DE19632150A1 - Verfahren zur Kontrolle des Luftdrucks in den Reifen von Kraftfahrzeugrädern - Google Patents

Verfahren zur Kontrolle des Luftdrucks in den Reifen von Kraftfahrzeugrädern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Luftdrucks in den Reifen von Kraftfahrzeugrädern, wie es aus der EP 0 626 911 B1 bekannt ist.
Die richtige Einstellung des Luftdruckes in den Reifen von Kraftfahrzeugrädern ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Fahrsicherheit von großer Bedeutung: ein falsch eingestellter, d. h. ein zu hoher oder zu niedriger Luftdruck, führt einerseits zu einem erhöhten Reifenverschleiß, wodurch die Reifen frühzeitig ersetzt werden müs­ sen, sowie zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und bedingt andererseits eine er­ höhte Walkarbeit der Reifenflanken, durch die die Temperatur des Reifens stark er­ höht wird und der Reifen (insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten des Kraftfahr­ zeugs) zerstört werden kann, was oftmals schwere Verkehrsunfälle nach sich zieht. Aus diesen Gründen sollte bzw. muß der Luftdruck in den Reifen regelmäßig, bei Lastkraftwagen sogar täglich, überprüft werden. Diese Überprüfung unterbleibt je doch häufig, da die Messung des Luftdrucks in den Reifen eine relativ langwierige und auch schmutzige Arbeit ist, die zudem ein gewisses technisches Geschick erfor­ dert. Daher sind bereits Verfahren bekannt, beispielsweise aus der DE 39 30 479 A1, den Luftdruck in den Reifen von Kraftfahrzeugrädern mittels eines am Kraftfahr­ zeugrad angeordneten Drucksensors zu messen, und das Meßsignal des Luftdrucks dem Fahrer in geeigneter Weise anzuzeigen.
Beim gattungsgemäßen Verfahren der EP 626 911 B1 wird mittels einer im oder am Reifen jedes Kraftfahrzeugrades angeordneten Druckmeßeinheit der in der Luftkam­ mer des Kraftfahrzeugrades herrschende Druck erfaßt und ein dafür repräsentatives elektrisches Signal ausgegeben, mittels einer im oder am Reifen jedes Kraftfahrzeug­ rades angeordneten Sendeeinheit (beispielsweise unmittelbar am Ventil) aus dem elektrischen Signal ein zumindestens aus dem Meßwert des Luftdrucks und einem Identifikationswert bestehendes Datensignal generiert und ausgegeben, mittels einer stationär am oder im Kraftfahrzeug angeordneten Empfangseinheit eine Erfassung der von den Sendeeinheiten ausgegebenen Datensignale vorgenommen und mittels einer Steuereinheit eine Auswertung der Datensignale durchgeführt. Aus Gründen der Zuverlässigkeit der Datenübertragung zwischen den Sendeeinheiten und der Empfangseinheit (Schutz vor Störsignalen) weist die Empfangseinheit Identifikati­ onsvergleichswerte auf, die den jeweiligen Identifikationswerten der Sendeeinheiten zugeordnet sind (demzufolge sind der Identifikationswert und der zugeordnete Iden­ tifikationsvergleichswert entweder identisch oder stehen in einer bestimmten Rela­ tion zueinander); eine Weiterverarbeitung des Datensignals erfolgt nur dann, wenn der von der Sendeeinheit ausgestrahlte und von der Empfangseinheit empfangene Identifikationswert mit dem Identifikationsvergleichswert der Empfangseinheit iden­ tisch ist bzw. diesem zugeordnet ist. Der Identifikationsvergleichswert ist veränder­ bar, um eine (variable) Zuordnung der Positionen der Kraftfahrzeugräder zu ermögli­ chen (beispielsweise beim Austausch eines Reifens oder beim Wechsel von Sommer­ reifen auf Winterreifen und umgekehrt); hierzu wird mittels einer Schalteinheit ein Umschalten der Empfangseinheit vom normalen Betriebsmodus, in dem der Luft­ druck kontrolliert wird, in einen Paarungsmodus ermöglicht, in dem die Empfangs­ einheit den von jeder Sendeeinheit ausgegebenen Identifikationswert empfangt und als Identifikationsvergleichswert zusammen mit einer Zuordnung der jeweiligen Radposition abspeichert. Nachteilig hierbei ist, daß die Zuordnung bzw. die Festle­ gung der Positionen der Kraftfahrzeugräder aufwendig ist und nicht automatisch er­ folgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das eine einfache und automatische Zu­ ordnung der Positionen der Kraftfahrzeugräder erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der weiteren Ansprü­ che.
