reifendruck-Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (18) periodisch Reifendruckinformationen an den Empfänger (22) überträgt.
Reifendruck-Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei der Empfänger (22) in einen Fahrzeugkarosserie-Computer angeordnet ist.
Reifendrucksensor, umfassend: einen Schalter (10), der in ein Ventilsystem eines Luftreifens integrierbar ist, wobei der Schalter (10) einen in einen Ventilschaft des Ventilsystems integrierbaren Ventilzapfen (14), einen an dem Ventilzapfen (14) angebrachten Stempel (12), einen Sensor (16) zur Druckmessung und einen Sender (18) umfasst; wobei der Stempel (12) von außerhalb des Luftreifens bestätigbar ist und bei einer Betätigung des Stempels (12) der Ventilzapfen (14) niedergedrückt wird und der Ventilzapfen (14) dadurch den Sensor (16) auslöst, Druckinformationen zu messen, und der Sender (18) die Druckinformationen an einen Empfänger (22) überträgt.
Reifendrucksensor nach Anspruch 5, wobei der Schalter (10) einen Rollsensor umfasst.
Reifendrucksensor nach Anspruch 5, wobei der Sender (18) periodisch Reifendruckinformationen an den Empfänger (22) überträgt.
Verfahren zum Bestimmen eines Reifendrucks für ein Fahrzeug (30), das umfasst, dass: Reifendrucksensoren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 in den Reifen des Fahrzeugs (30) vorgesehen werden; die Stempel (12) der Reifendrucksensoren in den Reifen des Fahrzeugs (30) in einer spezifischen Abfolge niedergedrückt werden; bei Niederdrücken der Stempel (12) ein einzigartiger Identifikationscode von den Reifendrucksensoren an einen Empfänger (22) in dem Fahrzeug (30) übertragen wird; und die Position jedes Reifens erlernt wird.