Beim vorgestellten Verfahren wird eine Zuordnung der Position der Kraftfahrzeugrä­ der zu den Datensignalen mittels eines bidirektionalen Datenübertragungsverfahrens zwischen der Steuereinheit bzw. Empfangseinheit und den Kraftfahrzeugrädern vor­ genommen. Hierbei wird von der Steuereinheit ein Aktivierungssignal (Frequenz bei­ spielsweise 60 kHz) generiert und selektiv jeweils einer am Kraftfahrzeugrad oder in der Nähe des Kraftfahrzeugrades angeordneten LangweIlen-Einheit als Langwellen- Signal zugeführt (beispielsweise mittels einer Leitungsverbindung), wobei jedem Kraftfahrzeugrad eine Langwellen-Einheit zugeordnet ist. Dieses LangweIlen-Signal wird von der Langwellen-Einheit der dieser Langwellen-Einheit zugeordneten, im Kraftfahrzeugrad angeordneten Sendeeinheit mittels einer leitungslosen Übertragung bereitgestellt, beispielsweise durch induktive Kopplung; von der Sendeeinheit wird das Langwellen-Signal verarbeitet und hieraus ein Langwellen-Identifikationssignal generiert - das Langwellen-Identifikationssignal enthält demnach die Information, welches der Kraftfahrzeugräder für die Zuordnung seiner Position selektiert wurde. Von der Sendeeinheit wird das die normalen Meßdaten, den Identifikationswert und ggf. das Langwellen-Identifikationssignal enthaltene Datensignal an die Steuereinheit als HF-Signal (Trägerfrequenz beispielsweise 433,92 MHz) übertragen. Von der Steuereinheit wird das eintreffende Datensignal ausgewertet, insbesondere wird über­ prüft, ob ein Langwellen-Identifikationssignal im Datensignal enthalten ist: da nur ei­ nes der von den Sendeeinheiten ausgegebenen Datensignale ein Langwellen-Identi­ fikationssignal aufweisen kann, ist eine Zuordnung der Position des Kraftfahrzeug­ rads auf einfache Weise anhand des im Datensignal enthaltenen Identifikationswerts der Sendeeinheit möglich, da der Steuereinheit das von ihr selektiv mit dem Aktivie­ rungssignal (Langwellen-Signal) beaufschlagte Kraftfahrzeugrad bekannt ist.
Eine Durchführung der Zuordnung der Kraftfahrzeugräder kann hierbei nach be­ stimmten Kriterien bzw. beim Vorliegen bestimmter Bedingungen vorgenommen werden: beispielsweise bei jedem Motorstart, in regelmäßig zeitlichen Abständen (beispielsweise jede Stunde), nach einer bestimmten gefahrenen Wegstrecke (bei­ spielsweise alle 1000 Kilometer), beispielsweise abhängig von der Fahrgeschwin­ digkeit, oder nach einer manuellen Anforderung seitens des Fahrers bzw. Bedieners (beispielsweise nach dem Wechsel von Reifen etc.).
Das Langwellen-Identifikationssignal kann auf vielfältige Weise anhand des Lang­ wellen-Signals generiert und dem Datensignal beigefügt werden; beispielsweise kann das Langwellen-Identifikationssignal als Zählerstand eines Zählers generiert werden, der sich bei einem "positiven" Langwellen-Identifikationssignal deutlich vom Zäh­ lerstand bei einem "negativen" Langwellen-Identifikationssignal unterscheidet oder als Spannungswert eines analogen Integrators ausgebildet sein.
Der Anzeigewert des Luftdrucks und/oder eine Warnung bei einem falschen Luft­ druck (zu niedriger oder zu hoher Wert) kann beim Erreichen bestimmter Schwell­ werte mittels einer Anzeigeeinheit dem Fahrer visuell (optisch, akustisch oder hap­ tisch etc.) mitgeteilt werden.
Anhand der Zeichnung mit den Fig. 1 bis 3 wird das vorgestellte Verfahren im folgenden näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit den Systemkomponenten zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Steuermoduls aus Steuereinheit und Emp­ fangseinheit,
Fig. 3 ein Blockschaltbild des Radmoduls aus Sendeeinheit, Meßeinheit und Langwellen-Empfangseinheit.
Gemäß der Fig. 1 wird das Verfahren zur Kontrolle des Luftdrucks in den Reifen 12, 14, 16, 18 der Kraftfahrzeugräder 11, 13, 15, 17 des Kraftfahrzeugs 1 und die Zuordnung der Position VL, VR, HL, HR der Kraftfahrzeugräder 11, 13, 15, 17 mit folgenden Komponenten durchgeführt.
  • - einem beispielsweise als separates Steuergerät ausgebildeten oder in einem Steu­ ergerät integrierten Steuermodul 2 aus Steuereinheit 21 und Empfangseinheit 22,
  • - einem in oder an den Reifen 12, 14, 16, 18 der Kraftfahrzeugräder 11, 13, 15, 17 angeordneten Radmodul 3 aus Sendeeinheit 31, Meßeinheit 32, Langwellen-Emp­ fangseinheit 33 und Kontrolleinheit 34, das ein Datensignal DS als HF-Signal an das Steuermodul 2 überträgt,
  • - einer im oder am bzw. in der Nähe jedes Kraftfahrzeugrads 11, 13, 15, 17 (bei­ spielsweise im Radkasten) angeordneten und jeweils einem Radmodul 3 zuge­ ordneten Langwellen-Einheit 4, die mittels eines vom Steuermodul 2 generierten, auf den Leitungen 41, 42, 43, 44 als LangweIlen-Signal LWS übertragenen Akti­ vierungssignals AS aktiviert wird und die dieses LangweIlen-Signal LWS nach der Aktivierung dem zugeordneten Radmodul 3 (der Langwellen-Empfangseinheit 33) bereitstellt (beispielsweise mittels leitungsloser induktiver Übertragung),
  • - einem Armaturenmodul 5 aus einer Anzeigeeinheit 51 zur (digitalen und/oder ana­ logen) Anzeige verschiedener Anzeigewerte (beispielsweise des Luftdrucks) oder Warnmeldungen (beispielsweise einer optischen Warnleuchte oder eines akusti­ schen Warnmelders) und aus einer Bedieneinheit 52 mit Tasten und/oder Schal­ tern (beispielsweise zur manuellen Aktivierung des Steuermoduls 2),
  • - einer beispielsweise als Datenbus ausgebildeten Datenübertragungsstrecke 6, die das Steuermodul 2 mit dem Armaturenmodul 5 und weiteren Steuergeräten des Kraftfahrzeugs 1 (beispielsweise über Datenleitungen 61, 62) verbindet.
Gemäß der Fig. 2 des Steuermoduls 2 enthält die Steuereinheit 21 als Hauptkompo­ nenten einen Mikroprozessor 211 zur Signal-/Datenverarbeitung und Steuerung des zeitlichen Verfahrensablaufs, einen Eingang 212, an dem die Bedieneinheit 52 des Armaturenmoduls 5 angeschlossen ist, ein Interface 213 zum Anschluß an den Da­ tenbus 6 (beispielsweise ein Bus-Interface 213 zum Anschluß an die beiden Buslei­ tungen 61, 62 eines CAN-Datenbusses 6), einen Langwellen-Sender 214 zur Zufüh­ rung eines Langwellen-Signals LWS an jeweils eine LangweIlen-Einheit 4 mittels der Leitungen 41, 42, 43, 44, eine Überwachungsschaltung 215 ("Watch-Dog") und ein beispielsweise an die Batterie (Kl. 15, Kl. 31) des Kraftfahrzeugs 1 angeschlos­ senes Netzteil 216 mit Überspannungs- und Verpolschutz zur Gewährleistung der Spannungsversorgung.
Die Empfangseinheit 22 besteht aus einer (HF-) Empfangsantenne 221 zur Auf­ nahme des von den Sendeeinheiten 31 der Radmodule 3 abgestrählten Datensignals DS und einem auf die Frequenz des Datensignals DS abgestimmten HF-Empfänger 222, der das Datensignal DS dem Mikroprozessor 211 zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stellt.
Gemäß der Fig. 3 des Radmoduls 3 besteht die Sendeeinheit 31 aus einem HF-Sen­ der 311 zur Generierung eines HF-Datensignals DS (beispielsweise mit der Frequenz 433,92 MHz) und aus einer HF-Antenne 312 zur Abstrahlung des Datensignals DS (Übertragung an das Steuermodul 2).
Die Kontrolleinheit 34 besteht aus einem Mikroprozessor 341 oder alternativ einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) zur Steuerung des zeitlichen Verfahrensablaufs und zur Signal-/Datenverarbeitung, einer (Lithium-) Batterie 342 zur Gewährleistung der Spannungsversorgung des Radmoduls 3, einer Stromversor­ gungskomponente 343, einem Zeitzähler 344 zur Vorgabe eines bestimmten Zeittakts bzw. Zählerwerts, einem D/A-Wandler 345 zur Umwandlung der analogen Meßwerte der Meßeinheit 32 in digitale Ausgangswerte und einer Interface-Schaltung 346 zur Parametrierung der sensorspezifischen Meßwerte.
Die Meßeinheit 32 enthält verschiedene Sensoren zur Aufnahme der Meßwerte be­ stimmter Meßgrößen, beispielsweise einen Drucksensor 321 zur Aufnahme des Luft­ drucks in den Reifen 12, 14, 16, 18 und einen Temperatursensor 322 zur Aufnahme der Temperatur der Reifen 12, 14, 16, 18.
Die Langwellen-Empfangseinheit 33 besteht aus einer Langwellen-Antenne 331 zur Aufnahme des von der zugeordneten Langwellen-Einheit 4 übertragenen Langwel­ len-Signals LWS und aus einem LangweIlen-Empfänger 332 (beispielsweise für den Frequenzbereich von 40 bis 80 kHz) zur Aufbereitung des Langwellen-Signals LWS vor der Weiterleitung an den Mikroprozessor 341 der Kontrolleinheit 34, der hieraus das Langwellen-Identifikationssignal LWIS generiert. Als Langwellen-Empfänger 332 kann beispielsweise ein für den Empfang von Langwellen-Zeitzeichensendern in Funkuhren eingesetzter integrierter Schaltkreis (IC) verwendet werden.
Durch die Anordnung der beispielsweise Spulen enthaltenden LangweIlen-Einheiten 4 in der Nähe des jeweils zugeordneten Radmoduls 3 ist gewährleistet, daß die ein­ zelnen Kraftfahrzeugräder 11, 13, 15, 17 mittels des Langwellen-Signals LWS ein­ zeln selektiert werden können, ohne daß ein Übersprechen zu anderen Kraftfahr­ zeugrädern erfolgt; daher kann anhand des im Datensignal DS enthaltenen Langwel­ len-Identifikationssignals LWIS (unter Zuhilfenahme der im Datensignal DS ent­ haltenen Identifikationswerte der Sendeeinheiten 31) eine eindeutige Zuordnung der Position VL, VR, HR, HL der Kraftfahrzeugräder 11, 13, 15, 17 zu den von den Sen­ deeinheiten 31 der Radmodule 3 übertragenen Datensignalen DS erfolgen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Kontrolle des Luftdrucks in den Reifen (12, 14, 16, 18) von Kraft­ fahrzeugrädern (11, 13, 15, 17), bei dem mittels
  • - einer im oder am Reifen (12, 14,16, 18) jedes Kraftfahrzeugrads (11, 13,15, 17) angeordneten Meßeinheit (32) als Meßsignal zumindest ein für den Luftdruck cha­ rakteristisches Drucksignal aufgenommen wird,
  • - einer im oder am Reifen (12, 14, 16, 18) jedes Kraftfahrzeugrads (11, 13, 15, 17) angeordneten Sendeeinheit (31) ein zumindest einen aus dem Drucksignal abgelei­ teten Meßwert des Luftdrucks und einen für die jeweilige Sendeeinheit (31) cha­ rakteristischen Identifikationswert enthaltendes Datensignal (DS) generiert und ausgegeben wird,
  • - einer beabstandet zu den Kraftfahrzeugrädern (11, 13, 15, 17) angeordneten Emp­ fangseinheit (22) das von den Sendeeinheiten (31) ausgegebene Datensignal (DS) empfangen wird,
  • - einer Steuereinheit (21) der Identifikationswert der Sendeeinheit (31) im Datensi­ gnal (DS) mit den jeweiligen Sendeeinheiten (31) zugeordneten Identifikations­ vergleichswerten derart verglichen wird, daß eine Weiterverarbeitung des Daten­ signals (DS) durch die Steuereinheit (21) nur dann erfolgt, wenn der Identifikati­ onswert und der Identifikationsvergleichswert ein vorgegebenes Zuordnungskri­ terium erfüllen,
  • - des Zuordnungskriteriums eine Zuordnung der jeweiligen Position (VL, VR, HL, HR) des Kraftfahrzeugrads (11, 13, 15, 17) vorgenommen wird, bei der der verän­ derbare Identifikationsvergleichswert an den Identifikationswert der jeweiligen Sendeeinheit (31) angepaßt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der jeweiligen Position (VL, VR, HL, HR) des Kraftfahrzeugrads (11, 13, 15, 17) zu den Datensignalen (DS) mittels eines bidirektionalen Datenübertragungsverfahrens vorgenommen wird, bei dem
  • - ein von der Steuereinheit (21) generiertes Aktivierungssignal (AS) selektiv jeweils einem Kraftfahrzeugrad (11 bzw. 13 bzw. 15 bzw. 17) als LangweIlen-Signal (LWS) zugeführt wird,
  • - das Langwellen-Signal (LWS) jeweils von einer in oder an jedem Kraftfahrzeug­ rad (11, 13, 15, 17) angeordneten und jeweils einer Sendeeinheit (31) zugeordne­ ten LangweIlen-Einheit (4) empfangen wird,
  • - das LangweIlen-Signal (LWS) von der Langwellen-Einheit (4) der jeweils zuge­ ordneten Sendeeinheit (31) bereitgestellt wird, die hieraus ein Langwellen-Identi­ fikationssignal (LWIS) generiert,
  • - ein das Langwellen-Identifikationssignal (LWIS) und den Identifikationswert der jeweiligen Sendeeinheit (31) enthaltende Datensignal (DS) von der Sendeeinheit (31) an die Steuereinheit (21) als Hochfrequenz-Signal ausgegeben wird, und
  • - von der Steuereinheit (21) anhand des Langwellen-Identifikationssignals (LWIS) die Position (VL, VR, HL, HR) des Kraftfahrzeugrads (11, 13, 15, 17) identifiziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Langwellen-Signal (LWS) von der Steuereinheit (21) sukzessive allen Kraftfahrzeugrädern (11, 13, 15, 17) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivie­ rungssignal (AS) durch die Steuereinheit (21) beim Vorhandensein bestimmter Be­ dingungen generiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungssignal (AS) in bestimmten Zeitabständen und/oder nach einer bestimmten gefahrenen Weg­ strecke des Kraftfahrzeugs (1) und/oder abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) und/oder beim Motorstart des Kraftfahrzeugs (1) und/oder auf ma­ nuelle Anforderung hin generiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Langwellen-Identifikationssignal (LWIS) als Zählerstand eines Zählers oder als Spannungswert eines analogen Integrators generiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Empfangseinheit (22) empfangene und von der Steuereinheit (21) verarbei­ tete Datensignal (DS) mittels einer Anzeigeeinheit (51) dargestellt wird.
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